KR102587423B1 - 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법은: 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면을 제외한 나머지 표면은 가려지도록 하는 마스킹 단계; 상기 마스킹 단계 이후에 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 녹과 이물질이 제거되고 표면 조도가 향상되도록 표면 처리하는 블라스팅 단계; 상기 블라스팅 단계 이후에 펌프의 연결 조립 부분과 취약 부분에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 육성 코팅층이 형성되도록 하는 육성 코팅 단계; 상기 육성 코팅 단계 이후에 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제1 방식 코팅층이 형성되도록 하는 1차 코팅 단계; 상기 1차 코팅 단계에서 형성된 제1 방식 코팅층의 상부에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제2 방식 코팅층이 형성되도록 하는 2차 코팅 단계; 및, 상기 2차 코팅 단계 이후에 임펠러가 설치되고 임펠러의 균형이 맞춰지도록 하는 펌프 밸런싱 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프 등과 같이 주로 유체이송에 사용되는 펌프의 부식 및 손상된 내부 표면이 펌프의 내부 금속 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력을 가지며 펌프에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 도료로 신속하고 견고하게 부식 방지 코팅되도록 함으로써, 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 후에는 펌프의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법을 제공할 수 있다.
이에 의하여, 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프 등과 같이 주로 유체이송에 사용되는 펌프의 부식 및 손상된 내부 표면이 펌프의 내부 금속 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력을 가지며 펌프에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 도료로 신속하고 견고하게 부식 방지 코팅되도록 함으로써, 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 후에는 펌프의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프 등과 같이 주로 유체이송에 사용되는 펌프의 부식 및 손상된 내부 표면이 펌프의 내부 금속 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력을 가지며 펌프에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 도료로 신속하고 견고하게 부식 방지 코팅되도록 하여 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 후에는 펌프의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법에 관한 것이다.
일반적으로 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프는 유체, 즉 냉온수를 펌프 하우징의 내부에서 임펠러에 의해 강제 순환시켜주는 특성에 의해 그 펌프 하우징을 고온과 강한 압력에 견딜 수 있도록 주철과 같은 금속 재질로 주물 성형에 의해 마련되어진다.
따라서, 주철로 성형 된 펌프 하우징의 내부면은 주철제의 특성상 요철이 심한 거칠면으로 형성되어 매끄럽지 못한 상태를 유지하게 된다.
그러나, 지금까지는 내부의 거칠면을 가공하거나 하는 특별한 조치 없이 사용하고 있기 때문에 유체가 펌프 하우징의 내부에서 순환될 때 그 거칠면에 의해 큰 저항을 받아 원활하게 순환되지 못하게 될 뿐만 아니라 고압력의 유체가 내부면을 마모시키기 때문에 녹이 쉽게 발생하게 되고 부식되는 등의 문제가 발생하게 된다.
종래기술에 따른 펌프의 표면 코팅 공법의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-0131532호(1997년12월02일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.
그러나, 종래기술에 따른 펌프의 표면 코팅 공법에 의하면, 단순히 폴리머 방청 피막층이 형성되도록 하기 때문에 친환경적인 작업이 이뤄지기 어려워지고, 펌프 내의 녹과 부식이 발생 된 표면으로 인해 표면 에너지의 증가로 인한 펌프의 효율 저하속도가 급격해져 에너지 사용량이 오히려 증가 되기 때문에 펌프 자체를 아예 교체하기 위해 새로 구입해야 하는 등 비용 낭비가 크게 발생하게 될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 펌프의 표면 코팅 공법에 의하더라도, 펌프 내의 녹과 부식이 발생 된 표면으로 인해 펌프의 물 펌핑 이송이 저항을 받아 소비 전력이 크게 절감되지 못하고, 펌프의 에너지 효율이 그다지 개선되지 못하게 될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프 등과 같이 주로 유체이송에 사용되는 펌프의 부식 및 손상된 내부 표면이 펌프의 내부 금속 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력을 가지며 펌프에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 도료로 신속하고 견고하게 부식 방지 코팅되도록 하여 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 후에는 펌프의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법은: 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면을 제외한 나머지 표면은 가려지도록 하는 마스킹 단계; 상기 마스킹 단계 이후에 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 녹과 이물질이 제거되고 표면 조도가 향상되도록 표면 처리하는 블라스팅 단계; 상기 블라스팅 단계 이후에 펌프의 연결 조립 부분과 취약 부분에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 육성 코팅층이 형성되도록 하는 육성 코팅 단계; 상기 육성 코팅 단계 이후에 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제1 방식 코팅층이 형성되도록 하는 1차 코팅 단계; 상기 1차 코팅 단계에서 형성된 제1 방식 코팅층의 상부에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제2 방식 코팅층이 형성되도록 하는 2차 코팅 단계; 및, 상기 2차 코팅 단계 이후에 임펠러가 설치되고 임펠러의 균형이 맞춰지도록 하는 펌프 밸런싱 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법은, 상기 블라스팅 단계와 상기 육성 코팅 단계의 사이에, 상기 블라스팅 단계에서 표면 처리된 부분의 상태를 검사하는 표면처리 검사 단계와, 상기 표면처리 검사 단계 이후에 펌프의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 온도와 습도를 포함하는 코팅 환경을 검사하는 코팅환경 검사 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 육성 코팅 단계, 1차 코팅 단계 및 2차 코팅 단계에서 각각 도포 되는 무용제 내부식 코팅제의 주제는, 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르 10 ~ 20 중량%와, 포름알데히드,(클로로메틸)옥시란 및 페놀의 중합체 10 ~ 20 중량%와, C12-C14 알킬 글리시딜 에테르 4 ~ 8 중량%와, 실리콘 카바이드 30 ~ 40 중량%와, 이산화티타늄 3 ~ 8 중량%와, 흄드 실리카 1 ~ 3 중량%로 이루어지고,
상기 육성 코팅 단계, 1차 코팅 단계 및 2차 코팅 단계에서 각각 도포 되는 무용제 내부식 코팅제의 경화제는, 벤질알코올 45 ~ 65 중량%와, 5-아미노메틸-1,3,3-트라이메틸사이클로헥세인메탄아민 30 ~ 45 중량%와, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 1 ~ 10 중량%로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프 등과 같이 주로 유체이송에 사용되는 펌프의 부식 및 손상된 내부 표면이 펌프의 내부 금속 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력을 가지며 펌프에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 도료로 신속하고 견고하게 부식 방지 코팅되도록 함으로써, 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 후에는 펌프의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법의 공정 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 표면코팅공법이 적용되기 전 내부 표면이 부식된 상태를 나타낸 펌프의 사진,
도 3은 본 발명에 따른 표면코팅공법이 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 4는 본 발명에 따른 마스킹 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 5는 본 발명에 따른 육성 코팅 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 6은 본 발명에 따른 1차 코팅 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 7은 본 발명에 따른 2차 코팅 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 8은 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제가 펌프의 내부 금속 표면에 도포 되어 부착되는 부착강도에 관한 공인시험성적서,
도 9는 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제가 펌프 내부에서 이송되는 물과 이루게 되는 접촉각도에 관한 공인시험성적서이다.
도 2는 본 발명에 따른 표면코팅공법이 적용되기 전 내부 표면이 부식된 상태를 나타낸 펌프의 사진,
도 3은 본 발명에 따른 표면코팅공법이 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 4는 본 발명에 따른 마스킹 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 5는 본 발명에 따른 육성 코팅 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 6은 본 발명에 따른 1차 코팅 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 7은 본 발명에 따른 2차 코팅 단계가 적용된 상태를 나타낸 펌프의 내부 사진,
도 8은 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제가 펌프의 내부 금속 표면에 도포 되어 부착되는 부착강도에 관한 공인시험성적서,
도 9는 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제가 펌프 내부에서 이송되는 물과 이루게 되는 접촉각도에 관한 공인시험성적서이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면을 제외한 나머지 표면은 가려지도록 하는 마스킹 단계(S10)와, 마스킹 단계(S10) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 녹과 이물질이 제거되고 표면 조도가 향상되도록 표면 처리하는 블라스팅 단계(S20)와, 블라스팅 단계(S20) 이후에 펌프(10)의 연결 조립 부분과 취약 부분에 무용제 내부식(耐腐蝕) 코팅제를 도포하여 육성 코팅층(100)이 형성되도록 하는 육성 코팅 단계(S50)와, 육성 코팅 단계(S50) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제1 방식 코팅층(200)이 형성되도록 하는 1차 코팅 단계(S60)와, 1차 코팅 단계(S60)에서 형성된 제1 방식 코팅층(200)의 상부에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제2 방식 코팅층(300)이 형성되도록 하는 2차 코팅 단계(S70)와, 2차 코팅 단계(S70) 이후에 임펠러가 설치되고 임펠러의 균형이 맞춰지도록 하는 펌프 밸런싱 단계(S80)를 포함한다.
이에 따라, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉수 또는 온수를 이송하는 원심펌프 등과 같이 주로 유체이송에 사용되는 펌프(10)의 부식 및 손상된 내부 표면이 펌프의 내부 금속 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력을 가지며 펌프(10)에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 도료로 신속하고 견고하게 부식 방지 코팅되도록 함으로써, 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 후에는 펌프(10)의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 표면코팅공법이 적용되기 전 내부 표면이 부식된 상태를 나타낸 펌프(10)의 사진이고, 도 3은 본 발명에 따른 표면코팅공법이 적용된 상태를 나타낸 펌프(10)의 내부 사진이다.
상기 마스킹 단계(S10)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 내부 표면이 부식 또는 손상된 펌프(10)가 입고되어 표면 코팅이 이뤄지기 전에 표면 처리시 펌프(10)의 조립 부분들 중 손상되어서는 안 되는 부분을 미리 마스킹 테이프(masking tape) 등으로 가리는 작업을 포함한다.
상기 블라스팅 단계(S20)는 마스킹 단계(S10) 이후에 7 ~ 9 bar 정도의 공압으로 연마재를 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 부식된 표면으로 분사하여 표면의 녹과 이물질이 미리 제거되고 표면 조도가 향상되도록 표면 처리하는 건식 블라스팅(blasting) 단계 또는 500 bar 정도의 분사압력을 갖는 워터젯(water jet) 장비를 사용하여 연마재 없이 수압으로 펌프(10)의 부식된 표면의 녹과 이물질을 미리 제거하는 원터젯 단계를 포함한다.
이에 따라, 상기 블라스팅 단계(S20)에 의해 표면 코팅이 이뤄질 부분의 녹과 이물질이 미리 효과적으로 제거되며 표면 조도가 70 ~ 125 ㎛ 정도로 향상되도록 함으로써, 이후 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 표면 코팅시 펌프(10)의 내부 표면에 대한 무용제 내부식 코팅제의 접착강도를 더욱 높여줄 수 있는 화이트 메탈(white metal) 표면 상태가 되게 되어 표면 코팅 작업이 안정적으로 이뤄지게 되며 코팅 품질이 더욱 향상되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 상기 블라스팅 단계(S20)가 건식으로 이뤄질 경우에 사용되는 연마재는 알루미늄 옥사이드, 스틸 그리트 등이 될 수 있으며, 상기 블라스팅 단계(S20)가 워터젯 수압으로 이뤄질 경우에는 이후 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 표면 코팅시 사용되는 무용제 내부식 코팅제가 코팅이 이뤄지게 될 표면이 건조하든 수분이 많든지 상관없이 모든 조건에서도 사용될 수 있는 특성이 있기 때문에 표면에 잔류 수분이 있더라도 접착력이 저하될 가능성이 전혀 없으므로 도포가 가능하여 표면 코팅 작업이 원활하게 이뤄지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법은, 상기 블라스팅 단계(S20)와 상기 육성 코팅 단계(S50)의 사이에, 상기 블라스팅 단계(S20)에서 표면 처리된 부분의 상태를 검사하는 표면처리 검사 단계(S30)와, 상기 표면처리 검사 단계(S30) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 온도와 습도를 포함하는 코팅 환경을 검사하는 코팅환경 검사 단계(S40)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 블라스팅 단계(S20)를 거쳐 펌프(10)의 내부 표면이 나금속(white metal) 표면 상태가 되더라도 습기에 의해 다시 쉽게 녹이 발생 되거나 부식되는 것을 상기 표면처리 검사 단계(S30)와 코팅환경 검사 단계(S40)에 의해 용이하게 방지하도록 할 수 있고, 표면의 이물질들이 완전히 제거되도록 제어된 상태에서 이후의 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 표면 코팅시 무용제 내부식 코팅제의 접착력이 저하됨이 없이 각각의 단계에서 육성 코팅층(100), 제1 방식 코팅층(200) 및 제2 방식 코팅층(300)이 견고하게 형성되며 유지되도록 할 수 있다.
여기서, 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 사용되는 코팅제가 기존의 일반적인 코팅제라면 상대습도 80% 이하, 그리고 이슬점 온도가 표면 온도보다 3℃ 정도는 높아야 하기 때문에, 상기 표면처리 검사 단계(S30)와 코팅환경 검사 단계(S40)에서는 더욱 엄격한 온습도 관리가 이뤄지도록 하여 펌프(10)의 내부 표면이 건조한 상태가 유지되도록 하는 것이 필수적이나, 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의하면 펌프(10)의 내부 표면이 건조한 상태이든 습윤 상태이든 상관없이 모두 적용이 가능하기 때문에, 기존처럼 엄격한 습도 관리가 이뤄지도록 할 필요는 없으며, 표면에 잔류 수분이 존재한다고 하더라도 문제없이 적용되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제를 적용하게 되면 습 도막 두께와 건 도막 두께가 동일해지며, 표면 코팅 과정에서 유독한 냄새와 증기가 최소화되어 작업이 안전하고 수월하게 이뤄지도록 할 수 있다.
상기 표면처리 검사 단계(S30)는 상기 블라스팅 단계(S20)에서 표면 처리된 표면의 조도를 조도 측정기 등을 통해 측정하여 표면 상태를 검사하는 단계를 포함한다.
상기 코팅환경 검사 단계(S40)는 상기 표면처리 검사 단계(S30) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄지게 될 표면의 온도와 습도를 포함하는 코팅 환경을 온습도계 등을 통해 검사하는 단계를 포함한다.
상기 육성 코팅 단계(S50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 블라스팅 단계(S20) 이후에 펌프(10)의 내부에 움푹 패인 피팅부식(Pitting Corrosion) 부위, 임펠러와 같은 블레이드 부분과 같이 상대적으로 부식이 취약한 부분에 무용제 내부식 코팅제를 우선 스트라이프 코팅(stripe coating) 방식으로 도포하여 보강을 위한 육성 코팅층(100)이 형성되도록 하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 육성 코팅 단계(S50)에 의해 육성 코팅층(100)이 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의한 본격적인 표면 코팅이 이뤄지기 전에 펌프(10)의 부식이 취약한 부분에 미리 형성되도록 함으로써, 제1 방식 코팅층(200) 및 제2 방식 코팅층(300)이 육성 코팅층(100)에 의해 보강되며 펌프(10)의 내부 표면에 더욱 강한 접착력으로 제1 방식 코팅층(200) 및 제2 방식 코팅층(300)이 접착되도록 하여 부식방지 효과가 거의 반영구적으로 지속 되도록 할 수 있다.
이때, 상기 육성 코팅 단계(S50)에서는 펌프(10)의 구조적 특성상 브러쉬나 고무 주걱 등의 작업 도구를 이용하여 무용제 내부식 코팅제가 펌프(10)의 부식 취약 부분에 발라지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 1차 코팅 단계(S60)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 육성 코팅 단계(S50) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면에 무용제 내부식 코팅제를 브러쉬나 고무 주걱 등의 작업 도구를 이용해 도포하여 제1 방식 코팅층(200)이 형성되도록 하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 펌프(10)의 내부 표면에 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의한 제1 방식 코팅층(200)이 1차적으로 견고하게 형성되도록 함으로써, 부식 또는 손상이 발생 된 펌프를 일일이 교체하기 위해 새로 구매하거나 유지관리 비용을 지출할 필요없이 펌프(10)를 거의 새것처럼 재활용할 수 있게 되어 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있다.
상기 2차 코팅 단계(S70)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 1차 코팅 단계(S60) 이후에 1차 코팅 단계(S60)에서 형성된 제1 방식 코팅층(200)의 상부에 무용제 내부식 코팅제를 브러쉬나 고무 주걱 등의 작업 도구를 이용해 도포하여 제2 방식 코팅층(300)이 형성되도록 하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 펌프(10)의 내부 표면에 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의한 제2 방식 코팅층(300)이 제1 방식 코팅층(200)의 위에 2차적으로 견고하게 형성되도록 함으로써, 부식 또는 손상이 발생 된 펌프를 일일이 교체하기 위해 새로 구매하거나 유지관리 비용을 지출할 필요없이 펌프(10)를 거의 새것처럼 재활용할 수 있게 되어 펌프의 교체 또는 유지관리 비용이 절감되도록 할 수 있고, 표면 코팅 완료 후에는 펌프(10)의 물 펌핑 이송이 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율이 향상되도록 할 수 있다.
상기 펌프 밸런싱 단계(S80)는 2차 코팅 단계(S70) 이후에 회전체인 임펠러(impeller)가 다시 설치되고 임펠러가 균일하게 회전되도록 임펠러의 균형이 맞춰지게 밸런싱(balancing) 작업이 이뤄지도록 하여 편향적인 임펠러의 회전이 발생 되지 않도록 점검하며 중량에 맞게 계량하여 무용제 내부식 코팅제를 추가로 도포하거나 연마하는 과정을 포함한다.
한편, 상기 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 각각 도포 되는 무용제 내부식 코팅제의 주제는, 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르 10~20 중량%와, 포름알데히드,(클로로메틸)옥시란 및 페놀의 중합체 10 ~ 20 중량%와, C12-C14 알킬 글리시딜 에테르 4 ~ 8 중량%와, 실리콘 카바이드 30 ~ 40 중량%와, 이산화티타늄 3 ~ 8 중량%와, 흄드 실리카 1 ~ 3 중량%를 포함하여 이루어지고,
상기 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 각각 도포 되는 무용제 내부식 코팅제의 경화제는, 벤질알코올 45 ~ 65 중량%와, 5-아미노메틸-1,3,3-트라이메틸사이클로헥세인메탄아민 30 ~ 45 중량%와, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 1 ~ 10 중량%를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
이에 따라, 펌프(10)의 내부 표면과는 낮은 접촉각도와 표면장력으로 무용제 내부식 코팅제가 도포 접착되어 매우 짧은 시간 내에 육성 코팅층(100), 제1 방식 코팅층(200) 및 제2 방식 코팅층(300)이 견고하게 형성되도록 할 수 있으며, 펌프(10)에 의해 펌핑 이송되는 물과는 높은 접촉각도와 표면장력을 갖는 무용제 내부식 코팅제에 의해 형성된 육성 코팅층(100), 제1 방식 코팅층(200) 및 제2 방식 코팅층(300)에 의해 새것처럼 코팅된 펌프(10)의 물 펌핑 이송이 코팅층에 대하여 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 함으로써, 펌프(10)의 소비 전력을 비롯한 펌프(10)의 에너지 효율이 더욱 향상되도록 할 수 있다.
좀더 구체적으로, 부식 또는 손상되어 표면 코팅이 이뤄지게 될 펌프(10)는 금속 재질로 마련된 노후 펌프이며, 상기한 구성 성분으로 마련된 무용제 내부식 코팅제는 상기 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 각각 도포시 처리 표면의 경계면과 이루게 되는 접촉각도가 11°~ 44° 사이의 낮은 표면장력으로 높은 접착력을 갖도록 마련된 것이 바람직하다.
이에 따라, 금속 재질의 펌프(10) 표면의 비교적 높은 표면 에너지에 대해 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제가 비교적 낮은 접촉각도(표면장력)를 갖도록 마련되어 표면 에너지의 차이가 더욱 커지도록 함으로써, 펌프(10)의 처리 표면에 무용제 내부식 코팅제의 코팅시 무용제 내부식 코팅제가 더욱 빠르고 넓게 퍼지며 흠뻑 젖어들도록 하여, 펌프(10)의 내부 표면이 건조한 표면이든 습윤 표면이든 심지어 수중 환경이든 모두에 무용제 내부식 코팅제가 즉시 적용 가능해지도록 할 수 있으며, 신속하고 견고한 코팅층이 무용제 내부식 코팅제에 의해 거의 반영구적으로 형성되도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제가 펌프(10)의 내부 금속 표면에 도포 되어 부착되는 부착강도에 관한 공인시험성적서이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제는 철판(펌프 내부 표면)에 대하여 부착강도가 14.5 MPa로 비교적 높은 접착력을 갖는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 무용제 내부식 코팅제가 각 코팅 단계에서 도포시 처리 표면의 경계면과 이루게 되는 접촉각도가 11°미만이면 너무 낮은 표면장력에 의해 오히려 코팅 상태가 다소 불안정해지게 될 수 있고, 44°초과면 너무 높은 표면장력에 의해 부착강도가 다소 떨어지게 될 수도 있다.
한편, 상기한 구성 성분으로 마련된 무용제 내부식 코팅제는 상기 육성 코팅 단계(S50), 1차 코팅 단계(S60) 및 2차 코팅 단계(S70)에서 각각 도포가 완료되어 제2 방식 코팅층(300)까지 형성시 제2 방식 코팅층(300)과 펌핑 이송되는 물과 이루게 되는 접촉각도가 77°~ 94° 사이의 비교적 높은 표면장력을 갖도록 마련된 것이 바람직하다.
이에 따라, 펌프(10)의 내부를 통해 펌핑 이송되는 물의 표면 에너지에 대해 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의해 형성된 코팅층이 비교적 높은 접촉각도(표면장력)를 갖도록 마련되어 물 분자가 코팅층에 대해 소수성(疏水性)에 가깝게 대략 공 모양을 이루도록 함으로써, 펌프(10)의 물 펌핑 이송이 코팅층에 대하여 최소한의 마찰로 더욱 원활해지도록 하여 소비 전력을 비롯한 펌프의 에너지 효율 향상을 통해 최근의 전 세계적 이슈인 탄소 중립에 기여하며 원가절감이 실현되도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의해 형성된 코팅층이 펌프(10)의 내부에서 이송되는 물과 이루게 되는 접촉각도에 관한 공인시험성적서이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 형성된 코팅층은 물에 대하여 접촉각도가 88°로 비교적 높은 표면장력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 무용제 내부식 코팅제에 의해 형성된 코팅층이 물과 이루게 되는 접촉각도가 77°미만이면 비교적 낮은 표면장력에 의해 물 펌핑 이송의 저항이 다소 커지게 되어 에너지 효율이 저하될 수 있고, 94°초과면 오히려 표면장력이 너무 높아지게 되어 효율 개선 대비 비용 증가가 다소 커지게 될 수도 있다.
비스페놀(
Bisphenol
) A 타입 에폭시 수지
비스페놀 A 타입 에폭시 수지는 일반전기 전기전자용, 접착, 토목건축용 도료 및 중방식재료 등에 사용되고 있으며, 비스페놀 A 타입 에폭시 수지는 i) 경화제 및 변성제의 종류에 따라 다양한 물성을 얻을 수 있고, ii) 다른 열 경화성수지에 비해 경화수축이 적으며, iii) 강인성 및 고온특성이 우수하고, iv) 내약품성 및 내수성이 우수하며, v) Ether 결합은 회전이 가능하여 가소성을 가지고, vi) 수산기와 탄화수소의 규칙성으로 접착성이 큰 이점이 있다. 비스페놀 A 타입 에폭시 수지는 주제에서의 함량이 10 내지 15 중량%에서 기능성 코팅제가 월등한 접착성능을 발휘하도록 기여할 수 있으며 이를 벗어나서 지나치게 많거나 적게 함유된 경우 오히려 기능성 코팅제의 접착성능을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 비스페놀 A 타입 에폭시 수지는 100% 고형분의 무용제 타입(VOC's Free)의 수지로 이루어져 있어서 친환경적이고 작업안전성이 향상되는 효과가 있다.
알킬
글리시딜
에테르
C12-C14 알킬 글리시딜 에테르는 반응(경화제와의 반응) 희석제로서 비스페놀 A 타입 에폭시 수지의 디글리시딜 에테르의 점도를 낮춰주며, 벤젠 메탄올과 비슷한 효과를 나타낸다. 알킬 글리시딜 에테르는 주제에서의 함량이 6 내지 7 중량%에서 기능성 코팅제가 월등한 접착성능을 발휘하도록 기여할 수 있으며 이를 벗어나서 지나치게 많거나 적게 함유된 경우 오히려 기능성 코팅제의 접착성능을 저하시킬 수 있다.
이산화 티타늄(
TiO2
)
본 발명의 실시예에 따르면 무기물인 이산화 티타늄이 주제에 함침된다. 이산화 티타늄은 은폐력이 커서 거의 모든 용매에 녹지 않으며, 굴절률이 매우 큰 이방성을 나타내고 산란성이 크다. 매우 안정적인 물질이어서 은폐력, 내후성 및 열이나 빛에 대한 내변색성을 향상시킨다. 본 실시예에서는 평균 입도 0.36㎛의 이산화 티타늄 분말을 선정하였다. 이산화 티타늄은 주제에서의 함량이 6 내지 7 중량%에서 기능성 코팅제가 월등한 접착성능을 발휘하도록 기여할 수 있으며 이를 벗어나서 지나치게 많거나 적게 함유된 경우 오히려 기능성 코팅제의 접착성능을 저하시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법은, 상기 펌프 밸런싱 단계(S80) 이후에, 코팅이 완료된 펌프(10)를 건조시켜 코팅층이 경화되도록 하는 펌프 건조 단계와, 건조된 펌프의 코팅 품질을 검사하는 품질 검사 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 펌프 건조 단계는, 별도의 열간 작업이 필요없이 대략 20 ~ 25 ℃ 정도의 상온에서 12 시간 이내의 시간 동안 펌프(10)가 자연 건조방식으로 건조되도록 하여 코팅층이 자연 경화되게 하는 자연 건조 단계를 포함하도록 하거나, 긴급하게 작업시간을 단축할 필요가 있을 경우 70 ℃에서 4시간 동안 펌프(10)가 강제 건조방식으로 건조되도록 하여 강제적으로 코팅층이 경화되게 하는 강제 건조 단계를 포함하도록 할 수 있다.
상기 품질 검사 단계는, 접촉식 건도막 두께 검사기기로 코팅층의 두께가 미리 정해진 범위 내로 형성되었는지의 여부를 검사하는 건도막두께 검사 단계와, 고전압 핀홀검사장비로 펌프(10) 내의 핀홀 유무를 검사하는 핀홀(Pin-Hole) 검사 단계와, 코팅층에 균열, 들뜸, 박리 등의 이상 유무를 육안으로 확인하는 육안 검사 단계를 포함한다.
여기서, 상기 핀홀 검사 단계는 핀홀 유무를 검사하기 위해 사용되는 전압 1㎛당 4V를 기준으로 핀홀이 검사되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 품질 검사 단계에서 결함이 발견될 경우에는 해당 부위를 사포(sand paper) 등으로 문지른 다음 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제를 붓 등으로 다시 칠하며 매끄럽게 도포 되도록 하는 것이 바람직하다.
이에, 기존의 일반적인 용제형 도료는 휘발성 유기화합물을 포함하고 있기 때문에 도포 후 이물질이 휘발 되면서 겔 상태에 도달하게 되면 피막이 최종적으로 형성되는데 이때 잔류 용제가 증발하게 되면서 극미세한 기공을 남기게 되어 내침투성을 떨어뜨리게 되며 부식전지회로를 형성하게 되어 코팅 도막 아래의 금속 표면에 지속적으로 녹을 발생시키게 되고 용제가 증발하게 되면서 코팅 도막이 수축하게 되지만, 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의하면, 미세한 기공 발생과 코팅 도막의 수축 현상이 전혀 발생 됨이 없이 내식성이 향상되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무용제 내부식 코팅제에 의하면, 펌프(10)의 소비전력이 코팅 후 대략 8.2% 정도로 감소 되고, 유량은 대략 17% 정도로 증가 되며, 운전효율은 대략 16.3 % 정도로 증가 되도록 할 수 있다.
상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 육성 코팅층 200 : 제1 방식 코팅층
300 : 제2 방식 코팅층
300 : 제2 방식 코팅층
Claims (3)
- 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면을 제외한 나머지 표면은 가려지도록 하는 마스킹 단계(S10);
상기 마스킹 단계(S10) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 녹과 이물질이 제거되고 표면 조도가 향상되도록 표면 처리하는 블라스팅 단계(S20);
상기 블라스팅 단계(S20) 이후에 펌프(10)의 연결 조립 부분과 취약 부분에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 육성 코팅층(100)이 형성되도록 하는 육성 코팅 단계(S50);
상기 육성 코팅 단계(S50) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제1 방식 코팅층(200)이 형성되도록 하는 1차 코팅 단계(S60);
상기 1차 코팅 단계(S60)에서 형성된 제1 방식 코팅층(200)의 상부에 무용제 내부식 코팅제를 도포하여 제2 방식 코팅층(300)이 형성되도록 하는 2차 코팅 단계(S70); 및
상기 2차 코팅 단계(S70) 이후에 임펠러가 설치되고 임펠러의 균형이 맞춰지도록 하는 펌프 밸런싱 단계(S80);
를 포함하되,
상기 블라스팅 단계(S20)와 상기 육성 코팅 단계(S50)의 사이에, 상기 블라스팅 단계(S20)에서 표면 처리된 부분의 상태를 검사하는 표면처리 검사 단계(S30)와, 상기 표면처리 검사 단계(S30) 이후에 펌프(10)의 표면 코팅이 이뤄질 표면의 온도와 습도를 포함하는 코팅 환경을 검사하는 코팅환경 검사 단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법.
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| KR (1) | KR102587423B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0131532B1 (ko) | 1994-11-16 | 1998-04-17 | 배순훈 | 내부면에폴리머방청피막층이코팅된온수순환펌프하우징및그방청피막층을코팅하는방법 |
| KR20050009960A (ko) * | 2004-12-01 | 2005-01-26 | 김동규 | 펌프 케이싱에 적용되는 초속경화형 내마모재 및 그내마모재의 도포방법 |
| KR101501089B1 (ko) * | 2014-08-19 | 2015-03-12 | 주식회사뉴테크 | 플로우 클린 닥터 블레이드 및 그 제조 방법 |
| KR20210149422A (ko) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | 탑코팅(주) | 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품 |
-
2023
- 2023-05-03 KR KR1020230057868A patent/KR102587423B1/ko active IP Right Grant
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