KR20030051114A - Liquid Ceramic 방오도료의 구성 및 첨가물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 굴껍질, 조류등의 해중생물등의 부착을 감소시켜 연료의 절약, 도료의 접착 기간이 반 영구적이고 도장작업의 간소화 및 도료의 독성에 의한 해양오염이 생기는 일이 없는 Liquid Ceramic 방오도료 구성을 제공하는데 있다.

본 발명에 관한 Liquid Ceramic 방오도료의 구성은 20~40nm의 Liquid Ceramic을 주 성분으로 하고, 각 평균 입자지름이 1∼10㎛인 상시 마이너스 이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체와 전기석 미 분체와의 혼합물을 Liquid Ceramic 60%∼80%에 혼합하는 것으로 모나자이트석 미 분체 20%∼40%에 대하여 전기석 미 분체 20%∼40%인 것이다.

Description

Liquid Ceramic 방오도료의 구성 및 첨가물{The self-cleaning addition releasing minus ion, which made from the liquid ceramic.}

본 발명은 Liquid Ceramic 방오도료 구성에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 강선, FRP선, 목선등의 각종 재료로서 도장되는 선박의 선저, 수중구조물, 양식용망을 포함하는 각종 어망, 부표, 공업용 수계설비등으로의 해중생물의 부착, 혹은 해조류의 부착을 방지할 수가 있는 Liquid Ceramic 방오도료용 첨가제(防汚塗料用添加劑)및 구성에 관한 것이다.

종래 선박이나 수중구조물, 어망등에 따개비, 홍합, 수초등의 해중생물의 부착에 의한 부식방지나 선박의 항행속도의 저하방지를 목적으로 하여, 레진이나 유기주석을 함유하는 방오도료가 도장되고 있고 또한 양식용 망에 있어서도 각종 생물의 부착에 의한 어패류의 사멸방지를 목적으로 하여 마찬가지로 레진이나 유기주석을 함유하는 방오도료가 도장되고 있다.

해양에서 항해하고 있는 선박의 가장 큰 문제점으로서 선저에 붙는 해중생물에 의한 피해를 들 수 있으며, 선저를 포함하는 해면에 가라 앉아 있는 모든 부분에 부착하는 해초나 패류등은 마치 융단과 같이 선저 등에 붙는 까닭에 항행하는 선박의 큰 저항력으로 되어 여러가지의 악영향이 되고 있다. 예를 들면, 전혀 부착물이 없는 배가 80%의 출력으로 10노트로 항행할 수 있다고 하면 이 배에 부착물이 많이 붙으면 같은 80%의 출력으로 5∼6노트 밖에 나오지 못하게 된다. 그 때문에 출력을 올려서 항행하게 되어 엔진을 손상시키게 된다. 실제로 선박에 있어서 부착물은 항해하는 데에 큰 저항력으로 되는 까닭에 첫째; 엔진의 부하의 증대, 둘째; 연료비의 증대, 셋째; 선체 자체를 상하게 하는 등의 피해를 내고 있다.

이러한 피해의 타개책으로서는 선저 및 측면에 도료를 도포하는 방법이 있다. 이 도료에는 뱀장어의 살결과 같이 표면이 미끈미끈한 성질이 있어 부착물이 붙기 어렵게 하는 연구가 되고 있다. 특히 최근에는 도료도 기술개발이 진행되어 도료자체가 조금씩 녹는 것(가수 분해형 도료)이나 조금씩 벗겨지도록 되어 있는 것(자기 연마형 도료)도 알려져 있으나 그들의 특수도료를 사용하여도 굴껍질, 해초, 파래등의 부착물은 충분하게는 배제되지 않는다. 또 도료가 녹아서 없어지기 전에 도료의 재도장의 작업을 하지 않으면 안되며 또한 유기주석등의 독성이 강한 도료성분은 어패류등에 나쁜 영향을 미치게 될 뿐 아니라 해양오염의 한 원인으로도 되므로 바람직하지 않다. 또 선박 등에 대한 도료의 박리, 소모 등에 의하여 도장 작업은 실제 소형선박에서는 3∼6개월에 한번, 100m급의 큰 배는 1년에 한번 도료의 재도장작업을 행하고 있다. 도장작업에 있어서는 먼저 부착물을 떼어서 제거하고 표면의 오염이나 염분등을 씻어 흘려낸 다음 도장을 행하는 것이나, 대형선이 되면 부착물을 떼어 제거하기에도 대단한 작업이며, 전공정을 끝내기에는 1주일 정도가 걸리게 된다.

현재 세계각국에서 이용되고 있는 선박, 이 선박들이야말로 세계 경제의 물류(物流)라고 하는 면에서 지탱하고 있다고 해도 과언은 아니다. 탱커, 화물선 , 객선등의 여러가지 모든 종류의 선박이 있으나, 이들의 배에 절대적으로 필요한 것이 도장이며, 동시에 선체에 부착하는 굴껍질, 해초류등의 부착물의 문제를 들 수 있다.

선박용 도료에서의 문제점은 바다중에 사는 생물이 선체에 부착하여 성장함과 함께 배의 저항이 크게 되어 속도가 저하하고, 연료의 증대나 배의 엔진에 부하가 걸려 엔진의 수명은 짧게 되고, 또 선체의 진동이 증대하여 선체의 손상이 빠르게 된다.

이와같은 문제점의 최대의 요인은, 굴껄질, 해초, 홍합 등의 해중생물 등의부착이며, 이 부착을 감소시키는 것을 목적으로 하여 하기의 방법에 의한 제품화가 시도되고 있다. 즉, ①자기연마형 도료와, ②가수분해형도료 이다.

① 자기 연마형 도료

자기 연마형 도료의 한 예로서, 유기규소함유 공중합체를 사용한 것이 있다. 자기 연마형 도료는 배의 추진력을 이용하며, 도료가 벗겨져 떨어지는 것으로 부착한 굴껍질, 해초, 홍합 등도 함께 해중에 떨어지도록 한 것이다. 그러나 자기 연마형 도료를 목조선등에 적용한 경우는 선저부가 평평하지 않은 까닭에 홈의 부분의 도료가 벗겨져 떨어지지 않기 때문에 홈 부분의 도료에 굴껍질 , 해초, 홍합 등의 생물의 부착은 피할 수 없다고 하는 난점이 있다.

② 가수 분해형 도료

가수 분해형 도료의 한 예로서, 트리알킬 주석 함유 고분자를 방오 성분으로 한 것이 있다. 가수 분해형 도료는 도료 자체가 해수(염수)와 가수 분해하여 유기주석 화합물등을 용출하는 것과 함께 도료의 전색제가 수용화하여 배합한 방오제가 용출하는 것으로 굴껍질, 해초, 홍합 등의 생물과 함께 해중에 떨어진다.

그러나 가수 분해형 도료는 FRP(유리섬유 강화 플라스틱)배에는 칠할 수 있으나 알루미늄배에는 도료가 알루미늄과 화학반응을 일으켜 유해한 물질을 반응시키는 까닭에 사용할 수가 없다. 또 해수(염수)와의 반응을 이용하기 때문에 호수나 큰 강(담수)에서의 효과는 기대할 수가 없다.

상기 ①②의 방법에서는 도료자체의 벗겨짐 또는 성분의 유출을 이용하기 때문에 도료 접착기간은 약 6개월 정도로 비교적 단기간이다. 이것에 대하여 도료 메이커 각 사에서도 생물이 될 수 있는 대로 선체에 부착하지 않고, 도료의 접착기간을 길게 하려는 개발에 열중하고 있으나 아직 효과적인 해결책을 얻지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여서 이루어진 것으로 굴껍질, 해초류 등의 해중생물 등의 부착을 감소시켜서 연료의 절약, 도료의 접착기간이 길고 또 도장작업의 간소화 등이 가능하며, 더구나 독성에 의한 해양오염을 일으키는 일이 없는 Liquid Ceramic에 모나자이트석 과 전기석의 미 분체를 첨가제로 하여 Liquid Ceramic 방오도료를 구성하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 사용하는 Liquid Ceramic에 모나자이트석과 전기석을 혼합하여 코팅한 피도물에서 마이너스 이온의 발생수를 나타내는 그래프이며, 공기중의 이온 농도가 200(개/㎤) 대하여 2, 000(개/㎤) 의 마이너스 이온을 방출하고 있다.

도 2는 본 발명에 사용하는 Liquid Ceramic에 모나자이트석과 전기석을 혼합하여 코팅한 피도물의 전자파 흡수율의 측정 그래프로서 Liquid Ceramic 도장면이 전자파를 경감하는 효과있는 것으로 횡축의 주파수가 높아지는 것에 따라, 세로축의 감쇠량이 커(마이너스에)지고 있는 것을 나타낸다. 휴대전화등에서 발생한다고 생각되는 주파수대 부근에서, 상당한 능력을 발휘하고 있다.

본 발명에 의한 Liquid Ceramic 방오도료의 구성은 20∼40nm의 Liquid Ceramic을 주 성분으로 하고, 각 평균 입자지름이 1∼5㎛인 상시 마이너스 이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체와 전기석 미 분체와의 혼합물을 Liquid Ceramic 60%∼80%에 혼합하는 것으로 모나자이트석 미 분체 20%∼40%에 대하여 전기석 미 분체 20%∼40%인 것이다.

상시 마이너스 이온을 방출하는 물질의 대표적인 모나자이트는 세륨, 란탄의 인산염 광물이다. 본 발명에서 사용하는 모나자이트의 성분은 예를들면 풀르오르(F)의 함유율은 8.7무게%(이하, 함유율은 무게%로 표시한다), MgO의 함유율은0.62, Al2O3의 함유율은 0.72, SiO2의 함유율은 5.2, P2O5의 함유율은 2.3, SO3의 함유율은 4.4, Cl의 함유율은 1.1, K2O의 함유율은 0.074, CaO의 함유율은 1.8, Kr의 함유율은 0.019, SrO의 함유율은 1.2, BaO의 함유율은 4.5, La2O3의 함유율은 23, CeO2의 함유율은 34, Pr6O11 함유율은 3.3, Nd2O3의 함유율은 8.1, Sm2O3의 함유율 0.76, ThO2의 함유율은 0.16인 것을 사용하였다. 모나자이트의 성분 및 함유율은 반드시 상기 성분에 한정되는 것은 아니고, 함유율의 수치도 다른 경우가 있다. 어찌되든 이 모나자이트는 그 자체가 상시 마이너스 이온을 내고 있다. 상기 성분의 모나자이트를 사용한 경우의 이온의 측정 결과를 도 1에 나타냈다. 이 마이너스 이온은 살균력을 갖고 해초의 발생을 방지하며 나아가서는 따개비, 홍합 등의 패각의 부착을 방지할 수가 있다.

상시 마이너스 이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체 및 후술하는 전기석 미 분체의 평균 입자 지름은 1∼10㎛로 한다. 미 분체의 입자지름을 너무 크게 하면, 선체등에 도포하는 방오도료의 첨가제에 의한 선박의 속도 저하의 원인이 될 뿐 아니라 Liquid ceramic의 접착성이 저하되며 또한 도장하기가 힘드는 등의 문제가 있다. 반대로 미 분체의 입자 지름을 지나치게 작게하면 선박의 속도는 나오는 반면에 미 분체화에 의한 원가상승의 원인이 되므로 바람직하지않다.

한편, 전기석은 토루마린(Tourmalline)이라고도 하며, 붕소를 함유하는 시크로 규산염 광물이다. 이의 조성의 일반식은XY9B3Si6O27(O, OH, F)4 (X=Ca, Na, K, Mn, Y=Mg, Fe, Cr, Mn, Ti, Li)로 나타낸다. 전기석의 종류로서는 드라바이트(Dravite) 고토전기석(변성암이나 페그마타이트 중에서 산출된다), 쇼오리(Schori) 철전기석(페그마타이트중에 산출됨),엘바이트(Elbaite) 리티아전기석(린편상의 리티아운모중에 산출됨) 등이 있다. 전기석의 성질은 전극에 의한 마이너스전자의 흡착 작용이 있는 외에 압전효과 초전효과 있다. 또 물의 전기분해 작용이나 물의 계면활성효과가 있다. 전기석은 물에 접촉하면 순간적으로 수중에 방전된다. 주위의 물은 전기분해를 일으켜서 물의 분자는 수소이온과 수산이온으로 분리한다. 수소이온은 주위의 물 분자와 결합하여 히드록실이온(H3O2)라고 하는 계면활성 물질로 변화하고 히드록실이온에 의해서 단분자막을 만들어 계면활성효과가 발생하게 되는 것이다.

본 발명에서 사용한 전기석의 예로서는 광석의 성분 및 그의 량을 표1에 나타내며, 반드시 그의 성분 및 수치는 이에 한정되지 않는다.

항상 마이너스 이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체와 전기석 미 분체를 혼합하는 이유는, 상시 마이너스 이온을 방출하는 물질의 분체 단독으로는 선체등에 부착하는 해초나 폐각등의 방오작용이 충분하지는 않고 양자를 혼합하여 Liquid Ceramic에 첨가 하므로서 마이너스 이온 방출 효과가 상승적으로 증가하게 되어 방오효과가 높아지는 것이 된다. 또한 상시 마이너스이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체와 전기석 미 분체와의 혼합 비율도 상시 마이너스 이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체와 전기석 미 분체와의 혼합물을 Liquid Ceramic 60%∼80%에 혼합하는 것으로 모나자이트석 미 분체 20%∼40%에 대하여 전기석 미 분체 20%∼40%이며, 바람직하게는 Liquid Ceramic을 제외한 첨가제는 양자 동일비율이 좋으며, 또한 상시 마이너스이온을 방출하는 모나자이트석의 미 분체와 전기석 미 분체와의 혼합에 있어서는 상기 성질을 저해하지 않는 범위에서 Zn나 기타 세라믹 미 분체나 무기안료등을 혼합해서 칼라도색을 할수 있다.

선박 등의 Liquid Ceramic방오도료의 구성 및 첨가제의 본 발명에 관한 구성은 Liquid Ceramic 방오도료 100(%)에 대하여 20∼40(%)로 한다. 이 범위를 벗어나면 본 발명에서 의도한 효과가 충분히 발휘할 수가 없으며, 본 발명에 관한 모나자이트석과 전기석 미분체의 첨가제를 지나치게 많이 넣으면 Liquid Ceramic과의 접착성이 나쁘게 된다. 바람직한 Liquid Ceramic 방오도료의 구성은 Liquid Ceramic 방오도료 100(%)에 대하여 20∼40(%) 전후인 것이 좋으며, 선박등의 Liquid Ceramic 방오도료는 가수분해형 도료, 자기 연마형 도료, 기타 각종 도료 및 유기주석등의 해양오염에 이어지는 유해물질을 함유하지 않는 방오도료에 적용한다.

[ 실시예 ]

[ 실시예 1 ]

시험의 조성은 다음과 같이 준비되었다.

아크릴레진, 에틸렌아세트산·비닐공중합체를 주성분으로 하는 도료 100(%)무게를 (A), Liquid Ceramic 을 주성분으로 하는 100(%)무게를 (B), Liquid Ceramic에 모나자이트 20(%) 첨가(C), Liquid Ceramic에 전기석 20(%) 첨가(D), Liquid Ceramic에 모나자이트 10(%), 전기석 10(%) 첨가 (E) 하였다. 이 5종류의 방오성능 시험은 Liquid Ceramic및 첨가제의 혼합 방오도료를 FRP선에 두께 40∼60 ㎛으로 100g/㎡를 도포하였고 그외 부위에는 기존의 아크릴레진, 에틸렌아세트산·비닐공중합체를 주성분으로 하는 도료를 도장하였다.

방오도료의 도포에 있어서는 다음의 작업을 행하였다.

먼저, 배를 바다로부터 끌어올려 육지에 상가 하였으며, 선체표면의 부착물 제거한 후 부착한 해중생물과 더러운 유분등을 스크레이퍼 및 신나로 제거작업을 한 다음 배의 표면을 청소하였으며, 표면의 염분을 제거하고 하루동안 배를 충분히 건조 시킨 후 Liquid Ceramic 전용 스프레이건으로 도료를 배의 표면에 20㎛으로 1㎡에 1회 도장한 후 1시간 후에 재차 도장작업을 하여 40∼60㎛으로 도장을 하였고 기타 부위에는 일반 아크릴레진, 에틸렌아세트산·비닐공중합체를 주성분으로 하는 도료를 도장하였다. 도장 후 20℃에서 36시간 이상 건조 시킨 후 선체를 수중으로 되돌렸다.

상기 Liquid Ceramic도장의 완료로 부터 2개월 후에 선체의 표면에 파래 등의 해초나 굴껍질등의 패각이나 해양 유기물의 부착을 검사하였다. 결과는 다음과 같다.

(A) 바다에 2개월 방치 후 많은 양의 해양유기물이 부착되어 있었다.

(B) 바다에 5개월 방치 후 소량의 해양유기물이 부착되어 있었다.

(C) 바다에 5개월 방치 후 소량의 해양유기물이 부착되어 있었다.

(D) 바다에 5개월 방치 후 소량의 해양유기물이 부착되어 있었다.

(E) 바다에 7개월 방치 후 해양 유기물의 부착은 볼 수 없었다.

본 발명은 상기의 설명으로부터 알 수 있는 것과 같이 다음과 같은 특유의 효과를 거두었다.

(A) 굴껍질, 해초, 홍합등의 생물의 부착을 마이너스 이온의 작용에 의해서 대폭으로 적게 할 수가 있다.

(B) 도료 탈착 기간을 종래보다도 대폭으로 신장 할 수가 있다.

(C) 종래의 도료보다 연료비가 절약된다.

(D)해수(염수), 호수나 큰 강(담수)를 불문하고 방오효과가 있다.

(E) 환경호르몬이 나오지 않는다.

현재의 사용되고 있는 도료로는 6개월 또는 1년에 한번, 도료의 칠작업을 다시하지 않으면 안되는 유기물 바인더를 베이스로 하는 도료이다. 그러나 본 발명에 관한 Liquid Ceramic 방오도료는 Liquid Ceramic을 주성분으로 한 마이너스 이온을 발생하는 세라믹 도료는 도포 후 1-2 년에 한번 도장작업을 하는 것을 3∼5년으로연장할 수가 있으므로 경비의 절감은 물론 해양 환경보호에 대단히 큰 영향을 가져온다. 또한 도료의 도포기간을 연장하는 것에 그치지 않고 항행속도, 엔진의 부하의 경감, 선체의 손상의 경감 등에 까지 영향을 가져오는 것으로 그의 효과는 심히 크다고 할 수 있다.

Claims (1)

1. 본 발명에 관한 Liquid Ceramic 방오도료의 구성은 20~40nm의 Liquid Ceramic을 주 성분으로 하고, 각 평균 입자지름이 1∼10㎛인 상시 마이너스 이온을 방출하는 모나자이트석 미 분체와 전기석 미 분체와의 혼합물을 Liquid Ceramic 60%∼80%에 혼합하는 것으로 모나자이트석 미 분체 20%∼40%에 대하여 전기석 미 분체 20%∼40%인 것이다.