WO2023027309A1 - 강재 코팅용 복합 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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WO2023027309A1
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film
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polymer
composite
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정성만
김흥대
정종민
조계성
임승관
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Definitions

  • This invention relates to a composite film for coating steel and a method for manufacturing the same, and more specifically, the strength of the composite film for coating steel including a first film layer, a second film layer and a mesh film layer, adhesion to steel, and It relates to a composite film for coating steel materials having uniform quality on the entire surface of the film and a manufacturing method thereof.
  • Steel pipe is widely used as a hollow formwork or construction chute in drainage of sewage and wastewater, agricultural water, salt sea areas, marine construction, and construction fields.
  • corrugated steel pipes with excellent external pressure strength, structural safety, durability, economic feasibility, and workability have been in the limelight.
  • the corrugated steel pipe has peaks and valleys and is continuously wound in a spiral shape in the longitudinal direction.
  • a zinc coating layer is formed on the inner and outer peripheries to improve the corrosion resistance of the corrugated steel pipe, and recently, additional corrosion resistance has been secured.
  • a corrugated steel pipe coated with a polymer film layer such as a PE film on top of a zinc coating layer is sometimes used.
  • a conventional polymer film layer is composed of a double film including an adhesive film layer for securing adhesion with a zinc coating layer and a high-strength film layer for securing strength.
  • the conventional polymer film layer having such a configuration has a problem in that the polymer film layer itself is weak against external impact and has a low tensile force, so that the surface of the polymer film layer is easily damaged in the process of producing, transporting, and constructing corrugated steel pipes, resulting in As a result, there is a problem in that the life of the corrugated steel pipe is shortened.
  • the outer circumferential surface of the corrugated steel pipe is scratched (scarred, scratched) by the heavy equipment while the corrugated steel pipe is transported by heavy equipment such as a crane or excavator and buried at the installation site. of galvanized steel sheets are frequently damaged.
  • the high-strength film layer of the polymer film layer coated on the outer and inner circumferential surfaces of the corrugated steel pipe cannot sufficiently buffer the impact caused by external shocks or foreign substances such as stones and gravel mixed in the fluid flowing through the corrugated steel pipe. Since the lifespan is shortened and new facilities must be installed in terms of productivity, there is a problem in that the manufacturing cost increases significantly and the mass productivity decreases.
  • the composite film for coating steel materials of the present invention is the entire surface
  • the quality is uniform and the adhesion to steel is excellent, so even if applied to a steel pipe of a complex shape such as a corrugated steel pipe, it is not easily peeled off and a strong bonding force can be formed.
  • One embodiment of this invention for achieving the object as described above relates to a composite film for surface protection and reinforcement of steel materials.
  • the composite film a first film layer attached to the upper portion of the steel; a second film layer positioned on top of the first film layer; and a mesh film layer having a mesh structure positioned on top of the second film layer.
  • a portion of the mesh film layer may be buried into the second film layer while undergoing a heat-pressing process of the composite film.
  • the first film layer may be formed of a first polymer mixture including a PE polymer and maleic anhydride.
  • the second film layer may be made of a second polymer mixture including a PE polymer.
  • the mesh film layer may be woven with synthetic resin yarn.
  • the synthetic resin yarn may include HDPE and an inorganic filler.
  • the specific gravity of the synthetic resin yarn is greater than the specific gravity of the second polymer mixture.
  • the PE polymer included in the first film layer and the second film layer may be LLDPE.
  • Another embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a composite film for coating steel materials, comprising: preparing a laminate in which an uncured first film layer 11 and a second film layer 12 are laminated; supplying and compressing a mesh film layer 13 on the second film layer 12 to produce a composite film 10 in which a portion of the mesh film layer 13 is embedded with the second film layer 12; and cooling the composite film 10 .
  • the first film layer and the second film layer may include a PE polymer.
  • the manufacturing of the laminate may include a first film layer manufacturing step of heating the first polymer mixture and extruding it into a film form; A second film layer manufacturing step of heating the second polymer mixture and extruding it into a film form; and laminating the first film layer and the second film layer.
  • the first polymer mixture may include a PE polymer and maleic anhydride.
  • the composite film for coating steel according to the present invention can be coated on steel to prevent corrosion and oxidation of steel, and the composite film itself has excellent strength and excellent adhesion to steel, thereby stably securing durability of steel for a long period of time.
  • the composite film for coating steel is configured to include a first film layer, a second film layer, and a mesh film layer, the mesh film layer is partially embedded in the second film layer, and the outermost mesh film layer is exposed.
  • the durability of the composite film for steel coating can be further improved.
  • first film layer, the second film layer and the mesh film layer are firmly bonded to each other so that they are not easily peeled off.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a cross-section of a steel material coated on one surface with a composite film for coating steel material according to an embodiment of the present invention.
  • each step the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not explain the order of each step, and each step may be performed in a different order from the specified order unless a specific order is clearly described in context. there is. That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • This invention relates to a composite film for coating steel and a method for manufacturing the same, and the composite film for coating steel according to the present invention can be coated on a steel to improve corrosion resistance and durability of the steel.
  • One embodiment of this invention relates to a composite film for coating steel.
  • the steel material is a product made of steel, and includes a steel plate and a steel pipe, and may also include a galvanized layer formed on the surface thereof.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a cross-section of a steel material coated on one surface with a composite film for coating steel material according to an embodiment of the present invention.
  • This composite film 10 for coating steel is for protecting or reinforcing the surface of the steel material 20, the composite film is a first film layer 11 attached to the top of the steel material 20 ); a second film layer 12 positioned on top of the first film layer 11; and a mesh film layer 13 having a mesh structure positioned on top of the second film layer.
  • a portion of the mesh film layer 13 is buried and firmly fixed into the second film layer 12 while undergoing a heat-pressing process of the composite film, and may be formed as an integral composite film.
  • the first film layer 11 is formed to attach the composite film 10 to a steel material
  • the second film layer 12 has a certain strength of the composite film 10. It is formed to cover the entire surface of the steel material while securing and at the same time serves to protect and reinforce the surface of the steel material 20, and the mesh film layer 13 is formed in the form of a net to increase the strength of the composite film 10 itself. formed to elevate
  • the first film layer 11 and the second film layer 12 include a polyethylene (PE) polymer, more preferably a linear low density polyethylene (LLDPE) polymer, so that the first film layer 11 and Since the adhesive strength of the second film layer 12 to each other, to the steel material, and to the mesh film layer 13 is very excellent, the composite film 10 is peeled from the steel material 20 or the composite film 10 ) can be prevented from delamination. Therefore, more effective and long-term steel protection and reinforcing effects can be sustained.
  • PE polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • the first film layer 11 is formed to provide adhesive strength between the composite film 10 and the steel material 20 .
  • the first film layer 11 may be formed to a thickness of 0.01 to 0.1 mm, and when it is formed to be less than 0.01 mm, it is difficult to secure sufficient adhesive strength, and even when it exceeds 0.1 mm, the adhesive strength is rather deteriorated. Since there is, it is preferable to be formed in the above-described thickness range.
  • the first film layer 11 may be formed of a first polymer mixture in which PE and maleic anhydride are mixed, and may be obtained by molding the first polymer mixture into a thin film form.
  • the first polymer mixture includes a PE polymer, maleic anhydride, and a masterbatch for functional improvement. Specifically, it includes 50 to 85 wt% of PE polymer, 12 to 45 wt% of maleic anhydride, and 2 to 5 wt% of masterbatch.
  • the PE polymer exhibits basic physical properties of the first polymer mixture, such as adhesion, strength, and chemical resistance.
  • basic physical properties of the first polymer mixture such as adhesion, strength, and chemical resistance.
  • PE polymer shows high impact strength even at low temperatures, has excellent abrasion resistance, chemical resistance, and corrosion resistance, and has low water absorption, so when applied to pipelines transporting fluids containing water, damage to pipes caused by water has the advantage of preventing
  • LLDPE Linear Low Density Polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • the PE polymer included in the first polymer mixture may be included in an amount of 50 to 85 wt%.
  • the amount is less than 50 wt%, the basic strength, flexibility, and adhesive performance of the first film layer 11 are not expressed. , there is a problem that the first film layer 11 is not well molded into a film shape due to lack of formability.
  • it exceeds 85 wt% since the content of maleic anhydride or masterbatch is relatively reduced, there is a problem in that the adhesive strength or strength of the first film layer 11 is lowered, so that the weight is included within the above-described weight range. it is desirable
  • the maleic anhydride is a component added to improve the adhesion of the first film layer 11 to a different material.
  • adhesive polymers have excellent adhesion to the same material, but relatively weak adhesion to different materials.
  • maleic anhydride is used to increase the adhesion to the first film layer 11 and the steel material, which is a different material.
  • the maleic anhydride may be included in an amount of 12 to 45 wt% in the first polymer mixture.
  • the content of maleic anhydride is less than 12 wt%, the effect of improving adhesion is insignificant, and when it exceeds 45 wt%, relatively PE polymer Since the strength or adhesiveness of the first film layer 11 may be poor because the content of the masterbatch is reduced, it is preferably included within the above-described weight range.
  • the masterbatch is a component added to improve the strength of the first polymer mixture and impart color, and may be included in an amount of 2 to 5 wt% in the first polymer mixture, and when included in this weight range, the first film layer ( 11), the strength can be improved without reducing the adhesiveness.
  • the masterbatch may include 63 to 79 wt% of PE polymer, 20 to 36 wt% of carbon black, and 0.1 to 1.2 wt% of acetic acid, and the PE polymer used in this case is the same as the PE polymer included in the first polymer mixture. More preferably, this is because the PE polymer is added so that the master batch and the first polymer mixture are more uniformly mixed.
  • Carbon black is a component added to impart color to the first film layer 11 and increase strength, and may be added in an amount of 20 to 36 wt%, and when included in less than 20 wt%, the first film layer 11 )
  • the content of carbon black in the masterbatch is insufficient, so the effect of color expression and strength improvement is insignificant, and if it exceeds 36 wt%, the content of carbon black in the masterbatch is high, so uniform mixing in the first polymer mixture may be difficult.
  • the flexibility of the first film layer 11 may be lowered, it is preferably included within the above-described weight range.
  • the acetic acid is a component added to increase the miscibility of carbon black and PE polymer, and may be included in an amount of 0.1 to 1.2 wt%. When included, the frictional force on the surface of the first film layer 11 is reduced and the first film layer 11 is pushed, so there is a problem in that the adhesive force is lowered. it is desirable
  • the second film layer 12 is formed to cover the surface of the steel material 20 by the first film layer 11, and increases water resistance, chemical resistance, corrosion resistance, and abrasion resistance of the steel material 20 to the surface of the steel material 20 By protecting the durability of the steel material 20 can be improved.
  • the second film layer 12 may be formed to a thickness of 0.1 to 0.5 mm, and when it is formed to a thickness of less than 0.1 mm, the strength of the second film layer 12 is low, so that the composite film 10 is easily damaged. There is a problem, when the thickness of the second film layer 12 exceeds 0.5 mm, the thickness of the second film layer 12 becomes excessively thick, causing a problem in that it is easily separated from other layers, and for the same reason, the composite film 10 is removed from the steel material 20. Since it can be easily peeled off, it is preferable to be formed in the above-mentioned thickness range in the above-mentioned thickness range.
  • the second film layer 12 may be formed of a second polymer mixture including a PE polymer, and may be manufactured by thinly molding the second polymer mixture into a film form.
  • the second polymer mixture may include 95 to 99 wt% of the PE polymer and 1 to 5 wt% of the masterbatch.
  • the PE polymer included in the second film layer 12 may be linear low density polyethylene (LLDPE).
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • a strong adhesive force can be formed.
  • LLDPE is used as the PE polymer included in the second film layer 12.
  • a structure similar to that of the PE polymer constituting the first film layer 11 forms a stronger adhesive force. This is because the mesh film layer 13 can be embedded into the second film layer 12 in a more uniform form and strongly bonded.
  • the melt index of LLDPE is 3 to 4 times higher than that of HDPE, the formability is very excellent, and the mesh film layer 13 is heat-compressed on the second film layer 12 to manufacture the composite film 10.
  • the mesh film layer 13 may be more uniformly embedded into the second film layer 12 .
  • the PE polymer may be included in an amount of 95 to 99 wt% in the second polymer mixture forming the second film layer 12.
  • the content of the PE polymer is less than 95 wt%, the basic physical properties of the second film layer 12 Properties such as phosphorus adhesion, strength, and flexibility may be deteriorated, and when the content exceeds 99 wt%, there is a problem in that the effect of color expression and strength improvement by the masterbatch is insignificant.
  • the masterbatch included in the second polymer mixture is the same as that included in the first polymer mixture, and is added to impart color and improve strength.
  • the masterbatch included in the second polymer mixture may be included in an amount of 1 to 5 wt%, and if it is included in less than 1 wt%, the effect of imparting color and improving strength is insignificant, and if it is included in more than 5 wt%, 2 Since the basic physical properties of the film layer 12 may deteriorate, it is preferably included within the above-described weight range.
  • the melt index of the second polymer mixture is preferably 1.0 g/10 min or more, and the mesh film layer 13 is uniformly and easily compressed into the second film layer 12 in the heat-compression process only when the melt index is formed high. because it can be
  • the mesh film layer 13 is a film of a mesh structure obtained by weaving synthetic resin yarns, and is manufactured using HDPE as a main component, so that high strength can be formed while maintaining the flexibility of the composite film 10, so that the composite film ( 10) can improve the wear resistance and durability of the steel material 20 to which it is applied.
  • the gaps of the mesh film layer 13 constitute the second film layer 12 in the buried area.
  • the second polymer mixture is penetrated to form a strong adhesive force between the two film layers 12 and 13, and the mesh film layer 13 exposed to the outside rather than buried inside the second film layer 12 is a stone, gravel While acting as a buffer against the impact caused by foreign substances such as, these foreign substances directly contact the second film layer 12 to prevent damage to the second film layer 12, so that the durability of the composite film 10 is more There are advantages to improving.
  • the second film layer 12 In the case where the mesh film layer 13 is completely embedded into the second film layer 12, the second film layer 12 is in direct contact with the foreign matter and the impact caused by the foreign matter directly affects the second film layer 12. Therefore, the wear of the second film layer 12 occurs frequently, causing damage to the composite film 10 and further reducing its lifespan.
  • the mesh film layer 13 may be formed to a thickness of 0.1 to 1.0 mm, and when it is formed to a thickness of less than 0.1 mm, the difficulty of the process of partially embedding the mesh film layer 13 into the second film layer 12 Productivity decreases due to an excessive increase in , and it may be difficult to secure sufficient strength by the mesh film layer 13 .
  • the thickness of the mesh film layer 13 exceeds 1.0 mm, the flexibility of the mesh film layer 13 is poor and it is difficult to bend flexibly to suit the shape of the steel material 20, so problems may occur in the coating process. there is.
  • the mesh film layer 13 is a film in the form of a net obtained by weaving synthetic resin yarns.
  • the cross-sectional diameter of the synthetic resin yarn forming the mesh film layer 13 may be 0.15 to 0.22 mm, and if it is less than 0.15 mm, it is difficult to form the mesh film layer 13 to a predetermined thickness, and the mesh film layer 13 The strength of may be reduced, and if the thickness exceeds 0.22 mm, a problem in that the mesh film layer 13 becomes excessively thick occurs.
  • the porosity of the mesh film layer 13 may be 50 to 78%, and if it is less than 50%, the flexibility of the mesh film layer 13 may be difficult to form, and even if it is coated on the steel material 20, the mesh film layer ( 13) and the other film layers 11 and 12, a problem in that the mesh film layer 13 is peeled off may occur due to an extreme difference in flexibility.
  • the size of the void formed in the mesh film layer 13 may be 0.5 to 1.2 mm, and if it is less than 0.5 mm, the mesh film layer 13 and the second film layer 12 are integrated with the heat pressing process.
  • the second polymer mixture forming the second film layer 12 is difficult to penetrate into the gap of the layer 13, it is difficult to form a uniform bonding force between the two film layers 12 and 13, and when the thickness exceeds 1.2 mm Since the strength reinforcing effect by the mesh film layer 13 is insignificant, it is preferable to use the mesh film layer 13 having the above-described pore size range.
  • the mesh film layer 13 may have 19 to 22 weft yarns per inch and 23 to 26 warp yarns per inch. It is also preferred that the number of weft yarns per inch is greater than the number of warp yarns.
  • the porosity and pore size of the mesh film layer 13 are excessively small, making it difficult to embed into the second film layer 12 .
  • the second film layer 12 in a molten state does not stably flow into the pores of the mesh film layer 13, so the second film layer 12 ) is pushed, and as a result, the thickness of the second film layer 12 is formed non-uniformly, which causes the strength and physical and chemical properties of the composite film 10 to be impaired.
  • the synthetic resin yarn forming the mesh film layer 13 may include 98.5 to 99.9 wt% of HDPE and 0.1 to 1.5 wt% of an inorganic filler.
  • the mesh film layer 13 is for increasing the strength of the composite film 10 and improving abrasion resistance, and is preferably formed of HDPE material having high hardness and strength. Even if is high, unlike the case where the first film layer 11 or the second film layer 12 is formed in the form of a film without voids, it may have a flexible property.
  • the inorganic filler is added to increase the strength and specific gravity of the synthetic resin yarn. Since the abrasion resistance of the mesh film layer 13 is strengthened by the addition of the inorganic filler, it may not be easily damaged even when an external impact is repeatedly applied.
  • the mesh film layer 13 is compressed by pressure during the hot pressing process of bonding the mesh film layer 13 and the second film layer 12. A portion of the mesh film layer 13 is buried into the second film layer 12, and even if the applied pressure is removed, the form in which a portion of the mesh film layer 13 is buried into the second film layer 13 is maintained due to a difference in specific gravity.
  • the inorganic filler is preferably included in the synthetic resin yarn in an amount of 0.1 to 1.5 wt%, and if it is included in less than 0.1 wt%, the above-mentioned effect is not obtained, and if it is included in more than 1.5 wt%,
  • the specific gravity of the mesh film layer 13 is excessively increased and the applied pressure is removed during the heat pressing process, the mesh film layer 13 is continuously embedded into the second film layer 12, and in some areas the mesh film layer ( 13) is completely buried inside the second film layer 12, causing a problem that the second film layer 12 is disposed on the uppermost layer, so it is preferable to add it to satisfy the above-described weight range.
  • stone powder obtained by grinding stone materials such as granite, limestone, basalt, or waste stone to a certain size may be used.
  • stone powder having an average particle size of 10 to 90 ⁇ m may be used. If the average particle size of the stone powder is less than 10 ⁇ m, the inorganic fillers aggregate with each other in the process of mixing the inorganic filler and HDPE, causing a problem of not being uniformly mixed, and if it exceeds 90 ⁇ m, the particle size of the stone powder is excessive. Due to its size, it is preferable to use stone powder having the above average particle size because it protrudes to the outside of the synthetic resin yarn and further detaches the stone powder, thereby reducing the durability of the yarn.
  • the specific gravity of the synthetic resin yarn constituting the mesh film layer 13 is preferably greater than the specific gravity of the second polymer mixture constituting the second film layer 12 .
  • the specific gravity of the synthetic resin yarn is 0.02 or more greater than the specific gravity of the second polymer mixture constituting the second film layer 12 . If the specific gravity difference between them is less than 0.02, the mesh film layer 13 is not easily embedded into the second film layer 12 during the heat-pressing process, and even after being embedded, the mesh film layer 13 in some areas is the second film layer. The second film layer 12 and the mesh film layer 13 in the re-surfacing area do not form a uniform thickness over the entire area, so the overall strength is not uniformly formed. This is because the bonding strength between them is reduced.
  • Such a composite film 10 is coated on one side or both sides of the surface of the steel member 20 to protect and reinforce the steel member 20 by improving water resistance, chemical resistance, wear resistance and durability of the steel member.
  • another embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a composite film for coating steel, and through this method, the composite film 10 according to an embodiment of the present invention can be manufactured, so duplicate descriptions are omitted. do.
  • This method of manufacturing a composite film for coating steel comprises the steps of preparing a laminate in which an uncured first film layer 11 and a second film layer 12 are laminated; preparing a composite film 10 by supplying and compressing a mesh film layer 13 on the second film layer 12; and cooling the composite film 10 .
  • the first polymer mixture which is a raw material of the first film layer 11, is heated to 150 to 235 ° C.
  • the first film layer 11 and the second film layer 12 may be laminated after being manufactured in a film shape so as to be arranged side by side up and down.
  • the first film layer 11 and the second film layer 12 are preferably performed in a temperature range of 220 to 240° C. so that they can be laminated in an uncured state.
  • the thickness of the laminate may be adjusted according to the pressing pressure.
  • the upper surface of the second film layer 12 may be molded to have a concave-convex shape to manufacture a film having an embossing structure.
  • effects such as mitigation of external impact, guaranteeing adhesion (prevention of peeling), prevention of film damage, improvement in tensile strength, durability, abrasion resistance, corrosion resistance, and stiffness can be achieved. You can get it.
  • the upper surface of the second film layer 12 may have a concavo-convex shape by applying heat, pressure, ultraviolet rays, or electron beams, or by processing with resin or chemicals.
  • the laminate laminated through the lamination step is combined with the mesh film layer 13 to form the composite film 10 .
  • a portion of the mesh film layer 13 is formed by supplying the mesh film layer 13 on the second film layer 12 of the laminate formed through the laminating step and compressing it using a pressing device such as a pressure roller.
  • the composite film 10 embedded in the second film layer 12 may be manufactured.
  • the laminate is still maintained at a high temperature by the heat applied in the lamination step, and since it is in an uncured state, a portion of the mesh film layer 13 is buried into the second film layer 12 through pressurization, and the first film layer (11), a composite film 10 in which the second film layer 12 and the mesh film layer 13 are integrated can be manufactured.
  • the mesh film layer A part of (13) is embedded into the second film layer 12 and integrated, and the mesh film layer 13 continues to be completely buried or does not float to the top of the second film layer 12, but only partially embedded. can be maintained.
  • the step of adjusting the flatness of the composite film 10 and the step of adjusting the tension of the film may be further performed as needed.
  • these steps may be omitted.
  • a step of cooling the composite film 10 is performed.
  • various well-known methods may be applied as a cooling method, and preferably, a natural cooling method, an air cooling method, or a transfer that transfers the composite film 10 is performed.
  • a method of cooling the device by air cooling or water cooling may be applied.
  • a step of laminating a release film (not shown) on the lower surface of the first film layer 11 may be additionally performed immediately before, immediately after, or simultaneously with the cooling step being performed.
  • a winding step of winding the composite film 10 to which the release film (not shown) is laminated in a roll form may be performed.
  • a synthetic resin yarn having a diameter of 0.19 mm was prepared by mixing 99.4 wt% of HDPE polymer and 0.6 wt% of limestone powder having an average particle size of 20 to 50 ⁇ m as an inorganic filler, and weaved at a density of 21 wefts and 24 warps per inch to average
  • a mesh film layer having a pore size of 0.8 to 1.0 mm, a porosity of 70%, and a thickness of 0.5 mm was prepared.
  • a first polymer mixture was prepared by mixing 67 wt% of the LLDPE polymer, 29 wt% of maleic anhydride, and 4 wt% of the masterbatch, and a second polymer mixture was mixed with 97 wt% of the LLDPE polymer and 3 wt% of the masterbatch. was manufactured.
  • the same masterbatch was used for the first polymer mixture and the second polymer mixture, and a pellet type masterbatch containing 74 wt% of LLDPE polymer, 25 wt% of carbon black, and 1 wt% of acetic acid was used.
  • the first polymer mixture and the second polymer mixture are molded into a film form, respectively, to prepare a first film layer and a second film layer, and after bonding the first film layer and the second film layer by pressing, the two films
  • the mesh film layer is supplied on the second film layer and compressed using a roller to prepare a composite film of Example 1 in which a part of the mesh film layer is embedded into the second film layer and integrated therewith.
  • Test Items Example 1 adhesiveness -18°C clear 25°C clear 50°C clear permeation resistance 10% NaCl aqueous solution, 23°C, 48h clear 30% H 2 SO 4 aqueous solution, 23°C, 48h clear 10% NaOH aqueous solution, 23°C, 48h clear impact resistance 4.0J clear pinhole test 67.5V clear Exterior clear
  • the composite film 10 of Example 1 had excellent low-temperature, room-temperature, and high-temperature adhesiveness, excellent permeation resistance and impact resistance, no pinholes, and good appearance.
  • the composite film 10 of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the LLDPE polymer included in the second polymer mixture was changed to the HDPE polymer.
  • the strength was measured using the tensile strength (yield point) measurement method according to ASTM D638, and the thickness was measured at 25 random places to confirm the maximum thickness, minimum thickness, and thickness standard deviation.
  • Example 1 Comparative Example 1 Tensile strength (kg f /cm 2 ) 238 242 Minimum thickness (mm) 0.747 0.820 Maximum thickness (mm) 0.764 0.693 Average thickness (mm) 0.758 0.766 thickness standard deviation 0.006 0.028
  • Example 1 the thickness was uniformly formed in the entire area, but in the case of Comparative Example 1, it was confirmed that there was a large difference in thickness for each area compared to Example 1. This is due to the melt index of HDPE. It is judged to be a problem that appeared because the formability was poor due to high and the mesh film layer 13 was not uniformly embedded as a whole due to high density.
  • LLDPE LLDPE
  • the composite film 10 was manufactured using the same method as in Preparation Example, but the content of the inorganic filler added during the manufacture of the mesh film layer 13 was changed as shown in Table 3 below.
  • the difference in specific gravity values between the two film layers is so small that the lower surface of the mesh film layer 13 is not uniformly embedded into the second film layer 12. From the results of this experiment, in order to prevent this problem, it can be confirmed that it is preferable that the difference in specific gravity between the second polymer mixture constituting the second film layer 12 and the synthetic resin yarn constituting the mesh film layer 13 is 0.2 or more. there was.
  • the thickness standard deviation was found to be good, but it was observed that the mesh film layer 13 was completely buried into the second film layer 12 in some areas. In this case, since the second film layer 12 is located on the uppermost layer, the abrasion resistance of the composite film 10 may decrease.
  • test piece 8 it was found that the elongation was significantly lowered compared to other test pieces, which is considered to be a problem caused by the excessively high content of the inorganic filler.
  • the content of the inorganic filler included in the synthetic resin yarn constituting the mesh film layer 13 is 0.1 to 0.1 to form a portion of the mesh film layer 13 to be buried in the second film layer 12. It was confirmed that 1.5 wt% is preferable.
  • the difference in specific gravity between the second polymer mixture constituting the second film layer 12 and the synthetic resin yarn constituting the mesh film layer 13 is preferably 0.2 or more.
  • the first film layer 11 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the content of maleic anhydride added during preparation of the first polymer mixture was changed as shown in Table 4 below. At this time, the amount of maleic anhydride added or subtracted was adjusted to the same total amount of production by adding or subtracting the content of the PE polymer.
  • a galvanized steel sheet was prepared, a galvanized steel sheet without any coating was prepared as test specimen 16, and the composite film 10 of Example 1 was coated on top of the zinc layer to prepare test specimen 17, and the composite film of Comparative Example 2 was prepared. This coated test piece 18 and the test piece 19 coated with the composite film of Comparative Example 3 were prepared.
  • the composite film of Comparative Example 2 is prepared in the same manner as the composite film 10 of Example 1, but maleic anhydride is not included in the first polymer mixture, and HDPE polymer is used as the PE polymer of the second polymer mixture. , a composite film containing no inorganic filler was used in the mesh film layer.
  • Wear resistance was evaluated through the number of cycles of the abrasive wheel.
  • the number of revolutions when the coating layer was completely damaged or equivalent was described, and when no noticeable damage occurred even after a certain number of revolutions, it was indicated as “0 or more times”.
  • This composite film for coating steel materials according to the present invention is coated on steel materials including steel pipes and steel plates to improve the strength and durability of steel materials, has uniform quality on the entire surface, and has excellent adhesion to steel materials, Since it has the advantage of forming a strong bonding force without being easily peeled off even when applied to a steel pipe of a complex shape, such as a steel pipe, there is industrial applicability.

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Abstract

이건 발명은, 강재의 상부에 부착되는 제1 필름층; 상기 제1 필름층의 상부에 위치하는 제2 필름층; 및 상기 제2 필름층의 상부에 위치하는 그물망 구조를 갖는 메쉬 필름층;을 포함하는 복합 필름에 관한 것으로, 상기 메쉬 필름층의 일부는, 상기 복합 필름의 가열 압착 과정을 거치면서 제2 필름층의 내부로 매립되도록 형성되어, 복합 필름이 코팅된 강재의 내수성, 내화학성, 내마모성 및 내구성을 높일 수 있다.

Description

강재 코팅용 복합 필름 및 이의 제조 방법
이건 발명은 강재 코팅용 복합 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제1 필름층, 제2 필름층 및 메쉬 필름층을 포함하는 강재 코팅용 복합 필름의 강도, 강재에 대한 접착력 및 필름 전체 면에서의 품질이 균일화 된 강재 코팅용 복합 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
강관은 오수 및 폐수의 배수, 농업용수, 염해지역, 해양공사, 건축분야 등에서 중공 거푸집이나 건축 슈트로서 널리 사용되고 있는 것으로, 기존 콘크리트관과 달리 시공 시 인력난과 비용 및 환경 훼손 등의 문제가 없는 장점이 있다. 특히, 최근에는 높은 외압강도와 구조적 안전성, 내구성, 경제성 및 시공성이 우수한 파형 강관이 각광받고 있다.
파형 강관은 산과 골이 형성되어 길이 방향으로 나선 형태로 연속되게 감겨진 형태를 가지며, 일반적으로 파형 강관의 내부식성 향상을 위해 내주연과 외주연에 아연 코팅층이 형성되며, 최근에는 추가적인 내부식성 확보를 위해 아연 코팅층 위에 PE 필름과 같은 고분자 필름층을 코팅한 파형 강관이 사용되기도 한다.
종래의 고분자 필름층은 아연 코팅층과의 접착력 확보를 위한 접착 필름층과 강도 확보를 위한 고강도 필름층을 포함하는 이중 필름으로 구성된다.
그러나, 이러한 구성을 갖는 종래의 고분자 필름층은 고분자 필름층 자체가 외부 충격에 약하고 인장력이 떨어지는 문제점이 있어, 파형 강관을 생산, 운반, 시공하는 과정에서 고분자 필름층의 표면이 쉽게 훼손되므로, 결과적으로 파형 강관의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
예를 들자면, 시공 시 크레인이나 포크레인과 같은 중장비로 파형 강관을 이송하여 설치 장소에 매설하는 도중에 중장비에 의해 파형 강관 외주면을 스크래치(찍힘, 긁힘)하게 됨에 따라 약한 물성을 갖는 고분자 필름층으로부터 그 하부의 아연 도금 강판까지 손상되는 일이 빈번하게 발생되고 있다.
또한, 파형 강관을 시공한 후에는, 파형 강관의 내주면 내부에 오폐수 뿐만 아니라 돌, 자갈 등도 이송되는데 이러한 돌, 자갈에 의해 약한 물성을 갖는 고강도 PE 필름 및 접착성 PE 필름으로부터 그 하부의 아연 도금 강판까지 손상되는 일이 빈번하게 발생되고 있다.
이에, 고분자 필름층의 강도 및 파형 강관의 강도를 향상시키기 위해 접착 필름층과 고강도 필름층 사이를 부직포와 같은 중간보강재로 보강한 고분자 필름층이 개발되었으나, 부직포와 접착 필름층, 고강도 필름층 사이의 접착력이 떨어져 부직포를 중심으로 박리되는 문제가 발생한다.
또한, 파형 강관의 외주면과 내주면에 코팅된 고분자 필름층의 고강도 필름층이 외부 충격이나 파형 강관을 흐르는 유체에 섞여있는 돌, 자갈과 같은 이물질에 의한 충격에 대해 완충 작용을 충분히 할 수 없어서 파형 강관의 수명이 단축되고, 생산성 측면에 있어서는 새로운 설비를 증설해야 하므로 제조 비용이 상당히 상승하고 양산성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 강관에 코팅되는 고분자 필름층의 강도를 확보하고, 외부 충격에 대한 충분한 완충 작용이 가능하며, 고분자 필름층의 박리를 방지할 수 있고, 생산성이 우수한 새로운 고분자 필름층에 대한 개발이 요구되고 있다.
따라서 이건 발명에서는 강관 및 강판을 포함하는 강재에 코팅되어, 강재의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 강재 코팅용 복합 필름 및 이의 제조 방법을 제공하고자 하며, 이건 발명의 강재 코팅용 복합 필름은 전체 면에서의 품질이 균일하고, 강재에 대한 접착력이 우수하여, 파형 강관과 같이 복잡한 형태의 강관에 적용되더라도 쉽게 박리되지 않고 강력한 결합력을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 이건 발명의 일 실시 형태는, 강재의 표면 보호 및 보강을 위한 복합 필름에 관한 것이다.
상기 복합 필름은, 강재의 상부에 부착되는 제1 필름층; 상기 제1 필름층의 상부에 위치하는 제2 필름층; 및 상기 제2 필름층의 상부에 위치하는 그물망 구조를 갖는 메쉬 필름층;을 포함한다.
상기 메쉬 필름층의 일부는, 상기 복합 필름의 가열 압착 과정을 거치면서 제2 필름층의 내부로 매립될 수 있다.
상기 제1 필름층은 PE 고분자와 무수말레산을 포함하는 제1 고분자 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 제2 필름층은 PE 고분자를 포함하는 제2 고분자 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 메쉬 필름층은 합성수지 원사로 제직될 수 있다.
상기 합성수지 원사는 HDPE와 무기 충전제를 포함할 수 있다.
상기 합성수지 원사의 비중이 제2 고분자 혼합물의 비중보다 큰 것이 바람직하다.
상기 제1 필름층과 제2 필름층에 포함되는 PE 고분자는 LLDPE일 수 있다.
이건 발명의 다른 실시 형태는 강재 코팅용 복합 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 미경화 상태의 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)이 합지된 적층체를 제조하는 단계; 상기 제2 필름층(12) 상에 메쉬 필름층(13)을 공급하고 압착하여 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12)으로 매립된 복합 필름(10)을 제조하는 단계; 및 상기 복합 필름(10)을 냉각하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 필름층과 제2 필름층은 PE 고분자를 포함할 수 있다.
상기 적층체를 제조하는 단계는, 제1 고분자 혼합물을 가열하고 필름 형태로 압출하는 제1 필름층 제조 단계; 제2 고분자 혼합물을 가열하고 필름 형태로 압출하는 제2 필름층 제조 단계; 및 제1 필름층과 제2 필름층을 합지하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 고분자 혼합물은 PE 고분자와 무수말레산을 포함할 수 있다.
이건 발명의 강재 코팅용 복합 필름은 강재에 코팅되어 강재의 부식과 산화를 방지할 수 있으며, 복합 필름 자체의 강도가 우수하고, 강재에 대한 접착력이 우수하여 강재의 내구성을 장기간 동안 안정적으로 확보할 수 있다.
또한, 강재 코팅용 복합 필름이 제1 필름층, 제2 필름층 및 메쉬 필름층을 포함하도록 구성되고, 메쉬 필름층이 제2 필름층에 일부만 매립되며, 최외곽에 메쉬 필름층이 노출되도록 구성되어, 강재 코팅용 복합 필름의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 제1 필름층, 제2 필름층 및 메쉬 필름층이 서로 단단하게 결합되어 쉽게 박리되지 않는 효과가 있다.
도 1은 이건 발명의 일 실시예에 따른 강재 코팅용 복합 필름이 일면에 코팅된 강재의 단면을 간략하게 도시한 도면이다.
[부호의 설명]
10: 복합 필름 11: 제1 필름층
12: 제2 필름층 13: 메쉬 필름층
20: 강재
이하 이건 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 이건` 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
이건 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하에서는, 이건 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 이건 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자라면 이건 발명의 권리범위 내에서 이건 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
이건 발명은 강재 코팅용 복합 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 이건 발명의 강재 코팅용 복합 필름은 강재에 코팅되어 강재의 내부식성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
이건 발명의 일 실시예는 강재 코팅용 복합 필름에 관한 것이다.
여기서, 강재는 강(steel)으로 이루어진 제품으로, 강판 및 강관을 포함하며, 이들 표면에 아연 도금층이 형성된 것도 포함할 수 있다.
도 1은 이건 발명의 일 실시예에 따른 강재 코팅용 복합 필름이 일면에 코팅된 강재의 단면을 간략하게 도시한 도면이다.
이건 발명의 일 실시예에 따른 강재 코팅용 복합 필름(10)은 강재(20)의 표면을 보호 혹은 보강하기 위한 것으로, 상기 복합 필름은 강재(20)의 상부에 부착되는 제1 필름층(11); 상기 제1 필름층(11)의 상부에 위치하는 제 2필름층(12); 및 상기 제2 필름층의 상부에 위치하는 그물망 구조를 갖는 메쉬 필름층(13);을 포함한다.
이때, 상기 메쉬 필름층(13)의 일부는, 상기 복합 필름의 가열 압착 과정을 거치면서 제2 필름층(12)의 내부로 매립되어 견고하게 고정되며 및 일체형의 복합 필름으로 형성될 수 있다.
상기 복합 필름(10)을 구성하는 각 레이어 중 제1 필름층(11)은 복합 필름(10)을 강재에 부착시키기 위해 형성되고, 제2 필름층(12)은 복합 필름(10)의 일정 강도를 확보하면서 동시에 강재의 표면 전체를 덮도록 형성되어 강재(20)의 표면을 보호 및 보강하는 기능을 수행하고, 메쉬 필름층(13)은 그물망 형태로 형성되어 복합 필름(10) 자체의 강도를 높이기 위해 형성된다.
상기 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)은 PE(폴리에틸렌) 고분자를 포함하고, 더욱 바람직하게는 LLDPE(Linear low density polyethylene) 고분자를 포함함으로써, 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)의 서로에 대한 접착력, 강재에 대한 접착력 및 메쉬 필름층(13)에 대한 접착력이 매우 우수하므로, 복합 필름(10)이 강재(20)로부터 박리되거나, 복합 필름(10)의 층간 박리가 방지될 수 있다. 따라서, 보다 효과적이며 장기적인 강재 보호, 보강 효과가 지속될 수 있다.
상기 제1 필름층(11)은 복합 필름(10)과 강재(20) 사이에 접착력을 제공하기 위해 형성된다.
상기 제1 필름층(11)은 0.01~0.1mm의 두께로 형성될 수 있으며, 0.01mm 미만으로 형성되는 경우에는 충분한 접착 강도 확보가 어렵고, 0.1mm를 초과하는 경우에도 오히려 접착 강도가 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 두께 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 필름층(11)은 PE와 무수말레산이 혼합된 제1 고분자 혼합물로 형성될 수 있으며, 상기 제1 고분자 혼합물을 얇은 필름 형태로 성형하여 얻어질 수 있다.
상기 제1 고분자 혼합물은 PE 고분자, 무수말레산 및 기능 향상을 위한 마스터배치를 포함한다. 구체적으로, PE 고분자 50~85 wt%, 무수말레산 12~45 wt% 및 마스터배치 2~5 wt%를 포함한다.
상기 PE 고분자는 제1 고분자 혼합물의 기본적인 물성, 예를 들어 접착력, 강도, 내화학성 등의 특성을 발현한다. 특히, PE 고분자의 경우에는, 저온에서도 높은 충격 강도를 나타내고, 내마모성, 내화학성, 내부식성이 우수하며 수분 흡수성이 낮아 물이 포함된 유체를 수송하는 파이프라인에 적용되었을 때 물에 의한 관의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이러한 PE 고분자로 바람직하게는 LLDPE(Linear low density polyethylene)가 사용될 수 있는데, LLDPE는 HDPE(high density polyethylene)에 비해 접착성이 현저히 우수하고 유연한 특성을 갖기 때문에 매끄럽지 않거나 굴곡진 강재의 표면에도 강력하게 접착되며, 복합 필름(10)이 코팅된 강재의 형태를 성형하는 과정에서 복합 필름(10)의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있기 때문이다.
상기 제1 고분자 혼합물에 포함되는 PE 고분자는 50~85 wt%로 포함될 수 있는데, 50 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 제1 필름층(11)의 기본적인 강도나 유연성, 접착력 성능 발현이 이루어지지 않고, 성형성이 부족하여 제1 필름층(11)이 필름 형상으로 잘 성형되지 않는 문제가 있다. 반면, 85 wt%를 초과하는 경우에는 상대적으로 무수말레산이나 마스터배치의 함량이 감소되기 때문에 제1 필름층(11)의 접착력이나 강도가 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 무수말레산은 제1 필름층(11)의 이종 재질에 대한 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 성분이다. 일반적으로 접착성 고분자는 동종 재질에 대한 접착력은 매우 우수하나, 이종 재질에 대한 접착력이 상대적으로 약한 특성이 있다. 이에, 이건 발명에서는, 제1 필름층(11)과 이종 재질인 강재에 대한 접착력을 높이기 위해 무수말레산을 사용한다.
상기 무수말레산은 제1 고분자 혼합물에 12~45 wt%로 포함될 수 있는데, 무수말레산의 함량이 12 wt% 미만인 경우에는 접착력 향상 효과가 미미하고, 45 wt%를 초과하는 경우에는 상대적으로 PE 고분자나 마스터배치의 함량이 적어지기 때문에 제1 필름층(11)의 강도나 접착성이 불량해질 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 마스터배치는 제1 고분자 혼합물의 강도를 향상시키고, 색을 부여하기 위해 첨가되는 성분으로, 제1 고분자 혼합물 내에 2~5 wt%로 포함될 수 있으며, 이러한 중량 범위로 포함될 때 제1 필름층(11)의 접착성을 저하시키지 않으면서도 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 마스터배치는 PE 고분자 63~79 wt%, 카본블랙 20~36 wt% 및 아세트산 0.1~1.2 wt%를 포함할 수 있으며, 이때 사용되는 PE 고분자는 제1 고분자 혼합물에 포함되는 PE 고분자와 동일한 것이 더욱 바람직한데, 이는 상기 PE 고분자는 마스터배치와 제1 고분자 혼합물이 보다 더 균일하게 혼합되도록 첨가되는 것이기 때문이다.
카본블랙은 제1 필름층(11)에 색을 부여하고 강도를 높이기 위해 첨가되는 성분으로, 20~36 wt%로 첨가될 수 있으며, 20 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 제1 필름층(11) 내 카본블랙의 함량이 부족하여 색상 발현 및 강도 향상 효과가 미미하고, 36 wt%를 초과하는 경우에는 마스터배치 내 카본블랙의 함량이 높아 제1 고분자 혼합물 내에서의 균일한 혼합이 어려울 수 있고, 제1 필름층(11)의 유연성이 저하될 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 아세트산은 카본블랙과 PE 고분자의 혼합성을 높이기 위해 첨가되는 성분으로, 0.1~1.2 wt%로 포함될 수 있으며, 상기 함량 미만으로 포함되는 경우에는 혼합성 향상 효과가 미미하고, 상기 함량을 초과하도록 포함되는 경우에는 제1 필름층(11) 표면에서의 마찰력이 적어지며 제1 필름층(11)이 밀리는 현상이 발생하고, 이에 따라 접착력이 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제2 필름층(12)은 제1 필름층(11)에 의해 강재(20) 표면을 덮도록 형성되어, 강재(20)에 내수성, 내화학성, 내부식성, 내마모성을 높여 강재(20) 표면을 보호함으로써 강재(20)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 필름층(12)은 0.1~0.5mm의 두께로 형성될 수 있으며, 0.1mm 미만으로 형성되는 경우에는 제2 필름층(12)의 강도가 낮아, 복합 필름(10)이 쉽게 손상되는 문제가 있고, 0.5mm를 초과하는 경우에는 제2 필름층(12)의 두께가 과도하게 두꺼워져 다른 층과 쉽게 박리되는 문제가 발생하고, 동일한 이유로 인해 복합 필름(10)이 강재(20)로부터 쉽게 박리될 수 있으므로 상술한 두께 범위로 상술한 두께 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2 필름층(12)은 PE 고분자를 포함하는 제2 고분자 혼합물로 형성될 수 있으며, 제2 고분자 혼합물을 필름 형태로 얇게 성형하여 제조될 수 있다.
상기 제2 고분자 혼합물은 PE 고분자 95~99 wt% 및 마스터배치 1~5 wt%를 포함할 수 있다.
이때 제2 필름층(12)에 포함되는 PE 고분자는 LLDPE(Linear low density polyethylene)일 수 있다. LLDPE는 앞서 설명한 바와 같이 접착성, 굴곡성이 우수한 특징이 있으며, 제1 필름층(12)에 적용된 PE 고분자와 동종 재질이기 때문에 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12) 사이에 더욱 강력한 접착력이 형성될 수 있다.
특히, 제2 필름층(12)에 포함되는 PE 고분자로 LLDPE가 사용되는 것이 더욱 바람직한데, LLDPE의 경우 제1 필름층(11)을 구성하는 PE 고분자와의 구조가 유사하여 더욱 강력한 접착력을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 필름층(12) 내부로 메쉬 필름층(13)이 보다 균일한 형태로 매립되어 강력하게 결합될 수 있기 때문이다.
구체적으로, LLDPE는 HDPE보다 용융지수가 3~4배 이상 높기 때문에, 성형성이 매우 우수하여 복합 필름(10) 제조를 위해 제2 필름층(12) 상에 메쉬 필름층(13)을 가열 압착하는 경우, 메쉬 필름층(13)이 보다 균일하게 제2 필름층(12)의 내부로 매립될 수 있다.
또한, LLDPE는 HDPE보다 비중이 작기 때문에, 메쉬 필름층(130)과의 비중 차가 커지므로, 가열 압착 과정에서 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12) 내부로 매립된 이후 메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12)의 상부로 뜨지 않고, 균일한 깊이로 매립된 상태 그대로 유지되므로, 메쉬 필름층(130)과 제2 필름층(12)의 결합력이 강해지고, 메쉬 필름층(130)이 부분적으로 박리되는 문제가 방지될 수 있으며, 복합 필름(10)의 전체 면적에서의 강도가 일정하고 균일하게 형성될 수 있다.
상기 제2 필름층(12)을 형성하는 제2 고분자 혼합물 내에 PE 고분자는 95~99 wt%로 포함될 수 있는데, PE 고분자의 함량이 95 wt% 미만인 경우에는 제2 필름층(12)의 기본적인 물성인 접착력, 강도, 굴곡성 등의 특성이 저하될 수 있고, 99 wt%를 초과하는 경우에는 마스터배치에 의한 색 발현 및 강도 향상 효과가 미미한 문제가 있다.
상기 제2 고분자 혼합물에 포함되는 마스터배치는 제1 고분자 혼합물에 포함되는 것과 동일한 것으로, 색 부여 및 강도 향상을 위해 첨가된다.
제2 고분자 혼합물에 포함되는 마스터배치는 1~5 wt%로 포함될 수 있으며, 1 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 색 부여 및 강도 향상 효과가 미미하고, 5 wt%를 초과하여 포함되는 경우에는 제2 필름층(12)의 기본적인 물리적 특성이 저하될 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제2 고분자 혼합물의 용융 지수는 1.0 g/10min 이상인 것이 바람직한데, 이와 같이 용융 지수가 높게 형성되어야 가열 압착 과정에서 메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12) 내부로 균일하고 쉽게 압착될 수 있기 때문이다.
상기 메쉬 필름층(13)은 합성수지 원사를 제직하여 얻어지는 그물망 구조의 필름으로, HDPE를 주요 성분으로 하여 제조되므로, 복합 필름(10)의 유연성을 유지하면서도 높은 강도를 형성시킬 수 있어, 복합 필름(10)이 적용된 강재(20)의 내마모성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12)의 내부로 매립되도록 형성되므로, 매립된 영역에서는 메쉬 필름층(13)의 공극으로 제2 필름층(12)을 구성하는 제2 고분자 혼합물이 침투되어 두 필름층(12, 13) 사이의 강력한 접착력이 형성되고, 제2 필름층(12)의 내부로 매립되지 않고 외부로 노출된 메쉬 필름층(13)은 돌, 자갈과 같은 이물질에 의한 충격에 대해 완충 작용을 하면서, 이러한 이물질이 제2 필름층(12)에 직접 접촉하여 제2 필름층(12)이 손상되는 것을 방지하므로, 복합 필름(10)의 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12)의 내부로 완전히 매립되는 경우에는, 제2 필름층(12)이 이물질과 직접 접촉하여 이물질에 의한 충격이 제2 필름층(12)에 직접 가해지므로, 제2 필름층(12)의 마모가 빈번하게 일어나며, 복합 필름(10)의 손상을 야기하고 나아가 수명을 저하시키는 결과를 초래할 수 있다.
이를 방지하기 위해 메쉬 필름층(13)의 일부만이 제2 필름층(12)의 내부로 매립되도록 두 필름층(12, 13)을 결합시키는 것이 바람직하다.
상기 메쉬 필름층(13)은 0.1~1.0mm의 두께로 형성될 수 있으며, 0.1mm 미만으로 형성되는 경우에는 메쉬 필름층(13)을 제2 필름층(12) 내부로 일부만 매립시키는 공정의 난이도가 과도하게 증가하여 생산성이 떨어지며, 메쉬 필름층(13)에 의한 충분한 강도 확보가 곤란할 수 있다. 반면, 메쉬 필름층(13)의 두께가 1.0mm를 초과하는 경우에는, 메쉬 필름층(13)의 유연성이 떨어져 강재(20)의 형태에 걸맞는 유연한 휨이 곤란하므로 코팅 공정에서 문제가 발생할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 메쉬 필름층(13)은 합성수지 원사를 제직하여 얻어지는 그물망 형태의 필름이다.
상기 메쉬 필름층(13)을 형성하는 합성수지 원사의 단면 지름은 0.15~0.22mm일 수 있고, 0.15mm 미만인 경우에는 메쉬 필름층(13)을 소정 두께로 형성하기 곤란하고, 메쉬 필름층(13)의 강도가 저하될 수 있으며, 0.22mm를 초과하는 경우에는 메쉬 필름층(13)이 과도하게 두꺼워지는 문제가 발생한다.
상기 메쉬 필름층(13)의 공극률은 50~78%일 수 있으며, 50% 미만인 경우에는 메쉬 필름층(13)의 유연성이 떨어져 성형이 곤란할 수 있으며, 강재(20)에 코팅되더라도 메쉬 필름층(13)과 다른 필름층(11, 12) 사이의 유연성 차이가 극심하여 메쉬 필름층(13)이 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
반면, 78%을 초과하는 경우에는 메쉬 필름층(13)에 의한 충분한 강도 확보가 곤란할 수 있다.
또한, 메쉬 필름층(13)에 형성된 공극의 크기는 0.5~1.2mm일 수 있으며, 0.5mm 미만인 경우에는 메쉬 필름층(13)과 제2 필름층(12)을 일체화하는 가열 압착 과정에서 메쉬 필름층(13)의 공극으로 제2 필름층(12)을 형성하는 제2 고분자 혼합물이 침투되기 어려워, 두 필름층(12, 13) 사이의 균일한 결합력 형성이 곤란하고, 1.2mm를 초과하는 경우에는 메쉬 필름층(13)에 의한 강도 보강 효과가 미미하므로, 상술한 공극 크기 범위를 갖는 메쉬 필름층(13)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 메쉬 필름층(13)은 인치(inch)당 위사의 수가 19~22개이고, 인치당 경사의 수가 23~26개일 수 있다. 또한, 인치당 위사의 수가 경사의 수보다 많은 것이 바람직하다.
또한, 상기 메쉬 필름층(13)의 인치당 위사의 수와 경사의 수가 상기 범위 미만인 경우에는 메쉬 필름층(13)으로 인한 충분한 강도가 확보되지 않고, 상기 범위를 초과하는 경우는 메쉬 필름층(13)의 유연성이 과도하게 저하된다.
뿐만 아니라, 메쉬 필름층(13)의 공극률 및 공극 크기가 과도하게 작아져, 제2 필름층(12) 내부로 매립하기 어려워진다. 구체적으로, 압착을 통해 제2 필름층(12)으로 매립하는 과정에서 메쉬 필름층(13)의 공극으로 용융 상태의 제2 필름층(12)이 안정적으로 유입되지 않아, 제2 필름층(12)이 밀리는 현상이 발생하며, 결과적으로 제2 필름층(12)의 두께가 불균일하게 형성되어 복합 필름(10)의 강도 및 물리, 화학적 특성을 저해시키는 원인이 된다.
상기 메쉬 필름층(13)을 형성하는 합성수지 원사는 HDPE 98.5~99.9 wt% 및 무기 충전제 0.1~1.5 wt%를 포함할 수 있다.
메쉬 필름층(13)은 복합 필름(10)의 강도를 높이고, 내마모성을 향상시키기 위한 것으로, 경도 및 강도가 높은 HDPE 재질로 형성되는 것이 바람직하며, HDPE를 원사로 한 그물망 형태로 형성되므로, 경도가 높더라도 제1 필름층(11)이나 제2 필름층(12)과 같이 공극이 없는 필름 형태로 형성되는 경우와 달리 유연한 성질을 가질 수 있다.
상기 무기 충전제는 합성수지 원사의 강도 및 비중을 증가시키기 위해 첨가된다. 무기 충전제가 첨가됨으로써 메쉬 필름층(13)의 내마모성이 강해지므로 반복적인 외부 충격이 가해지더라도 쉽게 손상되지 않을 수 있다.
또한, 무기 충전제가 첨가되어 메쉬 필름층(13)의 비중이 증가함으로써, 메쉬 필름층(13)과 제2 필름층(12)을 결합시키는 가열 압착 과정에서 압력에 의해 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12)의 내부로 매립되고, 가해지던 압력이 제거되더라도 비중 차이에 의해 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(13)의 내부로 매립된 형태가 유지될 수 있다.
이러한 특성 부여를 위해 무기 충전제는 합성수지 원사에 0.1~1.5 wt%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 상술한 효과가 얻어지지 않고, 1.5 wt%를 초과하여 포함되는 경우에는 메쉬 필름층(13)의 비중이 과도하게 커져 가열 압착 과정에서, 가해지던 압력이 제거되면 메쉬 필름층(13)이 계속해서 제2 필름층(12) 내부로 매립되어 일부 영역에서는 메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12) 내부에 완전히 매립되어 가장 상부층에 제2 필름층(12)이 배치되는 문제가 발생하므로, 상술한 중량 범위를 만족하도록 첨가되는 것이 바람직하다.
이러한 무기 충전제로는 화강암, 석회암, 현무암 또는 폐석재와 같은 석재를 일정 크기로 분쇄하여 얻어진 석분이 사용될 수 있다.
바람직하게는 평균 입자 크기가 10~90㎛인 석분이 사용될 수 있다. 석분의 평균 입자 크기가 10㎛ 미만인 경우에는 무기 충전제와 HDPE를 혼합하는 과정에서 무기 충전제들이 서로 응집되어 균일하게 혼합되지 못하는 문제가 발생하고, 90㎛를 초과하는 경우에는 석분의 입자 크기가 과도하게 크기 때문에 합성수지 원사의 외부로 돌출되고 나아가서는 석분이 탈리되어 원사의 내구성을 떨어뜨리기 때문에 상술한 평균 입자 크기를 갖는 석분을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 메쉬 필름층(13)을 구성하는 합성수지 원사의 비중은 제2 필름층(12)을 구성하는 제2 고분자 혼합물의 비중보다 큰 것이 바람직하다.
더욱 구체적으로는, 합성수지 원사의 비중이 제2 필름층(12)을 구성하는 제2 고분자 혼합물의 비중보다 0.02 이상 큰 것이 바람직하다. 이들의 비중차가 0.02 미만인 경우에는 가열 압착 과정에서 메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12) 내부로 쉽게 매립되지 않으며, 매립되더라도 이후 일부 영역에서 메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12)의 상부로 다시 부상하여 전체 영역에서 균일한 두께를 형성하지 않아 전체적인 강도가 일정하게 형성되지 않고, 이와 같이 재부상이 일어난 영역에서 제2 필름층(12)과 메쉬 필름층(13) 사이의 결합력이 저하되기 때문이다.
이와 같은 복합 필름(10)은 강재(20)의 표면 일면 또는 양면에 코팅되어, 강재의 내수성, 내화학성, 내마모성 및 내구성을 향상시킴으로써 강재(20)를 보호 및 보강할 수 있다.
한편, 이건 발명의 다른 실시예는 강재 코팅용 복합 필름을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 방법을 통해 이건 발명의 일 실시예에 따른 복합 필름(10)이 제조될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
이건 발명의 다른 실시예에 따른 강재 코팅용 복합 필름의 제조 방법은, 미경화 상태의 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)이 합지된 적층체를 제조하는 단계; 상기 제2 필름층(12) 상에 메쉬 필름층(13)을 공급하고 압착하여 복합 필름(10)을 제조하는 단계; 및 상기 복합 필름(10)을 냉각하는 단계;를 포함한다.
상기 미경화 상태의 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)이 합지된 적층체를 제조하는 단계는 제1 필름층(11)의 원료인 제1 고분자 혼합물을 150~235℃로 가열하고 압출하여 필름 형상으로 성형된 제1 필름층(11) 제조 단계; 제2 필름층(11)의 원료인 제2 고분자 혼합물을 150~235℃로 가열하고 압출하여 필름 형상으로 성형된 제2 필름층(12) 제조 단계; 및 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)을 합지하는 단계;를 포함한다.
이때, 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)은 상하로 나란히 배치되도록 필름 형상으로 제조된 후 합지될 수 있다. 합지 단계에서는 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)이 미경화된 상태로 합지될 수 있도록 220~240℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 합지 단계에서 압착 압력에 따라 적층체의 두께가 조절될 수 있다.
이때, 일 예로, 상기 합지 단계에서 제2 필름층(12)의 상부면이 요철 형상을 갖도록 성형하여 엠보싱(embossing) 구조의 필름을 제조할 수도 있다. 이와 같이 제2 필름층(12)의 상부면이 엠보싱 구조를 갖는 경우, 외부 충격 완화, 접착력 보장(박리 방지), 필름 손상 방지, 내인장력, 내구성, 내마모성, 내부식성, 강성 개선 등의 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 엠보싱 구조 형성을 위해 제2 필름층(12)의 상부면에 열, 압력, 자외선 또는 전자선을 가하거나 수지, 약품 처리를 통해 요철 형상을 갖게 할 수 있다.
한편, 합지 단계를 거쳐 합지된 적층체는 메쉬 필름층(13)과 결합되어 복합 필름(10)을 형성한다.
구체적으로, 합지 단계를 거쳐 형성된 적층체의 제2 필름층(12) 상에 메쉬 필름층(13)을 공급하고, 가압 롤러와 같은 가압 장치를 이용하여 압착함으로써 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12) 내부로 매립된 복합 필름(10)이 제조될 수 있다.
상기 적층체는 합지 단계에서 가해진 열에 의해 아직 고온으로 유지되며, 미경화된 상태이기 때문에 가압을 통해 제2 필름층(12) 내부로 메쉬 필름층(13)의 일부가 매립되어, 제1 필름층(11), 제2 필름층(12) 및 메쉬 필름층(13)이 일체화된 복합 필름(10)이 제조될 수 있다.
이때, 상기 적층체와 메쉬 필름층(13)을 합지하는 단계에서 열은 적층체로부터 제공되며, 적층체의 온도가 계속 유지되는 경우에는 메쉬 필름층(13)을 합지한 후에 복합 필름(10)의 형태가 손상될 수 있으므로, 이 단계에서 가압 장치를 냉각하여 동작 온도를 45~80℃로 유지하는 것이 바람직하다.
이와 같이 낮은 온도를 유지하는 경우, 복합 필름(10)의 매립과 복합 필름(10)의 냉각 및 제1 필름층(11)과 제2 필름층(12)의 경화가 같이 진행되므로, 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12) 내부로 매립되어 일체화 되고, 메쉬 필름층(13)이 계속해서 완전히 매립되거나 제2 필름층(12)의 상부로 부상하지 않고, 일부만 매립된 형태가 유지될 수 있다.
이후, 복합 필름(10)의 평탄도를 조정하는 단계, 필름의 텐션을 조정하는 단계가 필요에 따라 추가로 더 수행될 수 있다. 이때, 제2 필름층(12)이 엠보싱을 갖도록 형성되는 경우에는 이러한 단계들이 생략되어도 좋다.
다음으로, 상기 복합 필름(10)을 냉각하는 단계가 수행되는데, 이때 냉각 방식으로는 공지의 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 자연 냉각 방식, 공랭 방식 또는 복합 필름(10)을 이송하는 이송 장치를 공랭 또는 수냉식으로 냉각하는 방식이 적용될 수 있다.
이와 같은 냉각 단계가 수행되기 직전이나, 직후 혹은 냉각과 동시에 제1 필름층(11)의 하면에 이형필름(미도시)을 합지하는 단계가 추가로 더 수행될 수 있다.
마지막으로 이형필름(미도시)이 합지된 복합 필름(10)을 롤 형태로 권취하는 권취 단계가 수행될 수 있다.
이하, 이건 발명의 일 실시예를 통해 이건 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 이건 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 이건 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
먼저, HDPE 고분자 99.4 wt%와 무기 충전제인 평균 입자 크기 20~50㎛인 석회석 분말 0.6 wt%를 혼합하여 지름 0.19mm인 합성수지 원사를 제조하고, 인치당 위사 21개, 경사 24개의 밀도로 제직하여 평균 공극 크기 0.8~1.0mm이고, 공극률 70%, 두께 0.5mm인 메쉬 필름층을 제조하였다.
다음으로, LLDPE 고분자 67 wt%, 무수말레산 29 wt% 및 마스터배치 4 wt%를 혼합하여 제1 고분자 혼합물을 제조하고, LLDPE 고분자 97 wt% 및 마스터배치 3 wt%를 혼합하여 제2 고분자 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 고분자 혼합물과 제2 고분자 혼합물에 사용되는 마스터배치는 동일한 것을 사용하였으며, LLDPE 고분자 74 wt%, 카본블랙 25 wt% 및 아세트산 1 wt%를 포함하는 펠렛형의 마스터배치를 사용하였다.
다음으로, 제1 고분자 혼합물과 제2 고분자 혼합물을 각각 필름 형태로 성형하여 제1 필름층과 제2 필름층을 제조하고, 제1 필름층과 제2 필름층을 압착하여 결합시킨 뒤, 두 필름층이 미경화된 상태에서 제2 필름층 상에 상기 메쉬 필름층을 공급하고 롤러를 이용하여 압착시켜 메쉬 필름층의 일부가 제2 필름층 내부로 매립되어 일체화된 실시예 1의 복합 필름을 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1의 복합 필름(10)을 파형 강관에 피복한 뒤, 접착성, 투과저항성, 내충격성을 측정하고, 핀홀 시험과 외관을 관찰한 뒤 그 결과를 표 1에 기재하였다. 각 테스트는 ASTM A742에 의거하여 측정하였으며, 온도는 오차 1℃ 범위 내에서 유지하여 테스트를 수행하였다.
시험 항목 실시예 1
접착성 -18℃ 이상없음
25℃ 이상없음
50℃ 이상없음
투과저항성 10% NaCl 수용액, 23℃, 48h 이상없음
30% H2SO4 수용액, 23℃, 48h 이상없음
10% NaOH 수용액, 23℃, 48h 이상없음
내충격성 4.0J 이상없음
핀홀시험 67.5V 이상없음
외관 이상없음
표 1의 실험 결과를 보면, 실시예 1의 복합 필름(10)은 저온, 상온 및 고온 접착성이 모두 우수하고, 투과저항성과 내충격성이 우수하고, 핀홀 발생이 없으며 외관도 양호한 것으로 확인되었다.
[실험예 2]
제2 고분자 혼합물에 포함되는 LLDPE 고분자를 HDPE 고분자로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 필름(10)을 제조하여, 비교예 1의 복합 필름(10)을 제조하였다.
이후, 실시예 1의 복합 필름(10)과 비교예 1의 복합 필름(10)의 강도 및 두께를 측정하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.
강도는 ASTM D638에 의거한 인장강도(항복점) 측정법을 이용하여 측정하였고, 두께는 무작위 25곳의 두께를 측정하여 최대 두께, 최소 두께 및 두께 표준편차를 확인하였다.
　 실시예 1 비교예 1
인장강도(kgf/cm2) 238 242
최소두께(mm) 0.747 0.820
최대두께(mm) 0.764 0.693
두께평균(mm) 0.758 0.766
두께 표준편차 0.006 0.028
상기 표 2의 결과를 참조하면, 실시예 1과 실시예 2의 인장강도 차이는 크지 않은 것으로 나타나, 제2 필름층(12)에 사용되는 고분자의 종류는 강도에 크게 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다.
두께 측정 결과를 참조하면, 실시예 1의 경우 두께가 전체 영역에서 균일하게 형성되었으나, 비교예 1의 경우에는 실시예 1과 비교하여 영역별 두께 차이가 크게 나는 것으로 확인되었다.이는 HDPE의 용융지수가 높아 성형성이 떨어지고, 밀도가 높아 메쉬 필름층(13)이 전체적으로 균일하게 매립되지 못하였기 때문에 나타난 문제로 판단된다.
따라서, 복합 필름(10)의 균일한 품질을 확보하기 위해 제2 고분자 혼합물에 사용되는 PE 고분자로 LLDPE를 사용하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 3]
제조예와 동일한 방법을 이용하여 복합 필름(10)을 제조하되, 메쉬 필름층(13) 제조시 첨가되는 무기 충전제의 함량을 하기 표 3에 기재된 바와 같이 변경시켜 제조하였다.
이때, 제2 필름층(12)의 제2 고분자 혼합물의 비중(A)을 측정하고, 메쉬 필름층(13)을 구성하는 합성필름 원사의 비중(B)을 측정하여 두 비중값의 차이(B-A)를 계산하고 그 결과를 표 3에 기재하였다.
이후, 각 복합 필름(10)의 두께 및 인장강도를 실험예 2와 동일한 방법으로 측정하고, 신율을 ASTM D638의 방법으로 측정한 뒤, 그 결과를 표 3에 기재하였다.
또한, 각 복합 필름(10)을 동일한 규격의 파형 강관에 피복한 뒤, 53±2℃의 온도 조건에서 97일간 가속 노화 실험을 수행하고, 인장강도 및 신율을 측정하여, 그 결과를 표 3에 함께 기재하였다.
시험편
No.　		 무기충전제
함량(wt%)		 비중값
차이(B-A)		 두께(mm) 인장강도(kgf/cm2) 신율(%)
평균 표준편차 노화 전 노화 후 노화 전 노화 후
# 1 - 0.014 0.816 0.039 219 135 500이상 500이상
# 2 0.05 0.017 0.802 0.034 223 159 500이상 500이상
# 3 0.12 0.022 0.753 0.007 235 211 500이상 500이상
# 4 0.30 0.028 0.756 0.008 233 213 500이상 500이상
# 5 0.60 0.033 0.758 0.006 238 216 500이상 500이상
# 6 1.00 0.043 0.755 0.007 228 217 500이상 500이상
# 7 1.42 0.048 0.756 0.007 230 215 500이상 500이상
# 8 1.55 0.060 0.739 0.016 244 221 476 384
상기 표 3의 결과를 참조하면, 시험편 3 내지 시험편 7의 경우, 두께 평균이 일정하고, 표준편차가 적게 나타나며, 노화 전, 후 인장강도와 신율이 모두 우수한 것으로 나타났다.시험편 1과 시험편 2의 경우에는 영역별 두께의 편차가 크고, 노화 후 인장강도가 저하되었는데, 이러한 결과는, 메쉬 필름층(13)에 포함된 무기 충전재의 함량에 의해 메쉬 필름층(13)과 제2 필름층(12) 사이의 비중값 차이에 의해 나타난 결과로 판단된다.
구체적으로, 시험편 1과 시험편 2의 경우에는 두 필름층 사이의 비중값 차이가 너무 적어서 메쉬 필름층(13) 하부면이 제2 필름층(12) 내부로 균일하게 매립되지 않았기 때문에 발생한 문제로 여겨진다.본 실험 결과로부터 이러한 문제를 방지하기 위해 제2 필름층(12)을 구성하는 제2 고분자 혼합물과 메쉬 필름층(13)을 구성하는 합성수지 원사 사이의 비중 차이가 0.2 이상인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
반면, 시험편 8의 경우에는 두께 표준편차는 양호한 것으로 나타났으나, 일부 영역에서 메쉬 필름층(13)이 제2 필름층(12) 내부로 완전히 매립된 것으로 관찰되었다. 이 경우, 최상층에 제2 필름층(12)이 위치하므로 복합 필름(10)의 내마모성이 저하될 수 있다.
또한, 시험편 8의 경우에는 다른 시험편들에 비해 신율이 상당히 저하되는 것으로 나타났는데, 이는 무기 충전제의 함량이 과도하게 높아서 발생한 문제로 판단된다.
따라서, 본 실험 결과로부터 메쉬 필름층(13)의 일부가 제2 필름층(12) 내부로 매립되도록 형성하기 위해 메쉬 필름층(13)을 구성하는 합성수지 원사에 포함되는 무기 충전제의 함량이 0.1~1.5 wt%인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
또한, 더욱 바람직하게는 제2 필름층(12)을 구성하는 제2 고분자 혼합물과 메쉬 필름층(13)을 구성하는 합성수지 원사 사이의 비중 차이가 0.2 이상인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 4]
제1 고분자 혼합물 제조시 첨가되는 무수말레산의 함량을 하기 표 4와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 필름층(11)을 제조하였다. 이때, 무수말레산의 가감되는 양은 PE 고분자의 함량을 가감하여 총 생성량이 동일하게 조절하였다.
이후, 각 시험편에 대하여 접착 강도 테스트를 ASTM D903의 방법으로 수행하고, 그 결과를 표 4에 기재하였다.
시험편 No. 무수 말레산 함량(wt%) 접착 강도(kgf/cm2)
# 9 - 3.96
# 10 10.0 4.04
# 11 13.6 5.54
# 12 29.0 5.83
# 13 33.5 6.02
# 14 44.4 5.92
# 15 46.1 4.39
표 4의 결과를 참조하면, 제1 고분자 조성물 내에 무수 말레산이 첨가되는 경우, 접착 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 시험편 11 내지 시험편 14의 경우 접착 강도가 더욱 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었는데, 시험편 10의 경우에는 무수 말레산의 함량이 적어서 접착 강도의 현저한 상승이 나타나지 않았고, 시험편 15의 경우에는 무수 말레산의 함량이 과도하여 제1 필름층(11)의 기본적인 접착 성능이 저하된 것으로 판단된다.따라서, 본 실험 결과로부터 제1 고분자 조성물 내에 무수 말레산이 12~45 wt%로 포함되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 5]
아연 도금 강판을 준비하고, 어떠한 코팅도 되지 않은 아연 도금 강판을 시험편 16으로 준비하고, 아연층 상부에 실시예 1의 복합 필름(10)을 코팅하여 시험편 17을 준비하였으며, 비교예 2의 복합 필름이 코팅된 시험편 18과 비교예 3의 복합 필름이 코팅된 시험편 19를 준비하였다.
이때, 비교예 2의 복합 필름으로는 실시예 1의 복합 필름(10)과 동일하게 제조되되, 제1 고분자 혼합물에 무수말레산이 포함되지 않고, 제2 고분자 혼합물의 PE 고분자로 HDPE 고분자가 사용되며, 메쉬 필름층에 무기 충전제가 포함되지 않은 복합 필름을 사용하였다.
또한, 비교예 3의 복합 필름으로는, 메쉬 필름층이 포함되지 않은 것을 제외하고는 비교예 2의 복합 필름과 동일한 복합 필름을 사용하였다.
이후, 시험편 16 내지 시험편 19를 각각 5개씩 준비하고, 각 시험편을 대상으로 ASTM D4060의 방법을 따라 마모 시험을 실시한 뒤, 각 시험편별 마모 특성의 평균을 표 5에 기재하였다.
내마모성은 연마 휠의 회전수(cycle)를 통해 평가하였다. 표 5의 마모 시험 결과에는 코팅층이 완전히 손상되거나 혹은 이에 준하는 경우의 회전수를 기재하였고, 특정 횟수 이상 회전하였음에도 눈에 띄는 손상이 발생하지 않는 경우 "0회 이상"과 같이 표시하였다.
시험편 No. 최초 코팅층
평균 두께(㎛)		 테스트 후
평균 코팅 두께(㎛)		 마모 시험 결과
(cycle)
# 16 32 4 8,000
# 17 601 408 100,000 이상
# 18 592 296 80,000 이상
# 19 336 24 40,000
표 5의 실험 결과를 참조하면, 어떠한 고분자 코팅층도 형성되지 않은 시험편 16의 경우에는 강판이 쉽게 손상되는 것으로 나타났다.
또한, 시험편 17 내지 시험편 19의 실험 결과를 참조하면 메쉬 필름층이 포함되는 경우에 마모 성능이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었고, 특히 이건 발명의 일 실시예에 따라 메쉬 필름층에 무기 충전제가 포함되면서, 제2 고분자 혼합물의 PE 고분자로 LLDPE가 사용되며, 제1 고분자 혼합물에 무수말레산이 포함되는 경우에는 마모 성능이 더욱 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
이건 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 이건 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 이건 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
이건 발명에 따른 강재 코팅용 복합 필름은, 강관 및 강판을 포함하는 강재에 코팅되어 강재의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 전체 면에서의 품질이 균일하고, 강재에 대한 접착력이 우수하여, 파형 강관과 같이 복잡한 형태의 강관에 적용되더라도 쉽게 박리되지 않고 강력한 결합력을 형성하는 장점이 있으므로, 산업상 이용가능성이 존재한다.

Claims (4)

  1. 강재의 표면 보호 및 보강을 위한 복합 필름에 있어서,
    상기 복합 필름은, 강재의 상부에 부착되는 제1 필름층;
    상기 제1 필름층의 상부에 위치하는 제2 필름층; 및
    상기 제2 필름층의 상부에 위치하는 그물망 구조를 갖는 메쉬 필름층;을 포함하며,
    상기 제1 필름층은 PE 고분자 50~85wt%와 무수말레산 12~45wt%를 포함하는 제1 고분자 혼합물로 제조되고,
    상기 제2 필름층은 PE 고분자를 포함하는 제2 고분자 혼합물로 제조되며,
    상기 메쉬 필름층은 합성수지 원사로 제직되되, 상기 합성수지 원사는 HDPE와 무기 충전제를 포함하고,
    상기 메쉬 필름층의 일부는, 상기 복합 필름의 가열 압착 과정을 거치면서 제2 필름층의 내부로 매립되는 것을 특징으로 하는, 복합 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합성수지 원사의 비중이 제2 고분자 혼합물의 비중보다 큰 것을 특징으로 하는, 복합 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필름층과 제2 필름층에 포함되는 PE 고분자는 LLDPE인 것을 특징으로 하는, 복합 필름.
  4. 미경화 상태의 제1 필름층과 제2 필름층이 합지된 적층체를 제조하는 단계;
    상기 제2 필름층 상에 메쉬 필름층을 공급하고 압착하여 메쉬 필름층의 일부가 제2 필름층으로 매립된 복합 필름을 제조하는 단계; 및
    상기 복합 필름을 냉각하는 단계;를 포함하고,
    상기 적층체를 제조하는 단계는,
    제1 고분자 혼합물을 가열하고 필름 형태로 압출하는 제1 필름층 제조 단계;
    제2 고분자 혼합물을 가열하고 필름 형태로 압출하는 제2 필름층 제조 단계; 및
    제1 필름층과 제2 필름층을 합지하는 단계;를 포함하며
    제1 필름층과 제2 필름층은 PE 고분자를 포함하되, 상기 제1 고분자 혼합물은 PE 고분자 50~85wt%와 무수말레산 12~45wt%를 포함하고,
    상기 메쉬 필름층은 합성수지 원사로 제직되되, 상기 합성수지 원사는 HDPE와 무기 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강재 코팅용 복합 필름의 제조 방법
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