KR20080070304A

KR20080070304A - 은나노를 코팅한 상수도용 철관

Info

Publication number: KR20080070304A
Application number: KR1020070008216A
Authority: KR
Inventors: 박진만
Original assignee: 케이더불유피티 주식회사
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-07-30
Also published as: JP2008215618A; CN101230946A

Abstract

본 발명은 상수도용으로 사용되는 철관(주철관 또는 강관)에 관한 것으로, 특히 주철관 내측면에 은나노 입자가 포함된 합성수지막을 형성하며, 그 위에 재차 은나노 입자를 코팅함으로서, 주철관 내부를 흐르는 물에 각종 유해, 세균(바이러스) 발생 및 증식을 억제토록 한 것이다.

일반적으로, 주철관 내측면에 미생물이 부착하는 것을 방지하고, 산화에 의한 부식을 방지하기 위해 주철관의 내측면에 콜탈(coaltar)코팅을 하거나, 합성수지 코팅막을 형성하게 되나, 기대 이상의 효과를 얻을 수는 없었다.

따라서, 본 발명 주철관이 안출된 것으로, 본 발명 주철관은, 은나노 분말을 포함시킨 합성수지막으로 주철관 내측면을 형성하고, 상기 1차로 형성한 합성수지막 위에 재차 은나노 입자를 2차 코팅한 것으로, 주철관 내측면에 은나노를 이중으로 형성함으로써, 기존의 주철관에 비하여, 강도가 우수해지고, 부식 방지가 뛰어나 내식성이 향상되며, 항균성, 살균성 및 제균성이 뛰어나 위생적으로 물을 유통시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

이와 같은 본 발명은 철판을 둥글게 말아 형성한 강관에도 동일하게 적용할 수 있다.

주철관, 강관코팅, 은나노, 합성수지막

Description

은나노를 코팅한 상수도용 철관{Nano silver coating iron pipe for water supply}

도1은 본 발명 주철관의 횡 단면도.

도2는 본 발명 주철관의 종 단면도.

* 도면 부호의 간단한 설명

1 : 주철관

2 : 은나노를 포함하는 합성수지막

3 : 은나노 코팅막

본 발명은 상수도용으로 사용되는 철관 즉, 강관이나 주철관에 관한 것으로, 주철관이나 강관 내부에 녹 방지를 위해 합성수지로 라이닝 처리함에 있어 은나노 입자를 포함하는 합성수지로 라이닝 처리하며, 그 위에 재차 은나노 입자를 코팅하여 주철관 또는 강관과 같은 금속재 수도관 내부를 흐르는 물에 각종 유해 세균의 발생 및 증식을 억제토록 한 상수도용 철관에 관한 것이다.

원래, 상수도관 또는 하수도관으로 사용되는 주철관은 용융 상태의 주물을 원심주조 형틀에 부어 넣어 원심 회전력으로 제조하는 것이므로, 고열의 주철관은 식으면서 수축하게 되고, 이때 주철관의 표면에는 크랙이나 핀홀 등의 미세한 틈이 발생하여 거친 표면을 갖게 된다.

따라서, 주철관의 내표면에 형성된 미세한 틈이나 핀홀 등에는 미생물이 부착 번식하게 되며, 스케일이 발생되어 관 내주면을 덮는 것을 볼 수 있다.

따라서, 종래 주철관에 있어서는 미생물이 부착하는 것을 방지하고, 산화에 의한 부식을 방지하기 위해 주철관의 내주면에 콜탈(coaltar)이나 실코트를 코팅을 하거나, 시멘트 몰탈 라이닝을 형성하는 것을 볼 수 있다.

한편, 이와 같이 콜탈(coaltar)이나, 실코트, 시멘트 몰탈을 주철관 내주면에 피착시키게 되면, 주철관의 산화방지 효과와 표면에 형성된 미세한 구멍(pin hole)을 막아주어 주철관의 내주면을 보호하여 주는 역할은 하게 되나, 콜탈을 코팅한 것이나 시멘트 몰탈 라이닝 처리한 주철관을 상수도관으로 사용할 경우 수돗물에 콜탈이 용해되며, 시멘트는 서서히 분해되어 인체에 유해한 독성물질로 작용하는 단점이 발생하게 된다.

그러나, 주철관의 내측면에 합성수지액으로 코팅막을 입히는 주철관의 경우, 주철관의 내측면이 산화에 의해 부식되는 것을 방지하고, 미생물이 부착되는 것을 방지함에는 어느 정도 효과가 있으나, 최상의 효과를 기대하기에는 무리가 있다.

본 발명은 이와 같은 주철관의 내주면에 합성수지막을 코팅하여 합성수지막을 형성함에 있어 은 나노 입자를 포함시켜, 은 나노 입자가 갖는 살균력, 제균력, 항균력을 갖는 상수도용 주철관을 얻고자 개발된 것이다.

이와 같은 본 발명은 주물을 부어 제조하는 주철관뿐만 아니라, 철판을 둥글게 말아 형성되는 강관에도 적용되는 것이다.

본 발명은 상수도용으로 사용되는 주철관 또는 강관 내부에 은(Ag)나노 입자를 코팅함으로써, 주철관 금속제 수도관 내부를 흐르는 물에 각종 유해 세균 발생 및 증식을 보다 더 억제토록 한 것이다.

원래 은(Ag)은 원자량 107.87amu, 비중 10∼12, 용융점 960.5℃의 회백색 금속으로서, 살균력을 지녔다는 것은 이미 오래전부터 알려져 왔다.

한편, 은나노(나노실버;Nano silver)란 나노기술(Nano-technology)과 은(silver)의 합성어로, 은(銀)을 나노미터(10억분의 1m) 수준, 즉 0.000000001m 로 작게 입자화한 것을 말한다.

또한 통상적으로 은나노란, 은을 분말이나 용액상태로 이루어진 것을 모두 통칭하는 것으로, 은이 갖는 강력한 항균 및 살균 기능을 갖는 것을 볼 수 있으며,

은나노는 일반 전통적인 항생 물질과는 달리 세균이 내성을 갖지 못하는 특징이 있으며, 또한 미립자로부터 지속적으로 항균력을 방출시켜 유해균을 제어하므로 항균 제균력이 매우 뛰어나 지상의 거의 모든 단세포 병균을 짧은 시간에 살균하는 것으로 확인되고 있다.

은나노에 의한 항균 및 살균작용으로는

1. 세균의 -SH기, -COOH기, -OH기 등과 강하게 결합하여 세균의 세포막을 파괴하거나 세포의 기능을 교란시켜 세균을 죽인다는, 이론이 있으며,

2. 활성산소에 의한 살균작용 즉 콜로이드 은이 촉매 작용을 하여 산소가 활성산소(O^{2 +};O^2-, O)로 전환되어 살균작용을 시킨다는 이론이 있으며,

3. 금속(Metal)으로서의 항균 및 살균 작용으로, 즉, 은은 다른 금속과는 달리 작은 크기로 나노화 할 수 있으므로 100㎚~200㎚의 미생물이 이를 먹이로 섭취하며, 은나노를 먹이로 섭취할 시 대사장애로 균이 죽는다는 이론이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 효과가 있는 은나노를, 금속재 수도관 내측면에 코팅 적용 시킴으로써, 기존의 합성수지막을 갖는 강관이나 주철관의 효과를 더욱더 높인 것이다.

본 발명은, 내측면에 합성수지막으로 라이닝 처리하여 부식을 방지하는 상수도용 주철관 또는 상수도용 강관에 있어서, 상수도용 강관 또는 주철관(1) 내측면을 라이닝 처리하는 합성수지에 은나노 분말을 포함시켜 제1 은나노 포함 합성수지막(2)을 형성하며, 상기 제1 은나노 포함 합성수지막(2) 위에 재차 은나노 입자를 포함하는 미세한 합성수지 분말을 분사하여 제2 은나노 코팅막(3)을 형성시킨 것을 특징으로 하는 은나노가 코팅된 상수도용 철관에 관한 것이다.

상기에 있어, 제1 은나노 포함 합성수지막(2)은 은나노는 입자 크기가 1~100㎚, 농도 100~10,000ppm로 된 것을 합성수지 중량의 0.5 - 5.0중량%로 혼합한 것으로 제1 은나노 포함 합성수지막(2)을 구성하며,

상기 제2 은나노 코팅막(3)은 입자 크기가 1~100㎚, 농도 100~10,000ppm 로 된 것을 200㎛ 이하의 고운 합성수지분말의 10-30중량%로 혼합한 것으로 제2 은나 노 코팅막(3)을 구성한 것이다.

이하 도면을 통하여 본 발명인 상수도용 철관을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어 주철관(1)을 예로 설명한다.

먼저, 미리 제조된 주철관(1)은 공기와 접촉하여 쉽게 산화되어 녹을 발생하므로, 모든 공정에 앞서 주철관(1) 내측면의 이물질을 제거하는 작업을 수행하게 되는바, 이 경우 압축공기와 연마재(cut wire)를 이용한 쇼트 브라스팅 머신으로 주철관의 내측면을 청소하게 된다.

다음으로, 청소를 마친 주철관(1)은 가열로에 장입하여 이를 280 ± 20℃로 가열하게 되는바, 상기 가열온도 280 ± 20℃는 코팅되는 합성수지(폴리에틸렌수지 내지 합성 폴리에틸렌수지 또는 에폭시수지)가 순간적으로 용해되는 온도이며, 코팅하고자하는 합성수지막의 두께에 따라 가열온도는 임의로 증감하게 된다.

다음으로, 주철관(1) 내경에 은나노 입자가 포함된 합성수지 분말을 분사시키는 분사관을 집어넣고, 상기 분사관을 주철관 내경을 따라 전후로 이동시키면서 피착하고자 하는 두께만큼의 은나노 입자가 포함된 합성수지 분말을 공기압을 이용하여 분사시키게 되면, 은나노 입자가 포함된 합성수지 분말은 가열된 주철관(1) 내주면에 달라붙어 녹아 제 1 은나노 포함 합성수지막(2)을 형성하게 된다.

상기에 있어, 은나노 입자는 열에 의해 녹지 않지만, 열에 의해 녹는 합성수지 분말은 가열된 주철관 내주면에 달라붙게 되므로, 제1 은나노 포함 합성수지막(2)을 형성하는데에는 전혀 문제가 되지 않는다.

한편, 분사관을 통해 분사하는 합성수지 분말의 종류로는, 산이나 알칼리에 쉽게 부식되지 않는 내산성, 내알칼리성을 갖는 것과, 주철관과 접착력이 우수하여 피착된 후 쉽게 떨어지지 않는 접착성이 우수한 것과, 쉽게 부식되거나 마모되지 않는 재질의 것과 충격에 의해 쉽게 깨지거나 변형이 되지 않는 재질의 합성수지재가 바람직하게 되며 피착되는 제1 은나노 포함 합성수지막(2)은 주철관(1)의 크기에 따라 다르지만 0.2~10㎜의 두께를 갖도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기, 가열된 주철관에 의해 용해된 합성수지재 분말은 주철관 내주면에 녹아 달라 붙어 은나노 입자가 포함된 상태로 합성수지막을 형성하게 되며, 회전이송기를 통해 주철관(1)을 회전시킬 때 합성수지막은 고른 두께로 펴짐과 동시에 평탄한 상태로 내측면을 형성하게 된다.

다음으로, 제1 은나노 포함 합성수지막(2) 위에, 은나노 입자를 다량으로 함유하는 미세한 분말상의 합성수지로 제2 은나노 코팅막(3)을 형성하게 된다.

상기에 있어, 제2 은나노 코팅막(3) 은나노 입자의 크기는 1∼100㎚, 농도는 100∼10,000ppm으로 농축되어 있고, PH는 6∼8.5로 유지되며, 은나노의 양은 분말상의 합성수지 중량을 기준으로 0.5 - 5.0중량%이 바람직하다.

또한 상기 제2 은나노 코팅막(3)은 은나노 입자의 크기는 1∼100㎚, 농도는 100∼10,000ppm으로 농축된 은나노를 200㎛ 이하의 분말 상의 합성수지분말의 10-30중량%으로 혼합한 것을 사용하게 된다.

상기와 같이 은나노 입자가 포함된 미세한 합성수지 분말로 제2 은나노 코팅막(3) 형성 공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

즉, 은나노 입자가 포함된 미세한 합성수지분말을 분사시키는 분사관을 주철관(1) 내경에 집어넣고, 상기 분사관을 주철관 내경을 따라 전후로 이동시키면서 피착하고자 하는 두께만큼, 공기압을 이용하여 분사시켜 제2 은나노 코팅막을 형성하게 된다. 상기 은나노 입자가 포함된 합성수지분말을 주철관(1) 내부에 분사함에 있어, 제1 은나노 포함 합성수지막(2) 형성 직후 주철관(1)이 아직 식기 전에 분사하여 주철관(1) 내측면에 상기 은나노 입자자 포함된 합성수지 분말이 고른 두께로 펴지면서 합성수지막 표면에 녹아 달라붙어 제2 은나노 코팅막(3)을 형성하게 된다.

이상과 같이, 본 발명 주철관은, 그 내측면에 은나노 입자가 포함된 합성수지막을 형성한 후, 은나노를 고농도로 포함하는 제2 은나노 코팅막(3)을 형성함으로, 기존의 주철관에 비하여 더욱더 효과적으로 부식을 방지하며, 위생적으로 물을 유통시킬 수 있게 된다.

본 발명에 의해 제조되는 상수도용 철관인 주철관 또는 강관 내주면에 일정두께의 합성수지막을 형성하므로, 철관이 산화되어 녹이 발생 되는 것을 차단하게 되며, 형성된 합성수지막은 그 두께가 일정함과 동시에 아주 매끄러운 평활한 면을 유지하게 되므로 유속을 증진시키게 된다.

또한, 주철관 또는 강관 내부에 일정두께로 피착되는 합성수지막은 하나의 내관을 형성하므로 철관의 강도를 더하게 되고, 또한, 충격에 의해 파손되더라도 내부의 합성수지막은 쉽게 파손되지 않으므로 누수의 염려를 지연시켜주는 효과를 갖게 된다.

특히 합성수지막에 포함된 은나노와, 합성수지막 표면에 고농도로 피착되는 은나노에 의해, 은나노가 갖는 항균성 및 살균성이 더하여져 보다 위생적인 물을 공급할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 수도관 내측면에 합성수지막을 형성함으로써, 내식성을 증가시키게 되므로, 기존의 주철관이나 강관에 비하여 전체적으로 월등한 효과를 가지게 되는 아주 유용한 발명이다.

Claims

내측면에 합성수지막으로 라이닝 처리하여 부식을 방지하는 상수도용 주철관 또는 상수도용 강관에 있어서, 상수도용 강관 또는 주철관(1) 내측면을 라이닝 처리하는 합성수지에 은나노 분말을 포함시켜 제1 은나노 포함 합성수지막(2)을 형성하며, 상기 제1 은나노 포함 합성수지막(2) 위에 재차 은나노 입자를 포함하는 미세한 합성수지 분말을 분사하여 제2 은나노 코팅막(3)을 형성시킨 것을 특징으로 하는 은나노를 코팅한 상수도용 철관.
제1항에 있어서, 제1 은나노 포함 합성수지막(2)은 은나노의 입자 크기가 1~100㎚, 농도 100~10,000ppm 로 된 것을 합성수지 중량의 0.5 - 5.0중량%로 혼합한 것으로 하여 제1 은나노 포함 합성수지막(2)을 구성하며,

상기 제2 은나노 코팅막(3)은 은나노의 입자 크기가 1~100㎚, 농도 100~10,000ppm 로 된 것을 200㎛이하의 고운 합성수지분말의 10-30중량%로 혼합한 것으로하여 제2 은나노 코팅막(3)을 구성한 것을 특징으로 하는 은나노를 코팅한 상수도용 철관