KR101248610B1 - 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 부식부위를 포함하는 금속 구조물에 부식 방지 공법을 시공할 경우 금속 구조물의 부식부위에 도포하여 녹제거를 함과 동시에, 프라이머 기능까지 하는 녹제거 프라이머를 제공함으로써, 금속구조물 모제에 전혀 손상을 주지 않으면서 부식 부위에만 반응하여 부식 및 그 진화를 제거/차단시키고, 페인트 도포시 부착력을 증대시킴은 물론, 나아가 포함된 천연수지에 의해 정전기 발생을 극소화시켜 각종 오염 물질의 부착 내지 침투를 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

천연수지를 이용한 녹제거 프라이머 및 그 제조 방법{The rust clearance primer using natural resin and the method thereof}

본 발명은 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 부식부위를 포함하는 금속 구조물에 부식 방지 공법을 시공할 경우 금속 구조물의 부식부위에 도포하여 녹제거를 함과 동시에, 프라이머 기능까지 하는 녹제거 프라이머를 제공함으로써, 금속구조물 모제에 전혀 손상을 주지 않으면서 부식 부위에만 반응하여 부식 및 그 진화를 제거/차단시키고, 페인트 도포시 부착력을 증대시킴은 물론, 나아가 포함된 천연수지에 의해 정전기 발생을 극소화시켜 각종 오염 물질의 부착 내지 침투를 방지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 금속구조물은 부식에 따른 내구성의 감소, 기능의 저하 등을 방지하기 위한 효과적인 방법으로 구조물의 표면에 통상적으로 페인트로 도장을 하여 보호하고 있지만 도장의 경우 도막의 균열로 인해 부식이 진행되면 녹슬어 있는 부분을 케링작업을 거쳐 도장을 하여야 하므로 많은 경제적 비용 및 시간이 소요됨에 따라 이의 해결을 위한 방법으로 부식방지를 위한 방청성이 우수한 코팅제로 구조물의 외부 표면을 피복하고 있다.

이와 같은 부식방지용 코팅제에 대한 특허 출원된 내용을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제1990-4889호(1990.04.13 공개)에 코팅 반응물이 네가티브 자유에너지를 갖는 반응물로 구성되고 상기 반응물은 테르마트 코팅과 열전달 또는 촉매화반응에 의해 반응을 개시하고 그리고 생성물은 필터에 보호코팅을 제공하여 필터 또는 용융금속에 열을 제공하거나 또는 화학적 공격에 대해 저항력을 제공하는 용융금속 필터의 테르미르 코팅제가 알려져 있지만, 상기 코팅제는 촉매화 반응 등에 의한 반응개시로 부식방지에 뛰어난 납, 크롬 등의 혼합물에 의해 보호코팅하고 있어 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

그러나, 이와 같이 납, 크롬이 함유된 부식방지용 코팅제 조성물의 사용으로 인한 환경오염에 대한 문제점이 대두되 었고, 이에 유럽연합이 유해물질 사용제한 지침(RoHS)을 통해 2006년 7월부터 시행하면서 납, 카드뮴, 수은, 크롬(Ⅵ), 브롬계 난연제 2종류 등 주요 6가지 중금속의 사용을 금지하고 있다. 또한 전자제품 폐기지침(WEEL)에 따른 전자제품의 폐기물과 화학물질관리법(REACH)을 통해 2007년 6월부터 화학물질관리에 대한 규제를 하고 있어 현재 전 세계적으로 금속 구조물용으로 납, 크롬 등을 사용하지 않는 부식방지 코팅제의 개발에 부심하고 있는 실정이다.

국내에서는 이러한 환경변화에 대한 심각성을 인식하면서도 기술적인 문제점을 극복하지 못하여 그동안 크롬(Ⅵ) 등이 함유되어 있는 코팅 조성물을 사용하여 왔지만 이와 같은 조성물은 환경오염을 야기시키는 관계로 제조 및 사용에 따른 규제가 강화됨에 따라 크롬을 함유하지 않은 부식방지용 조성물이 개발되고 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2001-35294호(2001.05.07 공개)에도 크롬산 등이 함유되지 않으면서 우레탄수지에 폴리올 용액과 폴리 이소시아네이트 용액의 경화제를 혼합하고 여기에 신나, 실리콘류, 아민류 등을 혼합한 속건성 방청 코팅제가 알려 있다. 그러나 상기 속건성 방청 코팅제는 경화온도와 경화속도를 촉진시키기 위해 건조 촉진제로서 아민을 사용하고 있지만 아민을 건조 촉진제로 사용할 경우 심한 악취가 나고 그리고 내충격성이 저하되어 내식성, 부착성 등에 문제점이 있다.

한편, 상기와 같은 종래기술에 개시된 기술은 부식방지를 위한 조성물로서 사용될 뿐, 그 조성물 자체가 프라이머로서의 기능을 할 수 없었다. 따라서, 종래기술에서는 부식방지 조성물을 먼저 도포한 다음, 일정 시간 건고시킨 후, 다시 프라이머를 도포하고, 다시 건조시킨 후 최종적으로 페인트를 칠해야만 하였는 바, 반복되는 시공/건조 공정에 의해 시공에 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명자는 상기와 같은 경화온도와 경화속도를 촉진시키는 아민을 사용하지 않고서도 방청력 및 부착력이 우수하고 각종 구조물의 환경규제, 안전유해성 기준강화 및 재활용 체계의 의무화 등 다양한 규제수단에 능동적으로 대처할 수 있고, 나아가 녹제거 기능과 함께 프라이머 기능까지 겸할 수 있는 녹제거 프라이머를 개발함으로써, 종래의 문제점을 해결하게 된 것이다.

즉, 본 발명자는 천연수지를 이용하였기에 환경 오염의 염려를 불식시키고, 녹제거와 프라이머 기능을 동시에 가지기에 시공이 간편하고, 특히 화산석 분말을 이용하여 항균 특성을 향상시킨 녹제거 프라이머 및 그 제조방법을 개발하기에 이르른 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 금속 구조물의 일부 부위에 부식이 발생된 상태라 할지라도, 종래 수작업으로 이루어졌던 녹 제거 작업 없이 녹제거 프라이머를 도포함으로써 녹제거제의 작용에 의해 부식 부위가 계속 산화됨을 방지시킴은 물론, 외부로부터의 산소 또는 습기 유입을 원천적으로 차단시켜 금속 구조물에 부식이 추가적으로 발생하는 것을 방지하는 것에 있다.

또한, 본 발명은 녹제거 프라이머 조성물 그 자체가 녹제거 기능과 함께 프라이머로서 기능을 하기 때문에, 종래 수작업으로 녹제거 한 다음에 프라이머를 도포했던 일련의 작업 공정을, 본 발명에 따른 녹제거 프라이머를 도포하는 작업으로 대체할 수 있기에, 작업 효율을 증대시키는 것을 그 목적으로 한다.

나아가, 물에 용해된 화산석 분말의 항균 특성에 의해 녹제거 프라이머 자체가 탁월한 항균 특성을 가지게 되고, 그 결과 유해물질의 침투 등을 저감시킴은 물론, 특히 산성물질 등이 침투하여 금속구조물의 부식을 가속화시키는 것을 차단시키는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머를 제조하는 방법에 있어서, 인산 10~15 중량%, 실리카 10~14 중량%, 경수연화제 5~8 중량%, 스테아린산 2~8 중량%, 계면활성제 5~10 중량%, 소포제 2~5 중량%, 메틸알콜 5~8 중량%, 물 35~50 중량%로 이루어진 녹제거제를 제조하는 제1 단계; 아마인유 25~35 중량%, 동유 15~25 중량%, 송진 25~35 중량%, 대두 유 15~25 중량%를 혼합하고, 상기 혼합물을 교반기에 넣고 120~180℃의 온도에서 2~4시간 동안 가열하면서 혼합한 다음, 30~50℃의 온도에서 12~36시간 동안 숙성시켜 천연수지 조성물을 제조하는 제2 단계; 상기 제조된 녹제거제 45~60 중량%, 천연수지 조성물 15~30 중량%, 화산석숙성 물 15~30중량%를 혼합 및 교반하여 녹제거 프라이머를 제조하는 제3 단계를 포함하고, 상기 제3 단계에서 사용하는 화산석숙성 물은 화산 폭발시 지상 1000 내지 5000m까지 상승한 다음 고체화된 화산석을 300 내지 500 메쉬 크기의 분말로 분쇄한 다음, 분쇄한 화산석 분말과 수돗물의 중량비를 1:2로 하여, 화산석 분말을 수돗물에 담근 상태에서 12 내지 36시간 동안 교반과 침전을 반복하여 숙성시켜 화산석 분말이 물속으로 용해되게 한 물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제조 방법에 의하여 제조된 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머를 개시한다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 금속 구조물의 일부 부위에 부식이 발생된 상태라 할지라도, 종래 수작업으로 이루어졌던 녹 제거 작업 없이 녹제거 프라이머를 도포함으로써 녹제거제의 작용에 의해 부식 부위가 계속 산화됨을 방지시킴은 물론, 외부로부터의 산소 또는 습기 유입을 원천적으로 차단시켜 금속 구조물에 부식이 추가적으로 발생하는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 녹제거 프라이머 조성물 그 자체가 녹제거 기능과 함께 프라이머로서 기능을 하기 때문에, 종래 수작업으로 녹제거 한 다음에 프라이머를 먼저 도포했던 일련의 작업 공정을, 본 발명에 따른 녹제거 프라이머를 도포하는 작업으로 대체할 수 있기에, 작업 효율을 증대시킬 수 있다.

세째, 물에 용해된 화산석 분말의 항균 특성에 의해 녹제거 프라이머 자체가 탁월한 항균 특성을 가지게 하고, 그 결과 유해물질의 침투 등을 저감시킴은 물론, 특히 산성물질 등이 침투하여 금속구조물의 부식을 가속화시키는 것을 차단시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3은 화산석에 대하여 대장균, 녹농균, 화농균 각각에 대하여 항균 시험을 행한 사진이미지이다.

이하, 본 발명의 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머를 제조하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.

1. 녹제거제를 제조하는 단계

먼저, 인산 10~15 중량%, 실리카 10~14 중량%, 경수연화제 5~8 중량%, 스테아린산 2~8 중량%, 계면활성제 5~10 중량%, 소포제 2~5 중량%, 메틸알콜 5~8 중량%, 물 35~50 중량%로 이루어진 녹제거제를 제조한다.

인산은 녹는점이 42.35 ℃이고 비중 1.834이며 무색무취이며 점성도가 큰 용액으로서 농도가 높아지면 결정화가 되기 쉽고 조해성이 강해지며 비휘발성이고 금속표면처리제로 사용되는 물질이다. 인산은 10 내지 15 중량% 포함하는 것이 바람직한데, 10중량% 이하이면 휘발 억제 등 그 기능을 다하지 못하고, 15중량% 이상이면 결정화되는 문제점이 있다.

실리카는 천연으로 존재하는 각종 규산염 속의 성분으로서 이산화규산을 의미하는 것으로서, 자외선과 각종 풍화작용에 강한 특성을 가지고, 고온에 견디며 팽창률이 아주 작고 급격한 열변화에 강한 특성을 가진다. 실리카는 10 내지 14 중량% 포함하는 것이 바람직한데, 10 중량% 이하이면 자외선과 각종 풍화작용에 약하고, 14 중량% 이상이면 낮은 팽창률에 의해 작은 충격에도 깨지는 문제점이 있다.

경수연화제는 Na+의 1:1 배합보다 영역이 적은 울트라계 인산염이고 무정형 물질이며 복잡한 고분자 이온과 강한 결합력을 가지고 분산, 침전 방지 작업이 탁월하여 산성 영역에서 pH(수소이온농도, 이온수지) 완충작용이 강한 물질이다. 경수연화제는 5 내지 8 중량% 포함하는 것이 바람직한데, 5 중량% 이하이면 녹제거제 전체 조성물의 결합력을 저해함은 물론, 산성을 가지는 녹제거제의 pH를 완충시키는 특성이 저하되는 문제점이 있다.

스테아린산은 백색의 광택이 있는 고체로서 열을 가하면 액체로 되기까지 융점은 60-70 ℃이고 비등점은 219 ℃이다. 스테아린산은 2 내지 8 중량% 포함하는 것이 바람직한데, 2 중량% 이하이면 광택성이 저하되는 문제점이 있다.

계면활성제는 수용액의 분산, 유화작용이 매우 뛰어나므로 물질간의 결합을 효과적으로 연결시켜 주며 표면 장력을 떨어뜨리는 효과가 있어 미세한 부분의 침투를 용이하게 해주는 물질이다. 계면활성제는 5 내지 10 중량% 포함하는 것이 바람직한데, 5 중량% 이하이면 녹제거제를 이루는 성분간의 결합을 저해시켜 혼합이 잘 안되는 문제점이 있다.

소포제는 유해한 기포를 제거하는데 사용되는 물질로서, 일반적으로 휘발성이 적고 확산력이 큰 특성이 있다. 소포제는 2 내지 5 중량% 포함하는 것이 바람직한데, 2 중량% 이하이면 조성성분 혼합시 발생하는 기포 발생/억제 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

메틸알콜은 메탄올로 일컬어지는 것으로서, 유기합성재료, 용제, 세척제, 연료 등으로 사용되는 물질이다. 본 녹제거제에서는 일종의 용제로 포함된 성분이다.

본 발명의 상기 녹제거제는 특히 악취가 없는 비염산계로서 녹제거에 탁월할 뿐만 아니라, As, Cd, Hg, Pb와 같은 유해중금속을 전혀 포함하고 있지 않기 때문에 환경 오염의 염려까지 불식시킬 수 있다.

2. 천연수지 조성물을 제조하는 단계

본 발명에 따른 녹제거 프라이머는 녹제거 특성과 함께 프라이머 기능을 동시에 가지는 조성물이다. 1 단계에서 제조한 녹제거제에 프라이머 기능을 부가하기 위하여 2 단계와 같이 프라이머 특성이 우수하면서도 천연 수지로 제조되어 환경 오염의 염려가 없는 천연수지 조성물을 제조하게 된다.

이하, 천연수지 조성물의 제조방법을 설명하기로 한다.

천연수지 조성물을 제조하는 방법은 아마인유 25~35 중량%, 동유 15~25 중량%, 송진 25~35 중량%, 대두 유 15~25 중량%를 혼합한 다음, 그 혼합물을 교반기에 넣고 120~180℃의 온도에서 2~4시간 동안 가열하면서 혼합한 다음, 30~50℃의 온도에서 12~36시간 동안 숙성시켜 제조한다.

상기 아마인유는 아마의 씨앗에서 얻어질 수 있는 건성유로서 동남아시아에서 생산된다. 아울러, 상기 아마인유는 올레인산(C18H34O2) 22중량%, 리놀산(C18H32O2) 16중량% 및 리놀렌산(C18H30O2) 52중량%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 아마인유는 25 내지 35 중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 만약 25 중량% 미만이면, 유연성이 부족하고 반응하는 중간에 겔(gel)화될 수 있으며, 반대로 35 중량%를 초과하면 실제 시공후에 도막의 성능이 저하될 수 있다.

상기 동유는 기름오동나무의 열매에서 짠 기름으로서, 점성이 높고 건조가 빠르며 도장막이 강하고 탄력성이 있어 본 발명의 도료조성물에 포함된 것이다. 바람직하게는, 상기 동유는 15 내지 25 중량%를 사용하는데, 만약 15 중량% 미만이면 도장막의 강도 및 탄력성이 저하되어 도장한 도료가 박리되는 문제점이 있고, 25 중량% 초과하면 마찬가지로 시공후 건조가 늦어지는 문제점이 있다.

상기 송진은 소나무과의 나무가 손상을 입었을 때 분비되는 발삼으로서, 시공후의 접착력을 장기간 동안 유지시키기 위하여 첨가되는 성분이다. 바람직하게는, 상기 송진은 25 내지 35 중량%를 사용하는데, 만약 25 중량% 미만이면, 시공후 접착력이 저하되는 문제점이 있고, 반대로 35 중량% 초과하면 점성이 너무 높아 균일한 혼합을 저해하는 문제점이 있다.

상기 대두 유는 콩에서 채취한 반건성유로서, 올레산, 리놀산, 리노신산 등을 주성분으로 하며, 합성수지, 비누, 잉크 등에 사용되고, 특히 대두 유로 제조된 잉크는 프린터의 인쇄과정에서 발생되는 휘발성 유기화합물(VOC)의 발생량을 현저히 저감시키는 기능을 한다. 상기 대두 유는 15 내지 25 중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 만약 15 중량% 미만이면 상기와 같은 VOC 저감 효과가 미미하고, 반대로 25 중량% 초과하면 마찬가지로 건조가 늦어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 구성성분들을 교반기에 넣고 120~180℃의 온도에서 2~4시간 동안 가열하면서 혼합한 다음, 30~50℃의 온도에서 12~36시간 동안 숙성시켜 천연수지 조성물을 제조한다.

3. 녹제거 프라이머를 제조하는 단계

상기 1 단계에서 제조한 녹제거제와, 2 단계에서 제조한 천연수지 조성물, 그리고 물을 혼합 및 교반하여 녹제거 프라이머를 제조하는 단계이다.

바람직하게는, 상기 제조된 녹제거제 45~60 중량%, 천연수지 조성물 15~30 중량%, 화산석숙성 물 15~30중량%를 혼합 및 교반하여 녹제거 프라이머를 제조한다.

특히, 여기서 사용하는 화산석숙성 물은 화산 폭발시 지상 1000 내지 5000m까지 상승한 다음 고체화된 화산석(소위, 볼케닉스)을 300 내지 500 메쉬 크기의 분말로 분쇄한 다음, 분쇄한 화산석 분말과 수돗물의 중량비를 1:2로 하여, 화산석 분말을 수돗물에 담근 상태에서 12 내지 36시간 동안 교반과 침전을 반복하여 숙성시켜 화산석 분말속의 미세분말이 물속으로 용해되게 한 물이다. 이와 같이 화산석 미세 분말이 용해된 물은 화산석의 작용에 의해 물속의 각종 유해성분이 제거되기 때문에, 물속의 유해성분에 기인하여 녹제거 프라이머에 미칠 수 있는 악영향을 미연에 방지할 수 있는 효과를 가진다.

나아가, 화산석은 금속구조물내의 잔류 수분 흡수, 원적외선 방출 효과가 탁월함은 물론, 특히 공기중 유해물질 내지 세균 등을 흡착 살균하여 기능이 탁월하여, 녹제거 프라이머 그 자체가 항균 특성을 가지도록 해 준다.

이와 같은 화산석의 항균 내지 살균 기능을 시험하기 위하여 본 발명자는 대장균, 녹농균, 화농균 각각에 대하여 항균 시험을 행하였다. 시험 방법은 글라스에서 상기 균을 배양한 다음, 화산석을 그 글라스에 넣어서 24시간 후의 균의 양을 측정하여 화산석의 항균 특성을 파악하는 방식이었다. 그 결과, 표 1 및 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

상기 표 1 및 도 1 내지 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 화산석을 대장균, 녹농균, 화농균에 대하여 세균 감소율을 시험한 결과, 대장균의 경우 블랭크[BLANK(즉, 그냥 그 상태로 유지함)]는 24시간 후 균수가 증가하였고, 화산석은 24시간 후의 균수가 감소하여 99.8%의 세균 감소율을 보였다. 녹농균의 경우 블랭크는 24시간 후 균수가 증가하였고, 화산석은 24시간 후의 균수가 감소하여 99.8%의 세균 감소율을 보였다. 화농균의 경우에도 마찬가지로 블랭크는 균수가 증가한 반면, 화산석은 99.8%의 세균 감소율을 보였다.

또한, 화산석은 하기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 원적외선 방출 효과도 탁월하였다.

나아가, 화산석은 하기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 탈취 효과 또한 탁월하였음을 알 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기와 같은 녹제거 프라이머를 100~140℃의 온도에서 1~3시간 가열하면 교반 및 혼합함으로써, 보다 균질한 혼합을 가능하게 할 수 있고, 교반 및 혼합한 다음, 다시 상온에서 4~6시간 냉각시킴으로써, 최종 녹제거 프라이머를 제조할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

1. 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머를 제조하는 방법에 있어서,
   인산 10~15 중량%, 실리카 10~14 중량%, 경수연화제 5~8 중량%, 스테아린산 2~8 중량%, 계면활성제 5~10 중량%, 소포제 2~5 중량%, 메틸알콜 5~8 중량%, 물 35~50 중량%로 이루어진 녹제거제를 제조하는 제1 단계;
   아마인유 25~35 중량%, 동유 15~25 중량%, 송진 25~35 중량%, 대두 유 15~25 중량%를 혼합하고, 상기 혼합물을 교반기에 넣고 120~180℃의 온도에서 2~4시간 동안 가열하면서 혼합한 다음, 30~50℃의 온도에서 12~36시간 동안 숙성시켜 천연수지 조성물을 제조하는 제2 단계;
   상기 제조된 녹제거제 45~60 중량%, 천연수지 조성물 15~30 중량%, 화산석숙성 물 15~30 중량%를 혼합 및 교반하여 녹제거 프라이머를 제조하는 제3 단계를 포함하고,
   상기 제3 단계에서 사용하는 화산석숙성 물은 화산 폭발시 지상 1000 내지 5000m까지 상승한 다음 고체화된 화산석을 300 내지 500 메쉬 크기의 분말로 분쇄한 다음, 분쇄한 화산석 분말과 수돗물의 중량비를 1:2로 하여, 화산석 분말을 수돗물에 담근 상태에서 12 내지 36시간 동안 교반과 침전을 반복하여 숙성시켜 화산석 분말이 물속으로 용해되게 한 물인 것을 특징으로 하는 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 의해 제조된 천연수지를 이용한 녹제거 프라이머.

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