KR20110119067A

KR20110119067A - 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법

Info

Publication number: KR20110119067A
Application number: KR1020100038550A
Authority: KR
Inventors: 조미선; 정탁교; 하문수; 김종성; 김대성; 이승호
Original assignee: 주식회사 세미라인
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-11-02
Also published as: KR101186526B1

Abstract

본 발명은 스크러버 장치에 사용되는 배관이나, 일반 금속배관의 부식방지 코팅을 함에 있어 보다 우수한 내식성, 내화학성, 내마모성을 갖는 코팅막을 형성할 수 있는 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법에 관한 것으로,
코팅기재를 샌딩처리한 뒤, 세척하는 표면처리단계와; 표면처리된 코팅기재에 하도 코팅제를 분사하여 고온 건조하는 1차 코팅막을 형성하는 하도코팅단계와; 상기 1차 코팅막의 표면에 불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 코팅조성물을 분사한 뒤, 열처리하여 부식방지 코팅막을 형성하는 상도코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법으로 배관을 코팅함으로써 우수한 내마모성, 내식성, 내화학성을 갖게 되고, 이에 따라 종래보다 부식발생이 현저하게 낮아지는 효과를 나타낸다.

Description

배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법{Coating composition with ceramic and Coating method for preventing corrosion of pipe}

본 발명은 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법에 관한 것으로, 스크러버 장치에 사용되는 배관이나, 일반 금속배관의 부식방지 코팅을 함에 있어 보다 우수한 내식성, 내화학성, 내마모성을 갖는 코팅막을 형성할 수 있는 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법에 관한 것이다.

현재 국내 반도체 및 LCD, PDP, FPD 등은 화학기상증착법(CVD), 식각(ETCH)공정, 확산(DIFF)공정 및 크리닝 공정 등을 거쳐 제조되며, 이들 제조공정에는 유독성 화학약품 및 화학가스가 사용된다.

이에 상기와 같은 제조공정에서 발생되는 유해가스를 처리하기 위하여 습식, 연소식, 흡착식, 촉매식, 고온 히터식 등 다양한 형태의 POU(Point Of Unit) 스크러버 장치가 사용되고 있다.

한편, 기가(Giga)급 반도체 소자가 제조 등의 고집적화에 따라 유해한 화학가스, 예를 들면, C₂F₄, CF₄, C₃F₈, C₄F₁₀, NF₃, SF₆ 등과 같은 과불화 화합물 또는 과불화 탄소(PerFluoro Compounds, 이하 PFCs라 함)의 사용량이 증대되고 있다.

이러한 PFCs 가스들은 독성이 매우 강해 그대로 대기중에 방출될 경우 인체에 치명적인 영향을 미치거나 커다란 환경문제를 야기시킬 수 있는 것으로, 최근 기후 협약에 의한 PFCs의 감축문제가 대두되어 이러한 반도체 등의 제조공정 후 발생되는 가스처리가 필수적으로 요구되고 있다.

이러한 PFCs 가스를 효과적으로 제거하기 위하여 상기한 습식, 연소식 등과 같은 다양한 형태의 스크러버 장치 중에서도 챔버 내의 고온 플라즈마를 이용하여 PFCs 가스를 분해 제거하는 방식인 열 플라즈마를 이용한 스크러버 장치가 에너지 효율 측면 및 분해요율 측면에서 보다 효과적이라는 의견이 나타나 이용이 증가되고 있다.

그러나 열 플라즈마를 이용한 스크러버 장치로 PFCs 가스 제거시 고온으로 열분해되어 발생된 다량의 부식성 가스가 스크러버 내부의 배관 및 반응기 등의 부품을 부식시키는 문제점이 있었다.

이에 종래에는 스크러버 장치 내부의 부산물 증착 및 부식에 취약한 배기라인, 벨로우즈, 밸브, 기타 금속 부품류을 비롯한 배관용 자재에 대하여 테플론 코팅이나 테플론 라이닝, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETE)와 니켈(Ni) 코팅을 실시하여 부식 방지 및 장비 운전 감소를 막아 생산효율을 극대화하고자 하였다.

그러나 상기와 같은 코팅기술은 부식성 가스로 인한 부식을 방지하는데는 한계가 있었으며, 이에 따라 스크러버 장치의 잦은 부식 및 교체가 빈번한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

열분해로 발생된 부식성 가스에 대한 내화학성, 내식성이 우수한 물성을 갖으며, 높은 표면경도 및 코팅기재와의 밀착성을 갖는 새로운 배관부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물을 제공한다.

또한, 상기 세라믹 분말이 30~50중량% 혼합되고, 잔부는 불소수지 분말이 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세라믹 분말은 판상 또는 구형의 알루미나이고, 10㎛~30㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 불소수지 분말은 30㎛~50㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 코팅기재에 불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 코팅조성물을 정전 분체 도장한 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법을 제공한다.

또한, 코팅기재를 샌딩처리한 뒤, 세척하는 표면처리단계와;

표면처리된 코팅기재에 하도 코팅제를 분사하여 고온 건조하는 1차 코팅막을 형성하는 하도코팅단계와;

상기 1차 코팅막의 표면에 상기 코팅조성물을 분사한 뒤, 열처리하여 부식방지 코팅막을 형성하는 상도코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물 및 코팅방법은 불소수지 분말과 세라믹 분말이 서로 고르게 분산되도록 혼합된 코팅조성물을 이용하여 본 발명에 따른 코팅방법으로 배관을 코팅하면, 종래 테플론만으로 코팅할 때보다 내식성 및 내화학성이 향상되어 배관의 부식발생이 현저히 감소되는 것은 물론, 표면경도 및 밀착성이 높아 장기간 사용에도 코팅막이 떨어지지 않아 코팅막의 손상으로 인한 부식을 방지할 수 있으며, 이에 따라 배관을 자주 교체해야 하는 종래의 번거로움을 줄이는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물로 코팅시 세라믹 분말의 형태에 따른 코팅막의 열전달경로를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물의 세라믹 분말의 크기에 따른 코팅막의 열전달경로를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 배관 부식방지용 코팅방법을 나타낸 순서도.

이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물은 불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 혼합물인 것으로, 이 혼합물을 스크러버 장치의 배관이나 일반 금속 배관 등에 코팅시키면, 코팅기재로 사용되는 배관의 표면 경도를 강화시키고, 배관과의 밀착성이 우수하며, 내식성 및 내화학성이 향상되어 부식 방지 효과가 우수하다.

보다 구체적으로 상기 세라믹 분말은 무기물질을 주원료로 사용하는 산화물, 질화물, 탄화물 등의 재료로, 세라믹 분말은 금속재료, 유기재료에 비하여 산화와 부식에 강하고, 내열성, 내마모성이 등이 우수하며, 금속과 같은 자유전자가 없어 열과 전기를 잘 통하지 않는 특성을 갖는다.

그리고 상기 불소수지 분말은 플루오린을 함유한 플라스틱으로 내열성이 있고, 내약품성, 전기절연성, 고주파특성, 비 접착성, 난연성, 내식성 등의 열적, 화학적 성질이 뛰어나다. 이러한 불소수지 분말로는 폴리테트라풀루오로에틸렌(PTFE)이 대표적인데, 이것은 테플론이라고도 불리우며, 이 외에도 불소수지 분말로는 생폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 폴리플루오린화비닐(PVF) 등이 있다. 이때 본 발명에서는 테플론이 바람직하게 사용될 수 있다.

이때 본 발명에 따른 코팅조성물이 보다 우수한 물성을 갖도록 하기 위하여, 상기 세라믹 분말이 30~50중량% 혼합되고, 잔부는 불소수지 분말이 혼합될 수 있다.

만약 상기 세라믹 분말의 중량이 30중량% 미만으로 혼합되는 경우 코팅시 표면경도가 무르고, 배관과의 밀착성이 저하되어 부식방지 코팅을 통한 부식방지 효과를 나타내기 어렵다. 반대로 상기 세라믹 분말의 중량이 50중량%를 초과하게 되면, 표면경도는 증가될 수 있으나, 코팅시 배관과의 밀착성은 크게 저하되어 쉽게 부식방지 코팅막이 떨어지고, 이에 따라 부식방지 코팅막 형성을 통한 부식방지효과가 나타날 수 없게 된다.

아울러 상기 세라믹 분말은 판상의 알루미나이고, 10㎛~30㎛의 크기를 갖는 것이 더욱 바람직하다.

알루미나는 우수한 내마모성, 내부식성, 내화학성, 내열성, 전기전열성 등의 물성을 갖으면서도 다른 세라믹 분말에 비하여 그 가격이 비교적 저렴한 특성을 갖고 있어 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 알루미나는 화학식이 Al₂O₃이고, 분자량은 101.96이다.

이러한 알루미나는 여러가지 형태가 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 수산화알루미늄을 300℃이하로 가열하여 생성되는 α-알루미나가 순수하고 가장 안정된 형태를 갖고 있어 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 이러한 α-알루미나는 그 결정구조가 매우 단단하여 배관의 내마모성 향상에도 많은 도움을 줄 수 있다.

그리고, 판상으로 이루어진 알루미나를 사용하는 것은 배관의 부식에 관여할 수 있는 열이 배관까지 전달되는 경로를 연장하여 열전달을 줄여 더욱 효과적인 내이 코팅기재에 전달되는 경로를 늘려 열전달을 줄임으로써 내식성을 더욱 향상시키기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물로 코팅시 세라믹 분말의 형태에 따른 부식방지 코팅막의 열전달경로를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물의 세라믹 분말의 크기에 따른 부식방지 코팅막의 열전달경로를 나타낸 개념도이다. 불소수지 분말은 도시하지 않았다.

도 1의 (a)는 판상의 알루미나를 사용한 경우에 해당하는 것으로, 이에 도시된 바와 같이 알루미나가 판상으로 형성되는 경우, 각각의 판상의 알루미나가 서로 교차되면서 겹겹이 쌓여 부식방지 코팅막(20)을 형성한다. 이때 알루미나는 열이 잘 통하지 않기 때문에 스크러버 장치 등에 유입되는 고온의 부식성 가스에서 전달된 열이 배관으로 전달되려면, 서로 교차된 판상의 알루미나의 틈을 따라 전달되므로 부식방지 코팅막(20) 표면에서 기재(10)까지의 열전달 경로(P1)가 길어지게 되어 열로 인한 부식 방지효과가 향상될 수 있다.

반면, 구상 또는 침상으로 된 알루미나를 사용한 경우에 해당하는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 구상 또는 침상의 알루미나를 사용한 코팅조성물로 부식방지 코팅막(20)을 형성하는 경우 부식방지 코팅막(20)에서 기재(10)까지 열이 전달되는 과정에서 가로막는 부분이 적어 그 열전달 경로(P2)가 매우 짧게 형성될 수 밖에 없고, 이에 따라 열로 인한 부식이 더 빨리 많이 발생할 수 밖에 없다.

이에 따라 구상이나 침상의 알루미나 분말보다 판상의 알루미나 분말을 사용하는 것이 최종 형성된 코팅조성물에 의한 부식방지 코팅막 형성시 보다 우수한 내식성을 나타낼 수 있어 바람직하다.

아울러 판상 알루미나의 두께에 따른 열전달 경로(P)를 나타낸 도 2에 도시된 바와 같이 얇은 것이 두꺼운 두께를 갖는 판상의 알루미나 보다 긴 경로(P)를 형성할 수 있기 때문에 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 그 크기는 전술한 바와 같이 10㎛~30㎛로 형성하는 것이 열의 전달경로를 증가시킬 수 있는 충분한 경로가 형성될 수 있어 바람직하다.

만약 상기 10㎛보다 알루미나 분말의 크기가 작은 경우 서로 교차되는 구간이 짧아 충분히 긴 열전달경로(P)를 형성하기 어렵고, 30㎛보다 알루미나 분말의 크기가 큰 경우에는 열전달 경로는 길어질 수 있으나, 불소수지 분말과의 균일한 혼합 및 분산이 어려워 바람직하지 않다.

한편, 상기 불소수지 분말은 30㎛~50㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

만약 상기 불소수지 분말이 30㎛미만의 크기를 갖는 경우 그 입자의 크기가 지나치게 작아 세라믹 분말과 고르게 혼합되지 않고, 코팅시 부식방지 코팅막의 밑부분에 침전될 수 있고, 불소수지 분말이 50㎛보다 큰 크기를 갖는 경우 코팅시 티나 먼지 같은 씨딩(seeding)현상이 코팅막에 나타날 수 있고, 평활도가 나빠서 광택 손실이나 표면조도가 불량해질 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물은 내식성, 내화학성이 우수한 불소수지 분말에 더하여 내마모성, 내식성, 내화학성을 갖는 세라믹 분말이 서로 고르게 분산되도록 혼합시킨 혼합물을 코팅조성물을 사용하여 스크러버 장치용 배관 또는 일반 금속 배관과 같은 코팅기재에 코팅막을 형성함으로써 종래 테플론만으로 코팅할 때보다 내식성 및 내화학성이 향상되어 배관의 부식이 감소되는 것은 물론, 표면경도 및 밀착성이 높아 장기간 사용에도 코팅막이 떨어지지 않아 코팅막의 손상으로 인한 부식을 방지할 수 있으며, 이에 따라 배관을 자주 교체해야 하는 종래의 번거로움을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 배관 부식방지용 코팅방법을 나타낸 순서도를 나타낸 것으로, 도 3을 참고로 하여 본 발명의 코팅조성물을 이용하여 배관의 부식방지 코팅방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 배관 부식방지 코팅방법은 코팅기재에 불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 코팅조성물을 정전 분체 도장하는 것이다.

여기서 상기 코팅기재는 철이나 SUS304, SUS316 등과 같은 스테인리스 강 등으로 이루어지는 배관이다.

건식 정전 분체 도장은 분말도료를 이용하여 코팅 기재에 도착시키고, 이를 가열 용융시켜 코팅막을 형성하는 것으로, 상기 불소수지 분말과 세라믹 분말이 고루 분포되도록 혼합된 코팅조성물을 일정압력 및 전압으로 코팅 기재에 분사하여 소정 두께로 코팅되도록 한 뒤, 이를 열처리함으로써 본 발명의 코팅조성물을 이용한 배관의 코팅이 완료된다.

보다 구체적으로 상기 배관 부식방지 코팅방법은 먼저, 코팅기재를 샌딩처리한 뒤, 세척하는 표면처리단계(S1)가 수행된다.

이는 상기 샌딩처리를 통해 코팅기재의 표면을 조면화하여 하도코팅제와 코팅기재의 밀착력을 높이기 위하여 수행되는 것이다. 이때 상기 샌딩처리는 30~60mesh의 Al₂O₃를 이용하여 표면조도가 (Ra)2.0~2.5㎛가 되도록 한다. 그런 다음 샌딩처리된 코팅기재를 묽은 염산에 침지하여 코팅기재에 부착된 유지류의 오염을 제거시키는 탈지처리를 수행한 다음, 증류수 및 알콜로 세척처리를 행하여 부식방지 코팅에 적합한 상태의 표면을 갖도록 하는 표면처리단계(S1)가 완료된다.

다음 단계로서 표면처리된 코팅기재에 하도 코팅제를 분사하여 고온 건조하여 1차 코팅막을 형성하는 하도코팅단계(S2)를 수행하게 된다.

이 1차 코팅막은 코팅기재와 추후 설명하는 부식방지 코팅막과의 밀착성을 높이기 위한 것으로, 상기 하도 코팅제는 용제형 점착제로서 코팅기재와 부식방지 코팅막의 밀착성을 향상시켜준다. 이를 위하여 상기 하도 코팅제는 피롤리돈(pyrrolidone)계의 프라이머가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 n-메틸-2-피롤리돈(n-methyl-2-pyrroidone, NMP)이 사용될 수 있다.

상기와 같은 하도코팅이 완료되면, 마지막 단계로서 상기 1차 코팅막의 표면에 상기 코팅조성물을 분사한 뒤, 열처리하여 부식방지 코팅막을 형성하는 상도코팅단계(S3)를 수행하게 된다.

여기서 코팅조성물은 세라믹 분말과 불소수지 분말이 혼합된 코팅조성물로,상기 세라믹 분말은 무기물질을 주원료로 사용하는 산화물, 질화물, 탄화물 등의 재료로 바람직하게는 알루미나가 사용될 수 있으며, 알루미나 중에서도 수산화알루미늄을 300℃이하로 가열하여 생성되는 α-알루미나가 순수하고 가장 안정된 형태를 갖고, 그 결정구조가 매우 단단하여 내마모성이 우수하여 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 그리고 상기 불소수지 분말은 플루오린을 함유한 플라스틱으로 테플론이 바람직하게 사용될 수 있다.

이때 상기 코팅조성물은 보다 우수한 물성을 갖는 부식 방지 코팅막을 형성하기 위하여, 상기 세라믹 분말이 30~50중량%이고, 잔부는 불소수지 분말인 것이 바람직하다.

만약 상기 세라믹 분말의 중량이 30중량% 미만으로 혼합되는 경우 코팅시 표면경도가 무르고, 배관과의 밀착성이 저하되어 코팅막 형성을 통한 부식방지 효과를 나타내기 어렵다. 반대로 상기 세라믹 분말의 중량이 50중량%를 초과하게 되면, 표면경도는 증가될 수 있으나, 코팅시 배관과의 밀착성은 크게 저하되어 쉽게 코팅막이 떨어지고, 이에 따라 코팅막 형성을 통한 부식방지효과가 나타날 수 없게 된다.

또한, 상기 세라믹 분말은 10㎛~30㎛ 크기의 판상의 알루미나 분말이고, 불소수지 분말은 30㎛~50㎛ 크기인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

판상의 알루미나를 사용하는 것은 코팅시 판상의 알루미나가 서로 교차되며 겹겹이 층을 형성하며 부식방지 코팅막을 형성함에 따라 배관의 부식에 관여할 수 있는 열이 배관까지 전달되는 경로가 연장되어 열전달율을 줄일 수 있으므로 내식성이 강화될 수 있기 때문이다.

또한, 상기 판상의 알루미나 분말이 10㎛ 미만의 크기를 갖는 경우 각 판상의 알루미나 간에 서로 교차되는 구간이 짧아 충분히 긴 열전달경로(P)를 형성하기 어렵고, 30㎛를 초과한 크기의 판상의 알루미나 분말인 경우 열전달 경로는 길어질 수 있으나, 불소수지 분말과의 균일한 혼합 및 분산이 어려워 바람직하지 않다.

아울러 만약 상기 불소수지 분말이 30㎛미만의 크기를 갖는 경우 그 입자의 크기가 지나치게 작아 세라믹 분말과 고르게 혼합되지 않고, 코팅시 부식방지 코팅막의 밑부분에 침전될 수 있고, 불소수지 분말이 50㎛보다 큰 크기를 갖는 경우 코팅시 티나 먼지 같은 씨딩(seeding)현상이 부식방지 코팅막에 나타날 수 있고, 평활도가 나빠서 광택 손실이나 표면조도가 불량해질 수 있다.

이와 같은 상기 코팅조성물이 1차 코팅막의 표면에 정전분체도장되어 부식방지 코팅막을 형성하는 것으로, 이는 정전 분체 도장기를 통해 분사 코팅으로 형성될 수 있다.

이때 상기 정전 분체 도장시 분사압력은 주압력이 200kpa이고, 보조압력이 70kpa이며, 전압은 70kv으로 분사하는 것이 바람직하며, 분사코팅은 부식방지 코팅막의 두께가 20~30㎛의 두께가 될 때까지 지속하고, 상기한 두께의 부식방지 코팅막이 형성되면, 이 코팅기재를 400℃에서 20~30분간 열처리함으로써 본 발명에 따른 배관 부식방지 코팅이 완료된다.

여기서 상기 부식방지 코팅막의 두께는 충분한 내식성, 내마모성을 갖으면서도 코팅조성물을 최소한의 양만 사용하여 코팅할 수 있는 범위로, 그 두께가 더 두꺼울 수도 있으나, 이는 경제성이 저하되므로 상기 두께가 바람직하다.

상기와 같은 배관 부식방지용 코팅방법을 통해 코팅된 배관은 보다 우수한 내식성, 내마모성, 내화학성, 내열성등의 우수한 물성을 갖음에 따라 종래보다 유해가스에 대한 부식발생이 현저히 감소하고, 이에 따라 배관 교체 횟수가 줄어 보다 경제적이다.

하기에서는 본 발명에 따른 배관 부식방지용 코팅방법에 따라 코팅막을 형성한 후, 그 코팅막에 대한 표면경도, 밀착성, 내화학성, 내식성 테스트를 수행하고, 그 결과를 나타내었다.

<실시예 1 내지 실시예 4>

철, SUS304 및 SUS316으로 이루어지는 3종류의 시편(가로 3㎝, 세로 7㎝, 두께 0.2㎝)을 각각 준비하였다. 그런 다음, 3종류의 시편을 각각 30~60mesh의 Al₂O₃로 (Ra)2.0~2.5㎛의 표면조도로 샌딩처리하여 시편의 표면에 생긴 녹과 같은 각종 이물질을 제거하고, 5%의 묽은 염산에 약 15분간 침지하여 탈지처리한 후, 1차는 증류수로, 2차는 메틸알콜로 세척하여 순수 금속체 표면을 갖도록 하는 표면처리단계를 수행하였다.

그 후, 표면처리된 3종류의 시편의 온도가 40℃되도록 가열한 후 각 시편에 하도코팅제로서 비중 1.07g/㎖, rhgudqns gkafid 21.6%의 n-methyl-2-pyrrolidone을 균일하게 분사한 후 250℃에서 20분간 건조시켜 하도코팅처리를 완료하였다. 이때 하도코팅제의 분사는 시편과의 거리를 20~30㎝ 이격된 상태에서 0.8~1.2㎜의 노즐경으로 5~10㎛두께로 균일하게 분사하였다.

상기와 같은 하도코팅이 완료된 후에는 3종류의 각 시편을 하기 표 1에 명시된 조성에 따라 혼합된 코팅조성물을 정전분체도장기의 호퍼에 투입한 후 분사압력이 주압력 200kpa, 보조압력 70kpa, 전압은 70kv로 분사하여 20~30㎛ 두께로 하도코닝된 시편의 표면에 코팅시키고, 400℃에서 20~30분간 열처리하여 부식방지 코팅막을 형성하였다.

구 분	실시예 1		실시예 2		실시예 3		실시예 4
구 분	세라믹 분말	불소 수지	세라믹분말	불소 수지	세라믹 분말	불소 수지	세라믹 분말	불소 수지
a: 철	10g	90g	20g	80g	30g	70g	50g	50g
b: SUS304	10g	90g	20g	80g	30g	70g	50g	50g
c: SUS316	10g	90g	20g	80g	30g	70g	50g	50g

이때 상기 세라믹 분말은 평균입도가 10~30㎛인 판상의 α-알루미나를 사용하였고, 불소수지로는 목표코팅두께가 25~40㎛인 것을 사용하였다.

<비교예 1>

a: 철, b: SUS304 및 c: SUS316으로 이루어지는 3종류의 시편(가로 3㎝, 세로 7㎝, 두께 0.2㎝)을 각각 준비하였다. 그런 다음, 3종류의 시편을 각각 30~60mesh의 Al₂O₃로 (Ra)2.0~2.5㎛의 표면조도로 샌딩처리하여 시편의 표면에 생긴 녹과 같은 각종 이물질을 제거하고, 5%의 묽은 염산에 약 15분간 침지하여 탈지처리한 후, 1차는 증류수로, 2차는 메틸알콜로 세척하여 순수 금속체 표면을 갖도록 하는 표면처리단계를 수행하였다.

상기와 같은 하도코팅이 완료된 후에는 3종류의 각 시편을 100%의 불소수지로 이루어진 코팅조성물을 정전분체도장기의 호퍼에 투입한 후 분사압력이 주압력 200kpa, 보조압력 70kpa, 전압은 70kv로 분사하여 20~30㎛ 두께로 상기에서 하도코팅된 시편의 표면에 코팅시키고, 400℃에서 20~30분간 열처리함으로써 부식방지 코팅막을 형성하였다.

<실험예 1> - 표면경도 테스트 -

실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1에서 각 시편에 코팅된 코팅막을 KS M ISO 15184규격에 맞추어 표면경도를 테스트 하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

평가기준은 다음과 같다.

<무름: 9B<8B<7B<6B<5B<4B<3B<2B<B<F<HB<H<2H<3H<4H<5H<6H<7H<8H<9H :강함>

	비교예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
a: 철	2B	2B	2B	4H	6H
b: SUS304	3B	3B	4B	3H	5H
c: SUS316	5B	5B	6B	H	3H

상기 표 2에 보여지는 바와 같이 세라믹 분말의 함유량이 30중량%~50중량%인 실시예 3 내지 실시예 4에서는 표면경도가 매우 우수함을 알 수 있으나, 세라믹 분말이 20%이하인 실시예 1 내지 실시예 2는 불소수지만을 코팅조성물로 사용한 비교예 1과 비슷한 것을 알 수 있었다. 이 결과를 통해 세라믹 분말의 함유량이 코팅막의 표면경도에 영향을 미침을 확인할 수 있다.

<실험예 2> - 밀착성 테스트 -

실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1에 따라 각 시편에 코팅된 코팅막을 KS M ISO 2409규격에 맞추어 밀착성 테스트를 실시하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때 그 평가 기준은 다음과 같다.

평가기준: 0 - 떨어짐 없음, 1 - 떨어짐 발생

	비교예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
a: 철	0	0	1	0	0
b: SUS304	0	1	1	0	1
c: SUS316	0	0	1	0	1

밀착성 테스트 결과 세라믹 분말이 30중량% 인 실시예 3에서는 종래의 방법에 따라 코팅막이 형성된 비교예 1과 같이 밀착성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 그러나 세라믹 분말이 50중량% 가량 첨가되면서 그 소재에 따라 밀착성이 다소 저하됨을 알 수 있었다.

따라서 표면경도 및 밀착성이 모두 우수한 코팅막을 형성하기 위해서는 코팅조성물에 세라믹 분말이 30~50중량%로 혼합되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

<실험예 3> - 내화학성 테스트 -

상기 실험예 1 및 실험예 2에서 밀착성 및 경도가 모두 우수한 것으로 나타난 실시예 3과 비교예1을 이용하여 내산성 및 내염기성 테스트를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

테스트방법은 내산성 테스트의 경우 HF 10%, HCl 10%, H₂SO₄ 10% 용액을 코팅막이 형성된 실시예 3 및 비교예 1의 각 시편 표면에 떨어트려 48시간 후와 산성용액을 떨어트리긴 전의 외관을 비교하였고, 내염기성 테스트의 경우 NH₄OH 10%, NaOH 10% 용액을 실시예 3 및 비교예 1의 각 시편 표면에 떨어트려 48시간 후와, 염기성 용액을 떨어트리기 전의 외관을 비교하였다.

	비교예 1		실시예 3
	내산성테스트	내염기성테스트	내산성테스트	내염기성테스트
a: 철	부식발생	부식발생	부식없음	부식없음
b: SUS304	부식발생	부식발생	부식없음	부식없음
c: SUS316	부식발생	부식발생	부식없음	부식없음

상기 내화학성 테스트 결과, 본 발명에 따른 코팅조성물로 코팅된 실시예 3이 비교예 1의 경우보다 현저하게 우수한 내화학성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다.

<실시예4> - 내식성 테스트 -

실시예 3 및 비교예 1의 방법으로 코팅된 코팅막을 angelantoni사의 시험장치로 테스트 하였다. 테스트 방법은 KS D 9502방식에 따라서 진행하였으며, 100시간 동안 염수 분무 후 전후의 외관을 확인하였고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.

	비교예 1	실시예 3
a: 철	녹발생	녹없음
b: SUS304	녹발생	녹없음
c: SUS316	녹발생	녹없음

이 테스트를 통해 표 5에 보여지는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 3의 경우 비교예 1에 비하여 현저하게 녹이 발생되지 않음을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명에 따른 코팅조성물 및 코팅방법에 따라 코팅된 철이나 스테인레스 등으로 이루어진 배관은 종래보다 우수한 표면경도 및 밀착성을 갖고 있어 장기간 사용시에도 코팅막의 들뜸이나 손상으로 인해 배관이 부식되는 것을 방지할 수 있고, 종래보다 우수한 내화학성 및 내식성을 갖음에 따라 부식이나 녹의 발생이 최소화되고, 이에 따라 부품교체를 줄일 수 있어 경제적인 효과를 갖을 수 있다.

10: 기재
20: 코팅막

Claims

불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 배관 부식방지용 세라믹 코팅조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 세라믹 분말이 30~50중량% 혼합되고, 잔부는 불소수지 분말이 혼합된 것을 특징으로 하는 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물.
청구항 2에 있어서,
상기 세라믹 분말은 판상 또는 구형의 알루미나이고, 10㎛~30㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물.
청구항 2에 있어서,
상기 불소수지 분말은 30㎛~50㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배관 부식 방지용 세라믹 코팅조성물.
코팅기재에 불소수지 분말과 세라믹 분말이 혼합된 코팅조성물을 정전 분체 도장한 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.
청구항 5에 있어서,
코팅기재를 샌딩처리한 뒤, 세척하는 표면처리단계(S1)와;
표면처리된 코팅기재에 하도 코팅제를 분사하여 고온 건조하는 1차 코팅막을 형성하는 하도코팅단계(S2)와;
상기 1차 코팅막의 표면에 상기 코팅조성물을 분사한 뒤, 열처리하여 부식방지 코팅막을 형성하는 상도코팅단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.
청구항 5 또는 6에 있어서,
상기 코팅조성물은 세라믹 분말이 30~50중량%이고, 잔부는 불소수지 분말인 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.
청구항 7에 있어서,
상기 세라믹 분말은 10~30㎛ 크기의 판상의 알루미나 분말이고, 불소수지 분말은 30㎛~50㎛크기인 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.
청구항 6에 있어서,
상기 표면처리단계(S1)는 2.0~2.5㎛ 표면조도로 샌딩처리한 뒤, 염산 및 증류수, 알콜로 세척처리하는 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.
청구항 6에 있어서,
상기 하도코팅단계(S2)시 하도코팅제는 피롤리돈계의 프라이머인 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.
청구항 6에 있어서,
상기 상도코팅단계(S3)에서 코팅막의 두께는 20~30㎛가 되도록 코팅조성물을 분사 코팅하는 것을 특징으로 하는 배관의 부식 방지 코팅방법.