KR20220149974A - 플레이크형 금속 안료 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플레이크형 금속 안료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 금속층의 적어도 어느 일면에 경화성 수지층을 코팅한 플레이크형 금속 안료를 제공하여 이를 포함하는 수지 조성물을 사출 성형하는 경우, 높은 휘도와 함께 플로우 마크를 현저하게 감소시켜 사출 성형품의 외관에 우수한 금속 질감을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명에 따른 플레이크형 금속 안료는 고광택의 금속광택 코팅용 재료로도 사용 가능하며, 특히, 수계의 코팅조성물의 경우 금속층의 산화를 방지하여 저장안정성이 우수한 금속 질감을 제공할 수 있다.

Description

플레이크형 금속 안료 및 그 제조방법 {Flake type metal pigment and preparation method thereof}
본 발명은 플레이크형 금속 안료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 금속층의 적어도 어느 일면에 경화성 수지층을 코팅한 플레이크형 금속 안료를 제공하여 이를 포함하는 수지 조성물을 사출 성형하는 경우, 높은 휘도와 함께 플로우 마크를 현저하게 감소시켜 사출 성형품의 외관에 우수한 금속 질감을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명에 따른 플레이크형 금속 안료는 고광택의 금속광택 코팅용 재료로도 사용 가능하며, 특히, 수계의 코팅조성물의 경우 금속층의 산화를 방지하여 저장안정성이 우수한 금속 질감을 제공할 수 있다.
플라스틱 제품에 금속 질감을 부여하는 방법은 도장, 코팅 그리고 금속 펄 수지를 이용한 사출성형 등으로 다양하다. 최근에는 플라스틱 제품의 외장에 금속이 가지는 고급스러움과 깊이감을 더하기 위해 보다 금속과 유사한 질감을 구현하는 것이 화두가 되고 있다.
플라스틱으로 금속 느낌을 내기 위해 기존에는 제품 성형 후 별도의 도장 혹은 도금 공정을 거쳐 제조하였다. 그러나, 이러한 공정은 후가공의 추가를 필요로 하게 되므로 비용과 생산 시간이 증가되고 불량률을 증가시키는 등의 제품 경쟁력을 하락시키는 요인으로 작용한다. 예를 들어서, 플라스틱의 표면에 금속 입자를 스프레이로 분무 코팅하는 경우, 개별 입자가 두껍고, 표면이 거칠어 광택도에 한계가 있다. 또한, 스프레이 도포 공정이 주변의 대기를 오염시키는 문제가 있고, 사출 성형된 플라스틱의 표면과 금속 질감을 부여하는 코팅층이 박리되는 경우가 생겨 오히려 미적 외관을 떨어뜨리는 문제가 있었다.
또한, 플라스틱의 표면에 금속, 무기물 또는 금속산화물을 이용하여 금속을 증착하는 공정이 있다. 다만, 이는 사용 후 회수하여 재활용이 어려우며, 가격이 고가인 점에서 한계가 있다.
한편, 바인더 코팅을 하여, 이에 금속을 증착하고 용매에 용해하여 사용하는 공정이 있다. 다만, 이는 페인트용 도료의 금속 질감을 구현하기 위해서만 적용이 되며, 금속 고유의 질감이나 색상을 표현하기에는 부족한 점에서 용도가 제한적이다.
따라서, 최근에는 수지 자체에 금속이나 금속 펄 등을 포함하여 이를 사출 성형한 물품에 금속 질감을 부여하는 방법들이 활발하게 개발되고 있다.
예를 들어서, 한국 등록특허 제10-1101789호에서 금속질감 성형품용 합성수지 조성물과 이를 이용한 사출성형방법 및 성형품에 관한 것으로 열가소성수지 100 중량부, 판상 금속안료 0.1 내지 10 중량부, 구상 유리질 물질 1 내지 50 중량부, 극세장섬유상의 물질 1 내지 50 중량부를 포함하는 금속질감 성형품용 합성수지 조성물을 개시한다. 이에, 우수한 금속색상의 발색성을 발휘함과 동시에 흐름 융합선 및 흐름 자국에 의한 색상 불균일 현상을 갖지 않으며, 금속안료가 표면으로 돌출되지 않는 수지 성형품을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 한국 공개특허 제10-2019-0051290호는 금속질감을 갖는 자동차용 내장재에 관한 것으로, 수지를 사출하여 마련된 수지 성형층; 금속 질감을 구현할 수 있도록, 금속섬유를 소정의 패턴을 갖도록 직조하여 상기 수지 성형층의 상부에 적층되는 금속 직조물; 및 상기 금속 직조물 저면에 부착되어 상기 금속 직조물과 상기 수지 성형층을 매개하는 부직포층;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에, 다양한 패턴을 갖는 금속질감 구현이 가능하여 자동차용 내장재의 외관상 세련미 및 심미감을 향상시킬 수 있으며, 나아가 자동차의 고급화를 도모할 수 있는 효과를 제공한다.
전술한 바와 같이, 금속 질감을 부여하는 플라스틱 성형품에 대한 인기와 수요는 나날이 증가하고 있으며, 성형품의 표면 전체에 균일하고, 실제 금속에 가까운 질감을 구현하는 기술에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
이에, 본 발명은 금속층에 경화성 수지층을 코팅한 새로운 플레이크형 금속 안료를 개발하여, 실제 금속과 유사한 사출 성형품의 외관을 제공하고자 한다.
한국등록특허 제10-1101789호 (2011.01.05) 한국 공개특허 제10-2019-0051290호 (2019.05.15)
본 발명의 목적은 새로운 플레이크형 금속 안료를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 경화성 수지층이 코팅된 플레이크형 금속 안료를 포함한 수지 조성물을 사출 성형한 성형품의 휘도를 높이고 플로우 마크를 감소하는 것에 있다.
본 발명의 목적은 금속 안료에 경화성 수지층을 코팅하여, 플레이크화 과정을 보다 용이하게 하는 것에 있다.
본 발명의 목적은 플레이형 금속 안료를 고광택을 제공하는 금속광택 코팅용 재료로 적용하는 것에 있다. 특히, 수계의 코팅조성물에 적용하는 경우, 금속층의 산화를 방지하여 저장안정성이 우수한 금속 질감을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속층 및 상기 금속층의 적어도 어느 일면에 코팅된 경화성 수지층을 포함하는 플레이크형 금속 안료가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이크형 금속 안료를 포함하는 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 이형층의 일면에 금속층을 증착하는 단계: (b) 상기 금속층의 일면에 경화성 수지층을 코팅하는 단계; (c) 상기 이형층을 박리하고 플레이크화 하는 단계; 및 (d) 상기 플레이크를 필터, 건조 및 분급하여 플레이크형 금속 안료를 수득하는 단계;를 포함하는 플레이크형 금속 안료의 제조방법이 제공된다.
본 발명은 경화성 수지층이 코팅된 새로운 플레이크형 금속 안료를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 경화성 수지층이 코팅된 플레이크형 금속 안료를 포함한 수지 조성물을 사출 성형한 성형품의 휘도를 높이고, 플로우 마크를 감소시킬 수 있다. 이에, 실제 금속에 가까운 금속 질감의 외관을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 플레이크형 금속 안료는 금속층에 경화성 수지층을 코팅하여, 플레이크화 과정을 보다 용이하게 제공할 수 있다. 또한, 플레이크화 과정에서 필요에 따라 입자를 크기별로 다양하게 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 플레이크형 금속 안료는 고광택을 제공하는 금속광택 코팅용 재료로 사용 가능하며, 특히, 수계의 코팅조성물의 경우, 금속층의 산화를 방지하여 저장안정성이 우수한 금속 질감을 제공할 수 있다.
또한, 금속 질감을 구현하는 사출 성형품의 전체 생산 비용 및 시간이 절감될 뿐만 아니라 성형품의 색이 바래거나 벗겨지는 문제를 해결할 수 있으며, 성형품을 사용한 후 회수하여 재사용이 가능하므로 친환경적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이크형 금속 안료의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플레이크형 금속 안료의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플레이크형 금속 안료의 구조를 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 플레이크형 금속 안료의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일한 구성 요소 또는 기능적으로 유사한 구성 요소들을 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경화성 수지층(200)이 코팅된 새로운 플레이크형 금속안료가 제공된다.
보다 자세하게는 금속층(100) 및 상기 금속층(100)의 적어도 어느 일면에 코팅된 경화성 수지층(200)을 포함하는 플레이크형 금속 안료가 제공된다. 도 1의 경우, 금속층(100)의 일면에 경화성 수지층(200)을 적층(코팅)한 구조를 나타낸 것이고, 도 2의 경우, 금속층(100)의 양면에 경화성 수지층(200)을 적층(코팅)한 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층(100)은 알루미늄, 철, 아연, 니켈, 구리, 은, 금, 티타늄, 코발트, 팔라듐 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄을 포함한 알루미늄 금속층(100)으로 제공된다. 이 경우, 경제적이면서 금속 질감을 표현하기 적당하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층(100)의 두께는 5nm 내지 230nm인 것이 제공되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 60nm 내지 100nm인 것이 제공되는 것일 수 있다. 이때, 상기 금속층(100)은 금속을 통상적인 진공 증착 방법으로 바람직하게 5nm 내지 230nm 두께 범위로 균일하게 증착할 수 있다. 이에, 우수한 금속 광택 효과를 제공할 수 있다. 5nm 미만의 경우, 금속층의 광투과도가 높아서 고광택 구현이 어려워지며, 230nm 초과의 경우, 낮은 광투과도(=높은 광반사율)로 고광택의 금속광택이 구현이 용이하나, 비경제적인 것일 수 있다. 따라서, 상기 금속층(100)의 두께는 5nm 내지 230nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층(100)의 광투과도는 50% 이하인 것을 특징으로 한다. 이에, 빛의 산란, 회절, 간섭 효과를 감소시키고 사출 성형품의 휘도를 높이고 실제 금속에 가까운 질감을 부여하여 고급스러운 외관을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화성 수지층(200)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 불소계 수지, 페놀계 수지, 실라잔계 수지 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 빛 또는 열에 의한 경화가 가능한 투명한 수지(resin)라면 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 경화성 수지층은 금속층(100)을 보호하고, 금속의 산화를 방지하는 역할을 수행하는 것일 수 있다.
또한, 이 경우, 상기 경화성 수지층(200)의 두께는 10nm 내지 100㎛인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 100nm 내지 10㎛으로 제공되며, 이 경우, 플레이크형 금속 안료에 무정형 대칭성을 부여하는데 도움을 준다. 즉, 수지 조성물에서 금속 안료의 배향을 양호하게 하여 입사하는 빛의 산란을 최소화하고 정반사를 극대화하여 사출 성형품의 플로우 마크를 현저하게 줄일 수 있어, 금속에 대응하는 우수한 금속 질감을 구현하여 상품성을 향상시켜 소비자를 만족시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화성 수지층(200)은 용매, 염료, 경화제, 자외선 안정제, 열 안정제, 광 개시제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 더 포함하는 것일 수 있다.
용매의 경우, 희석제 또는 경화성 수지층(200)의 두께를 조절하기 위하여 추가될 수 있다. 예를 들어서, 알코올계, 글리콜계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 방향족계 탄화수소계의 유기 용매 및 증류수가 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
염료는 필요에 따라 성형품 외관이 구현하고자 하는 색상을 부여하기 위하여 필요에 따라 선택해서 추가할 수 있다. 예를 들어서, 골드 염료를 추가하는 경우, 골드 질감의 외관을 부여할 수 있다. 염료는 무기 혹은 유기 유색이 제공될 수 있으며, 카본블랙, 티타늄다이옥사이드, 시아네이트계 화합물이 제공될 수 있으나, 이에, 제한되는 것은 아니다.
경화제는 일종의 가교제이며, 열경화성수지에 첨가하여 경화를 촉진시킬 수 있다. 예를 들어서, 에폭시 수지의 경화제가 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
자외선 안정제는 예를 들어서, 벤조트리아졸계, 옥사닐라이드계 및 힌더드 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS) 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 성형품의 광택 손실, 황변 등을 방지하는 효과를 제공한다.
열 안정제는 예를 들어서, 금속계 열안정제로는 유기주석계 열안정제, 메르캅타이드(mercaptide)계 유기주석 열안정제, 카복실산염계 유기주석 열안정제 또는 카복실산 금속염계 열안정제가 제공될 수 있다. 비금속계 열안정제로는 에폭시화합물, 유기아인산염류가 제공될 수 있으며, 가공 시 고온에서 수지가 분해되지 않도록 도움을 주며, 성형품의 물리 화학적 성질을 유지하는데 도움을 준다.
광 개시제는 아실포스핀옥사이드계 화합물, α-하이드록시케톤계 화합물, 페닐 글리옥실레이트계 화합물 및 벤조인에테르계 화합물에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 자연광 내의 자외선 또는 LED UV램프 등의 파장에서 경화가 가능한 장파 개시제가 적합하며, 바람직하게는 아실포스핀옥사이드계 화합물이 제공될 수 있다. 바람직하게는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드(Diphenyl(2,4,6-Trimethylbenzonyl)phosphine oxide)가 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화성 수지층(200)은 상기 언급한 바와 같이, 열에 의한 경화가 가능한 수지 이외에도 빛에 의한 경화가 가능한 수지를 포함할 수 있으며, 빛에 의한 광경화 수지조성물은 용매, 다관능 아크릴계 모노머, 다관능 아크릴계 올리고머등을 더 포함할 수 있다.
또한, 이외에도 가능성 등을 보완하기 위해 추가로 다른 첨가제를 당업자가 적절하게 추가할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이크형 금속 안료는 금속층(100)의 어느 일면에 증착된 이형층(300)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 도 3에 나타낸 이형층(300)을 참고할 수 있다. 상기 이형층(300)은 폴리에틸프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN), 폴리이미드(PI), 나일론(Nylon), 폴리비닐알코올, 실리콘, 불소 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 필름인 것을 특징으로 한다.
예를 들어서, 폴리에틸프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)가 제공될 수 있고, 이는 열가소성 플라스틱으로 폴리에스터 고분자 중 하나로 가볍고 냄새가 없어, 생활용품, 각종 제품의 케이스나 포장재로 널리 사용되고 있다. 또한, 실리콘 또는 불소를 포함하여 코팅한 이형층의 경우, 필요에 따라 이형력을 낮춰 제공될 수 있다.
상기 이형층(300)의 표면 조도는 평균 거칠기(Ra)가 1㎛ 이하로 제공된다. 표면조도가 높은 경우 광산란에 따라 금속광택이 저하 될 수 있다.
또한, 접착력은 1kgf/cm 이하로 제공될 수 있다. 이에, 우수한 박리성과 이형층(300)을 플레이크형 금속 안료에 영향을 미치지 않고 박리할 수 있다.
또한, 이형층은 박리되는 금속, 예를 들어서, 알루미늄(Al)에 전사되어 보호층으로 존재할 수 있으며, 접착력 및 두께 수준에 따라 보호층의 두께를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이크형 금속 안료의 크기는 1 ㎛ 내지 1 cm 인 것을 특징으로 한다. 크기가 상기 범위를 벗어나는 경우 원하고자 하는 고급스러운 금속 질감의 구현이 어렵고, 플로우 마크가 증가하는 경향이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플레이크형 금속 안료를 포함하는 수지 조성물이 제공된다. 이 경우, 수지 조성물 100 중량부에 대하여 플레이크형 금속 안료는 1 내지 50 중량부를 포함하며, 바람직하게는 1 내지 20 중량부를 포함하여 제공된다. 상기 범위에서 입도 분포를 균일하게 하고 플레이크 간 빛의 난반사를 줄여 사출 성형품의 외관에 금속 질감을 우수하게 부여할 수 있다.
상기 수지 조성물에서 제공되는 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(PC/ABS), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA), 실리콘계 복합 고무-아크릴로니트릴-스티렌(SAS), 노릴, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트(PC), 폴리아세테이트, 폴리스티렌, 폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌테프탈레이트, 폴리부틸렌테프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르에테르술폰, 폴리에테르이미드, 변성 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌술피드, 폴리아미드, 폴리이미드, 에폭시 수지, 액정 폴리머 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 수지 조성물은 통상적인 방법으로 제조가 가능하며, 플레이크형 금속 안료를 수지에 혼합하여, 교반기, 볼밀 등으로 분산시켜 필요에 따라 기타 첨가제를 추가하여 교반하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 수지 조성물을 사출 성형한 성형품은 자동차 내외장재, 가전 및 생활용품의 플라스틱 성형품 등에 광범위한 사용이 가능하다. 금속 자체보다 가벼우면서 고급스러운 금속 질감의 표현이 가능하고, 또한 사용 후 회수하여 재사용 또한 가능하므로 친환경적인 장점이 있다.
특히, 자동차 내외장재에 사용될 경우, 통상적으로 금속으로만 이루어진 금속 안료를 사용 시, 자동자간 레이더의 주파수를 흡수하기 때문에 레이더 송수신 거리의 제한이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라, 금속층의 어느 일면에 경화성 수지층이 코팅된 플레이크형 금속 안료를 사용하게 되면, 금속층에 코팅된 경화성 수지층으로 인해 유전손실이 최소화되어 상기와 같은 문제가 방지 가능한 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 경화성 수지층(200)이 코팅된 플레이크형 금속안료의 제조방법이 제공된다. 이 경우, 상기 전술한 플레이크형 금속안료와 동일한 내용이 적용될 수 있고, 중복되는 범위 내에서 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 이형층(300)의 일면에 금속층(100)을 증착하는 단계; (b) 상기 금속층(100)의 일면에 경화성 수지층(200)을 코팅하는 단계; (c) 상기 이형층(300)을 박리하고 플레이크화 하는 단계; 및 (d) 상기 플레이크를 필터, 건조 및 분급하여 플레이크형 금속 안료를 수득하는 단계;를 포함하는 플레이크형 금속 안료의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계에서 증착은 진공 증착으로 진행된다. 진공 증착의 경우, 통상적으로 제공되는 증착 방법으로 진행한 이후, 금속층(100)의 두께를 5nm 내지 230nm으로 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계에서 경화성 수지층(200)은 광 또는 열 조건에서 경화된 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 불소계 수지, 페놀계 수지, 실라잔계 수지 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 상기 경화성 수지층(200)은 예를 들어서, 마이크로그라비아 코팅라인을 이용하여, 코팅할 수 있으며, 필요에 따라 금속층(100)의 일면 또는 양면에 코팅할 수 있다. 이 경우, 경화성 수지층(200)은 조도는 평균 거칠기(Ra)가 1㎛ 이하이며, 접착력은 1kgf/cm 이하로 제공될 수 있다. 또한, 두께는 1㎛ 내지 100㎛로 제공된다. 한편, 상기 경화성 수지층(200)이 양면에 코팅될 경우, 상기 (b) 단계 이전에 이형층(300)의 일면에 경화성 수지층(200)을 먼저 코팅한 후, 상기 코팅된 경화성 수지층(200) 상에 금속층(100)을 증착시키는 것일 수 있다. 따라서, 상기 (b) 단계에서 코팅되는 경화성 수지층(200)은 상기 증착된 금속층(100) 상에 코팅됨으로써 금속층(100)을 기준으로 양면에 경화성 수지층(200)이 코팅되는 것일 수 있다.본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계에서 플레이크화는 이형층을 브러쉬 롤로 표면에 기계적 충격을 가하여 박리함으로써 수행하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 (c) 단계에서 이형층으로부터 금속안료를 박리하기 위하여 플라스틱 브러쉬롤 기계적으로 표면을 긁어 회수한다. 이 경우, 회수를 용이하기 위해 필요에 따라 용매(물, 알코올 등)를 분사할 수 있다.
이후, 상기 (d) 단계로 플레이크를 필터, 건조 및 분급하여 플레이크형 금속 안료를 수득하는 단계를 진행한다. 필터 및 건조를 통해 수 mm 이하의 플레이크 형태의 금속 안료를 얻을 수 있다. 이 경우, 플레이크 형태의 금속 안료는 필요에 따라 건조 후 다양한 분쇄하여 분급 공정을 통해 사용자 요구에 따라 입자 크기별로 제공될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 설명하고자 하며, 이로써 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
제조예 1
PET 기재층(두께 12㎛)을 포함하는 실리콘계 이형층에 알루미늄 금속을 진공 증착하여, 60nm로 알루미늄 금속층을 적층하였다.
마이크로그라비아롤 코팅라인(용매 건조온도는 40 ~ 80℃, 80W UV 램프조사하며 5 meter/min 속도)을 사용하여 알루미늄 금속층 일면에 경화성 수지층을 3㎛로 코팅하였다.
이 경우, 경화성 수지층은 아크릴계 광경화성 수지로 Ethylacetate 45 중량부, Urethane Acrylate oligomer 25 중량부, Trimethylolpropane triacrylate 25 중량부, 2,2 -dimethoxy-1,2-dipahenuylethane-1-one 5 중량부 및 아크릴계실란 5 중량부를 포함한다. 광 개시제로는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드를 사용하였다.
PET 이형층으로부터 경화성 수지가 코팅된 알루미늄 금속층을 브러쉬 롤로 표면에 기계적으로 충격을 가하여 이형층을 박리하여 플레이크화를 진행하였다. 이후, 플레이크를 종이필러 No.2를 사용하여 필터하였고, 건조는 70℃에서 진공 건조하여 수분율 0.5%이하로 하였다. 메쉬 NO. 18 (ASTM E11)로 분급 후 최종적으로 플레이크형 금속 안료를 수득하였다. 최종적으로 수득된 플레이크형 금속 안료의 입도 분포는 D50 400㎛이다.
제조예 2
경화성수지층을 0.5㎛로 코팅한 점을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 진행하였다. 최종적으로 수득된 플레이크형 금속 안료의 입도 분포는 D50 300㎛ 이다.
제조예 3
경화성수지층을 0.5㎛로 코팅한 점과 플레이크화 진행 후, 필터, 건조 후 세라믹 볼밀에서 3시간 분쇄를 추가로 진행한 점을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 진행하였으며, 분급은 메쉬 NO. 35 (ASTM E11)로 진행하였다. 최종적으로 수득된 플레이크형 금속 안료의 입도 분포는 D50 20㎛이다.
제조예 4
알루미늄 금속을 진공 증착하기 전에, PET 기재층(두께 12㎛)을 포함하는 실리콘계 이형층에 경화성 수지층을 3㎛로 코팅하고, 그 위에 알루미늄 금속을 진공 증착시킨 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
제조예 5
열경화성 수지로 코오롱인터드트리얼社 제품 OVERCOAT를 사용하였으며 건조온도는 100℃ 내지 150℃로 진행하였다. 이후, 박리, 필터, 건조, 분급은 제조예 1과 동일하게 진행하였다. 이 경우, 최종적으로 수득된 플레이크형 금속 안료의 입도 분포는 D50 320㎛ 이다.
제조예 6
기존에 상용화되는 제조방식(오토마이즈 및 볼밀링으로 제조)으로 에카르트社의 알루미늄 플레이크형 금속 안료를 준비하였다. 이 경우, 플레이크형 금속 안료의 입도 분포는 D50 20㎛이다.
실시예 1
베이스 수지 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 98 중량부, 제조예 1에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료 2 중량부를 포함하여, 플라스틱 복합수지를 제조하였다.
실시예 2
베이스 수지 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 98 중량부, 제조예 2에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료 2 중량부를 포함하여, 플라스틱 복합수지를 제조하였다.
실시예 3
베이스 수지 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 98 중량부, 제조예 3에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료 2 중량부를 포함하여, 플라스틱 복합수지를 제조하였다.
실시예 4
베이스 수지 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 98 중량부, 제조예 4에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료 2 중량부를 포함하여, 플라스틱 복합수지를 제조하였다.
비교예 1
베이스 수지 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 98 중량부, 제조예 4에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료 2 중량부를 포함하여, 플라스틱 복합수지를 제조하였다.
비교예 2
베이스 수지 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 98 중량부, 제조예 5에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료 2 중량부를 포함하여, 플라스틱 복합수지를 제조하였다.
실험예 1: 플레이크형 금속 안료의 외관 확인
상기 제조예 4 및 제조예 6에서 각각 제조 및 준비한 플레이크형 금속 안료의 외관을 확인하기 위해, SEM 사진을 찍었으며, 이의 결과를 도 4a 및 4b에 각각 나타내었다.
우선, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제조예 4에 따라 제조된 플레이크형 금속 안료는 입자의 표면이 매끄러움을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 표면 광택도 또한 우수함을 확인할 수 있었다.
그러나, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 제조예 6에서 준비한 플레이크형 금속 안료의 경우, 밀링과정에서 발생하는 미립자로 인해 입자의 표면이 거침을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 개별 입자의 표면 광택도에 있어 한계를 보유하고 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 백색도 (whiteness degree) 확인
색착계를 이용하여 착색성 측정 시편의 L값을 측정하였다. L값이 낮을수록 명도가 낮아 진한 흑색을 띄게 되어 안료착색성이 좋음을 의미한다. 색착계를 이용하여 착색성 측정 시편의 L값을 측정하였다. 수치값이 높아질수록 고광택을 의미한다.
실험예 3: 플로우 마크 확인
LG LGH140N 사출 성형기를 이용하여 스파이럴 플로우 몰드 성형을 한 후, 이에 대한 사출품의 플로우마크를 육안으로 관찰하였다. 플로우마크가 확인되지 않는 양호한 경우 ◎를 의미하고, 보통인 경우 ○, 플로우마크가 심한 경우 ×로 구분하여 표시하였다.
[표 1]
Figure pat00001
실시예와 비교예의 결과값에 비추어 본 발명에 따른 플레이크형 금속 안료를 포함하는 수지 조성물의 사출 성형품의 외관은 실제 금속 질감의 구현이 가능함을 확인할 수 있었다. 특히, 백색도 (whiteness degree)의 값에 비추어 광택값이 높아 실제 금속과 유사한 외관을 제공하고, 휘도 또한 높음을 확인할 수 있고, 플로우 마크가 현저하게 감소되어 우수한 외관을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 경화성 수지층이 코팅된 플레이크형 금속 안료를 수지 조성물에 적용하는 경우, 실제 금속과 유사한 금속 질감의 외관을 제공할 수 있고, 이는 자동차 내외장재, 가전 및 생활용품의 플라스틱 성형품 등에 광범위한 적용이 가능함을 확인할 수 있었다.
더불어, 플레이크화 과정에서 추가 분쇄를 하여 필요에 따라 입자를 크기별로 다양하게 제공될 수 있고, 예를 들어서, 고광택의 금속광택 코팅용 재료로도 사용 가능하다. 특히, 수계의 코팅조성물에 적용되는 경우 금속층의 산화를 방지하여 저장안정성이 우수한 금속 질감을 제공할 수 있다.
또한, 생산 비용 및 시간이 절감될 뿐만 아니라 제품 색이 바래거나 벗겨지는 문제를 해결할 수 있으며, 사용 후 회수가 가능하여, 친환경적인 장점도 제공할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 금속층
200: 경화성 수지층
300: 이형층

Claims (15)

  1. 금속층 및
    상기 금속층의 적어도 어느 일면에 코팅된 경화성 수지층을 포함하는 플레이크형 금속 안료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 알루미늄, 철, 아연, 니켈, 구리, 은, 금, 티타늄, 코발트, 팔라듐 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 5nm 내지 230nm인 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속층의 광투과도는 50% 이하인 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지층은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 멜라민계 수지, 불소계 수지, 페놀계 수지, 실라잔 수지 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경화성 수지층은 용매, 염료, 경화제, 자외선 안정제, 열 안정제, 광 개시제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지층의 두께는 1nm 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플레이크형 금속 안료는,
    상기 금속층의 어느 일면에 증착된 이형층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이형층은 폴리에틸프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN), 폴리이미드(PI), 나일론(Nylon), 폴리비닐알코올, 실리콘 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로쿠터 선택되는 물질을 포함하는 필름인 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플레이크형 금속 안료의 크기는 1 ㎛ 내지 1 cm 인 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료.
  11. 제1항에 따른 플레이크형 금속 안료를 포함하는 수지 조성물.
  12. (a) 이형층의 일면에 금속층을 증착하는 단계:
    (b) 상기 금속층의 일면에 경화성 수지층을 코팅하는 단계;
    (c) 상기 이형층을 박리하고 플레이크화 하는 단계; 및
    (d) 상기 플레이크를 필터, 건조 및 분급하여 플레이크형 금속 안료를 수득하는 단계;를 포함하는 플레이크형 금속 안료의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 증착은 진공 증착인 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 경화성 수지층은
    광 또는 열 조건에서 경화된 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 멜라민계 수지, 불소계 수지, 페놀계 수지, 실라잔 수지 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 플레이크화는 이형층을 브러쉬 롤로 표면에 기계적 충격을 가하여 박리함으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 플레이크형 금속 안료의 제조방법.
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