KR20210057850A - 데코시트용 광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 데코시트 제조 방법 - Google Patents

데코시트용 광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 데코시트 제조 방법 Download PDF

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Abstract

데코시트용 광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 데코시트 제조 방법이 개시된다. 데코시트용 광경화형 도료 조성물은 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머; 실리콘 아크릴레이트 올리고머; 아크릴레이트 모노머; 및 광개시제;를 포함할 수 있다.

Description

데코시트용 광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 데코시트 제조 방법{PHOTO-CURABLE PAINT COMPOSITION FOR DECORATIVE SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING DECORATIVE SHEET USING THE SAME}
본 개시는 데코시트용 광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 데코시트 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 자외선 경화형 도료를 이용한 데코시트 제품은 폴리염화비닐 시트(PVC Sheet)의 일면에 데코시트용 UV 경화형 코팅액을 마이크로 그라비아 코팅방식으로 코팅하고, 코팅액 내에 함유된 솔벤트를 건조시킨 후에 자외선을 이용한 경화 단계를 거쳐 제조되었다. 대한민국 등록특허공보 제10-2016954호에는 데코시트 제조방법에 대해 제시된 바 있다.
그런데, 데코시트용 UV 경화형 도료를 이용한 기존 제품 중에 폴리염화비닐 시트를 사용한 데코시트는 시트 내에 함유된 환경 호르몬으로 인해 시트의 소각시 다량의 다이옥신이 발생하게 되는 문제점이 존재했다.
아울러, 기존의 UV 경화형 도료로 데코시트를 제조하는 많은 제품들은 유기용제로 솔벤트를 사용하기 때문에 솔벤트 건조시 작업자의 건강에 좋지 않은 영향을 주고, 도료 조성물의 자외선 경화 후에도 건조된 도막에 솔벤트 냄새가 잔류하여 사용자의 건강을 위협할 우려가 있었고, 친환경성 성분이 데코시트용 도료 내에 전혀 함유되어 있지 않았기 때문에 친환경적이지 못하다는 문제가 있었다.
최근에는 환경보호를 위해 친환경 소재를 이용하여 데코시트를 개발하려는 시도들이 이루어지고 있으나, 친환경성 소재를 도료 조성물 내에 첨가하면 데코시트로서 요구되는 도막 물성이 저하될 가능성이 있어서 환경을 고려한 데코시트를 개발하는 과정도 쉽지 않았다. 따라서, 친환경적이면서 데코시트로서의 물성을 동시에 만족시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되는 실정이다.
본 개시의 기술적 사상은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 친환경성 소재를 사용하여 친환경성을 구현하면서도 데코시트로서의 도막 물성을 우수한 수준으로 확보할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 개시의 기술적 사상은 데코시트의 제조 과정에서 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이며, 작업성이 우수한 기술을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태로서, 데코시트용 광경화형 도료 조성물은 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머; 실리콘 아크릴레이트 올리고머; 아크릴레이트 모노머; 및 광개시제;를 포함할 수 있다.
또한, 아크릴레이트 모노머는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트로 마련될 수 있다.
그리고, 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 30~40 중량%이고, 상기 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 10~20 중량%이고, 상기 아크릴레이트 모노머는 35~50 중량%이고, 상기 광개시제는 2~5 중량%로 마련될 수 있다.
한편, 데코시트용 광경화형 도료 조성물은 레벨링제 1~1.5 중량%; 및 소포제 1~1.5 중량%;를 더 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시형태로서, 데코시트용 광경화형 도료 조성물을 이용한 데코시트 제조 방법은 전술한 도료 조성물을 피도장물에 도포하는 코팅 단계; 및 상기 코팅 단계에서 형성된 코팅층을 경화시키는 경화 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 코팅 단계에서 형성되는 코팅도막의 두께는 15~20㎛이고, 상기 피도장물은 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 시트로 마련될 수 있다.
또한, 경화 단계에서는 상기 코팅층에 400~500mJ/㎠의 광량으로 자외선을 조사할 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 식물로부터 유래된 친환경성 원료인 아이소소바이드(isosorbide)를 에폭시 화합물과 반응시키고 다시 아크릴레이트와 반응시켜 제조한 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 이용하여 도료 조성물을 제조하므로 도료 조성물 내에 아이소소바이드의 함량이 높아져 친환경성 도료를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 데코시트의 도막 물성인 광택(유광 효과)이 우수하고, 경화성, 부착성, 내오염성, 경도, 내후성, 신율이 우수한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 데코시트용 도료 조성물은 데코시트 제조시 솔벤트 등의 유기용제를 사용하지 않는 무용제 타입이므로 도막이 건조될 때 휘발성 유기화합물이 방출되지 않아 친환경적이며, 자외선 경화 후에 바로 건조가 가능하기 때문에 건조를 위해서 별도로 온도를 올릴 필요가 없으므로 건조 과정에서 사용되는 열 에너지 또는 전기 에너지를 절감할 수 있고, 도료의 도장시 유기용제를 사용하던 기존 데코시트 제조 공정에 비해 작업성과 생산성이 향상되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 친환경성 소재인 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 시트를 기재로 사용하여 데코시트를 제조하므로 폴리염화비닐 시트의 사용으로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데코시트 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
본 명세서에서 본 발명의 "일" 또는 "하나의" 실시예에 대한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이들은 적어도 하나를 의미한다는 것에 유의해야 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다른 의미를 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정은 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. 즉, 본 명세서에 기술된 방법의 각 단계는 명세서 상에서 달리 언급되거나 문맥상 명백히 상충되지 않는 한 임의의 순서로 적절하게 실시될 수 있다.
본원 명세서 전체에서 수치 앞에 사용되는 용어인 "약"은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때, 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
<데코시트용 광경화형 도료 조성물에 대한 설명>
본 발명의 일 실시예에 따른 데코시트용 광경화형 도료 조성물은 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 실리콘 아크릴레이트 올리고머, 아크릴레이트 모노머, 광개시제, 레벨링제 및 소포제를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 아이소소바이드와 에폭시 화합물을 중합하여 형성된 중간체에 아크릴산을 반응시켜 만든 화합물을 의미한다. 여기서, 아이소소바이드는 식물 유래의 전분을 효소 당화를 실시하여 포도당을 만들고 수첨반응을 한 다음에 탈수반응을 실시하여 제조되는 물질이다. 보다 구체적으로, 아이소소바이드는 포도당(glucose)으로부터 유래된 헤테로사이클릭 화합물로서, 포도당을 수소화(hydrogenation)하여 형성된 소르비톨(sorbitol)을 이중 탈수(dehydration)하여 얻어질 수 있다. 일 실시예에서 아이소소바이드는 바이오 모노머이므로 도료 조성물에 아이소소바이드가 함유될 경우에는 친환경적인 도료의 구현이 가능하다.
일 실시예에서 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 아이소소바이드와 에폭시 화합물(일 예로, 에피클로로하이드린 등)을 반응시켜 1차적으로 합성한 중간체를 아크릴산(acrylic acid)과 2차적으로 합성하여 형성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 한 분자 내에 존재하는 아크릴레이트기의 수가 2개로 적용될 수 있다. 1관능성 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 데코시트 제조시 요구되는 도막의 유연성과 부착성을 충분한 수준으로 확보하기가 어렵고, 3관능성 이상일 경우에는 신율 저하로 크랙이 발생하여 데코시트로서 제품화하기에 까다로운 문제가 있기 때문에 2관능 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 사용하는 것이 도막의 유연성과 부착성을 향상시키는 측면에서 바람직하다.
아울러, 일 실시예에서 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 직접 합성하여 사용할 수 있고, 시판품을 사용할 수도 있다. 그리고, 일 실시예에 따른 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 함량은 30~40 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로서, 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 함량은 약 30 중량%, 약 31 중량%, 약 32 중량%, 약 33 중량%, 약 34 중량%, 약 35 중량%, 약 36 중량%, 약 37 중량%, 약 38 중량%, 약 39 중량% 또는 약 40 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 함량 범위는 약 30 중량% 내지 약 32 중량%, 약 31 중량% 내지 약 33 중량%, 약 32 중량% 내지 약 34 중량%, 약 33 중량% 내지 약 35 중량%, 약 34 중량% 내지 약 36 중량%, 약 35 중량% 내지 약 37 중량%, 약 36 중량% 내지 약 38 중량%, 약 37 중량% 내지 약 39 중량%, 약 38 중량% 내지 약 40 중량% 또는 약 30 중량% 내지 약 40 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 상기의 범위 내에서 도막의 경화성, 경도, 내오염성 등을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머가 30 중량% 미만일 경우에는 코팅 도막의 경화성과 경도가 떨어져서 내오염성도 저하되고 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트의 함량이 감소함으로 인해 전체 도료 조성물의 총 중량 중 바이오 소재의 함량이 줄어들어 친환경성을 구현하기가 어렵고, 40 중량%를 초과하면 전체 도료 조성물 내에 아이소소바이드의 함량이 많아지면서 내오염성 등의 도막 물성이 저하될 우려가 있으므로 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 함량은 전술한 범위 이내에서 실시되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 직접 합성하여 사용하거나 시판품을 사용할 수도 있다. 직접 합성할 경우, 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 실란화합물(예를 들어, 폴리에스테르디메틸실록산디올, 폴리에테르디메틸실록산디올, 폴리카보네이트디메틸실록산디올 등)과 아크릴레이트 화합물(일 예로, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시부틸 메타크릴레이트 등)을 반응시켜 형성될 수 있다.
아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 단독으로 사용하면 도막 부착성, 내오염성, 내후성 등의 물성이 저하될 수 있기 때문에 일 실시예에서는 실리콘 아크릴레이트 올리고머를 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머와 함께 사용함으로써 도막 부착성, 내오염성, 내후성 등의 물성을 우수한 수준으로 확보할 수 있다.
그리고, 일 실시예에서 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 한 분자 내에 존재하는 아크릴레이트기의 수가 2개로 적용될 수 있다. 1관능성 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 데코시트 제조시 요구되는 도막의 경도를 충분한 수준으로 확보하기가 어렵고, 3관능성 이상일 경우에는 신율 저하로 크랙이 발생할 우려가 있다. 일반적으로, 데코시트는 평평한 바닥에 설치되는 바닥재에 비해 실내의 출입문이나 인테리어 자재, 가구 등의 굴곡이 많은 표면의 표면재로서 부착되기 때문에 높은 수준의 유연성이 요구되므로, 일 실시예에서는 2관능 실리콘 아크릴레이트 올리고머를 사용함으로써 데코시트로서의 유연성과 도막 물성(예를 들어, 도막 부착성, 내오염성, 경도, 신율 등)을 확보할 수 있다.
아울러, 일 실시예에서 상업적으로 이용 가능한 실리콘 아크릴레이트 올리고머의 예로는 Miwon Specialty사의 SIP900, SIP910 등을 사용할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
그리고, 일 실시예에 따른 실리콘 아크릴레이트 올리고머의 함량은 10~20 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 실리콘 아크릴레이트 올리고머의 함량은 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량% 또는 약 20 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 실리콘 아크릴레이트 올리고머의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 실리콘 아크릴레이트 올리고머의 함량 범위는 약 10 중량% 내지 약 12 중량%, 약 11 중량% 내지 약 13 중량%, 약 12 중량% 내지 약 14 중량%, 약 13 중량% 내지 약 15 중량%, 약 14 중량% 내지 약 16 중량%, 약 15 중량% 내지 약 17 중량%, 약 16 중량% 내지 약 18 중량%, 약 17 중량% 내지 약 19 중량%, 약 18 중량% 내지 약 20 중량% 또는 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 상기의 범위에서 도막의 내오염성과 부착성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 실리콘 아크릴레이트 올리고머가 10 중량% 미만일 경우에는 도막 부착성, 내오염성, 내후성 등이 저하되고, 20 중량%를 초과하면 상대적으로 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트의 함량이 감소함으로 인해 전체 도료 조성물의 총 중량 중 바이오 소재의 함량이 30 중량% 미만이 되어 친환경성이 저하될 우려가 있으므로 실리콘 아크릴레이트 올리고머의 함량은 전술한 범위 이내에서 실시되는 것이 바람직하다.
한편, 일 실시예에서 아크릴레이트 모노머는 데코시트용 도료의 자외선 경화 반응을 일으키며, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트로 적용될 수 있다. 일 실시예에서 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트는 전체 도료 조성물의 점도를 조절할 수 있으므로 별도의 유기용제를 사용하지 않아도 도료의 유동성을 확보할 수 있고, 도장 작업성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 일 실시예에서 상업적으로 이용 가능한 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트의 예로는 Miwon specialty사의 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 한농화학사의 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
그리고, 일 실시예에 따른 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트의 함량은 35~50 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로서, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트의 함량은 약 35 중량%, 약 36 중량%, 약 37 중량%, 약 38 중량%, 약 39 중량%, 약 40 중량%, 약 41 중량%, 약 42 중량%, 약 43 중량%, 약 44 중량%, 약 45 중량%, 약 46 중량%, 약 47 중량%, 약 48 중량%, 약 49 중량% 또는 약 50 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트의 함량 범위는 약 35 중량% 내지 약 37 중량%, 약 36 중량% 내지 약 38 중량%, 약 37 중량% 내지 약 39 중량%, 약 38 중량% 내지 약 40 중량%, 약 40 중량% 내지 약 42 중량%, 약 42 중량% 내지 약 44 중량%, 약 44 중량% 내지 약 46 중량%, 약 46 중량% 내지 약 48 중량%, 약 48 중량% 내지 약 50 중량% 또는 약 35 중량% 내지 약 50 중량%로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트는 상기의 범위에서 도료의 점도 조절이 용이하며, 도막의 부착성과 도장 작업성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트가 35 중량% 미만일 경우에는 전체 도료 조성물의 점도가 너무 높아져서 코팅시 도장 작업성이 떨어지는 문제가 생기고, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트가 50 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트의 함량이 감소함으로 인해 전체 도료 조성물의 총 중량 중 바이오 소재의 함량이 30 중량% 미만이 되어 친환경성이 떨어지고, 경화성이나 부착성, 경도 등의 도막 물성이 저하될 우려가 있기 때문에 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트의 함량은 전술한 범위 이내에서 적용되는 것이 바람직하다.
한편, 일 실시예에서 광개시제는 자외선 조사시 광중합을 개시하여 도막을 경화시키는 화합물이며, 일 실시예에서 사용될 수 있는 광개시제의 종류로는 1-하이드록시싸이클로헥실페닐케톤 및 벤조페논으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 마련될 수 있으나, 이에 국한되지 않으며, 공지된 다른 광개시제 종류를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 일 실시예에서 상업적으로 이용 가능한 광개시제의 예로는 Irgacure 184, Irgacure 651, Iragacure 754(시바 게이지사)와 IHT-PI 1173, IHT-PI 184, IHT-PI MBF(IHT사) 등을 사용할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
그리고, 일 실시예에 따른 광개시제의 함량은 2~5 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로서, 광개시제의 함량은 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량% 또는 약 5 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 광개시제의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 광개시제의 함량 범위는 약 2 중량% 내지 약 3 중량%, 약 3 중량% 내지 약 4 중량%, 약 4 중량% 내지 약 5 중량% 또는 약 2 중량% 내지 약 5 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 광개시제는 상기의 범위에서 코팅 도막의 경화성과 내황변성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 광개시제가 2 중량% 미만일 경우에는 도막의 경화성이 떨어지는 문제가 생기고, 5 중량%를 초과하면 도막에 황변 현상과 표면 잔취 문제가 발생할 우려가 있으므로 광개시제의 함량은 전술한 범위 이내에서 실시되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서 레벨링제는 도료의 작업성과 도막의 평활성을 적정 수준으로 유지할 수 있다. 일 실시예에서 사용될 수 있는 레벨링제의 종류로는 실리콘계, 불소계 및 폴리에테르계 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 마련될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
일 실시예에 따른 레벨링제는 전술한 종류 중에서도 실리콘, 폴리디메틸실록산, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산, 폴리메틸알킬실록산 등의 실리콘계 레벨링제를 적용하는 것이 도막의 평활성을 우수한 수준으로 유지하는 측면에서 바람직하다.
또한, 일 실시예에서 상업적으로 이용 가능한 레벨링제의 예로는 BYK사의 Byk-301, Byk-306, Byk-307, Byk-320, Byk-325, Byk-346, Byk-349 등을 사용할 수 있으나, 언급되지 않은 다른 종류의 공지된 레벨링제를 사용하는 것도 가능하다. 레벨링제는 전술한 종류 중에서 Byk-346, Byk-349 등을 사용하는 것이 도막의 물성 확보 측면에서 바람직하다.
그리고, 일 실시예에 따른 레벨링제의 함량은 1~1.5 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 레벨링제의 함량은 약 1.0 중량%, 약 1.1 중량%, 약 1.2 중량%, 약 1.3 중량%, 약 1.4 중량% 또는 약 1.5 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 레벨링제의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 레벨링제의 함량 범위는 약 1 중량% 내지 약 1.2 중량%, 약 1.1 중량% 내지 약 1.3 중량%, 약 1.2 중량% 내지 약 1.4 중량%, 약 1.3 중량% 내지 약 1.5 중량% 또는 약 1 중량% 내지 약 1.5 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 레벨링제는 상기의 범위에서 표면 웨팅(wetting)성과 부착성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 레벨링제가 1 중량% 미만이면 표면에너지가 높아서 기재(예를 들어, 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트 또는 폴리프로필렌 시트)와의 표면 슬립성이 떨어져서 도막의 경도가 다소 저하될 우려가 있고, 1.5 중량%를 초과하는 경우에는 표면 레벨링성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으므로 레벨링제의 함량은 전술한 범위 이내에서 적용되는 것이 바람직하다.
일 실시예에서 소포제는 전체 도료 조성물 내에 포함된 기포를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서 사용될 수 있는 소포제의 종류로는 실리콘계 소포제를 사용할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
또한, 일 실시예에에서 상업적으로 이용 가능한 소포제의 예로는 BYK사의 Byk-051, Byk-1752, Byk-1790, Byk-053, Byk-054, Byk-057, Byk-065, Byk-066, Byk-070, Byk-077, Byk-085 등을 사용할 수 있으나, 전술한 종류 이외의 공지된 소포제를 사용할 수도 있다. 소포제는 Byk-1790, Byk-085 등의 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 기포 제거 효율면에서 바람직하다.
그리고, 일 실시예에 따른 소포제의 함량은 1~1.5 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 소포제의 함량은 약 1.0 중량%, 약 1.1 중량%, 약 1.2 중량%, 약 1.3 중량%, 약 1.4 중량% 또는 약 1.5 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 소포제의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다.
예를 들어, 소포제의 함량 범위는 약 1 중량% 내지 약 1.2 중량%, 약 1.1 중량% 내지 약 1.3 중량%, 약 1.2 중량% 내지 약 1.4 중량%, 약 1.3 중량% 내지 약 1.5 중량% 또는 약 1 중량% 내지 약 1.5 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 소포제는 상기의 범위에서 기포 제거와 표면 레벨링성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 소포제가 1 중량% 미만일 경우에는 소포성이 떨어져서 기포 제거 효과가 미미하며, 1.5 중량%를 초과하는 경우에는 소포제도 중합도가 높은 강한 실리콘이기 때문에 표면 레벨링성이 떨어지는 문제점이 발생할 우려가 있으므로 소포제의 함량은 전술한 범위 이내에서 적용되는 것이 바람직하다.
<데코시트용 광경화형 도료 조성물을 이용한 데코시트 제조 방법에 대한 설명>
본 발명의 일 실시예에 따른 데코시트 제조 방법에 대하여 도1에 도시된 흐름도를 따라 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명하기로 한다.
1. 코팅 단계<S101>
본 단계에서는 전술한 데코시트용 도료 조성물을 피도장물에 도포하여 피도장물의 표면에 코팅층을 형성할 수 있다. 본 단계에서는 피도장물의 표면에 15~20㎛의 도막 두께로 코팅층을 형성할 수 있다. 구체적인 예로, 피도장물의 표면에 코팅되는 도막의 두께는 약 15㎛, 약 16㎛, 약 17㎛, 약 18㎛, 약 19㎛ 또는 약 20㎛로 적용될 수 있다. 또한, 코팅 도막의 두께는 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위로 적용될 수 있다.
예를 들어, 피도장물에 코팅되는 도막 두께의 범위는 약 15㎛ 내지 약 16㎛, 약 16㎛ 내지 약 17㎛, 약 17㎛ 내지 약 18㎛, 약 18㎛ 내지 약 19㎛, 약 19㎛ 내지 약 20㎛ 또는 약 15㎛ 내지 약 20㎛의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 코팅 도막의 두께는 상기의 범위 내에서 도막의 경화성과 표면물성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 본 단계에서 코팅되는 도막의 두께가 15㎛ 미만일 경우에는 도막의 경도, 유광 효과, 내후성 등의 물성이 저하될 수 있고, 20㎛를 초과할 경우에는 도막의 경화성이 떨어지고 크랙이 발생할 수 있으며 제조 단가가 상승할 우려가 있으므로 코팅 도막의 두께는 전술한 범위 이내에서 실시되는 것이 바람직하다.
한편, 본 단계에서 수행되는 코팅방법은 피도장물인 기재 위에 도료를 코팅하여 코팅층을 형성하는 방법이라면 어느 특정한 방법에만 국한되지 않으며, 바 코팅, 슬릿 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 침지법, 함침법, 그라비어 코팅 등 공지된 코팅 방법들 중에서 당업자가 임의로 선택하여 적용할 수 있다.
일 실시예에 따른 코팅 단계시 코팅층이 형성되는 피도장물은 친환경성 소재인 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트 또는 폴리프로필렌 시트로 적용될 수 있다.
2. 경화 단계<S102>
본 단계에서는 단계 S101에서 형성된 코팅층에 자외선을 조사하여 코팅층을 경화시킬 수 있다. 일 실시예에서는 일반적인 대기 조건 하에서 자외선을 코팅층에 조사할 수 있다. 본 단계에서는 자외선 조사 장치(일 예로, 수은 램프)를 이용하여 400~500mJ/㎠의 광량으로 자외선을 코팅층에 조사할 수 있다. 자외선 조사시 광량이 400mJ/㎠ 미만일 경우에는 경화성이 좋지 않고, 500mJ/㎠을 초과하면 경화가 과도하게 진행되면서 도막의 신율의 저하가 일어나고 도막에 크랙 현상이 발생할 우려가 있다. 경화된 도막의 물성을 우수한 수준으로 유지하는 측면에서 500mJ/㎠의 광량으로 자외선을 조사하는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 본 단계에서 이루어지는 자외선 조사 시간은 특별히 제한되지 않으며, 데코시트용 도료 조성물이 충분히 경화될 수 있도록 적절한 시간 범위 내에서 선택될 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기 실시예 및 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 이에 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
1. 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 합성
환류냉각기, 질소유입기, 교반기와 가열 장치가 장착된 4구 유리플라스크 반응기에 아이소소바이드와 에피클로로하이드린을 1:1 중량비(100g:100g)로 투입하여 63℃까지 승온하면서 용해하였다. 용액이 완전히 용해되면 50% 가성소다 수용액 11g을 2시간에 걸쳐 정량 주입하여 예비반응을 진행하였다. 이후, 65℃, 120torr의 갑압 하에 50% 가성소다 수용액 109g을 200분에 걸쳐 정량 주입하면서 본 반응을 진행하였다. 본 반응 종료 후에 반응물을 필터페이퍼로 감압 여과하고, 남아있는 수지는 아세톤으로 세척하였다. 여과된 반응물은 150℃, 5torr까지 서서히 승온 감압하면서 미반응된 에피클로로하이드린을 회수하고 아이소소바이드와 에피클로로하이드린이 합성된 중간체인 바이오-에피클로로하이드린(Bio-epichlorohydrin)을 제조하였다.
그 후, 1차 중간체인 바이오-에피클로로하이드린을 아크릴산과 1:1 중량비(100g:100g)로 4구 유리플라스크 반응기에 투입하고, 트리에틸아민(1차 중간체 총 중량의 2중량%)을 넣고 60℃로 승온하여 유지하면서 4시간동안 중합금지제 없이 반응시켰다. 이후, 실온으로 냉각하여 분액깔때기로 옮기고, 남아있는 촉매를 중성화시키기 위해 5% HCl 수용액을 첨가하여 제거한 후, 다시 증류수로 2∼3회 수세를 반복하고 50℃에서 감압하여 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 얻었다.
2. 데코시트용 광경화형 도료 조성물의 제조
하기 표1에서와 같은 조성으로 혼합하되, 1L의 용기에 하기 표1에 기재된 함량(단위: g)으로 각 광개시제, 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 실리콘 아크릴레이트 올리고머, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 레벨링제 및 소포제를 배합하고, 1시간 동안 교반한 뒤, 데코시트용 광경화형 도료 조성물을 완성하였다.
성 분 실시예
1
실시예
2
실시예
3
실시예
4
실시예 5 비교예
1
비교예
2
비교예
3
비교예 4
1광개시제 5 2 4 5 3 6 1 5 3
2아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머 30 33 37 40 40 29 41 40 28
3실리콘 아크릴레이트 올리고머 20 13 10 17 15 21 9 19 16
4트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 43 50 46 35 40 44 45 34 51
5레벨링제 1 1 1.5 1.5 1 0 2 1 1
6소포제 1 1 1.5 1.5 1 0 2 1 1

주)
1: 광개시제 - Irgacure 184(시바 게이지사)
2: 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머(조광페인트사)
3: 실리콘 아크릴레이트 올리고머(SIP900, Miwon specialty사)
4: 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA, Miwon specialty사)
5: 레벨링제 - 폴리디메틸실록산(Byk-307, BYK사)
6: 소포제 - 실리콘계 소포제(Byk-085, BYK사)
3. 시험용 시편의 제작
10cm X 10cm 크기의 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 표1과 같은 조성으로 제조한 코팅 조성물을 스프레이를 이용하여 도막의 두께가 15㎛가 되도록 각각 도포하였다. 그 후, 자외선 조사 장치(수은 램프)를 이용하여 일반 대기환경 하에서 500mJ/㎠의 광량으로 자외선을 조사하여 코팅층을 경화시켜 시험용 시편을 제조하였다.
4. 시험 및 평가 방법
상기와 같이 제작된 시험용 시편에 대해서는 하기 기재된 방법을 통하여 도막의 광택, 경화성, 부착성, 내오염성, 경도, 내후성 및 신율을 평가하여, 그 결과를 표2에 나타내었다.
실험환경 조건
실험환경, 즉 실험을 행하는 장소는 온도 20±2℃, 습도 65±5% (이하 '실온'이라 함)에서 일광의 직사가 없고 가스, 증기, 먼지 및 통풍이 매우 적은 장소로 하고, 실험 시편은 원칙적으로 도장 후 72시간 이상 방치된 것을 실험에 사용하였다.
광택 평가
경화된 시험용 시편을 광택기(60° Gloss, BYK-Gardner Gloss Meter)로 측정하여 도막의 광택을 평가하였다. 평가시, 광택기에 의해 측정된 수치 값이 클수록 유광 효과가 우수함을 의미한다.
경화성 평가
경화된 시험용 시편의 도막을 손톱으로 긁어 손톱 스크래치가 발생하는지 여부를 확인하였다. 손톱 스크래치가 발생하면 경화성 불량, 발생하지 않으면 양호로 평가하였다.
부착성 평가
경화된 시험용 시편의 도막에 크로스 컷팅(Cross Cutting) 테스트 방법을 실시하였으며, 이때 유리 테이프를 사용하였다. 즉, 시편에 형성된 막 또는 층을 1mm*1mm 크기로 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단하고, 절편 상에 유리 테이프를 부착한 후, 떼어낼 때 떨어지지 않고 기재에 붙어있는 절편의 개수를 측정하여 부착성을 평가하였다.
내오염성 평가
내오염성 평가는 시험용 시편에 형성된 도막의 표면 위에 커피, 녹차 등을 떨어뜨려 생활오염을 발생시키고, 오염된지 1시간 후에 마른 걸레로 얼룩을 제거한 다음에 도막의 표면 상태를 육안 판정하여 평가하였다. 즉, 도막의 표면에 오염물질의 흔적이 남아있으면 내오염성이 불량, 남아있지 않으면 양호로 평가하였다.
경도 평가
경도 평가는 미쓰비시 연필을 사용해 45°경사, 1Kg 하중을 적용하여 2cm 이동시 도막의 이상 여부를 평가하였다. 5회 평가시 5회 모두 스크래치가 없을 때의 최대 연필경도값을 기록하였다.
내후성 평가
내후성 실험은 내후도 시험기(Weather-O-meter, Irradiance : 300~400nm, 66W/m2)를 이용하여 1300시간 동안 시편을 방치 후, 내후성을 평가하였고, 측정된 내후성 수치가 작을수록 내후성이 우수한 것으로 판단하였다.
신율 평가
ASTM D412방법에 근거하여 UTM(Universal Testing Machine)장비를 이용하여 측정하였다. 즉, 데코시트용 도료 조성물이 도포되어 경화된 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 크로스헤드 스피드 200mm/min로 당긴 후, 도막의 크랙 발생 여부를 측정하였다. 도막이 소재 필름과의 부착성이 떨어져서 크랙이 발생하면 도막의 신율이 불량, 크랙이 발생하지 않으면 양호라고 판단하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
광택 93 92 94 95 95 89 88 87 88
경화성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량 양호 불량
부착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 89/100 88/100 85/100 90/100
내오염성 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량 불량 불량
연필경도 HB~F HB~F HB~F HB~F HB~F B B HB HB
내후성(E) 0.79 0.81 0.78 0.75 0.78 0.89 0.9 0.88 0.92
신율 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량 불량 불량
표2에 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5는 도막의 표면물성인 광택(유광 효과), 경화성, 부착성, 내오염성, 경도, 내후성 및 신율이 전반적으로 우수한 수준인 것을 확인할 수 있다. 그리고, 비교예 1 내지 4의 실험 결과를 통해서, 도료 조성물에 포함된 각 성분의 함량이 성분별 투입량 범위를 초과하거나 미만일 경우에는 도막의 표면물성이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
5. 시험용 시편의 추가 제작 및 물성 평가
10cm X 10cm 크기의 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 [표 1]의 실시예 5와 같은 조성으로 제조한 코팅 조성물을 스프레이를 이용하여 각각 도포한 후, 자외선 조사 장치(수은 램프)를 이용하여 일반 대기환경 하에서 400~550mJ/㎠의 광량으로 자외선을 조사하여 코팅층을 경화시켜 시험용 시편을 제조하였다. 시편 제조시 구체적인 코팅 도막의 두께와 광량은 하기 표3 내지 표6에 기재된 수치대로 설정되었고, 전술한 물성 평가 방법에 의거하여 각 시편의 물성 평가 결과를 표3 내지 표6에 기재하였다.
광량 400mJ/㎠
도막두께 실험예1
(14㎛)
실험예2
(15㎛)
실험예3
(17㎛)
실험예4
(20㎛)
실험예5
(21㎛)
광택 91 93 92 93 94
경화성 불량 불량 양호 양호 양호
부착성 91/100 94/100 100/100 100/100 100/100
내오염성 불량 불량 불량 불량 양호
연필경도 HB HB HB HB F
내후성 1.4 1.1 1.0 0.9 1.1
신율 양호 양호 양호 불량 불량
광량 450mJ/㎠
도막두께 실험예6
(14㎛)
실험예7
(15㎛)
실험예8
(17㎛)
실험예9
(20㎛)
실험예10
(21㎛)
광택 92 95 95 96 97
경화성 불량 양호 양호 양호 양호
부착성 95/100 100/100 100/100 100/100 100/100
내오염성 불량 불량 불량 양호 양호
연필경도 B B~HB HB F F
내후성 0.95 0.92 0.91 0.88 0.88
신율 양호 양호 양호 불량 불량
광량 500mJ/㎠
도막두께 실험예11
(14㎛)
실험예12
(15㎛)
실험예13
(17㎛)
실험예14
(20㎛)
실험예15
(21㎛)
광택 93 95 96 96 98
경화성 양호 양호 양호 양호 양호
부착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100
내오염성 양호 양호 양호 양호 양호
연필경도 HB~F HB~F F~H F~H H
내후성 0.82 0.78 0.75 0.55 0.53
신율 양호 양호 양호 불량 불량
광량 550mJ/㎠
도막두께 실험예16
(14㎛)
실험예17
(15㎛)
실험예18
(17㎛)
실험예19
(20㎛)
실험예20
(21㎛)
광택 94 95 97 97 98
경화성 양호 양호 양호 양호 양호
부착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100
내오염성 양호 양호 양호 양호 양호
연필경도 HB~F HB~F F~H H H
내후성 0.75 0.72 0.69 0.54 0.51
신율 양호 양호 불량 불량 불량
표 3 내지 표 6의 물성평가 결과에서 알 수 있듯이, 본원발명의 실시예에 따른 데코시트용 도료 조성물로 제조된 데코시트는 광량 500mJ/㎠의 조건에서 도막두께가 15~17㎛인 경우, 요구 물성이 우수한 수준인 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 식물로부터 유래된 친환경성 원료인 아이소소바이드를 이용하여 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 만들고, 이러한 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 사용하여 도료 조성물을 제조하므로 도료 조성물 내에 아이소소바이드의 함량이 높아져 친환경성 도료를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 데코시트로서 요구되는 도막 물성인 유광 효과, 경화성, 부착성, 내오염성, 경도, 내후성, 신율이 우수하다.
그리고, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면 전체 도료 조성물 내에 아이소소바이드가 약 30 중량% 이상 적용될 수 있으므로 친환경적이고 자원 재생이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 광경화형 도료 조성물은 데코시트 제조시 솔벤트 등의 유기용제를 함유하지 않는 무용제 타입이므로 도막 건조시 휘발성 유기화합물이 방출되지 않아 친환경적이며, 자외선 경화 후에 바로 건조가 가능하기 때문에 건조 과정에서 사용되는 열 에너지 또는 전기 에너지를 절감할 수 있고, 도료의 도장시 유기용제를 사용하던 기존 데코시트 제조 공정에 비해 작업성과 생산성이 향상되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 다양한 실시예에서는 친환경성 소재인 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 시트를 기재로 사용하여 데코시트를 제조하므로 폴리염화비닐 시트의 사용으로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 친환경성 바이오 원료를 수입하지 않아도 국산원료인 아이소소바이드 원료를 사용하여 친환경 데코시트를 제조할 수 있으므로 해외 선진사의 독점적인 공급 구조를 개선하고 바이오 핵심 소재의 원천기술을 확보할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머;
    실리콘 아크릴레이트 올리고머;
    아크릴레이트 모노머; 및
    광개시제;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트 모노머는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트로 마련되는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아이소소바이드 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 30~40 중량%이고, 상기 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 10~20 중량%이고, 상기 아크릴레이트 모노머는 35~50 중량%이고, 상기 광개시제는 2~5 중량%로 마련되는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데코시트용 광경화형 도료 조성물은
    레벨링제 1~1.5 중량%; 및
    소포제 1~1.5 중량%;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 도료 조성물을 피도장물에 도포하는 코팅 단계; 및
    상기 코팅 단계에서 형성된 코팅층을 경화시키는 경화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물을 이용한 데코시트 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코팅 단계에서 형성되는 코팅도막의 두께는 15~20㎛이고, 상기 피도장물은 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 시트로 마련되는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물을 이용한 데코시트 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 경화 단계에서는 상기 코팅층에 400~500mJ/㎠의 광량으로 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는
    데코시트용 광경화형 도료 조성물을 이용한 데코시트 제조 방법.
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