KR102056296B1 - 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법 - Google Patents

자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102056296B1
KR102056296B1 KR1020190059199A KR20190059199A KR102056296B1 KR 102056296 B1 KR102056296 B1 KR 102056296B1 KR 1020190059199 A KR1020190059199 A KR 1020190059199A KR 20190059199 A KR20190059199 A KR 20190059199A KR 102056296 B1 KR102056296 B1 KR 102056296B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
steel
friendly
eco
curing agent
Prior art date
Application number
KR1020190059199A
Other languages
English (en)
Inventor
유태호
Original Assignee
유태호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유태호 filed Critical 유태호
Priority to KR1020190059199A priority Critical patent/KR102056296B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102056296B1 publication Critical patent/KR102056296B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/06—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length by rubbing contact, e.g. by brushes, by pads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/23—Magnetisable or magnetic paints or lacquers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/65—Additives macromolecular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2350/00—Pretreatment of the substrate
    • B05D2350/30—Change of the surface
    • B05D2350/50—Smoothing

Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 황산바륨, 디옥틸테레프탈레이트, 안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와; 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함하는 아민계 경화제, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 디옥틸테레프탈레이트, 첨가제 및 희석제를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고; 상기 세라믹 물질로서 세라믹 물질 및 자성 나노입자의 자성-세라믹 복합체를 포함하여, 자기적 특성이 부여된 것을 사용함으로써, 강 구조물, 가교, 강교, 복상판, 도로 시설 구조물 등 강재로 이루어진 구조물에 부착성이 획기적으로 향상되어, 부식, 방식 등을 방지함과 아울러, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있고, 내열성 및 내구성과 방청 표면 보호재의 기능을 함께 발현할 수 있음은 물론이고, 유해 중금속의 용출이 없어 인체에 안전한 친환경적인 효과가 있는 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법에 관한 것이다.

Description

자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법{ECHO-FRIENDLY COATING COMPOSITION WITH MAGNETIC-CERAMIC COMPOSITES FOR STEEL HAVING HIGH WEATHERIBILITY AND PROTECTION COATING METHOD FOR SURFACE OF STEEL STRUCTURES USING THE SAME}
본 발명은 강도, 자외선 저항성, 내식성, 내후성 등이 우수하고, 특히, 강재에 대한 부착성이 우수하여 내구성이 현저하게 향상된 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법에 관한 것이다.
일반적으로 가혹해지는 환경조건에 따라 강 구조물의 피해는 더욱 심각해질 수 있다. 특히, 건설 분야에서 교량, 고가 도로, 철골 구조물 등에 널리 사용되는 철(Fe)은 지구상 유한자원일 뿐만 아니라, 부식이라는 숙명적인 결함을 가지고 있다. 이러한 부식을 촉진시키는 주된 영향 인자는 환경적 인자로서 대기 중의 오염 물질인 아황산가스(SO2), 황화수소(H2S), Cl- 이온 등과, 기상 인자로서 온도 및 습도 등이 있고, 이러한 영향 인자들에 의해 부식은 더욱 촉진될 수 있다.
또한 강 구조물의 표면온도는 여름철 직사광선을 받을 경우 60℃ 이상이 되는 경우도 많기 때문에 기존 강 구조물의 열팽창계수(약 11 Strain, 1℃당 11×10-6의 변화가 있음)와 가능한 가까운 재료로서 일체화 거동을 할 수 있는 표면보호제가 필요하다.
강 구조물의 외부 환경적 요인에 의한 부식을 방지하는 방법으로서 도장 공법이 지속적으로 개발 및 발전하였으나 아직도 만족할만한 수준에 도달하지 못하여 보다 친환경적인 도장 공법에 대한 기술 개발이 절실하다.
종래의 기술들은 내산성, 내알칼리성, 내염수성 등의 내화학성의 성능만을 강조하여, 기후(온도)변화로 인한 구조체의 팽창률을 수렴하지 못하여, 도막의 균열 및 박리박락 현상이 발생하게 된다. 콘크리트 구조물에 비해 철재(강교)구조물의 진동이 크기 때문에, 진동에 의해 강 구조물에 시공된 도장과 피도면의 부착력에 영향을 받는다. 또한, 기존 도료의 표면 보호재는 광택, 기계적 물성이 급격하게 변하여 도막에서 수지가 안료 간 입자공간을 충분히 메우지 못하게 된다. 즉, 도막층에서 안료 입자 간의 공극을 충분히 메울 수 있는 구조를 가지지 못한다.
그러나, 오늘날 세계적인 환경보호 추세와 더불어 중금속이나 휘발성 유기화합물의 방출이 없는 친환경적인 무기질 바인더 도막제의 개발에 많은 연구가 진행되어오고 있는 실정이며, 종래의 유기바인더 도막제는 경화시 휘발성 유기 화합물의 방출과 경화 후의 다양한 환경요소, 특히 산성비, 자동차 배기가스에 의한 질소산화물, 황산화물 및 해양환경에서의 염소이온 등에 의해 도막제가 열화되며, 자외선에 의한 황변현상, 갈라짐, 부풀어 오름 현상에 의해 사용수명이 빠르게 떨어져 내구성의 확보에 어려움이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1799511호(2017년 12월 20일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1801619호(2017년 11월 27일 공고)
본 발명의 일 구현예는 강도, 자외선 저항성, 내식성, 내후성, 내열성, 내구성 등이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는 강재 구조물의 초내후성 친환경 코팅을 위한 조성물에 있어서,
에폭시 수지, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 황산바륨, 디옥틸테레프탈레이트, 방청안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와, 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함하는 아민계 경화제, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 디옥틸테레프탈레이트, 첨가제 및 희석제를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것이고,
상기 세라믹 물질은 Si, Al 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 절연성 산화물, 질화물 또는 탄화물을 포함하는 것이고, 상기 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제는 세라믹 물질 및 자성 나노입자의 자성-세라믹 복합체를 포함하여, 자기적 특성이 부여된 것인 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제공한다.
상기 자성-세라믹 복합체는 나노섬유의 형태를 갖는 것이고,
상기 자성-세라믹 복합체는 고분자, 세라믹 물질 또는 세라믹 물질 전구체, 자성 나노입자 또는 자성 나노입자 전구체, 용매를 포함하는 방사액을 제조하는 단계; 상기 방사액을 전기방사함으로써 나노섬유를 수득하는 단계; 상기 전기방사하여 수득한 나노섬유에 대해 공기 또는 산소 분위기에서 열처리를 수행하는 후 산화처리 단계, 및 상기 후 산화처리된 나노섬유에 대해 수소 분위기에서 열처리를 수행하는 자화 열처리 단계를 포함하는 자기적 특성이 부여된 자성-세라믹 복합체 나노섬유의 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 자성-세라믹 복합체는 실란 화합물로 표면이 개질된 자성-세라믹 복합체와, 아민계 경화제의 프리폴리머의 형태로 상기 주제 및 경화제와 혼합되는 것이고,
상기 표면이 개질된 자성-세라믹 복합체를 포함하는 프리폴리머는 글리시딜옥시프로필 트리메톡시 실란(Glycidyloxypropyl trimethoxy silane)과 혼합 분산시켜 표면을 개질시켜 표면개질 자성-세라믹 복합체를 제조하는 단계; 및
상기 표면개질 자성-세라믹 복합체를 1,3-시클로헥산디메탄아민(1,3-Cyclohexanedimethanamine)과 혼합하여 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 폴리아마이드 어덕트 경화제는 폴리아민 화합물 1 당량에 대하여 지방산 10 내지 25 당량을 반응시켜 제조한 폴리아마이드 경화제 100중량부에 대하여, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부를 반응시켜 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 이용하는 강 구조물의 표면 보호 도장방법으로서,
동력공구 또는 연마재를 사용하여 세정하는 방법으로 강 구조물 표면의 먼지, 녹, 페인트, 흑피 또는 이물질을 제거하면서 흡입기 등으로 흡입하여 바탕면을 처리하는 단계; 상기 바탕면 처리된 부위의 홈이나 스크레치를 퍼티재로 도포하여 평탄하도록 표면 처리하는 단계; 상기 처리된 표면에 상기 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계; 및 양생된 후 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하는 단계를 포함하는 것이고;
상기 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물은 주제와 경화제를 중량비 1:0.01 내지 0.3 비율로 혼합하여 사용하는 것이고,
상기 주제는 불소개질된 아크릴폴리올 수지(Fluoro modified Acryl Polyol), 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 세피올라이트, 방청안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 단량체(1,6-Diisocyanatohexane monomer) 및 희석제를 혼합한 것인 강 구조물의 표면보호 도장방법을 제공한다.
상기 불소개질된 아크릴폴리올 수지는 2.2.2-트리플루오르에틸 아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl acrylate), 2.2.2-트리플루오르에틸 메타아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공중합시켜 제조되는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면 강 구조물, 강교량, 복상판, 도로 시설 구조물 등 강재로 이루어진 구조물의 부식, 방식 등을 방지함과 아울러, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 인성, 신률, 내구성이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물에 의하면 강 구조물과의 부착력이 매우 우수하여 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 내후성, 내열성, 내마모성, 굽힘성 및 내충격성이 우수하여 내구성을 향상시킴과 아울러 강 구조물의 부식, 자외선 및 기타 열화인자를 차단하여 내구성을 증진시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 내열성과 방청 표면보호재의 기능을 함께 발현할 수 있음은 물론이고 유해 중금속의 용출이 없어 인체에 안전한 친환경적인 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예는 강재 구조물의 초내후성 친환경 코팅을 위한 조성물에 있어서, 에폭시 수지, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 황산바륨, 디옥틸테레프탈레이트, 방청안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와, 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함하는 아민계 경화제, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 디옥틸테레프탈레이트, 첨가제 및 희석제를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것이고, 상기 세라믹 물질은 Si, Al 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 절연성 산화물, 질화물 또는 탄화물을 포함하는 것이고, 상기 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제는 세라믹 물질 및 자성 나노입자의 자성-세라믹 복합체를 포함하여, 자기적 특성이 부여된 것인 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 ‘자성’이란 자화, 자화율, 투자율, 보자력, 자기모멘트, 자속, 자속밀도, 에너지적, 반자성, 상자성, 페로자성, 반강자성, 페리자성, 결정 자기이방성, 형상 자기이방성, 회전자화, 교류자화, 자기손실, 자가여효 이상인 것을 의미한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물은 강도, 자외선 저항성, 내식성, 내후성 등이 우수함은 물론이고, 특히, 세라믹 물질 및 자성 나노입자의 자성-세라믹 복합체를 포함하여, 자기적 특성이 부여된 기능성 충진제를 사용함으로써, 강재에 대한 도막의 부착력이 획기적으로 개선되어 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 자성-세라믹 복합체에 포함되는 세라믹 물질로는 Si, Al 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 절연성 산화물, 질화물 또는 탄화물을 포함하는 것을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 실리콘(Si, silicon)과 알루미늄(Al, aluminum) 원자 수의 몰 비(Si/Al)는 0.01 내지 10인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 자성-세라믹 복합체에 포함되는 자성 나노입자로는 Fe-Co-Ni계, Fe-Co계, Fe-Ni계, Fe-Al-Si계, Fe-Al-B-Nb-Cu계, Fe-Al-B-Nb계, Fe-Si-B계, Fe-Si계, Fe-Cr계; Fe-Cr-Mo-C-B계, Fe-Si-B-C계, Fe-Si-B-C-P계, Fe-Cr-B-Si-C계, Fe-Si-B-Nb계, Fe-Zr-B-(Ni)계, Fe-Cu-Nb-Si-B계, Fe-Co-Ni-Zr-B계, Fe-Al-B-(Nb,Cu)계, Fe-Nb-B계, Fe-Zr-B-Cu계, Fe-Cr-Mo-C-B계, Co-Fe-Si-B계, Co-Fe-Ni-(Mo)-B-Si계, Ni-Cr-Fe-Si-B계, Ni-Nb-Cr-Mo-P-B계, Ni-B-Si계 결정질계 또는 비정질계 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 자성-세라믹 복합체는 나노섬유의 형태를 갖는 것을 사용하여, 도막의 부착력과 이에 따른 내구성을 획기적으로 개선할 수 있다.
본 명세서에서 ‘자성 나노섬유’ 또는 '자성이 부여된 나노섬유'란 일정한 나노섬유 제조공정을 거쳐 자성이 부여되도록 형성된 나노직경의 자성 나노섬유를 포함하며, 여기서 나노섬유 제조공정은 전기방사, 연신, 무전해도금, 전해도금, 스프레이, 프린팅, 압출, 사출 공정 등을 포함할 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
보다 구체적으로 상기 자성-세라믹 복합체는 고분자, 세라믹 물질 또는 세라믹 물질 전구체, 자성 나노입자 또는 자성 나노입자 전구체, 용매를 포함하는 방사액을 제조하는 단계; 상기 방사액을 전기방사함으로써 나노섬유를 수득하는 단계; 상기 전기방사하여 수득한 나노섬유에 대해 공기 또는 산소 분위기 및 100 내지 700 ℃에서 열처리를 수행하는 후 산화처리 단계, 및 상기 후 산화처리된 나노섬유에 대해 수소 분위기 및 450 내지 750 ℃에서 열처리를 수행하는 자화 열처리 단계를 포함하는 자기적 특성이 부여된 자성-세라믹 복합체 나노섬유의 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
이 때, 상기 방사액을 제조하는 단계에서 사용될 수 있는 고분자는 폴리비닐파이롤리돈, 폴리이미드, 실리콘계 수지, 실리콘 고무, 폴리아닐린, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 세라믹 물질 또는 세라믹 물질 전구체는 (i) 테트라오쏘실리케이트, 실란올, 다이실란올, 메탈로실록산, 페닐실란트라이올, 메탈로실세스퀴옥산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 1종 이상, 및 (ii) 알루미늄염 또는 이의 수화물을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 자성 나노입자 또는 자성 나노입자 전구체는 철, 코발트, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이고; 보다 구체적으로 상기 코발트 공급원으로는 코발트 질산염, 초산 코발트 수화염, 염화코발트, 황산코발트 등을 사용할 수 있고, 상기 니켈 공급원으로는 니켈 질산염, 초산 코발트 수화염, 염화니켈, 황산 니켈 등을 사용할 수 있으며, 상기 철 공급원으로는 철 질산염, 초산철, 염산철, 황산철 등을 사용할 수 있으며, 상기 코발트 공급원, 니켈 공급원, 철 공급원 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 용매는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 탄소수 1 내지 10의 알코올류 등을 사용할 수 있다.
이 때, 상기 전기방사는 8-25 kV의 전압을 대전함으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 자성-세라믹 복합체는 실란 화합물로 표면이 개질된 자성-세라믹 복합체와, 아민계 경화제의 프리폴리머의 형태로 상기 주제 및 경화제와 혼합되도록 함으로써, 도막의 부착력 향상에 따른 내구성 개선 효과 뿐만 아니라, 성분들 간의 혼화성, 인성 및 신률의 향상에 따라 내구성이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다. 이로써 강 구조물과의 부착력이 더욱 개선되어 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있는 것이다.
보다 구체적으로, 상기 표면이 개질된 자성-세라믹 복합체를 포함하는 프리폴리머는 자성-세라믹 복합체와 글리시딜옥시프로필 트리메톡시 실란(Glycidyloxypropyl trimethoxy silane)을 100: 5 내지 15 중량비율로 혼합 분산시켜 표면을 개질시켜 표면개질 자성-세라믹 복합체를 제조하는 단계; 및 상기 표면개질 자성-세라믹 복합체를 1,3-시클로헥산디메탄아민(1,3-Cyclohexanedimethanamine)과 100: 1 내지 10 중량비율로 혼합하여 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 주제는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제 50 내지 150 중량부, 황산바륨 1 내지 20 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 10 내지 30 중량부, 안료 10 내지 20 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 희석제 10 내지 30 중량부를 혼합한 것을 사용하여, 신률, 도막강도, 내충격성, 내마모성, 방청성 및 내화학성이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 상기 주제에 포함되는 에폭시 수지는 1분자 중 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 것이며, 에폭시 당량 200 내지 750인 것이 적당하고, 바람직하게는 250 내지 700인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 있어서 상기 에폭시 수지로는 지방산 변성 에폭시 수지 단독 또는 이것과 비변성 에폭시 수지와의 혼합물을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이 때, 상기 지방산 변성 에폭시 수지는 에폭시 수지와 지방산 단량체를 반응시켜 제조되며, 이때 사용되는 지방산은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로서, 구체적으로는, 1가 지방산으로는, 예를 들면, 아크릴산, 메타아크릴산, 대두유 지방산, 톨유 지방산, 피마자유 지방산, 미강유 지방산, 아마인유 지방산, 코코넛유 지방산, 라우릴산, 리놀레익산 등이 있으며, 2가 이상의 지방산으로는 무수프탈산, 무수말레인산, 이소프탈산, 아디핀산, 테트라하이드로 무수 프탈산, 테레프탈산, 세바신산, 푸마르산, 숙신산, 시트릭산 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019102096967-pat00001
상기 식에서, n은 5 내지 30이다.
이와 같은 지방산은 작업성 및 최종 코팅물의 내구성 등을 고려하여, 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 10 내지 70 중량부가 되도록 부가반응시켜 지방산 변성 에폭시 수지를 얻을 수 있다.
상기 에폭시 수지로는 통상의 비스페놀형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 에폭시 수지, 글리시딜아민계 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 및 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
상기와 같이 제조된 지방산 변성 에폭시 수지를 단독으로 사용하거나 통상의 비변성 에폭시 수지와 혼용하여 사용할 수 있다. 이 때, 상기 지방산 변성 에폭시 수지는 방청성 등의 도막물성을 고려하여, 전체 에폭시 수지 중 10 내지 50 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 주제에 포함되는 황산바륨은 충전성, 내충격성, 보온성 및 내화성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 황산바륨은 상기한 효과 및 작업성을 고려하여, 상기한 함량 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 주제에 포함되는 안료는 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물에 색상을 부여하여 미관을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 안료는 이산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철, 카본블랙, 황산바륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 경화제는 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함하는 아민계 경화제 100 중량부에 대하여, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제 300 내지 400 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 30 내지 40 중량부, 첨가제 10 내지 20 중량부 및 희석제 30 내지 90 중량부를 혼합한 것을 사용하여, 신률, 도막강도, 내충격성, 내마모성, 방청성 및 내화학성이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 상기 폴리아마이드 어덕트 경화제는 폴리아민 화합물 1 당량에 대하여 지방산 10 내지 25 당량을 반응시켜 제조한 폴리아마이드 경화제 100중량부에 대하여, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부를 반응시켜 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선하고, 특히, 열 충격에 의한 하자를 더욱 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이 때, 상기 폴리아민 화합물로는 종래 공지된 에폭시 수지용 경화제로, 분자 내에 적어도 1개 이상의 1급 아민기를 가지는 것으로서, 예컨대 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 및 펜타에틸렌헥사아민 등의 지방족 폴리아민류; 오르토크실렌디아민, 메타크실렌디아민, 및 파라크실렌디아민 등의 방향족 폴리아민류; 및 이소포론디아민, 디아미노사이클로헥산, 및 13-비스아미노메틸사이클로헥산 등의 지환족 폴리아민류 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지방산은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이며, 1가 지방산으로는, 아크릴산, 메타아크릴산, 대두유 지방산, 톨유 지방산, 피마자유 지방산, 미강유 지방산, 아마인유 지방산, 코코넛유 지방산, 라우릴산, 리놀레익산 등이 있으며, 2가 이상의 지방산으로는 무수프탈산, 무수말레인산, 이소프탈산, 아디핀산, 테트라하이드로 무수 프탈산, 테레프탈산, 세바신산, 푸마르산, 숙신산, 시트릭산 등을 들 수 있다. 상기 2가 이상의 지방산 중 하나만 적용해도 가능하지만 1가 지방산과 2가 이상의 지방산을 병용해서 변성시킬 경우, 부착성, 안료혼화성, 내해수성, 방청성 및 작업성 등이 우수한 장기 재도장 가능한 방식용 에폭시 도료를 얻을 수 있다.
상기 폴리아마이드 어덕트 경화제의 제조에 사용되는 에폭시 수지는 통상의 비스페놀형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 에폭시 수지, 글리시딜아민계 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 및 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 상기한 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함하는 아민계 경화제로서, 상기한 폴리아마이드 어덕트 경화제 및 1,3-시클로헥산디메탄아민(1,3-Cyclohexanedimethanamine)이 4 : 1의 중량비율로 혼합 사용된 것을 사용함으로써, 성분들 간의 혼화성, 인성 및 신률의 향상에 따라 내구성이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다. 이로써 강 구조물과의 부착력이 우수하여 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있는 것이다.
상기 주제 및 경화제에 포함되는 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제는 상기한 세라믹 물질을 포함하는 것이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 이 때, 상기 기능성 충진제는 상기한 세라믹 물질을 단독으로 포함하는 것일 수 있고, 다른 추가적인 기능성 충진제와 혼합하여 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기능성 충진제는 상기한 세라믹 물질 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘, 탄화규소, 탄산마그네슘, 황산마그네슘, 산화지르코늄, 산화아연, 스테아린산아연, 세륨염, 알킬알릴설폰산염, 세피올라이트, 할로이사이트, 규산리튬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 추가적인 기능성 충진제 50 내지 200 중량부를 혼합한 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 주제 및 경화제에 포함되는 디옥틸테레프탈레이트는 종래의 환경 호르몬을 유발하는 디옥틸 프탈레이트(Dioctyl Phthalate)를 대체한 것으로, 도막의 탄성 강도 및 내구성을 고려하여, 상기한 함량 범위로 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 주제 및 경화제에 포함되는 첨가제는 경화촉진제, 반응개시제, 폴리아미드, 소포제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다. 상기 경화 촉진제의 비제한적인 예로는 경화시간을 고려하여, 폴리에틸렌폴리아민, 테트라에틸렌펜타민, 폴리아미도아민 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 상기 반응개시제의 비제한적인 예로는 반응속도를 고려하여, 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 과산화수소, 과황산칼륨 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 폴리아미드는 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하며, 부수적으로는 탁월한 응집력에 의해 수중 오염방지, 콘크리트 구조물의 철근 보호, 자기보수기능 등의 부수적인 효과를 거둘 수 있다. 또한, 상기 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제의 비제한적인 예로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 주제 및 경화제에 포함되는 희석제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 자일렌, 톨루엔, 벤질알코올, 메틸에틸케톤, 메탄올, 이소프로필알코올, n-부틸 알코올, 에틸아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 주제에 포함되는 희석제는 자일렌, 톨루엔, 메틸에틸케톤 및 이소프로필알코올을 각각 2: 2: 2: 3의 중량비율로 혼합한 혼합 희석제를 사용하여 본 발명의 효과를 더욱 개선할 수 있다. 또한, 상기 경화제에 포함되는 희석제는 벤질알코올, 메탄올 및 n-부틸 알코올을 각각 3: 3: 4의 중량비율로 혼합한 혼합 희석제를 사용하여 본 발명의 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 주제와 경화제는 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합함으로써, 상기한 본 발명의 효과를 더욱 개선할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 상기 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 이용하는 강 구조물의 표면 보호 도장방법으로서, 동력공구 또는 연마재를 사용하여 세정하는 방법으로 강 구조물 표면의 먼지, 녹, 페인트, 흑피 또는 이물질을 제거하면서 흡입기 등으로 흡입하여 바탕면을 처리하는 단계; 상기 바탕면 처리된 부위의 홈이나 스크레치를 퍼티재로 도포하여 평탄하도록 표면 처리하는 단계; 상기 처리된 표면에 상기 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계; 및 양생된 후 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하는 단계를 포함하는 것이고; 상기 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물은 주제와 경화제를 중량비 1:0.01 내지 0.3 비율로 혼합하여 사용하는 것이고, 상기 주제는 불소개질된 아크릴폴리올 수지(Fluoro modified Acryl Polyol), 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 세피올라이트, 방청안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 단량체(1,6-Diisocyanatohexane monomer) 및 희석제를 혼합한 것인 강 구조물의 표면보호 도장방법을 제공한다. 이로써, 내후성, 내오존성, 내오염성, 자외선 저항성 등을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 강 구조물의 표면보호 도장방법은 표면 마감 코팅제 조성물을 도포하기 전, 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 프라이머층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 프라이머층으로는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.
상기 강 구조물(steel structures)이라 함은 도로시설물, 가교, 강교, 복공판 등의 강재(steel)로 이루어진 모든 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
상기 퍼티재는 폴리메틸아크릴레이트-스티렌 공중합체, 에폭시수지 등으로 탄성을 가지는 재료를 사용하여 강 구조물의 수축 팽창에 따른 미세 균열이 발생 시 이러한 망상균열 혹은 미세 균열을 보수함과 동시에 초기 소성 균열 발생을 방지할 수 있다.
상기 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계는 1회의 수행만으로도 본 발명의 효과를 충분히 제공할 수 있으나, 상기 단계를 1 내지 3회 수행함으로써, 본 발명의 효과를 더욱 개선할 수 있다. 보다 바람직하기로는 상기 단계를 2회 수행하는 것이 좋다.
상기 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물은 주제와 경화제를 중량비 1: 0.01 내지 0.3 비율로 혼합하여 사용하는 것이고, 상기 주제는 불소개질된 아크릴폴리올 수지(Fluoro modified Acryl Polyol) 100 중량부에 대하여, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제 15 내지 25 중량부, 세피올라이트 1 내지 5 중량부, 안료 30 내지 50 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 희석제 50 내지 90 중량부를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 단량체(1,6-Diisocyanatohexane monomer) 100 중량부에 대하여, 희석제 80 내지 120 중량부를 혼합하는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 불소개질된 아크릴폴리올 수지는 2.2.2-트리플루오르에틸 아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl acrylate), 2.2.2-트리플루오르에틸 메타아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공중합시켜 제조되는 것을 사용하여, 내후성, 내오염성, 내수성, 내화성, 내약품성을 더욱 개선할 수 있다.
상기 표면 마감 코팅제 조성물에 포함되는 세피올라이트는 수분을 흡수하여 외부의 염분 및 수분이 내부 금속층으로 이동하는 것을 차단하여 강재의 부식을 억제하는 역할을 수행하는 것으로 도막의 친수성, 재료 분리 저항성 개선 성능 등을 고려하여, 상기한 함량 범위로 포함되는 것이 좋다.
이 밖에 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 포함되는 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 안료, 첨가제 및 희석제는 상기 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물에서 설명한 바와 같다.
상기 표면 마감 코팅제 조성물은 수성실리카졸 무기계 표면 마감 코팅제와 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면 강 구조물, 강교량, 복상판, 도로 시설 구조물 등 강재로 이루어진 구조물의 부식, 방식 등을 방지함과 아울러, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 인성, 신률, 내구성이 우수한 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물에 의하면 강 구조물과의 부착력이 매우 우수하여 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 내후성, 내열성, 내마모성, 굽힘성 및 내충격성이 우수하여 내구성을 향상시킴과 아울러 강 구조물의 부식, 자외선 및 기타 열화인자를 차단하여 내구성을 증진시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 내열성과 방청 표면보호재의 기능을 함께 발현할 수 있음은 물론이고 유해 중금속의 용출이 없어 인체에 안전한 친환경적인 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예> 자성-세라믹 복합체 나노섬유의 제조
철 질산염 1.017 g, 코발트 질산염 0.3015 g, 니켈 질산염 0.4356 g, 알루미늄 질산염 0.0275 g을 혼합하여 자성 혼합분말 용질을 제조하였다. 그리고, 자성혼합분말 용질을 용해하기 위한 고분자 혼합용매를 제조하였다. 고분자 혼합용매는, 11.22 mL 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide, DMF), 3.1 mL 에탄올, 3.9 mL 증류수, 0.01 mL 데트라오르쏘실리케이트(tetraorthosilicate, TEOS)를 혼합하여 섞은 다음, 이 혼합용매에 3.6 g 폴리비닐파이롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP)을 첨가하여 고분자 혼합용매로 제조되었다. 먼저 제조된 자성혼합분말용질과 고분자혼합용매를 섞어 10 분 정도 스터링(stirring)한 후, 전기방사를 위한 최종 전기방사 자성용액을 제조하였다.
내경 20 mm, 부피 24 mL의 주사기에 상기 제조된 전기방사 자성용액 18 mL를 장착하고 주사기바늘(내경 150 μm)을 꽂은 후, 직경 100 mm, 길이 200 mm의 실린더형 전기방사드럼을 주사기 바늘의 방향과 수직이 되고 150 mm의 거리를 유지하도록 배치한다. 고전압을 주사기바늘에 인가하고 전기방사드럼을 전기접점에 연결하여 전압이 제로(zero)가 되는 그라운드(grounded) 상태를 유지한다. 이렇게 하면, 주사기바늘과 전기방사드럼사이에 전기장이 형성되고, 전기방사드럼을 1500 rpm으로 회전시키고, 8 μl/min의 유량으로 주사기 펌프를 밀어 내면 형성된 전기장을 따라 주사기 바늘로부터 전기방사드럼으로 자성 나노섬유가 분사되어 회전하고 있는 전기방사드럼에 자성 나노섬유가 감기게 된다. 상기 전기방사하여 수득한 자성 나노섬유에 대해 산소 분위기 및 약 350 ℃에서 열처리를 수행하는 후 산화처리 단계, 및 상기 후 산화처리된 나노섬유에 대해 수소 분위기 및 약 750 ℃에서 열처리를 수행함으로써, 자성-세라믹 복합체 나노섬유를 제조하였다.
<실시예 1> 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물
지방산 변성 에폭시 수지 및 비변성 에폭시 수지와의 혼합물(20:80 중량비율)인 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 상기 제조예에서 제조된 자성-세라믹 복합체 나노섬유 100 중량부, 황산바륨 17 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 21 중량부, 안료 11 중량부, 소포제 3 중량부 및 희석제(자일렌, 톨루엔, 메틸에틸케톤 및 이소프로필알코올을 각각 2: 2: 2: 3의 중량비율로 혼합) 16 중량부를 혼합한 주제; 및
폴리아마이드 어덕트 경화제 및 1,3-시클로헥산디메탄아민(1,3-Cyclohexanedimethanamine)이 4 : 1의 중량비율로 혼합 사용된 아민계 경화제 100 중량부에 대하여, 상기 제조예에서 제조된 자성-세라믹 복합체 나노섬유 310 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 37 중량부, 소포제 14 중량부 및 희석제(벤질알코올, 메탄올 및 n-부틸 알코올을 각각 3: 3: 4의 중량비율로 혼합) 78 중량부를 혼합한 경화제를 부피 기준으로 2:1의 비율로 혼합함으로써, 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
중질탄산칼슘 25 중량% 및 수용성 에폭시 수지 75중량%를 첨가하여 3분간 강제식 믹서로 교반하여 코팅제 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 특성을 비교한 실험결과를 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예에 따라 제조된 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물과 비교예에서 제조한 코팅제 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 하기 표 1에 기재된 시험방법에 의하여 건조도막 상태, 용기내에서의 상태, 건조시간, 가사시간, 연화도, 흐름성 시험, 염수분무시험 및 촉진내후성 시험을 수행하여 각각의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 시험방법 실시예 1 비교예 1
건조도막 상태 KS M 5000-2421 이상없음 이상없음
용기내에서의 상태 KS M 5000-2011 이상없음 이상없음
건조시간(경화, h, 25 ℃) KS M 5000-2511,2512 1 6
가사시간(혼합, h, 20℃) KS M ISO 9514 8 4
연화도(주제, NS) KS M 5000-2141 20 7
흐름성(혼합, ㎛) KS M 5980 762 505
염수분무시험(168h) KS D 9502 이상없음 일부 부풀음 발생
촉진 내후성(1000h, (%)) KS M ISO 11507 97 90
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 제조된 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물의 성능은 비교예에서 제조한 코팅제 조성물의 성능과 비교하여 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 2> 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물
초내후성 친환경 표면 마감제 조성물로서 주제와 경화제를 중량비로 1:0.2 비율로 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 주제는 불소개질된 아크릴폴리올 수지(Fluoro modified Acryl Polyol) 100 중량부에 대하여, 상기 제조예에서 제조된 자성-세라믹 복합체 나노섬유 21 중량부, 세피올라이트 2 중량부, 안료 40 중량부, 경화촉진제(폴리에틸렌폴리아민) 5.5 중량부 및 희석제(톨루엔 및 자일렌 1: 2 중량비율로 혼합) 75 중량부를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 단량체(1,6-Diisocyanatohexane monomer) 100 중량부에 대하여, 희석제(에틸아세테이트) 90 중량부를 혼합하는 것을 사용하여, 강제식 믹서에서 5분간 교반하여 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물을 제조하였다.
<시험예 2>
실시예 2에 따라 제조된 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물의 물성을 파악하기 위하여 제조된 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물을 불소 수지계 도료 (SPS-KPIC 5004-1757)에 의하여 건조도막 상태, 용기내에서 상태, 연화도, 건조시간, 가사시간, 층간 부착성, 유연성, 내알칼리성, 내산성, 냉열반복시험, 내충격성, 촉진내후성 시험을 수행하여 각각의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 2
건조도막 상태 이상없음
용기내에서의 상태 이상없음
연화도(주제, NS) 7
건조시간(경화, h, 25 ℃) 7
가사시간(혼합, h, 20℃) 5
층간부착성 (중/상도) 이상없음
유연성 이상없음
내알칼리성 이상없음
내산성 이상없음
냉열반복시험 이상없음
내충격성 이상없음
촉진내후성(1,000h) 광택유지율 95
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 2에 따라 제조된 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물은 기준을 상회하는 성능이 월등히 높았다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 강재 구조물의 초내후성 친환경 코팅을 위한 조성물에 있어서,
    에폭시 수지, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 황산바륨, 디옥틸테레프탈레이트, 방청안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와, 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함하는 아민계 경화제, 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 디옥틸테레프탈레이트, 첨가제 및 희석제를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고,
    상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것이고,
    상기 세라믹 물질은 Si, Al 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 절연성 산화물, 질화물 또는 탄화물을 포함하는 것이고,
    상기 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제는 세라믹 물질 및 자성 나노입자의 자성-세라믹 복합체를 포함하여, 자기적 특성이 부여된 것이고,
    상기 자성-세라믹 복합체는 실란 화합물로 표면이 개질된 자성-세라믹 복합체와, 아민계 경화제의 프리폴리머의 형태로 상기 주제 및 경화제와 혼합되는 것이고,
    상기 표면이 개질된 자성-세라믹 복합체를 포함하는 프리폴리머는 글리시딜옥시프로필 트리메톡시 실란(Glycidyloxypropyl trimethoxy silane)과 혼합 분산시켜 표면을 개질시켜 표면개질 자성-세라믹 복합체를 제조하는 단계; 및
    상기 표면개질 자성-세라믹 복합체를 1,3-시클로헥산디메탄아민(1,3-Cyclohexanedimethanamine)과 혼합하여 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성-세라믹 복합체는 나노섬유의 형태를 갖는 것이고,
    상기 자성-세라믹 복합체는 고분자, 세라믹 물질 또는 세라믹 물질 전구체, 자성 나노입자 또는 자성 나노입자 전구체, 용매를 포함하는 방사액을 제조하는 단계; 상기 방사액을 전기방사함으로써 나노섬유를 수득하는 단계; 상기 전기방사하여 수득한 나노섬유에 대해 공기 또는 산소 분위기에서 열처리를 수행하는 후 산화처리 단계, 및 상기 후 산화처리된 나노섬유에 대해 수소 분위기에서 열처리를 수행하는 자화 열처리 단계를 포함하는 자기적 특성이 부여된 자성-세라믹 복합체 나노섬유의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리아마이드 어덕트 경화제는 폴리아민 화합물 1 당량에 대하여 지방산 10 내지 25 당량을 반응시켜 제조한 폴리아마이드 경화제 100중량부에 대하여, 에폭시 수지 30 내지 80 중량부를 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물.
  5. 제 1항, 제 2항 및 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 이용하는 강 구조물의 표면 보호 도장방법으로서,
    동력공구 또는 연마재를 사용하여 세정하는 방법으로 강 구조물 표면의 먼지, 녹, 페인트, 흑피 또는 이물질을 제거하면서 흡입기 등으로 흡입하여 바탕면을 처리하는 단계; 상기 바탕면 처리된 부위의 홈이나 스크레치를 퍼티재로 도포하여 평탄하도록 표면 처리하는 단계; 상기 처리된 표면에 상기 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계; 및 양생된 후 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하는 단계를 포함하는 것이고;
    상기 초내후성 친환경 표면 마감제 조성물은 주제와 경화제를 중량비 1:0.01 내지 0.3 비율로 혼합하여 사용하는 것이고,
    상기 주제는 불소개질된 아크릴폴리올 수지(Fluoro modified Acryl Polyol), 세라믹 물질을 포함하는 기능성 충진제, 세피올라이트, 방청안료, 첨가제 및 희석제를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 단량체(1,6-Diisocyanatohexane monomer) 및 희석제를 혼합한 것을 특징으로 하는 강 구조물의 표면보호 도장방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 불소개질된 아크릴폴리올 수지는 2.2.2-트리플루오르에틸 아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl acrylate), 2.2.2-트리플루오르에틸 메타아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공중합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 강 구조물의 표면보호 도장방법.
KR1020190059199A 2019-05-21 2019-05-21 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법 KR102056296B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190059199A KR102056296B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190059199A KR102056296B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102056296B1 true KR102056296B1 (ko) 2020-01-23

Family

ID=69368884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190059199A KR102056296B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102056296B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102491788B1 (ko) * 2022-12-12 2023-01-27 (주)다해컨스텍 세라믹 메탈 함유 유무기 복합 코팅재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 표면보호 및 보수 시공방법
CN116535937A (zh) * 2023-05-23 2023-08-04 广州市麦冬科技有限公司 一种油漆组合物及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070070882A (ko) * 2005-12-29 2007-07-04 주식회사 케이씨씨 만니히 경화제와 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함한방식도료 조성물
KR20130032938A (ko) * 2011-09-26 2013-04-03 한국과학기술연구원 탄소 나노파이버를 포함하는 자성 나노섬유 및 이의 제조방법
KR101801619B1 (ko) 2017-08-17 2017-11-27 남경건설(주) 기능성 및 내후성이 개선된 친환경 강재 보호제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면 보호 마감 방법
KR101799511B1 (ko) 2017-08-17 2017-12-20 주식회사 이레하이테크이앤씨 내후성이 우수한 강재 도장재 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 보호도장방법
KR101954615B1 (ko) * 2018-09-03 2019-03-06 (주)대우건설 세라믹계 조성물과 유리 플레이크를 이용한 강재 및 콘크리트 구조물용 세라믹 도장재 조성물 및 이를 이용한 도장 공법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070070882A (ko) * 2005-12-29 2007-07-04 주식회사 케이씨씨 만니히 경화제와 폴리아마이드 어덕트 경화제를 포함한방식도료 조성물
KR20130032938A (ko) * 2011-09-26 2013-04-03 한국과학기술연구원 탄소 나노파이버를 포함하는 자성 나노섬유 및 이의 제조방법
KR101801619B1 (ko) 2017-08-17 2017-11-27 남경건설(주) 기능성 및 내후성이 개선된 친환경 강재 보호제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면 보호 마감 방법
KR101799511B1 (ko) 2017-08-17 2017-12-20 주식회사 이레하이테크이앤씨 내후성이 우수한 강재 도장재 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 보호도장방법
KR101954615B1 (ko) * 2018-09-03 2019-03-06 (주)대우건설 세라믹계 조성물과 유리 플레이크를 이용한 강재 및 콘크리트 구조물용 세라믹 도장재 조성물 및 이를 이용한 도장 공법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102491788B1 (ko) * 2022-12-12 2023-01-27 (주)다해컨스텍 세라믹 메탈 함유 유무기 복합 코팅재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 표면보호 및 보수 시공방법
CN116535937A (zh) * 2023-05-23 2023-08-04 广州市麦冬科技有限公司 一种油漆组合物及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102056839B1 (ko) 불소수지를 함유하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법
JP6153132B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
KR102056296B1 (ko) 자성-세라믹 복합체를 포함하는 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 표면보호 도장방법
CN106752923A (zh) 一种高耐划伤、耐磨损涂层材料及其制备方法
KR101742066B1 (ko) 난연성 및 내구성이 우수한 강재 코팅제 조성물 및 이를 이용한 강 구조물의 보호코팅방법
KR101816590B1 (ko) 초내후성 친환경 강재 코팅제 조성물 및 피에스볼 블라스트를 이용하여 바탕 처리하는 강 구조물의 표면보호 도장방법
KR101954615B1 (ko) 세라믹계 조성물과 유리 플레이크를 이용한 강재 및 콘크리트 구조물용 세라믹 도장재 조성물 및 이를 이용한 도장 공법
CN101952374A (zh) 具有基本不含锌底漆的粉末涂料组合物
CN110616014A (zh) 水性防腐散热涂料及其制备方法
CN114773959B (zh) 一种高性能透明防腐涂层材料及其制备方法
CN109943202B (zh) 一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料及其制备方法
CN110305580B (zh) 一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用
KR101623163B1 (ko) 콘크리트 중성화 방지 기능을 가진 표면 도장용 다층 도막 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 도장공법
CN115044279B (zh) 二维聚多巴胺增强水性环氧复合防腐涂料及其制法与应用
CN111808505B (zh) 一种热反射高耐腐蚀耐候钢板卷材金属涂料及其制备方法
Verma et al. A facile preparation of epoxy-polydimethylsiloxane (EP-PDMS) polymer coatings for marine applications
CN111004557A (zh) 一种纳米改性环氧重防腐涂料
CN113292901A (zh) 用于高炉煤气发电机叶片的防腐涂料及其制备方法和用途
CN112646430A (zh) 超疏水防腐涂料及其制备方法
JP6330100B2 (ja) 塗料組成物、塗膜及び塗装方法
KR101968280B1 (ko) 복합 소재를 이용한 고기능성 코팅제 제조방법
JP5799770B2 (ja) クロメートフリー塗装めっき鋼板
CN107090232B (zh) 一种耐小分子有机酸防腐涂料及其制备方法
CN115678384A (zh) 一种水性树脂涂料组合物及其制备方法
CN115651485A (zh) 一种水性涂料组合物

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant