KR100546820B1 - 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의사용방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 300나노미터 이하의 실버 입자를 전착 도료내에 함유시킴으로써 층 분리 현상이 발생하지 않으면서도 지속적인 항균성을 발휘하는 동시에 금속표면에 대한 강한 부착력 및 복잡한 성형물에 대한 우수한 코팅성을 갖는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물은 공기 청정기의 금속 필터, 에어컨의 금속 열교환기, 세탁기의 드럼의 금속 내외부, 도금된 플라스틱 케이스 등의 항균 기능이 요구되는 복잡한 형상의 금속제품의 표면에 코팅 처리되어 우수한 항균성을 부여할 수 있는 이점이 있다.
나노실버 입자, 양이온 전착, 항균, 방균, 부착성

Description

나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의 사용방법{Electrodeposition coating composition containing nano silver particles and using method thereof}
본 발명은 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 300나노미터 이하의 실버 입자를 전착 도료 내에 함유시킴으로써 층분리 현상이 발생하지 않으면서도 지속적인 항균성을 발휘하는 동시에, 금속표면에 대한 강한 부착력 및 복잡한 성형물에 대한 우수한 코팅성을 갖는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
전기영동(Electrophosis) 현상은 1889년 모스크바 대학의 Reuss에 의해서 처음 발견되었다. 현재까지 전기영동에 근거한 많은 공정이 개발되었는데 고분자 필름의 부착, 라미네이트, 세라믹 박막으로의 응용이 그것이다. 이들 공정의 일부는 상업화되었으며, 특히 최근에 관심이 되고 있는 분야는 양이온 전착(Cathodic Electrodeposition)이다.
전착(Electrodeposition)은 필름두께 균일성, 및 부착속도 제어가 용이하며, 특히 높은 도착효율과 환경 친화적인 장점 때문에 최근 많은 연구가 지속되고 있 다. 전착은 전기장(Electric field)을 이용하기 때문에 복잡한 성형물의 균일한 필름의 형성, 다공질 피도물의 침투 및 미세 패터닝된 기재의 부착에 용이하다.
1960년대 초 전착은 자동차 차체의 프라이머 코팅에 처음 적용되어 현재는 전세계의 모든 자동차 코팅공정에 적용되고 있다. 또한, DVD 및 CD 드라이버의 모터 코아코팅, 인쇄회로기판(PCB)의 미세패터닝, 칼라필터 제조, 세라믹코팅 등 정밀소재 가공으로 기술이 확대되고 있다. 그동안 전착 기술은 많은 기술적 발전이 이루어져 왔는데, 한외 여과막 적용에 의한 도료 이용효율 증대 및 폐수 감소, 부식 방지 성능이 향상된 에폭시 양이온 전착, 소부에너지 절감을 위한 저온소부 전착, 광경화 전착 등이 그것이다.
한편, 최근 들어 각종 금속 소재에 다양한 기능성이 요구되고 있는데, 특히 항균성능에 대한 수요가 증대되고 있다.
예를 들어, 에어컨 및 공기 청정기의 필터 등은 각종 세균류 및 곰팡이 등이 번식하기 쉬워 악취를 발생하기도 하며, 심지어는 인체에 유해한 세균이 번식하여 각종 질병을 유발하기도 하고, 병원성 대장균 O-157에 의한 식중독, 목욕탕에서 발생하는 폐렴을 일으키는 레지오넬라균 등의 심각한 사회문제를 유발시키기 때문에 이를 방지하기 위한 고기능성 항균도료가 요구되고 있다.
이와 관련하여, 플라스틱에 세균이나 곰팡이의 번식을 방지하기 위한 종래의 기술을 살펴보면, 방균제 또는 항균제를 혼용하는 방법이 과거부터 사용되어 왔다.
예를 들어, 미국 특허 제4,683,080호에 개시된 10,10-옥시비스페녹시 이르신(OBPA) 방균제는 유기 비소계 화합물로서 비소가 인체에 축적되어 신장이나 간장의 조직을 파괴하는 무서운 물질로 알려져 인체에 치명적인 해를 끼지는 단점이 있으며, 타벤다졸(TBZ)는 방균제로서 효과가 광범위하지 못하여 방균력이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 국내 공개특허 제94-14561호에는 방균제와 열안정제를 사용하여 항균력을 부여하는 방법이 소개되어 있으나, 플라스틱 수지내에 첨가하는 방식으로 인체에 해로울 뿐만 아니라, 항균력이 우수하지 못하다.
각종 유기계 항균 화합물을 살균제, 보존제, 방부제 등으로 코팅제에 혼합 사용하는 것은 공지의 사실이다. 또한, Nageli 등은 무기물 중의 일부 금속에 항균성이 있다는 점을 개시하였고, 이러한 성질을 이용하여 사용되고 있는 금속이 함유된 항균성 화합물은 Disinfection, Sterilization, and Preservation; 3rd Edition, Seymours. Block, Lea Febiger (1983)에 상세하게 소개되어 있다.
그러나, 상기 문헌 및 각종 특허에 나타나 있는 화합물은 기본적으로 탄화수소계 화합물로서, 수용성이거나 친수성 화합물이므로 플라스틱, 유성도료, 레진 등의 소수성 물질에 적응하기 어렵고, 특정 균에 대해서만 항균력을 갖는 경우가 대부분이기 때문에 사용 범위에 있어서도 제한된다. 또한, 무기계 항균제의 경우에도 그 자체가 친수성을 띠고 있어서, 소수성 물질이나 제품에 적용하기가 용이하지 않으며, 특히 균일한 분산성에 큰 문제점을 가지고 있다.
상술한 바와 같이, 기존의 코팅조성물은 이들 항균제를 단순 혼합하여 사용하기 때문에 외관, 내마모성, 내오염성, 내약품성 등을 향상시키는 역할은 하였으나, 항균성 등은 소비자의 욕구를 완전히 충족시킬 수 있는 수준이 아니다. 또한, 에어필터와 같은 가는 기공을 갖는 복잡한 모양의 소재의 코팅에는 스프레이 코팅 및 딥 코팅과 같은 기존의 코팅 방식을 적용하기가 어렵다.
이에 본 발명에서는 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구를 거듭한 결과, 300나노미터 이하의 실버 입자를 전착 도료 내에 함유시킴으로써 금속기재의 표면에 대한 강한 부착력 및 우수한 코팅성을 가지며, 지속적인 항균성을 발휘할 수 있는 전착 도료 조성물을 얻을 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 층분리 현상이 발생하지 않으면서도 지속적인 항균성을 발휘하는 동시에, 금속표면에 대한 강한 부착력 및 복잡한 성형물에 대한 우수한 코팅성을 갖는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전착 도료 조성물의 사용방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물은 열경화형 전착 도료 또는 광경화형 전착 도료 65∼99.99999중량% 및 300나노미터 이하의 입경을 갖는 나노실버 콜로이드 0.00001∼35중량%를 포함한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물의 사용방법은 상기 나노실버 전착 도료 조성물을 항균 기능이 요구되는 금속제품의 표면에 전착 코팅하여 이루어진다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 전기장(electric field)을 이용하여 복잡한 성형물에도 쉽게 균일한 도막 두께로 코팅할 수 있는 전착 코팅방법을 적용하기 위하여 300 나노미터 이하의 실버 입자를 전착 도료내에 함유시킴으로써 금속표면에 대한 강한 부착력 및 복잡한 성형물에 대한 우수한 코팅성을 가질 뿐만 아니라, 지속적인 항균성을 발휘하는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물 및 이의 사용방법이 제공된다.
본 발명의 나노실버 전착 도료 조성물은 (1) 열경화형 전착 도료 또는 광경화형 전착 도료 65∼99.99999중량%, 및 (2) 300나노미터 이하의 입경을 갖는 나노실버 콜로이드 0.00001∼35중량%를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 광경화형 전착 도료는 특별히 한정되지 않고, 당해분야에 공지된 기술에 따라 제조된 모든 광경화형 전착 도료가 포함된다.
바람직하게는, 상기 광경화형 전착 도료는 본 출원인에 의한 국내특허출원 제2003-24754호에 개시된 바에 따라 제조될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 상기 광경화형 전착 도료는 비닐기를 함유한 양이온 아크릴 공중합체 1∼85중량%, 1관능성 또는 다관능성 아크릴 단량체, 또는 비닐에테르 단량체 3∼65중량%, 자외선 광 개시제 1∼7중량%, 및 나머지는 물로 이루어진다.
본 발명에서 사용되는 열경화형 전착 도료는 특별히 한정되지 않고, 당해분야에 공지된 기술에 따라 제조된 모든 열경화형 전착 도료가 포함된다.
바람직하게는, 상기 열경화형 전착 도료는 폴리에폭사이드-아민수지, 폴리아크릴수지 및 폴리우레탄수지로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 열경화형 수지 30∼70중량%, 및 차단된 폴리이소시아네이트 및 멜라민으로부터 하나 이상 선택된 열경화제 30∼70중량%로 이루어진다.
상기 열경화형 전착 도료 가운데 가장 대표적인 열경화형 에폭시-아민 전착 도료를 일례로 설명하면 다음과 같으나, 본 발명의 열경화형 전착 도료가 이에 한정되는 것은 아니다.
열경화형 수지인 폴리에폭사이드-아민 양이온 수분산 수지를 제조하기 위해 사용되는 폴리에폭사이드 수지는 분자당 각종의 에폭사이드 당량을 가지며, 바람직하게는 2개 이상의 1,2-에폭사이드기를 갖는다.
폴리에폭사이드에 관한 내용은 잘 알려져 있다. 예를 들면, 이들 폴리에폭사이드들은 미국 특허 제2,467,171호, 제2,716,123호, 제3,053,855호, 및 제3,075,999호 등에 공지되어 있다. 바람직한 폴리에폭사이드의 예는 폴리페놀의 폴리글리시딜 에테르 또는 비스페놀 A와 같은 아로마틱 폴리올의 폴리 글리시딜 에테르 들이다. 이러한 폴리에폭사이드는 알카리 존재하에 에피클로로 히드린 또는 디클로로 히드린과 같은 에피할로히드린 또는 디에피할로히드린과 아로마틱폴리올의 에테르 반응에 의해서 제조될 수 있다.
한편, 폴리히드릭물질의 폴리글리시딜 에테르의 분자량 증가는 아로마틱디올의 폴리글리시딜 에테르와 에폭사이드기와 반응할 수 있는 폴리올의 반응에 의해서 가능하다. 적용 가능한 폴리올의 예는 에틸렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에닐 렌 글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 비스페놀-A이다.
폴리에폭사이드의 분자량은 적어도 300 이상, 바람직하게는 300 내지 3000의 값을 갖는 것이 좋다. 이러한 폴리에폭사이드는 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올 등으로 사슬 연장이 되는데, 이러한 사슬연장에 관해서는 미국 특허 제4,468,307호 및 제4,148,772호에 공지되어 있다.
사슬 연장된 폴리에폭사이드는 이어서 1개 이상의 아민기를 갖는 폴리아민을 형성하는데, 이때 사용되는 아민은 케톤에 의해 차단되고 1개 이상의 2급 아민을 갖고 있는 케티민 유도체가 바람직하다. 상기 케티민기는 미국 특허 제4,104,147호에 소개되어 있으며, 물 속에 분산됨에 따라 폴리에폭사이드-아민 들로 사용될 수 있는데, 메틸에탄올 아민, 디에탄올 아민 등이 그 예이다. 폴리에폭사이드와 반응하는 아민 반응은 폴리에폭사이드와 아민의 혼합에 의해서 일어난다. 반응은 용매 없이 또는 선택적으로 용매를 사용할 수 있다. 반응은 발열반응이며 선택적으로 냉각이 필요하고, 일반적으로 50 내지 150℃ 이상의 온도유지가 필요하다.
폴리에폭사이드-아민 반응 종료 후, 경화제가 첨가되며 이때 첨가되는 경화제의 양은 폴리에폭사이드-아민 수지에 대하여 30∼70중량%가 전착 도료에 요구되는 경화밀도를 충족시켜준다는 면에서 바람직하다.
경화제는 차단된 이소시아네이트가 주류를 이루는데, 이러한 차단된 이소시아네이트 경화제를 소부시 차단제가 해리되어 이소시아네이트 작용기를 생성하고, 생성된 이소시아네이트는 수지 골격내에 존재하는 여러 반응기와 반응하여 가교가 일어난다. 따라서, 경화온도는 주로 차단제가 해리되는 온도에 좌우되며, 이소시아네이트의 차단제의 선정이 원하는 경화조건에 맞는 경화제를 제조하는데 조건이 된다.
경화제 제조에 사용되는 이소시아네이트로는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 4-메틸-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 디아니시딘 이소시아네이트 등이 있다. 이러한 이소시아네이트는 다양한 차단제로 차단되어 상기 폴리에폭사이드-아민 수지에 사용되는데, 이때 사용되는 차단제로는 알코올, 페놀, 옥심, 락탐, N,N-디알킬 아미드, α-하이드록실기 함유 카르복실산 에스테르 등이다. 이러한 차단제로 적합한 것은 미국 특허 제3,959,106호에 기술되어 있다.
상술한 바에 따라 제조된 폴리에폭사이드-아민수지는 전착에 적용하기 위해 유기산으로 중화시켜 수지내 양이온기를 형성하기 위해서는 수지 그람당 0.01 내지 1.0 밀리당량의 염이 필요하다. 이때, 친수성기의 함량이 낮으면 수분산물의 안정성이 저하되며, 지나치게 많은 친수성기는 수지가 너무 수용성이 되므로 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 상기 (2)의 나노실버 콜로이드는 항균기능을 부여하며, 300나노미터 이하의 실버(Ag)를 여러 가지 목적으로 혼합 또는 단독으로 사용할 수 있다. 이때, 상기 나노실버 콜로이드의 입경이 300나노미터를 초과하는 경우 빛의 산란현상에 의해 전착 도막의 투명도가 현저히 감소하게 되고 나노실버입 자의 단위 무게당 표면적이 작아 항균기능이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 나노실버 콜로이드의 사용량은 최종 코팅 조성물에 대하여 0.00001∼35중량%인 것이 좋고, 상기 사용량이 0.00001중량% 미만이면 본 발명의 주목적인 향균기능이 작고, 35중량%를 초과하면 나노실버를 포함한 전착 도막이 내수성 및 내용제성이 열악하다.
특히, 본 발명에서 사용되는 나노 실버 입자는 계면활성제의 고체 흡착성질을 이용하여 알코올 또는 수용액내에서 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 제조방법은 다음과 같다.
수용액상의 실버(Ag) 염을 제조하고자 하는 미세 실버 입자의 이온을 낼 수 있는 염을 수용액에 용해시킨 후, 다른 수용액에는 하이드라진, NaBH4, LiAlBH4, 옥소화합물의 환원제 중에서 한 종류 또는 2종 이상의 물질과 계면활성제를 수용액에 용해시키고, 여기에 염이 포함된 용액을 저어 주면서 서서히 첨가하여 제조한다.
여기에 첨가될 수 있는 계면활성제로는 비이온성, 음이온성, 양이온성, 양쪽성 탄화수소계, 실리콘계 등의 계면활성제가 사용된다.
본 발명의 나노실버 전착 조성물은 중화된 (1) 열 또는 광경화형 전착 도료 65∼99.99999 중량%에, (2) 나노실버 콜로이드 0.00001∼ 35중량%를 교반하면서 서서히 혼합한다. 상기 두가지 수지의 혼합시 또는 그 이전에 안료, 조용제, 가소제와 같은 선택적인 성분과 방부제, 경화제, 촉매와 같은 다른 성분을 더욱 혼합하여 사용할 수 있고, 양이온 전착을 위해서 수지의 고형분을 조절하기 위해 탈이온수를 이용하여 적당한 농도로 희석하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 전착 도료 조성물은 수분산 상태에서 0.5∼50중량%의 고형분 함량을 갖는 것이 좋다.
이렇게 제조된 전착 도료 조성물은 피도물과 대극(counter electrode)을 직류전압에 의해서 전착하여 코팅할 수 있다. 이때, 직류전압은 정류기를 통해서 통상적으로 30볼트(V) 내지 300볼트(V)를 인가하여 코팅한다. 이렇게 전착된 코팅막은 상온 내지 80℃에서 건조하거나 또는 근 적외선 공정에 의해서 도막에 잔존하는 물을 제거한다. 상기 코팅막은 우수한 도막물성을 위해 1∼40분동안 90∼270℃의 온도에서 열 경화하거나 또는 자외선 발생장치, 즉 고압수은 등 또는 메탈할라이드 등에 의해서 광경화된다.
전술한 바에 따라, 본 발명의 나노실버 전착 도료 조성물은 ABS 수지와 같은 플라스틱이나 구리 및 니켈로 도금된 폴리에스터 섬유에도 코팅 가능하며, 공기 청정기의 금속 필터, 에어컨의 금속열교환기, 세탁기의 드럼 내외부, 또는 도금된 플라스틱 케이스 등과 같은, 열에 약한 다이케스팅 제품, 에어컨의 열교환 성형물, 공기청청기의 에어필터 등의 복잡한 성형물에도 균일한 도막을 제공하며, 우수한 항균 기능의 도막을 제공하나, 상기에서 열거한 제품들에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 상기 코팅막은 우수한 부착성 및 내용매성을 나타낸다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 효과에 대해 구체적으로 설명하지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
- 항균기능성을 갖는 나노실버 콜로이드의 제조
1.25g의 폴리옥시에틸렌(20몰) 소립탄모노라우레이트(Tween 20; Uniqema사)와 0.07g의 하이드라진이 용해된 물 100g을 교반하면서 0.04g의 AgNO3가 용해된 수용액 5g을 서서히 첨가하면 평균 직경이 50나노미터의 나노실버 입자가 제조되며 수용액에 분산된 상태에서는 연노랑의 색을 갖는다.
제조예 2
- 폴리에폭사이드-아민 수지의 열경화형 전착 수지 제조
하기 표 1의 조성비로, 에폰 828, 비스페놀 A, 엥커아민 1040을 에폭시 당량 950이 될 때까지 180℃에서 가열하였다. 반응 혼합물을 80℃로 냉각시킨 후, 2-부톡시 에탄올, N-메틸 에탄올 아민을 가하였다. 반응 혼합물을 120℃로 가열하여 2시간동안 유지시켰다. 에폭시 당량이 30,000 이상이 될 때 락틱산을 가하여 중화시켰다.
반응물 중량부
에폰 8281 462.0
비스페놀 A 104.0
1,6-헥산디올 33.0
엥커아민 10402 2.0
2-부톡시 에탄올 64.0
N-메틸 에탄올 아민 52.6
경화제3 453.8
락틱산 22.3
1 쉘화학사의 에폭시 수지
2 에어프로덕트사의 제품, 트리플루오로아민계
3 2-부톡시 에탄올에 의해서 1/2차단된 톨루엔 디이소시아네이트 반응물과 트리메틸올 프로판이 3:1의 몰비로 형성된 폴리우레탄 경화제
제조예 3
- 광경화형 전착 수지의 제조
교반기, 환류기, 온도계 및 4구 펀넬이 장착된 2ℓ반응기에서 200g의 메틸에틸케톤을 첨가하고 80℃로 승온시킨다. n-부틸 아크릴레이트 160g, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 100g, 메틸메타크릴레이트 131g, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 47.2g, 및 라디칼 개시제로 아조비스이소부티로나이트릴 25g이 녹아있는 단량체 혼합액을 2시간 동안 반응기에 서서히 가한다. 부가적으로 아조비스이소부티로나이트릴 4g이 녹아있는 메틸에틸케톤 용액 40g에 가하고 3시간동안 유지한다. 합성된 아크릴레이트 공중합체는 수평균 분자량이 8,900이었으며, 고형분 수율이 68.7중량%이었다.
상기 합성된 아크릴공중합체를 50℃로 유지시킨다. 여기에 디부틸틴라우레이트 0.5g을 가하고 2-메타크릴옥시 에틸이소시아네이트(일본 쇼와덴코사 제품) 50g을 1시간동안 가하고 2시간동안 유지한다. 이때 반응초기에 우레탄반응에 의해서 발열반응이 일어나고 온도가 상승하여 겔화될 위험이 있으므로 반응온도를 50℃로 유지한다. IR을 통해서 200㎝-1의 영역에서 이소시아네이트 특성피크가 사라짐을 확인하여 반응을 종료한다. 그 다음, 락틱산(87중량%) 31g 및 이소프로필알코올 200g을 가하여 중화하고 희석한다. 비닐기를 함유한 양이온 아크릴레이트 공중 합체 44.8g에 펜타에리스리톨트리아크릴레이트 15g과 광경화 개시제 다로큐어 DC1173 1.65g을 가하고 잘 교반한다.
실시예 1∼2
- 항균기능을 갖는 나노실버 전착 조성물의 제조
하기 표 2의 조성비로 전착 수지에 나노실버 콜로이드를 첨가하고 30분 동안 교반하여 혼합한다. 여기에 탈 이온수를 서서히 첨가하면서 전착 용액을 제조한다. 인산아연 처리제로 표면처리된 냉각압연 강판상에서 상기 제조한 도료액을 270V, 3분간 전착도장을 수행하였다. 이후 생성된 도막을 물로 세척하고 170℃에서 30분간 오븐에서 구워 25마이크론의 도막두께를 얻었다.
실시예 3∼4
하기 표 2의 조성비로 전착 수지에 나노실버 콜로이드를 첨가하고 30분 동안 교반하여 혼합한다. 여기에 탈 이온수를 서서히 첨가하면서 전착 용액을 제조한다. 니켈 도금된 ABS 시편(10㎝ x 10㎝의 면적)과 대극으로 스텐(서스 316) 판(10㎝ x 2.5㎝ 면적)을 간격이 15㎝가 되게 상기 전착 용액에 침지하고 직류 정류기에 연결 2분동안 30V전압으로 전착코팅한다. 전착코팅된 ABS시편을 증류수로 수세 후 60℃ 오븐에서 5분동안 건조하여 수분을 제거한다. 전착 코팅된 전착시편을 고압수은등이 장착된 광경화 장치에서 700mJ 에너지로 라인스피드 5m/분으로 경화하였다.
비교예 1
하기 표 2의 조성비로 사용하되, 항균기능을 갖는 나노실버 콜로이드를 사용 하지 않은 것을 제외하고는 이하 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 2
하기 표 2의 조성비로 사용하되, 항균기능을 갖는 나노실버 콜로이드를 사용하지 않은 것을 제외하고는 이하 실시예 3과 동일하게 실시하였다.
성 분 실 시 예 비교 예
(함량: 중량부) 1 2 3 4 1 2
제조예 1의 나노실버 콜로이드 0.01 0.1 0.01 0.1
나노 실버 제조예 2의 열경화형 전착 수지 100 100 100
전착 조성물 제조예 3의 광경화형 전착 수지 150 150 150
탈이온수 800 800 750 750 800 750
※ 물성 측정
상기 실시예 1∼4 및 비교예 1∼2의 열경화형 또는 광경화형 코팅제를 하기 항목 및 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[측정방법 및 측정방법]
1. 항균력
항균효과는 셰이크 플라스크 방법(Shake flask method, ASTM G21)에 따라 시험하고, 감소율은 하기 수학식 1에 의해 산출하였으며, 등급은 후술되는 방법으로 나타내었다. 이때, 상기 셰이크 플라스크 방법은 먼저 70%의 에탄올로 분무살균한 가로, 세로, 각각 1㎝×㎝인 항균시험과 대조시험편을 유리용기에 넣고, 여기에 접종원(S. tythimurium; 이하 균 A라 함, E. coli; 이하 균 B라 함, S. aureus; 이하 균 C라 함)을 시험편과 대조편위에 골고루 떨어뜨린 다음, 중화용액(70ml)을 넣고 1분동안 흔들어 준 후, 용액 0.2ml를 취하여 한천배지에 엷게 펼쳐서 접종하고 37 ℃에서 24시간 배양시킨 다음, 중화용액 1ml당 균수를 측정하였다.
이때, 상기에서 사용한 중화용액은 NaHPO4 28.39g과 NaH2PO4 23.99g을 정제수 1000ml에 녹인 후 각각 72ml와 28ml씩 혼합한 후 NaCl 5g을 넣고 총량이 1000ml가 되도록 만든 것을 사용하였다.
Figure 112003019502745-pat00001
-등급-
0등급 : 시편위에 곰팡이균이 전혀 자라지 않음
1등급 : 시편의 10%이하로 곰팡이균이 자라남
2등급 : 시편위 11%이상 30%이하로 곰팡이균이 자라남
3등급 : 시편위 31%이상 60%이하로 곰팡이균이 자라남
4등급 : 시편위 61%이상으로 곰팡이균이 자라남.
2. 연필경도
9H-H, F, HB 및 B-6B 등의 경도를 지닌 연필을 이용하여 시험편의 도막을 상측으로 향해 놓고 약 45 각도로 연필을 붙잡고 1kg의 힘을 주어 누르면서 일정한 속도로 밀어 시험하였다.
3. 접착력(크로스컷트)
동일한 1㎜ 간격의 평행선 11본을 그어 이 평행선에 수직으로 교차하는 동일 간격의 평행선 11본을 그어서 100개의 정방향을 만들고 그 위에 접착테이프를 균일 하게 눌러 부착한 후 빠른 속도로 떼어냈다.
접착력 평가는 다음과 같이 표시된다.
S/100 ( S = 떨어지지 않은 수)
4. 광택도
자외선 경화도막의 경면광택도는 입사각과 수광각이 각각 60일 때의 반사율을 측정하여, 기준면의 광택도를 100으로 하였을 때의 백분율로 표시하는 방법으로 시험하였다.
5. 내후성
Q-Panel사의 촉진내후성 시험기(QUV)를 이용하여 섭씨 50℃의 조건에서 313㎚ 파장을 방출하는 UV-B 램프를 사용하여 200시간 동안 방치한 후 도막상태 변화를 미놀타사의 칼라측정기를 사용하여 △E 값으로 표시하였다.
△L: 밝기 변화폭, △a: 적색 변화폭, △b : 황색 변화폭
6. 저장안정성
저장안정성은 KS M 5000에서 코팅액의 저장성 시험방법에 따라 60℃의 항온조에서 3주간 저장 보관하면서 층분리 발생 유무와, 점도 상승 등을 관찰하여 무변화시에는 양호로 나타내었다.
7. 상용성
코팅액 제조 후 30분 경과 이전에 층분리가 발생하면 불량으로, 층분리가 발생하지 않으면 양호한 것으로 판단한다.
실시예 비 교예
1 2 3 4 1 2
항 균 A 1 1 1 1 4 4
균 등 균 B 1 1 1 1 4 4
력 급 균 C 1 1 1 1 3 4
연 필 경도 H H F F H F
접 착 력 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100
광 택 도 82 87 78 81 85 90
내 후 성 3.8 4.5 3.1 3.8 3.4 4.1
상 용 성 ◎ ◎ ○ ◎ ○ ◎
저 장 안정성 ○ ◎ ◎ ○ ○ ◎
◎: 우수, ○: 양호, △: 보통, ×: 불량
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 나노실버 전착 코팅 조성물을 이용하여 코팅하는 경우, 항균효과가 탁월할 뿐만 아니라 기타 코팅 물성도 우수한 것으로 나타났다. 특히, 300나노미터 이하의 입자 크기로 인하여 코팅조성물에서의 상용성 및 저장 안정이 우수함을 알 수 있었다.

Claims (6)

  1. 열경화형 전착 도료 또는 광경화형 전착 도료 65∼99.99999중량% 및 300나노미터 이하의 입경을 갖는 나노실버 콜로이드 0.00001∼35중량%를 포함하며, 여기서 상기 나노 실버 콜로이드는 실버(Ag) 콜로이드를 계면활성제의 고체 흡착성질을 이용하여 수용액 또는 알코올 내에 균일하게 분산시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열경화형 전착 도료는 폴리에폭사이드-아민수지, 폴리아크릴수지 및 폴리우레탄수지로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 열경화형 수지 30∼70중량%, 및 차단된 폴리이소시아네이트 및 멜라민으로부터 하나 이상 선택된 열경화제 30∼70중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광경화형 전착 도료는 비닐기를 함유한 양이온 아크릴 공중합체 1∼85중량%, 1관능성 또는 다관능성 아크릴 단량체, 또는 비닐에테르 단량체 3∼65중량%, 자외선 광 개시제 1∼7중량%, 및 나머지는 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 실버 입자를 함유한 전착 도료 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전착 도료 조성물을 항균 기능이 요구되는 금속제품의 표면에 전착 코팅하여 사용하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속제품은 공기 청정기의 금속 필터, 에어컨의 금속열교환기, 세탁기의 드럼 내외부, 또는 도금된 플라스틱 케이스인 것을 특징으로 하는 방법.
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