KR101415577B1 - 수도용 자재 및 제품의 코팅방법 및 그 물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품의 표면에 균일한 두께로 폴리에틸렌 수지분말을 코팅함으로써, 특히 상수도용으로 수도용 자재 및 제품을 통과하여 공급되는 음용수의 오염을 방지할 수 있는 수도용 자재 및 제품의 코팅방법 및 그 물품에 관한 것으로, 그 특징적인 구성은 모재를 210 ~ 250℃의 조건에서 50 ~ 140분 동안 가열하는 모재가열단계의 제1단계(S1); 상기 가열된 모재를 상온상태에서 다음 단계로 이송하면서 160 ~ 170℃를 유지하도록 냉각 조정하는 모재온도조정단계의 제2단계(S2); 상기 냉각되어 온도조정된 모재를 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크의 내부에 투입하되, 코팅탱크의 일측에 설치된 송풍장치를 작동시켜 코팅탱크의 하부로부터 일정압력의 공기압을 분출시켜서 코팅탱크의 내부에 충입된 폴리에틸렌 수지분말이 코팅탱크의 하측으로 내려앉지 않고 일정 높이를 유지하면서 코팅탱크의 내부에서 비산되면서 가열된 모재의 표면에 용착되어 코팅되도록 하는 코팅단계의 제3단계(S3); 상기 일정 두께의 수지보호층이 코팅된 모재를 180 ~ 200℃를 유지하는 열풍가열로를 25 ~ 35분에 걸쳐 통과시키면서 수지보호층을 안정화시키는 코팅층 안정화단계의 제4단계(S4); 상기 코팅층이 안정화된 모재의 표면을 면 등의 섬유직물로 닦아서 표면에 부착된 이물질이 제거되고 광택이 유지되도록 하는 표면처리단계의 제5단계(S5)로 구성된다.

Description

수도용 자재 및 제품의 코팅방법 및 그 물품{COATING METHOD AND THAT COMMODITY OF WATERWORKS MATERIALS AND PRODUCT}

본 발명은 수도용 자재 및 제품의 코팅방법 및 그 물품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품의 표면에 균일한 두께로 폴리에틸렌 수지분말을 코팅함으로써, 특히 상수도용으로 수도용 자재 및 제품을 통과하여 공급되는 음용수의 오염을 방지할 수 있는 수도용 자재 및 제품의 코팅방법 및 그 물품에 관한 것이다.

일반적으로 상하수도 이송용 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품, 특히 수도 미터, 유량계, 밸브는 주철 또는 강으로 이루어져 있으며, 통상적으로 소형의 경우 원형으로 압출 또는 주물로 제조하거나 중대형의 경우 주물 또는 용접함으로써 제조된다.

이에 반하여, 주철은 통상적으로 주물의 형태로 제조되는데, 주철은 펄라이트나 페라이트 또는 이들이 혼재되어 있는 기지에 흑연이 편상으로 정출해 있으므로 충격에 약하고, 이로 인하여 극심한 압력과 인장강도가 요구되는 수도용 자재 및 제품류에는 적합하지 않은 것으로 평가되고 있어서, 요즘에는 주철에 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca)과 같은 흑연구상화 원소를 첨가함으로써, 충격력과 인장력을 보강한 덕타일(ductile) 주철을 주로 사용하고 있다.

이와 같이 지하에 매설되어 상하수도 이송용으로 널리 사용되고 있는 수도용 자재 및 제품류는 그 성질상 그 내부에 흘러가는 물에 의해 철성분이 용해되어지고, 이로 인하여 수질을 악화시킬 뿐만 아니라, 관의 내벽이 부식되어지는 문제점을 가지고 있다.

오늘날 이러한 수도용 자재의 부식 문제를 해결하기 위하여, 수도용 자재 및 제품, 특히 이송용 파이프 관체의 내면에는 시멘트 몰타르(cement mortar)를 두껍게 피복시키고 있다.

그런데, 이러한 시멘트 몰타르는 단순히 파이프 관체를 일정한 속도로 회전시키면서 부착시켜 양생시킨 것이므로, 접착강도와 부착력이 약한 단점이 있다.

이로 인하여, 시간이 지남에 따라 파이프 관체의 내면에 부착된 시멘트 몰타르가 벗겨지게 되고, 철관 또는 주철관의 부식이 문제되어지기도 한다.

또한, 철제 파이프 관체의 내면에 접착된 시멘트 몰타르는 그 특성상 취성이 커서 작은 충격에 의해서도 쉽게 박리되어지는 단점도 있다.

따라서, 지하에 매설된 철제 파이프 관체의 수리ㆍ보수를 위하여, 그 철관의 외면에 작은 충격을 가할 경우에도, 그 내부의 시멘트 몰타르가 박리되어지고, 박리된 시멘트 몰타르의 조각들이 모여져서 물의 유통로를 방해하게 되는 현상이 발생되기도 한다.

또한, 철제 파이프 관체의 내면에 접착된 시멘트 몰타르는 시간이 경과 됨에 따라 열화(劣化)현상이 진행되어지고, 열화현상에 의해 그 내부의 성분들은 서로 간의 접착력을 점점 상실하게 된다. 한편, 시멘트 몰타르의 성분을 이루고 있는 작은 모래 알갱이들은 열화현상에 따라 점점 그 접착력을 상실해 가는 반면에, 그의 표면을 스쳐 지나가는 물에 의해 계속적ㆍ지속적으로 마찰력을 받게 되고, 이로 인하여 점점 굵은 모래가 노출되어져, 흘러가는 물에 의해 침식되어지게 된다.

더구나, 오늘날 식수로 사용되고 있는 수돗물은 살균을 위하여 다량의 염소(Chlorine)를 사용하고 있는데, 이때 물에 용해된 염소이온(Cl-)이 시멘트 몰타르 중의 수산화칼슘[Ca(OH)2] 성분과 반응하여 염화칼슘[CaCl2]으로 전환되어지게 된다.

이와 같이, 상기 시멘트 몰타르 중의 수산화칼슘[Ca(OH)2] 성분은 자연스럽게 물속의 염소 성분과 반응하게 되므로, 상기 시멘트 몰타르의 피복층은 점점 심하게 침식되어지게 되는 것이다.

그리하여, 파이프 관체의 내면에 피복된 시멘트 몰타르층은 결과적으로 시간이 지남에 따라 부분적으로 파헤쳐지는 듯한 모습을 하게 되고, 물에 노출된 철관 또는 주철관은 녹을 형성하게 되는 것이다.

이러한 현상은 주철관 뿐만 아니라, 철 성분을 포함한 강관의 경우에도 동일하다.

또한 상기 수도용 자재 및 제품에는 상술한 파이프 관체 형태의 제품은 물론 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등 다양한 형태로서, 내부를 이동하는 물에 인체에 유해한 성분이 용융되지 않도록 하여야 한다.

한편, 최근에는 유해물질이 발생되지 않도록 수도용 자재 및 제품류의 표면에 폴리에틸렌 코팅을 하여야 하는 법규가 마련되었다.

종래의 코팅방법으로는 한국산업규격 KSD3607 및 KSD3589에 제시되어 있다.

상기 한국산업규격 중에서 KSD3607의 경우, 원관에 부착되어 있는 기름끼, 녹 기타의 이물질을 기계적 또는 화학적으로 제거하는 전처리공정을 행한 다음, 원관을 일정한 온도로 가열한 후 분말상태의 폴리에틸렌이 녹아 붙게 하는 피복방식을 채택하고 있다.

또한, KSD3589의 경우엔 전처리 후에 원관의 바깥면을 미리 가열하여 접착제 를 도포하고 압출법으로 폴리에틸렌층을 피복하는 방식을 채택하고 있다.

즉, 이러한 종래의 코팅방식은 분말용착식과 압출식으로 구분하였고 대부분이 원관의 바깥표면에 1층 또는 2층의 보호코팅을 행하고 있었다는 것이다.

그러나, 종래의 이러한 코팅방식에 있어서는 수도용 자재 및 제품의 표면에 도포된 폴리에틸렌 피복의 두께가 일정하지 않게 되므로 내식성이 떨어지고 수도용 자재류의 사용수명이 상대적으로 짧아져서 사용상 문제점이 대두되고 있었다.

이러한 문제점을 해소시켜 최근에 각광을 받고 있는 피복강관으로서 표면의 보호코팅을 분말에폭시(Fusion BondedEpoxy)층, 개질폴리에틸렌 접착제(PE Adhesive)층 및 폴리에틸렌(PE)수지층의 3개층으로 이루어지는 3층코팅이 형성된 강관이 개발되어 활용되고 있다. 이러한 3층코팅을 형성하는 기존의 코팅방식은 주로 압출방식에 의하여 코팅을 행하는 방식을 채택하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 3층 코팅방식의 경우엔 압출방식에 의하여 이루어지게 되므로 원관이 직관형태의 강관에는 적용이 가능하나 외형이 불규칙적인 형태인 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품의 경우에는 압출용 다이를 사용할 수 없으므로 수도용 자재 및 제품 전체에 걸쳐 적용하기는 불가능한 단점이 있다.

또한, 직관형태인 강관의 경우에 있어서도 압출코팅방식을 채택하기 위해서는 코팅작업을 위한 주요설비나 부속설비를 갖추는데 많은 시설비용이 소요되었고, 특히 강관의 지름이 1500㎜이상인 대구경의 경우에는 대형화에 따른 시설투자가 기하급수적으로 증대되어 실제로 채택하기가 곤란하다는 단점이 있었다.

한편, 2011년7월부터 변경된 지식경제부 기술표준에 의하면, 도장 및 도금을 금지하고 있으므로 향후 모든 수도용 자재 및 제품은 인체에 무해하다고 판단되는 폴리에틸렌수지를 코팅 등으로 처리하게끔 변경되었으며, 이러한 법규를 만족할 수 있는 코팅방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품(이하 "모재"라 칭함)을 소정의 온도로 가열한 후, 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크에 투입하여 일정시간 동안 360도 회전시키면서 모재의 표면에 균일한 두께의 수지보호층이 형성되도록 코팅하여서 중앙정부 또는 지자체의 관련법규를 만족할 수 있는 수도용 자재 및 제품을 생산할 수 있는 수도용 자재 및 제품의 코팅방법 및 그 물품을 제공함에 있다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품의 코팅방법의 특징적인 구성은, 먼저 제품의 표면에 폴리에틸렌 수지층을 형성하여 코팅하고자 하는 모재를 210 ~ 250℃의 조건에서 50 ~ 140분 동안 가열하는 모재가열단계의 제1단계; 상기 제1단계에서 가열된 모재를 상온상태에서 다음 단계로 이송하면서 160 ~ 170℃를 유지하도록 냉각 조정하는 모재온도조정단계의 제2단계; 상기 제2단계에서 냉각되어 온도조정된 모재를 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크의 내부에 투입하여 일정시간 동안 360도 회전시키면서 모재의 표면에 균일한 두께의 수지보호층이 형성되도록 코팅하는 코팅단계의 제3단계; 상기 제3단계에서 일정 두께의 수지보호층이 코팅된 모재를 180 ~ 200℃를 유지하는 열풍가열로를 25 ~ 35분에 걸쳐 통과시키면서 수지보호층을 안정화시키는 코팅층 안정화단계의 제4단계; 상기 제4단계에서 코팅층이 안정화된 모재의 표면을 면 등의 섬유직물로 닦아서 표면에 부착된 이물질이 제거되고 광택이 유지되도록 하는 표면처리단계의 제5단계로 구성된다.

상기 제3단계에서 코팅작업시, 코팅탱크의 일측에 설치된 송풍장치를 작동시켜 코팅탱크의 하부로부터 일정압력의 공기압을 분출시켜서 코팅탱크의 내부에 충입된 폴리에틸렌 수지분말이 코팅탱크의 하측으로 내려앉지 않고 일정 높이를 유지하면서 코팅탱크의 내부에서 비산되면서 가열된 모재의 표면에 용착되어 코팅되도록 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 제1단계의 가열시간은 예를 들어 수도미터용 밸브의 직경 40 ~ 50mm의 모재는 50 ~ 60분, 직경 80 ~ 100mm의 모재는 60 ~ 80분, 직경 150 ~ 200mm의 모재는 80 ~ 100분, 직경 250 ~ 300mm의 모재는 120 ~ 140분 동안 가열하고, 제3단계의 폴리에틸렌 수지 분말은 유해물질이 없는 제품으로서, 평균 입도 50 ~ 100mesh, 밀도 0.8 ~ 1.0g/cm², 용융온도 110 ~ 120℃, 수분함량 0.01 ~ 0.03g, 내한온도 -50℃의 조건을 충족하여야 한다.

그리고 가열된 모재는 코팅탱크의 내부에서 40 ~ 60초 동안 360도 공전 및 자전하면서 250 ~ 350ppm의 두께로 코팅하여 코팅한다.

또한 본 발명은 코팅용 모재를 50 ~ 140분 동안 210 ~ 250℃로 가열하는 제1단계; 상기 제1단계에서 가열된 모재를 160 ~ 170℃로 상온에서 이동중 냉각하는 제2단계; 상기 제2단계에서 온도조정된 모재를 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크의 내부에 투입하여 모재의 표면에 일정 두께의 수지보호층을 형성하도록 코팅하는 제3단계; 상기 제3단계에서 코팅된 모재를 180 ~ 200℃의 온도를 유지하는 열풍가열로를 25 ~ 35분간 통과시키면서 코팅층을 안정화시키는 제4단계; 상기 제4단계에서 코팅층이 안정화된 모재의 표면을 섬유직물로 닦아서 표면에 부착된 이물질이 제거되고 표면의 광택이 유지되도록 표면처리하는 제5단계를 거쳐서 코팅작업을 완료하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너 등의 각종 수도용 자재 및 제품을 소정의 온도로 가열한 후, 폴리에틸렌 수지분말이 충입되어 비산하는 코팅탱크의 내부에 투입하여 360도 공전과 자전을 시키면서 제품의 표면에 균일한 두께의 수지보호층이 형성되도록 코팅함으로써, 관련법규를 만족할 수 있는 각종 수도용 자재 및 제품을 생산할 수 있는 특유의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수도용 자재 및 제품의 코팅방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 수도용 자재 및 제품의 코팅장치를 나타낸 개략 단면도.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 수도용 자재 및 제품의 코팅방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수도용 자재 및 제품의 코팅장치를 나타낸 개략 단면도이다.

여기에서 참조 되는 바와 같이 본 발명에 따른 수도용 자재 및 제품의 코팅방법은 제1단계(S1)에서 코팅할 모재를 50 ~ 140분 동안 210℃ ~ 250℃로 가열한다.

이때 가열시간은 모재의 형상과 모양, 두께와 직경에 따라 변경되는 것이나, 여기에서는 직경의 예를 들면, 직경 40 ~ 50mm의 모재는 50 ~ 60분 동안 가열하고, 직경 80 ~ 100mm의 모재는 60 ~ 80분 동안 가열하며, 직경 150 ~ 200mm의 모재는 80 ~ 100분 동안 가열하고, 직경 250 ~ 300mm의 모재는 120 ~ 140분 동안 가열하는 것으로서, 모재의 표면 및 내부의 온도가 균일하게 유지되도록 한다.

그리고 제2단계(S2)에서는 가열된 모재를 상온상태에서 다음 단계로 이동시키면서 냉각하여 160 ~ 170℃의 온도를 유지하도록 모재의 온도를 조정한다.

한편, 제3단계(S3)에서는 냉각되어 온도 조정된 모재를 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크(10)의 내부에 투입하되, 코팅탱크(10)의 일측에 설치된 송풍장치(20)를 작동시켜 코팅탱크(10)의 내부에 충입된 폴리에틸렌 수지분말을 일정높이로 비산시켜 모재의 표면에 균일한 두께로 코팅되게 한다.

상기 코팅탱크(10)에 충입되는 폴리에틸렌 수지분말은 유해물질이 없는 제품으로서, 평균입도 50 ~ 100mesh, 밀도 0.8 ~ 1.0g/cm², 용융온도 110 ~ 120℃, 수분함량 0.01 ~ 0.03g, 내한온도 -50℃를 만족하는 것이 바람직하다.

그리고 가열된 모재는 코팅탱크(10)의 내부에서 40 ~ 60초 동안 360도 공전 및 자전시키면서, 표면 전체에 250 ~ 350ppm의 두께로 코팅하여 코팅하는 것이 바람직하다.

즉, 코팅용 모재를 코팅탱크(10)에 투입할 때, 송풍장치(20)를 작동시키면 코팅탱크(10)의 내부에 충입된 폴리에틸렌 수지분말의 하부에 설치된 수지분말보다 작은 미세한 통공을 구비한 필터(30)를 통하여 압력공기가 코팅탱크(10) 내부로 분출되면서 코팅탱크(10)의 내부에서 폴리에틸렌 수지분말을 하부로부터 상부로 비산 시켜주게 된다. 이때 코팅탱크(10)의 내부에는 폴리에틸렌 수지분말이 연무상태로 비산되고, 모재는 코팅탱크(10)의 일측에 설치된 지그(40)에 의해서 360도 공전 및 자전하면서 모재의 표면 전체에 균일하게 수지보호층을 코팅한다.

상기 필터(30)는 폴리에틸렌 수지분말이 하부로 통과하지 않도록 50 ~ 100mesh보다 작은 입도를 갖도록 한다.

또한 제4단계(S4)에서는 코팅 완료된 모재를 180 ~ 200℃의 온도가 유지되는 열풍가열로를 통과시키면서 25 ~ 35분간 코팅층을 안정화 시키는 것이다.

그리고, 제5단계(S5)에서는 코팅층이 안정화된 모재의 표면에 부착된 이물질이 제거되도록 섬유직물로 닦으면서 표면광택을 유지하는 것이다.

상술한 바와 같은 과정에 의해서 수도용 자재 및 제품의 표면에 폴리에틸렌 수지 분말을 코팅하는 것으로서, 수도용 자재 및 제품의 표면 전체에 수지보호층을 균일하게 코팅함으로써, 인체에 무해한 수도용 자재 및 제품을 생산할 수 있게 되는 것이다.

10 : 코팅탱크 20 : 송풍장치
30 : 필터 40 : 지그

Claims (3)

1. 삭제
2. 표면에 폴리에틸렌 수지층을 코팅하고자 하는 상하수도 이송용 파이프 관체, 밸브, 수도미터, 유량계, 스트레이너와 각종 수도용 자재 및 제품인 모재를 210 ~ 250℃의 조건에서 50 ~ 140분 동안 가열하는 모재가열단계의 제1단계(S1)와; 가열된 모재를 상온상태에서 다음 단계로 이송하면서 160 ~ 170℃를 유지하도록 냉각 조정하는 모재온도조정단계의 제2단계(S2)와; 냉각되어 온도조정된 모재를 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크의 내부에 투입하여 일정시간 동안 360도 회전시키면서 모재의 표면에 균일한 두께의 수지보호층이 형성되도록 코팅하되, 코팅탱크의 일측에 설치된 송풍장치를 작동시켜 코팅탱크의 하부로부터 일정압력의 공기압을 분출시켜서 코팅탱크의 내부에 충입된 폴리에틸렌 수지분말이 코팅탱크의 하측으로 내려앉지 않고 일정 높이를 유지하면서 코팅탱크의 내부에서 비산되면서 가열된 모재의 표면에 용착되어 코팅되도록 하는 코팅단계의 제3단계(S3)와; 일정 두께의 수지보호층이 코팅된 모재를 180 ~ 200℃를 유지하는 열풍가열로를 25 ~ 35분에 걸쳐 통과시키면서 수지보호층을 안정화시키는 코팅층 안정화단계의 제4단계(S4)와; 코팅층이 안정화된 모재의 표면을 섬유직물로 닦아서 표면에 부착된 이물질이 제거되고 광택이 유지되도록 하는 표면처리단계의 제5단계(S5)로 구성되는 수도용 자재 및 제품의 코팅방법에 있어서,
   상기 제1단계(S1)의 가열시간은 직경40 ~ 50mm의 수도용 자재 및 제품은 50 ~ 60분, 직경 80 ~ 100mm의 수도용 자재 및 제품은 60 ~ 80분, 직경 150 ~ 200mm의 수도용 자재 및 제품은 80 ~ 100분, 직경 250 ~ 300mm의 수도용 자재 및 제품은 120 ~ 140분동안 가열하고,
   상기 제3단계(S3)의 폴리에틸렌 수지분말은 유해물질이 없는 제품으로서, 평균 입도 50 ~ 100mesh, 밀도 0.8 ~ 1.0g/cm², 용융온도 110 ~ 120℃, 수분함량 0.01 ~ 0.03g, 내한온도 -50℃이고, 가열된 수도용 자재 및 제품은 코팅탱크(10)의 내부에서 40 ~ 60초 동안 360도 공전 및 자전하면서 250 ~ 350ppm 두께로 코팅됨을 특징으로 하는 수도용 자재 및 제품의 코팅방법.
   
3. 청구항 2의 코팅방법에 의해 처리하여서,
   수도용 자재 및 제품을 210 ~ 250℃의 조건에서 50 ~ 140분 동안 가열하는 모재가열단계와;
   가열된 모재를 상온상태에서 다음 단계로 이송하면서 160 ~ 170℃를 유지하도록 냉각 조정하는 모재온도조정단계와;
   냉각되어 온도조정된 모재를 폴리에틸렌 수지분말이 충입된 코팅탱크의 내부에 투입하여 일정시간 동안 360도 회전시키면서 모재의 표면에 균일한 두께의 수지보호층이 용착되어 코팅되도록 하는 코팅단계와;
   일정 두께의 수지보호층이 코팅된 모재를 180 ~ 200℃를 유지하는 열풍가열로를 25 ~ 35분에 걸쳐 통과시키면서 수지보호층을 안정화시키는 코팅층 안정화단계와;
   코팅층이 안정화된 모재의 표면을 섬유직물로 닦아서 표면에 부착된 이물질이 제거되고 광택이 유지되도록 하는 표면처리단계를 걸쳐서 코팅처리되어 제조됨을 특징으로 하는 수도용 자재 및 제품.

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