KR20050032454A

KR20050032454A - 산업용 폐기물을 이용한 세라믹 방청도료 및 도막 형성방법

Info

Publication number: KR20050032454A
Application number: KR1020030069393A
Authority: KR
Inventors: 최석봉
Original assignee: 최 석 봉
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2005-04-07

Abstract

본 발명은 산업폐기물을 이용한 세라믹 방청도료 제조로써 더욱 상세하게는 무기재료를 포함하는 철판용 세라믹 방청도료(paint)와 그 도막 형성방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 산업의 고도화로 각종 산업폐기물이 그 산업의 부산물로써 넘쳐 나고 있으나 지금까지 일부 처리하고 상당수는 재활용으로 이용하지 못하고 아깝게도 땅속에 매립되는 경우도 많다. 여기에 이 폐기물을 이용해 볼수 없을까 하는 생각중에 빌딩건축용 철구조물의 방청 표면처리로 현재 일반 화학수지 페인트가 주로 사용되고 있으나 지금까지 환경적인 문제와 철제와 시멘트와의 친화력이 그리 좋지 않았다. 각 철등 광물질은 흙에서 생성되고 암석과 혼합존재하므로 화학수지보다 돌이나 세라믹과 더 친화력이 있다고 생각되어 산업폐기물로 고로 스라그와 석탄재등 과 친화성이 좋은 여러 무기재료를 혼합하여 이를 철판에 적응 시험결과 도막 부착성이 기존 일반 페인트 보다 훨씬 좋았고 그 재료중에 하기재료와의 결합+이 특히 좋았으며, 그것을 토대로 아래와 같이 결과물을 기술하게 되었다. 고로 스라그 분말을 300메쉬 이하로 곱게 분쇄하고 석탄회도 분쇄하여 300메쉬 이하로 조성한다. 이것을 무기재료인 탄산칼슘과 이산화규소와 약간의 활성등과 여기에다 안료인 산화철을 적량 넣고 정재수와 수용성 아크릴 수지류나, 비닐 수지류를 적량 넣고 잘 교반해 여기에다 점토와 계면활성제를 첨가하여 조성물을 만든다. 상기의 산업폐기물인 고로스라그와 석탄회는 전체 무기재료의 60％ 가까이 포함하게 되어 주조성물 재료로 역할하며, 산업폐기물을 이용한 세라믹 방청도료를 제조하는데 목적이 있다.

Description

산업용 폐기물을 이용한 세라믹 방청도료 및 도막 형성방법{A corrison resistant ceramic paint with industrial wastes and it's coating method.}

본 발명은 산업용 폐기물을 이용한 세라믹 방청도료로써 더욱 상세하게는 철판이나 빌딩용 철 구조물의 방청 표면처리로 기존 화학수지 페인트 대신에 산업 폐기물로 많은 양이 산출되는 고로스라그와 석탄회를 이용하는데 주지하다시피 포철등 대규모 제철소에서 철을 생산할 때 함께 부산물로 다량 산출되고 있다. 그리고 석탄회(재)는 화력발전소에서 석탄과 방카기름과 혼합하여 연료로 사용하여 그 부산물의 형태로 다량으로 산출되고 있다. 이런 원료를 사용하여 세라믹 도료를 만들 수 있는데, 기존의 철판이나 철 구조물의 표면처리 페인트로써 지금까지 화학수지 페인트가 주로 사용되고 있으나 철판과 시멘트 사이의 접착 친화력이 썩 좋지않고 또 품질이 좋은 수지로써 에폭시 수지가 우수하나 가격이 대체로 높고, 그리고 지구환경 온난화 대책으로 세계적으로 큰 량의 도료를 쓰는 각 사업장에 각종화학 수지나 휘발서 용제(신나) 의 사용을 제한해가는 경향이며 앞으로는 더욱 사용억제를 강화해 나가려는 추세에 있다. 이런 환경보호에 편성해서 상기의 폐기물의 재활용 차원과 수용성 수지를 이용하여 공해발생이 많은 휘발성 용제 대신에 물로 용해하여 사용할 수 있는, 환경 친화적인 세라믹 도료를 제조하여 생산원가를 낮추어 사기도료를 철판이나 철 구조물의 방청처리 도막으로 쉽게 사용할 수 있는, 폐기물을 이용한 세라믹 도료를 제공함에 있다. 주지하다시피 고로스라그는 철과 함께 높은 온도에서 생성되므로 산업폐기물이지만 시멘트 산업에서 중요한 재료인데 즉 레미콘을 제조하는데 시멘트와 상당량을 혼합하여 우수한 강도의 콘크리트 생산하며 시멘트의 절약에도 그역활이 크다. 그러므로 철, 시멘트와의 친화성이 대단히 높다는 사실을 알게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해걸하기 위해 창출된 것으로, 산업용 폐기물을 주 원료로하고 폐기물과 조합이 우수한 세라믹을 첨가하여 폐자원을 재활용하고 제조단가도 낮추며 수용성 수지를 첨가하고, 공해 발생이 많은 화학휘발용제(신나) 대신에 정재수를 이용하여 인체에 해가 없고 작업성도 우수한 철구조물 또는 철판용의 세라믹도료를 제공함에있다. 그리고 철판용으로 사용시에는 방청효과가 떨어질 가능성이 있으므로 그 보완책으로 기존 유기용제 페인트와 달리 상기도료 에 가성소오다 등을 적량 첨가하여 ph가 10.5∼13.0로 조정하여 그 철판소지에 알카리성 보호막과 그 환경을 조성하여 더욱 방청성을 높일수 있게 된다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명의 산업 폐기물을 이용한 세라믹 도료는 구성요소를 상세히 보면 아래와 같이 산업폐기물은

고로스라그 24중량％, 석탄회 7중량％, 세라믹 25중량％, 무기재료 4중량％, 무기안료 2중량％, 아크릴 또는 SBR 수지류 28중량％, 정재수 9.5중량％, 비이온 계면활성제 3∼4중량％로 된 폐기물을 이용한 세라믹 도료로 이루어 진다.

본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명에 사용되는 산업폐기물은 고로 스라그 24중량％ 석탄회 7중량％ 이며 무기재료는 점토이며;4중량％로, 각 세라믹과 첨가수지와의 결합과 보관성을 좋게 한다. 세라믹 분말은 2 산화 규소 6중량％ 활석 5중량％, 탄산칼슘 14중량％ 를 혼합, 가열 (1100°∼1200℃)하여, 소성 가공하고 미세하게 분쇄하여 이루어진 미세분말 세라믹으로 얻어진다. 상기한 세라믹 분말은 염기성 산화물로 이루어져 있어 무기안료인 산화철과 혼합 첨가 되었을때 주위여건의 산성환경에 대한 완충 역할과 함께 도막의 접착강도등을 증가시키며 상기 조성물은 기존 페인트보다 특히 내열성이 좋으며 기존 페인트는 150 °이상되면 도막이 녹아서 타기 쉬우나, 이것은 300 ℃이상의 내열성을 가지며 난연하고 화학수지와 달리 도막이 주의 온도 변화에 대한 적응성이 좋다. 또 도막건조시 가열과정이 없어도 상온에서 쉽게 건조되어 도막을 형성한다. 본 발명에 의한 세라믹 도료는 먼저 작업용기에 정재수 9∼11 중량％을 넣고 50∼55 ℃로 가열하여 잘 교반하고 여기에 상기 비이온 계면 활성제 3∼5 중량％를 넣고 3분간 교반한후 점토나 고령토를 5중량％를 넣고 잘 교반하여 고루 혼합하고 산업 폐기물 31 중량％, 세라믹 분말 25중량％를 넣고 5분간 잘 교반한후 여기에다 무기 안료,산화철,1.5∼2.0 중량％를 넣고 다시 3분간 교반하고 아크릴 수치류나 SBR수지류 28중량％를 넣고 7분간 교반 하여 이루어진 졸상의 액체로 얼어진다. 상기한 비 이온 계면화성제는 알킬폴리 에티렌 에테르, 알킬 페닐 옥시에티렌 에테르 중에서 선택된다. 산업용 폐기물을 이용한 세라믹 도료에 포함되는 상기 아크릴 수지는 수용성 수지류중에서 선택되는 것으로 기존 도료의 화학용제가필요없으므로 비교적 저렴한 화합물이며 상기 세라믹과 결합하여 내열성이 좋고 난연성 이므로 가열,화재시 유해가스의 발생이 거의없다. 또 상기 세라믹 도료에 포함되는 상기 무기재료는 고령토, 점토 등에서 선택되는 것으로, 세라믹 재료간의 접착성과 안료간의 혼합결합성을 높여 주게 된다. 세라믹 도료에 포함되는 상기 무기안료는 이산화 티탄,아연화,알루미나화이트,크롬그린,산화철 등에서 선택된다. 그리고 상기와 같이 고층건물용 철구조물의 철 이외에 기타 철판용 방청도료로 사용시에는 상도(2차)로 기존 페인트를 칠하게 되면 휘발성.용제(신나)가 화학작용이 강하여 상기한 수용성 수지(1차)를 녹여 도막 이상이 발생할 가능성이 있어 그 예방책으로 아크릴, SBR투명수지 단독으로 도포 한후 (2차) 그위에 일반 기존 페인트를 마지막 바탕책으로 칠하게 되면 (3차) 단독 투명수지는 보호막 작용으로 그 도막 이상현상을 방지하고, 앞의 가성소오다 등의 ph조정약품이 물의침투로 씻겨나가는 것을 방지하고 도막의 방청성이 더욱 높아지게 된다.

실시예1)

탄산칼슘 (CaCo₂) 13-16 중량％ 2산화규소 6-8 중량％, 활석 5-7 중량％를 잘 혼합하고, 1100∼1200℃을 4-5 시간 가열하여 소성 가공하고 미세하게 분쇄하여 이루어진 미세분말 세라믹이 얻어진다.

실시예2)

먼저 작업 용기에 정재수 9∼12 중량％를 넣고 50℃ 가열하고 여기에다 비 이온계면 활성제를 3∼5 중량％를 넣고 3분간 교반한후 점토나 고령토 5중량％를 넣고 잘 교반하여 고루 혼합하고 산업폐기물 31중량％ 와 성기 살시예 1)에서 얻은 세라믹 분말 25중량％를 넣고 5분 정도 동력교반 하고 여기에다 무기안료 2중량％를 넣고 다시 3분정도 교반하고, 아크릴 수지류나 SBR수지류 28중량％를 넣고 7분간 교반하여 졸상의 조성물을 얻어 세라믹 도료가 완성된다.

실시예3)

실시예2,에서 얻어진 방청 세라믹 도료를 1차 페인팅 한후 빌딩용 철구조물은 시멘트, 콘크리트로 완전 매몰 되어 철의방청 수명이 비교적 영구적이나 일반 철판 도장시에는 외기에 노출되어 방청성이 떨어질 수 있다. 이에대한 보완책으로 상기 세라믹 도료 조성물에 가성소오다 등을 첨가하고 잘 혼합하여 ph가 10.5∼13.0 가 되도록 조정하여 철판 표면에 도표하여 도막을 형성할때에 철판 소지 표면에 염기성 세라믹과 결합하여 알카리성 보호막과 그환경을 조성하여 더욱 방청효과를 높이며, 이것은 마치 바닷가 근처 일수록 철판의 녹이 잘쓸며, 내 육지(산간지방)에 가까울수록 녹이 잘쓸지 않는데 이것은 염분함량이 적을수록 ph가 알카리쪽에 가깝고, 반대로 해변쪽의 염도 함량이 높을수록 ph가 가 산성으로 수치가 높아지는데, 이것은 우리들의 일상 생활로 이런현상을 대부분 이해 하게 된다. 즉 가성 소오다를 첨가하여 철판 소지면의 접촉을 알카리 보호막과 그 환경을 만들어 녹을 최대한 억제하여 철판의 수명을 상당수준 높일수 있게 된다. 그리고 가성 소오다 함유 성분을 물에 다소 씻길 염려가 있으므로 이것을 방지하기 위해 1차 도막 (하도막)형성 건조후, 2차로 하기와 같이 수용성 투명수지 단독으로 칠(코-팅)하여 그 도막을 아래와 같이 형성 시킨다. 실시2) 에서 얻어진 세라믹 도료 조성물을 1차 도막 처리후에 건조후 2차로 상기 아크릴, 비닐수지등, 수용성 투명수지 단독으로 칠(코-팅)한 후에 7시간 가량 건조후 그위에다 일반 기존 페인트를 마무리 도료 (상도막;3차)로 도색하게 되면 상기 약품성분 보호와 산소와의 차단으로 이도막의 방청성이 더욱 높아지게 된다. 보통 페인트 작업시 하도, 중도, 상도 도포 작업중에 중도 (2차)페인팅 에 해당되며 일반 페인트를 2번 칠하는 것 이상으로 효과가 나며 단독 무첨가 수지로 비용이 절감되어 소요단가가 낮아지게된다

또 상기 단독 투명성 수지를 중도(2차)로 사용하지 않고 상도 (3차)로 사용, 즉 기존 일반 페인트 위에 칠 (코-팅)하게 되면 방수기능과 먼지나, 기름때등 오염물질 부착을 방지하거나, 최소화 시킬수가 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 산업폐기물을 이용한 세라믹 도료로써 폐기물의 자원을 재활용하여 제조원가를 낮추며 기존 페인트가 가지는 화학수지와 기타 첨가물의 다소는 환경오염을 유발하며 수지를 용해시키는 휘발성 유기용제(신나)는 작업자와 주위사람들의 인체에 해가 되고 지구 온난화의 원인으로도 지목되고 있다. 그리고 상기 도료는 수용성으로 신나가 필요없고 화재시 에도 안전하다. 또 작업자의 작업환경과 건강이 개선 되고 주위 환경이 개선된다. 또 세라믹과 무기재료의 소재는 돌이나 흙같은 자연재료로써 환경오염이 없고 고층 건물용 철구조물의 철과 시멘트 와의 결합, 접착력과 도막 내구성이 우수하고 제조원가도 기존보다 많이 낮출수 있어 상품경쟁력이 적지않다.

Claims

수용성 아크릴 수지류나 SBR수지류 또는 기타수용성 수지류 25∼30 중량％,

정재수 9∼12 중량％, 고로스라그 20∼25 중량％

석탄회 6∼8 중량％, 세라믹 분말 20∼25 중량％

점토나 고령토 3∼5 중량％, 무기안료 2∼3 중량％

비이온계면활성제 3∼5중량％로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업폐기물을 이용한 방청세라믹 도료.
제1항에 있어서 산업용 폐기물은 고로스라그와 석탄회를 주성분을 특징으로 하는 산업 폐기물을 이용한 방청세라믹도료.
제1항에 있어서 세라믹 분말은 탄산칼슘(CaCo₃)또는 규산칼슘(SiCo₃) 활석(TALC), 2산화규소(SiCo₂) 인것을 특징으로 하는 산업폐기물을 이용한 세라믹도료
제1항에 있어서 상기 방청 세라믹 도료 혹은 기타 세라믹 도료, 또는 수용성 수지도료에 가성소오다 등을 적량 첨가하고 ph가 10.5∼13.0으로 조정하여 소지철판에 도장 할때에 상기세라믹과 결합하여 알카리성 보호막과 그 환경을 조성하여 방청효과를 더욱 높이는 것을 특징으로 하는 산업폐기물을 이용한 방청 세라믹 도료.
제1항에 있어서 방청 세라믹도료로써 1차도료로 도장하는 하도막(primer)형성단계, 건조단계, 그 후 본 청구항의 목적인 아크릴, SBR 투명수지류 또는 기타 수지류를 하도막(1차), 위에칠(코팅)하고 이도막건조후 그위에 마지막으로 기존일반 페인트를 도포하여, 세라믹 방청도료의 효과를 높이는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 방청세라믹 도료의 도막형성방법.