KR20230159652A - 광경화형 수용성 코팅 조성물 및 이를 이용한 다층 도막 코팅물 - Google Patents

광경화형 수용성 코팅 조성물 및 이를 이용한 다층 도막 코팅물 Download PDF

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Abstract

VOC 함량이 저감된 광경화형 수용성 코팅 조성물, 및 이를 이용하여 우수한 금속 질감을 나타낼 수 있는 다층 도막 코팅물에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물은 주쇄에 디메틸롤 프로피온산(DMPA), 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG), 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리에테르 중 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머; 희석용 아크릴레이트 모노머; 아민계 중화제; 광개시제; 증류수; 유기 용매; 및 첨가제를 포함할 수 있다.

Description

광경화형 수용성 코팅 조성물 및 이를 이용한 다층 도막 코팅물{PHOTOCURABLE WATER-SOLUBLE COATING COMPOSITION AND MULTI-LAYER COATING USING THE SAME}
본 발명은 VOC 함량이 저감된 광경화형 수용성 코팅 조성물, 및 이를 이용하여 우수한 금속 질감을 나타낼 수 있는 다층 도막 코팅물에 관한 것이다.
자동차, 플라스틱 부품 소재, 화장품 플라스틱 용기 표면에 금속 질감을 나타낼 수 있는 코팅법이 연구되고 있다.
예를 들어, 차량 내부, 포장 용기 등에 금속 질감의 플라스틱 표면처리 부품을 사용하고 있다.
이러한 금속 질감의 플라스틱 표면처리 부품은 플라스틱 소재 사출 시에 소재의 표면을 보호하는 코팅층과, 금속 질감을 부여하기 위해 박막 금속층을 포함한다.
하지만, 코팅층을 이루는 코팅 조성물의 경우, 유성 타입의 도료로, 조성에서 VOC 함량이 60% 이상 함유되며, 특히 유해화학물질로 사용규제 대상인 BTX가 포함되어 있다
유기 화학물질에 의한 환경오염이나 인체 유해성이 대두되면서 이를 억제하기 위해서 환경부하 물질이나 유해화학 물질을 지정하여 제조과정, 취급 및 폐기에 이르기까지 법령이나 규제에 의해 사용이 제한되고 있는 상황이다
대기 오염원인 VOC 배출량에 대한 국제적인 환경규제가 진행 중이며, 이러한 환경규제를 극복하기 위한 기술개발이 전 세계적으로 중요한 이슈이다. 국립환경과학원에 따르면, 2017년 기준 국내 VOC 배출량은 총 1,047585톤에 달하며, 그 중 유기용제(도장시설, 세정시설, 세탁시설, 도료포장 등)에서 발생하는 VOC 배출량은 563,648톤으로 과반을 넘는 54%에 달한다.
본 발명의 목적은 VOC 배출을 최소화하고, 수분 함량이 20% 이상인 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 소재의 표면을 보호하고, PVD 공정용 금속 입자와의 접착력이 우수한 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 높은 경도와 내화학성에 의해 금속층을 보호할 수 있으며, 부식방지 효과 및 다양한 색상을 나타낼 수 있는 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 우수한 금속 질감을 나타낼 수 있는 다층 도막 코팅물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물은 주쇄에 디메틸롤 프로피온산(DMPA), 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG), 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리에테르 중 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머; 희석용 아크릴레이트 모노머; 아민계 중화제; 광개시제; 증류수; 유기 용매; 및 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 주쇄에 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG) 및 폴리에스터 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 우레탄(urethane)과 우레아(urea)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20의 당량비로 포함할 수 있다.
상기 희석용 아크릴레이트 모노머는 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 1, 6-헥산디올(에톡시)n 디아크릴레이트(HDD(EO)nDA, 트리메틸프로페인 (에톡시)15 트리아크릴레이트(TMP(EO)15TA), 트리메틸프로페인 (프로폭시)3 트리아크릴레이트
(TMP(PO)3TA), 펜타에리스리톨 (에톡시)n 테트라아크릴레이트(PE(EO)nTTA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 아크릴로일 모르폴린(ACMO), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 디펜타에리트리톨 (에톡시)n 헥사아크릴레이트(DP(EO)nHA) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 아민계 중화제는 암모니아, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 아미노메틸프로판올, 디메틸에탄올아민 및 디에틸에탄올아민 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 광개시제는 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로파논, 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸프로피오페논, 디페닐(2, 4, 6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 및 벤질 디메틸 케탈 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 유기 용매는 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 이소프로필 알코올, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리디메틸 실록산(polyether modified polydimethyl siloxane), 실리콘 소포제 및 폴리우레탄 증점제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대하여, 희석용 아크릴레이트 모노머 50 ~ 100중량부, 아민계 중화제 2.5 ~ 12.5중량부, 광개시제 2.5 ~ 25중량부, 증류수 25 ~ 50중량부, 유기 용매 50 ~ 100중량부 및 첨가제 2.5 ~ 12.5중량부를 포함할 수 있다.
상기 광경화형 수용성 코팅 조성물은 부틸아크릴레이트(Butylacrylate), 에틸아크릴레이트(Ethylacrylate), 메틸아크릴레이트(Methylacrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴레이트 (Methacrylates), 2-클로로에틸 비닐 에테르(2-Chloroethyl vinyl ether), 하이드록시에틸 메타크릴레이트 (Hydroxyethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(Butyl methacrylate), TMPTA(Trimethylolpropane triacrylate) 중 1종 이상의 수용성 아크릴 수지 25 ~ 50중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다층 도막 코팅물은 금속층; 및 상기 금속층의 적어도 일면에 배치되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물의 경화물일 수 있다.
본 발명에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물은 VOC 배출을 최소화하고, 수분 함량이 20% 이상일 수 있다.
또한 소재의 표면을 보호하고, PVD 공정용 금속 입자와의 접착력이 우수한 효과가 있다.
또한 높은 경도와 내화학성에 의해 금속층을 보호할 수 있으며, 부식방지 효과 및 다양한 색상을 나타낼 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다층 도막 코팅물은 이러한 광경화형 수용성 코팅 조성물을 이용하여, 우수한 금속 질감을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 주쇄에 PTMEG를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다.
도 2는 본 발명에 따른 주쇄에 폴리에스터를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다.
도 3은 본 발명에 따른 주쇄에 폴리카보네이트를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다.
도 4는 본 발명에 따른 주쇄에 폴리에테르를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물 및 이를 이용한 다층 도막 코팅물을 설명하도록 한다.
본 발명의 광경화형 수용성 코팅 조성물은 금속층의 적어도 일면에 도포되는 것으로, 금속층과 코팅층을 포함하는 다층 도막 코팅물은 금속 질감이 우수하고, 소재의 표면을 보호할 수 있는 코팅층으로 활용될 수 있다.
본 발명에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물은 주쇄에 디메틸롤 프로피온산(DMPA), 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG), 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리에테르 중 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머, 희석용 아크릴레이트 모노머, 아민계 중화제, 광개시제, 증류수, 유기 용매, 및 첨가제를 포함할 수 있다.
폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 폴리올과 이소시아네이트, 아민(우레아) 및 중화제를 혼합하여 합성되는 것으로, 주쇄에 폴리올을 포함할 수 있다.
바람직하게, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 주쇄에 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG) 및 폴리에스터 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 우레탄(urethane)과 우레아(urea)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20의 당량비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 85 ~ 88 : 12 ~15의 당량비를 포함할 수 있다.
예를 들어, 중량평균분자량이 900 ~ 1100인 PTMEG, THF, IPDI(Isophorone diisocyanate), EDA(ethylene diamine), TEA(triethyl amine)을 50 ~ 80℃에서 교반하여, 비이온과 음이온을 가지며, 주쇄에 PTMEG를 갖는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머를 합성할 수 있다.
또한, PTMEG, THF 대신에 중량평균분자량이 900 ~ 1100인 폴리에스터, NPG(Neopenthyl glycol)/adipic acid을 사용하여, 주쇄에 폴리에스터를 갖는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머를 합성할 수 있다.
또한 중량평균분자량이 900 ~ 1100인 폴리카보네이트와 C5, C6 코폴리머를 사용하여, 주쇄에 폴리카보네이트를 갖는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머를 합성할 수 있다.
또한 중량평균분자량이 900 ~ 1100인 폴리에테르와 PEG, PPG 코폴리머를 사용하여, 주쇄에 폴리에테르를 갖는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머를 합성할 수 있다.
이렇게 합성된 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 수용성을 가지며, 수분산성이 우수한 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 주쇄에 PTMEG를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다. 도 1을 참조하면, 3351K에서 R-OH는 PTMEG의 잔존하는 글리콜에서 발생된 -OH로 볼 수 있다. 1526K에서 우레탄 관능기가 확인되고 1630K에서 알리파틱계의 π-bond가 확인된다. 전반적인 흐름은 전형적인 PTMEG 변성 폴리우레탄 아크릴레이트로 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 주쇄에 폴리에스터를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다. 도 2를 참조하면, 폴리에스테르의 강한 결합이 1227K에서 두드러지게 나타나고, 1552K에서 우레탄 결합과 전형적인 아크릴레이트임을 확인할 수 있다.
표 1은 주쇄에 폴리에스터를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 세부 특성을 나타낸 것이다.
[표 1]
도 3은 본 발명에 따른 주쇄에 폴리카보네이트를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다. 도 3을 참조하면 1526K, 1461K의 우레탄 결합은 카보네이트에서 기인된 피크로 확인되며, 1630K가 카르보닐기에 흡수되어 sholder 형태로 나타나는 것으로, 폴리카보네이트를 포함한 우레탄 아크릴레이트임이 확인된다.
표 2는 주쇄에 폴리카보네이트를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 세부 특성을 나타낸 것이다.
[표 2]
도 4는 본 발명에 따른 주쇄에 폴리에테르를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 FT-IR이다. 도 4를 참조하면 1176K의 강한 에테르 결합의 증가로 미루어 폴리에테르를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트임이 확인된다.
표 3은 주쇄에 폴리에테르를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머의 세부 특성을 나타낸 것이다.
[표 3]
본 발명의 광경화형 수용성 코팅 조성물이 주쇄에 폴리올을 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함함으로써, 금속층에 대한 부착성을 향상시킬 수 있으며, 경화물인 코팅층의 표면 특성이 우수한 효과가 있다.
희석용 아크릴레이트 모노머는 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 1, 6-헥산디올(에톡시)n 디아크릴레이트(HDD(EO)nDA), 트리메틸프로페인 (에톡시)15 트리아크릴레이트(TMP(EO)15TA), 트리메틸프로페인 (프로폭시)3 트리아크릴레이트
(TMP(PO)3TA), 펜타에리스리톨 (에톡시)n 테트라아크릴레이트(PE(EO)nTTA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 아크릴로일 모르폴린(ACMO), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 및 디펜타에리트리톨 (에톡시)n 헥사아크릴레이트(DP(EO)nHA) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 희석용 아크릴레이트 모노머에서 n = 1 ~ 100의 정수이다.
바람직하게, 희석용 아크릴레이트 모노머는 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 1, 6-헥산디올(에톡시)n 디아크릴레이트(HDD(EO)nDA), 트리메틸프로페인 (에톡시)15 트리아크릴레이트(TMP(EO)15TA) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 광경화형 수용성 코팅 조성물이 희석용 아크릴레이트 모노머를 포함함으로써, 금속층에 대한 부착성을 향상시킬 수 있으며, 항온항습 조건에서의 품질이 우수한 효과가 있다.
아민계 중화제는 암모니아, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 아미노메틸프로판올, 디메틸에탄올아민 및 디에틸에탄올아민 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
광개시제는 광 반응성이 우수하고, 경화효율을 향상시킬 수 있는 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로파논 (Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone]), 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone), 디페닐(2, 4, 6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 (diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide) 및 벤질 디메틸 케탈(Benzil Dimethyl Ketal) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 광개시제는 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로파논 및 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸프로피오페논 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
유기 용매는 수용성 용매와 상용성이 우수하고, 작업성이 우수한 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 이소프로필 알코올, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게 유기 용매는 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
첨가제는 코팅층의 표면 특성을 조절할 수 있는 폴리에테르 변성 폴리디메틸 실록산(polyether modified polydimethyl siloxane), 실리콘 소포제 및 폴리우레탄 증점제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 광경화형 수용성 코팅 조성물이 상기 첨가제를 포함함으로써, 금속층에 대한 부착성을 향상시킬 수 있으며, 헤이즈 현상을 최소화하는 효과가 있다.
폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대하여, 희석용 아크릴레이트 모노머 50 ~ 100중량부, 아민계 중화제 2.5 ~ 12.5중량부, 광개시제 2.5 ~ 25중량부, 증류수 25 ~ 50중량부, 유기 용매 50 ~ 100중량부 및 첨가제 2.5 ~ 12.5중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대하여, 희석용 아크릴레이트 모노머 60 ~ 90중량부, 아민계 중화제 5 ~ 10중량부, 광개시제 5 ~ 10중량부, 증류수 30 ~ 40중량부, 유기 용매 60 ~ 90중량부 및 첨가제 5 ~ 10중량부를 포함할 수 있다.
광경화형 수용성 코팅 조성물은 수용성 및 수분산성을 향상시키기 위해, 부틸아크릴레이트(Butylacrylate), 에틸아크릴레이트(Ethylacrylate), 메틸아크릴레이트(Methylacrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴레이트 (Methacrylates), 2-클로로에틸 비닐 에테르(2-Chloroethyl vinyl ether), 하이드록시에틸 메타크릴레이트 (Hydroxyethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(Butyl methacrylate), TMPTA(Trimethylolpropane triacrylate) 중 1종 이상의 수용성 아크릴 수지 25 ~ 50중량부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 수용성 아크릴 수지 30 ~ 40중량부를 더 포함할 수 있다.
광경화형 수용성 코팅 조성물은 25±10℃에서 교반 및 혼합되어 제조될 수 있다. 구체적으로, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머와 아민계 중화제를 혼합하고 1500 ~ 2000RPM 으로 1 ~ 20분 동안 고속 교반하여 용해 상태를 확인할 수 있다. 혼합물의 pH8~9가 되도록 아민 중화제의 첨가량을 조절할 수 있다.
이후, 증류수를 투입하여 혼합하고, 1500 ~ 2000RPM 으로 1 ~ 20분 동안 고속 교반하여 용해 상태를 확인할 수 있다.
이후, 희석용 아크릴레이트 모노머와 유기 용매를 투입하여 혼합하고, 1500 ~ 2000RPM 으로 1 ~ 20분 동안 고속 교반하여 용해 상태를 확인할 수 있다.
이후, 광개시제 및 첨가제를 투입하여 혼합하고, 1500 ~ 2000RPM 으로 1 ~ 20분 동안 고속 교반하여 용해 상태를 확인할 수 있다.
상도 코팅을 수행할 경우, 이후, 금속층과의 부착성을 위한 포스페이트 변형 폴리에스터(phosphate modified polyester) 첨가제 및 수용성 아크릴 수지를 더 투입하여 혼합할 수 있다.
본 발명에 따른 다층 도막 코팅물은 금속층; 및 상기 금속층의 적어도 일면에 배치되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물의 경화물일 수 있다.
금속층의 일면 또는 양면에 본 발명의 광경화형 수용성 코팅 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하면, 금속 질감이 우수한 표면처리용 코팅막, 코팅물 등을 제조할 수 있다. 또한 코팅층은 VOC 배출이 거의 없고, 수분 함량이 20% 이상인 수용성 특징을 나타낼 수 있다.
제조된 다층 도막 코팅물은 플라스틱 또는 금속 소재 등 다양한 소재 표면에 부착될 수 있으며, 필요에 따라 플라스틱 또는 금속 소재 표면에 직접 코팅 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 도막 코팅물의 제조 방법은 다음과 같다.
1. 소재 탈지 공정
소재를 IPA 등과 같은 용매로 탈지하여 표면의 이물질을 제거할 수 있다.
2. 수용성 하도 유광 스프레이 공정
스프레이 거리가 5 ~ 10cm인 상태에서 코팅 조성물을 분사할 수 있다.
스프레이 장치에서 분사되는 최소한의 각도는 20 ~ 30°일 수 있고, 이론적으로 분사되는 각도(coverage)의 길이는 22 ~ 44cm일 수 있다.
3. 경화 공정
IR 구간에서 55 ~ 65℃에서 3 ~ 5분 동안 UV를 조사할 수 있고, 광량은 700 ~ 900mJ/cm2일 수 있다.
4. PVD 공정
PVD 증착기를 이용하여 금속을 진공 증착할 수 있다.
5. 수용성 상도 유광 스프레이 공정
스프레이 거리가 5 ~ 10cm인 상태에서 코팅 조성물을 분사할 수 있다.
스프레이 장치에서 분사되는 최소한의 각도는 20 ~ 30°일 수 있고, 이론적으로 분사되는 각도(coverage)의 길이는 22 ~ 44cm일 수 있다.
6. 경화 공정
IR 구간에서 55 ~ 65℃에서 3 ~ 5분 동안 UV를 조사할 수 있고, 광량은 700 ~ 900mJ/cm2일 수 있다.
이와 같이 광경화형 수용성 코팅 조성물 및 이를 이용한 다층 도막 코팅물에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1. 광경화형 수용성 코팅 조성물의 제조
실시예 1
주쇄에 PTMEG를 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머(우레탄:우레아=87:13 당량비) 100중량부에 대하여, 아민계 중화제인 디에틸아민 5중량부를 혼합하고 2000RPM으로 15분 동안 고속 교반하였다.
이후, 증류수 30중량부를 투입하여 혼합하고, 2000RPM으로 15분 동안 고속 교반하였다.
이후, 희석용 아크릴레이트 모노머인 HDD(EO)nDA 60중량부와 유기 용매인 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 60중량부를 투입하여 혼합하고, 2000RPM으로 20분 동안 고속 교반하였다.
이후, 광개시제인 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로파논 5중량부 및 첨가제인 폴리에테르 변성 폴리디메틸 실록산 5중량부를 투입하여 혼합하고, 2000RPM으로 20분 동안 고속 교반하여, 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 2
희석용 아크릴레이트 모노머인 HDD(EO)nDA 90중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 3
아민계 중화제인 디에틸아민 10중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 4
증류수 40중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 5
유기 용매인 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 90중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 6
첨가제인 폴리에테르 변성 폴리디메틸 실록산 10중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 7
희석용 아크릴레이트 모노머인 HDD(EO)nDA 40중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 8
희석용 아크릴레이트 모노머인 HDD(EO)nDA 110중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 9
아민계 중화제인 디에틸아민 2중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 10
아민계 중화제인 디에틸아민 13중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 11
증류수 20중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 12
증류수 55중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 13
유기 용매인 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 40중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 14
유기 용매인 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 110중량부를 혼합하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광경화형 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
1) 부착성 : ASTM D 3359(B) 규격에 따른 테이프 박리시험(0B~5B)을 평가한다. 값이 클수록 우수한 것을 의미한다.
2) VOC 냄새 : KS M5000-2041 에 따라 측정하였다.
3) TVOCs(mg/m2) : Headspace method(100℃, 1시간) 으로 측정하였으며, 2.0이하를 기준치로 하였다.
[표 4]
표 4를 참조하면, 실시예 1 내지 6은 금속에 대한 부착성이 우수할 것으로 예상되며, 냄새가 없고 VOC 검출이 되지 않았다.
이에 비해, 실시예 7 내지 14는 본 발명의 조성비를 벗어났기 때문에, 냄새가 나고 VOC가 검출된 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (11)

  1. 주쇄에 디메틸롤 프로피온산(DMPA), 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG), 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리에테르 중 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머;
    희석용 아크릴레이트 모노머;
    아민계 중화제;
    광개시제;
    증류수;
    유기 용매; 및
    첨가제를 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 주쇄에 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG) 및 폴리에스터 중 1종 이상을 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머는 우레탄(urethane)과 우레아(urea)를 80 ~ 90 : 10 ~ 20의 당량비로 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 희석용 아크릴레이트 모노머는 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 1, 6-헥산디올(에톡시)n 디아크릴레이트(HDD(EO)nDA), 트리메틸프로페인 (에톡시)15 트리아크릴레이트(TMP(EO)15TA), 트리메틸프로페인 (프로폭시)3 트리아크릴레이트
    (TMP(PO)3TA), 펜타에리스리톨 (에톡시)n 테트라아크릴레이트(PE(EO)nTTA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 아크릴로일 모르폴린(ACMO), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 디펜타에리트리톨 (에톡시)n 헥사아크릴레이트(DP(EO)nHA) 중 1종 이상을 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아민계 중화제는 암모니아, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 아미노메틸프로판올, 디메틸에탄올아민 및 디에틸에탄올아민 중 1종 이상을 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광개시제는 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로파논, 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸프로피오페논, 디페닐(2, 4, 6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 및 벤질 디메틸 케탈 중 1종 이상을 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기 용매는 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 이소프로필 알코올, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중 1종 이상을 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리디메틸 실록산(polyether modified polydimethyl siloxane), 실리콘 소포제 및 폴리우레탄 증점제 중 1종 이상을 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 100중량부에 대하여, 희석용 아크릴레이트 모노머 50 ~ 100중량부,
    아민계 중화제 2.5 ~ 12.5중량부,
    광개시제 2.5 ~ 25중량부,
    증류수 25 ~ 50중량부,
    유기 용매 50 ~ 100중량부 및
    첨가제 2.5 ~ 12.5중량부를 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광경화형 수용성 코팅 조성물은 부틸아크릴레이트(Butylacrylate), 에틸아크릴레이트(Ethylacrylate), 메틸아크릴레이트(Methylacrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate), 메타크릴레이트 (Methacrylates), 2-클로로에틸 비닐 에테르(2-Chloroethyl vinyl ether), 하이드록시에틸 메타크릴레이트 (Hydroxyethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(Butyl methacrylate), TMPTA(Trimethylolpropane triacrylate) 중 1종 이상의 수용성 아크릴 수지 25 ~ 50중량부를 더 포함하는 광경화형 수용성 코팅 조성물.
  11. 금속층; 및
    상기 금속층의 적어도 일면에 배치되는 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 광경화형 수용성 코팅 조성물의 경화물인, 다층 도막 코팅물.
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