KR20080013188A

KR20080013188A - 유·무기 복합체 도료 조성물 및 이를 도포 및 경화하여제조된 구조물

Info

Publication number: KR20080013188A
Application number: KR1020060074350A
Authority: KR
Inventors: 장현영; 진태은; 소일수; 강민수; 이병승; 박호근
Original assignee: 한국전력기술 주식회사
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-02-13
Also published as: KR100816552B1

Abstract

노블락 에폭시 수지 20-50 중량%, 비스페놀에이 에폭시 수지 5-15 중량%, 변성 실리콘 수지 10-30 중량%, 판상형 무기충전제 10-35 중량%, 비판상형 무기충전제 0.5-6 중량%, 레벨링제 및 분산제 1-3 중량% 및 용제 3-10 중량%를 포함하는 유·무기 복합체 도료 조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 도료 조성물은, 기존 내열 내산 에폭시 도료 조성물보다 도막접착력, 내열성, 냉열 충격성, 내산성이 향상되어, 탈황설비 등에서와 같이 고온, 고농도 산의 극한 부식 환경에서도 설비를 보호해주는 코팅제로서 효용이 크고, 따라서, 고온, 고농도의 산성 환경하에서 구조물의 부식에 의한 유지 보수 비용이 절감시키는 효과가 있다.

노블락 에폭시 수지, 도료 조성물

Description

유·무기 복합체 도료 조성물 및 이를 도포 및 경화하여 제조된 구조물{Organic and inorganic composite composition and a structure prepared by applying the composition thereto and hardening it}

본 발명은 유·무기 복합체 도료 조성물 및 이를 도포 및 경화하여 제조된 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내열성, 냉열 충격성, 내산성이 향상되어, 탈황설비 등에서와 같이 고온, 고농도 산의 극한 부식 환경에서도 설비를 보호하여 유지 보수 비용을 절감시키는 코팅제로서 유용한 유·무기 복합체 도료 조성물 및 이를 도포 및 경화하여 제조된 구조물에 관한 것이다.

최근 여러 산업분야에서 내열, 내산성 수지는 그 수요가 점차 증가하고 있다. 현재 범용적으로 사용되고 있는 중방식 도료의 내열, 내산성 도료의 수지는 주로 불소계 및 실리콘 계열의 수지를 원료로 제조되며 150~280℃의 비교적 높은 온도에서 적용이 가능하지만 산이나 알칼리 환경에서는 지속적으로 적용할 경우 분해, 부식 등의 침해과정이 나타나는 문제점을 가지고 있다. 또한 내산성 수지로서는 노블락 에폭시 및 불포화 폴리에스테르계 수지가 널리 사용되고 있으나, 이러한 수지들은 내산성이 좋은 반면, 내열성 및 냉열 충격성이 낮은 단점을 나타내어 탈 황설비와 같은 고온의 강산성 및 가열/냉각의 순환환경에서는 설비의 부식방지 효과가 제대로 발현되지 못하고 있다. 그 이외에도 PTFE 수지가 라이닝 되어 사용되고 있으나, 고온에서 장시간 노출될 경우 휘어지거나 균열이 쉽게 발생하고 또한, 코팅 벽면으로부터 쉽게 탈리되는 현상을 보일 뿐만 아니라 과다한 시공비용과 까다로운 작업이 문제점으로 나타나고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 우수한 내산성을 유지하면서도, 우수한 내열성 및 냉열 충격성을 갖는 노블락 에폭시 수지계 도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 도료 조성물을 도포 및 경화하여 제조된 구조물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 노블락 에폭시 수지 20-50 중량%, 비스페놀에이 에폭시 수지 5-15 중량%, 변성 실리콘 수지 10-30 중량%, 판상형 무기충전제 10-35 중량%, 비판상형 무기충전제 0.5-6 중량%, 레벨링제 및 분산제 1-3 중량% 및 용제 3-10 중량%를 포함하는 유·무기 복합체 도료 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유·무기 복합체 도료 조성물 100 중량부 기준으로, 경화제 20-45 중량부 및 유·무기 가교 결합제 0.5-5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유·무기 복합체 도료 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 노블락 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200-212 g/eq이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 노블락 에폭시 수지가 크레졸 노블락 에폭시이고, 변성 실리콘 수지가 에폭시기, 알키드기, 우레탄기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 유·무기 가교 결합제가 아미노 실란계 화합물이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 유·무기 가교 결합제가 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란중으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 판상형 무기 충전제가 평균 입경이 50-200㎛인 흑연이고, 상기 비판상형 무기충전제가 평균 입경이 15-40㎛인 황산바륨 및 이산화티탄의 혼합물이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 용제가 톨루엔, 자일렌 또는 메틸이소부틸케톤이고, 상기 경화제가 방향족 아민이다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 본 발명에 의한 도료 조성물을 도포 및 경화하여 제조된 구조물을 제공한다.

상기 구조물은 탈황설비에서의 덕트, 굴뚝 내부, 배관, 흡수탑, 해수관, 집진설비 또는 열교환기 등일 수 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 기존 내열 내산 에폭시계 도료 조성물 보다 내열성, 냉열 충격성, 내산성이 향상되어, 탈황설비 등에서와 같이 고온, 고농도 산의 극한 부식 환경에서도 설비를 보호해주는 코팅제로서 효용이 크고, 따라서, 고온, 고농도의 산성 환경하에서 구조물의 부식에 의한 유지 보수 비용이 절감시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 도료 조성물 및 이를 피복하여 제조된 구조물을 더욱 상세히 설명한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 유·무기 복합체 도료 조성물은 노블락 에폭시 수지 20-50 중량%, 비스페놀에이 에폭시 수지 5-15 중량%, 변성 실리콘 수지 10-30 중량%, 판상형 무기충전제 10-35 중량%, 비판상형 무기충전제 0.5-6 중량%, 레벨링제 및 분산제 1-3 중량% 및 용제 3-10 중량%를 포함한다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 발전소나 정유화학 설비용 탈황 설비 등에서 발생하는 고온의 강산성 환경, 특히 노점 이하의 황산 결노에 의한 노점 부식을 방지하여, 장기적이고 안정적인 사용을 보장하기 위해 개발된 것으로서, 유·무기 복합체 도료 조성물이다. 특히, 소수성 인조 흑연과 같은 판상형 물질과 황산바륨, 이산화티탄과 같은 비판상형 물질을 주성분으로 하는 표면 개질 무기충전제를 사용하여　장기적인 내산성을 향상시켰으며, 노블락 에폭시 수지 및 비스페놀에이 에폭시 수지에 변성 실리콘 수지를 도입하고 두 수지 간의 상호 반응을 위한 유·무기 가교 결합제를 도입하여 도막접착력, 내산성, 내열성, 내충격성 등을 향상시킨 데에 그 특징이 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 조성물은 노블락 에폭시 수지와 비스페놀에 이 에폭시 수지 혼합조성에 에폭시 변성 실리콘 수지를 도입하였으며, 두 수지 간의 결합을 위하여 유·무기 가교결합제를 첨가하였고, 이로써, 도막접착력, 내산성, 냉열 충격성 등이 향상된다. 또한, 무기충전제로서, 판상형 물질과 비판상형 물질을 혼합하여 사용함으로써, 도막밀도를 증진시키고, 산 용액의 도막 침투 속도를 현저히 저하시켜, 탈황설비 등의 고온 극산성 환경설비로서 적합하다.

상기 노블락 에폭시 수지는, 바람직하게는, 에폭시 당량이 200-212 g/eq이고, 그 예로서, 크레졸 노블락 에폭시, 페놀 노블락 에폭시 등을 들 수 있다. 더욱 바람직하게는, 크레졸 노블락 에폭시이다. 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 노블락 에폭시 수지의 함량은 20-50 중량%이며, 바람직하게는 25-40 중량%이다. 노블락 에폭시 수지의 함량이 20 중량% 미만인 경우 내산성이 현저히 감소하는 문제점이 있고, 50 중량% 초과하는 경우 점도 상승으로 인한 코팅 작업성이 어려워지는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 비스페놀에이 에폭시 수지의 함량은 5-15 중량%이다. 비스페놀에이 에폭시 수지의 함량이 5 중량% 미만인 경우 도료의 점도가 상승하는 문제점이 있고, 15 중량% 초과하는 경우 내산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에 변성 실리콘 수지를 첨가함으로써, 코팅 도막의 장기 내열성 및 냉열 충격성을 향상할 수 있다. 변성 실리콘 수지는 -Si-O-Si-의 구조가 중심 골격을 이루고 있고, 여기에 다양한 유기기가 결합되어 있는 구조이다. 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에 첨가되는 변성 실리콘 수지에 있어서, 상기 유기기는, 바람직하게는 에폭시기, 알키드기 및 우레탄기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 유기기는 에폭시기이다. 이러한 변성 실리콘 수지는 실리콘과 에폭시 수지, 알키드 수지 또는 우레탄 수지를 공중합 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 변성 실리콘 수지의 함량은 10-30 중량%이며, 바람직하게는 15-25 중량%이다. 변성 실리콘 수지의 함량이 10 중량% 미만일 경우 상기의 내열 향상효과가 미약하고, 30 중량% 초과할 경우 내산성이 현저히 저하된다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 무기충전제는 판상형 물질과 비판상형 물질을 혼합하여 사용한다. 이러한 판상형 물질과 비판상형 물질을 혼합하여 첨가된 무기충전제는, 도막밀도를 증가시킬 뿐만 아니라, 산 용액의 도막 침투 속도를 현저히 저하시켜, 장기적인 부식방지 효과를 나타낸다.

무기충전제 중 판상형 물질은 탈크, 마이카, 글래스플레이크, 흑연 등의 예를 들 수 있다. 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서 무기충전제는, 바람직하게는 흑연이다. 흑연의 경우 판상구조에 의한 황산용액에 대한 내침투성의 향상과 더불어 표면 자체의 강한 소수성으로 인하여 그 특성을 배가시킨다.

또한, 무기충전제 중 비판상형 물질은, 바람직하게는 황산바륨 및 이산화티탄이다. 이를 판상형 물질과 함께 혼합하여 사용하면, 판상형 적층구조 사이의 기공을 채워줌으로써 도막의 치밀성이 더욱 향상되고, 그 결과 내침투성을 향상시킨다.

상기 판상형 물질의 평균 입경은, 바람직하게는 30-300㎛이며, 더욱 바람직 하게는 100-180㎛이다. 평균 입경이 30㎛ 미만일 경우 판상형 입자효과의 감소로 인한 내산성이 저하되며, 300㎛ 초과할 경우 도료의 도장작업성이 저하된다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 판상형 물질의 함량은 10-35 중량%이며, 바람직하게는 20-30 중량%이다. 판상형 물질의 함량이 10% 미만일 경우 요구되는 판상구조 효과를 기대할 수 없으며, 35 중량% 초과할 경우 무기 충진제의 판상 구조로 인하여 황산 용액이 침투할 수 있는 도막 표면의 기공이 발생된다.

또한, 상기 비판상형 물질은 판상형 물질 입자 간의 기공을 채울 수 있어야 한다. 이러한 비판상형 물질의 평균 입경은, 바람직하게는 15-40㎛이다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 비판상형 물질의 함량은 3-10 중량%이며, 바람직하게는 4-8 중량%이다. 비판상형 물질의 함량이 3 중량% 미만일 경우 도막의 치밀성이 떨어지며, 10 중량% 초과할 경우 판상형 입자 특성이 저하된다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 상기 레벨링제는 도료를 피복할 때 평탄하고 매끄럽게 코팅될 수 있게 하기 위해 첨가되는 첨가제이다. 상기 레벨링제는 아크릴계, 실리콘계의 예를 들 수 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 상기 분산제는 도료 조성물의 각 구성성분의 분산이 잘 되게 한다. 상기 분산제는 DISPERBYK (BYK-Chemie 제조)의 예를 들 수 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 레벨링제 및 분산제의 함 량은 1-3 중량%이다. 레벨링제 및 분산제의 함량이 1 중량% 미만인 경우 도막의 레벨링성 및 분산성이 저하되는 문제점이 있고, 3 중량% 초과하는 경우 실리콘의 과량 함유에 따른 접착력 저하의 문제점이 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 용제는 톨루엔, 자일렌, 메틸이소부틸케톤 등이 사용될 수 있다. 상기 용제의 함량은 3-10 중량%이다. 용제의 함량이 3 중량% 미만인 경우 도료의 점도가 상승하는 문제점이 있고, 10 중량% 초과할 경우 도막의 건조성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물은 유·무기 복합체 도료 조성물 100 중량부 기준으로, 경화제 20-45 중량부 및 유·무기 가교 결합제 0.5-5 중량부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물은 상기 경화제를 첨가하여 열경화성 물질로 경화시켜 사용되며, 경화제에 따라 물성이 다양하게 변화된다. 바람직하게는, 방향족 아민 등을 사용할 수 있고, 아민류, 폴리아마이드 수지류 등의 예를 들 수 있다. 상기 경화제는 유·무기 가교 결합제와 혼합되어 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 비스페놀에이 에폭시 수지의 함량은 20-45 중량%이다. 비스페놀에이 에폭시 수지의 함량이 20 중량% 미만인 경우 도료의 점도가 상승하는 문제점이 있고, 45 중량% 초과하는 경우 내산성이 저하되는 문제점이 있다.

상기 유·무기 가교 결합제는 에폭시계 수지와 변성 실리콘 수지와 각각 반응하여 양 수지 간의 가교 결합을 형성시키고, 이에 따라 전술한 바와 같은 각각의 수지 첨가에 따라 구현되는 특성의 향상을 배가시킨다. 바람직하게는, 유·무기 가교 결합제는 아미노 실란계 화합물이 사용될 수 있다. 아미노 실란계 화합물이 유·무기 가교 결합제로서 사용되는 경우, 상기 아미노 실란의 관능기 중 아미노기는 에폭시 수지와 반응이 이루어지고, 실란놀기는 실리콘 수지의 실란놀기와 축합반응이 이루어짐으로써 두 수지 간의 가교 결합을 형성한다. 더욱 바람직하게는, 상기 유·무기 가교 결합제는, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란중으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물에서, 유·무기 가교 결합제의 함량은 1-5 중량%, 바람직하게는 2-4 중량%이다. 유·무기 가교 결합제의 함량이 1 중량% 미만인 경우 두수지간의 결합력이 떨어져 본 발명에서 요구하는 수준의 내산성, 내열성, 냉열 충격성의 특성을 구현하지 못하고, 5 중량% 초과하는 경우 양 수지 간의 가교 밀도 증가에 따른 도막경도 증가에 따라 냉열 충격성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 당업계에서 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물의 제조방법의 일 예를 설명한다.

기본 에폭시의 혼합 조성물로 용제에 노블락 에폭시 수지, 비스페놀에이 에폭시 수지를 가열 보온되는 혼합기에 넣고 교반시켜 혼합한 후, 변성 실리콘 수지, 분산제 및 레벨링제를 첨가하여 혼합하여, 기본 에폭시 혼합 조성물을 제조한다. 수지가 완전히 혼합되면 판상형 물질 및 비판상형 물질의 혼합물인 무기 충전제를 첨가하여 완전히 분산될 때까지 교반하여 혼합한다. 여기에 경화제, 유·무기 가교 결합제를 혼합하여, 상기 본 발명에 따른 도료 조성물을 얻을 수 있다. 혼합시 사용할 수 있는 혼합 장치는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 슈퍼 믹서, 헨셀 믹서, 나우터 믹서 등의 스크류형 믹서, 프로쉐어 믹서, 리본형 배합기 등이 사용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 의한 유·무기 복합체 도료 조성물로써 피복하여 제조된 구조물에 대하여 설명한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 구조물은 상기 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물을 도포 및 경화하여 제조한다. 본 발명에 따른 도료 조성물로 피복될 수 있는 구조물이 특별히 한정되지 않고, 그 용도에 따라 임의의 공지된 구조물 또는 설비에 적용될 수 있다. 예를 들면, 탈황설비에서의 덕트, 굴뚝내부, 배관, 흡수탑, 해수관, 집진설비, 열교환기 등이 있다. 특히, 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물은 내산, 내열 효과가 우수하기 때문에, 고온 극산성 환경에서 운영되는 발전소 또는 정유화학설비 등에 구비되어 있는 탈황설비와 같은 구조물의 피복용 코팅제로서 매우 유용하다. 즉, 본 발명에 따른 유·무기 복합체 도료 조성물이 고온 극산성 환경에서 운영되는 탈황설비와 같은 구조물의 피복용 코팅제로 사용되는 경우, 내산, 내열 효과가 우수하여 유지 비용을 절감할 수 있다.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명 의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

비교예 1

기본 에폭시 수지의 혼합 조성물로 톨루엔 6 중량%에 노블락 에폭시 수지 (YDCN-500, 국도화학 제조) 30 중량% , 비스페놀에이 에폭시 수지 (YD-128, 국도화학 제조) 10 중량%를 30℃로 가열 보온되는 특수 혼합기 (플레너터리 믹서, PL-50L, 나노인텍 제조)에 투입하여 120-150 rpm의 속도로 혼합이 되도록 교반시킨 후, 분산제 및 레벨링제로서 DISPERBYK (BYK-Chemie 제조)를 3중량%를 투입하여 혼합하였다.

수지가 완전히 혼합되면 무기 충전제로서 비판상형의 규사 31중량%를 투입하여 완전히 분산될 때까지 교반하여 주제 조성을 만들었다. 경화제로서는 메타자일렌디아민 40 중량%를 혼합하였다.

비교예 2

기본 에폭시 수지의 혼합 조성물로 용제 6 중량%에 노블락 에폭시 수지 (YDCN-500, 국도화학 제조) 30 중량%, 비스페놀에이 에폭시 수지 (YD-128, 국도화학 제조) 10 중량%를 30℃로 가열 보온되는 특수 혼합기 (플레너터리 믹서, PL-50L, 나노인텍 제조)에 투입하여 120-150 rpm의 속도로 혼합이 되도록 교반시킨 후, 에폭시 변성 실리콘 수지 (TSR 194, 도시바실리콘 제조) 20 중량%와 분산제 및 레벨링제로서 DISPERBYK (BYK-Chemie 제조)를 3 중량%를 투입하여 혼합하였다.

수지가 완전히 혼합되면 무기 충전제로 비판상형의 규사 31 중량%를 투입하여 완전히 분산될 때까지 교반하여 주제 조성을 만들었다. 경화제로는 메타자일렌 디아민 40 중량%를 혼합하였다.

실시예 1

기본 에폭시 수지의 혼합 조성물로 용제 6 중량%에 노블락 에폭시 수지 (YDCN-500, 국도화학 제조) 30 중량%, 비스페놀에이 에폭시 수지 (YD-128, 국도화학 제조) 10 중량%를 30℃로 가열 보온되는 특수 혼합기 (플레너터리 믹서, PL-50L, 나노인텍 제조)에 투입하여 120-150 rpm의 속도로 혼합이 되도록 교반시킨 후 에폭시 변성 실리콘 수지 (TSR 194, 도시바실리콘 제조) 20 중량%와 분산제 및 레벨링제로서 DISPERBYK (BYK-Chemie 제조)를 3 중량%를 투입하여 혼합하였다.

수지가 완전히 혼합되면 무기 충전제로 판상형의 평균 입경 140㎛인 흑연 25 중량%와 비판상형의 평균 입경 15㎛의 황산바륨과 이산화티탄 6 중량%를 투입하여 완전히 분산될 때까지 교반하여 주제 조성을 만들었다. 경화제로는 메타자일렌디아민 40 중량%를 혼합하였다.

실시예 2

수지가 완전히 혼합되면 무기 충전제로 판상형의 평균 입경 140㎛인 흑연 25 중량%와 비판상형의 평균 입경 15㎛의 황산바륨과 이산화티탄 6중량%를 투입하여 완전히 분산될 때까지 교반하여 주제 조성을 만들었다. 경화제로는 메타자일렌디아민 40 중량%와 유·무기 가교 결합제로서 3-아미노프로필트리에톡시실란 3 중량% 혼합하였다.

비교예 1,2 및 실시예 1,2를 상기 완성된 기본 주제 구성에　각각 경화제를 첨가하여 전동 교반기를 이용 10분 이상 혼합하였다. 평가를 위해 코팅되는 금속 표면은 유분, 습기를 제거하고, 블라스트 작업을 통해 녹, 불순물 등을 깨끗이 제거하였다.　 코팅 방법으로는 에어리스로 도포하였다.　 1회 코팅 두께는 100㎛로 총 4회 코팅하여 평가샘플을 제조하였다.　

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 대한 혼합조성 비율을 표 1에 나타내었다. 표 2는 표 1에 대한 조성으로 제조된 최종 도료 조성물을 코팅하여 경화시킨 결과물에 대한 시험평가 결과이다.

[물성 측정]

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 얻은 결과물에 대하여 다음과 같은 방법으로 여러 가지 물성을 측정하였다.

1) 내열성

내열성을 평가하기 위해, 초기 접착력부터 고온에 장시간 (0 시간 - 1000 시간) 방치하였을 때의 접착력의 변동을 측정하였다.

2) 냉열 충격성

냉열 충격성을 평가하기 위해, 저온 (-10℃) 및 고온 (130℃)에서 충격을 주 었을 때의 도막 박리 및 파괴 여부를 확인하였다. 도막파괴 및 박리가 발생하기 까지 충격을 가한 횟수를 표 2에 기재하였다.

3) 내산성

내산성을 평가하기 위해, 도료 조성물을 코팅한 시편을 황산 (40%)에 반 정도 침지하여 온도에 따른 도박의 파괴 및 부식의 발생시간을 기록한다.

구분	성분	단위	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
수지	크레졸 노블락에폭시 수지 (YDCN-500 국도화학)	경화제 및 가교결합제를 제외한 조성물 내에서의 중량%	45	30	30	30
	비스페놀에이 에폭시 수지 (YD-128 국도화학)		15	10	10	10
	에폭시변성 실리콘 수지 (TSR 194 도시바실리콘)		-	20	20	20
무기충전제	규사		31	31	-	-
	흑연 (평균 입경 140㎛)		-	-	25	25
	황산바륨, 이산화티탄 (평균 입경 15㎛)		-	-	6	6
레벨링제, 분산제	DISPERBYK (BYK-Chemie 제조)		3	3	3	3
용매	톨루엔		6	6	6	6
경화제	메타자일렌디아민	상기경화제 및 가교결합제를 제외한 조성물 100 중량부 기준으로	40 중량부	40 중량부	40 중량부	40 중량부
가교결합제	3-아미노프로필트리에톡시실란	상기경화제 및 가교결합제를 제외한 조성물 100 중량부 기준으로	-	-	-	3 중량부

시험 항목	시험 조건	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
내열성 (접착력 Kg/cm²)	초기	138	141	144	162
	150℃×100시간	105	140	139	159
	150℃×500시간	78	137	131	152
	150℃×1000시간	46	116	118	146
냉열 충격성 (시험횟수)	-10℃ ↔ 150℃	13회 박리	79회 박리	74회 박리	100회 이상 없음
내산성 (황산 침지)	80℃	200 시간 부식 발생	300 시간 부식 발생	2,000 시간 이상 없음	2,000 시간 이상 없음
내산성 (황산 침지)	120℃	100 시간 부식 발생	200 시간 부식 발생	2,000 시간 이상 없음	2,000 시간 이상 없음

먼저 표 1을 살펴보면, 비교예 1은 일반적인 중방식 에폭시계 내열 내산 도료 조성물을 제조하는 구성성분들로 이루어져 있고, 비교예 2는 비교예 1의 조성에 에폭시 변성 실리콘 수지를 첨가한 것이다. 표 2에서 살펴보면, 비교예 1에 비하여 비교예 2에서 다른 특성을 저하시키지 않으면서도 내열성 및 냉열 충격성이 현저히 향상되었다. 이로부터, 에폭시 변성 실리콘 수지를 첨가함으로써 내열성 및 냉열 충격성을 향상시킴을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1은 무기충전제로서 비교예 2에서 사용한 비판상형 규사 대신, 140㎛ 평균 입경을 갖는 판상형 물질인 흑연과 15㎛ 평균 입경을 갖는 비판상형 물질인 황산바륨과 이산화티탄의 혼합물을 사용하였다. 표 2에서 비교예 2 및 실시예 1의 물성을 비교하여 보면, 다른 특성을 저하시키지 않으면서도 실시예 1에서 황산용액의 침투속도를 저하시켜 내산성의 향상되었다. 이로부터 판상형 물질과 비판상형 물질의 혼합물을 무기충전제로 사용함으로써, 내산성을 향상시킴을 알 수 있었다. 마지막으로, 실시예 2는 실시예 1의 조성에 에폭시 수지와 실리콘 수지의 가교결합제로서 3-아미노프로필트리에톡시실란을 더 첨가한 것이다. 표 2를 살펴보면, 실시예 2의 경우가 실시예 1에 비하여 내열성 및 냉열 충격성이 현저히 향상되었고, 동시에 비교예 1 내지 2과 비교할 때, 다른 특성을 저하시키지 않았다. 이로부터, 유·무기 가교결합제를 첨가함으로써, 내열성 및 냉열 충격성을 향상시킴을 알 수 있었다.

상기한 바와 같이, 기존 내열 내산 에폭시 도료 조성물보다 도막접착력, 내열성, 냉열 충격성, 내산성이 향상되어, 탈황설비 등에서와 같이 고온, 고농도 산의 극한 부식 환경에서도 설비를 보호해주는 코팅제로서 효용이 크고, 따라서, 고온, 고농도의 산성 환경하에서 구조물의 부식에 의한 유지 보수 비용이 절감시키는 효과가 있다.

Claims

노블락 에폭시 수지 20-50 중량%, 비스페놀에이 에폭시 수지 5-15 중량%, 변성 실리콘 수지 10-30 중량%, 판상형 무기충전제 10-35 중량%, 비판상형 무기충전제 0.5-6 중량%, 레벨링제 및 분산제 1-3 중량% 및 용제 3-10 중량%를 포함하는 유·무기 복합체 도료 조성물.
제1항에 있어서, 제1항에 따른 상기 유·무기 복합체 도료 조성물 100 중량부 기준으로, 경화제 20-45 중량부 및 유·무기 가교 결합제 0.5-5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유·무기 복합체 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 노블락 에폭시 수지가 에폭시 당량이 200-212 g/eq인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 노블락 에폭시 수지가 크레졸 노블락 에폭시이고, 변성 실리콘 수지가 에폭시기, 알키드기, 우레탄기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 결합된 것임을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유·무기 가교 결합제가 아미노 실란계 화합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유·무기 가교 결합제가 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란중으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 판상형 무기 충전제가 평균 입경이 30-300㎛인 흑연이고, 상기 비판상형 무기충전제가 평균 입경이 15-40㎛인 황산바륨 및 이산화티탄의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 용제가 톨루엔, 자일렌 또는 메틸이소부틸케톤이고, 상기 경화제가 방향족 아민인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 따른 도료 조성물을 도포 및 경화하여 제조된 구조물.
제9항에 있어서, 상기 구조물이 발전소 및 정유화학설비 중의 탈황설비에서의 덕트, 굴뚝내부, 배관, 해수관, 흡수탑, 집진설비 또는 열교환기인 것을 특징으로 하는 구조물.