KR102199316B1 - 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물 및 이를 이용한 철골구조물 보수공법 - Google Patents

개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물 및 이를 이용한 철골구조물 보수공법 Download PDF

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Abstract

개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물이 개시되는데, 그 구성은 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 유기실란 0.5 ~ 5.0중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1~0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 조성물과 이를 이용한 공법은 수용성으로 친환경적이며, 높은 강도 및 내식성, 내구성을 나타냄으로써, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

Description

개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물 및 이를 이용한 철골구조물 보수공법{Eco-friendly steel structure concrete protective epoxy composition containing modified graphene and steel structure repair method using the same}
본 발명은 개질그래핀을 함유한 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물 및 이를 이용한 철골구조물 보수공법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 시공이 용이하고, 내식성, 내염해성, 내구성, 강도 등이 우수하여 철골구조물의 수명 증가, 보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물 및 이를 이용한 철골구조물 보수공법에 대한 것이다.
통상적으로 철골구조물은 수분이나 대기중의 산소, 이산화탄소, 염화물 이온 등에 노출되어 부식되는 현상이 있다. 이를 위해 부식을 방지할 수 있도록 그 표면을 합성수지로 코팅하는 방법이 사용되고 있다.
예컨대, 철재 구조물의 표면에 에폭시계, 비닐에스테르계, 불소수지계, 아크릴고무계, 염화고무계 등의 도료를 이용하여 피막을 형성하는 방법이 개발되었다. 그러나, 이들은 유기질계 도료이기 때문에 초기 성능은 우수하지만 열화에 의한 피막표면의 갈라짐, 시간의 경과에 따른 소제와 피막층의 접착력 약화, 열팽창계수 등의 물성 차이로 인한 피막의 탈락 등이 발생하게 되는 문제점이 있다.
철골구조물의 표면에 형성된 피막(코팅층)이 탈락되거나 균열이 생기게 되면 철골구조물 표면에 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 철골구조물의 성능저하(부식)가 더욱 촉진된다.
따라서 철골구조물의 표면의 내구성(경도)이나, 소제와 피막층간의 접착력 및 코팅층의 내식성, 신장성이 더욱 개선될 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기의 점을 감안하영 안출된 것으로서, 철골구조물의 표면에 내구성 및 내식성 에폭시 수지 코팅층을 형성하되, 철의 표면과의 접착력을 증대시키고, 외부 환경으로부터 철의 표면을 보호하여 내식성이 향상된 개질그래핀을 함유한 철골구조물 보호용 그래핀 함유 에폭시도료 조성물 및 이를 이용한 철골구조물 보수공법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 개질그래핀을 함유한 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물은 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 유기실란 0.5 ~ 5.0 중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1 ~ 0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하는 도료조성물을 제공한다.
본 발명자들은 철골구조물의 부식에 영향을 주는 여러 인자들(산소, 물 등)의 침투를 막아 철골구조물의 내식성을 향상시키기 위해 내구성의 노볼락 에폭시 수지를 메인 수지로 하고, 여기에 고내구성, 내후성, 내화학성의 물성을 발휘하는 그래핀을 에폭시 수지와 혼합 사용한 도료조성물을 제안하였다.
또한 유기화합물과 무기화합물이 혼합된 본 발명의 조성물과 철골구조물 표면의 부착력을 강화하여 경화물의 전체적인 강도 내지는 내구성 향상을 위해 유기실란을 조성물내에 포함시켜 본 발명이 목적하는 보수 표면의 탄성(신장율) 향상을 꾀하였다.
상기에서, 상기 개질그래핀은 COOH, OH 또는/ 및 에폭사이드를 함유한 개질 개질그래핀일 수 있다.
상기 에폭사이드는 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드일 수 있다.
또한 본 발명은 상기에서, 충진제는 황산바륨(BaSO4), 운모가루, 규사, 실리카, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 마그네슘 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1이상의 것일 수 있다.
다른 관점에서 본 발명은 보수가 필요한 철골구조물 표면의 보수공법을 제공한다.
본 발명의 철골구조물 표면의 보수공법은, 보수가 필요한 부분의 철골구조물의 바탕면에 형성된 부식을 그라인더, 평삭기, 연마기 또는/및 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 1 단계; 치핑된 부위의 수분을 제거하는 2 단계; 상기 표면에, 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 유기실란 0.5 ~ 5.0중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1~0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하는 수용성 에폭시 도료조성물을 상기 철골구조물 표면에 도포하여 코팅층을 형성하는 3 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물은 친환경적인 철골구조물 표면 보호 마감제로서, 수용성으로 친환경적이며, 높은 신장율, 내구성 및 내식성을 나타냄으로써, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물은 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 유기실란 0.5 ~ 5.0중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1~0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 도료 조성물에 포함되는 주제 수지는 우수한 내구성, 내식성을 가지는 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지이다. 이는 페놀 노볼락 에폭시 수지를 에멜전화한 것으로서, 상업적으로 구득 가능한 것으로 세진이앤씨 사의 SR-361N60, SR-365N70 등이 있다.
본 발명은 유기 용매를 사용하지 않고 수용성 수지를 사용하여, 보수작업시 유기 용매의 사용에 따른 인체나 환경에 악영향을 주지 않는 친환경적인 철골구조물 보수 도료 조성물을 제공한다.
수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지는 도료 전체 조성물에 대해, 30 ~ 40　중량부를 포함한다. 30중량부 미만에서는 바인더로서의 기본 성능이 저하되고 40중량부 초과되는 경우에는 점성이 높아져서 작업성이 매우 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 개질그래핀을 도료조성물 중에 포함함을 특징으로 한다.
그래핀(graphene)은 조금만 첨가해도 기존 소재가 더 가볍고 유연해지고 더 단단해지는 효과가 있는데, 경화물에 포함된 그래핀은 외부 산소와 수분과의 반응을 차단하여 내식성 향상에 기여할 수 있다. 발명자들은 이러한 그래핀의 특성을 도료 조성물에 포함시켜서 경화물의 강도 내지 내구성을 향상시키고자 예의 연구한 끝에 본 발명에 이르게 되었다.
그러나 그래핀은 자기응집성이 매우 강한 소수성 물질로서, 물이나, 고분자 또는 용매 내에서 분산이 잘 안된다. 따라서, 그래핀의 장점(고강도, 내구성, 내화학성, 높은 전기전도도 등)을 이용하기 위해서는 그래핀의 분산성을 개선하여 고분자나 용매 등에 잘 혼합될 수 있는 작용기, 또는 이를 포함하는 고분자로 그래핀을 기능화할 필요가 있다.
그래핀의 분산성을 얻기 위해 개질그래핀을 얻는 다양한 방법이 개발되어 소개되고 있다.
대한민국 특허공개 제10-2015-70765호(그래핀을 수분산성을 갖도록 개질하는 방법)는 그래핀을 용매에 분산시키고 분산된 용매에 아민화합물을 첨가하여 교반하 뒤 건조시키는 방법을 제시하고 있으며, 용매로는 아세톤, 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 포름아미드, 디메틸설폭시드, 디메틸포름아미드, 아세트산, 아세토니트릴, 메톡시 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 벤젠, 자일렌, 스티렌, 톨루엔, 사이클로헥산을 제시하고 있으며, 상기 아민화합물로는 카르복시기 또는 술폰산기를 갖는 1차 혹은 2차 아민 화합물을 제시하고 있다.
또한 그래핀을 강산으로 산화시켜서 산화물 표면에 하이드록시기 등의 작용기를 형성하는 험머법(Hummer's method), 비산화 그래핀을 말레산 무수물(Maleic Anhydride)와 말레이미드(Maleimide)를 사용하여 딜즈-알더(Diels-Alder) 반응으로 그래핀 표면을 개질하는 방법 등이 있다.
한편, 대한민국 특허공개 제10-2019-0059619호에는 고분자를 그래핀에 도입할 수 있는 방법을 게시하고 있는데, 딜즈-알더 반응을 통하여 1차로 그래핀 표면을 개질한 후, 그래핀 표면에 도입된 이중 결합과 2차로 단량체를 중합하는 방법으로, 고분자로 그래프트된 그래핀을 얻는 방법을 소개하고 있다.
본 발명에서는 그래핀의 수분산성을 위해 COOH, OH 또는/ 및 에폭사이드를 갖도록 개질한 개질그래핀을 사용한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 개질그래핀은 에탄올에 그래핀 플레이크와 각각 OH, COOH, 에폭시 관능기를 가지는 커플링제를 혼합하고 이 혼합액을 초음파 분산을 실시한다. 분산된 혼합액은 약 10- 15 시간 마그네틱 교반을 실시하여 여과하고, 이를 건조하면, OH, COOH, 에폭시 관능기가 그래프트된 개질그래핀(그래핀 플레이크 분말)을 얻을 수 있다. 형성된 개질그래핀은 상기 기능기들이 다양하게 혼합된 형태로 존재한다.
상기 커플링제는 주로 실란계를 사용하며, 알콕시 실란, 비닐실란, 아크릴로 실란, 에폭시 실란, 메타크릴로 실란 등으로서, 시중에서 상업적으로 구득 가능한 것으로 KCC의 SA-1003M, SB-3003M 등과, 신에추사의 KBM-303, 403, KBE-402, 모멘티브사의 A-162, A-150, A-174 등이 있다.
본 발명의 개질그래핀의 함량은 도료조성물 전체중량에 대해, 1 ~ 10 중량부로서, 이는 수용성 에폭시 수지에서의 그래핀의 분산성의 측면, 경제적인 측면, 경화후 도료물성(강도) 측면을 고려한 수치이다.
본 발명은 도료조성물 중에 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부를 포함함을 특징으로 한다. 도료 조성물 중에서 상기 알루미늄은 산화되어 산화알루미늄 (Al2O3) 피막을 형성한다. 산화알루미늄 피막은 산소나 수분 등 철재구조물을 부식시킬 수 있는 외부환경과의 접촉을 차단한다. 알루미늄 미세분말의 입자크기는 4 ~ 10마이크로 더욱 바람직하기로는 2 ~ 3 마이크론이 바람직하다. 상업적으로 구득 가능한 것으로 창성사의 AAL-10SF, 홍우(중국)사의 A018 등이 있다.
본 발명의 도료 조성물은 충진재(체질안료)를 도료조성물 전체중량 대비 15 ~ 25 중량부를 포함한다. 사용 가능한 안료로서 황산바륨(BaSO4), 돌가루, 규사, 실리카, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 마그네슘 옥사이드 등으로서 이들 중 2이상의 혼합물을 사용한다.
충진재는 도료 조성물 전체 중량에 대해, 15 ~ 25 중량부를 포함한다. 충진재의 함량이 15 중량부 미만일 경우에는 경화시 수축을 현저히 감소시킬 수 있으며, 충진재 함량이 25중량부를 초과할 경우에는 강도가 감소하고 점도가 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 수지와 소제인 철골구조물와의 부착력 강화 및 신장율 강화를 위해 도료 조성물 전체에 대해, 0.5 ~ 5.0 중량부의 유기실란을 포함한다.
일종의 커플링 에이전트로써의 역할을 하는 유기실란은 유연한 분자구조와 저분자량의 고침투성 성질을 지니고 있어, 도료중의 유기화합물의 표면에 침투하여 철골구조물과의 층간 부착을 증진시키다. 본 발명에서의 역할은 에폭시 주제수지의 아민 경화물 및 경화에 참여하지 못한 잔여 에폭시 및 아민 성분이 침투하지 못하는 곳까지 침투하여 가수분해반응을 일으켜 실라놀을 형성한다. 이후, 형성된 실라놀은 주변의 각종 기능기(에폭시 경화물, 그래핀 활성관능기, 철골구조물 표면의 금속 산화물)와 반응하여 그물망 형태의 경화구조를 생성하면서 강력한 부착력을 나타내고, 외부환경으로부터의 철골구조물 열화인자의 차단기능을 더욱 증가시킨다. 그 사용량은 도료 조성물 전체중량을 기준으로 환산하여 0.5 ~ 5.0중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 그 함량을 5중량부 초과 적용 시 도료 조성물의 유화분산성이 불안정하여 층분리가 발생하고 경우에 따라서는 점증 현상이 심하게 일어나 올바른 경화반응 조성물을 얻을 수 없다. 또한 경제성 측면에서도 가격이 높아지게 되어, 산업적용성 측면에서 현실성이 낮아진다. 그 함량을 0.5% 미만 적용 시 수지층과 철골구조물 표면의 층간 부착력이 나빠지게 된다.
상기에서, 유기실란은 하기 화학식 1인 것을 특징으로 한다.
Figure 112020036328682-pat00001
(화학식 1)
여기서, X = 활성수소그룹 의 관능기
n = 0 ~ 10의 정수
R2 = C의 개수가 1 ~ 10인 알리파틱 혹은 아로마틱 BACKBO NE
R' = C의 개수가 1 ~ 4인 알콕시 이다.
구체적으로 상기 유기실란의 실례로써 아미노프로필트리에톡시실란, 플루오르프로필트리에톡시실란, 아미노프로필메틸디메톡시실란, 하이드록실메틸트리에톡시실란, N-(하이드록시에틸)-N-메틸아미노 프로필 트리메톡시 실란, β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머켑토프로필트리메톡시실란, β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 글리시독시프로필트리에톡시실란 등을 1종 혹은 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다. 이중 수용성에 적용이 쉬운 메칠트리아세톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란 등을 사용하는 것이 더욱 더 바람직하다. 구체적인 예로써 다우코닝의 Z-6020, 이성소재의 TSL-8325 , TSL-8330, TSL-8350, TSL-8355, TSL-8380, TSL-8330, 폴리페론의 SIH-6175 등을 들 수 있고, 유사한 특성을 갖는 타회사(KCC, WACKER등)의 제품도 사용이 가능하다.
본 발명의 도료 조성물은 수용성 분산제를 도료 조성물 전체 중량에 대해, 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함한다. 아크릴 수지 계열의 분산제가 바람직한데, 상업적으로 구득 가능한 것으로 BYK사의 BYK-190, 191, 192, 193, 194N, 199 등이 있다. 이들은 고형분이 도료 조성물내에서 분산되게 하여 서로 엉기지 않도록 하는 역할을 한다.
본 발명의 도료 조성물은 소포제를 도료 조성물 전체 중량에 대해, 0.2 ~ 1중량부를 포함하는데, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합사용 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직기로는 상기 2종류의 소포제를 중량비로 1: 1 혼합 사용하는 것이 좋다. 소포제는 도료의 표면이나 내부에 기포의 발생을 방지하여 물성의 저하를 방지하는 역할을 하게 되는데, 상업적으로 구득 가능한 것으로 미네랄 오일계로서 BYK사의 BYK-011, 한국산노프코사의 COEXCEL DF-311, NOPCO DF-122NS, NOPCO NDW 등이 있고, 실리콘계로서 BYK사의 BYK-024, 한국산노프코사의 NOPCO 8034L, SN-DEFOAMER 483, COEXEL DF-313K, SN-DEFOAMER 777S 등이 있다.
본 발명의 조성물에서 상기 소포제는 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 엄격하게 실질적으로는 오차 범위 95±5% 범위 이내로, 중량비로 1: 1 혼합 사용하는 것이 필요함이 실험적으로 관찰되었다. 그 이유는 이론적으로 명확한 설명이 어려우나, 일반적으로 소포제는 사용되어지는 액상(도료조성물)에서의 비상용성과 상용성이 반드시 어느 하나만으로 매칭 되어지지 아니하다는 점에 기인한 것으로 여겨지는데, 그 이유는 상용성이 너무 좋은 소포제는 형성된 기포내부로 이동하지 않고 도료와 혼합되어 버리므로 소포 효과가 감소하고(기포를 액상 내부에서 오히려 안정화 시켜버리는 역효과), 다른 한편, 너무 비상용적인 소포제는 혼탁(Haze) 혹은 분화구 현상(Craters) 등 도료의 불량을 일으킬 수 있기 때문인 듯하고, 기포 내지는 탈포의 원리에 대해서는 아직까지 명확한 이론적 규명이 이루어지지 못한 것이기도 하다.
본 발명의 도료 조성물은 소제와 도료사이의 표면장력을 낮추어 양 계면에 흠이 없게 코팅되는 것을 도와주는 소제습윤제를 도료 조성물 전체 중량에 대해, 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함한다. 상업적으로 구득 가능한 것으로 한국산노프코사의 NOPCOWET-50, SN-CLEANACT 89, COEXEL WT-900, 901, COEXEL WT-972, 973 등이 있으며, BYK사의 BYK-347, 348, 349 등이 있다.
본 발명의 도료 조성물은 도료내에 포함된 주제(에폭시 수지)와 화학반응하여 경화할 수 있는 수용성 아민경화제를 도료 조성물 전체 중량에 대해, 20 ~ 30 중량부를 포함한다. 이 수치는 주제(에폭시기)와의 경화반응에 참여하는 관능기(아민)의 함량에 따른 배합비율이다. 구체적으로 상기 수용성 아민경화제는 에폭시(BPA계 에폭시, BPF계 에폭시, 노볼락 에폭시 등)를 사이클로 아민(예컨대, 이소프렌 디아민(Isophorone diamine), 4,4-디아미노사이클로헥실메탄(4,4-Diaminodicyclohexylmethane), 1,3-비스(아미노메틸)사이클로헥산(1,3-Bis(Aminomethyl)cyclohexane))에 반응시켜 물에 분산한 것으로서, 세진이앤씨사의 SH-831W50, 바스프사의 Laromin C260 등이 예시된다.
마지막으로, 본 발명의 도료 조성물은 희석제 내지는 점도 조절제를 도료 조성물 전체 중량에 대해, 10~20 중량부 포함한다. 상기 희석제는 알코올 등이다.
한편, 본 발명의 도료 조성물은 상기의 필수적인 성분들 외에, 선택적으로 도료 조성물 전체 중량에 대해, 1 ~ 5.0 중량부의 안료를 포함할 수 있다. 안료는 이 분야에서 잘 알려져 있는데, 예를　들면　티타늄　디옥사이드(백색　안료),　황색　또는　적색의　산화철과　같은　칼라　안료　또는　프탈로시아닌　안료　및/또는　운모상　산화철(micaceous　iron　oxide)과　같은　하나　이상의　강화　안료　또는　크리스탈린　실리카　및/또는　금속　아연,　아연　포스페이트,　월라스토나이트(wollastonite)또는　크로메이트,　몰리브데이트(molybdate)　또는　포스포네이트와　같은　방식용　안료　및/또는　바리트(barytes),탈크　또는　칼슘　카보네이트와　같은　필터　안료를　함유할　수　있으며, 이러한 안료는 송원칼라, 우신피그먼트, 욱성화학, 바스프 등으로부터 상업적으로 용이하게 구득가능하다.
또한 선택적으로 미세　실리카,　벤토나이트　클레이(bentonite　clay),　수소화된　피마자유,　또는　폴리아미드　왁스와　같은,　하나　이상의　증점제를 도료 조성물 전체 중량에 대해, 0.5 ~ 1.0 중량부 포함할 수 있으며, 기타 안료 분산제, 표면　개질화제(surface　modifier),　난연제, 항균제,　항곰팡이제,　평활제 (levelling　agent), 겨울철 동결방지제(에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 등) 등을 첨가할 수 있다. 상기 첨가제는 이 분야에서 잘 알려져 있으며 시중에서 용이하게 구득가능하다.
다른 관점에서 본 발명은 보수가 필요한 철골구조물 표면의 보수공법을 제공한다. 본 발명의 철골구조물 표면의 보수공법은, 보수가 필요한 부분의 철골구조물의 바탕면에 형성된 부식을 그라인더, 평삭기, 연마기 또는/및 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 1 단계; 치핑된 부위의 수분을 제거하는 2 단계; 상기 표면에, 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 유기실란 0.5 ~ 5.0중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1~0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하는 수용성 에폭시 도료조성물을 상기 철골구조물 표면에 도포하여 코팅층을 형성하는 3 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 실시예를 설명한다.
수용성 에폭시 도료조성물 의 제조
실시예 1 내지 3
하기 표 1에 따라 본 발명의 수용성 에폭시 도료조성물을 혼합 제조하였다.
(표 1)
Figure 112020036328682-pat00002
* 개질그래핀(스탠다드 그래핀 사)
비교예 1 내지 3
상기 표 1에 따라 수용성 에폭시 도료조성물을 혼합 제조하였다.
경화된 수용성 에폭시 도료조성물의 물성 측정
상기에서 제조된 실시예 1내지 3, 비교예 1내지 3의 각 조성물을 철판에 0.5 mm 두께로 1회 도포하여 72시간 건조 경화하여 형성된 도막을 관찰하였는데, 본발명의 실시예 1내지 3의 도막 표면은 기포가 없이 평활한 상태를 보였으나, 비교예 2내지 3의 경화물은 표면에 미세한 핀홀과 볼록한 홈(부풀음(Bilstering))이 불규칙적으로 관찰되었다.
부착성(접착강도) 테스트
철판에 코팅된 도막을 칼과 자를 이용하여 20mm 간격으로 가로 세로 10 x 10개의 바둑판 모양을 형성하여 셀로판 테이프를 붙여서 문지른 후 바닥면과 비스듬한 방향으로 테이프를 떼어 도막의 탈락 정도를 관찰하였다.
내염수성 테스트
20mm x 20mm 도막 시편을 NaCl 30% 용액에 20℃에서 48시간 침적하여 도막의 상태를 관찰하였다.
표면경도(Shore A) 측정
ASTM D 2240에 따라 Shore A타입 경도계(TQC 사의 LD0550)를 이용하여 도막의 경도를 측정하였다.
신장율 측정
상기 실시예 및 비교예의 조성물을 가로 300mm,세로 300mm 두께 0.5mm로 투명한 유리기판에 도포하고 20℃의 기온에서 72시간 건조 경화후 시험편을 탈형하여, 한국 산업규격 (KS M-3006)의 규정의 시험방법에 의해 신장율을 측정하였다.
아래 표 2에 상기 물성측정결과를 나타내었다.
(표 2)
Figure 112020036328682-pat00003
위 실험결과, 우선, 그래핀 분말을 함유한 도막(실시예 1내지 3, 비교예 2, 3)의 경도가 그래핀을 첨가하지 아니한 조성물(비교예 1)에 비해 상대적으로 높게 측정되었고, 그래핀 분말을 함유한 도막(실시예 1내지 3, 비교예 2, 3)에서 그 함량이 높은 경우(실시예 3, 비교예 3)에 도막의 경도가 상대적으로 높게 관찰되었다. 부착력 및 내염수성의 경우에는 비교예 1 포함하여, 실시예 모두 우수하게 측정되었고, 비교예 2, 3의 경우에는 보통이나 그 이하로 관찰되었다. 이는 미네랄계와 실리콘계의 소포제 함량 배합비와 관련지어서 최종 도막의 경화물 상태에 영향을 미친 것으로 추측된다. 신장률은 유기실란이 함유된 경화물에서 높게 관찰되었다. 이는 유기실란의 유연한 성질 때문인 것으로 판단된다

Claims (7)

  1. 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 아미노프로필트리메톡시실란 0.5 ~ 5.0중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1~0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하고, 상기 복합소포제는 미네랄계와 실리콘계가 중량비로 1 : 1의 혼합물인 것을 특징으로 하는 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 개질그래핀은 COOH, OH 또는/ 및 에폭시 관능기를 함유한 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물.
  4. 제 1항 또는 3항에 있어서, 상기 충진제는 BaSO4, 운모가루, 규사, 실리카, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 마그네슘 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1이상의 것임을 특징으로 하는 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 보수가 필요한 철골구조물 표면을 보수하는 방법에 있어서,
    보수가 필요한 부분의 철골구조물의 바탕면에 형성된 부식을 그라인더, 평삭기, 연마기 또는/및 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 1 단계; 치핑된 부위의 수분을 제거하는 2 단계; 상기 표면에, 수용성 페놀 노볼락 에폭시 수지 30 ~ 40　중량부, 개질그래핀 1 ~ 10 중량부, 알루미늄 미세분말 1 ~ 5 중량부, 충진재 15 ~ 25 중량부, 아미노프로필트리메톡시실란 0.5 ~ 5.0중량부, 수용성 분산제 0.1 ~　0.5 중량부, 미네랄계(미네랄 오일)와 실리콘계를 혼합한 복합소포제(미네랄계와 실리콘계가 중량비로 1 : 1의 혼합물인 것임) 0.2 ~ 1 중량부, 습윤제 0.1~0.5 중량부, 수용성 아민 경화제 20~30 중량부, 희석제 10~20 중량부를 포함하는 수용성 에폭시 도료조성물을 상기 철골구조물 표면에 도포하여 코팅층을 형성하는 3 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개질그래핀을 함유한 친환경 철골구조물 보호용 수용성 에폭시 도료조성물을 이용한 철골구조물 보수공법.











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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102241370B1 (ko) * 2021-02-25 2021-04-15 박진규 강재의 전자기파 차폐 도장 공법
CN113321987A (zh) * 2021-06-30 2021-08-31 信和新材料（苏州）有限公司 用于水喷射除锈表面的高容忍性环氧底漆及其制法与用途
CN116004089A (zh) * 2023-02-21 2023-04-25 武汉理工大学 一种低电导率石墨烯改性环氧涂料及其制备方法和应用
CN117186765A (zh) * 2023-11-08 2023-12-08 成都石大力盾科技有限公司 一种固体自润滑涂层及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101134492B1 (ko) * 2004-04-30 2012-04-13 곽상운 발포형 케미칼 그라우트재
KR20130094433A (ko) * 2012-02-16 2013-08-26 서기원 판상의 마이크로 실리카와 실란 커플링제가 첨가된 콘크리트 바닥 표면 마감재
KR20190140623A (ko) * 2018-06-12 2019-12-20 삼화페인트공업주식회사 대전방지성 에폭시 바닥재용 무용제 이액형 도료 조성물, 이의 제조 방법, 및 대전방지성 에폭시 바닥재

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101134492B1 (ko) * 2004-04-30 2012-04-13 곽상운 발포형 케미칼 그라우트재
KR20130094433A (ko) * 2012-02-16 2013-08-26 서기원 판상의 마이크로 실리카와 실란 커플링제가 첨가된 콘크리트 바닥 표면 마감재
KR20190140623A (ko) * 2018-06-12 2019-12-20 삼화페인트공업주식회사 대전방지성 에폭시 바닥재용 무용제 이액형 도료 조성물, 이의 제조 방법, 및 대전방지성 에폭시 바닥재

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102241370B1 (ko) * 2021-02-25 2021-04-15 박진규 강재의 전자기파 차폐 도장 공법
CN113321987A (zh) * 2021-06-30 2021-08-31 信和新材料（苏州）有限公司 用于水喷射除锈表面的高容忍性环氧底漆及其制法与用途
CN113321987B (zh) * 2021-06-30 2022-05-10 信和新材料（苏州）有限公司 用于水喷射除锈表面的高容忍性环氧底漆及其制法与用途
CN116004089A (zh) * 2023-02-21 2023-04-25 武汉理工大学 一种低电导率石墨烯改性环氧涂料及其制备方法和应用
CN116004089B (zh) * 2023-02-21 2023-09-05 武汉理工大学 一种低电导率石墨烯改性环氧涂料及其制备方法和应用
CN117186765A (zh) * 2023-11-08 2023-12-08 成都石大力盾科技有限公司 一种固体自润滑涂层及其制备方法
CN117186765B (zh) * 2023-11-08 2024-01-30 成都石大力盾科技有限公司 一种固体自润滑涂层及其制备方法

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