KR20180114773A - MgO-BASED CERAMIC COATING - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 MgO계 세라믹 코팅제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MgO와 인산염을 혼합하여 금속 표면에 도장되어 저온 특성이 우수한 MgO계 세라믹 코팅제에 관한 것이다.The present invention relates to an MgO-based ceramic coating agent, and more particularly, to an MgO-based ceramic coating agent which is mixed with MgO and a phosphate and is coated on a metal surface and has excellent low-temperature characteristics.
일반적으로, 용접이용으로 제작된 송유관 등 금속성 물질의 부식 방지를 위한 공정으로서, 용접된 부분의 표면을 도장하는 공정이 수행된다. 이는 용접으로 인한 이종부식 및 부식에 취약한 용접부의 파손 등을 방지하기 위한 것으로, 종래에 이러한 코팅제로서 페인트와 같은 고분자 물질, 일반 시멘트, 콘크리트 등을 사용하였다.Generally, a process for coating the surface of a welded portion is performed as a process for preventing corrosion of a metallic material such as a pipeline made by welding. This is to prevent breakage of welds which are susceptible to corrosion and corrosion due to welding, and conventionally, a polymer material such as paint, general cement, concrete and the like have been used as the coating material.
그런데 페인트와 같은 고분자 물질은 온도와 습도에 민감하게 반응하여 도장의 질에 영향을 크게 미치게 되므로 그 신뢰성이 낮다. 일반 시멘트(예를 들어, 포틀랜드 시멘트)는 상대적으로 초기 강도가 낮고, 저온 특성이 좋지 않아서 동절기 공사에 제약이 있으며, 부피 변화(소성 수축, 자기 수축, 건조 수축 등)를 수반하며, C3A의 존재에 따라 내화학성 등 내구성이 취약하다는 단점이 있다.However, polymeric materials such as paints react sensitively to temperature and humidity, which greatly affects the quality of coatings, and thus the reliability thereof is low. In general, cement (for example, Portland cement) has a relatively low initial strength and poor low-temperature characteristics, which is subject to limitations in winter construction, accompanied by volume change (plastic shrinkage, autogenous shrinkage and drying shrinkage) And the durability is weak due to chemical resistance.
특히, 위와 같은 송유관이 극한 환경, 예컨대, 고온 환경, 저온환경, 습도가 높거나 염분이 많은 물과의 접촉이 잦은 환경 등에 설치되는 경우, 상기 송유관의 보호를 위한 코팅제는 내염해성과 내부식성 등 기능성이 뛰어난 소재여야 하며 온도가 낮아짐과 높아짐에 따라 발생할 수 있는 크랙 발생에 높은 저항성을 갖는 것이어야 한다. 그러나 기존의 재료들의 경우 온도에 따라 탈락 및 균열이 많이 발생되는 문제점이 있다. 또한 기존의 재료들을 코팅제로 사용하는 경우, 도장하고자 하는 부분에 도포한 후 빠른 경화를 위해 높은 온도를 가해주어야 하는 등의 추가 공정이 요구되어, 코팅하고자 하는 대상이 놓인 환경에 따라 도장 작업에 제약이 발생하는 문제도 있었다.Particularly, when the above-mentioned oil pipeline is installed in an extreme environment, for example, a high temperature environment, a low temperature environment, an environment where frequent contact with high humidity or salty water is made, the coating agent for protecting the oil pipeline is resistant to corrosion It should be a material with high functionality and should have high resistance to the cracks that may occur as the temperature gets lower and higher. However, existing materials have problems in that they are often detached and cracked depending on the temperature. In addition, when the conventional materials are used as a coating agent, an additional process such as application of a high temperature for rapid curing after application to a part to be coated is required. Therefore, There was also a problem that occurred.
본 발명은 MgO와 인산염을 포함하는 MgO계 세라믹 코팅제를 제공하되, 상기 MgO와 인산염의 비율 및 붕사와 MgO의 비율을 소정 범위로 함으로써 우수한 강도 및 낮은 공극률을 갖는 MgO계 세라믹 코팅제를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a MgO-based ceramic coating agent comprising MgO and a phosphate, wherein the ratio of MgO to phosphate and the ratio of borax to MgO are within a predetermined range, thereby providing an MgO-based ceramic coating agent having excellent strength and low porosity have.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and another problem which is not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 MgO 및 인산염을 포함하고, 상기 인산염에 대한 상기 MgO의 중량비는 1초과 8미만인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an MgO-based ceramic coating composition comprising MgO and a phosphate, wherein the weight ratio of the MgO to the phosphate is greater than 1 and less than 8.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 인산염에 대한 상기 MgO의 중량비는 4인 것을 특징으로 한다.In addition, the weight ratio of the MgO to the phosphate according to an embodiment of the present invention is 4.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 붕사를 더 포함할 수 있고, 상기 MgO에 대한 상기 붕사의 중량비는 0.02초과 0.1미만인 것을 특징으로 한다.Also, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may further include borax, and the weight ratio of the borax to the MgO is more than 0.02 but less than 0.1.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO에 대한 상기 붕사의 중량비는 0.08인 것을 특징으로 한다.In addition, the weight ratio of the borax to the MgO according to an embodiment of the present invention is 0.08.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 35분 이상의 시공 시간(final setting time)을 가질 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may have a final setting time of 35 minutes or more.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 50분 이상의 시공 시간(final setting time)을 가질 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may have a finishing time of 50 minutes or more.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 수화물은 MgKPO4(H2O)6를 포함할 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may further include a hydrate, and the hydrate may include MgKPO 4 (H 2 O) 6 .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 5MPa 이상의 압축강도를 가질 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may have a compressive strength of 5 MPa or more.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 1MPa 이상의 인장강도를 가질 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may have a tensile strength of 1 MPa or more.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 5% 이상 20% 이하의 공극률을 가질 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment of the present invention may have a porosity of 5% or more and 20% or less.
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존 코팅재료에 비해 높은 압축강도 및 인장강도를 가져 외부요인에 의한 코팅제의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 땅에 묻는 파이프 등에 대해 코팅을 실시할 경우, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 종래의 코팅재료에 비해 지반의 무게를 감당할 수 있는 능력이 우수하여 파이프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 MgO 세라믹 코팅제의 경우 코팅 두께를 두껍게 하더라도 시공비용이 거의 증가하지 않아, 경제적이다.The MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have higher compressive strength and tensile strength than conventional coating materials, and can effectively prevent the coating material from being damaged due to external factors. In particular, when the coating is applied to a pipe or the like attached to the ground, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments has an ability to bear the weight of the ground as compared with the conventional coating material, so that the reliability of the pipe can be improved. Further, in the case of the MgO ceramic coating agent according to the embodiments, even if the thickness of the coating is increased, the construction cost is hardly increased and it is economical.
또한, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 시공 과정에서 수화 과정을 포함하여, 상기 수화과정에서 발생하는 수화열에 의해 경화될 수 있으므로, 저온 환경에서도 용이하게 코팅될 수 있다. 따라서 기존 코팅제에 비해 시공 온도로부터 자유로워서, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제를 이용하면 다양한 환경에서 쉽게 코팅 작업을 수행할 수 있다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments can be easily coated even in a low-temperature environment because it can be hardened by hydration heat generated in the hydration process including a hydration process in a construction process. Therefore, since the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments is free from the construction temperature as compared with the conventional coating agent, the coating operation can be easily performed in various environments.
또한, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 소정 비율 이상의 공극률을 갖고, 소정 크기 이상의 공극을 가짐으로써 얼었다가 녹았다가를 반복하는 수분의 체적 변화에 의해 발생하는 내부팽창에 대하여 높은 저항성을 갖는다. 또한, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존 세라믹 코팅제에 비해 낮은 공극률을 가져, 우수한 접착 특성을 갖는다.In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments has a porosity of a predetermined ratio or more and has a high resistance to internal expansion caused by a volume change of water repeatedly frozen by having voids having a predetermined size or larger . In addition, the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have a lower porosity than conventional ceramic coatings and have excellent adhesion properties.
이와 같이, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 내염해성, 내부식성 및 온도에 높은 저항을 가져, 시공성이 우수하다. 따라서 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 도시가스 파이프 코팅제, 도로시설의 금속 코팅, 공장 시설물의 금속코팅, 해양 구조물의 철근 부식방식용 코팅 등에 쓰일 수 있으며, 도로시설물 중 탈락된 부분에 대한 채움, 산성비에 노출되어 있는 외부 시설물에 대한 코팅 등에도 사용될 수 있다.As described above, the MgO-based ceramic coating agents according to the embodiments have high resistance to salt resistance, corrosion resistance and temperature, and are excellent in workability. Therefore, the MgO-based ceramic coating agent can be used for a city gas pipe coating agent, a metal coating of a road facility, a metal coating of a plant facility, a coating for a steel corrosion structure of an offshore structure, and the like. It can also be used for coating of external facilities.
도 1은 양생일과 배합비에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 압축강도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 경화지연제로서 붕산의 비율 변화에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 강도 특성을 비교하는 그래프이다.
도 3은 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 경화 후 X선 회절분석(X-ray diffraction; XRD)결과를 나타낸다.
도 4는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제와 기존의 세라믹 코팅제에 대하여 수은압입법을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제와 기존의 세라믹 코팅제에 대하여 동결과 융해 실험을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 접착 계면을 촬영한 이미지를 세그멘팅(Segmenting) 작업한 이미지이고, 도 6b는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 접착 계면을 촬영한 이미지를 쓰레쉬홀딩(Thresholding) 작업한 이미지이다.
도 7은 도 6a 및 도 6b의 이미지를 통하여 측정한 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 공극률을 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing compressive strength of an MgO-based ceramic coating agent according to a curing date and a mixing ratio.
Fig. 2 is a graph comparing the strength characteristics of the MgO-based ceramic coating agent with changes in the ratio of boric acid as a hardening retarder.
Figure 3 shows X-ray diffraction (XRD) results after curing of the MgO-based ceramic coatings according to the examples.
FIG. 4 is a graph showing the results of performing mercury porosimetry on the MgO-based ceramic coating agent and the conventional ceramic coating agent according to the embodiments.
FIG. 5 is a graph showing the results of freezing and melting experiments on MgO-based ceramic coatings and conventional ceramic coatings according to the examples.
FIG. 6A is an image obtained by segmenting an image of an adhesive interface of an MgO-based ceramic coating agent according to embodiments, FIG. 6B is an image of an adhesive interface of an MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment Thresholding It is an image that I worked on.
FIG. 7 is a graph showing porosity of the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments measured through the images of FIGS. 6A and 6B. FIG.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 마그네시아(MgO) 및 인산염(phosphate)을 포함한다. 또한, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 수화물을 포함할 수 있고, 상기 수화물은 MgKPO4(H2O)6를 포함할 수 있다.MgO-based ceramic coatings according to embodiments include magnesia (MgO) and phosphate. In addition, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments may include a hydrate, and the hydrate may include MgKPO 4 (H 2 O) 6 .
몇몇 실시예들에서, MgO계 세라믹 코팅제는 지연제를 더 포함할 수 있고, 상기 지연제는 붕사(borax) 및 붕산(boric acid) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, the MgO-based ceramic coating may further comprise a retarding agent, which may comprise at least one of borax and boric acid.
상기 MgO계 세라믹 코팅제는 MgO와 인산염을 혼합한 형태로 물과 골재를 혼합하여 수화시킴으로써 제공될 수 있다. 또한, 상기 MgO계 세라믹 코팅제를 금속 등 대상에 대해서 코팅을 할 때, 스프레이건 및 롤러를 사용한 코팅을 이용할 수 있다.The MgO-based ceramic coating agent may be provided by mixing water and an aggregate in the form of mixing MgO and phosphate and hydrating. When the MgO-based ceramic coating agent is coated on a metal object or the like, a coating using a spray gun and a roller may be used.
상기 MgO계 세라믹 코팅제는 소정의 M/P 비율(MgO/인산염 비율; 중량비) 및/또는 소정의 B/M 비율(붕사/MgO 비율; 중량비)을 가질 수 있다.The MgO-based ceramic coating agent may have a predetermined M / P ratio (MgO / phosphate ratio / weight ratio) and / or a predetermined B / M ratio (borax / MgO ratio / weight ratio).
일 실시예에서, 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 1초과 8미만의 M/P 비율을 가질 수 있고, 나아가, 약 4의 M/P 비율을 가질 수 있다. 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제가 상기 범위의 M/P 비율을 갖도록 형성됨으로써, 우수한 압축강도 및 인장강도를 갖는 MgO계 세라믹 코팅제가 제공될 수 있다.In one embodiment, the MgO-based ceramic coating may have an M / P ratio of greater than 1 and less than 8, and further may have an M / P ratio of about 4. The MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments is formed to have an M / P ratio within the range described above, thereby providing an MgO-based ceramic coating agent having excellent compressive strength and tensile strength.
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 약 5MPa 이상의 압축강도를 가질 수 있고, 약 1MPa 이상의 인장강도를 가질 수 있다.The MgO-based ceramic coatings according to the embodiments can have a compressive strength of at least about 5 MPa and a tensile strength of at least about 1 MPa.
다양한 실시예들에서, 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 0.02초과 0.1미만의 B/M 비율을 가질 수 있고, 나아가, 약 0.08의 B/M 비율을 가질 수 있다. 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제가 상기 범위의 B/M 비율을 갖도록 형성됨으로써, 적절한 시공 시간(final setting time)을 제공하는 MgO계 세라믹 코팅제가 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 약 35분의 시공 시간을 가질 수 있고, 나아가, 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 약 50분의 시공 시간을 가질 수 있다. 이와 같이 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 상기와 같은 적정 시공 시간을 가짐으로써, 시공 시 공정성을 향상시킬 수 있다.In various embodiments, the MgO-based ceramic coating may have a B / M ratio of greater than 0.02 but less than 0.1 and further may have a B / M ratio of about 0.08. The MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments may be formed to have a B / M ratio within the above range, thereby providing an MgO-based ceramic coating agent that provides a proper setting time (final setting time). For example, the MgO-based ceramic coating agent may have a construction time of about 35 minutes, and further, the MgO-based ceramic coating agent may have a construction time of about 50 minutes. As described above, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments has the appropriate time period as described above, so that the processability during the construction can be improved.
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 수화물을 포함하고, 상기 수화물은 MgKPO4(H2O)6를 포함할 수 있다. 상기 MgO계 세라믹 코팅제는 시공시 수화반응을 하게 되는데, 상기 수화 반응에 의해 수화열이 발생하여 상대적으로 낮은 온도의 환경에서도 용이하게 경화될 수 있다. 따라서 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 저온환경, 특히 극저온환경에서도 시공 현장에서 직접 코팅제를 형성할 수 있도록 한다.The MgO-based ceramic coatings according to embodiments include hydrates, and the hydrates may include MgKPO 4 (H 2 O) 6 . The MgO-based ceramic coating agent is subjected to a hydration reaction at the time of construction. Hydration heat is generated by the hydration reaction and can be easily cured even in a relatively low temperature environment. Therefore, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments enables the coating agent to be formed directly at a low temperature environment, especially at a cryogenic temperature environment.
한편, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 10nm 내지 105nm의 직경을 갖는 공극을 포함할 수 있다. 또한, MgO계 세라믹 코팅제는 5%이상 20%이하의 공극률을 가질 수 있다. 이와 같이, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹의 경우 비교적 큰 크기의 공극을 갖고 5% 이상의 공극률을 가짐으로써, 온도변화에 따른 수분의 부피 변화에 의해 발생하는 크랙 등에 대하여 높은 저항성을 가질 수 있다.Meanwhile, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments may include voids having a diameter of 10 nm to 10 5 nm. The MgO-based ceramic coating agent may have a porosity of 5% or more and 20% or less. As described above, the MgO-based ceramics according to the embodiments have relatively large pores and have a porosity of 5% or more, so that they can have high resistance to cracks caused by volume change of water with temperature change.
또한, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존 세라믹 코팅제보다 낮은 수준인 20% 이하의 공극률을 갖고, 따라서 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 우수한 접착 특성을 갖는다.In addition, the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have a porosity of less than 20%, which is lower than that of the conventional ceramic coatings, and thus the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have excellent adhesion properties.
이하, 본 발명의 실시예들을 통하여 본 발명에 따른 붕화지르코늄 분말 및 이의 제조방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the zirconium boride powder according to the present invention and the method for producing the zirconium boride powder will be described in more detail with reference to examples of the present invention. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예들Examples
1. 강도 및 경화속도1. Strength and Cure Rate
도 1은 양생일과 배합비에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 압축강도를 나타내는 그래프이다. 본 실시예에 따른 MgO계 세라믹 코팅제에는 붕사와 같은 지연제는 첨가되지 않았다.FIG. 1 is a graph showing compressive strength of an MgO-based ceramic coating agent according to a curing date and a mixing ratio. No retarding agent such as borax was added to the MgO-based ceramic coating agent according to the present embodiment.
도 1에 나타난 바와 같이, M/P 비율(MgO/인산염 비율; 중량비)이 1에서 4로 증가할 때 압축강도가 급격히 증가했다가 M/P가 8이상으로 커지면 다시 작아지는 것을 알 수 있다. 본 실시예에서도 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 1초과 8미만의 M/P 비율을 가질 수 있고, 특히, M/P 비율이 약 4일 때 가장 우수한 압축강도 특성을 갖는다.As shown in FIG. 1, when the M / P ratio (MgO / phosphate ratio: weight ratio) increases from 1 to 4, the compressive strength sharply increases, and when the M / P rises to 8 or more, it decreases again. As also shown in this example, the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments of the present invention may have an M / P ratio of greater than 1 and less than 8, and especially when the M / P ratio is about 4, .
다음, 도 2는 경화지연제로서 붕사의 비율 변화에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 강도 특성을 비교하는 그래프이다.Next, FIG. 2 is a graph comparing the strength characteristics of the MgO-based ceramic coating agent with the change of the borax ratio as a hardening retarder.
도 2에 나타난 바와 같이, B/M 비율(붕사/MgO 비율; 중량비)이 0에서 0.08로 증가할 때는 시공 시간(final setting time)이 증가하다가 B/M 비율이 0.08을 초과함에 따라 시공 시간이 다시 감소하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, when the B / M ratio (borax / MgO ratio; weight ratio) increases from 0 to 0.08, the final setting time increases and the B / M ratio exceeds 0.08, And it decreases again.
적정 시공 시간은 35분 이상일 수 있고, 바람직하게는 50분 이상일 수 있다. 따라서 적정 시공시간이 35분 이상인 경우 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 0.02초과 0.1미만의 B/M 비율을 가질 수 있고, 적정 시공시간이 50분 이상인 경우 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 약 0.08의 B/M 비율을 갖는 것을 알 수 있다.The appropriate time for construction may be 35 minutes or longer, preferably 50 minutes or longer. Therefore, when the appropriate time is 35 minutes or more, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments may have a B / M ratio of more than 0.02 and less than 0.1, and when the appropriate time is not less than 50 minutes, Has a B / M ratio of about 0.08.
특히, 본 실시예에 따르면, 시공성과 재료의 강성을 고려하였을 때 M/P가 4이고 B/M이 0.08인 경우 가장 우수한 특성의 MgO계 세라믹 코팅제를 제공하는 것으로 나타났으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Particularly, according to the present embodiment, when the M / P is 4 and the B / M is 0.08, MgO-based ceramic coating agent is provided with the best characteristics when the workability and the stiffness of the material are considered. But is not limited thereto.
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존 코팅재료인 폴리에틸렌 계열보다 높은 압축강도를 보유하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 땅에 묻는 파이프에 대해 코팅을 실시할 경우, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 종래의 코팅재료에 비해 지반의 무게를 감당할 수 있는 능력이 우수하여 신뢰성이 높다. 특히 폴리에틸렌 계열의 코팅제는 재료 특성상 5mm 이상 시공시 비용 면에서 너무 많은 시공비가 들어 비효율적인 반면, 실시예들에 따른 MgO 세라믹 코팅제의 경우 그 이상의 코팅을 실시하여도 비용이 크게 증가하지 않아 경제적일 수 있다.The MgO-based ceramic coatings according to the embodiments showed higher compressive strength than the polyethylene-based coating material. Therefore, when the coating is applied to the pipe attached to the ground, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments is superior in the ability to bear the weight of the ground as compared with the conventional coating material, and thus is highly reliable. In particular, the polyethylene-based coating material is inefficient in terms of cost in terms of cost when the coating is applied at a thickness of 5 mm or more, whereas the MgO ceramic coating material according to the embodiments does not significantly increase the cost even if the coating is further applied. have.
2. 화학적 결합형태2. Chemical bond type
도 3은 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 경화 후 X선 회절분석(X-ray diffraction; XRD)결과를 나타낸다. Figure 3 shows X-ray diffraction (XRD) results after curing of the MgO-based ceramic coatings according to the examples.
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 MgKPO4(H2O)6 와 MgO를 포함하여 구성되어 있으며 대부분의 수화물은 MgKPO4(H2O)6 로 높은 압축강도 특성과 빠른 경화속도를 보이는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 경우, 수화반응을 할 때, 높은 수화열이 발생하여 낮은 온도 환경에서도 경화가 잘되는 특징이 있는 것을 알 수 있다.The MgO-based ceramic coatings according to the embodiments are composed of MgKPO 4 (H 2 O) 6 and MgO, and most of the hydrates are MgKPO 4 (H 2 O) 6 , exhibiting high compressive strength and fast curing speed Able to know. Particularly, in the case of the MgO-based ceramic coating material according to the embodiments, it is found that when the hydration reaction is performed, high hydration heat is generated and the coating hardens under low temperature environment.
3. 공극구조 특성3. Pore Structure Characteristics
실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제와 기존의 세라믹 코팅제의 공극구조 특성을 파악하기 위해 수은압입법(Mercury intrusion porosimetery; MIP)를 실시하였다. 도 4는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제와 기존의 세라믹 코팅제에 대하여 수은압입법을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다.Mercury intrusion porosimetry (MIP) was performed to characterize the pore structure of MgO-based ceramic coatings and conventional ceramic coatings according to the examples. FIG. 4 is a graph showing the results of performing mercury porosimetry on the MgO-based ceramic coating agent and the conventional ceramic coating agent according to the embodiments.
도 4를 참조하면, 기존 세라믹 코팅제(OPC)의 경우 MgO계 세라믹 코팅제(MPC)보다 높은 공극률을 갖는 것으로 나타났다. 높은 공극률은 동결과 융해에 대한 내구성이 높을 가능성이 높으나 공극의 분포 및 공극의 크기 또한 동결과 융해에 대한 내구성을 좌우한다.Referring to FIG. 4, the porosity of the conventional ceramic coating (OPC) is higher than that of the MgO-based ceramic coating (MPC). High porosity is highly likely to have high durability against freezing and thawing, but the distribution of pores and the size of pores also determine the durability to freezing and thawing.
따라서 동결과 융해에 대한 내구성을 검증하기 위하여, 기존 세라믹 코팅제(OPC) 및 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제(MPC)를 얼렸다 녹였다는 반복하는 실험을 수행하였고, 그 결과는 도 5에 나타내었다. 도 5는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제와 기존의 세라믹 코팅제에 대하여 동결과 융해 실험을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다.Therefore, in order to verify the durability against freezing and thawing, repeated experiments were carried out in which the conventional ceramic coating agent (OPC) and the MgO-based ceramic coating agent (MPC) according to the examples were frozen and dissolved, and the results are shown in FIG. 5 . FIG. 5 is a graph showing the results of freezing and melting experiments on MgO-based ceramic coatings and conventional ceramic coatings according to the examples.
도 5를 참조하면, 최종 사이클(300 사이클)에서, 기존 세라믹 코팅제의 상대동탄성계수는 61.2%로 MgO계 세라믹 코팅제의 상대동탄성계수인 80.8% 보다 낮게 나타났다. 일반적으로 300사이클에서 80% 이상의 상대동탄성계수를 갖는 경우 우수한 동결과 융해 내구성을 갖는 것으로 보므로, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 우수한 동결과 융해 내구성을 갖는다. 또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존의 세라믹 코팅제에 비해 우수한 특성을 갖는다.Referring to FIG. 5, in the final cycle (300 cycles), the relative dynamic modulus of the conventional ceramic coating was 61.2%, which was lower than the relative dynamic modulus of the MgO-based ceramic coating, which was 80.8%. Generally, when the relative dynamic modulus of elasticity of more than 80% at 300 cycles is considered to have excellent freezing and thawing durability, the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have excellent freezing and thawing durability. Further, as shown in FIG. 5, the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments has excellent characteristics as compared with the conventional ceramic coating agent.
비록 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존의 세라믹 코팅제 보다 낮은 공극률을 가지나, MgO계 세라믹의 경우 평균 공극의 크기가 훨씬 크고 비교적 큰 크기의 공극을 많이 갖고 있어서, 얼었다가 녹았다가를 반복하는 물의 체적 변화에 의해 발생하는 내부팽창에 대하여 높은 저항성을 갖는 것으로 보인다.Although the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have a lower porosity than the conventional ceramic coatings, the MgO-based ceramics have much larger average pores and have a relatively large size of pores, It seems to have high resistance to internal expansion caused by volume change of water.
아래 [식 1]을 이용하면 상대동탄성계수로부터 내구성 지수를 얻을 수 있다.The durability index can be obtained from the relative dynamic modulus of elasticity by using [Equation 1] below.
[식 1][Formula 1]
(단, PC는 c 사이클의 동결과 융해 후의 상대동탄성계수(%)이고, nc는 c 사이클의 동결과 융해 후의 기본횡단주파수(fundamental transverse frequency; Hz)이며, n0는 0 사이클의 동결과 융해 후의 기본횡단주파수(fundamental transverse frequency; Hz)임)(Where, P C is sangdaedong modulus of elasticity (%) after freezing and thawing of c cycles, n c is the primary crossing frequency (fundamental transverse frequency after freezing and thawing of c cycles; and Hz), n 0 is freezing of 0 cycles And the fundamental transverse frequency (Hz) after fusion)
상기 [식 1]을 바탕으로 목표 상대동탄성계수를 변화시키면서 내구성지수를 계산한 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다. DF(Durability factor)값은 높을수록 내구성이 우수한 것이다. 실시예들에 따른 MgO계 세라믹의 경우 80% 이하의 목표 상대동탄성계수에서 DF값이 80.8%로 높은 수치를 보였으나, 기존 세라믹 재료의 경우 목표 상대동탄성계수가 증가함에 따라 DF 값이 더욱 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 극저온환경에서의 시공에서 중요한 요소로 판단되며 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제가 저온환경에서 우수한 특성 및 시공특성을 갖는 것을 알 수 있는 명확한 지표이다. The durability indices were calculated while changing the target relative elastic modulus based on [Equation 1] as shown in Table 1 below. The higher the DF (Durability Factor) value, the better the durability. In the case of the MgO-based ceramics according to the embodiments, the DF value was as high as 80.8% in the target relative elastic modulus of 80% or less, but the DF value was further decreased as the target relative elastic modulus increased in the case of the conventional ceramic material . This is considered to be an important factor in the construction in a cryogenic environment, and it is a clear indicator that MgO-based ceramic coating agents according to the embodiments have excellent characteristics and construction characteristics in a low-temperature environment.
세라믹existing
ceramic
세라믹MgO system
ceramic
서로 다른 재료를 이용하여 코팅을 실시할 때, 미세구조분석을 실시하게 되면 약간의 공극이 생긴 것을 확인할 수 있다. 이는 각 재료가 가지고 있는 물리적/화학적 특성에 기인한 것인데, 이는 서로 다른 재료 간의 접착력에 큰 영향을 미치는 요소이다. When coating is performed using different materials, microstructure analysis shows that some voids are formed. This is due to the physical / chemical properties of each material, which is a factor that greatly affects the adhesion between different materials.
따라서 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 코팅을 실시하고 이를 주사현미경을 통해 이미지를 촬영하고, 상기 이미지 분석을 통해 계면에서의 공극률을 정량화 하였다. 도 6a는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 접착 계면을 촬영한 이미지를 세그멘팅(Segmenting) 작업한 이미지이고, 도 6b는 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 접착 계면을 촬영한 이미지를 쓰레쉬홀딩(Thresholding) 작업한 이미지이다.Therefore, the coating of the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments was performed, images were taken through a scanning microscope, and the porosity at the interface was quantified through the image analysis. FIG. 6A is an image obtained by segmenting an image of an adhesive interface of an MgO-based ceramic coating agent according to embodiments, FIG. 6B is an image of an adhesive interface of an MgO-based ceramic coating agent according to an embodiment Thresholding It is an image that I worked on.
도 7은 도 6a 및 도 6b의 이미지를 통하여 측정한 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 공극률을 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing porosity of the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments measured through the images of FIGS. 6A and 6B. FIG.
도 7을 참조하면, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 기존 세라믹 코팅제보다 낮은 수준의 공극률을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 우수한 접착 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제는 파이프 계면에 사용되는 경우 40% 정도의 낮은 공극률을 보인다. 계면으로부터 50㎛까지를 한계공극량(Critical porosity)이라고 봤을 때, MgO계 세라믹 코팅제는 기존의 세라믹 코팅제에 비해서 월등히 작은 한계공극량을 보유하고 있어 부착강도에 있어 유리한 작용을 할 것으로 판단된다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the MgO-based ceramic coatings according to the embodiments have lower porosity than conventional ceramic coatings. Therefore, it can be seen that the MgO-based ceramic coating agent according to the Examples has excellent adhesion properties. In particular, MgO-based ceramic coatings according to embodiments exhibit porosity as low as 40% when used in a pipe interface. The critical porosity from the interface to 50 μm is considered to be a favorable effect on the bond strength since the MgO-based ceramic coating has a much smaller limit of porosity than the conventional ceramic coating.
5. 기존 파이프 코팅제와의 비교5. Comparison with existing pipe coating
아래 [표 2]는 파이프 코팅제로 사용되는 비교예들과 실시예에 따른 MgO계 세라믹 코팅제의 특성을 비교한 것이다.Table 2 below compares the properties of MgO-based ceramic coatings according to the comparative examples used as pipe coating agents and the examples.
테이프Polyethylene
tape
+ 에폭시ceramic
+ Epoxy
세라믹MgO system
ceramic
내구성scratch
durability
저항성Freeze-thaw
Resistance
(℃)Construction limit temperature
(° C)
후열처리spray
Post heat treatment
후열처리spray
Post heat treatment
폴리에틸렌 테이프와 에폭시의 경우 현장에서 실시하는 재료들이기 때문에 온도에 따른 시공이 불가능하다. 특히 에폭시의 경우 온도뿐 아니라 습도에 따라서 경화되는 특성이 달라져 시공 조건이 까다롭다. 폴리에틸렌 테이프는 에폭시에 비해 넓은 온도 범위에서 시공이 가능하지만 저온환경에서 취약성을 갖는다. 또한 매립형 파이프의 경우 시공이 끝나고 모래와 자갈을 위에 덮어야 하기 때문에 이에 스크레치에 의한 손상이 발생할 수 있는 위험성이 있다. 반면, 실시예들에 따른 MgO계 세라믹 코팅제를 이용하여 파이프를 코팅하면 높은 압축강도를 바탕으로 지반의 무게를 견디고 스크레치에 강해 시공 후에도 안정성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 시공현장의 온도가 저온인 경우에도 시공이 가능하다.In the case of polyethylene tape and epoxy, it is not possible to apply it due to temperature because it is made on site. Particularly, epoxy is hard to apply due to its different characteristics of curing according to humidity as well as temperature. Polyethylene tape can be applied over a wide temperature range compared to epoxy but it has vulnerability in low temperature environment. In the case of the buried pipe, it is necessary to cover the sand and gravel on the end of the construction, and there is a risk that scratch damage may occur. On the other hand, when the pipe is coated using the MgO-based ceramic coating agent according to the embodiments, it can withstand the weight of the ground based on high compressive strength, and is resistant to scratching, thereby securing the stability even after the application. In addition, even when the temperature of the construction site is low, construction is possible.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the claims set forth below, and all of its equivalents or equivalent variations fall within the scope of the present invention.
Claims (10)
MgO 및 인산염을 포함하고,
상기 인산염에 대한 상기 MgO의 중량비는 1초과 8미만인 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
As the MgO-based ceramic coating agent,
MgO and phosphates,
Wherein the weight ratio of the MgO to the phosphate is greater than 1 and less than 8. The MgO-
상기 인산염에 대한 상기 MgO의 중량비는 4인 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the MgO to the phosphate is 4.
붕사를 더 포함하고,
상기 MgO에 대한 상기 붕사의 중량비는 0.02초과 0.1미만인 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method according to claim 1,
Further comprising borax,
Wherein the weight ratio of the borax to the MgO is greater than 0.02 but less than 0.1.
상기 MgO에 대한 상기 붕사의 중량비는 0.08인 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method of claim 3,
Wherein the weight ratio of the borax to the MgO is 0.08.
시공 시간(final setting time)이 35분 이상인 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method of claim 3,
Wherein the final setting time is 35 minutes or more.
시공 시간(final setting time)이 50분 이상인 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
5. The method of claim 4,
Wherein the final setting time is 50 minutes or more.
수화물을 더 포함하고,
상기 수화물은 MgKPO4(H2O)6를 포함하는 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method according to claim 1,
Further comprising a hydrate,
Wherein the hydrate includes MgKPO 4 (H 2 O) 6 .
상기 MgO계 세라믹 코팅제는 5MPa 이상의 압축강도를 갖는 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method according to claim 1,
Wherein the MgO-based ceramic coating agent has a compressive strength of 5 MPa or more.
상기 MgO계 세라믹 코팅제는 1MPa 이상의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.
The method according to claim 1,
Wherein the MgO-based ceramic coating agent has a tensile strength of 1 MPa or more.
상기 MgO계 세라믹 코팅제는 5% 이상 20% 이하의 공극률을 갖는 것을 특징으로 하는 MgO계 세라믹 코팅제.The method according to claim 1,
Wherein the MgO-based ceramic coating agent has a porosity of 5% or more and 20% or less.
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| KR20210054184A (en) | 2019-11-05 | 2021-05-13 | 주식회사 위드엠텍 | Coating Composition Using Waste Fireproof Material |
| KR102534224B1 (en) | 2021-11-17 | 2023-05-26 | 주식회사 위드엠텍 | MgO-Based Ceramic Coating Agent for Preventing Corrosion of Offshore Structure and The Manufacturing Method Thereof |
| KR102641172B1 (en) | 2023-03-17 | 2024-02-28 | 주식회사 위드엠텍 | Curing-time Delayed Ceramic Coating Agent |
| KR20240040376A (en) | 2022-09-21 | 2024-03-28 | 주식회사 위드엠텍 | Method for Regenerating MgO from Waste MgO-C Refractories, Ceramic Coating Agent Using the Regenerated MgO, and Coating Method Using the Coating Agent |
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