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KR102777468B1 - Multi-functional Anti-fouling Coating and Manufacturing Method of Marine structure using the same - Google Patents

Multi-functional Anti-fouling Coating and Manufacturing Method of Marine structure using the same Download PDF

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KR102777468B1
KR102777468B1 KR1020220135085A KR20220135085A KR102777468B1 KR 102777468 B1 KR102777468 B1 KR 102777468B1 KR 1020220135085 A KR1020220135085 A KR 1020220135085A KR 20220135085 A KR20220135085 A KR 20220135085A KR 102777468 B1 KR102777468 B1 KR 102777468B1
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Abstract

본 발명은 복합 방오 코팅 기술과 복합 방오 기능성 코팅층이 적용된 해양구조물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 방오성, 코팅유지력 등이 강화되어 사용 수명이 연장된 복합 기능성 코팅 기술 및 이 기술이 적용된 해양구조물(선박, 부표 및 부유식 해양구조물)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 상기 해양구조물 중 양식장용 부표에 관한 것이다.The present invention relates to a composite antifouling coating technology and a marine structure to which a composite antifouling functional coating layer is applied. More specifically, the present invention relates to a composite functional coating technology with enhanced antifouling properties, coating retention power, etc., thereby extending the service life, and a method for manufacturing a marine structure (ship, buoy, and floating marine structure) to which the technology is applied, and particularly relates to a buoy for aquaculture among the above marine structures.

Description

복합 방오 기능성 코팅 기술 및 이를 적용한 해양구조물의 제조방법{Multi-functional Anti-fouling Coating and Manufacturing Method of Marine structure using the same}{Multi-functional Anti-fouling Coating and Manufacturing Method of Marine Structure using the Same}

본 발명은 복합 방오 코팅 기술과 복합 방오 기능성 코팅층이 적용된 해양구조물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 방오성, 코팅유지력 등이 강화되어 사용 수명이 연장된 복합 기능성 코팅 기술 및 이 기술이 적용된 해양구조물(선박, 부표 및 부유식 해양구조물)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 상기 해양구조물 중 양식장용 부표에 관한 것이다.The present invention relates to a composite antifouling coating technology and a marine structure to which a composite antifouling functional coating layer is applied. More specifically, the present invention relates to a composite functional coating technology with enhanced antifouling properties, coating retention power, etc., thereby extending the service life, and a method for manufacturing a marine structure (ship, buoy, and floating marine structure) to which the technology is applied, and particularly relates to a buoy for aquaculture among the above marine structures.

일반적으로 부표(浮漂)는 수면 위에 띄워 어떤 표적으로 삼거나 위치를 알리는 용도로 사용되는 물건으로서, 부력을 이용하여 각종 수산물 양식에 필요한 시설이나 부교(浮橋) 등의 수상 시설을 물 위에 띄우기 위해 사용하는 도구이다. 또한, 부표(浮漂)는 배의 안전 항행을 위하여 설치하는 항로 표지의 하나로 사용되기도 하고, 암초나 여울 또는 침선(沈船) 따위의 존재를 알리기 위해 사용하기도 하며, 이외 아주 다양한 용도로 사용되고 있다.In general, a buoy is an object that floats on the surface of the water to serve as a target or to indicate a location. It is a tool used to float various facilities necessary for aquaculture or floating facilities such as pontoon bridges on the water by utilizing buoyancy. In addition, buoys are used as one of the navigational marks installed to ensure safe navigation of ships, and are also used to indicate the presence of reefs, shallow waters, or sunken ships, and are used for a wide variety of other purposes.

현재 주로 사용되는 부표는 스티로폼제, 플라스틱 재료를 이용한 중공성형(blow molding) 및 사출성형(injection molding) 구조의 부표, 그리고 내부에 공기가 주입된 고무재질의 튜브형 부표 등이다.The buoys most commonly used today are buoys made of Styrofoam, blow molding and injection molding using plastic materials, and tube-shaped buoys made of rubber with air injected inside.

일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 스티로폼제 부표는 재질이 연약하여 조류(鳥類)나 파도, 작업선 등의 외부 충격에 쉽게 부스러지는 문제점이 있다. 상기 스티로폼제 부표는 강한 자외선에 의해 조직이 파손되어 사용 수명이 매우 짧다. 게다가 스티로폼 재질의 밀도가 낮고 표면이 거칠어서 각종 패류 등의 이물질이 부착되기 쉽고, 스티로폼 내부에 수분이 침투되어 시간이 갈수록 부력이 급격히 저하되며, 파손된 스티로폼 조각이 바다에 부유하면서 쉽게 소멸되지 않아 심각한 해상 오염 및 연안 오염을 일으키고 있다. 즉, 부서진 폐스티로폼으로 양식장 물고기의 폐사로 이어지는 등 환경과 어민의 소득 증대에 막대한 손실을 가져오고 있다.The most commonly used Styrofoam buoys have the problem that they are easily broken by external impacts such as birds, waves, and work boats due to their fragile material. The Styrofoam buoys mentioned above have a very short service life because their structure is damaged by strong ultraviolet rays. In addition, the density of the Styrofoam material is low and the surface is rough, so foreign substances such as various shellfish can easily adhere to them, and moisture penetrates the inside of the Styrofoam, rapidly reducing buoyancy over time. In addition, broken pieces of Styrofoam float on the sea and do not easily disappear, causing serious marine pollution and coastal pollution. In other words, broken waste Styrofoam leads to the death of fish in aquaculture farms, resulting in enormous losses to the environment and fishermen's income.

이와 같이 스티로폼제 부표는 해양 생태계 및 어족 자원 보존에 나쁜 영향을 미치고 있다. 이를 해결하기 위한 임시방편으로 스티로폼에 PE재질의 포대를 씌운 제품이 이용되고 있다. 그러나 이러한 제품 역시 해수의 침투를 막을 수 없고, 태양광과 해수에 쉽게 부식되고 훼손되어 그 조각 파편들 역시 해양오염의 원인이 되고 있다.In this way, styrofoam buoys are having a negative impact on the marine ecosystem and fishery resource conservation. As a temporary measure to solve this problem, products that cover styrofoam with PE material are being used. However, these products also cannot prevent seawater infiltration, and are easily corroded and damaged by sunlight and seawater, and their fragments also cause marine pollution.

플라스틱 재료를 이용한 중공성형 또는 사출성형 후 조립하는 방식으로 생산되는 부표는, 내부에 중공부가 형성되어 부력을 주는 구조를 가진다. 이러한 부표는 충격에 약하고 계절의 온도 변화에 따른 내부공기의 수축과 팽창으로 인해 부표 자체의 찌그러짐 및 파손이 발생할 수 있다. 또한, 중공성형시 생기는 공기주입구를 밀폐하기 위해 주입구에 마개를 끼워 넣고 가열하여 압착시키는데, 압착 부분이 바닷물과 접촉하면서 부식되는 문제점이 있다. 그리고 상기 압착 부분이 부식되면서 생기는 미세한 틈 사이로 물이 침투하여 부력을 상실할 수도 있다. 게다가 상기 플라스틱 재료를 이용한 부표는 수압에 대한 응력이 약해 하중을 많이 받거나 침수할 때에 부표가 찌그러지기도 한다. 상기 부표는 수온이 낮은 경우 약한 충격에도 쉽게 파열될 수 있다. 상기 부표는 약간만 파손되어도 부표의 내부로 물이 침투되어 부력을 상실하고 바로 가라앉아 버리는 문제점이 발생한다.Buoys produced by blow molding or injection molding using plastic materials and then assembling them have a structure in which a hollow part is formed inside to provide buoyancy. These buoys are vulnerable to impact and may be crushed or damaged due to contraction and expansion of the internal air according to seasonal temperature changes. In addition, a plug is inserted into the inlet to seal the air inlet created during blow molding and heated to compress it, but there is a problem in that the compressed part corrodes when it comes into contact with seawater. In addition, water may penetrate through the microscopic gaps created by the corrosion of the compressed part, causing the buoyancy to be lost. In addition, buoys using the plastic material have weak stress against water pressure, so they may be crushed when subjected to a large load or submerged. The buoys may be easily ruptured by a slight impact when the water temperature is low. If the buoys are even slightly damaged, water may penetrate into the buoys, causing them to lose buoyancy and immediately sink.

내부에 공기가 주입된 고무재질의 튜브형 부표의 경우, 강한 자외선에 의해 재질이 변형되거나, 내부의 공기 팽창 또는 뾰족한 이물질의 자극에 의해 고무 튜브가 터질 위험이 있다. 이와 같이 고부 튜브가 터지게 되면 부력을 상실하고 바로 물속으로 가라앉아 버려 양식에 막대한 지장을 초래할 수 있다.In the case of rubber tube buoys with air injected inside, there is a risk that the material may be deformed by strong ultraviolet rays, or the rubber tube may burst due to the expansion of the air inside or stimulation by sharp foreign substances. If the high-buoyancy tube bursts like this, it will lose buoyancy and immediately sink into the water, which can cause significant disruption to aquaculture.

근래에는 합성수지 직물로 보호 커버를 만들고 여기에 튜브형 부표를 삽입 및 체결하여 사용하고 있다. 그러나 이러한 방법을 이용하더라도, 태양열에 의해 튜브체가 팽창하는 문제점이 있다. 또한 고무 튜브가 많은 하중을 받을 경우에는 보호 커버의 개구부나 재봉 부분이 벌어지거나 터져버리는 문제점이 있다. 또한 상기 고무튜브의 보호커버는 그 표면이 섬유조직으로 이루어져 있기 때문에 따개비, 홍합 등 각종 부착생물의 부착이 심하고, 이로 인해 부표의 하중이 무거워져서, 나중에는 부표로서의 기능을 상실하는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위하여 섬유 피복에 유독성 방오제를 사용하기도 하나, 이 역시 해양 생태계 환경에 유해한 문제점이 있다.Recently, a protective cover is made of synthetic resin fabric and a tubular buoy is inserted and fastened into it for use. However, even if this method is used, there is a problem that the tube body expands due to solar heat. In addition, when the rubber tube receives a large load, there is a problem that the opening or sewing part of the protective cover opens or bursts. In addition, since the protective cover of the rubber tube is made of fiber tissue on the surface, various attached organisms such as barnacles and mussels are easily attached to it, and as a result, the load of the buoy becomes heavy, and eventually, there is a problem that it loses its function as a buoy. To prevent this, toxic antifouling agents are used on the fiber covering, but this also has the problem of being harmful to the marine ecosystem environment.

상기의 문제를 해결하기 위하여 스티로폼제 부표의 표면에 폴리우레아를 도포하여 부표의 파손을 방지하고 수명을 연장하였다. 하지만, 여전히 따개비 등과 같은 수생생물이 부표의 표면에 달라붙어 생식하고 부표의 무게가 증가되어 부표의 기능이 상실되는 문제가 발생한다.In order to solve the above problem, polyurea was applied to the surface of the styrofoam buoy to prevent damage to the buoy and extend its lifespan. However, there are still problems in which aquatic organisms such as barnacles stick to the surface of the buoy and reproduce, and the weight of the buoy increases, causing the buoy to lose its function.

한국등록특허 제1549904호Korean Patent No. 1549904

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부유식 해양구조물 특히, 부표의 외면에 2종의 방오 코팅 수지를 차례대로 도포하여 종래 스티로폼 및 플라스틱 사출 부표 대비 방오성, 코팅유지력 등이 강화되어 사용 수명이 연장된 복합 기능성 양식장용 부표 및 해양구조물을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the above-mentioned prior art, and provides a composite functional aquaculture buoy and marine structure in which two types of antifouling coating resins are sequentially applied to the outer surface of a floating marine structure, particularly a buoy, thereby enhancing antifouling properties, coating retention, etc., and extending the service life compared to conventional Styrofoam and plastic injection buoys.

한편으로, 본 발명은On the one hand, the present invention

발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트;Expanded PE sheet;

상기 발포 폴리에틸렌 시트 표면 상에 적층되고, 유기실란 커플링제 및 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제1접착층;A first adhesive layer laminated on the surface of the foamed polyethylene sheet and composed of a mixture of an organic silane coupling agent and carbon nanotubes (CNT);

상기 접착층 상에 적층되고, 소수성의 고분자로 구성되는 Fouling Release Layer;A Fouling Release Layer laminated on the above adhesive layer and composed of a hydrophobic polymer;

상기 Fouling Release Layer 상에 적층되고, 유기실란 커플링제 또는 양친매성 이종결합바인더와 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제2접착층; 및A second adhesive layer laminated on the above Fouling Release Layer and composed of a mixture of an organic silane coupling agent or an amphiphilic hetero-bonding binder and carbon nanotubes (CNT); and

상기 제2접착층 상에 적층되고, 친수성의 고분자로 구성되는 Self-Polishing Copolymer Layer;으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 복합 방오 코팅 기술과 복합 방오 기능성 코팅층이 적용된 해양구조물을 제공한다.The present invention provides a marine structure to which a composite antifouling coating technology and a composite antifouling functional coating layer are applied, characterized in that the composite antifouling coating technology comprises a self-polishing copolymer layer composed of a hydrophilic polymer and laminated on the second adhesive layer.

본 발명에 따른 부유식 해양구조물, 특히 부표는 환경 유해 스티로폼 소재를 사용하지 않으므로 친환경적이고, 기존 부표 제품 대비 방오성, 코팅유지력 등이 강화되어 사용수명이 개선될 수 있다.The floating marine structure according to the present invention, particularly the buoy, is environmentally friendly because it does not use environmentally harmful Styrofoam material, and its service life can be improved because its antifouling properties and coating retention power are enhanced compared to existing buoy products.

또한, 본 발명에 따른 코팅 방법은 경화속도가 빨라서 바로 부표의 표면을 신속하게 코팅할 수 있으며, 부표뿐만 아니라 거의 모든 해양 시설물 및 제품에 적용할 수 있어서 범용성이 넓은 장점이 있다.In addition, the coating method according to the present invention has a fast curing speed, so it can quickly coat the surface of a buoy, and it can be applied not only to buoys but also to almost all marine facilities and products, so it has the advantage of wide versatility.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 부표는 휘발성 유기화합물질(VOCs)이 전혀 없어서 친환경적인 장점이 있다.In addition, the buoy according to one embodiment of the present invention has an environmentally friendly advantage because it does not contain any volatile organic compounds (VOCs).

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 부표의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부표의 상측 절개 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Self-Polishing Copolymer Layer인 양친매성 고분자의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 코팅 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부표의 조건별 코팅수명을 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
Figure 1 is a drawing showing a cross-section of a buoy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing a cross-sectional upper side of a buoy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing the structure of an amphiphilic polymer, which is a self-polishing copolymer layer, according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing showing a spray coating method according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a drawing showing the results of comparing the coating life of a buoy according to different conditions according to one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 방오 코팅 기술과 복합 방오 기능성 코팅층이 적용된 해양구조물(100)은, Marine structure (100) to which a composite antifouling coating technology and a composite antifouling functional coating layer according to one embodiment of the present invention are applied,

발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트(10);Expanded PE sheet (10);

상기 발포 폴리에틸렌 시트 표면 상에 적층되고, 유기실란 커플링제 및 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제1접착층(20);A first adhesive layer (20) laminated on the surface of the foamed polyethylene sheet and composed of a mixture of an organic silane coupling agent and carbon nanotubes (CNT);

상기 접착층 상에 적층되고, 소수성의 고분자로 구성되는 Fouling Release Layer(30);A Fouling Release Layer (30) laminated on the above adhesive layer and composed of a hydrophobic polymer;

상기 Fouling Release Layer 상에 적층되고, 유기실란 커플링제 또는 양친매성 이종결합바인더와 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제2접착층(40); 및A second adhesive layer (40) laminated on the above Fouling Release Layer and composed of a mixture of an organic silane coupling agent or an amphiphilic hetero-bonding binder and carbon nanotubes (CNT); and

상기 제2접착층 상에 적층되고, 친수성의 고분자로 구성되는 Self-Polishing Copolymer Layer(50);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized by comprising a Self-Polishing Copolymer Layer (50) laminated on the second adhesive layer and composed of a hydrophilic polymer.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 해양구조물(100)은 선박, 부표 등 부유식 해양구조물을 의미하며, 본 발명에서는 특히 양식장용 부표에 대해 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the marine structure (100) means a floating marine structure such as a ship or a buoy, and the present invention is specifically described with respect to a buoy for aquaculture farms, but is not limited thereto.

일반적으로, 방오 수지 표면 코팅 작업 시 선박의 경우 약 2년 이내의 코팅수명을 나타내지만(200um 도포 기준), 선박의 경우 운항속도에 의한 마찰로 인해 오염물이 떨어져 나가 코팅 수명이 단순 구조물에 비해 길게 유지되는 것으로 부표에 코팅 시 선박 대비 다소 수명이 줄어들 수 있어 코팅수명 장기화가 제품 품질 유지에 중요한 요인이다.In general, when applying antifouling resin to a surface, the coating life of a ship is approximately 2 years (based on 200 um application), but in the case of a ship, friction caused by the speed of travel causes the contaminants to fall off, so the coating life is longer than that of a simple structure. Therefore, when coating a buoy, the lifespan may be somewhat shorter than that of a ship, so extending the coating lifespan is an important factor in maintaining product quality.

본 발명에 따른 부표는 선박 및 해양구조물 표면 코팅에 이용되는 방오 코팅 중 2종의 방오성 수지를 상기 부표의 표면에 Two-Layer 형태로 차례대로 도포하는 것을 특징으로 한다. The buoy according to the present invention is characterized in that two types of antifouling resins among antifouling coatings used for surface coating of ships and marine structures are sequentially applied to the surface of the buoy in a two-layer form.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트는 본 발명의 부표의 구조에 있어서 코어(core) 역할을 하며, 5 내지 30 g/L의 밀도를 갖는 저밀도 폴리에틸렌 발포체 시트로 이루어진 원통형태인 것일 바람직하다. 상기 발포 폴리에틸렌 시트는 가볍고 형태안정성과 내충격성을 구비하며, 수밀성이 높아 부표로서 매우 유용하다.In one embodiment of the present invention, the expanded polyethylene sheet serves as a core in the structure of the buoy of the present invention, and is preferably in the shape of a cylinder made of a low-density polyethylene foam sheet having a density of 5 to 30 g/L. The expanded polyethylene sheet is lightweight, has dimensional stability and impact resistance, and has high water-tightness, making it very useful as a buoy.

상기 ‘Fouling Release Layer’(저마찰층)은 해양 오염물의 부착을 방지하기 위하여 표면장력 및 표면에너지가 낮은 소수성 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 실리콘 고분자 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The above ‘Fouling Release Layer’ (low friction layer) preferably uses a hydrophobic resin with low surface tension and surface energy to prevent attachment of marine pollutants, and examples thereof include, but are not limited to, silicone polymers.

구체적으로, 상기 소수성 실리콘 고분자는 메틸 페닐 실리콘 등 알킬기가 포함된 변성 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, it is preferable that the hydrophobic silicone polymer use a modified silicone resin containing an alkyl group such as methyl phenyl silicone, but is not limited thereto.

또한, 상기 Fouling Release Layer을 구성하는 코팅액은 부표 내측에 도포되므로 유무기 살생제를 첨가하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the coating liquid constituting the Fouling Release Layer is applied to the inside of the buoy, so it is characterized by not adding organic or inorganic biocides.

상기 Fouling Release Layer은 두께 100 내지 200 um으로 적층되는 것이 바람직하다.It is preferable that the above Fouling Release Layer be laminated to a thickness of 100 to 200 um.

상기 ‘Self-Polishing Copolymer Layer’(자체 연마층)은 상기 부표의 최외측에 배치되어 해양 오염물 및 해수 환경에 노출되므로, 시간 경과에 따라 가수분해될 수 있는 친수성 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 PEG계 폴리우레탄(PU), 아크릴계 고분자 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. Since the above ‘Self-Polishing Copolymer Layer’ is positioned on the outermost side of the buoy and is exposed to marine pollutants and the seawater environment, it is preferable to use a hydrophilic resin that can be hydrolyzed over time. Examples of such materials include, but are not limited to, PEG-based polyurethane (PU), acrylic polymers, etc.

구체적으로, 상기 친수성의 PEG계 폴리우레탄(PU), 아크릴계 고분자는 폴리우레탄-폴리올 공중합체, 폴리우레탄-폴리에스테르 공중합체, 실리콘-아크릴레이트 공중합체 등을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the hydrophilic PEG-based polyurethane (PU) and acrylic polymer preferably use a polyurethane-polyol copolymer, a polyurethane-polyester copolymer, a silicone-acrylate copolymer, etc., but are not limited thereto.

상기 ‘Self-Polishing Copolymer Layer’은 시간 경과에 따라 가수분해되어 새로운 코팅층이 생성될 수 있다. ‘Self-Polishing Copolymer Layer’은 해양환경에 노출되면 알칼리성인 해수에 반응해 가수분해되는 특성을 가지고 있다. 해조류 및 해양오염물의 표면 흡착 후 시간이 지남에 따라 흡착이 일어난 최표면층이 마모되고 새로운 코팅층이 해수와 맞닿게되어, 최종적으로 Self-Polishing Copolymer Layer가 전부 벗겨지면 실리콘 저마찰층이 노출된다.The above 'Self-Polishing Copolymer Layer' can be hydrolyzed over time to create a new coating layer. The 'Self-Polishing Copolymer Layer' has the characteristic of being hydrolyzed in response to alkaline seawater when exposed to a marine environment. After the surface adsorption of seaweed and marine pollutants, the superficial layer where adsorption occurred is worn away over time and a new coating layer comes into contact with seawater, and finally, when the Self-Polishing Copolymer Layer is completely peeled off, the silicone low-friction layer is exposed.

또한, 상기 ‘Self-Polishing Copolymer Layer’을 구성하는 코팅액은 부표 외측에 도포되므로 유무기 살생제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the coating liquid constituting the above ‘Self-Polishing Copolymer Layer’ is characterized by adding organic and inorganic biocides since it is applied to the outside of the buoy.

상기 ‘Self-Polishing Copolymer Layer’은 두께 100 내지 200 um으로 적층되는 것이 바람직하다.It is preferable that the above ‘Self-Polishing Copolymer Layer’ be laminated to a thickness of 100 to 200 um.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1접착층 및 제2접착층은 유기실란 커플링제 및/또는 양친매성 고분자에 가교제, 접착부여제 등의 첨가물 및 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the first adhesive layer and the second adhesive layer are preferably composed of a mixture of an organic silane coupling agent and/or an amphiphilic polymer, an additive such as a crosslinking agent or an adhesive agent, and carbon nanotubes (CNT).

Fouling Release Layer 및 Self-Polishing Copolymer Layer를 구성하는 베이스 수지 성분의 경우 소수성과 친수성으로 극성이 각각 상이하여, 두 물질을 접착시키기 위한 상기 제2접착층은 이종소재의 계면 결합력을 개선 시켜줄 ‘양친매성 고분자(Amphiphilic polymer) 기반의 이종결합바인더 (고분자 사슬 내 친수성 및 소수성 구조를 동시에 다량 포함한 포함한 수지)’를 추가로 사용하는 것이 바람직하다. In the case of the base resin components constituting the Fouling Release Layer and the Self-Polishing Copolymer Layer, since the polarities are different due to hydrophobicity and hydrophilicity, it is preferable to additionally use an ‘amphiphilic polymer-based heterogeneous bonding binder (a resin that simultaneously includes a large amount of hydrophilic and hydrophobic structures within the polymer chain)’ for the second adhesive layer for bonding the two materials to improve the interfacial bonding force of the dissimilar materials.

또한, 발포 폴리에틸렌 시트 및 Fouling Release Layer의 경우 실리콘 수지를 코팅할 때 접착성을 향상시키기 위해 상기 제1접착층은 상기 ‘양친매성 이종결합바인더’의 역할과 유사한 ‘유기실란 커플링제’를 별도로 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the case of the foamed polyethylene sheet and the Fouling Release Layer, in order to improve the adhesiveness when coating the silicone resin, it is preferable to separately use an ‘organosilane coupling agent’ similar to the role of the ‘amphiphilic heterogeneous bonding binder’ in the first adhesive layer.

상기 ‘유기실란 커플링제’로는 이소시아네이트 실란, 비닐실란, 불소실란 등을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the above ‘organosilane coupling agent’, it is preferable to use isocyanate silane, vinyl silane, fluorosilane, etc., but is not limited thereto.

상기 ‘양친매성 이종결합바인더’ 성분으로는 Poly(ethylene glycol) monomethacrylate(PEGMA) - Ethyl methacrylate와 같이 각각 친수성/소수성 모노머가 가교결합된 형태인 아크릴계 공중합체를 주성분으로 한 양친매성 바인더를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the above ‘amphiphilic hetero-binding binder’ component, it is preferable to use an amphiphilic binder whose main component is an acrylic copolymer in which hydrophilic/hydrophobic monomers are cross-linked, such as Poly(ethylene glycol) monomethacrylate (PEGMA) - Ethyl methacrylate, but it is not limited thereto.

상기 탄소나노튜브는 접착층 코팅액의 접착 강도를 보완하기 위한 것으로, 접착층 코팅액 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 2.0 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.The above carbon nanotubes are used to supplement the adhesive strength of the adhesive layer coating liquid, and are preferably used in an amount of 0.1 to 2.0 wt% relative to 100 wt% of the total adhesive layer coating liquid.

상기 제1접착층 및 제2접착층은 두께 10 내지 200 um으로 적층되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first adhesive layer and the second adhesive layer are laminated to a thickness of 10 to 200 um.

본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 기능성 방오코팅층이 적용된 양식장용 부표의 제조 방법은,A method for manufacturing a buoy for aquaculture farm having a composite functional anti-fouling coating layer applied according to one embodiment of the present invention is as follows.

발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트 표면에 유기실란 커플링제 및 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제1접착 코팅액을 도포하여 제1접착층을 형성하는 단계;A step of forming a first adhesive layer by applying a first adhesive coating solution comprising a mixture of an organic silane coupling agent and carbon nanotubes (CNT) onto the surface of an expanded polyethylene (Expanded PE) sheet;

상기 제1접착층 상에 소수성 고분자로 구성되는 저마찰 코팅액을 도포하여 Fouling Release Layer을 형성하는 단계; A step of forming a Fouling Release Layer by applying a low-friction coating solution composed of a hydrophobic polymer on the first adhesive layer;

상기 Fouling Release Layer 상에 유기실란 커플링제 또는 양친매성 이종결합바인더와 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제2접착 코팅액을 도포하여 제2접착층을 형성하는 단계; 및A step of forming a second adhesive layer by applying a second adhesive coating solution composed of a mixture of an organic silane coupling agent or an amphiphilic hetero-bonding binder and carbon nanotubes (CNT) on the above Fouling Release Layer; and

상기 제2접착층 상에 친수성의 고분자로 구성되는 자체연마 코팅액을 도포하여 Self-Polishing Copolymer Layer을 형성하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized by comprising a step of forming a self-polishing copolymer layer by applying a self-polishing coating liquid composed of a hydrophilic polymer on the second adhesive layer.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 도포 공정은 스프레이 코팅을 이용하여 코팅하는 방식(액상 수지 분사 방식)을 사용하며, 각 층에 코팅액 도포 후 상기 발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트의 저융점 특성을 고려하여 열손상을 방지하기 위해 상온(15 내지 25 ℃)에서 약 6 내지 8시간 동안 경화하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the coating process uses a coating method using spray coating (liquid resin spraying method), and after applying the coating liquid to each layer, in consideration of the low melting point characteristics of the expanded polyethylene (Expanded PE) sheet, it is characterized in that it is cured for about 6 to 8 hours at room temperature (15 to 25°C) to prevent heat damage.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다. Hereinafter, the present invention will be described more specifically by examples. These examples are only for explaining the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 : 부표의 제조 Example: Manufacturing of buoys

상온 혹은 열경화 타입의 액상 실란 수지, 가교제, 접착부여제 등 첨가제와 직경 20nm, 길이 10um grade의 CNT 입자를 적정비율로 배합하였으며, 이때 CNT 입자의 분산을 위해 초음파 30~50kHz, 출력량 10~30%, 처리시간 20~40분 범위의 조건 하에서 열처리 초음파 분산기를 사용하여 교반시켜 제1접착 코팅액을 제조하였다.Liquid silane resin of room temperature or heat-curing type, crosslinking agent, adhesive imparting agent and other additives and CNT particles of 20 nm in diameter and 10 μm in length were mixed in an appropriate ratio, and at this time, a first adhesive coating solution was prepared by stirring using a heat treatment ultrasonic disperser under the conditions of ultrasonic waves of 30 to 50 kHz, output of 10 to 30%, and processing time of 20 to 40 minutes to disperse the CNT particles.

그런 다음, 상기 제1접착 코팅액을 발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트 표면에 스프레이 도포한 후, 약 3시간 동안 15 내지 25 ℃의 상온 혹은 약 30분 미만의 시간 동안 60~80℃ 온도 조건 하에서 경화하여 제1접착층을 형성하였다. Then, the first adhesive coating solution was sprayed onto the surface of an expanded polyethylene (Expanded PE) sheet, and cured at room temperature of 15 to 25°C for about 3 hours or at a temperature of 60 to 80°C for less than about 30 minutes to form a first adhesive layer.

한편, 상온 환경에서 유기 실란과 실리콘 수지를 배합 및 교반을 통해 저마찰 코팅액을 제조한 다음, 상기 제1접착층 상에 상기 저마찰 코팅액을 스프레이 도포한 후, 약 3시간 동안 15 내지 25 ℃의 상온에서 경화하여 저마찰층을 형성하였다.Meanwhile, a low-friction coating solution was prepared by mixing and stirring organic silane and silicone resin in a room temperature environment, and then the low-friction coating solution was spray-coated on the first adhesive layer, and then cured at room temperature of 15 to 25°C for about 3 hours to form a low-friction layer.

그리고, 액상 실란 수지, 가교제, 접착증진제, 직경 20nm, 길이 10um grade의 CNT 입자를 백금 등의 촉매를 사용하여 적정비율로 배합하였으며, 이때 CNT 입자의 분산을 위해 초음파 30~50kHz, 출력량 10~30%, 처리시간 20~40분 범위의 조건 하에서 열처리 초음파 분산기를 사용하여 교반시켜 제2접착 코팅액을 제조하였다.Then, liquid silane resin, cross-linking agent, adhesion promoter, CNT particles with a diameter of 20 nm and a length of 10 um grade were mixed in an appropriate ratio using a catalyst such as platinum, and at this time, a second adhesive coating solution was prepared by stirring using a heat treatment ultrasonic disperser under the conditions of an ultrasonic wave of 30 to 50 kHz, an output of 10 to 30%, and a processing time of 20 to 40 minutes to disperse the CNT particles.

그런 다음, 상기 저마찰층 상에 제2접착 코팅액을 스프레이 도포한 후, 약 3시간 동안 15 내지 25 ℃의 상온에서 경화하여 제2접착층을 형성하였다. Then, a second adhesive coating solution was sprayed onto the low-friction layer, and then cured at room temperature of 15 to 25°C for about 3 hours to form a second adhesive layer.

마지막으로, 상기 자기연마 방오 수지성분으로 언급된 친수성의 PEG계 폴리우레탄(PU), 아크릴계 고분자가 선택적으로 적용된 Co-polymer를 사용하여 자체연마 코팅액을 제조한 다음, 상기 제2접착층 상에 상기 자체연마 코팅액을 스프레이 도포한 후, 약 3시간 동안 15 내지 25 ℃의 상온에서 경화하여 자체연마층을 형성하여 다층 코팅액이 적용된 부표를 제조하였다.Finally, a self-polishing coating solution was prepared using a copolymer to which a hydrophilic PEG-based polyurethane (PU) and an acrylic polymer were selectively applied as the self-polishing antifouling resin component mentioned above, and then the self-polishing coating solution was spray-coated on the second adhesive layer, and then cured at room temperature of 15 to 25° C. for about 3 hours to form a self-polishing layer, thereby preparing a buoy to which a multilayer coating solution was applied.

비교예 : 부표의 제조Comparative Example: Manufacturing of Buoys

상기 실시예에서 제조된 부표의 제조방법과 동일한 방법을 적용하되, 본 발명과 같이 2종의 방오 코팅 수지가 모두 적용된 부표가 아닌 Fouling Release Layer 또는 Self-Polishing Copolymer Layer 1종만이 코팅 적용된 부표를 제조하였다.The same method as the method for manufacturing the buoy manufactured in the above example was applied, but instead of a buoy to which both types of antifouling coating resins were applied as in the present invention, a buoy to which only one type of Fouling Release Layer or Self-Polishing Copolymer Layer was applied was manufactured.

실험예 : 내구성 및 방오성 평가Experimental example: Durability and water resistance evaluation

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 부표와 종래 사용되던 스티로폼제 부표의 내구성 및 방오성을 비교 평가하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.The durability and antifouling properties of the buoys manufactured in the above examples and comparative examples were compared and evaluated with those of conventionally used Styrofoam buoys, and the results are shown in Table 1 below.

구분division 시험방법Test method 실시예에 따른According to the embodiment
부표buoy
Fouling ReleaseFouling Release
코팅 부표Coated buoy
Self-polishing copolymerSelf-polishing copolymer
코팅 부표Coated buoy
스티로폼 부표styrofoam buoy
코팅 외형Coating appearance
_두께(um)_Thickness (um)
-- 100~200100~200 50~10050~100 50~10050~100 코팅없음No coating
코팅 내구성Coating durability
_쇼어경도(A)_Shore hardness (A)
KS M ISO 868:2006KS M ISO 868:2006 70 이상70 and above 65~7565~75 65~7565~75 코팅없음No coating
코팅 내구성Coating durability
_내충격성_Impact resistance
친환경 부표 인증 관련 시험분석 항목Test analysis items related to eco-friendly buoy certification 표면
균열, 파손,
찢김 없음
surface
Cracks, breaks,
No tearing
표면
균열, 파손,
찢김 없음
surface
Cracks, breaks,
No tearing
표면
균열, 파손,
찢김 없음
surface
Cracks, breaks,
No tearing
표면
균열, 파손,
찢김 발생
surface
Cracks, breaks,
Tearing occurs
부력(kgf)Buoyancy (kgf) 28~3228~32 30~3530~35 30~3530~35 30~3530~35 코팅 방오성Coating anti-fouling
_해양환경폭로_Marine Environment Exposure
균열, 파손
찢김 없음
crack, break
No tearing
균열, 파손
찢김 없음
crack, break
No tearing
균열, 파손
찢김 없음
crack, break
No tearing
균열, 파손
찢김 발생
crack, break
Tearing occurs
부력유지율
85% 이상
Buoyancy maintenance rate
85% or more
부력유지율
80~85%
Buoyancy maintenance rate
80~85%
부력유지율
80~85%
Buoyancy maintenance rate
80~85%
부력유지율
75~80%
Buoyancy maintenance rate
75~80%

*코팅내구성(쇼어경도, 내충격성) 항목의 경우 해수환경에서 사용 전 최초 제조 시 측정된 수치임*For coating durability (shore hardness, impact resistance), the values are measured at the time of initial manufacturing before use in a seawater environment.

*부력유지율은 초기부력 기준 실제 해수환경에서 사용 2개월 경과 후의 수치를 백분율로 나타냄*The buoyancy maintenance rate is expressed as a percentage of the initial buoyancy after 2 months of use in an actual seawater environment.

상기 표 1을 참조로, 종래 사용되던 스티로폼제 부표 및 저마찰형, 자기마모형 부표 등의 선행제품 대비 본 발명에 따른 부표가 내구성, 코팅 지속성 및 부력유지 특성 면에서 모두 우수한 것을 확인하였다.With reference to Table 1 above, it was confirmed that the buoy according to the present invention is superior to prior products such as conventional styrofoam buoys and low-friction, magnetic-wear type buoys in terms of durability, coating sustainability, and buoyancy maintenance characteristics.

또한, 각 조건별 코팅수명을 비교한 결과(코팅두께 : 100um±10)를 도 5에 나타내었다. 일반적인 방오수지는 2~3년 정도의 수명을 가지지만, 본 발명에 따른 부표는 도막형태를 유지하면서 3년 이상 코팅 성능을 유지할 수 있고, 표면 손상 및 파손 위험이 현저히 감소하는 것을 확인하였다. In addition, the results of comparing the coating life under each condition (coating thickness: 100 um ± 10) are shown in Fig. 5. While general antifouling resins have a lifespan of about 2 to 3 years, it was confirmed that the buoy according to the present invention can maintain coating performance for more than 3 years while maintaining the coating film form, and the risk of surface damage and breakage is significantly reduced.

구분division 실시예에 따른 부표Buoy according to the embodiment Self-Polishing CopolymerSelf-Polishing Copolymer Fouling ReleaseFouling Release 코팅성능 Coating performance
유지력retention
3년3 years 1.3~1.5년1.3~1.5 years 1.5년1.5 years
수명경과 후 외형변화Appearance changes over time 도막형태 유지Maintaining the shape of the film 도막형태 유지 XMaintaining the shape of the film X 도막형태 유지Maintaining the shape of the film 수명경과 후 제품보호Product protection after life SPC 수지 용출 후 FR 수지
도막에 의해 제품 표면 보호, 표면 손상 및 파손 위험↓
FR resin after SPC resin elution
Product surface protection by coating, risk of surface damage and breakage↓
SPC 수지 용출 후 제품 표면 노출에 의한 파손 위험Risk of damage due to exposure of product surface after SPC resin elution 도막에 의해 제품 표면
손상 위험↓
Product surface by coating
Risk of damage↓

*방오수지는 2~3년 정도의 수명을 가지며, 유속이 없는 환경에서 제품 적용 시 기존성능의 5~60% 수준으로 예상됨*The lifespan of the waterproof resin is approximately 2 to 3 years, and when applied in an environment with no flow, the performance is expected to be 50 to 60% of the existing performance.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail. It is obvious to those skilled in the art that these specific descriptions are merely preferred implementation examples and that the scope of the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

100: 해양구조물
10: 발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트
20: 제1접착층
30: Fouling Release Layer
40: 제2접착층
50: Self-Polishing Copolymer Layer
100: Marine structures
10: Expanded PE sheet
20: First adhesive layer
30: Fouling Release Layer
40: Second adhesive layer
50: Self-Polishing Copolymer Layer

Claims (6)

발포 폴리에틸렌(Expanded PE) 시트(10);
상기 발포 폴리에틸렌 시트 표면 상에 적층되고, 유기실란 커플링제 및 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제1접착층(20);
상기 접착층 상에 적층되고, 소수성의 고분자로 구성되는 저마찰층(Fouling Release Layer)(30);
상기 저마찰층(Fouling Release Layer) 상에 적층되고, 유기실란 커플링제 또는 양친매성 이종결합바인더와 탄소나노튜브(CNT)의 혼합으로 구성되는 제2접착층(40); 및
상기 제2접착층 상에 적층되고, 친수성의 고분자로 구성되는 자체 연마층(Self-Polishing Copolymer Layer)(50);으로 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 저마찰층(Fouling Release Layer) 및 자체 연마층(Self-Polishing Copolymer Layer)은 두께 100 내지 200 um으로 적층되고,
상기 탄소나노튜브는 제1접착층 및 제2접착층을 구성하는 코팅액 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 2.0 중량%로 사용되고,
상기 발포 폴리에틸렌 시트는 5 내지 30 g/L의 밀도를 갖는 저밀도 폴리에틸렌 발포체 시트이고,
상기 저마찰층(Fouling Release Layer)은 유무기 살생제가 첨가되지 않고,
상기 자체 연마층(Self-Polishing Copolymer Layer)은 해수와 반응하면 가수분해되어 상기 저마찰층(Fouling Release Layer)이 노출되며, 유무기 살생제가 첨가되는 것을 특징으로 하는,
복합 방오 코팅 기술과 복합 방오 기능성 코팅층이 적용된 해양구조물(100).
Expanded PE sheet (10);
A first adhesive layer (20) laminated on the surface of the foamed polyethylene sheet and composed of a mixture of an organic silane coupling agent and carbon nanotubes (CNT);
A low-friction layer (Fouling Release Layer) (30) laminated on the above adhesive layer and composed of a hydrophobic polymer;
A second adhesive layer (40) laminated on the above low friction layer (Fouling Release Layer) and composed of a mixture of an organic silane coupling agent or an amphiphilic hetero-bonding binder and carbon nanotubes (CNT); and
It is characterized by comprising a self-polishing copolymer layer (50) laminated on the second adhesive layer and composed of a hydrophilic polymer;
The above low friction layer (Fouling Release Layer) and self-polishing layer (Self-Polishing Copolymer Layer) are laminated to a thickness of 100 to 200 um,
The above carbon nanotubes are used in an amount of 0.1 to 2.0 wt% relative to 100 wt% of the total coating solution constituting the first adhesive layer and the second adhesive layer.
The above foamed polyethylene sheet is a low-density polyethylene foam sheet having a density of 5 to 30 g/L,
The above low friction layer (Fouling Release Layer) does not contain any organic or inorganic biocides.
The above self-polishing copolymer layer is hydrolyzed when reacted with seawater, exposing the low-friction layer (fouling release layer), and is characterized by the addition of organic and inorganic biocides.
Marine structure (100) with composite antifouling coating technology and composite antifouling functional coating layer applied.
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