KR101267699B1 - 피시엠 도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법 - Google Patents

피시엠 도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액상 분산 방법을 이용하지 않고 일부 플라스틱이나 잉크에 사용되어지는 칩(Chip) 생산 방식을 채택하여 블랙 안료를 나노화함으로써 우수한 고흑색도 및 고분산성을 가진 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법에 관한 것이다.
카본 블랙 도료 제조 시 기존의 고흑색도 블랙도료는 일반적으로 블랙 입자가 5 ~ 15 ㎛의 입자 분포를 가지지만, 본 발명인 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법은 나노화되어 있으며 재응집 및 침전의 문제점을 해결하였고 블랙안료의 동량 대비 기존의 고흑색도 블랙도료 보다 매우 우수한 흑색도를 제공한다.

Description

피시엠 도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법{Manufacturing method deep black coloring system of PCM coating compound}
본 발명은 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안료 분산성, 낮은 흡유량, 저장성 및 외관, 특히 안료 입도가 나노 입자인 우수한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 본 발명의 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 도료를 생산하기 위해서는 에보닉 데구사(Evonik Degussa)에서 판매하는 에프더불유 200(FW-200) 카본 블랙(Carbon Black)이나 이와 비슷한 카본 블랙(Carbon Black) 안료를 사용하고 있다.
상기 에프더불유 200(FW-200)은 가격이 매우 비싸며 흡유성이 높아 도료 생산 시 분산이 어려워 분산시간이 많이 소요되며 높은 흡유성 때문에 착색제로 만들어 사용하지 못하고 도료에 최고 3%이상 투입하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 카본 블랙(Carbon Black) 도료 제조 시 분산성이 매우 우수하고 안료의 응집을 방지하여 도료 저장성이 향상되며, 최종도막의 흑색도가 증가하여 외관이 우수한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제 및 중간 생성물을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 액상 분산 방법을 이용하지 않고 일부 플라스틱이나 잉크에 사용되어지는 칩(Chip) 생산 방식을 채택하여 칩(Chip) 형상으로 제조하여 용해한 후 액상 분산기로 다시 분산하여 블랙 함량이 10% ~ 15% 고농도 착색제를 만듦으로써 도료에 분산 과정 없이 직접 투입하여 사용되는 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료의 제조 시 다른 원료들과 간단히 혼합하여 제품화 할 수 있는 매우 편리한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,비닐 클로라이드 비닐아세테이트 코폴리머(VC/VAC Copolymer) 40 ~ 45 중량부, 카본 48 ~ 50 중량부, 분산제 5 ~ 10 중량부를 배합기에 넣은 후 알피엠(RPM) 350 ~ 450으로 맞춰 170 ~ 190 초간 작동시키는 단계; 상기 배합기의 알피엠(RPM)을 550 ~ 650으로 맞춰 110 ~ 130초간 작동시키는 단계; 상기 배합기의 알피엠(RPM)을 350 ~ 450으로 가동시키면서 용제 1 ~ 2 중량부를 넣어 50 ~ 70초간 배합시키는 단계; 상기 배합기의 알피엠(RPM)을 350 ~ 450으로 가동시키면서 용제 3 ~ 6 중량부를 넣고 110 ~ 130초간 배합시키는 단계; 상기 배합기의 알피엠(RPM)을 900 ~ 1100으로 올려 170 ~ 190초간 배합기를 작동시키는 단계를 포함하여 1차 생성물을 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법에 관한 것이다.
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상기 1차 생성물을 롤러 온도 80 ~ 90 도로 맞추고 9 ~ 10분간 가공하여 블랙 안료 입자를 나노화시키는 과정을 거친 후 두께 0.1 ~ 0.3cm로 편상화 시킨 후 가로, 세로 0.2 ~ 10 cm로 분쇄하여 칩(CHIP) 형상으로 가공하는 단계를 포함하여 2차 생성물을 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 2차 생성물 20중량부와 사이크로헥사논(cyclohexanone) 75 ~ 85 중량부을 교반기 넣어 알피엠(RPM)을 1800 ~ 2200으로 하고 18 ~ 22분간 교반 시키는 단계; 상기 교반기의 알피엠(RPM)을 2700 ~ 3300으로 올려 1 ~ 3시간동안 완전히 녹을 때까지 교반하는 단계를 포함하여 3차 생성물을 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 3차 생성물을 바스켓 밀(BASKET MILL)에서 알피엠(RPM) 500 ~ 540으로 유지하고 40 ~ 60 분간 분산시키는 단계를 포함하여 제조되는 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제는 기존 안료의 분산성에 비해 분산성이 매우 우수하여 생산성 향상 및 경비 절감을 이룰 수 있으며, 안료의 응집과 침전을 방지함으로써 도료 저장성이 향상되며, 그로 인해 최종 도막의 흑색도가 증가하여 외관이 우수하며, 종래의 고흑색도 블랙도료 보다 점도가 낮고 안료함량이 높아 소요되는 도료량을 현저히 감소시킬 수 있으므로 비용절감 및 환경오염을 줄일 수 있는 효과를 나타낸다.
이하, 일실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 일실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
비닐 클로라이드 비닐아세테이트 코폴리머(VC/VAC Copolymer)42.5㎏, 카본 49㎏, 분산제 5㎏ 또는 10㎏을 배합기에 넣은 후 알피엠(RPM)을 400으로 맞춰 3분간 작동시켰다.
상기 분산제는 안료의 분쇄에 사용되는 것으로 액체속의 고체나 액체속의 액체 현탁액에 더하여 개개의 현탁 입자를 분리시키는 물질로서 본 실시예에서는 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 누브리졸(Lubrizol) 회사 제품인 솔스페르스(SOLSPERSE) 24000과 비와이케이-케미 유한책임회사(BYK-Chemie GmbH) 회사 제품인 비와이케이-엘(BYK-L) 9540을 사용하였다.
상기 분산제의 사용량이 5㎏인 경우에는 솔스페르스(SOLSPERSE) 24000 2㎏과 비와이케이-엘(BYK-L) 9540 3㎏을 사용하였으며 10㎏인 경우에는 솔스페르스(SOLSPERSE) 24000 4㎏과 비와이케이-엘(BYK-L) 9540 6㎏을 사용하였다.
상기 분산제의 사용량은 원하는 분산도에 따라 선택된 범위 내에서 증감될 수 있다.
이후 상기 배합기의 알피엠(RPM) 600으로 맞춰 2분간 작동시켰다.
상기 배합기의 알피엠(RPM)의 속도는 저속 알피엠(RPM) 400에서 중속 알피엠(RPM) 600으로 하는 것이 배합 공정 상 바람직하겠다.
상기 배합기의 알피엠(RPM)을 400으로 가동시키면서 상기 배합기의 덮개를 1/3 정도로 열고 용제 2㎏를 넣고 1분간 배합시킨 후 상기 용제를 4㎏을 넣고 2분간 배합하였다.
상기 용제는 다이베이직 에스테르(DBE: DiBasic Ester)를 사용하였으며 상기 용제를 두 번 나눠 배합시키는 이유는 배합 공정이 원활하게 이루어지도록 하는 것이며 상기 배합기의 덮개를 1/3 정도 열어 가동시키는 이유는 배합 공정 상에서 나오는 열을 식히기 위함이다.
다음 공정은 상기 배합기의 알피엠(RPM)을 1000으로 올려 3분간 배합기를 작동시킨 후 상기 배합기에서 배출하여 1차 생성물을 생산하였다.
상기 1차 생성물은 뒤에 후술할 칩(CHIP) 형상으로 가공하여 사용할 수 있다.
상기 1차 생성물을 롤러 온도 80 ~ 90 도로 맞추고 5㎏씩 나눠 부으면서 판상(板狀)화 시켰다.
이 때 판상 두께는 0.2cm로 일정화하면서 한번 투입된 상기 1차 생산물은 9분에서 10분정도 롤링작업을 해주었다.
다음 단계로 가로, 세로 0.2 ~ 0.3cm로 분쇄하여 칩(CHIP) 형상으로 가공하는 단계를 거쳐 칩(CHIP) 형상으로 가공된 2차 생성물을 생산하였다.
상기 2차 생성물의 두께와 가로, 세로의 크기는 작업 공정에 맞추어 폭 넓게 선택할 수 있다.
상기 칩(CHIP) 형상으로 가공된 2차 생성물은 후술할 용제인 사이크로헥사논(cyclohexanone)을 섞어 사용하는 3차 생성물과 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 도료의 원료로 사용될 수 있다.
사이크로헥사논(cyclohexanone) 80㎏와 상기 칩(CHIP) 형상으로 가공된 2차 생성물 20㎏을 순서대로 교반기 넣어 알피엠(RPM)을 2000으로 하고 20분간 교반 시켰다.
상기 교반기의 알피엠(RPM)을 3000으로 올려 2시간동안 완전히 녹을 때까지 교반하는 시켜 3차 생성물을 생산하였다.
상기 교반기의 알피엠(RPM)의 속도를 달리하여 교반시키는 이유는 교반 공정이 더욱 잘 이루어지도록 하기 위함이다.
상기 3차 생성물을 바스켓 밀(BASKET MILL)에서 알피엠(RPM) 520으로 유지하고 50분간 분산시켜 최종적인 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제을 생산하였다.
상기 바스켓(BASKET MILL)에서 분산시킨 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제는 흡유량이 현저히 낮으며 안료 입도가 작고 블랙 함량을 자유로이 첨가할 수 있으므로 도료 생산 시 다른 원료들과 간단히 혼합하여 제품화시킬 수 있다.
본 발명에 기재된 일실시예는 아주 많은 다른 실시예를 통하여 최적화된 재료와 배합 조건으로서 무수히 실패한 다른 실시예는 기재하지 않았다.
또한, 본 발명에서 기재한 일실시예의 10% 정도의 범위 내에서 비닐 클로라이드 비닐아세테이트 코폴리머(VC/VAC Copolymer), 카본, 용제의 사용과 배합 조건이 비슷한 효과를 나타내었다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

Claims (8)

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  5. 비닐 클로라이드 비닐아세테이트 코폴리머(VC/VAC Copolymer) 40 ~ 45 중량부, 카본 48 ~ 50 중량부, 분산제 5 ~ 10 중량부를 배합기에 넣은 후 알피엠(RPM) 350 ~ 450으로 맞춰 170 ~ 190 초간 작동시키는 단계;
    상기 배합기의 알피엠(RPM)을 550 ~ 650으로 맞춰 110 ~ 130초간 작동시키는 단계;
    상기 배합기의 알피엠(RPM)을 350 ~ 450으로 가동시키면서 용제 1 ~ 2 중량부를 넣어 50 ~ 70초간 배합시키는 단계;
    상기 배합기의 알피엠(RPM)을 350 ~ 450으로 가동시키면서 용제 3 ~ 6 중량부를 넣고 110 ~ 130초간 배합시키는 단계; 및
    상기 배합기의 알피엠(RPM)을 900 ~ 1100으로 올려 170 ~ 190초간 배합기를 작동시키는 단계를 포함하여 1차 생성물을 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 1차 생성물을 롤러 온도 80 ~ 90 도로 맞추고 9 ~ 10분간 가공하여 블랙 안료 입자를 나노화시키는 과정을 거친 후 두께 0.1 ~ 0.3cm로 편상화 시킨 후 가로, 세로 0.2 ~ 10 cm로 분쇄하여 칩(CHIP) 형상으로 가공하는 단계를 포함하여 2차 생성물을 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 2차 생성물 20중량부와 사이크로헥사논(cyclohexanone) 75 ~ 85 중량부를 교반기 넣어 알피엠(RPM)을 1800 ~ 2200으로 하고 18 ~ 22분간 교반 시키는 단계; 및
    상기 교반기의 알피엠(RPM)을 2700 ~ 3300으로 올려 1 ~ 3시간동안 완전히 녹을 때까지 교반하는 단계를 포함하여 3차 생성물을 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 3차 생성물을 바스켓 밀(BASKET MILL)에서 알피엠(RPM) 500 ~ 540으로 유지하고 40 ~ 60 분간 분산시키는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 한 피시엠(PCM: Pre-Coated Metal)도료용 고흑색도 블랙 착색제의 제조 방법.
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