KR100887724B1

KR100887724B1 - 음이온 투명도료 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100887724B1
Application number: KR1020080001530A
Authority: KR
Inventors: 강대삼
Original assignee: 주식회사 미지나노텍; 주식회사 엔피씨
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-01-07
Publication date: 2009-03-12

Abstract

본 발명은 음이온 투명도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명 음이온 투명도료는, 입경이 10 내지 50nm인 토르말린 나노 입자와, 상기 토르말린 나노 입자의 표면에 코팅된 바인더와, 상기 표면에 바인더가 코팅된 토르말린 나노 입자가 분산된 용매를 포함한다. 또한 본 발명 음이온 투명도료 제조방법은, a) 토르말린과 용매를 습식 분쇄기에 투입하는 단계와, b) 상기 트로말린과 용매에 바인더를 투입하는 단계와, c) 상기 습식 분쇄기를 구동하여 상기 토르말린을 10 내지 50nm 입경으로 분쇄하고, 그 토르말린 나노 입자의 표면에 상기 바인더가 코팅되도록 하는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은, 음이온을 방출하는 도료를 투명한 상태로 제공하여, 그 음이온 투명도료의 적용범위가 한정되지 않고, 각 종 유리나 거울 등에도 음이온 방출 기능을 부여할 수 있는 효과가 있다.

토르말린, 나노 입자, 재응집 방지, 코팅

Description

음이온 투명도료 및 그 제조방법{Anion transparency paints and manufacturing method thereof}

본 발명은 음이온 투명도료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토르말린 나노 입자를 포함하여 음이온을 방출하는 투명도료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도료에 은 나노 입자 등의 기능성 재료를 포함하여 항균성 등의 기능성을 부여하는 것에 관한 연구가 진행되었다. 그러나 종래 나노미터 입경의 기능성 입자를 포함하는 도료는 색상이 있는 것으로, 투명한 도료에는 적용한 예가 없다.

이는 투명한 도료에 기능성 입자를 포함시켰을 때 발생하는 굴절률의 변화에 의하여 투명성이 저하되기 때문에 완전히 투명한 도료의 제조가 어렵기 때문이다.

또한 도료에 기능성 나노 입자를 혼합할 때 그 기능성 나노 입자간의 뭉침 현상이 발생할 수 있고, 그 뭉침에 의해 도료의 표면이 거칠어질 수 있다.

그 기능성 나노 입자의 뭉침에 의해 투명도료에 적용할 때 빛의 굴절률을 더 욱 변화시기 때문에 그 투명도료의 투명성은 더욱 저하된다.

그리고, 그 기능성 나노 입자가 도료의 일부에 집중됨으로써, 그 기능성의 발현이 일부에서만 일어나기 때문에 그 효과가 저하될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 투명성을 유지하며, 음이온을 방출할 수 있는 음이온 투명도료 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 음이온 투명도료는, 입경이 10 내지 50nm인 토르말린 나노 입자와, 상기 토르말린 나노 입자의 표면에 코팅된 바인더와, 상기 표면에 바인더가 코팅된 토르말린 나노 입자가 분산된 용매를 포함한다.

또한 본 발명 음이온 투명도료 제조방법은, a) 토르말린과 용매를 습식 분쇄기에 투입하는 단계와, b) 상기 트로말린과 용매에 바인더를 투입하는 단계와, c) 상기 습식 분쇄기를 구동하여 상기 토르말린을 10 내지 50nm 입경으로 분쇄하고, 그 토르말린 나노 입자의 표면에 상기 바인더가 코팅되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명은 음이온을 방출하는 도료를 투명한 상태로 제공하여, 그 음이온 투명도료의 적용범위가 한정되지 않고, 각 종 유리나 거울 등에도 음이온 방출 기능을 부여할 수 있는 효과가 있다.

이하 상기와 같이 구성되는 본 발명 음이온 투명도료 및 그 제조방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 음이온 투명도료 제조방법의 바람직한 실시예에 따른 순서도이다.

도 1을 참조하면 본 발명 식재료 나노 입자 제조방법의 바람직한 실시예는, 토르말린과 용매를 습식 분쇄기에 투입하는 단계(S11)와, 상기 습식 분쇄기에 바인더를 첨가하는 단계(S12)와, 상기 습식 분쇄기로 토르말린을 분쇄하여 나노 입자로 제조하고, 그 토르말린 나노 입자의 표면에 상기 바인더가 코팅되도록 하는 단계(S13)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 음이온 투명도료 제조방법의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

먼저, S11단계와 같이 습식 분쇄기에 토르말린과 용매를 투입한다.

이때 습식 분쇄기는 지르코니아볼을 포함하는 사방 입체 회전이 가능한 것이며, 그 지르코니아볼은 0.3mm 내지 10mm의 직경을 가지는 것을 사용한다.

상기 용매로는 물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 토르말린과 용매인 물의 혼합비는 토르말린이 30 내지 40wt%, 용매가 60 내지 70wt%의 중량비로 혼합되도록 한다. 이때 용매가 70wt%를 초과할 때에는 이후에 투명도료의 건조 시간이 지연될 수 있으며, 60wt% 미만에서는 토르말린을 나노 입경으로 분쇄하였을 때 충분한 분산이 일어나지 않을 수 있다.

실험적으로 가장 적당한 토르말린과 용매의 혼합비는 토르말린 35wt%와 용매 65wt%이다.

또한 상기 지르코니아볼의 양은 토르말린의 중량에 비해 3 내지 10배의 양이 되도록 첨가한다. 상기 지르코니아볼의 입경이 작을수록 토르말린을 나노 입자로 만들기가 용이하다.

그 다음, S12단계에서는 상기 습식 분쇄기에 바인더를 투입한다. 이때의 바인더는 상기 용매에 쉽게 용해되어 분산되며, 투명한 것을 사용한다.

이러한 조건에 부합하는 바인더로는 트리플루오로프로필트리메톡시실란을 사용할 수 있다. 상기 바인더의 투입량은 상기 토르말린의 중량에 대하여 0.5 내지 1wt%가 되도록 첨가한다. 즉, 토르말린 99 내지 99.5g에 바인더를 0.5 내지 1g을 첨가한다.

또한 토르말린의 음이온 방출효과를 높일 수 있는 촉매로서 1 내지 2nm 입경의 백금 나노 입자를 첨가한다. 이때 백금 나노 입자의 첨가량은 토르말린과 백금의 총중량이 100g일 때 그 백금 나노 입자의 중량은 0.1g이 되도록 첨가한다.

즉, 토르말린과 백금나노입자의 중량비가 99.999wt%대 0.001wt%가 되도록 한 다.

상기 바인더의 혼합중량비의 제한은 바인더가 0.5wt% 미만에서는 도료로서의 접착성에 문제가 발생하며, 1wt%를 초과하는 경우에는 과도한 바인더의 투입으로 이후에 설명할 코팅의 두께가 두꺼워져 음이온 방출량이 감소할 수 있다.

그 다음, S13단계에서와 같이 상기 바인더까지 투입된 상태의 습식 분쇄기를 구동하여 그 토르말린의 평균입경이 10 내지 50nm가 될 때까지 분쇄한다. 일반적으로 분쇄는 건식분쇄에 비하여 습식분쇄가 나노 입경으로의 분쇄가 용이하며, 상기 지르코니아볼의 작용에 의해 용이하게 10 내지 50nm의 입경으로 만들 수 있게 된다.

이와 같이 평균입경을 제한하는 이유는 50nm를 초과하는 경우에는 빛의 굴절률이 높아지며, 10nm 이하의 입경으로 분쇄하는 것은 제조하는 시간이 많이 걸리기 때문에 생산성이 저하될 수 있다.

이때, 상기 투입된 바인더는 용매에 완전히 녹은 상태로 분쇄되는 토르말린의 표면을 감싸게 되며 따라서 분쇄되는 토르말린이 용매 내에서 고르게 분산된다. 상기 분쇄시 습식분쇄기의 내부온도는 30 내지 50℃가 되도록 하며, 그 온도는 습식 분쇄기의 회전수에 의해 결정되도록 할 수 있다. 즉 내부 온도가 낮으면 보다 빠른 회전수로 회전시켜 특별한 가열수단을 사용하지 않고도 상기 30 내지 50℃의 온도를 유지할 수 있다.

이와 같은 온도는 상기 용매 내에서 상기 바인더가 용이하게 녹아 상기 설명과 같이 분쇄되는 토르말린 나노 입자의 표면을 감싸 코팅할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기의 과정을 통해 제조된 음이온 투명도료는, 유리나 거울 등의 처리대상물에 분사하여 용매가 건조되면 바인더로 표면이 코팅된 토르말린 나노 입자가 그 처리대상물의 표면에 부착된다.

이하에서는 상기와 같은 본 발명 음이온 투명도료 제조 방법의 바람직한 실시예를 보다 구체적인 예를 들어 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 음이온 투명도료 제조방법의 구체적인 제조예에 따른 순서도이다.

이를 참조하면, 먼저 S21단계와 같이 토르말린 40g과 용매인 물 60g을 습식 분쇄기에 투입한다.

그 다음, S22단계와 같이 바인더인 트리플루오로프로필트리메톡시실란 0.4g을 넣고, 직경이 1nm인 백금나노입자를 약 0.0004g 첨가한다.

아래의 화학식1은 트리플루오로프로필트리메톡시실란과 물에 용해된 트리플루오로프로필트리메톡시실란의 구조를 비교도시한 것이다.

그 다음, S23단계에서와 같이 상기 습식 분쇄기를 구동하여 상기 토르말린을 10 내지 50nm의 입경이 되도록 약 3시간 동안 분쇄한다.

이때 상기 습식 분쇄기 내부 온도는 40도가 되도록 하며, 지르코니아볼은 0.3mm 입경의 것을 상기 토르말린 중량의 3배인 120g을 사용한다.

이와 같은 조건에서 상기 토르말린은 지르코니아볼과의 충돌로 인하여 분쇄가 보다 용이하게 일어나며, 분쇄된 토르말린의 표면에 트리플루오로프로필트리메톡시실란이 코팅되어 용매 내에서 분산된다.

상기 트리플루오로프로필트리메톡시실란은 물에서 잘 용해되며, 분쇄되는 토르말린 나노 입자의 표면에 부착되어 그 토르말린 나노 입자가 물에서 고르게 확산될 수 있게 하며, 그 토르말린 나노 입자간에 재응집되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 제조된 음이온 투명도료를 실내의 거울, 유리 등에 뿌려 그 물을 건조시키면, 바인더에 의해 토르말린 나노 입자가 그 거울, 유리 등에 부착되어 음이온을 발생시킨다.

도 3은 상기 음이온 투명도료의 전자현미경 사진이며, 이에 도시한 바와 같이 토르말린 나노 입자가 물에 고르게 분산되어 분포함을 알 수 있다.

도 3은 본 발명 음이온 투명도료의 전자현미경 사진이다.

Claims

a) 토르말린과 물을 습식 분쇄기에 투입하는 단계;

b) 상기 토르말린과 물에 트리플루오로프로필트리메톡시실란을 투입하는 단계; 및

c) 상기 습식 분쇄기를 구동하여 상기 토르말린을 10 내지 50nm 입경으로 분쇄하고, 그 토르말린 나노 입자의 표면에 상기 트리플루오로프로필트리메톡시실란이 코팅되도록 하는 단계를 포함하는 음이온 투명도료 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 물은 상기 토르말린 30 내지 40wt%에 대하여 60 내지 70wt%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 음이온 투명도료 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 b) 단계는,

음이온 발생의 촉매로서 입경이 1 내지 2nm인 백금 나노 입자를 상기 트리플루오로프로필트리메톡시실란과 함께 첨가하는 것을 특징으로 하는 음이온 투명도료 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 트리플루오로프로필트리메톡시실란의 혼합비는 상기 토르말린 99 내지 99.9wt%에 대하여 0.1wt% 내지 1wt%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 음이온 투명도료 제조방법.
입경이 10 내지 50nm인 토르말린 나노 입자와,

상기 토르말린 나노 입자의 표면에 코팅된 트리플루오로프로필트리메톡시실란과,

상기 표면에 트리플루오로프로필트리메톡시실란이 코팅된 토르말린 나노 입자가 분산된 물을 포함하는 음이온 투명 도료.
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