KR20170114747A - 전도성 구리 분말을 포함하는 구리 분말 코팅제 및 그 제조 방법 - Google Patents

전도성 구리 분말을 포함하는 구리 분말 코팅제 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 구리 분말과 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더 중 선택된 1종의 바인더를 포함하는 구리 분말 코팅제를 제공한다. 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더는 증점제, 소포제 및 습윤분산제를 포함한다. 본 발명의 구리 분말 코팅제는 폴리우레탄 수지 또는 아크릴 수지 2~10 중량부, 증점제 1~5 중량부, 소포제 0.1~1 중량부, 습윤분산제 1~5 중량부 및 구리 분말 1~5 중량부를 포함한다. 구리 분말 코팅제의 제조방법은 구리산염을 산화 및 환원 반응을 동시에 진행하여 짧은 시간에 구리 분말을 단분산으로 포집하여 전도성 구리 분말을 얻는 단계; 상기 전도성 구리 분말을 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더에서 선택된 1종의 바인더에 분산하는 단계를 포함한다.

Description

전도성 구리 분말을 포함하는 구리 분말 코팅제 및 그 제조 방법{COPPER POWDER COATING AGENTS COMPRISING CONDUCTIVE COPPER POWDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 전도성 구리 분말을 포함하는 구리 분말 코팅제 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 항균성, 소취, 정전기 제거 기능성을 갖는 전도성 구리 분말과 바인더를 포함하는 기능성 구리 분말 코팅제에 관한 것이다.
일반적으로 전도성 소재로는 카본, 그라파이트, 구리, 아연, 니켈, 알루미늄, 금, 은 등을 사용하고 있고, 이들은 정전기 제거 기능으로 다양한 산업분야에서 이용도가 증가하는 추세이다.
또한, 최근 전자 부품의 소형화 및 고밀도화 추세에 따라 전도성 소재 금속 분말의 이용도 증가하여, 전자기파, 정전기 제거 기능을 갖는 전도성 소재 금속을 선택하여 미세분말 사이즈로 만드는 기술도 다양하게 발전하고 있는 실정이다. 통상적으로, 전도성 소재 금속은 가스 분무법, 증발 응축법, 열 분해법, 습식 환원법, 졸겔법, 전기분해법 등을 이용하여 금속 분말을 제조하고 있다.
전도성 소재 중에서, 은(Ag)은 전도성이 매우 우수하며 선호도가 매우 높으나 가격이 매우 높아 경제성이 떨어지는 물질로 알려지고 있고, 또한 나노 사이즈로 사용할 때 흑화 현상과 반도체로 변하는 단점 또한 가지고 있다. 그리고 카본, 그라파이트는 전도성과 가격은 좋으나 항균성이 떨어져 또한 단점이기도 하다.
전도성 소재 중에서 구리는 페이스트용, 코팅, 증착, 인쇄, 마스터배치, 스파터링, 컴파운드 등의 방법으로 전도성을 요구하는 마이크로 사이즈의 미세 분말로 사용한다.
그러나, 일반적으로 금속의 나노입자는 용적에 비하여 그 표면이 대단히 크므로 나노 입자의 표면 화학은 매우 미묘하다. 다시 말해서 금속의 나노 물질은 입자의 크기와 모양이 각각 다르므로 이를 제어하기가 어렵다.
또한, 종래의 기술에 의하여 제조된 구리 나노 분말은 상온에서 구리 금속이 갖고 있는 분산성, 전도성, 항균성 등의 특성을 발현하지 못하는 경우가 많다.
한편, 기능성 코팅제는 통상적으로 전도성 물질과 바인더로 이루어지는데, 바인더는 전기 저항이 높은 절연체 물질이고 전기 저항이 높아서 정전기 제거 기능을 확보하는데 어려움이 많다. 또한 기능성 코팅제는 코팅 후 마찰내구성, 내약품성 점착성 등이 떨어져 수명이 짧다. 기능성 코팅제에서 항균, 소취 기능을 바인더와 혼합하여 코팅제로 사용할 때, 바인더의 활성도를 저해시킨다는 문제점 또한 있다.
여기서, 정전기는 비전도체의 마찰에 의해 발생하는 현상으로서 인체에 강한 자극을 주고 산업 설비, 정밀 부품, 전자기기의 파손, 오작동으로 인한 안전사고가 발생하기도 한다.
이상과 같이 종래기술의 기능성 코팅제는 전도성과 항균성, 소취 기능을 동시에 사용할 수 없고 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 우수한 전도성, 항균성 및 소취 기능을 갖는 기능성 구리 분말 코팅제 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 구리 분말 코팅제는 전도성 구리 분말과 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더 중 선택된 1종의 바인더를 포함한다.
상기 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더는 증점제, 소포제 및 습윤분산제를 포함한다.
상기 구리 분말 코팅제는 바인더 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 또는 아크릴 수지 2~10 중량부, 증점제 1~5 중량부, 소포제 0.1~1 중량부, 습윤분산제 1~5 중량부 및 구리 분말 1~5 중량부를 포함한다.
또한, 본 발명의 전도성 구리 분말 코팅제의 제조 방법은,
구리산염을 산화 및 환원 반응을 동시에 진행하여 짧은 시간에 구리 분말을 단분산으로 포집하여 전도성 구리 분말을 얻는 단계; 및
상기 전도성 구리 분말을 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더에서 선택된 1종의 바인더에 혼합 분산하는 단계를 포함한다.
상기 전도성 구리 분말을 얻는 단계는 또한,
1) 구리산염 수용액 상의 산화, 환원 이온 상태를 설파믹산(Sulfamic Acid)을 pH 조정액으로서 이용하여 구리 금속이온의 반응성을 갖게 하는 단계;
2) 차인산 나트륨(Sodium hypopHospHite) 및 수소화 붕소 나트륨(Sodium borohydride)을 이용하여 구리 금속이온에 전자를 주어서 금속으로 환원시키는 환원 반응이 일어나게 하는 단계;
3) 구리 금속이온 상태에서 단분산 나노 크기 미립자를 만들기 위하여, 에틸렌디아민 테트라 아세트산(EDTA)로 이온의 세기, 입자의 전하를 조절하는 단계와 강한 양성을 지닌 염화팔라듐(Palladium chloride)을 촉매로 하여 수율을 향상시키는 단계;
4) 구리 나노 분말에 마그네슘(Magnesium)과 글리옥실산(Glyoxylic Acid)을 투입하여 활성상태에서 비활성 상태로 전환하여 산화물이 침착되는 것을 방지하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제는 공기 중에서의 산화 안정성과 코팅제의 바인더의 접착, 높은 열경화 온도에 안정성이 있고, 코팅제의 접착, 마찰 견뢰도에도 안정하고, 또한 정전기 제거 기능을 보유함과 동시에 항균, 소취 기능을 안정적으로 확보 가능하다.
본 발명의 구리 분말 코팅제는 기존의 정전기 제거 및 항균 코팅제보다 월등한 경제성과 효과를 기대할 수 있으며 산업 전반에 응용이 가능하고, 청결과 위생에 대한 천연 물질로서 널리 사용할 수 있는 시장을 개척할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 구체적으로 설명한다.
다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며 본 발명의 범위는 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 해당 분야의 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 안전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
a) 전도성 구리 분말의 제조:
상온 22~25℃에서 황산구리(CuSO4) 50g을 증류수 200g에 용해하여 황산구리 수용액을 얻는다.
반응조에 황산구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산 나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화 붕소 나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5 cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃ 오븐에서 건조 후 구리 분말을 얻는다.
상기 구리산염 수용액은 질산구리(Cu(NO3)2) 황산구리(CuSO4) 및 염화구리(CuCl)로부터 선택된 1종 이상의 염을 사용할 수 있다.
상기 반응조에서의 구리 분말의 반응 단계를 보다 구체적으로 설명하면,
1) 구리산염 수용액 상의 산화, 환원 이온 상태를 설파믹산(Sulfamic Acid)을 pH 조정액으로서 이용하여 구리 금속이온의 반응성을 갖게 하는 단계;
2) 차인산 나트륨(Sodium hypopHospHite) 및 수소화 붕소 나트륨(Sodium borohydride)을 이용하여 구리 금속이온에 전자를 주어서 금속으로 환원시키는 환원 반응이 일어나게 하는 단계;
3) 구리 금속이온 상태에서 단분산 나노크기 미립자를 만들기 위하여, 에틸렌디아민 테트라 아세트산(EDTA)으로 이온의 세기, 입자의 전하를 조절하는 단계와 강한 양성을 지닌 염화팔라듐(Palladium chloride)을 촉매로 하여 수율을 향상시키는 단계; 및
4) 구리 나노 분말에 마그네슘(Magnesium)과 글리옥실아시드(Glyoxylic Acid)를 투입하여 활성상태에서 비활성 상태로 전환하여 산화물이 침착되는 것을 방지하는 단계를 포함한다.
이후 석출된 구리 분말을 세척, 건조하여 평균 입경이 0.5~3 ㎛ 이며 구상인 구리 분말을 얻을 수 있다.
본 발명에서, 반응은 70℃에서 이루어지고, 예를 들어 황산구리 입자는 고르게 단분산으로 응집력을 갖게 된다. 또한, 황산구리 입자의 핵 생성과 입자의 성상은 반응물의 농도와 pH 및 온도에 따라 달라진다. 농도는 혼합 비율을 말하는 것이며, 높은 농도보다 낮은 비율이 안정하다.
본 발명의 제조방법의 단계 1)에서는 반응성을 갖게 하여 반응시간을 길게 유지하는 pH 조정액으로 수소이온지수(pH)를 3~4로 조절하는 것이 바람직하다.
단계 2)는 구리 금속이온은 표면적의 증대에 따른 표면에너지 활성으로 인하여 산소의 흡착력이 강하므로, 구리 금속이온에 전자를 주어서 환원 반응성을 이루는 단계이다. 본 발명에서는 차인산 나트륨(Sodium hypopHospHite) 또는 수소화 붕소 나트륨(Sodium borohydride) 대신에 하이드로퀴논(hydroquinone), 히드라진(hydrazine) 또는 포르말린(formalin)을 사용할 수도 있다.
단계 3)에서, 구리 금속이온 상태에서 단분산, 나노크기, 미립자를 만들기 위하여, 이온의 세기, 입자의 전하를 조절하여 서브 미크론 사이즈의 고농도로 포집하여 수득율을 높이는데 강한 양성을 지닌 촉매를 선택할 수 있다.
단계 4)는 구리 분말을 활성상태에서 비활성상태로 전환하여 산화물이 침착되는 것을 방지하는 단계이다.
수세공정이 많을수록 폐수 배출량이 증가함으로 에너지 절약 측면에서 산화물 제거는 필수이다.
본 발명의 구리 분말은 구리산염 수용액 화학 침전법으로 산화, 환원 반응을 동시에 진행하여 짧은 시간에 구리 분말을 수득하여 0.5~3 ㎛ 정도의 평균 입도를 갖고, 구상인 구리 분말을 제조하여 이어서 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 중 1종 이상에 혼합 분산하여 구리 분말 코팅제를 제조할 수 있다.
b) 전도성 구리 분말 코팅제의 제조:
상기 전도성 구리 분말과 폴리우레탄 수지 바인더와 아크릴수지 바인더에서 선택한 1종의 바인더를 1~2시간 교반하면서 혼합하여 전도성 구리 분말 코팅제를 제조한다.
본 발명의 전도성 구리 분말 코팅제는 바인더 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지(고형분 10~50%, 점도 100~1,000 CPS(20℃)) 2~10 중량부, 증점제 1~5 중량부, 소포제 0.1~1 중량부, 습윤분산제 1~5 중량부 및 구리 분말 1~5 중량부를 포함하여 구성된다.
상기 바인더는 폴리우레탄 수지(수성, 유성 타입)으로 선택할 수 있다. 유성 타입은 정교하고 속건성이 빠른 대상, 도막층이 얇은 형태가 좋다. 수성 타입은 표면적이 넓고 도막층이 두꺼운 형태가 좋다.
상기 증점제는 구리 분말이 비중이 높으므로 침강 속도가 빨라서 적당한 비율로 사용하면 작업성이 좋다. 또한 기능성 코팅제의 점도는 코팅제의 두께, 도포 속도로 조절할 수 있다.
상기 소포제는 점도가 낮은 경우에는 기포 발생이 적지만 점도가 높은 혼합 물질로 교반할 때 기포 발생이 많이 발생하여 코팅 후 표면상태가 고르지 못하여 적당한 비율로 사용하면 좋다.
상기 습윤분산제는 기계적으로 미립화 시키는 과정이며 혼합물이 잘 희석되게 한다. 이또한 적당한 비율로 사용하면 좋다.
본 발명의 전도성 구리 분말 코팅제는 탑 코팅, 스프레이, 롤러 프린팅 등의 코팅 방법에 의해 금속, 세라믹 플라스틱, 종이, 섬유 원단 등의 항균 정전기 제거 기능으로 적용된다.
본 발명의 구리 분말 코팅제의 전도성 구리 분말 함량은 1~5 중량부가 바람직하다. 구리 분말 함량이 1 중량부 미만이면 항균, 소취성이 떨어지고, 5 중량부 이상이면 코팅 접착력과 경제성이 떨어진다.
본 발명의 구리 분말 코팅제의 정전기 제거 기능은 1~5 중량부 경우는 109~1011Ωcm 이하의 전기 비저항으로 제전성을 확보할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이하 본 발명에 따른 항균, 소취 및 정전기 제거 성능을 가지는 기능성 구리 분말 코팅제에 대한 바람직한 실시예와 비교예를 설명한다.
실시예 1
상온 22~25℃에서 황산구리(CuSO4) 500g을 증류수 200g에 용해하여 황산구리 수용액을 얻는다. 반응조에 황산구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합하여 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 폴리우레탄 수지 10 중량부, 증점제 5 중량부, 소포제 1 중량부와 습윤분산제 5 중량부를 투입 후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 5 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
여기서, 증점제, 소포제 및 습윤분산제는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업라면 누구나 용이하게 알 수 있는 것으로, 본 발명에서는 예를 들어 증점제로서 BYK7420ES, 습윤분산제로서 BYK180 그리고 소포제로서 BYK019 실리콘 비이온을 사용할 수 있고, 이들 제품은 버드켐(BIRDCHEM) 사로부터 상업적으로 구입 가능하다.
실시예 2
상온 22~25℃에서 염화구리(CuCl) 500g을 증류수 200g에 용해하여 염화구리 수용액을 얻는다. 반응조에 염화구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합하여 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 폴리우레탄 수지 8 중량부, 증점제 4 중량부, 소포제 0.1 중량부와 습윤분산제 4 중량부를 투입 후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 1 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
실시예 3
상온 22~25℃에서 질산구리(Cu(NO3)2) 500g을 증류수 200g에 용해하여 질산구리 수용액을 얻는다. 반응조에 질산구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합하여 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 폴리우레탄 수지 6 중량부, 증점제 3 중량부, 소포제 0.2 중량부와 습윤분산제 3 중량부를 투입 후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 1 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
실시예 4
상온 22~25℃에서 황산구리(CuSO4) 500g을 증류수 200g에 용해하여 황산구리 수용액을 얻는다. 반응조에 황산구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 아크릴 수지 바인더를 혼합하여 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 아크릴 수지 10 중량부, 증점제 5 중량부, 소포제 1 중량부와 습윤분산제 5 중량부를 투입 후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 5 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
실시예 5
상온 22~25℃에서 염화구리(CuCl) 500g을 증류수 200g에 용해하여 염화구리 수용액을 얻는다. 반응조에 염화구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 아크릴 수지 바인더를 혼합하여 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 아크릴 수지 8 중량부, 증점제 4 중량부, 소포제 0.1 중량부와 습윤분산제 4 중량부를 투입 후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 1 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
실시예 6
상온 22~25℃에서 질산구리(Cu(NO3)2) 500g을 증류수 200g에 용해하여 질산구리 수용액을 얻는다. 반응조에 질산구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 아크릴 수지 바인더를 혼합하여 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 아크릴 수지 6 중량부, 증점제 3 중량부, 소포제 0.2 중량부와 습윤분산제 3 중량부를 투입 후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 4 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
상기한 실시예 1 내지 6의 본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제의 항균, 소취 및 정전기 제거 기능평가를 하였다. 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
항균( % ) 소취 ( % ) 마찰대전압 (V)
실시예 1 99.9 99 20
실시예 2 99.1 80 750
실시예 3 99.9 90 350
실시예 4 99.9 99 21
실시예 5 99.2 80 780
실시예 6 99.9 90 360
비교예 1
상온 22~25℃에서 질산구리(Cu(NO3)2) 500g을 증류수 200g에 용해하여 질산구리 수용액을 얻는다. 반응조에 질산구리 50g 결정분말 수용액을 넣고, 설파믹산(Sulfamic Acid) 2g, 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 25g, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 0.3g, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA) 1g, 염화팔라듐(Palladium chloride) 5 cc, 마그네슘(Magnesium) 1g, 글리옥실산(Glyoxylic Acid) 0.5g 을 투입한다.
상기 반응조의 온도를 70℃까지 승온 후 온도를 유지하고 200 RPM으로 교반하면서 100분간의 반응 시간을 갖는다. 다음 20분에 걸쳐서 최대한 천천히 냉각하고 pH 7까지 수세한 다음 원심탈수 후 150℃에서 오븐 건조 후 구리 분말을 얻는다.
다음, 상기 제조방법에 의하여 얻어진 구리 분말에 아크릴 수지 바인더를 혼합하여 구리 분말 코팅제를 제조한다. 여기서, 아크릴 수지 10 중량부, 증점제 2 중량부, 소포제 0.1 중량부와 습윤분산제 3 중량부를 투입후 30분 동안 200 RPM으로 분산하고, 이후 구리 분말 0.5 중량부를 투입 후 30분간 교반 분산하여 기능성 코팅제를 제조한다.
상기 비교예 1의 구리 분말 코팅제의 항균, 소취, 정전기 제거 기능평가를 하였다. 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
항균( % ) 소취 ( % ) 마찰대전압 (V)
비교예 1 35 28 5200
본 발명의 실시예 1 내지 6의 방법으로 얻어진 기능성 구리 분말 코팅제의 항균, 소취, 정전기 제거 기능 결과에서는 구리염에 따라 크게 다르지 않게 나타났다. 이에 대하여 상기 표 2에서 나타내는 구리 분말을 0.5 중량부 소량 함유하는 구리 분말 코팅제는 정전기 제거 기능이 현저히 떨어짐이 보여지고, 항균, 소취 기능성도 크게 감소하였다.
본 발명의 기능성 구리 분말 코팅제는 표 1에서 나타내고 있는 바와 같이 항균, 소취, 정전기 제거 기능을 보유하여, 플라스틱, 종이, 세라믹, 섬유 원단 등에 적용하여 산업 전반에 사용 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 전도성 구리 분말과 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더 중 선택된 1종의 바인더를 포함하는 구리 분말 코팅제.
  2. 제1항에 있어서, 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더는 증점제, 소포제 및 습윤분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 분말 코팅제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구리 분말 코팅제는 바인더 100 중량부에 대하여 폴리우레탄 수지 또는 아크릴 수지 2~10 중량부, 증점제 1~5 중량부, 소포제 0.1~1 중량부, 습윤분산제 1~5 중량부 및 구리 분말 1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 분말 코팅제.
  4. 구리산염을 산화 및 환원 반응을 동시에 진행하여 짧은 시간에 구리 분말을 단분산으로 포집하여 전도성 구리 분말을 얻는 단계;
    상기 전도성 구리 분말을 폴리우레탄 수지 바인더 또는 아크릴 수지 바인더에서 선택된 1종의 바인더에 분산하는 단계를 포함하는,
    전도성 구리 분말 코팅제의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전도성 구리 분말을 얻는 단계가
    1) 구리산염 수용액 상의 산화, 환원 이온 상태를 설파믹산(Sulfamic Acid)을 pH 조정액으로서 이용하여 구리 금속이온의 반응성을 갖게 하는 단계;
    2) 차인산나트륨(Sodium hypopHospHite) 및 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride)을 이용하여 구리 금속이온에 전자를 주어서 금속으로 환원시키는 환원 반응이 일어나게 하는 단계;
    3) 구리 금속이온 상태에서 단분산 나노 크기 미립자를 만들기 위하여, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(EDTA)로 이온의 세기, 입자의 전하를 조절하는 단계와 강한 양성을 지닌 염화팔라듐(Palladium chloride)을 촉매로 하여 수율을 향상시키는 단계;
    4) 구리 나노 분말에 마그네슘(Magnesium)과 글리옥실산(Glyoxylic Acid)을 투입하여 활성상태에서 비활성 상태로 전환하여 산화물이 침착되는 것을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 구리 분말 코팅제의 제조 방법.
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