KR20090003952A - 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이코팅 방법 - Google Patents

러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, (A) 러더 소지금속을 블라스팅 혹은 전동공구에 의한 표면처리를 실시하는 단계; (B) 방청용 하도 코팅을 표준도막두께인 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하는 단계; (C) 상기 방청용 하도 코팅의 완전건조 전에 대체 코팅재를 내침식 중도로 코팅하는 단계; 및 (D) 상기 중도코팅의 완전건조 전에 방오코팅을 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하는 단계를 포함하는 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법을 제공한다.
본 발명은 첫째, 기존 유기도막 코팅 시스템 대비 내침식 저항성이 최소 3배 이상 우수하여 러더의 수명을 획기적으로 향상 시킬 수 있고, 둘째, 여타 대체 기술인 스테인레스강을 덧대는 기술이나 탄성 세라믹 코팅재와 달리 기존의 도장 스프레이 작업으로 작업이 손쉽게 이루어질 수 있으며, 셋째, 여타 대체기술의 소재가격 대비 1/3 비용으로 시공이 가능할 뿐만 아니라, 넷째, 보수가 기존도장 작업과 유사한 수준으로 용이한 효과가 있다.
러더, 캐비테이션, 코팅

Description

러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법{Method for the spray application of epoxy-based bond material on the ship's rudder to reduce the cavitation damage}
본 발명은 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법에 관한 것이다.
종래 프로펠러의 고속 회전에 따른 캐비테이션 발생으로 도막 조기손상 및 러더 소지금속의 침식부식 문제가 대단히 심각하였다. 특히, 고속으로 운항되는 군용선박, 콘테이너선, LNG 선 등의 러더에서 이러한 캐비테이션 침식문제는 더욱 심각하다. 러더 케비테이션 손상은 러더의 특정 부위에 집중되며, 일반적으로 종래 러더는 선박의 선체 외판 도장사양과 동일한 코팅 시스템이 적용된다.
이 경우, 러더에 시공된 도막의 수명은 약 3개월 정도인 것으로 알려져 있다. 이는 일반적인 대형선박의 정기수리입거 주기인 3~5년보다 대단히 짧은 기간으로서 러더 보수코팅 작업을 어렵게 만드는 요인이 되고 있다. 즉, 러더만을 위하여 선박을 3개월마다 입거한다는 것은 현실적으로 불가능하고 선박의 정기수리입거 기간에 러더에 대한 보수코팅 작업을 하게 되는데 러더도막의 수명인 3개월을 제외하 고 2년 9개월 혹은 그 이상을 나금속 상태로 운항한 러더는 소지금속의 침식 손상이 대단히 커서 (미해군 연구자료에 의하면 침식속도가 최고 연간 12.5mm 인 것으로 알려져 있다.) 심한 경우, 러더 소지금속에 파공이 발생되는 경우도 있는 것으로 알려져 있다.
이렇게 되면, 러더보수에 많은 시간과 비용이 추가로 필요로 하게 되고 경우에 따라서는 운항 중에 러더의 작동기능 이상으로 이어질 수도 있다. 이러한 러더의 짧은 코팅수명과 소지금속 침식손상을 방지하기 위하여 대안적인 기술로 적용되고 있는 것이 러더의 특정 부위에 오스테나이트 스테인레스강과 같은 내침식 소재를 덧대는 기술이다. 오스테나이트 스테인레스강은 탄소강이나 유기도막 대비 대단히 우수한 내침식 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 기술의 문제점으로는 첫째, 소재비 및 시공비용이 대단히 고가여서 기존 유기도막 코팅대비 약 10배 이상의 비용이 소요된다는 점, 둘째, 스테인레스 강판을 용접을 통하여 덧대게 되는데 용접부에서의 가속부식으로 인한 예기치 못한 탈락 현상으로 기술 신뢰도가 낮다는 점, 셋째, 문제 발생시 보수가 대단히 어렵다는 점, 넷째, 탄소강소지와 스테인레스강 용접부에서의 이종금속부식 문제 등을 들 수 있다.
한편, 대체 코팅재로서 탄성세라믹(elasto-ceramic) 코팅재도 부분적으로 적용되고 있다. 이러한 탄성세라믹 소재도 내침식성이 기존 유기도막 대비 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 기술의 문제점으로는 오스테나이트 스테인레스강판을 덧대는 기술과 유사하게 첫째, 소재비 및 시공비용이 기존 유기도막 대비 약 10배 정도가 더 소요되고, 둘째, 주걱을 이용한 수작업만으로 시공이 가능하여 코팅 두께를 균일하게 시공하는 것이 어렵다는 점, 셋째, 보수작업이 매우 어렵다는 점, 넷째, 여타 유기도막과의 상용성이 낮고 박리의 위험성이 높다는 점 등을 들 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 첫째, 기존 유기도막 코팅 시스템 대비 내침식 저항성이 최소 3배 이상 우수하여 러더의 수명을 획기적으로 향상시키고, 둘째, 여타 대체 기술인 스테인레스강을 덧대는 기술이나 탄성 세라믹 코팅재와 달리 기존의 도장 스프레이 작업으로 작업이 손쉽게 이루어질 수 있으며, 셋째, 여타 대체기술의 소재가격 대비 1/3 비용으로 시공이 가능할 뿐만 아니라, 넷째, 보수가 기존도장 작업과 유사한 수준으로 용이한 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (A) 러더 소지금속을 블라스팅 혹은 전동공구에 의한 표면처리를 실시하는 단계; (B) 방청용 하도 코팅을 표준도막두께인 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하는 단계; (C) 상기 방청용 하도 코팅의 완전건조 전에 에폭시형 접착제를 스프레이가 가능한 형태로 관리하여 대체 코팅재로서 내침식 중도로 코팅하는 단계; 및 (D) 상기 중도코팅의 완전건조 전에 방오코팅을 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하는 단계를 포 함하는 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 대체 코팅재의 코팅 단계는 도장기를 이용한 스프레이 작업으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 대체 코팅재는 표준 혼합비로 주제와 경화제를 혼합하고 일반 도료와 유사하게 희석제를 이용하여 적정 희석제 (n-Butanol)를 적정비율(30%)까지 희석하여 사용하며, 상기 (C) 단계는 스프레이 온도조건을 18~25?로 유지하고, 코팅두께는 1회 코팅기준으로 건도막 두께가 300um를 넘지 않도록 시공하고, 코팅은 2~3회로 나누어 총 코팅두께가 600~900um 범위 내가 되도록 실시할 수 있다.
본 발명은 첫째, 기존 유기도막 코팅 시스템 대비 내침식 저항성이 최소 3배 이상 우수하여 러더의 수명을 획기적으로 향상 시킬 수 있고, 둘째, 여타 대체 기술인 스테인레스강을 덧대는 기술이나 탄성 세라믹 코팅재와 달리 기존의 도장 스프레이 작업으로 작업이 손쉽게 이루어질 수 있으며, 셋째, 여타 대체기술의 소재가격 대비 1/3 비용으로 시공이 가능할 뿐만 아니라, 넷째, 보수가 기존도장 작업과 유사한 수준으로 용이한 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명에서 제시하고자 하는 대체 코팅기술은 이미 접착제로서 상용화되어 있는 이액형의 에폭시 접착제를 조선소에서 일반적으로 사용하고 있는 도장기를 이용하여 스프레이 작업이 가능하도록 하여 러더에 적용하는 것이다.
도 1은 기존 유기도막만이 존재하는 경우, 탄성 세라믹 코팅시, 에폭시 접착제 코팅시 손상 속도를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 대체 코팅재로서 고려된 이액형의 상용 에폭시 접착제는 실험실 단위의 표준 초음파 캐비테이션 침식 저항성 평가 및 러더조건 유사 침식 저항성 평가결과 경쟁 코팅재인 탄성 세라믹 보다는 다소 내침식성이 낮으나 기존 유기도막대비 매우 우수한 것으로 평가되었다. 도장기를 이용한 스프레이 작업이 가능하려면 접착제를 도료와 유사한 조건으로 만들어 도장조건을 최적화하는 기술이 필요하다. 즉, 에폭시 접착제의 최적 희석제 및 희석비, 최적 스프레이 온도, 스프레이 작업가능 시간, 최적 시공 두께, 최적건조조건을 비롯하여 하도 및 후속 상도 코팅과의 최적 부착을 위한 재도장간격 및 그 기준, 아울러 도장기의 최적 운전조건(스프레이 팁, 분사압, 분사폭)이 적정해야 한다.
한편, 종래 유기도막 코팅 시스템은 우선 러더 소지금속을 블라스팅 혹은 전동공구에 의한 표면처리를 실시하고 방청용 하도 코팅을 표준도막두께인 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하고 중도용 연결 코팅은 후속 상도 코팅 인 방오도료 코팅과의 부착 향상을 위하여 약 75um 두께로 1회 시공하며 마지막으로 러더면의 해양생물에 의한 오염을 방지하기 위한 방오코팅을 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하여 마무리된다. 모든 코팅은 도장기를 이용한 스프레이 작업으로 이루어진다.
그러나 본 발명의 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법에 따르면 러더 소지금속의 표면처리는 기존 시스템과 동일하며, 방청용 하도코팅도 기존과 동일하게 시공된다. 이 후, 방청용 하도코팅의 완전건조전 (상온24시간 이내)에 대체 코팅재를 내침식 중도로 코팅하고 중도코팅의 완전건조 전 (상온6시간 이내)에 후속 상도코팅을 기존 코팅 시스템과 동일하게 시공하여 마무리한다.
상기 대체 코팅재인 중도 코팅이 종래 유기도막 코팅 시스템의 연결코팅을 능가하는 방청하도 및 방오 상도와의 상용부착성을 나타내기 때문에 별도의 연결코팅 시공은 불필요하다.
보다 상세히, 중도 코팅재에 대한 스프레이 시공 기술에 대하여 단계별로 살펴보면, 우선, 코팅재의 혼합은 상용 에폭시 접착제로서 제시되고 있는 표준 혼합비로 주제와 경화제를 혼합하고 도장기로 스프레이가 가능한 정도로 적정 희석제(n-butanol)를 이용하여 적정비율 (30%)까지 희석한다. 혼합된 코팅재는 시간이 경과됨에 따라 빠르게 경화되어 스프레이 작업성이 낮아지므로 해당온도에서의 적정시간 범위 (상온 1시간이내) 내에서 스프레이 작업을 실시한다. 이때 코팅재의 혼합 및 최적의 스프레이 작업성을 위해서는 스프레이 온도조건을 18~25?로 유지시 킨다. 해당온도에서 벗어날 경우, 스프레이 작업을 중단하거나 강제적으로 온도를 유지시키기 위한 조치를 강구한다. 코팅두께는 1회 코팅기준으로 건도막 두께가 300um를 넘지않도록 시공하고 최적의 코팅성능을 얻기 위해서는 2~3회로 나누어 총 코팅두께가 600~900um가 되도록 실시한다.
이를 통하여 본 발명은 기존 선체 외판 도장사양 대비 최소 3배 이상의 방식수명 향상을 기대할 수 있다. 한편, 현재 대체기술로 적용되고 있는 스테인레스강 라이닝(lining) 기술대비 침식 저감 성능은 열세하나 시공이 용이하고 시공비가 월등히 저렴하며, 이종금속 부식 등의 문제가 없으며, 보수가 상대적으로 용이하다. 또한, 현재 대체 코팅재로 일부 적용되고 있는 탄성세라믹(elasto-ceramic) 소재보다 다소 침식저감 성능이 열세하나 시공이 용이하고 시공비가 월등히 저렴하며, 보수가 상대적으로 용이하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 유기도막에 코팅을 하지 않은 경우, 탄성 세라믹 코팅시, 에폭시 접착제 코팅시 손상 속도를 도시한 도면.

Claims (3)

  1. (A) 러더 소지금속을 블라스팅 혹은 전동공구에 의한 표면처리를 실시하는 단계;
    (B) 방청용 하도 코팅을 표준도막두께인 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하는 단계;
    (C) 상기 방청용 하도 코팅의 완전건조 전에 대체 코팅재를 내침식 중도로 코팅하는 단계; 및
    (D) 상기 중도코팅의 완전건조 전에 방오코팅을 각 150um 두께로 총 2회에 걸쳐 300um 두께로 시공하는 단계를 포함하는 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대체 코팅재의 코팅 단계는 도장기를 이용한 스프레이 작업으로 이루어지는 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 대체 코팅재는 표준 혼합비로 주제와 경화제를 혼합하고 희석제인 n- butanol을 이용하여 30% 비율까지 희석하여 사용하며,
    상기 (C) 단계는 스프레이 온도조건을 18~25?로 유지하고, 코팅두께는 1회 코팅기준으로 건도막 두께가 300um를 넘지 않도록 시공하고, 코팅은 2~3회로 나누어 총 코팅두께가 600~900um 범위 내가 되도록 실시하는 러더 캐비테이션 침식저감용 에폭시계 접착제의 스프레이 코팅 방법.
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