KR100970573B1 - 가로등주 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철재로 된 금속 소재의 가로등주 표면에 나노기술을 응용하여 액상의 친환경적이며 고기능성 세라믹 수지가 도포된 세라믹층을 형성하여 금속 소재의 내식성을 향상시킬 뿐만 아니라 방오성(防汚性) 및 내후성을 크게 향상시킨 가로등주를 특징으로 한다. 기존의 열연강판으로 된 가로등주의 표면이 오염물질에 의하여 쉽게 더러워지거나 부식되어 수명이 짧아지는 등의 단점을 개선하기 위한 것으로서 열연강판 재질의 가로등주에 있어서, 상기 가로등주의 표면에 세라믹수지를 피복시킨 것을 특징으로 하는 가로등주에 관한 발명이다.

본 발명의 가로등주는 도로의 노변 또는 중앙 및 공원 등에 설치되는 것으로서 상기 가로등주에 세라믹수지로 된 세라믹층이 형성됨에 따라 표면에 오염물질의 부착을 막을 수 있고, 일단 부착되었다 하더라도 쉽게 제거가 가능하므로 방오성이 뛰어나며, 나아가 내후성, 내스크래치성, 내화학성 등의 물성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 강판의 부식을 방지하여 수명을 반영구적으로 증가시키는 등의 여러 가지 장점을 갖고 있다.

가로등주, 나노기술, 세라믹 수지, 오염방지

Description

가로등주{Street-lamp Pole}

본 발명은 가로등주에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 노변 또는 중앙 및 공원 등에 설치되는 가로등주로서 나노기술을 응용하여 친환경적이며, 고기능성 세라믹수지를 열연강판에 도장시킴으로써 금속소재의 부식을 방지하여 내화학성을 개선시키고, 내후성, 방오성 등을 개선하는 효과를 증대시킬 수 있는 가로등주에 관한 것이다.

가로등주는 조명등이 설치되는 기둥으로서 그 외주면이 주로 열연강판 등과 같은 금속재로 이루어지고, 가로등주의 형식에는 여러 가지가 있는데, 전주(電柱)의 끝부분을 구부려서 그 끝에 등을 설치하는 하이웨이형(型), 전주의 끝부분에 가로로 가지를 뻗게 하여 거기에 등을 설치하는 브래킷형(型), 전주의 꼭대기에 등을 연결하는 주두형(柱頭型) 등이 있다. 광원(光源)으로는 고압 수은등(水銀燈), 형광등, 나트륨등, 보통 전구, LED등이 사용된다.

일반적으로 노상에는 노변이나 도로 중앙, 공원 등에는 야간에 불을 밝힐 수 있는 가로등주가 설치되어 있고, 이러한 가로등주는 가로 교통의 안전 및 보안을 위 하여 설치하는 시설물이다.

한편 이러한 가로등주는 금속의 부식 방지 및 오염물질의 부착 방지 등을 목적으로 그 표면을 밝은 색의 도료 등으로 색칠하고 있다. 그러나 도로에 설치된 가로등주가 옥외의 악천후 속에 장기간 노출됨에 따라 태양광, 차량의 배기가스와 같은 도로 변의 오염물질, 먼지, 바람에 날려 온 토사, 우박, 오물 등에 의하여 쉽게 변색 또는 탈색되거나 부식이 된 경우에는 수명이 짧아져 상기 기술한 가로등주의 역할을 다하지 못하게 되는 경우가 자주 발생한다. 특히 겨울철에는 제설용 화학약품인 염화칼슘 등을 도로에 다량 살포하게 되는데, 이로 인하여 가로등주의 소재인 열연강판이 쉽게 부식되어 가로등주의 표면이 손상되는 문제점이 있었다. 또한 열연강판에 액상 도료만을 코팅할 경우에는 도장 수명이 짧으므로 나아가 이를 개선하기 위하여 가로등주를 자주 재도장하거나 새로운 것으로 교체하여야 하는 심각한 문제가 발생하였고, 이러한 재도장이나 교체 시에 많은 시설유지비용이 소모되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-0746655호에는 철제 코일에 장석 또는 희토류 또는 규사를 포함하는 천연광물을 40나노미터 이하의 초미립자로 분쇄시킨 후 탈이온수로 가수분해, 중합반응시켜 얻어진 무기폴리머를 초순수 물에 가용하거나, 또는 대기 중의 저온소성(150℃ 범위)에서 대기 중의 산소와 반응하여 치밀한 고순도의 실리카막을 형성하며, 불활성 분위기 중에서 고온소성(450℃ 범위)에서 탈수소반응에 의한 열경화 후 아몰퍼스(비정질) 규소 세라믹으로 전환하는 세라믹 소재로 도장된 것을 특징으로 하는 가로등주가 개시되었으나, 세라믹 소재로 사용되는 장석 또는 희토류 또는 규사를 포함하는 천연광물을 분쇄시키는 방법은 모두 40나노미터 이하로 모두 제거하기 힘들며 세라믹 소재로 전환 공정이 복잡하여 경제성이 떨어지는 단점이 있었고, 10-0916821호에는 가로등주의 표면에 미세홈을 형성한 후 아연, 알루미늄의 복합피막, 아크릴우레탄계 도료나 폴리에스텔 분체가 주성분인 열경화성 분체도료로 된 방수 피막 및 자외선 보호 피막을 차례로 형성하여 중금속이 발생하지 않고 부식방지 및 내구성을 향상시키는 기술이 공지되어 있으나, 아크릴우레탄계 도료나 폴리에스텔 분체가 내식성이 취약하여 금속이 쉽게 부식되고 오염물의 부착을 방지할 수 있는 효과가 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 가로등주의 표면에 친환경적이며, 고기능성인 세라믹수지를 도포하여 경화시킴으로써 오염물의 부착을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 일단 부착되었다 하더라도 쉽게 제거가 될 수 있으므로 가로등주의 부식을 방지할 수 있고, 나아가 내식성 등 향상을 통한 가로등주의 내구성을 증가에 따라 수명을 반영구적으로 연장시킴을 그 과제로 한다.

본 발명은 지면에 지지되는 지주와, 상기 지주의 일단부에 고정 설치되는 열연강판 재질의 가로등주에 있어서, 상기 가로등주의 금속 표면에 세라믹 수지를 도포하여 경화시킨 세라믹층이 형성된 것을 특징으로 하는 가로등주 를 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기 세라믹수지가 디메틸디에톡시실란과 γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란을 혼합한 다음 에탄올을 넣고 가열 교반시키면서 실리카졸,알루미나졸, 티타늄졸 중에서 선택된 하나 이상을 적하시킨 후 초산으로 pH를 조절하여 폴리디메틸실록산을 얻은 후 불소수지를 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 가로등주를 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기 세라믹수지가 15~30㎛의 두께로 피복된 것을 특징으로 하는 가로등주를 제공할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 가로등주는 가로등주 구조체의 표면에 친환경적이며, 고기능성인 세라믹수지가 피복됨으로써 노상의 오염물이나 오물 등과 구조체 표면간의 접촉면을 감소시키고 표면 장력을 오염물질보다 낮춤으로써 이들의 부착을 막을 수 있으며, 일단 부착되었다 하더라도 접촉면을 최소화 하고, 세척시 에도 쉽게 세척이 가능하여 방오성이 뛰어난 효과가 있다. 또한 본 발명의 가로등주에 있어서 상기 코팅 피착면의 내후성, 내스크래치성, 내화학성 등의 물성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 강판의 부식을 방지하여 내식성 향상 및 내구성 향상을 통하여 수명을 반영구적으로 증가시키는 효과가 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 지면에 지지되는 지주와, 상기 지주의 일단부에 고정 설치되는 열연강판 재질의 가로등주에 있어서, 상기 가로등주의 금속판 표면에 세라믹수지를 도포하여 경화시킨 세라믹층이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹수지는 디메틸디에톡시실란과 γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란을 혼합한 다음 에탄올을 넣고 가열 교반시키면서 실리카졸, 알루미나졸, 티타늄졸 중에서 선택된 하나 이상을 적하시킨 후 초산으로 pH를 조절하여 폴리디메틸실록산을 얻은 후 불소수지를 첨가시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹수지는 15~30㎛의 두께로 피복된 것을 특징으로 한다.

상기 불소수지는 RCH₂CH₂OH 또는 RCH₂CH₂OOCCH=CH₂를 포함하고, R은 CF₃(CF₂)₈인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

가로등주에 관한 구체적인 예로서 가로등주의 형식에는 여러 가지가 있는데, 전주(電柱)의 끝부분을 구부려서 그 끝에 등을 설치하는 하이웨이형(型), 전주의 끝부분에 가로로 가지를 뻗게 하여 거기에 등을 설치하는 브래킷형(型), 전주의 꼭대기에 등을 연결하는 주두형(柱頭型) 등 다양한 형태를 들 수 있으며, 이들의 재질로는 열연강판을 들 수 있으며 이러한 모든 종류의 가로등주 구조체를 포함한다.

한편, 가로등주의 금속판 표면을 피복시키기 위한 세라믹수지는 다음과 같이 제조하였다.

<세라믹 수지의 제조>

냉각기 및 교반기가 부착된 5ℓ반응기에 디메틸디에톡시실란 150g, γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 30g을 혼합한 다음 에탄올 100g을 넣고 40℃에서 2시간 동안 가열 교반시키면서 평균 입자 크기가 15㎚인 실리카졸(Ludox LS-30, 30wt% SiO₂, Dupont) 40g, 평균 입자크기가 20㎚인 티타늄졸 40g과 알루미나졸 45g을 각각 서서히 적하시켰다. 모두 적하시킨 후 초산을 적당량 투입하여 pH를 5로 조정하고 10시간 동안 계속 반응시켜 폴리디메틸실록산을 얻은 후 불소수지(FC-C-1022, 한국정밀화학)를 13g 첨가시키고 40℃에서 3일간 숙성시켜 세라믹 수지를 제조한다.

본 발명의 가로등주에 있어서, 세라믹수지를 금속판의 표면에 코팅하는 두께 는 15~30㎛로 함이 바람직하다. 코팅하는 두께를 15㎛ 이하로 할 때는 금속판의 표면과의 접착력이 떨어지고 은폐력 및 강도가 저하되는 현상이 발생될 수 있으며, 30㎛ 이상이면 두께가 두꺼워져 건조가 용이하게 되지 못하며 도장 시 주름이 지는 현상이 발생되어 작업성이 떨어지며, 완전건조 시에는 균열이 발생된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 그 실시예에 한정되어있는 것은 아니다

<실시예>

<실시예 1>

상기와 같이 구성된 본 발명을 실시하면 다음과 같다.

폭 200㎜, 길이 5m, 두께 4㎜인 열연강판으로 제조된 금속판의 양쪽 표면에 존재하는 녹 등을 숏블라스팅(shot blasting)으로 제거한 다음 열용사 건(thermal spray gun)을 이용하여 금속판을 100℃로 예열하고, 이어서 예열된 금속판의 양쪽 표면에 스프레이방법으로 세라믹수지를 15㎛ 두께로 2회 도포하고 경화시켜 세라믹층이 형성된 가로등주를 제작하였다.

<실시예 2>

실시예 1에서 세라믹수지를 15㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 대신에 10㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 안전 가로등주를 제조하였다.

<실시예 3>

실시예 1에서 세라믹수지를 15㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 대신에 30㎛ 두께로 1회 도포하고 경화하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 안전 가로등주를 제조하였다.

<비교예 1>

실시예 1에서 세라믹수지를 사용하는 대신에 당업계에서 사용되는 통상의 아크릴우레탄계 도료를 도포한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 가로등주를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조한 가로등주를 하기와 같은 시험항목별로 시험방법으로 측정하고, 그 측정결과를 표 1에 나타내었다.

1. 내식성 측정

1) 내산성

두께 4㎜(10㎝×10㎝)의 열연강판 위에 상기 세라믹수지를 코팅한 실시예 1 내지 3의 시편 및 비교예의 시편을 10% 염산 용액에 5일 동안 침적시켜 KSM ISO 2812-1 방법으로 세라믹수지가 부풀음이 일어나는지, 갈라지는지 및 떨어지는지 유무를 측정하였다.

2) 내알카리성

두께 4㎜(10㎝×10㎝)의 열연강판 위에 상기 세라믹수지를 코팅한 실시예 1 내지 3의 시편 및 비교예의 시편을 5% 수산화나트륨 용액에 2일 동안 침적시켜 KSM ISO 2812-1방법으로 세라믹수지가 부풀음이 일어나는지, 갈라지는지 및 떨어지는지 유무를 측정하였다.

2. 방오성

상기 시편을 4개월간 옥외 폭로후 이색현상을 측정하기 위한 기계인 MINOLTA CR-300의 색차계를 이용하여 처음과의 이색현상을 측정하여 일반적으로 방오성이 우수한 것으로 알려진 PTFE를 기준으로 상대적인 값을 계산하였다. 시험결과 실시예 1, 2, 3은 우수한 것으로 나타났으나, 비교예 1은 불량한 것으로 나타났다.

3. 내후성 시험

상기 시편 각각 1개씩을 KSM ISO 4892-3 방법에 의하여 60±1℃ 조건에서 UV 램프를 사용하여 600시간 동안 방치한 후 도막의 형태, 치수의 변화, 색 및 광택과 같은 외부변화 여부를 관찰하였으며, 판정은 시험 전후의 60° 경사면의 광택유지율(%)로 내후성을 평가하였다.

4. 경도시험

상기 시편 각각 1개씩을 건조기에서 180℃, 30분간 건조시켜 1㎏f힘

으로 10㎜ 그어 5회 반복(KSD 6711 기준)하여 연필경도를 측정하였다.

[표 1] 시험측정결과

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
내산성	이상 없음	이상 없음	약간 갈라짐	약간 부풀음
내알카리성	이상 없음	약간 갈라짐	약간 갈라짐	약간 떨어짐
방오성	0.8	0.8	0.9	1.9
내후성(%)	90	87	84	75
경도	9H	9H	8H	4H

상기 표 1에 나타난 바와 같이 나노크기의 친환경적이며 고기능성인 세라믹수지로 이루어진 세라믹층을 갖는 실시예 1 내지 3의 가로등주는 당업계에서 사용되는 통상의 아크릴우레탄계 도료를 도포한 것인 비교예 1과 비교하여 방오성, 내후성 및 경도에서 모두 우수함을 알 수 있었고, 특히 내산성, 내알카리성과 같은 내화학성 내지 내식성이 우수하여 열연강판이 쉽게 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 가로등주의 내구성 향상에 따라 수명을 반영구적으로 증가시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 지면에 지지되는 지주와, 상기 지주의 일단부에 고정 설치되는 열연강판 재질의 가로등주에 있어서,

   상기 가로등주의 열연강판 표면에 디메틸디에톡시실란과 γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란을 혼합한 다음 에탄올을 넣고 가열 교반시키면서 실리카졸, 알루미나졸, 티타늄졸 중에서 선택된 하나 이상을 적하시킨 후 초산으로 pH를 조절하여 폴리디메틸실록산을 얻은 후 불소수지를 첨가하여 제조된 세라믹수지를 15~30㎛의 두께로 도포하여 경화시킨 세라믹층이 형성된 것을 특징으로 하는 가로등주.
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