KR102562125B1 - 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화학기기장치, 의약품, 식품공업 등에 코팅하는 과정 중 기포나 핀홀이 발생할 경우 강도가 높으며, 내화학성이 우수한 코팅층을 형성할 수 있는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 관한 것이다.

Description

유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물{Composition of Repair Coat Enamel for Glss Lining}
본 발명은 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화학기기장치, 의약품, 식품공업 등에 유약 조성물을 코팅하는 과정 중 기포나 핀홀이 발생할 경우 재보수 할 수 있는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 유리 라이닝의 기술은 화학기기 장치의 용도나 온도에 따라 적합한 유리 조성물이 선택되어 금속 모재에 밀착되어 구성하게 되고, 열, 알칼리 및 산 등의 화학적 환경내에서 접합면의 분리나 균열이 발생하지 않도록 금속 모재의 겉면에 유약 조성물을 코팅 하는 기술이다.
이러한 종래의 유리 라이닝 기술은 금속 모재의 겉면에 코팅되는 하도 유약 조성물과 하도 코팅층에 코팅되는 상도 유약 조성물로로 나뉠 수 있다.
여기서, 하도 유약 조성물은 금속 모재와 유약 조성물의 결합성을 증대시켜, 금속 모재와 하도 코팅층의 밀착성을 증가시키고, 금속 모재에 2~3회 코팅한다.
또한, 상도 유약 조성물은 코팅층에 결정상이 존재하지 않고, 강산과 강알칼리성 액체와의 높은 접촉각을 지니고 있어, 쉽게 흘러내리게 한다.
이러한 상도 유약 조성물을 하도 코팅층에 포함된 세라믹 필러의 산화물과 결합하여 3~4회 코팅된 상도 코팅층을 형성하며, 형성된 상도 코팅층은 우수한 내화학성을 지닌다.
하지만, 종래의 하도 유약 조성물과 상도 조성물은 코팅을 위한 소성 과정 중 수소 또는 이산화탄소가 발생하여 기포가 발생할 수 있고, 균일하게 분포하지 못한 부분 또는 일부 결정을 형성하는 부분에 핀홀이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하도 코팅층 또는 상도 코팅층의 기포나 핀홀이 발생한 부분을 코팅하여, 기포나 핀홀을 보수할 수 있는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실리카(SiO2) 55~65 중량부, R2O 14~18 중량부, R'O 2~6 중량부, 알루미나(Al2O3) 3~5 중량부, 산화코발트, 산화니켈(NiO) 또는 산화망간(MnO) 1~2.5 중량부, 산화지르코늄(ZrO2) 1~3 중량부 및 필러 1~5 중량부를 포함하고, 상기 산화코발트는 CoO, Co2O3 또는 Co3O4이고, 상기 필러는 코디어라이트(Mg2Al4Si5O18), 유크립타이트(LiAlSiO4), 티탄산 알루미늄(Al2TiO5), 지르콘(ZrSiO4), 스포듀민(LiAl(SiO3)2), 월레마이트(Zn2SiO4) 및 뮬라이트(2Al2O3SiO2) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 결정성 분말이며, 여기서, 상기 R은 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)이고, 상기 R'는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 또는 바륨(Ba)인 것을 특징으로 하는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 필러는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 Co3O4의 Co이온은 Co3+이온과 Co2+이온으로 이루어져 있으며, 상기 Co3+이온은 상기 Co이온의 함량 중 66%를 초과하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 재보수 유약 조성물의 선팽창계수는 30~380℃에서 100~110×10-7/℃인 것이 바람직하다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 의하면, 하도 코팅층과 상도 코팅층에 발생된 기포 또는 핀홀에 재보수 유약 조성물을 코팅하여, 기포나 핀홀을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 의하면, 코디어라이트(Mg2Al4Si5O18), 유크립타이트(LiAlSiO4), 티탄산 알루미늄(Al2TiO5), 지르콘(ZrSiO4), 스포듀민(LiAl(SiO3)2), 월레마이트(Zn2SiO4) 또는 뮬라이트(2Al2O3SiO2)를 첨가하여 재보수 코팅층을 형성시 기포의 발생을 현저히 줄이고, 화학적 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물은 하도 코팅층과 상도 코팅층에 발생된 기포 또는 핀홀을 코팅하기 위한 재보수 유약 조성물로 상기 재보수 유약 조성물은 실리카(SiO2) 55~65 중량부, R2O 14~18 중량부, R'O 2~6 중량부, 알루미나(Al2O3) 3~5 중량부, 산화코발트, 산화니켈(NiO) 또는 산화망간(MnO) 1~2.5 중량부, 산화지르코늄(ZrO2) 1~3중량부 및 필러 1~5 중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 실리카는 코팅층의 골격을 구성하기 위한 주성분이며, 상기 실리카가 65 중량부 초과할 경우 선팽창계수와 용해성이 낮아지고, 55 중량부 미만일 경우 열팽창계수가 높아지고 화학적 내구성이 낮아진다.
상기 R2O는 상기 재보수 유약 조성물의 용해를 용이하게 하고, 선팽창계수와 점도를 조절하는 역할을 하며, 상기 R2O 성분의 합이 18 중량부 초과할 경우 선팽창계수가 높아지고, 화학적 내구성이 저하되며, 14 중량부 미만일 경우 선팽창계수가 낮아진다.
여기서, 상기 R은 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)을 포함한다.
보다 구체적으로, Li2O일 경우 0.1~17 중량부, Na2O일 경우 0.1~17 중량부, K2O일 경우 0.1~10 중량부인 것이 바람직하다.
상기 R'O는 상기 유약 조성물의 용해를 용이하게 하며, 선팽창계수와 점도를 조절하고, 상기 코팅층을 안정화시키며, R'O 성분의 합이 6 중량부 초과할 경우 상기 코팅층의 선팽창계수가 높아지고, 화학적 내구성이 저하되며, 2 중량부 미만일 경우 선팽창계수가 낮아진다.
여기서, 상기 R'는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)을 포함한다.
보다 구체적으로 MgO일 경우 0~2 중량부, CaO일 경우 0.1~5 중량부, SrO일 경우 0~1 중량부, BaO일 경우 0.1~4 중량부인 것이 바람직하다.
상기 알루미나는 상기 코팅층의 안정성을 향상시킬 수 있는 역할을 하며, 상기 알루미나의 함유량이 5 중량부 초과할 경우 상기 유약 조성물이 용해도가 떨어지며, 상기 알루미나의 함유량이 3 중량부 미만일 경우 상기 코팅층이 실투할 수 있어, 안정성이 떨어진다.
상기 산화코발트, 상기 산화니켈 또는 상기 산화망간은 금속 모재와 코팅층의 밀착성을 향상시키며, 상기 산화코발트가 상기 산화니켈 및 상기 산화망간보다 밀착성 향상 효과가 더 크다.
또한, 상기 산화코발트는 CoO, Co2O3 또는 Co3O4를 포함한다.
여기서, 상기 산화코발트의 Co 이온 함량중 Co3+이온의 함량이 높을수록 금속 모재와 밀착성이 증대된다.
하지만, 상기 CoO는 Co2+이온으로 이루어져 있고, Co2O3는 Co3+이온으로 이루어져 있으며, Co3O4는 Co2+이온과 Co3+이온으로 이루어져 있다.
따라서, 상기 Co2O3는 다른 공정 없이 조성물에 첨가하여 이용하고, 상기 CoO 또는 Co3O4를 사용할 경우, NaNO3, KnO3 등의 질산열을 산화제로 사용하여 Co3+이온의 함량을 높이거나, 용융과정 중에 직접 산소(O2) 또는 공기를 불어 넣는 방법을 이용하여 Co3+이온의 함량을 높이는 것이 바람직하다.
또한, 상기 Co3+이온은 상기 Co이온의 함량 중 66%를 초과하는 것이 바람직하다.
상기 ZrO2는 화학적 내구성을 증대시키며, 상기 ZrO2의 함유량이 3 중량부 초과할 경우 실투하기 쉽고, 코팅층이 불균일하게 되며, 표면장력이 커져 치수 정밀도가 나빠질 수 있으며, 상기 ZrO2의 함유량이 1 중량부 미만일 경우 화학적 내구성이 떨어져, 알칼리와 반응하여 부풀음이 생길 수 있다.
상기 필러는 상기 필러는 코팅층의 화학적 내구성과 강도를 증대시키며, 선팽창계수를 감소시킨다.
여기서, 상기 필러는 코디어라이트(Mg2Al4Si5O18), 유크립타이트(LiAlSiO4), 티탄산 알루미늄(Al2TiO5), 지르콘(ZrSiO4), 스포듀민(LiAl(SiO3)2), 월레마이트(Zn2SiO4) 및 뮬라이트(2Al2O3SiO2) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 결정성 분말이 이용된다.
또한, 상기 필러의 함량이 5 중량부를 초과할 경우 선팽창계수의 증가로 인해 코팅층의 퍼짐성 및 열특성 등 유리 코팅층의 특성이 열화되고, 상기 필러의 함량이 1 중량부 미만일 경우 기포 발생 억제의 효과가 미약하다.
또한, 상기 재보수 유약 조성물의 선팽창계수는 30~380℃에서 100~110×10-7/℃인 것이 바람직하다.
그 이유는 상기 재보수 유약 조성물의 선팽창계수가 하도 유약 조성물의 선팽창계수인 110~120×10-7/℃와 상도 유약 조성물의 선팽창계수인 92~112×10-7/℃의 사이인 것이 바람직하기 때문이다.
또한, 상기 필러는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)를 더 포함할 수 있다.
실시예 1
SiO2 60 중량부, R2O 16 중량부, R'O 4 중량부, Al2O3 2 중량부, Co3O4 2 중량부, ZrO2 2 중량부, 필러로 Mg2Al4Si5O18 중량부를 사용하여 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 비교하여, 필러로 LiAlSiO4 5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 비교하여, 필러로 Al2TiO5 5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 비교하여, 필러로 ZrSiO4 5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
실시예 5
실시예 1과 비교하여, 필러로 LiAl(SiO3)2 5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
실시예 6
실시예 1과 비교하여, 필러로 Zn2SiO4 5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
실시예 7
실시예 1과 비교하여, 필러로 2Al2O3SiO2 5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
비교예 1
실시예 1과 비교하여, 필러로 SiO2, Al2O3 및 ZrO2 5 중량를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 비교하여, 필러로 ZrSiO4 0.5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
비교예 3
실시예 1과 비교하여, 필러로 LiAl(SiO3)2 0.5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
비교예 4
실시예 1과 비교하여, 필러로 Zn2SiO4 0.5 중량부를 이용한 것을 제외하면, 나머지 조성은 동일하게 사용하여 제조하였다.
상술한 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4의 조성 중량부, 선팽창계수 및 보수 라이닝시 잔류기포를 아래 표 1 및 표 2에 표기하였다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7



조성
중량부		 SiO2 60 60 60 60 60 60 60
R2O 16 16 16 16 16 16 16
R'O 4 4 4 4 4 4 4
Al2O3 4 4 4 4 4 4 4
Co2O3 2 2 2 2 2 2 2
ZrO2 2 2 2 2 2 2 2
필러 Mg2Al4Si5O18 5 LiAlSiO4 5 Al2TiO5 5 ZrSiO4 5 LiAl(SiO3)2 5 Zn2SiO4 5 2Al2O3SiO2 5
선팽창계수 106 107 105 104 105 106 106
보수라이닝시 잔류기포 매우 적음 매우 적음 매우 적음 매우 적음 매우 적음 매우 적음 매우 적음
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 7의 선팽창계수는 바람직한 선팽창계수의 범위인 100~110×10-7/℃ 사이의 선팽창계수를 지니며, 보수 라이닝시 잔류기포가 매우 적음을 확인되었다.
구 분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4



조성
중량부		 SiO2 60 60 60 60
R2O 16 16 16 16
R'O 4 4 4 4
Al2O3 4 4 4 4
Co3O4 2 2 2 2
ZrO2 2 2 2 2
필러 SiO2, Al2O3 및 ZrO2 ZrSiO4 0.5 LiAl(SiO3)2 0.5 Zn2SiO4 0.5
선팽창계수
(×10-7/℃)		 125 118 119 115
보수 라이닝시
잔류기포		 많음 많음 많음 많음
표 2를 참조하면, 비교예 1 내지 4의 선팽창계수는 바람직한 선팽창계수의 범위인 100~110×10-7/℃의 선팽창계수보다 높았으며, 보수 라이닝시 잔류기포는 많음을 확인하였다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4의 내산성과 내알칼리성의 연간부식율을 아래 표 3에 표기하였다.
여기서, 내산성 및 내 알칼리성에 해당하는 연간부식율(mm/year)은 작을수록 우수한 값에 해당하며, 유리 라이닝 제품에 요구되는 내산성은 0.2mm/year 이하의 연간부식율이며, 내알칼리성은 0.5 mm/year 이하의 연간부식율이 요구된다.
내산성 연간부식율(mm/year) 내알칼리성 연간부식율(mm/year)
실시예 1 0.12 0.44
실시예 2 0.13 0.42
실시예 3 0.14 0.38
실시예 4 0.14 0.40
실시예 5 0.13 0.41
실시예 6 0.14 0.42
실시예 7 0.13 0.42
비교예 1 0.24 0.65
비교예 2 0.27 0.68
비교예 3 0.26 0.69
비교예 4 0.25 0.68
표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 7의 내산성 연간부식율과 내알킬리성 연간부식율은 낮게 확인되었으며, 비교예 1 내지 4의 내산성 연간부식율과 내알칼리성 연간부식율은 높게 확인되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물에 의하면, 필러로 코디어라이트, 유크립타이트, 티탄산 알루미늄, 지르콘, 스포듀민, 월레마이트 또는 뮬라이트를 이용함으로써, 상도 코팅 또는 하도 코팅 공정에서 발생되는 기포 및 핀홀을 효율적으로 보수할 수 있으며, 보수된 코팅층은 금속모재와의 밀착성이 증대되고, 내화학성이 우수한 장점을 지닌다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 실리카(SiO2) 55~65 중량부;
    R2O 14~18 중량부;
    R'O 2~6 중량부;
    알루미나(Al2O3) 3~5 중량부;
    산화코발트, 산화니켈(NiO) 또는 산화망간(MnO) 1~2.5 중량부;
    산화지르코늄(ZrO2) 1~3 중량부; 및
    필러 1~5 중량부;를 포함하고,
    상기 산화코발트는 CoO, Co2O3 또는 Co3O4이고,
    상기 필러는 코디어라이트(Mg2Al4Si5O18), 유크립타이트(LiAlSiO4), 티탄산 알루미늄(Al2TiO5), 지르콘(ZrSiO4), 스포듀민(LiAl(SiO3)2), 월레마이트(Zn2SiO4) 및 뮬라이트(2Al2O3SiO2) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 결정성 분말이며,
    여기서, 상기 R은 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)이고, 상기 R'는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 또는 바륨(Ba)이고, 상기 Co3O4의 Co이온은 Co3+이온과 Co2+이온으로 이루어져 있으며, 상기 Co3+이온은 상기 Co이온의 함량 중 66%를 초과하는 것을 특징으로 하는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필러는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 재보수 유약 조성물의 선팽창계수는 30~380℃에서 100~110×10-7/℃인 것을 특징으로 하는 유리 라이닝을 위한 재보수 유약 조성물.

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