KR101792081B1 - 1차 방청 도료 조성물, 및 그것을 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물 - Google Patents

1차 방청 도료 조성물, 및 그것을 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접성과 방식성이 뛰어나고, 무기아연 숍프라이머 조성물로 이루어지는 도장막이 형성된 도장 강철구조물의 용단에 있어서도 문제가 없는 무기아연 숍프라이머 조성물, 및 그 프라이머 조성물을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다. 본 발명은, 유기 실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)과, 콜로이달실리카(a2)를 포함하는 무기계 바인더 성분(A), 평균입자직경 0.5~10㎛의 아연분말(B), 및 평균입자직경 1~10㎛의 실리카분말(c1)과, 장석(長石) 및 카오린으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 평균입자직경 10㎛ 이하의 체질안료(c2)를 포함하는 체질안료(C)를 포함하는 무기아연 숍프라이머 조성물에 관한 것이다.

Description

1차 방청 도료 조성물, 및 그것을 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물{Primary Anti-corrosive Coating Composition, and Coated Steel Structure which has Been Coated with Same}
본 발명은, 무기아연 숍프라이머 조성물, 및 그것을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 본 발명은, 용접성과 방식성이 뛰어나며, 더욱이 용단(溶斷)성도 뛰어난 무기아연 숍프라이머 도장막을 강철구조물에 형성할 수 있는 무기아연 숍프라이머 조성물, 및 그것을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물에 관한 것이다.
종래, 선박, 교량, 탱크, 플랜트 등의 건조(建造)에 사용되는 강철구조물은, 가공이나 조립 기간 중 녹의 발생을 방지하기 위하여, 미리 철강표면에 속건성이며, 또한 방식성, 내열성, 가요성, 용접특성 등 여러 방면에 걸치는 특성이 뛰어난 1차 방청 프라이머, 이른바 무기아연 숍프라이머를 도장하고, 가공 조립 종료 후에 2차 표면처리를 행하며, 초벌칠, 중간칠 및 덧칠 도장을 하는 것이 일반적이다. 이러한 무기아연 숍프라이머는, 도장막 중에 함유하는 아연분말과 소재철 표면 사이의 전기화학적 작용에 근거하는, 뛰어난 방식성을 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.
무기아연 숍프라이머는, 가공 조립의 용접이나 용단시에, 그 프라이머에 포함되는 유기성분의 연소가스에 의하여, 용접부에 피트나 블로우홀(기포) 등의 용접결함이 발생하여, 그 용접결함이 커지거나, 그 프라이머 도장막의 열손상부의 폭이 커지거나 하는 문제가 있었다. 또한, 무기아연 숍프라이머가 도장된 강철구조물은, 용접부분의 도장된 이면에 있어서, 열부하를 받은 부분의 방식성이 떨어지는 경우가 있었다. 한편, 본 명세서에서는, 상기 도장된 이면의 방식성을 '용접부 이면 방식성'으로 표현하는 경우가 있다.
상기 용접결함을 적게 하는 방법으로서, 무기아연 숍프라이머의 평균건조 막두께를 15㎛ 미만의 박막으로 하는 검토가 이루어지고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 막두께를 6~10㎛ 정도로 함으로써 용접결함을 개선하는 방법이 개시되어 있는데, 이러한 박막의 무기아연 숍프라이머가 도장된 도장 강철구조물은, 붉은 녹이 발생하기 쉬워진다는 새로운 문제가 발생하였다. 상기 박막에 있어서의 붉은 녹 발생을 억제하기 위하여, 무기아연 숍프라이머 조성물 중의 아연분말을 많게 한 경우에는, 하얀 녹이 많이 발생해버려, 덧칠 도장시에는 이것을 제거할 필요가 있어서, 공정수의 증대가 문제가 되었다.
또한, 특허문헌 2에는, 테트라알콕시 실리케이트, 알킬트리알콕시 실리케이트 및/또는 그들의 가수분해 초기축합물(A), 산성의 수분산형 콜로이달실리카(B), 아연분말(C) 그리고 실리카분말, 루틸분말, 합성루틸분말, 크롬분말 및 지르콘분말로부터 선택되는 작열감량이 2중량% 이하의 분말(D)를 함유하는 강철재용 1차 방청도료가 개시되어 있다. 이러한 도료를 이용함으로써, 상기 용접성은 대폭 개량되는데, 예를 들어 분말(D)로서 실리카분말만을 이용한 경우, 용단성이 떨어진다는 문제가 있었다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 평6-210240호
특허문헌 2: 일본공개특허공보 평3-79675호
본 발명의 목적은, 용접성과, 박막에 있어서의 방식성이 뛰어난 도장막을 형성할 수 있는 무기아연 숍프라이머 조성물로서, 그 도장막이 형성된 도장 강철구조물의 용단성도 양호하게 되는 무기아연 숍프라이머 조성물, 및 그 프라이머 조성물을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 하여, 특정 범위의 평균입자직경의 아연분말 및 체질안료를 포함하는 무기아연 숍프라이머 조성물이, 양호한 용접성과 방식성을 나타내며, 그 프라이머 조성물을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물은, 용단성도 뛰어나다는 것을 발견하였다. 본 발명은, 이러한 지식에 근거하여 완성된 것이다.
본 발명은, 이하의 무기아연 숍프라이머 조성물, 및 그 프라이머 조성물을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물을 제공하는 것이다.
항목 1. 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량, 아연분말(B)의 질량 및 체질안료(C)의 질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 9~19질량%의 무기계 바인더 성분(A), 61~79질량%의 아연분말(B), 및 8~23질량%의 체질안료(C)를 포함하여 이루어지는 무기아연 숍프라이머 조성물로서,
상기 무기계 바인더 성분(A)가, 그 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 64~95질량%의 일반식: (R1)n-Si-(OR2)4-n(식 중, R1은 에폭시기 또는 메르캅토기로 치환되어 있어도 좋은 탄소수 1~18의 알킬기 또는 페닐기이고, R2는 탄소수가 1~6의 알킬기이며, n은 0~2의 정수이다)로 나타나는 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)과, 실리카 환산질량으로 5~36질량%의 콜로이달실리카(a2)를 포함하고,
상기 아연분말(B)의 평균입자직경이 0.5~10㎛이며,
상기 체질안료(C)가, 그 체질안료(C)의 총질량을 기준으로 하여, 50~80질량%의 평균입자직경 1~10㎛의 실리카분말(c1)과, 20~50질량%의 장석 및 카오린으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 평균입자직경 10㎛ 이하의 체질안료(c2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기아연 숍프라이머 조성물.
항목 2. 항목 1에 기재된 무기아연 숍프라이머 조성물을 건조 도장막의 평균막두께가 5~15㎛가 되도록, 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물.
본 발명의 무기아연 숍프라이머 조성물은, 양호한 용접성과 방식성을 나타내고, 그 프라이머 조성물을 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물은, 용단성이 뛰어나다. 특히 본 발명의 무기아연 숍프라이머는, 평균건조막두께 5~15㎛ 정도의 박막에 있어서도 방식성이 뛰어난 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무기아연 숍프라이머 조성물은, 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량, 아연분말(B)의 질량 및 체질안료(C)의 질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 9~19질량%의 무기계 바인더 성분(A), 61~79질량%의 평균입자직경 0.5~10㎛의 아연분말(B), 및 8~23질량%의 체질안료(C)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 무기아연 숍프라이머 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
무기계 바인더 성분(A)
무기계 바인더 성분(A)는, 성분(A)의 실리카 환산질량, 성분(B)의 질량 및 성분(C)의 질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 9~19질량%, 바람직하게는 10~17질량%, 더욱 바람직하게는 11~15질량%의 범위로 포함할 수 있다. 상기 무기 바인더 성분(A)가 9질량%보다 적으면, 얻어진 도장막의 방식성이 저하되는 경우가 있고, 19질량%보다 많으면, 얻어진 도장막의 용접부 이면 방식성이 저하되는 경우가 있다.
무기계 바인더 성분(A)는, 그 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 64~95질량%의 일반식: (R1)n-Si-(OR2)4-n(식 중, R1은 에폭시기 또는 메르캅토기로 치환되어 있어도 좋은 탄소수 1~18의 알킬기 또는 페닐기이고, R2는 탄소수가 1~6의 알킬기이며, n은 0~2의 정수이다)로 나타나는 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)과, 실리카 환산질량으로 5~36질량%의 콜로이달실리카(a2)를 포함한다.
상기 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)로서는, 예를 들어 테트라알콕시 실리케이트, 알킬트리알콕시 실리케이트, 디알킬디알콕시 실리케이트 등의 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분을 들 수 있다. 상기 테트라알콕시 실리케이트로서는, 예를 들어 테트라메톡시 실리케이트, 테트라에톡시 실리케이트, 테트라프로폭시 실리케이트, 테트라이소프로폭시 실리케이트, 테트라부톡시 실리케이트, 테트라이소부톡시 실리케이트 등을 들 수 있다. 더욱이, 상기 알킬트리알콕시 실리케이트로서는, 예를 들어 메틸트리메톡시 실리케이트, 메틸트리에톡시 실리케이트, 메틸트리프로폭시 실리케이트, 에틸트리메톡시 실리케이트, 에틸트리에톡시 실리케이트 등을 들 수 있다. 또한, 상기 디알킬디알콕시 실리케이트로서는, 예를 들어 디메틸디메톡시 실리케이트, 디메틸디에톡시 실리케이트, 디에틸디메톡시 실리케이트, 디에틸디에톡시 실리케이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 포함할 수 있다. 또한, 이들 유기실리케이트는, 가수분해반응에 이어서, 축합반응을 임의의 반응률까지 진행시킨 것을 포함하고 있어도 좋다.
이와 같은 유기실리케이트의 축합반응물의 시판품으로서는, 예를 들어 에틸실리케이트28(니혼콜코트사 제품), 에틸실리케이트40(니혼콜코트사 제품), 에틸실리케이트48(니혼콜코트사 제품) 등을 들 수 있다. 상기 가수분해반응은, 적량의 물과 유기실리케이트의 반응에 의하여 행할 수 있는데, 물 또는 물을 포함한 용매에 분산된 후술하는 콜로이달실리카(a2)의 존재 하에서 행하여도 좋다. 상기 가수분해반응 및/또는 축합반응에 있어서는, 산이나 염기 등의 적당한 화합물을 촉매로서 이용할 수 있다. 상기 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)은, 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 64~95질량%, 더욱 바람직하게는 70~90질량%의 범위 내에서 포함할 수 있다. (a1)의 함유량이 64질량%보다 적으면, 얻어진 도장막이 취약해져 방식성이 저하하는 경우가 있으며, 95질량%보다 많으면, 얻어진 도장막의 용접성이 떨어지는 경우가 있다. 한편, 본 명세서에서는, 숍프라이머가 도장된 강철구조물의 용접에 있어서, 용접부에 피트나 블로우홀(기포) 등의 용접결함이 발생하기 어려운 성능을 그 숍프라이머 도장막의 '용접성'이라고 쓴다.
상기 콜로이달실리카(a2)는, 유기용제, 물, 또는 물과 유기용제의 혼합물의 어느 하나에 분산한 것을 사용할 수 있다. 상기 콜로이달실리카(a2)의 평균입자직경은 1nm~100nm 정도, 바람직하게는 5nm~50nm의 것이 사용된다. 상기 콜로이달실리카(a2)는, 물에 분산한 것을 그대로 사용할 수 있는데, 유기수지, 유기화합물, 무기화합물, 폴리실록산 화합물 등에 의하여 콜로이달실리카의 입자표면을 화학적으로 변성한 것을 사용하여도 좋다. 콜로이달실리카(a2)는, 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 5~36질량%, 더욱 바람직하게는 10~30질량%의 범위 내에서 포함할 수 있다. 상기 콜로이달실리카(a2)의 함유량이 5질량%보다 적으면, 얻어진 도장막의 용접성이 떨어지는 경우가 있고, 36질량%보다 많으면, 얻어진 도장막이 취약해지는 경우가 있다. 콜로이달실리카(a2)는, 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)에 비하여, 용접시에 고온아크에 의한 열분해 가스 양이 적기 때문에, 이것을 이용함으로써 상기 용접결함이 발생하기 어려워지는 것으로 추정된다.
한편, 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량, 또는 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)의 실리카 환산질량은, 성분(A) 또는 성분(a1)에 포함되는 규소원자가 모두 실리카[조성식으로 (SiO2)로 표기됨]로 변화한 경우를 가정하여 산출한 질량이다. 본 명세서에 있어서, 그 질량값은, 성분(A) 또는 성분(a1)의 총질량에 대하여, 10질량%의 물, 30질량%의 이소프로판올, 0.01질량%의 2N염산을 첨가하고, 교반하면서 40℃에서 1시간 유지함으로써, 성분(A) 또는 성분(a1)에 포함되는 실리케이트의 가수분해반응과, 생성하는 실라놀의 축합반응을 행하고, 105℃에서 3시간 휘발성분을 제거한 후에 남은 고형분의 질량으로 한다.
아연분말(B)
종래부터의 통상의 무기아연 숍프라이머 조성물에 있어서는, 평균입자직경이 10㎛보다 큰 아연분말이 사용되는 경우도 많은데, 본 발명에 있어서는, 얻어지는 도장막의 방식성 관점에서, 평균입자직경이 0.5~10㎛, 바람직하게는 2~8㎛, 더욱 바람직하게는 3~6㎛의 것을 이용할 수 있다. 상기 입자직경의 범위 내의 것을 이용하는 것, 더욱이 평균입자직경이 특정 범위 내의 후술하는 제칠안료(C)를 함께 이용함으로써, 건조도장막의 평균막두께가 5~15㎛이어도, 장기의 방식성이 뛰어난 도장막을 얻을 수 있다. 한편, 본 명세서에 있어서, 아연분말의 입자직경은 벡크만쿨터(Beckman Coulter) LS 입도분포 측정장치에 의하여 측정한 값이다.
또한, 아연분말(B)는, 상기 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량, 성분(B)의 질량 및 성분(C)의 질량의 총질량을 기준으로 하여, 61~79질량%, 더욱이는 64~76질량%의 범위 내에서 포함하는 것이 바람직하다. 아연분말(B)이 61질량%보다 적으면, 얻어진 도장막의 방식성이 떨어지는 경우가 있고, 79질량%보다 많으면, 얻어진 도장막의 용접성이 저하하거나, 하얀 녹의 발생량이 많아지거나 하는 경우가 있다.
체질안료(C)
체질안료(C)는, 평균입자직경 1~10㎛의 실리카분말(c1)과, 장석 및 카오린으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 평균입자직경 10㎛ 이하의 체질안료(c2)를 포함하는 것이다. 체질안료(c2)는, 용접부 이면 방식성과 용단성의 두 가지 성능의 관점에서, 특히 카오린이 바람직하다. 한편, 본 명세서에서는, 숍프라이머가 도장된 강철구조물의 용단면의 조도의 평가를 그 숍프라이머 도장막의 '용단성'이라고 쓴다.
상기 실리카분말(c1)은, 체질안료(C)의 총질량을 기준으로 하여, 50~80질량%, 보다 바람직하게는 55~75질량%, 더욱 바람직하게는 60~70질량%의 범위 내에서 포함할 수 있다. 실리카분말(c1)이 50질량%보다 적으면, 용접부 이면 방식성이 떨어지는 경우가 있고, 80질량%보다 많으면, 용단성이 떨어지는 경우가 있다. 또한, 체질안료(c2)는, 체질안료(C)의 총질량을 기준으로 하여, 20~50질량%, 보다 바람직하게는 25~45질량%, 더욱 바람직하게는 30~40질량%의 범위 내에서 포함할 수 있다. 체질안료(c2)가 20질량%보다 적으면 용단성이 떨어지는 경우가 있고, 50질량%보다 많으면, 용접부 이면 방식성이 떨어지는 경우가 있다.
상기 실리카분말(c1)의 평균입자직경은 1~10㎛, 바람직하게는 2~8㎛, 더욱 바람직하게는 3~6㎛의 범위에 있는 것을 이용할 수 있다. 상기 실리카분말(c1)의 평균입자직경이 10㎛보다 크면, 얻어진 도장막의 용단성이나 장기 방식성이 떨어지는 경우가 있고, 평균입자직경이 1㎛보다 작으면, 얻어진 무기아연 숍프라이머 도장막에 갈라짐·벗겨짐이 발생하기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, 상기 체질안료(c2)의 평균입자직경은 10㎛ 이하, 바람직하게는 0.5~5㎛, 더욱 바람직하게는 1~3㎛의 범위에 있는 것을 이용할 수 있다. 상기 체질안료(c2)의 평균입자직경이 10㎛보다 크면, 얻어진 도장막의 용단성이나 장기 방식성이 떨어지는 경우가 있다. 한편, 체질안료(C)의 평균입자직경은, 레이저 회절식 입도분포 측정장치(사용기기명: SALD-200V ER 시마즈 제작소 제품)에 의하여 측정한 값이다. 상기 카오린은, 그 제조방법의 차이에 따라, 습식 카오린과 소성 카오린의 2종류가 있는데, 소성 카오린이 용접성의 점에서 바람직하다.
체질안료(C)는, 필요에 따라서, 그 밖의 체질안료(c3)을 체질안료(C)의 총질량을 기준으로 하여, 30질량% 이하의 범위로 포함하여도 좋다. 그 밖의 체질안료(c3)으로서는, 예를 들어 클레이, 소성클레이, 마이카, 소성마이카, 탈크, 황산바륨, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 바라이트, 산화지르코늄, 산화철 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상의 조합으로 이용하여도 좋고, 그 중에서도 소성클레이 및 소성마이카가, 용접성이나 용단성의 관점에서 바람직하다. 그 밖의 체질안료(c3)은, 30질량%를 넘어 사용하면, 얻어진 도장막의 용접부 이면 방식성이 떨어지는 경우가 있다. 또한, 그 밖의 체질안료(c3)의 평균입자직경은, 장기 방식성 관점에서 10㎛ 이하의 것이 바람직하다.
체질안료(C)는, 상기 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량, 성분(B)의 질량 및 성분(C)의 질량의 총질량을 기준으로 하여, 8~23질량%, 더욱이 10~21질량%의 범위 내로 포함하는 것이 바람직하다. 체질안료(C)가 8질량%보다 적으면, 얻어진 도장막의 용접부 이면 방식성이 열화하는 경우가 있고, 23질량%보다 많으면, 얻어진 도장막의 용단성이 저하하는 경우가 있다.
본 발명에서는, 더욱이 필요에 따라서, 상기 이외의 안료성분으로서, 통상의 방청안료 및 착색안료를 본 발명의 목적을 손상하지 않을 정도로 병용할 수 있다. 방청안료 및 착색안료로서는, 예를 들어 산화티탄, 흑연, 인화철, MIO, 시안아미드 납, 징크크로메이트, 인산아연, 인산칼슘, 메타붕산바륨, 몰리브덴산 아연, 몰리브덴산 알루미늄, 벵갈라, 시아닌계 착색안료, 카본블랙, 지르콘 분말 등을 들 수 있다. 이들 방청안료나 착색안료에 대하여는, 통상적으로 평균입자직경이 4㎛ 미만인 것이 치밀한 도장막을 형성하는 점에서 바람직하다.
한편, 본 발명의 프라이머 조성물은, 상기 필수성분이나 안료 이외의 통상의 도료에 사용되는 수지, 용제, 침강방지제 등의 첨가제를 적정량 배합시켜도 상관없다. 상기 수지로서는, 폴리비닐알코올 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 부티랄 수지, 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리실록산 수지 등의 공지의 수지를 단독으로, 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 무기아연 숍프라이머 조성물은, 통상법에 따라 조제할 수 있으며, 예를 들어 무기계 바인더 성분(A)를 포함하는 액상성분과, 아연분말(B) 및 체질안료(C)의 분말 그리고 필요에 따라서 용제나 첨가제 등을 포함하는 분말함유성분을 개별 용기에 보존하고, 사용 직전에 양자를 혼합할 수 있다.
본 발명의 무기아연 숍프라이머 조성물은, 강철구조물의 표면에, 건조 막두께의 평균 막두께로 5~15㎛가 되도록 도장되는 것이 바람직하다. 상기 평균 막두께가 5㎛보다 얇으면, 장기간의 방식성이 불충분해지는 경우가 있다. 또한, 본 발명의 무기아연 숍프라이머는, 상기 평균 막두께가 15㎛보다 두꺼운 경우에도, 방식성, 용단성에 있어서, 종래의 무기아연 숍프라이머 조성물과 동등 이상으로 뛰어난 것이다. 이러한 프라이머 조성물의 도장은, 예를 들어 에어 스프레이, 에어레스 스프레이, 쇄모(刷毛) 등의 종래부터 공지의 수단으로 행할 수 있다.
도장된 상기 프라이머 조성물은, 상온 또는 가열 하에서, 건조 및 경화시킬 수 있다. 건조 및 경화시킬 때에, 상기 프라이머 조성물 중의 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분의 가수분해반응이 대기 중의 수분에 의하여 촉진되고, 그에 이어지는 축합반응에 의하여 더욱 진행된다. 상온 하의 건조 및 경화 시간은, 통상적으로 상기 프라이머 조성물을 도장한 후, 7일 이상이다. 또한, 가열 하의 건조 및 경화에 있어서의 가열온도는 40~120℃가 바람직하고, 건조 및 경화 시간은 적절히 조정할 수 있다.
한편, 본 발명의 무기아연 숍프라이머 조성물의 도장에 앞서, 강철구조물의 표면은, 숍블라스트나 샌드블라스트 등의 처리에 의하여 흑피(黑皮)나 붉은 녹 등이 제거되고, 그 후에 상기 프라이머 조성물에 의하여 도장된다. 통상적으로, 이러한 블라스트 처리와 도장은, 연속적으로 이루어진다.
무기아연 숍프라이머 도장막이 형성되는 피도장물은, 주로 선박이나 교량 등의 대형 강철구조물 또는 그 강철구조물용 강재이기 때문에, 상기 도장막은, 건조공정의 용접, 용단 등에 지장을 주지 않고, 건조기간 중에 강철구조물 또는 그 강철구조물용 강재를 녹으로부터 지키는 것을 주목적으로 하고 있다. 더욱이, 건조 종료 후에, 에폭시계, 타르에폭시계, 염화고무계, 유성계, 에폭시에스테르계, 아크릴계, 비닐계, 무기징크계 등의 방식도료를 덧칠할 수 있고, 본 발명의 무기아연 숍프라이머 도장막은, 이러한 덧칠 도장막과의 밀착성이 뛰어나다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 실시예만으로 한정되는 것은 아니다. 한편, 하기 실시예 중의 '부' 및 '%'는, 각각 '질량부' 및 '질량%'를 의미한다.
[무기아연 숍프라이머의 제조]
표 1-1 및 표 1-2에 나타낸 원료 중, 2N염산과 콜로이달실리카('스노우텍스0' 또는 '스노우텍스20')을 제외한 나머지 원료를 반응용기에 넣고, 그 반응용기를 50℃로 유지하며, 교반하면서 염산과 콜로이달실리카를 약 1시간에 걸쳐 적하(滴下)하였다. 적하 종료 후, 1시간 교반을 계속하여 무기계 바인더 성분(A)의 용액 또는 분산액을 얻었다. 표 2-1-1, 표 2-1-2, 표 2-2-1 및 표 2-2-2에 나타낸 배합질량의 상기 용액 또는 분산액과, 아연분말(B)과, 체질안료(C)를 도장하기 직전에 혼합하여, 교반하고, 필요에 따라서 이소프로필알코올을 더하여 점도를 조정하여, 각종 무기아연 숍프라이머 조성물을 얻었다. 한편, 표 2-1-1, 표 2-1-2, 표 2-2-1 및 표 2-2-2에는, 무기계 바인더 성분(A)에 유래하는 유기실리케이트 및/또는 그 축합성분(a1)과 콜로이달실리카(a2)의 실리카 환산질량을 나타내며, 그 실리카 환산질량과, 아연분말(B)의 질량과, 체질안료(C)의 질량과의 합계질량이 100이 되도록 표기하였다. 또한, 표 2-1-1, 표 2-1-2, 표 2-2-1 및 표 2-2-2에 있어서, 아연분말(B) 및 체질안료(C) 란의 각 괄호 안에는, 각각 평균입자직경을 나타낸다(예를 들어, '입자직경 4μ'는, '평균입자직경 4㎛'를 나타냄).
얻어진 각 무기아연 숍프라이머에 대하여, 이하의 시험을 행하였다. 한편, 하기 시험에 있어서의 각 무기아연 숍프라이머의 평균 건조 막두께는, 실시예 18에 있어서의 6㎛, 실시예 19에 있어서의 14㎛, 참고예에 있어서의 30㎛ 이외에는, 10㎛가 되도록 도장하였다. 하기의 시험 및 평가의 설명에 있어서, 평균 건조 막두께는 10㎛로 하고 있는데, 그것과 다른 평균 건조 막두께에 있어서의 시험 및 평가도, 마찬가지의 방법으로 실시하였다. 시험결과 및 평가를 표 2-1-1, 표 2-1-2, 표 2-2-1 및 표 2-2-2에 기재한다.
[옥외폭로용 시험판의 작성과 방식성 평가]
세로 300mm, 가로 100mm, 두께 3mm의 강판에 쇼트블라스트 처리하고, 이것에 각 무기아연 숍프라이머를 건조 막두께가 10㎛가 되도록 도장하여 시험용 도장판을 얻었다. 하나의 종류의 도장판에 대하여, 옥외에 4개월 및 6개월 폭로한 것에 대하여, 각각의 녹 발생상태를 ASTM-D610/SSPC-VIS2의 녹 발생 표준판과 비교하여, 이하와 같이 평가하였다.
◎: 녹 면적이 전체 도장면적의 약 0.03% 미만
○: 녹 면적이 전체 도장면적의 약 0.03% 이상 및 0.3% 미만
×: 녹 면적이 전체 도장면적의 약 0.3% 이상
[용접시험]
세로 1000mm, 가로 150mm, 두께 12mm의 강판에 쇼트블라스트 처리하고, 이것에 각 무기아연 숍프라이머를 건조 막두께가 10㎛가 되도록 도장하여, 7일간 건조시킨 후, 용접시험을 행하였다. 용접은, 용접 와이어 SF-1(닛테츠스미킨 용접공업(주))을 사용하고, 탄산가스 실드아크 용접법으로 수평 필릿 용접시험을 용접속도 80cm/분으로 실시하였다. 용접 비이드부에 발생한 피트의 개수 및 블로우홀의 발생 개수의 합계수를 1m 길이당으로 평가하였다.
◎: 10개 미만
○: 10개 이상 30개 미만
×: 30개 이상
[용접부 이면 방식성]
세로 1000mm, 가로 150mm, 두께 12mm의 강판의 양면에 쇼트블라스트 처리하고, 이것에 각 무기아연 숍프라이머를 건조 막두께가 10㎛가 되도록 양면에 도장하여 7일간 건조시켰다. 한쪽 면에 대하여는, 상기 용접시험과 마찬가지의 방법으로 용접을 실시하였다. 얻어진 도장판을 옥외에 3개월 폭로한 것에 대하여, 용접한 면과 반대측 면의 녹의 발생상태를 ASTM-D610/SSPC-VIS2의 녹 발생 표준판과 비교하여, 상기 [옥외폭로용 시험판의 작성과 방식성 평가]와 마찬가지로 하여서 평가하였다.
[용단성]
세로 300mm, 가로 100mm, 두께 12mm의 강판(SM50A)에 쇼트블라스트 처리하고, 이것에 각 무기아연 숍프라이머를 건조 막두께가 10㎛가 되도록 도장하며, 7일간 상온에서 건조하여 시험용 도장판을 얻었다. 각 시험용 도장판에 대하여, 레이저 절단기 'TF2500'(다나카 제작소 제품)을 사용하여, 1m/분의 절단속도로 용단시험을 행하고, 절단면의 조도를 일본용접협회규격의 가스절단면의 품질기준 WES2801로 나타내는 '조도(R)'의 기준에 따라서 다음과 같이 평가하였다.
1급: 50s 이하
2급: 50s 초과 100s 이하
3급: 100s 초과 200s 이하
1급 또는 2급으로 판정되는 것을 합격레벨로 하였다.
[표 1-1]
Figure 112015075575223-pct00001
(주 1) 콜코트사 제품, 에틸실리케이트를 가수분해축합한 것, 제품 중 실리카(SiO2) 농도는 28질량%.
(주 2) 콜코트사 제품, 에틸실리케이트를 가수분해축합한 것, 제품 중 실리카(SiO2) 농도는 40질량%.
(주 3) 콜코트사 제품, 에틸실리케이트를 가수분해축합한 것, 제품 중 실리카(SiO2) 농도는 48질량%.
(주 4) 닛산화학공업사 제품, 산성 타입의 실리카졸, 입자직경 10~20nm, 제품 중 실리카(SiO2) 농도는 20질량%.
(주 5) 닛산화학공업사 제품, Na중화 타입의 실리카졸, 입자직경 10~20nm, 제품 중 실리카(SiO2) 농도는 20질량%.
[표 1-2]
Figure 112015075575223-pct00002
[표 2-1-1]
Figure 112015075575223-pct00003
[표 2-1-2]
Figure 112015075575223-pct00004
(주 6) 유기실리케이트 및/또는 그 축합물성분(a1)의 실리카 환산질량과 콜로이달실리카(a2)의 실리카 환산질량(합계질량 100).
(주 7) 실리카분말(c1), 장석 및/또는 카오린(c2), 그리고 기타 체질안료(c3)의 총질량을 100으로 하였을 때의 각 성분의 질량.
(주 8) 카오린(c2)은 소성 카오린(함수량 0.7% 이하)을 사용.
[표 2-2-1]
Figure 112015075575223-pct00005
[표 2-2-2]
Figure 112015075575223-pct00006

Claims (2)

  1. 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량, 아연분말(B)의 질량 및 체질안료(C)의 질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 11~15질량%의 무기계 바인더 성분(A), 64~76질량%의 아연분말(B), 및 10~21질량%의 체질안료(C)를 포함하여 이루어지는 무기아연 숍프라이머 조성물로서,
    상기 무기계 바인더 성분(A)가, 그 무기계 바인더 성분(A)의 실리카 환산질량의 총질량을 기준으로 하여, 실리카 환산질량으로 64~90질량%의 일반식: (R1)n-Si-(OR2)4-n(식 중, R1은 에폭시기 또는 메르캅토기로 치환되어 있어도 좋은 탄소수 1~18의 알킬기 또는 페닐기이고, R2는 탄소수가 1~6의 알킬기이며, n은 0~2의 정수이다)로 나타나는 유기실리케이트, 그 축합물, 또는 이들의 조합인 성분(a1)과, 실리카 환산질량으로 10~36질량%의 콜로이달실리카(a2)를 포함하고,
    상기 아연분말(B)의 평균입자직경이 3~10㎛이며,
    상기 체질안료(C)가, 그 체질안료(C)의 총질량을 기준으로 하여, 60~70질량%의 평균입자직경 3~6㎛의 실리카분말(c1)과, 30~40질량%의 카오린으로 이루어지는 평균입자직경 1~3㎛의 체질안료(c2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기아연 숍프라이머 조성물.
  2. 제 1 항에 기재된 무기아연 숍프라이머 조성물을, 건조도장막의 평균막두께가 10~15㎛가 되도록, 강철구조물에 도장하여 이루어지는 도장 강철구조물.
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