KR101779826B1 - 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법 및 이를 이용한 강교 도장 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법 및 이를 이용한 강교 도장 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료는 가수분해 처리된 커플링제로서의 실란화합물을 포함하는 제1 액상부와, 아크릴실리콘에멀젼 및 안료와 활석을 포함하는 도막 형성성분으로 된 제2 액상부의 혼합물로 구성되며, 상기한 실란 커플링제가 실록산 결합을 형성하여 세라믹 및 도장 기면과 유기 도막 형성 성분 간의 계면에 분자 브릿지를 형성하는 것에 의해, 우수한 부착성, 내마모성, 표면 경도를 포함한 중방식 방청 도료로서의 우수한 도막 물성을 나타내므로, 강교 철골 구조물에 대한 장기간에 걸친 우수한 방식력을 부여하며, 그에 따라 재도장 기간의 장기화 및 재도장 회수 저감으로 인한 유지보수 비용 및 노농력 절감이 가능함은 물론, 휘발성 유기 화합물의 사용이 최소화되어 있으므로 보다 환경친화적이다.
Description
본 발명은 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법 및 이를 이용한 강교 도장 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 세라믹 코팅제의 실록산 결합으로 인한 우수한 부착력과 내구성을 발휘하여 강교의 철골 구조물에 대한 우수한 방식력을 부여할 수가 있는 중방식 도료(Heavy Duty Coating or High Performance Coating)로서의 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법 및 이를 이용한 강교 도장방법에 관한 것이다.
일반적으로 중방식 도료는 해상, 해중, 수중, 해안 또는 공업지역과 같은 가혹한 부식 환경에 놓여 있는 교량이나 해상구조물, 선박, 발전설비 또는 화학비료공장, 석유화학공장이나, 정유공장 등과 같은 각종 플랜트의 대형 구조물, 원자력 발전소 또는 심한 부식 환경하에 놓여 있는 철탑 등과 같은 기타 철골 구조물을 장기간에 걸쳐 부식으로부터 보호하기 위한 방식 도료를 일컫는다.
구체적으로는, 중방식 도장이란 해상, 해중, 수중, 해안 공업지역 등과 같은 심한 부식 환경에 견딜 수 있으며, 환경적 또는 경제적으로 보수 도장이 어려운 구조물에 대한 5~10년 이상의 내구력을 보유하고, 100㎛ 이하의 통상적인 도막 두께 보다 더 두꺼운 150㎛ 이상의 도막을 형성할 수 있는 고도의 방식 도장 시스템을 총칭한다.
이러한 중방식 도료는 두꺼운 도막 형성이 가능하며, 내수성, 내염수성, 내산성, 내알카리성 등이 우수하고, 재도장 주기가 장기간에 이른다는 것을 특징으로 하며 이하 상세히 언급하기로 한다.
중방식 도료는 내수성 및 내습성이 우수하여야 하며, 녹의 발생을 방지하기 위해서는 산소나 물을 통과하지 않는 것이 가장 효과적이므로 도막은 투수성, 산소 투과성이 적어야 함은 물론이고 흡수성이 적어야 하고, 도막상의 수가용물은 부식을 촉진시키므로 가능한 배제하여야 한다.
또한 중방식 도료는 내이온 투과성, 내산성, 내알카리성이 우수하여야 하며, 아황산가스, 염소가스, 탄산가스, 염화물, 유산염, 탄산염, 산, 알카리 등과 같이 철강류의 녹을 촉진시키는 유해물을 통과시키지 않아야 한다.
아울러, 물리적 성질이 우수하여야 하며, 막의 경도 및 탄성이 좋아야 하며, 충격이나 마찰에 따른 도막에의 스크래치나 결함 등의 발생이 없어야 한다.
또한 양호한 내후성 및 내구성을 지녀야 하며, 도장 초기 뿐만 아니라, 도장 중기 및 후기에도 비, 바람, 햇빛에의 노출과 물의 침투에 의한 방식성 저하가 적어야 한다.
또한 부연하면, 보수도장성 및 도장작업성이 우수하여야 하며, 금속면 또는 하도에 대한 밀착성이 우수하여야 하고, 후막(厚膜) 형성이 가능하여야 함은 물론, 환경친화적이어야 한다.
이러한 중박식 도장이 적용되는 대상물 중 본 발명과 직접 관련된 철골 구조물에 의한 강교 도장에 국한하여 언급하면 다음과 같다.
철골구조물의 강교 도장의 열화는 가설환경, 설치위치, 기온 등 다양한 환경 요인에 의존적이다.
가장 대표적인 환경 요인으로서는, 자외선, 자동차 매연, 수분, 부식성 가스, 염분, 유기화합물로 된 기름 등을 들 수 있으며, 이에 의해 도막이 손상 및 열화되어 강재에 녹이 발생되며 이러한 발청에 의한 구조물의 내구성 저하와 그에 따른 2차 피해를 초래하게 된다.
도막이 손상 또는 열화되면 수분이나 산소 등의 환경 유해 요소의 차단능력이 시간 경과에 따라 급속히 저하되고 결과적으로 도막 밑의 강재에 녹이 발생하게 되며, 도막을 관통한 녹은 외부와 접촉하여 급속히 커지게 되며 커진 녹은 육안으로 보더라도 그 발청 면적을 평가할 수 있을 정도로 확대되게 된다.
녹발생 단계는 도막 아래에서의 발청 단계, 녹이 도막을 관통하는 관통 단계, 녹이 확대되는 발달 단계로 발전된다.
전술한 철골 구조물의 강교 도장의 열화요인에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 해상이나 해안지대에서 해풍이나 계절풍에 의해 습기와 수분 등에 실린 소금 입자가 해안에 인접한 하천이나 내륙 깊숙이 염분에 의한 영향을 받는 경우가 있으며,
둘째, 자외선은 도막의 내식성을 크게 저하시키는 원인의 하나로서 도막 안료의 백화현상 및, 광택 저하를 불러올 수 있고,
셋째, 차량으로부터 초래된 각종 오일이나 유기화합물로 된 유분 등이 도막 표면에 부착하여 흑색으로 오염되는 경우, 물 세척 작업에 의해서도 오염 제거가 용이하지 않으며,
넷째, 산성화된 우수의 반복적 투과, 또는 산간부의 안개나 해무 등에 의해 도막 밑에 발청되기 쉽고,
다섯째, 화학공장 인근에서 발생할 수 있는 부식성 가스는 도막 내에 침투하여 도막의 열화를 현저히 진행시키게 된다.
이와 같은 도막의 열화는 시간이 경과함에 따라 직접적으로 변화할 뿐만 아니라 잠재 기간을 경과하면 외부로 발청하게 된다.
따라서 교량 신설시 철골 강재를 보호하기 위한 최초 도장을 실시하고, 운영 중 강교 도막 조사를 수행하게 되며, 소정 기간, 통상 약 7년 정도 경과 하면 재도장 필요 시기에 도달하며, 대체로 약 10년이 경과하면 도장 수명이 끝나 재도장을 실시하여 강교의 내구연한을 증대시키게 된다.
한편, 종래의 전형적인 중방식 도료로서는, 보일유를 주 전색제로 한 도료로서 작업성이 우수하고 살오름성 및 밀착성은 좋으나 건조 속도가 느리고 폭로에 약하여 최근에는 거의 사용되지 않고 장유성 알키드수지형으로 대체되고 있는 유성도료와; 내수성이 좋은 페놀수지 바니쉬를 전색제로 한 도료로서 내수성 및 내약품성이 우수하며 상도의 용제가 하도를 부풀게 할 우려가 있을 경우 보호도장용으로 사용되는 페놀 수지도료와; 페놀수지 바니쉬, 알키드수지 바니쉬 등을 주 전색제로 하고 알루미늄분말을 안료로 사용한 도료로서 알루미늄 분말의 리핑(leafing) 현상에 의해 우수한 내수성 및 내약품성을 지녀 방식용 상도로서 널리 사용되어 왔으나 장기 내후성이 열등한 알루미늄 페인트(은분페인트)와; 유성도료보다 작업성은 다소 열등하나 건조성, 내수성, 내후성이 양호하여 철골 구조물의 상도로 널리 사용되지만, 내약품성, 특히 알카리에 취약한 장유성 알키드 수지도료와; 장유성 알키드수지 도료보다 물성은 좋으나 붓 작업이 열등한 중유성 알키드 수지도료와; 내수성 및 내약품성이 매우 우수하여 철강 구조물이나 선박 등의 도장에 사용되며, 강용제를 함유하므로 장유성 알키드수지 도료 등에 대한 상도로는 사용할 수 없고 살오름성이 열등한 염화비닐 수지도료와; 내수성 및 내약품성이 우수하고, 용제 증발형 도료이므로 도장 간격이 길 경우 생길 수 있는 층간박리의 염려가 없으며 내후성도 장유성 알키드수지 도료보다 우수한 염화 고무계 수지도료와; 에폭시수지를 건성유로 에스테르화하여 만든 수지를 전색제로 한 도료로서 내수성 및 내약품성 등은 페놀 수지도료보다 우수하나 쵸킹(chalking)현상(백화현상)이 있어 내후성이 열등하여 유색도료로는 부적당한 에폭시 에스테르 수지도료와; 아연 고함량 도료와의 조합으로 장기 방식이 가능하며, 내수성, 내약품성, 밀착성 등에서 우수한 2액형 도료로서의 에폭시 수지도료와; 비황변성의 지방족 이소시아네이트를 경화제로 사용하는, 내후성, 내수성, 내약품성, 밀착성이 우수하며, 에폭시계 프라이머와 조합하여 사용되는 폴리우레탄 수지도료와; 실리콘 변성 알키드수지를 전색제로 사용한 도료로서 광택보유성이 우수하고 내후성이 매우 우수한 실리콘 알키드 수지도료와; 다량의 천연산 또는 합성 MIO안료와 알키드수지 또는 페놀수지 바니쉬 등으로 만들어진 도료로서 내수성 및 내후성이 우수한 MIO도료(Micacious iron oxide paint) 등을 들 수 있다.
강교 도장용 도료에 대한 종래의 기술로서는 하기의 것들을 들 수 있다.
등록특허공보 제10-0140328호(1998.03.11)는 특정 입자 크기비와 특정 입경을 가지는 구형 아연 분말 : 구형 알루미늄 분말 : 판형 알루미늄 분말이 혼합된 안료와, 에폭시 유기 용매 또는 염화고무계 유기 용매로 구성되는 내후성 아연계 유기 방청 도료를 제안하고 있으며, 등록특허공보 제10-0140329호(1998.03.11.)는 특정 입자 크기비와 특정 입경을 가지는 구형 아연 분말 : 구형 알루미늄 분말 : 판형 알루미늄 분말이 혼합된 안료와, 무기 실리케이트 용매로 구성되는 내후성 아연계 유기 방청 도료를 제시하고 있으나, 이들은 알루미늄 페인트와 아연 고함량 염화고무계 수지도료를 조합함으로써 알루미늄에 의한 씰링 작용과 아연 분말의 희생 방식을 이용하고 있다.
또한 등록특허공보 제10-1406930호(2014.06.05)는 해양 부식 환경에 적합한 우수한 방청성 및 방오성을 지닌 이소시아네이트를 경화제로서 사용하는 폴리우레탄 수지도료를 개시(開示)하고 있다.
그 외, 등록특허공보 제10-1466049호(2014.11.21)는 우수한 방청성, 방오성 및 내후성을 보유하는 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지와 불소 변성 우레탄 경화제를 사용하는 폴리우레탄 수지도료를 제시하고 있다.
또한 등록특허공보 제10-0764081호(2007.09.28)는 유화제를 포함하지 않는 상온 가교형 수성 아크릴 수지와 산화아연을 메탈 콤플렉스시켜 형성되는 바인더 수지 조성물을 제안하고 있다.
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 실록산 결합에 의한 우수한 부착성, 내마모성, 표면 경도를 포함한 중방식 방청 도료로서의 우수한 도막 물성을 보유하여 강교 철골 구조물에 대한 장기간에 걸친 우수한 방식력을 부여할 수 있으며, 그에 따라 재도장 기간의 장기화 및 재도장 회수 저감으로 인한 유지보수 비용 및 노농력 절감이 가능함은 물론, 휘발성 유기 화합물의 사용이 최소화되어 있어 보다 환경친화적인 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 효과적인 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
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본 발명의 두 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법에 의하여 제조되는 도료를 이용한 효과적인 강교 도장방법을 제공하기 위한 것이다.
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본 발명의 상기한 첫 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, (A) 메틸-트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 디메틸폴리실록산, γ-글리시독시프로필트리알콕시실란 및, 메틸비닐폴리실록산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 커플링제 30~50중량%와, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및, 1,4-부탄디올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 2가 알코올 20~40중량%와, 메탄올, 에틸알코올, 이소-프로필 알코올 및, 부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 1가 알코올 20~40중량%를 스테인리스 용기에 투입한 후, 가수분해제로서의 35% 염산, 질산, 또는 황산 0.1~1중량%를 가하여 pH 3.5~4.5로 조정한 다음, 75~85℃에서 3~5시간 가수분해하는 것으로 구성되는 제1 액상부의 제조 단계와; (B) 아크릴실리콘에멀젼 40-60중량%에 암모니아수 0.1~1중량%를 텀가하여 pH 13~14로 조정한 후, 안료 15~25중량%, 세라믹 분체 15~25중량%, 소포제 0.1~1중량% 및, 물 6~10중량%를 순서대로 투입하고, 3,000~4,000rpm으로 20~60분간 분산하여 평균 입자 크기를 40~50㎛로 만드는 제2 액상부의 제조단계와; (C) 상기한 제1 및 제2 액상부를 1:1~1.5의 중량비율로 혼합한 후, 300~700rpm으로 20~40분간 교반하는 혼합 단계로 구성되는 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 상기한 두 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, (A) 강교의 표면처리 도장 기면(substrate)에 에폭시계 아연말 도료를 적어도 2회 도장하여 하도 두께 100~150㎛의 중방식 방청 하도를 형성하는 단계와; (B) 상기한 하도 상에 전술한 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 도장하여 중도 두께 50~80㎛의 중방식 방청 중도를 형성하는 단계와; (C) 상기한 중도 상에 전술한 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 재차 도장하여 상도 두께 50~80㎛의 중방식 방청 상도를 더욱 형성하는 단계를 순차적으로 수행하는 것으로 구성되는 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 이용한 강교 도장 방법이 제공된다.
위에서, 상기한 하도 형성 단계에 앞서, 비계 설치 단계와, 도료 분진이나 먼지 비산 방지용 방호 설치 단계와, 강교 도장 기면에 대한 이물질 제거 또는 기존 도막 제거를 위한 표면 처리 단계를 수행하며; 상기한 상도 형성 단계 후, 방호 철거 단계 및 비계 철거 단계를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법 및 이를 이용한 강교 도장 방법에 따르면, 제조되는 강교 도장용 수용성 세라믹 도료가 실록산 결합에 의한 우수한 부착성, 내마모성, 표면 경도를 포함한 중방식 방청 도료로서의 우수한 도막 물성을 나타내므로, 강교 철골 구조물에 대한 장기간에 걸친 우수한 방식력을 부여하며, 그에 따라 재도장 기간의 장기화 및 재도장 회수 저감으로 인한 유지보수 비용 및 노동력 절감이 가능함은 물론, 휘발성 유기 화합물의 사용이 최소화되어 있으므로 보다 환경친화적이다.
도 1은 본 발명의 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 이용한 강교 도장 방법을 설명하는 블록 설명도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료는 실란 커플링제를 포함하는 경화제부로서의 제1 액상부와 도막 형성 성분을 포함하는 주기제부로서의 제2 액상부로 구성되는 2액형 도료로서 구성된다.
상기한 제1 액상부는 커플링제로서의 실란 화합물 30~50중량%와, 상기한 커플링제에 대한 용매 및 제2 액상부 중에 포함되는 세라믹 성분으로서의 활석에 대한 표면 개질제로서 2가 알코올 20~40중량% 및 1가 알코올 20~40중량%와, 실란 화합물에 대한 가수분해 촉매로서의 강산 0.1~1중량%를 포함한다.
상기한 실란 화합물로서는 메틸-트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 , 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 디메틸폴리실록산, γ-글리시독시프로필트리알콕시실란, 메틸비닐폴리실록산, 또는 이들의 임의의 혼합물을 들 수 있다.
이들 실란 화합물은 유기 그룹이 강산에 의해 가수분해되어 실란의 관능기가 활성화되어 실라놀기로 전환된 후 실록산 결합을 형성함으로써 커플링하게 된다.
상기한 실란 화합물의 용매로서는 물과 1가 알코올의 혼합물이 주로 사용되며, 물은 후술하는 제2 액상부에 포함되며, 제1 액상부에는 메탄올, 에틸알코올, 이소-프로필 알코올, 부틸알코올, 또는 이들의 임의의 혼합물이 사용된다.
또한 본 발명의 제조방법에 있어서는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 또는 이들의 임의의 혼합물과 같은 2가 알코올이 사용되며, 이들 2가 알코올은 전술한 1가 알코올 및 물과 함께 실란 화합물의 용매로서 작용하여 실란 커플링제의 분산에 유용하여 균질하고 강고한 도막 형성에 도움이 되며, 특히 본 발명에 있어서 2가 알코올을 사용하는 것은 제2 액상부의 세라믹 충전제와 도막형성 수지간의 계면결합력을 보다 증대시킴과 아울러 충전제의 보다 균일한 분산과 충전제의 함량에 따른 기공도를 감소시키기 위한 것이다.
상기한 가수분해를 위한 촉매로서의 강산으로서는 35% 진한 염산이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 질산이나 황산을 사용할 수도 있으며, 경우에 따라서는 강산이 아닌 약산으로서의 초산 등을 사용할 수 있으며, 산 첨가에 따른 pH는 이에 한정되는 것은 아니지만 pH 3.5~4.5 정도로 조절된다.
위에서, 메틸-트리메톡시실란과 같은 실란 커플링제는 30중량% 미만인 경우 원활한 도막 형성이 이루어지기 곤란할 수 있으며, 역으로 50중량%를 초과하는 경우에는 겔이 형성될 수 있으므로 바람직하지 못하다.
또한 상기한 에틸렌글리콜과 2가 알코올은 20중량% 미만에서는 도막이 지나치게 연질화될 우려가 있으며, 역으로 40중량%를 초과하는 경우에는 도막이 지나치게 경질화되어 크랙 발생의 우려가 있어 바람직하지 못하다.
또한 상기한 이소-프로필알코올과 같은 1가 알코올은 20중량% 미만인 경우에는 코팅액의 점도가 지나치게 높아져 사용편의성이 열등하게 될 우려가 있으며, 역으로 40중량%를 초과할 경우에는 상기한 커플링제 및 후술하는 제2 액상부의 아크릴실리콘에멀젼 바인더의 상대적인 함량이 낮아져서 도막에 크랙이 발생할 우려가 있다.
상기한 제1 액상부의 제조는 상기한 실란 커플링제 30~50중량%와, 1종의 2가 알코올 20~40중량%와, 1가 알코올 20~40중량%와, 가수분해 촉매로서의 강산 0.1~1중량%를 스테인리스 용기에 투입한 후, 75~85℃, 특정하게는 약 80℃에서 3~5시간, 특정하게는 약 4시간 동안 가수분해하는 것으로 이루어진다.
이어서, 상기한 제2 액상부는 아크릴실리콘에멀젼 40-60중량%와, 암모니아수 0.1-1중량%와, 안료 15-25중량%와, 세라믹 분체 15-25 중량%와, 소포제 0.1-1중량%와, 물 6-10중량%를 포함하며, 제2 액상부는 도막 형성 성분을 포함한다.
본 발명의 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료는 상기한 제1 액상부:제2 액상부 = 1:1~4의 중량비율, 바람직하게는 1:1~1.5의 중량비율로 혼합된 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 도막 물성의 균형과 우수함 측면에서 상기한 제1 및 제2 액상부가 등중량 비율로 혼합된 혼합물일 수 있다.
상기한 도막 형성용 바인더 수지로서의 아크릴실리콘에멀젼은 40중량% 미만인 경우에는 도막에 크랙이 발생할 우려가 있고, 역으로 60중량%를 초과하는 경우에는 도막의 경도가 저하되는 경향을 나타내게 되므로 역시 바람직하지 못하다.
또한 상기한 안료로서는 당업계 공지의 다양한 색상을 지니는 것들을 선택하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 15중량% 미만에서는 도막의 은폐력이 지나치게 저하될 우려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 25중량%를 초과하는 경우에는 도막에 크랙이 발생할 수 있는 등 도막의 물성 저하를 초래할 염려가 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
한편, 상기한 아크릴실리콘에멀젼에 함유되는 실리콘으로서는, 테트라메틸 오르쏘실리케이트, 테트라에틸 오르쏘실리케이트, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 또는 이들의 임의의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한 상기한 안료로서는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 티타늄 옥사이드, 카본블랙, 황색 산화철, 적색 산화철, 흑색 산화철 등과 같은 당업계 공지의 것들을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
또한 상기한 세라믹 분체로서는, 활석(talc), 바륨 설페이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 가소 카올린(calcined kaolin), 또는 이들의 임의의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
상기한 제2 액상부의 제조는 아크릴실리콘에멀젼 40~60중량%에 암모니아수 0.1~1중량%를 투입하여 pH를 13~14로 조정한 후, 안료 15~25중량%와 세라믹 분체 15-25중량%, 소포제 0.1~1중량% 및, 물 6~10중량%를 순서대로 투입한 다음, 3,000rpm~4,000rpm으로 20~60분간, 특정하게는 약 40분간 분산하여 입자 크기를 40~50㎛로 한다.
최종적으로 상기한 제1 액상부와 제2 액상부를 1:1~4의 중량비율, 바람직하게는 등중량 비율로 혼합한 후, 300~700rpm, 특정하게는 약 500rpm으로 20~40분간, 특정하게는 약 30분간 교반하여, 본 발명의 제조방법에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 제조한다.
이어서, 본 발명에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 이용한 강교 도장 방법에 대하여 언급하기로 한다.
본 발명에 따른 강교 도장 방법은 강교의 표면처리 도장 기면(substrate)에 당업계 공지의 고함량 아연을 포함하는 아연 희생 부식형의 다양한 중방식 도료, 특정하게는 에폭시계 아연말 도료를 적어도 2회 도장하여 하도 두께 100~150㎛의 중방식 방청 하도를 형성한 다음, 상기한 하도 상에 본 발명에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 상하 및 좌우로 1회 균질하게 도장하여 중도 두께 50~80㎛의 중방식 방청 중도를 형성한 다음, 상기한 중도 상에 다시 본 발명에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 재차 상하좌우로 1회 도장하여 상도 두께 50~80㎛의 중방식 방청 상도를 더욱 형성하는 것으로 이루어진다.
결과적으로 본 발명에 따른 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 피복에 의해 형성되는 중도 및 상도를 합한 세라믹 도막의 두께는 100~160㎛에 이르게 되며, 하도 두께를 포함하면 200~310㎛에 이르는 중방식 후막을 형성하게 되어, 공용기간 중 물, 산소, 부식물질, 해염입자, 부식성가스, 자외선에 도막표면이 풍화, 광택저하, 쵸킹, 변퇴색의 진행 등에 효과적으로 저항 가능함과 아울러, 도막의 기능이 합리적이며 효과적인 양호한 상태를 유지하게 된다.
한편, 선택적으로는, 상기한 하도 형성 단계에 앞서, 동바리를 포함하는 비계 설치 단계와 도료 분진이나 먼지 비산 방지용 방호 설치 단계를 수행한 다음, 강교 도장 기면에 대한 이물질 제거 단계 및/또는 샌드 블래스팅이나 사포 처리 등과 같은 기존 도막 제거를 위한 표면 처리 단계를 수행할 수 있음은 물론이며, 상기한 상도 형성 단계 후에는 역순으로 방호 철거 단계 및 비계 철거 단계를 수행할 수 있음 또한 물론이다.
실시예 1-4: 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조
메틸-트리메톡시실란 40중량%와, 에틸렌글리콜 29.5중량%와, 이소프로필 알코올 30중량%와, 35% 농염산 0.5중량%를 스테인리스 용기에 투입하고 80℃에서 4시간 가수분해시켜 제1 액상부를 제조하였다.
아크릴실리콘에멀젼 50중량%에 암모니아수 0.5중량%를 투입하여 pH 13.4로 조절한 후, 안료로서의 적색 산화철 20중량%와, 세라믹 분체로서의 활석 20중량%와, 소포제 0.5중량%와, 물 9중량%를 순서대로 투입하여, 3,500rpm의 속도로 40분간 분산시켜 입자들의 평균 입경이 약 45㎛가 되게 함으로써, 제2 액상부를 제조하였다.
이어서, 상기한 제1액상부와 제2 액상부를 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 중량비로 20:80(실시예 1), 30:70(실시예 2), 40:60(실시예 3), 50:50(실시예 4)로 혼합한 후, 500rpm으로 30분간 철저히 혼합하여 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 제조하였다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | |
| 제1액상(중량비) | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 제2액상(중량비) | 80 | 70 | 60 | 50 |
| Total | 100 | 100 | 100 | 100 |
시험예: 도막에 대한 물성 평가
이물질을 제거한 강교 강판 표면에 에폭시 아연말 도료를 2회 도장하여 하도 도막을 두께 150㎛으로 형성시킨 후, 실시예 1 내지 4의 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 2회 도장하여 도막 두께 75㎛의 중도와 도막 두께 75㎛의 상도를 형성한 후, 최종 형성된 도막의 물성을 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타낸다.
| 시험항목 | 시험기준 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 |
| 내수성 | 대한주택공사전문시방서 : 2009 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 내알칼리성 | 대한주택공사전문시방서 : 2009 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 내마모성 | ASTM D 4060 : 1 | 30mg | 23mg | 20mg | 10mg |
| 부착강도 | 대한주택공사전문시방서 : 2009 | 1.2N/㎟ | 1.6N/㎟ | 1.8N/㎟ | 2.0N/㎟ |
| 도막의상태 | 대한주택공사전문시방서 : 2009 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 내세척성 | KS M 5000 : 3000 | 2000회이상 | 2000회이상 | 2000회이상 | 2000회이상 |
| 연필경도 | KS M ISO 15184 : 2002 | H | H | H | 2H |
| 내산성 | KS M ISO 2812-1 : 2007 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 염수분무시험 | KS D 9502 : 2007 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 용기내상태 | KS M ISO 3251 : 2007 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
상기한 표 2에 기재한 도막 도료 시험 항목인 내수성, 내알칼리성, 내마모성, 부착강도, 도막의 상태, 내세척성, 연질경도, 내산성, 염수분무시험, 저장안정성 시험을 통하여 제1 액상부 및 제2 액상부를 중량비 5:5로 혼합한 실시예 4가 내마모성, 부착강도, 경도가 가장 우수한 것으로 판명되었으며, 실시예 1 내지 4의 도막은 모두 풍하중, 진동, 이물질 등에 의한 도장 표면의 양호한 저항력을 보이는 우수한 내마모성과, 강재 표면과 도장면간의 매우 우수한 부착력으로 철골 구조물의 내구성 증대에 효과적이며, 그와 더불어 내산성, 내알칼리성도 우수하여 해안, 공업지대의 환경에 적합하며 강재 표면에 대한 내박리성 및 내발청성이 우수한 것으로 판명되었다.
삭제
이상, 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 이로부터 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이나, 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
Claims (5)
- 삭제
- 삭제
- (A) 메틸-트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 디메틸폴리실록산, γ-글리시독시프로필트리알콕시실란 및, 메틸비닐폴리실록산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 커플링제 30~50중량%와, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및, 1,4-부탄디올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 2가 알코올 20~40중량%와, 메탄올, 에틸알코올, 이소-프로필 알코올 및, 부틸알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 1가 알코올 20~40중량%를 스테인리스 용기에 투입한 후, 가수분해제로서의 35% 염산, 질산, 또는 황산 0.1~1중량%를 가하여 pH 3.5~4.5로 조정한 다음, 75~85℃에서 3~5시간 가수분해하는 것으로 구성되는 제1 액상부의 제조 단계와;
(B) 아크릴실리콘에멀젼 40~60중량%에 암모니아수 0.1~1중량%를 첨가하여 pH 13~14로 조정한 후, 안료 15~25중량%, 세라믹 분체 15~25중량%, 소포제 0.1~1중량% 및, 물 6~10중량%를 순서대로 투입하고, 3,000~4,000rpm으로 20~60분간 분산하여 평균 입자 크기를 40~50㎛로 만드는 제2 액상부의 제조단계와;
(C) 상기한 제1 및 제2 액상부를 1:1~1.5의 중량비율로 혼합한 후, 300~700rpm으로 20~40분간 교반하는 혼합 단계로 구성되는
강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법. - (A) 강교의 표면처리 도장 기면(substrate)에 에폭시계 아연말 도료를 적어도 2회 도장하여 하도 두께 100~150㎛의 중방식 방청 하도를 형성하는 단계와;
(B) 상기한 하도 상에 상기한 제3항의 제조방법에 의하여 제조되는 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 도장하여 중도 두께 50~80㎛의 중방식 방청 중도를 형성하는 단계와;
(C) 상기한 중도 상에 상기한 제3항의 제조방법에 의하여 제조되는 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 재차 도장하여 상도 두께 50~80㎛의 중방식 방청 상도를 더욱 형성하는 단계를 순차적으로 수행하는 것으로 구성되는
강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 이용한 강교 도장 방법. - 제4항에 있어서, 상기한 하도 형성 단계에 앞서, 비계 설치 단계와, 도료 분진이나 먼지 비산 방지용 방호 설치 단계와, 강교 도장 기면에 대한 이물질 제거 또는 기존 도막 제거를 위한 표면 처리 단계를 수행하며; 상기한 상도 형성 단계 후, 방호 철거 단계 및 비계 철거 단계를 수행하는 강교 도장용 수용성 세라믹 도료를 이용한 강교 도장 방법.
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| KR1020170038469A KR101779826B1 (ko) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | 강교 도장용 수용성 세라믹 도료의 제조방법 및 이를 이용한 강교 도장 방법 |
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-
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