KR101278094B1 - Ｐｃ 강선의 방청 피막 형성 방법 및 ｐｃ 강선 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 라인 스피드를 올려 생산성을 향상시켜 비용 다운을 도모하고, 또한 균일하며 양호한 피막을 효율적으로 형성한다. PC 강선(鋼線)(1)을 꼬인 것을 풀어 측선(側線)(1b)을 심선(芯線)(1a)으로부터 완해(緩解; untwist)하여, 완해 상태에 있는 심선 및 측선의 각각 외주면에 합성 수지 분체(粉體) 도료를 도포하고, 또한 가열하여 균등하게 부착시킨 후에 냉각하여 수지 피막(26)을 형성하고, 그 후에 심선에 대하여 측선을 원래의 상태로 꼬아 합치는 PC 강선의 방청 피막(rust-proof film)을 형성하는 방법에 있어서, 도포 공정 전에 전(前) 가열을 행하고, 또한 상기 도포 공정 후에 후(後) 가열을 행하고, 상기 전 가열에서의 온도는 상기 후 가열에서의 온도보다 30~130 ℃ 높게 설정하고, 40~50 ㎛의 평균 입경을 가지는 합성 수지 분체 도료를 사용하고, 상기 가공 라인의 라인 스피드를 5~10 m/min로 한다.

Description

ＰＣ 강선의 방청 피막 형성 방법 및 ＰＣ 강선{METHOD FOR FORMING RUST-PROOF FILM ON PC STEEL WIRE AND PC STEEL WIRE}

본 발명은, 건축 구조물 및 토목 구조물 등에 있어서의 프리스트레스트 콘크리트(prestressed concrete, PC) 공법의 포스트-텐쇼닝(post-tensioning) 방식 또는 프리텐쇼닝(pretensioning) 방식의 긴장재(緊張材)나 장설재(張設材)용 케이블로서, 또는 염해(鹽害) 부식(腐食)의 우려가 있는 해양 구조물이나 사장교(斜張橋; cable-stayed bridge )의 설치재 또는 사장재용 케이블로서 사용되는 PC 강선(鋼線)의 심선(芯線) 및 측선(側線)에, 합성 수지 분체(粉體) 도료로 방청 피막(rust-proof film)을 형성하는 방법, 및 상기 방법에 의해 얻어진 PC 강선에 관한 것이다.

일반적으로 PC 강선의 구조는, 심선의 주위에 복수 개의 측선이 꼬아 합쳐진(twisted back) 구조로 되어 있다. 그와 같은 구조로 하는 이유는, PC 강선에 유연성을 부여하면, 측선의 꼬아 합침에 의해 형성되는 나선형 홈부에 의해, 콘크리트에 매설(埋設)한 경우의 충분한 전단(剪斷) 저항을 얻기 때문이다. 따라서, PC 강선의 방청 가공 방법이라도, 상기한 특성을 저해하지 않는 방법이 요구되고 있다. 현재, PC 강선의 방청 가공 방법으로서 몇가지의 방법이 공지(公知)로 되어 있다.

그 공지에 관한 제1 종래 기술로서, PC 강선이 꼬아 합쳐진 부분을 순차적으로 일시적으로 꼬인 것을 풀고, 그 꼬인 것을 푼 부분을 확개(擴開) 유지 수단에 의해 유지하고, 또한 잉여(剩餘)로 되는 심선을 조정하고, 꼬인 것을 푼 부분의 심선과 측선의 각각의 외주면 전체면에, 합성 수지 분체 도료 부착막을 각각 형성하고, 이들 부착막을 가열 용착시켜 심선과 측선의 각각의 외주면 전체면에 피막을 형성하고, 이들 피막을 냉각시킨 후에 심선과 측선을 재차 꼬아 합치는 것을 특징으로 하는 PC 강선의 방청 피막 형성 가공 방법(일본특허 제2691113호의 특허 공보)이 있다.

이와 같이 하여 형성된 PC 강선은, 심선 및 측선 각각의 외주면 전체면에 걸쳐 1개 1개 개별적으로 피막이 형성되어 있으므로, PC 강선으로서 요구되고 있는 유연성, 및 콘크리트에 매설한 경우의 전단 저항 등의 특성이 전혀 저해되지 않고, 또한 방청 기능은 충분하고, 이 방청 방법은 PC 강선의 궁극적인 방청 방법으로 평가되고 있는 것이다.

이 종류의 피막 두께의 규정으로서는, 업계에서는 일단 다음과 같이 되어 있다. 즉, 피막 두께는 내식(耐蝕) 성능과 역학(力學) 성능(내충격성·휨 특성·콘크리트의 부착성)을 만족시키기 위해 많은 연구 결과에 의하면, 분체형 에폭시 수지 도장(塗裝)이면, 200±50 ㎛의 피막 두께가 타당한 것으로 보고되고, 또한 미국의 FHWA(미국 연방 도로국)의 실험 결과에서도 약 170±50 ㎛의 범위가 바람직한 것으로 보고되어 있다.

또한, 공지에 관한 제2 종래 기술로서는, PC 강선의 측선을 순차적으로 일시적으로 심선으로부터 꼬인 것을 풀고, 그 꼬인 것을 푼 상태에 있어서, 심선, 측선 각각의 외주면 전체면에 방청 피막을 형성하고, 직경이 증대한 것에 의해 잉여로 되는 심선을 집적(集積) 흡수하면서 재차 측선을 심선에 서로 꼬아 합하고, 또한 방호(防護) 피막을 형성하는 PC 강선의 이중 피막 형성 방법으로서, 특수한 구조물에 의해 방청 피막의 손상의 우려가 있는 경우에, 안정적으로 유지되는 피막 최대 두께 250㎛ 이상의 막두께가 요구되는 경우에, 상기 제1 종래 기술의 PC 강선에 대하여, 또한 그 외주면에 두꺼운 방호 피막을 형성하여 이중의 피막을 형성하는 방법(일본특허 제3172486호의 특허 공보)이 있다.

또한, 공지에 관한 제3 종래 기술로서는, 소선(素線)을 도금 처리하고 나서 PC 강선을 형성하고, 상기 PC 강선을 꼬인 것을 풀어 심선 및 측선의 외주면 전체면에 수지 피막을 형성하고, 상기 수지 피막을 냉각한 후에 재차 꼬아 합쳐 방청 피막을 형성하는 방법(일본특허 제3654889호의 특허 공보)이 있다.

일본특허 제2691113호의 특허 공보 일본특허 제3172486호의 특허 공보 일본특허 제3654889호의 특허 공보

그러나, 상기 제1 종래 기술에 있어서는, 방청용의 수지 피막의 두께가 200±50 ㎛이며, 궁극적인 방청 방법인 것으로 평가 되고 있지만, 그 두께의 수지 피막을 형성하기 위해서는, 가공 라인의 라인 스피드가 겨우 4.5m/min 이하이며, 그보다 빨리하면 예정한 막두께를 얻지 못하고, 예정한 막두께를 얻으려고 하면 생산 효율이 나쁘다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 상기 제2 종래 기술에 있어서는, 방청 피막이 형성된 PC 강선에 대하여, 또한 특수한 구조물에서의 시공 중에 외력이 가해져 방청 피막이 손상되는 것을 방지하기 위해, 방청 피막 상에 입상물(粒狀物)을 혼입한 방호 피막을 형성한 이중 구조로 한 것이지만, 그에 따라 피막의 두께는 증가되지만, PC 강선에 요구되고 있는 유연성이 저해될 뿐만 아니라, 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 상기 제3 종래 기술에 있어서는, 도금과 수지 피막에 의한 이중의 피막 방청 가공을 행하는 것이며, 방청성은 우수하지만, PC 강선을 제조하는 초기의 단계에서 미리 도금을 행하지 않으면 안되므로, 그 도금한 것과 그렇지 않은 것을 용도별로 구별하여 보관 관리할 필요가 있는 동시에, 도금하는 공정이 여분으로 필요한 것 및 수지 피막 형성에 있어서도 상기 제1 종래 기술과 마찬가지로 가공 라인의 라인 스피드가 제약되어 있으므로 생산 효율이 나쁘고, 제조 및 관리의 비용이 높아지는 문제점을 가지고 있다.

그런데, 어느 종래 기술에 있어서도, 형성되는 피막에 대하여, 라인 스피드와 수지 분체와의 관계를 조사하여 생산성을 향상시키고, 또한 양호한 피막을 효율적으로 형성하는 것에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다.

따라서, PC 강선에 요구되고 있는 유연성과, 콘크리트와의 부착 강도를 손상시키지 않도록 하여, 인장(引張) 피로(疲勞) 특성의 향상을 도모하고, 또한 라인 스피드를 올려 생산성을 향상시켜 비용 다운을 도모하고, 또한 균일하며 양호한 피막을 효율적으로 형성하는 것이 과제이다.

본 발명에 의한 PC 강선의 방청 피막 형성 방법은, 일련의 가공 라인을 사용하여 PC 강선을 주행시키면서, PC 강선을 꼬아 되돌리는 것에 의해 측선을 심선으로부터 완해(緩解; untwist) 공정과, 완해 상태에 있는 심선 및 측선의 각각 외주면 전체면에 합성 수지 분체 도료를 도포하는 도포 공정과, 완해 상태에 있는 심선과 측선을 가열하는 가열 공정과, 상기 도포 공정과 상기 가열 공정에 의해 상기 도료를 균등하게 부착시킨 후에 상기 합성 수지 분체 도료가 부착된 심선 및 측선을 냉각하여 수지 피막을 형성하는 냉각 공정과, 그 후에 심선에 대하여 측선을 원래의 상태로 꼬아 합치는 완폐(緩閉) 공정로 이루어지는, PC 강선에 방청 피막을 형성하는 방법으로서, 상기 가열 공정은, 상기 합성 수지 분체 도료를 도포하는 도포 공정 전에 행해지는 전(前) 가열과 상기 도포 공정 후에 행해지는 후(後) 가열로 이루어지므로, 상기 전 가열에서의 온도는 상기 후 가열에서의 온도보다 30~130 ℃ 높게 설정되고, 상기 수지 피막을 설정한 막두께로 하기 위해, 40~50 ㎛의 평균 입경을 가지는 상기 합성 수지 분체 도료가 사용되고, 상기 가공 라인의 라인 스피드가 5~10 m/min인 구성으로 하였다.

본 발명에 의한 PC 강선에 방청 피막을 형성하는 방법에 있어서는, 상기 수지 피막의 설정한 막두께가, 100~280 ㎛인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 PC 강선은, 상기 PC 강선에 방청 피막을 형성하는 방법에 의해 형성된 방청 피막을 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 PC 강선의 방청 피막 형성 방법에 있어서, PC 강선의 가열 처리로서, 합성 수지 분체 도료를 도포하는 도포 공정 전에 전 가열을 행하고, 또한 상기 도포 공정 후에 후 가열을 행하고, 또한 후 가열보다 전 가열의 온도를 높게 설정하고, 또한 도포되는 합성 수지 분체 도료의 입경(粒徑)이 평균 입경 40~50 ㎛으로 되고, 라인 스피드가 5~10 m/min로 비교적 빠른 속도로 되는 것에 의해, PC 강선의 생산성을 향상시켜 비용 다운이 달성될 뿐만 아니라, PC 강선의 유연성과 콘크리트에 매설한 경우의 전단 저항을 손상시키지 않는, 균일하며 양호한 피막을 효율적으로 형성할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 가공 방법을 실시하는 가공 라인의 개략을 나타낸 측면도이다.
도 2는 상기 실시예에서 가공되는 PC 강선을 나타낸 단면도이다.
도 3은 상기 실시예에 있어서 사용되는 완해 장치(완폐 장치)를 나타낸 약시적(略示的) 정면도이다.
도 4는 상기 실시예에 있어서 사용되는 확개 장치를 나타낸 약시적 정면도이다.
도 5는 상기 실시예에 있어서 사용되는 일례의 심선 조정 장치를 약시적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 상기 실시예에 있어서 도장 공정 후의 확개 상태에서의 PC 강선의 단면도이다.
도 7은 상기 실시예에 있어서 도장 공정 후에 심선에 대하여 측선을 원래의 상태로 꼬아 합친 상태의 PC 강선의 단면도이다.

본 발명을 도시한 실시예에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 PC 강선의 방청 피막 형성 가공 방법을 실시하기 위한 가공 라인의 개략도이다. 그리고, 사용되는 일례의 PC 강선(1)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 중앙부에 심선(1a)이 있고, 그 외주에 복수 개(6개)의 측선(1b)이 나선형으로 꼬아 합쳐진 합계 7개의 소선(素線)으로 이루어지는 PC 강선이다.

일반적으로, 이 종류의 PC 강선(1)은, 장척(長尺)인 것이 코일 상태로 권취되어 있고, 그 권취되어 있는 PC 강선(1)을 코일 상태인 채 종래예와 마찬가지로 가공 라인의 시단측(始端側)에 세팅하고, PC 강선(1)을, 그 일단부 측으로부터 순차적으로 송출(送出)하면서 방청 피막 형성 가공이 행해진다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 가공 라인의 시단측에는, 코일 상태로 권취한 PC 강선(1)이 세팅되는 가대(架臺)(2)가 설치되고, 그 가대(2)에 세팅된 PC 강선(1)은, 방청 피막 형성 가공을 위해 순차적으로 각각의 공정을 향해 송출된다. 즉, 전(前) 처리 공정 A, 도장 공정 B를 거쳐 원래의 선 상태로 되돌린 후에, 가공 라인의 종단부 측에서 도장이 완료된 PC 강선을 코일 상태로 권취하는 권취 공정 C로 이루어진다. 이하, 각각의 공정에 대하여 설명한다.

먼저, 가공 라인의 연속 운전을 개시하기 위한 준비 작업으로서, 방청 가공하는 PC 강선(1)과 동종의 더미(dummy)의 PC 강선을 사용하여, 수작업에 의해 상기 더미의 PC 강선을 가공 라인의 시단으로부터 종단까지, 미리 각각의 공정의 카테고리 또는 방법에 의한 상태로 하여 삽통(揷通)하여 두고 가대(2)에 세팅된 새롭게 방청 가공할 PC 강선(1)의 심선(1a) 및 측선(1b)의 단부와 더미의 PC 강선의 대응하는 심선 및 측선의 단부를 각각 맞댐 상태로 용접하여 준비하고, 이 준비 작업이 종료된 후에 연속 운전이 개시된다.

가공 라인의 장치의 운전이 개시되면, PC 강선(1)이 가공 라인의 시단부 측으로부터 종단부측까지 일정한 스피드로 이동하고, 그 사이에 심선(1a)과 각각의 측선(1b)과 각 외주면에 각각 균일한 피막(도막)이 형성되고, 또한 원래의 꼬아 합친 상태로 되어 권취된다.

가대(2)에 세팅된 PC 강선(1)은, 먼저 최초에 심선 조정 장치(5)를 거쳐 전처리 공정 A를 통과한다. 이 경우에, 도 3에 나타낸 완해 장치(3)에 의해 심선(1a)으로부터 측선(1b)이 꼬인 것이 풀어지고, PC 강선(1)은 확개되어 도 4에 나타낸 확개 유지 장치(4a~4d)에 의해 그 확개된 상태로 유지되고, 그 확개 상태로 유지된 상태에서 피막이 형성되는 도장 공정 B까지, 설정된 라인 스피드로 PC 강선(1)이 통과한다.

완해 장치(3)는, 베어링(17)과 상기 베어링(17)을 통하여 회전 가능하게 설치된 회전 링(18)과, 상기 회전 링(18)의 중앙부에 형성된, PC 강선(1)의 심선(1a)이 삽통되기 위한 심선 통과공(19)과, 상기 심선 통과공(19)으로부터 소요 간격을 두고 방사상(放射狀)으로 설치된, 6개의 측선(1b)이 삽통되기 위한 측선 통과공(20)을 가지고 있다.

확개 유지 장치(4a~4d)는, 상기 완해 장치(3)와 대략 같은 구성이지만, 완해 장치(3)보다 한층 대경(大經)으로서, 완해된 PC 강선(1)의 확개 상태를 유지하는 것이며, 베어링(27)을 통하여 회전 링(28)이 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전 링(28)에는, 그 중앙부에 PC 강선(1)의 심선(1a)이 삽통되는 심선 통과공(29)이 형성되고, 또한 상기 심선 통과공(29)으로부터 소요 간격을 두고 방사상으로 6개의 측선(1b)이 삽통되는 측선 통과공(30)이 형성되어 있다. 확개 유지 장치(4a~4d)가 상기 완해 장치(3)와 다른 점은, 심선 통과공(29)과 측선 통과공(30)과의 간격이 넓게 되어 있는 점이며, 각각의 구멍의 크기는 거의 같다.

이 전처리 공정 A에서 사용되는 숏 블라스트(shot blast) 장치(6)는, 확개 상태에 있는 심선(1a) 및 측선(1b)의 외주면 전체면에 연소재(硏掃材)[0.3mm 정도의 강구(鋼球)]를 고속 회전 블레이드에 의해 투사(投射)하여, 각각의 외주면에 부착되어 있는 오일, 녹 등의 이물질을 제거하고, 또한 외주면 전체면을 소지(素地) 조정, 예를 들면, 배껍질형의 소지 상태로 하여 피막과의 부착 또는 접착성을 향상시키는 것이다.

도 5에 나타낸 심선 조정 장치(5)는, 가대(2)와 전처리 공정 A에서 사용되는 숏 블라스트 장치(6)와의 사이에 위치하고, 또한 확개 유지 장치(4a)와 확개 유지 장치(4b)와의 사이에 설치된다. 상기 심선 조정 장치(5)는, 한쌍의 외륜(21)과, 상기 한쌍의 외륜(21)을 소정 간격으로 유지하는 풀리 암(pulley arm)(23)과, 상기 풀리 암을 따라 이동하고, 또한 장력 조정 스프링(22)에 의해 완해 장치(3) 측으로 일정한 텐션으로 끌려가고 있는 가동 풀리(24)와, 풀리 암(23)에 장착되어 있는 고정 풀리(25)로 이루어지는 것이며, 측선(1b)을 외륜(21)의 외측에서 가이드시켜, PC 강선(1)의 측선(1b)이 꼬아 합쳐친 피치에 대응하여 양 외륜(21)을 자유롭게 회전시킬 수 있다. 확개 유지 장치(4a)의 심선 통과공(29)을 통과한 심선(1a)은, 상기 심선 조정 장치(5) 내에서, 먼저 고정 풀리(25)에 걸어 U턴시켜 가동 풀리(24)에 걸치고 나서 확개 유지 장치(4b) 측에 이르도록 배치된다. 심선 조정 장치(5)는, 방청 피막을 형성함으로써 굵어진 측선(1b)을 원래의 상태로 꼬아 합치는 것에 의해 잉여로 된 심선(1a)을, 상기한 구성에 의해, 되돌리는 것으로 조정하는 것이다.

그리고, 가동 풀리(24)의 이동 거리 또는 풀리의 홈수는, 흡수 또는 회수해야 할 잉여로 된 심선의 길이에 따라 정해지는 것이며, 예를 들면, 풀리 홈수를 2개씩으로 하면, 잉여 심선을 집적하여 흡수하는 양은 4배로 된다. 가동 풀리(24)는 항상 장력이 걸린 상태에 있는 장력 조정 스프링(22)에 의해 완해 장치(3) 측으로 일정한 텐션으로 끌려가 있으므로, 종단부 측에서 심선(1a)에 대하여 측선(1b)이 원래의 상태로 꼬아 합쳐지는 것에 의해 잉여로 된 심선(1a)을 자동적으로 흡수 또는 회수하는 것이다. 또한, 심선 조정 장치는 상기한 풀리 방식에 한정되는 것은 아니다.

전처리 공정 A에서 처리된 심선(1a) 및 측선(1b)은, 확개 유지 장치(4c, 4d)에 의해 확개된 상태로 유지되고, 또한 측선을 꼬아 합친 피치에 거의 대응한 회전을 하면서 도장 공정 B에 공급된다. 상기 도장 공정 B에 있어서, 전(前) 가열 장치(7a)에 의해 가열을 행하고, 분체 도장 장치(8)에 의해 심선(1a)과 측선(1b)과의 각각의 외주면 전체면에 독립 상태로 수지 피막(26)을 형성하고, 그 수지 피막(26)은 전 가열의 가열 온도에 의해 용융(溶融) 상태로 되지만, 또한 후 가열 장치(7b)에 의한 가열 온도에 의해 수지 피막(26) 전체를 대략 균일하며 원활하게 하고, 그 수지 피막(26)을 냉각 장치(10)에 의해 충분히 냉각하여 수지 피막(26)의 표면 경도를 높인다.

전 가열 장치(7a) 및 후 가열 장치(7b)는, 온도 조절이 용이한 고주파 유도 가열 방식의 장치인 것이 바람직하다. 또한, 분체 도료의 공급 방법은, 건(gun) 분사법, 또는 유동(流動) 침지법 중 어느 것이어도 되고, 요컨대 정전(靜電) 분체 도장 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 가열의 방법 및 온도와 정전 건의 종류와 개수 및 배치의 위치, 또한 에어 상태와, 분체 도료의 입경과 그 혼합 비율 등에 기초하여, 수지 피막(26)의 형성 상태, 즉 두께와 품질이 결정된다.

냉각 장치(10)로서는, 어느 정도의 길이에 걸쳐 냉수를 샤워형으로 진동시켜 수지 피막(26)을 냉각시키면 되지만, 바람직하게는, 2단계로 나누어 냉각시키는 것이 바람직하다. 즉, 1차 냉각과 2차 냉각을 인접 상태로 설치하고, 1차 냉각에서는 예를 들면, 냉기를 수지 피막(26)에 분사하는 공냉(空冷) 수단을 사용하여 피막 표면의 완만한 냉각을 행하고, 이어서, 냉수를 샤워형으로 뿌려서 급속한 냉각을 행하도록 하면 수지 피막(26)의 표면을 거의 균일하며 원활하게 마무리할 수 있다.

도장 공정 B에서 형성되는 수지 피막(26)의 두께는, 예를 들면, 대략 100~280 ㎛ 정도이며, 이 도장 공정 B에서 수지 피막(26)이 형성된 후, 측선(1b)은 완폐 장치(11)에 의해 심선(1a)에 대하여 원래의 상태로 꼬아 합쳐진다. 이 경우에, 완폐 장치(11)는, 도 3에 나타낸 상기 완해 장치(3)와 같은 장치를, 도 1에 나타낸 바와 같이, PC 강선(1)을 도입하는 측과 도출하는 측을 역방향으로 사용한 것이며, 실질적으로 동일한 구성을 가지는 것이므로, 그 설명은 생략하지만, 그 구성에 대해서는 실질적으로 도 3을 참조함으로써 이해할 수 있는 것이다. 그리고, 수지 피막(26)이 형성된 후라도, 측선(1b)은 꼬임 성질이 그대로 남아 있으므로, 완폐 장치(11)에 의해, 심선(1a)에 대하여 신속하게 원래의 상태로 꼬아 합칠 수가 있고, 그 원래의 상태로 꼬아 합친 PC 강선(1)의 단면 형상은, 도 7에 나타낸 바와 같으며, 심선(1a) 및 측선(1b)의 전체 주위에 균일한 두께의 수지 피막(26)이 형성되어 있다.

수지 피막(26)의 형성 후에 원래의 상태로 꼬아 합쳐진 PC 강선(1)은, 수지 피막(26)의 검사가 행해진다. 먼저, 막두께 측정 장치(13)를 사용하여 수지 피막(26)의 막두께가 측정되고, 그 막두께가 설정된 허용값 이외의 것이면 그것을 통지하기 위한 경보를 발하고, 또한 허용값에 미치지 않는지 또는 허용값을 넘고 있는지의 신호가 발해진다. 또한, 핀 홀(pin hole) 검출 장치(14)를 사용하여, 수지 피막(26) 상태가 검사된다. 그 검사 방법은 수지 피막(26)에 손상을 주지 않도록 비접촉형의, 예를 들면, 광학식 검출 수단을 사용하고, 수지 피막(26)에 핀 홀이 검출된 경우, 그 검출된 위치에 마킹(marking)을 행하여 경보 신호를 발하는 것이다.

이와 같이 검사된 PC 강선(1)은, 인수 장치(15)에 의해 인수되어, 가공 라인의 종단부 측에 설치된 권취 장치(16)에 의해 권취 공정 C가 행해지고, 도장이 완료된 PC 강선(1)은 코일 상태로 권취되어 모든 공정이 종료된다. 반출 장치(15)는, 상하로 배치된 무단(無端) 고무 벨트를 가지고, PC 강선이 상기 무단 고무 벨트에 협지된 상태로 이동되는 구조로 되어 있으므로, 이 반출 장치(15)에 의해 수지 피막(26)이 손상되는 경우는 없다. 또한, 이 반출 장치(15)는 이 가공 라인의 라인 스피드를 설정하는 장치로서도 기능하는 것으로서 인버터 모터를 사용하여, 라인 스피드를 자유롭게 변경할 수 있는 구조로 되어 있다. 그리고, 전(前) 가열의 온도 조건이나, 수지 분체 도료의 토출량 등의 조건을 일정하게 한 경우, 라인 스피드에 의해, 소선 상에 형성되는 피막의 두께가 상이하게 되므로, 라인 스피드를 선택함으로써 임의의 두께의 피막을 형성할 수 있다.

가공 라인의 연속 운전이 진행하여 가대(2)에 세팅되어 있는 PC 강선(1)이 없어진 시점에서, 가공 라인의 구동을 정지시켜 피막 형성을 일시 정지하여 새로운 PC 강선을 가대(2)에 세팅하고, 앞의 PC 강선(1)의 후단과 새롭게 세팅된 PC 강선(1)의 선단을 용접하여 접속한 후, 운전은 재개된다.

이와 같이 하여 수지 피막(26)이 형성된 PC 강선(1)은, 심선(1a) 및 측선(1b)의 표면에 각각 독립 또는 단독의 상태로 수지 피막(26)이 형성되어 있으므로, 이 종류의 PC 강선에 요구되고 있는 유연성이 없어지지 않을 뿐만 아니라, 내부식성(耐腐蝕性) 및 내인장(耐引張) 피로 특성을 향상시킬 수 있다.

본원 발명에 관한 PC 강선의 방청 피막 형성 방법에 따라, 특히, 가공 라인의 라인 스피드와 분체 도료의 입경과 가열 온도의 조건에 따라 생산 효율을 높일 수 있고, 또한 양호한 수지 피막이 형성된 PC 강선을 얻을 수 있다. 이들의 조건은 다음과 같다.

먼저, 라인 스피드에 대해서는, 5~10 m/min가 적합하고, 5m/min 미만의 라인 스피드에서는 생산성의 향상을 기대할 수 없기 때문에 비용이 고가로 되어 경제적으로 불리하다. 또한, 라인 스피드가 10m/min를 넘으면, 도포한 분체 도료가 충분히 경화되기 전에 심선(1a)과 측선(1b)을 원래의 상태로 꼬아 합쳐지게 하므로, 심선(1a)과 각각의 측선(1b)에 독립적으로 형성된 수지 피막(도막)끼리가 서로 부착되어 버리고, 또한 원래의 상태로 꼬아 합쳐지는 것에 의한 압압력(押壓力)에 의해 각 수지 피막이 부분적으로 변형될 우려가 있어, 균일성이 없어질 뿐만 아니고 요구되고 있는 유연성이 없어진다는 문제점이 발생한다. 가장 바람직한 라인 스피드는, 7~8 m/min이지만, 그 하한은 5m/min까지 적용할 수 있고, 상한은 10m/min까지 적용할 수 있다.

그리고, 가공 라인에 있어서, 심선(1a)과 측선(1b)에 부착된 도료를 경화시키기 위한 시간을 길게 하기 위해서는, 도장 후의 심선(1a)과 측선(1b)이 확개한 상태로 가열되면서 이동하는 거리를 길게 설정하는 것을 생각할 수 있지만, 심선(1a)에 대하여 각각의 측선(1b)이 꼬아 합쳐지는 성질을 유지한 채 확개시켜 도장 처리하고 있으므로, 확개 상태를 유지하는 거리, 즉 원래의 상태로 꼬아 합치기 위한 초점 거리가 어느 정도의 범위 내로 설정되어 있고, 그보다 길게 하면, 측선(1b)의 꼬아 합쳐지는 성질을 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 도장 후의 심선(1a)과 측선(1b)이 확개되어 있는 거리를 길게 하면, 소선(심선 또는 측선)이 느슨해져, 가공 라인을 이동 중에 회전할 때 설비에 접촉하거나, 소선끼리가 접촉하거나 하여 생산에 지장을 초래하게 되어, 실질적으로 확개 상태를 유지하기 위한 거리를, 설정된 범위 이상으로 길게 할 수는 없다.

사용되는 분체 도료는, 열경화성의 에폭시 수지이며, 분체의 입경에 대해서는, 평균 입경이 40~50 ㎛의 것이 사용된다. 가장 바람직한 분체 도료로서는 평균 입경이 45㎛로서, 최소 입경이 10㎛로 최대 입경이 100㎛의 범위 내에서 대략 균등하게 분포되어 있는 것으로 한다. 그리고, 입경이 작으면 막두께가 얇아서 균일성이 우수한 피막을 얻을 수 있고, 입경이 크면 막두께가 두꺼운 피막을 얻을 수 있다. 그러나, 도장 공정의 영역에서는 잉여로 된 분체 도료는 집진 폐기 공정과 리사이클 공정에 분배되지만, 입경이 10㎛ 이하의 분체 도료 만이면 집진기로 흡인되어 재사용되지 않으므로, 폐기되는 양이 많게 되어 재료에 낭비가 생기고, 입경이 100㎛를 넘은 분체 도료만이면 집진기에 흡인되는 양이 적어 손실은 작아지지만, 소선과 피막과의 사이에 발포(發泡) 현상이 보여져 피막에 핀 홀이 쉽게 생기게 될 뿐만 아니고, 도장 후의 피막이 불균일하게 되어 표면이 악화되어 제품으로서의 양호한 품질 관리를 할 수 없게 된다. 따라서, 분체 도료로서 평균 입경이 45±5㎛로서, 전체로서 10~100 ㎛의 입경의 것이 거의 균등하게 분포되어 있는 것이 바람직하다.

전(前) 가열 장치(7a)에 의한 소선의 가열 온도는 150~250 ℃이며, 후(後) 가열 장치(7b)에 의한 가열 온도는 120~220 ℃인 동시에, 전 가열의 가열 온도를 후 가열의 가열 온도보다 30~130 ℃ 높게 한다. 요컨대, 상기 범위 내에서, 후 가열의 가열 온도보다 30~130 ℃ 높은 가열 온도로 전 가열을 행한 상태로 정전 분체 도장을 행함으로써, 소선에 부착된 분체 도료는 신속하게 용융되어 균일한 막두께로 되고, 거기에 계속되는 후 가열에 의해 수지의 열변성이 생기지 않는 범위에서 더욱 경화 반응을 촉진시키는 것이다.

[실시예]

실시예로서, 상기한 조건의 범위 내에 있어서, 다음과 같이 PC 강선에 방청 피막을 형성하였다. 먼저, 분체 도료는 같은 것을 사용하고, 또한 전 가열에서의 가열 온도를 200℃로, 후 가열에서의 가열 온도를 140℃로 설정하고, 가공 라인의 라인 스피드의 설정을 여러 가지 변화시킴으로써, 두께 60㎛, 70㎛, 80㎛, 90㎛, 100㎛, 110㎛, 120㎛, 130㎛, 150㎛, 180㎛, 220㎛의 각각의 방청 피막을 가지는 PC 강선을 제작하였다. 또한, 라인 스피드를 7m/min로 했을 때 150㎛의 막두께의 피막을 얻을 수 있었고, 그 라인 스피드로부터 1m/min씩 라인 스피드를 올려 10m/min 시에 110㎛의 막두께의 피막을 얻을 수 있었다. 반대로, 그 라인 스피드로부터 0.5m/min씩 늦게 하면, 6m/min에서 220㎛의 막두께의 피막을 얻을 수 있었다. 그리고, 전 가열의 온도를 올려 수지 분체 도료의 토출량을 늘리면, 같은 라인 스피드에서도 피막의 두께는 필연적으로 두꺼워진다.

이와 같이 하여 얻어진 PC 강선에 대하여, 염수(鹽水) 분무 시험기를 사용하여 JIS Z2371「염수 분무 시험 방법」(분무탑 방식)에 기초하여 1000시간의 염수 분무 시험을 행하였다. 시험 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

※ : 녹 발생 개시

× : 녹 발생 상태

○ : 이상없음

표 1에 나타낸 바와 같이, 100㎛ 이상에 있어서는, 적어도 1000시간에 도달할 때까지 녹 발생을 볼 수 없었으므로, 양호한 피막이 형성된 것으로 인정된다. 그리고, 상기 실시예에 있어서의 전 가열 및 후 가열의 가열 온도 등의 조건은 평균적인 것이며, 전 가열에서의 가열 온도를, 예를 들면, 230℃로 높게 하면 분체 도료의 부착량이 많아져 피막이 두꺼워지고, 또한 분체 도료의 입경이 작은 것과 큰 것이 혼재하고 있고, 입경이 큰 것의 간극에 입경이 작은 것이 비집고 들어가는 것에 의해 도료 사이의 간극이 메워져, 기포의 발생을 없애 전체로서 균일한 피막을 형성할 수 있는 것이다.

본 발명에 관한 PC 강선의 방청 피막 형성 방법은, 합성 수지 분체 도료의 입경과 도장 전후의 가열 온도의 설정과 라인 스피드를 합리적으로 조합함으로써, 생산성을 향상시켜, 유연성과 콘크리트에 매설한 경우의 전단 저항을 손상시키지 않고, 균일하며 양호한 피막을 효율적으로 형성할 수 있으므로, 건축 구조물 및 토목 구조물 등에 있어서의 프리스트레스트 콘크리트 공법의 포스트텐쇼닝 방식 또는 프리텐쇼닝 방식의 긴장재나 설치재용 케이블로서 사용되는 PC 강선이나, 염해 부식의 우려가 있는 해양 구조물이나 사장교의 설치재 또는 사장재용 케이블로서 사용되는 PC 강선의 방청 가공 기술에 널리 이용할 수 있다.

1: PC 강선
1a: PC 강선의 심선
1b: PC 강선의 측선
2: 가대
3: 완해 장치
4a, 4b, 4c, 4d: 확개 유지 장치
5: 심선 조정 장치
6: 숏 블라스트 장치
7a: 전 가열 장치
7b: 후 가열 장치
8: 분체 도장 장치
10: 냉각 장치
11: 완폐 장치
13: 막두께 측정 장치
14: 핀 홀 검출 장치
15: 인수 장치
16: 권취 장치
17, 27: 베어링
18, 28: 회전 링
19, 29: 심선 통과공
20, 30: 측선 통과공
21: 외륜
22: 장력 조정 스프링
23: 풀리 암
24: 가동 풀리
25: 고정 풀리
26: 수지 피막
A: 전 처리 공정
B: 도장 공정
C: 권취 공정

Claims (3)

1. 일련의 가공 라인을 사용하여 PC 강선(鋼線)을 주행시키면서, 상기 PC 강선을 꼬인 것을 풀어 측선(側線)을 심선(芯線)으로부터 완해(緩解; untwist)하는 완해 공정과, 완해 상태에 있는 심선 및 측선의 각각 외주면에 합성 수지 분체(粉體) 도료를 도포하는 도포 공정과 함께, 심선과 측선을 가열하는 가열 공정과, 상기 도포 공정과 상기 가열 공정에 의해 상기 합성 수지 분체 도료를 균등하게 부착시킨 후에 합성 수지 분체 도료가 부착된 심선 및 측선을 냉각시켜 수지 피막을 형성하는 냉각 공정과, 그 후에 수지 피막의 형성된 심선에 대하여 수지 피막이 형성된 측선을 원래의 상태로 꼬아 합치는 완폐(緩閉) 공정으로 이루어지는 PC 강선에 방청 피막(rust-proof film)을 형성하는 방법으로서,
   상기 도포 공정과 상기 가열 공정은 그 순서에 있어 서로 구속되지 않으며,
   상기 가열 공정은, 상기 합성 수지 분체 도료를 도포하는 도포 공정 전에 행해지는 전(前) 가열과 상기 도포 공정 후에 행해지는 후(後) 가열로 이루어지고, 상기 전 가열에서의 가열 온도는 150~250 ℃로 설정되고, 상기 후 가열에서의 가열 온도는 120~220 ℃로 설정되고, 또한 상기 전 가열에서의 가열 온도는 상기 후 가열에서의 가열 온도보다 30~130 ℃ 높게 설정되고,
   상기 수지 피막을 설정된 막두께로 하기 위해, 40~50 ㎛의 평균 입경을 가지는 합성 수지 분체 도료가 사용되고,
   상기 가공 라인의 라인 스피드가 5~10 m/min인,
   PC 강선의 방청 피막 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수지 피막의 설정된 막두께는, 200±80 ㎛인, PC 강선의 방청 피막 형성 방법.
3. 삭제

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