KR101816268B1 - 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제는 IPA(이소프로필알콜) 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부의 비율로 증류수가 혼합된 용매와 MTMS(메틸트리메톡시 실란)와 PTMS(페닐트리메톡시 실란)가 혼합된 실란 모노머, 비닐계 실란과 아미노계 실란이 혼합된 실란 커플링제, 및 실록산 오일을 포함하는 용질을 혼합하여 구성되되, 상기 용매 100 중량부에 대하여, 상기 MTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 PTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 비닐계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 아미노계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 실록산 오일은 7 내지 15 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

Description

이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제 및 그 제조장치{An Easy Cleaning type Antifouling Ceramic Coating Material and Manufacturing Device thereof}

본 발명은 이지 클리닝 타입의 방오 세라믹 코팅제 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 코팅층의 표면에 치밀한 구조의 실란 네트워크를 형성함으로써 오염물질의 부착이 방지하는 방오 특성이 우수할 뿐만 아니라 오염물질이 부착된 경우에도 물세척 등을 통하여 오염물질의 제거가 용이한 이지 클리닝(easy-cleaning) 특성을 구비한 방오 세라믹 코팅제 및 그 제조장치에 관한 것이다.

주택이나 빌딩과 같이 콘크리트 구조물로 이루어지는 건축물의 경우 환경이나 미학적인 측면을 고려하여 외벽 및 내벽에 금속, 타일, 목재 또는 석재 재질의 마감재를 부착한 후 그 표면의 손상을 방지하기 위하여 마감재의 표면에 보호용 도막재를 도포하는 것이 일반적이다.

종래에는 이러한 도막재로서 페인트를 주로 사용하였으나, 최근에는 환경 호르몬과 같은 환경적 위해 요소를 최소화하고 마감재의 재질감을 외부로 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 마감재의 표면 손상을 방지할 수 있도록 투명하고 어느 정도의 표면 경도를 가진 코팅제를 사용하는 추세이다.

이를 위하여, 하기 [문헌 1] 등에는 실란과 같은 세라믹 재질을 이용한 투명 재질의 코팅제에 관한 내용이 개시되어 있는데, 이러한 세라믹 코팅제의 경우 대부분 소수성을 가지는 실란 모노머를 이용하여 견고한 실란 네트워크를 형성함으로써 오염물질의 부착을 방지하고 표면의 손상을 방지하도록 구성된다.

그러나, 종래 기술에 따른 실란계 코팅제의 경우 주재료로 사용되는 소수성의 실란 모노머가 휘발성이기 때문에 코팅층의 건조 과정에서 쉽게 휘발됨으로써 코팅층 표면의 치밀성과 견고성이 저하되어 방오성이 저하될 뿐만 아니라 오염물질이 부착된 경우 오염물질이 코팅층의 표면에 쉽게 스며들어 그 제거가 용이하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래 기술에 따른 코팅제의 경우 용질과 용매를 혼합하는 공정이 교반기 내부에서 수 시간 동안 교반날개를 회전시키는 방식으로 이루어지기 때문에 혼합 공정에 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 용매내에 용질의 분포가 균일하지 못하게 되어 코팅층의 표면 특성을 더욱 취약하게 하는 문제점이 있었다.

[문헌 1] 한국등록특허 제10-0912388호(2009. 8. 19. 공고)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 실란계 코팅제의 주재료인 소수성 실란 모노머가 반응성 실란과의 반응에 의해 코팅층으로부터 휘발되는 것을 최소화하여 코팅층 표면의 치밀성과 견고성을 현저히 향상시킴으로써 오염물질의 부착을 방지하는 코팅층의 방오성을 향상시킴은 물론, 오염물질이 부착된 경우에도 코팅층의 표면에 스며드는 것을 방지하여 상기 오염물질의 제거가 현저히 용이한 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 세라믹 코팅제를 제조하는 경우 고속으로 유동되는 용질-용매 혼합 용액의 운동 에너지와 충돌 에너지에 의하여 용질과 용매를 미립화시킴으로써 상기 용질과 용매의 혼합이 현저히 균일하게 이루어지고 실란 네트워크 형성을 위한 반응 면적을 증가시켜 코팅층의 방오성과 오염물질 제거 능력을 보다 더 향상시킬 수 있는 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제는 IPA(이소프로필알콜) 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부의 비율로 증류수가 혼합된 용매와 MTMS(메틸트리메톡시 실란)와 PTMS(페닐트리메톡시 실란)가 혼합된 실란 모노머, 비닐계 실란과 아미노계 실란이 혼합된 실란 커플링제, 및 실록산 오일을 포함하는 용질을 혼합하여 구성되되, 상기 용매 100 중량부에 대하여, 상기 MTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 PTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 비닐계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 아미노계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 실록산 오일은 7 내지 15 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치는 IPA(이소프로필알콜) 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부의 비율로 증류수가 혼합된 용매가 수용되고 내부에 회전하는 교반날개가 설치된 교반장치부, 상기 교반장치부로부터 용매를 인출하여 고속으로 유동시키면서 용질공급원으로부터 공급되는 용질과 상기 용매를 1차적으로 혼합하여 1차 혼합용액으로 배출하는 한 쌍의 용액순환부, 및 상기 용액순환부에서 배출되는 1차 혼합용액을 방사상으로 분산시켜 분사하는 한 쌍의 분산노즐이 서로 대향하도록 내부에 설치되고, 상기 분사되는 1차 혼합용액의 충돌에 의해 용질과 용매를 2차적으로 혼합하여 상기 교반장치부로 재주입하는 용액혼합부를 포함하되, 상기 용질은 MTMS(메틸트리메톡시 실란)와 PTMS(페닐트리메톡시 실란)가 혼합된 실란 모노머, 비닐계 실란과 아미노계 실란이 혼합된 실란 커플링제, 및 실록산 오일을 포함하는 혼합물이고, 상기 용매 100 중량부에 대하여, 상기 MTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 PTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 비닐계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 아미노계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 실록산 오일은 7 내지 15 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용액순환부 각각은, 일측 단부가 교반장치부와 연통되고 타측 단부가 상기 분산노즐과 연통되는 용액순환관, 상기 용액순환관을 통해 상기 교반장치부의 용매를 인출하여 유동시키기 위하여 상기 용액순환관의 중도 일측에 설치된 순환펌프, 상기 용액순환관을 유동하는 용매를 고속으로 유동시키기 위하여 용액순환관 내부에서 상기 순환펌프와 분산노즐 사이에 설치된 고속노즐, 및 상기 용액순환관에 용질을 공급하기 위하여 상기 고속노즐의 후방에서 용액순환관에 연결된 용질주입관을 포함하되, 상기 용질은 고속으로 유동하는 용매에 의한 벤츄리 효과(Ventury effect)에 의하여 상기 용액순환관으로 유입되어 용매와 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용액순환부 각각은, 상기 용액순환관의 내부에서 용질주입관과 분산노즐 사이에 설치되고, 용매의 유동방향과 대향하도록 내부에 공간이 형성된 컵 형상의 오버플로우어(over flower) 부재를 더 포함하되, 상기 고속노즐과 용질주입관을 통과하면서 혼합된 용질과 용매는 오버플로우 부재의 내부 공간에 채워진 후 상기 용액순환관의 내측면과 오버플로우 부재의 외측면 사이의 간극을 통해 오버플로우되는 과정에서 추가적으로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제는 실란계 코팅제의 주재료인 MTMS와 PTMS와 같은 소수성 실란 모노머에 비닐계 실란과 아미노계 실란과 같은 반응성 실란 커플링제를 혼합하여 구성되기 때문에 상기 실란 모노머와 반응성 실란 커플링제의 반응에 의해 코팅층의 건조 단계에서 실란 모노머가 휘발되는 것을 최소화하여 코팅층 표면의 치밀성과 견고성을 현저히 향상시킴으로써 오염물질의 부착을 방지하는 코팅층의 방오성을 향상시킴은 물론, 오염물질이 부착된 경우에도 코팅층의 표면에 스며드는 것을 방지하여 상기 오염물질의 제거가 현저히 용이해지는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치는 상기 세라믹 코팅제를 제조하는 경우 고속으로 유동되는 용질-용매 혼합 용액의 운동 에너지와 충돌 에너지에 의하여 용질과 용매를 미립화시킴으로써 상기 용질과 용매의 혼합이 현저히 균일하게 이루어지고 실란 네트워크 형성을 위한 반응 면적을 증가시켜 코팅층의 방오성과 오염물질 제거 능력을 보다 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치에 관한 전체 구성을 설명하기 위한 도면,
도2는 도1에 도시한 장치에 적용된 용액 순환부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면, 및
도3은 도2의 A-A부에 대한 확대 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치에 관한 전체 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 도1에 도시한 장치에 적용된 용액 순환부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도3은 도2의 A-A부에 대한 확대 단면도이다.

본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제는 실란 네트워크를 형성하기 위한 소수성 실란 모노머, 실란 네트워크 형성시 상기 실란 모노머와 결합하여 소수성 실란 모노머의 휘발성을 감소시키는 실란 커플링제, 및 기타 코팅층의 도막 특성을 향상시키기 위한 기능성 참가제를 포함하여 구성되는 용질을 혼합한 후, 상기 용질 혼합물을 후술하는 본 발명에 따른 코팅제 제조장치를 이용하여 용매와 혼합하는 방식으로 제조된다.

이때, 상기 실란 모노머는 메틸트리메톡시 실란(MTMS), 디메틸디메톡시 실란(DMDMS), 메틸트리부톡시 실란(MTBS), 테트라메톡시 실란, 페닐트리메톡시 실란(PTMS), 테트라에톡시실란, 디에틸디메톡시 실란 및 페닐트리에톡시 실란 등을 포함할 수 있으며, 상기 물질들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에서는 일예로서 상기 실란 모노머로 메틸트리메톡시 실란(MTMS)과 페닐트리메톡시 실란(PTMS)을 혼합하여 사용하는데, 상기 메틸트리메톡시 실란과 페닐트리메톡시 실란(PTMS)은 비반응성 유기 실란으로써, 소수성을 나타내기 때문에 발수성과 방오성을 제공할 수 있다.

특히, 상기 페닐트리메톡시 실란(PTMS)은 온도에 안정적인 성질을 가지고 있기 때문에 상기 메틸드리메톡시 실란과 혼합하여 사용할 경우 발수성과 방오성을 제공할 뿐만 아니라, 제조된 코팅제가 온도에 안정적인 성질을 지니도록 하는 효과를 추가적으로 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성되는 실란 모노머는 추후 증류수를 포함하는 용매와 혼합되는 과정에서 실란 모노머의 말단기가 가수분해됨으로써 -Si-O-Si-O-의 골격구조를 가지는 실란 네트워크를 형성하게 되는데, 이와 같은 골격구조를 가지는 본 발명에 따른 세라믹 코팅제의 경우 종래 -C-O-C-O- 골격구조를 가지는 유기 코팅제에 비하여 결합에너지가 크기 때문에 코팅층 표면이 견고해짐으로써 내부식성, 내스크래치성 및 내약품성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은 방식으로 실란 네트워크를 형성하는 상기 소수성 실란 모노머는 코팅층의 표면을 견고하게 하고 발수성과 방오성을 가지는 장점은 있으나, 휘발성을 가지고 있기 때문에 코팅제의 도포후 건조과정에서 휘발됨으로써 코팅층 표면의 전체적인 견고성과 치밀성을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 본 발명에서는 이들 실란 모노머가 형성하는 실란 네트워크의 -Si-O- 기본 골격구조에 쉽게 결합되는 관능기를 가진 반응성 실란을 첨가하는 것을 특징으로 하는데, 이와 같이 첨가된 반응성 실란은 실란 모노머와 결합하여 실란 모노머의 휘발성을 저감시키기 때문에 실란 네트워크를 견고하고 치밀하게 유지시킴으로써 코팅층의 방오 특성 및 오염물질 부착시에도 코팅층 표면에 오염물질이 스며드는 것을 방지하여 그 제거가 현저히 용이할 수 있게 된다.

이때, 사용될 수 있는 실란 커플링제는 에폭시계 실란, 아미노계 실란, 비닐계 실란, 메타아크릴계 실란 등의 반응성 실란 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 혼합한 혼합물일 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 실란 커플링제는 비닐트리클로로실란, 트리메톡시비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실에틸)트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 디에톡시-3-글리시독시프로필메틸실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필디메톡시메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필디에톡시메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리에톡시실란 등이 있다.

본 실시예에서는 일예로서 상기 실란 커플링제 중 반응성이 우수한 비닐계 실란과 아미노계 실란을 사용하는데, 구체적으로는 비닐트리메톡시 실란과 아미노프로필트리메톡시 실란을 사용하였다.

이와 같은 물질의 조합은 상기 비닐트리메톡시실란(비닐 실란)과 아미노프로필트리메톡시실란(아미노 실란)등 우수한 계면 접착성을 가지면서 상기 형성된 실란 네트워크를 더욱 치밀하게 만들어 포집기능을 가질 수 있도록 하는 것으로, 실란 커플링 반응을 통하여 상기 Si-O 반복 단위에 부착된다.

상술한 바와 같은 실란 모노머와 실란 커플링제 이외에 코팅층의 특성을 향상시키기 위하여 여러 가지 기능성 첨가제가 용질 혼합물에 더 첨가될 수 있는데, 실란 네트워크를 더욱 치밀하게 하고 내약품성과 내부식성을 향상시키기 위하여 소디움메틸 실리코네이트를 더 첨가할 수도 있다.

또한, 실란 모노머의 가수분해를 위해 산금속촉매를 사용되는 것이 바람직한데, 상기 산금속촉매는 인산금속촉매, 염산금속촉매 및 인산-염산 복합촉매 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 제조되는 코팅층이 우수한 계면 접착성을 가짐과 동시에 이형성을 제공하여 오염물 제거를 보다 손쉽게 할 수 있도록 실록산 오일을 더 첨가할 수 있으며, 상기 실록산 오일은 폴리디메틸실록산, 폴리메틸하이드로겐실록산, 알킬아릴실리콘오일 등이 사용될 수 있다.

이때, 상기 실록산 오일은 이형성을 제공할 뿐만 아니라 상온에서 경화할 수 있는 성질을 가지고 있으므로, 상기 실록산 오일을 첨가할 경우 추후 경화 시 별도로 열을 가하거나, 오랜 시간 방치하지 않더라도 상기 세라믹 코팅재가 상온에서 효과적으로 경화될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 방오성을 향상시키기 위하여 아산화구리, 황화 아연, 아연 피리치온 또는 구리 피리치온과 같은 금속 첨가제를 더 사용할 수 있고, 상기 기재 표면의 부식을 방지하기 위하여 아연, 알루미늄, 칼륨, 리튬, 칼슘, 나트륨 또는 구리와 같은 금속첨가제가 더 첨가될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 용질은 에탄올(EtOH), 이소프로필알콜(IPA), 메탄올(MeOH), t-부틸알콜(t-BA) 등과 같은 알코올류와 증류수가 혼합된 용매와 혼합되는 과정에서 전술한 방식으로 실란 모노머의 말단기가 가수분해되면서 치밀한 구조의 실란 네트워크를 형성하게 되는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 용매로서 이소프로필알콜(IPA)과 증류수의 혼합물을 사용하였다.

이때, 상기 용매는 IPA(이소프로필알콜) 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부의 비율로 증류수가 혼합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용매에 혼합되는 용질의 경우 본 실시예에서는 일예로서 MTMS(메틸트리메톡시 실란)와 PTMS(페닐트리메톡시 실란)가 혼합된 실란 모노머, 비닐계 실란과 아미노계 실란이 혼합된 실란 커플링제, 및 실록산 오일과 기타 촉매와 같은 첨가제를 혼합하여 구성하였다.

이때, 상기 용질은 각각 상기 용매 100 중량부에 대하여, MTMS는 7 내지 15 중량부, PTMS는 7 내지 15 중량부, 비닐계 실란은 3 내지 8 중량부, 아미노계 실란은 3 내지 8 중량부, 실록산 오일은 7 내지 15 중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 용질과 용매를 상호 혼합하여 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제를 제조하기 위한 장치를 도1 내지 도3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제 제조장치는 상술한 용질과 용매를 빠른 시간내에 균일하게 혼합시키고, 각 성분들을 미립화시켜 실란 네트워크를 형성하기 위한 반응 면적을 증가시키기 위한 것으로서 용매가 수용되고 내부에 회전하는 교반날개가 설치된 교반장치부(10), 상기 교반장치부(10)로부터 용매를 인출하여 고속으로 유동시키면서 용질공급원(미도시)으로부터 공급되는 용질과 상기 용매를 1차적으로 혼합하여 1차 혼합용액으로 배출하는 한 쌍의 제1,2용액순환부(20,30), 상기 제1,2용액순환부(20,30)에서 배출되는 1차 혼합용액을 2차적으로 혼합하여 상기 교반장치부(10)로 재주입하는 용액혼합부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 교반장치부(10)는 내부에 용매가 수용되는 밀폐된 하우징 형상의 제1반응용기(11), 상기 제1반응용기(11)의 일측에 설치된 구동모터(12), 및 상기 구동모터에 의해 회전하면서 내부에 수용된 용매(또는 용질과 용매가 혼합된 이후에는 혼합용액)를 교반하는 교반날개(13)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제1용액순환부(20)는 일측 단부가 제1반응용기(11)의 제1배출구(14a)와 연통되고 타측 단부가 상기 용액혼합부(50)와 연통되는 제1용액순환관(21), 상기 제1용액순환관(21)을 통해 상기 제1반응용기(11)의 용매를 인출하여 유동시키기 위하여 상기 제1용액순환관(21)의 중도 일측에 설치된 제1순환펌프(22), 상기 제1용액순환관(21)을 유동하는 용매를 고속으로 유동시키기 위하여 제1용액순환관(21) 내부에서 상기 제1순환펌프(22)와 용액혼합부(50) 사이에 설치된 제1고속노즐(23), 및 상기 제1용액순환관(21)에 용질을 공급하기 위하여 상기 제1고속노즐(23)의 후방에서 제1용액순환관(21)에 연결된 제1용질주입관(41)을 포함하여 구성된다.

마찬가지로, 상기 제2용액순환부(30)는 일측 단부가 제1반응용기(11)의 제2배출구(14b)와 연통되고 타측 단부가 상기 용액혼합부(50)와 연통되는 제2용액순환관(31), 상기 제2용액순환관(31)을 통해 상기 제1반응용기(11)의 용매를 인출하여 유동시키기 위하여 상기 제2용액순환관(31)의 중도 일측에 설치된 제2순환펌프(32), 상기 제2용액순환관(31)을 유동하는 용매를 고속으로 유동시키기 위하여 제2용액순환관(31) 내부에서 상기 제2순환펌프(32)와 용액혼합부(50) 사이에 설치된 제2고속노즐(33), 및 상기 제2용액순환관(31)에 용질을 공급하기 위하여 상기 제2고속노즐(33)의 후방에서 제2용액순환관(31)에 연결된 제2용질주입관(42)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1,2용질주입관(41,42)은 외부의 용질공급원(미도시)으로부터 용질을 공급하기 위한 것으로서, 각각 제1,2고속노즐(23,33)을 통과하면서 용매가 고속으로 유동할 때 용액순환관(21,31)과 용질주입관(41,42)의 연결부의 압력이 순간적으로 저하되는 이른바 벤츄리 효과(Ventury effect)에 의하여 용액순환관(21,31) 내부로 용질이 유입되어 용매와의 혼합이 이루어진다.

또한, 이와 같이 고속으로 유동하는 용매는 유동특성이 난류이기 때문에 상술한 바와 같이 유입되는 용질은 용매에 신속하고 균일하게 혼합될 수 있다.

또한, 상기 제1,2용액순환부(20,30)는 각각 제1,2오버플로우어(over flower) 부재(24,34)를 더 포함되도록 구성될 수 있는데, 상기 제1,2오버플로우어 부재(24,34)는 각각 상기 제1,2용액순환관(21,31)의 내부에서 제1,2용질주입관(41,42)과 용액혼합부(50) 사이에 설치되고 일예로서 용매의 유동방향과 대향하도록 내부에 공간이 형성된 컵 형상으로 이루어진다.

상기와 같은 구성에 의하여 상기 제1,2고속노즐(23,33)과 제1,2용질주입관(41,42)을 통과하면서 혼합된 용질과 용매는 제1,2오버플로우 부재(24,34)의 내부 공간에 채워진 후 상기 제1,2용액순환관(21,31)의 내측면과 제1,2오버플로우 부재(24,34)의 외측면 사이의 간극을 통해 오버플로우되는 과정에서 추가적으로 더 혼합될 수 있기 때문에 용질이 용매 내부에 더욱 신속하게 균일하게 혼합될 수 있도록 한다.

이때, 상기 제1오버플로우 부재(24)는 도3에 도시한 바와 같이 복수의 접합돌기(24a)에 의하여 제1용액순환관(21)에 결합되어 있고, 상기 접합돌기(24a)가 형성되지 않은 제1오버플로우 부재(24)의 외측면 단부와 제1용액순환관(21)의 내측면 사이의 간극(24b)을 통하여 용질과 용매의 혼합용액의 오버플로우가 이루어지는데, 이러한 구성은 제2오버플로우 부재(34)의 경우도 마찬가지이다.

한편, 상기 용액혼합부(50)는 제1,2용액순환부(20,30)에서 혼합된 용질과 용매의 혼합용액을 추가적으로 미립화하고 혼합하기 위한 장치로서 하우징 형상의 제2반응용기(51), 상기 제2반응용기(51)의 양측면에 서로 대향하도록 설치되고 각각 상기 제1,2용액순환관(21,31)의 타측 단부와 연통되는 제1,2분산노즐(52,53), 및 상기 제2반응용기(51)에서 혼합된 용질과 용매의 혼합용액을 상기 제1반응용기로 재주입하는 용액재주입관(54)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1,2분산노즐(52,53)은 각각 제1,2용액순환관(21,31)에서 배출되는 용질과 용매의 혼합용액을 방사상으로 분산시켜 분사시키는 기능을 수행하는데, 상기 제1,2용액순환관(21,31)에서 배출되는 용질-용매 혼합용액은 유동 속도를 가지고 메쉬 형태의 제1,2분산노즐(52,53)을 통과하는 과정에서 용질 및 용매 입자의 미립화 및 혼합이 이루어지고 서로 대향하는 방향으로 분사되어 충돌하는 과정에서 추가적인 용질 및 용매 입자의 미립화 및 혼합이 이루어지게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치는 고속으로 유동되는 용질-용매 혼합 용액의 운동 에너지와 충돌 에너지에 의하여 용질과 용매를 복수 회 미립화시키고 혼합하도록 구성되기 때문에 상기 용질과 용매의 혼합이 현저히 균일하게 이루어지고 실란 네트워크 형성을 위한 반응 면적을 증가시켜 코팅층의 방오성과 오염물질 제거 능력을 보다 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치는 미리 정해진 비율로 용질과 용매가 혼합될 때까지 계속해서 제1,2용액순환부(20,30)를 작동시키기 때문에 종래 기술과 대비할 때 현저히 빠른 시간내에 용질과 용매의 균일한 혼합이 이루어지는 장점이 있다.

다만, 가장 처음으로 제1,2용액순환부를 통해 인출되는 용액은 제1반응용기(11)의 내부에 수용된 용매이고 그 다음부터는 용질과 용매의 혼합용액이나 본 명세서의 상세한 설명 및 특허청구범위에서는 설명의 편의와 발명 이해의 편의를 위하여 제1,2용액순환부를 통해 인출되는 용액은 모두 용매하고 표현하기로 한다.

10 : 메인 교반장치부 11 : 제1교반기
20,30 : 제1,2용액 순환부 21,31 : 제1,2용액 순환관
22,32 : 제1,2순환펌프 23,23 : 제1,2고속노즐
24,34 : 제1,2오버플로우어 41,42 : 제1,2용질주입관
50 : 예비 교반장치부 51 : 제2교반기
52,53 : 제1,2분산노즐 54 : 용액 재주입관

Claims (4)

1. IPA(이소프로필알콜) 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부의 비율로 증류수가 혼합된 용매가 수용되고 내부에 회전하는 교반날개가 설치된 교반장치부;
   상기 교반장치부로부터 용매를 인출하여 고속으로 유동시키면서 용질공급원으로부터 공급되는 용질과 상기 용매를 1차적으로 혼합하여 1차 혼합용액으로 배출하는 한 쌍의 용액순환부; 및
   상기 용액순환부에서 배출되는 1차 혼합용액을 방사상으로 분산시켜 분사하는 한 쌍의 분산노즐이 서로 대향하도록 내부에 설치되고, 상기 분사되는 1차 혼합용액의 충돌에 의해 용질과 용매를 2차적으로 혼합하여 상기 교반장치부로 재주입하는 용액혼합부를 포함하되,
   상기 용질은 MTMS(메틸트리메톡시 실란)와 PTMS(페닐트리메톡시 실란)가 혼합된 실란 모노머, 비닐계 실란과 아미노계 실란이 혼합된 실란 커플링제, 및 실록산 오일을 포함하는 혼합물이고,
   상기 용매 100 중량부에 대하여, 상기 MTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 PTMS는 7 내지 15 중량부, 상기 비닐계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 아미노계 실란은 3 내지 8 중량부, 상기 실록산 오일은 7 내지 15 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 용액순환부 각각은,
   일측 단부가 교반장치부와 연통되고 타측 단부가 상기 분산노즐과 연통되는 용액순환관;
   상기 용액순환관을 통해 상기 교반장치부의 용매를 인출하여 유동시키기 위하여 상기 용액순환관의 중도 일측에 설치된 순환펌프;
   상기 용액순환관을 유동하는 용매를 고속으로 유동시키기 위하여 용액순환관 내부에서 상기 순환펌프와 분산노즐 사이에 설치된 고속노즐; 및
   상기 용질공급원으로부터 공급되는 용질을 상기 용액순환관에 공급하기 위하여 상기 고속노즐의 후방에서 용액순환관에 연결된 용질주입관을 포함하되,
   상기 용질은 고속으로 유동하는 용매에 의한 벤츄리 효과(Ventury effect)에 의하여 상기 용액순환관으로 유입되어 용매와 혼합되는 것을 특징으로 하는 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 용액순환부 각각은,
   상기 용액순환관의 내부에 오버플로우어(over flower) 부재를 더 포함하되,
   상기 오버플로우어(over flower) 부재는 각각 상기 용질주입관과 분산노즐 사이에 설치되고, 용매의 유동방향과 대향하도록 내부에 공간이 형성된 컵 형상이고,
   상기 고속노즐과 용질주입관을 통과하면서 혼합된 용질과 용매는 상기 오버플로우어 부재의 내부 공간에 채워진 후 상기 용액순환관의 내측면과 오버플로우어 부재의 외측면 사이의 간극을 통해 오버플로우되는 과정에서 추가적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제의 제조장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따른 제조장치에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 이지 클리닝 방오 세라믹 코팅제.
   

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