KR101520949B1 - 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물 - Google Patents

코팅용 알루미늄 페이스트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로는 스프레이 방식을 통해 저렴하면서 빠른 속도로 코팅하며, 내마찰성, 내열내수성, 고광택, 고반사율, 고투과율을 가지는 알루미늄이 코팅된 에너지 절감형 인테리어용 직물을 제조하는데 사용되는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물에 관한 것이다.

Description

코팅용 알루미늄 페이스트 조성물{Aluminum paste composition for coating}
본 발명은 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로는 스프레이 방식을 통해 저렴하면서 빠른 속도로 코팅하며, 내마찰성, 내열내수성, 고광택, 고반사율, 고투과율을 가지는 알루미늄이 코팅된 에너지 절감형 인테리어용 직물을 제조하는데 사용되는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물에 관한 것이다.
현대인의 삶의 질적 향상이 높아짐에 따라 실내 공간을 보다 쾌적하고 안락한 분위기로 연출하고자 하는 추세에 실내 인테리어를 담당하는 실내 조명, 빛을 차단하거나 빛의 양을 조절할 수 있는 블라인드 및 케텐, 카펫, 벽지 등 기본적인 인테리어 제품 등의 수요가 증가하고 있으며, 사람의 취향에 따라 인테리어의 교체 주기가 짧아지는 현상이 더해져 인테리어 시장의 성장은 꾸준히 상승세를 유지하고 있다. 또한, 실내로 투과된 빛을 부드럽게 여과하여 자연스러운 실내분위기를 연출할 수 있는 인테리어로서의 기능을 떠나 인체에 무해한 친환경적인 면을 지니면서도 편안한 시야를 확보할 수 있으며, 빛과 열의 반사와 흡수를 효과적으로 제어하여 고효율로 에너지를 절감할 수 있는 인테리어 제품의 관심이 고조되고 있다.
이때, 에너지 절감형 인테리어 제품을 완성하기 위한 수단으로 알루미늄 관련 가공 기술이 대체로 이용된다. 알루미늄은 가볍고, 잘 부식되지 않는 특성이 있어 금속 중에서는 철 다음으로 많이 생산되어 여러 용도로 사용된다. 예를 들어 건물, 자동차, 가구 및 지붕 재료, 알루미늄 박을 비롯한 여러 포장 재료, 각종 음료수 용기 등으로 널리 사용된다. 또한, 적외선에 대한 반사율이 높아 열 반사체로도 사용된다.
현재, 국내외적으로 알루미늄 관련 가공 기술은 증착이 대부분을 차지하고 있다. 알루미늄 증착이란 알루미늄괴를 진공 챔버에 넣어 감압(700~740㎜Hg)하에서 가열시켜 알루미늄이 입자상태로 되면서 증기화되어 물체면에 얇은 알루미늄막으로 피복하는 것을 말한다. 고진공 상태에서 증기화하여 부착시키기 때문에 증착이라고 한다. 금속(반사경, 자동차 부품 등), 플라스틱(명판, 장식품, 자동차 부품, 거울, 금실, 은실), 광학 관계(프리즘, 반사경, 매직 유리, 렌즈) 등에 많이 이용된다.
이러한 알루미늄 증착을 원단에 적용시킨 대표적인 기술로는 한국공개특허 제10-2012-0080105호에 알루미늄이 증착된 보온성 원단이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0001669호에 알루미늄 입자가 증착된 블라인드용 포지의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 알루미늄 증착은 초기 설비투자의 비용과 가공 제조비용이 많이 들 뿐만 아니라, 제조 제품의 규격이 최대 2m로 그 이상 적용시에는 어려움이 따른다. 또한, 증착 작업 후의 스크레치 및 공기 중 수분과의 노출에 의한 산화 방지를 위해 2차 수지 스프레이 보호막을 형성해야 하는 번거로움 등의 많은 결점을 지니고 있다.
따라서, 상기 문제점을 해결하여 저비용으로 제조 제품의 규격이 2m 이상이 되어도 적용시킬 수 있으면서, 증착 작업 후의 별도의 처리 과정을 하지않아도 알루미늄을 코팅할 수 있는 방법에 대한 기술개발이 요구되었다.
본 발명은 스프레이 방식을 통해 직물에 알루미늄 페이스트 조성물을 코팅함으로써 알루미늄 증착에 따른 초기 설비 작업 및 증착 작업 후 처리 과정을 하지 않아 저렴한 비용으로 작업할 수 있는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제조 제품의 규격이 2m 이상이 되어도 적용시킬 수 있으면서, 빠른 처리 속도로 작업할 수 있는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제공함에 다른 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 고광택, 고반사율, 고투과율을 가질 뿐만 아니라 내마찰성, 내열내수성을 가지는 알루미늄이 코팅된 에너지 절감형 인테리어용 직물을 제조하는데 사용되는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 알루미늄 입자와 수용성 아크릴 수지를 유효성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA), 부틸아세테이트(BA), 에틸렌글리콜(EG), 이소프로필알코올(IPA)이 더 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA) 13~16중량%, 알루미늄 입자 8~10중량%, 수용성 아크릴 수지 10~12중량%, 부틸아세테이트 10~12중량%, 에틸렌글리콜 12~14중량%, 이소프로필알코올 38~42중량%의 비율로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄 입자의 크기는 15~20㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄 입자는 리핑성이 없고 비수지 코팅 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수용성 아크릴 수지는 유화제로서 디옥틸설포석시네이트; 개시제로서 암모늄퍼설페이트; 에틸 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메타크릴산 중 어느 하나 이상이 혼합되어 조성되는 아크릴 수지 모노머; 물 또는 이소프로필알코올 중 어느 하나 이상이 혼합되어 조성되는 분산매; 및 암모니아수;가 중합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수용성 아크릴 수지는 물 68.5~70중량%, 디옥틸설포석시네이트 0.1~0.2중량%, 암모늄퍼설페이트 0.2~0.4중량%, 아크릴 수지 모노머 24~26중량%, 이소프로필알코올 4~6중량%, 암모니아수 1.0~1.2중량%의 비율로 중합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크릴 수지 모노머는 에틸아크릴레이트 37~39중량%, 메틸메타크릴레이트 36~38중량%, 아크릴로니트릴 9~11중량%, 스티렌 6~8중량%, 메타크릴산 7~9중량%의 비율로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 스프레이 방식을 통해 직물에 알루미늄 페이스트 조성물을 코팅함으로써 알루미늄 증착에 따른 초기 설비 작업 및 증착 작업 후 처리 과정을 하지 않아 저렴한 비용으로 작업할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 제조 제품의 규격이 2m 이상이 되어도 적용시킬 수 있으면서, 빠른 처리 속도로 작업할 수 있는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제공한다는 다른 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 고광택, 고반사율, 고투과율을 가질 뿐만 아니라 내마찰성, 내열내수성을 가지는 알루미늄이 코팅된 에너지 절감형 인테리어용 직물을 제조하는데 사용되는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제공한다는 또 다른 장점이 있다.
이하, 본 발명의 일실시예를 통하여 본 발명의 내용을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 알루미늄 입자와 수용성 아크릴 수지를 유효성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA), 부틸아세테이트(BA), 에틸렌글리콜(EG), 이소프로필알코올(IPA)이 더 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
상기 알루미늄 입자는 최종 물성 중 은폐력, 빛의 반사, 광택을 부여하기 위한 분산질이며, 상기 수용성 아크릴 수지는 계면활성제와 같은 역할을 하여 알루미늄 입자표면을 감싸고 이로 인해 배합 시 기계적 충격으로부터 입자를 보호하고 후 공정에 투입되는 용제류로부터 알루미늄 자체가 가지는 은폐력, 빛의 반사, 광택 등을 유지하고 접착력, 내마찰성, 내열수성 등을 부여한다.
상기 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA)는 알루미늄 입자를 고르게 분산시키고 알루미늄 입자의 수용화를 위한 분산매이며, 상기 부틸아세아테이트(BA)는 상기 PMA와 알루미늄 입자, 수용성 아크릴 수지의 배합이 이루어지면 이 배합물의 광택을 향상시키고 배합성을 개선시키는 역할을 하며, 상기 에틸렌글리콜(EG)는 스프레이 시 스프레이 노즐 끝부분에 퇴적물이 쌓이는 현상을 개선하며, 상기 이소프로필알코올(IPA)는 희석제 이며 분산성을 개선한다.
또한, 상기 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA) 13~16중량%, 알루미늄 입자 8~10중량%, 수용성 아크릴 수지 10~12중량%, 부틸아세테이트 10~12중량%, 에틸렌글리콜 12~14중량%, 이소프로필알코올 38~42중량%의 비율로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄 입자는 15~20㎛의 입자 크기를 가지는 것이 바람직하다. 입자 크기가 15㎛이하일 경우 광택 및 반사율이 저하되며, 20㎛를 초과하면 저장성이 떨어지고 내구성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 상기 알루미늄 입자는 리핑성이 없고 비수지 코팅 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 알루미늄 입자가 리핑성이 있는 형태는 알루미늄 입자가 도막 표층에 평행 배열하는 경우로서 이를 통해 은폐력, 광택이 우수하지만 내구성이 약하고 용제류를 선정함에 있어 제한이 있다. 이에 비해 리핑성이 없는 형태의 경우, 표면에 연속적인 입자를 형성하지 않아 상대적으로 광택 및 반사와 같은 메탈적인 효과가 떨어지지만 용제류를 선정하는데 제한이 없는 리핑성이 없는 형태인 것이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 입자는 은폐력, 반사율, 광택이 상대적으로 수지 코팅 형태보다 우수한 비수지 코팅 형태인 것이 바람직하다.
상기 수용성 아크릴 수지는 유화제로서 디옥틸설포석시네이트; 개시제로서 암모늄퍼설페이트; 에틸 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메타크릴산 중 어느 하나 이상이 혼합되어 조성되는 아크릴 수지 모노머; 물 또는 이소프로필알코올 중 어느 하나 이상이 혼합되어 조성되는 분산매; 및 암모니아수;가 중합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수용성 아크릴 수지는 물 68.5~70중량%, 디옥틸설포석시네이트 0.1~0.2중량%, 암모늄퍼설페이트 0.2~0.4중량%, 아크릴 수지 모노머 24~26중량%, 이소프로필알코올 4~6중량%, 암모니아수 1.0~1.2중량%의 비율로 중합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크릴 수지 모노머는 에틸아크릴레이트 37~39중량%, 메틸메타크릴레이트 36~38중량%, 아크릴로니트릴 9~11중량%, 스티렌 6~8중량%, 메타크릴산 7~9중량%의 비율로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 통하여 본 발명의 내용을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
실시예 1에서는 디옥틸설포석시네이트, 암모늄퍼셀페이트, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메타크릴산, 물, 이소프로필알코올, 암모니아수로 조성되는 상기 수용성 아크릴 수지를 제조하였다.
먼저 반응기에 물 48.5중량%와 디옥틸설포석시네이트 0.1중량%를 투입 후 온도를 가하여 내온이 80℃가 되면 암모늄퍼설페이트 0.3중량%를 투입한다. 그리고 별도로 에틸아크릴레이트 9.5중량%, 메틸메타크릴레이트 9.3중량%, 아크릴로니트릴 2.5중량%, 스티렌 1.8중량%, 메타크릴산 1.9중량%를 혼합한 다음 5분 뒤에 상기 물과 디옥틸설포석시네이트, 암모늄퍼설페이트를 혼합한 것을 일부 넣어주고, 150분에 걸쳐서 투입하였다. 이어 84~86℃에서 150분간 숙성시키고 숙성이 완료되면 암모니아수 1.1중량%를 투입하고 검화시킨다. 90분 경과 후 충분히 검화되면 이소프로필알코올 5중량%과 물 20중량%를 투입한 다음 냉각시켜 수용성 아크릴 수지를 제조하였다.
실시예 2
본 발명을 위한 실시예 2는 아래의 표 1에 나타나있는 바와 같이 PMA 14.0중량%, 입자의 크기가 20㎛인 알루미늄 입자 10.0중량%, 상기 실시예 1에 의해 제조된 수용성 아크릴 수지 12.0중량%, 부틸아세테이트(BA) 12.0중량%, 에틸렌글리콜(EG) 13.0중량%, 이소프로필알코올(IPA) 39.0중량%의 비율로 혼합하여 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제조하였으며, 이를 분사하여 스프레이 상태를 관찰하였다.
상기 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 먼저 PMA와 알루미늄 입자를 25℃에서 30분간 혼합한 다음, 수용성 아크릴 수지를 투입하고 25℃에서 1시간 동안 교반하고, 부틸아세테이트를 투입한 다음 25℃를 유지하며 교반한 다음 1시간 경과 후 에틸렌글리콜을 투입하고 25℃에서 1시간 동안 교반하였다. 마지막으로 이소프로필알코올을 투입한 다음 25℃에서 5시간 동안 교반하여 제조되었다.
비교실시예 1~4
본 발명을 위한 비교실시예 1~4는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 조성하고 있는 각 함량에 변화를 주어 혼합하였으며, 상기 실시예 1에 의해 제조된 수용성 아크릴 수지를 이용하였다. 각각의 조성물을 분사하여 스프레이 상태를 관찰하였다.
상기 비교실시예 1~4에서의 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 실시예 2에서 제조된 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 제조하기 위한 혼합 순서와 반응온도 및 시간과 동일한 조건에서 제조되었다.
각 비교실시예의 함량과 알루미늄 입자의 크기는 아래의 표 1에 나타나있는 바와 같다.
성분 실시예 2 비교실시예1 비교실시예2 비교실시예3 비교실시예4
PMA 14.0 16.0 13.0 14.0 16.0
알루미늄입자 10.0(20㎛) 10.0(20㎛) 10.0(20㎛) 10.0(10㎛) 10.0(10㎛)
수용성아크릴수지 12.0 12.0 10.0 12.0 12.0
BA 12.0 12.0 10.0 12.0 12.0
EG 13.0 8.0 12.0 13.0 14.0
IPA 39.0 42.0 45.0 39.0 36.0
합계 100 100 100 100 100
상기 실시예 2에 따른 조성물을 분사한 결과 스프레이 상태가 가장 양호하였으며, 알루미늄 입자 크기가 10㎛인 비교실시예 3이 그 다음으로 상태가 양호하였다. 한편, 비교실시예 1은 에틸렌글리콜의 함량이 적어 분사 자체가 가능하지 않고 노즐 끝에 퇴적물이 쌓였으며, 비교실시예 2는 이소프로필알코올의 함량이 높아 상대적으로 점도가 낮아 흘러내리는 현상이 발생하였으며, 비교실시예 4는 이소프로필알코올의 함량이 적어 점도가 높아져 노즐 끝에 퇴적물이 쌓이며, 스프레이 후 표면이 깔끔하지 못하였다.
실시예 3
종래의 알루미늄 관련 가공기술인 알루미늄 증착과 본 발명에 의한 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 비교하기 위하여 각각의 방식을 통해 직물에 알루미늄을 처리하여 아래와 같은 실험을 하였다. 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 상기 실시예 2에서 제조된 것을 사용하였다.
그 결과는 아래의 표 2에 나타내었다.
항목 알루미늄 증착 알루미늄 페이스트 조성물
최대가공폭(m) 2.0 3.0
가공비 고가 저렴
처리속도(m2/min) 1.5~2.0 6.0~9.0
UV반사율(%) 60~70 60~65
Heat 투과율(%) 4~5 4~5
광택(60°gloss) 5.5 5.5
내마찰성(1.0kg×10cycle) X O
내열내수성(80℃×1hr) X O
상기 표 2에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 최대 가공폭이 3.0m로 알루미늄 증착 방식에 비해 1.5배 증가하였으며, 가공비는 저렴하면서 알루미늄 증착 방식에 비해 처리 속도도 최대 6배 빠른 속도로 직물에 코팅되었다. 또한, 알루미늄 증착과 비교해볼 때 UV 반사율, Heat 투과율, 광택면에서는 비슷한 수치를 보였고, 알루미늄 증착에 반해 내마찰성과 내열내수성을 지녔다는 결과가 나왔다.
결론적으로 본 발명에 의한 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물을 스프레이 방식을 통해 직물에 코팅함으로써 알루미늄 증착에 따른 설비를 설치할 필요가 없어 초기 설비 비용이 저렴하며, 제조 제품의 최대 규격이 증가하였으며 처리 속도가 우월할 뿐만 아니라 작업 후에 별도의 처리 과정을 하지 않아도 되며, 열 반사율과 투과율이 뛰어나고 내마찰성과 내열내수성을 지녔다는 점을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 알루미늄 입자, 수용성 아크릴 수지, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA), 부틸아세테이트, 에틸렌글리콜, 및 이소프로필알코올이 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PMA) 13~16중량%, 알루미늄 입자 8~10중량%, 수용성 아크릴 수지 10~12중량%, 부틸아세테이트 10~12중량%, 에틸렌글리콜 12~14중량%, 이소프로필알코올 38~42중량%의 비율로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 입자의 크기는 15~20㎛인 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 입자는 리핑성이 없고 비수지 코팅 형태인 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
  6. 청구항 1, 3 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용성 아크릴 수지는 유화제로서 디옥틸설포석시네이트;
    개시제로서 암모늄퍼설페이트;
    에틸 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 스티렌, 메타크릴산 중 어느 하나 이상이 혼합되어 조성되는 아크릴 수지 모노머;
    물 또는 이소프로필알코올 중 어느 하나 이상이 혼합되어 조성되는 분산매; 및
    암모니아수;가 중합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 수용성 아크릴 수지는 물 68.5~70중량%, 디옥틸설포석시네이트 0.1~0.2중량%, 암모늄퍼설페이트 0.2~0.4중량%, 아크릴 수지 모노머 24~26중량%, 이소프로필알코올 4~6중량%, 암모니아수 1.0~1.2중량%의 비율로 중합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 아크릴 수지 모노머는 에틸아크릴레이트 37~39중량%, 메틸메타크릴레이트 36~38중량%, 아크릴로니트릴 9~11중량%, 스티렌 6~8중량%, 메타크릴산 7~9중량%의 비율로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 코팅용 알루미늄 페이스트 조성물.
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