KR100641061B1 - 철강용 피막제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철강용 피막제에 관한 것으로서, 종래의 피막제의 경우 고체윤활제를 사용함으로써 높은 온도(약 70~90℃)에서 용융시켜야 다른 재료와 혼합할 수 있었던 문제를 해결하기 위하여 재생 액체윤활유를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 재생 액체윤활유를 사용함으로써 낮은 온도에서도 재료들을 혼합할 수 있고, 특히 액체윤활유 중에서 재생 액체윤활유를 사용함으로써 자원재활용의 측면에서 좋으며, PE(폴리에틸렌) 왁스를 사용함으로써 종래 사용되는 파라핀 왁스의 단점을 극복할 수 있는 효과와, 철강(H빔 등)을 회수하는데 있어 종래보다 힘이 덜 들고 작업시간을 절약할 수 있으며 깨끗한 표면을 가진 철강(H빔 등)을 회수할 수 있도록 하는 효과가 있다.

H빔, 파라핀 왁스, 고체윤활유, PE 왁스, 유동파라핀, DOP

Description

철강용 피막제{A COATING FOR STEEL}

도1은 토목공사 및 건축공사 등에서 지반안정화 작업을 하고 있는 사시도,

도2는 도1에 도시된 A부분의 확대도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ***

10: 철강용 피막제 20: 터파기 영역

30: H빔 40: 구멍

본 발명은 철강용 피막제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재생 액체윤활유를 사용함으로써 낮은 온도에서도 재료들을 혼합할 수 있고, 특히 액체윤활유 중에서 재생 액체윤활유를 사용함으로써 자원재활용의 측면에서 좋으며, 종래 사용되는 파라핀 왁스 대신 PE 왁스를 사용함으로써, 종래 피막제보다 부착력이 좋은 철강용 피막제에 관한 것이다.

보통 토목 및 건축공사를 할 때에는 지면을 파내게 된다. 특히, 기초를 튼튼히 하려고 하거나 지하층을 건설하려 할때는 지면을 상당한 깊이로 파내게 되는데 파낸 부분의 주위 흙 등이 무너지지 않도록 해야 원활한 공사가 가능하다. 이에 따라, 파내고자 하는 부분의 주위를 따라 여러 개의 구멍을 뚫은 후 여기에 H빔을 집어넣고 흙 또는 시멘트 등을 이용하여 H빔을 고정시키게 되며, 고정된 H빔과 H빔 사이에 있는 흙 등이 무너져 내리는 것을 막기 위해서 목판넬을 끼워 넣어 고정시키게 된다. 그러나 해안지방이나 지반이 약한 곳에서는 H빔을 견고하게 고정시키기 어렵게 때문에 그라우팅 공법과 같이 시멘트 몰탈을 이용하여 H빔을 견고하게 고정시키거나 각종 경화제 등을 이용하여 주위지반을 다소 견고하게 한뒤 H빔을 고정시키는 방법들이 채택되고 있다.

상기한 바와 같이 H빔을 이용하여 지면을 고정시킨 후 공사를 진행하게 되며, 공사가 완료되면 지면에 고정된 H빔을 회수하게 된다.

그런데, H빔이 시멘트 몰탈 등에 의해 너무 견고하게 고정 설치된 경우 공사 완료 후 H빔을 빼내어 회수하기가 매우 어려워, H빔을 회수하는데 인력과 시간이 과다하게 소요되는 결함과 함께 인건비가 과다하게 상승될 수 있으며, 심한 경우 H빔을 회수하지 못하고 지면에 박힌 채로 그냥 두게 되어 막대한 자재 낭비를 초래하고, H빔의 부식으로 인하여 환경오염이 발생할 우려가 있었다.

게다가 견고하게 설치된 H빔을 각종 기계나 H빔 인발기 등을 이용하여 강제적으로 뽑아냈을 때, 건물이나 구조물의 지하부분에 균열이 야기되어, 건물이나 구조물의 내구성이 크게 떨어지고, 수명이 단축되는 등의 폐단이 따를 수밖에 없는 문제점이 있었다.

이를 극복하고자 개시된 대한민국 공개특허번호 제2003-32283호 'H빔용 피막제의 제조방법'에는 파라핀 왁스(Paraffin Wax) 50~70%, 고체윤활제 30~40%, 경유 2~4%, 실리콘 1~3%를 고온에서 용융혼합하여 제조하고, 이를 H빔에 도포하면 도포된 피막제가 상온에서 고체화되어 H빔과 시멘트 몰탈 사이에 피막을 형성시킴으로서 공사 종료 후 H빔을 쉽게 회수할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기 'H빔용 피막제의 제조방법'은 고체윤활제, 특히 구리스를 사용하게 되어 높은 온도(약 70~90℃)에서 용융시켜야 다른 재료와 혼합시킬 수가 있다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 'H빔용 피막제의 제조방법'은 파라핀 왁스를 사용함으로써, 피막제의 표면에 밀폐된 막을 형성하며, 형성된 막은 유분이나 수분 등의 증발을 막고, 피막제의 부착력을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 재생 액체윤활유를 사용함으로써 낮은 온도에서도 재료들을 혼합할 수 있으며, 특히 액체윤활유 중에서도 재생 액체윤활유를 사용함으로써 자원재활용의 측면에서 좋은 철강용 피막제를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 파라핀 왁스 대신 PE(폴리에틸렌) 왁스를 사용 함으로써, 종래 피막제보다 부착력이 좋은 철강용 피막제를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 철강(H빔 등)을 회수하는데 있어, 종래보다 힘이 덜 들고 작업시간을 절약할 수 있으며 깨끗한 표면을 가진 철강(H빔 등)을 회수할 수 있도록 하는 철강용 피막제를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 의한 철강용 피막제는 PE(폴리에틸렌) 왁스와, 재생 액체윤활유를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 철강용 피막제의 구조를 보강하고, 변성을 적게 할 수 있으며, 각 재료들의 배합을 도와줄 수 있도록 유동파라핀(流動, liquid paraffin), 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP)가 추가로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 PE(폴리에틸렌) 왁스는 35~45중량%, 상기 재생 액체윤활유는 35~45중량%, 상기 유동파라핀(流動, liquid paraffin)은 10~20중량%, 그리고 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP)는 3~5중량%일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철광용 피막제에는 PE 왁스와 재생 액체윤활유, 유동파라핀, 디옥틸프탈레이트가 포함된다.

여기서, PE 왁스는 35~45중량%(바람직하게는 40중량%), 상기 재생 액체윤활유는 35~45중량%(바람직하게는 40중량%), 상기 유동파라핀은 10~20중량%(바람직하 게는 16중량%), 그리고 디옥틸프탈레이트는 3~5중량%(바람직하게는 4중량%)으로 혼합하는 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 이용하는 재생 액체윤활유는, 일반적으로 사용하는 폐오일을 수거하여 원심분리나 필터 등을 이용한 폐유재생처리를 통해 통상적으로 재생하여 사용하는 액체윤활유이다.

종래 피막제 제조에 사용되는 고체윤활유(구리스 등)는 다른 재료와 배합하기 위해서 약 70~90℃ 이상의 열을 가해주어야 한다. 이는 실온에서도 배합이 가능한 액체윤활유와 비용적인 측면이나 시간적인 측면 등에서 대조되며, 특히 본 발명에서는 재생 액체윤활유를 사용함으로써, 자원의 재활용 측면에서도 유용하다.

보통 왁스(Wax)란 상온에서는 고체상태이면서 온도를 높이면 유체로 변하는 분자량 수백 정도의 물체이다. 광택, 윤활 작용 및 방수, 방부 효과가 있기 때문에 이와 같은 특징을 필요로 하는 여러 분야에 단독 또는 기타 수지류와 섞여서(blended) 사용되며, 원료에 따라 석유계 왁스(파라핀, 마이크로크리스탈린 왁스), 동물성 천연왁스, 식물성 천연왁스, 합성왁스 등으로 분류하기도 한다.

종래 기술인 'H빔용 피막제'에서 사용되는 파라핀 왁스는 석유계 왁스에 속하는데 40~71℃에서 용해되며 분자량이 증가할수록 용융온도가 높아진다. 피막제의 표면에 밀폐된 막을 형성하며, 형성된 막은 유분이나 수분 등의 증발을 막고, 피막제의 부착력을 떨어뜨리는 단점을 가지고 있다.

본 발명에서 사용되는 PE(폴리에틸렌) 왁스는 합성왁스의 일종으로써 천연가스나 나프타를 분해하여 얻어지는 에틸렌을 중합하여 얻어진다. PE 왁스는 우유용기 등에 사용되는 등 인체에 거의 무해하며, 37~65℃의 용융온도를 갖는다. 또한 첨가되는 양에 따라 제품의 굳기를 조절할 수 있는 가소제(可塑劑, plasticizer; 제품의 성형 또는 가공을 쉽게 하도록 유연성을 주는 연화제(軟化劑, softener)의 구실을 함)의 기능을 수행하며, 파라핀 왁스보다 우수한 안정성, 내열성 등을 가지고 있다. PE 왁스가 파라핀 왁스 대신 본 발명에 따른 철강용 피막제의 재료로 사용됨으로써 더 낮은 온도에서 재료들을 용융시킬 수 있고, 피막제의 가공을 보다 쉽게 할 수 있으며, 종래 피막제보다 부착력을 향상시킬 수 있다.

또한, PE 왁스의 경우 폐플라스틱을 이용하여 PE 왁스를 생산하는 방법에 대한 기술이 발전하고 있으므로 재생 액체윤활유와 같이 자원 재활용 측면에서도 유용한 재료가 될 수 있다.

그리고 유동파라핀(流動, liquid paraffin)은, 액상의 파라핀으로 유동성을 지니는 윤활유와 비슷한 형태로서 유분이 많이 함유되어 있다. 우수한 산화안정성과 장시간 사용에도 빛과 열에 대한 변색과 오염이 거의 없으며, 낮은 휘발성, 낮은 유동점을 가지고 있고 수분리성이 우수하여 물 혼입시 유화를 일으키지 않으므로 합성고무, 특수고무제품의 배합에 좋다. 연화제의 보조재료로 널리 쓰이며, 정제 후 화장품, 의약품, 식품용으로 사용된다.

유동파라핀을 사용함으로써 철강용 피막제 제조시 기타 다른 재료들이 잘 퍼 지게 하여 서로 섞이기 쉽도록 할 수 있으며, 철강용 피막제가 잘 변형 또는 변성되지 않도록 할 수 있다.

또한, 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP)는 보통 플라스틱의 보조재료로 쓰이며 충전제(제품의 강도 향상, 보강제라고도 함), 가소제, 안정제(대기, 햇빛, 열 등에 의하여 분해 반응이 일어나는 것에 대한 안정적인 성질 부여함), 착색제(제품의 색상을 넣기 위한 보조재료), 발포제(거품 플라스틱을 만들기 위한 보조재료) 등 여러 분야에서 널리 쓰이고 있다.

특히 가소제로 널리 쓰이는 디옥틸프탈레이트는, PE 왁스를 도와 철강용 피막제 구조 사이에 삽입되어 구조를 보강해주며, 변성을 적게하고 안정적으로 만들어주는 역할과 함께 피막제가 부드럽고 유연한 성질을 갖도록 해준다.

이하 실시예와 도면를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 - 철강용 피막제의 제조와 사용

본원발명에 의한 철강용 피막제를 제조하기 위해 우선, PE(폴리에틸렌) 왁스 40중량%과, 재생 액체윤활유 40중량%, 유동파라핀(流動, liquid paraffin) 16중량%, 그리고 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 4중량%의 비율로 하여 통상의 용융로에 각각의 재료를 넣은 후 용융시켜 혼합한다.

다음, 혼합된 철강용 피막제를 통상적으로 이용되는 스프레이 방식 등을 이 용하여 철강(H빔 등)의 표면에 도포하는 것으로 마무리된다.

실시예 2

도1은 토목공사 등에서 지반안정화 작업을 하고 있는 사시도이다.

도1을 참조하면, 토목 및 건축공사 중 지면을 파내기 전에 터파기할 영역(30) 주위 지반이 무너지지 않도록 터파기 영역(30)의 주변을 따라 여러 개의 구멍(40)을 뚫은 후 여기에 H빔(20)을 집어넣는다. 구멍(40)의 깊이와 H빔(20)이 사용되는 숫자는 터파기 할 영역(30)의 크기와 지반의 단단함에 따라 달라진다. 보통 H빔(20)의 길이보다 구멍의 깊이가 더 길 경우 수개의 H빔(20)을 이어붙여서 삽입하게 된다. 터파기 영역(30) 주변에 H빔(20)이 삽입되면 H빔(20)이 삽입된 구멍(40)에 흙 또는 시멘트(미도시) 등을 부어넣어 H빔(20)을 고정 설치하여 지반을 안정화 시킨다.

도2는 도1에 도시된 A부분의 확대도이다.

도시된 바와 같이 터파기 영역(30) 주변에 뚫은 구멍(40)으로 H빔(20)이 삽입되는데, 삽입되는 H빔(20)의 외부에는 철강용 피막제(10)가 도포되어 있다. 철강용 피막제(10)가 도포된 H빔(20)을 사용함으로써, 흙 또는 시멘트(미도시) 등으로 구멍(40)에 고정설치된 H빔(20)은 공사가 완료된 후 편하고 간단하게 회수할 수 있다.

비교실시예

본 출원인은 대한민국 공개특허번호 제2003-32283호 'H빔용 피막제(이하, 인용발명이라 함)'와 본 발명에 따른 '철강용 피막제(이하 본원발명이라 함)'를 한국건자재시험연구원(주소: 서울시 서초구 서초3동 1465-4, 접수번호: WR 04-0237, 접수일자: 2004. 02.17.)에 의뢰하여 각각 통상 사용되는 H빔에 도포한 후 이를 수거하는 시험을 의뢰하였다.

표1에 나타난 바와 같이, 인용발명과 본원발명이 도포된 H빔을 각각 3번씩 실험해보았다. H빔을 지면에 뚫어놓은 구멍에 삽입한 후 물 180중량%와 시멘트 375중량%, 잔골재 756중량% 및 굵은골재 995중량%를 배합한 시멘트조성물을 H빔이 삽입된 구멍에 부어 H빔을 고정시켰다. 그리고 시멘트조성물을 부어넣은 구멍은 압축강도 117kgf/㎤로 7일간 압축하면서 시멘트조성물이 굳도록 했다.

7일이 지나 시멘트조성물이 완전히 굳었음을 확인한 후 시멘트조성물에 의해 구멍에 고정되어 있는 H빔 중 인용발명이 도포된 H빔, 본원발명이 도포된 H빔의 순으로 회수했다. 이때 인발속도(잡아빼는 속도)는 2mm/min였다.

그 결과, 첫번째로 인용발명이 도포된 H빔을 구멍에서 회수할 때 최대인발하중은 1054kgf로 나타났으며, 이어 본원발명이 도포된 H빔을 회수할 때의 최대인발하중은 781kgf로 나타났다. 따라서, 인용발명이 도포된 H빔을 회수할 때 드는 최대인발하중의 약 74% 인발하중으로 본원발명이 도포된 H빔을 회수할 수 있는 것을 알 수 있다.

두번째로 회수한 H빔의 경우 인용발명이 도포된 H빔에서 최대인발하중은 959kgf였으며, 본원발명이 도포된 H빔의 최대인발하중은 528kgf였다. 두번째 실험에서는 인용발명이 도포된 H빔을 회수할 때 드는 최대인발하중의 약 55%의 인발하중으로 본원발명이 도포된 H빔을 회수할 수 있는 것으로 나타났다.

세번째 역시 인용발명이 도포된 H빔에서는 918kgf가 측정되었으며, 본원발명이 도포된 H빔에서는 651kgf였다. 세번째의 경우, 인용발명이 도포된 H빔을 회수할 때 드는 최대인발하중의 약 71%의 인발하중만으로 본원발명이 도포된 H빔을 회수할 수 있는 것을 알 수 있다.

이와같이 표1에서 나타난 결과에 따르면, 구멍에 삽입되어 고정된 H빔을 회수하는데 있어서 본원발명인 '철강용 피막제'는, 인용발명인 'H빔용 피막제'보다 힘을 덜 들일 수 있으며 작업시간을 절약할 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 철강용 피막제는, 재생 액체윤활유를 사용함으로써 낮은 온도에서도 재료들을 혼합할 수 있고, 특히 액체윤활유 중에서 재생 액 체윤활유를 사용함으로써 자원재활용의 측면에서 좋으며, 파라핀 왁스 대신 PE 왁스를 사용함으로써 종래 피막제보다 부착력이 좋고, 철강(H빔 등)을 회수하는데 있어, 종래보다 힘이 덜 들고 작업시간을 절약할 수 있으며 깨끗한 표면을 가진 철강(H빔 등)을 회수할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. PE(폴리에틸렌) 왁스 35~45중량%, 재생 액체윤활유 35~45중량%, 유동파라핀(流動, liquid paraffin)은 10~20중량%, 그리고 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate, DOP) 3~5중량%를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 철강용 피막제.

Images