KR20170027067A - 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법 - Google Patents

일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일면에 의하면, 희생양극형 방청 코팅제에 있어서: (A) 아연과 알루미늄 분말을 30~50wt%, (B) 용제로서 글리콜에테르와 크실렌의 혼합물을 28~36wt%, (C) 바인더 합성물로서 실리콘 화합물을 20~30wt%, (D) 분산제를 1~2wt%, (E) 증점제를 1~2wt%의 성분을 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 일면에 의하면 상기 조성물을 이용하여 코팅하는 방법에 있어서: 상기 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 이용하여 침적 탈루 코팅방법, 스프레이 코팅방법 및 침적 탈루 코팅방법과 스프레이 코팅방법을 병용하는 코팅방법 중 어느 하나를 선택하여 코팅하되, 상기 침적 탈루 코팅방법은 피도물을 mesh basket에 침적 후, 탈루 방식을 적용하여 200~300rpm으로 정방향과 역방향으로 각 1~2 회전을 반복, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층을 형성하고, 상기 스프레이 코팅방법은 피도물 표면에 스프레이를 이용하여, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층 형성하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 제조나 사용에 있어 6가 크롬을 사용하는 크로메이트 및 다크로 처리 방법을 대체한 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 방청 코팅제를 제조함으로서 교량, 철재 구조물 등의 건축자재용 체결용 부품과, 볼트(M10, 20 그 외)와 같은 차량 부품에 희생양극형 아연-알루미늄 복합피막을 형성시켜 친환경성과 내식성을 확보하는 효과가 있다.

Description

일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법{One type anti-corrosion coating composition and Coating method using the same}
본 발명은 일액형(One-type)으로 이루어진 방청 코팅제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 6가 크롬을 사용하는 크로메이트 및 다크로 처리 방법을 대체한 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 방청 코팅제를 제조함으로서 건축자재용 및 차량 부품에 대해 아연-알루미늄 복합피막을 형성시켜 친환경성과 내식성을 확보하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.
오래전부터 철강 구조물의 부식을 억제하기 위한 목적으로 철강 구조물의 표면을 방청 코팅제 조성물을 이용하여 도장하였고, 주로 크로메이트(Chromate) 방청 코팅 처리를 하였다. 크로메이트 방청 코팅 처리는 크롬산 또는 중크롬산염을 주성분으로 하는 용액 속에 금속을 넣어 얇은 피막을 입히는 것을 말한다. 이러한 피막은 산화를 방지하는 역할을 한다.
이러한, 크로메이트(Chromate) 방청 코팅 처리 방법으로는 다크로(Dacro) 처리방법이 가장 일반적으로 사용되는데, 다크로 처리방법은 크롬산, 아연 및 알루미늄(Al)의 Flake상 금속분말, 환원제, 탈이온수 등으로 조성된 다크로 수용액을 해당 철소지 금속(Ferrous Metal) 표면에 도포하여 도막을 형성한 후, 이를 열풍으로 건조하여 무수크롬산(mCr2O3ㅇnCrO3)피막을 형성하는 방법이다. 이와 관련된 선행특허로서 한국 등록특허공보 제10-355173호, 일본 특허공개공보 평11-286788호, 2001-342575호 및 2003-160878호 등이 알려져 있다.
일예로, 한국 등록특허공보 제10-355173호의 기술내용을 살펴보면, 금속 피막 조성물을 원적외선 가열하여 금속 또는 비철금속의 소재를 도포하는 금속의 방청피막 형성방법에 있어서, 0.75∼1.000㎛ 파장의 원적외선 가열장치를 사용하여 금속피막 조성물의 도포두께가 6∼8㎛의 박막의 경우는 예열 없이 260∼400℃로 15분간 가열하고 8∼13㎛ 후막 경우 60℃의 예열과 260℃의 본열로 가열시키고, 상기 마그네슘 합금의 내식성 피막 구조에서 비정질의 크롬 처리 피막은 크롬산 처리액을 상기 인산염 계 화성 피막 위에 도포함으로써 형성되고, 마그네슘 합금의 내식성 피막 구조에서 상기 비정질의 크롬 처리 피막을 형성하는 크롬산 처리액은 실리카 재료의 분말을 포함하는 방법을 제안한다.
그러나 상기한 선행특허에 의하면, 크로메이트(Chromate) 방청 코팅 처리 방법은 소요되는 비용이 적고, 내식성이 우수하다는 장점을 지니고 있지만, 중금속으로 분류되는 6가 크롬(Cr6+)이 함유되어 있으므로 인체에 유해하다는 치명적인 문제점을 가진다. 6가 크롬은 후두암을 일으키는 일급 발암물질로 알려져 국제적으로 사용이 규제되어 있고, 유럽연합(EU)을 중심으로 한 세계 각국에서는 납(Pb), 카드늄(Cd), 수은(Hg) 등과 함께 Cr(VI)에 대한 사용을 규제하고 있다. 이전에는 제조 및 공정배출을 규제하였으나, 최근에는 최종제품에 대한 규제까지 하고 있다.
따라서 6가 크롬을 함유하지 않는 방청용 코팅 조성물의 개발이 다양한 각도로 행해져 왔다. 그 대표적인 방법으로 고분자 수지를 이용하는 방법과 크롬과 동족인 몰리브덴 음이온(Molybdate, MoO4 2-) 피막을 이용하는 방법, 실리카를 이용한 방법, 중인산염(MH2PO4) 피막을 이용한 방법, 탄닌산(Tannic acid) 등의 유기물의 피막을 이용하는 방법 등에 대한 연구가 행해져 왔다. 또한, 최근에는 지르코늄 및 티타늄 화합물 혹은 실란 커플링제를 이용하여 내식성을 보강하기 위한 많은 방청제가 개발되고 있다.
그러나 이들은 크로메이트 피막에 비하여 부착량이 많고, 보호막(barrier)특성과 자기수복(self-healing)성이 떨어지며, 내식성도 불충분하기 때문에 아연도금 강판의 크로메이트 대체용으로는 실용화되는데 한계가 있다.
한국 등록특허공보 제10-355173호 "금속류의 방청피막 형성방법"(등록일자: 2002. 09. 19.) 일본 특허공개공보 평11-286788호 "마그네슘 합금의 내식성 피막 구조"(공개일자: 1999. 10.19.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 근본적으로 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 6가 크롬을 사용하는 크로메이트 및 다크로 처리 방법을 대체한 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 방청 코팅제를 제조함으로서 건축자재용 및 차량 부품에 대해 아연-알루미늄 복합피막을 형성시켜 친환경성과 내식성을 확보하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법을 제공하려는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 의하면, 희생양극형 방청 코팅제에 있어서: (A) 아연과 알루미늄 분말을 30~50wt%, (B) 용제로서 글리콜에테르와 크실렌의 혼합물을 28~36wt%, (C) 바인더 합성물로서 실리콘 화합물을 20~30wt%, (D) 분산제를 1~2wt%, (E) 증점제를 1~2wt%의 성분을 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 아연과 알루미늄 분말은 판막(Flake)형태의 입도는 325mesh(입자분포, 90~99%)를 사용하고, 소지금속에 대한 희생양극 작용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 아연과 알루미늄 분말은 그 비율이 2:1로 조성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용제는 글리콜에테르와 크실렌이 3:1 혹은 2:1 비율로 조성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 바인더 합성물은 실리콘 화합물이 ≡Si-O-C≡ 화학구조의 유기 실리콘 수지(hydroxyl-functional silicone resin)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서 상기 분산제와 증점제 물질은 분산제로 폴리아민아마이드(Polyamine amide)첨가제, 증점제로는 폴리아민(polyamine)첨가제를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 일면에 의하면 상기 조성물을 이용하여 코팅하는 방법에 있어서: 상기 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 이용하여 침적 탈루 코팅방법, 스프레이 코팅방법 및 침적 탈루 코팅방법과 스프레이 코팅방법을 병용하는 코팅방법 중 어느 하나를 선택하여 코팅하되, 상기 침적 탈루 코팅방법은 피도물을 mesh basket에 침적 후, 탈루 방식을 적용하여 200~300rpm으로 정방향과 역방향으로 각 1~2 회전을 반복, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층 형성하고, 상기 스프레이 코팅방법은 피도물 표면에 스프레이를 이용하여, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 침적 탈루 혹은 스프레이 코팅방법은 피도물 위에 아연-알루미늄 복합 피막층을 형성하여 250~260℃에서 30분 이내로 열풍 혹은 가열 건조 방법을 통해 코팅층 경화를 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법은 제조나 사용에 있어 6가 크롬을 사용하는 크로메이트 및 다크로 처리 방법을 대체한 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 방청 코팅제를 제조함으로서 교량, 철재 구조물 등의 건축자재용 체결용 부품과, 볼트(M10, 20 그 외)와 같은 차량 부품에 희생양극형 아연-알루미늄 복합피막을 형성시켜 친환경성과 내식성을 확보하는 효과를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 일면에 의하면, 희생양극형 Bi-Metallic효과 상승과, 판막(Flake)형태의 아연과 알루미늄, 6가 크롬 대체물질인 실리콘 화합물을 기반으로 하고, 안료 분산과 유동성 향상을 위해 분산제 및 증점제를 첨가하며, 글리콜에테르와 크실렌을 용제로 사용한 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물에 관하여 제안한다.
여기서, 본 발명의 (A) 아연과 알루미늄 분말은 100중량부에 대해 30~50wt%를 포함하고, 아연과 알루미늄 분말은 2:1의 비율로 혼합 조성되도록 첨가한다. 그리고 아연과 알루미늄 분말은 판막(Flake)형태의 입도는 325mesh(입자분포, 90~99%)를 사용하고, 소지금속에 대한 희생양극 작용되도록 한다.
그리고 본 발명의 (B) 용제로서 글리콜에테르와 크실렌의 혼합물은 100중량부에 대해 28~36wt%를 포함하고, 상기 용제는 글리콜에테르와 크실렌이 3:1 혹은 2:1 비율로 조성되도록 첨가한다.
그리고 본 발명의 (C) 바인더 합성물로서 실리콘 화합물은 100중량부에 대해 20~30wt%를 포함하고, 상기 바인더 합성물은 실리콘 화합물이 ≡Si-O-C≡ 화학구조의 유기 실리콘 수지(hydroxyl-functional silicone resin)를 사용한다.
그리고 본 발명의 분산제와 증점제는 각각 (D) 분산제를 100중량부에 대해 1~2wt%를 포함하고 그 분산제는 폴리아민아마이드(Polyamine amide)첨가제를 사용하고, (E) 증점제를 100중량부에 대해 1~2wt%를 포함하고 그 증점제는 폴리아민(polyamine)첨가제를 사용하고, 상기 각각의 (A), (B), (C), (D), (E)의 성분을 배합하여 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 완성한다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 상기 조성물을 이용하여 코팅하는 방법에 관하여 제안한다. 이러한 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물은 교량, 철재 구조물 등의 건축자재용 체결용 부품과, 볼트(M10, 20 그 외)와 같은 차량 부품에 따라 그 코팅하는 방법을 달리하여 아연-알루미늄 복합 피막을 형성하여 고내식성을 확보한다.
한편, 상기 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 이용하여 침적 탈루 코팅방법, 스프레이 코팅방법 및 침적 탈루 코팅방법과 스프레이 코팅방법을 병용하는 코팅방법 중 어느 하나를 선택하여 코팅한다.
즉, 상기 침적 탈루 코팅방법은 피도물을 mesh basket에 침적 후, 탈루 방식을 적용하여 200~300rpm으로 정방향과 역방향으로 각 1~2 회전을 반복, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층 형성하고, 상기 스프레이 코팅방법은 피도물 표면에 스프레이를 이용하여, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층 형성하고, 상기 피도물 위에 복합 피막층을 형성하여 250~260℃에서 30분 이내로 열풍 혹은 가열 건조 방법을 통해 코팅층 경화한다.
이와 같이, 본 발명은 (A), (B), (C), (D), (E)의 성분을 배합하여 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 완성한 다음 건설자재 및 자동차용 부품에 따라 침적 탈루, 스프레이, 침적 탈루와 스프레이 혼합 공정 후, 250~260℃에서 30분 이내로 열풍 혹은 가열 건조를 진행하여 아연-알루미늄 복합 피막층(도막두께 10~20 ㎛)을 형성, 염수분무시험(Salt Spray Test) 2,000H 이상 고내식성을 확보한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
먼저, 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 건축 및 자동차용에 사용되는 고장력 육각볼트 M10 x 60 mm에 상용 공정별로 코팅하여 시험편을 제작하고, 각 처리공정별 제작된 시험편을 파스너-비전기식 아연분말 도금(KS B ISO 10683) 규격의 비크로메이트 도금에 대한 내식성 평가방법인 중성 염수분무 시험방법(KS D 9502)을 적용하여, 적녹발생에 대한 시간을 관찰하였다.
여기서, 시험편 제작은 침적 탈루와 스프레이 코팅방법을 적용하여, 각각 2회 코팅(2-Coat 2-bake)을 실시하였으며, 코팅 후 250~260℃에서 20분간 가열 경화를 진행하여 최소 도금두께 12 ㎛이상의 아연-알루미늄 복합 코팅층을 형성시켰고, 그 평가의 결과는 다음과 같다.
각 공정별 고장력 육각볼트 M10ㅧ60mm 시험편 제작에 대한 처리 방법
처리공정 코팅횟수 코팅방법 비 고
1 침적 탈루 2-Coat/2-Bake -침적: 1분
-탈루: 300rpm, 30초		 250~260℃,
20분 경화
2 스프레이 2-Coat/2-Bake -노즐구경 1.0mm
-피도물 표면 분사		 250~260℃,
20분 경화
3 침적 탈루+스프레이 2-Coat/2-Bake -1차 침적 탈루 코팅
-2차 스프레이 코팅		 250~260℃,
20분 경화
각 공정별 제조된 시험편에 대한 코팅 두께 측정 및 내식성을 평가한 결과
처리공정 코팅두께(1*) 내식성(2*) 비 고
1 침적 탈루 11.9 ㎛ 2,010 hr -
2 스프레이 12.7 ㎛ 2,034 hr -
3 침적 탈루+스프레이 12.4 ㎛ 2,023 hr -
(1*): 코팅두께를 5회 측정에 대한 평균값임.
(2*): 내식성은 염수분무 시험기로 평가하여, 표면 적녹 발생 시간을 확인한 것임.
이에 따라, 본 발명을 적용한 결과, 각 공정별 최소 12 ㎛ 코팅두께로 염수분무 2,000H이상의 고내식성을 확보한 아연-알루미늄 복합 코팅층을 확인하였다. 또한, 파스너-비전기식 아연분말 도금(KS B ISO 10683) 규격의 비크로메이트 도금 처리된 제품에 대한 내식성 평가 기준(최소 두께 12㎛이상, 적녹 발생시간 960H) 이상을 확보한 것으로 나타났다.
결론적으로, 상기의 실험 및 평가 결과 등에서 본 바와 같이, 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 교량, 철재 구조물 등의 건설자재용 체결용 부품과 볼트(M10, 20 그 외)와 같은 자동차용 부품에 적용할 경우, 염수분무 2,000H 이상의 고내식성능을 확보할 수 있고, 또한 기존 6가 크롬 사용하는 크로메이트 및 다크로 코팅의 대체 방법으로, 환경규제에 저촉되지 않는 친환경 표면처리 기술 제안이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법은 제조나 사용에 있어 6가 크롬을 사용하는 크로메이트 및 다크로 처리 방법을 대체한 아연과 알루미늄이 첨가된 희생양극형 방청 코팅제를 제조함으로서 교량, 철재 구조물 등의 건축자재용 체결용 부품과, 볼트(M10, 20 그 외)와 같은 차량 부품에 희생양극형 아연-알루미늄 복합피막을 형성시켜 친환경성과 내식성을 확보할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 희생양극형 방청 코팅제에 있어서:
    (A) 아연과 알루미늄 분말을 30~50wt%,
    (B) 용제로서 글리콜에테르와 크실렌의 혼합물을 28~36wt%,
    (C) 바인더 합성물로서 실리콘 화합물을 20~30wt%,
    (D) 분산제를 1~2wt%,
    (E) 증점제를 1~2wt%의 성분을 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아연과 알루미늄 분말은 판막(Flake)형태의 입도는 325mesh(입자분포, 90~99%)를 사용하고, 소지금속에 대한 희생양극 작용되는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아연과 알루미늄 분말은 그 비율이 2:1로 조성되는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 글리콜에테르와 크실렌이 3:1 혹은 2:1 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 합성물은 실리콘 화합물이 ≡Si-O-C≡ 화학구조의 유기 실리콘 수지(hydroxyl-functional silicone resin)를 사용하는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분산제와 증점제는 분산제로 폴리아민아마이드(Polyamine amide)첨가제, 증점제로 폴리아민(polyamine)첨가제를 사용하는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물.
  7. 청구항 1의 조성물을 이용하여 코팅하는 방법에 있어서:
    상기 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 이용하여 침적 탈루 코팅방법, 스프레이 코팅방법 및 침적 탈루 코팅방법과 스프레이 코팅방법을 병용하는 코팅방법 중 어느 하나를 선택하여 코팅하되,
    상기 침적 탈루 코팅방법은 피도물을 mesh basket에 침적 후, 탈루 방식을 적용하여 200~300rpm으로 정방향과 역방향으로 각 1~2 회전을 반복, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층을 형성하고,
    상기 스프레이 코팅방법은 피도물 표면에 스프레이를 이용하여, 1회 혹은 2회 코팅방식으로 코팅두께 10~15 ㎛의 아연-알루미늄 복합 피막층 형성하는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 이용한 코팅방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 침적 탈루 혹은 스프레이 코팅방법은 피도물 위에 아연-알루미늄 복합 피막층을 형성하여 250~260℃에서 30분 이내로 열풍 혹은 가열 건조 방법을 통해 코팅층 경화를 하는 것을 특징으로 하는 일액형 타입의 방청 코팅제 조성물을 이용한 코팅방법.
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KR100355173B1 (ko) 2000-02-29 2002-10-11 주식회사 한국다크로 금속류의 방청피막 형성방법

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