KR101038725B1

KR101038725B1 - 발수성과 발유성이 우수한 내열 도료 조성물

Info

Publication number: KR101038725B1
Application number: KR1020080137911A
Authority: KR
Inventors: 노정석; 이익수
Original assignee: 주식회사 노루홀딩스
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2011-06-03
Also published as: KR20100079425A

Abstract

내열 도료 조성물은 메틸실세스퀴옥산계 수지 5 내지 50 중량%, 실란 화합물 7 내지 40 중량%, 무기 내열 안료 3 내지 40중량%, 알루미늄 페이스트 0.1 내지 10 중량% 및 여분의 용제를 포함한다. 상기 내열 도료 조성물은 도막의 내열성, 부착성 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 발수성, 발유성 및 고온 내오염성을 개선할 수 있다.

내열 도료, 실리콘계 수지, 발수성, 발유성

Description

발수성과 발유성이 우수한 내열 도료 조성물{HEAT-RESISTANT COATING COMPOSITION HAVING IMPROVED WATER-OIL REPELLENCY}

본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가열되는 피도물에 사용될 수 있는 내열성 도료 조성물에 관한 것이다.

내열 도료는 가열되는 피도물에 도장되어 피도물을 보호하는 도료로서, 조리용 전자레인지, 후라이팬, 스토브, 열교환기, 공업용로 등 높은 내열성이 요구되는 곳에 사용되며, 도막의 종류에 따라 테프론계, 세라믹계(법랑), 실리콘계 등으로 구분할 수 있다.

이러한 내열 도료에 대한 연구는 오래전부터 계속되어 왔으며, 최근 환경 보호에 대한 요구 및 생활 수준의 향상으로 인해 다양한 기능이 요구되고 있다. 내열 도료의 물성과 관련하여, 실리콘계 내열 도료의 내오염성, 내산성, 내알카리성 등의 물성을 향상시키기 위한 연구가 계속되어 왔지만, 테프론계 및 세라믹계 내열도료가 갖는 장점을 따라가기에 부족한 점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발수성과 발유성을 개선한 내열 도료 조성물을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 내열 도료 조성물은 메틸실세스퀴옥산계 수지 5 내지 50 중량%, 실란 화합물 7 내지 40 중량%, 무기 내열 안료 3 내지 40중량%, 알루미늄 페이스트 0.1 내지 10 중량% 및 여분의 용제를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메틸실세스퀴옥산계 수지는 하이드록실기를 갖는 디메틸 실록산기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 내열 안료는 니켈-철-구리계 안료, 니켈-철-구리-코발트-망간계 안료, 구리-크롬계 안료, 철-망간-구리계 안료, 구리-크롬-망간계 및 크롬-철-망간-구리계 안료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실란 화합물은 메틸기, 에톡시기, 에틸기 및 메톡시기로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 작용기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 페이스트는 논 리핑타입, 리핑타입 또는 복합의 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내열 도료 조성물은 5중량% 이하의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 분산제, 침강방지제, 부착증진제 및 소포제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 도막의 내열성, 부착성 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 발수성, 발유성 및 고온 내오염성을 개선할 수 있다. 따라서, 테프론계 및 세라믹계 수지를 대체할 수 있다. 또한, 우수한 굴곡성을 갖는 도막을 형성할 수 있어, 도막 형성 시, 공정상의 편의성을 제공할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일 치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

내열 도료 조성물

본 발명의 일 실시예에 따른 내열 도료 조성물은 메틸실세스퀴옥산계(methyl silsesquioxane, MSSQ) 수지 약 5 내지 약 50 중량%, 실란 화합물 약 7 내지 약 40 중량%, 무기 내열 안료 약 3 내지 약 40중량%, 알루미늄 페이스트 약 0.1 내지 약 10 중량% 및 여분의 용제를 포함한다. 상기 내열 도료 조성물은 약 5중량% 이하의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 메틸실세스퀴옥산계 수지는 투명 액체 상태이고 불휘발분 함량이 15%~30%이며 비중이 0.80~0.90인 폴리메틸실세스퀴옥산 (PMSSQ)로서, 상기 내열 도료 조성물에서 바인더의 기능을 갖고 있다. 또한 상기 메틸실세스퀴옥산계 수지에는 히드록실기를 갖는 디메틸 실록산기가 도입될 수 있는데 디메틸 실록산기의 히드록실기는 실란 화합물과 반응하여 도막의 물성을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 실란 화합물로는 메틸트리에톡시 실란, 에틸트리에톡시 실란, 페닐트리 에톡시 실란, 테트라 메톡시 실란 등이 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 실란 화합물의 함량은 상기 메틸실세스퀴옥산계 수지에 대하여 80중량% 이하로 사용할 수 있으며, 그 이상의 함량으로 사용되는 경우, 도막 표면 물성이 저하될 수 있다.

상기 무기 내열 안료는 무기질 소성 안료로서, 흑색, 청색의 안료를 사용할 수 있으며, 종래의 무기질 소성 안료 중, 사용 온도에서 색상의 변화가 없는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 니켈-철-구리계 안료, 니켈-철-구리-코발트-망간계 안료, 구리-크롬계 안료, 철-망간-구리계 안료, 구리-크롬-망간계 및 크롬-철-망간-구리계 안료 등이 사용될 수 있다.

상기 내열 도료를 형성하기 위한 무기계 내열 안료의 사용량이 전체 내열 도료 조성물의 5 중량% 미만이면, 도막에 대한 가열될 때, 색상이 엷어질 수 있으며, 40 중량%를 초과하면 균일한 도막을 형성하기 어렵다.

상기 알루미늄 페이스트는 도막 내에서 분산된 알루미늄 인편(flake)을 형성하고, 상기 알루미늄 인편은 빛과 열을 반사하여 수지의 열화를 감소시켜 주는 역할을 하며, 또한, 도막 표면으로부터 물과 오일 및 기타 액상이 도막내부로 침투하는 경로를 차단해 주는 역할을 한다.

상기 알루미늄 페이스트의 함량이 전체 도료 조성물의 0.1 중량% 미만인 경우, 의도된 목적의 효과를 얻기 어려우며, 또한, 10 중량%를 초과하는 경우, 도막에서 의도한 색상을 발현하기 어렵다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내열 도료 조성물은 탄산칼슘(CaCO₃) 등의체질 안료 또는 불소계 실리콘 수지 등을 더 포함할 수 있다. 상기 체질 안료를 과도하게 포함하는 경우, 도막 표면에서 내부로 침투하는 물 또는 오일 등의 용액의 흡착을 일으킬 수 있으므로 적절한 종류 및 함량을 선택하는 것이 바람직하다. 상기 불소계 실리콘 수지는 도막 표면의 물성을 증가시킬 수 있으나, 과도하게 포함되는 경우, 도막의 경도를 감소시킬 수 있으므로, 적절한 종류 및 함량을 선택하는 것이 바람직하다.

상기 용제는 상기 내열 도료 조성물의 성분을 분산시키고, 내열 도료 조성물의 점도를 결정하는 요소로서, 예를 들어, 자일렌, 톨루엔, 아세톤, 메탄올, 부탄올, 이소프로판올, 메틸이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트 등의 용제를 사용할 수 있다.

상기 용제의 함량은 피도물, 요구되는 도막의 두께 및 도막형성 방법에 따라 변경될 수 있으나, 바람직하게, 전체 내열 도료 조성물의 약 20 내지 약 70 중량%인 것이 적합하다.

상기 첨가제는 분산제, 침강방지제, 부착증진제, 소포제 등을 포함할 수 있으며, 종래의 도료 조성물에 사용되는 것들이 사용될 수 있다. 도료의 물성의 저해하지 않도록 상기 첨가제의 함량은 전체 내열 도료 조성물의 약 5% 이하인 것이 바람직하며, 구체적인 종류 및 함량은 피도물의 종류 및 도막형성 방법에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 하기의 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 및 특허 청구 범위를 기초로 하여, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

실시예 1

불휘발분 함량이 약 20%이고, 비중이 약 0.85이며, 하이드록실기를 갖는 디 메틸 실록산 기가 도입된 폴리메틸실세스퀴옥산(MSSQ) 수지 약 30 중량%, 무기계 내열 안료로서 평균 입도 2㎛의 청색의 Sodium Alumino Sulphosilicate 약 13 중량%, 메틸트리에톡시 실란, 에틸트리에톡시 실란, 페닐트리에톡시 실란 및 테트라메톡시 실란을 1:1:1:5의 중량비로 포함하는 실란 혼합물 약 23 중량%, 알루미늄 페이스트(N.V 64%이며, 비중 1.45의 논 리핑타입) 약 1 중량%, 분산제로서 DISPERSE 710(제품명, TEGO) 약 1 중량%, 실리콘계 소포제 약 2 중량% 및 용제로서 메틸이소부틸케톤 약 30 중량%를 혼합 분산하여 발수성과 발유성을 갖는 고온 내열 도료를 수득하였다. 상기 내열도료를 수득하기 위해 사용된 물질의 조성을 표 1에 개시하였다.

실시예 2

불휘발분 함량이 약 20%이고, 비중이 약 0.85이며, 하이드록실기를 갖는 디메틸 실록산 기가 도입된 폴리메틸실세스퀴옥산(MSSQ) 수지 약 29 중량%, 무기계 내열 안료로서 평균 입도 2㎛의 청색의 Sodium Alumino Sulphosilicate 약 12 중량%, 메틸트리에톡시 실란, 에틸트리에톡시 실란, 페닐트리에톡시 실란 및 테트라메톡시 실란을 1:1:1:5의 중량비로 포함하는 실란 혼합물 약 23 중량%, 알루미늄 페이스트(N.V 64%이며, 비중 1.45의 논 리핑타입) 약 3 중량%, 분산제로서 DISPERSE 710(제품명, TEGO) 약 1 중량%, 실리콘계 소포제 약 2 중량% 및 용제로서 메틸이소부틸케톤 약 30 중량%를 혼합 분산하여 발수성과 발유성을 갖는 고온 내열 도료를 수득하였다. 상기 내열도료를 수득하기 위해 사용된 물질의 조성을 표 1에 개시하였다.

비교예 1

실리콘 변성 폴리에스테르 수지인 SILIKOPAL non-stick 60(제품명, TEGO) 약 29 중량%, 무기계 내열 안료로서 평균 입도 2㎛의 청색의 Sodium Alumino Sulphosilicate 약 13 중량%, 메틸트리에톡시 실란, 에틸트리에톡시 실란, 페닐트리에톡시 실란 및 테트라메톡시 실란을 1:1:1:5의 중량비로 포함하는 실란 혼합물 약 24 중량%, 알루미늄 페이스트(N.V 64%이며, 비중 1.45의 논 리핑타입) 약 1 중량%, 분산제로서 DISPERSE 710(제품명, TEGO) 약 1 중량%, 실리콘계 소포제 약 2 중량% 및 용제로서 메틸이소부틸케톤 약 30 중량%를 혼합 분산하여 발수성과 발유성을 갖는 고온 내열 도료를 수득하였다. 상기 내열도료를 수득하기 위해 사용된 물질의 조성을 표 1에 개시하였다.

비교예 2

불휘발분 함량이 약 20%이고, 비중이 약 0.85이며, 하이드록실기를 갖는 디메틸 실록산 기가 도입된 폴리메틸실세스퀴옥산(MSSQ) 수지 약 30 중량%, 무기계 내열 안료로서 평균 입도 2㎛의 청색의 Sodium Alumino Sulphosilicate 약 13 중량%, 메틸트리에톡시 실란, 에틸트리에톡시 실란, 페닐트리에톡시 실란 및 테트라메톡시 실란을 1:1:1:5의 중량비로 포함하는 실란 혼합물 약 24 중량%, 분산제로서 DISPERSE 710(제품명, TEGO) 약 1 중량%, 실리콘계 소포제 약 2 중량% 및 용제로서 메틸이소부틸케톤 약 30 중량%를 혼합 분산하여 발수성과 발유성을 갖는 고온 내열 도료를 수득하였다. 상기 내열도료를 수득하기 위해 사용된 물질의 조성을 표 1에 개시하였다.

비교예 3

불휘발분 함량이 약 20%이고, 비중이 약 0.85이며, 하이드록실기를 갖는 디메틸 실록산 기가 도입된 폴리메틸실세스퀴옥산(MSSQ) 수지 약 45 중량%, 무기계 내열 안료로서 평균 입도 2㎛의 청색의 Sodium Alumino Sulphosilicate 약 19 중량%, 알루미늄 페이스트(N.V 64%이며, 비중 1.45의 논 리핑타입) 약 2 중량%, 분산제로서 DISPERSE 710(제품명, TEGO) 약 2 중량%, 실리콘계 소포제 약 3 중량% 및 용제로서 메틸이소부틸케톤 약 30 중량%를 혼합 분산하여 발수성과 발유성을 갖는 고온 내열 도료를 수득하였다.

표 1

실험예

상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 3에서 각각 수득된 내열 도료를 SUS, ALSTAR, SGCC시편에 스프레이 도장 후, 약 250℃에서 약 1시간 동안 열처리 하여 도막 두께 약 15㎛의 시편을 각각 형성하였다. 이렇게 형성된 시편의 물 접촉각, 오일 접촉각, 세척성, 세척 후 도막 변화, 세정의 용이성, 내열성, 연필경도, 부착성, 굴곡성을 시험하고, 얻어진 결과를 아래의 표 2에 개시하였다.

구체적으로, 시편 상에 물을 적하하여 접촉각을 측정하고, 시편 상에 오일을 적하하여 접촉각을 측정하였다. 세척성을 평가하기 위하여, 닭기름과 계란 노른자를 섞은 것을 시편 위에 적하하고, 약 250℃에서 약 1시간 열처리한 후, 세제를 이용하여 닦일 수 있는지 확인하였다(O : 세정 양호 ; △ : 세정 미흡 ; X : 세정 불량). 세정 용이성을 평가하기 위하여, 세척성 평가와 동일한 처리를 한 시편을 세제가 묻어있는 헝겁을 약 1kg하중으로 반복 하여 닦았을 때 오염물이 닦일 때까지의 반복횟수를 측정하였다(O : 5회 미만 ; △ : 6~10회 ; X : 10회 이상). 또한, 세척성 평가 후 도막의 오염물이 묻어있던 부분의 색상, 표면 상태의 변화 정도를 육안으로 관찰하였다(O : 변화 없음 ; △ : 약간의 변화 ; X : 많은 변화). 또한, 미쯔비시 유니 경도연필을 이용하여 1kg하중으로 경도를 측정하였다. 내열성을 평가하기 위하여, 시편을 약 300℃에서 1시간 열처리한 후, 도막의 변화 정도를 육안으로 관찰하였다(O : 변화 없음 ; △ : 약간의 변화 ; X : 많은 변화). 부착성을 평가하기 위하여, 가로X세로 약 1㎠ 내에 100개의 칸을 갖도록 칼로 그은 후, 스카치 테이프로 밀착시킨 후 떼어내어 분리 정도를 관찰하였다(O : 100/100 ; △ : 95/100 이상 ; X : 95/100 미만). 굴곡성을 평가하기 위하여, 코니칼 멘드렐 굴곡시험기(유효직경 3 ~ 38 mm)를 이용하였다(O : 도막파괴 없음 ; △ : 굴곡면의 색상변화 ; X : 굴곡면 파괴발생).

표 2

표 2의 결과를 참조하면, 실시예 1 및 2에 따라 준비된 내열 도료 조성물은 접촉각, 세척성, 내열성, 굴곡성 등의 주요 물성에 있어서, 비교예 1 및 2에 따라 준비된 내열 도료 조성물에 비하여 우수함을 알 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 내열 도료 조성물에 관한 것으로서, 조리 기구, 전열기, 열교환기, 공업용로 등 내열성이 요구되는 부재들의 코팅에 사용될 수 있다.

Claims

메틸실세스퀴옥산계 수지 5 내지 50 중량%;

실란 화합물 7 내지 40 중량%;

무기 내열 안료 3 내지 40중량%;

알루미늄 페이스트 0.1 내지 10 중량%; 및

여분의 용제를 포함하는 내열 도료 조성물.
제1 항에 있어서, 상기 메틸실세스퀴옥산계 수지는 하이드록실기를 갖는 디메틸 실록산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 도료 조성물.
제1 항에 있어서, 상기 무기 내열 안료는 니켈-철-구리계 안료, 니켈-철-구리-코발트-망간계 안료, 구리-크롬계 안료, 철-망간-구리계 안료, 구리-크롬-망간계 및 크롬-철-망간-구리계 안료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 도료 조성물.
제1 항에 있어서, 상기 실란 화합물은 메틸기, 에톡시기, 에틸기 및 메톡시기로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 도료 조성물.
제1 항에 있어서, 상기 알루미늄 페이스트는 논 리핑타입, 리핑타입 또는 복합의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 내열 도료 조성물.
제1 항에 있어서, 5중량% 이하의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 도료 조성물.
제6 항에 있어서, 상기 첨가제는 분산제, 침강방지제, 부착증진제 및 소포제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 도료 조성물.