KR101457053B1 - 고온 설비류의 가동 중단 없이 고온상태에서 도장 가능한 기능성 내열도료 조성물 - Google Patents

고온 설비류의 가동 중단 없이 고온상태에서 도장 가능한 기능성 내열도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 100C내지200C 표면온도가 유지되고 있는 연돌,고온덕트,소각로 및 각종 공장의 고온설비류를 보수도장을 하기 위해 운전을 중지하고 설비류 표면온도를 대기온도 수준으로 냉각한 후 도장을 시행하는 방법을 개선하고자, 고온 설비류의 가동을 중단하지 않은 상태, 즉 표면온도가 고온인 상태에서도 유지관리를 위한 보수도장을 할 수 있는 도료의 발명에 관한 것이다. 본 발명은 표면온도 100 C 이상의 설비류의 가동 중단 없이도 도장이 가능하도록, 주제(A)는 고비점 용제로 변성한 변성우레탄수지 30내지66.5중량부, 실리콘수지 15내지40중량부, 기능성안료 20내지40중량부, 첨가제 1내지3중량부를 조성하고, 반응지연제를 첨가한 경화제를 주제 대비 15내지40중량부를 조성하여 도료를 제조한다. 또한 희석제로 사용하는 신너도 종래의 신너를 고비점화한 변성신너를 사용함으로써 상기의 목적을 달성할 수 있다.

Description

고온 설비류의 가동 중단 없이 고온상태에서 도장 가능한 기능성 내열도료 조성물{PAINT COMPOSITION}
본 발명은 고온 설비류의 가동 중단 없이 고온상태에서 도장 가능한 기능성 내열도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 고온 설비류의 가동중단 없이 고온상태에서 직접 도장이 가능한 내열도료의 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고온 설비류의 표면온도를 섭씨40도 이하로 냉각하기 위해서 설비류 가동을 중단하고 보수도장을 시행하는 종래의 기술을 극복하여 고온표면에(섭씨100내지200도) 보수도장을 시행할 수 있는 내열도료 조성물에 관한 것이다.
내열도료는 발전소 및 각종 공장의 연돌, 보일러, 터빈설비, 덕트류 등에 많이 적용되고 있다. 대부분 내열도료는 실리콘수지를 바탕으로 하여 내열 무기계 안료를 사용하는 실리콘 내열도료로, 내열도료는 일반 산업용도료와 마찬가지로 표면온도 섭씨 40도 이상에서는 건조.경화 메카니즘의 파괴 등으로 인하여 성능확보가 불가능하여 도장을 시행할 수가 없다. 따라서 발전소 및 공장들의 고온설비류의 보수도장을 위해서는 설비류의 가동을 중단해야하는 문제점을 가지고 있어 유지보수를 연기하거나 아예 시행치 못함으로써 많은 경제적 손실을 초래하고 있는 실정이다.
이러한 고온용 내열도료는 가열경화형과 자연건조형이 있으며, 가열경화형은 일반적으로 120-180C 온도 범위에서 소성하여 내열도막을 형성하며, 자연건조형은 일반 대기조건에서 경화가 가능하도록 개선한 내열도료이다. 가열건조형은 주로 주방기기,기계류 부품 등 제조공장에서 주로 사용하고, 자연건조형은 대형 플랜트의 고온설비류에 사용한다.
종래의 자연건조형 내열도료들은 표면온도가 섭씨 40도 이상에서는 도장을 금지하고 있으며, 이는 고온표면에 도장시 건조,경화 메카니즘의 파괴 등으로 인하여 도막의 박리, 탈착 및 도막의 고유성능 및 내구성,내열성을 유지하지 못하기 때문이다. 발전소 및 공장들에서는 고온상태의 설비류를 유지보수를 위해 보수도장을 시행시 설비류의 가동을 중단해야하는 문제점을 가지고 있어 유지보수를 연기하거나 아예 시행치 못함으로써 많은 경제적 손실을 초래하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1038725호 발수성과 발유성이 우수한 내열도료 조성물은 메틸실세스퀴옥산계 수지등을 주원료로 한 것으로 고온 내오염성을 개선한것이지만 섭씨 40도 이상에서는 여전히 도장이 힘들다는 단점을 갖는다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여 기존 내열도료로 도장이 불가능한 고온상태에서 도장이 가능한 내열도료의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 고온상태에서 도장 가능한 기능성 내열도료 조성물을 제공하는데 상기 조성물은 고비점 용제로 변성한 변성우레탄수지 30내지66.5중량부, 실리콘수지 15내지40중량부, 기능성안료 18내지40중량부, 첨가제 0.5내지2중량부를 포함하는 주제(A)와 반응지연제를 첨가한 경화제(B)를 주제(A) 대비 15내지40중량부를 첨가하고 희석제로 고비점화한 신너를 첨가한 것일 수 있다.
상기 변성우레탄수지는 우레탄 수지를 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 이소포론 중에서 선택된 어느 하나이상의 용제를 섞은것일 수 있다.
상기 기능성 안료는 소성세라믹계인 소성실리카, 소성알루미나, 산화티탄, 인산아연과 방청안료로 징크포스페이트중에서 선택된 어느 하나 이상의 것일 수 있다.
상기 첨가제는 침강방지제 일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 연돌,소각로,내열덕트 및 고온 산업설비류에 종래에 사용하는 자연건조형 실리콘계 내열도료의 도장가능조건인 표면온도 섭씨 40도 이하를 확보하기 위하여 설비류의 가동을 중단해야 하는 문제점을 극복하여, 섭씨 100도 내지 200도 이하의 고온상태에서도 도장이 가능한 내열도료의 조성물을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명에서 '고비점용제'가 뜻하는 것은 비점이 섭씨 100도내지 200도 범위에서 사용가능한 용제라는 것을 말한다.
또한, '고온에서 사용가능'하다고 할때 고온은 섭씨 200도 이하를 말한다
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고온표면 도장용 내열도료 조성물은 주제(A)는 고비점 용제로 변성한 변성우레탄수지 30내지66.5중량부, 실리콘수지 15내지40중량부, 기능성안료 18내지40중량부, 첨가제 0.5내지2중량부를 조성하고, 경화제(B)는 반응지연제를 첨가한 경화제를 주제 대비 15내지40중량부를 조성하여 도료를 제조한다. 또한 희석제로 사용하는 신너도 고비점화한 신너를 사용함으로써 상기의 목적을 달성할 수 있다.
상술한 물질로 형성되는 고온표면 도장용 내열도료 조성물은 우수한 내열성을 나타낼뿐만 아니라 섭씨100내지200도 범위의 표면온도의 고온 설비류의 가동 중단 없이 도장이 가능하다. 또한 상기 조성물로 형성되는 도막은 내열성, 내알카리성, 내산성 및 내후성을 증가시킬 수 있는 특성을 갖는다.
상술한 물질로 조성된 고온상태 도장용 내열도료 (약칭, HS-Thane/에치에스탄)과 종래 기술인 실리콘 내열도료의 특성을 비교 정리하면 다음 표 <1>과 같다.
고온상태 도장용 내열도료/종래 내열도료 비교표
구분 항 목 고온상태 도장용 내열도료 (HS Thane) 기존 실리콘 내열도료 (A,B,C사)
도장
조건		 표면온도(C) 50내지200 10 내지 45
대기온도 (C) 제한 없음 (모든온도 가능) 5 내지 40
상대습도 (RH%) 제한 없음(모든습도가능) 80 이하
이슬점온도 (C) 제한 없음(모든조건가능) 3 이상
즉, HS Thane은 고온상태의 표면에 직접 도장이 가능하므로 대기온도,상대습도,이슬점온도 등에 제한을 받지 않는다.
건조.경화 조건 지속건조시간(H) 1분 / at섭씨150도 표면 10-40분 /at 섭씨25도
고화경화시간(H) 3분 / at 섭씨150도 표면 3내지5시간/ at섭씨25도
완전경화시간(H) 5분 / at 섭씨150도 표면 8내지12시간 / at 섭씨25도
본 발명의 고온상태 도장용 내열도료 (HS Thane)의 조성물에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 HS Thane 도료를 제조하기 위해 사용되는 고온표면 도장용 내열도료 조성물은 주제(A)는 고비점 용제로 변성한 변성우레탄수지 30내지66.5중량부, 실리콘수지 15내지40중량부, 기능성안료 18내지40중량부, 첨가제 0.5내지2중량부를 조성하고, 반응지연제를 첨가한 경화제를 주제 대비 15내지40중량부를 조성하여 도료를 제조한다. 또한 희석제로 사용하는 신너도 고비점화한 신너를 사용한다.
고온상태 도장용 내열도료는 도료의 비점을 고온으로 높여 본 발명의 목적을 구현할 수 있다. 도료의 비점이 낮을 경우, 즉 도장 할 표면온도가 도료의 비점보다 높을 경우 도료가 건조 및 경화 되기 전에 도료가 끓거나 급격한 건조 및 경화로 기인하여 도막의 탈착, 변색, 물성변화 등으로 도장이 불가능하거나 도막의 물성을 확보할 수 없다.
도료의 비점을 높이기 위해서는 바인더를 제조시 사용하는 용제를 고비점용제를 사용하고, 경화제도 고온반응성을 조절하여야 하며, 희석제도 역시 고비점 및 증발속도를 지연시킬 수 있는 신너를 사용함으로서 가능하다.
우선, 우레탄수지를 고비점화로 변성하기 위해서는 일반적으로 사용하는 저비점 용제인 (비점 : 섭씨60도내지80도), 시크로헥산,메틸알콜,에칠알콜,벤젠,아세톤 등의 저비점 용제 대신 비점이 섭씨 110내지200도 범위의 톨루엔,크실렌,에틸벤젠등을 적절하게 혼용하여 사용하며, 희석제도 역시 수지에 사용한 고비점 용제를 사용한다.
상기 방법에 의해서 고비점화한 변성우레탄수지의 사용량은 내열성,내충격성,유연성,내후성 등을 고려하여 30내지66.5중량부를 사용하였다. 30중량부 이하에서는 내충격성,유연성,내후성이 현저히 불량하며, 66.5중량부 이상에서는 내열성,고온상태 도장성 등이 불량하다.
도료의 내열성은 실리콘수지의 사용량에 따라 도막의 내열성이 직접적으로 좌우된다. 실리콘수지량이 15중량부 미만이면, 내열성이 불량하여 내열도료로 사용이 불가능하며, 사용량이 40중량부 이상이면 도막의 유연성 부족 및 충격성이 약하다. 따라서 실리콘 수지는 15내지40 중량부 범위내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고온상태 도장용 내열도료를 형성하기 위해서는 기능성 무기안료의 사용이 필수적이며, 이 안료들은 내열성 향상, 보수도장성 향상, 내충격성 향상 및 고온도장성 향상을 구현할 수 있다. 본 발명에 사용한 기능성 내열 무기안료로는 소성세라믹계인 소성실리카, 소성알루미나, 산화티탄 등을 사용하였으며, 또한 방청안료로는 징크포스페이트를 사용하였다.
부착증진제인 각종 커플링제는 사용하지 않았으며, 첨가제 제조사의 침강방지제만 0.5내지2중량부 사용하였다.
이하의 본 발명은 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 하기의 예에 의해 한정되는 것은 아니며,본 발명의 상세한 설명 및 특허 청구범위를 기초로 하여,본 발명의 범위내에서 다양한 변형 및 응용이 가능 할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 1.
고비점 변성우레탄수지(MU310H),실리콘수지(DC-805), 기능성내열안료 혼합물(FP310) (소성실리카 ,소성알루미나,산화티탄,인산아연),기타 분산제와 희석제(고비점 혼합용제)를 혼합 분산하여 도료를 제조하였으며, 사용된 물질의 조성은 표 <2>와 같다.
비교예 1.
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되 고비점 우레탄수지를 사용하는 대신 일반 우레탄수지를 사용하였으며, 사용된 물질의 조성은 표 <2>와 같다.
비교예 2.
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되 희석제를 저비점용제를 사용하였으며 사용된 물질의 조성은 표 <2>와 같다.
비교예 3.
비교예 1과 동일한 방법으로 수행하되 희석제를 저비점용제를 사용하였으며 사용된 물질의 조성은 표 <2>와 같다.
실시예
/ 원료		 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
MU310H (주1) 50 50
MU310L (주2) 50 50
DC-805 (주3) 19 19 19 19
FP-310(주4) 30 30 30 30
Monoral 3300
(주5)		 1 1 1 1
고비점혼합용제
(주6)-희석제		 10 10
저비점용제(주7)
-희석제		 10 10
주1) SIC 사의 고비점 혼합용제로 제조한 우레탄수지 (고형분 50%)
주2) SIC 사의 저비점 일반용제로 제조한 우레탄수지 (고형분 50%)
주3) Dow Corning 사의 실리콘 수지
주4) 기능성내열안료 혼합물(FP310)
소성실리카 10중량부,소성알루미나5중량부,산화티탄5중량부,
인산아연10중량부
주5) 흥산케미컬의 침가방지제
주6)고비점 혼합용제 (크실렌/이소포론혼합물, 비점 138-215C)
주7) 저비점 일반용제 (벤젠,메팅,에칠알콜류/비점 65내지80C)
실험예
상기 실시예 1,2 및 비교예 1,2에서 각각 제조된 내열도료를 탄소강 시편을 150C 로 가열한 상태에서 붓으로 도장하여 고온도장성,내열성,내후성,방청성 등을 시험하였으며, 그 결과는 표 <3>과 같다.
실험예
/ 항목		 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1. 고온도장성(150C표면)
도료 끓음현상 없음 없음 발생 발생
기포발생 없음 없음 소수 발생 다수 발생
주름 및 크랙현상 없음 주름 발생 주름발생 주름 및 크랙발생
도막탈착 없음 없음 국부적 발생 국부적 발생
탈색현상 없음 없음 없음 있슴
2. 도막의 성능
내열성(주1) 양호 양호 양호 보통
부착성(주2) 양호 보통 불량 불량
내후성(주3) 양호 보통 보통 불량
방청성(주4) 양호 보통 불량 불량
주1) 내열성은 300C 전기로에서 500시간 경과 후 외관 및 부착성 평가
주2) 부착성은 ASTM D3359 X-Cut 테스트로 평가
주3) 내후성은 촉진내후성 (ASTM) 500시간 평가
주4) 방청성은 염수분무시험기 1,000시간으로 평가

Claims (4)

  1. 고비점 용제로 변성한 변성우레탄수지 30내지66.5중량부, 실리콘수지 15내지40중량부, 기능성안료 18내지40중량부, 첨가제 0.5내지2중량부를 포함하는 주제(A)와
    반응지연제를 첨가한 경화제(B)를 주제(A) 대비 15내지40중량부를 첨가한것으로
    상기 변성우레탄수지는 우레탄 수지를 톨루엔,크실렌,에틸벤젠, 이소포론 중에서 선택된 어느 하나이상의 용제를 섞은것이며
    희석제로 사용하는 신너도 수지에 사용하는 용제를 이용한 혼합용제이며
    상기 기능성 안료는 소성세라믹계인 소성실리카, 소성알루미나, 산화티탄, 인산아연과 방청안료로 징크포스페이트중에서 선택된 어느 하나 이상의 것인것을 특징으로 하는, 기능성 내열도료 조성물
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는 침강방지제인 것을 특징으로 하는, 기능성 내열도료 조성물
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