KR102160897B1 - Room temperature curing coating composition for peelable film coating having antibacterial property and coating method using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 상온에서 경화가 가능하며 박리 가능한 항균성 코팅 필름을 형성할 수 있는 항균성 필름형 코팅제 조성물 및 이를 이용한 항균성 코팅 필름의 시공방법에 관한 것이다.The present invention is curable at room temperature and relates to an antimicrobial film-type coating composition capable of forming a peelable antimicrobial coating film, and a construction method of an antimicrobial coating film using the same.
최근 신종플루, 메르스, 지카 바이러스, 슈퍼 박테리아와 같은 신종 전염병과 함께 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 여파로 감염 우려가 커지며 위생, 청결 관리에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 국민들의 일상생활도 크게 변하고 있는데, 자발적인 사회적 거리두기뿐만 아니라 방역을 위한 소독, 살균, 항균 제품의 판매가 급증하고 있다.In the wake of the new coronavirus infection (Corona 19), along with new infectious diseases such as H1N1 flu, MERS, Zika virus, and super bacteria, concerns about infection are growing, and interest in hygiene and cleanliness is constantly increasing. The daily life of the people is also changing greatly, and sales of disinfection, sterilization, and antibacterial products for quarantine as well as voluntary social distancing are increasing rapidly.
항균 제품은 스프레이형 형태가 널리 사용되고 있으며, 가정에서는 변기, 핸드폰, 식탁, 리모콘, 문 손잡이 등이나, 공공 시설이나 다중 이용시설의 엘리베이터 버튼, 손잡이, 책상 등 교차 감염 위험이 높은 곳에 사용되고 있다. 이러한 스프레이형 항균 제품은 사용이 간편하다는 장점이 있으나, 항균 효과가 지속적이지 못하며 일시적이라는 문제가 있다. 또한, 스프레이 분사 후 환기가 잘 안될 경우 인체의 호흡기에 악영향을 미칠 수 있다.Antibacterial products are widely used in the spray-type form, and are used in homes where there is a high risk of cross-infection such as toilets, cell phones, dining tables, remote controls, door handles, elevator buttons, handles, and desks in public facilities or multi-use facilities. These spray-type antibacterial products have the advantage of being easy to use, but there is a problem that the antibacterial effect is not continuous and is temporary. In addition, poor ventilation after spraying may adversely affect the human respiratory system.
또한, 스프레이형과 함께 사람의 손이 닿는 부위에 항균 필름을 부착하여 간접 접촉을 최소화하는 방식이 함께 사용되고 있다. In addition, a spray type and a method of minimizing indirect contact by attaching an antibacterial film to a portion of the human hand are used together.
항균 필름은 기재 필름 상에 항균성을 갖는 필름을 적층하고, 상기 기재 필름의 아래에 점착층을 형성한 후, 시트 형태로 붙여 시공하고 있으며, 스프레이 대비 보다 지속적인 항균 효과를 갖는다고 할 수 있다. 그러나, 필름 형태로 적용되기 때문에 그 적용 분야가 편평한 판형에 국한되어 다양한 제품에 적용이 불가능하다. 또한, 항균 필름의 사용 후 제거를 위해 떼어낼 경우 점착층에 의해 깨끗이 항균 필름이 제거되지 않거나 일부 제품 표면에 끈적거리는 잔유물이 존재하는 문제가 있다. 또한, 내구성이나 내용제성이 낮아 세정액 등으로 항균 필름을 닦아낼 경우 항균 효과가 크게 낮아진다.The antibacterial film is constructed by laminating a film having antibacterial properties on a base film, forming an adhesive layer under the base film, and then pasting it in a sheet form, and it can be said that it has a more sustained antibacterial effect than spray. However, since it is applied in the form of a film, its application field is limited to a flat plate shape, so it cannot be applied to various products. In addition, when the antibacterial film is removed for removal after use, there is a problem that the antibacterial film is not removed cleanly by the adhesive layer or sticky residues exist on the surface of some products. In addition, the durability and solvent resistance are low, so when the antibacterial film is wiped with a cleaning solution, the antibacterial effect is greatly reduced.
항균 스프레이의 경우 제품의 형상에 관계없이 사용 가능하나, 액상이라는 점에 의해 전자 제품 등의 일부 재질에 적용이 불가능하다. 또한, 항균 필름의 경우, 주로 전자제품 등에 이미 재단된 상태로 시판되어 적용하고 있으며, 나무나 석재 등 재질에 부착이 불가능할 뿐만 아니라 그 형상 또한 매우 제한적이다.Antibacterial spray can be used regardless of the shape of the product, but it cannot be applied to some materials such as electronic products due to its liquid form. In addition, in the case of antibacterial films, they are commercially available and applied mainly to electronic products, etc., and they cannot be attached to materials such as wood or stone, and their shape is also very limited.
따라서, 제품의 재질 및 형상에 관계 없이 적용 가능하며, 적용하는 동안 우수한 항균 효과를 유지할 뿐만 아니라 사용 후 제거가 용이한 새로운 제품이 개발이 시급한 상황이다.Therefore, it is urgent to develop a new product that can be applied regardless of the material and shape of the product, and not only maintains excellent antibacterial effect during application, but is also easy to remove after use.
이에 본 출원인은 스프레이 등의 도장이 가능하여 제품의 형상이나 재질에 관계 없이 코팅이 가능하고, 코팅 필름을 형성하는 동안 항균 효과를 유지하며, 사용 후 필요시 박리가 가능한 조성물을 개발하고자 연구를 수행한 결과, 무기계 및 유기계 수지를 포함하는 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물을 개발하였고, 상기 항균 코팅제 조성물이 코팅 후 상온 경화가 가능하여 사용이 간편하고, 항균 효과를 비롯한 각종 보호막으로서의 기능을 함께 가질 뿐만 아니라 필요시 깨끗하게 박리가 가능함을 확인하였다.Therefore, the applicant of the present invention conducts research to develop a composition that can be coated with spray, etc., regardless of the shape or material of the product, maintains the antibacterial effect while forming the coating film, and can be peeled off when necessary after use. As a result, an organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition including inorganic and organic resins was developed, and the antimicrobial coating composition is easy to use because it can be cured at room temperature after coating, and has functions as various protective films including antibacterial effects. In addition to having it, it was confirmed that it can be removed cleanly if necessary.
따라서, 본 발명은 박리 가능한 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a peelable room temperature curable organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition.
또한, 본 발명은 박리 가능한 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물로 제조된 친환경 항균성 코팅 필름을 제공한다.In addition, the present invention provides an eco-friendly antibacterial coating film made of a peelable room temperature curable organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition.
본 발명은 코팅 필름 형성을 통해 제품의 표면을 보호하고, 상기 코팅 필름의 박리가 가능하도록, 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물을 제공한다. The present invention provides a room temperature curing organic/inorganic hybrid antimicrobial film-type coating composition to protect the surface of a product through formation of a coating film and to enable peeling of the coating film.
이때 상기 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물은 무기계 수지 조성물, 유기계 수지 조성물, 및 항균제를 포함하며, 상기 무기계 수지 조성물이 실록산 가교 결합된 구조로 세라믹 미립자를 포함하고, 상기 유기계 수지 조성물은 수분산 아크릴계 수지 및 수용성 폴리우레탄 수지를 포함한다.At this time, the organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition includes an inorganic resin composition, an organic resin composition, and an antimicrobial agent, and the inorganic resin composition includes ceramic fine particles in a structure in which siloxane crosslinked, and the organic resin composition is dispersed in water. And acrylic resins and water-soluble polyurethane resins.
또한, 상기 무기계 수지 조성물과 유기계 수지 조성물이 경화에 의해 3차원 망상 구조 사이에 선상 폴리머가 침투된 구조를 형성한다.Further, the inorganic resin composition and the organic resin composition are cured to form a structure in which a linear polymer penetrates between a three-dimensional network structure.
또한, 본 발명은 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물을 제품 표면에 도포 후 상온 경화를 수행하는, 항균성 필름형 코팅제를 이용한 시공방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a construction method using an antibacterial film-type coating agent for performing room temperature curing after applying a room temperature-curable organic/inorganic hybrid antimicrobial film-type coating composition to a product surface.
본 발명에 따른 항균 코팅제 조성물은 친환경 항균 코팅 필름을 형성할 수 있는 것으로, 제품이 부착되는 동안 우수한 항균 효과를 유지하고, 제품의 표면에 항균 코팅 필름을 형성한 후 지속적인 항균 효과의 기능과 함께 필요시 박리 가능하여 제거가 가능하다는 장점이 있다. The antibacterial coating composition according to the present invention is capable of forming an eco-friendly antibacterial coating film, which maintains an excellent antibacterial effect while the product is attached, and is required with a function of continuous antibacterial effect after forming an antibacterial coating film on the surface of the product. There is an advantage that it can be removed because it can be peeled off.
또한, 탈취성, 유해물질 분해성능을 부여하여 인체에 유해한 세균 증식을 억제하고, 유해가스를 차단할 수 있으며, 석면 및 방사능 물질과 같은 위험 물질에 대한 오염을 차단할 수 있다. 더불어, 기체 투과성을 가지면서도, 내수성, 내마모성, 내오염성, 내열성, 내약품성으로 인해 보호막으로서의 성능이 우수하다.In addition, by providing deodorization and decomposition of harmful substances, it is possible to inhibit the growth of bacteria harmful to the human body, block harmful gases, and block contamination of dangerous substances such as asbestos and radioactive substances. In addition, while having gas permeability, it has excellent performance as a protective film due to water resistance, abrasion resistance, contamination resistance, heat resistance, and chemical resistance.
특히, 상온에서 경화가 가능하여 별도의 가열 장치나 UV 조사 없이도 코팅 필름의 형성이 가능할 뿐만 아니라 화학적 및 물리적으로 제품에 대한 영향을 주지 않는다. In particular, since it can be cured at room temperature, it is possible to form a coating film without a separate heating device or UV irradiation, and it does not chemically and physically affect the product.
더불어, 수계 용제의 사용에 따라 시공시 작업 환경에 대한 유해성 문제에서 자유로울 수 있으며, 제품의 재질, 형태 및 크기에 관련없이 코팅 필름의 형성이 가능한 이점이 있다.In addition, according to the use of a water-based solvent, it is possible to be free from the problem of harmfulness to the work environment during construction, and there is an advantage that a coating film can be formed regardless of the material, shape, and size of the product.
본 발명은 제품의 재질 및 형상에 관계 없이 적용 가능하며, 적용하는 동안 우수한 항균 효과를 유지할 뿐만 아니라 필요시 제거가 가능한 친환경 항균 코팅 필름을 제조할 수 있는 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물을 제시한다.The present invention can be applied regardless of the material and shape of the product, and the room temperature curable organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition capable of producing an eco-friendly antibacterial coating film that can be removed when necessary as well as maintaining excellent antibacterial effect during application. Present.
상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물은 무기계 수지 조성물과 유기계 수지 조성물이 혼합되고, 경화 과정 중 이들 사이의 결합 반응이 일어나 유기계가 갖는 특성과 함께 무기계가 갖는 특성을 동시에 갖는 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 형성한다.Room temperature curing organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition is an organic/inorganic hybrid that has both the characteristics of the organic system and the characteristics of the inorganic system by mixing the inorganic resin composition and the organic resin composition, and a bonding reaction between them during the curing process To form an antibacterial coating film.
이하 각 조성을 상세히 설명한다.Each composition will be described in detail below.
무기계 수지 조성물Inorganic resin composition
본 발명에 따른 무기계 수지 조성물은 세라믹 미립자, 실란 커플링제, 증점제, 이소프로필 알코올 및 물을 혼합하여 상기 실란 커플링제가 가수 분해에 의해 실록산 가교 결합된 구조로 세라믹 분말 표면을 개질시킨 조성을 포함한다.The inorganic resin composition according to the present invention includes a composition in which ceramic fine particles, a silane coupling agent, a thickener, isopropyl alcohol, and water are mixed to modify the surface of the ceramic powder into a structure in which the silane coupling agent is crosslinked with siloxane by hydrolysis.
상기 가수분해 반응은 다음 반응식 1과 같다.The hydrolysis reaction is shown in Scheme 1 below.
(반응식 1)(Scheme 1)
- Si(OR)n + XH2O → Si(OR)n-x + X ROH-Si(OR)n + XH 2 O → Si(OR) nx + X ROH
세라믹 미립자 분말은 이산화규소, 이산화티탄, 알루미노실리케이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 상기 세라믹 분말은 솔리드 또는 중공형의 구형 입자일 수 있으며, 평균입자크기가 2~20㎛인 것을 사용한다. The ceramic fine particle powder may be one selected from the group consisting of silicon dioxide, titanium dioxide, aluminosilicate, and combinations thereof. The ceramic powder may be solid or hollow spherical particles, and those having an average particle size of 2 to 20 μm are used.
상기 이산화규소 및 이산화티탄은 소광 효과가 있으며, 2~5㎛의 입자인 것을 사용하고, 알루미노실리케이트는 단열성 증가 효과가 있으며 중공형의 입자를 사용하는 것이 바람직하고 이때 그 크기는 5~20㎛인 것을 사용한다. 이들은 제품의 종류 및 보호막의 목적에 따라 적절히 선정하여 사용할 수 있다.The silicon dioxide and titanium dioxide have a quenching effect, and particles of 2 to 5 μm are used, and the aluminosilicate has an effect of increasing thermal insulation, and it is preferable to use hollow particles, the size of which is 5 to 20 μm. Use what is. These can be appropriately selected and used according to the type of product and the purpose of the protective film.
실란 커플링제는 가수분해 반응을 통하여 실록산 가교결합된 구조를 형성하고, 이러한 구조는 상기 세라믹 분말 표면의 수산기와 결합되어 세라믹 분말의 분산이 용이하고 화학적으로 안정된 상태가 되도록 한다. 이러한 실란 커플링제로서는 메틸트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 에폭시실란, 아미노실란, 페닐실란, 테트라에톡시실란, 및 글리시딜옥시트리트리메톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하기로 알콕시실란 계열의 실란 커플링제가 사용된다. 상기 알콕시실란 물질은 분자 구조 내에 반응성기인 알콕시와 실란기를 동시에 가지고 있어 수소 결합에 의해 쉽게 3차원 망목 구조로 전환이 가능하다. 상기 3차원 망목 구조의 결합은 견고하게 결합하기 때문에 매우 높은 경도를 가지게 되며, 이러한 결합 구조가 강한 결합을 이룰 수 있다는 장점이 있다. The silane coupling agent forms a siloxane crosslinked structure through a hydrolysis reaction, and this structure is combined with a hydroxyl group on the surface of the ceramic powder so that dispersion of the ceramic powder is easy and chemically stable. As such a silane coupling agent, at least one selected from the group consisting of methyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, epoxysilane, aminosilane, phenylsilane, tetraethoxysilane, and glycidyloxytrimethoxysilane. It is desirable. More preferably, an alkoxysilane-based silane coupling agent is used. The alkoxysilane material has both alkoxy and silane groups, which are reactive groups in the molecular structure, and can be easily converted into a three-dimensional network structure by hydrogen bonding. Since the bonding of the three-dimensional network structure is firmly bonded, it has a very high hardness, and this bonding structure has the advantage of being able to achieve a strong bond.
증점제는 메틸셀룰로스(methyl cellulose) 또는 하이드록시 에틸셀룰로스(hydroxyethyl cellulose)일 수 있다. 이와 같은 증점제의 사용으로 조성물의 점도를 조절할 수 있다.The thickener may be methyl cellulose or hydroxyethyl cellulose. The viscosity of the composition can be controlled by the use of such a thickener.
용매는 무기계 수지 조성물을 분산 또는 가수분해하기 위한 용제로 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 및 물의 혼합 용매를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며 이와 같은 용매의 사용으로 코팅 필름에 유동성이 부여될 수 있다.The solvent may be a mixed solvent of isopropyl alcohol (IPA) and water as a solvent for dispersing or hydrolyzing the inorganic resin composition, but is not limited thereto, and the use of such a solvent may impart fluidity to the coating film. have.
본 발명에서 상기 무기계 수지 조성물을 이루는 구성 성분과 각각 성분의 최적의 함량비를 살펴보면, 무기계 수지 조성물 100 중량%에 대하여, 세라믹 분말 3 내지 8 중량%, 실란 커플링제 5 내지 15 중량%, 증점제 1 내지 5 중량%, 이소프로필 알코올 40 내지 60 중량%, 물을 잔부를 포함하는 것이 가장 바람직하다.Looking at the optimum content ratio of the constituents constituting the inorganic resin composition and each component in the present invention, based on 100% by weight of the inorganic resin composition, ceramic powder 3 to 8% by weight, silane coupling agent 5 to 15% by weight, thickener 1 It is most preferred to include the balance of 5% by weight to 5% by weight, 40 to 60% by weight of isopropyl alcohol, and water.
세라믹 분말의 함량이 상기 범위 미만이면 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름 형성시 소광 효과 및 내구성이 발휘되기 어려우며, 반대로 상기 범위를 초과할 경우 점도가 급격하게 상승하거나 죽과 같은 겔 현상이 발생하여 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름이 형성되지 않고 부서지는 문제점이 있다. 따라서 무기계 수지 조성물 100 중량%에 대하여, 이산화규소와 이산화티타늄의 혼합 분말의 함량은 3 내지 8 중량%가 바람직하다.If the content of the ceramic powder is less than the above range, it is difficult to exert a quenching effect and durability when forming an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film. On the contrary, if the content of the ceramic powder exceeds the above range, the viscosity increases rapidly or a gel phenomenon such as porridge occurs. There is a problem that the inorganic hybrid antibacterial coating film is not formed and is broken. Therefore, with respect to 100% by weight of the inorganic resin composition, the content of the mixed powder of silicon dioxide and titanium dioxide is preferably 3 to 8% by weight.
또한, 실란 커플링제가 상기 범위 미만이면 유기계 수지 조성물과의 결합이 충분치 않고, 제품 표면에 대한 접착력이 저하되고, 반대로 상기 범위를 초과하면 기포 또는 박리 현상이 발생하는 등 내구성 저하의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 무기계 수지 조성물 100 중량%에 대하여, 실란 커플링제는 5 내지 15 중량%인 것이 바람직하다.In addition, if the silane coupling agent is less than the above range, the bonding with the organic resin composition is insufficient, and the adhesion to the product surface decreases, and if the silane coupling agent exceeds the above range, bubbles or peeling may occur. have. Therefore, it is preferable that the silane coupling agent is 5 to 15% by weight based on 100% by weight of the inorganic resin composition.
또한, 상기 증점제가 상기 범위 미만이면 증점제의 사용으로 인한 점도 상승 효과를 기대하기 어려우며, 반대로 상기 범위를 초과하여 사용할 경우 높은 점도에 의하여 유동성이 크게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 무기계 수지 조성물 100 중량%에 대하여, 증점제는 1 중량% 내지 5 중량%인 것이 바람직하다.In addition, if the thickener is less than the above range, it is difficult to expect a viscosity increase effect due to the use of the thickener. Conversely, if the thickener is used beyond the above range, the fluidity may be greatly reduced due to high viscosity. Therefore, with respect to 100% by weight of the inorganic resin composition, the thickener is preferably 1% by weight to 5% by weight.
또한, 상기 이소프로필 알코올이 상기 범위 미만이면 코팅제 조성물의 반응이 불균일하여 재현성이 떨어질 수 있고, 60 중량%를 초과할 경우 코팅제 조성물의 코팅 필름 형성 능력이 부족한 문제점이 생길 수 있다. 따라서 무기계 수지 조성물 100 중량%에 대하여, 이소프로필 알코올은 40 내지 60 중량%인 것이 바람직하다.In addition, if the isopropyl alcohol is less than the above range, the reaction of the coating composition may be non-uniform, resulting in poor reproducibility, and if it exceeds 60% by weight, the coating composition may have insufficient ability to form a coating film. Therefore, with respect to 100% by weight of the inorganic resin composition, isopropyl alcohol is preferably 40 to 60% by weight.
물은 잔부로 사용하며, 가수분해 반응을 수행하도록 pH를 1 내지 2로 조절되도록 질산을 1~5중량%의 함량으로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.Water is used as the balance, and it is preferable to mix and use nitric acid in an amount of 1 to 5% by weight so that the pH is adjusted to 1 to 2 to perform the hydrolysis reaction.
선택적으로 본 발명의 무기계 수지 조성물에는 다양한 안료를 5 내지 20 중량%의 범위로 포함시킬 수도 있다. 상기 안료의 첨가 유무로 투명 보호층 또는 색상을 가지는 보호층을 형성시킬 수 있다.Optionally, the inorganic resin composition of the present invention may contain various pigments in the range of 5 to 20% by weight. A transparent protective layer or a protective layer having a color may be formed with or without the addition of the pigment.
유기계 수지 조성물Organic resin composition
본 발명의 유기계 수지 조성물은 알킬 메타아크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 불포화 카르본산 단량체, 및 가교성 단량체가 유화 중합된 수분산 아크릴계 수지, 수용성 폴리우레탄 수지, 증점제, 소포제, 접착제 및 잔량의 용매를 포함한다. The organic resin composition of the present invention comprises an alkyl methacrylate, an alkyl acrylate, an unsaturated carboxylic acid monomer, and a water-dispersible acrylic resin obtained by emulsion polymerization of a crosslinkable monomer, a water-soluble polyurethane resin, a thickener, a defoaming agent, an adhesive, and a residual amount of a solvent. do.
본 발명의 수분산 아크릴계 수지 및 수용성 폴리우레탄 수지의 혼합 사용에 따라 상기 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 유연성, 박리성, 내수성을 비롯하여 종래 특허에서의 수지와 달리 별도의 열 또는 UV를 가하지 않더라도 상온 경화를 달성할 수 있을뿐만 아니라 기체 투과성 또한 높일 수 있다.In addition to the flexibility, peelability, and water resistance of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film according to the mixed use of the water-dispersible acrylic resin and water-soluble polyurethane resin of the present invention, unlike the resin in the conventional patent, room temperature even without applying separate heat or UV Not only can curing be achieved, but also gas permeability can be increased.
수분산 아크릴계 수지는 아크릴계 수지가 에멀젼 형태로 존재하는 것을 의미하고, 수용성 폴리우레탄 수지는 폴리우레탄이 물이 용해된 상태로 존재하는 것을 의미한다.The water-dispersible acrylic resin means that the acrylic resin is present in the form of an emulsion, and the water-soluble polyurethane resin means that the polyurethane is present in a state in which water is dissolved.
<수분산 아크릴계 수지><Water-dispersion acrylic resin>
본 발명에 따른 수분산 아크릴계 수지는 에멀젼 형태로, (i) 알킬 메타아크릴레이트, (ii) 알킬 아크릴레이트, (iii) 불포화 카르본산 단량체, 및 (iv) 가교성 단량체를 이용하여 프리 에멀젼을 제조한 후, 이를 두 단계에 걸쳐 투입하여 제조한다.The water-dispersible acrylic resin according to the present invention is in the form of an emulsion, and a free emulsion is prepared using (i) an alkyl methacrylate, (ii) an alkyl acrylate, (iii) an unsaturated carboxylic acid monomer, and (iv) a crosslinkable monomer. After that, it is prepared by putting it in two steps.
알킬 메타크릴레이트는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하기로는 메틸메타크릴레이트를 사용한다. 상기 알킬 메타크릴레이트는 전체 조성물 내에서 30 내지 60 중량%로 사용한다. Alkyl methacrylate is methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2- Ethylhexyl acrylate, octyl methacrylate, decyl methacrylate, dodecyl methacrylate, preferably one or more selected from the group consisting of isobornyl methacrylate, but is not limited thereto. Preferably, methyl methacrylate is used. The alkyl methacrylate is used in an amount of 30 to 60% by weight in the total composition.
알킬 아크릴레이트는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 헵틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 이소데실아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하기로는 부틸아크릴레이트를 사용한다. 상기 알킬 아크릴레이트는 전체 조성물 내에서 35 내지 70 중량%로 사용한다. Alkyl acrylate is methyl acrylate, ethyl acrylate propyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, heptyl acrylate, isooctyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and isodecyl acrylate. It is preferably one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto. Preferably, butyl acrylate is used. The alkyl acrylate is used in an amount of 35 to 70% by weight in the total composition.
불포화 카르본산 단량체는 기재에 대한 부착성 및 응집력을 향상시킬 목적으로 사용한다. 상기 불포화 카르본산 단량체는 아크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 메타크릴산 및 에틸메타크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중 불포화 카본산인 아크릴산 또는 메타크릴산을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 불포화 카르본산은 전체 조성물 내에서 1 내지 10 중량%로 사용한다. The unsaturated carboxylic acid monomer is used for the purpose of improving adhesion and cohesion to the substrate. The unsaturated carboxylic acid monomer is preferably at least one selected from the group consisting of acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, methacrylic acid, and ethyl methacrylic acid, but is not limited thereto. Among these, it is preferable to use acrylic acid or methacrylic acid which is an unsaturated carboxylic acid. The unsaturated carboxylic acid is used in an amount of 1 to 10% by weight in the total composition.
상기 가교성 단량체는 건조 시 가교 효과를 보조하기 위해 사용하는 것으로서 가교화 반응성을 갖고, 높은 열 안정성을 가진다. 상기 가교성 단량체는 글리시딜메타크릴레이트, 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타그릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 및 디비닐벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중 글리시딜 메타크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 가교성 단량체는 전체 조성물 내에서 3 내지 15 중량%로 사용한다.The crosslinkable monomer is used to assist the crosslinking effect upon drying, and has crosslinking reactivity and high thermal stability. The crosslinkable monomers are glycidyl methacrylate, 3-butanediol diacrylate, 1,3-butanediol dimethagrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, allyl acrylic Rate, allyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and preferably one or more selected from the group consisting of divinylbenzene, but limited thereto no. Among these, it is preferable to use glycidyl methacrylate. The crosslinkable monomer is used in an amount of 3 to 15% by weight in the total composition.
아크릴계 에멀젼의 중합 반응은 통상의 유화 중합 방법이 사용될 수 있으나, 반응열 및 중합도 제어를 용이하게 하기 위해 프리에멀젼을 제조한 후, 이를 단계별로 투입하여 중합시킨 후 에이징(aging)하는 공정으로 수행한다. The polymerization reaction of the acrylic emulsion may be performed using a conventional emulsion polymerization method, but after preparing a pre-emulsion in order to facilitate the control of the reaction heat and polymerization degree, the pre-emulsion is added stepwise to polymerize, and then aging is performed.
<제조방법><Manufacturing method>
(프리 에멀젼 제조 단계)(Pre-emulsion preparation step)
먼저, 반응기에 물을 투입한 후 전술한 바의 단량체를 투입한다. 여기에, 단량체 총합 100 중량부에 대해 계면활성제 3 내지 20 중량부 및 개시제 0.1 내지 5 중량부를, 및 버퍼액 0.1 내지 5 중량부를 첨가하여 프리 에멀젼을 제조한다. First, after adding water to the reactor, the above-described monomers are added. Here, 3 to 20 parts by weight of a surfactant, 0.1 to 5 parts by weight of an initiator, and 0.1 to 5 parts by weight of a buffer solution are added to 100 parts by weight of a total monomer to prepare a pre-emulsion.
유화액은 단량체의 혼합물, 물, 계면활성제 등이 혼합되어 제조된다.The emulsion is prepared by mixing a mixture of monomers, water, and surfactant.
상기 계면활성제는 상기 중합반응시 초기 입자 생성, 생성된 입자의 크기 조절 및 입자의 안정성을 위해 사용되는데, 친수성기와 친유성기로 구성되어 있고, 음이온, 양이온 및 비이온 계면활성제 등으로 나뉜다. 주로 음이온 및 비이온 계면활성제를 많이 사용하고, 기계적 안정성 및 화학적 안정성 등을 보완하기 위하여 서로 혼합하여 사용하기도 한다. The surfactant is used for initial particle generation during the polymerization reaction, control of the size of the generated particles, and stability of the particles, and is composed of a hydrophilic group and a lipophilic group, and is divided into anionic, cationic and nonionic surfactants. Mainly, anionic and nonionic surfactants are often used, and they are often mixed with each other to complement mechanical stability and chemical stability.
보다 바람직하기로, HLB 값이 20.0 이상인 음이온 계면활성제와 HLB 값이 6.0 ~ 10.0인 비이온성 계면활성제를 일정 비로 혼합하여 사용한다. More preferably, an anionic surfactant having an HLB value of 20.0 or higher and a nonionic surfactant having an HLB value of 6.0 to 10.0 are mixed at a predetermined ratio and used.
HLB 값이 20.0 이상인 음이온 계면활성제는 소듐 라우릴 설 페이트(Sodium Lauryl Sulfate), 소듐 라우릴 에테르 설페이트(Sodium Lauryl Ether Sulfate), 암모늄 라우릴 설페이트(Ammonium Lauryl Sulfate), 암모늄 라우릴 에테르 설페이트(Ammonium Lauryl Ether Sulfate) 등이 사용되며, 소듐 라우릴 설페이트로는 선진화학의 SUNFOM-S, 소듐 라우릴 에테르 설페이트로는 선진화학의 SUNFOM-E, 암모늄 라우릴 설페이트로는 선진화학의 SUNFOM-EA가 있으나 상기 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Anionic surfactants with an HLB value of 20.0 or higher include Sodium Lauryl Sulfate, Sodium Lauryl Ether Sulfate, Ammonium Lauryl Sulfate, and Ammonium Lauryl Ether Sulfate. Ether Sulfate), etc. are used, and as sodium lauryl sulfate, SUNFOM-S from Sunjin Chemical, SUNFOM-E from Sunjin Chemical as sodium lauryl ether sulfate, and SUNFOM-EA from Sunjin Chemical as ammonium lauryl sulfate are mentioned above. Examples do not limit the scope of the invention.
HLB 값이 6.0 ~ 10.0인 비이온 계면활성제로는, 폴리에틸렌옥사이드(PEO)계 계면활성제이며, 일례로 동남합성사의 MONOPOL NFE8, ICI사의 Brij30, Brij52, Brij72, 유니온 카바이드 사의 Tergitol.rtm. 15-S-3, Tergitol.rtm. 15-S-5, 헨켈사의 Dehydol LS-2, 니혼 계면활성제 코요사의 BB-5, BC-5.5, OP-3, INEOS Oxide사의 Laureth-2, Laureth-3, Laureth-4, 다우케미컬사의 LA-2, LA-3, LA-4 등이 있으나, 상기 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Nonionic surfactants having an HLB value of 6.0 to 10.0 are polyethylene oxide (PEO)-based surfactants, for example, MONOPOL NFE8 from Dongnam Synthetic, Brij30, Brij52, Brij72 from ICI, Tergitol.rtm from Union Carbide. 15-S-3, Tergitol.rtm. 15-S-5, Henkel's Dehydol LS-2, Japanese surfactant Koyo's BB-5, BC-5.5, OP-3, INEOS Oxide's Laureth-2, Laureth-3, Laureth-4, Dow Chemical's LA -2, LA-3, LA-4, etc., but the above examples do not limit the scope of the present invention.
상기 두 가지 종류의 계면활성제를 음이온 계면활성제 1 중량부 대비 비이온 계면활성제를 2.5 내지 5 중량부의 범위로 비이온 계면활성제를 보다 많이 사용하여 에멀젼의 입자 크기를 줄임과 동시에 안정한 에멀젼을 형성할 수 있도록 한다.By using more nonionic surfactants in the range of 2.5 to 5 parts by weight of nonionic surfactants compared to 1 part by weight of anionic surfactants, the two types of surfactants can reduce the particle size of the emulsion and form a stable emulsion. To be.
이들 두 종류가 혼합된 계면활성제는 단량체 총합 100 중량부에 대해 3 내지 20 중량부로 사용하며, 그 함량이 상기 범위 미만이면 에멀젼화 시키기가 어렵고, 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 에멀젼화는 용이하지만 점착력과 내수성이 떨어진다. Surfactants in which these two types are mixed are used in an amount of 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomer, and if the content is less than the above range, it is difficult to emulsify. Conversely, if the amount exceeds the above range, emulsification is easy but adhesion And water resistance is poor.
상기 중합반응의 개시제는 수용성 개시제인 것이 바람직하고, 구체적인 일례로는 암모늄 또는 알칼리 금속의 과황산염, 과산화수소, 퍼옥시드, 히드로퍼옥시드 등이 있는데, 저온으로 유화중합반응을 실시하기 위하여 환원제 1종 이상과 함께 사용할 수도 있다.The initiator of the polymerization reaction is preferably a water-soluble initiator, and specific examples include ammonium or alkali metal persulfate, hydrogen peroxide, peroxide, hydroperoxide, etc. In order to carry out the emulsion polymerization reaction at low temperature, one or more reducing agents Can also be used with
상기 환원제는 소듐바이설파이트, 소듐메타바이설파이트, 소듐히드로설파이트, 소듐씨오설페이트, 소듐포름알데하이드설폭시레이트, 아스코르브산 등일 수 있다. The reducing agent may be sodium bisulfite, sodium metabisulfite, sodium hydrosulfite, sodium thiosulfate, sodium formaldehyde sulfoxylate, ascorbic acid, and the like.
상기 중합반응에 사용되는 버퍼는 pH를 조절하고 중합되는 아크릴 수지(또는 라텍스)에 안정성을 부여하는 것인데, 구체적으로 소듐아세테이트, 소듐바이카보네이트, 소듐카보네이트, 소듐포스페이트, 소듐설페이트 및 소듐클로라이드 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 소듐아세테이트일 수 있다. 상기 버퍼는 단량체 총합 100 중량부에 대해 0.1 내지 5 중량부의 범위로 사용한다.The buffer used in the polymerization reaction adjusts the pH and imparts stability to the acrylic resin (or latex) to be polymerized. Specifically, it is composed of sodium acetate, sodium bicarbonate, sodium carbonate, sodium phosphate, sodium sulfate and sodium chloride. It may be one or more selected from the group, preferably sodium acetate. The buffer is used in the range of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomer.
(1차 중합 단계)(1st polymerization step)
상기 단계에서 제조된 프리 에멀젼 중 30 내지 45 중량%를 반응기에 투입한 후, 1차 중합 반응을 수행한다.After 30 to 45% by weight of the pre-emulsion prepared in the above step is added to the reactor, a first polymerization reaction is performed.
중합 반응의 온도는 0 내지 100℃, 바람직하기로 40 내지 85℃에서 30분 내지 2시간 동안 수행한다.The temperature of the polymerization reaction is performed at 0 to 100°C, preferably 40 to 85°C for 30 minutes to 2 hours.
(2차 중합 단계)(Second polymerization step)
이어서 나머지 프리 에멀젼을 첨가하여 2차 중합 반응을 수행한다.Subsequently, the remaining pre-emulsion is added to perform a secondary polymerization reaction.
2차 중합 반응은 1차와 동일한 온도에서 수행하며, 95% 이상의 전환율을 위해 2.5시간 내지 5시간 동안 수행한다.The secondary polymerization reaction is carried out at the same temperature as the primary, and is carried out for 2.5 to 5 hours for a conversion rate of 95% or more.
(숙성 단계)(Maturation stage)
2차 중합을 통해 얻어진 수분산 아크릴계 수지에멀젼은 동일 온도에서 1 내지 3시간 동안 숙성 과정을 거쳐 99% 이상의 전환율을 갖도록 한다. The water-dispersible acrylic resin emulsion obtained through the secondary polymerization is aged for 1 to 3 hours at the same temperature to have a conversion rate of 99% or more.
이러한 단계를 거쳐 제조된 수분산 아크릴계 수지에멀젼의 산도(pH)는 4 내지 9가 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 내지 8의 범위를 갖는다. The acidity (pH) of the water-dispersible acrylic resin emulsion prepared through these steps is preferably 4 to 9, more preferably 7 to 8.
또한, 수분산 아크릴계 수지는 상당한 내열성 및 점착력을 구현할 수 있도록 하기 위해서는 적절한 유리전이온도(Tg)가 요구되고, 상당한 응집력을 구현하기 위해서는 적절한 겔 함량이 요구된다.In addition, the water-dispersible acrylic resin requires an appropriate glass transition temperature (Tg) in order to realize considerable heat resistance and adhesive strength, and an appropriate gel content is required to implement a considerable cohesive force.
상기 수분산 아크릴계 수지의 유리전이온도(Tg)는 -30 내지 20℃일 수 있고, 바람직하게는 -15 내지 15℃이며, 보다 바람직하게는 0 내지 15℃의 범위를 갖는다. 만약, 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우 내열성이 저하되고, 코팅 필름 박리시 잔유물이 남아 제품 표면을 오염시키고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 접착력이 열악해져 수분 및 기체 등에 의해 쉽게 들뜸이 일어난다.The glass transition temperature (Tg) of the water-dispersible acrylic resin may be -30 to 20°C, preferably -15 to 15°C, and more preferably 0 to 15°C. If the glass transition temperature is less than the above range, heat resistance is deteriorated, and when the coating film is peeled off, residues remain to contaminate the product surface, and if it exceeds the above range, the adhesion is poor and easily lifted by moisture and gas.
이때 수분산 아크릴계 수지는 중량평균분자량(Mw)이 1000 내지 50,000g/mol의 저분자량을 가지는 것이 바람직한데, 중량평균분자량이 1000 미만에서는 도막 형성이 저하되어 바람직하지 못하고, 중량평균분자량이 50,000을 초과하면, 경화 후의 분리성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 상기 중량평균분자량 조건에서 기체 투과성, 내구성 및 내약품성을 확보할 수 있다.At this time, it is preferable that the water-dispersible acrylic resin has a low molecular weight of 1000 to 50,000 g/mol of a weight average molecular weight (Mw), but when the weight average molecular weight is less than 1000, coating film formation is lowered, which is not preferable, and the weight average molecular weight is 50,000. If it exceeds, the separability after curing tends to decrease. In addition, gas permeability, durability, and chemical resistance can be secured under the weight average molecular weight condition.
상기 수분산 아크릴계 수지는 전체 유기계 수지 조성물 100 중량% 내에서 60 내지 80 중량% 범위로 사용하는 것이 물성 확보 면에서 유리하다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이거나 이를 초과할 경우 상온 경화, 기체 투과성, 도막 유연성, 분리용이성, 내수성이 낮아진다.It is advantageous in terms of securing physical properties to use the water-dispersible acrylic resin in the range of 60 to 80% by weight within 100% by weight of the total organic resin composition. If the content is less than or exceeds the above range, room temperature curing, gas permeability, film flexibility, ease of separation, and water resistance are lowered.
<수용성 폴리우레탄 수지><Water-soluble polyurethane resin>
수용성 폴리우레탄 수지는 제품에 대한 부착력을 높이고, 도막의 탄성, 인장강도 및 유연성을 더욱 높이기 위해 사용한다. 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 시판되는 것을 구입하여 사용하거나 직접 제조하여 사용이 가능하다. Water-soluble polyurethane resin is used to increase adhesion to the product and further increase the elasticity, tensile strength and flexibility of the coating film. The water-soluble polyurethane resin can be used by purchasing commercially available ones or directly manufactured and used.
하나의 구현예에 따르면, 수용성 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트, 폴리올 및 음이온성 쇄연장제를 축합반응시켜 주쇄 중에 음이온성기가 공유결합된 폴리우레탄 예비중합체를 제조하는 단계; 및 상기 폴리우레탄 예비중합체에 수산화나트륨을 첨가하여 폴리우레탄 수지의 주쇄 중에 공유결합된 음이온성기를 염으로 변환시키는 단계를 거쳐 제조된다. According to one embodiment, the water-soluble polyurethane resin is prepared by condensation reaction of an isocyanate, a polyol, and an anionic chain extender to prepare a polyurethane prepolymer having an anionic group covalently bonded in the main chain; And converting an anionic group covalently bonded in the main chain of the polyurethane resin into a salt by adding sodium hydroxide to the polyurethane prepolymer.
상기 폴리우레탄 예비중합체의 주쇄 중에 공유결합된 음이온성기는 수산화나트륨에 의해 수용성 또는 수분산이 가능해진다. 이러한 수용성 폴리우레탄 수지는 고형분 함량을 10 내지 50 중량%까지 물에 수분산된 상태를 갖는다.The anionic group covalently bonded in the main chain of the polyurethane prepolymer becomes water-soluble or water-dispersible by sodium hydroxide. These water-soluble polyurethane resins have a solid content of 10 to 50% by weight in water dispersion.
이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 일종 이상 선택될 수 있으며, 구체적으로 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,4-디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실 이소시아네이트), 이소포론 디이소시아네이트, 및 4,4-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The isocyanate may be selected from the group consisting of aromatic diisocyanate, aliphatic diisocyanate, and alicyclic diisocyanate, and specifically tetramethylene-1,4-diisocyanate, hexamethylene-1,6-diisocyanate, hexamethylene- 1,6-diisocyanate, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, methylenebis (4-cyclohexyl isocyanate), isophorone diisocyanate, and 4,4-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) selected from the group consisting of There may be more than one type.
폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올로 이루어진 군에서 1종 이상이며, 중량평균분자량이 400 내지 10,000 g/mol인 것을 사용한다.Polyols are at least one type from the group consisting of polyester polyols and polyether polyols, and those having a weight average molecular weight of 400 to 10,000 g/mol are used.
수용성 폴리우레탄 수지의 함량은 전체 유기계 수지 조성물 100 중량% 내에서 10 내지 30 중량% 범위로 사용하는 것이 도막의 탄성, 인장강도 및 유연성의 물성 확보 면에서 유리하다.It is advantageous in terms of securing physical properties of elasticity, tensile strength, and flexibility of the coating film to use the water-soluble polyurethane resin in an amount of 10 to 30% by weight within 100% by weight of the total organic resin composition.
상기 조성 이외에 유기계 수지 조성물은 증점제, 소포제, 접착제 및 추가 용매를 더 포함할 수 있다.In addition to the above composition, the organic resin composition may further include a thickener, a defoaming agent, an adhesive, and an additional solvent.
적절한 점도 조절을 위해 메틸 셀룰로오스와 같은 증점제를 1 내지 2 중량%로 포함할 수 있으며, 실리콘 소포제를 1 내지 3 중량%, 코팅 필름 두께를 조절하고 접착력 향상을 위한 접착제로서 폴리비닐알콜(PVA)를 2 내지 5중량%로 포함할 수 있다.For proper viscosity control, 1 to 2% by weight of a thickener such as methyl cellulose may be included, and 1 to 3% by weight of a silicone antifoaming agent, and polyvinyl alcohol (PVA) as an adhesive for adjusting the coating film thickness and improving adhesion It may contain 2 to 5% by weight.
또한, 유기계 수지 조성물의 용매는 물을 사용할 수 있으며, 상기 유기계 수지 조성물을 구성하는 다른 성분과 합하여 100 중량%가 되도록 포함될 수 있다.In addition, water may be used as the solvent of the organic resin composition, and may be included in an amount of 100% by weight in combination with other components constituting the organic resin composition.
전술한 바의 조성을 포함하는 상온 경화형 코팅제 조성물은 무기계 수지 조성물에 유기계 수지 조성물을 첨가하여 가교결합을 유도하여 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름이 3차원 망상 구조 사이에 선형 폴리머가 침투된 구조를 가지도록 한다. 이러한 구조를 통해 코팅 필름의 표면이 단단해지면서 내구성을 가짐과 동시에 소수성을 확보하여 내수성을 갖는다.The room temperature curable coating composition comprising the above-described composition adds an organic resin composition to the inorganic resin composition to induce crosslinking so that the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film has a structure in which a linear polymer penetrates between the three-dimensional network structure. do. Through this structure, the surface of the coating film is hardened, has durability, and at the same time, it has water resistance by securing hydrophobicity.
이때 무기계 수지 조성물 3 내지 20 중량%, 유기계 수지 조성물 75 내지 95 중량%로 사용하고, 항균 효과를 위해 항균제 2 내지 5 중량%를 포함한다. In this case, the inorganic resin composition is used in an amount of 3 to 20% by weight and an organic resin composition in an amount of 75 to 95% by weight, and an antimicrobial agent is included in an amount of 2 to 5% by weight.
항균제는 은 나노, 아연 및 실리카 중에서 선택된 1종 이상의 무기계; 또는 식물성 오일의 유기계 항균제가 사용될 수 있다.The antimicrobial agent is at least one inorganic type selected from silver nano, zinc and silica; Alternatively, an organic antibacterial agent of vegetable oil may be used.
더불어 본 발명의 상온 경화형 코팅제 조성물에는 필요한 경우 공지된 바의 각종 내오염 개선제, 침강 방지제, 레벨링제, 첨가제, 난연제, 소포제, 침윤제, 분산제, 자외선 안정제, 산화 방지제, 충진제, 계면활성제 등의 첨가제를 추가로 사용할 수 있다.In addition, in the room temperature curing coating composition of the present invention, if necessary, additives such as various antifouling agents, anti-settling agents, leveling agents, additives, flame retardants, defoaming agents, wetting agents, dispersants, ultraviolet stabilizers, antioxidants, fillers, surfactants, etc. You can use additionally.
이러한 상온 경화형 코팅제 조성물은 그대로 사용하거나 필요시 물로 희석(5% 이내)하여 사용한다. 보관은 결빙을 고려하여 0℃ 이상의 냉암소에서 보관한다. This room temperature curing coating composition is used as it is or diluted with water (within 5%) if necessary. Store in a cool and dark place above 0℃ considering freezing.
유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름 Organic/Inorganic Hybrid Antibacterial Coating Film
본 발명은 상기 유/무기 하이브리드 상온 경화형 코팅제 조성물을 제품 표면에 코팅한 후 상온 경화를 통해 표면에 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 형성한 친환경 항균 코팅 필름이 형성된 제품을 제공할 수 있다.The present invention can provide a product with an eco-friendly antibacterial coating film formed by coating the organic/inorganic hybrid room temperature curing coating composition on the product surface and then forming an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film on the surface through room temperature curing.
본 발명에 따른 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물은 학교나 종교 시설 등의 공공이용 시설의 책상이나 사물함, 또는 내장재; 휴대폰, 컴퓨터 주변기기, OA기기와 석면 분진 발생 차단을 위한 천정재; 욕실, 주방, 화장실, 창문, 벽지 등 건축물의 내부; 금속 도장 도는 금속 가공시 보호필름 등으로 적용 가능하다.The organic/inorganic hybrid antimicrobial film-type coating composition according to the present invention includes desks or lockers of public facilities such as schools or religious facilities, or interior materials; Ceiling materials to block cell phones, computer peripherals, OA devices and asbestos dust; The interior of buildings such as bathrooms, kitchens, toilets, windows, and wallpaper; It can be applied as a protective film during metal painting or metal processing.
이때 항균 코팅을 위한 시공 방식은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 프린팅(스크린, 곡면), 스프레이 코팅(에어, 에어리스, 기타), 디핑(dipping), 롤러, 브러쉬를 이용한 방법 등을 이용할 수 있다. 이때 항균 코팅제 조성물은 코팅 장치의 종류 및 코팅 조건에 따라 물 또는 물-혼화가능한 용매로 희석될수 있다. 코팅 온도와 같은 다른 코팅-관련 조건은 당업자들의 지식에 의해 적절하게 결정된다.At this time, the construction method for the antibacterial coating is not particularly limited in the present invention, and known methods such as printing (screen, curved surface), spray coating (air, airless, etc.), dipping, roller, brush, etc. Can be used. At this time, the antibacterial coating composition may be diluted with water or a water-miscible solvent depending on the type of coating device and the coating conditions. Other coating-related conditions, such as coating temperature, are appropriately determined by the knowledge of those skilled in the art.
항균 코팅 전에는 도포 부위의 먼지 및 오일 등 오염 물질을 제거하는 탈지 처리와 같은 전처리를 수행하고, 코팅제 조성물은 100 mesh로 한번 여과 후 사용한다. 일예로, 에어 스프레이 공정시에는 1.5mm파이 이상의 스프레이 건 노즐을 아숑하고, 1.0 내지 1.5 kgf/cm2의 압력으로 이송시켜 사용한다. Before the antibacterial coating, pretreatment such as degreasing treatment to remove contaminants such as dirt and oil from the application site is performed, and the coating composition is used after filtering once with 100 mesh. For example, in the air spray process, a spray gun nozzle of 1.5 mm pie or more is applied, and transferred at a pressure of 1.0 to 1.5 kgf/cm 2 .
상온 경화는 주위 온도(5-35℃±5℃), 바람직하게는 대략 25±5℃에서 별도의 열처리나 UV 조사 없이 경화가 일어나는 것을 의미한다. 이때 상온 경화시 용매(즉, 물)의 증발을 가속시키기 위해, 환기 및/또는 가열과 같은 물을 제거하기 위한 방법이 적절하게 사용될수 있다. 이때 코팅 필름을 형성하는데 필요한 시간은 쉽게 조절될수 있다. 그러나, 가열 방법은 단지 물을 증발시키기 위해서만 사용되고, 코팅 필름의 경화를 위해 종래에 사용된 가열이 필요한 것은 아니다.Room temperature curing means that curing takes place at ambient temperature (5-35°C±5°C), preferably approximately 25±5°C, without separate heat treatment or UV irradiation. At this time, in order to accelerate the evaporation of the solvent (ie, water) during curing at room temperature, a method for removing water such as ventilation and/or heating may be appropriately used. At this time, the time required to form the coating film can be easily adjusted. However, the heating method is used only to evaporate water, and the heating conventionally used for curing the coating film is not required.
이렇게 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름 형성시 상온에서 경화가 가능하고 계절에 상관없이 시공이 가능하고, 조성물의 용매로 물을 사용하여 인체에 유해한 물질을 배제함에 따라, 종래 다른 고분자(예, 폴리에스터, 폴리우레탄 등)의 경우 대부분이 유기 용제가 사용되기 때문에 시공 시의 휘발성 물질 등에 의해 작업자의 건강에 영향을 주거나 환경오염을 유발하는 문제점을 해결할 수 있다. In this way, when forming an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film, it can be cured at room temperature and can be applied regardless of the season, and other polymers (e.g., polyester) are excluded by using water as a solvent for the composition. , Polyurethane, etc.), since most of them are organic solvents, it is possible to solve problems that affect the health of workers or cause environmental pollution due to volatile substances during construction.
유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 두께는 제품에 따라 달라질 수 있으며, 20~200㎛의 두께 범위를 갖는다. 이후 상온 경화를 통해 최종 얻어진 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름은 실록산(siloxane)이 표면에서 결합되어 소수성의 표면 특성을 나타내게 되며, 반대쪽에는 유기계 고분자 수지를 분포시켜 계면과의 접착을 용이하게 한다.The thickness of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film may vary depending on the product, and has a thickness range of 20 to 200 μm. Subsequently, the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film finally obtained through room temperature curing has a hydrophobic surface characteristic by bonding siloxane to the surface, and an organic polymer resin is distributed on the opposite side to facilitate adhesion to the interface.
상온 경화된 본 발명에 따른 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름은 코팅 필름을 유지하는 동안 높은 항균성을 유지하고, 탈취성 및 CO, NOx, SOx 등의 유해 가스를 흡착하여 감소하고, 석면 및 방사능 물질과 같은 위험성 물질을 차단할 수 있다. 또한, 기체 투과성과 함께 다양한 물성을 통해 제품 표면의 보호 기능을 수행하고, 필요한 경우 박리되는 특성을 갖는다. The organic/inorganic hybrid antibacterial coating film according to the present invention cured at room temperature maintains high antibacterial properties while maintaining the coating film, reduces deodorization by adsorbing harmful gases such as CO, NOx, and SOx, and reduces asbestos and radioactive substances. It can block the same dangerous substances. In addition, it performs a protective function of the product surface through various physical properties along with gas permeability, and has the property of being peeled off if necessary.
특히, 기체 투과성이 높게 되면 수분 및 외부 공기나, 유해가스(CO, NOx, SOx 등) 등에 의해 코팅 필름의 변형 또는 들뜸 등이 발생하여 코팅 필름의 재시공이 요구된다. 이에 본 발명의 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름은 적절한 기체 투과성을 가져 코팅 필름의 재시공 기간을 연장하고, 코팅 필름이 존재되는 동안 항균 효과가 유지될 수 있도록 한다. 기존 특허(대한민국 등록특허 제10-1615550호 및 등록특허 제10-1632918호)의 경우는 여러 종류의 수지의 사용 및 유기 용제의 사용에 따라 조성물의 특성 상 상온 경화가 자체가 불가능하고, 이들 조성, 특히 유기 용제의 휘발 등에 의해 치밀한 도막을 형성할 수 없어 기체 투과성에 대한 고려가 없다. In particular, when the gas permeability is high, the coating film is deformed or lifted by moisture, external air, or harmful gases (CO, NOx, SOx, etc.), and the reconstruction of the coating film is required. Accordingly, the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film of the present invention has adequate gas permeability to extend the reconstruction period of the coating film, and the antibacterial effect can be maintained while the coating film is present. In the case of existing patents (Korean Registered Patent No. 10-1615550 and Registered Patent No. 10-1632918), it is impossible to cure at room temperature due to the use of various types of resins and organic solvents. In particular, it is not possible to form a dense coating film due to volatilization of an organic solvent or the like, so there is no consideration of gas permeability.
또한, 기존 박리가능한 코팅용 조성물이 경화 필름을 형성하기 위해서는 가열이 요구되며, 이로 인해 피복되는 물체의 종류 또는 재질에 따라 코팅이 불가능할수도 있었다. 그러나, 본 발명의 항균 코팅제 조성물은 가열 없이 상온 경화를 통해 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 형성이 가능하여 전자 부품을 가지는 장치나 가열에 의해 쉽게 변형되는 플라스틱 제품 등에 사용할수 있다.In addition, the existing peelable coating composition requires heating to form a cured film, and thus coating may not be possible depending on the type or material of the object to be coated. However, the antimicrobial coating composition of the present invention is capable of forming an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film through room temperature curing without heating, and thus can be used in devices having electronic components or plastic products that are easily deformed by heating.
상기한 물성 이외에, 본 발명에 따른 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름은 내수성, 내마모성, 내오염성, 내열성, 내약품성 등의 특성을 가져, 재시공으로 인한 시간적, 비용적 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition to the above physical properties, the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film according to the present invention has properties such as water resistance, abrasion resistance, stain resistance, heat resistance, and chemical resistance, and thus there is an effect of reducing time and cost loss due to reconstruction.
또한, 안료나 자외선 차단제 등 다양한 첨가제를 자유로이 사용하여 다양한 색상 구현과 함께 자외선 차단 효과 및 단열에 의한 에너지 절감 효과를 확보할 수 있다.In addition, by freely using various additives such as pigments or sunscreens, it is possible to realize various colors, and to secure an energy saving effect by blocking UV rays and insulation.
이러한 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름이 형성될 수 있는 제품은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 제품의 예는 차량, 다른 차량, 기계 부품, 및 가전 용품과 같은 철 및 비철 금속 제품; 나무제품; 유리 제품; 플라스틱 제품; 고무 제품; 세라믹 제품; 건축 자재(알루미늄과 같은 철 및 비철); 세탁기 및 냉장고와 같은 가정용 전자 제품; 후라이팬, 냄비, 그릇 등의 주방 제품; 가구; 공장 자동화용(FA) 제품; 캐비넷 및 화이트보드와 같은 사무용 제품; 및 그것들의 페인트칠된 제품을 포함한다. 본 발명의 박리가능한 코팅제 조성물은 실내 및 실외에서 물체를 보호하기 위해 물체에 도포된다. 이때 제품의 재질 또한 비제한적이며, 콘크리트, 금속(도장층, 도금층), 세라믹스, 플라스틱, 유리, 석재, 목재 및 종이 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The product to which such an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film can be formed is not particularly limited in the present invention, and examples of the product include ferrous and non-ferrous metal products such as vehicles, other vehicles, machine parts, and home appliances; Wood products; glassware; Plastic products; Rubber products; Ceramic products; Building materials (ferrous and non-ferrous such as aluminum); Household electronics such as washing machines and refrigerators; Kitchen products such as frying pans, pots and bowls; furniture; Factory automation (FA) products; Office products such as cabinets and whiteboards; And their painted products. The peelable coating composition of the present invention is applied to an object to protect the object indoors and outdoors. At this time, the material of the product is also non-limiting, and may be one or more selected from concrete, metal (coating layer, plating layer), ceramics, plastic, glass, stone, wood, and paper, but is not limited thereto.
유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름은 박리 전까지 일시적으로 물체를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 명확하게는, 항균 코팅 필름은 필름은 자동차의 페인트칠된 외부 패널 또는 수지부품에 생기는 얼룩으로부터의 보호; 기름 및 취급에 의해 생기는 때로부터 통풍 장치 및 부엌 용품의 보호; 알루미늄으로 만들어진 담 및 실내 바닥의 얼룩 및 긁힘의 방지; 페인트 스플래터로부터 페인트칠하는 부스의 벽 및 바닥의 보호; 및 FRP(섬유 강화 플라스틱)으로 만들어진 스키 보드의 외관의 유지 및 손상 방지를 위해 사용될 수 있다.Organic/inorganic hybrid antibacterial coating films can be used to temporarily protect objects until peeling. Specifically, the antimicrobial coating film provides protection from stains on painted exterior panels or resin parts of automobiles; Protection of ventilators and kitchen utensils from dirt caused by oil and handling; Prevention of stains and scratches on walls and interior floors made of aluminum; Protection of the walls and floors of the painting booth from paint splatter; And it can be used for maintaining the appearance of the ski board made of FRP (fiber reinforced plastic) and preventing damage.
[실시예][Example]
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to aid in understanding the present invention, but the following examples are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
(1) 무기계 수지 조성물 제조(1) Preparation of inorganic resin composition
중공체 분말로 평균입자크기 5㎛인 알루미노 실리케이트 7 중량%, 이소프로필알콜(IPA) 57 중량%, 하이드로프로필셀룰로오스 5 중량%, 메틸트리메톡시실란(TSL8113) 10 중량%, 물(pH를 1~2)로 조절되도록 질산을 혼합한 액)을 잔부로 혼합(총 100 중량%)하여 가수 분해시켜 표면 개질 처리된 중공체 분말을 포함하는 무기계 수지 조성물을 제조하였다.A hollow body powder with an average particle size of 5 µm alumino silicate 7 wt%, isopropyl alcohol (IPA) 57 wt%, hydropropyl cellulose 5 wt%, methyltrimethoxysilane (TSL8113) 10 wt%, water (pH) A liquid mixed with nitric acid to be adjusted to 1 to 2)) was mixed (total 100% by weight) and hydrolyzed to prepare an inorganic resin composition including a hollow body powder subjected to surface modification treatment.
(2) 유기계 수지 조성물 제조(2) Preparation of organic resin composition
(2-1) 수분산 아크릴계 수지 제조(2-1) Preparation of water-dispersible acrylic resin
단량체로 MMA(메틸 메타크릴레이트) 42g, BA(부틸 아크릴레이트) 46g, MAA(메타크릴산) 4g, GMA(글리시딜 메타크릴레이트) 8g을 사용하였다.As a monomer, 42 g of MMA (methyl methacrylate), 46 g of BA (butyl acrylate), 4 g of MAA (methacrylic acid), and 8 g of GMA (glycidyl methacrylate) were used.
상기 단량체의 총합 100 중량부에 대해 증류수 100 중량부, 계면활성제로 SLS 3 중량부, Monopol NFE 8(동남합성 사) 3 중량부, 개시제 KPS(포타슘 퍼설패이트) 0.3 중량부 및 단량체를 투입한 다음, 10분간 교반하여 프리 에멀젼을 제조하였다. 100 parts by weight of distilled water, 3 parts by weight of SLS as a surfactant, 3 parts by weight of Monopol NFE 8 (Dongnam Synthetic), 0.3 parts by weight of initiator KPS (potassium persulfate) and a monomer were added to the total 100 parts by weight of the monomers. Then, the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a pre-emulsion.
별도의 반응기에 SA(소듐 아세테이트) 0.33 중량부를 증류수 2 중량부에 용해시킨 후, 여기에 상기 제조된 프리 에멀젼의 30%를 투입한 후, 질소 분위기 하에서 80℃에서 30분간 1차 유화 중합을 수행하였다. 이어, 나머지 프리 에멀젼(70%)를 투입한 후, 다시 동일 온도에서 3시간 30분 동안 2차 유화 중합을 수행하였다. After dissolving 0.33 parts by weight of SA (sodium acetate) in 2 parts by weight of distilled water in a separate reactor, 30% of the prepared pre-emulsion was added thereto, and the first emulsion polymerization was performed at 80° C. for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. I did. Then, after the remaining pre-emulsion (70%) was added, the secondary emulsion polymerization was again performed at the same temperature for 3 hours and 30 minutes.
다음으로, 교반을 끄고 80℃에서 2시간 동안 숙성을 수행한 다음, 반응기의 온도를 내려 아크릴계 에멀젼인 유기계 수지 조성물을 제조하였다.Next, the stirring was turned off and aging was performed at 80° C. for 2 hours, and then the temperature of the reactor was lowered to prepare an organic resin composition as an acrylic emulsion.
제조된 아크릴계 에멀젼은 점도: 55cps (25℃고형분: 49.8%, Tg: 10℃, MW: 20,000 g/mol으로 측정되었다.The prepared acrylic emulsion was measured as viscosity: 55 cps (25°C solid content: 49.8%, Tg: 10°C, MW: 20,000 g/mol.
(2-2) 유기계 수지 조성물(2-2) Organic resin composition
상기 (2-1)에서 제조한 수분산 아크릴계 수지 70 중량%, 수용성 폴리우레탄 수지(강남화성, KW-501) 10 중량%, 메틸 셀룰로오스 2 중량%, 실리콘 소포제 2 중량%, 폴리비닐알콜 5 중량%, 및 물 11 중량%를 첨가하여 유기계 수지 조성물을 제조하였다.70% by weight of the water-dispersible acrylic resin prepared in (2-1) above, 10% by weight of a water-soluble polyurethane resin (Gangnam Hwaseong, KW-501), 2% by weight of methyl cellulose, 2% by weight of silicone antifoam, 5% by weight of polyvinyl alcohol %, and 11% by weight of water were added to prepare an organic resin composition.
(3) 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 코팅 필름형 코팅제 조성물 제조(3) Room temperature curing organic/inorganic hybrid antibacterial coating film type coating composition manufacturing
반응기에 상기 (1), (2)의 조성물을 각각 5 중량%, 92 중량%, 은 나노 3 중량%를 첨가 후 혼합하여 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 코팅 필름형 코팅제 조성물을 제조하였다. A room temperature curing organic/inorganic hybrid antibacterial coating film-type coating composition was prepared by adding 5% by weight, 92% by weight, and 3% by weight of silver nanoparticles to the reactor, respectively, and then mixing the compositions of (1) and (2).
(4) 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름 제조(4) Organic/inorganic hybrid antibacterial coating film manufacturing
상기 (3)에서 제조한 유/무기 하이브리드 항균성 코팅 필름형 코팅제 조성물을 PET 기판에 블레이드 코팅 후 상온에서 1시간 동안 경화하여 100㎛ 두께의 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 제조하였다.The organic/inorganic hybrid antibacterial coating film-type coating composition prepared in (3) was blade-coated on a PET substrate and then cured at room temperature for 1 hour to prepare an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film having a thickness of 100 μm.
실시예 2Example 2
계면활성제로 SLS 단독을 11.3g 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 아크릴계 에멀젼을 제조하였다. An acrylic emulsion was prepared in the same manner as in Example 1, except that 11.3g of SLS alone was used as a surfactant.
제조된 아크릴계 에멀젼은 점도: 54cps (25℃고형분: 48.5%, Tg: -35℃, MW: 21,000 g/mol으로 측정되었다.The prepared acrylic emulsion was measured to have viscosity: 54 cps (25°C solid content: 48.5%, Tg: -35°C, MW: 21,000 g/mol).
실시예 3Example 3
유기계 수지 조성물 제조시 중합을 1단계에서 100%를 첨가하여 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 아크릴계 에멀젼을 제조하였다. When preparing the organic resin composition, an acrylic emulsion was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymerization was performed by adding 100% in step 1.
제조된 아크릴계 에멀젼은 점도: 57cps (25℃고형분: 49.1%, Tg: 27℃, MW: 23,000 g/mol으로 측정되었다.The prepared acrylic emulsion was measured to have viscosity: 57 cps (25°C solid content: 49.1%, Tg: 27°C, MW: 23,000 g/mol.
비교예 1Comparative Example 1
유기계 수지 조성물로, KR10-1615550호의 실시예 1에 개시된 유기계 수지 조성물을 사용하여 코팅제 조성물을 제조하였다.As an organic resin composition, a coating composition was prepared using the organic resin composition disclosed in Example 1 of KR10-1615550.
중량평균분자량 20,000 g/mol의 수용성 아크릴 수지((메트)아크릴산) 70 중량%, 폴리우레탄 수지10 중량%, 메틸 셀룰로오스 2 중량%, 실리콘 소포제 2 중량%, 폴리비닐알콜 5 중량%, 및 물 11 중량%를 첨가하여 유기계 수지 조성물을 제조하였다.Water-soluble acrylic resin with a weight average molecular weight of 20,000 g/mol ((meth)acrylic acid) 70% by weight, polyurethane resin 10% by weight, methyl cellulose 2% by weight, silicone antifoaming agent 2% by weight, polyvinyl alcohol 5% by weight, and water 11 An organic resin composition was prepared by adding% by weight.
이때 코팅제 조성물을 이용한 코팅 필름의 제조는 PET 기판에 블레이드 코팅 후 60℃에서 1시간 동안 경화하여 100㎛ 두께의 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 제조하였다.In this case, in the preparation of a coating film using the coating composition, a 100 μm-thick organic/inorganic hybrid antibacterial coating film was prepared by curing at 60° C. for 1 hour after blade coating on the PET substrate.
비교예 2Comparative Example 2
유기계 수지 조성물로, KR10-1632918호의 실시예 1에 개시된 유기계 수지 조성물을 사용하여 코팅제 조성물을 제조하였다.As an organic resin composition, a coating composition was prepared using the organic resin composition disclosed in Example 1 of KR10-1632918.
반응기에 유기계 조성물 100 중량부에 대하여, 메틸에틸케톤 7 중량부, 사이클로 핵산 5 중량부, 이소프로필 알코올 7 중량부, 메틸이소부틸케톤 5 중량부, 톨루엔 5 중량부, 부틸아세테이트 3 중량부 및 크실렌 3 중량부를 넣고 혼합한 혼합 용제에 폴리에스터 수지(분자량 5000~ 8000 g/mol) 40 중량부, 폴리우레탄 수지 20 중량부를 혼합하여 혼합 수지를 제조한 후, 여기에 내오염 개선제(BYK3700)를 포함하는 첨가제 5 중량부를 추가로 첨가하여 혼합한 후 혼합 용액을 상온에서 8 시간 동안 300 rpm 으로 교반하여 유기계 조성물을 제조하였다.Based on 100 parts by weight of the organic composition in the reactor, 7 parts by weight of methyl ethyl ketone, 5 parts by weight of cyclo nucleic acid, 7 parts by weight of isopropyl alcohol, 5 parts by weight of methyl isobutyl ketone, 5 parts by weight of toluene, 3 parts by weight of butyl acetate, and xylene 3 parts by weight of a polyester resin (molecular weight 5000 to 8000 g/mol) 40 parts by weight and 20 parts by weight of polyurethane resin are mixed in the mixed solvent to prepare a mixed resin, and a pollution resistance improving agent (BYK3700) is included therein. After 5 parts by weight of the additive was added and mixed, the mixed solution was stirred at 300 rpm for 8 hours at room temperature to prepare an organic composition.
이때 코팅제 조성물을 이용한 코팅 필름의 제조는 PET 기판에 블레이드 코팅 후 60℃에서 1시간 동안 경화하여 100㎛ 두께의 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 제조하였다.In this case, in the preparation of a coating film using the coating composition, a 100 μm-thick organic/inorganic hybrid antibacterial coating film was prepared by curing at 60° C. for 1 hour after blade coating on the PET substrate.
비교예 3 Comparative Example 3
비교예 1의 조성물을 이용하여 상온에서 1시간 방치시켜 경화를 진행하였으나, 경화 도막의 형성이 불가능하였다. The composition of Comparative Example 1 was allowed to stand at room temperature for 1 hour to perform curing, but it was impossible to form a cured coating film.
비교예 4 Comparative Example 4
비교예 2의 조성물을 이용하여 상온에서 1시간 방치시켜 경화를 진행하였으나, 경화 도막의 형성이 불가능하였다. The composition of Comparative Example 2 was allowed to stand at room temperature for 1 hour to perform curing, but formation of a cured coating film was not possible.
시험예 1: 박리 특성Test Example 1: Peeling properties
가. 접착력end. Adhesion
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 상온에서 20g/cm2의 하중으로 24시간 압착 후 측정기기를 사용하여 물성을 측정하였다. 이 때, 접착력 단위는 g/in 이며 측정값은 5회 측정하여 평균값을 산출하였다.The organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared in the above Examples and Comparative Examples was compressed at room temperature for 24 hours with a load of 20 g/cm 2 , and then the physical properties were measured using a measuring device. At this time, the unit of adhesion was g/in and the measured value was measured 5 times to calculate the average value.
나. 박리력I. Peeling force
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 상온에서 24시간 보존한 후 도포면에 표준 점착테이프(TESA7475)를 붙인 후 이 샘플을 상온(25℃, 20g/cm2의 하중으로 24시간 압착 후 측정기기를 사용하여 물성을 측정하였다. 이 때, 박리력 단위는 g/in 이며 측정값은 5회 측정하여 평균값을 산출하였다.After preserving the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared in Examples and Comparative Examples at room temperature for 24 hours, a standard adhesive tape (TESA7475) was attached to the coated surface, and then the sample was applied at room temperature (25°C, 20 g/cm 2 ). After 24 hours of compression, the physical properties were measured using a measuring device, at this time, the peel force unit was g/in and the measured value was measured 5 times to calculate the average value.
다. 잔유물All. Remnant
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 박리 부위를 90°에서 일정한 힘 (500 mm / min) 으로 박리하였다. 박리 후 각 시편의 잔유물의 면적별 개수를 측정한다.The peeling site of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared in the above Examples and Comparative Examples was peeled at 90° with a constant force (500 mm/min). After peeling, measure the number of residues of each specimen by area.
이 때, 잔유물의 여부를 측정하고, 가장 긴 부위의 지름를 측정하였다.At this time, the presence or absence of residues was measured, and the diameter of the longest part was measured.
상기 표를 보면, 실시예 1 내지 3의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름이 비교예 1 및 2의 코팅 필름 대비 접착력이 우수하고, 낮은 박리력으로 박리하더라도 잔유물을 거의 남기지 않아 박리가 매우 용이함을 알 수 있다.Looking at the table above, the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Examples 1 to 3 has excellent adhesion compared to the coating films of Comparative Examples 1 and 2, and almost no residue is left even when peeling with low peeling force. It can be seen that it is very easy.
시험예 2 : 항균성 측정 Test Example 2: Measurement of antibacterial activity
실시예 및 비교예의 조성물로 코팅된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 이용하여 항균 테스트를 진행하였다. 실험은 한천확산법(Paper disc method)을 이용하였으며, 항균도 테스트를 위해 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538), 대장균 (Escherichia coli ATCC 8739), 장구균(Enterococcus feacalis ATCC 29200), 살모넬라 타이피무리움 (Salmonella typhimurium KCTC 1925)을 한천 배지(LB agar)에 접종하였다. 박테리아가 접종된 배지에 페이퍼 디스크를 놓고 그 위에 각 실시예 및 비교예의 필름을 로딩하였으며, 음성대조군으로 생리식염수 1ml를 균이 접종된 배지에 구역을 정하여 로딩한 후 37℃에서 48~96시간 배양한 뒤 저해구역(Zone of inhibition)을 측정하고 그 결과는 하기 표에 나타낸 바와 같다.An antibacterial test was conducted using an organic/inorganic hybrid antibacterial coating film coated with the compositions of Examples and Comparative Examples. The experiment was carried out using the agar diffusion method (Paper disc method), and Staphylococcus aureus ATCC 6538, Escherichia coli ATCC 8739, Enterococcus feacalis ATCC 29200), Salmonella typhimurium ( Salmonella typhimurium KCTC 1925) was inoculated on agar medium (LB agar). A paper disk was placed on the culture medium inoculated with bacteria, and the films of each Example and Comparative Example were loaded thereon, and 1 ml of physiological saline as a negative control was loaded onto the culture medium inoculated with bacteria, and cultured at 37°C for 48 to 96 hours. After that, the zone of inhibition was measured and the results are shown in the table below.
*측정값 : 0.5cm 미만 +, 0.5~1cm ++, 1~2cm +++, 2~3cm +++, 3cm이상 ++++*Measured Value: Less than 0.5cm +, 0.5~1cm ++, 1~2cm +++, 2~3cm +++, 3cm or more ++++
상기 표를 보면, 대조군의 경우 사용된 4종의 균주 모두에 대하여 저해구역이 관찰되지 않았으나, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 조성물은 4 균주 모두에 대하여 넓은 저해구역이 나타나 박테리아의 상장저해 및 제거활성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1 및 2에서도 항균 활성이 나타내었으나, 실시예 1 내지 3 대비 낮은 활성을 보였다.In the above table, in the case of the control group, no inhibitory zone was observed for all four strains used, but the compositions of Examples 1 to 3 of the present invention showed a wide inhibitory zone for all four strains, thereby inhibiting the listing of bacteria and It can be seen that the removal activity is excellent. In addition, the antimicrobial activity was also shown in Comparative Examples 1 and 2, but showed lower activity compared to Examples 1 to 3.
시험예 3 : 내약품성 평가Test Example 3: Chemical resistance evaluation
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 형성한 후, 거즈에 MEK(methyl ethyl ketone)을 묻힌 후, 거즈를 이용하여 일정한 힘을 가해 문지른 후, 코팅 필름이 벗겨져 기재가 드러날 때까지 문지르는 횟수를 측정하였다. 이때 그 횟수가 높을수록 내약품성이 우수함을 의미한다.After forming the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film obtained in the above Examples and Comparative Examples, after applying MEK (methyl ethyl ketone) to the gauze, rubbing with a certain force using gauze, the coating film peeled off to reveal the substrate. The number of rubbing until it was measured. At this time, the higher the number, the better the chemical resistance.
상기 표를 보면, 실시예 1 내지 3의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 내약품성이 비교예 1 및 2의 코팅제 조성물 대비 우수함을 알 수 있다. 이러한 결과는 항균 코팅 필름의 설치 후 지속적으로 우수한 항균 효과를 유지할 수 있음을 의미한다.Looking at the above table, it can be seen that the chemical resistance of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Examples 1 to 3 is superior to the coating composition of Comparative Examples 1 and 2. These results mean that after installation of the antibacterial coating film, excellent antibacterial effects can be maintained continuously.
시험예 4 : 기체 투과도 평가 (산소 투과도 측정)Test Example 4: Gas permeability evaluation (oxygen permeability measurement)
실시예 및 비교예의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 3.3㎝(가로) X 21㎝(세로)로 재단하고, 온도 23℃, 상대습도(RH) 0%조건으로 산소투과도를 측정하였고, 각 시료에 대하여 10회 측정하고 최대치와 최소치를 버린 나머지 시편의 평균값을 구하였다.The organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Examples and Comparative Examples was cut into 3.3 cm (width) x 21 cm (length), and oxygen permeability was measured under the conditions of a temperature of 23°C and a relative humidity (RH) of 0%. Each sample was measured 10 times, and the maximum and minimum values were discarded, and the average value of the remaining specimens was calculated.
상기 표를 보면, 실시예 1 내지 3의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 기체 투과도가 비교예 1 및 2의 코팅제 조성물 대비 우수함을 알 수 있다.Looking at the above table, it can be seen that the gas permeability of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film made of the coating composition of Examples 1 to 3 is superior to that of the coating composition of Comparative Examples 1 and 2.
시험예 5 : 내수성 평가Test Example 5: Water resistance evaluation
실시예 및 비교예의 코팅제 조성물을 PET목 기판에 코팅 후 코팅 필름을 형성한 다음, 그 표면에 물을 적하한 다음 KS L 2110에 의거하여 접촉각을 측정하였다. 이때 접촉각이 낮을수록 소수성을 나타내 내수성이 우수함을 의미한다.After coating the coating composition of Examples and Comparative Examples on a PET wooden substrate to form a coating film, water was dropped on the surface, and then the contact angle was measured according to KS L 2110. At this time, the lower the contact angle is, the more hydrophobic it is, indicating excellent water resistance.
상기 표를 보면, 실시예 1 내지 3의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 내수성이 비교예 1 및 2의 코팅제 조성물 대비 우수함을 알 수 있다.Looking at the above table, it can be seen that the water resistance of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Examples 1 to 3 is superior to the coating composition of Comparative Examples 1 and 2.
시험예 6 : 경도 측정Test Example 6: Hardness measurement
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 코팅제 조성물을 이용하여 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 제조하고, 얻어진 코팅 필름을 KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다.An organic/inorganic hybrid antibacterial coating film was prepared using the coating composition obtained in the above Examples and Comparative Examples, and the pencil hardness of the obtained coating film was measured according to KS D 6711.
상기 표를 보면, 실시예 1의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 경도가 비교예 1 및 2의 코팅제 조성물 대비 우수하여 내마모도가 높음을 알 수 있다.Looking at the above table, it can be seen that the hardness of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Example 1 was superior to that of the coating composition of Comparative Examples 1 and 2, and thus a high wear resistance.
시험예 7 : 내오염성 평가 Test Example 7: Pollution resistance evaluation
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름 상에 유성 매직 및 수성 매직을 각각 이용하여 마킹한 후, 1시간 후에 물 및 에탄올로 표면을 세척하여 마킹 자국을 육안으로 확인하였다.The organic/inorganic hybrid antibacterial coating films obtained in the above Examples and Comparative Examples were marked using oily magic and aqueous magic, respectively, and after 1 hour, the surface was washed with water and ethanol to check the marking marks with the naked eye.
상기 표를 보면, 실시예 1 내지 3의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 내오염성이 비교예 1 및 2의 코팅제 조성물 대비 우수함을 알 수 있다.Looking at the above table, it can be seen that the stain resistance of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Examples 1 to 3 is superior to the coating composition of Comparative Examples 1 and 2.
시험예 8 : 내열성 평가Test Example 8: Heat resistance evaluation
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름을 4Х20 cm 크기로 재단하고, 고온 오븐을 사용하여, 90℃에서 각 30분씩 방치 후 표면에 크랙이 발생하는지 확인하였다. The organic/inorganic hybrid antibacterial coating films obtained in the above Examples and Comparative Examples were cut to a size of 4 Х20 cm, and then left at 90° C. for 30 minutes each using a high-temperature oven, and then it was confirmed whether cracks occurred on the surface.
<평가 기준><Evaluation criteria>
O : 크랙 미발생 : O: No cracks:
X : 크랙 발생X: cracking
상기 표를 보면, 실시예 1 내지 3의 코팅제 조성물로 제조된 유/무기 하이브리드 항균 코팅 필름의 내열성이 비교예 1 및 2의 코팅제 조성물 대비 우수함을 알 수 있다. Looking at the above table, it can be seen that the heat resistance of the organic/inorganic hybrid antibacterial coating film prepared with the coating composition of Examples 1 to 3 is superior to the coating composition of Comparative Examples 1 and 2.
Claims (6)
무기계 수지 조성물, 유기계 수지 조성물, 및 항균제를 포함하며,
상기 무기계 수지 조성물이 실록산 가교 결합된 구조로 세라믹 미립자를 포함하고,
상기 유기계 수지 조성물은 수분산 아크릴계 수지 및 수용성 폴리우레탄 수지를 포함하되, 이때 상기 수분산 아크릴계 수지는 30 내지 60 중량%의 메틸 메타크릴레이트, 35 내지 60 중량%의 부틸 아크릴레이트, 1 내지 10 중량% 메타크릴산 및 3 내지 15 중량%의 글리시딜 메타크릴레이트가 유화 중합된 것이고,
상기 무기계 수지 조성물과 유기계 수지 조성물이 경화에 의해 3차원 망상 구조를 형성하는,
상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물.
To protect the surface of the product through formation of a coating film, and to enable peeling of the coating film,
It includes an inorganic resin composition, an organic resin composition, and an antibacterial agent,
The inorganic resin composition comprises ceramic fine particles in a crosslinked structure of siloxane,
The organic resin composition includes a water-dispersible acrylic resin and a water-soluble polyurethane resin, wherein the water-dispersion acrylic resin is 30 to 60% by weight of methyl methacrylate, 35 to 60% by weight of butyl acrylate, 1 to 10% by weight % Methacrylic acid and 3 to 15% by weight of glycidyl methacrylate are emulsion polymerized,
Wherein the inorganic resin composition and the organic resin composition form a three-dimensional network structure by curing,
Room temperature curing organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition.
상기 무기계 수지 조성물은 세라믹 미립자, 실란 커플링제, 증점제, 이소프로필 알코올 및 물을 혼합하여 가수 분해 반응을 통해 제조된, 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물.
The method of claim 1,
The inorganic resin composition is prepared through a hydrolysis reaction by mixing ceramic fine particles, a silane coupling agent, a thickener, isopropyl alcohol and water, and a room temperature curing organic/inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition.
상기 세라믹 미립자는 이산화규소, 이산화티탄, 알루미노실리케이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종인, 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물.
The method of claim 1,
The ceramic fine particles are one selected from the group consisting of silicon dioxide, titanium dioxide, aluminosilicate, and combinations thereof, room temperature curing organic/inorganic hybrid antimicrobial film-type coating composition.
상기 항균제는 은, 아연 및 실리카 중에서 선택된 1종 이상의 무기계; 또는 식물성 오일의 유기계 항균제인, 상온 경화형 유/무기 하이브리드 항균성 필름형 코팅제 조성물.
The method of claim 1,
The antimicrobial agent is at least one inorganic type selected from silver, zinc and silica; Or organic-based antibacterial agent of vegetable oil, room temperature curing type organic / inorganic hybrid antibacterial film-type coating composition.
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