KR101410384B1 - 엘피엠 소재 부착 증진용 ｕｖ도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘피엠(Low Pressure Melamine) 소재에의 부착을 증진하기 위한 UV도료 조성물에 관한 것으로서, 엘피엠 소재에 UV 도료(최종 도료)를 부착하고자 할 경우 본 발명의 도료 조성물(중간 도료)을 먼저 부착한 후에 UV 도료(최종 도료)를 부착하면 부착력을 갖게 된다.
상기와 같은 본 발명의 '엘피엠 소재 부착 증진용 UV 도료 조성물'은, 올리고머 50~60중량부, 광개시제 2~7중량부, 모노머 10~20중량부, 체질안료 10~20중량부, 용제 3~7중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

엘피엠 소재 부착 증진용 ＵＶ도료 조성물{A composition for promoting sticking of UV paint to low pressure melamine material}
본 발명은 엘피엠(Low Pressure Melamine) 소재에의 부착을 증진하기 위한 UV도료 조성물에 관한 것이다. UV 도료는 자외선에 의해 순간 경화되어 엘피엠(Low Pressure Melamine) 소재에 부착되는바, 본 발명은 이러한 UV 도료가 엘피엠 소재에 우수한 부착력을 갖게 하기 위한 조성물에 관한 것이다. 더 구체적으로, 엘피엠 소재에 UV 도료(최종 도료)를 부착하고자 할 경우 본 발명의 도료 조성물(중간 도료)을 먼저 부착한 후에 UV 도료(최종 도료)를 부착함으로써 우수한 부착력을 갖게 하기 위한 것이다.
위 조성물은 목재가구 및 부엌가구, 목재 방문 등에 다양하게 적용되며 또한 도장 공정이 매우 간단하여 생산단가가 우수하고 다양한 색상이 가능한 제품으로 활용도가 매우 높다.
현재 엘피엠 소재에 도장(페인트)을 할 경우 부착력이 떨어져 바로 도막이 박리되는 현상이 있어 특수한 2액형 우레탄 프라이머를(비닐수지 및 우레탄수지에 이소시아네이트로 경화) 사용하고 있으나, 이 제품 또한 부착력이 떨어져 가구의 부착 불량 현상이 발생하고 있다.
또한 2액형 우레탄 프라이머를 도장한 후에는 온도를 가온하여 경화하여야만 그나마 부착력이 우수해지는데, 특히 겨울철에 외부 온도가 낮을 경우에는 부착력이 저하되어 생산성 및 품질에 문제가 발생하고 있다.
나아가 위 제품은 2액형으로서, 가사시간(2액형 도료를 사용하기 위해 혼합했을 때 겔화, 경화 등이 일어나지 않고 사용하기 적합한 시간)에 따라, 도장 도막 두께에 따라, 또는 도장 온도에 따라 부착력이 떨어지는 단점이 있다. 더욱이 2액형 우레탄에 사용되는 경화제에 의해 황변현상까지 발생하여 제품의 품질을 저하시키고 있다.
위에서 살핀 것처럼 엘피엠 소재에의 부착력을 향상하기 위한 방법으로 종전에는 2액형 우레탄 프라이머를 이용하였으나, 이는 주재료인 비닐수지 및 우레탄수지에 이소시아네이트 경화제를 섞은 조성물로서, 가사시간, 도막두께, 온도에 따라 부착이 불량하거나 황변현상이 발생하여 사용자의 작업조건에 따라 제품이 다르게 나타나는 문제점이 있다.
따라서 본 조성물은 위와 같은 문제를 해결하여 좀 더 작업성 및 생산성을 향상하기 위한 것이다. 즉 본 발명은 상기와 같은 배경에서 안출된 것으로, 종래의 단점을 보완하기 위해 1액형으로 하여 가사시간 개념을 없애고 도장 두께와 도장 온도에 따른 제한과 황변현상을 모두 개선하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 'UV 도료의 엘피엠 소재 부착 증진용 조성물'은, 올리고머 50~60중량부, 광개시제 2~7중량부, 모노머 10~20중량부, 체질안료 10~20중량부, 용제 3~7중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
참고로 밝히면 본 명세서에서 사용하는 중량부는 각 성분 상호 간의 상대적 중량비율을 나타낸다.
이때 상기 올리고머는 주 올리고머와 보조 올리고머로 구성되며,
주 올리고머는 알리파틱우레탄 아크릴레이트와 폴리카보네이트아크릴레이트 올리고머, 아로마틱우레탄아크릴레이트올리고머, 에폭시아크릴레이트올리고머 중 적어도 어느 하나이고,
보조 올리고머는 불포화폴리에스테르계올리고머, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머,아크릴아크릴레이트올리고머 중 적어도 어느 하나이며,
주 올리고머 대 보조 올리고머의 중량비는 10:1~2인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 광개시제는 알파 하이드록시 케톤류, 비스아크릴 포스핀옥사이드류, 벤질디메틸케탈류, 알파 아미노케톤류, 페닐글록시레이트, 벤조페논류로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 모노머는 1관능 아크릴레이트모노머로서 2-HPA(2-Hydroxyl propyl acrylate), 2-HEA(2-Hydroxyl ethyl acrylate), IBOA(Isobonyl acrylate), 2-HEMA(2-Hydroxyethyl methacrylate), THFA(Tetrahydrofurfuryl acrylate) 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 체질안료는 탈크(Talc), 이산화규소, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화마그네슘, 탄산마그네슘성분으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 용제는 케톤류, 에스테르류 중 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 조성물은 유브이(UV) 경화기에서 150~400mj/cm2의 조사량을 받는 것을 특징으로 한다.
위에서 살핀 본 발명의 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 사용 가능한 올리고머는 알리파틱우레탄아크릴레이트올리고머, 아로마틱우레탄아크릴레이트올리고머, 폴리카보네이트아크릴레이트올리고머, 에폭시아크릴레이트올리고머,불포화폴리에스테르계올리고머, 폴리에스터아크릴레이트올리고머, 아크릴아크릴레이트올리고머이며, 50~60중량부로 사용할 수 있다.
50중량부 이하이면 엘피엠과의 부착성이 떨어질 수 있으며 60중량부 이상이면 부착성은 좋으나 사용 점도가 높아지고 작업성이 좋지 않게 된다.
한편 올리고머는 주 올리고머와 보조 올리고머를 병행하여 사용하는 것이 좋다. 주 올리고머는 알리파틱우레탄 아크릴레이트와 폴리카보네이트아크릴레이트 올리고머, 아로마틱우레탄아크릴레이트올리고머, 에폭시아크릴레이트올리고머로서 엘피엠 소재와의 부착을 내는 주 역할을 하고, 보조 올리고머로는 불포화폴리에스테르계올리고머, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머, 아크릴아크릴레이트올리고머를 사용할 수 있으며 주로 상도와의(최종도료) 층간 부착을 내는 역할을 한다. 주 올리고머와 보조 올리고머는 앞에 밝힌 것처럼 전체적으로 50~60중량부를 사용하되 상호 비율은 10 : 1~2가 바람직하다.
실시예에서 사용한 주 올리고머 수지는 알리파틱우레탄 아크릴레이트 올리고머로는 당사의 UVR-2700(Z)이며, 폴리카보네이트아크릴레이트로는 당사의 UVR-2700(P)이다. 또한 보조올리고머로는 불포화폴리에스테르계올리고머로 당사의 KCR-150이며, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머로는 당사의 UVR-2500수지이다.
상기 사용 가능한 광개시제는 알파 하이드록시 케톤류, 비스아크릴 포스핀옥사이드류, 벤질디메틸케탈류, 알파 아미노케톤류, 페닐글록시레이트, 벤조페논류 계통으로 사용할 수 있다. 이는 유브이 경화 메커니즘에 꼭 필요한 역할을 하며 황변성, 부착성, 건조성에 영향을 줄 수 있다. 사용량은 2~7중량부이다.
실시예에서는 알파 하이드록시 케톤 계통으로는 IRGACURE184를 사용하였고, 비스아크릴 포스핀옥사이드 계통으로는 IRGACURE 819를 사용하였다.
상기 사용 가능한 모노머는 아크릴레이트계 계통을 사용할 수 있으며 주 수지의 희석 모노머로서의 역할과 부착을 향상시키는 보조 역할을 한다. 그러나 적정량 이상으로 들어가면 오히려 부착불량을 일으킬 수 있다.
상기 사용 가능한 모노머는 1관능 아크릴레이트 모노머로서 2-HPA(2-Hydroxyl propyl acrylate), 2-HEA(2-Hydroxyl ethyl acrylate), IBOA(Isobonyl acrylate), 2-HEMA(2-Hydroxyethyl methacrylate), THFA(Tetrahydrofurfuryl acrylate)를 10~20중량부로 사용할 수 있다.
실시예에서 사용한 모노머는 1관능 모노머로 2-HEA(Hydroxyl ethyl acrylate), 2-HPA(Hydroxyl propyl acrylate), IBOA(Isobonylacrylate) 등이다.
상기 사용된 체질안료는 탈크(Talc), 이산화규소, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 성분이며 부착을 향상하는 데 보조 역할을 할 수 있다.
체질안료는 10~20중량부가 적절하다. 그 이하는 부착력이 떨어질 수 있으며 그 이상이면 불투명해질 수 있다.
상기 사용된 용제는 케톤류(METYLE ETYL KETONE, METHYL ISO BYTYL KETONE 등) 또는 에스테르류(ETYLE ACETATE, N-BUTYL ACETATE)를 사용할 수 있다. 용제는 3~7중량부가 적절하며 과량일 경우 부착이 불량할 수 있다.
상기 사용된 조성물을 이용하여 엘피엠 소재에 리버스 롤 코터(Reverse roll coater), 다이렉트 롤 코터(Direct roll coater), 콤비네이션 롤 코터(Combination roll coater) 등을 이용하여 도장하고 UV 조사장치를 통해 약 150~400mj/cm2를 통과하게 되면 소재와의 밀착성을 얻게 된다. UV 조사조건을 너무 강하게 완전 건조시키게 되면 다음 공정에서 자외선경화형 도료와의 층간 부착이 나빠질 수 있으므로 본 조성물의 조사조건은 150~400mj/cm2로 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 종전의 2액형 우레탄의 단점인 가사시간, 도막두께, 온도에서 오는 부착불량과 황변현상으로 인한 제품의 품질을 저하시키는 요인을 해소하여 소재와의 부착성을 높일 수 있고, 황변현상에서도 종전 기술보다 우수하여 제품의 고품질을 유지할 수 있어, 생산성 및 경쟁력을 확보할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예와 함께 상세히 설명한다.
(1) 실시예 1
알리파틱우레탄아크릴레이트올리고머 UVR-2700(Z) 40중량부, 폴리카보네이트아크릴레이트 올리고머 UVR-2700(P) 0중량부, 불포화폴리에스테르계올리고머 KCR150 2중량부, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머 UVR-2500 2중량부를 배합통에 넣고 교반하면서 광개시제 IRGACURE184 5중량부, 광개시제 IRGACURE 819 0.3중량부를 넣고 약 10분간 교반한다. 이어서 1관능 모노머 2-HPA 7중량부, 2-HEA 7중량부, IBOA 7중량부를 넣고 체질안료는 탈크(Talc) 28중량부를 넣고 연화도가 20um 이하가 될 때까지 교반한다. 마지막으로 Acetone 1.7중량부를 넣고 점도 25℃에서 75~85ku가 되게 조정한다.
(2) 실시예 2
알리파틱우레탄아크릴에티트올리고머 UVR-2700(Z) 50중량부, 폴리카보네이트아크릴레이트 올리고머 UVR-2700(P) 5중량부, 불포화폴리에스테르계올리고머 KCR150 3중량부, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머 UVR-2500 3중량부를 배합통에 넣고 교반하면서 광개시제 IRGACURE184 5중량부, 광개시제 IRGACURE 819 0.3중량부를 넣고 약 10분간 교반한다. 이어서 1관능 모노머 2-HPA 5중량부, 2-HEA 5중량부, IBOA 5중량부를 넣고 체질안료는 탈크(Talc) 15중량부를 넣고 연화도가 20um 이하가 될 때까지 교반한다. 마지막으로 Acetone 3.7중량부를 넣고 점도 25℃에서 75~85ku가 되게 조정한다.
(3) 실시예 3
알리파틱우레탄아크릴에티트올리고머 UVR-2700(Z) 40중량부, 폴리카보네이트아크릴레이트 올리고머 UVR-2700(P) 10중량부, 불포화폴리에스테르계올리고머 KCR150 3중량부, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머 UVR-2500 3중량부를 배합통에 넣고 교반하면서 광개시제 IRGACURE184 5중량부, 광개시제 IRGACURE 819 0.3중량부를 넣고 약 10분간 교반한다. 이어서 1관능모노머 2-HPA 5중량부, 2-HEA 5중량부, IBOA 5중량부를 넣고 체질안료는 탈크(Talc) 18중량부를 넣고 연화도가 20um 이하가 될 때까지 교반한다. 마지막으로 Acetone 3중량부를 넣고 점도 25℃에서 75~85ku가 되게 조정한다.
(4) 비교예 1
종래의 기술인 2액형 우레탄 프라이머로, 비닐수지 및 우레탄수지에 경화제는 이소시아네이트를 이용해서 경화되는 방법으로 당사 슈퍼탄#100아이소레이터투명 제품으로 비교하였다.
<실험 방법>
소재에 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1을 다이렉트 롤러(Direct roll coater)를 이용하여 5um, 10um, 20um으로 도장한 후 실시예 1, 2, 3은 UV조사장치에서 400mj/cm2으로 경화하고 비교예 1은 60℃* 2분 열풍건조 하였다. 그리고 그 위에 UV상도 슈퍼UV#220투명을 커텐코터(Curtain coater)로 약 130um 도장하여 다음과 같이 물성 비교 시험을 한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다.
ⅰ) 레벨링성 : 유안판정/도막의 평활도를 육안으로 판정한다.
ⅱ) 부착성 : 2mm 간격으로 가로*세로를 예리한 칼로 칼집을 긋고 부착 여부를 확인한다.
ⅲ) 황변성 : UV조사기에서 10000mj/cm2으로 노출시켜 노출 전과 후를 색차계로 확인한다.
ⅳ) 핀홀성 : 도막의 기공 존재 여부를 육안으로 관찰한다.
ⅴ) 기포성 : 도막의 기포 존재 여부를 육안으로 관찰한다.
Figure 112012049124614-pat00001

실시예 1은 올리고머 성분을 50중량부 이하로 설계한 것인데, 실시 결과 상기 표에 보이는 바와 같이, 부착성과 기포성이 좋지 않음을 알 수 있다. 실시예 2는 올리고머 성분이 60중량부 이상이 되게 설계한 것이다. 실시 결과 부착성은 양호하지만 레벨링성과 핀홀성, 기포성이 좋지 않음을 알 수 있다. 실시예 3은 청구항 1 조건에 맞게 설계한 것이다. 실시 결과 부착성 및 모든 물성이 양호하다는 것을 알 수 있다. 그리고 실시예 3과 비교예 1을 살펴보면 부착성, 황변성, 핀홀성에서 실시예 3이 우수하다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명으로 해결하고자 했던 2액형 우레탄 프라이머의 단점을 실시예 3으로 모두 해결할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 올리고머 50~60중량부, 광개시제 2~7중량부, 모노머 10~20중량부, 체질안료 10~20중량부, 용제 3~7중량부를 포함하여 이루어지되,
    상기 올리고머는 주 올리고머와 보조 올리고머로 구성되며, 주 올리고머는 알리파틱우레탄 아크릴레이트와 폴리카보네이트아크릴레이트 올리고머, 아로마틱우레탄아크릴레이트올리고머, 에폭시아크릴레이트올리고머 중 적어도 어느 하나이고, 보조 올리고머는 불포화폴리에스테르계올리고머, 폴리에스터아크릴레이트 올리고머,아크릴아크릴레이트올리고머 중 적어도 어느 하나이며, 주 올리고머 대 보조 올리고머의 중량비는 10:1~2이고,
    상기 광개시제는 알파 하이드록시 케톤류, 비스아크릴 포스핀옥사이드류, 벤질디메틸케탈류, 알파 아미노케톤류, 페닐글록시레이트, 벤조페논류로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합이며,
    상기 모노머는 1관능 아크릴레이트모노머로서 2-HPA(2-Hydroxyl propyl acrylate), 2-HEA(2-Hydroxyl ethyl acrylate), IBOA(Isobonyl acrylate), 2-HEMA(2-Hydroxyethyl methacrylate), THFA(Tetrahydrofurfuryl acrylate) 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는, 엘피엠 소재 부착 증진용 UV도료 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 체질안료는 탈크(Talc), 이산화규소, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 성분으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는, 엘피엠 소재 부착 증진용 UV도료 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용제는 케톤류, 에스테르류 중 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는, 엘피엠 소재 부착 증진용 UV도료 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조성물은 유브이(UV) 경화기에서 150~400mj/cm2의 조사량을 받는 것을 특징으로 하는, 엘피엠 소재 부착 증진용 UV도료 조성물.
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