KR20090072319A - 광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법 - Google Patents

광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

부착성 및 내충격성이 우수한 광경화형 도료 조성물이 개시되어 있다. 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 중량부 내지 20 중량부, 아크릴 카복실레이트 올리고머 5 중량부 내지 10 중량부, 아크릴 레진 5 중량부 내지 15 중량부, 아크릴 모노머 8 중량부 내지 25 중량부, 광개시제 3 중량부 내지 5 중량부 및 용제 45 중량부 내지 55 중량부를 포함하는 도료 조성물을 제공한다. 광경화형 도료 조성물은 하부의 대상체와 부착성이 우수할 뿐만 아니라 상부에 형성되는 층과의 층간 부착성이 우수하여 대상체에 뛰어난 내충격성을 부여할 수 있다.

Description

광경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법{PHOTO-CURABLE PAINT COMPOSITION AND COATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 광경화형 도료 조성물 및 광경화형 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 층간 부착성 및 내충격성이 우수한 광경화형 도료 조성물 및 광경화형 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근, 플라스틱 제품의 디자인에 차별성을 부여하기 위하여 플라스틱 제품 표면에 금속성 질감을 부여하고 있다. 플라스틱 제품에 금속성 질감을 부여하기 위하여, 폴리카보네이트 또는 ABS 등의 플라스틱 표면에 금속을 증착시켜 막을 형성하는 기술이 많이 이용되고 있다. 그러나 금속을 직접적으로 상기와 같은 플라스틱 제품에 증착하여 금속 막을 형성하는 경우, 금속이 하부의 플라스틱 소재로부터 쉽게 이탈될 수 있다. 따라서 상기 플라스틱 소재 상에 하도 도막을 형성한 후, 금속 물질을 증착시키는 방식을 사용하여 상기 플라스틱 제품의 표면에 금속 층을 형성하고 있다.
플라스틱 제품의 표면에 상기와 같은 금속성 질감을 부여하는 과정은, 일반 적으로, 플라스틱 소재 상에 도료를 도포하고 경화하여 하도 도막을 형성한 후, 금속을 증착하고 다시 도료를 도포하고 경화하는 공정을 거쳐 중도 도막 및 상도 도막을 형성한다. 이 중 하도 도막은 소재와 금속 증착 층의 부착성 면에 있어 중요하다. 상기 플라스틱 표면과 하도도막 및 금속 증착 층과의 부착성이 좋지 않은 경우, 중도 도막 및 상도 도막의 층간 부착성도 저하될 수 있다. 또한 상기 하도 도막의 경도가 약할 경우, 최종적으로 상도 도막까지 형성하였을 때, 상도 도막의 경도가 낮아지면서 내마모성이 저하될 수 있다. 반면에 하도 도막의 경도가 연필 경도가 H를 초과하는 경우, 층간 부착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 적절한 경도를 가지고 하부의 플라스틱 소재 및 상부에 형성되는 도막들과의 부착성이 우수하여 플라스틱 제품의 내충격성을 강화할 수 있는 도료 조성물이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 적절한 경도를 가지고 부착성이 우수한 광경화형 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 적절한 경도를 가지고 부착성이 우수한 도막을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예들에 따른 도료 조성물은 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 아크릴 카복실레이트 올리고머 약 5 중량부 내지 약 10 중량부, 아크릴 수지 약 5 중량부 내지 약 15 중량부, 아크릴 모노머 약 8 중량부 내지 약 25 중량부, 광개시제 약 3 중량부 내지 약 5 중량부 및 용제 약 45 중량부 내지 약 55 중량부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 지방족 아크릴레이트 올리고머일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 카복실레이트는 탄소 개수가 3개 내지 6개인 카복실산을 사용하여 형성된 카복실레이트일 수 있다. 상기 카복실산은 옥살산(oxalic acid), 글루탐산(glutamic acid), 숙신산(succinic acid), 프탈산(phthalic acid) 또는 테레프탈산(terephthalic acid)일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 아크릴 모노머는 1관능 아크릴 모노머 약 5 중량부 내지 약 15 중량부 및 3관능 아크릴 모노머 약 3 중량부 내지 약 10 중량부를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 실시예들에 따른 도막 형성 방법에 따르면, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 아크릴 카복실레이트 올리고머 약 5 중량부 내지 약 10 중량부, 아크릴 레진 약 5 중량부 내지 약 15 중량부, 아크릴 모노머 약 8 중량부 내지 약 25 중량부, 광개시제 약 3 중량부 내지 약 5 중량부 및 용제 약 45 중량부 내지 약 55 중량부를 혼합하여 도료 조성물을 제조한다. 상기 도료 조성물을 대상체에 도포 한 후, 상기 도료 조성물이 도포된 대상체에 광을 조사하여 경화시켜 막을 형성한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 대상체는 플라스틱 일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 막 상에 금속 증착 층을 추가적으로 형성할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 도료 조성물은 대상체에 금속성 질감을 부여하기 위하여, 하도 도료로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 대상체에 하도 도막을 형성할 경우, 하부의 대상체 및 상부에 형성되는 금속 증착 층과의 부착성이 우수한다. 또한 금속 증착 층에 형성되는 상부 도막 및 상기 금속 증착 층 사이의 층간 부착성이 우수하다. 따라서 대상체 상에 금속성 질감이 잘 구현되어 대상체에 수려한 외관을 부여할 수 있으며, 대상체는 뛰어난 내충격성을 가질 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 광경화형 도료 조성물 및 도막 형성 방법을 상세하게 설명한다.
광경화형 도료 조성물
본 발명의 광경화형 도료 조성물은 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 아크릴 카복실레이트 올리고머 약 5 중량부 내지 약 10 중량부, 아크릴 레진 약 5 중량부 내지 약 15 중량부, 아크릴 모노머 약 8 중량부 내지 약 25 중량부, 광개시제 약 3 중량부 내지 약 5 중량부 및 용제 약 45 중량부 내지 약 55 중량부를 포함한다.
상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 상기 도료 조성물에 적절한 경도를 부여하면서 상부에 형성되는 막과의 부착성을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 도료 조성물이 대상체의 하도 도료로 적용되는 경우, 상기 도료 조성물을 도포하여 형성된 도막의 경도가 너무 강하면, 상기 도막 상에 형성된 다른 층이나 상부 막과의 부착성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광경화형 도료 조성물은 상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 약 10 중량부 내지 약 20 중량부를 포함한다. 상기 도료 조성물이 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 약 10 중량부 미만으로 포함하면, 광 조사 시 경화 속도가 너무 느려 생산성이 저하될 수 있다. 상기 도료 조성물이 상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 약 20 중량부 초과하여 포함하면, 상기 도료 조성물을 사용하여 형성된 도막의 경도가 저하될 수 있다. 상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머로는, 예를 들면, 상업적으로 시판되고 있는 Miramer PU 210, Miramer 217, Miramer 220, Miramer 240, Miramer 256(이상, 제품명, 미원상사, 한국), CN 966 시리즈(이상, 제품명, Sartomer 사, 미국), UA-2205, UA-2840, UA-2890, UA-252(이상, 제품명, 한수화학, 한국), Ebecryl 244, Ebecryl 245 또는 Ebecryl 264(이상, 제품명, CYTEC 사, 미국) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 광경화형 도료 조성물은 아크릴 카복실레이트 올리고머를 포함한다. 상기 아크릴 카복실레이트 올리고머는 상기 도료 조성물에 의해 형성되는 막과 상부 층과의 부착성을 향상시킬 수 있으며, 가소제 역할을 수행하여 도막에 유연성을 부여한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 아크릴 카복실레이트 올리고머에서 모노머인 아크릴 카복실레이트는 카복실산과 하이드록시기를 포함하는 아크릴산의 에스테르 반응을 통해 제조될 수 있다. 상기 아크릴 카복실레이트는 탄소 개수가 3 개 내지 8개인 카복실산을 사용하여 형성된 카복실레이트일 수 있다. 상기 카복실산으로는, 예를 들면, 옥살산(oxalic acid), 글루탐산(glutamic acid), 숙신산(succinic acid), 프탈산(phthalic acid) 또는 테레프탈산(terephthalic acid) 등을 들 수 있다. 상기 아크릴 카복실레이트 올리고머로 상업적으로 시판되는 HSOL-500 또는 HSOL-200(이상, 제품명, 한수화학, 한국) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도료 조성물은 아크릴 카복실레이트 올리고머 약 5 중량부 내지 약 10 중량부를 포함한다. 상기 도료 조성물이 상기 아크릴 카복실레이트 올리고머를 약 5 중량부 미만으로 포함하면, 상부에 형성될 층 또는 막과의 부착성이 저하될 수 있다. 상기 도료 조성물이 상기 아크릴 카복실레이트 올리고머를 약 10 중량부 미만으로 포함하면, 상기 도료 조성물을 사용하여 형성되는 도막의 내수성이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 광경화형 도료 조성물은 아크릴 레진을 포함한다. 상기 아크 릴 레진은 상부에 형성되는 층 또는 막과의 부착성을 증진시키고 도막 형성 시 가소제 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도료 조성물은 상기 아크릴 레진 약 5 중량부 내지 약 15 중량부를 포함한다. 상기 도료 조성물이 상기 아크릴 레진을 약 5 중량부 미만으로 포함하면, 상부 층 또는 막과의 부착성이 저하될 수 있다. 상기 도료 조성물이 상기 아크릴 레진을 약 15 중량부 초과하여 포함하면, 상기 도료 조성물을 사용하여 형성된 도막이 과도하게 유연해져 도막의 경도가 저하될 수 있다. 상기 아크릴 레진으로는, 예를 들면, 폴리메타크릴레이트 레진 또는 폴리아크릴레이트 레진 등을 들 수 있다. 상기 아크릴 레진으로, 상업적으로 시판되고 있는 Paraloid A-11(이상, 제품명, ROHM & HAAS 사, 미국) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 광경화형 도료 조성물은 아크릴 모노머를 포함한다. 상기 아크릴 모노머는 1관능 아크릴 모노머와 3관능 아크릴 모노머를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 모노머는 도료 조성물의 점도 및 경화도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도료 조성물은 상기 1관능 아크릴 모노머 약 5 중량부 내지 약 15 중량부를 포함한다. 상기 도료 조성물이 상기 아크릴 모노머를 약 5 중량부 미만으로 포함하면, 도료 조성물의 점도가 높아져 상부 층 또는 막과의 부착성이 저하될 수 있다. 또한 상기 도료 조성물이 상기 아크릴 모노머를 약 15 중량부 미만으로 포함하면, 도료 조성물의 경화성이 저하되어 작업성이 나빠진다. 상기 1관능 아크릴 모노머로는, 예를 들면, 라우릴 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA), 하이드록시 에틸 아크릴레이트(HEA), 하이 드록시 프로필 아크릴레이트(HPA) 또는 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도료 조성물은 상기 3관능 아크릴 모노머를 약 3 중량부 내지 약 10 중량부 포함한다. 상기 도료 조성물이 상기 3관능 아크릴 모노머를 약 3 중량부 미만으로 포함하면, 도료 조성물의 경화성이 저하되어 작업성이 나빠진다. 상기 도료 조성물이 상기 3관능 아크릴 모노머를 약 10 중량부 초과하여 포함하면, 상기 도료 조성물을 사용하여 형성된 도막의 경도가 너무 높아져 부착성이 저하될 수 있다. 상기 3관능 아크릴 모노머로, 예를 들면, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드(3몰) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드(6몰) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드(3몰) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 또는 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 도료 조성물은 광개시제를 약 3 중량부 내지 약 5 중량부 포함한다. 상기 도료 조성물이 상기 광개시제를 약 3 중량부 미만으로 포함하면, 도료의 경화 시간이 떨어져 생산성이 저하된다. 상기 도료 조성물이 상기 광개시제를 약 5 중량부 초과하여 포함하면, 도료의 저장 안정성이 저하될 수 있다. 상기 광개시제는, 예를 들면, 벤조페논계, 벤조인, 벤조인에테르계, 벤질케탈계, 아세토페논계, 안트라퀴논계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 광개시제는 상업적으로 시판되는 Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 819, Darocur 1173, Darocur TPO(이상, 제품명, CIBA GEIGY 사, 스위스), Micure CP-4, Micure MP-8, Micure BP 또는 Micure TPO(이상, 제품명, 미원상사, 한국) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 광경화형 도료 조성물은 용제를 포함한다. 상기 용제는 상기 도료 조성물의 점도를 조절하는 역할을 수행한다. 상기 도료 조성물을 도포할 시, 스프레이 방식으로 도포하기 때문에 적절한 점도를 유지하기 위하여 상기 용제를 이용하여 점도를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도료 조성물은 상기 용제를 약 45 중량부 내지 약 55 중량부를 포함할 수 있다. 상기 도료 조성물이 상기 용제를 약 45 중량부 미만으로 포함하면, 점도가 높아 스프레이 방식으로 도장하는데 어려움이 있다. 상기 도료 조성물이 상기 용제를 약 55 중량부 초과하여 포함하면, 점도가 너무 묽어 상기 도료 조성물을 사용하여 형성된 도막의 경도가 저하될 수 있다. 상기 용제로는 알코올류 용제, 케톤류 용제, 아세테이트류 용제, 셀로솔브류 용제 또는 방향족 화합물 용제 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알코올류 용제의 예로는, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol) 또는 이소프로필알콜(isopropyl alcohol) 등을 들 수 있다. 상기 케톤류 용제의 예로는, 아세톤(acetone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone) 또는 메틸이소부틸케톤(methyl ethyl ketone) 등을 들 수 있다. 상기 아세테이트계 용제로는, 예를 들면, 에틸아세테이트(ethyl acetate) 또는 부틸 아세테이트(butyl acetate) 등을 들 수 있으며, 상기 셀로솔브계 용제로는, 예를 들면, 에틸셀로솔 브(ethyl cellosolve) 또는 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 등을 들 수 있다. 상기 방향족 화합물 용제의 예로는, 자일렌(xylene) 또는 톨루엔(toluene) 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 도료 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 부착증진제, 레벨링제 또는 소포제 등을 들 수 있다.
상기 부착증진제로는 인산 에스테르계 화합물을 들 수 있다. 상기 도료 조성물은 상기 부착증진제를 약 0.3 중량부 내지 약 0.7 중량부 포함할 수 있다. 상기 도료 조성물이 상기 부착증진제를 약 0.3 중량부 미만으로 포함하면, 상부 층 또는 막과의 부착성이 저하될 수 있다. 상기 도료 조성물이 상기 부착증진제를 약 0.7 중량부 초과하여 포함하면, 도료의 점도가 상승되어 작업성이 저하될 수 있다.
상기 레벨링제로는 비실리콘계 첨가제를 사용할 수 있다. 실리콘계 레벨링제를 사용하면, 상부 층 또는 막과의 부착성이 저하될 수 있다. 상기 레벨링제로는, 예를 들면, BYK 352, BYK 354 또는 BYK 356(이상, 제품명, BYK CHEMIE, 독일) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 도료 조성물은 적절한 경도와 유연성을 모두 지니고 있어, 플라스틱과 같은 대상체의 하도 도료로 적용 시, 상부 층 또는 막과의 부착성이 우수하여 플라스틱 제품에 수려한 금속 질감 및 뛰어난 내충격성을 부여할 수 있다.
도막 형성 방법
본 발명의 도막 형성 방법에 따르면, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 아크릴 카복실레이트 올리고머, 아크릴 레진, 아크릴 모노머, 광개시제 및 용제를 혼합하여 도료 조성물을 제조한다. 상기 제조된 도료 조성물을 대상체 도포하고, 상기 대상체에 자외선을 조사하여 막을 형성한다.
본 발명의 도막 형성 방법에 따르면, 도료 조성물을 준비한다. 상기 도료 조성물은 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 아크릴 카복실레이트 올리고머 약 5 중량부 내지 약 10 중량부, 아크릴 레진 약 5 중량부 내지 약 15 중량부, 아크릴 모노머 약 8 중량부 내지 약 25 중량부, 광개시제 약 3 중량부 내지 약 5 중량부 및 용제 약 45 중량부 내지 약 55 중량부를 포함한다. 상기 도료 조성물은 적절한 경도와 유연성을 가져 상부 층 또는 막과의 부착성이 우수하면서 적절한 경도를 가진다. 상기 광경화형 도료 조성물은 앞에서 상세히 설명하였으므로 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 도막 형성 방법에 따르면, 상기 제조된 도료 조성물을 대상체에 도포한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 대상체는 플라스틱일 수 있다. 예를 들면, 상기 도료 조성물은 폴리카보네이트 등의 플라스틱과 같은 대상체에 하도 도료로서 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 도막 형성 방법에 따르면, 상기 도료 조성물이 도포된 대상체에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 막을 형성한다. 예를 들어, 상기 자외선 조사량은 약 800mJ/cm2 내지 약 1200mJ/cm2일 수 있다. 상기와 같이, 형성된 도막은 적절한 유연성 및 경도를 지녀 상부 층 또는 막과의 부착성이 우수하다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 도료 조성물을 도포하여 막을 형성한 후, 상기 막 상에 금속 증착 층을 더 형성할 수 있다. 상기 금속 증착 층은 스퍼터링 방식을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 금속의 예로는 알루미늄 또는 주석일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 금속 증착 층에 중도 도막 및 상도 도막을 더 형성할 수 있다.
본원 발명에 따른 광경화형 도료 조성물을 사용하여 형성된 도막은 적절한 경도를 가지면서 또한 유연성을 가지고 있어, 상부에 금속 증착 층 등을 형성하거나 도료 등을 도포하여 상부 도막 형성 시, 상부 층 또는 막과의 부착성이 우수한다. 또한 상기와 같이 상부 층 또는 막과의 부착성이 우수하여, 상도 도료까지 도포한 대상체가 뛰어난 내충격성을 지닌다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
실시예 1
2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(UA 2205, 한수화학, 한국) 약 17g, 아크릴 숙시네이트 올리고머(HSOL-500, 한수화학, 한국) 약 7g, 아크릴 레진(Paraloid A-11, ROHM & HAAS 사, 미국) 약 10g, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 약 7g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 약 5g, 광개시제 (Irgacure 184, CIBA GEIGY 사, 스위스) 약 3.3g, 레벨링제(BYK 352, BYK CHEMIE, 독일) 약 0.2g, 부착증진제 약 0.5g, 에틸아세테이트 약 20g, 부틸아세테이트 약 15g, 이소 프로필알콜 약 5g 및 메틸이소부틸케톤 약 10g을 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 2
2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(UA 2890, 한수화학, 한국) 약 17g, 아크릴 프탈레이트 올리고머(HSOL 200, 한수화학, 한국) 약 7g, 아크릴 레진 (Paraloid A-11, ROHM & HAAS 사, 미국) 약 10g, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 약 7g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 약 5g, 광개시제 (Irgacure 184, CIBA GEIGY 사, 스위스) 약 3.3g, 레벨링제(BYK 352, BYK CHEMIE, 독일) 약 0.2g, 부착증진제 약 0.5g, 톨루엔 약 10g, 메틸이소부틸케톤 약 20g 및 에틸셀로솔브 약 20g을 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 3
2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Ebecryl 244, CYTEC 사, 미국) 약 17g, 아크릴 숙시네이트 올리고머(HSOL-500, 한수화학, 한국) 약 7g, 아크릴 레진 (Paraloid A-11, ROHM & HAAS 사, 미국) 약 10g, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 약 7g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 약 5g, 광개시제 (Irgacure 184, CIBA GEIGY 사, 스위스) 약 3.3g, 레벨링제(BYK 352, BYK CHEMIE, 독일) 약 0.2g, 부착증진제 약 0.5g, 에틸아세테이트 약 20g, 부틸아세테이트 약 15g , 이소프로필알콜 약 5g 및 메틸이소부틸케톤 약 10g을 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 1
3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Ebecryl 9260, CYTEC 사, 미국) 약 17g, 아크릴 프탈레이트 올리고머(HSOL 200, 한수화학, 한국) 약 7g, 아크릴 레진 (Paraloid A-11, ROHM & HAAS 사, 미국) 약 10g, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 약 7g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 약 5g, 광개시제 (Irgacure 184, CIBA GEIGY 사, 스위스) 약 3.3g, 레벨링제(BYK 352, BYK CHEMIE, 독일) 약 0.2g, 부착증진제 약 0.5g, 톨루엔 약 10g, 메틸이소부틸케톤 약 20g 및 에틸셀로솔브 약 20g을 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 2
에폭시 아크릴레이트 올리고머(CN 150/80, Sartomer 사, 미국) 약 17g, 아크릴 숙시네이트 올리고머(HSOL-500, 한수화학, 한국) 약 7g, 아크릴 레진 (Paraloid A-11, ROHM & HAAS 사, 미국) 약 10g, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 약 7g, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 약 5g, 광개시제 (Irgacure 184, CIBA GEIGY 사, 스위스) 약 3.3g, 레벨링제(BYK 352, BYK CHEMIE, 독일) 약 0.2g, 부착증진제 약 0.5g, 에틸아세테이트 약 20g, 부틸아세테이트 약 15g, 이소프로필알콜 약 5g 및 메틸이소부틸케톤 약 10g을 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2에 사용된 성분 및 상기 성분의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]성분 및 함량
Figure 112007094574257-PAT00001
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 광경화형 도료 조성물을 각각 10cm× 10cm× 1cm 크기의 폴리카보네이트 시편 위에 스프레이 방식을 사용하여 도막 두께 약 10㎛가 되도록 도포하였다. 상기 도료 조성물이 도포된 폴리카보네이트 시편에 자외선 조사량이 약 1000mJ/cm2인 자외선 경화장치를 사용하여 상기 시편에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 하도 도막을 형성하였다. 상기 하도 도막 상에 알루미늄을 플라즈마 증착기를 사용하여 스퍼터링 방식으로 증착하여 하도 도막 및 알루미늄 층이 형성된 시편을 준비하였다.
상기 준비된 시편들을 하기와 같은 방법에 의해 물성 평가를 실시하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) 외관 평가
도막이 형성된 시편 표면에 이물질이 부착되었는지 여부, 황변의 발생 여부, 미도장 부분의 존재 여부 및 갈라짐이 없는지를 육안으로 평가하였다. (◎: 이상 없음, ○: 이물질이 약간 부착되어 있음, △: 약간의 갈라짐 존재, ×: 다수의 갈라짐 존재 및 미도장 부위 존재)
(2) 부착성 평가
크로스-컷 테스트 방법을 실시하였으며 3M 스카치 테이프를 사용하였다. 시편에 형성된 막 또는 층을 1㎜× 1㎜의 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단한 후, 상기 절편 상에 3M 테이프를 부착한 후 떼어내어 탈락하는 절편의 개수를 측정하여 부착성을 평가하였다.(◎: 이상 없음, ○: 2개 이내 탈락, △: 50개 이내 탈락, ×: 완전탈락)
(3) 연필경도 평가
미쓰비시 연필을 사용해 45도 경사, 1Kg 하중을 적용하여 2cm 이동시 도막의 이상 여부를 평가하였다.
[표 2]도막의 물성 평가
Figure 112007094574257-PAT00002
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 3의 2관능의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 도료 조성물의 경우, 하도 도막과 폴리카보네이트 시편의 부착성이 우수할 뿐만 아니라, 하도 도막과 하도 도막 상에 형성된 금속 증착 층과의 부착성 또한 우수하였다. 반면 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 비교예 1의 도료 조성물 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 비교예 2의 도료 조성물의 경우, 하도 도막과 폴리카보네이트 층과의 부착성은 우수하였지만, 하도 도막 상에 형성된 금속 증착 층과의 부착성은 좋지 않았다. 따라서 본 발명의 도료 조성물의 경우, 폴리카보네이트를 포함하는 플라스틱 판 상에 하부 도막으로 적용 시, 소재와의 부착성이 우수할 뿐만 아니라 층간 부착성도 우수한 도막을 형성함을 알 수 있다.
실험예 2
실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2의 도료 조성물을 사용하여 실험예 1과 동일한 방법으로 하도 도막 및 금속 증착 층이 형성된 시편을 준비하였다. 상기 하도 도막 및 알루미늄 층이 형성된 시편 상에 비닐 수지계 락카 도료를 도장하였다. 상기 비닐 수지계 락카 도료가 건조되지 않은 상태에서 상도 도료로 아크릴 우레탄 도료를 스프레이 방식으로 도포 한 후, 80℃에서 1 시간 동안 경화시켜 상도 도막이 형성된 시편을 준비하였다. 상기 상도 도막이 형성된 시편에 대하여 하기와 같은 방법에 의해 물성 평가를 실시하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
(1) 외관 평가
도막이 형성된 시편의 표면에 이물질이 부착되었는지 여부, 황변의 발생 여 부, 미도장 부분의 존재 여부 및 갈라짐이 없는지를 육안으로 평가하였다. (◎: 이상 없음, ○: 이물질이 약간 부착되어 있음, △: 약간의 갈라짐 존재, ×: 다수의 갈라짐 존재 및 미도장 부위 존재)
(2) 부착성 평가
크로스-컷 테스트 방법을 실시하였으며 3M 스카치 테이프를 사용하였다. 시편에 형성된 막 또는 층을 1㎜× 1㎜의 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단한 후, 상기 절편 상에 3M 테이프를 부착한 후 떼어내어 탈락하는 절편의 개수를 측정하여 부착성을 평가하였다.(◎: 이상 없음, ○: 2개 이내 탈락, △: 50개 이내 탈락, ×: 완전탈락)
(3) 내약품성 평가
면포에 에탄올을 묻힌 후, 상기 면포를 500g 하중으로 시편 표면을 왕복하면서 문질러, 도막이 박리될 때의 상기 면포의 왕복 횟수를 측정하여 내약품성을 평가하였다 (◎: 500회 이상, ○: 300 내지 500회, △: 100 내지 300회, ×: 100회 미만)
(4) 고온고습시험
온도 50℃ 및 습도 95%의 챔버에 시편을 위치시킨 후 시간의 경과에 따라 도막의 이상 여부를 평가하였다. (◎: 72시간 이상 없음 ○: 48 시간 내지 72시간 이상 없음 △: 24 시간 내지 48시간 이상 없음, ×: 24시간 이내에 이상 발생)
(5) 염수분무시험
온도 35℃ 및 습도 95%의 챔버에서 5% NaCl 수용액에 시편을 침지시켜 도막 의 이상 여부를 평가하였다. (◎: 72시간 이상 없음 ○: 48 시간 내지 72시간 이상 없음 △: 24 시간 내지 48 시간 이상 없음, ×: 24시간 이내에 이상 발생)
(6) 연필경도 평가
미쓰비시 연필을 사용해 45도 경사, 1Kg 하중을 적용하여 2cm 이동시 도막 이상 여부를 평가하였다.
(7) 내열탕성 평가
온도 80℃의 온수에 시편을 침지시킨 후 크로스-컷 테스트 방법을 사용하여 TAPE 시험을 수행하여 도막이 분리되는 시간을 측정하였다.(◎: 10분 이상, ○: 5분 내지 10분, △: 1분 내지 5분, ×: 1분 미만)
(8) 내화장품 시험
자외선 크림을 시편에 도포한 후, 온도 60℃와 습도 90%의 챔버에 시편을 방치 후 크로스-컷 테스트 방법을 사용하여 TAPE 시험을 수행하여 도막이 분리되는 시간을 측정하였다.(◎: 6시간 이상, ○: 3시간 내지 6시간, △: 1시간 내지 3시간, ×: 1시간 미만)
(9) 내충격성 시험
시편을 1m 높이에서 자유 낙하 시켜 도막의 이상 여부를 관찰하였다. (◎: 이상 없음, ×: 도막이 깨짐)
(10) 내완충액 시험
pH 4.6 인 용액에 시편을 침전시켜 시편에 이상이 발생하는 시간을 측정하였다. (◎: 72시간 이상 없음, ○: 48시간 내지 72시간 내에 이상 발생, △: 24시간 내지 48시간 내에 이상 발생 ×: 24시간 미만에 이상 발생)
(11) R.C.A 마모시험
시편을 고정시키고 하중이 275g인 wide paaer를 상기 시편 상에서회전시키면서 도막이 마모되는지를 횟수를 육안으로 확인하였다.(◎: 50회 이상, ○: 30회 내지 50회, △: 10회 내지 30회, ×: 10회 미만)
[표 3]도막의 물성 평가
Figure 112007094574257-PAT00003
상기 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 도료 조성물을 사용하여 하도 도막을 형성한 후 상도 도막을 형성했을 경우, 상기 시편의 내충격성이 우수하였다. 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 비교예 1 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 비교예 2의 도료 조성물을 사용하여 하도 도막을 형성한 후 상도 도막을 형성했을 경우, 상도 도막의 하부 막과의 층간 부착성 및 시편의 내충격성이 많이 저하되었다. 따라서 본 발명에 따른 도료 조성물을 하도 도막으로 적용하면, 적절한 경 도를 가진 도막을 형성하여 대상체, 하도 도막, 중도 도막 및 상도 도막 사이의 층간 부착성이 우수하고, 최종적으로 상도 도막까지 형성된 시편이 우수한 내충격성을 지님을 알 수 있다.
상술한 본 발명의 도료 조성물은 플라스틱 제품의 표면에 하도 도료로서 적용하면, 상부에 형성되는 금속 증착 층 및 상부 도막과의 층간 부착성이 우수하여 플라스틱 제품에 우수한 금속 질감 및 내충격성을 부여할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 도료 조성물은 휴대폰 표면에 적용한 후, 금속 증착 층을 형성함으로써, 휴대폰 등에 금속 질감을 부여하는데 유용하게 사용될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 중량부 내지 20 중량부;
    아크릴 카복실레이트 올리고머 5 중량부 내지 10 중량부;
    아크릴 레진 5 중량부 내지 15 중량부;
    아크릴 모노머 8 중량부 내지 25 중량부;
    광개시제 3 중량부 내지 5 중량부; 및
    용제 45 중량부 내지 55 중량부를 포함하는 광경화형 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 것을 특징으로 하는 광경화형 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 카복실레이트는 탄소 개수가 3개 내지 8개인 카복실산을 사용하여 형성된 카복실레이트인 것을 특징으로 하는 광경화형 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카복실산은 옥살산(oxalic acid), 글루탐산(glutamic acid), 숙신산(succinic acid), 프탈산(phthalic acid) 및 테레프탈산(terephthalic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 광경화형 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 모노머는 1관능 아크릴 모노머 5 중량부 내지 15 중량부 및 3관능 아크릴 모노머 3 중량부 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화형 도료 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 1관능 아크릴 모노머는 라우릴 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA), 하이드록시 에틸 아크릴레이트(HEA), 하이드록시 프로필 아크릴레이트(HPA) 및 이소보닐 아크릴레이트(IBOA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이며, 상기 3관능 아크릴 모노머는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 및 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광경화형 도료 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 용제는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropyl alcohol), 아세톤(acetone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 부틸아세테이트(butyl acetate), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 자일렌(xylene) 및 톨루엔(toluene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광경화형 도료 조성물.
  8. 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 중량부 내지 20 중량부, 아크릴 카복실레이트 올리고머 5 중량부 내지 10 중량부, 아크릴 레진 5 중량부 내지 15 중량부, 아크릴 모노머 8 중량부 내지 25 중량부, 광개시제 3 중량부 내지 5 중량부 및 용제 45 중량부 내지 55 중량부를 혼합하여 도료 조성물을 제조하는 단계;
    대상체에 상기 도료 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 도료 조성물이 도포된 대상체에 광을 조사하여 경화시켜 막을 형성하는 단계를 포함하는 도막 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 대상체가 플라스틱인 것을 특징으로 하는 도막 형성 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 막 상에 금속 증착 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 형성 방법.
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