KR102194673B1

KR102194673B1 - 수중이나 해상에서의 콘크리트 및 강재 구조물의 염해 및 부식방지 코팅 방법, 그리고 그에 사용되는 수중 코팅제

Info

Publication number: KR102194673B1
Application number: KR1020200097876A
Authority: KR
Inventors: 장민호
Original assignee: (주)서해씨엔씨
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2020-12-23

Abstract

본 발명의 목적은 종래기술의 단점을 극복하고 유연한 성질을 부여하거나, 접착력을 향상시키기 위한 수중 부식방지 코팅 방법 및 그에 사용되는 수중 코팅제를 제공하는 것으로, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 10 내지 30 중량부, 비스페놀 에프 에폭시 수지 5 내지 30 중량부, 무기충진제 20 내지 40 중량부, 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중이나 해상에서의 콘크리트 및 강재 구조물의 염해 및 부식방지 코팅 방법, 그리고 그에 사용되는 수중 코팅제{METHOD AND MATERIAL FOR COATING A COATING MATERIAL}

본 발명은 수중이나 해상에서의 콘크리트 및 강재 구조물의 염해 및 부식방지 코팅 방법 및 그에 사용되는 수중 코팅제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연한 성질을 부여하거나, 접착력을 향상시키기 위한 수중이나 해상에서의 콘크리트 및 강재 구조물의 염해 및 부식방지 코팅 방법 및 그에 사용되는 수중 코팅제에 관한 것이다.

일반적으로, 수중이나 해상에서 혹은 육상에서도 물기가 있는 습윤면 환경 (이하, 본 명세서에서 '수중'이라 한다) 의 콘크리트 및 강재 구조물과 같은 구조물 (이하, '수중 구조물'이라 한다) 의 염해 및 부식을 막기 위하여, 부식방지 코팅제를 이용하여 코팅하는 방법과 부식방지 코팅제를 테이프에 함침시켜 이를 수중 구조물에 부착시키는 방법이 있다.

그 중, 부식방지 코팅제를 이용하는 방법은 물속에서 불안정하여 경화가 빨리 일어나고 경화 후 내구력이 약하여 쉽게 응고된다. 이에 따라, 해상에 떠다니는 부유물들 또한 선박, 바지(barge)등의 가벼운 충돌에도 피막이 탈락될 단점이 있었다. 또한, 수중에서 코팅 후 부식방지코팅제가 경화하기 전에 조류나 유속, 파도등에 의하여 코팅부위가 벗겨져 씻겨나가는 문제점이 있었다.

그리고, 부식방지 코팅제를 함침한 테이프를 이용하는 방법은 육상에서 부식방지 코팅제를 테이프에 함침시키는 작업을 한 후, 함침된 테이프를 잠수작업자가 수중으로 운반하여 수중 구조물에 감아야 한다. 따라서, 함침 테이프의 무게로 인하여 수중에서 잠수작업자의 의도대로 조작이 힘들고 함침면이 매끄럽기 때문에 작업상의 어려운 점이 있다. 또한, 부식방지 코팅제를 함침한 테이프를 이용하는 방법은 수중에서 접착력을 향상시키는 데에는 한계가 있어, 장시간이 흐르게 되면 수중구조물이 부식되어 보수공사 비용을 증가시키는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 제1 종래기술로서, 대한민국 등록특허 제0722219호 (명칭: 수중 부식방지 코팅제 및 이를 이용한 수중 구조물 코팅) 가 개시되어 있다.

상기 제1 종래기술은, 수중 구조물에, 비스페놀에이 변성 에폭시 수지 35.5 내지 50 중량부, 무기 충진제 35.5 내지 50 중량부, 금속 화합물 12 내지 30 중량부 및 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부를 포함하는 수중 코팅 조성물 및 아민 계열의 화합물을 포함하는 수중 경화 조성물을 포함하고, 상기 수중 코팅 조성물과 상기 수중 경화 조성물이 3.1:1 내지 5:1 중량비를 이루는 수중 부식방지 코팅제를 1차 코팅하여 1차 코팅막을 형성하는 단계, 1차 코팅막이 형성된 수중 구조물 상에 테이프를 감는 단계 및 테이프가 감긴 수중 구조물 상에 수중 부식방지 코팅제를 사용하여 2차 코팅하는 2차 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 수중 구조물 코팅방법을 제공한다.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 상기 제1 종래기술과 같은 수중 부식 방지 코팅제를 이용하여 수중 구조물을 코팅하는 방법을 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4는 상기 제1 종래기술에 따른 수중 부식방지 코팅제를 이용하여 수중 구조물을 코팅하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 1을 참조하면, 작업자(101)는 물속에 잠겨있는 수중 콘크리트 교각 또는 강관 파일과 같은 수중 구조물(100)의 표면을 처리한다. 이때, 표면처리 장비(102)는 스크레이퍼, 수중용 유압크리닝머신, 워터제트, 샌드브라스팅 머신 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

도 2를 참조하면 작업자(101)는 표면처리된 수중 구조물(100)에 수중 부식방지 코팅제(103)를 수중 구조물(100)에 1차 코팅함으로써 수중 구조물(100) 상에 1차 코팅막(104)을 형성한다. 여기서, 코팅 수단(105)은 붓, 로라, 헤라, 자동 에어 브러쉬 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 1차 코팅은 1차 코팅막(104)의 두께가 약 50 내지 150㎛가 되도록 수행한다.

1차 코팅막(104)의 두께가 50㎛ 이상이면 수중 대상물에 균일하게 코팅된 코팅 조성물 막을 얻을 수 있으며, 1차 코팅막(104)의 두께가 150 ㎛ 이하이면 파동 또는 어패류 등의 생물 접촉에 의한 수중 구조물(100)의 균열 현상을 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 작업자(101)는 1차 코팅막(104)이 형성된 수중 구조물(100)을 테이프(106)로 감는다. 테이프(106)는 유리섬유로 이루어질 수 있으며, 테이핑 작업은 1차 코팅막(104)의 경화가 시작되기 전에 겹치는 부분 폭이 약 3㎝ 이상이 되도록 실시한다. 경화가 완전히 된 후 테이핑 작업을 할 경우 테이프와 1차 코팅 막 사이의 접착력이 부족해 안정성이 떨어지며, 테이핑 작업을 3cm 이하로 할 경우, 파동 또는 어패류 등의 생물 접촉에 의한 테이프의 떨어짐 현상 등이 나타날 수 있다.

도 4를 참조하면, 작업자(101)는 테이프(106)가 감긴 수중 구조물(100)에 수중 부식방지 코팅제(103)를 이용하여 2차 코팅함으로써 2차 코팅막(107)을 형성한다. 2차 코팅은 2차 코팅막(107)의 두께가 50 내지 150㎛가 되도록 수행한다. 2차 코팅막의 두께가 50㎛ 이상이면 균일한 두께의 코팅막을 얻을 수 있으며, 150㎛ 이하이면 파동 또는 어패류 등의 생물 접촉에 의한 수중 구조물(100)의 균열 현상을 방지할 수 있다.

그리하여, 상기 제1 종래기술에 따른 수중 코팅 조성물은 수중 구조물과의 뛰어난 접착력 및 내구성을 가진다. 따라서, 상기 제1 종래기술에 따른 수중 구조물의 코팅방법에 의하면, 종래와 달리 테이프에 코팅제를 함침시키지 않고서도 코팅이 가능하므로 작업이 용이하며, 수중 구조물이 장시간 동안 수중에 설치되더라도 수중 구조물의 부식방지를 저하시킬 수 있으며, 따라서, 수중 구조물의 보수공사의 비용을 현저히 감소시킬 수 있다.

다만, 상기 제1 종래기술에 따른 수중 구조물의 코팅방법 역시, 어디까지나 테이프를 코팅제에 함침시키지 않을 뿐, 어디까지나 테이프를 기둥에 감아야 하므로 불편하며, 또한 전기단자함이나 기둥이 아닌 벽면의 경우에는 테이프를 감을 수 없다는 한계가 있었다.

한편, 이러한 상기 제1 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대한민국 등록특허 제1564402호 (명칭: 전기공급 관련기기나 전력구, 공동구, 맨홀 내의 부식 또는 결로 방지방법) 가 제2 종래기술로서 개시되어 있다.

즉, 통상적으로 전기공급을 위한 설비인 지상기기(변압기, 개폐기), 전력구 등은 내부의 케이블, 또는 기기자체에 열이 발생되며, 이로 인하여 지상기기 변압기, 개폐기는 내부와 외부의 온도 차이로 인하여 결로현상이 발생하게 되는바, 상기 제2 종래기술은, 전기공급을 위한 지상기기(변압기, 개폐기 등), 전력구, 맨홀, 공동구 내에서 습기나 결로, 물기에 의해 발생하는 부식문제 및 결로방지의 효과를 얻기 위한 부식 내지 결로현상 방지방법에 관한 것으로, 전기공급 관련기기나 전력구, 공동구, 맨홀 내의 내부를 부식방지제로 코팅을 실시하는 제1단계 공정과, 상기 제1단계 작업 후 완전 경화에 이르기 전에 결로방지층을 부착하는 제2단계 공정과, 상기 제2단계 작업 후 표면부에 습기조절도료를 도포하는 제3단계 공정을 포함하여 이루어지는 구성을 통하여, 전기공급 관련기기의 부식 내지 결로를 방지하기 위한 기술이다.

제1단계는 우선 지상기기함이나 전력구, 공동구, 맨홀 내부를 부식방지제(UW-51)로 코팅을 실시하는 단계로서 상기 제2 종래기술에서 사용되는 UW-51 코팅제는 휘발유 등의 연소성 용매를 사용하지 않아 밀폐된 공간이나 또는 지하공간에서 작업하는 경우에도 화재 발생 우려가 없고 코팅작업 시 질식 등의 위험으로부터 작업원들의 안전을 도모하게 된다.

또한 상기 제2 종래기술에서 적용되는 부식방지제(UW-51)는 물이 혼재되어 있는 부위에서도 코팅이 가능하므로 별도의 건조공정이 필요없이 적용할 수 있으며, UW-51의 강력한 접착력은 콘크리트 표면의 부식방지와 크랙방지에도 탁월한 효과를 제공하여 물기 바탕 위에서도 곧바로 코팅이 가능하다.

제2단계는 UW-51으로 코팅실시 후 완전 경화 전에 결로방지층(C-200)을 부착하는 단계로서 결로방지층(C-200)은 단열용으로서 지상기기 외부의 찬 온도와 내부의 따듯한 온도와의 접촉을 차단하여 결로현상을 원천적으로 차단하게 된다.

제3단계는 결로방지층 부착 후 그 상부에 습기조절도료(C-500)를 부착하는 단계이다.

상기 제2 종래기술은 상기의 제1단계 내지 제3단계를 포함하여 이루어지는 공정으로부터 상기 제2 종래기술의 목적을 달성하고자 하는 기술 사상의 발명이다.

상기의 제1단계의 적용은 전기공급 관련기기나 맨홀, 공동구의 젖은 표면을 깨끗이 청소 후 습기가 있는 상태대로 별도의 건조공정을 수행하지 않고 부식방지제(UW-51)로 코팅을 실시하고 나서 결로방지층을 부착하도록 적용될 수 있다.

상기의 제1단계에 적용되는 부식방지제(UW-51)는 수중코팅조성물과 수중경화조성물이 4±1 : 1 중량비를 이루도록 적용될 수 있는바, 상기 수중코팅조성물은 비스페놀에이 변성 에폭시 수지 30 ~ 60 중량부, 산화티탄, 알루미나, 실리카, 황산바륨, 흄드실리카, 탈크 중에서 선택되는 무기 충진제 20 ~ 40 중량부, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 중에서 선택되는 금속 15 ~ 25 중량부 및 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 5 ~ 15 중량부를 포함하는 수중코팅조성물과 아민계열의 화합물을 포함하는 경화조성물이 3 ~ 5 : 1 중량비율로 포함하는 조성으로 부식방지용 코팅조성물로 이용될 수 있다.

상기 제2 종래기술에 의하면, 수중코팅제를 사용하여 습기가 있는 상태 또는 물기가 있는 콘크리트의 표면을 건조시키는 건조공정 없이 곧바로 코팅이 실시될 수 있으므로 전기공급 관련기기의 부식 내지 결로방지를 위한 공기단축을 도모하여 결과적으로 제반비용을 크게 절감하는 효과를 제공하면서 밀폐공간이나 화재 위험성이 높은 장소에서 습기가 있는 표면을 건조시키기 위해 열풍기 등의 열원을 사용하여 화재를 유발할 수 있는 위험으로부터 안전성을 확보하는 효과를 제공한다.

상술한 바와 같이, 상기 제1 종래기술 및 제2 종래기술의 수중 부식방지 코팅제의 경우, 기존의 수중 코팅제에 비하여 월등히 뛰어난 특성을 갖는 것은 사실이나, 다만 유연성 및 내충격성에 있어서는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제0722219호 (명칭: 수중 부식방지 코팅제 및 이를 이용한 수중 구조물 코팅) 대한민국 등록특허 제1564402호 (명칭: 전기공급 관련기기나 전력구,공동구,맨홀 내의 부식 또는 결로 방지방법)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 종래기술의 단점을 극복하고 유연한 성질을 부여하거나, 접착력을 향상시키기 위한 수중 코팅제를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 방법에 의하면, 유연한 성질 및 향상된 접착력을 가지면서도 시공이 간편한 수중 부식방지 코팅 방법이 제공된다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수중 코팅 조성물은, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 10 내지 30 중량부, 비스페놀 에프 에폭시 수지 5 내지 30 중량부, 무기충진제 20 내지 40 중량부, 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부를 포함하며, 상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지는, 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]의 화학식을 갖는 YSLV 타입의 저점도 결정성 에폭시 수지인 것을 특징으로 한다.
[화학식 2]

[화학식 3]

바람직하게는, 상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지의 중량 비율은, 8.5:1.5 내지 4.5:5.5인 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는, 상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지의 중량 비율은, 7.5:2.5 내지 6.5:3.5인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 수중 코팅 조성물에, 아민 계열의 화합물을 더 포함하여 이루어지는 수중 경화 조성물이 제공될 수 있다.

다른 한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 수중 코팅 조성물을 이용한 수중 부식방지 코팅 방법은, (a) 수중과 접촉하는 구조물 상에 표면처리하는 단계; (b) 상기 (a) 단계 후에, 고압세척하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계 후에, 물기가 있는 상태에서 상기 수중 코팅 조성물을 이용한 코팅제를 사용하여 코팅하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 (c) 단계에서, 상기 코팅제를 사용하여 2회 이상 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 (b) 단계 후에, 수중 경화 조성물을 이용한 육성제를 사용하여 메꿈 단계;를 추가하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 그라인딩 공정을 추가되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 방청제 도포 공정이 추가되는 것을 특징으로 한다.

또다른 한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 측면에 따른 수중 코팅 조성물을 이용한 습윤면 부식방지 코팅 방법은, (A) 습윤면을 세척하는 단계; 및 (B) 상기 (A) 단계 후에, 물기가 있는 상태에서 제 1 항의 수중 코팅 조성물을 이용한 코팅제를 사용하여 2회 이상 코팅하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수중 코팅 조성물은, 제1 및 제2 종래기술의 코팅제에 비해, 내마모성, 내식성, 내염성, 방수성, 내화학성 및 이온전도저항성이 모두 우수하며, 구조물의 내구 연수를 신장시키며, 강력한 방수능력으로 콘크리트 부식 및 염해방지 및 열화방지 효과를 갖는다.

더욱이, 프라이머 하도 작업이나 테이핑 작업이 필요 없어 시공성도 우수하고, 고형분 100%의 무용제로서, 무독성, 무취성이므로 식수, 용수에 적용성이 우수하고 환경친화적이다는 장점이 있다.

또한, 부착력이 매우 우수하여 크랙 발생에 저항성이 있고, 비오염성-무용제 타입으로 수질오염이 안되며 부유물이 없어 환경친화적이며, 타재료 사용시 필수공정인 집수 후 독성을 우려내는 작업이 불필요할 뿐더러, 습윤, 수중에서도 작업이 가능하므로 습기의 건조시간에 관계없이 작업을 진행하므로 공사기간의 단축과 공사로 인한 시설물의 가동정지 시간을 줄이고 가동시간을 늘려, 생산량 증대에 기여할 수 있다.

추가적으로, 내향균성이 우수하여 곰팡이의 서식 및 발생을 억제하므로 외관이 깨끗하고 청결하며, 모재와의 접착력이 우수하고 콘크리트의 신축율에 의한 도막의 균열, 박리현상이 없으며, 무용제 타입으로 수질오염이 안되며 부유물이 없어 환경친화적이며, 수중, 습기에서 기존 코팅제보다 빠른 시간에 경화가 가능하다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1 내지 도 4는 제1 종래기술에 따른 수중 부식방지 코팅제를 이용하여 수중 구조물을 코팅하는 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 5a는 제2 종래기술의 기술사상이 실시되는 적용공정 예시 비교사진도.
도 5b는 제2 종래기술의 기술사상이 적용되는 요약 사진도.
도 6은 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 내굴곡성 효과의 대비를 보여주는 제품 사진.
도 7a 및 도 7b는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 신축율 및 내충격성 효과의 대비를 보여주는 그래프.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 각종 접착성 효과의 대비를 보여주는 그래프.
도 9는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 톨루엔 침지 시험 효과의 대비를 보여주는 제품 사진.
도 10은 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 팽윤율 효과의 대비를 보여주는 그래프.
도 11은 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 내 메탄올성 시험 효과의 대비를 보여주는 그래프.
도 12a 및 도 12b는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 피착제의 부식 및 노화 효과의 대비를 보여주는 제품 사진.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 각종 가스 차단성 시험 효과의 대비를 보여주는 그래프.
도 14는 본 발명의 코팅제에 대한 성분비를 달리한 경우의 접착 강도의 변화를 보여주는 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 6 내지 도 14를 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 내굴곡성 효과의 대비를 보여주는 제품 사진이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 신축율 및 내충격성 효과의 대비를 보여주는 그래프이고, 도 8a 내지 도 8c는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 각종 접착성 효과의 대비를 보여주는 그래프이고, 도 9는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 톨루엔 침지 시험 효과의 대비를 보여주는 제품 사진이고, 도 10은 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 팽윤율 효과의 대비를 보여주는 그래프이고, 도 11은 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 내 메탄올성 시험 효과의 대비를 보여주는 그래프이고, 도 12a 및 도 12b는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 피착제의 부식 및 노화 효과의 대비를 보여주는 제품 사진이고, 도 13a 내지 도 13c는 본 발명과 종래기술의 코팅제에 대한 각종 가스 차단성 시험 효과의 대비를 보여주는 그래프이며, 도 14는 본 발명의 코팅제에 대한 성분비를 달리한 경우의 접착 강도의 변화를 보여주는 그래프이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 본 발명의 수중 부식방지 코팅제의 가장 큰 특징은, 상기 제1 및 제2 종래기술의 단점을 극복하고 유연한 성질을 부여하거나, 접착력을 향상시키기 위해, 종래기술의 수중 부식방지 코팅제의 경우에는 비스페놀 에이 변성 에폭시 수지를 사용하였으나, 본 발명의 수중 부식방지 코팅제의 경우에는 비스페놀 에이 변성 에폭시 수지 대신, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 및 비스페놀 에프 에폭시 수지를 혼합하여 사용한다는 점이다.

즉, 상기 제1 및 제2 종래기술의 코팅제는, 비스페놀에이 변성 에폭시 수지 35 내지 50 중량부, 무기 충진제 35 내지 50 중량부, 철보다 이온화 경향이 높은 금속 화합물 12 내지 30 중량부 및 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부를 포함하는 수중 코팅 조성물 및 아민 계열의 화합물을 포함하는 수중 경화 조성물이었으나, 본 발명의 수중 코팅 조성물은, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 10 내지 30 중량부, 비스페놀 에프 에폭시 수지 5 내지 30 중량부, 무기충진제 20 내지 40 중량부, 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 10 내지 30 중량부, 비스페놀 에프 에폭시 수지 5 내지 30 중량부, 무기충진제 20 내지 40 중량부, 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부에, 소량의 아민 계열의 화합물을 더 포함하는 수중 경화 조성물을 제공하여 육성제로 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지의 중량 비율은, 8.5:1.5 내지 4.5:5.5가 바람직하며, 7.5:2.5 내지 6.5:3.5가 더욱 바람직하며, 7:3이 가장 바람직하다.

여기서, 상기 비스페놀 에프 에폭시 수지의 화학식은 [화학식 1]과 같으며, 상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지의 화학식은 예를들어, [화학식 2] 및 [화학식 3]과 같다. 상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지는, 한국화학공학회 주최 "Theories and Applications of Chem. Eng., 2004, Vol. 10, No. 2 (화학공학의 이론과 응용 제10권 제2호 2004년)" (제3041쪽 내지 제2072쪽) 에서의 '국도화학' '박경호'의 논문 'High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices'에서 YSLV 타입의 저점도 결정성 에폭시 수지로 소개된바 있다. 즉, 상기 [화학식 2] 및 [화학식 3]의 수지는 각각, 상기 논문에서 YSLV-80XY 및 YSLV-120TE로 명명되어 있으며, 그 물성 역시 상기 논문에 자세히 소개되어 있다.

한편, 상기 수중 코팅 조성물을 이용한 수중 구조물 코팅방법은, 상기 제1 종래기술의 공법의 경우, 1차 코팅막이 형성된 수중 구조물 상에 테이프를 감는 단계; 및 상기 테이프가 감긴 수중 구조물 상에 상기 수중 부식방지 코팅제를 사용하여 2차 코팅하는 2차 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 수중 구조물 코팅방법이었으나, 본 발명의 공법은, 수중과 접촉하는 구조물(간만대 및 비말대) 상에 1차 표면처리, 2차 고압세척 후 물기가 있는 상태에서 바로 본 발명의 코팅제를 사용하여 2회 이상 코팅하는 공법을 사용함으로써, 테이핑 공정을 생략하였다.

추가로, 상기 고압세척 후 균열이나 함몰부가 클 경우, 육성제를 사용하여 메꿈 단계를 추가할 수 있다.

상기 1차 표면처리 단계는, 수중 구조물에 조개껍데기 등의 이물질을 제거하기 위한 공정이며, 2차 고압세척 공정은, 1차 표면처리로 인하여 발생한 분말이나 오염물질을 최종 정리하기 위한 단계이다.

1차 표면 처리 공정에서는, 그라인딩 공정을 추가하거나, 방청제 도포 공정이 추가될 수도 있다.

다른 한편, 상기 수중 코팅 조성물을 이용하여 수중이나 비말대가 아닌 지상의 습기가 높아 물방울이 맺히는 습윤면의 코팅에 사용될 수도 있는바, 이러한 수중 코팅 조성물을 이용한 습윤면 부식방지 코팅 방법은, (A) 습윤면을 세척하는 단계; 및 (B) 상기 (A) 단계 후에, 물기가 있는 상태에서 제 1 항의 수중 코팅 조성물을 이용한 코팅제를 사용하여 2회 이상 코팅하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

이상, 본 발명의 수중 코팅 조성물은, 제1 및 제2 종래기술의 코팅제에 비해, 내마모성, 내식성, 내염성, 방수성, 내화학성 및 이온전도저항성이 모두 우수하며, 구조물의 내구 연수를 신장시키며, 강력한 방수능력으로 콘크리트 부식 및 염해방지 및 열화방지 효과를 갖는다. 더욱이, 프라이머 하도 작업이 필요 없어 시공성도 우수하고, 고형분 100%의 무용제로서, 무독성, 무취성이므로 식수, 용수에 적용성이 우수하고 환경친화적이다는 장점이 있다. 또한, 부착력이 매우 우수하여 크랙 발생에 저항성이 있고, 비오염성-무용제 타입으로 수질오염이 안되며 부유물이 없어 환경친화적이며, 타재료 사용시 필수공정인 집수 후 독성을 우려내는 작업이 불필요할 뿐더러, 습윤, 수중에서도 작업이 가능하므로 습기의 건조시간에 관계없이 작업을 진행하므로 공사기간의 단축과 공사로 인한 시설물의 가동정지 시간을 줄이고 가동시간을 늘여 생산량 증대에 기여할 수 있다.

이하에서는, 종래기술의 코팅제와 본 발명의 코팅제를 각각 비교예1 및 실시예1 에 따라서 제조하고, 도 6 내지 도 14에서 보는 바와 같은 각종 실험예들을 통하여 대비하여 보았다.

그 결과, 본 발명의 수중 코팅제는 기존의 에폭시수지와 세라믹 수지의 결점을 보완하여 만든 유연성, 내충격성 (기계적 및 열적 충격성)이 우수한 수지이며, 동시에 접착성, 내약품성이 우수하기 때문에 접착제, 코팅재료, 라이닝재료 주형재료 등 넓은 분야에 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

실시예1

[화학식 3]의 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 25 중량부, [화학식 1]의 비스페놀 에프 에폭시 수지 25 중량부, 무기충진제 40 중량부 및 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 중량부를 포함하는 수중 코팅 조성물.

비교예1

제1 종래기술의 비스페놀에이 변성 에폭시 수지 40 중량부, 무기 충진제 30 중량부, 철보다 이온화 경향이 높은 금속 화합물 15 중량부 및 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 15 중량부를 포함하는 수중 코팅 조성물.

실험예1 내지 실험예3

유연성, 내충격성 (기계적 및 열적 충격성) 에 대한 실험으로서, 기존의 에폭시수지와 세라믹 수지의 결점을 보완하여 만든 유연성, 내충격성 (기계적 및 열적 충격성) 이 우수한 수지임을 알 수 있었다.

실험예1

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 6에서 보는 바와 같이, 철 시편에 각각의 코팅제를 코팅하고 24시간 경화 후 90도로 구부림의 정도로 내굴곡성 시험을 행하였는바, 이는 콘크리트가 열에 따라 신축시 신율을 시험하기 위한 곳이다.

비교예1의 경우, 도 6의 좌측에서 보는 바와 같이, 90도로 구부리자 신율이 적어 파손되어 버렸으나, 동일 조건하에서 실시예1의 경우에는, 도 6의 우측에서 보는 바와 같이, 90도로 구부리더라도 신율이 충분하여 아무 문제가 없었다.

실험예2

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 7 (a)에서 보는 바와 같이, 철 시편에 각각의 코팅제를 코팅하고 24시간 경화 후 구부림의 정도(신축율)를 테스트하였는바, 경화물의 신도를 그래프로 나타내었다.

도 7의 (a)에서 보는 바와 같이, 비교예1의 제품의 경우, 2%의 신도에 불과하였으나, 실시예1의 제품의 경우 동일 조건하에서, 68%의 신도를 나타내었다.

실험예3

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 7 (b)에서 보는 바와 같이, 철 시편에 각각의 코팅제를 코팅하고 24시간 경화 후 키로그람별 무게추를 30센티 위에서 낙하 후 파괴되었을 때 추의 무게 측정하는 내충격성 시험을 행하여, 내충격 강도를 그래프로 나타내었다.

도 7의 (b)에서 보는 바와 같이, 비교예1의 제품의 경우, 2.7 kg에 불과하였으나, 실시예1의 제품의 경우 동일 조건하에서, 12.6 kg의 내충격성을 나타내었다.

실험예4 내지 실험예6

다양한 환경에서 접착성을 실험하기 위한 것으로, 실험예4 내지 실험예6의 결과, 본 발명의 UW-51 하이브리드 수지는, 종래기술의 수지보다 강한 접착력을 갖고 있으며, 내수, 내습윤면, 수중면, 내유면 접착성에 뛰어남을 알 수 있으며, 따라서 넓은 범위의 피착제에 적합하며 동시에 유연성이 우수하여 이종 재료간 접착에도 뛰어난 성능을 발휘함을 알 수 있었다.

실험예4

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 8a에서 보는 바와 같이, 두 개의 철을 비롯한 각종 금속 사이에 코팅제를 24시간 경화시킨 후 양쪽으로 잡아 당겨 그 힘을 측정하는 접착성 시험을 행하였다.

먼저, 도 8a의 좌측의 그래프에서 보는 바와 같이, 비교예1의 제품의 경우, 인장접착강도가 45kg/㎠ 에 불과하였으나, 실시예1의 제품의 경우, 인장접착강도가 140kg/㎠ 을 초과하였다.

여타 금속 (스테인레스스틸, 알루미늄, 니켈도금판, 유면강판) 에서도, 실시예1의 제품의 경우, 비교예1의 제품에 비해, 인장접착강도가 월등히 우수하였다.

실험예5

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 8b에서 보는 바와 같이, 두 개의 철을 비롯한 각종 금속 사이에 코팅제를 24시간 경화시킨 후 양쪽으로 잡아 당겨 그 힘을 측정하는 접착성 시험을 행하였다.

건조된 몰탈과 습윤 몰탈에 대한 굴곡접착강도 테스트 방법 : 건조 MORTAR을 접착해 20℃에서 7일간 경화시키고, 습윤 MORTAR을 접착해 85% RH 이상으로 20℃에서 7일간 경화시킨 후 접착면을 떼었을 때 떨어지는 힘의 강도를 측정하였다.

먼저, 도 8b의 좌측의 그래프에서 보는 바와 같은 건조 몰탈의 경우나, 도 8b의 우측의 그래프에서 보는 바와 같은 습윤 몰탈의 경우나 공히, 비교예1의 제품의 경우보다 실시예1의 제품의 경우에 굴곡접착강도가 높음을 알 수 있으며, 특히 습윤 몰탈의 경우에는 그 차이가 현저하게 컸다.

실험예6

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 8c에서 보는 바와 같이, 두 개의 염화비닐 타일 사이에 코팅제를 24시간 경화시킨 후 양쪽으로 잡아 당겨 그 힘을 측정하는 접착성 시험을 행하였다.

염화비닐에 대한 접착성 테스트 방법 : 염화 비닐 타일에 24시간 경화시킨 후, 왼쪽 그래프는 육상에서 48시간 경화 후, 오른쪽 그래프는 수중에서 48시간 경화 후 침지를 168시간 시킨 다음, 접착면의 떨어지는 힘을 측정하였다.

역시, 도 8c의 좌측의 그래프에서 보는 바와 같은 육상에서의 경화이든, 도 8c의 우측의 그래프에서 보는 바와 같은 수중에서의 경화 후 침지시킨 경우이든 공히, 비교예1의 제품의 경우보다 실시예1의 제품의 경우에 접착성이 높음을 알 수 있으며, 특히 수중 경화의 경우에는 그 차이가 현저하게 컸다.

실험예7 내지 실험예9

각종 약품에 대한 내성을 확인하기 위한 것으로, 본 발명의 UW-51 하이브리드 수지는 기존 수지와 비교할 때, 내용제성을 비롯하여 각종 약품에 대한 내성이 우수하여 내약품성 라이닝재, 접착제로서 뛰어난 성능을 발휘함을 알 수 있었는바, 그러므로 내GASOHOL성이 매우 우수하여 GASOHOL 연료 계통의 코팅제, 접착제에 최적임을 알 수 있다.

실험예7

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 9에서 보는 바와 같이, 시편 없이 각각의 코팅제만 원형으로 코팅하고 24시간 경화시킨 후 톨루엔에 6개월 침지 후, 육안으로의 관찰결과이다.

비교예1의 경우, 도 9의 좌측에서 보는 바와 같이, 톨루엔에 대한 내약품성이 약하여 변형 및 파손되었으나, 동일 조건하에서 실시예1의 경우에는, 도 9의 우측에서 보는 바와 같이, 톨루엔에 대한 내약품성이 강하여 별다른 변화가 없었다.

실험예8

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물, 및 폴리우레탄 변성 에폭시 수지를 각각 조성하고, 도 8에서 보는 바와 같이, 시편 없이 각각의 코팅제만 24시간 경화시킨 후 24℃의 각종 약품 (좌로부터 메탄올, 에탄올, 톨루엔, 물, 수산화나트륨 10% 수용액, 황산 10% 수용액) 에 14일 동안 침지 후, 동량 팽윤율 시험 결과이다.

일반적으로 팽윤율이 높을수록 부식이 빨리 진행되는바, 공히 본 발명의 제품이 낮은 팽윤율을 나타냄으로써 내약품성이 우수함을 알 수 있었다.

실험예9

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 11에서 보는 바와 같이, 시편 없이 각각의 코팅제만 24시간 경화시킨 후 메탄올에 180일 동안 침지하면서, 28일에서 180일 사이에 짤린 곳의 개수를 카운팅한, 내 메탄올성 시험 결과이다.

전반적으로 본 발명의 수중 코팅액의 짤린 곳의 개수가 적어서 내 메탄올성이 우수함을 알 수 있는바, 특히 6개월 후, 비교예1의 경우에는 30곳 가까이 되었으나, 실시예1의 경우에는 10곳에 불과하여 3배의 차이가 있음을 알 수 있었다.

실험예10 내지 실험예14

피착제의 부식 및 가스차단성에 대한 실험으로서, 본 발명의 코팅제는, 종래의 에폭시 수지와 비교할 때 피착제의 부식 및 노화를 촉진하는 수증기 등의 각종 GAS의 차단성이 우수하여 방식 및 노화 방지에 탁월한 효과를 발휘한다. 따라서 코팅제, 라이닝제로서 넓은 범위에 사용할 수 있다.

실험예10

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 12a에서 보는 바와 같이, 철 시편에 각각의 코팅제를 코팅하고 24시간 경화 후, 야외 햇빛에 3개월 노출시킨 후에 육안으로 관찰하였다.

비교예1의 경우, 도 12a의 좌측에서 보는 바와 같이, 피착제의 부식이 상당히 진행되었음에 비하여, 동일 조건하에서 실시예1의 경우에는, 도 12a의 우측에서 보는 바와 같이, 그다지 부식이 진행되지 않았음을 알 수 있었다.

실험예11

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 12b에서 보는 바와 같이, 철 시편에 각각의 코팅제를 코팅하고 24시간 경화 후, 3% 식염수에 1년간 침지시킨 후에 육안으로 관찰하였다.

비교예1의 경우, 도 12b의 좌측에서 보는 바와 같이, 피착제의 부식이 상당히 진행되었음에 비하여, 동일 조건하에서 실시예1의 경우에는, 도 12b의 우측에서 보는 바와 같이, 그다지 부식이 진행되지 않았음을 알 수 있었다.

실험예12

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 13a에서 보는 바와 같이, 시편 없이 각각의 코팅제만 24시간 경화시킨 후 수증기가 들어있는 가스관을 코팅제로 막고 가스가 투과하는 정도를 측정하였다.

비교예1의 수증기 투과계수가 도 13a의 좌측 그래프에서 보듯이 6.7 g/㎡/day 인데 비해, 실시예1의 경우에는 도 13a의 우측 그래프에서 보듯이 동일 조건 하에서 0.71 g/㎡/day 에 불과하였다.

실험예13

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 13b에서 보는 바와 같이, 시편 없이 각각의 코팅제만 24시간 경화시킨 후 산소가스 들어있는 가스관을 코팅제로 막고 가스가 투과하는 정도를 측정하였다.

비교예1의 산소 투과계수가 도 13b의 좌측 그래프에서 보듯이 2.3 g/㎡/day 인데 비해, 실시예1의 경우에는 도 13b의 우측 그래프에서 보듯이 동일 조건 하에서 0.40 g/㎡/day 이하에 불과하였다.

실험예14

상기 실시예1 및 비교예1의 수중 코팅 조성물을 각각 조성하고, 도 13c에서 보는 바와 같이, 시편 없이 각각의 코팅제만 24시간 경화시킨 후 이산화탄소 가스가 들어있는 가스관을 코팅제로 막고 가스가 투과하는 정도를 측정하였다.

비교예1의 이산화탄소 투과계수가 도 13c의 좌측 그래프에서 보듯이 3.3 g/㎡/day 인데 비해, 실시예1의 경우에는 도 13c의 우측 그래프에서 보듯이 동일 조건 하에서 0.76 g/㎡/day 에 불과하였다.

실시예2 내지 실시예5 및 비교예2 및 비교예3

기타 성분(무기충진제 및 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜)은 상기 실시예1과 동일하게 하고, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지의 중량비만을 90:10에서 40:60까지 바꿔가면서 수중 코팅 조성물을 [표 1]에서와 같이 각각 조성하여, 다음과 같이 실험하였다. 이때, [표 1]에서 중량%는 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지 만의 중량비이며, 특히 실시예2 내지 실시예5는 청구항 1의 상기 "비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 10 내지 30 중량부, 비스페놀 에프 에폭시 수지 5 내지 30 중량부"의 범위 내에서 선택된 중량비이다.

실험예15

본 발명의 수중 부식방지 코팅제의 가장 큰 특징은, 상기 제1 및 제2 종래기술의 단점을 극복하고 유연한 성질을 부여하면서 접착력을 향상시키기 위한 것인바, 기존 에폭시에 -SH 기를 부가하여 유연한 특성을 가지도록 합성된 변성 에폭시 수지를 블렌딩하고, 수지와 도막의 변화를 측정하기 위해 블렌딩 후에 경화를 시키고, 특히, 동일 조건 하에서 비스페놀 에프 변성 에폭시와 비스페놀 에프 에폭시의 상대적인 배합비에 따른 접착성의 변화를 KSM 5307-2002 규격에 따라 상대적인 수치를 기록하였다.

실시예	비스페놀 에프 변성 에폭시 (중량%)		비스페놀 에프 에폭시 (중량%)	접착 강도 (N/mm²)
비교예2	90		10	1.5184
실시예2	80		20	3.3248
실시예3		70	30	4.3432
실시예4	60		40	3.3842
실시예5	50		50	2.4861
비교예3	40		60	1.0342

본 실험예의 경우, 도 14에서 보는 바와 같이, 비스페놀 에프 변성 에폭시와 비스페놀 에프 에폭시의 상대적인 중량비가 8:2 내지 5:5 에서 바람직한 접착강도를 나타내었으며, 7:3에서 가장 좋은 접착강도를 나타내었다. 반면, 10:0 내지 9:1 이나 4:6 내지 0:10 에서는 접착강도가 바람직하지 않았으며, 아울러, 9:1과 8:2 사이 및 5:5와 4:6 사이에서 임계적 효과를 가짐을 알 수 있었다. 따라서, 비스페놀 에프 변성 에폭시와 비스페놀 에프 에폭시의 상대적인 중량 비율은, 8.5:1.5 내지 4.5:5.5가 바람직하며, 7.5:2.5 내지 6.5:3.5가 더욱 바람직하며, 7:3이 가장 바람직함을 알 수 있었다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

(종래기술)
100: 수중 구조물 101: 작업자
102: 표면처리 장비 103: 수중 부식방지 코팅제
104: 1차 코팅막 105: 코팅 수단
106: 테이프 107: 2차 코팅막

Claims

수중 코팅 조성물로서, 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지 10 내지 30 중량부, 비스페놀 에프 에폭시 수지 5 내지 30 중량부, 무기충진제 20 내지 40 중량부, 머캡토기를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜 10 내지 25 중량부를 포함하며,
상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지는, 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]의 화학식을 갖는 YSLV 타입의 저점도 결정성 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 수중 코팅 조성물.
[화학식 2]

[화학식 3]
제 1 항에 있어서,
상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지의 중량 비율은, 8.5:1.5 내지 4.5:5.5인 것을 특징으로 하는 수중 코팅 조성물.
제 2 항에 있어서,
상기 비스페놀 에프 변성 에폭시 수지와 비스페놀 에프 에폭시 수지의 중량 비율은, 7.5:2.5 내지 6.5:3.5인 것을 특징으로 하는 수중 코팅 조성물.
제 1 항의 수중 코팅 조성물에,
아민 계열의 화합물을 더 포함하여 이루어지는 수중 경화 조성물.
제 1 항의 수중 코팅 조성물을 이용한 수중 부식방지 코팅 방법에 있어서,
(a) 수중과 접촉하는 구조물 상에 표면처리하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계 후에, 고압세척하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계 후에, 물기가 있는 상태에서 제 1 항의 수중 코팅 조성물을 이용한 코팅제를 사용하여 코팅하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 부식방지 코팅 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 상기 코팅제를 사용하여 2회 이상 코팅하는 것을 특징으로 하는 수중 부식방지 코팅 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (b) 단계 후에, 제 4 항의 수중 경화 조성물을 이용한 육성제를 사용하여 메꿈 단계;를 추가하는 것을 특징으로 하는 수중 부식방지 코팅 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 그라인딩 공정을 추가되는 것을 특징으로 하는 수중 부식방지 코팅 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 방청제 도포 공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 수중 부식방지 코팅 방법.
제 1 항의 수중 코팅 조성물을 이용한 습윤면 부식방지 코팅 방법에 있어서,
(A) 습윤면을 세척하는 단계; 및
(B) 상기 (A) 단계 후에, 물기가 있는 상태에서 제 1 항의 수중 코팅 조성물을 이용한 코팅제를 사용하여 2회 이상 코팅하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 부식방지 코팅 방법.