KR20110108754A - 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철강구조물의 부식을 방지하기 위한 철강구조물용 세라믹계 하도용 도료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알킬실리케이트 가수분해 축합물 및 아연분말 뿐만 아니라 나노사이즈로 초미세하게 제어된 산화아연을 함께 첨가하여 도료를 제조할 경우 도막의 방청성을 더욱 향상시킬 수 있고, 그에 따라 도막의 접착강도 및 도막경도를 우수하게 할 수 있으며, 뿐만 아니라 나노사이즈 산화아연이 도막 표면의 기공을 메꾸는 역할을 함으로써 도막의 다공질화가 억제되어 도막의 표면 결함을 방지할 수 있고, 그에 따라 후속 중도재 도장시 작업성을 향상시킬 수 있고 미스트 코트 공정도 생략할 수 있어 도장시간을 단축시킬 수 있는 철강구조물용 세라믹계 도료에 관한 것이다.

Description

철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료{Ceramic High-Anticorrosive Primer for Steel}
본 발명은 철강구조물의 부식을 방지하기 위한 철강구조물용 세라믹계 하도용 도료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속의 부식을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 부착강도 및 도막경도를 얻을 수 있고, 도막표면 결함이 방지되어 후속 중도재 도장시 작업성을 향상시킬 수 있으며, '미스트 코트(mist coat)'공정을 거칠 필요가 없어 도장시간을 단축시킬 수 있는 철강구조물용 세라믹계 도료에 관한 것이다.
부식이란 철강구조물 등이 주위 환경과의 전기적 또는 화학적 반응에 의해 산화되어 녹이 생기거나 파괴되는 현상을 의미한다.
금속이 부식되면 금속의 표면에 결함이 생기고 강도가 낮아지는 등 금속의 물성이 크게 저하되는 악영향을 초래하게 되는데, 예를 들어 철 두께의 1%가 녹으로 변할 경우 철의 강도는 5~10%가 감소하게 되며, 만약 철의 양면에서 5% 녹이 발생했다면 도저히 철강구조물로서 사용할 수가 없게 된다.
이러한 부식현상은 금속이 더 안정적인 상태로 회귀하려는 본질적이고 자연적인 현상으로서, 금속은 자연 속에 존재하는 산화물 상태의 광석에 인위적인 에너지를 가해 얻은 것이기 때문에 상대적으로 불안정한 상태에 놓여지게 되고, 이에 따라 대기나 비, 눈 등과 접촉시에 금속 본래의 상태인 산화물로 되돌아 가려는 현상이 일어나게 되는 것이다.
따라서, 금속이 부식되어 녹이 슬게 되면 더 안정한 상태에 이르게 되므로, 이를 회복시키는 것은 매우 어렵게 된다.
특히, 금속은 염분, 산성 물질 등 부식성 물질이 접촉하게 되면 부식반응이 더욱 촉진되게 되는데, 현재 환경오염 등으로 인해 산성 물질의 농도가 매우 증가하고 있고, 이에 따라 산성비로 인한 부식의 피해도 같이 커지고 있는 실정이다.
이러한 철강구조물의 부식을 방지하기 위한 대책으로서 방청효과가 있는 성분을 함유한 도료를 금속 표면에 도포하는 방법이 효과적으로 이용될 수 있다.
이러한 도료의 성분으로서, 종래에는 알킬실리케이트 가수분해 축합물에 고농도의 아연분말을 혼합한 무기 징크리치 프라이머(zinc reach primer)를 주로 사용하여 왔다.
그러나, 현대사회의 심각한 환경오염으로 인해 주요 철강구조물 등이 부식발생에 매우 취약한 상태에 놓여져 있음을 고려할 때, 이러한 기존의 알킬실리케이트 고농도 아연분말 하도용 도료로는 현재 요구되어지는 방식성을 만족시키기에는 한계가 있었다.
즉, 기존의 하도용 도료로는 장기적인 마모환경에서 부식에 의해 도막이 철강구조물의 계면에서 탈락하는 현상이 발생하기 쉬워 접착강도 및 도막경도가 저하되고, 그에 따라 철강구조물의 내구성이 약화되는 문제가 있었다.
뿐만 아니라, 이러한 기존의 하도용 도료는 방청효과가 있는 아연분말을 고농도로 첨가하고 있기 때문에, 도막경화 과정에서 탈수축합 반응이 발생하여 도막에 균열이 생기기 쉽고, 더욱이 이러한 고농도의 아연분말은 알킬실리케이트 가수분해에 의한 축합물의 폴리실록산이나 실라놀과 반응하여 수소 가스를 발생시키고, 이에 따라 도막이 다공질화됨으로써 그 도막 위에 중도재로 도막을 입히면 핀홀, 클레이터, 표면거칠음 등의 도막결함을 야기시키는 문제가 발생하였다.
따라서, 이러한 도막결함을 방지하기 위해서는 후속하는 도포공정에서 중도재 도료를 용매로 희석하여 얇게 칠하는 소위 '미스트 코트(mist coat)' 공정을 거칠 수 밖에 없었다.
그러나, 미스트 코트 공정을 거치더라도 상기 도막결함을 완벽히 방지하기에는 한계가 있어 후속 중도재 도장 작업성이 떨어지고, 또한 도장시간이 매우 길어지는 문제가 있었다.
최근 특수한 환경조건에 사용되는 철강구조물로 제조된 시설물로 산업용 기계, 탱크류, 파이프류, 밸브류, 배수갑문, 교량, 항만, 선박, 해양시설물, 발전시설물 등의 경우 고온, 해수, 마모환경에 의해 부식이 촉진됨에 따라 단기간에 보수를 실시하고 있고, 그로 인해 발생되는 보수비용이 엄청나기 때문에, 그 대책으로서 철강구조물의 방식성을 향상시키면서 도막의 결함을 방지하고 도장 공정시간을 단축하는 기술에 대한 요구가 점차 증가하고 있다.
또한, 상기의 문제점은 철강구조물의 수명을 단축시켜 안전에 중대한 영향을 끼치고, 환경, 교통문제 등을 야기시켜 국가경제에 막대한 손실을 주고 있기 때문에 초기 도포단계에서부터 완벽한 시공으로 함으로써 차후의 유지보수를 최소화하는 것이 매우 중요한 과제로 되었다.
본 발명은 철강구조물의 방식성을 향상시켜 우수한 부착강도 및 도막경도를 얻음으로써 내구성을 확보하고, 동시에 철강구조물의 표면결함이 방지되어 후속 중도재 도장시 작업성이 향상되며, '미스트 코트(mist coat)' 공정을 거치지 않도록 함으로써 도장시간을 단축할 수 있는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 하도용 도료 조성물을 제공하고자 한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 철강구조물용 세라믹계 도료는 알킬실리케이트 가수분해 축합물, 아연분말 및 나노사이즈 산화아연을 포함하고, 상기 나노사이즈 산화아연의 평균입경은 10~100nm인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 알킬실리케이트는 테트라메톡시실리케이트, 테트라에톡시실리케이트, 테트라프로폭시실리케이트, 테트라이소프로폭시실리케이트 및 테트라부톡시실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 아연분말의 평균 입경은 1~20㎛이고, 상기 나노사이즈 산화아연의 평균 입경은 20~60nm인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물은 10~30중량%, 상기 아연분말은 60~85중량%, 상기 나노사이즈 산화아연은 1~20중량%로 첨가되는 것이 본 발명의 과제해결을 위해 효과적이다.
또한, 상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물에 대한 상기 아연분말 및 상기나노사이즈 산화아연의 배합비는 중량비로 2.0-4.0을 만족하는 것이 더욱 효과적이다.
또한, 도료의 점도를 조정하기 위하여 충전제 10-30중량%를 더 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전제는 탈크, 클레이, 마이카, 유리플레이크, 탄산칼슘, 벤토나이트, 카오린, 규석분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 도막의 방청성능을 향상시킴으로써 우수한 접착강도 및 도막경도를 얻어 철강구조물의 내구성 확보에 유리할 뿐만 아니라, 도막표면의 결함이 방지됨으로써 후속 중도재 도장 작업성이 향상되고, 미스트 코트 공정을 거칠 필요가 없게 되어 도장시간을 단축할 수 있고, 이에 따라 구조물의 안전성 확보 및 국가경제에 이바지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 알킬실리케이트 가수분해 축합물 및 아연분말 뿐만 아니라 나노사이즈로 초미세하게 제어된 산화아연을 함께 첨가하여 도료를 제조할 경우 도막의 방청성을 더욱 향상시킬 수 있고, 그에 따라 도막의 접착강도 및 도막경도를 우수하게 할 수 있으며, 뿐만 아니라 나노사이즈 산화아연이 도막 표면의 기공을 메꾸는 역할을 함으로써 도막의 다공질화가 억제되어 도막의 표면 결함을 방지할 수 있고, 그에 따라 후속 중도재 도장시 작업성을 향상시킬 수 있고 미스트 코트 공정도 생략할 수 있어 도장시간을 단축시킬 수 있음을 발명함으로써 본 발명에 이르게 된 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명자들은 나노사이즈 산화아연을 비롯한 세라믹계 도료의 각 성분들의 첨가비율을 특정범위로 제어하게 되면 방청성 및 표면결함 방지에 더욱 우수한 결과가 나타남을 발명함으로써 본 발명에 이르게 된 것이다.
결국, 본 발명의 도료는 알킬실리케이트 가수분해 축합물, 아연분말 및 나노사이즈 산화아연을 포함하는데, 이하에서 상기 각 성분들을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 알킬실리케이트 가수분해 축합물은 아연분말과 혼합되어 Zinc Silicate 구조물을 형성함으로써 도료를 표면처리된 금속에 도포하는 과정에서 금속의 Fe와 반응하게 되어 도료를 금속에 부착시키는 역할을 한다.
상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물은 알킬실리케이트, 이를 가수분해하기 위한 용매제 및 가수분해 반응을 촉진시키는 촉매 등을 첨가하여 제조될 수 있다.
상기 알킬실리케이트는 테트라메톡시실리케이트, 테트라에톡시실리케이트, 테트라프로폭시실리케이트, 테트라이소프로폭시실리케이트 및 테트라부톡시실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수가 5이상으로 되면 도막의 경화성이 현저히 떨어지게 되므로, 상기 알킬기의 탄소수는 1~4로 한정하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 알킬실리케이트를 가수분해시키기 위한 유기용매로서는 부탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 이소부탄올과 같은 알코올류 또는 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 같은 에테르류 등이 사용되어진다.
상기 용매와 혼합된 알킬실리케이트 용액에 있어서 알킬실리케이트의 농도는 엄밀히 제한되는 것은 아니며, 그 종류나 사용한 용매에 따라 광범위하게 바꿀 수 있다. 다만, 바람직하게는 25~45%(w/v), 더욱 바람직하게는 30~40%(w/v)로 할 수 있다. %(w/v)은 알킬실리케이트 용액의 부피 1000ml에 대한 알킬실리케이트의 중량 g의 %농도 단위를 의미한다.
또한, 상기 알킬실리케이트 가수분해의 촉매로서는 무기산 또는 유기산을 사용할 수 있다. 무기산으로는 염산, 플루오르화 수소산, 브롬화 수소산, 요오드화 수소산, 황산, 아황산, 질산, 아질산, 염소산, 과염소산, 인산 등을 사용할 수 있으며, 유기산으로는 아세트산, 프로피온산, 스테아린산, 프탈산, 살리실산 등을 사용할 수 있다.
상기 촉매의 첨가량은 산의 강도에 따라 달라질 수 있으나, 상기 알킬실리케이트 등이 포함된 용매제 중에 중량비로 0.05~5중량%인 것이 바람직하다. 만약, 0.05중량% 미만으로 첨가되게 되면 가수분해가 불충분하여 축합물의 형성이 곤란해지고, 5중량%를 초과하여 첨가되게 되면 도막의 내수성이 떨어지는 단점이 생긴다.
상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물의 배합비는 10~30중량%로 제어하는 것이 효과적이다. 만약, 10중량% 미만이면 Fe와의 부착성이 불량해지는 문제가 발생하고, 30중량% 초과이면 상대적으로 경화제의 비율이 낮아져 방청성이 우수하지 못하는 단점이 생긴다.
다음으로, 본 발명의 아연분말은 상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물과 혼합되어 도료의 형성에 필요한 점도를 제공하는 경화제로 사용된다.
또한, 아연은 철보다 이온화경향이 더 커서 부식환경에서 먼저 부식이 일어남에 따라 철의 부식을 방지할 수 있어 방청효과가 우수하므로, 방식성이 요구되는 철강구조용 하도용 도료에 적합하다.
상기 아연분말은 평균 입경이 1~20㎛, 바람직하게는 3~10㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 형상은 구상이나 편편상 등 임의로 사용할 수 있다.
또한, 상기 아연분말의 배합비는 60~85중량%, 보다 바람직하게는 65~80중량%로 하는 것이 효과적이다. 만약, 아연분말의 배합비가 60중량% 미만이면 방청성능이 크게 저하되고, 85중량% 초과이면 도막형성성이 저하되는 문제가 생긴다.
다음으로, 본 발명의 나노사이즈 산화아연은 방청효과가 우수해 상기 아연분말과 같이 경화제로 첨가되는 경우 도료의 방청성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 나노사이즈 산화아연이 경화제로 첨가되게 되면 기존에 고농도의 아연분말로만 이루어진 경화제와 달리 도막경화 과정에서 발생하는 탈수축합 반응도 억제되어 도막의 균열을 방지할 수 있다.
또한, 나노사이즈로 제어된 산화아연은 도막 표면의 기공을 메꾸는 역할을 하기 때문에, 알킬실리케이트 가수분해 축합물의 폴리실록산이나 실라놀과 아연분말과의 반응으로 발생하는 수소가스로 인한 도막의 다공질화도 억제할 수 있어 핀홀, 글레이터, 표면거칠음 등 도막의 표면결함도 방지할 수 있다.
이러한 도막의 결함방지에 의해 후속 중도재 도장시 작업을 향상시킬 수 있고, 중도재 도료를 용매로 희석하여 얇게 칠하는 미스트 코트 공정을 별도로 거칠 필요가 없어 도장시간의 단축에 있어서도 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기 나노사이즈 산화아연은 평균 입경 10~100nm, 보다 바람직하게는 20~60nm의 나노사이즈로 제어되는 것이 효과적이고, 형상은 구상이나 편편상 등 임의로 사용할 수 있다. 만약. 상기 나노사이즈 산화아연의 평균입경이 100nm 초과이면 도막의 다공질화 억제기능이 약화되는 문제가 있고, 10nm 이하이면 점도가 너무 높아져 제조가 곤란하게 된다.
상기 나노사이즈 산화아연의 배합비는 1~20중량%, 보다 바람직하게는 3~10중량%로 제어하는 것이 효과적이다. 만약, 나노사이즈 산화아연의 배합비가 1중량% 미만이면 상기 도막의 다공질화 억제효과가 약화되어 표면결함을 방지하기 어렵고, 20중량% 초과이면 점도가 너무 높아져 도료의 제조가 곤란해진다.
기존의 하도용 도료를 살펴보면, 산화아연이 도료 조성물의 성분으로 사용된 예를 일본공개특허 제2003-306638호 및 제2000-309748호에서 찾을 수 있다.
그러나, 상기 선행기술들은 나노사이즈로 제어된 산화아연이 아니라 일반적인 산화아연을 첨가하였으므로, 도막의 방청기능 및 표면결함 방지기능을 수행하지 못하였는 바, 산화아연이 방청제로 사용될 수 없었고 일반적인 체질안료 또는 백색안료의 하나로 첨가될 뿐이었다. 따라서, 여전히 도막의 다공질화로 인한 표면결함을 제거하기 위해서는 미스트 코트 공정을 거칠 수 밖에 없었다.
상술한 본 발명의 원료들은 상기의 각 첨가비를 만족함과 동시에, 상기 알킬실리케이트에 대한 상기 아연분말 및 상기 나노사이즈 산화아연의 첨가비의 합이 중량비로 2.0~4.0을 만족하는 것이 더욱 효과적이다. 만약, 그 비율이 2.0 미만이면 방청기능이 떨어지고, 4.0 초과이면 부착성능이 떨어지는 문제가 생긴다.
다음으로, 본 발명의 충전제는 도막의 점도를 조정하여 도막건조시간을 단축시키고 도장작업성을 향상시키기 위해 부가적으로 첨가될 수 있다.
상기 충전제는 탈크, 클레이, 마이카, 유리플레이크, 탄산칼슘, 벤토나이트, 카오린, 규석분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전제의 배합비는 10~30중량%인 것이 바람직한데, 만약 10중량% 미만이면 점도조정이 곤란하고, 30중량% 초과이면 점도가 너무 높아져 도료의 제조가 어려워진다.
본 발명에 의한 하도용 도료로 1회 도장작업에서 올릴 수 있는 도막두께는 50~125㎛인 것이 바람직한데, 만약 50㎛ 미만이면 건조시간이 단축되는 장점은 있으나 내구성과 방청성이 떨어지게 되고, 125㎛ 초과이면 건조시간이 길어지고 도막의 균열이 발생할 수 있다.
결국, 상술한 본 발명의 세라믹계 도료는 도막의 방청성능을 향상시킴으로써 우수한 접착강도 및 도막경도를 얻어 철강구조물의 내구성 확보에 유리할 뿐만 아니라, 나노사이즈 산화아연이 도막의 기공을 메꾸어 다공질화를 억제함으로써 도막의 표면결함이 방지되어 미스트 코트 공정을 거칠 필요가 없게 되므로 도장시간도 단축할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 기술하지만, 본 발명의 권리범위는 명세서에 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항 및 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 정해지는 것일 뿐 개별실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예)
프로필렌글리콜모노메틸에테르 40부, 이소프로필알코올 15부 및 카오린 18부를 넣고 고속교반으로 2시간 동안 균일하게 분산시킨 다음 테트라에톡시실리케이트 24부를 넣고 균일하게 교반, 분산시킨다. 그리고나서, 반응기의 내용물을 교반하면서 30℃로 승온시킨 뒤, 염산수용액 3부를 50분 동안 적하한다. 이 때 반응온도는 65℃를 넘지 않도록 주의한다. 상기 적하가 끝난 후 2시간 동안 가수분해를 시킨 다음 200목 여과망으로 여과하여 가열잔분 35%의 알킬실리케이트 가수분해 축합물을 얻었다.
상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물과 아연분말 및 나노사이즈 산화아연을 아래의 표1에 표시된 중량비로 첨가하여 세라믹계 도료를 제조하였다.
구분 알킬실리케이트 가수분해 축합물의 첨가비(중량%) 아연분말의 첨가비(중량%) 나노사이즈 산화아연
 알킬실리케이트 가수분해 축합물에 대한 아연분말 및 나노사이즈 산화아연의 첨가비의 합
첨가비(중량%) 입경
발명예 1 29 70 1 95nm 2.448
발명예 2 27 70 3 20nm 2.703
발명예 3 20 70 10 60nm 4.000
발명예 4 15 70 15 10nm 5.666
발명예 5 42 55 3 60nm 1.380
비교예 1 50 50 - - 1.000
비교예 2 30 70 - - 2.333
비교예 3 10 90 - - 9.000
비교예 4 20 70 10 20㎛ 4.000
그리고나서, 그 배합비에 따라 제조된 각 하도용 도료의 도막 특성을 알아보기 위하여 상기 각 도료를 건조도막두께 75㎛로 도장하여 상대습도 50±4%, 온도23±1℃의 항온항습실에서 7일간 건조시킨 후 하기의 방법에 따라 물성을 측정하였고, 그 측정결과는 표2에 나타난 바와 같다.
1. 도막경도
미스비시 유니연필을 사용하여 1kg의 하중으로 도막을 긁었을 때 상처가 나지 않는 경우를 최고 등급으로 하고 연필종류에 따른 경도 차이는 다음과 같다.
6B-5B-4B-3B-2B-B-HB-F-H-2H-3H-4H-5H-6H
(부드러움<-------------------->단단함)
2. 부착성
ASTM D3359의 시험방법 B에 따라 건조된 도막을 2cm 간격으로 6개씩 서로 교차되게 칼로 긁어 25개의 칸을 만든 다음, 3M 투명테이프를 상기에 형성된 칸에 접착시킨 후, 도막의 박리된 정도에 따라 6단계로 평가한다. 여기서 6단계는 다음과 같다.
5B: 도막박리가 전혀 없음
4B: 도막박리 5% 미만
3B: 도막박리 5~15%
2B: 도막박리 15~35%
1B: 도막박리 35~65%
0B: 도막박리 65% 이상
3. 방청성
시험편 도막을 염수분무시험기(35±2℃, 염화나트륨 용액)에 1000시간 경과 후 평면부 도막의 녹 발생 정도를 ASTM B117 방법에 의거하여 ASTM D610의 평가방법에 따라 평가하였다. 발생된 녹의 정도에 따라 아래와 같이 11단계로 평가하였다.
No.10: 녹 발생이 전혀 없음
No.9: 녹 발생이 시편전체 면적의 0.03% 이내
No.8: 녹 발생이 시편전체 면적의 0.1% 이내
No.7: 녹 발생이 시편전체 면적의 0.3% 이내
No.6: 녹 발생이 시편전체 면적의 1% 이내
No.5: 녹 발생이 시편전체 면적의 3% 이내
No.4: 녹 발생이 시편전체 면적의 10% 이내
No.3: 녹 발생이 시편전체 면적의 16% 이내
No.2: 녹 발생이 시편전체 면적의 33% 이내
No.1: 녹 발생이 시편전체 면적의 50% 이내
No.0: 녹 발생이 시편전체 면적의 50% 이상
4. 후속 중도작업성
ASTM D 5162에 따라 전도성을 지닌 표면 위에 절연체인 코팅제를 도포하여 코팅층 내 핀홀(pin hole)이나 갈라진 틈을 검사하고 탐지하는 discontinuity(holiday) 측정장비를 이용하여 중도 도장 후 핀홀이나 갈라진 틈이 있는지를 평가하였다. 상기 핀홀이나 갈라진 틈의 분포량에 따라 아래와 같이 분류하였다.
극히 불량-불량-보통-양호
(많음<------------>적음)
구분 도막경도 부착성 방청성 후속 중도작업성
발명예 1 2H 5B No.10 보통
발명예 2 2H 5B No.10 양호
발명예 3 3H 5B No.10 양호
발명예 4 3H 4B No.10 양호
발명예 5 H 5B No.10 양호
비교예 1 F 5B No.7 불량
비교예 2 H 5B No.9 불량
비교예 3 2H 4B No.8 극히 불량
비교예 4 2H 5B No.9 불량
먼저, 발명예는 1 내지 5 모두 아연분말 및 나노사이즈 산화아연이 함께 첨가되었기 때문에, 녹 발생이 전혀 없어 방청성이 매우 좋았고 전체적으로 우수한 결과가 나타났다.
그러나, 비교예 1은 부착성은 우수하였으나, 아연분말의 첨가량이 적었고 나노사이즈 산화아연이 미첨가되었기 되었으므로, 방청성이 매우 낮고 도막경도도 낮으며 후속 중도작업성이 불량하였다.
비교예 2도 나노사이즈 산화아연이 미첨가되었으므로, 녹이 조금 발생하였고 후속 중도작업성도 불량한 것으로 나타났고, 비교예 3도 마찬가지로 방청성이 떨어지고 후속중도작업성은 매우 불량하였다.
비교예 4는 산화아연을 첨가하기는 하였으나 나노사이즈가 아니라 일반적인 마이크로사이즈로 제어하였으므로, 녹이 조금 발생하였고 후속중도작업성도 불량한 것으로 나타난 바, 마이크로사이즈의 산화아연은 방청성 및 도막표면 결함방지효과가 거의 없는 것을 알 수 있었다.

Claims (7)

  1. 알킬실리케이트 가수분해 축합물, 아연분말 및 나노사이즈 산화아연을 포함하고, 상기 나노사이즈 산화아연의 평균입경은 10~100nm인 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 알킬실리케이트는 테트라메톡시실리케이트, 테트라에톡시실리케이트, 테트라프로폭시실리케이트, 테트라이소프로폭시실리케이트 및 테트라부톡시실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 아연분말의 평균입경은 1~20㎛이고, 상기 나노사이즈 산화아연의 평균입경은 20~60nm인 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물은 10~30중량%, 상기 아연분말은 60~85중량% 및 상기 나노사이즈 산화아연은 1~20중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 알킬실리케이트 가수분해 축합물에 대한 상기 아연분말 및 상기 나노사이즈 산화아연의 첨가비의 합이 중량비로 2.0-4.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
  6. 청구항 4에 있어서, 충전제 10-30중량%를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 충전제는 탈크, 클레이, 마이카, 유리플레이크, 탄산칼슘, 벤토나이트, 카오린 및 규석분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219418A1 (de) 2011-10-24 2013-04-25 Lg Electronics Inc. Wäschetrockner und Verfahren zu seiner Steuerung
FR3130854A1 (fr) * 2021-12-21 2023-06-23 Nof Metal Coatings Europe Revêtement anticorrosion

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000309748A (ja) * 1999-04-26 2000-11-07 Chugoku Marine Paints Ltd 鋼材用耐熱性塗料組成物、その塗膜、その塗膜で被覆された大型鉄鋼構造物、および鉄鋼構造物の塗装方法
JP2008526658A (ja) * 2004-12-31 2008-07-24 バイキング アドバンスト マテリアルス ゲーエムベーハー コーティングシステム
US7993754B2 (en) * 2007-03-27 2011-08-09 Momentive Performance Materials Inc. Architectural unit possessing rapid deep-section cure silicone rubber component
KR20090011739A (ko) * 2007-07-27 2009-02-02 티엔씨 주식회사 선박 하도용 나노복합 방식도료

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219418A1 (de) 2011-10-24 2013-04-25 Lg Electronics Inc. Wäschetrockner und Verfahren zu seiner Steuerung
FR3130854A1 (fr) * 2021-12-21 2023-06-23 Nof Metal Coatings Europe Revêtement anticorrosion
WO2023118042A1 (fr) * 2021-12-21 2023-06-29 Nof Metal Coatings Europe Revêtement anticorrosion

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