KR20160096663A - 하이브리드 코팅이 제공된 조리 기구 및 그러한 기구의 제조 방법 - Google Patents

하이브리드 코팅이 제공된 조리 기구 및 그러한 기구의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 대향 면을 갖는 지지체를 포함하며, 상기 대향 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 금속 폴리알콕실레이트 매트릭스를 포함하는 졸-겔 물질의 연속 필름 형태로 존재하는 적어도 하나의 졸-겔 층을 포함하는 졸-겔 코팅이 제공된 기구에 관한 것이다. 상기 기구는 상기 졸-겔 코팅을 완전히 또는 부분적으로 덮는 적어도 하나의 스크린-인쇄 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 추가로 포함하며, 상기 제1 하이브리드 졸-겔 층은 적어도 하나의 실리콘 수지 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 제1 하이브리드 졸-겔 조성물로부터 형성된 매트릭스를 포함하는 하이브리드 졸-겔 물질로 이루어진다. 본 발명은 또한 이와 같은 기구의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

하이브리드 코팅이 제공된 조리 기구 및 그러한 기구의 제조 방법 {CULINARY UTENSIL PROVIDED WITH A HYBRID COATING AND PROCESS FOR PRODUCING SUCH A UTENSIL}
본 발명은 일반적으로 적어도 하나의 표면에 하이브리드 졸-겔 코팅이 제공된 물품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 외부 표면에, 특히 그의 기저부에, 유리-세라믹 또는 인덕션 쿡탑 상에서 사용하기에 상용적인 하이브리드 졸-겔 코팅이 제공된 조리 기구에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 용어 졸-겔 공정이란 저온에서 일련의 화학적 반응 (가수분해 및 축합)을 통한 액체 상 전구체 용액의 고체로의 전환과 관련된 합성 원리를 지칭한다.
본 발명에서 용어 졸-겔 코팅이란 졸-겔 공정에 의해 합성된 코팅을 지칭한다. 생성된 코팅은 유기-미네랄이거나 또는 전적으로 미네랄일 수 있다.
본 발명에서 용어 하이브리드 졸-겔 코팅이란 단독의 또는 실란 및/또는 금속 알콕시드와 조합한 실리콘 수지로부터 졸-겔 공정을 통해 형성된 매트릭스를 포함하는 하이브리드 졸-겔 물질을 포함하는 코팅을 지칭한다.
졸-겔-유형 코팅 조성물은 특히 유체이어서 스크린-인쇄에 적합하지 않은 것으로 공지되어 있다. 이러한 조성물은 또한 제형에서 임의의 고밀도 충전제 (예를 들어, 금속)의 현탁을 허용하지 않는다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 출원인은 기판 상에 하이브리드 졸-겔 코팅을 생성하는 방법을 개발하였고, 여기서 하이브리드 졸-겔 조성물의 성질은 그것이 스크린-인쇄에 의해 기판에 도포될 수 있도록 개작된다.
금속 알콕시드 졸-겔 전구체-기반 조성물의 스크린-인쇄를 가능케 하는 공지된 해결책은 조성물의 레올로지를 개질시키는 것으로 이루어진다. 따라서, 특허 문헌 EP 2505619에는 졸-겔 조성물에 셀룰로스를 첨가하고, 졸-겔 조성물의 하나 이상의 금속 알콕시드 전구체의 가수분해-축합 단계 동안 생성된 알콜을 보다 중질의 용매, 예컨대 글리콜로 대체한 덕분에 졸-겔 조성물의 도포 단계가 스크린-인쇄에 의해 달성될 수 있는 졸-겔 코팅의 제조 방법이 개시되어 있다. 따라서, 졸-겔 조성물의 점도는 그의 합성 동안 개질된다. 이와 같은 졸-겔 조성물의 점도의 개질은 조성물 중의 그의 현탁을 가능케 하고 조성물 중의 그의 침강을 감속 또는 심지어 중지시킴으로써 조성물 중의 고밀도 비드 (예컨대 금속 비드)의 혼입을 추가로 가능케 한다.
그러나, EP 2505619에 기재된 바와 같은 졸-겔 코팅의 제조 방법은 복잡하고 (그에 따라 비용이 많이 들고) 제조 작업흐름에 통합하기가 어렵다. 사실상, 이와 같은 방법은 추가의 용매 교환 단계를 필요로 한다. 또한, 조리 기구를 위한 외부 코팅으로서 사용하기 위해, 이러한 코팅은, 졸-겔 코팅으로부터 돌출되고 그의 표면에 걸쳐 균일하게 분포된 금속 비드의 도입을 필요로 한다. 사실상, 졸-겔 코팅, 특히 알칼리성 조건 하에 개발된 것들은 높은 경도를 나타내고, 이는 코팅된 물품이 유리-세라믹 쿡탑 상에서 사용되는 경우, 쿡탑에 대한 졸-겔 코팅의 마찰이 유리 상의 유리-유형의 마찰이어서 미관상 매우 안 좋을 뿐만 아니라 특히 쿡탑의 적절한 기능에도 안 좋은 스크래치 출현을 유발하기 때문에, 주된 단점이 됨은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
따라서, 본 발명은 적어도 하나의 표면, 특히 외부 표면에, 유리-세라믹 또는 인덕션 쿡탑 상에서 사용하기에 상용적이고, 비드의 통합을 필요로 하지 않으며, 제조 작업흐름에 또한 용이하게 통합되는 간단하고 비용 효율적인 방법을 통해 수득될 수 있는 하이브리드 졸-겔 코팅이 제공된 물품, 특히 조리 기구를 소비자에게 제공하고자 의도된 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 2개의 대향 표면을 갖는 지지체를 포함하며, 상기 대향 표면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 금속 폴리알콕실레이트 매트릭스를 포함하는 졸-겔 물질의 연속 필름 형태의 적어도 하나의 졸-겔 층을 포함하는 졸-겔 코팅이 제공된 물품이며, 본 발명에 따른 상기 물품은 상기 졸-겔 코팅을 완전히 또는 부분적으로 덮는 적어도 하나의 제1 스크린-인쇄 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 추가로 포함하고, 상기 제1 하이브리드 졸-겔 층은 적어도 하나의 실리콘 수지 (또는 폴리실록산) 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 제1 하이브리드 졸-겔 조성물로부터 형성된 매트릭스를 포함하는 하이브리드 졸-겔 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 물품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 코팅은 유리-세라믹 쿡탑을 스크래칭하지 않고, 비드의 개재를 필요로 하지 않으며, 광택이 나는 매끄러운 표면 및 우수한 내열성을 여전히 유지하여, 조리 기구의 바닥 외부 표면을 장식하는데 특히 적합하다는 점에서 유리하다.
유리하게는, 실리콘 수지는 상기 제1 하이브리드 졸-겔 조성물의 총 중량의 40 내지 70 중량%를 차지한다.
본 발명에서 사용되는 실리콘 수지에 있어서, 와커(WACKER)에 의해 상표명 실레스(SILRES)® 610으로 판매되는 실리콘 수지가 특히 주목할 만하다.
유리하게는, 실리콘 수지는 실리콘 폴리에스테르 수지이다.
본 발명에서 사용되는 실리콘 폴리에스테르 수지에 있어서, 테고(TEGO)에 의해 상표명 실리코프탈(SILIKOFTAL)®로 판매되는 실리콘 폴리에스테르 수지가 특히 주목할 만하다.
유리하게는, 제1 하이브리드 졸-겔 층은 제2 스크린-인쇄 불연속 하이브리드 졸-겔 층으로 부분적으로 덮히고, 이는 또한 상기에서 규정된 바와 같은 적어도 하나의 실리콘 수지 (바람직하게는 실리콘 폴리에스테르 수지) 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 제2 하이브리드 졸-겔 조성물로부터 형성된 매트릭스를 포함하는 하이브리드 졸-겔 물질로 이루어진다.
유리하게는, 실리콘 수지는 상기 제2 하이브리드 졸-겔 조성물의 총 중량의 40 내지 70 중량%를 차지한다.
본 발명에서 용어 금속 알콕시드란 RiMX(n-i) 군의 물질을 지칭하며, 여기서
- M은 금속 또는 전이 금속, 예를 들어 Al, Ce, Zr, Ti, Sn, V, Nb, Hf, Mg 또는 란타나이드이고,
- n은 금속 또는 전이 금속 M의 원자가에 상응하고,
- X는 가수분해성 기이고, 여기서 Xi는 동일하거나 또는 상이할 수 있고,
- R은 알킬, 페닐, 또는 유기-관능 기이고, 여기서 Ri는 동일하거나 또는 상이할 수 있고,
- i = 0, 1, … 또는 n-1이다.
유리하게는, 금속 알콕시드는 티타늄 이소프로폭시드 (TTIP) 및 지르코늄 이소프로폭시드로부터 선택된다.
본 발명에서 용어 실란이란 RiSiX(4-i) 군의 물질을 지칭하며, 여기서
- X는 가수분해성 기이고, 여기서 Xi는 동일하거나 또는 상이할 수 있고,
- R은 알킬, 페닐, 또는 유기-관능 기이고, 여기서 Ri는 동일하거나 또는 상이할 수 있고,
- i = 0, 1, 2 또는 3이다.
유리하게는, 실란은 메틸트리에톡시실란 (MTES), 테트라에톡시실란 (TEOS), (3-아미노프로필)트리에톡시실란 (APTES) 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
유리하게는, 제1 하이브리드 졸-겔 층 및/또는 적용가능한 경우 제2 하이브리드 졸-겔 층의 하이브리드 졸-겔 물질은 적어도 하나의 안료 충전제 및/또는 적어도 하나의 강화 충전제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 안료 충전제에 있어서, 주목할 만한 변이체로는 코팅 또는 비코팅된 운모, 이산화티타늄, 혼합-산화물 (스피넬), 알루미노실리케이트, 산화철, 카본 블랙, 페릴렌 레드(perylene red), 금속 플레이크, 써모크로매틱(thermochromatic) 안료 및 유기 염료, 및 이들의 혼합물이 포함된다.
이들 안료 충전제의 1차 목적은 색상을 제공하는 것이고, 두번째로는 열 확산을 개선시키고, 코팅의 경도 (및 내구성)를 증가시키고, 윤활 기능을 제공하는 것이다.
본 발명에서 용어 강화 충전제란 본 발명에 따른 코팅에 의해 유리-세라믹 또는 인덕션 쿡탑 표면의 스크래칭을 제한 또는 제거하는데 사용되는 충전제를 지칭한다. 즉, 이들 강화 충전제는 본 발명에 따른 코팅이 유리-세라믹 또는 인덕션 쿡탑 표면의 스크래칭을 방지하는 능력을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 강화 충전제는 유리하게는 금속 비드를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속 비드의 일부는 하이브리드 졸-겔 코팅으로부터 돌출되고, 돌출된 비드는 상기 코팅 표면에 걸쳐 균일하게 분포된다.
본 발명에서 용어 비드란 둥그스름한, 본질적으로는 구상의 형태를 취한 충전제를 지칭한다.
본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 코팅의 표면과 동일선상에 있는 비드는 볼 베어링 효과(ball bearing effect)를 생성함으로써 유리-세라믹 또는 인덕션 쿡탑과의 접촉을 최소화하도록 의도된다.
이러한 효과를 달성하기 위해, 상기 하이브리드 졸-겔 코팅으로부터 돌출된 금속 비드의 표면 밀도는 유리하게는 50 내지 300 충전제/mm2 범위일 수 있다.
표면 밀도가 50 충전제/mm2 미만이면, 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔의 중량 분포가 균일할 수 없다. 표면 밀도가 300 충전제/mm2 초과이면, 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 코팅의 광택 및 열 쇼크에 대한 내성이 모두 감소한다.
바람직하게는, 상기 하이브리드 졸-겔 코팅으로부터 돌출된 비드의 표면 밀도는 100 내지 250 충전제/mm2이다. 이와 같은 범위 내에서, 도포 용이성 및 최대 볼 베어링 효과가 모두 유지된다.
강화 충전제로서의 기능을 하는 비드는 성질이 상이할 수 있다 (예를 들어, 유리 또는 금속 (또는 금속 합금)으로 이루어질 수 있음).
유리하게는 본 발명에서 스테인레스 스틸 비드, 예컨대 호가나스(HOGANAS)에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 것들이 사용된다.
하이브리드 졸-겔 코팅에 "강화" 비드가 존재하는 경우, 그의 양 및 과립크기는 그것들이 상기 코팅의 외관을 변화시키지 않고 균질성을 보존하면서 코팅 표면과 동일선상에 있어야 하기 때문에 중대한 요인이다.
비드의 양은 유리하게는 소부 후 하이브리드 졸-겔 코팅의 각각의 하이브리드 졸-겔 층의 총 중량의 0.01 내지 40 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%의 범위일 수 있다.
0.01% 미만에서는, 이와 같은 양은 졸-겔 표면이 접촉 시에 유리-세라믹 쿡탑을 스크래칭하는 것을 방지하기에 충분하지 않기 때문에 비드가 하이브리드 졸-겔 층의 특성에 대해 무시할만한 정도의 영향을 미치는 반면, 5% 초과에서는, 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층에 대한 비드의 접착력이 변화될 수 있다.
비드의 과립크기에 있어서, 그의 직경은 바람직하게는 5 내지 30 ㎛이고, 바람직한 평균 직경은 15 내지 20 ㎛인 반면, 제1 하이브리드 졸-겔 층 및 적용가능한 경우 제2 하이브리드 졸-겔 층의 두께는 비드의 일부가 하이브리드 졸-겔 코팅 표면을 초과하여 돌출되도록 5 내지 20 ㎛이다. 그의 직경과 적어도 동일한 두께에 적용된 모든 비드는 하이브리드 졸-겔 코팅에 완전히 앵커링된다.
본 발명에 따른 물품은 유리하게는 식품을 수용하도록 고안된 내부 표면 및 열원과 접촉하도록 의도된 외부 표면을 갖는 지지체를 갖는 조리 기구일 수 있으며, 상기 외부 표면은 상기 규정된 바와 같은 하이브리드 졸-겔 코팅 및 졸-겔 코팅으로 코팅된다.
유리하게는, 졸-겔 코팅은 조리 기구의 지지체의 전체 외부 표면을 덮고, 하이브리드 졸-겔 코팅은 기구의 기저부에 상응하는 외부 표면에만 도포된다.
본 발명에서 사용하기 위해 선택된 지지체 물질은 유리하게는 금속, 유리, 플라스틱 또는 세라믹일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 금속 지지체에 있어서, 주목할 만한 변이체로는 단층 알루미늄 또는 알루미늄 합금 지지체, 또는 주조 알루미늄, 스테인레스 스틸, 주조 스틸 또는 구리로 이루어진 지지체, 또는 페라이트계 스테인레스 스틸/알루미늄/오스테나이트계 스테인레스 스틸, 또는 심지어 스테인레스 스틸 외부로 강화된 주조 알루미늄, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 캡의 층을 외부에서부터 내부까지 포함하는 다층 지지체가 포함된다.
본 발명은 추가로
a) 적어도 2개의 대향 표면을 갖는 지지체를 제공하는 단계;
b) b1) 적어도 하나의 금속 알콕시드-유형 졸-겔 전구체를 포함하는 수성 졸-겔 조성물을 제조하는 단계, b2) 상기 졸-겔 전구체를 물 및 산 또는 염기 촉매의 도입을 통해 가수분해시키는 단계, 및 마지막으로 b3) 축합 반응에 의해 알콜을 형성시켜 졸-겔 조성물을 생성하는 단계를 포함하는, 졸-겔 조성물을 제조하는 단계;
c) c1) 용매 매질 중에 적어도 하나의 실리콘 수지 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계, 및 c2) 축합 반응에 의해 하이브리드 졸-겔 조성물을 생성하는 단계를 포함하는, 하이브리드 졸-겔 조성물을 제조하는 단계;
d) 지지체 표면 중 적어도 하나 상에, 단계 b)로부터 생성된 졸-겔 조성물의 적어도 하나의 층을 도포하여 연속 필름 형태의 적어도 하나의 졸-겔 층을 포함하는 졸-겔 코팅을 형성시키는 단계;
e) 상기 졸-겔 코팅 상에, 단계 c)로부터 생성된 하이브리드 졸-겔 조성물의 적어도 하나의 층을 부분 또는 연속 스크린-인쇄하여 제1 하이브리드 스크린-인쇄 졸-겔 층을 형성시키는 단계; 이어서
f) 전체를 150℃ 내지 350℃의 온도에서 소부하는 단계
를 포함하는, 상기 규정된 바와 같은 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 간단하고, 제조 작업흐름에 용이하게 통합된다.
하이브리드 졸-겔 조성물에 사용되는 실리콘 수지, 실란 및 금속 알콕시드는 상기에서 규정된 바와 같다.
유사하게, 물품 및 지지체는 상기에서 규정된 바와 같다.
본 발명에 따른 졸-겔 코팅 및 하이브리드 졸-겔 코팅이 상부에 도포된 지지체는
- 최종 물품 형태를 취하고, 특히 조리 기구의 경우 식품을 수용하도록 고안된 내부 표면 및 열원과 접촉하도록 의도된 외부 표면을 갖는 지지체이거나, 또는
- 본 발명에 따른 상기 코팅을 도포하기 전에 예를 들어 저온 성형에 의해 돔(dome)으로 형상화된 다음 절단된 디스크 (따라서, 본질적으로 편평함)일 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 한 특정 실시양태에서, 지지체는 디스크 형태를 취하고, 방법은 졸-겔 조성물을 도포하는 단계 d) 전에 지지체 형성 단계를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시양태에서, 지지체에 대한 졸-겔 코팅의 접착력을 개선시키기 위해, 코팅하고자 하는 지지체 표면을 먼저 탈지 공정, 샌드블라스팅(sandblasting) 공정, 및 물품 성질에 부합되는 표면 처리 중 적어도 하나로 처리할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시양태에서, 졸-겔 코팅에 대한 하이브리드 졸-겔 코팅의 접착력을 개선시키기 위해, 단계 e)에서 하이브리드 졸-겔 조성물을 도포하기 전에, 단계 d)에서 도포된 졸-겔 코팅의 표면을 특이적 표면 처리로 처리할 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 졸-겔 코팅의 표면을 처리하는데 저온 플라즈마 표면 처리를 사용할 수 있다.
저온 플라즈마 표면 처리는 유리하게는 암모니아 플라즈마로 수행될 수 있다. 하이브리드 졸-겔 코팅이 실리콘 폴리에스테르 수지를 포함하면, 암모니아 플라즈마에 의해 생성된 표면 아미노 기는 제1 하이브리드 졸-겔 층이 도포되는 경우 수지 중 폴리에스테르로부터 잔류하는 자유 관능 기와 반응할 수 있다.
또 다른 가능한 저온 플라즈마 표면 처리 변법은, 졸-겔 코팅의 표면 상에 -N 기를 생성하여 졸-겔 코팅과 제1 하이브리드 졸-겔 층 간의 실라잔 (Si-N) 결합을 형성하는 플라즈마 (N2/H2)를 사용하는 것일 것이다.
본 발명에 따른 방법의 한 실시양태에서, 하이브리드 졸-겔 코팅과 졸-겔 코팅 간의 접착력을 개선시키기 위해, 커플링제, 예를 들어 아미노실란, 예컨대 (3-아미노프로필)트리에톡시실란 (APTES)이 사용될 수 있고, 이는
- 단계 c)의 제조에서 (그 자체가 수지 중의 폴리에스테르에 결합한 다음, 실란 성분이 졸-겔 코팅의 표면 상의 히드록실과 축합을 통해 자유로이 반응하도록) 실리콘 폴리에스테르 수지를 포함하는 하이브리드 졸-겔 조성물에 직접 혼입하거나, 또는
- 단계 e)의 도포 공정 전에 무수 톨루엔의 존재 하에 졸-겔 코팅 상에 침착할 수 있다.
졸-겔 조성물을 제조하는 단계 b)는 예를 들어 특허 문헌 FR 2973390에 기재된 바와 같이 통상적인 방식으로 수행된다.
바람직하게는, 수성 졸-겔 조성물의 제조 b1)을 위해, 금속 알콕시드 전구체는
- 화학식 M1(OR1)n을 갖는 전구체,
- 화학식 M2(OR2)(n-1)R2'을 갖는 전구체, 및
- 화학식 M3(OR3)(n-2)R3'2을 갖는 전구체
로부터 선택될 수 있고, 여기서
○ R1, R2, R3 또는 R3'은 알킬 기를 나타내고,
○ R2'는 알킬 또는 페닐 기를 나타내고,
○ n은 금속 M1, M2, M3의 최대 원자가에 상응하는 정수이고,
○ M1, M2 또는 M3은 Si, Zr, Ti, Sn, Al, Ce, V, Nb, Hf, Mg 또는 란타나이드로부터 선택된 금속, 전이 금속 또는 비금속에 상응한다.
유리하게는, 단계 b1)의 수성 졸-겔 조성물의 금속 알콕시드는 알콕시실란이다.
본 발명의 방법의 단계 b1)의 수성 졸-겔 조성물에 사용될 수 있는 알콕시실란에 있어서, 주목할 만한 변이체로는 메틸트리메톡시실란 (MTMS), 테트라에톡시실란 (TEOS), 메틸트리에톡시실란 (MTES), 디메톡시디메틸실란 및 이들의 혼합물이 포함된다.
바람직하게는, 알콕시실란 MTES 및 TEOS이 유리하게는 메톡시 기를 함유하지 않기 때문에 사용된다. 사실상, 메톡시 기의 가수분해는 졸-겔 제형에서 메탄올의 형성을 유발하는데, 이는 독소로서 분류되기 때문에 도포 단계에서 별도의 주의를 기울여야 한다. 이에 반해, 에톡시 기의 가수분해는, 더욱 선호하는 분류의 이점을 갖고 따라서 졸-겔 코팅으로서 덜 엄격한 사용 요건을 갖는 에탄올만을 발생시킨다.
단계 c1)의 제조에 사용되는 용매 매질은 유리하게는 희석제로서 사용되는 적어도 하나의 경질(light) 유기 용매 및 습윤제로서 사용되는 적어도 하나의 중질 유기 용매를 포함할 수 있다.
이들 용매 (경질 및 중질 모두)는 하이브리드 졸-겔 조성물 (또는 "스크린-인쇄 잉크")이 스크린-인쇄 스크린 상에서 건조되는 것을 방지하고 (중질 용매의 작용으로 인해), 또한 조성물의 표면 건조 시간을 가속화하여 다층 스크린-인쇄를 용이하게 한다 (급속한 경질 용매의 증발로 인해).
본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물에 사용되는 중질 용매는 유리하게는 폴리올 (특히, 디올, 에스테르 디올, 에테르 디올 또는 폴리페놀) 또는 테르펜 유도체 (예를 들어 테르피네올)로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 중질 유기 용매는 전형적으로 고분자량 (100 g·mol-1 이상) 및 고비점 (특히 150℃ 이상)을 갖는다.
본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물에 사용되는 경질 용매는 유리하게는 150℃ 이하의 비점을 갖는 극성 용매로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 크실렌이 실리콘 폴리에스테르 수지에 이미 존재하기 때문에 경질 용매로서 사용된다. 그것은 또한 에스테르, 케톤 및 글리콜 에테르에 가용성이다.
하이브리드 졸-겔 조성물이 실란을 포함하는 경우, 상기 실란은 바람직하게는 사전-가수분해될 것이다.
하이브리드 졸-겔 조성물이 금속 알콕시드를 포함하는 경우, 상기 금속 알콕시드는 바람직하게는 물 및 산, 예컨대 포름산 또는 아세트산의 존재 하에 사전-가수분해될 것이다. 유리하게는, 금속 알콕시드가 가수분해되는 단계 전에, 킬레이트화제, 예컨대 아세틸아세톤 (ACAC) 또는 에틸 아세토아세테이트 (EAA)를 사용한 금속 알콕시드의 킬레이트화가 존재할 수 있다.
또한, 하이브리드 졸-겔 조성물이 실란 및 금속 알콕시드 모두를 포함하는 경우, 실란 및 금속 알콕시드 중 적어도 하나는 바람직하게는 사전-가수분해될 것이다.
본 발명에 따른 방법은 유리하게는 단계 c) 직후에, 하이브리드 졸-겔 조성물의 점도를 0.2 Pa·s 내지 5 Pa·s (2 내지 50 푸아즈) 범위의 값, 바람직하게는 0.5 Pa·s 내지 2 Pa·s (5 내지 20 푸아즈) 범위의 값으로 조절하는 단계 c')를 포함할 수 있다.
이를 위해서, 하이브리드 졸-겔 조성물은 유리하게는, 점도를 증가시켜 스크린-인쇄에 의한 도포를 용이하게 하기 위해, 개질 또는 비개질된 셀룰로스, 바람직하게는 에틸 셀룰로스 (예를 들어, 다우 에토셀(Dow Ethocel) STD300®)로 증점될 수 있다.
하이브리드 졸-겔 조성물에 다양한 성질의 기타 유기 증점제, 예컨대 크산탄 검 또는 점토 (예를 들어, 벤톤(Bentone) SD®-2), 또는 심지어 하이브리드 졸-겔 조성물의 레올로지를 목적하는 대로 조절하기 위한 요변성 레올로지 첨가제, 예컨대 개질된 우레아를 첨가하는 것을 생각할 수 있다.
추가로 제조 단계 c) 직후에 하이브리드 졸-겔 조성물에 적어도 하나의 안료 충전제 및/또는 적어도 하나의 강화 충전제를 첨가할 수도 있다.
안료 충전제(들) 및/또는 강화 충전제(들)는 상기에서 규정된 바와 같다.
수성 졸-겔 조성물은 졸-겔 코팅에 단층 또는 다층으로 도포될 수 있다.
단계 d)에서 졸-겔 조성물의 도포는 통상의 기술자에게 공지된 임의의 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 졸-겔 조성물의 도포는 졸-겔 조성물을 코팅하고자 하는 지지체 표면 상에 분무, 침액, 침지 코팅, 또는 방사 코팅함으로써 수행될 수 있다.
유리하게는, 졸-겔 조성물 도포 단계 d)는 예를 들어 50℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 적외선을 사용하여 졸-겔 코팅을 건조시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
도포 단계 e)에서, 하이브리드 졸-겔 조성물은 유리하게는 단계 d)로부터 생성된 졸-겔 코팅 상에 스크린-인쇄에 의해 도포된다. 하이브리드 졸-겔 조성물은 단층 또는 다층으로 도포될 수 있다.
유리하게는, 단계 e)는 예를 들어 50℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 적외선을 사용하여 하이브리드 졸-겔 코팅을 건조시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
소부 단계 f)는 유리하게는 전통적인 분위기 (불활성 또는 산화)의 전통적인 대류 오븐에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 소부 단계 f)는 200℃ 내지 300℃ 범위의 온도에서 수행된다.
본 발명의 다른 이점 및 특수성은 첨부된 상응하는 도면의 예를 참조하여, 예로서 제공되어 비제한적인 하기 설명으로부터 알 수 있을 것이다:
- 도 1은 종래 기술의 한 실시양태에 따른 조리 기구의 개략적인 단면도이고;
- 도 2는 종래 기술의 또 다른 실시양태에 따른 조리 기구의 개략적인 단면도이고;
- 도 3은 제1 실시양태에 따른 본 발명과 일치하는 조리 기구의 개략적인 단면도이고;
- 도 4는 제2 실시양태에 따른 본 발명과 일치하는 조리 기구의 개략적인 단면도이고;
- 도 5는 제3 실시양태에 따른 본 발명과 일치하는 조리 기구의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 2, 및 도 3 내지 5에 각각 나타낸 동일한 부재는 동일한 참조 번호에 의해 확인된다.
도 1 (비교 실시예 3의 조건에 상응함)은 종래 기술의 한 실시양태에 따른 조리 기구(110)의 단면도이다. 상기 조리 기구(110)는 2개의 대향 표면(121) (내부 표면) 및 (122) (외부 표면)을 갖는 알루미늄 지지체(120)를 포함한다. 내부 표면(121)은 접착방지 코팅(160), 예를 들어 플루오로카본 수지, 에나멜 또는 졸-겔 물질-기반 코팅으로 코팅된다.
외부 표면(122)은 적어도 하나의 금속 폴리알콕실레이트 매트릭스를 포함하는 졸-겔 물질의 연속 필름 형태의 졸-겔 층(131)을 포함하는 제1 졸-겔 코팅(130)으로 덮힌다. 마지막으로, 제1 졸-겔 코팅(130)은 특허 문헌 US 6863923의 실시예 13에서 제공된 지시사항에 따른 졸-겔 층(141)을 포함하는 제2 졸-겔 코팅(140)으로 덮힌다.
도 2 (비교 실시예 4의 조건에 상응함)은 종래 기술의 제2 실시양태에 따른 조리 기구(110)의 단면도이다. 상기 조리 기구(110)는 2개의 대향 표면(121) (내부 표면) 및 (122) (외부 표면)을 갖는 알루미늄 지지체(120)를 포함한다. 내부 표면(121)은 접착방지 코팅(160), 예를 들어 플루오로카본 수지, 에나멜 또는 졸-겔 물질-기반 코팅으로 코팅된다.
외부 표면(122)은 적어도 하나의 금속 폴리알콕실레이트 매트릭스를 포함하는 졸-겔 물질의 연속 필름 형태의 졸-겔 층(131)을 포함하는 제1 졸-겔 코팅(130)으로 덮힌다. 마지막으로, 제1 졸-겔 코팅(130)은, 스테인레스 스틸 비드(151), (152)가 혼입되고 그의 일부(152)는 제2 졸-겔 코팅(140)의 표면을 초과하여 돌출된, 특허 문헌 FR 2973390에서 제공된 지시사항에 따른 졸-겔 층(141)을 포함하는 제2 졸-겔 코팅(140)으로 스크린-인쇄에 의해 덮힌다.
첨부된 도 3에 예시된 물품은 본 발명의 제1 실시양태에 따른 조리 기구(1)이다. 도 3에 예시된 조리 기구(1)는 실시예 2 및 7의 조건에 상응한다.
상기 조리 기구(1)는 2개의 대향 표면(21) (내부 표면) 및 (22) (외부 표면)을 갖는 알루미늄 지지체(2)를 포함한다. 내부 표면(21)은 접착방지 코팅(6), 예를 들어 플루오로카본 수지, 에나멜 또는 졸-겔 물질-기반 코팅으로 코팅된다.
외부 표면(22)은 적어도 하나의 금속 폴리알콕실레이트 매트릭스를 포함하는 졸-겔 물질의 연속 필름 형태의 졸-겔 층(31)을 포함하는 제1 졸-겔 코팅(3)으로 덮힌다. 마지막으로, 졸-겔 코팅(3)은 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층(41)을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅(4)으로 스크린-인쇄에 의해 덮힌다.
첨부된 도 4에 예시된 물품은 본 발명의 제2 실시양태에 따른 조리 기구(1)이다. 도 4에 예시된 조리 기구(1)는 실시예 3, 5, 6, 및 8 내지 10의 조건에 상응한다.
도 4에 예시된 실시양태에서, 하이브리드 졸-겔 코팅(4)의 하이브리드 졸-겔 층(41)은 금속 비드(51), (52)를 포함하고, 그의 일부(52)는 상기 하이브리드 졸-겔 층(41)의 표면을 초과하여 돌출된다.
첨부된 도 5에 예시된 물품은 본 발명의 제3 실시양태에 따른 조리 기구(1)이다.
도 5에 예시된 실시양태에서, 하이브리드 졸-겔 코팅(4)은 2개의 하이브리드 졸-겔 층(41), (42)을 포함한다. 제1 하이브리드 졸-겔 층(41)은 졸-겔 코팅(3) 상에서 스크린-인쇄에 의해 연속적으로 도포된다. 제2 하이브리드 졸-겔 층(42)은 제1 하이브리드 졸-겔 층(41) 상에서 스크린-인쇄에 의해 불연속적으로 도포된다. 이와 같은 2개의 하이브리드 졸-겔 층(41), (42)은 금속 비드(51), (52), (53), (54)를 포함하고, 그의 일부(52), (54)는 각각 하이브리드 졸-겔 층(41), (42)의 표면을 초과하여 돌출된다.
실시예
이들 실시예에서, 달리 언급되지 않는 한, 모든 백분율 및 비율은 중량 기준으로 표현된다.
시험
난연성:
하기 실시예에서 제조된 코팅을 분젠(Bunsen) 버너의 화염에 20초 동안 노출시킨 다음, 냉각수에서 켄칭 냉각시켰다. 화염노출(flaming)에 이어, 각각의 코팅의 일반적인 외관을 평가하였다. 특히 임의의 산화 (전형적으로 백색/갈색) 또는 탄화 (전형적으로 흑색) 흔적에 대해 주목하였다.
접착력 시험 (표준 EN 10209의 시험에 기반함 ):
하기 실시예에서 제조된 졸-겔 코팅에 대해 에나멜링과 관련된 에릭슨(Erichsen) 시험 표준 EN 10209를 적용하였다. 위치 에너지에 의해 추진되는 오자이브(ogive)를 사용하여 각각의 코팅 표면을 타격하였다. 상기 시험에 이어, 그의 금속 지지체에 대한 각각의 코팅의 잔여 접착력을 평가하였다.
마모 시험 (표준 NFD 21-511의 시험에 기반함 ):
각각의 코팅에 대해 녹색 스카치 브라이트(SCOTCH BRITE)® 또는 유사한 스카우링(scouring) 패드를 작용시켜, 하기 실시예에서 제조된 졸-겔 유형 코팅의 내마모성을 평가하였다. 스카우링 패드가 제1 스크래치 (지지체를 형성하는 금속 물질을 볼 수 있음을 의미함)를 생성하기 위해 표면을 가로질러 통과한 횟수에 대해 각각의 코팅의 내마모성을 질적으로 산정하였다.
유리-세라믹 쿡탑을 사용한 스크래치 시험:
본 시험은 유리-세라믹 쿡탑의 비-열화를 특성화하도록 고안된다. 이로써 팬이 쿡탑을 스크래칭하지 않음을 확인할 수 있다 (저온 쿡탑 상에서 수행된 시험). 본 시험은 유리-세라믹 및 인덕션 표면에 사용되는 조리 기구를 대상으로 한다. 사용된 장비는 팬, 깨끗하고 스크래치 없는 유리-세라믹 쿡탑, 및 100 그램 중량을 포함한다.
Figure pct00001
100 g 중량을 팬의 중앙에 놓고, 팬을 유리-세라믹 쿡탑 상에 위치시켰다. 이어서, 팬을 유리-세라믹 쿡탑 상에서 A에서 B에서 C로 (상기 도면 참조) 10 사이클 동안 수평으로 이동시켰다.
그런 다음, 유리-세라믹 쿡탑의 상태를 평가하고, 적용가능한 경우 임의의 스크래치의 존재를 관찰하였다.
광택 ( DIN EN ISO 2813 )
용품의 표면에 적용되고 60° 각도 (다른 각도도 가능함, 20° 및 85°)로 섬광을 방출하는 광택계 (예를 들어, BYK 가드너(Gardner)® 마이크로 트리 글로스(Micro tri gloss))를 사용하여 표면 반사를 규정하였다. 100 GU ( = 표준 굴절률로 연마된 흑색 유리에 대해 측정된 광택 단위)의 스케일을 기준으로, 생성된 측정값은 표면의 굴절률에 비례한다 (따라서 100 GU 초과의 측정값이 가능함).
제조 실시예 (조성 및 실험 조건)
실시예 1: 지지체 상의 졸-겔 코팅의 제조
하기 표 1에 명시된 조성에 따라 금속 알콕시드 전구체의 졸-겔 조성물 SG1을 제조하였다.
상기 조성물 SG1을 알루미늄 지지체 상에 분무하여 도포함으로써 각각에 졸-겔 코팅을 형성시켰다.
<표 1>
Figure pct00002
실시예 2: 실란은 함유하나 강화 비드는 함유하지 않는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 2에 명시된 조성에 따라 실리콘 수지 및 실란은 함유하나 강화 비드는 함유하지 않는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH1을 제조하였다.
상기 조성물 SGH1을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 2>
Figure pct00003
실시예 3: 실란 및 강화 비드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 3에 명시된 조성에 따라 실리콘 수지, 강화 비드 및 실란을 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH2를 제조하였다.
사용된 강화 비드는 호가나스에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 스테인레스 스틸 비드였다.
상기 조성물 SGH2를 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 3>
Figure pct00004
실시예 4: 금속 알콕시드의 킬레이트화 및 사전-가수분해
상기 금속 알콕시드의 킬레이트화 및 사전-가수분해를 위해서 하기 표 4에 명시된 조성에 따라 금속 알콕시드를 포함하는 조성물을 제조하였다.
<표 4>
Figure pct00005
실시예 5: 금속 알콕시드 및 강화 비드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 5에 명시된 조성에 따라 실리콘 수지, 강화 비드 및 실시예 4로부터의 사전-가수분해된 금속 알콕시드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH3을 제조하였다.
사용된 강화 비드는 호가나스에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 스테인레스 스틸 비드였다.
상기 조성물 SGH3을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 5>
Figure pct00006
실시예 6: 실란 , 금속 알콕시드 및 강화 비드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 6에 명시된 조성에 따라 실리콘 수지, 강화 비드뿐만 아니라 실란 및 실시예 4로부터의 사전-가수분해된 금속 알콕시드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH4를 제조하였다.
사용된 강화 비드는 호가나스에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 스테인레스 스틸 비드였다.
상기 조성물 SGH4를 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 6>
Figure pct00007
실시예 7: 실란은 함유하나 강화 비드는 함유하지 않는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 7에 명시된 조성에 따라 실리콘 폴리에스테르 수지 및 실란은 함유하나 강화 비드는 함유하지 않는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH5를 제조하였다.
상기 조성물 SGH5를 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 7>
Figure pct00008
실시예 8: 실란 및 강화 비드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 8에 명시된 조성에 따라 실리콘 폴리에스테르 수지, 강화 비드 및 실란을 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH6을 제조하였다.
사용된 강화 비드는 호가나스에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 스테인레스 스틸 비드였다.
상기 조성물 SGH6을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 8>
Figure pct00009
실시예 9: 금속 알콕시드 및 강화 비드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리 드 졸-겔 조성물
하기 표 9에 명시된 조성에 따라 실리콘 폴리에스테르 수지, 강화 비드 및 실시예 4로부터의 사전-가수분해된 금속 알콕시드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH7을 제조하였다.
사용된 강화 비드는 호가나스에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 스테인레스 스틸 비드였다.
상기 조성물 SGH7을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 9>
Figure pct00010
실시예 10: 실란 , 금속 알콕시드 및 강화 비드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 10에 명시된 조성에 따라 실리콘 폴리에스테르 수지, 강화 비드뿐만 아니라 실란 및 실시예 4로부터의 사전-가수분해된 금속 알콕시드를 함유하는 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 조성물 SGH8을 제조하였다.
사용된 강화 비드는 호가나스에 의해 상표명 316 HIC 15 ㎛로 판매되는 스테인레스 스틸 비드였다.
상기 조성물 SGH8을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 10>
Figure pct00011
비교 실시예 1: 실란 , 금속 알콕시드 또는 강화 비드를 함유하지 않는 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 11에 명시된 조성에 따라 실리콘 수지는 함유하나 실란, 금속 알콕시드 또는 강화 비드는 함유하지 않는 하이브리드 졸-겔 조성물 SGHc1을 제조하였다.
상기 조성물 SGHc1을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 11>
Figure pct00012
비교 실시예 2: 실란 , 금속 알콕시드 또는 강화 비드를 함유하지 않는 하이브리드 졸-겔 조성물
하기 표 12에 명시된 조성에 따라 실리콘 폴리에스테르 수지는 함유하나 실란, 금속 알콕시드 또는 강화 비드는 함유하지 않는 하이브리드 졸-겔 조성물 SGHc2를 제조하였다.
상기 조성물 SGHc2를 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 하이브리드 졸-겔 층을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 12>
Figure pct00013
비교 실시예 3
특허 문헌 US 6,863,923에 명시된 조성에 따라 실시예 3에서 처럼 금속 비드를 함유하지 않는 금속 알콕시드 전구체의 졸-겔 조성물 SGc1을 제조하였다.
상기 조성물 SGc1을 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
비교 실시예 4
하기 표 13에 명시된 조성 및 특허 문헌 FR 2973390의 지시사항에 따라 스테인레스 스틸 비드를 함유하는 금속 알콕시드 전구체의 스크린-인쇄 졸-겔 조성물 SGc2를 제조하였다.
상기 조성물 SGc2를 실시예 1에서 수득한 졸-겔 코팅에 스크린-인쇄 단층으로 도포하여 졸-겔 코팅을 형성하였다.
전체를 200℃ 내지 300℃의 온도에서 소부하였다.
<표 13>
Figure pct00014
스크린-인쇄 SGc2 조성물을 위한 개질된 졸-겔 조성물은 다음과 같이 얻었다:
- SG1 졸-겔 조성물과 마찬가지로, 금속 알콕시드 전구체의 초기 졸-겔 조성물을 상기에서 규정된 바와 같이 제조하였다.
- 이어서 상기 금속 알콕시드를 물 및 산 또는 염기 (바람직하게는 수산화나트륨, 칼륨 알칼리 및 알칼리 토금속)의 존재 하에 반응기에서 가수분해시킨 후 축합 반응시켜 알콜을 수득하였다.
- 가수분해-축합 반응 동안 과립이 형성된 경우 (예를 들어, 금속 알콕시드 전구체의 가수분해-축합 반응 동안 계내에서 덩어리가 형성된 경우, 특히 알칼리성 조건 하에 반응이 이행된 경우), 생성된 졸-겔 조성물을 여과하는 것이 필요할 수 있다.
- 가수분해-축합 반응을 통해 생성된 알콜을 졸-겔 조성물에서 증발/증류 (진공 배기에 의해)해 낸 다음 글리콜 또는 테르펜 유도체 (테르피네올)로 교체하여 개질된 졸-겔 조성물을 형성하였다.
이어서, 개질된 졸-겔 조성물을 점도를 증가시키고 스크린-인쇄 도포를 용이하기 위해 셀룰로스 (다우 에토셀 STD 20®)와 혼합하였다. 0.5 내지 5 Pa·s (5 내지 50 푸아즈) 범위의 점도를 목표로 하였다. 기타 결합제, 예컨대 CMC-유형 유기 결합제 또는 크산탄 검을 첨가하여 목적하는 스크린-인쇄 페이스트의 레올로지를 개질시킬 수 있다.
최종 단계에서, 금속 충전제 (호가나스 316 HIC 15 ㎛)를 분산에 의해 첨가하여 SGc2 조성물을 생성하였다.
수행된 시험 결과
실시예 2, 3, 및 5 내지 10 및 비교 실시예 1 내지 4에서 제조된 코팅 지지체를 상기 기재된 바와 같이 난연성, 접착력, 마모, 유리 쿡탑 스크래칭 및 광택에 대해 시험하였다. 이들 다양한 시험 결과를 하기 표 14에 요약하였다.
<표 14 (결과)>
Figure pct00015
표 14의 결과는, 본 발명에 따른 하이브리드 졸-겔 코팅 (실시예 2, 3, 및 5 내지 10)이 스크린-인쇄에 의해 도포될 수 있고, 전반적으로 아래에 놓인 졸-겔 코팅에 대해 허용가능한 접착력을 갖는다는 것을 보여준다. 그것들의 난연성 특성은 동일하게 우수하다. 그러나, 금속 알콕시드 전구체로 이루어진 통상적인 졸-겔 (비교 실시예 3 및 4)과 달리, 그것들은 마모에 내성이어서, 심지어 금속 비드를 첨가하지 않고도 유리-세라믹 쿡탑 상에서 사용될 수 있다 (실시예 2 및 7 참조).
실시예 2와 비교 실시예 1 (단순 실리콘 수지) 및 실시예 7과 비교 실시예 2 (실리콘 폴리에스테르 수지)의 비교로부터, 하이브리드 코팅 조성물에 실란을 첨가하면 마모에 대한 내성이 개선됨이 입증된다.
실시예 2 및 3 (단순 실리콘 수지와 실란)과 실시예 7 및 8 (실리콘 폴리에스테르 수지와 실란)의 비교로부터, 이미 실란을 함유하는 하이브리드 졸-겔 코팅 조성물에 강화 비드를 첨가하면 마모에 대한 내성이 추가로 개선됨이 입증된다.
실시예 2 (단순 실리콘 수지)와 실시예 7 (실리콘 폴리에스테르 수지)의 비교로부터, 단순 실리콘 수지를 실리콘 폴리에스테르 수지로 교체하면 스크린-인쇄 적합성이 추가로 개선됨이 입증된다.

Claims (15)

  1. 2개의 대향 표면(21, 22)을 갖는 지지체(2)를 포함하며, 상기 대향 표면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 금속 폴리알콕실레이트 매트릭스를 포함하는 졸-겔 물질의 연속 필름 형태의 적어도 하나의 졸-겔 층(31)을 포함하는 졸-겔 코팅이 제공된 물품(1)이며, 상기 물품(1)은 상기 졸-겔 코팅을 완전히 또는 부분적으로 덮는 적어도 하나의 제1 스크린-인쇄 하이브리드 졸-겔 층(32)을 포함하는 하이브리드 졸-겔 코팅(3)을 추가로 포함하고, 상기 제1 하이브리드 졸-겔 층(32)은 적어도 하나의 실리콘 수지 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 제1 하이브리드 졸-겔 조성물로부터 형성된 매트릭스를 포함하는 하이브리드 졸-겔 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 물품(1).
  2. 제1항에 있어서, 실리콘 수지가 제1 하이브리드 졸-겔 조성물의 총 중량의 40 내지 70 중량%를 차지하는 것인 물품(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리콘 수지가 실리콘 폴리에스테르 수지인 물품(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 하이브리드 졸-겔 층(32)이, 적어도 하나의 실리콘 수지 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 제2 하이브리드 졸-겔 조성물로부터 형성된 매트릭스를 포함하는 하이브리드 졸-겔 물질로 이루어진 제2 스크린-인쇄 불연속 하이브리드 졸-겔 층(33)에 의해 부분적으로 덮힌 것인 물품(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 하이브리드 졸-겔 층(32, 33)을 형성하는 하이브리드 졸-겔 물질이 적어도 하나의 안료 충전제 및/또는 적어도 하나의 강화 충전제를 추가로 포함하는 것인 물품(1).
  6. 제5항에 있어서, 강화 충전제가 금속 비드(41, 411, 42, 421)를 포함하고, 그의 일부(411, 421)는 상기 하이브리드 졸-겔 코팅(3)으로부터 돌출되고, 돌출된 비드는 상기 하이브리드 졸-겔 코팅의 표면에 걸쳐 균일하게 분포된 것인 물품(1).
  7. 제6항에 있어서, 상기 하이브리드 졸-겔 코팅(3)으로부터 돌출된 금속 비드(41, 411, 42, 421)의 표면 밀도가 50 내지 300 충전제/mm2인 물품(1).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 각각의 하이브리드 졸-겔 층(32, 33) 중의 금속 비드(41, 411, 42, 421)의 양이 상기 층(32, 33)의 중량의 0.01 내지 5 중량% 범위인 물품(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 조리 기구(1)를 형성하는 물품(1)이며, 졸-겔 코팅 및 하이브리드 졸-겔 코팅이 제공된 물품(1)의 지지체(2)의 표면(22)은 열원과 접촉하도록 의도된 지지체(2)의 외부 표면이고, 표면(22)에 대향하는 지지체(2)의 표면(21)은 식품을 수용하도록 고안된 지지체(2)의 내부 표면(21)인 물품(1).
  10. a) 적어도 2개의 대향 표면(21, 22)을 갖는 지지체(2)를 제공하는 단계;
    b) b1) 적어도 하나의 금속 알콕시드-유형 졸-겔 전구체를 포함하는 수성 졸-겔 조성물을 제조하는 단계, b2) 상기 졸-겔 전구체를 물 및 산 또는 염기 촉매의 존재 하에 가수분해시키는 단계, 및 마지막으로 b3) 축합 반응에 의해 알콜을 형성시켜 졸-겔 조성물을 생성하는 단계를 포함하는, 졸-겔 조성물을 제조하는 단계;
    c) c1) 용매 매질 중에 적어도 하나의 실리콘 수지 및 적어도 하나의 실란 및/또는 적어도 하나의 금속 알콕시드를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계, 및 c2) 축합 반응에 의해 하이브리드 졸-겔 조성물을 생성하는 단계를 포함하는, 하이브리드 졸-겔 조성물을 제조하는 단계;
    d) 지지체(2)의 표면(21, 22) 중 적어도 하나 상에, 단계 b)로부터 생성된 졸-겔 조성물의 적어도 하나의 층을 도포하여 연속 필름 형태의 적어도 하나의 졸-겔 층을 포함하는 졸-겔 코팅을 형성하는 단계;
    e) 상기 코팅 상에, 단계 c)로부터 생성된 하이브리드 졸-겔 조성물의 적어도 하나의 층(32, 33)을 부분 또는 연속 스크린-인쇄하여 제1 하이브리드 스크린-인쇄 졸-겔 층을 형성하는 단계; 이어서
    f) 전체를 150℃ 내지 350℃의 온도에서 소부하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 물품의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 실란 및/또는 금속 알콕시드가 사전-가수분해되는 것인 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 하이브리드 졸-겔 조성물의 용매 매질이, 희석제로서 사용되는 적어도 하나의 경질 유기 용매 및 습윤제로서 사용되는 적어도 하나의 중질 유기 용매를 포함하는 것인 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c) 직후에, 하이브리드 졸-겔 조성물의 점도를 0.2 Pa·s 내지 5 Pa·s 범위의 값으로 조절하는 단계 c')를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 하이브리드 졸-겔 조성물의 점도를 조절하는 단계 c')를 개질 또는 비개질된 셀룰로스의 첨가에 의해 수행하는 것인 방법.
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c) 직후에, 하이브리드 졸-겔 조성물에 적어도 하나의 안료 충전제 및/또는 적어도 하나의 강화 충전제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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