KR20140046970A - 입상물의 표면 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입상물의 표면 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무중력 환경을 조성하여 코팅재료의 비중 차이를 배제함으로써 축광안료와 실리콘 등의 코팅재료들을 입상물의 표면에 균일하게 코팅할 수 있는 방법에 관한 것이다.

Description

입상물의 표면 코팅방법{BEADS COATING METHOD}

본 발명은 입상물의 표면 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무중력 환경을 조성하여 코팅재료의 비중 차이를 배제함으로써 축광안료와 실리콘 등의 코팅재료들을 입상물의 표면에 균일하게 코팅할 수 있는 방법에 관한 것이다.

구형 또는 불규칙한 형상을 갖는 입상물(일례로, 글라스 비즈, 유리구슬, 모래, 금속입자 등)의 표면에 내약품성 및 축광성을 부가하기 위하여 내약품성을 갖는 축광안료를 코팅하는 방법이 일본특허공개공보 제2009-126769호, 일본특허공개공보 제2009-287187호, 일본특허공개공보 제1993-306157호 공보 등에 게재되어 있다.

입상물의 표면에 내약품성 축광안료를 코팅하기 위한 종래의 방법을 살펴보면 다음과 같다.

부피가 큰 입상물의 경우에는 특수한 환경을 조성하지 않고도 축광안료를 코팅하는데 어려움이 없다. 즉, 입상물을 작업대 위에 설치하고, 입상물의 표면 중 작업대와 접촉하지 않은 부분을 먼저 코팅한다. 그 후, 코팅을 한 부분이 경화되면 입상물을 반전시켜 작업대와 접촉하던 부분이 상부로 오도록 하여 코팅을 한다. 이러한 방법을 사용하면 입상물의 전체를 손쉽게 코팅할 수 있다.

그러나 글라스 비즈, 유리구슬, 모래, 금속입자 등과 같이 부피가 작은 입상물에 상술한 코팅방법을 적용할 경우 작업효율이 급격히 저하되므로 각 개체별로 일일이 코팅작업을 수행하는 것은 사실상 불가능하다. 또한, 부피가 작은 입상물의 표면에 코팅재료(예를 들어 수지계 접착제나 유리 유약 등)를 도포하면, 인접하는 다른 입상물과 접착하거나 작업대에 접착하기 때문에 각각의 입상물에 코팅층을 형성할 수 없다.

따라서 부피가 작은 입상물을 코팅할 때에는 액상의 코팅재료가 경화되어서 인접하는 입상물과 접촉하더라도 그 형상을 유지할 수 있을 때까지 입상물을 공중에 띄우는 등의 방법을 통하여 인접한 입상물과의 접촉을 피해야 한다. 이러한 조치를 취하지 않는다면 코팅재료가 경화되기 전에 인접한 입상물들이 모두 접착되어 코팅을 완성할 수 없다.

일본특허공개 제2009-126769호 공보 일본특허공개 제2009-287187호 공보 일본특허공개 제1993-306157호 공보

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 부피가 작은 입상물 등의 표면에 코팅을 균일하게 하는 방법에 관한 것으로, 코팅작업이 일괄적으로 이루어지되 각각의 입상물이 독립적으로 경화될 수 있는 환경을 조성하여 효율이 우수한 코팅방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입상물을 중력의 반대방향인 상향으로 연속하여 방출하는 입상물 방출단계와, 방출된 입상물에 코팅재료를 분사하는 코팅단계를 포함한다. 이때, 상기 코팅단계는 방출된 입상물이 중력에 의해 낙하하는 순간에 코팅되게 함으로써 입상물과 코팅재료 사이에 비중 차이를 없애 코팅층을 균일하게 형성한다.

본 발명은, 코팅재료가 코팅된 입상물을 100 ~ 200℃의 온도로 가열하여 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 상기 코팅재료는 실리콘 수지 및 축광안료를 포함할 수 있다.

또한, 상기 코팅단계는, 방출된 입상물에 실리콘 수지를 분사하는 단계와, 상기 실리콘 수지가 코팅된 입상물에 축광안료를 분사하는 단계로 이루어질 수 있다.

상술한 본 발명에 의해 실리콘 수지 및 축광안료가 코팅된 입상물을 축광블록의 표면에 도포할 경우, 종래 축광안료가 코팅된 축광블록과 대비하여 장시간의 사용에 따른 휘도의 저하문제가 전혀 발생되지 않는 현저한 효과를 안출하였다.

도 1은 실리콘 수지 및 축광안료가 차례로 코팅된 입상물의 단면도.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 입상물의 표면 코팅방법에 대해 설명하도록 한다. 좀 더 상세하게는, 입상물인 모래의 표면에 코팅재료인 실리콘 수지 및 축광안료를 분사하여 균일하게 코팅하는 경우에 대해 기술하도록 한다.

일반적으로, 모래를 특정 공간에서 중력의 반대방향으로 방출하면 가속도가 0이 될 때까지 상승하였다가 가속도가 0인 순간을 정점으로 낙하하는데, 이때 가속도가 0인 순간을 무중력 상태(중량이 0이 되는 상태)로 볼 수 있다.

상기의 방법으로 조성된 무중력 상태에서 비중이 서로 다른 실리콘 수지와 축광안료를 이용하여 코팅하게 되면 균일하게 코팅할 수 있다. 상술한 무중력 상태를 연속적으로 발생시키면 중력의 반대 방향으로 방출된 모래가 낙하할 때 실리콘 수지(또는 축광안료)와 접촉하게 되는데, 이 시점에서 모래와 실리콘 수지(또는 축광안료)에 작용하는 중력이 0에 가깝게 된다. 즉, 모래의 가속도가 플러스에서 마이너스(또는 마이너스에서 플러스)로 전환될 때까지 무중력 환경이 조성되고, 이 구간에서는 비중의 차이로 인한 불균형이 발생하지 않아 균일한 코팅을 실현할 수 있는 것이다.

한편, 피막을 형성하는 피복 재료로 사용되기 위해서는, 축광안료의 빛을 가리지 않는 투명성이 있는 것, 축광안료와 화학반응하지 않는 것, 내알칼리성과 내산성이 있는 것을 필요요건으로 한다. 이러한 점에서 실리콘은 타 원료와 반응하지 않는 특성을 지니고 있을 뿐만 아니라 유리구슬이나 모래 등의 불규칙한 표면에 접촉하여도 흡착력이 우수하여 견고한 피막을 형성할 수 있는 보조코팅 수단이 될 수 있으므로, 본 발명이 필요로 하는 요건을 충족시킨다. 경화 반응 또한, 경화제를 이용하여 단시간에 경화시키는 것이 가능하다. 상기의 목적을 이루기 위해 적합한 실리콘으로는 실란 커플링제(silane coupling agent)가 있다. 피복재료로서 사용하는 실리콘에는 유성의 실리콘 기름과 에멀젼(emulsion)이 있는데, 응용제품으로서 코팅에 일반적으로 사용되는 것은 상온경화형 실란 커플링제(silane coupling agent)이다. 이 재료는 물로 희석시킬 수 있으므로 점도를 낮게 하여 얇은 피막이 가능하며, 피막이 얇을 경우 투명하여 짧은 시일 내에 우수한 빛 투과도를 보인다. 250℃ 에서도 분해되지 않으며, 변색과 열화도 하지 않는다. 자외선에 의한 열화가 적고, 내후성이 좋다. 경화된 후에는 유리에 가까운 무기질로 개질하여 방수성을 띄므로, 목적을 달성하기 위한 최상의 피복 재료이다.

본 발명에 의하여 피복한 축광 유리구슬에 대하여, 안료 함유량 30%에 둘 수 있는 경우의 피막 휘도를 측정하였다. (표 1 참조)

경과시간(시간)	0	1시간	6시간	7시간	8시간	9시간
흐린 날 휘도 (mcd/㎡)	18,598	193	24	15	14	10
맑은 날 휘도 (mcd/㎡)	18,635	197	29	21	19	15
형광등 휘도 (mcd/㎡)	48W 40분 조사	179	19	11	9	7

상기 표에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 축광 유리구슬은 형광등과 대비하여 아주 높은 휘도가 측정되어 축광성이 매우 뛰어남을 알 수 있다.

<실시예>

제 1단계의 작업으로서, 신월 화학주식회사(Shin-Etsu Chemical Co, Ltd.)의 상온경화형 실리콘 코팅제 X-40-2337 또는 KBM-3063을 이용하고, 핵이 되는 작은 입경의 유리구슬에 실리콘 수지의 피막을 만든다. 유리구슬을 중력의 반대방향으로 상향 방출한 상태에서 유리구슬의 가속도가 0이 되는시점을 기준으로 유리구슬 중량의 1~5% 중량비의 실리콘 에멀젼(silicon emulsion)을 스프레이로 세차게 뿌린다. 상기 실리콘 에멀젼(silicon emulsion)은 미리 배합해 두어야 하는데, 배합 방법은 중량비로 무수 알코올 50%에 대하여 실리콘 50% 를 혼합해서 제조한다. 투여하는 실리콘 에멀젼(silicon emulsion)의 양은 필요로 되는 실리콘 피막의 두께에 의해 결정한다. 상기 작업에 의해, 유리구슬의 표면에 실리콘 수지 에멀젼(silicon emulsion)이 중력의 영향을 받지 않고 균등하게 분포되어 미경화의 피막을 형성한다.

제 2단계의 작업으로서, 실리콘이 피막된 유리구슬을 다시 중력의 반대방향으로 상향 방출하고 유리구슬의 가속도가 0이 되는 시점을 기준으로 축광안료를 분사한다. 유리구슬 표면에 형성되는 실리콘 수지의 피막은 경화되지 않은 상태이므로 축광안료를 흡착하게 되는데, 무중력상태에서의 혼합이 조성되어 균등한 양이 부착된다.

그 다음 제 3단계의 작업으로서, 100℃ 내지 200℃의 범위 내에서 실리콘 에멀젼(silicon emulsion)을 경화시키는 데에 적당한 온도로 가열한다. 이러한 일련의 작업을 완성하면, 유리구슬의 표면에 축광안료가 균등하게 코팅된 실리콘 수지의 피막이 생긴다. 피막도포 작업 후에는, 24시간 세워 식힘으로써 자연건조 시키거나, 건조기에 넣어서 200℃ 에서 30분 동안 건조시킨다면 견고한 피막을 형성할 수 있다. 표면 경도는 처음에는 연필경도인 5H 정도이지만, 2주일이 지나면 유리경도인 7H정도의 견고한 피막이 된다. 실리콘 에멀젼(silicon emulsion) 대신에 경화제를 소량 첨가한 실리콘 올리고머(silicon oligomer)를 유동적으로 이용할 수도 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

축광성이 있는 유리구슬은 도로의 중앙선으로 이용할 수 있다. 강우 시에는 도로면에 물이 차오르기 때문에, 야간이 되면 반사되어야 할 전조등의 빛이 중앙선의 유리구슬에 도달하지 않으므로 유리구슬에 의한 반사광이 없어지고, 이로 인해 운전자가 중앙선이나 추월 규제 선을 확인할 수 없게 되므로 위험한 상황에 놓이게 된다. 본 발명의 제품은 상기의 문제점을 해결하는 데 있어서 효율적으로 작용한다. 축광안료로 표면을 코팅한 유리구슬은 수중에서도 자동차의 전조등 빛을 흡수하여 즉시 발광하므로 자동차의 운전자는 중앙선이나 추월 규제 선을 명확히 확인할 수 있고, 이는 교통안전에 중대한 공헌을 하게 된다.

표면을 축광안료로 피복한 모래는, 모르타르(mortar)의 모래로 사용하면 축광성을 띄는 모르타르(mortar)가 생산된다. 이 모르타르(mortar)는 벽이나 바닥면에 설치하여 인공의 에너지를 전혀 소비하지 않는 조명의 용도로서 사용할 수 있다. 이는 비상등의 역할을 겸하여, 재해 시 전력조명이 차단되었을 때 효율적으로 작용한다.

표면을 축광안료로 피복한 모래는, 샌드아트(sand art)의 재료로서도 사용할 수 있다. 또한 옥외간판이나 표시판의 가공 재료로서 사용하는 것 또한 가능하다.

1 : 축광안료
2 : 실리콘 피막
3 : 입상물
R : 실리콘으로 표면을 코팅하고 축광안료를 흡착한 입상물

Claims (4)

1. 입상물의 표면에 코팅재료를 코팅하는 방법에 있어서,
   입상물을 중력의 반대방향인 상향으로 연속하여 방출하는 입상물 방출 단계; 및
   방출된 입상물에 코팅재료를 분사하는 코팅단계를 포함하고,
   상기 코팅단계는 방출된 입상물이 중력에 의해 낙하하는 순간에 코팅되게 함으로써 입상물과 코팅재료 사이에 비중 차이를 없애 코팅층을 균일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 입상물의 표면 코팅방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   코팅재료가 코팅된 입상물을 100 ~ 200℃의 온도로 가열하여 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입상물의 표면 코팅방법.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 코팅재료는 실리콘 수지 및 축광안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 입상물의 표면 코팅방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 코팅단계는,
   방출된 입상물에 실리콘 수지를 분사하는 단계와,
   상기 실리콘 수지가 코팅된 입상물에 축광안료를 분사하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 입상물의 표면 코팅방법.
   

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