KR101820924B1 - 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물 및 그 도포방법 - Google Patents

무기질 철강재 방청·방식 도료조성물 및 그 도포방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물은 아연, 알루미늄 또는 알루미늄-아연합금 중 어느 하나를 선택하여 제조되며, 41.4 내지 60.4중량%로 이루어진 금속분말과, 금속인산염 및 알칼리규산염이 혼합 제조되며, 25.4 내지 42.9중량%로 이루어진 무기질 바인더 및 1 내지 2.5중량%의 실란커플링제, 5중량%의 콜로이드 실리카, 7중량%의 충전제, 1중량%의 착색제, 0.2중량%의 요변제를 포함하는 기타 첨가제를 포함한다.

Description

무기질 철강재 방청·방식 도료조성물 및 그 도포방법{Compositions for inorganic anti-corrosion paint and coating methods of the same}
본 발명은 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 친환경 수계 방청도료로 기계적 강도, 내열성 및 내후성이 우수한 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물에 관한 것이다.
일반적으로 철강재 방청도료에는 이온화 경향이 철보다 큰 금속으로 희생 방식효과를 발휘하는 마그네슘, 아연, 알루미늄 분말 및 이들의 합금분말을 포함하는 도료가 있으며, 특히 이 가운데 아연 및 알루미늄 리치 도료가 주로 사용되고 있다.
이러한 도료는 용매로 유기물과 물을 사용하는 것으로 구분할 수 있다. 유기용매를 사용하는 방청도료에는 에폭시수지 등의 유기 수지를 바인더로 사용하거나 에틸실리케이트, 알칼리실리케이트 등의 유무기질 바인더를 사용하는 도료 등이 있으며, 수계 도료로는 알칼리규산염 또는 크롬산 등을 바인더로 사용하고 있다.
특히 크롬산은 방청도료의 입자 표면에 화성막을 형성하여 억제제(Inhibiter)로 작용하여 바인더 용액과 금속분말과의 반응에 의한 수소 발생을 방지하여 박막 코팅으로도 우수한 내식성을 나타내어 볼트, 너트 등의 부품 코팅에 널리 사용하고 있다. 그러나 6가 크롬(hexavalent chrome)의 환경공해 문제점으로 인하여 사용이 금지되어 있는 실정이다.
유기물 바인더로 주로 사용되고 있는 에폭시 수지 등의 유기물 역시 장기간 사용시 열화 되기 쉽고, 내열성이 약하며 사용 후 폐기시에 공해를 유발하는 단점이 있으며, 수계 도료 바인더인 알칼리규산염은 내수성이 결여되는 단점이 있으며, (특허문헌 1)을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(특허문헌 1)은 기재의 습윤면에도 도장이 가능한 도료조성물로 에폭시수지, 아민계 경화제, 유기 및 무기 아연분말로 구성된 방식도료에 대하여 개시하고 있다. 그러나 이러한 유기물 수지를 사용한 도료의 내열성은 200℃ 내외로 내열성이 약한 문제점이 있다. 그리고 (특허문헌 2)는 방청도료의 바인더로 에폭시 계통의 수지를 사용하고 있음을 개시하고 있다.
또한, (특허문헌 3)은 크롬프리 다중 코팅 시스템에 있어서 바인더로 무기질인 리튬(Li)이 도핑된 규산칼륨인 알칼리금속규산염을 사용한 방청도료에 대하여 개시하고 있다. 그러나 이 도료는 내수성이 결여되는 문제점이 있다.
따라서 금속분말과 바인더를 사용하는 철강재 방청도료에 있어서 금속분말의 산화방지, 내수성, 내열성, 내후성 등의 제반물성의 향상을 위한 친환경 도료조성물에 대한 새로운 재료개발이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 특개2017-025158호 일본 공개특허공보 특개2016-155995호 미국 특허등록공보 제09394448호
본 발명의 목적은 선박, 해양구조물, 육상 구조물 등의 철강재료 또는 자동차용 브레이크, 볼트, 너트 등의 철강재 부품들의 표면에 용이하게 도포할 수 있도록 한 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물 도포방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물는 아연, 알루미늄 또는 알루미늄-아연합금 중 어느 하나를 선택하여 제조되며, 41.4 내지 60.4중량%로 이루어진 금속분말;
금속인산염 및 알칼리규산염이 혼합 제조되며, 25.4 내지 42.9중량%로 이루어진 무기질 바인더; 및
1 내지 2.5중량%의 실란커플링제, 5중량%의 콜로이드 실리카, 7중량%의 충전제, 1중량%의 착색제, 0.2중량%의 요변제를 포함하는 기타 첨가제;
를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물에 있어서, 상기 금속분말은 입자의 크기가 지름 1 내지 10㎛로 형성되는 구상(球狀) 또는 입자의 두께가 0.1 내지 0.5㎛, 폭이 1 내지 5㎛로 형성되는 인편상(鱗片狀)의 분말 중 적어도 어느 하나를 선택하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물에 있어서, 상기 알칼리규산염은 규산나트륨, 규산칼륨 및 규산리티움을 각각 3:2:1의 비율로 혼합 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물에 있어서, 상기 금속인산염은 제1 인산수소알루미늄 수용액 또는 인산알루미늄 에스텔 알코올 용액 중 어느 하나를 선택하여 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물의 도포방법에 있어서, 스프레이, 브러싱, 스핀코트, 침적방법 중 적어도 어느 하나를 선택하여 기재 표면에 코팅두께 10 내지 100㎛로 도포한 후 150 내지 250℃의 온도로 10 내지 60분 범위로 소성 열처리 공정하여 도막을 형성할 수 있다.
이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 종래의 유기질 바인더의 대체재로 무기질 바인더인 알칼리규산염과 인산알루미늄을 사용하여 가열에 의한 발색이나 변색을 방지하고, 고온에서의 내열성, 내후성이 우수하며, 도막 형성 후 도막의 기계적 강도가 향상되어 내마모성 및 기재에 대한 밀착성을 높여 도료의 수명을 효과적으로 연장할 수 있다.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조정물은 금속분말, 무기질 바인더, 기타 첨가제를 포함하여 제조된다.
금속분말은, 아연, 알루미늄 및 알루미늄-아연합금 중 어느 하나를 선택하여 제조될 수 있고, 구상(球狀) 또는 인편상(鱗片狀) 중 어느 하나를 선택하여 형성될 수 있으며, 구상으로 이루어질 경우, 분말의 지름이 1 내지 10㎛으로 형성되고, 인편상으로 이루어질 경우, 분말의 두께는 0.1 내지 0.5㎛ 및 폭이 1 내지 5㎛로 형성되며, 41.4 내지 60.4중량%를 함유할 수 있다.
여기서, 금속분말은 알루미늄-아연합금으로 이루어질 경우, 알루미늄이 5 내지 60중량%, 아연이 5 내지 60% 중량으로 혼합 제조하되 금속분말에서 상기한 41.4 내지 60.4중량%의 범위 내에서 제조되어야 한다.
즉, 금속분말은 알루미늄-아연합금으로 이루어질 경우, 예컨대 알루미늄이 50중량%로 이루어지면, 아연은 10.4중량% 이내로 구비되어 알루미늄과 아연이 상호 합금되어야 함을 의미한다.
무기질 바인더는 금속인산염 및 알칼리규산염이 25.4 내지 42.9중량%로 혼합 제조될 수 있다.
금속인산염은 인산알루미늄 수용액 또는 인산알루미늄 에스텔 알코올 용액 중 어느 하나를 선택하여 제조되고, 전체 도료 구성비의 5 내지 50중량%를 첨가하여 제조될 수 있으며, 본 발명에서는 8.5 내지 33.9중량%를 첨가한다.
인산알루미늄(AlPO4)은 일반적으로 사용되고 있는 제1 인산수소알루미늄(Al(H2PO4)3), 제2 인산수소알루미늄(Al2(HPO4)3), 세스퀴인산알루미늄(sesqui aluminum phosphate, AlH3(PO4)2), 트리폴리인산알루미늄(AlH2P3P10), 메타인산알루미늄(Al(PO3)3) 중 어느 하나를 선택하여 제조될 수 있으며, 본 발명에서는 수용성 화합물로 사용되고 있는 제1 인산수소알루미늄을 선택하여 제조된다.
여기서, 제1 인산수소알루미늄 수용액의 제조 방법은 75 내지 85% 용액의 인산에 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄 분말 중 어느 하나를 선택하여 가열 반응시켜 인산알루미늄의 농도가 60 내지 75중량% 몰비(P2O5/Al2O3)가 2.2 내지 3.0의 범위내로 제조되며, 알루미늄이 투명화되고, 안정성이 높은 효과가 있다.
또한, 인산알루미늄의 몰비(P2O5/Al2O3)가 높을수록 장기간 보존성이 높으며, 이외의 인산알루미늄 화합물은 용해도가 극히 낮은 화합물로 메타인산알루미늄은 불용성으로 물에 대한 용해도가 6.0x10-19이다.
금속인산염은 인산알루미늄 에스텔 알코올 용액으로 선택하여 제조될 수 있으며, 인산알루미늄 에스텔 알코올 용액의 제조방법으로는 에틸알코올에 오산화인(P2O5)을 용해한 용액과 에틸알코올에 질산알루미늄(Al(NO3)3 ·9H2O)을 용해한 것을 각각 별도로 혼합 제조된다.
이러한 인산알루미늄 에스텔 용액은 에틸알코올에 0.5몰로 희석하여 사용한 이후, 상기한 인산염 수용액이나 인산알루미늄 에스텔 용액은 기재의 표면에 치밀한 비정질 고형물로 코팅되어 방청도료의 내수성, 내열성 및 기재와의 밀착성을 향상시키는 효과가 있다.
알칼리규산염은 규산나트륨, 규산칼륨 및 규산리티움을 각각 3:2:1의 비율로 혼합 제조된 알칼리규산염을 선택 구성되고, 고체농도가 50%인 알칼리규산염 수용액이 전체 됴로 구성비의 5 내지 50중량%으로 함유할 수 있으며, 본 발명에서는 8.5 내지 34.4중량%를 함유한다.
또한, 알칼리규산염(SiO2/M2O(M=Na,K,Li))의 몰비는 2.0 내지 5.0의 범위 내에서 조정하는 것이 바람직하며, 몰비가 2.0미만인 경우, 알칼리성 및 친수성이 상승하여 용액의 내식성이 저하가 될 우려가 있고, 몰비가 5.0초과인 경우, 수용액 중에 침전물이 발생하여 피막 형성에 지장을 줄 수 있다.
여기서, 무기질 바인더는 금속인산염 및 알칼리규산염이 혼합 제조되는 것으로, 금속인산염이 8.5 내지 33.9중량%로 제조되고, 알칼리규산염이 8.5 내지 34.4%중량으로 제조하되 최대 42.9%의 범위 내에서 제조되어야 한다.
또한, 알칼리규산염 용액은 후술할 콜로이드 실리카 또는 인산알루미늄을 첨가하면 분자량이 4000 내지 6000의 실록산 및 실라놀염 다분자량 용액이 형성되며, 이 용액의 pH가 기준치보다 높거나 또는 낮은 경우 겔화(Gelation) 현상이 발생할 수 있다.
즉, 무기질 바인더는 예컨대 금속인산염이 34.4중량%로 이루어지면, 알칼리규산염이 무기질 바인더의 전체 조성비 42.9중량% 이내로 제조되어야 하기 때문에, 8.5중량%로 구비되어 상호 혼합제조되어야 함을 의미한다.
아울러, 무기질 바인더는 이온 농도지수(pH)가 알칼리규산염 수용액과 산성 인산알루미늄 수용액의 첨가량의 변화에 따라 달라지며, 통상적으로 7 내지 11pH의 범위 내에서 조정하는 것이 바람직하며, 7 내지 11pH의 범위를 벗어나게 되면 시간이 경과 함에 따라 응집이 발생하여 피막 형성에 지장을 줄 수 있다.
기타 첨가제는 실란 커플링제, 콜로이드 실리카, 충전제, 착색제, 요변제를 포함하여 제조될 수 있다.
실란 커플링제(Silane Coupling agent)는 1 내지 2.5중량%의 범위 내에서 제조될 수 있고, 금속에 대한 내식성이 우수한 글리시딜(glycidyl group)을 가진 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilane), γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란(gamma-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane), γ-글리시독시프로필트리에톡시실란(gamma-Glycidoxypropyltriethoxysilane)중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
콜로이드 실리카(Colloidal Silica)는 SiO2 고체입자의 직경이 1㎛ 이하인 산성 또는 알칼리성 수용액으로 형성되며, 예컨대 에어로질 또는 스노텍스란을 선택하여 사용해도 무방하다.
충전제는 입가의 크기가 5㎛ 이하인 탄산칼슘, 활석, 운모, 카본블랙 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 노화방지, 보강, 증량(增量)의 목적으로 사용된다.
요변제(Thixotropic agents)는 도료의 저장이나 안료의 침강을 방지하거나 침적되어도 도료의 점성을 무르게 하여 재분산성을 높이고, 도장 시에 흐름이나 맺힘을 방지하고 도료의 배향성을 향상시켜 도막 두께를 조절하여 작업성을 개량하기 위해 사용되며, 다공질의 소재에 대하여 긁은 입자의 침투를 방지함으로써 레벨링 성능을 개선하는 효과가 있다.
또한, 요변재는 캐스터 왁스(Castor wax), 아마이드 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 중합 식물성 오일, 계면활성제 중 적어도 어느 하나를 선택하여 사용되며, 예컨대 금속 페인트 특히 아연알루미늄 리치 페인트에는 산화 폴리에틸렌 왁스를 사용하는 것이 효과적이다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물 도포방법은 스프레이, 브러싱, 스핀코트, 침적방법 중 적어도 어느 하나를 선택하여 기재 표면에 코팅두께 10 내지 100㎛로 도포한 후 150 내지 250℃의 온도로 10 내지 60분 범위로 소성 열처리 공정하여 도막을 형성하게 된다.
즉 일반적인 도포방식인 스프레이, 브러싱, 스핀코트, 침적 방법 등 어느 방법을 적용하여도 무방하며 도포 후 소성 열처리 공정을 거쳐 기재 표면에 강한 밀착성을 부여하게 된다.
여기서 본 발명의 일실시 예에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물이 도포되는 기재는 예컨대 선박, 해양구조물, 육상 구조물 등의 철강재료이거나 자동차용 브레이크, 볼트, 너트 등의 철강재 부품들일 수 있다.
한편, 철강재용 방청도료조성물 및 그 구성비는 다음과 같다.
실시예 금속분말(중량%) 무기바인더(중량%) 기타 첨가제(중량%)
Zn Al 규산염 인산염 silane silica 충전제 착색제 요변제
1 42.9 - 34.4 8.5 1.0 5.0 7.0 1.0 0.2
2 - 42.9 34.4 8.5 1.0 5.0 7.0 1.0 0.2
3 21.5 21.4 34.4 8.5 1.0 5.0 7.0 1.0 0.2
4 21.5 21.4 25.7 17.2 1.0 5.0 7.0 1.0 0.2
5 25.7 17.2 21.5 21.4 1.0 5.0 7.0 1.0 0.2
6 25.4 17.0 17.0 25.4 2.0 5.0 7.0 1.0 0.2
7 17.0 25.4 8.5 33.9 2.0 5.0 7.0 1.0 0.2
8 17.0 25.4 29.7 12.7 2.0 5.0 7.0 1.0 0.2
9 50.9 8.5 21.2 4.2 2.0 5.0 7.0 1.0 0.2
10 8.5 42.4 8.5 25.4 2.0 5.0 7.0 1.0 0.2
11 8.5 46.3 16.8 12.7 2.5 5.0 7.0 1.0 0.2
12 12.7 42.1 12.7 16.8 2.5 5.0 7.0 1.0 0.2
13 50.4 8.5 12.7 12.7 2.5 5.0 7.0 1.0 0.2
14 42.2 8.5 16.8 16.8 2.5 5.0 7.0 1.0 0.2
비교예 - - - - - - - - -
1 21.5 21.5 43.3 - 0.5 5.0 7.0 1.0 0.2
2 17.3 17.3 51.7 - 0.5 5.0 7.0 1.0 0.2
3 21.5 21.5 - 43.3 0.5 5.0 7.0 1.0 0.2
4 25.0 25.0 - 50.0 - - - - -
혼합기에 아연 42.9중량%, 알칼리규산염 34.4중량%, 금속인산염 8.5중량%, 실란 커플링제 1.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 알루미늄 42.9중량%, 알칼리규산염 34.4중량%, 금속인산염 8.5중량%, 실란 커플링제 1.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 21.5중량%, 알루미늄 21.4중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 34.4중량%, 금속인산염 8.5중량%, 실란 커플링제 1.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 21.5중량%, 알루미늄 21.4중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 25.7중량%, 금속인산염 17.2중량%, 실란 커플링제 1.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 21.5중량%, 알루미늄 17.2중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 21.5중량%, 금속인산염 21.4중량%, 실란 커플링제 1.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 25.4중량%, 알루미늄 17.0중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 17.0중량%, 금속인산염 25.4중량%, 실란 커플링제 2.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 17.0중량%, 알루미늄 25.4중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 8.5중량%, 금속인산염 33.9중량%, 실란 커플링제 2.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 17.0중량%, 알루미늄 25.4중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 29.7중량%, 금속인산염 12.7중량%, 실란 커플링제 2.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 50.9중량%, 알루미늄 8.5중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 21.2중량%, 금속인산염 4.2중량%, 실란 커플링제 2.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 8.5중량%, 알루미늄 42.4중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 8.5중량%, 금속인산염 25.4중량%, 실란 커플링제 2.0중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 8.5중량%, 알루미늄 46.3중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 16.8중량%, 금속인산염 12.7중량%, 실란 커플링제 2.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 12.7중량%, 알루미늄 42.1중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 12.7중량%, 금속인산염 16.8중량%, 실란 커플링제 2.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 50.4중량%, 알루미늄 8.5중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 12.7중량%, 금속인산염 12.7중량%, 실란 커플링제 2.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
혼합기에 아연 42.2중량%, 알루미늄 8.5중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 16.8중량%, 금속인산염 16.8중량%, 실란 커플링제 2.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
[비교예 1]
혼합기에 아연 21.5중량%, 알루미늄 21.5중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 43.3중량%, 실란 커플링제 0.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
[비교예 2]
혼합기에 아연 17.3중량%, 알루미늄 17.3중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 알칼리규산염 51.7중량%, 실란 커플링제 0.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
[비교예 3]
혼합기에 아연 21.5중량%, 알루미늄 21.5중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 금속인산염 43.3중량%, 실란 커플링제 0.5중량%, 콜로이드 실리카 5.0중량%, 충전제 7.0중량%, 착색제 1.0중량%, 요변제 0.2중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
[비교예 4]
혼합기에 아연 25.0중량%, 알루미늄 25.0중량%로 합금한 알루미늄-아연합금, 금속인산염 50.0중량%를 혼합하여 도료를 조성하였다.
한편, 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물을 철강재 기재에 도포한 후 열처리 공정을 거친 시료에 대한 물성은 다음과 같다.
실시예 내열변색성 내식성 밀착성
1 △ ◎ ◎
2 △ ◎ △
3 △ ◎ △
4 ◎ ◎ ◎
5 ◎ ◎ ◎
6 ◎ ◎ ◎
7 ◎ ◎ ◎
8 △ ◎ △
9 △ ◎ △
10 ◎ ◎ ◎
11 △ ◎ △
12 ◎ ◎ ◎
13 △ ◎ △
14 ◎ ◎ ◎
비교예
1 × △ ×
2 × △ ×
3 × △ ×
4 × △ ×
표 2는 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물을 청강재 기재에 도포한 이후, 열처리 공정을 거친 시료에 대한 물성을 나타낸 것으로, 시험방법으로는 내열변색성, 내식성, 밀착성을 평가한다.
내열변색성은 적외선 노에서 500℃에서 30초간 유지하여 도료의 변색을 육안으로 관찰하는 것으로, 변색 없음(◎), 약간 변색(△), 완전 변색(×)으로 구분하였다.
내식성은 혼합제조된 도료가 도포된 시험편의 표면에 크로스 커트를 실시하여 JIS-Z-2371-200의 염수분무 시험을 1000시간 실시함으로써 크로스 커트부위의 부식 폭을 측정하는 것으로, 부식 폭 5㎜ 미만(◎), 부식 폭 5 내지 10mm미만(△), 부식 폭 10mm이상(×)으로 구분하였다.
밀착성은 시편에 1mm의 간격으로 상호 직각방향으로 칼 예컨대 본 발명에서는 면도칼로 100개의 정방형 흠집을 발생시킨 이후 접착테이프를 이 흠집에 접착시킨 이후, 떼어내어 테이프에 의해 탈리된 개수로 밀착성을 평가하는 것으로, 탈리가 없는 경우(◎), 탈리가 1 내지 5개 미만으로 발생한 경우(△), 탈리가 5개 이상 발생한 경우(×)로 구분하였다.
본 발명의 방청 도료의 물성을 조사한 결과에 의하면 인산염의 첨가량이 부족하면 내열성 및 도료의 기재에 대한 밀착성이 저하되는 현상이 발생하였다.
또한, 본 발명의 방청 도료의 물성을 조사한 결과에 의하면 무기질 바인더로 알칼리규산염이나 금속인산염을 단독으로 사용하였을 경우 내열성과 밀착성이 현저히 감소하고 있고, 내식성 또한 감소하고 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물는 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 아연, 알루미늄 또는 알루미늄-아연합금 중 어느 하나를 선택하여 제조되며, 41.4 내지 60.4중량%로 이루어진 금속분말;
    금속인산염 및 알칼리규산염이 혼합 제조되며, 25.4 내지 42.9중량%로 이루어진 무기질 바인더; 및
    1 내지 2.5중량%의 실란커플링제, 5중량%의 콜로이드 실리카, 7중량%의 충전제, 1중량%의 착색제, 0.2중량%의 요변제를 포함하는 기타 첨가제;
    를 포함하는 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속분말은 입자의 크기가 지름 1 내지 10㎛로 형성되는 구상(球狀) 또는 입자의 두께가 0.1 내지 0.5㎛, 폭이 1 내지 5㎛로 형성되는 인편상(鱗片狀)의 분말 중 적어도 어느 하나를 선택하여 형성되는 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리규산염은 규산나트륨, 규산칼륨 및 규산리티움을 각각 3:2:1의 비율로 혼합 제조되는 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속인산염은 제1 인산수소알루미늄 수용액 또는 인산알루미늄 에스텔 알코올 용액 중 어느 하나를 선택하여 제조되는 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물의 도포방법에 있어서,
    스프레이, 브러싱, 스핀코트, 침적방법 중 적어도 어느 하나를 선택하여 기재 표면에 코팅두께 10 내지 100㎛로 도포한 후 150 내지 250℃의 온도로 10 내지 60분 범위로 소성 열처리 공정하여 도막을 형성하는 무기질 철강재 방청·방식 도료조성물의 도포방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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