KR101206188B1 - 친환경 금속 리브형 강관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리브가 형성된 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심 연결하여 제조되는 금속 리브형 강관에서 락심 연결부위에 공극이 발생되지 않도록 함으로써 락심 연결부위의 고압 유체에 의한 누수나 누출을 방지하여 내구성이 크게 향상된 친환경 금속 리브형 강관을 특징으로 한다.
구체적으로 본 발명은 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심 연결하여서 된 금속 리브형 강관에 있어서, 상기 락심 연결된 양측 강판부위를 용접에 의해 일체로 접합하여 형성된 용착이음부와, 상기 강관 표면에 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)와 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(Polyether modified polydimethylsiloxane)을 혼합하여 제조한 세라믹코팅제가 도포된 세라믹코팅층을 포함하는 구성으로 된 금속 리브형 강관을 특징으로 한다.

Description

친환경 금속 리브형 강관{An eco-friendly steel ribbed pipe}

본 발명은 나선형 리브가 강관 둘레에 형성되는 친환경 금속 리브형 강관에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 리브가 형성된 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심 연결하여 제조되는 금속 리브형 강관에서 락심 연결부위에 공극이 발생되지 않도록 세라믹 코팅층을 도포하여 고압 유체에 의한 락심 연결부위의 누수나 이물질의 누출을 방지하고 내구성이 크게 향상된 친환경 금속 리브형 강관을 특징으로 한다.

일반적으로 도로, 항만, 하수처리장 등에서 유체의 이동을 안내하는 관으로서는 콘크리트로 만들어지는 흄관이 주로 사용하고 있는데, 이러한 콘크리트 흄관은 자체의 중량 및 부피의 증가로 인하여 운반 및 취급 시에 중장비의 투입이 요구되고, 시공시 거푸집의 설치 및 해체에 따른 작업성 저하와 함께 연결부의 증가로 인해 공사기간이 길어지며, 연결부를 잇는 기초 시멘트의 동결로 인한 계절적 제약을 받고 내구성도 떨어지는 등 많은 문제점이 있었다.

이를 감안하여 최근에는 아연도금강판을 나선상으로 말면서 원통형태가 되도록 말아진 경계부분을 락심(lock seam) 연결한 금속 리브형 강관이 사용되고 있으며, 이러한 금속 리브형 강관은 강관 몸체의 락심 연결부위를 제외한 나머지 부분에 역시 나선상으로 복수의 리브가 형성되어 있다. 상기와 같은 금속 리브형 강관에 있어서 아연도금강판을 서로 연결하여 되는 락심 부위는 외압에 의해 유체가 빠져나갈 수 있는 부위에 해당되어 금속 리브형 강관의 전체적인 내구성을 좌우하는 중요한 구성요소에 해당될 뿐만 아니라, 특히 아연도금강판을 서로 연결하면서 발생되는 미세한 공극을 통해 관내를 흐르는 고압의 유체에 의한 누수나 이물질의 누출이 될 수 있는 부위에 해당된다.

구체적으로 금속 리브형 강관의 종래기술로서, 등록번호 제10-935531호에는 리브가 형성된 아연도금강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심 연결하여 제조되는 금속리브형 강관에서 락심 연결부위에 공극이 발생되지 않도록 하여 락심 연결부위의 누수을 방지하고 내구성이 크게 향상된 금속 리브형 강관의 금속 리브형 강관이 개시되어 있으나, 금속 리브형 강관의 소재로서 고가의 아연도금강판을 사용하며, 그 표면에 형성된 세라믹 피막층이 내약품성, 내식성 및 접착성 등에 서 우수하지 못하고, 고압 유체 중에 포함된 화학물질에 의하여 아연도금층이 쉽게 녹아 탈락되어 환경오염 및 자원 낭비를 일으키는 등 문제가 발생되었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 금속리브형 강관의 소재를 고가인 아연도금강판으로부터 저가인 열연강판으로 대체하고, 리브가 형성된 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심 연결한 금속 리브형 강관으로 이루어지되, 상기 락심 연결한 양측 강판 부위를 용접에 의해 일체로 접합하는 용착이음부를 형성하여 접합강도를 향상시킴으로써 고압 유체에 의한 누수나 이물질의 누출을 방지할 수 있도록 하며, 강관 몸체의 외주면 또는 내주면에 세라믹코팅층을 형성함으로써 내구성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 친환경 금속 리브형 강관을 제공함에 있다.

본 발명은 리브(120)가 형성된 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심(130) 연결하여서 된 금속 리브형 강관에 있어서, 상기 락심 연결된 양측 열연강판 부위를 용접에 의해 일체로 접합하여 형성된 용착이음부(140)와, 상기 금속 리브형 강관 몸체에 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)와 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(Polyether modified polydimethylsiloxane)을 혼합하여 제조한 세라믹코팅제가 도포된 세라믹코팅층(150)을 포함하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 친환경 금속 리브형 강관을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 용착이음부(140)와 세라믹코팅층(150)이 강관 몸체의 외주면 또는 내주면 중에서 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 금속 리브형 강관을 제공한다.

마지막으로 본 발명은 상기 세라믹코팅층(150)이 20㎛ ~ 30㎛ 도포되는 것을 특징으로 하는 친환경 금속 리브형 강관을 제공한다.

본 발명에 따른 친환경 금속 리브형 강관은 소재를 고가인 아연도금강판으로부터 저가인 열연강판으로 대체하여 상기 강관의 생산원가를 절감할 수 있으며, 나아가 락심 연결된 양측 열연강판 부위를 용접에 의해 일체로 접합한 용착이음부를 포함한 금속 리브형 강관의 내외 표면에 세라믹코팅층을 형성함으로써 락심부에 공극이 발생되지 않도록 하여 고압 유체에 의한 누수나 이물질의 누출을 예방할 수 있어 토양오염을 방지할 수 있으므로 친환경적으로 사용할 수 있게 될 뿐만 아니라 내약품성, 내식성 및 접착성이 우수하여 친환경 금속 리브형 강관의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 금속 리브형 강관의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 금속 리브형 강관의 단면도.
도 3은 상기 도 2의 "A" 부분의 확대 단면도.
도 4는 상기 도 3의 또 다른 실시예를 나타낸 확대 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 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 금속 리브형 강관의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 친환경 금속 리브형 강관의 단면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 "A" 부분의 확대 단면도이다.

본 발명은 도로, 항만, 하수처리장 등에서 유체의 이동을 안내하는 관으로서, 열연강판을 나선상으로 말면서 원통 형태가 되도록 말아진 경계부분이 락심(lock seam) 연결되어 있고, 강관 몸체에 나선상으로 복수의 주름이 형성된 친환경 금속 리브형 강관에 해당된다.

본 발명에 따른 친환경 금속 리브형 강관(100)은 열연강판으로 되어 있고, 이를 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분의 강판과 강판의 단부를 절곡하여 상호 접합하는 구성으로 이루어지는 락심(130) 연결에 의해 원통형의 강관이 구성된다.

상기 락심(130) 연결된 구성의 강관 몸체(110)는 길이방향으로 둘레에 나선형으로 복수의 리브(120)가 돌출되게 형성되어 강관의 강도를 높여줄 수 있도록 하되 상기 리브(120)는 강관 몸체(110)를 주름 형태로 절곡한 형태로 되어 있다.

상기와 같은 친환경 금속 리브형 강관(100)에서 락심(130) 연결된 양측 강판부위를 용접에 의해 일체로 접합한 용착이음부(140)를 형성하여 락심(130) 연결된 부분이 외력에도 분리되지 않고 견고하게 연결된 상태를 유지하면서 공극(틈새)이 발생되지 않도록 하여 관체 내부를 흐르는 고압의 유체에 의한 누수나 이물질의 누출을 방지할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명의 강관(100)은 누수발생의 우려가 없으므로 오, 폐수 등을 처리하기 위해 지하에 매설되어 하수종말처리장으로 연결하기 위한 관로로 사용하게 될 때 강관(100)을 통해 고압의 오, 폐수에 의한 누수나 이물질의 누출로부터 토양이 오염되는 것을 방지하게 된다.

그리고 상기와 같이 락심(130) 부위에 용착이음부(140)를 형성하여서 된 강관 몸체(110)의 외주면 또는 내주면에 친환경적인 세라믹을 주성분으로 하는 세라믹코팅제를 도포하여서 된 세라믹코팅층(150)을 형성한다.

상기 세라믹코팅제는 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)로 된 세라믹에 소수성인 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(Polyether modified polydimethylsiloxane)을 혼합하여 제조되는 것으로, 이때 다양한 색상의 무기안료를 첨가하여 만들 수 있다.

이러한 세라믹코팅제가 도포된 강관의 세라믹코팅층에 의해 누수나 이물질의 누출로 인한 토양오염을 방지할 수 있으므로 친환경적으로 사용할 수 있게 될 뿐만 아니라 내약품성, 내식성 및 접착성이 우수하므로 강관(100)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

상기 용착이음부(140)와 세라믹코팅층(150)은 도 3과 같이 강관 몸체(110)의 외주면에만 형성할 수 있고, 외주면 또는 내주면 중에서 어느 한쪽에만 형성할 수도 있으며, 도 4와 같이 강관 몸체(110)의 외주면과 내주면 양쪽에 형성하여 사용할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 친환경 금속 리브형 강관에 있어서, 코팅제를 강관 몸체(110)의 표면에 도포하는 두께는 20~30㎛로 함이 바람직하다. 도포 두께를 20㎛ 미만으로 할 때는 강관 몸체(110)의 표면과의 접착력이 떨어지고 은폐력이 저하되는 현상이 발생될 수 있으며, 30㎛를 초과하면 두께가 두껍게 되어 건조가 용이하지 못하며 도장 시 주름이 지는 현상이 발생되어 작업성이 떨어짐에 따라 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.

열연강판에 리브(120)를 형성시킨 다음 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심(130) 연결하여서 된 금속 리브형 강관(100)에 상기 락심(130) 연결된 양측 강판부위를 용접에 의해 일체로 접합한 용착이음부(140)를 형성하였다. 그 후 상기 강관 몸체(110)의 양쪽 표면에 스프레이방법으로 평균 입자 크기가 20nm인 콜로이달 실리카(Colloidal silica)와 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(Polyether modified polydimethylsiloxane)을 혼합하여 제조한 세라믹 코팅제를 15㎛ 두께로 2회 도포하고 경화시켜 세라믹코팅층(150)이 형성된 친환경 금속 리브형 강관을 제작하였다.

실시예 1에서 세라믹코팅제를 15㎛두께로 2회 도포하고 경화하는 대신에 9㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 친환경 금속 리브형 강관을 제작하였다.

실시예 1에서 세라믹코팅제를 15㎛ 두께로 2회 도포하고 경화하는 대신에 32㎛ 두께로 1회 도포하고 경화하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 친환경 금속 리브형 강관을 제작하였다.

<비교예>

실시예 1에서 사용하는 세라믹 코팅제 대신에 실리카에 폴리실록산을 혼합하여 제조한 세라믹코팅제를 도포한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하여 친환경 금속 리브형 강관을 제작하였다.

<실험예>

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제작한 친환경 금속 리브형 강관을 하기와 같은 시험항목별로 시험방법으로 측정하고, 그 측정결과를 표 1에 나타내었다.

1. 내식성 측정

상기 세라믹코팅제를 피복한 실시예 1 내지 3의 시편 및 비교예의 시편을 5% 황산 용액에 24시간 동안 침적시켜 KS D 6711 방법으로 코팅층의 부풀음, 변색, 벗겨짐 및 용출 유무를 측정하였다.

2. 부착성

상기 시편을 예리한 칼을 30°로 하여 소지에 도달하게 등간격 평행선을 1mm 간격으로 11개, 여기에 교차하게 등간격 평행선 11개를 그려 정방형 100개(10mmx10mm)를 만든 후에 KS D 6711에 의거 Box Tape로 이 부분에 대한 박리시험을 행하여 정방형내 도막이 50% 이상 박리된 수를 조사하였다. 이때 ○: 박리가 없음, △: 박리가 30 이하, ×: 박리가 30 이상을 나타낸다.

3. 경도

상기 시편 각각 1개씩을 KSD 6711 기준에 의거 건조기에서 180℃, 30분간 건조시켜 1kgf힘으로 10mm 그어 5회 반복하여 연필경도를 측정하였다.

4. 발수성

실시예 1 내지 3 및 비교예의 상기 시편을 건조기에서 150℃, 20분간 건조시킨 후 JIS-S-1092 스프레이법으로 발수도를 측정하였으며, 발수도는 100 : 표면에 부착된 습기가 없음, 90 : 표면에 부착된 습기가 약간 있음, 80 : 표면에 부착된 상당한 부분이 젖음을 나타낸다.

5. 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.

시험측정결과

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
내식성	이상 없음	약간 갈라짐	약간 갈라짐	약간 변색, 갈라짐
부착성	○	△	△	△
경도	9H	8H	8H	8H
발수성	100	90	90	90
내후성 (2500kj/m3,△E)	1.8	2.1	2.2	2.3

본 발명에 의한 친환경 금속 리브형 강관은 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이 평균입자가 나노크기인 무기입자로서 20nm 콜로이달 실리카(Colloidal silica)를 함유하므로 친환경적이다. 고기능성인 세라믹 코팅제로 이루어진 세라믹 코팅층을 갖는 실시예 1의 친환경 금속 리브형 강관은 실리카와 폴리실록산으로부터 제조된 세라믹 코팅제를 도포한 것인 비교예, 실시예 2, 3과 대비할 때 내식성, 부착성, 경도, 발수성 및 내후성에서 모두 우수함을 알 수 있었고, 특히 본 발명의 바람직한 실시예인 실시예 1은 황산에 의한 내식성, 부착성, 발수성 및 내후성이 모두 우수하여 친환경 금속 리브형 강관이 고압 유체 중에 포함된 화학물질에 의하여 쉽게 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 친환경 금속 리브형 강관의 내구성을 향상시켜 그 수명을 반영구적으로 증가시키는 효과가 있다.

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

100 : 강관 110 : 강관 몸체
120 : 리브 130 : 락심
140 : 용착이음부 150 : 세라믹 코팅층

Claims (4)

1. 삭제
2. 리브(120)가 형성된 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심(130) 연결하여서 된 금속 리브형 강관에 있어서,
   상기 락심 연결된 양측 열연강판 부위를 용접에 의해 일체로 접합하여 형성된 용착이음부(140)와,
   상기 금속 리브형 강관 몸체에 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)와 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(Polyether modified polydimethylsiloxane)을 혼합하여 제조한 세라믹코팅제가 도포된 세라믹코팅층(150)을 포함하되,
   상기 용착이음부(140)와 20㎛?30㎛의 두께로 도포되는 세라믹코팅층(150)은 강관 몸체의 외주면 또는 내주면 중에서 어느 한쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 금속 리브형 강관.
   
3. 리브(120)가 형성된 열연강판을 나선상으로 말아서 그 말아진 경계부분에 락심(130) 연결하여서 된 금속 리브형 강관에 있어서,
   상기 락심 연결된 양측 열연강판 부위를 용접에 의해 일체로 접합하여 형성된 용착이음부(140)와,
   상기 금속 리브형 강관 몸체에 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)와 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(Polyether modified polydimethylsiloxane)을 혼합하여 제조한 세라믹코팅제가 도포된 세라믹코팅층(150)을 포함하되,
   상기 용착이음부(140)와 20㎛?30㎛의 두께로 도포되는 세라믹코팅층(150)은 강관 몸체의 외주면과 내주면 양쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 금속 리브형 강관.
4. 삭제

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