KR101081988B1 - 전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품 - Google Patents

전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지; 멜라민계 경화제; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상; 금속분말; 및 유기화된 점토를 포함하는 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품에 관한 것이다.
코팅, 나노복합체, 강판, 내부식성, 전도성, 표면 전기 전도도, 유기점토, 클레이, 금속, 알루미늄

Description

전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품{An electrically conductive and anti-corrosive coating composition, a method for preparing the same and an article coated with the same}
본 발명은 전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지; 멜라민계 경화제; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상; 금속분말; 및 유기화된 점토를 포함하는 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 코팅된 물품에 관한 것이다.
일반적으로 고분자 재료는 낮은 밀도, 무게에 비해 높은 강도 및 경도, 뛰어난 내구성 및 성형성 등으로 인해 우주항공산업, 자동차 산업, 건축 및 가전기기에 이르기까지 널리 사용되고 있으며, 산업이 발달함에 따라 그 수요가 더욱 증가하여 기존의 소재를 고분자로 대체하는 추세이다. 고분자는 전형적인 부도체(insulator) 이므로 전기적으로 전도성이 뛰어난 고분자복합체에 대한 연구도 많이 진행되고 있다.
고분자 수지에 전도성 충전제를 첨가한 전도성 고분자 복합체는 금속에 비하여 가볍고 유연성이 있어 금속을 대체 할 수 있는 고기능 소재이다. 또한 충전제의 형상 및 함량에 따라서 열 및 전기적 전도 네트워크 형성의 조절이 가능하고 물성조절이 용이하기 때문에 높은 열전도도, 낮은 전기 저항과 유전 상수가 요구되는 열관리 thermal interface material(TIM)로 많이 이용되고 있다.
전자파(Electro magnetic radiation)는 자연적 또는 인공적인 원인으로부터 기인한다. 자연적 원인으로는 번개, 태양의 흑점, 오로라 등이 있으며 인공적 원인으로는 집적회로, 마이크로 프로세서, 시계 등을 사용하는 모든 디지털 전자기기 등 이다. 전자파는 도전체에 전류를 유도하여 생성시킨다. 전자부품들은 이 유도 전류를 정상적인 동작 전류로 혼동하여 오작동을 일으키는데 이러한 현상을 Electro Magnetic Interference(EMI)라고 하는데, 전자파차폐(EMI shielding)는 전도성물질 또는 전도성코팅을 사용함으로써 전자파를 반사 또는 흡수로 EMI를 감소시킨다. 전자파 차폐코팅을 장치전체 또는 전자회로, 디바이스 각각에 사용될 수 있다. 정전기분산(ESD, Electrostatic Dissipation) 코팅은 전자기기의 부품처리에 이미 잘 알려져 있는데 일예로 disk drive head에 응용되고 있다. 이들 head는 GMR(giant magnetoresistive effect)에 의존하며, 정전기 불꽃에 의해 쉽게 파괴될 수 있는 미세한 구조로 구성되어 있다. Disk drive의 속도가 빨라짐에 따라 정전기 분산의 필요성이 더욱 대두된다. 정전기 분산 코팅은 전기전도성 첨가제를 잘 분산 시켜야 하며, 정확한 전도도 구현 및 sloughing이 없어야 한다. 정전기 분산 코팅은 packaging 분야에도 많이 사용되고 있다. 향후 탄소 나노튜브 등을 전도도 첨가제로 사용하는 ESD 시장은 disk drive 시장의 규모 확대 여부에 따라 성장 가능성이 높다. 특히 컴퓨터가 소형화되어 가고 있으면서 ESD시장은 더욱 커질 것으로 기대된다.
고분자 코팅재료로 표면처리된 강판은 전자기기, 가전, OA기기의 case, 샤시, 프레임 등의 구조부재로 많이 사용되고 있는데 일본 철강 회사 등에서는 전도성 첨가제와 방열성 첨가제를 포함하는 강판처리용 코팅제가 개발되고 있다. 그러나 현재 주로 사용되는 카본블랙 등의 방열성 첨가제와 금속 분말 등의 전도성 첨가제는 고분자 코팅수지에 분산되었을 때 강판코팅의 내부식성을 열악하게 만든다 그러므로 강판 코팅에 대한 내부식성 부여가 이 분야의 중요한 과제이다.
최근 전자기기의 고성능화, 소형화가 진행됨에 따라 전자기기 등의 내부에서 발생 되는 열에 의한 기기내부 온도 상승으로 IC, CPU, 소자 등의 고장의 원인이 되며, 또한 전자기기 부품의 수명을 단축시킬 우려가 있다. 따라서 향후 전자산업에 있어 열 배출은 가장 시급한 과제로 대두되고 있다. 카본블랙, 카본나노파이버(Carbon Nano Fiber, CNT) 등은 고분자의 전기전도성과 열전도성을 동시에 높일 수 있으므로 이 분야의 체계적인 연구는 매우 중요하다.
또한 자동차의 연료시스템에서 모니터링 칩의 폭발 가능성과 전기에 의한 손상 위험성 때문에 정전기분산 소재에 관심이 높아지고 있다. 정전기분산 기능이 부여된 코팅제는 이와 같은 문제의 발생을 억제할 수 있으며 향후 자동차 시장에서 크게 부각 될 것으로 예상된다.
일반적으로 많이 사용되어지는 carbon black의 경우 경제성 측면에서 많이 사용되고 있으나 전도성 조절이 어렵다는 단점이 있으며, 강한 특성이 요구되는 물질일 경우는 carbon/steel fibers를 사용하고, 효과적인 전도성을 필요로 할 때는 metallized particle 들이 효과적이나 가격이 비싸다는 단점이 있다.
Migrating antistatics 또는 polymer를 이용 할 경우 표면전기저항이 1012~1014ohms/square 의 범위로 insulating 용으로 사용되어지며, ICPs, IDPs의 경우 104~1010ohms/square로 dissipative, Carbon black-based compound의 경우는 102~104ohms/square로 conductive용으로 적용 가능하며, EMI compound 또는 metal을 이용하면 101~10-6ohms/square로 highly conductive용으로 이용 할 수 있는 것으로 알려져 있다.
종래 코팅제 관련 문헌을 살펴보면, 먼저 대한민국 등록특허 제10-0764340호는 금속기재의 편면 또는 양면에 전도성이 부여된 코팅제를 금속기제에 코팅하여 수지도막을 형성시켜 CD, LD, DND, CD-ROM, CD-RAM, PDP, LCD 등의 정보기록제품 등에 적용가능한 방열성 코팅제를 개시하고 있다. 상기 방열성 코팅제는 폴리에스터계수지를 바인더로 하는데 도장 금속체를 100℃로 가열 하였을 때의 적외선(파장:4.5~15.4um)의 적분 방사율이 0.6 이상을 나타내었으며, 이 코팅제에 Ni 등의 금속 분말을 15~50% 첨가하여 전기저항을 10~100Ω/square 수준으로 감소시켜 전자 파 차폐성을 부여하였다. 그러나, 상기 특허문헌에는 코팅제의 내부식성에 대해서 전혀 언급된 바 없다.
현재 전도성 고분자 코팅관련 국내 특허의 대부분은 첨가제의 도움 없이 전기 전도도를 가지는 폴리에틸렌 디옥시 티오펜(PEDT)계 또는 폴리아닐린계 등 전도성 고분자를 사용하여 CRT 코팅, 대전방지코팅, 능동 마트릭스 액정 표시 소자의 코팅 등에 응용하는 것이다. 이 경우 표면 전기저항은 대부분 100-1000Ω/square 범위로 측정되었다.
전도성 입자의 첨가에 의한 전도성 코팅제는 코팅제와 도료제조업체에서 많이 연구하는 것으로 알려져 있다. 사용되는 전도성 입자는 알루미늄, 아연 등 금속분말, 카본블랙, 카본나노튜브 등이 사용되는 것으로 알려져 있다.
본 발명자는 무기 판상화합물을 열경화성수지에 분산 박리(exfoliation)시켜 나노복합체를 제조하는 방법을 개발하여 차단성 또는 내부식성이 우수한 나노복합체형의 코팅제를 제조한 바 있다(대한민국 특허등록 제10-0604984호). 구체적으로, 이는 수분산성 고분자에 가교제와 알루미나졸 등 부식 방지 향상제를 첨가하여 제조하는 종래의 코팅제의 알루미나졸을 나노크기로 분산된 판상구조인 클레이(clay, MMT)로 대체하여 내부식성 코팅제 제조하는 방법이다.
또한, 본 발명자는 유기용제형 단량체 또는 반응기를 가진 고분자와 경화제를 주반응 성분으로 하고 기타 첨가제를 첨가하여 제조하는 기존의 유기용제형 부식방지용 코팅제에 나노크기로 분산된 판상구조의 유기화된 MMT가 분산된 단량체 또는 고분자와 경화제를 사용하여 내부식성이 향상된 나노복합재형 부식방지용 코 팅제를 개발하여 특허등록받은 바 있다(대한민국 등록특허 제10-0872833호).
그러나, 아직까지 전도성을 가지며 동시에 내부식성을 가지는 강판 코팅제관련 문헌은 공개된 바 없다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여 전도성과 동시에 내부식성을 줄 수 있는 강판 코팅제 조성물을 제조하고자 예의 노력한 결과, 초음파에 의하여 주제 수지와 멜라민계 경화제에 유기 점토, 금속분말 및 카본블랙을 모두 첨가하여 균일하게 분산시킨 후, 이들을 기타 첨가제와 혼합하여 표면 전기 전도도도 높고 내부식성도 우수한 코팅제 조성물을 제조함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 주제 수지와 멜라민계 경화제에 유기 점토, 금속분말 및 카본블랙을 혼합하여 조성된 전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주제 수지와 멜라민계 경화제에 유기 점토, 금속분말 및 카본블랙을 초음파를 이용하여 혼합함으로써 전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전도성 및 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 적용한 물품을 제공하고자 하는 것이다.
하나의 양태로서, 본 발명은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지; 멜라민계 경화제; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상; 금속분말; 및 유기화된 점토를 포함하는 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 제공한다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지; 멜라민계 경화제; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상; 금속분말; 및 유기화된 점토를 초음파에 의하여 균일하게 분산시킴으로써 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 코팅제 조성물로 코팅된 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 물품을 제공한다.
이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
본 발명은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지; 멜라민계 경화제; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상; 금속분말; 및 유기화된 점토를 포함하는 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 제공한다.
즉, 본 발명은 표면 전기 전도도와 내부식성을 동시에 향상시킨 코팅제 조성물을 제공하는 것으로, 이를 위하여 주제수지 및 멜라민계 경화제에 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상, 금속분말, 및 유기화된 점토를 혼합하여 코팅제 조성물을 얻는다.
바람직한 양태로서, 본 발명의 코팅제 조성물은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지 100 중량부; 멜라민계 경화제가 1-20 중량부; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상 1-20 중량부; 금속분말 1-40 중량부; 및 유기화된 점토 0.001-20 중량부를 포함하는 것 을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 양태로서, 본 발명의 코팅제 조성물은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지 100 중량부; 멜라민계 경화제가 1-20 중량부; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상 1-10 중량부; 금속분말 1-20 중량부; 및 유기화된 점토 0.001-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱더 바람직한 양태로서, 본 발명의 코팅제 조성물은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지 100 중량부; 멜라민계 경화제가 5-15 중량부; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상 3-7 중량부; 금속분말 10-20 중량부; 및 유기화된 점토 1-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 코팅제 조성물은 코팅에 적합하도록 농도를 맞추기 위하여 잔부 용매를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 잔부 용매로는 자일렌, 톨루엔, 셀루솔브, 셀루솔브아세테이트 및 부틸셀루솔브로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 코팅제 조성물은 0.1-100㎛ 두께의 건조도막이 형성되도록 코팅이 가능하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 금속분말은 Al, Cu, Ni, Zn, Fe2P, Fe, Mn, Co, Ti 및 Sn으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속분말을 사용할 수 있다.
본 발명의 코팅제 조성물에 사용되는 유기점토는 예컨대, Southern Clay 사 등에서 Cloisite 30B 등 상품명 하에 판매되고 있는 상업적인 유기화된 점토(Clay)를 사용하거나, 또는 당해 분야에서 공지된 방법에 따라 일반 점토를 유기화시켜 사용할 수도 있다.
고분자와 점토(clay)의 나노복합재는 인장강도 등 기계적물성, 내열성, 습기, 산소 등의 기체에 대한 투과 방지 효과가 우수하여 현재 많은 연구가 진행되고 있다. 점토는 층상 구조(layered structure)를 가지는 실리케이트(silicate) 등으로 구성된 무기화학물질에 대한 총칭인데, 각각의 층은 불규칙한 원판형으로 두께가 약 1㎚이며 지름은 약 0.1~100㎛ 정도이다.
점토의 종류로는 카올린(Kaolin), 셀펜틴(Ser pentine), 마이카(Mica), 버미큘라이트(Vermiculite), 스멕타이트(Smectite), 필로실리케이트(Phyllosilicate) 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 스멕타이트의 종류에는 벤토나이트(Bentonite), 몬모릴로나이트(Montmorillonite, MMT), 사포나이트(Saponite), 알마고사이트(Armargosite), 메타벤토나이트(Metabentonite), 헥토라이트(Hectorite), 베이델라이트(Beidellite), 스티븐사이트(Stevensite), 할로이사이트(Halloysite), 논트로나이트(Nontronite) 등이 있다.
본 발명의 코팅제 조성물은 상기 성분 이외에 코팅제 조성물에 통상적으로 첨가되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이때 첨가제의 양은 주제수지 100 중량부에 대하여 1~50 중량부인 것이 바람직하다.
구체적으로 사용 가능한 첨가제로는 소광제, 윤활성부여를 위한 왁스, 안료응집방지 분산제, 소포제, 경화촉진제 등을 들 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 조성을 통해 내식성 향상을 목적으로 사용되었던 유해한 크롬(Cr) 성분을 전혀 사용하지 않음으로써 친환경적인 코팅제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지; 멜라민계 경화제; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상; 금속분말; 및 유기화된 점토를 초음파에 의하여 균일하게 분산시킴으로써 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 코팅제 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
바람직한 양태로서, 본 발명 코팅제 조성물의 제조방법은 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지 100 중량부; 멜라민계 경화제가 1-20 중량부; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상 1-20 중량부; 금속분말 1-40 중량부; 및 유기화된 점토 0.001-20 중량부를 초음파에 의하여 균일하게 분산시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 코팅제 조성물의 제조방법은 코팅에 적합하도록 농도를 맞추기 위하여 잔부 용매를 추가로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직한 양태로서, 본 발명의 상기 코팅제 조성물로 코팅된 표면 전기 전도도가 높고 내부식성이 우수한 물품은 강판일 수 있으나 이에 제한되지 않고 다른 금속 또는 다른 소재의 물품일 수 있다.
더욱 바람직한 양태로서, 상기 강판은 아연도금 강판일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
구체적인 적용 가능한 물품으로는 하드디스크 드라이브, PC 외장재, LCD 케이스, PDP 케이스와 같은 소형화 또는 고집적화되어 있는 전기전자 부품; 휴대폰, PNP(Plug and Play), 네비게이션, MP3(MPEG 1 Layer 3), 노트북과 같은 소형화 또는 고집적화되어 있는 전기전자 완제품; 목재; 플라스틱; 세라믹 등을 들 수 있다.
본 발명은 코팅제의 주성분인 수지조성물에 유기점토, 금속분말 및 카본블랙을 초음파를 이용하여 분산시켜 제조한 코팅제 조성물로서 전기 전도도가 높으며 동시에 내부식성이 우수한 효과를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 코팅제 조성물은 아연도금 강판 뿐 아니라 다른 금속 또는 다른 소재 표면에도 유리하게 적용되어 전도성은 물론 내부식성을 크게 향상시킨 물품을 제공할 수 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 1과 같이 주제 수지인 폴리에스테르계와 에폭시계 수지 각각에 유기점토, 카본블랙 및 알루미늄 분말을 배합하여 일반교반기, 고속분산기 또는 초음파 발생기를 각각 사용하여 정해진 시간 동안 혼합한 뒤 분산도를 측정하였다. 고속분산기는 Dispermat(VMA-GETZMANN, D-51580)를 사용하였으며 초음파 발생기(Sonic & Materials, VCX750)는 300W 출력으로 사용하였다. 유기점토(Organo Clay)는 유기화된 스멕타이트계 층상 화합물(입수처: NANOCOR, USA)을 사용하였다. 사용된 카본블랙은 평균 입자 크기가 2㎛인 Degussa의 제품을 사용하였다. Al 금속분말은 평균입자 크기가 약 3㎛인 것을 사용하였다.
상기 조성물의 분산되지 않은 최대 입도는 Hegman 입도계로 측정하였다. 두 가지 주제 수지 각각에 대한 조성물 혼합방법에서 초음파 발생기를 10분간 사용하여 제조된 코팅액의 입도는 최대 10㎛ 이하임을 확인하였다. 그러나 일반교반기 또는 고속분산기를 이용하여 60분간 교반하여 제조된 코팅액의 최대 입도는 각각 100㎛, 50㎛ 임을 확인하였다. 이로써 상기 조성물을 코팅액으로 제조할 때 초음파 발생기를 사용하는 것이 조성물간 혼합에 매우 효과적임을 확인하였다.
Clay 및 Al 분말의 분산 방법에 따른 Hegman 입도
수지 첨가제 분산방법 rpm 또는 power 분산시간 입도
Polyester 계
(100중량부)		 Clay(5 중량부)
Carbon-black(5 중량부)
Al powder(15 중량부)		 일반 교반기 1000rpm 60min 100um 이상
고속 분산기 2000~4000rpm 60min 50um 이상
초음파 분산 300W 10min 10um 이하
Epoxy 계
(100중량부)		 Clay(5 중량부)
Carbon-black(5 중량부)
Al powder(15 중량부)		 일반 교반기 1000rpm 60min 100um 이상
고속 분산기 2000~4000rpm 60min 50um 이상
초음파 분산 300W 10min 10um 이하
실시예 2
주제 수지로서 분자량 9,000~10,000g/mole의 폴리에스테르계 수지(이하 수지 A라 함)와 멜라민계 경화제를 10:1의 중량비로하고 카본블랙을 첨가하여 일반교반기를 이용하여 약 3분 동안 1,000rpm에서 혼합하였다. 이 조성물에 Al 분말 및 유기점토(Organo Clay, 스멕타이트계 층상 화합물, 입수처: NANOCOR, USA)를 넣고 초음파 발생기를 사용하여 다시 10분 동안 혼합하였다. 하기 표 2에 기재된 바와 같은 코팅제 조성물을 잔부 용매로서 자일렌을 사용하여 적정 점도로(Ford cup #4 : 60초) 맞춘 후, 강판두께 0.5T, 75×150㎜ 크기의 강판 일면에 건조 도막두께가 8㎛가 되도록 바-코팅하였다. 코팅된 시편은 자동배출이 가능한 열풍건조기에서 열풍 20.3㎐, PMT(Peak Metal Temperature) 230℃, 경화시간은 18.1초로 하여 경화시켜 코팅제 조성물로 처리된 강판 시편을 제조하였다.
표 2에 정리된 코팅제 조성물로 처리된 강판시편의 평가는 미츠비시사의 LORESTA-GP(MCP-T600)를 이용하여 4 Point Probe 방법으로 표면 전기 저항을 측정하였다. 또한, 내부식성은 SST평가로 120hr 단위로 하여 확인하였다. SST평가 조건은 염수분무 시험 장치(Q-FOG CCT 1100(Q-PANEL))로 ASTM B117의 규격에 따라 염수농도는 NaCl 5wt%, 온도는 35℃, 상대습도는 99%로 유지하여 평가하였다.
강판 코팅제의 내식성은 ASTM B117에 규정된 방법으로 염수분무 시험을 행한 후 다음기준에 의해 평가하였다.
- 우수 : 120시간 경과 후 백청 발생 없으며 240시간 경과 후 백청 발생 면적 5%이하
- 양호 : 120시간 경과 후 백청 발생 면적 5%미만
- 미흡 : 120시간 경과 후 백청 발생 면적 5%이상이며 50% 미만
- 불량 : 120시간 경과 후 백청 발생 면적 50%이상
표 2에 표면저항과 내식성 측정값을 기재하였다. 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 알루미늄이 첨가되지 않은 코팅은 표면저항이 680Ω/square 이었으나 폴리에스테르계 주제수지(수지 A) 100중량부에 Al 분말을 7.5 중량부 첨가한 경우 표면저항은 0.91Ω/square로써 크게 감소하였으며 10 중량부를 첨가한 경우 0.025Ω/square정도로 크게 감소하였다. 하지만, Al 분말의 첨가량이 12.5 중량부 및 15 중량부로 더 증가하여도 표면저항은 더 이상 감소하지 않았다. 그러나, 강판의 내식성 측정 결과를 보면 내식성은 알루미늄 첨가량이 증가할수록 열악해지는 것을 알 수 있었다.
Al 첨가에 따른 표면저항과 내식성의 변화
Sample No. 수지 A
(중량부)		 첨가제 별 함량
(수지고형분 대비 phr)		 경화제
(수지고형분 대비
중량부)		 표면저항
(Loresta-GP)
(Ω/□)		 내식성(SST)
Carbon Black
(중량부)		 Clay
(중량부)		 Al
(중량부)
1 100 5 - - 10 680 양호
2 100 5 - 7.5 10 0.91 미흡
3 100 5 - 10 10 0.025 미흡
4 100 5 - 12.5 10 0.024 불량
5 100 5 - 15 10 0.026 불량
실시예 3
수지 A와 수지 B(분자량 5,000~6,000g/mol)의 100 중량부 각각에 카본블랙 5 중량부, 알루미늄 분말 15 중량부, 경화제 10 중량부 및 유기화된 점토(스멕타이트계) A(상품명 : I.28E, NANOCOR, USA) 또는 B(상품명 : I.33M, NANOCOR, USA) 5중량부를 각각 일반 교반기로 약 3분간 교반 후 초음파 발생기로 약 10분간 분산시켜 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 강판에 코팅한 후 경화시켜 표면저항과 내식성을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
그 결과, 유기점토 A 또는 B를 5 중량부 첨가한 경우 표면저항은 0.0003~0.02Ω/square로 낮게 유지되는 것을 확인하였고 내식성은 불량 또는 미흡에서 양호 또는 우수로 크게 좋아지는 것을 확인할 수 있었다.
유기점토 A와 B를 수지 A에 각각 분산시켜 경화시킨 후 X-ray 분석을 한 결과, 유기점토 A의 층간 간격(d-spacing)이 2.2㎚에서 7.1㎚, 유기점토 B의 층간간격이 2.4㎚에서 6.0㎚로 현격히 증가하는 것을 알 수 있었다. 이는 분산 과정에서 유기 점토의 층간으로 수지 분자가 침투한 것을 의미하는데 결국 수지 A 속에서 나노점토의 분산이 잘 이루어졌음을 알 수 있다. 마찬가지 이유로 나노점토 A와 B를 수지 B에 분산시킨 경우도 나노점토 A와 B의 층간 거리가 각각 6.0㎚와 4.2㎚로 현격히 증가함을 알 수 있었다.
Clay 첨가에 따른 표면저항과 내식성의 변화
Sample No. 수지 첨가제 별 함량
(수지고형분 대비 중량부)		 경화제
(수지고형분　
대비 중량부)		 표면저항
(Ω/□)		 내식성
(SST)
Carbon Black
(중량부)		 Clay
(5중량부)		 Al
(중량부)		 　
수지 중량부
1 A 100 5 - - 10 680 양호
2 A 100 5 - 15 10 0.026 불량
3 A 100 5 Clay A 15 10 0.00043 양호
4 A 100 5 Clay B 15 10 0.0048 우수
5 B 100 5 - - 10 350 양호
6 B 100 5 - 15 10 0.035 미흡
7 B 100 5 Clay A 15 10 0.00034 양호
8 B 100 5 Clay B 15 10 0.0033 우수
실시예 4
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 수지 A에 카본 블랙, 알루미늄 분말과 경화제를 표 4에 기재한 바와 같이 혼합하되, 유기점토의 첨가량은 2.5, 5, 7.5 중량부로 변화시켜 각각의 코팅액을 제조하였다. 제조된 코팅액을 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 강판에 코팅하고 경화시켜 코팅된 강판의 표면 저항과 내식성을 측정하였다. 유기 점토의 첨가는 낮은 표면 저항 값을 크게 변화시키지는 않았지만 내식성은 현격하게 향상시켰다. 유기점토의 함량이 2.5~7.5 중량부일 경우 코팅된 강판의 표면저항과 내식성은 거의 변화가 없었다.
Clay B 함량에 따른 표면저항과 내식성의 변화
Sample No. 수지A
(중량부)		 첨가제 별 함량
(수지고형분 대비 중량부)		 경화제
(수지고형분 대비
중량부)		 표면저항
(Ω/□)		 내식성(SST)
Carbon Black
(중량부)		 Clay B
(중량부)		 Al
(중량부)
1 100 5 - - 10 680　 양호
2 100 5 - 15 10 0.026 불량
3 100 5 2.5 15 10 0.00018 우수
4 100 5 5 15 10 0.0048 우수
5 100 5 7.5 15 10 0.00039 우수

Claims (7)

  1. 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지 100 중량부; 멜라민계 경화제가 1-20 중량부; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상 1-20 중량부; 금속분말 1-40 중량부; 및 유기화된 점토 0.001-20 중량부를 포함하는 코팅제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속분말은 Al, Cu, Ni, Zn, Fe, Mn, Co, Ti 및 Sn으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상인 코팅제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유기화된 점토는 카올린(Kaolin), 셀펜틴(Ser pentine), 마이카(Mica), 버미큘라이트(Vermiculite), 스멕타이트(Smectite), 필로실리케이트(Phyllosilicate) 또는 이들의 조합인 코팅제 조성물.
  4. 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 불소수지, 폴리카르보네이트 수지 및 페놀수지로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 주제수지 100 중량부; 멜라민계 경화제가 1-20 중량부; 카본블랙 및 카본나노튜브 중 1종 이상 1-20 중량부; 금속분말 1-40 중량부; 및 유기화된 점토 0.001-20 중량부를 초음파에 의하여 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 코팅제 조성물의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한항 기재의 코팅제 조성물로 코팅된 물품.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 물품은 강판, 하드디스크 드라이브, PC 외장재, LCD 케이스, PDP 케이스, 휴대폰, PNP(Plug and Play), 네비게이션, MP3(MPEG 1 Layer 3), 노트북, 목재, 플라스틱 및 세라믹으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 물품.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 강판은 아연도금 강판인 것을 특징으로 하는 물품.
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