KR102105163B1

KR102105163B1 - 지하관로를 갱생할 수 있는 코팅조성물 및 이를 이용한 원스텝 시공방법

Info

Publication number: KR102105163B1
Application number: KR1020190076042A
Authority: KR
Inventors: 김민성; 김미정
Original assignee: (주)에이텍정밀화학
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-05-18

Abstract

원스텝으로 지하관로를 갱생할 수 있는 코팅조성물 및 이를 이용해 원스텝으로 지하관로를 갱생하기 위한 시공방법을 개시한다. 본 발명의 코팅조성물은 중량으로 이소시아네이트 60~70%, 폴리올 20~40%, 그리고 첨가제 1~10%를 포함하는 주제부와; 폴리아민 화합물 65~96.5%, 흡습제 1~10%, 소포제 0.5~5%, 방청안료 1~10%, 첨가제 1~10%를 포함하는 경화제부를 포함한다.

Description

지하관로를 갱생할 수 있는 코팅조성물 및 이를 이용한 원스텝 시공방법{COATING COMPOSITION CAPABLE OF RE-ESTABLISHING UNDERGROUND PIPE, AND ONE-STEP CONSTRUCTION METHOD USING SAME}

본 발명은 수도관 등으로 사용되는 지하관로를 갱생하기 위하여 사용되는 코팅조성물 및 이를 이용한 갱생시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하관로를 갱생할 수 있는 코팅조성물 및 이를 이용해 원스텝으로 지하관로를 갱생하기 위한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 음용수를 공급하는 수도관은 지하에 매설하여 관로를 형성하게 되는데, 이렇게 지하에 매설된 관로에 이상이 발생하여 보수공사를 하게 되는 경우 보수하여야 할 관로 부분의 지면을 굴착한 다음 신관으로 교체하는 방법이 행하여져 왔으나, 도시화 등으로 인해 지면 굴착 후 신관으로의 교체 방법에는 많은 문제점이 따르게 되었다.

따라서, 근래에는 지면굴착에 따른 문제점을 해소하고자 지하관로의 보수 시 관로 내부로 들어가거나 장비를 투입하여 노후된 관로 등의 보수가 필요한 곳에 직접 보수공사를 행하는 비굴착공법으로 지하관로를 갱생하는 방법을 주로 사용하고 있는데, 이는 수도용 지하관로의 직경이 1,500~1,800mm로 상당히 크기 때문에 가능한 것이다.

상기와 같이 최근 사용되고 있는 비굴착 방법에서는 먼저, 보수하고자 하는 지하관로의 내부를 전처리 하는데, 노후된 관로 내부의 부식물이나 오염물 등을 제거하고 세척한다. 그 다음 세척된 면에 쇼트를 하여 공극을 형성하는데, 상기 공극은 이후의 코팅 시 접촉면을 넓게 하여 부착력을 높여 주기 위한 것이다.

상기와 같이 하여 공극이 형성된 관로의 내부에는 다양한 도료로 코팅을 진행하지만 최근 폴리우레아를 이용하여 강관 내부 코팅을 진행하였다. 최근에 적용된 폴리우레아 코팅 방법으로는 내부코팅을 1차, 2차로 나누어 행하며, 이를 하도코팅 및 상도코팅이라 하는데 이들 상, 하도 코팅 시에는 특히 식수를 공급하는 관로인 경우 용출시험 등 유해물질 등에 대한 코팅물질을 인정하는 KC인증과 품질에 대한 신뢰성 인증인 RS인증을 만족시키는 코팅물질을 사용하여야 한다.

그런데 상기와 같이 손상된 관로의 내부를 갱생하기 위하여, 하도 및 상도로 코팅하는 1차 코팅 및 2차 코팅으로 나누어 행하는 경우 1차 코팅 후 도료가 경화되는 시간까지 기다려야 하는데 초기 경화시간까지 최소 3시간이 걸리고, 2차 코팅을 준비하는 경우 등을 고려하면 2차 코팅 작업을 위해 하루가 소요되는 등 비경제적인 문제점이 있어왔다.

또한 1차 코팅 후 대기시간 동안 발생될 수 있는 분진, 이물질, 오염물질 등이 코팅면에 묻거나 쌓일수 있는 문제점이 발생할 수 있으며, 그 위에 상도를 코팅하게 되면 층간부착이 저하될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 종래의 2Step 코팅 방법의 문제점을 개선시키기 위해 1Step으로 코팅이 가능한 코팅물질의 개발이 필요하게 되었다.

상기와 같은 지하관로의 갱생을 위한 코팅조성물 및 갱생방법에 대하여, 공개특허 1996-0004271호에서는 노후관로 갱생도장재로 적용하는 시멘트-몰타르 라이닝 기술에 대한 것을 개시하고 있으나, 연수나 부식성, 수질, 유속의 빠름에 따른 피로현상 등으로 몰타르 라이닝을 약화시켜 강관의 부식을 가속시킬 수 있는 단점이 있는 것으로 알려져 있고, 아민-에폭시 방식은 양호한 내화학성 및 양호한 특성이 있어서 시공자의 수작업에 의한 결함의 발생 요인과 관로 내부의 작업환경에 의한 결함발생요인을 제거할 수 있는 공법을 공개하고 있는 공개특허 제2005-0118430호는 굽힘성과 마모저항성의 미진, 상온에서의 느린 경화속도, 저온에서의 경화지연문제 및 비스페놀 사용에 따른 인체유해성 문제 등이 나타난다고 알려져 있다.

또한 공개특허 2015-0118430호에서는, 폴리우레아 제품이 마모저항성과 탄성이 우수하고, 수지비산이 억제되는 것을 이용하여 시공 및 메인터넌스가 용이한 스프레이건, 분사시공장치 및 분사시공방법을 개시하고 있는데, 상기 공개특허에서는 경화속도가 너무 빨라서 바탕기질에 대한 부착성의 저하 및 이로 인한 도막 파손과 이에 따른 발청의 확산 등 문제점에 더불어 비산분진의 도막표면에의 부착 등으로 인해 도막 표현의 불평활과 이로 인한 유속계수의 악영향 등 단점이 알려져 왔다.

상기와 같은 기술들의 문제점을 해결하고자, 등록특허 제10-1680539호에서는 지하관로 갱생용 저비산 폴리우레아-폴리우레탄 조성물 및 시공방법을 개시하고 있다.

그러나 상기의 등록특허는 그 명칭에서와 같이 비산먼지를 줄이고자 기존제품 대비 제품의 비중이 높은 것을 사용하는 것이 특징이므로 본 발명에서 추구하고자 하는 목적 및 발명의 사상 등이 전혀 다른 발명으로 판단된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술과는 달리, 갱생관 내부를 한번에 코팅시킬 수 있는 코팅 조성물과 이를 활용한 지하관로의 원스텝 코팅 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여;

중량으로 이소시아네이트 60~70%, 폴리올 20~40%, 그리고 첨가제 1~10%를 포함하는 주제부와; 폴리아민 화합물 65~96.5%, 흡습제 1~10%, 소포제 0.5~5%, 방청안료 1~10%, 그리고 첨가제 1~10%를 포함하는 경화제부로 구성되는, 원스텝으로 지하관로를 갱생할 수 있는 코팅조성물을 제공한다.

또한 상기에서의 이소시아네이트는 4,4-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 중 어느 하나 이상을 사용함이 바람직하고, 상기 폴리올은 폴리프로필렌글리콜, 폴리에테르폴리올 중에서 하나 이상을 선택함이 바람직하다.

또한 상기에서의 이소시아네이트는 이소시아네이트기(NCO)의 함량이 16~22% 인 것이 바람직하고, 상기 폴리아민 화합물은 폴리에테르아민 40~50%와 나머지 Chain extender 및 Curing Agent의 특징을 가지고 있는 아민으로 구성됨이 바람직하다.

본 발명은 또한, 상기와 같은 주제부와 경화제부를 폴리우레아 전용장비에 넣고 온도를 60~70℃까지 올린 후 폴리우레아 전용 건으로 지하관로면에 분사하여 코팅하는, 원스텝으로 지하관로를 갱생하는 시공방법을 제공한다.

상기에서 코팅하고자 하는 지하관로의 내면을 세척 등 코팅전 과정은 통상의 방법으로 행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 지하관로의 손상된 부분을 갱생 시 한번의 코팅만으로 내수성, 내식성, 내굴곡성, 내마모성, 내구성, 접착력 등이 우수하며 신뢰성 평가기준인 RS인증과 위생안전기준인 KC인증을 만족시킬 수 있는 코팅조성물을 제공하여 원스텝으로 지하관로를 용이하게 갱생시킬 수 있게 된다.

또 다른 효과로는 상기와 같은 내부 코팅용 도료를 이용하여 지하에 매설된 관로 내면에 코팅막을 형성하여 노후 관로 수명 연장에 기여하여 각 가장에 양질의 수도를 원활이 공급하게 할 수 있는 효과가 기대된다.

도 1a, 1b는 본 발명과 비교예의 염수분무시험 사진.
도 2a, 2b는 본 발명과 비교예의 내수성 시험 사진.
도 3은 종래 갱생방법의 개략 흐름도.
도 4는 본 발명의 갱생방법의 개략 흐름도.

이하에서는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형이나 수정이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

[주제부]

본 발명에서는 주제부로 이소시아네이트 60~70wt%, 폴리올 20~40wt%를 사용하는데, 상기에서 이소시아네이트는 4,4-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 중 하나 이상을 사용할 수 있는데, 이소시아네이트에는 이소시아네이트기 NCO(%) 함량이 있고, 이 함량에 따라 폴리우레아의 재질, 즉 연질, 중질, 경질의 여부가 결정된다.

본 발명에서는 고경질 타입의 제품으로 만드는 것이 바람직하므로 상기 NCO(%)의 함량이 약 16~22% 정도로 하는 것이 고경질 타입으로 하기에 적합한 것이 판명되었고, 이 경우 이소시아네이트의 함량을 60~70%로 하는 것이 적합한 고경질 타입의 제품이 되는것을 확인할 수 있었고, 이소시아네이트의 함량이 60% 미만이 되면 제품의 재질이 연질타입이 되어 품질기준을 맞출 수가 없게 되고, 70%를 초과하여 너무 높으면 코팅물이 깨지는 현상이 발생하여 사용할 수 없게 되므로 이소시아네이트의 함량은 상기와 같이 한다.

그리고 폴리올은 적합한 도료의 품질을 얻기위해 NCO(%) 함량을 조절하기 위한 것으로서 폴리프로필렌글리콜, 폴리에테르폴리올 중에서 선택되는 하나 이상의 폴리올을 사용한다.

또한 첨가제로는 폴리프로필렌 카보네이트를 1~10wt% 사용하는데, 점도를 조절해 주는 역할을 한다. 이 때, 첨가제의 양이 1% 미만으로 너무 적으면 첨가제로서의 역활을 할 수 없고, 10%를 초과하게 되면 더 이상의 효과가 없으므로 첨가제의 함량은 상기와 같이 한다.

[경화제부]

본 발명에서의 경화제부는 폴리아민 화합물 65~96.5wt%, 흡습제 1~10wt%, 소포제 0.5~5wt%, 방청안료 1~10wt%, 첨가재 1~10wt%를 사용하는데, 코팅시의 경화시간, 코팅층의 경도 등 그 이외의 부가적인 기능 등을 고려하여 상기 범위로 한다.

상기와 같이 구성되는 주제부와 경화제부는 40~60%:40~60% 의 비율로 혼합하여 코팅조성물을 만드는데, 바람직하게는 50%:50% 의 비율로 한다.

하기의 표 1 및 표 2에서와 같이 본 발명의 코팅조성물을 이루는 주제부와 경화제부(실시예 1) 및 비교예 1과 2를 준비하였다.

하기 실시예 1에서의 주제부 중 첨가제는 폴리프로필렌 카보네이트를 사용하였고, 경화제부 중 흡습제는 CECA사의 Silipolite powder를, 소포제는 BYK사의 BYK-A530을, 방청안료는 산화철(Fe2O3)을, 첨가제는 폴리카보네이트를 사용하였다.

하기 표 1 및 표 2의 주제부와 경화제부의 배합비는 1:1 로 하였다.

주제부	실시예 1	비교예 1	비교예 2
이소시아네이트	67	68	64.5
폴리올	23	27	32.5
첨가제	10	5	3
계	100	100	100

경화제부	실시예 1	비교예 1	비교예 2
Polyetheramine	39.1	40	40.1
Chain extender&Curing Agent	45	49.1	44
흡습제	5	5	5
소포제	0.5	0.5	0.5
방청안료	4.4	4.4	4.4
Additive	5.2	1.0	1
계	100	100	100

[코팅실시 및 비교시험]

상기와 같은 1:1로 주제부와 경화제부를 폴리우레아 전용장비에 넣고 온도를 65~75℃까지 올린 후 폴리우레아 전용 건을 사용하여 시험편을 제작하였고, 제작된 시험편은 충분한 양생을 시킨 후 염수분무시험과 내수성 시험을 행하였다. 이 때, 염수분무시험은 500시간동안 진행하였고 내수성 시험은 2000시간 동안 진행하였다. 염수분무시험은 시험 종료 후 커트 주변의 들뜸이나 녹슨 부위 여부를 확인하여 이상 유무를 판정하였고 내수성시험은 시험 종료 후 코팅면의 들뜸이나 트러블 등이 있는지 여부를 확인하여 이상 유무를 판정하였다.

[염수분무시험]

염수분무실험 결과는 도 1a, 1b에 나타낸 바와 같다.

도면에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 조성물로 코팅된 것은 양호한 결과를 나타내었다.

[내수성 시험]

도 2a, 2bc에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 코팅조성물로 코팅된 것이 양호한 결과를 보여준다.

[물리적 시험]

하기 표 3에서와 같이 부착강도 등 코팅면의 물리적 시험을 행하였다. 표 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 조성물을 사용한 것이 부착강도(MPa), 경도(Shore D), 인장강도(MPa) 등이 매우 우수하였다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2
부착강도(MPa)	15.8	14.31	14
굽힘성	Pass	Pass	Pass
경도(Shore D)	69	66	67
인장강도(MPa)	25ㅁ3	21ㅁ3	23ㅁ3
신장률(%)	150ㅁ50	220ㅁ50	400ㅁ50

본 발명에서는 상기와 같은 코팅 조성물을 원스텝으로 코팅하는데, 상도의 부착력을 극대화하여 종래 2스텝 시공보다 부착강도와 내마모성이 뛰어나고 한 번의 코팅으로 도장 작업을 끝낼 수 있어서 작업 속도가 빠르며, 초속경화의 특징으로 후속 공정을 바로 시행할 수가 있다.

즉, 도 3에서와 같이 2스텝 시스템 기공에서는 10시간 작업 시 약 60m 정도를 행할 수 있는데, 도 4에서와 같이 본 발명의 방법에서는 코팅 작업이 1회로 끝나므로 10시간 작업 시 약 210m 정도를 시공할 정도로 작업 시간을 단축시킬 수 있어서 획기적으로 경제성을 갖게 된다.

상기와 같은 작업을 위해서는 최대 작업압략 3,500psi(240bar), 최대 호스길이 94m, 최대 유체온도 88℃, 토출량 5.7L/min, 히터전력 15,000와트, 무게 약 255kg의 장비를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기에서의 원스텝코팅은; 상기 코팅조성물의 주제부와 경화제부를 폴리우레아 전용장비에 넣고 온도를 65~75℃ 범위로 올린 후 혼합물을 폴리우레아 건으로 코팅하되, 상기 폴리우레아 건으로 코팅 전에 노후관로에 생성된 내부의 녹 및 기존 도막을 에어 가스켓 스크레이퍼 장치와 로터리 커터 장치를 이용하여 제거한 후, 블라스팅 연마재를 사용하여 표면처리하고; 제습 처리된 건조한 공기를 관내에 공급하여 관 내부를 건조시키고 상기 코팅은 이동형 회전식 분사 방식으로 관로 내면에 상기 혼합물을 분사시키며, 상기 코팅은 2,000~3,000psi의 고압에서 행하는 것이 바람직하다.

Claims

원스텝으로 지하관로를 갱생할 수 있는 코팅조성물로서,
중량으로 이소시아네이트 60~70%, 폴리올 20~39%, 그리고 첨가제 1~10%를 포함하는 주제부와;
폴리아민 화합물 65~96.5%, 흡습제 1~10%, 소포제 0.5~5%, 방청안료 1~10%, 첨가재 1~10%를 포함하는 경화제부로 구성되며,
상기 이소시아네이트는 4,4-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 중 어느 하나 이상이고,
상기 폴리올은 폴리프로필렌글리콜, 폴리에테르 폴리올 중 어느 하나 이상이며,
상기 첨가제는 폴리프로필렌 카보네이트이고,
상기 이소시아네이트는 이소시아네이트기(NCO)의 함량이 16~22% 이며,
상기 폴리아민 화합물은 폴리에테르아민 40~50%와 나머지 Chain extender 및 Curing Agent의 특징을 가지고 있는 아민으로 구성됨을 특징으로 하는 코팅 조성물.
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제 1항의 코팅조성물을 이용하여 지하관로를 갱생하는 방법으로서,
상기 코팅조성물의 주제부와 경화제부를 폴리우레아 전용장비에 넣고 온도를 65~75℃ 범위로 올린 후 혼합물을 폴리우레아 건으로 코팅하되,
상기 폴리우레아 건으로 코팅 전에 노후관로에 생성된 내부의 녹 및 기존 도막을 에어 가스켓 스크레이퍼 장치와 로터리 커터 장치를 이용하여 제거한 후, 블라스팅 연마재를 사용하여 표면처리하고;
제습 처리된 건조한 공기를 관내에 공급하여 관 내부를 건조시키고 상기 코팅은 이동형 회전식 분사 방식으로 관로 내면에 상기 혼합물을 분사시키며,
상기 코팅은 2,000~3,000psi의 고압에서 행하는 것임을 특징으로 하는, 원스텝으로 지하관로를 갱생하는 방법.
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