KR101670437B1 - 강재용 도료 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철재구조로 이루어진 강재 표면의 코팅시 크랙을 예방할 수 있는 신규한 강재용 도료 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는, 강재 표면 도장을 위한 에폭시 방수층 형성용 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장방법에 관한 것이다.

Description

강재용 도료 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장 방법{COATING COMPOSITION FOR SURFACE OF STEEL MATERIAL AND METHOD FOR COATING SURFACE OF STEEL MATERIAL USING THE SAME}

본 발명은 강재용 도료 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 철재구조로 이루어진 강재 표면의 코팅시 크랙을 예방할 수 있는 신규한 강재용 도료 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장 방법에 관한 것이다.

현재 금속으로 가장 널리 사용되고 있는 재료는 철강재이며, 이들은 대기중, 수중, 지중 및 화학약품 등의 부식환경에 의해 부식이 발생된다. 특히 교량, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지, 및 배수지 등을 포함한 물과 관계되는곳에 사용되는 강재 구조물은 수분에 노출되어 있는 시간이 많기 때문에 강재 구조물 표면에 녹이 쉽게 발생하여 구조물을 손상시켜 내구수명이 단축되는 문제가 발생하며, 더욱이 상수도 시설에 설치되어 있는 강재 구조물에 녹이 발생할 경우에는 녹에 의한 물의 오염에 의한 2차 피해까지 발생하는 문제가 있었다.

또한 일반적으로 교량, 철탑, 해상구조물, 발전소, 각종 공장의 구조물, 선박 또는 기타 건축 구조물 등 다양한 분야에서 사용되고 있는 강재는 도장 표면에 크랙이 발생함으로써, 산소와 수분에 의하여 자연적으로 내부에 부식이 진행되며, 또한, 토양성분, 빗물, 해염, 해풍 등에 의한 염 또는 산성 물질에 의하여 부식의 진행이 가속화될 수 있어, 이의 방지가 필요하며, 아울러 강재는 온도에 따라 수축 팽창하게 됨에 따라 미세 균열 및 이음부위의 작업불량, 외력에 의한 크랙이 발생될 수 있으며, 크랙이 심화될 경우에는 강재까지 부식되어 구조물의 내구성이 심하게 저하되어 구조물의 기능을 손상시키는 문제가 있고, 수분이 도막의 내부에 침투하게 되면 문제가 될 수 있다.

이러한 교량, 선박, 건축 구조물 등에 사용되고 있는 강재는 녹에 따른 내구성의 감소와 기능의 저하 등을 방지하기 위하여 중방식 도장 방식을 이용하여 강재 구조물의 부식을 방지하고 있다. 중방식 도장 방식이란 부식원인 인자가 많은 환경에 건설되는 강재 구조물에 적용되는 도장 방식으로서, 재도장 주기가 10년 이상 되는 두꺼운(150um 이상) 도장 방식이다.

하지만 현재까지의 중방식 도장 방법으로는 도장 후 시간의 경과에 따라 도장 도막의 균열에 따른 크랙으로 인해 부식이 진행되고, 이로 인한 도료의 부착불량, 들뜸 및 부풀음 현상이 발생하는 문제가 있다.

이러한 강재 표면을 도장하기 위한 도료 조성물 및 이를 이용한 도장방법과 관련한 종래기술로서, 한국등록특허 제10-1491459호(2015.02.11.)에서는 무용제 타입 수용성 에폭시 수지를 포함하는 강재도료 조성물에 관해 기재되어 있고, 한국등록특허 제10-1488657호(2015.02.04.)에서는 에폭시계의 하도재 도료와 중도재 도료를 도포하고, 우레탄계의 상도재의 도료로 마감도포하는 도장 방법에 관한 기술을 제시하고 있다.

그러나 상기 선행기술을 포함하는 종래기술에도 불구하고, 기존 에폭시를 이용한 도장 방법으로는 구조물의 신축 팽창을 견디지 못하고 미세균열 및 크랙이 발생하는 문제가 있어 도막 및 강재의 장기 안정성을 도모할 수 있는 다층 도막에 대한 연구의 필요성은 지속적으로 요구되어 지고 있다.

본 발명은 기존의 중방식 코팅 방법에 따른 강재 도장 방법의 문제점을 해결하기 위해, 보다 개선된 특성을 가지는 새로운 강재 도장 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 강재의 부식에 따른 들뜸 또는 크랙의 생성 또는 진행을 방해하며, 강재 또는 강관 표면이 산화되는 조건을 최대한 배제시킬 수 있는, 장기 안정성을 도모할 수 있는 도막을 제공하도록 하는 데 또 다른 발명의 목적이 있다.

본 발명은 에폭시 방수층 형성을 위한 조성물로서, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는, 강재 표면 도장을 위한 에폭시 방수층 형성용 조성물을 제공한다.

일 실시예로서, 상기 에폭시 수지는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 70 내지 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 내지 30 중량% 의 범위일 수 있다.

또한 본 발명은 강재 표면의 이물질을 제거하기 위하여 세척, 그라인딩, 폴리싱 또는 이들의 조합을 포함한 표면 처리를 수행하는 단계; 상기 표면 처리된 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 상기 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층 형성용 조성물을 이용하여 에폭시 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 강재의 도장 방법을 제공한다.

일 실시예로서, 상기 프라이머용 조성물은 녹치환 성능 또는 녹방지 성능을 가지기 위한 금속 분말, 또는 유기산 또는 무기산 또는 킬레이트제 중에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있고, 이경우에 상기 프라이머 조성물내 금속분말은 Mg 금속분말, Zn 금속분말, Al 금속분말 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 에폭시 방수층 형성용 조성물은 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 에폭시 방수층 형성용 조성물에 사용되는 에폭시수지는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함할 수 있고, 이 경우에 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 70 내지 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 내지 30 중량% 의 범위일 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 에폭시 방수층을 형성하는 단계; 이후에 내산화성 및 내후성을 갖기 위해, 아크릴 우레탄, 또는 불소를 포함하는 폴리실록산 중에서 선택되는 불소수지의 상도층을 추가로 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포함으로써 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층;을 포함하는 강재의 표면 도장용 다층 도막을 제공한다.

이 경우에 상기 에폭시 방수층은 에폭시 방수층 형성용 조성물 총량을 기준으로, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하는 조성물을 사용하여 이루어지며, 이 경우에 상기 에폭시 수지는 에폭시 중합체 성분 및 폴리프로필렌글리콜 성분을 포함하며, 이들의 함량은 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 3 내지 30 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 성분 70 내지 97 중량%의 범위를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 액상 고무 엘라스토머를 포함하는 에폭시 방수층 형성용 도료 조성물을 이용하여 강재 등의 이용한 신축 또는 보수공사시 강재에 도포함으로써, 미세크랙이나 균열에 따른 강재 표면이 수분 또는 이물질의 침투에 의해 발생할 수 있는 도료의 부착불량, 들뜸 및 부풀음 현상을 제거할 수 있으며, 아울러 도막의 내구성을 향상시켜 강재의 표면이 산화되는 조건에 노출되는 것을 최소화하는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 폴리올을 포함하는 에폭시 방수층의 경우 무용제 에폭시에 유연한 사슬의 폴리올을 사용하여 폴리올들과 에폭시 수지 사이에 양이온 공중합을 포함시킴으로서 크랙의 진행을 방해하여 에폭시 수지에 강인성을 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강재 도장 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 도막에 대해 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 강재용 도료 조성물 및 이를 이용한 강재의 도장 방법의 일 실시예를 설명한다.

본 발명의 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우이거나, 본 발명을 설명하는 데 있어 반드시 필요한 것인 아닌 경우에는 그에 대한 상세한 설명을 생략하도록 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 다층 도막에 대해 설명하기 위한 예시도이다. 본 발명에 따른 강재의 도장 방법은 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 1) 강재 표면의 이물질을 제거하기 위하여 세척, 그라인딩, 폴리싱 또는 이들의 조합을 포함한 표면 처리를 수행하는 단계; 상기 표면 처리된 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 상기 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층 형성용 조성물을 이용하여 에폭시 방수층을 형성하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 에폭시 방수층을 형성하는 단계 이후에, 선택적으로 상기 에폭시 방수층위에 내산화성 및 내후성을 갖기 위해, 아크릴 우레탄, 또는 불소를 포함하는 폴리실록산 중에서 선택되는 불소수지의 상도층을 추가로 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

이하에서는 상기 기재된 각각의 단계에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

1. 강재 표면 처리 단계

본 발명에서의 첫 번째 단계인, 상기 강재의 표면 처리 단계는 상기 프라이머층을 효과적으로 강재 표면(50)에 형성시킬 수 있으며, 또한 강재표면에 이미 생성된 녹이 가시적으로 보이는 정도로 크게 진행된 것을 물리적으로 제거하는 단계에 해당한다. 이를 위한 구체적인 방법은 이미 생성된 녹을 물리적으로 제거할 수 있는 것이면 그 종류에 제한되지 않고 사용될 수 있다.

일반적으로 강재는 표면이 산화되기 쉬운 철로 구성되어 있어 녹이 존재할 확률이 매우 높고, 녹이 발생한 부분은 이물질이 달라붙기 좋은 환경이 때문에 도장을 실시하기 전에 녹을 제거하는 과정을 거쳐야만 상기 프라이머층(10)을 강재 표면(50)에 효과적으로 점착시킬 수 있다.

상기 강재 표면의 녹과 이물질을 분리하는 과정은 그라인딩, 폴리싱 또는 이들의 조합을 포함한 방법을 사용하며, 상기 그라인딩 및 폴리싱은 각각 녹과 이물질을 강재의 표면에서 물리적으로 제거하는 방법이다. 상기 그라인딩 또는 폴리싱을 수행하여 녹과 이물질을 제거해낸 후에는, 상기 제거 과정 중 발생하는 철, 녹 및 이물질 찌꺼기는 강재(50) 표면에 프라이머층(10)을 형성하는 데 있어 방해가 될 수 있기 때문에 고압수를 이용하여 제거할 수 있다. 또한 상기 표면 처리 과정에서 발생하는 찌꺼기를 제거하는 방법은 반드시 고압수이어야 하는 것은 아니고 고압 콤프레셔 등에 의한 공기 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기와 같이 강재 표면 처리 및 강재 표면 세척 단계를 수행하더라도, 강재 표면에는 미세량의 녹이 남아 있을 수 있다. 상기 표면 처리 후 남아있는 녹을 추가적으로 제거하기 위하여 산성 용액 및 분산제를 표면처리한 강재 표면에 다시 분사하거나 도포함으로써 화학적으로 잔류 녹의 제거 공정을 추가적으로 수행할 수도 있다.

2. 프라이머층 형성 단계

본 발명에서의 프라이머층은 기존의 강재 표면 도장용으로 사용되는 녹 치환 성능 또는 녹 제거성능을 가지고 있는 프라이머층이면 종류에 제한되지 않고 사용될 수 있다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 강재의 표면 처리를 수행한 다음 단계로서 본 발명은 상기 표면 처리된 강재 표면에 상기 프라이머층으로서 녹치환 성능 또는 녹방지 성능을 가지기 위한 금속 분말, 또는 유기산 또는 무기산 또는 킬레이트제 중에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함하도록 함으로써, 향후 생성 가능한 녹의 발생을 방지할 뿐만 아니라 이미 생성되어 있는 녹을 제거할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 프라이머용 조성물은 두 종류의 조성물(녹 치환성능의 조성물, 녹 방지성능의 조성물)과 같이 2액형 형태로 사용될 수 있다. 즉, 상기 표면처리된 강재(50) 표면 전체에 2액형 프라이머용 조성물을 각각 별도로 보관한 후 두 종류의 조성물(녹 치환성능의 조성물, 녹 방지성능의 조성물)을 상기 프라이머용 조성물을 제조하기 위해 현장에서 상기 각각의 조성물을 혼합하여 사용하거나 또는 강재에 도포하기 전에 미리 프라이머용 조성물을 제조하고 이를 현장에서 바로 작업하여 도포함으로써 프라이머층(10)을 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 프라이머용 조성물이 2액형으로 사용되어 현장에서 제조되는 경우에, 미리 혼합하여 제조된 후에 장기간 보관으로 인해 발생할 수 있는, 상기 녹 치환 조성물에 포함된 산이 녹 방지 조성물에 포함된 부식방지제, 금속안료 및 점도 조절제와 반응하여 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있고, 또한 저장성 문제를 해소할 수 있다.

예시적으로서, 상기 녹 치환성능의 조성물은 황산, 염산 또는 인산 중 어느 하나의 무기산을 포함하는 수용액, 유기산, 킬레이트제 및 유기 용제의 혼합에 의해 얻어질 수 있고, 상기 녹 방지성능의 조성물은 합성수지, 점도 조절제 및 유기 용제의 혼합에 의해 얻어질 수 있다. 한편, 본 발명에서는 프라이머층을 형성하기 위해 부식방지제를 사용할 수 있으며, 이는 녹치환 성능을 가지는 조성물 또는 녹 방지 성능을 가지는 조성물 또는 양자 모두에 포함되더라도 무방하다.

또한, 상기 부식방지제는 강재 표면에서 철의 부식을 방지하는 것으로, 크롬산염, 아질산염, 폴리규산염, 포스포네이트 등의 무기계 부식방지제, 금속 표면에 흡착되어 금속면을 피복하여 부식성 물질의 침입을 방지하는 유기계 부식방지제 등이 있으며, 바람직하게는 해수, 염수 등의 오염노출이 빈번하거나 또는 산의 존재시에도 사용가능한, 디메틸에탄올아민 등의 아민을 성분으로 하는 유기계 부식방지제를 사용할 수 있다.

이때, 녹 치환성능의 조성물과 녹 방지성능의 조성물은 개별적으로 각각 사용될 수 도 있고, 양자를 혼합하여 사용할 수 도 있으며, 혼합되는 경우에 각각의 배합비는 각각 3:1 내지 1:3 중량비로 혼합될 수 있다.

예컨대, 상기 녹 치환성능 가지는 조성물의 조성비는, 황산, 염산 또는 인산중 어느 하나의 무기산을 포함하는 혼합물이 첨가된 pH 1~3의 수용액 100 중량부를 기준으로, 킬레이트제 20~35 중량부, 유기산 10 ~ 25 중량부 및 용제 20~200 중량부를 혼합하여 얻어질 수 있다.

이때 무기산은 수용액상태에서 양성자를 방출할 수 있어 산화철을 철 염 형태로 변환가능하여 산화철 성분을 제거할 수 있다.

또한, 상기 유기산은 무기산과 함께 사용됨으로써, 산화철의 제거 효율을 향상시킬 수 있다. 이때 바람직한 유기산으로서는 말단이 카르복실기로 치환된 유기화합물이면 그 종류에 제한되지 않고 사용가능하며, 이 경우에 상기 유기산은 옥살산, 시트르산, 글구콘산, 글리코산, 타르타르산, 숙신산, 말산, 말레산 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

한편, 상기 킬레이트제는 녹성분인 철 이온(Fe)에 배위 결합할 수 있는 성분이면, 종류에 제한되지 않고 사용가능하며, 바람직하게는 에틸렌디아민 4아세트산(EDTA), 히드록시에틸리덴디포스폰산2나트륨, Gallic acid complex, Pyrrogallic acid, Gallotannic acid 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

또한 상기 녹 치환성능을 가지는 조성물내 포함되는 유기 용제는 케톤, 알코올 등의 용제를 사용할 수 있고, 케톤으로서는 시클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤 등이 사용가능하며, 알코올로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부탄올 또는 이들의 혼합액 등이 사용가능하다.

또한, 본 발명의 녹 치환성능을 가지는 조성물은 상기 구성에 더불어 소포제, 반응개시제 및 계면활성제 중 어느 하나 이상을 선택적인 추가성분으로 포함할 수도 있다. 이 경우 녹 치환성능 가지는 조성물의 조성비는, 황산, 염산 또는 인산을 포함하는 혼합물이 첨가된 pH 1~3의 수용액 100 중량부를 기준으로, 소포제 1~2 중량부, 반응개시제 8~10 중량부 및 계면활성제 1~3 중량부 및 부식방지제 5~15 중량부 중에서 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 프라이머층을 형성하기 위해 사용되는 녹 방지성능을 가지는 조성물의 예시로서, 이는 합성수지, 점도 조절제 및 유기 용제를 혼합하여 제조될 수 있다.

상기와 같이 제조되는 녹 방지성능을 가지는 조성물의 조성비는, 합성수지 100 중량부를 기준으로, 점도 조절제 5~40 중량부 및 유기 용제 20 ~ 200 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.

상기 유기 용제의 함량은 녹 치환성능의 조성물에서의 경우에 황산, 염산 또는 인산중 어느 하나의 무기산을 포함하는 pH 1 ~ 3의 수용액 100 중량부를 기준으로, 20 ~ 200 중량부의 범위일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 150 중량부일 수 있다.

또한, 상기 녹 방지성능의 조성물의 경우에 합성수지 100 중량부를 기준으로 20 ~ 200 중량부의 범위일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 150 중량부일 수 있다.

상기 합성수지는 녹 방지성능을 가지는 조성물 내에서 바인더의 역할을 수행하는 것으로, 통상의 바인더 수지가 사용가능하나 바람직하게는 비닐수지, 석유수지, 폴리에스테르 등이 사용가능하며 바람직하게는 비닐 수지, 특히 친수성 또는 수용성 비닐수지가 사용가능하다.

상기 비닐 수지는 비닐기(基)를 함유하는 단위체를 중합시켜 얻는 고분자화합물의 총칭으로서 예시적으로, 염화비닐, 에틸렌, 아크릴로나이트릴, 스타이렌 등이 사용가능하며, 상기 친수성 또는 수용성 비닐수지로서 초산비닐 수지, 아크릴산 수지, 메타 아크릴산 수지, 비닐 에스테르 수지, 비닐할라이드-아크릴산 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐 부티랄, 및 아크릴산알킬에스테르 수지, 메타아크릴산알킬에스테르 수지, 히드록시알킬 아크릴레이트 수지, 히드록시알킬 메타아크릴레이트 수지, 아크릴 아미드 수지, 비닐 피롤리돈 수지, 비닐 카프포락탐 수지, 비닐이미다졸 수지 등이 사용가능하다.

이때 사용되는 상기 합성수지는 수평균 분자량 기준으로 5,000 내지 100,000의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

또한 본 발명에서의 녹 방지성능을 가지는 조성물 내 유기 용제는 녹 치환성능을 가지는 조성물과 동일하거나 상이한 용제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 동일한 유기 용제를 사용할 수 있다.

또한, 상기 점도 조절제는 상기 얻어지는 프라이머용 조성물의 점도를 적당한 수준으로 조절함으로써, 강재 표면에 흘러내리지 않도록 하거나 또는 도포 시 고르게 도포될 수 있도록 하는 기능을 가지며, 예시적으로 에폭시, 카보폴, 나노 실리카, 벤톤, 클레이 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 녹 방지성능을 가지는 조성물은 합성수지와 점도 조절제 및 유기용매의 조합에 의해 얻어지는 도막에 의해 외부로부터의 공기 또는 산화제의 침입을 방지함으로써, 녹 방지 성능을 가지게 되나, 상기 금속 안료를 포함함으로써 보다 효과적인 녹 방지 성능을 나타낼 수 있다.

상기 금속안료는 강재 내 표면의 녹 발생을 추가적으로 방지하는 역할을 수행하는 것으로, 이온화 에너지가 작은 금속을 희생 양극으로 사용하여 이온화 에너지가 큰 금속의 부식을 방지하는 원리를 이용하는 것이다. 즉, 본 발명의 프라이머에서 사용하는 금속안료는 강재의 재질인 철보다 이온화 경향이 큰 금속인 마그네슘(Mg) 금속분말, 아연(Zn) 금속분말, 알루미늄(Al) 금속분말 중에서 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있고, 바람직하게는 상기 금속 안료성분으로서 아연 성분을 포함한 금속 안료성분을 사용할 수 있다.

또한, 상기 금속 안료는 강재 표면에 녹 스케일이 생성되는 것을 억제하는 동시에, 녹을 단단하게 결합시켜주는 탄산염광물의 용해도를 증가시켜 녹의 결합력을 약화시켜 강재 표면에 기생성 되어있는 녹 스케일을 제거할 수도 있다.

또한 본 발명에서 상기 녹 방지성능을 가지는 조성물에는 추가적인 성분으로 합성수지 100을 기준으로 2 내지 30 중량부의 점토 성분을 포함할 수 있다. 이 경우에 상기 점토 성분의 종류로서는 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 일라이트, 벤토나이트 등이 사용가능하다.

3. 에폭시 방수층 형성 단계

본 발명의 강재 도장 방법에서 강재 내 표면에 프라이머층(10)을 형성한 이후에, 상기 프라이머층 상부에 무용제 에폭시 방수층(20)을 형성할 수 있다. 상기 에폭시 방수층은 본 발명의 기술적 특징에 해당하는 것으로, 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층 형성용 조성물을 이용하여 에폭시 방수층을 형성하는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 에폭시 방수층은 강재 내 표면에 형성된 프라이머층이 유실되는 것을 방지하고, 외부조건으로부터 상기 프라이머층을 보호함으로써, 프라이머층의 녹 치환성능 및 녹 방지성능을 지속성을 보장하는 기능에 더불어, 강재의 부식에 따른 들뜸 또는 크랙의 생성 또는 진행을 방해하며, 강재 또는 강관 표면이 산화되는 조건을 최대한 배제시킴으로써 미세균열 및 크랙이 발생하는 문제를 보다 개선하여 도막 및 강재의 장기 안정성을 도모할 수 있는 추가의 장점을 가질 수 있다.

이를 위해, 본 발명에서의 상기 에폭시 방수층(20)은 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머가 3 내지 30 중량% 혼합되어 있는 에폭시 수지 혼합물을 사용하며, 상기 액상고무 엘라스토머가 혼합된 에폭시 수지 혼합물은 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함될 수 있고, 조성물의 나머지 성분으로서는 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에서의 상기 액상고무 엘라스토머를 포함하는 상기 에폭시 수지 혼합물은 상기 엘라스토머의 함량이 낮을 때는 높은 강도를 보이지만 엘라스토머의 함량이 증가할수록 인장강도는 낮아지고 신률은 높아지며, 엘라스토머의 함량이 일정수준 이상으로 높아지게 되면 점성증가로 인하여 과도한 사슬엉김 현상으로 분자간 상호 확산이 감소됨에 따라 탄성 에폭시 시스템이 불완전한 매트릭스 구조를 이루기 때문에 신률이 하락할 수 있어, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 상기 3 내지 30 중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다.

상기 액상고무 엘라스토머로서 사용될 수 있는 종류로는 ATBN(Amine Terminated Butadiene Acrylonitrile), CTBN(Caboxyl Terminated Butadiene Acrylonitrile), HTBN(Hydroxyl Terminated Butadiene Acrylonitrile), chloroprene rubber(CR) 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

이 경우에 상기 CTBN은 고온에서만 에폭시 수지와 반응하는 사용상 제약이 있어, 상온에서도 에폭시 수지와 반응이 가능한 ATBN을 사용하는 것이 사용상의 편리함이 있다.

상기 액상고무 엘라스토머가 에폭시 수지의 망상구조에 침투하는 과정을 살펴보면, 반응성 액상 고무와 에폭시 수지, 경화제를 되도록 저온에서 균일하게 조합하여 경화 반응이 일어날 수 있는 온도까지 상승시키면 에폭시 메트릭스의 분자량은 경화 과정을 통해 증가하게 되고 탄성체는 경화된 수지 내에서 상분리가 제2의 분산상을 형성할 수 있고, 결과적으로 에폭시의 망상구조내에 분산되어 있는 탄성영역이 크랙의 진행을 방해하는 역할을 하여 장기 안정성을 부여할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 액상고무 엘라스토머를 포함하는 에폭시 수지 혼합물의 경우에 형성된 도막의 기체 투과도를 낮추어 줌으로써, 공기 중에 포함된 수분, 가스 등이 강재쪽으로 투과되지 않도록 하는 추가의 장점을 줄 수 있다.

한편, 본 발명에서의 상기 에폭시 방수층 형성용 조성물에 사용되는 에폭시 수지는 추가적으로 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로서 포함할 수 있다.

즉, 상기 폴리프로필렌 글리콜 성분이 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 결합된 에폭시 수지(이하 ‘폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체’라 한다.)는 고분자내 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 70 내지 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 내지 30 중량% 의 범위를 가질 수 있다.

일반적으로, 에폭시 수지는 접착성, 내약품성, 내열성 및 전기적 성질이 우수한 장점이 있으나, 경화과정에서 가교결합에 의한 망상구조를 가지게 되어 높은 가교밀도를 가지는 경우에 경화후에 외부의 충격에 의해 깨지기 쉽고 또한 수지내 미세 균열 또는 크랙에 의해 손상받을 수 있다.

이를 위하여 앞서와 같이 에폭시 수지에 액상고무 엘라스토머를 추가적으로 포함하는 경우에 수지의 높은 점도 증가를 수반할 수 있고 경화후에 에폭시 수지의 극성변화로 인해 불투명해지는 특징을 보일 수 있어, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결함과 동시에 보다 유연한 사슬 구조의 에폭시 수지를 제공하기 위해서 수지내 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 70 내지 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 내지 30 중량% 의 범위를 갖는, 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 사용할 수 있다.

이를 위해서는 상기 에폭시 중합체와 폴리프로필렌 글리콜을 루이스 산을 통하여 양이온 중합을 시킴으로써 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 얻을 수 있다. 이러한 루이스산은 양이온 중합 개시제로 사용되며, 이의 성분은 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 0.1 내지 1 중량부를 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리올 성분이 에폭시 수지에 포함되는 경우에, 무용제 에폭시에 유연한 사슬을 갖는 폴리올 성분에 의해 보다 에폭시 수지가 유연한 사슬 구조를 가짐으로써, 유리 전이온도를 낮출 수 있고, 또한 강인성을 향상시킬 수 있으며, 추가적으로 에폭시 수지의 기체 투과도를 낮추어 줄 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 폴리올의 함량이 3 중량부보다 낮은 경우 원하는 추가적인 효과를 기대하기 어려우며 또한 이의 함량이 30 중량부 이상으로 증가할수록 가교밀도가 낮아져서 고분자 사슬이 너무 유연해질 수 있어, 에폭시 수지와 폴리올의 합을 기준으로 폴리올을 상기 3 내지 30 중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 에폭시 방수층내 포함되는 충전제로는 탄산칼슘, 실리카 또는 산화아연을 사용할 수 있다. 충전제로 탄산칼슘, 실리카, 또는 산화아연을 사용함으로 인해 별도의 충진제가 첨가할 필요가 없으며, 기타 동결방지제, 방부제, 증점제, 은폐제 등도 첨가되지 아니하여도 무방하다.

한편, 경화제로서는 아민 경화제를 사용할 수 있으며, 상기 에폭시 방수층은 두께 0.3 ~ 3 mm 가 바람직하며 상도가 필요 없는 조건에서는 중도가 노출되는 도장으로 최종 마감할 수 있다.

4. 상도층 형성 단계

본 발명의 강재(50)의 표면 도장 방법은, 상기 에폭시 방수층(20)의 상부에, 내후성을 요구하는 자외선에 노출되는 옥외 사용처 또는 내산화성 및 내오존성의 특성을 요구하는 특수 용도의 한도내에서 선택적으로 필요에 따라 상도층(30)을 형성할 수도 있다.

아울러 상기 상도층은 프라이머층의 상부에 형성된 에폭시 방수층을 보호하고, 2차적으로는 강재의 외부 산화조건에 대한 저항성 등을 향상시키거나 또는 사용자가 선택적으로 추가할 수 있는 기능을 도입하기 위한 용도로서 도입될 수 있다.

도 2에서는 상기 보호층을 포함하는 복합 도막 구조를 도시하고 있다. 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 프라이머층(10) 표면에 에폭시 방수층(20)을 형성하고 이에 상도층(30)을 형성함으로써 본 발명에서의 강재도장이 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 상도층은 상기 무용제 에폭시 방수층 위에 내산화성 및 내오존성을 가지기 위해서 상도용 코팅재로서 불소 아크릴 우레탄, 또는 불소를 포함하는 폴리실록산 중에서 선택되는 불소수지를 포함할 수 있다.

통상적으로 사용되는 불소수지는 오염방지성능과 부착방지성능이 있으나 실제 적용 시에는 불소수지가 고가이어서 경제성 문제도 고려해야 하므로 폴리실록산에 불소수지를 소량 첨가하여 사용할 수 있다.

예컨대 상기 불소수지의 종류는 RCH2CH2OH 또는 RCH2CH2OOCCH=CH2를 포함할 수 있다. 여기서 R은 -CF3(CF2)8인 불소수지가 사용될 수 있고, 바람직하게는 RCH2CH2OH을 사용될 수 있다.

상기 불소수지는 통상 2 ~ 30 %를 사용할 수 있고, 바람직하게는 3 ~ 15 %를 사용할 수 있고, 상기 상도층은 두께 0.1 ~ 0.5 mm를 유지하는 것을 특징으로 한다. 일예로서, 상기 불소수지는 폴리실록산에 불소수지를 3 ~ 15%를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 에폭시 방수층 형성을 위한 조성물로서, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는, 강재 표면 도장을 위한 에폭시 방수층 형성용 조성물을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포함으로써 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층;을 포함하는 강재의 표면 도장용 다층 도막을 제공할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 상기 에폭시 방수층 형성을 위한 조성물 및 강재의 표면도장용 다층 도막에 관한 상세한 설명은 앞서 상술한 강재의 도장 방법을 참조할 수 있다.

- 실시예 -

이하 실시예를 통하여 본 발명의 세부사항에 대한 예시적 구성을 설명하고자 한다. 이는 본 발명에 관련된 대표적 예시로서, 이것만으로 본 발명의 적용 범위를 결코 제한할 수 없음을 밝히는 바이다.

1.강재 표면 처리 단계

상기 강재(50)의 표면처리로서 그라인딩 또는 폴리싱 과정을 수행하지 않고 고압수를 이용하여 세척함으로써 강관내 포함된 먼지, 표면의 유분 등 기타 이물질을 제거한 후 다음 공정을 진행하였다.

2. 프라이머층 형성 단계

- 녹 치환성능을 가지는 조성물로서, pH 2의 농도의 염산 수용액 100g에 킬레이트제 EDTA(Ethylene Diamine Triacetic Acid) 25g을 혼합하고, 이에 유기산으로 옥살산 15 g과 유기 용제로서 이소프로판올:에틸알코올 2:1(v/v) 의 혼합액 50 g을 가한 후, 계면활성제로서 DOW FAX 2A1(다우 케미컬) 2g을 가하여 분산한 후, 여기에 부식방지제로 DMCD(SK NJC) 7 g을 가하고 교반하여 녹 치환성능을 가지는 조성물을 제조한다.

이후에 녹 방지성능을 가지는 조성물로서, 비닐 수지 도로로 Polyvinyl butyral 계열의 Mowital B 30 H(non volitile conten 97.5 wt%, polyvinylalcohol 18-21 wt%, polyvinylacetate 1-4 wt%) 200g에 부식방지제로 DMCD(SK NJC) 20g을 가하고, 여기에 점도 조절용으로 카보폴 프리젤 20g, 유기 용제로서 상기 이소프로판올:에틸알코올 2:1(v/v) 혼합액 100g을 가하고 교반하여 녹 방지성능을 가지는 조성물을 제조한다.

- 상기와 같이 제조된 녹 치환성능을 가지는 조성물과 녹 방지 성능을 가지는 조성물을 혼합(중량비 1:2)하여 교반한 후, 이를 강재 내 표면부에 120㎛ 두께로 고르게 코팅한다.

3. 에폭시 방수층 형성단계

상기 프라이머층 상부에, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하며, 외부충격과 작용하는 힘으로부터 방수층을 보호하는 에폭시 수지 혼합물에서 상기 에폭시 수지의 함량을 35 중량%로 고정하고, 액상고무 엘라스토머의 함량을 0 내지 36 중량%(에폭시 + 엘라스토머 총량 대비)으로 변화하여 에폭시 수지 혼합물을 제조하였고, 이에 경화제 25 중량% 및 충진제 20 내지 40 중량%로 구성하여, 무용제 에폭시 방수층의 중도층을 형성한다.

이를 위해 ATBN(Amine Terminated Butadiene Acrylonitrile), CTBN(Caboxyl Terminated Butadiene Acrylonitrile), chloroprene rubber(CR) 등의 액상고무 엘라스토머를 비스페놀 A 또는 비스페놀 F 등의 에폭시 수지와 혼합하고, 반응성 희석제, 각종 기능성 충진제가 사용된 주제에 당량비 1 : 0.8 ~ 1 : 1.2 를 유지하며 경화제를 혼합한 후 붓 또는 로울러, 에어리스 스프레이 기기를 이용하여 균일하게 도포한다.

한편, 본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 루이스 산에 의해 폴리올을 고분자내에 결합시킬 수 있다. 사용되는 루이스 산촉매로서는 BF3 타입을 사용할 수 있고, 이때 사용되는 폴리올 성분으로서는 폴리프로필렌글리콜 중합체를 에폭시 중합체와 폴리올의 총합에 의한 수지량을 기준으로 3 내지 30 중량부를 사용할 수 있다.

이때 상기 루이스산의 경우 에폭시와의 반응성이 높기 때문에 폴리올에 먼저 루이스산을 분산을 시킨 후에 에폭시 수지를 첨가하여 교반함으로써, 양이온 공중합을 진행하여 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 얻도록 한다.

4. 상도층(40) 형성단계

상기와 같이 형성된 에폭시 방수층 상에 비오염성 불소 수지 조성물의 코팅층을 형성한다. 상기 비오염성 불소 수지 조성물은 불소 함유 수지, 친수성 부여제, 가수분해 촉진제 및 경화제를 포함할 수 있다. 이에 반드시 제한되는 것은 아니나, 불소 함유 수지로는 수산기가 고형분 기준으로 50 ∼ 150 ㎎ KOH이고, 분자량이 2,000 ∼ 100,000인 불소수지가 바람직하게 사용된다.

일예로서, 상기 불소수지는 불소 아크릴 우레탄을 사용하거나 또는 폴리실록산에 불소수지를 3 ~ 15%를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서 상도층의 도장 방법에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 스프레이(Spray) 또는 롤러(Roller)를 사용하여 건조도막 두께가 바람직하게는 50 ㎛ 이상이 되도록 도장할 수 있다.

5. 다층 도막의 특성 평가 - 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2(에폭시 방수층의 특성 평가)

본 발명에 따른 에폭시 방수층에서의 액상고무 엘라스토머 함량에 따른 에폭시 방수층의 물성을 점검하기 위하여, 하기 표 1에 기재된 함량에 따라 에폭시 방수층을 제조하였고, 나머지 층들은 앞서 기재된 실시예에 따라 형성되도록 복합도막을 형성하였다.

이를 위한 에폭시 방수층의 제조방법으로는 먼저, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머를 각기 80℃ 조건에서 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상고무 엘라스토머 5, 10, 15, 22 중량%(실시예 1 내지 4)를 에폭시 수지와 혼합 분산한 후 경화제와 충전제를 첨가하여 2 내지 3분간 교반하였다.

이후 진공 펌프를 이용하여 완전 탈포시까지 진공 탈포를 실시한 후 틀에 부어 시편을 제작하였다. 상기 시편을 25℃에서 7일간 경화시키고 치밀한 경화와 미반응물을 없애기 위해 80℃ 오븐에서 3일간 후 경화를 진행하였다.

여기서, 상기 액상고무 엘라스토머는 ATBN을 사용하였고, 에폭시 수지는 국도화학의 DGEBA 타입의 에폭시 YD-128(12500 cps, E.E.W = 185~190 g/mol, n = 0.12~0.13)를 사용하고, 아민 경화제는 airproduct 사의 modified cycloaliphatic amine타입 ancamine 2635 (AHEW=78)을 사용하였으며, 충전재로서 탄산칼슘(CaCO3)과 실리카의 혼합물을 사용하였다.

한편, 본 발명에서 상기 에폭시 방수층에 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 사용한 경우의 에폭시 방수층의 특성을 실시예 5 내지 7에서 실험하였다. 이를 위한 에폭시 방수층의 구성은 각각 하기 표 1에 기재된 바와 같이, 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로, 액상고무 엘라스토머 10 중량%(실시예 5 및 6), 15 중량%(실시예 7)를 에폭시 수지와 혼합 분산한 경우의 실시예에서 사용되는 에폭시 수지에서, 상기 에폭시 수지에 폴리올 성분을 결합하여 얻어지는, 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 실시예 5 내지 7에서의 에폭시 수지로서 사용하였다.

상기 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체의 제조를 위해 루이스 산으로서, BF3·(CH2CH2OCH2CH3)를 에폭시와 폴리올의 총합을 기준으로 0.5 중량% 사용하며, 폴리올 성분으로서는 분자량 400의 폴리프로필렌글리콜 중합체를 반응하여 하기 표 1에 기재된 함량비로 반응시켰다.

보다 구체적으로, 상기 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로, 실시예 5 에서는 폴리프로필렌 글리콜의 함량이 5 중량%, 실시예 6에서는 10 중량%, 실시예 7에서는 20 중량%가 포함된 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 제조하여 이를 에폭시 방수층을 형성하기 위해 사용하였다.

비교예 1 내지 2

비교예 1로서, 상기 실시예 1에서와 동일공정으로 진행하되, 액상고무 엘라스토머를 에폭시수지와의 함량을 기준으로 36 wt%가 되도록 하되, 충전제의 함량을 적게 투여하여 에폭시 방수층을 형성하였고, 비교예 2로서, 상기 실시예 1에서 액상고무 엘라스토머를 포함하지 않은 에폭시 수지를 사용하도록 하며, 액상고무 엘라스토머가 포함되지 않은 함량만큼 충전재를 보충하여 에폭시 방수층을 형성하여, 에폭시 방수층을 형성하였다.

[표 1]

상기와 같이 하여 본 발명의 에폭시 방수층의 실시예 1 내지 7과 비교예 1 및 2의 성능비교표를 아래 표 2에 나타내었다.

아래에서 기계적 특성 측정은 신율과 Tg를 측정하였으며, UTM기기를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 나타내었고, 통기성은 KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재)의 성능 기준에 의해 에폭시 방수층만의 도막을 각각의 실시예에 따라 0.1㎜ 의 두께로 제작하고 컵의 입구를 상기 형성된 도막으로 막은 후에 24시간 후 컵안의 흡습제의 무게 변화를 측정하여 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 도시하였다.

[표 2]

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 액상고무 엘라스토머를 포함하는 무용제 에폭시 방수층을 사용하는 경우(실시예 1 내지 7)에 이를 사용하지 않는 경우(비교예 2)보다 액상고무 엘라스토머의 함량이 증가 할수록 신률이 증가 하다가 일정 함량이상(비교예 1)에서는 감소함을 알 수 있다.

이는 엘라스토머의 함량이 증가 하면서 시료의 점성증가로 인하여 과도한 사슬엉김 현상으로 분자간 상호 확산이 감소됨에 따라 탄성 에폭시 시스템이 불완전한 매트릭스 구조를 이루기 때문으로 사료된다.

이러한 에폭시 도막층의 신장률 증가를 바탕으로 강재의 외부 부식 및 진동등에 따른 움직임에 도막이 유연하게 대처 할 수 있게 되어 크랙의 발생을 방지할 수 있음을 알 수있다.

또한 액상고무 엘라스토머의 함량이 증가 할수록 Tg는 감소하는 현상을 확인 할 수 있다. 액상고무 엘라스토머가 유동성이 좋게 하여 가공성을 향상 시키고 세그먼트의 유동성이 증가하여 자유 부피가 증가되어 Tg가 감소하는 것으로 해석 할수 있고 이러한 자유 부피는 에폭시 메트릭스에서 탄성영역으로 존재하여 크랙의 진행을 방해 하는 역할을 하게 된다.

또한 통기성 실험을 통하여 액상고무 엘라스토머의 함량이 증가 할수록 통기 성능이 낮아짐을 확인할 수 있다. 에폭시 도막의 기체 투과도를 낮추어 줌으로써, 공기 중에 포함된 수분 또는 공기가 강재쪽으로 투과되지 않도록 도움을 줄 수 있다.

아울러, 실시예 5 내지 7에서 나타나는 바와 같이, 폴리올 성분이 에폭시에 결합됨에 따라 신율이 증가함을 알 수 있고, 이는 가교밀도가 낮아짐으로써 보다 유연한 필름의 특성을 가질 수 있어 추가적으로 크랙 방지의 효과를 나타낼 수 있으며, 통기성 실험에서도 우수한 성질을 나타내는 것을 볼 수 있다.

상기 실시예로부터 살펴본 바와 같이, 본 발명의 액상고무 엘라스토머를 포함하는 무용제 에폭시 방수층은 크랙의 진행을 방해하는 기능을 가질 수 있음이 확인되어 보다 개선된 특성을 나타낼 것으로 판단된다.

6. 도막 염수분무 실험

본 발명의 프라이머층 및 에폭시 방수층을 형성한 도막의 내식특성을 알아보기 위하여, 실시예 1 내지 7에 따른 프라이머층과 에폭시층에 의한 에폭시 방수층이 형성된 시편 표면에 도막을 형성한 후, 시편의 대각선 모서리를 따라 크로스컷을 하고 내염수 분무 시험을 실시하였다. (KSM ISO 11997-1 시험법을 따른다)

실험결과 본 발명의 도막 모두 720시간 이상의 중방식 특성을 나타내었다.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 프라이머층 20 : 에폭시 방수층
30 : 상도층 50 : 강재 표면

Claims (12)

1. 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지는, 강재 표면 도장을 위한 에폭시 방수층 형성용 조성물로서,
   상기 에폭시 수지는 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로서 포함함으로써, 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 70 내지 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 내지 30 중량% 의 범위인 것을 특징으로 하는 강재 표면 도장을 위한 에폭시 방수층 형성용 조성물.
2. 삭제
3. 강재 표면의 이물질을 제거하기 위하여 세척, 그라인딩, 폴리싱 또는 이들의 조합을 포함한 표면 처리를 수행하는 단계;
   상기 표면 처리된 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및
   상기 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층 형성용 조성물을 이용하여 에폭시 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 강재의 도장 방법에 있어,
   상기 에폭시 방수층 형성용 조성물에 사용되는 에폭시수지는 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로서 포함함으로써, 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 70 내지 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 내지 30 중량% 의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 강재의 도장 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 프라이머용 조성물은 녹치환 성능 또는 녹방지 성능을 가지기 위한 금속 분말, 또는 유기산 또는 무기산 또는 킬레이트제 중에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 강재의 도장 방법.
5. 삭제
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 프라이머 조성물내 금속분말은 Mg 금속분말, Zn 금속분말, Al 금속분말 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 강재의 도장 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 3에 있어서,
   상기 에폭시 방수층을 형성하는 단계; 이후에 내산화성 및 내후성을 갖기 위해, 아크릴 우레탄, 또는 불소를 포함하는 폴리실록산 중에서 선택되는 불소수지의 상도층을 추가로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재의 도장 방법.
10. 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포함으로써 형성된 프라이머층; 및
    상기 프라이머층 표면에 에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물을 에폭시 방수층 형성용 조성물의 총량을 기준으로 30 ~ 50 중량% 포함하는 에폭시 방수층;을 포함하는 강재의 표면 도장용 다층 도막으로서,
    상기 에폭시 방수층은 에폭시 방수층 형성용 조성물 총량을 기준으로,
    에폭시 수지와 액상고무 엘라스토머의 합을 기준으로 액상 고무 엘라스토머를 3 내지 30 중량% 포함하는 에폭시 수지 혼합물 30 ~ 50 중량%, 경화제 20 ~ 40 중량% 및 충전제 30 ~ 50 중량%를 포함하는 조성물을 사용하여 이루어지며,
    상기 에폭시 수지는 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로서 포함함으로써, 에폭시 중합체 성분 및 폴리프로필렌글리콜 성분을 포함하며,
    이들의 함량은 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총합을 기준으로 에폭시 중합체 성분 3 내지 30 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 성분 70 내지 97 중량%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 강재의 표면 도장용 다층 도막.
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