KR101937147B1 - 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법 - Google Patents

유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 이물질 제거단계, 프라이머 도포단계 및 코팅제 도포단계로 구성되며, 유기질의 에폭시 수지와 무기질인 실리카 수지를 합성하여 기존의 우레탄 수지 도포작업이 제외되어 시공과정이 간편해지고, 제조된 코팅제를 강재 표면에 도포하여 부식을 방지하며, 내구성을 증가시키고, 오염물이 집적되는 것을 억제하여 도장의 미려함을 지속하므로 화려한 색상을 제공하는 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법에 관한 것이다.

Description

유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법{Coating method using coating agent for steel material containing organic / inorganic composite resin}
본 발명은 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 이물질 제거단계, 프라이머 도포단계 및 코팅제 도포단계로 구성되며, 유기질의 에폭시 수지와 무기질인 실리카 수지를 합성하여 제조된 코팅제를 강재 표면에 도포하여 부식을 방지하고, 내구성을 증가시키며, 오염물이 집적되는 것을 억제하여 도장의 미려함을 지속하므로 화려한 색상을 제공하는 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법에 관한 것이다.
교량과 같은 강재에 사용되는 금속 구조물은 주로 철강재이며, 오랜 시간 수분에 노출되어 강재 구조물 표면에 녹이 쉽게 발생하므로 구조물을 손상시켜 내구수명이 단축되는 문제가 발생한다. 이러한 강재 구조물의 부식은 구조물의 안정성의 문제와 주변의 오염 및 외관등 2차 피해까지 발생하는 문제가 있었다.
강재의 도장 표면에 발생하는 균열은 산소와 수분을 만나 자연적으로 내부에 부식이 진행되며, 특히 해안교량은 해염과 해풍에 의한 염 또는 산성물질에 의하여 부식의 진행이 가속화될 수 있다. 뿐만 아니라 온도에 따라 수축 또는 팽창하게 되어 미세균열, 이음 부위의 작업불량 및 외력에 의한 크랙이 발생될 수 있으며, 균열이 심화될 경우에는 구조물의 내구성이 심하게 저하되어 구조물의 기능을 손상시킨다.
상기와 같은 이유로 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 강재 구조물에 사용되는 강재는 중방식 도장을 하고 있으나, 도장 후 시간의 경과에 따라 도장 도막의 균열에 인해 부식이 진행되고, 이로 인한 도료의 부착 불량, 들뜸 및 부풀음 현상이 발생하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 제안된 기술로서,
상기 제안된 기술은
강재 표면을 도장하기 위한 도료 조성물 및 이를 이용한 도장방법과 관련한 종래기술인 친환경 중방식 강재도료 조성물 및 이를 이용한 부식방지 및 내구성 향상을 위한 강재도장 시공방법(한국등록특허 제10-1491459호(2015.02.11))이 기재되어 있다.
이러한 상기 선행기술을 포함하는 종래기술에도 불구하고, 기존 에폭시를 이용한 도장방법으로는 유기 수지의 한계를 극복하지 못하는 단점이 있다.
친환경 중방식 강재도료 조성물 및 이를 이용한 부식방지 및 내구성 향상을 위한 강재도장 시공방법(한국등록특허 제10-1491459호(2015.02.11))
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 에폭시 수지와 실리카 수지를 합성한 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 에폭시 수지와 실리카 수지를 합성한 유무기 복합수지에 기능성 조성물을 첨가한 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법에 관한 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법은 피착면에 기존의 도료나 이물질을 제거하는 이물질 제거단계;
상기 도료나 이물질을 제거하는 피착면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계; 및
상기 도포된 프라이머 상층으로 코팅제를 도포하는 코팅제 도포단계;로 구성된다.
상기 코팅제는 에폭시 수지 22.0 ~ 25. 5 중량%, 실리카 수지 22.0 ~ 25. 5 중량%, 폴리에스테르계 유도체 0.5 ~ 1.0 중량%, 폴리실록산 0.7 ~ 1.3 중량%, 증점제 0.8 ~ 1.2 중량%, 황산바륨 26.0 ~ 28.0 중량%, 이산화티타늄 2.0 ~ 4.0 중량%, 착색안료 1.0 ~ 4.0 중량%, 크실렌 1.0 ~ 2.0 중량%, 징크 올쏘포스페이트 2.0 ~ 4.0 중량%, 아크릴 수지 12.5 ~ 13.5 중량% 및 광 안정제 1.0 ~ 2.0 중량%를 혼합한 혼합물을 20 ㎛ 이하로 밀링한 주제와;
폴리에텔아민 9.0 ~ 20.0 중량%, 오가노실란 42.0 ~ 60.0 중량%, 디옥틸틴 디네오드카노에이트 22.0 ~ 40.0 중량% 및 목초액 2.0 ~ 5.0 중량%를 혼합한 경화제;가 혼합되어 제조된다.
상기 주제와 경화제의 혼합은 중량비율 100 : 10 ~ 20으로 구성된다.
상기 에폭시 수지는 에폭시 당량(g/eq)이 184 ~ 194, 점도(cps@ 25℃)가 12000 ~ 15000, 연화점이 60 ~ 70℃, 비중(20℃)이 1.17인 에폭시 수지 또는 에폭시 당량(g/eq)이 450 ~ 500, 점도(cps@ 25℃)가 12000 ~ 15000, 연화점이 60 ~ 70℃, 비중(20℃)이 1.16 ~ 1.20로 구성된다.
상기 폴리실록산은 디메틸폴리실록산과 오르가노폴리실록산의 조합이며, 중량평균분자량이 4,000g/mol 내지 100,000g/mol이다.
상기 황산바륨은 표면에 동프탈로시아닌그린이 부착되어 발색입자를 구성하되, 상기 황산바륨 85.0 중량% ~ 99.0 중량%와 상기 동프탈로시아닌그린 1.0 중량% ~ 15.0 중량%가 혼합되어 발색입자를 구성된다.
상기 폴리에텔아민은 분자량이 230으로 구성된다.
상기 이산화티타늄은 입자 내부에 중심 기공의 지름이 0.01 내지 5㎚의 기공을 갖는 아나타제형의 이산화티타늄으로 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 에폭시 수지와 실리카 수지를 합성한 유무기 복합수지에 의해 기존의 우레탄 수지 도포작업이 제외되어 시공과정이 간편해 지는 장점이 있다.
(2) 에폭시 수지와 실리카 수지를 합성한 유무기 복합수지에 기능성 조성물이 첨가되므로 부식을 방지하고, 내구성을 증가시키며, 오염물이 집적되는 것을 억제하여 도장의 미려함을 지속하므로 화려한 색상을 제공하는 장점이 있다.
도 1은 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법의 공정도이다.
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법의 공정도이다.
상기 도 1을 참조하면, 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법은 피착면에 기존의 도료나 이물질을 제거하는 이물질 제거단계;
상기 도료나 이물질을 제거하는 피착면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계; 및
상기 도포된 프라이머 상층으로 코팅제를 도포하는 코팅제 도포단계;로 구성된다.
본 발명의 기술적인 특징인 코팅제에 대하여 자세히 설명한다.
상기 코팅제는
에폭시 수지 22.0 ~ 25. 5 중량%, 실리카 수지 22.0 ~ 25. 5 중량%, 폴리에스테르계 유도체 0.5 ~ 1.0 중량%, 폴리실록산 0.7 ~ 1.3 중량%, 증점제 0.8 ~ 1.2 중량%, 황산바륨 26.0 ~ 28.0 중량%, 이산화티타늄 2.0 ~ 4.0 중량%, 착색안료 1.0 ~ 4.0 중량%, 크실렌 1.0 ~ 2.0 중량%, 징크 올쏘포스페이트 2.0 ~ 4.0 중량%, 아크릴 수지 12.5 ~ 13.5 중량% 및 광 안정제 1.0 ~ 2.0 중량%를 혼합한 혼합물을 20 ㎛ 이하로 밀링한 주제와;
폴리에텔아민 9.0 ~ 20.0 중량%, 오가노실란 42.0 ~ 60.0 중량%, 디옥틸틴 디네오드카노에이트 22.0 ~ 40.0 중량% 및 목초액 2.0 ~ 5.0 중량%를 혼합한 경화제;가 혼합되어 제조된다.
상기 코팅물중, 주제에서
상기 에폭시 수지는 유연하고 반응성이 뛰어나며, 알칼리 저항성과 유기용제에 대한 저항성이 우수하나 광유(mineral oil)나 유기산(organic acids)에 약한 단점이 있으며, 상기 실리카 수지는 견고하며, 내마모성, 내후성 및 열적 저항성이 우수하고, 더불어 산(Acids)과 용제에 뛰어나지만, 알칼리 저항성이 약한 단점이 있다.
상기의 단점을 극복하기 위해, 에폭시 수지와 실리카 수지를 합성하면, 유기폴리머의 특성과 무기 폴리머의 특성을 공유하여 산, 알칼리 및 용제에 강하며 열적 저항성이나 자외선에 우수한 장점이 있다.
본 발명에서의 에폭시 수지는 에폭시 당량(g/eq)이 184 ~ 194, 점도(cps@ 25℃)가 12000 ~ 15000, 연화점이 60 ~ 70℃, 비중(20℃)이 1.17인 에폭시 수지 또는 에폭시 당량(g/eq)이 450 ~ 500, 점도(cps@ 25℃)가 12000 ~ 15000, 연화점이 60 ~ 70℃, 비중(20℃)이 1.16 ~ 1.20로 구성된 에폭시 수지를 사용한다.
상기 폴리에스테르계 유도체는 분산제로서 첨가되며, 비집합성, 유동성, 보존 안정성이 뛰어나 본 발명에서의 코팅제로 사용하기에 우수한 장점을 가진다.
상기 폴리실록산은 아크릴 수지(45% solution의 아크릴 수지)와 증점제와 함께 소포제로서 사용되며, 기포 제거에 유용하고, 중성 및 산·알칼리 환경하에서도 소포력이 우수하다. 본 발명에서는 상기 폴리실록산은 디메틸폴리실록산과 오르가노폴리실록산의 조합하며 사용되며, 중량평균분자량이 4,000g/mol 내지 100,000g/mol이다.
상기 황산바륨, 이산화티타늄 및 착색안료는 충진제로서 첨가되며, 은폐력 증가와 선명한 색상을 만들어낸다.
상기 황산바륨은 표면에 동프탈로시아닌그린이 부착되어 발색입자를 구성하되, 상기 황산바륨 85.0 중량% ~ 99.0 중량%와 상기 동프탈로시아닌그린 1.0 중량% ~ 15.0 중량%가 혼합되어 발색입자를 구성된다. 상기의 구성은 은폐력 및 내후성을 유지하면서도 발색이 잘 이루어지게 한다.
상기 이산화티타늄은 입자 내부에 중심 기공의 지름이 0.01 내지 5㎚의 기공을 갖는 아나타제형의 이산화티타늄으로 이루어지며, 코팅제와 도료로서 자외선 흡수와 항균효과가 있다
상기 크실렌은 점도 조절을 위해 사용되며 저장 안정성을 향상시키고, 분산제와 함께 고른 분산에 의해 얼룩지는 현상을 방지하여 일정한 도막을 형성할 수 있도록 한다. 본 발명은 상기의 1.0 ~ 2.0 중량% 이상을 첨가하며 상기의 범위를 벗어날 시 문제가 발생할 수 있음으로 상기의 범위 이내에서 사용할 수 있도록 한다.
상기 징크 올쏘포스페이트는 방청제로서 사용되며, 기존의 공법은 1차로 징크 프라이머 작업후 2차로 에폭시 수지를 도포하고, 최종적으로 우레탄을 도포하여 마감작업을 하였으나 본 발명은 징크 올쏘포스페이트가 포함되어 1차로 프라이머 도포후 본 발명의 코팅제를 도포하여 마감할 수 있게 되는 것이다.
상기 광안정제 및 아크릴 수지는 수지의 안정감을 높게 하고, 어떤 물질의 광화학 반응이나 빛의 흡수에 따른 물리적 성질의 변화를 억제하여 변색을 방지하기 위해 첨가된다.
이어서, 경화제에 대하여 설명하면
상기 폴리에텔아민은 경화를 촉진하고, 형성되는 도막의 인장강도와 반응속도를 결정짓는 요소로서 본 발명에서는 분자량이 230으로 구성된다. 상기의 범위의 미만이면 도막의 인장강도가 떨어지고, 상기의 범위를 초과하면 코팅제의 찢어짐이 빈번해지고, 크랙이 발생하므로 부착력이 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 상기 분자량을 토대로 구성된다. 그러나 사용자가 경우에 따라서 분자량을 변경할 수 있으며, 이에 제한이 있는 것은 아니다.
상기 오가노 실란은 코팅제의 절연성 및 난연성을 향상시키고, 부착성이 뛰어나 크랙의 발생을 저하시키기 위해 사용되며, 상기 디옥틸틴 디네오드카노에이트는 경화 촉진제로서 경화를 촉진하는 역할을 한다.
상기 목초액은 참나무 목초액, 대나무 목초액, 소나무 목초액 및 참나무의 기름으로부터 선택되는 1종 이상인 것으로 구성되며, 상기 범위 미만이면 목초액의 초산이 중금속에 흡착하여 중금속을 분해하기가 어렵거나, 페놀 등의 유독성 물질을 중화시켜 독성을 제거하기가 어렵고, 상기 범위를 초과하면 부스러짐 현상이 나타나고, 가소성이 너무 심하며, 목초액은 초산이어서 부식을 조장할 수 있으며, 과량으로 인해 중금속 제거 효과가 더이상 나타나지 않고, 고가이어서 원료비가 크게 증가하여 경제적으로 바람직하지 않다.
상기 경화제는 추가로 기능성 분말과 아라미드 섬유를 첨가할 수 있다.
상기 기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성된다.
상기 기능성 분말은 초미세기공을 갖고 있어 도막을 형성한 후 내부에 잔류하거나 외부로부터 침투되는 수분을 흡수하여 외부로 배출시킬 수 있으며, 외부로부터 침투되는 각종 유해물질 등에 기인한 손상을 방지할 수 있다. 이뿐만 아니라 오염 물질의 부착 또는 침투를 방지할 수 있고, 원적외선이나 음이온 방출 효과도 나타낼 수 있으므로 친환경 코팅제 또는 도료로서 작용하도록 할 수 있다.
상기 아라미드 섬유는 아마이드결합 -CONH가 벤젠고리와 같은 방향족고리를 결합시켜 고분자 폴리아마이드를 형성하고, 인장강도, 강인성, 내열성이 뛰어나며 고강력 및 고탄성률을 가지며, 5㎜ 정동의 굵기의 가느다란 실이지만, 2ton의 무게를 들어올릴 정도의 막강한 힘을 가지고 있으며, 불에 타거나 녹지 않고, 500℃가 넘어야 검게 탄화(炭化)되고, 힘을 가해도 늘어나지 않아 보강재로도 사용되고 있다. 또한, 상기 아라미드섬유 뿐만 아니라 고강도, 고탄성의 특성을 지닌 탄소섬유 또는 플론섬유등을 사용하여도 무방하다.
상기 주제와 경화제의 혼합은 중량비율 100 : 10 ~ 20으로 구성된다. 상기의 범위로 제한되는 것은 아니며 사용자가 경우에 따라 상기의 중량비율을 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명인 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법은 유기질의 에폭시 수지와 무기질인 실리카 수지를 합성하여 기존의 우레탄 수지 도포작업이 제외되어 시공과정이 간편해지고, 제조된 코팅제를 강재 표면에 도포하여 부식을 방지하며, 내구성을 증가시키고, 오염물이 집적되는 것을 억제하여 도장의 미려함을 지속하므로 화려한 색상을 제공하는 장점을 갖는다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
S100 : 이물질 제거단계
S200 : 프라이머 도포단계
S300 : 코팅제 도포단계

Claims (8)

  1. 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법으로서,
    상기 코팅제를 이용한 도장공법은
    피착면에 기존의 도료나 이물질을 제거하는 이물질 제거단계;
    상기 도료나 이물질을 제거하는 피착면에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계; 및
    상기 도포된 프라이머 상층으로 코팅제를 도포하는 코팅제 도포단계;로 구성되되,
    상기 코팅제는
    에폭시 수지 22.0 ~ 25. 5 중량%, 실리카 수지 22.0 ~ 25. 5 중량%, 폴리에스테르계 유도체 0.5 ~ 1.0 중량%, 폴리실록산 0.7 ~ 1.3 중량%, 증점제 0.8 ~ 1.2 중량%, 황산바륨 26.0 ~ 28.0 중량%, 이산화티타늄 2.0 ~ 4.0 중량%, 착색안료 1.0 ~ 4.0 중량%, 크실렌 1.0 ~ 2.0 중량%, 징크 올쏘포스페이트 2.0 ~ 4.0 중량%, 아크릴 수지 12.5 ~ 13.5 중량% 및 광 안정제 1.0 ~ 2.0 중량%를 혼합한 혼합물을 20 ㎛ 이하로 밀링한 주제와;
    폴리에텔아민 9.0 ~ 20.0 중량%, 오가노실란 42.0 ~ 60.0 중량%, 디옥틸틴 디네오드카노에이트 22.0 ~ 40.0 중량% 및 목초액 2.0 ~ 5.0 중량%를 혼합한 경화제;가 혼합되어 제조되고,
    상기 주제와 경화제의 혼합은 중량비율 100 : 10 ~ 20으로 구성되며,
    상기 에폭시 수지는 에폭시 당량(g/eq)이 184 ~ 194, 점도(cps@ 25℃)가 12000 ~ 15000, 연화점이 60 ~ 70℃, 비중(20℃)이 1.17인 에폭시 수지 또는 에폭시 당량(g/eq)이 450 ~ 500, 점도(cps@ 25℃)가 12000 ~ 15000, 연화점이 60 ~ 70℃, 비중(20℃)이 1.16 ~ 1.20로 구성되고,
    상기 목초액은 참나무 목초액, 대나무 목초액, 소나무 목초액 및 참나무의 기름으로부터 선택되는 1종 이상인 것으로 구성되며,
    상기 경화제는 추가로 기능성 분말과 아라미드 섬유가 첨가되고,
    상기 기능성 분말은 상기 기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성되며,
    상기 폴리실록산은 디메틸폴리실록산과 오르가노폴리실록산의 조합이며, 중량평균분자량이 4,000g/mol 내지 100,000g/mol이고,
    상기 황산바륨은 표면에 동프탈로시아닌그린이 부착되어 발색입자를 구성하되, 상기 황산바륨 85.0 중량% ~ 99.0 중량%와 상기 동프탈로시아닌그린 1.0 중량% ~ 15.0 중량%가 혼합되어 발색입자를 구성하며,
    상기 폴리에텔아민은 중량평균분자량이 230으로 구성되고,
    상기 이산화티타늄은 입자 내부에 중심 기공의 지름이 0.01 내지 5㎚의 기공을 갖는 아나타제형의 이산화티타늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합수지가 포함된 강재 보호용 코팅제를 이용한 도장공법.
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