KR102161395B1 - 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 및 그 제조장치 - Google Patents

강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 및 그 제조장치 Download PDF

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최영섭
이정수
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한국종합철관 (주)
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Abstract

본 발명은 상수도 및 일반용수에 사용되는 강관의 내면을 내투수성, 내습성, 부착성이 높고 장기간 도막의 안정적인 품질을 유지할 수 있도록 한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 및 그 제조장치에 관한 것이다
즉, 본발명은 수도용 강관 내면의 부식방지를 위하여 고안된 비스페놀 F 계 무용제형 에폭시 수지 도료를 사전에 혼합하지 않고 피도장면에 대하여 분사 직전에 기계장치 내부에서 짧은 순간에 충분히 혼합하여 분사 도장함으로서 우수한 품질의 내면 도막을 형성할 수 있도록 한 것이다.
더욱 구체적으로는, 본 발명은 무게 혼합비가 1:1 로 고안된 고품질의 무용제형 에폭시 수지를 강관의 내면에 도장함에 있어서, 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 각각 수용되는 도료용기와 연결된 도료이송관의 경로상에 설치되는 제1,2펌프를 통해 도장장치부에 도료 공급 및 회수가 이루어지고, 상기 제2펌프의 도료이송 경로상에 설치된 이송전환밸브를 통해 도료이송관에서 분기된 순환이송관이 도료용기와 연결되어 도료용기의 도료순환 및 제습이 이루어지도록 한 도료공급부와; 상기 도료공급부에서 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 사전에 혼합하지 않고 혼합모듈로 유입되며 상기 혼합모듈의 도료혼합실에서 혼합이 이루어지도록 하는 1차 혼합부, 스태틱믹서 및 십자형믹서를 통해 복합적인 혼합이 이루어진 다음 분사가 이루어지도록 하는 2차 혼합부, 상기 1,2차 혼합부 사이에 형성되어 잔류도료를 토출하도록 하는 에어세척부를 포함하는 도장장치부;로 이루어진 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치 및 도장강관을 특징으로 한다.

Description

강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 및 그 제조장치 {Epoxy Resin Coating Tubes inside Steel Tubes and Their Manufacturing Devices}
본 발명은 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 및 그 제조장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 상수도 및 일반용수에 사용되는 강관의 내면을 내투수성, 내습성, 부착성이 높고 장기간 도막의 안정적인 품질을 유지할 수 있도록 한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 및 그 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 상수도 및 일반용수에 사용되는 도복장 강관 및 이형관은 대부분 지하에 매설된 관로를 통해 물의 수송한다. 이러한 강관의 내면은 물과 상시 접촉하고 외면은 부설 토양과 매설 환경의 영향을 받으므로, 부식에 대한 대비가 불충분하면 관체에 유체에 의한 부식이 발생하여 수질에 영향을 줄 뿐만 아니라 관체가 손상되어 누수가 발생하는 등 여러가지 문제가 발생 될 수 있다.
따라서 강관의 부식을 방지하기 위한 여러가지 방법이 강구되고 있는데 가장 효과적인 방법은 방식용 도복장 재료를 내면과 외면에 도복장 하는 방법으로서, 내면 방식용으로는 에폭시계 도료, 폴리우레탄계 도료 등이 주로 사용되고 있으며, 외면 방식용으로는 역청질계 방식 재료부터 폴리에틸렌 및 폴리우레탄과 같은 플라스틱계 도복장 재료가 주로 사용되는데, 환경 및 위생안전에 대한 사회적 인식이 점차 높아짐에 따라 도복장 재료도 개선이 되고 있는 추세이다.
우선 강관 내면의 방식에 사용되는 에폭시계 도료는 타르에폭시 도료가 국내외적으로 수십년 이상 사용되다가 타르의 위생안전 문제가 대두 되면서 타르를 함유하지 않은 액상 에폭시로 대체되어 현재까지도 상당한 비중으로 사용되고 있으며, 이 도료는 도료의 원료로 사용하는 비스페놀 A에 대한 위생안전 논란이 제기되어 왔으며, 유해물질이 포함되어 있고 작업성 및 도막 품질 유지를 위해 휘발성 유기화합물(VOCs)인 용제를 다량 함유함으로 인해 도막으로 부터 휘발분이 불완전 배출될 경우 수돗물 오염 발생의 원인이 되기도 하며 장기간 사용시 수분이 도막을 관통하여 강관 표면에 도달하여 도막이 들뜨는 도막하부 박리(BLISTER) 현상이 발생할 뿐만 아니라, 방식 기능을 상실함으로써 수도관의 수명이 단축되는 원인이 되기도 하며, 동절기 작업시에는 도막의 완전 경화 시간이 길어 시공의 어려움 등의 문제점들이 있으므로 이러한 여러가지 문제점들을 개선하기 위한 방법이 지속적으로 강구되고 있다.
상기와 같은 액상 에폭시의 문제점을 개선하기 위한 방법으로, 국내의 경우 에폭시수지 이외의 혼합물로서 맥반석, 황토, 나노 은, 옥세라믹, 일라이트, 키토산 세라믹 등을 부가적으로 첨가하여 내면 도막에 음이온 방출, 원적외선 방출, 항균, 살균, 탈취 및 방오 등의 기능성을 부여하도록 한 것과, 용제 함유량을 기존 액상 에폭시수지에 비교하여 대폭 저감 시키는 등의 시도가 있지만, 전자의 경우 호칭지름이 최대 3,000mm에 이르고 유속이 1m/s 전후에 달하는 대형 수도용 강관의 내면 도막에 그러한 기능성이 과연 필요한지 그리고 실제 유효한지에 대한 과학적이고 체계적인 연구가 국내외를 통털어 전무함은 물론 수도에 종사하는 관계자나 전문가들도 그 필요성에 대해서 공감하지 않고 있는 것이 현실이며, 후자의 경우 비반응성 용제 함유량을 대폭 저감시킴으로써 도료 중의 불휘발분 함량을 90% 이상으로 높이는 시도가 있으나 강관 제조공정에서 강관 내면에 대한 스프레이식 기계도장 작업이 곤란할 정도로 도료의 점도가 높아 이를 해소하기 위해 주제와 경화제를 하나의 용기에 넣고 다량의 용제를 추가로 투입해서 사전에 혼합 하여 사용함으로써 무용제형 도료가 그 의미를 잃는 문제가 발생하며, 반면 점도가 낮아서 용제를 추가로 사용하지 않고도 혼합이 가능한 경우라도 주제와 경화제의 혼합비율이 체적비로 1:1 이 되지 않고 중량비로 2:1 또는 4:1 등과 같이 혼합비율이 서로 다르므로 주제와 경화제의 중량을 계측하여 각각의 것을 미리 하나의 용기에 넣고 혼합한 것을 사용함으로써 사전 혼합이 불충분하게 이뤄지거나, 작업시간이 경과할수록 용기 내부에서 주제와 경화제가 경화반응을 일으켜 점도가 상승하여 스프레이 도장작업이 곤란하게 되며 응고에 의한 침전물로 인해 도료 공급계통을 막히게 하는 등 품질 및 작업성을 저하시키는 문제가 발생한다.
또한, 주제와 경화제를 사전에 혼합하지 않고 2액 내부 혼합식 도장기계를 사용할 경우라도 주제와 경화제의 혼합비율이 중량비로 2:1 또는 4:1 등과 같이 서로 다르므로 특정한 도료의 혼합비율을 만족할 수 있는 전용기기를 사용하여야 하는바, 혼합불량에 의한 도막 품질 저하를 일으킬 수 있고 고가의 전용 기계장치가 별도로 필요하므로 제품 원가에도 영향을 줄 수 있다.
또한, 강관의 내면 방식 도막의 요구 성능에 있어서 기본적으로 음용수에 적합한 위생안전성(용출성)을 갖추어야 하고, 도막의 부착성, 내굴곡성, 내충격성, 내마모성, 내약품성, 내염수성, 내습성 등이 일정 기준 이상 유지되어야 함은 물론이며, 최근 공공재인 수도용 배관재에 대한 자산관리 개념 도입 및 적용이 국내외의 추세로서 수도용 강관의 장기내구수명에 대한 필요성이 부각되고 있는데, 기술적으로 수도용 강관이 장기간의 내구수명을 갖기 위해서는 내면 도막이 높은 내수투과성이 있어야 하며, 이와 같은 도막의 여러가지 요구특성들에 대한 도막의 만족 여부는 강관 도장에 사용하는 방식용 에폭시 도료의 조성에 좌우되며, 또한 그러한 도료를 강관 내면에 실용적으로 고르고 원활하게 도장 함으로서 얻어질 수 있다.
근래에 접어들어 수도용 도복장 강관의 내구수명에 대한 인식이 높아 짐에 따라 국내의 경우 한국건설생활환경연구원이 수도용 도복장 강관에 대한 신뢰성인증 평가기준(RS -KCL-2010-0001)을 제정하여 운용 중으로서 소정의 시험을 통과하면 신뢰수준 80%로 제품의 90%가 25년 수명을 보장할 수 있다는 기준을 제시함으로써 기존의 액상 에폭시를 개선한 도료들이 개발 및 실용화되었지만 장기간의 시험기간이 소요되고 인증시험비용이 매우 고가인 문제가 있는 반면, 해외의 경우 상수도용 도복장 강관의 내구수명을 100년을 목표로 도료의 기준을 새로이 정립하고 그를 뒷받침하기 위한 시험방법을 제시(참고: 일본수도협회규정 : JWWA K 157 수도용 무용제형 에폭시수지도료 도장방법)하고 있는데, 수명예측을 위한 시험기간과 비용은 오히려 위에 언급한 국내 신뢰성인증 평가기준보다 짧고 그 비용도 저렴함으로 후자를 만족할 수 있는 도료가 필요하다.
또한, 일반적으로 수도용 도복장 강관의 내면 액상 에폭시의 경우 건조 도막두께를 0.4mm 이상으로 도장해왔는데, 도막의 장기 내구성은 도막두께와 비례하는 것으로 밝혀짐에 따라 향후 수요변화에 부응할 수 있도록 1회 도장만으로도 건조 도막두께가 0.6mm 이상이 되도록 도장해도 도막이 흐르지 않고 안정적으로 형성될 수 있도록 하는 것이 중요하다.
KR 제10-0863152호 KR 제10-0896468호 KR 제10-0986147호 KR 제10-1494724호 KR 제10-1681251호 KR 제10-1468093호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도료공급부에서 공급되는 도료가 도장장치부에서 혼합되어 분사노즐을 통해 회전되는 강관의 내면에 분사되어 도장이 이루어지되 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 각각 수용되고 일정한 온도를 갖도록 한 도료용기에서 도장장치부에 도료 공급 및 회수가 이루어지고, 상기 도료용기의 도료순환 및 제습이 이루어지도록 한 도료공급부에서 도료의 주제와 경화제를 사전에 혼합하지 않고 혼합모듈을 통한 내부충돌형 1차 혼합부와 스태틱믹서 및 십자형믹서를 구비한 연속충돌식 2차 혼합부에 의해 도료가 신속하고 골고루 혼합된 높은 균질성으로 도막의 두께를 균일하게 할 수 있도록 한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치를 제공함에 있다.
또, 본 발명에 의한 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 체적혼합비를 1:1 이 될 수 있도록 당량과 비중이 조정된 것을 사용하여 도장되도록 한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관을 제공한다.
본 발명은 도료공급부에서 공급되는 도료가 도장장치부에서 혼합되어 분사노즐을 통해 회전되는 강관의 내면에 분사되어 도장이 이루어지되 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 각각 수용되고 일정한 온도를 갖도록 한 도료용기와 연결된 도료이송관의 경로상에 설치되는 제1,2펌프를 통해 도장장치부에 도료 공급 및 회수가 이루어지고, 상기 제2펌프의 도료이송 경로상에 설치된 이송전환밸브를 통해 도료이송관에서 분기된 순환이송관이 도료용기와 연결되어 도료용기의 도료순환 및 제습이 이루어지도록 한 도료공급부와; 상기 도료공급부에서 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 사전에 혼합하지 않고 혼합모듈로 유입되며 상기 혼합모듈의 도료혼합실에서 혼합이 이루어지도록 하는 1차 혼합부, 스태틱믹서 및 십자형믹서를 통해 복합적인 혼합이 이루어진 다음 분사가 이루어지도록 하는 2차 혼합부, 상기 1,2차 혼합부 사이에 형성되어 잔류도료를 토출하도록 하는 에어세척부를 포함하는 도장장치부;로 이루어진 관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치를 특징으로 한다.
상기 도료용기의 외면에 전기식 가열밴드를 장착하여 온도조절이 가능하도록 하고, 도료용기의 내부에 교반기가 설치되어 내부의 도료들이 고르게 분산되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 도료용기의 상부에 도료이송관 및 순환이송관이 각각 연결되되 상기 도료이송관의 도료이송 경로상에는 도료용기의 상부에 정역회전되는 제1펌프가 설치되고, 상기 제1펌프를 통과한 도료이송 경로상에는 높은 토출압력과 정역회전되는 제2펌프가 설치되어 제2펌프에 의해 도장장치부의 혼합모듈로 도료 공급이 되거나 회수가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 도료이송관은 도료용기에서 제1,2펌프를 통과한 도료이송 경로상에는 이송전환밸브가 설치되고 이송전환밸브를 통해 도료이송관에서 순환이송관이 분기되어 순환이송관은 제습기를 거쳐 도료용기와 연결된 도료순환 구성으로 도료용기의 도료가 순환이송관을 통해 순환되면서 제습도 함께 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 1차 혼합부는, 몸체내의 선단부 중앙에 설치되고 도료혼합실이 형성된 혼합모듈과, 상기 몸체의 양측에 형성된 도료유입구는 도료유입관로를 거쳐 유입되는 도료가 혼합된 다음 도료토출구로 토출되도록 하는 도료혼합실과, 상기 몸체의 중앙에 관통되게 설치되어 전,후진되면서 도료유입관로 및 도료토출구를 개폐하도록 되어 있는 작동로드와, 상기 몸체에 혼합모듈의 도료토출팁 방향으로 압축공기가 분사되도록 하는 에어분사통로가 형성되어 도료토출팁의 세척이 이루어지도록 하는 에어분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도료혼합실과 연통되는 도료토출구의 선단부에 위치하는 도료토출팁의 외면은 선단이 뾰쪽한 형태를 갖도록 하는 경사안내면이 형성되어 에어분사부의 압축공기가 선단부 방향으로 집속되어 분사되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 2차 혼합부는, 혼합이송관로에 설치되어 연속충돌이 이루지면서 혼합이 이루어지도록 하는 스태틱믹서와, 상기 혼합이송관로의 선단에 결합되는 복합혼합관로에서 도료의 합류 및 분산이 이루어지도록 하는 십자형믹서와, 상기 복합혼합관로의 선단 진행방향에 설치되는 분사노즐로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 십자형믹서는, 복합혼합관로에 적어도 2개 이상의 합류안내부재 및 가이드부재가 구비되되 상기 합류안내부재는 지지편에 일측으로 돌출된 중공관이 형성된 것을 포함하고, 상기 가이드부재는 가이드링의 일측에 상기 중공관이 일정 간극을 두고 내입될 수 있게 형성된 중공홈부에서 방사상으로 십자홈이 형성되고 가이드링 타측은 중앙 합류홈에서 방사상으로 십자홈이 형성되며 상기 양측 십자홈의 끝단은 직교로 관통된 안내구멍이 형성된 것을 포함하여서 됨을 특징으로 한다.
상기 에어세척부는, 1차 혼합부와 2차 혼합부 사이에 설치된 연결통로의 일측에 형성되는 통기구멍과, 상기 통기구멍의 내측과 연통되는 환형의 에어유입구멍과, 상기 에어유입구멍에 연통되는 에어공급관로와, 상기 통기구멍의 내측 끝단에 슬라이드되게 설치되어 통기구멍을 개폐하도록 하는 에어개폐로드로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 제조장치에 의해 도장이 이루어지되 상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 주제는 평균 관능기 수 2개 이상을 갖는 비스페놀 F 계 에폭시수지를 주제 총중량 대비 30~90% Wt% 를 포함하되 비스페놀 F 계 에폭시수지는 비스페놀 F 와 에피클로로히드린 또는 β-메틸에피클로로히드린과 같은 할로퍼옥사이드간의 반응에 의해 제조한 에폭시수지와 글리시딜 메타아 클릴레이트, 에틸렌메틸아클릴레이트, 메틸아클릴레이트 중 하나 또는 그 이상의 아크릴레이트 수지와 혼합된 것에 알콕시실란을 촉매하에서 수소를 첨가하여 얻어진 수첨 알콕시실란과의 반응으로 제조한 것을 포함하며, 상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 경화제는 지환식 폴리아민, 또는 방향족 폴리아민을 50~90 Wt% 포함하고, 아미노말단 아크릴로니트릴- 부타디엔 중합체 수지를 5~20 Wt% 포함하며, 다이메틸아미노메틸을 1~10 Wt%, 만니치(Mannich)계 경화제 0 이상~10 Wt%, 아미노실란과 알콕시실란의 혼합물을 촉매하에 수소를 첨가하여 얻어진 실란그룹 1~10 Wt% 의 반응으로 제조한 것을 포함하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관을 특징으로 한다.
상기 수소첨가된 알콕시실란은 메틸트리클로로실란, 메틸트리메 톡시실란, 디메틸디클로로실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 메틸 디메톡시실란, 메틸디에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 트리메틸 에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 디메틸클로로실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리 에톡시실란, 페닐디메틸벤질옥시실란, 메틸트리벤질옥시실란, 페닐 트리벤질옥시실란, 디메틸디벤질옥시실란 및 디페닐디벤질옥시실란으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 이들 중 하나 이상의 실란과 촉매 하에서 수소를 첨가하여 제조한 것을 것을 특징으로 한다.
상기 촉매는 팔라듐(Pd) 원소와 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시수지의 주제에는 글리시딜 메타아크릴레이트(Glycidyl-methacrylate), 에틸렌 메틸아크릴레이트(Ethylene-methyl acry late), 메틸아크릴레이트(Methyl acrylate) 중 하나를 선택하되 주제 총중량 대비 5~10 Wt%를 혼합하여서 됨을 특징으로 한다.
상기 반응물에 수소를 첨가하여 수득된 실란계 커플링제 1~10 Wt%, 다관능 글리시딜에테르 화합물 1~5 Wt%, 색상안료 1~5 Wt%, 체질안료 1~5 Wt%, 방청안료 1~5 Wt%, 틱소트로픽(thixotropic)제 1~5 Wt%, 계면활성제 1~5 Wt%를 투입하여 혼합분산시킨 것을 사용하게 됨을 특징으로 한다.
상기 경화제 조성 중 아미노 실란은 3-아미노 프로필 트리 메톡시실란. 3-아미노 프로필 트리 에톡시실란, 3-아미노 프로필 메틸 디 메톡시실란, 3-아미노 프로필 메틸 디 에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필 메틸 디 메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필 트리 메톡시실란, 3-아미노 프로필 디메틸 메톡시실란, 비스(3-트리 메톡시 실릴 프로필)아민, 디 에틸렌 트리 아민 프로필 트리 메톡시 실란, 디 에틸렌 트리 아민 프로필 트리 디메톡시 실란, 디 에틸 아미노 메틸 트리에톡시 실란, N-(3-(트리 메톡시 실릴)프로필)부틸아민,N-페닐-3-아미노 프로필 트리메톡시 실란, (N-페닐 아미노) 메틸 트리에톡시 실란, 3-(N-(디메톡시(메틸)실릴)프로필)시클로 헥산 아민 등 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 체적혼합비를 1:1 이 될 수 있도록 당량과 비중이 조정된 것을 사용하여 도장된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 강관 내면에 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제를 사전에 혼합하지 않고 혼합모듈을 통한 내부충돌형 1차 혼합부와 스태틱믹서 및 십자형믹서를 구비한 연속충돌식 2차 혼합부에 의해 도료가 신속하고 골고루 혼합된 높은 균질성으로 도막의 두께를 균일하게 할 수 있게 되며, 강관의 내면을 내투수성, 내습성, 부착성이 높고 장기간 도막의 안정적인 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 도료공급부의 구성을 나타낸 단면 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 도료용기 내의 도료가 순환되는 것을 나타낸 단면 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 도료공급부의 도료가 도장장치부로 공급되는 것을 나타낸 단면 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 도장장치부의 도료가 도료옹기에 회수되는 것을 나타낸 단면 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치의 도장장치부의 구성을 개략적으로 나타낸 단면 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 도장장치부의 1차 혼합부 및 에어세척부 구성을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 1차 혼합부의 도료 토출은 차단되고 에어세척부에 의해 에어세척이 되는 것을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 1차 혼합부에 에어세척부가 결합되는 구성을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 에어세척부의 구성을 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 에어세척부의 구성을 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 에어세척부에 의한 에어세척시의 작동상태 측단면도.
도 12는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 에어세척부의 통기구멍을 차단한 작동상태 측단면도.
도 13은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 2차 혼합부의 십자형믹서를 나타낸 분해사시도.
도 14는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 2차 혼합부의 십자형믹서를 나타낸 단면도.
도 15는 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 십자형믹서의 구성을 나타낸 일부 절개 사시도.
도 16은 본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치에서 십자형믹서의 구성을 나타낸 일부 절개 분해 사시도.
도 17의 (가)(나)는 본 발명의 십자형믹서를 구성하는 합류안내부재의 일측면 및 타측면을 나타낸 도면.
도 18의 (가)(나)는 본 발명의 십자형믹서를 구성하는 가이드부재의 일측면 및 타측면을 나타낸 도면.
도 19의 (가)(나)(다)는 본 발명의 십자형믹서를 구성하는 가이드부재에 의해 도료가 순차적으로 분산 및 합류되는 작용상태를 나타낸 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 의한 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치는, 도료 공급부(A)에서 공급되는 도료가 도장장치부(B)에서 혼합되어 분사노즐(270)을 통해 회전되는 강관의 내면에 분사되어 도장이 이루어지되 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 각각 수용되고 일정한 온도를 갖도록 한 도료용기(10)와 연결된 도료이송관(20)의 경로상에 설치되는 제1,2펌프(50)(60)를 통해 도장장치부(B)에 도료 공급 및 회수가 이루어지고, 상기 제2펌프(60)의 도료이송 경로상에 설치된 이송전환밸브(40)를 통해 도료이송관(20)에서 분기된 순환이송관(30)이 도료용기(10)와 연결되어 도료용기(10)의 도료순환 및 제습이 이루어지도록 한 도료공급부(A)와; 상기 도료공급부(A)에서 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 사전에 혼합하지 않고 혼합모듈(120)로 유입되며 상기 혼합모듈(120)의 도료혼합실(121)에서 혼합이 이루어지도록 하는 1차 혼합부(100), 스태틱믹서(220) 및 십자형믹서(240)를 통해 복합적인 혼합이 이루어진 다음 분사가 이루어지도록 하는 2차 혼합부(200), 상기 1,2차 혼합부(100)(200) 사이에 형성되어 잔류도료를 토출하도록 하는 에어세척부(300)를 포함하는 도장장치부(B);로 이루어진 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치로 되어 있다.
상기 무용제형 2액형 에폭시 도료를 강관의 내면에 도장강관 제조장치를 이용하여 도장이 이루어지는 경우에 직관의 경우 최대 길이 약 12m 가량되는 강관 내부 전체 길이를 왕복하며 분사 할 수 있도록 하거나, 도장강관 제조장치를 사용할 수 없는 이형관의 경우 관의 움직임을 방지할 수 있도록 적절한 거치대를 설치하고 도장을 하도록 함이 바람직하다.
상기 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도료를 강관의 내면에 도장하기 위한 2액 연속충돌식 내부 도장장치부(B)에 도료를 공급하기 위한 도료공급부(A)는; 도료용기(10), 제1,2펌프(50)(60), 도료이송관(20), 순환이송관(30)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 혼합모듈(120)에 유입되는 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 동일한 온도를 갖도록 하되 도료공급부(A)에 주제와 경화제가 수용되어 공급이 이루어지도록 한 각각의 도료용기(10)에서 일정한 온도(30~60℃)를 유지토록 하여 열에너지에 의한 화학반응 촉진을 통해 수지의 반응성을 향상시키고 적정 점도를 유지하도록 함으로써 도료의 혼합을 양호하게 함은 물론이고 도막의 부착력 증대와 경화시간 단축에도 도움이 될 수 있도록 함이 바람직한 것으로, 이는 대기온도가 낮은 동절기의 경우에는 도료의 온도가 낮으면 도료의 점도가 상승하여 작업성이 저하될 수 있기 때문이다.
즉, 상기 도료용기(10)는 주제와 경화제용 용기를 별도로 구비하고, 각각의 도료용기(10)는 도료투입구(미도시)를 통해 각각 수용되는 도료의 온도를 일정한 온도(약 30~60℃)로 유지할 수 있도록 전기식 가열밴드(12)를 용기 외면에 장착하여 온도조절장치(미도시)로 온도조절이 가능하며, 대기온도가 낮은 시기 특히, 동절기의 경우 도료의 온도가 낮으면 도료의 점도가 상승하여 작업성을 해칠 수 있으므로 일정 온도를 유지하도록 하였으며, 도료의 온도를 약 30~60℃ 범위의 적정 수준으로 유지할 경우 열에너지에 의한 화학반응 촉진을 통해 수지의 반응성을 향상시키고 적정 점도를 유지하도록 하며, 특히 동절기에 도료 온도를 일정 온도로 빠르게 상승시켜 작업준비를 원활하게 진행할 필요에 대비하여 도료용기(10)에는 전기식 가열밴드(12)를 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 각각의 도료용기(10) 내부의 도료들이 항상 고르게 분산되도록 하는 교반기(14)를 구비하고, 도료용기(10)의 상부에 도료이송관(20) 및 순환이송관(30)이 각각 연결 설치된 구성으로 되어 있다.
상기 도료이송관(20)의 도료이송 경로상에는 도료용기(10)의 상부에 정역회전되는 제1펌프(50)가 설치되고, 상기 제1펌프(50)를 통과한 도료이송관(20)의 도료이송 경로상에 높은 토출압력과 정역회전되는 제2펌프(60)가 설치되며, 상기 제2펌프(60)를 거쳐 도장장치부(B)의 혼합모듈(120)로 도료 공급이 되거나 회수가 이루어질 수 있도록 한다.
또, 도료이송관(20)은 도료용기(10)에서 제1,2펌프(50)(60)를 통과한 도료이송 경로상에는 이송전환밸브(40)가 설치되고 이송전환밸브(40)를 통해 도료이송관(20)에서 순환이송관(30)이 분기되어 순환이송관(30)은 제습기(32)를 거쳐 도료용기(10)와 연결된 도료순환 구성으로, 도장작업의 준비과정 및 도장작업 일시 중지에 있어서 각각의 주제와 경화제가 정온으로 균질상태를 유지할 수 있도록 하는 것으로, 이는 도료용기(10)의 도료가 순환이송관(30)을 통해 지속적으로 순환되면서 순환이송관(30)상에 설치된 제습기(32)에 의해 제습도 함께 이루어진다.
상기 제1펌프(50)는 정역회전되는 펌프로서 도료용기(10)에서 도료이송관(20)에 정방향으로 제2펌프(60)로 이송공급되게 하거나, 제2펌프(60)를 통해 도료이송관(20)으로 회수되는 도료를 도료용기(10)에 수용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 제2펌프(60)는 높은 토출압력과 정역회전되는 제2펌프(60)가 구비되는 것으로, 제2펌프(60)는 도료의 토출압력이 최소 150 ㎏f/㎠ 이상이 됨이 바람직한 것으로, 이는 제2펌프(60)의 정방향 회전시에 도장장치부(B)의 혼합모듈(120)로 도료가 공급되어 분사노즐(270)에 의해 도료의 고압분사에 의한 도장이 이루어질 수 있도록 하고, 제2펌프(60)의 역방향 회전시에 도장장치부(B)의 혼합모듈(120)로 공급된 도료가 고압으로 도료용기(10)에 회수가 이루어질 수 있는 역할을 한다.
상기 도료공급부(A)에서 도장장치부(B)로 공급된 주제와 경화제는 1차 혼합부(100)와, 2차 혼합부(200)에서 극히 짧은 시간에 충분히 혼합되어 분사노즐(270)을 통해 분사될 수 있도록 함과 아울러 혼합된 도료의 균질성을 높여 도막의 두께를 더욱 균일하게 관리할 수 있게 되어 내구성 및 부착강도를 높여주게 된다.
상기 1차 혼합부(100)는, 몸체(110)내의 선단부 중앙에 설치되고 도료혼합실(121)이 형성된 혼합모듈(120)과, 상기 몸체(110)의 양측에 형성된 도료유입구(111)(111')는 도료유입관로(112)(112')를 거쳐 유입되는 도료가 혼합된 다음 도료토출구(122)로 토출되도록 하는 도료혼합실(121)과, 상기 몸체(110)의 중앙에 관통되게 설치되어 전,후진되면서 도료유입관로(112)(112') 및 도료토출구(122)를 개폐하도록 되어 있는 작동로드(130)와, 상기 몸체(110)에 혼합모듈(120)의 도료토출팁(123) 방향으로 압축공기가 분사되도록 하는 에어분사통로(141)가 형성되어 도료토출팁(123)의 세척이 이루어지도록 하는 에어분사부(140)를 포함한다.
상기 혼합모듈(120)은 도료유입구(111)(111')와 연통되어 합류되는 지점에 도료혼합실(121)이 구비되어 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 1차 혼합이 이루어진 다음 도료토출구(122)를 통해 2차 혼합부(200)의 혼합이송관로(210)로 보내지게 된다.
상기 혼합모듈(120)은 도료유입구(111)(111')와 연통되어 합류되는 지점에 도료혼합실(121)이 구비되어 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 1차 혼합이 이루어진 다음 도료토출구(122)를 통해 2차 혼합부(200)의 혼합이송관로(210)로 보내지게 된다.
그리고 도료혼합실(121)과 연통되는 도료토출구(122)의 선단부에 위치하는 도료토출팁(123)의 외면은 선단이 뾰쪽한 형태를 갖도록 하는 경사안내면(123a)이 형성되어 에어분사부(140)의 압축공기가 선단부 방향으로 집속되어 분사될 수 있도록 한 구성으로, 에어분사부(140)에 의해 도료토출팁(123)의 외면에 도료가 잔류되지 않도록 하면서 도료의 토출작용이 용이하도록 한다.
상기 2차 혼합부(200)는, 1차 혼합부(100)를 통과한 도료는 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 엘리먼트가 설치된 혼합이송관로(210)로 유입되어 혼합이송관로의 내벽 및 엘리먼트에 연속충돌이 이루어지면서 혼합이 이루어지도록 하는 스태틱믹서(220)와, 상기 스태틱믹서(220)를 통과한 도료는 복합혼합관로(230)로 유입되어 복합혼합관로(230)에 설치된 합류안내부재(250)의 중공관(252)에서 가이드부재(260)의 중공홈부(262)를 거쳐 십자홈(264)을 따라 분산되고 이어서 십자홈(264)에 형성된 안내구멍(265)을 통해 반대편 가이드부재(260)의 십자홈(264)을 따라 중앙 합류홈(263)에 합류되는 구성에 의해 도료의 합류 및 분산이 이루어지도록 하는 십자형믹서(240)와, 이어서 상기 복합혼합관로(230)의 선단 진행방향에 설치되는 분사노즐(270)을 통해 분사가 이루어지게 된다.
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또, 도 13 내지 도 18에 도시된 바와 같이 십자형믹서(240)는 복합혼합관로(230)에 적어도 2개 이상의 합류안내부재(250) 및 가이드부재(260)가 구비되되 상기 합류안내부재(250)는 환형의 지지편(251)에 일측으로 돌출된 중공관(252)이 형성되며, 상기 가이드부재(260)는 환형으로 된 가이드링(261)의 일측에 상기 중공관(252)이 일정 간극을 두고 내입될 수 있게 형성된 중공홈부(262)에서 방사상으로 십자홈(264)이 형성되고 가이드링(261) 타측은 중앙 합류홈(263)에서 방사상으로 십자홈(264)이 형성되며 상기 양측 십자홈(264)의 끝단은 직교로 관통된 안내구멍(265)이 형성된 구성으로 복합혼합관로(230)와 직교방향으로 도료의 혼합 및 분산이 이루어도록 하는 수단으로 도료 혼합이 균일하게 이루어지도록 함에 있다.
상기 십자형믹서(240)는 복합혼합관로(230)에 적어도 2개의 가이드부재(260)를 서로 맞닿게 결합하되 가이드부재(260)의 중공홈부(262)가 외측으로 놓여지게 함과 아울러 2개의 가이드부재(260)가 맞닿는 내측의 양측 십자홈(264)은 도 18의 (나)와 같이 서로 45도의 각도로 서로 어긋나게 배치시킨 다음 양측 가이드부재(260)의 외측 중공홈부(262)에 합류안내부재(250)의 중공관(252)이 내입되는 형태로 복합혼합관로(230)에 배치시킨다.
이러한 십자형믹서(240)에서는 스태틱믹서(220)에 의해 혼합이송관로(210)에서 연속충돌이 이루지면서 혼합이 이루어진 다음 복합혼합관로(230)에 이송된 도료는 도 10과 같이 복합혼합관로(230)에 구비된 합류안내부재(250)의 중공관(252)에서 가이드부재(260)의 중공홈부(262)를 거쳐 일측의 십자홈(264)을 따라 분산된 다음 십자홈(264)의 끝단에 직교된 형성된 안내구멍(265)을 통해 반대편 가이드부재(260)의 십자홈(264)을 따라 중앙 합류홈(263)에 합류가 되고, 이어서 또 다른 가이드부재(260)의 중앙 합류홈(263)에서 십자홈(264)과 안내구멍(265)을 거쳐 반대편의 십자홈(264)과 중공홈부(262)에서 또 다른 합류안내부재(250)의 중공관(252)을 거쳐 분사노즐(270)로 배출되도록 함으로서 혼합이송관로(210)이 직교방향으로 도료의 혼합 및 분산이 이루어도록 하는 수단으로 도료 혼합이 균일하게 이루어지게 된다.
상기와 같은 2차 혼합부(200)에서는 스태틱믹서(220)에 의해 혼합이송관로(210)의 이송진행방향으로 연속적인 충돌이 이루어지면서 혼합이 이루어진 다음 십자형믹서(240)에 의해 혼합이송관로(210)의 이송진행방향과 직교로 혼합 및 분산이 이루어지는 작용으로 혼합효율을 높여주게 된다.
상기 에어세척부(300)는, 1차 혼합부(100)와 2차 혼합부(200) 사이에 설치된 연결통로(310)의 일측에 형성되는 통기구멍(320)과, 상기 통기구멍(320)의 내측과 연통되는 환형의 에어유입구멍(321)과, 상기 에어유입구멍(321)에 연통되는 에어공급관로(322)와, 상기 통기구멍(320)의 내측 끝단에 슬라이드되게 설치되어 통기구멍(320)을 개폐하도록 하는 에어개폐로드(330)로 이루어져 있다.
상기 통기구멍(320)은 1차 혼합부(100)의 도료토출팁(123)와 근접된 위치에 설치되어 도료의 토출이 중단되는 경우에 통기구멍(320)을 통해 에어세척이 이루어지게 될 때 도료토출팁(123) 부분에 도료가 잔류되지 않고 도료토출팁(123)의 전방으로 완전 토출이 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 상기 에어개폐로드(330)는 작동핸들(331)에 의해 통기구멍(320)에 진입할 수 있도록 구비되어 에어개폐로드(330)에 의해 통기구멍(320)을 차단하게 될 때 통기구멍(320)의 입구부분까지 도달되어 완전 차단이 이루어지도록 한 수단으로 통기구멍(320)의 입구부분에 도료가 잔류되지 않도록 한다.
이러한 에어세척부(300)는 강관 도장이 완료 되는 일시 중단되는 경우에 에어개폐로드(330)에 의해 연결통로(310)의 통기구멍(320)을 개방시켜 에어유입구멍(321)과 연통되게 함과 아울러 에어공급관로(322)를 통해 통기구멍(320)으로 에어공급이 이루어지도록 하는 수단으로 도료토출팁(123)의 전방에 관로들에 잔류된 도료를 분사노즐(270)을 통해 외부 배출이 되는 완전 세척이 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명은 상기와 같은 도장강관 제조장치를 이용하여 강관 내면에 무용제형 에폭시수지를 도장하되 강관을 회전체(미도시)에 의해 회전되게 한 다음 이러한 강관의 내면에 도장강관 제조장치에 구비된 분사노즐(270)을 통해 무용제형 에폭시수지의 도장이 이루어지게 된다.
상기 강관 내면 도장에 사용되는 무용제형 2액형 에폭시수지 도료는 다음과 같다.
상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 주제는 평균 관능기 수 2개 이상을 갖는 비스페놀 F 계 에폭시수지를 주제 총중량 대비 30~90% Wt% 를 포함하되 비스페놀 F 계 에폭시수지는 비스페놀 F 와 에피클로로히드린 또는 β- 메틸에피클로로히드린과 같은 할로퍼옥사이드간의 반응에 의해 제조한 에폭시수지와 글리시딜 메타아 클릴레이트, 에틸렌메틸아클릴레이트, 메틸아클릴레이트 중 하나 또는 그 이상의 아크릴레이트 수지와 혼합된 것에 알콕시실란을 촉매하에서 수소를 첨가하여 얻어진 수첨 알콕시실란과의 반응으로 제조한 것을 특징으로 하는데, 수소를 첨가함으로서 에폭시수지와 용이하게 결합을 하여 도막의 내투수성과 내식성을 향상시키고 내충격성과 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 수소첨가된 알콕시실란은 메틸트리클로로실란, 메틸트리메 톡시실란, 디메틸디클로로실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 메틸 디메톡시실란, 메틸디에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 트리메틸 에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 디메틸클로로실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리 에톡시실란, 페닐디메틸벤질옥시실란, 메틸트리벤질옥시실란, 페닐 트리벤질옥시실란, 디메틸디벤질옥시실란 및 디페닐디벤질옥시실란으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 이들 중 하나 이상의 실란과 촉매 하에서 수소를 첨가하여 제조하며, 이 때 사용할 수 있는 촉매는 팔라듐(Pd) 원소와 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소를 함유하는 촉매인 것을 특징으로 하는데, 촉매의 구체적인 재료 형태는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 이와 같이 실란그룹에 수소를 첨가하여 점도가 상온에서 1,000~3,000 cps 정도로 낮은 알콕시실란을 비스페놀 F 계 에폭시수지와 반응시킴으로서 도료의 점도를 낮추고 수지당량을 높임으로서 주제와 경화제의 체적혼합비를 1:1로 구성 할 수 있도록 한다.

또한, 상기 에폭시수지의 주제에는 글리시딜 메타아크릴레이트(Glycidyl-methacrylate), 에틸렌 메틸아크릴레이트(Ethylene-methyl acry late), 메틸아크릴레이트(Methyl acrylate) 중 하나를 선택하여 사용할 수 있는데, 주제 총중량 대비 5~10 Wt%를 혼합하여 반응성 용제의 투입 비중을 낮추고 점도를 낮게 유지할 수 있도록 한다.
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또한, 상기 반응물에 수소를 첨가하여 수득된 실란계 커플링제 1~10 Wt% 를 투입하여 온도를 80℃로 3시간 유지하다가 연속해서 100℃로 승온시켜 6시간 동안 반응을 유지한 다음 상온으로 냉각시켜 3시간 이상 경과한 후 반응성 희석제로 다관능 글리시딜에테르 화합물 1~5 Wt%, 도막의 색상 및 안정성을 유지하기 위한 색상안료 1~5 Wt%, 체질안료 1~5 Wt%, 방청안료 1~5 Wt%, 도막을 후막형으로 도장 가능하게 하고, 또한 도막표면이 매끄럽게 형성될 수 있도록 도료의 흐름성을 조절하기 위한 틱소트로픽(thixotropic)제 1~5 Wt%, 작업성 개선을 위한 계면활성제 1~5 Wt%를 투입하여 고르게 혼합분산시킨 것을 사용한다.
상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 경화제는 지환식 폴리아민, 또는 방향족 폴리아민을 50~90 Wt% 포함하고, 아미노말단 아크릴로니트릴- 부타디엔 중합체 수지를 5~20 Wt% 포함하며, 다이메틸아미노메틸을 1~10 Wt%, 만니치(Mannich)계 경화제 0 이상~10 Wt%, 아미노실란과 알콕시실란 의 혼합물을 촉매하에 수소를 첨가하여 얻어진 실란그룹 1~10 Wt% 의 반응으로 제조한 것을 사용한다.
상기 경화제 조성 중 아미노말단 아크릴로니트릴-부타디엔 중합체 수지와 다이메틸아미노메틸은 도막의 물리·화학적 성능을 개선하는 이외에 경화제 성분의 당량을 낮춤으로서 주제와 체적혼합비를 1:1 로 조절할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 경화제의 조성 중 아미노실란과 알콕시실란의 혼합물을 촉매하에 수소를 첨가하여 얻어진 실란그룹은 경화제의 당량을 조절하여 주제와 체적혼합비를 1:1로 구성할 수 있도록 하며, 도막의 내습성 및 접착성을 향상시키는 역할을 하기 위한 것이다.
상기 경화제 조성 중 아미노 실란은 3-아미노 프로필 트리 메톡시실란. 3-아미노 프로필 트리 에톡시실란, 3-아미노 프로필 메틸 디 메톡시실란, 3-아미노 프로필 메틸 디 에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필 메틸 디 메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필 트리 메톡시실란, 3-아미노 프로필 디메틸 메톡시실란, 비스(3-트리 메톡시 실릴 프로필)아민,디 에틸렌 트리 아민 프로필 트리 메톡시 실란, 디 에틸렌 트리 아민 프로필 트리 디메톡시 실란, 디 에틸 아미노 메틸 트리에톡시 실란, N-(3-(트리 메톡시 실릴)프로필)부틸아민,N-페닐-3-아미노 프로필 트리메톡시 실란, (N-페닐 아미노) 메틸 트리에톡시 실란, 3-(N-(디메톡시(메틸)실릴)프로필)시클로 헥산 아민 등 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
상기 경화제 조성 중 알콕시실란은 주제에 사용하는 수소첨가 알콕시실란과 같이 실란그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분을 포함한다.
상기와 같이 제조한 경화제는 아민 또는 아미노그룹의 당량을 낮추어 주제와 경화제의 체적혼합비를 기본적으로 1:1 로 구성할 수 있는데, 실제 도장 환경이나 도장장치부의 영향에 의해 주제와 경화제가 정확하게 체적비로 1:1 이 되지 않더라도 일단 혼합 및 분사된 도료의 도막은 주제와 경화제가 완전히 경화반응을 일으켜야 하므로 상기한 주제와 경화제의 체적혼합비의 오차를 10% 범위까지 허용할 수 있도록 하였다. 즉, 주제와 경화제가 각각 체적비로 ±5% 이내에서 혼합비에 차이가 발생하여도 도막의 경화반응이 완전하게 진행될 수 있도록 한 것이다.
상기한 에폭시수지 주제와 경화제는 불휘발분이 96% 이상으로서 휘발성유기화합물(VOCs) 배출을 최소화하여 환경위생적으로 안전하며, 동절기에도 낮은 점도를 유지하여 용제를 사용하지 않고 장거리에 걸쳐 도료를 안정적으로 공급할 수 있고, 주제와 경화제의 체적혼합비를 1:1로 구성할 수 있게 함으로서 2액 내부혼합식 도장기를 이용한 기계식 도장 작업을 용이하게 하도록 하며, 도막 형성시 수분의 침투를 억제함은 물론 매우 우수한 부착강도, 내습성, 염수분무(X-cut), 내충격성 및 용출안전성 등을 확보할 수 있다.
실시예 1에 사용한 무용제형 도료의 주제는;
비스페놀 F 와 에피글로로히드린간의 반응에 의해 제조한 에폭시 수지를 글리시딜아크릴레이트 수지와 메틸트리클로로실란과 트리에톡시실란을 촉매하에서 수소를 첨가한 수첨 알콕시실란과의 반응으로 제조한 것과 반응하여 얻어진 에폭시 수지를 주제 총중량 대비 75Wt% 함유하고, 글리시딜 메타아크릴레이트를 10 Wt%, 실란계 커플링제 2Wt%, 글리시딜에테르화합물 3Wt%, 색상안료 2Wt%, 체질안료 2Wt%, 방청안료 2Wt%, 틱소트로픽제 2Wt%, 계면활성제 2Wt%을 고르게 혼합 분산시킨 것을 사용하고,
실시예 1에 사용한 경화제는;
방향족 폴리아민을 경화제 총중량 대비 80Wt% 함유하고, 아미노말단 부타디엔 중합체 수지를 10Wt%, 다이메틸아미노메틸 5 Wt%, 만니치계 경화제 3Wt%, 아미노실란과 알콕시실란의 혼합물을 촉매하에서 수소를 첨가하여 얻어진 실란그룹 2Wt%을 혼합 반응시켜 제조한 것을 사용하였으며, 무용제형 에폭시수지 도료는 본 발명 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
시험항목 시험방법 시험결과
단위 실시예 1 비교예1 비교예2
도료 도장방법 - - Fusion- mix Pre-mix Pre-mix
비휘발분 KS M 5000 % 98.2% 67.0% 84.1%
혼합비 - - 1:1
(부피)		 1:0.88 (무게) 1:0.7 (무게)
내면
도막		 부착강도 KS M ISO 4624 Mpa 15.1 10.3 9.0
(저온 고온 반복 시험 후) Mpa 14.4 3.2 5.4
(내수성 시험 후) Mpa 10.5 2.9 3.0
흡수율 KWWA M 208 % 1.2 1.9 1.7
저온고온반복시험 KS D 8502 - 이상없음 이상없음 이상없음
굽힘성 KS D 8502 - 이상없음 이상없음 이상없음
염수분무 후 박리면적
(X-cut)		 KS M ISO 21227-3 % 0.3 0.9 0.8
내충격성 KWWA M 208 J 10.5 5.2 5.4
실시예 1 : 본 특허에 따른 무용제 도료
비교예 1 : A 사 액상 에폭시 수지 도료
비교예 2 : B 사 RS 인증 에폭시 수지 도료
상기 표1에서와 같이 본 발명에 따른 무용제 에폭시 수지를 비교분석하였을 경우 실시예 1이 비교예 1,2에 대비하여 도료와 도막의 품질 성능이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
A : 도료공급부 B : 도장장치부
10 : 도료용기 12 : 가열밴드
14 : 교반기 20 : 도료이송관
30 : 순환이송관 32 : 제습기
40 : 이송전환밸브 50,60 : 제1,2펌프
100 : 1차 혼합부 110 : 몸체
111,111' : 도료유입구 112,112' : 도료유입관로
120 : 혼합모듈 121 : 도료혼합실
122 : 도료토출구 123 : 도료토출팁
123a : 경사안내면 130 : 작동로드
140 : 에어분사부 141 : 에어분사통로
200 : 2차 혼합부 210 : 혼합이송관로
220 : 스태틱믹서 230 : 복합혼합관로
240 : 십자형믹서 250 : 합류안내부재
251 : 지지편 252 : 중공관
260 : 가이드부재 261 : 가이드링
262 : 중공홈부 263 : 합류홈
264 : 십자홈 265 : 안내구멍
270 : 분사노즐 300 : 에어세척부
310 : 연결통로 320 : 통기구멍
321 : 에어유입구멍 322 : 에어공급관로
330 : 에어개폐로드 331 : 작동핸들

Claims (16)

  1. 도료공급부(A)에서 공급되는 도료가 도장장치부(B)에서 혼합되어 분사노즐(270)을 통해 회전되는 강관의 내면에 분사되어 도장이 이루어지되
    무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제가 각각 수용되고 일정한 온도를 갖도록 한 도료용기(10)와 연결된 도료이송관(20)의 경로상에 설치되는 제1,2펌프(50)(60)를 통해 도장장치부(B)에 도료 공급 및 회수가 이루어지고, 상기 제2펌프(60)의 도료이송 경로상에 설치된 이송전환밸브(40)를 통해 도료이송관(20)에서 분기된 순환이송관(30)은 제습기(32)를 거쳐 도료용기(10)와 연결되는 구성으로 도료용기(10)의 도료순환 및 제습이 이루어지도록 한 도료공급부(A)와;
    상기 도료공급부(A)에서 무용제형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 사전에 혼합하지 않고 혼합모듈(120)로 유입되며 상기 혼합모듈(120)의 도료혼합실(121)에서 혼합이 이루어지도록 1차 혼합부(100), 상기 1차 혼합부(100)를 통과한 도료는 복수개의 엘리먼트가 설치된 혼합이송관로(210)로 유입되어 혼합이송관로의 내벽 및 엘리먼트에 연속충돌이 이루어지도록 하는 스태틱믹서(220)에 의해 혼합된 다음 복합혼합관로(230)로 유입되어 복합혼합관로(230)에 설치된 합류안내부재(250)의 중공관(252)에서 가이드부재(260)의 중공홈부(262)를 거쳐 십자홈(264)을 따라 분산되고 이어서 십자홈(264)에 형성된 안내구멍(265)을 통해 반대편 가이드부재(260)의 십자홈(264)을 따라 중앙 합류홈(263)에 합류되도록 하는 십자형믹서(240)를 통해 복합적으로 혼합된 다음 분사노즐(270)을 통해 분사가 이루어지도록 하는 2차 혼합부(200), 상기 1,2차 혼합부(100)(200) 사이에 형성되어 잔류도료를 토출하도록 하는 에어세척부(300)를 포함하는 도장장치부(B);로 이루어진 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도료용기(10)의 외면에 전기식 가열밴드(12)를 장착하여 온도조절이 가능하도록 하고, 도료용기(10)의 내부에 교반기(14)가 설치되어 내부의 도료들이 고르게 분산되도록 한 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도료용기(10)의 상부에 도료이송관(20) 및 순환이송관(30)이 각각 연결되되 상기 도료이송관(20)의 도료이송 경로상에는 도료용기(10)의 상부에 정역회전되는 제1펌프(50)가 설치되고, 상기 제1펌프(50)를 통과한 도료이송 경로상에는 높은 토출압력과 정역회전되는 제2펌프(60)가 설치되어 제2펌프(60)에 의해 도장장치부(B)의 혼합모듈(120)로 도료 공급이 되거나 회수가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 혼합부(100)는,
    몸체(110)내의 선단부 중앙에 설치되고 도료혼합실(121)이 형성된 혼합모듈(120)과, 상기 몸체(110)의 양측에 형성된 도료유입구(111)(111')는 도료유입관로(112)(112')를 거쳐 유입되는 도료가 혼합된 다음 도료토출구(122)로 토출되도록 하는 도료혼합실(121)과, 상기 몸체(110)의 중앙에 관통되게 설치되어 전,후진되면서 도료유입관로(112)(112') 및 도료토출구(122)를 개폐하도록 되어 있는 작동로드(130)와, 상기 몸체(110)에 혼합모듈(120)의 도료토출팁(123) 방향으로 압축공기가 분사되도록 하는 에어분사통로(141)가 형성되어 도료토출팁(123)의 세척이 이루어지도록 하는 에어분사부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 도료혼합실(121)과 연통되는 도료토출구(122)의 선단부에 위치하는 도료토출팁(123)의 외면은 선단이 뾰쪽한 형태를 갖도록 하는 경사안내면(123a)이 형성되어 에어분사부(140)의 압축공기가 선단부 방향으로 집속되어 분사되도록 한 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 십자형믹서(240)는 복합혼합관로(230)에 적어도 2개 이상의 합류안내부재(250) 및 가이드부재(260)가 구비되되 상기 합류안내부재(250)는 지지편(251)에 일측으로 돌출된 중공관(252)이 형성된 것을 포함하고, 상기 가이드부재(260)는 가이드링(261)의 일측에 상기 중공관(252)이 일정 간극을 두고 내입될 수 있게 형성된 중공홈부(262)에서 방사상으로 십자홈(264)이 형성되고 가이드링(261) 타측은 중앙 합류홈(263)에서 방사상으로 십자홈(264)이 형성되며 상기 양측 십자홈(264)의 끝단은 직교로 관통된 안내구멍(265)이 형성된 것을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 에어세척부(300)는,
    1차 혼합부(100)와 2차 혼합부(200) 사이에 설치된 연결통로(310)의 일측에 형성되는 통기구멍(320)과, 상기 통기구멍(320)의 내측과 연통되는 환형의 에어유입구멍(321)과, 상기 에어유입구멍(321)에 연통되는 에어공급관로(322)와, 상기 통기구멍(320)의 내측 끝단에 슬라이드되게 설치되어 통기구멍(320)을 개폐하도록 하는 에어개폐로드(330)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시수지 도장강관 제조장치.
  10. 상기 제 1항의 제조장치에 의해 도장이 이루어지되
    상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 주제는 평균 관능기 수 2개 이상을 갖는 비스페놀 F 계 에폭시수지를 주제 총중량 대비 30~90% Wt% 를 포함하되 비스페놀 F 계 에폭시수지는 비스페놀 F 와 에피클로로히드린 또는 β-메틸에피클로로히드린과 같은 할로퍼옥사이드간의 반응에 의해 제조한 에폭시수지와 글리시딜 메타아 클릴레이트, 에틸렌메틸아클릴레이트, 메틸아클릴레이트 중 하나 또는 그 이상의 아크릴레이트 수지와 혼합된 것에 알콕시실란을 촉매하에서 수소를 첨가하여 얻어진 수첨 알콕시실란과의 반응으로 제조한 것을 포함하며,
    상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 경화제는 지환식 폴리아민, 또는 방향족 폴리아민을 50~90 Wt% 포함하고, 아미노말단 아크릴로니트릴- 부타디엔 중합체 수지를 5~20 Wt% 포함하며, 다이메틸아미노메틸을 1~10 Wt%, 만니치(Mannich)계 경화제 0 이상~10 Wt%, 아미노실란과 알콕시실란의 혼합물을 촉매하에 수소를 첨가하여 얻어진 실란그룹 1~10 Wt% 의 반응으로 제조한 것을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 수소첨가된 알콕시실란은 메틸트리클로로실란, 메틸트리메 톡시실란, 디메틸디클로로실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 메틸 디메톡시실란, 메틸디에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 트리메틸 에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 디메틸클로로실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리 에톡시실란, 페닐디메틸벤질옥시실란, 메틸트리벤질옥시실란, 페닐 트리벤질옥시실란, 디메틸디벤질옥시실란 및 디페닐디벤질옥시실란으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 이들 중 하나 이상의 실란과 촉매 하에서 수소를 첨가하여 제조한 것을 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 촉매는 팔라듐(Pd) 원소와 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 에폭시수지의 주제에는 글리시딜 메타아크릴레이트(Glycidyl-methacrylate), 에틸렌 메틸아크릴레이트(Ethylene-methyl acry late), 메틸아크릴레이트(Methyl acrylate) 중 하나를 선택하되 주제 총중량 대비 5~10 Wt%를 혼합하여서 됨을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 반응물에 수소를 첨가하여 수득된 실란계 커플링제 1~10 Wt%, 다관능 글리시딜에테르 화합물 1~5 Wt%, 색상안료 1~5 Wt%, 체질안료 1~5 Wt%, 방청안료 1~5 Wt%, 틱소트로픽(thixotropic)제 1~5 Wt%, 계면활성제 1~5 Wt%를 투입하여 혼합분산시킨 것을 사용하게 됨을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 경화제 조성 중 아미노 실란은 3-아미노 프로필 트리 메톡시실란. 3-아미노 프로필 트리 에톡시실란, 3-아미노 프로필 메틸 디 메톡시실란, 3-아미노 프로필 메틸 디 에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필 메틸 디 메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필 트리 메톡시실란, 3-아미노 프로필 디메틸 메톡시실란, 비스(3-트리 메톡시 실릴 프로필)아민, 디 에틸렌 트리 아민 프로필 트리 메톡시 실란, 디 에틸렌 트리 아민 프로필 트리 디메톡시 실란, 디 에틸 아미노 메틸 트리에톡시 실란, N-(3-(트리 메톡시 실릴)프로필)부틸아민,N-페닐-3-아미노 프로필 트리메톡시 실란, (N-페닐 아미노) 메틸 트리에톡시 실란, 3-(N-(디메톡시(메틸)실릴)프로필)시클로 헥산 아민 등 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 무용제형 2액형 에폭시수지 도료의 주제와 경화제는 체적혼합비를 1:1 이 될 수 있도록 당량과 비중이 조정된 것을 사용하여 도장된 것을 특징으로 하는 강관 내면의 무용제형 에폭시수지 도장강관.
























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