KR100725878B1 - 할로겐 램프 코팅용 나노 무기질 도료 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

할로겐 램프 코팅용 나노 무기질 도료 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열 건조형 나노무기질 도료조성물로서 무기질수지, 에폭시 실란 및 나노사이즈로 분산된 코발트 안료와 실리콘 첨가제, 불소계 습윤제를 함께 사용하여 소수성 및 친수성을 증가시켜 도막의 이물질 부착 방지 및 내 스크레치성, 디핑작업성 등을 증대시키며 석영 재질과의 부착력을 향상시켜 도료의 내구성을 극대화한 것이다.
특히 본 발명은 나노 무기질 도료를 사용하여 자동차 헤드라이트 등의 할로겐 램프에 도장함으로써 빛 투과율 및 반사율을 향상시켜 자동차 주행시 조사되는 빛이 더 잘 반사되어 코팅되지 않은 할로겐 램프보다 운전자 및 보행자, 기타 사물(교통신호, 표지판, 노면 유도선 등)에 대한 식별성을 용이하게 함으로써 주행 안정성을 향상시키고, 사고를 방지 할 수 있는 매우 유용한 효과를 제공할 수 있다.
헤드라이트, 할로겐, 램프, 나노, 무기질, 도료

Description

할로겐 램프 코팅용 나노 무기질 도료 조성물 및 그 제조 방법{Nano inorganic paints composite for coating halogen lamp and production method thereof}
본 발명은 가열 건조형 나노무기질 도료조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무기질수지, 에폭시 실란 및 나노사이즈로 분산된 코발트 안료와 실리콘 첨가제, 불소계 습윤제를 함께 사용하여 소수성 및 친수성을 증가시켜 도막의 이물질 부착 방지 및 내 스크레치성, 디핑작업성 등을 증대시키고, 자동차 헤드라이트 램프, 전구(Bulb) 등의 석영 재질과의 부착력과 내열성 및 투명성을 향상시켜 도막표면이 매끄럽고 내열성 및 내구력이 우수한 도료 조성물 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
일반적으로 할로겐 램프는 진공상태의 유리구 안에 할로겐 물질을 주입시켜 전구의 수명을 길게 하고 효율을 개선한 것이다. 백열전구의 경우에는 텅스텐 필라멘트의 증발을 억제하기 위해 유리구 안에 아르곤과 질소의 혼합가스를 주입하지만, 할로겐 램프는 브롬이나 요오드 등의 할로겐 원소를 주입하여 텅스텐 필라멘트 의 증발을 한층 더 억제한다. 유리구 안에 주입된 할로겐 원소는 필라멘트의 소재인 텅스텐 증발 원자와 반응하여 결합하고, 이 결합된 물질은 유리구 안을 떠다니다가 필라멘트에 부딪히면서 그 열로 인해 다시 분해된다. 이때 텅스텐 원자는 필라멘트와 결합해 원래의 자리로 되돌아오고, 할로겐 원소는 또다시 텅스텐 증발 원자와 반응한다.
이러한 과정을 반복하면서 필라멘트가 재생되기 때문에 할로겐 램프는 백열전구에 비해 더 높은 온도에서도 필라멘트가 견딜 수 있고, 이로 인해 더 밝고 환한 빛을 내면서도 수명이 오래가게 되는데, 수명은 일반 백열전구에 비해 2~3배이다. 또한 백열전구에서 종종 나타나는 유리구 내벽의 흑화현상(黑化現想)이 발생하지 않아 광속저하가 거의 없어 전력 소모가 적고 자연광처럼 색을 선명하게 재현시킬 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 할로겐 램프는 백열전구에 비해 1/10~1/20 정도로 크기가 작고 가벼워서 자동차 헤드라이트용이나 비행장의 활주로 매립등, 무대 조명, 각종 스포트라이트용과 인테리어 조명의 광원으로 많이 사용된다.
특히, 자동차 헤드 라이트 등의 할로겐 램프는 보통 원형 형상의 전구(Blub)로서 석영 또는 세라믹계 재질로 제조되며, 전구 내부의 필라멘트는 텡스텐, 몰리브덴 등의 재질을 사용하고, 내부는 할로겐 가스. 질소 등을 주입하여 진공기밀 한다. 그 후에 상기 전구(Blub)의 표면에는 안료를 코팅하여, 자연광에 가까운 빛이나, 원하는 색의 빛을 낼 수 있도록 한다. 전구(Blub)의 필라멘트에 전기가 흐르면 주입가스의 반응으로 작동시 헤드라이트 전구 부위에 고열(약 500~600℃)이 발생하는데 이러한 조건에 적용되는 안료 코팅물의 특성은 전구(Bulb)와의 부착성은 물론 발생되는 열에 대한 내열성 및 빛의 투과율이 매우 중요하다.
종래에 자동차 헤드라이트 등의 할로겐 램프에 도포되는 도료는 아크릴수지를 원료로 하는 유기질 안료를 이용하는 것으로, 내부에 필라멘트와 할로겐 등의 기체를 봉입한 전구에 안료를 도포한 후, 대략 200~250℃에서 건조하여 도장을 완성하였다. 그러나, 전구에는 점등 시 고온의 열을 발생하므로, 유기질 안료에서 가스가 발생되어 전구를 오염시키고, 장기간 사용하면 전구의 선명도를 떨어뜨리는 등 내열성 및 밀착성이 취약한 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 고온에서도 가스를 발생하지 않는 세라믹 계통의 무기질 도료를 도포하는 방법이 개발되어 왔는데, 그 중 하나가 피막형성수지로서 아크릴수지 대신에 실리콘수지를 사용하는 방법이다.
실리콘수지는 실리콘폴리에스테르수지, 실리콘알키드수지,실리콘에폭시수지, 실리콘아크릴수지, 실리콘페놀수지, 실리콘폴리우레탄수지 또는 실리콘멜라민수지가 일반적인데, 아크릴수지를 사용하는 것보다 내열성 및 밀착성이 더 우수하다. 그러나 이 경우에도 역시 내열성 온도는 200 내지 250℃ 불과한 정도이고, 폐기물 처리가 공해문제로 야기되기도 하였다.
그 후에 더욱 개량된 무기질 도료가 개발되었는 바, 예를들면, 콜로이드실리카 또는 실리카졸 등의 실리카를 알코올 및 물 따위의 가수분해 매체중에서 가수분해가 가능한 실란과 혼합하여 형성한 내 마모성 피복조성물이 공지되어 있다. 이와 같은 조성물에 대한 예로서는, 미국 특허 제4,027,073호, 제4,159,206호, 및 제4,177,315호 등에 개시되어 있다. 그러나 이러한 조성물의 경우에도 내마모성은 향 상된 면은 있으나, 500℃ 이상에서 견디는 내열성 및 부착성과 저장안정성이 미흡한 단점이 있으며, 제조기술면에서 반응시간이 24∼48시간 정도로 긴 시간이 요구되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결한 자동차 헤드라이트 등의 할로겐 램프에 도포되는 도료를 제공하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 무기질수지, 에폭시 실란 및 나노사이즈로 분산된 코발트 안료와 실리콘 첨가제, 불소계 습윤제를 함께 사용하여 소수성 및 친수성을 증가시켜 도막의 이물질 부착 방지 및 내 스크레치성, 디핑작업성 등을 증대시키고, 자동차 헤드라이트 램프, 전구(Bulb) 등의 석영 재질과의 부착력과 내열성 및 투명성을 향상시켜 도막표면이 매끄럽고 내열성 및 내구력이 우수한 나노 무기질 도료조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 무기질수지, 에폭시 실란 및 나노사이즈로 분산된 코발트 안료와 실리콘 첨가제, 불소계 습윤제를 각 원료별로, 단계별로 혼합, 교반하여 나노 무기질 도료조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 나노 무기질 도료를 사용하여 자동차 헤드라이트 등의 할로겐 램프 고열 전구 등에 도장함으로써 빛 투과율 및 반사율을 향상시켜 자동차 주행시 조사되는 빛이 더 잘 반사되어 코팅되지 않은 할로겐 램프보다 운전자 및 보행자, 기타 사물(교통신호, 표지판, 노면 유도선 등)에 대한 식별성을 용이하게 함으로써 주행 안정성을 향상시키고, 사고를 방지 할 수 있는 매우 유용한 효과를 발휘하는 자동차 헤드라이트 등의 할로겐 램프를 제공하는 것이다.
본 발명은 위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 전구와의 부착 및 투명성이 우수하도록 실리케이트계 무기질 바인더를 가수분해한 후, 유기관능성 실란 화합물 등 실란커플링제를 사용하여 가수분해 반응을 통하여 생성된 수지를 바인더 수지로 하고 빛의 투과율을 높이기 위하여 내열성이 우수한 나노 사이즈의 코발트 알루미네이트계 블루안료를 사용하며, 표면의 슬립성을 지속적으로 유지하도록 내열성이 강한 실리콘 첨가제를 적용하여 나노 무기질 도료조성물을 제조하였다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 나노 무기질 도료조성물은 수지부로서 이온수, 이소프로필알코올, 염산, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 용제, 실리케이트계 무기질 바인더, 및 에폭시실란을 함유하고, 습윤제, 실리콘레벨링제 등의 첨가제를 사용한다. 또한 안료부로서 30~130 nm의 나노입자로 분산된 알루민산 코발트 블루안료와 용제로서 에탄올을 사용한다.
본 발명의 조성물의 함량은 이온수 및 이소프로필알코올 혼합용제 150~340중량부, 염산 0.1~1중량부, 에틸실리케이트 50~100중량부, 에폭시실란 380~480 중량부, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100~400중량부, 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제 15~25 중량부, 30~130 nm의 나노입자로 분산된 알루민산 코발트 블루안료 900 중량부, 에탄올 100~200중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노 무기질 도료조성물에 사용되는 무기질 바인더 수지, 안료, 첨가제 및 용제로 나누어 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서 사용되는 실리케이트계 무기질 바인더는 실리카, 에틸실리케이트, 소듐실리케이트, 콜로이드성 실리카, 콜로이드성 실리카 중합체 등으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 무기질 바인더를 물, 알콜계, 에테르계 유기용매로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 용매 중에서 용해시켜 사용할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 세라믹 성분을 물, 에탄올, 노말부탄올, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 용매 중에서 용해시켜 사용할 수 있다. 특히 무기질 바인더로서 에틸실리케이트를 사용하는 경우에 용매는 물과 알콜류의 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.
실리콘실란커플링제는 분자중에 2개이상의 다른 반응기를 갖고 있는 결합제로서 그 하나는 유리, 금속, 모래 등의 무기질재료 와 화학결합하는 반응기(메톡시기, 에톡시기 등)이며, 다른 하나는 유기질재료(각종 합성수지)와 화학결합하는 반응기(비닐기, 에폭시기, 아미노기 등)을 갖고 있어 결합이 어려운 유기질재료와 무기질재료 를 결합시켜 복합재료를 생성하며, 본 발명에서는 특히 에폭시실란이 유용하다. 에폭시실란 커플링제의 대표적 예는 글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 글리시드옥시프로필트리에톡시실란, 글리시드옥시프로필메틸디메톡시실란, 글리시드옥시프로필메틸디에톡시실란이 포함되며, 그 중에서도 글리시드옥시프로필트리메 톡시실란이 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 첨가제는 습윤제, 레벨링제를 사용할 수 있으나, 사용하는 첨가제의 종류는 크게 한정되지 않으며, 자동차 램프용 도료조성물에 일반적으로 사용하는 공지의 것이라면 어느 것이든 큰 제약 없이 사용 가능하다.
안료로는 도료조성물을 사용하여 전구에 도장할 경우 빛의 투과율을 높이기 위하여 내열성이 우수한 30~130 nm의 나노입자로 분산된 알루민산 코발트 블루안료를 사용하였으며, 분산제는 무기안료 분산시 슬러리의 점도를 낮추기 위해서 사용하는 공지의 에탄올을 사용한다.
상기와 같은 본 발명의 도료조성물을 제조하기 위해 수지부 및 안료부 두개의 공정으로 이원화하여 도료를 제조하였으며, 수지부는 다시 5개의 소공정으로 구분하여 제조하였다. 최종 도료조성물은 상기 수지부 및 안료부를 제조한 후에 각각을 완전 교반 혼합하여 나노무기질도료조성물을 제조하였다.
수지부 제조단계는 다음과 같다
제1단계는 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매 10~100중량부에 염산 0.1~1중량부를 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 한다.
제2단계는 에틸실리케이트 50 ~100중량부에 교반속도100~300rpm 으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제3 단계는 이온수, 이소프로필알코올 및 염산의 혼합용액을 140~ 240중량부 혼합하여 교반속도 100~300rpm 약1~3 시간 혼합 교반한후 에폭시실란 380~480중량부에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 재교반한다.
제4단계는 제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 100~400중량부를 혼합하여 교반속도100~300rpm 으로 완전히 혼합되도록 약30분간 혼합 교반한 후, 제3 단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500 rpm 으로 약30분간 완전히 혼합되도록 재혼합 교반한다.
제5단계는 이소프로필알코올15~25중량부에 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제 15~25 중량부를 혼합하여 교반속도 300~500 rpm 으로 완전히 혼합되도록 약 30분간 혼합 교반한 후, 제4단계 혼합생성물을 투입하여 약30분간 교반속도 300~500 rpm 으로 재혼합 교반한다.
안료부 제조순서는 다음과 같다
30~130 nm 사이즈로 분산된 코발트 안료 900 중량부에 에탄올을 100 - 200 중량부를 혼합하여 교반속도300 ~500rpm 으로 완전히 혼합되도록 약 30분 혼합 교반 한다. 이때 고속교반 이나 초저속교반, 불순물 투입, 제조순서 변경 등으로 엉키거나 SEED가 발생하지 않도록 각별한 주의를 필요로 한다.
상기와 같이 제조된 수지부 및 안료부를 중량비로 15~33 : 100의 비율로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후, 자동디핑, 수동디핑 등으로 도장을 하여 450~ 500℃에서 약 10분간 가열하여 도막을 형성한다. 이 경우 수지부:안료부의 중량비를 10:90이하로 할 경우 도막의 내스크래치 물성이 약화되고, 30:70이상으로 할 경우 내열성에 있어서 미세 균열이 발생하기 쉬우므로 수지부와 안료부의 혼합중량비는 20:80이 바람직하다.
[시험방법]
(1) 표면도막 도막상태 외관
육안으로 건조된 도막의 면상태 및 얼룩 정도를 파악
(2) 투명성
건조된 도막의 외관상태 및 투명도, 선명성 정도를 육안으로 파악
(3) 부착력
건조된 도막을 1cm간격으로 11개씩 서로 교차되게 칼로 긁어 100개의 칸을 만들어 3M 투명 테이프로 그 부위에 접착을 시킨 후, 떼어내어 박리되지 않은 칸의 수를 계산하여 그 부착 정도를 숫자로 나타낸다.
(4) 내열성
분위기 온도 600℃에서 3시간 경과 후 도막의 색변화, 도막박리 등의 이상 유무를 판단한다.
(5) 저장성
수지부 및 안료부를 각각의 배합비에 의하여 혼합한 후 밀봉하여 상온(20℃)에서 약 7일 방치 후 도료의 겔화, 뭉침, 점도 상승 등을 파악한다.
(6) 내 스크레치성
건조된 도막의 표면을 손톱으로 약 500g의 하중으로 5회 반복 시 도막표면의 긁힘, 소재노출, 슬립성 등을 파악한다.
(7) 광속(Lumen)및 색온도(Kelvin)
도장한 할로겐 램프를 특성 측정기기 (Automatic Initial Photometry Test Equipment)로서 수치를 측정한다. (통상적으로 가장 많이 이용하는 H4 Model은 도장을 하지 않을 시 광속 1650±15%, 색온도 1000(°K)를 기준으로 비교한다.)
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
수지부 원료 배합량(중량부)
제1단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 제2단계 에틸실리케이트 (상품명: ETHYLSILICATE 40,HUELS AG) 제3단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 8. 에폭시실란 (상품명 SILQUEST A-187, WITCO) 제4단계 9. 프로필렌글리콜모노에틸에테르 8.0 30.0 0.3 90.0 30.0 165.0 0.2 450.0 226.5
안료부 원료 배합량(중량부)
액상 코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, NIKKO BICS) 2. 용제(에탄올) 900.0 100.0
상기 중량부 배합비에 따라 수지부는 아래의 4단계로 구분하여 제조한다.
제1단계는 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매에 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 한다.
제2단계는 에틸실리케이트에 교반속도100~300rpm 으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제3 단계는 이온수, 이소프로필알코올 및 염산을 혼합하여 약30분간 혼합하여 교반한 후, 그 혼합물을 실란에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제4단계는 제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 혼합하여 교반속도100~300rpm 으로 완전히 혼합되도록 약30분간 혼합 교반한 후, 제3 단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500 rpm 으로 약30분간 균일하게 혼합 제조한다.
안료부는 나노 사이즈 나노 사이즈(30~130nm)로 분산된 액상 코발트 안료에 에탄올을 혼합하여 교반속도 300~500 rpm으로 약30분간 완전히 혼합 되도록 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 20 :80으로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후 자동 디핑 또는 수동 디핑으로 도장하여 450~500℃에서 10분간 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 실시예1에 의하여 제조된 나노 무기질 도료를 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 1차 시험편의 결과를 표1에 나타내었다.
[비교예 1]
수지부 원료 배합량(중량부)
폴리실록산 및 실리카 혼성수지 (상품명: TSL 8113,도시바 및 루독스 HS-30, 그레이스의 혼합물을 가수분해 및 축중합한 반응품, 삼화페인트) 이소프로필알콜 에탄올 첨가제(습윤제) (상품명:3600, EFKA) 60.0 385.0 550.0 5.0
안료부 원료 배합량(중량부)
코발트 안료 (상품명: BLUE 1025,ASAHIKASEI KOGYO) 부탄올 분산첨가제 (상품명: ISPERBYK 182) 용제(부탄올) 320.0 500.0 70.0 110.0
상기 중량 배합비에 따라 수지부는 가수 분해 및 축중합 반응한 혼성수지1에 용제2를 넣고 200~300rpm으로 20~30분간 교반 하면서 첨가제3을 넣고 같은 속도로 20~30분간 혼합 교반한다.
안료부는 용제2에 분산제3을 넣고 200~300rpm 으로 10~20분간 교반하면서 안료1을 투입하여 500~1000rpm으로 20~30분간 균일하게 혼합 교반한 뒤, 바스켓 밀(BASKET MILL)등의 연화기를 사용하여 입도가 5㎛ 이하가 되도록 연화시킨뒤 연화물에 용제4를 넣고 교반속도 500~1000RPM으로 20~30분간 균일하게 혼합 재교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 20:80으로 혼합하여 충분히 혼합되도록 교반한 후, 사용시 자동 또는 수동디핑 등으로 도장하여 60~100℃ 에서 10~20분 1차 가열 한 후 450~500℃에서 10분 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 비교예1에 의하여 제조된 도료조성물을 자동차 할로겐 램프H4형에 적 용한 1차 시험편의 결과를 표1에 나타내었다.
[비교예 2]
수지부 원료 배합량(중량부)
폴리실록산 및 실리카 혼성수지 (상품명: TSL 8113,도시바 및 루독스 HS-30, 그레이스의 혼합물을 가수분해 및 축중합한 반응품, 삼화페인트) 이소프로필알콜 에탄올 3. 습윤제 (상품명:3600, EFKA) 60.0 385.0 550.0 5.0
안료부 원료 배합량(중량부)
코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, NIKKO BICS) 용제(부탄올) 900.0 100.0
상기 중량 배합비에 따라 수지부는 가수 분해 및 축중합 반응한 혼성수지1에 용제2를 넣고 200~300rpm으로 20~30분간 교반 하면서 첨가제3을 넣고 같은 속도로 20~30분간 혼합 교반한다.
안료부는 나노크기 (30 ~130nm)로 분산한 액상 코발트에 용제2를 넣고300~500 rpm 으로 10~20분간 균일하게 혼합 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 20: 80으로 혼합하여 충분히 혼합되도록 교반한 후 사용시 자동 또는 수동디핑 등으로 도장하여 60~100℃ 에서 10~20분1차 가열한 후 450~500℃에서 10분 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 비교예2에 의하여 제조된 도료조성물 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 1차 시험편의 결과를 표1에 나타내었다.
[비교예 3]
수지부 원료 배합량(중량부)
폴리실록산 및 실리카 혼성수지 (상품명: TSL 8113,도시바 및 루독스 HS-30, 그레이스의 혼합물을 가수분해 및 축중합한 반응품, 삼화페인트) 이소프로필알콜 에탄올 3.습윤제 (상품명:3600, EFKA) 60.0 385.0 550.0 5.0
안료부 원료 배합량(중량부)
코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, NIKKO BICS) 용제(부탄올) 900.0 100.0
상기 중량 배합비에 따라 수지부는 가수 분해 및 축중합 반응한 혼성수지1에 용제2를 넣고 200~300rpm으로 20~30분간 교반하면서 첨가제3을 넣고 같은 속도로 20~30분간 혼합 교반한다.
안료부는 나노크기 (30 ~130nm)로 분산한 액상 코발트에 용제2를 넣고300~500 rpm 으로 10~20분간 균일하게 혼합 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 10 : 90으로 혼합하여 충분히 혼합되도록 교반한 후 사용시 자동 또는 수동디핑 등으로 도장하여 60~100℃ 에서 10~20분1차 가열한 후 450~500℃에서 10분 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 비교예3에 의하여 제조된 도료를 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 1차 시험편의 결과를 표1에 나타내었다.
[표1]
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비고
표면 도막상태 양호 흐름 자국 발생 양호 양호
투명성 투명하고 선명함 투명하나 뿌함 투명하나 뿌함 투명하나 뿌함
부착성 100/100 80/100 100/100 100/100
내열성 양호 양호 양호 양호
저장성 양호 겔화 겔화 겔화
내 스크레치성 긁힘 긁힘 긁힘 긁힘
상기 실험결과에 따른 표1의 결과로부터 본 발명의 실시예1에 의한 나노무기질 도료조성물은 기존의 혼성수지 및 코발트 안료 혼합 도료(비교예1~3)보다 물성이 우수한 것으로 나타났다.
그러나, 저장성, 내 스크레치성, 빛의 투과율 등을 더욱 향상하기 위하여 실란 및 습윤제, 레벨링제를 추가 투입하고, 수지부 및 안료부의 배합비를 조정하여 다음의 실시예2~5에 따라 본 발명의 나노무기질 도료조성물을 추가로 제조하였다.
[실시예 2]
수지부 원료 배합량(중량부)
제1단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 제2단계 에틸실리케이트 (상품명: ETHYLSILICATE 40,HUELS AG) 제3단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 8. 에폭시실란 (상품명 SILQUEST A-187, WITCO) 제4단계 9. 프로필렌글리콜모노에틸에테르 제5단계 10. 이소프로필알콜 11. 습윤제 12. 레벨링제 7.7 28.0 0.3 87.0 29.0 159.0 0.2 432.0 217.8 19.5 0.5 19.0
안료부 원료 배합량(중량부)
1. 액상 코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, NIKKO BICS) 2. 용제(에탄올) 900.0 100.0
상기 중량부 배합비에 따라 수지부는 아래의 5단계로 구분하여 제조한다.
제1단계는 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매에 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 한다.
제2단계는 에틸실리케이트에 교반속도100~300rpm 으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제3 단계는 이온수, 이소프로필알코올 및 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm 약1~3 시간 혼합 교반한 후, 에폭시실란에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 재혼합 교반한다.
제4단계는 제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 혼합하 여 교반속도100~300rpm 으로 완전히 혼합되도록 약30분간 혼합 교반한 후, 제3 단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500 rpm 으로 약30분간 균일하게 혼합 제조한다.
제5단계는 이소프로필알코올에 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제를 혼합하여 교반속도 300~500 rpm 으로 완전히 혼합되도록 약 30분간 혼합 교반한 후, 제4단계 혼합생성물을 투입하여 약30분간 교반속도 300~500 rpm 으로 재혼합 교반하여 무기질 바인더 수지를 제조하였다.
안료부는 나노 사이즈 나노 사이즈(30~130nm)로 분산된 액상 코발트 안료에 에탄올을 혼합하여 교반속도 300~500 rpm으로 약30분간 완전히 혼합 되도록 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 20 :80으로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후 자동 디핑 또는 수동 디핑으로 도장하여 450~500℃에서 10분간 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 실시예2에 의하여 제조된 나노 무기질 도료를 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 2차 시험편의 결과를 표2에 나타내었다.
[실시예 3]
수지부 원료 배합량(중량부)
제1단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 제2단계 에틸실리케이트 (상품명: ETHYLSILICATE 40,HUELS AG) 제3단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 8. 에폭시실란 (상품명 SILQUEST A-187, WITCO) 제4단계 9. 프로필렌글리콜모노에틸에테르 제5단계 10. 이소프로필알콜 11. 습윤제 12. 레벨링제 7.7 28.0 0.3 87.0 29.0 159.0 0.2 432.0 217.8 19.5 0.5 19.0
안료부 원료 배합량(중량부)
1. 액상 코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, NIKKO BICS) 2. 용제(에탄올) 900.0 100.0
상기 중량부 배합비에 따라 수지부는 아래의 5단계로 구분하여 제조한다.
제1단계는 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매에 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 한다.
제2단계는 에틸실리케이트에 교반속도100~300rpm 으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제3 단계는 이온수, 이소프로필알코올 및 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm 약1~3 시간 혼합 교반한 후, 에폭시실란에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 재혼합 교반한다.
제4단계는 제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 혼합하 여 교반속도100~300rpm 으로 완전히 혼합되도록 약30분간 혼합 교반한 후, 제3 단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500 rpm 으로 약30분간 균일하게 혼합 재교반한다.
제5단계는 이소프로필알코올에 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제를 혼합하여 교반속도 300~500 rpm 으로 완전히 혼합되도록 약 30분간 혼합 교반한 후, 제4단계 혼합생성물을 투입하여 약30분간 교반속도 300~500 rpm 으로 재혼합 교반하여 무기질 바인더 수지를 제조하였다.
안료부는 나노 사이즈 나노 사이즈(30~130nm)로 분산된 액상 코발트 안료에 에탄올을 혼합하여 교반속도 300~500 rpm으로 약30분간 완전히 혼합 되도록 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 30 :70으로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후 자동 디핑 또는 수동 디핑으로 도장하여 450~500℃에서 10분간 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 실시예3에 의하여 제조된 나노 무기질 도료를 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 2차 시험편의 결과를 표2에 나타내었다.
[실시예 4]
수지부 원료 배합량(중량부)
제1단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 제2단계 에틸실리케이트 (상품명: ETHYLSILICATE 40,HUELS AG) 제3단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 8. 에폭시실란 (상품명 SILQUEST A-187, WITCO) 제4단계 9. 프로필렌글리콜모노에틸에테르 제5단계 10. 이소프로필알콜 11. 습윤제 12. 레벨링제 7.7 28.0 0.3 87.0 29.0 159.0 0.2 432.0 217.8 19.5 0.5 19.0
안료부 원료 배합량(중량부)
액상 코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, NIKKO BICS) 2. 용제(에탄올) 900.0 100.0
상기 중량부 배합비에 따라 수지부는 아래의 5단계로 구분하여 제조한다.
제1단계는 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매에 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 한다.
제2단계는 에틸실리케이트에 교반속도100~300rpm 으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제3 단계는 이온수, 이소프로필알코올 및 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm 약1~3 시간 혼합 교반한 후, 에폭시실란에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 재혼합 교반한다.
제4단계는 제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 혼합하 여 교반속도100~300rpm 으로 완전히 혼합되도록 약30분간 혼합 교반한 후, 제3 단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500 rpm 으로 약30분간 균일하게 혼합 재교반한다.
제5단계는 이소프로필알코올에 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제를 혼합하여 교반속도 300~500 rpm 으로 완전히 혼합되도록 약 30분간 혼합 교반한 후, 제4단계 혼합생성물을 투입하여 약30분간 교반속도 300~500 rpm 으로 재혼합 교반하여 무기질 바인더 수지를 제조하였다.
안료부는 나노 사이즈 나노 사이즈(30~130nm)로 분산된 액상 코발트 안료에 에탄올을 혼합하여 교반속도 300~500 rpm으로 약30분간 완전히 혼합 되도록 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 10 :90으로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후 자동 디핑 또는 수동 디핑으로 도장하여 450~500℃에서 10분간 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 실시예4에 의하여 제조된 나노 무기질 도료를 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 2차 시험편의 결과를 표2에 나타내었다.
[실시예 5]
수지부 원료 배합량(중량부)
제1단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 제2단계 에틸실리케이트 (상품명: ETHYLSILICATE 40,HUELS AG) 제3단계 이온수 이소프로필알콜 염산(순도 60%) 8. 에폭시실란 (상품명 SILQUEST A-186, WITCO) 제4단계 9. 프로필렌글리콜모노에틸에테르 제5단계 10. 이소프로필알콜 11. 습윤제 12. 레벨링제 7.7 28.0 0.3 87.0 29.0 159.0 0.2 432.0 217.8 19.5 0.5 19.0
안료부 원료 배합량(중량부)
액상 코발트 안료 (상품명: NSP-DJ 640, N(K)IKKO BICS) 2. 용제(에탄올) 900.0 100.0
상기 중량부 배합비에 따라 수지부는 아래의 5단계로 구분하여 제조한다.
제1단계는 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매에 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 완전히 혼합되도록 한다.
제2단계는 에틸실리케이트에 교반속도100~300rpm 으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 약 1~3시간 혼합 교반한다.
제3 단계는 이온수, 이소프로필알코올 및 염산을 혼합하여 교반속도 100~300rpm 약1~3 시간 혼합 교반한 후, 에폭시실란에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 약 30분간 재혼합 교반한다.
제4단계는 제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 혼합하 여 교반속도100~300rpm 으로 완전히 혼합되도록 약30분간 혼합 교반한 후, 제3 단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500 rpm 으로 약30분간 균일하게 혼합 재교반한다.
제5단계는 이소프로필알코올에 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제를 혼합하여 교반속도 300~500 rpm 으로 완전히 혼합되도록 약 30분간 혼합 교반한 후, 제4단계 혼합생성물을 투입하여 약30분간 교반속도 300~500 rpm 으로 재혼합 교반하여 무기질 바인더 수지를 제조하였다.
안료부는 나노 사이즈 나노 사이즈(30~130nm)로 분산된 액상 코발트 안료에 에탄올을 혼합하여 교반속도 300~500 rpm으로 약30분간 완전히 혼합 되도록 교반한다.
수지부와 안료부를 중량비로 20 :80으로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후 자동 디핑 또는 수동 디핑으로 도장하여 450~500℃에서 10분간 가열 건조하여 도막을 형성한다.
이상의 실시예5에 의하여 제조된 나노 무기질 도료를 자동차 할로겐 램프H4형에 적용한 2차 시험편의 결과를 표2에 나타내었다.
[표2]
구 분 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비고
표면 도막상태 양호 양호 양호 양호
투명성 투명하고 선명함 투명하고 선명함 투명하고 선명함 투명하나 뿌함
부착성 100/100 90/100 70/100 100/100
내열성 양호 미세 균열 양호 양호
저장성 양호 양호 양호 양호
내 스크레치성 양호 양호 긁힘 양호
광속(Lumen) 1,507 1,554 1,131 1,089 측정수치
색온도(Kelvin) 3,482 3,301 3,942 3,275 측정수치
상기 표 2로부터, 본 발명에 따른 나노무기질 도료조성물은 표면도막상태, 투명성, 부착성, 내열성, 저장성, 내스크레치성, 빛투과율(광속) 등의 물성면에서 양호한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
본 발명의 나노무기질도료를 자동차 헤드라이트 등 할로겐 램프 전구 등에 적용하면 투명성을 지닐 뿐만 아니라 내열성, 내스크레치성, 도막강도 및 소재밀착성이 우수해진다.
특히 본 발명의 나노무기질도료는 무기질수지, 에폭시 실란 및 나노사이즈로 분산된 코발트 안료와 실리콘 첨가제, 불소계 습윤제를 함께 사용하여 소수성 및 친수성을 증가시켜 도막의 이물질 부착 방지 및 내 스크레치성, 디핑작업성 등을 증대시키고, 자동차 헤드라이트 램프, 전구(Bulb) 등의 석영 재질과의 부착력과 내 열성 및 투명성을 향상시켜 도막표면이 매끄럽고 내열성 및 내구력이 우수한 효과가 있다.
또한, 종전에 자동차 헤드라이트 등의 전구도료의 주성분으로 사용하던 아크릴수지 또는 실리콘 혼성수지 등 유기화합물의 폴리머수지 대신에 나노무기질 바인더수지 및 무기안료를 사용하여 무공해로서 환경문제를 해결할 수도 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 이온수 및 이소프로필알코올 150~340중량부, 염산 0.1~1중량부로 이루어진 혼합용제, 에틸실리케이트 50~100중량부, 에폭시실란 380~480 중량부, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100~400중량부, 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제 15~25 중량부를 포함하는 수지부; 및
    30~130 nm의 나노입자로 분산된 알루민산 코발트 블루안료 900중량부와 에탄올 100~200중량부를 사용한 안료부;를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 무기질 도료 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 수지부 및 안료부를 중량비로 15-33 : 100 으로 혼합하여 충분하게 혼합되도록 교반한 후 자동디핑 또는 수동디핑 등으로 도장을 하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 나노 무기질 도료 조성물.
  4. 삭제
  5. 이온수, 이소프로필알코올 혼합용매 10~100중량부에 염산 0.1~1중량부를 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 30분간 완전히 혼합되도록 하는 제1단계;
    에틸실리케이트 50~100중량부에 교반속도 100~300rpm으로 교반하면서 제1단계의 혼합생성물을 투입하여 1~3시간 혼합 교반하는 제2단계;
    이온수, 이소프로필알코올 및 염산의 혼합용액을 140~240중량부 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 1~3시간 혼합 교반한 후, 에폭시실란 380~480중량부에 투입하여 교반속도 100~300rpm으로 30분간 완전히 혼합되도록 재교반하는 제3단계;
    제2단계의 혼합생성물에 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 100~400중량부를 혼합하여 교반속도 100~300rpm으로 완전히 혼합되도록 30분간 혼합 교반한 후, 제3단계의 혼합생성물을 투입하여 교반속도 300~500rpm으로 30분간 완전히 혼합되도록 재혼합 교반하는 제4단계;
    이소프로필알코올 15~25중량부에 불소계 습윤제 및 실리콘 레벨링제 15~25 중량부를 혼합하여 교반속도 300~500rpm으로 완전히 혼합되도록 30분간 혼합 교반한 후, 제4단계 혼합생성물을 투입하여 30분간 교반속도 300~500rpm으로 재혼합하고 교반하는 제5단계로 이루어지는 수지부 제조단계; 및
    30~130nm 사이즈로 분산된 코발트 안료 900중량부에 에탄올을 100-200중량부를 혼합하여 교반속도 300~500rpm 으로 완전히 혼합되도록 30분 혼합하고 교반하여 안료부를 제조한 후, 상기 제조된 수지부와 안료부를 중량비로 15-33:100으로 균일하게 혼합하는 것을 특징으로 하는 나노 무기질 도료 조성물을 제조하는 방법.
  6. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 따른 나노 무기질 도료 조성물을 도장하여 빛 투과율 및 반사율을 향상시킨 할로겐 램프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0319105A (ja) * 1989-06-16 1991-01-28 Omron Corp 検出装置

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한국공개 특허공보 1991-19105호

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