KR100875969B1 - 해생생물 부착방지 도료 및 그 조제방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변성 에폭시 수지에 대하여 설파민산 및 붕산의 혼합액에 소성 동물골분을 용해시켜 얻어지는 혼합용액이 함침된 이산화규소 분말을 충전한 주제 100중량부와, 상기 변성 에폭시 수지에 대한 경화제 20~30 중량부로 이루어지는 해생생물 부착방지 도료 및 그 조제방법이다. 이 주제 및 경화제들을 혼합한 도료를 필요한 부위에 도포하여 도막을 형성함으로써, 선체, 해중 구조물, 해수의 취·방수관로, 항만시설 등에 대한 해생생물의 부착을 방지한다.
수중도료, 소성 동물골분

Description

해생생물 부착방지 도료 및 그 조제방법{COATING FOR PREVENTION OF STICKING OF MARINE LIFE AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF}
본 발명은 소성한 동물골분(骨粉) 및 무기계 산을 혼입한 수중도료에 관한 것으로, 특히 그 도장면에 대한 조개류, 해초·해조류, 그 밖의 동식물성 해생생물의 부착을 방지하는 기능을 가지는 해생생물 부착방지 도료 및 그 조제방법에 관한 것이다.
해양을 항해하는 선박의 선저 및 뱃전, 강철제 및 철근 콘크리트제 등의 교각·독(dock), 그 밖의 해중 구조물, 부표·등부표, 그 밖의 항로표식(부이(buoy)) 등의 항만시설, 화력 발전소 및 원자력 발전소에서의 복수기(復水器, steam condenser) 냉각수계 취·방수관, 해상 구조물의 수몰 영역 등에는 여러 종류의 나사조개, 목려(牧蠣), 그 밖의 많은 부착성 조개류, 해초·해조와 같은 각종 동식물성 해생생물이 부착하기 쉽다.
이와 같은 해생생물이 선박의 선저에 부착하면 표면의 미끄러움이 손상되고, 그 결과 항해시의 저항이 증대되어 선속을 느리게 할 뿐만 아니라, 연료소비가 대폭 증대된다. 또한, 복수식 터빈을 사용하는 기력 발전소나 원자력 발전소의 냉각수계의 취·방수관로 내면에 이 해생생물들이 많이 부착하면, 복수기 능력이 저하 되어, 그에 따라 발전소 출력을 떨어뜨림으로써 에너지 대책상으로도 바람직하지 못하다.
더욱이, 방파제, 파도상쇄 블럭, 항로표식 등의 각종 항만시설, 교각 그 밖의 해중 구조물, 해상 구조물의 수몰 부분 등에 해생생물이 많이 부착하면, 관광지 등에서는 만조시의 미관을 해치고, 극단적인 경우 구조재 자체의 수명을 단축시키거나 또는 그 기능에 악영향을 줄 가능성이 있다.
이와 같은 각종 해생생물이 선저, 취·방수관 내면, 그 밖의 구조물에 부착하여 번식한 후에 이 해생생물들을 제거하기 위해서는, 막대한 비용과 시간이 필요하게 되는데다가, 구조재를 손상시킬 수 있기 때문에, 가능한 한 각종 해생생물의 부착을 방지하는 수단이 요구되고 있다. 예를 들어, 각종 해생생물이 선저에 부착하는 사태를 방지하기 위하여, 예를 들어 유기 주석을 함유한 특수도료에 의한 선저 도장이 세계 각국에서 널리 채용되어 왔다.
하지만, 이 유기 주석은 해수중에 용출(溶出)하여 생태계에 악영향을 주는 이른바, 내분비 교란 화학물질(환경 호르문)일 가능성이 있기 때문에, 더 이상의 사용은 바람직하지 못하며, 국제적으로 사용을 금지하도록 제창되고 있다. 또한, 도장표면을 평활화함으로써 해생생물의 부착을 방지하기 위하여 실리콘계 소재로 코팅하는 수단도 알려져 있는데, 그 효과가 단기간밖에 지속되지 않는 경우가 많아, 내구성의 면에서 충분한 효과를 얻을 수 없다.
여기에 나타내는 바와 같은 해수중에서의 대상물의 표면에 물리적, 화학적으로 안전한 보호도막을 형성하기 위한 이른바 방식(防蝕) 도료로서는, 에폭시 수지 를 기재로 하여 각종 경화제를 첨가하는 타입의 것이 널리 채용되고 있다. 에폭시 수지를 주제(主劑)로 하는 도료는, 접착성, 내구성, 내약품성, 기계적 강도가 뛰어난 방식도료 또는 방오(防汚) 도료로서 적합하다고 알려져 있으며, 많은 실례가 개시되고 있다.
예를 들어, 일본특허공개 평6-287276호 공보는, 다관능 에폭시 수지를 주제로 하여, 카르복실기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드류와 폴리아민으로 이루어지는 폴리아미드아민을 에폭시 수지로 변성한 화합물을 경화제로 하여, 그 배합물을 수분산제로 한 수성 에폭시 수지 조성물을 개시하고 있다. 또한, 일본특허공개 평7-309929호 공보는, 분자안에 폴리옥시에틸렌쇄를 가지는 다가 알코올과 다가 카르복시산 또는 그 산무수물을 반응시켜 얻어지는 분자안에 2개 이상의 카르복실기를 가지는 폴리에스테르 수지의 카르복실기와 에폭시 수지의 에폭시기를 반응시킴으로써 얻어지는 에폭시 수지가 내수성에 뛰어나며, 이 수용액에 대하여 폴리아미드아민계, 그 밖의 경화제와 함께 사용함으로써 내수성이 뛰어난 도료를 얻을 수 있는 것을 개시하고 있다. 더욱이, 일본특허공개 2001-335740호 공보는, 변성 에폭시 수지에 대하여 소성된 동물골분을 충전한 주제에 대하여, 변성 지방족 폴리아민 또는 폴리아미드아민을 경화제로 함으로써, 내수성이 뛰어나며 미생물류의 부착을 방지하는 도료를 개시하고 있다. 이 선행기술들에서 선저, 냉각수계의 취·송수관, 교각, 그 밖의 해중 구조물의 표면에, 가능한 한 해생생물이 부착하지 않는 도료의 개발이 요구되고 있는데, 장기간에 걸친 충분한 부착방지 효과는 얻어지지 않는다.
본 발명의 과제는 해생생물의 부착을 효과적으로 방지할 수 있는 도장면을 형성하기 위한 해생생물 부착방지 도료 및 그 조제방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 변성 에폭시 수지에 대하여, 설파민산 및 붕산의 혼합액에 소성 동물골분(인회석(燐灰石, Apatite))을 용해시켜 얻어지는 혼합용액이 함침된 이산화규소(SiO2) 분말을 충전한 주제 100중량부와, 상기 변성 에폭시 수지에 대한 경화제 20~30 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지 및/또는 비스페놀 F형 액상 에폭시 수지로 할 수 있다. 또한, 에폭시 수지 대신에 실리콘 수지, 우레탄 수지, 나일론 수지 등도 적용할 수 있다. 이와 같은 에폭시 수지에 충전되는 이산화규소 분말(실리카)에 대하여 함침되는 상기 소성 동물골분(인회석)은, 동물 생골, 예를 들어 소의 뼈를 자비(煮沸)하여, 900~1100℃ 전후의 고온에서 소성하고, 파쇄함으로써 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 동물골분을 80~100℃ 정도로 가열된 설파민산 70 중량부와 붕산 1~3 중량부의 혼합액에 투입하고, 약 10~30분 정도 교반하여 얻어지는 혼합용액을 이산화규소에 함침시킨 후, 온풍건조 또는 자연건조함으로써 도료 주제가 얻어진다. 이 경우의 동물골분이 혼합용해한 혼합용액과 이산화규소의 혼합비는 100:90, 90:100 혹은 100:100 정도이다. 더욱이 상기 경화제는 변성 지방족 폴리아민 및/또는 폴리아미드아민으로 할 수 있으며, 그 경화제 10~40 중량부, 바람직하게는 20~30 중량부를 상기 도료 주제 100 중량부에 혼합하여 도장된다.
본 발명은 상기 변성 에폭시 수지에 대하여, 설파민산 및 붕산의 혼합액에 소성된 동물골분을 혼입하여 얻어지는 혼합용액을 이산화규소에 함침시킨 분말을 충전한 주제와, 변성 지방족 폴리아민 및/또는 폴리아미드아민과 같은 경화제의, 2액 혼합형 도료로서 사용할 수 있다. 한편, 설파민산 대신에 황산, 염산, 질산 등의 무기계의 산도 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 도료의 주제에 충전되는 이산화규소 분말은, 설파민산 70 중량부와 붕산 1~3 중량부를 혼합하여 80~100℃ 정도로 가열하고, 그 결과 얻어진 혼합용액에 대하여 소성 동물골분 약 10~40부를 혼입하여 충분히 교반하여 얻어지는 혼합액을 함침시킨 후 건조된 것이다. 한편, 설파민산은 pH 1~2의 강산, 소성 동물골분은 pH 10~11이다.
본 발명에 따른 해생생물 부착방지 도료는, 도료 주제에 이산화규소 분말을 충전함으로써 내수성, 접착성, 표면 경도가 향상되고, 무기계 강산인 설파민산을 포함하는 소성 동물골분이 함유되어 있기 때문에, 해생생물의 부착을 효과적으로 배제할 수 있다. 따라서, 선저, 송·배수관 내부, 기력 발전소나 원자력 발전소 등의 복수기 냉각수의 취·방수시설 등에 도포함으로써, 조개류, 해초·해조류와 같은 각종 해생생물의 부착을 장기간에 걸쳐 대폭 줄일 수 있다. 그 밖의 교각, 각종 항만시설, 파도상쇄 블럭, 해상 구조물의 기초부분 등이 표면에 도포함으로써 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 해생생물 부착방지 도료의 사용에 있어서는 주제와 경화제를 상술한 바와 같은 소정 비율로 혼합하고, 충분히 교반하여 균일화시켜, 통상의 도료와 마찬가지로 피도장부위에 도포한다. 한편, 내구성을 특히 높이기 위해서는, 여러 차례에 나누어 애벌칠, 중간칠, 마무리칠 등과 같이 다층 도막을 형성함으로써 강고하고 해생생물 부착방지 효과가 양호한 도막을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 도료는, 충전되어 있는 이산화규소 및 함침되는 동물골분의 입자 크기의 영향이나, 주제·경화제 혼합후의 점도가 높은 경우도 있어, 브러시칠이나 롤러칠이 적합하다. 한편, 본 발명에 따른 도료를 에어건으로 도포하는 경우에는, 경화속도를 조정하기 위하여 예를 들어, 톨루엔, 크실렌 등의 경화 지연제를 적절히 혼입할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 해생생물 부착방지 도료의 주제에 충전되는 이산화규소의 조제법에 대하여 개시하는데, 본 발명의 정신과 기술범위를 벗어나지 않는 한, 이 실시예들에 의해 그 기술적 범위가 한정되지 않는다.
에폭시 수지를 주성분으로 하는 주제에 충전되는 소성된 동물골분의 입자 크기는 100~400 메쉬 정도가 적당하다. 이와 같은 미세한 동물골분을 균등하게 충전하기 위하여, 무기 강산인 설파민산에 혼합하여 용해시킬 필요가 있다. pH 2 정도가 되도록 물로 희석된 설파민산 70부와 붕산 1~3부에 의한 혼합액의 온도를 80~100℃로 하여, 소성 동물골분을 소량씩 순차적으로 혼입하여 용해시킨다.
이어서, 설파민산 및 붕산에 소성 동물골분을 용해한 액상체를 이산화규소에 함침시키고, 그 후 온풍건조, 자연건조 등에 의해 수분, 그 밖의 휘발성분을 제거한다. 이와 같이 하여 얻어진 이산화규소 분말을 에폭시 수지 액중에 충전하여 분산도가 균등해지도록 교반함으로써, 도료 주제가 형성된다. 이 경우의 에폭시 수지 액은 상술한 바와 같이 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지 및/또는 비스페놀 F형 액상 에폭시 수지로 할 수 있다.
본 발명에 사용하는 동물골분은 종래 도살장 등에서 거의 폐기되었으며, 통상은 쓸모없는 것으로 취급되었던 뼈, 특히 소, 말, 양 등의 경골을 주체로 하는 동물의 뼈이며, 여기서는 생골을 다음과 같이 처리하여 얻은 것을 사용하였다. 생골을 소성하기 쉬운 크기로 절단하고, 자비하여 900~1100℃ 전후에서 소성한다. 뼈에 뼈 성분 이외의 젤라틴, 지방, 담백질, 아교 등의 유기물이 잔존하면 산화부패의 원인이 되기 때문에, 이것들을 확실하게 제거할 필요가 있다. 상기 자비공정에 의해 뼈의 바깥쪽뿐만 아니라 기공 안에 부착한 유기물이 뼈로부터 대부분 분리제거된다. 그 후에 상기 소성공정을 함으로써 잔존하는 유기물을 완전히 제거할 수 있으며, 동시에 뼈안의 습도(수분)를 수% 이하, 바람직하게는 거의 0%까지 떨어뜨린 소성 동물골분을 얻어, 이것이 이른바 인회석이 된다.
상기 소성 조건에 따르면, 뼈는 완전히 백골화하여 수많은 기공을 가지는 원형 조직 상태를 유지한다. 소성 냉각후, 이 뼈를 파쇄하여 골분으로 한다. 이와 같이 하여 얻어진 골분은 생골의 경우, 원료의 생골에 비하여 중량비 약 40%의 양이 얻어진다. 입자는 칼슘(약 33 중량%)을 주성분으로 하여, 인(약 16.7 중량%), 바륨(약 1.03 중량%), 나트륨(약 0.76 중량%), 유황(약 0.64 중량%), 그 밖에 마그네슘, 칼륨, 염소, 아민, 철 등으로 이루어져 있고, 입자의 안팎에 걸쳐 많은 미소(微小) 기공이 연결되어 존재하고 있으며, 알칼리성으로서 이온 교환작용을 발휘한다.
에폭시 수지에 대한 경화제로서는 변성 지방족 폴리아민, 폴리아미드아민 등을 사용할 수 있다.
이와 같은 주제 및 경화제는 사용에 앞서, 작업시간 30~40분 정도에 모두 사용할 수 있을 정도의 분량을 고려하여 주제 100 중량부에 대하여 20~30 중량부의 비율로 혼합하고, 충분히 교반함으로써 본 발명에 따른 소기의 도료가 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어지는 도료는, 주제에 충전되어 있는 이산화규소 및 소성 동물골분에 의해 내구성이 향상되며, 더욱이 이 주제에 함유되어 있는 산성분에 의해 해생생물 부착방지 효과가 장기간에 걸쳐 지속된다.
더욱이, 주제를 구성하는 에폭시 수지의 특성으로부터, 피도장물과의 사이에 개재하는 수분의 영향을 받기 어려워, 수분의 존재하, 극단적인 경우에는 수중에서도 도포할 수 있으며, 개재하는 수분은 경화과정에서 외부로 배출되어, 도막과 피도장면의 밀착성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 해생생물 부착방지 도료의 구체적 적용 부분의 예를 열거하면 아래와 같은 것들을 들 수 있으며, 선박이나 송수관 등의 저항증대의 방지, 구조재 열화의 방지, 미관의 유지 등에 효과가 있다. 한편, 이것들은 단순한 예시이며, 이 용도들로 한정되지 않는다.
1. 해수사용시설 관계 : 기력 발전소 및 원자력 발전소 등에서의 복수기 냉각용 해수 취·방수관로의 내벽면, 고조(高潮) 방지용, 그 밖의 수문 및 이들의 부속시설, 수족과, 해양 레저센터, 제염(製鹽)시설, 해수 담수화 장치, 해수 온도차 발전시설 등의 해수류 통로 등.
2. 선박 관계 : 여객선, 화물선, 각종 탱커(tanker) 등 대형 선박의 흘수(吃水) 아랫부분 및 선저, 선구·어구류, 어선·유람선·요트·수상바이크 등의 선저 및 외주부 등.
3. 항만시설 : 부표, 등부표 등, 선창, 호안(護岸), 파도상쇄 블럭 등.
4. 해상·해중 구조물의 기초부분 : 교각, 전망탑·관람·유람시설, 기념구조물, 해중 전망시설의 외부 등.
이와 같은 각 적용 부분에서는, 각각의 용도·목적에 따라, 바다안에 상시 수몰 또는 시간적으로 수몰하는 선저, 관로없는 외벽, 벽·바닥·기둥 등의 피도장면에 대한 전면 도포 또는 필요부분에 대한 선택적 도포 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 각각의 목적이 효율 저하 방지, 미관의 유지, 구조물 구성재의 보호, 내구성 향상 중의 어느 것인지, 혹은 어느 것을 중점으로 하는 것인지 등에 따라, 형성 도막의 두께, 도장횟수·도막층수 등도 적절히 선택되어야 한다.
한편, 본 발명에 따른 동물골분을 함유하는 도료의 기제인 에폭시 수지는, 경화제와의 상호작용에 의해 매우 강력하고 밀착성이 높은 도막을 형성하는 특징이 있다. 따라서, 상술한 해생생물 부차방지 작용은 원래부터 각종 도장 대상의 균열이나 파손·천공 부분을 보수하는 효과도 기대할 수 있다. 이 때문에, 탱크류, 관로류, 배수홈 등의 누수나 누유(漏油), 오수 등의 삼출(渗出)·유출 등을 방지하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따른 해생생물 부착방지 도료에 따르면, 도료로부터 서방(徐放, controlled release)되는 산의 작용에 의해, 해생생물 부착기피 효과를 발휘하여, 결과적으로 선저·뱃전, 해수의 취·방수관 내부와 같이 해수류와 구조물 사이에서의 상대적인 유동저항의 증대를 방지할 수 있다. 더욱이, 해중 구조물 또는 해상 구조물의 기초 등에 대한 해생생물의 부착을 장기간에 걸쳐 방지할 수 있으며, 미관의 유지, 구조재 열화의 보호 등에 커다란 효과를 발휘한다.

Claims (7)

  1. 변성 에폭시 수지에 대하여, 설파민산 및 붕산의 혼합액에 소성 동물골분을 용해시켜 얻어지는 혼합용액이 함침된 이산화규소 분말을 충전한 주제 100 중량부와, 상기 변성 에폭시 수지에 대한 경화제 20~30 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설파민산 및 붕산의 혼합비가 설파민산 70 중량부에 대하여 붕산이 1~3 중량부인 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 동물골분이 동물 생골로서 소뼈를 자비하여, 900~1100℃ 전후에서 소성하고, 파쇄하여 얻어지는 것인 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지 및/또는 비스페놀 F형 액상 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 주제에 대한 경화제는 변성 지방족 폴리아민 및/또는 폴리아미드아민인 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 주제와 상기 경화제를 도장 전에 혼합하는 2액 혼합형인 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료.
  7. 설파민산 70 중량부에 대하여 붕산 1~3 중량부를 투입한 혼합액에 동물골분 10~40 중량부를 혼입하여 80~100℃에서 10~30분간 가열하면서 용해하고,
    상기 혼합용해한 혼합용액 100 중량부를 이산화규소 100중량부에 함침시켜,
    상기 혼합용액을 함침시킨 이산화규소를 건조 및 분쇄하고,
    상기 건조 및 분쇄한 이산화규소 20~30 중량부를 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 혼합 및 교반함으로써 얻어지는 도료 주제와, 상기 도료 주제 100 중량부에 대하여 도장 직전에 경화제 20~30 중량부를 섞어반죽하는 것을 특징으로 하는 해생생물 부착방지 도료의 조제방법.
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