KR100368463B1 - 자기정화성 코팅 조성물 및 이를 이용한 금속 코팅물의제조방법 - Google Patents

자기정화성 코팅 조성물 및 이를 이용한 금속 코팅물의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기정화성, 내열성, 내약품성, 내오염성, 항균·탈취능이 우수하도록 메틸페닐실리콘 수지 10∼20중량%와, 이산화망간 30∼40중량%와, 세라믹 안료 10∼20중량%와, 프리트(Frit) 10∼20중량%와, 게르마늄 3∼8중량%와, 참숯 0.5∼1.5중량%와, 크실렌계 용제 10∼20중량%로 구성되는 자기정화성 코팅 조성물과, 상기 코팅 조성물을 각종 금속물에 도포시킨 후 소부 처리하여 금속 코팅물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기와 같이 제조된 금속 코팅물은 내열성, 내약품성, 자기정화성 등이 뛰어나 고온에서 기름을 자체 분해하는 능력이 우수할 뿐 아니라 게르마늄 및 참숯의 바이오 기능에 의해 항균성과 탈취성 또한 우수하다.

Description

자기정화성 코팅 조성물 및 이를 이용한 금속 코팅물의 제조방법{Self-cleaning coating composition and method for metal coated therewith}
본 발명은 자기정화성(自己淨火性, Self-cleaning) 코팅 조성물 및 이를 이용한 금속 코팅물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메틸페닐실리콘 수지(Methyl phenyl silicon resin), 이산화망간, 세라믹 안료, 프리트(Frit), 게르마늄, 참숯 등으로 구성되어 고온에서 기름을 자체분해하는 자기정화성이 우수한 코팅 조성물과 이를 알루미늄 도금 금속, 스테인레스 스틸 등 각종 금속물에 도포시킨 후 소부 처리하여 내열성, 내약품성, 항균성, 내오염성, 2차 오염성, 자기정화성, 항균·탈취능 등이 우수한 금속 코팅물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스렌지, 전자렌지, 그릴, 식기, 냉장고용기, 주방용기, 의료기기 등의 표면재로 사용되는 알루미늄 도금 금속, 스테인레스 스틸 등 각종 금속물은 그 표면에 녹이 스는 것을 방지하고 내산성, 내구성, 내부식성 등을 향상시키기 위하여 합성수지도료를 도포하거나 또는 산화착색을 실시하거나 무기질 법랑 등의 소성도료를 도장하여 사용하였다.
특히, 가스오븐렌지, 가스렌지, 전자렌지, 그릴 등의 외장에는 아크릴 수지와 유기안료를 배합한 소부용도료를 알루미늄 또는 기타 금속물 표면에 도장하여 소부시켜 사용하였다.
그러나, 상기 금속 코팅물들은 조리시 조리물로부터 나오는 동·식물성 기름 등이 내부에 달라 붙어 오염되었을 때 오염부위가 내부이므로 닦기가 용이하지 않았을 뿐 아니라 오염물질이 쉽게 제거되지 않아 이로 인해 곰팡이가 발생하는 등 위생적으로 많은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 알루미늄 도금 금속, 스테인레스 스틸 등 각종 금속물에 견고한 코팅이 가능하며, 고온에서 기름의 자체분해능이 뛰어난 코팅 조성물 및 이를 이용한 금속 코팅물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 자기정화성이 뛰어날 뿐 아니라 내열성, 내약품성, 내오염성, 항균·탈취능이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 금속 코팅물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적들은 메틸페닐실리콘 수지, 이산화망간, 세라믹 안료, 프리트(Frit), 게르마늄, 참숯, 크실렌(Xylene)계 용제 등으로 구성되는 코팅 조성물을 제공함으로서 달성되는데, 상기 코팅 조성물은 소부 온도가 낮아 알루미늄 도금 금속, 스테인레스 스틸 등 각종 금속물에 코팅이 가능하며, 고온에서 기름을 자체 분해하는 능력이 뛰어나고, 게르마늄 및 참숯을 함유하여 항균·탈취능 또한 우수하므로 내부 상태를 항상 청결하게 유지할 수 있어 가스오븐렌지, 가스렌지, 전자렌지, 그릴 등의 내부 코팅에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 메틸페닐실리콘 수지 10∼20중량%와, 이산화망간 30∼40중량%와, 세라믹 안료 10∼20중량%와, 프리트(Frit) 10∼20중량%와, 게르마늄 3∼8중량%와, 참숯 0.5∼1.5중량%와, 크실렌계 용제 10∼20중량%로 구성되는 코팅 조성물과 이를 이용하여 고온에서 기름을 자체분해하는 자기정화성이 우수한 금속 코팅물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 메틸페닐실리콘 수지는 밀착성, 내열성이 우수하며 코팅물의 광택 및 윤기를 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로 첨가후 색변화를 일으키지 않는 장점이 있으며, 10중량% 보다 적게 첨가될 경우에는 코팅물의 광택 및 윤기가 향상되지 않으며 20중량% 보다 많이 첨가될 경우에는 그 첨가 효과가 더 이상 증대되지 않아 비경제적이다.
이산화망간은 뛰어난 기름 분해력을 지니고 있어 가스오븐렌지 등에서 조리시 비산되는 오염물을 자체 분해하는 역할을 하고, 세라믹 안료는 금속과의 밀착성 및 내열성을 향상시키는 역할을 하며 이산화규소(SiO2) 함량이 99% 이상인 것을 사용하는데, 30중량% 보다 적게 첨가될 경우에는 코팅조성물의 오염물 자체 분해능이 나타나지 않으며 40중량% 보다 많이 첨가될 경우에는 그 효과가 더 이상 향상되지 않는다.
또한, 프리트는 고온에서 뛰어난 내열성을 발휘하고, 금속과의 밀착성을 강화시키기 위하여 첨가되는데 10중량% 보다 적게 첨가되거나 20중량% 보다 많이 첨가될 경우에는 코팅 조성물의 금속과의 밀착성이 약화된다.상기 프리트는 불소(F2) 5∼6중량부와, 산화붕소(B2O3) 18∼19중량부와, 산화칼슘(CaO) 12∼13중량부와, 산화바륨(BaO) 12∼13중량부와, 산화아연(ZnO) 5∼6중량부와, 산화니켈(NiO) 2∼3중량부로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 게르마늄은 코팅물의 강도를 높이고 불순한 균 또는 오염물질을 신속히 배출시키는 작용을 하며, 참숯은 산화와 부패를 막고 신선한 상태를 유지시켜 주는 음이온과 유해물질을 제거시키는 원적외선을 방출하며 오염물질에 대한 강한 흡착력을 발취하여 항온·항습 효과가 뛰어나고 특히 냄새 제거 및 항균 효과가 우수하다. 본 발명의 코팅조성물에 상기 게르마늄이 3중량% 보다 적게 첨가될 경우에는 오염물질에 대한 흡착력이 약화되고 8중량% 보다 많이 첨가될 경우에는 상기와 같은 첨가 효과가 더 이상 향상되지 않아 비경제적이다.
또한, 금속물에 균일한 도포가 용이하도록 코팅 조성물에 흐름성을 제공하기 위해 첨가되는 크실렌계 용제는 미네랄 스프리트(Mineral Sprit), 크실렌 중 1종이상을 선택하여 10∼20중량%로 첨가하는데 10중량% 보다 적게 첨가되면 흐름성이 약화되고 20중량% 보다 많이 첨가되면 흐름성이 과도하게 커지는 문제점이 있다. 상기 크실렌계 용제는 미네랄 스프리트 10중량%와 크실렌 5중량%를 사용하는 것이 가장 바람직하다.한편, 본 발명의 코팅 조성물에 있어서 세라믹 안료가 10중량% 보다 적게 첨가되거나 20중량% 보다 많이 첨가될 경우에는 코팅 조성물의 색상이 나빠지며, 참숯이 0.5중량%보다 적게 첨가되면 코팅 조성물의 흡착력이 저하되고 1.5중량% 보다 많이 첨가되면 코팅 조성물의 색상이 너무 어둡게 되는 문제점이 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 코팅 조성물은 메틸페닐실리콘 수지 14중량%와, 이산화망간 35중량%와, 세라믹 안료 15중량%와, 프리트 15중량%와, 게르마늄 5중량%와, 참숯 1중량%와, 크실렌계 용제 15중량%로 구성되는 것이 가장 바람직하며, 상기 조성비로 구성된 코팅 조성물의 제반물성을 하기 표 1에 나타내었다.
제반물성
NO 항 목 물 성
1 비중(25/25℃) 2.21±0.05
2 점도(KU/25℃) 페이스트(Paste) 상태
3 색 상 흑색
4 불휘발분(%) 85↑
이하, 본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 자기정화성 금속 코팅물을 제조하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 코팅물 제조방법은 메틸페닐실리콘 수지 10∼20중량%와, 이산화망간 30∼40중량%와, 세라믹 안료 10∼20중량%와, 프리트(Frit) 10∼20중량%와, 게르마늄 3∼8중량%와, 참숯 0.5∼1.5중량%를 상호 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 링밀(Ring Mill)로 3시간 이상 분산시켜 분산입도 325메쉬의 분말을 얻는 단계와; 상기 분말 혼합물에 크실렌계 용제 10∼20중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계와; 상기 코팅 조성물을 금속물에 120∼150μ두께로 도포하는 단계와; 상기 도포 금속물을 400∼440℃(바람직하게는 420℃)의 온도에서 20∼30분간 소부처리하는 단계와; 상기 코팅물을 냉각처리하는 단계로 구성된다.
본 발명의 금속 코팅물 제조시 상기 금속물의 표면은 불순물을 제거하고 코팅 조성물이 균일하게 잘 융착될 수 있도록 샌드블라스트(Sandblast) 처리를 하는 것이 바람직하며, 본 발명의 코팅 조성물을 금속물에 도포할 때에는 액 자동 도포기(Spray) 또는 정전기 도장 방법을 사용한다.
상기 코팅 조성물의 금속물에의 도포 두께가 120μ보다 얇으면 자기 정화성이 떨어지며, 150μ보다 두꺼우면 크랙이 발생되어 코팅 조성물과 금속물이 분리(탈리)되는 문제점이 있다.본 발명의 소부 온도는 400∼440℃의 저온이어서 금속물에 고열로 인해 휘거나 하는 등의 손상을 주지 않으므로 금속 소재의 특성이 그대로 유지되어 제품의 불량률이 감소되는데, 도포 금속물을 400℃ 보다 낮게 소부처리하면 충분한 표면 경화가 이루어지지 않으며, 440℃ 보다 높은 온도에서 소부처리하면 과열 소부로 코팅된 금속물이 깨지거나 변색되는 등의 변형이 초래된다.그리고 열처리 시간이 20분보다 짧으면 경화가 제대로 이루어지지 않으며, 30분을 경과하면 과소부로 도막이 깨지는 문제점이 있다.
한편, 소부 처리후 냉각 처리 과정은 도포된 코팅 조성물과 금속물의 팽창계수가 서로 잘 조화를 이루게 하여 박리현상을 극소화시키기 위한 것이다.
본 발명의 가장 바람직한 실시예인 상기 표 1의 코팅 조성물을 이용하여 제조된 코팅물의 도막물성을 시험한 결과는 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.
도막물성 1
NO 시험항목 시 험 조 건 결 과
1 외관 육안 이상없음
2 도막두께 도막측정기 건조도막 150∼220㎛
3 광택 60℃ 경면 반사 1 GLOSS ↓(무광)
4 부착성 5㎜ CROSS CUT 테이프 시험 100/100
5 경도 연필 경도 H↑
6 충격성 1/2"×500g×30㎝ 떨어져 나가지 않았음
7 굴곡성 직경 100㎜×15° 벗겨짐이 없었음
8 내염수 5% NaCl×35℃×8시간 가동,16시간 휴식 → 10 CYCLES 벗겨짐이 없었음
9 내비등수성 비등수(90∼100℃)×2시간 침적 벗겨짐이 없었음
10 내알칼리성 3% NaOH ×3시간 침적 벗겨짐이 없었음
11 내산성 3% CH3COOH×3시간 침적 벗겨짐이 없었음
12 내알콜성 메탄올×2시간 침적 벗겨짐이 없었음
13 내가솔린성 휘발유(가솔린) 적신 목면×500g 무게로20여회 문지름. 백화현상 없었음
14 내세제성 20% 중성세제(트리오)×3일간 침적 벗겨짐이 없었음
도막물성 2
NO 시험항목 시 험 조 건 결 과
15 내열성 ① 450℃×3시간 가열② 700℃×3시간 가열 벗겨짐이 없었음
16 냉열 CYCLE 450℃×5분 가열후 찬물에 급냉 → 10 CYCLES 벗겨짐이 없었음
17 내오염성 시험도편위에 ① 양념간장(불고기), ② 20% 설탕물,③ 식용유, ④ 버터, ⑤ 돼지기름, ⑥ 토마토 케찹,⑦ 계란, ⑧ 밀가루를 1 DROP(약 0.1g) 떨어뜨린 후300℃×1시간 가열 도막 박리 및부풀음이 없었음
18 도막감량성 350℃×1시간 예비 가열후 분당 20℃ 속도로 승온시켜 300℃까지 가열후 도막층의 무게손실 측정 1% 이하였음
19 자기정화성(Self-cleaning성) ① 시험도편을 350℃×1시간 예비가열후 데시케이터에서 서냉.② 예비가열 도편에 식용유를 1 DROP(약 3㎎) 적하후 분당 20℃ 속도로 승온하여 오일분해율 측정(열분석기기 이용) 100℃ : 1.5%150℃ : 3.0%200℃ : 5.0%250℃ : 10%300℃ : 30%분해가능
20 2차 오염성 시험도편을 400℃×50시간 1차 가열후 ① 버터,② 식용유, ③ 닭기름, ④ 돼지기름을 도편에1 DROP(약 0.1g) 적하하여 300℃×1시간 가열 벗겨짐이 없었음
21 항균성 시험 1. 시험조건시험균액을 25℃에서 -24시간 배양후 균수 측정(시료표면적은 60㎠)2. 사용공시균주대장균 : Escherichia ATCC 25922고초균 : Bacillus niegaterium ATCC 10773장티프스균 : Salmmella typhimurium KCTC 1925 항균군배양시험기준인 KSM5000-3431 통과
상기 시험 결과에서 본 발명의 금속 코팅물이 내열성, 방식성, 내약품성, 항균·탈취 기능이 뛰어나며, 특히 고온에서의 기름의 자체분해능이 매우 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 메틸페닐실리콘 수지, 이산화망간, 세라믹 안료, 프리트(Frit), 게르마늄, 참숯, 크실렌(Xylene)을 주성분으로 하는 코팅 조성물을 알루미늄 도금 금속, 스테인레스스틸 등 각종 금속물에 도포 후 소부처리하여 제조되는 금속 코팅물은 내열성, 내약품성, 자기정화성 등이 뛰어나 고온에서 기름을 자체 분해하는 능력이 우수할 뿐 아니라 게르마늄 및 참숯의 바이오 기능에 의해 항균성과 탈취성 또한 우수하다.
따라서, 가스오븐렌지, 가스렌지, 전자렌지, 그릴 등 위생적인 환경조성을 요구하는 주방용품의 내장 코팅에 유용하게 사용되어 기름 등의 오염물질 제거가 용이하지 않은 내부를 항상 청결하게 유지시킬 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 메틸페닐실리콘 수지 10∼20중량%와; 이산화망간 30∼40중량%와; 세라믹 안료 10∼20중량%와; 불소(F2) 5∼6중량부와, 산화붕소(B2O3) 18∼19중량부와, 산화칼슘(CaO) 12∼13중량부와, 산화바륨(BaO) 12∼13중량부와, 산화아연(ZnO) 5∼6중량부와, 산화니켈(NiO) 2∼3중량부로 구성되는 프리트(Frit) 10∼20중량%와; 게르마늄 3∼8중량%와; 참숯 0.5∼1.5중량%와; 미네랄 스프리트, 크실렌으로부터 선택되는 1종 이상인 크실렌계 용제 10∼20중량%로 구성되는, 자기정화성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 메틸페닐실리콘 수지 14중량%; 이산화망간 35중량%; 세라믹 안료 15중량%; 불소(F2) 5∼6중량부와, 산화붕소(B2O3) 18∼19중량부와, 산화칼슘(CaO) 12∼13중량부와, 산화바륨(BaO) 12∼13중량부와, 산화아연(ZnO) 5∼6중량부와, 산화니켈(NiO) 2∼3중량부로 구성되는 프리트 15중량%; 게르마늄 5중량%; 참숯 1중량%; 미네랄 스프리트, 크실렌으로부터 선택되는 1종 이상인 크실렌계 용제 15중량%인 것을 특징으로 하는, 자기정화성 코팅 조성물.
  3. 삭제
  4. 메틸페닐실리콘 수지 10∼20중량%와; 이산화망간 30∼40중량%와; 세라믹 안료 10∼20중량%와; 불소(F2) 5∼6중량부와, 산화붕소(B2O3) 18∼19중량부와, 산화칼슘(CaO) 12∼13중량부와, 산화바륨(BaO) 12∼13중량부와, 산화아연(ZnO) 5∼6중량부와, 산화니켈(NiO) 2∼3중량부로 구성되는 프리트 10∼20중량%와; 게르마늄 3∼8중량%와; 참숯 0.5∼1.5중량%를 상호 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 링밀(Ring Mill)로 3시간 이상 분산시켜 분산입도 325메쉬의 분말을 얻는 단계와; 상기 분말 혼합물에 미네랄 스프리트, 크실렌으로부터 선택되는 1종 이상인 크실렌계 용제 10∼20중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계와; 상기 코팅 조성물을 금속물에 120∼150μ두께로 도포하는 단계와; 상기 도포 금속물을 400∼440℃의 온도에서 20∼30분간 소부처리하는 단계와; 상기 코팅물을 냉각처리하는 단계로 구성되는, 자기정화성 금속 코팅물의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 메틸페닐실리콘 수지 14중량%; 이산화망간 35중량%; 세라믹 안료 15중량%; 불소(F2) 5∼6중량부와, 산화붕소(B2O3) 18∼19중량부와, 산화칼슘(CaO) 12∼13중량부와, 산화바륨(BaO) 12∼13중량부와, 산화아연(ZnO) 5∼6중량부와, 산화니켈(NiO) 2∼3중량부로 구성되는 프리트 15중량%; 게르마늄 5중량%; 참숯 1중량%; 미네랄 스프리트, 크실렌으로부터 선택되는 1종 이상인 크실렌계 용제 15중량%인 것을 특징으로 하는, 자기정화성 금속 코팅물의 제조방법.
  6. 삭제
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