KR101448818B1

KR101448818B1 - 코팅층 및 코팅방법

Info

Publication number: KR101448818B1
Application number: KR1020140012822A
Authority: KR
Inventors: 서성재; 이운; 변익수; 장정훈
Original assignee: 한국남부발전(주); (주)혁성
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2014-10-08

Abstract

본 발명은 코팅층 및 코팅방법에 관한 것으로, 모재 표면에 Zn-Al-Zr을 포함하는 합금선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하고 상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액을 실링 후 코팅하여 제2 코팅층을 형성함으로써, 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고 각종 원가가 절감되며 제품 경량화로 인해 현지시공조건을 개선시키고 또한 장기간 방식성능의 유지가 가능하며 무보수(Repair-Free) 타입으로 친환경적이고 특히 Offshore Wind Tower 등 해양 구조물의 수명을 크게 연장시키는 효과가 있다.

Description

코팅층 및 코팅방법{COATING LAYER AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 코팅층 및 코팅방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 방식성이 우수하여 해양 강구조물의 수명을 크게 연장시킬 수 있는 무보수(Repair-Free)타입의 융복합 Duplex 코팅층 및 코팅방법에 관한 것이다.

최근 미래성장동력으로 해양산업 분야가 주목받고 있다. 해양산업을 뒷받침할 구조물에 대한 수요가 다양한 분야에서 창출되고 있으며 특히 고유가 영향으로 에너지 부분에서 대규모 해상풍력발전단지 조성 및 해상시추 구조물 제조 등 그 수요가 날로 급증하고 있다.

육상 공간의 부족과 환경친화적 해양 개발에 대한 요청으로 해양발전시설, 신항만, 해양도시, 해양공항 및 해양 폐기물 처리시설 등 초대형 해양 구조물에 대한 수요도 함께 증대되고 있으며, 이들 미래형 해양 구조물들은 30~40년에서 더 나아가 100여 년에 이르는 장기 사용을 목표로 개발되고 있다.

그러나, 해양 구조물들은 주 구성요소로 철(Fe)을 사용하고 있는 바, 이러한 철은 가장 널리 사용되는 강재라는 특성이 있는 반면에 부식이라는 숙명적 단점을 지니고 있기에 이로부터 안전하게 보호되어 초장기간 기능을 유지하기 위한 기술 개발이 절실하다.

한편, 코팅 방식이란 피방식체를 여러 수단을 통하여 부식 환경으로부터 차단하는 방법이다. 해양코팅 방식은 대표적으로 유기 도료(Organic Painting)를 주원료로 하는 중방식 도장공법과 금속용사(Thermal Spray)를 들 수 있다.

그러나, 중방식 도장공법은 해수 부식환경에서 보호수명이 통상 10~15년 정도로 짧고 보호기능이 상실된 이후의 사용수명기간 동안 구조의 강성 유지를 위해 막대한 보수비용이 들며 부식소모량 때문에 제작, 운송 및 설치비용이 과중하였다.

반면, 금속용사 공법은 중방식 도장과 비교하여 방식성, 내구성 및 유지관리 비용을 대폭 절감하는 측면에서 신규성과 우위성이 입증된 우수한 공법으로, 금속용사 자체만으로도 중방식 도장에 비해 약 2∼3배의 방식 성능을 가진다.

근래에는 금속용사 피막의 방식 성능을 더욱 높이기 위해 용사피막의 개구 기공에 에폭시 수지 등 유기계 실링 처리제나 무기계 실링 처리제로 처리하여 금속용사 피막의 희생금속의 용출을 억제하고 더욱 장기 방식이 가능하게 한다.

그 예로 KR10-0489247에서 실링제로 인산이 함유된 부틸 알콜수지를 사용하거나, JP2003-171778에서 수성 산성 액상조성물로 보호피막 형성 후 규소화합물이나 콜로이달 실리카를 기반으로 하는 무기 세라믹 도료를 도포하여 사용하였다.

또한, 금속용사와 유기계 도장을 조합시킨 방식 사양은 유럽 등에서 해안의 교량, 석유시추선 및 Offshore Wind Tower 등 해양 강구조물 방식공법으로 널리 적용되고 있으며, 방식용사 금속으로는 Zn, Al, Zn-Al 및 Zn-Al-Zr 합금 등이 있다.

그러나, 전술한 유기계 실링제는 2액형 반응열의 소성수축으로 크랙 및 핀홀이 발생하여 환경차단 효과를 위해 다층 구조의 과도한 보호코팅을 하게되고, Al계 용사코팅에서는 과도한 보호코팅이 내구성을 저해하는 요소로 밝혀져 가급적 실링 위주의 봉공처리로 마무리하는 어려움이 있다.

또한, 무기계 세라믹 코팅 역시 건조크렉, 건조핀홀과 사용과정에서의 수축 팽창으로 세라믹 특유의 미세 그물크렉이 발생하는 단점이 있다. 특히 풍력발전타워와 같은 경우 블레이드의 회전으로 인한 진동크랙 발생 때문에 코팅층의 파괴가 촉진되어 코팅의 효과가 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 철 부식에 따른 해양 구조물의 막대한 유지보수 비용을 절감하고 날로 증대되고 있는 차세대 미래형 해양 구조물 분야의 시장 선점을 위해 초장기 수명을 가지는 새로운 방식코팅 기술 개발이 절실한 실정인 바, KR2013-004733, KR2005-0065939 및 JP2007-332620 등이 그러한 일 예이다.

그러나, 아직까지 전술한 바와 같이 기존의 유기계 및 무기계 코팅 도료의 단점인 건조수축으로 인한 크렉, 핀홀 발생 및 내구성 저하의 문제를 해결함과 동시에 해양 구조물의 장기간 방식 성능 향상을 도모하여 그 사용수명을 크게 연장하는 개시를 찾아볼 수 없다.

이에 본 발명자는 이러한 문제점을 개선하기 위해 예의 노력을 계속하던 중, 모재 표면에 Zn-Al-Zr을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하고 상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액을 실링 후 코팅하여 제2 코팅층을 형성함으로써, 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고 각종 원가가 절감되며 제품 경량화로 인해 현지시공조건을 개선시키고 또한 장기간 방식성능의 유지가 가능하며 친환경적이고 특히 Offshore Wind Tower 등 해양 강구조물의 수명을 크게 연장시키는 효과를 지닌, 무보수(Repair-Free) 코팅층 및 코팅방법에 관한 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은, Zn-Al-Zr을 포함하는 합금용사 코팅에 유·무기 하이브리드 코팅액을 실링 후 코팅하는 융복합 Duplex 코팅층을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 공정이 단순하고 각종 원가가 절감되며 제품 경량화로 인해 현지 시공조건을 개선시킨 코팅층을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 장기간 방식성능의 유지가 가능하며 친환경적인 무보수(Repair-Free) 코팅방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, Offshore Wind Tower 등 해양 강구조물의 수명을 크게 연장시키는 코팅방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은, 모재 표면에 형성되는 제1 코팅층; 및 상기 제1 코팅층 표면에 형성되는 제2 코팅층;을 포함하고, 상기 제1 코팅층은 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)의 용사코팅층이며, 상기 제2 코팅층은 유·무기 하이브리드 코팅층인 코팅층에 관한 것이다.

구체예에서, 상기 제1 코팅층은 아연 2 내지 20 중량%, 알루미늄 78 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 제1 코팅층은 층두께가 70 내지 350㎛이고, 제2 코팅층은 100 내지 250g/㎡로 실링 후 층두께가 5 내지 100㎛일 수 있다.

구체예에서, 상기 제2 코팅층은 무기계 바인더; 오르가노알콕시실란; 수용성 유기용제; 충전제; 안료 및 촉매로부터 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 관점은, 모재에 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액을 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.

구체예에서, 상기 제2 코팅층은 유·무기 하이브리드 코팅액을 100 내지 250g/㎡로 실링하고 층두께 5 내지 100㎛로 코팅하여 형성할 수 있다.

구체예에서, 상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 무기계 바인더; 오르가노알콕시실란; 수용성 유기용제; 충전제; 안료 및 촉매를 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 무기계 바인더는 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 불소계 올레핀 수지, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 코팅층 및 코팅방법은, 모재 표면에 Zn-Al-Zr을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하고 상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액을 실링 후 코팅하여 제2 코팅층을 형성함으로써, 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고 각종 원가가 절감되며 제품 경량화로 인해 현지시공조건을 개선시키고 또한 장기간 방식성능의 유지가 가능하며 무보수(Repair-Free) 타입으로 친환경적이고 특히 Offshore Wind Tower 등 해양 강구조물의 수명을 크게 연장시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 코팅층을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 코팅층을 형성하는, 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 코팅층을 형성하는, 코팅방법을 나타내는 모식도이다.
도 4는 다양한 코팅재를 이용하여 염수분무시험 후 각 코팅층의 피막상태를 나타내는 그림이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

코팅층

본 발명의 하나의 관점인 코팅층은, 모재 표면에 형성되는 제1 코팅층; 및 상기 제1 코팅층 표면에 형성되는 제2 코팅층;을 포함하고, 상기 제1 코팅층은 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)의 용사코팅층이며, 상기 제2 코팅층은 유·무기 하이브리드 코팅층이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 의한 코팅층(100)은, 모재(10) 표면에 형성되는 제1 코팅층(A) 및 상기 제1 코팅층(A) 표면에 형성되는 제2 코팅층(B)으로 구성된다.

상기 ‘용사코팅’은 표면 가공기술로 특히 금속이나 세라믹 등의 재료를 가열하여 녹이거나 혹은 연하게 하여 이를 미립자 상태로 만들어 공작물의 표면에 충돌시켜서 부서진 입자를 응고 및 퇴적시킴으로써 피막을 형성하는 가공법이다.

상기 ‘용사(Thermal spray)’는 파라미터 및 분무 조건이 결정되면 Arc분무법, 플라즈마 분무법, LPPS법, LPPS 박막법, HVOF법, 저온가스 분무법(cold gas spraying method), 화염 분무법(flame spraying method), 와이어(wire) 분무법, 파우더 분무법 등에 의해 용사될 수 있으나, 그 방법이 이에 제한되지 않는다.

상기 ‘유·무기 하이브리드 코팅’은 무기물과 유기물의 복합체로 구성되는 하이브리드(Hybrid) 코팅을 의미하는 것으로 그 제조방법에는 3가지가 있다. 첫째, 블렌딩(Blending) 방법으로, 이는 단순히 무기물과 유기고분자를 혼합하는 것이고 유무기 복합체의 특성을 어느 정도까지는 발현시키는 것이 가능하나, 유-무기 복합체가 가지는 고내열성, 고강도, 고경도, 고내마모성, 고내화학성, 고내약품성, 고내수성, 무기물과의 강한 부착성등의 특성을 온전히 발현하기 어렵고 유-무기 복합체 입자의 균일 분포가 어려워 부분적으로 쏠림현상이 일어나 유기물 및 무기물의 특성이 각 부분별로 뚜렷이 부각되어 균일한 코팅을 얻기 어렵다. 둘째, 유기고분자-무기고분자의 합성법으로, 이는 이미 합성된 유기고분자와 무기고분자를 결합시켜 유-무기 복합체를 구성시키는 것이고 블렌딩 방법에 비해서 더 안정적으로 발현되나, 부분적으로 유기물의 특성이 부분적으로는 무기물의 특성이 나타나 온전한 하이브리드 코팅제의 특성을 보이기 어렵다. 셋째, 유기고분자-무기입자 합성법으로, 이는 형성된 유기고분자의 사슬에 분자단위의 무기입자를 무차별적으로 결합시켜 유기고분자의 성질이 바뀌게 되는 궁극의 유-무기 하이브리드 코팅 방법인 바, 본 발명에서는 상기 셋째 방법에 의하여 코팅층을 형성하게 된다. 또한, 상기 제2 코팅층을 형성하는 ‘코팅’은, 후술되는 바와 같이, 제1 코팅층에 형성된 용사 피막 내부에 많은 기공이 존재하므로 이러한 기공을 밀봉하여 제거하고 보다 더 방식성능을 개선하기 위해 먼저 실링처리를 수행한 후에 행해질 수 있다.

상기 제1 코팅층(A)은, 아연 2 내지 20 중량%, 바람직하게는 7 내지 17 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 대기상에서 희생 금속으로서 성능을 발휘하기 용이하고, 해수환경에서 전위차에 의한 마이크로 셀 형성을 지연시켜서 부식속도를 늦추는 장점이 있다. 또한 아연은 pH 7.8~12 전후에서 Zn(OH)₂의 방식피막을 형성하여 내식성을 유지할 수 있다. 다만, 해수가 오염되어 pH가 7.8 이하로 저하되는 경우 부식이 발생하며, 특히 해수의 pH는 대략 8 전후이나 전위가 -0.9V 이하이면 다시 부식이 발생하는 조건이 되므로 해양 환경하에서는 방식성 유지가 쉽지 않은 문제가 있다.

상기 제1 코팅층(A)은, 알루미늄 78 내지 97 중량%, 바람직하게는 82 내지 91 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 부착력 저하를 방지할 수 있고 대기 중 희생양극의 특성을 기대할 수 있다. 또한 알루미늄은 넓은 pH 범위에서 방식성을 유지하는데 높은 전위에서는 Al₂O₃₃H₂O 형성에 의해 방식이 달성되며 비교적 낮은 전위에서는 Al₂O₃을 형성하여 방식이 이루어진다. 해수 환경에서 알루미늄의 전위는 모두 방식성을 유지하는 전위를 나타내므로 널리 사용된다.

상기 제1 코팅층(A)은, 지르코늄 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 3 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 내식성 및 부착력 향상을 기대할 수 있고 선재 제작이 용이하며 용사효율의 저하를 방지하면서 선재 제조단가를 감소시키는 장점이 있다. 지르코늄은 아연과 알루미늄에 비하여 훨씬 넓은 pH 범위에서 ZrO₂₂H₂O를 형성하여 방식시키는 기능을 갖고 있으며 그 적용 전위도 넓게 분포되어 있어 내식성을 유지하기 용이한 특성이 있다.

상기 제1 코팅층(A)은 상기 모재(10) 표면에 형성된 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)의 용사코팅층으로, 층두께가 70 내지 350㎛, 바람직하게는 100 내지 200㎛일 수 있다. 상기 층두께 범위에서 내식성이 우수하고 희생양극 특성에 의한 방식성이 우수하며 코팅피막의 형성이 적절하여 작업성 효율이 증대되고 부착력이 보다 향상되는 장점이 있다.

상기 ‘실링’은 상기한 금속용사 공정을 마친 후 용사된 모재(10)면 상의 피막 상태를 확인하여 불량의 여부를 확인한 다음 수행하는 것으로, 이는 상온금속용사 공정(S30)에서 행한 용사가 그 피막 내부에 많은 기공이 존재하므로 이러한 기공을 밀봉하여 제거하고 보다 더 방식성능을 개선하기 위함이며, 이를통해 종래 사용된 유기 도료의 화학물질에 의한 환경에 미치는 영향을 개선하여 작업자의 안전한 작업을 가능하게하고 기존의 실링 공정에 비하여 금속용사 피막의 방식성능을 상승시키는 효과를 낼 수 있다.

상기 제2 코팅층(B)은 상기 제1 코팅층(A) 표면에 유·무기 하이브리드 코팅액으로 실링 후 코팅하여 형성한 2층 구조의 코팅층으로, 보다 구체적으로, 후술되는 바와 같이, 유·무기 하이브리드 코팅액으로 제조한, 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)로 먼저 실링처리한 다음, 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)로 코팅하여 형성한다. 상기 제2 코팅층(B)은 상기 용사코팅된 제1 코팅층(A)의 미세기공을 유·무기 하이브리드 코팅액으로 먼저 실링하기 때문에 실링의 특성상 두께를 측정할 수 없고 사용량으로 범위를 정할 수 있는 바, 제1 코팅층(A)의 두께인 70 내지 350㎛를 기준으로 100 내지 250g/㎡로 실링하는 것이, 바람직하게는 120 내지 230g/㎡로 실링하는 것이 좋고, 이 경우 제2 코팅층의 층두께는 5 내지 100㎛, 바람직하게는 20 내지 85㎛ 일 수 있다. 상기 실링 및 층두께 범위에서 용사피막의 활성을 억제시키고 동시에 제1 코팅층(A) 피막의 공극을 메워 소모면적을 적게하며 희생금속의 용출을 억제하여 장기방식에 기여할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 제2 코팅층(B)은 비점착성, 방오성, 내후성 및 내오염성을 부여하기 위해 코팅액 조성물 전체 100 중량%에 대해 불소계 올레핀 수지 0.5 내지 60 중량%, 플루오르알콕시실란(FAS) 0.1 내지 20 중량%, 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS) 0.5 내지 30 중량%, 메틸하이드로젠실리콘 오일 (Methylhydrogensilicone oil) 0.1 내지 20 중량%, 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연분말 및 질화붕소(BN) 0.5 내지 20 중량% 등을 더 포함할 수 있다. 상기 함량범위에서 본 발명에 의한 제2 코팅층(B)이 탁월한 방오성 내후성, 내스크래치성, 내오염성 등을 지니고 장기 방식성능이 20 내지 30%까지 향상될 수 있는 장점이 있다.

구체예에서, 상기 제2 코팅층은 연필경도에 의해 측정한 경도가 8 내지 9H 일 수 있다.

상기 제2 코팅층(B)은 금속용사 피막의 미세기공에 대한 실링 처리시 코팅액과 용사피막과의 부착력이 매우 우수하여 용사피막의 기공을 단단히 고정해 주는 결합효과가 있고 건조 후 매우 높게 경도가 형성되는 특성이 있다. 상기 경도는 연필경도로, 그 경도 값이 8 내지 9H, 바람직하게는 8.2 내지 8.8H 일 수 있다. 상기 경도 범위에서 미세 크랙이 발생하더라도 용출된 희생금속이 크랙의 틈을 메워 더 이상 부식이 진행되는 것을 방지하지 때문에 반 영구적 장기 방식효과를 발현되는 특징이 있다.

구체예에서, 상기 모재는 해양 강구조물일 수 있다.

구체예에서, 상기 ‘모재(10)’는 방식 용사코팅이 적용될 수 있는 표면을 지닌 강구조물인 강재로서, 철강, 금속, 재료, 콘크리트 등 다양한 소재 산업 전반에 걸친 가공물(workpiece)을 포함한다. 예를들면 상기 모재(10)는 스틸, 알루미늄 또는 그 밖의 적합한 금속이나 합금 등이 될 수 있다. 구체예에서 상기 모재(10)는 해양 강구조물을 포함한다.

상기 ‘해양 강구조물’은 해수면을 경계로 해서 해양대기, 비말대, 해수침지, 해양 토양에 이르기까지 해양의 여러 환경에 연속적으로 접하는 구조물이면 특히 한정되지 않고, 예를들면, 철근콘크리트제, 철골철근콘크리트제, 강제 등의 교량 기초부, 호안, 방파제, 해저 유전 플랫폼 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로 잭 업 리그, 세미서브 리그, 자켓, 컴플라이언트 타워, TLP, 부체식 석유생산,저장,적출시설, 풍력발전기, 파력발전기 등을 의미하며, 또한 직간접적으로 연계된 복합구조물인, non-subsea structure/Flare tower, Top-side, 접안하는 관계의 해양 구조물들, Drill Rig, 유전에서 오일 및 가스 채취용 Production Casing, Risers, Flowline, Production line, mooring line, hawser line, Lowering line, ROV용 Tethering Cable line, 친환경 연료절감용 돗/세일의 구조 지지대 및 연결 케이블, 광섬유센서가 인입된 tentioner, 풍력발전기의 블래이드 및 타워, jacket, foundation과 인입하는 tensioner, 교량/사장교용 케이블, 해상, 해중 또는 해저구조물의 지지대/받침대 등의 구조물과 이러한 구조물용의 concrete tensioner 등을 포괄한다. 바람직하게는, 해상풍력타워(Offshore wind tower)일 수 있다.

코팅방법

본 발명의 다른 하나의 관점인 코팅방법은, 모재에 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액을 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 상기 본 발명에 의한 코팅층(100)은, 모재(10)의 표면(20)에 Zn-Al-Zr 을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 금속용사 합금 피막(30)을 포함하는 제1 코팅층(A)을 형성하고, 그 다음 상기 제1 코팅층(A)의 미세 기공을 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)로 실링한 후, 다시 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)로 코팅하여 제2 코팅층(B)을 형성함으로써 최종적으로 완성된다.

보다 구체적으로, 상기 본 발명에 의한 코팅층(100)은, 강구조물용 모재(10)를 반입하여 정제하는 단계(S10); 상기 정제된 모재(10)의 표면(20)처리 단계(S20); 상기 표면처리된 모재(10)를 용융코팅하여 Zn-Al-Zr 합금 피막(30)을 포함하는 제1 코팅층(A) 형성단계(S30); 상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)를 실링하는 단계(S40); 상기 실링 후 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)를 코팅하여 제2 코팅층(B)을 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 모재 반입단계(S10)는 강구조물용 모재(10)의 표면(20)에 있는 이물질의 제거를 위해 소지상태를 확인하는 단계이고, 상기 표면처리 단계(S20)는 모재(10)의 표면(20)에 불규칙한 요철(凹凸)을 형성하고 용사피막의 밀착성과 결합력을 향상시키기 위한 것으로 SSPC-SP10의 표면처리규격으로 Blast하는 단계이다.

상기 제1 코팅층(A) 형성단계(S30)는 상기 표면처리 후 적정성 확인검사를 하고 진행하는데 알루미늄 합금선재를 용사재료로 사용하여 아크용사건(Gun)을 통하여 용융코팅하고, 이때 모재(10)의 표면(20)에 용사를 행하여 알루미늄(Zn-Al-Zr)합금 피막(30)을 형성할 수 있다.

상기 실링처리 단계(S40)는 제1 코팅층(A) 상에 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)를 실링하는 단계로, 상기한 금속용사 공정을 마친 후 용사된 모재(10)면 상의 피막 상태를 확인하여 불량의 여부를 확인한 다음 수행한다. 이는 상온금속용사 공정(S30)에서 행한 용사가 그 피막 내부에 많은 기공이 존재하므로 이러한 기공을 밀봉하여 제거하고 보다 더 방식성능을 개선하기 위함이다. 상기 실링처리 단계(S40)에 의할때 종래 사용된 유기 도료의 화학물질에 의한 환경에 미치는 영향을 개선하여 작업자의 안전한 작업을 가능하게 할 뿐 아니라 기존의 실링처리 공정에 비하여 금속용사 피막의 방식성능을 상승시키는 효과를 낼 수 있다.

상기 코팅처리 단계(S50)는 상기 실링처리 후 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)로 코팅하여 제2 코팅층(B)을 형성하는 단계로, 표면코팅 공정을 수행함으로써 기존의 유기계 중방식 처리 방법보다 훨씬 뛰어난 무결점 방식 성능을 발현하게 된다.

상기 본 발명의 일 구체예에 의한 유·무기 하이브리드 코팅액은 상기 실링처리 단계(S40)및 코팅처리 단계(S50)을 모두 실현할 수 있는 장점이 있다. 상기 유·무기 하이브리드 코팅액으로 제조한, 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)로 실링처리를, 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)로 코팅처리를 각 수행할 수 있다. 이때 그 성분 조성은 서로 동일하거나 일부 상이할 수 있는 바, 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)는 부착성과 내후성을 높인 조성으로, 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)는 비점착성이나 내마모성 등을 부여한 조성으로 각각 적용할 수 있다. 상기 제2 코팅층(B)은 상기 용사코팅된 제1 코팅층(A)의 미세기공을 유·무기 하이브리드 코팅액으로 먼저 실링하기 때문에 실링의 특성상 두께를 측정할 수 없고 사용량으로 범위를 정할 수 있는 바, 제1 코팅층(A)의 두께인 70 내지 350㎛를 기준으로 100 내지 250g/㎡로 실링하는 것이, 바람직하게는 120 내지 230g/㎡로 실링하는 것이 좋고, 이 경우 제2 코팅층의 층두께는 5 내지 100㎛, 바람직하게는 20 내지 85㎛일 수 있다. 상기 실링 및 층두께 범위에서 용사피막의 활성을 억제시키고 동시에 제1 코팅층(A) 피막의 공극을 메워 소모면적을 적게하며 희생금속의 용출을 억제하여 장기방식에 기여할 수 있다.

구체예에서, 상기 무기계 바인더는 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아 등을 1종 이상 포함할 수 있다.

상기 무기계 바인더는 상기 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준 5 내지 70 중량%, 바람직하게는 10 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 접착력 감소를 방지하고 응집이나 핀 홀 등으로 막이 불균일해지는 것을 감소시킬 수 있다. 상기 무기계 바인더들은 코팅층의 경도, 부착력 및 내마모성 등을 부여하는 목적으로 적용되며, 입자크기가 5 내지 150nm, 바람직하게는 10 내지 50nm인 것이 좋다.

구체예에서, 상기 오르가노알콕시실란은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다 :

[화학식 1]

Rm-Si(OR')n

(상기에서, R은 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 탄화수소기, R'은 탄소수 1~5의 알킬기 또는 아실기이고, m은 1~2, n은 2~3인 자연수이며, m+n은 4임)

상기 화학식 1에서 R은 치환 또는 비치환된 탄화수소기이며, 여기서 치환기는 아민기, 에폭시기 및 할로겐기 등을 포함한다. 예를들면, R은 알킬기, 알케닐기, 에폭시기 함유 유기기 및 아민 함유 유기기 등을 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 오르가노알콕시실란은 메틸트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 및 페닐트리메톡시실란 등을 1종 이상 포함할 수 있다.

상기 오르가노알콕시실란(organoalkoxysilane)은 상기 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 함량 범위에서 경도 감소를 방지하고, 균열이나 박리가 발생하는 것을 줄일 수 있다.

구체예에서, 상기 충전제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 탈크(talc) 및 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 등을 1종 이상 포함할 수 있다.

상기 충전제는 무기 충전제로 공지의 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 탈크(talc), 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 등 일 수 있고, 이들 중에서 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 무기안료나 금속 분말 등을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때 금속 분말은 귀금속 분말이나 통상적으로 알루미늄, 니켈, 아연 등 일 수 있고, 평균 입경이 1 내지 100㎛인 것을 사용할 수 있다. 충전제의 평균 입경은 5 내지 45㎛인 것이 좋다. 상기 충전제는 친환경 유·무기 하이브리드 코팅의 구현을 위해 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준, 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%일 수 있다.

구체예에서, 상기 안료는 산화티타늄, 산화철, 산화아연, 산화코발트, 산화크롬 및 펄 안료 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 안료는 무기 안료로 안료의 평균 입경은 5 내지 45㎛인 것이 좋다. 상기 안료는 친환경 유ㆍ무기 하이브리드 코팅의 구현을 위해 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준, 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량%일 수 있다.

구체예에서, 상기 촉매는 인산, 염산, 질산, 황산, 개미산 및 초산 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 촉매는 유기산 혹은 무기산으로, 코팅층 형성시 콜로이달 실리카와 오르가노알콕시실란의 축합반응을 일으켜 진행을 촉진시키는 효과가 있다.

상기 유기용제는 수용성 유기용제로, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 부틸셀로솔브 등을 1종 이상 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 유기용제는 조성물의 상용성과 분산 안전성을 위해 상기 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%일 수 있다.

구체예에서, 상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 비점착성, 방오성, 내후성 및 내오염성을 부여하기 위해 불소계 올레핀 수지, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN) 등에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기에서 불소계 올레핀 수지는 바람직하게는 듀폰사의 테프론(Teflon)일 수 있다.

상기 첨가제는 코팅액 전체 100 중량% 기준 불소수지의 불소계 올레핀 수지 0.5 내지 60 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량% 사용할 수 있다. 상기 함량 범위에서 비점착과 내 오염성 효과가 크고, 부착성과 경도가 떨어져서 원하는 물성을 얻을 수 없는 것을 방지할 수 있다.

상기 플루오르알콕시실란 및 폴리디메틸실록산(PDMS)는 조성물 중의 오르가노알콕시실란과 더불어 실리카졸과 졸, 겔 축합반응을 하며 코팅층을 견고하게 하는 역할을 한다. 이때 상기 플루오르알콕시실란은 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게 0.5 내지 15중량% 일 수 있고, 상기 폴리디메틸실록산(PDMS)는 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준 0.5 내지 30중량%, 바람직하게는 1 내지 25중량%가 사용된다. 상기 함량 범위에서 본 발명에 의해 실리카졸과 졸, 겔 축합반응을 하며 코팅층을 견고하게 하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 메틸하이드로겐실리콘 오일은 점도(cSt, 25℃)가 20 내지 2000 범위이고, 수소기(-H) 함량이 0.5 내지 5% 범위인 것이 적당하며, 제2 코팅층(B) 조성물 전체 100 중량% 기준 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 15중량% 일 수 있다. 상기 함량 범위에서 코팅층의 비점착 효과가 증대되고 코팅층의 물성 결함 발생을 방지할 수 있다.

실리콘 수지로 바람직한 예는 분자량 5,000 내지 100,000이고, 0.05 내지 2%의 실라놀기(Si-OH)를 가진 메틸실리콘 수지이다. 상기 실리콘 분말의 예는 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane)이고, 질화붕소는 육방정 질화붕소가 바람직하다.

상기 함량 범위에서, 용사 피막의 활성을 억제하며 피막의 공극을 메워서 소모 면적을 적게하고 희생 금속의 용출을 억제해서 장기 방식에 기여할 수 있으며 상기 Zn-Al-Zr 합금 피막에 잔존하는 기공을 제거함으로써 내구성을 향상시킬 수 있다. 즉 본 발명의 유·무기 하이브리드 코팅액은 물과 같은 매우 낮은 점성으로 인해 뛰어난 침투성과 탄력성으로 피막의 기공을 원활하게 메움으로써 소모면적을 적게 할 뿐 아니라 용사피막과 부착력이 매우 우수하여 미세 기공 안에서 마치 뿌리가 내린 것처럼 용사피막의 기공을 단단히 고정해 주는 결합 효과를 내고 건조 후 연필경도 8 내지 9H 정도로 경도가 매우 높아서 미세한 크랙이 생기더라도 용출된 희생금속이 크랙의 틈을 메워 더 이상 부식이 진행되지 않기 때문에 반 영구적인 장기 방식 효과를 발현할 수 있으며 실링처리와 표면 코팅시 금속용사 처리면의 장기 방식성능이 20 내지 30%까지 향상될 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의할 경우 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고 각종 원가가 절감되며 제품 경량화로 인해 현지시공조건을 개선시키고 또한 장기간 방식성능의 유지가 가능하며 무보수(Repair-Free) 타입으로 친환경적이고 특히 Offshore Wind Tower 등 해양 구조물의 수명을 크게 연장시키는 효과가 있음을 알 수 있다 (도 4 참조).

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예

실시예 1

제1 코팅층의 형성을 위해, 하기 표 1의 함량비를 지닌 Zn-Al-Zr 합금선재를 SSPC-SP10의 규격으로 표면처리한 모재를 대상으로 상온금속용사기(KMS-300)를 이용하여 전기적인 Arc로 Zn-Al-Zr 합금선재를 융용시키면서 동시에 고압공기로 스프레이하는 방법에 의하여 용사코팅하였고, 그 결과 150㎛ 층두께의 금속용사 피막을 지닌 제1 코팅층을 형성하였다.

그 다음 제2 코팅층의 형성을 위해, 금속용사 피막의 처리 및 코팅용 유·무기 하이브리드 코팅액인 실링제와 코팅제를 각 제조하였다. 먼저, 금속용사 피막의 실링처리를 위해 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제를 제조하였다. 구체적으로 30리터 반응기에 콜로이달 실리카(pH 3.5~5.0, 고형분 30%, 입자 크기 10~20nm) 2kg, 메틸트리메톡시실란(MTMS) 2kg을 투입 후, 교반하면서 에탄올 3kg, 부틸셀로솔브 0.2kg을 혼합하고 균일하게 교반하였다. 그 다음, 코발트블루 0.15kg 및 충전제로 산화알루미늄 2.5kg과 산화지르코늄 0.5kg을 서서히 투입하면서 균일하게 혼합하였고, 그 후 혼합물을 볼밀이나 샌드밀 등으로 입도가 10㎛ 이하가 되도록 교반 및 분산하여 균질의 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제를 수득하였다. 그 다음, 금속용사 피막의 코팅처리를 위해 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제를 제조하였다. 구체적으로 백색 안료로서 이산화티탄 0.3kg을 이소프로필알콜 3kg에 혼합하고 6시간 동안 볼밀로 0.5~10㎛ 크기로 분쇄하였고, 이후 실리카졸 3kg에 이소프로필알콜 3kg과 초산 0.15kg을 혼합하고 약 30분간 교반하였다. 그 다음, 메틸트리메톡시실란 2.5kg, 디메틸디메톡시실란 2kg, 플루오르알콕시실란(FAS) 0.5kg 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 2kg을 첨가하여 상온에서 8시간 동안 교반 및 숙성하여 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제를 수득하였다.

최종적으로 상기 제1 코팅층 상에 실링처리를 위해 상기 제조된 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제를 실링한 뒤, 상기 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제로 방식 코팅하여 150g/㎡ 제2 코팅층을 형성함으로써, 본 발명의 일 구체예에 의한 제1 코팅층과 제2 코팅층을 포함하는, 2층 구조의 융복합 코팅층을 완성하였다.

비교예 1

실링을 하지않아 제2 코팅층을 형성하지 않고 제1 코팅층만 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 형성하였다.

비교예 2

제2 코팅층으로 K 社의 에폭시계 중도인 유기계 에폭시 도료를 활용하여 200g/㎡ 코팅을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 및 제2 코팅층을 형성하였다.

비교예 3

제2 코팅층으로 KH 社의 FT7053인 무기계 세라믹 도료를 활용하여 150g/㎡ 세라믹 코팅을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 및 제2 코팅층을 형성하였다.

		실시예1	비교예1	비교예2	비교예3
제1 코팅층	Zn (중량%)	5	4	10	17
	Al (중량%)	93	92	87	80
	Zr (중량%)	2	4	3	3
제2 코팅층	유·무기 하이브리드 코팅액	○	-	-	-
	유기계 에폭시 도료	-	-	○	-
	무기계 세라믹 도료	-	-	-	○

실험예

염수분무시험

본 발명에 의한 염수분무시험을 위해, 상기 실시예 1 및, 비교예 1 내지 3에서 형성된 시험편의 크기를 70×150×3.5mm(t)로 하여 SS400 강판으로 제작하였다. 그 표면처리는 SSPC-SP10의 규격으로 그릿트 블라스트하여 각 시험편의 조도를 60~80㎛에 맞췄다. 이후 상온금속용사의 표준조건에서 Zn-Al-Zr합금 선재를 각 시험편에 150㎛으로 동일하게 용사코팅을 하였다.

상기 시험편은 하기 표 2와 같이, 무처리된 시험편을 α(비교예 1)로, 유기계 에폭시 도료로 실링한 시험편을 β(비교예 2)로, 무기계 세라믹 도료로 실링한 시험편을 γ(비교예 3)로, 본 발명에 의한 유·무기 하이브리드 코팅액으로 실링한 시험편을 δ(실시예 1)로 구성하였다.

상기 실링된 각 시험편을 도포 후 60일간(1440시간) KS D 9502 조건(염화나트륨 용액의 농도 5.0w/v％, pH 범위 6.5~7.2, 분무압력 0.7~1.8kgf/㎠, 분무량 1.0~2.0ml/80c㎡/h, 공기포화기 온도 35±2℃ 및 분무실 온도 35±2℃)에서 염수분무시험을 수행하였다. 시험 종료 후 피막 상태에 관한 결과를 도 4에 나타내었다.

시험편	표면처리	실링(Sealing)
α(비교예 1)	SSPC-SP10	실링처리 무
β(비교예 2)	SSPC-SP10	에폭시도료 200g/㎡
γ(비교예 3)	SSPC-SP10	무기계 세라믹 150g/㎡
δ(실시예 1)	SSPC-SP10	유·무기 하이브리드 코팅액 150g/㎡

시험결과 : 물성평가

상기 염수분무시험 측정결과, 각 시험편 α(비교예 1), β(비교예 2), γ(비교예 3) 및 δ(실시예 1)에 대하여 도 4에 개시된 바와 같이 물성평가 결과를 수득하였다. 이하에서 상술한다.

시험편 α(비교예 1)

시험편 α는 Zn-Al-Zr 150㎛ 용사합금에 무 실링처리된 무봉공의 경우로, 도 4와 같이, 공시 전에는 연회색의 금속질감을 띄며 금속 광택을 가지고 있음을 확인할 수 있다 (A-1).

그러나, 염수분무시험 후 20일(480시간)이 경과하면서 시험체에 백색산화물이 부분적으로 생성되고 (B-1), 40일(960시간)이 경과하면서는 산화물의 증가가 두드러지면서 백색산화물이 전체면에서 번지고 있으며 (C-1), 60일(1440시간)이 경과한 후에는 백색 산화막이 전체면에서 두껍게 생성되고 하단부위에 산화물이 일부 흘러내렸다 (D-1).

시험편 β(비교예 2)

시험편 β는 Zn-Al-Zr 150㎛ 용사합금에 에폭시 수지 200g/㎡을 실링 도포 처리한 중방식의 경우로, 도 4와 같이, 공시전에는 연한회색의 도장 피막에 광택이 있음을 확인할 수 있다 (A-2).

그러나, 염수분무시험 후 20일(480시간)이 경과하면서 시험체에 행해진 "X"자 컷팅 부위에 부분적으로 백색산화물이 발생하였고 (B-2), 40일(960시간)이 경과하면서는 하단에서 상단 방향으로 백색산화물의 증가가 두드러지면서 (C-2), 60일(1440시간)이 경과한 후에는 백색산화막이 전체면에 두껍게 생성되었다 (D-2).

시험편 γ(비교예 3)

시험편 γ는 Zn-Al-Zr 150㎛ 용사합금에 무기계 세라믹 150g/㎡을 실링 코팅한 시험체의 경우로, 도 4와 같이, 공시전에는 연회색 금속질감이 있음을 확인할 수 있다 (A-3).

그러나, 염수분무시험후 20일(480시간)이 경과하면서 커트 부위에 백색산화물이 부분적으로 발생하였고 (B-3), 40일(960시간)이 경과하면서는 백색 산화물이 전체면으로 옅게 번지고 있으며 (C-3), 60일(1440시간)이 경과한 후에는 백색산화막이 전체면에 생성되었다 (D-3).

시험편 δ(실시예 1)

시험편 δ는 Zn-Al-Zr 150㎛ 용사합금에 유·무기 하이브리드 코팅액 150g/㎡을 실링 코팅한 본 발명의 일 구체예에 따른 시험체의 경우로, 도 4와 같이, 공시전에는 연한 회색과 투명한 봉공제의 광택이 있음을 확인할 수 있다 (A).

또한, 염수분무시험 후 20일(480시간)이 경과하면서 일부 광택이 사라지긴 했지만 전체적으로 광택을 유지하고 있는 등 공시전과 큰 차이가 없으며 (B), 40일(960시간)이 경과하면서는 컷트부위에 부분적으로 산화흔적이 지극히 국소적으로 나타나기 시작하였고 (C), 60일(1440시간)이 경과한 후에는 백색산화막이 부분적으로 생성됨에 그쳤다 (D).

이상 동일한 조건에서 상기와 같이 각 시험편에 대한 염수분무시험을 수행한 결과, 본 발명의 일 구체예에 의한 강구조용 모재(10)는, 종래의 방법에 의하여 제조된 강구조용 모재(10)에 비하여 백색산화 부식의 정도가 전체적으로 상당히 늦게 진행되는 것임을 알 수 있다.

이는 본 발명에 의한 강구조용 모재(10)의 구조적 특징에서 기인한 것인 바,결국 종래 사용되어 온 강구조용 모재의 표면에 아연-알류미늄-지르코늄(Zn-Al-Zr) 합금 피막(30)을 형성하여 제1 코팅층을 형성하고, 이러한 Zn-Al-Zr 합금 피막(30)상에 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제(40)로 실링처리하거나 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)로 코팅처리하여 제2 코팅층을 형성할 경우, 이들이 외부환경 등 조건에 유효하게 대응하여 부식 및 내구성을 증대할 수 있는 효과를 창출하는 것임을 알 수 있다.

상기 결과를 통해, 본 발명에 의한 코팅층은 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고 각종 원가가 절감되며 제품 경량화로 인해 현지시공조건을 개선시키고 또한 장기간 방식성능의 유지가 가능하며 무보수(Repair-Free) 타입으로 친환경적이고 특히 Offshore Wind Tower 등 해양 구조물의 수명을 크게 연장시키는 효과가 있음을 알 수 있다 (도 4 참조).

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 코팅층
A : 제1 코팅층
B : 제2 코팅층
10 : 모재
20 : 표면
30 : 금속용사 합금 피막
40 : 유·무기 하이브리드 코팅액 실링제
50 : 유·무기 하이브리드 코팅액 코팅제

Claims

모재 표면에 형성되는 제1 코팅층; 및
상기 제1 코팅층 표면에 형성되는 제2 코팅층;
을 포함하고,
상기 제1 코팅층은 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)의 용사코팅층이며,
상기 제2 코팅층은 유·무기 하이브리드 코팅층이고,
상기 제1 코팅층은 층두께가 70 내지 350㎛이고, 제2 코팅층은 100 내지 250g/㎡로 실링 후 층두께가 5 내지 100㎛이고,
상기 제1 코팅층은 아연 2 내지 20 중량%, 알루미늄 78 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 코팅층은 무기계 바인더; 오르가노알콕시실란; 수용성 유기용제; 충전제; 안료 및 촉매로부터 형성된 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층.
모재에 아연(Zn)-알루미늄(Al)-지르코늄(Zr)을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 코팅층 상에 유·무기 하이브리드 코팅액을 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 제2 코팅층은 유·무기 하이브리드 코팅액을 100 내지 250g/㎡로 실링하고 층두께 5 내지 100㎛로 코팅하여 형성하고,
상기 제1 코팅층은 아연 2 내지 20 중량%, 알루미늄 78 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층의 코팅방법.
삭제
제5항에 있어서,
상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 무기계 바인더; 오르가노알콕시실란; 수용성 유기용제; 충전제; 안료 및 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층의 코팅방법.
제7항에 있어서,
상기 무기계 바인더는 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층의 코팅방법.
제7항에 있어서,
상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 불소계 올레핀 수지, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층의 코팅방법.
제7항에 있어서,
상기 유·무기 하이브리드 코팅액은 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2층 구조의 융복합 코팅층의 코팅방법.