KR100496678B1 - 은페인트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기, 도기, 본차이나, 법랑 등의 도자기로 제작된 그릇의 표면에 도포한 후 고 고온에서 소성하여 은(Ag, Silver) 표면을 갖는 도자기를 제조하기 위한 귀금속분말을 안료로 하는 페인트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입경이 50 나노미터~20 마이크로미터의 은(Ag)분말 20~70중량%, 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 5~40 중량%, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcochol) 1~10 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스(hydroxy ethyl cellulose) 1~10 중량%, 메틸 또는 에틸 알코올 20~70중량%, 이소프로필알코올 1~10중량%, 습윤분산제 1~5 중량%, 소포제 1~5 중량%를 포함하는 은 페인트 조성물과, 이를 혼합한 후 교반, 분산하여 제조한 페인트를 도자기 표면에 도포하여 전기 또는 가스 가마를 이용하여 낮은 온도로부터 점차적으로 가열하여 800~900도에 소성한 후 표면을 연마하는 은식기 등의 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 은식기 등에 관한 것이며, 이러한 은식기는 다른 물질이 함유되지 않은 은(Silver) 고유의 귀금속 표면을 가질 수 있다.

상기 은 페인트 조성물을 이용하여 도자기 표면에 코팅하여 소성한 식기 등은 기존의 은용융방법으로 제조한 은식기보다 은의 사용량을 획기적으로 줄여 제조원가를 낮출 수 있으며, 기존의 은식기 등이 가지는 은고유의 중량감으로 인한 무게를 훨씬 가볍게 할 수 있을뿐 아니라 기존의 은식기 등이 가지는 항균성, 심미성, 예술성 등을 그대로 가지는 은식기를 제조할 수 있다.

Description

은페인트 조성물{Silver paint composition}

본 발명은 도자기제 그릇의 표면에 은분말을 안료로 하는 페인트를 도포하고 소성하여 은식기를 제조할 수 있는 은페인트 조성물과 이를 사용한 은식기의 제조방법 및 그 제조방법으로부터 제조된 은식기에 관한 것으로, 발명이 속하는 기술 분야로는 도자기용 안료제조기술, 페인트 제조기술, 고온소성시 안료의 안정화 기술, 은식기 제조기술 분야 등이다.

도자기용 안료제조기술에 관하여 일반적으로 안료 입자의 크기가 1 마이크로미터에서 수백 마이크로미터까지 여러 가지 크기의 입자를 사용하고 있지만, 입자의 크기가 도자기의 소성된 후 표면의 상태에 매우 큰 영향을 미치므로 가능한 한 입자의 크기를 잘게 부수어 사용하기 위하여 각종 분쇄기 및 밀(MILL)을 이용해 입자의 크기를 작게 만들려는 노력을 계속해 왔다. 본 발명을 위한 은분말의 경우 화학 환원법으로 제조되어 수십 나노미터에서 수 마이크로미터 급을 사용하고 입자의 형상을 편평화(Flake)한 제품을 사용하여 도자기 소성 후 표면 상태가 매우 깨끗하고 표면의 강도가 매우 강하다.

도자기의 고온 소성 시 안료의 안정화 기술과 관련 해서는 페인트의 용제 및 바인더가 매우 중요한 역할을 하게 되는데, 일반적으로 저온 건조용 페인트의 경우 바인더가 경화 후에도 도막의 내부에 고착되어 안료와 피 도막 표면을 붙잡아 주는 역할을 계속 수행해 주는데 반하여, 고온 소성용 페인트는 가마의 온도 상승 중에 바인더가 연소되어 기화되는 특성이 있으므로 소성 후에 안료와 피 도막 사이에는 아무것도 남지 않아도 피도막과 안료가 강하게 접착될 수 있는데, 이 기술은 금속분말의 소결 특성을 이용하여 피도막에 안료를 부착하는 방법으로 소성로 내부의 온도가 상승하면 금속분말의 내부에서 전자가 방출되어 금속분말 사이의 간극을 매워 금속분말간의 결합력을 높이는데 일반적으로 소결의 원리 라고 한다. 금속분말은 섭씨 500도 부터 전자를 방출하여 소결을 시작하는데 이때까지 금속 분말들을 견고히 붙잡고 있어야 분말들간의 소결 강도가 좋아지며 도막의 평활도가 좋아진다. 이를 위하여 일반적으로 프릿트(Frit) 라고 하는 실리카 계열의 첨가제를 바인더와 함께 사용하는 것이 일반적인 방법이지만, 이는 금속분말의 순도를 떨어뜨리고 안료의 색상을 변화 시키는 원인이 되어 도막의 품질을 저하시키는 결과로 나타나게 된다.

은식기의 제조 기술과 관련하여 예로부터 많이 사용된 은식기의 제조방법은 은의 융점보다 높은 고온에서 가열하여 액상으로 만들어 주물틀에 부어 냉각시키는 방법을 주로 사용했으며 현대에 들어와 은을 판재 형태로 만들어 프레스로 압력을 가하여 성형하여 그릇을 제조하는 두 가지 방법이 주로 사용되었으며, 전기가 통할 수 있는 다른 금속의 표면에 은을 전기 도금하는 방법이 많이 사용되고 있다. 은을 용융하여 주물 틀에 부어 만드는 방법과 은 판재를 이용하는 방법은 대량 생산이 가능하고 다양한 형태의 그릇을 만들 수 있지만 은의 사용량이 많아서 가격이 매우 높은 단점이 있다. 이것이 은식기의 대중화를 막은 요인이다. 전기도금 방법은 은의 사용량이 적고 저렴한 가격의 식기를 만들 수 있지만 은의 표면접착강도가 약하여 시간이 지나면 표면이 벗겨지는 단점이 있으며, 전기가 통하지 않는 도자기 류의 그릇에는 도금을 할 수 없는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 개선하기 위하여 귀금속 은분말을 안료로 하여 유기바인더, 용제를 혼합하여 도자기에 도포 가능한 은페인트 조성물을 제조하고, 이 은페인트 조성물을 도자기 및 도자기제 식기에 도포하여 고온 소성하여 도장성과 작업성이 우수하고 저자극성 용제를 사용하여 냄새 저하 및 소지와의 부착성 향상 등 각종 물성이 우수하며 저가격, 고품질의 은제 식기를 제조하는 방법 및 그 제조방법으로부터 제조된 은제 식기 등을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 은페인트 조성물은, 자기, 도기, 본차이나, 법랑 등의 표면에 도포하기 위한 금속분말을 안료로 하는 은페인트 조성물로서, 평균 입경 100 나노미터(바람직하게는 50나노미터) ~ 20 마이크로미터의 은(Ag)분말 20~70중량%, 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 5~40 중량%, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcochol) 1~10 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스(hydroxy ethyl cellulose) 1~10 중량%, 메틸 또는 에틸 알코올 20~70중량%, 이소프로필알코올 1~10중량%, 습윤분산제 1~5 중량%, 소포제 1~5 중량%를 포함한다.여기서, 상가 은분말은 평평한 형태의 판상형(Flake type)인 것이 바람직하다.또한 본 발명에 따른 상기 은페인트 조성물을 사용하여 은식기를 제조하기 위한 방법은 상시 은페인트 조성물을 혼합하여 교반하는 단계와; 상기 교반된 조성물을 상기 자기 등의 표면에 도포하여 상온에서 건조하는 단계와; 상기 조성물이 도포되고 건조된 자기 등을 전기 혹은 가스 가마를 이용하여 800 내지 900도에 소성하는 단계와; 상기 소성된 자기 등의 표면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.바람직하게는 상기 제조방법은 상기 연마단계를 거친 자기 등을 세척하는 단계를 더 포함한다.또한 본 발명에 따른 은식기는 상기 제조방법에 따라 제조된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자기, 도기, 본차이나, 법랑 등의 도자기제 표면에 도포하고 고온에 소성하여 은(Ag, Silver) 표면을 갖는 도자기를 제조하기 위한 금속분말, 더욱 상세하게는 평균 입경 100 나노미터, 바람직하게는 50나노미터 에서 20마이크로미터 크기의 은분말을 안료로 하는 은페인트 조성물에 관한 것으로서, 유기바인더와 용제를 혼합하여 제조한 은 페인트 조성물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

안료로 사용되는 페인트용 은분말로는 전체 페인트 조성물 중에 20~70 중량% 함유하는 것이 바람직하며, 만일 20 중량% 미만이 되면 도자기와 코팅층 두께가 너무 얇게 되어 도자기에 크랙이 발생하고 부착성이 현저하게 떨어지는 문제가 있고, 70 중량% 보다 과량으로 사용하게 되면 안료 대비 바인더 함량의 부족으로 부착성이 현저하게 떨어지는 문제가 있고, 또한 비중이 큰 금속 코팅층이 도자기의 중량감을 증가시켜 심미성과 경제성을 저하시키는 문제가 있다. 은분말의 형태는 구상 또는 불규칙 상의 분말, 평평한 형태의 판상형(Flake type)등을 주로 사용할 수 있으며 바람직하게는 판상형이 좋다. 판상형의 금속 은분말을 사용하면 도자기와의 접촉면이 넓어지고 코팅층이 평활화되어 심미성이 우수하게 된다. 판상형(Flake type)의 은분말은 금속분말 제조분야에서 널리 알려진 통상의 화학환원법으로 제조된 구상 또는 불규칙 상의 분말을 스텐레스제 볼(Ball)로 수시간 밀링작업을 하여 판상형으로 제조한 것이 사용된다.

은금속 입자의 입경은 평균 입경이 50 나노미터에서 20마이크로미터인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 전체적으로 입자 분포도가 넓은 것이 판상형으로 제조시 표면의 치밀도가 높아서 좋다. 그리고, 본 발명에 사용되는 귀금속 은분말은 99%이상의 순도를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 은페인트 조성물의 유기 바인더는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyllolidone), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol)등의 친수 고분자와 다량의 극성기(수산기)를 함유하는 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스 등의 셀룰로스계를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 평균분자량이 폴리비닐리돈은 3만이상, 폴리비닐알코올은 3만이상을 사용하는 것이 좋으며, 셀룰로스는 하이드록시에틸 셀룰로스(Hydorxyethyl cellulose)를 사용하는 것이 좋다. 또한 전체 페인트 조성물중에 폴리비닐피롤리돈은 5~40 중량%, 폴리비닐알코올은 1~10 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스는 1~10 중량% 함유하는 것이 바람직하며, 만일 폴리비닐리돈이 5중량% 미만이면 바인더의 조막형성력이 저하되어 소지와의 부착성 등 물성 저하의 원인이 될 수 있고 40중량% 보다 과량이면 금속 은분말의 코팅층이 너무 얇게 되어 도자기의 표면에 크랙을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 폴리비닐알코올, 하이드록시에틸 셀룰로스의 첨가량이 10 중량% 초과되면 페인트의 점도가 과다하게 상승되어 도자기에 도포시의 작업성이 문제가 되고 건조속도가 느리게 되며 도자기 표면이 균일하지 못하며 코팅층이 너무 두껍게 되어 원가 상승의 원인이 된다.

본 발명에 사용되는 용제는 유기바인더와 은분말에 대하여 상용성을 지니는 것으로 예를 들면 메틸 알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 이소프로필알코올(2-프로판올), 노말프로필알코올, 벤질알코올등의 알코올류가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 저비점 용제로 메틸알코올과 에틸알코올이 좋으며 고비점 용제로는 이소프로필알코올이 좋다. 또한 전체 페인트 조성물 중에 20~70중량% 함유하는 것이 바람직하며, 저비점 용제로 메틸알코올 또는 에틸알코올은 20~70 중량%, 고비점 용제로는 이소프로필알코올은 1~10 중량% 사용하는것이 좋다. 만일 메틸알코올 또는 에틸알코올이 20중량% 미만이면 유기바인더의 조막 형성을 돕지 못하여 도자기와의 부착성 등 물성 저하의 원인이 될 수 있고, 70 중량% 보다 과량이면 건조속도가 느리게 되며 은분말의 코팅층이 너무 얇게 되어 도자기 표면에 크랙을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 또한 저비점 알코올만 단독으로 사용시에는 건조속도가 너무 빨라서 작업성, 도포성 등에 문제가 있고 고비점 용제로 이소프로필알코올을 10 중량% 보다 과량으로 사용하게 되면 오히려 건조속도가 느려저 조막성에 문제를 일으킨다.

또한 상기 페인트 조성물에는 은분말의 침강방지와 분산성을 향상시키기 위해 습윤분산제를 1~5 중량%, 기포방지를 위해서 소포제를 1~5 중량% 사용하는 것이 바람직하며, 비중이 높은 은 분말을 안료로 이용한 페인트의 경우 안료의 침강현상 및 응집으로 인하여 제대로 도자기 표면에 균일하게 도포하기가 어려우므로 이를 개선하기 위하여 유기계, 무기계 습윤분산제를 사용하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 은식기의 제조방법의 제조공정도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 제조방법의 제조공정에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 2와 같이 먼저 상기 조성을 갖는 유기바인더의 각각의 성분을 청량하여 혼합기에 넣고 유기용제, 소포제, 습윤분산제를 넣고 완전히 용해 및 혼합될 때 까지 교반한다. 다음에 은분말을 청량하여 넣고 용제, 소포제 및 습윤분산제가 은분말에 충분히 wetting 될 때까지 오랜 시간 교반하여 은페인트 조성물을 제조한다.

상기와 같은 은페인트 조성물을 혼합하여 교반, 분산한 후 자기, 도기, 본차이나, 법랑 등의 도자기 표면에 도포하여 상온 건조한다. 그런 다음 전기 혹은 가스 가마를 이용하여 800~900도에 소성한 후 표면을 연마하고 세척하여 은(Silver) 고유의 귀금속 표면을 갖는 은식기를 제조한다. 제조된 은도자기의 표면은 도 1에 나타나 있는 은식기의 상세도와 같이 도자기 내부의 소지(흙)층(A) 위에 유약층(B)의 표면에 은 페인트층(C)으로 구성되어 각 층간의 결합도가 매우 높은 귀금속 도자기를 제조할 수 있다.본 발명에 따른 실시예와 비교예 1 내지 3은 표 1에 나타낸 조성을 사용한 은페인트 조성물을 사용하여 본 발명의 은식기의 제조방법에 따라 제조하였다. [표 1]

구분		실시예	비교예1	비교예2	비교예3
구성성분(중량%)	은	35	35	35	35
	소포제	1.5	1.5	1.5	1.5
	습윤분산제	3.5	3.5	0	3.5
	폴리비닐필로리돈	10	10	13.5	10
	폴리비닐알코올	5	10	5	5
	하이드록시에틸셀룰로스	5	0	5	5
	에틸알코올	35	35	35	40
	메틸알코올	0	0	0	0
	이소프로필알코올	5	5	5	0

[표 2]

구분	실시예	비교예1	비교예2	비교예3
건조성	양호	양호	양호	불량
도포성	양호	양호	불량	양호
부착성	양호	양호	불량	양호
표면상태	양호	불량	양호	불량

상기 표 2는 상기 실시예와 비교예 1 내지 3의 은페인트 조성물을 사용하여 제조한 은식기의 건조성, 도포성, 부착성 및 표면상태에 대해 실험을 한 결과를 나타낸 것이다.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예는 도자기와의 부착성이 우수하고 도자기 표면의 평활성, 도포성, 작업성 등의 물성이 우수하고 분산성이 우수한 은식기를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이에 대해 비교예 1에 유기바인더로서 하이드록시에틸 셀룰로스를 사용하지 않은 경우 소지와의 표면상태가 좋지 않음을 알 수 있으며 비교예 2에 습윤분산제를 사용하지 않은 경우 페인트의 도포성과 소지와의 부착성이 나쁨을 알 수 있으며 비교예 3에 용제로 이소프로필알코올을 함유하지 않은 경우 건조성과 소지와의 표면상태가 좋지 않음을 알 수 있다.본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 제조와 분석실험 가운데 몇 개를 예만을 들어 설명하는 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 저렴한 가격의 은식기(실버웨어)를 만들기 위하여 고안되었다. 은식기는 역사 초기 시대부터 사용되어 왔으며 은의 항균성과 귀금속 고유의 아름다움으로 인해 많은 사람들로부터 그 가치를 인정받고 널리 사용되어 왔지만 가격이 너무 고가인 관계로 서양에서는 귀족의 전유물이 되었으며, 우리나라에서도 왕실에서만 일부 사용하는 귀한 그릇으로 인정되어 왔다.

은의 효능으로는 수 분내에 600여종의 세균을 죽이는 강력한 항균 기능과, 세균성 냄새에 대한 탈취기능, 은의 뛰어난 전도성을 이용한 전자파차폐효과 등이 알려져 있어서 전자부품의 재료로도 널리 이용되고 있다.

본 발명은 현재 우리 일상 생활에서 널리 이용되고 있는 도기, 자기, 골회자기(bone china) 등의 도자기 및 도자기재 그릇의 표면에 은을 안료로 하는 페인트를 도포하고 소성하여 은식기를 제조한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상기 은페인트 조성물을 이용하여 도자기 표면에 코팅하여 소성한 은식기 등은 기존의 은용융방법으로 제조한 은식기보다 은의 사용량을 획기적으로 줄여 제조원가를 낮출 수 있으며, 기존의 은식기 등이 가지는 은고유의 중량감으로 인한 무게를 훨씬 가볍게 할 수 있을뿐 아니라 기존의 은식기 등이 가지는 항균성, 심미성, 예술성 등을 그대로 가질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 도자기용 은페인트 조성물은 분산성 및 Spray coating 특성이 우수할 뿐 아니라 유동성 및 분산성이 양호한 유기바인더와 그에 따른 소지와의 접착성이 우수하여 은(Silver) 고유의 귀금속 표면을 갖는 은식기의 제조가 가능하다는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 은페인트 조성물을 사용한 은식기의 제조방법에 따라 제조된 은식기.

도 2는 본 고안에 따른 은식기의 제조방법의 제조공정도.

Claims (5)

1. 자기, 도기, 본차이나 또는 법랑의 표면에 도포하기 위한 금속분말을 안료로 하는 은페인트 조성물로서,

   평균 입경 50 나노미터~20 마이크로미터의 은(Ag)분말 20~70중량%, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone) 5~40 중량%, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcochol) 1~10 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스(hydroxyethyl cellulose) 1~10 중량%, 메틸 또는 에틸 알코올 20~70중량%, 이소프로필알코올 1~10중량%, 습윤분산제 1~5 중량%, 소포제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 은페인트 조성물
2. 제 1항에 있어서,

   상기 은분말은 평평한 형태의 판상형(Flake type)인 것을 특징으로 하는, 은페인트 조성물.
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