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PVC 바닥상재용 광경화형 하드 코팅액의 제조 및 응용에 관한 연구
Formulation and Application of UV-Cured Hard Coating Compounds for PVC Tile 원문보기

한국산학기술학회 2009년도 춘계학술발표논문집, 2009 May 22, 2009년, pp.878 - 881  

박보람 (순천향대학교 화학공학.환경공학과) ,  윤현정 (순천향대학교 화학공학.환경공학과) ,  조홍 (순천향대학교 화학공학.환경공학과) ,  하진욱 (순천향대학교 화학공학.환경공학과)

초록
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본 연구는 건축자재로 널리 사용되는 PVC 바닥상재의 표면을 스크래치로부터 보호하기 위하여 기존에 사용하는 광경화형 우레탄-아크릴 수지에 내마모성을 향상시킨 광경화형 하드 코팅액 개발에 관한 것이다. PVC 바닥상재용으로 사용되는 내마모성이 없는 우레탄-아크릴 수지에 $Al_2O_3$(Al-160SG-3), $Al_2(OH)_3$(SH-8W) 및 $SiO_2$(KS-5000) 등 서로 다른 내마모성을 지닌 물질을 분말 형태로 수지의 양대비 함량(wt%)을 10~30%로 변화하여 첨가한 후 링밀(Ring Mill)을 사용, 배합하여 수지의 내마모성을 향상시킨 하드 코팅액을 제조하였다. 제조한 하드 코팅액은 코팅층의 두께조절이 가능한 코팅(Bar-coating)을 사용하여 PVC 바닥상재에 코팅 한 후 내마모성, 연필경도, 부착력, 코팅두께 등의 코팅층 표면물성을 평가하였다. 연구결과, 수지에 $Al_2O_3$ 분말 30%를 혼합하여 제조한 하드 코팅액이 내마모성 1등급, 연필경도 H, 부착력 100%로 가장 좋은 물성을 보였으며, 전반적으로 입자크기가 작고, 분말 함량이 많을수록 또한 코팅두께가 두꺼워 질수록 경도 및 내마모성이 우수한 것으로 나타났다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • PVC Tile의 내마모성을 증가시키기 위해 일반 UV코팅액(국산, (주)큐엔탑)에 Al2O3(aluminum oxide) 내마모제 Al-160SG-3(일본, Showa Denko 사), Al2(OH)3(aluminum hydroxide) 내마모제 SH-8W(국산, (주)KC)와 SiO2(silicon dioxide) 내마모제 KS-5000(국산, (주)21세기실리카)를 수지의 양대비 10%, 20%, 30% 함량으로 조절하여 첨가하였다. UV코팅액과 파우더를 배합하기 위해 Ring Mill-RG25 (국산, (주)암스텍 산업)를 사용하여 1720rpm 으로 30분간 밀링하여 하드 코팅액을 제조 하였다.
  • 이러한 마모현상을 방지하기 위하여 소재 표면을 코팅을 함으로써 환경 친화적이며 복합기능성을 지닌 광경화형 코팅제를 제조하였다. 기존의 우레탄-아크릴 수지에 내마모성을 증가시키기 위하여 3종의 내마모제 Al2O3(Al-160SG-3), Al2(OH)3(SH-8W), SiO2(KS-5000)을 첨가하여 PVC Tile에 코팅한 후 그 물성을 관찰하였다.
  • 경도는 연필경도 측정기로 KS M ISO 15184에 기준하여 PVC Tile의 표면에 45도 각도로 규정된 연필의 심을 대고 500g의 하중으로 5회 왕복 후 긁힘 정도에 따라 평가하였다. 부착력평가는 ASTM D 3359에 근거하여 코팅 층에 cutter로 바둑판 모양의 흠을 낸 후 그 위에 3M 테이프를 잘 밀착시켜 일정한 힘으로 수회 떼어내어 코팅 층과 기재와의 밀착정도를 관찰하였다. 코팅 표면에 1mm간격으로 11*11로 십자형으로 칼집을 내어 100개의 정방형을 만들고 그 위에 테이프(3M Tape)를 부착한 후 급격히 잡아당겨 표면을 평가하였다.
  • (silicon dioxide)분말의 함량을 조절하여 하드 코팅액을 제조하였다. 시료는 내마모제의 품명과 함량에 따라 각각 세 가지로 분류하여 표기하였고, 연구에 사용된 내마모제의 종류와 Particle Size, 첨가된 함량은 표 1에 나타내었다.
  • 주로 바닥재로 많이 사용되어지고 있는 일반 PVC 바닥상재의 경우 바닥재 위에 놓이는 물건이나 사람이나 물건의 마찰에 의해 면에 손상이오거나 마모가 일어나게 된다. 이러한 마모현상을 방지하기 위하여 소재 표면을 코팅을 함으로써 환경 친화적이며 복합기능성을 지닌 광경화형 코팅제를 제조하였다. 기존의 우레탄-아크릴 수지에 내마모성을 증가시키기 위하여 3종의 내마모제 Al2O3(Al-160SG-3), Al2(OH)3(SH-8W), SiO2(KS-5000)을 첨가하여 PVC Tile에 코팅한 후 그 물성을 관찰하였다.
  • 부착력평가는 ASTM D 3359에 근거하여 코팅 층에 cutter로 바둑판 모양의 흠을 낸 후 그 위에 3M 테이프를 잘 밀착시켜 일정한 힘으로 수회 떼어내어 코팅 층과 기재와의 밀착정도를 관찰하였다. 코팅 표면에 1mm간격으로 11*11로 십자형으로 칼집을 내어 100개의 정방형을 만들고 그 위에 테이프(3M Tape)를 부착한 후 급격히 잡아당겨 표면을 평가하였다. 코팅의 박리정도에 따라 박리가 없다면 5B, 5%미만은 4B, 5~15%는 3B, 15~35%는 2B, 35~65%는 1B, 65%초과는 0B 로 측정하였다.
  • 코팅된 PVC Tile의 hardness 평가 중 내마모성은 Steel wool tester기(국산, K사)로 Tile 표면에 각각 500g과 1kg의 하중으로 Steel wool을 20회 왕복한 후 육안 관찰로 1~3등급으로 평가하였다. 긁힘이나 흠이 없다면 1등급, 긁힘이 5줄 이하이면 2등급, 5~10줄이면 3등급, 그 외는 등급이하로 구분하였다.

대상 데이터

  • PVC Tile의 알맞은 하드코팅의 조건을 찾기 위하여 Particle size가 다른 Al2O3(aluminum oxide)분 말과 Al2(OH)3(aluminum hydroxide), SiO2(silicon dioxide)분말의 함량을 조절하여 하드 코팅액을 제조하였다. 시료는 내마모제의 품명과 함량에 따라 각각 세 가지로 분류하여 표기하였고, 연구에 사용된 내마모제의 종류와 Particle Size, 첨가된 함량은 표 1에 나타내었다.
  • (silicon dioxide) 내마모제 KS-5000(국산, (주)21세기실리카)를 수지의 양대비 10%, 20%, 30% 함량으로 조절하여 첨가하였다. UV코팅액과 파우더를 배합하기 위해 Ring Mill-RG25 (국산, (주)암스텍 산업)를 사용하여 1720rpm 으로 30분간 밀링하여 하드 코팅액을 제조 하였다. 제조한 코팅액을 10cm×10cm 크기의 PVC Tile에 두께가 다른 두 가지 Bar-coater(No.

데이터처리

  • 코팅두께의 측정은 초음파 multi-layer 코팅 두께 측정기(미국, Defelsko, positector®100)로 5회 측정 후 평균값으로 평가하였다.

이론/모형

  • 경도는 연필경도 측정기로 KS M ISO 15184에 기준하여 PVC Tile의 표면에 45도 각도로 규정된 연필의 심을 대고 500g의 하중으로 5회 왕복 후 긁힘 정도에 따라 평가하였다. 부착력평가는 ASTM D 3359에 근거하여 코팅 층에 cutter로 바둑판 모양의 흠을 낸 후 그 위에 3M 테이프를 잘 밀착시켜 일정한 힘으로 수회 떼어내어 코팅 층과 기재와의 밀착정도를 관찰하였다.
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