KR101400911B1 - 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기 - Google Patents

주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속이나 비금속이 소재 표면에 비점착성 친환경 무기질 나노세라믹 코팅제를 제조, 도포하여 코팅층을 형성함으로써, 우수한 내마모성, 내열성을 지니고, 뛰어난 비점착성으로 인해 세척이 용이하며, 다양한 색상을 구현할 수 있는 동시에 인체에 무해하며 친환경적인 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은, 용제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 포함하는 제1 용액; 및 결합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 포함하는 제2 용액을 포함한다.

Description

주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기{A NON-STICK CERAMIC COATING MATERIAL COMPOSITION FOR KITCHENWARE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND KITCHENWARE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속이나 비금속이 소재 표면에 비점착성 친환경 무기질 나노세라믹 코팅제를 제조, 도포하여 코팅층을 형성함으로써, 우수한 내마모성, 내열성을 지니고, 뛰어난 비점착성으로 인해 세척이 용이하며, 다양한 색상을 구현할 수 있는 동시에 인체에 무해하며 친환경적인 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기에 관한 것이다.
주방기기에는 조리용 팬, 그릇, 칼, 도마, 가위, 피자롤러, 고기다지개, 마늘다지개, 국자, 전뒤지개, 거품기, 주방걸이, 스푼, 포크, 파채칼, 믹서기, 조리용 틀, 조리용 개량컵 등이 있으며, 각각의 용도에 따라 알맞은 재질을 선택함과 더불어 필요에 따라 코팅 처리하게 된다.
예를 들어, 냄비, 솥, 프라이팬 등과 같은 팬은 열원에 의하여 가열되면서 음식을 조리하는 기구이기 때문에, 작업성, 내구성, 성형성 등을 고려하여 열전달 능력이 우수한 알루미늄 재질로 제조되며, 음식물이 내부면에 부착되는 것을 줄이기 위하여 표면에 코팅 처리하게 된다.
일반적으로 주방기기의 내외장재로 사용되는 코팅제는 내알카리성, 내산성, 내마모성, 내구성, 내열성 등에 우수성이 요구되므로 인해 주성분으로서 불소수지, 실리콘수지를 사용하고 있다.
이러한 불소수지는 테프론 코팅으로 많이 알려진 폴리테트라플루오르에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene, 이하 "PTFE"라 함)을 주성분으로 하는 코팅제로서, 종래기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제0099134호에 PTFE와 퍼플루오르비닐에테르 공중합체 블렌드에 아크릴레이트계 합성수지 및 비이온성 계면활성제로 구성되는 플로우팅에 사용되는 불소수지 코팅 조성물이 알려져 있다.
그러나, 이와 같이 불소수지로 주방용기를 코팅하면 내구성, 내부식성 등이 우수할 뿐 아니라 음식물 조리시 눌어붙지 않는 특성(이하 "비점착성"이라 함)이 있지만, 가열할 경우 PTFE는 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOC), 특히, 과불화 화합물(PFOA)의 발생으로 인해 인체에 유입될 경우 건강을 해칠 우려가 있다. 그리고 실리콘 수지를 사용한 내열도료의 경우에는 내열성이 300℃를 넘지 못하며, 낮은 경도로 인하여 쉽게 마모될 뿐만 아니라 변색되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 기 특허출원된 내용을 살펴보면, 대한민국 등록실용신안공보 제0403258호에 세라믹 글라스 재질의 플라이팬에 세라믹 코팅층을 형성하여 내열성과 내구성이 향상시키는 것을 특징으로 하는 세라믹 코팅된 세라믹 글라스 플라이팬이 알려져 있으나, 이와 같은 경우에는 PTFE 보다 비점착성(non-stick)성이 현저히 떨어지는 문제점이 있어 이를 해결하기 위한 방안으로 상도코팅(Top Coating)층에 불소 실란 또는 실리콘 오일 등의 소재를 혼입하여 비 점착성을 증가시키는 방법이 시도되었다. 그러나, 이러한 방법 또한 가열시 260℃부터 혼입된 소재의 열분해가 이루어져 그 성능이 빠르게 약화되고, 내구성과 내열성이 감소하게 되어 비점착성 특성을 쉽게 잃어버리는 문제점이 있었다.
따라서, 가열 조리용 주방기기의 표면에 인체에 무해하고 음식물이 눌러 붙지 않으며, 열전도가 양호한 대체물질의 코팅층이 형성된 가열 조리용 주방기기가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또한, 주방기기 표면에서 과불화 화합물(PFOA)(Perfluorooctanoic Acid)이라는 발암물질이 용출되지 않고, 이를 대체할 수 있는 친환경적인 비점착성 세라믹 코팅제의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
국내공개특허 제10-2002-0028025호(2002년 4월 15일 공개) 국내공개특허 제10-2011-0101865호(2011년 9월 16일 공개) 국내공개특허 제10-2010-0052824호(2010년 5월 20일 공개)
본 발명은 금속이나 비금속이 소재 표면에 비점착성 친환경 무기질 나노세라믹 코팅제를 제조, 도포하여 코팅층을 형성함으로써, 우수한 내마모성, 내열성을 지니고, 뛰어난 비점착성으로 인해 세척이 용이하며, 다양한 색상을 구현할 수 있는 동시에 인체에 무해하며 친환경적인 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 가열 조리용 주방기기의 표면에 인체에 무해하고, 음식물이 눌러 붙지 않으며, 열전도가 양호하고, 코팅층의 물성을 상승시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 주방기기 표면에서 과불화 화합물(PFOA)(Perfluorooctanoic Acid)이라는 발암물질이 용출되지 않고, 이를 대체할 수 있는 친환경적인 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 통기성과 침투성이 우수한 실란계 세라믹 코팅제를 주방기기 표면에 코팅하여 주방기기 표면에 다공성 세라믹 코팅층이 형성되도록 함으로써, 다공성 세라믹의 장점인 통기성을 유지함과 더불어 내충격성, 내열성, 내화학성, 전기적 성능, 친환경성, 미장성, 경제성, 실용성 등이 우수한 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 주방기기를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은, 용제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 포함하는 제1 용액; 및 결합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 포함하는 제2 용액을 포함한다.
상기 제1 용액은, 상기 콜로이드 실리카 수용액이 30 내지 50 중량%, 상기 티타니아 수용액이 3 내지 5 중량%, 상기 지르코니아 수용액이 5 내지 10 중량%, 상기 메탄올이 5 내지 10 중량%, 상기 이소프로필 알콜(IPA)이 5 내지 10 중량%, 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일이 1 내지 5 중량%, 상기 불소실란이 0.5 내지 2 중량%, 상기 기능성 충전제가 20 내지 30 중량%, 상기 안료가 1 내지 5 중량% 포함된다.
상기 제2 용액은, 상기 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))이 70 내지 85 중량% 및 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))이 10 내지 30 중량% 포함되고, 상기 촉매의 양은 메틸트리메톡시실란(MTMS) 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 전체 총합 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 1 중량부로 포함된다.
또한, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 제조방법은, 용제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 혼합하여 제1 용액을 제조하고, 결합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 혼합하여 제2 용액을 제조하며, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합한 후 숙성하는 것일 수 있다.
상기 제1 용액은, 상기 콜로이드 실리카 수용액이 30 내지 50 중량%, 상기 티타니아 수용액이 3 내지 5 중량%, 상기 지르코니아 수용액이 5 내지 10 중량%, 상기 메탄올이 5 내지 10 중량%, 상기 이소프로필 알콜(IPA)이 5 내지 10 중량%, 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일이 1 내지 5 중량%, 상기 불소실란이 0.5 내지 2 중량%, 상기 기능성 충전제가 20 내지 30 중량%, 상기 안료가 1 내지 5 중량% 포함되고, 상기 제2 용액은, 상기 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))이 70 내지 85 중량% 및 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))이 10 내지 30 중량% 포함되고, 상기 촉매의 양은 메틸트리메톡시실란(MTMS) 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 전체 총합 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 1 중량부로 포함된다.
상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합한 후 숙성하는 것은 25℃의 온도에서 12 시간 교반하여 숙성하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 주방기기는 상기한 제조방법 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 비점착성 세라믹 코팅제 조성물이 도포된 것일 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 주방기기는, 금속이나 비금속이 소재 표면에 비점착성 친환경 무기질 나노세라믹 코팅제를 제조, 도포하여 코팅층을 형성함으로써, 우수한 내마모성, 내열성을 지니고, 뛰어난 비점착성으로 인해 세척이 용이하며, 다양한 색상을 구현할 수 있는 동시에 인체에 무해하며 친환경적인 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 주방기기는, 가열 조리용 주방기기의 표면에 인체에 무해하고, 음식물이 눌러 붙지 않으며, 열전도가 양호하고, 코팅층의 물성을 상승시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 주방기기는, 주방기기 표면에서 과불화 화합물(PFOA)(Perfluorooctanoic Acid)이라는 발암물질이 용출되지 않고, 이를 대체할 수 있는 친환경적인 비점착성 세라믹 코팅제를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 주방기기는, 통기성과 침투성이 우수한 실란계 세라믹 코팅제를 주방기기 표면에 코팅하여 주방기기 표면에 다공성 세라믹 코팅층이 형성되도록 함으로써, 다공성 세라믹의 장점인 통기성을 유지함과 더불어 내충격성, 내열성, 내화학성, 전기적 성능, 친환경성, 미장성, 경제성, 실용성 등이 우수한 효과가 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물을 스프레이 건을 이용하여 주방기기에 도포하는 것을 보여주는 사진이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따라 제조된 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 시험확인 성적서를 보여주는 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 주방기기에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 비점착성 세라믹 코팅제 조성물을 주방기기에 대해 적용하는 것으로 설명하나 이는 예시적인 것이고, 본 발명에 따른 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 당업자라면 주방기기뿐만 아니라 핸드폰 배터리 커버 등 코팅제가 사용되는 산업 전반에 적용가능함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은 제1 용액과 제2 용액을 혼합하여 제조된다. 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하여 일정시간의 숙성과정을 거쳐 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 조성물의 안정성과 제품 소비자의 혼합의 편의를 위해 제1 용액 및 제2 용액으로 분리하여 제조된다.
본 발명에서 상기 제1 용액은 용제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 포함한다.
상기 콜로이드 실리카 수용액은 SiO2 세라믹 중합을 위한 전구체로 사용된다. 본 발명에서 상기 콜로이드 실리카 수용액은 제1 용액에서 중량비로 30 내지 50 중량% 포함될 수 있다.
상기 티타니아 수용액은 TiO2 세라믹 중합을 위한 전구체로 사용되고, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물에서 표면 경도 증진을 위해 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 티타니아 수용액은 제1 용액에서 중량비로 3 내지 5 중량% 포함될 수 있다. 상기 티타니아 수용액이 3 중량% 미만 포함된 경우에는 경도 향상 효과가 불충분하고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 비경제적이며 안정한 수용액 상태로 제조하는 것이 곤란하므로, 본 발명에서 상기 티타니아 수용액은 제1 용액에서 중량비로 3 내지 5 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 지르코니아 수용액은 ZrO2 세라믹 중합을 위한 전구체로 사용되고, 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물에서 표면 부착 증진 효과를 위해 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 지르코니아 수용액은 제1 용액에서 중량비로 5 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 지르코니아 수용액이 5 중량% 미만인 경우에는 부착력 향상 효과가 불충분하고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 비경제적이며 안정한 수용액 상태로 제조하는 것이 곤란하므로, 본 발명에서 상기 티타니아 수용액은 제1 용액에서 중량비로 5 내지 10 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 메탄올은 점도 및 고형분 조절을 위해 사용되는 것으로, 본 발명에 따른 주용기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 코팅 후 코팅층의 두께 조절을 위해 용해제(Solvent)로 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 메탄올은 제1 용액에서 중량비로 5 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 메탄올이 5 중량% 미만인 경우에는 점도가 저하 효과가 좋지 않으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 고형분이 너무 낮아져 견고하지 못한 코팅층을 형성할 수 있으므로, 본 발명에서 상기 메탄올은 제1 용액에서 중량비로 5 내지 10 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 이소프로필 알콜(IPA)은 상기 메탄올과 같이 점도 및 고형분 조절을 위해 사용되는 것으로, 본 발명에 따른 주용기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 코팅 후 코팅층의 두께 조절을 위해 용해제(Solvent)로 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 이소프로필 알콜(IPA)은 제1 용액에서 중량비로 5 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 이소프로필 알콜(IPA)이 5 중량% 미만인 경우에는 점도 저하 효과가 좋지 않으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 고형분이 너무 낮아져 견고하지 못한 코팅층을 형성할 수 있으므로, 본 발명에서 상기 이소프로필 알콜(IPA)은 제1 용액에서 중량비로 5 내지 10 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일은 반응성 오일로서 SiO2 중합반응에 관여하여 좀더 견고한 SiO2 막을 형성하며 표면 부착방지(non-stick) 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일은 제1 용액에서 중량비로 1 내지 5 중량% 포함될 수 있다. 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일이 1 중량% 미만인 경우에는 비점착성 효과가 불충분하고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 주방기기의 표면 코팅층에 비반응 오일이 뭍어 나오며 코팅층이 견고해지지 못하는 문제가 발생하므로, 본 발명에서 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일은 제1 용액에서 중량비로 1 내지 5 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 불소실란은 부착방지(non-stick) 기능을 극대화하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 불소실란은 제1 용액에서 중량비로 0.5 내지 2 중량% 포함될 수 있다. 상기 불소실란이 0.5 중량% 미만인 경우에는 비점착성 효과가 불충분하고, 2 중량%를 초과하는 경우에는 제조비용이 상승하게 되므로 경제적이지 못하다. 따라서, 본 발명에서 상기 불소실란은 제1 용액에서 중량비로 0.5 내지 2 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 기능성 충전제는 원적외선 방사, 도막의 크랙방지, 점도 조절, 내열성, 내구성, 내식성 향상을 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 기능성 충전제는 20 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 기능성 충전제가 20 중량% 미만인 경우에는 원적외선 발산효과가 불충분하고, 도막의 강도, 내화학성이 떨어지며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 코팅층이 형성된 주방기기의 표면이 일정하지 못하며 광택이 저하되고 표면 슬립성이 매우 떨어지며 부착력이 저하되게 된다. 따라서, 본 발명에서 상기 기능성 충전제는 제1 용액에서 중량비로 20 내지 30 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 안료는 본 발명에 따른 주용기기용 비점착성 세라믹 코팅제에서 주방기기 표면에 형성된 코팅층의 색상 발현을 위해 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 안료는 1 내지 5 중량% 포함될 수 있다. 상기 안료가 1 중량% 미만인 경우에는 색상 발현이 어려우며 은폐력이 떨어지는 문제가 발생하고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 비경제적일 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 안료는 제1 용액에서 중량비로 1 내지 5 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에서 상기 제2 용액은 결합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 포함한다.
상기 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))은 콜로이드 실리카 수용액과 반응을 통해 견고한 바인더를 형성할 수 있도록 하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))은 제2 용액에서 중량비로 70 내지 85 중량% 포함될 수 있다.
상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))은 SiO2에 탄성을 부여하고 부착력을 증진시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))은 10 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))이 10 중량% 미만인 경우에는 부착력 향상 효과가 불충분하고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 표면 경도가 저하되고 도막의 견고성이 떨어지는 문제점이 있으므로, 본 발명에서 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))은 10 내지 30 중량% 포함되는 것이 가장 바람직하다.
상기 촉매는 반응을 촉진시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 촉매는 개미산, 질산, 염산 등 산성타입의 촉매가 사용될 수 있는데, 상기 촉매의 양은 메틸트리메톡시실란(MTMS) 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 전체 총합 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 촉매의 양이 0.5 중량부 미만인 경우에는 반응성 향상 효과가 미비하고, 1 중량부를 초과하는 경우에는 액안정성이 떨어지며 도막의 크랙을 유발하여 광택이 급격히 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서, 본 발명에서 상기 촉매의 양은 메틸트리메톡시실란(MTMS) 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 전체 총합 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 1 중량부로 포함되는 것이 가장 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
< 실시예 >
먼저, 콜로이드 실리카 수용액 40g, 티타니아 수용액 5g, 지르코니아 수용액 8g을 혼합하여 53g의 혼합용액을 제조하였고, 상기 혼합용액에 메탄올 8g, 이소프로필 알콜(IPA) 8g을 투입하여 총 69g의 혼합용액을 제조하였다. 이어서, 상기 혼합용액에 메틸하이드로겐 실리콘 오일 3g, 불소실란 1g, 기능성 충진제 25g을 투입하였고, 색상 발현을 위해 안료를 2g 투입한 후, 2 시간 교반하여 제1 용액을 제조하였다.
다음으로, 결합제를 제조하기 위하여 메틸트리메톡시실란(MTMS) 80g에 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 20g을 혼합하였다. 이어서, 반응을 촉진하기 위하여 촉매로 질산을 사용하여 0.7g 투입한 후 30분 교반하여 제2 용액을 제조하였다.
이어서, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합한 후 25℃의 온도에서 12 시간 교반하여 본 발명에 따른 비점착성 세라믹 코팅제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은 도 1에 도시된 바와 같다. 이와 같이 제조된 비점착성 세라믹 코팅제 조성물을 도 2에 도시된 바와 같이 스프레이 건을 이용하여 주방기기에 도포하여 주방기기 표면층에 코팅층을 형성하였다.
본 발명에 따른 비점착성 세라믹 코팅제 조성물이 도포된 주방기기를 이용하여 제품의 신뢰성 및 성능을 위한 시험을 수행한 결과 도 3 내지 도 6과 같은 결과를 얻었다.
본 발명에 따른 비점착성 세라믹 코팅제 조성물은 도 3에 도시된 바와 같이 한국화학융합시험연구원으로부터 PFOA FREE, 즉, PFOA가 용출되지 않아 인체에 무해한 것이 확인되었고(PFOA FREE), 도 4에 도시된 바와 같이 부착강도가 우수하며, 도 5에 도시된 바와 같이 표면경도도 우수한 것으로 확인되었다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 납, 카드뮴이 검출되지 않은 것이 확인되었다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 용제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 포함하는 제1 용액; 및
    결합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 포함하는 제2 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 용액은,
    상기 콜로이드 실리카 수용액이 30 내지 50 중량%, 상기 티타니아 수용액이 3 내지 5 중량%, 상기 지르코니아 수용액이 5 내지 10 중량%, 상기 메탄올이 5 내지 10 중량%, 상기 이소프로필 알콜(IPA)이 5 내지 10 중량%, 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일이 1 내지 5 중량%, 상기 불소실란이 0.5 내지 2 중량%, 상기 기능성 충전제가 20 내지 30 중량%, 상기 안료가 1 내지 5 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 용액은,
    상기 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))이 70 내지 85 중량% 및 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))이 10 내지 30 중량% 포함되고, 상기 촉매의 양은 메틸트리메톡시실란(MTMS) 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 전체 총합 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 1 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물.
  4. 용제로서 콜로이드 실리카 수용액, 티타니아 수용액, 지르코니아 수용액, 메탄올, 이소프로필 알콜(IPA), 메틸하이드로겐 실리콘 오일, 불소실란, 기능성 충전제 및 안료를 혼합하여 제1 용액을 제조하고,
    결합제로서 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane)), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane)) 및 촉매를 혼합하여 제2 용액을 제조하며,
    상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합한 후 숙성하는 것을 특징으로 하는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 용액은,
    상기 콜로이드 실리카 수용액이 30 내지 50 중량%, 상기 티타니아 수용액이 3 내지 5 중량%, 상기 지르코니아 수용액이 5 내지 10 중량%, 상기 메탄올이 5 내지 10 중량%, 상기 이소프로필 알콜(IPA)이 5 내지 10 중량%, 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일이 1 내지 5 중량%, 상기 불소실란이 0.5 내지 2 중량%, 상기 기능성 충전제가 20 내지 30 중량%, 상기 안료가 1 내지 5 중량% 포함되고,
    상기 제2 용액은,
    상기 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))이 70 내지 85 중량% 및 상기 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxysilane))이 10 내지 30 중량% 포함되고, 상기 촉매의 양은 메틸트리메톡시실란(MTMS) 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS) 전체 총합 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 1 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합한 후 숙성하는 것은 25℃의 온도에서 12 시간 교반하여 숙성하는 것을 특징으로 하는 주방기기용 비점착성 세라믹 코팅제 조성물의 제조방법.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 비점착성 세라믹 코팅제 조성물이 도포된 주방기기.
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