KR101567916B1

KR101567916B1 - 파이프 코팅 조성물

Info

Publication number: KR101567916B1
Application number: KR1020140009329A
Authority: KR
Inventors: 임흥순
Original assignee: 임흥순
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-11-10
Also published as: KR20150089119A

Abstract

본 발명은 파이프 코팅 조성물에 관한 것이고, 구체적으로 금속 파이프의 내부 또는 외부를 피복하기 위한 파이프 코팅 조성물에 관한 것이다. [CH2-CHCH3]m-[CH2-CH2]n으로 표시되는 분자식을 가지는 파이프 코팅 조성물은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함한다.

Description

파이프 코팅 조성물{Composition for Coating Pipe}

본 발명은 파이프 코팅 조성물에 관한 것이고, 구체적으로 금속 파이프의 내부 또는 외부를 피복하기 위한 파이프 코팅 조성물에 관한 것이다.

다양한 소재 또는 형상의 파이프가 건축 자재 또는 구조물 부재로 산업 현장 또는 생활 현장에 적용된다. 파이프는 주로 플라스틱 또는 금속으로 성형될 수 있고 속이 빈 원형 또는 다각형 단면 구조를 가진다. 이와 같이 성형된 파이프의 내구성, 외관 또는 취급 편의성을 향상시키기 위하여 내부 면 또는 외부 면이 코팅될 수 있다. 일반적으로 금속 파이프의 코팅을 위하여 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌 수지가 사용된다. 폴리에틸렌 수지는 내충격성, 가공성 또는 절연성이 우수하고 폴리스티렌 수지는 내구성이 우수하다는 장점을 가진다. 그러나 이와 같은 수지는 발수성 또는 항균성이 약하다는 단점을 가진다.

파이프 코팅과 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2008-0105313호 ‘파이프 코팅용 열경화성 분체도료 조성물’이 있다. 상기 선행기술은 열경화성 에폭시 수지로 비스페놀A형 에폭시 수지 20~60 중량%, 노볼락 변성 비스페놀A형 에폭시 수지 또는 우레탄 변성 비스페놀A형 에폭시 수지 1~30 중량%, 페놀계 경화제 5~15 중량%, 아민계 촉진 잠재성 경화제 0.1~2 중량%, 경화 촉진제 0.5~1 중량%, 포스페이트계 안료 10~20 중량%, 포스페이트계 이외의 안료 5~30중량%를 포함하는 파이프 코팅용 열경화성 분체도료 조성물에 대하여 개시한다.

파이프 코팅과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2011-0110090호 ‘파이프 코팅용 방법 및 조성물’이 있다. 상기 선행기술은 유연한 튜브형 폴리머성 기재; 및 상기 튜브형 기재의 외표면 위에 배치된 코팅을 포함하며, 상기 기재는 적어도 5/16 인치의 외부 직경 및 23 ℃에서 적어도 475 psi의 버스트(burst) 강도를 갖고, 상기 코팅은 100 ㎛ 두께 이하의 두께를 갖는 적어도 하나의 방사선 경화된 가교성 폴리머성 층을 포함하는 유연한 튜브형 부재에 대하여 개시한다. 상기 선행기술에서 폴리머성 기재가 폴리올레핀이고 그리고 폴리올레핀은 폴리에틸렌이 되는 것으로 개시된다.

선행기술은 폴리올레핀과 같은 플라스틱에 대한 접착성을 향상시키거나 또는 저온에서 용융 가능하면서 접착성이 향상되도록 하는 코팅 조성물을 특징으로 한다.

본 발명은 선행기술 또는 공지된 기술과 다른 성분을 가지는 새로운 파이프 코팅용 조성물을 제안하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행문헌1:한국 특허공개번호 제2008-0105313호(주식회사 케이씨씨, 2008년12월04일 공개) 선행문헌2:한국 특허공개번호 제2011-0110090호(우포너 이노베이션 에이 비, 2011년10월06일 공개)

본 발명의 목적은 폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 파이프 코팅 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, [CH2-CH(CH3)]m-[CH2-CH2]n(m, n은 자연수)으로 표시되는 분자식을 가지는 파이프 코팅 조성물은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 파이프 코팅 조성물은 비중 및 용융 지수(MI)가 각각 1.10 내지 1.30 g/cc 및 10 내지 12 g/10min이 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 파이프 코팅 조성물은 헥사플루오르프로필렌-비닐리덴 플루오리드 공중합체 및 에틸렌 다이스테아라마이드를 더 포함한다.

본 발명에 따른 파이프 코팅 조성물은 코팅면의 조도 및 접착성이 뛰어나면서 내화학성, 내열성 및 항균성이 우수하다는 장점을 가진다. 또한 가벼우면서 기계적 성질이 우수하다는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅 조성물에 의하여 코팅을 위한 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

본 발명에 따른 파이프 코팅 조성물은 예를 들어 금속 파이프의 내부 또는 외부 코팅을 위하여 사용될 수 있지만 이에 제한되지 않고 예를 들어 아크릴로니트릴 부타디엔스티렌(ABS) 수지 또는 다른 플라스틱 관의 코팅에 적용될 수 있다. 코팅 조성물은 분체, 칩 형태 또는 마스터 배치 형태로 만들어질 수 있고 예를 들어 압출 방식으로 파이프에 코팅이 될 수 있다.

본 발명에 따른 파이프 코팅 조성물은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 그리고 상기 조성물은 [CH2-CH(CH3)]m-[CH2-CH2]n(m, n은 자연수)으로 표시되는 분자식을 가질 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 코팅 조성물은 25 내지 50 wt%의 폴리프로필렌; 8 내지 18 wt%의 폴리에틸렌; 0.8 내지 3.0 wt%의 헥사플로오르프로필렌-비닐리덴 플루리오드 공중합체(1-프로펜, 1,1,2,3,3,3-헥사플르오르 중합물); 0.8 내지 3.0 wt%의 N,N-에틸렌다이스테아라마이드(아크라왁스 C 또는 에틸렌 비스-스테아라마이드); 25 내지 45 wt%의 이산화타이타늄; 5 내지 15 wt%의 탄산칼슘; 1.0 내지 2.0 wt%의 아연스테아린산; 0.5 내지 3.0 wt%의 카본 블랙; 및 0.1 내지 0.3 wt%의 산화철(III)을 포함할 수 있다. 추가로 본 발명에 따른 코팅 조성물은 예를 들어 C.I. 색소 황색 180(C.I. PIGMENT YELLOW 180)과 같은 색소를 전체 중량의 0.2 wt% 내지 0.6 wt%의 범위로 포함할 수 있다.

폴리프로필렌 및 폴리에틸렌은 본 발명에 따른 코팅 조성물의 주성분에 해당되고 그리고 헥사플로오르-비닐레덴 플루리오드 공중합체는 코팅 면의 휘어짐 또는 굴곡 성질을 향상시키면서 코팅 면의 조도를 개선시키는 기능을 가진다. N,N-에틸렌다이스테아라마이드는 파이프의 표면에서 코팅 조성물이 쉽게 퍼지면서 광택이 향상되도록 하는 효과를 가진다. 이산화타이타늄은 자외선과 차단성을 가져 내구성을 향상시키면서 충진 제제의 기능을 가질 수 있다. 아연스테아린산은 코팅 조성물의 결정화를 억제하는 기능을 가질 수 있고, 카본 블랙은 코팅 면의 내구성을 향상시키는 기능을 가질 수 있고, 탄산칼슘은 코팅 조성물의 점도 조절 또는 충진 제제의 기능을 가지고 그리고 산화철은 분산성, 은폐성 및 접착성을 향상시키는 기능을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 코팅 조성물은 [CH2-CH(CH3)]m-[CH2-CH2]n(m, n은 자연수)으로 표시되는 분자식을 가질 수 있고 비중 및 용융 지수(MI)가 각각 1.10 내지 1.30 g/cc 및 10 내지 12 g/10min이 될 수 있다. 비중 및 용융 지수는 각각 전체 코팅 파이프의 중량 및 작업성에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명에 따른 코팅 조성물은 마스터 배치 또는 분체 형태로 만들어질 수 있고 적절한 코팅 장치에 의하여 파이프에 코팅될 수 있다. 예를 들어 금속 파이프에 0.9 내지 1.4 T의 두께로 코팅될 수 있다.

도 1을 참조하면, 코팅 장치는 코팅 유닛(11), 코팅 유닛(11)에 공급 도관(12), 각각의 공급 도관(12)에 코팅 조성물을 분해하기 위한 분배 유닛(13) 및 공급 탱크(14)로 이루어질 수 있다.

코팅이 되어야 할 금속 파이프(P)는 이송 컨베이어에 의하여 코팅 유닛(11)의 사이로 통과될 수 있다. 공급 탱크(14)에 저장된 코팅 조성물은 미리 용융이 된 상태로 될 수 있고 그리고 분배 유닛(13) 및 공급 도관(12)을 통하여 코팅 유닛(11)에 공급될 수 있다. 필요에 따라 금속 파이프는 표면 개질이 될 수 있다.

임의의 파이프 코팅을 위한 코팅 장치가 본 발명에 따른 장치에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 파이프 코팅 조성물은 필요에 따라 다양한 첨가물이 추가될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 코팅 조성물의 실시 예에 대하여 아래에서 설명된다.

실시예

단계1: 폴리프로필렌 37.8 wt%, 폴리에틸렌 12 wt%, 헥사플로오르프로필렌-비닐리덴 플루오리드 공중합체 1.5 wt%, N,N-에틸렌다이스테아라마이드 1.5 wt%, 이산화타이타늄 35 wt%, 탄산칼슘 10 wt%, 아연 스테아린산 1.5 wt%, 카본 블랙: 0.1 wt%, 산화철 0.2 wt% 및 황색 색소 0.4 w%를 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들었다.

단계2: 금속 파이프의 표면에 압출 코팅 방식으로 제조된 마스터 배치를 적용하여 1.1 T의 두께로 코팅하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.21 g/cc가 되었고 그리고 용융 지수는 11.0 g/10 min이 되었다.

실시 예1에서 폴리프로필렌 양을 29.8 wt% 그리고 폴리에틸렌의 양을 18 wt%으로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들고 1.1 T의 두께로 금속 파이프에 코팅을 하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.19 g/cc가 되었고 그리고 용융 지수는 10.98 g/10 min이 되었다.

실시 예1에서 헥사플로오로프로필렌-비닐리덴 플르오리드 공중합체의 양을 3.0 wt%이 되도록 하고 그리고 탄산칼슘의 양을 8.5 wt%로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들고 금속 파이프에 1.1 T의 두께로 코팅을 하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.21 g/cc가 되었고 그리고 용융 지수는 10.99 g/10 min이 되었다.

실시 예1에서 아연 스테아린산의 양을 0.5 wt%로 하고 그리고 이산화타이타늄의 양을 36 wt%하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들고 금속 파이프에 1.1의 두께로 코팅을 하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.20 g/cc가 되었고 그리고 용융 지수는 11.0 g/10 min이 되었다.

실시 예1에서 헥사플로오르프로필렌-비닐리덴 플로오리드 공중합체의 양을 0.8 wt%, N,N-에틸렌다이스테아라마이드의 양을 0.8 wt%하고 그리고 이산화타이타늄의 양을 36.4 wt%로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들고 금속 파이프에 1.1 T의 두께로 코팅을 하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.22 g/cc가 되었고 그리고 융융 지수는 11.1 g/10 min이 되었다.

비교 예

비교 예 1

단계 1: 49.8 wt%의 폴리프로필렌, 헥사플로오르프로필렌-비닐리덴 플루오리드 공중합체 1.5 wt%, N,N-에틸렌다이스테아라마이드 1.5 wt%, 이산화타이타늄 35 wt%, 탄산칼슘 10 wt%, 아연 스테아린산 1.5 wt%, 카본 블랙: 0.1 wt%, 산화철 0.2 wt% 및 황색 색소 0.4 w%를 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들었다.

단계 2: 단계2: 금속 파이프의 표면에 압출 코팅 방식으로 제조된 마스터 배치를 적용하여 1.1 T의 두께로 코팅하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.19 g/cc가 되었고 그리고 융융 지수는 11.0 g/10 min이 되었다.

비교 예 2

단계 1: 49.8 wt%의 폴리에틸렌, 헥사플로오르프로필렌-비닐리덴 플루오리드 공중합체 1.5 wt%, N,N-에틸렌다이스테아라마이드 1.5 wt%, 이산화타이타늄 35 wt%, 탄산칼슘 10 wt%, 아연 스테아린산 1.5 wt%, 카본 블랙: 0.1 wt%, 산화철 0.2 wt% 및 황색 색소 0.4 w%를 코팅 조성물을 형성하여 마스터 배치로 만들고 금속 파이프에 1.1 T의 두께로 코팅을 하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.22 g/cc가 되었고 그리고 융융 지수는 11.5 g/10 min이 되었다.

비교 예 3

에폭시 수지 52.1 wt%, 경화제 8.6 wt%, 경화 촉진제 1.0 wt%, 이산화타이타늄 2.6 wt% 및 전체가 100 wt%로 되도록 하는 기타 안료 및 첨가제로 코팅 조성물을 제조하여 분체로 만들고 금속 파이프에 1.1T의 두께로 코팅을 하였다.

코팅 조성물의 비중은 1.35 g/cc가 되었고 그리고 융융 지수는 14 g/10 min이 되었다.

물성 시험

금속 파이프의 코팅 면에 대하여 굴곡 강도(Flexural Strength), 인장 강도(Tensile Strength), 경도(Hardness), 충격 시험(Impact Test), 조도(Roughness) 및 접착 시험(Adhesion Test)이 실시되었다

굴곡 강도, 굴곡 탄성률, 인장 강도 및 충격 시험은 각각 ASTM D790, ASTM D790, ASTM D638 및 ASTM D256에 따라 각각 시험이 되었다. 그리고 조도 및 접착 시험은 각각 KS M ISO 8501 및 ASTM D4541에 따라 이루어졌다.

	굴곡 강도	굴곡탄성률	인장 강도	경도	충격 강도	조도	접착력
실시1	634	15500	680	83.2	50.8	10	130
실시2	640	15600	675	82.3	48.7	12	120
실시3	630	15700	690	84.5	51.2	13	135
실시4	638	15800	670	85.3	50.9	11	140
실시5	620	15700	670	85.2	49.8	13	131
비교1	520	13200	515	87.5	38.5	31.0	85
비교2	580	14700	600	83.6	35.4	28.7	108
비교3	470	13870	510	93.2	32.4	42,3	70

*굴곡 강도, 인장 강도, 경도, 충격력, 조도 및 접착력의 단위는 kg/㎠, kg/㎠, R-스케일, kg·cm/㎠, ㎛ 및 kgf/㎠이 된다.

표 1로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 조도 및 접착력이 향상되도록 하면서 굴곡 강도 및 인장 강도가 향상되도록 한다는 것을 알 수 있다. 아울러 폴리프로필렌은 수분 함유량이 매우 작은 값을 가지므로 항균성이 상승되도록 한다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 코팅 유닛 12: 공급 도관
13: 분배 유닛 14: 공급 탱크

Claims

파이프의 내부 및 외부 면을 위한 코팅 조성물에 있어서,
25 내지 50 wt%의 폴리프로필렌; 8 내지 18 wt%의 폴리에틸렌; 헥사플로오르프로필렌-비닐리덴 플루리오드 공중합체; N,N-에틸렌다이스테아라마이드; 이산화타이타늄; 탄산 칼륨; 아연스테아린산; 카본 블랙 및 산화철을 포함하는 파이프 코팅 조성물.
청구항 1에 있어서,
비중 및 용융 지수(MI)가 각각 1.10 내지 1.30 g/cc 및 10 내지 12 g/10min이 되는 것을 특징으로 하는 파이프 코팅 조성물.
청구항 1에 있어서, 620 내지 640 kg/㎠의 인장 강도 및 10 내지 13 ㎛의 조도를 가지는 것을 특징으로 하는 파이프 코팅 조성물.