KR102476307B1 - 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법 - Google Patents

우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테인레스 스틸 또는 강재로 이루어진 유체 저장탱크 몸체용 플레이트와; 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 일면 또는 양면에 형성되는 기능성 도막층을 포함하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크로서;
상기 기능성 도막층은 폴리우레아 수지 45 내지 65 중량%, 폴리우레탄 수지 15 내지 25 중량%, 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지 15 내지 25 중량% 및 성능개선 첨가제 1 내지 10 중량%를 함유하는 것이고;
상기 성능개선 첨가제는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물 70 내지 90 중량부, 히드록시벤질화 말로네이트 10 내지 30 중량부, 나노 다공성 실리카 10 내지 30 중량부, 산화가돌리늄 분말 1 내지 10 중량부, 피틴산 아연 1 내지 10 중량부, 바륨메타보레이트 0.1 내지 5 중량부 및 실리마린 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
각종 생활용수, 공업용수, 화학약품, 가정용과 산업용 오폐수 및 유류 등이 저장되는 유체 저장탱크의 몸체 표면에 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도가 높고, 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성이 우수한 기능성 도막층을 형성함으로써, 유체 저장탱크의 강도를 보강하고 부식을 방지할 수 있는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112022077517252-pat00009

상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, n은 1 내지 6의 정수이다.

Description

우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법{Fluid storage tank having high strength and corrosion resistance and manufacturing method thereof}
본 발명은 각종 생활용수, 공업용수, 화학약품, 가정용과 산업용 오폐수 및 유류 등이 저장되는 유체 저장탱크의 몸체 표면에 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도가 높고, 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성이 우수한 기능성 도막층을 형성함으로써, 유체 저장탱크의 강도를 보강하고 부식을 방지할 수 있는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 빌딩이나 아파트 등의 각종 건물에는 식수, 세면수, 화장실 세정용수 및 소방수 등의 생활용수를 효율적으로 공급하기 위하여 건물 내부ㆍ 지하 ㆍ야외 등에 물 저장탱크가 설치된다. 또한, 깨끗한 수질의 물을 공급하기 위한 정수처리장이나 하수처리장에서는 상수 또는 폐수를 저장하기 위한 저장탱크의 설치가 필수적이다. 특히, 도서지역이나 산간오지는 상수도원의 공급이 원활하지 못하기 때문에, 간이 상수도원으로 지하수를 사용하거나 빗물을 집수하여 사용하기도 하며 계곡물을 사용하기도 하는데, 이때, 상기 지하수나 빗물 및 계곡물 등은 주변의 오염원에 의해 오염되어 식수 등의 용수로 사용하기에 적합하지 않은 경우가 많으므로 집수 후 소독을 위해 약품 저장탱크에 저장된 염소와 같은 약품을 투입하는 수처리 공정을 거친 후 공급되기도 한다. 뿐만 아니라, 화학산업, 전기ㆍ전자산업, 기계ㆍ금속산업, 농ㆍ축산업, 섬유공업 등 각종 산업현장에서는 다양한 용도와 기능을 갖는 화학약품을 사용하게 되는데, 이와 같은 화학약품은 저장탱크에 저장된 상태에서 필요할 때마다 적정량이 투입되며 사용된다. 마찬가지로, 이러한 각종 산업현장 및 공장에서는 여러 종류의 폐수가 발생되는 바, 이러한 폐수는 소정의 폐수 처리장치를 통해 정수된 상태로 방출되어야 하는데, 이 경우에도 약품 저장탱크에 저장된 소정의 약품을 폐수 저장탱크에 적정량으로 투입함으로써 폐수를 정화할 수 있다.
이러한 정수, 폐수 및 화학약품을 포함하는 유체 저장탱크는 일반적으로 유리섬유강화플라스틱(FRP), 스테인레스 스틸 및 강재 등의 다양한 재질로 제작하여 사용되고 있다.
먼저, 유리섬유강화플라스틱(FRP)은 성형이 용이하고, 산, 알칼리, 염, 용제류, 해수 등의 부식에 대하여 강한 저항성을 지니고 있으며, 알루미늄보다 가벼울 뿐만 아니라, 철보다 내식, 내열 및 내부식성이 우수하여 널리 사용되고 있다. 그러나 용융아연공장, 인산염피막공장, 전기아연도금공장, sus-steel 산처리업체, 폐수처리업체 등의 산 세정조, 불화물 탱크, 탱크로리 탱크 등 유해화학물질을 저장하는 저장탱크의 경우에는 충분한 부식성이 구현되지 않으면, 상기 유리섬유강화플라스틱(FRP)에 크랙 및 파손이 발생하기 쉬운 문제점이 여전히 남아있었다. 이러한 유리섬유강화플라스틱(FRP)으로 제작된 저장탱크에 크랙 및 파손이 발생하는 경우, 산성용액, 불화물질 등의 유해한 화학물질이 누설되어 인명 및 재산피해를 동반하는 심각한 사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 최근에는 유체 저장탱크의 처리용량이 대형화됨에 따라, 저장되는 많은 양의 유체에 의해 하중 및 수압이 크게 발생하게 되었고, 상기한 문제점은 더욱 발생하기 쉬운 환경에 놓여진 실정이다.
한편, 스테인레스 스틸 및 강재는 유리섬유강화플라스틱(FRP) 보다 기계적인 강도가 상당히 높아 상기한 문제점을 개선할 수 있는 장점이 있었다. 그러나 산, 알칼리, 염, 용제류, 해수 등에 의하여 쉽게 부식될 수 있고, 녹이 발생하거나, 수질의 변질, 각종 균류의 증식 등에 따른 위생 안정성이 결여될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 유체 저장탱크를 효율적으로 지탱 및 지지해줄 수 있도록 우수한 기계적인 강도 및 충격강도를 유지할 뿐만 아니라, 산, 알칼리, 염, 용제류, 해수 등의 각종 화학물질이 존재하는 상황에서도 충분한 저항성을 가질 수 있도록, 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0536117호 대한민국 등록특허 제10-1129512호 대한민국 등록특허 제10-1187098호 대한민국 등록특허 제10-1930315호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 각종 생활용수, 공업용수, 화학약품, 가정용과 산업용 오폐수 및 유류 등이 저장되는 유체 저장탱크를 효율적으로 지탱 및 지지해줄 수 있도록 우수한 기계적인 강도 및 충격강도를 유지할 뿐만 아니라, 산, 알칼리, 염, 용제류, 해수 등의 각종 화학물질이 존재하는 상황에서도 충분한 저항성을 가질 수 있는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
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 스테인레스 스틸 또는 강재로 이루어진 유체 저장탱크 몸체용 플레이트와; 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 일면 또는 양면에 형성되는 기능성 도막층을 포함하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크로서;
상기 기능성 도막층은 폴리우레아 수지 45 내지 65 중량%, 폴리우레탄 수지 15 내지 25 중량%, 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지 15 내지 25 중량% 및 성능개선 첨가제 1 내지 10 중량%를 함유하는 것이고;
상기 성능개선 첨가제는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물 70 내지 90 중량부, 히드록시벤질화 말로네이트 10 내지 30 중량부, 나노 다공성 실리카 10 내지 30 중량부, 산화가돌리늄 분말 1 내지 10 중량부, 피틴산 아연 1 내지 10 중량부, 바륨메타보레이트 0.1 내지 5 중량부 및 실리마린 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112022077517252-pat00001
상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, n은 1 내지 6의 정수이다.
상기 히드록시벤질화 말로네이트는 디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트, 디-옥타데실-2-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸벤질)-말로네이트, 디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트, 비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐]-2,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 나노 다공성 실리카는 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카인 것이고;
상기 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카는 퍼하이드로폴리실라잔 5 내지 15 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘 5 내지 15 중량% 및 잔량의 탄화수소 용매를 포함하는 표면처리용 혼합물에 나노 다공성 실리카를 침지 및 분산시킴으로써, 표면이 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘에 의하여 표면처리된 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 제조하는 단계;
상기 혼합용액을 30 내지 60 ℃의 온도로 조절한 후, 상기 혼합용액 100 부피부에 대하여, 0.5 내지 10 중량% 농도의 암모니아 수용액 또는 과산화수소 수용액 20 내지 50 부피부를 더욱 투입하고 분산시켜, 상기 나노 다공성 실리카 표면의 퍼하이드로폴리실라잔을 경화시키는 단계;
상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 감압여과하여 탄화수소 용매를 제거하고, 세척 및 분쇄함으로써, 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하는 단계; 및
상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 200 내지 1000 ℃의 온도 및 불활성 기체 분위기에서 열처리함으로써, 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112022077517252-pat00002
상기 식에서, X는 1 내지 50의 정수이고, Y는 1 내지 2,000의 정수이다.
상기 산화가돌리늄은 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 것이고;
상기 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄은 극성 유기용매에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 0.5 내지 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 200 내지 300 ℃의 온도에서 교반하여 반응물을 얻는 단계; 및 상기 반응물에 유기용매를 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 제조되어, 평균입경이 0.5 내지 10 ㎚인 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크의 제조방법으로서,
기능성 도막층 제조용 코팅액을 준비하는 단계; 및 상기 준비된 기능성 도막층 제조용 코팅액을 65 내지 75 ℃로 예열한 후, 2000 내지 3000 PSI의 분사압력으로 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 표면에 분사하는 단계;를 포함하는 것인 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법에 의하면, 각종 생활용수, 공업용수, 화학약품, 가정용과 산업용 오폐수 및 유류 등이 저장되는 유체 저장탱크의 몸체 표면에 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도가 높고, 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성이 우수한 기능성 도막층을 형성함으로써, 유체 저장탱크의 강도를 보강하고 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 기능성 도막층은 유체 저장탱크의 몸체 표면에 견고하게 부착되어 일체화될 수 있고, 내구성이 우수한 바, 빈번한 재도장 및 보수시공 횟수를 줄임으로써, 경제적인 효과가 있다.
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 스테인레스 스틸 또는 강재로 이루어진 유체 저장탱크 몸체용 플레이트와; 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 일면 또는 양면에 형성되는 기능성 도막층을 포함하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크로서;
상기 기능성 도막층은 폴리우레아 수지 45 내지 65 중량%, 폴리우레탄 수지 15 내지 25 중량%, 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지 15 내지 25 중량% 및 성능개선 첨가제 1 내지 10 중량%를 함유하는 것이고;
상기 성능개선 첨가제는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물 70 내지 90 중량부, 히드록시벤질화 말로네이트 10 내지 30 중량부, 나노 다공성 실리카 10 내지 30 중량부, 산화가돌리늄 분말 1 내지 10 중량부, 피틴산 아연 1 내지 10 중량부, 바륨메타보레이트 0.1 내지 5 중량부 및 실리마린 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112022077517252-pat00003
상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, n은 1 내지 6의 정수이다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법에 의하면, 각종 생활용수, 공업용수, 화학약품, 가정용과 산업용 오폐수 및 유류 등이 저장되는 유체 저장탱크의 몸체 표면에 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도가 높고, 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성이 우수한 기능성 도막층을 형성함으로써, 유체 저장탱크의 강도를 보강하고 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 기능성 도막층은 유체 저장탱크의 몸체 표면에 견고하게 부착되어 일체화될 수 있고, 내구성이 우수한 바, 빈번한 재도장 및 보수시공 횟수를 줄임으로써, 경제적인 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크는 스테인레스 스틸 또는 강재로 이루어진 유체 저장탱크 몸체용 플레이트와; 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 일면 또는 양면에 형성되는 기능성 도막층을 포함하여 구성된다.
상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트는 유체 저장탱크의 전체적인 몸체를 이루게 되며, 시공규격에 적합한 스테인레스 스틸 또는 강재(3 내지 10 mm)를 사용함이 바람직하다. 이러한 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트는 절곡 등의 성형 과정을 거친 것일 수 있고, 복수 개의 플레이트를 인접하게 이어붙인 이후, 내부 및/또는 외부 용접을 수행함으로써 준비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 일면 또는 양면에는 기능성 도막층을 형성함으로써, 상기한 효과를 구현할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 기능성 도막층은 폴리우레아 수지 45 내지 65 중량%, 폴리우레탄 수지 15 내지 25 중량%, 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지 15 내지 25 중량% 및 성능개선 첨가제 1 내지 10 중량%를 함유한다.
이때, 상기 폴리우레아 수지는 신속히 경화가 가능하고, 우수한 기계적 강도, 방수성, 내부식성, 내화학성, 내염해성, 자외선에 대한 내성이 좋아 방수수명이 길고, -50 내지 180 ℃의 온도범위까지의 내열성이 강하여 시공시 온도에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라, 스프레이 분사를 통해 도막을 형성하는 방법에 적용하기 용이하다. 상기 폴리우레아 수지는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 기능성 도막층에 45 내지 65 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 상기 폴리우레아 수지는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
또한, 상기 폴리우레탄 수지는 건조가 빠르고 우수한 충격강도, 방수성, 내화학성, 내염해성, 내후성, 자외선에 대한 내성 및 내구성을 개선하는 기능을 한다. 상기 폴리우레탄 수지는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 기능성 도막층에 15 내지 25 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 상기 폴리우레탄 수지는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
또한, 상기 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지는 더욱 신속한 경화가 가능하고, 더욱 우수한 기계적 강도, 충격강도, 방수성, 내부식성, 내화학성, 내염해성, 내후성, 자외선에 대한 내성 및 내구성을 개선하는 기능을 한다. 뿐만 아니라, 스프레이 분사를 통해 도막을 형성하는 방법에 적용하기 용이하다. 상기 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 기능성 도막층에 15 내지 25 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 상기 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
다만, 상기 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지의 비제한적인 예를들면, 폴리올 및 디이소시아네이트를 중합하여 폴리우레탄 전구체를 제조한 후 용매에 용해하여 예비중합체 용액을 제조하는 단계; 쇄연장제 및 쇄종결제를 용매에 용해하여 아민용액을 제조하는 단계; 상기 예비중합체 용액 및 상기 아민 용액을 교반 및 쇄연장 반응시켜 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 폴리올은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 예를들면, 디올 또는 트리올의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 알키드 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 디이소시아네이트는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 예를들면, 톨루엔 디이소시아네이트(toluenediisocyanate, TDI), 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트)(4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate), MDI), 이소포론 디이소시아네이트(isoporondiisocyanate, IPDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylenediisocyanate, HDI), 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트(1,4-cyclohexanediisocyanate, CHDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(1,5-naphthalenediisocyanate, NDI), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 페닐렌 디이소시아네이트(phenylene diisocyanate, PPDI) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 쇄연장제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 예를들면, 디에틸메틸벤젠디아민, 폴리옥시프로필렌디아민, 2,2'-다이클로로-4,4'-메틸렌다이아닐린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 상기 디에틸메틸벤젠디아민, 활성수소당량(AHEW, Amine hydrogen equivalent weight)이 50 내지 1,000인 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, CAS No. 9046-10-0) 및 2,2'-다이클로로-4,4'-메틸렌다이아닐린을 1: 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용함으로써, 우수한 기계적 강도, 내부식성 및 내구성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 쇄종결제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 예를들면, 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디메틸아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 용매는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 예를들면, 자일렌, 톨루엔, N,N-디메틸아세트아미드, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디메틸카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 성능개선 첨가제는 우수한 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도를 제공하고, 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성을 제공하는 기능을 한다. 이로써, 유체 저장탱크의 강도를 보강하고 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기능성 도막층이 유체 저장탱크의 몸체 표면에 견고하게 부착되어 일체화될 수 있도록 하고, 내구성을 획기적으로 개선하여, 빈번한 재도장 및 보수시공 횟수를 줄임으로써, 경제성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 성능개선 첨가제는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 기능성 도막층에 1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
보다 바람직한 상기 성능개선 첨가제는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물 70 내지 90 중량부, 히드록시벤질화 말로네이트 10 내지 30 중량부, 나노 다공성 실리카 10 내지 30 중량부, 산화가돌리늄 분말 1 내지 10 중량부, 피틴산 아연 1 내지 10 중량부, 바륨메타보레이트 0.1 내지 5 중량부 및 실리마린 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112022077517252-pat00004
상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, n은 1 내지 6의 정수이다.
보다 구제적으로, 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체는 우수한 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도를 제공하고, 우수한 내열성 및 내구성을 제공하는 기능을 한다.
이하, 상기 성능개선 첨가제를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물은 우수한 부착강도를 제공하고, 우수한 방수성, 내부식성, 내화학성, 내염해성, 자외선에 대한 내성을 제공하는 기능을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물은 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 70 내지 90 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어려워 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 히드록시벤질화 말로네이트는 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성을 제공하는 기능을 한다.
보다 구체적으로, 상기 히드록시벤질화 말로네이트는 디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트, 디-옥타데실-2-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸벤질)-말로네이트, 디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트, 비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐]-2,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 히드록시벤질화 말로네이트는 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시벤질화 말로네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 히드록시벤질화 말로네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 나노 다공성 실리카는 우수한 기계적인 강도 및 충격강도를 제공하고, 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성, 내염해성, 발수성, 내열성, 자외선에 대한 내성, 내마모성, 항균성 및 내구성을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 나노 다공성 실리카는 평균입경이 1 내지 800 nm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 나노 다공성 실리카는 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카인 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카는 퍼하이드로폴리실라잔 5 내지 15 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘 5 내지 15 중량% 및 잔량의 탄화수소 용매를 포함하는 표면처리용 혼합물에 나노 다공성 실리카를 침지 및 분산시킴으로써, 표면이 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘에 의하여 표면처리된 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 제조하는 단계;
상기 혼합용액을 30 내지 60 ℃의 온도로 조절한 후, 상기 혼합용액 100 부피부에 대하여, 0.5 내지 10 중량% 농도의 암모니아 수용액 또는 과산화수소 수용액 20 내지 50 부피부를 더욱 투입하고 분산시켜, 상기 나노 다공성 실리카 표면의 퍼하이드로폴리실라잔을 경화시키는 단계;
상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 감압여과하여 탄화수소 용매를 제거하고, 세척 및 분쇄함으로써, 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하는 단계; 및
상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 200 내지 1000 ℃의 온도 및 불활성 기체 분위기에서 열처리함으로써, 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112022077517252-pat00005
상기 식에서, X는 1 내지 50의 정수이고, Y는 1 내지 2,000의 정수이다.
이때, 상기 탄화수소 용매는 지방족 탄화수소 용매로서 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 상기 탄화수소 용매의 비제한적인 예를들면, 펜탄, 헥산, 옥탄, 노난, 데칸, 데칼린, 운데칸, 도데칸, 트리데칸, 테트라데칸, 이소노난, 이소데칸, 이소운데칸, 이소도데칸, 이소트리데칸, 이소테트라데칸, 사이클로노난, 사이클로데칸, 사이클로운데칸, 사이클로도데칸, 사이클로트리데칸, 사이클로테트라데칸 및 이들의 혼합 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카는 밀웜오일에 의해 표면처리된 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 우수한 부착강도를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 밀웜오일에 의해 표면처리된 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카는 극성용매 및 밀웜오일을 0.1 내지 0.2: 1 부피비율로 혼합한 용액에 상기 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 침지시킨 후, 여과함으로써, 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 밀웜오일은 15 내지 20 kW 출력의 마이크로웨이브 건조 및 50 내지 80 ℃ 온도의 열풍건조를 순차적으로 수행하여 수분함량이 3 내지 10 중량%로 조절된 밀웜 건조재료를 압착법에 의하여 추출한 것일 수 있다.
또한, 상기 극성용매는 아세트산, DMFO(dimethyl-formamide), DMSO(dimethyl sulfoxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 나노 다공성 실리카는 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 나노 다공성 실리카의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 나노 다공성 실리카의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 산화가돌리늄 분말은 우수한 기계적인 강도 및 충격강도를 제공하고, 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성, 내염해성, 자외선에 대한 내성, 내수성 및 내구성을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 산화가돌리늄은 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 더욱 우수한 부착강도를 제공할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 상기 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄은 극성 유기용매에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 0.5 내지 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 200 내지 300 ℃의 온도에서 교반하여 반응물을 얻는 단계; 및 상기 반응물에 유기용매를 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 제조되어, 평균입경이 0.5 내지 10 ㎚인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 극성 유기용매는 트리에틸렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기용매는 아세톤, 메틸에틸케톤 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 산화가돌리늄 분말은 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화가돌리늄 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 산화가돌리늄 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과를 기대하기 어렵고 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 피틴산 아연은 우수한 부착강도 및 충격강도를 제공하고, 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성, 내염해성 및 내구성을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 피틴산 아연은 피탄산과 아연이온의 몰비가 1: 0.5 내지 2가 되도록, 피틴산 수용액 및 아연계 전구체를 혼합 및 반응시킴으로써 준비되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 아연계 전구체는 질산아연수화물, 탄산아연, 황산아연, 염산아연, 수산화아연, 인산아연사수화물, 황산아연육수화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 피틴산 아연은 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 피틴산 아연의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 피틴산 아연의 함량이 너무 많은 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 바륨메타보레이트는 우수한 부착강도를 제공하고, 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성, 내염해성, 자외선에 대한 내성 및 내구성을 제공하는 기능을 한다.
상기 바륨메타보레이트는 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 바륨메타보레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 바륨메타보레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 실리마린은 우수한 내산성, 내알칼리성, 내염해성을 제공하는 기능을 한다.
상기 실리마린은 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리마린의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 실리마린의 함량이 너무 많은 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 성능개선 첨가제는 상기 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 알카놀아마이드 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함할 수 있다. 이로써, 더욱 우수한 기계적인 강도 및 부착강도를 제공하고, 우수한 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 상기 알카놀아마이드는 미리스틸 옥소스테아르아미드 모노에탄올아민, 미리스틸 아라키드아미드 모노에탄올아민, 팔미틸 옥소스테아르아미드 모노에탄올아민, 팔미틸 아라키드아미드 모노에탄올아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 보다 바람직하기로는 미리스틸 옥소스테아르아미드 모노에탄올아민 및 팔미틸 옥소스테아르아미드 모노에탄올아민을 1: 0.5 내지 0.8 중량비율로 혼합한 것을 사용함으로써 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크의 제조방법으로서,
기능성 도막층 제조용 코팅액을 준비하는 단계; 및 상기 준비된 기능성 도막층 제조용 코팅액을 65 내지 75 ℃로 예열한 후, 2000 내지 3000 PSI의 분사압력으로 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 표면에 분사하는 단계;를 포함하는 것인 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크의 제조방법을 제공한다.
상기 기능성 도막층 제조용 코팅액은 정제수와 혼합하여, 점도가 500 내지 2000 cP가 되도록 준비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 준비된 기능성 도막층 제조용 코팅액을 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 표면에 분사하는 단계;는 스프레이 장비 또는 에어스프레이 장비 등 당분야에서 일반적으로 사용되는 분사용 장비를 사용하여 수행될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크 및 이의 제조방법에 의하면, 각종 생활용수, 공업용수, 화학약품, 가정용과 산업용 오폐수 및 유류 등이 저장되는 유체 저장탱크의 몸체 표면에 기계적인 강도, 부착강도 및 충격강도가 높고, 내부식성, 내산성, 내알칼리성 및 내염해성이 우수한 기능성 도막층을 형성함으로써, 유체 저장탱크의 강도를 보강하고 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 기능성 도막층은 유체 저장탱크의 몸체 표면에 견고하게 부착되어 일체화될 수 있고, 내구성이 우수한 바, 빈번한 재도장 및 보수시공 횟수를 줄임으로써, 경제적인 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>
하이브리드 폴리우레아우레탄 수지의 준비
중량평균분자량이 약 3,500이고 관능기수가 2개인 폴리에스테르 폴리올 및 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트)(4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate), MDI)를 중합하여 폴리우레탄 전구체를 제조한 후 N,N-디메틸아세트아미드 용매에 용해하여 예비중합체 용액을 제조하는 단계; 디에틸메틸벤젠디아민 쇄연장제 및 디에틸아민 쇄종결제를 자일렌 용매에 용해하여 아민용액을 제조하는 단계; 상기 예비중합체 용액 및 상기 아민 용액을 교반 및 쇄연장 반응시킴으로써, 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지를 제조하였다.
<제조예 2>
하이브리드 폴리우레아우레탄 수지의 준비
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지를 제조하되, 쇄연장제로서, 상기 디에틸메틸벤젠디아민 쇄연장제를 대신하여; 디에틸메틸벤젠디아민, 활성수소당량(AHEW, Amine hydrogen equivalent weight)이 50 내지 1,000인 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, CAS No. 9046-10-0) 및 2,2'-다이클로로-4,4'-메틸렌다이아닐린을 1: 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
<제조예 3>
표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카
퍼하이드로폴리실라잔 12 중량% 및 잔량의 사이클로테트라데칸을 포함하는 표면처리용 혼합물에 나노 다공성 실리카(평균입경: 288 nm)를 침지 및 분산시킴으로써, 표면이 퍼하이드로폴리실라잔에 의하여 표면처리된 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 제조하였다.
이후, 상기 혼합용액을 60 ℃의 온도로 조절한 후, 상기 혼합용액 100 부피부에 대하여, 5 중량% 농도의 암모니아 수용액 45 부피부를 더욱 투입하고 분산시켜, 상기 나노 다공성 실리카 표면의 퍼하이드로폴리실라잔을 경화시켰다.
이후, 상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔을 갖는 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 감압여과하여 사이클로테트라데칸을 제거하고, 세척 및 분쇄함으로써, 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하였다.
이후, 상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔을 갖는 나노 다공성 실리카를 750 ℃의 온도 및 아르곤 분위기에서 열처리함으로써, 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하였다.
<제조예 4>
표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카
퍼하이드로폴리실라잔 12 중량%, 아미노 실리콘(상품명 MIRASIL ADMH B100, BLUESTAR SILICONES) 7 중량% 및 잔량의 사이클로테트라데칸을 포함하는 표면처리용 혼합물에 나노 다공성 실리카(평균입경: 288 nm)를 침지 및 분산시킴으로써, 표면이 퍼하이드로폴리실라잔 및 아미노 실리콘에 의하여 표면처리된 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 제조하였다.
이후, 상기 혼합용액을 60 ℃의 온도로 조절한 후, 상기 혼합용액 100 부피부에 대하여, 5 중량% 농도의 암모니아 수용액 45 부피부를 더욱 투입하고 분산시켜, 상기 나노 다공성 실리카 표면의 퍼하이드로폴리실라잔을 경화시켰다.
이후, 상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 감압여과하여 사이클로테트라데칸을 제거하고, 세척 및 분쇄함으로써, 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하였다.
이후, 상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 750 ℃의 온도 및 아르곤 분위기에서 열처리함으로써, 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하였다.
<제조예 5>
밀웜오일에 의해 표면처리된 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카의 제조
아세트산, DMSO 및 밀웜오일을 0.1: 0.1: 1 부피비율로 혼합한 용액에 상기 제조예 3에서 준비된 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 침지시킨 후, 여과함으로써, 밀웜오일에 의해 표면처리된 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 준비하였다.
이때, 상기 밀웜 오일은 다음과 같은 방법으로 준비하였다. 8령 밀웜을 3일간 절식시킨 후, 정제수로 세척하고 탈수시켰다. 이후, 상기 준비된 밀웜 재료를 14 kW 출력의 회전식 마이크로웨이브를 사용하여 2분 동안 가동시킨 후, 다시 2분 재가동시켜 1차 건조시켰다. 이후, 상기 1차 건조된 밀웜 재료를 70 ℃에서 약 15 분 동안 2차 건조시켜 수분함량을 약 6 중량%로 맞추어 밀웜 건조재료를 준비하였다. 밀웜 건조재료는 유압식 착유기를 이용하여 20분 동안 600 kgf/cm2 압력으로 착유한 후 침전물을 제거함으로써, 밀웜 오일을 수득하였다.
<제조예 6>
폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄의 준비
폴리에틸렌 글리콜에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻은 이후, 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 280 ℃의 온도에서 24 시간동안 교반하여 반응물을 얻었다. 이후, 상기 반응물을 실온으로 냉각한 후, 아세톤을 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 침전시켰다. 이후, 상층액은 제거하고, 침전물은 공기중에서 건조시켜 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄 분말을 준비하였다.
<제조예 7>
피틴산 아연의 준비
피틴산 수용액(50% (w/w) in H2O, phytic acid solution, Sigma Aldrich)에 황산아연을 첨가하였다. 이때, 상기 수용액에 포함된 피탄산과 아연이온의 몰비가 각각 1:1의 비율이 되도록 정제수를 더욱 첨가한 이후, 30 ℃에서 1시간 동안 교반 및 반응시킴으로써, 피틴산 아연 수용액을 제조하였다. 상기 피틴산 아연 수용액을 여과 및 건조함으로써, 피틴산 아연 분말을 얻었다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 준비된 기능성 도막층 제조용 코팅액 및 비교용 코팅액 각각을 정제수와 혼합하여 점도가 1100 cP가 되도록 준비하였다.
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
폴리우레아 수지 58 58 58 58 58 58 58
폴리우레탄 수지 17 17 17 17 42 34 17
하이브리드
폴리우레아우레탄 수지		 17
[제조예1]		 17
[제조예2]		 17
[제조예2]		 17
[제조예2]		 0 0 17
[제조예1]
성능개선 첨가제 8 8 8 8 0 8 8
(중량부) 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 100 100 100 - - 100
우레아기 함유 유기실란 화합물
[화학식1-1]		 82 82 82 82 - - -
γ-아미노프로필트리메톡시실란 - - - - - 100 82
디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트 15 15 - 7.5 - - -
디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 - - 15 7.5 - - -
나노 다공성
실리카		 18
[통상의 나노
다공성
실리카]		 18
[제조예3]		 18
[제조예4]		 18
[제조예5]		 - - -
통상의
실리카 분말
(평균입경: 235 nm) 		- - - - - 18 18
산화가돌리늄 분말 7
[통상의 산화가돌리늄 분말]		 7
[통상의 산화가돌리늄 분말]		 7
[제조예6]		 7
[제조예6]		 - - -
피틴산 아연
[제조예7]		 5 5 5 5 - - -
바륨메타보레이트 2.5 2.5 2.5 2.5 - - -
실리마린 1.5 1.5 1.5 1.5 - - -
미리스틸 옥소스테아르아미드 모노에탄올아민 - - 2 1 - - -
팔미틸 옥소스테아르아미드 모노에탄올아민 - - - 1 - - -
[화학식 1-1]
Figure 112022077517252-pat00006

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 메틸기이고, n은 3이다.
<시험예>
상기와 같이 준비된 기능성 도막층 제조용 코팅액 및 비교용 코팅액을 각각 강재로 이루어진 플레이트 시편의 일면에 도포한 후 경화시켜 기능성 도막층을 형성시킴으로써 물성측정용 시험체를 제작하였다. 이후, 상기 물성측정용 시험체에 대하여, 부착강도, 인장강도, 인열강도, 신장율, 충격시험, 쇼어경도, 내굴곡성, 음극박리 시험, 내산성, 내알칼리성 및 염수분무 시험을 수행 및 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목[시험방법] 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
부착강도
[ASTM D4541, N/㎟]		 12.6 13.8 15.3 15.8 5.6 8.9 10.2
인장강도
[ASTM D412, N/㎟]		 15.3 17.6 18.7 19.5 6.8 8.2 9.4
인열강도
[ASTM D412, N/㎟]		 57 59 62 65 35 39 41
파단시 신장율
[ASTM D412, %] 		350 385 405 420 210 250 265
충격성[ASTM D 2794, N.m] 18.5 18.9 19.6 20.3 11.5 13.4 14.7
쇼어경도[ASTM D2240] 91 92 94 95 82 85 88
내굴곡성[ASTM D-522, 180도] 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 박리 크랙 이상없음
음극박리 시험[ASTM G8, mm] 4.1 3.7 3.2 2.4 15.7 12.5 11.2
내산성[KS M 5307, 5% H2SO4] 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 부풀음 부풀음
내알칼리성[KS M 5307, 5% NaOH] 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 크랙 크랙 부풀음
염수분무 시험[KS M 5307, 시간/녹,부풀음] 500이상 500이상 500이상 500이상 125 168 205
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 4에 따른 기능성 도막층 제조용 코팅액을 이용하여 기능성 도막층을 형성시킨 물성측정용 시험체는 비교예 1 내지 3에 따른 비교용 코팅액을 이용하여 도막층을 형성시킨 물성측정용 시험체와 비교하여, 우수한 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
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 (5)

  1. 스테인레스 스틸 또는 강재로 이루어진 유체 저장탱크 몸체용 플레이트와; 상기 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 일면 또는 양면에 형성되는 기능성 도막층을 포함하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크로서;
    상기 기능성 도막층은 폴리우레아 수지 45 내지 65 중량%, 폴리우레탄 수지 15 내지 25 중량%, 하이브리드 폴리우레아우레탄 수지 15 내지 25 중량% 및 성능개선 첨가제 1 내지 10 중량%를 함유하는 것이고;
    상기 성능개선 첨가제는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 우레아기 함유 유기실란 화합물 70 내지 90 중량부, 히드록시벤질화 말로네이트 10 내지 30 중량부, 나노 다공성 실리카 10 내지 30 중량부, 산화가돌리늄 분말 1 내지 10 중량부, 피틴산 아연 1 내지 10 중량부, 바륨메타보레이트 0.1 내지 5 중량부 및 실리마린 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크.
    [화학식 1]
    Figure 112022077517252-pat00007

    상기 식에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, n은 1 내지 6의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히드록시벤질화 말로네이트는
    디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트, 디-옥타데실-2-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸벤질)-말로네이트, 디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트, 비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐]-2,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노 다공성 실리카는 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카인 것이고;
    상기 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카는 퍼하이드로폴리실라잔 5 내지 15 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘 5 내지 15 중량% 및 잔량의 탄화수소 용매를 포함하는 표면처리용 혼합물에 나노 다공성 실리카를 침지 및 분산시킴으로써, 표면이 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘에 의하여 표면처리된 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 제조하는 단계;
    상기 혼합용액을 30 내지 60 ℃의 온도로 조절한 후, 상기 혼합용액 100 부피부에 대하여, 0.5 내지 10 중량% 농도의 암모니아 수용액 또는 과산화수소 수용액 20 내지 50 부피부를 더욱 투입하고 분산시켜, 상기 나노 다공성 실리카 표면의 퍼하이드로폴리실라잔을 경화시키는 단계;
    상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 함유하는 혼합용액을 감압여과하여 탄화수소 용매를 제거하고, 세척 및 분쇄함으로써, 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하는 단계; 및
    상기 표면에 경화된 퍼하이드로폴리실라잔 및 하기 화학식 2로 표시되는 아미노 실리콘을 갖는 나노 다공성 실리카를 200 내지 1000 ℃의 온도 및 불활성 기체 분위기에서 열처리함으로써, 표면에 다공질 실리카질막을 갖는 나노 다공성 실리카를 수득하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크.
    [화학식 2]
    Figure 112022077517252-pat00008

    상기 식에서, X는 1 내지 50의 정수이고, Y는 1 내지 2,000의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화가돌리늄은 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 것이고;
    상기 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄은 극성 유기용매에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 0.5 내지 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 200 내지 300 ℃의 온도에서 교반하여 반응물을 얻는 단계; 및 상기 반응물에 유기용매를 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 제조되어, 평균입경이 0.5 내지 10 ㎚인 것을 특징으로 하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크의 제조방법으로서,
    기능성 도막층 제조용 코팅액을 준비하는 단계; 및 상기 준비된 기능성 도막층 제조용 코팅액을 65 내지 75 ℃로 예열한 후, 2000 내지 3000 PSI의 분사압력으로 유체 저장탱크 몸체용 플레이트의 표면에 분사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 강도 및 내부식성을 갖는 유체 저장탱크의 제조방법.
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