KR20190011558A - 발수성 코팅제 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20190011558A
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 발수성 코팅제는 제1 용제 및 제2 용제를 포함하는 용제, 용제에 혼합되어 있는 표면 개질된 흄드 실리카, 용제에 혼합되어 있는 수지, 및 용제에 혼합되어 있는 첨가제를 포함하고, 제2 용제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 5중량부가 혼합되고, 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 1중량부 내지 4중량부가 혼합되고, 상기 수지는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 10중량부로 혼합되고, 상기 첨가제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 3중량부 이하로 혼합된다.

Description

발수성 코팅제 및 그 제조 방법{WATER-REPELLENT COATING AGENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 발수성 코팅제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
선박 및 건물의 외벽은 대기 부식환경에 노출되어 부식되거나 오염될 수 있다.
또한, 장시간에 걸쳐 건조(建造)되는 선박 및 해양 구조물은, 건조되는 동안 강재로 형성되는 배관, 의장품 및 선체 블록 등이 적절한 시점에 사용되기 위해서 외부에 적치되어 해양 대기에 노출되며, 특히나 건조 공정 동안에 주변에서 비산된 철가루, 먼지, 부식부유물 등으로 인해서 강재의 표면이나 도장면은 쉽게 오염이 발생한다.
이러한 부식이나 오염이 발생할 경우, 블라스팅 작업이나 그라인딩 작업을 통해서 표면처리(오염제거)를 실시하며, 이로 인한 생산 비용이 증가하는 문제점이 있다. 강재표면이나 도장면의 오염을 최소화하기 위해서 초발수 코팅제를 도입하고자 하였다. 초발수 코팅은 물방울이 초발수 도막의 표면과 이루는 접촉각 150도 이상으로 자기 세정력이 증가하여 부식 및 오염을 방지할 수 있다.
그러나 종래의 초발수성 코팅 제품은 섬유나 자동차 유리에 적용에 최적화 된 것으로, 1회 코팅 시스템(coating system), 속건조성, 상온건조, 저장안정성, 초발수성, 투명성, 작업성 등과 같이 중공업과 같은 특수한 대기부식환경에서 적용하기 위한 요구조건들을 모두 만족하지 못한다.
특히, 종래의 발수성 코팅재는 강재 표면과의 접착성이 떨어져, 강재 표면과의 접착성을 향상시키기 위한 하도제를 도포한 후, 상도제를 도포하는 공정을 필요로 한다. 이처럼 상도제와 하도제를 이용하여 초발수성 도막을 형성하는 것은 선박의 건조 기간을 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 하도제 및 상도제 도포 과정 없이 선박 및 해양 구조물 건조 과정에 적용하여 건조 기간을 줄일 뿐만 아니라, 속건조성, 상온건조, 저장안정성, 초발수성, 투명성 작업성 등을 만족할 수 있는 발수성 코팅제 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 발수성 코팅제는 제1 용제 및 제2 용제를 포함하는 용제, 용제에 혼합되어 있는 표면 개질된 흄드 실리카, 용제에 혼합되어 있는 수지, 및 용제에 혼합되어 있는 첨가제를 포함하고, 제2 용제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 5중량부가 혼합되고, 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 1중량부 내지 4중량부가 혼합되고, 상기 수지는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 10중량부로 혼합되고, 상기 첨가제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 3중량부 이하로 혼합된다.
상기 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 3 중량부가 혼합될 수 있다.
상기 제1 용제는 케톤류 용제 또는 알코올류 용제이고, 제2 용제는 방향족 탄화수소계 용제일 수 있다.
상기 수지는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 중 어느 하나일 수 있다.
상기 첨가제는 실란커플링제, 분산 안정제, UV 안정제, 내크랙성 향상제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발수성 코팅제의 제조 방법은 흄드 실리카 입자의 표면을 개질하는 단계, 흄드 실리카 입자를 용제와 혼합한 제1 혼합액을 초음파 처리하는 단계, 교반기에서 상기 제1 혼합액에 수지를 혼합하여 제2 혼합액을 제조하는 단계, 교반기에서 상기 제2 혼합액에 첨가제를 혼합하여 발수성 코팅제를 제조하는 단계를 포함하고, 제2 용제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 5중량부가 혼합하고, 상기 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 1중량부 내지 4중량부가 혼합하고, 상기 수지는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 10중량부로 혼합하고, 상기 첨가제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 3중량부 이하로 혼합한다.
상기 흄드 실리카 입자의 표면을 개질하는 단계는 에탄올과 증류수를 80:20(V/V%)의 비율로 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계, 혼합액의 pH를 4 내지 5로 조절하는 단계, 혼합액에 MTES(methyltriethoxysilane)와 상기 흄드 실리카 입자를 20:1의 몰비로 혼합하는 단계, 혼합액으로부터 표면 개질된 흄드 실리카 입자를 분리한 후 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 건조하는 단계는 50℃로 설정된 건조오븐에서 30분 동안 1차 건조하는 단계, 진공오븐에서 24시간 동안 상온으로 2차 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초음파 처리하는 단계는 초음파 처리는 5분 이상 진행할 수 있다.
본 발명에서와 같이 초발수성 코팅제를 사용하면 하도제 및 상도제 도포 과정 없이 초소수성 표면을 형성하여 금속의 부식을 방지하여 내구성을 향상시키며, 선박 및 해양 구조물의 건조 기간을 단축시키며 추가 재벌 작업을 최소화함으로써 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발수 코팅제를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발수성 코팅제를 혼합하기 위한 혼합 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2의 혼합 장치에서의 혼합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 초음파 처리 시간에 따른 용제의 휘발 %를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 발수성 코팅제가 도포된 표면과 물방울의 접촉각을 측정하기 위한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 입자의 중량비에 따른 발수력 유지 기간을 나타낸 그래프이다.
도 7은 초음파 처리에 따른 분산성을 비교하기 위한 사진이다.
도 8은 초음파 처리에 따른 저장안정성을 비교하기 위한 사진이다.
도 9 및 도 10은 비교예와 실시예에 따른 발수성을 비교하기 위한 사진이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 발수성 코팅제는 나노 입자, 수지 및 용제를 포함한다.
본 발명에 따른 발수성 코팅제는 용제 및 나노 입자를 포함할 수 있다.
용제는 제1 용제 및 제2 용제를 포함할 수 있으며, 제1 용제는 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol) 등 상용되고 있는 케톤류 용제 또는 알코올류 용제를 사용할 수 있고, 제2 용제는 크실렌(xylene), 에틸벤젠(ethylbenzene) 등 상용되고 있는 방향족 탄화수소계 용제일 수 있다. 제1 용제 100중량부에 대해서, 제2 용제는 2 내지 5중량부일 수 있다.
나노 입자는 예를 들어, 흄드 실리카(fumed silica)일 수 있다. 나노 입자는 제1 용제 100 중량부에 대해서, 1 내지 4중량부일 수 있다.
수지는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 중 어느 하나일 수 있으며, 제1 용제 100 중량부에 대해서 2 내지 10 중량부일 수 있다.
또한, 발수 코팅제는 첨가제로 실란커플링제, 분산 안정제, UV 안정제, 내크랙성 향상제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 첨가제는 제1 용제 100중량부에 대해서 3중량부 이하일 수 있다.
이때, 실란 커플링제는 메틸트리클로로실린, 메틸트리메톡시 실란, 트리메틸메톡시 실란, 디메틸디아세톡시실란, 데메틸디메톡시실란 중 어느 하나 일 수 있으며, 분산 안정제는 아크릴레이트 계일 수 있으며, UV 안정제는 벤조트리아졸계일 수 있다.
상기의 발수 코팅제는 도 1의 방법으로 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발수 코팅제를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 발수 코팅제의 제조 방법은 나노 입자를 준비하는 단계(S101), 나노 입자와 용제를 혼합하여 혼합하여 발수성 코팅제를 제조하는 단계(S102)를 포함한다.
나노 입자를 준비하는 단계(S101)에서는 흄드 실리카의 표면을 개질한다.
구체적으로, 에탄올과 증류수를 80:20(V/V%)의 비율로 혼합한 용액 300ml에 아세트산을 혼합하여 pH를 4 내지 5로 조절한 혼합액을 제조한다. 이후, 교반기의 속도를 300rpm으로 한 상태에서 30분 동안 교반하여 잘 섞일 수 있도록 한다.
연속해서, 혼합액에 MTES(methyltriethoxysilane) 및 흄드 실리카를 혼합액에 순차적으로 추가한 후 90분 동안 교반한다. 이때, MTES와 실리카의 몰비는 20:1로 혼합하고, 교반기의 속도는 300rpm을 유지한다.
이후, 실리카가 혼합된 용액을 원심분리기를 이용하여 실리카 입자만 분리한다. 이때, 원심분리기의 회전속도는 3000rpm이고, 30분동안 진행한다.
그런 다음, 분리된 실리카 입자를 50℃로 설정된 건조오븐에서 30분 동안 건조하고, 이후 진공오븐에서 24시간 동안 상온 건조를 실시하여 실리카의 표면을 개질한다.
발수성 코팅제를 제조하는 단계(S102)는 도 2에 도시한 혼합 장치를 이용하여, 도 3에서와 같은 순서로 혼합하여 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발수성 코팅제를 혼합하기 위한 혼합 장치의 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2의 혼합 장치에서의 혼합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 혼합 장치(100)는 용제가 연속하여 흐를 수 있도록 연결된 1차 혼합부(10), 2차 혼합부(20) 및 3차 혼합부(30)를 포함한다. 도 2에서는 각각의 혼합부(10, 20, 30)가 연결부(40)를 통해서 연결된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 혼합부로 이루어질 수 있다.
각각의 혼합부에는 용제, 나노 입자, 수지 및 첨가제가 투입되는 투입구를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 나노 입자, 즉 표면 개질된 실리카와 용제를 1차 혼합부(10)에서 혼합하여 제1 혼합액을 제조한다. 이때, 실리카의 분산성을 증가시키기 위해서 제1 혼합액에 초음파 처리를 실시할 수 있다.
용제는 제1 내지 제2 용제를 포함하며, 제1 용제 100중량부에 대해서, 제2 용제 2 내지 5중량부를 혼합할 수 있다. 이때, 제1 용제는 아세톤, 에탄올 등 상용되고 있는 케톤류 용제 또는 알코올류 용제이고, 제2 용제는 크실렌, 에틸렌벤젠 등 상용되고 있는 방향족 탄화수소계 용제일 수 있다.
그리고 실리카 입자는 제1 용제 100중량부에 대해서 1중량부 내지 4 중량부로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 2중량부 내지 3중량부로 혼합될 수 있다. 그리고, 나노 입자, 즉 실리카의 분산성을 증가시키기 위해서, 초음파 처리를 실시할 수 있다. 초음파 처리는 5분 이상 진행할 수 있으며, 초음파 처리 시간이 길어질수록 열에 의해서 용제의 휘발이 증가할 수 있다.
따라서, 휘발된 양만큼 제1 용제를 추가 투입할 수 있으며, 투입량은 도 4에 도시한 그래프로부터 구한 하기 [수학식 1]로 구할 수 있다.
도 4는 초음파 시간에 따른 제1 용제의 휘발량 %를 측정한 그래프로, 초음파 시간에 따라서 제1 용제가 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다.
[수학식 1]
추가 투입량(g)=초기 투입된 제1 용제량 * (0.736t-0.5486)
(t: 초음파 처리 시간)
연속해서 2차 혼합부(20)에서 제1 혼합액에 수지를 혼합하여 제2 혼합액을 제조한다. 이때, 초음파 처리로 휘발된 용제를 추가할 수 있다.
수지는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 중 어느 하나일 수 있으며, 제1 용제 100 중량부에 대해서 2 내지 10 중량부로 추가될 수 있다. 제1 혼합액과 수지가 충분히 혼합되도록 교반기의 속도가 250rpm~300rpm 인 상태에서 5분 동안 교반할 수 있다.
그런 다음 3차 혼합부(30)에서 제2 혼합액에 첨가제를 추가하여 초발수성 코팅제를 완성한다. 첨가제는 제1 용제 100중량부에 대해서 3이하의 중량부로 추가될 수 있다. 제2 혼합액과 첨가제가 충분히 혼합되도록 교반기의 속도가 50rpm~100rpm인 상태로 1분 동안 교반할 수 있다.
본 발명에 따른 발수성 코팅제는 나노 입자 양에 따라서 접촉각 특성이 달라질 수 있으며, 접촉각 특성은 하기 표 1과 같다.
표 1은 종래 기술 및 본 발명에 따른 시간 경과에 따른 접촉각 변화를 측정한 표이다.
비교예1는 별도의 표면 코팅을 실시하지 않은 시편이며, 실시예1, 2, 3 및 4는 각각 제1 용제 100중량부에 대해서 나노 입자가 1중량부, 2중량부, 3중량부 및 4 중량부를 포함하는 발수성 코팅제를 도포한 시편이다. 이때, 나노 입자는 흄드 실리카 입자이다.
비교예1 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
1일차 57.3 152 151 153 152
50일차 40 120 150 150 150
100일차 38 125 149 151 149
150일차 35 110 150 150 148
200일차 36 120 148 145 141
표 1을 참조할 때, 비교예1의 접촉각은 57.3도인 반면, 실시예 1 내지 4는 모두 150도 이상의 초발수성 특성을 나타냈다.
비교예1, 실시예 1 내지 4 모두 시간이 지날수록 접촉각이 작아졌으며, 실시예 1이 실시예 2 내지 4에 비해서 접촉각이 급격히 줄어들었다. 이는, 실시예 1이 실시예 2 내지 4에 비해서 도막 형성이 제대로 되지 않아 시간이 지날수록 수분 유입으로 입자들이 들뜨기 때문이다.
실시예 2에 비해서, 실시예 3 및 4는 크랙 발생이 발생될 수 있으며 이로 인해서 실시예 2에 비해서 접촉각의 감소율이 클 수 있으나, 150일차에서도 148도 이상의 고각도를 유지하여 비교예에 비해서 발수성이 우수한 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 발수성 코팅제가 도포된 표면과 물방울의 접촉각을 측정하기 위한 사진이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 발수성 코팅제가 도포된 표면 위에 물방울을 떨어뜨리면, 물방울이 구형을 이루며 표면과의 접촉각이 150도 이상임을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노 입자의 중량비에 따른 발수력 유지 기간을 나타낸 그래프이다.
이때, 발수력 유지 기간은 접촉각 140도 이상을 유지할 때까지의 기간이다.
도 6을 참조할 때, 본 발명에 따른 발수성 코팅제의 제1 용제 100중량부에 대한 나노 입자의 양이 증가할수록, 초발수성 접촉각을 유지하는 기간은 증가하고, 4중량부를 초과하면서부터 감소되는 것을 알 수 있었다. 이때, 나노 입자는 흄드 실리카이다.
이처럼, 본 발명에 따른 발수성 코팅제는 나노 입자의 함량에 따라서 발수성을 유지하는 기간을 선택할 수 있으며, 발수성이 필요로 하는 기간에 따라서 나노 입자의 양을 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발수성 코팅제의 나노 입자는 제1 용제 100중량부에 대해서 1 중량부 내지 4 중량부로 포함될 수 있으며, 선박 및 해양 구조물과 같이 건조 과정이 6개월 이상인 긴 공정에서는 나노 입자를 제1 용제 100중량부에 대해서 2 내지 3 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서와 같이 초음파 처리를 실시하면, 초발수성 코팅제의 분산 안정성 및 저장 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 초음파 처리에 따른 분산성을 비교하기 위한 사진이고, 도 8은 초음파 처리에 따른 저장안정성을 비교하기 위한 사진이다.
도 7의 (a) 는 혼합 후 초음파 처리를 실시하지 않은 혼합액이고, 도 7의 (b) 및 (C)는 혼합 후 초음파 처리를 각각 5분 및 10분 동안 실시하였다.
도 7을 참조할 때, 초음파 미처리에 비해서 초음파 처리를 실시한 혼합액의 투명도가 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이는 나노 입자가 용제에 고르게 분산된 것을 나타낸다. 이 때, 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)의 투명도 차이는 육안으로는 구분이 힘들수 있다.
도 8의 (a)는 초음파 처리를 실시하지 않은 혼합액의 7일 이후의 사진이고, 도 8의 (b)는 초음파 처리를 10분 실시한 후의 혼합액의 7일 이후의 사진이다.
도 8의 (a)에서와 같이 초음파 처리를 실시하지 않은 경우 7일 후 혼합액의 상부 및 하부의 투명도가 다른 것으로, 용제와 나노 입자가 분리되어 나노 입자가 용기의 하부에 축적된 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 8의 (b)에서와 같이 초음파 처리를 실시한 경우, 혼합액의 상부 및 하부의 투명도는 차이가 없는 것을 확인할 수 있다. 이는, 본 발명에서와 같이 초음파 처리를 실시하면 혼합액이 7일 이후에도 분산성을 유지하는 것을 나타낸다.
이하에서는 본 발명에 따른 발수성 코팅제와 종래의 발수성 코팅제의 특성을 비교하여 설명한다.
각각의 성분은 하기 표 2와 같으며, 비교예 2 및 3는 서로 다른 회사의 시판되는 초발수성 코팅제이다.
구분 기준 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 비교예2 비교예3
나노 입자 40nm~100nm, 메틸트리에톡시실란으로 소수화 처리된 나노 실리카 입자 제1용제 중량을 100중량비로 기준 2 3 2 3
수지 아크릴 수지 5 5
실리콘 수지
제1용제 아세톤 100 100 100 100
에탄올
제2용제 자일렌 1.5 1.5 3 1.5
에틸벤젠
첨가제 트리메틸메톡시실란 2 2 3 2
TR15(내크랙성향상제)
UV안정제
분산안정제
<도장 횟수 및 건조 과정 비교>
실시예 5 내지 8, 비교예 2 및 3의 도장 횟수 및 건조 과정을 측정한 값은 하기 표 3과 같다.
구분 기준 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 비교예2 비교예3
도장 횟수 1-coat 1-coat 1-coat 1-coat 1-coat 2-coat 2-coat
건조시간 10분 이내 10분 10분 10분 10분 상도:30분
하도:30분		 상도:30분
하도:30분
상온건조 가능 가능 가능 가능 가능 가능 가능
작업성 Spray 가능 O O O O O O
실시예 5 내지 8은 1회 도포 후 10분 이내로 상온에서 건조 가능하였으며, 비교예 2 및 3은 하도제와 상도제를 각각 도포하여 총 2회 도포하였으며, 각각 30분씩 상온에서 건조 가능하였다.
이처럼, 비교예 2 및 3은 2회 도포를 실시하므로 각각 30분의 건조 시간을 필요로 하나, 실시예 5, 6, 7, 8은 1회 도포로 10분 이내에 건조가 가능하여 작업 시간이 줄어든 것을 확인할 수 있다.
<접촉각 및 색차 비교>
실시예 5 내지 8, 비교예 2 및 3의 도장 횟수 및 건조 과정을 측정한 값은 하기 표 4와 같다.
구분 기준 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 비교예1 비교예2
접촉각 140°이상 152 151 153 152 147 152
색차 1.0 이하 0.43 0.29 0.28 0.21 3.8 3.0
발수성능 유지기간 6개월 이상 1년 이상 1년 이상 1년 이상 1년 이상 3개월 6개월이상
저장안정성 7일 이상 7일 이상 7일 이상 7일 이상 7일 이상 3일 2일
실시예 5 내지 8, 비교예 2 및 3 모두 발수성의 기준인 140도 이상을 나타내었다. 이때, 비교예 2, 3은 색차가 1 이상이나, 실시예 5, 6, 7, 8은 색차가 1.0미만으로 색차가 거의 없었다.
그리고, 비교예 1 및 2는 발수 성능이 최대 6개월에 미치지 못한 반면, 실시예 5, 6, 7, 8은 발수 성능이 최소 6개월을 유지하였다.
또한, 저장 안정성은 시간 경과에 따른 혼합물의 변화를 측정한 것으로 비교예 2 및 3은 각각 3일 및 2일 이후에 변화가 발생하였으나, 실시예 5 내지 8은 7일 이후에도 변화가 발생하지 않았다.
비교예 2 및 3의 경우, 선박과 해양 구조물과 같이 큰 구조물의 작업시 발수 코팅 공정을 2일 또는 3일 이내의 완료해야 하는 반면, 실시예 5 내지 8의 경우 7일 이상으로 발수성 코팅제의 저장 안정성을 고려하지 않고 작업 시간을 가질 수 있다.
도 9 및 도 10은 비교예와 실시예에 따른 발수성을 비교하기 위한 사진이다.
도 9의 (a)는 페인트가 도장되어 있는 도장면 위에 본 발명에 따른 발수성 코팅제(표 2의 실시예1)를 도포한 후에 물을 뿌린 후의 사진이고, 도 9의 (b)는 페인트가 도장되어 있는 도장면 위에 별도의 발수 코팅제가 도포되지 않은 상태로 물을 뿌린 후의 사진이다. 그리고 도 10의 (a)는 철판 표면에 본 발명에 따른 발수성 코팅제(표 2의 실시예5)를 도포한 후에 물을 뿌린 후의 사진이고, 도 10의 (b)는 철판 표면에 별도의 코팅 처리되지 않은 상태로 물을 뿌린 후의 사진이다.
도 9의 (a)를 참조하면 실시예에 따른 도장면 위에는 물방울이 거의 없는 반면, 도 9의 (b)의 비교예에 따른 도장면 위에는 물방울이 상대적으로 많이 남겨진 것을 알 수 있다.
또한, 도 10의 (a)를 참조하면, 실시예예 따른 철판 표면 위의 물방울은 도 10의 (b)에 따른 비교예에 나타난 바와 같이 철판 표면 위의 물방울에 비해서 작은 크기를 유지하는 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 발수성 코팅제를 도포한 면은 물과의 이루는 접촉각이 커서, 물방울이 면에 머무르지 못하고 쉽게 흘러내려, 표면에 물방울이 남겨지는 양을 최소화하여 자가 세정력이 증가한다. 따라서, 발수성 코팅제가 도포된 면과 물방울의 접촉 시간을 줄임으로써 부식 등의 발생을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 용제 및 제2 용제를 포함하는 용제,
    상기 용제에 혼합되어 있는 표면 개질된 흄드 실리카,
    상기 용제에 혼합되어 있는 수지, 및
    상기 용제에 혼합되어 있는 첨가제
    를 포함하고,
    상기 제2 용제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 5중량부가 혼합되고, 상기 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 1중량부 내지 4중량부가 혼합되고, 상기 수지는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 10중량부로 혼합되고, 상기 첨가제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 3중량부이하로 혼합되어 있는 발수성 코팅제.
  2. 제1항에서,
    상기 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 3 중량부가 혼합되는 발수성 코팅제.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 용제는 케톤류 용제 또는 알코올류 용제이고,
    상기 제2 용제는 방향족 탄화수소계 용제인 발수성 코팅제.
  4. 제1항에서,
    상기 수지는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 중 어느 하나인 발수성 코팅제.
  5. 제1항에서,
    상기 첨가제는 실란커플링제, 분산 안정제, UV 안정제, 내크랙성 향상제 중 적어도 하나를 포함하는 발수성 코팅제.
  6. 흄드 실리카 입자의 표면을 개질하는 단계,
    상기 흄드 실리카 입자를 용제와 혼합한 제1 혼합액을 초음파 처리하는 단계,
    교반기에서 상기 제1 혼합액에 수지를 혼합하여 제2 혼합액을 제조하는 단계,
    상기 교반기에서 상기 제2 혼합액에 첨가제를 혼합하여 발수성 코팅제를 제조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 용제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 5중량부를 혼합하고, 상기 흄드 실리카는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 1중량부 내지 4중량부를 혼합하고, 상기 수지는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 2중량부 내지 10중량부를 혼합하고, 상기 첨가제는 상기 제1 용제 100중량부에 대해서 3중량부 이하로 혼합하는 발수성 코팅제의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 흄드 실리카 입자의 표면을 개질하는 단계는
    에탄올과 증류수를 80:20(V/V%)의 비율로 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계,
    상기 혼합액의 pH를 4 내지 5로 조절하는 단계,
    상기 혼합액에 MTES(methyltriethoxysilane)와 상기 흄드 실리카 입자를 20:1의 몰비로 혼합하는 단계,
    상기 혼합액으로부터 표면 개질된 흄드 실리카 입자를 분리한 후 건조하는 단계
    를 포함하는 발수성 코팅제의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 건조하는 단계는 50℃로 설정된 건조오븐에서 30분 동안 1차 건조하는 단계,
    진공오븐에서 24시간 동안 상온으로 2차 건조하는 단계
    를 포함하는 발수성 코팅제의 제조 방법.
  9. 제6항에서,
    상기 초음파 처리하는 단계는
    상기 초음파 처리는 5분 이상 진행하는 발수성 코팅제의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 용제를 추가하는 단계
    를 더 포함하고,
    추가하는 상기 제1 용제의 양은 하기 [수학식 1] 로 구하는 발수성 코팅제의 제조 방법.
    [수학식 1]
    추가 투입량(g)=초기 투입된 제1 용제량 * (0.736t-0.5486)
    (t: 초음파 처리 시간)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111087896A (zh) * 2019-12-23 2020-05-01 江苏理工学院 一种超疏水涂层及其制备方法
CN116254044A (zh) * 2023-05-09 2023-06-13 昱垠科技有限公司 一种抗流挂防水涂层及其制备方法

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