KR101489640B1

KR101489640B1 - 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층 및 이의 형성 방법

Info

Publication number: KR101489640B1
Application number: KR20140049994A
Authority: KR
Inventors: 서성재; 이운; 변익수; 장정훈
Original assignee: 주식회사 혁성; 주식회사 부광산업
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2015-02-04

Abstract

본 발명은 친환경 방오 코팅방법 및 그 조성물에 관한 것으로, 선박이나 해양구조물 등의 모재 표면에 Zn-Al-Zr을 포함하는 금속용사층과 유/무기 하이브리드층을 코팅하는 융복합 코팅층을 만들면서, 금속용사층을 통해서는 리브릿(Riblet) 미세패턴과 마이크로 딤플 효과를 실현하고, 그 위에 금속용사층의 기공에 대한 실링과 보호코팅을 하는 유/무기 하이브리드 코팅층에는 비점착성과 후정착방지 특성을 부여하여, 해생물의 부착방지를 통한 방오와 저마찰저항을 동시에 발현하도록 만드는 것이다. 본 발명의 코팅방법과 조성물은 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고, 장기간 방오성능과 저마찰 저항성의 유지가 가능하여 선박 등의 에너지 효율을 크게 높이면서도 친환경적이며, 특히 선박 등 해양 구조물의 수명을 크게 연장시킬 수 있어 경제적인 효과가 클 뿐 아니라 유지 보수 비용까지 절감시키는 효과가 있다.

Description

해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층 및 이의 형성 방법{Anti-Fouling Coating Layer and Preparation Method Thereof}

본 발명은 친환경 방오 코팅방법 및 이러한 방법으로 형성된 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무독성이며 해양 생물의 부착을 방지하는 방오 코팅층을 선박이나 해양 강구조물에 적용함으로써 사용 수명을 크게 연장할 수 있으면서도, 코팅층 표면의 비점착 특성과 미세구조를 통해 방오 특성을 향상시키면서도 마찰저항을 감소시켜 에너지 효율을 높일 수 있는 새로운 방오 코팅층 및 이의 형성 방법에 관한 것이다.

선박과 대형 해양 구조물 등의 해양산업은 그 특성상 필연적으로 해수 침적 및 도막의 표면 오염을 유발하는 해양 생물의 부착과 성장을 방지하거나 제어하는 방오 코팅이 매우 중요하다.

일반적으로 방오 코팅에는 TBT (Tributyl Tin Oxide), Cu₂O (아산화동) 및 각종 유기방오제 등 도막 표면에서 해생물에 독성이 있는 물질이 적용되어 왔는데, 이러한 물질들이 그 독성이 매우 강하여 해양 오염, 기형 어류, 기형 조개 등을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 먹이 사슬을 통한 수중 생태계의 파괴를 일으킬 가능성이 높아 세계적으로 점점 사용을 금지하고 있는 추세이다. 특히 핀란드는 2013년 6월부터 산화아연이 포함된 방오도료도 사용을 금하여서 점점 더 이러한 독성 물질의 규제는 강화되고 있는 실정이다.

따라서 해외에서는 이런 독성 물질을 배제한 친환경 도료로 Cu-free SPC 방오도료 (Chugoku Marine Paint), 마찰저항 저감 방오도료 (Nippon Paint), 실리콘/불화실리콘 Foul-Release 방오도료 (International Paint) 등의 개발이 활발하게 이루어 지고 있다. 그러나, 이러한 친환경 방오도료 들도 소량의 독성 물질을 함유하거나 또는 그 성능이 취약하기 때문에 아직 상용화에 한계가 있으며, 이러한 독성 물질을 함유하지 않은 친환경 방오 코팅의 개발이 필요하다.

한편, 에너지 효율과 이산화탄소 배출 감소 추세와 관련하여서는, 선박의 경우 해생물 부착에 의해 연료소모가 최대 40% 까지 증가하는 것으로 알려져 있으며(Sci . Total Environment, 258, 21 (2000)), 실례로 10,000 TEU급 초대형 컨테이너선의 경우 연간 330천톤의 이산화탄소를 배출하는데 이는 승용차 66,000 대에 해당하는 엄청난 분량이기 때문에, 근래의 방오도료에 대한 주된 기술적 개발 목표는 해양 오염 방지에서 연료비 절감을 통한 CO₂, NO_x, SO_x 배출 저감으로 옮겨 가고 있다.

즉, 최근 선박 방오도료의 개발 방향은 TBT 대체 친환경 도료에서 선박의 에너지 효율 향상을 위해 선박의 운항 효율 향상 규제인 EEDI (Energy Efficiency Design Index)에 초점을 맞춘 고기능 저마찰도료로 바뀌고 있는 것이다.

이러한 저마찰형도료에 관한 핵심 기술로는 크게 캐비테이션에 의한 마모방지 도료와 마찰저항저감 도료 등을 등 수 있다.

캐비테이션 마모방지도료는 고탄성 일래스토머(Elastomer)에 내마모성 유리 플레이크(Glass Flake)나 탄소나노튜브 등을 적용하여 차단막을 형성하는 기술에 관한 것으로, 미국 특허 제5527849호에서는 탄성중합체와 구형세라믹 나노입자 복합재를 사용한 내침식용 코팅을 제시하고 있다. 또한, 미국 공개특허 제2009-0142495호에는 무기재료와 탄소섬유 및 접착성 바인더를 포함한 수용성 코팅제가 제시되어 있고, PCT 국제공개공보 제2003-057751호에는 캐비테이션 침식을 억제하는 점탄성 코팅이 제시되어 있으며, 일본 공개특허 제1993-051769호에는 비정질 합금 표면층을 통해서 캐비테이션 부식을 막는 피막 기술이 공지되어 있다.

또한 마찰저항 저감형 도료로는 SPC (자기마모형) 도료에 고분자 저항 저감제를 포함시킨 타입을 들 수 있는데, 유럽특허공보 제1749868호는 친수성 천연물질을 적용하여 저항 저감 효과를 구현하는 기술과, 유럽특허공보 제2094560호에는 도막 표면에 리브릿(riblet) 모양으로 흠을 내는 기술이 제시되어 있으며, 국제공개공보 제2007-036349호에는 표면에 패턴을 형성하여 마찰저항을 저감하는 방법 등이 제시되어 있다.

이외에도 마찰저항을 저감하기 위한 기술로서 탄성피막법, 미세 기포를 발생시키는 공기주입법, 미세한 표면 패턴을 만드는 리브릿(Riblet)법, 및 TOMS 효과를 내는 고분자 폴리머나 미세섬유를 적용하는 기술 등이 공지되어 있는데, 상어의 표피조직을 모방한 기술인 리브릿(Riblet)법의 경우 마찰저항이 8%까지 감소된다는 보고도 있지만 모두가 현재의 기술 수준으로는 여전히 상용화가 어려운 한계가 있다.

이와 같이 최근의 해양오염을 제어하기 위한 기술 동향은 비독성의 효과적인 방오 시스템을 개발하는데 주력하고 있으며, 이런 또 하나의 비독성 방오기술이 표면의 미세 패턴인 토포그래피(topography)를 이용한 부착방지 기술이다[Biofouling 22, 11 (2006), Biofouling 18, 229 (2002), Biofouling 23, 55 (2007), Biofouling 20, 117 (2004)].

여러 종류의 해양 생물에 대한 macro, micro and nano topography를 각각 1-10mm, 1-1000㎛ 그리고 1-1000nm의 크기 범위로 지정했을 때, 이런 토포그래피 (topography)의 거칠기 높이(roughness height)가 50-100㎛일 때 홀씨 또는 포자의 접촉 표면적이 낮아진다는 것과, 표면의 미세 리브릿(micro-riblets)를 주기적으로 길이 4-12㎛, 폭 2㎛, 그리고 2㎛ 간격으로 만들었을 때 Engineered Roughness Index (ERI)가 9.5로 Spore에 대한 부착 방지 효과가 가장 크다는 연구 결과 등이 있다[Biofouling 26, 411 (2010)]. 이는 매끄러운 도막 표면이 더 마찰저항이 적을 것이라고 생각하는 상식과 다른 결과이다. 즉 현재의 일반적인 방오도료의 매끄러운 도막은 표면은 ERI가 2로서 부착방지 효과가 오히려 낮다.

한편 스웨덴 고텐부르크 대학교는 PSI 또는 후정착방지 (post settlement inhibition)라는 새로운 원리를 적용한 선박용 도료를 개발했다. 여기서도 방오제는 쓰이지만, 다른 도료와는 달리 PSI 물질은 도료 기질 (binding matrix)과 단단히 결합되어 있어 아주 적은 양만이 해양 환경으로 방출된다. 페인트에 고분자량 용제를 첨가함으로써 방오제를 선박을 오염시키는 생물체에 직접 전달하는 것이 가능하게 되었으며, 이는 따개비 성체가 선체에 부착했을 때 방오제와 직접 접촉하게 되어 부착이 풀어지게 하는 원리이다. 따라서 외부환경으로 방오제의 유출이 매우 적은 것으로서, 특정 종류의 해조류 (algae)가 비슷한 방법을 이용해 오염을 방지하는 것에서 착안한 것이다. 이런 PSI 페인트는 아주 적은 양만의 방오제를 해양환경에 방출하고 실제로 도료에 포함된 독성 방오제의 양도 상대적으로 적어서, 궁극적으로는 모든 종류의 오염을 막을 수 있으면서 생태계에 주는 영향이 미미한 방오도료를 개발하는 것이 목표이다.

본 발명은 새로운 무독성 친환경 방오 코팅 방법 및 그 조성물로서 금속용사 공법과 유/무기 하이브리드 코팅을 결합한 복합 방오 코팅을 고안하였다. 즉, 기존의 자기마모형 방오도료나 비점착성 탄성코팅만으로 구현할 수 없는 미세 패턴을 금속용사를 통해 실현하고, 여기에 내마모성이 높으면서도 PSI (후정착방지) 효과와 비점착성 저마찰저항 성능을 부여하기 위하여 유/무기 하이브리드 코팅을 결합한 복합 코팅층을 만드는 방법이다.

여기서 금속용사는 이미 신규성과 뛰어난 특성이 입증된 우수한 공법으로, 근래에는 금속용사 피막의 개구 기공에 에폭시 수지 등 유기계 실링 처리제나 무기계 실링 처리제로 처리하여 금속용사 피막의 희생금속의 용출을 억제하고 더욱 장기 방식이 가능하게 한다.

그러나, 기존의 금속용사 코팅용 유기계 및 무기계 코팅 도료의 경우 건조수축으로 인한 크렉, 핀홀 발생 및 내구성 저하의 문제가 있으며, 이에 본 발명은 선박이나 해양구조물의 모재 표면에 Zn-Al-Zr 을 포함하는 합금 선재를 용사코팅하여 제1 코팅층을 형성하고 상기 제1 코팅층 상에 유/무기 하이브리드 코팅액을 사용하여 실링한 후 코팅함으로써 제2 코팅층을 형성하여, 종래의 방오도료에 비해 에너지 효율이 탁월한 저마찰저항형이면서도, 비점착성과 후정착방지 특성으로 해생물의 부착 방지 성능이 뛰어난 무독성인 친환경 방오 코팅층 및 이를 포함하는 저마찰저항 코팅방법을 완성하였다.

미국 특허 제5527849호 미국 공개특허 제2009-0142495호 PCT 국제공개공보 제2003-057751호 일본 공개특허 제1993-051769호 유럽특허공보 제1749868호 유럽특허공보 제2094560호 국제공개공보 제2007-036349호

Sci. Total Environment, 258, 21 (2000) Biofouling 22, 11 (2006) Biofouling 18, 229 (2002) Biofouling 23, 55 (2007) Biofouling 20, 117 (2004) Biofouling 26, 411 (2010)

방오도료는 크게 방오제 등의 독성 물질을 함유한 것과, 비독성이지만 비점착성처럼 표면에 해생물이 달라붙기 어렵게 만드는 형태로 나뉠 수 있는데, 각각의 접근 방식 모두 개별적으로 한계와 문제에 봉착해 있는 상황이어서, 비독성이면서도 우수한 방오 특성을 발현하고 또한 마찰저항을 저감시켜서 선박 등의 에너지 효율을 크게 올릴 수 있는 새로운 친환경 방오코팅의 개발이 세계적인 독성 물질 규제와 맞물려 시급한 상황이다.

본 발명에서는 상기의 문제점 들을 해결하고 새로운 친환경의 무독성 방오 코팅을 이루기 위하여, 상어의 표피에서 착안한 리브릿(Riblet) 패턴을 통한 마찰 저항 감소, 미세 패턴의 토포그래피(topography)를 통한 해생물의 부착 감소, 경도가 높은 도막을 통한 내구성, 비점착성을 통한 방오성 그리고 방오제가 유출되지 않고 직접 부착 해생물에 전달되어 후정착방지 특성을 발현하는 코팅 방법과 조성물을 제시하고자 한다.

상기의 특성들 중에서 리브릿(Riblet) 패턴은 기존의 방오도료가 매끈한 표면을 이루면서 미세 패턴이 있는 표면보다 오히려 마찰저항이 높은 것을 해결하기 위한 것이며, 미세 패턴 토포그래피(topography)는 편평한 표면보다 부착 유효면적을 줄이기 위한 것이고, 경도가 높은 도막은 주로 PDMSe (polydimethylsilicone elastomer)와 같은 폴리실리콘계 비점착성 방오코팅이 견고하지 못하고 쉽게 손상을 입는 것을 해결하기 위함이며, 후정착방지 특성으로 방오제가 유출되지 않고 도막 안에 단단히 고정되어 있으면서 해생물이 도막에 부착하였을 때만 직접적인 영향을 받도록 할 수 있는 코팅 방법을 제공한다.

상기와 같은 특성을 이루기 위한 본 발명에서는, Zn-Al-Zr을 포함하는 합금용사 코팅에 유/무기 하이브리드 코팅액을 실링 후 코팅하는 융복합 코팅층을 만들면서, 금속용사층을 통해서는 리브릿(Riblet) 미세패턴과 마이크로 딤플 효과를 실현하고, 그 위에 금속용사층의 기공에 대한 실링과 보호코팅을 하는 유/무기 하이브리드 코팅층에는 비점착성과 후정착방지 특성을 부여하여 부착방지를 통한 방오와 저마찰저항을 동시에 발현하도록 만드는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 독성 방오제에 의한 해양 환경 파괴를 막는 무독성 친환경 방오 코팅방법과 코팅층을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 독성물질의 유출이 많고 수명이 짧은 자기마모형 방오도료나, 내마모성이 약한 PDMS 탄성체와 같은 비점착성 코팅과 달리, 장기간 방오 성능의 유지가 가능하며 친환경적인 코팅방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 리브릿(Riblet) 타입의 미세패턴과 비점착성, 그리고 후정착방지 특성을 통한 부착방지 성능으로 마찰저항을 감소시키고, 에너지 효율을 크게 향상시키는 코팅방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수명이 3~5 년인 기존의 방오도료에 비해 초 내후성 방식 코팅인 금속용사 층과, 높은 경도와 내구성을 가진 유/무기 하이브리드 코팅층을 결합한 융복합 코팅층을 형성함으로써 그 수명이 매우 높아지고 따라서 유지 및 보수 관리에서도 훨씬 경제적인 코팅방법을 제공하는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 상기 언급된 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기 언급한 종래 기술의 문제점을 해결하고, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층은, 모재 표면에 형성된 아연, 알루미늄, 지르코늄 또는 이들의 조합을 포함하는 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층; 상기 용사 코팅층 표면과 내부에 존재하는 기공을 밀봉하는 실링층; 및 상기 실링층이 형성된 용사 코팅층 위에 5 내지 100㎛의 두께로 형성되는 유/무기 하이브리드 코팅층;을 포함하며, 상기 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액의 양은, 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층 단위면적당 100 내지 400g/㎡인 것을 특징으로 한다.

상기 용사 코팅층은 연 용사 코팅층, 알루미늄 용사 코팅층, 지르코늄 용사코팅층 또는 아연 2 내지 50 중량%, 알루미늄 48 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%을 포함하는 용사코팅층일 수 있다.

본 발명의 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액과 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하기 위한 유/무기 하이브리드 코팅 용액은, 각각 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 유/무기 방오제 0.001 내지 20 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함한다.

또한, 상기 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액과 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하기 위한 유/무기 하이브리드 코팅 용액은, 테프론, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN), 그리고 후정착방지제로 유/무기 방오제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 더욱 포함할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 무기계 바인더로는, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 이들 중에서 적어도 하나 이상을 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태로는, 선박 또는 해양 강구조물의 방오 코팅층을 형성하는 방법을 들 수 있는데, 모재에 아연(Zn), 알루미늄(Al), 지르코늄 (Zr) 또는 이들의 합금을 포함하는 선재를 용사 코팅하여 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층을 형성하는 단계; 상기 용사 코팅층 표면과 내부에 존재하는 기공을 밀봉하는 실링층을 형성하는 단계; 및 상기 실링층이 형성된 용사 코팅층 상에 5 내지 100㎛의 두께로 형성되는 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명에서의 용사 코팅층은, 아연 용사 코팅층, 알루미늄 용사 코팅층, 지르코늄 용사코팅층 또는 아연 2 내지 50 중량%, 알루미늄 48 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%을 포함하는 용사코팅층일 수 있다.

또한, 상기 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액의 양은, 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층 단위면적당 100 내지 400g/㎡인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 기재된 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 지상 구조물인 석재, 콘크리트, 금속, 플라스틱 또는 목재의 표면에 적용되어 오염물의 부착을 방지하거나 제거가 용이하도록 할 수 있으며, 전주, 가로등, 각종 게시판 등의 표면에 anti-stick 기능을 갖도록 사용될 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, 종래의 방오도료와 달리 표면에 리브릿(riblet)형태의 미세 패턴을 자연스럽게 형성할 수 있어서 이를 통해 부착방지 기능과 마찰저항 저감을 실현할 수 있다.

또한, 동시에 내마모성과 경도가 높은 유/무기 하이브리드 코팅층에 비점착성과 후정착방지 특성을 부여함으로써, 뛰어난 내구성으로 인한 수명 증가와 원가 절감이 가능할 뿐 아니라, 무독성이고 친환경적인 새로운 개념의 방오 코팅을 제공하면서도, 비점착성으로 인한 탁월한 저마찰저항 특성으로 인해 우수한 에너지 저감 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 코팅층을 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 코팅층을 형성하는 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 코팅층을 형성 방법에 따른 모재 및 코팅층의 구조 변화를 도식적으로 표현한 그림이다.
도 4는 본 발명의 코팅층이 형성된 단면을 관찰한 SEM(전자 주사현미경) 사진으로, (a)는 모재 표면에 용사고팅층이 형성된 단면의 사진이며 (b)는 용사코팅층 위에 실링층이 형성된 단면의 사진이다.
도 5는 본 발명의 코팅층이 형성된 단면을 관찰한 것으로, 실링층 위에 유/무기 하이브리드 코팅층이 형성된 단면의 사진이다.
도 6은 본 발명의 코팅층이 형성된 표면을 배율을 달리하여 관찰한 SEM 사진이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 하지만 본 출원발명의 명세서에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 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.

[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) 또는 이들의 합금인 용사코팅층이며, 상기 제2 코팅층은 유/무기 하이브리드 코팅층이다.

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

상기 '용사코팅'은 표면 가공기술로 특히 금속이나 세라믹 등의 재료를 가열하여 녹이거나 혹은 연하게 하여 이를 미립자 상태로 만들어 공작물의 표면에 고압의 공기를 충돌시켜서 부서진 입자를 응고 및 퇴적시킴으로써 피막을 형성하는 가공법이다. 이때 사용되는 용사건(gun)은 용융한 금속을 압착공기로 내뿜는 용사건의 노즐이 원환상(圓環狀)의 슬릿트로 되어 있고, 아크점에서 용융금속 액적이 만들어지면 노즐에서 분출되어 아크점 주변을 둘러 싸고 있는 원추상의 기류에 빨려 들어가면서 미립자화되고 분산ㆍ냉각되면서 용사바탕면에 도달하기 때문에 열에 의한 휨과 수축이 작고 형상 변화가 작아 종이나 목재에도 금속용사 피막을 형성시키는 것이 가능하다. 특히 분산ㆍ냉각과정에서 관통형 에어압력과 외포형 에어압력을 교차 조절 분사 함으로써, 리브릿(Riblet) 형태의 다양한 미세패턴을 얻을 수 있다.

상기 유기/무기 하이브리드 코팅은 유기고분자-무기입자 합성법으로, 이는 형성된 유기고분자의 사슬에 분자단위의 무기입자를 무차별적으로 결합시켜 유기고분자의 성질이 바뀌게 하는 방법이다. 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 진행될 수 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제1 코팅층은 아연, 알루미늄, 지르코늄 또는 아연 2 내지 50 중량%, 알루미늄 48 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%를 포함한다.

상기 제1 코팅층(A)은, 아연 2 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%를 포함할 수 있는데, 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 48 내지 97 중량%, 바람직하게는 82 내지 95 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 Al₂O₃₃H_2O 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 ZrO₂₂H_2O를 형성하여 방식시키는 기능을 갖고 있으며 그 적용 전위도 넓게 분포되어 있어 내식성을 유지하기 용이한 특성이 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1 코팅층은 층두께가 70 내지 500㎛ 이고, 제2 코팅층은 100 내지 400g/㎡로 실링 후 층 두께가 5 내지 100㎛ 일 수 있다.

상기 제1 코팅층(A)은 상기 모재(10) 표면에 형성된 아연(Zn), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 또는 이들의 합금인 용사코팅층으로, 층두께가 70 내지 500㎛, 바람직하게는 100 내지 300㎛ 일 수 있다. 상기 층 두께 범위에서 내식성이 우수하고 희생양극 특성에 의한 방식성이 우수하며 코팅피막의 형성이 적절하여 작업성 효율이 증대되고 부착력이 보다 향상되는 장점이 있다.

상기 '실링'은 상기 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 위해 수향된다. 이를 통해 종래 사용된 유기 도료의 화학물질에 의한 환경에 미치는 영향을 개선하여 작업자의 안전한 작업을 가능하게 하고 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 제조된 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)으로 먼저 실링 처리한 후, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)로 코팅하여 형성한다.

상기 제2 코팅층(B)에 포함되는 실링층은, 상기 용사코팅된 제1 코팅층(A)의 미세기공을 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)을 사용하여 형성되며, 실링 공정의 특성상 정확한 두께를 측정할 수 없고 사용량으로 범위를 정할 수 있다.

상기 실링층의 형성에 사용되는 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)은, 제1 코팅층(A)의 두께인 70 내지 500㎛를 기준으로 100 내지 400g/㎡의 양을 사용하여 실링하는 것이 바람직하고, 더 바림직하게는 120 내지 230g/㎡로의 양으로 실링 단계를 수행할 수 있는데, 후술되는 유/무기 하이브리드 코팅층을 포함하는 제2 코팅층의 최종 두께는 5 내지 100㎛, 바람직하게는 20 내지 85㎛의 범위로 형성된다. 상기 실링 및 층 두께 범위에서 용사피막의 활성을 억제시키고 동시에 제1 코팅층(A) 피막의 공극을 메움으로써 소모 면적을 적게하며 희생금속의 용출을 억제하여 장기방식에 기여할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 사용되는 유/무기 하이브리드 코팅 용액은 실링층을 형성하기 위한 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)과 이후의 코팅층을 형성하기 위한 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)에 모두 적용되어 사용될 수 있는 장점이 있다. 상기 유/무기 하이브리드 코팅 용액으로 제조한 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)으로 실링 처리를 한 후, 상기 유/무기 하이브리드 코팅 용액으로 제조된 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)로 코팅처리를 각각 수행할 수 있다. 이때 그 성분 조성은 서로 동일하거나 일부 상이할 수도 있는데, 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)은 부착성과 내후성을 높인 조성으로 특화시킬 수 있으며, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)은 비점착성이나 내마모성, 그리고 후정착방지성 등을 부여한 조성 특화시켜 각각 적용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액 및 상기 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하기 위해 사용되는 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액은 비점착성, 방오성, 내후성 및 내오염성을 부여하기 위해 각 코팅액 조성물 100 중량%에 대해 테프론 0.5~60 중량%, 플루오르알콕시실란(FAS) 0.1~20 중량%, 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS) 0.5~30 중량%, 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil) 0.1~20 중량%, 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연분말 및 질화붕소(BN) 등을 0.5~20 중량%, 또는 후정착방지제 0.001~20 중량% 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

상기 함량 범위에서 본 발명에 의한 제2 코팅층(B)이 탁월한 방오성 비점착성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 등을 지니고 부착 방지에 따른 방오성능이 크게 향상(약 20 내지 90%)될 수 있는 장점이 있다.

구체예에서, 상기 제2 코팅층은 연필경도에 의해 측정한 경도가 7 내지 9H 일 수 있다.

상기 제2 코팅층(B)은 금속용사 피막의 미세기공에 대한 실링 처리 시 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 7 내지 9H, 바람직하게는 7.2 내지 8.8H인 것이 바람직하다.

구체예에서, 상기 모재는 해양 강구조물일 수 있다.

특히, 상기 '모재'는 용사코팅 방식이 적용될 수 있는 표면을 지닌 강구조물인 강재로서, 철강, 금속, 재료, 콘크리트 등 다양한 소재 산업 전반에 걸친 가공물(workpiece)을 포함한다. 예를 들면 상기 모재(10)는 스틸, 알루미늄 또는 그 밖의 적합한 금속이나 합금 등이 될 수 있다. 구체예에서 상기 모재(10)는 선박을 포함한 해양 구조물을 포함한다.

상기 '선박을 포함한 해양 강구조물'은 해수면을 경계로 해서 해양대기, 비말대, 해수침지, 해양 토양에 이르기까지 해양의 여러 환경에 연속적으로 접하는 구조물을 의미하며, 예를 들면, 선박, 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 선박을 포함한 해양 구조물일 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 방오 코팅층은 해양 구조물 외에도 각종 지상의 기재, 예를 들면 석재, 콘크리트, 금속, 플라스틱, 목재 등의 표면에 발수성 방오층을 형성하여 오염물의 부착을 방지하거나 제거를 용이하게 하는 효과가 있어, 전주, 가로등, 각종 게시판 등의 표면에 적용하여 anti-stick 기능을 부여하는 것도 가능하다.

[ 코팅방법]

본 발명의 다른 실시의 형태로 본 발명의 코팅방법은, 모재에 아연(Zn), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 또는 이들의 합금을 포함하는 선재를 용사 코팅하여 제1 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 코팅층 상에 유/무기 하이브리드 코팅액을 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층의 형성 방법에 관한 것이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 상기 본 발명에 의한 코팅층(100)은, 모재(10)의 전처리된 표면(20)에 Zn, Al, Zr 또는 이들의 합금을 포함하는 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 실링제 코팅액(40)로 실링한 후, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(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 전처리 단계(S20); 상기 표면처리된 모재(10)를 용융코팅하여 Zn, Al, Zr 또는 이들의 합금 피막(30)을 포함하는 제1 코팅층(A) 리브릿(Riblet) 미세패턴 형성단계(S30); 상기 제1 코팅층 상에 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)을 사용하여 실링하는 단계(S40); 상기 실링 단계 후 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)를 코팅하여 제2 코팅층(B)을 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 모재 반입단계(S10)는 강구조물용 모재(10)의 표면에 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 블라스트(Blast)하는 단계이다.

상기 제1 코팅층(A) 형성단계(S30)는 상기 표면처리 후 적정성 확인검사를 하고 진행하는데 알루미늄 합금선재를 용사재료로 사용하여 외포형 관통형 병행 방식 아크용사건(Gun)을 통하여 용융코팅하고, 이때 모재(10)의 표면(20)에 용사를 행하여 용사 코팅층(30)의 리브릿(Riblet) 미세패턴을 형성할 수 있다.

상기 실링처리 단계(S40)는 제1 코팅층(A) 상에 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)를 실링하는 단계로, 상기한 금속용사 공정을 마친 후 용사된 모재(10)면 상의 리브릿(Riblet) 미세패턴상태를 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 성능을 개선하기 위함이다. 상기 실링 처리 단계(S40)에 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅액을 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)으로 사용하면 종래 사용하던 유기 도료의 화학물질에 의한 환경에 미치는 영향을 개선하여 작업자의 안전한 작업을 가능하게 할 뿐 아니라, 기존의 무기계 실링처리 공정에 비하여 금속용사 피막의 방식성능을 상승시키는 효과를 낼 수 있다.

상기 코팅층 형성 단계(S50)는 상기 실링 처리 후 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)로 코팅하여 제2 코팅층(B)을 형성하는 단계로, 표면코팅 공정을 수행함으로써 기존의 방오 도료보다 훨씬 뛰어난 무결점 방오 성능을 발현하게 된다.

상기 제2 코팅층은, 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)을 100 내지 400g/㎡의 양으로 사용하여 실링층을 형성한 후, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)을 사용하여 코팅층을 형성함으로써, 전체 두께가 5 내지 100㎛의 범위로 형성될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅액은 상기 실링층 형성 단계(S40)및 코팅층 형성 단계(S50) 모두에 적용될 수 있는 장점이 있다. 상기 유/무기 하이브리드 코팅액으로 제조된 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)로 실링 처리를 수행한 다음, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)으로 코팅처리를 각각 수행할 수 있다. 이때 그 성분 조성은 서로 동일하거나 일부 상이할 수 있는데, 유/무기 하이브리드 실링층 코팅액(40)는 부착성과 내후성을 높인 조성으로 최적화하거나, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)은 비점착성이나 내마모성, 그리고 후정착방지성 등을 부여한 조성으로 각각 최적화 하여 사용할 수 있다.

상기 제2 코팅층(B)에서, 상기 용사코팅된 제1 코팅층(A)의 미세기공을 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)으로 먼저 실링한 후, 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액(50)으로 코팅층을 형성하기 때문에 실링 공정의 특성상 실링층 만의 두께를 측정할 수 없으며, 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)의 사용량으로 범위를 정할 수 있다.

따라서, 제1 코팅층(A)의 두께인 70 내지 500㎛를 기준으로 100 내지 400g/㎡의 양으로 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액(40)을 사용하여 실링 공정을 수행하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 120 내지 230g/㎡로 실링하는 것이 좋다. 이러한 방법으로 제조된 제2 코팅층의 전체 두께는 5 내지 100㎛의 범위로 형성되며, 바람직하게는 20 내지 85㎛의 범위로 형성될 수 있다. 상기 실링 및 코팅층을 포함하는 제2 코팅층의 두께 범위에서 용사피막의 활성을 억제시키고 동시에 제1 코팅층(A) 피막의 공극을 메워 소모면적을 적게함으로써 희생금속의 용출을 억제하여 장기방식에 기여할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 유/무기 하이브리드 코팅액은 무기계 바인더; 오르가노알콕시실란; 수용성 유기용제; 후정착방지제; 충전제; 안료 및 촉매를 포함할 수 있으며, 상기 무기계 바인더로는 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 포함될 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.

본 발명에서 사용되는 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.

구체적인 오르가노알콕시실란의 예로는, 메틸트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 및 페닐트리메톡시실란 등이 있으며, 본 발명에서는 이러한 오르가노알콕시실란을 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 오르가노알콕시실란(organoalkoxysilane)은, 유/무기 하이브리드 코팅액 조성물 전체 100 중량%를 기준으로 5 내지 60 중량% 사용될 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 50 중량%로 사용될 수 있다. 상기 함량 범위에서 경도 감소를 방지하고, 균열이나 박리가 발생하는 것을 줄일 수 있다.

본 발명에서 사용되는 후정착방지제는, 아산화동이나 Biocide 같은 기존의 모든 유기 또는 무기 방오제를 적용할 수 있는데, 유/무기 하이브리드 코팅액 조성물 전체 100 중량% 기준 0.001 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 상기 함량 범위에서 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅층에 적용했을 때 방오물질의 유출을 거의 없게 하면서도 효과적으로 해생물의 부착을 막을 수 있다.

상기 후정착방지제는 유기 또는 무기 Biocide로서 기존의 방오제를 포함한 Biocide들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 식물류에 작용하는 유기방오제로서 BHC (Benzene hexachloride), Benzmethylamide, Chlorothalonil, Copper Pyrithione, Dichlorofluanid, DDT (Dichloro diphenyl trichloroethane), Fluorofolpet, Iganol 1051, Diuron, Sea-Nine 211, Kathon 5287, Maneb, Polyphase, Pyridone-triphenylborane, Tributyl Tin Hydroxide, TCMS, TCMTB, Tolyfluanid, Triphenyl Tin Hydroxide, Tributyl Tin Chloxide, Triphenyl Tin Chloride, Tributyl Tin Acetate, Triphenyl Tin Acetate, Tributyl Tin Fluoride, Tributyl Tin Oxide, Thiram, Zinc Dimetyl Dithio Carbamate, Zinc Omadine (Zinc Pyrithione), Zineb, Ziram 등이 있으며, 동물류에 효과적인 무기계 방오제로서 Cuprous Oxide (아산화동), Copper, Copper Carbonate, Copper chloride, 티오시안산 제1구리, Copper Sulfate, TiO₂, Iron oxide, 황산니켈, 황산아연, 황화아연, Zinc oxide 등이 있다.

본 발명에서 사용되는 충전제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 탈크(talc) 및 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 등을 적어도 1종 이상 포함할 수 있다.

상기 충전제는 무기 충전제로 공지의 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 탈크(talc), 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 등을 포함하고, 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 바람직하며, 상기 충전제는 유/무기 하이브리드 코팅액 조성물 전체 100 중량%를 기준으로, 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%이 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 안료는, 산화티타늄, 산화철, 산화아연, 산화코발트, 산화크롬 및 펄 안료로 이루어진 군에서 적어도 1종 이상 포함하며, 무기 안료의 경우 평균 입경은 5 내지 45㎛인 것이 좋다. 상기 안료는 유/무기 하이브리드 코팅액 조성물 전체 100 중량%를 기준으로 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량% 일 수 있다.

본 발명에서 사용되는 촉매는 인산, 염산, 질산, 황산, 개미산 및 초산 등을 1종 이상 포함하며, 상기 촉매는 유기산 혹은 무기산이 사용될 수 있으며, 코팅층 형성시 콜로이달 실리카와 오르가노알콕시실란의 축합반응을 촉진시키는 효과가 있다.

본 발명에서 사용되는 유기용제는 수용성 유기용제로, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부틸셀로솔브 등으로 이루어진 군에서 적어도 1종 또는 2종 이상을 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 유기용제는 조성물의 상용성과 분산 안전성을 위해 유/무기 하이브리드 코팅액 조성물 전체 100 중량% 기준 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%의 범위로 사용된다.

또한, 상기 언급한 물질들의 혼합물인 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅액은, 비점착성, 방오성, 내후성, 내오염성, 및 후정착방지성을 부여하기 위해 테프론, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN), 그리고 기존의 유/무기 방오제를 포함하는 후정착방지제 등에서 선택되는 적어도 1종 이상의 첨가제를 추가로 더 포함할 수 있다.

상기 첨가제는 코팅액 전체 100 중량%을 기준으로 불소수지인 테프론을 0.5 내지 60 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량% 사용할 수 있는데, 상기 함량 범위에서 비점착과 내 오염성 효과가 크고, 부착성과 경도가 떨어져서 원하는 물성을 얻을 수 없는 것을 방지할 수 있다.

또한 플루오르알콕시실란 및 폴리디메틸실록산(PDMS)는 조성물 중의 오르가노알콕시실란과 더불어 실리카졸과 졸, 겔 축합반응을 하며 코팅층을 견고하게 하는 역할을 한다. 이때 상기 플루오르알콕시실란은 유/무기 하이브리드 코팅액 조성물 전체 100 중량% 기준 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게 0.5 내지 15중량% 일 수 있고, 상기 폴리디메틸실록산(PDMS)는 유/무기 하이브리드 코팅액 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 점도가 20 내지 2000 cSt(@ 25℃)이고, 수소기(-H) 함량이 0.5 내지 5% 범위인 것이 적절하며, 유/무기 하이브리드 코팅액 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 예로는 (중량평균)분자량이 5,000 내지 100,000인, 0.05 내지 3%의 실라놀기(Si-OH)를 가진 메틸실리콘 수지를 들 수 있으며, 상기 실리콘 분말로는 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane), 상기 질화붕소는 육방정질화붕소가 바람직하다.

상기 후정착방지제로는 아산화동이나 Biocides 같은 일반적인 유/무기 방오제가 적용 가능한데, 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅액(50)에 의해 형성된 코팅층이 기존의 자기마모형 방오도료 등과 달리 매우 경도가 높고 내마모성과 내구성이 높은 코팅막을 형성하기 때문에, 함유된 방오물질의 유출이 거의 없으면서도 해양 생물이 부착하게 되면 직접 접촉에 의해 방오물질을 해생물에게 전달할 수 있어 해양 생물의 부착을 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서 환경에 영향을 전혀 주지 않으면서 탁월한 방오성능을 나타내게 되어 친환경 저마찰저항형 방오코팅을 형성하게 된다.

구체적으로, 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅액은 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 후정착방지제 0.001 내지 20 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함할 수 있으며, 이러한 조성 ㅂ범위에서 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅층은 용사 피막의 활성을 억제하며 피막의 공극을 메워서 소모 면적을 적게하고 희생 금속의 용출을 억제해서 장기 방식과 Riblet 미세패턴 형성에 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 금속용사층의 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 7 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 선박 등 해양 구조물의 수명을 크게 연장시키는 효과가 있다.

이하에서는, 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 없으며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

[ 실시예 1 - 마찰저항 저감성능 실험]

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.

다음 단계로 제2 코팅층의 형성을 위해, 금속용사 피막의 처리 및 코팅용 유/무기 하이브리드 코팅액인 실링제 코팅액와 코팅층 코팅액를 각각 제조하였다.

먼저, 금속용사 피막의 실링처리를 위해 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액 를 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 분산함으로써, 균질의 유/무기 하이브리드 실링제 코팅액을 수득하였다.

그 다음, 금속용사 피막의 코팅처리를 위해 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액을 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, 폴리디메틸실록산(PDMS) 2kg 및 아산화동 분말 0.5kg 을 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 실링제 코팅액을 사용하여 실링 단계를 수행한 후, 상기 유/무기 하이브리드 코팅층 코팅액을 사용하여 방식 코팅함으로써 본 발명의 제1 코팅층과 제2 코팅층을 포함하는 2층 구조의 융복합 코팅층을 완성하였으며, 도 4는 본 발명의 코팅층이 형성된 단면을 SEM(전자 주사현미경)으로 관찰하였다.

도 4(a)는 실시예로 제조된, 모재 표면에 용사고팅층이 형성된 단면의 사진이고, 4(b)는 용사코팅층 위에 실링층이 형성된 단면의 사진이며, 도 5는 본 발명의 코팅층이 형성된 단면을 관찰한 것으로, 실링층 위에 유/무기 하이브리드 코팅층이 형성된 단면의 사진이다. 또한 이렇게 제조된 본 발명의 무보수 복합 방오 코팅층의 표면을 배율을 달리하여 관찰한 SEM 사진을 도 6에 제시하였다.

[ 비교예 1]

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

[ 비교예 2]

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

[ 비교예 3]

제2 코팅층으로 KH 社의 FT7053 인 무기계 세라믹 도료를 활용하여 150g/㎡ 세라믹 코팅을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 및 제2 코팅층을 형성하였다.

		실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3
제2 코팅층	유/무기 하이브리드 코팅액	○	-	-	-
	유기계 에폭시 도료	-	-	○	-
	무기계 세라믹 도료	-	-	-	○

상기 표1 과 같이 실시예 및 비교예 1 내지 3으로 형성된 시험편의 크기를 1,500(가로)×225(세로)×1.5mm(두께)로 하여 SS400 강판으로 제작하여 마찰저항 성능을 비교하는 실험을 수행하였다. 시험편의 표면 처리는 SSPC-SP10의 규격으로 그릿트 블라스트하여 각 시험편의 조도 범위를 60~80㎛으로 일정하게 한 후, 상온금속용사의 표준조건에서 Zn-Al-Zr합금 선재를 각 시험편에 150㎛로 동일하게 양면 용사코팅을 하였다.

이러한 방법으로 제조된 각각의 시험편들은 하기 표 2와 같이, 무처리된 시험편을 a(비교예 1), 유기계 에폭시 도료로 실링한 시험편을 b(비교예 2)로, 무기계 세라믹 도료로 실링한 시험편을 c(비교예 3)로 구분하고, 본 발명에 의한 유/무기 하이브리드 코팅액으로 실링한 시험편을 d(실시예)로 구분하였다.

상기 실링된 각 시험편을 테스트하기 위한 예인 수조는 크기가 100(길이)×10(폭)×3m(깊이)이고, 예인전차의 최대속도는 7.5m/s이다. 예인 수조에서 측정되는 총 저항에서 마찰저항을 구하기 위해 Schultz (2004)에 의해 제안된 Flowing method를 적용하였다. 즉, 흘수를 변화시키면서 총 저항을 측정하고 각 총 저항에서 일정한 조파저항을 제하여 결과적으로 침수면적의 표면 마찰저항을 계측하였다.

즉, 예인전차 속도에서 시험편 a(비교예 1)를 기준 마찰저항계수 (Cf)로 했을 때 각 비교예와 실시예의 마찰저항 감소 정도를 마찰저항 저감률 (%)로 하기 표 2에 나타내었다. 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 유/무기 하이브리드 코팅은 그 표면 경도와 하부 금속용사 층의 미세한 패턴을 그대로 유지하는 표면, 그리고 비점착성으로 인해 탁월하게 마찰저항을 감소시키는 효과를 확인할 수 있었다.

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 실링 처리하거나, 유/무기 하이브리드 코팅액 코팅제(50)로 코팅 처리하여 제2 코팅층을 형성할 경우, 이들이 외부환경 등 조건에 유효하게 대응하여 실질적으로 해수의 마찰저항을 감소시키고 에너지 효율을 증대시킬 수 있음을 의미한다.

이러한 마찰저항 감소 특성은 앞서 언급한 해양 강구조물 외에도 각종 지상의 기재, 예를 들면 석재, 콘크리트, 금속, 플라스틱, 목재 등의 표면에 발수성 방오층을 형성하여 오염물의 부착을 방지하거나 제거를 용이하게 하는 효과가 있어, 전주, 가로등, 각종 게시판 등의 표면에 anti-stick 기능을 갖도록 적용될 수 있다.

시험편	비고	표면처리	마찰저항 저감률[%]
a	비교예 1	실링처리 하지 않음	-
b	비교예 2	에폭시 도료 200g/m2	0.3
c	비교예 3	무기계 세라믹 150g/m2	1.5
d	실시예	유/무기 하이브리드 코팅액 150g/m2	15.3

[ 실시예 2 - 방오성능 비교 실험]

다음으로는 본 발명에 의한 시험편의 방오성능을 비교하기 위해, 시험편의 크기를 30(가로)×70(세로)×2mm(두께)로 하여 SS400 강판으로 제작하였다. 그 표면 처리는 SSPC-SP10의 규격으로 그릿트 블라스트하여 각 시험편의 조도를 60~80㎛에 맞췄다. 이후 상온금속용사의 표준조건에서 Zn-Al-Zr합금 선재를 각 시험편에 150㎛로 동일하게 양면 용사코팅을 하였다.

상기 시험편은 하기 표 3와 같이, 무처리된 시험편을 e(비교예 4)로, KCC사의 Tin Free SPC Antifouling Paint인 A/F 795로 코팅한 시험편을 f(비교예 5)로, International Marine Coatings 사의 silicone elastomer foul release paint인 Intersleek 757로 코팅한 시험편을 g(비교예 6)로, 상기 실시예과 같이 본 발명에 의한 유/무기 하이브리드 코팅액으로 코팅한 시험편을 i(실시예)로 구성하였다.

[비교예 4]

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

[비교예 5]

제2 코팅층으로 KCC사의 A/F 795 도료를 사용하여 200g/㎡ 코팅을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 및 제2 코팅층을 형성하였다.

[비교예 6]

제2 코팅층으로, International Marine Coatings 사의 Intersleek 757도료를 활용하여 150g/㎡ 코팅을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 및 제2 코팅층을 형성하였다.

상기 시편들을 시험 장치를 이용하여 해수면 1m 아래에 위치하도록 함으로써, 송도 및 통영 앞바다에 설치한 후 2주 간격으로 정기적으로 도막의 오염 정도를 측정하였으며, 그 결과를 다음과 같은 기준으로 평가하였다.

5 등급 : 해양 생물의 부착이 없는 상태

4 등급 : 얇은 필름 형태의 오염

3 등급 : 시편 유효면적의 30% 이하의 식물성 오염

2 등급 : 시편 유효면적의 60% 이상의 식물성 오염

1 등급 : 동물성 오염 발생

침적시간 [주]	e(비교예 4)		f(비교예 5)		g(비교예 6)		i(실시예)
침적시간 [주]	송도	통영	송도	통영	송도	통영	송도	통영
4	4	4	5	5	5	5	5	5
6	4	4	5	5	4	4	5	5
8	3	4	4	5	4	4	5	5
10	3	3	4	4	4	4	5	5
12	3	3	4	4	4	4	5	5
14	2	3	4	4	4	4	5	5
16	2	2	4	4	3	3	5	5
18	1	2	3	3	3	4	5	5
20	1	1	3	3	3	3	5	5
22	-	-	4	4	3	3	5	5
24	-	-	4	4	3	3	4	5
26	-	-	4	4	3	3	5	5
28	-	-	4	4	3	4	5	5
30	-	-	4	4	3	3	5	5

상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 각각의 시험편에 대해 방오성능을 비교한 결과, 본 발명에 의한 금속용사와 유/무기 하이브리드 코팅의 복합층은 기존의 방오 도료에 비해 해양 생물의 부착 방지 능력인 방오 성능이 우수함을 직접 확인할 수 있다.

상기 물성 평가 결과를 통해, 본 발명에 의한 융복합 코팅층은, 종래 다층구조의 중방식 코팅에 비해 공정이 단순하고, 장기간 방오성능과 저마찰 저항성의 유지가 가능하여 선박 등의 에너지 효율을 크게 높이면서도 친환경적이고 특히 선박 등 해양 구조물의 수명을 크게 연장시킴으로 인해 경제적인 효과가 클 뿐 아니라 유지 보수 비용까지 절감시키는 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 가능함은 공지의 사실이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어서는 아니 되며, 후술하는 특허청구 범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 코팅층
A : 제1 코팅층
B : 제2 코팅층
10 : 모재
20 : 전처리된 표면
30 : 상온 용사 피막
40 : 유/무기 하이브리드 코팅액 실링제
50 : 유/무기 하이브리드 코팅액 코팅제

Claims

선박 또는 해양 강구조물의 방오 코팅층에 있어서,
모재 표면에 형성된 아연, 알루미늄, 지르코늄 또는 이들의 조합을 포함하는 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층; 상기 용사 코팅층 표면과 내부에 존재하는 기공을 밀봉하는 실링층; 및 상기 실링층이 형성된 용사 코팅층 위에 5 내지 100㎛의 두께로 형성되는 유/무기 하이브리드 코팅층;을 포함하고,
상기 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액의 양은, 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층 단위면적당 100 내지 400g/㎡이며,
상기 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하기 위한 유/무기 하이브리드 코팅 용액은, 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 유/무기 방오제 0.001 내지 20 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층.
제1항에 있어서,
상기 용사 코팅층은 아연 2 내지 50 중량%, 알루미늄 48 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층.
제1항에 있어서,
상기 실링층을 형성하기 위해 사용되는 실링제 코팅액은, 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 유/무기 방오제 0.001 내지 20 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층.
삭제
제3항에 있어서,
상기 실링제 코팅액 또는 유/무기 하이브리드 코팅 용액은, 테프론, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN), 그리고 후정착방지제로 유/무기 방오제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층.
제3항에 있어서,
상기 무기계 바인더는, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층.
제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 무보수 복합 방오 코팅층이 석재, 콘크리트, 금속, 플라스틱 또는 목재의 표면에 형성되어 오염물의 부착을 방지하거나 제거가 용이한 것을 특징으로 하는 무모수 복합 방오 코팅층.
선박 또는 해양 강구조물의 방오 코팅층을 형성하는 방법에 있어서,
모재에 아연(Zn), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 또는 이들의 합금을 포함하는 선재를 용사코팅하여 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층을 형성하는 단계;
상기 용사 코팅층 표면과 내부에 존재하는 기공을 밀봉하는 실링층을 형성하는 단계; 및
상기 실링층이 형성된 용사 코팅층 상에 5 내지 100㎛의 두께로 형성되는 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 실링층을 형성하는데 사용되는 실링제 코팅액의 양은, 70 내지 500㎛ 두께의 용사 코팅층 단위면적당 100 내지 400g/㎡이며,
상기 유/무기 하이브리드 코팅층을 형성하기 위한 유/무기 하이브리드 코팅 용액은, 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 유/무기 방오제 0.001 내지 20 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 용사 코팅층은, 아연 2 내지 50 중량%, 알루미늄 48 내지 97 중량% 및 지르코늄 0.1 내지 5 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 실링층을 형성하기 위해 사용되는 실링제 코팅액은, 무기계 바인더 5 내지 70 중량%, 오르가노알콕시실란 5 내지 60 중량%, 수용성 유기용제 10 내지 40 중량%, 유/무기 방오제 0.001 내지 20 중량%, 충전제 5 내지 60 중량%, 안료 5 내지 60 중량% 및 촉매 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법.
삭제
제10항에 있어서,
상기 실링제 코팅액 또는 유/무기 하이브리드 코팅 용액은, 테프론, 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말, 아연 분말 및 질화붕소(BN), 그리고 후정착방지제로 유/무기 방오제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 무기계 바인더는, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 및 콜로이달 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박 또는 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법.
제8항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 기재된 해양 강구조물의 무보수 복합 방오 코팅층을 형성하는 방법이, 석재, 콘크리트, 금속, 플라스틱 또는 목재의 표면에 적용되어 오염물의 부착을 방지하거나 제거가 용이한 것을 특징으로 하는 무모수 복합 방오 코팅층 형성 방법.