KR100695958B1 - 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강재 및 선체의 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제에 관한 것으로, 비포스페이트(Non- phosphate) 계열 유기화합물 첨가제를 포함하는 부식억제제와, 상기 부식억제제가 용해되는 에탄올을 포함하고, 방청하고자 하는 부재에 직접 분사되어 사용되는 것을 특징으로 하는 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제를 제공한다.

본 발명에 의하면 표면 전처리 작업 후, 도장작업 전에 발생할 수 있는 플래시 러스트를 방지할 수 있고, 도장작업 전에 방청제를 제거하지 않고 작업을 진행할 수 있기 때문에 작업을 효율적으로 진행할 수 있는 효과가 있으며, 이와 같은 효과는 밀폐된 공간뿐만 아니라 개방된 공간에서 방청작업을 수행하더라도 동일하게 발생하는 장점이 있다.

기화성 방청제, 발청, 도장 상응성, 플러시 러스트, 징크 프라이머, 표면 전처리.

Description

표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제{High coating compatible volatile rust inhibitor for flash rust prevention}

도 1은 본 발명에 따른 고 도장상응성 방청제의 농도별 분극시험 결과를 도시한 것이다.

본 발명은 강재 및 선체의 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 강재 및 선체의 표면 전처리 후부터 도료를 도포하기 전까지의 기간 동안에 발생할 수 있는 플래시 러스트(flash rust)를 방지함과 동시에, 상기 방청제 상에 도포되는 도료와의 상응성을 향상시키고, 개방된 공간에서도 방청작업이 수행될 수 있게 하기 위한 것이다. 플래시 러스트는 금속에 생길 수 있는 녹의 일종으로, 검붉은 녹의 전 단계의 선홍색 녹을 의미한다.

선박 및 해양구조물은 강재 입고에서 건조 후 인도까지 장기간 해양 환경이라는 극심한 부식환경에 노출되게 된다. 이러한 외부 부식환경으로부터 선박 및 해양구조물을 보호하기 위해 선박 및 해양구조물의 외부에 도료를 입히는 도장작업이 이루어진다.

상기와 같은 도장작업은 선체 블록 제작 단계 및 선체 블록 조립 단계에서 각각 이루어지는데, 선체 블록 제작 단계에서는 상기 선체 블록의 표면에 도료가 도포되고, 상기와 같이 표면에 도료가 도포된 선체 블록의 조립 단계에서는 선체 블록간 결합을 위해 행해진 용접부위에 도료가 도포된다. 그러나, 상기와 같은 도장작업은 매끈한 선체 블록의 표면, 또는 블록간 용접부위에 바로 행해지는 것이 아니라 표면 전처리 단계를 거친 후 행해진다. 표면 전처리는 상기와 같이 매끈한 선체 블록의 표면 또는 블록간 용접부위에 미세한 돌기를 형성시키는 것을 의미하며, 도장작업 전 표면 전처리 단계를 거치는 것은 도료가 도포되는 강재의 표면적을 최대한 넓게 하여 도료의 부착력을 높이기 위함이다.

상기와 같은 표면 전처리 단계가 완료되면 도료가 도포될 강재의 표면에 이물질이 있는지 여부를 검사한다. 상기와 같은 검사에는 짧으면 3시간 길면 3일 정도의 시간이 소요된다.

표면 전처리된 강재는 상기한 바와 같이 해양환경이라는 극심한 부식환경에 노출되어 있기 때문에 상기의 검사기간 동안에 플래시 러스트가 발생할 수 있다. 특히, 하절기 및 우천시 등의 습도 및 온도가 급격히 상승할 경우 플래시 러스트가 발생할 가능성은 더욱 높아진다. 상기의 플래시 러스트의 발생을 그대로 방치할 경우, 도장작업 이전에 상기 플래시 러스트를 제거하는 작업이 행해져야야 하므로 시간, 비용, 인력 등의 추가 소요가 필수적이다. 따라서, 신속한 작업 진행을 위해 상기 검사기간 동안에 발생할 수 있는 플래시 러스트의 발생을 방지하는 것은 필수적이다.

종래에는 플래시 러스트가 발생되는 것을 방지하기 위해 표면 전처리 후 징 크 프라이머(zinc primer)를 도포하였다. 그러나, 상기 징크 프라이머는 후속 도료와의 상응성이 양호하지 않으므로 그라인더로 상기 징크 프라이머를 제거한 후 도장작업을 진행하였다. 따라서, 상기의 방법에 의하면 징크 프라이머가 추가로 소요되고, 징크 프라이머를 도포하고 제거하여야 하므로 공정의 진행이 비효율적이다.

수리조선소에서는 수리할 선박의 표면에 도포된 도장을 고압의 물로 제거하는데, 상기 물의 증발 후, 베어스틸(bare steel)표면에 급격하게 발생되는 발청을 방지하기 위해 기화성 방청제를 상기 물과 함께 희석시켜 사용한다. 또한, 선박의 파이프라인 및 탱크 하이드로테스트 시, 주로 해수를 사용하게 되는데, 테스트 종료 후 해수 내 염분으로 인한 급격한 발청을 방지하기 위해 해수에 기화성 방청제를 희석시켜 사용한다.

상기의 기화성 방청제는 포스페이트(phosphate)를 포함하고 있는데, 상기 포스페이트가 포함된 기화성 방청제는 도장 상응성이 양호하지 않은 문제가 있다. 특히, 도장된 부분이 해수에 잠기는 부분일 경우 삼투현상에 의한 기포가 도막과 강재 사이에 발생하게 되어 도막에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
또한, 선박의 블록은 그 부피가 매우 커서 밀폐된 공간에서 기화성 방청제를 도포하기 어렵기 때문에, 통상의 기화성 방청제의 사용방법과는 달리 기화성 방청제를 직접 선체 블록에 도포하여야 하나, 파우더 형태의 비포스페이트(Non- phosphate) 계열 유기화합물 첨가제를 직접 선체 블록에 도포하는 경우, 도장 상응성이 양호하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 징크 프라이머 사용에 의한 공정의 비효율성을 방지하고, 개방된 공간에서 도포가 가능하며, 도장 상응성이 양호한 고 도장상응성 방청제를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 비포스페이트(Non- phosphate) 계열 유기화합물 첨가제를 포함하는 부식억제제와, 상기 부식억제제가 용해되는 에탄올을 포함하고, 방청하고자 하는 부재에 직접 분사되어 사용되는 것을 특징으로 하는 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제를 제공한다. 에탄올은 끊는 점이 78.5℃로 끊는 점이 비교적 낮고 다른 유기 용매에 비하여 비교적 기화속도가 빠르며, 부식억제제에 함유되어 있는 수분 및 유기화합물과 혼합이 용이하다. 또한, 독성이 낮으므로 작업자들이 안전하게 작업할 수 있다.

바람직하게는 상기 비포스페이트(Non- phosphate) 계열 유기화합물 첨가제는 밴조트라이어졸(Bensotriazole) 또는 톨리트라이어졸(Tolytriazole)이다.

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바람직하게는 상기 에탄올에 용해되어 있는 부식억제제의 농도는 1% 내지 5%로 할 수 있다. 부식억제제의 농도는 방청 효과가 지속되는 시간과 관련이 있는데, 부식억제제의 농도가 낮은 경우에는 방청 효과의 지속시간이 짧고, 부식억제제의 농도가 높은 경우에는 방청 효과의 지속시간이 길다.

이하, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

본 발명에 따른 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제는 용매에 용해되어 있다. 상기 용매는 부식억제제 내 방청물질의 기화 속도를 가속하기 위한 것이므로, 끊는 점이 낮으면서, 방청성분인 유기 화합물을 잘 용해할 수 있는 것이어야 한다.

본 실시예에서는 상기 용매로 에탄올을 사용하였다. 에탄올은 끊는 점이 78.5℃로 비교적 낮아 다른 유기 용매에 비해 기화속도가 빠르고, 부식억제제에 함유되어 있는 수분 및 유기화합물과 혼합이 용이하며, 독성이 낮으므로 작업자들이 안전하게 작업을 할 수 있다.

상기 에탄올 대비 상기 부식억제제의 질량농도는 1% 내지 5%이다. 상기 부식억제제의 농도는 방청 효과가 지속되는 시간과 관련이 있는데, 부식억제제의 농도가 낮은 경우에는 방청 효과의 지속시간이 짧고, 부식억제제의 농도가 높은 경우에는 방청 효과의 지속시간이 길며, 부식억제제의 농도가 2%일 경우에 방청 효과가 2일간 지속된다. 강재의 표면 전처리 후, 강재 표면의 청결 상태를 검사하는데 짧으면 3시간, 길면 2일의 시간이 소요되므로 상기 부식억제제의 농도를 과다하게 정한 것처럼 보인다. 그러나, 상기와 같이 강재 표면의 청결 상태를 검사하는데 소요되는 시간에 비해 부식억제제의 최소 농도를 과다하게 정한 것은 주위의 기후 환경에 따른 변수를 고려하였기 때문이다. 부식억제제의 농도가 1%보다 작은 경우 방청 효과의 지속시간이 너무 짧은 문제가 있고, 부식억제제의 농도가 5%를 넘는 경우 부식억제제의 불필요한 소비가 이루어지는 문제가 있다.

본 실시예에서는 용매로 에탄올을 사용하였으나, 다른 실시예에서는 메탄올을 사용할 수 있다. 메탄올은 끊는 점이 64.7℃로 낮으며, 기타 물성이 에탄올과 유사하다.

상기 부식억제제는 포스페이트(hposphate)를 포함하고 있지 않고, 밴조트라이어졸(benzotriazole) 또는 톨리트라이어졸(tolytriazole)을 포함하고 있다. 포스페이트는 그 분자가 클 뿐만 아니라 흡수성이 매우 높기 때문에 금속 표면에 잔존할 경우, 방청의 효과는 있으나, 도료와 강재와의 접착력을 약화시킨다. 즉 포스페이트는 도장 상응성이 양호하지 않다. 특히, 도장된 부분이 해수에 잠긴 부분(침적부위)일 경우, 도막과 강재 사이의 농도와 도막 외부의 유체 사이의 농도 차에 의한 삼투압으로 인해 도막 내부에 기포(blister)가 발생하게 되고, 상기 기포에 의해 도막에 크랙이 발생하게 된다.

방청효과를 발휘하면서도 도장 상응성을 양호하게 하기 위해 상기 부식억제제로 밴조트라이어졸(benzotriazole) 또는 톨리트라이어졸(tolytriazole)을 포함하고 있는 부식억제제를 사용하였다. 이하, 실험결과를 바탕으로 본 발명에 따른 고 도장 사응성 방청제의 방청효과 및 도장 상응성을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제의 농도별 분극시험 결과를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 고 도장상응성 방청제의 방청효과의 정량적인 평가를 위해 분극시험을 행하였다. 상기 분극시험에서 백금과 농도가 상이한 본 발명에 따른 방청제를 적용한 금속을 해수에 담그고, 음극에는 백금을 양극에는 상기 금속을 연결하였다. 도 1에서 횡축은 금속이 해수에 노출된 단위면적당 흐른 전류를, 종축은 전위차를 의미한다. 실선은 본 발명에 따른 방청제를 적용하지 않은 금속(No VCI)을 양극에 연결하였을 경우이고, 점선은 부식억제제가 10%의 농도로 용해된 방청제(VCI)를 적용한 금속을, 일점쇄선은 부식억제제가 30%의 농도로 용해된 방청제를 적용(VCI)한 금속을, 이점쇄선은 부식억제제가 40%의 농도로 용해된 방청제(VCI)를 적용한 금속을 양극에 연결하였을 경우이다.

도 1에서 알 수 있듯이 전위차가 생기기 시작한 시점에서 흐른 전류의 양은 본 발명에 따른 방청제를 적용하지 않은 금속이 본 발명에 따른 방청제를 적용한 금속에 비해 약 10000배 정도 많은 것을 알 수 있고, 본 발명에 따른 방청제를 적용한 금속 간에는 부식억제제의 농도에 관계없이 흐른 전류량의 차이는 미미한 것을 알 수 있다. 전류가 많이 흐른다는 것은 음극에서 전자가 많이 발생된다는 것이고, 전자가 많이 발생한다는 것은 산화도가 높다는 의미이며, 산화도가 높다는 것은 발청도가 높다는 것을 의미한다. 즉, 본 발명에 따른 방청제의 방청효과가 매우 높다는 것을 상기 분극시험을 통해 알 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 방청제의 도막 상응성, 즉 상기 방청제가 도포된 강재와 도료 사이의 부착력을 설명한다.

본 발명에 따른 방청제가 도포된 강재와 도료 사이의 부착력을 증명하기 위해 본 발명에 따른 방청제를 개방된 공간에서 강재에 도포하고 48시간 경과 후, 도료를 도포하여 완전경화가 이루어 진 후, 상기 도료를 강재로부터 분리하는 시험을 하였다. 상기 도료는 선박의 밸러스트 탱크에 일반적으로 적용되는 도장 사양인 에폭시 도료를 사용하였으며, 그 두께를 300㎛로 하였다. 또한, 5개 도료 회사의 대표적 제품을 선택하여 실험을 행하여 실험의 신뢰도를 높였으며, 상기 도포된 도료는 25℃에서 10일 이상 방치하여 경화시켰다.

상기 실험의 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에 기재된 숫자는 강재에 도포된 도료를 강재로부터 분리하는데 드는 압력을 나타낸 것이다. 표 1에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 방청제가 도포되어 있는 강재와 상기 방청제가 도포되어 있지 않은 강재 사이에는 거의 수치차이가 나지 않는다. 즉, 상기 방청제를 도료가 도포되기 전에 제거하지 않아도 도료와 강재 사이의 접착력에는 영향이 없다는 것을 의미한다.

상기의 실험은 공기 중에서 행하였다. 그러나 선박이나 해양구조물의 도장부위 중 대부분은 침적부위이므로 상기 방청제가 도포된 강재가 침수시 어느 정도 도장 상응성을 가지는지를 확인하기 위하여 상기 실험에 추가적으로 60℃ 청수 침식시험을 3개월간 실시하였다. 해수가 아닌 청수에서 실험을 한 것은 도막이 침적될 경우, 도막 내부 유체와 외부 유체의 농도차를 최대한 크게 하기 위함이다. 즉, 밀도차에 의한 삼투압을 최대로 하여 상기 삼투압에 의해 강재와 도막 사이에 기포가 잘 생기게 하기 위함이다.

상기 실험의 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 기재된 숫자는 강재에 도포된 도료를 강재로부터 분리하는데 드는 압력을 나타낸 것이다. 표 2에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 방청제가 도포되어 있는 강재와 상기 방청제가 도포되어 있지 않은 강재 사이에는 거의 수치차이가 나지 않는다. 즉, 강재와 도막 사이에 기포가 잘 생기게 되는 조건 하에서도 상기 방청제가 도포되어 있지 않은 강재와 비교하여 상기 방청제가 도포되어 있는 강재의 도장 상응성에는 거의 차이가 없음을 알 수 있다.

이상에서 확인한 실험실 테스트를 근거로 하여 몇몇 호선에 대한 실적용 시험을 실시하였다. 하절기 표면 전처리가 완료된 블록에 대하여 표면 전처리 후 비교적 방청성이 약한 용접선 부위에 부식억제제가 5%의 농도로 용해된 방청제를 2 내지 3회 도포하여 방청제가 도포되지 않은 부분과 방청성을 비교하였다.

상기 방청제를 도포하고 3일이 경과한 후, 도포되지 않은 부분과 비교하여 육안검사를 실시하였는데, 방청제가 도포되지 않은 부분과 도포된 부분 간에는 확연한 방청성의 차이가 있음을 확인하였다.

본 실시예에서는 기화성 방청제에 밴조트라이어졸(benzotriazole) 또는 톨리트라이어졸(tolytriazole)을 포함시켰으나, 다른 실시예에서는 상기 기화성 방청제에 비포스페이트(Non- phosphate) 계열의 다른 유기화합물을 포함시킬 수 있다.

본 발명에 의하면 표면 전처리 작업 후, 도장작업 전에 발생할 수 있는 플래시 러스트를 방지할 수 있고, 도장작업 전에 방청제를 제거하지 않고 작업을 진행할 수 있기 때문에 작업을 효율적으로 진행할 수 있는 효과가 있으며, 이와 같은 효과는 밀폐된 공간뿐만 아니라 개방된 공간에서 방청작업을 수행하더라도 동일하게 발생하는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 비포스페이트(Non- phosphate) 계열 유기화합물 첨가제를 포함하는 부식억제제와, 상기 부식억제제가 용해되는 에탄올을 포함하고, 방청하고자 하는 부재에 직접 분사되어 사용되는 것을 특징으로 하는 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 비포스페이트(Non- phosphate) 계열 유기화합물 첨가제는 밴조트라이어졸(Bensotriazole) 또는 톨리트라이어졸(Tolytriazole)인 것을 특징으로 하는 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 부식억제제는 상기 에탄올에 1% 내지 5%의 질량농도로 용해되는 것을 특징으로 하는 표면 전처리 후 일시 방청을 위한 고 도장상응성 방청제.

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