KR20190004927A - 원적외선 방사 코팅제용 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코팅제용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 높은 열 전도율로 인하여 에너지 절감에 현저한 효과 존재하며, 고효율의 원적외선으로 가열, 난방, 치료 및 건조 등의 산업 분야에 매우 효과적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 저온 지방에서 농작물의 재배에 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 목적하는 바에 따라 첨가제를 추가함으로써, 난방 및 농작물의 재배 시 필요한 음이온 발생, 항균 및 탈취의 기능성 효과를 부여할 수 있다.

Description

원적외선 방사 코팅제용 조성물 및 그의 제조방법{COATING COMPOSITION EMITTING INFRARED AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 원적외선 방사 코팅제용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
적외선 중 파장이 가장 긴 것에 해당하는 원적외선은 파장이 25 ㎛ 이상인 적외선에 해당하고, 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않으며 열 작용이 크고 침투력이 강하다는 특징이 있다. 또한, 유기화합물 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강하여, 다양한 산업 및 의료분야에 응용되고 있다.
구체적으로, 원적외선 파장 영역은 생체 내로 잘 흡수되어 생체 내 분자를 자극하여 활성화하는 작용으로 생명체의 생장에 꼭 필요한 생체 파장에 해당하는 것으로 알려져 있으며, 모세혈관을 확장시켜 혈액 순환과 세포 조직 생성 및 세포의 분화 등을 활성화 하는 것으로 보고되어 있다. 뿐만 아니라, 상기 원적외선 파장은 세포를 구성하는 수분과 단백질 분자에 닿으면 세포를 1분에 2,000번씩 미세하게 흔들어 줌으로써 세포 조직을 활성화하여 노화 방지, 신진 대사 촉진, 만성 피로 등의 각종 성인병 예방에도 효과가 있다.
또한, 상기 원적외선은 발한 작용 촉진, 통증완화, 중금속 제거, 숙면, 탈취, 방균, 곰팡이 번식 방지, 제습, 공기정화 등의 효과가 존재하여 주택 및 건축자재, 주방기구, 섬유, 의류, 침구류, 및 찜질방 등과 같은 여러 산업분야에 적용되어 사용되고 있다.
한편, 육방정 질화 붕소(hBN)은 흑연과 유사한 결정 구조를 갖는 B와 N의 화합물로, 전기 절연성을 지니며 흰색을 띄고 있다. 상기 질화 붕소는 내열성 및 전기 전열성이 뛰어나며, 정밀 가공이 가능하기 때문에 가열상태에서 사용하는 진공 기기, 실험 기기의 절연재로 불가결한 존재에 해당한다.
본 발명의 일 목적은 원적외선을 방사하는 코팅제용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 원적외선 방사 코팅제용 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 원적외선 방사성 충전제 10 ~ 40 중량%, 바인더 20 ~ 50 중량%, 용매 10 ~ 30 중량% 및 경화제 10 ~ 30 중량%를 포함하며,
상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)인, 원적외선 방사 코팅제용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 원적외선 방사성 충전제는 SiC, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, ZrO2, Al2O3, 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기안료를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)와 상기 무기안료를 1:1 ~ 5의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 바인더는 실리카졸 또는 알루미나졸일 수 있다.
본 발명에서 상기 바인더는 입자의 크기가 20 ~ 50 나노미터일 수 있다.
본 발명에서 상기 바인더는 고형분 함량이 20 ~ 40 중량%일 수 있다.
본 발명에서 상기 경화제는 실란계 화합물일 수 있다.
본 발명에서 상기 실란계 화합물은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 메틸페닐디메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 상기 용매는 에틸 알콜, 메틸 알콜, 이소프로필알콜 및 벤질 알콜로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 상기 코팅제용 조성물은 첨가제를 0.1 ~ 10중량%의 양으로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 첨가제는 염화백금산(choloroplantinic acid), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag) 및 토르말린(tourmaline)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, a) 용매에 바인더를 첨가하고 교반하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 얻어진 조성물에 원적외선 방사성 충전제를 첨가하고 교반하는 단계; 및
c) 상기 b) 단계에서 얻어진 조성물에 경화제를 첨가하고 교반 및 숙성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 원적외선 방사 코팅제용 조성물을 제조하는 방법으로,
상기 코팅제용 조성물은 원적외선 방사성 충전제 10 ~ 40 중량%, 바인더 20 ~ 50 중량%, 용매 10 ~ 30 중량% 및 경화제 10 ~ 30 중량%를 포함하며,
상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)인, 원적외선 방사 코팅제용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 원적외선 방사성 충전제는 SiC, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, ZrO2, Al2O3, 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기안료를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 바인더는 실리카졸 또는 알루미나졸일 수 있다.
본 발명에서 상기 b) 단계 시 염화백금산(choloroplantinic acid), V, Pd, Pt, Ag 및 토르말린으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 0.1 ~ 10 중량%의 양으로 추가로 첨가할 수 있다.
본 발명에서 상기 b) 단계는 80 ~ 120 RPM으로 1시간 동안 교반시키며 수행될 수 있다.
본 발명에서 상기 c) 단계는 25 ~ 35℃의 온도 하에서, 100 ~ 200 RPM으로 5 내지 12시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 목적하는 제품의 적어도 일면에 본 발명의 코팅제용 조성물을 포함하는 코팅층이 형성된, 원적외선 방사 제품에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 목적하는 제품의 적어도 일면에 본 발명의 코팅제용 조성물을 코팅하는 단계; 및
150 ~ 350℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 소성하는 단계를 포함하는 원적외선 방사 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 코팅제용 조성물은 높은 열 전도율로 인하여 에너지 절감에 현저한 효과 존재하며, 고효율의 원적외선으로 가열, 난방, 치료 및 건조 등의 산업 분야에 매우 효과적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 농업 제품 상에 코팅함으로써 저온 지방에서 농작물의 재배에 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 목적하는 바에 따라 다양한 첨가제를 더 포함함으로써, 난방 및 농작물의 재배 시 특히 유용한 음이온 발생, 항균 및 탈취의 기능성 효과를 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅제용 조성물에서 발생되는 원적외선 방사율을 측정한 그래프를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 구현 예에서는 원적외선 방사성 충전제 10 ~ 40 중량%, 바인더 20 ~ 50 중량% 및 용매 10 ~ 30 중량% 및 경화제 10 ~ 30 중량%를 포함하는 원적외선 방사 코팅제용 조성물을 제공한다.
단, 본 발명에서 상기 “코팅제용”이란, 물체의 겉면에 목적하는 물질을 입히는 것으로, 상기 물체가 갖는 고유의 성질 이외의 다른 성질을 더 포함하도록 하는 경우에 사용할 수 있다. 본 발명의 목적상 본 발명에 따른 상기 코팅제용 조성물을 이용하여, 코팅되는 물체가 원적외선을 방사하는 성질을 더 포함하도록 하는 것일 수 있다.
(A) 원적외선 방사성 충전제
본 발명에서 상기 원적외선 방사성 충전제는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 충전제가 10 중량% 미만 또는 40 중량% 초과로 포함되는 경우에는 목적하는 원적외선 방사 효율을 나타낼 수 없다.
또한, 본 발명에서 상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)를 필수 성분으로 포함하고, 필요에 따라 무기안료에 해당하는 SiC, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, ZrO2, Al2O3, 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 더 포함함으로써 색상을 부여할 수 있다.
바람직하게는 상기 원적외선 방사성 충전제로는 상기 육방정 질화 붕소와 무기안료는 1:1 ~ 5의 중량 비율로 포함될 수 있으며, 상기 중량 비율이 1:1 ~ 5를 벗어나는 경우 원적외선 방사의 효율이 충분하지 않거나, 목적하는 색상을 얻을 수 없다.
본 발명에서 상기 “육방정 질화 붕소(hBN)”이란, 흑연과 동일하게 0.91의 원적외선 방사율을 갖고 있는 것으로, 2차원 물질 기반의 전자 소자에서 절연층으로 사용함과 동시에 우수한 열전도 특성으로 인하여 방열판으로 활용이 가능한 물질이다. 상기 육방정 질화 붕소는 구조적 이점과 화학적 안정성을 활용하는 경우 극한 환경에서 타겟 물질의 안정성을 향상시켜 줄 수 있는 보호막으로 활용될 수 있다. 뿐만 아니라, 양성자 교환막 등의 다양한 분야에서도 활용이 역시 가능하다. 본 발명의 목적상, 흑연을 대신하여 상기 육방정 질화 붕소를 사용하는 경우 코팅제용 조성물을 생성할 때, 흑연을 다량 사용하는 경우 H2O 성분과 접촉되었을 때, 급속히 겔화가 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
(B) 바인더
본 발명에서 상기 바인더는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 20 ~ 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 바인더가 20 중량% 미만의 함량으로 포함되는 경우 목적하는 수준의 충분한 열전도율의 효과를 발휘할 수 없고, 50 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 더 이상 열전도율 향상 효과를 기대하기 어려워 경제적인 점에서 문제가 될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 바인더는 실리카졸 또는 알루미나졸일 수 있으나, 바람직하게는 Si-O-Si 구조를 갖는 실리카졸을 사용하는 것이 코팅제용 조성물의 열 전도율을 높일 수 있다.
이에 제한되지 않고 열 전도율을 높일 수 있는 조성물은 모두 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 실리카의 입자 크기는 20 ~ 50 나노미터일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 실리카의 입자 크기가 20 나노미터 미만 또는 50 나노미터 초과에 해당하는 경우에는 금속 도장면의 초미세 기공까지 침투하여 도장면과의 단단한 결속력을 줄 수 없으며, 외부 자극에 의해 쉽게 박리될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실리카 입자는 물(H2O)에 용해된 형태일 수 있고, 바람직하게는 고형분 함량이 20 ~ 40 중량%가 되도록 용해된 형태인 것이 점도를 적절히 조절할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
(C) 용매
본 발명에서 상기 용매는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 10 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 용매가 10 중량% 미만 또는 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 코팅제용 조성물이 충분히 혼합될 수 없거나 원하는 물성을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명에서 상기 용매는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필알콜, 및 벤질알콜로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 용매는 이소프로필알콜일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
(D) 경화제
본 발명에서 상기 경화제는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 경화제를 10 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 경화제가 10 중량% 미만의 함량으로 포함되는 경우 충분한 경화 효과를 발휘할 수 없고, 30 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 코팅 조성물의 물성이 저해될 수 있다.
본 발명에서 상기 경화제로는 실란계 화합물을 사용하는 것이 열전도율을 높일 수 있다. 여기서 상기 실란계 화합물의 구체적인 종류를 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들면, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 메틸페닐디메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 메틸트리메톡시실란(MTMS) 또는 테트라메톡시실란(TMOS)일 수 있다.
(E) 기타 첨가제
본 발명에서는 음이온 발생, 항균 및 방충 등의 목적하는 효과를 발휘하기 위한 첨가제를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 첨가제는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 ~ 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 첨가제가 0.1 중량% 미만의 양으로 포함되는 경우에는 목적하는 추가적인 효과에 해당하는 음이온 발생, 항균 및 탈취의 기능에 대한 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 10 중량%를 초과하는 경우 추가의 기능 향상을 기대하기 어려우며, 상대적으로 충전제 및 바인더의 함량이 감소됨에 따라 원적외선 방사 효율이 떨어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 첨가제는 음이온 발생, 항균 및 방충 등의 목적하는 효과를 발휘하기 위한 물질은 모두 포함될 수 있으나, 바람직하게 상기 첨가제는 염화백금산(choloroplantinic acid), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag) 및 토르말린(tourmaline)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 토르말린일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 코팅제용 조성물은 원적외선 방사 효과가 현저히 뛰어나고, 그 외에 항균, 탈취 및 음이온 발생 효과까지 부여할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에서는 본 발명에 따른 상기 코팅제용 조성물의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, a) 용매에 바인더를 첨가하고 교반하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 얻어진 조성물에 충전제를 첨가하고 교반하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계에서 얻어진 조성물에 경화제를 첨가하고 교반 및 숙성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 원적외선 방사 코팅제용 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기와 같이 제조된 코팅제용 조성물은 충전제 10 ~ 40 중량%, 바인더 20 ~ 50 중량%, 용매 10 ~ 30 중량% 및 경화제 10 ~ 30 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 충전제는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 충전제가 10 중량% 미만 또는 40 중량% 초과로 포함되는 경우에는 목적하는 원적외선 방사 효율을 나타낼 수 없다.
또한, 본 발명에서 상기 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)를 필수 성분으로 포함하고, 무기안료에 해당하는 SiC, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, ZrO2, Al2O3, 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 더 포함함으로써 색상을 부여할 수 있다.
바람직하게는 상기 충전제로는 상기 육방정 질화 붕소와 무기안료는 1:1 ~ 5의 중량 비율로 포함될 수 있으며, 상기 중량 비율이 1:1 ~ 5를 벗어나는 경우 원적외선 방사의 효율이 충분하지 않거나, 목적하는 색상을 얻을 수 없다.
본 발명에서 상기 바인더는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 20 ~ 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 바인더가 20 중량% 미만 또는 50 중량% 초과로 포함되는 경우에는 목적하는 수준의 충분한 열전도율의 효과를 발휘할 수 없다.
또한, 본 발명에서 상기 바인더는 바람직하게는 Si-O-Si 구조를 갖는 실리카를 사용하는 것이 코팅제용 조성물의 열 전도율을 높일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 열 전도율을 높일 수 있는 조성물은 모두 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 실리카의 입자 크기는 20 ~ 50 나노미터일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 실리카의 입자 크기가 20 나노미터 미만 또는 50 나노미터 초과에 해당하는 경우에는 금속 도장면의 초미세 기공까지 침투하여 도장면과의 단단한 결속력을 줄 수 없으며, 외부 자극에 의해 쉽게 박리될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실리카 입자는 물(H2O)에 용해된 형태일 수 있고, 바람직하게는 고형분 함량이 20 ~ 40 중량%가 되도록 용해된 형태인 것이 점도를 적절히 조절할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
본 발명에서 상기 용매는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 10 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 용매가 10 중량% 미만 또는 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 코팅제용 조성물이 충분히 혼합될 수 없거나 목적하는 물성을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명에서 상기 용매는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필알콜, 및 벤질알콜로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 용매는 이소프로필알콜일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 경화제는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 경화제를 10 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 경화제가 10 중량% 미만의 함량으로 포함되는 경우 충분한 경화 효과를 발휘할 수 없고, 30 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 코팅 조성물의 물성이 저해될 수 있다.
본 발명에서 상기 경화제로는 실란계 화합물을 사용하는 것이 열전도율을 높일 수 있다. 여기서 상기 실란계 화합물의 구체적인 종류를 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들면, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 메틸페닐디메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 메틸트리메톡시실란(MTMS) 또는 테트라메톡시실란(TMOS)일 수 있다.
본 발명에서는 음이온 발생, 항균 및 방충 등의 목적하는 효과를 발휘하기 위하여 상기 b) 단계 시 첨가제를 추가로 첨가할 수 있다.
본 발명에서 상기 첨가제는 코팅제용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 ~ 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 첨가제가 0.1 중량% 미만의 양으로 포함되는 경우에는 목적하는 추가적인 효과에 해당하는 음이온 발생, 항균 및 탈취의 기능에 대한 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 10 중량%를 초과하는 경우 추가의 기능 향상을 기대하기 어려우며, 상대적으로 충전제 및 바인더의 함량이 감소됨에 따라 원적외선 방사 효율이 떨어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 첨가제는 음이온 발생, 항균 및 방충 등의 목적하는 효과를 발휘하기 위한 물질은 모두 포함될 수 있으며, 바람직하게 상기 첨가제는 염화백금산(choloroplantinic acid), V, Pd, Pt, Ag 및 토르말린으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 첨가제는 토르말린일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서 상기 b) 단계는 80 ~ 120 RPM으로 1시간 동안 교반시키며 수행될 수 있다. 상기 교반 속도가 80 RPM 미만 또는 120 RPM 초과인 경우에는 겔화가 진행됨에 따라 점도가 높아지는 상기 조성물을 충분히 혼합할 수 없다.
본 발명에서 상기 c) 단계는 25 ~ 35℃의 온도 하에서 100 ~ 200 RPM으로 교반시키며 5 내지 12시간 동안 수행될 수 있다. 상기 숙성하는 온도가 25℃ 미만인 경우 숙성 온도가 충분하지 않아 조성물의 충분한 숙성이 이루어질 수 없고, 숙성하는 온도가 35℃를 초과하는 경우에는 겔의 물성이 변하는 등 목적하는 형상을 이룰 수 없다. 한편, 교반 속도가 100 RPM 미만이거나 200 RPM를 초과하는 경우에는 겔화가 진행됨에 따라 점도가 높아지는 상기 조성물을 충분히 혼합할 수 없다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 목적하는 제품의 적어도 일면에 본 발명에 따른 코팅제용 조성물을 포함하는 코팅층이 형성된 원적외선 방사용 제품에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 목적하는 제품은 특별히 제한하지 않으며, 원적외선 방사의 효과를 가하고자 하는 제품으로, 예를 들면 원단일 수 있고, 혹은 강판 또는 합금판 등의 발열판일 수 있다.
본 발명의 코팅제용 조성물을 목적하는 제품, 이에 제한되는 것은 아니지만 예를 들면 강판 또는 합금판과 같은 발열판 등의 적어도 일면에 코팅 등의 방법으로 적용함으로써 목적하는 제품으로부터 원적외선 방사 효과를 부여할 수 있고, 그 외에도 목적에 따라 음이온 발생, 항균 및 방충 등의 효과 또한 선택적으로 부여할 수 있다.
본 발명에서 상기 코팅층은 상온 내지 고온에서 원적외선을 방사할 수 있지만, 특히 상온(25℃) 내지 550℃의 고온에서도 원적외선을 효과적으로 방사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 목적하는 제품의 적어도 일면에 본 발명에 따른 코팅제용 조성물을 코팅하는 단계; 및 150 ~ 350℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 소성하는 단계를 포함하는 원적외선 방사 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 목적하는 제품은 특별히 제한하지 않으며, 원적외선 방사의 효과를 가하고자 하는 제품으로, 예를 들면 원단일 수 있고, 혹은 강판 또는 합금판일 수 있다.
본 발명에서 상기 코팅하는 단계의 수행 방법은 특별히 제한하지 않으나, 예를 들면 롤링 코팅, 라미네이팅, 바 코팅, 딥 코팅, 또는 스프레잉 코팅 공정 등에 의하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 소성 온도가 150℃ 미만이거나 350℃를 초과하는 경우 제품의 일면 상에 형성하는 코팅층으로부터 목적하는 수준의 원적외선의 방사율을 얻을 수 없다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
[ 제조예 1] 코팅제 조성물의 제조
하기 표 1의 성분과 같이 용매인 이소프로필알콜(Isopropyl alchol; IPA) 230 g에 실리카졸 350 g을 혼합한 뒤, 교반기에 넣고, 질화 붕소(hBN) 95 g SiC 40 g, Fe3O4 25 g 및 토르말린 20 g을 추가로 교반기에 넣어 약 1시간 동안 100 RPM의 속도로 1차 반응시켰다. 그 뒤, 경화제인 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane, MTMS)을 230 g 넣고 30℃ 에서 150 RPM의 속도로 8시간 동안 교반 숙성하였다.
용도 종류 함량(g) 비고
바인더 실리카졸 350 20nm 입자 크기, 30% 농도
용매 IPA 230 이소프로필알코올
충전제 질화 붕소(hBN) 95 고순도 2~10㎛ 입자 크기
충전제(무기안료) SiC 40 10~20㎛ 입자 크기
충전제(무기안료) Fe3O4 25 10~20㎛ 입자 크기
첨가제 토르말린 30 10~20㎛ 입자 크기
경화제 MTMS 230 메틸트리메톡시실란
[ 제조예 2] 코팅제 조성물의 제조
하기 표 2의 조성과 같이 용매인 IPA 30 g에 염화백금산 30 mg, 바나듐 2 g 및 다공성 제올라트 15 g을 교반기에 넣고, 100 RPM으로 2시간 롤링하여 상기 제조예 1에 투입한 뒤, 1시간 더 교반하였다.
용도 종류 함량 비고
용매 IPA 30 g 이소프로필알콜
첨가제 염화백금산 30 mg 고순도 2~10㎛
첨가제 바나듐 2 g -
첨가제 제올라이트 15 g 다공성 제올라이트
[ 실시예 1 및 2] 알루미늄 코팅
상기 제조예 1 및 2에서 제조된 코팅제용 조성물을 알루미늄 판에 하기 방법에 의해 코팅하였다.
구체적으로, 100×100×2 mm의 순수 알루미늄판 10장에 60목의 금강사로 샌딩처리 하고, 상기 제조예 1 및 2의 코팅 조성물을 각각 스프레이로 코팅한 뒤, 250℃로 약 한시간 동안 소성하여 알루미늄판을 코팅하였다.
[ 실험예 1] 열 방사 능력 확인
본 발명에 따른 코팅제 조성물의 열 방사 능력 확인을 위하여, 상기 실시예 1에서 본 발명의 코팅제용 조성물이 코팅된 알루미늄 판과, 비교를 위하여 아무런 처리가 되지 않은 알루미늄 판(비교예 1)을 준비한 뒤, 두 판의 열 방사 능력을 평가하였다.
구체적으로는, 100×100×2 mm의 동일한 면적에 해당하는 상기 실시예 1의 알루미늄 판과, 코팅을 하지 않은 순수한 알루미늄판(비교예 1)을 가스레인지 위에 각각 350℃로 가열하면서 시간대 별로 온도를 측정하여, 하기 표 3에 나타내었다.
종류/시간 10초 30초 60초 90초 120초
실시예 1 75℃ 130℃ 215℃ 285℃ 330℃
비교예 1 55℃ 78℃ 122℃ 155℃ 180℃
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물로 코팅된 실시예 1의 알루미늄판은 코팅을 하지 않은 순수한 알루미늄판인 비교예 1에 비하여 10초 대에서는 온도가 25℃ 높았고, 120초 대에서는 150℃의 온도가 높은 것으로 보아, 대조군에 비하여 실시예 1이 약 1.5 ~ 1.8 배의 열 방사 능력이 높은 것을 알 수 있다.
[ 실험예 2] 효과 테스트
상기 실시예 2에 따라 본 발명의 코팅제 조성물이 코팅된 알루미늄 판을 준비한 뒤, 사단법인 원적외선 협회에 의뢰하여 온도를 500℃까지 증가시키며 원적외선 방사율을 측정하고, 그 외에 항균, 탈취 및 음이온 발생 정도를 테스트한 결과를 얻어, 그 결과를 도 1 및 하기 표 4에 나타내었다.
시험항목 결과 측정 방법
원적외선 방사율
(500℃)		 84.7% KFIA-FI-1005 방법
항균률 대장균 99.9%
(2.0×105 -> 1.0×103)		 KFIA-FI-1003 방법
포도상구균 99.9%
(1.4×106 -> 1.0×103)		 KFIA-FI-1003 방법
탈취율
(암모니아 탈취)		 120분, 65% 탈취 KRIA-RI-1004 방법
음이온 발생 정도 442(ION/cc) KRA-RI-1042방법
도 1 및 상기 표 4에서 보는 바와 같이, 상기 실시예 2의 알루미늄 판에 형성된 본 발명에 따른 코팅층으로부터 원적외선 방사율이 500℃에서 84.7%에 해당하였다. 또한, 대장균 및 포도상구균의 개체수를 약 1.0×102 정도 감소시켰다.
또한, 암모니아의 탈취를 120분간 측정한 결과 65%의 탈취 효과를 발휘하였으며, 음이온은 442(ION/cc) 발생함으로써, 체내 활성산소의 활동을 억제시키고 노화를 방지할 수 있는 적정량의 음이온이 발생하였다.
상기 결과를 통해, 본 발명에 따른 상기 제조예 1 및 2의 조성물이 코팅되었을 때, 아무것도 코팅되지 않은 대조군에 비하여 원적외선 방사율, 항균, 탈취 및 음이온 발생에 있어 현저한 효과가 존재하는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (20)

  1. 원적외선 방사성 충전제 10 ~ 40 중량%, 바인더 20 ~ 50 중량%, 용매 10 ~ 30 중량% 및 경화제 10 ~ 30 중량%를 포함하며,
    상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)인, 원적외선 방사 코팅제용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원적외선 방사성 충전제는 SiC, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, ZrO2, Al2O3, 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기안료를 추가로 더 포함하는, 코팅제용 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)와 상기 무기안료를 1:1 ~ 5의 중량비로 포함하는, 코팅제용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 실리카졸 또는 알루미나졸인, 코팅제용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더의 입자 크기는 20 ~ 50 나노미터인, 코팅제용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 고형분 함량이 20 ~ 40 중량%인, 코팅제용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 실란계 화합물인, 코팅제용 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실란계 화합물은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 메틸페닐디메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인, 코팅제용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필알콜 및 벤질알콜로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 코팅제용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코팅제용 조성물은 첨가제를 0.1 ~ 10중량%의 양으로 더 포함하는, 코팅제용 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 첨가제는 염화백금산(choloroplantinic acid), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag) 및 토르말린(tourmaline)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 코팅제용 조성물.
  12. a) 용매에 바인더를 첨가하고 교반하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 얻어진 조성물에 원적외선 방사성 충전제를 첨가하고 교반 하는 단계; 및
    c) 상기 b) 단계에서 얻어진 조성물에 경화제를 첨가하고 교반 및 숙성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 원적외선 방사 코팅제용 조성물을 제조하는 방법으로,
    상기 코팅제용 조성물은 원적외선 방사성 충전제 10 ~ 40 중량%, 바인더 20 ~ 50 중량%, 용매 10 ~ 30 중량% 및 경화제 10 ~ 30 중량%를 포함하며,
    상기 원적외선 방사성 충전제는 육방정 질화 붕소(hBN)인, 원적외선 방사 코팅제용 조성물의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 원적외선 방사성 충전제는 SiC, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, ZrO2, Al2O3, 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기안료를 추가로 더 포함하는, 코팅제용 조성물의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 바인더는 실리카졸 또는 알루미나졸인, 코팅제용 조성물의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 b) 단계 시 염화백금산(choloroplantinic acid), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag) 및 토르말린(tourmaline)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 0.1 ~ 10 중량%의 양으로 추가로 첨가하는, 코팅제용 조성물의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 b) 단계는 80 ~ 120 RPM으로 1시간 동안 교반시키며 수행되는, 코팅제용 조성물의 제조방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 c) 단계는 25 ~ 35℃의 온도 하에서, 100 ~ 200 RPM으로 5 내지 12시간 동안 수행되는, 코팅제용 조성물의 제조방법.
  18. 목적하는 제품의 적어도 일면에 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 코팅제용 조성물을 포함하는 코팅층이 형성된, 원적외선 방사 제품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 코팅층은 상온 내지 550℃의 온도 하에서 원적외선을 방사하는, 원적외선 방사 제품.
  20. 목적하는 제품의 적어도 일면에 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 코팅제용 조성물을 코팅하는 단계; 및
    150 ~ 350℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 소성하는 단계를 포함하는 원적외선 방사 코팅 방법.
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