KR100383917B1 - Abrasion resistant coating composition with excellent weather resistance and film formation method using the same - Google Patents
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Abstract
피도체와의 부착력이 우수하고, 내후성 및 내마모성이 뛰어나며, 제조 시간이 짧고, 도포 공정이 간단한 피복 조성물은 콜로이드 실리카, 및 RSi(OH)3또는 Si(OH)4(R은 C1-C6의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴라디칼)로 나타내어지는 실란올의 부분 축합물을 포함하는 수성-알콜성 기본 수지 분산액, 열경화성 촉매, 및 하기 화학식 1로 나타내어지는 알콜시실란 관능화 방향족 자외선 흡수제의 가수분해물을 포함한다.Coating compositions with good adhesion to the subject, excellent weatherability and abrasion resistance, short manufacturing time, and simple application process include colloidal silica, and RSi (OH) 3 or Si (OH) 4 (R is C 1 -C 6). the alkyl group or a C 6 water containing partial condensates of silanols represented by aryl radicals) of -C 20 - when expressed with an alcoholic base resin dispersion, a thermosetting catalyst, and the following formula (1) alcohol silane functionalized aromatic UV absorbing agent Hydrolyzate
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1및 R2는 각각 독립적으로 C1-C6알킬기이고, R3는 C1-C6알킬기 또는 아릴기이고, OR4는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시 또는 아세톡시기이고, R5는 C1-C12알킬기 또는 아릴기이고, X는 H 또는 Cl이고, l은5 내지 9의 정수이고, m은 1,2 또는 3이고, n은 0, 1 또는 2이다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 -C 6 alkyl group, R 3 is a C 1 -C 6 alkyl group or an aryl group, OR 4 is methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy Is a butoxy or acetoxy group, R 5 is a C 1 -C 12 alkyl group or an aryl group, X is H or Cl, l is an integer from 5 to 9, m is 1,2 or 3, n is 0, 1 or 2.
Description
[산업상 이용분야][Industrial use]
본 발명은 내후성이 우수한 내마모성 피복 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기질에 도포할 때 전처리 과정이 필요없고, 기질의 표면 층에 내후성과 내마모성 피막을 형성할 수 있는 피복 조성물 및 이를 이용한 피막 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wear resistant coating composition having excellent weather resistance, and more particularly, a coating composition capable of forming a weather resistant and wear resistant film on the surface layer of the substrate without requiring a pretreatment process when applied to a substrate, and a film forming method using the same. It is about.
[종래 기술][Prior art]
최근에는 투명한 유리의 대용물로서 가볍고, 유리보다 내파열성이 강한 투명 플라스틱이 널리 보급되고 있으며, 그 몇 가지 예로서 기차, 버스, 택시 및 비행기와 같은 공공 운송수단에 사용되는 합성수지 투명판, 안경 및 기타 광학 기구에 사용되는 렌즈 및 대형 건축물에 사용되는 투명판을 들 수 있다. 이들 합성수지 투명판은 유리에 비해 중량이 가벼워 특히 차량의 중량이 연료 절약에 중요한 인자가 되는 운송업계에 많은 이점을 제공하고 있다. 투명 합성수지 판은 유리보다 가볍고 강한 내파열성을 갖는 장점을 가진 반면에 먼지, 청소기구와 같은 연마제와의 접촉및 통상의 풍화작용에 의해 흠이 생기거나 긁히기 쉽다는 단점이 있다.In recent years, transparent plastics, which are lighter and stronger than glass, have been widely used as substitutes for transparent glass, and some examples thereof include synthetic resin transparent plates, glasses, and the like, used in public transportation such as trains, buses, taxis, and airplanes. And lenses used for other optical instruments and transparent plates used for large buildings. These resin transparent plates are lighter in weight than glass, providing many advantages to the transportation industry, particularly where the weight of the vehicle is an important factor in saving fuel. The transparent synthetic resin plate has the advantage of being lighter than glass and having strong bursting resistance, while having a disadvantage of being easily scratched or scratched by contact with an abrasive such as dust, a cleaner or the like, and a general weathering action.
따라서, 상기와 같은 투명 플라스틱의 단점을 해결하여 내마모성을 증진시키기 위한 여러 가지 시도가 행하여져 왔다. 예를 들면 미국특허 제3,708,225호, 제 3,986,997호, 제3,976,497호, 제4,027,073호, 제4,159,206호 및 제4,177,315호 등에는 콜로이드 실리카 또는 실리카겔 등의 실리카를 알코올 및 물 등의 가수분해 매체 중에서 가수분해 가능한 실란과 혼합하여 형성한 내찰상성 피복 조성물이 공지되어 있다. 이외에도 대한민국특허 제94-6910호 및 제96-4911호에는 저장 안정성이 향상되고, 고체 기판에 우수한 피복물을 제공하는 피복 조성물이 기술되어 있으나, 이러한 피복 조성물을 적용할 경우, 처음에는 피도체에 대한 부착성이 좋지만 노광 후에 코팅층의 박리가 일어나거나 자외선 차단 성능이 저하되어 피도체의 황변 및 분해를 유발시키는 문제점이 있다.Therefore, various attempts have been made to solve the above disadvantages of the transparent plastic and to improve wear resistance. For example, U.S. Pat. Scratch-resistant coating compositions formed by mixing with silanes are known. In addition, Korean Patent Nos. 94-6910 and 96-4911 describe coating compositions that improve storage stability and provide excellent coatings on solid substrates. Although the adhesion is good, there is a problem that the peeling of the coating layer after exposure or the UV blocking performance is degraded to cause yellowing and decomposition of the subject.
이러한 단점을 보완하기 위하여 대한민국 특허 제91-716호에는 2,4-디히드록시 벤조페논 등의 자외선 차단제를 첨가한 피복 조성물이 제안되었으나, 이들 자외선 차단제는 가소화 효과를 나타내어 내마모성을 저하시키고 자외선에 장기간 노출되었을 때 부착력 저하 문제를 유발시킨다.In order to compensate for these disadvantages, Korean Patent No. 91-716 proposes a coating composition to which a sunscreen agent such as 2,4-dihydroxy benzophenone is added, but these sunscreen agents exhibit a plasticizing effect to reduce wear resistance and UV rays. Prolonged exposure may cause problems with adhesion loss.
또한, 대한민국특허 제84-1743호에 기재된 알콕시실란 관능화 자외선 차단제는 3단계를 거쳐서 제조되는데, 48시간의 제조 시간이 필요하고, 실리콘 코팅재에 첨가할 때에도 약 7일간의 숙성 시간이 필요하므로 제조 과정이 길다는 단점이 있다.In addition, the alkoxysilane functionalized sunscreen described in Korean Patent No. 84-1743 is manufactured through three steps, which requires 48 hours of preparation time and about 7 days of ripening time when added to a silicone coating. The disadvantage is that the process is long.
이러한 단점을 해결하기 위하여 대한민국 특허출원 제97-62232호에서 제시한내후성 코팅재는 내후성은 우수하지만 내마모성이 다소 저하되며, 장기간 동안 옥외에서 폭로되었을 때 자외선에 의해 코팅막에 균열이 발생하고, 피복 조성물의 제조 시간이 5-20시간 정도로 길다는 단점이 있다.In order to solve these disadvantages, the weatherproof coating material disclosed in Korean Patent Application No. 97-62232 has excellent weather resistance, but has a slight deterioration in abrasion resistance. The disadvantage is that the manufacturing time is as long as 5-20 hours.
또한, 이러한 종래의 실리콘계 코팅재는 접착력이 떨어져 폴리카보네이트와 같은 기질에 도포하는 경우에 프라이머 코팅과 같은 전처리를 해야하므로 도포 공정이 복잡하다는 문제가 있었다.In addition, such a conventional silicone-based coating material has a problem in that the coating process is complicated because the adhesive force is poor to apply a pretreatment such as primer coating when applied to a substrate such as polycarbonate.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피도체와의 부착력이 우수하고, 내충격성, 내마모성 및 내후성이 뛰어나며, 제조 시간이 짧고, 제조 공정 및 도포 공정이 간단한 피복 조성물 및 그를 이용한 피막 형성 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is excellent adhesion to the subject, excellent impact resistance, wear resistance and weather resistance, short manufacturing time, manufacturing process and coating process It is to provide a simple coating composition and a film forming method using the same.
[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above object
a) i) 콜로이드 실리카 5 내지 75 중량%; 및a) i) 5 to 75 weight percent of colloidal silica; And
ii) RSi(OH)3또는 Si(OH)4(R은 C1-C6의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴 라디칼)로 나타내어지는 실란올의 부분 축합물 25 내지 95 중량%ii) 25 to 95% by weight of partial condensates of silanol represented by RSi (OH) 3 or Si (OH) 4 (R is an alkyl group of C 1 -C 6 or an aryl radical of C 6 -C 20 )
를 포함하는 수성-알콜성 기본 수지 분산액 100 중량부;100 parts by weight of an aqueous-alcoholic base resin dispersion comprising a;
b) 열경화성 촉매 0.05 내지 0.24 중량부; 및b) 0.05 to 0.24 parts by weight of thermosetting catalyst; And
c) 하기 화학식 1로 나타내어지는 알콕시실란 관능화 방향족 자외선 흡수제의 가수분해물 1 내지 20 중량부c) 1 to 20 parts by weight of a hydrolyzate of the alkoxysilane functionalized aromatic ultraviolet absorber represented by the following formula (1)
를 포함하는 내후성이 우수한 내마모성 피복 조성물을 제공한다:It provides a wear resistant coating composition having excellent weather resistance comprising:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1및 R2는 각가 독립적으로 C1-C6알킬기이고, R3는 C1-C6알킬기 또는 아릴기이고, OR4는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시 또는 아세톡시기이고, R5는 C1-C12알킬기 또는 알릴기이고, X는 H 또는 Cl이고, l은 5 내지 9의 정수이고, m은 1,2 또는 3이고, n은 0, 1 또는 2이다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 -C 6 alkyl group, R 3 is a C 1 -C 6 alkyl group or an aryl group, OR 4 is methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy Is a butoxy or acetoxy group, R 5 is a C 1 -C 12 alkyl group or an allyl group, X is H or Cl, l is an integer from 5 to 9, m is 1,2 or 3, n is 0, 1 or 2.
또한, 본 발명은 상기 피복 조성물을 투명 합성수지 기질에 피복시키는 단계, 피복된 조성물을 건조시키는 단계 및 피복된 조성물을 50-150℃에서 0.5-4시간 동안 경화시키는 단계를 포함하는 내후성이 우수한 내마모성 피막 형성 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a wear-resistant coating having excellent weather resistance comprising the step of coating the coating composition on a transparent synthetic resin substrate, drying the coated composition and curing the coated composition for 0.5-4 hours at 50-150 ℃ It provides a formation method.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 조성물에서 기본 수지 분산액의 첫 번째 성분인 콜로이드 실리카는 이산되어 있는 무정형 실리카 입자의 졸 또는 안정한 분산액이고, 나트륨 실리케이트 용액을 산성화시키거나 실리콘 에스테르 또는 할라이드를 가수분해시켜 제조할 수 있으며, "날코아그(Nalcoag)"의 상표로 시판되고 있는 것을 예로 들 수 있다. 콜로이드 실리카는 산성 하이드로졸(hydrosol)과 염기성 하이드로졸의 두 가지를 모두 사용할 수 있는데, 본 발명에서는 염기성 콜로이드 실리카 졸이 바람직하며, NaO2와 같은 알칼리의 함량이 낮은 콜로이드 실리카를 사용하는 것이 보다 안정한 피복 조성물을 제조할 수 있다.Colloidal silica, which is the first component of the basic resin dispersion in the composition of the present invention, is a sol or stable dispersion of discrete amorphous silica particles, which can be prepared by acidifying sodium silicate solutions or hydrolyzing silicone esters or halides, An example is the one sold under the trademark "Nalcoag". Colloidal silica can use both acidic hydrosol and basic hydrosol. In the present invention, basic colloidal silica sol is preferable, and colloidal silica having low alkali content such as NaO 2 is more stable. Coating compositions can be prepared.
콜로이드 실리카는 평균 입경이 1 내지 150㎛인 것을 주로 사용하며, 평균 입경이 이 범위를 벗어나면 콜로이드의 안정성이 떨어진다. 뛰어난 안정성을 얻기 위해서는 입경이 5 내지 30㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 높은 내마모성을 얻기 위해서는 입경이 다른 실리카를 2가지 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 콜로이드 실리카 성분은 기본 수지 분산액의 총 고형성분을 기준으로 5 내지 75중량%를 사용한다.Colloidal silica is mainly used having an average particle diameter of 1 to 150㎛, if the average particle diameter is out of this range, the stability of the colloid is inferior. In order to obtain excellent stability, it is preferable to use the particle diameter of 5-30 micrometers, and to obtain high wear resistance, it is preferable to mix and use 2 or more types of silica from which a particle size differs. This colloidal silica component uses 5 to 75% by weight based on the total solids of the base resin dispersion.
기본 수지 분산액의 두 번째 성분은 실란올의 부분 축합물이며, 실란올은 RSi(OH)3(R은 C1-C6의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴라디칼) 및 Si(OH)4를 사용한다. 실란올의 부분 축합물은 기본 수지 분산액의 총 고형성분을 기준으로 25 내지 95중량%를 사용한다. 실란올의 부분 축합물 중 Si(OH)4는 피막의 내마모성을 향상시키지만, 많은 양이 사용되면 최종 생성 피막에 크랙을 유발할 수 있으므로 기본 수지 분산액의 총 고형 성분을 기준으로 10 내지 30중량%를 사용하며, RSi(OH)3는 R이 메틸기인 것을 70% 이상 함유하는 것이 바람직하다.The second component of the base resin dispersion is a partial condensate of silanol, the silanol being RSi (OH) 3 (R is an alkyl group of C 1 -C 6 or an aryl radical of C 6 -C 20 ) and Si (OH) 4 Use The partial condensate of silanol uses from 25 to 95% by weight, based on the total solids of the base resin dispersion. Si (OH) 4 in the partial condensate of silanol improves the abrasion resistance of the coating, but if a large amount is used, it may cause cracks in the final resulting coating, so 10 to 30% by weight based on the total solid components of the base resin dispersion RSi (OH) 3 preferably contains 70% or more of R being a methyl group.
본 발명에 사용되는 기본 수지 분산액은 수성-알콜성 분산액이고, 콜로이드 실리카는 수성 졸이므로 기본 수지 분산액은 수성 매질 중에서 제조되며, 출발 물질의 성질 때문에 알코올은 용매의 필수 성분이다.The basic resin dispersion used in the present invention is an aqueous-alcoholic dispersion, and since colloidal silica is an aqueous sol, the basic resin dispersion is prepared in an aqueous medium, and because of the nature of the starting material, alcohol is an essential component of the solvent.
상기한 실란올의 부분 축합물은 RSi(OR')3와 Si(OR')4의 구조를 갖는 트리알콕시실란과 테트라알콕시실란 전구물질을 가수분해시켜 가수분해물을 얻고, 이를 축합시켜 제조할 수 있다. 즉, RSi(OH)3및 Si(OH)4는 상응하는 트리알콕시실란과 테트라알콕시실란을 콜로이드 실리카의 수용성 분산액에 가하여 동일 반응계에서 제조할 수 있다. RSi(OR')3및 Si(OR')4는 수용성 매질 중에서 가수분해될 때 상응하는 알콜을 유리시켜 알콜의 일부분이 기본 수지 분산액에 존재하게 하며, OR'으로 나타내어지는 알콕시기로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 아세톡시기가 바람직하다.The partial condensate of silanol may be prepared by hydrolyzing a trialkoxysilane and tetraalkoxysilane precursor having a structure of RSi (OR ') 3 and Si (OR') 4 to obtain a hydrolyzate and condensing it. have. That is, RSi (OH) 3 and Si (OH) 4 can be prepared in situ by adding the corresponding trialkoxysilane and tetraalkoxysilane to the aqueous dispersion of colloidal silica. RSi (OR ') 3 and Si (OR') 4 liberate the corresponding alcohol when hydrolyzed in an aqueous medium such that a portion of the alcohol is present in the base resin dispersion, and the alkoxy group represented by OR 'is methoxy, Preference is given to ethoxy, propoxy, butoxy or acetoxy groups.
알콜은 트리알콕시실란과 테트라알콕시실란을 첨가하기 전에 가수분해 매질에 첨가할 수 있으며, 이때 알콜의 혼합물을 사용할 수도 있다. 수용성 매질 중에서 알콕시실란으로부터 가수분해에 의해 실란올이 생성될 때 히드록시기가 축합되어 실록산 결합이 형성되며, 이때 소량의 산을 첨가하여 가수분해 및 축합 반응을 촉진시킬 수 있는데, 사용할 수 있는 산으로는 플루오르화수소산, 염산, 질산, 황산, 아세트산 등이 바람직하다. 이러한 반응 조건에서는 축합 반응이 완결되지 않고, 실록산 중에 다수의 히드록시기가 존재하는 상태의 부분 축합물이 얻어진다.The alcohol may be added to the hydrolysis medium prior to the addition of the trialkoxysilane and the tetraalkoxysilane, wherein a mixture of alcohols may be used. When silanol is produced by hydrolysis from an alkoxysilane in an aqueous medium, hydroxy groups are condensed to form siloxane bonds, in which a small amount of acid can be added to promote hydrolysis and condensation reactions. Hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like are preferred. Under such reaction conditions, the condensation reaction is not completed, and a partial condensate in a state where a large number of hydroxyl groups are present in the siloxane is obtained.
기본 수지 분산액은 고형 성분을 15 내지 30중량% 함유할 수 있으며, 바람직하게는 피복 조성물의 최종 용도에 따라 고형분을 17 내지 25중량% 함유할 수 있다.The basic resin dispersion may contain 15 to 30% by weight of the solid component, preferably 17 to 25% by weight of solids depending on the end use of the coating composition.
기본 수지 분산액의 바람직한 특성과 수지로부터 제조되는 경화성 피복 조성물의 우수한 특성을 얻기 위해서 다음과 같은 방법에 따라서 기본 수지 분산액을 제조한다. 우선, 염기성 콜로이드 실리카에 가수분해 촉매인 아세트산과 물을 적정량 첨가하고, 트리알콕시실란과 테트라알콕시실란을 혼합하여 20-60℃의 온도에서 1-4시간 동안 가수분해시키고, 환류 상태에서 30분-2시간 반응시킨 후, 이소프로판올 또는 부틸 셀로솔브 등의 용제를 원하는 고형분에 맞추어 첨가한다. 염기성 콜로이드 실리카 대신 산성 콜로이드 실리카 수용액을 사용할 때는 일반적으로 아세트산을 먼저 첨가하여 반응시킨다. 콜로이드성 실리카와 실란올의 부분 축합물로 이루어진 기본 수지 분산액에 열경화 촉매 및 기타 성분을 첨가함으로써 경화된 필름의 특성을 최적화할 수 있는데, 이때 열경화성 촉매가 기본 수지 분산액 및 기타 성분과 균일하게 혼합되도록 하는 것이 중요하며, 기본 수지 분산액 내에서 열경화성 촉매와 기타 성분이 서로 균일하게 용해되지 않으면 오반 및 불투명한 반점이 포함된 불균일한 경화 필름이 형성될 수 있다.In order to obtain the preferable characteristic of a basic resin dispersion and the outstanding characteristic of the curable coating composition manufactured from resin, a basic resin dispersion is manufactured according to the following method. First, an appropriate amount of acetic acid and water, which are hydrolysis catalysts, is added to the basic colloidal silica, and the trialkoxysilane and tetraalkoxysilane are mixed and hydrolyzed at a temperature of 20-60 ° C. for 1-4 hours, and at 30 minutes at reflux. After reacting for 2 hours, a solvent such as isopropanol or butyl cellosolve is added to the desired solid content. When using an acidic colloidal silica aqueous solution instead of basic colloidal silica, acetic acid is generally added first to react. By adding a thermosetting catalyst and other components to a base resin dispersion consisting of a partial condensate of colloidal silica and silanol, the properties of the cured film can be optimized, where the thermosetting catalyst is uniformly mixed with the base resin dispersion and other components. It is important to ensure that, if the thermosetting catalyst and the other components are not uniformly dissolved in each other in the basic resin dispersion, a non-uniform cured film containing mistones and opaque spots may be formed.
열경화성 촉매는 일반적으로 염기성이므로 산성 상태인 기본수지 분산액에 첨가할 때에는 적절한 교반 하에서 용해성이 있는 용매에 대하여 약 10중량% 정도로 희석시킨 상태에서 소량씩 첨가하여야 수지 내의 국부적 겔화를 방지할 수 있다.Thermosetting catalysts are generally basic, so when added to an acidic base resin dispersion, small amounts of the thermosetting catalyst may be added in small amounts of about 10% by weight with respect to the soluble solvent under appropriate agitation to prevent local gelation in the resin.
본 발명의 피복 조성물의 한 성분인 열경화성 촉매로는 아세트산 나트륨, 포름산 칼륨 등과 같은 카르복실산의 알칼리 금속염, 디메틸아민 아세테이트, 에탄올 아민 아세테이트, 디메틸아닐린 포르메이트 등과 같은 카르복실산 아민염, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 벤질트리메틸암모늄 아세테이트, 에탄올트리메틸 아세테이트(콜린 아세테이트)와 같은 4차 암모늄염 카르복실산염, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 파라핀 등과 같은 아민을 사용할 수 있으며, 수산화나트륨, 수산화암모늄과 같은 알칼리 수산화물도 열경화성 촉매로 사용할 수 있다. 열경화성 촉매는 전체 조성물에 대하여 0.05-0.2중량%, 바람직하게는 0.08-0.1중량%를 사용한다. 촉매의 양이 0.05중량% 미만이면 열경화 효과가 저하되며, 0.2중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다. 공업적으로 유용한 전형적인 콜로이드 실리카(특히 pH가 7보다 높은 것)는 유기 알칼리 금속 염기를 함유하고, 알칼리 금속 카르복실레이트 촉매는 가수분해 반응시 생성되므로, 추가로 투입하지 않고 사용할 수 있다.Thermosetting catalysts which are one component of the coating composition of the present invention include alkali metal salts of carboxylic acids such as sodium acetate, potassium formate, carboxylic acid amine salts such as dimethylamine acetate, ethanol amine acetate, dimethylaniline formate, tetramethylammonium, etc. Quaternary ammonium salts such as acetate, benzyltrimethylammonium acetate, ethanoltrimethyl acetate (choline acetate), amines such as carboxylate, triethylamine, triethanolamine, paraffin and the like can be used, and alkali hydroxides such as sodium hydroxide and ammonium hydroxide are also thermosetting. It can be used as a catalyst. The thermosetting catalyst uses 0.05-0.2% by weight, preferably 0.08-0.1% by weight based on the total composition. If the amount of the catalyst is less than 0.05% by weight, the thermosetting effect is lowered. If the amount of the catalyst is more than 0.2% by weight, the economy is inferior. Typical industrially useful colloidal silicas (particularly those having a pH higher than 7) contain organic alkali metal bases and alkali metal carboxylate catalysts are produced during the hydrolysis reaction and can therefore be used without further input.
일반적으로 콜로이드 실리카는 pH 2 정도에서 등전점을 가지며 이 등전점에서 축합 속도가 가장 느리고 pH가 상승함에 따라 축합 속도가 빨라져서 pH 6에서 최대 속도를 나타낸다. 반면 RSi(OR')3로 표현되는 트리알콕시실란은 pH 1.5 부근에서 축합속도가 가장 느리고, pH 3-4에서 최대 축합속도를 나타낸다. 그러나 RSi(OR')3가 어느 정도의 가수분해 및 축합 반응을 하게 되면 콜로이드 실리카와 유사하게 pH 2 정도에서 등전점을 가지고 pH 6-7에서 축합 속도가 가장 빠른 경향을 나타낸다.In general, colloidal silica has an isoelectric point at pH 2, and the condensation rate is the slowest at this isoelectric point, and the condensation rate is increased as the pH is increased, thus exhibiting a maximum rate at pH 6. On the other hand, the trialkoxysilane represented by RSi (OR ′) 3 has the slowest condensation rate near pH 1.5 and the maximum condensation rate at pH 3-4. However, when RSi (OR ') 3 undergoes some degree of hydrolysis and condensation reaction, the condensation rate tends to be the fastest at pH 6-7 with isoelectric point at pH 2 similar to colloidal silica.
지금까지 대부분의 피복 조성물의 가수분해 단계에서 사용되는 산의 함량은 총 조성물 중량을 100중량부로 기준하여 약 0.005-0.1중량부이며, 이때 조성물은 산성 콜로이드 실리카를 사용한 경우에는 pH 2.5-3.0, 염기성 콜로이드 실리카를 사용한 경우에는 pH 4.5-6의 범위를 나타내었다. RSi(OR')3가 어느 정도 축합 반응이 진행되면 등전점이 pH 2에서 6-7로 증가할수록 축합 속도가 빨라지기 때문에 기존의 pH 영역에서는 실란올의 Si-OH 간의 축합 속도가 빨라 부분 축합물 중에 잔존하는 알콕시기의 가수분해에 역효과를 나타내는 경향이 있었다. 이와 같은 이유로 종래의 피복 조성물은 원하는 가수분해도를 얻기 위하여 16-48시간 정도의 긴 반응 시간이 필요했고, 같은 시간 동안에 동시에 진행되는 축합반응으로 인하여 축합물의 입자 크기가 증가하여 코팅 후의 최종 경화 단계에서 반응 표면적 감소로 인해 내마모성을 저하시키는 문제점을 유발시켰다.The acid content used in the hydrolysis step of most coating compositions so far is about 0.005-0.1 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total composition, wherein the composition has a pH of 2.5-3.0, basic, when acidic colloidal silica is used. In the case of using colloidal silica, the range was pH 4.5-6. Particular condensation of Si-OH in silanol is faster because condensation rate increases as the isoelectric point increases from pH 2 to 6-7 as the condensation reaction of RSi (OR ') 3 increases. There was a tendency to show an adverse effect on the hydrolysis of the remaining alkoxy group. For this reason, the conventional coating composition required a long reaction time of about 16-48 hours in order to obtain a desired degree of hydrolysis, and due to the condensation reaction proceeding simultaneously for the same time, the particle size of the condensate increased, resulting in the final curing step after coating. Reducing the surface area of the reaction caused a problem of lowering the wear resistance.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 RSi(OR')3및 Si(OR')4의 가수분해 단계에서 산의 함량을 전체 조성물에 대하여 0.4-3중량%의 양으로 사용함으로써, 산성 콜로이드 실리카를 사용하는 경우에는 pH 1.8-2.2, 염기성 콜로이드 실리카를 사용하는 경우에는 pH 1.8-4.5의 범위를 유지하여 20-30℃ 온도에서는 5-16시간, 40-85℃ 온도에서는 1.5-6시간 동안만 반응시켜도 원하는 가수분해도와 우수한 내마모성을 지니는 피복 조성물을 제조할 수 있다.In order to solve this problem, the acidic colloidal silica is used in the hydrolysis step of RSi (OR ') 3 and Si (OR') 4 in an amount of 0.4-3% by weight based on the total composition. In case of using, pH 1.8-2.2 and basic colloidal silica are maintained in the range of pH 1.8-4.5, reacting only for 5-16 hours at 20-30 ℃ and 1.5-6 hours at 40-85 ℃ Even if it is, the coating composition which has desired hydrolysis degree and the outstanding abrasion resistance can be manufactured.
기본 수지 분산액에 열경화성 촉매를 균일하게 혼합하기 위해서, 예를 들어 이소프로판올에 열경화성 촉매를 용해시켜 용매에 대하여 10중량% 용액을 만들어 사용할 수 있으며, 이러한 방법에 따라 얻어진 최종 조성물의 pH는 5.0-7.0의 범위를 지닌다.In order to uniformly mix the thermosetting catalyst in the basic resin dispersion, for example, the thermosetting catalyst may be dissolved in isopropanol to make a 10 wt% solution with respect to the solvent, and the pH of the final composition obtained according to this method may be 5.0-7.0. Has a range.
본 발명의 조성물은 상기한 성분 이외에 마모 시험에서 고체 기질과 피막간의 접착력 및 코팅성을 유지시키기 위해 유기 용제를 포함할 수 있는데, 유기 용제로는 C1-C4알콜, C4-C6셀로솔브 또는 C1-C5케톤 및 아세테이트류가 있다. 접착력 향상을 위한 용제는 피복되는 고체 기질에 따라 선택되는데, 예를 들면 기질이 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)인 경우에는 아세톤, 1,4-디옥산, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜 등이 유용하며, 디아세톤알콜이 가장 바람직하고, 함량은 전체 조성물에 대하여 0-20중량%를 사용한다. 이러한 유기 용제를 첨가한 조성물은 폴리메틸메타크릴레이트 기질의 표면이 마이크로 스웰링된 상태에서 콜로이드 실리카가 폴리메틸메타크릴레이트 표면 쪽으로부터 확산되어 들어가므로 장기적으로 마모시험에서 높은 내마모성을 보인다.The composition of the present invention may include an organic solvent in addition to the above components in order to maintain the adhesion and coating properties between the solid substrate and the coating in the abrasion test, the organic solvent may be C 1 -C 4 alcohol, C 4 -C 6 cells Sorb or C 1 -C 5 ketones and acetates. Solvents for improving adhesion are selected according to the solid substrate to be coated. For example, when the substrate is polymethyl methacrylate (PMMA), acetone, 1,4-dioxane, methyl ethyl ketone, diacetone alcohol, etc. are useful. Diacetone alcohol is most preferred, and the content is 0-20% by weight based on the total composition. The composition added with such an organic solvent shows high wear resistance in the abrasion test in the long term because colloidal silica diffuses from the polymethylmethacrylate surface side in the state where the surface of the polymethylmethacrylate substrate is micro swelled.
기본수지 분산액을 제조하고, 열경화성 촉매 성분 및 기타 성분을 첨가하여 조성물이 균일화되도록 조성물을 혼합한 후, 유기 용제를 첨가하여 전체 고형 성분의 양을 조절하며, 이때 아세트산과 같은 약산이나 수산화암모늄 등의 묽은 염기를 조성물에 첨가하여 생성된 피복 조성물의 pH를 조절할 수 있다.A basic resin dispersion is prepared, and the composition is mixed to make the composition uniform by adding a thermosetting catalyst component and other components, and then an organic solvent is added to adjust the amount of the total solid component, wherein a weak acid such as acetic acid or ammonium hydroxide is used. Dilute base may be added to the composition to adjust the pH of the resulting coating composition.
본 발명의 조성물에 내후성을 부여하는 알콕시실란 관능화 방향족 자외선 흡수제의 가수분해물은 하기의 화학식 1로 나타내어진다.The hydrolyzate of the alkoxysilane functionalized aromatic ultraviolet absorber which imparts weather resistance to the composition of the present invention is represented by the following general formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, OR4, R5, X, l, m 및 n은 상기에서 정의한 것과 동일하다.In Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 , OR 4 , R 5 , X, l, m, and n are the same as defined above.
화학식 1로 나타내어지는 알콕시실란 관능화 방향족 자외선 흡수제의 가수분해물의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 화학식 2의 히드록시 페닐 벤조트리아졸계 화합물과 화학식 3의 이소시아네이트 관능기를 가진 알콕시실란을 아세톤 용매 하에서 1.5-2시간 동안 환류 반응시켜 화학식 4로 나타내어지는 중간체를 얻는다.The manufacturing method of the hydrolyzate of the alkoxysilane functionalized aromatic ultraviolet absorber represented by General formula (1) is as follows. First, the hydroxy phenyl benzotriazole-based compound of Formula 2 and an alkoxysilane having an isocyanate functional group of Formula 3 are refluxed for 1.5-2 hours in an acetone solvent to obtain an intermediate represented by Formula 4.
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식에서 R1, R3, OR4, R5, X, l 및 n은 상기에서 정의한 것과 동일하다.In the above formula, R 1 , R 3 , OR 4 , R 5 , X, l and n are the same as defined above.
상기 반응에서 얻어진 화학식 4의 중간체에 하기의 화학식 5로 나타내어지는 에폭시 실란을 투입하여 아세톤 용매 하에서 다시 30분간 환류 반응시키고, 얻어진 용액에 적정량의 물을 첨가하고 다시 1-3시간 환류시키면 화학식 1의 목적 화합물을 얻을 수 있다.Epoxy silane represented by the following formula (5) was added to the intermediate of formula (4) obtained in the reaction, and the mixture was refluxed under acetone solvent for 30 minutes, and an appropriate amount of water was added to the obtained solution and refluxed again for 1-3 hours. The target compound can be obtained.
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식에서 R2, R3, OR4및 n은 상기에서 정의한 것과 동일하다.In the above formula, R 2 , R 3 , OR 4 and n are the same as defined above.
본 발명은 이러한 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제의 가수분해물을 기본 수지와 혼합함으로써 실란올의 부분 축합물을 포함하는 수성-알콜성 기본 수지와의 상용성을 개선할 수 있다. 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제의 가수분해물은 기본 수지 분산액 100중량부에 대하여 1-20중량부를 사용하며, 자외선 흡수제의 양이 1 중량부 미만이면 자외선 흡수 효과가 떨어지고, 20중량부를 초과하면 경제성이 떨어진다.The present invention can improve the compatibility with the aqueous-alcoholic base resin containing partial condensates of silanol by mixing the hydrolyzate of such alkoxysilane functionalized ultraviolet absorber with the base resin. The hydrolyzate of the alkoxysilane functionalized ultraviolet absorber is used in an amount of 1-20 parts by weight based on 100 parts by weight of the basic resin dispersion, and when the amount of the ultraviolet absorber is less than 1 part by weight, the ultraviolet absorbing effect is lowered. .
본 발명의 조성물은 피복물의 유용성을 증가시키기 위해 기타의 첨가제를 포함할 수 있는데, 이러한 첨가제로는 계면활성제, 산화방지제, 증점제, 레벨링제 등이 있다.The composition of the present invention may include other additives to increase the usefulness of the coating, such additives include surfactants, antioxidants, thickeners, leveling agents and the like.
또한, 본 발명은 기질의 표면에 상기한 피복 조성물을 적당한 두께로 도포하고, 열을 가해 경화시키는 내후성이 우수한 내마모성 피막 형성 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for forming a wear resistant film having excellent weather resistance by applying the coating composition described above to a surface of a substrate to an appropriate thickness and applying heat to cure it.
본 발명의 방법에서 상기한 본 발명의 피복 조성물을 기재 플라스틱에 피복시키고 건조시킨 후, 50 내지 150℃, 바람직하게는 90-130℃의 온도에서 0.5-4시간 동안 경화시켜 피막을 형성시킨다. 경화시킬 때의 온도 및 시간이 상기 범위를 벗어나면 경화되는 동안 기질이 과열되어 플라스틱 기질이 열화되거나 변형될 수 있으며, 따라서 경화 조건은 90 내지 130℃에서 0.5 내지 4시간이 가장 바람직하다. 이러한 피막은 사용 목적과 용도에 따라서 다양한 두께로 조절될 수 있으며, 본 발명의 피복 조성물은 경화된 피복물의 두께가 1 내지 15㎛일 경우 가장 우수한 물성을 나타낸다.In the method of the present invention, the coating composition of the present invention described above is coated on a base plastic and dried, and then cured at a temperature of 50 to 150 ° C, preferably 90 to 130 ° C for 0.5-4 hours to form a film. If the temperature and time when curing is out of the above range, the substrate may overheat during curing to deteriorate or deform the plastic substrate, and the curing conditions are most preferably 0.5 to 4 hours at 90 to 130 ° C. Such a coating can be adjusted to various thicknesses according to the purpose and use of the coating, the coating composition of the present invention exhibits the best physical properties when the thickness of the cured coating is 1 to 15㎛.
기재 플라스틱으로는 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리(디에틸렌글리콜비스아릴)카보네이트, 폴리에스테르, 셀룰로스 아세테이트, 부틸레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌과 같은 플라스틱 기질을 사용할 수 있다.As the base plastic, plastic substrates such as polycarbonate, acrylic, poly (diethylene glycol bisaryl) carbonate, polyester, cellulose acetate, butyrate, acrylonitrile-butadiene-styrene can be used.
[실시예]EXAMPLE
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.The following presents preferred examples and comparative examples to aid in understanding the invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
단계 1: 오르가노실란계 자외선 흡수제의 가수분해물 합성Step 1: Hydrolyzate Synthesis of Organosilane-based UV Absorber
벤조트리아졸계 자외선 흡수제인 티누빈 1130(Tinuvin 1130, 시바가이기사) 657g을 아세톤 904g과 혼합하고, 반응기 내부 온도를 55-57℃로 유지하면서 교반하였다. 이 혼합물에 γ-이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란 247g을 30분간 적하시키고 55-57℃에서 90분간 반응시킨 후, 글라이시독시프로필 트리메톡시 실란 236.4g을 투입하고, 55-57℃에서 30분간 반응시켰다. 이 용액에 물 108g을 투입하고 55-57℃에서 2시간 반응시켜 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제인 반응생성물을 수득하였다.657 g of a benzotriazole ultraviolet absorber (Tinuvin 1130, Shivagaigi Co., Ltd.) was mixed with 904 g of acetone and stirred while maintaining the reactor internal temperature at 55-57 ° C. 247 g of γ-isocyanate propyl triethoxysilane was added dropwise to the mixture for 30 minutes and reacted at 55-57 ° C. for 90 minutes. Then, 236.4 g of glycidoxypropyl trimethoxy silane was added thereto, followed by reaction at 55-57 ° C. for 30 minutes. I was. 108 g of water was added to the solution and reacted at 55-57 ° C. for 2 hours to obtain a reaction product which is an alkoxysilane functionalized ultraviolet absorber.
단계 2: 내후성 실리콘계 내마모성 피복 조성물의 합성Step 2: Synthesis of Weatherable Silicone-Based Wear Resistant Coating Composition
반응기 내부의 온도를 20-30℃로 유지하면서 듀퐁사의 콜로이드 실리카 제품인 Ludox SM-39(입경 7nm) 13.86g, HS-30(입경 12nm) 0.736g 및 AS-40(입경 22nm) 7.414g을 첨가하고, 여기에 물 13.2g과 아세트산 2.2g을 첨가한 후 자석 교반기로 교반하면서 메틸트리에톡시실란 15.4g과 테트라에톡시실란 6.6g의 혼합 용액을 적하하고 40℃ 교반 하에서 2시간 동안 가수분해 시키고, 85℃에서 1시간 동안 축합반응을 진행시켰다. 이러한 방법에 따라 제조한 용액 100g에 단계 1에서 수득한 반응 생성물 16g, 이소프로판올 용액 50.72g 및 부틸셀로솔브 26.18g을 첨가하였고, 이에 따라 제조된 기본 수지 100g에 대하여 합성 콜린아세테이트 10중량%의 이소프로판올 용액 1.135g을 첨가한 후 10분간 잘 교반하여 최종 조성물을 얻었다. 이 조성물을 폴리카보네이트 기질에 침지 피복시킨 후 상온에서 5분간 건조시키고 120℃에서 1시간 동안 가열하여 피복물을 얻었다.While maintaining the temperature inside the reactor at 20-30 ° C, 13.86 g of Ludox SM-39 (7 nm), 0.736 g of HS-30 (12 nm) and 7.414 g of AS-40 (22 nm) were added. Then, 13.2 g of water and 2.2 g of acetic acid were added thereto, and a mixed solution of 15.4 g of methyltriethoxysilane and 6.6 g of tetraethoxysilane was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer, and hydrolyzed under 40 ° C. for 2 hours. The condensation reaction was performed at 85 ° C. for 1 hour. To 100 g of the solution prepared according to this method, 16 g of the reaction product obtained in Step 1, 50.72 g of isopropanol solution and 26.18 g of butyl cellosolve were added, and 10% by weight of isopropanol of synthetic choline acetate was added to 100 g of the base resin thus prepared. After the addition of 1.135 g of the solution, the mixture was stirred well for 10 minutes to obtain a final composition. The composition was immersed in a polycarbonate substrate, dried at room temperature for 5 minutes, and heated at 120 ° C. for 1 hour to obtain a coating.
비교예 1Comparative Example 1
실시예 1 중 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제의 가수분해물을 합성하는 단계 1에서 물을 투입하고 55-57℃에서 2시간 반응시키는 단계를 제외하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하여 피복물을 얻었다.A coating was obtained in the same manner as in Example 1, except that water was added in Step 1 of synthesizing the hydrolyzate of the alkoxysilane functionalized UV absorber in Example 1 and reacted at 55-57 ° C. for 2 hours. .
비교예 2Comparative Example 2
실시예 1의 단계 2에서 메틸트리에톡시실란 15.4g과 테트라에톡시실란 6.6g의 혼합 용액 대신 메틸트리에톡시실란 22g을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하여 피복물을 얻었다.The coating was obtained in the same manner as in Example 1, except that 22 g of methyltriethoxysilane was used instead of a mixed solution of 15.4 g of methyltriethoxysilane and 6.6 g of tetraethoxysilane in Step 2 of Example 1.
상기 실시예 및 비교예에서 얻은 피복물을 사용하여 다음과 같은 방법에 따라 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.Using the coatings obtained in Examples and Comparative Examples, the physical properties were measured according to the following method, and the results are shown in Table 1.
(1) 내마모성(테이바 마모성): ASTM D-1044 및 ASTM D-1003에 의해 피복 조성물의 흐림도를 정량하였다(Δ% 헤이즈, 100회전, 200g).(1) Abrasion resistance (Teva wear resistance): The cloudiness of the coating composition was quantified by ASTM D-1044 and ASTM D-1003 (Δ% haze, 100 revolutions, 200 g).
(2) 내찰상성: #0000 스틸울에 의한 찰상 시험을 실시하였다. 스틸울을 직경이 25mm인 원통의 선단에 수평으로 장착한 후 샘플면에 접촉하여 100g의 하중으로5회전시킨 후 육안으로 관찰하여, 손상이 없는 경우를 ○, 손상이 약간 있는 경우를 △, 표면 손상이 많은 경우를 ×로 나타내었다.(2) Scratch Resistance: A scratch test was conducted using # 0000 steel wool. The steel wool is mounted horizontally at the tip of a 25mm diameter cylinder, and then contacted the sample surface, rotated 5 times under a load of 100g, and observed visually. Many cases of damage are indicated by x.
(3) 밀착성: 가교 경화 피막에 대하여 크로스 컷 셀로테이프(cross cut cellotape) 박리시험을 하였다. 피막에 1mm 간격으로 기질에 닿는 깊이로 가로 세로 각각 11개의 눈금을 새겨 1mm2의 눈을 100개 만들고, 그 위에 셀로테이프를 붙이고 급격히 떼어내는 조작을 3회 반복하였다. 3회 반복 실험 후 가교 경화 피막의 박리가 없는 경우를 ○, 3회 반복한 후 박리 눈 수가 1-50인 경우를 △, 3회 반복한 후 박리 눈 수가 51-100인 경우를 ×로 나타내었다.(3) Adhesiveness: The cross cut cellotape peeling test was done about the crosslinked hardened film. Eleven graduations were made on each side of the film at a depth of 1 mm intervals, and 100 eyes of 1 mm 2 were made, and the operation of attaching a cello tape on the film and removing it sharply was repeated three times. (Circle) and the case where there was no peeling of a crosslinked cured film after 3 times of experiments, (triangle | delta) and the case where peeling eyes were 1-50 after repeating 3 times were shown as (x) when the peeling eyes number was 51-100 after repeating 3 times. .
(4) 내충격성: 폴리카보네이트 기재에 피막을 형성시킨 판상 시편을 각각 20℃, 0℃, -20℃의 온도에서 24시간 보관한 후 꺼내어 1m 거리가 떨어진 곳에서 공기총으로 사격한 후 판상 시편의 손상 정도를 관측하였다. 시편에 총알의 자국만 남은 경우를 ○, 크랙이 발생하거나 총알이 관통되는 경우를 ×로 나타내었다.(4) Impact resistance: The plate-shaped specimens with the film formed on the polycarbonate substrate were stored at 20 ° C., 0 ° C., and −20 ° C. for 24 hours, and then taken out and fired with an air gun at a distance of 1 m. The degree of damage was observed. The case where only traces of bullets are left on the specimen is indicated by o, and cracks or cases where bullets penetrate.
(5) 내광성: QUV 가속화 내후 시험기(UVB 313 램프, 60℃)를 사용하여 3,000 시간 시험한 후, 접착력, 황변도(yellow index) 및 크랙 발생여부를 측정하였다.(5) Light resistance: After testing for 3,000 hours using a QUV accelerated weathering tester (UVB 313 lamp, 60 ℃), the adhesion, yellow index and crack generation was measured.
(6) 내온수성: 60℃로 유지된 항온 수조 내에 코팅된 시편을 침적시킨 후, 240시간 동안 내온수 시험을 거치고 코팅막의 손상 정도를 관측하였으며, 손상된 흔적이 없는 경우 (3)항의 밀착성 시험을 행하였다. 내온수시험 후 손상된 것이 없고 밀착성 시험 후 피막의 박리가 없는 경우를 ○, 내온수 시험 후 손상되었거나 손상이 없더라도 밀착성 시험 후 박리가 생기는 경우를 ×로 나타내었다.(6) Hot water resistance: After depositing the coated specimen in a constant temperature water bath maintained at 60 ℃, subjected to a hot water test for 240 hours and observed the degree of damage of the coating film, if there is no trace of damage, the adhesion test of (3) It was done. The case where there was no damage after the hot water test and there was no peeling of the film after the adhesion test, and the case where the peeling occurred after the adhesion test even if there was no damage or no damage after the hot water test was indicated by ×.
[표 1]TABLE 1
상기 표 1의 결과로부터 본 발명의 피복 조성물로부터 얻은 코팅재는 내찰상성, 밀착성, 내마모성 및 내충격성이 우수하며, 자외선에 노출된 후에도 접착력 및 내크랙성이 우수하고, 비교예의 조성물로부터 얻은 코팅재에 비하여 황변 정도가 심하지 않을 뿐 아니라 내온수성도 우수함을 알 수 있다.The coating material obtained from the coating composition of the present invention from the results of Table 1 is excellent in scratch resistance, adhesion, wear resistance and impact resistance, excellent adhesion and crack resistance even after exposure to ultraviolet rays, compared to the coating material obtained from the composition of the comparative example Not only the degree of yellowing is severe but also the water resistance is excellent.
본 발명의 조성물은 기존의 내마모성 피복 조성물의 단점인 낮은 내충격성을 극복하고 도포 공정을 단축하는 면에서 우수한 효과를 나타낸다.The composition of the present invention has an excellent effect in overcoming the low impact resistance which is a disadvantage of the conventional wear resistant coating composition and shortening the application process.
내충격성이 우수한 폴리카보네이트 같은 플라스틱 기질에 기존의 내마모성 코팅재로 수 마이크론 두께의 내마모성 코팅을 하는 경우에는 저온 내충격성이 급격히 저하되는 현상을 발견할 수 있으나, 본 발명의 조성물을 폴리카보네이트에 코팅할 경우 코팅되지 않은 폴리카보네이트만큼 저온 내충격성이 유지된다. 이것은 실록산 결합(Si-O-Si)의 원자 결합 거리가 길고 전자 밀도가 낮아서 결합의 회전이자유롭기 때문에 높은 유연성을 지니는 실리콘 특유의 특성을 유지하면서, 코팅액 내에서의 실리콘의 분자 구조 및 분자량과 분자량 분포를 최적화하여 경화 후의 유연성과 내마모성을 잘 조화시켰기 때문이라고 할 수 있다.When a wear resistant coating having a thickness of several microns is applied to a plastic substrate such as polycarbonate having excellent impact resistance, a low temperature impact resistance may be rapidly decreased, but when the composition of the present invention is coated on a polycarbonate Low temperature impact resistance is maintained as much as uncoated polycarbonate. This is because the molecular structure, molecular weight and molecular weight of the silicon in the coating liquid, while maintaining the characteristic of silicon having high flexibility because the atomic bond distance of the siloxane bond (Si-O-Si) is long, the electron density is low, and the rotation of the bond is free. This is because the distribution is optimized to balance the flexibility and the wear resistance after curing.
또한, 본 발명의 조성물로 이루어진 내후성 피복 조성물은 전처리 공정 없이도 폴리카보네이트와 같은 기질에 우수한 부착력을 나타내어 코팅 공정을 단축시키며, 이는 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제의 염기성 우레탄 결합 부분과 폴리카보네이트 말단에 남아있는 카르복실산간의 산-염기 상호작용에 의한 것이라고 이해할 수 있다.In addition, the weatherproof coating composition of the composition of the present invention exhibits excellent adhesion to a substrate such as polycarbonate even without a pretreatment process, thereby shortening the coating process, which remains at the basic urethane bond portion of the alkoxysilane functionalized UV absorber and the polycarbonate end. It can be understood that this is due to an acid-base interaction between carboxylic acids.
본 발명의 조성물은 내후성 측면에서 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제의 가수분해물을 사용함으로써 기본 수지와의 상용성을 향상시켜 장시간의 옥외폭로 시험시에 발생할 수 있는 크랙을 방지할 수 있고, 내마모성 측면에서 실란올로 RSi(OH)3뿐만 아니라 결합 사이트가 하나 더 많은 Si(OH)4를 사용함으로써 알콕시실란 관능화 자외선 흡수제에 의한 내마모성 저하를 보강해 줄 수 있다.The composition of the present invention improves compatibility with the base resin by using a hydrolyzate of an alkoxysilane functionalized ultraviolet absorber in terms of weather resistance, thereby preventing cracks that may occur during long-term outdoor exposure tests, and in terms of wear resistance, The use of Si (OH) 4 as well as olio RSi (OH) 3 as well as one more binding site can reinforce the wear resistance degradation caused by the alkoxysilane functionalized ultraviolet absorber.
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