KR101513995B1

KR101513995B1 - 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101513995B1
Application number: KR1020140150374A
Authority: KR
Inventors: 홍걸
Original assignee: 건일스틸 주식회사
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-04-22

Abstract

지중 매설, 공동 구내, 옥외 배관 등에 사용되는 상수도, 일반 용수, 공업용수, 하수도, 해수용 및 플랜트 배관 등에 사용하며, 화학작용, 충격, 마모에 의해 강관이 파손되는 것을 방지하고, 내면에서 도장 또는 코팅의 접착력을 증가시키는 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법에 관한 것으로, (a) 일정 직경의 강관을 회전부에 안착시키는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 안착된 강관의 내면을 널링(knuling) 가공하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 가공된 상기 강관의 내면에 대해 쇼트 블라스트를 처리하는 단계, (d) 상기 단계 (c)에서 처리된 강관의 내면을 코팅재로 코팅하는 단계를 포함하는 구성을 마련하여, 접착력이 증가하여 상수도용 강관을 장기간 사용할 수 있다.

Description

친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법{Environmental-friendly steel pipe for water pipes and manufacturing method thereof}

본 발명은 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 상수도용 강관의 인장, 인열강도, 내구성, 내약품성 등이 매우 우수한 수지도료를 강관의 내면에 코팅하여 강관의 강도를 향상시킴은 물론이고, 지중 매설, 공동 구내, 옥외 배관 등에 사용되는 상수도, 일반 용수, 공업용수, 하수도, 해수용 및 플랜트 배관 등에 사용하며, 화학작용, 충격, 마모에 의해 강관이 파손되는 것을 방지하고, 내면에서 도장 또는 코팅의 접착력을 증가시키는 강관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 강관의 내면과 외면은 수송 유체의 특성과 부설 환경에 적합한 방식 시공을 함으로서 수송 유체를 오염으로부터 보호하고 또한 강관 자체가 부식으로부터 보호받을 수 있도록 할 필요가 있다.

가장 일반적으로 적용되는 방식 공법은 도장(Coating and Lining) 공법으로서 강관의 안전과 수명에 직접적인 영향을 미치므로 도장에 직접 사용되는 도장재료의 품질과 그 도장재료를 강관에 도장하는 도장 기술은 매우 중요하다.

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 규격(KS D3565)에서는 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.

또, 강관의 표면을 보호하고자 표면에 보호코팅을 수행하는 피복방법은 한국산업규격 KSD3607 및 KSD3589에 제시되어 있다.

상기한 한국산업규격 KSD3607의 경우, 원관에 부착되어 있는 기름 끼, 녹 기타의 이물질을 기계적 또는 화학적으로 제거하는 전처리 공정을 수행하고, 전처리를 끝낸 강관을 일정한 온도로 가열한 후 분말 상태의 폴리에틸렌이 녹아 붙게 하는 피복방식을 채택하고 있다.

또한, KSD3589의 경우엔 전처리 후에 강관의 바깥면을 미리 가열하여 접착제를 도포하고 압출법으로 폴리에틸렌을 피복하는 방식을 채택하고 있다.

즉, 상기한 종래의 코팅방식은 강관의 바깥 표면에 한 층 또는 두 층의 보호코팅을 행하되, 코팅방식은 분말 용착식 또는 압출식으로 구분하고 있다.

최근에 각광을 받고 있는 피복강관으로서 표면의 보호 피복층을 에폭시 접착제(FBE;Fusion Bonded Epoxy)층, 폴리에틸렌 접착제(PE Adhesive)층 및 폴리에틸렌(PE) 수지층의 세 개의 층으로 이루어지는 3층 코팅층이 형성된 강관이 개발되어 활용되고 있다.

이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 절단기, 용접기 등을 이용하여 직관 형태의 원관으로부터 주문자의 요구에 따른 형태를 갖는 강관을 제작하고(S11), 쇼트 블라스팅(shot blasting) 장치 또는 그릿 블라스팅(grit blasting) 장치를 이용하여 S11 단계에서 제작된 강관의 내면과 외면에 다수의 TY쇼트(shot:쇼트 블라스팅에 사용되는 강립) 또는 그릿(grit:볼밀이나 해머밀로 분쇄한 날카로운 각이 있는 강립편)을 투사함으로써 강관의 내면과 외면에 부착된 돌기, 스케일(scale), 녹, 도막 등의 오염물을 제거하고(S12), 외부로부터 밀폐된 챔버(chamber) 내에서 S12 단계에서 오염물이 제거된 강관을 가열하고(S13), 강관의 내면에 제1액과 제2액을 순차로 분사하고(S14, S15), 강관의 외면에 제1액과 제2액을 순차로 분사하고(S16, S17), 냉각한 후 단부를 가공(S18, S19)하는 강관의 내면 및 외면을 식물성 폴리우레탄 도료로 코팅한 친환경 강관의 제조방법에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 관 내에서 상기 관을 따라 이동할 수 있게 구성된 차체, 상기 차체에 지지되며 상기 관의 내면에 쇼트 블라스트 처리를 하는 쇼트 투사기를 포함하고, 상기 쇼트 투사기는 상기 관의 내면에 쇼트를 투사하는 투사기 본체, 상기 차체의 주행방향을 기준으로 상기 투사기 본체의 후방에서 상기 투사기 본체에 의하여 투사된 쇼트의 후방 측 비산을 제한하는 후방 차단벽 어셈블리를 포함하되, 상기 후방 차단벽 어셈블리를 구성하는 후방 차단벽의 하부에는 상기 관의 바닥으로 떨어져서 상기 투사기 본체의 하측 영역에 위치한 쇼트를 후방으로 이동시키기 위한 쇼트 출구가 마련된 쇼트 블라스트 장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1402013호(2014.05.26 등록) 대한민국 공개특허공보 제2014-0113182호(2014.09.24 공개)

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 상수도용 강관의 내면의 접착력이 저하하여 장기간 사용시 코팅된 물질이 강관의 내부에서 이탈되어 상수도용으로 공급될 뿐만 아니라, 코팅 물질의 분리에 따라 강관 자체가 부식되어 상수도가 오염된다는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 종래의 기술에서는 강관의 내부 또는 외부에 코팅하는 기술에 대해서만 개시되어 있을 뿐 코팅 과정에서의 환경 문제, 작업 용이성의 한계 문제, 항균 및 정수 기능이 약하다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 친환경 상수도용 강관의 내면을 다중 처리하여 도장 또는 코팅이 긴밀하게 밀착되는 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상수도용 강관의 코팅이 장기간 유지되고 정수 성능을 구비한 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관의 제조방법은 (a) 일정 직경의 강관을 회전부에 안착시키는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 안착된 강관의 내면을 널링(knuling) 가공하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 가공된 상기 강관의 내면에 대해 쇼트 블라스트를 처리하는 단계, (d) 상기 단계 (c)에서 처리된 강관의 내면을 코팅재로 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (b)는 (b1) 널링부(37)와 수평바(36)로 이루어진 널링 홀더(35)의 널링부(37)가 상기 강관(1)의 내면에 형성하고자 하는 홈부의 깊이에 따라 가압되도록 상기 수평바(36)를 실린더(39)로 가압하는 단계, (b2) 회전부(20)에 안착된 강관(1)을 회전시키는 단계, (b3) 상기 강관(1)의 내면에 접촉된 널링 홀더(35)를 레일(11)에 따라 수평 이동시키는 단계, (b4) 상기 강관(1)의 내측으로 이동된 상기 널링부(37)를 상기 강관(1)의 외측으로 분리시키는 단계, (b5) 상기 회전부(20)에 안착된 강관(1)을 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (d)에서의 코팅재는 액상 에폭시 조성물을 사용하고, 상기 액상 에폭시 조성물은 에폭시 수지 30-70 중량부, 경화제 5-10 중량부, 충전제 10-20 중량부, 맥반석 1-5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (d)에서의 코팅재는 우레탄 조성물, 우레아 조성물 또는 세라믹 조성물을 사용하고, 상기 우레탄 조성물, 우레아 조성물 또는 세라믹 조성물은 맥반석 1-5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관의 제조방법에 있어서, 상기 코팅재에는 황토 1-5 중량부, 참숯 1-5 중량부 또는 투르말린 1-5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관은 상술한 제조 방법에 의해 제조된 친환경 상수도용 강관인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법에 의하면, 강관의 내면에 소정형상의 홈부를 다중으로 형성하여, 홈부에 의해 강관의 표면적이 넓어져 도장 또는 코팅이 보다 양호하게 이루어질 뿐만 아니라 도장 또는 코팅의 접착력이 증가하여 상수도용 강관을 장기간 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법에 의하면, 코팅작업이 신속하고 효율적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 상수도용 강관의 정수 성능을 확보할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 종래의 기술에 따른 강관의 내면 및 외면을 식물성 폴리우레탄 도료로 코팅한 친환경 강관의 제조방법의 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 상수도용 강관의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 널링 공정과 쇼트 블라스트 처리에 의한 강관의 내부 상태를 나타내는 사진,
도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 널링 공정과 쇼트 블라스트 처리 후 코팅된 강관의 내부 상태를 나타내는 사진,
도 5는 도 1에 도시된 바와 같은 제조방법에 의해 처리된 강관의 내부 상태 및 액상 에폭시를 도포한 상태를 나타내는 사진,
도 6은 도 2에 도시된 널링 가공을 위한 강관용 내면 가공장치를 보인 입체도,
도 7은 도 6에 도시된 강관용 내면 가공장치를 보인 정면도,
도 8은 도 6에 도시된 강관용 내면 가공장치를 보인 평면도,
도 9는 도 6의 A-A선 단면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 강관용 내면 가공장치의 널링 홀더가 이동된 상태를 보인 정면도,
도 11 및 도 12는 본 발명에 적용되는 상수도용 강관의 내부용 코팅 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

또 이하의 설명에서 강관은 '상수도용 강관'에 관한 기술로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 일반 용수관, 공업 용수관, 하수도용 관, 해수용 관, 플랜트용 관 등 모든 배관재 내면에 도장하는 강관에도 적용 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 상수도용 강관의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 널링 공정과 쇼트 블라스트 처리에 의한 강관의 내부 상태를 나타내는 사진이고, 도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 널링 공정과 쇼트 블라스트 처리 후 코팅된 강관의 내부 상태를 나타내는 사진이며, 도 5는 도 1에 도시된 바와 같은 제조방법에 의해 처리된 강관의 내부 상태 및 액상 에폭시를 도포한 상태를 나타내는 사진이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상수도용 강관은 먼저 일정 직경의 강관을 회전부에 안착시킨다(S10). 이와 같은 강관은 내경이 300~3,600㎜ 정도이고, 가공의 편리성을 도모하기 위해 예를 들어 약 6m 정도의 파이프로 마련된다.

상기 단계 S10에서 안착된 강관의 내면을 로렛 가공, 즉 널링(knuling) 가공을 실행한다(S20). 이와 같은 널링 가공에 의해 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 상기 강관의 내면에는 대략 마름모 형상의 홈이 형성된다. 이와 같은 마름모 형상의 크기는 강관의 내경의 크기에 따라 변경 가능하며 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한 홈의 깊이도 강관의 두께에 따라 변경 가능하므로, 한정하지는 않는다.

다음에 상기 단계 S20에서 널링 가공된 상기 강관의 내면에 대해 쇼트 블라스트를 처리한다(S30). 이와 같은 쇼트 블라스트 처리에 의해 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 상기 단계 S20에서 마련된 마름모 형상의 내면 및 홈에 다수의 불규칙적인 홈이 마련된다.

종래 기술에 따라 쇼트 블라스트 처리만 실행한 도 5의 (A)와 본 발명에 따라 널링 가공과 쇼트 블라스트 처리를 한 도 3의 (B)의 대비에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 처리가 상수도용 강관의 내면에 더 치밀한 홈을 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다.

다음에 상기 단계 S30에서 처리된 상수도용 강관의 내면을 코팅한다(S40).

도 4의 (A)는 상기 단계 S20 후에 맥반석 에폭시를 도포한 것이고, 도 4의 (B)는 상기 단계 S30 후에 맥반석 에폭시를 도포한 것이며, 및 도 5의 (B)는 쇼트 블라스트 처리만 실행하고 액상 에폭시를 도포한 것으로서, 도 4의 (B)와 도 5의 (B)의 대비에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 상수도용 강관의 내면의 코팅이 더욱 치밀한 것을 알 수 있다.

즉 본 발명에 따르면 종래의 쇼트 블라스트 처리만 실행하고 액상 에폭시를 도포한 경우에 비해, 널링 가공과 쇼트 블라스트 처리한 후 도포한 경우, 부착 강도가 20~30% 증가함을 알 수 있었다.

다음에 상기 단계 S20을 실현하기 위한 강관용 내면 가공장치의 구성 및 작동에 대해 도 6 내지 도 10에 따라 설명한다.

도 6은 도 2에 도시된 널링 가공을 위한 강관용 내면 가공장치를 보인 입체도이고, 도 7은 도 6에 도시된 강관용 내면 가공장치를 보인 정면도이고, 도 8은 도 6에 도시된 강관용 내면 가공장치를 보인 평면도이고, 도 9는 도 6의 A-A선 단면도이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 강관용 내면 가공장치의 널링 홀더가 이동된 상태를 보인 정면도이다.

본 발명에 따라 상기 S20에서의 널링 가공을 위한 강관용 내면 가공장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 일정 크기를 가지며 레일(11)이 구비된 받침판(10), 상기 받침판(10)의 상면에 구동모터(32)의 회전으로 회전 가능하게 설치되는 회전부(20), 상기 회전부(20)에 의해 회전되는 강관(1)의 내면을 가압하면서 상기 레일(11)을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동 가압부(30)를 포함할 수 있다.

도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강관용 내면 가공장치는 강관(1)의 내면의 거칠기를 거칠게 하기 위해 대략 마름모 형상의 널링 가공을 실행하려 도장 또는 코팅의 표면적을 넓게 하여 도장 또는 코팅이 보다 양호하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.

상기 받침판(10)은 평판으로 이루어지는데, 그 길이는 대략 16m의 길이로 이루어질 수 있고, 폭은 대략 3m의 길이로 이루어질 수 있으며, 받침판(10)의 길이 및 폭은 달리할 수 있음은 물론이다. 또 직경이 대략 300~3,600㎜로 이루어진 대형 상수도용 강관(1)을 대상으로 할 수 있다.

이러한 받침판(10)의 상면에는 길이방향으로 다수의 레일(11)이 설치될 수 있다. 도 6 내지 도 8에서와 같이, 상기 레일(11)은 받침판(10)의 일 측에 2개의 레일(11)이 설치될 수 있고, 받침판(10)의 타 측에 2개의 레일(11)이 설치될 수 있다.

이들 레일(11) 사이에는 강관(1)을 회전시킬 수 있는 회전부(20)가 구비될 수 있다. 상기 회전부(20)는 롤러(21)의 상면에 놓여지는 강관(1)을 회전시키기 위한 것이다.

상기 회전부(20)는 받침판(10)의 상면에 길이 방향으로 회전 가능하게 설치되는 다수의 롤러(21), 상기 롤러(21)를 회전시키는 구동모터(22), 상기 롤러(21)를 안정되게 지지하는 지지체(23)를 포함할 수 있다.

롤러(21)는 가공하고자 하는 강관(1)의 길이와 동일하거나 보다 긴 길이로 이루어질 수 있으며, 강관(1)을 안정적으로 지지하면서 회전시킬 수 있도록 좌우 양측으로 소정 거리만큼 이격된 위치에 각각 설치될 수 있다.

이들 2개의 롤러(21)는 동력전달수단인 기어, 체인 등에 의해 동일한 방향으로 회전될 수 있도록 설치됨은 물론이다.

또 롤러(21)의 저면에는 중량물인 강관(1)이 놓여지므로, 강관(1)을 안정되게 지지할 수 있도록 롤러(21)의 저면에 지지체(23)가 설치될 수 있다.

상기 이동 가압부(30)는 받침판(10)의 레일(11)을 따라 강관(1)의 내측을 향해 이동되면서 강관(1)의 내면의 거칠기를 거칠게 형성하기 위한 것이다.

상기 이동 가압부(30)는 모터(32)의 회전으로 상기 레일(11)의 저면을 따라 이동하는 바퀴(31), 상기 레일(11)의 상면에 이동 가능하게 설치되는 제1 프레임(33), 상기 제1 프레임(33)에 수직으로 고정되는 제2 프레임(34), 상기 제2 프레임(34)의 소정 높이에서 상기 강관(1)의 내면을 향해 고정되는 널링 홀더(35), 상기 제2 프레임(34)의 상단에 수평으로 고정되는 제3 프레임(38), 상기 제3 프레임(38)의 하부에 설치되며 상기 널링 홀더(35)를 가압하는 실린더(39)를 포함할 수 있다.

상기 레일(11)은 통상의 H-빔(beam)으로 이루어질 수 있으며, 통상의 레일(11)을 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 바퀴(31)는 레일(11)의 저면에 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 이동 가압부(30)가 이동되도록 바퀴(31)를 회전시키는 모터(32)가 설치될 수 있다. 즉, 모터(32)는 바퀴(31)를 회전시키면서 이동될 수 있다.

또 2개로 이루어진 레일(11) 상면에는 바퀴(31)와 함께 이동되는 제1 프레임(33)이 설치될 수 있으며, 제1 프레임(33)은 받침판(10)의 폭 방향으로 설치될 수 있다.

또한 제1 프레임(33)의 상면에는 수직으로 일정 높이를 갖는 제2 프레임(34)이 고정될 수 있고, 제2 프레임(34)의 소정 높이에는 강관(1)의 내면을 소정의 형상으로 형성하는 널링 홀더(35)가 수평으로 설치될 수 있다.

이러한 널링 홀더(35)는 일정 길이를 갖는 수평바(36)와 수평바(36)의 선단에 결합되는 널링부(37)로 이루어질 수 있다.

상기 널링부(37)는 수평바(36)에 대하여 교체 가능하도록 결합되거나 수평바(36)에 용접 등에 의해 일체로 고정될 수 있다. 널링부(37)는 가로 및 세로 방향 또는 비스듬하게 톱니 모양으로 새기는데 사용되는 공구이다.

이러한 널링부(37)는 강관(1)의 내면을 비스듬하게 서로 다른 방향으로 교차되는 사선으로 마름모 형상의 홈부를 형성되게 함은 물론 강관(1)의 내면을 요철 모양으로 형성할 수 있다. 즉, 강관(1)의 내면에는 서로 다른 방향으로 교차되는 사선이 형성된 널링부(37)와 요철 모양이 형성된 널링부(37)에 의해 강관(1)의 내면에 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 대략 마름모 형상의 거친 홈부를 형성하는 것이다. 도 3의 (A)에 도시된 바와 같은 형상은 한 번의 가공에 의해 형성하거나 두 번의 가공에 의해 형성될 수 있다.

또한 제2 프레임(34)의 상단에는 수평바(36)와 동일하게 수평으로 제3 프레임(38)이 고정될 수 있으며, 제3 프레임(38)의 저면에는 수평바(36)를 가압하는 실린더(39)가 설치될 수 있다.

상기 실린더(39)는 수평바(36)를 적정 압력으로 가압하여 줌으로써, 널링(37)에 의해 형성되는 홈부(또는 요철홈)의 깊이를 조절할 수 있도록 한다.

다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 강관용 내면 가공장치의 결합관계를 상세하게 설명한다.

도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강관용 내면 가공장치는 가공하고자 하는 강관(1)을 충분히 안착시킬 수 있는 크기로 이루어질 수 있으며, 받침판(10)은 대략 길이 16m, 폭 3m의 크기로 이루어질 수 있다.

상기 받침판(10)의 상면에는 길이 방향으로 다수의 레일(11)을 고정할 수 있으며, 이들 레일(11)은 길이 방향의 좌우 양측에 각각 소정의 길이로 분할되어 고정할 수 있다.

이러한 레일(11) 사이에는 강관(1)을 회전시키기 위한 회전부(20)를 설치할 수 있으며, 회전부(20)는 강관(1)의 외면에 접촉되어 상기 강관(1)을 회전시키는 다수의 롤러(21) 및 상기 롤러(21)를 회전시키는 구동모터(22)를 포함할 수 있으며, 롤러(31)의 저면에는 강관(1)의 중량을 견딜 수 있도록 지지체(33)를 설치할 수 있다.

상기 회전부(20)의 롤러(21)는 가공하고자 하는 강관(1)의 길이 또는 강관(1)의 길이보다 긴 길이로 이루어질 수 있으며, 2개가 한 쌍으로 이루어진 롤러(21)는 기어, 체인 등의 동력전달수단에 의해 동일한 방향으로 회전될 수 있도록 연결할 수 있다.

또한 받침판(10)의 양측에는 각각 강관(1)의 내측으로 이동할 수 있는 이동 가압부(30)를 설치할 수 있다. 이동 가압부(30)는 강관(1)의 내측을 향해 이동되면서 널링 홀더(35)에 의해 강관(1)의 내면을 도 3의 (A)에 도시된 바와 같은 널링 또는 요철 형상의 홈부를 형성할 수 있게 된다.

이러한 이동 가압부(30)는 레일(11)의 저면을 따라 이동 가능하게 바퀴(31)를 설치할 수 있으며, 레일(11)의 상면에는 바퀴(31)의 이동에 따라 함께 이동되는 제1 프레임(33)을 설치할 수 있다.

아울러 제1 프레임(33)의 상면에는 수직으로 제2 프레임(34)을 고정할 수 있으며, 제2 프레임(34)의 소정 높이에는 강관(1)의 내면을 거칠게 하기 위한 널링 홀더(35)가 설치될 수 있다.

상기 널링 홀더(35)는 제2 프레임(34)에 수평으로 수평바(36)를 설치할 수 있으며, 수평바(36)의 선단에는 강관(1)의 내면에 홈부(요철홈)을 형성할 수 있는 널링부(37)를 설치할 수 있다.

상기 널링부(37)는 수평바(36)에 대하여 교체할 수 있도록 결합할 수 있으며, 널링부(37)는 용접 등에 의해 수평바(36)에 일체로 고정될 수 있는데, 널링부(37)가 수평바(36)에 고정되는 경우 수평바(36)는 제2 프레임(34)에 교체 가능하게 설치될 수 있다.

또 제2 프레임(34)의 상단에는 널링 홀더(35)와 동일한 방향으로 제3 프레임(38)을 고정할 수 있고, 제3 프레임(38)의 저면에는 널링 홀더(35)의 수평바(36)를 가압하는 실린더(39)를 설치할 수 있다.

상기 실린더(39)는 유압 또는 공압을 사용할 수도 있으나, 수평바(36)를 강하게 가압할 수 있도록 유압을 사용하는 것이 바람직하다.

다음에 도 10을 참조하여 상기 단계 S20을 실행하는 과정에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 강관용 내면 가공장치의 가공방법은 널링 홀더를 가공하고자 하는 깊이로 형성되도록 실린더를 가압하는 단계, 회전부에 안착된 강관을 회전시키는 단계, 상기 강관의 내면에 접촉된 널링 홀더를 레일을 따라 이동 가압부를 수평 이동시키는 단계, 상기 강관의 내측으로 이동된 상기 널링 홀더를 상기 강관의 외측으로 분리시키는 단계, 상기 회전부에 안착된 강관을 분리시키는 단계를 구비한다.

상기 각각의 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가공하고자 하는 강관(1)을 회전부(20)에 안착시키고, 상기 강관(1)이 회전부(20)에 안정되게 안착된 상태에서 이동 가압부(20)의 널링 홀더(35)를 강관(1)의 내면에 밀착시킨다.

이러한 널링 홀더(35)의 밀착은 널링부(37)를 강관(1)의 양측 선단에 각각 밀착시킴과 함께 제3 프레임(38)에 설치되어 있는 실린더(39)의 높이를 조절하여 적정한 압력으로 가압하게 된다.

즉, 널링 홀더(35)의 널링부(37)가 강관(1)에 형성하고자 하는 홈부(요철홈) 등의 홈부 깊이에 따라 실린더(39)의 가압력을 조절하게 된다. 이는 홈부의 깊이를 깊게 형성하고자 하는 경우 수평바(36)를 실린더(39)로 강하게 가압되게 하며, 홈부의 깊이를 보다 얇게 형성하고자 하는 경우 수평바(36)를 실린더(39)로 약하게 가압되게 한다.

이와 같이 이동 가압부(30)의 널링 홀더(35)가 강관(1)의 내면을 가압하고 있는 상태에서 회전부(20)의 구동모터(22)에 의해 롤러(21)를 회전시킴에 따라 강관(1)은 회전하게 된다.

즉, 강관(1)은 롤러(21)와 널링 홀더(35) 사이에 밀착되어 있으므로, 롤러(21)의 회전에 따라 강관(1)이 회전하게 되며, 이러한 강관(1)의 회전으로 널링(37)에 의해 강관(1)의 내면에 요철 형태의 홈부가 형성된다.

아울러 이동 가압부(30)의 널링 홀더(35)는 모터(32)에 의해 바퀴(31)가 회전되며, 바퀴(31)는 레일(11)을 따라 일직선상으로 이동하게 된다. 이에 이동 가압부(30)는 강관(1)의 내측을 향해 수평 이동하게 된다.

한편 강관(1)의 양측에 설치되어 있는 이동 가압부(30)는 강관(1)의 양단에서 동일한 속도로 이동시킬 수 있으며, 일측의 이동 가압부(30)는 강관(1) 전체 길이의 1/3 길이로 이동시키면서 타측의 이동 가압부(30)는 강관(1) 전체 길이의 2/3 길이로 이동시킬 수 있다.

상기 이동 가압부(30)의 이동 길이를 달리할 수 있으며, 이는 강관(1) 내면에 형성하는 홈부를 보다 양호하게 형성하기 위함이다.

즉, 2개의 이동 가압부(30)가 강관(1)의 중간 지점에서 맞닿게 되면, 널링부(37)를 고정하고 있는 수평바(36)의 돌출 길이만큼 홈부가 형성되지 않게 되므로, 이동 가압부(30)의 이동되는 거리를 달리하여 강관(1)의 전체 길이에 동일한 홈부가 형성되도록 하기 위함이다.

이와 같이 강관(1)의 내면에 요철 형태의 홈부가 형성됨에 따라 도장 또는 코팅의 표면적이 넓어지게 되고, 도장 또는 코팅이 홈부에 의해 보다 두꺼우면서도 일정 깊이로 형성됨에 따라 강관(1)을 보다 오래 사용할 수 있게 된다.

상기 강관(1)의 내면에 홈부의 형성이 완료됨에 따라 회전부(20)의 회전을 멈추게 되고, 이동 가압부(30)는 모터(32)의 회전에 의해 바퀴(31) 및 제1 프레임(33)이 후퇴되어 널링 홀더(35)를 강관(1)의 외측으로 분리하게 된다.

이와 같이 널링 홀더(35)가 분리된 상태에서 회전부(20)에 안착되어 있는 강관(1)은 단계 S30으로 진행하여 쇼트 블라스트 처리를 실행한다.

상기 쇼트 블라스트의 처리는 통상의 처리와 동일하게 실행하면 충분하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

다음에 단계 S40으로 진행하여 상수도용 강관의 내면을 코팅한다.

이와 같은 코팅장치에 대해서는 도 11 및 도 12에 따라 설명한다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 적용되는 상수도용 강관의 내부용 코팅 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.

이 강관 내부용 코팅장치(500)는 도 11에 도시된 바와 같이, 상수도용 강관(P) 내의 코팅 재료 공급 라인의 개폐 조절과 코팅 설비 왕복조작을 위해 이동 가능한 내면 코팅제어부(510), 액상 에폭시 코팅재 공급용 고압호스(511) 및 기타 필요한 배관과 배선을 내장하고 최종 분사 장치(512)를 부착함으로써 강관 전체 길이에 걸쳐 내면을 화살표 왕복하며 코팅 작업을 할 수 있도록 한 내면 전용 매니퓰레이터(Manipulator:(520))를 기본 구조로 한다. 강관의 내면에 마련된 분사장치(512)는 강관의 지름이 큰 경우 예를 들어 400mm 이상인 경우 상용의 스프레이 건을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같은 강관 내부용 코팅장치(500)는 강관(P)의 길이에 대응하여 고정된 분사장치(512')를 마련한 점이 도 11에 도시된 강관 내부용 코팅장치와의 상이점이다. 즉 도 12에 도시된 분사장치(512')에는 다수개의 노즐 구멍이 마련되고, 이 노즐 구멍을 통해 강관(P)의 회전시 하부방향으로만 액상 에폭시 코팅재를 분사하는 것에 의해 강관(P)의 내부의 코팅이 완료된다.

도 11 및 도 12에 도시된 강관 내부용 코팅장치(500)의 분사장치(512,512')는 회전수단(100)의 중앙에 관통 구멍을 마련하고, 이 관통구멍을 통해 장착할 수 있다.

또 도 11 및 도 12에 도시된 구조에 있어서는 분사장치(512,512')만을 마련한 구조에 대해서만 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 분사장치에 대응하는 열풍 관을 마련하여 강관 내부의 코팅과 동시에 경화시키는 구조를 마련할 수도 있다. 또한, 도 11 및 도 12에 도시된 구조에 있어서는 분사장치(512,512')를 통해 강관(P)의 내부에 액상 에폭시 코팅재를 코팅하는 구조로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이중의 분사장치를 사용하여 강관(P)의 내부에 방향족 이소시아네이트를 사용한 우레아 코팅재를 1차 도포한 후, 지방족 및 지환족 이소시아네이트를 사용한 우레아 코팅재를 2차 도포하는 2층의 코팅 구조를 마련할 수도 있다.

이후, 강관(P)의 표면에도 접착층이 형성되고, 강관(P)의 내부에 액상 에폭시 또는 우레아 코팅재가 코팅되면, 크레인(미도시)을 이용하여 코팅 장치에서 강관을 인출한다.

다음에 상기 단계 S40에서 사용되는 액상 에폭시 수지 조성물에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 액상 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 30-70 중량부, 경화제 5-10 중량부, 충전제 10-20 중량부, 맥반석 분말 1-5 중량부, 황토 1-5 중량부, 참숯 1-5 중량부를 포함할 수 있다.

먼저 상기 에폭시 수지에 대해 설명한다.

비스페놀 A형 에폭시 수지는 우수한 성능으로 인하여 광범위하게 사용되고 있으나, 상온에서 점도가 높기 때문에 용도에 따라서는 용제나 반응성 희석제 등으로 점도를 낮추어야 하는데, 각종 용제규제가 엄격해지고, 또한 반응성 희석제를 사용할 경우 자극적인 냄새 및 피부 자극성이 강하여 작업성이 저하되어 사용에 제한을 받는다.

따라서, 본 발명에서는 에폭시 수지로서 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지 등을 사용한다. 이들의 경우 비스페놀 A형 에폭시 수지와 동등 정도의 성능을 제공할 수 있는데, 내약품성은 비스페놀 A형 에폭시 수지보다 다소 높고, 접착성 및 굴곡성과 같은 기계적 물성, 내수성, 내구성 및 내열성 등의 성능은 비스페놀 A형 에폭시 수지와 동등 정도이다.

상기한 바와 같은 액상 에폭시 수지 조성물에서 에폭시 수지가 30 중량부 미만 포함되면 접착력이 저하되고, 에폭시 수지가 70 중량부를 초과하면 본 발명에 따른 정수 기능을 실현하기 위한 맥반석 등의 성분의 첨가물이 저하되어 기능 저하를 유발하게 된다.

또 상기 에폭시 수지와 아크릴수지, 우레탄수지 또는 에스테르 수지로부터 선택된 일종의 수지를 혼합물로 사용할 수 있다.

또한, 상기 경화제 함량이 5 중량부 미만이면 코팅이 잘 경화되지 않음으로 바람직하지 않으며, 10 중량부를 초과하면 경화제가 과량 첨가되어 코팅이 브리틀(brittle)해지고 가공성이 취약해진다.

본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물에 적용되는 맥반석은 석영 반암(石英班岩), 장석반암류에 속하는 반심성암으로서 구성성분은 지역에 따라 다르며 알카리 장석과 석영을 주성분으로 하고 있으며, 구성물질 및 외관상으로 화강암반과 매우 유사하며 광물질적이다. 이러한 맥반석의 특징은 다공성의 성질을 갖고 있으며 분말 X선 회절법에 의한 성분 분석 결과 여러 물질로 구성된 것으로 판명되었다.

또한 맥반석은 다공성에 의한 인체에 유해한 성분의 흡착 및 여과 작용, 알카리 금속의 이온교환 능력으로 물 중에서 용이하게 중금속류와 같은 금속류 [Pb, Cd,As ,Cr(Ⅵ)]는 흡착하고, 상대적으로 알카리 이온을 용출하는 능력, 원적외선 방출 능력, 악취 탈취 능력, 과채류의 신선도를 유지하는 선도 보전 기능이 있는 것으로 알려져 있으며, 현재에는 물의 정수제, 미용제, 식품 보존제, 목욕탕의 사우나실 재료, 사료와 비료 등으로 사용되고 있다.

이러한 맥반석은 지역에 따라 그 성분이 다르며, 본 발명에서는 경주산을 사용한 맥반석의 성분을 하기 표 1에 나타내었다.

< 표 1 >

또한 본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물에 적용되는 숯은 일반적으로 1000℃ 이상의 고온에서 탄화시킨 고경도의 활성탄으로서, 사용 목재의 재질에 따라 다소 차이는 있지만, 1/1000mm 정도의 미세기공이 수없이 뚫려 있는데 대개 활성탄 1g 당 총 면적은 250∼300m² 정도로 넓은 입방체이다. 이 미세기공은 수중에 존재하는 유해물질과 악취원인 성분을 흡착시켜 제거하는 기능이 이미 규명되어 수질정화, 식품의 여과, 주정정제, 탈취/탈습 및 전자파 차단 등에 활용되고 있다.

특히 대나무 활성탄 1g에는 현재 사용되고 있는 야자수, 참나무 및 소나무 활성탄에 비하여 약 2∼3배의 미세기공이 존재하고, 또한 활성규산이라는 물질이 포함되어 있어 다른 활성탄에 비하여 우수한 정수, 정제 및 탈취기능을 발휘한다.

이와 같은 활성탄의 우수한 정수·정제 및 탈취효과를 이용한 다양한 수질정화 실례가 국내외적으로 실행되었다. 즉, 국내에서도 먹는 물 관리법 제18조, 동법 시행규칙 제9조에 의거 각종 활성탄을 수질개선 및 정화용으로 사용할 수 있는 '수처리제 제조업(활성탄)'을 허가하고 있고,

또한, 본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물에 적용되는 황토는 표면이 넓은 벌집 구조로 수많은 공간이 복층구조를 이루고 있다. 이 스펀지 같은 구멍 안에는 원 적외선이 다량 흡수, 저장되어 있어 열을 받으면 발산하여 다른 물체의 분자활동을 자극한다.

황토 한 스푼에는 2억 마리의 미생물이 살고 있으며, 노화의 원인인 활성산소 과산화 지질을 환원시키고 분해시켜 해독하는 인체에 유익한 생리 활성 물질인 카리타제 라는 활성효소가 가득 들어 있다.

상술한 바와 같이, 상기 액상 에폭시 조성물에 맥반석을 추가하는 것에 의해 상수도용 강관에서 정수 작용을 갖게 할 수 있다. 또한 이러한 맥반석의 부가는 통상의 맥박석의 분말을 상기 조성물에 혼합하여 교반하는 것에 의해 용이하게 달성되므로 그 구체적인 혼합 과정에 대한 설명은 생략한다.

또 상기 액상 에폭시 조성물에 대해 맥반석과 함께 참숯 1-5 중량부를 더 포함하거나, 황토 1-5 중량부를 더 포함하는 구성으로 마련할 수도 있다. 또는 상기 맥반석, 참숯, 황토를 상기한 바와 같은 중량부를 포함하는 구성으로 하는 것에 의해 상수도의 정수 효과를 달성할 수 있음은 물론이다,

또 본 발명에 따른 조성물에 있어서, 투르말린(tourmaline,전기석) 1-5 중량부를 첨가할 수 있다.

상기 투르말린은 붕소를 함유하는 사이트로 규산염 광물로써 특이한 결정 구조를 갖고 있어 자연상태에서 스스로 전하(電荷)를 띠고 있으며 우리나라와 일본에서는 전기석(電氣石)이라고 명명되고 있다. 이러한 투르말린의 화학적 조성은 다음과 같다.

X·Y₉B₃S₁₆O₂₇(O·OH·F)₄

여기에서 X는 Ca, Na, K, Mn중 어느 하나이거나 이상을 포함하며 Y는 Mg, Fe, Al, Cr, Mn, Ti, Li중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함한다.

본 발명에 따른 조성물에서 상기 투르말린의 첨가로 광범위한 항균력과 인체에 대한 독성이 전혀 없으며, 환경 친화적인 소재이며, 자외선에 의한 변색이 없으며, 미생물 증식에 의한 악취발생을 억제하며, 냄새분자를 흡착 분해시키는 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 맥반석, 황토, 참숯 또는 투르말린을 1-5 중량부 첨가하는 이유는 다음과 같다.

맥반석, 황토, 참숯 또는 투르말린을 1 중량부 미만으로 하는 경우, 본 발명의 목적으로 하는 정수 효과가 기대치 이상 발휘되지 못하며, 맥반석, 황토, 참숯 또는 투르말린을 5 중량부를 초과하는 경우, 에폭시 수지에 의한 점성이 떨어진다.

이러한 맥반석, 황토, 참숯 또는 투르말린의 가공에 따른 입자의 크기나 가공 방법은 통상의 정수 기능을 구비하는 장치에 사용되는 방법을 사용하면 충분하므로, 그 에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 상기 에폭시 수지에 비반응성 수지로써 1-크실릴-1,3-디페닐부탄과 비스(α-메틸벤질)크실렌의 혼합물, 증점제로써 아크릴계 증점제, 침전방지제로써 황토, 금속 포스페이트계 방청 안료, 흐름 방지제로써 피마자유 유도체, 충전제로써 실리카, 산화티타늄, 황산바륨, 탈크를 혼합하여 사용하며, 경화제로써 폴리아미드아민을 혼합하여 사용할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 조성물을 강관의 내면에 코팅할 때 0.3-2mm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다. 이는 0.3mm 미만으로 코팅하는 경우, 정수 효과가 미비하게 나타나며, 2mm이상으로 코팅하는 경우 코팅에 따른 경제적인 효과가 미비하므로 0.3-2mm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 조성물에 있어서 맥반석, 참숯 또는 황토에 의한 정수 효과에 대해서는 공지의 효과에 의해 달성되며, 상술한 바와 같은 조성물의 함량에 대해서는 필요에 따라 가감할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명은 나노 크기의 은을 함유하는 수계 은 함유용액을 포함하며 강관의 내부에 우수한 항균성, 내식성 및 밀착성을 부여하는 항균 및 방오 성능을 갖도록 은 나노 입자를 함유한 액상 에폭시를 강관의 내부에 코팅할 수도 있다.

즉 본 발명에 따른 강관 내부용 코팅장치에 사용되는 액상 에폭시 수지 조성물에 함유되는 수계 은 함유용액은 입경이 1.0-20nm인 은(Ag)이 200-100,000ppm의 농도로 농축되어 있고, pH가 6~8.5로 유지되며, 은 함유용액의 중량을 기준으로 불순물인 안정제는 0.5~1.5중량%, 또 다른 불순물인 은염중 음이온 부분은 1.0중량% 이하이며, 불순물 안정제와 은염중 음이온 부분의 합이 2.0중량%이하 인 것을 사용할 수 있다.

또한 상기 실시 예의 설명에서는 상기 단계 S40에서 사용되는 코팅재로서 액상 에폭시 수지 조성물에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 우레탄 코팅재를 사용할 수도 있다.

본 발명에 적용되는 우레탄 코팅재는 도막 형성 요소인 수지 골격 중에 우레탄 결합을 갖고 있거나, 도막 형성 과정에서 우레탄 결합을 생성하는 도료의 총칭으로서, 폴리우레탄 또는 폴리우레아를 포함하는 구성으로 정의한다.

이러한 우레탄 결합은 (-NHCOO-), 통상수산기(-OH)를 가진 폴리올(Polyol)과 이소시안네이트(isocyanate)기(-NCO)를 가진 프리폴리머(Prepolymer)와 부가 반응으로 얻어진다. 이소시안네이트기는 수산기 이외에 활성수소화합물과도 반응하여 요소, 아미드(Amide)의　유사 결합을 생성하는 경우도 많다.

또한 우레탄 코팅재는 상온에서 경화하는 저온경화성, 선영성이 우수한 도막 특성, 높은 응집력과 수소 결합력을 갖고 있어 우수한 내후성 및 내약품성을 갖는다.

한편, 폴리우레탄은 활성수산기(-OH)를 갖고 있는 알콜(alcohol)과 이소시안네이트기를 갖고 있는 이소시안네이트기가 부가중합반응(addition polymerization reaction)에 의하여 우레탄(urethane) 결합을 형성하는 것이며, 폴리우레아는 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 고분자 화합물을 말한다.

또한 본 발명에 있어서는 2 액형 우레탄 코팅재로서 상온 건조 또는 가열 건조가 가능한 폴리우레탄을 주로 사용할 수 있다.

상기 2 액형 우레탄 코팅재는 이소시안네이트와 폴리올의 2 성분을 사용 직전에 혼합하여 사용하는 타입의 도료이며, 통상 이소시안네이트는 경화제, 폴리올은 주제로 불린다.

상기 이소시안네이트는 크게 방향족 이소시안네이트, 지방족 및 지환족 이소시안네이트로 구분된다.

방향족 이소시안네이트는 비교적 저가로서, 벤젠고리에 직접 이소시안네이트가 결합된 것으로 TDI(Toluene Diisocyanate), MDI(Diphenylmethandiisocyanate), NDI(Naphthalenediisocyanate)등이 있고, 광선에 의해 도막이 황변을 일으키기 쉽다. 예를 들면, MDI 베이스 우레탄의 경우는 광산화에 의해 퀴논 아미드(Quinone-imide0 구조를 만들어 황변한다. 방향족 이소시안네이트는 황변하기 쉽기 때문에 도료로 사용할 경우 내황변성, 내후성이 요구되지 않는 1차 코팅재로 사용된다.

지방족 및 지환족 이소시안네이트는 메틸렌(Methylene)기와 사이크로헥산(Cyclohexane)환에 이소시안네이트기가 결합된 것으로 무황변과 내후성이 우수하지만 반응성이 늦고 고가이다. HDI(Hexa Methylene Diisocyanate)는 비황변 도료용의 표준적인 이소시안네이트이지만 실온에서의 증기압이 높기 때문에 이소시안네이트 단량체 그대로 도료에 이용되고 있지는 않다. HDI의 유도체에는 비교적 고점도의 TMP-Adduct체와 트리아진 트리온(Triazine Trione)환을 갖는 열안정성이 높은 이소시안네이트체, 이소시안네이트 함유량이 높은 뷰렛(Biuret)체 등이 있다. HDI 유도체는 내후성, 내약품성, 밀착성, 내열성 등이 우수하여 본 발명에 적용하기에 적합하다.

상기 HDI 이소시안네이트체는 저점도의 이소시안네이트체이다. 저점도 이소시안네이트체는 폴리올과의 사용성에 악영향을 주는 다량체를 감소시켜 이소시안네이트 삼량체를 70% 까지 높인 것으로 알콜 변성체와 같이 주제와 상용성, 석유계 용제에 대한 용해성이 좋으며, 알콜 변성체보다 내열성 내후성이 양호하다.

IPDI도 증기압이 높기 때문에 도료 분야에는 IPDI의 Trimethyolpropane Adduct체나 IPDI 이소시안네이트가 이용되고 있다. IPDI계 유도체는 반응성은 HDI께 유도체보다 낮지만 환상구조를 갖고 있기 때문에 겉보기 건조성이 빠르다. IPDI의 속건성을 살리고 결점인 가소성을 개량시킨 것으로서 HDI-IPDI 공중합체가 개발되고 있다.

이러한 HDI-IPDI 공중합체 중의 하나는 HDI와 IPDI를 뷰렛 결합으로 반응시킨 것으로 HDI계 유도체와 IPDI계 유도체를 단순히 혼합시킨 것보다 도막 물성이 우수하다. 또 하나는 HDI와 IPDI를 이소시안네이트 결합 반응시킨 것으로 저자극성 용매에 대한 용해성이 우수하다.

폴리올은 우레탄 코팅재의 주제로서 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol), 아크릴 폴리올(ryl Polyol), 불소계 폴리올 등의 폴리올류가 이용되고 있다. 폴리올의 선택에 따라 탄성이 있는 도막에서 강인하고 경도 높은 도막까지 폭넓은 특성과 내후성, 내수성, 내약품성, 내열성 등의 우수한 도막을 얻을 수가 있다.

또, 폴리올은 이소시안네이트와 반응 정도가 중간 정도여서 혼합 후의 가사 시간과 실온에서의 경화성 밸런스가 맞기 때문에 도장 작업성이 양호하다.

상기 폴리에스테르 폴리올은 다가산(Carboxylic Acid)과 다가 알콜과의 축합반응에 의해 얻어지며 분자 내에 에스테르 결합과 수산기를 함유한 폴리머(Polymer)이다. 폴리에스테르 폴리올을 이용한 도료의 성능은 알콜 및 산의 종류, 배합비, 분자량, 수산기가, 산가 등에 물성이 좌우된다. 폴리에스테르 폴리올을 이용한 도막은 유연성이 있는 도막이 얻어지기 쉽지만 건조성, 내수성은 아크릴 폴리올 쪽이 우수하다.

아크릴 폴리올은 수산기(OH기)를 가진 아크릴 모노머, 그외 아크릴 모노머, 필요에 따라 스티렌 모노머 등을 공중합시킨 폴리머이다. 일반적인 합성 방법은 라디칼 중합개시제의 존재 하에서 각종의 중합성 모노머와 수산기 함유 아크릴 모노머를 용액 중합시켜 제조된다. 아크릴 폴리올을 이용한 도료의 성능은 아크릴 모노머의 종류와 조성비, 분자량, 수산기가, 등에 영향을 받지만 일반적인 특징으로서 속건성, 내후성, 내약품성 등이 우수하다.

즉, 본 발명에 적용될 수 있는 우레탄 코팅재는 이소시안네이트와 폴리올의 2 성분을 사용 직전에 혼합하여 사용하는 폴리우레탄으로서, 상기 이소시안네이트는 지방족 및 지환족 이소시안네이트를 사용하고, 상기 폴리올은 아크릴 폴리올을 사용한다.

상기 이소시안네이트와 상기 폴리올의 배합 성분 및 비율을 본 발명의 우레탄 코팅재가 적용되는 강관의 용도 등에 따라 변경 가능하므로, 이들 배합 성분에 대한 설명은 생략한다, 즉, 본 발명에서는 이소시안네이트와 폴리올의 혼합, 제조하는 것에 주요 특징이 있는 것은 아니므로, 기 제조된 이소시안네이트와 폴리올을 적절한 비율로 혼합하여 사용하여도 좋다.

또한 상기 실시 예의 설명에서는 상기 단계 S40에서 사용되는 코팅재로서 액상 에폭시 수지 조성물에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 우레아 코팅재를 사용할 수도 있다.

본 발명에 적용되는 우레아 코팅재는 도막 형성 요소인 수지 골격 중에 우레아 결합을 갖고 있거나, 도막 형성 과정에서 우레아 결합을 생성하는 도료의 총칭으로서, 폴리우레아를 포함하는 구성으로 정의한다.

고분자 화합물이란 어떤 단량체(반복되는 단위체)들이 반복적으로 결합하여 분자량이 큰 분자로 구성된 물질을 말한다. 이런 단량체들의 반복적 결합에는 선형으로 구성되는 방법이나 곁사슬 구성 방법 또는 삼차원적으로 구성되는 방법 등이 있다. 이러한 고분자 화합물의 분류는 천연 고분자와 합성고분자로 나뉘는데, 천연 고분자는 폴리사카라이드(polysaccharides), 셀룰로오스(cellulose), 실크(silk) 또는 천연고무(rubber) 등이고, 합성고분자는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), PVC, 폴리에스테르(polyesters), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 폴리우레아(polyurea) 등이 알려져 있다.

그 밖의 분류 방법으로는 고분자의 화학적 조성 및 단량체의 구조적 또는 입체적 구조, 분자 구조적으로 곁가지의 존재 여부, 사용된 물질의 물리적 구조, 결정성, 열적 특성 등에 따라 분류하기도 하지만 궁극적으로는 고분자 화합물의 실용성에 목표를 두고 분류하는 것이 원칙이다.

고분자 화합물에 대한 분류의 또 다른 기준으로는 고분자 화합물 사슬 내에서 단량체(반복되는 단위체)의 반복되는 형태에 따라 분류하기도 한다. 어떤 경우에는 한가지의 단량체가 반복적으로 결합된 고분자가 있는데 이를 균일고분자(homopolymer)라고 하며 폴리에틸렌(polyethylene), PVC 등이 이에 속한다. 불균일고분자(heteropolymer) 또는 공중합체(copolymer)라고 불리는 고분자들은 사슬 내에 두개 이상의 단량체가 공존하는 것이다. 이와 같은 단량체의 결합 형태에 따라 불규칙 공중합체(random copolymer), 덩어리 공중합체(block copolymer), 교대 공중합체(alternating copolymer) 또는 합체 공중합체(grafting copolymer) 등으로 분류되는 데 이들의 화학적 성질이나 물리적 성질은 이들 사슬을 구성하는 각각의 단량체의 개별적 성질에 따라 매우 다르게 나타난다.

이러한 우레아 코팅재의 코팅은 다음과 같이 진행된다.

먼저 탱크에는 폴리우레아의 원료가 되는 폴리아민(Polyether Amine)과 이소시아네이트(Isocyanate)트리폴리머(Prepolymer)가 각각 저장된다. 따라서, 강관 내부로 분사되는 폴리우레아는 탱크에 저장되어 있는 폴리아민과 이소시아네이트 트리폴리머를 각각 분사노즐로 공급한 다음, 분사노즐 내에서 서로 믹싱 모듈에 의하여 고온, 고압으로 강력하게 믹싱되는 과정에서 1 ; 1의 비율로 혼합 형성되며, 혼합 형성된 폴리우레아는 리엑트의 고압, 압송으로 인하여 외부, 즉 강관 내부으로 분사된다. 이때 본 발명에 적용되는 황토, 맥반석, 숯의 분말의 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 1-5 중량부 포함된다. 이 황토, 맥반석, 숯의 분말은 폴리아민 또는 이소시아네이트 트리폴리머의 어느 하나에 혼합되면 된다.

탱크에는 제 1, 2 호스의 일단이 각각 연결되고, 제 1, 2 호스의 타단은 리엑터에 연결되며, 리엑터는 외부에서 인가된 전원으로 구동하며 제 1, 2 호스를 통해 탱크 내에 저장되어 있는 폴리아민과 이소시아네이트 트리폴리머를 각각 펌핑하게 된다.

즉, 본 발명에 적용되는 폴리우레아는 시판되고 있는 2 액형 수지로서 수지반응이 매우 신속히 일어나기 때문에 이소시아네이트(Isocyanate)계와 아민계를 사용 직전에 혼합사용하게 되며, 혼합비율은 중량비로 1 : 1 이다.

또한 폴리우레아 수지는 70 ∼ 80 ℃로 가열한 상태로 사용되며, 스프레이건을 통해 토출되는 압력은 1500 ∼2200 psi로 분사되도록 한다. 폴리우레아는 수지반응성이 매우 빨라 혼합된 후 3초 ∼ 6분 이내에 겔(Gel)화되는 특성이 있으므로, 바람직하게는 분사되기 직전까지는 별개의 공급호스를 통해 이송시키다가 스프레이건의 팁에서 혼합된 후 곧바로 분사되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 이소시아네이트는 크게 방향족 이소시아네이트, 지방족 및 지환족 이소시아네이트로 구분된다.

방향족 이소시아네이트는 비교적 저가로서, 벤젠고리에 직접 이소시아네이트가 결합된 것으로 TDI(Toluene Diisocyanate), MDI(Diphenylmethandiisocyanate), NDI(Naphthalenediisocyanate)등이 있고, 광선에 의해 도막이 황변을 일으키기 쉽다.

지방족 및 지환족 이소시아네이트는 메틸렌(Methylene)기와 사이크로헥산(Cyclohexane)환에 이소시아네이트기가 결합된 것으로 무황변과 내후성이 우수하지만 반응성이 늦고 고가이다. HDI(Hexa Methylene Diisocyanate)는 비황변 도료용의 표준적인 이소시아네이트이지만 실온에서의 증기압이 높기 때문에 이소시아네이트 단량체 그대로 도료에 이용되고 있지는 않다. HDI의 유도체에는 비교적 고점도의 TMP-Adduct체와 트리아진 트리온(Triazine Trione)환을 갖는 열안정성이 높은 이소시아네이트체, 이소시아네이트 함유량이 높은 뷰렛(Biuret)체 등이 있다. HDI 유도체는 내후성, 내약품성, 밀착성, 내열성 등이 우수하여 본 발명에 적용하기에 적합하다.

상기 HDI 이소시아네이트체는 저점도의 이소시아네이트체이다. 저점도 이소시아네이트체는 폴리올과의 사용성에 악영향을 주는 다량체를 감소시켜 이소시아네이트 삼량체를 70% 까지 높인 것으로 알콜 변성체와 같이 주제와 상용성, 석유계 용제에 대한 용해성이 좋으며, 알콜 변성체보다 내열성 내후성이 양호하다.

IPDI도 증기압이 높기 때문에 도료 분야에는 IPDI의 Trimethyolpropane Adduct체나 IPDI 이소시아네이트가 이용되고 있다. IPDI계 유도체는 반응성은 HDI께 유도체보다 낮지만 환상구조를 갖고 있기 때문에 겉보기 건조성이 빠르다. IPDI의 속건성을 살리고 결점인 가소성을 개량시킨 것으로서 HDI-IPDI 공중합체가 개발되고 있다.

이러한 HDI-IPDI 공중합체 중의 하나는 HDI와 IPDI를 뷰렛 결합으로 반응시킨 것으로 HDI계 유도체와 IPDI계 유도체를 단순히 혼합시킨 것보다 도막 물성이 우수하다. 또 하나는 HDI와 IPDI를 이소시아네이트 결합 반응시킨 것으로 저자극성 용매에 대한 용해성이 우수하다.

또한 본 발명에 사용되는 폴리아민은 분자당 2개 이상의 1차 또는 2차, 바람직하게는 2개 이상의 1차 아미노 기를 가지는 모든 방향족, 지방족, 시클로지방족 또는 헤테로시클릭, 바람직하게는 방향족 화합물이다.

특히 적합한 폴리아민은 방향족 디아민이고, 예는 임의로 치환된 톨릴렌디아민 또는 메틸렌비스(아닐린)이다. 구체적으로, 디에틸톨릴렌디아민, 디메틸티오톨릴렌디아민, 특히 2,4 및 2,6 위치에 아미노기를 함유하는 이들의 이성질체, 및 이들의 혼합물, 4,4'-메틸렌비스(2-이소프로필-6-메틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디이소프로필아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2-에틸-6-메틸아닐린) 및 4,4'-메틸렌비스(3-클로로-2,6-디에틸아닐린)을 포함한다.

또한 상기 실시 예의 설명에서는 상기 단계 S40에서 사용되는 코팅재로서 액상 에폭시 수지 조성물에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 세라믹 코팅재를 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 세라믹 코팅재는 금속분말, 세라믹 분말, 코폴리머, 경화제를 포함한다.

상기 세라믹 코팅재 100 중량을 기준으로, 상기 금속분말은 10 내지 20 중량부, 상기 세라믹 분말은 40 내지 60 중량부, 상기 코폴리머 10 내지 20 중량부, 상기 경화제는 5-10 중량부를 포함하며, 상기 세라믹 코팅재를 액상으로 혼합하여 사용한다.

상기 금속분말에 대해 설명한다.

금속분말은 티탄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오브, 탄탈, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금을 사용할 수 있지만, 탄화 텅스텐, 바나듐, 코발트와 같은 금속 분말 또는 그 혼합물을 사용하고, 1000℃ 이상으로 소결한 다음 10 내지 1000 나노미터 정도로 미세 분쇄를 한 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 금속 분말의 제조에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. 텅스텐 분말은 수소기류 속에서 700℃ 이상, 또는 탄소와 1100℃ 이상으로 가열하거나, 규소·나트륨·마그네슘 등의 금속과 함께 가열하면 분말을 얻을 수 있다. 또 바나듐 분말은 염기성에서 바나듐산염으로서 추출된 산화물을 칼슘으로 환원시켜 분말을 얻을 수 있다. 코발트는 원광(原鑛)을 연소시킨 다음 산에 녹여 불순물을 제거한 후 수산화코발트를 침전시키고, 이것을 가열하여 산화물로 만든 다음 목탄을 부가하여 1,000℃에서 환원시켜 금속분말을 얻을 수 있다.

그러나 본원 발명에서는 이러한 금속 분말을 제조하는 것에 주요 특징이 있는 것은 아니므로, 기 제조된 분말을 단독으로 사용하거나, 적절한 비율로 혼합하여 사용하여도 좋다.

상기 세라믹 분말로서는 항균 및 탈취 기능을 구비하도록, Al₂O₃, SiO₂, Cr₂O₃, ZrO₂, MgAl₂O₄, ZrSiO₄, CaZrO₃으로 이루어진 평균입도 3∼4㎛의 분말을 사용한다.

상기 코폴리머는 적어도 2개의 상이한 모노머로 중합되는 폴리머를 의미한다. 즉, 상기 코폴리머는 금속 분말과 세라믹 분말의 성분이 서로 결합되도록 하는 바인더의 기능을 수행하기 위해 첨가된 것이다. 이러한 코폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리초산비닐, 폴리스티렌, ABS, 아크릴수지 등의 열가소성 수지와, 페놀수지, 불포화 폴리에스테르수지, 에폭시 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 등과 같은 열경화성 수지로 구성된 그룹 중에서 선택된 2종의 폴리머로 구성된 것이다.

따라서 본 발명에서 사용되는 코폴리머는 경화제에 의하여 경화되어지는 성질을 가지고 있으며, 이때 경화반응을 위해서는 코폴리머 : 경화제 = 10 ~ 20 중량부 : 5 ~ 10 중량부의 비율을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 코폴리머가 10 중량부 이하일 경우엔 상기 금속 분말과 세라믹 분말 사이의 바인더로서의 기능을 원활하게 수행하기 어려운 반면에, 20 중량부를 초과할 경우엔 오히려 최종제품의 강도를 떨어뜨리게 되므로 바람직스럽지 못하다.

상기 경화제 함량이 5 중량부 미만이면 코팅이 잘 경화되지 않음으로 바람직하지 않으며, 10 중량부를 초과하면 경화제가 과량 첨가되어 코팅이 브리틀(brittle)해지고 가공성이 취약해진다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 친환경 상수도용 강관 및 그 제조방법을 사용하는 것에 의해 상수도용 강관의 내면에서 도장 또는 코팅의 접착력을 증가할 수 있다.

10: 받침판 11: 레일
20: 회전부 21: 롤러
22: 구동모터 23: 지지체
30: 이동 가압부 31: 바퀴
32: 모터 33: 제1 프레임
34: 제2 프레임 35: 널링 홀더
36: 수평바 37: 널링부
38: 제3 프레임 39: 실린더

Claims

(a) 일정 직경의 강관(1)을 회전부(20)에 안착시키는 단계,
(b) 상기 단계 (a)에서 안착된 강관(2)의 내면을 널링(knuling) 가공하는 단계,
(c) 상기 단계 (b)에서 가공된 상기 강관(1)의 내면에 대해 쇼트 블라스트를 처리하는 단계,
(d) 상기 단계 (c)에서 처리된 강관(1)의 내면을 코팅재로 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (b)는
(b1) 널링부(37)와 수평바(36)로 이루어진 널링 홀더(35)의 널링부(37)가 상기 강관(1)의 내면에 형성하고자 하는 홈부의 깊이에 따라 가압되도록 상기 수평바(36)를 실린더(39)로 가압하는 단계,
(b2) 회전부(20)에 안착된 강관(1)을 회전시키는 단계,
(b3) 상기 강관(1)의 내면에 접촉된 널링 홀더(35)를 레일(11)에 따라 수평 이동시키는 단계,
(b4) 상기 강관(1)의 내측으로 이동된 상기 널링부(37)를 상기 강관(1)의 외측으로 분리시키는 단계,
(b5) 상기 회전부(20)에 안착된 강관(1)을 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 상수도용 강관의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 단계 (d)에서의 코팅재는 액상 에폭시 조성물을 사용하고, 상기 액상 에폭시 조성물은 에폭시 수지 30-70 중량부, 경화제 5-10 중량부, 충전제 10-20 중량부, 맥반석 1-5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 상수도용 강관의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (d)에서의 코팅재는 우레탄 조성물, 우레아 조성물 또는 세라믹 조성물을 사용하고, 상기 우레탄 조성물물, 우레아 조성물 또는 세라믹 조성물은 맥반석 1-5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 상수도용 강관의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 코팅재에는 황토 1-5 중량부, 참숯 1-5 중량부 또는 투르말린 1-5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 상수도용 강관의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 코팅재에는 황토 1-5 중량부, 참숯 1-5 중량부 또는 투르말린 1-5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 상수도용 강관의 제조방법.
청구항 제1 항 및 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 친환경 상수도용 강관.