KR101494724B1 - 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법 - Google Patents

외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법은, 쇼트 블라스팅으로 강관의 내외면에 산재된 이물질을 제거하는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 통해 표면 처리된 강관을 가열하는 가열단계와; 상기 가열된 강관의 외면에 분말에폭시, 접착제, 폴리에틸렌 분말을 순차적으로 코팅하는 외면 코팅단계와; 상기 외면 코팅된 강관을 냉각하는 냉각단계와; 상기 냉각된 강관의 내면에 일라이트 에폭시 도료를 코팅하는 내면 코팅단계와; 상기 냉각단계를 통해 냉각된 강관의 내면을 코팅하기 전에 상기 냉각된 강관의 내면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 강관의 내면에 남아있는 폴리에틸렌 분말 유분을 제거하는 그리트 블라스팅 처리단계를 포함하는 에폭시 도장 강관 제조방법에 있어서, 상기 내면 코팅단계의 일라이트 에폭시 도료는 비스페놀 F형 에폭시수지 25~35 중량%, 경화제 10~20 중량%, 색상안료 1~3 중량%, 일라이트 5~15 중량%, 체질안료 25~35 중량%, 습윤분산제 0.5~1.5 중량%, 소포탈포제 0.5~1.5 중량%, 침강방지제 1~3 중량%, 부착력 증강제 1~2 중량%를 포함하며; 상기 경화제는 폴리아마이드, 지방족 아민, 지환족 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하고; 상기 체질안료는 견운모, 운모, 탈크, 황산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하며; 상기 소포탈포제는 폴리실록산 용액, 폴리머 및 폴리실록산 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법{Epoxy coating steel pipe and manufacturing method thereof}
본 발명은 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 에폭시수지에 일라이트가 혼합된 조성물을 도포하여 도료 중에 포함된 비스페놀 A 등이 잔존하지 않아 인체에 무해하며, 기계적 강도, 부착강도 및 균열방지 성능이 우수한 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스배관 및 수도용 배관 등 각종 유체 수송용으로 사용되는 강관은 내외부에 각각의 코팅층을 형성하여 녹이 발생되거나 외부의 충격으로 부터 제품에 손상이 가는 것을 방지하고 있다. 이때, 강관의 코팅층에 사용되는 도료는 액상의 수지 또는 수지 분말을 사용하게 된다.
특히, 상수도용 강관의 경우 강관 내부를 흐르는 수돗물의 수질은 국민 건강에 직접적인 영향이 있으므로 국내는 물론 해외 모두 일정 품질 기준 이상의 도장 재료와 도장 기술을 만족하도록 규정하고 있다. 우리나라의 경우 상수도용 강관의 대부분을 차지하는 '상수도용 도복장 강관'에 대한 국가 규격에서는 내면 도장재료를 '액상 에폭시' 단일 품목만 규정하고 있는데, 동 재료는 도막의 접착력이 약해 도막이 박리되는 사례가 있고 벤젠과 톨루엔 같은 성분이 함유된 용제를 사용하므로 용출 우려 등이 있음에도 불구하고 마땅한 대체 도장재료와 기술이 개발되지 않은 까닭에 현재도 수도용으로 사용되고 있다.
강관에 대한 코팅제의 결합은 결합표면의 거친 정도나 코팅제의 가소성 변형 등에 대한 다양한 변수가 있기 때문에 단순히 물리적 부착이나 화학적 부착에 의해 코팅제의 부착성과 내구성을 다 설명하기는 어렵지만, 종래에는 국내의 상수도관이나 하수도관의 부식을 방지하고 오염을 방지하기 위하여 에폭시수지를 이용한 피막으로 많이 처리되어 왔다.
따라서, 에폭시수지만을 사용하는 코팅공법의 경우는 경화가 느리기 때문에 열을 가하는 작업도 필요하며, 또한 내부 코팅용 도료 중에 포함된 비스페놀 A 등이 잔존하여 인체에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 그리고 내충격성, 내굴곡성이 취약하여 충격에 의한 손상이나 굴곡부위에서의 부분 박리가 일어날 가능성이 높다.
한편, 폴리우레탄을 사용하는 코팅공법의 경우는 도료의 접착력이 양호한 편이나, 경화속도가 대체적으로 느리고 습도에 민감하여 도막이 발포될 가능성이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에는 소정의 폭을 갖는 금속판을 공급하여 금속 강관을 제조하는 제관 및 조관 과정; 상기 제관 및 조관 과정에서 생산된 금속 강관을 쇼트블라스팅 장치에 공급하여 금속 강관의 표면과 내경을 전처리하는 제청과정; 상기 금속 강관의 내경과 표면 또는 내경에 침투성의 방향족 이소시아네이트계 저점도 프라이머를 도포하는 과정; 상기 프라이머의 도포과정에서 침투성의 방향족 이소시아네이트계 저점도 프라이머가 도포된 금속 강관의 내경 또는 표면에 형성된 핀홀을 제거하기 위하여 방향족 이소시아네이트계 폴리우레아를 로울러 또는 스프레이를 이용하여 도포하는 제1 도포과정; 상기 제1 도포과정에서 도포된 방향족 이소시아네이트계 폴리우레아는 소정의 시간 대기중에서 경화시켜 방향족 이소시아네이트계 폴리우레아수지층을 형성하는 제1 경화과정; 상기 제1 경화과정에서 경화된 방향족 이소시아네이트계 폴리우레아수지층에 잔존하는 기포를 다시 제거하고 항균성을 부여하기 위하여 상기 방향족 이소시아네이트계 폴리우레아의 외부면에 지방족 이소시아네이트계 폴리우레아수지와 소정의 숯 분말을 혼합한 항균성 폴리우레아수지를 로울러 또는 스프레이를 이용하여 도포하는 제2 도포과정; 상기 제2 도포과정에서 도포된 항균성 폴리우레아수지를 대기중에서 경화시켜 지방족 이소시아네이트계 항균성 폴리우레아수지를 경화하는 제2 경화과정을 통하여 제조함을 특징으로 하는 폴리우레아수지를 이용한 강관의 제조방법에 있어서, 상기 항균성 폴리우레아수지는 방향족 이소시아네이트계 폴리우레아의 외부면에 지방족 이소시아네이트계 폴리우레아 수지 90~97 중량% 와 숯 분말 3~10 중량%를 혼합한 항균성 폴리우레아수지를 사용하되; 상기 숯 분말은 백탄으로 제조하여 평균입도 5∼15의 것을 선별하여 증류수에 아세틱산을 이용하여 산도(pH)를 3.0∼5.5로 조정한 다음 실란을 0.1∼1% 넣고 20분 저어 투명한 수용액을 만들어 분무기에 넣고 숯 분말의 표면에 뿌려 100∼130℃로 건조하여 메타크릴계 실란으로 표면처리하고, 충분히 건조한 다음 에폭시수지와 진공 중에 혼련하여 유기반응과 수지를 반응시키며 진공 중에 컴파운딩한 것임을 특징으로 하는 폴리우레아수지를 이용한 강관의 제조방법에 대해 개시되어 있다.
따라서, 상하수도용 강관 의 내경 또는 외경에 폴리우레아수지와 항균성이 있는 숯을 이용하여 마감함으로써 내구성과 내식성 및 항균 특성이 제공되며 방수효과가 뛰어난 강관을 제공할 수 있도록 한다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 폴리우레아수지를 이용하는 경우에 습도에는 안정적이지만, 경화속도가 너무 빨라 소재와의 기밀성, 접착력이 떨어지고, 체질 안료(탄산칼슘, 황산바륨, 실리카 등)를 사용하지 않아 비중이 낮으며, 고온 고압의 조건에서 분사되어 도포할 경우 분진이 많이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록공보 제10-0899667호(2009.05.20 등록)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 도료 중에 포함된 비스페놀 A 등이 잔존하지 않아 인체에 해로운 유해물질을 방출하지 않으며, 냄새가 없고 항균작용을 하며, 특히 인체활동의 활성화에 도움을 주는 원적외선을 방사하는 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 강관 내면을 그라인더 작업 후 그리트 블라스팅 공정을 추가로 수행하여 강관 내면 조도를 향상시켜 부착력을 높일 수 있는 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법은, 쇼트 블라스팅으로 강관의 내외면에 산재된 이물질을 제거하는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 통해 표면 처리된 강관을 가열하는 가열단계와; 상기 가열된 강관의 외면에 분말에폭시, 접착제, 폴리에틸렌 분말을 순차적으로 코팅하는 외면 코팅단계와; 상기 외면 코팅된 강관을 냉각하는 냉각단계와; 상기 냉각된 강관의 내면에 일라이트 에폭시 도료를 코팅하는 내면 코팅단계와; 상기 냉각단계를 통해 냉각된 강관의 내면을 코팅하기 전에 상기 냉각된 강관의 내면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 강관의 내면에 남아있는 폴리에틸렌 분말 유분을 제거하는 그리트 블라스팅 처리단계를 포함하는 에폭시 도장 강관 제조방법에 있어서, 상기 내면 코팅단계의 일라이트 에폭시 도료는 비스페놀 F형 에폭시수지 25~35 중량%, 경화제 10~20 중량%, 색상안료 1~3 중량%, 일라이트 5~15 중량%, 체질안료 25~35 중량%, 습윤분산제 0.5~1.5 중량%, 소포탈포제 0.5~1.5 중량%, 침강방지제 1~3 중량%, 부착력 증강제 1~2 중량%를 포함하며; 상기 경화제는 폴리아마이드, 지방족 아민, 지환족 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하고; 상기 체질안료는 견운모, 운모, 탈크, 황산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하며; 상기 소포탈포제는 폴리실록산 용액, 폴리머 및 폴리실록산 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법은, 도료 중에 포함된 비스페놀 A 등이 잔존하지 않아 인체에 해로운 유해물질을 방출하지 않으며, 냄새를 없애고 항균작용을 하며, 특히 인체활동의 활성화에 도움을 주는 원적외선을 방사하는 효과가 있다.
또한, 강관 내면을 그라인더 작업 후 그리트 블라스팅 공정을 추가로 수행하여 강관 내면 조도를 향상시켜 부착력을 높임으로써, 코팅층이 박리되는 것을 방지하여 도장 수명을 크게 연장시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 비스페놀 A 검출여부 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서.
도 3은 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 물성 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서.
도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 위해물질 검출여부 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 항균 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서.
도 14는 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 원적외선 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서.
본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법은, 쇼트 블라스팅으로 강관의 내외면에 산재된 이물질을 제거하는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 통해 표면 처리된 강관을 가열하는 가열단계와; 상기 가열된 강관의 외면에 분말에폭시, 접착제, 폴리에틸렌 분말을 순차적으로 코팅하는 외면 코팅단계와; 상기 외면 코팅된 강관을 냉각하는 냉각단계와; 상기 냉각된 강관의 내면에 일라이트 에폭시 도료를 코팅하는 내면 코팅단계와; 상기 냉각단계를 통해 냉각된 강관의 내면을 코팅하기 전에 상기 냉각된 강관의 내면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 강관의 내면에 남아있는 폴리에틸렌 분말 유분을 제거하는 그리트 블라스팅 처리단계를 포함하는 에폭시 도장 강관 제조방법에 있어서, 상기 내면 코팅단계의 일라이트 에폭시 도료는 비스페놀 F형 에폭시수지 25~35 중량%, 경화제 10~20 중량%, 색상안료 1~3 중량%, 일라이트 5~15 중량%, 체질안료 25~35 중량%, 습윤분산제 0.5~1.5 중량%, 소포탈포제 0.5~1.5 중량%, 침강방지제 1~3 중량%, 부착력 증강제 1~2 중량%를 포함하며; 상기 경화제는 폴리아마이드, 지방족 아민, 지환족 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하고; 상기 체질안료는 견운모, 운모, 탈크, 황산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하며; 상기 소포탈포제는 폴리실록산 용액, 폴리머 및 폴리실록산 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법을 도시한 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 비스페놀 A 검출여부 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서이며, 도 3은 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 물성 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서이고, 도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 에폭시 도장 강관의 위해물질 검출여부 시험결과를 보여주기 위한 시험성적서이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법은 표면처리단계(S1), 가열단계(S2), 외면 코팅단계(S3), 냉각단계(S4), 내면 코팅단계(S6)를 포함한다.
먼저, 상기 표면처리단계(S1)는 쇼트 블라스팅으로 강관의 내외면에 산재된 이물질을 제거하는 단계로서, 강관의 직관 또는 이형관의 내면과 외면에 도료를 코팅하기 위해 쇼트 블라스팅 작업을 통해 강관의 내외면에서 녹 또는 기름성분 등을 제거하여 나중에 코팅되는 코팅재가 박리되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.
쇼트 블라스팅 작업은 제관의 용접 완료 후 용접비드, 관끝단 등을 그라인더 작업한 후 실시하며 표면전처리 기준인 Sa2½ 이상을 쇼트해야 하며 KS D 3589 조도기준 40~90㎛, 수자원공사 조도기준 50㎛이상 을 맞추어야 하므로 12분~15분 사이에 세팅시간을 설정한 후 쇼트기 문을 닫은 채 진행하는 것이 바람직하다.
상기 가열단계(S2)는 상기 표면처리단계(S1)를 통해 표면 처리된 강관을 가열하는 단계로서, 통상적으로 널리 이용되는 강관 구동장치와 구동 안내장치에 공급하여 회전시키면서 가열관에서 공급되는 가스를 통하여 가열에 의해 150∼300℃의 온도를 유지하도록 가열하되 중심 부분에는 150∼250℃로 가열하는 것이 바람직하며, 분말을 사용하여 코팅할 때에는 양쪽 단부를 180∼300℃로 가열한다.
이때, 강관의 중심부 온도가 150℃ 미만이면 내면 및 외면에 도포되는 분체의 융해가 원활하게 진행되지 못하여 코팅막에 불량이 발생하게 되고, 온도가 300℃를 초과하면 강관의 특성이 변화되고 분체가 융해되어 형성되는 코팅막이 강관에서 흘러내리게 되고, 중심부에 비하여 단부에서는 30∼50℃가 더 높게 가열하여 에폭시 분체가 전체적으로 균일한 분포를 통한 코팅이 이루어지도록 한다.
상기 외면 코팅단계(S3)는 상기 가열된 강관의 외면에 분말에폭시, 접착제, 폴리에틸렌 분말을 순차적으로 코팅하는 단계로서, 강관의 외면에 코팅작업을 순차적으로 진행함에 있어서 독립되게 코팅작업을 수행하는 것이 바람직하다.
강관의 외면 코팅작업은 통상적으로 널리 이용되는 에어 스프레이건이 에어컴프레서와 같은 압축공기발생기를 이용하여 생산된 압축공기를 이용하는 바, 에어 스프레이건에 압축공기를 공급하는 공급호스를 연결하고, 에어 스프레이건에 부착된 용기에 혼합된 도료를 넣은 다음 노즐을 개방하면 압축공기가 분출될 때 발생하는 기류를 이용하여 도료를 분사한다.
상기 냉각단계(S4)는 상기 외면 코팅된 강관을 냉각하는 단계로서, 강관의 외면에 코팅된 폴리에틸렌은 열가소성 소재들이므로 강관의 높은 온도로 인해 매우 유연한 상태에 있으므로 약간의 외부와의 접촉만으로도 쉽게 손상될 수 있으므로 피복재들을 가급적 빠른 시간에 냉각시켜야 한다. 따라서, 외면 코팅이 완료된 강관을 냉각장치로 이송시켜 냉각수조에 담그거나 강관에 냉각수를 분사시키는 등의 방법으로 냉각시킨다.
한편, 본 발명은 상기 냉각단계(S4)를 통해 냉각된 강관의 내면을 코팅하기 전에 상기 냉각된 강관의 내면을 그라인더로 작업하여 표면을 매끄럽게 한 후 강관의 내면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 강관의 내면에 남아있는 폴리에틸렌 분말 유분을 제거하는 그리트 블라스팅 처리단계(S5)를 더 포함할 수 있다.
상기 쇼트볼은 통상적으로 널리 이용되고 있는 쇼트 블라스트(shot blast) 장치에 의해 분사되며, 제품의 표면에 묻은 이물질을 제거하기 위해 제품의 표면에 미세한 크기를 가진 쇼트볼을 분사시켜 그 충격에 의해 제품의 표면을 연마 또는 가공하는 역할을 한다.
상기 쇼트 그리트는 쇼트 룸 내에서 작업자에 의해 노즐을 개방시키면 에어탱크에서 공급되는 에어에 의해 고압으로 분사된다.
상기 쇼트 그리트는 카본, 실리콘, 망간, 인, 황 등을 함유하며, 입도 크기는 0.4~0.9mm로 이루어진다.
또한, 상기 쇼트 그리트는 강관의 기계적 물성을 변화시키지 않으면서 강관 표면을 연마해야 하는 바, 쇼트 그리트의 분사량을 12.8kg/min 로 하는 것이 바람직하다.
상기 내면 코팅단계(S6)는 상기 냉각된 강관을 회전시키면서 내면에 일라이트 에폭시 도료를 코팅하는 단계로서, 코팅 대상 강관을 통상적으로 널리 이용되는 도장 설비의 강관 회전롤러 위에 올려놓은 다음 분사장치를 강관 내면을 관통하여 반대쪽관 끝까지 이동시킨 후 강관을 서서히 회전시켜서 소정의 회전속도에 도달하면 분사노즐을 통하여 일라이트 에폭시 도료를 분사하여 코팅한다. 그리고, 강관의 내면 코팅까지 완료가 되면 강관 내면에 존재하는 수분을 완전히 제거하도록 고온의 열풍을 강관 내면에 공급하여 건조시킨다.
이하, 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관에 사용되는 일라이트 에폭시 도료 조성물에 대하여 설명하기로 한다.
상기 일라이트 에폭시 도료는 비스페놀 F형 에폭시수지 25~35 중량%, 경화제 10~20 중량%, 색상안료 1~3 중량%, 일라이트 5~15 중량%, 체질안료 25~35 중량%, 습윤분산제 0.5~1.5 중량%, 소포탈포제 0.5~1.5 중량%, 침강방지제 1~3 중량%, 부착력 증강제 1~2 중량%를 포함한다.
먼저, 에폭시수지는 구성분자의 화학적인 단위로서 에폭시결합을 갖는 고분자 물질로서, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 노볼락형 등이 있다. 먼저 비스페놀 A형은 에피클로로 히드린과 비스페놀 A를 중합하여서 제조되는 가장 일반적인 에폭시 수지로서, 분자구조 중에 친수성의 수산기와 소수성의 탄화수소기가 규칙적으로 배열되어 있어 접착성이 우수한 장점이 있다. 그러나, 다수개의 벤젠핵이 포함되어 있기 때문에 자유 회전이 힘들고, 환경호르몬의 일종인 페놀성분을 유출하는 문제가 있다.
본 발명에서는 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용하며, 비스페놀 F형 에폭시수지는 비스페놀 A형의 분자 가운데 있는 CH3 가 수소(H)로 치환된 것으로서, 비스페놀 A형에 비해 점도가 낮고, 다른 수지와의 상용성이 우수하며, 특히 환경호르몬을 유출하지 않는 장점이 있다.
상기 비스페놀 F형 에폭시수지는 25~35 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 25 중량% 미만이면 도막의 가교밀도가 저하되고 도막 물성이 떨어지며, 35중량%를 초과하면 도료의 흐름성 문제로 인해 적절한 도막두께 확보가 어려워 도장 작업성이 저하되는 문제점이 발생한다.
상기 경화제는 상기 비스페놀 F형 에폭시수지에 적합하도록 폴리아마이드, 지방족 아민, 지환족 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용한다.
상기 경화제는 10~20 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 10 중량% 미만이면 도료 조성물의 접착력이 낮아지며, 20 중량%를 초과하면 점도 변화로 인해 도장 작업성이 저하되는 문제점이 발생한다.
상기 색상안료는 색상을 내기 위해 사용되는 것으로, 이산화티타늄, 카본블랙 등과 같이 색상을 내기 위하여 일반적으로 사용되는 무기안료가 사용될 수 있다.
상기 색상안료는 1~3 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 1 중량% 미만이면 발색의 효과가 미미하게 되고, 3 중량%를 초과하면 다른 성분들의 함량이 적어져야 하는데 그렇게 되면 전체적으로 균형 잡힌 물성을 얻을 수 없게 된다.
상기 일라이트는 광물학적 구조가 점토질 구조로 되어 있고, 비중 2.6∼2.9, 알루미늄이 풍부한 이질 또는 응회암질 퇴적암 중에 산출되며, 열수성 광상모암의 변질광물로서 산출된다. 또한, 일라이트는 구조상 미소한 다공질로서 강력한 흡착기능과 이온교환기능을 가지고 있고, 자연 상태에서 음이온 및 원적외선을 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 서로 다른 미립 물질을 분리시키는 특성을 갖는다.
상기 일라이트의 주성분은 이산화규소 48.3 중량%, 산화알루미늄 33.5 중량%, 산화철 2.0 중량%, 이산화티탄 0.42 중량%, 산화마그네슘 3.5 중량%, 산화망간 0.03 중량%, 산화구리 0.75 중량%, 산화나트륨 0.5 중량%, 산화칼륨 11.0 중량%를 포함한다.
상기 일라이트는 5~15 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 5 중량% 미만이면 일라이트 특성이 미미하여 효과가 저하되고, 15 중량%를 초과하면 점도 상승 및 분산의 어려움이 발생한다.
상기 체질안료는 견운모, 운모, 탈크, 황산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용한다. 상기 체질안료는 도막의 내구성을 감안하여 우수한 내구성을 가지는 안료를 선정하여야 하며, 이는 도료의 저장성 및 작업성에 큰 영향을 준다.
상기 체질안료는 25~35 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 25 중량% 미만이면 도막의 흐름 현상의 문제점이 발생되고 기계적 물성이 저하되며, 35 중량%를 초과하면 상대적으로 에폭시수지의 함량이 저하되어 도막의 물성이 저하되고 점도가 많이 상승되어 혼합성 및 작업성 불량이 발생된다.
상기 습윤분산제는 안료 친화그룹을 가진 고분자량의 블록 공중합체 용액, 산성 폴리머의 알킬암모늄염 용액, 안료 친화그룹을 가진 하이드록시 관능기 카르복실산 에스테르 용액, 저분자 불포화 폴리카르복실산 폴리머 용액, 폴리실록산 공중합체와 저분자 불포화 폴리카르복실산 폴리머 용액, 폴리카르복실산의 알킬암모늄염 용액, 산성그룹을 가진 공중합체 용액, 저분자 불포화 폴리카르복실산 폴리머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다.
상기 습윤분산제는 0.5~1.5 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 액상의 수지에 고체의 안료를 균일하게 분산하여 저장 중 응집 및 침전방지와 도장 작업 후의 색분리, 색상 변화, 흐름성, 평활성 개선과 경화된 도막의 광택 저하를 방지하는 작용을 한다.
상기 소포탈포제는 폴리실록산 용액, 폴리머 및 폴리실록산 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다. 상기 소포탈포제는 0.5~1.5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 침강방지제는 발연 실리카, 우레아수지, 폴리아마이드왁스, 벤토나이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다.
상기 침강방지제는 1~3 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 도막의 표면에 실라놀 그룹을 함유한 발연 실리카 입자들은 수소결합에 의해 3차원적인 구조를 형성하여 점도를 증가시키고 요변성을 부여한다.
상기 부착력 증강제는 2-(3,4 에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필 메틸 디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필 트리메톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다. 상기 부착력 증강제는 1~2 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 다양한 종류의 소지면과의 반응 및 결합력을 증강시켜 우수한 부착력을 부여하게 된다.
이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 일라이트 에폭시 도료 조성물 제조
비스페놀 F형 에폭시수지 30 중량%, 경화제 16 중량%, 색상안료 3 중량%, 일라이트 12 중량%, 체질안료 32 중량%, 습윤분산제 1.5 중량%, 소포탈포제 1.5 중량%, 침강방지제 2.5 중량%, 부착력 증강제 1.5 중량%를 혼합 교반하여 일라이트 에폭시 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 2 : 에폭시 도장 강관 제조
상기 실시예 1에서 제조된 일라이트 에폭시 도료 조성물을 분사장치를 이용하여 강관의 내부에 분사한 후 건조시켜 도장 강관을 제조하였다.(에폭시 도장 강관 제조방법의 구체적인 설명은 이미 앞에서 설명하였기에 이를 생략한다.)
도 2 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 실시예 1에서 제조된 일라이트 에폭시 도료 조성물을 적용하여 제조한 시편인 도장 강관(실시예 2)을 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 비스페놀 A 용출, 굽힘시험, 충격시험, 접착성, 위해물질 검출여부 등을 측정한 결과를 나타내었다.
또한, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 실시예 2에서 제조된 시편인 도장 강관을 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 항균시험 및 원적외선 방사여부를 측정한 결과를 나타내었다.
실험예 1 : 비스페놀 A 용출 시험 확인
KS M 0033 : 2008에 의한 시험방법에 의해 비스페놀 A가 "검출안됨" 이라는 시험결과를 얻었으며, 도 2에 첨부된 비스페놀 A 시험성적서를 통해 알 수 있다.
실험예 2 : 굽힘시험, 충격시험, 접착성, 내습성 등 확인
KS D 8502 : 2010에 의한 시험방법에 의해 겉모양, 굽힘시험, 충격시험(직,간접), 접착성, 저온고온반복시험, 염수분무시험, 내습성 모두 "이상없음" 이라는 시험결과를 얻었으며, 도 3에 첨부된 시험성적서를 통해 알 수 있다.
실험예 3 : 각종 위해물질 검출 확인
수도용 자재 및 제품의 위생안전기준 공정시험방법 : 2009(환경부고시 제2009-59호)에 의한 시험방법에 의해 각종 위해물질 검출여부를 측정하였으며, 도 4 내지 도 11에 첨부된 시험성적서를 통해 알 수 있다.
시험항목 Cd, Hg, Se, Pb, As, Cr, 시안, 질산성질소 및 아질산성질소, F, 사염화탄소, 1,2-디클로로에탄, 1,1-디클로로에틸렌, 1,1,2-트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 벤젠 등이 불검출되었고, Zn은 0.002mg/L 검출되었으며,
Fe, Cu, Mn, CI 등이 불검출되었고, Na은 0.06mg/L 검출되었고 증발잔류물은 2mg/L 검출되었으며,
음이온계면활성제, 1,1,1-트리클로로에탄, 페놀류 등이 불검출되었고, 과망간산칼륨소비량은 0.3mg/L 검출되었으며,
맛, 냄새는 "이상없음" 이라는 시험결과를 얻었고, 디클로로메탄, 시스-1,2-디클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌 등이 불검출되었으며,
색도 0.1이하, 탁도 0.02이하, 잔류염소의 감량 0.0mg/L 라는 시험결과를 얻었고, 에피클로로히드린, 2,4-톨루엔디아민, 2,6-톨루엔디아민, 포름알데히드, 아세트산비닐, 스티렌, 1,2-부타디엔, 1,3-부타디엔, N,N-디메틸아닐린 등이 불검출되었다. 라는 시험결과를 얻었다.
실험예 4 : 항균시험 확인
KCL-FIR-1003 : 2011에 의한 시험방법에 의해 대장균에 의한 항균시험 및 살모넬라균에 의한 항균시험을 각각 측정하였으며, 도 12 및 도 13에 첨부된 항균시험 시험성적서를 통해 알 수 있다.
항균시험을 위해 사용된 접종균 세균농도(CFU/mL) : 3.2×105 의 대장균(Escherichia coli ATCC 8739)과, 세균농도(CFU/mL) 3.4×105 의 살모넬라(Salmonella typhimurium IFO 14193)이며, 이들의 생육에 따른 세균감소율을 측정하였다.
그 결과, 대장균과 살모넬라 배양 24 시간 후 초기와 비교하여 세균감소율이 99.9 %로 나타났다.
실험예 5 : 원적외선 방사 확인
KCL-FIR-1005 : 2011에 의한 시험방법에 의해 원적외선 방사율 0.904, 원적외선 방사에너지 3.64×102 W/m2 이라는 시험결과를 얻었으며, 도 14에 첨부된 원적외선 방사율 및 원적외선 방사에너지 시험성적서를 통해 알 수 있다.
이상의 시험결과와 같이, 본 발명에 따른 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관은 도료 중에 포함된 비스페놀 A 등이 잔존하지 않아 인체에 해로운 유해물질을 방출하지 않으며, 냄새를 없애고 항균작용을 하며, 인체활동의 활성화에 도움을 주는 원적외선을 방사한다. 따라서, 수도용 자재 및 제품의 위생안전기준에 부합할 뿐만 아니라, 수질관련 분야에서도 안정성이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (9)

  1. 쇼트 블라스팅으로 강관의 내외면에 산재된 이물질을 제거하는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 통해 표면 처리된 강관을 가열하는 가열단계와; 상기 가열된 강관의 외면에 분말에폭시, 접착제, 폴리에틸렌 분말을 순차적으로 코팅하는 외면 코팅단계와; 상기 외면 코팅된 강관을 냉각하는 냉각단계와; 상기 냉각된 강관의 내면에 일라이트 에폭시 도료를 코팅하는 내면 코팅단계와; 상기 냉각단계를 통해 냉각된 강관의 내면을 코팅하기 전에 상기 냉각된 강관의 내면에 쇼트볼과 와이어 재질로 이루어진 쇼트 그리트를 혼합하여 제조된 표면연마제를 고압의 에어로 분사시켜 강관의 내면에 남아있는 폴리에틸렌 분말 유분을 제거하는 그리트 블라스팅 처리단계를 포함하는 에폭시 도장 강관 제조방법에 있어서,
    상기 내면 코팅단계의 일라이트 에폭시 도료는 비스페놀 F형 에폭시수지 25~35 중량%, 경화제 10~20 중량%, 색상안료 1~3 중량%, 일라이트 5~15 중량%, 체질안료 25~35 중량%, 습윤분산제 0.5~1.5 중량%, 소포탈포제 0.5~1.5 중량%, 침강방지제 1~3 중량%, 부착력 증강제 1~2 중량%를 포함하며;
    상기 경화제는 폴리아마이드, 지방족 아민, 지환족 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하고;
    상기 체질안료는 견운모, 운모, 탈크, 황산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하며;
    상기 소포탈포제는 폴리실록산 용액, 폴리머 및 폴리실록산 용액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법.
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  9. 제1항의 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 제조방법에 의해 제조되는 에폭시 도장 강관.
KR20140160218A 2014-11-17 2014-11-17 외면 분말3층 폴리에틸렌 피복 코팅과 내면 일라이트 함유에 의한 에폭시 도장 강관 및 그 제조방법 KR101494724B1 (ko)

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