KR100937632B1 - 강재 방청용 및 콘크리트용 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고로슬래그 10 ~ 40중량%, 평균분자량이 5000 ~ 20000인 술폰계 아크릴수지 15 ~ 40중량%, 불소계 계면활성제 10 ~ 20중량%, 수산화 금속염 1 ~ 20중량% 및 에폭시 수지 0.1 ~ 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 방청용 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 내구성, 방청성이 증가 될 뿐만 아니라, 내약품성, 내곰팡이성, 내오염성이 증가된 효과를 가질 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명은 상기 불소계 계면활성제가 혼합되었을 때 도막 표면의 오염을 극복 할 뿐 아니라 내약품성, 내곰팡이성을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 그리고, 본 발명은 도막 표면에 대전 방지성 및 먼지 부착 등을 방지하는 역할을 효과적으로 하여 도막 표면의 오염을 방지 할 수 있다.
도료 조성물, 방청성, 내구성

Description

강재 방청용 및 콘크리트용 도료 조성물{Anticorrosive paint composition for concrete}
본 발명은 강재 방청용 도료 조성물에 관한 것이다.
콘크리트 구조물이 열악한 환경에 축조되는 경우, 유해이온의 침투로 인하여 강도가 저하될 뿐만 아니라 콘크리트 속의 철근이 부식되어 내구성이 현저히 떨어져 사용수명이 감소되는 실정이다. 특히 바닷가에 축조되어 염분의 침투를 받거나 하수나 공장폐수지역에 축조되어 여러 화학약품이나, 탄산가스에 노출되는 경우에는 심각한 내구성 저하가 일어난다.
따라서 이러한 콘크리트의 내구성 저하를 억제하기 위하여 콘크리트나 강재의 표면에 도장을 하여 유해이온을 차단하고 있으나, 종래의 도료 조성물은 콘크리트의 특성을 고려하지 않은 성분으로 구성되어 있어 콘크리트 표면에 시공 시 작업성과 콘크리트와의 장기 접착성능이 떨어져 도장막이 오래가지 못하고 떨어진다는 문제점이 있었다.
이에 한국공개특허 10-2008-0094427은 콘크리트 내구성을 증진시키기 위한 도료조성물을 기재하고 있다. 하지만 상기 기재된 도료조성물은 사용하였을 때 콘 크리트 구조물의 표면이 쉽게 오염이 되는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 콘크리트의 내구성을 증진시킬 수 있을 뿐 아니라, 도막 표면에 대전 방지성 및 먼지 부착 등을 방지하여 콘크리트 표면의 오염을 방지하는 강재 방청용 도료 조성물을 제공하는데 있다. 본 발명은 또한 방청성을 보강할 뿐 아니라 내약품성 내곰팡이성을 증가시킬 수 있는 도료 조성물을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 고로슬래그 10 ~ 40중량%, 평균분자량이 5000 ~ 20000인 술폰계 아크릴수지 15 ~ 40중량%, 불소계 계면활성제 10 ~ 20중량%, 수산화 금속염 1 ~ 20중량% 및 에폭시 수지 0.1 ~ 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 방청용 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 내구성, 방청성이 증가 될 뿐만 아니라, 내약품성, 내곰팡이성, 내오염성이 증가된 효과를 가질 수 있다.
이에 각 구성성분을 보다 상세히 설명하고자 한다. 먼저 본 발명에서 상기 불소계 계면활성제는 하기 화학식 1 내지 7로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
[화학식1]
CnF2n+1CH2CH2SO3 -NH4+
[화학식2]
CnF2n+1CH2CH2SO3H
[화학식3]
(CnF2n+1CH2CH2O)xPO(ONH4+)y(OCH2CH2OH)z
[화학식4]
CnF2n+1CH2CH2O(OCH2CH2OH)xH
[화학식5]
CnF2n+1SO2N(C2H5)(CH2CH2)xH,
[화학식6]
CnF2n+1CH2CH2OCH2(OH)CH2CH2N(CnF2n+1)2,
[화학식7]
CnF2n+1CH2CH2OCH2(OCH2CH2)nCH2CH2N(CnF2n+1)2
[상기 식에서, n은 1 내지 20의 정수이고, x, y 및 z 는 x+y+z = 3을 만족하는 실수이다.]
또한 본 발명은 불소계 계면활성제로서 분자량이 500 ~ 800인 F(CF2CF2)nI를 포함할 수 있다. 상기 불소계 계면활성제는 상기 범위로 혼합되었을 때 도막 표면의 오염을 극복 할 뿐 아니라 내약품성, 내곰팡이성을 효과적으로 증가시킬 수 있 다.
본 발명에서 상기 평균분자량이 5000 ~ 20000인 술폰계 아크릴 수지는 아크릴계 단량체, 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여 술포네이트 화합물 0.5 ~15 중량부, 알킬렌옥사이드 0.1 ~ 10 중량부 및 산성 포스페이트 0.1 ~ 5중량부를 공중합하여 제조된 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴계 단량체로는 바람직하게는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴에이트, 에틸메틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 라우릴 메타크릴레이트로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 좋다.
상기 술포네이트 화합물은 소듐(C2 ~ C10)알릴(C1 ~ C10)알킬술포숙시네이트, 포타슘(C2 ~ C10)알릴(C1 ~ C10)알킬술포숙시네이트 또는 이들의 혼합물인 것이 좋으며, 보다 구체적인 예시로 소듐 메탈릴-메틸-술포숙시네이트, 포타슘 메탈릴-메틸-술포숙시네이트에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알킬렌옥사이드 화합물은 보다 구체적으로 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸셀로솔브 아크릴레이트, 에틸셀로솔브 메타크릴레이트, 부틸셀로솔브 메타크릴레이트 및 부톡시폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 산성 포스페이트는 모노메틸포스페이트, 디메틸포스페이트, 모노에틸포스폐이트, 디에틸포스페이트, 모노프로필포스페이트, 디프로필포스페이트, 모노부 틸포스페이트, 디부틸포스페이트, 모노헥실포스페이트, 디헥실포스페이트, 모노(2-에틸헥실)포스페이트, 디(2-에틸헥실)포스페이트, 모노옥틸포스페이트, 디옥틸포스페이트, 모노데실포스페이트, 디데실포스페이트, 모노트리메실포스페이트, 디트리데실포스페이트, 모노스테아릴포스페이트, 디스테아릴포스페이트, 모노올레일포스페이트, 디올레일포스페이트, 모노페닐포스페이트, 디페닐포스페이트, 노닐페닐포스페이트, 디(노닐페닐)포스페이트, 모노메타크릴옥시에틸포스페이트 및 디메타크릴옥시에틸포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 평균분자량이 5000 ~ 20000인 술폰계 아크릴 수지의 함량은 상기에 기재된 범위 내에서 각 구성성분과 혼합하였을 때 도막 표면에 대전 방지성 및 먼지 부착 등을 방지하는 역할을 효과적으로 하여 도막 표면의 오염을 방지 할 수 있다.
상기 도료 조성물은 우레탄계 수지, 페녹시계 수지 및 스티렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하되, 전체 도료 조성물에 대하여 10 ~ 70중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 포함되었을 때, 본 발명에 따른 강재 방청용 도료 조성물은 피도체면과 분리를 막아 내 진동성을 높일 수 있다.
상기 고로슬래그는 CaO 30 ~ 50중량%, SiO2 30 ~ 50중량%, Al2O3 10 ~ 30중량% , MgO 1 ~ 10중량% 및 Fe2O3 1 ~ 3중량%를 포함할 수 있으며, 상기 고로슬래그 성분을 별도로 혼합하여 전체의 조성물에 첨가할 수 있다. 상기 CaO는 도막 외부로부터 침입하는 산성분을 중화시키고, 피도체와의 강한 밀착성을 증진시킴으로써 내마모 및 내구성, 내식성을 향상시킬 수 있고, 알카리성을 부여하게 된다.
그리고 SiO2는 30-50중량% 포함되어 활성 실리카가 콘크리트 표면의 수산화칼슘과 반응하여 규산칼슘을 생성함으로서, 도료 조직의 치밀성을 향상시켜 결국 콘크리트 및 강재에 대한 부착강도를 향상시키게 된다.그리고 Al2O3는 10-30중량%로 포함되는데, 이는 내열성 및 내구성, 내화학성의 향상과 함께 알카리성을 부여하게 된다.
또한 알카리금속산화물인 MgO가 상대적으로 소량인 1-10중량% 정도로 포함되는데, 염기성 산화물로서 외부침입의 산 성분을 중화시키는 역할을 하게 된다. 그 Fe2O3이 포함되어 알카리성을 부여하게 된다.
상기 수산화 금속염은 산성분 중화에 효과가 있어, 상기 도료 조성물에 혼합하였을 때 철판 등의 강재에 사용 시 방청 효과가 뛰어날 수 있으며, 보다 바람직한 예시로 NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 Mg(OH)2로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지는 크게 제한 받지는 않지만 비스페놀 A계, 비스페놀 F계의 에폭시 수지 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 첨가 할 수 있다. 본 발명에 의한 도료 조성물은 증점제, 침전방지제를 더 추가하여 사용할 수 있으며, 당업자가 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있으므로 그 종류는 크게 제한 하지 않는다.
본 발명은 상기 구성성분을 모두 포함한 조성물은 내구성, 방청성이 증가 될 뿐만 아니라, 내약품성, 내곰팡이성, 내오염성이 증가된 효과를 가질 수 있다.
보다 구체적으로 상기 불소계 계면활성제가 혼합되었을 때 도막 표면의 오염을 극복 할 뿐 아니라 내약품성, 내곰팡이성을 효과적으로 증가시킬 수 있다.그리고, 도막 표면에 대전 방지성 및 먼지 부착 등을 방지하는 역할을 효과적으로 하여 도막 표면의 오염을 방지 할 수 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]술폰계 아크릴수지 제조
메틸 아크릴레이트 100g, 소듐 메탈릴-메틸-술포숙시네이트 5g, 디에틸렌글리콜 3g, 디메틸포스페이트 2g를 반응온도 80℃로 90분간 공중합하여 술폰계 아크릴 수지를 제조하였다.
[제조예 2] 술폰계 아크릴수지 제조
메틸 아크릴레이트 100g, 포타슘 메탈릴-메틸-술포숙시네이트 3g, 디에틸렌글리콜 3g, 디프로필포스페이트 2g를 반응온도 80℃로 90분간 공중합하여 술폰계 아크릴 수지를 제조하였다.
[실시예 1]
CaO 35중량%, SiO2 35중량%, Al2O3 20중량% , MgO 7중량% 및 Fe2O3 3중량%로 이루어진 고로슬래그 30g, 상기 제조예 1에서 제조된 술폰계 아크릴 수지 30g, C2F5CH2CH2SO3 -NH4+ 20g, Ca(OH)2 10g 및 비스페놀 A 10g, 폴리스티렌(금호석유화학; GP 150) 20g를 혼합한 뒤, 상기 혼합 조성물 100g에 20㎖의 메틸에틸케톤(methylethylketone;MEK) : 톨루엔(Toluen) : 이소부탄올(Isobuthanol) = 4 : 15 : 1로 가한 후, 1시간당 2,000rpm의 고속으로 교반 또는 밀링 하여 분산 시킨 후 2시간당 500rpm의 비교적 저속으로 교반하여 본 발명에 의한 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 술폰계 아크릴 수지를 제조예 2에서 제조된 것을 사용한 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 C2F5CH2CH2SO3 -NH4+ 대신에 분자량 596인 F(CF2CF2)nI(듀폰사)를 사용한 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, C2F5CH2CH2SO3 -NH4+ 대신에 C2F5CH2CH2OCH2(OCH2CH2)nCH2CH2N(C2F5)2 를 사용한 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예2와 동일하게 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예1 내지 4의 도료 조성물을 콘크리트 또는 강재에 도포하고 상온에서 2주일간 방치한 후에 하기 <1> 내지 <2>의 시험을 하였고, 하기 표 1 및 2에 나타내었다. 하기 표 1 및 2를 통해 본 발명에 의한 도료 강재 방청용 도료 조성물은 우수한 방청성, 내구성이 있음을 확인할 수 있었다.
<1> 상기 실시예 1의 촉진 내후성 시험, 내산성시험, 내알카리성시험, 염수 분무시험을 시행하였고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.
<2> 상기 실시예2의 부착강도를 3번 반복하여 실시하였고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.
표1
Figure 112009040076594-pat00001
표2
Figure 112009040076594-pat00002

Claims (8)

  1. 고로슬래그 10 ~ 40중량%, 평균분자량이 5000 ~ 20000인 술폰계 아크릴수지 15 ~ 40중량%, 분자량이 500 ~ 800인 F(CF2CF2)nI 10 ~ 20중량%, 수산화 금속염 1 ~ 20중량% 및 에폭시 수지 0.1 ~ 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 평균분자량이 5000 ~ 20000인 술폰계 아크릴 수지는 아크릴계 단량체; 아크릴계 단량체 100중량부에 대하여 소듐(C2 ~ C10)알릴(C1 ~ C10)알킬술포숙시네이트, 포타슘(C2 ~ C10)알릴(C1 ~ C10)알킬술포숙시네이트 또는 이들의 혼합물인 술포네이트 화합물 0.5 ~15 중량부; 알킬렌옥사이드 0.1 ~ 10 중량부; 및 산성 포스페이트 0.1 ~ 5중량부;를 공중합하여 제조된 것을 특징으로 하는 강재 방청용 도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 도료 조성물은 우레탄계 수지, 페녹시계 수지 및 스티렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하되, 전체 도료 조성물에 대하여 10 ~ 70중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 방청용 도료 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 고로슬래그는 CaO 30 ~ 50중량%, SiO2 30 ~ 50중량%, Al2O3 10 ~ 30중량% , MgO 1 ~ 10중량% 및 Fe2O3 1 ~ 3중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 방청용 도료 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 수산화 금속염은 NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 Mg(OH)2로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 강재 방청용 도료 조성물.
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