KR20090014705A - 금속 방부식용 수성 아연도료 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 아연분말과 규산칼륨을 혼합한 금속 방부식용 수성 아연도료에 관한 것이다.

본 발명의 수성 아연도료는, 아연분말 50∼80중량％, 규산칼륨 10∼30중량％, 보조제 1∼5중량％ 및 물 5∼20중량％ 로 조성되며, 아연분말은 금속 아연의 함량이 95중량％ 이상인 동시에 입도가 20㎛ 이하인 것을 사용하며, 규산칼륨은 K₂O에 대한 SiO₂의 몰 비가 2∼4 인 것을 사용하고, 보조제로서 헥사메틸 디실록산을 사용함에 그 특징이 있다.

본 발명의 금속 방부식용 수성 아연도료는, 제조공정이 간단하여 제조원가가 절감되면서도 도막 성능이 우수한 장점이 있다.

접착제, 아연분말, 도료, 규산칼륨

Description

금속 방부식용 수성 아연도료{Water paint containing zink powder for protecting metal corrosion}

본 발명은, K₂O에 대한 SiO₂의 몰 비가 2∼4 인 규소칼륨, 아연분말, 물 및 보조제를 혼합하여 도료로서의 도막 성능과 접착제로서의 안정성을 확보할 수 있도록 한, 금속 방부식용 수성 아연도료에 관한 것이다.

여러 종류의 금속들 중에서 양적으로 가장 널리 사용되고 있는 금속은 철강으로서, 철강은 우수한 가공성과 적절한 강성 등을 가지고 있으면서 상대적으로 가장 저렴한 금속인 바, 철강이 사용되지 않는 산업분야는 없다고 할 수 있을 정도이다.

상기와 같은 철강은, 기계적성질에 있어서 가격대비 매우 우수한 재료이나 내식성이 약한 것이 강 큰 약점으로서, 철강의 표면이 외부로 노출되는 경우에는 그대로 사용할 수 없는 단점이 있는 바, 철강의 표면에 아연도금층이나 주석도금층 등을 피복하거나, 도료층을 형성시킨 상태로 사용되는 것이 일반적이다.

그러나, 크기가 큰 철강 구조물의 경우에는 도금을 실시할 수 없기 때문에 도장을 실시하는 것이 일반적인데, 도장에 사용되는 도료의 경우, 일반 도료보다는 아연이 혼합됨으로써 아연의 희생부식에 의해 더욱 효과적으로 철강을 보호할 수 있는 아연계 도료가 바람직한 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

철강의 방부식용 도료로 사용되고 있는 아연계 도료는 크게 두 가지 종류가 있는데, 그 하나는, 수용성 유기 접착제와 극세(超細) 아연분말로 조성된 것으로, 이러한 도료에는 대량의 유기 성분이 함유되어 있기 때문에 환경을 오염시킬 뿐만 아니라, 보관, 운송 및 사용 중에 발생할 수 있는 안전성의 문제가 있어 그 사용이 제한을 받고 있다.

그리고, 다른 하나는, 수용성 무기 접착제와 아연분말로 조성되었는데, 수용성 무기 접착제를 기초로 한 아연계 도료는 내후성과 부착력이 약하기 때문에 도막이 쉽게 갈라지는 등의 문제점이 있다.

그러나, 안전성의 문제가 거의 없는 수용성 아연계 도료의 경우, 부착력이 약한 단점을 해결하기 위하여 수용성 무기 접착제로서 수용액상의 규산칼륨이 첨가되는데, 규산칼륨은, SiO₂와 와 K₂CO₃를 고열에서 함께 용융시켜 제조되는 수용액으로서, 일반적인 화학식은 KOㆍnSiOㆍmHO로 표현되며(n은 K₂O에 대한 SiO₂의 몰 비), n=1의 메타규산칼륨에는 무수물, 0.5 또는 1 수염도 있으나, 현재 공업용으로 생산되고 있는 것은 주로 몰 비가 2∼4 범위이다.

상기와 같은 규산칼륨은, 규산나트륨과 함께 널리 사용되며 물에는 잘 용해되나 알코올에는 녹지 않는 수용성 무기화합물로서 높은 접착성을 가지고 있는데, 이를 수용성 아연계 도료에 첨가하는 경우 규산칼륨의 몰 비를 4 이상으로 높여주어야 하는 문제가 있다.

그러나, 몰 비가 4 이상인 규산칼륨을 직접 제조하는 데는 어려움이 있는 바, 근래에는 일정한 조건 하에서 실리카졸(silica sol)을 별도로 첨가하는 방법이 사용되고 있는데, 그 결과, 도료의 제조공정이 복잡해질 뿐 아니라, 단가도 높아지게 된다.

본 발명은, 철강의 방부식을 위하여 철강 표면에 피복되는 아연계 수성도료가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, K₂O에 대한 SiO₂의 몰 비율이 4 이하인 규산칼륨을 사용할 수 있도록 함으로써 제조비용이 절감되도록 하는 동시에, 철강에 우수한 방부식성을 부여할 수 있는 금속 방부식용 수성 아연도료를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 헥사메틸 디실록산(hexamethyl disiloxane)에 의하여 달성된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 금속 방부식용 수성 아연도료는, 규산칼륨의 몰 비를 2∼4로 유지하기 때문에 제조공정이 간단하여 제조원가가 절감되면서도 도막 성능이 우수한 장점이 있다.

본 발명의 금속 방부식용 수성 아연도료는, 아연분말 50∼80중량％, 규산칼 륨 10∼30중량％, 보조제 1∼5중량％ 및 물 5∼20중량％ 으로 조성된다.

이때, 상기 아연분말은, 금속 아연의 함량이 95중량％ 이상되는 것을 사용하여야 하며, 아연분말의 입도는 20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하가 좋다.

그리고, 상기와 같은 조성의 본 발명 수성 아연도료는, 규산칼륨과 보조제를 첨가함에 특징이 있는 바, 본 발명에 사용되는 액상의 규산칼륨은 K₂O에 대한 SiO₂의 몰 비가 2∼4 이며, 보조제로서는, 예를 들어, 헥사메틸 디실록산(hexamethyl disiloxane)이 사용된다.

즉, 상기 보조제는, 몰 비가 4 이상 되는 규산칼륨을 사용하지 않고도 도료의 접착력을 향상시켜 도막에 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로, 별도로 실리카졸을 첨가할 필요 없이 일정한 조건 하에서 물로서 규산칼륨을 희석하여도 효과적인 금속 방부식용 아연도료를 얻을 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 금속 방부식용 수성 아연도료가 철강 표면에 도포되면 규산칼륨이 보호막을 형성하게 되는데, 이는, 도료 중의 규산염이 아연 및 철과 각각 반응하면서 공기 중의 이산화탄소를 흡수함으로써 규소와 산소 고리(Silicon-Oxygen Linkage)로 연결되는 매우 견고한 그물형 규산아연 화합물 도막이 형성되기 때문이다.

동시에, 도료 중의 아연분말이 전기화학적으로 양극의 역할을 함으로써 음극 즉, 철강을 보호하게 되어 철강의 표면을 장기적으로 보호할 수 있게 되는 바, 다음의 실시예를 통하여 본 발명 도료의 특성을 살펴보기로 한다.

실시예 1

규산칼륨 3000g과 물 1000g을 각각 50∼60℃ 범위로 가열한 상태에서 보조제 200g과 함께 혼합한 후 충분히 교반하여 접착제를 제조하고, 이 접착제와 극세 아연분말을 1:2의 비율로 혼합, 교반하여 본 발명의 금속 방부식용 수성 무기 아연도료를 제조하였다.

실시예 2

규산칼륨 2000g과 물 1000g을 각각 50∼60℃ 범위로 가열한 상태에서 보조제 150g과 함께 혼합한 후 충분히 교반하여 접착제를 제조하고, 이 접착제와 극세 아연분말을 1:3.5의 비율로 혼합, 교반하여 본 발명의 금속 방부식용 수성 무기 아연도료를 제조하였다.

상기의 두 실시예를 통하여 제조된 본 발명 금속 방부식용 수성 아연도료의 특성은 다음의 표 1과 같다.

Claims (4)

1. 아연분말을 함유하는 수용성 도료에 있어서,

   아연분말 50∼80중량％, 규산칼륨 10∼30중량％, 보조제 1∼5중량％ 및 물 5∼20중량％ 으로 조성된 것을 특징으로 하는 금속 방부식용 수성 아연도료.
2. 제 1항에 있어서, 상기 아연분말은,

   금속 아연의 함량이 95중량％ 이상이며, 입도가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 금속 방부식용 수성 아연도료.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보조제는,

   헥사메틸 디실록산인 것을 특징으로 하는 금속 방부식용 수성 아연도료.
4. 제 1항에 있어서, 상기 규산칼륨은,

   K₂O에 대한 SiO₂의 몰 비가 2∼4 인 것을 특징으로 하는 금속 방부식용 수성 아연도료.