KR20180039962A

KR20180039962A - 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품

Info

Publication number: KR20180039962A
Application number: KR1020160131413A
Authority: KR
Inventors: 이용진; 박형준; 김용열; 김현우
Original assignee: 대한화인세라믹 주식회사
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19
Also published as: KR101908671B1

Abstract

본 발명은 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품에 관한 것으로, 그 목적은 소재를 보호하면서도 표면갈라짐 효과를 구비하도록 하여, 무늬의 다양성 및 다양한 색상변화를 구비할 수 있는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품을 제공하는 것이다.
본 발명은 소재에 도포되어 하도층을 형성하는 하도도료와, 하도층이 건조되기 전에, 하도층 위에 도포되어 중도층을 형성하는 중도도료를 포함하되,
상기 하도도료는 콜로이드 화합물을 함유하고 졸겔반응에 의해 이루어진 세라믹코팅제이고, 상기 중도도료는 하도도료내 콜로이드 화합물과 서로 다른 전하밀도를 구비한 콜로이드 화합물을 함유하는 세라믹코팅제로 이루어져, 하도도료와 중도도료내 콜로이드 화합물의 입자간 반발력 및, 하도도료와 중도도료의 건조속도 차이에 의해 하도층의 갈람짐 없이 중도층의 표면에 갈라짐 현상이 구현되도록 되어 있다.

Description

갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품{Ceramic coating material realizing surface split, and its coated product}

본 발명은 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품에 관한 것으로, 기존의 세라믹코팅제에서 구현되는 획일화된 표면에서 탈피하여 세라믹도막의 새로운 표면(도막이 갈라지는 표면효과) 및, 도막표면에 나노~마이크로 표면 미세돌기가 형성되도록 하여, 우수한 내마모성 및 비점착성능을 구비한 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품에 관한 것이다.

건축용 패널을 포함한 각종 패널이나, 주방기물의 소재로서 알루미늄, 스테인레스 스틸, 동, 티타늄, 스틸, 알루미늄 도금강판, 아연도금강판 등의 금속 및 이의 합금의 금속이나 유리, 도자기, 내화물, 시멘트, 석고보드 등의 세라믹을 사용하거나, 초산비닐(PVAC), 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 에폭시수지 등 열경화성 수지(thermosetting resin), 그리고 열적, 기계적 강도를 높이기 위하여 열가소성 수지 또는 열경화성 수지에 유리섬유, 유리 분말, 세라믹 섬유, 세라믹 분말을 혼합한 엔지니어링 플라스틱(예: PET에 유리분말을 혼합한 PBT소재)의 소재와 탄소, 흑연 등의 소재들도 사용되어지고 있다.

그러나 상기와 같은 소재들은 열, 자외선, 산성 및 알카리성화학물질, 유기용제, 내식성 등에 취약한 문제점이 있어, 유기도료 또는 세라믹 코팅제에 의해 건축용 내/외장 패널 및, 주방기물의 표면에 대한 코팅이 널리 이용되어지고 있다.

종래 사용되어지고 있는 유기도료(에폭시, 아크릴, 우레탄, 실리콘, 폴리에스터 등등)는 작업방법변화, 용제조절, 점도변화, 첨가제혼합 등의 방법을 통해 다양한 표면효과를 구현할 수 있으나,

종래에 사용되어지고 있는 세라믹 코팅제는 졸겔법에 의해 이루어진 코팅제로써, 일반 유기도료와는 다르게 점도조절이 용이하지 않으며, 점도를 조절할지라도 50cps를 넘기 어려우며 더 증점할 경우 도막이 약해지거나 광택이 현저히 저하되고 도료의 pot life가 단축되는 등 여러 가지 부작용이 발생되는 문제점이 있어, 기존 세라믹 코팅방식은 유색의 하도도료를 코팅하고 투명 또는 투명도료에 메탈릭입자를 첨가한 상도도료를 코팅하여 경화시키는 방법만이 사용되었다.

즉, 종래의 졸겔법을 이용한 세라믹 코팅제는 spot(점분사)을 이용한 점박이 무늬 구현이나 진하고 옅은 색상을 위아래로 도장하는 그라데이션 색상 구현, pearl 입자를 이용한 표면 sparkling 효과 정도에 국한되어 있을 뿐, 유기도료와 같이 다양한 무늬를 구현할 수 없는 문제점이 있었다.

등록특허공보 등록번호 10-1600166(2016.02.26) 등록특허공보 등록번호 10-1496160(2015.02.17) 등록특허공보 등록번호 10-0941954(2010.02.04) 등록특허공보 등록번호 10-1400911(2014.05.22)

본 발명의 목적은 소재를 보호하면서도 표면갈라짐 효과를 구비하도록 하여, 무늬의 다양성 및 다양한 색상변화를 구비할 수 있는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제와, 이 세라믹 코팅제가 코팅된 제품을 제공하는 것이다.

본 발명은 소재에 도포되어 하도층을 형성하는 하도도료와, 하도층이 건조되기 전에, 하도층 위에 도포되어 중도층을 형성하는 중도도료를 포함하되,

상기 하도도료는 콜로이드 화합물을 함유하고 졸겔반응에 의해 이루어진 세라믹코팅제이고, 상기 중도도료는 하도도료내 콜로이드 화합물과 서로 다른 전하밀도를 구비한 콜로이드 화합물을 함유하는 세라믹코팅제로 이루어져, 하도도료와 중도도료내 콜로이드 화합물의 입자간 반발력 및, 하도도료와 중도도료의 건조속도 차이에 의해 하도층의 갈람짐 없이 중도층의 표면에 갈라짐 현상이 구현되도록 되어 있다.

본 발명은 하도도료와 중도도료내 콜로이드 화합물이 서로 다른 전하밀도, 제타전위, pH를 구비하도록 되어 있어, 콜로이드 화합물의 도막내 반발력 및 건조속도의 차이를 통해, 하도층의 갈라짐 없이 중도층에만 갈라짐 효과가 구현되도록 되어 있으며, 이를 통해, 본 발명은 디자인적인 측면에서 세라믹코팅제의 단순한 색상/무늬에서 탈피하여 구현하기 어려운 갈라지는 무늬의 표면형태를 구현함으로써 독특한 형태는 물론 마케팅포인트로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 전하밀도, 제타전위 및 pH 의 조절을 통해, 콜로이드 화합물의 도막내 반발력을 조절하여, 다양한 크기로 갈라짐 효과를 구현할 수 있다.

본 발명은 스프레이 방식에 의해서도 쉽게 갈라지는 표면효과를 구비한 세라믹코팅도막이 구현된다.

본 발명은 하도층은 갈라지지 않고 중도 또는 상도층에서 갈라짐이 구현되므로, 소재를 안정적으로 보호할 수 있다.

본 발명은 중도도료의 나노입자 콜로이드 화합물에 포함된 수많은 나노 콜로이드 입자들이 도막 표면에 적층되어 미세 나노 돌기를 형성하게 되므로, 기존 세라믹코팅층보다 도막층의 내마모성과 발수성능이 향상되며, 이러한 발수성능 강화는 음식물이 들러붙지 않게 하는 비점착성능을 향상시키게 된다.

본 발명은 하도도료의 안료와 중도도료의 안료의 색상을 다르게 할 경우, 색상차에 의하여 확연하게 갈라지는 표면 효과 구현이 가능하며 하도와 중도의 색상이 같거나 중도의 색상이 투명일 경우라도 은은한 갈라짐 효과를 구현할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 세라믹 코팅층을 보인 예시도
도 2 는 본 발명 복합 세라믹 코팅제를 이용한 제품 제조공정을 보인 블록예시도
도 3 은 실시예1에 따른 표면갈라짐 효과를 보인 사진예시도
도 4 는 실시예1에 따른 표면갈라짐 효과를 보인 또다른 사진예시도
도 5 는 실시예2에 따른 표면갈라짐 효과를 보인 사진예시도
도 6 은 본 발명에 따른 제품사진도

도 1 은 본 발명에 따른 세라믹 코팅층을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명 복합 세라믹 코팅제를 이용한 제품 제조공정을 보인 블록예시도를 도시한 것으로,

본 발명의 복합 세라믹 코팅제는, 소재(50)의 표면에 도포되어 하도층(30)을 형성하는 하도도료와, 하도층(30)이 건조되기 전에, 하도층(30) 위에 도포되어 중도층(20)을 형성하는 중도도료를 포함하되,

상기 하도도료는 콜로이드 화합물을 함유하고 졸겔반응에 의해 이루어진 세라믹코팅제이고, 상기 중도도료는 하도도료내 콜로이드 화합물과 서로 다른 전하밀도를 구비한 콜로이드 화합물을 함유하는 세라믹코팅제로 이루어져,

하도도료와 중도도료내 콜로이드 화합물의 입자간 반발력 및, 하도도료와 중도도료의 건조속도 차이에 의해 하도층의 갈람짐 없이 중도층의 표면에 갈라짐 현상이 구현되도록 되어 있다.

상기 소재(50)는 건축용 패널을 포함한 각종 패널이나, 후라이팬, 냄비 등등 주방에서 사용되어지고 있는 각종 주방기물의 소재를 의미한다. 상기 소재는 일예로, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 동, 티타늄, 스틸,알루미늄 도금강판, 아연도금강판 등의 금속 및 이의 합금으로 이루어진 금속이 사용되거나, 유리, 도자기, 내화물, 시멘트, 석고보드 등의 세라믹이 사용되거나, 초산비닐(PVAC), 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 에폭시수지 등 열경화성 수지(thermosetting resin), 그리고 열적, 기계적 강도를 높이기 위하여 열가소성 수지 또는 열경화성 수지에 유리섬유, 유리 분말, 세라믹 섬유, 세라믹 분말을 혼합한 엔지니어링 플라스틱(예: PET에 유리분말을 혼합한 PBT소재) 등의 플라스틱과 더불어 탄소와 흑연 등도 사용된다.

상기 하도도료는, 졸겔법(졸겔반응)에 의해 제조되는 세라믹코팅제로, 일반식 R_nSi(OR')₄ _- _n으로 대표되는 알콕실란을 5∼50 중량%; 물 또는 유기용매를 분산매로 하는 콜로이드 화합물 1∼50 중량%, 안료 1∼30 중량%, 충진제 0.1∼30 중량%, 유기산 또는 무기산 0.1∼5중량%, 용제 및 희석제 0.1∼60 중량%, 도료첨가제 0.1∼10 중량%로 이루어져 있다.

상기 알콕실란은 일반식 R_nSi(OR')₄ _-n (식중 R은 탄소수 1∼4의 알킬기, R'는 탄소수 1∼3의 알킬기 또는 탄소수 1∼4의 아실기를 표시)로 대표되는 것으로, 알콕실란의 대표적인 예는 메틸트리메톡실란, 메틸트리에톡실란, 에틸트리메톡실란, 불소실란, 디메틸디메톡시실란, 에틸트리에톡실란, 페닐트리메톡실란, 테트라에틸오소실리케이트, 테트라메틸오소실리케이트 등이 대표적이고 상기 알콕실란은 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용한다.

상기 콜로이드 화합물은 콜로이드 실리카, 콜로이드 지르코니아, 콜로이드 알루미나가 대표적이며 물 또는 유기용매에 분산되어 있다. 콜로이드 화합물내에 포함되어 있는 물은 알콕실란과 가수분해반응을 일으켜 세라믹도막을 이루는 바인더(BINDER) 역할을 하게 된다. 콜로이드 화합물 없이 물만으로도 가수분해반응은 가능하나, 콜로이드내 실리카, 지르코니아, 알루미나 입자들이 도막표면 경도향상과 내부식성 향상, 부착성 증대에 기여하므로 콜로이드 화합물을 사용하는 것이 더 바람직하다.

상기 안료는 시중에 광범위하게 시판되고 있는 안료이며 세라믹에 적합하게 주로 금속산화물계 무기안료가 주로 사용되며 용도나 구현해야 할 색상과 효과에 따라 유기안료나 펄 안료를 사용할 수도 있다.

상기 충진제는 도막의 경도향상, 도막충진, 은폐력향상, 원가절감, 도막의 균열방지 등의 목적으로 첨가되며, 알루미나, 질화규소, 탄화규소, 지르코니아, 유리섬유, 무기방청제, 황산바륨, 티탄산칼륨, 세라믹휘스커 등의 무기충진제가 사용된다.

상기 유기산 또는 무기산은, 인산, 염산, 황산, 질산, 초산, 개미산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 혼합액이 첨가된다. 이러한, 유기산 또는 무기산은 가수분해 반응을 일으키는 촉매역할을 수행하며, 너무 적은 양을 첨가하면 가수분해반응이 제대로 일어나지 않고, 너무 많이 넣으면 도료안정성, 보관성이 나빠지기 때문에 0.1∼5 중량% 첨가되며, 바람직하게는 0.5∼3중량% 첨가된다.

상기 용제 및 희석제는 점도조절, 분산, 희석, 저장안정성 향상의 목적으로 위해 첨가하는 것으로 물 또는 알코올을 1종 이상 첨가한다.

상기 도료첨가제는 레벨링, 기능성 부여, 광택조절, 침강방지 등의 목적으로 첨가되며, 주방기물/ 건축패널 코팅제 첨가용으로 시중에 유통되는 도료첨가제가 사용된다. 상기 도료첨가제는 10중량%를 초과하여 첨가되면 세라믹코팅제의 내열도하락, 저장성 불안정 등의 부작용이 나타날 수 있으므로 적정범위내에서 첨가된다.

상기와 같이 이루어진 하도도료는 주방기물 또는 건축패널의 표면에 스프레이 코팅이 가능하며, 하도층을 형성하여 소재 즉, 주방기물 또는 건축패널을 보호하고, 우수한 내부식성을 구비하게 된다.

또한, 상기 하도도료는 중도도료의 접착력을 증대시켜, 중도도료에 의해 형성되는 중도층과 접착되어 일체화된 세라믹 도막을 형성하게 됨과 동시에, 중도층을 형성하는 중도도료와의 반응에 의해, 중도층에 갈라짐 효과를 부여하는 기능을 구비하게 된다.

상기 졸겔법(졸겔반응)은 주방기물 또는 건축패널에 일반적으로 사용되고 있는 세라믹코팅제에 널리 적용되고 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 중도도료는 하도도료에 의해 형성되는 하도층에 도포, 경화되어 표면 갈라짐 효과가 구현되도록 하는 것으로, 나노입자 콜로이드 화합물 30∼99 중량%, 용제 0.1∼65 중량%, 도료첨가제 0.01∼5 중량%를 포함한다.

또한, 상기 중도도료는 색상을 구현하기 위한 안료 0.1∼40 중량%가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 중도도료는 알루미나, 질화규소, 탄화규소, 지르코니아, 유리섬유, 휘스커, 무기방청제 등의 무기충진제 0.1∼20중량%가 더 포함될 수 있다.

상기 나노입자 콜로이드 화합물은 실리카, 알루미나, 지르코니아 등등 1∼300㎚ 사이즈의 세라믹입자를 물이나 유기용매에 분산시킨 콜로이드 화합물을 1종 또는 2종이상 혼합된 것이 사용되며, 하도도료에 사용되어지는 콜로이드 화합물과는 상이한 전하밀도(콜로이드 입자가 갖는 단위면적당 전하량)를 구비한 것이 사용된다.

즉, 상기 나노입자 콜로이드 화합물은 pH 7∼12, 바람직하게는 pH 9∼11 을 구비한 것이 사용되며, 이와 같은 pH 범위를 구비할 경우, 하도도료에 사용되어지는 콜로이드 화합물과는 상이한 전하밀도(콜로이드 입자가 갖는 단위면적당 전하량)를 구비하게 된다.

또한, 상기 나노입자 콜로이드 화합물은 그 모양은 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 입자 1∼300㎚ 사이즈의 구형(球形)으로 이루어진 입자가 사용될 수 있다.

또한, 상기 중도에 사용되는 나노입자 콜로이드 화합물은 그 종류가 특정되는 것은 아니나, 일예로 경제성 및 안정성이 우수한 콜로이드 실리카가 사용될 수 있다.

이와 같은 나노입자 콜로이드 화합물은 졸겔법에 의해 이루어진 하도도료의 콜로이드 화합물과는 상이한 전하밀도를 구비하여, 하도층 위에 도포경화될 시, 중도층에 갈라짐 현상을 구현하게 된다.

또한, 상기 나노입자 콜로이드 화합물은 고형분 10∼30%의 함량을 가진 알카리 화합물이 바람직하며, 이와 같은 나노입자 콜로이드 화합물은 우수한 안정성과 광택성을 구비하게 된다. 상기 나노입자 콜로이드 화합물은 고형분이 30% 를 초과하게 될 경우, 저장기간이 줄어드는 단점이 발생된다.

또한, 본 발명에 따른 나노입자 콜로이드 화합물은 중도층이 갈라지도록 하는 기능뿐 아니라, 표면에 미세돌기 즉, 나노 세라믹 돌기가 형성되도록 하여, 우수한 발수성 및 내마모성을 향상시키고, 비점착성능을 극대화 시키는 기능을 구비하게 부여하게 된다.

상기 용제는 물을 사용하는 것이 좋으며, 안정성과 기능성 부여를 위하여 물과 더불어 알코올과 같은 유기용매를 혼합 사용 가능하다.

상기 도료첨가제는 도막의 조막성, 휘발속도 조절, 분산성, 기능성 부여 등의 목적으로 투입되며 이러한 도료첨가제는 공지의 도료분산제, 소포제, 실리콘오일, 점도 조절제 등등이 하나 이상 첨가되므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 안료는 공지의 무기안료 또는 유기안료, 펄안료 중 선택된 1종 이상 병행하여 사용되며, 나노입자 콜로이드 화합물에 분산시켜 사용한다.

상기와 같이 이루어진 중도도료는 하도층이 완전히 건조되지 않은 상태에서 하도층 위에 도포되어야 경화되는 중도층이 쉽게 갈라지며 접착력 또한 증대되게 된다. 즉, 상기 중도도료는 도막이 젖은 상태의 연속 코팅 작업(wet-on-wet)이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 하도도료와 중도도료내 함유된 각각의 콜로이드 화합물이 서로 다른 전하밀도를 구비하도록 되어 있으며, 이와 같은 콜로이드 입자의 표면 전하밀도 차이, 콜로이드 화합물의 서로 다른 입자 반발력 및, 하도도료와 중도도료의 건조속도 차이에 의해, 건조도막(중도층)의 표면이 갈라지는 조막 특징을 구비하게 된다.

또한, 하도도료와 중도도료에 함유되는 콜로이드 화합물은 서로 다른 종류의 콜로이드 화합물이 사용되거나, 같은 종류의 콜로이드 화합물이 사용될 수 있다.

즉, 하도도료의 경우 세라믹코팅제의 알콕실란 가수분해반응(졸겔반응/졸겔법)을 위해 유기/무기산 촉매를 첨가하게 되어 하도도료의 pH는 산성이 되며, 하도도료의 산성조건하에서 콜로이드 입자의 전하밀도는 0 에 가깝게 되고, 이 때문에 콜로이드 입자는 입자간 반발력을 잃고 빨리 응집하게 되는 특성을 구비하게 된다. 이와 같이, 하도도료에 첨가된 콜로이드 화합물은 졸겔법으로 인하여 개질되므로, 처음의 전하밀도와 제타전위를 잃고 중도의 콜로이드 화합물과는 다른 전하밀도와 제타전위(입자간 반발하는 힘)를 갖게 된다.

상기 제타전위는 pH가 산성일수록, 입자크기가 커질수록 작아지게 되며, 본 발명의 하도도료내 콜로이드 화합물은 졸겔반응과 pH의 영향으로 제타전위가 0∼-10 mv 범위를 구비하게 된다.

이에 반하여, 본 발명의 중도도료내 첨가되는 콜로이드 화합물은 졸겔반응을 시키지 않은 혼합물(콜로이드 화합물, 안료, 용제, 첨가제)로, pH 7∼12의 범위를 구비하도록 되어 있어, 콜로이드 화합물 본연의 전하밀도와 제타전위 즉, 제타전위 약 -15∼-100 mv 범위를 구비하게 된다. 일예로, pH 10 의 30㎚ 사이즈 콜로이달 실리카의 제타전위는 약 -40mv이며 상당한 입자간 반발력을 유지하고 있다.

이와 같이, 본 발명은 하도도료내 콜로이드 입자와는 다른 중도도료내 나노입자 콜로이드 화합물의 반발력에 의해 표면 갈라짐 현상이 구현된다.

또한, 본 발명의 하도도료인 세라믹코팅제는 졸겔법에 의한 축중합 반응으로 주로 열경화를 통해 건조하므로 경화속도가 느리게 되나, 중도도료의 콜로이드 화합물은 도막을 형성할 수 있는 바인더(binder)의 양이 적기 때문에 하도도료에 비하여 빠른 건조속도를 구비하게 되며, 이로 인해 중도층이 찢어지는 현상이 가속화 된다.

아울러, 하도도료와 중도도료의 콜로이드 화합물이 같은 표면전하밀도와 pH, 졸겔법에 의해 개질된 콜로이드 화합물을 동시에 사용한다면, 본 발명과 같은 갈라지는 효과는 미비하게 될 뿐 아니라, 이러한 미미한 갈라짐 효과마저도 용제차이, 점도차이에 의한 단순한 도막 들뜸 현상에 불과할 뿐, 도막의 경도저하와 외관불량 및, 균일성 저하 현상이 발생되므로, 본 발명에서 궁극적으로 구현하고자하는 갈라지는 표면효과의 세라믹코팅도막은 일반 세라믹도료를 단순하게 점도조절만해서는 불가능하며 설사 가능하다 할지라도 도료의 안정성 문제로 양산이 이루어지지 않게 된다.

또한, 본 발명은 광택향상, 기능성 부여 등의 목적으로 중도층(20)에 도포되어 상도층(10)을 형성하는 상도도료를 더 포함할 수 있다.

즉, 본 발명은 소재(50)의 표면에 하도도료를 스프레이 코팅하여 하도층을 형성하고 중도도료를 하도층에 코팅하여 하도층(30)과 중도층(20)으로 이루어진 세라믹 도막(40)을 형성하거나, 상기 세라믹 도막에 추가로 상도도료를 더 추가 코팅하여, 하도층(30), 중도층(20) 및 상도층(10)으로 이루어진 세라믹도막(40)을 형성할 수 있다.

상기 상도도료로는 투명세라믹코팅제, 메탈릭세라믹코팅제, 유무기하이브리드 코팅제 중에 선택하여 사용할 수 있으며, 이러한 상도도료는 공지의 것이 사용되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 본 발명은 상도를 제외하여 2-COATING으로 마무리된 세라믹 도막을 구비하는 제품 즉, 일예로 각종 주방기물, 건축용 내/외장패널 등등을 형성할 수도 있으며, 2-COATING으로 마무리된 세라믹 도막은 중도가 상도의 역할을 대신하게 된다.

또한, 본 발명은 하도/중도/상도로 이루어진 3-COATING으로 이루어진 세라믹 도막을 구비하는 제품을 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 2-COATING으로 마무리된 세라믹 도막(40) 또는 3-COATING으로 이루어진 세라믹 도막(40)을 구비한 제품(100)을 형성할 수 있다.

도 6 은 본 발명에 따른 제품사진이 도시된 것으로, 본 발명의 출원인 대한화인세라믹(주)의 CERAMICA MAGMA TC 제품을 상도로 하여, 냄비 외장과 후라이팬 등의 주방기물에 세라믹 도막을 형성하였으며, 이를 통해 본 발명에 따른 세라믹 코팅제는 주방기물의 내외부표면에 갈라지는 효과가 구현되는 세라믹도막을 형성함을 알 수 있다.

실시예 1

하도도료

[표1]에 따라, 콜로이드 실리카와 물, 알코올 등의 용제가 포함된 용액에 안료, 충진제, 첨가제 등을 넣고 분산기계(3ROLL-MILL, Sandmill, 초음파 등)를 이용하여 충분히 분산시켜 각각의 원료가 응집되지 않은 액체 A액을 만들고, 여기에 알콕실란과 일정량의 산을 첨가한 B액을 넣어 가수분해시켜 졸겔법 반응을 통해 하도도료용 세라믹코팅제를 얻었다.

중도도료

[표2]에 따라, 입자크기 1∼300㎚ 사이즈의 선택된 나노 콜로이드 화합물과 안료, 용제, 도료첨가제를 순서대로 넣고 분산기계를 이용하여 평균입도가 10㎛이하로 충분히 분산시켜 중도도료용 세라믹 코팅제를 얻었다.

[표1]

[표2]

a) 일본촉매화성(주) 콜로이드 실리카 SN

b) GRACE사 콜로이드 실리카 HS-30

c) 미국 쉐퍼드 BLACK 30C965

d) dupont 무기 백색안료 R-902

e) 일본 스미토모사 제품명 AES-11

f) 한국 CIS사 C-112A

g) 1∼100㎛ 유리섬유

h) SiC 세라믹 휘스커

i) 미국 NALCO 사 콜로이드 실리카 1030

j) GRACE사 콜로이드 실리카 HS-40

k) 산화철 적색안료 110

l) 미국 쉐퍼드 BLUE 424

m) 습윤안료분산제 BYK-180

n) 소포제 BYK-28

o) 신에츠 Silicone fluid KF-96

상기 [표1]에 따른 하도도료를 피도물(알루미늄 후라이팬/시편)에 도포하여 하도층을 형성하고, 상기 하도층이 건조되지 않은 상태에서 [표2]에 따른 중도도료를 도포한 후, 20∼250℃의 온도에서 약 10분간 열경화시켜 중도층이 갈람짐 효과가 구현된 세라믹 도막을 형성하였으며, 이와 같이 형성된 세라믹 도막에 대한 물성을 측정하여 [표3]에 나타내었다.

시험방법

광택 : 광택측정기 60°

부착성 : Cross Cut Guide로 2㎜ 간격 커팅 후 투명 Tape로 박리

내마모성 : Taber 마모시험기에서 물과 세제(물 200㎖당 세제 1g)를 전체 바닥이 잠길 정도로 넣고 마모재 SUS수세미로 1㎏의 하중에서 60rpm 속도로 왕복 한 후 표면확인. 소재노출 될 때까지 마모 횟수 측정

내충격성 : 500±1ｇ Steel Ball을 100㎝ 위에서 낙하. 도막박리 없을 것.

연필경도 : 연필경도 측정기로 45° 각도, 1㎏f 힘으로 100㎜ 그어 5회 반복하여 측정. 도막 파괴, 상처 없을 것.

비점착성 : 중성세제로 코팅면을 세척 후 코팅면의 온도가 180∼190℃에서 계란을 무오일로 1분40초간 cooking, 비첨착 성능 확인. 20회마다 중성세제로 코팅면 세척.

내식성 : 10% 소금물을 20시간 끓인 후(95±2℃) 외관 및 부식 확인

내용제성 : BTX계, Alcohol계, KETONE류 등의 유기용제 침적 / 72hrs. 외관 확인

내산성 : 98% 초산용액 4/5 침적 24시간

내알카리성 : 5% 탄산나트륨용액에 4/5침적 24시간

[표3]

[표3]에서 대비군은 하도와 상도로 이루어진 공지의 세라믹도료를 사용하였으며, ①은 하도 배합1 + 중도 배합1, ②는 하도 배합1 + 중도 배합2, ③은 하도 배합2 + 중도 배합1, ④는 하도 배합2 + 중도 배합2, ⑤는 하도 배합1 + 중도 배합1 + 세라믹코팅 상도(대한화인세라믹(주) CERAMICA MAGMA TC 제품)를 사용하였다.

[표3]에서와 같이, 본 발명은 대비군과 대비할 경우, 더욱 향상된 물성을 구비하고 있음을 알 수 있었다. 또한, 본 발명은 표면갈라짐 현상이 구현되는데 반하여, 대비군은 표면갈라짐 현상이 구현되지 않고 있으며, 내식성 시험에서 알 수 있듯이, 본 발명은 중도층이 갈라짐 효과를 구현하더라도 대비군과 비교하여 내식성에서 차이가 없음으로 확인할 수 있었다.

실시예 2

실시예 1 의 [표3]에 기재된 ①하도 배합1 + 중도 배합1과 ④하도 배합2 + 중도 배합2의 배합비율을 이용하여, 알루미늄 시편 표면에 하도층과 중도층으로 이루어진 세라믹도막을 형성하였으며, 그 결과는 [도3] 및 [도4]에 나타내었다.

[도3]은 [표3]에 기재된 ①하도 배합1 + 중도 배합1에 따른 세라믹도막이 도시된 것으로, 표면에 갈라짐 효과가 구현됨을 알 수 있다.

또한, [도4]는 ④하도 배합2 + 중도 배합2 에 따른 세라믹 도막이 도시된 것으로, 이 역시 표면에 갈라짐 효과가 구현됨을 알 수 있다.

실시예3

실시예1의 [표3]에 기재된 ①하도 배합1 + 중도 배합1에서 하도와 중도의 안료색상을 다르게 하여 후라이팬의 표면에 세라믹도막을 형성하였으며, 그 결과는 [도5]에 나타내었다.

[도5]에서와 같이, 본 발명은 육안에 의해서도 후라이팬의 표면에 갈라짐 효과가 구현되고, 갈라짐 표면사이로 하도층의 색상이 나타남을 알 수 있으며, 이를 통해 하도층 위에 형성되는 중도층에만 갈라지는 현상이 구현되고, 하도층에는 갈라짐 현상이 발현되지 않았음을 알 수 있다. 이는 현미경 관찰로도 더욱 선명하게 확인할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 상도층 (20) : 중도층
(30) : 하도층 (40) : 세라믹도막
(50) : 소재 (100) : 제품

Claims

소재의 표면에 도포되어 하도층을 형성하는 하도도료와,
하도층이 건조되기 전에, 하도층 위에 도포되어 중도층을 형성하는 중도도료를 포함하되,
상기 하도도료는 콜로이드 화합물을 함유하고 졸겔반응에 의해 이루어진 세라믹코팅제이고, 상기 중도도료는 하도도료내 콜로이드 화합물과 서로 다른 전하밀도를 구비한 콜로이드 화합물을 함유하는 세라믹코팅제로 이루어져,
하도도료와 중도도료내 콜로이드 화합물의 입자간 반발력 및, 하도도료와 중도도료의 건조속도 차이에 의해 하도층의 갈라짐 없이 중도층의 표면에 갈라짐 현상이 구현되도록 한 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 1 에 있어서;
하도도료의 콜로이드 화합물은 제타전위 0∼-10 mv 범위를 구비하고,
중도도료의 나노입자 콜로이드 화합물은 제타전위 -15∼-100 mv 범위를 구비하는 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 1 에 있어서;
하도도료는, 일반식 R_nSi(OR')₄ _- _n으로 대표되는 알콕실란 5∼50 중량%; 물 또는 유기용매를 분산매로 하는 콜로이드 화합물 1∼50 중량%, 안료 1∼30 중량%, 충진제 0.1∼30 중량%, 유기산 또는 무기산 0.1∼5중량%, 용제 및 희석제 0.1∼60 중량%, 도료첨가제 0.1∼10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 1 에 있어서;
중도도료의 콜로이드 화합물은, 나노 사이즈의 세라믹입자가 물 또는 유기용매에 분산되어 pH 7∼12 를 구비하는 콜로이드 화합물이 1종 또는 2종 이상 혼합된 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 1 에 있어서;
중도도료는, pH 7∼12 를 구비하는 나노입자 콜로이드 화합물 30∼99 중량%, 용제 0.1∼65 중량%, 도료첨가제 0.01∼5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 5 에 있어서;
중도도료는, 안료 0.1∼40 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 1 에 있어서;
세라믹 코팅제는,
중도층 위에 도포되어 상도층을 형성하는 상도도료를 더 포함하되,
상기 상도도료는 세라믹 코팅도료 또는 유무기 하이브리드 도료인 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 세라믹 코팅제에 의해 생산된 제품을 포함하되, 상기 제품은 주방기물 또는 건축용 내외장패널인 것을 특징으로 하는 갈라지는 표면효과를 구현하는 세라믹 코팅제가 코팅된 제품.