KR100972676B1 - 표면 피복 시스템 및 인쇄 잉크의 경화 및 건조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 경화 및/또는 건조 첨가제로서, 및/또는 표면 피복 시스템 및 인쇄 잉크의 열 전도성을 향상시키기 위한 엷거나 투명한 미립상 반도체 물질, 또는 이들 반도체 물질로 피복된 미립상 기재의 용도에 관한 것이다.

Description

표면 피복 시스템 및 인쇄 잉크의 경화 및 건조{CURING AND DRYING OF SURFACE-COATING SYSTEMS AND PRINTING INKS}
본 발명은 엷거나 또는 투명한 반도체 물질의 표면 피복 시스템 및 인쇄 잉크의 건조 또는 경화 첨가제로서의 용도에 관한 것이다.
오늘날, 많은 물질이 표면 피복되어 있거나 인쇄되어 있다. 이로 인해 물질의 색상 및 또한 저항성 등의 특성이 개선될 수 있다. 종종 긴 건조 시간 및 건조 동안의 고온은 불리하다. 자동차를 도장하는 경우, 후속 도료 층이 도포되기 전에 도료가 건조된 것을 보증하기 위해서는 비교적 높고 긴 건조 라인이 필요하다. 건조 시간이 단축될 수 있으면, 이러한 건조 라인의 길이 및 에너지 필요량이 감소될 수 있으며, 이는 상당히 감소된 생산 단가와 관련된다.
따라서 본 발명의 목적은 동시에 실행될 수 있는 표면 피복물 및 인쇄 잉크의 경화를 간단한 방식으로 촉진시키는 방법을 발견하는 것이다. 경화 촉진제는 표면 피복 시스템 또는 인쇄 잉크로 혼입되기 용이하면서도 높은 투명성을 가져야 만하고, 낮은 농도로만 사용되어야 한다.
놀랍게도, 소량의 미분된 엷거나 투명한 반도체 물질을 표면 피복물 또는 인쇄 잉크에 첨가함으로써, 표면 피복층 및 인쇄 잉크의 경화 및/또는 건조가 촉진될 수 있다는 것을 발견하였다. 이러한 경화 촉진제의 첨가는 표면 피복물 및 인쇄 잉크의 특성에는 단지 대수롭지 않은 영향을 미치거나 아무런 영향도 미치지 않는다.
또한 경화 촉진제는 표면 피복물 또는 인쇄 잉크의 열 전도성에 영향을 미친다. 조사에 의하면 표면 피복 또는 인쇄 잉크에서 열 분배가 현저히 개선된 것으로 나타났다.
본 발명은 표면 피복물 및 인쇄 잉크를 경화 및/또는 건조시키기 위한 미립상 반도체 물질 또는 엷거나 투명한 반도체 물질로 피복된 미립상 기재의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 반도체 물질을 경화 촉진제 또는 건조 촉진제로서, 및/또는 열 전도성을 향상시키기 위해 포함하는 배합물, 특히 표면 피복물 및 인쇄 잉크에 관한 것이다.
적합한 엷거나 투명한 반도체 물질은 바람직하게는 IR 영역에서 흡수하는 것들이다. 미립상 반도체 물질은 바람직하게는 구형, 침상 또는 박편형 입자이거나, 또는 반도체 물질로 피복된 박편형, 구형, 침상 기재이다.
반도체 물질은 엷거나 투명한 반도체 물질로부터 균일하게 적층(build-up)되거나 피복물로서 미립상 기재에 도포된다. 반도체 물질은 바람직하게는 산화물 및/또는 황화물 예를 들어 산화인듐, 산화안티몬, 산화주석, 산화아연, 황화아연, 황화주석 또는 이들의 혼합물을 기본으로 한다.
적합한 반도체 물질은 일반적으로는 0.01 내지 2000㎛, 바람직하게는 0.1 내지 100㎛, 특히 0.5 내지 30㎛의 입자 크기를 갖는다.
반도체 물질은 상기 반도체로 균일하게 구성되거나, 상기 반도체의 하나 이상의 피복물을 갖는 미립상, 바람직하게는 구형, 침상 또는 박편형인 기재이다. 기재는 바람직하게는 오로지 하나의 층으로 피복된다.
기재는 구형, 박편형 또는 침상일 수 있다. 입자의 형상은 그 자체가 중요한 것은 아니다. 일반적으로, 입자는 0.01 내지 2000㎛, 특히 5 내지 300㎛, 특별하게는 5 내지 60㎛의 직경을 갖는다. 구형 및 박편형의 기재가 특히 바람직하다이다. 적합한 박편형의 기재는 0.02 내지 5㎛, 특히 0.1 내지 4.5㎛의 두께를 갖는다. 기타 두 범위에서의 확장은 일반적으로는 0.1 내지 1000㎛, 바람직하게는 1 내지 500㎛, 특히 1 내지 60㎛이다.
기재는 바람직하게는 천연 또는 합성 운모 박편, SiO2 박편, Al2O3 박편, 유리 박편, 알루미늄 박편, BiOCl 박편, SiO2 구, 유리구, 중공 유리구, TiO2 구, 중합체 구, 예를 들어 폴리스티렌 또는 폴리아미드로 제조된 중합체 구, 또는 TiO2 침상 또는 상기 기재들의 조합물이다.
미립상 기재를 반도체 물질로 피복하는 것은 공지되어 있거나 이 기술분야의 숙련가들에게 공지된 방법에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게는 수용액 또는 통상의 용매 용액 중에서의 상응하는 금속 염, 예를 들어 금속 클로라이드 또는 금속 설페이트, 금속 알콕사이드 또는 카복실산 염의 가수분해에 의해 기재를 피복한다.
균일한 구조를 갖는 반도체 및 또한 하나 이상의 반도체 물질로 피복된 기재에 있어서 반도체 물질은 바람직하게는 미세결정질 구조를 갖는다.
특히 바람직한 건조 및/또는 경화 촉진제는 박편형 또는 구형의 산화주석, 산화안티몬, 산화 인듐-주석(ITO) 및 ITO, 산화주석 또는 산화안티몬으로 피복된 운모 박편, 및 상기 산화물의 혼합물이다.
특히 바람직한 건조 및/또는 경화 촉진제는 20Ω·m 미만, 바람직하게는 5Ω·m 미만의 분말 저항을 갖는 투명하거나 엷은 반도체 물질이다.
특히 바람직한 경화 촉진제는 산화안티몬으로 도핑된 산화주석이거나, 또는 산화안티몬으로 도핑된 산화주석으로 피복된 기재, 예를 들어 운모 박편이다. 또한, 산화안티몬 도핑된 산화주석으로 피복된 구형의 SiO2 입자가 바람직하다.
안티몬, 바람직하게는 산화안티몬 이외에 적당한 도판트(dopant)는 3족, 5족 및 7족 원소, 바람직하게는 할라이드, 특히 클로라이드 및 플루오라이드이다.
도핑은 사용된 반도체 물질에 달려있고, 일반적으로는 반도체 물질을 기준으로 0.01 내지 30중량%, 바람직하게는 2 내지 25중량%, 특히 5 내지 16중량%이다.
또한, 혼합 비를 제한하지 않고 경화 촉진제의 혼합물을 사용할 수도 있다.
바람직한 혼합물은 안티몬 도핑된 산화주석을 갖는 산화 인듐-주석 및 도핑된 산화아연을 갖는 산화 인듐-주석이다.
둘 또는 셋 이상의 반도체 물질의 혼합물을 표면 피복 시스템 또는 인쇄 잉크에 첨가할 수도 있다. 전체 농도는 표면-피복 또는 인쇄-잉크 조성물에 의존하지만 도포 시스템의 35중량%를 초과해서는 안된다.
경화 및/또는 건조 촉진제(들)은 바람직하게는 0.01 내지 30중량%, 특히 0.1 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 4중량%의 양으로 표면 피복 시스템 또는 인쇄 잉크에 첨가된다.
제품에 도포되기 전에 경화 촉진제를 표면 피복물 또는 인쇄 잉크로 교반시킨다. 이는 고속 교반기를 이용하여 수행되거나, 분산이 곤란한(difficult-to-disperse) 기계적으로 민감하지 않은 경화 촉진제의 경우, 예를 들어 비드 밀(bead mill) 또는 진탕기를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 기타 당해 기술분야의 숙련가들에게 공지된 분산 유니트 또한 가능하다. 최종적으로, 표면 피복 또는 인쇄 잉크는 공기 중에서 물리적으로 건조되거나, 또는 산화, 응축 또는 가열에 의해, 바람직하게는 IR 조사에 의해 경화된다.
경화 및/또는 건조 촉진제는 일반적으로 표면 피복층 또는 인쇄 잉크의 경화시간 및/또는 건조 시간을 원래 건조 시간의 약 10 내지 60%로 단축시킨다. 특히 IR 조사에 의해 경화 또는 건조되는 인쇄 잉크 및 표면 피복 시스템의 경우, 상당히 단축된 건조 시간이 관측된다.
놀랍게도, 경화를 촉진시키면 또한 상부의 표면 피복 층에 매우 긍정적인 영향을 미치는 것으로 발견되었다. 또한, 표면 피복층 내부의 열 전도도가 개선된다.
본 발명은 또한 건조 및/또는 경화 촉진제로서 반도체 물질을 포함하는 인쇄 잉크 및 표면 피복 시스템에 관한 것이다. 적합한 표면 피복 시스템은 특히 열적으로 경화되는 용매- 또는 수성 표면 피복물, IR 피복물, 분말 피복물, 용융 피복물, 뿐만 아니라 필름 도포물 및 가소성 용접물, 및 모든 통상적인 유형의 인쇄, 예를 들어 그라비어 인쇄, 플렉쏘그래픽 인쇄(flexographic printing), 활판 인쇄, 직물 인쇄, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 안전 인쇄 등을 위한 용매 함유 또는 수성 인쇄 잉크를 포함한다. 표면 피복물 및 인쇄 잉크는 백색이거나 착색되거나 투명할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하고자 하지 않는다.
실시예
실시예 1a(비교예)
니스 배합물을 기준으로 계산하였을 때 10중량%의 Kronos 2310 TiO2(약 300nm의 입자크기를 갖는 TiO2 안료)를 이산화지르콘 구(직경 3nm)를 이용한 분산에 의해 물리적으로 건조되는 시판 폴리에스터/아크릴레이트 니스에 혼입하였다. 상기 분산은 20℃에서 12.6m/sec의 말단 속도의 디스퍼매트(Dispermat)에서 1시간동안 실행되었다.
실시예 1b
니스 배합물을 기준으로 계산하였을 때 8중량%의 Kronos 2310 TiO2 및 2중량%의 건조 첨가제(약 1㎛의 입자크기를 갖는 산화안티몬 도핑된 이산화주석)를 이산화지르콘 구를 사용한 분산에 의해 실시예 1a와 유사하게 물리적으로 건조되는 폴리에스터/아크릴레이트 니스에 혼입하였다.
실시예 1c: 측정결과
실시예 1a 및 실시예 1b의 니스 샘플을 200㎛의 층 두께로 Q 패널 상에 습윤 나이프 피복(knife-coated wet)시켰고, 건조층 두께는 25±2㎛이었다.
실시예 1a 및 실시예 1b로부터의 니스칠된 샘플을 5분동안 증발시키고, 3kW의 총전력을 갖는 IR 방사체를 이용하여 50cm의 거리에서 조사선에 노출시켰다. 여기서 조사 기간은 5분, 10분 및 15분으로 변경되었다. 다이아몬드 인덴터(indenter) 및 3mN의 최종 힘을 사용한 IR 조사한 직후 실온에서 피셔스코프 미세경도계를 사용하여 건조/경화를 조절하였다. 각각 3회 측정하였고, 개별적인 측정 결과의 평균을 산출하였다.
니스 샘플을 상이한 기간동안 IR 조사시킨 후, 미세 경화의 측정 결과를 하기 표 1에 수치로서 나타내었다.
Figure 112004061782103-pct00001
상기 미세경도 측정 결과로부터, 건조 첨가제를 첨가하면 물리적으로 건조되는 니스의 건조/경화가 촉진된다는 점을 명백히 알 수 있다. 건조 첨가제를 함유하는 니스 샘플을 IR 조사에 단지 5분 동안 적용시킬 경우, 첨가제 없는 니스 샘플을 15분동안 IR 조사한 경우보다 높은 경도 값을 나타낸다. 건조 첨가제를 첨가하면 분진-건조 상태가 되는 시간이 상당히 단축되고 또한 물리적으로 건조되는 니스의 완전 경화가 개선된다.

Claims (11)

  1. 미립상 형태인 엷거나 투명한 반도체 물질, 또는 미립상 형태인 엷거나 투명한 반도체 물질로 피복된 미립상 기재를 포함하며,
    상기 반도체 물질이 0.5 내지 30㎛의 입자 크기를 갖는 산화인듐, 산화안티몬, 산화주석, 산화아연, 황화아연, 황화주석 또는 이의 혼합물이고,
    상기 미립상 기재가 5 내지 300㎛의 직경을 갖는 운모 박편, SiO2 박편, Al2O3 박편, 유리 박편, 알루미늄 박편, BiOCl 박편, SiO2 구, 유리구, 중공 유리구, TiO2 구, 중합체 구, TiO2 침상물 또는 이들의 혼합물이고,
    상기 미립상 형태인 엷거나 투명한 반도체 물질 또는 미립상 형태인 엷거나 투명한 반도체 물질로 피복된 미립상 기재의 양이, 표면 피복물 또는 인쇄 잉크의 중량을 기준으로, 0.1 내지 5중량%의 범위인,
    표면 피복물 또는 인쇄 잉크의 경화 또는 건조 촉진용 배합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    반도체 물질이 엷거나 투명한 반도체 물질로부터 균일하게 적층(build-up)되거나, 또는 피복물로서 미립상 기재에 도포된 것임을 특징으로 하는, 배합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    미립상 반도체 물질 또는 미립상 기재가 구형, 박편형 또는 침상 형태인 것을 특징으로 하는, 배합물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    반도체 물질이 산화 인듐-주석(ITO)인 것을 특징으로 하는, 배합물.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    반도체 물질이 도핑된 것임을 특징으로 하는, 배합물.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    반도체가 무정형, 결정질 또는 미세결정질 구조를 갖는 것임을 특징으로 하는, 배합물.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    배합물이 표면 피복물 또는 인쇄 잉크의 열 전도도를 증가시킴을 특징으로 하는, 배합물.
  11. 삭제
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