KR20020072848A - 광호변성 색소를 포함하는 코팅용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 햇빛(자외선)을 받으면 그 강도에 비례하여 무색에서 유색으로 또는 유색에서 유색으로 변색되고 햇빛이 차단되면 가역적으로 복원될 수 있으며, 또한 코팅된 피막의 내구성, 점착성, 광택 등을 향상시킬 수 있는 코팅용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 니트로셀룰로오스 3 내지 20 중량%; 천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지 3 내지 20중량%; 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 가소제 10 내지 30중량%; 광호변성 색소 0.1 내지 5중량%; 및 잔류 중량%의 희석제와 진용제로 이루어진 혼합 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물을 제공한다.

Description

광호변성 색소를 포함하는 코팅용 조성물 및 그 제조방법{Composition for coating having photochromic compounds and method for manufacturing the same}

본 발명은 플라스틱 성형품, 특히 악세사리의 표면에 코팅을 하기 위한 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 햇빛(자외선)을 받으면 그 강도에 비례하여 무색에서 유색으로 또는 유색에서 유색으로 변색되고 햇빛이 차단되면 가역적으로 복원될 수 있으며, 또한 코팅된 피막의 내구성, 점착성, 광택 등을 향상시킬 수 있는 코팅용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 플라스틱 성형물의 사용이 매우 증가되고 있으며, 이러한 플라스틱 성형물의 미관을 화려하게 하기 위하여 광택이 나게하는 코팅 또는 색깔을 가지는 코팅을 많이 하고 있다.

그러나, 현재까지의 코팅용 조성물은 사용된 안료에 따라서 색깔이 결정되어서 동일한 형상이더라도 색깔을 바꾸고자 하는 경우에는 색깔이 다른 제품을 별도로 구입하여야 하는 문제점이 있다.

예를 들어, 사무실 등 실내에서는 착용한 악세사리가 화려하지 않은 색상 또는 무색에 광택만이 나고, 야외에 나가면 색상을 띠거나 짙은 색상으로 변색되게하고자 하는 경우에 악세사리를 별도로 구입하여 바꾸어 착용하는 수 밖에는 없는 것이다.

또한, 현재 사용되고 있는 플라스틱 성형품의 코팅용 조성물은 그 피막의 내구성이 약하여 조그마한 충격에도 벗겨지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하여 무색에서 유색으로 또는 유색에서 유색으로 변색이 가능하면서, 코팅된 피막의 내구성, 점착성, 광택 등을 향상시킬 수 있는 코팅용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기의 코팅용 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 니트로셀룰로오스 3 내지 20 중량%; 천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지 3 내지 20중량%; 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 가소제 10 내지 30중량%; 광호변성 색소 0.1 내지 5중량%; 및 잔류 중량%의 희석제와 진용제로 이루어진 혼합 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광호변성 색소가 스피로피란계 화합물인 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 사용하고자 하는 전체 양에 대하여 약 50%에 대당하는 양의 희석제와 사용하고자 하는 전체 양에 대하여 약 50%에 대당하는 양의 진용제를 혼합하여 제1 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 (a) 단계와는 별도로 나머지 양의 희석제와 진용제를 혼합하고, 여기에 니트롤세룰로오스, 천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지, 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제 및 광호변성 색소를 부가하고 혼합하여 제2 조성물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 제1 조성물과 제2 조성물을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 코팅용 조성물 및 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 코팅용 조성물에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 코팅용 조성물은 니트로셀룰로오스 3 내지 20 중량%; 천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지 3 내지 20중량%; 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 가소제 10 내지30중량%; 광호변성 색소 0.1 내지 5중량%; 및 잔류 중량%의 희석제와 진용제로 이루어진 혼합 유기용제를 포함하고 있다.

상술한 코팅용 조성물은 기본적으로 니트로셀룰로오스를 유기용제에 녹인 니트로셀룰로오스 래커이며, 니트로셀룰로오스는 일차적인 피막 형성물인데, 세기, 굳기, 저항 등이 좋은 성분이다.

이러한 니트로셀룰로오스에는 일반적으로 초화도에 따라 에스테르 가용성(질소함유량 11.8∼12.2%), 스플릿 가용성(질소함량 10.80∼11.10%), 알콜 가용성(질소함량 11.4∼11.90%)이 있으며, 본 발명에 따른 코팅용 조성물에는 에스테르 가용성의 니트로셀룰로오스를 사용하는 것이 바람직하다.

그러나, 이와 같은 니트로셀룰로오스로 형성된 피막은 수축되고 깨어지기 쉬우며 광택이 낮으므로 2차적 막형성 물질로서 수지와 가소제를 첨가시킨다.

니트로셀룰로오스 피막의 코팅 대상물에 대한 접착성을 향상시키고. 윤기를 증진시키기 위하여 사용되는 상술한 수지로는 천연수지, 로진에스테르, 말레인산 수지, 단유성 알키드 수지, 멜라민 수지, 비닐 수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용한다.

상기 천연수지의 예로는 단마루고무, 셀락 등을 들 수 있다.

또한, 상기 로진에스테르검은 로진과 그리세린의 반응물로 내수성이 좋은 수지인데 본 발명에서와 같이 코팅용으로 사용하여 피막의 광택, 연마성 등을 좋으며, 마레인산 수지는 로진, 무수마레인산 및 글리세린을 고온에서 반응시켜 만든로진 변성 마레인산 수지로서 이 역시 코팅용으로 사용할 경우 피막의 광택, 연마성 등을 향상시킨다.

단유성 알키드 수지, 멜라민 수지, 비닐 수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지와 같은 합성수지는 본 발명에서와 같이 코팅용으로 사용할 경우에 내구성, 내자외선, 부착성, 내습성, 내알칼리성, 광택 등을 향상시 킨다.

그리고, 니트로셀룰로오스와 상술한 바와 같은 수지로 형성된 피막의 유연성을 높이고 수축을 막고 부드럽게 해주기 위하여 사용되는 가소제로는 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용한다. 특히, 피막의 유견성 및 내구성을 향상시키기 위해서는 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 피마자유와 디부틸 프탈레이트의 환합가소제와 같은 난증발성 가소제를 사용하는 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 조성물에 있어서, 니트로셀룰로오스와 점착성 향상 수지를 용해시키기 위하여 사용되는 진용제와 그 점도를 조절하기 위하여 사용되는 희석제 역시 본 발명이 속하는 기술분야에 널리 알려진 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 그 예로는 톨루엔, 초산에틸, 초산 부틸, 아세톤, 에탄올, 이소프로필 알콜, 크실렌, 싸이클로헥사논 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 희석제와 진용제가 혼합되어 있는 것으로는 일반적으로 도료에서 사용되는 신나를 그 예로 들 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 착색 안료로서 광호변성 색소를 사용함으로써, 한 가지의 코팅용 조성물을 가지고 다양한 색상을 낼 수 있는 장점이 있다. 즉, 적절한 광호변성 색소를 첨가하여 자외선 조사에 따라 무색에서 유색으로 또는 유색에서 유색으로 가역적으로 변색되는 코팅용 조성물을 제공할 수 있는 것이다.

이러한, 광호변성 색소는 가역적인 포토트로피(phototropy) 또는 포토크로미즘(photochromism)을 나타내는 색소를 의미하는 것으로서, 광반응에 의해 무색으로부터 유색으로 유색으로부터 무색으로 변하는 화합물을 지칭한다.

이러한 화합물은 용액 또는 고체 상태에서 특정 파장의 광을 조사하면 화학구조가 변화하며 이에 따라 흡수 스펙트럼도 변화하지만, 다른 파장의 광을 조사하거나 어두운 곳에 방치하면 처음 상태로 되돌아 가는 특성을 지니고 있다.

광호변성 색소의 구체적인 예를 들면, 무기화합물로는 할로겐화은, Hg3S2I2 등이 있고, 유기화합물로는 많은 종류가 알려져 있으나, 반응양식에 따라 이중결합의 이성화에 의한 것(아조벤젠 및 티오인디고), 수소이동에 의한 호변이성에 기초한 것(살리실리덴 아닐린), 페리 환상반응에 의한 것(푸르기드), 환상 부가반응을 일으키는 것(안트라센), 결합의 이온개열을 나타내는 것(트리페닐메탄, 스피로피란) 등이 있다.

본 발명에 따른 조성물은 상술한 바와 같은 광호변성 색소라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 니트로셀룰로오스 등 다른 성분과의 양립성, 변색의 가역성 등을 고려하면, 스피로피란계 화합물인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 코팅용 조성물은 착색 안료로서 광호변성 색소 외에도 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 사용되는 착색 안료를 필요에 따라 미량 더 포함할 수도 있다. 이러한 착색 안료로 사용되는 광택무기안료의 예로는 산화티탄 처리 마이카, 옥시염화비스무스 등을 들 수 있으며, 일반적 무기안료의 예로는 적색산화철, 흑색산화철, 이산화티탄, 감청, 울트라마린 등을 들 수 있고, 유기안료의 예로는 적색 201호, 적색 202호, 적색 204호, 적색 205호, 적색 213호, 적색 228호, 적색 220호, 황색 4호, 청색 1호, 등색 203호 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 광호변성 색소는 본 발명에 따른 코팅용 조성물에 이용하기 위해서는 먼저 고분자 재료화하여야 한다. 고분자 재료화하는 방법으로는 광호변성 색소를 단량체에 첨가하여 중합하는 방법, 광호변성 색소를 직접 고분자에 섞어서 용융성형하는 방법 및 광호변성 색소를 고분자로 마이크로 캐슐화하여 광호변성 색소 캡슐을 제조하는 방법 등이 알려져 있는데 본 발명에서는 이와 같은 어느 것이나 제한없이 사용가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 조성물에 있어서, 니트로셀룰로오스, 점착성 향상용 수지, 가소제, 광호변성 색소 및 혼합 유기용제의 함량은 본 발명이 목적하는 무색에서 유색으로 또는 유색에서 유색으로 변색이 가능하면서, 코팅된 피막의 내구성이 향상시킬 수 있는 코팅용 조성물을 제공을 위해 최적으로 선택된 것으로서, 니트로셀룰로오스의 함량은 3 내지 20 중량%, 점착성 향상용 수지의 함량은 3 내지 20중량%, 가소제의 함량은 10 내지 30중량%, 광호변성 색소 0.1 내지 5중량%이며, 잔류 중량은 혼합 유기용제이다.

이어서, 본 발명에 따른 코팅용 조성물의 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 코팅용 조성물의 제조방법은 피막형성에 사용되는 니트로셀룰로오스 및 점착성 향상 수지의 용해성과 광호변성 색소, 다른 착색 안료의 침전 문제 등을 고려하여 다음과 같은 방법을 통하여 제조된다.

먼저, 사용하고자 하는 전체 양에 대하여 약 50%에 대당하는 양의 희석제와 사용하고자 하는 전체 양에 대하여 약 50%에 대당하는 양의 진용제를 혼합하여 제1 조성물을 제조한다. 이와 같은 제1 조성물은 희석제와 진용제만을 포함하는 혼합유기용제이다.

이어서, 제1 조성물과 별도로 나머지 양의 희석제와 진용제를 혼합하고, 여기에 니트롤세룰로오스, 천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지, 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제 및 광호변성 색소를 부가하고 혼합하여 제2 조성물을 제조하고 상기 제1 조성물과 제2 조성물을 혼합하여 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 제조한다.

본 발명에 따른 제조방법에서는 사용하고자 하는 전체의 양의 약 50%만을 포함하는 혼합 유기용제를 별도로 제조하는 것을 특징으로 하는데 이와 같은 방법을 취하면 침전 방지제 등에 대한 사용없이도 니트로셀룰로오스와 점착용 향상용 수지의 침전을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 상세하게 설명하기로 한다. 이와 같은 실시예에 의해 본 발명이 제한되는 것이 아님은 명백하다.

<실시예 1>

진용제로서 에틸아세테이트 10g, 부틸 아세테이트 25g, 크실렌 20g 및 싸이클로헥사논 15g을 혼합한 후 여기에 희석제로서 톨루엔 20g을 부가하고 혼합하여 제 1 조성물을 제조하였다.

이와는 별도로 점착성 향상 수지로서 아크릴 수지 5g, 유기용제로서 에틸 아세테이트 50g과 이소프로필 알콜 15g, 희석제로서 톨루엔 10g 및 가소제로서 디부틸 프탈레이트 15g과 D-캄파 5g을 혼합하고 교반하여 균질한 혼합물을 제조한 후에 여기에 니트로셀룰로오스 10g과 광호변성 색소로서 스피로피란계 화합물(영국 KROMA Corp. 제품) 2g을 부가하고 교반하여 균질하게 혼합하여 제2 조성물을 제조하였다.

이어서, 상기 제1 조성물과 제2 조성물을 혼합하여 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 제조하였다.

<평가시험>

상술한 실시예 1에서 제조한 코팅용 조성물에 대하여 다음과 같은 평가시험을 하였다.

(건조성 평가)

아크릴 수지로 만들어진 플라스틱 성형품에 25℃, 습도 50 내지 60%의 조건 하에서 실시예1에서 제조한 코팅용 조성물을 브러쉬를 도포한 후, 2분이 경과한 후에 코팅 피막을 눌러서 자국이 생기는 가로 건조성을 평가하였다.

그 결과 본 발명에 따른 실시예의 조성물은 2분 경과 후에 완전히 건조되어 코팅 피막을 눌러도 아무런 자국이 형성되지 않음을 알 수 있었다.

(광택성 평가)

실시예1에서 제조한 코팅용 조성물을 유리판에 필름어플리게이터로 코팅하고 실온에서 건호한 후 코팅 필름의 광택을 광택계에 의해 60°의 경사각, 60°의 반사삭에서 측정한 결과 광택이 아주 우수한 것으로서 측정되었다.

(유연성 평가)

실시예1에서 제조한 코팅용 조성물을 25㎛의 PVC판에 큔일하게 도포하고 실온에서 건조한 다음 꺽임굴곡을 측정하여 유연성을 평가한 결과 유연성이 아주 우수한 것으로 평가되었다.

(피막의 강도)

실시예1에서 제조한 코팅용 조성물을 철판에 코팅하고 실온에서 건조한 후 코팅 피막의 강도를 연필강도 시험기로 측정하여 코팅피막의 강도를 평가한 결과 코팅 피막의 강도가 아주 우수한 것으로 평가되었다.

(변색도 평가)

실시예1에서 제조한 코팅용 조성물을 아크릴수지로 만든 프락스틱 성형물에 코팅을 하고 실온에서 건조한 후에 햇빛이 차단된 실내에서 방치한 결과 광택만 있는 무색으로 나타난 반면. 이 성형물을 햇빛이 잘 드는 곳으로 옮기고 방치한 결과 보라색으로 변색되는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 코팅용 조성물을 이용하여 악세사리와 같은 플라스틱 성형품에 코팅하는 경우에 하나의 제품으로 2가지 이상의 색상을 가지는 악세사리를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 코팅된 피막의 내구성, 점착성 및 광택을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 니트로셀룰로오스 3 내지 20 중량%;

   천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지 3 내지 20중량%;

   디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 가소제 10 내지 30중량%;

   광호변성 색소 0.1 내지 5중량%; 및

   잔류 중량%의 희석제와 진용제로 이루어진 혼합 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광호변성 색소가 스피로피란계 화합물인 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물.
3. (a) 사용하고자 하는 전체 양에 대하여 약 50%에 대당하는 양의 희석제와 사용하고자 하는 전체 양에 대하여 약 50%에 대당하는 양의 진용제를 혼합하여 제1 조성물을 제조하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계와는 별도로 나머지 양의 희석제와 진용제를 혼합하고, 여기에 니트롤세룰로오스, 천연수지, 아크릴 수지, 변성 폴리에스테르 수지 및 술폰아미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 점착성 향상용 수지, 디부틸 프탈레이트, 트리클레실 포스페이트, 디옥틸 프탈레이트. 캄파, 피마자유 및 파마자유와 디부틸 프탈레이트 환합 가소제 및 광호변성 색소를 부가하고 혼합하여 제2 조성물을 제조하는 단계; 및

   (c) 상기 제1 조성물과 제2 조성물을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물의 제조방법.