KR102553133B1 - Apparatus and method for manufacturing iron oxide - Google Patents

Apparatus and method for manufacturing iron oxide Download PDF

Info

Publication number
KR102553133B1
KR102553133B1 KR1020210073906A KR20210073906A KR102553133B1 KR 102553133 B1 KR102553133 B1 KR 102553133B1 KR 1020210073906 A KR1020210073906 A KR 1020210073906A KR 20210073906 A KR20210073906 A KR 20210073906A KR 102553133 B1 KR102553133 B1 KR 102553133B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
substrate
control valve
coating
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020210073906A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220165851A (en
Inventor
김윤호
Original Assignee
김윤호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김윤호 filed Critical 김윤호
Priority to KR1020210073906A priority Critical patent/KR102553133B1/en
Publication of KR20220165851A publication Critical patent/KR20220165851A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102553133B1 publication Critical patent/KR102553133B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06Treatment with inorganic compounds
    • C09C3/063Coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C13/00Means for manipulating or holding work, e.g. for separate articles
    • B05C13/02Means for manipulating or holding work, e.g. for separate articles for particular articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/02Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material the work being immersed in the liquid or other fluent material
    • B05C3/04Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material the work being immersed in the liquid or other fluent material with special provision for agitating the work or the liquid or other fluent material
    • B05C3/08Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material the work being immersed in the liquid or other fluent material with special provision for agitating the work or the liquid or other fluent material the work and the liquid or other fluent material being agitated together in a container, e.g. tumbled
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0225Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work characterised by flow controlling means, e.g. valves, located proximate the outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B05D5/065Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects having colour interferences or colour shifts or opalescent looking, flip-flop, two tones
    • B05D5/066Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects having colour interferences or colour shifts or opalescent looking, flip-flop, two tones achieved by multilayers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • C09C1/0051Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index
    • C09C1/0057Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index comprising at least one light-absorbing layer
    • C09C1/0066Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index comprising at least one light-absorbing layer consisting of at least one coloured inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/10Interference pigments characterized by the core material
    • C09C2200/102Interference pigments characterized by the core material the core consisting of glass or silicate material like mica or clays, e.g. kaolin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/10Interference pigments characterized by the core material
    • C09C2200/102Interference pigments characterized by the core material the core consisting of glass or silicate material like mica or clays, e.g. kaolin
    • C09C2200/1025Interference pigments characterized by the core material the core consisting of glass or silicate material like mica or clays, e.g. kaolin comprising at least one metal layer adjacent to core material, e.g. core-M or M-core-M
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/10Interference pigments characterized by the core material
    • C09C2200/1037Interference pigments characterized by the core material the core consisting of an inorganic suboxide or a mixture thereof, e.g. SiOx or TiOx
    • C09C2200/1041Interference pigments characterized by the core material the core consisting of an inorganic suboxide or a mixture thereof, e.g. SiOx or TiOx comprising at least one metal layer adjacent to core material, e.g. core-M or M-core-M
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/304Thickness of intermediate layers adjacent to the core, e.g. metallic layers, protective layers, rutilisation enhancing layers or reflective layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/305Thickness of intermediate layers within the stack
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/307Thickness of an outermost protective layer

Abstract

본 발명은 기재에 코팅되는 코팅부에 서로 다른 금속산화물층을 형성하면서 코팅층의 종류 및 두께를 용이하게 조절할 수 있는 산화철 코팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 산화철 코팅 장치는 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 산화철 코팅 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 포함하며, 적정(Titration)법으로 코팅되는 층은 질화철로 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 산화철 코팅 방법은 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부가 형성되는 산화철을 코팅하는 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 relates to an iron oxide coating apparatus and method capable of easily adjusting the type and thickness of a coating layer while forming different metal oxide layers on a coating portion coated on a substrate.
An iron oxide coating apparatus according to an embodiment of the present invention is an iron oxide coating apparatus for adjusting the thickness of at least one layer of a coating part formed of a plurality of layers on the surface of a substrate through a titration method, A plurality of tanks in which raw materials for each storage are stored, a reactor in which coating is performed by inputting substrates and raw materials, a supply control valve formed between the reactor and each tank to selectively control the supply of substrates and raw materials, and each supply It includes a control unit for controlling the control valve, and the layer coated by the titration method is made of iron nitride. In addition, an iron oxide coating method according to an embodiment of the present invention is a method of coating iron oxide in which a coating portion formed of a plurality of layers is formed on the surface of a substrate, 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 .

Figure R1020210073906
Figure R1020210073906

Description

산화철 코팅 장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing iron oxide}Iron oxide coating apparatus and method {Apparatus and method for manufacturing iron oxide}

본 발명은 산화철 코팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재에 대하여 코팅층의 종류 및 두께를 용이하게 조절할 수 있는 산화철 코팅 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an iron oxide coating apparatus and method, and more particularly, to an iron oxide coating apparatus and method capable of easily adjusting the type and thickness of a coating layer with respect to a substrate.

안료는 다양한 분야에서 착색제로 사용되어 왔으며, 일반적으로 물과 다른 유기 용매에도 용해하지 않고, 물리적, 화학적으로 안정되어 있는 특징이 있다. 이러한 안료는 크게 무기안료와 유기안료로 나눌 수 있다. 이 중에서 무기안료로는 각종 금속 혹은 금속산화물이 사용되어 왔으며, 다양한 색의 발현을 위해 이산화티탄, 산화철, 이산화규소 등의 다양한 금속 혹은 금속산화물들이 단독 혹은 혼합되어 사용되어 왔다.Pigments have been used as colorants in various fields, and generally do not dissolve in water and other organic solvents, and are physically and chemically stable. These pigments can be largely divided into inorganic pigments and organic pigments. Among them, various metals or metal oxides have been used as inorganic pigments, and various metals or metal oxides such as titanium dioxide, iron oxide, and silicon dioxide have been used alone or in combination to express various colors.

산화철은 화학식으로 FeO, Fe2O3, Fe3O4 등의 다양한 종류의 산화물이 존재한다. 이 중에서 Fe3O4는 흑색 안료로 사용되는 산화철로서, 적색 산화철(Fe2O3)을 환원분위기에서 고온에서 가열하여 Fe3+ 이온의 일부를 Fe2+ 이온으로 환원시켜 제조할 수 있다.Iron oxide has various types of oxides such as FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O 4 in the chemical formula. Among them, Fe 3 O 4 is iron oxide used as a black pigment, and can be prepared by heating red iron oxide (Fe 2 O 3 ) at a high temperature in a reducing atmosphere to reduce some of Fe 3+ ions to Fe 2+ ions.

그런데, 기존의 흑색 산화철(Fe3O4)의 제조 방법으로는 대한민국 공개특허 제2001-0015911호, 대한민국 공개특허 제2015-0048980호 등이 알려져 있다.By the way, Korean Patent Publication No. 2001-0015911, Korean Patent Publication No. 2015-0048980 and the like are known as conventional methods for producing black iron oxide (Fe 3 O 4 ).

대한민국 공개특허 제2001-0015911호에는 Fe(III) 이온의 가용성 공급원의 존재하에 수성 알칼리성 매질 중에서 적철광을 Fe(II) 이온의 가용성 공급원과 접촉시켜 적철광을 Fe3O4로 전환시키는 것을 특징으로 하는 적철광 결정 구조를 갖는 산화철로부터 흑색 산화철 안료를 제조하는 방법에 대해 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 2001-0015911 discloses that hematite is contacted with a soluble source of Fe(II) ions in an aqueous alkaline medium in the presence of a soluble source of Fe(III) ions to convert hematite to Fe 3 O 4 . A method for preparing black iron oxide pigments from iron oxide having a hematite crystal structure is disclosed.

대한민국 공개특허 제2015-0048980호에는 황산철(FeSO4·7H2O)을 함유하는 황산철 희석액을 제조하는 단계, 플레이크 기질을 초순수(D.I.Water)에 넣고 혼합한 후 교반 및 분산하는 기질 현탁액 형성 단계 및 상기 기질 현탁액에 수용성 무기염 용액을 적정한 후 수용성 무기염 용액을 가수분해하고, 제조된 상기 황산철 코팅액을 혼합하여 상기 플레이크 기질의 표면에 산화물층을 피복하는 플레이크 기질 피복 단계를 포함하는 산화철계 흑색 광택 안료의 제조하는 방법에 대해 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 2015-0048980 discloses preparing a diluted iron sulfate solution containing iron sulfate (FeSO 4 7H 2 O), mixing the flake matrix in ultrapure water (DIWater), and then stirring and dispersing to form a substrate suspension. and a flake substrate coating step of titrating a water-soluble inorganic salt solution to the substrate suspension, hydrolyzing the water-soluble inorganic salt solution, and mixing the prepared iron sulfate coating solution to coat the surface of the flake substrate with an oxide layer. Methods for preparing black luster pigments are disclosed.

그런데, 이러한 방법들은 원료 물질로 저렴하게 구할 수 있는 산화철 분말이 아닌 산화철의 현탁액이나 황산철을 함유하는 황산철 희석액을 사용하여 여러 단계의 화학적 처리를 거쳐야 하는 단점이 있다.However, these methods have a disadvantage in that several steps of chemical treatment are required using a suspension of iron oxide or a diluted iron sulfate solution containing iron sulfate, rather than iron oxide powder, which can be obtained inexpensively as a raw material.

한편, 산화철은 수성 침전 및 철 염의 가수분해 반응에 의해 수득될 수 있다(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemical, VCH Weinheim 2006, Chapter 3.1.1. Iron Oxide Pigments, pp. 61-67). 침전 공정에 의해 수득된 산화철 안료는 공기의 존재 하에 철 염 용액 및 알칼리성 화합물로부터 제조된다.On the other hand, iron oxide can be obtained by aqueous precipitation and hydrolysis of iron salts (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemicals, VCH Weinheim 2006, Chapter 3.1.1. Iron Oxide Pigments, pp. 61-67). The iron oxide pigment obtained by the precipitation process is prepared from an iron salt solution and an alkaline compound in the presence of air.

산화철 안료를 제조하는 방법으로는 페니먼 방법이 있다(US 1,327,061; US 1,368,748; US 2,937,927; EP 1106577A; US 6,503,315). 여기서, 산화철 안료는 철 염 및 산화철 핵을 첨가하여 금속 철을 용해 및 산화시킴으로써 제조된다. 따라서, SHEN, Qing; SUN, Fengzhi; Wujiyan Gongye 1997, (6), 5-6 (CH), Wujiyan Gongye Bianjib, (CA 128:218378n)은 묽은 질산이 철 상에서 작용하는 방법을 개시하고 있다.As a method for producing iron oxide pigments, there is a Penniman method (US 1,327,061; US 1,368,748; US 2,937,927; EP 1106577A; US 6,503,315). Here, iron oxide pigments are prepared by dissolving and oxidizing metallic iron by adding iron salts and iron oxide nuclei. Thus, SHEN, Qing; SUN, Fengzhi; Wujiyan Gongye 1997, (6), 5-6 (CH), Wujiyan Gongye Bianjib, (CA 128:218378n) disclose how dilute nitric acid behaves on iron.

EP 1106577A는 핵, 즉 100 nm 이하의 입자 크기를 갖는 산화철을 제조하기 위해 묽은 질산이 철 상에서 작용하는 것을 포함하는, 페니먼 방법의 변형을 개시하고 있다. 철과 질산의 반응은 복잡한 반응이고 실험 조건에 따라 철의 부동태화 및 이에 따른 반응 중단 또는 철이 용해되어 용해된 질산철을 형성하는 것을 초래할 수 있다. 두 반응 경로 모두 바람직하지 못하고 미세 헤마타이트의 제조는 제한된 실험 조건 하에서만 성공적이다. EP 1106577A에는 미세 헤마타이트를 제조하기 위한 이러한 조건이 기재되어 있다. 여기서, 철을 90 내지 99℃ 범위의 온도에서 묽은 질산과 반응시킨다. WO 2013/045608에는 핵, 즉 100nm 이하의 입자 크기를 갖는 미세한 헤마타이트의 제조 반응 과정이 개선된 산화철 안료의 제조 방법이 기재되어 있다.EP 1106577A discloses a variant of the Penniman process involving the action of dilute nitric acid on the iron to produce iron oxide with a nucleus, i.e. particle size of less than 100 nm. The reaction of iron with nitric acid is a complex reaction and, depending on the experimental conditions, can lead to passivation of the iron and thus cessation of the reaction or dissolution of the iron to form dissolved iron nitrate. Both reaction pathways are unfavorable and the preparation of microhematite is only successful under limited experimental conditions. EP 1106577A describes these conditions for producing microhematite. Here, iron is reacted with dilute nitric acid at a temperature in the range of 90 to 99°C. WO 2013/045608 describes a process for producing iron oxide pigments with an improved reaction process for producing fine hematite having a nucleus, ie, a particle size of 100 nm or less.

그러나, 색 값이 매우 다양한 산화철을 직접 제조할 수 있고 그 자체로 효율적인 페니먼 방법은 다음의 단점을 갖는다.However, the Penniman process, which can directly produce iron oxides with a wide variety of color values and is efficient in itself, has the following disadvantages.

먼저, 질소 산화물의 방출이다. 질소 산화물은 독성일 수 있고(예를 들어 니트러스(nitrous) 기체 NO, NO2 및 N2O4, 일반적으로 또한 "NOX"로도 지칭됨), 스모그를 생성하고, UV 광 조사시 대기의 오존 층을 파괴하는 온실 기체이다. 특히, 일산화이질소는 이산화탄소보다 약 300배 만큼 더 강한 온실 기체이다. 또한, 일산화이질소는 현재 가장 강한 오존 파괴물질이다. 질산을 사용한 페니먼 방법에서, 니트러스 기체 NO 및 NO2 및 또한 일산화이질소가 상당량 형성된다.First, it is the release of nitrogen oxides. Nitrogen oxides can be toxic (for example the nitrous gases NO, NO 2 and N 2 O 4 , commonly also referred to as “NO X ”), produce smog, and when irradiated with UV light, degrade the atmosphere. It is a greenhouse gas that destroys the ozone layer. In particular, dinitrogen monoxide is a greenhouse gas that is about 300 times more potent than carbon dioxide. Also, dinitrogen monoxide is currently the strongest ozone-depleting substance. In the Penniman process with nitric acid, significant amounts of the nitrous gases NO and NO 2 and also dinitrogen monoxide are formed.

또한, 질산을 사용한 페니먼 방법은 상당한 양의 니트레이트, 니트라이트 및 암모늄 화합물을 함유하는 질소-함유 폐수를 생성한다.In addition, the Penniman process using nitric acid produces nitrogen-containing wastewater containing significant amounts of nitrates, nitrites and ammonium compounds.

그리고, 질산을 사용한 페니먼 방법은 큰 부피의 수용액을 외부 에너지의 도입에 의해 60 ~ 120℃의 온도로 가열해야만 하기 때문에 에너지가 많이 필요하다. 게다가, 반응 혼합물에 산화제로서의 산소-함유 기체를 도입함으로써, 에너지가 반응 혼합물로부터 제거되고(스팀 스트립핑), 이는 열을 필요로 한다.In addition, the Penniman method using nitric acid requires a lot of energy because a large volume of aqueous solution must be heated to a temperature of 60 to 120 ° C by introduction of external energy. Furthermore, by introducing an oxygen-containing gas as an oxidizing agent into the reaction mixture, energy is removed from the reaction mixture (steam stripping), which requires heat.

한편, 운모와 같은 기재에 금속산화물을 코팅하는 방법은 주로 유동층 화학 증착법과 균일침전법이 사용되고 있다.On the other hand, as a method of coating a metal oxide 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.

그런데, 유동층 화학 증착법은 코팅 중 추가되는 원료를 첨가(예를 들어, TiO2를 코팅하는 경우 SnO2를 첨가)해야 할 뿐 아니라 고온으로 가열해야 하므로 상업적으로 이용하는데 한계가 있다.However, the fluidized bed chemical vapor deposition method has limitations in commercial use because it needs to heat to a high temperature as well as add raw materials added during coating (eg, adding SnO 2 when TiO 2 is coated).

한편, 균일침전법은 침전이 생성될 때 용액에 외부로부터 침전제를 가하는 일 없이 가수분해 등의 용액 반응을 통하여 OH- 이온을 방출시켜 침전이 이루어지게 하는 방법이다.On the other hand, 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 to make the precipitation.

그런데, 균일침전법은 반응과정 중 강산성을 나타내므로 안전을 위하여 pH를 중성화시킬 필요가 있다. 또한, 균일침전법을 사용하는 경우에는 침전되는 금속산화물이 타원형의 불규칙적인 형상을 갖기 때문에 그 형상에 의해 빛의 산란을 발생시키므로 안료의 질이 떨어지는 문제가 있다.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 the metal oxide to be precipitated has an elliptical irregular shape, scattering of light occurs due to the shape, so there is a problem in that the quality of the pigment is deteriorated.

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.

한국등록특허 제10-1858414호(공고일 2013.05.09)Korean Patent Registration No. 10-1858414 (Announcement date 2013.05.09)

본 발명은 질산철을 기재에 코팅하는 경우에 낮은 온도에서도 손쉽게 형성할 수 있는 산화철 코팅 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides an apparatus and method for coating iron oxide, which can be easily formed even at a low temperature when iron nitrate is coated on a substrate.

또한, 본 발명은 질산철을 유동층 화학 증착법이나 균일침전법을 사용하지 않고, 적정(Titration)법을 사용하여 코팅함으로써 코팅층의 종류 및 두께를 용이하게 조절할 수 있는 산화철 코팅 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an iron oxide coating apparatus and method capable of easily adjusting the type and thickness of a coating layer by coating iron nitrate using a titration method without using a fluidized bed chemical vapor deposition method or a uniform precipitation method.

본 발명의 일 실시형태에 따른 산화철 코팅 장치는, 기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 산화철 코팅 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 포함하며, 상기 적정(Titration)법으로 코팅되는 층은 질화철로 이루어진다.An iron oxide coating apparatus according to an embodiment of the present invention is an iron oxide coating apparatus for adjusting the thickness of at least one layer of a coating part formed of a plurality of layers on the surface of a substrate through a titration method, and coating the substrate. A plurality of tanks each containing raw materials for processing, a reactor in which coating is progressed by inputting the substrate and raw materials, and a supply control valve formed between the reactor and each tank to selectively control the supply of the substrate and raw materials. And, it includes a control unit for controlling each supply control valve, and the layer coated by the titration method is made of iron nitride.

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, 질산철 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 substrate tank for accommodating a substrate, a first tank for accommodating an iron nitrate precursor, a second tank for accommodating a tin oxide (SnO) precursor, a third tank for accommodating sodium hydroxide (NaOH), It is characterized in that it includes a fourth tank for accommodating sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

상기 공급 조절 밸브는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브와, 질산철 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 iron nitrate precursor, a second supply control valve for controlling the supply of the tin oxide (SnO) precursor, and , 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 산화철 코칭 방법은 상기한 산화철 코팅 장치를 이용하여 산화철을 코팅하는 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, an iron oxide coaching method according to an embodiment of the present invention is a method of coating iron oxide using the iron oxide coating apparatus described above, 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 질산철 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) SnO) precursor and an iron nitrate 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 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 질산철로 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.In the third step, a first step of injecting ultrapure water (D.I.Water) and a base material into a reactor through which current flows between the stirring 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; a third step of injecting HCl and the iron nitrate precursor into the reactor and stirring them to form a second metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the first metal oxide layer; 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 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 질산철로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.a seventh process of injecting ultrapure water (D.I. 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 process; It is characterized in that it further comprises an eighth process of forming a third metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the protective layer by introducing HCl and the iron nitrate precursor into the reactor and stirring them.

상기 제 3 과정과 제 8 과정은 질산철 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 stirring time after adding the iron nitrate precursor.

상기 제 3 과정과 제 8 과정은 pH 3.5 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 3.5 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 질산철을 코팅하는 경우에 낮은 온도에서도 손쉽게 형성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when iron nitrate is coated on a substrate, an effect that can be easily formed even at a low temperature can be expected.

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 산화철 안료를 생산할 수 있다.In addition, it is superior in terms of production time and production volume to the conventional fluidized bed chemical vapor deposition method or uniform precipitation method, and it is possible to produce high quality iron oxide pigment 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, 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 the 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 산화철 안료 입자를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화철 안료 입자를 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화철 코팅 장치의 구성도이다.
1 is a cross-sectional view showing iron oxide pigment particles according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view showing iron oxide pigment particles according to another embodiment of the present invention,
3 is a block diagram of an iron oxide coating apparatus 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 질산철에 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 iron nitrate 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 질산철로 보았을 때, 다른 금속산화물보다 굴절률이 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 상대 굴절률은 스넬의 법칙으로 설명할 수 있다.On the other hand, it is known that the refractive index is higher than that of other metal oxides when the reference medium is air and the opposite medium is iron nitrate. This relative refractive index can be explained by Snell's law.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화철 안료 입자를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing iron oxide pigment particles according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 산화철 안료 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, an iron oxide pigment particle according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100; Doedoe coated on the surface of the base material 100, and includes a coating portion 200 formed by coating at least two different metal oxides step by step.

기재(100)는 박편의 운모(Mica)가 사용된다. 이때 운모는 천연 운모 또는 합성 운모가 사용될 수 있다.As the substrate 100, thin mica (Mica) is used. At this time, natural mica or synthetic mica may be used as the mica.

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 substrate 100, flaky mica having a refractive index of about 1.5 and a thickness of 0.1 to 10 μm may be used. At this time, it is preferable to use a white color and an even surface.

코팅부(200)는 다양한 굴절률을 갖도록 서로 다른 금속산화물을 단계적으로 코팅하여 복수의 층으로 구현할 수 있다.The coating unit 200 may be implemented as a plurality of layers by coating different metal oxides in stages to have various refractive indices.

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 coating unit 200 may include a first metal oxide layer 210 coated on a surface of a substrate; a second metal oxide layer 220 coated on the surface of the first metal oxide layer 210; A protective layer 230 coated on the surface of the second metal oxide layer 220 is included.

이때 제 1 금속산화물층(210)은 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되고, 제 2 금속산화물층(220)은 질산철로 형성되며, 보호층(230)은 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 질산철은 루틸(Rutile) 결정구조를 가지는 것이 바람직하다.At this time, the first metal oxide layer 210 is formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure, the second metal oxide layer 220 is formed of iron nitrate, and the protective layer 230 is sodium silicate (Na 2 SiO 3 ). At this time, iron nitrate preferably has a rutile crystal structure.

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 산화철 안료를 구현할 수 있다.Therefore, since the first metal oxide layer 210 and the second metal oxide layer 220 form different high refractive indexes, the color expression is clear, and the direct color and the indirect color are clear, so that the iron oxide pigment having high luminance can be implemented. .

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 공정이 가능하게 된다.Meanwhile, the first metal oxide layer 210 is formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure. When forming the second metal oxide layer 220 formed in the process is possible even at a low temperature.

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 산화철 안료를 구현할 수 있다.Tin oxide (SnO) forming the first metal oxide layer 210 has a characteristic of reducing light absorption, and since light absorption and reflection have a complementary color effect, the first metal oxide layer 210 is tin oxide. By forming with (SnO), an iron oxide pigment with excellent refractive index can be implemented.

제 2 금속산화물층(220)은 질산철로 형성되는데, 제 1 금속산화물층(210)이 루틸(Rutile) 결정구조의 산화주석(SnO)으로 형성되기 때문에 낮은 온도에서 질산철을 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 metal oxide layer 220 is formed of iron nitrate, and since the first metal oxide layer 210 is formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure, iron nitrate can be easily implemented at a low temperature. At this time, the second metal oxide layer 220 may be formed while controlling its thickness using a titration method. At this time, it is preferable that the second metal oxide layer 220 has a thickness of 10 to 150 nm.

제 2 금속산화물층(220)을 형성하는 질산철은 굴절률이 매우 크고 이방성과 비독성을 가지고 있으며, 은폐력이 높아 모든 용매에 녹지 않는 특징을 가지고 있다. 또한, NaOH 등 강염기성과 질산철을 적정(Titration)법으로 합성하고, 이 합성된 결과물은 발색반응(또는 정색반응)이 뛰어나기 때문에 무광에서 유광으로 산화철 안료를 합성하는데 유리하고, 발색력과 착색력이 뛰어나 종래의 산화철 안료보다 품질이 좋은 산화철 안료를 구현할 수 있다.Iron nitrate forming the second metal oxide layer 220 has a very high refractive index, anisotropy and non-toxicity, and has a high hiding power, so it is insoluble in all solvents. In addition, strong bases such as NaOH and iron nitrate are synthesized by titration, and the synthesized product has an excellent color reaction (or color reaction), so it is advantageous to synthesize iron oxide pigments from matte to glossy, and has high color development and coloring power. It is possible to implement an iron oxide pigment with a higher quality than conventional iron oxide pigments.

보호층(230)은 무기접착제인 규산나트륨(Na2SiO3)으로 형성되는 것이 바람직하다.The protective layer 230 is preferably formed of sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), which is an inorganic adhesive.

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 protective layer 230 is an inorganic adhesive having solvent resistance, and can further enhance the solvent resistance of the second metal oxide layer 220 .

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 산화철 안료 입자를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing iron oxide pigment particles according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화철 안료 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 질산철로 형성되되, 상기 제 2 금속산화물층(220)의 두께와 다른 두께로 형성되는 제 3 금속산화물층(240)이 더 형성된다.As shown in FIG. 2 , iron oxide pigment particles according to another embodiment of the present invention include a substrate 100 as in the above-described embodiment; Doedoe coated on the surface of the base material 100, and includes a coating portion 200 formed by coating at least two different metal oxides step by step. In addition, the coating unit 200 includes a first metal oxide layer 210 coated on the surface of the substrate 100; a second metal oxide layer 220 coated on the surface of the first metal oxide layer 210; A protective layer 230 coated on the surface of the second metal oxide layer 220 is included. However, in this embodiment, a third metal oxide layer 240 formed of iron nitrate and having a thickness different from that of the second metal oxide layer 220 is further formed on the surface of the protective layer 230 .

이때 제 3 금속산화물층(240)은 제 2 금속산화물층(220)과 마찬가지로 동일 결정구조의 질산철로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the third metal oxide layer 240 is preferably formed of iron nitrate having the same crystal structure as the second metal oxide layer 220 .

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 metal oxide layer 240 can also be formed while controlling its thickness using a titration method similarly to the second metal oxide layer 220 . Therefore, the thickness of the third metal oxide layer 240 is also preferably formed to be 10 to 150 nm.

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 metal oxide layer 220 .

그래서, 제 2 금속산화물층(220)과 최외각으로 노출되는 제 3 금속산화물층(240)에 의해 직접 색과 간접 색의 차이를 두어 산화철 안료의 다양한 색 구현을 가능하게 할 수 있다.Therefore, it is possible to realize various colors of iron oxide pigments by differentiating a direct color from an indirect color by the second metal oxide layer 220 and the third metal oxide layer 240 exposed to the outermost part.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화철 코팅 장치의 구성도이다.3 is a block diagram of an iron oxide coating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 산화철 코팅 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 iron oxide coating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of tanks 300 in which raw materials for coating a substrate are respectively accommodated, and a reactor in which coating is performed by inputting the substrate and raw materials 400, a supply control valve 500 formed between the reactor 400 and each tank 300 to selectively control the supply of substrates and raw materials, and a control unit for controlling each supply control valve 500 ( 600).

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 reactor 400 includes a stirrer 410 for stirring the substrate and raw materials put into the reactor 400 and a motor 420 for rotating the stirrer 410 . Here, the stirrer 410 may be a stir bar.

탱크(300)는, 기재를 수납하는 기재 탱크(310)와, 질산철 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 tank 300 includes a substrate tank 310 for accommodating a substrate, a first tank 320 for accommodating an iron nitrate precursor, a second tank 330 for accommodating a tin oxide (SnO) precursor, and sodium hydroxide It includes a third tank 340 accommodating (NaOH) and a fourth tank 350 accommodating sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

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 L of HCl, 15 to 25 kg of D.I.Water, and 0.5 to 2.5 kg of tin oxide are added to the second tank 330 to form a tin oxide (SnO) precursor. Meanwhile, the second tank 330 may be formed of three subdivided tanks, and each subdivided tank may be directly supplied to the reactor 400 through each valve. That is, HCl, D.I.Water, and tin oxide (Tin Oxide) may be directly supplied to the reactor 400 to form a tin oxide (SnO) precursor in the reactor 400, or HCl and D.I.Water required for other processes may be During the process, it may be directly supplied to the reactor 400.

공급 조절 밸브(500)는, 기재의 공급을 조절하는 기재 공급 조절 밸브(510)와, 질산철 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 supply control valve 500 controls the supply of the substrate supply control valve 510 for controlling the supply of the substrate, the first supply control valve 520 for controlling the supply of the iron nitrate precursor, and the supply of the tin oxide (SnO) precursor. A second supply control valve 530 for controlling, a third supply control valve 540 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 ) Includes (550). In this way, the supply control valve 500 may be formed in each supply pipe connected to each tank.

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 reactor 400 includes a thermometer 430 for measuring the temperature inside the reactor 400, a pH meter 440 for measuring the pH inside the reactor 400, and , A heater 450 for heating the inside of the reactor 400 is further configured.

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 control unit 600 includes a motor controller 610 for adjusting the number of rotations of the motor 420 during the process according to the selective control of the first supply control valve 520 to the fourth supply control valve 550, and The process time controller 620 for controlling the process time according to the selective control of the supply control valve 520 to the fourth supply control valve 550, and the first supply control valve 520 to the fourth supply control valve 550 ) Corresponding to the selective control of the temperature controller 630 for controlling the temperature inside the reactor 400, the first supply control valve 520, the second supply control valve 530 and the fourth supply control valve 550 In response to the selective control of ), the third supply control valve 540 is controlled to adjust the pH inside the reactor 400 in real time, the pH control unit 640, the temperature control unit 630, and the pH control unit 640 In response to the control of ), the first supply control valve 520 to the fourth supply control valve 550 are controlled to control the input speed of the raw material.

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 motor controller 610 is connected to the motor 420 to control the speed of the motor 420 for each process, and the process time control unit 620 includes the motor controller 610, the temperature control unit 630, the pH It is connected to the control unit 640 and the raw material supply speed control unit 650 respectively to control the process time in real time, and the temperature control unit 630 is connected to the thermometer 430 and the heater 450 to correspond to the temperature sensed value. to control the temperature of the heater for each process, the pH control unit 640 is connected to the pH meter 440 to control the pH for each process, and the raw material supply rate control unit 650 is connected to the supply control valve 500 Controls the real-time supply amount of each supply control valve (510, 520, 530, 540, 550).

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 reactor 400 to discharge the raw material input into the reactor 400, and the outlet is formed with a discharge pipe (not shown) formed with a discharge valve (not shown) and It is connected.

이와 같이 구성된 산화철 코팅 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 iron oxide coating apparatus configured as described above, the substrate supply control valve 510 is controlled to input the substrate into the reactor 400, and the first supply control valve 520 to the fourth supply control valve 550 are selectively controlled to A coating unit 200 is formed on the substrate.

여기서, 일례로서 산화철 코팅 장치를 이용하여 기재에 코팅부(200)를 형성하는 과정에 대해 설명한다.Here, as an example, a process of forming the coating unit 200 on a substrate using an iron oxide coating device will be described.

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 control unit 600 controls the substrate supply control valve 510 to input the substrate into the reactor 400, and then controls the second supply control valve 530 to supply the tin oxide (SnO) precursor to the reactor 400. Put in and stir. Accordingly, a first metal oxide layer formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure is formed on the surface of the substrate. At this time, 15 ~ 25ℓ of HCl, 15 ~ 25kg of D.I.Water, and 0.5 ~ 2.5kg of tin oxide (Tin Oxide), a precursor of tin oxide (SnO), were added to the second tank 330, and tin oxide was stirred in advance. It is preferable to feed the (SnO) precursor to the reactor 400. Of course, when the second tank 330 is divided into three, it may be directly supplied to the reactor 400 from each tank.

이어서, 제어부(600)는 제 1 공급 조절 밸브(520)를 제어하여 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 제 1 금속산화물층의 표면에 질산철로 형성되는 제 2 금속산화물층을 형성한다.Subsequently, the control unit 600 controls the first supply control valve 520 to inject and stir the iron nitrate precursor to form a second metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the first metal oxide layer.

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. 본 발명에서는 질산철을 코팅하기 위해 pH를 3.5±0.5 범위내에서 조절한다. 또한, 반응기(400) 내부의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다. 이와 같이, 반응기(400) 내부의 pH 및 온도를 원료의 공급 속도에 연동시켜 실시간으로 제어함으로써 원하는 산화철 뿐 아니라 다양한 산화철을 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 control unit 600 controls the third supply control valve 540 to inject sodium hydroxide (NaOH) into the reactor 400 so that the reactor 400 ) The internal pH can be adjusted in real time within the range of 1.6 ~ 7.5. In the present invention, the pH is adjusted within the range of 3.5 ± 0.5 to coat iron nitrate. In addition, the temperature inside the reactor 400 can be adjusted in real time. In this way, various iron oxides as well as desired iron oxide can be obtained by controlling the pH and temperature inside the reactor 400 in real time by interlocking with the feed rate of the raw material. In addition, since each supply control valve is controlled by the controller 600, it is easy to apply a titration method and easily adjust the thickness of the second metal oxide layer.

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 control unit 600 controls the fourth supply control valve 550 to inject sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) into the reactor 400 so that the second metal oxide layer is formed. A protective layer may be formed on the surface of the oxide layer.

또한, 보호층을 형성하는 공정이 완료되면, 제어부(600)는 제 1 공급 조절 밸브(520)를 제어하여 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 보호층의 표면에 질산철로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성할 수 있다.In addition, when the process of forming the protective layer is completed, the control unit 600 controls the first supply control valve 520 to input and stir the iron nitrate precursor to form a third metal oxide layer of iron nitrate on the surface of the protective layer. can form

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 reactor 400 in real time. That is, when each process is completed, the agitator 410 and the heater 450 formed in the reactor 400 are operated to perform dehydration and washing processes inside the reactor 400 . As such, in the present invention, since all processes are processed in the reactor 400, rapid process processing is possible. That is, in the conventional method, manual work of taking out the substrate for the dehydration and washing process performed after each process was required, but by preventing such manual work, process automation and rapid processing are possible.

상기와 같이 구성되는 산화철 코팅 장치를 이용하여 산화철을 코팅하는 방법에 대하여 설명한다.A method of coating iron oxide using the iron oxide coating device configured as described above will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화철 코팅 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.An iron oxide coating method 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 질산철로 전구체를 별도로 준비한다.And, in the second step, the precursor is separately prepared from a tin oxide (SnO) precursor forming the first metal oxide layer and an iron nitrate precursor forming the second metal oxide layer.

여기서, 산화주석(SnO) 전구체는 산화주석(Tin Oxide)계 물질을 사용하고, 질산철 전구체를 사용한다.Here, the tin oxide (SnO) precursor uses a tin oxide (Tin Oxide)-based material and uses an iron nitrate precursor.

이렇게 기재, 산화주석(SnO) 전구체 및 질산철 전구체가 준비되면, 기재에 복수 층의 코팅부를 순차적으로 코팅한다.When the substrate, the tin oxide (SnO) precursor, and the iron nitrate precursor are prepared in this way, a plurality of coating parts 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 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 질산철로 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 introducing ultrapure water (D.I.Water) and the substrate into the reactor 400 through which current flows between the agitating bar and the inner wall; A second process of adding HCl and the tin oxide (SnO) precursor to the 400 and stirring to form a first metal oxide layer formed of tin oxide (SnO) having a rutile crystal structure on the surface of the substrate class; a third process of adding HCl and the iron nitrate precursor to the reactor 400 and stirring them to form a second metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the first metal oxide layer; a fourth process of dehydrating in the reactor 400 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.

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.

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, 질산염을 암모니아나 수산화나트륨(2NaOH)으로 중화반응시켜 생성된 질산철을 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 supply control valve 500 by the control unit 600 . Therefore, it is easy to productively control the thickness of the coating layer by precipitating iron nitrate produced by neutralizing nitrate with ammonia or sodium hydroxide (2NaOH) and coating it on mica.

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 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 질산철로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 실시할 수 있다.On the other hand, as in the other embodiments described above, after the sixth process to further form a third metal oxide layer on the surface of the protective layer, in the reactor 400 where current flows between the stirring bar and the inner wall, ultrapure water (D.I.Water) and the above a seventh step of injecting pigment particles having a protective layer formed thereon; An eighth process of forming a third metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the protective layer by adding HCl and the iron nitrate precursor to the reactor 400 and stirring may be further performed.

상기와 같은 산화철 코팅 방법을 구체적인 실시예를 통하여 설명한다.The iron oxide coating method 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 질산철 전구체를 투입하고 교반하는 시간을 조절하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to control the time for adding and stirring the iron nitrate precursor in the above-described third process in order to adjust the formation thickness of the second metal oxide layer using a titration method.

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 ~ 30ℓ of D.I.Water and 1.5 ~ 3.5kg of 0.1 ~ 10㎛ mica (Calcium Aluminum Borosilicate) are added to the 50ℓ 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 substrate tank 310, four tanks capable of introducing raw materials into the reactor 400 are prepared.

그래서, 제 1 탱크(320)에는 질산철 전구체를 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, the iron nitrate precursor is prepared in the first tank 320, and in the second tank 330, 15 to 25 liters of HCl, 15 to 25 kg of D.I.Water, and tin oxide (SnO) precursor, tin oxide Prepare by stirring 0.5 ~ 2.5 kg.

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 third tank 340, and sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) aqueous solution for forming a protective layer is prepared in the fourth tank 350.

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 first tank 320 to the fourth tank 350 are introduced into the reactor 400 according to a predetermined order to perform coating.

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 reactor 400 from the first tank 320 to the fourth tank 350 is maintained at a rate of 5±3 ml/min.

그리고, 반응기(400)의 내부의 pH를 3.5로 조정한 다음 코팅을 시작한다. 물론, 원하는 산화철을 얻기 위해 pH는 조정될 수 있다.And, after adjusting the pH of the inside of the reactor 400 to 3.5, the coating is started. Of course, the pH can be adjusted to obtain the desired iron oxide.

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 second tank 330 and the third tank 340 to the reactor 400, and maintained for 30 minutes while stirring at 35±5 RPM. Then, inside the reactor 400, tin oxide (Tin Oxide), a precursor of tin oxide (SnO), reacts to form a first metal oxide layer on the surface of the substrate.

그런다음, 제 1 탱크(320)와 제 3 탱크(340)에서 반응기(400)로 원료를 공급하고, 45±5 RPM으로 교반하면서 설정시간(예를 들어, 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 first tank 320 and the third tank 340 to the reactor 400, and maintained for a set time (eg, 3 to 4 hours) while stirring at 45 ± 5 RPM. Then, inside the reactor 400, a second metal oxide layer is formed while being coated on the surface of the first metal oxide layer at a rate of 20 to 30 nm/hr.

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 reactor 400 and washed four times using D.I.Water. At this time, the agitator 410 and the heater 450 formed in the reactor 400 are operated to perform dehydration and washing processes inside the reactor 400 .

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 reactor 400 again, and maintained for 1 hour while stirring at 45±5 RPM. Then, a protective layer is formed on the surface of the second metal oxide layer.

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 reactor 400 and washed 4 times using D.I.Water. At this time, the agitator 410 and the heater 450 formed in the reactor 400 are operated to perform dehydration and washing processes inside the reactor 400 .

세척 후에는 350℃에서 24시간 건조한다.After washing, dry at 350 ℃ for 24 hours.

그래서, 40 ~ 60㎚ 두께의 질산철이 제 2 금속층을 형성하는 산화철 안료를 회수하였다. 회수된 산화철 안료는 굴절률이 매우 결과물이 구현되었다.Thus, an iron oxide pigment in which iron nitrate having a thickness of 40 to 60 nm forms the second metal layer was recovered. The recovered iron oxide pigment had a very high refractive index.

한편, 제 2 금속산화물층을 형성시키는 시간을 조절함에 따라 다양한 두께 및 색상의 산화철 안료를 제조할 수 있다. 즉, 공정 시간을 증가시킴에 따라 더욱 두꺼운 제 2 금속산화물층을 형성시킬 수 있다.Meanwhile, by controlling the time for forming the second metal oxide layer, iron oxide pigments having various thicknesses and colors may be prepared. That is, as the process time increases, a thicker second metal oxide layer may be formed.

상기의 실시예에서 알 수 있듯이, 적정(Titration)법을 사용하여 제 2 금속산화물층이 코팅되는 시간을 조절하여 제 2 금속산화물층의 두께를 원하는 수준으로 조절할 수 있고, 제 2 금속산화물층의 두께에 따라 구현되는 색상을 조절할 수 있다.As can be seen from the above embodiments, 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 a titration method, and the thickness of the second metal oxide layer can be adjusted to a desired level. You can adjust the color implemented according to the thickness.

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 질산철을 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 It was confirmed that iron nitrate can be formed even at a relatively low temperature of 80°C.

한편, 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.Meanwhile, while the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed, the pH inside the reactor 400 is adjusted while NaOH is supplied to the third tank 340 for pH control. The hydrolysis reaction condition for forming the first metal oxide layer or the second metal oxide layer is preferably maintained at a pH of 1.6 to 7.5 at a temperature of 70 to 80 °C.

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 reactor 400 is lower than 70° C., the reaction proceeds slowly, so that the first metal oxide layer and the second metal oxide layer having a desired thickness are not formed. Also, if the temperature inside the reactor 400 is higher than 80° C., a problem in which hydrolysis occurs in a tank containing raw materials rather than in the reactor 400 may occur.

그리고, 반응기(400) 내부의 pH는 3.5에서 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 reactor 400 is preferably maintained at 1.6 to 7.5 during the reaction, starting at 3.5. If the pH inside the reactor 400 is higher than 7.5, a problem may occur in which desired gloss is not realized.

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: 제어부
100: 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 (12)

기재의 표면에 복수의 층으로 형성되는 코팅부 중에서 적어도 어느 한 층은 적정(Titration)법을 통해 두께를 조절하는 산화철 코팅 장치로서,
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 적정(Titration)법으로 코팅되는 층은 질산철로 이루어지며,

상기 탱크는, 기재를 수납하는 기재 탱크와, 질산철 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 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, 질산철 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 산화철 코팅 장치.
At least one of the coating parts formed of a plurality of layers on the surface of the substrate is an iron oxide coating device for adjusting the thickness 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 layer coated by the titration method is made of iron nitrate,

The tank includes a substrate tank for accommodating a substrate, a first tank for accommodating an iron nitrate precursor, a second tank for accommodating a tin oxide (SnO) precursor, a third tank for accommodating sodium hydroxide (NaOH), A fourth tank for accommodating 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 iron nitrate precursor, a second supply control valve for controlling the supply of the tin oxide (SnO) precursor, and , 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,
A motor controller for controlling the number of rotations of a motor during a process by selectively adjusting the first supply control valve to the fourth supply control valve, and controlling the process time by selectively adjusting the first supply control valve to the fourth supply control valve A process time controller that controls 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, the second supply control valve, and the fourth 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 supply control valve, and the first supply control valves to the first supply control valves in response to the control of the temperature control unit and the pH control unit 4 includes a raw material supply speed control unit that controls the supply control valve to control the input speed of the raw material,

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,

The reactor is formed with a discharge port for discharging 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. Iron oxide coating apparatus proceeding with.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1의 산화철 코팅 장치를 이용하여 산화철을 코팅하는 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 포함하고,
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 질산철 전구체를 포함하며,
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 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 상기 제 1 금속산화물층의 표면에 질산철로 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 산화철 코팅 방법.
A method of coating iron oxide using the iron oxide coating apparatus of claim 1,
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 layer of a plurality of layers forming the coating portion forms a layer made of a metal oxide while adjusting the thickness using a titration method, ,
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,
In the second step, the precursor includes a tin oxide (SnO) precursor forming a first metal oxide layer and an iron nitrate precursor forming a second metal oxide layer,
The third step,
A first step of injecting ultrapure water (DIWater) 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;
a third step of injecting HCl and the iron nitrate precursor into the reactor and stirring them to form a second metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the first metal oxide layer;
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 step of recovering pigment particles by drying the substrate on which the first metal oxide layer and the second metal oxide layer are formed.
청구항 7에 있어서,
상기 제 3 단계는,
상기 제 5 과정 이후에 안료 입자의 표면에 규산나트륨(Na2SiO3)을 코팅하여 보호층을 더 형성하는 제 6 과정을 더 포함하는 산화철 코팅 방법.
The method of claim 7,
The third step,
The iron oxide coating method further comprising 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.
청구항 8에 있어서,
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 질산철 전구체를 투입하고 교반하여 상기 보호층의 표면에 질산철로 형성되는 제 3 금속산화물층을 형성하는 제 8 과정을 더 포함하는 산화철 코팅 방법.
The method of claim 8,
After the 6th process above
a seventh step of injecting ultrapure water (DIWater) and the pigment particles on which the protective layer is formed into a reactor through which current flows between the stirring bar and the inner wall;
An eighth process of adding HCl and the iron nitrate precursor to the reactor and stirring them to form a third metal oxide layer formed of iron nitrate on the surface of the protective layer.
청구항 9에 있어서,
상기 제 3 과정과 제 8 과정은 질산철 전구체를 투입하고 교반하는 시간을 조절하여 제 2 금속산화물층 및 제 3 금속산화물층의 형성 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 산화철 코팅 방법.
The method of claim 9,
The third process and the eighth process are characterized in that the iron oxide coating method, characterized in that the formation thickness of the second metal oxide layer and the third metal oxide layer is adjusted by adjusting the stirring time of the iron nitrate precursor.
청구항 10에 있어서,
상기 제 3 과정과 제 8 과정은 pH 3.5 및 온도 70 ~ 80℃ 조건에서 3 ~ 12시간 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 산화철 코팅 방법.
The method of claim 10,
The third process and the eighth process are iron oxide coating method, characterized in that stirring for 3 to 12 hours at pH 3.5 and temperature 70 ~ 80 ℃ conditions.
청구항 11에 있어서,
상기 제 3 과정과 제 8 과정은 코팅속도를 20 ~ 30㎚/hr로 유지하는 것을 특징으로 하는 산화철 코팅 방법.
The method of claim 11,
The iron oxide coating method, characterized in that the third process and the eighth process maintains the coating speed at 20 ~ 30nm / hr.
KR1020210073906A 2021-06-08 2021-06-08 Apparatus and method for manufacturing iron oxide KR102553133B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210073906A KR102553133B1 (en) 2021-06-08 2021-06-08 Apparatus and method for manufacturing iron oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210073906A KR102553133B1 (en) 2021-06-08 2021-06-08 Apparatus and method for manufacturing iron oxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220165851A KR20220165851A (en) 2022-12-16
KR102553133B1 true KR102553133B1 (en) 2023-07-07

Family

ID=84534992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210073906A KR102553133B1 (en) 2021-06-08 2021-06-08 Apparatus and method for manufacturing iron oxide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102553133B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102149688B1 (en) * 2019-12-11 2020-09-01 코씨엠(주) Pearlescent pigment particle and Manufacturing method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016034694A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Lanxess Deutschland Gmbh Preparation of iron (iii) oxide pigments
EP3317355A1 (en) * 2015-06-30 2018-05-09 Basf Se Use of iron oxide coated aluminum flakes having red 1st order interference color in coatings
MX2020007164A (en) * 2017-09-26 2020-12-03 Basf Colors & Effects Gmbh Golden effect pigments with a hue (h15) in the range of 67â° 78â° and a chroma (c*15) of more or equal than 90.
KR101858414B1 (en) 2017-11-30 2018-05-16 씨큐브 주식회사 Pearlescent pigment containing organic or inorganic fluorescent substance for security applications

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102149688B1 (en) * 2019-12-11 2020-09-01 코씨엠(주) Pearlescent pigment particle and Manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220165851A (en) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8557217B2 (en) Low temperature process for producing nano-sized titanium dioxide particles
US7763232B2 (en) Methods for production of titanium oxide particles, and particles and preparations produced thereby
TWI404769B (en) Improved process for manufacturing zirconia-treated titanium dioxide pigments
USRE27818E (en) Titanium dioxide pigment coated with silica and alumina
US3383231A (en) Process of treating pigmentary tio2
JP5619257B2 (en) Yellow iron oxide pigment
JPH0212504B2 (en)
US20140205664A1 (en) Method for producing finely divided haematite and for producing iron oxide red pigments
TW200909529A (en) Making co-precipitated mixed oxide-treated titanium dioxide pigments
JPH0627006B2 (en) Method for producing iron oxide red pigment
JPH04214037A (en) Black manganese/iron oxide pigment
KR102553133B1 (en) Apparatus and method for manufacturing iron oxide
CN102732068A (en) Method for carrying out SiO2/Fe2O3 composite cladding on surface of aluminum powder
CN107325588A (en) A kind of preparation method for the pigment for coating high gorgeous degree iron oxide
KR102149688B1 (en) Pearlescent pigment particle and Manufacturing method thereof
CN106084896B (en) A kind of black iron oxide pigment and preparation method thereof
JP4473860B2 (en) Iron oxide pigments
CN104071850A (en) Preparation method for iron oxide black
KR102553132B1 (en) Pearlescent pigment particle, Apparatus and method for manufacturing thereof
CN1843940A (en) Method for preparing pigment of zinc ferrite
JP2008045097A (en) Method for producing pearlescent pigment
JPS5910705B2 (en) Method for producing stable inorganic pigment composition
CN115108583B (en) Aqueous dispersion of TiO 2 Method for preparing nanocrystalline
CN103663568A (en) Transparent iron oxide yellow production process
CN106976906A (en) A kind of method for preparing nano-titanium dioxide powder

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant