KR20200005062A - 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 설정된 온도에서 반응하는 캡슐을 활용한 방오도료에 있어서: 수지의 기재에 주 방오제, 보조 방오제, 용제, 안료, 첨가제를 혼합하여 도료를 생성하되, 상기 보조 방오제는 설정된 온도에서 상변화 파손을 유발하는 온도 반응형 셀에 수용되어 캡슐로 형성된다.
이에, 온도 반응형 캡슐을 기반으로 하는 보조 방오제의 배합을 통해 비교적 장기간 선박이 안벽에 계류하는 동안 해수 온도가 상승하는 하절기에 추가적인 방오제를 용출함에 따라, 하절기 해양생물의 부착을 방지하여 품질 문제 및 시운전 시 선속 미확보 위험성을 예방하고, 선체 점검ㆍ세척 주기를 연장하여 연간 선박하부 방오도료 유지ㆍ보수 비용을 경감한다.
이에, 온도 반응형 캡슐을 기반으로 하는 보조 방오제의 배합을 통해 비교적 장기간 선박이 안벽에 계류하는 동안 해수 온도가 상승하는 하절기에 추가적인 방오제를 용출함에 따라, 하절기 해양생물의 부착을 방지하여 품질 문제 및 시운전 시 선속 미확보 위험성을 예방하고, 선체 점검ㆍ세척 주기를 연장하여 연간 선박하부 방오도료 유지ㆍ보수 비용을 경감한다.
Description
본 발명은 선박의 마찰 저항을 줄이기 위해 해양 생물의 부착을 방지할 목적으로 적용되는 방오도료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 건조 중 안벽 계류 기간 동안 하절기에 집중적으로 발생하는 해양 생물의 부착을 방지할 수 있도록 선박의 수선하부에 임시로 적용하기 위한 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료에 관한 것이다.
선박과 해양구조물은 정박 또는 운항 중 항시 수많은 해양 생물과 접촉하고 있다. 일단 해양 생물이 선박에 부착되면 표면의 거칠기가 늘어나므로 선박의 마찰 저항이 증가하고 선속의 저하로 이어진다. 따라서 선박 및 해양구조물의 수선 하부에는 해양 생물의 부착을 방지하고 표면의 거칠기를 완화하여 마찰 저항을 줄일 수 있도록 방오도료를 적용하고 있다.
이와 관련되는 선행기술문헌의 일예로서, 한국 등록특허공보 제1617725호는 선박의 선체(hull outside) 및 수중 구조물(underwater structure)에 도장하는 도막의 상도(top coat)로서 해양 생물의 부착 및 성장을 방지하기 위해 적용하는 수지 및 방오도료 조성물을 개시한다.
선행기술문헌의 다른 예로서, 한국 등록특허공보 제1725611호에 의하면, 자기 연마성이 손상되지 않고, 해중에서의 우수한 방오 효과가 장기간 지속됨과 함께 내수성이 양호한 방오 도료용 조성물, 방오 도료, 방오 도막이 개시된다.
상기 선행기술문헌을 비롯한 종래의 방오도료는 Tin-free SPC 또는 Foul release 타입이 있으며 주로 Tin-free SPC 제품이 많이 적용된다. 이 제품은 해수와의 가수분해 반응에 의해 도막의 외곽 층이 순차적으로 마모되면서 방오제를 용출, 해양생물의 부착을 방지하고 표면을 매끄럽게 유지하는 기능을 부여한다. 그러나 이 타입의 제품은 주방오제의 용출속도, 도막의 마모속도가 도료의 수지 및 안료, 방오제 배합에 따라 설계되어 있으므로 해수와의 접촉 시 정적인 상태에서는 일정 속도로만 방오제의 용출 및 도막의 마모가 구현된다.
해수 온도가 상승하는 하절기에는 각종 해양 생물의 번식 및 성장 그리고 활성도가 증대되고 이로 인해 선저부에 해양생물의 부착률이 증가하게 된다. 따라서 선박이 안벽에 계류된 상태에서 방오도료의 설계된 방오제 용출속도를 초과할 경우 해양생물의 부착 발생을 초래하게 된다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 안벽 계류 기간 특히, 하절기에 집중적으로 발생하는 해양생물의 부착을 원천적으로 감소시켜 품질 문제를 예방하고 시운전 시 선속을 확보할 수 있는 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 설정된 온도에서 반응하는 캡슐을 활용한 방오도료에 있어서: 수지의 기재에 주 방오제, 보조 방오제, 용제, 안료, 첨가제를 혼합하여 도료를 생성하되, 상기 보조 방오제는 설정된 온도에서 상변화 파손을 유발하는 온도 반응형 셀에 수용되어 캡슐로 형성된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 수지는 규소 아크릴레이트(Si-acrylate) 및 구리 아크릴레이트(Cu-acrylate) 중 적어도 하나를 사용하고, 주 방오제는 이산화동(Cu2O)을 사용하고, 용제는 자일렌(Xylene) 및 에틸벤젠(Ethylbenzene) 중 적어도 하나는 사용하고, 안료는 산화아연(Zinc oxide) 및 산화제이철(Ferric oxide red) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 수지 20~30중량%, 주 방오제 20~25중량%, 온도 반응형 캡슐 5~15중량%, 용제 15~30중량%, 안료 5~10%, 첨가제 1~5%를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 캡슐은 고분자 물질에 n-헥사데칸(녹는점 18.2˚C)과 n-헵타데칸(녹는점 22˚C)의 상변화 물질을 혼합하여 셸을 구성하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 온도 반응형 캡슐을 기반으로 하는 보조 방오제의 배합을 통해 비교적 장기간 선박이 안벽에 계류하는 동안 해수 온도가 상승하는 하절기에 추가적인 방오제를 용출하는 효과를 가진다.
이로 인해 하절기에 급증하는 해양생물의 부착을 방지하여 품질 문제 및 시운전 시 선속 미확보 위험성을 예방하고, 선체 점검ㆍ세척 주기를 연장하여 연간 선박하부 방오도료 유지ㆍ보수 비용을 경감하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방오도료의 도막 상태를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 방오도료의 주요부 작용을 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 방오도료의 주요부 작용을 나타내는 모식도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 안벽에 계류 중인 선박의 선저부를 피도장물(10)로 하여 해양생물의 부착을 방지하는 방오도료를 대상으로 하지만 반드시 이러한 용도에 국한되는 것은 아니다.
본 발명은 설정된 온도에서 반응하는 캡슐을 활용한 방오도료로서, 수지의 기재에 주 방오제, 보조 방오제, 용제, 안료, 첨가제를 혼합하여 도료를 생성하되, 상기 보조 방오제는 설정된 온도에서 상변화 파손을 유발하는 온도 반응형 셀에 수용되어 캡슐로 형성된다.
도 1을 참조하면, 피도장물(10)에 방청도료층(20)과 방오도료층(30)이 형성된 상태를 예시한다. 방청도료층(20)은 강재인 피도장물(10)과 방오도료층(30) 사이에 도포되어 부착력을 부여한다.
도 2를 참조하면, 방오도료층(30)의 일부를 모식적으로 확대하여 주 방오제(35), 갭슐(50), 보조 방오제(55)를 예시한다. 미설명 부호 40은 주 방오제(35)와 보조 방오제(55) 사이의 가수분해 영역을 예시한다.
본 발명은 기존 SPC(Self Polishing Copolymer) 타입의 가수분해 반응에 의한 방오제 용출 효과 외 온도 반응형 캡슐을 활용한 보조 방오제를 배합하여 하절기 해수 온도 상승에 따른 급진적인 해상 생물의 부착을 방지할 수 있도록 추가 방오제 용출 효과를 제공하여 안벽 계류 기간 중 해양 생물 부착에 의한 품질 문제를 방지하고 최종적으로 선속 미충족 위험성을 최소화하는 목적을 달성한다.
본 발명에 따른 방오도료의 주요 성분과 함량을 설명한다.
(1) 수지: 20~30중량%
본 발명에 의한 방오도료의 기재로 사용되는 수지는 통상적인 방오도료 조성물에 사용되는 수지 종류에서 제한되지 않으나, 후술하는 작용성을 고려할 때 해수와의 가수 분해 반응에 용이한 규소 아크릴레이트(Si-acrylate) 또는 구리 아크릴레이트(Cu-acrylate) 수지가 선호된다. 상기 수지를 방오도료의 조성물로 사용할 경우, 피도장물(10)에서 하도 도막과의 부착성 및 내구성을 확보하기 위해 10~20 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 각 조성물 배합 시 수지성분은 사용되는 용제에 완전히 용해시켜야 한다.
(2) 방오제: 20~25중량%
도 2의 주 방오제(35)의 이산화동(Cu2O)은 일반적으로 가장 많이 사용되는 방오제로 또 다른 방오제인 트리알킬(Trialkyl) 주석 화합물 대비 방오성능이 10~15배에 이른다. 또한 이는 트리알킬(Trialkyl) 주석 화합물을 방오제로 사용했을 때의 문제점인 초기 용출량 증가를 조절하여 장기간의 방오성능 유지를 기대할 수 있다.
(3) 온도 반응형 캡슐 및 보조 방오제 5~15중량%
온도 반응형 갭슐(50)은 고분자 물질과 상변화 물질로 형성되는 셸(shell)의 내부에 보조 방오제(55)를 수용하여 형성된다. 보조 방오제(55)는 생체 축적율이 낮고 분해가 빠른 피리티온 구리(copper pyrithione)가 선호된다. 갭슐(50)의 셸을 형성하는 고분자 물질은 수지 조성물과의 혼용성을 위해 아크릴 폴리머(acrylate polymer)를 사용하며, 상변화 물질은 종류에 상관없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 파라린계 탄화수소 인 n-헥사데칸(녹는점 18.2˚C)과 n-헵타데칸(녹는점 22˚C)을 혼합함이 선호된다.
갭슐(50)의 셸을 형성하는 폴리머에 상변화 물질을 적절히 선택하여 분산시킴으로써 원하는 원도 범위에서 셀을 파괴시켜 내부에 저장된 보조 방오제를 용출시킬 수 있다. 전술한 안벽 계류 용도에서 온도 반응형 갭슐(50)은 하절기 해수온도가 20˚C 이상일 때 상변화가 발현되도록 설계하는 것이 적합하다.
(4) 용제: 15~30중량%
본 발명에 따른 방오도료에 사용되는 용제는 통상적인 방오도료 조성물에 사용되는 용제 종류에서 제한되지 없으나 자일렌(Xylene) 및 에틸벤젠(Ethylbenzene) 중 적어도 하나를 사용하는 것이 선호된다. 일예로 자일렌(Xylene)의 함량을 에틸벤젠(Ethylbenzene)의 함량의 대략 2배 정도로 유지할 수 있다. 어느 경우에나 사용되는 용제의 함량이 15 중량% 미만이면 도료의 점도가 높아서 도장 작업성을 확보하기 어려우며, 30 중량%을 초과할 경우 도료의 안티 새깅(Anti-sagging)이 저하되며 도장 결함을 초래할 수 있다.
(5) 안료: 5~10%
방오도료의 조성물로 사용되는 안료의 기능은 착색과 도막의 내구성 및 살오름성 확보이다. 이에 본 발명에서는 통상적인 적색 방오도료의 구현을 위해 산화제이철(Ferric oxide red)과 도막의 내구성 확보를 위해 산화아연(zinc oxide)을 병용하는 것이 좋다.
(6) 첨가제 1~5%
방오도료의 첨가제 성분으로 각 성분의 분산 안정성 및 침강 방지 기능성을 보장한다.
본 발명에 따른 작용의 일예로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 우선 가수분해 반응에 의해 주 방오제(35)가 분리되어 용출되고, 해수온도 20˚C 이상 상승 시 갭슐(50)의 셸이 부호 50′처럼 용해되어 보조 방오제(55)인 피리티온 구리가 용출된다. 가수분해 영역(40)에서 해수와 수지 성분이 물에 용해되는 기작 반응이 구현되며, 수지 설계에 통해 마모속도 및 마모율을 조절할 수 있다. 결국, 본 발명의 방오도료는 하절기에 급증하는 해양생물의 부착을 효율적으로 방지한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 피도장물
20: 방청도료층
30: 방오도료층 35: 주 방오제
40: 가수분해 영역 50: 캡슐
55: 보조 방오제
30: 방오도료층 35: 주 방오제
40: 가수분해 영역 50: 캡슐
55: 보조 방오제
Claims (4)
- 설정된 온도에서 반응하는 캡슐을 활용한 방오도료에 있어서:
수지의 기재에 주 방오제, 보조 방오제, 용제, 안료, 첨가제를 혼합하여 도료를 생성하되,
상기 보조 방오제는 설정된 온도에서 상변화 파손을 유발하는 온도 반응형 셀에 수용되어 캡슐로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료. - 청구항 1에 있어서,
상기 수지는 규소 아크릴레이트(Si-acrylate) 및 구리 아크릴레이트(Cu-acrylate) 중 적어도 하나를 사용하고, 주 방오제는 이산화동(Cu2O)을 사용하고, 용제는 자일렌(Xylene) 및 에틸벤젠(Ethylbenzene) 중 적어도 하나는 사용하고, 안료는 산화아연(Zinc oxide) 및 산화제이철(Ferric oxide red) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료. - 청구항 1에 있어서,
수지 20~30중량%, 주 방오제 20~25중량%, 온도 반응형 캡슐 5~15중량%, 용제 15~30중량%, 안료 5~10%, 첨가제 1~5%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료. - 청구항 1에 있어서,
상기 캡슐은 고분자 물질에 n-헥사데칸(녹는점 18.2˚C)과 n-헵타데칸(녹는점 22˚C)의 상변화 물질을 혼합하여 셸을 구성하는 것을 특징으로 하는 온도 반응형 캡슐을 활용한 방오도료.
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2018
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