KR102149467B1 - 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법 - Google Patents

레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강구조물(steel structures)의 표면보호 코팅을 위한 내구성 및 기능성이 개선된 불소계 코팅제 조성물에 있어서,
하기 화학식 1로 표시되는 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 50 내지 80 중량부, 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트 10 내지 30 중량부, 테트라프로필 오쏘실리케이트 10 내지 30 중량부, 메틸하이드로겐 실리콘 오일 5 내지 20 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아연분말 5 내지 20 중량부, 불화아연(ZnF2) 분말 5 내지 20 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 10 내지 30 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 50 중량부를 혼합한 주제와;
케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 시아노알킬 플루오로실란 30 내지 50 중량부, 첨가제 10 내지 20 중량부 및 용매 30 내지 80 중량부를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고,
상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것을 사용하여, 피도면과의 접착성과 표면강도 등의 내구성이 우수하고, 특히 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하며, 내부식성, 내오염성이 우수하고, 내후성, 내열성 향상 효과를 가져 강구조물의 표면 보호 효과가 우수한 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020080576596-pat00015

(식 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 불소화된 C1 내지 C10의 알킬기, 불소화된 모르폴린기 및 이들의 혼합 치환기로부터 선택되는 것이고, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것임.)

Description

레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법{Surface protection coating method for steel structures applying a fluorine-based coating after polishing with a laser device}
본 발명은 우수한 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 장치를 통해 강재표면에 묻은 이물질과 종래의 도포물질을 용이하게 제거하고, 상기 강재표면에는 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하며, 내부식성, 내오염성이 우수하고, 내후성, 내열성 향상 효과가 있는 불소계 코팅제를 도포한 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법에 관한 것이다.
강구조물에서 발생하는 녹은 강구조물의 내구성 저하의 주된 요인이며, 가공된 금속이 자연계의 안정한 산화화합물(원광석) 상태로 되돌아가려는 과정이다. 이러한 녹은 금속 표면에 녹 발생요인이 부착되어 발생하며, 이것은 수분이 금속의 산화 피막의 결정부분에 침투하여 금속을 용해시키고 수분에 용해된 산소가 금속을 산화시켜 발생한다. 또한, 철골에 도포된 도막의 부식은 주로 도막의 노화에 의한 경우가 많고, 그 노화는 매우 다양한 인자에 의존하기 때문에 복잡하게 진행된다.
특히, 상기 구조물들이 해수환경에 노출되었을 경우, 해수에 포함된 NaCl 성분(염분)은 가장 대표적으로 도막 부식의 원인이 될 뿐 아니라, 다른 노화작용을 촉진하기도 한다. 또한, 강재 부식을 촉진시키는 주된 영향 인자는 환경적인 요인으로서 대기 중의 오염 물질인 아황산가스(SO2), 황화수소(H2S), 해염 입자, 기상 인자인 온도 및 습도는 일반적으로 부식을 촉진시킴으로써 심각한 내구성 저하가 일어난다.
이러한 강구조물의 내구성 저하를 감소시키기 위하여 강구조물의 표면을 코팅제(도료)로 도장하는 것이 일반적이었다. 종래의 코팅제(도료)는 에폭시계, 우레탄계 및 아크릴계 수지 도료 등과 같은 유기계 폴리머에 충전재를 혼합하여 사용해 왔는데, 가공성이 좋고, 유연성이 우수하다는 장점이 있으나, 도막을 형성하는 유기물이 자외선, 오존이나 수분에 의한 열화가 쉽게 발생하여 내구성이 저하되며, 내열성이 낮고 기름과 같은 유기물질이 혼입되어 오염되기 쉬운 문제점이 있었다. 특히, 기후(온도)변화로 인한 구조체의 팽창률을 수렴하지 못하여, 도막의 균열 및 박리박락 현상이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 콘크리트 구조물에 비해 철재(강교)구조물의 진동이 크기 때문에, 진동에 의해 강구조물에 시공된 도장과 피도면의 부착력에 영향을 받는 바, 내구성의 확보에 어려움이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1458744호 대한민국 등록특허 제10-1574685호 대한민국 등록특허 제10-1687672호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이저 표면처리장치를 통해 강재표면에 묻은 이물질과 종래의 도포물질을 용이하게 제거할 수 있는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하며, 내부식성, 내오염성이 우수하고, 내후성, 내열성 향상 효과를 가져 강구조물의 표면 보호 효과를 높일 수 있는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 이용한 강구조물의 표면보호 도장할 수 있는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 강구조물(steel structures)의 표면보호 코팅을 위한 내구성 및 기능성이 개선된 불소계 코팅제 조성물에 있어서,
하기 화학식 1로 표시되는 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 50 내지 80 중량부, 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트 10 내지 30 중량부, 테트라프로필 오쏘실리케이트 10 내지 30 중량부, 메틸하이드로겐 실리콘 오일 5 내지 20 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아연분말 5 내지 20 중량부, 불화아연(ZnF2) 분말 5 내지 20 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 10 내지 30 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 50 중량부를 혼합한 주제와;
케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 시아노알킬 플루오로실란 30 내지 50 중량부, 첨가제 10 내지 20 중량부 및 용매 30 내지 80 중량부를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고,
상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것인 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112020080576596-pat00001
(식 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 불소화된 C1 내지 C10의 알킬기, 불소화된 모르폴린기 및 이들의 혼합 치환기로부터 선택되는 것이고, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것임.)
상기 불소화 케톤은 하기 화학식 2로 표시되는 것과 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 1: 2 중량비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112020080576596-pat00002
[화학식 3]
Figure 112020080576596-pat00003
(식 중, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것이고, n은 1 내지 5의 정수임.)
상기 수용성 에폭시 수지는 180 내지 600의 에폭시 당량을 갖는 비스페놀 A계 또는 비스페놀 F계 에폭시수지와 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 반응시켜 생성된 생성물을 물과 희석해서 제조된 것이고; 상기 아연분말의 평균입경은 30 내지 70 ㎛인 것이고; 상기 불화아연(ZnF2) 분말의 평균입경은 70 내지 100 nm인 것이고; 상기 케티민 경화제는 질량평균분자량 200 내지 500의 폴리옥시프로필렌다이아민과 질량평균분자량 1,000 내지 3,000의 폴리옥시프로필렌다이아민의 3:1 중량비의 블렌드를 포함하는 폴리옥시프로필렌다이아민 성분 및 메틸에틸케톤 성분을 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 주제 및 경화제에 포함되는 용매는 케톤계 용매 및 아미드계 용매를 1: 1 부피비율로 혼합한 것을 포함하는 것이고;
상기 케톤계 용매는 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 4-헵타논(4-heptanone), 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 아세톤(acetone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
상기 아미드계 용매는 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 이용하는 강구조물의 표면보호 도장방법으로서,
표면처리장비를 사용하여 강구조물 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 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계; 및 양생된 후 표면 마감제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하는 단계를 포함하는 것이고;
상기 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), 탄산칼슘, 아연분말, 불화아연(ZnF2) 분말, 첨가제 및 용매를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 호모중합체(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer) 및 용매를 혼합한 것인 강구조물의 표면보호 도장방법을 제공한다.
본 발명에 따른 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법은 레이저 표면처리장치를 통해 강재표면에 묻은 이물질과 종래의 도포물질을 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 강구조물, 강교량, 복상판, 도로 시설 구조물 등 강재로 이루어진 구조물의 표면 보호 효과가 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법은 피도면과의 접착성과 표면강도 등의 내구성이 우수하여, 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 강구조물의 열화 및 부식을 방지할 수 있고, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법은 내화학성, 방수성, 염해 저항성, 내부식성, 내오염성, 내후성 및 내열성을 향상시킴과 아울러 강구조물의 부식 및 기타 열화인자를 차단하여 내구성을 더욱 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 표면처리장치를 나타낸 사시도.
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명에 따른 레이저 표면처리장치를 구성하는 레이저 본체의 실시 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 표면처리장치를 구성하는 집진기 본체를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 표면처리장치를 구성하는 이동 케이스와 하부 커버를 나타낸 측면도 및 정단면도.
도 5(a) 내지 5(c)는 본 발명에 따른 레이저 표면처리장치를 구성하는 이동 케이스의 실시 예를 나타낸 도면.
도 6(a) 및 6(b)는 본 발명에 따른 레이저 표면처리장치를 구성하는 하부 플레이트의 실시 예를 나타낸 저면도.
도 7(a) 및 7(b)은 본 발명에 따른 레이저 표면처리장비의 작동상태를 나타낸 개략구성도.
도 8은 본 발명에 따른 레이저 표면처리장비의 실시 예를 나타낸 도면
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 강구조물(steel structures)의 표면보호 코팅을 위한 내구성 및 기능성이 개선된 불소계 코팅제 조성물에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 50 내지 80 중량부, 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트 10 내지 30 중량부, 테트라프로필 오쏘실리케이트 10 내지 30 중량부, 메틸하이드로겐 실리콘 오일 5 내지 20 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아연분말 5 내지 20 중량부, 불화아연(ZnF2) 분말 5 내지 20 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 10 내지 30 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 50 중량부를 혼합한 주제와; 케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 시아노알킬 플루오로실란 30 내지 50 중량부, 첨가제 10 내지 20 중량부 및 용매 30 내지 80 중량부를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것인 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112020080576596-pat00004
(식 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 불소화된 C1 내지 C10의 알킬기, 불소화된 모르폴린기 및 이들의 혼합 치환기로부터 선택되는 것이고, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것임.)
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물은 피도면과의 접착성과 표면강도 등의 내구성이 우수하고, 특히 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하며, 내부식성, 내오염성이 우수하고, 내후성, 내열성 향상 효과를 가져 강구조물의 표면 보호 효과가 매우 우수하다.
본 발명의 일 구현예에 따른 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물에 포함되는 주제는 상기 화학식 1로 표시되는 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 50 내지 80 중량부, 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트 10 내지 30 중량부, 테트라프로필 오쏘실리케이트 10 내지 30 중량부, 메틸하이드로겐 실리콘 오일 5 내지 20 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아연분말 5 내지 20 중량부, 불화아연(ZnF2) 분말 5 내지 20 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 10 내지 30 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 50 중량부를 포함한다.
상기 주제에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 불소화 케톤은 화학적, 물리적으로 매우 안정한 도막을 형성하게 함으로써, 내화학성, 방수성, 염해 저항성, 내부식성, 내오염성, 내후성, 내열성 등의 내구성을 매우 개선하는 효과가 있다.
이러한 상기 불소화 케톤은 하기 화학식 2로 표시되는 것과 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 1: 2 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112020080576596-pat00005
[화학식 3]
Figure 112020080576596-pat00006
(식 중, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것이고, n은 1 내지 5의 정수임.)
상기 주제에 포함되는 상기 수용성 에폭시 수지는 방수성, 내부식성, 내후성 및 내화학성을 매우 개선하기 위하여 사용되는 것으로, 180 내지 600의 에폭시 당량을 갖는 비스페놀 A계 또는 비스페놀 F계 에폭시수지와 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 반응시켜 생성된 생성물을 물과 희석해서 제조된 것을 사용하여 상기한 효과 뿐만 아니라, 우수한 작업성 및 균일한 분산성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 보다 더 구체적으로 국도화학에서 구입 가능한 R-1475, KEM-128M-70, KEM-134M-60, KEM-101M-50 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 상기 수용성 에폭시 수지는 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 50 내지 80 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 수용성 에폭시 수지의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 수용성 에폭시 수지의 함량이 너무 많으면, 코팅된 표면의 경도가 저하되거나 변색이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트는 강구조물 피도면과의 부착성 및 방수성을 매우 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트는 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하되거나 변색이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 테트라프로필 오쏘실리케이트는 강구조물 피도면과의 부착성, 내후성 및 표면 강도를 매우 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 테트라프로필 오쏘실리케이트 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 테트라프로필 오쏘실리케이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 테트라프로필 오쏘실리케이트의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하되거나 방수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일은 내화학성, 염해 저항성, 내부식성, 내오염성, 내후성 등의 내구성을 매우 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일은 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 메틸하이드로겐 실리콘 오일의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하되거나 재료분리 저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 탄산칼슘은 충전성, 내충격성, 및 내열성 뿐만 아니라, 강구조물 피도면과의 부착성을 매우 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 탄산칼슘은 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼슘의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 탄산칼슘의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력 및 방수성이 저하되거나 강구조물 피도면과의 부착성이 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 아연분말은 충전성, 내충격성, 및 내열성 뿐만 아니라, 강구조물 피도면과의 부착성과 내화학성, 염해 저항성, 내부식성 등의 내구성을 매우 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 아연분말은 평균입경이 30 내지 70 ㎛인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 상기 아연분말은 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아연분말의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 아연분말의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력 및 방수성이 저하되거나 강구조물 피도면과의 부착성이 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 불화아연(ZnF2) 분말은 내화학성, 염해 저항성, 내부식성 등의 내구성을 매우 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 불화아연(ZnF2) 분말의 평균입경이 70 내지 100 nm인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 상기 불화아연(ZnF2) 분말은 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 불화아연(ZnF2) 분말의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 불화아연(ZnF2) 분말의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력 및 방수성이 저하되거나 강구조물 피도면과의 부착성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 주제에 포함되는 상기 디옥틸테레프탈레이트는 종래의 환경 호르몬을 유발하는 디옥틸 프탈레이트(Dioctyl Phthalate)를 대체한 것으로, 도막에 탄성 및 유연성을 부여하여 작업성을 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 상기 디옥틸테레프탈레이트는 상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디옥틸테레프탈레이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 디옥틸테레프탈레이트의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하되거나 코팅된 표면의 경도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물에 포함되는 경화제는 케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 시아노알킬 플루오로실란 30 내지 50 중량부, 첨가제 10 내지 20 중량부 및 용매 30 내지 80 중량부를 포함한다.
상기 케티민 경화제는 상기 주제와 혼합되어, 코팅도막을 경화시키기 위하여 사용되는 것으로서, 피도면과의 접착성과 표면강도, 도막강도, 내충격성, 내마모성, 방수성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 이러한 상기 케티민 경화제는 질량평균분자량 200 내지 500의 폴리옥시프로필렌다이아민과 질량평균분자량 1,000 내지 3,000의 폴리옥시프로필렌다이아민의 3:1 중량비의 블렌드를 포함하는 폴리옥시프로필렌다이아민 성분 및 메틸에틸케톤 성분을 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함하는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 경화제에 포함되는 상기 시아노알킬 플루오로실란은 피도면과의 접착성, 내화학성, 염해 저항성, 내부식성, 내오염성, 내후성 및 내열성을 향상시킴과 아울러 강구조물의 부식 및 기타 열화인자를 차단하여 내구성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 이러한 상기 시아노알킬 플루오로실란은 케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 시아노알킬 플루오로실란의 함량이 너무 적으면, 상기한 효과가 미미할 수 있고, 상기 시아노알킬 플루오로실란의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하되거나 코팅된 표면의 경도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 주제 및 경화제에 포함되는 첨가제는 경화촉진제, 반응개시제, 폴리아미드, 소포제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 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 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 폴리아미드는 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하며, 부수적으로는 탁월한 응집력에 의해 수중 오염방지, 강구조물의 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 용매는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 케톤계 용매 및 아미드계 용매를 1: 1 부피비율로 혼합한 것을 포함하는 것를 사용하여 본 발명의 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 케톤계 용매는 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 4-헵타논(4-heptanone), 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 아세톤(acetone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 아미드계 용매는 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 주제와 경화제는 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것을 사용함으로써, 본 발명의 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이하, 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 이용하는 강구조물의 표면보호 도장방법을 설명하기로 한다.
상기 강구조물의 표면보호 도장방법은 표면처리장비를 사용하여 강구조물 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 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계; 및 양생된 후 표면 마감제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 강구조물의 표면보호 도장방법은 상기 표면 마감제 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.
다음으로, 강구조물 표면의 먼지, 녹, 페인트, 흑피 또는 이물질을 제거하면서 흡입기 등으로 흡입하여 바탕면을 처리하는 단계에 적용되는 레이저 표면처리장치(100)는 레이저 본체(110), 집진기 본체(120), 이동 케이스(130), 하부 커버(140), 손잡이부(150), 연결호스(160)를 포함한다.
여기서, 상기 레이저 표면처리장치(100)는 상기 레이저 표면처리장치(100)는 제어기(C)의 기능과 모니터링 및 긴급제동을 위한 별도의 무선조정 리모콘(170)이 선택적으로 구비될 수 있음을 밝힌다.
또한, 상기 레이저 표면처리장치(100)의 전원은 휴대 및 보관이 용이한 배터리 등으로 구성될 수 있으나 원활한 전원공급을 위해 상시전원이 공급된다.
상기 레이저 본체(110)는 상하부 케이스로 분리구성되고 내부에 수용공간(111)이 형성된다.
여기서, 상기 레이저 본체(110)의 크기는 도시된 도면에 한정되지 않으며 환경 및 목적 등에 따라 다양하게 변형될 수 있음을 밝힌다.
그리고 상기 레이저 본체(110)는 내부의 수용공간(111)으로 레이저 공급수단(112)이 장착되고, 하부에 스톱퍼(114)가 구비된 복수개의 이동바퀴(113)가 장착되며, 상부에는 디스플레이(116)와 입력부(117) 및 안테나(118)로 구성되는 조작부(115)가 장착된다.
즉, 상기 레이저 본체(110)는 수용공간(111)으로 레이저(L)를 조절하여 사용할 수 있도록 레이저 공급수단(112)을 장착하고, 하부에는 원활하게 이동 및 보관할 수 있도록 스톱퍼(114)가 구비된 복수개의 이동바퀴(113)를 장착하며, 상부에는 카메라(156)에서 전송되는 촬영 영상과 각종 정보를 확인하는 디스플레이(116)와 각종 구성을 제어하는 입력부(117) 및 각종정보를 송수신하는 안테나(118)로 구성되는 조작부(115)를 장착한 것이다.
좀 더 보충설명하면, 상기 레이저 본체(110)는 조작부(115)의 작동에 따른 레이저 공급수단(112)의 작동과 카메라(156)의 촬영 영상을 디스플레이(116)를 통해 실시간으로 확인하고 상기 안테나(118)를 통해 각종 데이터를 서버에 전달하게 되는 것이다.
여기서, 상기 레이저(L)를 제어하는 레이저 공급수단(112)은 공지된 레이저 공급수단을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
상기 집진기 본체(120)는 상하부 케이스로 분리구성되고 내부에 수용공간(121)이 형성된다.
여기서, 상기 집진기 본체(120)의 크기는 도시된 도면에 한정되지 않으며 환경 및 목적 등에 따라 다양하게 변형될 수 있음을 밝힌다.
또한, 상기 집진기 본체(120)는 작업환경 및 목적 등에 따라 상기 레이저 본체(110)와 일체 또는 분리구성된다.
그리고 상기 집진기 본체(120)는 상기 수용공간(121)의 상부에 하부방향으로 필터(123)가 장착되면서 상부로 배출구(124)가 구비된 집진수단(122)이 장착되며, 상기 집진수단(122)의 하부에는 필터(123)를 통해 하부로 낙하되는 이물질을 수집할 수 있도록 수거구(125)가 장착되고, 하부에는 스톱퍼(127)가 구비된 복수개의 이동바퀴(126)가 장착된다.
즉, 상기 집진기 본체(120)는 집진수단(122)의 작동시 강제표면에서 제거되는 도색 이물질과 강제표면에 묻은 이물질을 연결호스(160)를 통해 전달받은 후 필터(123)를 통해 도색과 이물질은 여과하고 공기를 배출구(124)를 통해 외부로 배출하게 되고, 상기 필터(123)를 통해 여과되면서 하부로 낙하되는 이물질은 수거구(125)를 통해 수집하게 된다.
여기서, 상기 집진수단(122)은 환경 및 목적 등에 따라 공지된 집진기 등을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 집진기 본체(120)는 하부에 장착되는 스톱퍼(127)가 구비된 복수개의 이동바퀴(126)를 통해 원활하게 이동 및 보관할 수 있게 된다.
상기 이동 케이스(130)는 레이저 본체(110)와 간격을 두고 배치된다.
그리고 상기 이동 케이스(130)는 내부에 수용공간(131)이 형성되면서 하부는 개방되고, 상부에는 케이스 결합부(132)가 형성된다.
즉, 상기 이동 케이스(130)는 내부에 각종구성을 수용 및 배치할 수 있도록 내부에 수용공간(131)을 형성하고, 상부에 손잡이부(150)와 결합할 수 있도록 케이스 결합부(132)를 형성하게 된다.
여기서, 상기 케이스 결합부(132)는 손잡이부(150)가 회전작동할 수 있도록 공지된 힌지구조 또는 회전수단이 선택적으로 장착된다.
또한, 상기 이동 케이스(130)의 형상은 도시된 도 7(a)이외에도 도시된 도 7(b)와 같이 수평 및 수직을 용이하게 할 수 있는 형상 또는 7(c)와 같이 다양한 각도에서 작업을 수행할 수 있도록 변경될 수 있음을 밝힌다.
상기 하부 커버(140)는 이동 케이스(130)의 하부에 결합된다.
그리고 상기 하부 커버(140)는 내부 중앙에 레이저(L)가 장착되는 레이저 장착공(141)이 형성되며, 상기 레이저 장착공(141)의 전후방에는 흡입공(142)이 형성된다.
즉, 상기 하부 커버(140)는 이동 케이스(130)의 하부를 차단하고, 중앙으로 레이저(L)를 장착하여 강재표면에 묻은 이물질과 종래의 도포물질을 용이하게 제거할 수 있도록 레이저 장착공(141)을 형성하며, 전후방에는 레이저(L)를 통해 제거된 이물질을 수집할 수 있도록 흡입공(142)을 형성하게 된다.
상기 손잡이부(150)는 상기 이동 케이스(130)의 케이스 결합부(132)에 회전가능하게 결합된다.
그리고 상기 손잡이부(150)는 일 측에 카메라(156)가 장착된 지지대(154)가 착탈가능하게 장착되며, 외면에는 상기 집진수단(122)과 레이저(L) 및 카메라(156)를 제어할 수 있도록 제어기(C)가 장착된다.
즉, 상기 손잡이부(150)는 일 단이 이동 케이스(130)와 회전가능하게 결합되어 작업환경에 맞춰 상기 이동 케이스(130)와 레이저(L)가 장착된 하부 커버(140)를 원활하게 이동시키고, 상기 지지대(154)에 장착되는 카메라(156)를 통해 작업현장을 실시간으로 확인하며, 외면 일측에 장착되는 제어기(C)를 통해 작업현장에서 상기 집진수단(122)과 레이저(L) 및 카메라(156)를 제어할 수 있도록 한 것이다.
상기 연결호스(160)는 소정의 길이를 가지며 위치 조절이 용이하도록 플랙시블 재질로 형성된다.
그리고 상기 연결호스(160)는 상기 손잡이부(150)에 일 단이 결합되고, 타 단에는 분기구(162)가 장착되며, 상기 분기구(162)에는 레이저 본체(110)와 연결되는 제1 연결호스(164)와 집진기 본체(120)와 연결되는 제2 연결호스(166)가 각각 결합된다.
즉, 상기 연결호스(160)는 내부에 전원선, 데이터 송수신선, 흡입호스를 수용할 수 있도록 소정의 지름을 가지며, 일 단은 상기 손잡이부(150)와 연결하고, 타 단에는 레이저 본체(110)와 연결된 제1 연결호스(164)와 집진기 본체(120)와 연결된 제2 연결호스(166)와 결합되는 분기구(162)를 장착하게 된다.
다음으로, 상기 레이저 표면처리장치(100)는 도시된 도 2(b), 6(b), 7(b)와 하기와 같이 구성이 더 구비되어 구성될 수 있다.
그리고 상기 레이저 표면처리장치(100)는 레이저 본체(110), 집진기 본체(120), 이동 케이스(130), 하부 커버(140), 손잡이부(150), 연결호스(160)를 포함한다.
여기서, 상기 레이저 표면처리장치(100)는 상기 레이저 표면처리장치(100)는 제어기(C)의 기능과 모니터링 및 긴급제동을 위한 별도의 무선조정 리모콘(170)이 선택적으로 구비될 수 있음을 밝힌다.
또한, 상기 레이저 표면처리장치(100)의 전원은 휴대 및 보관이 용이한 배터리 등으로 구성될 수 있으나 원활한 전원공급을 위해 상시전원이 공급된다.
상기 레이저 본체(110)는 상하부 케이스로 분리구성되고 내부에 수용공간(111)이 형성된다.
여기서, 상기 레이저 본체(110)의 크기는 도시된 도면에 한정되지 않으며 환경 및 목적 등에 따라 다양하게 변형될 수 있음을 밝힌다.
그리고 상기 레이저 본체(110)는 내부의 수용공간(111)으로 레이저 공급수단(112)과 송풍기(119)가 장착되고, 하부에 스톱퍼(114)가 구비된 복수개의 이동바퀴(113)가 장착되며, 상부에는 디스플레이(116)와 입력부(117) 및 안테나(118)로 구성되는 조작부(115)가 장착된다.
즉, 상기 레이저 본체(110)는 수용공간(111)으로 레이저(L)를 조절하여 사용할 수 있도록 레이저 공급수단(112)과 외부에 공기를 공급할 수 있도록 송풍기(119)를 장착하고, 하부에는 원활하게 이동 및 보관할 수 있도록 스톱퍼(114)가 구비된 복수개의 이동바퀴(113)를 장착하며, 상부에는 카메라(156)에서 전송되는 촬영 영상과 각종 정보를 확인하는 디스플레이(116)와 각종 구성을 제어하는 입력부(117) 및 각종정보를 송수신하는 안테나(118)로 구성되는 조작부(115)를 장착한 것이다.
좀 더 보충설명하면, 상기 레이저 본체(110)는 조작부(115)의 작동에 따른 레이저 공급수단(112)의 작동과 카메라(156)의 촬영 영상을 디스플레이(116)를 통해 실시간으로 확인하고, 상기 안테나(118)를 통해 각종 데이터를 서버에 전달하며, 송풍기(119)를 통해 작업환경으로 외부의 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있도록 한 것이다.
여기서, 상기 레이저(L)를 제어하는 레이저 공급수단(112)은 공지된 레이저 공급수단을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
상기 집진기 본체(120)는 상하부 케이스로 분리구성되고 내부에 수용공간(121)이 형성된다.
여기서, 상기 집진기 본체(120)의 크기는 도시된 도면에 한정되지 않으며 환경 및 목적 등에 따라 다양하게 변형될 수 있음을 밝힌다.
또한, 상기 집진기 본체(120)는 작업환경 및 목적 등에 따라 상기 레이저 본체(110)와 일체 또는 분리구성된다.
그리고 상기 집진기 본체(120)는 상기 수용공간(121)의 상부에 하부방향으로 필터(123)가 장착되면서 상부로 배출구(124)가 구비된 집진수단(122)이 장착되며, 상기 집진수단(122)의 하부에는 필터(123)를 통해 하부로 낙하되는 이물질을 수집할 수 있도록 수거구(125)가 장착되고, 하부에는 스톱퍼(127)가 구비된 복수개의 이동바퀴(126)가 장착된다.
즉, 상기 집진기 본체(120)는 집진수단(122)의 작동시 강제표면에서 제거되는 도색 이물질과 강제표면에 묻은 이물질을 연결호스(160)를 통해 전달받은 후 필터(123)를 통해 도색과 이물질은 여과하고 공기를 배출구(124)를 통해 외부로 배출하게 되고, 상기 필터(123)를 통해 여과되면서 하부로 낙하되는 이물질은 수거구(125)를 통해 수집하게 된다.
여기서, 상기 집진수단(122)은 환경 및 목적 등에 따라 공지된 집진기 등을 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 집진기 본체(120)는 하부에 장착되는 스톱퍼(127)가 구비된 복수개의 이동바퀴(126)를 통해 원활하게 이동 및 보관할 수 있게 된다.
상기 이동 케이스(130)는 레이저 본체(110)와 간격을 두고 배치된다.
그리고 상기 이동 케이스(130)는 내부에 수용공간(131)이 형성되면서 하부는 개방되고, 상부에는 케이스 결합부(132)가 형성된다.
즉, 상기 이동 케이스(130)는 내부에 각종구성을 수용 및 배치할 수 있도록 내부에 수용공간(131)을 형성하고, 상부에 손잡이부(150)와 결합할 수 있도록 케이스 결합부(132)를 형성하게 된다.
여기서, 상기 케이스 결합부(132)는 손잡이부(150)가 회전작동할 수 있도록 공지된 힌지구조 또는 회전수단이 장착된다.
상기 하부 커버(140)는 이동 케이스(130)의 하부에 결합된다.
그리고 상기 하부 커버(140)는 내부 중앙에 레이저(L)가 장착되는 레이저 장착공(141)이 형성되며, 상기 레이저 장착공(141)의 전후방에는 흡입공(142)의 형성되고, 양측 중앙에는 송풍기(119)에서 공급되는 공기를 배출하는 송풍 배출공(143)이 형성되며, 상기 송풍 배출공(143)의 전후방에는 카메라(156)가 장착되는 카메라 장착공(144)이 형성된다.
즉, 상기 하부 커버(140)는 이동 케이스(130)의 하부를 차단하고, 중앙으로 레이저(L)를 장착하여 강재표면에 묻은 이물질과 종래의 도포물질을 용이하게 제거할 수 있도록 레이저 장착공(141)을 형성하며, 전후방에는 레이저(L)를 통해 제거된 이물질을 수집할 수 있도록 흡입공(142)을 형성하고, 양측 중앙에는 외부에서 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있도록 송풍 배출공(143)을 형성하고, 양측 전후방에는 카메라(156)를 장착할 수 있도록 카메라 장착공(144)을 형성하게 된다.
상기 손잡이부(150)는 상기 이동 케이스(130)의 케이스 결합부(132)에 회전가능하게 결합된다.
그리고 상기 손잡이부(150)는 외면에 상기 집진수단(122)과 레이저(L) 및 카메라(156)를 제어할 수 있도록 제어기(C)가 장착된다.
즉, 상기 손잡이부(150)는 일 단이 이동 케이스(130)와 회전가능하게 결합되어 작업환경에 맞춰 상기 이동 케이스(130)와 레이저(L)가 장착된 하부 커버(140)를 원활하게 이동시키게 된다.
상기 연결호스(160)는 소정의 길이를 가지며 위치 조절이 용이하도록 플랙시블 재질로 형성된다.
그리고 상기 연결호스(160)는 상기 손잡이부(150)에 일 단이 결합되고, 타 단에는 분기구(162)가 장착되며, 상기 분기구(162)에는 레이저 본체(110)와 연결되는 제1 연결호스(164)와 집진기 본체(120)와 연결되는 제2 연결호스(166)가 각각 결합된다.
즉, 상기 연결호스(160)는 내부에 전원선, 데이터 송수신선, 흡입호스, 송풍호스를 수용할 수 있도록 소정의 지름을 가지며, 일 단은 상기 손잡이부(150)와 연결하고, 타 단에는 레이저 본체(110)와 연결된 제1 연결호스(164)와 집진기 본체(120)와 연결된 제2 연결호스(166)와 결합되는 분기구(162)를 장착하게 된다.
상기 강구조물(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 강구조물의 수축 팽창에 따른 미세 균열이 발생 시 이러한 망상균열 혹은 미세 균열을 보수함과 동시에 초기 소성 균열 발생을 방지할 수 있다.
상기 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 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 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, 탄산칼슘 10 내지 20 중량부, 아연분말 1 내지 10 중량부, 불화아연(ZnF2) 분말 1 내지 10 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 용매 30 내지 70 중량부를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 호모중합체(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer) 100 중량부에 대하여, 용매 50 내지 90 중량부를 혼합한 것을 사용할 수 있다. 이로써, 내후성, 내오존성, 내오염성, 자외선 저항성 등을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
이때, 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.
이 밖에 상기 표면 마감제 조성물에 포함되는 탄산칼슘, 아연분말, 불화아연(ZnF2) 분말, 첨가제 및 용매는 상기 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물에서 설명한 바와 같다.
상기 표면 마감제 조성물은 수성실리카졸 무기계 표면 마감 코팅제와 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법에 따르면, 피도면과의 접착성과 표면강도 등의 내구성이 우수하여, 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 내화학성, 방수성, 염해 저항성, 내부식성, 내오염성, 내후성 및 내열성을 향상시킴과 아울러 강구조물의 부식 및 기타 열화인자를 차단하여 내구성을 더욱 증진시킬 수 있다.
이로써, 강구조물, 강교량, 복상판, 도로 시설 구조물 등 강재로 이루어진 구조물의 표면 보호 효과가 우수한 효과가 있다. 또한, 장기적으로 강구조물의 열화 및 부식을 방지할 수 있고, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 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 1]
Figure 112020080576596-pat00007
의 제조
달리 나타내지 않는 한, 모든 용매 및 시약들은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 Aldrich Chemical Co로부터 수득되었다.
테트라플루오로숙시닐 불화물을, 미국 특허 제2,713,593호 (Brice 등) 및 R E Banks, Preparation and Industrial Applications of Organofluorine Compounds, 19-43 (1982)에 기재된 유형의 사이먼스 ECF 셀 중 부티로락톤의 전기화학적 불소화에 의하여 제조하였다. 셀로부터의 가스 생성물을 분별증류에 의하여 추가 정제하여 83 %의 테트라플루오로숙시닐 불화물, 2 %의 테트라플루오로메틸말로닐 불화물, 7%의 3-트라이플루오로메톡시테트라플루오로프로피오닐 불화물 및 과불소화된 불활성 재료인 나머지를 생성하였다. 이 혼합물은 추가의 정제 없이 후속 반응에서 사용할 수 있었다.
이후, 600 ml 스테인레스 스틸로 덮힌 (jacketed) 파르 가압 반응기를 분무건조된 칼륨 불화물 (1.6 그램, 0.027 몰) 및 무수 다이글라임(27.0 그램)으로 충전시켰다. 용기를 밀봉하고, -25℃로 냉각시키고, 퍼플루오로숙시닐 불화물 (200 그램, 0.934 몰)로 채우고, 13 ℃로 가열 및 제어하였다. 헥사플루오로프로펜 산화물 (570 그램, 3.43 몰)을 상당히 일정한 첨가 속도로 27시간에 걸쳐 첨가하였다. 혼합물이 추가 한시간 동안 반응하도록 두었으며, 하기 조성을 갖는 790 그램의 하부 생성물 상이 수집되었다.
FOC(CF3)CF[OCF2(CF3)CF]mOCF2CF2CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COF
(m+n= 0 내지 2)
이후, 진탕, 가열 맨틀, 열전쌍 온도 제어, 100 mL의 베레 트랩(barret trap) 및 질소 버블러(bubbler)에 연결된 응축기가 장착된, 1L의 둥근 바닥 플라스크를 무수 탄산나트륨 (85 그램, 0.80 몰) 및 무수 다이글라임 (236 그램)으로 충전시켰다. 용기를 가열하여 95 그램의 습윤 다이글라임을 증류 제거하였다. 반응기를 75℃로 냉각시키고, 230그램의 HFPO 부가물을 15분의 기간 동안 충전시켰다. 110℃에서 1시간 유지한 후, 배치가 158℃로 가열되었을 때 증류물을 수집하였다. 수세하여 하기 성분을 포함하는 생성물 105 그램을 생산하였다.
CF2=CF[OCF2(CF3)CF]mOCF2CF2CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF=CF2
(m+n= 0 내지 2)
이후, 600mL 파르 가압 반응기에서, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로-1,4-비스(1,2,2-트라이플루오로비닐옥시)부탄(18g, m+n = 0)을 345g의 CF3CF2CHO 및 10g의 t-아밀퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트와 조합하였다. 혼합물을 18시간 동안 75 ℃로 가열하고, 그 후 반응기 내용물을 비우고 GC/MS로 분석하였다. 이 분석은 주요 성분이 원하는 하기 성분이라는 것을 확인하여 주었다.
Figure 112020080576596-pat00008
[제조예 2]
Figure 112020080576596-pat00009
의 제조
상기 제조예 1에서 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로-1,4-비스(1,2,2-트라이플루오로비닐옥시)부탄(18g, m+n = 0)을 345g의 CF3CF2CHO 및 10g의 t-아밀퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트와 조합한 것을 대신하여, 930g의
Figure 112020080576596-pat00010
및 17g의 t-아밀퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트와 조합한 것을 사용하여, 하기 성분을 제조한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
Figure 112020080576596-pat00011
<실시예 1> 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물
상기 제조예 1에서 제조된 불소화 케톤 및 상기 제조예 2에서 제조된 불소화 케톤을 1: 2 중량비율로 혼합하여 불소화 케톤을 준비하였다.
상기 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 62 중량부, 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트 19 중량부, 테트라프로필 오쏘실리케이트 18 중량부, 메틸하이드로겐 실리콘 오일 11 중량부, 탄산칼슘 42 중량부, 아연분말 12 중량부(평균입경: 약57㎛), 불화아연(ZnF2) 분말 6 중량부(평균입경: 약83nm), 디옥틸테레프탈레이트 17 중량부, 폴리에틸렌폴리아민 2 중량부, 벤조일 퍼옥사이드 0.5 중량부, 폴리아미드 1 중량부 및 용매 34 중량부(메틸 이소부틸 케톤: 디메틸아세트아미드 1:1 부피비율로 혼합)를 혼합한 주제와;
케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 시아노알킬 플루오로실란 41 중량부, 폴리에틸렌폴리아민 11 중량부, 폴리아미드 4 중량부 및 용매 77 중량부(메틸 이소부틸 케톤: 디메틸아세트아미드 1:1 부피비율로 혼합)를 혼합한 경화제를 부피 기준으로 3.1: 1의 비율로 혼합함으로써, 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 수용성 에폭시 수지는 국도화학의 R-1475를 사용하였고, 상기 케티민 경화제는 질량평균분자량 350의 폴리옥시프로필렌다이아민과 질량평균분자량 2,700의 폴리옥시프로필렌다이아민의 3:1 중량비의 블렌드를 포함하는 폴리옥시프로필렌다이아민 성분 및 메틸에틸케톤 성분을 포함하는 반응물의 반응 생성물을 사용하였다.
<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 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물과 비교예에서 제조한 코팅제 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 하기 표 1에 기재된 시험방법에 의하여 건조도막 상태, 용기내에서의 상태, 건조시간, 가사시간, 흐름성 시험, 내산성, 내알칼리성, 냉열반복시험, 내충격성 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 1.2 5.8
가사시간(혼합, h, 20℃) SPC-KPIC 5005-1758 17 14
흐름성(혼합, ㎛) KS M 5980 1023 675
내산성 SPS-KPIC 5004-1757 이상없음 이상없음
내알칼리성 SPS-KPIC 5004-1757 이상없음 이상없음
냉열반복시험 SPS-KPIC 5004-1757 이상없음 이상없음
내충격성 KS M ISO 6272-1 이상없음 이상없음
촉진 내후성(1000h, (%)) KS M ISO 11507 98 81
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 제조된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물의 성능은 비교예에서 제조한 코팅제 조성물의 성능과 비교하여 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 2> 표면 마감제 조성물
표면 마감제 조성물로서 주제와 경화제를 중량비로 1:0.1 비율로 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 주제는 2,2,2-트리플루오르에틸 아크릴레이트(2,2,2-trifluoroethyl acrylate) 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 16 중량부, 아연분말 9 중량부(평균입경: 약57㎛), 불화아연(ZnF2) 분말 9 중량부(평균입경: 약83nm), 폴리에틸렌폴리아민 0.5 중량부, 벤조일 퍼옥사이드 0.5 중량부, 폴리아미드 3 중량부 및 용매 43 중량부(메틸 이소부틸 케톤: 디메틸아세트아미드 1:1 부피비율로 혼합)를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 호모중합체(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer) 100 중량부에 대하여, 용매 59 중량부(메틸 이소부틸 케톤: 디메틸아세트아미드 1:1 부피비율로 혼합)를 혼합한 것을 사용하여, 강제식 믹서에서 5분간 교반하여 표면 마감제 조성물을 제조하였다.
<시험예 2>
실시예 2에 따라 제조된 표면 마감제 조성물의 물성을 파악하기 위하여 제조된 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) 6
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 96
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 2에 따라 제조된 표면 마감제 조성물은 기준을 상회하는 성능이 월등히 높았다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 강구조물(steel structures)의 표면보호 코팅을 위한 내구성 및 기능성이 개선된 불소계 코팅제 조성물에 있어서,
    하기 화학식 1로 표시되는 불소화 케톤 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 50 내지 80 중량부, 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트 10 내지 30 중량부, 테트라프로필 오쏘실리케이트 10 내지 30 중량부, 메틸하이드로겐 실리콘 오일 5 내지 20 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아연분말 5 내지 20 중량부, 불화아연(ZnF2) 분말 5 내지 20 중량부, 디옥틸테레프탈레이트 10 내지 30 중량부, 첨가제 1 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 50 중량부를 혼합한 주제와;
    케티민 경화제 100 중량부에 대하여, 시아노알킬 플루오로실란 30 내지 50 중량부, 첨가제 10 내지 20 중량부 및 용매 30 내지 80 중량부를 혼합한 경화제를 혼합하여 이루어지고,
    상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112020080576596-pat00012

    (식 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 불소화된 C1 내지 C10의 알킬기, 불소화된 모르폴린기 및 이들의 혼합 치환기로부터 선택되는 것이고, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것임.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불소화 케톤은 하기 화학식 2로 표시되는 것과 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 1: 2 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112020080576596-pat00013

    [화학식 3]
    Figure 112020080576596-pat00014

    (식 중, Rf는 부분적으로 불소화된 C1 내지 C10의 알킬렌기인 것이고, n은 1 내지 5의 정수임.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 에폭시 수지는 180 내지 600의 에폭시 당량을 갖는 비스페놀 A계 또는 비스페놀 F계 에폭시수지와 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 반응시켜 생성된 생성물을 물과 희석해서 제조된 것이고;
    상기 아연분말의 평균입경은 30 내지 70 ㎛인 것이고;
    상기 불화아연(ZnF2) 분말의 평균입경은 70 내지 100 nm인 것이고;
    상기 케티민 경화제는 질량평균분자량 200 내지 500의 폴리옥시프로필렌다이아민과 질량평균분자량 1,000 내지 3,000의 폴리옥시프로필렌다이아민의 3:1 중량비의 블렌드를 포함하는 폴리옥시프로필렌다이아민 성분 및 메틸에틸케톤 성분을 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주제 및 경화제에 포함되는 용매는 케톤계 용매 및 아미드계 용매를 1: 1 부피비율로 혼합한 것을 포함하는 것이고;
    상기 케톤계 용매는 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 4-헵타논(4-heptanone), 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 아세톤(acetone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
    상기 아미드계 용매는 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 이용하는 강구조물의 표면보호 도장방법으로서,
    레이저 표면처리장치를 사용하여 강구조물 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 내구성 및 기능성이 개선된 강구조물 표면보호용 불소계 코팅제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하여 양생하는 단계; 및
    양생된 후 표면 마감제 조성물을 붓, 롤러 또는 에어스프레이로 도포하는 단계를 포함하는 것이고;
    상기 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), 탄산칼슘, 아연분말, 불화아연(ZnF2) 분말, 첨가제 및 용매를 혼합한 것이고; 상기 경화제는 1,6-디이소시아네이토헥산 호모중합체(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer) 및 용매를 혼합한 것을 특징으로 하는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 레이저 표면처리장치(100)는,
    내부의 수용공간(111)으로 레이저 공급수단(112)이 장착되고, 하부에 스톱퍼(114)가 구비된 복수개의 이동바퀴(113)가 장착되며, 상부에는 디스플레이(116)와 입력부(117) 및 안테나(118)로 구성되는 조작부(115)가 장착되는 레이저 본체(110);
    상기 레이저 본체(110)와 일체 또는 분리구성되며, 내부에 수용공간(121)이 형성되고, 상기 수용공간(121)의 상부에는 하부방향으로 필터(123)가 장착되면서 상부로 배출구(124)가 구비된 집진수단(122)이 장착되며, 상기 집진수단(122)의 하부에는 필터(123)를 통해 하부로 낙하되는 이물질을 수집할 수 있도록 수거구(125)가 장착되고, 하부에는 스톱퍼(127)가 구비된 복수개의 이동바퀴(126)가 장착되는 집진기 본체(120);
    상기 레이저 본체(110)와 간격을 두고 배치되며, 내부에 수용공간(131)이 형성되면서 하부는 개방되고, 상부에는 케이스 결합부(132)가 형성되는 이동 케이스(130);
    상기 이동 케이스(130)의 하부에 결합되고, 내부 중앙에 레이저(L)가 장착되는 레이저 장착공(141)이 형성되며, 상기 레이저 장착공(141)의 전후방에는 흡입공(142)이 형성되는 하부 커버(140);
    상기 이동 케이스(130)의 케이스 결합부(132)에 회전가능하게 결합되고, 일 측에는 카메라(156)가 장착된 지지대(154)가 착탈가능하게 장착되며, 외면에는 상기 집진수단(122)과 레이저(L) 및 카메라(156)를 제어할 수 있도록 제어기(C)가 장착되는 손잡이부(150); 및
    상기 손잡이부(150)에 일 단이 결합되고 타 단에는 분기구(162)가 장착되며, 상기 분기구(162)에는 레이저 본체(110)와 연결되는 제1 연결호스(164)와 집진기 본체(120)와 연결되는 제2 연결호스(166)가 각각 결합되는 연결호스(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 레이저 표면처리장치(100)는,
    내부의 수용공간(111)으로 레이저 공급수단(112)과 송풍기(119)이 장착되고, 하부에 스톱퍼(114)가 구비된 복수개의 이동바퀴(113)가 장착되며, 상부에는 디스플레이(116)와 입력부(117) 및 안테나(118)로 구성되는 조작부(115)가 장착되는 레이저 본체(110);
    상기 레이저 본체(110)와 일체 또는 분리구성되며, 내부에 수용공간(121)이 형성되고, 상기 수용공간(121)의 상부에는 하부방향으로 필터(123)가 장착되면서 상부로 배출구(124)가 구비된 집진수단(122)이 장착되며, 상기 집진수단(122)의 하부에는 필터(123)를 통해 하부로 낙하되는 이물질을 수집할 수 있도록 수거구(125)가 장착되고, 하부에는 스톱퍼(127)가 구비된 복수개의 이동바퀴(126)가 장착되는 집진기 본체(120);
    상기 레이저 본체(110)와 간격을 두고 배치되며, 내부에 수용공간(131)이 형성되면서 하부는 개방되고, 상부에는 케이스 결합부(132)가 형성되는 이동 케이스(130);
    상기 이동 케이스(130)의 하부에 결합되고, 내부 중앙에 레이저(L)가 장착되는 레이저 장착공(141)이 형성되며, 상기 레이저 장착공(141)의 전후방에는 흡입공(142)의 형성되고, 양측 중앙에는 송풍기(119)에서 공급되는 공기를 배출하는 송풍 배출공(143)이 형성되며, 상기 송풍 배출공(143)의 전후방에는 카메라(156)가 장착되는 카메라 장착공(144)이 형성되는 하부 커버(140);
    상기 이동 케이스(130)의 케이스 결합부(132)에 회전가능하게 결합되고, 외면에는 상기 집진수단(122)과 레이저(L) 및 카메라(156)를 제어할 수 있도록 제어기(C)가 장착되는 손잡이부(150); 및
    상기 손잡이부(150)에 일 단이 결합되고 타 단에는 분기구(162)가 장착되며, 상기 분기구(162)에는 레이저 본체(110)와 연결되는 제1 연결호스(164)와 집진기 본체(120)와 연결되는 제2 연결호스(166)가 각각 결합되는 연결호스(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 레이저 표면처리장치(100)는 제어기(C)의 기능과 모니터링 및 긴급제동을 위한 별도의 무선조정 리모콘(170)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 장치로 연마 후 불소계 코팅제를 적용하는 강구조물 표면보호 도장방법.
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