KR100356909B1 - 피복파형강관용피복강판제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피복파형강관의 내구성을 증대시키기 위하여 수분 투과를 억제하고, 용융아연도금강판과의 접착성을 확보하는 2층 구조의 필름을 용융아연도금강판에 라미네이션하는 피복파형강관용 피복강판 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 피복파형강관용 피복강판 제조방법은 폴리에틸렌 피복층과 개질의 접착성 폴리에틸렌 접착층으로 필름을 제조하고, 용융아연도금강판을 가열하여, 필름을 압착하는 라미네이션 공정에 의하여 피복 성형함을 특징으로 한다.

Description

피복파형강관용 피복강판 제조방법

본 발명은 피복파형강관용 피복강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리에틸렌 피복층과 개질의 접착성 폴리에틸렌 접착층으로 구성되는 2층 구조의 필름을 용융아연도금강판에 피복하는 피복파형강관용 피복강판 제조방법에 관한 것이다.

파형강관은 KS D 3590 규격에 따른 제품으로 600g/m²인 용융아연도금강판을 원료로 하여 생산된다. 이하에서 지칭되는 파형강관은 모두 상기 규격에 따르고, 나선형 및 파형으로 가공된 제품을 의미한다.

현재, 사용되는 파형강관은 주로 우수용 배수관으로 사용되며, 부식과 마모가 심한 하수도용 오, 폐수관에는 콘크리트 흄관이 이용되고 있다. 파형강관의 경우, 용융아연도금강판 표면의 아연 도금층이 내식성을 발휘하고, 현장작업이 용이하므로 그 수요가 점차 확대되고 있다.

이러한 파형강관의 내구성을 증가시키기 위하여 여러 가지 피복파형강관이 개발, 사용되고 있다. 피복파형강관은 그 피복 형태에 따라 여러 가지가 있는데, 기존에 사용되고 있는 피복파형강관 제조방법에는 파형강관을 제조한 후 피복하는 방법과 용융아연도금강판을 피복한 후 파형강관을 제조하는 방법, 즉 선(先) 피복법이 있다.

파형강관 제조 후 피복하는 방법에는 아스팔트 코팅, 에폭시 코팅, PVC 프라스티졸 코팅 등이 있으나, 피복파형강관의 내구성은 선 피복법에 의한 에틸렌 아클릴산 공중합 수지 피복법이 가장 우수한 것으로 알려져 있다(NCSPA 보고서 "Evaluation Methodology for Corrugated Steel Pipe Coating/Invert Treatments", March, 1996).

한편, ASTM A/742/A 742M(Steel sheet, metallic coated and polymer precoated for corrugated steel pipe)에서 규정하고 있는 선 피복형 파형강관은 피복용 필름 재료로 에틸렌 아크릴산 공중합 수지를 규정하고 있다. 에틸렌 아크릴산 공중합 수지는 접착성이 불량한 폴리에틸렌 수지를 아크릴산과 공중합하여 금속과의 접착력을 부여한 수지이다.

기존의 선 피복형 파형강관은 이러한 공중합 수지를 필름으로 가공하고, 가공한 필름을 용융아연도금강판에 라미네이션하여 피복 용융아연도금강판을 성형하고, 이를 조관하여 만들어졌다. ASTM A/742/A 742M에서 규정하고 있는 선 피복형 파형강관은 내면과 외면의 피복 두께를 250/75㎛로 규정하고 있으며, 다른 두께의 피복 또한 가능하다고 되어 있다. 통상의 피복 두께는 250/250㎛가 사용되고 있다.

필름은 그 물리적 화학적 구조에 따라 각각 다른 투과 특성을 가지게 되는데, 에틸렌 아크릴산 공중합 수지 필름은 그 화학 구조 중에 아크릴산을 함유하고 있기 때문에 수분의 투과나 이와 유사한 화학 구조를 가지는 부식성 물질의 투과에 취약하다. 이를 개선하기 위하여 아크릴산의 함량을 조절하게 되면, 금속과의 접착력이 취약해진다. 또한 수분 등의 투과도를 감안하여 피복 두께를 두껍게 할 경우, 상대적으로 고가인 수지에 의하여 전체 피복파형강관의 가격을 상승시키며, 두꺼운 피복층과 금속의 열팽창계수 차이로 인하여 피복 필름의 계면박리를 발생시킬 수 있다. 또한 피복층 수지가 단일 수지로 조성되어 있기 때문에 용융아연도금강판에 필름을 라미네이션할 경우, 접착성 확보를 위한 용융아연도금강판의 가열온도와 피복 필름의 열 손상 온도사이의 온도 조절이 용이하지 않거나, 접착성 확보에 필요한 가열이 이루어지지 않는다.

따라서 본 발명은 피복파형강관의 내구성을 증대시키기 위하여 수분 투과를 억제하고, 용융아연도금강판과의 접착성을 확보하는 2층 구조의 필름을 용융아연도금강판에 라미네이션하는 피복파형강관용 피복강판 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 피복파형강관용 피복강판 제조방법은 폴리에틸렌 피복층과 개질의 접착성 폴리에틸렌 접착층으로 필름을 제조하고, 용융아연도금강판을 가열하여, 필름을 압착하는 라미네이션 공정에 의하여 피복 성형함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 피복 필름을 폴리에틸렌 피복층과 에틸렌을 개질한 폴리에틸렌 접착층의 2층 구조로 구성하고, 피복층의 두께를 피복 필름 총 두께의 90%정도로 하여 피복 필름의 인장강도를 필름의 접착력보다 크지 않도록 설계하므로 필름의 접착 특성을 손상시키지 않고, 두꺼운 피복을 가능하게 한다. 복층 필름은 T-다이에서 공압출로 성형 가능하다. 피복층은 폴리에틸렌 수지를, 접착층은 폴리에틸렌 변성 수지를 사용하므로 필름의 2층간 상용성을 확보하여 접착성 저하를 방지한다.

피복층의 수지는 저, 고밀도 폴리에틸렌 등 에틸렌만으로 만든 폴리올레핀이, 선형저밀도 폴리에틸렌 등 에틸렌-α올레핀 공중합체가 사용될 수 있다.

접착층의 수지는 피복층 수지인 폴리에틸렌과 상용성을 가지면서 용융아연도금강판에 접착성을 가지는 수지가 이용될 수 있으며, 이 접착층의 수지는 피복층 수지와의 접착력 및 용융아연도금강판과의 접착력을 동시에 가지는 것이 매우 중요하다. 접착층 수지는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 혹은 에틸렌비닐아세테이트 공중합체와 폴리에틸렌의 블렌드에 의하여 제조되거나, 폴리에틸렌 분자에 말레산, 아크릴산, 푸마르산, 이타콘산 등의 불포화 유기산과 그의 무수물 또는 유도체를 단독 또는 같이 사용하여 제조되거나, 글리시딜 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트 등을 그래프트하여 변성한 폴리에틸렌계 접착성 수지를 사용할 수 있다.

이와 같이 제조된 폴리에틸렌계 피복 필름을 사용하여 가열된 용융아연도금강판에 라미네이션 방법에 의하여 필름의 접착층 수지를 용융 접착시켜 피복을 형성한다. 이 때 용융아연도금강판은 두께가 1.6, 2.7, 3.2mm인 것이 사용될 수 있으며, 파형강관의 규격에 맞추어 용융아연도금을 사용하는 것이 피복파형강관의 내구성 측면에서 보다 바람직하다. 또한 피복 필름의 두께는 피복의 접착 특성을 손상시키지 않는 범위 내에서 가능한 두꺼운 것이 피복파형강관의 내구성에 유리하다. 따라서 피복 필름의 총 두께 1mm 중 피복층과 접착층의 두께 비를 9 : 1로 한다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

실시예 1은, 피복층으로 저밀도 폴리에틸렌을, 접착층으로는 폴리에틸렌과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 원료로 개질하여 75, 125℃의 두 용용온도를 가지는 접착성 폴리에틸렌을 사용하여, 총 두께가 1mm이고 피복층과 접착층의 두께 비가 9 : 1인 2충 구조의 필름을 공압출로 제조하고, 이 필름을 피복파형강관용 라미네이션 필름으로 사용한다.

라미네이션 가공에 사용되는 용융아연도금강판의 두께는 1.6, 2.7, 3.2mm이다. 라미네이션 공정에서 피복의 접착은 용융아연도금강판을 가열하고, 가열된 용융아연도금강판에 필름 접착층을 압착롤로 압착하므로 용융아연도금강판의 열에 의하여 필름 접착층이 용융된 후 냉각되면서 이루어진다. 라미네이션 공정에서, 압착롤에서의 용융아연도금강판의 온도는 140∼170℃로, 용융아연도금강판의 진행 속도는 분당 20m로 각각 설정한다.

실시예 2

실시예 2는, 실시예 1이 피복층으로 저밀도 폴리에틸렌을 사용한 것과 달리, 선형저밀도 폴리에틸렌을 사용한다. 이를 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 필름을 제조하고, 그 필름으로 용융아연도금강판을 피복한 시험편을 형성한다.

실시예 3

실시예 3은, 실시예 1이 피복층으로 저밀도 폴리에틸렌을, 접착층으로는 폴리에틸렌과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 원료로 개질하여 75, 125℃의 두 용용온도를 가지는 접착성 폴리에틸렌을 사용하여 총 두께가 1mm인 필름을 제조하는 것과는 달리, 피복층으로 중밀도 폴리에틸렌(밀도0.984)을 사용하고, 접착층으로 폴리에틸렌을 개질한 접착성 폴리에틸렌을, 피복 필름의 인장강도가 라미네이션 후 접착층의 접착력을 넘지 않도록 총 두께가 0.8mm인 필름을 제조한다. 이를 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 필름을 제조하고, 그 필름으로 용융아연도금강판을 피복한 시험편을 형성한다.

실시예 4

실시예 4는, 실시예 1이 피복층으로 저밀도 폴리에틸렌을, 접착층으로는 폴리에틸렌과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 원료로 개질하여 75, 125℃의 두 용용온도를 가지는 접착성 폴리에틸렌을 사용하여 총 두께가 1mm인 필름을 제조하는 것과는 달리, 피복층으로 중밀도 폴리에틸렌(밀도0.984)을, 접착층으로 폴리에틸렌을 개질하여 120℃의 용융 온도를 가지는 접착성 폴리에틸렌을 사용하여, 피복 필름의 인장강도가 라미네이션 후 접착층의 접착력을 넘지 않도록 총 두께가 0.8mm인 필름을 제조한다. 이를 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 필름을 제조하고, 그 필름으로 용융아연도금강판을 피복한 시험편을 형성한다.

비교예 1

비교예 1은, 실시예 1이 접착층으로 폴리에틸렌과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 원료로 개질하여 75, 125℃의 두 용용온도를 가지는 접착성 폴리에틸렌을 사용하여 필름을 제조하는 것과는 달리, 접착층으로 폴리에틸렌을 개질하여 120℃의 용융 온도를 가지는 수지를 사용하여 필름을 제조한다. 이를 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 필름을 제조하고, 그 필름으로 용융아연도금강판을 피복한 시험편을 형성한다.

비교예 2

비교예 2는, 실시예 1이 피복층으로 저밀도 폴리에틸렌을, 접착층으로는 폴리에틸렌과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 원료로 개질한 접착성 폴리에틸렌을 사용하여 필름을 제조하는 것과 달리, 피복층으로 중밀도 폴리에틸렌을, 접착층으로는 폴리에틸렌을 개질한 점착성 폴리에틸렌을 사용하여 필름을 제조한다. 이를 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 필름을 제조하고, 그 필름으로 용융아연도금강판을 피복한 시험편을 형성한다.

따라서 실시예 1, 2, 3, 4와 같이 성형된 시험편, 즉 피복 용융아연도금강판은, 90°박리시험에 의한 접착력 시험에서 용융아연도금강판의 접착력은 피복 필름의 인장강도보다 크기 때문에 필름의 연신이 발생하여 피복이 접착계면에서 박리되지 않았다. 또한 라미네이션 공정에 의하여 성형된 피복 용융아연도금강판을 롤 가공에 의하여 파형을 가공하고, 피복 접착력을 시험하였다. 평판의 경우와 마찬가지로 롤 가공에 의한 파형 가공에 의하여 접착력의 저하가 발생하지 않았다. 영하 30∼60℃, 150회 열 사이클에 의한 접착강도 저하시험에서도 초기의 접착력을 유지하였다.

그러나 비교예 1과 같이 성형된 시험편, 피복 용융아연도금강판은, 실시예 1과 달리 접착층의 접착력 확보를 위하여 충분한 압착 시간을 필요로 하였다. 이 과정에서 필름의 외부 피복층은 용융에 의하여 외관이 손상되었다. 외관이 손상되지 않도록 170℃에서 라미네이션 성형된 피복 용융아연도금강판은 90°박리시험에서 박리되었다. 또한 롤 가공에 의한 파형 가공에 의하여 접착력 저하가 크게 발생하였다.

비교예 2와 같이 성형된 시험편, 즉 피복 용융아연도금강판은 비교예 1과 달리 190℃의 용융아연도금강판 표면 온도에서도 강판의 온도에 의한 필름의 피복층 외관이 손상되지 않았다. 그러나 90°박리시험에 의한 접착력 시험에서 용융아연도금강판의 접착력이 피복 필름의 인장강도보다 작아서 피복 필름이 접착계면에서 박리되었다. 또한 롤 가공에 의한 파형 가공에 의하여 접착력 저하도 크게 발생하였다.

본 발명에 따른 피복파형강관용 피복강판 제조방법은 필름의 피복층을 수분과 친화력이 있는 작용기를 가지지 않는 폴리에틸렌 재질을 사용하고, 그 피복층의 두께를 피복의 접착 내구성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 두껍게(폴리에틸렌 피복층 : 폴리에틸렌 접착층 = 9 : 1) 하므로 수분의 투과를 억제하여 피복파형강관의 내구성을 증대시킬 수 있다. 또 본 발명은 필름의 접착층을 피복층의 용융 온도보다 낮음과 동시에 피복층 수지인 폴리에틸렌과 상용성을 가지면서 용융아연도금강판에 접착성을 가지는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체와 폴리에틸렌의 블렌드로 제조하므로 라미네이션 공정 중에 쉽게 용융 접착되어 용융아연도금강판과의 접착성을 확보할 수 있다.

Claims (3)

1. 폴리에틸렌 피복층과 개질의 접착성 폴리에틸렌 접착층으로 필름을 제조하되, 상기 폴리에틸렌 접착층은 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체와 폴리에틸렌의 블렌드에 의하여 제조된 것, 폴리에틸렌 분자에 말레산, 아크릴산, 푸마르산, 이타콘산 등의 불포화 유기산과 그의 무수물 또는 유도체를 단독 또는 같이 사용하여 제조된 것, 글리시딜 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트 등을 그래프트하여 변성한 것, 중 어느 하나를 사용하여 제조되고,용융아연도금강판을 가열하여, 상기 필름을 압착하는 라미네이션 공정에 의하여 피복 성형함을 특징으로 하는 피복파형강관용 피복강판 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리에틸렌 피복의 두께는 최대 1mm이며, 폴리에틸렌 피복층 : 폴리에틸렌 접착층은 9 : 1의 두께 비로 이루어짐을 특징으로 하는 피복파형강관용 피복강판 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리에틸렌 접착층은 라미네이션 공정 중에 쉽게 용융되어 상기 용융아연도금강판에 접착하도록 에틸렌비닐아세테이트 공중합체와 폴리에틸렌의 블렌드로 제조되어, 그 용융 온도가 상기 폴리에틸렌 피복층의 용융 온도보다 낮음을 특징으로 하는 피복파형강관용 피복강판 제조방법.