KR20050093298A - Coating composition for forming a non-sticky coating film, method for preparing the same, and surface treatment method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내열성과 기계적 강도가 뛰어난 비점착성의 코팅층을 형성하는 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 표면 처리방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 한 가지 이상의 유기실란 화합물과 유기용매와의 혼합물을 산성촉매 하에서 반응시켜 적절한 pH 범위로 조절된 생성물에 실리카졸을 혼합하고 유기용매에 의하여 희석하여 얻어진 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 표면 처리방법 제공한다. 본 발명의 코팅 조성물은 법랑제품 등에 적용되어 내구성 및 내마모성이 뛰어날뿐만 아니라, 지속적인 사용에 의해서도 내점착성이 유지될 수 있는 코팅막을 형성할 수 있다.The present invention relates to a coating composition for forming a non-tacky coating layer having excellent heat resistance and mechanical strength, a method for preparing the same, and a surface treatment method using the same. More specifically, the present invention is a coating composition obtained by reacting a mixture of one or more organosilane compounds with an organic solvent under an acidic catalyst, mixing silica sol in a product adjusted to an appropriate pH range, and diluting with an organic solvent, the preparation thereof. It provides a method and a surface treatment method using the same. The coating composition of the present invention can be applied to enamel products and the like to form a coating film that is not only excellent in durability and abrasion resistance, but also can be maintained in adhesion resistance by continuous use.
Description
본 발명은 내열성과 기계적 강도가 뛰어난 비점착성의 코팅층을 형성하는 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 표면 처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a coating composition for forming a non-tacky coating layer having excellent heat resistance and mechanical strength, a method for preparing the same, and a surface treatment method using the same.
법랑(porecelain enamel)은, 금속표면에 유리질 유약을 피복시킨 것으로, 내산성, 내염기성, 내열성, 내구성 등이 뛰어나므로 조리기기의 재료로 많이 사용되지만, 사용중에 고온에서 음식물이 눌러붙어 제거하기에 용이하지 않은 점착물이 표면에 형성되어 세척시에 잘 제거되지 않는다는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 법랑의 표면에 음식물의 점착을 방지하도록 코팅층을 형성하여 사용하기도 한다.Porcelain enamel is a glass glaze coated on a metal surface and is widely used as a material for cooking equipment because it has excellent acid resistance, base resistance, heat resistance, and durability, but it is easy to remove food at high temperatures during use. There is a problem that the adhesive is not formed on the surface is not removed well at the time of washing. Therefore, in order to solve this problem, a coating layer may be formed to prevent food sticking on the surface of the enamel.
일반적으로 조리기기에 사용되는 코팅재로서 PTFE(polytetrafluorethylene) 등과 같은 테플론(Teflon)이 많이 사용된다. 테플론은 표면 에너지가 낮기 때문에 음식물에 포함된 물이나 기름 등이 표면에 잘 묻지 않는 내점착 특성이 뛰어나서 세척성이 뛰어나다는 이점이 있다. 그러나, 테플론은 내열성이 높지 못해서 250 ℃ 이상의 고온에서 사용하기가 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 코팅된 막의 기계적 강도가 높지 못하여 세척시에 주의하여야 하고, 여러 번 반복하여 사용하면 표면의 비점착 특성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 모재로 사용되는 철판이나 스테인레스 스틸, 알루미늄 등에 코팅하기 위해서는 샌드블러스팅 등과 같은 특수한 표면처리가 필요하다. 따라서, 테플론을 오븐 등의 조리기기 내부벽면 또는 트레이, 상판등에 코팅재료로서 사용하기에는 한계가 있다. In general, Teflon, such as PTFE (polytetrafluorethylene) is used as a coating material used in cooking appliances. Since Teflon has a low surface energy, water and oils contained in foods are excellent in anti-adhesion property that does not adhere well to the surface, and thus has an advantage of excellent washability. However, Teflon has a problem that it is difficult to use at a high temperature of 250 ° C. or higher because it is not high in heat resistance. In addition, since the mechanical strength of the coated film is not high, care must be taken when washing, and if used repeatedly, the non-adhesive property of the surface may be deteriorated. In addition, a special surface treatment such as sand blasting is required to coat iron plate, stainless steel, aluminum, etc. used as a base material. Therefore, there is a limit to using Teflon as a coating material on the inner wall surface of a cooking appliance such as an oven or a tray or a top plate.
본 발명은 상기와 같은 기존의 법랑과 조리기기에 적용되는 코팅재의 문제점과 한계를 극복하기 위하여, 내열성과 기계적 강도가 뛰어나고 비점착성의 코팅층을 형성할 수 있는 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 표면 처리방법을 제공하여, 이를 법랑에 적용시킴으로써 우수하고 지속적인 내구성, 내열성, 내마모성 및 내점착성을 갖는 법랑제품을 구현하는 것을 목적으로 한다.The present invention, in order to overcome the problems and limitations of the coating material applied to the existing enamel and cooking appliance as described above, the coating composition capable of forming a coating layer having excellent heat resistance and mechanical strength, non-adhesive, a surface thereof and a method using the same The object of the present invention is to provide a treatment method and to apply it to an enamel, thereby implementing an enamel product having excellent and durable durability, heat resistance, abrasion resistance, and adhesion resistance.
본 발명은 내열성과 기계적 강도가 뛰어난 비점착성의 코팅층을 형성하는 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 표면 처리방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 기판표면과 유기물과의 화학적 결합이 발생하지 않도록 코팅막 내부에 비결합성 작용기가 고르게 분포하여 내점착성이 뛰어난 코팅층을 형성하는 코팅 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하는 표면처리 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 코팅 조성물은 특히 법랑 표면에 적용될 수 있으며, 상기 코팅 조성물로 표면처리된 법랑제품은 내구성 및 내마모성이 뛰어날뿐만 아니라, 지속적인 사용에 의해서도 내점착성이 유지될 수 있다.The present invention relates to a coating composition for forming a non-tacky coating layer having excellent heat resistance and mechanical strength, a method for preparing the same, and a surface treatment method using the same. More specifically, the present invention provides a coating composition, a method for preparing the same, and a surface treatment method using the same, in which a non-bonding functional group is evenly distributed in the coating film to prevent chemical bonding between the substrate surface and the organic material. to provide. The coating composition according to the present invention can be applied in particular to the enamel surface, the enamel product surface-treated with the coating composition is not only excellent in durability and wear resistance, but also can be kept sticky even by continuous use.
우선, 본 발명은 한 가지 이상의 유기실란 화합물을 유기용매에 용해시킨 후 산성촉매 하에서 물과 반응시켜 적절한 pH 범위로 조절된 생성물에 실리카졸을 혼합하여 얻어진 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 적절한 점도를 얻기 위하여 상기 pH 조절된 생성물과 실라카졸은 총중량의 0.1배 내지 100배의 유기용매를 추가적으로 포함할 수 있다.First, the present invention relates to a coating composition obtained by dissolving one or more organosilane compounds in an organic solvent and then reacting with water under an acidic catalyst to mix silica sol with a product adjusted to an appropriate pH range. The composition may additionally include an organic solvent of 0.1 to 100 times the total weight of the pH-adjusted product and the silica gel sol to obtain a suitable viscosity.
상기 유기실란 화합물은 아래의 화학식 1로 정의되는 알콕시실란, 및 아래의 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 정의되는 알킬알콕시실란으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물이다. The organosilane compound is at least one compound selected from the group consisting of alkoxysilanes defined by Formula 1 below, and alkylalkoxysilanes defined by Formulas 2, 3, and 4 below.
상기 식 중, R1, R3, R5 및 R7은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C4의 알킬기이며, R2, R4 및 R6 은 각각 독립적으로 C1 내지 C12 의 알킬기, C3 내지 C10의 시클로 알킬기, C6 내지 C15의 아릴기, C1 내지 C12의 불포화탄화수소 결합을 갖는 알킬기 또는 수소원자가 플루오르 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다.In the above formula, R 1 , R 3 , R 5 and R 7 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group of C 1 to C 4 , and R 2 , R 4 and R 6 are each independently a C 1 to C 12 alkyl group. , A C 3 to C 10 cycloalkyl group, a C 6 to C 15 aryl group, an alkyl group having a C 1 to C 12 unsaturated hydrocarbon bond or an alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
상기 화학식 1로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라노멀이소프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라노멀부톡시실란 또는 테트라이소부톡시실란 등을 들 수 있다. Specific examples of the compound defined by the formula (1) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetranormal isopropoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetranormalbutoxysilane, tetraisobutoxysilane and the like.
상기 화학식 2로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 노멀프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 노멀프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸트리메톡시실란 또는 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound defined by Formula 2 include methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, normal propyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and ethyltri Ethoxysilane, normalpropyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane or heptadecafluorodecyltrimethoxy Silane and the like.
상기 화학식 3으로 정이되는 화합물의 구체적인 예로서 디메틸디메톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란 또는 디페닐디에톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound defined by Chemical Formula 3 include dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and the like.
상기 화학식 4로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 트리메틸메톡시실란, 트리에틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란 또는 트리에틸에톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound defined by the formula (4) include trimethylmethoxysilane, triethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, triethylethoxysilane, and the like.
이 때, 화학식 1의 알콕시실란은 형성되는 코팅막의 기계적인 강도를 부여하는 역할을 하고, 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4의 알킬알콕시실란은 형성되는 코팅막이 비점착성 성질을 갖도록 하는 역할을 한다. 본 발명의 코팅 조성물은 상기 화학식 1 내지 4의 화합물을 단독으로 또는 이들 중 2 가지 이상을 혼합하여 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 이 때, 화학식 1의 알콕시실란과 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4의 알킬알콕시실란 중에서 선택된 한 가지 이상을 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. At this time, the alkoxysilane of Formula 1 serves to impart mechanical strength of the coating film to be formed, and the alkylalkoxysilane of Formulas 2, 3 and 4 serves to make the coating film to have a non-tacky property. The coating composition of the present invention can be obtained by reacting the compounds of Formulas 1 to 4 alone or by mixing two or more thereof. At this time, it is more preferable to use a mixture of one or more selected from the alkoxysilane of the formula (1) and the alkylalkoxysilane of the formula (2), (3) and (4).
상기 산성촉매로서 염산, 질산, 황산 및 아세트산 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 알콕시기를 가수분해하여 반응을 진행시키기에 적절한 pH 범위는 1 내지 4이다. 상기 실리카졸은 본 발명의 코팅용 조성물에 의하여 형성되는 코팅막에 굴곡과 두께를 부여하는 역할을 하며, 적절한 굴곡과 두께를 얻기 위하여 코팅용 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%를 함유하는 것이 바람직하다.As the acidic catalyst, one selected from hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and acetic acid may be used. A suitable pH range for hydrolyzing the alkoxy group to proceed with the reaction is 1-4. The silica sol serves to impart bending and thickness to the coating film formed by the coating composition of the present invention, and to contain 1 to 30% by weight based on the total weight of the coating composition to obtain appropriate bending and thickness. desirable.
또한, 상기 유기실란 화합물을 용해시키거나 실리카졸이 혼합된 반응생성물을 희석하기 위하여 사용되는 유기용매는 각각 독립적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 부탄올을 포함하는 탄소원자 1 내지 8의 포화탄화수소계 알코올; 아세톤, 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤을 포함하는 탄소 원자수 1 내지 8의 포롸탄화소소계 케톤; 에틸아세테이트, 프로필아세테이트 및 부틸아세테이트를 포함하는 에스테르; 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드 등을 포함하는 아미드; 및 펜탄 및 헥산을 포함하는 탄소원자수 5 내지 8의 지방족탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택할 수 있다. In addition, organic solvents used to dissolve the organosilane compound or to dilute the reaction product in which the silica sol is mixed may each independently include a saturated hydrocarbon alcohol having 1 to 8 carbon atoms including methanol, ethanol, isopropanol and butanol; Fortune hydrocarbon-based ketones having 1 to 8 carbon atoms including acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; Esters including ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate; Amides including dimethylformamide, dimethylacetamide and the like; And aliphatic hydrocarbons having 5 to 8 carbon atoms including pentane and hexane.
또한, 본 발명은 비점착성 코팅 조성물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a non-tacky coating composition.
상기 비점착성 코팅 조성물의 제조방법은,Method for producing the non-stick coating composition,
한 가지 이상의 유기실란 화합물을 유기용매에 용해시키고 상기 용액에 산성촉매를 첨가하여 물과 반응시킴으로써 적절한 pH 범위로 조절하고;Dissolving at least one organosilane compound in an organic solvent and adding an acidic catalyst to the solution to react with water to adjust to an appropriate pH range;
상기 pH 조절된 생성물에 실리카졸을 첨가하여 혼합시키는 단계를 포함한다.And adding silica sol to the pH adjusted product.
또한, 본 발명의 방법은 얻어지는 코팅 조성물의 점도를 용도에 맞게 적절한 범위로 유지하기 위하여 중량을 기준으로 0.1배 내지 100배의 유기용매를 첨가하여 희석시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 이 때, 침전을 방지하기 위하여, 상기 pH 조절된 생성불과 실리카졸을 혼합하기 전에 각각에 각각 중량을 기준으로 0.1배 내지 100배의 유기용매를 첨가하여 희석시킨 후, 이들 희석물을 혼합하는 것이 바람직하다. In addition, the method of the present invention may further include the step of diluting by adding an organic solvent of 0.1 to 100 times by weight in order to maintain the viscosity of the coating composition obtained in a suitable range for use. At this time, in order to prevent precipitation, before diluting the pH-adjusted fire and silica sol by diluting each of the organic solvent by 0.1 to 100 times by weight, and then mixing these dilutions. desirable.
유기실란 용액에 산성촉매를 첨가하여 물과 반응시킬 때, 산성촉매를 물에 희석하여 수용액 상태로 반응시킬 수 있고, 산성촉매를 첨가한 후 물을 첨가하여 반응시킬 수도 있다.When the acidic catalyst is added to the organosilane solution and reacted with water, the acidic catalyst may be diluted with water and reacted in an aqueous solution state, or may be reacted by adding water after adding the acidic catalyst.
상기 유기실란 화합물로서 다음의 화학식 1로 정의되는 알콕시실란 및 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 정의되는 알킬알콕시실란으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 화합물을 단독으로 사용하거나, 두 가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때, 화학식 1의 알콕시실란과 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4의 알킬알콕시실란 중에서 선택된 한 가지 이상을 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. As the organosilane compound, one compound selected from the group consisting of alkoxysilanes defined by the following Chemical Formula 1 and alkylalkoxysilanes defined by Chemical Formulas 2, 3, and 4 may be used alone, or two or more may be used in combination. Can be. At this time, it is more preferable to use a mixture of one or more selected from the alkoxysilane of the formula (1) and the alkylalkoxysilane of the formula (2), (3) and (4).
[화학식 1][Formula 1]
Si(OR1)4 Si (OR 1 ) 4
[화학식 2][Formula 2]
R2Si(OR3)3 R 2 Si (OR 3 ) 3
[화학식 3][Formula 3]
R4 2Si(OR5)2 R 4 2 Si (OR 5 ) 2
[화학식 4[Formula 4
R6 3Si(OR7)R 6 3 Si (OR 7 )
상기 식 중, R1, R3, R5 및 R7은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C4의 알킬기이며, R2, R4 및 R6 은 각각 독립적으로 C1 내지 C12 의 알킬기, C3 내지 C10의 시클로 알킬기, C6 내지 C15의 아릴기, C1 내지 C12의 불포화탄화수소 결합을 가지는 알킬기, 또는 수소원자가 플루오로 원자로 치환된 알킬기를 나타낸다.In the above formula, R 1 , R 3 , R 5 and R 7 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group of C 1 to C 4 , and R 2 , R 4 and R 6 are each independently a C 1 to C 12 alkyl group. , A C 3 to C 10 cycloalkyl group, a C 6 to C 15 aryl group, an alkyl group having a C 1 to C 12 unsaturated hydrocarbon bond, or an alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluoro atom.
상기 화학식 1로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라노멀이소프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라노멀부톡시실란 또는 테트라이소부톡시실란 등을 들 수 있다. Specific examples of the compound defined by the formula (1) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetranormal isopropoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetranormalbutoxysilane, tetraisobutoxysilane and the like.
상기 화학식 2로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 노멀프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 노멀프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸트리메톡시실란 또는 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound defined by Formula 2 include methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, normal propyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and ethyltri Ethoxysilane, normalpropyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane or heptadecafluorodecyltrimethoxy Silane and the like.
상기 화학식 3로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 디메틸디메톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란 또는 디페닐디에톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound defined by the formula (3) include dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and the like.
상기 화학식 4로 정의되는 화합물의 구체적인 예로서 트리메틸메톡시실란, 트리에틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란 또는 트리에틸에톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound defined by the formula (4) include trimethylmethoxysilane, triethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, triethylethoxysilane, and the like.
상기 유기실란을 용해시키기 위하여 첨가되는 유기용매로서 메탄올 에탄올 이소프로판올 또는 부탄올과 같은 탄소 원자수 1 내지 8의 포화탄화수소계의 알코올; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 메틸이소부틸케톤과 같은 탄소 원자수 1 내지 8의 포화탄화수소계의 케톤; 에틸아세테이트, 프로필아세테이트 또는 부틸아세테이트 등과 같은 에스테르; 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드 등을 포함하는 아미드; 또는 펜탄 또는 헥산과 같은 탄소원자수 5 내지 8의 지방족탄화수소를 사용할 수 있다. Saturated hydrocarbon alcohols having 1 to 8 carbon atoms such as methanol ethanol isopropanol or butanol as an organic solvent added to dissolve the organosilane; Saturated hydrocarbon-based ketones having 1 to 8 carbon atoms such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone or methyl isobutyl ketone; Esters such as ethyl acetate, propyl acetate or butyl acetate and the like; Amides including dimethylformamide, dimethylacetamide and the like; Or aliphatic hydrocarbons having 5 to 8 carbon atoms such as pentane or hexane can be used.
상기 산성촉매로서 염산, 질산, 황산 및 아세트산으로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 유기용매에 용해된 유기실란 용액에 산성촉매를 가하여 pH를 1 내지 4 범위로 조절하여 상온에서 2시간 내지 24시간 교반시킨다. As the acidic catalyst, one selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and acetic acid may be used. An acidic catalyst was added to the organosilane solution dissolved in the organic solvent to adjust the pH to a range of 1 to 4 and stirred at room temperature for 2 to 24 hours.
상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 한 구체예에 있어서, 상기의 얻어진 생성물에 중량을 기준으로 0.1 내지 100배의 유기용매를 첨가하여 희석시킨 후, 중량을 기준으로 0.1 내지 100 배의 유기용매로 희석된 실리카졸 용액과 혼합하여 본 발명의 코팅 조성물을 제조할 수 있다. 이 때, 상기 유기용매로서 메탄올 에탄올 이소프로판올 또는 부탄올과 같은 탄소 원자수 1 내지 8의 포화탄화수소계의 알코올; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 메틸이소부틸케톤과 같은 탄소 원자수 1 내지 8의 포화탄화수소계의 케톤; 에틸아세테이트, 프로필아세테이트 또는 부틸아세테이트 등과 같은 에스테르; 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드 등을 포함하는 아미드; 또는 펜탄 또는 헥산과 같은 탄소원자수 5 내지 8의 지방족탄화수소를 사용할 수 있다.As described above, in one preferred embodiment of the present invention, the obtained product is diluted by adding 0.1 to 100 times the organic solvent by weight, and then 0.1 to 100 times the organic solvent by weight. The coating composition of the present invention may be prepared by mixing with a diluted silica sol solution. At this time, as the organic solvent, a saturated hydrocarbon alcohol having 1 to 8 carbon atoms such as methanol ethanol isopropanol or butanol; Saturated hydrocarbon-based ketones having 1 to 8 carbon atoms such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone or methyl isobutyl ketone; Esters such as ethyl acetate, propyl acetate or butyl acetate and the like; Amides including dimethylformamide, dimethylacetamide and the like; Or aliphatic hydrocarbons having 5 to 8 carbon atoms such as pentane or hexane can be used.
상기의 본 발명의 코팅 조성물은 상온에서 수 일 동안 보관하여도 침전이 생기지 않기 때문에, 투명한 코팅막을 얻을 수 있다.Since the coating composition of the present invention does not cause precipitation even if stored for several days at room temperature, a transparent coating film can be obtained.
또한, 본 발명은 본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 기판상에 비점착성 코팅막을 형성하는 표면 처리 방법을 제공한다. 이 때, 상기 기판으로서 폴리머, 금속판, 유리 또는 세라믹 등을 사용할 수 있다. The present invention also provides a surface treatment method for forming a non-stick coating film on a substrate using the coating composition of the present invention. At this time, a polymer, a metal plate, glass, or a ceramic can be used as the substrate.
상기 표면 처리 방법은,The surface treatment method,
기판의 표면에 상기 코팅 조성물을 이용하여 코팅막을 형성시키고,To form a coating film on the surface of the substrate using the coating composition,
상기 형성된 코팅막을 건조하고 열처리하는 단계를 포함한다.And drying and heat-treating the formed coating film.
상기 코팅막의 형성은 딥 코팅법(dip coating), 스핀 코팅법(spin coating), 흘림법(flow coating) 또는 스프레이법(spray coating)등을 이용할 수 있으며, 코팅막이 형성될 기판의 종류, 형태 또는 원하는 코팅막의 두께 등에 따라 적절한 코팅방법을 결정한다. 본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 상기한 방법 중 하나로 코팅시키는 경우 투명하고 균질한 코팅막을 얻을 수 있다.The coating film may be formed using dip coating, spin coating, flow coating, or spray coating, and the like, type, or type of substrate on which the coating film is to be formed. The appropriate coating method is determined according to the desired thickness of the coating film. When the coating composition of the present invention is coated by one of the above methods, a transparent and homogeneous coating film can be obtained.
상기와 같이 형성된 코팅막을 상온에서 10분 내지 1시간 건조시킨 후, 100 ℃ 내지 300 ℃ 범위의 온도에서 10 분 내지 60 분동안 열처리한다. 이와 같은 열처리를 통하여 형성된 코팅막이 충분한 기계적 강도를 갖게 된다. The coating film formed as described above is dried at room temperature for 10 minutes to 1 hour, and then heat-treated at a temperature in the range of 100 ° C. to 300 ° C. for 10 minutes to 60 minutes. The coating film formed through such heat treatment has sufficient mechanical strength.
이와 같이 형성된 코팅막은 유기물이 표면에 화학적 결합으로 부착하기 어렵게 하여 기판 표면에 비점착성을 부여하고, 내부에 비결합성 작용기, 즉, 상기 R2, R4, 및 R6이 고르게 분포하여 내구성과 내마모성이 뛰어날 뿐 아니라, 오랜 사용 후에도 비점착성이 유지되는 특성을 갖는다.The coating layer formed as described above makes it difficult for organic substances to adhere to the surface by chemical bonding, thereby imparting non-tackiness to the surface of the substrate, and non-bonding functional groups, ie, R 2 , R 4 , and R 6, are uniformly distributed therein, thereby providing durability and abrasion resistance. Not only is it excellent, it also has the property of maintaining non-tackiness even after long use.
이하 본 발명을 다음의 실시예를 통해 설명하고자 한다. 그러나 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described through the following examples. However, the technical scope of the present invention is not limited by these.
실시예 1Example 1
(1) 코팅 조성물의 제조(1) Preparation of Coating Composition
메틸트리메톡시실란 10 mL을 에탄올 100 mL에 첨가하고 1시간 동안 교반하여 용해시켰다. 상기 용액에 1M 농도의 HCl 용액 1 mL를 가한 후, 2 시간 동안 상온에서 반응시켰다. 그리고 나서, pH 4의 산성 실리카졸 용액 10 mL를 증류수 10mL에 희석시키고, 에탄올 20 mL를 첨하가여 다시 희석시킨 후, 상기 반응 생성물과 혼합하였다. 10 mL of methyltrimethoxysilane was added to 100 mL of ethanol and dissolved by stirring for 1 hour. 1 mL of 1M HCl solution was added to the solution, followed by reaction at room temperature for 2 hours. Then, 10 mL of the acidic silica sol solution of pH 4 was diluted in 10 mL of distilled water, 20 mL of ethanol was added thereto, and diluted again, and then mixed with the reaction product.
(2) 코팅막의 형성(2) Formation of Coating Film
10 cm x 20 cm 크기의 법랑 시편을 준비하고, 상기 법랑 시편 표면을 중성세제로 세척하여 오염물을 제거한 후, 증류수로 수 회 세척하여 상온에서 건조하였다. 그 표면에 상기에서 제조한 코팅 조성물을 딥코팅하여 상온에서 10 분간 건조한 후, 300 ℃에서 30 분간 열처리 하여 코팅막을 형성시켰다. A 10 cm x 20 cm enamel specimen was prepared, and the surface of the enamel specimen was washed with a neutral detergent to remove contaminants, and then washed several times with distilled water and dried at room temperature. The coating composition prepared above was dip-coated on the surface thereof, dried at room temperature for 10 minutes, and then heat-treated at 300 ° C. for 30 minutes to form a coating film.
실시예 2Example 2
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 9.9 mL와 테트라에톡시실란 0.1mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편 표면에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except for using a mixture of 9.9 mL of methyltrimethoxysilane and 0.1 mL of tetraethoxysilane as the organosilane compound, and a coating film was formed on the surface of the enamel specimen.
실시예 3Example 3
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 9.5 mL와 테트라에톡시실란 0.5 mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that a mixture of 9.5 mL of methyltrimethoxysilane and 0.5 mL of tetraethoxysilane was used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
실시예 4Example 4
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 9 mL와 테트라에톡시실란 1 mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of 9 mL of methyltrimethoxysilane and 1 mL of tetraethoxysilane was used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
실시예 5Example 5
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 5 mL와 테트라에톡시실란 5 mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of 5 mL of methyltrimethoxysilane and 5 mL of tetraethoxysilane was used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
실시예 6Example 6
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 1 mL와 테트라에톡시실란 9 mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of 1 mL of methyltrimethoxysilane and 9 mL of tetraethoxysilane was used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
실시예 7Example 7
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 0.5 mL와 테트라에톡시실란 9.5 mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.5 mL of methyltrimethoxysilane and 9.5 mL of tetraethoxysilane were used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
실시예 8Example 8
유기실란 화합물로서 메틸트리메톡시실란 0.1 mL와 테트라에톡시실란 9.9 mL의 혼합물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 mL of methyltrimethoxysilane and 9.9 mL of tetraethoxysilane were used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
실시예 9Example 9
유기실란 화합물로서 테트라에톡시실란 10mL을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하고 법랑 시편에 코팅막을 형성하였다.A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 mL of tetraethoxysilane was used as the organosilane compound, and a coating film was formed on the enamel specimen.
상기 실시예 1 내지 실시예 9에서 형성된 코팅막의 물성을 시험하여 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.The physical properties of the coating film formed in Examples 1 to 9 were tested and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에 있어서, 투명도는 육안으로 측정한 결과이고, 막강도는 연필 경도계를 사용하여 코팅막의 기계적 강도를 측정한 결과이다. 접촉각은 비점착성 성질을 나타내는 하나의 지표로서 나타낸 것으로, 접촉각 측정기를 사용하여 코팅막의 접촉각을 측정한 결과이다. 일반적으로 법랑의 경우 접촉각이 40 내지 50 ° 정도이며, 접촉각이 클수록 발수특성이 좋은 것이고, 비점착성은 이러한 발수특성에 비례하므로, 접촉각이 클수록 비점착성이 우수하다고 할 수 있다.In Table 1, the transparency is the result of visual measurement, the film strength is the result of measuring the mechanical strength of the coating film using a pencil hardness tester. The contact angle is expressed as one index indicating non-tacky properties, and is a result of measuring the contact angle of the coating film using a contact angle meter. In general, in the case of enamel, the contact angle is about 40 to 50 °, and the larger the contact angle, the better the water repellent property, and the non-adhesive property is proportional to the water repellent property, so the larger the contact angle, the better the non-adhesive property.
상기 표 1을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 코팅 조성물을 사용하여 형성된 코팅막은 막강도, 투명도 및 비점착성이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 알콕시실란만 사용한 실시예 9는 알콕시실란과 알킬알콕시실란을 혼합하여 사용한 다른 경우와 비교하여 점착성이 다소 떨어지는 결과가 나타났다.As can be seen through Table 1, the coating film formed using the coating composition of the present invention was found to be excellent in film strength, transparency and non-tackiness. In addition, Example 9 using only the alkoxysilane showed a somewhat inferior adhesiveness compared with the other case where alkoxysilane and alkylalkoxysilane were used in combination.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 코팅 조성물은 상온에서 수일동안 침전의 발생없이 안정하게 유지될 수 있으며, 코팅하고자 하는 기판 종류 및 사용되는 코팅 방법에 상관없이, 균일하고 투명하며 높은 기계적 강도와 우수한 내점착성을 갖는 코팅막을 구현할 수 있다. 또한, 코팅막에 치환된 작용기로 인하여 내점착성, 내오염성, 내부식성, 발수성 등의 기능을 갖는다. 특히, 법랑 표면에 적용될 때 우수한 강도와 내점착성 코팅막을 형성하여, 오염물질이 눌어붙지 않는 고강도의 법랑 제품을 제조할 수 있다.As described above, the coating composition prepared by the present invention can be stably maintained at room temperature for several days without occurrence of precipitation, and is uniform, transparent and high mechanical strength, regardless of the type of substrate to be coated and the coating method used. And it can implement a coating film having excellent adhesion resistance. In addition, due to the functional group substituted in the coating film has a function such as adhesion resistance, fouling resistance, corrosion resistance, water repellency. In particular, when applied to the surface of the enamel, by forming an excellent strength and adhesion-resistant coating film, it is possible to manufacture a high-strength enamel product does not stick to the contaminants.
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| KR1020040018569A KR20050093298A (en) | 2004-03-18 | 2004-03-18 | Coating composition for forming a non-sticky coating film, method for preparing the same, and surface treatment method using the same |
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|---|---|
| KR (1) | KR20050093298A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100859763B1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-09-24 | 연세대학교 산학협력단 | Hydrophobicity Control Process of Silica Particle Using Trialkoxysilane Comprising Unsubstituted Alkyl Group, Alkenyl Group, or Alkynyl Group and Silica Particle thereby |
| WO2018043987A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | 한국전기연구원 | Silica-siloxane nanohybrid coating material and production method therefor |
-
2004
- 2004-03-18 KR KR1020040018569A patent/KR20050093298A/en not_active Application Discontinuation
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