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KR100451302B1 - 작업성 및 색상별 경화성이 우수한 uv경화성 도료 조성물 - Google Patents

작업성 및 색상별 경화성이 우수한 uv경화성 도료 조성물

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KR100451302B1
KR100451302B1 KR10-2003-0017225A KR20030017225A KR100451302B1 KR 100451302 B1 KR100451302 B1 KR 100451302B1 KR 20030017225 A KR20030017225 A KR 20030017225A KR 100451302 B1 KR100451302 B1 KR 100451302B1
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KR
South Korea
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coating composition
cellulose
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diisocyanate
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유메이드 주식회사
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Abstract

본 발명은 광경화성 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 색상을 적용할 수 있고 광경화성 및 재도장성이 우수한 광경화성 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 광경화형 올리고머, 광경화형 모노머, 광개시제, 광증감제를 적용한 통상의 광경화형 도료 조성물 30 ~ 95 중량부와; 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트, 니트로 셀룰로스 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또은 2종 이상의 셀룰로스 변성 수지 5 ~ 70 중량부를 포함하고 있는 점에 그 특징이 있다. 본 발명은 통상의 광경화형 도료 조성물과 같이 최고 20 중량부의 안료 또는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명은 플라스틱 및 금속, 유리 등에 투명 또는 유색 도료 코팅시 우수한 재도장성 및 광경화성, 다양한 색상 구현성, 부착성, 내후성, 내약품성, 내마모성, 경도 등을 제공한다.

Description

작업성 및 색상별 경화성이 우수한 UV경화성 도료 조성물{UV Radiation Curing Paint Composition With High Operating Efficiency}
본 발명은 광경화성 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 색상을 적용할 수 있고 광경화성 및 재도장성이 우수한 UV경화성 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 도료 조성물은 고체 물질의 표면에 칠하여 고체막을 만들고 그 고체막에 의해 물체의 표면을 보호하기 위하여 사용되고 있다. 이러한 도료 조성물은 물질의 표면에 도포되기 전에는 겔(gel) 모양의 유동상태를 이루고 있으나, 일단 물질의 표면에 도포된 이후에는 빨리 건조 경화(乾燥硬化)되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 도료 조성물은 물체의 표면이 부식되는 것을 방지하기 위하여 사용되었으나, 오늘날에는 여기에 그치지 않고 다양한 형태의 장식을 행하는 수단으로 사용되기도 한다. 따라서, 도료 조성물은 각종의 합성수지 뿐만 아니라, 각종의 금속제품과 유리제품에까지 다양하게 사용되고 있는 것이다.
일반적으로 우리들의 주변에서 이익을 주는 합성수지 제품은 생활을 편리하게 하는 자원으로서, 석유화학산업의 발전에 힘입어 수많은 재료의 제품들이 수없이 소개되고 있다. 합성수지는 종류에 따라 독특한 성질을 가지게 되는데, 유리나 금속과 같은 재료들에 비해 가볍고, 저렴하며 가공이 쉽다는 등의 장점이 있으므로, 가전제품, 자동차 부품, 전자부품, 건축자재, 항공기 부품, 화장품 케이스와 같은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 여러 가지 분야에서 적용되고 있다. 이러한 합성수지 제품들도 그의 표면을 보호하기 위하여, 또는 더 나은 외관(장식)을 부여하기 위하여, 각종의 도료에 의해 도장을 하고 있다. 또한, 금속제품의 경우에는 우리의 생활주변에서 무수히 많이 사용되고 있는 자원으로서, 표면의 부식을 방지하거나, 전기를 절연하기 위하여, 도장을 실시하고 있다. 또한, 유리제품의 경우에 있어서도 우리 생활주변에서 무수히 많이 사용되는 자원으로 색상부여 및 외관 향상 등을 목적으로 특수 분야(가전제품, 화장품 용기 등)에서 각종의 도장을 실시하고 있다.
그런데, 상기와 같은 합성수지와 금속제품 등의 경우에는 그 재질 및 표면의 특성상 여러 가지 도료들 중에서도 특수한 도료를 사용하여야 하는 제약이 있으며, 그 중에서도 광경화방식의 도료가 가장 적합한 것으로 알려져 있다. 이것은 광경화방식의 도료가 합성수지 제품 및 금속제품의 경우에 타 도료와는 비교할 수 없을 만큼 우수한 생산성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 대기중으로 극히 적은 VOC(Volatile Organic Compound)를 방출함으로써 환경보호적인 요소(Green Advantage)가 뛰어나가 때문인 것이다.
오늘날 광경화성 도료 조성물로서 종래에 소개되어 있는 광경화형 올리고머를 함유하는 도막(도료)조성물을 살펴보면, 대한민국 특허 제103647호, 제89390호; 미국 특허 제3,782,961호, 제3,829,531호, 제3,874,905호, 제3,891,523호, 제3,895,171호, 제3,899,611호, 제3,912,516호, 제3,932,356호, 제4,301,209호 및 제139886호에 개시된 도료 조성물 등을 예시할 수 있으며, 이러한 도료 조성물을 각종의 합성수지 성형품에 사용할 수 있는 것으로 소개되어 있다.
한편, 일반적으로 합성수지(플라스틱) 성형품은 가공성을 이유로 하여 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 카본 화이바(CARBON FIBER), 불포화폴리에스터(FRP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스타이렌(PS), 폴리비닐크로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등과 같은 재질의 소재 등을 예시할 수 있다.
그런데, 종래의 광경화성 도료 조성물은 광경화형 올리고머를 함유한 도막조성물로서, 합성수지 성형품의 경도, 내구성, 내약품성, 내마모성 등을 향상시키는 장점이 있는 반면에, 재도장 및 다양한 색상을 구현할 수 없는 단점이 있는 실정이다. 또한, 종래의 광경화성 도료 조성물은 금속 물질에 적용시 부착 때문에 도막의 가교도 증진에는 한계가 있어 내약품성 등의 경화물성을 만족할 수준은 아니었다. 또한 유리재질에 적용시 부착성 등의 문제로 인해 기존의 광경화형 도막을 적용하는 데는 문제점이 있었다. 특히 안료 적용시 자외선 경화의 특성상 주름현상 등의 경화불량 현상으로 인해 적용에 한계가 있었다.
이처럼 종래의 광경화성 도료 조성물은 합성수지 성형품 및 금속제품 등에 사용될 경우, 광경화성, 부착성, 내약품성이 우수하지 못하였으며, 특히 안료를 배합할 경우 안료에 의해 자외선이 부분흡수됨으로써 경화불량 현상이 발생되어지고 또한 도장 작업시에 불량현상이 발생되어, 현실적으로 다양한 색상을 구현할 수 없는 단점이 있었던 것이다. 이것은 오늘날 합성수지 제품이 표면 도장에 의해 미려한 미감을 부여하고, 이로써 다양한 디자인을 실현하고 있다는 점을 감안할 때, 종래의 광경화성 도료의 치명적인 단점이라고 하지 않을 수 없는 것이다.
또한, 종래의 광경화성 도료 조성물은 재도장이 곤란하였으므로, 도장 작업시 도장품의 재생이 불가능하였고, 이로써 불량율의 증가를 가져왔으며, 이는 자연히 재생불능에 의한 자원 낭비라는 단점을 가지고 있었던 것이다.
이와 같이, 종래의 광경화성 도료 조성물은 다양한 색상을 구현할 수 없었으며, 또한 재도장이 불량한 단점이 있었던 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 광경화성 도료 조성물을 더욱 개량한 것으로서, 플라스틱, 금속, 유리 등의 제품에 도포시에 도막의 건조성을 향상시킬 수 있고, 또한 필요에 따라 적용되는 안료를 배합하여 사용할 경우 광경화성을 향상시킬 수 있는 UV경화성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라스틱, 금속, 유리 등의 제품에 도포시에 재도장 및 내약품성 등의 경화물성이 향상된 UV경화성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 UV경화성 도료 조성물을 사용하여 도포처리한 특정의 합성수지 제품을 제공하는데 있다.
본 발명은 광경화성 도료 조성물에 관한 것으로서, 다양한 색상을 적용할 수 있고 광경화성 및 재도장성이 우수한 UV경화성 도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 광경화형 올리고머, 광경화형 모노머, 광개시제, 광증감제를 적용한 통상의 광경화형 도료 조성물 30 ~ 95 중량부와; 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트, 니트로 셀룰로스 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또은 2종 이상의 셀룰로스 변성 수지 5 ~ 70 중량부를 포함하고 있는 점에 그 특징이 있다. 본 발명은 통상의 광경화형 도료 조성물과 같이 최고 20 중량부의 안료 또는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명은 통상적으로 사용되고 있는 광경화형 올리고머와, 광경화형 모노머와, 광개시제와, 광증감제 등을 적용한 광경화형 도료 조성물을 전체에 대하여 30 ~ 95 중량부 만큼 사용한다. 본 발명은 종래의 광경화형 도료 조성물에 있어서 건조성과 재도장성 등을 개선하기 위한 것이므로, 기본적으로 이러한 광경화형 조성물을 사용하는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기의 광경화형 올리고머는 범용의 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머로 구성된 그룹중에서 선택적으로 사용할 수 있으며, 이들을 2종으로 선택하여 사용할경우 3/1 ~ 1/3 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기의 광경화형 모노머는 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올 프로판 메타크릴레이트, 프로폭시레이티드 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트 등의 다관능 모노머와; 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸데실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 트릴데실 메타크릴레이트, 노닐페놀에톡시레이트 모노아크릴레이트, 베타-카르복시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 메타크릴레이트, 4-부틸싸이크로헥실 아크릴레이트, 디싸이크로펜테닐 아크릴레이트, 디싸이크로펜테닐 옥시 에틸 아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시레이티드 모노아크릴레이트 등의 단관능 모노머와; 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 에톡시레이티드네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 등의 2관능 모노머; 로 구성된 그룹 중에서 선택적으로 사용할 수 있으며, 이들을 단종 또는 2종이상 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기의 광개시제로는 자외선에 의해 활성을 띠는 통상의 중합개시제가 사용될 수 있고, 특히 벤조페논계, 벤질 디메틸케탈계, 아세토페논계, 아드라퀴논계, 티옥산톤계, 아실 포스핀 옥사이드계, 아미노 알킬페논계, 하이드록시 알킬페논계, 디알콕시 아세토페논계, 벤질 케탈계 등의 2-하이드록시와; 1,2-디퍼페닐 에타논, 2-에톡시 1,2-대페닐 에타논, 이-이소프로필 1,2-페닐 에타논, 2-부톡시 1,2-디페닐 에타논, 2-이소부톡시 1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시 1,2-디페닐에타논, 2,2-디부톡시 1-페닐 에타논, 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤, 디메톡시 하이드록시 아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시 2-메틸 프로파논, 2-메틸 1-〔4-(메틸티오)페닐〕-2-모르폴리노 프로파논, 2-벤질 2-디메틸아미노 1-(4-모르폴리노페닐)-부타논 등의 케톤류와; 3,6-비스〔2-메틸-2-모르폴리노(프로파노닐)-부틸카바졸, 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등; 으로 구성된 그룹 중에서 선택적으로 사용될 수 있으며, 이들을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기의 광개시제는 특히 안료를 적용할 경우, 기존의 UV영역의 단파장용 광개시제보다는 UV영역의 장파장대에 반응성이 좋은 UV영역의 장파장용 광개시제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 경화속도를 향상시키기 위하여 광증감제를 사용할 수 있다. 광증감제는 자외선에 의해 활성을 띠는 중합개시제의 활성을 효율적으로 증대시켜 도막의 자외선 경화를 증진시킨다. 사용되는 광증감제로는 메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-노르말-부톡시에틸 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 이소아크릴 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-(디메틸아미노)에틸벤조에이트, 1-(4-디메틸아미노페닐)-에타논 외에 불포화 공중합 터셔리아민 올리고머, 공중합 아민 아크릴레이트 올리고머로 구성된 그룹 중에서 선택적으로 사용될 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종이상 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 첨가제로서 레벨링제를 사용할 수 있다. 상기의 레벨링제는 실리콘계나 아크릴계의 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 도료 조성물은 도장 제품에 반광이나 무광이 요구될 경우, 요구되는 광택에 따라 소광제를 사용할 수 있다.
본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트, 니트로 셀룰로스 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 셀룰로스 변성 수지를 5 ~ 70 중량부 포함하고 있다.
본 발명에 있어서, 상기의 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트 수지는 아래와 같은 이소시아네이트 물질로부터 합성할 수 있으며, 이 경우에 적용가능한 이소시아네이트 물질로서는 이소시아네이트 이소포론 디이소시아네이트(3-이소시아네이트메틸3,5,5-트리메틸 싸이크로 헥시 이소시아네이트), 4,4-디싸이크로 헥실 메탄-디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 옥타데실렌 디이소시아네이트, 1,4-싸이크로 헥실렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트와 이들 화합물의 올리고머 등을 예시할 수 있다. 특히 이소시아네이트 올리고머는 상기 디이소시아네이트의 바이우렛(Biuret), 이소시아누레이트(Isocyanurate) 구조의 3관능 트리이소시아네이트이거나 이들의 복합 구조물 등으로 구성된 군으로부터 선택적으로 적용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기의 셀룰로스 변성 수지를 사용하는 이유는 도막을 형성할 경우 도막의 건조성과 및 광경화성 및 내약품성 등을 일반 건조성 수지에 비하여 현저히 상승시켜주기 때문이다. 또한, 상기의 셀룰로스 변성 수지를 사용할 경우, 정전기의 발생을 저하시키고, 표면의 건조 속도를 향상시켜주기 때문이다. 따라서, 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물을 사용하여 도포할 경우, 도막을 형성하는 도장 과정에서 먼지 부착에 의한 불량율을 현저하게 감소시킬 수 있는 장점도 있게 된다. 이것은 종래의 광경화형 도료는 정전기에 의한 먼지의 흡입이 많아서 도장시 먼지 불량율이 높아 양산 적용시 불량율이 다수 발생하였던 것인 반면에, 본 발명에 의한 개발품은 변성 셀룰로스 수지의 역할에 따라 이러한 불량률을 현저하게 예방할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기의 셀룰로스 변성 수지를 5중량부 이하로 사용할 경우엔, 위에서 언급한 제반 성능을 충분히 발휘할 수 없는 반면에, 상기의 변성 수지를 70중량부 이상 사용할 경우엔 도장의 작업성이 불량해지게 되므로 바람직스럽지 못하다. 보다 바람직한 사용 비율은 상기의 변성 수지를 약 7 ~ 50 중량부의 범위에서 사용하는 것이며, 더욱 바람직한 범위는 약 10 ~ 30 중량부이다.
또한, 본 발명은 상기의 셀룰로스 변성 수지를 선택하는데 있어서, 최종제품의 경화물성을 고려하여 분자량 10,000 ~ 70,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 셀룰로스 변성 수지의 분자량이 10,000 이하인 경우에는 광경화성 및 건조성이 불량해지는 반면, 상기 변성 수지의 분자량이 70,000 이상인 경우엔 재도장성 및 작업성이 불량해지기 때문이다.
또한, 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 유색도료 제조시 사용하는 안료를 첨가하여 제조될 수 있다. 본 발명에 있어서 사용가능한 상기의 안료는 알루미늄 페이스트 등의 금속안료, 마이카, 무기안료, 유기안료, 체질안료, 방청안료 등 일반적인 도료에 사용되는 것을 단종 또는 2종이상 조합하여 사용할 수 있다. 특히, 금속 색상을 구현하는데 있어서는, 상기의 안료 성분중 유기물 코팅된 알루미늄 페이스트가 적합하며, 이를 적용할 경우 부착성, 내산성, 내알칼리성, 내후성 등의 도막 물성이 향상되어 바람직스럽다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기의 안료를 적용한 유색 광경화형 도료의 경우 메탈릭, 마이카 색상에서 이상적인 입자 배열을 이루어 우수한 색상 및 외관을 나타낼 수 있다.
본 발명은 상기의 광경화형 올리고머, 광경화형 모노머를 포함한 일반적인 광경화형 도료와 상기의 셀룰로스 변성 수지 등을 적절히 조합하여 응용할 경우 투명도막의 재도장성 및 경화물성 향상은 물론 안료를 적용한 유색 광경화도료의 광경화성 및 작업성, 경화물성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 광경화형 올리고머, 광경화형 모노머, 광개시제, 광증감제를 적용한 통상의 광경화형 도료 조성물을 30 ~ 95 중량부 만큼 칭량한 다음, 상기의 셀룰로스 변성 수지를 5 ~ 70 중량부 만큼 칭량하고, 필요시 상기의 안료 및 소량의 첨가제, 용제를 투입한 후 교반 및 밀링 등의 일반적인 도료 제조방법을 사용하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 통상의 방법에 따라 도장 작업을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 UV경화성 도료 조성물을 플라스틱 성형품이나, 금속 제품 또는 유리 소지 성형품의 표면에 스프레이하거나, 디핑 또는 롤러 코팅 방식에 의해 도장 작업을 수행하게 되는데, 이것은 작업자가 성형품의 재질, 형상 및 도막 두께에 따라 유리한 방법을 선택하여 수행하는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 상기 도장 방법에 따라 각각 다른 점도가 요구되어지므로, 각각의 경우에 따라 휘발성 용제를 적당량 첨가하여 점도를 조절하여 사용할 수 있다. 이때, 휘발성 용제는 도장 작업을 용이하게 하고 외관을 매끄럽게 하기 위한 것이며, 사용 가능한 용제류로는 방향족 탄화수소류, 지방족 탄화수소류, 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 알코올류 등의 일반 용제류와 VOC 규제에 대응하기 위한 무취 미네랄 스프리트 등의 무독성 유기용제류를 한 가지 또는 그 이상을 혼합하여 사용한다. 또한, 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물을 사용하는데 있어서는 바니쉬/용제 중량비를 5/1∼1/5로 하여 사용할 수 있다. 아울러, 기타 첨가제로는 소포제 등을 공지 화합물의 특성에 따라 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 보다 구체적이고 상세하게 설명한다. 다만, 다음의 실시예는 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다. 따라서, 이러한 실시예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
《제조예 1: 셀룰로스 변성 수지의 제조》
이소포론 디이소시아네이트(미국 Olin사 상품명 : IPDI) 1당량을 촉매, 중합금지제, 톨루엔 200mL와 함께 4구 라운드 플라스크에 사입하고, 콘덴서, 교반기, 온도계, 장치한 후 질소 주입을 실시하며 온도를 40℃로 승온시킨다. 이후 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트(미국 Eastmann사 상품명 : CAB553-1) 0.4당량을 적하 튜브내에 넣고, 촉매 투입후 1시간동안 적하하여 45℃를 유지하면서 6시간 동안 반응한다. 습식분석으로 NCO %를 측정하여 1차 반응종료 후 하이드록시 에틸 아세테이트(일본 Nippon Shokubai사 상품명 : 2-HEA) 0.7당량을 1시간 동안 적하하여 60℃를 유지하면서 습식분석을 통해 NCO %가 0이 되면 반응종료하여 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
《실시예 1》
제조예 1에서 제조한 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트 수지 300부, 우레탄 아크릴레이트 수지(SK UCB사 상품명: EB284) 200부, 펜타에리스리톨 테트라 아크릴레이트 (미원상사 상품명 : PETA) 200부, 1.6 헥산디올 디아크릴레이트 (미원상사 상품명 : HDDA) 150부, 광개시제(Ciba-Geigy사 상품명 : D1173) 30부, 광개시제(미원상사 상품명 : Micure BP) 25부, 광증감제(SK UCB사 상품명 : EBECRYL P115) 80부, 레벨링제(BYK-Chemie사 BYK306) 15부를 교반하여 25℃에서 점도가 300cps인 UV경화성 도료 조성물을 제조하였다.
이때 얻어진 UV경화성 도료 조성물을 하기의 물성 비교시험의 조건에 따라 시험하였다. (시험 결과는 표 1 참조)
《실시예 2》
셀룰로스 아세테이트 부틸레이트 수지(미국 EASTMANN사) 300부, 우레탄 아크릴레이트 수지(SK-UCB사) 200부, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 (대만 Eternal사 상품명 : EM263) 100부, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 (미원상사 상품명 : Miramer M300) 250부, 광개시제(Ciba-Geigy사 상품명 : Ir184) 50부, 광개시제 아크릴 포스핀계(Ciba-Geigy사 상품명 : DAROCURE TPO) 5부, 레벨링제 (BYK-Chemie사 BYK306) 10부, 안료(청색) 85부를 교반하여 25℃에서 점도가 300cps인 UV경화성 경화형 도료 조성물을 제조하였다.
이때 얻어진 UV경화성 도료 조성물을 하기의 물성 비교시험의 조건에 따라 시험하였다. (시험 결과는 표 1 참조)
《실시예 3》
셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트 수지(미국 EASTMANN사) 300부, 에폭시 아크릴레이트 수지(대만 Eternal사) 200부, 펜타에리스리톨 테트라 아크릴레이트(미원상사 상품명 : PETA) 100부, 헥산디올 디아크릴레이트(미원상사 상품명 : Miramer M200) 300 부, 광개시제(이태리 Lamberti사 상품명 : ESACURE TZT) 20부, 광개시제(미원상사 상품명: Micure BK-6) 25부, 광증감제(대만 ETERNAL사 ETERCURE 6420) 50부, 레벨링제 (BYK-Chemie사 BYK306) 5부를 교반하여 25℃에서 점도가 330cps인 UV경화성 도료 조성물을 제조하였다.
이때 얻어진 UV경화성 도료 조성물을 하기의 물성 비교시험의 조건에 따라 시험하였다. (시험 결과는 표 1 참조)
《비교예 1》
우레탄 아크릴레이트 수지 500부, 1.6 헥산디올 디아크릴레이트(미원상사 상품명 : HDDA) 350부, 광개시제(Ciba-Geigy사 상품명 : D1173) 55부, 광증감제(SK UCB사 상품명 : EBECRYL P115) 85부, 레벨링제(SK-UCB사 EBECRYL350) 10부를 교반하여 25℃에서 점도가 300cps인 광경화형 도료 조성물을 제조하였다.
이때 얻어진 광경화형 도료 조성물을 하기의 물성 비교시험의 조건에 따라 시험하였다. (시험 결과는 표 1 참조)
《비교예 2》
우레탄 아크릴레이트 수지 450부, 아크릴 수지(NEOCRYL B728) 50부, 1.6 헥산디올 디아크릴레이트(미원상사 상품명 : HDDA) 350부, 광개시제(Ciba-Geigy사 상품명 : D1173) 50부, 광증감제(SK UCB사 상품명 : EBECRYL P115) 50부, 레벨링제 (SK-UCB사 EBECRYL350) 10부, 안료 40부를 교반하여 25℃에서 점도가 300cps인 광경화형 도료 조성물을 제조하였다.
이때 얻어진 광경화형 도료 조성물을 하기의 물성 비교시험의 조건에 따라 시험하였다. (시험 결과는 표 1 참조)
《광경화형 도료 조성물의 물성 비교시험》
본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물의 물성을 종래의 광경화형 도료 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 상기의 《실시예 1》 내지 《실시예 3》과 상기의 《비교예 1》 내지 《비교예 3》에 의하여 제조한 도료 조성물을 기준으로 하였다. 비교 시험에서는 상기의 도료 조성물을 폴리카보네이트(PC) 성형물에 적용하였으며, 광경화형 도료 조성물에 혼합 용제인 메틸에틸케톤(MEK)과 크실렌을 1/1중량비로 하여 50중량%로 희석한 다음, 스프레이 도장기를 이용하여 상기의 폴리카보네이트(PC) 성형물에 10㎛ 두께로 도포하였다. 도장작업을 마친 후, 50℃에서 2분간 용제를 휘발하여 건조하였고, UV경화장치(UV조사장치: 미국 아메리칸 울트라바이올렛사 제품)를 이용하여 경화에너지 800mJ/㎠로 경화하였다. 그 이후, 상기의 실시예 및 비교예에 의해 제조된 광경화형 도료 조성물의 물성을 비교하였으며, 그 시험결과는 표 1과 같았다.
실시예와 비교예에 따른 물성 비교
물 성 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
자외선 경화성*1) ◎ ◎ ○ ◎ X
재도장성 *2) ◎ ◎ ○ X X
부착성 *2) 100/100 100/100 100/100 100/100 20/100
내후성 *3) ○ ○ ○ △ △
내약품성 내알콜성*4) ◎ ◎ ○ X △
내염수성*5) ◎ ◎ ○ △ ○
내마모성(mg) *6) 3 7 5 9 15
경 도 *7) 2H H H H F
※ 범 례 ◎ : 우수, ○ : 양호, △ : 다소 불량, X : 불량
※ 시험 조건
*1) : 경화성 측정 조도계(IL390B)를 사용하여 UV 경화장치 통과후 경화 도막의 Tack-Free 여부 관찰
*2) : JIS D0202에 의해 측정 (Crros-Cut, Tape Test)
*3) : 햇빛 X 7일 방치후 변색(황변) 관찰
*4) : 50% 에탄올 수용액 상온 X 24시간 침지후 도막상태 관찰
*5) : 5% 염화나트륨 수용액 상온 X 24시간 침지후 도막상태 관찰
*6) : 듀알마모도 측정기(Teledtne Taber사의 모델 505)를 사용 CS-10, 1000g Load, 1000회
*7) : 연필경도 Uni-Pencil(Mitsubishi)
상기의 표1에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물은 종래의 광경화형 도료 조성물에 비하여 투명 및 안료를 적용한 배합에서 재도장성, 색상 적용 시의 광경화성 및 부착성, 내후성, 내약품성, 내마모성, 경도가 우수하였음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 UV경화성 도료 조성물은 재도장성 및 색상 적용시의 광경화성, 부착성, 내후성, 내약품성, 내마모성, 그리고 경도 등이 뛰어나므로 플라스틱 및 금속, 유리소재 성형물에 효과적을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 UV경화성 도료 조성물은 투명 및 안료를 포함한 배합으로 적용할 경우 우수한 재도장성과 광경화성을 해치지 아니하며, 종래의 도료 조성물과는 달리 다양한 색상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 UV경화성 도료 조성물을 사용할 경우 기존 재도장이 어려웠던 광경화형 도료의 단점을 극복할 수 있다.
따라서, 본 발명의 UV경화성 도료 조성물은 다양한 색상을 적용할 수 있으므로, 기존 광경화형 도료의 단점인 색상구현의 제약을 극복할 수 있고, 2액형 우레탄 도료, 에폭시계 도료, 가열건조형 도료보다 생산성 및 내약품성, 경도, 내마모성이 우수하여 현재 도장 중인 가전/통신 제품, 자동차 부품 등 플라스틱 제품류와 금속 소지, 유리소지 등에 적용 중인 2회 도장 방식과 1회 도장 방식을 대체할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이상에서 본 발명에 의한 UV경화성 도료 조성물을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 광경화형 올리고머, 광경화형 모노머, 광개시제, 광증감제를 적용한 통상의 광경화형 도료 조성물 30 ~ 95 중량부와; 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트, 니트로 셀룰로스 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 셀룰로스 변성 수지 5 ~ 70 중량부;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 UV경화성 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 셀룰로스 변성 우레탄 아크릴레이트는 이소시아네이트 이소포론 디이소시아네이트(3-이소시아네이트메틸3,5,5,트리메틸 싸이크로 헥시 이소시아네이트), 4,4-디싸이크로 헥실 메탄-디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 옥타데실렌 디이소시아네이트, 1,4-싸이크로 헥실렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트와 이들 화합물의 올리고머 등으로 구성된 그룹 중에서 선택된 이소시아네이트 물질을 합성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 UV경화성 도료 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기의 이소시아네이트 올리고머는 상기 디이소시아네이트의 바이우렛(Biuret), 이소시아누레이트(Isocyanurate) 구조의 3관능 트리이소시아네이트이거나 이들의 복합 구조물 등으로 구성된 그룹 중에서 선택됨을 특징으로 하는 UV경화성 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 셀룰로스 변성 수지는 그의 분자량이 10,000 ~ 70,000인 것을 특징으로 하는 UV경화형 도료 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 있어서, 최고 20 중량부의 안료 또는 기타 첨가제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 UV경화성 도료 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기의 안료는 알루미늄 페이스트 등의 금속안료, 마이카, 무기안료, 유기안료, 체질안료, 방청안료로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 UV경화성 도료 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기의 안료 사용시 상기의 광개시제는 UV영역의 단파장용 광개시제보다는 UV영역의 장파장용 광개시제를 사용하는 것을 특징으로 하는 UV경화성 도료 조성물.
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