KR100900509B1 - 고무시트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강이나 하천 등을 가로질러 설치되고 유체의 공급과 배출에 의해 기립 및 도복되어 저수량을 확보하는 고무댐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고부식 환경에 처하게 되는 고무댐의 내식성 및 내구성 등 다양한 성능을 향상시키기 위하여 표면에 폴리우레아가 도포되는 고무시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 유체의 주입에 의해 팽창되어 기립하고 배출에 의해 수축되어 도복하는 고무튜브의 성형에 이용되는 고무시트의 제조방법에 있어서,

강화고무판의 표면에 오염물질을 세척 및 제거하여 건조시킨 후 일정한 표면조도로 연마하는 단계; 상기 강화고무판의 일면에 제1에틸렌 프로피렌판을 적층시켜 부착하는 단계; 상기 강화고무판의 타면에 유색의 폴리우레아를 분사하여 소정 두께의 제1피막층을 형성하고 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무시트의 제조방법을 제공한다.

그리고, 상기 제1피막층이 경화되면 그 위에 무색의 폴리우레아를 분사하여 소정 두께의 제2피막층을 형성하고 경화시키는 단계를 더 포함한다.

고무댐, 폴리우레아, 고무시트, 고무튜브, 피막

Description

고무시트 및 그 제조방법{Rubber sheet and manufacturing method thereof}

본 발명은 강이나 하천 등을 가로질러 설치되고 유체의 공급과 배출에 의해 기립 및 도복되어 저수량을 확보하는 고무댐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고부식 환경에 처하게 되는 고무댐의 내식성 및 내구성 등 다양한 성능을 향상시키기 위하여 표면에 폴리우레아가 도포되는 고무시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 저수지 또는 농업/공업용 취수보, 소수력 발전용 상단보, 상수도용 취수보, 위락용 담수보 또는 하구의 해수 댐의 수위조절용 울타리로서 철제의 자동 전도식 울타리가 주지되어 왔다. 그러나 이러한 철제 울타리는 유압 실린더 등에 의해 작동되므로 장비조작이 대단히 곤란하며 약한 기초 위에 설치하는 것이 불가능하였다.

최근에는 공기, 물 등과 같은 유체의 직접적인 공급에 의해서 운전되며 설비나 정비가 용이한 소위 조립식 고무댐이라는 수위 조절용 댐들이 개발되어 실용화되고 있다.

이와 같은 고무댐들은 그 재질이 대부분 에틸렌 프로피렌(EPDM : Ethylene Propylene Diene Monomer)의 합성고무 또는 클로로프렌(Chloroprene)의 합성고무 등으로 제작되어 산간 오지나 지형조건이 좋지 않은 곳에서도 효과적인 저수량의 확보와 조립 설치가 용이하고, 목적하는 수위에 따라 고무댐의 높이를 공기, 물 등의 유체의 공급 조절로 관리하기 때문에 제방용 울타리로서 큰 주목을 받고 있다. 즉 강 또는 하천을 가로질러 배치되는 고무댐은 강물의 흐름을 막기 위해 고무보(Rubber Weir)의 내부에 유체를 공급하여 팽창 기립시키고, 막힌 강물을 하류로 흘러 보내기 위해 고무보의 내부에 채워진 유체를 배출하여 수축 도복시킨다.

첨부한 도 1은 종래 고무댐의 일실시 예를 도시한 사시도이다.

이를 위하여 대부분의 고무댐은 도 1에 도시된 바와 같이, 하천이나 강폭 방향의 하상 콘크리트(1)와 제방에 고무댐의 본체인 고무튜브(2)를 고정하기 위한 클램핑 플레이트(3)와 유체를 공급 및 배출하기 위한 배관설비(미도시)를 포함하여 구성된다.

강물과 함께 상류에서 하류로 떠내려오는 유목 또는 모래나 돌멩이들은 고무튜브의 상부에 도달하여 그 상부 외면과 마찰하게 되고, 고무튜브의 팽창 기립시, 폭우로 인해 상류에서 하류로 떠내려온 큰 돌멩이들이 하류를 항해 고무튜브의 외면상에서 선회하다가 압박 및 충돌하게 되어 마모, 긁힘, 타공, 찢어짐 등과 같은 외력에 의한 손상이 야기된다.

이에 따라 종래에 상기와 같은 마모 및 손상에 견디도록 고무튜브의 상, 하부 시트에 섬유직물 보강층과 강선망 보강층을 각각 매설하는 기술이 제안되었다.

그러나, 전술한 종래 기술에 의한 고무댐의 보강구조는 고무튜브의 상부시트와 하부시트 및 덧살부 내부에 강선망 보강층과 섬유직물 보강층을 적절히 배치하여 고무튜브의 내구성을 증가시키는 장점은 있으나, 앞서 설명한 일반 고무댐들과 같이, 에틸렌 프로피렌 재질로 이루어진 일종의 가황(加黃)된 합성고무의 상, 하부시트를 열로 가황 접착하여 하나의 고무튜브로 제작하게 되는데, 이때 고무댐이 대형(大型)화 되면, 고무댐을 한번에 제조하기 위해서 대형의 설비를 필요로 하여, 설비 면에서 경비가 많이 들뿐만 아니라 각 고무시트를 가황 접착해야 하는 등의 제조공정이 매우 복잡하다는 문제점을 안고 있다.

또한, 상기 가황된 합성고무에는 강도를 높이기 위해 흑색의 카본이 혼합되어 있기 때문에 다양한 색상의 고무튜브로 제작하는데 한계가 있어, 대부분 검정색에 국한되어 제작되고 있으며, 이와 같이 제작된 고무댐 튜브를 강이나 하천 등에 설치할 때 댐의 주변경관과 조화를 이루지 못하고, 또 수요처에 대해 고무댐의 색상선택의 폭을 다양하게 제공하지 못하는 문제가 발생한다.

그리고, 합성고무로 이루어진 고무튜브의 외부 표면은 자외선이나 오존 등에 직접 노출되어 있으며 장기간 노출로 인하여 내구성이 떨어져 노후화가 빨라지고, 또 튜브의 표면에 긁힘이 발생했을 경우, 시간이 지나면서 그 부분에 응력이 집중되어 고무튜브가 손상되는 문제점을 내재하고 있다.

또한, 상기와 같은 고무댐들의 재료로 사용되는 합성고무는 내마모성이 떨어지기 때문에 수중에서 물의 흐름에 의해 유동하여 그 표면이 닳게 되면서 가황성분과 함께 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 수중의 고무튜브 외부 표면에 수서생물들이 고착되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 강이나 하천 등의 수중에 설치되어 고부식 환경 하에 놓이게 되는 고무튜브의 피도면에 폴리우레아를 도포하여 내구성, 내충격성, 내마모성 및 내식성 등 다양한 성능을 향상시킨 고무시트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유체의 주입에 의해 팽창되어 기립하고 배출에 의해 수축되어 도복하는 고무튜브의 성형에 이용되는 고무시트의 제조방법에 있어서,

강화고무판의 표면에 오염물질을 세척 및 제거하여 건조시킨 후 일정한 표면조도로 연마하는 단계; 상기 강화고무판의 일면에 제1에틸렌 프로피렌판을 적층시켜 부착하는 단계; 상기 강화고무판의 타면에 유색의 폴리우레아를 분사하여 소정 두께의 제1피막층을 형성하고 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무시트의 제조방법을 제공한다.

그리고, 상기 제1피막층이 경화되면 그 위에 무색의 폴리우레아를 분사하여 소정 두께의 제2피막층을 형성하고 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴리우레아는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어지되 상기 주제는 순수 폴리우레아이며, 2000~3000psi, 65~75℃로 가압 가온되어 토출되기 직전에 혼합되어 분사하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1피막층과 강화고무판 사이에 개재되어 적층되도록 상기 강화고무판의 타면에 제2에틸렌 프로피렌판을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강화고무판과 제1에틸렌 프로피렌판 및 제2에틸렌 프로피렌판 사이에 개재되어 적층되도록 상기 강화고무판에 강화섬유를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 유체의 주입에 의해 팽창되어 기립하고 배출에 의해 수축되어 도복하는 고무튜브의 성형에 이용되는 고무시트에 있어서,

강화고무판의 일면에 제1에틸렌 프로피렌판이 부착되고 타면에 유색의 폴리우레아가 분사되어 경화되는 제1피막층이 소정 두께로 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 고무시트를 제공한다.

본 발명에 따른 고무시트는 고무댐의 본체인 고무튜브 성형시 외측을 향하게 되는 일면에 폴리우레아를 도포함으로써 내구성, 내마모성, 내화학성, 내식성, 탄성 등 폴리우레아의 성질에 의한 다양한 성능이 향상되어 자외선이나 이물질 등과 같은 외부 환경에 의한 손상이 감소되고 수명을 연장시키는 효과가 있다.

또한, 유색의 폴리우레아를 이용하여 고무시트를 다양한 색상으로 제조하여 제공함으로써 고무댐을 주변경관과 조화되도록 하여 심미감을 향상시키는 효과가 있으며,

또한, 화학적으로 매우 안정적인 순수 폴리우레아가 유수와 접하게 되는 고무시트의 표면에 코팅됨으로 인해 고무시트의 가황성분으로 인한 환경오염이 발생되지 않아 친환경적이다.

이와 같이 본 발명에 따른 고무시트는 폴리우레아의 특성에 따라 다양한 성능(내마모성, 내구성, 내화학성 등)이 향상됨은 물론이고, 수명 연장에 따라 교체 및 유지를 위한 비용이 절감되는 효과도 기대할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 고무시트의 일실시 예를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고무시트의 다른 실시 예를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따라 바람직하게 구현되는 고무튜브는 그 표면에 폴리우레아를 도포하여 내식성 및 내구성, 내충격성 등을 향상시킨다.

이를 위하여 고무튜브의 도장작업을 위한 전처리를 살펴보면 다음과 같다.

고무튜브는 고무댐의 본체로서, 통상적으로 한 장의 고무시트가 접혀 성형되거나 혹은 두 장의 고무시트를 밀착되게 부착하여 성형되고, 본 발명에 따라 고무시트의 일면에 폴리우레아를 도장하게 되는데, 이를 위하여 먼저 고무시트의 표면에 부착된 이물질, 물때(scale), 이끼 등과 같은 오염물질들을 세척 및 제거하고, 표면에 수분을 건조시킨 다음 필요에 따라 연마지를 이용하여 일정한 표면조도를 형성한다.

이하, 고무시트의 표면에 도장재(폴리우레아)를 도포하는 방법을 설명한다.

상기 고무시트의 표면에 도포되는 폴리우레아는, 즉각적인 경화 반응을 일으키는 주제와 경화제를 기본적인 일대일 부피비율로 혼합하고, 이와 같이 혼합된 폴리우레아는 수초에서 수분 이내에 응고되기 때문에, 가압 가온(2000~3000psi, 65~75℃)된 상태로 특수 제작된 스프레이 건의 내부의 챔버에 투입되며, 토출되기 직전에 충돌혼합하여 분사시키는 도장기를 통해 도포된다.

이때, 가온 가압된 상태로 충돌혼합되어 분사되는 폴리우레아는 고무시트의 표면에 분사되는 즉시 경화 반응이 일어나고, 10~30초 이내에 유동성이 없는 초기 경화단계에 이르게 되어 연속적으로 일관된 피막을 형성하게 되며, 1~수㎜ 두께의 피막을 한 번에 얻을 수 있게 된다.

이를 위하여 피도물(고무시트)의 피도면에 가로 방향으로 폴리우레아를 분사한 다음, 세로 방향으로 교차시켜 분사한다. 이때, 피막 두께의 편차를 최소화하기 위하여 폴리우레아를 각 방향에 대해 1/2 씩 겹치도록 균일하게 분사한다.

피도면에 대한 폴리우레아 도포가 완료되면 경화되기까지 잠시 대기하여 도장작업을 완료하게 된다.

이와 같은 스프레이(분사) 도장방식은 일반적인 에어(air) 또는 에어리스(airless) 도장방식과 다르며, 주제와 경화제를 혼합하여 겔타임(Gel Time)이 상대적으로 매우 짧은 반응형 도장재를 스프레이 하기 위한 특수 도장방식으로, 도장 공정에서 발생된 결함 부위의 수정 또는 터치업(touch-up)이 필요한 경우, 겔타임이 상대적으로 긴 핸더블 코팅 타입(Handable coating type)의 폴리우레아를 사용하여 붓, 스크레이퍼(scraper), 나이프, 주걱 등을 이용하여 보수 도장한다.

상기와 같이 폴리우레아는 주제와 경화제를 혼합한 즉시 피도물에 분사하는 도장기를 이용하여 도포되어야 하며, 폴리우레아가 도장된 피도물은 내식성, 내구성, 내충격성, 내마모성 외에도 다양한 성능들이 강화되는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 여러 가지 성능들을 유사하게 향상시킬 수 있는 주제로서 순수 폴리우레아(pure polyurea), 하이브리드 폴리우레아(hybrid polyurea), 폴리우레탄(polyurethane) 등 3가지가 있다.

순수 폴리우레아는 이소시아네이트 프리폴리머(isocyanate prepolymer)와 아민 터미네이티드 폴리에테르 프리폴리머(Amine Terminated polyether prepolymer) 의 반응에 의해 형성되는 폴리우레아이며, 무촉매 반응 생성물로서 독성이 없고 가수분해가 일어나지 않아 화학적으로 매우 안정적인 반응 생성물이다.

하이브리드 폴리우레아는 순수 폴리우레아와 순수 폴리우레탄이 혼합되어 있는 형태로서 화학 반응의 주체는 순수 폴리우레아와 유사하나, 폴리에테르 프리폴리머 속에 하이드록실(hydroxyl(-OH))기가 존재하는 형태로 우레아 결합과 우레탄 결합이 형성될 수 있으며, 금속 촉매나 아민 촉매의 존재 하에 화학 반응이 진행되므로 잔존하는 촉매의 영향으로 가수분해가 일어날 수 있는 위험성이 있다.

다음, 폴리우레탄의 경우는 이소시아네이트 프리폴리머와 하이드록실 래디컬(hydroxyl(-OH) Radical)을 갖고 있는 폴리올(polyol)의 화학 반응에 의하여 생성되는 우레탄 결합 생성물로서, 경화 시간의 단축을 위해 금속성 촉매 또는 아민계 촉매를 사용하여 탄성을 부여하기 위한 가소제 성분을 첨가하기도 하여 위생 안전에 결함이 있으며 가수분해 가능성이 존재한다.

이들은 모두 스프레이 방식으로 도장 가능한 주제이며, 이 중 화학적 안정성과 물리적 안정성이 제일 우수한 것은 순수 폴리우레아이고, 우레탄 성질이 있는 하이브리드 폴리우레아나 폴리우레탄은 내구력이나 안정성 및 안전성이 부족한 경향이 지배적이므로, 경화제와 혼합되는 주제는 순수 폴리우레아를 이용하는 것이 바람직하다.

첨부한 도 2는 순수 폴리우레아와 폴리우레탄의 화학구조식으로, R′은 폴리에테르의 구조를 나타내는 것으로 아민 터미네이티드 폴리에테르 아민임을 나타낸다.

이하, 상기와 같은 방법에 따라 폴리우레아를 일면에 분사하여 성형되는 고무시트의 제조방법을 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 고무시트를 제조함에 있어서 강화고무판(10)의 일면에만 에틸렌 프로피렌의 합성고무로 성형된 고무판(이하, 에틸렌 프로피렌판)을 부착하고 다른 면에는 상기에서 언급된 바와 같이 폴리우레아를 분사하여, 기존에 에틸렌 프로피렌판을 강화고무판의 양면에 접착하여 제작한 품질과 동등 이상의 탄성과 내구성 등 다양한 성능이 향상된 수밀성(水密性)의 고무시트를 제조한다.

이를 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 강화고무판(10)의 하면에 제1에틸렌 프로피렌판(20)이 접착되고, 그 상면에 2㎜ 두께로 유색의 폴리우레아가 분사되어 제1피막층(30)이 형성 경화된다.

다음, 상기 제1피막층(30) 위에 무색의 폴리우레아를 고르게 분사하여 1㎜ 두께의 제2피막층(31)을 형성하여 상기 제1피막층(30)을 외부로부터 보호하고 변색을 방지한다.

또는, 강화고무판(10)의 양면에 에틸렌 프로피렌판(20,21)을 부착하여 구성하되, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 사이에 강화섬유(40,41)를 개재하여 적층 접착시킨다.

즉, 강화고무판(10)의 양면에 강화섬유(40,41)를 먼저 접착시킨 다음, 하측에 적층된 강화섬유(40)에 제1에틸렌 프로피렌판(20)을 부착하고 상측에 적층된 강화섬유에 제2에틸렌 프로피렌판(21)을 부착한다.

그리고, 상기 제2에틸렌 프로피렌판(21) 상에 상기와 같이 폴리우레아를 분 사하여 제1피막층(30)과 제2피막층(31)을 순차적으로 형성하고, 상기 강화섬유(40,41)는 나이론, 부직포, 보졸트, 탄소섬유, 아라미드섬유 등과 같은 재질 중에 선택되는 어느 하나를 이용할 수 있다.

그리고, 상기 제2피막층(31) 위에 자외선에 의한 퇴색 및 변색을 방지하기 위하여 무항변 폴리우레탄을 분사하여 소정 두께의 제3피막층(32)을 형성한다.

첨부한 도 3 및 도 4와 같이 구성 제조되는 고무시트는 고무댐의 본체인 고무튜브를 성형시 제1에틸렌 프로피렌판(20)이 고무튜브의 내측면이 되고 상기 제2피막층(31)이 외측면이 되도록 형성되며, 내식성, 내구성, 탄성 등 다양한 성능이 향상된 고무튜브를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1피막층(30)에 의해 그 표면이 다양한 색상으로 표현되어 주변경관과 조화를 이루는 미려한 외관을 형성하게 된다. 그리고, 상기 제3피막층(32)에 의해 변색이 방지되어 외적 미관이 장시간 유지되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 고무시트는 기존에 비해 더욱 강화된 내구성 및 개선된 피로노화성을 갖게 되며, 수명이 연장됨으로 인해 교체 및 유지비용이 절감되어 그 경제성이 제고된다.

본 발명은 상기와 같이 고무튜브의 피도면에 폴리우레아를 분사하여 피막층(30,31,32)을 형성함으로써 내구성, 내식성, 내마모성, 내충격성, 내화학성 등 다양한 성능이 강화되며, 이 외에도 폴리우레아의 장점은 다음과 같이 다양하다.

1. 내열온도가 150℃ 이상이고 영하 35℃에서도 본래의 특성을 유지하여 혹한기, 혹서기를 불문하고 작업이 가능하며 겔타임이 상대적으로 매우 짧으므로 고 무튜브 제작시 최단 시간에 시공 가능하다.

2. 자외선에 강하여 그로 인한 품질 저하가 발생되지 않는다.

3. 내수성이 우수하여 도장된 후 습기의 영향을 받지 않는다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래 고무댐의 일실시 예를 도시한 사시도,

도 2는 순수 폴리우레아와 폴리우레탄의 화학구조식을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 고무시트의 일실시 예를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 고무시트의 다른 실시 예를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 강화고무판

20 : 제1에틸렌 프로피렌판 21 : 제2에틸렌 프로피렌판

30 : 제1피막층 31 : 제2피막층

32 : 제3피막층 40,41 : 강화섬유

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 유체의 주입에 의해 팽창되어 기립하고 배출에 의해 수축되어 도복하는 고무튜브의 성형에 이용되는 고무시트의 제조방법에 있어서,

   강화고무판의 표면에 오염물질을 세척 및 제거하여 건조시킨 후 일정한 표면조도로 연마하는 단계;

   상기 강화고무판의 일면에 제1에틸렌 프로피렌판을 적층시켜 부착하는 단계;

   상기 강화고무판의 타면에 유색의 폴리우레아를 분사하여 2mm 두께의 제1피막층을 형성하고 경화시키는 단계;

   를 포함하며,

   상기 폴리우레아는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어지되, 상기 주제는 순수 폴리우레아인 것을 특징으로 하는 고무시트의 제조방법.
5. 삭제
6. 유체의 주입에 의해 팽창되어 기립하고 배출에 의해 수축되어 도복하는 고무튜브의 성형에 이용되는 고무시트의 제조방법에 있어서,

   강화고무판의 표면에 오염물질을 세척 및 제거하여 건조시킨 후 일정한 표면조도로 연마하는 단계;

   상기 강화고무판의 일면에 제1에틸렌 프로피렌판을 적층시켜 부착하는 단계;

   상기 강화고무판의 타면에 유색의 폴리우레아를 분사하여 2mm 두께의 제1피막층을 형성하고 경화시키는 단계;

   를 포함하며,

   상기 제1피막층과 강화고무판 사이에 개재되어 적층되도록 상기 강화고무판의 타면에 제2에틸렌 프로피렌판을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고무시트의 제조방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 유체의 주입에 의해 팽창되어 기립하고 배출에 의해 수축되어 도복하는 고무튜브의 성형에 이용되는 고무시트에 있어서,

    강화고무판의 일면에 제1에틸렌 프로피렌판이 부착되고 타면에 유색의 폴리우레아가 분사되어 경화되는 제1피막층이 2mm의 두께로 적층 형성되며,

    상기 폴리우레아는 주제와 경화제가 혼합되어 이루어지되, 상기 주제가 순수 폴리우레아인 것을 특징으로 하는 고무시트.
14. 삭제

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