KR102541348B1 - Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물이 포함된 접착용 코팅 조성물, 이를 이용하여 제조된 상수도용 강관 및 상수도용 강관의 제조방법 - Google Patents

Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물이 포함된 접착용 코팅 조성물, 이를 이용하여 제조된 상수도용 강관 및 상수도용 강관의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 접착용 코팅 조성물, 이를 이용하여 제조된 상수도용 강관 및 상수도용 강관의 제조방법에 대한 것으로, 기존 복잡한 상수도 강관 제조방법을 단순화시켜 제조 수율을 높였을 뿐만 아니라, 상대적으로 저온 가열과 공정 단순화로 제조 비용을 줄일 수 있으며, 접착용 코팅 조성물에 기능성을 발현시켜 보다 우수한 효과를 기대 가능하다.
또한, 상술한 접착용 코팅 조성물을 이용한 강관을 통해 효과적인 수질 개선에 기여할 수 있으며, 항균 등의 기능성을 가지고 있으므로 위생적인 수돗물 공급을 제고할 수 있는 상수도용 강관을 제공할 수 있다.

Description

Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물이 포함된 접착용 코팅 조성물, 이를 이용하여 제조된 상수도용 강관 및 상수도용 강관의 제조방법{Composition for coating pipes comprising mafic mineral, pipes using thereof, and manufacturing method for pipes}
본 발명은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 접착용 코팅 조성물, 이를 이용하여 제조된 상수도용 강관 및 상수도용 강관의 제조방법에 대한 것이다.
일반적으로 상수도용 관은 주철관이나 강관을 사용하고 있으나, 시간이 경과하면서 수도관의 외부 표면이 지압으로 인하여 균열이 발생하고 이로 인하여 염분 및 수분에 의하여 부식이 발생하여 수도관의 내구성 유지에 큰 장애가 되고, 이로 인하여 수도관의 교체주기가 짧아져 교체비용이 증가하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 부식이 발생하기 쉬운 수도용 관의 바깥 표면에 아스팔트, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 수지 등의 코팅제로 코팅하여 수도관의 내구성을 높이고자 많은 개발 및 노력을 하였고, 근래 상기의 수도관 바깥 표면에 분말 에폭시, 접착성 개질 폴리에틸렌 수지, 선형 폴리에틸렌 수지로 이루어진 3층 코팅방법이 개발되어 대부분의 수도용 관에 적용되고 있다.
그러나 기존 대한민국 공개특허공보 10-2005-0091633호와 같이 분말 에폭시, 접착성 개질 폴리에틸렌 수지, 선형 폴리에틸렌 수지의 3층으로 이루어진 수도용 관은 제조 공정이 원관의 가열, 분말 에폭시 도포, 접착성 개질 폴리에틸렌 도포, 선형 폴리에틸렌 수지의 도포의 과정에서 가열된 원관이 냉각되면서 3개 층을 구성하는데 많은 어려운 점으로 인하여 제품의 균질화에 어려운 점이 있었다. 이러한 3개 층으로 구성되는 외경 코팅층을 형성하는 제조방법은 상수도용 관의 제조 공정이 복잡하고 제조 시간이 길어져 제품의 균일성이 결여되고 또한 위생에 취약한 단점이 있었다.
또한 상수도용 관의 사용 분야가 생활 중에 사용하는 물이나 음용에 사용되는 수돗물의 흐름에 사용되는 것이 목적이다. 그러므로 수돗물이 정수장에서 아무리 깨끗하게 정수가 되고 소독과정을 거쳤다 하더라도 정수장에서 일반 수요처인 가정 및 영업장까지 수송되는 과정에서 불순물의 혼입, 미생물의 증식 등 위생 저하 등의 문제점이 발생하여 최종 사용자가 사용하는 수돗물 수질에 불신을 주는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2005-0091633호
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 Fe가 총 중량 기준으로 10% 이상 30% 미만으로 포함된 철 고토질 광물을 포함함에도 접착력의 저하없이, 우수한 원적외선 방사효과를 수득 가능하며, 공정 단축으로 생산성 향상이 가능한 접착용 코팅제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 상수도용 관을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 우수한 접착력의 제공 및 기능성을 부여 가능한 접착용 코팅제 조성물을 사용함으로써 공정 단축 및 생산 효율 향상 효과를 제공 가능한 상수도용 관의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수돗물이 최종 수요처까지 도달하는 과정에서 이물질의 혼입, 미생물의 증식 등이 발생하여 수질 저하의 문제점이 발생하고 위생 또한 문제가 발생하여 수돗물 불신의 원인으로 지적되고 있다. 이러한 수질 저하의 문제점을 해결하기 위하여 철 고토질 광물, 특히 흑운모, 감람암 등 Fe를 함유하고 있는 철 고토질 광물을 코팅제에 첨가하여 기능성 특히 원적외선의 방사를 발현시켜 미생물 증식의 억제, 수질의 향상 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상수도 강관의 외경에 흑운모, 감람암 등 Fe를 함유하고 있는 철 고토질 광물을 코팅제에 첨가하여 상수도 강관의 외경에 미생물 또는 곰팡이 등이 부착되어 부식을 촉진하는 문제를 억제하여 위생적인 수도물을 공급할 수 있으며, 코팅이 가진 녹 방지 역할로 상수도 강관의 수명을 연장하는 기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하는, 접착용 코팅 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 외경에 접착용 코팅층(10)및 폴리에틸렌 코팅층(11)이 코팅되는 상수도용 관에 있어서, 상기 접착용 코팅층은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 상수도용 강관을 제공한다.
또한, 본 발명은 강관의 표면의 이물질을 제거하는 단계; 상기 강관을 180 내지 250℃로 가열하는 단계; 상기 가열된 강관의 외경에 접착용 코팅층(10)을 도포하여 제1 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계; 및 상기 제1 코팅층 상에 폴리에틸렌 수지 코팅층(11)을 형성하여 제2 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계를 포함하는, 상수도용 관의 제조방법으로서, 상기 접착용 코팅층은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 것인, 상수도용 강관의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 접착용 코팅제 조성물은 개질된 접착성 폴리에틸렌과 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물을 포함함에도 접착력의 저하 없이, 우수한 원적외선 방사효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 상수도용 관 제조방법은 코팅 과정에서 우수한 접착력의 제공 및 기능성을 부여 가능한 접착용 코팅제 조성물을 사용함으로써 기존의 분말 에폭시 도포, 접착성 개질 폴리에틸렌 도포, 최외곽에 선형 폴리에틸렌 도포 등 3개의 공정으로 진행되던 종래의 상수도 관 제조공정을 외경에 접착제 조성물 도포 및 선형 폴리에틸렌 도포의 2개 공정으로 공정 단축 및 생산 효율 향상 효과를 제공 가능하다. 또한 3개의 공정으로 구성된 기존 공정은 공정 중 가열된 강관의 냉각이 이루어지기 때문에 제조 공정의 가열과정에서 목적으로 하는 온도보다 과도하게 가열할 수밖에 없는 문제점이 있었다. 이 과정에서 1차로 코팅되는 분말 에폭시는 제조사에서 제시된 건조 시 온도인 180~250℃보다 훨씬 높은 200~300℃에서 건조됨에 따라 분말 에폭시의 고유 성능을 유지할 수 없는 문제점이 있었다. 종래 강관 제조방법에서 상기 분말 에폭시(FBE)가 제조사의 제시 온도보다 고온에서 건조되는 까닭은 강관의 제조과정 상 FBE, 개질 폴리 에틸렌, 선형 폴리 에틸렌를 연속적으로 코팅하고자 하면 필연적으로 강관의 냉각이 진행되고 코팅에 필요한 온도보다 과도하게 냉각이 되어 마지막 공정인 선형 폴리에틸렌의 코팅과정이 코팅에 필요한 온도보다 낮은 온도에서 진행될 수밖에 없어 낮은 온도로 완벽하게 코팅이 되기 힘들기 때문이다. 이에 종래와 같은 3단계를 통해 이루어진 상수도 강관의 코팅 공정은 공정 시작부터 마지막 공정인 선형 폴리에틸렌의 코팅온도를 맞추기 위해 시작 공정 온도를 과도하게 상승시켜왔으며, 이러한 공정은 FBE의 성능 저하의 문제를 발생시켜왔다. 그러나, 본 발명의 제조방법은 2단계의 공정으로 공정을 단축하고, 2층의 코팅층을 형성하게 함으로써, 기존의 공정과는 달리 180 내지 250℃라는 비교적 낮은 온도에서도 기존 3층으로 코팅된 강관과 동일하거나 그 이상의 성능을 발휘할 수 있고, 상대적으로 낮은 온도로 코팅을 할 수 있으므로 FBE의 본래 기능을 유지할 수 있으며, 저온의 가열공정으로 코팅 시간의 단축, 취급의 용이성, 제조비용의 절감, 각 코팅제의 우수한 기능 유지 등의 효과를 제공하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명으로 제조된 상수도용 강관은 철 고토질 광물을 포함하여 우수한 원적외선 방사효과로 인하여 수질의 개선, 미생물 증식의 억제 등 기능성을 부여하여 상수도 강관의 수명을 연장 가능할 뿐만 아니라, 수돗물의 위생적인 공급이 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 접착용 코팅 조성물에 포함하는 광물 및 수지의 제조 공정에 대한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물을 포함한 수도용 강관의 제조공정을 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 3은 실시예 1 내지 4 및 비교예 3의 시편 사출 결과를 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하는, 접착용 코팅 조성물을 제공한다.
상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토 광물은 흑운모 및 감람암 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에서의 철 고토질 광물이라 함은 마그네슘 및 철을 함유하고 있는 광물로, 흑운모, 각섬석, 감람암을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로 감람석 중 (Fe, Mg)2(SiO4)로 이루어진 도상철 고토질 광물(nesosilicate: SiO4 사면체가 꼭지점의 산소원자를 공유하지 않고 독립된 규산이온을 이루고 있는 것으로 감람석·석류석 등)이 보다 바람직할 수 있다. 가장 바람직하게는 식(Mg,Fe)2SiO4으로 표시되는 감람암이 가장 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 이는 높은 Fe 함량을 가지면서도, 알루미늄 용출문제를 해결 가능한 화합물에 해당하기 때문이다. 알루미늄이 금속상태가 아닌 산화 알루미늄 형태로 포함되어 있어 물과 접촉해도 알루미늄 용출 없이, 우수한 원적외선 방출 효과를 달성할 수 있기 때문이다. 상기와 같이 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물을 포함할 경우 원적외선 방사 효과를 나타낼 수 있다는 점에서 바람직할 수 있다. 상수도용으로 사용되는 관이 원적외선을 방사할 경우 물 속 오염물질의 저감, 제거 및 미생물 증식을 억제하는 역할이 가능하여 수돗물의 수질을 개선함에 따라 깨끗하고 양질의 수돗물을 제공하는데 효과적으로 이용될 수 있다는 점에서 바람직하다. 특히 효과적 원적외선 방출효과 및 알루미늄 방출 문제를 해결하기 위해서는 감람암계 철 고토질 광물을 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
한편, 철 고토질 광물이라고 하더라도, 일라이트와 같이 광물 총 중량을 기준으로 Fe의 함량이 10 내지 30중량%를 만족하지 못할 뿐만 아니라 알루미늄이 금속 상태로 포함되어 있는 경우, 본원발명이 목적하는 효과를 달성하지 못하는 문제가 있다. 구체적으로 일라이트는 {K0.75[Al1.75(Mg　·　Fe2＋)0.25](Si3.50Al0.50)O10(OH)2}의 구조식을 갖는데, 일라이트에 포함된 금속 형태의 알루미늄의 경우 물과 접촉하게 되면 알루미늄 이온으로 용출되어 이온형태로 존재하여, 유해한 성분을 방출할 수 있다. 뿐만, 아니라 충분한 원적외선 방출이 어려워, 본원발명이 목적하는 기능성을 제공하지 못한다. 따라서, 일라이트와 같은 철 고토 광물은 포함되지 않는 것이 바람직하다. 또한, 상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 원적외선 방사율이 상온 부근(40℃)에서 90% 이상 100%이하인 것이 보다 더 바람직할 수 있다. 원적외선 방사율이 상술한 범위를 만족할 경우 미생물 증식 억제가 효과적으로 이루어질 수 있어 결과적으로 위생적인 수돗물을 공급할 수 있는 상수도관을 제공하는데 도움이 될 수 있다.
본 발명에서 분말 에폭시 수지는 퓨전 본드 에폭시 수지 분체(Fusion Bonded Epoxy)일 수 있다. 본 발명의 퓨전 본드 에폭시 수지 분체는 통상적으로 사용되는 퓨전 본드 에폭시 수지 분체라면 제한 없이 사용 가능하다, 보다 구체적으로 퓨전 본드 에폭시 수지란 파이프라인 건설에 사용되는 관을 부식으로부터 보호하기 위해 널리 사용되는 에폭시 기반 분말 코팅을 의미한다. 퓨전 본드 에폭시 수지 분체는 열경화성 폴리머 및 경화제를 포함한다. 퓨전 본드 에폭시 수지 분체는 통상적으로 180~250°C범위(보다 바람직하게는 180°C이상 250°C미만)에서 분체가 용융되어 액체 형태로 변하여 굳으면 열경화성 수지의 성질을 갖는 것을 의미한다.
본 발명에서, 개질된 폴리에틸렌계 수지는 디카르복실산 또는 이의 산무수물로 개질된 폴리에틸렌 수지일 수 있다. 상기 개질된 폴리에틸렌 수지는 비극성인 선형 저밀도 폴리에틸렌 주쇄에 극성을 도입하는 화합물로 디카르복실산 또는 이의 산무수물이 그라프트되어 분지쇄를 이루는 고분자를 의미한다. 이러한 디카르복실산 또는 이의 산무수물이 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 상기 폴리프로필렌 수지와 후술하는 점착부여제 간의 상용성을 보다 높일 수 있으며, 접착성 조성물이 균질한 조성 및 분포를 갖게 할 수 있다. 또한 디카르복실산 또는 이의 산무수물이 그라프트된 개질 폴리에틸렌 수지는 다층 필름용 접착성 수지 조성물의 접착성을 증진시키는 역할도 할 수 있다. 상기 개질된 폴리에틸렌 수지는 바람직하게는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 20~60중량%, 엘라스토머 30~70중량%, 디카르복실산 또는 이의 산무수물 0.1~10중량% 및 과산화물 개시제 0.01~1중량%를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 35~50중량%, 엘라스토머 49~64중량%, 디카르복실산 또는 이의 산무수물 0.5~2중량% 및 과산화물 개시제 0.02~0.05중량%를 포함할 수 있다
상기 디카르복실산은 말레인산, 프탈산, 이타콘산, 씨트라콘산, 알케닐숙신산, 씨스-1,2,3,6-테트라하이드로프탈산, 4-메틸-1,2,3,6-테트라하이드로프탈산 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있으며, 상기 디카르복실산의 이무수물은 상술한 예의 디카르복실산 무수물일 수 있다.
상기 이러한 개질된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 50,000~1,000,000인 것일 수 있다.
본 발명에서, Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토 광물은 입도가 800 내지 1200 mesh 범위일 수 있다. 상기 철 고토 광물의 입도가 상술한 범위 내에 속하지 않을 경우 상대적으로 높은 비중을 갖는 감람암 및 흑운모와 상대적으로 낮은 비중을 갖는 폴리에틸렌 수지(비중 약 0.925)와 완전 혼합이 어려워 뭉침 현상 등의 문제가 발생할 수 있으며, 균일하게 혼합이 불가능해 접착력에 문제가 발생할 수 있다. 특히 입도가 800 미만일 경우 비중차이로 인해 폴리에틸렌 수지 또는 FBE와 혼합 시 비중 차이로 입자가 가라앉아 조성물의 불균질함으로 인해 상수도관 코팅 불량 문제가 발생할 수 있으면 1200mesh 초과할 경우 입자를 미세하게 형성하는데 있어 불필요한 비용이 발생할 수 있다.
본 발명의 제 1코팅층을 형성하는 접착성 조성물의 구성은 모두 분체로 형성된 것이 가장 바람직할 수 있다. 상기 분체로 형성된 조성물의 완벽한 혼합을 위하여 록킹믹서를 사용하여 상온에서 약 1시간 혼합하는 과정을 거친다. 록킹믹서를 사용하면 혼합하고자 하는 분체를 비중과 관계없이 본 발명에서 사용하고자 하는 혼합물로 완벽한 혼합을 달성할 수 있다. 그 일 실시예로 구체적인 조성물 제조방법에 대한 공정은 도 1에 기재하였다. 철 고토 광물을 선별하여 조크락샤 등으로 조대 분쇄한다. 조대 분쇄 후 제트밀 등으로 미세 분쇄하여 철 고토질 광물을 입도 800-1200mesh로 조정한다. 이후 록킹믹서로 상기에서 분쇄된 광물, 개질 폴리에틸렌 및 FBE를 혼합한다. 상기 개실 폴리에틸렌은 분쇄되어 입도 등이 조절된 분쇄된 개질 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. 분쇄된 광물, 개질 폴리에틸렌 및 FBE를 혼합물의 입도 및 밀도를 확인한 후 공정에 투입한다.
본 발명의 접착용 코팅 조성물은 상기 접착용 코팅 조성물 총 100중량%에 대하여, Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물 0.1 내지 10 중량% 포함되는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 접착용 코팅 조성물 총 100g 중 1 내지 7g, 더욱 바람직하게는 상기 접착용 코팅 조성물 총 100g 중 1 내지 5g으로 포함될 수 있다. 본 발명에 있어서 100중량%를 기준으로 할 경우 각 구성 성분의 비중을 고려하여 환산하는 것이 바람직하다. 상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물이 상술한 범위를 벗어나 포함될 경우, 접착용 코팅 조성물의 접착력이 충분하지 못하는 문제, 충분한 원적외선 방출 효과를 제공할 수 없는 문제, 및/ 또는 접착용 코팅 조성물의 균질도가 저하되어 코팅능력이 저하되는 문제등이 발생할 수 있다.
상기에 더하여, 본 발명의 접착용 코팅 조성물은 상기 접착용 코팅 조성물 총 100중량%에 대하여, 분말 에폭시 수지 1 내지 50 중량 % 및 개질된 폴리에틸렌계 수지 40 내지 95 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 외경에 접착용 코팅층(10)및 폴리에틸렌 코팅층(11)이 코팅되는 상수도용 관에 있어서, 상기 접착용 코팅층은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함한 것인, 상수도용 강관을 제공한다.
상술한 상수도용 강관을 제조함에 있어, 본 발명의 접착용 코팅층을 형성할 경우 우수한 원적외선 방출율에 대한 기능성을 확보함과 동시에, 우수한 접착력으로 최외곽에 코팅되는 폴리에틸렌 코팅층을 충분히 접착 가능한 효과를 달성 가능하다.
따라서, 본 발명의 상수도용 관의 경우 우수한 원적외선 방출 효과로 항균성을 기대할 수 있어서 보다 양질의 수돗물을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 내화학성 및 내식성 등 우수한 물성을 확보할 수 있으므로 본래 코팅의 목적인 지중에 설치되는 상수도용 관이 외부 환경에 관계없이 뛰어난 내구성을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명은 강관 표면처리 단계; 상기 강관을 180 내지 250℃(보다 바람직하게는 180℃ 이상 250℃ 미만)로 가열하는 단계; 상기 가열된 강관의 외경에 접착용 코팅층(10)을 도포하여 제1 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계; 및 상기 제1 코팅층 상에 폴리에틸렌 수지 코팅층(11)을 형성하여 제2 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계를 포함하는, 상수도용 관의 제조방법으로서, 상기 접착용 코팅층은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 것인, 상수도용 강관의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법의 일 실시예는 도 2와 같다. 보다 구체적으로, 상기 강관 표면처리 단계는 강관 외경 및/또는 내경의 표면의 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것으로, 쇼트 블러스트 혹은 샌드 블러스트 방법으로 상기 강관의 표면을 처리하여 표면에 있는 이물질을 제거하고 코팅효과를 높이기 위한 충분한 조도를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제1 코팅층 상에 폴리에틸렌 수지 코팅층(11)을 형성하여 제2 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계 이후, 상기 제2 코팅층이 형성된 강관을 상온으로 냉각하는 공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 강관 내부를 액상 에폭시 수지를 이용하여 내부 액상 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 및 비교예의 제조
실시예 1 내지 4의 제조
록킹믹서를 이용하여 하기 표 1에 기재된 비율에 따라 접착용 코팅제 조성물을 제조하였다.
구분(중량: g) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
FBE(㈜KCC EX4413) 1 3 5 7
개질 폴리에틸렌(롯데케미칼 EM-400) 98 94 90 86
감람암(국내산: 입도 800mesh,) 1 1.5 5 7
흑운모(국내산: 입도 800mesh) 1.5
강관 가열온도 180-190℃ 190-200℃ 210-220℃ 250℃
합계 100 100 100 100
상기 실시예 1 내지 4의 조성물을 이용하여 하기 강관 처리과정을 거친 상수도 관을 제조하였다.
강관을 표면처리 후 상기 강관을 180 내지 250℃로 가열하였다. 상기 가열된 강관의 외경에 각각, 실시예 1 내지 4의 접착용 코팅층을 도포하여 제1 코팅층을 형성하였다. 이후 제1 코팅층 상에 폴리에틸렌 수지 코팅층을 형성하여 제2 코팅층을 형성한 후, 상기 제2 코팅층이 형성된 강관을 상온으로 냉각하였다. 이후 상기 강관 내부를 액상 에폭시 수지를 이용하여 코팅하여 각각, 실시예 1 내지 4의 코팅층이 형성된 상수도 강관을 제조하였다.
비교예 1 및 2의 제조
록킹믹서를 이용하여 하기 표 2에 기재된 비율에 따라 접착용 코팅제 조성물을 제조하였다.
구분(중량: g) 비교예 1 비교예 2 비교예 3
FBE(㈜KCC EX4413) 7 10 7
개질 폴리에틸렌(롯데케미칼 EM-400) 86 90 86
일라이트(국내산: 입도 800mesh) 7 -
감람암 (국내산: 입도 800mesh) 7
강관가열 온도 200-210℃ 200-210℃ 260-270℃
합계 100 100 100
실시예 1 내지 4의 접착용 코팅제 조성물 대신 비교예 1 및 비교예 2의 접착용 코팅제 조성물을 이용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1 내지 4의 코팅층이 형성된 상수도 강관의 제조방법과 동일하게 하여 비교예 1 및 비교예 2의 상수도 강관을 각각 제조하였다.
실험예
1. 밀도, 인장강도, 연신율, 경도, 연화점, 내충격성 및 흡수율의 측정 (KS D 3589)
상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2로 KS D 3589에 개시된 압출식 폴리에틸렌 피복 강관과 관련된 실험을 진행하였다.
밀도, 인장강도, 연신율, 경도, 연화점, 내충격성 및 흡수율과 관련된 실험을 진행하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 기재하였다.
시험항목 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
밀도(23℃) kg/m3 949 981 994 992 924 891
연신율 % 613 608 533 520 709 627
인장강도 Mpa 15.0 13.3 12.4 12.1 19.9 14.3
경도(HDD) - 55 56 56 57 53 45
연화점 ℃ 110 110 110 110 105 101
내충격성(650g, 2400mm) - 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 - -
2. 원적외선 방사율 및 방사에너지의 측정
원적외선은 적외선 분광광도계에 의한 방사율 및 방사에너지 측정방법(KFIA-FI-1005)에 따라 FT-IR Spectrometer를 이용하여 Blackbody 대비하여 측정하였다. 적외선 분광광도계 측정방법은 시료 표면에서 방사되는 적외선 방사 에너지를 이상 Blackbody의 방사에너지와 동일온도에서 대비하여 적외선 방사율을 산출하는 방법으로 적외선 방사 스펙트럼은 가로축에 파장을, 세로축에는 방사율 및 방사에너지 단위로 표시하여 그 결과를 도출하였다. 구체적인 결과는 하기 표 4에 기재하였다.
구분 방사율(5~20μm, 40℃) 방사 에너지(W/m2·μm, 40℃)
실시예 2 0.901 3.63 x 102
비교예 1(일라이트) 0.889 3.58 x 102
비교예 2 0.873 3.52 x 102
상기 비교표에서 나타난 방사율은 인체에 유효한 5~20μm 범위의 파장대에서의 방사율이 1.0인 Blackbody 대비 방사율을 나타낸 것으로 실시예 2의 경우에는 Blackbody 대비 유효범위의 원적외선이 90.1% 방사됨을 알 수 있으며, 나머지 비교예에서는 88.9%, 87.3%로 90%에 미치지 못하는 것을 알 수 있다. 또한, 저온에서는 방사율이 높을수록 우수하다고 판단한다. 따라서, 본원발명의 접착용 코팅 조성물은 우수한 방사율을 가짐을 확인할 수 있다.
또한 방사에너지는 유효한 파장대에서 발생되는 원적외선이 가지고 있는 에너지량을 나타내는 것으로 에너지량이 크면 클수록 주변에 미치는 원적외선 효과가 증대되는 것을 의미한다. 한편, 방사율은 단지 발생 효율을 말하는 것으로 방사율이 높아도 발생되는 에너지는 적을 수 있는데, 상기 표에서 확인 가능하듯이 본원 발명에 해당하는 실시예 2의 경우 높은 방사율을 가질 뿐만 아니라 가장 높은 방사에너지를 갖는 것으로 비교예 1 및 2 대비 더 우수한 효과를 가짐을 확인 가능하다.
3. 염수분무 시험
또한 코팅의 내후성 및 신뢰성를 확인하기 위해 염수분무 시험을 진행하였다. 상기 실시예 1의 방법으로 코팅된 시편을 500시간 중성 염수로 분무하여 녹 발생 유무를 시험하였다. 시험의 결과는 하기 표 5에 기재하였다.
시험항목 시험시간 결과치 시험방법
기능성 접착제 조성물의중성염수분무시험
(녹발생유무)		 500시간 이상없음 KS D 9502 : 2020
상기 시험결과와 같이 본 발명의 접착용 코팅제 조성물로 제조된 상수도 강관은 500시간의 중성 염수분무 시험에서 녹 발생을 전혀 관찰할 수 없었으며, 뛰어난 표면 보호능력을 보여주었다. 본 시험은 한국화학융합시험연구원에서 KS D 5902:2002의 방법으로 실시한 것이다.
4. 시편 사출 확인 시험
본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 3을 이용하여 시편의 사출 가능 여부를 시험하였다. 시편은 가로 160mm X 세로 160mm X 두께 3mm 로 제작하였다. 시편 사출 확인 결과는 도 3에 표시하였다.
도 3에서 확인한바와 같이 입도 800mesh의 철 고토질 광물을 180-250℃범위에서 사출한 실시예 1 내지 4의 경우 시편 사출이 성공적으로 됨을 확인할 수 있었다. 다만, 철 고토질 광물이 총 조성물 100g에 대하여 7g 포함된 실시예 4의 경우 사출된 시편의 표면이 균일하지 못함을 확인하였다. 이는, 철 고토질 광물이 더 많이 포함될 경우 시편 사출시 고온으로 처리해야하며, 이로 인해 FBE의 물성에 영향을 미치게 되어 실험과 같은 결과가 나타나는 것으로 판단된다. 이에 더하여, 고온으로 사출시 시편이 불량임을 비교예 3의 시편 사출 샘플로 확인하였으며, 비교예 3으로 사출되 시편의 경우 250℃를 초과하여 사출함으로써 FBE 물성이 변형되어 시편이 불량하게 사출된 것을 확인하였다.

Claims (8)

  1. 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하며,
    상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 감람암인 것인, 접착용 코팅 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착용 코팅 조성물은 흑운모를 더 포함하는 것인, 접착용 코팅 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 원적외선 방사율이 90% 이상 100%이하인 것인, 접착용 코팅 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개질된 폴리에틸렌계 수지는 디카르복실산 또는 이의 산무수물로 변성된 폴리 에틸렌 수지인 것인, 접착용 코팅 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 입도 800 내지 1200 mesh 범위인 것인, 접착용 코팅 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 접착용 코팅 조성물 총 100중량%에서 0.1 내지 10 중량% 포함되는 것인, 접착용 코팅 조성물.
  7. 외경에 접착용 코팅층(10)및 폴리에틸렌 코팅층(11)이 코팅되는 상수도용 관에 있어서,
    상기 접착용 코팅층은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하며,
    상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 감람암인 것인, 상수도용 강관.
  8. 강관 표면처리 단계;
    상기 강관을 180 내지 250℃로 가열하는 단계;
    상기 가열된 강관의 외경에 접착용 코팅층(10)을 도포하여 제1 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 코팅층 상에 폴리에틸렌 수지 코팅층(11)을 형성하여 제2 코팅층이 형성된 강관을 형성하는 단계를 포함하는,
    상수도용 관의 제조방법으로서,
    상기 접착용 코팅층은 분말 에폭시 수지; Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물; 및 개질된 폴리에틸렌계 수지를 포함하며,
    상기 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물은 감람암인 것인, 상수도용 강관의 제조방법.
KR1020220005658A 2021-09-30 2022-01-14 Fe가 광물 총 중량 기준으로 10% 이상 30%미만 포함된 철 고토질 광물이 포함된 접착용 코팅 조성물, 이를 이용하여 제조된 상수도용 강관 및 상수도용 강관의 제조방법 KR102541348B1 (ko)

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