KR100435256B1 - 금속표면의 고분자수지 코팅방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 내식성을 가진 폴리에틸렌 수지 분체를 기본재료로 하여 여기에 무기성 접착제를 함유하고 있는 세라믹 분체를 적량 첨가하여 분사 또는 침지방법으로 코팅함으로써 폴리에틸렌과 세라믹의 특성이 조화를 이루어 보다 향상된 내식성을 가지면서 내열성이 뛰어나게 함은 물론 피도물에 대한 바인딩특성이 향상되도록 한 금속표면의 고분자수지 코팅방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 진공하에서 세라믹 분체에 무기성 접착제를 첨가하여 무기성 접착제가 세라믹 분체 전체적으로 분산되면서 그 표면에 세라믹 분체가 부착되는 것에 의해 세라믹 분체를 제조하고, 상기 제조된 세라믹 분체 30∼20wt%를 폴리에틸렌 분체 70∼80wt%에 첨가하여 골고루 혼합하며, 이러한 상태에서 피도물을 800∼1000℃로 가열한 후 혼합물에 침지하여 혼합물을 이루는 모든 재료가 그 열에 의해 용융됨과 동시에 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 하거나, 이 혼합물을 순간적인 온도가 2000℃까지 올라가는 고압분사건에 주입하고 이를 통해 혼합물을 피도물에 분사하여 혼합물을 이루는 재료가 고압분사건의 열에 의해 용융됨과 동시에 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 하는 것이다.

Description

금속표면의 고분자수지 코팅방법{Method to coat metal surface with macromolecule resin}

본 발명은 금속표면의 고분자수지 코팅방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내식성을 가진 폴리에틸렌 수지 분체를 기본재료로 하여 여기에 무기성 접착제를 함유하고 있는 세라믹 분체를 적량 첨가하여 분사 또는 침지방법으로 코팅함으로써 폴리에틸렌과 세라믹의 특성이 조화를 이루어 보다 향상된 내식성을 가지면서 내열성이 뛰어나게 함은 물론 피도물에 대한 바인딩특성이 향상되도록 한 것이다.

주지하다시피, 금속으로 된 제품은 파이프, 판, 봉 등 다양한 형태로 제조·사용되는데, 이러한 금속제품은 대부분 외기에 노출된 상태로 사용되기 때문에 습기 등의 외부여건에 따라 쉽게 변색되고 부식되는 결점이 있어 스테인레스 스틸과 같이 재질자체로 내식성을 갖게 하거나, 금속제품의 표면에 페인팅, 도금, 수지코팅과 같이 내식성을 갖도록 피복층을 입혀 내식성을 향상시키고 있다.

그런데, 스테인레스 스틸은 가격이 고가이어서 대규모의 금속제품에는 적용하지 않고 있으며, 페인팅 방법의 경우는 시공은 손쉬우나 내구성이 약하고 수명에 한계가 있으며, 금속 도금법은 내구성은 양호하나 같은 금속계열이기 때문에 내식성, 내후성, 표면색상발현 효과 등에 한계가 있고 비용이 또한 비싼 결점이 있으며, 수지코팅법은 부식 방지효과 등은 좋으나 피도물과의 결착성이 떨어져 쉽게 벗겨지는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 내식성, 내후성이 양호한 폴리에틸렌 분체를 기본재료로 여기에 바인더인 우레탄 분체를 적량 첨가하고, 무기성의 접착제를 미량 첨가하여 서로 혼합한 상태에서 이를 순간적인 온도가 2,000℃까지 올라가는 고압분사건을 통해 분사하여 모든 재료가 순간적으로 녹으면서 피도물에 강하게 결착되게 함으로써 그 바인딩특성을 향상시키면서 폴리에틸렌 특유의 내식성 및 내후성을 도모하도록 한 폴리에틸렌 열용사 코팅방법이 등장하였다.

그러나, 상기와 같이 코팅된 금속제품은 다른 방법에 의해 피복층을 형성한 것과 비교할 때 보다 향상된 내식성 및 내후성을 가질 수는 있으나 습기발생이 높은 장소나 가스발생이 많은 장소에 적용되었을 때에는 그 한계가 나타나며, 폴리에틸렌은 직접 열을 가했을 때 80℃정도면 용융되므로 열에 약한 특징이 있고, 어느 정도의 시간이 경과되면 폴리에틸렌 코팅층이 피도물로부터 쉽게 탈리되는 단점이 있었다.

또한, 무기성 접착제를 폴리에틸렌 분체 및 우레탄 분체에 그대로 혼합할 경우에는 무기성 접착제가 고르게 분산되지 못하고 군데군데 뭉치게 되며, 나중에 고압분사건을 통해 혼합된 재료를 피도물에 분사할 때에는 접착제가 먼저 용융되어 그대로 흐르게 되므로 코팅작업이 원활히 수행될 수 없을 뿐만 아니라 금속 제품의 코팅 두께가 균일하지 못한 문제도 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치되도록 제조하여 이를 폴리에틸렌 분체에 중량 기준으로 7∼8 : 3∼2 정도로 혼합하고, 공기압축기를 통한 압축공기를 주입하여 폴리에틸렌 분체와 세라믹 분체가 서로 균일하게 혼합되게 한 상태에서 피도물을 800∼1000℃로 가열하여 상기 혼합물에 침지하거나, 순간적인 온도가 2000℃까지 올라가는 고압분사건을 통해 분사하여 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 열에 의해 세라믹 분체로부터 녹음과 동시에 터지면서 상기 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 함으로써 강한 바인딩 특성을 가지게 하여 반영구적인 수명을 보장하고, 세라믹 분체의 특성에 따라 내식성 및 내열성을 구현할 수 있는 금속표면의 고분자수지 코팅방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 제시되는 실시예에 따라 구체화한다.

본 발명은 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치되도록 제조하고, 상기 제조된 세라믹 분체 20∼30wt%를 폴리에틸렌 분체 70∼80wt%에 첨가하여 공기압축기를 통한 압축공기를 주입하면서 서로 균일하게 혼합하며, 이러한 상태에서 피도물을 800∼1000℃로 가열한 후 혼합물에 침지하여 혼합물을 이루는 모든 재료가 그 열에 의해 용융됨과 동시에 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 하는 것으로, 진공하에서 세라믹 분체에 무기성 접착제를 첨가하게 되면 무기성 접착제가 세라믹 분체 전체적으로 분산되면서 그 표면에 세라믹 분체가 부착되므로 자연스럽게 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치될 수 있으며, 이와 같이 제조된 세라믹 분체, 엄밀히 말하면 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치된 것을 사용하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 금속표면의 고분자 코팅방법을 각 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 진공하에서 세라믹 분체에 무기성 접착제를 첨가하게 되면 무기성 접착제가 세라믹 분체 전체적으로 분산되면서 그 표면에 세라믹 분체가 부착되므로 자연스럽게 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치될 수 있으며, 이는 용융온도가 가장 낮은 무기성 접착제가 모든 재료가 용융된 후 최종적으로 녹을 수 있도록 세라믹 분체로 그 보호막을 형성하기 위한 것으로, 무기성 접착제를 사용하게 될 경우에는 무해성이므로 유기용제를 사용하는 종래 기술에 비해 환경 오염을 최소화할 수 있고, 접착력이 우수해지게 된다.

이후, 상기와 같이 제조된 세라믹 분체 20∼30wt%와 폴리에틸렌 분체 70∼80wt%를 혼합하게 되는데, 폴리에틸렌 분체에 세라믹 분체를 첨가하는 것은 폴리에틸렌의 무독성, 고밀도 특성과 함께 세라믹의 내열성, 내식성을 동시에 구현하고자 한 것이며, 폴리에틸렌 분체와 세라믹 분체의 함량비는 세라믹 분체가 전체 함량의 30wt%를 초과하게 될 경우 바인딩 특성이 떨어지게 되고 20wt% 미만이 되면 세라믹에 의한 효과가 미흡해지는 점을 고려한 것이다.

세라믹 분체를 폴리에틸렌 분체에 첨가한 후에는 그 혼합용기의 저부로부터공기압축기를 통한 압축공기를 지속적으로 주입하여 세라믹 분체가 폴리에틸렌 분체에 골고루 혼합되게 하는 상태에서 800∼1000℃로 가열된 피도물을 혼합물에 침지하여 혼합물을 이루는 모든 재료가 그 열에 의해 용융됨과 동시에 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되는 것이다.

이때, 피도물을 800∼1000℃로 가열하는 것은 폴리에틸렌 분체와 세라믹 분체의 혼합물을 이루는 모든 재료를 용융시킬 수 있는 최소한의 온도로서, 혼합물이 피도물에 균일한 두께로 코팅되기 위해서는 피도물 전체가 균일한 온도로 가열되어야 하고, 피도물을 혼합물에 침지시킨 후에는 적절한 간격으로 피도물을 흔들어주어야 한다.

따라서, 대상이 되는 피도물을 균일하게 가열하여 주기 위한 장치, 피도물을 혼합물에 침지시켜 흔들어주기 위한 장치 등이 하나의 라인으로 배치됨이 바람직하며, 피도물을 혼합물에 침지시키는 시간에 따라 그 코팅두께가 결정되므로 원하는 코팅두께를 금속의 종류, 용도에 따라 적절히 결정해야 함은 자명하다.

또한, 전술한 바와 같이 피도물의 온도에 의해 혼합물이 용융되면서 마지막으로 세라믹 분체에 싸여 있던 무기성 접착제가 터지면서 용융되어 혼합물이 강한 결착력으로 피도물에 결착되는 것이며, 폴리에틸렌에 세라믹이 골고루 분산되어 코팅층을 이루게 되므로 그 결착력이 보다 강화될 수 있는 것으로, 혼합물에 침지하기 전 피도물의 표면을 샌드블라스터와 같은 장비를 이용하여 샌딩처리하여 주면 혼합물이 더욱 강한 결착력으로 피도물의 표면에 결착될 수 있어 더욱 큰 효과를발휘할 수 있다.

아울러, 이러한 코팅층은 폴리에틸렌과 세라믹이 중량기준으로 7∼8 : 2∼3 정도로 혼합된 것이므로 세라믹의 효과와 폴리에틸렌의 효과를 동시에 가질 수 있는 것으로, 아래의 표 1에서는 본 발명에 따른 혼합물과 폴리에틸렌의 물성을 비교하였다.

[표 1]

명칭

비중

경도

인장강도

신장율

탄성계수

마찰계수

충격강도

열전도율

변형온도

내열온도

내연성

열평청계

흡수율

본발명

0.94

r108

670

300

30

0.07

40

10∼19

150

130

지연

5∼8

비흡수성

폴리에틸렌

0.09∼0.96

D-60

200∼350

500∼1200

3∼5

0.18∼0.08

16

9

85

80

지연

13

0.01

상기의 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 폴리에틸렌과 세라믹의 혼합물은 폴리에틸렌과 비교할 때 모든 부분에 있어 우수하지만 특히 본 발명에 따른 세라믹을 함유한 폴리에틸렌 코팅층은 직접 가열온도가 130℃ 이상되어야만 용융되기 시작하므로 종래 폴리에틸렌만으로 된 코팅층이 80℃ 이상에서 용융되기 시작하는 것에 비해 월등한 내열성을 가짐을 알 수 있으며, 이러한 내열성은 온도가 높이 올라가는 하절기에 금속 표면이 태양에 의한 온도 및 복사열에 의해 달아올라 쉽게 100℃를 넘어가는 것을 감안할 때 고열에도 충분히 견일 수 있는 코팅층을 제공할 수 있음을 의미한다.

또한, 폴리에틸렌은 무독성이면서 어느 정도의 내식성을 가지고 있으나, 여기에 세라믹이 첨가될 경우에는 세라믹의 특성 및 색상에 따라 내식성이 현저히 증가되어 습기가 많이 발생되는 장소에 적용하여도 그 특성 및 색상이 변하지 않아반영구적으로 사용될 수 있으며, 이외에도 본 발명에 따라 금속표면에 코팅할 경우에는 내가스성 및 내화학성도 현저히 증가될 수 있는 것으로, 이를 아래의 표 2에 나타내었다.

[표 2]

구분	본 발명	폴리에틸렌	에폭시	우레탄	아크릴 수지	페인트
내화학성	탁월	양호	나쁨	나쁨	양호	나쁨
내가스성	탁월	양호	나쁨	양호	나쁨	나쁨

따라서, 본 발명에 따라 제조된 금속제품은 일반적인 기기는 물론 습기 또는 가스지역인 화학공장, 지하공동구, 정화조, 지하매설공동구, 해변가 시설물, 선박시설물, 유해산성가스 지역, 도로변 시설물 등에 적용할 때 그 특성 및 색상이 변하지 않고 오래토록 사용할 수 있는 탁월한 효과를 가질 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 열용사코팅방법을 적용할 수도 있는데, 그 방법을 살펴보면 다음과 같다.

진공하에서 세라믹 분체에 무기성 접착제를 첨가하여 무기성 접착제가 세라믹 분체 전체적으로 분산되면서 그 표면에 세라믹 분체가 부착되는 것에 의해 세라믹 분체를 제조하고, 상기 제조된 세라믹 분체 30∼20wt%를 폴리에틸렌 분체 70∼80wt%에 첨가하여 골고루 혼합하며, 이 혼합물을 순간적인 온도가 2000℃까지 올라가는 고압분사건에 주입하고 이를 통해 혼합물을 피도물에 분사하여 혼합물을 이루는 재료가 고압분사건의 열에 의해 용융됨과 동시에 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 하는 것으로, 이와 같이 하면 작업후 피도물에 코팅된 코팅층에 의한 효과는 본 발명의 실시예와 동등 수준으로 구현할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치되도록 제조하여 이를 폴리에틸렌 분체에 적량 첨가 혼합한 상태에서 피도물을 800∼1000℃로 가열하여 상기 혼합물에 침지하거나, 순간적인 온도가 2000℃까지 올라가는 고압분사건을 통해 분사하여 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 열에 의해 세라믹 분체로부터 녹음과 동시에 터지면서 상기 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 한 것이므로 강한 바인딩 특성을 가지게 되어 반영구적인 수명을 보장할 수 있음은 물론 세라믹의 특성에 따라 내식성, 내열성, 내가스성, 내화학성을 구현할 수 있어 습기 또는 가스지역인 지하공동구, 정화조, 지하매설공동구, 해변가 시설물, 유해산성가스 지역, 도로변 시설물 등에 적용할 때 그 특성 및 색상이 변하지 않고 오래토록 사용할 수 있는 탁월한 효과를 나타낼 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치되도록 제조하는 단계;

   상기 제조된 세라믹 분체 30∼20wt%을 폴리에틸렌 분체 70∼80wt%에 첨가하여 공기압축기를 통한 압축공기를 주입하면서 서로 균일하게 혼합하는 단계; 및

   피도물을 800∼1000℃로 가열한 후 상기 혼합물에 침지하여 상기 혼합물을 이루는 모든 재료가 그 열에 의해 용융됨과 동시에 상기 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 상기 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 상기 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 하는 단계를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 금속표면의 고분자수지 코팅방법.
2. 세라믹 분체의 내측에 무기성 접착제가 위치되도록 제조하는 단계;

   상기 제조된 세라믹 분체 30∼20wt%를 폴리에틸렌 분체 70∼80wt%에 첨가하여 혼합하는 단계; 및

   상기 혼합물을 순간적인 온도가 2000℃까지 올라가는 고압분사건에 주입하여 이를 통해 상기 혼합물을 피도물에 분사하여 상기 혼합물을 이루는 재료가 상기 고압분사건의 열에 의해 용융됨과 동시에 상기 세라믹 분체 내측의 무기성 접착제가 마지막으로 상기 세라믹 분체로부터 터지면서 용융되어 상기 혼합물이 피도물에 순간적으로 결착되게 하는 단계를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 금속표면의 고분자수지 코팅방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   진공하에서 상기 세라믹 분체에 상기 무기성 접착제를 첨가하여 상기 무기성 접착제가 상기 세라믹 분체 전체적으로 분산되면서 그 표면에 상기 세라믹 분체가 부착되는 것에 의해 상기 세라믹 분체의 내측에 상기 무기성 접착제가 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 고분자수지 코팅방법.