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KR101776434B1 - 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법 - Google Patents

천연소재 필름의 복층 도막 형성방법 Download PDF

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KR101776434B1
KR101776434B1 KR1020150180128A KR20150180128A KR101776434B1 KR 101776434 B1 KR101776434 B1 KR 101776434B1 KR 1020150180128 A KR1020150180128 A KR 1020150180128A KR 20150180128 A KR20150180128 A KR 20150180128A KR 101776434 B1 KR101776434 B1 KR 101776434B1
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KR
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film
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cork
layer
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KR1020150180128A
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전호탁
이효진
김영석
이용철
안재범
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현대자동차주식회사
주식회사 노루비케미칼
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Abstract

본 발명은 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코르크 소재에 코르크와의 부착 및 색상을 구현하는 칼라 도장층을 형성하고, 그 위에 질감 및 물성보완을 구현하는 클리어 도장층을 형성하여 복층 도막을 형성함으로써 천연소재인 코르크의 칼라 및 광택을 다양화할 수 있으며, 나아가 내장재의 상품성 향상과 다양한 외관효과를 구현할 수 있고, 빛(자외선 등)에 의한 변색 및 수분 침투 등을 방지하고, 마모, 스크래치 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 관한 것이다.

Description

천연소재 필름의 복층 도막 형성방법{METHOD FOR MANUFACTURING NATURAL MATERIAL FILM HAVING MULTI-LAYERED COATING FILM}
본 발명은 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코르크 소재에 코르크와의 부착 및 색상을 구현하는 칼라 도장층을 형성하고, 그 위에 질감 및 물성보완을 구현하는 클리어 도장층을 형성하여 복층 도막을 형성함으로써 천연소재인 코르크의 칼라 및 광택을 다양화할 수 있으며, 나아가 내장재의 상품성 향상과 다양한 외관효과를 구현할 수 있고, 빛(자외선 등)에 의한 변색 및 수분 침투 등을 방지하고, 마모, 스크래치 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 관한 것이다.
최근 자동차의 외관상 세련미 및 고급감 등을 얻기 위해 리얼우드(real wood)를 이용한 부품 등이 적용된 내장재가 적용되고 있다. 리얼우드는 우드 소재가 입혀질 기재가 기층으로 먼저 깔리고, 그 위에 리얼우드가 입혀진 다음 마무리 공정으로서 상기 리얼우드의 표면을 코팅/연마하는 단계를 거쳐 제작되며, 상기 코팅/연마에 의하여 리얼우드의 표면은 광택과 함께 매끄럽게 처리되는 동시에 우드그레인(wood grain)과 같은 시각적 고급감을 표출하게 된다.
코르크 나무는 천연소재 특유의 고급감과 더불어 단열성, 방음성, 전기적 절연성, 탄력성 등에서 뛰어난 성질을 가지며, VOC(휘발성유기화합물) 제거, 원적외선 방출, 탈취 기능, 항균 기능 등이 우수하여 기존의 리얼우드 소재를 대체하여 사용되고 있다.
그러나 이러한 천연 코르크는 코르크 참나무 표피로서 연질 소재이므로 내스크래치성, 내마모성 등이 취약하다. 또한 목재소재이므로 빛에 의한 변색이나 수분에 변형이 되는 특성을 가지고 있다.
종래 한국등록특허 제10-1274752호에서는 코르크 필름을 형성하여 일정크기로 절단하고, 이를 내장재의 형상으로 포밍 및 트리밍하고, 성형 금형에 삽입하여 내장재를 성형하는 과정을 포함하는 코르크를 이용한 차량용 내장부품의 제조방법에 관해 개시되어 있으나, 코르크층이 빛에 의해 변색되는 문제가 있다.
따라서 이를 자동차 부품과 같이 가혹한 조건에서 사용될 때, 반드시 표면 코팅이 필요하며, 상기 표면 코팅은 표면 고급감을 저하시키지 않으면서, 빛(자외선 등)에 취약하여 변색되는 것을 방지하고, 스크래치, 마모 등의 내구성능 및 광택조절 등을 개선시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허 제10-1274752호
상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 코르크 소재에 코르크와의 부착 및 색상을 구현하는 칼라 도장층을 형성하고, 그 위에 질감 및 물성보완을 구현하는 클리어 도장층을 형성하여 복층 도막을 형성함으로써 천연소재인 코르크의 칼라 및 광택을 다양화할 수 있으며, 나아가 내장재의 상품성 향상과 다양한 외관효과를 구현할 수 있고, 빛(자외선 등)에 의한 변색 및 수분 침투 등을 방지하고, 마모, 스크래치 등의 내구성을 향상시킬 수 있다는 사실을 알게 되어 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 코르크 소재의 빛에 의한 변색 및 수분 침투 등을 방지하고, 칼라 및 광택을 다양화하는 동시에 내구성을 향상시킨 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 기재층, 부직포층 및 코르크층으로 이루어진 천연 코르크 소재를 이용한 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 있어서, 상기 코르크층 상에 칼라도료 조성물을 도포하여 칼라도장층을 형성하는 단계; 및 상기 칼라도장층 상에 클리어 도료 조성물을 도포하여 클리어 도장층을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 칼라 도료 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지, 수분산 아크릴 수지, 착색안료, 습윤제, 소포제, 경화촉진제, 광안정제, 증점제 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 클리어 도료 조성물은 아크릴 수지, 폴리에스터 폴리올, 반응촉매제, 습윤첨가제, 광안정제, 소광제, 경화제 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법을 제공한다.
본 발명에 따른 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법은 코르크 소재에 코르크와의 부착 및 색상을 구현하는 칼라 도장층을 형성하고, 그 위에 질감 및 물성보완을 구현하는 클리어 도장층을 형성하여 복층 도막을 형성함으로써 천연소재인 코르크의 칼라 및 광택을 다양화할 수 있으며, 나아가 내장재의 상품성 향상과 다양한 외관효과를 구현할 수 있다.
또한 특성 성분 및 함량비로 혼합된 칼라 도료 조성물 및 클리어 도료 조성물을 각각 이용하여 복층 도막을 형성함으로써 빛(자외선 등)에 의한 변색 및 수분 침투 등을 방지하고, 마모, 스크래치 등의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 기재층, 부직포층 및 코르크층으로 이루어진 천연 코르크 소재를 이용한 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 있어서, 상기 코르크층 상에 칼라도료 조성물을 도포하여 칼라도장층을 형성하는 단계; 및 상기 칼라도장층 상에 클리어 도료 조성물을 도포하여 클리어 도장층을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 칼라 도료 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지, 수분산 아크릴 수지, 착색안료, 습윤제, 소포제, 경화촉진제, 광안정제, 증점제 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 클리어 도료 조성물은 아크릴 수지, 폴리에스터 폴리올, 반응촉매제, 습윤첨가제, 광안정제, 소광제, 경화제 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법을 제공한다.
구체적으로 본 발명의 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법은 칼라 도장층을 적용하여 코르크의 색상을 다양화할 수 있고, 빛(자외선 등)에 취약하여 변색되는 특성을 예방할 수 있다. 또한 클리어 도장층을 적용하여 표면을 보호할 수 있으므로 스크래치, 마모 등 내구성능을 향상시킬 수 있고, 광택조절이 가능하여 다양한 외관효과를 구현할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 칼라도장층은 두께가 5~10 ㎛이고, 상기 클리어 도장층은 두께가 25~35 ㎛인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 칼라도장층은 두께가 5 ㎛ 보다 미만이면 내광성을 확보하기 어려우며, 10 ㎛ 보다 초과이면 고유의 코르크 테코레이션이 은폐가 되어 코르크 소재의 특성을 해칠 수 있다. 또한 상기 클리어 도장층은 25 ㎛ 보다 미만이면 신뢰성을 확보 할 수 없으며, 35 ㎛ 보다 초과되면 클리어 광택이 높아져서 코르크 소재 특성을 해칠 수 있다. 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 클리어 도장층을 형성하는 단계에서 상기 클리어 도장은 2회 이상 실시하여 다층의 클리어 도장층을 형성할 수 있다. 상기 클리어 도장은 1회 수행 시 코르크층 소재가 클리어 도료를 흡수하여 표면성능이 떨어질 수 있으므로 바람직하게는 2회 이상 수행하는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 칼라 도료 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지 30~50 중량%, 수분산 아크릴 수지 10~30 중량%, 착색안료 0.3~5 중량%, 습윤제 0.1~1.0 중량%, 소포제 0.1~2.0 중량%, 경화촉진제 0.01~1.0 중량%, 광안정제 0.5~5.0 중량%, 증점제 0.1~3.0 중량% 및 용제 5~30 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 유연성을 부여하고, 특히 충격성 및 부착성에 중요한 역할을 하는 것으로 고형분 함량이 20~40 중량%, 바람직하게는 30 중량%이고, pH가 6~10이고, 바람직하게는 pH가 7.5~8.5인 것을 사용할 수 있다. 또한 인장강도가 5~35 mPa이고, 파단신률이 600~800%인 것을 사용할 수 있다.
또한 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 전체 칼라 도료 조성물에 대하여 30~50 중량%를 사용할 수 있는데, 그 함량이 30 중량% 보다 미만이면 부착성, 썬크림성 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있고, 50 중량% 보다 초과이면 높은 분자량 수지로 인한 도장 작업성이 저하되어 외관이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 수분산 폴리우레탄1 수지는 이소시아네이트 5~30 중량%, 친수성 폴리올 2~10 중량%, 폴리카보네이트 디올 30~60 중량%, 용제 5~25 중량% 및 중화제 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
여기에서 상기 이소시아네이트는 평균 관능기수가 2개 이상을 가지며, 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4-디페닐 메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 친수성 폴리올은 평균 관능기수 2개 이상을 가지며, 우레탄쇄에 친수성을 부여하여 수분산이 가능하게 하는 역할을 수행하며, 디메틸프로피오닉 산, 디메틸부타노익 산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤 디올, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르 디올, 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올 및 카보네이트 디올 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 특히 폴리카보네이트 디올은 중량평균분자량(Mw)이 500~5,000의 범위를 갖는 것을 사용하는 것이 충격성과 부착성을 확보하는데 있어 유리하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 수분산 아크릴 수지는 아크릴산 에스테르나 메타크릴산 에스테르의 비닐형 이중결합을 갖는 여러 종류의 단량체들을 열분해 개시제를 사용하여 용액 내에서 라디칼 중합시켜 폴리머를 제조한 후 아민 등으로 산을 중화시킨 후 물에 분산시켜 제조할 수 있다.
또한 상기 수분산 아크릴 수지는 저점도 수지로 도장 시 우수한 작업성을 부여하며, 부착성, 내습성, 내광성에 중요한 역할을 하는 것으로 고형분 함량이 50 중량%이고, pH가 7~10이고, 점도가 300~1,000 mPas이고, 경화제를 사용하지 않는 1액형 락카로 사용할 수 있다. 상기 수분산 아크릴 수지는 전체 칼라 도료 조성물에 대하여 10~30 중량%를 사용할 수 있는데, 그 함량이 10 중량% 보다 미만이면 부착성, 썬크림성, 내광성 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있고, 30 중량% 보다 초과이면 충격성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 수분산 아크릴 수지는 지방족기를 갖는 메타크릴계 단량체 50~80 중량%, 수산기를 갖는 메타크릴계 단량체 5~20 중량%, 산기를 갖는 메타크릴계 단량체 3~10 중량% 및 아크릴계 단량체 10~20 중량%를 포함할 수 있다.
이때 상기 지방족기를 갖는 메타크릴계 단량체로는 부틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트 및 이소보닐 메타크릴레이트 사이클로헥실메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 또한 지방족기를 갖는 아크릴 단량체로는 부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 2-에틸헥실아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 사용할 수 있다.
또한 상기 수산기를 갖는 메타크릴계 단량체로는 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 카르복실기를 갖는 메타크릴계 단량체로는 메타크릴산을 사용할 수 있다. 또한 상기 라디칼 개시제로 첨가 가능한 화합물로는 터셔리부틸퍼옥시벤조에이트, 터셔리부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 터셔리아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있으며, 유기과산화물인 라디칼 중합성 개시제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 아민으로 첨가 가능한 화합물로는 N-메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 등을 사용할 수 있다.
상기와 같은 조성비를 가지는 지방족기를 갖는 메타크릴계 단량체, 수산기를 갖는 메타크릴계 단량체, 아크릴계 단량체 개시제를 용매에 2~5시간 동안 적하하면서, 100~130 ℃의 온도에서 8~11시간 동안 중합시킨 후 70 ℃이하로 냉각 후 아민을 투입하여 30분~1시간 동안 반응을 유지시킨 후에 물에 분산시켜서 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 착색안료는 기존 안료에 비해 평균 입자크기가 1~10 ㎛로 작은 크기인 것을 사용하는 것이 좋다. 또한 높은 착색력을 가지고 있으며, 투과성이 우수하여 코르크 소재의 무늬를 잘 살릴 수 있다. 이러한 상기 착색안료는 평균 입자크기가 1 ㎛ 보다 미만이면 투명성이 저하될 수 있고, 10 ㎛ 보다 초과이면 도장작업 시 얼룩 불량이 발생할 수 있다. 바람직하게는 1~5 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 3 ㎛인 것일 수 있다.
또한 상기 착색안료는 전체 칼라 도료 조성물에 대하여 0.3~5 중량%를 사용할 수 있는데, 그 함량이 0.3 중량% 보다 미만이면 색상 구현이 잘 되지 않는 문제가 있고, 5 중량% 보다 초과이면 은폐력이 높아져서 소재 고유의 무늬가 잘 구현되지 않는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 습윤제는 수성 도료의 표면장력을 저하시켜 습윤성을 향상시키고, 분화구 현상을 방지하며, 표면에 슬립성을 부여하는 효과가 있다. 이러한 상기 습윤제는 폴리에테르 변성 실록산, 폴리에테르 실록산 공중합체, 폴리디메틸 실록산 및 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 소포제는 비실리콘계인 것을 사용할 수 있고, 도료 제조 및 도장 시 기포를 파괴하여 외관불량을 방지하는 효과가 있다. 상기 소포제는 전체 칼라 도료 조성물에 대하여 0.1~2.0 중량%를 사용할 수 있으며, 그 함량이 0.1 중량% 보다 미만이면 소포 효과가 미흡하며, 2.0 중량% 보다 초과이면 재도장 시 부착 저하의 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 경화촉진제는 트리메틸렌디아민, 옥토산주석, 디부틸틴디라우레이트 및 2-에틸헥소산납으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 경화촉진제는 우레탄 반응 촉매제로 주제(수산기)와 경화제(이소시아네이트)의 반응속도를 향상시키며, 과량 첨가 시 가사시간이 짧아져 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광안정제는 벤조페논계, 옥사아닐리드계, 벤조트리아졸계, 트리아진계, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸비페리딘 및 2,4-디-터트-부틸페닐-3,5-디-터트-부틸-하이드록시벤조이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 광안정제는 장시간 빛에 노출되어 발생하는 도막의 노화, 색변화 등을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 증점제는 도료 저장 시 침전방지 및 도장 시 흐름성 방지에 효과적인 것으로 아크릴계, 우레탄 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 용제는 증류수를 사용하는 것이 좋으며, 도장 시 점도를 조절하여 도장 작업성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 클리어 도료 조성물은 아크릴 수지 20~40 중량%, 폴리에스터 폴리올 5~15 중량%, 반응촉매제 0.1~1.5 중량%, 습윤첨가제 0.1~1.0 중량%, 광안정제 1.0~2.0 중량%, 소광제 1.0~5.0 중량%, 경화제 10~20 중량% 및 용제 25~35.5 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 아크릴 수지는 고형분 함량이 60 중량% 이상인 것으로 산가가 3~10 mg/KOH이고, 수산기 함량이 1~3%이며, 도막의 끈적임을 최소화하기 위해 유리전이온도가 40~50 ℃이며, 중량평균분자량(Mw)이 6,000~15,000인 것일 수 있다. 상기 아크릴 수지는 전체 클리어 도료 조성물에 대하여 20~40 중량%를 사용할 수 있는데, 그 함량이 20 중량% 보다 미만이면 형성된 도막의 내약품성(썬크림성)과 내열사이클이 저하될 수 있고, 40 중량% 보다 초과이면 굴곡성과 충격성이 저하되고, 특히 굴곡성에서 도막 깨짐현상(crack)이 발생할 수 있다.
상기 아크릴 수지는 일반적으로 아크릴 수지는 아크릭계 또는 비닐계 모노머등의 이중결합을 갖는 여러 종류의 단량체들을 열분해 개시제를 사용하여 용액 내에서 라디칼 중합시켜 폴리머를 제조할 수 있다. 구체적으로 아크릭계 또는 비닐계 모노머로는 비관능성 모노머인 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, N-부틸아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트 및 로우릴메타아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한 카복실 관능기 모노머인 아크릭산, 메타아크릭산, 말레익산, 이타콘산, 크로론산 등이 있고, 수산기 모노머로서 2-하이드록시메타아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이외에도 비닐계 모노머인, 아크릴아마이드, N-메틸올아크릴아마이드, 그리시딜메타아크릴레이트, 스티렌, 비닐톨루엔, 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 폴리에스터 폴리올은 고형분 함량이 80 중량%이고, 수산기 함량이 4~6%이며, 중량평균분자량(Mw)이 3,000~10,000인 것일 수 있다. 상기 폴리에스터 폴리올은 비교적 높은 수산기를 가지고 있어 이소시아네이트와 반응 시 가교밀도가 높아져 내습성을 보완할 수 있다. 상기 폴리에스터 폴리올은 전체 클리어 도료 조성물에 대하여 5~15 중량%를 사용할 수 있는데, 그 함량이 5 중량% 보다 미만이면 내습성 개선 효과가 미미하고, 15 중량% 보다 초과이면 도막경도가 낮아지고, 표면의 끈적임을 일으키는 문제가 있다.
상기 폴리에스터 폴리올은 우선 교반기가 장착된 반응기에 산 성분과 다가 알코올 성분, 그리고 촉매 및 각종 첨가제를 투입하고, 반응기의 온도를 200~230 ℃로 유지하면서 저분자량의 에스터 축합 부산물을 계외로 제거함과 동시에 에스터 반응을 진행시킨다. 이때 에스터 반응의 전환율은 저분자량 에스터 부산물의 이론 유출량의 통상 95 % 이상이 유출된 시점을 기준으로 반응을 종결한다. 상기 에스터 반응이 종결되면 반응기 온도를 250~280 ℃로 상승시키면서 폴리에스터 축합반응을 유도한다. 이렇게 축합반응을 진행시키다가 산가(2~4 mg KOH/g 이하)에서 반응을 중단 후 반응물인 폴리에스터 수지를 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 반응촉매제는 디부틸틴디라우레이트인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 습윤첨가제는 도장 시 습윤성과 도막의 레벨링성을 향상시키는 것으로 폴리디메틸실록산계인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 광안정제는 자외선 흡수제로 내광성을 향상시키는 효과가 있다. 상기 광안정제는 UVA(벤조페논기 또는 트리아졸기) 및 HALS(4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘)의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 소광제는 입자크기가 약 1.0 ~ 2. 0 ㎛로 투과성이 우수하며 소수성 성질을 가지고 있어 흡습이 되지 않아 내습성에 우수하며 굴곡성 실험 시 작은 입자 크기로 인해 도막의 백화가 발생되지 않는다. 1 중량% 보다 미만 사용시 소광 효과를 기대할 수 없으며, 5 중량% 보다 초과 사용시 낮은 광택으로 코르크 소재의 특색을 구현하기 어렵다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 경화제는 무황변과 내후성이 우수한 헥사메틸렌디이소시아네이트 트라이머계를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 용제는 에스테르계, 케톤계 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋으며, 탄화수소계는 사용하지 않는다. 이러한 상기 용제는 도장 작업이 용이하게 하며 용제의 휘발속도 조절로 도막의 평활성 및 외관을 확보할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법은 코르크 소재에 코르크와의 부착 및 색상을 구현하는 칼라 도장층을 형성하고, 그 위에 질감 및 물성보완을 구현하는 클리어 도장층을 형성하여 복층 도막을 형성함으로써 천연소재인 코르크의 칼라 및 광택을 다양화할 수 있으며, 나아가 내장재의 상품성 향상과 다양한 외관효과를 구현할 수 있다.
또한 특성 성분 및 함량비로 혼합된 칼라 도료 조성물 및 클리어 도료 조성물을 각각 이용하여 복층 도막을 형성함으로써 빛(자외선 등)에 의한 변색 및 수분 침투 등을 방지하고, 마모, 스크래치 등의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분과 성분비로 칼라 도료 조성물 및 클리어 도료 조성물(2액형 유성 도료)을 통상의 방법에 의해 제조하여 준비하였다. 구체적으로 상기 칼라 도료 조성물은 액형 수성 도료로서, 경화제는 사용하지 않으며 희석제로 물을 사용하여 점도를 조정하였다.
또한 통상의 방법에 의해 기재층(하부층), 부직포층(중간층) 및 코르크층(상부층)이 차례로 적층 형성하여 제조된 천연소재 필름을 준비하였다.
그 다음 상기 천연소재 필름의 상부층인 코르크층 상에 상기 칼라 도료 조성물의 점도를 조정한 후 약 15.0~17.0 sec(포드컵 #4) 점도로 스프레이 도장하여 10 ㎛ 두께의 칼라 도장층을 형성하였다. 그 다음 상온에서 10분 동안 건조시켰다.
그런 다음 상기 칼라 도장층 상에 상기 클리어 도료 조성물을 희석용제로 도장점도를 약 13.0~15.0 sec(포드컵 #4)로 조정 후 칼라 도료가 도장된 소재에 스프레이 방법으로 도장하여 30 ㎛ 두께의 1차 클리어 도장층을 형성하였다. 그 다음 80 ℃에서 30 분 동안 1차 건조시켰다. 그런 다음 상기와 동일한 방법으로 클리어 도료 조성물을 이용하여 2차 클리어 도장층을 형성하였다. 그 다음 80 ℃에서 30 분 동안 2차 건조시켰다. 여기에서 경화방법(도막형성)은 3 코팅 3 베이킹 시스템으로 형성하였다(3 coat 2 baking system).
[구성성분]
(1) 칼라 도료 조성물
1) 수분산 폴리우레탄: 이소시아네이트 15 중량%, 친수성 폴리올 7 중량%, 폴리카보네이트 디올 50 중량%, 용제 25 중량% 및 중화제 3 중량%를 포함함(NRB社)
2) 수분산 아크릴수지: 지방족기를 갖는 메타크릴계 단량체 71 중량%, 수산기를 갖는 메타크릴계 단량체 9 중량%, 산기를 갖는 메타크릴계 단량체 5 중량% 아크릴계 단량체 12 중량%, 개시제 2 중량%, 아민 1 중량%를 포함함. 고형분 함량이 50 중량%이고, pH가 8이며, 1,000~1,200 mPas인 것을 사용함(NRB社)
3) 착색안료: 평균 입자크기가 5 ㎛이며, MICROLIPH를 사용함, BASF社
4) 칼라 도료 조성물의 기타 첨가제로 습윤제 1 중량%, 소포제 2 중량%, 경화촉진제 1 중량%, 광안정제 5 중량%, 증점제 3 중량%를 각각 첨가하고, 착색안료의 함량에 따라 용제를 조절하여 전체 칼라 도료 조성물이 100 중량%가 되도록 첨가하였음
(2) 클리어 도료 조성물
1) 아크릴 수지: NRB 자가수지임(NRB社)
2) 폴리에스터 폴리올: NRB 자가수지임(NRB社)
3) 소수성 소광제: 평균 입자크기가 1.0~2.0 ㎛인 소수성 실리카를 사용함
4) 클리어 도료 조성물의 기타 첨가제로 반응촉매제(디부틸 틴 디라우레이트) 1.5 중량%, 습윤첨가제(BYK-306) 1 중량%, 광안정제(Tinuvin 479(UVA) 및 Tinuvin 1130(UVA)의 혼합물) 2 중량% 및 경화제(HI-100, BASF社) 20 중량%를 각각 첨가하고, 소수성 소광제의 함량에 따라 용제를 조절하여 전체 클리어 도료 조성물이 100 중량%가 되도록 첨가하였음
실시예 2 및 비교예 1~9
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분과 성분비로 각각 실시하여 천연소재 필름의 코르크층 상에 칼라 도장층 및 클리어 도장층의 복층 도막을 형성하였다.
구분 구성성분
칼라 도료(총 1회 도장) 클리어 도료(총 2회 도장)
수분산
폴리우레탄		 수분산
아크릴수지		 착색안료 아크릴
수지		 폴리에스터
폴리올		 소수성
소광제
도장
3coat		 비교예 1 20 40 1 15 30 3
비교예 2 60 0 1 45 0 3
비교예 3 40 20 - 30 15 3
비교예 4 40 20 6 30 15 3
비교예 5 40 20 1 15 30 3
비교예 6 40 20 1 30 15 -
비교예 7 40 20 1 30 15 6
비교예 8 40 20 1 - - -
비교예 9 - - - 30 15 3
실시예 1 40 20 1 30 15 3
실시예 2 30 30 1 40 5 3
실험예
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~9에서 제조된 복층 도막이 형성된 천연소재 필름에 대해 초기부착성, 내충격성, 썬크림성, 내열성, 내습성 및 내광성 등의 물성 특성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
[측정방법]
(1) 코르크 소재 외관: 칼라 도장 후 육안 평가 시 코르크 소재의 패턴이 확인 될 것. (1~5 등급), 1 등급 (패턴이 보이지 않음), 5 등급 (패턴이 뚜렷하게 잘 보임) → 4 등급 이상 양호 판정
(2) 광택: BYK GARDNER사의 광택계를 이용하여 60 °에서 측정함. 광택 5.0 이상이면 높은 광택으로 인하여 코르크 느낌을 저하시키며 3.0 이하의 광택일 경우 강한 소광효과로 인하여 코르크의 질감을 느끼지 못함
(3) 초기부착: 도막면에 소지에 도달하도록 커터로 절취선을 그어, 크기 2mm×2mm의 네모칸을 100개 만들고 그 표면에 점착 셀로판 테이프로 접착하고, 90°에서 그것을 급격하게 박리한 후의 네모칸의 잔존 도막 수를 평가함.
(4) 충격성: ISO 6272 낙추 시험시를 이용하여 무게 0.5 Kg인 추를 높이 20cm에서 낙하하여 도막의 깨짐 및 외관을 평가함.
(5) 내썬크림성: 지정된 썬크림 도포 후 80도 오븐에 1 시간 방치 후 꺼내어 외관평가 및 부착성 실험 실시
(6) 내열성: 시험 온도 90±2℃조건의 챔버에 시험편을 300 시간으로 방치한 후 꺼내어 외관평가 및 부착성 실험 실시.
(7) 내습성: 시험 온도 50±2℃, 상대 습도 95±2％ RH 조건의 챔버에 시험편을 240 시간으로 방치한 후 꺼내어 외관평가 및 초기부착성 실험을 실시한다.
(8) 내광성: XENON ARC 하에서 블랙판넬 온도 89±3℃, 조내 습도 50±5％ RH, 조사 조도 0.55±0.02 W/㎡ (340 nm)의 조건으로 총 누적광량이 700 KJ/㎡이 될 때까지 조사한 후 꺼내어 도장시편을 중성세제 수용액으로 세정하여 공기로 건조시켜 외관평가 및 초기부착성 실험을 실시한다.
(※ 그레이스케일: 1급(변색심함. Bad)~5급(변색없음. Good))
Figure 112015123377261-pat00001
상기 표 2의 결과에 의하면, 상기 비교예 1에서는 칼라 도료에서 수분산 폴리우레탄과 클리어 도료의 아크릴수지 함량이 적을 경우 초기부착이 나오지 않으며, 부착을 보는 항목(썬크림성, 내열성, 내습성, 내광성)에선 전부 좋지 않으며 수분산 아크릴수지의 함량이 증가 시 경도가 증가하여 충격 후 도막 깨짐 현상이 발생한 것을 확인하였다.
또한 상기 비교예 2에서는 수분산 폴리우레탄과 클리어 도료의 아크릴수지 함량이 많을 경우에도 초기부착이 나오지 않으며, 부착성을 평가하는 항목(썬크림성, 내열성, 내습성, 내광성)에서 전부 불만족한 것을 확인하였다. 특히 클리어 도료에서 사용한 아크릴의 함량이 많아져 내충격성 평가에서 깨짐 현상이 발생함을 알 수 있었다.
또한 상기 비교예 3에서는 칼라 도료의 착색안료를 사용하지 않을 경우에 코르크 패턴이 가장 선명하게 보이지만 내광성에서 변색이 가장 심하게 나타남을 확인하였다.
또한 상기 비교예 4에서는 칼라 도료의 착색안료 함량이 높아지면 내광성 변색이 가장 적게 나타나지만, 은폐력이 증가하여 코르크 패턴이 묻히게 되어 천연소재인 코르크의 질감이 저하되는 것을 확인하였다.
또한 상기 비교예 5에서는 칼라 도료의 함량이 안정되어도 클리어 도료의 폴리에스터 함량이 증가되면 내썬크림성 물성이 저하되는 것을 확인하였다.
또한 상기 비교예 6에서는 클리어 도료에서 사용되는 소수성 소광제의 함량이 줄어들거나 사용하지 않으면, 광택이 높아져 천연소재 코르크 느낌이 저하됨을 확인하였다.
또한 상기 비교예 7에서는 클리어 도료에서 사용되는 소수성 소광제의 함량이 늘어나면 광택이 너무 낮아져 거친 질감으로 코르크 느낌이 저하됨을 확인하였다. 여기에서 천연소재의 코르크감을 느끼는 광택의 범위는 3.0~4.0(60도)이다. 또한 소광제가 과량 사용되거나 입자 크기가 큰 소광제를 사용할 경우 내충격성 평가 후 백화가 발생하는 현상이 나타남을 확인하였다.
또한 상기 비교예 8, 9에서는 칼라 도장층 또는 클리어 도장층을 각각 별도로 형성한 경우로, 칼라 도장층만 코팅한 경우에는 썬크림성과 내광성이 취약함을 확인할 수 있고, 클리어 도장층만 코팅한 경우에는 소재와의 부착이 좋지 않은 문제가 있음을 확인하였다.
이에 반하여 상기 실시예 1, 2에서는 칼라 도료의 경우 수분산 폴리우레탄과 수분산 아크릴수지를 상기 범위 내 사용할 경우 부착성 및 물성을 만족하며 착색안료를 사용할 경우 천연 코르크의 느낌을 해치지 않으면서 내광성을 만족하는 것을 확인하였다. 또한 클리어 도료의 경우 신규 합성한 아크릴 수지와 폴리에스터 폴리올을 상기 범위 내 사용할 경우 썬크림성, 내열성, 내습성, 내광성을 만족하며 소수성 소광제 사용할 경우 천연 코르크의 느낌을 극대화하여 구현할 수 있음을 확인하였다.
따라서 상기 실시예 1, 2에서 제조된 복층 도막이 형성된 천연소재 필름은 칼라 도장층을 적용하여 코르크의 색상을 다양화할 수 있고, 빛(자외선 등)에 취약하여 변색되는 특성을 방지할 수 있음을 확인하였다. 또한 클리어 도장층을 적용하여 표면을 보호하므로 스크래치, 마모 등 내구성능을 향상시킬 수 있고, 광택조절이 가능하여 다양한 외관효과를 구현할 수 있음을 확인하였다.

Claims (17)

  1. 기재층, 부직포층 및 코르크층으로 이루어진 천연 코르크 소재를 이용한 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법에 있어서,
    상기 코르크층 상에 칼라도료 조성물을 도포하여 칼라도장층을 형성하는 단계; 및
    상기 칼라도장층 상에 클리어 도료 조성물을 도포하여 클리어 도장층을 형성하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 칼라 도료 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지 30~50 중량%, 수분산 아크릴 수지 10~30 중량%, 착색안료 0.3~5 중량%, 습윤제 0.1~1.0 중량%, 소포제 0.1~2.0 중량%, 경화촉진제 0.01~1.0 중량%, 광안정제 0.5~5.0 중량%, 증점제 0.1~3.0 중량% 및 용제 5~30 중량%를 포함하는 것이고,
    상기 클리어 도료 조성물은 아크릴 수지 20~40 중량%, 폴리에스터 폴리올 5~15 중량%, 반응촉매제 0.1~1.5 중량%, 습윤첨가제 0.1~1.0 중량%, 광안정제 1.0~2.0 중량%, 소광제 1.0~5.0 중량%, 경화제 10~20 중량% 및 용제 25~35.5 중량%를 포함하되, 상기 소광제는 평균입자크기가 1.0~2.0 ㎛인 실리카인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칼라도장층은 두께가 5~10 ㎛이고, 상기 클리어 도장층은 두께가 25~35 ㎛인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수분산 폴리우레탄 수지는 고형분 함량이 20~40 중량%이고, pH가 6~10인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수분산 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트 5~30 중량%, 친수성 폴리올 2~10 중량%, 폴리카보네이트 디올 30~60 중량%, 용제 5~25 중량% 및 중화제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수분산 아크릴 수지는 pH가 7~10이고, 점도가 300~1,000 mPas인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수분산 아크릴 수지는 지방족기를 갖는 메타크릴계 단량체 50~80 중량%, 수산기를 갖는 메타크릴계 단량체 5~20 중량%, 산기를 갖는 메타크릴계 단량체 3~10 중량% 및 아크릴계 단량체 10~20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 착색안료는 평균 입자크기가 1~10 ㎛인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 습윤제는 폴리에테르 변성 실록산, 폴리에테르 실록산 공중합체, 폴리디메틸 실록산 및 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 경화촉진제는 트리메틸렌디아민, 옥토산주석, 디부틸틴디라우레이트 및 2-에틸헥소산납으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광안정제는 벤조페논계, 옥사아닐리드계, 벤조트리아졸계, 트리아진계, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸비페리딘 및 2,4-디-터트-부틸페닐-3,5-디-터트-부틸-하이드록시벤조이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 증점제는 아크릴계, 우레탄 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 산가가 3~10 mg/KOH이고, 수산기 함량이 1~3%이며, 유리전이온도가 40~50 ℃이며, 중량평균분자량(Mw)이 6,000~15,000인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올은 수산기 함량이 4~6%이며, 중량평균분자량(Mw)이 3,000~10,000인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 반응촉매제는 디부틸틴디라우레이트인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 습윤첨가제는 폴리디메틸실록산계인 것을 특징으로 하는 천연소재 필름의 복층 도막 형성방법.
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