KR20120121939A - Coating composition for forming scratch resistant silica thin layers containing silica nano-particles of different sizes, method of preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A coating composition is provided to form a dense silica protection film without defects by using nano particles with different sizes, and to be sintered at temperature of 200 °C or less. CONSTITUTION: A coating composition comprises 85-90 weight% of surface treatment liquid comprising a silica precursor mixture which consists of tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane, and 10-15 weight% of a silica nanoparticle mixture which consists of primary silica nanoparticles with the particle diameter of 4-18 nm and secondary nanoparticles with the particle diameter of 45-55 nm. The surface treatment liquid consists of 1-3 M of silica precursor mixture consisting of tetraetoxysilane and methyltriethoxysilane, 5-15 M of water, 0.01-0.1 M of acid catalyst, and 5-15 M of solvent.

Description

두 가지 크기의 실리카 나노입자를 함유한 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물 및 이의 제조방법{COATING COMPOSITION FOR FORMING SCRATCH RESISTANT SILICA THIN LAYERS CONTAINING SILICA NANO-PARTICLES OF DIFFERENT SIZES, METHOD OF PREPARING THE SAME}COATING COMPOSITION FOR FORMING SCRATCH RESISTANT SILICA THIN LAYERS CONTAINING SILICA NANO-PARTICLES OF DIFFERENT SIZES, METHOD OF PREPARING THE SAME}

본 발명은 두 가지 크기의 실리카 나노입자를 기반으로 구성된 금속 표면 도장을 위한 코팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노 실리카 입자를 사용하여 금속의 표면에 내부식성 및 내마모성, 그리고 내스크래치성 등을 제공하는 두 가지 크기의 실리카 나노입자를 함유한 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a coating composition for coating a metal surface based on two sizes of silica nanoparticles and a method for preparing the same, and more particularly, to the surface of metals using nano silica particles. The present invention relates to a coating composition for forming a scratch resistant silica protective film containing silica nanoparticles of two sizes providing scratch resistance and the like and a method of preparing the same.

실리카 기반의 코팅이라 함은 금속이나 플라스틱 등의 표면에 도포하여 물리적 화학적 내구성을 향상시켜 주는 보호막을 가리킨다. 이러한 보호막은 기판과의 물리·화학적 결합력이 좋아야 하지만, 동시에 보호막층이 치밀하고 표면이 평활하여야 한다. The silica-based coating refers to a protective film that is applied to a surface of metal or plastic to improve physical and chemical durability. This protective film should have good physical and chemical bonding strength with the substrate, but at the same time, the protective film layer should be dense and the surface smooth.

상기 보호막의 치밀함은 내부식성과 연관되어 있고, 표면의 평활도는 물리적 내구성의 하나인 내스크래치 특성과 광학적 투명성 및 반사도 등의 특성과 매우 밀접하게 연관되어 있기 때문이다.The denseness of the protective film is correlated with corrosion resistance, and the smoothness of the surface is closely related to the scratch resistance, which is one of physical durability, and the characteristics such as optical transparency and reflectivity.

이와 같이, 치밀한 보호막을 통해서는 부식성 물질의 침투가 효과적으로 차단되므로 내부식성을 향상시켜준다. 또한, 평활도가 향상된 보호막은 더욱 깨끗한 제품의 표면을 보여주며, 내스크래치 특성에 있어서도 향상된 결과를 얻을 수 있다.As such, through the dense protective film, the penetration of corrosive substances is effectively blocked, thereby improving corrosion resistance. In addition, the protective film with improved smoothness shows the surface of the cleaner product and improved results in scratch resistance are also obtained.

본 발명의 대상 기술은 무기물 실리카를 기반으로 하는 물리·화학적 보호막 코팅 기술분야에 속한다. 즉, 금속등의 표면에 내스크래치 및 내부식성의 특성을 부여할 목적으로 실리카 전구체(precursor) 등을 함유한 용액을 구성하고, 이를 담금법(dip) 혹은 액체도장(spray-coating) 기법 등을 이용하여 보호막을 형성하는 기술이다.The subject technology of the present invention belongs to the field of physico-chemical protective coating coating based on inorganic silica. That is, a solution containing a silica precursor (precursor) or the like is formed for the purpose of imparting scratch and corrosion resistance properties to the surface of a metal, and the like, using a dip or spray-coating technique. To form a protective film.

이러한 기술 분야에서 본 발명은 특히 용액의 조성 및 함량을 조절함으로써 종래의 기술에 비해 손쉽고 안정적으로 특성이 우수한 코팅층을 얻을 수 있는 기술을 제시하고자 한다.In this technical field, the present invention aims to present a technique for obtaining a coating layer having excellent properties easily and stably compared to the conventional technology by adjusting the composition and content of the solution.

일반적으로, 무기물 실리카는 일반적으로 내스크래치 및 내부식성 코팅의 소재로 많이 사용되고 있다. 특히, 금속표면에 도장(spray coating)하여 내스크래치 및 내부식성 효과를 내기 위해서 가장 중요한 특성 중 하나는 코팅층의 치밀도 및 평활도이다. 즉, 치밀도가 떨어지면 코팅층을 통과한 부식성 물질로 인해 쉽게 부식이 일어날 수 있고, 평활도가 떨어지면 외부의 기계적 충격에 코팅층의 일부가 쉽게 손상되어 그 파편이 2차적인 스크래치를 일으키게 되므로 내스크래치 특성이 크게 떨어진다.In general, inorganic silica is generally used as a material of scratch and corrosion resistant coatings. In particular, one of the most important characteristics in order to produce a scratch and corrosion resistance effect by spray coating on the metal surface is the density and smoothness of the coating layer. In other words, if the density is low, corrosion can easily occur due to the corrosive material passing through the coating layer, and if the smoothness is reduced, a part of the coating layer is easily damaged by external mechanical shock, and the fragments cause secondary scratches. Greatly falls.

기존의 기술들에서는 우선 표면층의 치밀도와 평활도를 동시에 개선하기 위하여 흔히 분사되는 용액의 양을 많이 하여 표면층에 완전히 젖도록 하였다. 그러나, 이처럼 용액을 너무 많이 도포하는 경우에는 최종적으로 얻어진 코팅층이 지나치게 두꺼워지게 되므로, 이후 박리 현상의 원인이 되기도 한다. 일반적으로 금속표면에 도장된 무기물 실리카 코팅층은 열팽창률에 있어서 금속과 큰 차이가 나므로 약간의 열충격에도 기계적 부착강도를 크게 넘어서는 스트레스(응력)를 유발하게 되고 이러한 응력은 실리카 코팅층의 크랙 발생의 원인이 된다. 그렇다고 이러한 문제를 피하기 위하여 용액 중 무기물의 함량을 낮추어 얇은 코팅을 형성하는 경우에는 코팅층이 얇아지기 보다는 다공성(porous)으로 되기가 쉽다. 이 경우 일반적인 400 내지 500℃ 정도의 열처리로는 다공성 코팅층으로부터 치밀한 코팅층을 얻기가 어렵다.In the existing technologies, first, in order to improve the density and smoothness of the surface layer at the same time, a large amount of commonly sprayed solution was applied to completely wet the surface layer. However, when the solution is applied too much, the coating layer finally obtained becomes too thick, which may cause a later peeling phenomenon. In general, the inorganic silica coating layer coated on the metal surface has a large difference from the metal in thermal expansion rate, so even a slight thermal shock causes stress (stress) that greatly exceeds the mechanical bond strength, and such stress causes a crack in the silica coating layer. do. However, in order to avoid such a problem, when the inorganic content of the solution is lowered to form a thin coating, the coating layer tends to become porous rather than thin. In this case, it is difficult to obtain a dense coating layer from the porous coating layer with a general heat treatment of about 400 to 500 ℃.

따라서, 기존 기술에서처럼 코팅용액의 농도나 분사량을 조절함으로써 치밀하고 평활도가 높은 박막을 얻는 것은 효율적이지 못하며, 비교적 넓은 용액 조성 범위에서 안정적으로 치밀하고 평활도가 높은 박막을 얻을 수 있는 새로운 실리카 코팅 조성물이 요구된다.
Therefore, it is not efficient to obtain a dense and high smooth thin film by adjusting the concentration or spraying amount of the coating solution as in the prior art, and a new silica coating composition which can obtain a stable dense and high smooth thin film in a relatively wide solution composition range is Required.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 6H 내지 9H의 높은 표면 연필경도를 갖는 실리카 보호막을 제공하고, 환경 유해물질을 사용하지 않으며, 기존의 도장처리 기술을 이용한 코팅만으로도 우수한 밀착성을 가지는 보호막을 형성할 수 있는 두 가지 크기의 실리카 나노입자를 함유한 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a silica protective film having a high surface pencil hardness of 6H to 9H, and to form a protective film having excellent adhesion without using environmentally harmful substances and only by coating using a conventional coating treatment technique. The present invention provides a coating composition for forming a scratch resistant silica protective film containing silica nanoparticles of two sizes.

그리고 본 발명의 제 2 목적은 전술한 코팅 조성물을 제조할 수 있도록 하는 페인트 조성물의 제조방법을 제공하는데 있다.
And a second object of the present invention is to provide a method for producing a paint composition to enable the production of the coating composition described above.

상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 테트라에톡시실란 및 메틸트리에톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물을 포함하는 표면처리액 85 내지 90 중량%, 및 직경이 4 내지 18㎚인 제 1 실리카 나노입자와 직경이 45 내지 55㎚인 제 2 실리카 나노입자로 구성된 실리카 나노입자 혼합물 10 내지 15 중량%를 포함하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물을 제공한다.In order to achieve the first object of the present invention described above, in one embodiment of the present invention is 85 to 90% by weight of the surface treatment liquid containing a silica precursor mixture consisting of tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane, and the diameter It provides a coating composition for forming a scratch-resistant silica protective film comprising 10 to 15% by weight of a mixture of silica nanoparticles composed of first silica nanoparticles having a diameter of 4 to 18 nm and second silica nanoparticles having a diameter of 45 to 55 nm.

그리고 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 용매 5 내지 15M와, 물 5 내지 15M, 및 산촉매 0.01 내지 0.1M를 혼합하고 교반시켜 혼합용액을 생성하는 단계와, 테트라에톡시실란 0.5 내지 2.5M와 메틸트리에톡시실란 0.5 내지 2.5M를 혼합하여 총 1 내지 3M 범위의 실리카 전구체 혼합물을 생성하는 단계, 및 상기 혼합용액 및 실리카 전구체 혼합물을 혼합한 표면처리액 85 내지 90 중량%에 입자크기가 4 내지 18㎚인 제 1 실리카 나노입자와 입자크기가 45 내지 55㎚인 제 2 실리카 나노입자가 혼합된 실리카 나노입자 10 내지 15 중량%를 혼합하고 교반시켜 코팅용액을 생성하는 단계를 포함하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the second object of the present invention, in an embodiment of the present invention, the solvent is mixed with 5 to 15M, 5 to 15M of water, and 0.01 to 0.1M of an acid catalyst to generate a mixed solution, and tetra Mixing 0.5 to 2.5 M of ethoxysilane and 0.5 to 2.5 M of methyltriethoxysilane to produce a silica precursor mixture in a total range of 1 to 3 M, and a surface treatment solution 85 to a mixture of the mixed solution and the silica precursor mixture. The coating solution was prepared by mixing and stirring 10-15 wt% of the silica nanoparticles containing 90 wt% of the first silica nanoparticles having a particle size of 4 to 18 nm and second silica nanoparticles having the particle size of 45 to 55 nm. It provides a method for producing a coating composition for forming a scratch-resistant silica protective film comprising the step of producing.

본 발명에 의한 코팅 조성물은 크기가 서로 다른 실리카 나노 입자를 혼합하여 사용함으로써 치밀하고 결함이 없는 실리카 보호막을 형성할 수 있다.The coating composition according to the present invention can form a dense and defect-free silica protective film by using a mixture of silica nanoparticles of different sizes.

또한, 본 발명의 코팅 조성물은 기존의 기술에 비해 낮은 온도인 200℃ 이하에서 소결이 가능하다. 일반적으로 실리카 보호막의 경도와 치밀성을 향상시키기 위해서는 고온의 열처리 공정을 실시하나, 본 발명은 구형의 실리카 입자로 형성되어 있는 2 종류의 나노입자를 첨가하여 실리카 보호막의 경도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 2 종류의 나노입자를 통해 입자 간의 여유 공간을 채워줌으로서 고온의 열처리 공정 없이도 실리카 보호막이 치밀성을 가질 수 있다.In addition, the coating composition of the present invention is capable of sintering at 200 ° C. or lower, which is lower than that of the existing technology. In general, in order to improve the hardness and compactness of the silica protective film, a high temperature heat treatment process is performed, but the present invention may not only improve the hardness of the silica protective film by adding two kinds of nanoparticles formed of spherical silica particles. By filling the free space between the particles through the two kinds of nanoparticles, the silica protective film can be dense even without a high temperature heat treatment process.

아울러, 본 발명의 코팅 조성물은 표면개질 기법을 이용하여 두 가지 크기의 나노입자가 균일하게 혼합된다. 일반적으로 실리카 나노입자는 코팅 조성물로 합성하면서 나노입자 간의 응집이나 침전현상이 쉽게 발생되지만, 본 발명은 pH의 변화나 합성조성을 조절하여 입자 표면의 전기장 변화를 유도함으로써 나노입자 간의 상호작용의 변화를 유도하며 이러한 변화로 입자간의 반발력을 향상시켜 주어 코팅 조성물로서의 안정성을 향상시켜준다. In addition, the coating composition of the present invention is uniformly mixed with the nanoparticles of the two sizes using a surface modification technique. In general, the silica nanoparticles are easily synthesized into the coating composition, but aggregation or precipitation of nanoparticles easily occurs, but the present invention controls the change of the interaction between nanoparticles by inducing electric field changes on the surface of particles by changing pH or synthesis composition. This change improves the repulsive force between the particles and improves the stability as a coating composition.

더불어, 본 발명에 따른 코팅 조성물을 사용하면, 금속 표면에 종래의 도장 페인트보다 향상된 내식성, 내마모성, 내스크래치성을 부여할 수 있으며, 간단한 코팅 방법에 적용할 수 있다. In addition, by using the coating composition according to the present invention, it is possible to impart improved corrosion resistance, abrasion resistance, and scratch resistance to a metal surface than a conventional coating paint, and can be applied to a simple coating method.

게다가, 본 발명은 휴대폰 케이스에 양호한 외관미를 제공하고, 휴대폰 케이스의 전면에 균일한 도장밀착성을 제공한다.
In addition, the present invention provides a good appearance beauty to the mobile phone case and provides uniform paint adhesion to the front surface of the mobile phone case.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2종 실리카 나노입자들의 결합관계를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 2종 실리카 나노입자들과 대응되는 1종 실리카 나노입자들의 결합관계를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 조성물의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 조성물의 표면처리방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 균일한 코팅 보호막 형성을 위한 담금 코팅법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 조성물을 설명하기 위한 TEM 사진이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 코팅 조성물로 형성된 실리카 보호막을 설명하기 위한 SEM 사진이다.
도 9는 본 발명의 코팅 조성물로 형성된 실리카 보호막의 동전위 분극실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 코팅 조성물로 형성된 실리카 보호막의 연필경도를 나타내는 공인시험성적서이다.
1 is a schematic diagram showing a binding relationship between two kinds of silica nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a binding relationship between two kinds of silica nanoparticles and one kind of silica nanoparticles of FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a method of preparing a coating composition according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a surface treatment method of the coating composition according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view for explaining a dip coating method for forming a uniform coating protective film.
6 is a TEM photograph for explaining a coating composition according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are SEM photographs for explaining the silica protective film formed of the coating composition of the present invention.
9 is a graph showing the results of the coin polarization test of the silica protective film formed of the coating composition of the present invention.
10 is a test report showing the pencil hardness of the silica protective film formed of the coating composition of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 두 가지 크기의 실리카 나노입자를 함유한 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물(이하, '실리카 보호막 형성용 코팅 조성물'이라 한다.)을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a coating composition for forming a scratch-resistant silica protective film containing silica nanoparticles of two sizes according to preferred embodiments of the present invention (hereinafter referred to as 'silica protective film-forming coating composition') It will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물은 크기가 서로 다른 실리카 나노입자와, 실리카 전구체의 가수분해와 축중합 반응을 통한 졸-겔법 이용하여 내식성, 내마모성, 내스크래치성 코팅 보호막을 형성하는 환경 친화적이며 경제적인 코팅제이다.Coating composition for forming a silica protective film according to an embodiment of the present invention is a corrosion-resistant, abrasion-resistant, scratch-resistant coating protective film using a sol-gel method through the hydrolysis and polycondensation reaction of silica nanoparticles of different sizes and silica precursor It is an environmentally friendly and economical coating agent to form.

구체적으로, 상기 코팅 조성물은 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane : TEOS)과 메틸트리에톡시실란(Methyltriethoxysilane : MTES)으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물과 물과 산촉매 및 용매를 포함하는 표면처리액, 및 2종의 실리카 나노입자가 첨가된 콜로이드가 사용된다.
Specifically, the coating composition is a silica precursor mixture consisting of tetraethoxysilane (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES), a surface treatment solution containing water, an acid catalyst, and a solvent, and two kinds of silica Colloids with added nanoparticles are used.

이하, 본 발명의 구성요소별로 각 구성요소의 특징을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the characteristics of each component for each component of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일실시예에 의한 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물은 실리카 전구체 혼합물을 포함한다.The coating composition for forming a silica protective film according to an embodiment of the present invention includes a silica precursor mixture.

상기 실리카 전구체 혼합물은 실리카 전구체인 TEOS 및 MTES이 혼합되어 형성된다. The silica precursor mixture is formed by mixing silica precursors TEOS and MTES.

이때, 상기 TEOS는 실리카 고분자의 안정된 네트워크 구조를 형성하기 위해 사용되고, 상기 MTES는 네트워크의 유연성을 증가시키기 위해 사용된다. At this time, the TEOS is used to form a stable network structure of the silica polymer, the MTES is used to increase the flexibility of the network.

본 발명에 따른 실리카 전구체 혼합물로 TEOS는 0.5 내지 2.5 몰농도(M)가 포함될 수 있다. 이때, 실리카 전구체 혼합물에 포함되는 TEOS의 함량이 0.5 몰농도 미만이면 실리카 전구체의 함량의 저하로 경도가 약화될 수 있으며, TEOS의 함량이 2.5 몰농도를 초과하면 실리카 전구체의 함량이 높아져 스테인리스 소재의 표면에서 경화된 페인트 조성물이 부서지기 쉬워지고, 건조되는 과정 중에 크랙이 발생될 수 있다.As the silica precursor mixture according to the present invention, TEOS may include 0.5 to 2.5 molarity (M). At this time, when the content of TEOS contained in the silica precursor mixture is less than 0.5 molar concentration, the hardness may be weakened due to the decrease of the content of the silica precursor, and when the content of the TEOS exceeds 2.5 molar concentration, the content of the silica precursor is increased to make the stainless steel material The paint composition cured at the surface becomes brittle, and cracks may occur during the drying process.

본 발명에 따른 실리카 전구체 혼합물로 MTES는 0.5 내지 2.5 몰농도가 포함될 수 있다. 이때, 실리카 전구체 혼합물에 포함되는 MTES의 함량이 0.5 몰농도 미만이면 네트워크의 유연성이 저하되며, MTES의 함량이 2.5 몰농도를 초과하면 네트워크 구조가 느슨하게 변형되어 경화된 코팅 보호막의 경도가 저하된다. MTES in the silica precursor mixture according to the present invention may contain 0.5 to 2.5 molar concentrations. At this time, when the content of MTES contained in the silica precursor mixture is less than 0.5 molar concentration, the flexibility of the network is lowered. When the content of MTES exceeds 2.5 molar concentration, the network structure is loosely deformed and the hardness of the cured coating protective film is lowered.

이러한 실리카 전구체 혼합물은 표면처리액에 전술한 2 종류의 실리카 전구체의 총 몰농도가 1 내지 3이 되도록 포함되는 것이 바람직하다. The silica precursor mixture is preferably included in the surface treatment liquid such that the total molar concentration of the two kinds of silica precursors described above is 1 to 3.

이는, 화학적 몰농도의 양으로 실리카 전구체의 총 몰농도가 3몰농도를 초과하게 될 경우, 그에 필요한 에탄올, 물 및 실리카 나노미터 콜로이드의 양이 충분하게 혼합되지 못하기 때문이다. 이와 같이, 실리카 전구체 혼합물 대비 에탄올, 물 및 실리카 나노입자 콜로이드의 혼합용액의 용량이 부족하게 되면 반응이 잘 일어나지 못하게 되어 안정적인 상태의 코팅 조성물을 합성하기 어려워지며, 저온 공정에 의한 경도 및 치밀성 향상이 저하된다. 또한, 총 몰농도가 1몰농도 미만인 경우에는, 첨가되는 실리카 나노입자에 비하여 작은 실리카 전구체가 코팅 조성물의 합성에 반응하여 나노입자 간의 충분한 실리카 네트워크를 형성하지 못하므로, 결과적으로 실리카 보호막의 물리적 특성이 저하된다.This is because when the total molar concentration of the silica precursor in the amount of chemical molar concentration exceeds 3 molar concentration, the amount of ethanol, water and silica nanometer colloid necessary for it is not sufficiently mixed. As such, when the capacity of the mixed solution of ethanol, water and silica nanoparticle colloids is insufficient compared to the silica precursor mixture, the reaction is less likely to occur, making it difficult to synthesize a stable coating composition and improving hardness and density by low temperature process. Degrades. In addition, when the total molar concentration is less than 1 molar concentration, compared to the silica nanoparticles added, small silica precursors do not form sufficient silica networks between the nanoparticles in response to the synthesis of the coating composition, resulting in physical properties of the silica protective film. Is lowered.

더불어 실리카 전구체 혼합물은 pH가 1 내지 3 수준인 것이 바람직하다. 만약, pH 1 미만이면 코팅 조성물이 증착된 금속 표면에 부식 반응이 일어나게 되며, 이와 반대로 pH가 3을 초과하면 시간이 경과됨에 따라 코팅 조성물의 안정성이 감소하여 졸이 아닌 겔화 진행이 이루어지는 문제가 발생될 수 있다. 이와 같이 적절한 pH 범위의 선택은 본 발명에 있어 중요한 요소이다.
In addition, the silica precursor mixture preferably has a pH of 1 to 3 levels. If the pH is less than 1, a corrosion reaction occurs on the metal surface on which the coating composition is deposited. On the contrary, when the pH exceeds 3, the stability of the coating composition decreases with time, causing a problem of gelation instead of sol. Can be. Such selection of the appropriate pH range is an important factor in the present invention.

본 발명의 일실시예에 의한 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물은 물을 포함한다.The coating composition for forming a silica protective film according to an embodiment of the present invention includes water.

상기 물은 실리카 전구체 혼합물의 가수분해 반응을 위해 첨가되는 것으로서, 어떠한 물질도 포함하지 않는 연수, 증류수, 탈이온수 또는 여과된 수돗물을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 증류수를 사용하는 것이 좋다. The water is added for the hydrolysis reaction of the silica precursor mixture, it is possible to use soft water, distilled water, deionized water or filtered tap water containing no substance, preferably distilled water.

상기 물은 본 발명의 표면처리액에 5 내지 15 몰농도로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 실리카 전구체 혼합물 1몰농도 당 4몰농도가 포함되는 것이 좋다. 다만, 코팅 조성물의 합성 시에 양적 소실과 같은 변수가 발생될 수 있기 때문에, 상기 물은 실리카 전구체 혼합물 1몰농도 당 4몰농도 이상이 포함되는 경우에 가수분해 반응이 완벽히 일어난다.The water may be included in the surface treatment solution of the present invention at a concentration of 5 to 15 moles, preferably 4 moles per mole concentration of the silica precursor mixture. However, since a variable such as quantitative loss may occur during the synthesis of the coating composition, the hydrolysis reaction occurs completely when the water contains more than 4 molar concentrations per molar concentration of the silica precursor mixture.

이때, 본 발명의 표면처리액에 포함되는 물의 함량이 5 몰농도 미만이면 실리카 전구체 혼합물의 가수분해율이 낮아 축합반응이 잘 이루어지지 않으므로 실리카 네트워크 형성이 저하된다. 그리고 물의 함량이 15 몰농도를 초과하면 실리카 전구체 혼합물의 가수분해율이 너무 높아져 겔화 현상이 발생하고 용액의 안정성이 저하된다.At this time, if the content of the water contained in the surface treatment solution of the present invention is less than 5 molar concentration, the hydrolysis rate of the silica precursor mixture is low, condensation reaction is not performed well, the silica network formation is reduced. If the water content exceeds 15 molar concentrations, the hydrolysis rate of the silica precursor mixture is too high, causing gelation and deteriorating the stability of the solution.

본 발명의 일실시예에 의한 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물은 산촉매를 포함한다.The coating composition for forming a silica protective film according to an embodiment of the present invention includes an acid catalyst.

상기 산촉매로는 염산, 규산, 초산, 아세트산, 황산, 질산, 아스코브르산, 타르타르산, 또는 사과산을 사용할 수 있지만, 코팅 조성물의 안정성, 즉 실리카 나노입자 콜로이드의 응집이나 침전현상이 발생되지 않도록 염산을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 설명하면, GPTMS, MAPTS 등의 유기물 실리카 전구체를 사용하여 실리카 졸을 합성할 경우에는 염산보다 질산이 안정적으로 졸 상태를 유지시킬 수 있지만, 실리카 전구체로 무기물 실리카 전구체인 TEOS, MTES를 사용하여 실리카 졸을 합성할 경우에는 질산보다 염산의 경우가 좀 더 실리카 나노입자들이 골고루 분산되어 있는 졸 상태를 유지시킬 수 있다. The acid catalyst may be hydrochloric acid, silicic acid, acetic acid, acetic acid, sulfuric acid, nitric acid, ascorbic acid, tartaric acid, or malic acid, but hydrochloric acid may be used to prevent stability of the coating composition, that is, aggregation or precipitation of silica nanoparticle colloids. It is preferable to use. More specifically, when synthesizing a silica sol using organic silica precursors such as GPTMS and MAPTS, nitric acid can maintain a sol state more stably than hydrochloric acid, but inorganic silica precursors TEOS and MTES are used as silica precursors. Thus, when synthesizing a silica sol, it is possible to maintain a sol state in which silica nanoparticles are evenly dispersed in hydrochloric acid than nitric acid.

본 발명에 따른 표면처리액에 포함되는 산촉매는 0.01 내지 0.1 몰농도가 포함된다. 이때, 상기 표면처리액에 포함되는 산촉매의 함량이 0.01 몰농도 미만이면 가수분해율이 저화되고, 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물의 겔화시간이 빨라지게 되어 상기 코팅 조성물의 안정성이 저하된다. 그리고 상기 표면처리액에 포함되는 산촉매의 함량이 0.1 몰농도를 초과하면, 코팅 조성물의 점도가 낮아지게 되어 코팅제로서의 실용성이 저하될 뿐만 아니라, 코팅 조성물의 산성이 너무 높아져 금속 소재에 영향을 줄 수 있다.
The acid catalyst included in the surface treatment liquid according to the present invention contains 0.01 to 0.1 molar concentration. At this time, when the content of the acid catalyst contained in the surface treatment solution is less than 0.01 molar concentration, the hydrolysis rate is lowered, the gelation time of the coating composition for forming a silica protective film is faster, the stability of the coating composition is lowered. In addition, when the content of the acid catalyst contained in the surface treatment solution exceeds 0.1 molar concentration, the viscosity of the coating composition is lowered, not only the practicality as a coating agent is lowered, but also the acidity of the coating composition is too high to affect the metal material. have.

본 발명의 일실시예에 의한 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물은 용매를 포함한다.The coating composition for forming a silica protective film according to an embodiment of the present invention includes a solvent.

상기 용매는 물과 함께 실리카 전구체에 사용되는 공통용매로서, 졸-겔 합성에서 중요한 반응인 가수분해반응과 축합반응을 잘 일으키기 위해 상기 물과 원활하게 혼합될 수 있는 용매라면 어떠한 용매를 사용하여도 무방하지만, 알코올류 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 알코올류 용매로는 에탄올 또는 이소프로필알코올(IPA)을 사용할 수 있으며, 이중에서는 보다 안정적인 에탄올을 사용하는 것이 좋다. 이러한 에탄올이나 이소프로필알코올은 졸-겔 반응 시 실리카 전구체가 흡수하는 수분을 대체하여 보충하는 역할도 한다.The solvent is a common solvent used in the silica precursor together with water, and any solvent can be used as long as it can be mixed with the water smoothly to cause hydrolysis and condensation reactions, which are important reactions in sol-gel synthesis. Although an alcohol solvent is preferable, it is preferable to use it. Specifically, ethanol or isopropyl alcohol (IPA) may be used as the alcohol solvent, and it is preferable to use more stable ethanol. The ethanol or isopropyl alcohol also serves to replace the moisture absorbed by the silica precursor during the sol-gel reaction.

본 발명에 따른 표면처리액에 포함되는 용매는 5 내지 15 몰농도가 포함된다. 이때, 상기 표면처리액에 포함되는 용매의 함량이 5몰농도 미만이면 실리카 전구체와 물의 불균일한 반응이 진행되어 반응속도가 저하되며, 상기 표면처리액에 포함되는 용매의 함량이 15 몰농도를 초과하면 코팅 조성물의 점도가 낮아져 코팅 조성물로서의 실용성이 저하된다.The solvent included in the surface treatment liquid according to the present invention contains 5 to 15 molar concentrations. At this time, if the content of the solvent contained in the surface treatment solution is less than 5 molar concentrations, the reaction rate decreases due to the uneven reaction between the silica precursor and water, and the content of the solvent contained in the surface treatment solution exceeds 15 molar concentrations. The viscosity of the lower surface coating composition is lowered, and the practicality as the coating composition is lowered.

이와 같이, 전술한 실리카 전구체 혼합물과 물과 산촉매 및 용매는 표면처리액을 구성하며, 전체 코팅 조성물 100 중량%를 기준으로 상기 표면처리액은 85 내지 90 중량%가 포함된다.As such, the above-described silica precursor mixture, water, acid catalyst, and solvent constitute a surface treating solution, and the surface treating solution contains 85 to 90 wt% based on 100 wt% of the total coating composition.

이때, 표면처리액의 함량이 85 중량% 미만이거나 90 중량%를 초과하면 코팅 조성물로 형성된 실리카 보호막의 내식성, 내마모성 및 내스크래치성의 성능이 저하될 수 있다.
At this time, when the content of the surface treatment solution is less than 85% by weight or more than 90% by weight, the performance of the corrosion resistance, abrasion resistance and scratch resistance of the silica protective film formed of the coating composition may be reduced.

본 발명의 일실시예에 의한 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물은 실리카 나노입자 혼합물을 포함한다.The coating composition for forming a silica protective film according to an embodiment of the present invention includes a silica nanoparticle mixture.

상기 실리카 나노입자 혼합물은 상기 실리카 전구체 혼합물과 졸-겔 반응으로 무기물 실리카 네트워크를 합성하는 것으로서, 서로 다른 나노미터 크기를 가지는 2종의 실리카 나노입자로 이루어지며, 수성 또는 기타 용매 매질이 포함된 콜로이드 상태로 혼합될 수 있다.The silica nanoparticle mixture is to synthesize an inorganic silica network by a sol-gel reaction with the silica precursor mixture, consisting of two kinds of silica nanoparticles having different nanometer sizes, colloid containing an aqueous or other solvent medium Can be mixed in a state.

여기서, 2종의 실리카 나노입자는 코팅 보호막의 내식성과 내마모성 및 내스크래치성 향상을 위하여 첨가되는 것이며, 직경이 4 내지 18㎚인 제 1 실리카 나노입자와 직경이 45 내지 55㎚인 제 2 실리카 나노입자가 사용된다. 다시 말해, 2종의 실리카 나노입자로는 서로 다른 직경을 가지는 구형 실리카 나노입자를 사용한다. Here, two kinds of silica nanoparticles are added to improve the corrosion resistance, abrasion resistance, and scratch resistance of the coating protective film, the first silica nanoparticles having a diameter of 4 to 18 nm and the second silica nanoparticles having a diameter of 45 to 55 nm. Particles are used. In other words, spherical silica nanoparticles having different diameters are used as the two kinds of silica nanoparticles.

이때, 제 1 실리카 나노입자의 크기가 4㎚ 미만이면 실리카 나노입자의 첨가에 따른 경도향상의 이점이 없어지며, 제 1 실리카 나노입자의 크기가 18㎚를 초과하면 제 2 실리카 나노입자들 사이의 여유 공간으로 들어가 채우는 효과를 볼 수 없게 된다.In this case, when the size of the first silica nanoparticles is less than 4nm, the advantage of hardness improvement due to the addition of the silica nanoparticles is lost, and when the size of the first silica nanoparticles exceeds 18nm, the gap between the second silica nanoparticles is increased. You will not see the effect of entering and filling the free space.

또한, 제 2 실리카 나노입자의 크기가 45㎚ 미만이면 제 2 실리카 나노입자들 사이의 빈 공간이 좁아져 제 1 실리카 나노입자가 상기 빈 공간을 채우기 어려워지며, 제 2 실리카 나노입자의 크기가 55㎚를 초과하면 입자의 비표면적이 작아지게 되어 실리카 전구체로 이루어지는 네트워크 형성이 저하되어 견고한 구조를 이룰 수 없게 된다.In addition, when the size of the second silica nanoparticles is less than 45nm, the void space between the second silica nanoparticles becomes narrow, making it difficult for the first silica nanoparticles to fill the void space, and the size of the second silica nanoparticles is 55 When the thickness exceeds nm, the specific surface area of the particles is reduced, and the formation of the network made of the silica precursor is lowered, so that a rigid structure cannot be achieved.

아울러, 실리카 나노입자 혼합물에 사용된 제 1 실리카 나노입자와 제 2 실리카 나노입자의 혼합비율은 4 : 6 내지 6 : 4인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 : 5의 비율로 혼합되는 것이 좋다. 다시 말해, 실리카 나노입자 혼합물 100 중량%를 기준으로, 제 1 실리카 나노입자는 40 내지 60 중량%가 사용되며, 제 2 실리카 나노입자도 40 내지 60 중량%가 사용된다. 이는, 정육면체 안에 사용된 구형의 입자와 여유 공간은 부피비로 약 1:1이 되기 때문이다. In addition, the mixing ratio of the first silica nanoparticles and the second silica nanoparticles used in the silica nanoparticle mixture is preferably 4: 6 to 6: 4, more preferably in a ratio of 5: 5. . In other words, 40 to 60 wt% of the first silica nanoparticles are used, and 40 to 60 wt% of the second silica nanoparticles, based on 100 wt% of the silica nanoparticle mixture. This is because the spherical particles and free space used in the cube become about 1: 1 by volume ratio.

한편, 본 발명의 실리카 나노입자 혼합물이 포함된 콜로이드로는 제 1 실리카 나노입자가 첨가된 실리카 나노입자 콜로이드와 제 2 실리카 나노입자가 첨가된 실리카 나노입자 콜로이드를 약 1 : 1의 비율로 혼합하여 제조한 실리카 나노입자 콜로이드를 사용할 수 있다. 특정적으로, 제 1 실리카 나노입자가 첨가된 실리카 나노입자 콜로이드로는 H.C. Starck사의 LEVASIL? 300/30(상품명)을 사용할 수 있으며, 제 2 실리카 나노입자가 첨가된 실리카 나노입자 콜로이드로는 H.C. Starck사의 LEVASIL? 50/50(상품명)을 사용할 수 있다.Meanwhile, as the colloid containing the silica nanoparticle mixture of the present invention, the silica nanoparticle colloid to which the first silica nanoparticles are added and the silica nanoparticle colloid to which the second silica nanoparticles are added are mixed at a ratio of about 1: 1. The prepared silica nanoparticle colloid can be used. Specifically, the silica nanoparticle colloids to which the first silica nanoparticles are added are H.C. Starck's LEVASIL? 300/30 (trade name) can be used, and the silica nanoparticle colloid to which the second silica nanoparticles are added is H.C. Starck's LEVASIL? 50/50 (brand name) can be used.

도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 입자 크기를 가지는 2종의 실리카 나노입자를 사용하면, 상대적으로 큰 입자의 빈 공간을 상대적으로 작은 입자가 채워주는 역할을 하여 좀 더 치밀한 구조의 실리카 보호막(코팅 보호막)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1, when two kinds of silica nanoparticles having different particle sizes are used, relatively small particles fill a void space of a relatively large particle, and thus, a silica protective film having a more compact structure ( Coating protective film).

구체적으로, 실리카 전구체로만 이루어진 실리카 보호막의 경우보다 실리카 나노입자를 첨가한 실리카 보호막이 더 우수한 경도를 가지며, 큰 실리카 나노입자를 첨가한 실리카 보호막이 작은 실리카 나노입자를 첨가한 실리카 보호막보다 경도를 더 향상된다. 그러나, 도 2와 같이 단일의 큰 입자가 첨가된 경우에는 입자사이의 공간의 여유로 인하여 치밀한 구조를 가지기 힘들어 진다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 다른 크기의 입자(제 1 실리카 나노입자 및 제 2 실리카 나노입자)를 혼합하여 사용함으로서 실리카 보호막의 치밀성을 향상시킨다. 또한, 이러한 경우에는 실리카 나노입자들의 비표면적이 커지게 되어 저온의 열처리에서도 코팅층의 물리적 특성을 향상시킬 수 있게 된다.Specifically, the silica protective film added with silica nanoparticles has a higher hardness than that of the silica protective film composed only of a silica precursor, and the silica protective film containing large silica nanoparticles has a higher hardness than the silica protective film containing small silica nanoparticles. Is improved. However, when a single large particle is added as shown in FIG. 2, it is difficult to have a dense structure due to the clearance between the particles. In order to compensate for these disadvantages, the density of the silica protective film is improved by using a mixture of particles of different sizes (first silica nanoparticles and second silica nanoparticles). In addition, in this case, the specific surface area of the silica nanoparticles is increased to improve the physical properties of the coating layer even at low temperature heat treatment.

본 발명에 따른 페인트 조성물에 포함된 실리카 나노입자 혼합물은 전체 코팅 조성물 100 중량%를 기준으로 10 내지 15 중량%가 포함된다. 이때, 100 중량%의 코팅 조성물에 포함되는 실리카 나노입자 혼합물의 함량이 10 중량% 미만이면 저온 열처리 경화시간이 길어지고 그에 따라 경도가 저하된다. 또한, 100 중량%의 코팅 조성물에 포함된 실리카 나노입자 혼합물의 함량이 15 중량%를 초과하면 실리카 나노입자의 함량이 높아져 금속 표면에서 경화된 실리콘 박막이 부서지기 쉬워지고, 건조되는 과정에서 크랙이 발생되어 접착력이 저하될 수 있다.The silica nanoparticle mixture included in the paint composition according to the present invention contains 10 to 15% by weight based on 100% by weight of the total coating composition. In this case, when the content of the silica nanoparticle mixture included in the coating composition of 100% by weight is less than 10% by weight, the low temperature heat treatment curing time is long, and thus the hardness is lowered. In addition, when the content of the silica nanoparticle mixture included in the coating composition of 100% by weight exceeds 15% by weight, the content of the silica nanoparticles is increased, so that the silicon thin film cured on the metal surface becomes brittle, and cracks are generated during the drying process. May occur and the adhesion may be reduced.

이와 같이, 코팅 조성물은 표면처리액과 실리카 나노입자 혼합물로 구성된다.
As such, the coating composition consists of a surface treatment solution and a mixture of silica nanoparticles.

더불어, 본 발명은 전술한 구성요소를 이용한 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for preparing a coating composition for forming a silica protective film using the above-described components.

도 3은 본 발명의 실리카 보호막 형성된 코팅 조성물의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 3 is a flow chart for explaining a method for producing a silica protective coating formed coating composition of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 합성 시 발생하는 실리카 나노입자의 성장 및 응집이나 침전현상의 문제를 해결하고 용액의 안정성을 위하여, 먼저 용매인 에탄올에 물과 염산을 혼합하고, 이를 교반시켜 혼합용액을 생성한다(S10 단계). 그 다음, 실리카 전구체인 TEOS와 MTES를 혼합한 실리카 전구체 혼합물을 준비한다(S20 단계). 그 다음, 상기 혼합용액에 실리카 전구체 혼합물과 에탄올계나 수계의 실리카 나노입자 콜로이드를 동시에 혼합하여 합성된 코팅 조성물을 3 내지 5시간 동안 상온에서 교반하여 가수분해와 축중합반응이 끝나도록 유도한다(S30 단계). 이때, 상기 혼합용액 및 실리카 전구체 혼합물을 혼합한 표면처리액은 코팅 조성물 100 중량%에 대하여 85 내지 90 중량%가 포함되도록 첨가되며, 상기 실리카 나노입자 혼합물은 코팅 조성물 100 중량%에 대하여 10 내지 15 중량%가 포함되도록 첨가된다. 여기서, 실리카 나노입자 혼합물로 실리카 나노입자 콜로이드를 사용하는 경우에는 콜로이드에 포함된 수성 또는 기타 용매 매질의 양은 표면처리액에 포함된다. Referring to Figure 3, the coating composition according to the present invention to solve the problem of growth and aggregation or precipitation of the silica nanoparticles generated during the synthesis and for the stability of the solution, first Water and hydrochloric acid are mixed with ethanol as a solvent and stirred to produce a mixed solution (step S10). Next, to prepare a silica precursor mixture of a mixture of silica precursor TEOS and MTES (step S20). Then, the mixture mixture is mixed with a silica precursor mixture and an ethanol-based or silica-based silica nanoparticle colloid at the same time to the synthesized coating composition was stirred at room temperature for 3 to 5 hours to induce the hydrolysis and condensation polymerization reaction (S30). step). In this case, the surface treatment liquid mixed with the mixed solution and the silica precursor mixture is added to include 85 to 90% by weight based on 100% by weight of the coating composition, the silica nanoparticle mixture is 10 to 15 based on 100% by weight of the coating composition It is added to include the weight percent. Here, when using the silica nanoparticle colloid as the silica nanoparticle mixture, the amount of the aqueous or other solvent medium included in the colloid is included in the surface treatment liquid.

보다 구체적으로, S10 단계에서는 에탄올, 증류수, 염산을 첨가한 후 각 물질이 잘 혼합된 상태를 만들어 주기 위하여 상온 하에서 25분 내지 60분 동안 교반하는 과정을 수행한다. 본 단계는 혼합용액의 전체 용량이 많아질수록 교반시간이 증가시키는 것이 바람직하다.More specifically, in the step S10, after the addition of ethanol, distilled water, hydrochloric acid is carried out a process for stirring for 25 minutes to 60 minutes at room temperature to create a well mixed state. In this step, as the total volume of the mixed solution increases, the stirring time is preferably increased.

그리고 S20 단계에서는 교반기에 실리카 전구체인 TEOS와 MTES를 순차적으로 투입한 다음, 이를 상온 하에서 충분히 교반시켜 각 실리카 전구체를 모두 원활하게 혼합시키는 과정을 수행한다.In step S20, TEOS and MTES, which are silica precursors, are sequentially added to the stirrer, followed by agitation at room temperature to sufficiently mix each silica precursor.

또한, S30 단계는 실리카 전구체와 실리카 나노입자에서 일어나는 가수분해반응과 축합반응이 실리카 전구체 물질을 순차적으로 넣을 때보다 부분적 반응이 일어나지 않고 동시에 반응이 일어날 수 있게 하기 위해 수행하는 과정이다. 만약, 실리카 전구체와 실리카 나노입자의 반응이 따로 일어나게 되면 실리카 입자의 응집 및 침전현상이 발생하게 된다. 본 단계에서는 가수분해와 축중합반응을 충분하게 반응시키기 위해 3 내지 5 시간 정도 교반하는 과정을 수행한다. 그리고 본 단계에서는 크기가 서로 다른 실리카 나노입자, 예컨대 직경이 4 내지 18㎚인 제 1 실리카 나노입자와 직경이 45 내지 55㎚인 제 2 실리카 나노입자가 첨가된 실리카 나노입자 콜로이드를 사용한다.
In addition, the step S30 is a process in which the hydrolysis and condensation reactions occurring in the silica precursor and the silica nanoparticles are performed to allow the reaction to occur at the same time without partial reaction than when the silica precursor material is sequentially added. If the reaction between the silica precursor and the silica nanoparticles occurs separately, aggregation and precipitation of the silica particles occur. In this step, in order to sufficiently react the hydrolysis and the polycondensation reaction, stirring is performed for 3 to 5 hours. In this step, silica nanoparticle colloids having different sizes of silica nanoparticles, for example, first silica nanoparticles having a diameter of 4 to 18 nm and second silica nanoparticles having a diameter of 45 to 55 nm are added.

한편, 본 발명은 전술한 코팅 조성물을 이용하여 금속 표면에 실리카 보호막(코팅 보호막)을 생성하기 위한 코팅 조성물의 표면처리방법을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a surface treatment method of the coating composition for producing a silica protective film (coating protective film) on the metal surface by using the above-described coating composition.

도 4는 본 발명의 코팅 조성물의 표면처리방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 4 is a flow chart for explaining the surface treatment method of the coating composition of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리방법은 금속 제품의 표면에 실리카 보호막을 형성하기 위한 담금 코팅단계(S300), 및 치밀한 코팅표면을 제조하기 위한 열처리 단계(S400)를 포함하며, 필요에 따라 코팅 단계(S300) 이전에 알칼리탈지 단계(S100) 및 산세 단계(S200)를 더 포함할 수 있다.Referring to Figure 4, the surface treatment method according to an embodiment of the present invention is a dip coating step (S300) for forming a silica protective film on the surface of the metal product, and a heat treatment step (S400) for producing a dense coating surface It may further include an alkali degreasing step (S100) and pickling step (S200) before the coating step (S300), if necessary.

일반적으로 스테인리스 등의 소재로 이루어진 제품의 표면에 화학반응을 유도하는 물질이 소량이라도 포함되어 있을 경우에는 코팅 보호막 형성에 치명적 손상을 입을 수 있다. 따라서 알칼리탈지 단계(S100)에서는 금속 제품의 표면에서 화학반응을 유발하는 물질을 제거하는 과정을 수행한다. 보다 구체적으로, 알칼리탈지 단계(S100)는 물(예를 들면, 증류수) 1L에 수산화나트륨(NaOH) 50 내지 150g과 계면활성제(예를 들면, Triton X-100) 0.5 내지 2.5g을 넣어 80 내지 110℃ 정도로 가열하여 제조한 알칼리세정용액에 금속 제품의 크기에 맞게 자른 거즈에 감싸 10 내지 20분간 담가 초음파 세척을 한 후 증류수로 2 내지 5회 수세하는 과정을 거친다.In general, when a small amount of a substance that induces a chemical reaction is included on the surface of a product made of a material such as stainless steel, it may be fatally damaged to form a coating protective film. Therefore, the alkaline degreasing step (S100) is performed to remove the material causing the chemical reaction on the surface of the metal product. More specifically, the alkaline degreasing step (S100) is 50 to 150 g of sodium hydroxide (NaOH) and 0.5 to 2.5 g of a surfactant (for example Triton X-100) in 1 L of water (for example, distilled water). It is wrapped in a gauze cut to fit the size of the metal product in an alkaline cleaning solution prepared by heating to about 110 ℃ soaked for 10 to 20 minutes and then ultrasonically washed with distilled water 2 to 5 times.

상기 산세 단계(S200)에서는 증류수 1L에 크롬산(CrO3)과 아세트산(CHCOOH)를 20:1 비율로 합성된 용액을 120 내지 240g 을 넣어 50 내지 100℃로 가열하여 제조한 산세처리용액에 상기 알칼리탈지 단계(S100)를 통해 알칼리탈지 처리된 금속 제품을 30초 이상, 바람직하게는 1 내지 3분간 담근 후 증류수로 2 내지 5회 수세하여 주고, 에어건으로 수분을 제거하여 약 45℃ 건조장치(dry oven)에서 10 내지 40분간 건조하여 준다.In the pickling step (S200), 120 to 240 g of a solution obtained by synthesizing chromic acid (CrO 3 ) and acetic acid (CHCOOH) in a ratio of 20: 1 in 1 L of distilled water was heated to 50 to 100 ° C., and the alkali was added to the pickling solution. The degreasing step (S100) soaked alkali degreased metal product for 30 seconds or more, preferably 1 to 3 minutes, washed with distilled water 2 to 5 times, removing water with an air gun to dry about 45 ℃ Dry in an oven for 10 to 40 minutes.

상기 담금 코팅단계(S300)에서는 TEOS 0.5 내지 2.5M와 MTES 0.5 내지 2.5M로 이루어진 실리카 전구체 혼합물과 에탄올 5 내지 20M와 물 5 내지 20M 및 염산 0.01 내지 0.1M로 이루어진 표면처리액 85 내지 90 중량%, 및 실리카 나노입자 혼합물 10 내지 15 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 담금 코팅법 등의 표면처리법을 활용하여 금속 제품(산세 단계를 거친 금속 제품)의 표면에 피막층을 형성한다. 도 5를 참조하면, 스테인리스 강판(20)을 상기 코팅 조성물(10)에 담지한 다음, 3 내지 6mm/sec의 일정한 상승속도로 스테인리스 강판(20)을 코팅 조성물(10)으로부터 이탈시켜 500 내지 1,500㎚, 바람직하게는 약 550㎚의 균일한 두께로 피막층을 2 내지 3회 형성한다. 이러한 코팅 조성물로 형성된 전체 피막층은 1 내지 3 ㎛ 두께일 때에 높은 점착성을 보이기 때문에 피막층을 2 내지 3회 형성하는 것이 좋다. 또한, 스테인리스 강판의 상승속도가 속도가 3 mm/sec 미만이면 피막층의 두께가 얇아지게 되어 보호막으로서이 역할이 저하되고, 상승속도가 속도가 6mm/sec를 초과하면 피막층의 두께가 두꺼워 박리 현상이 발생하게 된다.In the immersion coating step (S300), 85 to 90% by weight of a silica precursor mixture consisting of TEOS 0.5 to 2.5M and MTES 0.5 to 2.5M, ethanol 5 to 20M, water 5 to 20M, and hydrochloric acid 0.01 to 0.1M And a coating composition comprising 10 to 15% by weight of the silica nanoparticle mixture to form a coating layer on the surface of the metal product (the metal product subjected to the pickling step) by using a surface treatment method such as a dip coating method. Referring to FIG. 5, the stainless steel sheet 20 is supported on the coating composition 10, and then the stainless steel sheet 20 is separated from the coating composition 10 at a constant rising speed of 3 to 6 mm / sec. The coating layer is formed two to three times with a uniform thickness of nm, preferably about 550 nm. Since the whole coating layer formed from such a coating composition shows high adhesiveness when it is 1-3 micrometers thick, it is good to form a coating layer 2-3 times. In addition, if the rising speed of the stainless steel sheet is less than 3 mm / sec, the thickness of the coating layer becomes thin, and this role decreases as a protective film. If the rising speed is more than 6 mm / sec, the thickness of the coating layer becomes thick and peeling phenomenon occurs. Done.

상기 열처리 단계(S400)에서는 상기 담금 코팅단계(S300)를 통해 피막층이 형성된 스테인리스 강판을 40 내지 50℃에서 8 내지 15분 동안 건조시킨 후, 150 내지 200℃에서 40 내지 80분간 열처리를 실시하여 치밀한 실리카 코팅막을 형성하는 과정을 수행한다. 이와 같이, 고온의 열처리 과정 이전에 낮은 온도(40 내지 50℃)에서 숙성을 시키는 과정을 수행하는 이유는 에탄올과 물이 전부 증발하기 전에 일어날 수 있는 가수분해와 축합반응의 완전한 반응을 유도하여 우수한 실리카 보호막을 형성하기 위해서 이다. In the heat treatment step (S400) after drying the stainless steel sheet formed with the coating layer through the immersion coating step (S300) for 8 to 15 minutes at 40 to 50 ℃, heat treatment at 150 to 200 ℃ for 40 to 80 minutes A process of forming a silica coating film is performed. As such, the reason for carrying out the aging process at low temperature (40 to 50 ° C.) before the high temperature heat treatment process is excellent by inducing a complete reaction of the hydrolysis and condensation reactions that may occur before all the ethanol and water are evaporated. To form a silica protective film.

이때, 고온의 열처리 과정이 150℃ 미만의 온도로 수행되면 용액합성 시 사용되는 에탄올과 물이 피막층에 잔류되어 실리카 보호막의 특성을 저하시킨다. 또한, 고온의 열처리 과정이 200℃가 초과된 온도로 수행되면 고온에서 금속 기판과 실리카 보호막의 열팽창률 차이로 인하여 균열이 발생할 수 있으며 공정단가가 증가하게 된다.
At this time, if the high temperature heat treatment is performed at a temperature of less than 150 ℃ ethanol and water used in the synthesis of the solution is left in the coating layer to deteriorate the characteristics of the silica protective film. In addition, when the high temperature heat treatment is performed at a temperature exceeding 200 ° C., cracks may occur due to a difference in thermal expansion rates between the metal substrate and the silica protective layer at high temperatures, and the process cost increases.

이하, 본 발명을 바람직한 일 실시예를 참조하여 다음에서 구체적으로 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments. It should be noted, however, that the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1]Example 1

* 코팅 조성물의 제조* Preparation of Coating Composition

1. 용매인 에탄올 6M에 증류수 10M과 염산 0.03M을 혼합하고, 이를 30분간 교반시켜 혼합용액을 제조하였다.1. 10M of distilled water and 0.03M of hydrochloric acid were mixed with 6M of ethanol as a solvent, and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a mixed solution.

2. 실리카 전구체인 TEOS 1M 및 MTES 1M를 혼합하여 실리카 전구체 혼합물을 제조하였다. 2. A silica precursor mixture was prepared by mixing silica precursors TEOS 1M and MTES 1M.

3. 상기 혼합용액과 실리카 전구체 혼합물을 혼합한 코팅용액 8.7㎏에 직경이 10㎚인 실리카 나노입자와 직경이 50㎚인 실리카 나노입자가 1:1의 비율로 첨가된 실리카 나노입자 혼합물 1.3㎏을 투입하고, 이를 모두 혼합하였다.3. 1.3 kg of the silica nanoparticle mixture in which the silica nanoparticles having a diameter of 10 nm and the silica nanoparticles having a diameter of 50 nm were added in a ratio of 1: 1 to 8.7 kg of the coating solution mixed with the mixed solution and the silica precursor mixture. And all of them were mixed.

4. 그리고 이렇게 합성된 용액을 5시간동안 상온에서 교반하여 가수분해와 축중합반응이 끝나도록 유도하여 코팅 조성물을 제조하였다.
4. Then, the synthesized solution was stirred at room temperature for 5 hours to induce hydrolysis and condensation polymerization to complete the coating composition.

도 6은 실시예 1을 통해 제조한 코팅 조성물을 촬영한 TEM 사진이다.6 is a TEM photograph taken of the coating composition prepared in Example 1.

도 6을 살펴보면, 본 발명에 따른 코팅 조성물 내에 존재하는 10㎚ 실리카 나노입자와 50㎚ 실리카 나노입자가 응집현상이 없이 잘 분산된 상태를 유지하고 있는 것으로 관찰되었다.
Referring to FIG. 6, it was observed that 10 nm silica nanoparticles and 50 nm silica nanoparticles present in the coating composition according to the present invention were well dispersed without aggregation.

[비교예 1]Comparative Example 1

상기 [실시예 1]과 동일한 실험 조건하에서 코팅 조성물을 제조하되 [실시예 1]의 직경이 10㎚인 실리카 나노입자와 직경이 50㎚인 실리카 나노입자가 1:1의 비율로 첨가된 실리카 나노입자 혼합물 1.3㎏ 대신 직경이 50㎚인 실리카 나노입자 1.3㎏을 사용하여 코팅 조성물을 제조하였다.
Preparation of the coating composition under the same experimental conditions as in [Example 1], except that silica nanoparticles having a diameter of 10 nm and silica nanoparticles having a diameter of 50 nm were added at a ratio of 1: 1. The coating composition was prepared using 1.3 kg of silica nanoparticles having a diameter of 50 nm instead of 1.3 kg of the particle mixture.

[비교예 2]Comparative Example 2

상기 [실시예 1]과 동일한 실험 조건하에서 코팅 조성물을 제조하되 [실시예 1]의 직경이 10㎚인 실리카 나노입자와 직경이 50㎚인 실리카 나노입자가 1:1의 비율로 첨가된 실리카 나노입자 혼합물 1.3㎏을 첨가하지 않은 상태로 코팅 조성물을 제조하였다.
Preparation of the coating composition under the same experimental conditions as in [Example 1], except that silica nanoparticles having a diameter of 10 nm and silica nanoparticles having a diameter of 50 nm were added at a ratio of 1: 1. The coating composition was prepared without adding 1.3 kg of the particle mixture.

[실시예 2][Example 2]

* 실리카 보호막의 형성* Formation of silica protective film

1. 시편을 [실시예 1]을 통해 제조된 코팅 조성물에 의한 담금 코팅법을 통해 4mm/sec의 일정한 상승속도로 2회 코팅하여 균일한 두께를 가지는 피막층을 형성하였다. 이때, 1회 코팅으로 형성된 피막층의 두께는 약 550㎚이며, 전체 피막층의 두께는 약 1.1㎛이었다.1. The specimen was coated twice by a immersion coating method using the coating composition prepared in [Example 1] at a constant rising speed of 4 mm / sec to form a coating layer having a uniform thickness. At this time, the thickness of the coating layer formed by one coating was about 550 nm, and the thickness of the entire coating layer was about 1.1 μm.

2. 상기 코팅 조성물이 도포된 시편을 건조오븐에 넣어 50℃로 10분 동안 1차 건조시킨 후, 200℃에서 60분간 열처리를 실시하여 치밀한 실리카 보호막을 형성하였다.
2. The specimen coated with the coating composition was placed in a drying oven and first dried at 50 ° C. for 10 minutes, and then heat-treated at 200 ° C. for 60 minutes to form a dense silica protective film.

도 7 및 도 8은 실시예 2를 통해 형성된 코팅 보호막을 촬영한 SEM 사진이다.7 and 8 are SEM pictures of the coating protective film formed through Example 2.

도 7 및 도 8을 살펴보면, 본 발명에 따른 코팅 조성물이 처리된 시편은 그 표면에 미세한 균열이 없이 일정한 두께를 가지는 실리카 보호막이 형성된 것으로 관찰되었다.
Referring to FIGS. 7 and 8, it was observed that the specimen treated with the coating composition according to the present invention was formed with a silica protective film having a predetermined thickness without a fine crack on its surface.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

상기 [실시예 2]와 동일한 실험 조건하에서 코팅 조성물을 제조하되, [실시예 1]을 통해 제조된 코팅 조성물을 사용하는 대신 [비교예 1]을 통해 제조된 코팅 조성물을 사용하여 시편에 코팅 보호막을 형성하였다.
The coating composition was prepared under the same experimental conditions as in [Example 2], but instead of using the coating composition prepared through [Example 1], the coating protective film was coated on the specimen using the coating composition prepared through [Comparative Example 1]. Formed.

<비교예 4>&Lt; Comparative Example 4 &

상기 [실시예 2]와 동일한 실험 조건하에서 코팅 조성물을 제조하되, [실시예 1]을 통해 제조된 코팅 조성물을 사용하는 대신 [비교예 2]를 통해 제조된 코팅 조성물을 사용하여 시편에 코팅 보호막을 형성하였다.
Prepare a coating composition under the same experimental conditions as in [Example 2], but instead of using the coating composition prepared in [Example 1] using a coating composition prepared in [Comparative Example 2] coating protective film on the specimen Formed.

<실험예 1><Experimental Example 1>

* 본 발명의 코팅 조성물이 처리된 시편의 동전위 분극실험(potentiodynamic polarization test) 및 결과* Potentiodynamic polarization test and results of specimens treated with the coating composition of the present invention

3-전극 셀(3-electrode cell)에 [실시예 2]를 통해 실리카 보호막이 형성된 시편을 장착하여 0.1M HCl 수용액에 1시간동안 담가둔 후 측정샘플(working electrode), 탄소봉(counter electrode), 레퍼런스(Ag/AgCl (sat.KCl))를 연결하여 -0.25 내지 0.5 V의 포텐셜값의 변화에 따른 전류변화를 측정하였다. 그 결과는 도 9를 통해 나타내었다.
After mounting the specimen in which the silica protective film was formed in the 3-electrode cell through [Example 2], it was immersed in 0.1M HCl aqueous solution for 1 hour, and then the working sample, the carbon electrode, A reference (Ag / AgCl (sat.KCl)) was connected to measure the current change according to the change in the potential value of -0.25 to 0.5V. The result is shown through FIG.

<비교실험예 1>Comparative Example 1

* 다른 코팅 조성물이 처리된 시편의 동전위실험 및 결과* Coin testing and results of specimens treated with different coating compositions

3-전극 셀(3-electrode cell)에 [비교예 2]와 [비교예 3]을 통해 실리카 보호막이 형성된 시편을 장착하여 0.1M HCl 수용액에 1시간동안 담가둔 후 측정샘플(working electrode), 탄소봉(counter electrode), 레퍼런스(Ag/AgCl (sat.KCl))를 연결하여 -0.25 내지 0.5 V의 포텐셜값의 변화에 따른 전류변화를 측정하였다. 그 결과는 도 9를 통해 나타내었다.
A sample prepared with a silica protective film through [Comparative Example 2] and [Comparative Example 3] was mounted on a 3-electrode cell, and soaked in 0.1 M HCl solution for 1 hour. A carbon rod (counter electrode) and a reference (Ag / AgCl (sat.KCl)) were connected to measure the current change according to the change in the potential value of -0.25 to 0.5V. The result is shown through FIG.

<비교실험예 2>Comparative Example 2

* 코팅 조성물이 처리되지 않은 시편의 동전위 분극실험 및 결과* Coin polarization test and results of specimens without coating composition

3-전극 셀(3-electrode cell)에 일반 시편을 장착하여 0.1M HCl 수용액에 1시간동안 담가둔 후 측정샘플(working electrode), 탄소봉(counter electrode), 레퍼런스(Ag/AgCl (sat.KCl))를 연결하여 -0.25 내지 0.5 V의 포텐셜값의 변화에 따른 전류변화를 측정하였다. 그 결과는 도 9를 통해 나타내었다.A standard specimen was mounted on a 3-electrode cell and immersed in 0.1 M HCl solution for 1 hour, followed by a working electrode, a counter electrode, and a reference (Ag / AgCl (sat.KCl). ) Was measured to change the current according to the change in the potential value of -0.25 to 0.5 V. The result is shown through FIG.

도 9에 도시된 바와 같이, 2종의 실리카 나노입자(10㎚와 50㎚의 직경을 가지는 실리카 나노입자)가 첨가된 코팅 조성물이 처리된 시편은 1종의 실리카 나노입자(50㎚의 직경을 가지는 실리카 나노입자)가 첨가되거나 실리카 나노입자가 첨가되지 않은 코팅 조성물로 처리된 시편에 비해 내식성이 향상되었음을 확인할 수 있다. 특히, 아무런 코팅을 하지 않은 시편의 경우와 기존 코팅 조성물을 이용하여 실리카 보호막이 형성된 시편, 그리고 본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 실리카 보호막이 형성된 시편의 부식전류(corrosion current)를 비교하면 본 발명의 코팅 조성물을 이용한 실리카 보호막을 형성한 시편의 경우가 가장 낮은 값을 보여준다. 즉, 본 발명의 코팅 조성물을 통해 형성된 실리카 보호막이 치밀한 코팅면을 제공하고 이 때문에 내부식 특성도 향상되는 것으로 해석되었다.
As shown in FIG. 9, the specimen treated with the coating composition to which two kinds of silica nanoparticles (silica nanoparticles having diameters of 10 nm and 50 nm) were added was treated with one type of silica nanoparticles having a diameter of 50 nm. It can be seen that the corrosion resistance is improved compared to the specimen treated with a coating composition without the addition of silica nanoparticles). In particular, the comparison of the corrosion current (corrosion current) of the specimen with no coating and the silica protective film formed using the existing coating composition, and the specimen formed with the silica protective film using the coating composition of the present invention In the case of the specimen formed with the silica protective film using the coating composition shows the lowest value. That is, it was interpreted that the silica protective film formed through the coating composition of the present invention provides a dense coating surface, and thus the corrosion resistance property is improved.

<실험예 2> <Experimental Example 2>

* 본 발명의 코팅 조성물이 처리된 시편의 연필경도실험 및 결과* Pencil hardness test and results of the specimen treated with the coating composition of the present invention

[실시예 2]를 통해 실리카 보호막이 형성된 시편을 기준으로, 연필경도시험기[주식회사 Yoshimitsu, 일본]를 사용하여 500g 하중을 걸고 연필경도를 측정하였다. 그 결과는 도 10을 통해 나타내었다.The hardness of the pencil was measured using a pencil hardness tester [Yoshimitsu, Japan] based on the specimen in which the silica protective film was formed through [Example 2] under a 500g load. The result is shown through FIG.

상기 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실리카 보호막은 연필경도 6H를 나타내어 내스크래치성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 10, the silica protective film of the present invention exhibited a pencil hardness of 6H, which was confirmed to be excellent in scratch resistance.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (6)

테트라에톡시실란 및 메틸트리에톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물을 포함하는 표면처리액 85 내지 90 중량%; 및
직경이 4 내지 18㎚인 제 1 실리카 나노입자와 직경이 45 내지 55㎚인 제 2 실리카 나노입자로 구성된 실리카 나노입자 혼합물 10 내지 15 중량%를 포함하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물.
85 to 90% by weight of a surface treatment liquid comprising a silica precursor mixture consisting of tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane; And
A coating composition for forming a scratch resistant silica protective film comprising 10 to 15% by weight of a mixture of silica nanoparticles composed of first silica nanoparticles having a diameter of 4 to 18 nm and second silica nanoparticles having a diameter of 45 to 55 nm.
제 1 항에 있어서, 상기 표면처리액은
테트라에톡시실란 및 메틸트리에톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 및 용매 5 내지 15M로 이루어진 것을 특징으로 하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물.
The method of claim 1, wherein the surface treatment liquid
For forming a scratch resistant silica protective film, characterized by consisting of 1 to 3M of silica precursor mixture consisting of tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane, 5 to 15M of water, 0.01 to 0.1M of acid catalyst, and 5 to 15M of solvent. Coating composition.
제 1 항에 있어서, 상기 실리카 나노입자 혼합물은
40 내지 60 중량%의 제 1 실리카 나노입자 및 40 내지 60 중량%의 제 2 실리카 나노입자로 구성된 것을 특징으로 하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물.
The method of claim 1, wherein the silica nanoparticle mixture is
A coating composition for forming a scratch-resistant silica protective film, characterized in that consisting of 40 to 60% by weight of the first silica nanoparticles and 40 to 60% by weight of the second silica nanoparticles.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실리카 전구체 혼합물은
0.5 내지 2.5M의 테트라에톡시실란 및 0.5 내지 2.5M의 메틸트리에톡시실란으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물.
The method of claim 1 or 2, wherein the silica precursor mixture is
A coating composition for forming a scratch resistant silica protective film, comprising 0.5 to 2.5 M of tetraethoxysilane and 0.5 to 2.5 M of methyltriethoxysilane.
제 1 항에 있어서,
상기 산촉매는 염산이며, 상기 용매는 에탄올인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물.
The method of claim 1,
The acid catalyst is hydrochloric acid, and the solvent is a coating composition for forming a scratch resistant silica protective film, characterized in that ethanol.
용매 5 내지 15M와, 물 5 내지 15M, 및 산촉매 0.01 내지 0.1M를 혼합하고 교반시켜 혼합용액을 생성하는 단계;
테트라에톡시실란 0.5 내지 2.5M와 메틸트리에톡시실란 0.5 내지 2.5M를 혼합하여 총 1 내지 3M 범위의 실리카 전구체 혼합물을 생성하는 단계; 및
상기 혼합용액 및 실리카 전구체 혼합물을 혼합한 표면처리액 85 내지 90 중량%에 입자크기가 4 내지 18㎚인 제 1 실리카 나노입자와 입자크기가 45 내지 55㎚인 제 2 실리카 나노입자가 혼합된 실리카 나노입자 10 내지 15 중량%를 혼합하고 교반시켜 코팅용액을 생성하는 단계를 포함하는 내스크래치성 실리카 보호막 형성용 코팅 조성물의 제조방법.
Mixing and stirring 5 to 15 M of solvent, 5 to 15 M of water, and 0.01 to 0.1 M of an acid catalyst to generate a mixed solution;
Mixing 0.5 to 2.5 M of tetraethoxysilane and 0.5 to 2.5 M of methyltriethoxysilane to produce a total of 1 to 3 M silica precursor mixture; And
Silica in which first silica nanoparticles having a particle size of 4 to 18 nm and second silica nanoparticles having a particle size of 45 to 55 nm are mixed in 85 to 90 wt% of the surface treatment solution in which the mixed solution and the silica precursor mixture are mixed. 10 to 15% by weight of the nanoparticles mixed and stirred to produce a coating solution comprising the step of producing a coating composition for forming a scratch-resistant silica protective film.
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