KR20160058346A - 환경 호르몬 분해 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 제조 방법 - Google Patents

환경 호르몬 분해 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 경화형 아크릴 올리고머, 아크릴 모노머, 광개시제, 광촉매 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐을 포함하는 환경호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 코팅 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

환경 호르몬 분해 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 제조 방법{COMPOSITION FOR DEGRADING ENVIRIONMENTAL HORMONE AND COATED STEEL SHEET USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 분산 상태를 유지하여 환경 호르몬의 흡착 및 분해 효과가 우수한 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물, 상기 조성물이 잉크젯 분사된 코팅 강판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
피톤치드(Phytoncide)는 수목이 내뿜는 방향성 물질인 테르펜(Terpene) 계통의 유기 화합물이 주를 이루지만, 향기가 그 전부는 아니다. 피톤치드를 구성하는 수십 가지의 물질 중에는 향기와 무관한 성분도 있는데, 휘발성인 테르펜류 이외에도 알칼로이드, 배당체, 플라보노이드, 페놀성 물질 등 비휘발성 물질도 다량 함유하고 있으므로 피톤치드는 포괄적인 의미에서 '식물에 함유되어 있는 물질로서 미생물의 번식이나 생장을 억제하는 모든 물질'이라고 해석될 수 있다.
테르펜(Terpene)은 다수의 이소프렌(isoprene, C5H8)이 결합하여 이루어진 탄화수소의 일종으로서, 식물은 일반적으로 태양에너지의 광합성 작용을 통하여 0.01~5% 가량의 테르펜을 합성한다. 일반적으로 테르펜은 수증기 증류법, 압착법 또는 추출법을 통하여 정유(essential oil)의 형태로 얻어진다.
피톤치드의 방출량과 그에 함유된 성분은 수목(樹木)마다 다르고, 침엽수는 활엽수에 비해 약 2배 이상의 피톤치드를 발산하는 것으로 알려져 있으며, 또한 피톤치드는 항균작용, 소취작용, 진정작용, 스트레스 해소 작용 등 수많은 기능을 하는 것으로 알려져 있으며, 오늘날과 같이 각종 오염 및 스트레스에 시달리는 현대인에게는 무엇보다 그 활용이 기대되고 있는 물질이나, 아직까지도 그 효능에 대해 밝혀진 것은 극히 일부분에 지나지 않는 실정이다.
이러한 피톤치드의 효과를 인간 생활에 적용하고자 하는 노력들이 계속되고 있으나, 이는 주로 공기정화기, 휘산기와 같은 분야에 한정되어 있고, 특허등록 제517955호에는 피톤치드 정유가 내장된 마이크로 캡슐을 함유하는 조성물로 처리된 원단이 개시되어 있으나, 그 원단은 피톤치드만으로 처리된 것으로서 소취성 및 항균성이 뛰어날 뿐 다른 첨가제와 혼용에 의한 기능성을 개선하는 기술은 개시된 바 없다.
한편, 최근 아파트 등의 신축 건물에 사용된 마감재나 건축 자재로부터 유독성 화학물질이 장기간에 걸쳐 지속적으로 배출됨으로 인해 발생되는 새집증후군이 사회적으로 문제가 되고 있다.
이러한 새집증후군의 원인이 되는 유해 물질로는 벤젠, 톨루엔, 포름알데히드, 아세트알데히드 등이 있으며, 이들 유해물질 중 포름알데히드는 마감재나 건축자재에 널리 사용될 뿐만 아니라 발암 물질로 판명되어 있기 때문에 특히 문제가 되고 있다.
이들 새집증후군을 유발하는 유해 물질을 차단 또는 제거하기 위해 흡착이라는 물리적인 방법과 산화 등의 화학적인 방법이 제안되어 사용되고 있다. 흡착을 이용한 물리적인 방법으로는 활성탄, 숯, 황토 등의 단순 흡착제나 활성 백토 등의 다공질 흡착제를 사용할 수 있다. 그러나 이들 흡착을 이용한 물리적인 방법은 흡착 성능, 지속성 등에서 만족할 만한 효과를 획득하기 어려운 것으로 알려져 있다.
그리고 화학적인 방법으로는 이산화티탄(TiO2)이 갖고 있는 화학적 특성을 이용하는 광촉매제가 사용되고 있다. 광촉매제는 이산화티탄과 이산화티탄 입자를 상호 결속하기 위한 바인더를 포함하고 있으며, 스프레이건을 사용하여 벽체 등에 박막 형태로 코팅된다.
이와 같이 코팅된 광촉매제는 380 내지 400nm 파장의 자외선이 조사되는 경우 인접영역에 있는 유해물질의 산화환원반응을 급격하게 진행시키는 작용을 하게 된다. 이에 따라 코팅된 광촉매제의 표면에 흡착된 유해물질 즉, 대기 속의 유해물질을 분해하여 제거시킬 수 있다.
그런데 종래의 광촉매제에 따르면, 자외선 조사가 이루어지지 않거나, 코팅층의 표면에 오염 물질이 부착되는 경우 유해물질의 흡착이 제대로 이루어지지 않아 유해물질의 분해 효과가 저하된다는 문제점이 있었다.
나아가, 기존의 친환경 코팅 조성물을 적용하는 방법적인 측면에서, 롤코팅이나 비접촉식 커튼 코팅 등의 코팅 방식을 이용할 경우 환경호르몬 치유 물질이 균일하게 분산되기가 어렵고 한쪽으로 치우쳐 코팅되는 경우가 발생 되는 문제점도 있다. 특히나 롤코팅의 경우 매우 높은 압력으로 코팅이 수행되기 때문에 피톤치드 캡슐을 이용하는 경우 롤 압력에 의해 손상이 발생할 수도 있다.
따라서, 균일하게 분산되어 환경 호르몬의 부착 및 유해 물질의 분해 효과가 향상된 코팅 조성물이 제공되는 경우 관련 분야에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 한 측면은 피톤치드를 포함하는 피톤치드 캡슐 및 TiO2가 균일하게 분산되도록 강판의 표면에 잉크젯 코팅이 가능한 코팅 조성물, 상기 조성물이 코팅된 코팅 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 코팅 조성물을 균일하게 잉크젯 코팅함으로써, 공기 중의 유해물질인 환경 호르몬과 접촉 면적을 최대화하여, 효과적으로 환경 호르몬을 분해할 수 있는 잉크젯 코팅 조성물, 코팅 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 구현예는, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량% 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 제공한다.
상기 피톤치드 캡슐은 다공성 구조인 것이 바람직하다.
상기 금속은 철, 코발트 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 자외선 경화형 아크릴 올리고머의 중량평균분자량은 1000 내지 3000인 것이 바람직하다.
상기 자외선 경화형 아크릴 올리고머는 아크릴산의 알킬 에스테르, 메타크릴산의 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합으로 이루어지고, 상기 알킬은 탄소수 18개 이하인 것이 바람직하다.
상기 아크릴 모노머는 아크릴산의 알킬 에스테르, 메타크릴산의 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합으로 이루어지고, 상기 알킬은 탄소수 18개 이하인 것이 바람직하다.
상기 광개시제는 360 내지 370nm, 380 내지 400nm 또는 이들을 혼합한 특성의 파장에서 광중합을 개시하는 특성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 광촉매는 300 내지 420nm의 파장에 반응하는 평균 입경 0 초과 100nm 이하의 이산화티탄(TiO2)인 것이 바람직하다.
상기 피톤치드 캡슐은 0.5 내지 5㎛의 평균 입경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물은 분산제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물의 점도는 20 내지 25℃ 온도 범위에서, 1 내지 50cp인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예는, 강판을 제공하는 단계; 상기 강판의 적어도 일면에, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 환경호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 잉크젯 분사하는 단계; 및 상기 분사된 코팅 조성물 위로 자기장을 형성하여, 상기 피톤치드 캡슐을 코팅층 상부로 이동시키는 단계를 포함하는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법을 제공한다.
상기 분사하는 단계는 강판 1cm2의 면적 당 최소 10개의 액적이 분사되도록 수행되는 것이 바람직하다.
상기 분사하는 단계는 하나의 액적 내에 피톤치드 캡슐 및 광촉매의 합이 1 내지 100개가 포함되도록 수행되는 것이 바람직하다.
상기 강판은 아연도금 강판, 스테인리스 강판, 알루미늄 강판 또는 마그네슘 강판인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예는 강판; 및 상기 강판의 적어도 일면에 형성된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 포함하고, 상기 피톤치드 캡슐은 상기 코팅층의 상부에 위치하는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판을 제공한다.
상기 피톤치드 캡슐은 다공성 구조인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, TiO2 입자와 피톤치드 캡슐이 균일하게 분산된 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 획득할 수 있다.
또한, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 잉크젯 코팅을 통해 강판에 코팅함으로써 잉크의 각 액적(droplet) 내에 TiO2 및 피톤치드 캡슐이 균일하게 코팅되어 공기 중의 환경 호르몬 물질 등의 유해 물질과 접촉 면적을 최대화할 수 있으며, 그 결과 이들 환경 호르몬 물질 등의 유해 물질의 흡착 및 분해 효과가 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 잉크젯 분사된 형태를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다공성 구조를 나타내는 피톤치드 캡슐의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 분산제를 추가로 포함하는 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물의 경우, 분산제가 제공하는 정전기적 반발력을 나타내는 모식도이다.
도 4는 분산제를 추가로 포함하는 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물의 경우, 분산제가 제공하는 입체 장애 효과를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 강판의 제조 방법에서, 자기장을 형성하여 피톤치드 캡슐을 코팅층 상부에 위치시키는 단계를 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 광촉매와 피톤치드 캡슐이 균일하게 분산된 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 제공된다.
보다 상세하게, 본 발명은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 환경호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 제공한다.
피톤치드 정유는 구상나무, 편백나무, 화백나무, 전나무, 소나무 등의 수목으로부터 얻을 수 있으며, 특히 편백나무 및 소나무로부터 얻어지는 것이 바람직하다. 편백나무는 우리 나라에 자생하는 편백이 피톤치드 정유의 공급원으로 매우 효과적이다.
본 발명에 포함되는 피톤치드는 캡슐 내부에 포함되어 제공되는 것이 바람직하며, 피톤치드를 포함하는 캡슐, 즉 피톤치드 캡슐은 일정한 압력하에 파괴되어 공기 중으로 노출될 수 있는 형태인 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 사용되는 피톤치드 캡슐은 피톤치드의 효능을 장기간 유지 발산할 수 있도록 예를 들어 피톤치드를 캡슐의 표피가 멜라민으로 되어 있는 캡슐 내부에 담은 액체 형태의 마이크로 캡슐일 수 있다.
이와 같은 피톤치드 캡슐의 제조 방법은 당업계에 알려져 있는 기술로서, 예를 들어 일반적으로 고분자 중합법 중 유화 중합법을 이용할 수 있다. 보다 상세하게는 한국 특허출원 제2009-0026590호에 개시된 캡슐 제작 방법을 채용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
피톤치드가 포함된 피톤치드 캡슐은 평균 입경이 0.5 내지 5㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 4㎛의 평균 입경을 갖는 것이 좋다. 피톤치드의 기능을 오래도록 지속적으로 유지시키기 위해서는 피톤치드 캡슐의 평균 입경이 조절되어야 한다. 피톤치드 캡슐의 평균 입경이 5㎛를 초과하는 경우, 잉크젯 분사가 어려워지므로 잉크젯 코팅 조성물에서의 사용이 부적절해지며, 상기 평균 입경이 0.5㎛ 미만인 경우, 피톤치드 캡슐의 크기가 너무 작아져 캡슐 속에 포함될 수 있는 피톤치드의 함량이 불충분하여, 환경 호르몬 분해 등과 관련한 효과 발현이 어려워지는 문제가 있다.
또한, 상기 피톤치드 캡슐은 입경의 분포가 고르며, 40 내지 60중량%의 높은 고체 함량을 지니면서도, 점도가 낮고 우수한 분산 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 이렇게 획득된 피톤치드 캡슐은 일상 생활에서 발생하는 압력, 마찰 등 외력에 의하여 적절한 속도로 파괴될 수 있는 적절한 경도와 유연성을 동시에 지녀, 피톤치드를 지속적으로 방출할 수 있다.
나아가, 본 발명의 피톤치드 캡슐은 다공성 구조를 갖는 캡슐인 것이 바람직하다. 즉, 상기 피톤치드 캡슐이 다공성 구조를 나타내는 경우, 캡슐의 내부에 포함되는 피톤치드, TiO2 등 환경 호르몬 분해에 관여하는 물질이 보다 쉽게 캡슐로부터 방출되어, 상기 환경 호르몬을 분해하는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
한편, 상기 피톤치드 캡슐은 피톤치드, TiO2 와 함께 금속을 포함함으로써, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 강판 표면에 잉크젯 코팅한 후, 자기장을 이용하여 상기 피톤치드 캡슐이 코팅층 상부에 위치할 수 있도록 조절하는 것이 가능하다. 이때, 상기 금속은 예를 들어 철, 코발트 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물에 포함될 수 있는 광촉매는, 유기물질의 분해 처리에 효과가 있다. 이때, 최소의 양으로 분해 처리 효과를 효율적으로 향상시킬 수 있는지가 중요하며, 본 발명에서는 상기 광촉매를 피톤치드 캡슐과 함께 사용함으로써, 인체에 해로운 유기물질인 환경 호르몬을 분해하는데 효과적이고, 이를 잉크젯 코팅 조성물로 제조하여 그 효과를 극대화 할 수 있다.
구체적으로 상기 광촉매는 공기 중에 노출되어 대기 중의 자외선 300 내지 420nm의 파장에 반응하는 입경 0 초과 100nm 이하의 이산화티탄(TiO2)인 것이 바람직하다. 상기 이산화티탄(TiO2)의 입경이 100nm를 초과하는 경우에는 잉크젯 분사 시 입자가 너무 커서 잉크젯 헤드의 노즐이 막혀 분사가 용이하지 않은 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광개시제는 360 내지 370nm, 380 내지 400nm 또는 이들을 혼합한 특성의 파장을 갖는 것이 바람직하며, 자외선 경화를 개시할 수 있는 것이라면 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 광개시제는 IRGACURE 907, IRGACURE 819, IRGACURE 369, TPO, Tinuvin 400, Tinuvin 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 광개시제의 경우, 잉크젯 코팅 조성물에 입자 형태의 성분이 포함되므로 단파장이 도막을 투과하는데 어려움이 있을 수 있기 때문에 장파장의 특성을 최대한 살리기 위하여 380 내지 400nm 범위, 특히 390nm 파장에서 광중합을 개시하는 특성을 갖는 광개시제를 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명에서는 표면의 경화에 도움을 주는 단파장 영역인 360 내지 370nm 파장에서 광중합을 개시하는 특성을 갖는 광개시제를 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 아크릴 모노머는 아크릴산의 알킬 에스테르, 메타크릴산의 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합인 것이 바람직하고, 상기 알킬은 탄소수 18개 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 아크릴산의 알킬 에스테르는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 펜틸아크릴레이트, 이소펜틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 노닐아크릴레이트, 이소노닐아크릴레이트, 도데실아크릴레이트 및 스테아릴아크릴레이트로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있고, 상기 메타크릴산의 알킬 에스테르는 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 이소프로필메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 이소부틸메타아크릴레이트, t-부틸메타아크릴레이트, 펜틸메타아크릴레이트, 이소펜틸메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 이소옥틸메타아크릴레이트, 노닐메타아크릴레이트, 이소노닐메타아크릴레이트, 도데실메타아크릴레이트 및 스테아릴메타아크릴레이트로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리옥시에틸렌글리콜모노아크릴레이트계, 폴리프로필렌글리콜모노아크릴계, 폴리옥시에틸렌글리콜모노메타아크릴레이트계, 폴리프로필렌글리콜모노메타아크릴계, 및 아크릴 또는 메타아크릴의 측쇄에 환상의 구조를 갖는 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물도 사용될 수 있으며, 나아가 바람직하게는 에톡실화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 및 이소데실아크릴레이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 아크릴 모너머의 함량은 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물 내에서 점도 및 물성 유지에 있어서 의미를 갖는 것으로, 상기 아클리 모너머의 함량이 25 중량% 미만인 경우에는 상대적으로 자외선 경화형 아크릴 올리고머의 함량이 증가하게 되므로 점도가 높아지고 이에 따라 잉크젯 분사가 어려워지는 문제가 있고, 상기 아크릴 모너머의 함량이 70 중량%를 초과하는 경우에는 잉크젯 코팅 조성물을 분사한 후 도막의 물성이 취약해지는 문제가 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 자외선 경화형 아크릴 올리고머는 1000 내지 3000의 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하며, 상기 중량평균분자량이 1000 미만인 경우 경화도가 증가하여 경화 후 도막의 가공성이 취약해질 수 있고, 도막의 밀착력 등의 저하가 발생할 수 있다. 한편, 상기 중량평균분자량이 3000을 초과하는 경우에는 점도가 급속하게 증가되어 작업성이 떨어지거나, 경화도의 저하로 인하여 경화에 문제가 발생할 수 있다.
자외선 경화형 아크릴 올리고머는 아크릴산의 알킬 에스테르, 메타크릴산의 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 알킬은 탄소수 18개 이하인 것이 바람직하다. 따라서 상술한 아크릴 모노머가 중합된 올리고머인 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 폴리 에스테르 아크릴레이트 올리고머일 수 있으며, 예를 들어, 상기 자외선 경화형 아크릴 올리고머는 상업적으로 획득할 수 있는 사토머(SARTOMER)사의 CN230, CN2301 및 CN384; 사이텍(Cytec)사의 EB81, EB893, EB113 및 EB83으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 자외선 경화형 아크릴 올리고머의 함량은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 2 내지 30중량% 인 것이 바람직하며, 상기 함량이 2중량% 미만으로 포함되는 경우 잉크젯 코팅 후 도막의 가공성이 취약해져 도막이 부스러지거나 가공성 불량이 발생하는 문제가 있고, 30중량%를 초과하여 포함되는 경우 잉크젯 코팅 조성물의 점도가 너무 높아져서 잉크젯 분사 시 어려움이 발생하는 문제가 있다.
나아가, 본 발명의 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물은 분산제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 분산제를 추가로 포함함으로써, 도 3과 같이 광촉매와 피톤치드 캡슐의 표면에 서로 같은 전하를 부여하게 되고, 정전기적 반발력에 의해 입자와 입자 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 서로 응집되지 않는 효과를 부여할 수 있고, 따라서 분산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 도 4에서 나타낸 바와 같이, TiO2 또는 피톤치드 캡슐 표면에, 상기 TiO2 또는 피톤치드 캡슐과 친화력을 갖는 긴 사슬을 포함하는 화합물을 흡착시켜, 입자들간의 입체 장애로 인해 응집되는 것을 억제할 수도 있다.
이때, 사용될 수 있는 분산제는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 BYK케미(Chemie)사의 BYK-P104, DISPERBYK-2091, DISPERBYK-2090, DISPERBYK-160, DISPERBYK-170, DISPERBYK-180 등의 분산제를 사용할 수 있다.
한편, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물의 점도는 20 내지 25℃ 온도 범위에서, 1 내지 50cp(centipose)인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 10cp인 것이 좋다. 구체적으로, 상기 코팅 조성물의 점도가 50cp를 초과하는 경우, 코팅 조성물의 잉크젯 분사가 어려워, 제품화가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 다른 측면으로, 본 발명에 의하면 상기와 같은 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 이용하여 코팅 강판을 제조하는 방법이 제공된다.
보다 상세하게 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법은, 강판을 제공하는 단계; 상기 강판의 적어도 일면에, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 환경호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 잉크젯 분사하는 단계; 및 상기 분사된 코팅 조성물 위로 자기장을 형성하여, 상기 피톤치드 캡슐을 코팅층 상부로 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 조성물의 성분 및 함량과 관련한 내용은 앞서 환경 호르몬 분해 잉크젯 조성물과 관련하여 기술한 바와 같다.
한편, 코팅 강판의 제조에 있어서 이용되는 종래 롤코팅 또는 비접촉식 커튼 코팅 등의 방법을 이용하여 강판을 코팅하는 경우, 환경 호르몬을 분해하는데 이용되는 물질이 강판 표면에 균일하게 분산되기 어렵고, 한쪽으로 치우쳐 코팅되는 경우가 발생될 수 있다. 특히, 롤코팅의 경우, 매우 높은 압력으로 코팅이 수행되기 때문에 본 발명에 이를 적용하는 경우에는 피톤치드 캡슐이 롤 압력에 의해 손상되는 문제가 있다.
그러나, 본 발명에 의하면, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 잉크젯 분사를 통해 강판에 도포함으로써, 일정 영역에 적정량의 잉크가 분사되므로 균일한 분산이 가능하며, 그 결과 균일한 효능을 발휘할 수 있다.
이때, 상기 분사하는 단계는 하나의 액적 내에 피톤치드 캡슐 및 광촉매의 합이 1 내지 100개가 포함되도록 수행되는 것이 바람직하며, 상기 하나의 액적 내에 상기 피톤치드 캡슐 및 광촉매의 합이 100개를 초과하는 경우 코팅 도막의 견고함이 저하되어 도막이 부스러지는 현상이 발생하는 문제가 있다.
나아가, 상기 분사하는 단계는 강판 1cm2 의 면적당 최소 10개의 액적이 분사되도록 수행되는 것이 바람직하다. 강판 1cm2 의 면적당 10개 미만의 액적이 분사되는 경우, 환경 호르몬 물질의 흡착 및 분해 효과가 불충분한 문제가 있다. 한편, 강판 1cm2의 면적당 최대 액적의 개수는 특별히 제한되지 않지만, 10000개를 초과하는 경우 환경호르몬의 분해능이 더 이상 향상되지 않고 일정함을 유지하기 때문에 과량의 액적 사용이 무의미하며, 경제적인 면에서 10000개 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 코팅 강판에 사용될 수 있는 강판은 아연도금 강판, 스테인리스 강판, 알루미늄 강판, 마그네슘 강판 등인 것이 바람직하지만, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법은, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 강판 표면에 잉크젯 분사 후, 상기 분사된 코팅 조성물 위로 자기장을 형성하여, 상기 피톤치드 캡슐을 코팅층 상부로 이동시키는 단계를 포함한다. 이 경우, 상기 자기장에 의하여, 피톤치드 캡슐에 포함되어 있는 금속이 자기장에 반응하여, 상기 피톤치드 캡슐이 코팅층 상부로 이동하게 되며, 이로 인하여 피톤치드 캡슐에 포함되어 있는 피톤치드의 확산을 극대화할 수 있다. 나아가, 상기 피톤치드 캡슐에 금속을 포함함으로써, 전기 전도도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명에 의하면, 강판 및 상기 강판의 적어도 일면에 형성된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 포함하고, 상기 피톤치드 캡슐은 상기 코팅층의 상부에 위치하는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 조성물이 코팅된 코팅 강판을 제공한다.
이때, 상기 피톤치드 캡슐은 다공성 구조일 수 있으며, 이로 인하여 상기 피톤치드 캡슐의 내부에 포함되는 피톤치드, TiO2 등 환경 호르몬 분해에 관여하는 물질이 보다 쉽게 캡슐로부터 방출되어, 상기 환경 호르몬을 분해하는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 및 비교예 >
1. 피톤치드 캡슐의 제조
대한민국 공개특허 제2010-0108104호에 개시된 캡슐 제조 방법을 기준으로 캡슐은 연속적 유화중합법을 통해 제조하였다. 외부에 소수성 중합체 층이 둘러싸고 있는 캡슐을 제조하기 위하여 카르복실산 라텍스 코어를 시드로 사용하였다. 합성된 중합 캡슐은 양친매성 내부층과 소수성 외벽층으로 구성된 이중층으로 되어 있다. 중합체 셀의 주요 성분은 메틸 메타크릴레이트 및 스티렌이고, 아민계 내부식제로 트리에탄올아민을 사용하였고, 봉입 효율을 높이기 위해 소수성 셀의 중합과정 동안 봉입시켰다. 트리에탄올아민은 코어-소수성 셀 총 중량에 대해 1.37 중량%로 첨가하였다. 모든 화합물은 정제없이 사용하였고, 중합과정은 질소 하에서 실시하였다. 여기에 추가로, 피톤치드, TiO2, 금속 및 비점이 낮은 왁스를 혼합하고, 고속으로 교반시켜 피톤치드를 균일하게 분산시켜 캡슐의 표면에 왁스가 균일하게 분산되고, 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속으로 철을 포함하는 피톤치드 캡슐을 형성하였다.
이후, 상기 형성된 피톤치드 캡슐을 100℃로 승온하여, 왁스를 녹이고, 다공성 구조를 나타내는 피톤치드 캡슐을 제조하였다.
2. 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물의 제조
코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 우레탄 아크릴 올리고머 20 중량%, 아크릴 모노머 60 중량%, 360 내지 370nm 및 380 내지 400nm 특성의 파장을 가진 광개시제 10 중량%, 광촉매 5 중량% 및 상기 제조된 피톤치드 캡슐 5 중량%를 혼합하여 고속 교반기에서 1000rpm의 속도로 혼합 교반하여, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 제조하였다.
3. 환경 호르몬 분해 잉크젯 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조
상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 강판 표면 1cm2 당 액적(Droplet)의 수를 1, 10, 100, 1000, 10000, 50000 개로 변화시켜 각각 잉크젯 분사하였다.
이후, 상기 코팅 조성물이 분사된 코팅층을 건조 시키기 전에 도 5와 같이 상기 코팅층 위로, 일정 시간 동안 자기장을 형성시켜, 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐이 자기장에 의하여 코팅층 상부로 이동시킨 뒤, 건조시켜 코팅 강판을 제조하였다.
< 실험예 >
코팅 강판의 환경 호르몬 분해능을 실험하기 위하여, 잉크젯 분사된 코팅 시편 300 x 300 mm를 5리터 용량의 가스백 하단부에 놓은 다음, 실험 가스로 환경 호르몬 중 하나인 포름알데히드(HCHO) 가스를 일정 농도(100~120ppm)로 주입하여 2시간 경과 후 가스백에 존재하는 포름알데히드 가스의 농도를 측정하였다.
잉크 액적(Droplet) 수/ cm2 HCHO 분해량(%)
비교예 1 100 (일반잉크) 분해 안됨
비교예 2 1 분해 안됨
실시예 1 10 20
실시예 2 100 30
실시예 3 500 70
실시예 4 1000 80
실시예 5 10000 90 이상
실시예 6 50000 90 이상
상기 표 1에서 비교예 1은 피톤치드 캡슐 및 광촉매인 TiO2가 포함되지 않은 일반잉크를 사용한 것이다.
상기 표 1의 실시예 1 내지 6의 결과에서 알 수 있듯이, 광촉매인 TiO2 입자와 피톤치드 캡슐이 들어 있는 본 발명은 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 강판에 잉크젯으로 분사 시 1cm2 내의 면적에 최소 10개 이상의 액적(Droplet)이 포함되는 경우, 환경호르몬(HCHO) 물질의 흡착 및 분해 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (17)

  1. 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로,
    자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%,
    아크릴 모노머 25 내지 70 중량%,
    광개시제 0.5 내지 10 중량%,
    광촉매 1 내지 30 중량%, 및
    내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 피톤치드 캡슐은 다공성 구조인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 금속은 철, 코발트 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 자외선 경화형 아크릴 올리고머의 중량평균분자량은 1000 내지 3000인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 자외선 경화형 아크릴 올리고머는 아크릴산의 알킬 에스테르, 메타크릴산의 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합으로 이루어지고, 상기 알킬은 탄소수 18개 이하인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴 모노머는 아크릴산의 알킬 에스테르, 메타크릴산의 알킬 에스테르 또는 이들의 혼합으로 이루어지고, 상기 알킬은 탄소수 18개 이하인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 광개시제는 360 내지 370nm, 380 내지 400nm 또는 이들을 혼합한 특성의 파장에서 광중합을 개시하는 특성을 갖는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 광촉매는 300 내지 420nm의 파장에 반응하는 평균 입경 0 초과 100nm 이하의 이산화티탄(TiO2)인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 피톤치드 캡슐은 0.5 내지 5㎛의 평균 입경을 갖는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물은 분산제를 추가로 포함하는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물의 점도는 20 내지 25℃ 온도 범위에서, 1 내지 50cp인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물.
  12. 강판을 제공하는 단계;
    상기 강판의 적어도 일면에, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 환경호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물을 잉크젯 분사하는 단계; 및
    상기 분사된 코팅 조성물 위로 자기장을 형성하여, 상기 피톤치드 캡슐을 코팅층 상부로 이동시키는 단계를 포함하는,
    환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 분사하는 단계는 강판 1cm2의 면적 당 최소 10개의 액적이 분사되도록 수행되는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 분사하는 단계는 하나의 액적 내에 피톤치드 캡슐 및 광촉매의 합이 1 내지 100개가 포함되도록 수행되는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 강판은 아연도금 강판, 스테인리스 강판, 알루미늄 강판 또는 마그네슘 강판인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판의 제조 방법.
  16. 강판; 및
    상기 강판의 적어도 일면에 형성된 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 자외선 경화형 아크릴 올리고머 2 내지 30 중량%, 아크릴 모노머 25 내지 70 중량%, 광개시제 0.5 내지 10 중량%, 광촉매 1 내지 30 중량%, 및 내부에 피톤치드, TiO2 및 금속을 포함하는 피톤치드 캡슐 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 포함하고,
    상기 피톤치드 캡슐은 상기 코팅층의 상부에 위치하는, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 피톤치드 캡슐은 다공성 구조인, 환경 호르몬 분해 잉크젯 코팅 조성물이 코팅된 코팅 강판.
KR1020140159080A 2014-11-14 2014-11-14 환경 호르몬 분해 조성물, 이를 이용한 코팅 강판 및 제조 방법 KR101696035B1 (ko)

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