KR101362391B1 - 유리병 차광용 코팅조성물 및 이를 이용한 차광유리병 제조방법 - Google Patents
유리병 차광용 코팅조성물 및 이를 이용한 차광유리병 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 차광효과가 우수할 뿐만 아니라 원료 및 에너지가 절감되어 저렴한 코스트로 차광 유리병을 제조할 수 있는 새로운 유리병 차광용 코팅조성물에 관한 것으로서, 아크릴 수지, 우레아수지 및 에폭시수지로 이루어지는 바인더; 유기용매; 카본분말; 및 경화제:로 이루어지며, 상기 바인더 100중량부에 대해 카본분말이 18~60중량부 포함되며, 상기 바인더는 아크릴수지 100중량부에 대해 우레아수지 20~60중량부, 에폭시수지 2~15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 유리병 차광용 코팅조성물 및 이를 이용한 차광유리병 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유리병 차광용 코팅조성물 및 이를 이용한 차광유리병의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차광효과가 우수할 뿐만 아니라 재료 및 에너지가 절감되어 저렴한 코스트로 차광 유리병을 제조할 수 있는 새로운 유리병 차광용 코팅조성물 및 이를 이용한 차광유리병 제조방법에 관한 것이다.
의약, 실험 시약 및 화장품 등은 빛에 의해 화학 반응을 일으켜 쉽게 변질되거나 또는 경우에 따라 폭발성 반응을 일으키기도 한다. 따라서 이러한 약품들이나 화장품은 빛이 조사되지 않는 차광 용기에 보관하여야 한다.
차광 용기는 흔히, 용기 성형 원료에 차광용 첨가제를 첨가하여 용기를 성형하거나 또는 용기 표면에 빛을 차단하기 위한 도료를 코팅하거나, 차광필름을 부착하여 제조된다.
그러나 용기 성형원료에 차광용 첨가제를 첨가하는 경우에는 용기의 성형성 때문에 차광용 첨가제의 혼합량이 제한되며, 따라서 이러한 방법으로 제조된 용기는 높은 차광성을 가지지 못한다. 또한, 용기의 표면에 도료를 코팅하는 경우에는 코팅층이 쉽게 박리되어 용기의 차광성이 상실되는 경우가 발생되며, 차광필름을 부착하는 경우에도 소요되는 수준의 차광효과를 얻기가 곤란하다.
따라서 본 발명자는 차광 효과가 우수하면서도 쉽게 박리되지 않으며, 차광막의 형성도 신속하게 이루어져서 저렴한 코스트로 차광유리병을 제조할 수 있는 새로운 차광용 코팅조성물의 개발 필요성을 인식하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차광효과가 우수할 뿐만 아니라 부착력과 내구성이 우수하며, 재료 및 에너지가 절감되어 저렴한 코스트로 차광 유리병을 제조할 수 있는 새로운 유리병 차광용 코팅조성물 및 이를 이용한 차광유리병 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 아크릴수지 100중량부에 대해 우레아수지 20~60중량부, 에폭시수지 2~15중량부가 포함된 바인더; 유기용매; 카본분말; 및 경화제:로 이루어지며, 상기 바인더 100중량부에 대해 상기 카본분말은 16~60중량부, 상기 유기용매는 4~29중량부, 상기 경화제는 1~10중량부 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유리병 차광용 코팅조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 차광용 코팅조성물을 유리병의 외측면에 0.05~0.08mm로 코팅하여 제1 차광코팅층을 형성하는 과정; 상기 제1 차광코팅층을 40~50℃에서 10~20분 동안 건조시키는 과정; 상기 차광용 코팅조성물을 상기 제1 차광코팅층 위에 0.05~0.08mm로 코팅하여 제2 차광코팅층을 형성하는 과정; 상기 제2 차광코팅층을 40~50℃에서 10~20분간 동안 건조시키는 과정; 상기 제2 차광코팅층 위에 안료 및 펄분말을 포함하는 장식코팅조성물을 0.1~0.2 mm 두께로 코팅하여 장식층을 형성하는 과정; 및 상기 장식층을 160~200℃에서 15~20분간 건조시키는 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차광유리병 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 장식코팅조성물은 유기산기를 갖는 비닐계 단량체 1-5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체 15-50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체 15-35중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체 15-65중량부로 중합되어 이루어진 아크릴수지 100중량부에 대해 안료 25~55중량부, 펄분말 16~33중량부 및 톨루엔 40~77중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차광유리병 제조방법이 제공된다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 차광효과가 우수할 뿐만 아니라 부착력과 내구성이 우수하고 고온에서 단시간에 경화되는 새로운 코팅조성물이 제공된다.
따라서 이러한 본 발명에 의한 코팅조성물을 이용하여 유리병에 코팅층을 형성하면, 차광효과가 우수하며, 코팅층이 쉽게 박리되거나 손상되지 않는 고품질의 차광유리병을 제조할 수 있다.
특히, 본 발명에 의한 코팅조성물은 차광효과가 우수하기 때문에 상대적으로 얇은 두께로 코팅층을 형성하여도 우수한 차광효과를 얻을 수 있다. 따라서 코팅조성물의 사용량이 절감되어 코스트가 저렴하다. 또한, 코팅층의 두께가 얇게 형성되기 때문에, 그에 따라 코팅층의 건조시간도 단축되어 생산성이 향상되며, 차광유리병의 건조를 위해 소비되는 에너지도 절약된다.
뿐만 아니라 사용되는 코팅조성물의 사용양이 절감되기 때문에, 코팅조성물의 건조시에 공기 중으로 배기되는 유해물질의 양도 줄어서 환경친화적이다.
또, 차광을 위한 코팅층 위에 장식층이 더 형성되어 차광유리병이 장식되기 때문에, 제조되는 차광 유리병의 외관이 미려하다. 특히, 장식층의 부착성과 내스크랫치성이 우수하기 때문에, 장식층 자체의 손상은 물론이며 장식층에 의해 보호되는 차광코팅층의 손상도 방지되어, 장기간 사용하여도 유리병의 차광성능이 저하되지 않는다.
이하에서, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유리병 차광용 코팅조성물에 관한 것으로서, 바인더, 유기용매, 경화제 및 카본분말로 이루어진다.
본 발명에서는 바인더로 아크릴수지와, 우레아수지 및 에폭시수지가 함께 사용된다. 이들 아크릴수지, 우레아수지 및 에폭시수지는 상호 병용성이 우수한 수지들이다.
본 발명에 의한 코팅조성물은 이러한 아크릴수지, 우레아수지 및 에폭시수지가 바인더로 함께 사용되기 때문에, 피코팅물, 즉, 유리병에 대한 우수한 부착성과 내약품성을 가지며, 고온에서 신속하게 경화되는 특성을 가진다.
바람직하게는 상기 수지들은 아크릴수지 100중량부에 대해 우레아수지 20~60중량부, 에폭시수지 2~15중량부로 혼합된다.
그리고 상기 유기용매로는 노말부탄올, 크실렌, 메틸이소부틸케톤 중에서 하나 이상이 사용된다. 이러한 유기용매는 상기 바인더 100중량부에 대해 4~29중량부 포함된다.
유기용매가 상기 수준 미만으로 포함되면 코팅조성물의 점도가 높아서 발림성이 좋지 않기 때문에, 얇고 표면이 고른 코팅층을 형성하기 곤란하다. 또한, 유기용매가 상기 수준을 초과하여 포함되면, 코팅조성물이 너무 묽어서 코팅시 코팅조성물이 흘러내리는 현상이 발생될 뿐만 아니라 코팅층의 건조에 상대적으로 많은 시간이 소요된다.
상기 경화제로는 가열경화반응을 일으키는 3급 아민 등과 같은 통상의 경화제가 사용된다. 이러한 경화제는 상기 바인더 100중량부에 대해 1~10중량부 포함된다.
한편, 상기 카본분말에 의해 본 발명의 코팅조성물에 차광성이 부여된다. 카본분말로는 천연 흑연, 인조 흑연, 키쉬(Kish) 흑연, 박리(exfoliated) 흑연, 카본블랙, 준결정상 흑연, 코크, 목탄, 검불탄 또는 탄소 섬유분 등이 사용된다.
바람직하게는 1 ~ 200㎛ 의 입경을 가지는 카본블랙이 사용되며, 특히 바람직하게는 카본블랙 중에서도 고정탄소를 90 wt% 이상 함유하는 것이 사용된다. 고정탄소의 함량이 높을수록 카본블랙의 불순물이 감소된다.
카본분말은 상기 바인더 100중량부에 대해 16~60중량부 포함된다. 카본분말이 상기 수준 미만으로 포함되면 코팅조성물이 소요되는 수준의 차광성을 가지지 못하며, 카본분말이 상기 수준 이상으로 포함되면 코팅조성물의 차광성은 향상될 것이나, 코팅조성물의 부착성이 낮아서 유리병에 제대로 부착되지 못하며, 카본분말이 코팅층에서 탈리될 우려도 있다.
이와 같은 조성을 가지는 코팅조성물은 차광성이 우수함은 물론이며, 피코팅물 즉, 유리병에 대한 부착성이 우수하고, 고온에서 단시간에 경화되는 특성을 가진다.
따라서 이와 같은 코팅조성물을 이용하여 매니큐어용기, 마사지크림용기, 마스카라 용기, 아이라이너 용기 등과 같이 차광성이 요구되는 유리병을 제조하면, 차광성을 비롯하여 내구성이 우수한 고품질의 차광유리병을 제조할 수 있다.
이하에서, 상기 코팅조성물을 이용하여 차광 유리병을 제조하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
1) 제1 차광코팅층 코팅과정
상기와 같은 조성을 갖는 코팅조성물을 유리병의 외측면에 0.05~0.08mm로 도포하여 제1 차광코팅층을 형성한다.
이때 코팅조성물은 에어리스 스프레이(airless spray), 에어 스프레이(air spray), 브러쉬(brush) 또는 코팅 조성물에 침지하는 방법 등 공지된 다양한 도포방법으로 도포된다.
상기 코팅조성물의 차광성이 우수하기 때문에, 제1 차광코팅층을 0.05~0.08mm 정도의 상대적으로 얇은 두께로 도포하여도 우수한 차광성을 확보할 수 있다.
2) 제1 차광코팅층 건조과정
상기 제1 차광코팅층을 40~50℃에서 10~20분정도 건조시킨다. 제1 차광코팅층이 0.05~0.08mm 정도의 상대적으로 얇은 두께를 가지기 때문에, 40~50℃에서 10~20분정도 건조처리하여도 제1 차광코팅층이 효과적으로 건조된다.
3) 제2 차광코팅층 도포과정
상기 코팅조성물을 건조된 상기 제1 차광코팅층 위에 도포하여, 제2 차광코팅층을 형성한다. 제2 차광코팅층 역시 0.05~0.08mm의 두께로 형성된다.
4) 제2 차광코팅층 건조과정
제2 차광코팅층을 40~50℃에서 10~20분 정도 건조시킨다. 제2 차광코팅층 역시 0.05~0.08mm 정도의 상대적으로 얇은 두께를 가지지 때문에, 40~50℃에서 10~20분정도 건조처리하여도 효과적으로 건조된다.
5) 장식층 도포과정
안료 및 펄을 포함하는 장식코팅조성물을 상기 제2 차광코팅층 위에 도포하여 장식층을 형성한다. 이러한 장식층은 0.1~0.2mm의 두께로 형성된다. 상기 장식코팅조성물은 아크릴수지 100중량부에 대해 안료 25~55중량부, 펄분말 16~33중량부 및 톨루엔 40~77중량부를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 하여 형성되는 장식층은 안료에 의해 색상이 부여되고, 상기 펄분말에 의해 좀 더 화려하고 미려한 미감을 가진다. 상기 안료로는 아이언 트리옥사이드 레드(Iron trioxide red), 산화 제2철, 브롬화동 프탈로시아닌, 실버 화이트 및 카드뮴 옐로우 등이 사용된다.
안료로 아이언 트리옥사이드 레드(Iron trioxide red)가 사용되면 장식층이 적색을, 산화제2철이 사용되면 장식층이 적갈색을, 브롬화동 프탈로시아닌이 사용되면 장식층이 녹색을, 실버 화이트가 사용되면 장식층이 백색을, 카드뮴 옐로우가 사용되면 장식층이 황색을 가진다.
한편, 이러한 장식층은 유리병의 최외곽층으로서, 유리병을 장식하는 기능과 더불어 상기 제1, 2차광코팅층을 보호하는 기능을 한다. 따라서 장식층은 제1, 2차광층에 비해 우수한 내스크랫치성 및 내약품성, 내후성 등이 요구된다.
따라서 바람직하게는 본 발명에서는 장식층에 우수한 내스크랫치성과 내약품성, 내후성 등을 부여하기 위해, 상기 아크릴수지로 유기산기를 갖는 비닐계 단량체 1-5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체 15-50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체 15-35중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체 15-65중량부로 중합되어, 평균분자량이 3000~80000을 가지는 것이 사용된다.
상기 유기산기를 갖는 비닐계 단량체로는 아크릴산, 메타크릴산, 후말산, 말레산, 말레산 무수물 중에서 하나 이상이 선택된다. 그리고 상기 수산기를 갖는 비닐계 단량체로는 아크릴산(2-히드록시에틸), 메타크릴산(2-히드록시에틸), 아크릴산(4-히드록시부틸), 메타크릴산(히드록시프로필) 중에서 하나 이상이 선택된다.
또, 상기 방향족기를 갖는 비닐계 단량체로는 스티렌과 비닐톨루엔 중에서 하나 이상이 선택되며, 지방족기를 갖는 비닐계 단량체로는 아크릴산에틸, 아크릴산이소보닐, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산이소보닐, 아세트산비닐, 아크릴로니트릴 중에서 하나 이상이 선택된다.
상기 아크릴수지는 이러한 단량체들을 탄화수소계 용제를 사용하고, 과산화벤조일, 아조이소부티로니트릴을 중합개시제로 사용하여 중합된다.
탄화수소계 용제로는 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소, 예를 들어 헵탄, 헥산, 크실렌, 미네랄 스피리트(mineral spirits) 중에서 선택된 1종 이상이 사용된다.
이러한 아크릴수지를 사용하면 솔리드한 도막이 형성되기 때문에, 내스크랫치성이 우수한 장식층을 얻을 수 있다.
6) 장식층 건조과정
상기 장식층을 160~200℃에서 15~20 분간 건조시킨다.
실시예 1 ~ 3
표 1과 같은 조성으로 차광용 코팅조성물을 제조하였다. 제조된 코팅조성물을 유리병에 코팅하여 제1, 2 차광코팅층을 형성하고, 그 위에 장식층을 코팅하여 차광 유리병 3개를 제조하였다.
제1 차광코팅층은 코팅조성물을 0.05 mm로 도포하고, 45℃에서 15분간 건조시켜 형성하였고, 제2 차광코팅층은 코팅조성물을 0.05 mm로 도포하고, 45℃에서 12분간 동안 건조시켜 형성하였다.
그리고 장식층은 아크릴수지 100중량부에 대해 실버화이트 30중량부, 펄분말 20중량부 및 톨루엔 45중량부로 이루어지는 장식코팅액을 제2 차광코팅층 위에 0.1mm의 두께로 도포하고, 200℃에서 15분 동안 건조시켜 형성하였다.
이때 아크릴수지는 비닐계 단량체로 아크릴산을 5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체로 아크릴산(2-히드록시에틸) 50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체로 스티렌 25중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체로 아크릴산에틸 20중량부로 중합된 것이 사용되었다.
| 실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
||
| 바인더 |
아크릴수지 |
37 |
37 |
37 |
| 우레아수지 |
17 |
17 |
19 |
|
| 에폭시수지 |
3 |
4 |
5 |
|
| 유기용매 |
노말부탄올 |
2 |
2 |
3 |
| 크실렌 |
6 |
7 |
7 |
|
| 메틸이소부틸케톤 |
2 |
2 |
2 |
|
| 3급아민 |
4 |
3 |
2 |
|
| 카본분말 |
29 |
28 |
25 |
|
| 합계 |
100 |
100 |
100 |
|
이와 같이 제조된 차광유리병의 차광성 및 코팅층들의 부착력, 내스크랫치성을 테스트한 결과 표 2와 같다.
* 차광성 : 제조된 차광병에 시판되는 아모레사의 하드왁스를 담고, 파장 253.7 nm의 자외선 램프가 설치된 멸균기(UV-43-H)를 이용하여 50일 동안 자외선을 조사하고 3일 간격으로 하드왁스의 경화 여부를 확인하였다.
* 부착력 : 크로스컷터를 사용하여 코팅층 표면에 100개의 눈금을 그은 후 접착테이프를 붙여 박리시킨 후, 100개의 눈금 중 박리되지 않은 잔여 눈금갯수를 기준으로 평가하였다. 눈금갯수가 많을수록 코팅층의 부착성이 좋은 것으로 평가하였다.
* 내스크랫치성 : 하중 0.5kg, 각도 45°로 연필을 고정시킨 후, 시편의 표면을 연필 경도별로 긁어서, 긁힘여부를 통해 경도를 확인하고, 이러한 경도를 기준으로 하여 내스크랫치성을 판단하였다.
| 항 목 |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
||
| 차광효과 테스트 |
하드왁스의 경화 발생 여부 |
× |
× |
× |
|
| 경화발생일 |
- |
- |
- |
||
| 코팅층의 부착성 테스트 |
잔여눈금갯수 |
100/100 |
100/100 |
100/100 |
|
| 부착성 |
우수 |
우수 |
우수 |
||
| 내스크랫치성 테스트 |
연필경도 |
2H |
2H |
2H |
|
| 내스크랫치성 |
우수 |
우수 |
우수 |
||
표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 경우에 하드왁스가 전혀 경화되지 않았으며, 이를 통해 본 발명에 의한 용기의 차광성이 우수함을 알 수 있다.
또한, 코팅층의 부착력과 내스크랫치성도 우수함을 알 수 있다.
Claims (6)
- 삭제
- 삭제
- 아크릴수지 100중량부에 대해 우레아수지 20~60중량부, 에폭시수지 2~15중량부로 이루어지는 바인더 및 상기 바인더 100중량부에 대해 카본분말이 16~60중량부, 유기용매가 4~29중량부, 경화제가 1~10중량부 포함된 차광용 코팅조성물을 유리병의 외측면에 0.05~0.08mm로 코팅하여 제1 차광코팅층을 형성하는 과정;
상기 제1 차광코팅층을 40~50℃에서 10~20분 동안 건조시키는 과정;
상기 차광용 코팅조성물을 상기 제1 차광코팅층 위에 0.05~0.08mm로 코팅하여 제2 차광코팅층을 형성하는 과정;
상기 제2 차광코팅층을 40~50℃에서 10~20분간 동안 건조시키는 과정;
상기 제2 차광코팅층 위에 안료 및 펄분말을 포함하는 장식코팅조성물을 0.1~0.2 mm 두께로 코팅하여 장식층을 형성하는 과정; 및
상기 장식층을 160~200℃에서 15~20분간 건조시키는 과정;을 포함하여 이루어지며,
상기 장식코팅조성물은 유기산기를 갖는 비닐계 단량체 1-5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체 15-50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체 15-35중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체 15-65중량부로 중합되어 이루어진 아크릴수지 100중량부에 대해 안료 25~55중량부, 펄분말 16~33중량부 및 톨루엔 40~77중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차광유리병 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 유기산기를 갖는 비닐계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 후말산, 말레산, 말레산 무수물 중에서 하나 이상이 선택되며,
상기 수산기를 갖는 비닐계 단량체는 아크릴산(2-히드록시에틸), 메타크릴산(2-히드록시에틸), 아크릴산(4-히드록시부틸), 메타크릴산(히드록시프로필) 중에서 하나 이상이 선택되며,
상기 방향족기를 갖는 비닐계 단량체는 스티렌과 비닐톨루엔 중에서 하나 이상이 선택되며,
상기 지방족기를 갖는 비닐계 단량체는 아크릴산에틸, 아크릴산이소보닐, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산이소보닐, 아세트산비닐, 아크릴로니트릴 중에서 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 차광유리병 제조방법.
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