KR100652230B1 - 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 파이프가 제공된다. 보다 구체적으로, 주철관 및 아연도강관으로 구성되는 군에서 선택되는 부식성 유체수송용 금속 파이프와, 플라스틱 박막과, 유체에 의한 금속 파이프의 부식을 보호하기 위해, 플라즈마 방전증착에 의해, 상기 플라스틱 박막의 한면에 형성된 금속코팅층과, 상기 플라즈막 박막 중 금속코팅층이 형성되지 아니한 면에 형성된 채, 상기 플라스틱 박막과 상기 금속 파이프를 부착시키는 접착제층으로 구성되고, 부식성 금속 파이프, 접착제층, 플라스틱 박막 및 금속코팅층의 순서로 배열된, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 금속 파이프가 제공된다. 상기한 내부식성 유체수송용 금속 파이프는 내식성, 내수성 및 내화학성 등이 증진된다. 무엇보다도, 파이프의 내벽 코팅을 간단한 공정으로 수행할 수 있다. 또한, 부식된 노후관의 갱생에 용이하게 적용될 수 있다.

Description

플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 파이프{INNER WALL-PROTECTED PIPE BY THIN FILM HAVING METALLIC COATING LAYER FORMED THROUGH PLASMA DISCHARGE DEPOSITION}

도 1은 본 발명에 따른 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 금속 파이프의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 금속 파이프의 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 금속 파이프의 제조공정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 부식을 야기하는 유체로부터 내벽이 보호된 금속 파이프에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 금속 파이프에 관한 것이다.

금속 파이프는 수도관, 냉각관 등 다양한 산업분야에 사용되고 있다. 그러나, 이들 파이프는 유체에 의해 부식되거나 또는 화학적으로 손상된다. 예를 들어, 수도관의 경우, 주철관이 많이 사용되고 있다. 주철관은 경제적 이점을 갖고 있지만, 물에 의해 부식되는 문제점을 안고 있다. 따라서, 주철관은 10년 정도의 간격으로 주기적으로 교체해주어야 한다. 해결 방안으로 강관에 아연을 도금한 아연도강관을 주로 사용하였으나, 이것 또한 물에 존재하는 용존 산소에 의한 부식에 약하기 때문에 큰 효과를 거두지 못하고 있다. 최근에는 내식성을 갖는 스테인레스 스틸을 수도관으로 사용하고 있으나, 경제적 부담으로 인해 설치하는데 어려움이 있다.

주로 빌딩 옥상에 설치되어 있는 저수조는 플라스틱, 시멘트 등으로 만들어져 있으나 그들 또한 용존 산소에 의해 부식되어 먹는 물을 오염시키는 주원인이 되고 있다. 해결 방안으로 값 비싼 스테인레스 스틸 저수조를 사용하고 있으나 경제적인 부담이 매우 큰 것으로 알려져 있다.

본 발명자들은 금속 파이프의 내벽을 보호하기 위한 시도의 일환으로, 중공음극방전 증착에 의해 파이프 내벽에 직접 금속코팅층을 형성하는 방법을 제안한 바 있다. 이 방법은 많은 이점을 제공하지만, 기존에 설치되어 이미 부식된 노후관에는 적용될 수 없다.

본 발명의 목적은 금속 파이프 내벽 코팅을 간단한 공정으로 제조할 수 있으며, 부식된 노후관의 갱생에 용이하게 적용할 수 있는 내벽이 보호된 금속 파이프를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 주철관 및 아연도강관으로 구성되는 군에서 선택되는 부식성 유체수송용 금속 파이프와, 플라스틱 박막과, 유체에 의한 상기 금속 파이프의 부식을 보호하기 위해, 플라즈마 방전증착에 의해, 상기 플라스틱 박막의 한면에 형성된 금속코팅층과, 상기 플라즈막 박막 중 금속코팅층이 형성되지 아니한 면에 형성된 채, 상기 플라스틱 박막과 상기 금속파이프를 부착시키는 접착제층으로 구성되고, 부식성 금속 파이프, 접착제층, 플라스틱 박막 및 금속코팅층의 순서로 배열된, 내부식성 유체수송용 금속 파이프가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마방전 증착, 구체적으로는 중공음극장전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 파이프의 사시도이고, 도 2는 이의 확대 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내벽이 보호된 금속 파이프(1)는 유체의 수송을 위한 금속 파이프(101)와, 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층(103)이 한 면에 형성된 플라스틱 박막(102)과, 상기 플라스틱 박막을 금속 파이프(101)의 내벽에 부착하는 접착제층(104)을 포함한다. 유체의 수송을 위한 금속 파이프(101)의 예로는 종래의 주철관 및 아연도강관이다. 상기 파이프(101)는 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층(103)이 한면에 형성된 플라스틱 박막(102)에 의해 보호된다. 이 때, 상기 플라스틱 박막(102)은, 금속코팅층(103)이 형성되지 아니한 면이 상기 접착제의 도움 하에, 상기 부식성 유체수송용 금속 파이프(101)의 내벽에 부착된다. 플라스틱 박막(102) 상으로의 금속코팅층(103)의 형성은 중공음극방전 증착에 의해 수행된다. 이 때, 금속코팅층(103)은 2 이상의 복합층으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 구리층과 스테인레스 스틸층을 순차 증착하여 형성할 수 있다. 이것은 스테인레스 스틸층은 내부식성이 매우 좋으나 플라스틱류 박막에 층을 형성하기 어렵기 때문에 먼저 구리층을 플라스틱류 박막에 형성하고 그 위에 스테인레스 스틸층이 형성될 수 있게 함으로써 파이프 내벽을 적절히 보호할 수 있다는 장점을 갖는다.

도 3은 본 발명에 따른 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 파이프의 제조공정을 보여주는 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 중공음극방전 증착장치에 의해 금속원자가 스퍼터링된다(S301). 구체적으로, 상기 중공음극방전 증착장치는 금속성 음극과, 양극과, 방전공간을 포함하여 이루어진다. 음의 직류전압전원으로부터 증착장치의 음극으로 음의 직류전압이 인가된다. 음의 직류전압의 도움하에, 방전공간 내에 존재하는 방전가스는 중공음극방전을 경험하며, 방전가스의 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마 중 양이온은 음극과 접촉하여 금속원자를 원자상태로 방출한다. 상기 중공음극방전 증착장치로부터 방출된 금속원자는 박막과 접촉하여 금속코팅층을 박막의 한 면에 형성한다(S302). 이 때, 박막은 플라스틱재질이 바람직하다. 금속코팅층과 박막의 결합력을 증진시키기 위해, 중공음극방전 증착이 수행된 후에 이온 믹싱(ion mixing)이 수행되는 것이 바람직하다(S303). 그 후, 금속코팅층이 한 면에 형성된 박막은 접착제의 도움 하에 상기 파이프의 내벽에 부착된다(S304). 이 때, 상기 플라스틱 박막은, 금속코팅층이 형성되지 아니한 면이 상기 접착제의 도움 하에, 상기 부식성 유체수송용 금속 파이프의 내벽에 부착된다.

상기한 공정에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내벽이 보호된 파이프(1)는 간단한 공정에 의해 내벽이 보호된다. 본 발명은 또한 부식된 노후 파이프의 갱생에도 적용될 수 있다. 구체적으로, 부식된 노후 파이프의 내벽으로부터 스케일 제거을 수행한다. 그 후, 중공음극방전 증착에 의해 금속코팅층이 한 면에 형성된 박막을 상기 노후 파이프의 내벽에 접착제를 이용하여 부착하면 된다. 이것은 노후된 부식파이프의 갱생에 아주 유리하다.

이 때 금속코팅층은 내수성, 내식성 및 내화학성을 갖고, 인체에 무해한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 그러한 예로는 스테인레스 스틸, 금, 은, 백금, 크롬, 니켈, 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 내벽이 보호된 파이프는 다음과 같은 효과를 제공한다.

(1) 설치되어 노후된 유체 수송관을 교체하는 것이 아니므로 시공이 매우 간단하고 용이하다.

(2) 내수, 내식, 내화학성을 갖는 비싼 금속류를 전체적으로 사용할 필요가 없으므로 매우 경제적이다. 예를 들어 길이가 6 m, 내경이 13 mm 관의 내벽을 200 nm 두께로 코팅하기 위해 필요한 은의 중량은 1 그램 정도이다.

Claims (7)

1. a) 주철관 및 아연도강관으로 구성되는 군에서 선택되는 부식성 유체수송용 금속 파이프와,

   b) 플라스틱 박막과,

   c) 유체에 의한 금속 파이프의 부식을 보호하기 위해, 플라즈마 방전증착에 의해, 상기 플라스틱 박막의 한면에 형성된 금속코팅층과,

   d) 상기 플라즈막 박막 중 금속코팅층이 형성되지 아니한 면에 형성된 채, 상기 플라스틱 박막과 상기 금속 파이프를 부착시키는 접착제층으로 구성되고,

   부식성 금속 파이프, 접착제층, 플라스틱 박막 및 금속코팅층의 순서로 배열된, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 금속 파이프.
2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마방전 증착이 음극, 양극 및 방전공간을 포함하는 중공음극방전 증착장치에 음의 직류전압을 인가하여 방전가스의 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마와 음극의 충돌에 의해 금속원자를 방출하는 중공음극방전 증착인 것을 특징으로 하는, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 금속 파이프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속코팅층이 2 이상의 금속층이 순차 증착된 복합코팅층인 것을 특징으로 하는, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 금속 파이프.
4. a) 플라즈마방전 증착장치에 의해 금속원자를 스퍼터링하는 단계,

   b) 상기 단계 a)의 스퍼터링된 금속원자를 플라스틱 박막과 접촉시켜 금속코팅층을 상기 플라스틱 박막의 한면에 형성시키는 단계,

   c) 상기 단계 b)의 금속코팅층이 한 면에 형성된 플라스틱 박막을 주철관 및 아연도강관으로 구성되는 군에서 선택되는 부식성 유체수송용 금속 파이프 파이프의 내벽에 부착시키되, 상기 플라스틱 박막의 금속코팅층이 형성되지 아니한 면이 상기 접착제의 도움 하에, 상기 부식성 유체수송용 금속 파이프의 내벽에 부착시키는 단계로 구성된, 제1항에 따른 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 유체수송용 금속관의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 플라즈마방전 증착이 음극, 양극 및 방전공간을 포함하는 중공음극방전 증착장치에 음의 직류전압을 인가하여 방전가스의 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마와 음극의 충돌에 의해 금속원자를 방출하는 중공음극방전 증착인 것을 특징으로 하는, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 유체수송용 금속 파이프의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 단계 b)와 단계 c)의 사이에, 상기 금속코팅층이 형성된 박막 상에 이온믹싱을 수행하여 금속코팅층과 박막 사이의 결합력을 증진시키는 단계를 추가로 포함하는, 플라즈마방전 증착에 의해 금속코팅층을 갖는 박막에 의해 내벽이 보호된 내부식성 유체수송용 금속 파이프의 제조방법.
7. a) 음극, 양극 및 방전공간을 포함하는 중공음극방전 증착장치에 음의 직류전압을 인가하여 방전가스의 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마와 음극의 충돌에 의해 금속원자를 방출하는 중공음극방전 증착에 의해 플라스틱 박막의 한 면에 금속코팅층을 형성하거나, 또는 금속코팅층이 형성된 플라스틱 박막 상에 이온믹싱을 수행하여 금속코팅층을 갖는 플라스틱 박막을 제조하는 단계,

   b) 노후된 부식 금속 파이프의 내벽으로부터 스케일 제거를 수행하는 단계,

   c) 상기 단계 a)로부터 얻어진 금속코팅층을 갖는 플라스틱 박막을 상기 단계 b)로부터 얻어진 스케일이 제거된 노후된 부식 금속 파이프의 내벽에 부착시키되, 상기 플라스틱 박막의 금속코팅층이 형성되지 아니한 면이 상기 접착제의 도움 하에, 상기 노후된 부식 금속 파이프의 내벽에 부착시키는 단계로 구성된 노후된 부식 금속 파이프의 갱생방법.

Images