KR102553132B1 - Pearlescent pigment particle, Apparatus and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기재에 코팅되는 코팅부에 서로 다른 금속산화물층을 형성하면서 용이하게 루틸(Rutile) 결정구조를 형성할 수 있고, 코팅층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 진주광택 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 진주광택 안료 입자의 제조 장치는 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 진주광택 안료 입자의 제조 장치로서, 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크와, 기재 및 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기와, 반응기와 각 탱크 사이에 각각 형성되어 기재 및 원료의 공급을 선택적으로 조절하는 공급 조절 밸브와, 각 공급 조절 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 진주광택 안료 입자의 제조 방법은 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부가 형성되는 진주광택 안료 입자를 제조하는 방법으로서, 기재를 준비하는 제 1 단계와; 코팅부를 형성하는 전구체를 준비하는 제 2 단계와; 상기 기재의 표면에 코팅부를 형성하되, 코팅부를 형성하는 복수의 층 중 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 금속산화물로 이루어지는 층을 형성하는 제 3 단계를 포함한다.The present invention provides pearlescent pigment particles capable of easily forming a rutile crystal structure and easily adjusting the thickness of the coating layer while forming different metal oxide layers on the coating portion coated on the substrate, and an apparatus for manufacturing the same, and It's about manufacturing methods.
An apparatus for producing pearlescent pigment particles according to an embodiment of the present invention is a pearlescent pigment particle in which at least one layer of a coating portion formed of a plurality of layers on the surface of a substrate is adjusted in thickness through a titration method. As a manufacturing apparatus, a plurality of tanks each containing raw materials for coating a substrate, a reactor in which coating is performed by inputting the substrate and raw materials, and each formed between the reactor and each tank to selectively control the supply of the substrate and raw materials and a control unit for controlling each supply control valve. In addition, a method for producing pearlescent pigment particles according to an embodiment of the present invention is a method for producing pearlescent pigment particles in which a coating portion formed of a plurality of layers is formed on the surface of a substrate, the first step of preparing a substrate; ; A second step of preparing a precursor for forming a coating portion; A third step of forming a coating portion on the surface of the substrate, wherein at least one of the plurality of layers forming the coating portion forms a layer made of a metal oxide while adjusting the thickness using a titration method .
Description
본 발명은 진주광택 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재에 코팅되는 코팅부에 서로 다른 금속산화물층을 형성하면서 용이하게 루틸(Rutile) 결정구조를 형성할 수 있고, 코팅층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 진주광택 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to pearlescent pigment particles and a manufacturing apparatus and manufacturing method thereof, and more particularly, a rutile crystal structure can be easily formed while forming different metal oxide layers on a coating part coated on a substrate, , Pearlescent pigment particles capable of easily adjusting the thickness of a coating layer, and a manufacturing device and manufacturing method thereof.
진주광택 안료는 진줏빛, 무지갯빛, 금속빛 등이 표현되는 안료를 말한다.Pearlescent pigments refer to pigments that express pearlescent, iridescent, and metallic hues.
통상의 진주광택 안료는 마이크로 사이즈를 갖는 박편 형태의 운모에 나노 사이즈의 금속산화물 미립자가 치밀하게 코팅된 구조를 가진다. 이때 사용되는 운모 입자의 입도는 진주광택 안료의 종류에 따라서 조절하여 사용하며 보통 0.1 ~ 200㎛를 유지하여야 한다. 운모 입자가 너무 작을 경우에는 광산란이 많이 일어나 광택이 떨어지게 되고, 입자가 너무 클 경우에는 사용상에 있어 제약이 따르기 때문이다. 그래서 통상적으로는 사용되는 진주광택 안료는 운모의 두께를 0.1 ~ 10㎛로 형성하고, 금속산화물 미립자로 형성되는 코팅층의 두께를 10 ~ 150㎚로 형성한다.Conventional pearlescent pigments have a structure in which nano-sized metal oxide fine particles are densely coated on mica in the form of micro-sized flakes. At this time, the particle size of the mica particles used is adjusted according to the type of pearl luster pigment and should be maintained in the range of 0.1 to 200 μm. This is because if the mica particles are too small, a lot of light scattering occurs, resulting in a loss of gloss, and if the particles are too large, there are restrictions on use. Therefore, commonly used pearl luster pigments form mica to a thickness of 0.1 to 10 μm and a coating layer formed of metal oxide fine particles to have a thickness of 10 to 150 nm.
한편, 진주광택 안료에 사용되는 금속산화물로는 Ti02, Si02, ZnO, W03 등이 있다. 그리고, 금속산화물을 대신하여 CdS 및 ZnS 등이 사용될 수 있다. 굴절률 기준 500 ~ 600㎚에서 Ti02의 굴절률은 2.84이고, Si02의 굴절률은 1.457이며, ZnO의 굴절률은 2.0이고, W03의 굴절률은 1.67이며, CdS의 굴절률은 2.384이고, ZnS의 굴절률은 2.355이다. 그래서, 원하는 굴절률이 발현되는 소재를 사용하여 기재인 운모의 표면에 해당 소재를 코팅하여 소정의 굴절률을 갖는 진주광택 안료를 제작한다.On the other hand, metal oxides used in pearlescent pigments include Ti0 2 , Si0 2 , ZnO, W0 3 and the like. Also, CdS and ZnS may be used instead of the metal oxide. The refractive index of Ti0 2 is 2.84, the refractive index of Si0 2 is 1.457, the refractive index of ZnO is 2.0, the refractive index of W0 3 is 1.67, the refractive index of CdS is 2.384, and the refractive index of ZnS is 2.355. am. Therefore, a pearlescent pigment having a predetermined refractive index is produced by coating the material on the surface of mica, which is a base material, using a material exhibiting a desired refractive index.
진주광택 안료에 사용되는 대표적인 금속산화물은 Ti02로서, Ti02의 결정구조는 루틸(Rutile),아나타제(Anatase) 및 부루카이트(Brookite)로 나눌 수 있다. 이 중 부루카이트(Brookite)는 매우 불안정하며 순수한 결정을 합성하기 어렵기 때문에 공업적으로 사용되지 않고 있으며, 공업적으로는 루틸(Rutile),아나타제(Anatase) 결정구조의 Ti02가 사용되고 있다.A typical metal oxide used in pearlescent pigments is TiO 2 , and the crystal structure of TiO 2 can be divided into rutile, anatase, and brookite. Among them, Brookite is not used industrially because it is very unstable and difficult to synthesize pure crystals, and TiO 2 having a rutile and anatase crystal structure is used industrially.
아나타제(Anatase) 결정구조의 경우에는 광활성이 우수하여 광촉매로 주로 사용되며 최근에는 공기청정에 많이 사용되고 있다. 이에 비해 루틸(Rutile) 결정구조는 내광성과 내열성이 우수하여 일반적으로 백색 안료로 사용되고 있다. 한편, 아나타제(Anatase) 결정구조는 Ti02를 코팅하는 과정에서 열을 받으면 상전이가 일어나 결정구조가 루틸(Rutile)로 변하게 되는 특징을 가지고 있다. 안료의 물성면에서 볼 때 루틸(Rutile) 결정구조의 Ti02는 아나타제(Anatase) 결정구조에 비해 내광성, 내열성, 내후성이 우수하고, 색상과 은폐력이 좋으며, 굴절지수가 높기 때문에 진주광택 안료로는 루틸(Rutile) 결정구조의 Ti02가 사용되는 것이 유리하다.In the case of anatase crystal structure, it is mainly used as a photocatalyst due to its excellent photoactivity, and recently it is widely used for air cleaning. On the other hand, the rutile crystal structure is generally used as a white pigment because of its excellent light resistance and heat resistance. On the other hand, the crystal structure of anatase (Anatase) has a characteristic that a phase transition occurs when heat is received in the process of coating Ti0 2 and the crystal structure is changed to rutile (Rutile). In terms of the physical properties of the pigment, Ti0 2 of the rutile crystal structure has excellent light resistance, heat resistance, and weather resistance compared to the anatase crystal structure, has good color and hiding power, and has a high refractive index, so it is considered as a pearl luster pigment. It is advantageous that Ti0 2 of a rutile crystal structure is used.
또한,Ti02는 광학적 특성이 좋고, 인체에 무해한 물질로 알려져 있을 뿐만 아니라 내식성, 기계적 내구성이 좋은 특징을 가지고 있다. 그리고, 증착형태에 따라 굴절률이 1.9 ~ 2.6을 갖기 때문에 운모에 코팅하였을 때 높은 굴절율을 구사할 수 있다. 특히 루틸(Rutile) 결정구조의 Ti02는 투명하고(Transparent), 양면성(birefringent)을 갖기 때문에 진주광택 안료로 사용하기에는 루틸(Rutile) 결정구조를 형성하는 것이 유리하다. 하지만, Ti02는 일반적인 코팅공정 조건에서 운모에 코팅될 때 아나타제(Anatase) 결정구조로 코팅되는 단점이 있다.In addition, TiO 2 has good optical properties and is known as a material harmless to the human body, as well as having good corrosion resistance and mechanical durability. In addition, since the refractive index has a refractive index of 1.9 to 2.6 depending on the deposition type, a high refractive index can be used when coated on mica. In particular, since Ti0 2 of the rutile crystal structure is transparent and birefringent, it is advantageous to form a rutile crystal structure for use as a pearlescent pigment. However, Ti0 2 has a disadvantage in that it is coated with an anatase crystal structure when coated on mica under general coating process conditions.
한편, 운모와 같은 기재에 Ti02를 코팅하는 방법은 주로 유동층 화학 증착법과 균일침전법이 사용되고 있다.On the other hand, as a method of coating TiO 2 on a substrate such as mica, a fluidized bed chemical vapor deposition method and a uniform precipitation method are mainly used.
먼저, 유동층 화학 증착법은 기체상태의 원료를 코팅하고자 하는 기재(운모)에 코팅하는 방법이다.First, the fluidized bed chemical vapor deposition method is a method of coating a gaseous raw material on a substrate (mica) to be coated.
화학 증착법을 사용하여 기재(운모)에 Ti02를 코팅하는 경우에는 하기의 화학식 1과 같은 반응이 일어난다.When TiO 2 is coated on a substrate (mica) using a chemical vapor deposition method, a reaction shown in Chemical Formula 1 below occurs.
TiCl4 + 2H2O + Mica(운모) → TiO2-Mica + 4HCl … [화학식 1]TiCl 4 + 2H 2 O + Mica (mica) → TiO 2 -Mica + 4HCl … [Formula 1]
하지만, 유동층 화학 증착법을 사용하는 경우에는 기재에 코팅되는 TiO2가 아나타제(Anatase) 결정구조로 형성되기 때문에 TiO2의 아나타제(Anatase) 결정구조를 루틸(Rutile) 결정구조로 상전이시키기 위해서는 코팅 공정 중에 SnO2를 첨가하여야 한다. 하지만, SnO2를 첨가하여 TiO2의 상전이를 유도하기 위해서는 염화티타늄(TiCl4)을 고온으로 가열하여야 하기 때문에 유동층 화학 증착법을 상업적으로 이용하는데 한계가 있다.However, in the case of using the fluidized bed chemical vapor deposition method, since the TiO 2 coated on the substrate is formed in an anatase crystal structure, in order to phase-transform the anatase crystal structure of TiO 2 into a rutile crystal structure, during the coating process SnO 2 should be added. However, in order to induce a phase transition of TiO 2 by adding SnO 2 , titanium chloride (TiCl 4 ) must be heated to a high temperature, so there is a limit to the commercial use of the fluidized bed chemical vapor deposition method.
그리고, 균일침전법은 침전이 생성될 때 용액에 외부로부터 침전제를 가하는 일 없이 가수분해 등의 용액 반응을 통하여 OH- 이온을 방출시켜 침전이 이루어지게 하는 방법이다.And, the homogeneous precipitation method is a method in which OH- ions are released through a solution reaction such as hydrolysis without adding a precipitating agent to the solution from the outside when the precipitate is formed so that the precipitation is made.
균일침전법을 사용하여 기재(운모)에 Ti02를 코팅하는 경우에는 하기의 화학식 2와 같은 반응이 일어난다.When TiO 2 is coated on a substrate (mica) using a uniform precipitation method, a reaction shown in Chemical Formula 2 below occurs.
TiOSO4 + Mica(운모) + H2O → TiO2-Mica + H2SO4 … [화학식 2]TiOSO 4 + Mica (mica) + H 2 O → TiO 2 -Mica + H 2 SO 4 . [Formula 2]
균일침전법을 사용하는 경우에는 운모를 포함한 초순수에 일정 온도를 가해주면서 티타늄염 용액을 첨가하고 교반하면, 티타늄염이 가수분해 되어 티타늄 수화물이 침전을 형성하여 운모의 표면에 코팅된다. 하지만, 균일침전법은 반응과정 중 강산성을 나타내므로 안전을 위하여 pH를 중성화시킬 필요가 있다. 또한, 균일침전법을 사용하는 경우에는 침전되는 Ti02가 타원형의 불규칙적인 형상을 갖기 때문에 그 형상에 의해 빛의 산란을 발생시키므로 진주광택 효과를 감소시키는 원인이 된다.In the case of using the uniform precipitation method, when a titanium salt solution is added and stirred while applying a certain temperature to ultrapure water containing mica, the titanium salt is hydrolyzed to form a precipitate of titanium hydrate, which is coated on the surface of the mica. However, since the homogeneous precipitation method exhibits strong acidity during the reaction process, it is necessary to neutralize the pH for safety. In addition, in the case of using the uniform precipitation method, since Ti0 2 to be precipitated has an elliptical irregular shape, scattering of light occurs due to the shape, which causes a decrease in pearl luster effect.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The description of the above background art is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an admission that it corresponds to the prior art already known to those skilled in the art.
본 발명은 Ti02를 기재에 코팅하는 경우에 SnO를 활용하여 낮은 온도에서도 루틸(Rutile) 결정구조를 손쉽게 형성할 수 있는 진주광택 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a pearlescent pigment particle capable of easily forming a rutile crystal structure even at a low temperature by utilizing SnO when Ti0 2 is coated on a substrate, and a manufacturing device and manufacturing method thereof.
또한, 본 발명은 Ti02를 유동층 화학 증착법이나 균일침전법을 사용하지 않고, 적정(Titration)법을 사용하여 코팅함으로써 코팅층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 진주광택 안료 입자 및 이의 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a pearlescent pigment particle that can easily control the thickness of a coating layer by coating Ti0 2 using a titration method without using a fluidized bed chemical vapor deposition method or a uniform precipitation method, and a manufacturing device and manufacturing method thereof provides
본 발명의 일 실시형태에 따른 진주광택 안료 입자는 기재와; 상기 기재의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부를 포함한다.A pearlescent pigment particle according to an embodiment of the present invention includes a substrate; It is coated on the surface of the substrate, and includes a coating portion formed by coating at least two different metal oxides step by step.
상기 코팅부는, 상기 기재의 표면에 코팅되는 제 1 금속산화물층과; 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 코팅되는 제 2 금속산화물층과; 상기 제 2 금속산화물층의 표면에 코팅되는 보호층을 포함하며, 상기 제 2 금속산화물층은 적정(Titration)법에 의해 그 두께가 조절되는 것을 특징으로 한다.The coating unit may include a first metal oxide layer coated on the surface of the substrate; a second metal oxide layer coated on the surface of the first metal oxide layer; A protective layer coated on the surface of the second metal oxide layer is included, and the thickness of the second metal oxide layer is controlled by a titration method.
상기 기재는 박편의 운모(Mica)이고, 상기 코팅부는, 상기 제 1 금속산화물층은 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되고, 상기 제 2 금속산화물층은 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(TiO2)으로 형성되며, 상기 보호층은 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The base material is flake mica (Mica), the coating part, the first metal oxide layer is formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure, and the second metal oxide layer is a rutile crystal structure. It is formed of titanium dioxide (TiO 2 ) of the structure, and the protective layer is characterized in that it is formed of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).
상기 코팅부는 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(TiO2)으로 형성되되, 상기 제 2 금속산화물층의 두께와 다른 두께로 형성되는 제 3 금속산화물층이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.The coating portion is formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer, and a third metal oxide layer formed to a thickness different from that of the second metal oxide layer is further formed. to be characterized
제 2 금속산화물층과 제 3 금속산화물층의 두께는 각각 10 ~ 150㎚로 형성되는 것을 특징으로 한다.Each of the second metal oxide layer and the third metal oxide layer has a thickness of 10 to 150 nm.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 진주광택 안료 입자의 제조 장치는, 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 진주광택 안료 입자의 제조 장치로서, 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크와, 상기 기재 및 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기와, 상기 반응기와 각 탱크 사이에 각각 형성되어 상기 기재 및 원료의 공급을 선택적으로 조절하는 공급 조절 밸브와, 각 공급 조절 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다. On the other hand, in the apparatus for producing pearlescent pigment particles according to an embodiment of the present invention, at least one layer of a coating portion formed of a plurality of layers on the surface of a substrate is pearlescent by adjusting the thickness through a titration method. An apparatus for producing pigment particles, wherein a plurality of tanks each contain raw materials for coating a substrate, a reactor in which coating is performed by inputting the substrate and raw materials, and formed between the reactor and each tank, respectively to It includes a supply control valve for selectively adjusting the supply of and a control unit for controlling each supply control valve.
상기 반응기는, 상기 반응기 내에 투입된 기재 및 원료를 교반하는 교반기와, 상기 교반기를 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The reactor is characterized in that it includes a stirrer for stirring the substrate and raw materials put into the reactor, and a motor for rotating the stirrer.
상기 탱크는, 기재를 수납하는 기재 탱크와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 수납하는 제 1 탱크와, 산화주석(SnO) 전구체를 수납하는 제 2 탱크와, 수산화나트륨(NaOH)을 수납하는 제 3 탱크와, 규산나트륨(Na2SiO3)을 수납하는 제 4 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.The tank includes a base material tank for accommodating a base material, a first tank for accommodating a titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, a second tank for accommodating a tin oxide (SnO) precursor, and a second tank for accommodating sodium hydroxide (NaOH). It is characterized in that it includes a third tank and a fourth tank accommodating sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).
상기 공급 조절 밸브는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체의 공급을 조절하는 제 1 공급 조절 밸브와, 산화주석(SnO) 전구체의 공급을 조절하는 제 2 공급 조절 밸브와, 수산화나트륨(NaOH)의 공급을 조절하는 제 3 공급 조절 밸브와, 규산나트륨(Na2SiO3)의 공급을 조절하는 제 4 공급 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.The supply control valve includes a substrate supply control valve for controlling the supply of the substrate, a first supply control valve for controlling the supply of the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, and a second supply control valve for controlling the supply of the tin oxide (SnO) precursor. A supply control valve, a third supply control valve for controlling the supply of sodium hydroxide (NaOH), and a fourth supply control valve for controlling the supply of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).
코팅 과정을 실시간으로 체크 및 처리하기 위해 상기 반응기에는, 상기 반응기 내부의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 반응기 내부의 pH를 측정하는 pH 측정기와, 상기 반응기 내부를 가열하는 히터를 더 구성하고 있는 것을 특징으로 다.In order to check and process the coating process in real time, the reactor further comprises a thermometer for measuring the temperature inside the reactor, a pH meter for measuring the pH inside the reactor, and a heater for heating the inside of the reactor. with features
상기 제어부는, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 진행시 모터의 회전수를 조절하는 모터 컨트롤러와, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 시간을 조절하는 공정 시간 조절부와, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 반응기 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부와, 제 1 공급 조절 밸브, 제 2 공급 조절 밸브 및 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 제 3 공급 조절 밸브를 제어하여 실시간으로 반응기 내부의 pH를 조절하는 pH 조절부와, 상기 온도 조절부 및 pH 조절부의 제어에 대응하여 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브를 제어하여 원료의 투입 속도를 조절하는 원료 공급 속도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit includes a motor controller for controlling the number of rotations of the motor during the process according to selective control of the first supply control valve to the fourth supply control valve, and a motor controller according to the selective control of the first supply control valve to the fourth supply control valve. A process time control unit for controlling a process time, a temperature control unit for adjusting the temperature inside the reactor in response to the selective control of the first supply control valve to the fourth supply control valve, the first supply control valve, and the second supply control valve A pH control unit controlling the pH inside the reactor in real time by controlling the third supply control valve in response to the selective control of the valve and the fourth supply control valve, and the first supply in response to the control of the temperature control unit and the pH control unit It is characterized in that it includes a raw material supply rate control unit for controlling the feed rate of the raw material by controlling the control valve to the fourth supply control valve.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 진주광택 안료 입자의 제조 방법은 상기한 진주광택 안료 입자의 제조 장치를 이용하여 진주광택 안료 입자를 제조하는 방법으로서, 기재를 준비하는 제 1 단계와; 코팅부를 형성하는 전구체를 준비하는 제 2 단계와; 상기 기재의 표면에 코팅부를 형성하되, 코팅부를 형성하는 복수의 층 중 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 금속산화물로 이루어지는 층을 형성하는 제 3 단계를 포함한다.On the other hand, a method for producing pearlescent pigment particles according to an embodiment of the present invention is a method for producing pearlescent pigment particles using the above-described apparatus for producing pearlescent pigment particles, comprising: a first step of preparing a substrate; A second step of preparing a precursor for forming a coating portion; A third step of forming a coating portion on the surface of the substrate, wherein at least one of the plurality of layers forming the coating portion forms a layer made of a metal oxide while adjusting the thickness using a titration method .
상기 제 1 단계에서, 상기 기재는 천연 운모 또는 합성 운모를 사용하여 0.1 ~ 10㎛의 두께를 갖는 박편으로 준비하고, 상기 제 2 단계에서, 상기 전구체는 제 1 금속산화물층을 형성하는 산화주석(SnO) 전구체와, 제 2 금속산화물층을 형성하는 이산화티타늄(TiO2) 전구체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the first step, the substrate is prepared as a flake having a thickness of 0.1 to 10 μm using natural mica or synthetic mica, and in the second step, the precursor is tin oxide (tin oxide forming the first metal oxide layer) It is characterized in that it includes a SnO) precursor and a titanium dioxide (TiO 2 ) precursor forming the second metal oxide layer.
상기 제 3 단계는, 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기에, 초순수(D.I Water)와 기재를 투입하는 제 1 과정과; 상기 반응기에 HCl과 상기 산화주석(SnO) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 기재의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는 제 1 금속산화물층을 형성하는 제 2 과정과; 상기 반응기에 HCl과 상기 이산화티타늄(TiO2) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(TiO2)으로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성하는 제 3 과정과; 상기 반응기에서 탈수를 실시한 다음 초순수를 이용하여 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 세척하는 제 4 과정과; 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 건조하여 안료 입자를 회수하는 제 5 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The third step may include a first step of injecting DI water and a substrate into a reactor in which current flows between the agitation bar and the inner wall; A second process of adding HCl and the tin oxide (SnO) precursor to the reactor and stirring them to form a first metal oxide layer formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure on the surface of the substrate; HCl and the titanium dioxide (TiO 2 ) precursor are added to the reactor and stirred to form a second metal oxide layer formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the first metal oxide layer. The third process of doing; a fourth process of dehydrating in the reactor and then washing the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed using ultrapure water; and a fifth process of recovering pigment particles by drying the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed.
상기 제 3 단계는, 상기 제 5 과정 이후에 안료 입자의 표면에 규산나트륨(Na2SiO3)을 코팅하여 보호층을 더 형성하는 제 6 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The third step may further include a sixth step of further forming a protective layer by coating sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) on the surface of the pigment particle after the fifth step.
상기 제 6 과정 이후에 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기에, 초순수(D.I Water)와 상기 보호층이 형성된 안료 입자를 투입하는 제 7 과정과; 상기 반응기에 HCl과 상기 이산화티타늄(TiO2) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(TiO2)으로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.a seventh step of injecting DI water and the pigment particles having the protective layer into the reactor through which current flows between the stirring bar and the inner wall after the sixth step; HCl and the titanium dioxide (TiO 2 ) precursor are added to the reactor and stirred to form a third metal oxide layer formed of titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure on the surface of the protective layer. It is characterized by further comprising a process.
상기 제 3 과정과 제 8 과정은 이산화티타늄(TiO2) 전구체를 투입하고 교반하는 시간을 조절하여 제 2 금속산화물층 및 제 3 금속산화물층의 형성 두께를 조절하는 것을 특징으로 한다.The third process and the eighth process are characterized in that the formation thickness of the second metal oxide layer and the third metal oxide layer is adjusted by adjusting the time of inputting and stirring the titanium dioxide (TiO 2 ) precursor.
상기 제 3 과정과 제 8 과정은 pH 1.6 및 온도 70 ~ 80℃ 조건에서 3 ~ 12시간 동안 교반하는 것을 특징으로 한다.The third process and the eighth process are characterized by stirring for 3 to 12 hours at pH 1.6 and a temperature of 70 to 80 ° C.
상기 제 3 과정과 제 8 과정은 코팅속도를 20 ~ 30㎚/hr로 유지하는 것을 특징으로 한다.The third process and the eighth process are characterized in that the coating speed is maintained at 20 ~ 30 nm / hr.
본 발명의 실시예에 따르면, 기재에 Ti02를 코팅하는 경우에 SnO를 활용하여 낮은 온도에서도 루틸(Rutile) 결정구조의 Ti02를 손쉽게 형성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when Ti0 2 is coated on a substrate, an effect of easily forming Ti0 2 having a rutile crystal structure can be expected even at a low temperature by using SnO.
또한, 적정(Titration)법을 사용하여 코팅함으로써 코팅층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, by coating using a titration method, an effect of easily adjusting the thickness of the coating layer can be expected.
그리고, 종래의 유동층 화학 증착법이나 균일침전법보다 생산시간과 생산량 측면에서 우수하고, 제조비용이 낮으면서도 높은 품질의 진주광택 안료를 생산할 수 있다.In addition, it is superior in terms of production time and yield to the conventional fluidized bed chemical vapor deposition method or uniform precipitation method, and it is possible to produce pearlescent pigments of high quality with low manufacturing cost.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 코팅부를 3층 이상의 복합층으로 형성하여 굴절률을 우수하게 형성할 수 있고, 이에 따라 각도에 따라 직접 색상과 간접 색상이 변하는 색의 이방성, 2색성, 복굴절을 나타낼 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the coating part can be formed with three or more composite layers to form an excellent refractive index, and accordingly, color anisotropy, dichroism, and birefringence in which direct color and indirect color change depending on the angle are improved. can indicate
그리고, 루틸(Rutile) 결정구조의 Ti02를 손쉽게 형성할 수 있기 때문에 내용제성이 우수하여 진주광택 안료의 사용용도를 광범위하게 확장할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, since TiO 2 having a rutile crystal structure can be easily formed, solvent resistance is excellent, and thus, the effect of broadly expanding the use of pearlescent pigments can be expected.
또한, 두 가지 이상의 금속산화물을 코팅하여 종래보다 빛의 흡수율을 감소시키고 반사율을 증가시켜 광택을 더 효과적으로 표현할 수 있다.In addition, by coating two or more metal oxides, the light absorption rate is reduced and the reflectance is increased, so that gloss can be expressed more effectively.
그리고, 모든 공정이 반응기 내부에서 이루어지므로 신속한 공정 처리가 가능하다.In addition, since all processes are performed inside the reactor, rapid processing is possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진주광택 입자를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진주광택 입자를 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진주광택 입자 제조 장치의 구성도이다.1 is a cross-sectional view showing pearlescent particles according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view showing pearlescent particles according to another embodiment of the present invention,
3 is a block diagram of an apparatus for producing pearlescent particles according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments will complete the disclosure of the present invention, and will fully cover the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you. Like reference numerals designate like elements in the drawings.
먼저, 본 발명의 용이한 설명을 위하여 굴절률에 대하여 먼저 설명한다.First, the refractive index is first described for easy explanation of the present invention.
굴절률이란, 서로 다른 매질로 빛이 진행할 때 광속이 줄어드는 비율을 말한다. 광학적으로 빛은 입자이면서 파동인 파동-입자 이중성을 가지고 있다. 빛의 파동은 서로 성질이 다른 매질에서 속도에 차이가 있다. 즉, 공기 또는 진공에서 빛이 진행할 때와 빛이 Ti02에 충돌하여 반사광과 굴절광으로 나누어질 때 속도가 다르다는 것이다. 이렇듯 빛이 서로 다른 매질의 경계면을 통과하여 꺽이는 정도를 굴절률이라고 한다.The index of refraction refers to the rate at which the speed of light decreases as it travels through different media. Optically, light has a wave-particle duality, being both a particle and a wave. Waves of light have different velocities in different media. That is, the speed is different when light travels in air or vacuum and when light collides with Ti0 2 and is divided into reflected light and refracted light. The degree to which light bends when passing through a boundary between different media is called the index of refraction.
한편, 기준이 되는 매질을 공기로 보고 그에 반하는 매질을 Ti02로 보았을 때, Ti02의 결정구조가 루틸(Rutile) 상이면 상대 굴절률은 약 2.84이고, 이는 다른 금속산화물보다 굴절률이 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 상대 굴절률은 스넬의 법칙으로 설명할 수 있다.On the other hand, when the standard medium is air and the opposite medium is Ti0 2 , when the crystal structure of Ti0 2 is rutile, the relative refractive index is about 2.84, which is higher than other metal oxides. It is known that the refractive index is higher. This relative refractive index can be explained by Snell's law.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진주광택 입자를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing pearlescent particles according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 진주광택 입자는 기재(100)와; 상기 기재(100)의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , pearlescent particles according to an embodiment of the present invention include a
기재(100)는 박편의 운모(Mica)가 사용된다. 이때 운모는 천연 운모 또는 합성 운모가 사용될 수 있다.As the
예를 들어 기재(100)는 굴절률은 약 1.5 정도이며 두께가 0.1 ~ 10㎛의 두께를 갖는 박편형상의 운모를 사용할 수 있다. 이때 색상은 백색이고, 표면이 고른 것을 사용하는 것이 바람직하다.For example, as the
코팅부(200)는 다양한 굴절률을 갖도록 서로 다른 금속산화물을 단계적으로 코팅하여 복수의 층으로 구현할 수 있다.The
예를 들어 코팅부(200)는 기재의 표면에 코팅되는 제 1 금속산화물층(210)과; 제 1 금속산화물층(210)의 표면에 코팅되는 제 2 금속산화물층(220)과; 제 2 금속산화물층(220)의 표면에 코팅되는 보호층(230)을 포함한다.For example, the
이때 제 1 금속산화물층(210)은 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되고, 제 2 금속산화물층(220)은 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되며, 보호층(230)은 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the first
그래서, 제 1 금속산화물층(210)과 제 2 금속산화물층(220)이 서로 다른 고굴절귤을 형성하여 색상 발현이 뚜렷하고, 직접 색상과 간접 색상이 분명하여 고휘도성을 갖는 진주광택 안료를 구현할 수 있다.Therefore, since the first
한편, 제 1 금속산화물층(210)은 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는데, 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)은 제 1 금속산화물층(210)이 표면에 형성되는 제 2 금속산화물층(220)의 형성시 낮은 온도에서도 이산화티타늄(TiO2)이 아나타제(Anatase) 결정구조에서 루틸(Rutile) 결정구조로 상전이되도록 유도한다.Meanwhile, the first
제 1 금속산화물층(210)을 형성하는 산화주석(SnO)은 빛의 흡수율을 감소시키는 특징이 있고, 빛의 흡수와 반사는 보색효과를 지니고 있기 때문에 제 1 금속산화물층(210)을 산화주석(SnO)으로 형성함으로써 우수한 굴절률의 진주광택 안료를 구현할 수 있다.Tin oxide (SnO) forming the first
제 2 금속산화물층(220)은 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는데, 제 1 금속산화물층(210)이 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되기 때문에 낮은 온도에서 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02) 상전이를 유도하여 손쉽게 구현할 수 있다. 이때 제 2 금속산화물층(220)은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 형성할 수 있다. 이때 제 2 금속산화물층(220)의 두께는 10 ~ 150㎚로 형성되는 것이 바람직하다.The second
제 2 금속산화물층(220)을 형성하는 이산화티타늄(Ti02)은 굴절률이 매우 크고 이방성과 비독성을 가지고 있으며, 은폐력이 높아 모든 용매에 녹지 않는 특징을 가지고 있다. 또한, NaOH 등 강염기성과 티타늄을 적정(Titration)법으로 합성하여 수산화 티타늄을 합성하고, 이 수산화 티타늄은 발색반응(또는 정색반응)이 뛰어나기 때문에 무광에서 유광으로 진주광택 안료를 합성하는데 유리하고, 발색력과 착색력이 뛰어나 종래의 진주광택 안료보다 품질이 좋은 진주광택 안료를 구현할 수 있다.Titanium dioxide (Ti0 2 ) forming the second
보호층(230)은 무기접착제인 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 것이 바람직하다.The
보호층(230)을 형성하는 규산나트륨(Na2SiO3)은 내용제성을 갖는 무기접착제로서, 제 2 금속산화물층(220)이 갖는 내용제성을 더욱 강화시킬 수 있다.Sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) forming the
한편, 본 발명은 굴절률을 보다 다양하게 구현하기 위하여 코팅부에 금속산화물층을 더 형성할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, a metal oxide layer may be further formed on the coating portion in order to implement a more diverse refractive index.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진주광택 입자를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing pearlescent particles according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 진주광택 입자는 전술된 실시예와 마찬가지로 기재(100)와; 상기 기재(100)의 표면에 코팅되되, 적어도 2종의 서로 다른 금속산화물이 단계적으로 코팅되어 형성되는 코팅부(200)를 포함한다. 그리고, 코팅부(200)는, 기재(100)의 표면에 코팅되는 제 1 금속산화물층(210)과; 제 1 금속산화물층(210)의 표면에 코팅되는 제 2 금속산화물층(220)과; 제 2 금속산화물층(220)의 표면에 코팅되는 보호층(230)을 포함한다. 다만, 본 실시예에서는 보호층(230)의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(TiO2)으로 형성되되, 상기 제 2 금속산화물층(220)의 두께와 다른 두께로 형성되는 제 3 금속산화물층(240)이 더 형성된다.As shown in FIG. 2 , pearlescent particles according to another embodiment of the present invention include a
이때 제 3 금속산화물층(240)은 제 2 금속산화물층(220)과 마찬가지로 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the third
이때 제 3 금속산화물층(240)도 제 2 금속산화물층(220)과 마찬가지로 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 형성할 수 있다. 그래서 제 3 금속산화물층(240)의 두께도 10 ~ 150㎚로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the third
다만, 제 3 금속산화물층의 두께는 제 2 금속산화물층(220)의 두께와 서로 다른 두께로 형성하는 것이 바람직하다.However, it is preferable that the thickness of the third metal oxide layer is different from that of the second
그래서, 제 2 금속산화물층(220)과 최외각으로 노출되는 제 3 금속산화물층(240)에 의해 직접 색과 간접 색의 차이를 두어 진주광택 안료의 다양한 색 구현을 가능하게 할 수 있다.Therefore, it is possible to implement various colors of the pearl luster pigment by setting a difference between the direct color and the indirect color by the second
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진주광택 입자 제조 장치의 구성도이다.3 is a block diagram of an apparatus for producing pearlescent particles according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 진주광택 안료 입자의 제조 장치는, 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크(300)와, 기재 및 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기(400)와, 반응기(400)와 각 탱크(300) 사이에 각각 형성되어 기재 및 원료의 공급을 선택적으로 조절하는 공급 조절 밸브(500)와, 각 공급 조절 밸브(500)를 제어하는 제어부(600)를 포함한다.As shown in FIG. 3 , the apparatus for producing pearlescent pigment particles according to an embodiment of the present invention includes a plurality of
반응기(400)는, 반응기(400) 내에 투입된 기재 및 원료를 교반하는 교반기(410)와, 교반기(410)를 회전시키는 모터(420)를 포함한다. 여기서, 교반기(410)는 교반봉일 수 있다.The
탱크(300)는, 기재를 수납하는 기재 탱크(310)와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 수납하는 제 1 탱크(320)와, 산화주석(SnO) 전구체를 수납하는 제 2 탱크(330)와, 수산화나트륨(NaOH)을 수납하는 제 3 탱크(340)와, 규산나트륨(Na2SiO3)을 수납하는 제 4 탱크(350)를 포함한다.The
여기서, 제 2 탱크(330)에는 HCl 15 ~ 25ℓ와, D.I Water 15 ~ 25㎏과, 산화주석(Tin Oxide) 0.5 ~ 2.5㎏이 투입되어 산화주석(SnO) 전구체를 형성할 수 있다. 한편, 제 2 탱크(330)는 3개로 세분화된 각각의 탱크로 형성될 수도 있으며, 세분화된 각각의 탱크는 각 밸브를 통해 반응기(400)에 직접 공급될 수 있다. 즉, HCl, D.I Water 및 산화주석(Tin Oxide)이 반응기(400)에 직접 공급되어 반응기(400) 내에서 산화주석(SnO) 전구체를 형성할 수도 있고, 타 공정에 필요한 HCl 및 D.I Water를 해당 공정 진행시 반응기(400)로 직접 공급할 수도 있다.Here, 15 to 25 liters of HCl, 15 to 25 kg of D.I water, and 0.5 to 2.5 kg of tin oxide are added to the
공급 조절 밸브(500)는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브(510)와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체의 공급을 조절하는 제 1 공급 조절 밸브(520)와, 산화주석(SnO) 전구체의 공급을 조절하는 제 2 공급 조절 밸브(530)와, 수산화나트륨(NaOH)의 공급을 조절하는 제 3 공급 조절 밸브(540)와, 규산나트륨(Na2SiO3)의 공급을 조절하는 제 4 공급 조절 밸브(550)를 포함한다. 이와 같이, 공급 조절 밸브(500)는 각 탱크와 연결된 공급관에 각각 형성될 수 있다.The
한편, 코팅 과정을 실시간으로 체크 및 처리하기 위해 반응기(400)에는, 반응기(400) 내부의 온도를 측정하는 온도계(430)와, 반응기(400) 내부의 pH를 측정하는 pH 측정기(440)와, 반응기(400) 내부를 가열하는 히터(450)를 더 구성하고 있다.On the other hand, in order to check and process the coating process in real time, the
제어부(600)는, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 따른 공정 진행시 모터(420)의 회전수를 조절하는 모터 컨트롤러(610)와, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 따른 공정 시간을 조절하는 공정 시간 조절부(620)와, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 대응하여 반응기(400) 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부(630)와, 제 1 공급 조절 밸브(520), 제 2 공급 조절 밸브(530) 및 제 4 공급 조절 밸브(550)의 선택적 조절에 대응하여 제 3 공급 조절 밸브(540)를 제어하여 실시간으로 반응기(400) 내부의 pH를 조절하는 pH 조절부(640)와, 온도 조절부(630) 및 pH 조절부(640)의 제어에 대응하여 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)를 제어하여 원료의 투입 속도를 조절하는 원료 공급 속도 조절부(650)를 포함한다.The
여기서, 모터 컨트롤러(610)는 모터(420)에 접속되어 모터(420)의 속도를 공정별로 각각 제어하며, 공정 시간 조절부(620)는 모터 컨트롤러(610), 온도 조절부(630), pH 조절부(640) 및 원료 공급 속도 조절부(650)에 각각 접속되어 실시간으로 공정 시간을 제어하며, 온도 조절부(630)는 온도계(430) 및 히터(450)에 접속되어 온도 센싱값에 대응하여 공정별 히터의 온도를 제어하며, pH 조절부(640)는 pH 측정기(440)에 접속되어 공정별 pH를 제어하며, 원료 공급 속도 조절부(650)는 공급 조절 밸브(500)에 접속되어 각 공급 조절 밸브(510, 520, 530, 540, 550)의 실시간 공급량을 제어한다.Here, the
한편, 각 공정이 완료된 후에 반응기(400) 내부에 투입된 원료를 배출하기 위해 반응기(400)에는 배출구(미도시)가 형성되며, 해당 배출구는 배출 밸브(미도시)가 형성된 배출관(미도시)과 연결되어 있다.On the other hand, after each process is completed, an outlet (not shown) is formed in the
이와 같이 구성된 진주광택 안료 입자의 제조 장치는, 기재 공급 조절 밸브(510)를 제어하여 기재를 반응기(400)에 투입하고, 제 1 공급 조절 밸브(520) 내지 제 4 공급 조절 밸브(550)를 선택적으로 제어하여 기재에 코팅부(200)를 형성한다.In the apparatus for producing pearlescent pigment particles configured as described above, the substrate
여기서, 일례로서 진주광택 안료 입자의 제조 장치를 이용하여 기재에 코팅부(200)를 형성하는 과정에 대해 설명한다.Here, as an example, a process of forming the
먼저, 제어부(600)는 기재 공급 조절 밸브(510)를 제어하여 기재를 반응기(400)에 투입하고, 이어서 제 2 공급 조절 밸브(530)를 제어하여 산화주석(SnO) 전구체를 반응기(400)에 투입하여 교반한다. 이에, 기재의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는 제 1 금속산화물층이 형성된다. 이때, 제 2 탱크(330)에는 HCl 15 ~ 25ℓ와, D.I Water 15 ~ 25㎏과, 산화주석(SnO) 전구체인 산화주석(Tin Oxide) 0.5 ~ 2.5㎏를 투입하여 미리 교반한 상태에서 산화주석(SnO) 전구체를 반응기(400)로 공급하는 것이 바람직하다. 물론, 제 2 탱크(330)가 3개로 구분된 경우에는 각 탱크에서 반응기(400)로 직접 공급할 수도 있다.First, the
이어서, 제어부(600)는 제 1 공급 조절 밸브(520)를 제어하여 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 제 1 금속산화물층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성한다.Subsequently, the
여기서, 제 1 금속산화물층과 제 2 금속산화물층을 형성시킬 때, 제어부(600)는 제 3 공급 조절 밸브(540)를 제어하여 수산화나트륨(NaOH)을 반응기(400)로 투입하여 반응기(400) 내부의 pH를 1.6 ~ 7.5 범위내에서 실시간으로 조절할 수 있다. 또한, 반응기(400) 내부의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다. 이와 같이, 반응기(400) 내부의 pH 및 온도를 원료의 공급 속도에 연동시켜 실시간으로 제어함으로써 원하는 진주광택 뿐 아니라 다양한 진주광택을 얻을 수 있다. 그리고, 제어부(600)에 의해 각 공급 조절 밸브의 제어가 이루어지므로 적정(Titration)법의 적용이 용이할 뿐 아니라, 제 2 금속산화물층의 두께를 용이하게 조절할 수 있다.Here, when the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed, the
한편, 제 2 금속산화물층을 형성하는 공정이 완료되면, 제어부(600)는 제 4 공급 조절 밸브(550)를 제어하여 규산나트륨(Na2SiO3)을 반응기(400)로 투입하여 제 2 금속산화물층의 표면에 보호층을 형성할 수 있다.Meanwhile, when the process of forming the second metal oxide layer is completed, the
또한, 보호층을 형성하는 공정이 완료되면, 제어부(600)는 제 1 공급 조절 밸브(520)를 제어하여 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성할 수 있다.In addition, when the process of forming the protective layer is completed, the
한편, 각 공정이 완료된 후에는 탈수 및 세척 공정을 진행할 수 있으며, 탈수 및 세척 공정은 초순수를 이용할 수 있으며, 반응기(400) 내부에서 실시간으로 진행된다. 즉, 각 공정이 완료되면 반응기(400)에 형성된 교반기(410) 및 히터(450)를 가동시켜 반응기(400) 내부에서 탈수 및 세척 공정을 진행한다. 이와 같이, 본 발명에서는 모든 공정이 반응기(400) 내에서 처리되므로 신속한 공정 처리가 가능하다. 즉, 기존 방식에서는 각 공정 후 진행되는 탈수 및 세척 공정을 위해 기재를 꺼내는 수작업이 필요하였으나, 이러한 수작업을 방지함으로써 공정 자동화 및 신속한 공정 처리가 가능하다.Meanwhile, after each process is completed, a dehydration and washing process may be performed, and ultrapure water may be used for the dehydration and washing process, and may be performed inside the
상기와 같이 구성되는 진주광택 안료의 제조 방법에 대하여 설명한다.A method for producing the pearlescent pigment constituted as described above will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 진주광택 안료의 제조 방법은 기재를 준비하는 제 1 단계와; 코팅부를 형성하는 전구체를 준비하는 제 2 단계와; 상기 기재의 표면에 코팅부를 형성하되, 코팅부를 형성하는 복수의 층 중 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 사용하여 그 두께를 조절하면서 금속산화물로 이루어지는 층을 형성하는 제 3 단계를 포함한다.A method for producing a pearlescent pigment according to an embodiment of the present invention includes a first step of preparing a substrate; A second step of preparing a precursor for forming a coating portion; A third step of forming a coating portion on the surface of the substrate, wherein at least one of the plurality of layers forming the coating portion forms a layer made of a metal oxide while adjusting the thickness using a titration method .
이때 제 1 단계에서, 기재는 천연운모 또는 합성운모를 사용하여 0.1 ~ 10㎛의 두께를 갖는 박편으로 준비한다.At this time, in the first step, the substrate is prepared as a thin piece having a thickness of 0.1 to 10 μm using natural mica or synthetic mica.
그리고, 제 2 단계에서, 전구체는 제 1 금속산화물층을 형성하는 산화주석(SnO) 전구체와, 제 2 금속산화물층을 형성하는 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 별도로 준비한다.In the second step, a tin oxide (SnO) precursor forming the first metal oxide layer and a titanium dioxide (TiO 2 ) precursor forming the second metal oxide layer are separately prepared.
여기서, 산화주석(SnO) 전구체는 산화주석(Tin Oxide)계 물질을 사용하고, 이산화티타늄(Ti02) 전구체는 TiOCl2를 사용한다.Here, the tin oxide (SnO) precursor uses a tin oxide (Tin Oxide)-based material, and the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor uses TiOCl 2 .
이렇게 기재, 산화주석(SnO) 전구체 및 이산화티타늄(Ti02) 전구체가 준비되면, 기재에 복수 층의 코팅부를 순차적으로 코팅한다.When the substrate, tin oxide (SnO) precursor, and titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor are prepared in this way, a plurality of layers of coatings are sequentially coated on the substrate.
그래서, 제 3 단계는 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기(400)에, 초순수(D.I Water)와 기재를 투입하는 제 1 과정과; 상기 (400)에 HCl과 상기 산화주석(SnO) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 기재의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되는 제 1 금속산화물층을 형성하는 제 2 과정과; 상기 반응기(400)에 HCl과 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성하는 제 3 과정과; 상기 반응기(400)에서 탈수를 실시한 다음 초순수를 이용하여 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 세척하는 제 4 과정과; 상기 제 1 금속산화물층와 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 건조하여 안료 입자를 회수하는 제 5 과정을 포함한다.So, the third step is the first step of injecting ultrapure water (DI Water) and the substrate into the
한편, 제 2 금속산화물층을 형성하는 제 3 과정은 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층의 두께를 조절할 수 있다.Meanwhile, in the third process of forming the second metal oxide layer, the thickness of the second metal oxide layer may be adjusted using a titration method.
제 3 과정에서는 적정(Titration)법을 사용하여 기재의 표면, 바람직하게는 제 1 금속산화물층이 형성된 기재의 표면에 Ti02를 코팅하는 경우에는 하기의 화학식 3과 같은 반응이 일어난다.In the third process, when TiO 2 is coated on the surface of the substrate, preferably on the surface of the substrate on which the first metal oxide layer is formed, a reaction shown in Formula 3 occurs using a titration method.
TiOCl2 + 2NaOH + Mica(운모) → TiO2-Mica + 2NaCl + H2O … [화학식 3]TiOCl 2 + 2NaOH + Mica (mica) → TiO 2 -Mica + 2NaCl + H 2 O … [Formula 3]
상기 적정(Titration)법이란, 정량분석에서의 중요한 조작 중 하나로 용량분석에 있어서 시험재료 물질 용액의 일정량과 반응하는 데 필요하고, 농도를 알고 있는 시약의 양을 구하여, 계산에 의해서 시험재료의 농도를 알아내어 한 방울씩 떨어트려 코팅하는 방법이다. 이는 제어부(600)에 의한 공급 조절 밸브(500)의 실시간 제어를 통해 이루어질 수 있다. 따라서, 염화 티타늄(TiOCl2)을 암모니아나 수산화나트륨(2NaOH)으로 중화반응시켜 생성된 이산화티타늄(Ti02)을 침전시켜 운모(Mica)에 코팅하는 방법으로 생산적으로 코팅층의 두께를 조절하기 용이하다.The titration method is one of the important operations in quantitative analysis. It is a method of finding out and coating it by dropping it drop by drop. This can be achieved through real-time control of the
그리고, 제 5 과정 이후에는 안료 입자의 표면에 규산나트륨(Na2SiO3)을 코팅하여 제 2 금속산화물층의 표면에 보호층을 더 형성하는 제 6 과정을 더 실시한다.And, after the fifth process, a sixth process of further forming a protective layer on the surface of the second metal oxide layer by coating sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) on the surface of the pigment particle is further performed.
한편, 전술된 다른 실시예와 같이 보호층의 표면에 제 3 금속산화층을 더 형성하기 위하여 제 6 과정 이후에, 교반봉과 내벽사이에 전류가 흐르는 반응기(400)에, 초순수(D.I Water)와 상기 보호층이 형성된 안료 입자를 투입하는 제 7 과정과; 상기 반응기(400)에 HCl과 상기 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)으로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 실시할 수 있다.On the other hand, after the sixth process to further form the third metal oxide layer on the surface of the protective layer, as in the other embodiments described above, in the
상기와 같은 진주광택 안료의 제조 방법을 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.The manufacturing method of the pearlescent pigment as described above will be described through specific examples.
본 발명은 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층의 형성 두께를 조절하기 위하여 전술된 제 3 과정에서 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 투입하고 교반하는 시간을 조절하는 것이 바람직하다.In the present invention, in order to adjust the formation thickness of the second metal oxide layer using a titration method, it is preferable to adjust the time for adding and stirring the titanium dioxide (TiO 2 ) precursor in the third process described above.
50ℓ 반응기(400)에 D.I Water 15 ~ 30ℓ와 0.1 ~ 10㎛의 운모(Calcium Aluminium Borosilicate) 1.5 ~ 3.5㎏를 투입하고 온도를 70 ~ 80℃로 유지한 상태에서 교반한다. 이때 교반봉은 Mo가 합성된 SU316L재질의 스테인레스 스틸(Stainlee steel)을 사용하고, Moter Stirrer로 하여금 교반을 시작한다.15 ~ 30 ℓ of D.I water and 1.5 ~ 3.5 kg of 0.1 ~ 10㎛ mica (Calcium Aluminum Borosilicate) are added to a 50 ℓ reactor (400) and stirred while maintaining the temperature at 70 ~ 80 ℃. At this time, the stirring bar uses stainless steel made of SU316L, in which Mo is synthesized, and the stirring is started by the motor stirrer.
그리고, 기재 탱크(310) 이외에 반응기(400)로 원료를 투입할 수 있는 탱크를 4개 준비한다.In addition to the
그래서, 제 1 탱크(320)에는 이산화티타늄(Ti02) 전구체, 즉 TiOCl2를 준비하고, 제 2 탱크(330)에는 HCl 15 ~ 25ℓ와, D.I Water 15 ~ 25㎏과, 산화주석(SnO) 전구체인 산화주석(Tin Oxide) 0.5 ~ 2.5㎏를 교반하여 준비한다.So, in the
그리고, 제 3 탱크(340)에는 pH 조절용으로 NaOH를 준비하고, 제 4 탱크(350)에는 보호층 형성을 위한 규산나트륨(Na2SiO3) 수용액을 준비한다.Then, NaOH is prepared for pH adjustment in the
이렇게 원료들이 준비되면, 제 1 탱크(320) 내지 제 4 탱크(350)에 준비된 원료들을 정해진 순서에 따라 반응기(400)로 투입하여 코팅을 실시한다.When the raw materials are prepared in this way, the raw materials prepared in the
이때 제 1 탱크(320) 내지 제 4 탱크(350)에서 반응기(400)로 투입되는 원료의 공급 속도는 모두 5±3 ㎖/min의 속도를 유지한다.At this time, the supply rate of the raw materials introduced into the
그리고, 반응기(400)의 내부의 pH를 1.6로 조정한 다음 코팅을 시작한다. 물론, 원하는 진주광택을 얻기 위해 pH는 조정될 수 있다.Then, after adjusting the pH of the inside of the
먼저, 반응기(400)로 제 2 탱크(330)와 제 3 탱크(340)에서 원료를 공급하고, 35±5 RPM으로 교반하면서 30분동안 유지한다. 그러면 반응기(400) 내부에서는 산화주석(SnO) 전구체인 산화주석(Tin Oxide)이 반응하면서 기재의 표면에 제 1 금속산화물층이 형성된다.First, raw materials are supplied from the
그런다음, 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하면서 3 ~ 4시간 동안 유지한다. 그러면, 반응기(400) 내부에서는 제 1 금속산화물층의 표면에 제 2 금속산화물층이 20 ~ 30㎚/hr 속도로 코팅되면서 형성된다.Then, raw materials are supplied from the
이어서, 제 1 금속산화물층과 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 반응기(400) 내에서 탈수하고, D.I Water를 이용하여 4회 세척한다. 이때, 반응기(400)에 형성된 교반기(410) 및 히터(450)를 가동시켜 반응기(400) 내부에서 탈수 및 세척 공정을 진행한다.Subsequently, the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed is dehydrated in the
그리고, 이어서 다시 반응기(400)에 제 1 금속산화물층과 제 2 금속산화물층이 형성된 기재를 투입하고, 45±5 RPM으로 교반하면서 1시간 동안 유지한다. 그러면 제 2 금속산화물층의 표면에 보호층이 형성된다.Then, the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed is put into the
이어서, 보호층이 형성된 기재를 반응기(400) 내에서 탈수하고, D.I Water를 이용하여 4회 세척한다. 이때, 반응기(400)에 형성된 교반기(410) 및 히터(450)를 가동시켜 반응기(400) 내부에서 탈수 및 세척 공정을 진행한다.Subsequently, the substrate on which the protective layer is formed is dehydrated in the
세척 후에는 350℃에서 24시간 건조한다.After washing, dry at 350 ℃ for 24 hours.
그래서, 40 ~ 60㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 진주광택 안료를 회수하였다. 회수된 진주광택 안료는 굴절률이 매우 높은 백색이 구현되었다.Thus, a pearlescent pigment in which titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure having a thickness of 40 to 60 nm forms the second metal layer was recovered. The recovered pearlescent pigment was white with a very high refractive index.
실시예 2는 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 5 ~ 7시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 진주광택 안료를 제조하였다.Example 2 supplies raw materials from the
그래서, 60 ~ 80㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 진주광택 안료를 회수하였다. 회수된 진주광택 안료는 굴절률이 매우 높은 황색이 구현되었다.Thus, a pearlescent pigment in which titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure having a thickness of 60 to 80 nm forms the second metal layer was recovered. The recovered pearlescent pigment was yellow with a very high refractive index.
실시예 3은 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 8 ~ 9시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 진주광택 안료를 제조하였다.In Example 3, raw materials are supplied from the
그래서, 80 ~ 100㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 진주광택 안료를 회수하였다. 회수된 진주광택 안료는 굴절률이 매우 높은 적색이 구현되었다.Thus, a pearlescent pigment in which titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure having a thickness of 80 to 100 nm forms the second metal layer was recovered. The recovered pearlescent pigment was red with a very high refractive index.
실시예 4는 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 10 ~ 11시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 진주광택 안료를 제조하였다.Example 4 supplies raw materials from the
그래서, 100 ~ 140㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 진주광택 안료를 회수하였다. 회수된 진주광택 안료는 굴절률이 매우 높은 청색이 구현되었다.Thus, a pearlescent pigment in which titanium dioxide (TiO 2 ) having a rutile crystal structure having a thickness of 100 to 140 nm forms the second metal layer was recovered. The recovered pearlescent pigment was blue with a very high refractive index.
실시예 5는 제 2 금속산화층을 형성하는 과정인 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하는 과정에서 유지시간을 11 ~ 12시간 동안 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 진주광택 안료를 제조하였다.In Example 5, raw materials are supplied from the
그래서, 140 ~ 160㎚ 두께의 루틸(Rutile) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 진주광택 안료를 회수하였다. 회수된 진주광택 안료는 굴절률이 매우 높은 녹색이 구현되었다.Thus, a pearlescent pigment in which titanium dioxide (Ti0 2 ) having a rutile crystal structure having a thickness of 140 to 160 nm forms the second metal layer was recovered. The recovered pearlescent pigment was green with a very high refractive index.
[비교예][Comparative example]
비교예는 제 1 금속산화층을 형성하는 과정인 반응기(400)로 제 2 탱크(330)와 제 3 탱크(340)에서 원료를 공급하고, 35±5 RPM으로 교반하면서 30분동안 유지하는 과정을 실시하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 진주광택 안료를 제조하였다.In the comparative example, raw materials are supplied from the
그래서, 40 ~ 60㎚ 두께를 갖는 아나타제(Anatase) 결정구조의 이산화티타늄(Ti02)이 제 2 금속층을 형성하는 진주광택 안료를 회수하였다. 회수된 진주광택 안료의 색상은 제 1 실시예와 유사한 백색이 구현되었다.Thus, a pearlescent pigment in which titanium dioxide (TiO 2 ) having an anatase crystal structure having a thickness of 40 to 60 nm forms the second metal layer was recovered. The color of the recovered pearlescent pigment was white similar to that of Example 1.
상기의 실시예 1 내지 5에서 알 수 있듯이, 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층이 코팅되는 시간을 조절하여 제 2 금속산화물층의 두께를 원하는 수준으로 조절할 수 있다는 것을 확인할 수 있었고, 제 2 금속산화물층의 두께에 따라 구현되는 색상을 조절할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Examples 1 to 5 above, it was confirmed that the thickness of the second metal oxide layer can be adjusted to a desired level by adjusting the coating time of the second metal oxide layer using the titration method. , it was confirmed that the implemented color can be adjusted according to the thickness of the second metal oxide layer.
또한, 실시예들과 비교예의 비교에서 알 수 있듯이, 제 2 금속산화물층을 형성하기 전에 제 1 금속산화물층을 먼저 형성하고, 제 2 금속산화물층의 형성시 SnO를 함께 사용하는 경우에는 70 ~ 80℃의 비교적 낮은 온도에서도 이산화티타늄(Ti02)을 아나타제(Anatase) 결정구조에서 루틸(Rutile) 결정구조로 상전이가 유되어 루틸(Rutile) 결정구조를 갖는 제 2 금속산화물층을 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.In addition, as can be seen from the comparison between the Examples and Comparative Examples, when the first metal oxide layer is formed first before forming the second metal oxide layer and SnO is used together in the formation of the second metal oxide layer, 70 to 70 Even at a relatively low temperature of 80 ° C., titanium dioxide (Ti0 2 ) undergoes a phase transition from an anatase crystal structure to a rutile crystal structure, thereby forming a second metal oxide layer having a rutile crystal structure. could confirm that
한편, 실시예 1 내지 5에서 알 수 있듯이, 제 1 금속산화물층 및 제 2 금속산화물층을 형성하는 동안 제 3 탱크(340)에는 pH 조절용으로 NaOH를 공급하면서 반응기(400) 내부의 pH를 조절한다. 제 1 금속산화물층 또는 제 2 금속산화물층을 형성하는 가수분해 반응조건은 온도 70 ~ 80℃ 조건에서 pH는 1.6 ~ 7.5를 유지하는 것이 좋다.On the other hand, as can be seen in Examples 1 to 5, while the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed, while supplying NaOH for pH control to the
만약 반응기(400) 내부의 온도가 70℃ 보다 낮으면 반응이 느리게 진행되어 원하는 두께의 제 1 금속산화물층 및 제 2 금속산화물층이 형성되지 않는다. 그리고 반응기(400) 내부의 온도가 80℃ 보다 높으면 가수분해가 반응기(400)가 아닌 원료가 장입되어 있는 탱크에서 일어나는 문제가 발생할 수 있다.If the temperature inside the
그리고, 반응기(400) 내부의 pH는 1.6에서 시작하여, 반응이 이루어지는 동안 1.6 ~ 7.5를 유지하는 것이 바람직하다. 만약 반응기(400) 내부의 pH가 7.5 보다 높으면 원하는 광택이 구현되지 않는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the pH inside the
또한, 기재에 코팅되는 제 1 금속산화물층 또는 제 2 금속산화물층의 코팅두께는 10 ~ 150㎚로 형성하여 백색, 황색, 적색, 청색 및 녹색의 색상을 다양하게 구현하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to implement various colors of white, yellow, red, blue and green by forming the coating thickness of the first metal oxide layer or the second metal oxide layer coated on the substrate to be 10 to 150 nm.
그리고, 기재에 코팅되는 제 1 금속산화물층 또는 제 2 금속산화물층의 코팅속도는 20 ~ 30㎚/hr를 유지하는 것이 바람직하다. 만약 코팅속도가 제시된 속도보다 느리면 반응속도가 늦는 문제가 발생하고, 제시된 속도보다 빠르면 코팅이 제대로 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.Also, the coating speed of the first metal oxide layer or the second metal oxide layer coated on the substrate is preferably maintained at 20 to 30 nm/hr. If the coating speed is slower than the suggested speed, a problem of slow reaction speed may occur, and if the coating speed is faster than the suggested speed, a problem of not properly coating may occur.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto, but is limited by the claims described below. Therefore, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope not departing from the technical spirit of the claims described below.
이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.The technical idea of the present invention was examined through several examples.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.It is obvious that a person skilled in the art to which the present invention pertains can variously modify or change the above-described embodiments from the description of the present invention. In addition, even if not explicitly shown or described, a person skilled in the art may make various modifications from the description of the present invention to the technical idea according to the present invention. is obvious, which still belongs to the scope of the present invention. The above embodiments described with reference to the accompanying drawings are described for the purpose of explaining the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
100: 기재 200: 코팅부
210: 제 1 금속산화물층 220: 제 2 금속산화물층
230: 보호층 240: 제 3 금속산화물층
300: 탱크 400: 반응기
500: 공급 조절 밸브 600: 제어부100: base material 200: coating part
210: first metal oxide layer 220: second metal oxide layer
230: protective layer 240: third metal oxide layer
300: tank 400: reactor
500: supply control valve 600: control unit
Claims (15)
상기 기재를 코팅하기 위한 원료가 각각 수납되는 다수의 탱크와;
상기 기재 및 원료를 투입하여 코팅이 진행되는 반응기와;
상기 반응기와 각 탱크 사이에 각각 형성되어 상기 기재 및 원료의 공급을 선택적으로 조절하는 공급 조절 밸브와;
각 공급 조절 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 탱크는, 기재를 수납하는 기재 탱크와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체를 수납한 제 1 탱크와, 산화주석(SnO) 전구체를 수납한 제 2 탱크와, 수산화나트륨(NaOH)을 수납한 제 3 탱크와, 규산나트륨(Na2SiO3)을 수납한 제 4 탱크를 포함하며,
상기 반응기는, 상기 반응기 내에 투입된 기재 및 원료를 교반하는 교반기와, 상기 교반기를 회전시키는 모터를 포함하며,
상기 공급 조절 밸브는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브와, 이산화티타늄(Ti02) 전구체의 공급을 조절하는 제 1 공급 조절 밸브와, 산화주석(SnO) 전구체의 공급을 조절하는 제 2 공급 조절 밸브와, 수산화나트륨(NaOH)의 공급을 조절하는 제 3 공급 조절 밸브와, 규산나트륨(Na2SiO3)의 공급을 조절하는 제 4 공급 조절 밸브를 포함하며,
상기 제어부는, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 진행시 모터의 회전수를 조절하는 모터 컨트롤러와, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 따른 공정 시간을 조절하는 공정 시간 조절부와, 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 반응기 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부와, 제 1 공급 조절 밸브, 제 2 공급 조절 밸브 및 제 4 공급 조절 밸브의 선택적 조절에 대응하여 제 3 공급 조절 밸브를 제어하여 실시간으로 반응기 내부의 pH를 조절하는 pH 조절부와, 상기 온도 조절부 및 pH 조절부의 제어에 대응하여 제 1 공급 조절 밸브 내지 제 4 공급 조절 밸브를 제어하여 원료의 투입 속도를 조절하는 원료 공급 속도 조절부를 포함하며,
코팅 과정을 실시간으로 체크 및 처리하기 위해 상기 반응기에는, 상기 반응기 내부의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 반응기 내부의 pH를 측정하는 pH 측정기와, 상기 반응기 내부를 가열하는 히터가 설치되며,
상기 모터 컨트롤러는 상기 모터에 접속되어 상기 모터의 속도를 공정별로 각각 제어하며,
상기 공정 시간 조절부는 상기 모터 컨트롤러, 온도 조절부, pH 조절부 및 원료 공급 속도 조절부에 각각 접속되어 실시간으로 공정 시간을 제어하며,
상기 온도 조절부는 상기 온도계 및 히터에 접속되어 온도 센싱값에 대응하여 공정별 히터의 온도를 제어하며,
상기 pH 조절부는 상기 pH 측정기에 접속되어 공정별 pH를 제어하며,
상기 원료 공급 속도 조절부는 상기 공급 조절 밸브에 접속되어 각 공급 조절 밸브의 실시간 공급량을 제어하며,
상기 반응기에는 투입된 원료를 배출하기 위한 배출구가 형성되며,
상기 배출구에는 배출 밸브가 형성된 배출관과 연결되며,
각 공정이 완료되면 상기 배출 밸브를 개방하여 공정을 위해 투입된 원료를 배출한 후, 각 공정이 완료된 결과물에 대해 탈수 및 세척 공정을 진행하되, 초순수(D.I Water)를 이용하여 상기 반응기의 내부에서 실시간으로 진행하는 진주광택 안료 입자의 제조 장치.At least one of the coating parts formed of a plurality of layers on the surface of a substrate is an apparatus for producing pearlescent pigment particles in which the thickness is adjusted through a titration method,
a plurality of tanks in which raw materials for coating the substrate are respectively accommodated;
A reactor in which coating is performed by inputting the substrate and raw materials;
Supply control valves formed between the reactor and each tank to selectively control the supply of the substrate and the raw material;
Includes a control unit for controlling each supply control valve,
The tank includes a base material tank for accommodating a base material, a first tank for accommodating a titanium dioxide (TiO 2 ) precursor, a second tank for accommodating a tin oxide (SnO) precursor, and a second tank for accommodating sodium hydroxide (NaOH). 3 tanks and a 4th tank containing sodium silicate (Na 2 SiO 3 );
The reactor includes a stirrer for stirring the substrate and raw materials put into the reactor, and a motor for rotating the stirrer,
The supply control valve includes a substrate supply control valve for controlling the supply of the substrate, a first supply control valve for controlling the supply of the titanium dioxide (Ti0 2 ) precursor, and a second supply control valve for controlling the supply of the tin oxide (SnO) precursor. A supply control valve, a third supply control valve for controlling the supply of sodium hydroxide (NaOH), and a fourth supply control valve for controlling the supply of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ),
The control unit includes a motor controller for controlling the number of rotations of the motor during the process according to selective control of the first supply control valve to the fourth supply control valve, and a motor controller according to the selective control of the first supply control valve to the fourth supply control valve. A process time control unit for controlling a process time, a temperature control unit for adjusting the temperature inside the reactor in response to the selective control of the first supply control valve to the fourth supply control valve, the first supply control valve, and the second supply control valve A pH control unit controlling the pH inside the reactor in real time by controlling the third supply control valve in response to the selective control of the valve and the fourth supply control valve, and the first supply in response to the control of the temperature control unit and the pH control unit A raw material supply rate control unit for controlling the feed rate of the raw material by controlling the control valve to the fourth supply control valve;
In order to check and process the coating process in real time, a thermometer for measuring the temperature inside the reactor, a pH meter for measuring the pH inside the reactor, and a heater for heating the inside of the reactor are installed in the reactor,
The motor controller is connected to the motor and controls the speed of the motor for each process,
The process time control unit is connected to the motor controller, temperature control unit, pH control unit and raw material supply speed control unit to control the process time in real time,
The temperature control unit is connected to the thermometer and the heater to control the temperature of the heater for each process in response to the temperature sensing value,
The pH control unit is connected to the pH meter to control the pH for each process,
The raw material supply speed control unit is connected to the supply control valve to control the real-time supply amount of each supply control valve,
An outlet is formed in the reactor to discharge the input raw material,
The outlet is connected to a discharge pipe formed with a discharge valve,
When each process is completed, the discharge valve is opened to discharge the raw material input for the process, and then the dehydration and washing process is performed for the product after each process is completed. Apparatus for producing pearlescent pigment particles.
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