KR101026636B1

KR101026636B1 - 친환경 파형 강판

Info

Publication number: KR101026636B1
Application number: KR1020100107500A
Authority: KR
Inventors: 정인원
Original assignee: 주식회사 보국산업
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-04-04

Abstract

본 발명은 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 된 금속 소재의 파형 강판(Corrugated steel plates)에 있어서, 그 표면에 나노기술을 응용하여 액상의 친환경적이며 고기능성 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층을 형성함으로써 금속 소재의 내식성, 내후성 및 방오성(防汚性) 등을 향상시킬 수 있음에 따라 수명을 반영구적으로 연장시킬 수 있는 친환경 파형 강판에 관한 것이다.

Description

친환경 파형 강판{An Eco-Friendly Corrugated Steel Plates}

본 발명은 친환경 파형 강판에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 된 금속 소재의 파형 강판(Corrugated steel plates)에 있어서, 그 표면에 나노기술을 응용하여 액상의 친환경적이며 고기능성 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층을 형성함으로써 금속 소재의 내식성, 내후성 및 방오성(防汚性) 등을 향상시킬 수 있음에 따라 그 수명을 반영구적으로 연장시킬 수 있는 친환경 파형 강판에 관한 것이다.

파형 강판은 일반적으로 2.7~9.0mm 두께의 강판을 표준형 150mm x 50mm, 대골형 381mm x 140mm의 크기를 가지는 파형으로 제작하여 현장에서는 이 파형강판을 단순히 볼트로 체결하여 만드는 구조물이다.

이 파형강판 구조물은 구조자체가 연성구조물로서 부등침하 등에 유연하게 대응이 가능하여 기존의 콘크리트 구조물의 단점을 보완하는 호환성이 있으므로 도로나 철도를 횡단하는 지하통로, 용수 또는 배수용 암거에 사용되고 있으며, 최근에는 소하천을 횡단하는 소교량이나 골재 사이로, 수조 및 건축용 건자재 등으로 널리 이용되고 있다.

파형강판은 강판을 조립하여 완성하는 구조물이므로 각각의 강판의 조합에 따라 그 구조물의 크기 및 형상을 다양하게 사용할 수 있다. 가장 기본적인 단면인 원형 단면에서부터, 통수(通水)능력을 향상시킨 Pipe-Arch형, 그 외에도 타원형, Underpass형, Arch형, High-Profile Arch형, Low-Profile Arch형, Pear형, Pear Arch형, Box-Culvert형 등 용도 및 현장 상황에 맞게 다양한 단면의 모양을 사용 할 수 있다. 또한, 보강재를 이용한 Multi-Span형식의 단면으로 보다 큰 구조물에도 파형강판의 적용이 가능하다.

그런데, 파형 강판은 주로 금속인 스테인레스스틸, 압연강판과 같은 금속 재료로 제작되어 있고 금속의 특성상 시간이 경과함에 따라 부식이 발생되어 시공시 조립이 어려우며, 그에 따라 제작비용 및 제작기간이 많이 소요된다는 문제점이 있다. 특히, 파형 강판은 지중에 묻히거나 옥외의 악천후 속에 장기간 노출됨에 따라 토양, 토사, 우박 등에 의하여 그 표면이 쉽게 부식되는 등의 경우에는 수명이 짧아져 파형 강판의 역할을 다하지 못하게 되는 경우가 자주 발생하며, 또한 미관을 위해 대부분 그 표면에 다양한 색으로 도장을 하게 되는데, 이 경우 시간이 경과하면서 금속이 부식되거나 도장이 벗겨져 외관이 흉하게 변하는 문제점도 있었다.

이렇게 하여 위 문제점들을 해결하기 위한 종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0785398호에는 파형 강관의 가장자리를 포함하는 영역에 방수기능을 갖는 물질로서, 고무에 가류 조제 등을 혼합하여 제조한 물접촉 팽창성수지나 폴리우레탄으로 된 피막층을 형성하였으나, 이는 연결부위의 누수를 방지함에 특징이 있을 뿐이어서 내식성, 내후성 향상 등 다른 기능을 갖지 못하여 등이 우수하지 못한 문제점이 있었다.

따라서 파형 강판의 표면 부식을 방지하고 내후성 및 방오성(防汚性) 등을 향상시킴으로써 그 수명을 반영구적으로 연장시키고, 나아가 친환경적인 파형 강판을 개발할 필요성이 대두되게 되었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 친환경 파형 강판의 금속 재질을 일반 용융아연도금강판보다 도금 부착량이 균일하며 평활하기 때문에 내구성과 안전성이 높은 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 하고, 그 표면에 나노기술을 응용하여 액상의 친환경적이며 고기능성 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층을 형성함으로써 파형 강판의 표면의 내식성, 내후성 및 방오성(防汚性) 등을 향상시킴에 따라 그 수명을 반영구적으로 연장시킬 수 있는 친환경 파형 강판의 제공을 그 과제로 한다.

본 발명은 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 된 금속 소재의 파형 강판(Corrugated steel plates)에 있어서,

상기 파형 강판(10)의 1 이상의 면에 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층(30)을 포함하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 친환경 파형 강판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 세라믹피복제가 폴리(디메틸실록산)-그라프트-폴리아크릴레이트{poly(dimethylsiloxane-graft-polyacrylates)}에 콜로이드실리카, 이산화티타늄졸, 지르코니아졸 중에서 선택된 1종 이상의 나노 무기입자를 적하시킨 후 에틸렌 3불화공중합수지(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene, ETFE)를 첨가시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 친환경 파형 강판을 제공한다.

나아가, 본 발명은 상기 나노 무기입자가 콜로이드실리카(Colloidal Silica), 이산화티타늄졸, 지르코니아졸 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 파형 강판을 제공한다.

마지막으로 본 발명은 상기 세라믹피복제가 60~120㎛의 두께로 도포된 것을 특징으로 하는 친환경 파형 강판을 제공한다.

본 발명에 따른 파형 강판은 금속 재질을 일반 용융아연도금강판보다 도금 부착량이 균일하며 평활하기 때문에 내구성과 안전성이 높은 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 된 금속 소재의 표면에 나노기술을 응용하여 액상의 친환경적이며 고기능성 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층을 형성함으로써 금속 소재의 내식성, 내후성 및 방오성(防汚性) 등을 크게 향상시켜 그 수명을 반영구적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 파형 강판의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 파형 강판 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 파형 강판의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 친환경 파형 강판의 단면도이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 구조자체가 연성구조물로서 부등침하 등에 유연하게 대응이 가능하여 기존의 콘크리트 구조물의 단점을 보완하는 호환성이 있으므로 도로나 철도를 횡단하는 지하통로, 용수 또는 배수용 암거에 사용되고 있는 친환경 파형 강판에 관한 것이다.

파형 강판의 금속 재질을 일반 용융아연도금강판보다 도금 부착량이 균일하며 평활하기 때문에 내구성과 안전성이 높은 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 하고, 그 금속 소재의 표면에 나노기술을 응용하여 액상의 친환경적이며 고기능성 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층을 형성한다.

이때 고기능성 세라믹피복제는 폴리(디메틸실록산)-그라프트-폴리아크릴레이트{poly(dimethylsiloxane-graft-polyacrylates)}에 콜로이드실리카, 이산화티타늄졸, 지르코니아졸 중에서 선택된 1종 이상의 나노 무기입자를 적하시킨 후 불소수지의 일종인 에틸렌 3불화공중합수지(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene, ETFE)를 첨가시켜 제조한다.

상기 고기능성 세라믹피복제를 상기 파형 강판(10)의 1 이상의 면에 도포시켜 세라믹피막층(30)을 형성할 수 있다.

한편, 친환경 파형 강판의 금속 소재인 전기아연도금강판(E.G.I.)의 표면을 피복시키기 위한 세라믹피복제는 다음과 같이 제조하였다.

<세라믹 피복제의 제조>

냉각기 및 교반기가 부착된 5ℓ반응기에 폴리(디메틸실록산)-그라프트-폴리아크릴레이트{poly(dimethylsiloxane-graft-polyacrylates)} 150g에 평균 입자 크기가 10nm인 콜로이드실리카(YGS-40, 40wt% SiO₂, 영일화성) 30g, 평균 입자크기가 15nm인 이산화티타늄졸 20g과 지르코니아졸 30g을 각각 서서히 적하시켰다. 모두 적하시킨 후 불소수지의 일종인 에틸렌 3불화공중합수지(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene, ETFE)를 10g 첨가시키고 40℃에서 5일간 숙성시켜 세라믹 피복제를 제조한다.

본 발명의 친환경 파형 강판에 있어서, 상기 세라믹피복제를 그 표면에 도포하는 두께는 60~120㎛로 함이 바람직하다. 도포하는 두께를 60㎛ 미만으로 할 때는 금속판의 표면과의 접착력이 떨어지고 은폐력 및 강도가 저하되는 현상이 발생될 수 있으며, 120㎛를 초과하면 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 의하여 한정되는 것은 아니다

상기와 같이 구성된 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

폭 1.7m, 길이 2m, 두께 5mm인 전기아연도금강판으로 제조되고, 골의 깊이 50mm, 골의 넓이 150mm인 파형 강판의 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 세라믹피복제를 50㎛ 두께로 2회 도포하고 건조기로 경화시켜 세라믹피막층이 형성된 친환경 파형 강판을 제작하였다.

실시예 1에서 세라믹피복제를 50㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 대신에 60㎛, 70㎛ 두께로 각각 나누어 2회 도포하고 경화하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 파형 강판을 제조하였다.

실시예 1에서 세라믹피복제를 50㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 대신에 50㎛ 두께로 1회 도포하고 경화하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 파형 강판을 제조하였다.

<비교예>

실시예 1에서 세라믹피복제를 사용하는 대신에 당업계에서 사용되는 통상의 우레탄수지를 도포한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 파형 강판을 제작하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조한 파형 강판을 하기와 같은 시험항목별로 시험방법으로 측정하고, 그 측정결과를 표 1에 나타내었다.

1. 내식성 측정

1) 내산성

두께 5mm(10cm×10cm)의 전기아연도금강판으로 된 파형 강판 위에 상기 세라믹피복제를 도포한 실시예 1 내지 3의 시편 및 비교예의 시편을 10% 염산 용액에 5일 동안 침적시켜 KSM ISO 2812-1 방법으로 세라믹피복제가 부풀음이 일어나는지, 갈라지는지 및 떨어지는지 유무를 측정하였다.

2) 내알카리성

두께 5mm(10cm×10cm)의 전기아연도금강판으로 된 파형 강판 위에 상기 세라믹피복제를 도포한 실시예 1 내지 3의 시편 및 비교예의 시편을 5% 수산화나트륨 용액에 2일 동안 침적시켜 KSM ISO 2812-1방법으로 세라믹피복제가 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, 비교예는 우수하지 못한 것으로 나타났다.

3. 내후성 시험

상기 시편 각각 1개씩을 기후 측정기(weather-o-meter, 아틀라스사)를 사용하여 UV 조사량에 따른 변색 정도를 수치화(E) 함으로써 측정하였다. 내후성 시험시 UV 조사량은 2500kj/m³ 이었다. 내후성은 비, 바람, 서리, 눈, 자외선과 같은 기후의 변화에 제품이 견디는 성질로서, 내후성이 우수할수록 E값이 낮으며, 이는 기후 변화에 따라 표면색의 변화나 표면 상태의 변화가 거의 없다는 것을 의미한다. 하기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 세라믹피복제로 제조된 파형 강판의 시편이 비교예에 의한 파형 강판의 시편과 비교하여 E값이 낮음을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명에 따른 파형 강판이 자외선이나 기후변화에도 변색이 쉽게 되지 않고, 표면 상태의 변화가 없음을 확인할 수 있었으나, 비교예의 경우는 그렇지 않음을 알 수 있었다.

4. 경도시험

상기 시편 각각 1개씩을 건조기에서 180℃, 30분간 건조시켜 1㎏f힘으로 10mm 그어 5회 반복(KSD 6711 기준)하여 연필경도를 측정하였다.

상기 시험방법에 의하여 얻어진 시험결과를 다음 [표 1]에 정리하여 나타내었다.

시험측정결과

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
내산성	이상 없음	이상 없음	약간 갈라짐	약간 부풀음
내알카리성	이상 없음	약간 갈라짐	약간 갈라짐	약간 떨어짐
방오성	0.83	0.86	0.91	1.06
내후성 (2500kj/m³,△E)	2.1	2.4	2.3	3.2
경도	9H	9H	8H	4H

상기 표 1에 나타난 바와 같이 나노 크기의 무기입자를 함유하는 친환경적이며 고기능성인 세라믹피복제로 이루어진 세라믹피막층을 갖는 파형 강판을 만드는 실시예인 실시예 1은 수치한정 범위를 벗어나는 실시예 2, 3과 비교하여 내산성, 내알카리성, 내후성, 방오성 및 경도면에서 모두 약간 우수함을 알 수 있었고, 특히 우레탄수지로 된 파형 강판인 비교예와 비교하여 내산성, 내알카리성, 내후성 , 방오성 및 경도면에서 모두 매우 우수하여 파형 강판의 표면이 쉽게 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 내구성 향상에 따라 수명을 반영구적으로 증가시키는 효과가 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 파형 강판 20 : 파형 강판 표면
30 : 세라믹 피막층

Claims

전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, E.G.I.)으로 된 금속 소재의 파형 강판(Corrugated steel plates)에 있어서,
상기 파형 강판(10)의 1 이상의 면에 폴리(디메틸실록산)-그라프트-폴리아크릴레이트{poly(dimethylsiloxane-graft-polyacrylates)}에 나노 무기입자를 적하시킨 후 에틸렌 3불화공중합수지(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene, ETPE)를 첨가시켜 제조한 세라믹피복제가 도포된 세라믹피막층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 파형 강판.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 나노 무기입자는 콜로이드실리카, 이산화티타늄졸, 지르코니아졸 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 파형 강판.
삭제