KR101256125B1 - 발열체의 도료조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열체의 도료조성물에 관한 것으로, 실리카계열바인더 10~20중량%, 탈이온수 5~10중량%, 이소프로필알콜 10~20중량%, 실란커플링에이전트 5~10중량%, 백색안료 20~35중량%, 흑색안료 1~2중량%, 지르코니아 2~5중량%, 산화알루미늄 20~40중량%, 원적외선방사체 2~5중량%, 부틸셀로솔브 5~10중량%로 이루어진다.
본 발명은 발열체의 판체에 인쇄되도록 혼합되는 도료 중에 이산화규소사 포함된 실리카계열의바인더와, 실란커플링에이전트를 혼합함으로써, 도료의 세라믹도료의 물성을 최대화시키며, 혼합된 도료의 도막이 얇아지지 않도록 하고, 도료의 저장성 및 안정성이 저하되지 않도록 할 수 있음은 물론, 이소프로필알콜과 부틸셀로솔브를 더 포함시킴으로써, 도료의 유기질, 무기질의 두 가지 종류의 도료를 모두 용해하여 도료가 서로 잘 섞일 수 있도록 하며, 액상과 분말형태로 혼합된 도료의 침강현상을 예방하고, 여러 종류의 도료 혼합시 발생되는 겔화현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

발열체의 도료조성물{Apaint composition of a heating element}

본 발명은 발열체의 도료조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원적외선방사체 및 색상도료, 지르코니아에 접착제 계열인 실리카계열 바인더와 실란커플링 에이전트를 혼합하여 다양한 종류가 혼합된 도료의 접착성을 우수하게 하면서, 난방히터 등에 사용되는 발열체에 인쇄하여 사용하도록 함으로써, 항균력과 원적외선 방사율이 우수하고 발열체에서 쉽게 박리되지 않음은 물론, 발열체에 인쇄된 도료의 파손을 예방할 수 있는 발열체의 도료조성물에 관한 것이다.

일반적으로 발열체에서 사용되고 있는 조성물은 한국특허등록번호 제10-1108593호에 도시된 바와 같이 지르코니아, 산화알루미늄에 다양한 종류의 도료를 혼합하여 사용함으로써, 외부에서 전달되는 열을 높은 열효율로 전달시킬 수 있도록 사용하였다.

또한, 한국특허등록번호 제10-1003751호와 같이 광촉매, 접착제, 증점제를 사용하여 다양한 종류의 도료가 원활하게 혼합될 수 있도록 사용하였다.

하지만, 상기와 같이 지르코니아, 산화알루미늄에 이산화티타늄, 이산화규소 등을 혼합하여 사용하더라도, 각각의 성분이 제대로 섞이지 못하고, 철판 등에 인쇄하더라도 외부에서 전해지는 열에 의해 쉽게 박리되거나, 저장성이 좋지 못하여 도료의 인쇄 후, 도료의 성질이 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 별도의 용제가 포함되지 않게 되어 각각의 도료의 점도가 제대로 조절되지 않아, 다양한 종류의 도료가 제대로 용해되지 않게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 다양한 종류의 도료에 접착제를 사용하여 각각의 도료가 원활하게 섞이더라도, 그 강도가 우수하지 못하기 때문에, 도료가 쉽게 파손되며 도료의 저장성이 좋지 못하여, 장시간 후 도료의 성질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 발열체의 도료조성물은 실리카계열바인더 10~20중량%, 탈이온수 5~10중량%, 이소프로필알콜 10~20중량%, 실란커플링에이전트 5~10중량%, 백색안료 20~35중량%, 흑색안료 1~2중량%, 지르코니아 2~5중량%, 산화알루미늄 20~40중량%, 원적외선방사체 2~5중량%, 부틸셀로솔브 5~10중량%로 이루어진다.

본 발명은 발열체의 판체에 인쇄되도록 혼합되는 도료 중에 이산화규소가 포함된 실리카계열의바인더와, 실란커플링에이전트를 혼합함으로써, 도료의 세라믹도료의 물성을 최대화시키며, 혼합된 도료의 도막이 얇아지지 않도록 하고, 도료의 저장성 및 안정성이 저하되지 않도록 할 수 있음은 물론, 이소프로필알콜과 부틸셀로솔브를 더 포함시킴으로써, 도료의 유기질, 무기질의 두 가지 종류의 도료를 모두 용해하여 도료가 서로 잘 섞일 수 있도록 하며, 액상과 분말형태로 혼합된 도료의 침강현상을 예방하고, 여러 종류의 도료 혼합시 발생되는 겔화현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 실란커플링에이전트에 의해 유기질와 무기질의 재료를 동시에 결합시킬 수 있어 접착력이 우수하고, 이소프로필알콜 및 부틸셀로솔브를 통해 도료들의 점도를 상승시켜 도료 간의 일정한 접착력을 유지하도록 하면서 도막의 평활화 및 백화방지를 할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 실리카계열바인더, 실란커플링에이전트에 의해 다양한 종류의 도료가 용이하게 혼합됨은 물론, 이소프로필알콜을 통해 도료의 저장성을 상승시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 도료에 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체를 혼합함으로써, 도료의 경화시간을 일정하게 하여 도료가 너무 늦게 경화되어 도료가 흘러내리거나 도료가 너무 일찍 경화되어 도료를 덧칠해야하는 것을 예방할 수 있고, 도료가 경화되었을 때, 외부에서 전해지는 힘에 의해 도료가 인쇄된 판체에서 박리되지 않게 되면서, 원적외선을 방출하면서 향균작용 등을 수행하여 인체에 유익한 효과를 나타낼 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상기와 같은 도료를 혼합하여 사용할 때, 도료가 인쇄된 판체로 열이 가해지더라도 접착성 및 강도가 우수해져 쉽게 박리되지 않게 되는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 구성을 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

본 발명의 발열체의 도료조성물은 실리카계열바인더 10~20중량%, 탈이온수 5~10중량%, 이소프로필알콜 10~20중량%, 실란커플링에이전트 5~10중량%, 백색안료 20~35중량%, 흑색안료 1~2중량%, 지르코니아 2~5중량%, 산화알루미늄 20~40중량%, 원적외선방사체 2~5중량%, 부틸셀로솔브 5~10중량%을 포함하도록 구성된다.

먼저, 본 발명에서 사용되는 실리카계열바인더는 가장 중요한 이산화규소(SiO2)나 수산화규소(Sio(OH)4) 외에 다른 물질이 합성되는데, 이산화규소, 수산화규소의 함유량과, 혼합되는 물질에 따라 접착제나, 흡수제 등 다양한 형태로 사용되된다.

본 발명에서는 이산화규소를 사용하여 접착제로 사용되는 물질로 설명하도록 한다.

또한, 전체 조성물 100중량%을 기준으로 그 함유량이 10~20중량%가 첨가되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 실리카계열바인더가 10중량% 미만일 경우, 다른 도료 간의 부착성 및 내열성의 저하가 발생되며, 20중량% 초과일 경우, 도료가 인쇄된 도막이 깨지거나 균열이 발생하게 된다.

덧붙여, 상기 실리카계열바인더는 다양한 종류의 계열로 이루어진 것을 사용할 수 있는데, 이산화규소가 40~50중량% 포함되며 입자는 30~50um 크기로 형성된 실리카계열바인더를 사용하는 것이 좋다.

이는, 이산화규소가 내화성 및 접착성이 우수한데, 이산화규소의 함유량이 많거나 적을 경우 점도가 일정수치 이상으로 높아지거나 일정수치 이하로 낮아져 다른 물질(금속재)과 제대로 접착되지 않게 될 수 있기 때문에, 다른 물질과 제대로 접착시키기 위해 실리카계열바인더에서 이산화규소가 40~50중량%로 함유된 물질을 사용하도록 하는 것이다.

한편, 상기 탈이온수는 가수분해를 통해 다수 종류로 혼합되는 도료가 원활하게 분해되면서 혼합될 수 있도록 전체 조성물 100중량%을 기준으로 그 함유량이 5~10중량%으로 혼합되도록 한다.

여기서, 상기 탈이온수의 함유량에 따라 전체 도료가 혼합될 때, 가수분해를 통해 도료의 점도 및 도료의 도막공정에 영향을 주는 것은 자명한 사항으로 탈이온수의 작용에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 이소프로필알콜((CH3)2CHOH)은 석유로부터 얻어지는 프로필렌에 황산을 촉매하여 가수하여 얻어지는 것으로 거품형성방지제나 용제, 점도감소제로 사용되며, 본 발명의 도료인 실리카계열바인더, 탈이온수, 실란커플링에이전트, 백색안료, 흑색안료, 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체, 부틸셀로솔브와 혼합시 상술한 도료들이 혼합이 잘 이루어지도록 도료가 원활하게 녹여지도록 용재 및 희석재로 사용되며, 기포를 방지하면서 각각의 도료의 저장성과 안정성을 유지하기 위해 사용된다.

또한, 상기 이소프로필알콜을 전체 조성물 100중량%을 기준으로 그 함량이 10중량% 미만일 경우, 도료의 혼합시 조성물이 쉽게 굳어지거나 겔화되는 현상이 나타나게 되면, 20중량%초과일 경우, 각각의 도료를 휘발시켜 도료가 가지고 있는 각각 도료의 저장성 및 안정성을 저하시키게 된다.

한편, 상기 실란커플링에이전트는 동일분자 증에 유기재료와 결합하는 유기 관능기와 무기재료와 반응하는 가수분해성 기를 가지고 있어, 유기재료와 무기재료를 결합시키는 역할을 하는 것으로, 기계적 강도향상, 내수성, 접착향상을 위해 접착제 등으로 사용되며, 전체 조성물에서 5~10중량% 이내로 함유되도록 한다.

여기서, 상기 실란커플링에이전트를 전체 조성물 100중량%을 기준으로 그 함유량이 5중량%이 미만일 경우, 도료 간의 접착성이 저하되면서 도막이 약해지게 되며, 함유량이 10중량% 초과일 경우, 실란커플링에이전트의 점도가 강해지면서 도료가 금방 굳게 되어 각각의 도료의 저장성 및 안정성이 저하되게 된다.

한편, 상기 백색안료는 색상을 나타내기 위해 사용되는 것으로 백색으로만 사용할 수도 있으며, 다른 유색안료와 섞어서 색조를 바꾸거나 은폐력을 주기 위해 사용되는 것으로, 산화타이타늄, 아연화, 리토폰, 연백 등으로 사용된다.

여기서, 상기 산화타이타늄은 이산화타이타늄, 타이타늄산무수물, 티타니아라고 하며, 온도에 따라 3개의 구조로 나누어 지는데, 고온에서 안정한 루틸형, 저온에서 안정한 예추형, 중간 온도에서 안정한 브루카이트형으로 이루어지며, 본 발명에서는 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 본 발명에서는 상온이상에서 사용할 수 있는 루틸형이나 브루카이트형을 사용하는 것이 좋다.

한편, 상기 흑색안료는 흑색착색용으로 사용되는 것으로 카본블랙이 함유되어 흑색으로 사용되고, 상기 백색안료와 섞어 단순히 색상을 나타내기 위해 사용되는 것이다.

따라서, 상기 백색안료를 전체 조성물 100중량%을 기준으로 20~35중량%로 함유되도록 하며, 흑색안료는 1~2중량%가 함유되도록 한다.

이는, 상기 백색안료와 흑색안료는 본 발명에서 색상을 나타내기 위해 사용되며, 백색안료와 흑색안료를 전체 조성물에서 각각 20~35중량%와, 1~2중량%로 함유하는 이유는 그 함유량이 미만일 경우, 내열성이 저하되어 열에 의해 쉽게 녹아내리게 되며, 초과일 경우 다른 조성물과의 제대로 섞이지 않게 되기 때문이다.

한편, 상기 지르코니아(ZrO2)는 지르코늄의 산화물로 녹는점과 강도가 높으면서 내식성이 크고, 급격한 온도변화에 강하다.

여기서, 상기 지르코니아는 본 발명에서 전체 조성물의 강도와 내열성을 우수하게 하기 위해 사용되며, 상기 지르코니아가 전체 조성물 100중량%을 기준으로 2중량% 미만일 경우, 전체 조성물의 강도 및 내열성을 상승시키지 못하며, 5중량% 초과일경우, 도료가 쉽게 겔화가 되며 단가가 상승하고 깨짐현상이 쉽게 나타나게 된다.

한편, 상기 산화알루미늄(Al2O3)은 산소와 알루미늄의 화합물로 알루마나라고도 하며 녹는점과 강도가 우수하여, 상기 지르코니아와 혼합하여 전체 도료의 강도 및 내열성을 우수하게 하기 위해 사용된다.

여기서, 상기 산화알루미늄을 전체 조성물 100중량%을 기준으로 20~40중량%가 함유되도록 하는데, 그 함유량이 20중량% 미만일 경우, 지르코니아와 같이 전체 조성물의 강도 및 내열성을 상승시키지 못하며, 40중량% 초과일 경우, 전체 조성물이 쉽게 섞이지 못하고 겔화 및 깨짐현상이 쉽게 이루어지며, 단가가 상승하게 된다.

한편, 상기 원적외선방사체는 원적외선을 방출하는 재질로써, 사용자의 목적에 따라 옥, 황토, 토르말린, 전기석, 모나자이트 등 사용자의 목적에 따라 다양한 물질을 사용할 수 있다.

여기서, 상기 원적외선방사체는 전체 조성물 100중량%을 기준으로 2~5중량%가 함유되도록 하는데, 상기 원적외선방사체의 함유량이 2중량% 미만일 경우, 원적외선 및 음이온의 방출량이 낮아지게 되며, 5중량% 초과일 경우, 다른 조성물과 제대로 섞이지 않게 되어, 전체 조성물의 도막이 약해지면서 접착력이 저하되게 된다.

한편, 상기 부틸셀로솔브(분자식 : C6H14O2 : 화학명 : 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르의 상품명)는 용제로써 사용되며, 다른 조성물과의 원활한 혼합과 안정성을 위해 중간체로 사용되고, 상온 및 상압에서 안정성이 우수하며, 분산력이 우수하다.

여기서, 상기 부틸셀로솔브를 전체 조성물 100중량%을 기준으로 5~10중량%가 함유되도록 하는데, 5중량% 미만일 경우, 전체 조성물의 겔화현상이 쉽게 나타나게 되며, 10중량% 초과일 경우, 전체 조성물의 도료가 용이하게 용해되지 않게 되어 도료의 침강현상이 나타나게 된다.

한편, 상기 실리카계열바인더, 탈이온수, 이소프로필알콜, 실란커플링에이전트, 백색안료, 흑색안료, 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체, 부틸셀로솔브를 혼합하여 전체 조성물을 형성한 후, 건조기나 가열기와 같은 열을 전달하는 판체에 다양한 방법으로 인쇄하여 사용할 수도 있다.

한편, 상기 실리카계열바인더, 탈이온수, 이소프로필알콜, 실란커플링에이전트, 백색안료, 흑색안료, 부틸셀로솔브는 액상형태로 이루어져 있으며, 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체는 파우더형태로 이루어져 각각의 도료가 혼합되게 된다.

또한, 전체 조성물에서 원적외선 외에 인체에 유익한 은나노를 추가로 혼합하여 사용할 수도 있는데, 전체 조성물에 은나로를 추가할 경우에는 전체 조성물의 100중량비일 때, 은나노는 0.1에서 1의 중량비로 혼합하면 된다.

예를 들어, 전체 조성물의 중량이 100일 경우 은나노는 0.1~1로 혼합하여 은나노가 혼합된 전체 조성물의 중량이 100.1~101이 되면 되는 것이다.

이처럼, 상기 실리카계열바인더, 탈이온수, 이소프로필알콜, 실란커플링에이전트, 백색안료, 흑색안료, 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체, 부틸셀로솔브를 혼합할 경우, 상기 이소프로필알콜과 부틸셀로솔브를 통해 무기질과 유기질도료가 용이하게 혼합되며, 도료 혼합시 발생되는 기포 등을 제거할 수 있고, 실리카계열바인더와 실란커플링에이전트를 통해 각각의 도료가 원활하게 접착되어 접착력이 우수해지며, 지르코니아, 산화알루미늄을 통해 전체 조성물의 강도가 우수해져 전체 조성물이 금속판에서 쉽게 박리되지 않게 됨은 물론, 내열성이 우수하게 되어 전체 조성물의 파손을 예방할 수 있게 된다.

또한, 상기 지르코니아, 원적외선방사체 및 은나노를 통해 전체 조성물에서 발생되는 원적외선 및 음이온, 은나노의 발생량을 우수하게 할 수 있게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 이산화규소가 40~50중량%함유되고, 입자는 30~50um 크기로 형성된 실리카계열바인더 10~20중량%, 탈이온수 5~10중량%, 이소프로필알콜 10~20중량%, 유기재료와 무기재료를 결합시키기 위해 접착제로 사용되는 실란커플링에이전트 5~10중량%, 백색안료 20~35중량%, 흑색안료 1~2중량%, 지르코니아 2~5중량%, 산화알루미늄 20~40중량%, 옥, 황토, 토르말린, 전기석, 모나자이트 중 어느 하나의 원적외선방사체 2~5중량%, 부틸셀로솔브 5~10중량%을 포함하는 것에 특징이 있는 발열체의 도료조성물.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 실리카계열바인더, 탈이온수, 이소프로필알콜, 실란커플링에이전트, 백색안료, 흑색안료, 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체, 부틸셀로솔브를 혼합하여 열을 전달하는 판체에 인쇄되는 것에 특징이 있는 발열체의 도료조성물.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 실리카계열바인더, 탈이온수, 이소프로필알콜, 실란커플링에이전트, 백색안료, 흑색안료, 지르코니아, 산화알루미늄, 원적외선방사체, 부틸셀로솔브가 혼합된 도료의 전체 중량비에서 은나노가 100:0.1의 중량비율에서 100:1의 중량비율의 사이로 혼합할 수 있는 것에 특징이 있는 발열체의 도료조성물.