KR101533323B1 - 방청제 조성물 및 이를 포함하는 부식방지 도막 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방청제 조성물 및 이를 포함하는 부식방지 도막에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방청제 조성물은 아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 함유하지 않아 인체에 안전하고 친환경적이며, 초기 방청력이 우수하다. 또한, 용해도가 뛰어나 작업성이 우수할 뿐만 아니라, 철 및 비철 금속에 모두 사용 가능하므로 금속재의 방청력이 요구되는 철강산업, 조립금속산업, 조선공업, 자동차 또는 항공기 산업, 정밀기기/전자제품 제조업, 금속제품의 보관, 포장 및 수송 관련 분야 등 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

방청제 조성물 및 이를 포함하는 부식방지 도막{Corrosion inhibitor composition and anti-corrosion coating film containing the same}
본 발명은 인체에 안전하고 친환경적일 뿐만 아니라, 초기 방청력 및 작업성이 우수한 방청제 조성물 및 이를 포함하는 부식방지 도막에 관한 것이다.
일반적으로 부식 환경에 놓인 금속재를 보호하는 방법으로 방청력을 갖는 방청제를 부식 환경에 첨가하는 방법이 있다. 방청력이란 금속 표면에서 수산화물 또는 산화물을 주체로 하는 화합물이 생성되는 것을 방지하는 성질로서, 넓게는 금속 표면에서 부패 생성물의 발생을 방지하는 성질을 의미한다. 기화성 방청제는 상온에서 승화성이 있고, 방청력을 가지는 화합물 또는 그 화합물을 주성분으로 하는 혼합물을 포함한다. 특히, 운송, 보관 중에 있는 금속재에 일정 기간 동안 부식의 발생을 방지하기 위해 사용되는 방청제는 방청 효과를 갖는 동시에 사용 후 제거가 용이해야 하는데, 기화성 방청제는 일정 기간 후 완전히 휘발 처리되어 처리가 간편하기 때문에 널리 사용되고 있다.
현재까지 개발된 방청제로는 기화력이 우수한 소듐 나이트레이트, 다이사이클로헥실아민나이트레이트, 다이사이클로헥실나이트로사민 등의 아질산염을 포함하거나, 벤조트리아졸계 화합물을 포함한 제품 등이 있다(특허문헌 1 내지 3).
그러나, 아질산염에 있어서, 상기 다이사이클로헥실아민나이트레이트(dicyclogexyl amine nitrite, DICHAN)는 고가이며, 소듐 나이트레이트(sodium nitrite, NaNO2)는 발암성을 가질 뿐만 아니라 각종 환경오염을 유발하거나 생태계에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 상기 다이사이클로헥실나이트로사민(Dicyclohexyl nitrosamine)은 신체에 작용하여 신체의 면역성을 저하시켜 전염병과 암 발생률을 증가시킬 수 있다. 특히, 2차 아민과 반응하여 발암물질인 나이트로사민(Nitrosamine)의 형태로 변형될 수 있는데, 상기 나이트로사민은 동물에게 치명적인 발암 물질의 일종으로, 단 1회의 투여만으로도 암을 유발할 수 있는 문제점이 있다(특허문헌 4 및 5).
아울러, 벤조 트리아졸계 화합물의 경우, 최근 소니의 규제 물질 리스트에 추가되면서 수출되는 제품에 대한 주의가 보다 요구되고 있다. 뿐만 아니라, 벤조 트리아졸은 특유의 냄새가 강하여 작업 과정에서 기침이나, 심한 경우 호흡곤란이 유발할 수 있다. 나아가, 벤조트리아졸이 함유된 파우더로 만든 필름은 시간이 경과할수록 필름 외부로 마이그레이션(migration)이 진행되어 분진이 발생될 수 있어 최근 유럽화학물질청(ECHA)은 벤조트리아졸계 물질 4종을 고위험성우려물질(SVHC)에 등록하고자 하는 규제 움직임이 있다(특허문헌 3).
따라서, 인체에 유해하고 환경오염을 유발하는 아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물을 함유하지 않으면서 초기 방청력이 우수한 방청제의 개발이 절실히 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제0391564호; 대한민국 등록특허 제0428569호; 대한민국 등록특허 제1160848호; 대한민국 등록특허 제0825277호; 대한민국 공개특허 제2008-0111244호.
본 발명의 목적은 인체에 안전하고 친환경적이며, 초기 방청력이 우수한 방청제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방청제 조성물을 포함하는 부식방지 도막을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 하나의 실시예에서 탄산염 및 탄산수소염 중 어느 하나 이상을 포함하는 방청제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 하나의 실시예에서 상기 방청제 조성물을 포함하는 부식방지 도막을 제공한다.
본 발명에 따른 방청제 조성물은 아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 함유하지 않아 인체에 안전하고 친환경적이며, 초기 방청력이 우수하다. 또한, 용해도가 뛰어나 작업성이 우수할 뿐만 아니라, 철 및 비철 금속에 모두 사용 가능하므로 금속재의 방청력이 요구되는 철강산업, 조립금속산업, 조선공업, 자동차 또는 항공기 산업, 정밀기기/전자제품 제조업, 금속제품의 보관, 포장 및 수송 관련 분야 등 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에서, 증류수 분무처리된 금속 시편을 방청제 조성물에 48시간 또는 240시간 노출 후, 금속 시편의 부식 정도를 촬영한 이미지이다: 여기서, 실시예에서 제조된 방청제 조성물에 노출된 시편은 경과시간이 240시간이고, 비교예에서 제조된 방청제 조성물에 노출된 시편은 경과시간이 48시간(비교예 1) 또는 120시간(비교예 4)이다;
도 2는 다른 하나의 실시예에서, 방청제 조성물이 용해된 3% 방청액에 금속 시편을 240시간 함침 후, 금속 시편의 부식 정도를 촬영한 이미지이다;
도 3은 또 다른 하나의 실시예에서, 5% 염수 분무처리된 금속 시편을 방청제 조성물에 30시간 노출 후, 금속 시편의 부식 정도를 촬영한 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 탄산염 및 탄산수소염 중 어느 하나 이상을 포함하는 방청제 조성물 및 이를 포함하는 부식방지 도막에 관한 것이다.
일반적으로 부식 환경에 놓인 금속재를 보호하는 방법으로 방청력을 갖는 방청제를 부식 환경에 첨가하는 방법이 있다. 상기 방청제 중 기화성 방청제는 상온에서 승화성이 있고, 방청력을 가지는 화합물 또는 그 화합물을 주성분으로 하는 혼합물을 포함하는데, 일정 기간 후 완전히 휘발 처리되어 처리가 간편하기 때문에 널리 사용되고 있다. 현재까지 개발된 방청제는 기화력이 우수한 소듐 나이트레이트, 다이사이클로헥실아민나이트레이트, 다이사이클로헥실나이트로사민 등의 아질산염을 포함하거나, 벤조트리아졸계 화합물을 포함한 제품 등이 있으나, 상기 화합물들은 인체에 상당히 유해하고 환경오염을 유발할 수 있는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 탄산염 및 탄산수소염 중 어느 하나 이상을 포함하는 방청제 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 부식방지 도막을 제공한다.
본 발명에 따른 방청제 조성물은 아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 함유하지 않아 인체에 안전하고 친환경적이며, 초기 방청력이 우수하다. 또한, 용해도가 뛰어나 작업성이 우수할 뿐만 아니라, 철 및 비철 금속에 모두 사용 가능하므로 금속재의 방청력이 요구되는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 하나의 실시예에서, 탄산염 및 탄산수소염 중 어느 하나 이상을 포함하는 방청제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은 소듐 나이트레이트, 다이사이클로헥실아미난이트레이트 등의 아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물을 함유하지 않아 인체에 안전하고 친환경적이며, 철 및 비철 금속의 표면에 짧은 시간 내에 부식방지 도막을 형성함으로써 수분이나 산소의 침투를 차단하여 부식을 방지할 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라, 금속의 고유성질을 변화시키지 않으면서 부식방지 도막과 금속재의 부착강도가 우수하여 별도의 처리없이 용이하게 금속 표면에 도막을 부착할 수 있고, 용해도가 뛰어나 작업성이 우수한 이점이 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은,
가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편에 대하여,
5% 염수 분무 30시간 경과 후 방청력 측정 시,
금속 시편의 부식 면적이 전체 금속 시편 면적의 5% 이하일 수 있다.
하나의 실시예에서 탄산염인 탄산암모늄 및 탄산칼륨을 포함하는 방청제 조성물이 도입된 반응기에 5% 염수를 분무된 가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편을 넣고, 6시간 간격으로 5% 염수를 분무하면서 금속 시편의 표면 변화를 관찰하였다. 그 결과, 상기 금속 시편은 30시간 이상 경과하여도 부식된 면적이 1% 이하인 것으로 확인되었다. 이로부터, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 아질산염을 포함하지 않아 인체에 안정하고, 금속재 표면에 짧은 시간 내에 부식방지 도막을 형성함으로써 수분이나 산소의 침투를 차단하여 부식을 방지하는 효과가 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 금속 시편 상에 형성된 부식방지 도막은 그 수명이 우수하여 30시간 이상 금속 시편의 표면 부식을 억제시키는 것으로 알 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 상기 탄산염 및 탄산수소염은, 기화되어 금속재의 표면에 부식을 방지하는 도막을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 예를 들면, 탄산염으로는, 탄산암모늄, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산마그네슘 및 탄산칼슘 중 1종 이상을 사용할 수 있으며, 탄산수소염으로는, 중탄산암모늄, 중탄산칼륨 및 중탄산나트륨 중 1종 이상을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은 다음과 같은 구성으로 탄산염 및 탄산수소염을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
구성 Ⅰ - 탄산암모늄을 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅱ - 탄산칼륨을 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅲ - 탄산암모늄 및 탄산칼륨을 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅳ - 중탄산암모늄을 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅴ - 중탄산칼륨을 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅵ - 중탄산암모늄 및 중탄산칼륨을 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅶ - 탄산암모늄 및 중탄산칼륨을 포함하는 방청제 조성물.
또한, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은,
탄산염 및 탄산수소염을 모두 포함하는 경우,
탄산수소염의 함량은, 탄산염에 대하여 3 중량부 내지 97 중량부일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 방청제 조성물은 탄산염을 3 중량부 내지 97 중량부; 5 중량부 내지 90 중량부; 10 중량부 내지 80 중량부; 15 중량부 내지 65 중량부; 5 중량부 내지 65 중량부; 또는 25 중량부 내지 55 중량부일 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은, 탄산암모늄 25 내지 75 중량부 및 중탄산암모늄 25 내지 75 중량부를 포함할 수 있다.
상기 방청제 조성물은 상기 범위로 탄산염을 포함함으로써 초기 방청력을 결정짓는 증기압을 적절히 조절할 수 있으며, 경제적으로 금속 표면에 부식방지 도막을 형성할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은, 유기아민 벤조에이트 및 알칼리 금속계 벤조에이트 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은 유기아민 벤조에이트 및 알칼리 금속계 벤조에이트 중 어느 하나 이상을 더 포함함으로써, 방청제 조성물의 초기 방청력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 유기아민 벤조에이트는 이산화황이나 수증기 등에 의한 부식을 방지하는 효과가 우수하여 비철 금속의 부식 억제뿐만 아니라 변색을 방지하는 효과가 있다. 또한, 알칼리 금속계 벤조에이트는 금속재 표면을 알칼리 금속으로 부동태화 시킴으로써 철을 함유하는 금속의 부식을 억제하는 효과가 우수하다. 특히, 소듐 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물은 초기 방청력이 우수한 이점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은,
가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편에 대하여,
KS A 2111 측정 조건 하에서 방청력 측정 시,
금속 시편의 부식 면적이 전체 금속 시편 면적의 5% 이하일 수 있다.
하나의 실시예에서, 탄산염과 함께 암모늄 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물이 도입된 반응기에 증류수가 분무된 가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편을 넣고, 6시간 간격으로 증류수를 분무하면서 금속 시편의 표면 변화를 관찰하였다. 그 결과, 상기 금속 시편은 240시간 이상 경과하여도 부식된 면적이 1% 이하인 것으로 확인되었다. 이로부터, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 아질산염을 포함하지 않아 인체에 안정하고, 금속재 표면에 짧은 시간 내에 부식방지 도막을 형성함으로써 수분이나 산소의 침투를 차단하여 부식을 방지하는 효과가 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 금속 시편 상에 형성된 부식방지 도막은 그 수명이 우수하여 240시간 이상 금속 시편의 표면 부식을 억제시키는 것으로 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방청제 조성물은,
가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편에 대하여,
상기 방청제 조성물이 용해된 3% 방청액 함침 조건 하에서 방청력 측정 시,
전체 금속 시편 면적에 대하여 부식 면적이 1%가 되는 경과시간은, 120시간 이상일 수 있다.
하나의 실시예에서, 탄산염과 함께 암모늄 벤조에이트를 포함하거나, 암모늄 벤조에이트 및 포타슘 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물이 3% 용해된 용액에 가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편을 함침시킨 다음, 함침된 금속 시편의 부식면적이 5%가 되는데 경과되는 시간을 측정하였다. 그 결과, 함침된 금속 시편의 부식면적이 5%가 되는데 경과되는 시간은 120시간 이상인 것으로 확인되었다. 이로부터, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 수용액에 함침된 금속재에 대해서도 짧은 시간 내에 부식방지 도막을 표면에 형성함으로써 수분이나 산소의 침투를 차단하는 것을 알 수 있다. 또한, 이렇게 형성된 부식방지 도막은 그 수명이 현저히 우수하여 120시간 이상 금속 시편의 표면 부식을 억제시키는 것으로 알 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 방청제 조성물은, 20℃, 물 100 g에 대한 용해도가 18.0 g/mL 내지 28.0 g/mL을 만족할 수 있다.
구체적으로, 상기 방청제 조성물은 18.0 g/mL 내지 28.0 g/mL; 18.0 g/mL 내지 26.0 g/mL; 20.0 g/mL 내지 28.0 g/mL; 20.0 g/mL 내지 26.0 g/mL; 20.0 g/mL 내지 24.0 g/mL; 18.0 g/mL 내지 23.0 g/mL; 22.0 g/mL 내지 27.0 g/mL; 또는 24.0 g/mL 내지 28.0 g/mL일 수 있다.
이때, 본 발명에 적용 가능한 상기 유기아민 벤조에이트 및 알칼리 금속계 벤조에이트는 금속 표면에 부식을 방지하는 도막을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 예를 들면, 유기아민 벤조에이트로는, 암모늄 벤조에이트, 메틸암모늄 벤조에이트, 다이메틸암모늄 벤조에이트, 테트라메틸암모늄 벤조에이트, 에틸암모늄 벤조에이트, 다이에틸암모늄 벤조에이트, 다이부틸암모늄 벤조에이트, 다이이소프로필암모늄 벤조에이트 및 다이사이클로헥실암모늄 벤조에이트 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 알칼리 금속계 벤조에이트로는, 리튬 벤조에이트, 소듐 벤조에이트 및 포타슘 벤조에이트 중 1종 이상을 할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은 다음과 같은 구성으로 유기아민 벤조에이트 및 알칼리 금속계 벤조에이트를 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
구성 Ⅷ - 탄산암모늄 및 암모늄 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅸ - 탄산암모늄 및 포타슘 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물;
구성 Ⅹ - 탄산암모늄, 암모늄 벤조에이트 및 포타슘 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물;
구성 ⅩⅠ - 탄산암모늄, 탄산칼륨, 암모늄 벤조에이트 및 포타슘 벤조에이트를 포함하는 방청제 조성물.
또한, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은,
유기아민 벤조에이트 또는 알칼리 금속계 벤조에이트를 더 포함하는 경우,
방청제 조성물에 포함된 탄산염 3 중량부 내지 97 중량부와 함께, 유기아민 벤조에이트 또는 알칼리 금속계 벤조에이트 3 중량부 내지 97 중량부를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 방청제 조성물은 유기아민 벤조에이트 또는 알칼리 금속계 벤조에이트를 3 중량부 내지 97 중량부; 5 중량부 내지 90 중량부; 10 중량부 내지 80 중량부; 15 중량부 내지 65 중량부; 5 중량부 내지 65 중량부; 또는 25 중량부 내지 55 중량부를 포함할 수 있다.
상기 방청제 조성물은 상기 범위로 유기아민 벤조에이트 또는 알칼리 금속계 벤조에이트를 포함함으로써, 비철 금속의 부식 및 청색으로의 변색을 방지하는 효과가 우수하다는 이점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은,
유기아민 벤조에이트 및 알칼리 금속계 벤조에이트를 함께 더 포함하는 경우,
탄산염 5 내지 65 중량부;
알칼리 금속계 벤조에이트 5 내지 65 중량부; 및
유기 아민 벤조에이트 5 내지 65 중량부를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 방청제 조성물은,
탄산암모늄 및 탄산칼륨 30 내지 55 중량부;
암모늄 벤조에이트 30 내지 50 중량부;
포타슘 벤조에이트 5 내지 25 중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 방청제 조성물은 사용되는 제품의 특성에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 방청제 조성물은 분말 또는 정제의 형태로 가질 수 있다. 또한, 수용액에 대한 용해도가 우수하므로 물이나 알코올에 0.5% 내지 20% 용해시킨 방청액이나 오일에 용해시킨 방청유의 형태를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 실시예에서,
본 발명에 따른 방청제 조성물을 포함하는 부식방지 도막을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 부식방지 도막은 상기 방청제 조성물을 이용하여 금속재 상에 형성될 수 있으며, 이렇게 형성된 도막은 소듐 나이트레이트, 다이사이클로헥실아민나이트레이트 등의 아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물을 함유하지 않아 인체에 안전하고 친환경적이며, 수분이나 산소의 침투를 차단하여 금속재의 부식을 방지하는 효과가 우수하다. 뿐만 아니라, 금속재에 대한 부착강도가 우수하다.
이때, 본 발명에 따른 상기 금속재는, 산업분야에서 일반적으로 사용될 수 있고, 수분 또는 산소와의 접촉으로 인하여 표면에 부식이 발생할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로는 예를 들면, 철(Fe) 및 비철 금속 중 어느 하나 이상을 포함하는 소재일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 금속재는 철(Fe); 비철 금속인 아연(Zn), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 상기 부식방지 도막은, 부식방지 도막이 형성되는 제품, 작업환경, 공정과정 등을 고려하여 적절한 방법으로 형성될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 부식방지 도막은 금속재를 밀폐된 공간에서 상기 방청제 조성물에 노출시킴으로써 형성할 수 있다. 또한, 상기 방청제 조성물이 용해된 방청액 또는 방청유를 표면에 분사 또는 함침시킴으로써 부식방지 도막을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 부식방지 도막의 형성방법에 있어서, 금속재를 밀폐된 공간에서 방청제 조성물에 노출시키는 방법은, 방청제 조성물이 기화됨으로써 가스(gas)화된 방청제 성분이 금속재의 미세한 곳까지 도달하므로 작업이 어려운 미세한 부위까지 균일하게 부식방지 도막을 형성할 수 있다는 이점이 있다. 이때, 상기 밀폐된 공간의 온도, 즉 도막의 형성온도는 -15℃ 내지 80℃일 수 있으며, 노출 시간은 5분 이상일 수 있다. 도막의 형성온도는 -15℃ 내지 80℃의 범위에서 수행함으로써 방청제 조성물의 기화 속도가 감소하거나, 고온으로 인한 금속재의 부식속도 촉진으로 방청효과가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 형성시간은 5분 내지 60분 동안 수행함으로써 부식방지 도막의 두께가 충분하지 않아 방청수명이 단축되거나, 초과로 노출되는 시간만큼의 경제적 효과를 얻지 못하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 부식방지 도막의 형성방법에 있어서, 방청제 조성물이 용해된 방청액 또는 방청유를 금속재 표면에 분사시키거나 함침시키는 방법은, 작업성이 뛰어나고, 짧은 시간 내에 넓은 영역의 부식방지 도막을 형성할 수 있으므로 도막 형성 효율이 우수한 이점이 있다. 이때의 상기 방청액 또는 방청유는 상기 방청제 조성물을 물, 알코올 또는 오일에 0.5 % 내지 20% 용해시켜 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 실시예 14.
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 탄산염, 탄산수소염, 유기아민 벤조에이트 및 알칼리 금속계 벤조에이트 각각을 200 메쉬체로 조리한 다음, 교반기에 주입하고 균일하게 혼합하여 백색 분말의 방청제 조성물을 제조하였다.
탄산염 탄산수소염 유기아민 벤조에이트 알칼리 금속계 벤조에이트
실시예 1 탄산암모늄(10 g)
탄산칼륨(10 g)		 - - -
실시예 2 - 중탄산암모늄(10 g)
중탄산칼륨(10 g)		 - -
실시예 3 탄산암모늄(10 g) 중탄산칼륨(10 g) - -
실시예 4 탄산암모늄(0.6 g) - 암모늄 벤조에이트
(19.4 g)		 -
실시예 5 탄산암모늄(2 g) - 암모늄 벤조에이트
(18 g)		 -
실시예 6 탄산암모늄(6 g) - 암모늄 벤조에이트
(14 g)		 -
실시예 7 탄산암모늄(10 g) - 암모늄 벤조에이트
(10 g)		 -
실시예 8 탄산암모늄(14 g) - 암모늄 벤조에이트
(6 g)		 -
실시예 9 탄산암모늄(18 g) - 암모늄 벤조에이트
(2 g)		 -
실시예 10 탄산암모늄(19.4 g) - 암모늄 벤조에이트
(0.6 g)		 -
실시예 11 탄산암모늄(0.6 g) - - 포타슘 벤조에이트 (19.4 g)
실시예 12 탄산암모늄(2 g) - - 포타슘 벤조에이트 (18 g)
실시예 13 탄산암모늄(6 g) - - 포타슘 벤조에이트 (14 g)
실시예 14 탄산암모늄(10 g) - - 포타슘 벤조에이트 (10 g)
실시예 15 탄산암모늄(14 g) - - 포타슘 벤조에이트 (6 g)
실시예 16 탄산암모늄(18 g) - - 포타슘 벤조에이트 (2 g)
실시예 17 탄산암모늄(19.4 g) - - 포타슘 벤조에이트 (0.6 g)
실시예 18 탄산암모늄(6 g) - 암모늄 벤조에이트
(6 g)		 포타슘 벤조에이트 (8 g)
실시예 19 탄산암모늄(0.6 g)
탄산칼륨(8 g)		 - 암모늄 벤조에이트
(8 g)		 포타슘 벤조에이트 (3.4 g)
비교예 1.
소듐 나이트레이트(sodium nitrite, NaNO2, 20 g)를 200 메쉬체로 조립하여 입자가 균일한 백색 분말의 방청제 조성물을 준비하였다.
비교예 2.
암모늄 벤조에이트(20 g)를 200 메쉬체로 조립하여 입자가 균일한 백색 분말의 방청제 조성물을 준비하였다.
비교예 3.
소듐 벤조에이트(20 g)를 200 메쉬체로 조립하여 입자가 균일한 백색 분말의 방청제 조성물을 준비하였다.
비교예 4.
암모늄 벤조에이트(10 g) 및 소듐 벤조에이트(10 g) 각각을 200 메쉬체로 조립한 다음, 교반기에 주입하고 균일하게 혼합하여 백색 분말의 방청제 조성물을 제조하였다.
비교예 5.
소듐 나이트레이트(10 g) 및 암모늄 벤조에이트(10 g) 각각을 200 메쉬체로 조립한 다음, 교반기에 주입하고 균일하게 혼합하여 백색 분말의 방청제 조성물을 제조하였다.
실험예 1. 방청제 조성물의 방청력 평가 1
본 발명에 따른 방청제 조성물의 수분에 대한 방?력을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 발명에 따른 방청제 조성물의 방청력을 KS A 2111 조건 하에서 측정하였다. 구체적으로, 먼저 본 실험의 시편으로서 가로 5 cm 및 세로 1 cm의 다용도 칼날을 준비하였으며, 상기 다용도 칼날 표면에 처리된 윤활액을 세척한 다음에 시편으로서 사용하였다. 그 후, 본 발명에 따른 상기 실시예 4 내지 실시예 17, 비교예 1 및 비교예 4에서 제조된 방청제 조성물(각 5 g)을 밀폐된 플라스틱 용기 바닥에 깔고, 상기에서 준비한 시편의 표면에 증류수를 분무하여 용기에 도입하되, 시편에 방청제 조성물이 닿지 않도록 하였다. 시편이 플라스틱 용기에 처음 도입되어 방치되는 시점을, 경과 0시간으로 설정하고, 6시간 간격으로 증류수를 추가 분무하면서, 240시간 동안 시편 표면의 부식 정도를 육안으로 평가하였다. 이때, 무처리군으로서 방청제 조성물이 첨가되지 않은 플라스틱 용기에서 방치된 시편에 대한 방청력도 함께 평가하였다. 평가된 결과 중 실시예 4, 실시예 7, 실시예 10, 실시예 11, 실시예 14, 실시예 17, 비교예 1 및 비교예 4에 대한 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 수분에 대한 방청력이 우수한 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예 4 내지 실시예 17에서 제조된 방청제 조성물에 노출된 시편은 증류수가 분무되고 240시간이 경과하여도 부식이 억제되어 부식된 면적이 전체 금속 시편 면적의 0.1% 이하인 것으로 확인되었다. 반면, 방청제 조성물에 노출되지 않은 무처리 시편은 증류수 분무 5시간이 경과된 이후 표면에 녹이 발생되는 것으로 확인되었으며, 아질산염을 포함하는 비교예 1에서 제조된 방청제 조성물에 노출된 시편 또한, 증류수 분무 12시간이 경과된 시점에서 녹이 발생되는 것으로 확인되었다. 아울러, 비교예 4에서 제조된 방청제 조성물에 노출된 시편은 70시간이 경과된 시점에서 녹이 발생되는 것으로 확인되었다.
이로부터, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 짧은 시간 내에 기화하여 금속재 표면에 부식방지 도막을 형성함으로써 금속재의 부식을 방지하는 것을 알 수 있다. 또한, 금속재 표면에 형성된 부식방지 도막은 방청수명이 우수하여 240시간이 경과하여 금속재 표면의 부식을 억제하는 것을 알 수 있다.
실험예 2. 방청제 조성물의 처리 형태에 따른 방청력 평가
본 발명에 따른 방청제 조성물의 처리 형태에 따른 방청력을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
먼저, 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 시편을 준비하고, 본 발명에 따른 실시예 4 내지 실시예 17, 비교예 1 및 비교예 4에서 제조된 방청제 조성물(3 중량%)을 증류수(97 중량%)에 용해시켜 방청액을 제조하였다. 그 후, 제조된 방청액(30 mL)을 밀폐된 플라스틱 용기에 주입하고, 주입된 방청액에 함침되도록 준비된 시편을 용기 안에 도입하였다. 시편이 플라스틱 용기에 처음 도입되어 방치되는 시점을, 경과 0시간으로 설정하고, 240시간 동안 시편 표면의 부식 정도를 육안으로 평가하였다. 평가된 결과 중 실시예 7, 실시예 14, 비교예 1 및 비교예 4에 대한 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 금속재에 처리되는 형태에 상관없이 수분에 대한 방청력이 우수한 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예 7 내지 실시예 14의 방청제 조성물을 포함하는 방청액에 함침된 시편은 별도의 표면처리가 수행되지 않고, 증류수를 용매로 하는 방청액에 함침되었음에도 불구하고, 부식면적이 전체 금속 시편 면적의 0.1% 이하인 것으로 확인되었다. 반면, 비교예 1의 방청제 조성물을 포함하는 방청액에 함침된 시편은 방청액에 함침되고 12시간이 경과된 시점에서, 비교예 4의 방청제 조성물을 포함하는 방청액에 함침된 시편은 함침되고 40시간이 경과된 시점에서 녹이 발생되는 것으로 확인되었다.
이로부터, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 금속재에 처리되는 형태에 상관없이 짧은 시간 내에 기화하여 금속재 표면에 부식방지 도막을 형성함으로써 금속재의 부식을 방지하는 것을 알 수 있다.
실험예 3. 방청제 조성물의 방청력 평가 2
본 발명에 따른 방청제 조성물의 염수에 대한 방?력을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실험예 1에서, 증류수를 분무하는 대신에 5% 염수를 분무하는 것을 제외하고 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 7, 실시예 10, 실시예 17 내지 실시예 19, 비교예 4 및 비교예 5에서 제조된 방청제 조성물(각 5 g)에 대하여 100시간 동안 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 부식력이 강한 5% 염수에 대하여 우수한 방청력을 갖는 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 7, 실시예 10, 실시예 17 내지 실시예 19에서 제조된 방청제 조성물에 노출된 시편은 5% 염수가 분무되고 100시간 이상이 경과하여도 금속재의 부식이 억제되어 부식면적이 전체 금속 시편 면적의 0.1% 이하인 것으로 확인되었다. 반면, 탄산염 및 탄산수소염을 포함하지 않는 비교예 4 및 비교예 5의 방청제 조성물에 노출된 시편은 각각 12시간 및 7시간이 경과된 시점에 녹이 발생되는 것으로 확인되었다.
이로부터, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 방청력이 우수하여, 부식력이 강한 염수로 인한 부식을 억제하는 효과가 뛰어나고, 금속재 표면에 형성된 부식방지 도막은 방청수명이 우수하여 100시간이 경과하여 금속재 표면의 부식을 억제하는 것을 알 수 있다.
실험예 4. 방청제 조성물의 용해도 평가
본 발명에 따른 방청제 조성물의 용해도를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 19에서 제조된 방청제 조성물에 대하여, 20℃, 100 g의 증류수에 최대로 용해되는 양을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
용해도 (g/100 mL) 용해도 (g/100 mL)
실시예 1 25 실시예 11 24
실시예 2 26 실시예 12 24
실시예 3 24 실시예 13 24
실시예 4 20 실시예 14 24
실시예 5 20 실시예 15 24
실시예 6 21 실시예 16 24
실시예 7 21 실시예 17 24
실시예 8 21 실시예 18 21
실시예 9 22 실시예 19 21
실시예 10 23
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 물에 대한 용해도가 우수한 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 조성물이 함유하는 성분 및 함량에 상관없이 20℃, 물 100 mL에서 18 g/100mL 내지 28 g/100 mL의 용해도를 갖는 것으로 확인되었다. 이는 본 발명에 따른 방청제 조성물이 물에 대한 용해도가 우수한 것을 의미하며, 이로부터 상기 방청제 조성물은 방청액 형태로도 사용 가능한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방청제 조성물은 초기 방청력 및 방청수명이 우수할 뿐만 아니라, 물에 대한 용해도가 우수하여 방청제 제조 시, 방청액 등의 다양한 형태로 제조 가능하므로, 금속재의 방청력이 요구되는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 탄산염 5 내지 65 중량부,
    알칼리 금속계 벤조에이트 5 내지 65 중량부, 및
    유기 아민 벤조에이트 5 내지 65 중량부를 포함하고;
    아질산염 또는 벤조트리아졸계 화합물은 포함하지 않으며;
    20℃, 물 100 g에 대한 용해도가 18.0 g 내지 28.0 g이고;
    가로 5 cm 및 세로 1 cm의 금속 시편에 대하여,
    i) 5% 염수 분무 30시간 경과 후의 방청력 측정 시, 금속 시편의 부식 면적이 전체 금속 시편 면적의 5% 이하이며,
    ii) KS A 2111 측정 조건 하에서 방청력 측정 시, 금속 시편의 부식 면적이 전체 금속 시편 면적의 5% 이하이고,
    iii) 조성물이 용해된 3% 방청액 함침 조건 하에서 방청력 측정 시, 전체 금속 시편 면적에 대하여 부식 면적이 1%가 되는 경과시간은, 120시간 이상인 방청제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    탄산염은, 탄산암모늄, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산마그네슘 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 방청제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    방청제 조성물은 탄산암모늄 및 탄산칼륨 중 어느 하나 이상의 탄산염을 포함하는 방청제 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    유기아민 벤조에이트는, 암모늄 벤조에이트, 메틸암모늄 벤조에이트, 다이메틸암모늄 벤조에이트, 테트라메틸암모늄 벤조에이트, 에틸암모늄 벤조에이트, 다이에틸암모늄 벤조에이트, 다이부틸암모늄 벤조에이트, 다이이소프로필암모늄 벤조에이트 및 다이사이클로헥실암모늄 벤조에이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고;
    알칼리 금속계 벤조에이트는, 리튬 벤조에이트, 소듐 벤조에이트 및 포타슘 벤조에이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 방청제 조성물.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    방청제 조성물은 분말, 정제 또는 1 내지 20% 용해된 액상인 것을 특징으로 하는 방청제 조성물.
  16. 제1항에 따른 방청제 조성물을 포함하는 부식방지 도막.
  17. 제16항에 있어서,
    부식방지 도막은 철(Fe) 및 비철 금속 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속재 상에 형성되는 부식방지 도막.
  18. 제16항에 있어서,
    비철 금속은, 아연(Zn), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식방지 도막.
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