KR101984871B1 - 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌, 폴리올레핀계 등 다양한 유기화합물로 구성된 피복필름과 이를 구비한 파형강관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파형강관에 피복된 부식방지용 피복필름의 표면에 유기화합물 계열의 보수제와 도료 등과의 접착이 우수한 분자구조를 갖게 하여 외부 충격에 강하고, 접착력이 우수하며 필름 표면의 박리, 파손, 흠집이 발생하였을 경우 유기화합물 계열의 보수제와 도료로서 손상보수를 하고 박리현상을 방지하여 보수 작업의 신뢰성이 높아지는 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관에 관한 것이다.
상기한 목적은, 파형상의 내외부 표면을 갖는 파형강관과 상기 파형강관의 내외벽에 형성되는 다층필름;으로 이루어지며, 상기 다층필름은, 상기 파형강관과 접착되도록 형성되는 강판접착층;과 상기 강판접착층의 표면에 배치되며, 내식성 재료로 이루어지는 상부표면층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관{Coated corrugated steel pipe with a film that is easy to repair the damaged coating layer}

본 발명은 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파형강관에 피복된 부식방지용 다층필름의 표면에 유기화합물 계열의 보수제와 도료 등과의 접착이 우수한 분자구조를 갖게 하여 외부 충격에 강하고, 접착력이 우수하며, 다층필름 표면의 박리, 파손, 흠집이 발생하였을 경우 유기화합물 계열의 보수제와 도료로서 손상보수를 하고 박리현상을 방지하여 보수 작업의 신뢰성이 높아지는 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관에 관한 것이다.

우수, 하수를 처리하기 위하여 지하에 매설되는 배수구조물은 주로 콘크리트재의 흄관, 콘크리트관, PC BOX 등을 주로 사용하게 되나, 이를 제조하기 위한 원, 부자재의 자원부족, 생산성 및 시공성이 떨어지는 문제점, 파손 및 손상의 문제점이 발생하였다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 아연도금강판을 나선형 파형강관으로 제조하여 대체하고 있다. 이때, 파형강관은 아연도금강판을 파형성형 하여 강성을 높인 후 나선형식으로 조관을 하여 만든 제품으로, 구조적으로 안전성, 내구성이 높으며, 부식, 파손, 손상에 강하여 수명이 길고, 생산성 및 시공성이 높아 다양한 토목공사 분야에서 널리 사용되고 있다.

원자재인 강판의 부식을 방지하기 위하여 아연도금 층을 용융도금한 강판을 사용하고 있으나, 최근 환경오염으로 인한 토양부식, 우수의 산성화 등의 다양한 환경변화와 현장 여건 등으로 인해 더욱 내구성이 향상된 파형강관이 요구되고 있다. 이에 아연도금강판 내, 외주면에 고강도 PE(폴리에틸렌) 필름을 고주파유도 가열공법으로 라미네이트 접착하여 만든 PE피복 파형강판 및 PE피복 파형강관을 생산하고 있으며, 이는 기존 파형강관에 비해 높은 내식성, 내구성, 내화학성을 가지고 있어 토양오염이 심한 지역, 간척지, 항만 등의 염해지역 또한 시공이 가능하여 경제적이다.

그러나 고강도 PE(폴리에틸렌) 필름을 피복한 피복 파형강관은 완성된 제품의 운송, 시공 과정에서 피복층의 파손, 크랙, 박리 등이 발생한 부분에 대해 부분 보수를 할 수 없는 문제점이 있다.

부분 보수 작업 시 간편하게 할 수 있는 방법은 유기화합물 계열의 보수제(유성 보수제, 액상 보수제, 기타 화합물 보수제)를 분무, 열 융착, 페인팅 등이 있다. PE(폴리에틸렌) 필름의 표면은 안정된 분자 구조를 하고 있어 필름 외부층과 보수제 간의 화학적 결합, 접착력이 발생하지 않아 보수 작업 후에도 쉽게 박리되는 문제점이 발생하였다.

또한, PE 피복 파형강관의 박리된 부위를 보수하지 않고 사용 시, 아연도금층의 부식이 진행되어 박리가 되지 않은 PE 피복 파형강관에 비해 사용 수명이 현저히 저하되어 보수 또는 교체가 반드시 필요한 경우가 발생한다. 특히 교체의 경우, 강판이 파형 성형되어 나선형으로 형성된 파형강관의 특성상 박리된 부분만 교체하기 힘들기 때문에 경제적인 손실을 가져 올 수 있다.

대한민국 등록특허문헌 제10-0371498호

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 생산 및 시공 전후 파형강관의 아연 도금층의 손상 방지와 더불어, 내식성, 내구성, 내화학성, 내마모성 등의 특징을 포함하고, 피복 파형강관의 필름 피복층이 손상된 부위를 유기화합물 계열의 보수제를 사용하여 간편하고 견고하게 보수가 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 파형강관의 내,외주면에 피복되는 필름을 기본적으로 요구되는 접착성, 내식성, 내구성, 내화학성, 내모성과 더불어 파손된 부분을 유기화합물 보수제로서 보수가 가능한 구조로 만들어 더욱 높은 경제성, 시공성, 보수성을 지닌 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적은, 파형상의 내외부 표면을 갖는 파형강관과 상기 파형강관의 내외벽에 형성되는 다층필름;으로 이루어지며, 상기 다층필름은, 상기 파형강관과 접착되도록 형성되는 강판접착층;과 상기 강판접착층의 표면에 배치되며, 내식성 재료로 이루어지는 상부표면층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강판접착층은, 극성 모노머-올레핀 모노머 공중합물, 알파 올레핀계 코폴리머, 올레핀계 엘라스토머, 스티렌 모노머-올레핀계 모노머 공중합 엘라스토머, 엘라스토머-폴리에스테르계 공중합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부표면층은, 메탈로센 폴리프로필렌, 메탈로센 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리올레핀엘라스토머를 포함하며, 상기 강판접착층은, 메탈로센 폴리에틸렌 또는 메탈로센 폴리프로필렌 10~30 wt%를 더 포함하여 상기 상부표면층과 접착력을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부표면층은, 메탈로센 폴리프로필렌 40~60 wt%, 메탈로센 폴리에틸렌 10~30 wt%, 무수말레인산이 그라프트 중합된 상용화제를 첨가된 폴리올레핀엘라스토머(POE) 10~30 wt% 를 포함하며, 석유수지와 극성 모노머-올레핀 모노머 공중합물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 피복 파형강관의 내,외부 표면에 열 융착된 다층필름과 유기화합물 보수제 간의 접착력, 보수력이 향상되어 피복층이 손상, 크랙, 박리 등이 발생한 부위에 유기화합물 보수제로서 손쉽게 보수 작업이 가능하다.

또한, 보수 작업은 작업이 간편하여 생산 현장 및 시공 현장에서 즉시 보수가 가능하며, 이를 통해 전체 교체작업이 필요 없어 높은 경제성을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관의 제조 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관의 개략도이다.
도 4는 종래에 따른 파형강관에 피복된 고강도 PE(폴리에틸렌) 필름의 유기화합물 계열의 보수제에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359) 결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 파형강관에 피복된 고강도 PE(폴리에틸렌) 필름의 유기화합물 계열의 보수제에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359) 결과를 나타낸다.
도 6은 유기화합물 계열의 보수제에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359)의 등급 부여 기준을 나타내는 표이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관의 구성도이다.

도1 를 참고하면, 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복파형강관은 파형상의 내외부 표면을 갖는 파형강관(10)의 내외벽에 다층필름(100)이 형성된 것으로, 파형강관(10)에 피복된 다층필름(100)이 유기화합물 계열의 보수제와의 접착력이 향상되어 파형강관(10)이 파열되거나 크랙, 박리가 발생한 지점을 보수시 보수제가 박리되지 않도록 한다.

다층필름(100)은 내부식 기능을 위해 파형강관(10)의 표면에 피복되는 것으로, 강판과 접착력이 우수한 강판접착층(110)과 페인트 접착성이 좋은 상부표면층(120)을 포함하는 구성이다. 이때, 다층필름(100)은 0.2mm 내지 0.4mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

강판접착층(110)은 파형강관(10)과 접착되도록 파형강관(10)의 내외벽에 접착된다. 이때, 강판접착층(110)은 점착성을 갖는 극성 모노머-올레핀 모노머 공중합물, 알파 올레핀계 코폴리머, 올레핀계 엘라스토머, 스티렌 모노머-올레핀계 모노머 공중합 엘라스토머, 엘라스토머-폴리에스테르계 공중합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구성을 갖는다. 또한, 강판접착층(110)에는 메탈로센 폴리에틸렌 또는 메탈로센 폴리프로필렌 10~30 wt%를 더 포함하여 상부표면층(120)과의 접착력을 향상시킬 수 있다. 그리고 강판접착층(110)은 석유 수지 1~10 wt% 더 첨가되어 파형강관(10)과 접착력을 향상시킨다. 여기서 강판접착층(110)의 구성 성분 중 50 wt% 이상인 주요 성분의 녹는점은 고주파 유도가열 공정을 통해 다층필름(100)의 접착이 이루어지므로 가열 온도를 고려하여 100~160℃ 범위로 설정되도록 한다.

상부 표면층(120)은 강판접착층(110)의 상부에 적층되는 것으로, 내식성 소재로 이루어져 파형강관(10)이 부식되지 않도록 한다. 이때, 상부표면층(120)은 메탈로센 폴리프로필렌, 메탈로센 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 혼합물 및 폴리올레핀엘라스토머(POE)를 포함하는 구성을 갖는다. 여기서 상부 표면층(120)은 유기화합물 계열의 보수제와 도료 등과의 계면 접착력 향상을 위해 메탈로센 폴리프로필렌 을 주요 성분으로 하며, 메탈로센 폴리에틸렌, 폴리올레핀엘라스토머, 상용화제를 더 포함하여 박리가 일어나지 않도록 한다. 이러한 특성으로 인해 종래의 강관 코팅용 필름으로 사용하였던 고강도 폴리에틸렌이 유기화합물 계열의 보수제, 도료와 계면 접착이 되지 않아 박리되는 현상을 보이는 문제를 해결할 수 있게 된다. 또한, 폴리올레핀엘라스토머(POE)에는 무수말레인산이 그라프트 중합된 상용화제를 첨가하여 접착성과 상용성을 향상시킨다. 이러한 상부표면층(120)은 메탈로센 폴리프로필렌 40~60 wt%, 메탈로센 폴리에틸렌 10~30 wt%, 무수말레인산이 그라프트 중합된 상용화제를 첨가된 폴리올레핀엘라스토머(POE) 10~30 wt%를 포함하며, 이 외에도 석유수지(DCPD, C5, C9)와 극성 모노머-올레핀 모노머 공중합물을 더 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관의 제조 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관의 개략도이다.

도 2 내지 3을 참고하여, 본 발명에 따른 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관 제조방법은 강판구비단계(S100), 다층필름 구비단계(S200), 강판 표면처리단계(S300), 강판 고주파 유도 가열 단계(S400), 강판 다층필름 압착단계(S500), 다층필름이 피복된 강판 냉각단계(S600), 다층필름이 피복된 파형강관 생성단계(S700)를 순차적으로 거쳐 제조되며, 이에 대해 설명하기로 한다.

강판구비단계(S100)는 롤 형태로 권취된 강판이 구비된다. 이때, 강판은 표면의 불순물을 제거하여 구비되는 것이 바람직하다.

다층필름 구비단계(S200)는 접착필름 소재와 표면층 소재가 적층되어 하나의 다층필름(100)이 형성되도록 하는 단계이다.

강판 표면처리단계(S300)는 강판구비단계(S100)의 강판이 풀어지면서 수평으로 표면처리장치(A)를 통과하고 표면의 거칠기를 형성하여 강판의 표면에 부착력을 향상시키는 단계이다.

강판 고주파 유도 가열단계(S400)는 강판이 고주파 유도 가열장치(B)를 통과하면서 가열된다. 이러한 고주파 유도 가열장치(B)는 강판의 표면이 160~180℃로 유지될 수 있도록 하여 이후 단계인 강판 다층필름 피복단계(S500)에서 다층필름(100)이 용착 피복될 수 있도록 하는 단계이다.

강판 다층필름 피복단계(S500)는 다층필름 구비단계(S200)의 다층필름(100)이 피복장치(C)에 의해 강판의 상하면에 피복되어 적층공급되면서 일체로 형성되게 하는 단계이다.

다층필름이 피복된 강판 냉각단계(S600)는 다층필름(100)이 피복된 강판이 냉각장치(D)를 통과하면서 고열의 강판이 냉각되는 단계이다.

다층필름이 피복된 파형강관 생성단계(S700)는 다층필름(100)이 피복된 강판을 파형 성형한 뒤 조관장치(E)를 통과하면서 나선형식으로 강판이 롤 성형되어 강관이 형성되는 단계이다.

도 4는 종래에 따른 파형강관에 피복된 고강도 폴리에틸렌 필름의 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359) 결과를 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 파형강관에 피복된 다층필름의 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359) 결과를 나타내며, 도 6은 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359)의 등급 부여 기준을 나타내는 표이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 필름의 보수제, 도료에 대한 접착력 테스트는 Cross Cut Test ASTM D3359에 따라 시행된다. 이때, 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 테이프를 부착하여 박리되는 면적에 따라 0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B의 순서대로 등급이 판별되며 숫자가 높을수록 박리되는 양이 거의 없음을 알 수 있다.

도 5를 참고하면, 종래에 따른 파형강관에 피복된 고강도 폴리에틸렌 필름의 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359) 결과 OB 등급으로 대부분 페인트가 벗겨지거나 떨어짐을 알 수 있다.

이와 달리 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 파형강관에 피복된 다층필름의 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 대한 접착력 테스트(ASTM D3359) 결과 3B 등급 이상으로 페인트가 거의 떨어지지 않음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 파형강관에 피복된 내부식용 다층필름 표면의 유기화합물 계열의 보수제, 도료에 대한 접착성이 우수하여 내부식용 다층필름의 손상보수를 위해 도포되는 보수제, 도료의 박리현상이 방지되어 보수 작업의 신뢰성이 높아지는 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관을 제공하는 것임을 알 수 있다.

이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 작성된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.

10 : 파형강관
100 : 다층필름
110 : 강판접착층
120 : 상부표면층
S100 : 강판구비단계
S200 : 다층필름 구비단계
S300 : 강판 표면처리단계
S400 : 강판 고주파 유도 가열단계
S500 : 강판 다층필름 피복단계
S600 : 다층필름이 피복된 강판 냉각단계
S700 : 다층필름이 피복된 파형강관 생성단계
A : 표면처리장치
B : 고주파 유도 가열장치
C : 피복장치
D : 냉각장치
E : 조관장치

Claims (4)

1. 파형상의 내외부 표면을 갖는 파형강관과 상기 파형강관의 내외벽에 형성되는 다층필름으로 이루어지며,
   상기 다층필름은,
   상기 파형강관과 접착되도록 형성되는 강판접착층과
   상기 강판접착층의 표면에 배치되며, 내식성 재료로 이루어지는 상부표면층을 포함하며,
   상기 강판접착층은,
   극성 모노머-올레핀 모노머 공중합물, 알파 올레핀계 코폴리머, 올레핀계 엘라스토머, 스티렌 모노머-올레핀계 모노머 공중합 엘라스토머, 엘라스토머-폴리에스테르계 공중합물 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
   상기 상부표면층은,
   메탈로센 폴리프로필렌 40~60 wt%, 메탈로센 폴리에틸렌 10~30 wt%, 무수말레인산이 그라프트 중합된 상용화제가 첨가된 폴리올레핀엘라스토머(POE) 10~30 wt% 를 포함하며,
   또한, 상기 강판접착층은,
   메탈로센 폴리에틸렌 또는 메탈로센 폴리프로필렌 10~30 wt%와 석유수지 1~10 wt%를 더 포함하여 상기 상부표면층과 접착력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 손상된 피복층의 보수가 용이한 필름이 구비된 피복 파형강관.
   
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