KR101502327B1 - 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 - Google Patents

친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 Download PDF

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Abstract

친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물에 관하여 개시된다. 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 물 25 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 2 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%;로 조성된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로서, 코팅층 또는 피막으로 될 때 대전방지 및 빗물 등에 의해 오염원이 빨리 씻기고 흘러내리게 하는 장기적인 자체 셀프 크리닝의 방오 성능을 제공한다.

Description

친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물{COATING COMPOSITION HAVING ANTI-SMUDGE AND ANTI-STATIC PROPERTIES}
본 발명은 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물에 관한 것으로 더 상세하게는 대전방지 그리고 오염방지 성능이 우수하여 유기 무기 베이스 기재, 또는 구조물 및 기구 등의 외관 코팅용으로 사용 가능한 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물에 관한 것이다.
정전기에 의한 이물질 부착, 그리고 오염 발생이 우려되는 유기 및 무기 베이스들에는 대전방지 제어를 위한 다양한 코팅 기술이 적용되어 왔다. 예를 들면,유리를 포함한 외벽, 타일, 차체 및 단일 또는 복합 소재 제품류들, 건물 및 구조물 그리고 설치 시설물들의 외벽, 내외장재 및 패널의 표면, 기계 및 전기전자 소자 등의 부품류, 탈것, 일상생활용품, 클린룸 시설물 등에는 정전기 제어와 보호, 그리고 오염을 줄이는 방오가 필요하였고, 이에 따라 코팅제의 도포나 필름 또는 패널을 이용하는 방법이 알려져 있다.
1998년, 산화티타늄을 이용하여 개발된 초친수 방오 클리닝 코팅제(1998년, 일본 'TOTO'사 제조), 상품명 '하이드로텍트'는 건물 및 자동차 등의 방오 시장에서 각광받았다. 그 후로 여러 회사에서 이 제품의 초미립자 나노 합성에 대해 연구하였으나, 산화 티타늄을 이용한 광촉매 기술은 모래나 카본에 취약하여, 모래나 카본이 많은 중동지역, 중국, 동남아시아 지역 등에서는 효과를 내지 못했고, 오히려 방오 셀프 크리닝 연구에서 파생된 소취, 항균, 항공팜이 전용 상품들이 상품화되는 계기가 되었다. 이같이 유기 무기 베이스 기재의 표면 방오에서 산화 티타늄을 이용한 광촉매 도포는 모래와 카본에 취약한 문제를 나타내었다.
보통 대전방지 코팅은 투명도전막 형성 방법과 흡사한 프로세스로 수행될 수 있다. 주로, ATO(Antimony Tin Oxide)막, ITO(Indium TinOxide)막 등의 금속산화막이 투명도전막으로 많이 사용되어 왔다. 일반적으로, 금속산화막은 진공증착법 또는 코팅액 도포법으로 형성한다. 진공증착법은, 고가의 장비가 있어야 하므로 비용이 많이 들고, 300℃ 이상의 열처리 공정을 거쳐야하므로 코팅 대상 베이스 기재가 열에 약한 경우에는 적용할 수 없는 단점이 있고, 또한 진공장비 운용 크기 제한으로 대면적 베이스 기재에 투명도전막을 입히기는 거의 불가능한 단점이 있다.
코팅액 도포법은, 전자의 진공증착법보다 낮은 온도에서 투명도전막을 형성시킬 수는 있지만, 코팅제 제조에서 나노 사이즈의 콜로이드 졸입자를 코팅액에 균일하게 분산시켜야 하기 때문에, 졸입자의 침전 등으로 인해 균일한 분산이 이루어지지 않는 문제가 발생한다. 이에 대한 대안으로 졸입자의 분산이 필요 없도록 도전성 고분자를 전도성 물질로 사용하는 방법이 제안되었다(대한민국 특허출원 제10-2011-0147900호 참조). 이는 대전방지 및 방오 성능을 겸하는 플라스틱 패널 또는 필름의 사용을 가능하게 하였지만, 패널 또는 필름은 다양한 기하학적 유기 무기 베이스 기재들을 모두 커버 하는데 한계가 있고, 도포법에 비해 코팅 경제성도 떨어져 제한적인 용도와 기능재료로 주로 쓰이고 있다.
대전방지 또는 방오 기능을 가지는 패널 기재의 제조는, 표면에 주석함유 산화안티몬계 무기화합물로 이루어진 대전방지액을 흘리면서 코팅공정을 수행하고, 코팅을 마친 기재를 건조하고, 건조된 기재 표면에 도포된 코팅액의 증발, 냉각, 경화공정을 거쳐 제조될 수 있는 것으로 알려져 있다. 대한민국 특허출원 제10-2006-0125538호에는 폴리에스테르계 기재 필름의 한 면에, 폴리에스테르계 우레탄 수지, 전도성 고분자, 방오제 및 슬립제가 혼합된 코팅조성물이 도포되어 적층된 필름이 개시되어 있는데, 이 필름은 각종 디스플레이의 대전방지 및 방오에 유용하도록 기술되어 있다.
대전방지 및 방오 코팅제는 사용 목적에 따라 기재 표면의 코팅제로서 일정한 성능을 요구한다. 예를 들면, 투명도, 흡착성, 도전성, 내스크레칭성, 친수성 등이다. 대한민국 특허출원 제10-2004-0097669호에는 도전성 및 내스크래치성을 갖는 자외선 경화형 조성물이 개시되어 있다. 이것은 폴리티오펜계 도전성 고분자 4~5.9중량%, UV-올리고머 또는/ 및 모노머 7~9.9중량%, 용매 82~89중량%, 광개시제 0.4~0.8중량% 및 내스크래치 첨가제 0.03~0.05중량%로 이루어지는 조성물로서, 표면저항이 107 Ω/□ 이하인 고전도성, 내스크래칭 성능이 우수한 것으로 제시되어 있다. 또한, 코팅제의 부착성과 관련하여, 대한민국 특허출원 제10-2004-0090113호에는 내후성 및 방오성 향상용 표면처리제 조성물이 기재되어 있다. 이 코팅제는 폴리메틸메타아크릴 레이트(PMMA)나 폴리카보네이트와 같은 기재에 대한 부착성 결여를 실리콘-아크릴 공중합체를 이용하여 해결하는 것으로 기술하고 있다.
종래의 대전방지 및 방오 코팅제 및 패널 또는 필름의 제조에서는, 기재 또는 코팅제의 최종 사용 목적에 따라 코팅제 조성을 다르게 하는 다양한 제안들이 있어왔고, 특정 용도에 맞추어지는 성능들, 예를 들면, 투명도, 흡착성, 전도성, 내스크레칭성 등 중 적어도 하나, 또는 모두의 성능을 충족하는데 촛점을 맞추어 개발되었지만, 간단하게 사용하고 장기적인 자체 방오 셀프 크리닝 성능을 내는 코팅제에 관한 제안이 없었다. 이에, 본 출원인 발명자는, 유기 무기 베이스 기재에 직접 도포하여 도포막을 형성, 코팅층을 형성하고 그 코팅층이 오염물 증착을 회피시키고 부착되는 오염물을 씻겨나가게 하는 친수성 방오 셀프 크리닝 성능을 가지는 대전방지 및 방오 성능을 가지는 코팅제 조성물을 개발하였다.
특허문헌 1. 대한민국 특허출원 제10-2011-0147900호 특허문헌 2. 대한민국 특허출원 제10-2004-0090113호 특허문헌 3. 대한민국 특허출원 제10-2004-0097669호
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 코팅제로 쓰기 쉽고, 유기 무기 베이스 기재에 대하여 오염물 증착을 회피시키고, 이미 부착된 오염물은 씻겨나가게 하는 친수성을 가지는 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은, 코팅제 성분을 구성하는 콜로이드 졸입자 침전이 적고 분산성이 좋아 균일한 코팅 도포막을 형성하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유기 무기 베이스에 직접 코팅층을 형성하여 장기적인 방오 셀프 크리닝 기능을 하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 물 25 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 2 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%;를 포함하여 이루어지는 코팅제 조성물; 상기 코팅제 조성물이 유기 무기 베이스 표면에서 물방울 접촉 친수각도 2.5 내지 6.5°/max의 범위를 갖으며, 상기 코팅제 조성물은, 상기 유기 무기 베이스 기재 표면에서 물방울 접촉 친수 각도 3°/max이하의 범위를 나타내도록 하는 0.1 내지 1 중량%의 친수제;를 더 포함하는 것으로, 상기 친수제는, 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트(Disodium Cocamido MIPA Sulfosuccinate), 라우라민옥사이드(LauramineOxide),디소듐코코암포디프로피오네이트(DisodiumCocoamphodipropionate),디옥틸소듐설포썩시네이트(Dioctyl Sodium Sulfosuccinate), 스테아라민옥사이드(Stearamine Oxide) 중 1종 또는 1종 이상을 혼합한 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 다른 특징은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.03 내지 1 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%; 및 첨가제를 포함하고; 상기 첨가제로서, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%를 더 포함하고; 상기 코팅제 조성물을 이용하여 유기 무기 베이스에 피막된 코팅층이, 물방울 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max 범위를 가지며, 4H이상의 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율;을 가지는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량% 및 첨가제를 포함하고; 상기 첨가제로서, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로서, 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%를 더 포함하고; 상기 코팅제 조성물을 이용하여 유기 무기 베이스에 피막된 코팅막이 4H이상의 연필 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율;을 가지며, 상기 유기 무기 베이스 표면에서 물방울 접촉 친수 각도 3°/max 범위를 유지하는 친수제;를 더 포함하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은,산화주석이 대전방지제로 선택된 것으로 상기 산화주석을 대체하여, 유기 무기 베이스 기재 표면에 대하여 코팅 도전막을 형성하고 입자 크기가 2 내지 4㎛ 이하인 인듐-주석산화물, 침상티타늄, 티탄산칼륨 중 1종 이상을 사용하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물의 전도성 고분자 수용액은 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리피롤 또는 폴리티오펜의 유도체, 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(Poly3,4-ethylenedioxythiophene)에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 물질을 포함하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물의 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매는, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 클로로포름, 염화 메틸렌, 테트라클로로에탄, 니트로메탄, 아세토니트릴, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 디메틸설폭시드 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 물질에서 선택된 친수성 대전방지 및 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물에 사용하는 친수제로는, 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트(Disodium Cocamido MIPA Sulfosuccinate), 라우라민옥사이드(Lauramine Oxide), 디소듐코코암포디프로피오네이트(Disodium Cocoamphodipropionate),디옥틸소듐설포썩시네이트 (Dioctyl Sodium Sulfosuccinate), 스테아라민옥사이드(Stearamine Oxide) 중 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로 코팅된 유기 무기 베이스 표면 코팅막이 물방울 접촉 친수 각도 3°또는 그 이하인 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제는, 졸입자 침전이 적고 분산성이 좋아 광범위한 유기 무기 베이스 기재들에 대한 위치 및 영역 제한 없이 균일한 코팅 도포막을 형성하고, 이렇게 형성된 코팅층은 오염물 증착을 회피시키고 부착된 오염물이 쉽고 빨리 씻겨나가게 하여 이 장기적인 방오 셀프 크리닝 기능을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 조성된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제는, 구조물을 포함한 다양한 유기 무기 베이스에 직접 스프레이법, 도포법으로 대전방지 및 방오 코팅층 또는 도포막을 형성할 수 있으므로 코팅 작업을 간단하면서도 제한 없이 실시할 수 있어 범용적으로 사용된다. 특히 건물 내외벽, 타일, 유리, 차체 및 바디, 간판, 석재, 무기물 등에 대하여 부착성을 가지고 광범위한 영역을 대상으로 분사 도포가 가능하여 건물의 미관 유지 관련 분야에 유용하게 활용된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 조성된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제는, 배기가스나 모래먼지가 많은 고층 빌딩 밀집 지역에서 건물의 오염을 방지하는데 용이하게 사용되고, 태양광 패널, 실내 소취, 방오, 항균, V0C 대책, 외벽 방오, 항곰팡이 코팅 등을 포함한 가시광선 촉매 코팅 및 자외선 광촉매 코팅제로도 활용된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코팅제 조성물 사용 유무 차이를 각각 비교적으로 표시한 것으로, (a)는 코팅층이 없는 발수 상태의 글래스/미러 표면, (b)는 친수성 코팅층 표면에서의 물방물 접촉각을 표시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 사용 비교 설명도로서, (a)는 코팅제 비도포 상태의 글래스 표면, (b)는 코팅제 사용 후 글래스 표면 상태도.
도 3의 (a)(b)(c)는 본 발명의 실시예에 따라 조성된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제의 방오 기능 설명도.
이하, 본 발명의 실시예를 제1 내지 제3 실시예로 구분하고 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1 실시예
본 발명의 제1 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 물 25 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 2 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%;를 포함하여 이루어지며, 상기 코팅제 조성물이 유기 무기 베이스(100) 표면에서 물방울(W) 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max의 범위를 갖는다.
도 1의 (a)(b)는 유기 무기 베이스(100) 기재에서 선택된 글래스 또는 미러이다. (a)는 코팅전 글래스/미러, (b)는 코팅층이 있는 글래스/미러이고, 각각 표면에 착상된 물방물(W)(W1)의 모양을 도식적으로 나타낸 것이다. 코팅층을 두지 않은 (a)의 글래스/미러의 경우 물방울 접촉 각도는 약 90°(±5°)의 접촉 각도를 보인다. 이에 대하여, 글래스 또는 미러에 코팅층(200) 또는 도포 피막을 형성하는 본 발명의 코팅층(200)에 대한 물방울(W1) 접촉 친수 각도는 2.5 내지 6.5°/max를 나타낸다. 비교적으로 관찬하면 물방울(W)(W1)의 착상 모양이 다르다. 도 2는 유기 무기 베이스(100) 중에서 선택된 글래스/미러 표면에서의 물방울 발수상태-친수 상태를 비교적으로 나타낸 것으로, (a)는 글래스/미러에 코팅층을 두지 않은 경우로서 물방울(W)이 글래스/미러에 간격을 두고 착상된 발수상태이고, (b)는 글래스/미러에 본 발명의 코팅제 조성물을 도포하여 코팅층(200)을 형성하여 그 코팅층(200)에 물방울(W1)이 뭉쳐짐 착상 없이 친수성을 나타내도록 착상된 친수 상태이다.
본 발명에 따른 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을 일반 도포법으로 글래스/미러에 도포하여 코팅층(200)을 형성하면 도 2에 나타낸 바와 같이 글래스/미러 표면에 물방울 접촉시 친수상태를 나타낸다. 비교적으로, 발수제로 분류되는 플로로 옥시 알콕시 화합물 또는 알리파틱 성분을 포함하는 왁스류, 플로린, 또는 실란 중에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 코팅제를 조성하여 글래스/미러에 도포한 후 물을 뿌리면, 도 1의 (a) 처럼 물방물(W) 접촉 각도 약 90°내외의 발수 각도에 이르고, 도 2의 (a)와 같은 물방울 맺힘 모양의 발수상태를 보이지만, 동일한 조건에서 계면활성제를 포함하는 코팅제를 조성하여 글래스/미러에 도포한 후 코팅층(200)을 형성하여 물을 뿌리면, 도 1의 (b)와 물방울(W1) 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max의 친수성을 나타내고, 이는 도 2의 (b)와 같이 친수상태로 관찰된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 코팅제 조성물은, 유기 무기 베이스(100) 기재 표면에 코팅층(200)을 형성하면, 물방울(W) 접촉 친수 각도를 보다 정밀하거나 정교하게 조절하는 것으로 가능하다. 예를 들면, 친수제를 조성하여 코팅층(200)에 접촉하는 물방울 접촉 친수 각도를 3°/max 범위로 관리할 수 있다. 친수제는 계면활성제로 분류될 수 있지만 발수제와는 비교된다.
친수제로는,디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트(Disodium Cocamido MIPA Sulfosuccinate), 라우라민옥사이드(Lauramine Oxide), 디소듐코코암포디프로피오네이트(Disodium Cocoamphodipropionate),디옥틸소듐설포썩시네이트 (Dioctyl Sodium Sulfosuccinate), 스테아라민옥사이드(Stearamine Oxide) 중 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 조성을 통해 물방물 접촉 친수 각도 3°/max를 유도해낼 수 있다. 참고로 유기 무기 베이스(100) 기재 표면에 코팅층(200)을 형성하고 물방울 친수 각도 3°/max 이내로 관리하면, 유기 무기 베이스(100) 기재 표면에 착상된 오염물(P)을 도 3과 같이 분리해내는데 보다 유리하다. 여기서, 친수 각도가 작을수록 코팅층(200)과 오염물(P) 사이로 빗물 등의 물(W)이 빠르고 용이하게 침투하여 오염물(P)을 코팅층(200)에서 분리해낸다. 따라서, 물접촉 각도가 작을수록 친수성이 높고, 친수성이 높을수록 기재 표면에서 착상된 오염물(P)을 빠르게 기재 표면으로부터 분리해내는 것으로 볼 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 물의 대체제로서 전도성 고분자 수용액을 사용하고, 전도성 고분자 수용액은 에틸렌디옥시티오펜 또는 폴리스티렌술포네이트 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 그리고, 대전방지제로 사용되는 산화주석을 대체하여, 유기 무기 베이스(100) 기재 표면에 대하여 코팅 도전막을 형성하고 입자 크기가 2 내지 4㎛ 이하인 인듐-주석산화물, 침상티타늄, 티탄산칼륨 중 1종 이상을 사용할 수도 있다. 전도성 고분자 수용액, 그리고 산화주석을 포함하는 대전방지제 관련 제안들은 이 발명이 속하는 기술분야에 공지되어 있고 특허문헌들로 개시되어 있어 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 대전방지제를 통한 유기 무기 베이스(100) 상의 오염물 흡착 제어, 물방울 친수 각도를 작게 하는 계면활성제의 조성을 통한 유기 무기 베이스(100) 기재상의 도포막 또는 코팅층(200)이 친수 또는 초친수성을 띄도록 하여 이미 기재 표면에 흡착된 오염물이 빗물 등에 의해 쉽게 박리 되어 씻겨 내리도록 함으로서 이러한 도포막 또는 코팅층을 포함하는 유기 무기 베이스(100) 표면은 배기가스, 먼지 및 오염물 (P) 입자 흡착이 1차적으로 대전방지제에 의해 제어되고, 이미 흡착이 일어난 오염물(P)은 빗물 등에 의해 씻겨 내려 오염물 증착을 자체적으로 제어한다.
제2 실시예
본 발명의 제2 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%;를 포함함으로써, 상기 코팅제 조성물이 유기 무기 베이스(100) 표면에서 코팅층(200)을 이루어 물방울(W) 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max의 범위를 가지도록 조성되며, 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제로서, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 그리고, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.02 내지 0.05 중량%를 더 포함할 수 있다. 이 코팅제 조성물을 이용하여 유기 무기 베이스(100)에 피막된 하드 코팅층(200)이 4H이상의 연필 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율을 가진다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 상기 제1 실시예에서 제시된 코팅제 조성물과 비교하면, 대전방지제를 통한 오염물 흡착 제어, 물방울 친수 각도를 작게 하는 계면활성제의 조성 및 이를 통해 얻는 기능이 같고 그에 관한 코팅제 조성물이 대응된다. 다른 것은 첨가제의 첨가를 통해 코팅층(200)에 기능기를 제공한다. 예를 들면, 유기 무기 베이스(100) 상에 하드 코팅층(200)을 형성하는 것이 가능하고, 오염물 흡착을 줄이는 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 하드 코팅이 가능하도록 하고 코팅층 표면이 안정된 경도를 갖도록 하는 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%를 포함하는 코팅제 조성물이 제공된다. 그리고, 하드 코팅층(200)의 내구성을 확보하기 위해 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.02 내지 0.05 중량%를 더 포함하는 코팅제 조성물로 제공될 수 있다. 이렇게 조성된 코팅제 조성물을 이용하여 유기 무기 베이스(100)에 피막된 하드 코팅층(200)은 물방울 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max 범위를 가지며, 4H이상의 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율을 확보할 수 있으며, 다양한 유기 무기 베이스(100)의 피막 코팅제로 유용하다.
제3 실시예
본 발명의 제3 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 상기 제2 실시예에서 제시된 코팅제 조성물과 비교하면, 대전방지제를 통한 오염물 흡착 제어, 물방울 친수 각도를 작게 하는 계면활성제의 조성 및 이를 통해 얻는 일부 기능이 같지만 물방울 접촉 친수각도를 3°/max 범위로 제한하는 코팅제 조성물을 포함한다. 그리고, 4H이상의 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율을 확보한다. 이에 관한 코팅제 조성물은 상기 제2 실시예의 코팅제 조성물들에 대응된다. 이를 구분하여 설명하면 다음과 같다.
오염물 대전방지 관련 코팅제 조성부분은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%로 이루어진 코팅제 조성물이다.
그리고, 코팅층을 하드 코팅층으로 만들고 내구성, 기타 기능기 관련 첨가제 조성부분은, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로서, 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.02 내지 0.05 중량%를 포함하는 코팅제 조성물이, 유기 무기 베이스(100)에 코팅층(200)으로 피막될 때 4H이상의 연필 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율을 나타내는 코팅제 조성물이다.
그리고, 친수 각도 슬림화 및 오염물을 씻어내는 방오 코팅제 조성부분은, 유기 무기 베이스(100) 표면에 코팅 피막되어 물방울 접촉 친수 각도 3°/max 범위로 슬림화되어 초친수성을 제공하는 친수제를 포함하는 코팅제 조성물이다.
본 발명의 실시예에 따른 물방울 접촉 친수 각도 3°/max 범위로 슬림화된 초친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물을, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1의 (a)(b)는 유기 무기 베이스(100) 기재에서 선택된 각각 동일한 조건의 글래스/미러로서 여기에 착상된 물방물(W)(W1)의 착상을 비교하면 발수성-친수성으로 대비된다. 발수성은 물방울이 기재 표면에서 확산되지 못하고 맺히려는 지향성을 보이고, 친수성은 물방울(W1)이 넓은 영역에 분산되어 방울 맺힘을 줄이는 지향성이다. 유용한 계면활성제 또는 친수제의 사용에 따라 이러한 친수 상태를 조절할 수 있다.
예를 들면, 코팅층을 두지 않은 경우 도 1의 (a)와 같이 글래스/미러의 물방울 접촉 각도는 대체로 약 90°(±5°) 내외의 물방울(W1) 접촉 각도를 띤다.
대체로 그 형상을 확대하면 반원형에 가깝다(발수제의 사용은 이 각도를 더 크게 하거나 견고하게 만든다). 이에 대하여, 본 발명에 따른 코팅제 조성물을 코팅제로 사용하여 코팅층(200)을 형성하면 도 1의 (b)와 같이 물방울(W) 접촉 친수 각도는 코팅층(200) 표면에 최대로 가까워지려는 3°/max를 나타낸다. 도면 도 1의 (b)를 참조하면, 코팅층(200) 표면에서 물방울은 층이 슬림화되고 얇게 긴 타원 모양으로 늘어져 내려 코팅층(200) 표면에 대하여 높은 친수성을 나타내는 물방울(W1) 형상으로 표현되어 있다.
도 2의 (a)(b)는 유기 무기 베이스(100) 중에서 선택된 글래스/미러 표면에서의 발수상태-친수 상태를 비교적으로 나타낸 것으로, 도 2의 (a)는 글래스/미러에 코팅층을 두지 않은 경우로서 물방울(W1)이 글래스/미러에 착상된 발수상태이고, 도 2의 (b)는 글래스/미러에 본 발명의 코팅제 조성물을 피막하여 코팅층(200)을 형성한 예로서, 본 발명의 코팅제 사용으로 물방울(W1)의 뭉쳐짐 착상이 없는 친수성을 가지는 친수상태이다. 본 발명에 따라 조성된 코팅제 조성물은 적절한 친수제를 포함하는 하드 코팅층(200)을 형성할 때 물방울 접촉 친수 각도를 3°/max를 초과하는 범위로 관리할 수 있다. 코팅층(200) 표면에서의 물방울 접촉 친수 각도 3°/max는 동일한 부피 면적에서 물방울이 원형 맺힘 모양으로 글래스/미러에 직접 착상되는 일반 발수 상태와 비교할 때, 코팅층(200)에 최대로 밀착되는 친수상태를 나타낸다. 결과적으로 본 발명에 따른 하드 코팅층(200)은 물방울(W)을 확산시켜 접촉 각도를 최대로 작게하고 유기 무기 베이스(100) 표면에 코팅층(200)을 둠으로서 그 유기 무기 베이스(100)에 친수성을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 액상으로서 넓은 영역의 유기 무기 베이스(100)에 대한 분사 도포 피막법으로 코팅층(200)을 형성할 수 있으며, 그 코팅층(200)의 두께는 베이스 기재에 대하여 약 20 내지 50 나노 두께로 증착될 수 있다. 그리고 첨가제의 사용으로 상온에서 경화될 수 있으므로 도포 즉시 기재 표면에 대전방지 및 친수성 부여를 통한 방오 작용을 나타낸다. 양생할 필요가 없으며 광촉매에 비해 간단한 분사 도포법으로 도포될 수 있다. 친수성을 부여된 유기 무기 베이스(100)는 대전방지 기능으로 오염물의 흡착 제어가 가능하고, 이미 흡착되었거나 진행중인 오염물(P)은 도 3의 (a)→(b)→(c)로 나타낸 바와 같이 친수성을 띤 빗물(W1) 또는 세척수에 의해 쉽게 기재로부터 박리 제거한다. 이에 따라 코팅층(200)을 갖는 기재 표면은 장기간에 걸쳐 자체적인 방오 성능을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예로 제시된 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물에 포함되는 성분들을 나열하면 다음과 같다.
전도성 고분자 수용액
본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%를 포함할 수 있다. 그 전도성 고분자 수용액은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene; PEDOT)/폴리스티렌술포네이트(PSS), 폴리아닐린(polyaniline) 및 폴리피롤(polypyrrol) 중에서 선택된 하나 이상의 전도성 고분자를 포함하는 수용액일 수 있다. 전도성 고분자 수용액은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene;PEDOT)/폴리스티렌술포네이트(PSS) 수용액은 도판트로서 폴리스티렌술포네이트(PSS)가 도핑되어 있어 물에 잘 녹는 성질을 나타내며, 열적 및 대기 안정성이 우수하다. 그리고 물, 알콜 또는 유전상수가 큰 용매와 잘 혼합되기 때문에 용매와 희석하여 쉽게 코팅할 수 있으며, 코팅막을 형성하였을 때도 전도성 고분자인 폴리아닐린 또는 폴리피롤에 비해 우수한 투명도를 나타낸다.
전도성 고분자 수용액의 함량이 15 중량% 미만이면, 유기용매 및 올리고머나 모노머의 량이 고정될 때 전도성 구현을 위한 전도성 고분자량이 너무 적어서 표면저항 90Ω/□ 이하의 표면 저항값을 실현하기 어려우며, 30 중량%를 초과하면 80% 이상의 기시광 투과율이 기대하게 어렵다.
전도성 고분자 친화성 극성 유기 용매
본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물의 첨가제로 사용되는 전도성 고분자 친화성 극성 유기 용매는, 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량부에 대하여, 2 내지 9중량%로 포함될 수 있다. 전도성 고분자 친화성 유기 용매는, 전도성 고분자 수용액과의 혼화성이 있으면서도 자외선 경화형 수지와 혼합된다. 또한 유기 무기 베이스(100) 기재 성질에 따라서는 용해성 및 팽윤성이 있는 유기 용매를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이 유기 용매는, 알콜류로서 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜에서 선택될 수 있고, 에테르류에서는, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트 및 케톤류에서는 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜, 에스테르류로서 아세트산메틸, 아세트산에틸 등에서 선택될 수 있으며, 이들 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 전도성 고분자 친화성 극성 유기 용매는 전체 코팅제 조성물의 점도를 고려할 때 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량부에 대하여, 전술한 ㅂ바와 같이 2 내지 8 중량%로 조성하는 것이 바람직하다.
자외선 경화성 수지
자외선 경화성 수지는 아크릴레이트계의 관능기를 갖는 수지, 예를 들면 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타 에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 폴리올폴리(메타)아크릴레이트, 비스 페놀A-디글리시딜 에테르의 디(메타)아크릴레이트, 다가 알코올, 다가 카르복실산 또는 다가 카르복산산의 무수물 및 아크릴산을 에스테르화함으로써 얻을 수 있는 폴리 에스테르(메타)아크릴레이트, 폴리실록산 폴리 아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라 메타크릴레이트, 글리세린 트리 메타크릴레이트, 2-(페플루오로데실)에틸 메타크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-하이드록시 프로필 아크릴레이트 등에서 선택될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 아크릴레이트계의 관능기를 갖는 자외선 경화성 수지는 하이드록시기를 함유하는 아크릴레이트 화합물 수지일 수 있다. 또한, 자외선 경화성 수지는 아크릴레이트계의 관능기를 갖는 수지이거나, 아크릴레이트계의 관능기를 가지면서 하이드록시기를 함유하는 아크릴레이트계 화합물들 중 어느 하나로 형성되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
자외선 경화성 수지는 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 1 내지 8 중량% 포함될 수 있으나, 1 중량% 미만일 때는 경화성 문제로 하드 코팅층(200) 경도 저하, 내찰상성이 저하될 수 있고, 8 중량%를 초과하는 경우 전도성 고분자와의 혼합성이 떨어지거나 표면 저항값이 90Ω/□ 이상으로 상승하여 대전방지 성능이 저하 또는 다른 기능기에 영향을 미칠 수 있다.
불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물
본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 내오염성 및 내찰상성을 개선하기 위해 2 관능기 이상의 반응기를 갖는 불소계 화합물인 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물을 포함할 수 있다. 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물은 빗물 등의 물방울 친수성을 통한 침투 효과, 그리고 하드 코팅층 상층부로 떠올라 오염물(P)을 박리시켜 방오 성능을 제공하는 코팅층(200)을 형성하는데 유리하다. 여기서, 2 관능기 이상의 반응기를 갖는 불소계 화합물은 코팅층 경화에서 자외선 경화성 수지와 반응하여 불소계 화합물이 코팅층 내에 유리된 상태가 아니라 결합한 상태로 존재할 수 있다. 그리고, 코팅층 표면의 오물을 반복 세정한 경우이더라도 불소계 화합물이 박리 또는 누락되지 않고 반영구적으로 내오염 효과를 유지할 수 있으며, 코팅층의 경도 및 내찰상성을 향상시킬 수 있다.
불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물은 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량부에 대하여, 0.01 내지 2중량%로 조성하는 것이 바람직하다. 0.01 중량% 미만이면 내찰상성과 내오염성이 떨어질 수 있고, 2 중량% 초과하는 경우 광투과율, 표면저항의 상승으로 인하여 대전방지 성능에 영향을 미칠 수 있다.
광중합 개시제
본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물의 첨가제로 사용되는 광중합 개시제는, 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량부에 대하여, 0.1 내지 0.3 중량%로 포함될 수 있다. 광중합 개시제로는, 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메타논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판온, 하이드록시디메틸아세토페논, 아세토페논류, 벤조페논류, 미클러벤조일벤조에이트, α-아밀옥심에스테르 및 티옥산톤류 중에서 선택된 1종의 물질을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 한정되는 것은 아니다. 0.1 중량% 미만이면 경화 반응이 일어나지 않거나, 긴 반응시간이 요구되어 실제 공정에 적용할 수 없는 문제점 및 경도(연필 경도 4H 기준)가 낮은 문제가 발생될 수 있다. 0.3 중량%를 초과하면, 미반응 광중합 개시제가 불순물로 남아 코팅층의 표면 균열이 생기거나 경도를 떨어뜨릴 수 있다.
내스크레치제
본 발명의 실시예에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물의 첨가제로 사용되는 내스크래치는, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%로 포함될 수 있다. 이렇게 첨가제로 조성된 내스크레치제를 포함하는 하드 코팅층(200)은 피막이 연필 경도 4H 이상의 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항 및 80% 이상의 가시광투과율을 유지하는데 부합된다. 0.01 중량%를 미만이면, 피막 경도 유지 효과가 낮고, 0.08 중량%를 초과하면, 하드 코팅층(200) 피막의 균열을 일으킬 수 있어 취성이 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 유기 무기 베이스(100) 기재 표면에 피막 되거나 도포된 코팅층(200), 또는 하드 코팅층을 형성하여 대전방지 및 오염 방지 역할을 하는데 용이하게 사용될 수 있다. 여기서, 유기 무기 베이스(100)는 건물 내외벽, 타일, 유리, 차체 및 바디, 간판, 석재 등을 포함한다. 용도에 따라서는 배기가스나 모래먼지가 많은 고층 빌딩 밀집 지역에서 건물의 오염을 방지하는데 용이하게 사용될 수 있고, 태양광 패널, 실내 소취, 방오, 항균, V0C 대책, 외벽 방오, 항곰팡이 코팅 등을 포함한 가시광선 촉매 코팅 및 자외선 광촉매 코팅제로도 활용될 수 있으며, 유기 무기 베이스 기재에 대하여 부착성을 가지고 광범위한 영역을 대상으로 분사 도포가 가능하여 건물의 미관 유지 관련 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물의 제조 방법은 다음과 같다.
전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 물 25 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 2 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.03 내지 1 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%를 섞는 순서와 관련 없이 교반기에 투입하여 1 내지 10분 사이에 혼합된 코팅제 조성물로 제조할 수 있다.
이렇게 제조된 코팅제 조성물은 유기 무기 베이스(100) 기재에 도포되고 피막을 형성하여 물방울 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max 범위를 가지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.03 내지 1 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%, 첨가제로서, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%를 투입과 섞는 순서와 관련 없이 교반기에 넣어 1 내지 10분 사이에 혼합된 코팅제 조성물로 제조할 수 있다.
이렇게 제조된 코팅제 조성물은 유기 무기 베이스 기재에 코팅층을 형성하는데, 물방울 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max 범위를 가지며, 4H이상의 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물은, 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%, 첨가제로서 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로서, 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%, 친수제로서 0.1 내지 1 중량%의 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트, 라우라민옥사이드, 디소듐코코암포디프로피오네이트, 디옥틸소듐설포썩시네이트, 스테아라민옥사이드 중 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 투입과 섞는 순서와 관련 없이 교반기에 넣어 1 내지 10분 사이에 혼합된 코팅제 조성물로 제조할 수 있다.
이렇게 제조된 코팅제 조성물은 유기 무기 베이스 기재에 코팅층을 형성하는데, 유기 무기 베이스(100)에 피막된 코팅층(200)은 4H이상의 연필 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율, 물방울 접촉 친수 각도 3°/max 범위 특성을 가질 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예들이 구체적으로 제시된다. 실시예들에 본 발명이 한정되지 않는다.
<실시예 1>
메탄올(Methanol) 70g, 물 25g, 산화주석 2g, 실리카 2g, 백금(Platinum) 0.5g, 계면활성제 0.5g을 섞는 순서와 관련 없이 교반기에 넣어 5분 동안 혼합하였다. 상기 계면활성제로는 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트(Disodium Cocamido MIPA Sulfosuccinate)를 0.5g을 사용하여 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로 제조하였다.
그리고, 상기 코팅제 조성물 0.5 리터를 액상 분사 수동 분무기에 넣고 수차례 흔들어 준 다음 무기 베이스 기재로 선택된 가로×세로 1000mm 복층 글래스((주)한국유리) 표면을 충분히 적시도록 2회 반복하여 도포하여 코팅을 실시하였고, 대기 중에서 10분간 건조하였다. 그리고 건조 후, 별도의 광을 조사하지 않고 경화시켰다.
이 과정으로 코팅된 글래스를 JIS규격에 따라 연필경도, 표면저항, 투과율, 내찰상성을 측정하였고, 물방울 접촉각, 유성펜을 사용하여 쓰기 지우기를 통한 내오염성 평가, 내구성에 대하여 측정하였다. 그 결과를 아래의 표로 나타내었다.
<실시예 2>
실시예 2에서는 첨가제를 혼합한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 글래스 표면에 도 1의 (b)와 같은 코팅층을 형성하였다.
메탄올(Methanol) 70g, 전도성 고분자 수용액 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(Poly3,4-ethylenedioxythiophene,CLEVIOS PH, (주)Heraeus Clevios GmbH사) 20g, 산화주석 2g, 실리카 2g, 백금(Platinum) 0.5g, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 이소프로필알콜 2.5g, 자외선 경화성 수지 펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA, SK CYTEC(주)) 1g, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물(OPTISOL DAC R-1620,DAIKIN사) 1g, 광중합 개시제 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논(이가큐어 184,시바가이기사) 0.3g, 내스크래치제 에톡실레이티드 실리콘 0.05g, 친수제로서 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트 0.695g을 사용하여 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로 제조하였다.
그리고, 상기 코팅제 조성물 0.5 리터를 액상 분사 수동 분무기에 넣고 수차례 흔들어 준 다음 무기 베이스 기재로 선택된 가로×세로 1000mm 복층 글래스((주)한국유리) 표면을 충분히 적시도록 2회 반복하여 도포하여 코팅을 실시하였고, 대기 중에서 10분간 건조하였다. 그리고 건조 후, 별도의 광을 조사하지 않고 경화시켰다.
이 과정으로 코팅된 글래스를 JIS규격에 따라 연필경도, 표면저항, 투과율, 내찰상성을 측정하였고, 물방울 접촉각, 유성펜을 사용하여 쓰기 지우기를 통한 내오염성 평가, 내구성에 대하여 측정하였다. 그 결과를 아래의 표로 나타내었다.
<비교예 1>
계면활성제인 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트 0.5g 대신 물 0.5g을 더 첨가하여 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로 제조하여 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 글래스 표면에 코팅층을 형성하였다.
<비교예 2>
실시예 2에서 친수제로 사용된 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트 0.695g을 사용하지 않고 대신 전도성 고분자 수용액을 0.695g 더 첨가하여 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로 제조하여 실시예 2와 동일한 방법으로 글래스 표면에 코팅층을 형성하였다.
<물성 평가>
연필경도: 연필경도측정기를 이용하여 300g 하중으로 3 그은 후, 상처가 난 개수를 확인하였다.
내찰상성: 스틸울(#0000)을 이용하여 1kg 하중으로 100mm를 10회 왕복으로 문지른 후 흠집의 개수를 확인하였다.
내찰상성 평가 기준은, 통과(흠집 발생 없음)와 결함(1mm 이상 크기의 흠집이 1개 이상 발생)으로 구분하였다.
광투과도는, NHD-300(Nippon Denshoku Kogyo Co.)을 이용하여 측정하였다.
내오염도 및 내구성 평가는, 코팅층의 면에 대해 유성펜을 쓰거나 지울 때의 시각 검사 수준을 평가하였다. 아래의 표 1은 내오염성 평가에 대한 정리이다.
평가 점수 쓰기 지우기
1 잘 안써진다 잘 지워진다
2 써진다 잘 안지워진다
3 잘 써진다 안지워진다
물방울 접촉각은, 글래스 표면 코팅층의 면에 대한 물방울 접촉각을 Phoenix 300(SEO사)을 이용하여 각각 측정하였다.
실시예 1 내지 실시예 2와 비교예 1 내지 비교예 2에 따라 제조된 코팅층이 형성된 글래스에 대하여 JIS규격에 따라 연필경도, 표면저항, 투과율, 내찰상성을 측정하고, 물방울 접촉각, 유성펜을 사용하여 쓰기 지우기를 통한 내오염성을 측정하여 아래의 표 2로 나타내었다.
구분 평가항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2


글래스 표면 코팅층
 연필경도(H) 4 4 4 4
표면저항(Ω/□) 1.2×10(7) 1.2×10(8) 1.2×10(7) 1.2×10(7)
투과율(%) 92 93 90 90
내찰상성 통과 통과 통과 통과
내오염도 1,1 1,1 2,2 2,3
내구성 1,1 1,1 1,1 1,1
물방울 접촉각° 4.5 3 95 96
상기 표 2에서 알 수 있는 것과 같이 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 2에 따라 제조된 코팅제 조성물에 의한 코팅층(200)은 계면활성제 및 친수제를 포함하지 않는 비교예 1 내지 비교예 2에 비해 내오염도와 물방울 접촉각이 작아 친수성이 높았다. 그리고, 충분한 경도와 내찰상성, 그리고 표면저항, 투과율 등 광학적특성도 유지되고 특히 친수성 코팅제 피막을 형성하여 빗물에 쉽게 씻겨 내려가는 특성을 보여 이미 흡착된 오염 물질에 대한 박리 작용으로 방오 성능이 개선됨을 알 수 있다. 이것은 어떤 구조물을 포함한 기재 표면에 코팅층을 형성하여 장기적인 방오 셀프 크리닝 기능을 수행한다. 기타, 코팅제 조성물의 대전방지 성능은 전도성 고분자에 의한 일반적 성능에 따라 비교 평가에서는 제외되었다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며 본 발명의 기술 사상에서 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하다.
100: 유기 무기 베이스(기재)
200: 코팅층(하드 코팅층, 코팅막, 피막)
P: 오염물
W1.W2: 물(물방울)

Claims (12)

  1. 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 물 25 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 2 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%를 포함하여 이루어지는 코팅제 조성물; 상기 코팅제 조성물이 유기 무기 베이스 표면에서 물방울 접촉 친수각도 2.5 내지 6.5°/max의 범위를 갖으며, 상기 코팅제 조성물은, 상기 유기 무기 베이스 기재 표면에서 물방울 접촉 친수 각도 3°/max이하의 범위를 나타내도록 하는 0.1 내지 1 중량%의 친수제;를 더 포함하는 것으로, 상기 친수제는, 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트(Disodium Cocamido MIPA Sulfosuccinate), 라우라민옥사이드(LauramineOxide),디소듐코코암포디프로피오네이트(DisodiumCocoamphodipropionate),디옥틸소듐설포썩시네이트(Dioctyl Sodium Sulfosuccinate), 스테아라민옥사이드(Stearamine Oxide) 중 1종 또는 1종 이상을 혼합한 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.03 내지 1 중량%, 계면활성제 0.01 내지 0.5 중량%; 및 첨가제를 포함하고; 상기 첨가제로서, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%를 더 포함하고; 상기 코팅제 조성물을 이용하여 유기 무기 베이스에 피막된 코팅층이, 물방울 접촉 친수 각도 2.5 내지 6.5°/max 범위를 가지며, 4H이상의 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율;을 가지는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
  7. 전체 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물 100중량%에 대하여, 메탄올(Methanol) 65 내지 70중량%, 전도성 고분자 수용액 15 내지 30중량%, 산화주석(Tin oxide) 0.01 내지 0.1 중량%, 실리카(Silicon dioxide) 0.05 내지 2중량%, 백금(Platinum) 0.001 내지 0.010 중량% 및 첨가제를 포함하고; 상기 첨가제로서, 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매 2 내지 9중량%, 자외선 경화성 수지 1 내지 8중량%, 불소 변성 다관능 아크릴레이트 화합물 0.01 내지 2중량%, 광중합 개시제로서, 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메탄논 0.1 내지 0.3 중량%, 내스크래치제로서, 에톡실레이티드 실리콘 0.01 내지 0.08 중량%를 더 포함하고; 상기 코팅제 조성물을 이용하여 유기 무기 베이스에 피막된 코팅막이 4H이상의 연필 경도와 90Ω/□ 이하의 표면저항, 80% 이상의 가시광 투과율;을 가지며, 상기 유기 무기 베이스 표면에서 물방울 접촉 친수 각도 3°/max 범위를 유지하는 친수제;를 더 포함하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 산화주석은 대전방지제로 선택된 것으로 상기 산화주석을 대체하여, 유기 무기 베이스 기재 표면에 대하여 코팅 도전막을 형성하고 입자 크기가 2 내지 4㎛ 이하인 인듐-주석산화물, 침상티타늄, 티탄산칼륨 중 1종 이상을 사용하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 수용액은 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리피롤 또는 폴리티오펜의 유도체, 또는 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(Poly3,4-ethylenedioxythiophene)에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 물질을 포함하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 친화성 극성 유기용매는, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 클로로포름, 염화 메틸렌, 테트라클로로에탄, 니트로메탄, 아세토니트릴, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 디메틸설폭시드 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 물질에서 선택된 친수성 대전방지 및 코팅제 조성물.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 친수제는, 디소듐코카마이도엠아이피에이설포썩시네이트(Disodium Cocamido MIPA Sulfosuccinate), 라우라민옥사이드(Lauramine Oxide), 디소듐코코암포디프로피오네이트(Disodium Cocoamphodipropionate),디옥틸소듐설포썩시네이트 (Dioctyl Sodium Sulfosuccinate), 스테아라민옥사이드(Stearamine Oxide) 중 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용하는 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물로 코팅된 유기 무기 베이스 표면 코팅막이 물방울 접촉 친수 각도 3°또는 그 이하인 친수성 대전방지 및 방오 코팅제 조성물.
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