KR20000064975A - 다기능코팅제 - Google Patents

Abstract

무정형 과산화 티탄 졸과 같은 무정형 산화 티탄을 함유하고 우수한 밀봉 특성, 막형성성 및 투명도를 갖는 다기능 코팅제. 내후성 (자외선 차단 특성), 유해 전자파 차단 특성, 내화학약품성, 정전기의 충전 및 방전 방지 특성, 방충성등을 건축용 밀봉 재료, 시이트용 및 코팅에 의해 OA 기구의 디스플레이 표면의 방수 재료에 나타나게 할 수 있다.

Description

다기능 코팅제

재료의 밀봉, 방수 시이트, 다양한 내부/외부 건축 기초 재료등의 수지 기판 표면의 내후성을 향상시키는 것이 지금까지 공지되어 있으며, 수지 자체는 내자외선성, 내산성 및 내알칼리성을 가지고, 수지 표면은 유기 용매 또는 소수성/물-발수성을 갖는 것으로 처리되어, 내오염성이 수지 기판 표면에 주어진다. 또한, 항진균제를 균에 감염되기 쉬운 장소에서 수지 기판에 미리 혼합하거나 또는 항진균제 (anti-fungus agent) 를 수지 기판의 표면에 발라서, 수지 기판이 항진균제가 되도록 하는 것이 공지이다. 하지만, 대부분의 통상의 방법은 내후성이 빗물등으로 인해 수명이나 유효성분이 줄어드는 문제점이 있다. 또한, 상기 방법들은 이미 적용된 내부/외부 건축 기초 재료등에 적용할 수 없다. 따라서, 몇몇 경우에, 심지어 재료전체를 재적용해야할 필요가 있다.

건축 내부/외부 구조재 자체의 재료에 대해, 천연 재료 (돌, 나무, 모래), 세라믹 생성물 (세라믹) 등과 같은 재료에 대한 기술의 진보는 내후성 및 다른 특성이 뚜렷이 향상된 재료를 개발하였다. 그결과, 건축의 수명 내구성이 연장되는 반면에 유지비를 절약할 수 있다.

또한, 다양한 용도에 사용되는 다양한 특성을 갖는 코팅제가 공지되어 있지만, 내후성 (자외선 차단 특성), 유해 전자기파 차단 특성, 내화학약품성, 정전기 방전/충전 방지 특성, 방충 특성, 및 기타 특성을 가진 기판을 제공하고 또한 밀봉 특성, 필름 형성 특성 및 투명성에서 우수한 다기능 코팅제는 공지되어 있지 않다.

구성재의 접착 특성, 수밀 (water tightness) 성, 또는 밀봉 특성을 보장해주기위해 건축 기초 재료, 기계/기구등의 구성재사이의 이음부에 채우는 밀봉 및 누수방지 재료는 현대 건축 기술에서 필수 불가결하며, 예를 들어, 이들은 장치들에 분리된 마무리 재료를 이어주거나 또는 건축 기초 재료의 열변위 또는 외부 재료의 시공 공정시에 천재지변에 의한 건축 변위를 흡수하는 중요한 역할을 한다.

밀봉 및 누수방지 재료뿐 아니라, 방수 시이트 재료, 방수 코팅 재료, 화장용 코팅 재료로 불리는 다기능 재료는 변위, 팽창/수축 및 설치/적용 부위 또는 건축의 변형을 흡수하는 데 필요하고 변화에 적응할 수 있는 재료에 필요하다. 천연 광수지 시이트 재료 또는 다른 재료의 적용을 위해, 고내후성 및 다른 특성이 요구된다.

유기 고분자 재료로 형성된 다기능 재료의 예는 실리콘 수지, 변형 실리콘 수지, 폴리술피드, 폴리우레탄, 아크릴산 및 기타 밀봉 재료를 포함하고, 최근에 상기 재료는 항진균성, 내화성 및 도전성을 가지게 되었다. 상기 많은 밀봉 재료에 요구되는 기본적인 성능의 예는 부위/구성재에 대한 접착성, 특히 표면에 대한 수지의 내구성 및 밀봉 재료 주위에 발생되는 오염에 대한 건축의 내오염성의 보장을 포함한다.

성능중에서, 접착 특성은 구성재의 이음부 및 형태의 배열 및 치수에 따라 재료를 선택하고 적용시에 문제점을 해결함으로써 수득할 수 있다. 문제점은 내구성 및 내오염성에 있다. 내구성을 위해, 밀봉 재료 수지의 표면에 접촉하는 자외선, 오존, 습기, 균, 산, 알칼리등에 의해 열화되는 것을 방지하는 것이 중요하다. 또한, 내오염성은 건축 외관의 측면에서 가장 중요한 문제중의 하나이다.

밀봉 재료로서 공지된 실리콘 수지 (오르가노폴리실록산) 밀봉 재료는 밀봉 재료중에 실리콘 수지 분자가 가장자리로 이동할 때 발생하는 정전기에 의해 대기중의 먼지 및 오염물질을 잡아서, 밀봉 재료의 표면은 자주 검고 오염된다. 또한, 오일 방지 물질에 대해, 그의 오일 내용물은 표면상에 먼지 및 오염을 수집하여 건축 외관을 손상시키고 유지비를 증가시킨다. 또한, 실내/실외의 습기진 장소 및 물 주위에서 발생되는 균은 건축을 얼룩지게 하거나 열화시키는 문제가 있음을 알았다.

본 발명의 목적은 내후성 (자외선 차단 특성), 유해 전자기파 차단 특성, 내화학약품성, 정전기 방전/충전 방지 특성, 방충 특성, 및 기타 특성을 가진 기판을 제공하고 또한 밀봉 특성, 필름 형성 특성 및 투명성에서 우수한 다기능 코팅제를 제공하는 것이다.

수지 자체의 내구성을 향상시키기위해, 최근에, 실리콘 수지 또는 플루오르플라스틱 재료의 발전이 진보했지만, 구성재, 적용성, 경제성등의 측면에서 만족할만한 재료가 발전되지 못했다. 특히 자외선, 산/알칼리, 오존등과 같은 나쁜 환경 조건으로부터 외부 공기에 노출된 표면층을 보호하기 위해, 코팅제는 밀봉 재료, 방수 재료, 시이트 재료 또는 기타 기초 재료의 표면을 보호할 필요가 있다. 제제의 코팅층이 나쁜 환경 조건으로부터 기초 재료를 보호하고, 밀봉 재료등을 포함한 기초 재료의 내구성을 향상시키고, 내오염성과 같은 특성 및 기초 재료의 내부로부터 유출된 오일 및 용매를 차단하거나 또는 분해하는 작용을 할 때, 코팅층은 밀봉 재료, 방수 재료, 시이트 재료, 유기 고분자 내부/외부 재료등과 같은 기초 재료에 대해 표면 보호 층으로서 만족할만하다.

본 발명자들은 상기 언급된 목적을 달성하기위해 심도있게 연구하였으며, 그 결과, 무정형 티탄 산화물을 함유하는 코팅제가 우수한 내후성 (자외선 차단 특성), 유해 전자파 차단 특성, 내화학약품성, 정전기 방전/충전 보호 특성, 방충 특성, 및 기타 특성을 뚜렷하게 가진다는 것과 또한 본 발명을 완성하기 위해, 밀봉 특성, 막 형성성 및 투명성에서 우수하다는 것을 알았다.

즉, 본 발명은 무정형 과산화 티탄 졸과 같은 무정형 티탄 산화물을 함유하는 코팅제 및, 무정형 과산화 티탄 졸과 같은 무정형 티탄 산화물을 함유하는 코팅제로써 그의 기판을 코팅하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단 재료 또는 건축 기초 재료에 관한 것이다.

본 발명에서, 무정형 티탄 산화물의 예는 무정형 과산화 티탄 TiO₃및 무정형 산화 티탄 TiO₂을 포함한다.

무정형 과산화 티탄 또는 무정형 산화 티탄은 아나타제 형 산화 티탄 TiO₂및 금홍석 형 산화 티탄 TiO₂와 달리, 실질적으로 광촉매 작용을 가지고 있지 않다.

본 발명에서 사용하기 위한 무정형 과산화 티탄은, 예를 들어, 특히 바람직한 무정형 과산화 티탄 졸을 하기와 같이 제조할 수 있다 : 암모니아수 또는 수산화 나트륨과 같은 알칼리 히드록시드를 사염화 티탄 TiCl₄와 같은 티탄 용액에 첨가한다. 생성물이 약간 푸르스름한 한편, 비-결정질 무정형 티타늄 히드록시드 Ti(OH)₄또한 오르토티탄산 H₄TiO₄라 불린다. 세척 및 분리후, 티타늄 히드록시드를 과산화 수소수로써 처리하여 본 발명의 무정형 상태로 과산화 티탄 용액을 수득한다. 무정형 과산화 티탄 졸은 pH 6.0 내지 7.0 과 8 내지 20 nm 의 입자 직경을 가지고, 그의 외관은 황색 투명한 용액이며, 심지어 장시간 동안 상온에서 보존되어도 안정하다. 또한 졸 농도는 통상적으로 1.40 내지 1.60 % 로 조절되지만, 농도를 필요한 만큼 상승시킬 수 있다. 졸을 저농도로 사용할 때, 증류수등으로 희석할 수 있다.

또한, 상기 무정형 과산화 티탄 졸은 상온에서 무정형 상태이고 아직 아나타제 형태 산화 티탄에로 결정화된 것이 아니므로 우수한 접착성 및 높은 막 형성성을 가진다. 또한, 균일 판 박막이 그로부터 형성될 수 있고, 그의 건조 막은 물에 용해되지 않는다.

대안적으로, 무정형 과산화 티탄 졸을 100 ℃ 이상으로 가열하여, 아나타제 형태 산화 티탄 졸로 변화시키고, 추가로 무정형 과산화 티탄졸로 코팅한 후, 건조 및 고정시킨 기판을 250 ℃ 이상으로 가열하면, 아나타제 형 산화 티탄을 수득한다.

본 발명에서 사용하기위한 무정형 산화 티탄으로서, 분말 상태, 또는 니트르산등의 용매에서 분말을 분산/부유시켜 수득되는 졸 상태가 공지되어 있다. 광촉매 작용이 없는 무정형 산화 티탄을 분말 상태로 사용할 때, 예를 들어, 열경화 수용성 수지등의 결합제를 같이 혼합하여 사용한다.

본 발명의 코팅 물질이 적용되는 기판으로서, 세라믹, 유리등과 같은 무기 물질, 플라스틱 판, 화학섬유등과 같은 유기 고분자 수지, 고무, 나무, 종이등과 같은 유기 재료, 알루미늄, 철등과 같은 금속 재료를 사용할 수 있다. 또한, 그의 크기 및 배열은 제한되지 않으며 : 판, 벌집형, 섬유형, 필터 시이트형, 구슬형, 및 발포 배열 또는 집적 배열을 사용할 수 있다.

본 발명의 코팅제의 특정한 적용 예는 하기에 설명될 것이다. 기판을 본 발명의 코팅제로써 코팅하는 방법으로서, 졸/겔법, 및 박막을 스퍼터링, 화염 분사, 디핑, 스핀 코팅, 분무 코팅 또는 기타 방법에 의해 형성되는 방법이 있다. 또한, 코팅층의 두께는 자외선 차단 또는 다른 목적을 달성하기 위해 또는 막 형성성능을 위해 측정하지만, 예를 들어, 과산화 티탄 졸 코팅의 경우에, 자외선을 차단하기 위한 두께는 0.5 ㎛ 내지 1.0 ㎛ 이상의 범위이다.

천연 광 아크릴판, 폴리카보네이트판등과 같은 유기 고분자 수지판이 본 발명의 코팅제로써 코팅될 때, 자외선 (400 ㎚ 이하) 을 완전히 자를 수 있고 (차단할 수 있고) 우수한 내후성을 제공할 수 있다. 본 발명의 코팅제는 자외선에 의해 자외선에 의해 유기 고분자 수지의 하부층이 약화되는 것을 방지하기위해 자외선을 흡수 할 수 있을 뿐 아니라 색의 페이딩(fading) 의 문제 때문에 사용되지 않았던 유기 안료/염료를 사용하여 유기 고분자 수지판등에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅제는 광촉매 기능이 없으므로, 유기 고분자 수지판등은 광촉매 작용에 의해 약화되지 않는다. 또한, 본 발명의 코팅제는 내산성을 가지므로, 산수지등에 의해 약화되지 않는다.

욕실내 욕조주위, 외벽위의 창문 프래임 주위 또는 타일사이에 실리콘 밀봉 재료 또는 오일 밀폐 재료를 본 발명의 코팅제로 코팅할 때, 상기 코팅제의 정전기 방전/충전 방지 작용은 대기내에 먼지 및 오염물이 표면에 정전기적으로 들러붙는 것을 방지하여, 표면이 거뭇하거나/오염되지 않게된다. 또한, 오일 밀폐 재료의 오일 내용물은 표면상에 용출되는 것을 방지하여, 먼지 또는 오염물이 오일에 의해 잡히지 않고, 균이 발생하지 않으며, 재료의 표면이 검게되거나 또는 약화되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명의 코팅제는 방수성 및 밀봉 작용을 가지며 막형성 특성이 우수하므로, 상기 언급된 효과는 심지어 장시간 사용후에도 약화되지 않는다. 이후 언급되는 것으로서, 심지어 내후성을 갖는 본 발명의 코팅제를 사용하는 것은 실리콘 수지 밀봉 재료 또는 변성 실리콘 수지 밀폐 재료가 외부에서 사용될 수 있게 한다.

또한, TV-음극선 관 또는 개인 컴퓨터의 디스플레이 표면 또는 기타 OA 장치를 본 발명의 코팅제로써 코팅할 때, 특정한 파장의 유해한 전자기파를 완전히 배제 (차단) 할 수 있다. 또한 현재 사용되는 전자기파 차폐물 또는 활성탄의 미립자의 원료 재료를 혼합/조합함으로써, 특정한 파장의 전자기파를 차단할 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅제로써 도포된 직포, 부직포등은 공기가 건조할 때 심지어 겨울에도 정전기적으로 충전되거나 또는 정전기를 방출하지 않는다. 또한 직물은 내화학약품성을 가지므로, 동형 식물등에 적용할 수 있고, 방충제는 유리하게, 저장할 필요가 없다.

본 발명에 따른 무정형 산화 티탄 뿐 아니라, 유전성 및 전도성 세라믹 재료는 자외선등의 차단 작용 및 정전기 발생 방지 작용을 한다. 유전성 세라믹 재료는 SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, SrTiO₃, BaTiO₃, 및 Pb 계중 페로브스카이트 화합물을 포함한다. 또한, 전도성 세라믹 재료는 구리, 니켈, 크롬, 티타늄 및 알루미늄과 같은 기본 금속으로 구성된 합금을 포함한다. 상기 세라믹 재료를 또한 자외선 차단 화장용품 또는 미립자 또는 약 0.001 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 직경을 갖는 미세 분말의 상태로 코팅 수지 혼합 재료로서 사용된다. 본 발명의 코팅제는 필요하다면, 무정형 산화 티탄과 함께 상기 세라믹 재료를 함유할 수 있다.

상기 세라믹 재료중에서, 광촉매 작용을 갖는 재료로서, 7 ㎚ 내지 20 ㎚ 의 직경을 가진 입자를 가진 아나타제 형 산화 티탄의 극미세 분말 또는 극미세 분말을 가진 졸이 "ST-01" (이시하라 테크노 주식회사) 또는 "SST-01" (이시하라 테크노 주식회사) 로서 시판중이다. 광촉매 작용을 갖는 재료를 직접 밀봉 재료, 방수성 재료, 시이트 재료등과 같은 유기 고분자 수지 기판상에 코팅할 때, 상기 재료는 기판을 약화시킨다. 따라서, 중간층에 의해 형성되는 데 층들이 필요하지만, 자외선 차단층이 약 0.5 ㎛ 내지 1.0 ㎛ 의 두께를 갖는 아나타제 형태 티타늄 산화물과 같은 광촉매 기능을 갖는 재료로 구성된다면, 이층은 내후성 및 내화학약품성을 갖는 보호층으로서 유효하다. 또한, 부동 유 티끌 또는 기타 오염물이 상기 층에 의해 분해될 수 있으므로, 상기 층은 오염 방지 층으로서 작용한다. 부가적으로, 광촉매 작용으로부터 기초 재료 보호용 중간층은 예를 들어, 아교질 실리카, 물-유리등과 같은 산화 규소와 같은 약 0.5 ㎛ 내지 1.0 ㎛ 두께의 규소 화합물의 층, 무정형 산화 티탄 또는 무정형 과산화 티탄과 같은 광촉매 작용이 없는 무정형 티탄 산화물 층, 또는 규소 산화물 및 무정형 티탄 산화물 모두를 함유하는 층일 수 있다.

또한, 무정형 티탄 산화물과 혼합된, 아교질 실리카등과 같은 산화 규소로써 코팅된 기판은 자외선 차단 작용외에도 그의 표면상에 친수성 성질을 가지고, 표면상에 퇴적물을 친수성-세정을 위한 자가-세정 작용을 제공한다. 또한, 아나타제 형 산화 티탄 또는 금홍석 형 산화 티탄을 배합/혼합한다면, 상기 언급된 작용이외에, 광촉매 작용을 제공할 수 있다.

다음에, 본 발명은 실시예에 따라 더욱 상세히 기술되겠지만, 본 발명의 기술적 범주가 상기 실시예에 의해 제한되지는 않는다.

참고예 1 (무정형 과산화 티탄 졸의 제조)

증류수로써 70 회 희석된 50 % 사염화 티탄 TiCl₄용액 (SUMITOMO STTX CO. 사 시판) 및 증류수로써 10 회 희석된 25 % 수산화암모늄 NH₄OH 용액 (TAKASUGI PURECHEMICAL INDUSTRY LTD. 사 시판) 을 중화 반응을 수행하기 위해, 부피비 7 : 1 로 서로 혼합하였다. 중화 반응후, pH 를 6.5 내지 6.8 로 조정하였고, 혼합물을 잠시 방치하여, 상청액을 제거하였다. Ti(OH)₄겔을 잔류시키기위해, 증류수를 겔량의 약 4 배의 양으로 첨가하고, 용액을 충분히 교반한다음 방치하였다. 염화은으로써 검사할 때, 상청액내에 염소 이온이 전혀 검출되지 않을 때까지 물 세척을 반복하고, 최종적으로 상청액을 제거하고 침전물만을 남겨둔다. 어떤 경우에, 원심분리기로써 탈수 처리를 수행할 수 있다. 후에, 210 ㎖ 의 35 % 과산화 수소 수용액을 2 부분으로 나누어서, 매 30 분마다 3600 ㎖ 의 약간 푸르스름한 백색 Ti(OH)₄에 개별적으로 첨가하고, 용액을 다음에 약 5 ℃ 에서 하룻밤동안 교반하여 약 2500 ㎖ 의 황색 투명한 무정형 과산화 티탄 졸을 수득하였다.

메타티탄산과 같은 수불용성 물질은 열 발생이 억제되지 않는다면, 침전될 수 있기 때문에, 흔히 상기 언급된 모든 단계에서 열 발생이 억제되는 것이 바람직하다.

본 발명은 기판 표면이 코팅제로써 코팅될 때, 내후성 (자외선 차단 특성), 유해 전자기파 차단 특성, 내화학약품성, 정전기 방전/충전 방지 특성, 방충 특성, 및 기타 특성을 가진 기판을 제공하고 또한 밀봉 특성, 필름 형성 특성 및 투명성에서 우수한 다기능 코팅제에 관한 것이다.

실시예 1 (자외선 차단 효과)

각각 크기가 50 × 100 ㎜ 이고 두께가 2 ㎜ 인 투명 아크릴판의 표면을 디핑법에 의해 참고예에 따라 제조된 (1.7 중량 % 의 TiO₃를 함유하는) 무정형 과산화 티탄 졸로써 코팅하여 두께 1 ㎛ 내지 0.5 ㎛ 인 코팅층을 형성하였다. 다른 아크릴판의 표면은 무정형 과산화 티탄 졸로써 코팅하지 않아 대조 기판을 형성하였다. 상기 방식에서, 시험 기판의 3 가지 형태를 제조하였다.

또한, TOTO 사에서 제조된, 그의 표면에 질산은이 도포된, 크기가 30 × 30 ㎜ 인 스콜트 타일 (광촉매 타일) 을 자외선 감수성 기판으로서 제조하고, 각각 380 ㎚ 의 단파를 발산하는 두개의 블랙 램프를 자외선 원으로서 제조하였다.

시험 기판을 자외선 감수성 기판의 질산은 도포된 표면상에 10 ㎜ 위치에 고정시키고, 두개의 흑광선을 1 시간동안 시험 기판상에 60 ㎜ 위치로부터 조사하여, 자외선 차폐 효과를 화학적 변화에 의해 야기된 질산은 도포된 표면의 탈색에 의해 확인하였다.

그 결과, 1 ㎛ 의 코팅 두께를 갖는 무정형 과산화 티탄 졸을 갖는 아크릴 판의 표면을 코팅함으로써 형성된 시험 기판에 대해, 자외선 감수성 기판의 표면상에 아무런 변화가 없었으며, 자외선이 완전히 차단되었음을 확인하였다. 0.5 ㎛ 의 코팅 두께를 갖도록 유사하게 코팅된 시험 기판에 대해, 그의 색이 조사된 지 1 시간 후 옅은 회색으로 변하였으며 소량의 자외선 조사가 통과되었음을 확인하였다. 무정형 과산화 티탄 졸로 코팅되지 않은 아크릴 판 표면을 갖는 시험 기판 (대조군) 에 대해, 자외선 조사된 지 30 분 후 탈색이 시작되었음을 확인하였고, 자외선 감수성 기판의 표면이 조사된 지 1 시간 후 질산은이 도포된 표면의 화학적 변화에 의해 짙은 회색으로 변하였다.

실시예 2

무정형 과산화 티탄 졸 TiO₃, 대신에 (이데미쓰 고산사 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.) 제조) 무정형 산화 티탄 분말로 구성된 코팅제 및 분말 결합제로서 열경화성 수용성 수지를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 수행하였으며, 거의 동일한 결과를 수득하였다.

본 발명의 다기능 코팅제는 밀봉 특성, 필름 형성성 및 투명도에서 우수하고, 기판의 표면이 코팅제로써 코팅될 때 내후성 (자외선 차단 특성), 유해 전자파 차단 특성, 내화학약품성, 정전기 방전/충전 방지 특성, 방충성 및 기타 특성을 가진 기판을 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 무정형 티탄 산화물을 함유하는 코팅제.
2. 제 1 항에 있어서, 무정형 티탄 산화물이 무정형 과산화 티탄 졸인 코팅제.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 코팅제로써 기판을 코팅함으로써 수득된 코팅 기판.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 코팅제로써 기판을 코팅함으로써 수득된 건축 기초 재료.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 코팅제로써 기판을 코팅함으로써 수득된 자외선 차폐 재료.