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KR-102957546-B1 - Corosion protection tape comprising sacrificial anode with MgZn2 and method of manufacturing the same

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Abstract

철보다 부식 전위가 낮은 Zn(Zn-페인트)와 미세한 MgZn 2 입자를 혼합하여 만들어진 콜로이드를 부착력이 매우 우수한 테이프의 점착제 층 위에 뿌리고 건조시켜 부식을 방지하는 테이프를 제조한다. 제조된 부식 방지 테이프는 방식이 필요한 철 구조물 등에 직접 부착하여 사용된다. Zn대비 용해 특성이 우수하여 희생방식효과가 높은 Mg과 Zn의 합금인 MgZn2를 사용하여 희생 양극 특성을 향상시켜준다. 희생양극층이 부식방지 테이프의 점착제 층 내부가 아니라 외부에 직접 부착되므로 기존 점착제 내에 희생방식물질과 전자의 이동을 도와주는 도전성 물질을 동시에 혼합하는 방식 대비 저항이 매우 낮아, 부식방지 효율성이 매우 높고 제작이 매우 용이하여, 경제성이 아주 높다.

Inventors

  • 이용헌
  • 이상훈
  • 배무종
  • 김민수
  • 이재원

Assignees

  • (주)파솔

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20230615
Priority Date
20230515

Claims (11)

  1. 기저필름층, 및 점착층을 포함하고, MgZn 2 를 포함하는 아연 도료가 점착층의 일부에 소정의 면적 비율로 위치되고, 상기 소정의 면적 비율은 점착층 전체 면적 대비 40% 내지 70%이고, 상기 점착층에는 홈 (groove)이 구비되어 있고, 상기 아연 도료는 상기 점착층에 형성된 홈에 위치하며, 상기 홈의 깊이는 아연 도료 두께의 절반인, 희생양극 부식방지 테이프.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 도료는 선형으로 도포된, 희생양극 부식방지 테이프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 선형으로 도포된 도료는 2mm 내지 3mm의 간격으로 배치된, 희생양극 부식방지 테이프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 MgZn2는 아연 도료 100 중량부에 대하여 0 중량부 초과 50 중량부 이하로 포함된, 희생양극 부식방지 테이프.
  6. 삭제
  7. 아연 도료 100 중량부에 대하여, MgZn 2 가 0 중량부 초과 50 중량부 이하로 포함된, 희생양극 부식방지 테이프 제조용 조성물을 기저필름층 및 점착층을 포함하는 테이프의 점착층에 소정의 면적 비율로 도포하는 단계, 상기 점착층 상에 홈을 형성하는 단계; 및 상기 테이프 제조용 조성물을 상기 홈을 따라 도포하여 상기 점착층 상에 상기 테이프 제조용 조성물을 포함하는 희생양극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 소정의 면적 비율은 점착층 전체 면적 대비 40% 내지 70%이고, 상기 홈의 깊이는 아연 도료 두께의 절반인, 희생양극 부식방지 테이프 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 도료는 선형으로 도포하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 선형으로 도포된 도료는 2mm 내지 3mm의 간격으로 배치하는, 방법.
  11. 삭제

Description

MgZn2를 포함하는 희생양극 부식방지 테이프 및 이의 제조 방법 {Corosion protection tape comprising sacrificial anode with MgZn2 and method of manufacturing the same} 본 발명은 MgZn2를 포함하는 희생양극 부식방지 테이프에 관한 것이다. 일반적으로 외부 환경에 노출된 철제 구조물들은 대기와 반응하여 산화되며, 특히 해안가의 경우 공기 중 염분으로 인해 산화가 촉진되어 철재 조물 및 산업 플랜트의 부식이 빠르게 진행된다. 이와 더불어 기술의 진보와 산업 성장에 따라 대형 철재구조물과 대형 산업 플랜트가 증가하고 있어 이에 대한 유지보수 비용이 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 한편 일각에서는 철재 구조물 및 산업플랜트는 부식발생을 최소화하기 위해 방식처리를 하여 사용하고 있으나, 부식방지에 한계가 있어 여전히 국부적으로 부식이 발생하고, 이를 처리하기 위한 보수비용이 증가하고 있다. 여기서, 부식 발생영역의 보수작업을 간략하게 살펴보면, 부식이 발생된 영역에서 부식생성물을 모두 제거한 다음 전기도금, 금속의 피복, 도장 등의 방식처리를 하게 된다. 그러나, 기존의 방식처리를 수행하기 위해서는 특수 장비가 요구되고, 이를 작업하는데 상당한 시간이 소요되므로 보수작업에 소요되는 비용이 크게 증가하는 문제가 있었다. 나아가, 철재구조물 및 산업플랜트의 형상 및 설치 환경에 따라 보수작업에 필요한 인부와 방식처리 물자의 접근이 제한되는 문제로 인하여 보수작업이 매우 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제로 부식상태가 방치되는 경우 깊이 방향으로 부식이 진행되어 부분적인 파손이나, 구조물 붕괴와 같은 큰 사고를 유발할 수 있기 때문에 해당 구조물의 일부 또는 전부를 교체해야 함으로써 보수작업에 막대한 비용과 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 일본 특허 출원 제2018-008267호에서는 점착제층 내에 철보다 부식 전위가 낮은 금속인 희생양극물질과 함께 도전성 물질이 첨가된 부식방지 테이프를 개시한다. 점착제는 높은 저항 값을 갖기 때문에 점착제 층 내에서 전자의 이동이 어려워, 요망되는 수준의 방식 효과를 달성하는 데에 어려움이 있었다. 이에 따라 일본 특허 출원 제2018-008267호에서는 탄소 등의 도전성 물질을 희생양극물질과 함께 점착제층에 첨가함으로써 점착지 내의 저항을 낮춘 바 있다. 그러나 도전성 물질을 추가로 포함하기 때문에 테이프의 제작 비용이 상승하는 문제가 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 희생양극층을 포함하는 테이프의 단면도를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부식방지테이프에 보호되는 탄소강을 부착한 단면도이다. 필라멘트형태의 희생양극층의 절반은 테이프 점착층에 들어가 있고, 절반은 점착제층 위로 도출되어 있는 형상을 보여준다. 도 3은 희생양극층을 포함하는 부식 방지 테이프를 제조하는 공정을 간략하게 보여주는 장치이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부식방지테이프의 희생양극층의 다양한 형상들에 대한 실시예들을 나타낸 도면이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 당업자에게 주지 저명한 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있고, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 통합된다. 본 명세서에서 “약”은 제시된 값이 오차 범위 내에서 변동이 있을 수 있음을 나타내기 위하여 사용되며, 통상적으로 ±5% 수준으로 인식된다. 본 명세서에서 기재된 “약”은 측정 오차가 존재할 수 있음에 기인하여 불가피하게 사용되는 것으로, 통상의 기술자는 그 의미를 명확히 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 “내지” 또는 “~”로 표시되는 수치의 범위는, 해당 범위 내의 모든 수치가 본 명세서에서 개시된 것으로 본다. Mg과 Zn의 화합물의 전기전도도를 살펴보면 MgZn은 금속간 화합물로서 전기전도도가 상온에서 8.3x106 S/cm이며, MgZn2, Mg2Zn11는 각각 1.8x106 S/m 및 3x103 S/m로 알려져 있다. 3종류의 금속간 화합물 중에서 Mg2Zn11은 전기전도도가 낮으므로 희생양극으로 사용 시 효율이 떨어진다. 희생양극으로 사용되기 위해서는 부식전위가 낮을수록 유리하다. 실험실적으로 부식전위를 측정한 결과 MgZn2는 -1.5V (vs. SCE)로 측정되었으며, Mg2Zn11은 -1.11V (vs. SCE)로 측정되었다. 부식전위가 Zn와 거의 유사하여 희생방식효과가 크게 증가하지 않았다. 반면에 MgZn2의 경우 부식전위가 -1.5V (vs. SCE)로서 Zn대비 약 -0.5 낮기 때문에 희생방식효과가 매우 큰 것으로 판단하였다. 최종적으로 전기전도도와 부식전위를 고려하여 Mg과 Zn합금은 MgZn2를 사용하기로 하였다. 연구자료에 의하면 MgZn, MgZn2, 그리고 Mg2Zn11의 부식전위는 각각 -1.805 V(vs. SCE),-1.537 V(vs. SCE), 그리고 -1.248 V(vs. SCE)로 알려져 있다. 아연 도료에 MgZn2를 혼합하는 이유는 두가지로 정리할 수 있다. Zn보다 더 용해가 잘되는 Mg을 첨가하여 부식방지효과를 높이려고 하는 것이다. 그런데 Mg을 단독으로 사용하는 경우 용해 속도가 너무 빠르기 때문에 지속시간이 짧아지게 된다. 중성의 소금물에서 용해속도를 살펴보면 순수한 Mg의 경우 0.3~5.5mm/year의 부식속도가 보고되고 있으며, Zn의 경우 0.07~0.5mm/year의 부식속도가 보고된 바 있다. Mg과 Zn를 적절하게 합금화 하는 경우 부식속도를 조절할 수 있다. Mg과 Zn합금으로 이루어진 금속간 화합물의 부식속도를 살펴보면 중성의 소금물에서 MgZn은 0.2~2.2 mm/year, MgZn2는 0.05~0.23 mm/year, Mg2Zn11은 0.001~0.002 mm/year로 보고되었다. 따라서 희생양극으로 장시간 사용이 가능한 MgZn2가 소모성 재료로 적합하다고 판단하였다. 본 발명에 따른 부식방지 테이프는 희생양극 물질과 보호대상이 되는 물질이 직접 접촉하게 되므로, 저항이 낮아 방식효과가 매우 높아지는 장점이 있다. 또한 희생양극 물질을 테이프 점착면에 도포하기 때문에, 일본 특허 출원 제2018-008267호에서와 같이 금속의 용해과정에서 발생되는 전자의 이동을 돕기 위한 도전성 물질이 추가될 필요가 없다. 본 발명에서는 MgZn2를 포함하는 아연 도료가 점착면 일부에 소정의 면적 비율로 도포된, 희생양극 부식방지 테이프를 제공한다. 본 발명에 따른 부식방지 테이프의 단면을 도 1에 표시하였다. 본 발명에 따른 부식방지 테이프는 기저필름층, 점착층 및 희생양극층을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 점착층 및 희생양극층을 보호하기 위한 이형필름층을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 기저필름은 부식방지 테이프의 요망되는 연신율에 따라 통상의 기술자가 선택적으로 사용할 수 있다. 기저필름으로, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리시클로헥실렌 디메틸프탈레이트(PCT) 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 폴리프로필렌(OPP) 필름, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름, 무연신 폴리프로필렌(CPP) 필름, 폴리에테르 설폰 (PES) 필름, 폴리에테르이미드(PEI) 필름, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 필름, 폴리비닐 클로라이드(PCV) 필름, 및 폴리카보네이트(PC) 필름을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 점착층 및 점착제층은 상호 교환적으로 사용되며, 점착층은 폴리비닐알코올계 점착제; 아크릴계 점착제; 에폭시계 점착제; 비닐 아세테이트계 점착제; 우레탄계 점착제; 폴리에스테르계 점착제; 폴리올레핀계 점착제; 폴리비닐알킬에테르계 점착제; 고무계 점착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계 점착제; 에틸렌계 점착제; 실리콘계 점착제 및 아크릴산 에스테르계 점착제로 이루어진 군에서 선택되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제1 및 제2 점착층은 아크릴계 점착제, 에폭시계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 점착제이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 아크릴계 점착제는 적어도 하나의 아크릴 중합체를 포함하고, 상기 아크릴 중합체는, 예를 들어, 알킬 (메타)아크릴레이트와 같은 (메타)아크릴산 에스테르 화합물로부터 유도된 중합 단위를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에서, 아크릴 중합체는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴