KR100407116B1 - 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅방법 및 장치 - Google Patents

분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체, 액화가스, 물 등을 수송하기 위한 지중매설용으로 활용되고 있는 관이음쇠를 포함한 강관의 표면에 분말용착식으로 순차적인 3층 코팅이 이루어지는 코팅방법 및 장치에 관한 것으로서, 코팅작업시 강관의 양쪽끝단을 파지하고 회전시키면서 직관이나 이형관에 관계없이 범용으로 활용할 수 있는 지그장치를 채택하여 코팅작업을 보다 원활하고도 효과적으로 수행할 수 있도록 함에 있다.
본 발명은 강관에 부착된 이물질을 제거하는 전처리공정, 이 전처리공정을 거친 강관을 가열하는 가열공정, 이 가열공정을 거친 강관의 표면에 코팅용 분말을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅공정, 이 코팅공정을 거친 강관을 냉각시키는 냉각공정을 포함한 강관의 코팅방법에서, 상기 코팅공정이 강관을 회전시키면서 스프레이에 의한 분체도장으로 강관표면에 분말에폭시층을 형성하는 제1코팅공정, 상기 제1코팅공정에 의해 분말에폭시층이 코팅된 강관을 회전시키는 상태에서 가열된 강관의 상부로부터 접착성의 개질폴리에틸렌분말을 낙하시켜 강관의 분말에폭시층 표면에 낙하된 개질폴리에틸렌분말이 용착되면서 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 제2코팅공정 및 상기 제2코팅공정에서 개질폴리에틸렌 접착제층이 코팅된 강관을 회전시키는 상태에서 강관의 상부로부터 폴리에틸렌 수지분말을 낙하시켜 개질폴리에틸렌 접착제층의 상부에 낙하된 폴리에틸렌 수지분말이 용착되면서 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 제3코팅공정이 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅방법 및 장치{3-Layers Coating Method and Apparatus for Steel Pipe and Fittings by Powder Fusion}
본 발명은 액체, 액화가스, 물 등을 수송하기 위한 지중매설용으로 활용되고 있는 이형관 형태의 관이음쇠를 포함한 강관의 표면코팅방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강관 표면의 코팅을 분말용착식에 의하여 3층 코팅이 순차적으로 이루어지는 강관의 3층 코팅방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 강관의 표면을 보호하기 위하여 강관의 표면에 보호코팅을 수행하고있고 그 보호코팅방법으로는 한국산업규격 KSD3607 및 KSD3589에 제시되어 있다.
상기 한국산업규격 중에서 KSD3607의 경우, 원관에 부착되어 있는 기름끼, 녹 기타의 이물질을 기계적 또는 화학적으로 제거하는 전처리공정을 행한 다음, 원관을 일정한 온도로 가열한 후 분말상태의 폴리에틸렌이 녹아 붙게 하는 피복방식을 채택하고 있다.
또한, KSD3589의 경우엔 전처리 후에 원관의 바깥면을 미리 가열하여 접착제를 도포하고 압출법으로 폴리에틸렌층을 피복하는 방식을 채택하고 있다.
즉, 이러한 종래의 코팅방식은 분말용착식과 압출식으로 구분하였고 대부분이 원관의 바깥표면에 1층 또는 2층의 보호코팅을 행하고 있었다는 것이다.
그러나, 종래의 이러한 코팅방식에 있어서는 표면보호코팅이 폴리에틸렌 피복층만으로 구성되어 내식성이 떨어지고 강관의 사용수명이 상대적으로 짧아져서 사용상 문제점이 대두되고 있었다.
이러한 문제점을 해소시켜 최근에 각광을 받고 있는 피복강관으로서 표면의 보호코팅을 분말에폭시(Fusion Bonded Epoxy)층, 개질폴리에틸렌 접착제(PE Adhesive)층 및 폴리에틸렌(PE)수지층의 3개층으로 이루어지는 3층코팅이 형성된 강관이 개발되어 활용되고 있다. 이러한 3층코팅을 형성하는 기존의 코팅방식은 주로 압출방식에 의하여 코팅을 행하는 방식을 채택하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 3층 코팅방식의 경우엔 압출방식에 의하여 이루어지게 되므로 원관이 직관형태의 강관에는 적용이 가능하나 외형이 불규칙적인 형태인 이형관의 경우에는 압출용 다이를 사용할 수 없으므로 강관 전체에 걸쳐 적용하기는 불가능한 단점이 있다.또한, 직관형태인 강관의 경우에 있어서도 압출코팅방식을 채택하기 위해서는 코팅작업을 위한 주요설비나 부속설비를 갖추는데 많은 시설비용이 소요되었고, 특히 강관의 지름이 1500㎜이상인 대구경의 경우에는 대형화에 따른 시설투자가 기하급수적으로 증대되어 실제로 채택하기가 곤란하다는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하고자 연구 개발한 것으로서 그 목적을 상세하게 열거한다.
본 발명의 목적은 강관인 원관의 형태가 직관은 물론 관이음쇠에 해당하는 이형관의 경우에도 적용할 수 있고 소량 다품종인 여러 강관의 형태에 범용으로 적용이 가능한 3층 코팅방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 코팅작업을 수행함에 있어 필요로 하는 시설의 설비비용을 크게 절감하면서 제1층 내지 제3층으로 이루어지는 코팅층을 순차적으로 형성하고 각 층이 견고하고도 신뢰성이 있는 용착이 이루어지도록 한 3층 코팅방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 코팅작업시 강관의 양쪽끝단을 파지한 상태에서 회전시키면서 직관이나 이형관에 관계없이 범용으로 활용할 수 있는 지그장치를 채택하여 코팅작업을 보다 원활하고도 효과적으로 수행할 수 있도록 한 3층 코팅방법 및 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅방법의 바람직한 일례를 설명하기 위해 나타낸 블럭도,
도 2는 본 발명의 분말융착식에 의한 3층 코팅방법과 장치를 개략적으로 나타낸 평면 계통도,
도 3은 본 발명의 장치에서 가열장치 부분을 발췌하여 나타낸 평면도,
도 4는 도 3에서 일부를 절개하여 나타낸 정면도,
도 5는 본 발명의 장치에서 코팅공정에서 공통적으로 사용되는 대차와 지그장치를 발췌하여 나타낸 평면도,
도 6은 도 5의 정면도,
도 7은 도 6의 한쪽만을 발췌하여 상세하게 나타낸 확대도,
도 8은 본 발명의 장치에서 이형관 형태의 강관을 장착한 상태를 나타낸 1차코팅장치의 평면도,
도 9는 도 8의 정면도,
도 10은 본 발명의 장치에서 대차의 지그장치에 직관 및 이형관 형태의 강관을 장착한 상태를 함께 나타낸 제2, 제3차코팅장치의 평면도,
도 11은 도 10의 정면도.
{도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명}
1: 강관 2: 전처리장치 3: 가열장치4. 코팅장치 5: 지그장치 6.제1코팅장치
7: 제2코팅장치 8. 제3코팅장치 9: 냉각장치10: 레일 20: 대차 30: 가열로32: 버너 50: 고정프레임 52: 회전구동체53: 회전왕복부재 55: 각도조절부재 56: 지지판57: 지그 58: 고정부재 60,70: 코팅실62: 노즐 76:분말도포기구 79: 포집기구80: 급송기구 82,86: 스크루컨베어 87: 버킷컨베어
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 강관에 부착되어 있는 연마제나 먼지 등을 제거하는 전처리공정, 이 전처리공정을 거친 다음 강관을 가열하는 가열공정, 이 가열공정을 거친 강관의 표면에 코팅용 분말을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅공정, 이 코팅공정을 거친 강관을 냉각시키는 냉각공정을 포함하는 강관의 코팅방법에 있어서, 상기 코팅공정이 강관을 회전시키면서 스프레이에 의한 분체도장으로 강관표면에 분말에폭시층을 형성하는 제1코팅공정, 상기 제1코팅공정에 의해 분말에폭시층이 코팅된 강관을 회전시키는 상태에서 가열된 강관의 상부로부터 개질폴리에틸렌분말을 낙하시켜 강관의 분말에폭시층 표면에 닿은 개질폴리에틸렌분말이 용착되면서 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 제2코팅공정 및 이 제2코팅공정에서 개질폴리에틸렌 접착제층이 형성된 강관을 회전시키는 상태에서 강관의 상부로부터 폴리에틸렌 수지분말을 낙하시켜 개질폴리에틸렌 접착제층의 표면에 닿은 폴리에틸렌 수지분말이 용착되면서 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 제3코팅공정이 순차적으로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 강관에 부착되어 있는 연마제나 먼지 등을 제거하는 전처리장치, 이 전처리장치에 의하여 전처리된 강관을 가열하는 가열장치, 이 가열장치에서 가열된 강관의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅장치, 이 코팅장치에 의하여 코팅이 이루어진 강관의 냉각을 행하는 냉각장치를 포함하는 코팅장치에 있어서, 상기 코팅장치는 강관을 장착한 상태에서 회전구동이 이루어지고 대차의 상부에 안착되는 한 쌍의 지그장치와, 제1코팅층인 분말에폭시층을 형성하는 제1코팅장치와, 제2코팅층인 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 제2코팅장치와, 그리고 제3코팅층인 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 제3코팅장치로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예의 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명인 3층 코팅방법을 순차적인 공정에 따라 살펴보기로한다.
먼저, 종래의 강관코팅방법과 마찬가지로 전처리공정을 수행하며, 이러한 전처리공정은 통상적인 쇼트 블라스트(Shot Blast) 방식이나 기타의 적절한 방식에 의하여 강관의 표면에 묻어 있는 연마제나 먼지 등을 깨끗하게 제거한다.이와 같이 전처리공정을 거친 후에는 강관을 가열로에서 가열을 항하며, 이때의 가열온도는 코팅을 행하고자 하는 소재인 코팅용 분말이 강관의 표면에서 용융되고 밀착코팅이 이루어질 수 있는 온도, 즉 통상 코팅용 분말의 용융온도보다 높게 가열된다.상기와 같이 가열공정을 거친 후에는 강관의 표면에 코팅용 분말을 도포하여 코팅층을 형성하며, 이렇게 강관의 표면에 코팅이 완료된 강관을 냉각수조에 담그거나 강관에 냉각수를 분사시키는 등의 방법으로 강관을 강제적으로 냉각시킨다. 이렇게 강관을 강제적으로 냉각시키는 이유는 강관표면의 피막조직이 치밀하면서 두께가 균일한 피막형성을 위해서이다.
상기 코팅공정은 강관의 바깥표면에 제1코팅층인 분말에폭시층을 형성하는 제1코팅공정, 이 제1코팅층 위에 제2코팅층인 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 제2코팅공정, 및 이 제2코팅층 위에 제3코팅층인 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 제3코팅공정을 순차적으로 행하여 이루어진다.
상기 코팅공정에 대하여 구체적으로 설명하면, 제1코팅공정은 강관이 회전되는 상태에서 스프레이에 의한 분체도장으로 행하여지고,
상기 제2코팅공정은 상기 제1코팅공정에서 분말에폭시층이 코팅된 강관을 지속적으로 회전시키는 상태에서 소정온도로 가열된 강관 상부로부터 접착성이 좋은 개질폴리에틸렌분말을 자연낙하시키고 이렇게 낙하된 개질폴리에틸렌분말은 강관표면의 분말에폭시층과 접촉되면서 강관 및 분말에폭시층이 갖는 열에 의해 용착되어 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하며,
상기 제3코팅공정은 상기 제2코팅공정에서 개질폴리에틸렌 접착제층이 코팅된 강관을 회전시키는 상태에서 제2공정과 마찬가지로 강관의 상부로부터 폴리에틸렌 수지분말을 자연낙하시키고 이렇게 낙하된 폴리에틸렌 수지분말은 강관표면의 개질폴리에틸렌 접착제층과 접촉되면서 강관과 그 표면의 코팅층들이 갖는 열에 의해 폴리에틸렌 수지분말이 용착되어 폴리에틸렌 수지층을 형성하게 된다.
다음은 전술한 본 발명에 따른 3층 코팅방법을 순차적으로 수행할 수 있는 코팅장치에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 3층 코팅장치의 계통도로서, 평면상 전처리장치(2)의 전방에 가열장치(3)가 설치되고 이 가열장치(3)으로부터 제1코팅장치(6) 및 제2, 제3코팅장치(7,8)을 포함하는 코팅장치(4)가 일직선을 이루도록 배열되며 상기 제3코팅장치(8)의 후방에 냉각장치(9)가 설치되어 있다.
상기 전처리장치(2)는 모래를 고압공기 등으로 강하게 분사시키는 통상의 샌드 블라스트기이므로 별도의 상세한 설명은 생략한다.
상기 가열장치(3)는 도 3 및 도 4와 같이, 가열로(30)의 입구와 출구에 개폐문(34)이 설치되고 가열로(30)의 내부양측에 다수의 버너(32)가 설치되며, 가열로(30)의 바닥에는 그 입구에서 코팅장치(4)의 제3코팅장치(8)을 통과하는 레일(10)이 설치되어 있고 이 레일(10)에는 구동기구를 갖는 대차(20)가 설치되어 있다. 상기와 같은 구성의 가열장치(3)는 대차(20)에 강관(1)을 탑재한 상태에서 대차(20)를 구동시켜 가열로(30)의 내측으로 진입시키고 버너(32)에 의하여 강관(1)을 소정온도로 가열한 후 가열로(30)의 외부로 이동시킨다.
상기 대차(20)의 구동기구는 레일(10)의 상에서 대차(20)를 움직일 수 있도록 프레임(22)에 회전가능한 다수의 휘일(24)이 설치되고 이들 휘일(24) 중 일부엔 대차(20)의 자체구동이 가능하도록 구동모터(26)가 설치된 것이다.
상기 코팅장치(4)에 사용되는 대차(20)에는 강관(1)을 양측에서 거치할 수 있는 한 쌍이 지그장치(5)가 설치되어 있으며, 이 지그장치(5)는 브레이크(50a)를 갖는 기대(50b)에 상부로 설치되고 상단에 하우징(51)을 갖는 고정프레임(50)과, 이 고정프레임(50)의 하우징(51) 내측에서 구동모터(52a)에 의하여 회전이 가능하고 내면에 스플라인부(52b)가 형성된 회전구동체(52)와, 이 회전구동체(52)의 스플라인부(52b)와 치합상태를 이루도록 외면에 스플라인부(53b)가 형성되고 후방의 유압실린더(53a)에 의하여 전후진이 가능하게 연결된 회전왕복부재(53)를 포함하고있다. 상기 유압실린더(53a)의 피스톤로드(53c) 끝단과 회전왕복부재(53)는 이 회전왕복부재(53)가 회전되더라도 아무런 영향을 받지 않도록 베어링(53d)을 통해 연결되어 있다.상기 고정프레임(50)은 기대(50b)에 상부로 하부부재(50d)가 고정되고 이 하부부재(50d)엔 상단에 하우징(51)을 갖는 상부부재(50c)가 승강 가능하게 끼워져 있으며 이 상부부재(50c)와 기대(50b) 사이엔 회전구동체(52), 회전왕복부재(53) 등을 승강시킬 수 있도록 높이조절용 유압실린더(50e)가 연결설치되어 있다.상기 회전왕복부재(53)의 선단에는 힌지부(54)를 통해 지지판(56)이 연결되고 이 지지판(56)은 회전왕복부재(53)의 하부일측과 각도조절부재(55)에 의하여 각도조절이 가능하게 연결되어 있으며, 상기 각도조절부재(55)는 조절기(59)의 양쪽에 나사방향이 다른 나사가 체결된 터언버클로서 이는 상기 조절기(59)의 회전 방향에 따라 나사가 그 길이방향으로 신장되거나 줄어들어 회전왕복부재(53)와 지지판(56)이 이루는 각도를 힌지부(54)를 중심으로 조절할 수 있다.상기 지지판(56)의 외측에는 슬라이드이동이 가능하게 고정부재(58)가 설치되고 이 고정부재(58)에는 그 중심에서 방사상으로 확장되거나 축소되도록 다수의 지그(57)가 설치되어 있다.
상기 코팅장치(4)의 제1코팅장치(6)는 코팅실(60)의 내부양측에 코팅용 분체를 분사시키는 다수의 노즐(62)이 설치되어 있다.
상기 코팅장치(4)의 제2, 제3코팅장치(7,8)는 상호 동일한 형태로서 편의상 동일구성부재에 대하여 상호간 동일한 부재번호로 표기하였으며, 코팅실(70) 내측엔 복수의 칼럼(column, 71) 상부를 가로대(72)가 가로지르고 이 가로대(72)에 아암(73)이 연장된 고정프레임과, 이 고정프레임의 아암(73) 하부에 매달린 상태로 높낮이를 조정할 수 있도록 설치된 분말도포기구(76)와, 상기 코팅실(70)의 하부에 경사면(77)을 가지고 있고 분말포집용 공간(78)을 갖춘 포집기구(79)와, 이 포집기구(79)에 포집된 분말을 분말도포기구(76)로 급송하는 급송기구(80)가 설치되어 있다.
상기 분말도포기구(76)는 가로대(72)의 정역전 모터(85a)에 의하여 회전구동되는 권취봉(85b)과 이 권취봉(85b)에 감긴 와이어(85c)끝단과 연결설치되어 상기 권취봉(85b)이 회전되는 방향에 따른 와이어(85c,85c)의 감음과 풀음으로 높낮이를 조절할 수 있다. 또 상기 분말도포기구(76)는 내측공간(76a)에 그 길이방향으로 분말을 골고루 펼쳐질 수 있도록 양방향 스크루컨베어(82)가 설치되고 이 스크루컨베어(82)는 구동모터(81)에 의해 구동되며 하부엔 스크루컨베어(82)의 길이방향 전체에 걸쳐 개폐슬롯(83)이 형성되어 있다.
상기 포집기구(79)는 분말포집용 공간(78)에 포집된 분말이 가운데로 모여질 수 있도록 양방향 스크루컨베어(79a)가 설치되고, 상기 분말포집용 공간(78)의 중앙하부엔 분말을 모아 급송시키기 위한 구획공간(79b)이 마련되어 있다.
상기 급송기구(80)는 상기 구획공간(79b)으로부터 상기 분말도포기구(76)에 이르기까지 분말급송이 이루어지도록 구성되어 있으며, 상기 구획공간(79b)에 설치된 스크루컨베어(86) 후단에서 컬럼(71)의 후부에 세워진 상태로 버킷컨베어(87)가 설치되고 이 버킷컨베어(87)의 상부끝단엔 분말도포기구(76)의 상부까지 수평으로 설치되는 스크루컨베어(88)가 연결 설치되며, 상기 스크루컨베어(88)의 끝단과 상기 분말도포기구(76)의 상부중앙부위가 서로 연통하도록 주름관(89)이 연결 설치되어 있다.
다음은 전술한 본 발명의 3층 코팅장치를 토대로 하여 본 발명인 3층코팅방법을 상세하게 살펴보기로 한다.
즉, 본 발명의 3층 코팅방법은 전처리공정, 가열공정, 제1 내지 제3 코팅공정, 그리고 냉각공정의 순서대로 설명한다.
전처리공정
전처리공정의 경우에는 이형관 형태이거나 직관 형태에 관계없이 코팅을 행하고자 미리 준비된 강관(1)을 전처리장치(2)내부에 위치시키고 통상적인 쇼트 블라스트(Shot Blast) 방식이나 기타의 적절한 방식에 의하여 강관(1)의 표면에 묻어 있는 연마제나 먼지 등을 깨끗하게 제거하는 공정이다.
가열공정
이 가열공정은 상기 전처리공정에서 전처리가 이루어진 강관(1)을 대차(20) 상부에 거치시키고 가열장치(3)의 가열로(30) 내부로 이송시킨 다음, 가열로(30) 내부에서 다수의 버너(32)를 동시에 가동시켜 가열로(30) 내부의 온도를 상승시키면서 강관(1)을 가열하는 공정이다. 이때, 가열온도는 코팅을 행하고자 하는 소재인 코팅용 분말이 강관의 표면에서 용융되고 밀착 코팅이 이루어질 수 있는 온도, 즉 통상 코팅용 분말의 용융온도보다 높게 가열한다.
제1 코팅공정
상기 제1 코팅공정은 전술한 가열공정에서 가열된 강관(1)을 회전시키는 상태에서 스프레이에 의한 분체도장으로 행하는 공정이다.
우선, 제1 코팅공정을 수행하기에 앞서 가열된 강관(1)을 가열장치(3)의 가열로(30)를 통과하면 크레인을 이용하여 들어올리고, 대차(20)의 상부에 설치된 한 쌍의 지그장치(5)를 강관(1)의 길이에 적당한 간격으로 어느 정도 맞추어 놓은 상태에서 브레이크(50a)로 고정시킨 다음, 강관(1)을 지그장치(5)에 고정이 용이한 위치로 이동시킨다.
이때, 강관(1)의 직경이나 형태에 따라 회전구동체(52)와 함께 지그(57)가 설치된 고정부재(58)의 높이조절이 필요한 경우 높이조절용 유압실린더(50e)를 작동시켜 조절할 수 있다.
다음, 강관(1)의 양단을 지그장치(5)에 고정하기 위하여 강관(1)양단의 경사각도(즉, 이형관 혹은 직관 형태에 따라 강관(1)의 양단이 이루어지는 각도)와 일치하도록 터언버클인 각도조절부재(55)의 조절기(59)를 돌려 지지판(56)과 회전왕복부재(53) 사이의 경사각도를 조절하고, 지지판(56)상의 고정부재(58)가 강관(1)의 양쪽끝단과 일치하도록 고정부재(58)를 지지판(56)에서 슬라이드 이동시킨다.이러한 상태에서 유압실린더(53a)의 피스톤로드(53c)를 작동시켜 회전왕복부재(53)의 전/후진에 의하여 강관(1)끝단과 밀착시키고 강관(1)양단의 내면을 파지하도록 고정부재(58)상에 설치된 다수의 지그(57)를 작동시켜 강관(1)의 양단을 고정한 후 크레인으로부터 강관(1)을 분리시킨다.
이와 같이 대차(20)상의 지그장치(5)에 강관(1)을 고정시킨 다음에는 대차(20)를 구동시켜 제1코팅장치(6)의 내부로 진입시키고, 구동모터(52a)에 의하여 회전구동체(52)를 회전시키면 회전구동체(52)와 한 쌍의 스플라인부(52b,53b)를 통해 치합되어 있는 회전왕복부재(53), 이 회전왕복부재(53)와 연결되어있는 지지판(56), 이 지지판(56)에 결합된 고정부재(58), 지그(57) 및 이 지그(57)에 의해 고정된 강관(1) 역시 회전구동된다.
이와 같이 강관(1)이 회전되는 상태에서 코팅실(60)양측에 설치된 다수의 노즐(62)로부터 분말에폭시코팅용 소재분말을 분사시키면 가열된 강관(1)의 표면에 균일하게 닿으며, 이렇게 강관(1)의 표면에 닿은 분말은 강관(1)이 갖고있는 열에 의해 용융되면서 부착되므로 1차 코팅이 이루어진다. 이렇게 1차 코팅이 완료되면 노즐(62)을 통한 분말분사와 강관(1)의 회전을 정지시킨다.
제2 코팅공정
상기 제2코팅공정은 상기 제1코팅공정에서 분말에폭시층이 코팅된 강관(1)의 회전을 지속적으로 유지시키면서 가열된 강관(1)의 상부로부터 접착성이 좋은 개질폴리에틸렌분말을 자연낙하시키면 강관(1)외측의 분말에폭시층 표면에 닿게되며, 이렇게 강관(1)외측의 분말에폭시층 표면에 닿은 개질폴리에틸렌분말은 강관(1)이 갖고있는 열에 의해 용융되면서 부착되므로 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 공정이다.
이를 상세하게 설명하면, 상기 제1코팅공정에서 분말에폭시층이 코팅된 강관(1)은 대차(20)상의 지그장치(5)에 거치되어 있으므로 대차(20)를 코팅실(70) 내부로 이동시켜 소정위치에 정지시킨 다음, 정역전모터(85a)로 와이어(85c)를 풀거나 감아 제2코팅장치(7)내의 분말도포기구(76)의 높이를 조정하고, 상기 지그장치(5)의 구동모터(52a)를 구동시키면 제1코팅공정에서의 작동과 마찬가지로 각 구성부품들이 연동되어 강관(1)이 회전되게 된다.이와 같이 강관(1)이 회전되는 상태에서 분말도포기구(76)의 개폐슬롯(83)을 열고 접착성이 좋은 개질폴리에틸렌분말을 자연낙하시키면 가열상태를 유지하고 있던 강관(1)의 표면에 닿는 분말이 용융되어 부착되므로 2차 코팅이 이루어진다. 이와 같이 2차 코팅이 완료되면 분말도포기구(76)의 개폐슬롯(83)을 막아 분말의 낙하와 2차 코팅된 강관(1)의 회전을 정지시킨다.
이때, 강관(1)의 표면에 부착되지 못하고 그대로 강관(1) 하부의 대차(20) 및 레일(10)의 하부에 위치하는 분말포집용 공간(78)으로 낙하된 분말은 양방향 스크루컨베어(79a)에 의하여 중앙의 구획공간(79b)으로 모아지고 급송기구(80)인 스크루컨베어(86), 버킷컨베어(87), 스크루컨베어(88) 및 주름관(89)을 거쳐 다시 분말도포기구(76)로 공급되게 된다. 따라서, 개질폴리에틸렌분말은 강관(1)의 표면에 용착될 때까지 순환되어 재활용된다.
제3 코팅공정
상기 제3코팅공정은 상기 제2코팅공정에서 개질폴리에틸렌 접착제층이 코팅된 강관을 계속하여 회전시키면서 강관(1)의 상부로부터 폴리에틸렌 수지분말을 자연낙하시시키면 강관(1)외측의 개질폴리에틸렌 접착제층 표면에 닿게되며, 이렇게 강관(1)외측의 개질폴리에틸렌 접착제층 표면에 닿은 폴리에틸렌 수지분말은 강관(1)이 갖고있는 열에 의해 용융되면서 부착되므로 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 공정이다.
이를 상세하게 설명하면, 상기 제2코팅공정에서 개질폴리에틸렌 접착제층이 코팅된 강관(1)은 제1, 제2코팅장치(6,7)와 마찬가지로 대차(20)상의 지그장치(5)에 거치되어 있으므로 대차(20)를 코팅실(70) 내부로 이동시켜 소정위치에 정지시킨 다음, 정역전모터(85a)로 와이어(85c)를 풀거나 감아 제3코팅장치(8)내의 분말도포기구(76)의 높이를 조정하고, 상기 지그장치(5)의 구동모터(52a)를 구동시키면 제1코팅공정에서의 작동과 마찬가지로 각 구성부품들이 연동되어 강관(1)이 회전되게 된다.이와 같이 강관(1)이 회전되는 상태에서 분말도포기구(76)의 개폐슬롯(83)을 열고 접착성이 좋은 개질폴리에틸렌분말을 자연낙하시키면 가열상태를 유지하고 있던 강관(1)의 표면에 닿는 분말이 용융되어 부착되므로 3차 코팅이 이루어진다. 이와 같이 3차 코팅이 완료되면 분말도포기구(76)의 개폐슬롯(83)을 막아 분말의 낙하와 3차 코팅된 강관(1)의 회전을 정지시킨다.
이때, 강관(1)의 표면에 부착되지 못하고 그대로 강관(1) 하부의 대차(20) 및 레일(10)의 하부에 위치하는 분말포집용 공간(78)으로 낙하된 분말은 양방향 스크루컨베어(79a)에 의하여 중앙의 구획공간(79b)으로 모아지고 급송기구(80)인 스크루컨베어(86), 버킷컨베어(87), 스크루컨베어(88) 및 주름관(89)을 거쳐 다시 분말도포기구(76)로 공급되게 된다. 따라서, 폴리에틸렌 수지분말은 강관(1)의 표면에 용착될 때까지 순환되어 재활용된다.
냉각공정
상기 냉각공정은 상기 제3차코팅공정에서 코팅이 완료된 강관(1)을 냉각장치(9)로 이송시켜 냉각수조에 담그거나 강관에 냉각수를 분사시키는 등의 방법으로 냉각시키는 것으로서, 코팅된 피막의 조직을 치밀하고도 두께가 균일하게 형성되도록 하여 1차 내지 3차 코팅에 의한 코팅을 완성하는 공정이다.
다시 말해서, 전술한 제3코팅공정에서 3차코팅이 완료된 강관(1)을 상기 제1코팅공정에서 지그장치(5)에 고정하는 과정의 반대순서로 지그장치(5)로 부터 분리시킨 다음 크레인을 이용하여 냉각장치(9)로 이동시키고 3차코팅이 완료된 강관(1)을 강제적으로 냉각시킨다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 3층 코팅방법 및 장치는 강관인 원관의 형태가 직관은 물론 관이음쇠에 해당하는 이형관의 경우에도 적용할 수 있고 소량 다품종인 여러 강관의 형태에도 범용으로 적용이 가능하다는 이점이 있다.
또한, 코팅작업을 수행함에 있어서 필요로 하는 장치가 비교적 간단하고 설치공간을 크게 차지하지 아니하므로 기존의 압출방식에 비하여 시설의 설비비용을 크게 절감할 수 있고, 제1층 내지 제3층으로 이루어지는 코팅층을 순차적으로 형성하여도 각 층이 견고하고도 신뢰성이 있는 용착이 가능하다는 이점이 있다.
그리고, 코팅작업시 강관의 양쪽끝단을 파지한 상태에서 회전시키면서 직관이나 이형관에 관계없이 범용으로 활용할 수 있는 지그장치를 채택하여 코팅작업을 보다 원활하고도 효과적으로 수행할 수 있는 등의 우수한 효과를 갖는다.

Claims (11)

  1. 강관에 부착되어 있는 연마제나 먼지 등을 제거하는 전처리공정, 이 전처리공정을 거친 강관을 가열하는 가열공정, 이 가열공정을 거친 강관의 표면에 코팅용 분말을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅공정, 이 코팅공정을 거친 강관을 냉각시키는 냉각공정을 포함하여 이루어지는 강관의 코팅방법에 있어서,
    상기 코팅공정이 강관을 회전시키면서 스프레이에 의한 분체도장으로 강관표면에 분말에폭시층을 형성하는 제1코팅공정, 상기 제1코팅공정에 의해 분말에폭시층이 코팅된 강관을 회전시키는 상태에서 가열된 강관의 상부로부터 접착성의 개질폴리에틸렌분말을 낙하시켜 강관의 분말에폭시층 표면에 낙하된 개질폴리에틸렌분말이 용착되면서 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 제2코팅공정 및 상기 제2코팅공정에서 개질폴리에틸렌 접착제층이 코팅된 강관을 회전시키는 상태에서 강관의 상부로부터 폴리에틸렌 수지분말을 낙하시켜 개질폴리에틸렌 접착제층의 상부에 낙하된 폴리에틸렌 수지분말이 용착되면서 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 제3코팅공정이 순차적으로 이루어짐을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅방법.
  2. 강관에 부착되어 있는 연마제나 먼지 등을 제거하는 전처리장치, 이 전처리장치에 의하여 강관의 전처리를 행한 다음 강관을 가열하는 가열장치, 이 가열장치에서 가열된 강관의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅장치, 이 코팅장치에 의하여 코팅이 이루어진 강관을 냉각시키는 냉각장치를 포함하여 이루어지는 코팅장치에 있어서,
    상기 코팅장치는 강관을 장착한 상태에서 회전구동이 이루어지고 대차의 상부에 안착되는 한 쌍의 지그장치와, 제1코팅층인 분말에폭시층을 형성하는 제1코팅장치와, 제2코팅층인 개질폴리에틸렌 접착제층을 형성하는 제2코팅장치와, 그리고 제3코팅층인 폴리에틸렌 수지층을 형성하는 제3코팅장치로 구성됨을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열장치는 가열로의 입구와 출구에 개폐문이 설치되고 상기 가열로의 내부양측에 다수의 버너가 설치되며, 가열로의 바닥에는 그 입구에서 코팅장치의 제3코팅장치을 통과하는 레일이 설치되고 이 레일에는 구동기구를 갖는 대차가 설치된 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 대차는 레일 상에서 움직일 수 있도록 프레임에 회전가능한 다수의 휘일이 설치되고 이들 휘일 중의 일부엔 대차의 자체구동이 가능하도록 구동모터가 설치된 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 지그장치는 브레이크를 갖는 기대에 상부로 설치되고 상단에 하우징이 형성된 고정프레임과, 이 고정프레임의 하우징 내측에서 구동모터에 의하여 회전이 가능하고 내면에 스플라인부가 형성된 회전구동체와, 이 회전구동체의 스플라인부와 치합상태를 이루도록 외면에 스플라인부가 형성되고 후방의 유압실린더에 의하여 전후진이 가능하게 연결된 회전왕복부재와, 이 회전왕복부재의 선단에 힌지부를 통해 연결되고 회전왕복부재의 하부일측과 각도조절부재에 의하여 각도조절이 가능하게 연결된 지지판과, 이 지지판의 외측에 슬라이드이동이 가능하게 설치되고 중심에서 방사상으로 확장되거나 축소되도록 다수의 지그가 설치된 고정부재로 구성됨을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각도조절부재는 조절기의 양쪽에 나사방향이 다른 나사가 체결된 터언버클인 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고정프레임은 기대에 상부로 하부부재가 고정되고 이 하부부재엔 상단에 하우징을 갖는 상부부재가 승강 가능하게 끼워지며 이 상부부재와 기대 사이엔 회전구동체, 회전왕복부재 등을 승강시킬 수 있는 높이조절용 유압실린더가 연결설치됨을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 코팅장치중 제1코팅장치는 코팅실의 내부양측에 코팅용 분체를 분사시키는 다수의 노즐이 설치되고 바닥엔 대차의 이동을 위한 레일이 설치된 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 코팅장치중 제2,3코팅장치는 코팅실 내측엔 복수의 칼럼 상부를 가로질러 가로대가 설치되고 이 가로대에서 아암이 연장된 고정프레임과, 이 고정프레임의 아암 하부에 매달린 상태로 높낮이를 조정할 수 있도록 설치된 분말도포기구와, 상기 코팅실의 하부에 경사면을 가지고 있고 분말포집용 공간을 갖춘 포집기구와, 이 포집기구에 포집된 분말을 분말도포기구로 급송하는 급송기구 및 상기 코팅실의 바닥에 대차의 이동을 위한 레일이 설치된 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분말도포기구는 가로대의 정역전 모터에 의하여 회전구동되는 권취봉이 설치되고 이 권취봉이 회전되는 방향에 따른 와이어의 감음과 풀음으로 높낮이의 조절이 가능하도록 상기 권취봉에 감긴 와이어끝단과 연결설치되며, 내측공간에 그 길이방향으로 분말을 골고루 펼쳐질 수 있는 양방향 스크루컨베어가 설치되고 이 스크루컨베어는 구동모터에 의해 구동되며 스크루컨베어의 하부엔 개폐슬롯이 설치된 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 포집기구는 분말포집용 공간에 포집된 분말이 가운데로 모여질 수 있도록 양방향 스크루컨베어가 설치되고 상기 분말포집용 공간의 중앙하부엔 분말을 모아 급송시키기 위한 구획공간이 마련되며, 상기 급송기구는 상기 구획공간에 설치된 스크루컨베어 후단이 컬럼의 후부에 세워진 상태로 설치되는 버킷컨베어와 연결설치되고 이 버킷컨베어 상부끝단엔 분말도포기구의 상부까지 수평으로 설치되는 스크루컨베어가 연결설치되며, 상기 스크루컨베어의 끝단과 상기 분말도포기구의 상부 중앙부위가 서로 연통하도록 주름관이 연결설치된 것을 특징으로 하는 분말용착식에 의한 강관의 3층 코팅장치.
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