KR100838126B1 - 무기계 고경도 코팅제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속제 및 비금속제 표면에 고경도, 항균성, 내수성, 내화학성, 불연성을 가지고, 기재와의 부착력이 매우 우사한 도막을 형성할 수 있는 고경도 무기계 코팅제 조성물에 관한 것이다.

본 발명은, 결합제와 무기충전제 혼합물을 물에 혼합하여 이루어지는 고경도 무기계 코팅제 조성물을 제공한다.

코팅, 무기, 부착력, 고경도

Description

무기계 고경도 코팅제 조성물{INORGANIC PIGMENTS COMPOSITION HAVING HIGH HARDNESS}

본 발명은 고경도 무기계 코팅제 조성물에 관한 것으로서, 특히 금속제 및

비금속제 표면에 고경도, 항균성, 내수성, 내화학성, 불연성을 가지고, 기재와의 부착력이 매우 우수한 도막을 형성할 수 있는 고경도 무기계 코팅제 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 무기질계 도막 형성용 코팅제는 규산염과 같은 무기 바인더를 경화제로 이용한 탈수 축합 반응형의 이액형 코팅제가 사용되어 왔다.

이러한 코팅제는 철도, 차량, 선박, 도로시설, 전자, 전기 등의 각종 산업분야는 물론이고, 주방, 거실 등의 일반 가정에서도 사용되는 매우 광범위한 용도를 가진다.

그러나 종래의 코팅제는 알콜, 솔벤트 등 유기 용제를 사용하므로 환경오염의 문제가 야기되고 있다.

또한 종래의 도료는 유기물질과의 결합력이 강한 반면, 코팅이 필요한 금속 이나 비철금속의 표면과는 결합력이 약한 문제가 있었다.

즉, 코팅된 표면에 기름, 페인트, 탄화물과 같은 각종 유기 물질이 묻어서 오염되는 경우 그 유기물질을 유기용제를 사용하여 제거하여야 하는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 종래의 도료는 금속 및 비철금속 표면에 대한 접착성이 낮아 금속 및 비철금속 표면에 코팅하기 위해 금속 및 비철금속 표면을 샌딩이나 산처리 또는 접착력이 높은 별도의 물질을 코팅하는 전처리 등의 별도의 공정이 요구되는 문제가 있었다. 이에 따라 코팅 공정이 복잡해지고, 비용이 높아지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 수용성 규산염과 알루미늄 또는 알루미늄 금속산화물로 제조한 수용성 규산염을 주제로 사용한 무기질 피복 조성물이 개발되었다. 그러나 이러한 피복 조성물은 바인더로 사용되는 수용성 변성 규산염이 강한 알칼리성 물질이므로 도막이 형성된 후 미량의 알칼리 성분이 도막 표면으로 용출되어 백화 현상을 일으키는 문제가 있다.

또한, 알칼리 금속 산화물과 알칼리 실리케이트를 경화제로 하고, 금속 산화물 및 금속 인산화물과 알칼리 실리케이트를 베이스로 하는 친수성 무기도료 조성물에 대한 연구도 있으나, 이 경우도 알칼리 용출에 의한 백화 현상을 완전히 방지하지 못했을 뿐 아니라, 물에 대한 내수성이 완전하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 금속제 및 비금속제 표면에 고경도를 가지는 도막을 형성할 수 있는 고경도 무기계 코팅제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 고경도 무기계 코팅제 조성물은, 규산염계 및 변성규산염계 중에서 선택되는 1종 이상의 물질에 의해 제조된 프리트와, 미세 입자상 실리카 함유 물질과, 무기충전제를 포함한다.

또한, 전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중 상기 프리트는 20~80중량%, 상기 무기 충전제는 10~70중량%, 상기 미세 입자상 실리카 함유물질은 10~35중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프리트는 이산화규소, 산화알루미늄, 산화나트륨, 산화마그네슘, 산화칼륨, 산화리튬, 산화아연 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.

또한, 상기 프리트는 원료를 용융하여 유리화 한 것일 수 있다.

또한, 상기 무기 충전제는, 탄화물, 소디움실리케이트, 포타시움실리케이트, 소디움 및 포타시움계의 콜로이달 실리카, 수산화 알루미늄, 황산바륨, 점토, 탄산칼슘, 티타늄옥사이드, 카오린, 벤토라이트 및 제올라이트, 알루미나(alumina), 실리카(silica), 티타니아(titannia), 지르코니아(zirconia), 리튬 옥사이드 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.

또한, 상기 탄화물은 티타늄 카바이드(titanium carbide), 실리카 카바이드(silica carbide)로 이루어지는 탄화물군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

또한, 알칼리 금속의 다염소산염, 산화물, 수산화물, 인산화물 중에서 1종 이상 선택되는 산화물류를 함유한 물질을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 인산화물은 알루미늄 포스페이트(aluminium phosphate), 칼슘 포스 페이트(calcium phosphate), 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate)로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것 일 수 있다.

또한, 상기 알칼리 금속의 다염소산염은 리튬퍼클로로레이트, 소디움클로로레이트, 포타시움클로로레이트 중에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.

또한, 상기 산화물은, 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화리튬, 산화아연, 산화이트륨, 산화스트론튬, 산화마그네슘, 산화바륨, 산화망간, 산화바나듐, 산화지르코늄, 산화티타니아, 산화규소 중에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.

또한, 상기 수산화물은 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수사환칼슘 중에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.

본 발명에서 상기 산화물류는,전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중 5~40중량%로 사용할 수 있다.

또한, 산화알루미늄, 산화나트륨, 산화철, 산화칼륨, 지르코니아, 티타니아, 실리카, 인산알미늄, 리튬 옥사이드 중에서 선택되는 1종 이상을 혼합한 알루미나 화합물을 더 포함할 수 있다.

상기 알루미나 화합물은 전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중 5~15중량% 포함할 수 있다.

또한, 비이온계면활성제를 더 포함할 수 있다.

전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중 상기 비이온계면활성제는 0.1~3 중량% 포함할 수 있다.

또한, 상기 비이온계면활성제는 아민옥사이드류, 알킬에스테르류, 폴리소베이트류 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.

또한, 분산제를 더 포함할 수 있다.

상기 분산제는 전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중 0.1~6중량%로 포함할 수 있다.

또한, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 스테아린산알루미늄, 실리카, 지르코늄실리케이트, 칼슘실리케이트, 알킬슬포레이트금속염, 폴리실록산변성물, 실란 중에서 1종 이상 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 첨가제는 전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중 0.1~2중량%로 포함할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 고경도 무기계 코팅제 조성물을 사용하여 형성되는 무기계 코팅막은 표면은 유기물질과의 결합력이 약한 반면 금속제 및 비금속제 표 면과의 결합력은 강하므로 유기 물질이 잘 묻지 아니하고, 묻더라도 쉽게 제거가 가능하다. 또한, 코팅되어지는 금속제 및 비금속제와의 결합력이 우수하여 품질 높은 코팅제품을 생산할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 고경도 무기계 코팅제 조성물에 의하여 형성되는 고경도 무기계 코팅막에서는 금속 원자가 실리카의 정사면체 구조 내에 봉인되어지므로 외부에 노출되지 않아서 알칼리 용출에 대한 백화현상을 방지할 수 있으며, 외부로부터의 변화에 강한 저항성을 가진다. 즉, 강한 내후성, 내구성, 내약품성, 내마모성, 표면의 고경도, 원적외선 방사, 불연성, 내약품성, 내오염성 등의 특징을 가진다. 따라서 그 수명이 반영구적인 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 코팅막 표면에 알칼리 용출에 의한 백화현상이 나타나지 않고 내수성도 우수하게 된다.

또한 본 발명에 따른 고경도 무기계 코팅제 조성물은 물과 혼합하여 사용할 수 있으므로 그 코팅과정에서 오염물질이 발생하지 않아서 친환경적인 도료이다.

본 발명은 규산염 또는 변성 규산염계 프리트와, 미세 입자상 실리카 함유물질과, 무기충전제를 포함한다.

상기 규산염 또는 변성 규산염계 프리트는 수용성 물질을 사용하기 쉽도록 하기 위하여 이산화규소, 산화알루미늄, 산화나트륨, 산화마그네슘, 산화칼륨, 산화리튬, 산화아연에서 등에서 1종 이상 선택된 것일 수 있다.

상기 프리트는 원료를 미리 용융화 시켜 유리화 한 것일 수 있는데, 분쇄하여 사용하는 경우보다 코팅 조성물의 밀착성이 향상되고, 경도 또한 우수하다.

상기 프리트는 전체 고경도 무기계 코팅제 조성물에 대하여 20~80중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 20중량% 미만이면 점도가 낮아 고경도 무기계 코팅제 조성물을 형성하지 못하며, 80중량%를 초과하면 과다한 점도 상승으로 인한 입자간의 결합력이 강하므로 분산성이 저해된다. 따라서, 사용에 불편함을 초래하고 내화성이 되어 용융을 방해하며 건조과정에서 코팅막 면에 크랙 및 부풀음이 발생할 수 있다.

변성 규산염계 프리트로는 M₂O·xAl₂O₃·nSiO₂·xH₂O로 표시되는 규산염을 알미늄 또는 주기율표 2A족에 속하는 금속 또는 전이금속 중에서 선택한 금속의 산화물 및 수산화물 등으로 변성시킨 것을 사용하거나, 규산염의 수용액에 다른 금속이 들어가서 가교 반응에 의해 콜로이드상 실리케이트가 핵중합이 일어나도록 염기성 촉매로 변성시킨 것을 사용한다. 변성 규산염을 제조하는데 사용되는 변성제로는 금속의 산화물 또는 수산화물이 사용된다. 또한 이에 사용되는 염기성 촉매로는 산화알미늄, 수산화 알미늄, 산화 마그네슘, 나트륨헥사메타포스페이트, 산화칼슘, 비정질실리카, 에틸실리케이트, 셀룰로이스 등이 있다.

변성규산염은 규산염의 수용액에, 변성제 또는 염기성 촉매와 혼합하고 가열 또는 가수분해시키는 방법 등 통상적으로 사용되는 변성 규산염의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 사용되는 무기충전제는 탄화물, 소디움실리케이트, 포타시움실리케이트, 소디움 및 포타시움계 콜로이달 실리카, 수산화 알루미늄, 황산바륨, 점토, 탄산칼슘, 티타늄옥사이드, 카오린, 벤토라이트, 제올라이트, 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 리튬 옥사이드 중에서 선택되거나, 이들 중에서 하나 이상 선택된 것의 혼합물 일 수 있다.

상기 무기충전제로 사용되는 탄화물은 티타늄 카바이드, 실리카 카바이드 등이 사용될 수 있으며, 이들의 혼합물도 사용 가능하다.

이러한 물질들을 무기 충전제로 사용함에 따라, 코팅막의 경도가 향상되고, 내수성이 향상된다.

상기 무기충전제는 10~70중량%로 사용하는 것이 바람직한데, 만약 10중량% 미만이면 도막의 표면 밀도가 낮아 고경도 무기계 코팅제 조성물을 형성하지 못하며, 70중량%를 초과하면 과다한 점도 상승으로 인하여 입자 간의 결합력이 심하여 코팅막 면에 균열이 발생할 수 있다.

본 발명에서의 미세입자상 실리카 함유물질은, 실리카 미립자 또는 비정질 실리카, 실리카 슬립, 콜로이달실리카, 탄화 규소 등을 이용할 수 있다.

실리카는 모재 표면에 형성한 고경도 무기계 코팅막의 경화를 촉진하는 역할을 한다. 또한, 이들은 상온에서 규산염 또는 변성 규산염계 프리트에 완전히 분산되면서 고경도 무기계 코팅제 조성물을 중화시킬 뿐 아니라, 건조과정을 통하여 코팅막이 형성될 때 실리카 입자들이 가열, 탈수 과정에서 코팅막 표면으로 부상하여 고착되면서 알칼리 금속 성분이 실리카의 정사면체 입체구조안에 고착되어 코팅막 표면으로 용출되는 것을 방지하게 된다.

이에 따라, 코팅막 표면에 알칼리 용출에 의한 백화현상이 나타나지 않으며, 내수성이 우수한 고경도의 코팅막을 형성할 수 있다.

비정질 실리카는 SiO2와 Al2O3를 중량비 1:1로 되게 혼합하여 가열 용융하고 하소하여 냉수로 급냉시켜 볼밀로 5~20 미크론의 입도를 갖도록 분쇄한 것 또는 에틸실리케이트(SiCOC₂H₅)₄ 를 가수분해 시킨 다음 100℃에서 1시간 동안 건조시킨 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 미세 입자상 실리카 함유 물질은 10~35중량%이다.

본 발명에 의해 형성된 고경도 코팅막은 코팅막을 형성하는 실리카는 소성식 M₂O·xAl₂O₃·nSiO₂·mH₂O로 표시할 수 있다. 여기서 M은 알칼리 금속이고, x, n, m은 자연수이다.

본 발명에 사용되는 규산염은, M₂O·xAl₂O₃·nSiO₂·xH₂O로 표시된다.

금속 M의 대표적인 것으로는 리튬, 칼륨, 나트륨 등이고 있다. 규산염의 종류는 조성물의 특성과 도막의 물성을 고려하여 선택하는데, 내수성 코팅막을 형성하고자 하는 경우는 칼륨염을 사용하는 것이 바람직하고, 부착력을 증대시킬 필요가 있을 때에는 나트륨염을 사용하는 것이 바람직하다. 통상적으로 사용하는 규산염의 경우 분자량 300~500 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다.

규산염 또는 변성규산염계 프리트 및 실리카는 완전히 분산 또는 용해시켜 사용하는 것이 바람직한데, 이는 조성물을 혼합한 후 가열 교반하여 분산도를 높일 수 있다. 본 발명의 경우 80℃ 이상에서 24시간 이상 반응시켜 분산하였고, 교반기의 회전속도는 약 80~800RPM으로 조정하는 것이 바람직하나, 이러한 온도 및 시간 및 교반속도에 한정되는 것은 아니다.

또한, 알칼리 금속의 다염소산염, 산화물, 수산화물, 인산화물로 이루어진 산화물류 중에서 선택되는 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.

상기 알칼리 금속의 다염소산염은 리튬퍼클로로레이트, 소디움클로로레이트, 포타시움클로로레이트 중에서 1종 이상을 선택한 것일 수 있다.

또한, 산화물로는 산화알루미늄, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화리튬, 산화아연, 산화이트륨, 산화스트론튬, 산화마그네슘, 산화바륨, 산화망간, 산화바다듐, 산화지르코늄, 산화티타니아, 산화규소 등이 이용될 수 있다.

수산화물로는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘이 사용될 수 있고, 인산화물로는 인산알루미늄, 인산아연, 인산소다, 인산암모늄, 인산마그네슘, 인산칼륨, 인산실리케이트 등을 이용할 수 있다.

상기 산화물류는 전체 고경도 무기계 코팅제 중 5~40 중량%를 사용할 수 있는데, 사용량이 5중량% 미만이면 낮은 전도도가 형성되고, 40 중량%를 초과하면 자체응집의 문제가 있고, 전도도 역시 더 이상의 효과가 없다.

모재 표면과의 부착력을 향상시키기 위하여, 산화알루미늄, 산화나트륨, 산화철, 산화칼륨, 지르코니아, 티타니아, 실리카, 인산알미늄, 리튬 옥사이드 중에서 선택되는 1종 이상을 혼합한 알루미나 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 알루 미나 화합물을 더 포함하면 내수성 및 경도 향상의 효과도 있다.

상기 알루미나 화합물은 전체 조성에 대하여 5~15중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 그 사용량이 5중량% 미만이면 조성물과 성질에 영향을 주며, 기계적 성질이 낮아져서 기재에 두껍게 부착되지 않는다. 또한, 15중량%를 초과하면 충격강도, 경도, 화학적 내구력 등의 기계적 성질이 높아져서 크랙의 원인이 되고 기계적 성질에 변화를 일으킨다.

비이온계면활성제를 더 포함하면, 코팅시 계면에서 발생하는 문제로 인하여 외관이 저하되는 문제점을 보완할 수 있다.

비이온계면활성제로는 라우딜디메틸아민옥사이드, 코카미도프로필디메틸아민오사이드 등의 아민옥사이드류, 에틸렌 글리콜스테아레이트, 세틸옥타노에이트, 이소옥틸스테아레이트 등의 알킬에스테르류, 폴리옥시에틸렌소비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소비탄트리올레이트, 폴리옥시에틸렌소비탄모노올레이트 등의 폴리소베이트류 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택하고 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 비이온계면활성제는 전체 고경도 무기계 코팅제 조성물 중에서 0.1~3 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 0.1 중량% 미만이면 무기 입자 표면에 효과적인 유화상태를 이루기 어렵고, 3중량%를 초과하면 미립자의 크기 조절이 어렵고 또한 잔류 유화제의 회수 및 과다한 원가 상승의 문제가 된다.

조성물의 분산을 안정화하고 점도를 저하시켜주기 위하여 분산제가 더 사용될 수 있는데, 알킬나프탈렌술폰산나트륨, 알킬벤젠술폰산나트륨, 알킬알릴에테르, 디에탄올아민, 폴리아크릴레이트암모늄염용액, 저분자폴리카르복실릭산폴리머의 알킬올 암모늄염 용액 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 분산제는 전체 조성물 중 0.1~6중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 0.1중량% 미만이면 점도가 너무 낮아지므로 유동성이 낮아 효과가 적고, 6중량%를 초과하면 점도가 높아져서 유동성이 너무 높으므로 효과가 적다.

도막의 성능을 향상시키기 위하여 도막의 유연성, 부착성, 내충격성, 평활성 등을 부여하기 위하여 첨가제를 더 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 스테아린산알루미늄, 실리카, 지르코늄실리케이트, 칼슘실리케이트, 알킬술포레이트금속염, 폴리실록산변성물, 실란 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 첨가제는 고경도 무기계 코팅제 조성물을 구성하는 전체 조성에 대하여 0.1~2중량%로 사용하는 것이 바람직한데, 0.1중량% 미만이면 도막의 유연성, 부착력 향상의 효과를 가져올 수 없고, 2중량%를 초과하면 유연성이 높아져서 도막 면에 균열이 발생할 수 있다.

조성물들은 액상이나 분말상태로 혼합될 수 있는데, 분산제 및 첨가제는 액상상태로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 조성 성분들을 혼합하는 용매로는 물과 같은 친수성 용매를 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 이용하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다. 그러나 후술하는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(프리트 제조예)

이산화규소 35g, 산화알루미늄 40g, 산화리튬 5g, 산화아연 15g, 산화마그네슘 2g, 산화칼슘 3g을 혼합하여 고온로에서 1000℃로 가열한 후 하소하여 볼밀로 24시간 동안 분쇄하여 미세한 입도를 갖는 미립자 액상을 얻는다. 여기에 산화칼륨 50% 수용액 35g, 산화나트륨 40% 수용액 65g을 혼합하여 4시간 동안 교반하여 프리트를 얻는다.

(실시예 2)

(무기충전제 제조예)

소디움실리케이트 75g, 포타시움실리케이트 20g, 티타늄옥사이드 2g, 지르코니아 3g를 혼합한 후 볼밀로 8시간 동안 교반하여 무기충전제를 얻는다.

(실시예 3)

(실리카함유물질 제조예)

이산화규소 50g, 산화알루미늄 50g을 혼합하여 1000℃로 가열한 후 하소하여 볼밀로 8시간동안 분쇄하여 5-20미크론의 미세한 실리카함유물질을 얻는다.

(실시예 4)

(산화물류 제조예)

인산 칼륨 50g, 인산마그네슘 15g, 인산암모늄 5g, 수산화알루미늄 17g, 수산화리튬 2.5g, 산화철 3g, 포타시움클로로레이트 4g, 알미늄폴리포스페이트 2g, 규불화나트륨 1.5g, 규산칼슘 3g, 증류수 100g를 볼밀 2- 4시간 동안 분쇄하여 미세한 산화물류를 함유한 물질을 얻는다.

(실시예 5)

(알루미나 제조예)

산화알루미늄 22g, 산화나트륨 45g, 산화철 5g, 지르코니아 2.5g, 리튬옥사이드 1.5g, 티타니아 4g, 실리카 17g, 인산알루미늄 3g, 증류수 100g을 혼합한 후 볼밀로 2-4시간 동안 분쇄하여 미세한 알루미나를 얻는다.

(실시예 6)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 30중량%, 실시예 2의 무기충전제 30중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 17중량%, 실시예 4의 산화물류 13중량%, 실시예 5의 알루미나 8중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(실시예 7)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 25중량%, 실시예 2의 무기충전제 30중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 15중량%, 실시예 4의 산화물류 18중량%, 실시예 5의 알루미나 10중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(실시예 8)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 35중량%, 실시예 2의 무기충전제 20중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 10중량%, 실시예 4의 산화물류 20중량%, 실시예 5의 알루미나 13중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합 하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(실시예 9)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 10중량%, 실시예 2의 무기충전제 75중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 5중량%, 실시예 4의 산화물류 5중량%, 실시예 5의 알루미나 3중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(실시예 10)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 80중량%, 실시예 2의 무기충전제 10중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 5중량%, 실시예 4의 산화물류 5중량%, 실시예 5의 알루미나 3중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(실시예 11)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 10중량%, 실시예 2의 무기충전제 10중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 5중량%, 실시예 4의 산화물류 5중량%, 실시예 5의 알루미나 3중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(실시예 12)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅)

실시예 1의 프리트 5중량%, 실시예 2의 무기충전제 5중량%, 실시예 3의 실리카함유물질 15중량%, 실시예 4의 산화물류 50중량%, 실시예 5의 알루미나 23중량%, 비이온계면활성제로 폴리옥시에틸렌소비탄모노스테아레이트 0.5중량%, 분산제로 protesol 711 1.0중량%, 기타 첨가제로 알킬슬포레이트금속염 0.5중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(비교예 1)

(주제의 제조)

산화칼륨 40중량%, 산화나트륨 5중량%, 알칼리실리케이트 45중량%, 알루미늄포스페이트 10중량%, 산화아연 10중량%를 혼합하여 볼밀로 2시간 동안 교반하여 주제 용액을 얻는다.

(비교예 2)

(경화제의 제조)

인산 35중량%, 수산화알루미늄 38중량%, 산화마그네슘 25중량%, 산화리튬 2중량%, 증류수 100중량%를 혼합하여 볼밀로 2시간 동안 교반하여 경화제 용액을 얻는다.

(비교예 3)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅))

비교예 1의 주제 80중량%과 비교예 2의 경화제 20중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270± 20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(비교예 4)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅))

비교예 1의 주제 20중량%과 비교예 2의 경화제 80중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

(비교예 5)

(고경도 무기계 코팅제 조성물의 코팅))

비교예 1의 주제 50중량%과 비교예 2의 경화제 50중량%를 혼합하고 30분 동안 교반,탈포한 후 금속 및 비철금속 표면에 스프레이 코팅한 후 건조로에서 270±20℃에서 20분간 건조하여 고경도 무기계 코팅막을 형성 하였다. 형성된 코팅막의 물성 시험 결과는 표 1에 기재한다.

이렇게 완성된 고경도 무기계 코팅제 조성물을 사용하여 금속 및 비철금속 표면에 고경도 무기계 코팅막을 형성하고 이를 시험한 결과를 표1로 나타내면 다음과 같다.

<표 1>

(범례: ○ : 양호, △ : 보통, × : 나쁨)

1. 경도 시험 : 고경도 무기계 코팅막 표면에 9H 연필을 45도 각도로 세워 코팅막을 밀었을때 스크레치가 있는지 확인한다.

2. 밀착성시험 : KS D6711-92 기준에 의한 2mm×2mm로 고경도 무기계 코팅막 표면에 크로스 컷팅 후 셀로판 테이프로 박리상태를 확인한다.

3. 내마모성 : 3M 수세미에 물을 적신 후 고경도 무기계 코팅막 표면 위에 놓고 3kg의 중량물을 올린 후 좌/우로 30cm이상 10회 왕복한 후 코팅막 표면에 스크레치가 있는지 확인한다.

4. 내산성 : 5% 염산 수용액을 고경도 무기계 코팅막 표면에 1-2방울 떨어뜨려 2시간 경과 후 코팅막 외관에 변색이 있는지 확인한다.

5. 내알칼리성 : 5% 수산화나트륨 수용액을 고경도 무기계 코팅막 표면에 1-2방울 떨어뜨려 2시간 경과 후 코팅막 외관에 변색이 있는지 확인한다.

6. 내염수성 : 고경도 무기계 코팅막 표면에 염수분무시험 720시간 후 이상 유무를 확인한다.

7. 내충격성 : 500g의 원형추를 1m 높이에서 고경도 무기계 코팅막 표면에 낙하하여 표면상태를 확인한다.

8. 내오염성 : 고경도 무기계 코팅막 표면에 유성매직을 칠한 후 5분 후 물로 세척하여 세척 유무를 확인한다.

9. 내열성 : 300℃에서 1시간 가열하고 공냉한 후 고경도 무기계 코팅막 표면을 육안으로 관찰하여 이상 유무를 확인한다.

10. 내한열성 : -30℃/2시간 ↔60℃, 상대습도 90%이상/2시간을 10회 왕복하여 고경도 무기계 코팅막 표면에 부풀음 및 이상 유무를 확인한다.

11. 바닷물 시험 : 바닷물에 고경도 무기계 코팅막이 형성된 기재를 침지시킨 후 1000시간 경과 후 코팅막 표면의 이상 유무를 확인 한다.

12. 폐수방류수 시험 : 폐수처리장 최종 방류수에 고경도 무기계 코팅막이 형성된 기재를 침지시킨 후 1000시간 경과 후 코팅막 표면의 이상 유무를 확인 한다.

본 발명에서 사용하는 프리트는 밀착작용 및 고경도, 항균성,내수성에서 우 수하며, 프리트를 사용하지 않는 조성물은, 비교예에서 알 수 있듯이 경도가 떨어지고, 밀착성 및 내마모성도 저하되게 나타나며, 충격성에서도 코팅막이 깨지는 현상이 나타나며, 내오염성에서도 오염물질이 쉽게 지워지지 않고 자국이 선명하게 나타나며 다른 시험에서도 물성의 효과가 낮은 것으로 나타남으로서 고경도 코팅막을 얻지 못하였다.

Claims (21)

1. 산화알루미늄, 산화나트륨, 산화마그네슘, 산화칼륨, 산화리튬, 산화아연, 이산화규소를 포함하는 프리트;와

   5~20㎛의 미세 입자상 실리카 함유 물질;과

   무기충전제;

   를 포함하는 무기계 코팅제 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 전체 무기계 코팅제 조성물 중

   상기 프리트는 20~80중량%, 상기 무기 충전제는 10~70중량%, 상기 미세 입자상 실리카 함유물질은 10~35중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 프리트는,

   용융하여 유리화 한 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 무기 충전제는,

   탄화물, 소디움실리케이트, 포타시움실리케이트, 소디움 및 포타시움계의 콜로이달 실리카, 수산화 알루미늄, 황산바륨, 점토, 탄산칼슘, 티타늄옥사이드, 카오린, 벤토라이트, 제올라이트, 알루미나(alumina), 실리카(silica), 티타니아(titannia), 지르코니아(zirconia), 리튬 옥사이드 중에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 탄화물은,

   티타늄 카바이드(titanium carbide), 실리카 카바이드(silica carbide)로 이루어지는 탄화물군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
7. 청구항 1에 있어서,

   알칼리 금속의 다염소산염, 산화물, 수산화물, 인산화물 중에서 1종 이상 선택되는 산화물류를 함유한 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 인산화물은,

   알루미늄 포스페이트(aluminium phosphate), 칼슘 포스 페이트(calcium phosphate), 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate)로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 알칼리 금속의 다염소산염은,

   리튬퍼클로로레이트, 소디움클로로레이트, 포타시움클로로레이트 중에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
10. 청구항 7에 있어서, 상기 산화물은,

    산화알루미늄, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화리튬, 산화아연, 산화이트륨, 산화스트론튬, 산화마그네슘, 산화바륨, 산화망간, 산화바나듐, 산화지르코늄, 산화티타니아, 산화규소 중에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
11. 청구항 7에 있어서, 상기 수산화물은,

    수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수사환칼슘 중에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
12. 청구항 7에 있어서, 상기 산화물류는,

    전체 무기계 코팅제 조성물 중 5~40중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
13. 청구항 7항에 있어서,

    산화알루미늄, 산화나트륨, 산화철, 산화칼륨, 지르코니아, 티타니아, 실리카, 인산알미늄, 리튬 옥사이드 중에서 선택되는 1종 이상과 알루미나를 혼합한 알루미나 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
14. 청구항 13에 있어서,

    전체 무기계 코팅제 조성물 중 상기 알루미나 화합물은 5~15중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
15. 청구항 13에 있어서,

    비이온계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
16. 청구항 15에 있어서,

    전체 무기계 코팅제 조성물 중 상기 비이온계면활성제는 0.1~3 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
17. 청구항 15에 있어서,

    상기 비이온계면활성제는 아민옥사이드류, 알킬에스테르류, 폴리소베이트류 중에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
18. 청구항 15에 있어서,

    분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
19. 청구항 18에 있어서,

    상기 분산제는 전체 무기계 코팅제 조성물 중 0.1~6중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
20. 청구항 18에 있어서,

    에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 스테아린산알루미늄, 실리카, 지르코늄실리케이트, 칼슘실리케이트, 알킬슬포레이트금속염, 폴리실록산변성물, 실란 중에서 1종 이상 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.
21. 청구항 20에 있어서,

    상기 첨가제는 전체 무기계 코팅제 조성물 중 0.1~2중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 코팅제 조성물.