KR101209079B1 - 친환경 수용성 방청도료 조성물 및 이를 이용한 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법 - Google Patents

친환경 수용성 방청도료 조성물 및 이를 이용한 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 수용성 방청도료 조성물 및 이를 이용한 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 철재 구조물에 친환경적으로 내식성, 내화학성, 내구성 등을 부여할 수 있는 수용성 방청도료 조성물을 제공하고, 상기 수용성 방청도료 조성물과 수용성 우레탄계 상도재를 사용하여 이중도막 공법으로 철재 구조물을 도장하는 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법은 중금속 및 휘발성 유기화합물을 함유하지 않고, 희석제로 물이 사용되므로 도장 작업시 중금속 흡입, 유기용재(신나 등)에 의한 중독, 화재 발생 등의 염려가 없어 작업 안정성이 우수하고, 분자량이 다른 수용성 에폭시계 수지를 혼합하여 사용함으로써 도료 저장 안정성과 가사시간 등이 개선되어 작업성이 용이함과 동시에, 수용성 방청도료 조성물로 형성되는 내부 도막에 의하여 철재 구조물에 강력한 부착력과 방청기능이 발휘되며, 수용성 우레탄계 상도재로 형성되는 외부 도막에 의하여 내화학성과 물리적 성능이 뛰어나고, 유지비용도 최소화시킬 수 있다.

Description

친환경 수용성 방청도료 조성물 및 이를 이용한 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법{Environmental?friendly Aqueous Anticorrosion Paint Composition and Environmental?friendly Coating Process of Steel Construction Using the Same}
본 발명은 친환경 수용성 방청도료 조성물 및 이를 이용한 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 철재 구조물에 친환경적으로 내식성, 내화학성, 내구성 등을 부여할 수 있는 수용성 방청도료 조성물을 제공하고, 상기 수용성 방청도료 조성물과 수용성 우레탄계 상도재를 사용하여 이중도막 공법으로 철재 구조물을 도장하는 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법에 관한 것이다.
철을 포함하는 철재 구조물은 대부분 부식환경에 노출되므로, 내구성을 증진시키기 위하여 철재 구조물 표면에 부식방지 처리를 하는 것이 일반화되어 있다. 철재 구조물의 부식이란 녹(rust) 혹은 적청(Fe(OH)3 및 Fe2O3)이 발생됨을 말하는데, 이들의 생성 원인은 공기중의 산소(O2), 수분(H2O) 등이라고 볼 수 있다. 이러한 부식은 오염된 대기, 매연, 해수의 염분, 산성비, 화학물질(산, 알칼리 및 염) 등에 의해서 가속화되는 경향이 있다. 상기와 같은 철재 구조물의 부식을 억제하기 위한 방법으로는, 반응 억제 기능으로 물이 금속에 닿으면 부동태화하는 광명단, 크롬산 아연 등의 방청 안료를 사용하거나, 부식의 원인이 되는 물 또는 공기의 유입을 차단(barrier)하는 기능을 하는 알루미늄 또는 운모상 산화철 등의 편상 방청안료를 사용하거나, 혹은 음극 방식으로 철보다 이온화 경향이 큰 징크 등의 금속안료를 이용하는 희생 양극법(Sacrificial anode) 등이 사용되고 있다.
대한민국 등록특허 제503,561호는 철재 구조물의 부식방지 및 내구성 증진을 위한 도료 조성물 및 이를 이용한 산화 알루미늄 피막 접착 공법으로서, 징크, 크롬, 니켈, 산화알루미늄 등을 이용한 도료를 도포하여 철재 구조물에 금속 피막을 형성하는 공법이 개시되어 있다. 그러나, 도료의 방청 기능을 향상시키기 위하여 크롬, 납 등과 같은 중금속이 함유되는 경우, 호흡기나 피부를 통해 인체에 흡수 될 수 있어 심각한 문제를 야기할 수 있으며, 환경적인 측면에서도 바람직하지 않다. 특히 기존의 철구조물 부식방지 공법에 사용되고 있는 도료는 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함하는 유기용제를 사용하는 유성계 도료로서, 도장 작업시 휘발되는 유기용제에 의한 중독, 화재발생 등의 위험이 상존하여 작업 안전성이 확보되지 않으며, 자연환경에도 나쁜 영향을 끼치는 문제가 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제910,983호에서는 철재 및 강구조물의 친환경 방식 도장공법으로서, 징크 분말, 활성 세라믹 분말 등을 함유하는 수용성 에폭시 징크 방청도료를 도포하여 철재 또는 강구조물에 금속 피막을 형성하는 공법이 개시되어 있다. 그러나, 수용성 에폭시에 함유된 징크 분말은 일반적으로 수분과 접촉하게 되면, 가스가 발생되므로 장기 저장안정성에 불안정한 문제를 야기할 수 있으며, 내산성 등의 내 화학성에도 약하여 장기간 부식환경 노출시 바람직하지 않다.
한편, 대한민국 등록특허 제896,080호에서는 수용성 에폭시 방청도료 조성물로서, 인산아연 분말을 이용한 수용성 방청도료가 개시되어 있다. 그러나, 인산아연 분말은 내산성 등의 내화학성 등에 약하여 장기간 부식환경 노출시 바람직하지 않고, 가사시간도 짧아 하절기 공사시 시공상 문제를 야기할 수 있다 .
이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 예의 노력한 결과, 에폭시 당량이 상이한 두 종류의 수용성 에폭시 수지를 주제부에 함유시키고, 아민가가 상이한 두 종류의 수용성 아민 수지, 산화 알루미늄 및 소듐벤조에이트를 경화제부에 함유시킨 수용성 방청도료 조성물과 수용성 우레탄계 상도재를 사용하여 이중도막 공법으로 철재 구조물을 도장할 경우, 종래 방청도료에 함유된 중금속 및 휘발성 유기화합물 없이 철재 구조물에 강력한 부착력과 방청 기능이 발휘되고, 내화학성과 물리적 성능이 뛰어난 동시에, 가사시간이나 저장 안정성이 개선됨에 따라 작업성이 용이함을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 주된 목적은 중금속 및 휘발성 유기화합물의 함유 없이, 철재 구조물에 강력한 부착력과 방청기능을 발휘할 수 있으며, 내산성, 내알칼리성, 내염수 등의 우수한 내화학성을 부여하는 동시에 조성물의 저장 안정성과 가사시간을 개선시킨 친환경 수용성 방청도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명은 또한, 상기 친환경 수용성 방청도료 조성물로 형성되는 내부 도막에 의하여 철재 구조물에 강력한 부착력 및 방청기능이 발휘되며, 수용성 우레탄계 상도재로 형성되는 외부 도막에 의하여 내화학성, 내충격성, 내마모성, 동결융해 저항성 등의 물리적 성능이 우수하고, 특히 상기 수용성 방청도료 조성물로 형성되는 내부 도막에 강력한 결합을 형성하기 때문에, 내구성이 뛰어나며 유지비용도 최소화할 수 있는 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일 구현예에서, 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지, 에폭시 당량이 450 ~ 500g/eq인 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지, 양성 용매 및 물을 포함하는 주제부; 및 아민가 190 ~ 240mgKOH/g인 변성 지방족 폴리아민 수지, 아민가 620 ~ 650mgKOH/g인 방향족 3급 아민 수지, 양성용매, 물, 산화 알루미늄, 소듐벤조에이트, 체질안료, 착색안료 및 첨가제를 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 방청도료 조성물을 제공한다.
본 발명은 다른 구현예에서, (a) 철재 구조물을 표면처리 하는 단계; (b) 상기 표면처리된 철재 구조물 표면에 상기 수용성 방청도료 조성물을 도포한 다음, 건조 경화시켜 방청도료 층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 방청도료 층상에 수용성 우레탄계 상도재를 도포한 다음, 건조 경화시키는 단계를 포함하는, 철재 구조물의 부식방지 도장공법을 제공한다.
본 발명에 따른 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법은 중금속 및 휘발성 유기화합물을 함유하지 않고, 희석제로 물이 사용되므로 도장 작업시 중금속 흡입, 유기용재(신나 등)에 의한 중독, 화재 발생 등의 염려가 없어 작업 안정성이 우수하고, 분자량이 다른 수용성 에폭시계 수지를 혼합하여 사용함으로써 도료 저장 안정성과 가사시간 등이 개선되어 작업성이 용이한 동시에, 수용성 방청도료 조성물로 형성되는 내부 도막에 의하여 철재 구조물에 강력한 부착력과 방청기능이 발휘되며, 수용성 우레탄계 상도재로 형성되는 외부 도막에 의하여 우수한 내화학성과, 내마모성, 내충격성, 동결융해 저항성 등의 물리적 성능이 뛰어나고, 내부 도막과 외부 도막이 강력한 결합력으로 형성하기 때문에 우수한 내구성을 가지며 유지비용도 최소화되는 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법으로 도장된 철재 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 철재 구조물의 친환경 부식방지 도장공법의 실시 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 일 관점에서, 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지, 에폭시 당량이 450 ~ 500g/eq인 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지, 양성 용매 및 물을 포함하는 주제부; 및 아민가 190 ~ 240mgKOH/g인 변성 지방족 폴리아민 수지, 아민가 620 ~ 650mgKOH/g인 방향족 3급 아민 수지, 양성용매, 물, 산화 알루미늄, 소듐벤조에이트, 체질안료, 착색안료 및 첨가제를 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 방청도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 수용성 방청도료 조성물은 주제부에 에폭시 당량이 상이한 두 종류의 수용성 에폭시 수지를 사용하고, 경화제부에는 아민가가 상이한 두 종류의 아민 수지를 사용함으로써, 방청도료 조성물의 저장 안정성을 높이고 적절한 가사시간으로 조절할 수 있어, 종래 방청도료의 저장 안정성이 나쁘고, 가사시간에 따른 불편한 점을 해결할 수 있으며, 원형의 편상 구조의 산화 알루미늄과 소듐벤조에이트를 사용함으로써 중금속 및 휘발성 유기화합물의 사용 없이 철재 구조물에 강력한 방청기능을 발휘할 수 있는 동시에, 철재 구조물의 화학적, 물리적 특성 등을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 주제부에 포함되는 자기유화형 변성 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq이고, 주제부 총 중량에 대하여, 40 ~ 60중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 만일, 주제부 총 중량에 대하여, 자기유화형 변성 에폭시 수지가 40중량% 미만으로 함유될 경우, 저장 안정성 등이 저하되는 문제점이 발생될 수 있고, 60중량%를 초과하여 함유될 경우에는 건조성 등이 지연되는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 상기 주제부에 포함되는 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 450 ~ 500g/eq이고, 주제부 총 중량에 대하여, 20 ~ 30중량%를 함유하는 것으로, 만일, 주제부 총 중량에 대하여, 20중량% 미만으로 함유될 경우, 건조성 등이 지연되는 문제점이 발생될 수 있고, 30 중량%를 초과하여 함유될 경우에는 저장 안정성 등이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지와 에폭시 당량이 400 ~ 500g/eq인 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지의 혼합 비율은 가사시간과 저장 안정성을 개선하고, 작업성 측면에서 1.5:1 ~ 4:1 중량비이고, 바람직하게는 2:1 중량비일 수 있다. 만일 에폭시 당량이 400 ~ 500g/eq인 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지의 중량비에 대하여, 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지가 1.5 중량비 미만으로 사용될 경우, 저장 안정성 등이 불안정하여 작업성이 저하되는 단점이 있을 수 있고, 4 중량부를 초과하여 사용될 경우에는 가사시간 등이 짧아 작업성이 용이하지 않다는 문제점이 발생될 수 있다.
주제부에서 양성용매는 수용성 에폭시 수지 등을 용해시키고, 점도 상태를 조절시키는 것으로, 바람직하게는 이소프로필 알코올, 셀루솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸 알코올, 에틸알코올 등을 사용할 수 있으며, 주제부 총 중량에 대하여, 5 ~ 10중량%로 포함되는 것이 용해력을 증진시키고, 작업성을 개선하는데 바람직하다.
주제부에서 물은 수용성 에폭시 수지 등을 희석시키는 것으로, 주제부 총 중량에 대하여, 10 ~ 20중량%로 포함되는 것이 희석력을 개선시킬 수 있고, 균일한 도막을 형성하는데 바람직하다.
한편, 주제부의 수용성 에폭시 수지를 경화시키는 경화제를 포함하는 조성, 즉 경화제부에는 수용성 방청도료 조성물에서 경화제부는 아민가 190 ~ 240mgKOH/g인 변성 지방족 폴리아민 수지, 아민가 620 ~ 650mgKOH/g인 방향족 3급 아민 수지, 양성용매, 물, 산화 알루미늄, 소듐벤조에이트, 체질안료, 착색안료 및 첨가제를 포함한다.
상기 경화제부에서 변성 지방족 폴리아민 수지는 경화 반응성과 작업성 측면에서 아민가가 190 ~ 240mgKOH/g인 변성 폴리아민류를 사용할 수 있고, 주제부와 혼합시의 점도, 경화온도, 경화시간 등을 고려할 때, 상기 경화제부 총 중량비 기준으로 10 ~ 20중량%로 경화제부에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 방향족 3급 아민 수지는 주제부의 경화를 촉진하는 역할로, 건조 속도와 경화 반응성 측면에서 아민가가 620 ~ 650mgKOH/g인 방향족 3급 아민 수지를 사용할 수 있고, 주제부와 혼합시의 점도, 경화온도, 경화시간 등을 고려할 때, 상기 경화제부 총 중량비 기준으로 0.5 ~ 5중량%로 경화제부에 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 경화제부에 있어서, 방청 안료로는 산화 알루미늄을 사용하는데, 특히 평균두께가 0.5 ~ 1.5㎛이고, 평균입도가 4.5 ~ 5㎛의 원형의 편상 구조이고, Al2O3가 99.5% 이상인 산화알루미늄을 사용한다. 일반적으로 산화 알루미늄은 융점이 높고, 열과 산, 알칼리에 강하며 강도가 높고 인체에 무해한 특성을 가지고 있어, 본 발명에서와 같이, 산화 알루미늄을 방청 안료로 사용하면, 친환경적으로 도료의 내화학성, 내열성 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 산화 알루미늄은 입자형태가 원형의 편상 구조로 이루어져 부식의 원인이 되는 오염 물질의 침투를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 내열 효과도 함께 확보할 수 있다.
이러한 산화 알루미늄은 경화제부 총 중량비에 대하여 산화 알루미늄은 30 ~ 40%로 포함된다. 만일, 경화제부 총 중량비에 대하여, 30 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 방청 효과가 미비하고, 40중량%를 초과하는 경우에는 도료의 부착력이 저하될 수 있다.
또한, 경화제부의 소듐벤조에이트(sodium benzoate)는 독성이 없고, 방부제 역할을 하는 특성이 있어, 방청도료의 방청제로 사용하면 초기 방청성이 우수한 효과를 얻을 수 있는 것으로, 경화제 총 중량비 기준으로 0.1 ~ 1.5중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 만일 소듐벤조에이트가 경화제 총 중량비에 대하여 0.1중량% 미만으로 포함될 경우, 초기 방청 효과가 저하되어 발청될 수 있으며, 1.5중량%를 초과하여 포함될 경우에는 내수성 등이 저하될 수 있다.
한편, 착색안료는 유색을 발현하는 다양한 안료를 사용할 수 있으나, 방청 목적을 고려할 때, 브라운 계열의 착색 안료인 것이 유리할 수 있고, 더욱이 착색과 방청의 기능을 함께 수행할 수 있으며 무독성이고, 안정성이 우수하며, 내수성, 내약품성 등이 좋은 측면에서 산화철(Fe2O3)를 착색 안료로 사용하는 것이 유리할 수 있다. 상기 착색안료의 함량은 은폐력과 경제적인 측면에서 경화제 총 중량비에 대하여, 5 ~ 10중량%로 포함된다.
체질안료는 도막내의 기공을 충전시키고 경도, 도막 형성 등의 보완 및 광택을 조절하는 역할을 하며, 구체적인 예로는 마그네슘 실리케이트, 바라이트, 마이카, 실리카 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용하여 양호한 도막 외관을 얻을 수 있으며 방청성 등을 향상시킬 수 있다. 상기 체질안료는 작업성 및 도막 형성 측면에서 본 발명의 경화제 총 중량비에 대하여 5 ~ 15중량%로 포함된다.
경화제부에서 양성용매는 수지 등을 용해시키고, 안료 등을 습윤혼합시키는 것으로, 바람직하게는 이소프로필 알코올, 셀루솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸 알코올, 에틸알코올 등을 사용할 수 있으며, 경화제부 총 중량에 대하여, 5 ~ 10중량%로 포함되는 것이 용해력을 증진시키고, 작업성을 개선하는데 바람직하다.
경화제부에서 물은 수지와 안료 등을 혼합 및 희석시키는 것으로, 경화제부 총 중량에 대하여, 10 ~ 30중량%로 포함되는 것이 조성물의 점도 상태조절을 용이하게 하고, 균일한 도막을 형성하는데 바람직하다.
첨가제는 조성물 중에서 안료 등의 고른 분산을 유도한 후 이것과 유기 수지가 혼합되는 것이 분산성이나 도막 형성 측면에서 유리하도록 조절하여 첨가될 수 있으며, 당업계에서 분산제, 소포제, 증점제, 침강방지제, 흐름방지제 등 통상적으로 사용되는 성분을 의미하고, 철재 구조물의 용도나 도장 방법에 따라 상기 성분들 중 1종 이상을 선택하여 용이하게 사용하는 것이 가능하다. 상기 첨가제는 조성물의 점도 상태조절 및 도막 형성 측면에서 경화제 총 중량비에 대하여, 0.5 ~ 5중량%로 포함하나, 상기 첨가제의 종류에 따라 그 사용량은 각각 다르기 때문에 본 실시예의 첨가제 각각의 사용량은 본 발명을 제한하는 요소가 아니다.
상기 분산제는 안료 표면에 흡착하여 전기 반발력이나 입체 장애 효과로 안료와 안료 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 안료들이 재응집되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 그 일 예로는 실록산계, 실리콘계 등의 분산제를 들 수 있고, 도료 조성물의 분산성을 극대화하는 측면에서 투입량을 조절하여 유리하게 사용할 수 있다.
상기 소포제는 도막 내의 기포 발생 등 도막 결합을 방지하기 위한 것으로, 기포가 도막 내에 잔존할 경우 소지와의 부착불량 또는 물리적 물성의 저하를 가져올 수 있다. 소포제의 일 예로는 소포력을 극대화하는 측면에서 실록산계, 실리콘계 등의 소포제를 사용할 수 있다.
또한, 도막 형성시 평활성, 즉 도막 형성을 돕는 측면에서 증점제를 포함할 수 있는데, 본 발명에 따른 도료 조성물이 수용성 에폭시 도료인 점을 고려하여 수용성 증점제인 것이 유리하고, 증점제의 일 예로는 변성 규산염 점토계, 수용성 아크릴계 등의 증점제일 수 있다.
본 발명의 수용성 방청도료 조성물에 있어서, 전술된 주제부와 경화제부의 혼합비율은 중량비로 1 : 2 ~ 1 : 6이 바람직하다. 주제부와 경화제부의 혼합비율이 상기 범위를 만족하는 경우, 철재 구조물과 강한 결합을 형성한 도막을 철재 구조물에 형성시킬 수 있고, 우수한 방청 기능을 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 방청도료 조성물은 수용성 에폭시 수지의 강력한 부착력과 산화 알루미늄에 의한 부식의 원인 되는 오염물질의 침투방지 역할이 상호 시너지 작용을 발휘하여 철재 구조물에 뛰어난 부착력과 우수한 방식기능을 부여할 수 있는 중방식 도막을 형성한다.
본 발명은 다른 관점에서, (a) 철재 구조물을 표면처리 하는 단계; (b) 상기 표면처리된 철재 구조물 표면에 상기 수용성 방청도료 조성물을 도포한 다음, 건조 경화시켜 방청도료 층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 방청도료 층상에 수용성 우레탄계 상도재를 도포한 다음, 건조 경화시키는 단계를 포함하는, 철재 구조물의 부식방지 도장공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철재 구조물의 부식방지 도장공법은 도 1에 나타난 바와 같이, 표면처리된 철재 구조물(steel)에 수용성 방청도료 조성물로 도장하여 방청도료 층(SSG-310)을 형성하고, 상기 방청도료 층(SSG-310) 상에 강력한 접착력을 갖는 수용성 우레탄계 상도재를 도장하여 상도재 층(SSG-330)을 형성하는 방식도장 공법으로, 상기 수용성 방청도료 조성물로 형성되는 방청도료 층(SSG-310)에 의하여 철재 구조물에 강력한 부착력과 방청기능, 우수한 내산성, 내알칼리성 등의 내화학성이 발휘되며, 수용성 우레탄계 상도재로 형성되는 상도재 층(SSG-330)에 의하여 우수한 내수성, 내후성, 내마모성, 동결 융해 저항성 등의 물리적 성능이 발휘되어 전체적인 도막으로서 내구성이 우수하고 유지보수 비용도 최소화시킬 수 있다.
철재 구조물(steel)에 방청도료 층을 형성하는 수용성 방청도료 조성물은 전술된 바와 같으며, 상도재 층을 형성하는 수용성 우레탄계 상도재 역시, 2 액형으로 주제부와 경화제부로 구성되고, 상기 주제부는 수용성 폴리우레탄 수지, 착색안료, 체질안료, 물 및 첨가제를 포함하고, 상기 경화제부는 폴리이소시아 네이트 수지 및 양성용매를 포함한다.
상기 수용성 우레탄계 상도재 주제부에 포함되는 바인더 수지로는 수용성 폴리우레탄 수지가 사용된다. 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 수용성 지방족 우레탄계 수지로, 내후성과 도막 외관이 우수하기 때문에 고기능성 측면에서, 고형분이 33 ~ 35중량%이고, 점도가 25℃에서 100 ~ 300cps이며, 비중이 1.11 ~ 1.17인 수용성 폴리우레탄 수지를 사용할 수 있다.
상기 수용성 폴리우레탄 수지는 상도재 층(외부 도막)에 요구되는 내수성, 내산성, 내알칼리성, 내자외선성 등의 내화학성과 내마모성 등을 고려할 때, 수용성 우레탄계 상도재 주제부 총 중량비 기준으로 수용성 폴리우레탄 수지 50 ~ 70중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수용성 우레탄계 상도재의 주제부에 있어서, 착색안료로는 이산화티탄을 사용한다. 상기 이산화티탄은 백색 착색안료로서의 기능을 고려할 때, 수용성 우레탄계 상도재의 주제부 총 중량에 대하여 10 ~ 25중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이산화티탄이 10중량% 미만으로 포함되는 경우 백색 착색효과가 저하되며, 25중량%를 초과하는 경우에는 도막의 유연성이 약화될 수 있으며, 도료의 저장 안정성 등도 저하될 수 있다.
상기 수용성 우레탄계 상도재의 주제부에 있어서, 체질안료는 도막내의 기공을 충전시키고 경도, 도막 형성 등의 보완 및 광택을 조절하는 역할을 하며, 구체적인 예로는 마그네슘 실리케이트, 바라이트, 마이카, 실리카 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용하여 양호한 도막 외관을 얻을 수 있으며 방청성 등을 향상시킬 수 있다. 상기 체질안료는 작업성 및 도막 형성 측면에서 본 발명의 수용성 우레탄계 상도재 주제부총 중량비에 대하여 5 ~ 15중량%로 포함된다.
상기 수용성 우레탄계 상도재의 주제부에 있어서, 물은 수지와 안료 등을 혼합 및 희석시키는 것으로, 주제부 총 중량에 대하여, 5 ~ 15중량%로 포함되는 것이 희석력을 개선시킬 수 있고, 균일한 도막을 형성하는데 바람직하다.
또한, 상기 수용성 우레탄계 상도재의 주제부에 있어서, 첨가제는 카르본산 암모늄계 등의 분산제, 실리콘계 등의 소포제, 규산염 점토계 등의 증점제, 침강방지제, 흐름방지제, 평활제 등의 통상적으로 사용되는 성분을 의미하며, 상기 성분들중 1 종 이상을 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 상기 첨가제는 상기 수용성 우레탄계 상도재의 주제부 총 중량비 기준으로 조성물의 점도 상태조절 및 도막형성 측면에서 0.5 ~ 5중량%를 포함될 수 있다.
한편, 수용성 우레탄계 상도재 경화제부에 있어서, 경화제로는 폴리이소시아네이트 수지가 사용되며, 수용성 우레탄계 상도재의 경화제부 총 중량비를 기준으로 40 ~ 60중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 만일, 수용성 우레탄계 상도재의 경화제부 총 중량비에 대하여, 40중량% 미만으로 포함되는 경우, 경화 반응이 지연되는 문제점이 발생될 수 있고, 60중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 도막 물성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 수용성 우레탄계 상도재 경화제부에 있어서, 양성용매로는 셀루솔브 아세테이트, 부틸아세테이트 등을 사용할 수 있으며, 용해력과 상용성 측면에서 우레탄계 상도재 경화제부 총 중량에 대하여, 40 ~ 60중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수용성 우레탄계 상도재에서 주제부와 경화제부의 혼합비율은 중량비율로 5:1 ~ 9:1인 것이 바람직하다. 혼합 중량비가 상기 범위를 만족하는 경우, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 내염수성, 내자외선성 등의 내화학성과 내마모성 등의 물리적 성능이 충분히 발휘될 수 있다.
상기 수용성 우레탄계 상도재는 전술된 수용성 방청도료 조성물로 도장된 방청도료 층과 유기적으로 결합을 형성하는 특징을 갖는다, 즉, 양 도막 상이에 강력한 층간 부착력을 형성하므로 상기 수용성 우레탄계 상도재로 형성된 도막(상도재 층)은 중방식 방청도막을 보호하는 기능이 우수하다. 또한 상기 수용성 우레탄계 상도재 도막(상도재 층)은 내화학성과 물리적 성능이 우수하여 외부환경의 부식인자(산성비, 염분, 매연 등)를 차단시켜 철재 구조물의 부식을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 철재 구조물의 친환경 방식도장 공법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
(a) 표면처리 단계
본 발명에 따른 철재 구조물의 표면처리는 철재 구조물의 표면을 샌드(sand), 그리트(grit), 쇼트 볼(shot ball) 등으로 블라스팅(blasting) 하는 것을 의미한다.
상기 블라스팅 방법은 일정한 크기의 입자를 가속해서 분사하여 외압으로 녹이나, 밀스케일(mill scale)(흑피) 등을 제거하는 방법이다. 구체적으로 표면처리 등급은 SIS Sa 2½ (또는 SSPC-SP10, Near white metal blast cleaning) 이상이 되도록 철재 구조물 표면을 처리하는 것이 바람직하고, 또한 표면조도는 평균 50㎛ 내외가 되는 것이 바람직하다.
전술된 바와 같이, 표면처리를 통해서 철재 구조물 표면에 생성되거나 부착되어 있는 유분, 수분, 녹, 밀스케일(흑피), 구도막, 먼지 등의 모든 이물질을 깨끗이 제거한 다음, 곧바로 하도 공정인 수용성 방청도료 조성물을 도포하는 것이 바람직하다.
(b) 수용성 방청도료 조성물(SSG-310)의 도장
본 발명의 수용성 방청도료 조성물을 표면처리된 철재 구조물 표면에 도포작업을 실시하는데, 수용성 방청도료 조성물의 주제부를 전동 믹서기를 사용하여 교반한 후에 교반된 주제부에 경화제부를 지정된 배합비로 넣어주면서 전동 믹서기 등의 기계적인 방법으로 충분히 혼합한 다음, 철재 구조물의 구석진 부분이나 모서리 부분을 먼저 붓으로 도포하고, 넓은 면은 롤러, 에어 스프레이, 에어리스 스프레이 등을 사용하여 빠진 곳 없게 균일한 두께로 도포한다. 이때, 혼합된 재료는 가사시간이 지나면 모든 물성이 변하기 때문에 20±5℃에서 가사시간 이내에 전부 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명에 따른 수용성 방청도료 조성물은 에폭시 당량이 상이한 두 종류의 수용성 에폭시 수지를 사용함으로써 종래 짧은 가사시간을 개선시켜 작업성을 용이하게 할 수 있다. 본 발명에 따른 수용성 방청도료 조성물의 도막 형성은 도포 작업 후, 20±5℃에서 약 8시간 이상 경화 건조시키는 것이 바람직하다. 전술된 바와 같이, 형성된 수용성 방청도료 조성물의 도막은 1회 도장으로 50 ~ 75㎛의 건조 도막 두께를 가지도록 도장하며, 균일한 추천 도막 두께를 확보하는 측면에서 2회 내지 4회 반복하여 재도장하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2회 도장일 수 있다. 이때, 재도장 간격은 20±5℃에서 약 8시간 이상일 수 있다.
(c) 수용성 우레탄계 상도재(SSG-330)의 도장
상기 수용성 방청도료 조성물로 형성된 도막(방청도료 층) 표면에 수용성 우레탄계 상도재를 도포하여 상도재 층을 형성하는데, 먼저 수용성 우레탄계 상도재의 주제부를 전동 믹서기를 사용하여 교반해 준 후, 경화제부를 지정된 배합비로 교반된 주제에 넣어주면서 전동 믹서기 등의 기계적인 방법으로 균일하게 교반하여 준다. 이렇게 혼합된 수용성 우레탄계 상도재를 상기 수용성 방청도료 조성물로 형성된 도막(방청도료 층) 표면에 롤러, 에어 스프레이, 에어리스 스프레이, 붓 등의 기구를 사용하여 균일한 두께로 도포 작업을 하되, 구석진 곳이나 모서리 부분을 먼저 붓으로 도포해준 다음에 넓은 면을 균일한 두께로 도포해 준다. 이때 혼합된 수용성 우레탄계 상도재는 20±5℃에서 가사시간 이내에 전부 사용하여야 한다. 가사시간이 경과한 재료는 모든 물성이 변하기 때문이다. 전술된 바와 같이, 수용성 우레탄계 상도재로 형성된 도막은 1회 건조 도막 두께가 35 ~ 50㎛가 되도록 도장하며, 균일한 추천 도막 두께를 확보하는 측면에서 2회 내지 4회 반복하여 재도장하는 것이 바람직하다. 이때, 재도장 간격은 20±5℃에서 약 8시간 이상일 수 있다.
본 발명의 철재 구조물의 친환경 방식 도장 공법에 있어서, 상기 수용성 방청도료 조성물과 수용성 우레탄계 상도재의 모든 도장 공정 작업이 완료된 후에는 20±5℃에서 7일 동안 경화 건조시킨 다음, 본 발명의 성능과 기능의 모든 물성이 충분히 발휘된다.
이하, 본 발명을 실시예에 상세히 설명하면, 다음과 같은 바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7: 수용성 방청도료 조성물 제조>
[수용성 방청도료 조성물의 주제부 제조]
본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예의 1 내지 7의 수용성 방청도료 조성물의 세부적인 성분 및 함량은 다음 표 1과 같이 제조하였다. 먼저 주제부를 제조하기 위하여, 미리 준비된 용기에 자기 유화형 변성 에폭시 수지를 표 1의 함량으로 투입하고, 저속교반(500rpm) 하면서 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지를 투입한 다음, 이어서 물과 이소프로필알코올을 투입하여 균일한 액상으로 주제부를 제조하였다.
[수용성 방청도료 조성물의 경화제부 제조]
경화제부를 제조하기 위하여, 미리 준비된 용기에 물과 자기유화형 변성 지방족 폴리아민수지를 배합하여 저속교반 하면서 방향족 3급 아민수지, 변성 실록산계 분산제, 폴리 실록산계 소포제 및 부틸 셀로솔브를 순서대로 투입하여 균일하게 혼합하였다. 이와 별도의 용기에 물을 저속교반 하면서 변성 규산염 점토계 증점제를 소량씩 투입하고, 약 10 분간 중속교반(1,000rpm)하여 균일한 점성 액상을 제조한 다음, 여기에 앞서 혼합된 혼합물(자기유화형 변성 지방족 폴리아민수지, 방향족 3급 아민수지 등이 함유)에 투입하여 균일하게 혼합한 다음, 물, 산화철, 산화 알루미늄 및 마그네슘 실리케이트(magnesium silicate)를 순서대로 투입하여 약 30분간 고속분산(2,000rpm)한 후, 저속교반하면서 소듐벤조에이트와 폴리시록산계 소포제를 투입하여 약 10분간 교반하여 균일한 액상으로 경화제부를 제조하였다.
[수용성 방청도료 조성물 제조]
상기에서 얻어진 주제부 조성과 경화제부 조성을 1:4 중량비로 혼합하고 저속교반의 방법으로 혼합 분산시켜 실시예와 비교예의 조성물을 제조하였다.
항목 성분 함량(중량%)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
주제부 자기유화형 변성 에폭시 수지 에폭시 당량 210g/eq 50 50 50 45 55 50 50 75 - 50
수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지 에폭시 당량 470g/eq 25 25 25 30 20 25 25 - 75 25
물 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17
양성용매 이소프로필 알코올 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
경화제부

 변성 지방족 폴리아민 수지 아민가 220mgKOH/g 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1 15.1
방향족 3급 아민 수지 아민가 640mgKOH/g 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
방청 안료 산화 알루미늄
(두께: 1㎛, 입경: 5㎛, Al2O3 99.5%)
KC(주)		 35 30 40 35 35 25 45 35 35 -
착색 안료 산화철 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
체질 안료 마그네슘 실리케이트 8 13 3 8 8 18 - 8 8 8
양성용매 부틸셀로솔브 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9
희석제 물 23.6 23.6 23.6 23.6 23.6 23.6 23.6 23.6 23.6 23.6
방청제 소듐벤조에이트 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
첨가제

 변성 실록산계 분산제(BYK-190) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
폴리실록산계 소포제(BYK-028) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
변성 규산염 점토계 증점제(Bentone LT) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
방청 안료 인산아연(평균입자 10㎛)한창산업(주) - - - - - - - - - 35
< 실험예 1: 수용성 방청도료 조성물의 물성평가 측정>
상기 실시 예 1 내지 3 및 비교 예 1 내지 7에 따라 얻어진 도료 조성물에 대하여 비중, 점도, 25℃에서의 지촉 건조시간 및 고화 건조시간, 가사시간, 방청성, 부착성, H2O 희석안정성, 스프레이 작업성 등을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 구체적인 측정방법은 다음과 같다.
(1) 비중 측정: KSM 5000의 시험방법 2131에 따라 수행하였다.
(2) 점도 측정: KSM 5000의 시험방법 2122에 따라 수행하였다.
(3) 25℃에서의 지촉 건조시간(set- to-touch time) 측정: KSM 5000의 시험방법 2511에 따라 수행하였다.
(4) 25℃에서의 고화 건조시간 측정: KSM 5000의 시험방법 2511에 따라 수행하였다.
(5) 25℃에서의 가사시간 측정: 주제와 경화제의 혼합비율에 따라 혼합한 시료 약 250㎖를 용량 300㎖의 안지름 75㎜인 유리병에 넣고 규정한 가사시간에 내용물을 조사하였다. 유리봉으로 섞어 안료의 침강이 없는지, 있을 경우 쉽게 균일한 상태로 분산할 수 있는지, 혼합한 직후에 비해서 심한 점도의 상승과 겔화가 없는지 등을 조사하였다.
(6) 방청성 측정: 염수분무시험 KS D 9502에 따라 수행하였다. 다만 시편은 2매를 만들고 염수를 분무하는 시간은 120시간으로 하였다. 그 결과, 시편 2매 중 2매 모두에서 주름, 부풀음, 갈라짐 및 발청이 없는 경우 '○'로 평가하였고, 시편 2매 중 1매에서 이상이 발생한 경우에는 '△'로 평가하였으며, 전부 이상이 있는 경우에는 '×'로 평가하였다.
(7) 접착력 측정: ASTM D 3359 (Adhesion By Tape test) Method B-Cross cut Tape Test 방법에 의거 평가하여 도막 박리가 전혀 없는 경우는 5등급으로 하여 4등급, 3등급, 2등급, 1등급 및 65% 이상이 박리 상태인 경우를 '○' 등급으로 평가하였다.
(8) H2O 희석안정성 측정: 얻어진 도료 조성을 희석제인 물과 5:1 부피비로 희석하여 KSM 5000의 시험방법 2311에 따라 희석안정성을 평가하였는바, 희석하였을 때 침전, 응결, 분리 현상이 없어야 하나 약간의 안료 침강은 허용하여, 아주 우수한 경우를 '◎', 우수한 경우를 '○', 보통의 경우를 '△', 나쁜 경우를 '×'로 평가하였다.
(9) 스프레이 작업성 측정: KSM 5000의 시험방법 2412에 따라 평가하였는바, 도료 조성물을 이용하여 도장된 철판을 거의 수직으로 놓고 흐름(running), 흐림(fogging) 등을 조사하고, 건조 후 더스팅(dusting), 반점, 색얼룩, 기포, 주름, 핀홀(pin-hole), 크래터링(분화구 모양), 백화(blushing) 등을 조사하여 아주 우수한 경우를 '◎', 우수한 경우를 '○', 보통의 경우를 '△', 나쁜 경우를 '×'로 평가하였다.
(10) 내화학성(내산성) 측정: 시료를 연강판(150mm × 70mm × 1mm)의 양면에 건조 도막 두께가 125㎛이 되도록 24시간 간격으로 2회 도장하여 24시간 방치한 후, 시편의 가장자리를 앞서 도장된 부분과 5mm 정도로 겹치도록 도장하여 6일 동안 방치하여 경화시켰다. 이와 같이 경화된 시편 가장자리 부분을 녹인 파라핀(녹는점 60℃)에 담가 시편의 가장자리 부분 3mm가 겹치도록 1차 파라핀층을 형성시킨 후에 다시 녹인 파라핀에 담가 가장자리 부분 5mm가 겹치도록 2차 파라핀층을 형성시킨 다음, 1시간 방치하였다. 상기 1차 및 2차 파라핀층이 형성된 시편을 황산 용액(0.5%)에 24시간 동안 담근 다음, 이를 꺼내어 도막면을 관찰하였다. 시편 2매 중 2매 모두에서 갈라짐, 벗겨짐, 부풀음 및 발청이 없는 경우, '○'로 평가하였고, 시편 2매 중 1매에서 이상이 발생한 경우에는 '△'로 평가하였으며, 전부 이상이 있는 경우에는 '×'로 평가하였다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
비중(kg/l) 1.36±0.05 1.31±0.05 1.40±0.05 1.36±0.05 1.36±0.05 1.26±0.05 1.45±0.05 1.35±0.05 1.34±0.05 1.25±0.05
점도(kμ/25℃) 80±3 82±3 77±3 65±3 80±3 85±3 75±3 90±3 60±3 65±3
지촉건조시간(min) 30 30 30 25 35 32 35 50 20 32
고화건조시간(hrs) 6 6 6 5 7 6 6 9 4 5.5
가사시간(hrs) 3.5 3 3 2 2 3 3 1.5 4 2
방청성(염수분무 120 hrs) ○ ○ ○ ○ △ △ △ × △ △
접착력(등급) 5 5 5 4 4 4 4 3 3 4
H2O 희석 안정성 ◎ ○ ○ × △ △ × × △ △
스프레이작업성 ◎ ○ ○ △ △ △ △ △ × △
내화학성(내산성) ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ △ ○ ×
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 조성물이 비교예 1 내지 7의 조성물보다 가사시간과 물에 대한 희석안정성이 우수하고, 또한, 스프레이 작업성, 잡착력, 방청성, 내화학성 등이 우수함을 알 수 있는 바, 본 발명에 따른 수용성 방청도료 조성물은 중금속 및 휘발성 유기화합물을 함유하지 않으면서, 철재 구조물에 강력한 부착력과 방청기능을 발휘할 수 있고, 내산성, 내알칼리성, 내염수 등의 내화학성이 우수할 뿐만 아니라, 저장 안정성과 가사시간이 개선됨을 확인할 수 있었다.
< 실시예 4: 수용성 우레탄계 상도재 제조>
[수용성 우레탄계 상도재의 주제부 제조]
수용성 우레탄계 상도재의 주제부를 제조하기 위하여, 먼저 미리 준비된 용기에 수용성 폴리우레탄 수지를 투입하고, 저속교반(500rpm) 하면서 물, 카르본산 암모늄계 분산제 및 변성 실리콘계 소포제를 순서대로 투입하여 혼합한다. 이와는 다른 별도의 용기에 물을 투입한 후, 저속교반하면서 변성 규산염 점토계 증점제를 소량씩 투입하고, 약 10분간 중속교반(1,000rpm)하여 균일한 점성 액상을 제조한 다음, 앞서 혼합시킨 수용성 폴리우레탄 수지, 물, 카르본산 암모늄계 분산제 및 변성 실리콘계 소포제가 혼합된 혼합물에 투입하여 균일하게 혼합시켰다. 여기에 이산화티탄, 마그네슘 실리케이트를 순서대로 투입하여 약 30분간 고속분산(2,000rpm)하여 충분히 분산시킨 다음, 저속교반하면서 수용성 폴리우레탄 수지, 변성 실리콘계 소포제 및 물을 투입하여 10분간 교반하여 균일한 액상의 주제부를 제조하였다. 각 성분 및 함량은 하기 표 3과 같다.
[수용성 우레탄계 상도재의 경화제부 제조]
한편, 경화제부를 제조하기 위하여, 미리 준비된 용기에 폴리 이소시아네이트수지를 투입하고 저속교반하면서 셀로솔브 아세테이트를 투입하여 혼합하면서 균일한 액상으로 경화제부를 제조하였다. 각 성분 및 함량은 하기 표 3과 같다.
[수용성 우레탄계 상도재 제조]
상기에서 얻어진 주제부 조성과 경화제부 조성을 7:1 중량비로 혼합하고 저속교반의 방법으로 혼합 분산시켜 수용성 우레탄 상도재를 제조하였다.
항목 성분 함량(중량%)
주제부
 수용성 폴리우레탄 수지 합동 포리마(UE-2861) 고형분34±1중량%, 점도 200cps, pH 8, 비중 1.15 25.6
희석제 물 2.0
카르본산 암모늄계 분산제 SN-Dispersant 5029(산노프코) 0.2
변성 실리콘계 소포제 SN-Defoamer 399(산노프코) 0.1
물 5.5
변성규산염 점토계 증점제 Bentone LT 0.2
착색안료 이산화티탄(백색) 20
체질안료 마그네슘 실리케이트 10
수용성 폴리우레탄 수지 합동 포리마(UE-2861) 고형분34±1중량%, 점도 200cps, pH 8, 비중 1.15 36.1
변성 실리콘계 소포제 SN-Defoamer 399(산노프코) 0.1
희석제 물 0.2
소계 100
경화제부 폴리 이소시아네이트 수지 HDI(Hexa methylene diisocyanate) 51
셀로솔브 아세테이트 49
소계 100
< 실시예 5: 수용성 방청도료 조성물과 수용성 우레탄계 상도재의 이중도막 형성>
가로 75㎜, 세로 150㎜ 및 두께 1.0㎜의 철판을 와이어 브러쉬(wire brush)로 처리하여 SIS Sa 2½(준 나금속) 이상으로 표면처리 하였다. 상기 표면 처리된 철판에, 상기 실시예 1에서 제조된 수용성 방청도료 조성물을 에어 스프레이를 사용하여 건조 도막 두께가 60㎛가 되도록 스프레이 도장하였다. 상기 수용성 방청도료 조성물에 의해 형성된 도막을 완전히 건조 경화시킨 다음, 그 건조 도막 상부에 표 3의 조성과 함량으로 제조된 수용성 우레탄계 상도재(실시예 4)를 에어 스프레이를 사용하여 건조 도막 두께가 40㎛가 되도록 스프레이 도장하고, 실온에서 7일간 건조 경화시켜 철판의 도장을 완료하였다.
< 실험예 2: 이중도막의 물성 측정>
실시예 5에서 제조된 이중도막에 대한 부착강도, 동결 융해 반복시험, 염수 분무시험, 촉진 내후성 시험, 내습성, 내산성, 내알칼리성, 내휘발유성 등을 평가하여 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
시험 항목 측정 방법 측정 결과
부착강도(N/mm2) KSF 4715 5.6
동결 융해 반복시험
(-20±2℃×20시간, 80±2℃×20시간, 3회 반복)		 KSM 6030, 6종 이상 없음
염수분무시험(120 시간) KSM 6030, 6종 이상 없음
촉진 내후성 시험(ws형, 200 시간) KSM 5000 이상 없음
내습성(50±1℃, 상대습도 95%이상, 120시간) KSM 6030, 6종 이상 없음
내산성(5% H2SO4, 24시간) KSM 6030, 6종 이상 없음
내알칼리성(5% NaOH, 24시간) KSM 6030, 6종 이상 없음
내휘발유성(시험용 3호, 24시간) KSM 6030, 6종 이상 없음
표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 5의 이중도막의 물성을 측정한 결과, 실시예 5의 이중도막은 내산성, 내화학성, 내마모성, 내충격성, 동결융해 저항성 등의 물리 화학적인 성능에 이상이 없는 것으로 나타났다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
steel : 철재 구조물 SSG-310: 방청도료 층
SSG-330: 상도재 층

Claims (7)

  1. 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지, 에폭시 당량이 450 ~ 500g/eq인 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지, 양성 용매 및 물을 포함하는 주제부; 및 아민가 190 ~ 240mgKOH/g인 변성 지방족 폴리아민 수지, 아민가 620 ~ 650mgKOH/g인 방향족 3급 아민 수지, 양성용매, 물, 산화 알루미늄, 소듐벤조에이트, 체질안료, 착색안료 및 첨가제를 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 방청도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주제부는 에폭시 당량이 200 ~ 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지 40 ~ 60중량%, 에폭시 당량이 450 ~ 500g/eq인 수용성 비스페놀 A형 에폭시 수지 20 ~ 30중량%, 양성 용매 5 ~ 10중량% 및 물 10 ~ 20중량%를 포함하고, 상기 경화제부는 아민가 190 ~ 240mgKOH/g인 변성 지방족 폴리아민 수지 10 ~ 20중량%, 아민가 620 ~ 650mgKOH/g인 방향족 3급 아민 수지 0.5 ~ 5 중량%, 양성용매 5 ~ 10중량%, 물 10 ~ 30중량%, 산화 알루미늄 30 ~ 40중량%, 소듐벤조에이트 0.1 ~ 1.5중량%, 체질안료 5 ~ 15중량%, 착색안료 5 ~ 10중량% 및 첨가제 0.5 ~ 5중량%를 포함하며, 상기 주제부와 경화제부는 1:2 ~ 1:6의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 수용성 방청도료 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화 알루미늄은 평균두께가 0.5 ~ 1.5㎛이고, 평균입도가 4.5 ~ 5㎛의 원형의 편상 구조인 것을 특징으로 하는 수용성 방청도료 조성물.
  4. (a) 철재 구조물을 블라스팅으로 표면처리 하는 단계;
    (b) 상기 표면처리된 철재 구조물 표면에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 수용성 방청도료 조성물을 도포한 다음, 건조 경화시켜 방청도료 층을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 방청도료 층상에 수용성 우레탄계 상도재를 도포한 다음, 건조 경화시키는 단계를 포함하는, 철재 구조물의 부식방지 도장공법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수용성 우레탄계 상도재는 주제부와 경화제부로 구성되고, 상기 주제부는 수용성 폴리우레탄 수지 50 ~ 70중량%, 착색안료 10 ~ 25중량%, 체질안료 5 ~ 15중량%, 물 5 ~ 15중량% 및 첨가제 0.5 ~ 5중량%를 포함하며, 상기 경화제부는 폴리이소시아네이트 수지 40 ~ 60중량% 및 양성용매 40 ~ 60중량%를 포함하고, 상기 주제부와 경화제부는 5:1 ~ 9:1의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 철재 구조물의 부식방지 도장공법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 25℃에서 점도가 100 ~ 300cps인 것을 특징으로 하는 철재 구조물의 부식방지 도장공법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 (b) 단계 및 (c) 단계는 각각 2회 내지 4회 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 철재 구조물의 부식방지 도장공법.
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