KR20210013844A - 페인트보호필름용 코팅층 조성물, 이의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층, 및 코팅층을 포함하는 페인트보호필름 - Google Patents

페인트보호필름용 코팅층 조성물, 이의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층, 및 코팅층을 포함하는 페인트보호필름 Download PDF

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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 내용제성, 방오성 등이 우수한 페인트보호필름용 코팅층을 구현할 수 있는 페인트보호필름용 코팅층 조성물에 관한 것으로서, 폴리우레탄 수지; 페녹시 수지; 및 경화제;를 포함하는 페인트보호필름용 코팅층 조성물에 관한 것이다.

Description

페인트보호필름용 코팅층 조성물, 이의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층, 및 코팅층을 포함하는 페인트보호필름{COTING LAYER COMPOSITION FOR PAINT PROTECTION FILM, COATING LAYER FOR PAINT PROTECTION FILM CURED-PRODUCT THEREOF, AND PAINT PROTECTION FILM COMPRISING THE COATING LAYER}
본 발명은 페인트보호필름용 코팅층 조성물, 이의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층, 및 코팅층을 포함하는 페인트보호필름에 관한 것이다. 구체적으로, 내약품성, 방오성 등이 우수한 페인트보호필름용 코팅층을 구현하기 위한 페인트보호필름용 코팅층 조성물, 이의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층 및 상기 코팅층을 포함하는 페인트보호필름에 관한 것이다.
페인트보호필름(Paint Protection Film, PPF)은 차량이 도로를 주행하는 경우 돌 파편이나 모래 등의 기타 이물질에 의하여 발생할 수 있는 자동차 외관의 도장면 손상을 방지하기 위한 목적으로 사용하는 필름이다. 통상적으로 탑 코팅층/기재층/점착층의 구조로 이루어진 페인트보호필름을 차량의 범퍼, 앞면 후드, 휠 아치, 도어 가장자리 등 스크래치가 생기기 쉬운 부분에 부착하여 차량의 도장면을 보호하고 있다.
한편, 페인트보호필름에 이용되는 탑 코팅층은 자동차의 외장면에 부착되어 외부 오염으로부터 페인트보호필름의 기재층을 보호하는 방오 기능을 해야 하기 때문에 우수한 내약품성, 내용제성, 방오성, 자가복원성 등이 요구된다.
그러나, 종래의 페인트보호필름용 코팅층은 내약품성이 취약하여 환경오염으로부터 발생하는 산성비 및 오염된 대기와 같은 가혹한 조건에서 안정성을 구현하지 못하였다. 즉, 종래의 페인트보호필름용 코팅층은 이소프로필알코올, 에탄올, 메틸에틸케톤 등과 같은 용매에 노출되었을 때 코팅층이 녹아 페인트보호필름의 기재층의 변형 및 침식과 같은 문제가 발생하였다.
이에, 내약품성, 방오성 등이 우수한 페인트보호필름용 코팅층을 구현할 수 있는 페인트보호필름용 코팅층 조성물이 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내약품성, 방오성이 우수한 페인트보호필름용 코팅층을 구현할 수 있는 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내약품성, 방오성이 우수한 페인트보호필름용 코팅층 및 페인트보호필름을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 폴리우레탄 수지; 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한 페녹시 수지; 및 경화제;를 포함하는 페인트보호필름용 코팅층 조성물로서, 상기 페녹시 수지는 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 250 중량부 이상 400 중량부 이하의 함량으로 포함되는 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, n은 10 내지 100의 정수이다.
본 발명의 다른 측면은, 본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성되는 본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트보호필름용 코팅층; 및 상기 기재층의 타면에 형성되는 점착층;을 포함하는 페인트보호필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트보호필름용 코팅층 조성물은 내약품성, 방오성이 우수한 페인트보호필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시상태에 따른 페인트보호필름용 코팅층 및 페인트보호필름은 내용제성 및 방오성이 우수하다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어떤 화합물의 "중량평균분자량"은 그 화합물의 분자량과 분자량 분포를 이용하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 1 ml의 유리병에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)와 화합물을 넣어 화합물의 농도가 1 wt%인 샘플 시료를 준비하고, 표준 시료(폴리스티렌, polystryere)와 샘플 시료를 필터(포어 크기가 0.45 mm)를 통해 여과시킨 후, GPC 인젝터(injector)에 주입하여, 샘플 시료의 용리(elution) 시간을 표준 시료의 캘리브레이션(calibration) 곡선과 비교하여 화합물의 분자량 및 분자량 분포를 얻을 수 있다. 이 때, 측정 기기로 Infinity 제1 경화제 1260(Agilient 社)를 이용할 수 있고, 유속은 1.00 mL/min, 컬럼 온도는 40.0 ℃로 설정할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 폴리우레탄 수지; 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한 페녹시 수지; 및 경화제;를 포함하는 페인트보호필름용 코팅층 조성물로서, 상기 페녹시 수지는 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 250 중량부 이상 400 중량부 이하의 함량으로 포함되는 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, n은 10 내지 100의 정수이다.
상기 화학식 1에서, n은 구체적으로, 10 내지 90의 정수, 10 내지 80의 정수, 10 내지 70의 정수, 10 내지 60의 정수, 10 내지 50의 정수, 20 내지 90의 정수, 30 내지 90의 정수, 40 내지 90의 정수, 50 내지 90의 정수, 또는 60 내지 90의 정수 일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 페녹시 수지는 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 250 중량부 이상 400 중량부 이하의 함량으로 포함된다. 구체적으로, 상기 페녹시 수지의 함량은 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 250 중량부 이상 350 중량부 이하, 300 중량부 이상 400 중량부 이하, 270 중량부 이상 330 중량부 이하, 260 중량부 이상 350 중량부 이하, 260 중량부 이상 300 중량부 이하, 300 중량부 이상 350 중량부 이하, 또는 280 중량부 이상 320 중량부 이하의 함량일 수 있다. 상기 페녹시 수지의 함량이 상기 범위 내인 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층은 자가복원성, 기재부착성 등 코팅층이 만족하여야 하는 물성을 구현하면서, 내용제성 및 방오성 등의 물성도 구현할 수 있다. 즉, 내약품성, 내구성 등이 우수한 코팅층을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리우레탄 수지는 점도가 10 cps 이상 100 cps 이하일 수 있다. 구체적으로, 폴리우레탄 수지의 점도는 10 cps 이상 50 cps 이하, 50 cps 이상 100 cps 이하, 20 cps 이상 80 cps 이하, 또는 40 cps 이상 60 cps 이하일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지의 점도가 상기 범위 내인 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물은 도포하기에 적절한 점도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 15,000 g/mol 이상 25,000 g/mol 이하일 수 있다. 구체적으로, 페녹시 수지의 중량평균분자량은 16,000 g/mol 이상 24,000 g/mol 이하, 17,000 g/mol 이상 23,000 g/mol 이하, 18,000 g/mol 이상 22,000 g/mol 이하, 또는 19,000 g/mol 이상 21,000 g/mol 이하일 수 있다. 상기 페녹시 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층의 적절한 유동성을 구현하여 코팅층의 자가 복원성 등 내구성을 높일 수 있고, 상기 코팅층은 우수한 방오 성능을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화제는 2 개 이상 6 개 이하의 이소시아네이트기를 포함하는 것일 수 있다. 상기 경화제는 2개, 3개 또는 6개의 이소시아네이트기를 포함하는 경화제 중 1종 이상일 수 있다. 이 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층은 경화도가 우수하여, 우수한 내용제성 및 방오성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화제는 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 100 중량부 이상 200 중량부 이하의 함량으로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제의 함량은 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 150 중량부 이상 190 중량부 이하, 150 중량부 이상 170 중량부 이하, 160 중량부 이상 190 중량부 이하, 170 중량부 이상 190 중량부 이하, 150 중량부 이상 160 중량부 이하, 또는 160 중량부 이상 170 중량부 이하일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층은 경화도가 우수하여, 우수한 내용제성 및 방오성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 점도는 10 cps 이상 100 cps 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 점도는 10 cps 이상 50 cps 이하, 50 cps 이상 100 cps 이하, 20 cps 이상 80 cps 이하, 또는 40 cps 이상 60 cps 이하일 수 있다. 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 점도가 상기 범위 내인 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물은 도포하기에 적절한 점도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물에 있어서 고형분 함량은 20 % 이상 40 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물은 고형분을 20 % 이상 35 % 이하, 25 % 이상 40 % 이하, 20 % 이상 30 % 이하, 25 % 이상 30 % 이하, 또는 25 % 이상 35 % 이하로 포함할 수 있다. 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물이 고형분을 상기 범위 내로 포함하는 경우, 페인트보호필름용 코팅층 조성물은 도포하기에 적절할 수 있다. 본 발명에 있어서, 고형분이란 용제에 희석된 화합물 전체 중량에 대한 고체의 함량을 의미한다.
본 발명의 다른 실시상태는 본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층을 제공한다. 상기 페인트보호필름용 코팅층은 내용제성, 내화학성, 방오성 등이 우수하여 내구성이 우수하다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 신율이 90 % 이상 130 % 이하일 수 있다. 상기 코팅층의 신율은 구체적으로, 90 % 이상 95 % 이하, 95 % 이상 100 % 이하, 또는 93 % 이상 97 % 이하일 수 있다. 상기 코팅층의 신율이 상기 범위를 만족하는 경우, 작업성이 우수할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시상태는 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성되는 본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트보호필름용 코팅층; 및 상기 기재층의 타면에 형성되는 점착층;을 포함하는 페인트보호필름을 제공한다. 상기 페인트보호필름은 내용제성, 내화학성, 방오성 등이 우수하여 내구성이 우수하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 페인트보호필름은 타면에 점착층이 형성된 기재층의 일면에 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 도포한 후 경화하여 페인트보호필름용 코팅층을 형성하여 제조된 것일 수 있다. 또한, 상기 페인트보호필름은 PET 필름 등 이형 기재의 일면에 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 도포한 후 경화하여 상기 페인트보호필름용 코팅층을 제조하고, 타면에 점착층이 형성된 기재층의 일면과 상기 코팅층이 맞닿도록 적층하여 제조된 것일 수 있다. 상기 경화는 당업계에서 사용되는 경화 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화는 광량이 1 J/cm2인 블랙 라이트 자외선 램프로 3분 동안 광경화하는 것 또는 110 ℃ 내지 140 ℃의 온도에서 3 분 내지 4분 동안 열경화하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재층의 두께는 100 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있고, 상기 코팅층의 두께는 5 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있으며, 상기 점착층의 두께는 30 ㎛ 내지 60 ㎛일 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 비교예
표 1에 기재된 폴리우레탄 수지(PS08, 노루페인트社); 화학식 1에서 n 값이 87 내지 88인 페녹시 수지(PKHA, inchem社, Mw = 약 25,000) 또는 화학식 1에서 n 값이 203 내지 204인 페녹시 수지(PKHH, inchem社, Mw 약 52,000); 및 경화제(SH, 노루페인트社)를 표 1에 기재된 함량으로 혼합하여 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 제조하였다. 제조한 페인트보호필름용 코팅층 조성물의 고형분 함량을 표 1에 나타내었다.
페인트보호필름용 코팅층 조성물
폴리우레탄 수지 페녹시 수지 경화제 고형분 함량
(%)
종류 함량
(중량부)
종류 함량
(중량부)
종류 함량
(중량부)
실시예 1 PS08 25 PKHA 75 SH 42 29%
실시예 2 PS08 27.5 PKHA 72.5 SH 42 29%
실시예 3 PS08 22.5 PKHA 77.5 SH 42 29%
비교예 1 PS08 100 PKHA 0 SH 42 29%
비교예 2 PS08 33 PKHA 67 SH 42 29%
비교예 3 PS08 17 PKHA 83 SH 42 29%
비교예 4 PS08 25 PKHH 75 SH 42 29%
타면에 점착층이 형성된 페인트보호용 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 기재층의 일면에 상기 페인트보호필름용 코팅층 조성물을 도포하여 mayer bar #12 번으로 코팅 후 135 ℃의 온도에서 3 분 30 초 동안 열경화하여 10 ㎛ 의 두께를 가지는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 페인트보호필름을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 코팅층의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하고 평가하여, 하기 표 2에 나타내었다.
내용제성 평가
실시예 및 비교예에 따른 코팅층 표면에 이소프로필알코올(99~100%, 대정화금社), 에탄올(95~96%, 대정화금社), 메틸에틸케톤(99~100%, 대정화금社)을 각각 0.1 ml 도포하고 1 분 또는 5 분간 방치한 후 내용제성을 확인하였다.
육안으로 보았을 때 코팅층 표면이 변하지 않은 경우 OK로 평가하였으며, 코팅층 표면이 부풀거나, 표면에 크랙이 생기거나, 찢어지거나, 색이 변하는 경우 NG로 평가하였다.
방오성 평가
실시예 및 비교예에 따른 코팅층 표면을 붓을 이용하여 카본블랙 파우더(콜럼비안 케미컬즈 코리아社)로 오염시킨 후 흐르는 물에 폴리에스터 와이퍼(한송社)를 이용하여 오염부를 닦아내며 세척하여 방오성을 확인하였다. 상기 오염 및 세척을 5 회 반복하였다. 카본블랙 파우더가 완전히 제거된 경우 OK로 평가하였으며, 카본블랙 파우더가 남아있는 경우 NG로 평가하였다.
자가복원성 평가
실시예 및 비교예에 따른 코팅층 표면에 동브러쉬를 이용하여 스크래치를 낸 후 복원 여부를 육안으로 확인하였다.
스크래치를 낸 후 상온에서 10 초 이내에 복원이 되는 경우 OK로 평가하였으며, 그렇지 않은 경우 NG로 평가하였다.
기재부착성 평가
페인트보호피름을 코팅층에 크랙이 발생할 때까지 연신한 후 표면을 긁어내어 코팅층의 탈락 여부를 육안으로 확인하는 방법으로 기재부착성을 확인하였다.
코팅층이 탈락되지 않은 경우 OK로 평가하였으며, 코팅층이 탈락된 경우 NG로 평가하였다.
신율 측정 관련
실시예 및 비교예에 따른 코팅층을 각각 30 mm * 80 mm 크기로 재단하고 인장시험기에 시편의 양 끝단 10 mm가 고정되도록 한 후, 300 mm/분의 속도로 인장시키며 크랙이 발생할 때의 강도와 거리를 측정하였고, 하기 식 1을 이용하여 신율을 계산하였다.
[식 1]
(크랙이 발생할 때의 거리 (mm) / 60 (mm)) * 100 = 신율 (%)
페인트보호필름용 코팅층
내용제성 방오성 자가복원성 기재부착성 신율 (%)
실시예 1 OK OK OK OK 95
실시예 2 OK OK OK OK 95
실시예 3 OK OK OK OK 95
비교예 1 NG OK OK OK 110
비교예 2 NG OK OK OK 95
비교예 3 OK NG OK OK 95
비교예 4 OK OK OK NG 60
표 2에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 3의 페인트보호필름용 코팅층은 폴리우레탄 수지; 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 페녹시 수지; 및 경화제;를 포함하고, 상기 페녹시 수지가 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 250 중량부 이상 200 중량부 이하의 함량으로 포함된 조성물로부터 형성된 것이어서 자가복원성과 기재부착성이 우수할 뿐만 아니라, 내용제성 및 방오성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이에 비하여, 페인트보호필름용 코팅층 조성물에 페녹시 수지를 포함하지 않거나, 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 페녹시 수지를 203 중량부, 488.2 중량부로 포함하는 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 페인트보호필름용 코팅층은 내용제성 또는 방오성에 문제가 있는 것을 확인할 수 있었다.
그리고, 페인트보호필름용 코팅층 조성물에 중량평균분자량이 다른 페녹시 수지 즉, 화학식 1에서 n 값이 203 내지 204인 페녹시 수지를 포함하는 비교예 4의 페인트보호필름용 코팅층은 기재부착성에 문제가 있는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 페인트보호필름용 코팅층 조성물은 내용제성, 방오성이 우수한 즉, 내구성이 우수한 페인트보호필름용 코팅층을 구현할 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 폴리우레탄 수지;
    하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한 페녹시 수지; 및
    경화제;를 포함하는 페인트보호필름용 코팅층 조성물로서,
    상기 페녹시 수지는 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 250 중량부 이상 400 중량부 이하의 함량으로 포함되는 페인트보호필름용 코팅층 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    상기 화학식 1에서, n은 10 내지 100의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 수지는 점도가 10 cps 이상 100 cps 이하인 페인트보호필름용 코팅층 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 15,000 g/mol 이상 25,000 g/mol 이하인 페인트보호필름용 코팅층 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 2 개 이상 6 개 이하의 이소시아네이트기를 포함하는 페인트보호필름용 코팅층 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 100 중량부 이상 200 중량부 이하의 함량으로 포함되는 페인트보호필름용 코팅층 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    점도가 10 cps 이상 100 cps 이하인 페인트보호필름용 코팅층 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    고형분이 20 % 이상 40 % 이하인 페인트보호필름용 코팅층 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 경화물인 페인트보호필름용 코팅층.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코팅층은 신율이 90 % 이상 130 % 이하인 페인트보호필름용 코팅층.
  10. 기재층;
    상기 기재층의 일면에 형성되는 제8항에 따른 페인트보호필름용 코팅층; 및
    상기 기재층의 타면에 형성되는 점착층;
    을 포함하는 페인트보호필름.
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