선박용 Re-coating Interval Free 에폭시 도료의 개발 및 성능 시험 - … · 2014-08-13 · 선박용 Re-coting Interval Free 에폭시 도료의 개발 및 성능 시험

KIC News, Volume 16, No. 5, 2013 43

선박용 Re-coating Interval Free 에폭시 도료의 개발 및 성능 시험

이 기 동†․김 차 근․정 승 훈․임 종 윤*

건설화학공업주식회사, *기술연구소

Re-coating Interval Free Epoxy Coating for Ship and Performance Testing

Kydong Lee†, Chakeun Kim, Seounghoon Chung, and Jongyoon Lim*KUNSUL CHEMICAL IND. CO. LTD., Gyeongsangnam-do, 637-941, Korea

*R&D Center, Haman-gun 637-941, Korea

Abstract: 선박의 건조 과정에서 에폭시 도료의 사용 비율이 80% 이상을 차지하며, 그중에서도 가장 많은 도료가 사

용되는 부위는 Water ballast tank (W.B.T)이다. 선행(블록 탑재 전 공정(pre-election))에서 도장된 블록을 후행에서

마감도장 할 경우, 작용된 도막의 짧은 re-coating interval로 인해 후속도장의 부착불량 방지를 위하여 후행도장 공정

에서 동력 공구 등으로 도막을 제거하는 공정을 추가로 실시하고 있다. 또한, 현재 생산되고 있는 대부분 에폭시 도료

는 고형분이 60% 이하의 형태로 방식도료로 적용 부위가 제한되고, 일부 70∼80% 이상의 고형분이 생산되고 있으나

재도장 간격이 1개월 이내로 제한되어 있다. 조선소에서 재도장간격이 지나 도장하는 후속공정으로 발생하는 추가

작업을 개선하여 인건비 절감, 고형분 Up으로 VOCs 배출량 감소, 그리고 작업자 근골격계 질환예방에 매우 큰 효과

가 있을 것으로 기대하고 있다. 이에 W.B.T 적용을 목표로 재도장 간격, 고형분 용적비, 경화건조, 흐름성(D.F.T), 내crack성, 부착성(재도장 간격별), 내해수성, 도막방식성능(EIS) 등으로 연차별로 개발 목표치를 기술하였다.

Keywords: high solid epoxy, SVR, hydrogenated bisphenol-A, re-coating interval, ballast tank coatings

1. 서 론1)

선박은 항상 해수와 해양 환경에 있으며 강렬한 일광과 해염 입자나 해수 비말을 받으므로 선체 각 부

의 방식ㆍ오염방지ㆍ미관의 유지와 도장에 의존하고 있으며, 도장 효과가 선박의 수명을 좌우한다고 하여

도 과언이 아니다. 조선 현장은 어느 장소나 해안에 위치하고 있어 도장 작업 환경으로서는 가장 불리한

조건하에 있게 되며, 광범위한 면적의 공사를 정해진 건조 일정 안에서 완수해야 하므로 항상 100%의

효과는 기대하기 어렵다. 따라서 고품질의 도장을 보다 신속하고 더욱 쉽게 실시하는 것을 목표로 하여 도장 공작법의 개선과

신규 도장 기술이 조합된 신뢰성이 있는 고도의 도장 기술이 요구된다. 선체는 많은 구획으로 구성되어

있으며, 각각의 부위에는 다양한 도막 성능이 요구되어지고 있다. 해운산업의 발달은 선박의 현대화, 대형화, 고속화 및 경제적인 운항이 요구되고 있으며 고품질의 방청

도료의 연계 연구가 선적용 도료 기술의 가장 중요한 부분으로 차지하고 있다. 선박 도장의 가장 큰 목적

은 일반적으로 사용되는 철판을 부식으로부터 보호함으로서 선체를 보존하는데 있다고 해도 과언이 아니

다. 염분과 침수는 그리고 건조가 반복되는 선박의 운항환경에서 도료의 역할은 아주 중요하다. 이런 환경

에서는 에폭시 도료의 적용이 가장 폭넓게 확대되어지고 있다.

†주저자 (E-mail: [email protected])

기획특집: 기능성 도료 신기술


44 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

OCH2CH

O

CH2

CH3

CH3

O CH2 CH

OH

CH2O

CH3

CH3

O CH2 CH

O

CH2

n

OCH2CHCH2

O

CH3

CH3

O

CH2

CHOH

CH2

O

CO C O

O

CH2

CH OH

CH2

O

CH3

CH3

O CH2 CH CH2

O

n

HOOC COOH+

Catalyst

Figure 1. 지방산 변성 hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지 합성 메카니즘.

조선 도장공정은 크게 선행(탑재 전 블록 도장) 작업과 후행(블록 탑재 후 선체 도장 작업)으로 나누어

지며, 선행 작업이 전체 도장 작업의 약 85∼98%, 그리고 후행 작업이 약 15∼20%를 차지한다. 특히 선

행 도장 작업에서 선박 방식을 담당하는 A/C (anti-corrosive paint) 도료의 시공이 대부분 이루어진다. 선박 방식 도막에 요구되는 특성들 중에 상도 도막과의 혼화성 및 밀착성 등은 하도 도막의 재도장 간격

(re-coating interval)에 막대한 영향을 미치며, 이로 인해 선박의 마감 도장 작업이나 후속 도장 작업 중에

도막 수정 작업이나 보수 작업 등이 필연적으로 발생하며 제한된 하도의 재도장 간격으로 인해 예상치

못한 작업들이 추가로 발생하고 있는 실정이다. 현재 대부분 epoxy 도막의 재도장 간격은 7∼15일 이내로 후행 도장 작업을 위한 도막 전처리 작업을

추가로 실시하고 있으며 후행 도장 작업량 증가의 주된 원인으로 작용한다. 만일 epoxy 도막의 재도장

간격을 약 6개월 정도로 증가시킨다면, 후행 도장 작업 전 실시하던 도막 전처리 작업을 현격히 감소시킬

수 있고, 수정 작업 및 추가 작업을 미리 예상하여 마감 도장 작업에서 자유롭게 후속 도장이 가능해져

불필요한 작업 시수(M/H) 감소, 도장 공정의 간소화, 적용 도막의 불량 감소, 그리고 선박 건조 공기단축

등에 기여할 것이라 예상된다.

2. 수지 개발

2.1. 1차년도 수지 개발

일반 bisphenol-A형 에폭시 수지와 같이 일반 방향족 에폭시 수지는 빛이 조사에 의해, 방향족이 빛을

흡수하여 라디칼을 발생하는 것으로부터 분해반응이 일어난다. 이로 인해 황변 및 쵸킹 현상이 발생하기

때문에 bisphenol-A형 에폭시 수지는 제한적인 재도장성을 갖는다. 따라서 도료는 물론 LED 등의 전기․

전자 재료 분야 등에서 분자 중에 방향족을 가지지 않으며, bisphenol-A형 에폭시 수지와 비슷한 구조의

hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지에 대한 요구가 높아지고 있다. Figure 1과 같이 합성된 hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지의 접착력 및 유연성을 개선하기 위해

다이머 지방산을 사용하여 변성 에폭시 수지를 합성하였다. 본 실험은 지방산 변성 저점도형 에폭시 수지

의 합성 조건과 동일하게 150에서 300 ppm의 촉매를 사용하여 반응을 진행하였다. 반응 분석은 반응물

의 epoxide group과 acid value를 auto titrator를 사용하여 적정 분석을 실시하였다. 합성된 지방산 변성

선박용 Re-coting Interval Free 에폭시 도료의 개발 및 성능 시험


hydrogenated bisphenol- A형 에폭시 수지는 epoxy equivalent weight는 380∼430 g/eq이고, Xylene으로 10 wt% 희석하여 2.5∼5.0 Pa.s (25)의 점 9도를 갖는다. Hydrogenated bisphenol-A형 액상 에폭시 수지로 일반 bisphenol-A형 액상 에폭시 수지와 비교하여 기

계적 물성은 비슷하지만 건조 경화 시간이 길다는 것이 확인되었다. 이는 hydrogenated bisphenol-A형 에폭

시 수지의 분자 내부에 전자주개로 작용하는 Phenol 구조를 가지고 있지 않아 에폭시기의 반응성이

bisphenol-A형 에폭시 수지에 비해 떨어지는 것으로 나타났다. 지방산 변성 Hydrogenated bisphenol-A형

에폭시 수지는 분자량이 크고, 충격강도 및 유연성의 물성은 우수하지만 경화시간이 더 길다는 단점이

있었다. 전반적으로 bisphenol-A형 에폭시 수지에 비해 hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지의 건조

시간이 훨씬 길어 이를 개선하는 연구가 더 진행되어야 할 것이다.


도막의 부착성 및 유연성 확보를 위한 BPA형 에폭시 수지 합성과 에폭시 수지의 유연성(flexibility), 부착력(adhesion) 및 응집력(cohesion)이 향상된 변성 수지 기술 및 저온 속경화 및 기타 물성 향상을 위한

경화제 첨가형 polyol epoxy resin 수지 개발 기술을 시도하였다.

① 불포화지방산 변성 Epoxy Resin에 Vinyl Silane 주쇄에 도입

Figure 2 참조.

Figure 2. Fatty acid 및 vinyl silane에 따른 변성.

② Rubber 및 불포화 지방산 변성 Epoxy Resin에 Vinyl Silane 도입

Figure 3 참조.


46 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

O

CH2 CH CH2 CH2 CH

O

CH2

CATALYST

RUBBER COMPOUND

O

CH2 CH CH2 CH2 CH CH2

OH

RUBBER COMPOUND

O

CH2CHCH2CH2CHCH2

OH

C

CH3

CH3

O CH2CH

OH

CH2OO **n

:※

Figure 3. butadiene rubber/Fatty acid 및 vinyl silane에 따른 변성.

③ 경화제 첨가형 Polyol Epoxy Resin 도입

Figure 4 참조.

O

CH2 CH CH2

C

CH3

CH3

O CH2 CH

OH

CH2OO *

CH2 CH

O

CH2

*n

O


OH

FATTY ACID


OH

FATTY ACID

OH

POLYOL COMPOUND

CATALYST

POLYOL COMPOUND

FATTY ACID

POLYOL EPOXY RESIN

:※

Figure 4. 경화제 첨가형 polyol epoxy resin structure.

④ 저온 속경화를 위한 polyol epoxy resin 개발

저온에서의 속경화를 위해서는 경화제의 선택이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 이미 상업화된

경화제에 첨가가 가능한 polyol epoxy resin 개발 및 경화제에 첨가되는 polyol epoxy resin은 epoxide group을 포함하고 있으면 안되기 때문에 위의 Figure 4와 같이 epoxide group이 완전히 개환된 변성

epoxy resin를 개발하고자 한다. 또한, 에폭시 수지 및 경화제에 많은 양의 -OH group 도입함으로써 상도

로 에폭시 및 우레탄 코팅 시에도 재도장 간격을 늘릴 수 있으리라 예상된다.

⑤ 저온 속경화형 polyol epoxy resin의 기대되는 효과로는 경화제에 일정량의 polyol epoxy resin 첨가



Figure 5. 에폭시 수지와 금속과의 결합[12]. Figure 6. 도료가 철 소지면과의 부착 메카니즘.

로 epoxy 수지와의 상용성 우수하며, 경화제 일정량의 polyol epoxy resin 첨가로 피착제와의 접착력 향상

과 경화제에 일정량 첨가된 polyol epoxy resin 내에 -OH functional group contents가 높음에 따라 epoxy - amine 경화 촉진 역할 예상으로 저온 속경화가 기대된다.

⑥ 경화제 물성 개선을 위한 방법

기존의 상업화된 경화제에 polyol epoxy resin 일정량을 첨가

- phenalkamine 경화제 ＋ polyol epoxy resin 첨가(Figure 4 참조)

Phenalkamine

- polyamide 경화제 ＋ polyol epoxy resin 첨가

- polyamidoamine 경화제 + polyol Epoxy Resin 첨가

- m-XDA 및 IPDA 변성 경화제 + polyol epoxy resin 첨가


2차년도 연구 수행시 bisphenol-A형 에폭시 수지에 soft segment (지방산 혹은 CTBN 고무)를 도입하여

경화밀도를 낮추고, 유연한 성분의 도입으로 새로운 도막의 침투가 용이하도록 수지를 설계하였다(2차년

도 연구 수행물). 2차년도 연구 수행물은 범용 DGEBPA형 에폭시 수지와 물성 비교 테스트가 수행되어

결과를 얻었다. Bisphenol-A형 에폭시 수지와 비교하여 기계적 물성 및 건조시간, 부착력에서 큰 차이를

보이지 않지만, 연구수행물인 저분자량의 수지로 내굴곡성 및 내충격성이 좋지 못하였다. 하지만 분자 구

조적으로 soft segment를 가지고 있으면서 범용 bisphenol-A 에폭시 수지와 비슷한 물성을 지닌다는 점과

비교적 낮은 점도를 가져 작업성이 좋고, 도료의 고형분용적비를 올릴 수 있다는 장점이 있었다. 따라서 3차년도 연구에서는 2차년도 연구 수행물인 에폭시 수지와 분자량이 큰 고상 에폭시 수지를

xylene으로 용액화한 개발 에폭시 수지에 blending하여 재도장 작업시 새로운 도막의 성분이 기존도막에 침

투가 용이할 수 있도록 Figure 7과 같이 경화 밀도를 조절하고, 분자량이 큰 수지의 도입으로 내충격성과

내굴곡성을 개선할 예정이다. 하지만 분자량이 큰 수지의 양이 증가할수록 점도가 높아져 용제의 사용량


48 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

에폭시 분자량이 작은 경우 에폭시 분자량이 큰 경우

Figure 7. 에폭시 수지의 분자량에 따른 경화밀도 차이.

빈 디스크 빈 디스크 무게 측정

(M1)빈디스크 수중무게 측정

(M2)디스크 도장

도장된 디스크 건조

(105 × 3 hrs)건조된 디스크 무게측정

(M3)건조된 디스크 수중무게측정

(M4)SVR 측정 완료

Figure 8. 고형분용적비 측정 방법.

이 늘어나고, 경화 속도가 늦어지는 단점이 있기 때문에 저분자량과 고분자량의 수지 배합을 최적화하는

실험 진행이 필요하다. 재도장성 3개월 부착력 기술 연구와 검증으로 표면장력 및 표면에너지 조정과 지속적으로 유지가 가능

한 배합검토로 에폭시 수지와 금속 표면과의 결합 및 도료가 철 소지면과의 부착 메카니즘을 Figures 5와

6에 나타내었다. 고분자의 혼합으로 도막의 경화밀도를 줄이고, 도막 내의 프리 볼륨을 높여 새로운 도막 성분의 침투가



drying recorderFigure 9. 건조성 측정 기기.

용이하게 하는 기술과 고분자량 에폭시 수지와의 blending으로 도막의 경화 밀도를 부착력 및 내충격성

등의 물성 향상을 기대하고 있다.

3. 성능시험 및 결과

3.1. 재도장 간격

도장 조건(옥외 폭로) 1회 도장과 2회 도장, 보수도장 등 기간별 후속 도장의 조건

(1) 조건 : 재도장 간격을 1, 2, 3, 6개월 이상

3.2. 고형분용적비(SVR)

도료 중 고형분이 차지하는 부피의 비율로 건조도막의 두께, 도표면적, 도료소요량 등의 실측치를 구하

는 방법이다.

(1) 실험 결과 : KTR 결과

1차년도 2차년도 3차년도

고형분 용적비 결과(%) 81 75∼86 시험 진행 중

3.3. 경화건조(20)

도료가 건조하는 때에 따라 필요한 시간, 가열 건조에

서는 가열 장치에 넣고부터 건조 상태로 될 때까지의 시

간, 칠한 도료의 얇은 층이 액체에서 고체로 변화되는 현

상, 도료 건조의 기구에는 용매의 휘발, 증발, 도막 형성

요소의 산화, 중합, 축합 등이 있고, 건조의 조건에는 자

연건조, 강제건조, 가열건조 등이 있다.



경화건조(20, 시간) 19 7∼9 시험 진행 중

3.4. 흐름성(DFT)

도료가 경화되는 과정에서 흐른 흔적, 러닝(running)은 가늘고 길게 봉처럼 생긴 흔적이고, 커테이닝

(curtaining)은 넓게 휘장처럼 흐르는 상태를 확인하였다.


50 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

600∼1,000 µm 350∼1,500 µm

Figure 10. 흐름성 측정 기기.



흐름성(DFT, µm) 710 420∼1,200 시험 진행 중

3.5. 내Crack성

실제 도막 크랙은 블록 단계에서 노화가 진행되어 구조물 설치조건으로 확장되어 발생하므로 본 시험

의 조건은 국제규격 시험법(NACE standard method, TM03304-2004, section 9 ; thermal-cycling resis-tance test)에 따라 노출환경을 최저 온도는 -20 최고 온도는 하절기 블록 표면 철판의 최고 온도인 60로 하였다. 도막 시험편 T-bar에 도막별로 1차 도장한 후 폭로 1개월 후에 2차 도장하여 건조시킨 시험편

을 16시간을 1 cycle로 cycling chamber (J-RHCI-500-T)에서 냉온 반복 실험을 진행하는 방법이다.

냉열 사이클 도식 Cycling chamber

Figure 11. 냉열 사이클 측정 기기.

(1) 실험 결과 : 참여기관 결과


T-Bar

Crack 결과 20사이클, 양호 30사이클, 양호 40사이클, 시험 진행 중



3.6. 부착성(재도장간격 1, 2, 3, 6개월)

도료의 pull-off 강도(부착력)에 대한 장치와 시험 과정을 포함하고, 도막 표면의 Dolly가 분리되기 전까

지 견디는 수직력(인장력)을 측정하고, 만약에 도막 표면이 규정된 힘에 그대로 남아 있다면(합격, 파손) 파손은 도막 표면의 약한 곳에서 일어날 것이다. 시험 고정구, 점착성 도장 시스템, 소지 또는 시험결과가

수치로 나오는 유일한 방법이다.

Elcometer adhesion tester Testing

Figue 12. 부착성 측정 기기.



pigments 분산성 size1st+2nd, coated 시험 진행 중

부착성 결과(MPa) 5.5 5.7∼9.6 시험 진행 중

3.7. 내해수성

개발 도료의 도장 system 160 µm × 2회로 1회 도장 160 µm으로 도장하여 폭로 2, 3, 6개월 기간별로(기준 6개월) 2회 후속 도장 20 7일간 자연 건조시킨 후 도막 표면에 수직으로 cut하여 해수에 침적한 결과

cut주위 녹 발청 상태를 확인하는 시험이다.

(1) 실험 결과 : 당사 Lab

2개월 3개월 5개월 6개월

해수침적

결과 Cut 주의 녹 외 양호 Cut 주의 녹 외 양호 Cut 주의 녹 및 도막 부풀음 Cut 주의 녹 및 도막 부풀음


52 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

3.8. 도막방청성능(NORSOK M-501 및 EIS 측정)

교류전기 회로상에서 전류의 흐름에 방해가 되는 인자들로부터 생기는 복합 저항 측정시험방법이며, 부식과 방식의 연구 분야 널리 사용되고 있다. 도장된 금속의 내식성 평가 및 부식 메카니즘 등 유기도막

이 갖는 전지화학적 파라미터를 통해 유기도막의 성능을 평가한 결과 도막방청성능시험은 ISO 20340의

NORSOK M-501의 cycle 시험방법(UV조사 72시간, 염수분무 72시간, 저온 -20 24시간 노출, 1cycle, 총 25 cycle)을 적용하여 평가하는 시험방법이다.

(1) 시험 평가법

(a) Nyquist plot (b) Bode plot

Figure 13. 교류임피던스 측정결과 도시 방법.

Figure 14. 금속의 노화과정에 따른 등가회로, Nyquist plot과 Bode plot.



- EIS 측정은 Table 1과 같은 조건으로 측정하였다.

Table 1. 임피던스 측정조건

회사명 Solartron

모델명 SI 1260 / 1296

Frequency range 105 Hz ∼ 0.01 Hz

용 액 0.5 M-NaCl

전 극 3전극 시스템(SCE, Carbon전극, Working 전극)

전극면적 13.9 cm2

Amplitude 50 mv

EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)

Figure 15. 도막방식성능측정 기기.



25 사이클 시험편 진행 중

25사이클,EIS 그래프

진행 중

도작 방식 성능(Ωcm2) 109 109시험 진행 중


54 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

4. 에어리스 도장 작업성

도장 작업성 시험 비고

에어리스 도장기기

(73:1) 조선소 현장

에어압력(bar) 6.5

Tip size 521

호스길이 30 m

에어리스 도장

작업성 사진

작업자

도장

에어리스 anti-sagging사진

습도막

두께

고 찰

1) KCI RFE-21, 23의 2종 도료 도장 작업성에서 현재 Ballast 도장 시방에 따른 160 µm × 2 coat 에 만족하며, 도장 스프레이에서 분무상태가 양호하고 습도막(WFT)는

1,000 µm 이상의 결과를 규정도막 보다 우수한 결과를 얻었다. 따라서 조선소 현장

작업성에서는 도료의 도장 안전성을 확보하고 도장 작업자의 숙련도에 충분한 만족

을 할 수 있을 것 판단된다. 2) 개발된 re-coating interval free epoxy primer (SVR 75%)는 상용 epoxy primer (SVR

80%)에 점성도가 낮아 상대적으로 적은 양의 용제 희석과 압력으로도 원활한 도장

작업이 가능하였다.

5. W.B.T (Water Ballast Tank Simulation) System 시험

Water ballast tank simulation system 시험은 국제해사기구(IMO)가 규정한 선박의 선체보호도장(PSPC) 기준에 따라 적용하여 평가하였다. 본 시험은 wave tank test (선박 평형수 탱크, water ballast tank 시뮬레

이션 시험)와 condensation chamber test (응축 쳄버 시험)으로 나뉜다. Wave tank test는 Figure 16과 같이

35 해수가 1/3채워진 wave movement tank에 4장의 시편을 부착(위, 아래, 양 측면)하고 cycle test를



총 180일 동안 시험을 진행하며, 총 180일 경과 후 도막 부풀음, 녹 발생 및 음극박리 면적을 확인하여

적합성을 판정한다. condensation chamber test는 Figure 17과 같이 chamber 바닥에 정수를 채우고 40 온도로 유지하고 15˚ 기울기의 Top에 시편을 고정하여 총 180일 동안 시험을 진행하며, 총 180일 경과

후 도막 부풀음, 녹 발생 및 음극박리 면적을 확인하여 적합성을 판정한다.

Figure 16. Wave Tank Test 사진.

Figure 17. Condensation Chamber Test 사진.

5.1. 시험 평가법

Figure 18과 같이 총 180일 동안 진행되며, 180일 경과 후 도막 부풀음, 녹 발생 및 음극박리 면적을

확인하여 적합성 판정한다.

Figure 18. Water Ballast Tank Simulation System Test.


56 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

평가 항목은 Table 2에서 주어진 것과 같고, 평가 항목에 대한 관련 규격은 Table 3과 같다.

Table 2. Water Ballast Tank Simulation System Test 평가 항목

평가 항목 합격 조건

Blister No blister

Rust Ri 0 (0%)

Pinhole 수 0

Adhesive Failure > 3.5 MPa

Cohesive Failure > 3.0 MPa

Cathodic protection current demand < 5 mA/m2

Cathodic protection disbondment < 8 mm

Undercutting from scribe < 8 mm

U-bar 모서리, 용접부위에 결함 없을 것.

※ 합격 조건에는 포함되지 않으나 평가되어야 하는 항목

- DFT - Flexibility (ASTM D 4145) : 3 mm의 시편에 300 µm도 도장한 시편을 90도로 Mandrels Bending한 후 Crack 평가

- Cathodic protection weight loss

※ Test 보고서상 언급되어야 하는 항목

- 주제 및 경화제의 IR Identification - 주제 및 경화제의 비중

- 핀홀 수(90V 저 전압)

Table 3. Water Ballast Tank Simulation System Test 관련 규격

Check 항목 관련 규격 소요 시험 기기 및 부자재

Simulated Ballast Tank Condition MSC216(82) Appendix 1 Wave TankConvection Oven

Condensation Chamber Condition MSC216(82) Appendix 2ISO6270-1 : 1998 Condensation Chamber

Blister Grade 판정MSC216(82) Appendix1 & 2

ISO4628-2 : 2003 Pictorial Standard of Blister Grade

Rust Grade 판정MSC216(82) Appendix1 & 2

ISO4628-3 : 2003 Pictorial Standard of Rust Grade

도막 부착성 판정MSC216(82) Appendix1 & 2

ISO4624 : 2002 Pull-off Tester(Dolly Tester)

Flexibility Test ASTM D4145 : 1983 Cylindrical mandrel Tester

5.2. 시험 결과

국제해사기구(IMO)가 규정한 선박의 선체보호도장(PSPC) 기준에 따른 water ballast tank simulation system 시험은 총 180일로 관련 규격의 평가 항목에 이상 없이 양호하였다.



6. 연구 결과

6.1. 1차년도 연구 결과

본 시험은 차년도 품질계획에 따른 연구 개발로 시험한 결과를 기초로 하여 low-vocs 친환경적으로 고

형분용적비(SVR)를 80%로 설계한 신규 배합구성으로 시험한 결과 현재까지 재도장성 1개월 이상, 부착

성 5.6MPa, 도막방식성능, 내해수성, 건조성이 우수한 결과를 얻었다. 또한, 공인기관(KTR)에 도료의 신뢰성을 확보하고자 검사를 의뢰한 결과 고형분 용적비(SVR) 81%, 부착성(Dolly) 5.5 MPa, 건조성(5) 19시간, 흐름성(DFT) 710 µm에서 만족하는 결과를 얻었다. 그리고

도막방식성능(EIS; 교류임피던스, NOSORK M501 시험법), 내crack성(용접선 부분)은 기준 도막두께 및

과잉 도막두께별로 참여기관에서 공동으로 진행하여 25 cycle에서 양호한 결과를 얻었으나, 도막두께

1,695∼2,357 µm에서 19 cycle에서 crack이 발생하여 최대 내crack성은 발생 도막두께는 1,500 µm 이내

로 설정하고, 현장 도장 작업성 및 내crack성 품질 신뢰 평가를 위하여 참여기업인 조선소 시험을 진행한

결과 에어리스 도장작업성에서는 만족하는 결과를 얻었으며, 내crack성도 양호한 결과를 나타내었다. 참여기관인 수지제조사는 bisphenol-A형 에폭시 수지의 쵸킹 및 황변 현상을 줄이기 위해 고내후성 에

폭시 수지인 hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지를 합성하였고, 이를 지방산 변성을 통하여 유연성

및 부착력이 우수한 지방산 변성 hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지로 변성하였다. 그러나 수지를

적용한 도료 시험 결과 20에서 경화건조는 50시간 이상 장시간 소요되고 그 영향으로 도막의 부착력이

약하게 되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지가 경화건조의 결과

가 만족하기 위해 이를 개선하는 것과 더불어 부착력 및 유연성과 도막 물성 개선을 위한 에폭시 수지

및 경화제에 대한 연구를 2차년도에 더 진행되어야 한다.

6.2. 2차년도 연구 결과

2차년도 개발목표는 water ballast tank용으로 재도장 간격이 2개월이고, 목표달성을 위하여 안료의 분

산성 기술로 설계를 검증하였고, 여기에 도막의 부착성 및 유연성 확보를 위하여 BPA형 에폭시 수지 합

성수지 개발로 re-coating interval free 에폭시 수지 및 epoxy coating high solid화로 고형분 용적비(SVR)가 상승된 re-coating interval free 에폭시 도료를 개발하였다. 또한, 공인기관(KTR)에 도료의 신뢰성을

확보하고자 검사를 의뢰한 결과 고형분 용적비(SVR) 75∼83%, 부착성(Dolly) 5.7∼9.6 MPa, 건조성(20) 7∼9시간, 흐름성(DFT) 420∼1,200 µm에서 만족하는 결과를 얻었다.

7. 맺음말

상기 연구 결과에 따라 1, 2차년도에 걸쳐 개발된 에폭시 수지와 도료 배합기술 등 요구되는 품질 목표

치 달성도에 만족하였으며, 진행 중인 3, 4차년도에는 재도장 간격 3, 6개월 이상의 적합한 도료 개발과

조선소에 요구되는 IMO PSPC 규격 검증 및 선급인증으로 에폭시 도료 상용화를 위한 많은 노력이 필요

할 것으로 판단된다.


58 공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

이 기 동1981 동아대학교 화학공학 학사

1981∼현재 건설화학공업(주) 기술연구소

기술이사

김 차 근1990 경상대학교 화학과 학사


수석연구원

정 승 훈1990 경남대학교 화학과 학사


수석연구원

임 종 윤2002 동아대학교 화학과 학사


책임연구원

참 고 문 헌

1. 大日本途料株式會社, やさしい技術解設シリーズ, 防食途料と途裝 (1996). 2. 金傳允 역, 플라스틱材料講座 에폭시 樹脂 (1962). 3. 손태만․이충영, 도료기초공학, (2009). 4. 이명한 역, 도료학, (2009). 5. Denny A. Jones, 부식과 방식의 원리 (2004). 6. 황순재, 페인트용 수지 기술자의 위한 합성수지 (2008). 7. 境鶴雄, 최신안료응용기술, (1986). 8. Joseph V. Koleske, “Painting and Coating Testing Manual,” ASTM, 333 (1995). 9. Arthue Goldschmidt and Hans-Joachim Streitberger, “BASF HANDBOOK on Coating Technology,”

BASF coatings, 546 (2003).10. 박승덕 외 5, “기본 유체역학”, 형설출판사, 161 (1996).11. 境鶴雄 저, “最新顔料應用技術”, (1986).12. 佐藤弘三 저, “塗膜の付着”, (1980).

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