KR101568183B1 - 구조용 철근의 수지코팅 장치 및 방법 - Google Patents

구조용 철근의 수지코팅 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일면에 의하면, 구조용 철근의 이송 과정에서 표면에 수지를 코팅하는 장치에 있어서: 다수의 철근을 이송하는 롤러컨베이어(10); 상기 철근의 표면에 숏트를 분사하는 전처리수단(20); 상기 철근의 표면에 수지를 분사하고 냉각을 수행하는 코팅냉각수단(30); 및 상기 철근의 코팅 상태를 검사하여 양품과 불량품을 선별하는 검사선별수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 구조용 철근의 부식 방지를 위한 수지코팅을 수행하는 양산시스템에 있어서 다양한 규격의 철근에 대응하여 코팅 품질을 유지하면서 양품과 불량품을 신속하게 처리하여 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Description

구조용 철근의 수지코팅 장치 및 방법{Resin coating apparatus and method for reinforcing steel bar}
본 발명은 구조용 철근의 수지코팅에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구조물을 지지하는 철근 부재의 부식 방지를 위한 표면처리를 수행하는 구조용 철근의 수지코팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
건축, 교량, 토목의 시공 과정에 소요되는 철근은 구조물의 내구성 증대와 수명 연장을 위하여 표면에 에폭시를 코팅하는 기술이 선호된다. 범국가적 차원으로 보더라도 철근 부식에 의한 콘크리트 부재의 성능저하 현상에 대한 대책으로서 철근 콘크리트 보강용 이형 철근에 정전 스프레이 방식으로 에폭시 수지를 피복한 피복 철근에 대하여 규정하고 있다.
이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1192604호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1069740호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 이송롤러의 지지홈에 공급한 락볼트를 공급하며 상기 락볼트의 외경에 숏트볼을 고압 분사하여 전처리한 후 고주파를 이용한 인덕션히터로 예열하고, 정전 스프레이 도장법으로 고전압 하에서 에폭시 분체를 분사하여 균일하게 코팅한 락볼트를 자연건조와 냉각수에 담가 냉각하여 에폭시를 경화시킨 후 배출한다. 이에 따라, 오염이나 부식이 발생하지 않아 재질의 고유 성상을 영구히 유지하는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 철근의 표면을 숏트볼에 의해 가공하는 가공부; 상기 철근이 히스테리시스 손실에 의해 표면온도가 증가되도록 하는 가열부; 상기 철근의 표면에 에폭시 수지를 피복하는 피복부; 및 상기 피복부의 외측에 형성되며, 상기 피복된 상기 철근을 냉각롤러와 냉각수로 냉각되도록 하는 냉각부;를 포함한다. 이에 따라, 가열시간을 단축하여 가열의 효율성을 향상시키고 에폭시 수지 피복의 품질을 향상시키는 효과를 기대한다.
그러나, 상기한 선행특허에 의하면 다양한 규격의 철근에 대한 표면처리를 연속된 일련의 공정으로 진행하기 미흡할뿐더러 양품과 불량품을 신속하게 인지하여 분리하기에 미흡하여 생력화의 한계성을 드러낸다.
1. 한국 등록특허공보 제1192604호 "에폭시 코팅 락볼트와 그 제조방법" (공개일자 : 2012. 10. 18.) 2. 한국 등록특허공보 제1069740호 "에폭시 수지 피복 철근 제조장치" (공개일자 : 2011. 10. 4.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 구조용 철근 부재의 부식 방지를 위한 수지코팅을 수행하는 양산시스템에 있어서 다양한 규격의 철근에 대응하여 코팅 품질을 유지하면서 양품과 불량품을 신속하게 처리하는 구조용 철근의 수지코팅 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 의하면, 구조용 철근의 이송 과정에서 표면에 수지를 코팅하는 장치에 있어서: 다수의 철근을 이송하는 롤러컨베이어; 상기 철근의 표면에 숏트를 분사하는 전처리수단; 상기 철근의 표면에 수지를 분사하고 냉각을 수행하는 코팅냉각수단; 및 상기 철근의 코팅 상태를 검사하여 양품과 불량품을 선별하는 검사선별수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 전처리수단은 철근에 대하여 경사진 방향으로 대향하는 상부임펠러와 하부임펠러로 숏트를 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 코팅냉각수단은 저면에 수지 분체를 수집하여 이송하기 위한 회수대를 구비하고, 회수대 상에는 분체의 탈락을 유발하는 진동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검사선별수단은 철근의 이송 중에 도막두께를 측정하는 도막두께검출기, 철근의 이송 중에 핀홀여부를 측정하는 핀홀검출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검사선별수단은 철근을 상승시켜 다른 경로로 이송하는 톱니컨베이어, 양품의 철근을 다발로 묶기 위해 수집기로 유도하는 선별기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 장치를 기반으로 하는 구조용 철근의 수지코팅 방법에 있어서: (a) 상기의 철근에 숏트를 분사하여 이물질을 제거하면서 히팅하여 160~215℃의 표면온도를 유지하는 단계; (b) 수지 코팅제를 대전시킨 상태에서 철근에 분사하여 도막을 형성하고, 30~40℃의 온수에 담금질 처리후 20~25℃의 냉각수 샤워를 수행하는 단계; 및 (c) 상기 철근의 이송 중에 도막두께와 핀홀을 검사하고, 양품과 불량품의 위치를 인식하여 다른 경로로 유도하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 구조용 철근의 부식 방지를 위한 수지코팅을 수행하는 양산시스템에 있어서 다양한 규격의 철근에 대응하여 코팅 품질을 유지하면서 양품과 불량품을 신속하게 처리하여 생산성을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 전처리수단를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 코팅냉각수단을 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 검사선별수단의 검사부를 나타내는 구성도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 장치의 검사선별수단의 선별부를 나타내는 구성도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일면에 의하면, 구조용 철근(SB)의 이송 과정에서 표면에 수지를 코팅하는 장치에 관하여 제안한다. 각종 건축물이나 시설물의 구조용 철근을 대상으로 하지만 H형강, I형강, C형강 등 상대적으로 대형의 부재에 적용될 수도 있다. 철근 코팅용 수지도료(코팅제)는 친환경성이 높은 에폭시를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면 롤러컨베이어(10)가 다수의 철근을 이송하는 구조를 지닌다. 롤러컨베이어(10)는 후술하는 전체의 공정에 걸쳐서 설치되는 것으로 마그넷롤러(12)를 기반으로 철근의 축방향 이송을 수행한다. 마그넷롤러(12)는 한 쌍의 대향하는 롤러 사이에 마그넷을 장착하여 철근의 이송시 불필요한 요동을 방지한다. 이에 더하여 공정별로 철근의 요동을 구속하기 위해 마그넷롤러(12)의 상측으로 홀딩롤러(15)를 부가할 수 있다.
한편, 본 발명의 도시를 통하여 3개의 라인으로 철근(SB)을 이송함을 예시하지만 10개 이상의 라인으로 운용이 가능하다.
또, 본 발명에 따르면 전처리수단(20)이 상기 철근의 표면에 숏트를 분사하는 구조를 지닌다. 전처리수단(20)은 철근의 제작과정에서 부착되어 있는 이물질을 제거하기 위하여 임펠러 및 에어를 이용하여 숏트 블라스팅 처리한다. 숏트는 컷 와이어(0.8㎜), 강철구슬, 볼(0.5Φ)을 사용할 수 있다. 블라이스팅 처리된 철근표면은 회백색으로 나타나야 하며, 철근 피복시 최적의 부착력을 확보할 수 있도록 요철상태(앵커패턴)을 형성하는 것이 좋다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 전처리수단(20)은 철근에 대하여 경사진 방향으로 대향하는 상부임펠러(25)와 하부임펠러(26)로 숏트를 분사하는 것을 특징으로 한다. 상부임펠러(25)와 하부임펠러(26)의 투사각도는 철근에 대하여 60~65˚, 바람직하게는 63˚가 적절하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 숏트를 일방향으로 타격하여 분사하는 것은 직경 16㎜ 이하의 철근에서 마그넷롤러(12)를 이탈시키는 현상을 초래한다. 이에 도 2처럼 상부임펠러(25)와 하부임펠러(26)를 상하 대칭적으로 대향시키면 분사력의 수직분력이 상쇄되고 수평분력이 이송력을 부가한다. 그리고 마그넷롤러(12)의 상측으로 홀딩롤러(15)를 설치하여 철근(SB)의 요동과 이탈을 구속한다.
이때, 전처리수단(20)은 챔버(21)의 바닥면으로 숏트를 수거하여 재활용하기 위한 회수대(22)를 구비하는 것이 좋다. 회수대(22)는 경사진 판재의 저면에 흡입구와 이송펌프를 지니는 구조로 형성한다.
한편, 외부온도 변화(사계절)에 대응한 철근의 최적 온도(160~215℃)를 확보하기 위해 가열기(28)를 사용한다. 가열기(28)는 전처리수단(20)의 전후로 설치되어 철근의 예열온도 및 피복온도를 유지한다. 가열기(28)의 일예로 예열가열기(250KW/1KHz)와 본가열기(250KW/3KHz)로 구분할 수 있다. 피복온도 유지를 위한 가열기(28)는 고주파유도 가열방식이 선호된다. 이에 피복의 질 향상과 더불어 급격한 온도 상승으로 발생할 수 있는 청록산화 현상을 방지한다.
또, 본 발명에 따르면 코팅냉각수단(30)이 상기 철근의 표면에 수지를 분사하고 냉각을 수행하는 구조를 지닌다. 코팅냉각수단(30)의 코팅부는 피복온도로 가열된 상태에서 (+)전극을 인가한 철근과, 순간 분사시 9만 볼트의 (-)전극을 통과하는 코팅제(분체) 사이의 코로나 방전을 유발하는 방식을 적용한다. 철근의 피복두께 180ㅁ50㎛을 확보하기 위하여 인가되는 전압량, 분체 토출량, 그리고 가열기(28)에 의한 피복온도 등이 중요한 설계변수이다. 코팅냉각수단(30)의 냉각부는 냉각조(37)와 스프레이(38)를 구비한다. 피복된 철근을 냉각하는 과정에서 급냉 또는 냉각지연 등의 원인으로 피로현상을 초래하며, 이는 철근에 피복된 분체와의 재료의 부착력을 약화시켜 분리 현상을 유발한다. 이에 냉각조(37) 또는 스프레이(38)로 미온수를 분사하여 서냉하는 과정을 거치는 것이 중요하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 코팅냉각수단(30)은 저면에 수지 분체를 수집하여 이송하기 위한 회수대(32)를 구비하고, 회수대(32) 상에는 분체의 탈락을 유발하는 진동기(33)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 3의 코팅냉각수단(30)은 하나의 챔버(31)에 2개의 분체건(35)을 상하로 이격한 상태로 예시하지만 상하에 각각 5개 이상을 설치하는 것이 좋다. 이 경우 회수대(32)는 W자 단면형태로 굴곡진 판재의 저면에 흡입구와 이송펌프를 설치한 구조를 적용한다. 회수대(32)에 장착되는 진동기(33)는 판재에 적층되는 분체를 탈락시켜 고화되는 것을 방지한다. 분체의 물성을 고려하여 챔버(31)의 벽체에도 진동기(33)를 설치할 수 있다.
한편, 회수대(32)를 거쳐 수집되는 분체를 집진기로 이송하는 관로 상에 자석을 설치하여 이물질을 제거하면 재활용시 핀홀 등의 불량을 방지할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면 검사선별수단(40)이 상기 철근의 코팅 상태를 검사하여 양품과 불량품을 선별하는 구조를 지닌다. 검사선별수단(40)은 검사부와 선별부를 롤러컨베이어(10) 상에 연속적으로 구비한다. 철근의 규격에 따라 코팅 및 검사 공정의 조건을 달리 설정한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검사선별수단(40)은 철근의 이송 중에 도막두께를 측정하는 도막두께검출기(41), 철근의 이송 중에 핀홀여부를 측정하는 핀홀검출기(42)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도막두께검출기(41)는 레이저 방식을 적용하며 이송되는 각각의 철근에 대한 도막두께를 측정한다. 핀홀검출기(42)는 환형의 저주파 고압펄스기를 통과시키면서 핀홀을 탐지하는 방식을 적용할 수 있다. 이외에 도막두께검출기(41) 또는 핀홀검출기(42)에 인접하여 카메라(43)를 설치할 수 있다. 카메라(43)는 일반 CCD 방식과 열화상 방식을 병용할 수 있다. 제어기(도시 생략)는 도막두께검출기(41), 핀홀검출기(42), 카메라(43)의 신호를 분석하여 롤러컨베이어(10)로 동시 이송중인 다수의 철근 중에서 어느 것이 불량인지 판단하고 모니터(도시 생략)로 출력한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검사선별수단(40)은 철근을 상승시켜 다른 경로로 이송하는 톱니컨베이어(45), 양품의 철근을 다발로 묶기 위해 수집기(48)로 유도하는 선별기(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 톱니컨베이어(45)는 스프라켓과 치형 벨트로 구성하고, 다수의 지점에서 롤러컨베이어(10)와 직각으로 교차하도록 설치된다. 치형 벨트는 철근을 개별로 분리하여 지지할 수 있는 크기로 형성된다. 톱니컨베이어(45)는 적어도 부분적으로 상하운동 가능하도록 설치되며, 이를 위해 도 6처럼 2개 이상으로 분할된 구조를 채택할 수 있다. 수집기(48)는 양품의 철근을 순차적으로 진입시켜 중앙으로 모이도록 곡면을 지닌다. 모여진 철근은 설정된 수량만큼 밴드를 이용하여 결속하여 후속 공정으로 보낸다. 선별기(46)는 톱니컨베이어(45)와 수집기(48) 사이에 설치하여 불량품 철근을 선별기(46)가 아닌 다른 경로로 보낸다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 장치를 기반으로 하는 구조용 철근의 수지코팅 방법에 관하여 제안한다. 이는 전술한 롤러컨베이어(10), 전처리수단(20), 코팅냉각수단(30), 검사선별수단(40)을 기반으로 한다.
본 발명에 따른 단계 (a)는 상기의 철근에 숏트를 분사하여 이물질을 제거하면서 히팅하여 160~215℃의 표면온도를 유지하는 과정을 거친다. 숏트 블라이스팅 처리후 철근표면에는 미세한 부유물질이 잔존하며, 이는 코팅 피복의 부착력을 약화시키는 요인으로 작용한다. 이에 크리어부러쉬, 에어브러쉬를 사용하여 미세먼지를 완전히 제거하는 것이 좋다. 이어서 전술한 것처럼 철근의 예열온도 및 피복온도를 맞추는 과정을 거치며, 후속된 단계 (b)의 코팅 직전에 160~215℃의 표면온도를 유지한다.
본 발명에 따른 단계 (b)는 수지 코팅제를 대전시킨 상태에서 철근에 분사하여 도막을 형성하고, 30~40℃의 온수에 담금질 처리후 20~25℃의 냉각수 샤워를 수행하는 과정을 거친다. 수지 코팅제는 에폭시 수지 70~80wt%를 기반으로 반응성 희석제(에틸렌비닐아세테이트), 경화제, 유화제, 무기물 충진제 등을 배합하여 사용할 수 있다. 30~40℃의 온수를 이용한 담금질 처리는 대상물의 강도 및 코팅제의 부착력을 향상한다. 담금질은 대상물의 강도를 증가시키는 동시에 코팅제의 피복 상태의 원형을 유지한다. 냉각수 샤워는 2차적인 담금질의 역할로 대상물과 도막의 내구성을 증대한다.
본 발명에 따른 단계 (c)는 상기 철근의 이송 중에 도막두께와 핀홀을 검사하고, 양품과 불량품의 위치를 인식하여 다른 경로로 유도하는 과정을 거친다. 도막의 손상이 있는 경우 보수를 거치고 별도로 검사한다. 도막의 핀홀 빈도는 철근 1m당 5개 이하로 규정할 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 일정 수량의 철근이 롤러컨베이어(10) 상으로 동시에 이송되고 검사를 진행하면서 제어기에서 불량품의 위치가 인식된다. 이후 톱니컨베이어(45)가 일제히 상승하여 철근을 직각방향으로 이송하는 과정에서 불량품이 선별기(46)에 도달하면 하방으로 낙하시키고 양품은 수집기(48)로 보낸다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 롤러컨베이어 12: 마그넷롤러
15: 홀딩롤러 20: 전처리수단
22: 회수대 25: 상부임펠러
26: 하부임펠러 28: 가열기
30: 코팅냉각수단 32: 회수대
33: 진동기 35: 분체건
37: 냉각조 38: 스프레이
40: 검사선별수단 41: 도막두께검출기
42: 핀홀검출기 45: 톱니컨베이어
46: 선별기 48: 수집기

Claims (6)

  1. 구조용 철근의 이송 과정에서 표면에 수지를 코팅하는 장치에 있어서:
    다수의 철근을 이송하는 롤러컨베이어(10);
    상기 철근의 표면에 숏트를 분사하는 전처리수단(20);
    상기 철근의 표면에 수지를 분사하고 냉각을 수행하는 코팅냉각수단(30); 및
    상기 철근의 코팅 상태를 검사하여 양품과 불량품을 선별하는 검사선별수단(40);을 포함하여 이루어지되,
    상기 전처리수단(20)은 철근에 대하여 경사진 방향으로 상하 대칭적으로 대향하는 상부임펠러(25)와 하부임펠러(26)로 숏트를 분사하고,
    상기 검사선별수단(40)은 철근의 이송 중에 도막두께를 측정하는 도막두께검출기(41), 철근의 이송 중에 핀홀여부를 측정하는 핀홀검출기(42)를 구비하며,
    상기 검사선별수단(40)은 철근을 상승시켜 다른 경로로 이송하는 톱니컨베이어(45), 양품의 철근을 다발로 묶기 위해 수집기(48)로 유도하는 선별기(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조용 철근의 수지코팅 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅냉각수단(30)은 저면에 수지 분체를 수집하여 이송하기 위한 회수대(32)를 구비하고, 회수대(32) 상에는 분체의 탈락을 유발하는 진동기(33)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조용 철근의 수지코팅 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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