KR100710503B1

KR100710503B1 - 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물

Info

Publication number: KR100710503B1
Application number: KR1019990065756A
Authority: KR
Inventors: 채수겸; 정치욱; 신진철
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2007-04-23
Also published as: KR20010065809A

Abstract

본 발명은 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비스페놀 에이형 에폭시 수지와 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지가 포함되는 열경화성 에폭시 수지를 주제로 하고, 여기에 높은 분자량의 폴리하이드릭 페놀경화제, 디시안디아미드계 보조경화제 및 기타 첨가제가 적정 조성비로 함유되어 있음으로써, 높은 온도에서 우수한 물리적인 강도와 안정성을 나타내고 또한 강관과의 부착력이 우수할 뿐만 아니라, 특히 폴리올레핀 열가소성 수지 접착층과의 부착력, 내식성, 내충격성이 우수한 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물에 관한 것이다.

3겹강관, 하도 도장, 열경화성 분체도료 조성물

Description

3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물{Thermosetting powder coating composition for high temperature multilayer pipeline coating primer}

피복 강관 연구는 지하 또는 해저에 매설되는 강관 또는 파이프 라인의 부식방지 및 내구력 향상을 위하여 수 십년 전부터 실시되어왔다. 특히 세계적인 에너지 위기사태 이후 안정된 가스와 원유의 수급을 원하는 수요자 요구에 부응하기 위하여 파이프 라인의 건설에 대한 수요는 증가되었다. 그러나 보다 긴 거 리를 높은 온도의 유체를 운송하기 위하여, 파이프 라인건설과 운용에 관련되는 환경과 조건들은 점차적으로 가혹한 조건이 적용되어졌다. 주변온도와 조건들은 위치에 따라 적도지방 즉 아프리카, 중동의 높은 온도에서 찬 극지방 즉 북캐나다, 알래스카, 시베리아에 이르기 까지 다양하다. 더우기 천연가스 또는 원유와 같은 유체온도는 가스의 높은 이송압력과 온도를 상승시킨 원유이송조건으로 보다 온도가 높아지는 경향이 있다. 높은 온도의 유체를 운송하기 위한 파이프 라인의 건설은 보다 큰 내구성과 내식성을 요구하게 되었다.

강관 하도 도장은 온도뿐 아니라 도장물질을 구성하는 고분자 분자구조의 영향을 받는다. 강관 하도 도장용 물질은 크게 에틸렌계, 폴리프로필렌계, 에폭시계(용융결합 에폭시계)로 나눌 수 있다. 그리고, 일반적인 3겹도장은 에폭시 하도도장층, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 접착제층, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌이 압출성형되는 상도층의 3겹층으로 구성된다. 상기한 3겹강관을 구성하는 에폭시 하도도막의 두께는 대략 50 ∼ 600 ㎛ 정도이고, 폴리올레핀계 접착제의 두께는 250 ∼ 500 ㎛ 정도이며, 최종 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌)의 상도층 두께는 대략 2000 ∼ 5000 ㎛ 이며, 이송물질의 종류와 환경에 따라 각 피복체의 두께는 변화할 수 있다.

최상층 피복체로 사용되는 폴리올레핀은 크게 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이 사용되며, 폴리에틸렌은 낮은 밀도 폴리에틸렌, 중간밀도 폴리에틸렌, 높은 밀도 폴리에틸렌으로 나눌 수 있다. 낮은 밀도의 폴리에틸렌은 60℃에서 2차결정화 현상 때문에 서비스 온도가 60℃ 이상이 어려웠으나, 2차결정화 현상이 80℃에서 일어나는 개선된 중간밀도 폴리에틸렌(높은 밀도 폴리에틸렌)은 사용서비스 온도를 80℃까지 적용되어지며 ESR(Environmental stress cracking resistance)시험을 통과하는 것으로 알려져 있다. 폴리프로필렌 수지는 변성 제조과정에 따라 단일 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌, 혼합 폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌으로 나누는 데, 블록 폴리프로필렌은 높은 온도에서 안정성 및 내구성, 낮은 온도에서 물리적 물성이 우수하여 서비스 온도범위가 -30℃에서 110℃ 까지 가능한 것으로 알려져 있다.

한편, 용융결합 에폭시 도장은 에폭시 수지와 경화제 조합에 따라 정의되어지나, 디시안 디아마이드 경화시스템 에폭시 도장은 높은 온도의 습한 조건에서 높은 흡습성 때문에 접촉 전기저항이 수 개월 사이에 급격히 감소하는 경향을 가지므로 또한 페놀경화시스템의 에폭시 도장은 100℃ 정도의 유리전이온도를 가짐으로 100℃ 이상의 온도에서 적용하기는 어렵다.

특히 파이프 라인도장은 주로 파이프 라인시스템의 전체설치 금융비용 중 매우 작은 수준인 약 5% 내외를 차지한다. 그러나 파이프 라인시스템은 부식방지, 누출방지, 시스템 설계수명을 유지하기 위한 기계적 내구성을 가지고 있어야 한다. 3겹강관 도장의 설계수명은 지역적으로 다소 차이를 보이나 일반적으로 약 40년 정도로 보고 있다. 위와 같은 환경적 문제들과 안정상 고려사항을 위해 비용 뿐만 아니라 시간에 대한 성능과 사용가치가 고려되어야 한다. 특히 내부 유체온도가 설계온도보다 상승하였을 경우에는 수명이 급격히 감소하므로 120℃이상의 유체온도에서도 내식성과 소지의 부착성 및 폴리올레핀 접착층과의 접착 력을 향상시켜야 한다.

본 발명은 상기한 문제점 즉 120℃이상의 온도에서 다중층의 하도적용의 제한성을 해결하기 위하여, 비스페놀 에이형 에폭시 수지, 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지를 주제로 하고, 여기에 높은 분자량의 폴리하이드릭 페놀경화제와 디시안디아미드계 보조경화제가 적정 조성비로 함유시킴으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 높은 온도(100 ∼ 130℃)에서 우수한 물리적인 강도와 안정성을 가지고 또한 강관과의 부착력이 우수할 뿐만 아니라, 폴리올레핀 열가소성 수지 접착층과의 부착력, 내식성, 내충격성이 우수한 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 열경화성 에폭시 수지를 주제로 하고, 여기에 경화제, 안료, 충진제 및 통상의 첨가제가 함유되어 있는 하도 도장용 분체도료 조성물에 있어서,

상기 열경화성 에폭시 수지로서는 비스페놀 에이형 에폭시 수지 30 ∼ 60 중량%, 당량이 750 ∼ 850인 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지 40 ∼ 70 중량% 및 당량이 500 ∼ 600인 노블락 변성 비스페놀 에이형 에폭시 수지 10 중량% 이하가 함유되어 있고,

상기 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 수산기 당량이 400 ∼ 750인 폴리하이드릭 페놀경화제 5 ∼ 20 중량부, 디시안디아마이드계 보조경화제 0.1 ∼ 10 중량부, 유기 및 무기안료 5 ∼ 50 중량부, 기타첨가제(웨팅과 흐름성 첨가제 및 내식방지제) 1 ∼ 5 중량부가 함유되어 있는 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 하면 다음과 같다.

본 발명은 특정의 열경화성 에폭시 수지와 폴리하이드릭 페놀경화제 및 디시안디아마이드계 보조경화제를 비롯한 기타 첨가제가 소정의 함량비로 함유되어 있어 높은 온도에서 우수한 물리적 강도와 안정성을 나타내고 하도 부착성이 뛰어날 뿐만 아니라 폴리올레핀 열가소성 수지 접착층과의 부착력, 내식성, 내충격성이 우수한 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물에 관한 것이다.

다음에서는 본 발명에 따른 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물중에 함유되는 각 조성성분에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 발명에서는 열경화성 에폭시 수지로서 비스페놀 에이형 에폭시 수지와 당량이 750 ∼ 850인 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지를 함께 사용하며, 필요에 따라 상기한 수지와 함께 당량이 500 ∼ 600인 노블락 변성 비스페놀 에이형 에폭시 수지를 함유시킬 수도 있다.

상기 열경화성 에폭시 수지로서 함유되는 비스페놀 에이형 에폭시 수지는 당량이 800 ∼ 3000(바람직하게는 900 ∼ 1900)인 비스페놀 에폭시 수지, 당량이 1000 ∼ 2500(바람직하기로는 1,500 ∼ 2,100)인 노닐페놀 앤드켑핑된 비스페놀 에 이형 에폭시 수지 또는 이들의 혼용이 가능하다. 이러한 비스페놀 에이형 에폭시 수지는 전체 열경화성 에폭시 수지중에 30 ∼ 60 중량%로 함유되는데, 만일 그 함량이 30 중량% 미만일 경우에는 저점도 에폭시 수지의 함량 증가로 도료의 저장성이 저하되어 저장중 뭉침현상이 발생되므로 바람직하지 않고, 반면에 60 중량%를 초과할 경우에는 분체도료 조성물의 유연성 및 저장성은 증가하지만 당량 및 점도가 높아짐에 따라 웨팅력이 저하되어 내식성이 떨어지므로 바람직하지 않다.

한편, 비스페놀 에이형 에폭시 수지로서 함유되는 비스페놀 에폭시 수지의 당량이 800 미만일 경우 분체도료의 점도가 낮아서 소지와의 웨팅성은 향상되지만 굴곡성이 떨어지고 도료의 저장성이 저하되므로 바람직하지 않고, 당량이 3000을 초과하는 경우 도막의 굴곡성은 좋아지지만 소지와의 웨팅성이 떨어지는 소지부착력이 떨어진다. 또한, 노닐페놀 앤드캡핑된 비스페놀 에이형 에폭시 수지의 당량이 1,000 미만일 경우에는 분말 도료의 점도가 낮은 관계로 소지와의 밀착성은 향상되지만 도막의 유연성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않고, 반면에 당량이 2,500을 초과할 경우에는 피복 하도용 분체도료 조성물의 흐름성이 저하되어 바람직하지 않다.

본 발명에서 또 다른 비스페놀 에이형 에폭시 수지로서 함유되는 노닐페놀 앤드켑핑된 비스페놀 에이형 에폭시 수지는 비스페놀 에이형 에폭시 수지의 말단에 노닐페놀 0.5 ∼ 5 중량%가 앤드캡핑된 것으로서, 본 발명에 따른 3겹강관 하도 도장용 분체도료 조성물의 중요한 물성인 산 함유 폴리올레핀 수지 접착층과 하도용 열경화성 분체도료 조성물과의 부착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 수지 자체의 점도 또한 낮추어 웨팅(Wetting)성이 향상됨으로써 강관 소지면과의 밀착력이 우수하게 개선되어 굴곡시에도 도막의 박리, 균열 현상이 없으며, 내식성, 방청성, 내약품성을 우수하게 개선시킬 수 있다. 그러나, 노닐페놀이 0.5 중량% 미만으로 앤드캡핑되면 에폭시 수지의 점도저하가 없어서 도료의 웨팅력이 저하되어 내음극 박리성이 떨어지게 되므로 바람직하지 않고, 반면에 5 중량%를 초과하여 앤드캡핑되면 도료의 유연성 및 반응성이 떨어져서 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에서는 열경화성 에폭시 수지로서 상기한 비스페놀 에이형 에폭시 수지와 함께 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지를 함유시킨다. 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지는 전체 열경화성 에폭시 수지중에 40 ∼ 70 중량%로 함유되는데, 만일 그 함량이 40 중량% 미만일 경우에는 상대적으로 비스페놀 에이형 에폭시수지의 함량 증가로 분체도료 조성물의 유연성 및 저장성은 증가되지만 Tg의 저하로 인한 내열성이 저하되어 바람직하지 않으며 반면에 70 중량%를 초과할 경우에는 도막이 너무 리지드하여 유연성이 떨어져서 바람직하지 않다.

상기한 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지는 비스페놀 에이형 에폭시 수지의 말단부분을 노블락 수지에 의해 25 ∼ 35 중량% 변성한 후, 측쇄부분을 2 ∼ 5 중량%의 폴리이소시아네이트로 우레탄 변성하여 가교밀도를 높임으로써 내열성을 강화한 변성 수지로서, 그 당량범위는 750 ∼ 850 이다. 노블락 수지에 의한 말단부분의 변성이 25 중량% 미만으로 적으면 가교도의 저하로 내식성이 저하되어 바람직하지 않고, 반면에 35 중량%를 초과하여 변성되어 있는 경우에는 경화속도가 빨라져 웨팅성이 떨어져 바람직하지 않다. 또한, 측쇄부분에 대한 우레 탄 변성이 2 중량% 미만으로 적으면 내열성이 떨어지는 문제가 있고, 5 중량%를 초과하여 심하게 변성되면 고온에서 내식성이 저하되거나 황변되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서는 열경화성 에폭시 수지로서 상기한 비스페놀 에이형 에폭시 수지 및 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지와 함께 당량이 500 ∼ 600인 노블락 변성 에폭시 수지를 전체 열경화성 에폭시 수지중에 10 중량% 이하의 범위로 추가로 혼용하므로써 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지와 추가로 혼용되는 노블락 변성 에폭시 수지의 우수한 소지 밀착성에 의하여 피도물의 내구성과 방식성을 보다 향상 시킬 수 있다. 그러나, 추가로 함유되는 노블락 변성 에폭시 수지의 함량이 10 중량%를 초과하게 되면 소지와의 밀착성은 향상될 수 있으나 도막의 유연성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않다. 상기 추가로 함유되는 노블락 변성 에폭시 수지는 말단부분이 5 ∼ 25%의 노블락 수지로 변성되어 있는 바, 만일 노블락 수지가 5% 미만으로 변성되어 있는 경우에는 가교도의 저하로 내식성이 저하되어 바람직하지 않고, 반면에 25%를 초과하여 변성되어 있는 경우에는 경화속도가 빨라져 웨팅성이 떨어져 바람직하지 않다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분체도료 조성물중에 포함되는 열경화성 에폭시 수지로는 당량 800 ∼ 3000인 비스페놀 에폭시 수지 및 당량 1000 ∼ 2500인 노닐페놀 앤드켑핑된 비스페놀 에이형 에폭시 수지로부터 선택된 비스페놀 에이형 에폭시 수지와 함께 우레탄 치환된 노블락 변성 비스페놀 에이형 에폭시 수지를 혼용하거나, 필요하다면 노블락 변성 에폭시 수지가 혼용될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기한 열경화성 에폭시 수지를 주제로 사용하면서 폴 리하드릭 페놀경화제, 디시안디아마이드계 보조경화제를 비롯하여 안료, 충진제 및 통상의 첨가제가 함유될 수 있다.

폴리하드릭 페놀경화제는 수산기 당량이 400 ∼ 750인 것을 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5 ∼ 20 중량부 범위로 함유시켜 내음극박리성과 접착력이 우수한 열경화성 분체도료 조성물을 얻도록 한다. 만일, 수산기 당량이 400 미만인 폴리하드릭 페놀경화제를 사용할 경우에는 본 발명에서 사용된 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지와 경화반응하여 높은 내열성을 나타내나 유연성 저하로 바람직하지 않다. 반면에 수산기 당량이 750를 초과할 경우에는 과량의 경화제 투입으로 인하여 도막이 연화되어 바람직하지 않다. 또한, 상기 페놀경화제를 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만으로 사용할 경우에는 가교밀도의 저하로 도막의 강도와 내열성이 저하되어 바람직하지 않고, 반면에 20 중량부를 초과하여 과량으로 사용할 경우에는 도막의 가교밀도가 급격하게 발생되어 폴리올레핀 열가소성 수지 접착층과의 부착력이 저하되어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에서는 열경화성 분체도료 조성물에 경화성 조절을 위한 보조경화제로 디시안디아마이드계를 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ∼ 3 중량부 범위로 사용할 수 있다. 만일 그 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 적절한 겔화 시간을 얻을 수 없어 작업성이 저하되어 바람직하지 않다.

그 밖에도 본 발명의 조성물중에는 안료, 충진제를 비롯한 통상의 첨가제가 소정의 함량비로 함유될 수 있다. 안료에는 유기안료 또는 무기안료가 포함되며, 구체적으로는 티타늄디옥사이드, 울트라마린 블루, 프탈로시아닌 블루, 프탈로 시아닌 그린, 카본블랙, 블랙아이언 옥사이드, 크롬그린옥사이드, 페리트 옐로우, 퀸토 레드 등이 사용되어진다. 상기한 안료는 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5 ∼ 50 중량부를 사용한다.

충진제로는 바륨설페이트, 탄산칼슘, 실리카, 수산화알루미나, 마이카, 장석, 운모, 탈크 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 충진제는 중성 또는 알카리이고, 산도가 7 ∼ 12인 것을 사용한다. 또한, 상기 충진제의 입도가 1 ∼ 10 ㎛, 바람직하기로는 2 ∼ 5 ㎛인 분말을 사용할 경우, 열경화성 분체도료의 웨팅력이 양호하여 소지와의 밀착성이 우수하다.

기타 첨가제로는 핀홀 방지제, 흐름조절제, 산화방지제, 자외선 흡수제 등을 사용할 수 있다. 흐름조절제는 표면장력을 감소시키고 크레터링을 제거하는 것으로서, 폴리라우릴 아크릴레이트, 폴리부틸 아크릴레이트, 폴리 2-에틸헥실 아크릴레이트, 폴리에틸 2-에틸헥실 아크릴레이트, 폴리라우릴 메타아크릴레이트, 폴리이소데실 메타아크릴레이트 등이 사용될 수 있고, 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.3 ∼ 2 중량부, 바람직하기로는 0.5 ∼ 1.5 중량부 범위로 사용한다.

한편, 본 발명에 따른 3겹강관 하도 도장용 열경화성 분체도료 조성물은 다음과 같은 3 단계 제조과정에 의해 제조할 수 있는데, 이를 상세히 하면 다음과 같다.

먼저, 1 단계 과정으로 열경화성 에폭시 수지와 폴리하이드릭 페놀경화제, 디시안디아마이드계 보조경화제, 유기 및 무기안료를 균일하게 혼합한 다음에 헨셀 믹서를 사용하여 2,000 ∼ 5,000 rpm으로 약 100 ∼ 600초 동안 원료를 균일하게 혼합함으로써 용융 혼합시에 균일한 물성을 유지하도록 건식 혼합하는 사전혼합 과정을 수행한다.

2 단계 과정으로, 상기 1 단계 과정을 거쳐 예비 분산된 원료를 니이더 또는 익스트루더를 이용하여 120 ∼ 130℃의 온도에서 용융 혼합하는 용융혼합 과정을 수행한다. 그리고, 용융 혼합된 원료는 롤과 쿨링벨트를 통과시켜 크기가 50 ∼ 100 mm 사이, 두께가 1 ∼ 5 mm인 칩으로 만든다.

마지막 3 단계 과정으로, 상기 2 단계 과정을 거쳐 용융 혼합 분산된 칩을 분쇄기(함마밀, 에이씨엠밀, 터버밀 등)를 이용하여 기계적으로 일정한 분말 입도를 갖는 분체도료를 제조하는 분쇄과정을 수행하므로 본 발명의 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료를 제조한다. 이때, 분말의 입자크기는 분체도료의 작업성과 매우 긴밀한 관계가 있는데, 적정 분말 입자인 미국등록특허 제 5319001 호의 입도조건 중에서 평균입도가 15 ∼ 45 ㎛이고, 250 ㎛ 이상의 입자가 0.3% 이내로 존재하도록 입도를 조절한다.

이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 3

다음 표 1에 나타낸 조성 및 함량의 원료를 헨쉘 믹서를 사용하여 3,000 rpm으로 400초 동안 건식 혼합한 다음에 트윈 익스트루더를 이용하여 120℃의 온도에 서 용융 혼합하였다. 그리고, 상기 용융 혼합된 원료를 롤과 쿨링벨트를 통과시켜 크기 50 ∼ 100 ㎜, 두께 1 ∼ 5 ㎜인 칩으로 제조한 후, 에이씨엠밀을 이용하고 미국특허 제5,319,001호의 입도 조건으로 입도를 조절하여 기계적으로 일정한 분말 입도를 갖는 분체도료를 제조하므로 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물을 제조하였다.

(주)

1) N8070 : 당량 1800∼2100의 노닐페놀 앤드켑핑 비스페놀 에폭시 수지, 고려화학 제품

2) N8014 : 당량 1100∼1200의 비스페놀 에폭시 수지, 고려화학 제품

3) N8039U : 당량 750∼850의 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지, 고려화학 제품

4) N8037 : 당량 500∼600의 노블락 변성 에폭시 수지, 당량 500∼600, 고려화학 제품

5) KK600 : 폴리하이드릭 페놀경화제, 당량 550∼650, 고려화학 제품

6) DEH41 : 악세러에리트 디시안디아마이드, 미국 다우케미칼 제품

7) TiO₂: 듀폰 제품

8) 실리카 : 평균입도 3∼15 ㎛

9) 바륨설페이트 : 평균입도 1∼10 ㎛

10) 탈크 : 평균입도 1∼10 ㎛

11) 마이카 : 평균입도 3∼15 ㎛

12) 월라스톤라이트 : 평균입도 3∼20 ㎛

실험예 1 : 분체도료 각각에 대한 물성 비교

상기 실시예 1 ∼ 3에서 제조한 열경화성 분체도료 조성물과 현재 시판되고 있는 분체도료 각각에 대한 물성 비교 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

실험예 2 : 강관 및 3겹강관에 대한 물성 비교

상기 실시예 1 ∼ 3에서 제조한 열경화성 분체도료 조성물과 현재 시판되고 있는 분체도료 각각에 대하여 다음과 같은 방법을 사용하여 하도도장한 강관과 3겹강관을 제조하였다.

(1) 열경화성 에폭시 분체도료를 하도도장한 강관의 제조방법:

파이프의 외경이 4 ∼ 60 인치인 파이프 강관을 쇼트볼 또는 그리트볼을 이용하여 표면의 거칠기가(프로파일) 50 ∼ 100 ㎛가 되도록 하였다. 이때, 표면에 이물질(녹, 유분, 수분 등)이 남지 않도록 하였다(SSPC-10, SA 2 1/2 / Near white or white metal). 표면에 기계적인 전처리를 실시한 강관을 직접가열 또는 유도가열 장치를 사용하여 강관의 표면온도를 180 ∼ 250℃가 되도록 예열하였고, 예열된 강관에 상기 제조된 하도용 열경화성 분체도료 조성물을 정전도착 도장처리한 다음에 예열된 열로 경화시켜 열경화성 분체도료가 하도도장된 강관을 제조하였다. 필요할 경우에는 완전경화를 시키기 위해서 232℃에서 10분 후 소부를 시킨다.

(2) 3겹강관 제조방법 :

상기와 같이 표면에 전처리를 실시한 강관을 직접가열 또는 유도가열 장치를 사용하여 강관의 표면온도를 160 ∼ 230℃가 되도록 예열하였고, 예열된 강관에 상기 제조된 강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물을 정전도착 도장처리한 다음에 예열된 열로 경화시켰다. 경화가 80 ∼ 90% 진행된 하도용 열경화성 분체도료 조성물에 접착필림(듀폰사/ Fusabond MB 158D , MB 206D 또는 몬텔사/ MOPLEN COAT)을 용융 압출성형하였다. 이때, 상기 접착필림은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과, 말레인산 또는 아크릴산을 공중합한 제품으로 하도인 에폭시 분체도료 도료의 에폭시링 또는 세컨더리 하이드록실기와의 반응으로 화학적인 접착성과 고온에 서(200 ∼ 230℃) 용융 성형한 후, 냉각시 물리적인 수축에 의한 물리적인 힘으로 접착된다. 그 다음에 압출 성형방법으로 O 다이 방법과 T 다이 방법을 사용하여, 최외부층에는 내후성과 내습성이 우수한 폴리에틸렌(NOVA사/캐나다) 또는 폴리프로필렌(몬텔사/이태리)을 같은 방법으로 압출 성형하여 3겹강관을 제조하였다.

상기에서 제조된 하도도장된 강관과 3겹강관을 사용하여 음극박리, 굴곡성 및 층간부착력시험과 음극박리시험을 수행하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

측정은 도료의 물성 측정에 널리 사용되는 규격인 DIN 30670, DIN 30678(독일 규격), CAN/CSA-Z245.20, CAN/CSA-Z245.21(캐나다 강관 협회 규격), NFA 49-711(프랑스 규격)으로 실시하되, 열경화성 분체도료층과 열가소성 접착층과의 층간 부착력은 DIN 30670(독일규격) Method Ⅱ 방법으로 측정하였고, 음극박리시험은 소지면과 분체도료층과의 촉진박리시험으로서, 변형된 ASTM G42 방법을 사용하여 실시하였다.

층간부착력 시험은 23℃, 80℃, 120℃ 온도조건에서 각각의 부착력시험을 진행하였다. 음극박리 시험은 실제 강관의 유체온도에 따른 소지표면의 온도는 상승하나 외부조건은 실온조건을 유지하지만 본 발명에서는 소지면의 표면온도를 120℃로 조정하고 전해액의 온도를 95℃로 하여 음극박리 시험을 진행하였다. 이 실험은 하도도장된 강관과 폴리프로필렌 접착제와 폴리프로필렌 수지로 3겹도장된 강관에 각각 실험을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 3에 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물의 경우에는 기존에 사용되는 도료와는 달리 열경화성 에폭시 수지로서 특정의 비스페놀 에이형 에폭시 수지와 특정의 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지를 함께 사용하고, 그 밖에도 수산기 당량이 큰 폴리하이드릭 페놀경화제를 도입함으 로써, 높은 온도의 유체를 이송하는 등 가혹한 조건에서의 소지와의 부착력이 우수하며 층간 부착력이 높을 뿐 아니라 층간 부착력이 우수하여 내식성, 내음극박리성이 우수한 효과가 있다.

Claims

열경화성 에폭시 수지를 주제로 하고, 여기에 경화제, 경화보조제, 안료, 충진제 및 통상의 첨가제가 함유되어 있는 하도 도장용 분체도료 조성물에 있어서,

상기 열경화성 에폭시 수지로서는 비스페놀 에이형 에폭시 수지 30 ∼ 60 중량%와 당량이 750 ∼ 850인 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지 40 ∼ 70 중량%가 함유되어 있고,

상기 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 수산기 당량이 400 ∼ 750인 폴리하이드릭 페놀경화제 5 ∼ 20 중량부와 디시안디아마이드계 보조경화제 0.1 ∼ 10 중량부가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 열경화성 에폭시 수지로서 함유되는 비스페놀 에이형 에폭시 수지는 당량이 800 ∼ 3000인 비스페놀 에폭시 수지 및 당량이 1000 ∼ 2500인 노닐페놀 앤드켑핑된 비스페놀 에이형 에폭시 수지 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물.
제 2 항에 있어서, 상기 노닐페놀 앤드켑핑된 비스페놀 에이형 에폭시 수지 는 비스페놀 에이형 에폭시 수지의 말단에 0.5 ∼ 5 중량%의 노닐페놀이 앤드캡핑된 것임을 특징으로 하는 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 우레탄 치환된 노블락 변성 에폭시 수지는 비스페놀 에이형 에폭시 수지의 말단부분이 노블락 수지에 의해 25 ∼ 35 중량% 변성되고, 측쇄부분이 2 ∼ 5 중량% 우레탄 변성된 것임을 특징으로 하는 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열경화성 에폭시 수지중에 추가로 당량이 500 ∼ 600인 노블락 변성 비스페놀 에이형 에폭시 수지가 10 중량% 이하로 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 3겹강관 하도용 열경화성 분체도료 조성물.