KR100393002B1 - 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 바인더로 하고, 방오제 성분으로서 실리콘을 첨가하여 방오도료를 제조함으로서 내구성이 향상되어 1회 도장으로 장기간 사용이 가능하며, 도료 내외부의 표면장력을 급격히 저하시킴으로 선박의 항해시는 물론 정박시에도 선저부분에 해양생물 및 이물질이 부착되는 것을 방지하는 방오성능이 우수하고, 환경오염을 유발하지 않는 환경친화적인 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방오도료는 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 바인더로 하고, 방오제 성분으로서 실리콘을 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방오도료는 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지 82∼87중량%, 분산제 0.8∼1.2중량%, 아크릴계 소포제 0.5∼1중량%, 폴리실록산 용액 0.5∼1중량%를 교반기에 넣은 후 200∼300rpm의 속도로 10분간 교반하고, 상기 혼합물에 실리콘 8∼12중량%를 첨가하여 500∼1000rpm의 속도로 30분간 교반하고, 상기 실리콘이 첨가된 혼합물에 다시 경화제 2∼4중량%를 첨가한 후 300∼500rpm의 속도로 30분간 교반하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법{An anti-fouling paint use of silicone for ship and the manufacturing method of the same}

본 발명은 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 바인더로 하고, 방오제 성분으로서 실리콘을 첨가하여 방오도료를 제조함으로서 내구성이 향상되어 1회 도장으로 장기간 사용이 가능하며, 도료 내외부의 표면장력을 급격히 저하시킴으로 선박의 항해시는 물론 정박시에도 선저부분에 해양생물 및 이물질이 부착되는 것을 방지하는 방오성능이 우수하고, 환경오염을 유발하지 않는 환경친화적인 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

선박의 도료시스템은 과거 수세기 전부터 발전되어 왔으며, 그 중에서도 선체를 해양생물로부터 보호하기 위한 선박의 방오도료는 여러 가지 형태로 발전되어 왔는데 과거에는 주석 화합물의 첨가로 인한 형태의 방오도료가 가장 많이 사용되었다. 이 도료는 가격도 저렴하고 취급이 쉬우며 방오성능이 뛰어나서 정박해 있는 선박이나 항해중의 선박 모두 해양생물의 부착이 적었다.

그러나 주석화합물의 특성상 환경호르몬을 방출하여 현재까지 해양오염의 주된 요인으로 알려져 있으며, 이런 점을 보완하기 위해 최근에 새로이 개발되어 사용하고 있는 형태는 주석화합물이 없는 대신 선박의 항해시 방오도료의 도막이 조금씩 마모되어 가는 원리를 이용하여 방오성능을 발휘하는 자기마모형의 방오도료로서 도막의 강도가 매우 약해서 보수도장을 자주 해주어야 하고, 도막자체는 크게 방오성능이 없기 때문에 장기간 정박할 경우에는 선박에 해양생물이 다량 부착하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 자기마모형 방오도료는 국내 특허공개 제99-61474호(1999.7.26.공개)에 기재된 바와 같이 고분자의 사이드 체인(side chain) 말단에 하프-에스테르(half-ester) 또는 하프-아마이드(half-amide)를 갖는 자기마모형 바인더를 전색제로하고, 금속함유 방오제를 포함하는 방오도료가 알려져 있으며, 국내 특허등록 제254651호(2000.2.3.등록)에 기재된 바와 같이 비히클 수지로서 분자 내에 복수의 시프염기형의 1차 아미노기를 가지고 있는 비닐 중합체로 이루어진 방오도료가 알려져 있다.

그러나 상기 특허공개 제99-61474호 및 특허등록 제254651호에 기재된 방오도료들은 해수와의 반응에 의하여 방오성분이 해수 내로 용출되므로 도막의 내구성이 저하되어 보수도장을 자주 해주어야 하고, 장기간 정박할 경우에는 방오성분의 용출이 활발하지 못하여 선박에 해양생물이 다량 부착하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 바인더로 하고, 방오제 성분으로서 실리콘을 첨가하여 방오도료를 제조함으로서 내구성이 향상되어 1회 도장으로 장기간 사용이 가능하며, 도료 내외부의 표면장력을 급격히 저하시킴으로 선박의 항해시는 물론 정박시에도 선저부분에 해양생물 및 이물질이 부착되는 것을 방지하는 방오성능이 우수하고, 환경오염을 유발하지 않는 환경친화적인 실리콘을 이용한 선박용 방오도료를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

일반적으로 어떤 이물질이 다른 소지에 부착하기 위해서는 여러 가지 결합력을 가지면서 생기게 되는데, 그 중에서도 표면의 에너지가 높은 일종의 활성화 상태일 때 가장 이물질이 부착하기가 쉬워진다. 즉, 이물질의 표면 장력이 소지의 표면 장력보다 낮을 경우 소지에 부착이 일어나며, 일반적인 페인트의 도장시 표면에 전처리를 하는 이유도 이러한 이유 때문이다.

따라서 본 발명에 따른 방오도료는 불포화 에스테르 수지 또는 에폭시 수지 82∼87중량%, 분산제 0.8∼1.2중량%, 아크릴계 소포제 0.5∼1중량%, 폴리실록산 용액 0.5∼1중량%, 실리콘 8∼12중량%, 경화제 2∼4중량%로 조성된 것이며, 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지 중에서 선택된 1종의 열경화성 수지를 바인더로 하고, 방오제 성분으로서 실리콘을 함유하여 도료의 표면장력을 해양생물이 부착하기 위한 표면장력보다 낮추고, 이로 인해 방오성능을 갖도록 한 것이다.

상기 실리콘은 도료시스템과 상용성이 좋아 표면장력의 저하, 표면 유동성을 향상시키는 특성을 가지므로 도료 내, 외부의 전체적인 표면장력의 저하를 유발하게 되고, 외부의 표면장력 저하는 해양생물이 부착하기 위한 표면장력보다 매우 낮아지므로 해양생물의 부착을 근원적으로 방지하는 효과를 가져오게 된다.

또한 실리콘을 사용하게 되면 도료의 표면장력이 낮은 상태로 유지될 수 있고, 도막 내에서 균일한 표면장력을 유지 할 수 있다.

상기와 같이 실리콘을 적절히 사용하여 도료의 표면장력을 저하시키면 도료의 외부에서 오는 오염물질(페인트, 미립자, 먼지 등), 피도체 오염, 도막내의 이물질 등(겔화 된 입자)에 대한 저항력이 현저하게 커지게 되며, 장기간 낮은 표면장력을 유지하게 된다.

그러나 표면장력이 낮은 물질은 도료가 도장 될 때마다 항상 분화구 현상을 유발시키는데, 실리콘은 자체의 유동성과 표면활성에 의하여 도장시 도막의 표면으로 부상하게 되어 분화구 현상을 유발한다.

이러한 불량의 발생은 도료의 습윤성이 불충분하여 발생하게 되며, 또한 불충분한 습윤성으로 인하여 도료의 표면장력이 피도체의 표면장력보다 높게 유지되어 도료가 도장면에 잘 퍼지지 않거나 묻지 않은 경우가 발생한다.

따라서 본 발명에서는 도료의 습윤성을 높이기 위해 폴리실록산 용액을 사용하는데, 폴리실록산은 화학구조에 의하여 액상도료내의 각 성분들의 표면장력을 최소화하여 도료의 퍼짐성을 좋게 하므로서 도료가 소지에 밀착 도포되도록 한다.

상기와 같은 분화구 현상은 도막내의 기포를 제거하기 위해 사용하는 소포제에 의해서도 발생하며, 이는 모든 소포제의 중요한 기준은 그것이 사용될 액상과 소포제가 선택적으로 비상용적이어야 하는데, 상용성이 너무 좋은 소포제는 기포막으로 이동하지 않고 도료와 혼합되어 버리므로 소포효과 또한 극히 약해지고, 한편너무 비상용적인 소포제는 혼탁(haze) 혹은 분화구 현상(craters)등 도료의 불량을 일으킬 수 있다.

또한 도료에 소포효과를 지속적으로 발휘하기 위해서는 소포제는 도료비히클계에 적당한 분산성이 필요하며, 분산성이 나쁜 경우 비히클계내에서 응집하여 계에서 분리되어 건조도막의 표면상태를 나쁘게 하는 문제가 생긴다.

따라서 도료 내에는 분산제를 첨가하는데, 분산제는 정전기적 반발력에 의해 도료내의 조성물 사이의 간격을 일정하게 유지하여 균일하게 분산시켜 주므로서 도료의 물질 특성을 균일하게 하고, 도막의 치밀함을 향상시키며, 그 종류로는 옥소늄이온(H₃O⁺), 암모늄이온(NH₄ ⁺), 아닐리늄(C₆H₅NH₃ ⁺), 헥사아쿠오알루미늄이온 ([Al(OH₂)₆]³⁺) 등의 양이온산(cation acid) 또는 황산이온(HSO₄ ^-), 탄산이온(HCO₃ ^-), 인산이온(H₂PO₄ ^2-), 황산이온(HS^-) 등의 음이온산(anion acid)을 함유하는 산성그룹을 가진 공중합체 용액이 사용된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 도료의 표면장력과 분산성은 표면유동성에 많은 영향을 미치므로 도료의 각 조성물의 함량비를 적절히 조절하여야 얻고자 하는 성능을 가질 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 따른 방오도료는 바람직하게는 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지 중에서 선택된 1종의 열경화성 수지 82∼87중량%, 분산제 0.8∼1.2중량%, 소포제 0.5∼1중량%, 폴리실록산 용액 0.5∼1중량%를 교반기에 넣은 후 200∼300rpm의 속도로 10분간 교반하고, 상기 혼합물에 실리콘 8∼12중량%를 첨가하여 500∼1000rpm의 속도로 30분간 교반하고, 상기 실리콘이 첨가된 혼합물에 다시 경화제 2∼4중량%를 첨가한 후 300∼500rpm의 속도로 30분간 교반하여 제조된다.

상기 실리콘은 12중량%를 초과하여 사용하면 일부 실리콘 분자가 도료와 소지 사이에 잔존하여 층간 부착에 영향을 주며, 이로 인해 도막 형성 후에 소지로부터 도막이 박리되는 문제가 발생하고, 8중량% 미만으로 첨가하면 충분한 방오성능을 가질 수 없게 된다.

상기 소포제는 전술한 바와 같이 비상용성적인 성질을 이용하여 도막내의 기포를 제거하기 위해 사용하는 것으로서 본 발명에서는 아크릴계 소포제를 사용하며, 상기 폴리실록산 용액의 함량이 부족하거나 많을 경우에는 도료가 소지를 충분히 적셔주지 못하여 부착성을 저하시키게 된다.

상기와 같이 제조된 방오도료는 소지의 이물질을 파워툴(power tool), 클리닝 브러쉬(cleaning brush) 등으로 완전히 제거하고, 프라이머를 도포하고, 방오도료를 교반기를 이용하여 본 발명에 따른 방법으로 충분히 혼합시킨 후 롤러 및 스프레이로 적용 부위에 도장하여 시공한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 방오도료는 도료 중에 실리콘을 함유함으로서 선박에 도장하게 되면 도막의 표면장력을 저하시켜 해양생물의 부착이 발생하지 않으며, 주석화합물을 함유하지 않으므로 환경오염을 유발하지 않게 된다.

또한 도료의 구성 성분이 해수 내로 용출되지 않으므로 장기간 사용하여도도막의 견고함 및 내구성이 저하되지 않으므로 1회 도장으로 장기간 사용이 가능하며, 연료소모 및 보수도장 등에 따른 추가경비를 절감하게 된다.

이하 본 발명에 따른 방오도료를 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 조성물 함량비를 표 1에 나타내었다.

[표 1] 각 실시예에 따른 조성물 함량 비율표

	열경화성수지	실리콘	폴리실록산	소포제	분산제	경화제
실시예1	85중량%	10중량%	0.5중량%	0.5중량%	1중량%	3중량%
실시예2	82중량%	12중량%	0.5중량%	0.5중량%	1중량%	4중량%
실시예3	87중량%	8중량%	0.5중량%	0.5중량%	1중량%	3중량%
실시예4	85중량%	10중량%	1중량%	1중량%	0.8중량%	2.2중량%
실시예5	85중량%	8중량%	1중량%	1중량%	1.2중량%	3.8중량%
비교예1	81중량%	14중량%	0.5중량%	0.5중량%	1중량%	3중량%
비교예2	88중량%	6중량%	1중량%	1중량%	1중량%	3중량%

방오성능의 시험을 위하여 100x100cm, 두께 3mm의 시편에 표 1의 함량비로 조성된 각 실시예에 따른 방오도료를 500∼800㎛의 두께로 도장한 후 연근해 수심 2∼3m 깊이에 시편을 침지시킨 후 3∼18개월 동안 해양생물 및 이물질의 부착여부를 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

이때 오염물질의 부착정도는 오염물질이 부착된 면적을 시료 전체면적으로 나누어 백분율로 나타내었다.

[표 2] 각 실시예에 따른 방오성능 결과치

	오염물질 부착
	3개월	6개월	9개월	12개월	18개월
실시예1	미부착	미부착	미부착	미부착	미부착
실시예2	미부착	미부착	미부착	미부착	미부착
실시예3	미부착	미부착	미부착	미부착	2%미만 부착
실시예4	미부착	미부착	미부착	미부착	미부착
실시예5	미부착	미부착	미부착	미부착	2%미만 부착
비교예1	미부착	미부착	미부착	미부착	2%미만 부착
비교예2	미부착	미부착	미부착	2%미만 부착	5%이하 부착

상기 표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 방오도료는 비교예에 비하여 해양생물이나 이물질의 부착을 방지하는 방오성능이 우수함을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 및 그 제조방법은 불포화 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 바인더로 하고, 방오제 성분으로서 실리콘을 첨가하여 방오도료를 제조함으로서 내구성이 향상되어 1회 도장으로 장기간 사용이 가능하며, 도료 내외부의 표면장력을 급격히 저하시킴으로 선박의 항해 및 정박시 선저부분에 해양생물 및 이물질이 부착되는 것을 방지하는 방오성능이 우수하고, 환경오염을 유발하지 않는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 불포화 에스테르 수지 또는 에폭시 수지 82∼87중량%, 분산제 0.8∼1.2중량%, 아크릴계 소포제 0.5∼1중량%, 폴리실록산 용액 0.5∼1중량%, 실리콘 8∼12중량%, 경화제 2∼4중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 실리콘을 이용한 선박용 방오도료.
2. 불포화 에스테르 수지 또는 에폭시 수지 82∼87중량%, 분산제 0.8∼1.2중량%, 아크릴계 소포제 0.5∼1중량%, 폴리실록산 용액 0.5∼1중량%를 교반기에 넣은 후 200∼300rpm의 속도로 10분간 교반하고,

   상기 혼합물에 실리콘 8∼12중량%를 첨가하여 500∼1000rpm의 속도로 30분간 교반하고,

   상기 실리콘이 첨가된 혼합물에 다시 경화제 2∼4중량%를 첨가한 후 300∼500rpm의 속도로 30분간 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 실리콘을 이용한 선박용 방오도료 제조방법.