KR102276827B1 - 다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법 - Google Patents

다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (a) 에폭시당량 160~300 g/eq인 비스페놀 에이 에폭시 수지 또는 비스페놀 에프 에폭시 수지 20~50 중량%; (b) 갈산 및 스타이렌부타디엔 고무 라텍스의 혼합물 0.1~20 중량%; (c) 소포제, 분산제, 양이온성 습윤제, 레벨링제, 표면장력 저하제, 표면유동성 조절제, 항균제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제 1~5 중량%; (d) 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 충진제 20.5~50 중량%; (e) 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 10~20 중량%;를 포함하는 주제(A) 및 아민계 경화제(B)를 포함하여 이루어지며 상기 주제(A)와 경화제(B)의 혼합 중량비는 각각 5~7 : 1인 것을 특징으로 하는 에폭시계 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방법 공법을 제공한다.
본 발명에 따른 다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물은 50~1000 ㎛의 도막 두께를 가지도록 롤러, 스프레이로 1회 또는 2회 시공이 가능하고, 우수한 물성의 구현과 함께 평활, 광택, 미려 등 고품질의 표면을 얻을 수 있는 장점이 있어 기존의 박막형 용제형 에폭시 코팅에서 얻을 수 없는 품질과 질감을 얻을 수 있으며, 도료의 표면 장력이 종래의 무용제 타입 도료보다 낮아 롤러 작업성으로 도료의 균일 도장이 가능하고 이에 따라 중도, 상도 작업의 분리 없이 단 1회 도장만으로도 원하는 두께의 도장 작업이 가능할 수 있고 중금속이 전혀 함유되지 않고 Low VOC로 친환경적인 장점도 있다. 또한, 또한, 강재부식방지 기능이 탁월하여 강 구조물 및 교량, 선체외판, 발라스트 탱크외 각종 산업시설물 보호용 중방식재로 적용가능하고 피도물이 콘크리트 구조물일 경우에는 구조물의 중성화 방지에 탁월하며, 내마모성이 우수하여 구조물의 수명 연장 효과가 우수한 동시에, 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능 등 화학적 성능이 우수하며 난연성 및 내구성이 우수하여 이를 통한 유지 보수 절감 효과를 볼 수 있으면서 작업시에 화학 약품 냄새가 적어 안전성 및 친환경성이 우수한 장점을 갖는다. 또한, 녹변환제를 하도 적용할 경우에 하도제 적용에 이어서 바로 적용하여 하도제의 방청이 부족하거나 누락된 부분을 보완하여 방청 기능을 추가로 발휘할 수 있고, 하도 방청 효과에 부가하여 중도 및 상도의 이중 및 삼중의 다중 방청 기능을 부여할 수 있는 장점이 있으며, 녹이 심하지 않은 경우에는 하도제 없이 바로 적용하여 방청 효과를 볼 수 있는 장점도 있다.

Description

다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법{Epoxy anti-corrosion composition with multi-corrosion function and multi anti-corrosion method using the same}
본 발명은 다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하도제 적용에 이어서 바로 적용하여 하도제의 방청이 부족하거나 누락된 부분을 보완하여 방청 기능을 추가로 발휘하는 동시에, 중도 및 상도의 더블 방청 기능을 부여할 수 있는 에폭시계 다중 방청제 조성물에 관한 것으로서, 에폭시 수지 조성물에 있어서 중금속이 전혀 함유되어 있지 않고 Low VOC로 인체에 무해하며 내부식성이 요구되는 강교량 또는 건축물의 철부도장에 적합하고 콘크리트 구조물의 중성화 방지에 탁월하며, 내마모성이 우수하여 구조물의 수명 연장 효과가 우수한 동시에, 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능 등 화학적 성능이 우수하며 중도 및 상도를 단일 공정에 의해 진행할 수 있어 유지 보수 절감 효과를 볼 수 있으면서 작업시에 화학 약품 냄새가 적어 안전성 및 친환경성을 가지며, 또한 원하는 두께의 도막의 선택적 도포가 가능하므로 작업성이 개선될 수 있는 에폭시계 다중 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법에 관한 것이다.
철재 구조물은 산화물, 즉 녹 발생이 쉬우며, 녹이 발생하면 철제 구조물의 내구성이 저하되는 요인이 되고, 한번 발생한 녹은 급속도로 진행되어 구조물을 약화시키는 결과를 가져온다.
따라서 금속 구조물에 녹이 발생하면 이를 제거하고 더이상 녹이 발생하거나 진행되지 않도록 방청 처리가 필요하다.
콘크리트 구조물 또한 내부에 보강재로서 철근 등 강재가 다수 포함되어 있는데, 이러한 철근 등 강재에 녹이 발생하면 녹으로 인한 부피 팽창 등으로 인해 콘크리트 구조물의 균열 발생, 이로 인한 수분, 산소 등 열화 요인의 내부 침투 등으로 인해 구조물의 약화가 급속도로 진행된다. 따라서 콘크리트 구조물에 있어서도 노출된 강재 등에는 방청 처리 후 보수 보강이 필요하다.
일반적으로 방청 도료는 교량, 해상 구조물, 원자력 발전소, 각종 플랜트의 대형 구조물, 선박, 컨테이터 등 철제 구조물의 부식을 방지하기 위하여 사용되며, 방청도료의 코팅으로 형성된 방청막은 장기간에 걸쳐 심한 부식 환경에 견딜 필요가 있다.
또한 방청막은 공기나 수분을 통과시키지 않고, 부착성이 우수하며, 균열이 발생하지 않고, 내후성, 내구성 및 난연성도 우수할 필요가 있다.
기존의 방청 도료 또는 마감 도료의 경우 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 수지 모르타르계 등이 사용되고 있고 특별한 기준없이 하도, 중도 및 상도의 다단계 도장을 시행하고 있는 것이 현실이다.
이와 같은 다단계 도장은 각 단계에서의 방청 기능이 충분하지 못하기 때문에 실시되는 것이 보통이며, 이렇게 다단계 도장 작업, 각 단계 사이의 양생, 건조 시간 등을 감안하면 작업성이 매우 떨어지는 문제가 있다.
또한, 기존의 하도 처리 후의 중도 및 상도는 일반적으로 도막 두께를 조절하기 위한 것으로, 1차 하도 도장 후에는 방청 기능이 추가로 발휘될 가능성이 크지 않은 것이 현실이었다.
또한, 현재 콘크리트, 강재 등으로 구조체를 시공할 경우 방수 라이닝 공사를 실시하는 것이 일반적이며, 방수공사는 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 우레탄 수지 등을 사용하여 도포하는 습식방법 등이 일반적으로 이용된다.
따라서 최근 구조물의 들뜸, 크랙, 누수 등으로 인한 하자 사례가 증가하고 있는 실정이며, 마감 도장시에도 에어리스 분사로 인한 먼지 피해, 대기 중의 냄새 및 오염 물질 확산으로 인체에 해를 끼쳐 환경적 측면에서도 문제가 심각한 상황이다.
이에 따라 무취형 도장을 위한 무용제 타입 도료 조성물에 대한 필요성이 증대되고 있다.
종래의 무용제 타입 에폭시 도료는 일정량의 용제를 함유하고, 시공 시 후막 형성을 위한 도료로, 최소 두께 1mm 이상되어야만 도장이 가능하고 원하는 품질을 얻을 수 있는 특성을 가지고 있었다. 종래 무용제 에폭시 도료 조성물은 도료의 퍼짐성 및 표면 장력으로 인해 얇은 두께로 시공이 어려우며, 특히 롤러 도장 등의 시공이 어려운 문제를 보이기도 했고, 최소 1mm 이상되어야 원하는 품질을 얻을 수 있어 후막 도료로 주로 사용되었다.
특히 종래 무용제 에폭시계 도료 조성물은 도막이 얇아질수록 도료의 은폐 문제가 발생하였고, 색상 관련 배합 비율이 낮아 얇은 도막에서 은폐율이 불량하여 원하는 색상으로 도포하기 어려운 문제점도 보였으며, 도막이 얇아질수록 도료의 퍼짐성이 불량해지면서 도료의 표면 장력으로 인해 무용제 도료를 얇은 도막으로 도장시 균일한 도막으로 도장하기 어려운 문제점도 있었다.
또한, 종래의 무용제 에폭시계 도료 조성물은 무용제 타입이라고 알려져 있지만 실제로는 유독 물질인 유기용제(부틸셀로솔브(BC), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔, 크실렌 등)을 다소 포함하고 있었다.
위와 같은 문제를 개선하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1392636호에서는 무용제 2액형 에폭시 수지 조성물을 제안하였으며, 상기 유기용제를 사용하지 않고 대신 희석제를 사용함으로써 환경 문제를 해소할 뿐만 아니라 고형분이 80% 이상이고 습기에 강한 경화제 및 수중 경화가 가능산 변성 아민을 사용함으로써 높은 접착력을 실현하여 습기가 높은 경우에도 사용할 수 있는 기술을 제안한 바 있다.
그러나, 도료 조성물은 친환경적 특성 외에 콘크리트 구조물의 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능을 부여할 필요가 있으며, 동시에 난연 기능도 발휘할 필요가 있는데 위 기술에서는 이러한 기능 부여를 위한 조성에 관해서는 제시하지 못하고 있는 한계가 있었다.
또한, 기존 무용제 타입 도료 조성물은 유기 용제의 직접적인 노출로 인한 폐해가 문제시되면서 이를 해결하기 위한 노력의 하나로 수용성 제품을 이용한 공법들이 이용되고 있으나 이들 방법에 있어서도 수용성 조성에서 친수성기를 조절하기 위하여 사용되는 유기용제가 경화 성분의 가교성을 저해하는 요인으로 작용함으로 인하여 박막형태의 코팅용도로서만 이용될 뿐 고강도 기능을 요하는 분야에서는 그 사용이 제한되어 왔다.
<관련 선행기술 문헌>
대한민국 등록특허 제10-0632089호
대한민국 등록특허 제10-0167858호
대한민국 등록특허 제10-0536471호
대한민국 등록특허 제10-0835842호
대한민국 등록특허 제10-1658372호
대한민국 등록특허 제10-0788021호
본 발명은 상기와 같은 에폭시계 도료 조성물의 한계점 및 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 하도제 적용에 이어서 바로 적용하여 하도제의 방청이 부족하거나 누락된 부분을 보완하여 방청 기능을 추가로 발휘하는 동시에, 중도 및 상도의 더블 방청 기능을 부여할 수 있는 에폭시계 다중 방청제 조성물에 관한 것으로서, 에폭시 수지 조성물에 있어서 중금속이 전혀 함유되어 있지 않고 Low VOC로 인체에 무해하며, 콘크리트 구조물의 중성화 방지에 탁월하고, 내마모성이 우수하여 구조물의 수명 연장 효과가 우수한 동시에, 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능 등 화학적 성능이 우수하며 중도 및 상도를 단일 공정에 의해 진행할 수 있어 유지 보수 절감 효과를 볼 수 있으면서 작업시에 화학 약품 냄새가 적어 안전성 및 친환경성을 가지며, 또한 원하는 두께의 도막의 선택적 도포가 가능하므로 작업성이 개선될 수 있는 에폭시계 다중 방청제 조성물 및 이를 이용한 다중 방청 공법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는
(a) 에폭시당량 160~300 g/eq인 비스페놀 에이 에폭시 수지 또는 비스페놀 에프 에폭시 수지 20~50 중량%;
(b) 갈산 및 스타이렌부타디엔 고무 라텍스의 혼합물 0.1~20 중량%;
(c) 소포제, 분산제, 양이온성 습윤제, 레벨링제, 표면장력 저하제, 표면유동성 조절제, 항균제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제 1~5 중량%;
(d) 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 충진제 20.5~50 중량%;
(e) 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 10~20 중량%;를 포함하는 주제(A) 및
아민계 경화제(B)를 포함하여 이루어지며 상기 주제(A)와 경화제(B)의 혼합 중량비는 각각 5~7 : 1인 것을 특징으로 하는 에폭시계 방청제 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 경화제(B)는
폴리아민, 이소포론디아민(IPDA), MXDA(meta-xylene diamine), 및 에폭시당량 160~340g/eq의 비스페놀 에이 에폭시 수지를 어덕트 반응시키고 냉각시킨 후 감압 하에서 진공 탈취하여 얻은 유리아민이 제거된 경화수지 혼합물 80~95 중량%; 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 2~10 중량%; 및 벤질 알콜, 도데실 페놀(dodecyl phenol) 및 Styrenated Phenol 로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 2~10 중량%;를 포함하는 경화제(B) ⅰ 또는,
폴리옥시프로필렌디아민 15~40 중량%; 마니쉬 염기 경화제(Mannich-Base curing agent) 5~30 중량%; IPDA(Isophorone diamine) 혼합물 17~30 중량%; 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 7~20 중량%; 및 벤질 알콜, 도데실 페놀(dodecyl phenol) 및 Styrenated Phenol로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 15~30 중량%를 포함하는 경화제(B) ⅱ인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 조성물은 코팅을 수행할 때 그 두께가 50~1000 ㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각은 70℃ ~ 170℃에서 에폭시수지 어덕트 반응 후 0~70℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감압은 40 Torr 이하에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는
구조물 표면을 조정하거나 레이탄스를 정리하는 제 1 단계; 및
상기 표면 상에 청구항 1에 따른 에폭시계 다중 방청제 조성물을 롤러 또는 스프레이로 도포하여 도막층을 형성하는 제 2 단계;를 포함하는 구조물 표면의 방청 공법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1 단계 이후, 구조물 표면에 하도제를 도포하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하도제는 녹변환제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제 2 단계의 도포는 1회만 수행되거나, 2회 분리하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 구조물은 강재 구조물 또는 콘크리트 구조물일 수 있다.
본 발명에 따른 다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물은 50~1000 ㎛의 도막 두께를 가지도록 롤러, 스프레이로 1회 또는 2회 시공이 가능한 장점을 갖는다.
본 발명의 조성물을 이용하여 구조물 표면을 시공하면, 우수한 물성의 구현과 함께 평활, 광택, 미려 등 고품질의 표면을 얻을 수 있는 장점이 있어 기존의 박막형 용제형 에폭시 코팅에서 얻을 수 없는 품질과 질감을 얻을 수 있다.
또한, 도료의 표면 장력이 종래의 무용제 타입 도료보다 낮아 롤러 작업성으로 도료의 균일 도장이 가능하고 이에 따라 중도, 상도 작업의 분리 없이 단 1회 도장만으로도 원하는 두께의 도장 작업이 가능할 수 있어 공정 단축의 장점도 있다.
또한, 강재부식방지 기능이 탁월하여 강 구조물 및 교량, 선체외판, 발라스트 탱크외 각종 산업시설물 보호용 중방식재로 적용가능하고, 피도물이 콘크리트 구조물일 경우에는 구조물의 중성화 방지에 탁월하며, 내마모성이 우수하여 구조물의 수명 연장 효과가 우수한 동시에, 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능 등 화학적 성능이 우수하며 난연성 및 내구성이 우수하여 이를 통한 유지 보수 절감 효과를 볼 수 있으면서 작업시에 화학 약품 냄새가 적어 안전성 및 친환경성이 우수한 장점을 갖는다.
또한, 녹변환제를 하도 적용할 경우에 하도제 적용에 이어서 바로 적용하여 하도제의 방청이 부족하거나 누락된 부분을 보완하여 방청 기능을 추가로 발휘할 수 있고, 하도 방청 효과에 부가하여 중도 및 상도의 이중 및 삼중의 다중 방청 기능을 부여할 수 있는 장점이 있으며, 녹이 심하지 않은 경우에는 하도제 없이 바로 적용하여 방청 효과를 볼 수 있는 장점도 있다.
이하, 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 다중방청 기능을 갖는 에폭시계 방청제 조성물은 주제(A제) 및 경화제(B제)로 구성되며, 상기 주제는 (a) 에폭시당량 160~300 g/eq인 비스페놀 에이 에폭시 수지 또는 비스페놀 에프 에폭시 수지 20~50 중량%; (b) 갈산 및 스타이렌부타디엔 고무 라텍스의 혼합물 0.1~20 중량%; (c) 소포제, 분산제, 양이온성 습윤제, 레벨링제, 표면장력 저하제, 표면유동성 조절제, 항균제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제 1~5 중량%; (d) 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 충진제 30~50 중량%; (e) 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 10~20 중량%;를 포함하여 구성된다.
이하에서는 상기 주제 성분을 이루는 각 성분 물질에 관하여 상세하게 설명한다.
[주제(A)]
(a) 에폭시 수지
본 발명의 주제(A)는 에폭시 수지를 20~50 중량% 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 160 내지 300 g/eq인 것일 수 있고, 상기 에폭시 수지는 구체적으로 비스페놀 에이 에폭시 수지 또는 비스페놀 에프 에폭시 수지인 것이 바람직하다.
(b) 라텍스 혼합물
본 발명의 주제(A)는 라텍스 혼합물 0.1~20 중량%를 포함할 수 있다. 상기 라텍스 혼합물은 갈산과 스타이렌부타디엔 고무 라텍스의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 갈산은 탄닌을 산 또는 알칼리 가수분해하여 얻어지는 페놀카르복시산으로 C7H6O5·H2O의 분자식을 갖는 화합물로서, 철 등의 금속과 결합하여 암청색으로 색상이 변화하는 특징을 갖는다. 상기 갈산은 금속 표면의 녹과 반응하여 녹을 녹이고 색상을 변화시킬 수 있으며, 금속 표면의 녹이 반응함에 따라 흰색에서 녹색 또는 청색으로 색상이 변화하고, 다시 암청색으로 변화하는 특징을 갖는다.
상기 스타이렌부타디엔 고무 라텍스는 금속 표면에서 금속의 부식을 방지하는 역할을 하는 동시에 용매에 분산되어 있는 형태를 하고 있으며, 용액 상태에서 상기 갈산을 분산 및 용해시켜 갈산의 효과를 증대시키도록 하는 역할을 한다. 상기 용매로는 에틸렌 글리콜계의 2가 알코올을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 스타이렌부타디엔 고무 라텍스는 갈산과 혼합시 상기 스타이렌부타디엔 고무 라텍스 : 갈산의 비율이 100 : 1~20의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
(c) 첨가제
본 발명의 주제(A)는 소포제, 분산제, 양이온성 습윤제, 레벨링제, 표면장력 저하제, 표면유동성 조절제, 항균제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 첨가제를 포함할 수 있고, 상기 첨가제는 1~5 중량% 포함하는 것일 수 있다.
상기 주제에 포함되는 첨가제들은 본 발명이 속하는 방청 도료 분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제는 제한없이 사용될 수 있으며, 특히 상기 난연제는 몰리브덴산 안티몬, 수산화알미늄, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용할 수 있다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 열이 가해져서 500℃ 이상이 되면 활성알루미나로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하도록 하며, 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 기대할 수 있다.
(d) 충진제
본 발명의 주제 A는 충진제를 포함할 수 있다. 상기 충진제의 입경은 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군일 수 있다.
(e) 희석제
본 발명의 주제(A)는 도데실페놀, 벤질알콜, TXIB(Eastman TXIB™), Styrenated Phenol 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 비반응성 희석제를 10~20 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
(f) 기타
본 발명에서 상기 주제(A)에는 기능성 충진제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 기능성 충진제로는 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 실리카 분말로서는 콜로이달실리카, 흄드실리카 및 마이크로나이즈드 실리카 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 이용할 수 있다.
상기 기능성 충진제는 도료 조성물의 바인딩 효과를 더욱 증대시키는 역할을 함으로써 물리적 효과를 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합 비율은 100:50~200 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기능성 충진제를 사용할 때는 분말을 바로 사용하는 것도 가능하지만, 표면을 처리하여 유기실란으로 처리하여 코팅함으로써 바인딩 효과 증대로 인한 내구성 증대 효과를 볼 수 있다.
즉, 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물이 용매에 분산된 콜로이드상 요액을 유기 실란에 분산시킨 후 약 1~10시간 동안 교반하여 처리할 수 있다. 구체적으로, 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물 용액 100 중량부를 기준으로 유기 실란 약 0.1~50중량부를 상기 용액에 첨가하여 용액 내에서 분말 입자 표면에 유기기를 형성하고 반응기를 통과시켜 탈수 및 축합반응을 통해 유기기로 표면 처리된 분말을 형성시킨다. 이때 상기 용액은 실리카 분말이나 팽창성 흑연 분말이 물이나 알코올과 같은 용매 내에 콜로이드 상태로 분산되어 있는 것으로서 콜로이드 용액 상태로 유기 실란과 접촉하는 것이 바람직하다.
상기 유기실란의 구체적인 예로는 디메틸디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라에톡시실란 등을 들 수 있다. 이 때 유기 실란으로 분말 표면을 처리하는 것은 상온에서 1~10 시간 정도 교반 처리하여 유기기가 형성된 무기물을 형성하고 이를 반응기에 통과시켜 형성한다. 이 때 상기 반응기는 가열장치로서 온도를 100 ~ 300℃로 승온하여 1~10시간 동안 용매와 유기기가 형성된 무기물을 탈수 및 축합반응시켜 표면 처리가 완료된 분말상의 무기물 입자를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조되는 실리카 분말 및 팽창성 흑연 분말은 표면에 실란이 형성되어 있으므로 바인딩 효과가 우수하고 이에 따라 내구성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명에서 상기 기능성 충진제는 상기 주제(A) 100 중량부를 기준으로 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
[경화제(B)]
본 발명의 경화제는 경화제 ⅰ 또는 ⅱ 중에서 선택되어 사용될 수 있다. 보다 상세하게 설명하면 하기와 같다.
(1) 경화제 ⅰ
폴리아민과 이소포론디아민(IPDA)과 MXDA(meta-xylene diamine)과 에폭시당량 160~340g/eq의 비스페놀 에폭시 수지로 어덕트 반응시키고 냉각시킨 후 감압하에서 진공탈취하여 얻은 유리아민이 제거된 경화수지 혼합물 80~95 중량%; 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 2~10 중량%; 및 벤질 알콜, 도데실 페놀(dodecyl phenol), TXIB(Eastman TXIB™), Styrenated Phenol 중에서 선택되는 1종 이상의 비반응성 희석제 3~10 중량%를 포함하는 경화제를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 냉각은 70℃ ~ 170℃에서 에폭시수지 반응 후 70℃ 이하 조건(구체적 예로서는 0~70℃)에서 수행될 수 있으며, 상기 감압은 40 Torr 이하(구체적인 예로서는 0~40 Torr)에서 수행될 수 있다.
(2) 경화제 ⅱ
폴리옥시프로필렌디아민 15~40 중량%; 마니쉬 염기 경화제(Mannich-Base curing agent) 5~30 중량%; IPDA(Isophorone diamine) 혼합물 17~30 중량%; 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 7~20 중량%; 및 벤질 알콜, 도데실 페놀(dodecyl phenol), TXIB(Eastman TXIB™), Styrenated Phenol 중에서 선택되는 1종 이상의 비반응성 희석제 15~30 중량%를 포함하는 경화제를 사용할 수 있다.
이러한 본 발명의 에폭시계 방청 도료 조성물은 현장에서 주제 성분 5~7 중량비율과 경화제 1 중량비율을 혼합하여 이루어지는 것으로, 종래의 무용제 타입 도료 조성물에 비하여 내수성, 내화학성, 특히 피도체인 콘크리트 구조물에 대한 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능이 우수하고, 신속한 공정처리가 가능하다.
상기와 같이 조성된 에폭시 방청제 조성물을 이용하여 현장에서 시공할 경우 구조물 표면에 50~1000 ㎛ 두께로 롤러, 스프레이 등을 이용하여 도포하여 도막층을 형성하고, 이와 같이 도포된 도막은 내수성, 내구성 등 물리적인 특성이 탁월한 특징을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 에폭시계 방청 도료 조성물을 이용하여 구조물 표면에 방청 시공하는 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 구조물 표면의 방청 시공 방법은 구조물 표면을 조정하거나 레이탄스를 제거 정리하는 단계 및 상기 표면 상에 상기에서 설명된 본 발명의 에폭시계 방청 도료 조성물을 롤러 또는 스프레이로 도포하여 도막층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 구조물 표면의 세정 과정은 구조물 표면에 잔류하는 이물질을 제거하여 방청 도료 조성물과의 부착성을 향상시키기 위한 것으로, 구조물 표면의 먼지, 페인트, 소금 잔류물 등의 이물질을 제거하기 위하여, 연삭, 고압 물세척, 샌딩(sanding), 숏블라시팅(shot blasting) 등의 방법으로 표면을 처리한다.
연삭은 경도가 높은 광물의 입자나 분말 또는 숫돌로 구조물의 표면을 갈아 매끄럽게 처리하는 방법이다. 고압 물세척은 높은 수압으로 구조물 표면의 이물질을 제거하는 방법이다. 샌딩(sanding)은 흠집을 제거하고 도장할 표면을 매끄럽게 하여 도장막의 점착을 증가시키기 위해 연마재를 사용하여 문지르는 것이다. 숏블라스팅(shot blasting)은 흑피 및 기타 부착물을 완전히 제거하여 금속이 노출될 때까지 처리하는 기계적 방법이다.
또한, 구조물 표면을 처리하는 과정에서 헤라, 그라인더 등을 사용하여 표면의 큰 녹을 제거할 수 있다.
이어서, 상기 구조물 표면에 본 발명에 따른 에폭시계 방청 도료 조성물을 도포하여 방청막 내지 도막층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 방청도료 조성물은 붓, 스프레이, 롤러 등을 사용하여 구조물 표면에 도포한다.
본 발명에 따른 방청 도료 조성물은 두께가 일정 정도 이상의 두꺼운 도막일 경우에는 2회 연속으로 도포하여 도막을 형성할 수 있다.
이때는 도포 사이에 일정한 건조 및 경화시간(양생 시간)이 필요한데, 하절기에는 보통 6시간, 동절기에는 보통 24시간 정도의 건조, 양생을 실시한다.
본 발명에 따른 에폭시계 방청 도료 조성물은 그 자체로 방청기능이 있으므로 별도의 하도제를 사용하지 않고도서 일정 정도 이상의 방청성을 발휘할 수 있는 특징이 있다.
따라서 본 발명에 따른 에폭시계 방청 도료 조성물을 하도 없이 바로 중도 및 상도 도장할 수도 있고, 중도 및 상도의 구분없이 단 1회의 도장만으로 완료될 수 있다.
다만, 내부 녹이 비교적 큰 경우에는 하도제를 도포하고 본 발명에 따른 에폭시계 방청 도료 조성물을 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 하도제로는 녹변환제를 사용할 수 있다.
상기 녹변환제는 금속 표면의 녹을 변환하여 내식성 및 부착력이 우수한 방청막을 형성할 수 있도록 하는 것으로서, 고무 라텍스 계열로 이루어진 녹변환제를 사용하는 것이 바람직하며, 유기 용제를 포함하지 않은 녹변환제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 이러한 녹변환제에 관해서는 구체적으로 한정하지 않으며, 유해한 유기 용제를 사용하지 않는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 에폭시계 방청제 조성물은 대상물이 금속 구조물인 경우에 적용될 수 있으며, 기타 콘크리트 구조물의 보수 보강에도 적용될 수 있다.
특히 콘크리트 구조물의 보수 보강에 적용시 콘크리트 구조물의 중성화 방지에 탁월하며, 내마모성이 우수하여 구조물의 수명 연장 효과가 우수한 동시에, 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능 등 화학적 성능도 우수한 특징을 갖는다.
이상과 같이 본 발명에 따른 에폭시계 방청제 조성물은 기계적인 물성이 우수하며, 산업의 무공해와 작업 청정화 등에 요구에 부응할 수 있다, 또한 취급이 용이하고 작업환경상 안전하며 화재의 위험이 없고 작업환경을 오염시키지 않는 등의 환경 친화적인 특성을 극대화할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다
[실시예]
본 발명에서는 하기 표 1~3과 같은 구성을 가진 주제 및 경화제를 준비하여, 에폭시계 방청제 조성물은 준비하였다.
주제(A)
종류 성분 함량(중량%)
에폭시수지 비스페놀에이 에폭시 수지(에폭시 당량 160~300 g/eq 40.50
라텍스 혼합물 스타리렌부타디엔 라텍스 및 갈산 혼합물 15.5
첨가제 Silicone-free polymer
(Butadiene copolymer solution)		 2.09
Fluorine modified polysiloxane solution 0.31
Polyether modified polymethylalkyl siloxane solution 0.16
충진제 탄산칼슘(Calcium Carbonate) 20.50
비반응성 희석제 Dodecyl phenol 15.94
경화제(B) i
성분 함량(중량%)
폴리아민, 이소포론디아민(IPDA), MXDA(meta-xylene diamine), 및 에폭시당량 160~340g/eq의 비스페놀 에이 에폭시 수지를 어덕트 반응시키고 냉각시킨 후 감압 하에서 진공 탈취하여 얻은 유리아민이 제거된 경화수지 혼합물 85.00
2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 10.00
비반응성 희석제 5.00
경화제(B) ii
성분 함량(중량%)
폴리옥시에틸렌디아민 25.00
마니쉬 염기 경화제(Mannich-Base curing agent) 15.70
IPDA(Isophorone diamine) 혼합물 24.00
2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 13.50
비반응성 희석제(Dodecyl phenol) 10.00
비반응성 희석제(Benzyl Alcohol) 11.80
이와 관련하여 상기 주제 및 경화제들을 하기와 같은 비율로 혼합하여, 금속 표면에 도막 작업을 수행하였다.
주제 경화제 종류 및 혼합 비율
실시예 1 A : B i = 4 : 1
실시예 2 A : B i = 5.5 : 1
실시예 3 A : B ii = 6 : 1
실시예 4 A : B ii = 6.5 : 1
성능 평가
상기 실시예 1~4의 조성을 가진 에폭시계 방청제 조성물을 이용하여 롤러를 이용해 금속 표면에 코팅한 결과, 그 도막의 두께가 실시예 1을 제외하고 실시예 2~4에서 1000 ㎛ 이하임을 확인하였고, 우수한 물성 구현 및 표면적 품질을 가지고 있다는 것을 확인하였다. 즉, 단 1회의 도장 만으로도 요구 두께를 만족할 수 있음을 확인하였다.
또한, ASML B117 방법을 이용하여 내식성을 평가한 결과, 이상이 없음을 확인하였다.
따라서 별도의 하도제 없이도 요구 물성을 만족할 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 도장 중에 유기용제 등에서 발생하는 냄새가 없고, 에폭시 특유의 냄새가 발생하지 않는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명에 따른 에폭시계 방청제 조성물은 콘크리트 구조물에 적용시, 콘크리트 구조물의 중성화 방지에 탁월하며, 내마모성이 우수하여 구조물의 수명 연장 효과가 우수한 동시에, 중성화방지, 염해방지 및 중방식 기능 등 화학적 성능이 우수하며 난연성 및 내구성이 우수하여 이를 통한 유지 보수 절감 효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (10)

  1. 구조물 표면을 조정하거나 레이탄스를 정리하는 제 1 단계; 및
    상기 표면 상에 에폭시계 다중 방청제 조성물을 롤러 또는 스프레이로 도포하여 도막층을 형성하는 제 2 단계;를 포함하는 구조물 표면의 방청 공법으로서,
    상기 에폭시계 다중 방청제 조성물은
    (a) 에폭시당량 160~300 g/eq인 비스페놀 에이 에폭시 수지 또는 비스페놀 에프 에폭시 수지 20~50 중량%;
    (b) 갈산 및 스타이렌부타디엔 고무 라텍스의 혼합물 0.1~20 중량%;
    (c) 소포제, 분산제, 양이온성 습윤제, 레벨링제, 표면장력 저하제, 표면유동성 조절제, 항균제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제 1~5 중량%;
    (d) 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 충진제 20.5~50 중량%;
    (e) 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 10~20 중량%;를 포함하는 주제(A) 및
    아민계 경화제(B)를 포함하여 이루어지며 상기 주제(A)와 경화제(B)의 혼합 중량비는 각각 5~7 : 1인 것을 특징으로 하는 에폭시계 방청제 조성물로서,
    상기 경화제(B)는
    폴리아민, 이소포론디아민(IPDA), MXDA(meta-xylene diamine), 및 에폭시당량 160~340g/eq의 비스페놀 에이 에폭시 수지를 어덕트 반응시키고 냉각시킨 후 감압 하에서 진공 탈취하여 얻은 유리아민이 제거된 경화수지 혼합물 80~95 중량%; 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 2~10 중량%; 및 벤질 알콜, 도데실 페놀(dodecyl phenol) 및 Styrenated Phenol 로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 2~10 중량%;를 포함하는 경화제(B) ⅰ 또는,
    폴리옥시프로필렌디아민 15~40 중량%; 마니쉬 염기 경화제(Mannich-Base curing agent) 5~30 중량%; IPDA(Isophorone diamine) 혼합물 17~30 중량%; 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 7~20 중량%; 및 벤질 알콜, 도데실 페놀(dodecyl phenol) 및 Styrenated Phenol 로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 15~30 중량%를 포함하는 경화제(B) ⅱ인 것을 특징으로 하며,
    상기 조성물은 코팅을 수행할 때 그 두께가 50~1000 ㎛이고,
    상기 경화제(B) ⅰ의 형성시 냉각은 70℃ ~ 170℃에서 에폭시수지 반응 후 0~70℃에서 수행되고, 상기 감압은 40 Torr 이하에서 수행되는 것을 특징으로 하며,
    상기 주제(A)는 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합물로 이루어진 기능성 충전제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 기능성 충전제는 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합비율이 100:50~200 중량비이고, 표면이 유기실란으로 코팅처리된 것을 특징으로 하되,
    상기 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물 용액 100 중량부를 기준으로 유기 실란 0.1~50 중량부를 첨가하여 용액 내에서 분말 입자 표면에 유기기가 형성되고 탈수 및 축합반응을 통해 유기기로 표면 처리된 것을 특징으로 하며, 상기 용액은 실리카 분말 또는 팽창성 흑연 분말이 물 또는 알코올에 콜로이드 상태로 분산된 것을 사용하는 것을 특징으로 하고,
    상기 유기 실란은 디메틸디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라에톡시실란 중에서 선택된 것을 사용하는 것을 특징으로 하며,
    상기 실리카 분말은 콜로이달실리카, 흄드실리카 및 마이크로나이즈드 실리카 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하고,
    상기 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합물로 이루어진 기능성 충전제는 상기 주제(A) 100 중량부를 기준으로 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 에폭시계 방청제 조성물을 사용하며,
    상기 제 1 단계 이후 구조물 표면에 하도제를 도포하되, 상기 하도제는 녹변환제를 사용하고,
    상기 제 2 단계의 도포는 중도 및 상도의 구분없이 단 1회의 도장만으로 1000㎛ 이하의 두께를 갖는 코팅이 되도록 하여 공정 단축을 이루고, 하도제인 녹변환제의 적용에 이어서 바로 상기 제 2 단계의 도포를 1회 공정으로 적용하여 하도제의 방청이 부족하거나 누락된 부분을 보완하여 방청 기능이 발휘되도록 하는 동시에 하도 방청 기능에 부가하여 다중 방청 기능이 부여되도록 하는 것을 특징으로 하는 구조물 표면의 방청 공법.
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  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조물은 강재 구조물 또는 콘크리트 구조물인 것을 특징으로 하는 구조물 표면의 방청 공법.
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