KR20240063249A - 오염 방지 물품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오염 방지 물품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무기 염화물에 의한 파울링을 방지할 수 있는 오염 방지 물품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 오염 방지 물품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무기 염화물에 의한 파울링을 방지할 수 있는 오염 방지 물품에 관한 것이다.
오염 방지 코팅은 산업적으로 다양한 기기의 표면에 이물질 부착, 또는 오염물이 흡착되는 것을 방지하기 위해 사용된다.
시멘트 생산시 폐플라스틱을 재활용하는 과정에서 염소(Cl) 더스트가 부산물로 발생하는데, 최근 환경적인 이슈로 부산물인 염소 더스트로부터 추가적으로 염화칼륨(KCl)을 추출하기 위해서 별도의 염소 더스트 처리 설비를 사용하고 있다.
그런데, 이러한 염소 더스트 처리 과정에서 설비 내 표면에 염화칼륨에 의한 파울링(fouling)이 발생하는 경우가 많으며, 파울링이 발생할 경우 공정 가동률이 크게 저하하는 문제가 생긴다.
따라서, 원활한 공정 가동을 위해서는 처리 설비 내부 표면에 염화칼륨 등 무기 염화물의 오염물이 부착되는 것을 방지할 필요가 있다.
그러나 이와 같은 처리 설비의 기재로 일반적으로 사용되는 스테인리스 스틸의 표면은 젖음성(wettability)이 높아 그 특성상 오염물이 부착되기 쉽기 때문에 주기적인 세척이 필요하다. 또한, 오염물이 부착되는 것을 방지하기 위해 초발수 코팅이나 소수성 코팅을 하는 방법이 있으나, 이러한 코팅에 의해서도 무기 염화물의 오염물 부착 방지 및 제거가 쉽지 않으며, 코팅층의 내구성이 높지 않아 그 효과가 오래 가지 못하는 문제가 있다.
이에, 기기 내부 표면에 무기 염화물의 오염물이 부착되는 것을 방지하고, 부착되더라도 쉽게 제거할 수 있는 오염 방지 코팅층에 대한 연구가 필요하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 명세서는, 무기 염화물 오염 방지 코팅층을 포함하는 오염 방지 물품을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면,
기재; 및
상기 기재의 적어도 일면에 구비되는, 무기 염화물 오염 방지 코팅층을 포함하고,
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은,
평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 제 1 입자; 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 제 2 입자; 평균 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 제 3 입자; 및 에폭시 수지를 포함하는,
오염 방지 물품을 제공한다.
본 발명의 오염 방지 물품에 따르면, 무기 염화물에 의한 파울링을 효과적으로 방지할 수 있다.
특히, 시멘트 생산시 폐플라스틱을 재활용하는 과정에서 부산물로 발생하는 염소 더스트로부터 추가적으로 염화칼륨(KCl)을 추출하는 염소 더스트 처리 과정에서 발생하는 염화칼륨이 처리 장치 내부 벽에 부착되는 파울링 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 종래의 초발수 코팅층 표면에서 무기 염화물 수용액이 접촉했을 때 표면의 변화를 보여주는 모식도이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합을 설명하기 위한 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 이들의 조합 또는 부가 가능성을 배제하는 것은 아니다.
또한 본 명세서에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에” 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 오염 방지 물품은,
기재; 및
상기 기재의 적어도 일면에 구비되는, 무기 염화물 오염 방지 코팅층을 포함하고,
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은,
평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 제 1 입자; 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 제 2 입자; 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 제 3 입자; 및 에폭시 수지를 포함한다.
본 발명자들은 기재 또는 코팅층 표면에 오염물, 특히 무기 염화물이 부착되는 것을 방지하기 위한 방법을 연구하던 중, 코팅층이 입도 분포가 상이하고 소정의 조건을 만족하는 제 1 내지 제 3 입자를 포함하는 경우, 코팅 내구성이 매우 우수하면서도 무기 염화물 오염물이 부착되는 것을 효과적으로 방지하고, 부착된 오염물이 쉽게 탈착될 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 명세서에서, “평균 입경(D50)”은 레이저 회절 입경 측정 장치를 통해 측정한 면적 누적 입경 분포의 최대 피크가 나타나는 평균 입경(D50)이다.
본 명세서에서 “초발수 표면(superhydrophobic surface)”이란 물에 대한 접촉각(contact angle)이 150°이상이며, 미끄럼각(sliding angle)이 10°이하인 특성을 갖는 표면 상태를 의미한다.
초발수 표면은 발수성이 매우 우수한 표면으로 연꽃 잎 등의 자연 현상에 영감을 받아 연구되어 왔다. 고체 표면이 낮은 표면 에너지와 계층적(hierarchical) 구조를 가지면 물에 대한 젖음성(wettability)이 감소하여 초발수의 성질을 가지는 것으로 초발수 표면에는 물방울이 맺히지 못하게 되어, 작은 각도의 기울임에도 물방울이 쉽게 굴러다니게 되며 주위의 미세 입자를 제거함으로써 자가 세정의 효과도 가질 수 있다.
이와 같은 자연 현상을 모방하여 제조된 상업화된 초발수 코팅제로 네버(NeverWet) 코팅제가 있는데, 상기 네버 코팅제는 이소폴리프로필렌으로 만들어진 마이크로 구조와 평균 입경이 10nm 이하의 나노 흄드 실리카 입자로 만들어지는 나노 구조로 초발수 표면을 발현한다.
그런데 이소폴리프로필렌과 나노 흄드 실리카 입자간의 접착력은 반데르 발스인력으로만 이루어져 있기 때문에 상당히 약하다. 이에 네버 코팅제에 의한 초발수 표면은 염화칼륨(KCl)과 같은 무기 염화물 수용액이 표면에서 건조될 경우 석출된 무기물에 나노 실리카 입자들이 부착되어 함께 제거됨으로써 초발수 표면 특성이 유지되지 않는 문제가 있다.
도 1은 본 발명의 종래의 초발수 코팅층 표면에서 무기 염화물 수용액이 접촉했을 때 표면의 변화를 보여주는 모식도이다.
보다 구체적으로, 네버 코팅제로 처리한 표면은 무기 염화물 수용액에 대해 상온에서는 도 1의 (b)와 같은 카시-박스터(cassie-baxter) 상태를 유지하나, 60℃ 이상의 고온에서는 물의 표면장력 감소로 인해 도 1의 (a)와 같은 웬젤(wenzel) 상태로 변환된다. 이 상태로 무기 염화물 수용액을 건조하게 되면 마이크로 구조 속으로 물이 젖게 되어 물 안에 존재하는 무기염이 마이크로 구조 안에서 고착화되어 더 단단한 접착을 형성하게 된다. 이로 인해 기재에 대해 별다른 접착력을 가지지 못하는 나노 실리카 입자는 무기염에 접착되어 무기염 제거시 같이 제거되는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 염화칼륨과 같은 무기 염화물 수용액에 의해 표면이 젖더라도 건조되면서 무기 염화물이 쉽게 탈착할 수 있고, 탈착시 코팅 표면의 나노 구조가 유지되어 초발수 표면 특성이 유지될 수 있는 코팅층에 대해 연구를 거듭한 결과 본 발명에 이르게 되었다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 코팅층이 평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 제 1 입자, 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 제 2 입자, 평균 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 제 3 입자, 및 에폭시 수지를 포함하며, 이러한 구성을 갖는 코팅층은 초발수 표면(superhydrophobic surface) 특성이 유지되어 무기 염화물에 의한 파울링을 방지할 수 있으며 건조된 무기 염화물 잔여물이 쉽게 제거될 수 있어 오염물의 제거가 매우 용이한 특성을 나타낼 수 있다.
이하에서 본 발명의 일 구현예에 따른 오염 방지 물품에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 오염 방지 물품은,
기재; 및
상기 기재의 적어도 일면에 구비되는, 무기 염화물 오염 방지 코팅층을 포함하고,
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은,
평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 제 1 입자; 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 제 2 입자; 평균 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 제 3 입자; 및 에폭시 수지를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 기재는 이에 한정되는 것은 아니나, SUS, STS와 같은 스테인리스 스틸(Stainless Steel)이나 유리일 수 있다.
상기 무기 염화물은 이에 한정되는 것은 아니나, 염화 칼륨(KCl)을 포함할 수 있다.
무기 염화물 오염 방지 코팅층은 상기 기재의 적어도 일면에 구비되며, 평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 제 1 입자; 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 제 2 입자; 평균 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 제 3 입자; 및 에폭시 수지를 포함한다.
제 1 입자는, 평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 특징을 갖는다.
상기 제 1 입자는 코팅층 표면에서 마이크로 구조를 구성하기 위한 것으로, 입자로 속이 비어있는 중공(hollow)형의 구체이다. 즉, 상기 제 1 입자의 속이 빈 중공형 구조로 인해 코팅 후 부력에 의해 표면으로 돌출하게 되며, 코팅 표면의 마이크로 구조를 형성하는 역할을 한다.
상기 제 1 입자는 평균 입경(D50)이 10㎛ 이상 100㎛ 이하의 입자이다. 상기 제 1 입자의 평균 입경(D50)이 10㎛ 미만이면 입자와 표면간의 접착력이 약하여 내마모성이 약해질 수 있으며, 100㎛를 초과하게 되면 표면의 거칠기가 줄어들어 표면의 마모 시 마이크로 구조 표면에 형성된 나노 구조를 유지하기 어려울 수 있다.
이와 같은 제 1 입자의 조건을 만족하는 중공형 구체 입자의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 유기 입자, 무기 입자, 또는 유무기 하이브리드 입자일 수 있다. 구체적인 예로, Nouryon社의 expancel 또는 3M社 Glass Bubble 등이 있으며, 이들 중 소다-석회-붕규산 유리 재질의 3M社의 Glass bubbles이 우수한 내수성과 내유성을 가지고 있어 적합하게 사용할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 입자는, 제 1 내지 제 3 입자를 포함한 전체 입자 100 중량부에 대하여, 10 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 10 중량부 이상, 또는 15 중량부 이상이면서, 50 중량부 이하, 또는 40 중량부 이하, 또는 35 중량부 이하, 또는 30 중량부 이하로 포함될 수 있다. 상기 제 1 입자의 함량이 10 중량부 미만이면 표면 거칠기가 낮아 마이크로 구조가 형성되지 못할 수 있고, 50 중량부를 초과하게 되면 후술하는, 제 2 입자와 제 3 입자의 양이 상대적으로 적어지므로 초발수 특성이 떨어질 수 있다.
제 2 입자는, 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 특징을 갖는다.
상기 제 2 입자는 제 1 입자와 제 3 입자를 연결하기 위해 실란 커플링제로 표면 개질한 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 제 2 입자는 제 1 입자보다는 작고, 제 3 입자보다는 큰 크기의 실리카 입자가 적합하며, 제 1 입자와 제 3 입자를 연결하여, 코팅 표면을 좀 더 거칠게 하는 역할을 하여 초발수 표면 특성을 보다 강화할 수 있다.
상기 제 2 입자는 평균 입경(D50)이 0.2㎛ 이상 10㎛ 이하로 제 1 입자와 제 3 입자를 연결할 수 있도록 제 1 입자보다는 작고, 제 3 입자보다는 큰 입경을 만족할 필요가 있으며, 바람직하게는 제 1 입자의 입경의 1/5 이하이고, 제 3 입자의 입경의 2배 이상일 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 실란 커플링제의 예로는, (메트)아크릴레이트 실란, 에폭시 실란, 또는 아미노 실란 등을 들 수 있다.
보다 구체적인 실란 커플링제의 예로, 메타크릴실란, 페닐아미노실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-머캅토프로필 트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 입자는, 제 1 내지 제 3 입자를 포함한 전체 입자 100 중량부에 대하여, 20 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 20 중량부 이상, 또는 25 중량부 이상이면서, 60 중량부 이하, 또는 50 중량부 이하, 또는 45 중량부 이하, 또는 40 중량부 이하로 포함될 수 있다. 상기 제 2 입자의 함량이 20 중량부 미만이면 제 1 입자 및 제 2 입자를 연결하여 접착시키는 특성이 제대로 발휘되지 못할 수 있고, 60 중량부를 초과하게 되면 초발수 특성이 약해질 수 있다.
또한, 상기 제 2 입자는 제 1 입자보다 많이, 후술하는 제 3 입자보다는 적은 양으로 포함될 수 있다. 상기 제 2 입자의 함량이 제 1 입자 중량부 미만이면 제 1 입자의 표면에 대해 결합한 입자수가 너무 적게 되며, 제 3 입자의 중량부를 초과하게 되면 초발수 특성을 나타내는 제 3 입자의 표면보다 제 2 입자가 더 많은 표면을 차지하게 되어 초발수 특성이 약해질 수 있다. 따라서, 제1입자: 제2입자: 제3입자의 중량비는 1: 1.1 내지 2.3 : 2.4 내지 4.0 일 수 있다.
제 3 입자는, 평균 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 특징을 갖는다.
상기 제 3 입자는 코팅층에서 나노 구조를 이루는 역할을 하며, 낮은 표면 에너지를 위해 소수성 실란으로 표면 개질된다.
상기 제 3 입자는 평균 입경(D50)이 20nm 이상, 500nm 이하일 수 있다. 상기 제 3 입자의 평균 입경(D50)이 20nm 미만이면 너무 작아 에폭시 수지에 묻혀 나노 구조를 이루지 못하게 될 가능성이 높으며, 500nm 를 초과하게 되면 구조의 간격이 너무 커서 작은 물방울에 대해서는 카시-박스터(cassie-baxter) 상태의 초발수 특성을 나타내기 힘들어지게 된다.
본 발명에서 사용될 수 있는 소수성 실란은, 소수성 알킬기를 가지는 실란, 또는 불소 실란일 수 있다. 보다 구체적인 소수성 실란의 예로, 헥사데실트리메톡시실란(Hexadecylytrimethoxysilane; HDTMS), 옥틸트리메톡시실란 (Octyltrimethoxysilane; OTMS), 트리클로로도데실실란(trichlorododecylsilane), 플루오로옥틸트리에톡시실란(fluorooctyltriethoxysilane; FAS) 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 3 입자는, 제 1 내지 제 3 입자를 포함한 전체 입자 100 중량부에 대하여, 30 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 30 중량부 이상, 또는 35 중량부 이상이면서, 70 중량부 이하, 또는 65 중량부 이하, 또는 60 중량부 이하로 포함될 수 있다. 상기 제 3 입자의 함량이 30 중량부 미만이면 코팅 표면에 제 3입자가 너무 적어 초발수 특성을 나타내기 힘들고, 70 중량부를 초과하게 되면 단단한 코팅 표면을 형성하기 어려울 수 있다.
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은 베이스 수지로 에폭시 수지를 포함하며 상기 제 1 내지 제 3 입자는 에폭시 수지에 분산된다.
상기 에폭시 수지의 예로는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 경화 후 소수성을 나타내는 노발락형 수지가 바람직할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 전체 코팅층 100 중량부에 대하여, 상기 에폭시 수지를 10 내지 70 중량부로, 제 1 내지 제 3 입자를 포함하는 입자를 30 내지 90 중량부로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 에폭시 수지를 10 중량부 이상, 또는 15 중량부, 또는 20 중량부 이상이면서, 70 중량부 이하, 또는 65 중량부 이하, 또는 60 중량부 이하로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지의 함량이 10 중량부 미만이면 코팅층의 기계적 물성이 미달하여, 단단한 코팅층을 형성하기 어려울 수 있고, 70 중량부를 초과하게 되면 초발수 특성을 나타내지 못할 수 있다.
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은 상술한 성분을 포함하는 코팅 조성물을 기재 상에 도포하고 경화하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 코팅 조성물은 상술한 성분 외에 필요에 따라 유기 용매, 계면활성제, 증점제 등을 더 포함할 수 있다.
코팅 조성물의 도포 시, 도포 방법은 특별히 제한되지 않으며, 직접 붓 등의 도구로 도포하거나, 점도를 적절히 조절한 후 분무하거나, 바를 이용하여 코팅하는 등, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 선택할 수 있다.
도포 두께는 건조 및 경화 후 두께를 기준으로 약 10 내지 약 1000㎛ 일 수 있다.
도포 후, 상온에서 약 10분 내지 약 1시간 동안 건조를 진행할 수 있다. 이러한 건조 조건은, 함께 사용한 용매의 종류 및 양에 따라 달라질 수 있다.
건조 이후, 약 100 내지 약 150 ℃의 온도 조건에서 약 30분 내지 약 2시간 동안 경화를 진행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 구현예에 의해 제공된 무기 염화물 오염 방지 코팅층은 초발수 표면 특성을 가지면서 무기 염화물 수용액에 의해 표면이 젖더라도 건조되면서 무기 염화물이 쉽게 탈착할 수 있고, 탈착시 코팅 표면의 나노 구조가 유지되어 무기 염화물에 의해 발생하는 표면 오염이나 파울링 발생을 차단할 수 있으며, 이에 따라 오염 방지에 우수한 효과가 있는 다양한 물품을 제공할 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
<실시예>
비교예 1
NEVERWET SE BASE COAT(제조사: Rust-Oleum)을 알루미늄 호일 디쉬에 스프레이 코팅 후 1시간 동안 상온에서 방치하여 경화하였다. 이 위에 NEVERWET SE TOP COAT(제조사: Rust-Oleum)를 스프레이 코팅하여 초발수 코팅을 완료하였다. 코팅된 표면의 물 접촉각은 153°로 측정되었다.
실시예 1
제 3 입자의 제조
톨루엔 80g에 SG-S0100(제조사: 석경에이티, 평균 입경(D50) 110nm의 실리카 입자) 4g과 trichlorododecylsilane(제조사: 시그마알드리치) 4g을 넣고 상온(25℃)에서 3시간 동안 교반한 이후 원심분리하여 얻어진 고형분을 50℃ 진공 오븐으로 잔류 용매를 제거하여 소수성 실란으로 표면 개질된 제 3 입자를 얻었다.
코팅 조성물의 제조
에폭시 수지 NC-3000-H(제조사: 일본 화약 주식회사제, 에폭시 당량 290g/eq) 2g에 페놀 수지 KA-1160(제조사: DIC社, 수산기 당량 117 g/eq) 0.8g에, SC2050MTM(제조사: Admatec, 메타크릴실란으로 표면 처리된 평균 입경(D50) 0.5㎛의 실리카 입자 분산액으로, 실리카 입자 함량은 70 중량%) 3g을 Xylene 10g에 넣고 격렬히 교반하여 실란 커플링제로 표면 개질된 제 2 입자가 분산된 조성물을 얻었다. 여기에 제 1 입자로, Glass Bubble K46(제조사: 3M, 평균 입경(D50) 40㎛의 중공형 구체 입자) 1g과 제조예 1의 제 3 입자 2.5g을 넣고 교반하여 코팅 조성물을 제조하였다.
제조된 코팅 조성물을 SUS 316 재질의 1mm sheet에 스프레이 코팅을 하여 130℃ 오븐에 1시간 동안 경화하여 약 150 ㎛ 두께의 코팅층을 형성하였다.
실시예 2
제 3 입자의 제조
에탄올 40g에 TEOS((Tetraethyl orthosilicate) 10g을 60℃에서 30분 교반한 후, 증류수 10g과 NH4OH(25%) 2ml를 넣어 8시간 동안 반응을 지속하여 나노 실리카 입자를 생성하였다. 이 후 Dynasylan 9116 (제조사: Evonik, Hexadecylytrimethoxysilane) 0.8g을 넣어 2시간 동안 실리카 입자를 처리하였다. 물과 에탄올로 3회 원심분리 세정하여 남아 있는 암모니아 성분을 제거하고 진공 감압 오븐을 통해 건조한 결과 평균 입경(D50)이 약 200nm 크기의 소수성 실란으로 표면 개질된 제 3 입자를 얻었다.
코팅 조성물의 제조
에폭시 수지 KD-175LX90(제조사: 국도화학, 에폭시 당량 282.5g/eq) 1.5g에 경화제로 페날카민 타입의 KMH-151XB70(제조사: 국도화학, 수산기 당량 170g/eq) 1g, SC2050MTO(제조사: Admatec, 페닐아미노실란 처리된 평균 입경(D50) 0.5㎛의 실리카 입자 분산액으로, 실리카 입자 함량은 70 중량%) 3g을 Xylene 10g에 넣고 교반하여 제 2 입자가 분산된 조성물을 얻었다. 여기에 제 1 입자로, Glass Bubble K46(제조사: 3M, 평균 입경(D50) 40 ㎛의 중공형 구체 입자) 1g과 제조예 2의 제 3 입자 2.5g을 넣고 교반하여 코팅 조성물을 제조하였다.
제조된 코팅 조성물을 SUS 316 재질의 1mm sheet에 코팅하여 60℃ 오븐에 2시간 동안 경화하여 약 150㎛ 두께의 코팅층을 형성하였다.
<실험예>
(1) 물 접촉각 측정
상기에서 제작한 코팅층에 대해 접촉각 측정기(Kruss DSA10, Germany)를 사용하여 각 코팅층 표면의 물 접촉각을 측정하였다.
(2) 염화물 탈착
여부
KCl (99.0%, 제조사: 덕산약품공업)을 증류수 1kg에 400g을 80 ℃ 의 온도에서 완전히 녹인 후 상온 25℃로 식히고, KCl이 석출되고 남은 용액을 KCl 포화 수용액으로 사용하였다.
알루미늄 호일 디쉬에 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1의 코팅 조성물을 스프레이 코팅 후 각각의 경화 조건에 따라 경화하였다. 여기에 KCl 포화 수용액 5g을 넣고, 70℃ 핫 플레이트(hot plate) 위에 올려 건조시켰다. 물이 완전히 건조된 알루미늄 호일안의 KCl 덩어리를 호일에서 가벼운 힘으로 제거하여 잘 떼어지면 O, 잘 떼어지지 않고 KCl 고착물이 남아 있으면 X로 표시하였다.
(3) 초발수 표면 유지 여부
(2)의 염화물 탈착 여부 평가 후, 코팅층 표면에 물을 스프레이로 뿌려 기울였을 경우, 초발수 표면이 유지되어 물방울들이 굴러서 떨어지면 O 로, 초발수 표면이 유지되지 않아 물방울이 코팅 표면에 맺혀 떨어지지 못하면 X로 평가하였다.
상기와 같이 평가한 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
| 코팅층 표면의 물 접촉각 |
염화물 탈착 여부 | KCl 수용액 접촉 후 초발수 표면 유지 여부 | |
| 실시예 1 | 152° | O | O |
| 실시예 2 | 151° | O | O |
| 비교예 1 | 153° | X | X |
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 2는 150℃ 이상의 초발수 표면을 나타내면서, KCl 용액과 접촉하여 물이 건조된 후 남은 고체 염화물이 쉽게 떨어지면서 잔여물이 남지 않아 염화물에 의한 오염 방지 효과가 매우 우수한 것으로 평가되었다. 또한, 이후에도 초발수 표면 특성이 그대로 유지되었다.
반면, 비교예 1은 고체 염화물이 잘 떼어지지 않았으며, KCl 용액과 접촉한 후 물 접촉각이 약 80°로 초발수 특성을 잃어버려, 무기 염화물에 대한 오염 방지 효과가 거의 없음을 확인하였다.
Claims (9)
- 기재; 및
상기 기재의 적어도 일면에 구비되는, 무기 염화물 오염 방지 코팅층을 포함하고,
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은,
평균 입경(D50)이 10 내지 100 ㎛이고 중공(hollow)형 제 1 입자; 평균 입경(D50)이 0.2 내지 10 ㎛이고, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카인 제 2 입자; 평균 입경(D50)이 20 내지 500 nm이고, 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카인 제 3 입자; 및 에폭시 수지를 포함하는,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 입자는 (메트)아크릴레이트 실란, 에폭시 실란, 또는 아미노 실란으로 표면 개질되어 있는,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 입자는, 소수성 알킬기를 가지는 실란, 또는 불소 실란으로 표면 개질되어 있는,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 내지 제 3 입자를 포함한 전체 입자 100 중량부에 대하여, 상기 제 1 입자는 10 내지 50 중량부로, 상기 제 2 입자는 20 내지 60 중량부로, 상기 제 3 입자는 30 내지 70 중량부로 포함하는,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
제1입자: 제2입자: 제3입자의 중량비는 1: 1.1 내지 2.3 : 2.4 내지 4.0 인,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 에폭시 수지는 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 무기 염화물 오염 방지 코팅층은 물에 대한 접촉각이 150° 이상인,
오염 방지 물품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 무기 염화물은 염화 칼륨(KCl)을 포함하는,
오염 방지 물품.
- 제1항에 있어서,
상기 기재는 스테인리스 스틸(Stainless Steel)인,
오염 방지 물품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220141701A KR20240063249A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 오염 방지 물품 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220141701A KR20240063249A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 오염 방지 물품 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240063249A true KR20240063249A (ko) | 2024-05-10 |
Family
ID=91072254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220141701A KR20240063249A (ko) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 오염 방지 물품 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240063249A (ko) |
-
2022
- 2022-10-28 KR KR1020220141701A patent/KR20240063249A/ko unknown
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