KR100426936B1 - 상수도용 및 하수도용 합성수지코팅 주철관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상수도관으로 사용되는 주철관에 있어서 내주면에 합성수지막을 코팅하여 부식을 방지하는 상수도용 합성수지 코팅 주철관의 제조방법에 관한 것이다.

상수도관 또는 하수도관으로는 철판시트를 둥글게 말고 접촉되는 부분을 용접에 의해 일체로 형성한 강관과 융융상태의 쇳물을 원심주조 형틀에 부어 만든 주철관을 볼 수 있다.

이와 같은 철강재 파이프는 사용함에 따라 내부가 산화되어 부식되며, 이물질이 달라붙어 파이프 내부를 오염시켜 수돗물의 질을 저하시키는 것을 감안하여 본 발명이 안출된 것으로, 본 발명은 주철관을 합성수지가 용해되는 온도로 가열한 후, 내경에 합성수지 분말을 투여하고, 이를 회전시킬 때 원심력에 의해 파이프 내경에 투여된 합성수지가 액상으로 고른 두께로 피착되도록 하는 상수도용 합성수지 코팅 주철관의 제조방법에 관한 것이다.

Description

상수도용 및 하수도용 합성수지코팅 주철관의 제조방법{The method of manufacture of internal coating cast iron pipe}

본 발명은 상수도 및 하수도관으로 사용되는 주철관의 내주면에 합성수지막을 코팅하여 부식을 방지토록 하는 합성수지 코팅막을 내주면에 갖는 주철관의 제조방법에 관한 것이다.

상수도관 또는 하수도관으로 사용되는 주철관을 융융상태의 주물을 원심주조형틀에 부어 넣어 원심 회전력으로 제조하게 되며, 원심주조 형틀에 쇳물을 붓고 이를 회전시켜서 제조되는 주철관은 식으면서 수축되어 표면에 크랙이나 핀홀 등의 미세한 틈을 발생하여 거친 표면을 갖게 되는 것을 볼 수 있다.

이와 같이 주철관의 내표면에 형성되는 미세한 틈이나 핀홀등에 미생물이 부착 번식하게 되며 스케일이 발생되어 관 내주면을 덮는 것을 볼 수 있다.

주철관은 그 직경이 1500~2000㎜의 대구경의 관을 성형할 수 없으므로 인해 통상 그 직경이 1500~2000㎜에 해당하는 대구경관은 강관을 사용하게 된다.

종래 주철관에 있어서는 산화에 의한 부식을 방지하기 위해 내,외주면을 콜탈(coaltar)코팅을 하거나, 내주면에 시멘트 몰탈 라이닝을 형성하는 것을 볼 수 있다.

이와 같이 원유의 찌꺼기인 콜탈(coaltar)이나, 시멘트 몰탈을 주철관 내주면에 피착한 것에 있어서는 주철관의 산화방지 효과와 표면에 형성된 미세한 구멍(pin hole)을 막아주어 주철관의 내주면을 보호하여 주는 것을 볼 수 있으나, 콜탈을 코팅한 것이나 시멘트 몰탈 라이닝 처리한 주철관을 상수도관으로 사용할 경우 수돗물에 콜탈이 용해되며 시멘트는 서서히 분해되어 인체에 유해한 독성물질로 작용한다는 것이 최근 밝혀진 바 있다.

이와 같이 주철관의 산화방지를 위해 주철관에 수행하는 콜탈코팅이나 시멘트 몰탈 라이닝의 유해성을 감안하여 강관의 내경에 별도의 합성수지관을 삽치하여 부식을 방지토록 한 것으로는 특허 제232902호 "부식방지용 상수도관의 제조방법"을 볼 수 있다.

상기 특허 제232902호는 강관 내경에 합성수지관을 삽입하여 합성수지관의 외주면과 강관의 내주면을 일치토록 하여 강관의 산화에 의한 부식을 방지토록 한 것이다.

그러나, 본 발명은 상기 강관 내경에 합성수지관을 삽치하여 강관의 보강 및 산화방지하는 선등록된 특허와는 달리 통상 원심주조에 의해 성형되는 주철관 내주면을 합성수지분말을 분사한 후 이를 융융 피착시킨 후에 주철관을 회전시켜 고른 두께와 매끄러운 표면을 주철관 내주면에 코팅막을 형성하여 주철관의 산화에 의한 부식을 방지토록 하며 이로인해 위생적으로 수돗물을 수송하는 상수도관 또는 하수도용 주철관의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 주철관의 내주면에 합성수지 피막을 형성하여 산화에 의한 부식을 막아 보다 깨끗하고 위생적으로 수돗물을 공급토록 하는 주철관의 제조방법을 제공하는데에 그 목적이 있다.

지중에 매설되는 하수도관이나 상수도관은 토압이나 기타 하중에 의해 쉽게 깨지거나 부서지지 않는 견고성을 지녀야 하며, 쉽게 산화되어 부식되지 않아야 한다.

상수관의 견고성은 그 두께에 비례하여 견고성을 유지하게 되나, 산화에 의해 부식을 방지함에 있어서는 산화되지 않는 물질을 관의 내경에 삽입하거나, 관의 내경에 코팅하여야만 한다.

종래 주철관의 산화방지를 위해 관의 내,외주면에 행하던 부식방지처리 방법으로는 원유의 부산물인 콜탈을 코팅하거나, 시멘트를 주재료로 한 시멘트 라이닝을 삽치하거나, 시멘트 몰탈을 덧입혀 주철관 내주면 또는 외주면에 피막을 형성하였으나, 시멘트나 콜탈은 인체에 유해한 물질을 발산하므로 음용숭ㄴ 수돗물을 공급하는 수도관용 관의 부식방지용 코팅재로는 적합하지 않게 된다.

이와 같은 것을 감안하여 본 발명은 인체에 유해하지 않는 합성수지재 즉, 폴리에틸렌 수지분말 또는 불소 포함 합성수지 분말을 주철관 내주면에 용해 피착토록 한 것으로, 주철관을 합성수지재의 융융온도로 가열한 다음 관 내경에 상기 합성수지 분말을 분사하며 주철관 내주면에 합성수지 코팅막을 형성한 다음 주철관을 회전시켜 회전에 의해 발생되는 원심력으로 합성수지 코팅막이 고른 두께와 매끄러운 표면으로 가열된 주철관 내주면에 피착되도록 한 것이다.

도1 - 본 발명의 제작 공정도.

도2 - 주철관을 가열하는 가열로의 개략 단면도.

도3 - 파이프 내경에 합성수지 분말분사기로 코팅막을 형성하는 과정을 보인 개략도.

도4 - 주철관의 단면도.

도5 - 주철관 내주면에 코팅막을 형성한 것을 보인 단면도.

도6 - 주철관 내주면에 코팅막과 외주면에 방청막을 형성한 것을 보인 단면도.

주철관(21)의 내경에 쇼트 브라스팅 머신(11)을 이용하여 연마사와 압축공기를 불어 넣어 주철관의 내주면의 이물질을 제거하는 관내경 이물질 제거공정을 거친후, 주철관(21)을 가열로(12)에 넣고 이를 300~350℃로 가열하는 가열공정을 거친후, 가열된 주철관(21) 내측에 합성수지 분말분사기(13)의 분사관을 투여하고 합성분말을 압축공기로 분사하는 코팅제 분사공정을 거친 후, 회전 이송기(14)에 의해 주철관(21) 내주면에 용해되어 피착된 합성수지 코팅막(22)을 고른 두께 및 평탄한 내주면을 갖도록 회전 이송하는 합성수지코팅막 형성 공정을 거친 후, 외표면 도장부(15)로 이송하여 상온으로 냉각된 주철관(21) 외주면에 방청 코팅공정을 거쳐 주철관 내주면에 코팅막(22) 및 외표면에 방청막(23)을 형성토록 하는 것이다.

도면중 미설명 부호 17은 처리전 야적장이며, 16은 처리후 야적장이다.

이와 같은 공정을 통해 주철관(21) 내주면에 합성수지 코팅막(22)을 형성함에 있어 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

미리 제조된 주철관(21)은 공기와 접촉하여 쉽게 산화되어 녹을 발생하므로, 모든 공정에 앞서 관 내주면의 이물질의 제거작업을 수행하게 된다.

보통 주철관(21)의 길이는 1500~3000㎜의 길이를 가지며, 내경은 50~300㎜을 가지므로 내주면에 부착된 이물질을 제거하기란 쉽지 않게 된다.

따라서, 발명에 있어서는 압축공기를 이용하여 연마사를 고압으로 주철관 내주면에 분사하는 쇼트 브라스팅 머신(11)을 이용하여 관 내주면의 먼지나 녹 또는 기타 이물질을 제거한 후 압축공기를 불어 넣어 관 내주면을 깨끗하게 청소한다.

압축공기와 연마사를 이용한 쇼트 브라스팅 머신(11)으로 주철관의 내주면을 청소한 주철관은 가열로(12)에 장입하여 이를 300~350℃로 가열하게 된다.

상기 가열온도 300~350℃는 코팅되는 합성수지가 순간 용해되는 온도로 코팅막의 두께에 따라 가열온도를 임의로 증감하게 된다.

가열된 주철관(21) 내경에 합성수지 분말분사기(13) 합성수지 분사관(13-1)을 투여하고, 합성수지 분사관(13-1)을 관 내경을 따라 전후로 이동하면서 피착하고자 하는 두께만큼의 합성수지 분말을 공기압을 이용하여 분사하게 되며, 분사되는 합성수지 분말은 가열된 주철관(21) 내주면에 달라 붙어 녹아 코팅막(22)을 형성하게 된다.

분사관(13-1)을 통해 분사하는 합성수지 분말의 종류로는 열에 의해 녹아 막을 형성하는 합성수지재 중 가장 적합한 것으로는 산이나 알칼리에 쉽게 부식되지 않는 내산성, 내알칼리성을 갖는 것과 주철관과 접착력이 우수하여 피착된 후 쉽게 떨어지지 않는 접착성이 우수한 것과 쉽게 부식되거나 마모되지 않는 재질의 것과 충격에 의해 쉽게 깨지거나 변형이 되지 않는 재질의 합성수지재가 바람직하게 되며 피착되는 합성수지 코팅막(22) 주철관(21)의 크기에 따라 다르지만 0.2~10㎜의 두께를 갖도록 합성수지 코팅막(22)을 형성하게 된다.

또한, 미생물이 표면에 기생하지 못하도록 하는 살균성 기능을 갖는 합성수지를 사용하는 것이 바람직하게 된다.

따라서 상기와 같은 조건을 만족하는 합성수지재로 본 발명에 있어서는 폴리에틸렌 수지분말을 코팅제로 사용하거나, 합성수지중 불소를 포함한 불소포함 합성수지 분말을 코팅제로 사용하게 된다.

이와 같이 폴리에틸렌 수지분말이나 불소포함 합성수지 분말을 코팅두께 0.2~10㎜로 피착하여 주철관 내주면에 코팅막을 형성토록 한 후, 주철관(21)을 회전시켜 주철관 내주면에 피착된 합성수지 코팅막(22)을 고른 두께로 형성하며 평활한 내표면을 갖는 코팅면 형성 공정을 거치게 된다.

즉, 가열된 주철관에 의해 용해된 합성수지재 분말은 녹아 주철관 내주면에 녹아 달라 붙어 코팅막(22)을 형성하게 되며, 회전이송기(14)를 통해 주철관(21)을 회전이송 시켜줄 때 코팅막(22) 고른 두께로 퍼져 균일한 두께와 평탄한 내주면을 형성하게 된다.

이와 같이 내주면에 합성수지 코팅막(22)이 형성된 주철관(21)은 상온으로냉각되기까지 회전시켜 냉각하게 되며, 냉각이 완료된 후 외주면에 방청막(23)을 코팅 처리를 하도록 하는 것이다.

상기 주철관 외주면의 방청막(23) 코팅 처리는 일반 유색도료를 스프레이나 붓을 통해 주철관 외주면에 행하게 되며, 관 내경에 이물질이 투입되지 못하도록 관양 입구에 마개를 막아 보관하게 되며, 설치직전 마개를 제거하게 된다.

통상 주철관의 제조방법을 살펴보면 1000~1200℃ 융융된 쇳물을 원심주조기에 맞물린 주철관 제조 형틀에 부어 넣으면서 주철관 제조 형틀을 회전시켜 주철관을 주조하게 되며, 미처 굳지 않는 고온의 주철관에 물을 분사하여 급냉시켜 주철관을 형성하게 된다.

따라서 급냉시킨 주철관은 인성 및 연성을 갖지 못함으로 인해 충격에 약해 약한 충격에도 쉽게 파손되는 것을 볼 수 있다.

그러나 본 발명에 의해 제조되는 주철관은 내주면에 합성수지를 용해하는 온도인 300~350℃로 일정시간 가열하는 도중 주철관의 조직을 치밀하게 재결정 되어 인성 및 연성을 부여하는 어닐링(annealing) 공정이 이루어져서 충격에 강하며 치밀한 내부조직을 갖는 주철관으로 주철관을 변화시키게 된다.

이와 같이 가열된 주철관 내주면에 합성수지분말을 분사 코팅한 후 이를 회전시켜 서서히 냉각하는 동안 평활하며 균일한 두께의 코팅막을 형성함과 동시에 주철관의 조직을 친밀하게 변화시켜 인성과 연성을 부여하는 어닐링(annealing)이 자동적으로 수행되어 충격에 강한 주철관을 형성하게 되는 것이다.

통상 주철관은 녹방지를 위하여 원유의 부산물인 콜탈을 관 내경 및 관 외경에 피착하거나, 관 내경에 일정두께의 시멘트 막(시멘트 라이닝)을 형성하게 된다.

이와 같이 원유의 최종 부산물인 콜탈이나 시멘트 막은 물에 서서히 용해되거나 분해되어 인체에 유해한 물질을 발생하게 된다.

또한 종래 주철관의 내주면은 산화되어 두꺼운 피막이 형성되어 이물질이 적층되어지게 되며 관 직경을 좁게 하여 유속을 저하시키게 하며, 주철관 내주면에 부착되는 이물질 및 산화막등은 미생물으 번식공간을 제공하여 깨끗하지 못한 물을 계속 공급하게 된다.

특히 최근 연구 논문에 의하면 수돗물의 내수면에 형성되는 스케일은 미생물이 번식할 수 있는 생물막을 형성하여 바이러스, 박테리아, 대장균등 인체에 유해한 균이 번식할 수 있는 터전을 제공을 하는 것으로 발표되고 있다.

그러나, 본 발명에 의해 제조되는 주철관은 주철관 내주면에 일정두께의 합성수지코팅막을 형성하며, 주철관이 산화되어 녹이 발생되는 것을 차단하게 되며 형성된 코팅막이 그 두께가 일정함과 동시 아주 매끄러운 평활한 면을 유지하여 유속을 증진시키게 된다.

또한 주철관 내주면에 합성수지재를 융융하기 위하여 주철관을 가열로에 넣고 이를 일정시간 가열할 때 주철관의 조직을 치밀하게 하며, 인성과 연성을 부여하는 어닐링 과정을 수행하므로 충격에 매우 강한 주철관을 제공하게 되는 것이다.

특히 주철관 내부에 일정두께로 코팅되는 합성수지 코팅막은 하나의 내관을 형성하여 주철관에 큰 힘이 작용되며 주철관이 파손되더라도 내부의 코팅층을 쉽게파손되지 않아 누수의 염려를 지연시켜주는 효과를 갖게 된다.

특히 본 발명에 의해 제조되는 주철관은 그 내표면에 코팅되는 합성수지 코팅막이 고른 두께를 가지며, 매끄러운 평활한 내주면을 형성하여 주철관이 산화되는 것을 방지하는 이외에 관 내주면에 이물질이 피착되지 않아 항상 깨끗한 수돗물을 공급하게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 주철관(21)의 내경에 쇼트 브라스팅 머신을 이용하여 연마사와 압축공기를 주철관의 내주면의 이물질을 제거하는 관내경 이물질 제거공정을 거친후, 주철관(21)을 가열로(12)에 넣고 이를 300~350℃로 가열하는 가열공정을 거친후, 가열된 주철관(21) 내측에 합성수지 분사관(13-1)을 투여하고 합성분말을 압축공기로 분사하는 코팅제 분사공정을 거친 후, 주철관(21) 내주면에 용해되어 피착된 합성수지 코팅막(22)을 고른 두께 및 평탄한 내주면을 갖도록 주철관을 회전시키는 합성수지코팅막 형성 공정을 거친 후, 상온으로 냉각된 주철관(21) 외주면에 방청막(23) 코팅공정을 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 상수도용 및 하수도용 합성수지 코팅 주철관의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 코팅재용 합성수지 분말 또는 폴리에틸렌 분말수지인 것을 특징으로 하는 상수도용 및 하수도용 합성수지 코팅 주철관의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 코팅재용 합성수지 분말은 불소를 포함하는 불소포함 합성수지 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 상수도용 및 하수도용 합성수지 코팅 주철관의 제조방법.