KR102216277B1 - 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수용성 코팅재에 관한것으로, 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제; 및 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하고, 상기 무기입자의 함량은 상기 용해제에 포함된 상기 고분자 100 중량부 당 7.5 내지 50 중량부 범위인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법에 관한 것으로 특히, 냄새 유발 물질이 생성되는 것을 방지하도록 형성되는 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법에 관한 것이다.
세균과 곰팡이와 같은 미생물은 생활 전반에 걸쳐 존재한다. 특히, 수분이 많은 환경에 노출된 표면에서는 세균과 곰팡이의 번식이 활발하게 일어날 수 있다. 이에, 상기 표면에서 세균과 곰팡이가 번식하면서 불쾌한 냄새를 유발하는 물질이 생성된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 수분을 바로 제거하여 세균과 곰팡이의 번식을 막을 수 있다. 하지만, 수분이 제거된 환경을 형성하는 것에는 많은 어려움이 따를 수 있다. 예를 들어, 공기 조화기, 냉장고, 빨래 건조기의 핵심부품인 열교환기의 작동으로 생성되는 열교환기 표면에 맺히는 응축수와 같은 수분은 제거하는데 어려움이 따를 수 있다. 덧붙여, 수분에 지속적으로 노출되는 세탁기와 같이 수분환경을 회피하기 어려운 표면 또한 존재한다.
이에, 세균과 곰팡이에서 생성하는 불쾌한 냄새를 제거하기 위해서 향기나는 물질을 섞어서 불쾌한 냄새를 숨기는 마스킹 기법이 사용되고 있다. 하지만, 다른 향을 섞는 것은 지속적으로 향기나는 물질의 투입이 이루어져야하고, 개인이 향기나는 물질에 대하여 느끼는 감정은 주관적이므로 마스킹 기법을 통하여 얻을 수 있는 효과는 제한적이다. 또한, 마스킹 기법은 근본적으로 불쾌한 냄새를 제거할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 모재에 전이금속산화물을 포함하는 코팅을 적용하게 되면 항균 및 촉매 특성을 모재에 부여할 수 있다. 전이금속산화물은 대기 중의 수분과 만나 모재의 표면을 빠르게 산성으로 바꾸므로, 균의 성장을 억제하고 균을 파괴하는 항균 특성을 갖는다. 또한 전이금속산화물은 일부 악취 물질을 흡착 및 산화시켜 냄새가 나지 않는 화합물로 변화시키는 촉매 특성도 갖는다.
전이금속산화물을 이용하여 모재에 항균 및 촉매 특성을 부여할 때, 코팅층을 형성하는 고분자 등의 물질 특성을 잃지 않고 유지시키기 위해서는, 전이금속산화물이 상대적으로 넓은 표면적을 갖는 입자 형태여야 한다. 수 마이크로미터 내지 수백 나노미터 크기의 미세입자가 그 예가 될 수 있다.
선행문헌인 유럽공개특허공보 3,082,415 A1(2016.10.26)에서 전이금속산화물의 예로써, 몰리브데넘 함유 무기화합물로 형성되는 복합 재료를 제품의 표면에 도포하여 세균 및 곰팡이의 번식을 저해하였다. 즉, 몰리브데넘 함유 무기화합물로 형성되는 복합 재료의 항균 효과로 세균과 곰팡이가 불쾌한 냄새를 생성하는 것을 방지하여 왔다.
하지만, 선행문헌에 개시된 것과 같이 몰리브데넘 함유 무기화합물의 수용성은 매우 낮으므로 상기 무기화합물을 포함하는 수용성 코팅하는 것에 한계가 있었다. 즉, 종래의 항균성을 가지는 몰리브데넘 함유 무기화합물은 수용성 코팅재에 분산되어 있는 형태인 현탁액 또는 분산액의 형태로 존재하였다. 이에, 상기 무기화합물을 포함하는 코팅재는 시간이 지남에 따라 침전이 발생하는 문제점이 있었다. 이에, 본 발명에서는 상기 무기화합물을 함유하면서도 시간이 지나도 균일하게 상기 무기화합물이 분산된 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법에 대하여 제시한다.
본 발명의 항균 또는 항곰팡이 특성을 가지는 코팅층을 형성할 수 있는 수용성 코팅재를 제안하기 위함이다.
본 발명의 다른 일 목적은 무기화합물이 균일하게 분산된 수용성 코팅재를 제안하기 위함이다.
또한, 본 발명은 수용성 코팅재의 코팅방법을 제안하기 위함이다.
또한, 본 발명은 수용성 코팅재 및 코팅방법으로 형성된 코팅층을 제안하기 위함이다.
본 발명의 항균 또는 항곰팡이 특성을 가지는 코팅층을 형성할 수 있는 수용성 코팅재는 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 포함하여 몰리브데넘 함유 무기입자의 혼화성이 향상된 수용성 코팅재로 개시될 수 있다.
상세하게, 본 발명의 수용성 코팅재 중에 포함된 몰리브데넘 함유 무기입자는 수분과 반응할 수 있다. 상기 반응에 의하여, 산성물질 또는 활성산소가 형성될 수 있다. 이에, 상기 수용성 코팅재는 세균 또는 곰팡이로부터 기인하는 악취를 저감하고, 항균 또는 항곰팡이 특성을 가지는 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 코팅재는 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제; 및 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하고, 상기 무기입자의 함량은 상기 용해제에 포함된 상기 고분자 100 중량부 당 7.5 내지 50 중량부 범위일 수 있다. 상기 무기입자는 항균 또는 항곰팡이 특성을 가지는 소재일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 무기입자는 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4) 또는 삼산화몰리브데넘(molybdenum trioxide, MoO3)을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 수용성 코팅재는 물을 더 포함할 수 있다.
실시에에 있어서, 상기 수용성 코팅재는 친수성 피막형성액을 더 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 친수성 피막형성액은 친수성 고분자를 포함하고, 상기 친수성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리술폰산(polysulfonic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 코팅방법에 관한 것으로, 물에 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 용해시켜 제1용액을 형성하는 단계; 상기 제1용액에 몰리브데넘 함유 무기입자를 혼합하고, 교반하여 상기 무기입자가 용해된 제2용액을 형성하는 단계; 상기 제2용액에 친수성 피막형성액을 혼합하여 제3용액을 형성하는 단계; 및 상기 제3용액을 모재에 도포하고 소정온도에서 건조하여 코팅층을 형성하는 포함하고, 상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 무기입자가 석출된다.
실시예에 있어서, 상기 제1용액을 형성하는 단계에서 제1용액에 포함된 고분자의 함량은 물 100 중량부당 4 내지 12 중량부의 범위일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제2용액을 형성하는 단계에서 상기 무기입자의 함량은 제1용액에 포함된 고분자 100 중량부당 7.5 내지 50 중량부의 범위일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제2용액을 형성하는 단계의 상기 무기입자는 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4) 또는 삼산화몰리브데넘(molybdenum trioxide, MoO3)을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제3용액을 형성하는 단계에서 상기 친수성 피막형성액은 친수성 고분자를 포함하고, 상기 친수성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리술폰산(polysulfonic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 모재의 표면에 친수성 작용기를 가지는 친수층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 친수층 상에 상기 제3용액을 모재에 도포할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 소정온도는 100 내지 230 ℃ 범위일 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 코팅층을 형성하는 단계는 소정시간 수행되고, 상기 소정시간은 5 내지 10 분 범위일 수 있다.
또한, 본 발명은 코팅층에 관한 것으로 앞선 코팅방법으로 제조된 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하는 코팅층일 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 코팅재에 의하면, 수용성 코팅재로 형성된 코팅층에 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하고, 상기 무기입자에 수분이 공급되어 산성물질 또는 활성산소를 형성한다. 이에 악취를 저감하고, 항균 또는 항곰팡이 특성을 가지는 코팅층을 형성할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 수용성 코팅재는 몰리브데넘 함유 무기입자 및 상기 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 포함하여 혼화성이 향상되어 시간이 경과하여도 균일하게 분산되어 장기보관 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수용성 코팅재 및 물을 혼합하여 코팅층이 형성될 모재에 도포하고, 소정온도에서 건조하여 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하는 코팅층을 형성하는데 별도의 저온 냉각이 배제되며, 간단한 방법으로 코팅층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅방법으로 형성된 코팅층은 몰리브데넘 함유 무기입자가 표면에 형성되어 상기 코팅층의 배수성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 수용성 코팅재로 코팅층을 형성하는 코팅방법의 순서를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 분산안정성 특성을 비교하는 이미지이다.
도 4는 본 발명의 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법으로 제조된 코팅층을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법으로 제조된 코팅층의 전자현미경 이미지이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 분산안정성 특성을 비교하는 이미지이다.
도 4는 본 발명의 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법으로 제조된 코팅층을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법으로 제조된 코팅층의 전자현미경 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 냄새 유발 물질이 생성되는 것을 방지하도록 형성되는 수용성 코팅재에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 수용성 코팅재는 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수용성 코팅재는 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함할 수 있다.
상기 용해제는 상기 무기입자와 혼합되어 수용액 상에서 혼화성(miscibility)를 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 용해제의 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자에 의하여 상기 무기입자는 수용액 상에서 균일한 액체상을 이룰 수 있다.
또한, 상기 무기입자는 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4) 또는 삼산화몰리브데넘(molybdenum trioxide, MoO3)을 포함하는 입자일 수 있다. 상기 무기입자는 수분과 반응하여 활성산소를 형성하여 악취를 저감하고, 항균 또는 항곰팡이 특성을 나타내는 물질이다. 이에, 상기 무기입자는 수분이 풍부한 환경에서 세균과 곰팡이의 발생을 저해하여 세균과 곰팡이의 대사에 의하여 생성되는 질소 화합물과 같은 냄새를 유발하는 물질을 생성을 억제할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무기입자의 함량은 상기 용해제에 포함된 고분자 100 중량부 당 7.5 내지 50 중량부 범위일 수 있다. 상세하게, 상기 무기입자의 함량이 상기 상기 용해제에 포함된 고분자 100 중량부 당 7.5 중량부 미만일 경우에는 낮은 무기입자의 농도에 의하여 코팅재에 의하여 형성되는 코팅층에서 충분한 항균 또는 항곰팡이 특성을 충분히 발현할 수 없다.
한편, 상기 용해제에 포함된 고분자 100 중량부 당 50 중량부를 초과할 경우에는 상기 무기입자를 포함하는 수용성 코팅재에서 상기 무기입자의 혼화성이 떨어질 수 있다. 이에, 상기 무기입자는 불완전하게 혼화되어 시간이 경과하면 상분리되며 침전을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무기입자가 아연 몰리브데이트(ZnMoO4)를 포함할 경우, 상기 용해제는 아크릴계 고분자를 포함하는 용해제인 Synthro® PON W 578(SYNTHRON 社)이 사용될 수 있다. 이에, 아연 몰리브데이트(ZnMoO4)를 포함하는 무기입자는 수용액에서 충분한 혼화성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 수용성 코팅재의 무기입자 중 삼산화몰리브데넘(MoO3)을 포함할 경우, 상기 용해제는 글리콜계 고분자 중 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)을 포함할 수 있다. 이에, 삼산화몰리브데넘(MoO3)을 포함하는 무기입자는 수용액에서 충분한 혼화성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 코팅재는 물을 더 포함하여 코팅층을 형성하기에 적절한 농도로 형성될 수 있다. 덧붙여 수용성 코팅재는 상용된 친수성 피막형성액을 더 포함할 수도 있다. 상기 친수성 피막형성액은 친수성 고분자를 포함한다. 상세하게, 친수성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리술폰산(polysulfonic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 수용성 코팅재에 친수성 피막형성액이 첨가되어 모재 상에 친수성 고분자와 함께 상기 무기입자가 형성되었을 때, 상기 친수성 고분자에 결합된 물은 상기 무기입자에 공급될 수 있다. 즉, 상기 무기입자는 상기 친수성 고분자에 의하여 공급된 물과 반응하여 활성산소를 형성하여 악취물질을 분해하므로 악취를 저감할 수 있다. 또한, 상기 반응에 의하여 상기 수용성 코팅재로 제조되는 코팅층의 항균 또는 항곰팡이 특성이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 수용성 코팅재로 코팅층을 형성하는 코팅방법의 순서를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서 개시하는 코팅방법은 제1용액을 형성하는 단계(S100), 제2용액을 형성하는 단계(S200), 제3용액을 형성하는 단계(S300) 및 코팅층을 형성하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상세하게, 제1용액을 형성하는 단계(S100)에서 물에 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 용해시켜 제1용액을 형성한다. 상기 제1용액에 포함된 고분자의 함량은 후술될 몰리브데넘 함유 무기입자를 충분히 혼화시킬 수 있는 함량을 포함할 수 있다.
이에, 바람직하게 상기 제1용액에 포함된 상기 고분자의 함량은 물 100 중량부당 4 내지 12 중량부의 범위로 형성될 수 있다. 상기 고분자의 함량이 물 100 중량부당 4 중량부 미만일 경우에 후술되는 상기 무기입자가 수용액 중에 충분히 혼화될 수 없다. 또한, 상기 고분자의 함량이 물 100 중량부당 12 중량부 초과할 경우에는 후술되는 코팅층 형성에 문제가 생길 수 있다. 상세하게, 상기 고분자의 함량이 많아지는 경우, 후술되는 제3용액에 포함되고, 코팅층의 주성분을 구성하는 친수성 피막형성액에 포함된 친수성 고분자의 농도가 낮아지므로 모재의 표면에 친수성 고분자를 포함하는 고른 코팅층이 형성될 수 없다.
제2용액을 형성하는 단계(S200)에서 제1용액에 몰리브데넘 함유 무기입자를 혼합하고 교반하여 제2용액을 형성한다. 상기 무기입자의 함량은 상기 제1용액에 포함된 고분자 100 중량부당 7.5 내지 50 중량부의 범위로 형성될 수 있다. 상기 무기 입자의 함량이 7.5 미만일 경우에는 낮은 무기입자의 농도에 의하여 코팅재에 의하여 형성되는 코팅층에서 충분한 항균 또는 항곰팡이 특성을 충분히 발현할 수 없다. 한편, 상기 용해제에 포함된 고분자 100 중량부 당 50 중량부를 초과할 경우에는 상기 무기입자를 포함하는 제2용액에서 상기 무기입자의 혼화성이 떨어질 수 있다. 이에, 상기 무기입자는 불완전하게 혼화되어 시간이 경과하면 상분리되며 침전을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2용액을 형성하는 단계의 상기 무기입자는 아연 몰리브데이트(ZnMoO4) 또는 삼산화몰리브데넘(MoO3)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무기입자가 아연 몰리브데이트(ZnMoO4)를 포함할 경우, 전술된 용해제는 아크릴계 고분자를 포함하는 용해제인 Synthro® PON W 578(SYNTHRON 社)이 사용될 수 있다. 이에, 아연 몰리브데이트(ZnMoO4)를 포함하는 무기입자는 수용액에서 충분한 혼화성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 수용성 코팅재의 무기입자 중 삼산화몰리브데넘(MoO3)을 포함할 경우, 전술된 용해제는 글리콜계 고분자 중 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)을 포함할 수 있다. 이에, 삼산화몰리브데넘(MoO3)을 포함하는 무기입자는 수용액에서 충분한 혼화성을 나타낼 수 있다.
제3용액을 형성하는 단계(S300)에서 제2용액에 친수성 피막형성액을 혼합하여 제3용액을 형성한다. 상기 친수성 피막형성액은 상용의 친수성 고분자를 막을 형성하는 피막형성액일 수 있다. 상세하게, 친수성 피막형성액은 친수성 고분자를 포함하고, 친수성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리술폰산(polysulfonic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
코팅층을 형성하는 단계(S400)에서 상기 제3용액을 코팅층이 형성될 모재의 표면에 도포하고, 소정온도에서 코팅층을 형성하는 건조하여 무기입자를 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다. 소정온도에서 건조하는 과정에서 상기 무기입자는 석출되어 코팅층에 형성될 수 있다. 상기 제3용액을 도포하는 과정은 딥 코팅(Dip coating), 스핀 코팅(Spin coating), 롤 코팅(Roll coating) 및 스프레이 코팅(Spray coating)과 같이 액체를 모재의 표면에 도포하는 방법이라면 그 방법에 제한되지 않는다.
한편, 상기 소정온도는 100 내지 230℃의 범위일 수 있다. 상기 소정온도가 100℃ 미만일 경우에는 코팅층을 형성하는데 소요되는 시간이 길어질 수 있으며, 상기 무기입자가 코팅층에 적합한 크기의 결정으로 석출될 수 없다. 또한, 소정온도가 230 ℃를 초과할 경우에는 상기 아크릴계 고분자, 글리콜계 고분자 및 상기 수용성 고분자가 열화로 변성되어 코팅층을 형성할 수 없다.
또한 상기 소정온도 범위에서 코팅층을 형성하는 적절한 시간은 바람직하게 5 내지 10 분 범위일 수 있다. 코팅층을 형성하는 단계(S400)는 상기 소정온도에서 건조하여 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하는 코팅층을 형성하는데 별도의 저온 냉각이 배제되며, 간단한 방법으로 코팅층을 형성할 수 있다.
덧붙여, 코팅층을 형성하는 단계(S400)에서 상기 모재의 표면에 친수성 작용기를 가지는 친수층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 상기 친수층은 알루미늄으로 형성된 모재의 표면을 산화 또는 식각하여 알루미늄 산화물로 형성될 수 있다. 또한, 친수성을 가지는 고분자를 도포하여 상기 친수층을 형성할 수도 있다.
예를 들면, 상기 친수층은 하이드록시기(-OH)와 같은 친수성 작용기를 표면 상에 포함할 수 있다. 이에, 친수층의 상기 친수성 작용기와 본 발명의 코팅층에 포함된 친수성 고분자의 접착력이 향상될 수 있다. 또한, 상기 친수층은 식각공정으로 형성될 수도 있다. 상기 식각공정에 의하여 상기 모재의 표면에서 특정한 형상을 가지는 친수성이 형성될 수 있다. 이에, 상기 특정한 형상으로 표면적이 증가하게 되어 상기 친수층과 본 발명의 코팅층의 접착력이 향상될 수도 있다.
이하, 본 발명의 수용성 코팅재의 실시예에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 분산안정성 특성을 비교하는 이미지이다.
<실시예: 수용성 코팅재의 형성>
수용성 코팅재는 전술된 설명에 따르며, 상세하게는 도 1에서 설명된 수용성 코팅재의 코팅방법 중 제1용액을 형성하는 단계(S100), 제2용액을 형성하는 단계(S200) 및 제3용액을 형성하는 단계(S300)를 따라 제조될 수 있다. 상세하게, 실시예의 수용성 코팅재는 무기입자, 용해제 및 친수성 피막형성액을 포함한다. 덧붙여 무기입자로 아연 몰리브데이트(ZnMoO4)를 포함하고, 용해제로는 아크릴계 고분자를 포함하는 용해제인 Synthro® PON W 578(SYNTHRON 社)를 포함한다.
<비교예 1>
비교예1의 코팅재는 친수성 피막형성액에 무기입자를 포함한 용액이다. 상세하게, 비교예1의 용액은 실시예의 수용성 코팅재와 비교하여 용해제를 배제하고, 전술된 실시예와 동일하게 제조되었다.
<비교예 2>
비교예2의 코팅재는 실시예의 수용성 코팅재에서 용해제 및 무기입자를 배제한 친수성 피막형성액이다.
도 2를 참조하면, 분산안정성이 Turbiscanⓡ LAB(Formulaction Co., France)를 이용하여 측정되었다. 상세하게, 도 2의 그래프는 각각 도시된 것과 같이 실시예, 비교예1, 비교예2의 코팅재의 분산안정성을 나타낸다. 실시예의 경우에는 시간의 경과에 무관하게 높은 투과율을 가지면서 분산이 안정하게 유지됨을 알 수 있다.
한편, 비교예1은 무기입자의 분산 상태가 유지되지 못하고 즉각적으로 침전이 형성되는 것을 알 수 있었다. 또한, 비교예2는 분산안정성을 나타내는 결과값이 오르내리는 변동이 있으나 입자가 형성되어 침전이 가라앉는것과 같은 변화는 관찰되지 않았다.
즉, 비교예1의 침전이 발생하는 분산안정성의 변화는 무기입자로부터 기인되는 것을 알 수 있다. 또한, 용해제를 포함하는 것으로 상기 무기입자의 혼화성이 향상된다는 것도 알 수 있다.
즉, 실시예는 몰리브데넘 함유 무기입자 및 상기 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 포함하여 혼화성이 향상되어 시간이 경과하여도 균일하게 분산되어 장기보관 안정성이 향상된다는 장점이 있다.
도 3을 참조하면, 실시예와 비교예1의 수용성 코팅재가 육안상 관찰되는 모습을 이미지로 나타낸 것이다. 상세하게, 도 3의 (a)는 실시예이고, (b)는 비교예1의 모습을 나타낸다. 도 3에서는 도 2의 분산안정성 결과와 마찬가지로 실시예의 코팅재는 무기입자가 충분한 혼화성을 가지므로 투명한 용액으로 침전없이 고르게 형성된 것을 알 수 있다. 한편, 비교예1의 코팅재는 무기입자의 혼화성이 떨어지며 이에 현탁액으로 불투명하게 형성된다는 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법으로 제조된 코팅층(100)을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 코팅층(100)은 모재(20)의 표면에 적층되는 형태로 존재할 수 있다. 모재(20)는 사출물로 형성되는 다양한 제품일 수 있다.
코팅층(100)은 친수성 고분자층(10) 및 친수성 고분자층(10)에 분포 또는 분산되는 무기입자(11)를 포함할 수 있다. 무기입자(11)는 친수성 고분자층(10)에 석출되어 필러 또는 충진재의 형태로 존재하며, 친수성 고분자층(10)의 내부와 표면 중 그 어디에도 위치할 수 있다.
덧붙여, 석출된 무기입자(11)는 모재에 항균, 항곰팡이 특성 및 촉매 특성을 부여하면서도 친수성 고분자 등의 물질 특성을 잃지 않고 유지되어야 할 필요가 있다. 따라서, 무기입자(11)의 평균 입자는 수백 나노미터 크기의 입자로 형성되어 코팅층(100) 내에 고르게 분산되게 안정적으로 존재할 수 있다.
이에, 무기입자(11)는 상대적으로 넓은 표면적을 갖는 입자 형태이므로 대기 중의 수분과 만나 코팅층(100)의 표면을 빠르게 산성으로 바꾸거나, 활성산소를 생성하여 세균 또는 곰팡이의 성장을 억제하거나 파괴하는 항균 및 항곰팡이 특성을 갖는 것이 용이하다. 즉, 코팅층(100)은 항균 및 항곰팡이 특성을 가지므로 세균과 곰팡이가 번식하면서 불쾌한 냄새를 유발하는 물질이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 석출된 무기입자(11)의 평균 입자는 수백 나노미터 크기의 입자로 형성되어 코팅층(100) 표면에 적절한 수분이 부착될 수 있게 형성된다. 이에, 코팅층(100)의 배수성이 향상될 수도 있다.
덧붙여, 도 1의 설명에서 전술된 것과 같이 코팅층을 형성하는 단계(S400)에서 상기 모재(20)의 표면에 친수성 작용기를 가지는 친수층(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함하여, 모재(20)에 친수층이 더 적층될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법으로 제조된 코팅층의 전자현미경 이미지이다.
도 5를 참조하면, 코팅층 내에 구형으로 나타나는 무기입자가 고르게 분산되게 형성된 것을 알 수 있다.
이상에서 설명된 수용성 코팅재 및 그의 코팅방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (14)
- 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제; 및
몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하고,
상기 무기입자의 함량은 상기 용해제에 포함된 고분자 100 중량부 당 7.5 내지 50 중량부 범위이며,
친수성 피막형성액을 더 포함하고,
상기 친수성 피막형성액은 상기 무기입자에 수분을 공급하는 것을 특징으로 하는 수용성 코팅재. - 제1항에 있어서,
상기 무기입자는 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4) 또는 삼산화몰리브데넘(molybdenum trioxide, MoO3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 코팅재. - 제1항에 있어서,
상기 수용성 코팅재는 물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 코팅재. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 친수성 피막형성액은 친수성 고분자를 포함하고,
상기 친수성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리술폰산(polysulfonic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 코팅재. - 물에 아크릴계 고분자 또는 글리콜계 고분자를 포함하는 용해제를 용해시켜 제1용액을 형성하는 단계;
상기 제1용액에 몰리브데넘 함유 무기입자를 혼합하고, 교반하여 상기 무기입자가 용해된 제2용액을 형성하는 단계;
상기 제2용액에 친수성 피막형성액을 혼합하여 제3용액을 형성하는 단계; 및
상기 제3용액을 모재에 도포하고 소정온도에서 건조하여 코팅층을 형성하는 포함하고,
상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 무기입자가 석출되며,
상기 친수성 피막형성액은 상기 무기입자에 수분을 공급하는 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1용액을 형성하는 단계에서 제1용액에 포함된 고분자의 함량은 물 100 중량부당 4 내지 12 중량부의 범위인 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항에 있어서,
상기 제2용액을 형성하는 단계에서 상기 무기입자의 함량은 제1용액에 포함된 고분자 100 중량부당 7.5 내지 50 중량부의 범위인 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항에 있어서,
상기 제2용액을 형성하는 단계의 상기 무기입자는 아연 몰리브데이트(zinc molybdate, ZnMoO4) 또는 삼산화몰리브데넘(molybdenum trioxide, MoO3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항에 있어서,
상기 제3용액을 형성하는 단계에서 상기 친수성 피막형성액은 친수성 고분자를 포함하고,
상기 친수성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리술폰산(polysulfonic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항에 있어서,
상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 모재의 표면에 친수성 작용기를 가지는 친수층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 친수층 상에 상기 제3용액을 모재에 도포하는 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항에 있어서,
상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 소정온도는 100 내지 230 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제12항에 있어서,
상기 코팅층을 형성하는 단계는 소정시간 수행되고, 상기 소정시간은 5 내지 10 분 범위인 것을 특징으로 하는 코팅방법. - 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 코팅방법으로 제조된 몰리브데넘 함유 무기입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅층.
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