KR101047963B1 - 유기금속함유 무촉매 상온경화형 코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅조성물에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 유기금속을 포함하고 상온에서 겔화반응이 유도되지 않아 안정되게 보관할 수 있고 상온에서도 도막을 형성할 수 있는 유기금속함유코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품에 관한 것이다.

유기금속, 코팅, 칼라골재, 실리콘 알콕시드, 자연건조

Description

유기금속함유 무촉매 상온경화형 코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품{Non-catalyst hardening coating composition including organic methal, method of the same and coating product thereby }

본 발명은 코팅조성물에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 유기금속을 포함하고 상온에서 겔화반응이 유도되지 않아 안정되게 보관할 수 있고 상온에서도 도막을 형성할 수 있는 유기금속함유코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품에 관한 것이다.

건축 외장재 중 지붕재 또는 외벽재로 사용되고 있는 금속, 우레탄 및 아스팔트 등의 표면에는, 건축구조물의 미관을 화려하게 하고 유기물의 산화방지 및 금속의 부식방지를 목적으로, 색상 처리된 칼라골재를 도포한다.

일반적으로 칼라골재는 천연석, 인조석 또는 소결석 등을 일정 입도로 분쇄한 골재에 내구성, 내약품성, 내후성 및 내열성이 우수한 세라믹으로 코팅한 것으로서, 건축구조물 또는 토목용으로 사용되고 있다. 이러한 칼라골재는 내수성, 내알칼리성, 내열성, 내마모성 및 광택성 등이 우수한 환경친화적인 것이 요구된다.

종래의 칼라골재는 보통 300℃∼700℃의 온도에서 1시간 이상의 충분한 시간 동안 열처리하여 제조되는데, 생산원가의 절감을 위해 열처리 온도 및 시간을 저하시킬 필요가 있다. 또한, 종래의 칼라골재는 내후성에 한계가 있어서 대기 중에 장기적으로 노출되면 색상 변화가 심한 문제점이 있었다. 이와 같이 칼라골재는 사용골재, 바인더의 종류, 또는 열처리 조건에 따라 그 물성에 많은 변화가 있으며, 특히 칼라골재의 색상은 사용되는 원료에 의해 크게 좌우된다.

미국특허 4,378,408에 의하면 칼라골재의 바인더로서 널리 사용되고 있는 알루미노 실리케이트족 광물이 코팅에 있어서 충진제, 감수제 및 알칼리 금속 규산염의 불용화제의 역할을 한다. 그러나, 알루미노 실리케이트족 광물의 사용량이 증가하면 광택도가 저하하고, 특히 알루미노 실리케이트족 광물에 함유된 산화철 등의 불순물의 영향으로 열처리 후의 색상변화가 크기 때문에 원하는 색상을 예측하기가 어렵다. 이로 인해 다양한 색상의 칼라골재를 생산하기가 어렵고 특히 밝은 색상을 나타내기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 바인더로 사용되는 알칼리 금속 규산염의 내수성 증진을 위해 소량의 경화제 등을 첨가하고 있으나 만족할 만한 내수성을 얻을 수 없으며, 내수성 증진을 위해 경화제를 다량 첨가할 경우 겔의 생성이 증가하여 색상변화가 커지고 골재와의 부착강도가 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 국내 특허 출원번호 제2000-12551호는 알칼리 금속 규산염에, 알루미노 실리케이트족 광물의 대체물인 실리카졸, 알루미나졸 및 그 둘의 혼합물 중에서 선택된 하나에 구연산 나트륨과 같은 물질이 혼합된 경화제 등을 첨가하여 바인더를 제조하고, 이러한 바인더에 색상부여제 및 물을 첨가 하여 코팅 조성물을 제조한 후, 혼합기 내로 40∼120℃의 열풍을 투입한 상태에서 코팅 조성물로 골재의 표면을 코팅하고, 코팅 조성물로 코팅된 골재를 로 내에서 60∼1000℃로 열처리하여 칼라골재를 제조함으로써, 종래보다 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 열처리를 수행하여 제조하기 때문에 생산원가가 절감되고, 기존에 사용되어온 알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸, 알루미나졸 또는 그 둘의 혼합물을 사용함으로써 칼라골재의 색상 조절이 용이하며, 알루미노 실리케이트족 광물을 사용하였던 종래 칼라골재에 비해 내수성, 내후성 및 내열성이 우수한 효과가 있는 칼라골재 및 그 제조방법을 개시하고 있다

하지만, 알칼리 금속 규산염을 주재로 하여 2차에 걸친 코팅에 의해 칼라골재를 제조하는 방법을 개시하고 있는 상기 특허는 알칼리 금속 규산염이 내수성이 약한 문제점을 여전히 해결하고 있지 못하기 때문이다.

즉, 알칼리 금속 규산염의 대표적인 물유리(예: Na₂O-SiO₂계)는 친수성이 강하여 물에 쉽게 용해된다. 또한 건조된 겔(gel)체도 장기간 침수에 의해 습윤겔체로 변화한다. 즉, 안료를 포함하는 물유리를 골재에 분사 코팅하여 건조하여도 침수에 의한 칼라 박리가 불가피하다. 이를 개선하기 위해 다양한 연구가 계속되었으나 현재까지 내수성이 우수한 물유리계 코팅액은 상품화 되지 못하고 있다. 이러한 이유로는 물유리가 물에 쉽게 용해되고 수소이온농도가 낮은 용액(산 용액)에 대하여 급격히 겔화되며 특히 알콜과 반응하여 쉽게 겔화되기 때문이다. 이를 해결하기 위해서는 600℃이상의 열처리가 필요하게 되고 결과적으로 생산가격이 높아지는 문 제점이 발생한다.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이므로, 본 발명의 목적은 전기로 등에서 장시간의 열처리를 필요로 하지 않고 자연건조하거나 열풍 또는 냉풍에 의해 빨리 건조시켜도 우수한 도막을 형성할 수 있는 유기금속함유코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상온에서 겔화반응이 유도되지 않아 안정되게 보관할 수 있고 상온에서도 무촉매로 우수한 도막을 형성할 수 있는 유기금속함유코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 별도의 열처리 없이 상온에서도 무촉매로 우수한 도막을 형성하게 되므로 저가로 우수한 도막을 갖도록 코팅된 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실리콘 알콕시드 1 내지 35중량%, 탈이온수 10 내지 80중량%, 알코올 1 내지 40중량%, DMF 또는 포름아미드 0.1 내지 10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.0001 내지 1 중량%를 포함하는 유기금속함유 코팅조성물을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 하이드록시프로필 셀룰로오스 0.001 내지 5중량%를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 금속 나이트레이트, 염화금속 또는 금속알콕시드 중 어느 하나를 0.001 내지 5중량% 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 안료(Pigment) 0.001 내지 10중량%를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 발포성첨가제 0.001 내지 5중량%를 더 포함한다.

또한, 본 발명은 알코올 및 실리콘 알콕시드를 교반하여 1차 용액을 준비하는 단계; DMF 또는 포름아미드, 탈이온수 및 퓸드 실리카를 교반하여 2차용액을 준비하는 단계; 및 상기 1차 용액과 2차 용액을 혼합하여 투명해질 때까지 교반하여 코팅용액을 준비하는 단계를 포함하는 유기금속함유 코팅조성물 제조방법을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 탈이온수에 금속나이트레이트, 염화금속 또는 금속알콕시드 중 어느 하나를 첨가하고 교반하여 3차용액을 준비하는 단계; 및 상기 코팅용액에 3차용액을 첨가하여 투명해질때까지 교반하는 단계를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 2차 용액은 하이드록시프로필 셀룰로오스를 더 첨가하여 준비된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅용액에 안료를 더 첨가한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅용액에 발포성첨가제를 더 첨가한다.

또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 유기금속함유코팅조 성물 또는 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 유기금속함유코팅조성물로 표면이 코팅된 것을 특징으로 하는 코팅제품을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅제품이 칼라골재인 경우 상기 유기금속함유코팅조성물로 골재가 칼라 코팅된 후 열처리단계 없이 건조된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 건조는 자연건조, 열풍건조 또는 냉풍건조 중 어느 하나가 수행된다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

본 발명의 유기금속함유코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품에 의하면, 전기로 등에서 장시간의 열처리를 필요로 하지 않고 자연건조하거나 열풍 또는 냉풍에 의해 빨리 건조시켜도 우수한 도막을 형성할 수 있다.

본 발명의 유기금속함유코팅조성물, 그의 제조방법 및 그에 의한 코팅제품에 의하면 상온에서 겔화반응이 유도되지 않아 안정되게 보관할 수 있고 상온에서도 무촉매로 우수한 도막을 형성할 수 있다.

본 발명의 코팅된 제품은 별도의 열처리 없이 상온에서도 무촉매로 우수한 도막을 형성하게 되므로 저가로 우수한 도막을 갖도록 코팅된 제품을 생산할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명의 코팅조성물은 실리콘 알콕시드, 탈이온수, 알코올, DMF 또는 포름아미드, 퓸드 실리카(fumed silica)를 포함하는데, 경우에 따라서는 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 금속 나이트레이트 또는 염화금속 또는 금속알콕시드안료 중 어느 하나, 안료 또는 발포성첨가제가 하나 이상 더 포함될 수 있다.

먼저, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물이 코팅막을 형성하는 원리즉 산화물 기재 또는 금속기재에 결합하는 것을 살펴보면, 기재 표면에 있는 SiOH와 코팅액의 OH로부터 H₂O가 이탈하고 -Si(기재 중)-O-M(코팅액의 금속 원자)- 형의 결합이 생성되기 때문이다. 또한 금속기재에서는 -M-O-M'(금속기재의 금속원자)- 형의 결합이 생성된다. 이러한 결합은 단범위 또는 장범위 규칙성을 가지고 있고 용액상태에서는 비정질의 형태를 띠며 나노크기로 형성된다. 이 나노크기의 분자단은 안료 또는 색소와 수소결합하거나 코팅입자에 둘러싸여 건조 시 함께 경화된다.

즉, 본 발명의 유기금속함유 코팅조성물의 주된 화학반응식은,

Si(OR)₄ + R'OH → R'Si(OR)₃ + H₂O (치환반응)

R'Si(OR)₃ + H₂O → R'Si(OH)₃ + ROH + H₂O (가수분해)

R'Si(OH)₃ → 2R'Si(OH)₃ (중합)이고,

궁극적으로

의 화학구조에 첨가되는 다른 금속원자가 산소를 일부 공유하여 상기 유기금속함유코팅조성물은 안정된 sol 상태를 유지한다.

이러한 기본 구조에 더 포함되는 DMF 또는 포름아미드, 또는 퓸드실리카나 경우에 따라서는 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 금속 나이트레이트 또는 염화금속 또는 금속알콕시드, 안료 등을 통해 상온에서 겔화반응이 유도되지 않고 안정되게 보관할 수 있고, 코팅하고자 하는 기재에 수nm~수십㎛ 두께에 도포되어 상온 또는 500℃이하에서 견고한 세라믹 코팅막을 형성하게 된다.

본 발명의 유기금속함유코팅조성물에 포함되는 실리콘알콕시드는 1~35wt%로 포함되는 것이 바람직한데, 그 함량이 1중량%미만에서는 기재와의 접착력이 현저히 저하되고, 35중량%를 초과하게 되면 과도한 알콜과 탈이온수가 소요되기 때문이다. 특히, 본 발명에 사용되는 실리콘알콕시드는 다른 금속알콕시드보다 가격이 싸고 국내에서도 대량 생산되므로 유용하다.

또한, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물에서 탈이온수는 10~80wt%로 포함되는 것이 바람직한데, 10wt% 미만에서는 코팅조성물의 겔화가 빨라지는 문제점이 있고, 80 중량%를 초과하게 되면 코팅막이 건조 후 접착력이 떨어지기 때문이다.

본 발명의 유기금속함유코팅조성물에서 알코올은 1~40wt%로 포함되는 것이 바람직한데, 1wt% 미만에서는 실리콘알콕시드의 부분적 가수분해로 균질한 sol 용액을 얻기 힘들고, 초과 범위에서는 금속알콕시드와의 반응에 관여하지 않는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물에 포함되는 DMF 또는 포름아미드는 0.1~10wt%가 바람직한데, 0.1wt% 미만에서는 건조지연효과가 거의 없으며 초과 범위에서는 건조시간이 너무 길어지는 문제점이 있기 때문이다. 즉, 건조속도가 너무 빠르면 막이 치밀하지 못하고 부착강도를 갖기 힘들며 반대로 너무 느리면 스프레이 작업시 도막의 흘러내림에 의한 두께분포가 균질하지 못하고 얼룩현상이 발생하므로 상온에서의 도막형성은 적절한 수분함유 시간과 탈수시간에 전적으로 의존하므로 건조속도의 완급조절은 막의 형성과정에서 매우 중요한데, 본 발명의 코팅조성물은 DMF 또는 포름아미드에 의해 건조속도와 막의 치밀화 정도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 유기금속함유코팅조성물은 퓸드 실리카(Fumed silica)를 0.0001~1wt%의 함량으로 더 포함할 수 있는데, 최소량 미만이면 원하는 효과를 얻 을 수 없고 1wt%를 초과하면 투명한 sol을 얻기 어려우며 3개월 이상 장기간 보관성이 떨어지기 때문이다.

여기서 퓸드 실리카는 소광효과를 통해 본 발명의 코팅조성물의 광택도를 조절하거나 부족한 실리콘 함량을 보충할 뿐만 아니라, 특히 물과 반응하여 입자표면에 쉽게 Si-OH기를 형성하여 나노크기의 입자로 수분산되므로 상기 코팅조성물에서 seed역할을 할 수 있다. 또한 상기 코팅조성물의 부착력을 증가시키는 동시에 건조속도 또한 향상시킬 수 있다.

한편, 코팅조성물의 점도를 조절하기 위해 본 발명의 유기금속함유코팅조성물은 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC)를 0.001~5wt%로 포함하는 것이 바람직한데, 0.001미만에서는 점도변화가 거의 없고 5wt%를 초과하면 건조시 기재와의 박리를 발생시키는 문제점이 있다.

또한, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물은 도막의 부착력과 함께 내열성 향상을 위해 금속나이트레이트(Metal nitrate) 또는 염화금속 또는 금속알콕시드를 0.001~5wt% 포함하는 것이 바람직한데, 최소량 미만에서는 물성변화가 거의 없고 최대량을 초과하면 코팅조성물 건조 시 결정화된 금속-OH(예, 수산화칼슐, 수산화알루미늄, 수산화나트륨 등)가 석출되어 투명도 및 발색도를 저하시키기 때문이다.

여기서, 염화금속은 수용액에서 염산을 형성하므로 코팅시 염소가스가 발생하기 때문에 금속나이트레이트가 사용되는 것이 더욱 바람직하다. 또한 금속알콕시드는 일반적으로 염화금속이나 금속나이트레이트보다 고가이며 실리콘알콕시드와의 혼합시 겔화가 쉽게(다른 양이온에 대한 반응성이 증가하므로)되기 때문에 사용시 각별한 주의가 요구된다.

후술하는 실시예에서 금속나이트레이트로 특히 알루미늄나이트레이트(Al-nitrate)가 사용되었으나 이에 제한되지 않고 기타 금속, 예컨대 B, Zr, Mn, Ti 등 다양한 금속의 나이트레이트가 사용될 수 있다. 본 발명의 코팅조성물에서 금속나이트레이트의 사용은 Si와 산소를 공유하여 수용액상태에서 결합시키고 그 물성(내열성, 내마모성, 굴절율 등)을 변화시키는데 그 목적이 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물은 사용용도에 따라 안료(Pigment)를 0.001~10wt%로 더 포함할 수 있는데, 바람직하게는 본 발명의 코팅조성물에 수분산되는 유형의 침전이 없는 소량의 안료가 사용되는 것이다. 즉, 안료는 색상을 발현하기 위한 것이므로 투명한 코팅조성물은 안료 사용량이 0중량%이고, 발색을 내기 위한 안료를 10wt% 초과하여 사용하게 되면 코팅조성물의 저장안정성이 떨어지고 실리콘알콕시드의 사용량을 많게 하므로 경제적이지 못한 문제점이 있기 때문이다.

또한, 코팅된 표면이 난연 및 단열성능을 갖게 하기 위해 본 발명의 유기금속함유코팅조성물은 발포성첨가제로서 70℃~250℃에서 기체로 분해되는 발포성 유기화합물(예를 들어 Urea) 0.001 내지 5중량%가 더 첨가되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 조성의 유기금속함유코팅조성물은 알코올 및 실리콘 알콕시드를 교반하여 1차용액을 준비하는 단계; 탈이온수, DMF 또는 포름아미드, 퓸드 실리카를 교반하여 2차용액을 준비하는 단계; 상기 1차용액 및 2차용액을 혼합하여 투명해질때까지 교반하여 코팅용액을 준비하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다. 이 때, 탈이온수와 금속나이트레이트, 염화금속 또는 금속알콕시드 중 어느 하나를 교반하여 3차용액을 준비한 후 코팅용액과 교반하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

즉, 1차용액은 교반용기에 알코올을 넣은 후 실리콘 알콕시드를 첨가하여 교반하게 되는데, 1시간 동안 약 500rpm으로 교반하는 것이 바람직하다. 이 때 알코올은 1 내지 40중량%가, 실리콘 알콕시드는 1 내지 35중량%가 포함될 수 있다.

또한, 2차용액은 DMF 또는 포름아미드, 탈이온수, 퓸드실리카를 첨가하여 교반하게 되는데, 바람직하게는 2시간동안 상온에서 300rpm 이상으로 교반하는 것이다. 이 때, DMF 또는 포름아미드는 0.1 내지 10중량%, 탈이온수는 10 내지 80중량% 퓸드 실리카는 0.0001 내지 1 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 2차 용액 제조시 HPC를 더 첨가하여 용액이 투명해질 때까지 교반할 수 있는데, HPC는 0.001 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

이와 같이 준비된 1차용액과 2차용액을 투명해질때까지 교반하여 코팅용액 즉 본 발명의 코팅조성물을 제조할 수 있다.

또한, 경우에 따라서는 탈이온수에 금속나이트레이트, 염화금속 또는 금속알콕시드를 첨가하여 15분 동안 교반하여 3차용액을 제조한 후 1차용액및 2차용액과 혼합하여 교반을 수행하여 본 발명의 유기금속함유코팅조성물을 제조할 수도 있다. 후술하는 실시예에서는 1차용액과 2차용액을 교반한 용액에 3차용액을 더 첨가하고 교반하여 코팅용액을 얻는 방법을 기술하였으나 경우에 따라서는 순서를 달리할 수 있다.

이 때 상기 유기금속함유코팅조성물에 사용용도에 따라 안료 또는 발포성 첨 가제를 하나 이상 더 첨가할 수 있는데, 안료를 첨가하게 되면 특히 골재를 코팅하여 칼라골재를 제조하는데 사용될 수도 있고, 우레아(urea)를 포함하는 발포성 첨가제를 첨가하게 되면 난연 및 단열성능을 나타내게 할 수 있다. 즉, 발포성 첨가제가 더 포함된 유기금속함유코팅조성물로 코팅된 표면이 불 또는 고열을 접하면 표면이 부풀게 되기 때문이다.

따라서, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물을 세라믹타일 및 유리, 금속 등의 표면에 코팅하게 되면 상온에서도 무촉매로 발수성의 도막을 형성하게 되어 내오염성, 내화학성, 내마모성 및 기계적 강도를 향상시키게 된다.

그 결과, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물은 칼라 또는 방수 및 표면보호막 형성 또는 난연성 또는 내오염성, 내화학성, 내마모성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 무기질 도막을 제공하고자 하는 모든 물품에 사용될 수 있는데, 특히 건축내외장재에 사용될 수 있다.

그 일예로 칼라골재 제조 시 본 발명의 유기금속함유코팅조성물을 사용하게 되면, 골재를 유기금속함유코팅조성물로 상온에서 무촉매로 칼라 코팅하게 되는데 골재표면에 유기금속함유코팅조성물이 잘 부착하게 되므로 열처리단계 없이 자연건조, 열풍건조 또는 냉풍건조 중 어느 하나를 선택하여 건조시켜도 우수한 칼라골재를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 저가의 생산비용으로 우수한 품질의 칼라골재를 제조할 수 있게 된다.

실시예 1

메탄올 200g, TEOS(Tetraethyl ortho-silicate) 200g를 차례로 적하하고 1시간 동안 약 500rpm으로 교반하여 1차 용액을 준비하였다.

탈이온수 582.5g, DMF 10g, 퓸드 실리카(Fumed silica) 0.5g를 적하하고 2시간동안 상온에서 300rpm 이상으로 교반하여 2차 용액을 준비하였다.

1차 용액과 2차 용액을 혼합하여 투명해질때까지 교반하여 무색투명한 상태의 코팅조성물1을 얻었다.

실시예2

2차 용액에 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC)를 3g 투여하고 다시 용액이 투명해 질 때까지 교반한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 코팅조성물2를 얻었다.

실시예3

탈이온수를 10g에 Aluminium nitrate를 1g 첨가하고 약 15분 동안 교반하여 3차용액을 준비하였고, 실시예1의 코팅조성물1과 혼합하여 투명해질때까지 교반하여 코팅조성물3을 얻었다.

실시예4

실시예3에서 얻어진 코팅조성물3에 유레아 60g을 첨가하여 코팅조성물4를 얻었다.

실시예5

실시예3에서 얻어진 코팅조성물3에 청색 안료로서 메틸렌블루 용액을 3g 넣고 약 20분간 500rpm으로 교반하여 코팅조성물5를 제조하였는데, 푸른색의 맑은 용액상태였다.

실시예6

실시예 5에서 얻어진 코팅조성물5로 규사를 칼라코팅한 후 80℃ 열풍으로 건조하여 칼라골재를 얻었고, 얻어진 골재의 사진을 도1에 나타내었다.

도1은 본 발명의 유기금속함유코팅조성물 즉 실시예5에서 얻어진 코팅조성물5로 코팅된 규사가 균일한 색상을 나타내고 있는 것을 보여주고 있으므로, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물로 코팅된 골재가 UV 변색이 거의 없는 칼라 건축마감재 또는 관상용으로 사용되기에 적합함을 알 수 있다.

실험예1

실시예1 내지 4에서 얻어진 코팅조성물1 내지 4를 유리에 스프레이하여 코팅하여 자연건조 하였다. 그 후 코팅된 유리 표면에 물을 스프레이하고 그 결과 사진을 촬용하였는데 특히 코팅조성물1의 사진을 도2에 나타내었다.

도 2는 스프레이된 물방울이 퍼지지 않고 접촉각이 작아 발수되는 현상을 보여주고 있으므로, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물을 세라믹 또는 금속, 플라스틱 기재에 코팅하여 방수 및 표면보호막으로 사용할 수 있음을 확인할 수 있다.

실험예2

실시예1 내지 실시예5에서 얻어진 코팅조성물의 도막건조 후 투과율, 부착력 및 상온건조속도를 실험하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

이 때 투과율 평가 중 ○은 UV-VIS 측정결과 투과율 가시광영역 투과율 90% 이상을, 투과율 △는 90% 이하를, 투과율 X : 육안으로 불투명이 확인됨을 의미하고, 부착력 평가 중 ○은 상온건조 3시간 후 알콜솜으로 문질러서 벗겨짐 없음을, 부착력 △은 상온건조 3시간 후 알콜솜으로 문질러서 도막이 일부 벗겨짐을, 부착력 X는 알콜솜으로 문지르면 벗겨짐을 의미한다. 또한, 상온건조속도 ○은 20℃ 실온에서 40분이내 도막이 형성됨을, 상온건조속도 △는 20℃ 실온에서 80분이내 도막이 형성됨을, 상온건조속도 X 는 20℃ 실온에서 2시간 이상 소요되어 도막이 형성됨을 의미하고, 발포성 ○은 불꽃 접촉에 의해 부풀어 오름 현상이 육안으로 확인 가능한 상태이고, 발포성 △는 도막이 기공발생으로 변형된 상태를, 발포성 X는 도막의 변화가 거의 없는 상태를 의미한다.

표1로부터, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물이 일반적인 sol-gel코팅조성물이 최소 400℃이상의 열을 가하여 도막을 형성하는 것과 다르게, 상온건조되어 투명한 도막이 형성되는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실험예들로부터 본 발명의 코팅조성물에 의해 형성된 도막이 물과 알콜 및 기타 유기용제에 녹지 않으며 내열성이 강한 도막임을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 코팅조성물로 세라믹타일 및 유리, 금속 등의 표면에 코팅하게 되면 상온에서도 무촉매로 부착력 및 내열성이 우수한 발수성의 도막을 형성하게 되어 내오염성, 내화학성, 내마모성 및 기계적 강도를 향상시키게 되므로, 본 발명은 칼라 또는 방수 및 표면보호막 형성 또는 난연성 또는 내오염성, 내화학성, 내마모성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 무기질 도막을 갖는 물품을 제공할 수 있다.

특히, 본 발명의 유기금속함유코팅조성물로 코팅된 다양한 칼라를 가진 골재들 사진이 도시된 도 3a 및 도 3b로부터 열처리단계 없이 상온에서 건조시키는 것만으로도 다양한 색상으로 선명하면서도 우수한 도막을 갖도록 코팅된 칼라골재를 저가로 제조할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예5에서 얻어진 유기금속함유코팅조성물5로 골재를 코팅한 결과 사진이고,

도 2는 본 발명의 실시예1에서 얻어진 유기금속함유코팅조성물1로 유리를 코팅한 후 물을 스프레이 한 후 발수상태를 본 사진이며,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 유기금속함유코팅조성물로 코팅된 다양한 칼라를 가진 골재들 사진이다.

Claims (13)

1. 삭제
2. 실리콘 알콕시드 1 내지 35중량%, 탈이온수 10 내지 80중량%, 알코올 1 내지 40중량%, DMF 또는 포름아미드 0.1 내지 10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.0001 내지 1 중량%, 및 하이드록시프로필 셀룰로오스 0.001 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유코팅조성물.
3. 실리콘 알콕시드 1 내지 35중량%, 탈이온수 10 내지 80중량%, 알코올 1 내지 40중량%, DMF 또는 포름아미드 0.1 내지 10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.0001 내지 1 중량%, 및 금속 나이트레이트, 염화금속 또는 금속알콕시드 중 어느 하나를 0.001 내지 5중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유코팅조성물.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   안료(Pigment) 0.001 내지 10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유코팅조성물.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   발포성첨가제 0.001 내지 5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유코팅조성물.
6. 삭제
7. 알코올 및 실리콘 알콕시드를 교반하여 1차 용액을 준비하는 단계;

   DMF 또는 포름아미드, 탈이온수 및 퓸드 실리카를 교반하여 2차용액을 준비하는 단계; 및

   상기 1차 용액과 2차 용액을 혼합하여 투명해질 때까지 교반하여 코팅용액을 준비하는 단계를 포함하는데,

   탈이온수에 금속나이트레이트, 염화금속 또는 금속알콕시드 중 어느 하나를 첨가하고 교반하여 3차용액을 준비하는 단계; 및

   상기 코팅용액에 3차용액을 첨가하여 투명해질때까지 교반하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유 코팅조성물 제조방법.
8. 알코올 및 실리콘 알콕시드를 교반하여 1차 용액을 준비하는 단계;

   DMF 또는 포름아미드, 탈이온수 및 퓸드 실리카를 교반하여 2차용액을 준비하는 단계; 및

   상기 1차 용액과 2차 용액을 혼합하여 투명해질 때까지 교반하여 코팅용액을 준비하는 단계를 포함하는데,

   상기 2차 용액은 하이드록시프로필 셀룰로오스를 더 첨가하여 준비되는 것을 특징으로 하는 유기금속함유 코팅조성물 제조방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 코팅용액에 안료를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유코팅조성물 제조방법.
10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

    상기 코팅용액에 발포성첨가제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기금속함유코팅조성물 제조방법.
11. 제 2 항 또는 제 3 항의 유기금속함유코팅조성물이나, 제 7 항 또는 제 8 항 의 방법으로 제조된 유기금속함유코팅조성물로 표면이 코팅된 것을 특징으로 하는 코팅제품.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 코팅제품이 칼라골재인 경우 상기 유기금속함유코팅조성물로 골재가 칼라 코팅된 후 열처리단계 없이 건조되어 제조되는 것을 특징으로 하는 코팅제품.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 건조는 자연건조, 열풍건조 또는 냉풍건조 중 어느 하나가 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅제품.

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