KR960007183B1 - 도료 조성물 및 이를 이용한 무늬인쇄 도장방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

도료 조성물 및 이를 이용한 무늬인쇄 도장방법

본 발명은 내열성과 내충격성이 요구되는 주방용기의 표면과 같은 금속 또는 비금속 표면에 도장하는 무기질 도료 조성물과 이 도료 조성물을 이용한 무늬인쇄 도장방법에 관한 것으로서, 특히 도장방법은 선택적인 비닥색상을 부여하기 위한 하도, 요구되는 무늬를 인쇄하는 중도 및 광택성과 내마모성을 부여하기 위한 상도로 구성되는 도장방법에 관계되는 것이다.

종전에 주방용기등에 대한 무늬인쇄 도장방법으로 융착형 법랑이나 습식 전사 인쇄 방법을 사용하였는데, 그라스프리트를 이용한 융착형 법랑 내열성은 매우 양호하나 충격성이 열악하여 깨지기 쉬운 결점이 있고 양산 공정에서 불량률이 높은 단점이 있으며, 습식 전사 인쇄 방법은 정교한 인쇄성은 양호하나 내열성이 열악하여 불꽃이 장시간동안 직접 닿는 부분에는 사용할 수 없고 비교적 내열성 및 고경도성이 요구되지 않는 부분에 사용되고 있다.

본 발명은 전술한 종래 도장방법에서 나타나는 문제점을 해결하여 내열성과 내충격성이 우수한 후도막을 형성하는 무늬인쇄 도장 방법과 이 인쇄 도장방법에 사용되는 도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 콜로이달 실리카를 유기관능성 실란으로 가수분해 시킨 가수분해물을 포함하고 중도 및 상도 부착성이 용이 하도록 다공질 표면을 형성하는 하도조성물, 콜로이달 알루미나를 유기관능성실란으로 가수분해시킨 가수 분해물을 포함하는 실크스크린 인쇄 작업이 용이 하면서 내열성을 갖고 있는 중도 조성물 및 콜로이달 실리카를 유기관능성 실란으로 가수분해 시키되 하도 조성물의 가수분해물보다 가수분해율이 높도록 가수분해시킨 가수분해물을 포함하고 투명한 도막을 형성하는 상도 조성물로 구성된다.

본 발명의 하도 조성물은 전체 하도조성물 중량의 5~35%에 해당하는 콜로이달실리카를 유기 관능성 실란을 이용하여 당량비의 10~50% 범위로 가수분해 시킨 가수분해물을 전체 하도 조성물의 10~80중량% 포함하고 요구하는 색상의 무기질안료 5~80%, 알코올성 용제 5~40중량%, 내열 충진제 5~50중량%, 분산제 0.1~5중량% 포함한다. 이러한 하도 조성물은 기존 무기질 피막 조성물 보다 표면이 다공질 이어서 중도 및 상도 부착성이 용이하게 된다. 전술한 하도 조성물에서 가수분해물 함량이 상기 범위보다 작을 경우 백화현상이 나타나고 많은 경우에는 층간 부착성이 불량하게 된다.

사용안료로는 이산화티타늄, 삼산화철 등의 금속 산화물등을 포함하는 무기질 안료를 색상에 따라 선택적으로 사용하고, 알코올성 용제로는 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 이소부틸알코올 등을 단독 또는 선택적으로 혼합하여 사용한다. 또한 내열 충진제로는 지르콘산화물, 실리콘카바이드 등이 하도 조성물 중량을 기준으로 5~30% 사용 되는데 30중량% 이상 사용하면 지나친 다공성으로 상도 평활성이 불량하게 되고 5중량% 이하 사용할때는 층간 부착성이 불량하여진다. 제조된 하도 조성물은 에어스프레이, 붓에 의한 도장 등 공기방법으로 소지 표면에 처리된다.

본 발명의 중도 조성물은 실크스크린 인쇄가 용이하도록 연속 작업성과, 흐름성을 부여하면서 내열성을 나타내도록 하기 위하여 요변성이 뛰어난 클로이달알루미나를 유기 관능성 실란으로 가수분해시킨 가수분해물 10~70중량%, 하도 조성물에 사용한 것과 동일한 알코올성 용제 10~30중량%와 연속 작업성을 부여하기 위한 지건성 용제인 셀로솔브 같은 유기 용제 10~40중량%, 중점게 0.5~5중량%, 20~200%(g/100g 오일)의 고흡유량을 나타내는 내열 안료 1~5중량%를 포함한다. 이때 사용하는 콜로이달 알루미나는 전체 중도 조성물중앙의 20~50% 범위로 사용한다. 이러한 중도 조성물은 볼밀로 5um 이하의 입도로 되게 마쇄하여 분산액 상태로 만든다. 본 발명에 사용하는 지건성 용제는 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸렌그리콜등을 선택적으로 사용할 수 있는데 전체 용제의 사용량의 40중량% 이상 사용시에는 점도가 급속히 떨어져 요변성이 불량해지고 10중량% 이하 사용시에는 용제의 속건으로 인하여 실크스크린 작업시 스크린이 막혀서 연속 작업성이 불량해진다.

제조된 중도 조성물은 하도 조성물을 처리하여 건조시킨 하도 도막 표면에 실크스크린 인쇄 방법과 같은 공지의 인쇄 방법으로 처리된다.

본 발명에 있어서 중점제로는 벤톤류, 발연실리카 등을 이용할 수 있고 내열 안료로는 카본블랙, 시아닌계유색안료를 사용할 수 있는바, 내열 안료로서 흡유량 20중량% 이하의 저흡유량 안료를 사용하면 번짐 현상으로 인쇄성이 불량하여 진다. 그리고 본 발명의 목적에 양호한 콜로이달 알루미나의 대표적인 예로는 일산화학에서 제조되는 "에이에스-520" 촉매화성에서 제조되는 "에이에스-2"를 이용할 수 있는데 저점도이면서 요변성이 양호한 것으로 선택하여 사용한다.

본 발명의 상도 조성물은 투명 조성물로서 전체 상도 조성물 중량의 20~50%에 해당하는 콜로이달실리카를 유기 관능성 실란으로 40~100% 가수분해시킨 가수분해물 20~80중량%과 알코올류의 용제 10~30중량%를 포함한다. 상도 조성물에 포함되는 가수분해물은 하도 조성물에 포함된 가수분해물에 비해 가수분해율이 높아야 습윤성 및 층간 부착성이 높게 된다. 이때 가수 분해율이 너무 높으면 균열이 발생하고 가수분해율이 너무 낮으면 중도 조성물과의 경계부위 습윤성이 불량하여 지므로 주의 하여야 한다. 상도 조성물중의 알코올류 용제는 하도 조성물에 사용 된 알코올류 용제와 동일한 것을 사용한다.

제조된 상도 조성물은 에어스프레이등의 공지 방법에 의하여 중도 조성물로 처리된 인쇄층의 표면에 처리된다. 상도 조성물 및 하도 조성물에 사용된 콜로이달실리카는 실리카 함량이 20~40중량%이고, pH2.0~3.5인 산성콜로이달 실리카를 사용하는바, 전술한 부분 가수분해물을 제조 할때는 25℃ 이하에서 반응 시키는 것이 가장 좋으며 용제를 선투입하여 발열로 인한 온도 상승을 제어하면서 서서히 교반하여 6~12시간 반응 시킨 후 안료 또는 내열 충진제등을 분산시키는 것이 저장성에 유리한 결과를 얻을 수 있었다.

본 발명의 하도, 중도 및 상도 조성물의 가수분해물 제조에 사용되는 유기관능성 실란으로는 메틸트리에톡시실란, 메틸트리아세톡시실란, 메틸트리메톡시실란이 있다.

전술한 본 발명의 하도, 중도 및 상도 조성물을 이용한 본 발명의 무늬인쇄 도장방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

금속 또는 비금속 소지의 표면을 샌드블라스팅 하거나 알칼리 또는 산처리 하여 깨끗하게 처리한 다음 하도 조성물을 10~30마이크론 두께로 도장하고 50~150℃에서 20~120분간 경과후 중도 조성물을 실크스크린을 이용하여 5~10마이크론 두께로 도장한다. 여기서 건조 온도와 건조 시간은 반비례관계로 작업성등을 고려하면 고온 단시간에 건조 공정을 끝내는 것이 좋고 플라스틱, 목재 등 소지의 특성상 고온 건조가 불가능할 때는 저온에서 장시간 건조할 수 있다.

하도 조성물의 도막 두께가 10 마이크론 이하 일때는 도장시 내식성이 약하게 되고 30 마이크론 이상 일때는 균열이 발생 하므로 상기 범위에서 피처리물의 특성에 따라 적당한 도막 두께를 유지하여야 한다. 또한 실크스크린을 이용한 중도 조성물 도포시의 도막 두께는 세심한 주의가 필요하다. 왜냐하면 상도와의 층간 부착성과 관계되어 10 마이크론 이상 도포시 상도와의 층간 부착성이 떨어진다. 도포용 스퀴즈의 각도가 크거나 도포 속도가 빠르면 박막으로 되고 각도가 작고 도포 속도가 느리면 후막이 형성되므로 적정 도막두께를 유지하기 위하여는 스퀴즈의 각도와 속도를 적절히 조절해야 한다.

중도 도장후 20~150℃에서 20-120분 경과한후 상도 조성물을 5~10 마이크론 두께로 도장하고 50~250℃로 건조시켜 경화 되도록 하여 완선된 도막을 얻는다. 본 발명의 방법에서 중도 도장 후 상도 도장시에는 저온 건조후 상도 조성을 도포할 수 있으나 중도가 두꺼우면 끓음 현상으로 핀홀이 발생하여 외관이 불량 하여지는 경향이 있으므로 가능한한 고온에서 단시간 건조하는 것이 양호한 물성 결과를 발현하였다.

전술한 바와같이 본 발명의 의하면 내열성이 요구되는 주방용 기물의 저면과 같이 내마모성등이 요구되는 표면에 난연성과 접착력이 우수한 하도 조성물을 도장한 후 내열성 중도 조성물로 무늬를 인쇄하고 인쇄층 상면에 투명 상도 조성물을 도포하므로 소지에 대한 접착력과 층간 접착력이 우수함은 물론이고 내열성과 내충격이 우수하고 광택성과 내마모성이 우수한 도막이 얻어진다. 이와같이 도장 방법의 장점은 후도막이 가능하여 소지의 방청성을 증진 시킬 수 있으며 내오염성을 현저히 증진 시킴은 물론 미려한 외관의 도막을 형성할 수 있는 것이다. 전술한 본 발명의 도장 방법은 고내열성가 고경도성을 요구하는 주방용기 외부 저면과 같이 불꽃이 직접 닿은 부위에 이용할 수 있다.

이하 실시예를 기재하는바 본 발명의 범위기 실시예에만 국한하는 것은 아니다.

[실시예 1-8]

[조성물 제조]

표1에 기재된 하도, 중도 및 상도 조성물용 성분들을 각각 실시예 1-8에 따른 배합비로 배합한다. 중도 조성물은 볼밀로 5 미크론의 입도를 갖도록 밀링하여 분산액 상태로 만든다.

[표 1]

물성시험

샌드 블라스팅 처리한 알미늄 소지에 하도 조성물을 건조 도막 두께 20 미크론으로 되게 에어스프레이 또는 처리하고 150℃에서 20분간 건조시킨 후 실크스크린 방법을 이용하여 하도 도막 표면에 무늬를 7 미크론 두께로 인쇄하고 150℃에서 20분간 건조시킨 다음 상도 조성물을 에어스프레이 처리하여 250℃에서 20분간 건조시켜 완전 경화 시킨다.

제조된 도막의 물성은 표2에 기재한다.

[표 2]

상기 실시예에서 실시예 2, 4, 6, 8은 각각 실시예 1, 3, 5, 7과 동일한 성분을 사용하되 일부 성분의 사용량을 변경하여 사용하므로서 나타나는 물성의 차이를 확인하기 위하여 시험한 것이다.

Claims (5)

1. 콜로이달 실리카를 유기관능성 실란으로 10~50% 가수분해 시킨 가수분해물을 포함하는 하도 조성물, 콜로이달 알루미나를 유기 관능성 실란으로 가수분해시킨 중도 조성물 및 콜리이달 실리카를 유기 관능성 실란으로 40~100% 가수분해시키고 가수분해율이 상도 조성물의 가수분해물보다 큰 가수분해물을 포함하는 하도 조성물로 구성된 도료 조성물.
2. 청구범위 제1항에서, 하도 조성물이 전체중량의 5~35%에 해당하는 콜로이달실리카를 유기 관능성 실란으로 당량비 10~50% 범위로 부분 가수분해 시킨 가수분해물 10~80중량% 무기질 안료 5~80중량%, 알코올 용제 5~40중량%, 내열 충전제 5~50중량%, 분산제 0.1~5중량%를 포함하고 있음을 특징으로 하는 도료 조성물.
3. 청구범위 제1항에서, 중도 조성물이 전체중량의 20~50%에 해당하는 콜로이달알루미나를 유기 관능성 실란으로 가수분해시킨 가수분해물 10~70중량%, 알코올 용제 10~30중량%, 셀로설브 같은 지건성용제 10~40중량%, 중점제 0.5~5중량%, 무기질 충전제 1~5%, 저흡유량 안료 20% 이하를 포함하는 분산액으로 된 것임을 특징으로 하는 도료 조성물.
4. 청구범위 제1항에서, 상도 조성물이 전체 중량의 20~50%에 해당하는 콜로이달실리카를 유기 관능성 실란으로 당량비 40~100% 범위로 가수분해시킨 가수분해물 20~80중량%과 알코올 용제 10~30중량%를 포함함을 특징으로 하는 도료 조성물.
5. 하도 조성물 전체중량의 5~35%에 해당하는 콜로이달 실리카를 유기 관능성 실란으로 당량비 10~40% 범위로 가수분해시킨 가수분해물 10~40중량%, 무기질 안료 5~80중량%, 알코올 용제 10~40중량%, 내열충전제 5~30중량%, 분산제 0.1~5중량%임을 포함하는 하도 조성물을 소지 표면에 처리하여 건조 시키고 그 위에 중도 조성물 전체 중량의 20~50%에 해당하는 콜로이 달알루미나를 유기 관능성 실란으로 가수분해시킨 가수분해물 10~70중량%, 알코올용제 10~30중량%, 지건성용제 10~40중량%, 중점제 0.5∼5중량%, 및 무기질 충전제 1~5%를 포함하는 분산액으로 된 중도 조성물을 사용하여 요구하는 무늬를 실크 스크린 인쇄하여 건조시킨다음 상도 조성물 전체 중량의 20~50%에 해당하는 콜로이달실리카를 유기 관능성 실란으로 당량비 40~100% 가수분해시킨 상도용 가수분해물보다 가수분해율이 높은 가수분해물 20~80중량%와 알코올 용제 10~30중량%를 포함하는 투명액으로 된 상도 조성물을 처리하는 공정로 이루어진 무늬 인쇄 도장방법.