KR102556160B1 - 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물 및 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법 - Google Patents

강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물 및 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시계 수지 및 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부; 및 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제, 및 경화촉진제를 포함하는 경화제부;를 포함하는, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물 및 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법에 관한 것이다.

Description

강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물 및 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법 {Elastomeric epoxy resin composition for steel pipe piles and method for coating steel pipe piles using the same}
본 발명은 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물 및 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강관말뚝은 지중에 타입 시공되는 것으로 건물 등의 기초, 교량의 기초, 항만이나 하천 구조물의 기초, 그 외 토사 방지 말뚝, 산 사태방지 말뚝, 토중 연속 벽 등의 용도로 사용하는데 외면에 대한 방식 도막이 시공 중의 여러 가지 영향으로 인하여 손상되거나, 도막이 열화가 될 경우에는 지하수 또는 주변 토양의 영향 등으로 인하여 방식 효과가 기대에 미치지 못하는 것으로 인식하고 있어 방식 도장 하지 않고, 그 대신에 부식에 의해 두께가 감소하는 것을 미리 감안하여 여유두께를 갖도록 설계하거나 방식 도장을 하더라도 방청 프라이머를 얇게 도장 하거나 분체도료를 2회 이상으로 더욱 두껍게 도장하는 등의 여러 방법이 채택되고 있다.
상기와 같이 부식 여유두께를 감안하거나 도막을 더욱 두껍께 도장 하는 것은 자재비와 시공비가 낭비되는 문제가 있으며, 또한 해안매립지나 해상의 강구조물 및 강교 등의 현장은 염분이나 수분 등의 부식 요인이 많고 해양의 강구조물의 경우에는 지상이나 해상에 노출 시공되는 경우가 많아 육상의 강구조물에 비해서 가혹한 부식 환경하에 놓여 있어 강관말뚝은 설치 후 부식이 매우 심하게 발생 됨은 물론이며 외관을 고려하여야 하므로 방식 도장하는 것이고 어느 정도의 도막두께를 가지는 것이 육상 및 해상의 강관말뚝의 적합한 방식 대책 수단에 필요한 것이다.
따라서 강관의 부식 등을 방지하기 위한 여러 가지 수단이 강구되고 있으며, 최근 방식 기술의 발전에 따라 여러 방식 기법이 개발되고 있으며 크게 피복방식, 음극방식, 내식 소재 등을 들 수 있는데 이 중 가장 경제적이고 효과적인 수단은 피복방식 법으로 강관말뚝의 외면에 적용하여 지상 및 해양의 강구조물의 내구연수를 증가시키는 방식용으로 사용되고 있으며 도장에 사용하는 소재는 액상 에폭시계 도료, 에폭시 수지에 세라믹이나 금속분말류 또는 기타 광물질을 가미한 변성 에폭시 수지, 폴리우레탄과 같은 플라스틱계 수지 도료 등의 유기질 도료을 이용하여 도장 한 제품으로 시공하고 있다. 다만, 피복방식에 대한 성능이나 도장 표준 등에 대하여 도장 강관말뚝 관련 제조자에 의하여 규정화는 되어 있는데 내구성에 대한 시험평가가 상이하므로 강관말뚝 시공 시의 가혹한 환경을 대비한 적합한 방법으로 평가하여야 하며 경제적인 측면도 고려하여야 하기 때문에 이에 따른 친환경성, 내구성, 시공성 향상, 도료 개선 및 도장 방법과 제조 방법 개선 등이 필요한 것이다.
또한 우리나라에서 연약지반 강화를 위해 사용하고 있는 도장 강관말뚝에 대한 국가 규격(KS F4602)에서는 강관말뚝의 부식방지를 위한 방법은 제시되어 있지 않아 일반적으로 나관 상태로 현장에서 보관 및 시공하고 있어 부식 발생이 높다. 일례로 철근의 경우 오래전부터 부식방지를 위한 방식코팅이 상용화되어 있으나 강관말뚝에 대해서도 염분이나 수분 등의 요인이 많아 부식의 위험에 노출되어 있으므로 별도의 방식처리가 필요한 것이며 아울러 항타 할 때 시공성 향상에도 영향을 줄 수 있는 도장 기법도 필요할 것이다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0533359호가 제시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0533359호 (2005.11.28)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 도막의 물리적 특성 및 내구성이 우수한 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물과 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 에폭시계 수지 및 실란 화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부; 및 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제, 및 경화촉진제를 포함하는 경화제부;를 포함하는, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 실란 화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 산화지르코늄 분말과 이황화몰리브덴 분말을 물리적으로 균질화 시켜 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 제조한 후 실란 화합물로 표면을 개질한 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 에폭시기 함유 실란 화합물로 표면개질된 것일 수 있으며, 이때 상기 에폭시기 함유 실란 화합물은 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필 디메틸메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필 디메틸에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀형 에폭시 수지 및 고무 변성 에폭시 수지를 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 고무 변성 에폭시 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔고무(NBR) 변성 에폭시 수지, 카르복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무 변성 에폭시 수지, 에폭시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ETBN) 고무 변성 에폭시 수지 및 아민 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ATBN) 고무 변성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 고무 변성 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 300 g/eq이고, 점도(25℃)가 20,000 내지 50,000 cps일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 비스페놀형 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 비스페놀 F형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 비스페놀형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 250 g/eq이며, 점도(25℃)가 9,000 내지 20,000 cps일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 경화촉진제는 트리페닐실란티올 및 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 전술한 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물을 강관말뚝의 표면에 도장하는 단계;를 포함하는, 강관말뚝 도장 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물은 에폭시계 수지 및 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부와 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제, 및 경화촉진제를 포함하는 경화제부를 혼합하여 사용함에 따라 내마모성, 접착력, 내충격성 등의 물리적 특성과 내알칼리성 및 내구성 등이 우수하다는 장점이 있다.
이하 본 발명에 따른 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물과 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 에폭시계 수지 및 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부; 및 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제, 및 경화촉진제를 포함하는 경화제부;를 포함하는, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물에 관한 것이다.
이처럼, 본 발명에 따른 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물은 에폭시계 수지 및 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부와 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제, 및 경화촉진제를 포함하는 경화제부를 혼합하여 사용함에 따라 내마모성, 접착력, 내충격성 등의 물리적 특성과 내알칼리성 및 내구성 등이 우수하다는 장점이 있다.
이를 위해, 상기 주제부와 경화제부를 적절한 비율로 혼합하여 주는 것이 바람직하며, 구체적으로 예를 들면, 상기 경화제부:주제부의 중량비는 1 : 2 내지 4일 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 2.5 내지 3.5, 더욱 좋게는 1 : 2.8 내지 3.2일 수 있다. 이와 같은 범위에서 주제와 경화제가 거의 완전히 경화되어 도막 반응이 완전하게 진행될 수 있으며, 우수한 외관뿐만 아니라 물리적 특성 및 화학적 특성이 우수한 도막을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물의 각 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 예에 따른 주제부는 에폭시계 수지 및 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 에폭시계 수지는 본 도막의 베이스가 되는 물질로, 상기 에폭시계 수지는 전형적으로 2 내지 10개의 에폭시기를 가진 것일 수 있으며, 좋게는 2 내지 6개, 더욱 좋게는 2 내지 4개의 에폭시기를 가진 것일 수 있다. 에폭시계 수지는 일반적으로 1,000 g/mol 미만의 수평균분자량(Mn)을 갖는 저분자량 화합물이거나, 더 높은 수평균분자량을 갖는 화합물, 즉 중합체성 에폭시 수지일 수 있으며, 이러한 중합체성 에폭시 수지는 바람직하게는 2 내지 25, 더 바람직하게는 2 내지 10의 단위의 올리고머화도를 가질 수 있다.
바람직한 일 예시로, 본 발명에 특히 적합한 에폭시계 수지는 비스페놀형 에폭시 수지 및 고무 변성 에폭시 수지를 포함하는 것일 수 있다. 이처럼 비스페놀형 에폭시 수지와 고무 변성 에폭시 수지를 혼합하여 사용함으로써 도막에 탄성과 인장 성능을 부여하여 항타 시 발생하는 충격에 대응하도록 하여 내충격성을 향상시킬 수 있으며, 또한 강관말뚝과의 접착력을 보다 향상시킬 수 있다.
내충격성 및 강관말뚝과의 접착력을 보다 향상시키기 위한 측면에서, 비스페놀형 에폭시 수지 : 고무 변성 에폭시 수지는 1 : 0.5 내지 2의 중량비로 혼합될 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 0.1 내지 1.5, 더욱 좋게는 1 : 0.3 내지 0.9의 중량비로 혼합될 수 있다. 이와 같은 범위에서 내충격성 및 강관말뚝과의 접착력을 보다 향상 효과가 특히 우수하다.
이때, 상기 비스페놀형 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 비스페놀 F형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 비스페놀 A형 에폭시 수지일 수 있다.
또한, 상기 비스페놀형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 250 g/eq이며, 점도(25℃)가 600 내지 20,000 cps일 수 있으며, 보다 좋게는 에폭시 당량이 150 내지 230 g/eq이며, 점도(25℃)가 900 내지 18,000 cps, 더욱 좋게는 에폭시 당량이 170 내지 210 g/eq이며, 점도(25℃)가 1,000 내지 15,000 cps일 수 있다. 이와 같은 범위에서 도막의 접착력 및 견고성이 더 향상될 수 있다.
상기 고무 변성 에폭시 수지는 도막에 탄성과 인장 성능을 부여하여 항타 시 발생하는 충격에 대응하도록 하여 내충격성을 향상시키기 위한 것으로, 아크릴로니트릴-부타디엔고무(NBR) 변성 에폭시 수지, 카르복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무변성 에폭시수지, 에폭시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ETBN) 고무 변성 에폭시수지 및 아민 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ATBN) 고무 변성 에폭시 수지, 우레탄변성 에폭시수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아크릴로니트릴-부타디엔고무(NBR) 변성 에폭시 수지일 수 있다.
또한, 상기 고무변성 에폭시수지는 에폭시 당량이 130 내지 500 g/eq이고, 점도(25℃)가 2,000 내지 50,000 cps일 수 있다. 보다 좋게는 에폭시 당량이 150 내지 400 g/eq이고, 점도(25℃)가 3,000 내지 40,000 cps일 수 있으며, 더욱 좋게는 에폭시 당량이 180 내지 350 g/eq이고, 점도(25℃)가 4,000 내지 30,000 cps일 수 있다. 이와 같은 범위에서 도막의 접착력 및 견고성이 더 향상될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 산화지르코늄은 도막의 표면강도를 높여주어 외부 충격에 쉽게 손상되지 않도록 강한 표면강도를 제공하며, 이황화몰리브덴은 항타 시 윤활 작용을 하여 작업성 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 특히 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 강관말뚝과의 접착력을 향상시키며, 도막의 마찰계수를 낮춰 항타 시 윤활성을 증대시켜 작업성을 향상시킴과 동시에 도막의 표면강도를 향상시켜 내충격성 및 견고성을 보다 효과적으로 높일 수 있어 좋다. 반면, 이황화몰리브덴과 산화지르코늄을 혼성화하지 않고 단독으로 사용할 경우 강관말뚝 표면과의 접착력이 낮아질 수 있으며, 마찰계수를 낮추거나 표면강도를 높여 강관말뚝에 필요한 도막 성능을 확보함에 어려움이 있을 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 산화지르코늄 분말과 이황화몰리브덴 분말을 물리적으로 균질화 시켜 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 제조한 후 실란 화합물로 표면을 개질한 것일 수 있다. 이때, 상기 균질화는 고속분산기에 산화지르코늄과 이황화몰리브덴 미세분말을 투입하고, 고속분산시켜 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 수득하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 고속분산기에 투입되는 산화지르코늄과 이황화몰리브덴 미세분말의 입도는 200 메쉬 이상일 수 있으며, 산화지르코늄 : 이황화몰리브덴 미세분말의 투입량은 1 : 0.3 내지 1, 보다 좋게는 1 : 0.4 내지 0.8, 더욱 좋게는 1 : 0.5 내지 0.7일 수 있다. 이와 같은 범위에서 주제부에 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 첨가할 시 보다 우수한 접착력과 보다 낮은 마찰계수 및 우수한 견고성을 확보할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 에폭시기 함유 실란화합물로 개질된 것일 수 있다. 이처럼, 상기 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말의 표면을 에폭시기 함유 실란화합물로 개질함으로써 무기질인 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말이 가지고 있는 반응성 무기기와 유기물질인 에폭시계 수지의 유기기와 결합이 용이하도록 하여 유무기간 결합이 되기 때문에 에폭시계 수지에 보다 균일하게 분산 혼합될 수 있으며, 주제 및 경화제 반응 시 상기 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말의 표면에 결합된 에폭시기 함유 실란 화합물이 함께 반응에 참여하여 마찰계수는 더욱 낮추면서도 도막의 견고성은 더욱 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 에폭시기 함유 실란 화합물은 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필 디메틸메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필 디메틸에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
이와 같은 실란 화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 25 중량부, 더욱 좋게는 15 내지 22 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 강관말뚝과의 접착력이 보다 향상될 수 있으며, 도막의 마찰계수를 낮추고 도막의 견고성을 높임에 있어 보다 효과적일 수 있다.
이 외에도, 상기 주제부는 반응희석제, 안료, 소포제, 습윤분산제, 흐름성 조절제, 산화방지제 및 자외선안정제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 기능성 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 함량 수준으로 적절하게 조절하여 첨가될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 각각의 기능성 첨가제 성분을 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부로 첨가할 수 있으나, 구성 성분마다 그 함량이 달리 조절될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 일 예에 따른 경화제부는 상기 주제부와 반응하여 견고한 도막을 형성하기 위한 것으로, 바람직하게는 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경화촉진제를 포함할 수 있다. 이들을 혼합 사용함으로써 조성물의 경화 시간을 현저하게 단축할 수 있다는 장점이 있다. 이를 위해 상기 페날카민 : 아민 화합물은 1 : 0.5 내지 2의 중량비로 혼합될 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 0.7 내지 1.5, 더욱 좋게는 1 : 0.8 내지 1.2의 중량비로 혼합될 수 있다. 이와 같은 범위에서 경화 시간 단축 효과가 특히 우수하다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 페날카민은 저온 경화성이 우수하고, 유연성, 표면 내성, 내수성 및 내화학성을 도모하기 위해 첨가되는 것으로, 하기 화학식 1 구조의 카다놀(cardanol)의 알코올기에 다가 아민 화합물을 만니히(Mannich) 반응시켜 제조된 것일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 10 내지 30의 포화 알킬기 및 탄소수 10 내지 30의 불포화 알킬기에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.)
상기 카다놀과 반응되는 다가 아민 화합물은 폴리에틸렌아민일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 하기 화학식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, n은 0 내지 10의 정수이다.)
본 발명의 일 예에 있어, 상기 아민 화합물은 조성물의 경화 시간을 더욱 단축하기 위하여 첨가되는 것으로, 구체적으로 예를 들면 지환족 아민 화합물 및 방향족 아민 화합물에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 지환족 아민 화합물일 수 있다. 또한, 상기 아민 화합물은 토탈 아민가(TAV, 1N HCl method)가 200 내지 400 ㎎KOH/g일 수 있으며, 점도(25℃)가 50 내지 500 cps일 수 있고, 아민 수소 당량(AHEW)이 90 내지 150 g/eq일 수 있다. 보다 좋게는 토탈 아민가(TAV, 1N HCl method)가 230 내지 350 ㎎KOH/g일 수 있으며, 점도(25℃)가 80 내지 400 cps일 수 있고, 아민 수소 당량(AHEW)이 100 내지 120 g/eq일 수 있다. 더욱 좋게는, 토탈 아민가(TAV, 1N HCl method)가 250 내지 320 ㎎KOH/g일 수 있으며, 점도(25℃)가 100 내지 300 cps일 수 있고, 아민 수소 당량(AHEW)이 105 내지 115 g/eq일 수 있다. 이와 같은 범위에서 경화 시간을 보다 효과적으로 단축할 수 있다.
이에 더하여, 상기 경화제부는 트리페닐실란티올 및 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 조성물의 경화 반응을 촉진할 수 있다.
이와 같은 경화촉진제는 상기 페놀카민 및 아민 화합물 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부, 보다 좋게는 3 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 전술한 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물을 강관말뚝의 표면에 도장하는 단계;를 포함하는, 강관말뚝 도장 방법에 관한 것이다.
이때 도장 방법은 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법이라면 특별히 한정하지 않고 적용할 수 있으며, 바람직하게는 본 출원인의 특허(제10-2161395호)인 2액 내부 혼합식 도장 장치를 사용해서 에어리스 분사 방법으로 조성물의 온도 30~40℃, 강관말뚝 표면 온도 30~50℃ 상태에서 도장할 수 있다.
이때, 상기 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물과 이를 이용한 강관말뚝 도장 방법 및 이를 이용하여 도장된 강관말뚝에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
1) 주제부:
비스페놀 A 에폭시 수지(에폭시 당량 187 g/eq, 점도(25℃) 12,500 cps) 50 ㎏과 NBR 변성 에폭시 수지(에폭시 당량 300 g/eq, 점도(25℃) 30,000 cps) 50 ㎏을 교반기가 설치된 반응기에 투입하고, 온도를 90℃로 승온하고, 교반기 속도를 30 RPM으로 하여 약 1시간에 걸쳐 균질화하여 에폭시계 수지를 준비하였다.
별도로, 고속분산기에 산화지르코늄(ZrO2) 미세분말(200 mesh 이상) 10 ㎏과 이황화몰리브덴(MoS2) 미세분말(200 mesh 이상) 6 ㎏을 투입하고 60 RPM에서 10분 가량 혼합 후, 분산기 속도를 180 RPM으로 상승시키고 온도를 60℃로 승온하여 추가로 10분 가량 혼합시켜서 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 제조하였다. 다음으로, 상기 고속분산기에 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란 3 ㎏을 추가로 첨가하고 30분 가량 혼합하여 무기질인 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말(m-ZrO2-MoS2)이 가지고 있는 반응성 무기기와 유기물질인 에폭시계 수지의 유기기와 결합이 용이하도록 하여 유무기간 결합이 되도록 제조하였다.
상기 에폭시계 수지를 연속 교반하면서 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 30분에 걸쳐 분산 투입하고, 이어서 기능성 첨가제(반응성희석제 10 ㎏, 안료 2 ㎏, 소포제 0.6 ㎏, 습윤분산제 1 ㎏, 흐름성 조절제 2 kg, 산화방지제 0.5 ㎏, 자외선안정제 0.5 ㎏)를 추가로 투입하여 180분 가량을 추가로 혼합 교반시켜 주제부를 준비하였다.
2) 경화제부:
페날카민(Cardolite 사 NC-541 LV) 50 ㎏과 지환족 아민(토탈 아민가(TAV, 1N HCl method) 285 ㎎KOH/g, 점도(25℃) 200 cps, 아민 수소 당량(AHEW) 110 g/eq) 50 ㎏을 혼합하고, 경화촉진제로 트리페닐실란티올 3 ㎏을 추가로 혼합하여 경화제부를 준비하였다.
3) 조성물:
상기 주제부 및 경화제부를 3 : 1의 중량비로 혼합하고, 용제로 자일렌을 주제부 100 중량부에 대하여 20 중량부 혼합하여 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물을 준비하였다.
[실시예 2 내지 13 및 비교예 1 내지 4]
하기 표 1에 기재된 바에 따라 각 구성 성분의 종류 및 함량을 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 진행하였으며, 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말(m-ZrO2-MoS2)은 동일한 중량비율로 혼성화 및 표면개질되어 사용되었고, 기능성 첨가제는 모두 동량으로 첨가하였다. 또한, 비교예 1의 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 표면개질하지 않고 사용하였다(ZrO2-MoS2).
(㎏) 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물
주제부 (300 중량부) 경화제부(100 중량부)
비스페놀 A NBR 변성
에폭시		 m-ZrO2-MoS2 페날카민 지환족
아민		 트리페닐
실란티올
실시예 1 50 50 19 50 50 3
실시예 2 50 50 1 50 50 3
실시예 3 50 50 5 50 50 3
실시예 4 50 50 10 50 50 3
실시예 5 50 50 25 50 50 3
실시예 6 50 50 30 50 50 3
실시예 7 50 50 40 50 50 3
실시예 8 100 0 19 50 50 3
실시예 9 0 100 19 50 50 3
실시예 10 50 50 19 80 20 3
실시예 11 50 50 19 65 35 3
실시예 12 50 50 19 35 65 3
실시예 13 50 50 19 20 80 3
비교예 1 50 50 ZrO2-MoS2 16
(표면미개질)		 50 50 3
비교예 2 50 50 MoS2 16 50 50 3
비교예 3 50 50 19 100 0 3
비교예 4 50 50 19 0 100 3
[특성 평가]
에어리스 분사 장치를 사용하여 조성물 온도 30℃±5℃, 강관말뚝 표면 온도 40℃±5℃의 상태에서 상기 조성물을 강관말뚝의 표면에 도장한 후 하기 방법에 따라 그 특성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) 접착력(㎫): KSM ISO 4624에 의거하여 접착력을 평가하였다.
2) 내마모성 시험(㎎): KSM ISO에 의거하여 내마모성을 평가하였다.
3) 긁힘 저항성(N/㎜): KS M ISO 1518-1에 의거하여 긁힘 저항성을 평가하였으며, 시험하중은 최소 1 N에서 최대 20 N까지 0.5 N 간격으로 진행하였다.
4) 내충격성(kg): KSM ISO 6272-1에 의거하여 내충격성을 평가하였으며, 시험하중은 최소 0.5 ㎏에서 최대 2 ㎏까지 평가하되, 0.5 ㎏, 0.1 ㎏ 또는 0.05 ㎏ 간격으로 진행하였다.
접착력
(㎫)		 내마모성
(㎎)		 긁힘 저항성
(N/㎜)		 내충격성
(㎏)
실시예 1 10.2 56 12.5 1.15
실시예 2 7.7 66 9.5 0.90
실시예 3 8.0 63 12.0 1.10
실시예 4 9.3 62 12.0 1.20
실시예 5 9.7 61 12.5 1.10
실시예 6 7.1 64 11.5 0.90
실시예 7 7.8 65 11.5 0.75
실시예 8 7.8 61 12.5 0.70
실시예 9 6.3 66 11.0 1.20
실시예 10 8.4 64 11.5 0.90
실시예 11 9.4 61 12.5 1.10
실시예 12 9.6 61 12.5 1.05
실시예 13 6.9 63 12.0 1.05
비교예 1 6.7 68 10.5 0.75
비교예 2 6.6 72 10.0 0.70
비교예 3 7.7 65 11.5 0.90
비교예 4 7.0 64 11.5 0.95
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따라 에폭시계 수지 및 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부와 페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제를 포함하는 경화제부를 혼합하여 도막을 형성한 경우 강관말뚝에 대한 접착력이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 및 내충격성이 우수함을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 에폭시계 수지 및 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말을 포함하는 주제부; 및
    페날카민 및 아민 화합물을 포함하는 경질화제, 및 경화촉진제를 포함하는 경화제부;를 포함하며,
    상기 에폭시계 수지는 비스페놀형 에폭시 수지 및 고무 변성 에폭시 수지를 포함하는 것인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 산화지르코늄 분말과 이황화몰리브덴 분말을 물리적으로 균질화하여 제조된 것인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 실란화합물로 표면개질된 산화지르코늄-이황화몰리브덴 혼성화 분말은 에폭시기 함유 실란 화합물로 표면개질된 것인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 에폭시기 함유 실란 화합물은 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필 디메틸메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필 디메틸에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고무 변성 에폭시 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔고무(NBR) 변성 에폭시 수지, 카르복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무 변성 에폭시 수지, 에폭시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ETBN) 고무 변성 에폭시 수지 및 아민 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ATBN) 고무 변성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고무 변성 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 300 g/eq이고, 점도(25℃)가 20,000 내지 50,000 cps인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 비스페놀형 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 비스페놀 F형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 비스페놀형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 250 g/eq이며, 점도(25℃)가 9,000 내지 20,000 cps인, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제부는 트리페닐실란티올 및 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 더 포함하는, 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 4항 및 제 6항 내지 제 10항에서 선택되는 어느 한 항의 강관말뚝용 탄성 에폭시 복합수지 조성물을 강관말뚝의 표면에 도장하는 단계;
    를 포함하는, 강관말뚝 도장 방법.
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