KR100507831B1 - 오염방지 코팅용 조성물 및 이에 의해 형성된 코팅막을갖는 제품 - Google Patents

오염방지 코팅용 조성물 및 이에 의해 형성된 코팅막을갖는 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 염류, 계면활성제, 당알코올류 및 수성 매질을 포함하는 오염방지 코팅용 수성 조성물 및 이에 의해 형성된 코팅막을 갖는 제품에 관한 것이다. 본 발명의 오염방지 코팅용 조성물은 유리, 수지, 세라믹 및 금속재료 등에 대해 코팅성이 매우 우수하고, 코팅막의 두께가 두껍기 때문에 고온으로 열처리하는 경우 막의 손상이 거의 없어 기재 표면이 오염되는 것을 효율적으로 방지할 수 있으며, 오염물질이 부착되더라도 물 등으로 세척하여 용이하게 제거할 수 있다.

Description

오염방지 코팅용 조성물 및 이에 의해 형성된 코팅막을 갖는 제품{ANTI-CONTAMINATION COATING COMPOSITION AND ARTICLE HAVING COAT LAYER FORMED USING SAME}
본 발명은 수용성 염류, 계면활성제, 당알코올류 및 수성 매질을 포함하는 오염방지 코팅용 수성 조성물 및 이에 의해 형성된 코팅막을 갖는 제품에 관한 것이다. 본 발명의 오염방지 코팅용 조성물에 의해 형성된 코팅막은 균일하여 오염물질이 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 오염물질이 부착되더라도 물세척으로 용이하게 제거할 수 있다.
종래에는 유리, 수지, 세라믹 및 금속재료 등의 제조, 포장, 보관 및 운반 중에 표면에 오염물질이 부착되는 것을 방지하기 위하여, 기재의 주변환경을 청정하게 유지하거나 기재를 사용하기 전에 표면에 물리적, 화학적으로 부착된 오염물질을 세정에 의해 제거하는 방법이 수행되어 왔다. 하지만, 대용량의 제품을 취급하는 곳에서 주변환경을 청정하게 유지하거나 오염물질을 세제로 제거하는 것만으로 기재 표면을 깨끗하게 유지하는 것은 쉽지가 않다.
최근에, 기재의 표면을 수용성 염류로 도포하여 코팅막을 형성한 후에 표면에 부착된 오염을 물 등으로 세정하는 방법이 제안된 바 있다(일본 특허 공개 공보 평11-35343호 참조). 그러나, 수용성 염류만을 기재에 도포시 코팅성 및 젖음성(wetting)이 좋지 않기 때문에 코팅되지 않는 부분이 상당히 발생할 뿐만 아니라, 표면에 결정이 다량 석출되는 단점이 있고, 코팅막의 두께가 얇아 코팅된 기재를 사용하기 전에 고온으로 열처리하는 경우 코팅막이 손상될 우려가 있으며, 기재를 도포한 후 물 등으로 세정시 세정액이 pH 10 이상의 염기성이기 때문에 환경문제를 유발시킬 수 있다.
한편, 일본 특허 공개 공보 제2000-211947호의 음이온성 계면활성제만을 사용하여 수용성 보호막을 형성하는 경우를 개시하고 있는데, 이 경우 수용성 코팅막의 두께 조절이 쉽지 않고 코팅막의 강도가 약하여 취급시 코팅막의 손상이 일어나기 쉬운 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 유리, 수지, 세라믹 및 금속재료 등의 기재 표면에 손쉽게 도포 가능하여 코팅하고자 하는 부분을 완전하게 코팅처리할 수 있으며, 도포 후에 기재의 표면에 결정이 석출되는 문제점과 도포된 막을 세정하는 경우 발생하는 환경문제를 해결하고, 도포된 기재를 사용하기 전에 고온에서 열처리하는 공정에 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는, 오염방지 코팅용 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은 수용성 염류, 계면활성제, 당알코올류 및 수성 매질을 포함하는 오염방지 코팅용 수성 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 오염방지 코팅용 수성 조성물에 의해 형성된 코팅막을 갖는 제품을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서, 수용성 염류는 예컨대, 탄산염, 중탄산염, 질산염, 황산염, 인산염, 규산염, 붕산염, 유기산염, 및 이들의 복염 등을 사용할 수 있으며, 특히 사붕산나트륨(Na2B4O7)이 바람직하다. 상기 수용성 염류는 0.01 내지 1 중량%의 양으로 사용할 수 있다. 이는 수용성 염류의 양이 0.01 중량% 미만이면 코팅막의 강도가 약하고, 1 중량%를 초과하면 온도·습도 등의 외부 조건에 의해 코팅막의 표면에 결정이 쉽게 석출하기 때문이다.
본 발명에서, 계면활성제로는 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성를 사용할 수 있으며, 예컨대, 직쇄 알킬 설폰산 나트륨, 직쇄 알킬 벤젠 설폰산 나트륨, 폴리비닐설폰산 나트륨, 폴리아크릴산 나트륨, 폴리메타아크릴산 나트륨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올 등이 있으며, 0.0001 내지 1 중량%의 양으로 사용할 수 있다. 이는 계면활성제의 양이 0.0001 중량% 미만이면 충분히 젖음성을 부여할 수 없고, 1 중량%를 초과하면 코팅성을 저해하는 요인으로 작용하기 때문이다. 계면활성제는 수용액의 표면에너지를 낮춤으로써 기재의 표면에서 도포액의 젖음성을 향상시켜 도포가 손쉽게 이루어지도록 하여 코팅성을 향상시킨다.
본 발명에서 특징적으로 사용되는 상기 당알코올류는 단당류 또는 다당류 유도체로서, 구체적으로 소르비톨, 크실리톨, 만니톨 등으로 구성된 군중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 특히 만니톨이 바람직하다. 상기 당알코올류는 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용할 수 있다. 당알코올류의 양이 0.01 중량% 미만이면 코팅막 두께가 너무 얇아 오염방지 효과가 떨어지며, 5 중량%를 초과하면 코팅성을 저해하는 요인으로 작용하기 때문이다.
상기 수용성 염류는 단독으로 사용시 pH 9 이상의 염기성을 나타내지만, 본 발명에서와 같이 당알코올류와 함께 사용되면 전체 조성물의 pH가 중성이 되므로, 본 발명의 조성물은 환경적 측면에서도 매우 우수할 뿐만 아니라 코팅막의 두께를 당알코올류의 첨가량으로 조절할 수 있다는 잇점이 있다.
본 발명의 오염방지 코팅용 조성물은 바람직하게는 수성 매질 중에 수용성 염류 0.01 내지 1 중량%, 계면활성제 0.0001 내지 1 중량% 및 당알코올류 0.01 내지 5 중량%를 포함한다.
본 발명의 오염방지 코팅용 조성물이 적용되는 기재는 다양할 수 있으며, 유리, 수지, 세라믹 및 금속재료 등과 기재표면 위에 유기물이나 무기물이 코팅되어 있는 재료가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 유리재료이다.
또한 본 발명의 오염방지 코팅용 조성물을 기재 위에 코팅하는 방법으로는 통상적인 코팅법이 적용될 수 있으며, 침적법(dip coating), 스프레이법(spray coating), 플로우법(flow coating), 러빙(rubbing) 등이 적용 가능하다.
본 발명의 조성물에 의해 형성된 기재상의 코팅막은 두께가 600 내지 5000Å인 것이 바람직하고, 특히 700 내지 4000Å인 것이 바람직하다.
기재 위에 도포된 막의 제거에는 세정제로서 물을 사용하는 것이 바람직하며, 세정 방법으로는 세정수조에 침적시키거나 초음파장치에 의한 제거, 고압스프레이에 의한 분사 등이 있고, 특히 고압스프레이로 분사하여 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명의 오염방지 코팅용 조성물은 수용성 염류를 주성분으로 하여 물에 대한 용해성이 높으며 코팅성을 향상시키는 계면활성제(음이온성 또는 비이온성 계면활성제)와 망목구조를 형성할 수 있는 당알코올류를 첨가함으로써, 기존의 수용성 염류를 단독으로 사용했을 경우의 단점인 코팅성 저하 문제를 해결하여 손쉽게 코팅 가능하므로 코팅성이 매우 우수하고, 기재표면에 도포된 막을 물로 세척할 경우 오염물질이 쉽게 물에 용해되어 제거될 수 있으며, 도포 후 결정으로 석출되는 문제점을 막을 수 있고, 코팅막의 두께가 두껍기 때문에 기재를 사용하기 전에 고온으로 열처리하는 경우 막이 손상되지 않으므로 수용성 폴리머에 의한 막의 열화 문제 등을 동시에 해결할 수 있다.
본 발명의 오염방지 코팅용 조성물에 의해 형성된 코팅막은 균일하고, 본 발명의 오염방지 코팅용 조성물은 코팅시 코팅막 두께의 조절이 용이하므로 보호막으로써의 기능도 우수하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해서 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
사붕산나트륨(Na2B4O7) 5g, 도데실벤젠설폰산 나트륨(C18H29 SO3Na) 0.01g, 및 만니톨(C6H14O6) 10g을 증류수에 첨가하여 1L용액을 제조한 다음 5시간동안 교반하여, 본 발명에 따른 오염방지 코팅용 조성물을 제조하였다.
<실시예 2 및 3>
상기 실시예 1에서, 만니톨 사용량을 각각 15g 및 20g으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 본 발명에 따른 오염방지 코팅용 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
사붕산나트륨 1g, 도데실벤젠설폰산 나트륨 0.01g, 및 만니톨 1g을 증류수에 첨가하여 1L용액을 제조한 다음 5시간동안 교반하여, 본 발명에 따른 오염방지 코팅용 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
사붕산나트륨 10g을 증류수에 첨가하여 1L용액을 제조한 다음 5시간동안 교반하여 비교예 샘플을 제조하였다.
<비교예 2>
도데실벤젠설폰산 나트륨 0.01g을 증류수에 첨가하여 1L용액을 제조한 다음 5시간동안 교반하여 비교예 샘플을 제조하였다.
<비교예 3>
글루코스 10g을 증류수에 첨가하여 1L용액을 제조한 다음 5시간동안 교반하여 비교예 샘플을 제조하였다.
코팅막의 제조
넓이 30cm X 30cm의 소다라임 유리를 증류수와 1 중량% 세륨옥사이드(CeO2) 연마 슬러리를 사용하여 러빙으로 표면의 이물질을 제거하고 증류수로 여러번 세척한 후 상온에서 건조하였다. 건조된 소다라임 유리를 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 오염방지 코팅용 조성물에 침적법으로 3초동안 침적시킨 후, 120℃로 유지되는 건조기에서 1분간 건조하여 오염방지 수용액으로 코팅된 유리를 제조하였다. 단, 실시예 4의 오염방지 코팅용 조성물에 침적시킨 유리는 40℃로 유지되는 건조기에서 1분간 건조하였다.
코팅막의 물성 평가
상기와 같이 유리 기재상에 형성된 코팅막의 물성을 다음과 같이 평가하였다.
우선, 상기 유리 기재의 코팅막을 육안으로 관찰하여 건조 후의 코팅성을 조사하였으며, 코팅막의 두께는 엘립소미터(ellipsometer; Plasmos사, 독일, SD2002LA)를 이용하여 측정하였다. 또한, 고온에서의 열화 여부를 조사하기 위하여 상기 유리 기재를 460℃에서 2시간 열처리한 후, 코팅막의 표면 상태를 관찰하였으며, 세정과정에서의 코팅막의 제거성을 조사하기 위하여 상기 유리 기재를 증류수를 사용하여 3.0bar 압력으로 1분간 세척한 후의 막제거성을 육안으로 관찰하였다.
상기 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
건조후 코팅성 건조후 막두께(Å) 열처리후 표면상태 막제거성
실시예 1 ◎ 2000 ◎ ○
실시예 2 ◎ 2400 ◎ ○
실시예 3 ◎ 3500 ◎ ○
실시예 4 ◎ 1000 ◎ ◎
비교예 1 × 300 × -
비교예 2 △ 500 × ○
비교예 3 × 500 × ○
◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 보통, ×: 불량
상기 표에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 오염방지 코팅용 조성물을 유리 기재 위에 코팅시 건조 후 코팅성이 우수하고, 두꺼운 코팅막을 형성함을 알 수 있으며, 열 처리후 표면 상태 및 세정후 막 제거성도 우수함을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 오염방지 코팅용 조성물은 유리, 수지, 세라믹 및 금속재료 등에 대해 코팅성이 매우 우수하고, 장시간 보관에 따른 결정석출이 없으며 코팅막의 두께가 두껍기 때문에 기재를 사용하기 전에 고온으로 열처리하는 경우 막의 손상이 거의 없고 도포한 막을 물 등으로 세정할 경우 세수되어 나온 폐수가 환경문제를 일으키지 않는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 수용성 염류 0.01 내지 1 중량%, 계면활성제 0.0001 내지 1 중량%, 당알코올류 0.01 내지 5 중량% 및 나머지 양의 수성 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지 코팅용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 염류가 탄산염, 중탄산염, 질산염, 황산염, 인산염, 규산염, 붕산염, 유기산염, 및 이들의 복염 중에서 선택된 하나 이상임을 특징으로 하는 오염방지 코팅용 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용성 염류가 사붕산나트륨임을 특징으로 하는 오염방지 코팅용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제가 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제임을 특징으로 하는 오염방지 코팅용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 당알코올류가 소르비톨, 크실리톨 및 만니톨 중에서 선택된 하나 이상임을 특징으로 하는 오염방지 코팅용 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 당알코올류가 만니톨임을 특징으로 하는 오염방지 코팅용 조성물.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 오염방지 코팅용 조성물에 의해 형성된 코팅막을 포함하는 제품.
  9. 제8항에 있어서,
    코팅막의 두께가 600 내지 5000Å인 제품.
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