KR20180011120A - 강화 세라믹 코팅 - Google Patents

강화 세라믹 코팅

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KR20180011120A
KR20180011120A KR1020177034321A KR20177034321A KR20180011120A KR 20180011120 A KR20180011120 A KR 20180011120A KR 1020177034321 A KR1020177034321 A KR 1020177034321A KR 20177034321 A KR20177034321 A KR 20177034321A KR 20180011120 A KR20180011120 A KR 20180011120A
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Abstract

본 발명은 비점착 세라믹 코팅 조성물 (CCC) 및 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 %~2 중량 % 다이아몬드 첨가제 를fmf 포함하는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물에 관한 것이다. 또한, 강화 세라믹 코팅 (ECC)으로 가공품을 코팅하는 방법 및 본 발명의 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 사용하여 제조된 강화 세라믹 코팅 (ECC)를 함유하는 건조 필름 코팅으로 제공되는 가공품에 관한 것이다. 강화 세라믹 코팅 (ECC)로 코팅된 가공품은 내구성 좋은 비점착성, 스크래치 내성 및 내마모성의 결합된 장점을 갖는다.

Description

강화 세라믹 코팅
본 발명은 경도, 내마모성 및 스크래치 내성이 개선됨과 더불어, 내구성 있고 오래 지속되는 비점착성을 제공하는, 가공품을 위한 강화 세라믹 코팅 및 강화 세라믹 코팅 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 강화 세라믹 코팅으로 코팅된 가공품(artefact)에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은, 예를 들어, 취사도구(cookware) 품목과 같은 가공품을 코팅하기 위한 강화 세라믹 코팅의 용도에 관한 것이다.
비점착 코팅은, 예를 들어, 냄비, 팬 및 조리 기구(cooking utensils)와 같은 취사도구 뿐만 아니라, 다양한 형태의 히터 (예: 화목 스토브, 난방 보일러, 적외선 히터 등), 팬, 냉장고, 철재, 건축 자재, 건강 보조제, 퍼스털 케어 제품, 즉, 헤어 스트레이트너, 컬링 집게 및 공업 제품 등 많은 응용 분야를 갖는다. 이 분야에 있어서의 과제는, 취사도구에 사용되는 코팅이 비점착 기능이 저하되지 않고 유지되면서, 표면 마모 및 스크래치와 조리 온도에 대한 노출되는 것을 견딜 필요가 있어야 한다는 것이다. 실제로, 열과 열 충격 손상은 시간이 지남에 따라 비점착 효과의 손실, 예를 들어, 코팅 표면의 구조적인 온전함을 손실시킨다. 이러한 맥락에서, 소비자 설문 조사 "HomeWorld Forecast 2014"에서는 응답자의 약 53 %가 다음에 취사도구를 구매함에 있어서 세라믹 비점착 취사도구를 구입할 것이라고 응답했다. 소비자의 거의 절반은 비점착성 표면이 시간이 지남에 따라 음식물이 튀지 않도록(비점착) 하는 특성을 유지하는 것이 가장 중요하다고 응답했다.
EP2728040에는 콜로이드성 실리카, 메틸트리에톡시실란, 탈염수, 이소프로판올, 비반응성 실리콘 오일, 안료 및 다이아몬드 분말을 포함하는 세라믹 코팅 조성물을 함유하는 다이아몬드가 개시되어 있다. 경화된 코팅은 개선된 스크래치 내성 및 열전도 특성을 갖지만, EP2728040에는 비점착 특성의 내구성에 대해서는 언급하지 않고 있다. 사실 졸 겔에 실리콘 오일을 첨가하는 것은 비점착 특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 이점은 일시적이고, 초기의 우수한 비점착성은 빠르게 없어지게 된다.
고온에서 개선된 안정성을 갖기 위한 세라믹 비점착 코팅이 당분야에 공지되어 있지만, 예를 들어, 임의의 가공품에 사용하기 위한, 특히 취사도구 품목에 비점착 코팅을 위한 비점착 성능의 내구성이 개선된 추가적이고/이거나 개선된 코팅이 당분야에 요구되고 있다.
본 발명의 코팅 조성물 및 코팅제는 당분야의 문제점을 극복하는 것을 목적으로 한다.
광범위한 실험 제제 및 테스트를 통해, 본 발명자들은 선행 기술의 문제점들 중 적어도 일부를 극복하여, 특히 내구성이 있고 사용 저항성 있는(use-resistant) 비점착 효과를 갖는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 완성하였다.
제 1 측면으로서, 본 발명은 가공품에 도포하는 경우 강화 세라믹 코팅, ECC를 형성하는 강화 세라믹 코팅 조성물 또는 ECC 조성물에 관한 것으로:
- 비점착 세라믹 코팅 조성물, CCC, 즉, 비점착 특성을 갖는 세라믹 코팅을 형성하는 세라믹 코팅 조성물; 및
- 강화 세라믹 코팅 ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 % 내지 2 중량 %의 다이아몬드 첨가제를 포함하고,
여기에서, 상기 ECC는 적어도 17 사이클의 비점착 내구성을 가지며, 코팅의 비점착 내구성은 코팅의 비점착 등급을 5에서 1로 감소 시키는데 필요한 사이클의 수를 결정하여 측정되고, 비점착 등급은 각 사이클 전후에 취사도구 제조자 협회 표준(Cookware Manufacturers Association Standard)에 따라 프라이드 에그 테스트(Fried Egg Test)를 수행하여 결정되며, 각 사이클은 순서대로 ENV12875-1:1998 표준 식기 세척기(Diswasher) 테스트, 1차 온도 처리 (10분간 260℃), 급냉(quenching) 및 2차 온도 처리 (10분간 260℃)를 포함한다.
다른 관점에서, 본 발명은 가공품에 도포하는 경우 강화 세라믹 코팅, ECC를 형성하는 강화 세라믹 코팅 조성물 또는 ECC 조성물에 관한 것으로:
- 비점착 세라믹 코팅 조성물 또는 CCC; 및
- ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 % 내지 2 중량 %의 다이아몬드 첨가제, DA를 포함하고,
여기에서, 상기 강화 세라믹 코팅의 비점착 특성의 내구성은 다이아몬드가 없는 CCC로부터의 세라믹 코팅의 비점착 특성의 내구성보다 적어도 20% 더 길고, 코팅의 비점착 특성의 내구성은 본원에서 추가로 정의된 바와 같이 측정될 수 있다.
특정 구체예로서, 비점착 CCC는 실리카 또는 지르코니아를 포함할 수 있다. 비점착 CCC는 ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 90 중량 %를 초과하여 존재할 수 있다. DA는 다이아몬드 입자 : 운모 입자의 중량비가 1:0 내지 1:3, 바람직하게는 1:2 내지 3 인 다이아몬드 입자 및 운모 입자를 포함할 수 있다. 비점착 CCC는 비점착 무기 세라믹 코팅 조성물, 비점착 하이브리드 세라믹 코팅 조성물, 또는 비점착 졸-겔 세라믹 코팅 조성물을 포함할 수 있다.
특정 구체예로서, 비점착 CCC는:
비점착 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로,
(a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %;
(b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %;
(c) 기능성 필러 0∼19 중량 %, 바람직하게는 3∼19 중량 %;
(d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %;
를 포함하는 졸-겔 조성물이다.
본원에서 고찰되는 것으로서, DA의 첨가시 최적 또는 최대의 비점착 내구성을 갖는 ECC를 생성하는 특히 바람직한 비점착 CCC는:
졸-겔 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로,
(a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %;
(b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %;
(c) 기능성 필러 3∼19 중량 %, 보다 바람직하게는 3∼15 중량 %;
(d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %; 및
(e) 색소를 생성하는 안료 0∼25 중량 %;
를 포함하는 졸-겔 조성물이다.
바람직한 구체예로서, 원적외선 및 음이온을 방출하는 상기 세라믹 파우더는 원적외선 방출 물질 및 음이온 방출 원소를 포함한다.
제 2 측면으로서, 본 발명은 또한 가공품, 특히 취사도구 품목을 코팅하기 위해 본원에서 정의된 바와 같은 강화 세라믹 코팅, ECC, 조성물의 용도에 관한 것이다.
제 3 측면으로서, 본 발명은 또한 본원에서 정의된 바와 같은 ECC 조성물을 사용하여 제조된 ECC를 함유하는 건조 필름 코팅이 제공되는 가공품, 특히 취사도구 품목에 관한 것으로, 여기에서 상기 ECC는 본원에서 상세히 설명되는 바와 같이 적어도 17 사이클의 비점착 내구성을 갖고, 또는 다르게 말하면, 상기 강화 세라믹 코팅의 비점착 특성의 내구성은 다이아몬드가 없는 CCC로부터의 세라믹 코팅의 비점착 특성의 내구성보다 적어도 20% 더 길고, 코팅의 비점착 특성의 내구성은 본원에서 추가로 정의된 바와 같이 측정될 수 있다.
특정 구체예로서, 가공품, 특히 취사도구 품목 상의 건조 필름의 총 두께는 20∼60 ㎛이다. 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트(top coat)로서 ECC를 함유하고, 상기 건조 필름은 (영국 표준, British Standard) BS7069로 측정한 것으로 10 내지 15 N의 스크래치 내성을 가질 수 있다. 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유하고, 건조 필름은 BS7069에 따라 45 N의 힘을 사용하여 20,000 내지 90,000 사이클의 내마모성을 갖는다. 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유 할 수 있고, 건조 필름은 EN 12983-1:1999에 따라 실온 및 200℃에서 10H 이상인 연필 경도(pencil hardness)를 가질 수 있다. 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유하고, 건조 필름은 ASTM E-1461에 따라 측정된 2.4 내지 2.6 W.m-1K-1의 열 전도성을 가질 수 있다.
제 4 측면으로서, 또한 본 발명은:
A) 기판 표면을 러프닝(roughening)하는 단계,
B) 세라믹 코팅 조성물의 베이스 코트를 기판에 도포하는 단계,
C) 습식 베이스 코트 상에 본원에서 고찰되는 ECC의 탑 코트를 도포하는 단계,
D) 베이스 코트 및 탑 코트를 경화시켜 가공품의 건조 필름 코팅을 얻는 단계를 포함하는 가공품 기판 표면을 코팅하는 방법에 관한 것이다.
제 5 측면으로서, 또한 본 발명은:
- 제 1 용기에 실리카 혼합물, 기능성 필러, 원적외선 조사 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더를 포함하는 제 1 용액을 제공하는 단계;
- 제 2 용기 내에 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머를 포함하는 제 2 용액을 제공하는 단계;
- 제 1 용기 내의 제 1 용액 및 제 2 용기 내의 제 2 용액을 예비-교반하는 단계;
- 제 1 용액과 제 2 용액을 혼합하여, 본원에서 설명되는 조성물을 갖는 비점착 세라믹 코팅 조성물, CCC를 얻는 단계;
- 비점착 CCC를 교반하는 단계;
- 비점착 CCC를 숙성하는 단계;
- 다이아몬드 첨가제, DA를 비점착 CCC에 첨가하여 0.2 중량 %∼2 중량 % DA를 함유하는 강화 세라믹 코팅, ECC, 조성물을 얻는 단계;
- ECC를 여과하는 단계;
- 베이스 코팅 또는 추가 코팅, 바람직하게는 탑 코팅으로서 가공품 상에 ECC를 도포하는 단계; 및
- ECC를 경화시켜, ECC를 함유하는 필름으로 코팅된 가공품을 얻는 단계를 포함하는 강화 세라믹 코팅, ECC로 코팅된 가공품을 얻는 방법에 관한 것이다.
다른 측면으로서, 본 발명은 ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 % 내지 2 중량 %의 다이아몬드 첨가제를 세라믹 코팅 조성물(CCC)에 첨가하여, ECC 조성물을 얻는 것을 포함하는 세라믹 코팅의 비점착 내구성을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 특정 구체예로서, 상기 세라믹 코팅 조성물(CCC)은, CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로, (a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %; (b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %; (c) 기능성 필러 0∼19 중량 %, 바람직하게는 3∼19 중량 %; 및 (d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %를 포함하는 졸-겔 CCC이다.
특정 구체예로서, 상기 다이아몬드 첨가제는, 다이아몬드 입자:운모 입자의 중량비가 1:0 내지 1:3, 바람직하게는 1:2 내지 1:3 인 다이아몬드 입자 및 운모 입자를 포함한다.
본 발명의 추가의 일부 구체예로는, 비점착 세라믹 코팅 조성물, CCC 및 ECC의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 %∼2 중량 % 다이아몬드 첨가제, DA를 포함하는 강화 세라믹 코팅, ECC 조성물을 들 수 있다. ECC 조성물의 특정 구체예로서, 상기 비점착 CCC는 실리카 또는 지르코니아를 포함한다. ECC 조성물의 특정 구체예로서, 상기 비점착 CCC는, ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 90 중량 %를 초과하여 존재한다. ECC 조성물의 특정 구체예로서, 상기 다이아몬드 첨가제는 다이아몬드 입자:운모 입자가 1:0 내지 3, 바람직하게는 1:2 내지 3의 중량비의 다이아몬드 입자 및 운모 입자를 포함한다. ECC 조성물의 특정 구체예로서, 상기 비점착 CCC는 비점착 무기 세라믹 코팅 조성물, 비점착 하이브리드 세라믹 코팅 조성물 또는 비점착 졸-겔 세라믹 코팅 조성물이다. ECC 조성물의 특정 구체예로서, 상기 비점착 CCC는: 비점착 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로, (a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %; (b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %; (c) 기능성 필러 0∼19 중량 %; (d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %를 포함한다.
본 발명의 다른 추가의 구체예로는, 비점착 세라믹 코팅 조성물, CCC 및 ECC의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 %∼2 중량 % 다이아몬드 첨가제, DA를 포함하는 ECC 조성물을 사용하여 제조된 ECC를 함유하는 건조 필름 코팅이 제공된 가공품, 특히 취사도구 품목을 들 수 있다. 가공품의 특정 구체예로서, 건조 필름의 총 두께는 20 내지 60 ㎛이다. 가공품의 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유하고, 건조 필름은 BS7069에 의해 측정시 10 내지 15 N의 내스크래치 성을 갖는다. 가공품의 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유하고, 건조 필름은 BS7069에 따라 45 N의 힘을 사용하여 20,000 내지 90,000 사이클의 내마모성을 갖는다. 가공품의 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유하고, 건조 필름은 EN 12983-1:1999에 따라 실온 및 200 ℃에서 10H 이상의 연필 경도를 갖는다. 가공품의 특정 구체예로서, 건조 필름은 탑 코트로서 ECC를 함유하고, 건조 필름은 ASTM E-1461에 따라 측정된 2.4 내지 2.6 W.m-1K-1의 열 전도율을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따라 코팅된 서로 다른 직경의 2 개의 둥근 프라이팬의 상부면의 사진이다.
도 2는 도 1의 팬의 하부를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 코팅된 서로 다른 크기의 2 개의 둥근 소스팬의 상부면의 사진이다.
도 4는 도 3의 팬의 하부를 도시한 것이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따라 코팅된 동일한 크기의 2 개의 사각형 프라이팬의 상부면을 나타낸 것이다.
도 7은 도 5 및 6의 팬의 하부를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따라 코팅된 팬의 내부 및 반사 반점(speckling) 상세 사진이다.
본 발명에 사용되는 본원의 방법을 설명하기 전에, 본 발명은 설명되는 특정 방법, 구성 요소 또는 장치로 제한되지 않으며, 그러한 방법, 구성 요소 및 장치는 물론 변경될 수 있음을 이해해야한다. 또한, 본 발명의 범위는 특허청구범위만으로 제한될 것이므로, 본원에서 사용되는 용어는 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.
본원에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 단수 및 복수의 대상을 모두 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "포함하다" 및 "함유하다"는 동의어로서, 이것이 의미하는 용어는 포괄적이거나 제한되지 않으며, 추가적인, 인용되지 않은 멤버, 요소 또는 방법의 단계를 배제하지 않는다. 또한, 용어 "포함하다"는 용어 "구성된다"를 포함한다.
종점에 의한 수치 범위의 인용은 인용된 종점 뿐만 아니라 각 범위 내에 포함된 모든 수와 분수를 포함한다.
본원에 인용된 모든 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본원에서 사용되는 용어 "약"은, 파라미터, 양, 시간적 지속기간 등과 같은 측정 가능한 값이 언급되는 경우, 특정 값의 그리고 특정 값으로부터, 그러한 변동이 본원에 개시된 발명을 수행하기에 적합하다면, ±10 % 이하, 바람직하게는 ±5 % 이하, 보다 바람직하게는 ±1 % 이하, 보다 더 바람직하게는 ± 0.1 % 이하의 변동을 포함하는 것을 의미한다. 수식어 "약"이 의미하는 값은 그 자체, 또한 구체적으로, 바람직하게는 개시되는 것으로 이해해야한다.
달리 정의하지 않는 한, 기술적, 과학적 용어를 포함하여, 본 발명을 개시하는데 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 추가 지침에 의해, 상세한 설명에서 사용되는 용어의 정의는 본 발명의 교시를 더욱 잘 이해하기 위해 포함된다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 구체예" 또는 "구체예"는 구체예와 관련된 특정의 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 일 구체예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 구체예에서" 또는 "구체예에서"라는 문구가 나오는 것은 모두 반드시 동일한 구체예를 지칭하는 것이 아니라동일할 수도 있는 것이다. 또한, 특정의 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 구체예에서 이러한 개시내용으로부터 당업자에게 명백하듯이, 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 본원에서 설명된 일부 구체예는 다른 구체예에 포함된 일부 특징들을 포함하나, 다른 특징들을 포함하지 않고, 서로 다른 구체예에서의 특징들의 결합은 본 발명의 범위 내에 있는 것을 의미하고, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 상이한 실시예를 형성한다. 예를 들면, 하기 청구항에서, 임의의 청구되는 구체예들은 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명은 강화 세라믹 코팅(ECC) 및 ECC 조성물에 관한 것으로, 강화된 경도 특성, 내마모성 및 스크래치 내성 뿐만 아니라 이러한 제품들이 의도하여 정상적인 가정용으로 사용되는 조건에 노출되는 경우 내구성이 강화됨과 더불어, 코팅의 비점착 특성 또는 비점착 방출 성능의 내구성이 개선된다. 추가적으로, 코팅은 사용자가 가공품 표면의 청결도를 결정할 수 있는 반사성 입자를 포함할 수 있다. 본원에서 고찰된 바와 같이, ECC는 비점착성으로서, 즉, 제조 중/후의 식품과 같은 제품이 ECC의 표면으로부터 쉽게 방출된다. ECC 및 ECC 조성물은, 예를 들어, 비점착 취사도구, 상세하게는, 오븐 또는 스토브-탑 용 냄비 및 팬에서 많은 응용제품을 발견한다. 상기 응용제품에는 비점착 특성이 유리한 것들, 이를 테면, 의류 다리미, 헤어 스트레이트너 및 헤어 아이언 등의 헤어 케어 제품이 포함된다. 상기 응용제품에는 화목 스토브, 난방 보일러, 일반적인 히터와 같이 비점착 특성이 요구되지 않는 제품들이 포함된다. 다른 응용제품으로는 건강 보조제, 건축 자재 및 산업용 제품들을 들 수 있다.
광범위한 실험적 테스트에 의해, 본 발명자들은 종래의 (비-다이아몬드) 비점착 세라믹 코팅에 비해, 비점착 특성 또는 비점착 방출 성능의 수명이 현저하게 증가된, 다르게 말하면, 코팅의 비점착 특성이 현저한 내마모성을 갖는, 본원에서 설명하는 강화 세라믹 코팅 및 강화 세라믹 코팅 조성물을 실현하였다. 놀랍게도, 본 발명자들은 비점착 세라믹 코팅 조성물에 낮은 수준의 다이아몬드(심지어 1 중량 % 미만)을 첨가하여, 내마모성과 스크래치 내성, 경도 및 열 전도성이 증가(보다 균일하게 가열하는 것이 가능)되고, 비점착 특성의 내구성 및 수명이 현저하게 상승적인 증가를 나타내는 세라믹 비점착 코팅을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 일 측면으로서, 일반적으로, 다이아몬드 입자를 포함하는 강화 세라믹 코팅(ECC) 및 ECC 조성물을 제공하며, 여기에서 코팅이 가공품상에 도포되는 경우 다이아몬드가 없는 세라믹 코팅 (조성물)에 비해 비점착 특성의 내구성이 증가된다. 본원에서 고찰되는 내구성 좋은 비점착 특성을 갖는 ECC 용 ECC 조성물은 세라믹 코팅 조성물(CCC) 및 다이아몬드 첨가제를 포함한다. ECC 조성물은 전형적으로 비점착 코팅의 베이스 코트 상에 추가의 비점착 층 (예: 탑 코트)으로서 가공품에 도포된다. 다이아몬드 첨가제가, 예를 들어, 취사도구 품목의 상부층 또는 탑 코트 층에 첨가되는 경우, 다이아몬드는 가장 유용한 곳 (즉, 음식과 접촉하는 층)에 존재한다. 본원에 교시된 ECC는 장식적, 기능적 또는 이들 모두일 수 있다. 본원에서 고찰된 ECC는 코팅의 비점착 특성이 개선된 내구성을 갖거나, 달리 언급하면, CCC에서 유래된 비-다이아몬드 첨가제 코팅에 비해 코팅의 비점착 특성이 더 오래 지속된다.
가공품에 도포되는 경우 강화 세라믹 코팅 (ECC)를 형성하고, 본원에서 고찰되는 ECC 조성물은, ECC 조성물의 총 중량에 대한 중량 %로, 세라믹 조성물 (CCC) 및 0.1 중량 % 내지 2 중량%의 다이아몬드 첨가제 (DA), 바람직하게는 0.1 중량 % 내지 1 중량 %의 다이아몬드 첨가제 (DA)를 포함하며, 상기 강화 세라믹 코팅의 비점착 특성의 내구성은, 다이아몬드가 없는 세라믹 코팅 CCC의 비점착 특성의 내구성보다 적어도 20 % 이상, 바람직하게는 적어도 30 % 또는 40 %, 보다 바람직하게는 적어도 50 % 또는 60 % 이상이고, 달리 언급하면, ECC는 적어도 17, 바람직하게는 18, 19 또는 20 사이클의 비점착 내구성을 가지며, 바람직하게는 각각의 사이클이은 ENV 12875-1:1998 Dishwasher 테스트, 제 1 온도 충격 처리 (260 ℃에서 10 분간, 이어서 급냉 단계) 및 제 2 온도 충격 처리 (260 ℃에서 10 분간, 이어서 급냉 단계)을 순서대로 포함하여, 본원에 설명된 바와 같이 비점착 특성 및 비점착 내구성을 측정한다.
본원에서 고찰되는 바와 같이, 코팅, 특히 세라믹 코팅의 비점착성 또는 비점착 방출 성능은, 영국 표준 (British Standard; BS) 7069:1988에 맞는 취사도구 제조자 협회 (Cookware Manufacturers Association; CMA) 의 "Standard Fried Egg 테스트" (CMA Standard Manual (2012), p.81)을 수행하여 평가할 수 있고, 여기에서 계란의 방출은 다음과 같이 등급이 매겨진다 :
5 등급 - 비점착 특성 매우 양호: 계란의 중앙 또는 가장자리에 달라 붙지 않음. 스팻툴라로 밀지 않아도 쉽게 미끄러짐. 자국이나 잔류물이 남지 않음.
4 등급 - 비점착 특성 양호: 가장자리 주위에 약간 달라 붙음. 스팻툴라로 움직이면 쉽게 미끄러짐. 약간의 흔적은 남지만, 잔류물은 남지 않음.
3 등급 - 비점착 특성 보통: 가장자리가 적당히 달라 붙고, 중앙이 약간 달라 붙음. 가파르게 기울이고 흔들리는 경우에만 미끄러지고, 스팻툴라로 밀어야 함. 흔적과 약간의 잔류물이 남음.
2 등급 - 비점착 특성 불량: 계란을 떼어내기 위해 상당한 노력이 필요하지만, 스팻툴라로 그대로 유지할 수 있음. 미끄러지지 않음. 중간 정도의 잔류물을 남김.
1 등급 - 비점착 특성 매우 불량: 깨지 않고 표면에서 계란을 떼어낼 수 없음.
본원에서 고찰된 세라믹 코팅 조성물을 기반으로 한 비점착 세라믹 코팅은 전형적으로, 새 제품의 경우, 상기 Fried Egg 테스트에서 5 등급을 나타내는 완벽한 비점착 성능을 갖는다 (즉, 완전 방출: 계란이 떨어진 후 표면상에 계란 잔류물이 전혀 남지 않음).
본원에서 고찰되는 바와 같이, 코팅의 비점착 특성의 내구성은, 코팅의 비점착 특성이 5 등급에서 1 등급으로 감소되는데 필요한, 1 회의 ENV 12875-1:1998 Standard Dishwasher 테스트 및 2 회의 온도 충격 (10 분간 260℃,이어서 급냉) 사이클의 수를 측정하고, 각 사이클 전후의 코팅의 비점착 특성을 표준 CMA Fried Egg 테스트를 수행하여 평가함으로써 측정할 수 있다. 바람직하게, 이러한 분석법은 가정에서의 사용을 시뮬레이션한다. 보다 구체적으로, 비점착 내구성의 평가는 다음 단계를 포함한다:
(i) (취사도구 제품에 도포된) 코팅의 초기 비점착 특성 또는 비점착 방출 성능을, Standard CMA Fried Egg 테스트 (5 회)를 통해 5 등급 (완벽한 비점착) 에서 1 등급 (계란이 달라붙음)으로 스케일링하여 평가한다. 테스트 전에 코팅은 펴면에 어떠한 결함도 없어야 한다는 것은 이해할 수 있을 것이다:.
(ii) 계란 잔류물을 제거하기 위해 ENV12875-1:1998 Standard Dishwasher 테스트를 실시한다;
(iii) 코팅에 온도 충격 (260℃에서 10 분간, 이어서 급냉)을 실시하고, 온도 충격 처리를 반복한다 (즉, 2 회의 온도 충격 처리). 온도 충격 처리는, 내부 베이스 중심을 260℃의 온도로 가열하고 10 분간 온도를 유지하는 것을 포함한다. 다음으로, 샘플을 상온에서 수돗물로 즉시 급냉시킨다.
(iv) CMA Standard Fried Egg 테스트 (2 회)를 통해 비점착 특성을 평가한다;
(v) 비점착 특성이 1 등급 (계란이 달라붙음)으로 될 때까지 단계 (ii)∼(iv)를 반복한다.
본원에서 고찰된 세라믹 코팅 조성물 (CCC)의 비점착 내구성을 다이아몬드를 포함하는 ECC와 비교하면, 다이아몬드를 CCC에 첨가함으로써 비점착 특성의 내구성의 증가를 평가할 수 있다.
바람직하게, 또한 본원에서 고찰된 ECC는 염수 (비등)에 대해 개선된 비점착 성능의 내구성을 나타내며, 이는 5 % 염수를 3시간 동안 반복하여 끓인 후 CMA Fried Egg 테스트를 수행함으로써 평가할 수 있다. 비점착 방출 등급이 1이 될 때까지 염수를 끓인 후 Fried Egg 테스트를 반복한다. 그 후, 비점착 특성의 지속성을 비점착 특성이 파괴되는데 필요한 염수 비등의 시간수로 나타낸다. 보다 상세하게는, 5 % 염수 비등 테스트를 통한 비점착 내구성 또는 비점착 방출 성능의 평가는 다음 단계를 포함한다:
(i) (취사도구 제품에 도포된) 코팅의 초기 비점착 특성 또는 비점착 방출 성능을, Standard CMA Fried Egg 테스트를 통해 5 등급 (완벽한 비점착) 에서 1 등급 (계란이 달라붙음)으로 스케일링하여 평가한다;
(ii) 취사도구 제품에 5 % 염 용액을 취사도구의 측벽의 절반 이상의 수준까지 채운다;
(iii) 용액의 온도를 3 시간 동안 비등하도록 유지한다;
(iv) CMA Standard Fried Egg 테스트 (2 회)를 통해 비점착 특성을 평가한다;
(v) 비점착 특성이 1 등급 (계란이 달라붙음)으로 될 때까지 단계 (ii)∼(iv)를 반복한다.
바람직하게, 또한 본원에서 고찰된 ECC는 연마에 대해 개선된 비점착 성능의 내구성을 나타내며, 이는 BS7069:1988 연마 테스트 후 CMA Standard Fried Egg 테스트를 수행함으로써 평가할 수 있다. 특히, 연마-Fried Egg 테스트는 다음 단계를 포함한다:
(i) (취사도구 제품에 도포된) 코팅의 초기 비점착 특성 또는 비점착 방출 성능을, Standard CMA Fried Egg 테스트를 통해 5 등급 (완벽한 비점착) 에서 1 등급 (계란이 달라붙음)으로 스케일링하여 평가한다;
(ii) 3M 7447B Scotch-Brite 연마 패드 및 1.5 kg의 힘 (매 250 사이클마다 연마 패드를 교체)을 사용하여 취사도구 제품에 도포된 코팅에 대한 연마 테스트를 수행한다;
(iii) CMA Standard Fried Egg Test (2 회)를 통해 비점착 특성을 평가한다;
(iv) 비점착 특성이 1 등급 (계란이 달라붙음)으로 될 때까지 단계 (ii)∼(iii)를 반복한다.
특정 구체예로서, ECC 조성물은 80 중량 % 초과의 CCC, 바람직하게는 90 중량 % 초과의 CCC, 보다 바람직하게는 95 중량 % 초과의 CCC, 바람직하게는 99.9 중량 % 이하의 CCC를 함유한다. 가장 바람직하게, ECC는 98 내지 99.9 중량 %의 CCC를 함유 할 수 있다. ECC 조성물은 액체 조성물로 제공된다.
용어 "코팅 조성물" 코팅을 형성 할 수있는 조성물을 의미한다.
용어 "코팅" 및 "코팅층"은 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 일반적으로 기재로 지칭되는 대상물의 적어도 일부(표면)에 도포되고 결합되는 커버링(covering)을 말한다. 용어 "중량 %" 또는 "wt%"는 총 중량과 비교한 (즉, 상대적인) 중량 퍼센트를 의미한다.
본원에서 고찰된 세라믹 코팅 조성물 (CCC)은 Si를 함유하는 임의의 비점착 세라믹 코팅 조성물일 수 있다. 이것은 무기 세라믹 코팅 조성물 또는 하이브리드 세라믹 코팅 조성물일 수 있다. 이것은 졸-겔 세라믹 코팅 조성물일 수 있다. 이것은 액체 또는 겔일 수 있다.
무기 CCC는 지르코늄 (지르코니아 세라믹을 형성)과 같은 다른 금속을 기반으로 할 수 있지만, 임의의 무기물, 바람직하게는 실리카를 함유할 수 있다. 무기 세라믹 코팅은 당업계에 주지되어 있고, 본원에서 설명되는 코팅 뿐만 아니라, 내열성 코팅, 비점착 코팅을 포함한다. 용어 "무기물"은 유기 물질로 구성되지 않은 것을 말한다. 무기 화합물은 전통적으로 지질 시스템의 기관에 의해 합성된 것으로 볼 수 있다. 반대로, 유기 화합물은 생물학적 시스템에서 발견된다. 무기 화학은 탄소가 결핍된 분자를 다룬다. 전형적으로, 비점착 무기 CCC는 실란 또는 이의 올리고머를 함유한다.
용어 "하이브리드 세라믹 코팅 (조성물)"은 무기물-유기물인 세라믹 코팅을 말한다. 이러한 코팅은 Si 및 C 원자를 함유하는 올리고머 또는 폴리머 사슬을 포함한다. 하이브리드 CCC는 비점착 코팅 분야에 공지되어 있다. 하이브리드 CCC는 전형적으로, 상대적으로 높은 비율의 Si (즉, 사슬의 무기물 부분) 대 유기 물질 (즉, 사슬의 유기물 부분)을 갖는 실리콘 타입 수지 (바인더)을 함유한다. Si-원자는 그들 사이에 유기 연결을 갖는 Si 원자 백본(backbone)을 포함하는 올리고머 사슬의 일부를 형성할 수 있다. 이들 사슬을 실란이거나 아닐 수 있다. 하이브리드 CCC의 예는 테트라에톡시실란의 폴리머이다.
하이브리드 CCC의 사슬은 일반적으로 코팅 제조자에 의해 미리 형성된다. 하이브리드 CCC를 갖는 합성 화학 (즉, 합성)은 일반적으로 코팅 제조자에 의해 이미 수행되어 왔다. 일반적으로 말하는 이들 하이브리드 코팅의 물리적/기계적 특성은 무기 세라믹과 유사하거나(ceramic-like) 유기물과 유사한(organic-like) 중간 정도일 수 있으며, 예를 들면, 실리콘 폴리에스테르 비점착 코팅보다 단단하고 내열성이 우수하나, 무기 세라믹 비점착 코팅보다는 덜 단단하고 내열성이 낮을 수 있다.
하이브리드 세라믹의 예는, Fruto Chemicals Company Ltd (중국)가 제조한 하이브리드 세라믹으로서, 비-식품 응용분야에 적합할 수 있고, 이러한 비-식품 응용분야에는, 세라믹-실리콘 수지 (CAS 넘버: 67763-03-5, 40-50 중량 %); PMA/IPA 용매 (CAS 넘버: 108-65-6, 10-20 중량 %); 이산화티타늄 (CAS 넘버: 13463-67-7 20-30 중량 %); 카본 블랙 (CAS 넘버: 1333-86-4, 8 중량 %); 코발트 및 FE 디옥사이드 (CAS 넘버: 13463-67-7, 10-20 중량 %); 트리메틸아민 (CAS 넘버: 121-44-8, 0.5-1 중량 %); 위스커 필러 (8-15 중량 %); 운모 (CAS 넘버: 12001-26-2, 0.2-1 중량 %); 계면 활성제 (0.5 중량 %)가 포함된다.
본원에서 고찰되는 CCC는 졸-겔 타입일 수 있다. 졸-겔 타입의 세라믹 코팅은 당업계에 공지되어 있고, 전형적으로 실란 또는 이의 올리고머 및 실리카를 포함하는 결합제의 혼합물을 함유한다. 졸-겔은 유기물 또는 하이브리드일 수 있다.
일반적으로 졸-겔에서, 실란 모노머는 숙성 반응 중 올리리고머화하여 올리고-실란을 생성하고, 이어서, 올리고-실란은 기재의 표면에서 산화물에 결합한 후,도포 후 건조/경화 단계 중 추가로 중합한다.
본 발명의 일 구체예로서, CCC는 졸-겔 CCC이며:
졸-겔 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로,
(a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %;
(b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %;
(c) 기능성 필러 0∼19 중량 %;
(d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %; 및
(e) 색소를 생성하는 안료 0∼25 중량 %;
을 포함한다.
특히 바람직한 구체예로서, 본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC는:
졸-겔 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로,
(a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %;
(b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %;
(c) 기능성 필러 3∼19 중량 %; 이를 테면, 3∼15 중량 % 또는 10∼19 중량 %;
(d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %; 및
(e) 색소를 생성하는 안료 0∼25 중량 %;
을 포함한다.
바람직하게, 본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC는:
졸-겔 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로,
(a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 12∼15.3 중량 %;
(b) 실리카 혼합물 25∼35 중량 %;
(c) 기능성 필러 0∼15 중량 %, 바람직하게는 기능성 필러 3∼15 중량 %;
(d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼5 중량 %; 및
(e) 색소를 생성하는 안료 5∼20 중량 %;
을 포함한다.
바람직하게, 본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC는:
졸-겔 CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로,
(a) 바인더로서의 실란 또는 그의 올리고머 12∼15.3 중량 %;
(b) 실리카 혼합물 25∼30 중량 %;
(c) 기능성 필러 3∼6 중량 %;
(d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 3∼5 중량 %; 및
(e) 색소를 생성하는 안료 15∼20 중량 %;
을 포함하고, 여기에서, 바람직하게, 바인더는 에탄올 중에 32∼36 중량 %의 메틸트리메톡시실란(MTMS)으로서 제공된다.
본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC의 성분은 바람직하게, 물과 알코올, 이를 테면, 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필 알코올의 혼합물과 같은 용매에 현탁된다. 본원에서 고찰되는 방법, 조성물 및 코팅에 사용되는 다른 성분들은 이하에서 추가로 논의한다.
바인더로서의 실란 또는 그의 유도체인 올리고머는 액체일 수 있다. 특정 구체예로서, 본원에서 고찰되는 실란 또는 그의 올리고머는 알콕시 실란 또는 그의 올리고머일 수 있다. 실란 또는 그의 유도체인 올리고머는 알코올 중에 제공될 수 있으며; 실란 또는 올리고머의 중량 %는 여전히 무기 세라믹 코팅 조성물 중에 존재하는 그의 알코올 용액의 중량 %가 아닌 실란 또는 그의 유도체인 올리고머의 중량 %를 말한다. 알코올은, 예를 들어, 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필 알코올일 수 있다. 실란 또는 그의 유도체인 올리고머는 알코올 중에, 알코올 용액의 총 중량에 비해 20 중량%, 30 중량%, 40 중량 %, 50 중량 %로 존재할 수 있다. CCC의 다른 성분들과 혼합되기 직전에 알코올은 물을 함유할 수 있음을 이해할 것이다.
특정 구체예로서, 실란은 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 트리메틸실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물일 수 있다.
특정 구체예로서, 실란 또는 그의 올리고머는 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 노말프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 노말프로필트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물일 수 있다.
특정 구체예로서, 실란 또는 그의 올리고머는 메틸트리메톡시실란 (MTMS) 또는 그의 올리고머일 수 있다. 실란 또는 그의 올리고머는 에탄올 중에 32∼36 중량 %, 바람직하게 34 중량 % 메틸트리메톡시실란 (MTMS)일 수 있다.
특정 구체예로서, 실란은 화학식 RnSiX4-n 또는 그의 올리고머일 수 있으며, 여기에서,
각 X는 동일하거나 상이하고, 가수분해성 기 또는 하이드록실기로부터 선택되며,
R은 동일하거나 상이하고, 수소 또는 탄소원자수 10 미만의 알킬기로부터 선택되며,
n은 0, 1 또는 2이다.
특정 구체예로서, 가수분해성 기는 메톡시 또는 에콕시와 같은 알콕시 모이어티(moiety)일 수 있다. 이러한 메톡시 또는 에톡시기는 다양한 형태의 하이드록실기와 유리하게 반응한다.
본원에서 사용되는 용어 "알킬기"는 화학식 CpH2p+1의 탄화수소기를 말하며, 여기에서, p는 1 이상의 수이다. 알길기는 선형 또는 분지형일 수 있고, 본원에서 지시된 바와 같이 치환될 수 있다.
알킬기는 1 내지 10 개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 6 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6 개의 탄소 원자를 포함할 수있다. 본원에서 탄소 원자 다음에 첨자가 사용되는 경우, 첨자는 명명된 그룹에 포함될 수 있는 탄소 원자의 수를 나타낸다. 예를 들어, 용어 "10 미만의 탄소 원자를 갖는 알킬기"는, 기 또는 기의 일부로서, 화학식 CpH2p+1의 탄화수소기를 말하며, p는 1 내지 10의 수이다. 예를 들어, 10 미만의 탄소 원자를 갖는 알킬기는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 모든 선형 또는 분지형 알킬기를 포함하며, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, 2-메틸-에틸, 부틸 및 이들의 이성질체 (예: n-부틸, i-부틸 및 t-부틸); 헥실 및 이의 이성질체, 헵틸 및 이의 이성질체, 옥틸 및 이의 이성질체, 노닐 및 이의 이성질체, 및 데실 및 이의 이성질체, 운데실 및 이의 이성질체, 도데실 및 이의 이성질체, 트리데실 및 이의 이성질체, 테트라데실 및 이의 이성질체 , 펜타데실 및 이의 이성질체, 헥사데실 및 이의 이성질체, 헵타데실 및 이의 이성질체, 옥타데실 및 이의 이성질체, 노나데실 및 이의 이성질체, 이코실 및 이의 이성질체, 헤니코실 및 이의 이성질체, 도코실 및 이의 이성질체, 트리코실 및 이의 이성질체, 테트라코실 및 이의 이성질체 , 펜타코실 및 이의 이성질체 등을 포함한다.
바인더의 함유량이 상기 특정된 범위를 벗어나면, 본원에 교시된 ECC 조성물에 의해 형성된 코팅층의 박리가 발생할 수 있다.
본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC의 특정 구체예로서, 실리카 혼합물이 화학 반응에 의해 실란 또는 그의 올리고머에 결합한다. 전형적으로 무기 세라믹 코팅 조성물이 숙성하기 시작함에 따라 결합한다.
실리카 혼합물은 결합제로서 실란 또는 그의 유도체인 올리고머를 화학적으로 결합시킨다. 본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC의 특정 구체예로서, 실리카 혼합물은 파우더 또는 콜로이드로서 20∼40 중량 %의 이산화규소 (SiO2)를 함유한다. 실리카 혼합물의 나머지는, 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필 알코올 등의 알코올과 임의로 결합된 물을 포함할 수 있다. SiO2는 바람직하게 0.2∼1.0 ㎛의 입자 크기를 갖는다. SiO2는 실리카 혼합물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 바람직하게 60∼80 중량 %의 물을 함유한다. 실리카 혼합물의 입자 크기 및 함량이 상기 특정된 범위를 벗어나는 경우, 실리카 혼합물은 바인더 실란 또는 그의 올리고머와 충분히 반응하지 않을 수 있다.
본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC는 바람직하게 기능성 필러를 함유한다. 상기 기능성 필러는 파우더일 수 있다. 본원에서 정의된 기능성 필러는 포타슘 티타네이트, 알루미나 등일 수 있다. 본원에서 정의된 기능성 필러는 바늘 형상 또는 시트 형상 입자로 구성될 수 있다. 평균 입자 크기는 5 ㎛, 10 ㎛, 20 ㎛, 25 ㎛, 또는 임의의 상기 수치값 2개 사이의 범위, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 이하일 수 있다. 본원에서 정의된 기능성 필러는 본원에 교시된 바와 같이 무기 세라믹 코팅 조성물로 형성된 코팅층에서 바인더와 실리카 혼합물 사이의 균열을 방지하고/하거나 본원에 교시된 바와 같이 무기 세라믹 코팅 조성물의 점도를 조절하는 기능을 한다. 본원에서 정의된 기능성 필러의 함량이 19 중량 %를 초과하면, 코팅층의 표면이 거칠어질 것이다.
특정 구체예로서, 본원에서 고찰되는 기능성 필러는 쿼츠, 몬조나이트, 편마암 및 유문암 응회암으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 천연 무기 물질을 포함할 수 있다.
본원에서 고찰되는 졸-겔 CCC는 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더를 포함한다. 세라믹 파우더의 평균 입자 크기는 2 ㎛, 4 ㎛, 6 ㎛, 8 ㎛ 또는 10 ㎛ 일 수 있거나 임의의 상기 수치값 2개 사이의 범위, 바람직하게는 10 ㎛ 이하일 수 있다.
세라믹 파우더는 음이온과 함께 원적외선 (IR)을 방출한다. 세라믹 파우더는 원적외선 및 음이온을 모두를 방출하는 물질, 또는 원적외선 및 음이온을 개별적으로 방출하는 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 졸-겔 CCC의 특정 구체예로서, 세라믹 파우더는 원적외선 방출 물질 및 음이온-방출 물질을 포함한다.
원적외선 방출 물질은 40 ℃의 온도에서 원적외선 방출율이 90 % 이상을 나타내는 천연 미네랄 물질 (토르말린, 황토, 견운모, 자수정, 원석, 대나무 숯, 의왕석 (천연 광석), 흑요석 및 엘본)의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 세라믹 물질 일 수 있다. 음이온 방출 물질은 스트론튬, 바나듐, 지르코늄, 세륨, 네오디뮴, 란탄, 바륨, 루비듐, 세슘 및 갈륨의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함 할 수있다. 본원에 교시된 CCC의 특정 구체예로서, 원적외선 방출 물질 및 음이온 방출 물질은 1:1의 중량비로 혼합될 수 있다.
본원에서 정의된 원적외선 방출 물질은 40 ℃의 온도에서 원적외선 방사율이 90 % 이상을 나타내는 임의의 세라믹 물질일 수 있다. 원적외선 방출은 15 ㎛∼1 mm의 파장을 갖는다. 원적외선 방출은 FT-IR을 사용하여 KICM-FIR-1005 (JIS-R-1801 기준)를 사용하여 테스트할 수 있다.
특정 구체예로서, 원적외선 방출 물질은 토르마린, 황토, 견운모, 자수정, 원석, 대나무 숯, 의왕석 (천연 광석), 흑요석, 엘반, 황토, 상광석, 키요세키, 광명석 및 용암으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 천연 광석 물질을 포함할 수 있다. 대부분의 천연 세라믹 미네랄 물질들도 음이온을 방출한다.
본원에서 정의된 음이온 방출 물질은 음이온을 방출하는 임의의 물질일 수 있다. 음이온 방출의 존재는 JIS-B-9929를 사용하여 테스트할 수 있다.
특정 구체예로서, 음이온 방출 물질은 원소일 수 있다. 상기 원소는 스트론튬, 바나듐, 지르코늄, 세륨, 네오디뮴, 란탄, 바륨, 루비듐, 세슘 및 갈륨으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함한다. 이러한 음이온 방출 물질은 음이온 및 원적외선을 방출하는 것으로 알려져 있다.
원적외선 방출 물질과 음이온 방출 물질은 1:1의 중량비로 혼합 될 수 있고, 상기 원적외선 방사 물질은 토르말린, 황토, 견운모, 자수정, 원석, 대나무 숯, 의왕석 (천연 광석), 흑요석, 엘반, 황토, 상광석, 키요세키, 광명석, 귀신석 및 용암으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 천연 광석 물질을 포함할 수 있고; 상기 음이온 방출 물질은 스트론튬, 바나듐, 지르코늄, 세륨, 네오디뮴, 란탄, 바륨, 루비듐, 세슘 및 갈륨으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다.
색소를 생성하는 안료는 예를 들면, 산화철 (III)과 같이 세라믹 코팅 분야에서 사용되는 임의의 안료일 수 있다. 본원 조성물이 베이스 코트로 사용되는 경우, 안료는, 예를 들면, 이산화 티탄 (CAS 넘버 13463-67-7) 및/또는 구리 크로마이트 블랙 스피넬 (CAS 넘버 68186-91-4) 또는 독성이 없는 중금속을 함유하는 기타 무기 안료를 포함할 수 있다.
본원에서 고찰되는 ECC 또는 ECC 조성물은, ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.1 중량 % 내지 2 중량 %의 다이아몬드 첨가제 (DA), 바람직하게는 0.1 중량 % 내지 1 중량 % DA를 포함한다. 본원에서 고찰되는 DA는 다이아몬드, 바람직하게는 단결정 다이아몬드 및 임의로 운모를 포함한다. DA는 바람직하게는 건조 파우더로서 CCC에 첨가된다. 그러나, 이는 하나 이상의 용매 존재하에 분산된 분말의 현탁액으로서 첨가될 수 있다. 하나 이상의 용매는 ECC에 존재하는 하나 이상의 용매일 수 있다.
다이아몬드는 DA에 입자로, 특히 단결정으로 존재한다. 다이아몬드 입자는 표준 기술, 예를 들어, 입자 크기 분석기를 사용하여 측정한 것으로서 4 ㎛ 내지 8 ㎛의 크기를 가질 수 있다. 바람직하게, 다이아몬드 입자는 0.3 미만의 입자 분산도 (다분산 지수, Polydispersity Index 또는 PDI)를 갖는다. 다이아몬드는 산업용 다이아몬드이다. 다이아몬드는 취사도구 응용제품용으로 일반적인 음식 접촉에 적합한 것일 수 있다.
운모는 운모 입자로 DA에 존재한다. 운모 입자는 표준 기술, 예를 들어, 입자 크기 분석기를 사용하여 측정시 5 ㎛ 내지 30 ㎛의 크기를 가질 수 있다.
운모는 하나 또는 둘 이상의 형태의 운모의 혼합물로 존재할 수 있다. 하나의 운모는, 예를 들어, CAS 12001-26-2일 수 있다. 운모의 다른 유형은 임의의 곳에 존재할 수 있고; 취사도구 응용제품에 대한 음식 접촉에 적합할 것이다.
운모는 금속성 글리터 효과를 제공하여 가공품의 시각적인 외관을 향상시킬 수 있다. 운모는 취사도구 응용제품용으로 일반적인 음식 접촉에 적합하다.
DA 내에서 다이아몬드 대 운모의 중량비는 1:0 내지 1:3, 바람직하게는 1:2 내지 1:3, 가장 바람직하게는 1 : 2.5 내지 1:3이다.
DA 내에서 적어도 20 중량 %의 다이아몬드, 보다 바람직하게 25 중량 % 내지 30 중량 %의 다이아몬드가 있을 수 있다. 따라서, 본원에서 고찰되는 ECC 조성물은, ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.02 내지 0.65 중량 %의 다이아몬드 입자, 바람직하게 0.1 내지 0.5 중량 %의 다이아몬드 입자, 예컨대, 0.1 내지 0.4 중량 %의 다이아몬드 입자를 포함한다.
베이스 코팅은 중간 및 탑 코팅과 같은 다른 코팅과 조합하여 사용될 수 있다. 베이스 코팅은 가공품 기재 표면에 가장 가깝게 배치된다.
베이스 코팅은 세라믹 코팅 일 수있다. 베이스 코팅은 바람직하게 DA를 함유하지 않는다. 일 구체예로서, 베이스 코팅은 본원에서 설명되는 ECC일 수 있다. 다르게는, 베이스 코팅은 본원에서 설명되는 CCC, 즉, DA가 없는 CCC일 수 있다. 베이스 코팅은 아래의 기재를 덮기 위한 색상 및 불투명도를 생성하는 안료를 함유할 수 있다.
베이스 코팅은 당업자의 활동 범위 내에 있는 ECC 탑 코트 및 그의 DA와 양립할 수 있도록 구체적으로 제조될 수 있다.
가공품, 특히 취사도구는 본원에서 교시된 ECC 조성물의 적어도 하나의 층으로 코팅될 수 있다. 가공품, 특히 취사도구는 본원에 교시된 ECC 조성물의 다층으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 가공품, 특히 취사도구 물품은 본원에 교시된 ECC 조성물의 2 이상, 3 이상 또는 4 이상의 층으로 코팅될 수 있다.
본원에 교시된 ECC 조성물은 가공품에서 베이스, 탑 또는 중간 코팅으로 도포될 수 있다. 바람직하게, 베이스 코팅 위에 탑 코팅으로 제공된다.
바람직한 구체예로서, 가공품은 하나의 베이스 코팅 및 베이스 코팅 상에 하나의 ECC를 포함하는 건조 (경화) 필름으로 제공된다. 바람직한 구체예로서, 가공품은 하나의 베이스 코팅 (또한 ECC일 수도 있음) 및 베이스 코팅 상에 도포된 하나의 ECC를 포함하는 건조 필름으로 제공되며, ECC 코팅은 전체 경화 코팅의 14 내지 50 중량 %, 바람직하게 25 내지 35 중량 %, 보다 바람직하게 약 30 중량 %이다.
바람직한 구체예로서, 가공품은 하나의 베이스 코팅 (본원에 설명된 ECC일 수 있음) 및 베이스 코팅 상에 도포된 하나의 ECC 코팅을 포함하는 건조 필름으로 제공되며, ECC 코팅은 전체 경화 코팅의 높이의 4 내지 50 %, 바람직하게 25 내지 35 %, 보다 바람직하게 약 30 %이다. ECC 탑 코트는 투명 또는 반투명 층을 제공할 수 있는 반면, 베이스 코팅은 아래의 기재를 덮기 위한 색상 및 불투명도가 제공될 수 있다.
특정 구체예로서, 본원 발명은 가공품 (의 표면)에 도포되고 결합하는 ECC에 관한 것으로, ECC는 본원에 교시된 ECC 조성물로부터, 전형적으로 경화 단계에 의해 제조된다.
가공품은 세라믹 코팅을 수용할 수 있는 임의의 물품일 수 있다. 특히, 가공품은 적어도 그 일부분에 비점착 특성을 제공하는 것이 유리한 것이다. 가공품은 오븐이나 스토브-탑 용 취사도구 또는 베이킹도구일 수 있다. 예를 들면, 가공품은 프라이팬, 스킬렛(skillet), 소스 팬, 크레페 팬, 에그 팬, 우유 팬, 캐서롤 디쉬, 스톡 포트 등일 수 있다. 예를 들면, 가공품은 케이크 틴, 머핀 틴, 브레드 틴, 피자 트레이, 로스팅 틴, 더치 오븐 등일 수 있다. 가공품은 전기 제품, 예컨대, 바베큐 그릴, 멀티-쿡커, 전기 압력솥, 밥솥, 와플 메이커, 샌드위치 토스터, 헤어 케어 제품, 예컨대, 헤어 스트레이트너 또는 컬링 아이언 등일 수 있다. 마찬가지로, 가공품은 일반적으로 목재용 화목 스토브, 난방 보일러, 히터와 같이 비점착 특성이 요구되지 않는 임의의 것일 수 있다. 가공품은 건강 보조제 (예: 임플란트, 수술 도구), 건축 자재 또는 산업 제품에 제공될 수 있다. 본원에서 가공품의 코팅이 설명되는 경우, 가공품의 적어도 일부가 코팅된다는 것으로 이해된다. 이는 전체 가공품이 코팅되었음을 의미하지 않으나, 코팅이 되어 있거나 가공품의 일부만을 덮을 수도 있다. 예를 들면, ECC 조성물은 취사도구의 내부 표면, 외부 표면 및/또는 핸들에 도포될 수있다. 일반적으로 말하자면, 가공품에는 ECC 또는 ECC 조성물이 배치될 기재가 제공되는 것으로 이해할 수 있다. 예를 들면, 가공품이 헤어 스트레이트너인 경우, 기재는 전형적으로 전기적으로 가열되는 한쌍의 알루미늄 작동 표면이 된다. 가공품의 기재는 ECC 또는 ECC 조성물을 수용할 수 있는 임의의 것일 수 있으며, 금속 또는 폴리머일 수 있다.
상기 기재는 알루미늄 (즉, 금속 또는 합금), 경질 알루마이트화 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구리, 주철, 에나멜화 주철, 탄소 스틸, 에나멜화 탄소 스틸 또는 인공물에 사용되는 임의의 다른 금속일 수 있다. 기재는 고온 내성 폴리머와 같은 폴리머성일 수 있다.
본원에서 고찰되는 건조 (경화) 코팅 또는 필름의 일부 파라미터의 상세 내용은 하기에서 설명한다.
가공품에 제공되고 ECC를 함유하는 건조 (경화) 필름의 두께는 그것의 응용에 적합하다. ECC 및 임의의 다른 코팅 (예: 베이스 코팅)을 포함하는 건조 필름의 두께는 20 내지 60 ㎛일 수 있다. 가공품 상에 제공된 건조 필름 내의 ECC 성분의 두께는 5 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 내지 20 ㎛일 수 있다.
탑 코트로서 ECC를 함유하는 건식 (경화) 필름을 특징짓는 다른 파라미터는 다음 중 하나 이상을 포함한다:
- 크로스 해치 접착성 (CMA 21.6.1 / BS7069): 통과 (코팅이 제거되지 않음);
- 연필 경도 (EN 12983-1:1999): 실온 및 200 ℃에서 9H 초과, 바람직하게 10H 이상 (9H의 연필 경도는 > 1GPa (기가 파스칼) 또는> 100 비커스의 값으로 변환).
- 탄성 계수: 8-10 GPa;
- 스크래치 내성: 10 내지 15 N (BS7069에 의함);
- 내마모성: 45 N의 힘으로 20,000 내지 90,000 사이클 (BS7069는 지정된 15 N 대신 45 N 힘을 사용하도록 적합화됨);
- 물 접촉각: 취사도구 제조자 협회 표준 매뉴얼 (2012) p76-77에 따라 측정했을 때 105°내지 108°;
- 열 전도성: ASTM E-1461에 따라 측정했을 때 2.2 내지 2.7 W.m-1K-1, 바람직하게 2.4 내지 2.6 W.m-1K-1;
- 원적외선 방사율: KICM-FIR-1005:2006에 따라 측정한 경우 0.92 내지 0.93 엡실론
- 건조 필름 밀도: 2.0 g/cm3 (탑 코트에 대해 전형적) 내지 2.5 g/cm3 (베이스 코트에 대해 전형적)- 자연스럽게, 베이스 및 탑 코트의 결합은 이 두 숫자 사이의 평균 밀도를 가질 것이다.
- 건조 필름 원소 조성: SEM-EDX로 측정한 경우, 일반적으로 탄소 (C) (13-14 중량 %), 산소 (O) (37-38 중량 %), 실리콘 (Si) (32-33 중량 %), 티타늄 (Ti) (3.9-4.0 중량 %), 알루미늄 (Al) (4.4-4.5 중량 %).
본원에 교시된 ECC 조성물은 스프레이 코팅, 롤러 코팅, 커튼 코팅 또는 딥 코팅과 같은 당업계에 공지된 다양한 코팅 방법을 사용하여 도포될 수 있다.
따라서, 다른 측면으로서, 본 발명은 가공품을 코팅하는 방법, 특히 본원에서 교시되는 ECC를 갖는 취사도구 품목을 코팅하는 방법에 관한 것이다.
가공품 기재는 하기 단계들을 포함하는 방법으로 코팅될 수 있다:
- 세척/탈지에 의해 가공품 기재를 전처리하는 단계,
- 모래 또는 그릿 블라스팅(grit blasting) 또는 에칭 (산 또는 알칼리)에 의해 가공품의 표면을 러프닝하는 단계;
- 베이스 코팅 또는 후속 코팅으로서, 바람직하게 스프레이 건 (spray gun) 또는 공기 보조 스프레이 건 (air-assisted spray gun)을 사용하여 ECC 조성물을 도포하는 단계,
- 코팅을 경화시키는 단계.
본원에 교시된 바와 같이 ECC 조성물을 분사하는 것은 수동 또는 자동으로 수행할 수 있다.
본 발명의 추가 구체예는 가공품 기재 표면을 코팅하는 방법으로서,
A) 기재 표면을 러프닝하는 단계,
B) 세라믹 코팅 조성물의 베이스 코팅을 기재에 도포하는 단계,
C) 본원에 기재된 바와 같은 ECC 조성물의 탑 코트를 습식 베이스 코트 상에 도포하는 단계,
D) 결합된 베이스 코트 및 탑 코트를 경화시켜 건조 필름을 얻는 단계를 포함한다.
베이스 코팅은 본원에 기재된 바와 같은 ECC 또는 임의의 다른 세라믹 코팅 조성물일 수 있다.
후속 코팅으로서, 예를 들면, 베이스 코팅 상에 ECC를 도포하는 경우, 습식 베이스 코트 상에 도포될 수 있다. 베이스 코팅 및 ECC 모두에 경화 단계를 적용한다.
본원에서 고찰되는 CCC가 졸-겔 코팅인 경우, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 가공품을 코팅하는 방법을 제공한다:
- 제 1 용기에 실리카 혼합물, 기능성 필러, 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 및 음이온을 포함하는 제 1 용액을 제공하는 단계;
- 제 2 용기에 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머를 포함하는 제 2 용액을 제공하는 단계;
- 제 1 용기 내의 제 1 용액과 제 2 용기 내의 제 2 용액을 예비-교반하는 단계;
- 제 1 용액과 제 2 용액을 혼합하여, 본원에 교시된 CCC를 수득하는 단계;
- 본원에 교시된 바와 같이 CCC를 교반하는 단계;
- 본원에 교시된 바와 같이 CCC를 숙성하는 단계;
- DA를 CCC에 첨가하여 본원에 교시된 ECC 조성물을 수득하는 단계;
- ECC 조성물을 여과하는 단계;
- 베이스 코팅 또는 추가 코팅으로서, 바람직하게 탑 코팅으로서 ECC 조성물을 가공품 상에 도포하는 단계; 및
- ECC를 경화하여 ECC를 함유하는 필름으로 코팅된 가공품을 얻는 단계.
본원에서 사용되는 용어 "숙성 (maturing)"은 CCC에서의 화학 반응 (예를 들어, 산 촉매화된 실란 올리고머 형성, 실리카 혼합물과 실란 또는 그로부터 유도된 올리고머 간의 반응)을 완료시키는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "경화"는 가공품에 도포된 ECC를 가열하여 ECC를 응고시키고 그것을 가공품에 결합시키는 것을 의미한다. 경화, 본원에서 교시된 바와 같은 ECC를 가공품 표면, 예를 들면 취사도구에 접착시키는 것은 일부 화학 결합과 연관되어 있을 것이나 주로 기계적인 것이다.
제 1 및 제 2 용액 중의 성분들의 양은 제 1 및 제 2 용액이 혼합되었을 때 본원에서 기재된 바와 같이 CCC가 생성되도록 한다. CCC에 첨가되는 DA의 양은 CCC와 DA가 혼합되었을 때 본원에 설명된 ECC 조성물이 생성되도록 하는 것이다.
촉매량 (CCC의 1 중량 % 미만)의 산 (예: 염산, 포름산, 황산, 아세트산, 질산)을 제 1 및/또는 제 2 용액에 추가로 제공하거나 별도로 첨가할 수 있다.
ECC 조성물은, 실리카 혼합물, 기능성 필러, 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더를 포함하는 제 1 용액; 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머를 포함하는 제 2 용액; 및 다이아몬드 입자 및 임의로 운모를 포함하는 DA로서 제공될 수 있다.
제 1 용액과 제 2 용액을 예비-교반하기에 앞서, 본원에서 고찰되는 코팅 방법은 제 1 용액을 포함하는 용기 및/또는 제 2 용액을 포함하는 용기에 임의의 침전물(deposit)이 붙어 있는지 체크하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 임의의 침전물은 혼합 전에 용액에 분해되고 고르게 현탁될 수 있다.
침전물이 용기의 안쪽에 붙어 있으면, 고무 또는 나무 망치로 바닥을 두드린 후, 용기를 격렬하게 흔든다. 침전물이 완전히 분산되어 더 이상 보이지 않을 때까지 이것을 반복할 수 있다.
제 1 용액 및 제 2 용액을 예비 교반하는 단계는 제 1 및 제 2 용액을 롤러상의 별도의 용기에서 적어도 60 분 동안 롤링하여 수행할 수 있다. 롤링은 80-100 rpm (용기의 둘레에 대하여)의 속도 및 20-30 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 예비-교반 단계는 교반기를 사용하여 동일하게 수행될 수 있다.
제 1 용액 및 제 2 용액을 혼합하는 단계는 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가하여 수행될 수 있다. 본원에 교시된 ECC 조성물은 30∼50 중량 % (예: 35 중량 %)의 제 2 용액, 70∼50 중량 % (예: 65 중량 %)의 제 1 용액, 및 각 용액의 성분들의 농도에 따라 0.5∼2 중량 % DA를 함유할 수 있다.
본원에 교시된 CCC 조성물을 교반하는 단계는 제 1 용액과 제 2 용액의 혼합 후 즉시 수행되어야 하며; 상기 교반은 일반적으로 격렬하게 흔드는 것이다. 본원에 교시된 CCC를 숙성하는 단계는 본원에 교시된 CCC의 교반 단계 후 지체 없이 수행될 수 있다. 이것은 높은 품질의 코팅을 얻게 해준다.
숙성 조건에는 일부 변수가 있을 수 있다 (예: 숙성 시간 및 혼합 온도).
본원에 교시된 CCC를 숙성하는 단계는 CCC를 교반함으로써, 예를 들어, 40±2 ℃의 공기 온도에서 80∼100 rpm의 속도로 (용기의 둘레에 대하여) CCC를 롤링시킴으로써 수행될 수 있다. 혼합 효율을 높이고 숙성 반응을 촉진시키기 위해, 초음파 혼합도 교반과 결합하여 사용될 수 있다.
숙성 시간은 약 3 시간일 수 있지만 작업 환경의 온도와 같은 조건에 따라 달라질 수 있다.
대안으로서, 본원에 교시된 CCC를 숙성시키는 단계는 CCC를 교반함으로써, 예를 들어, 본원에서 교시된 바와 같은 CCC를 실온에서 24 시간 동안 롤링함으로써 수행할 수 있다.
본원에 교시된 CCC를 성숙시키는 단계는 숙성 체크하여 확인할 수 있다. 예를 들어, CCC가 충분히 숙성되었는지 여부를 확인하기 위해, 코팅을 플레이트, 예를 들어, 샌드 블라스팅된(sandblasted) 알루미늄 플레이트에 분사할 수 있고, 이어서, 예를 들어 60∼80 ℃에서 10 분간 베이킹할 수 있다. 양호한 외관 및 광택 레벨 (즉, 대조 표준과 비교할 때)은 숙성이 완료되었음을 나타낼 수 있다. 대안으로서, 코팅에 크레이터(crater)가 보이거나 광택이 부족한 것으로 보이는 경우, 숙성이 충분하지 않을 수 있다. 코팅이 저성숙(under-matured)된 것으로 (즉, 낮은 광택 및/또는 크레이터) 판명 된 경우, 이어서, 본원에 교시된 CCC가 있는 용기를 80∼100 rpm의 속도로 추가로 30 분간 롤러에 넣을 필요가 있을 수도 있다.
올리고머화 (숙성)가 본질적으로 완료되었을 때 CCC에 DA를 첨가하는 단계를 수행한다. DA는 숙성 개시 후 1.5 시간에서 2.5 시간 사이, 바람직하게, 숙성 개시 후 2 시간 후에 CCC에 첨가될 수 있다. DA를 CCC에 첨가 한 후, 혼합물이 혼합이 용이해지도록, 예를 들면, 롤링에 의해 교반할 수 있다. 혼합 효율을 높이고, 그에 따라 숙성 반응을 촉진시키기 위해 교반과 더불어 초음파 혼합을 사용할 수도 있다.
본원에 교시된 ECC 조성물을 여과하는 단계는 스프레이 건의 막힘을 방지하고 매끄러운 마무리를 위해 중요하다. 본원에서 교시된 ECC 조성물을 여과하는 단계는 300 내지 400의 여과 메쉬 크기로 수행될 수 있다.
본원에 교시된 ECC 조성물을 분사하는 단계는 공기 보조 스프레이 건과 같은 스프레이 건을 사용하여 수행할 수 있다. 노즐 직경은 1.0 내지 1.3 mm일 수 있다. 공기 압력은 스프레이 건 유형에 따라 2∼6 bar일 수 있다. 가공품 표면 온도는 접촉식 온도계를 사용하여 측정했을 때 45±10 ℃일 수 있다.
본원에 교시된 ECC 조성물을 분사하는 단계는 바람직하게 20∼30 ℃의 온도 및 70 % 미만의 상대 습도로 코팅 부스에서 수행할 수 있다. 특정 구체예로서, 분사는 수동, 반자동 또는 자동으로 수행할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 가공품 기재 표면, 바람직하게, 금속 표면에 대한 접착력은 표면, 바람직하게, 금속 표면을 그릿-블라스팅 (grit-blasting)함으로써 촉진되어, 피크와 홈의 거친 프로파일 (즉, 앵커 패턴)을 생성할 수 있다. 스프레이 건(들)으로부터 분무화된 코팅의 모멘텀은 표면, 바람직하게, 금속 표면에서 유동을 생성하여, 코팅이 거친 프로파일로 흐르게 한다.
가공품 기재 표면은 ECC를 도포하기 전에 또는 임의의 베이스 코팅을 도포하기 전에 예비 처리할 수 있다. 코팅을 도포하기 전에 가공품 기재 표면의 예비 처리는 가공품 기재 표면을, 바람직하게, 용매, 알칼리 세정에 의해 탈지하는 것을 포함할 수 있다. 임의로, 탈지는 유기 재료를 연소시키는 고온 노출 단계를 포함한다. 이러한 단계는 러프닝 단계 전 또는 후에 수행할 수 있지만, 바람직하게, 이전에 수행할 수 있다.
코팅 단계 전 가공품 기재 표면의 예비 처리는 러프닝 단계를 포함할 수 있다. 표면의 러프닝은 샌드 또는 그릿 블라스팅 또는 에칭 (산 또는 알칼리)에 의해 달성할 수 있다. 샌드 블라스팅을 사용하는 경우, 예를 들어, 알루미나 샷(alumina shot)이 사용될 수 있다. 입자 크기는 60 내지 80 메쉬일 수 있다. 블라스팅 압력은 5 내지 7 bar 일 수있다. 블라스트 층의 깊이 (Ra 값)는 2.5 내지 3.5 ㎛ (알루미늄 기재의 경우), 또는 2.5 내지 3.0 ㎛ (SUS 스테인레스 스틸 가공품 표면의 경우)일 수 있다.
코팅 단계 전 가공품 기재 표면을 예비 처리하는 것은 먼지 및 입자를 제거하기 위해, 예를 들어, 깨끗한/건조한 공기, 바람직하게, 5 내지 7 bar의 압력으로 블라스팅함으로써 가공품 표면을 세척하는 것을 포함할 수 있다.
코팅 단계 전 가공품 기재 표면을 예비 처리하는 것은 임의로 가공품 표면의 경질 양극 산화 처리(anodization)를 포함할 수 있다.
코팅 단계 전 가공품 기재 표면을 예비 처리 하는 것은, 예를 들어, 분사 직전 최고 온도 60∼70 ℃로 예열함으로써 가공품 표면의 제습을 포함할 수 있다.
본원에 교시된 ECC를 경화하는 단계는 적어도 180 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 본원에 교시된 ECC를 경화하는 단계는 280∼320 ℃의 온도에서 7 내지 10 분간 수행할 수 있다. 경화 시간이 길고/길거나 온도가 높을수록, 보다 밀도가 높은 코팅층을 얻을 수 있다. 경화 중, 전체 또는 완전한 폴리머 구조가 형성된다.
특정 구체예로서, 본원에 교시된 ECC 조성물이 가공품에 도포되면, ECC를, 예를 들어, 피크의 금속 부분 온도, 약 300 ℃에서 경화한다. 이로 인해 ECC가 고착화되고 앵커 패턴에 고정된다. 다시 말해서, 본원에 교시된 ECC의 가공품 기재 표면, 예를 들면, 취사도구로의 접착은, 가공품 표면에, 예를 들어, 가공품 표면의 금속 산화층에 (실란 또는 그의 올리고머에서) 실리콘 원자의 약한 화학 결합이 있을지라도, 주로 기계적인 것이다.
본 발명의 추가적인 측면은 본원에 교시된 ECC를 제조하는 키트에 관한 것으로: (a) 제 1 용기 내, 실리카 혼합물, 기능성 필러, 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더를 포함하는 제 1 용액; (b) 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머를 포함하는 제 2 용액; (c) 제 3 용기에 제공되는 DA를 포함한다. 제 1 및 제 2 용액은, 혼합된 경우, CCC를 제공한다. DA는 CCC에 첨가된 경우, DA를 0.5∼2 중량 %의 양으로 함유하는 ECC를 제공한다.
특정 구체예로서, 산 촉매는 키트의 제 1 및/또는 제 2 용액에 촉매량으로 첨가되거나, 촉매 용액으로서 제공될 수 있다. 산 촉매는 실란의 올리고머화를 촉매한다. 키트의 제 1 및/또는 제 2 용액 또는 임의의 촉매 용액에 존재하는 촉매 산의 양은, CCC의 총 중량과 비교한 중량 %로, CCC에서 1 중량 % 미만이 되도록 한다 (즉, 용액이 혼합된 경우).
본 발명의 다른 측면은 세라믹 코팅 조성물 (CCC)에, ECC 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 %∼2 중량 %의 다이아몬드 첨가제를 첨가하여, ECC 조성물을 얻는 것을 포함하는 세라믹 코팅의 비점착 내구성을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 특정 구체예로서, 상기 세라믹 코팅 조성물 (CCC)는 본원에서 정의된 졸-겔 CCC이다. 특정 구체예로서, 상기 다이아몬드 첨가제는 다이아몬드 입자 : 운모 입자의 중량비가 1:0 내지 1:3, 바람직하게는 1:2 내지 1:3 인 다이아몬드 입자 및 운모 입자를 포함한다.
본 발명의 추가의 측면은 가공품, 특히, 취사도구 품목을 코팅하기 위한 본원에 교시된 ECC 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 측면은 본원에 교시된 ECC로 코팅되는 가공품, 특히 취사도구 품목에 관한 것이다. 가공품은 탑 코트로서 ECC를 함유하는 건조 (경화) 필름으로 처리될 수 있다.
용어 "취사도구"는 본원에서 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 요리를 위해 사용되는 재료로 만든 주방 기구를 말한다. 바람직하게, 취사도구는 조리 용기 (cooking vessel)이다. 용어 "조리 용기"는 내열 재료로 만든 임의의 식품 제조 용기를 말한다. 특정 구체예로서, 취사도구, 특히 조리 용기는 프라이팬과 같은 팬일 수 있다. 특정 구체예로서, 취사도구, 특히 조리 용기는 냄비일 수 있다.
특정 구체예로서, 취사도구 품목은 본원에 교시된 바와 같은 ECC로 상부 전체가 코팅될 수 있다. 즉, 본원에 교시된 ECC는 취사도구 품목을 완전히 덮을 수 있다. 특정 구체예로서, 취사도구 품목의 부분이 본원에 교시된 ECC로 코팅될 수 있다. 특정 구체예로서, 취사도구 품목의 내부 표면, 외부 표면 및/또는 손잡이 및/또는 뚜껑이 본원에 교시된 ECC로 코팅될 수 있다.
특정 구체예로서, 취사도구 품목의 내부 표면이 본원에 교시된 ECC로 코팅될 수 있다. 특정 구체예로서, 취사도구 품목의 내부 표면 및 외부 표면이 본원에 교시된 ECC로 코팅될 수 있다. 특정 구체예로서, 취사도구 품목의 내부 표면, 외부 표면 및 손잡이가 본원에 교시된 ECC로 코팅될 수 있다. 특정 구체예로서, 취사도구 품목의 내부 표면 및 손잡이가 본원에 교시된 ECC로 코팅될 수 있다.
특정 구체예로서, 가공품, 특히 취사도구 품목은 본원에 교시된 ECC 및 추가의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가공품, 특히 취사도구 품목은 비점착 코팅으로 코팅될 수 있다. 특정 구체예로서, 가공품, 특히 취사도구 품목은 무기 세라믹 코팅으로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 가공품, 특히 취사도구 품목은 비점착 무기 세라믹 코팅으로 코팅될 수 있다.
특정 구체예로서, 가공품, 특히 취사도구 품목은 본원에 교시된 ECC 코팅의 하나의 층으로 코팅될 수 있다. 특정 구체예로서, 가공품, 특히 취사도구 품목은 본원에 교시된 ECC의 복수의 층으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 가공품, 특히 취사도구 품목은 본원에 교시된 ECC의 2 이상, 3 이상, 또는 4 이상의 층으로 코팅될 수 있다.
본 발명을 하기 비제한적인 실시예에 의해 추가로 설명한다.
실시예
실시예 1
가공품의 알루미늄 기재 표면을 샌드블라스팅으로 러프닝하여, 이어서 침착될 알루미늄 옥사이드가 단단히 부착되도록 표면적을 증가시켰다. 러프닝 후, 세척 및 건조 단계를 수행하여 샌드블라스팅으로 인한 오염물을 제거하였다. 상기 세척 및 건조 단계 후, 양극 산화 처리 단계를 실시하여 강화된 내식성 및 내마모성을 갖는 보호 알루미늄 옥사이드 필름 층을 형성하였다. 양극 산화 처리 후, 강화 세라믹 코팅 ECC 조성물을 도포하는 단계를 실시하였다. ECC 조성물은 세라믹 코팅 조성물 (CCC) 및 다이아몬드 첨가제 (DA)의 혼합물을 포함하였다.
CCC는, 에탄올 내 34 중량 % 실란 또는 그로부터 유도된 올리고머 인 결합제 40∼50 중량 %를 포함하고; 결합제로서 상기 실란 또는 그로부터 유도된 올리고머를 화학적으로 결합시키고, 입자 크기가 0.1∼1.2 ㎛ 인 분말 실리콘 옥사이드 20∼40 중량 % 및 물 60∼80 중량 %의 혼합물을 함유하는 실리카 혼합물 27∼34 중량 %를 포함하며; 상기 결합제와 상기 실리콘 혼합물 사이의 필름의 균열을 방지하고, 필름의 물리 화학적 특성이 개선되도록 점도를 조절하며, 석영, 몬조나이트, 편마암 및 유문암 응회암으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 천연석을 포함하는, 분말 기능성 필러 3∼19 중량 % 또는 0∼19 중량 %; 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 5∼15 중량 %를 포함하였다. 상기 원적외선 방출 물질은 토르말린, 황토, 세리사이트, 자수정, 상광석, 대나무 숯, 의왕석, 키요세키, 흑요석, 엘반, 광명석, 용암, 귀신석 등의 천연 미네랄 물질 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하고, 상기 음이온 방출 물질은 스트론튬, 바나듐, 지르코늄, 세륨, 네오디뮴, 란탄, 바륨, 루비듐, 세슘 및 갈륨으로부터 선택된 하나의 희토류 천연석 물질이며; 색상을 생성하는 안료 1∼25 중량 %를 포함하였다. 중량 %는 CCC의 총 중량을 기준으로 하였다. 혼합물을 2 시간 동안 숙성시킨 후, 다이아몬드 첨가제를 0.2 중량 %∼2 중량 % 첨가하여 ECC 조성물을 생성하였다. 중량 %는 ECC 조성물의 총 중량을 기준으로 하였다. 상기 ECC 조성물을 도포하는 단계가 완료된 후에, 280∼320 ℃에서 7∼10 분간 건조 단계를 수행하여 가공품 상에 코팅된 건조 필름을 생성하였다. 코팅된 가공품은 내구성 있는 비점착성, 스크래치 내성 및 내마모성의 결합된 장점을 가졌다.
실시예 2
가공품의 스테인레스 스틸 기재 표면을, 추가 층의 도포를 위한 표면적을 증시키기 위해 샌드블라스팅으로 러프팅하였다. 러프닝 후, 세척 및 건조 단계를 수행하여 샌드블라스팅으로 인한 오염물을 제거하였다. 상기 세척 및 건조 단계 후, 강화 세라믹 코팅 ECC 조성물을 도포하는 단계를 수행하였다. ECC 조성물은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 세라믹 코팅 조성물 (CCC) 및 다이아몬드 첨가제 (DA)의 혼합물을 포함하였다. 상기 ECC 조성물의 도포 단계가 완료된 후, 280∼320 ℃에서 7∼10 분간 건조 단계를 수행하여, 가공품 상에 코팅된 건조 필름을 생성하였다. 코팅된 가공품은 비점착성, 스크래치 내성 및 내마모성의 결합된 장점을 가졌다.
실시예 3
본 발명에 따라 제조된 취사도구, 즉, 팬을 도 1 내지 8에 도시하였다. 도 1은 서로 다른 직경의 두개의 둥근 프라이팬의 윗면을 도시한 것이다. 도 2는 그 아랫면, 즉, 각각의 베이스를 나타낸 것이다. 도 3은 각각 두껑이 구비된 서로 다른 크기의 둥근 소스 팬의 윗면을 나타낸 것이다. 도 4는 그 아랫면, 즉, 각각의 베이스를 나타낸 것이다. 도 5 및 6은 동일한 크기의 2개의 정사각형 프라이팬의 윗면을 나타낸 것이다. 도 7은 그 아랫면, 즉, 각각의 베이스를 나타낸 것이다. 도 8은 내부 및 반사 반점의 상세 사진이다.
실시예 4
CCC의 총 중량을 기준으로, 에탄올 내 바인더로서 34 중량 % 메틸트리메톡시실란 (MTMS)을 함유하는 용액 42.5 중량 %; 입자 크기 0.2 ㎛의 실리콘 디옥사이드 파우더 (SiO2) 40 중량 % 및 물 60 중량 %로 구성된 실리카 혼합물 25.5 중량 %; 기능성 필러로서 석영 4.25 중량 %; 원적외선 방사 물질 토르말린 및 음이온 방출물질 바나듐의 1:1 혼합물로 구성된 세라믹 파우더 4.25 중량 %; 및 구리 크로마이트 블랙 스피넬인 블랙 안료 15 %, 에탄올을 함유하는 밸런스수를 서로 혼합하여 숙성시키고, 샘플 1 (CCC)를 제조하였다.
본 발명의 코팅 (ECC)를 제조하기 위해, 샘플 1의 숙성 개시 2 시간 후에 샘플 1의 일부에, ECC 총 중량의 1 중량 %의 DA (다이아몬드:운모 중량비 1:2.5)를 첨가하여 샘플 2를 얻었다.
샘플 1 및 2 각각을 가공품(알루미늄 합금 3003)의 분리된 샘플 상에 탑 코트로서 코팅하고, 경화하였다. 샘플을 다음에 대하여 테스트하였다:
- (45 N의 힘을 사용하여) 측정된 내마모성;
- BS7069에 따라 측정된 스크래치 내성;
- 취사도구 제조업체 협회 (CMA) 표준 매뉴얼 (2012) p76-77에 따라 측정된 수 접촉각;
- 비점착 내구성 (상술한 바와 같이 표준 식기 세척기와 2 회의 온도 충격 (1DW + 2TS로 언급됨) 전후에 수행된 CMA Fried Egg 테스트에 기초 - 가정에서의 사용을 시뮬레이팅하도록 설계된 하우스 테스트에서);
- ASTM E-1461에 따라 측정된 열전도성; 및
- EN 12983-1:1999에 따라 측정된 연필 경도.
결과의 범위를 하기 표 1에 나타내었다.
본 발명의 코팅 및 DA 없는 코팅에 대한 결과의 범위

특성 		샘플 1
DA 없는 코팅
(비교예) 		샘플 2
DA 있는 코팅
내마모성 (BS7069; 45 N 힘) 12,000 - 20,000 사이클 20,000 - 90,000 사이클
스크래치 내성 (BS7069) 8 N 13 N
수접촉각 (CMA 표준 매뉴얼 (2012) p76-77) 102-106° 105-108°
비점착 내구성 (인하우스 테스트 - 1DW+2TS) 적어도40%-50% 증가
열 전도성 (W.m-1K-1) 2.0 - 2.4 2.4 - 2.6
연필 경도 (EN 12983-1:1999, 실온 및 200) ≥ 9H ≥10 H
본 발명의 샘플 2는 내마모성, 스크래치 내성, 수접촉각, 비점착 내구성, 열전도성 및 연필 경도에서 향상되었음을 알 수 있었다.
실시예 5
실시예 1에서와 같은 ECC 조성물 ("ECC (I) 및 "ECC (II)")을 기초로 한 코팅 (Thermolon™ CCC를 기초)을 Thermolon™ 비점착 세라믹 코팅, 특히 Thermolon™ Marathon 및 Endurance2 코팅 (각각, "Marathon" 및 "Endurance2"), 및 오늘날 시판 중인 평균적인 비점착 세라믹 코팅 ("Average NS")을 비교하였다.
비점착 내구성을, (i) DW + 2T 테스트 (실시예 4에서와 같음), (ii) 5 % NaCl 비등 테스트 (즉, 5 % NaCl로 끓인 후 CMA Fried Egg 테스트 시간을 기준으로 함) 및 (iii) 마모 Fried Egg 테스트 (즉, BS7069 마모 후 CMA Fried Egg 테스트 실시 - 15 Nf)로 분석하였다. 다른 파라미터는 실시예 4에서와 같이 결정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
코팅 /
파라미터 		ECC (I) ECC (II) Marathon Endurance2 Average NS
건조 필름 두께
(DFT)(㎛)		 35 +/- 5 30 +/- 5 32 +/- 5 30 +/- 5
연필 경도(H) 10 10 9 9 9
BS 내마모성 32000 275000 40000 32500 12000
초기 Fried Egg 5 5 5 5 5
DW + 2TS (사이클) 24 22 15 13 10
5% NaCl-Fried Egg 15 9 6 6 3
마모 NS 1250 750 500 250 250
이러한 결과는 특정의 비점착 세라믹 코팅에 다이아몬드 첨가제를 첨가하는 것이 코팅의 비점착 특성의 내구성에 상승적인 효과를 나타낸다는 것을 명확하게 보여준다. 실제로, 1 중량 % 미만의 낮은 다이아몬드 수준에서도, 비점착 내구성 (DW + 2TS 사이클로 나타냄)은 다이아몬드를 함유하지 않는 세라믹 비점착 코팅에 비해 적어도 50 % 증가하였다. 예를 들어, ECC (Ⅱ)와 비슷한 DFT의 Endurance2를 다이아몬드 없이 비교했을 때, 비점착 내구성의 향상은 약 70 %였다. 시판 중인 평균의 비점착 세라믹 코팅에 비해, ECC에 있어서 비점착 내구성이 적어도 2 배였다.

Claims (19)

  1. 가공품 상에 도포되는 경우 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 생성하고,
    - 세라믹 코팅 조성물 (CCC) 및
    - 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 0.2 중량 % 내지 2 중량 %의 다이아몬드 첨가제를 포함하고,
    강화 세라믹 코팅 (ECC)가 적어도 17 사이클의 비점착 내구성을 갖는 것을 특징으로 하며,
    여기에서, 상기 코팅의 비점착 내구성은 코팅의 비점착 등급이 5에서 1로 감소하는데 필요한 사이클의 수를 결정하여 측정하고, 상기 비점착 등급은 각 사이클의 전과 후 취사도구 제조자 협회 표준 (Cookware Manufacturers Association Standard)에 따른 Fried Egg 테스트를 수행하여 결정되며, 각 사이클은 ENV12875-1:1988 표준 식기세척기 테스트, 제 1 온도 처리 (260 ℃, 10분간), 급냉 및 제 2 온도 처리 (260 ℃, 10분간)을 순서대로 포함하는,
    강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 세라믹 코팅 조성물 (CCC)이 실리카 또는 지르코니아를 포함하는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 세라믹 코팅 조성물 (CCC)이 90 중량 % 초과 존재하는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다이아몬드 첨가제가 다이아몬드 입자 및 운모 입자를, 다이아몬드 입자：운모 입자의 중량비가 1：0 내지 1：3, 바람직하게 1：2 내지 1：3인 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 코팅 조성물 (CCC)가 비점착 무기 세라믹 코팅 조성물, 미점착 하이브리드 세라믹 코팅 조성물 또는 비점착 졸-겔 세라믹 코팅 조성물인 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 코팅 조성물 (CCC)가,
    비점착 세라믹 코팅 조성물 (CCC)의 총 중량과 비교한 중량 %로,
    (a) 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %;
    (b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %;
    (c) 기능성 필러 0∼19 중량 %, 바람직하게 3∼19 중량 %; 및
    (d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %;
    를 포함하는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더가 원적외선 방사 물질 및 음이온 방사 원소를 포함하는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물.
  8. 가공품(artefact), 특히 취사도구(cookware) 품목을 코팅하기 위한 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물의 용도.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 사용하여 제조된 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 함유하는 건조 필름 코팅과 함께 제공되는 가공품, 특히 취사도구 품목.
  10. 제9항에 있어서, 건조 필름의 총 두께가 20∼60 ㎛인 가공품.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 건조 필름이 탑 코트(top coat)로서 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 함유하고, BS7069로 측정한 건조 필름의 스크래치 내성이 10 내지 15 N인 가공품.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 필름이 탑 코트로서 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 함유하고, BS7069에 따라 45 N의 힘을 사용하여 20000 내지 90000 사이클의 내마모성을 갖는 가공품.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 필름이 탑 코트로서 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 함유하고, EN 12983-1:1999에 따라 실온 및 200 ℃에서 10H 이상의 연필 경도(pencil hardness)를 갖는 가공품.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 필름이 탑 코트로서 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 함유하고, ASTM E-1461에 따라 측정된 열 전도성이 2.4 내지 2.6 W.m-1K-1인 가공품.
  15. A) 기재 표면을 러프닝(roughening)하는 단계,
    B) 세라믹 코팅 조성물의 베이스 코트(base coat)를 기재에 도포하는 단계,
    C) 습식 베이스 코트 상에 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물의 탑 코트를 도포하는 단계, 및
    D) 베이스 코트 및 탑 코트를 경화시켜 가공품의 건조 필름 코팅을 얻는 단계를 포함하는 가공품 기재 표면을 코팅하는 방법.
  16. 강화 세라믹 코팅 (ECC)으로 코팅된 가공품을 얻는 방법으로서,
    - 가공품을 제공하는 단계;
    - 제 1 용기에 실리카 혼합물, 기능성 필러, 원적외선 방사 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더를 포함하는 제 1 용액을 제공하는 단계;
    - 제 2 용기에 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머를 포함하는 제 2 용액을 제공하는 단계;
    - 제 1 용기 내의 제 1 용액 및 제 2 용기 내의 제 2 용액을 예비-교반하는 단계;
    - 제 1 용액과 제 2 용액을 혼합하여, 제6항에 따른 조성물을 갖는 세라믹 코팅 조성물 (CCC)을 얻는 단계;
    - 비점착 세라믹 코팅 조성물 (CCC)을 교반하는 단계;
    - 비점착 세라믹 코팅 조성물 (CCC)을 숙성하는 단계;
    - 다이아몬드 첨가제를 비점착 세라믹 코팅 조성물 (CCC)에 첨가하여, 0.2 중량 %∼2 중량 % 다이아몬드 첨가제를 함유하는 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 얻는 단계;
    - 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 여과하는 단계;
    - 베이스 코팅 또는 추가 코팅, 바람직하게는 탑 코팅으로서 가공품 상에 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 도포하는 단계; 및
    - 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 경화시켜, 강화 세라믹 코팅 (ECC)을 함유하는 필름으로 코팅된 가공품을 얻는 단계를 포함하는 방법.
  17. 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물의 총 중량과 비교한 중량 %로, 다이아몬드 첨가제 0.2 중량%∼2 중량 %를 세라믹 코팅 조성물에 첨가하여, 강화 세라믹 코팅 (ECC) 조성물을 얻는 것을 포함하는, 세라믹 코팅의 비점착 내구성을 향상시키는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 세라믹 코팅 조성물 (CCC)가,
    세라믹 코팅 조성물 (CCC)의 총 중량과 비교한 중량 %로,
    (a) 바인더로서 실란 또는 그의 올리고머 11∼20 중량 %;
    (b) 실리카 혼합물 19.5∼41.5 중량 %;
    (c) 기능성 필러 0∼19 중량 %, 바람직하게 3∼19 중량 %; 및
    (d) 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹 파우더 2∼15 중량 %;
    를 포함하는 졸-겔 조성물인 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 다이아몬드 첨가제가 다이아몬드 입자 및 운모 입자를, 다이아몬드 입자：운모 입자의 중량비가 1：0 내지 1：3, 바람직하게 1：2 내지 1：3인 방법.
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