KR101462836B1 - 내열성 및 내화학성이 우수한 세라믹 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성 및 내화학성이 우수한 세라믹 조성물에 관한 것으로서, 실리카 졸, 염기성 화합물, 트리메톡시실란, 금속산화물 및 물을 포함한다.
본 발명에 따른 세라믹 조성물은 내화학성 및 내열성이 우수하면서도 상온에서도 필름을 형성할 수 있어, 다양한 분야에서 세라믹 코팅제로 응용될 수 있다.

Description

내열성 및 내화학성이 우수한 세라믹 조성물{CERAMIC COMPOSITION WITH EXCELLENT HEAT RESISTANCE AND CHEMICAL RESISTANCE}

본 발명은 세라믹 조성물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 내열성 및 내화학성이 우수한 세라믹 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 세라믹 조성물은 아파트, 주택 빌라 등의 내벽과 병원 등의 의료시설 내부 도장, 산업설비 또는 화학 실험실 등의 화학제품을 사용하거나 화학제의 사용으로 모재의 부식 가능성이 있는 곳에 설비를 보호하거나 모재를 보호하기 위해 사용되고 있다. 이에 관한 선행특허문헌으로 대한민국 공개특허 제10-2014-0000432호가 개시되어 있다.

그런데, 종래 사용되고 있는 세라믹 조성물은 유기성분을 가지는 수지에 비하여 내열성과 내화학성이 우수한 것으로 알려져 있기는 하지만, 실질적으로 황산 등과 같은 강한 화학약품에 대한 내화학성이 떨어지는 등의 문제점이 있다.

이에, 세라믹 조성물에 대한 내열성 및 내화학성을 보완하기 위한 연구가 지속적으로 진행되어 왔으나, 아직까지도 내열성 및 내화학성을 보완한 세라믹 조성물을 제시하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내열성 및 내화학성이 우수하고, 황산 원액에 견딜 수 있는 세라믹 조성물을 제공함에 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 실리카 졸, 염기성 화합물, 트리메톡시실란, 금속산화물 및 물을 포함하는 세라믹 조성물을 제공함에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 염기성 화합물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 수산화암모늄으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 금속산화물은 산화아연 또는 붕사일 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 실리카 졸은 48 내지 65중량%로 함유될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 실리카 졸 100중량부에 대하여, 상기 염기성 화합물 13 내지 20중량부, 상기 트리메톡시실란 2 내지 5중량부, 상기 금속산화물 0.1 내지 0.4중량부 및 상기 물 40 내지 80중량부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 세라믹 조성물은 내화학성 및 내열성이 우수하면서도 상온에서도 필름을 형성할 수 있어, 다양한 분야에서 세라믹 코팅제로 응용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 황산 등과 같은 강산성 용액에도 견딜 수 있기 때문에, 세라믹 조성물이 코팅된 실험실 가구의 상판과 같은 곳에 산성 물질이 떨어지더라도 약 12시간 내에 제거한다면 상판에 손상이 가지 않는 효과가 있다.

도 1은 실험예 1에 따른 내화학성 평가 사진을 나타낸 도.
도 2는 실험예 2에 따른 내열성 평가 사진을 나타낸 도.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 세라믹 조성물은 실리카 졸, 염기성 화합물, 트리메톡시실란, 금속산화물 및 물을 포함한다.

본 발명자들은 세라믹 조성물에 실리카 졸, 염기성 화합물, 트리메톡시실란, 금속산화물 및 물이 포함됨으로써 우수한 내열성과 내화학성, 특히 황산 원액과 300℃의 고온 조건에서도 내구성을 보이는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

실리카 졸은 결합제의 기능을 한다. 구체적으로, 실리카 졸은 조성물 내에 포함된 물과 염기성 화합물이 반응하여 금속산화물 입자 표면에 Si-OH기를 형성하여 나노크기의 입자로 수분산되며, 금속산화물 입자 사이에 존재하여 입자간의 결합력을 강하게 하는 기능을 한다. 또한, 실리카 졸은 세라믹 조성물의 부착력을 증가시키는 동시에 건조속도를 향상시키는 기능을 한다.

실리카 졸은 전체 세라믹 조성물에 대하여 48 내지 65중량%로 포함될 수 있다. 여기에서, 실리카 졸의 함량이 48중량% 미만인 경우에는 황산에 견디지 못할 우려가 있고, 또한 실리카 졸의 함량이 65중량% 초과인 경우에는 크랙이 발생할 수 있다.

염기성 화합물은 자체적으로 도막을 형성할 수 없는 실리카 졸과 반응하여 안정적인 도막을 형성하게 하는 기능을 한다. 염기성 화합물은 물에 녹으면 수산화 이온(-OH)을 내놓는 화합물을 모두 포함할 수 있다. 예컨대, 염기성 화합물로 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼슘 등이 포함될 수 있다.

염기성 화합물은 실리카 졸 100중량부에 대하여 13 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 기준으로 염기성 화합물이 13중량부 미만인 경우 경화시 크랙이 발생할 수 있으며, 염기성 화합물이 20중량부 초과인 경우에는 내수성을 확보할 수 없다.

트리메톡시실란은 실리카 졸의 유연성과 건조속도 보관성을 향상시키는 기능을 한다.

트리메톡시실란은 실리카 졸 100중량부에 대하여 2 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 상기 기준으로 트리메톡시실란이 2중량부 미만인 경우 내수성과 유연성을 확보할 수 없고, 트리메톡시실란이 5중량부 초과인 경우에는 보관성이 떨어질 우려가 있다. 다시 말해, 바인더가 서서히 굳는 형상이 발생하게 된다.

금속산화물은 표면강도를 강하게 하는 기능을 한다. 구체적으로, 실리카 졸의 강도에 금속이온이 포함됨으로써 한층 강화된 표면강도를 얻을 수 있다. 금속산화물로는 산화아연 또는 붕사 등이 포함될 수 있다.

금속산화물은 실리카 졸 100중량부에 대하여 0.1 내지 0.4중량부로 포함될 수 있다. 상기 기준으로 금속산화물이 0.1중량부 미만인 경우 표면강도를 얻을 수 없고, 금속산화물이 0.4중량부 초과인 경우에는 보관성이 떨어질 우려가 있다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 물은 실리카 졸 100중량부에 대하여 40 내지 80중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 세라믹 조성물은 그 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 각각의 용도에 따라 또 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 추가 첨가제로는 대전방지제 등이 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 세라믹 조성물은 코팅제로서 사용될 수 있다. 코팅 시 코팅층의 두께는 코팅목적에 따라 적절히 조절될 수 있다. 코팅층을 형성시키는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 리버스 롤 코트법, 그라비아 코트법, 키스 코트법, 스프레이 코트법, 와이어 바 코트법, 함침 코트법, 커튼 코트법 등 공지의 다양한 방법이 사용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

실시예 1. 세라믹 조성물의 제조

실리카 졸 100중량부와 정제수 40중량부를 혼합하여 60℃로 가열하였다.

그러고 나서, 수산화나트륨 18중량부, 산화아연 0.05중량부, 붕사 1중량부 및 정제수 50중량부를 혼합하였으며, 발열이 진행되면서 산화아연 및 붕사가 수산화나트륨과 반응하면서 용해되었다. 점도를 높이기 위하여, 발열이 시작될 때 트리메톡시실란을 첨가하였으며, 격한 반응이 진행되었다.

반응이 끝나고 상기 1의 혼합액과 혼합하였으며, 80℃까지 가열하여 80분간 반응시켜 투명한 액상의 세라믹 조성물을 얻었다.

실험예 1. 내화학성 평가

실시예 1에서 제조된 세라믹 조성물과 대조군으로서 시중에 판매되는 세라믹 제품(이레테크)에 황산원액(덕산약품)을 도포하여 내화학성을 평가하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1의 개발제품은 실시예 1에서 제조된 세라믹 조성물을, 일반세라믹은 대조군을 각각 의미하며, A는 황산을 도포하기 전 사진, B는 황산 도포 사진, C는 황산 도포 후 사진, D는 5시간 경과 후 사진, E는 24시간 경과 후 사진, F는 황산을 제거한 사진을 각각 나타낸 것이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 대조군은 현저하게 부식이 일어난 것과 달리, 실시예 1에서 제조된 세라믹 조성물은 거의 부식을 보이지 않았다.

실험예 2. 내열성 평가

실시예 1에서 제조된 세라믹 조성물과 대조군으로서 시중에 판매되는 세라믹 제품(이레테크)에 300℃의 열을 가하여(도 2, A: 대조군의 열처리, B: 실시예 1에서 제조된 세라믹 조성물의 열처리) 내열성을 평가하였다.

그 결과, 실시예 1에서 제조된 세라믹 조성물은 대조군과 함께 우수한 내열성을 보였다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (5)

1. 실리카 졸, 염기성 화합물, 트리메톡시실란, 금속산화물 및 물을 포함하되,
   상기 실리카 졸은 48 내지 65중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
2. 실리카 졸, 염기성 화합물, 트리메톡시실란, 금속산화물 및 물을 포함하되,
   상기 실리카 졸 100중량부에 대하여, 상기 염기성 화합물 13 내지 20중량부, 상기 트리메톡시실란 2 내지 5중량부, 상기 금속산화물 0.1 내지 0.4중량부 및 상기 물 40 내지 80중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 금속산화물은 산화아연 또는 붕사인 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 염기성 화합물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 및 수산화암모늄으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
5. 삭제

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