KR101775537B1 - Inorganic ceramic coating agent composite with water glass - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 입자크기가 각기 다른 다양한 졸(sol)을 사용하여 혼합 조밀도를 증대시키고, 여기에 물유리를 혼합하여 금속의 내구성 및 졸 간의 결합력을 증대시킴으로써, 코팅제의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는, 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제 조성물에 관한 것이다.The present invention increases the denseness of the mixture by using various sols having different particle sizes and further enhances the durability of the metal and the bonding force between the sols by mixing waterglass thereto to further improve the durability of the coating agent , And water glass.
일반적으로, 주거생활에 밀접하게 사용되는 전자렌지, 고기구이판, 냄비, 프라이팬 등과 같은 각종 조리용품이나, 히터, 선풍기, 냉장고, 다리미 등과 같은 생활용품, 그리고 건축자재, 건강보조기구, 산업용품 등은 기능성을 향상시키기 위한 방안으로 다양한 코팅제를 개발하여 사용되고 있다. Generally, various kinds of cooking utensils such as microwave oven, meat grill, pot, frying pan and the like which are closely used in residential living, household goods such as heater, electric fan, refrigerator and iron, and building materials, Various coating agents have been developed and used to improve the functionality.
특히, 조리용품이나 생활용품의 경우에는 내산성, 내마모성, 내구성, 내열성, 내식성 등이 주로 요구되고 있으며, 이를 위해 무기질 세라믹 코팅제가 널리 사용되고 있다.Particularly, in the case of cooking or living articles, acid resistance, abrasion resistance, durability, heat resistance, corrosion resistance, and the like are mainly required. For this purpose, inorganic ceramic coating agents are widely used.
관련 선행기술로써 특허문헌 1에서는 바인더로서 사용되는 실란, 산화규소 및 물이 혼합된 규소혼합물에 기능성 충진제, 세라믹 파우더, 안료를 첨가하여 제조된 무기질 세라믹 코팅제 조성물이 제안되어 있으나, 이와 같은 무기질 세라믹 코팅제 조성물을 이용하여 가열조리기구 등에 코팅층을 형성시킬 경우 코팅층의 결합력 향상을 위해서는 소성온도가 높아야 하고, 그리고 바인더로서 사용되는 규소혼합물이 산화규소와 물로 이루어지는 친수성의 특성으로 인해 내구성이 저하되는 문제점이 있다.As a related prior art, an inorganic ceramic coating composition prepared by adding a functional filler, a ceramic powder, and a pigment to a silicon mixture in which silane, silicon oxide, and water are mixed is used as a binder in Patent Document 1. However, When a coating layer is formed on a heating cooking utensil or the like using a composition, the firing temperature must be high to improve the bonding force of the coating layer, and the durability of the silicon mixture used as the binder is deteriorated due to the hydrophilic property of silicon oxide and water .
그리고 특허문헌 2에서는 무기질 용매, 기능성 첨가제, 실리콘계 오일 중합제, 안료 등으로 이루어진 비점착성 및 청소 용이성 기능이 강화된 무기질 세라믹 코팅제 조성물을 이용하여 주방용품, 가전제품 등에 코팅층을 형성시키는 기술을 제안하고 있으나, 이와 같은 무기질 세라믹 코팅제 조성물을 이용하여 주방용품, 가전제품 등에 코팅층을 형성할 경우 코팅층의 결합력이 떨어져 소결 밀도가 저하되므로 장기간 사용시 코팅층이 균열 등으로 인해 박리되는 문제점이 있다.Patent Document 2 proposes a technique of forming a coating layer on kitchen appliances, household appliances, etc. by using an inorganic ceramic coating composition comprising inorganic solvent, functional additive, silicone oil polymer, pigment and the like with enhanced non-tackiness and easy cleaning function However, when a coating layer is formed on kitchen appliances or household appliances using such an inorganic ceramic coating composition, the coating strength of the coating layer deteriorates and the sintering density is lowered, so that the coating layer peels off due to cracking or the like during long-term use.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 특허문헌 3을 선출원하여 등록받은바 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the applicant of the present invention has already been registered with Patent Document 3.
구체적으로 상기 특허문헌 3은 실란 화합물과 실리카 졸, 알루미나 졸 및 지르코니아 졸의 혼합물로 이루어지는 무기질 결합제에 기능성 충진제, 세라믹 파우더와 같은 첨가제를 혼합하여 기재의 표면에 코팅막을 형성시킴으로써, 코팅막의 표면을 고밀도로 소결시켜 표면경도를 상승시키므로 인해 내구성, 내열성과 같은 기계적 물성과 내식성과 같은 화학적 물성을 향상시킬 수 있도록 하며, 더욱이 실란 화합물과 실리카 졸, 알루미나 졸, 지르코니아 졸로 이루어진 무기질 결합제와 세라믹 파우더 등을 소결시 융점조절제를 첨가함으로써, 소결시 온도를 낮출 수 있어 에너지 소비량을 절감하면서 우수한 소결 밀도로 코팅막을 형성하여 세라믹 코팅막으로부터 원적외선 및 음이온이 방출될 뿐만 아니라, 가열시 열전도율을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.Specifically, in Patent Document 3, a coating film is formed on the surface of a substrate by mixing an inorganic binder such as a functional filler or a ceramic powder with a silane compound and an inorganic binder composed of a silica sol, alumina sol and zirconia sol, Sintered to increase the surface hardness, thereby improving the chemical properties such as mechanical properties such as durability and heat resistance and corrosion resistance, and further, the sintering of the silane compound and the inorganic binder composed of silica sol, alumina sol and zirconia sol and ceramic powder By adding the melting point adjusting agent at the time of sintering, it is possible to lower the temperature during sintering to form a coating film with excellent sintering density while reducing energy consumption, so that far infrared rays and negative ions are emitted from the ceramic coating film and the thermal conductivity can be increased during heating to be.
이에 대하여 본 발명의 출원인은 상기 특허문헌 3을 개량하여 그 내구성을 더욱 향상시킴으로써, 본 발명을 완성하였다.On the other hand, the applicant of the present invention has improved the durability of the Patent Document 3, thereby completing the present invention.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 입자크기가 각기 다른 다양한 졸(sol)을 사용하여 혼합 조밀도를 증대시키고, 여기에 물유리를 혼합하여 금속의 내구성 및 졸 간의 결합력을 증대시킴으로써, 코팅제의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to increase the denseness of mixing by using various sols having different particle sizes and to increase the durability of the metal and the sol- So that the durability of the battery can be further improved.
아울러, 상기 물유리의 적용 시, 물유리를 혼합졸과 혼합 후 메탄올과 서서히 혼합하여, 격한 반응에 의한 겔화를 방지하는 등 그 제조효율을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.Further, in the application of the water glass, water glass can be mixed with the mixed sol and then slowly mixed with methanol to prevent gelation due to a violent reaction, thereby improving the production efficiency.
본 발명은 무기질 세라믹 코팅제 조성물에 있어서, 무기질 결합제 100 중량부에 대하여, 기능성 충진제 7 ~ 12 중량부, 물유리 3 ~ 10 중량부, 융점조절제 5 ~ 10 중량부 및 안료 1 ~ 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.The inorganic ceramic coating composition according to the present invention comprises 7 to 12 parts by weight of a functional filler, 3 to 10 parts by weight of water glass, 5 to 10 parts by weight of a melting point adjusting agent, and 1 to 3 parts by weight of a pigment, based on 100 parts by weight of the inorganic binder By weight based on the total weight of the inorganic ceramic coating composition.
여기서, 상기 무기질 결합제는 입자크기가 각기 다른 다양한 졸을 포함하는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 화학식이 RnSiX4-n인 실란 화합물 40 ~ 50 중량부와, 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80중량%를 혼합한 실리카 졸 20~25 중량부와, 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄 10 ~ 20 중량%에 물 80 ~ 90 중량%를 혼합한 알루미나 졸 15 ~ 20 중량부 및, 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 지르코니아 10 ~ 20중량%에 물 80 ~ 90 중량%를 혼합한 지르코니아 졸 15~20 중량부로 이루어지며, 상기 실란의 화학식 RnSiX4-n에서 X는 서로 같거나 다르고, 가수분해 가능한 기 또는 히드록시기이고, 라디칼 R은 서로 같거나 다르고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내고, n은 0, 1 또는 2인 실란이 하나 이상 사용되는 것이 바람직하다.More preferably, the inorganic binder includes 40 to 50 parts by weight of a silane compound having the formula R n SiX 4-n , and a powder having a particle size of 0.2 to 1.0 μm. 20 to 25 parts by weight of silica sol mixed with 20 to 40% by weight of silicon oxide and 60 to 80% by weight of water and 10 to 20% by weight of powdered aluminum oxide having a particle size of 0.2 to 1.0 μm with 80 to 90% by weight of water made by 15-20 parts by weight of alumina sol, 0.2 ~ 1.0㎛ particle size of the zirconia powder 10 to 20 parts of zirconia sol for 15 to 20 parts by weight water a mixture of 80 to 90% by weight% by weight of the silane of formula R n SiX 4-n wherein X is the same or different and is a hydrolyzable group or a hydroxy group, the radicals R are the same or different and each represents hydrogen or an alkyl group having less than 10 carbon atoms and n is 0 or 1 or 2, Is preferably used.
아울러, 상기 물유리는, 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트, 소듐실리케이트, 포타슘실리케이트, 지르코늄실리케이트, 마그네슘실리케이트 또는 티타늄 실리케이트 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 특정 제조방법이나 종류에 한정하지 않고 이미 공지된 다양한 방법으로 제조된 다양한 종류의 물유리를 사용할 수 있다.It is preferable that the water glass is used alone or in combination of two or more among lithium silicate, potassium silicate, sodium silicate, potassium silicate, zirconium silicate, magnesium silicate or titanium silicate, but the present invention is not limited thereto, And various kinds of water glass manufactured by various known methods can be used.
한편, 상기 물유리는 졸혼합물과 혼합 후 메탄올과 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the water glass is preferably mixed with the sol mixture and then mixed with methanol.
그리고, 상기 기능성 충진제는, 티탄산칼륨, 알루미나 또는 천연광물인 토르말린, 황토, 견운모, 자수정, 생광석, 죽탄, 의왕석, 귀양석, 흑요석, 맥반석, 광명석, 용암, 귀신석 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하고, 상기 융점조절제는, 장석 또는 운모 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 충진제 및 융점조절제의 사용이 가능하다.The functional filler may be selected from the group consisting of potassium titanate, alumina or natural minerals such as tourmaline, ocher, sericite, amethyst, ore ore, bamboo, quartz, oval, obsidian, The above-mentioned melting point adjusting agent is preferably used either alone or in combination with feldspar or mica. However, the present invention is not limited thereto and various known fillers and melting point adjusting agents can be used.
본 발명은 입자크기가 각기 다른 다양한 졸을 포함하는 무기질 결합제, 기능성 충진제, 물유리, 융점조절제 및 안료를 포함하여 이루어짐으로써, 입자크기가 각기 다른 다양한 졸(sol)을 사용하여 혼합 조밀도를 증대시키고, 여기에 물유리를 혼합하여 금속의 내구성 및 졸 간의 결합력을 증대시키며, 이로 인해 코팅제의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention includes inorganic binders including various sols having different particle sizes, functional fillers, water glass, a melting point adjuster, and pigments to increase mixing density using various sols having different particle sizes And water glass is mixed therewith to increase the durability of the metal and the bonding force between the sols, thereby further improving the durability of the coating agent.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In order to achieve the above-mentioned effects, the present invention relates to an inorganic ceramic coating composition comprising water glass, and only a part necessary for understanding the technical structure of the present invention will be explained, and the description of other parts will not be deviated from the gist of the present invention It will be omitted.
이하 본 발명에 따른 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the inorganic ceramic coating composition according to the present invention will be described in detail.
본 발명은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여, 기능성 충진제 7 ~ 12 중량부, 물유리 3 ~ 10 중량부, 융점조절제 5 ~ 10 중량부 및 안료 1 ~ 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by comprising 7 to 12 parts by weight of a functional filler, 3 to 10 parts by weight of water glass, 5 to 10 parts by weight of a melting point adjusting agent, and 1 to 3 parts by weight of a pigment, based on 100 parts by weight of the inorganic binder.
본 발명에서 무기질 결합제는 코팅막의 내구성, 내마모성과 같은 기계적 물성과 내식성과 같은 화학적 물성 및 열전도율을 향상시키기 위한 것으로서, 무기질 결합제의 혼합량은 100 중량부인 것이 바람직하며, 특히, 본 발명에서 사용되는 무기질 결합제는 입자크기(평균 입경)가 각기 다른 다양한 졸을 포함하여 그 혼합 조밀도를 증대시킨다.In the present invention, the inorganic binder is used for improving chemical properties such as mechanical properties such as durability and abrasion resistance of a coating film and corrosion resistance, and thermal conductivity. The mixing amount of the inorganic binder is preferably 100 parts by weight, Includes various sols having different particle sizes (average particle diameters) to increase the mixing density.
구체적으로, 상기 무기질 결합제는 실란 화합물 40 ~ 50 중량부, 실리카 졸 20 ~ 25중량부, 알루미나 졸 15 ~ 20 중량부 및 지르코니아 졸 15 ~ 20 중량부로 이루어진다.Specifically, the inorganic binder comprises 40 to 50 parts by weight of a silane compound, 20 to 25 parts by weight of a silica sol, 15 to 20 parts by weight of an alumina sol and 15 to 20 parts by weight of a zirconia sol.
상기에서 실란 화합물은 바인더(binder) 역할을 하는 것으로서, 실란 화합물의 혼합량은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 40 ~ 50 중량부인 것이 바람직하다. 실란 혼합물의 혼합량이 상기에서 한정한 범위를 벗어날 경우 실란 화합물과 무기질 혼합물의 결합력의 저하로 고열에서 박리현상이 일어날 우려가 있다.The silane compound serves as a binder, and the mixing amount of the silane compound is preferably 40 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder. If the mixing amount of the silane mixture is out of the range defined above, there is a fear that the peeling phenomenon may occur due to the deterioration of the bonding force between the silane compound and the inorganic mixture.
그리고, 상기 실란 화합물은 화학식이 RnSiX4-n인 실란 또는 그로부터 파생된 올리고머를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 화학식 RnSiX4-n에서 X는 서로 같거나 다르고, 가수분해 가능한 기 또는 히드록시 기이고, 라디칼 R은 서로 같거나 다르고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내고, n은 0, 1 또는 2인 실란이 하나 이상 사용된다.The silane compound is preferably a silane of the formula R n SiX 4-n or an oligomer derived therefrom. In the formula R n SiX 4-n , X is the same or different from each other and is a hydrolyzable group or a hydrolyzable group And the radicals R are the same or different from each other and represent hydrogen, an alkyl group having less than 10 carbon atoms, and n is 0 or 1 or 2, respectively.
상기에서 실리카 졸은 무정질 실리카 미립자가 수중에서 콜로이드 미립자를 형성하여 실란 화합물과 화학반응으로 결합되는 것으로서, 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 20 ~ 25 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. 실리카 졸의 혼합량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 실란 화합물의 결합력의 약화로 물성이 저하될 우려가 있다.In the silica sol described above, the amorphous silica fine particles form colloidal fine particles in water and are chemically bonded to the silane compound. It is preferable that 20 to 25 parts by weight of the amorphous silica fine particles are mixed with 100 parts by weight of the inorganic binder. When the mixing amount of the silica sol is out of the above range, the bonding force of the silane compound may be weakened and the physical properties may be deteriorated.
그리고 상기 실리카 졸은 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 분산매로 물 60 ~ 80 중량%를 혼합시켜 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 혼합물의 량을 적절히 조절하여 사용할 수 있다.Preferably, the silica sol is used by mixing 20 to 40% by weight of powdered silicon oxide (SiO 2 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 μm with 60 to 80% by weight of water as a dispersion medium. If necessary, It can be used properly.
상기에서 알루미나 졸은 낮은 온도에서 우수한 소결 밀도를 형성하여 도막의 표면경도, 내마모성, 내구성과 같은 기계적 특성과 내알칼리성, 내식성과 같은 화학적 특성을 강화시키기는 역할을 하는 것으로, 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 15 ~ 20 중량부인 것이 바람직하다. 알루미나 졸의 혼합량이 15 중량부 미만이 될 경우 소결 밀도가 떨어져 도막의 물리적 화학적 특성이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우 도막의 소결 밀도의 향상으로 물리적 화학적 특성은 향상될 수 있지만 소결 밀도의 향상으로 도리어 도막의 표면이 변형될 우려가 있다.The alumina sol forms an excellent sintered density at a low temperature to enhance mechanical properties such as surface hardness, abrasion resistance, durability, and chemical properties such as alkali resistance and corrosion resistance of the coating film. In 100 parts by weight of the inorganic binder Is preferably 15 to 20 parts by weight. When the amount of the alumina sol is less than 15 parts by weight, the sintered density may decrease and the physical and chemical properties of the coating film may deteriorate. When the amount of the alumina sol is more than 20 parts by weight, the physical and chemical properties of the coating film may be improved, There is a fear that the surface of the coating film may be deformed by the improvement of the density.
그리고 상기 알루미나 졸은 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄(Al2O3) 10 ~ 20 중량%에 분산매로 물 80 ~ 90 중량%를 혼합시켜 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 혼합물의 량을 적절히 조절하여 사용할 수 있다.The alumina sol is preferably used by mixing 10 to 20% by weight of powdered aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 μm with 80 to 90% by weight of water as a dispersion medium. Can be used by appropriately adjusting the amount.
상기에서 지르코니아 졸은 소결시 높은 강도와 경도로 인해 온도변화에 강하여 내열성과 내식성과 같은 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 15 ~ 20 중량부인 것이 바람직하다. 지르코니아 졸의 혼합량이 15 중량부 미만이 될 경우 강도 및 경도의 저하로 물성이 저하될 우려가 있고, 지르코니아 졸의 혼합량이 20 중량부를 초과할 경우 강도 및 경도의 물성은 향상될 수 있지만 충격력이 약해질 우려가 있다.The zirconia sol is resistant to a temperature change due to high strength and hardness during sintering and enhances physical properties such as heat resistance and corrosion resistance, and is preferably 15 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder. When the mixing amount of the zirconia sol is less than 15 parts by weight, the physical properties may be deteriorated due to the decrease in strength and hardness. When the mixing amount of the zirconia sol is more than 20 parts by weight, the physical properties such as strength and hardness can be improved. There is a risk of it becoming dangerous.
그리고 상기 지르코니아 졸은 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 지르코니아(ZrO2) 10 ~ 20 중량%에 분산매로 물 80 ~ 90 중량%를 혼합시켜 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 혼합물의 량을 적절히 조절하여 사용할 수 있다.The zirconia sol is preferably used by mixing 10 to 20% by weight of powdered zirconia (ZrO 2 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 μm with 80 to 90% by weight of water as a dispersion medium. Can be adjusted.
본 발명에서 기능성 충진제는 실란 화합물과 무기질 혼합물 사이에서 도막의 크랙을 방지하고 점도를 조절하여 도막의 물리적 화학적 특성을 개선시키는 역할을 하는 것으로서, 기능성 충전제의 혼합량은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 7~12 중량부인 것이 바람직하다. 기능성 충진제의 혼합량이 7 중량부 미만이 될 경우 도막의 광택이나 접착력의 저하가 우려되고, 12 중량부를 초과할 경우 도막의 표면이 거칠게 되는 등 오히려 악영향이 발생할 우려가 있다.In the present invention, the functional filler plays a role of improving the physical and chemical properties of the coating film by preventing cracking of the coating film between the silane compound and the inorganic mixture and controlling the viscosity thereof. The mixing amount of the functional filler is preferably 7 - 12 parts by weight. If the mixing amount of the functional filler is less than 7 parts by weight, the gloss and adhesion of the coating film may be lowered. If the mixing amount exceeds 12 parts by weight, the surface of the coating film may be roughened.
그리고 상기에서 사용하는 기능성 충진제는 티탄산칼륨과 알루미나 또는 토르말린, 황토, 견운모, 자수정, 생광석, 죽탄, 의왕석, 귀양석, 흑요석, 맥반석, 광명석, 용암, 귀신석 중에서 1종 또는 그 이상을 선택한 혼합물을 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 충진제를 사용할 수 있다.The functional fillers used herein include one or more of potassium titanate and alumina or tourmaline, ocher, sericite, amethyst, ore, bamboo, quartz, quartz, obsidian, quartz, It is preferable to use the selected mixture, but not limited thereto, and various fillers well known in the art can be used.
한편, 기능성 충진제는 입자형태가 침상 또는 판상으로 되어 있어, 결합제 사이에서 도막의 크랙을 방지하거나 코팅제의 점도를 조절해 주는 역할을 하는 것에 장점이 있다.On the other hand, the functional filler is advantageous in that it has a needle-shaped or plate-like shape and prevents cracking of the coating film between the binders or controls the viscosity of the coating agent.
본 발명에서 물유리는 금속의 내구성 및 졸 간의 결합력을 증대시키기 위해 첨가되는 것으로, 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트, 소듐실리케이트, 포타슘실리케이트, 지르코늄실리케이트, 마그네슘실리케이트 또는 티타늄 실리케이트 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 특정 제조방법이나 종류에 한정하지 않고 이미 공지된 다양한 방법으로 제조된 다양한 종류의 물유리를 사용할 수 있다. In the present invention, water glass is added to increase the durability of metal and the bonding force between sols. It is used in combination of lithium silicate, potassium silicate, sodium silicate, potassium silicate, zirconium silicate, magnesium silicate or titanium silicate However, the present invention is not limited thereto, and various kinds of water glass manufactured by various known methods can be used without being limited to a specific manufacturing method or kind.
한편, 상기 물유리의 함량이 3 중량부 미만일 경우, 내구성 및 졸 간 결합력 향상 효과가 미비할 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우 도막의 상태변화 및 저장 안정성이 저하될 우려가 있다.On the other hand, if the content of the water glass is less than 3 parts by weight, the durability and the solubility improving effect may be insufficient. If the content is more than 10 parts by weight, there is a possibility that the state of the coating film and the storage stability are lowered.
아울러, 상기 물유리는, 격한 반응에 의해 겔화가 진행되는데 이를 방지하기 위하여 사전에 졸혼합 용액과 물유리를 혼합한 후 교반하면서 메탄올을 서서히 투입하도록 한다. (예를 들면 메탄올과 물유리가 1 : 1 ~ 10 : 1 중량비).In addition, in order to prevent gelation of the water glass due to a violent reaction, the sol mixed solution and water glass are mixed in advance, and methanol is gradually added while stirring. (For example, methanol and water glass in a weight ratio of 1: 1 to 10: 1).
본 발명에서 융점조절제는 도막을 소결시켜 코팅막을 형성할 때 혼합물의 용융상태를 낮추어 보다 저온에서 도막을 형성시키는 역할을 하는 것으로서, 융점조절제의 혼합량은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 5 ~ 10 중량부인 것이 바람직하다. 융점조절제의 혼합량이 5 중량부 미만이 될 경우 코팅막을 형성할 때 소결온도가 상승할 우려가 있고, 10 중량부를 초과할 경우 상대적으로 기타 혼합물의 혼합량 부족으로 소성시 도막이 흘러 온도 저하시 수축현상의 발생으로 인해 도리어 도막의 밀도가 저하될 우려가 있다.In the present invention, the melting point adjusting agent serves to form a coating film at a lower temperature by lowering the melting state of the mixture when the coating film is formed by sintering the coating film. The mixing amount of the melting point adjusting agent is 5 to 10 weight parts per 100 parts by weight of the inorganic binder . If the mixing amount of the melting point adjusting agent is less than 5 parts by weight, the sintering temperature may rise when the coating layer is formed. If the mixing amount exceeds 10 parts by weight, the coating layer may flow due to the insufficient mixing amount of other mixture. There is a fear that the density of the coating film may be lowered due to the occurrence of the film.
상기에서 사용되는 융점조절제는 장석 또는 운모 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 충진제 및 융점조절제의 사용이 가능하다.The melting point adjusting agent used herein is preferably used alone or in combination with feldspar or mica. However, the present invention is not limited thereto and various known fillers and melting point adjusting agents can be used.
그리고 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물은 코팅층의 색상을 내기 위해 안료를 사용하며, 안료의 혼합량은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 1 ~ 3 중량부인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서 안료의 사용량은 상기에서 한정한 바 있지만 안료의 색상 또는 소비자의 요구나 제조자의 필요에 따라 상기에서 정한 범위에만 반드시 한정되는 것은 아니고 안료의 채도, 명도 등에 따라 적절히 조정되어 질 수 있고, 그리고 안료의 종류는 특별히 한정하는 것은 아니고 통상적인 안료 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.In the ceramic coating composition according to the present invention, a pigment is used for coloring the coating layer, and the mixing amount of the pigment is preferably 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder. The amount of the pigment to be used in the present invention is not limited to the range defined above depending on the color of the pigment, the demand of the consumer or the needs of the manufacturer, but may be appropriately adjusted according to the saturation, brightness, etc. of the pigment , And the kind of the pigment is not particularly limited, and it can be appropriately selected from ordinary pigments and used.
한편, 본 발명에서 세라믹 코팅층의 두께는 20 ~ 60㎛인 것이 바람직하며,세라믹 코팅층의 두께가 20㎛ 미만이 될 경우 코팅막의 소결 밀도의 한계로 내구성, 내마모성과 같은 기계적 물성과 내식성과 같은 화학적 물성이 저하될 우려가 있고, 세라믹 코팅막의 두께가 60㎛을 초과할 경우 기계적 화학적 물성은 향상되지만 그에 따른 효과가 미약하다.Meanwhile, in the present invention, the thickness of the ceramic coating layer is preferably 20 to 60 占 퐉. When the thickness of the ceramic coating layer is less than 20 占 퐉, the coating film has a limitation on the sintering density and the chemical properties such as durability and abrasion resistance, If the thickness of the ceramic coating film exceeds 60 탆, the mechanical and chemical properties are improved, but the effect is insufficient.
즉, 본 발명은 입자크기가 각기 다른 다양한 졸(sol)을 사용하여 혼합 조밀도를 증대시키고, 여기에 물유리를 혼합하여 금속의 내구성 및 졸 간의 결합력을 증대시킴으로써, 코팅제의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.That is, according to the present invention, various densities of sols having different particle sizes are used to increase mixing densities, and water glass is mixed therewith to increase the durability of the metal and the binding force between the sols, thereby further improving the durability of the coating agent .
이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited by the examples.
1. 무기질 세라믹 코팅제 조성물의 제조1. Preparation of inorganic ceramic coating composition
(제조예 1)(Production Example 1)
무기질 결합제 100 중량부에 대하여, 기능성 충진제인 티탄산칼륨 7 중량부, 물유리인 리튬실리케이트 10 중량부, 융점조절제인 장석 5 중량부 및 안료 1 중량부를 혼합하여 무기질 세라믹 코팅제를 제조하였다. 이때, 상기 무기질 결합제는, 화학식이 RnSiX4-n인 실란 화합물 50 중량부와, 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 40 중량%에 물 60 중량%를 혼합한 실리카 졸 20 중량부와, 0.2㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄 10 중량%에 물 90 중량%를 혼합한 알루미나 졸 15 중량부 및, 1.0㎛ 입자크기의 분말 지르코니아 10 중량%에 물 90 중량%를 혼합한 지르코니아 졸 15 중량부로 이루어지되, 상기 실란 화합물은 화학식 RnSiX4-n에서 X는 서로 같고, 가수분해 가능한 기이고, 라디칼 R은 서로 같고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내고, n은 1인 실란을 사용하였다.7 parts by weight of potassium titanate as a functional filler, 10 parts by weight of lithium silicate as water glass, 5 parts by weight of feldspar as a melting point adjuster and 1 part by weight of a pigment were mixed with 100 parts by weight of an inorganic binder to prepare an inorganic ceramic coating agent. The inorganic binder was prepared by mixing 50 parts by weight of a silane compound having the formula R n SiX 4-n , 20 parts by weight of silica sol mixed with 60% by weight of water and 40% by weight of powdered silicon oxide having a particle size of 1.0 μm, 15 parts by weight of alumina sol mixed with 10% by weight of powdered aluminum oxide particles having a particle size of 10 mu m and 90% by weight of water, and 15 parts by weight of zirconia sol mixed with 10% by weight of powder zirconia having a particle size of 1.0 mu m and 90% , The silane compound is a silane of the formula R n SiX 4-n wherein X is the same and is a hydrolyzable group, the radicals R are the same, hydrogen, an alkyl group having less than 10 carbon atoms, and n is 1.
(제조예 2)(Production Example 2)
무기질 결합제 100 중량부에 대하여, 기능성 충진제인 알루미나 12 중량부, 물유리인 소듐실리케이트 3 중량부를 혼합하고, 메탄올을 서서히 투입한 후, 융점조절제인 운모 10 중량부 및 안료 3 중량부를 혼합하여 무기질 세라믹 코팅제를 제조하였다. 이때, 상기 무기질 결합제는, 화학식이 RnSiX4-n인 실란 화합물 40 중량부와, 0.2㎛ 입자크기의 분말 산화규소 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 실리카 졸 25 중량부와, 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 알루미나 졸 20 중량부 및, 0.2㎛ 입자크기의 분말 지르코니아 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 지르코니아 졸 20 중량부로 이루어지되, 상기 실란 화합물은 화학식 RnSiX4-n에서 X는 서로 같고, 가수분해 가능한 기이고, 라디칼 R은 서로 같고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내고, n은 1인 실란을 사용하였다.12 parts by weight of alumina as a functional filler and 3 parts by weight of sodium silicate as water glass were added to 100 parts by weight of the inorganic binder, and then methanol was slowly added thereto. Then, 10 parts by weight of mica as a melting point controlling agent and 3 parts by weight of pigment were mixed to prepare an inorganic ceramic coating . The inorganic binder was prepared by mixing 40 parts by weight of a silane compound represented by the formula R n SiX 4-n , 25 parts by weight of silica sol mixed with 20% by weight of powdery silicon oxide having a particle size of 0.2 μm and 80% by weight of water, 20 parts by weight of an alumina sol mixed with 20% by weight of powdered aluminum oxide particles having a particle size of 10 mu m and 80% by weight of water, and 20 parts by weight of a zirconia sol mixed with 20% by weight of powdery zirconia having a particle size of 0.2 mu m and 80% , The silane compound is a silane of the formula R n SiX 4-n wherein X is the same and is a hydrolyzable group, the radicals R are the same, hydrogen, an alkyl group having less than 10 carbon atoms, and n is 1.
2. 세라믹 코팅 금속의 제조2. Manufacture of ceramic coated metal
(실시예 1)(Example 1)
상기 제조예 1에 따른 무기질 세라믹 코팅제를 노즐 구경 1.2㎜의 스프레이 건(gun)을 사용하여 압력 7㎏/㎤ 하에서 20㎛ 두께로 알루미늄판 표면에 코팅한 후, 200℃의 온도에서 60분 동안 소결시켜 코팅층을 형성하였다.The inorganic ceramic coating material according to Preparation Example 1 was coated on the aluminum plate surface with a thickness of 20 탆 at a pressure of 7 kg / cm 3 using a spray gun having a nozzle diameter of 1.2 mm and sintered at a temperature of 200 캜 for 60 minutes To form a coating layer.
(실시예 2)(Example 2)
상기 제조예 2에 따른 무기질 세라믹 코팅제를 노즐 구경 1.2㎜의 스프레이 건(gun)을 사용하여 압력 7㎏/㎤ 하에서 40㎛ 두께로 알루미늄판 표면에 코팅한 후, 200℃의 온도에서 60분 동안 소결시켜 코팅층을 형성하였다.The inorganic ceramic coating material according to Preparation Example 2 was coated on the aluminum plate surface with a spray gun having a nozzle diameter of 1.2 mm at a pressure of 7 kg / cm 3 to a thickness of 40 탆 and sintered at a temperature of 200 캜 for 60 minutes To form a coating layer.
(실시예 3)(Example 3)
상기 제조예 1에 따른 무기질 세라믹 코팅제를 노즐 구경 1.2㎜의 스프레이 건(gun)을 사용하여 압력 7㎏/㎤ 하에서 60㎛ 두께로 알루미늄판 표면에 코팅한 후, 200℃의 온도에서 60분 동안 소결시켜 코팅층을 형성하였다.The inorganic ceramic coating material according to Preparation Example 1 was coated on the aluminum plate surface with a spray gun having a nozzle diameter of 1.2 mm at a pressure of 7 kg / cm 3 to a thickness of 60 탆 and sintered at a temperature of 200 캜 for 60 minutes To form a coating layer.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
실시예 1과 동일하게 제조하되, 제조예 1에 따른 무기질 세라믹 코팅제에서 다양한 졸을 사용하지 않고 단일 입자크기를 가지는 실리카졸(1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 40 중량%에 물 60 중량%를 혼합한 실리카 졸)만을 사용하였으며, 물유리를 첨가하지 않았다.Except that various sols were not used in the inorganic ceramic coating agent according to Production Example 1 except that silica sol having a single particle size (60 wt% of water was mixed with 40 wt% of powder silicon oxide having a particle size of 1.0 mu m, Only one silica sol) was used and no water glass was added.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
실시예 2와 동일하게 제조하되, 제조예 2에 따른 무기질 세라믹 코팅제에서 다양한 졸을 사용하지 않고 단일 입자크기를 가지는 실리카졸(0.2㎛ 입자크기의 분말 산화규소 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 실리카 졸)만을 사용하였으며, 물유리를 첨가하지 않았다.Except that various sols were not used in the inorganic ceramic coating agent according to Production Example 2 except that silica sol having a single particle size (mixed with 20 wt% of powder silicon oxide having a particle size of 0.2 mu m and 80 wt% Only one silica sol) was used and no water glass was added.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
실시예 3과 동일하게 제조하되, 제조예 1에 따른 무기질 세라믹 코팅제에서 다양한 졸을 사용하지 않고 단일 입자크기를 가지는 실리카졸(1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 40 중량%에 물 60 중량%를 혼합한 실리카 졸)만을 사용하였으며, 물유리를 첨가하지 않았다.Except that various sols were not used in the inorganic ceramic coating agent according to Production Example 1 except that silica sol having a single particle size (60 wt% of water and 40 wt% of powder silicon oxide having a particle size of 1.0 mu m Only one silica sol) was used and no water glass was added.
2. 측정방법 및 평가2. Measurement method and evaluation
상기 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3에 대하여 아래의 시험방법에 의해 도막 강도, 내구성, 내수성, 내식성을 측정하여 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.The coating strength, durability, water resistance and corrosion resistance of the above Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were measured by the following test methods, and the results are shown in Table 1.
1) 도막 강도, 내수성(내비등수성 시험에 따름), 내식성 시험은 KSD 8303의 알루미늄 및 알루미늄 합금의 양극산화 도장 복합 피막의 측정방법에 따라 측정하여 평가하였다.1) Coating strength, water resistance (according to aqueous test such as sea water resistance), and corrosion resistance test were measured and evaluated according to the measurement method of anodic oxidation coated composite coating of aluminum and aluminum alloy of KSD 8303.
2) 내구성 시험은 BS 7069/1998에 따라 내마모성을 측정하되, 코팅층이 형성된 시편을 3M 7447 스코치브라이트(scotchbrite)에 놓고 4.5kg의 하중으로 좌우 왕복시켜 코팅층이 벗겨지는 사이클(cycle) 수를 측정하여 평가하였다.2) The durability test was carried out by measuring the abrasion resistance according to BS 7069/1998, placing the specimen with the coating layer on 3M 7447 scotchbrite, and reciprocating with a load of 4.5 kg to measure the cycle number of peeling off of the coating layer Respectively.
division
실시예
Example
비교예
Comparative Example
상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 사용된 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제는, 비교예 1 내지 3에서 사용된 무기질 세라믹 코팅제에 비하여 도막강도, 내구성, 내식성 드이 우수할 뿐만 아니라, 특히 내구성이 매우 우수함을 알 수 있다. 이는 입자크기가 각기 다른 다양한 졸(sol)을 사용하여 혼합 조밀도를 증대시키고, 여기에 물유리를 혼합하여 금속의 내구성 및 졸 간의 결합력을 증대시킴으로써, 코팅제의 내구성이 향상된 것으로 판단된다.As shown in Table 1 above, the inorganic ceramic coating agent containing water glass used in Examples 1 to 3 of the present invention is superior in coating strength, durability and corrosion resistance to inorganic ceramic coating agents used in Comparative Examples 1 to 3 Not only that, but also the durability is particularly excellent. It is considered that the durability of the coating is improved by increasing the mixing density by using various sols having different particle sizes and increasing the durability of the metal and the bonding force between the sols by mixing water glass.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제 조성물의 우수성에 대하여 상기의 실시예를 통해 상세히 설명하였지만 본 발명은 상기의 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 치환, 변형 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the excellentness of the inorganic ceramic coating composition containing water glass according to the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above-mentioned constitution, It will be understood that various changes, substitutions and alterations can be made herein without departing from the scope of the invention.
Claims (5)
무기질 결합제 100 중량부에 대하여, 기능성 충진제 7 ~ 12 중량부, 물유리 3 ~ 10 중량부, 융점조절제 5 ~ 10 중량부 및 안료 1 ~ 3 중량부로 이루어지되,
상기 무기질 결합제는 화학식이 RnSiX4-n인 실란 화합물 40 ~ 50 중량부와, 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80중량%를 혼합한 실리카 졸 20~25 중량부와, 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄 10 ~ 20 중량%에 물 80 ~ 90 중량%를 혼합한 알루미나 졸 15 ~ 20 중량부 및, 0.2 ~ 1.0㎛ 입자크기의 분말 지르코니아 10 ~ 20중량%에 물 80 ~ 90 중량%를 혼합한 지르코니아 졸 15~20 중량부로 이루어지며, 상기 실란의 화학식 RnSiX4-n에서 X는 서로 같거나 다르고, 가수분해 가능한 기 또는 히드록시기이고, 라디칼 R은 서로 같거나 다르고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내고, n은 0, 1 또는 2인 실란이 하나 이상 사용되고,
상기 물유리는 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트, 소듐실리케이트, 포타슘실리케이트, 지르코늄실리케이트, 마그네슘실리케이트 또는 티타늄 실리케이트 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하되, 메탄올과 혼합하여 사용하며,
상기 기능성 충진제는, 티탄산칼륨, 알루미나 또는 천연광물인 토르말린, 황토, 견운모, 자수정, 생광석, 죽탄, 의왕석, 귀양석, 흑요석, 맥반석, 광명석, 용암, 귀신석 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하고,
상기 융점조절제는, 장석 또는 운모 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 물유리가 포함된 무기질 세라믹 코팅제 조성물.
In the inorganic ceramic coating composition,
7 to 12 parts by weight of a functional filler, 3 to 10 parts by weight of water glass, 5 to 10 parts by weight of a melting point adjusting agent and 1 to 3 parts by weight of a pigment, based on 100 parts by weight of an inorganic binder,
Wherein the inorganic binder is a mixture of 40 to 50 parts by weight of a silane compound represented by the formula R n SiX 4 -n , 20 to 40% by weight of powdery silicon oxide having a particle size of 0.2 to 1.0 탆 and 60 to 80% 15 to 20 parts by weight of alumina sol mixed with 10 to 20% by weight of powdered aluminum oxide having a particle size of 0.2 to 1.0 탆 and 80 to 90% by weight of water, and powdery zirconia 10 having a particle size of 0.2 to 1.0 탆 To 20% by weight of water and 80 to 90% by weight of water, wherein X in the silane of the formula R n SiX 4-n is the same or different from each other and is a hydrolyzable group or a hydroxy group, The radicals R are the same or different from each other and represent hydrogen or an alkyl group having less than 10 carbon atoms, n is 0 or 1 or 2 silane,
The water glass may be used alone or in combination with at least one of lithium silicate, potassium silicate, sodium silicate, potassium silicate, zirconium silicate, magnesium silicate, or titanium silicate,
The functional filler may be selected from the group consisting of potassium titanate, alumina or natural minerals such as tourmaline, loess, sericite, amethyst, ore ore, bamboo, quartz, gold ore, obsidian, Therefore,
Wherein the melting point adjusting agent is used alone or in combination with feldspar or mica.
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