KR20010045857A - 강관의 폴리에틸렌 피복방법 및 피복 장치 - Google Patents

강관의 폴리에틸렌 피복방법 및 피복 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 분말을 이용하여 강관, 특히 파형 강관의 내외 표면을 연속적으로 피복하는 장치에 관한 것임. 본 발명의 장치는 강관을 협지하여 회전시키는 한 쌍의 제1 로울러와 강관을 가열하기 위한 버어너로 구성된 강관 가열 수단(10), 가열된 강관을 회전시키는 한 쌍의 제2 로울러와 강관의 내면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 폴리에틸렌 분사관을 포함하는 폴리에틸렌 내부 피복 수단(11), 가열된 강관을 회전시키는 한 쌍의 제3 로울러와 강관의 외면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 폴리에틸렌 분사관을 포함하는 폴리에틸렌 외부 피복 수단(12) 및 강관을 로울러 위로 상승시켜 이동시키는 이송 수단(14)으로 구성되었음. 본 발명에 의하면 강관의 내외 표면을 연속적으로 피복할 수 있음.

Description

강관의 폴리에틸렌 피복방법 및 피복 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COATING THE STEEL PIPE WITH POLYETHYLENE POWDER}
본 발명은 폴리에티렌 분말을 이용하여 강관, 특히 파형 강관의 내외 표면에 폴리에티렌 피막을 연속적으로 피복하는 방법과 폴리에틸렌 피막을 피복하는데 이용되는 피복장치에 관한 것이다.
강관, 특히 지하에 매설하는 오폐수관이나 하수도관 같은 파형 강관은 부식을 방지하기 위하여 내외 표면에 방식용 피막을 형성하고 있다. 이러한 방식용 피막으로는 방식 페인트를 도장하거나 또는 열가소성 수지로 피막을 형성하고 있다. 일반적으로 오폐수관에 사용하는 대형 파형 강관은 페인트로 도장하여 피막을 형성하는 경우 폐수 중에 함유된 반응성 성분에 의하여 도막이 손실됨은 물론이고 강관 자체가 쉽게 부식되므로 화학적으로 안정한 열가소성 수지인 폴리올레핀계 수지, 특히 폴리에틸렌 피막으로 피복하고 있다.
폴리에틸렌 수지는 화학적으로 안정하여 용매에 용해되지 않으므로 강관이나 기타의 금속 소지를 폴리에틸렌 수지로 피복할 때는 폴리에틸렌을 가열 용융시켜 용융액 상태로 피복하고 있다. 피복할 소지가 소형이거나 선재인 경우에는 소지 금속을 수지 용융액 속으로 통과시키는 간단한 방법으로 피복시킬 수 있으나 피복할 소지가 3m 이상의 길이를 갖고 있고 굴요성이 없는 경우, 예를 들면 오폐수용 파형 강관과 같은 대형 강관의 경우에는 수지 용융액 속으로 통과시키는 것이 불가능하므로 폴리에틸렌으로 피복하는 것이 대단히 곤란한 것으로 알려져 있다.
피복할 재료를 소지에 피복할 때, 분말을 소지 표면에 분사하여 도장하는 분체도장방법은 이미 알려 졌다. 이러한 분체 도장방법은 도장할 재료를 소지 표면에 처리하고 가열하여 재료들이 용융되면서 소지 표면에 피막을 형성하도록 하는 방법으로서, 주로 소지가 판재인 경우에 이용되고 있다. 이러한 피복 방법은 피복할 소지가 판재인 경우에는 간단하게 소지를 이동시키거나 가열기를 이동시키면서 작업할수 있으나, 대형 강관, 특히 파형강관의 경우에는 내면을 피복시키는 것이 곤란함은 물론이고 이동시키기 곤란하도록 되었다. 현재까지는 오폐수용 강관과 같은 대형 파형 강관을 폴리에틸렌 분말로 도장하는 방법은 개발되지 않았다. 전술한 바와 같은 대형 강관을 폴리에틸렌으로 피복하기 위하여 강관을 대형 가열 오븐 속에서 가열하여 폴리에틸렌 필름으로 피복하는 방법을 시도하였으나 대형 강관을 가열하기 위한 시설이 방대하여 대형 오븐 설비가 사실상 불가능하고, 또한 오븐에서는 폴리에틸렌의 융점 이상으로 가열하는 데 대량의 열 에너지가 요구되며 뱃치식 피복작업으로 밖에 작업할 수 없고 연속적인 피복작업이 불가능함을 알게 되었다. 따라서 대형 강관, 특히 파형강관을 폴리에틸렌으로 연속적으로 피복시킬 수 있는 장치와 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 대형 강관, 특히 파형강관을 폴리에틸렌 분말을 이용하여 연속적으로 피복하는 장치와 이 장치를 이용한 폴리에틸렌 강관 피복 방법을 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적은 강관을 한 쌍의 회전 로울러를 이용하여 회전시키면서 폴리에틸렌의 융점 이상, 특히 250-300℃의 온도로 균일하게 가열하고 가열된 강관을 로울러 위로 상승시켜 이동시킨 다음, 가열된 강관의 내면과 외면에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 폴리에틸렌 분말이 용융되면서 피복되도록 하는 본 발명의 폴리에틸렌 강관 피복장치에 의하여 달성된다.
도1은 본 발명에 의한 강관 피복 장치.
도2는 제1도 장치의 측면도.
도3은 내부 피복 수단의 요부 발췌 단면도.
도4는 내부 분사관의 부분 단면도.
도5는 외부 분사관의 부분 단면도.
도6은 외부 분사관의 부분 확대 단면도.
〈도면의 주요 부분 부호 설명〉
10...강관 가열 수단 11...내복 피복 수단
12...외부 피복 수단 13...강관 냉각 수단
14...강관 이송 수단 21,22,25,26...회전 로울러
23...가열기 24...축봉
27...내부 분사관 28...피스톤/실린더 장치
29...분사공 30...냉각 자켓
31,34...강관 회전용 로울러 32...외부 분사관
33...분사공 35...공기 분사관
36...체인 40,41,42,43...강관 받침판
44...이동판 45,46...피스톤/실린더 장치
47...지지판 48...로울러
49...피스톤/실린더 장치 50...레일
본 발명은 강관을 지지하여 회전시키는 한 쌍의 회전 로울러와 강관을 가열하기 위한 버어너로 구성된 강관 가열 수단, 가열된 강관을 폴리에틸렌 피복 단계 단계로 이동시키는 이송 수단 및 한 쌍의 회전 로울러와 강관의 표면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 폴리에틸렌 분사관을 포함하는 폴리에틸렌 피복 수단을 포함하는 본 발명의 폴리에틸렌 강관 피복장치로 구성된다.
본 발명에 있어서, 강관의 폴리에틸렌 피복 수단은 강관의 양측 단부에서 피스톤/실린더 장치에 의하여 강관 내부로 출입할 수 있게 구성된 이동식 내부 분사관을 포함하는 내부 피복 수단과 강관의 상방에 설치되는 외부 분사관을 포함하는 외부 피복 수단으로 구성된다. 전술한 내부 피복 수단과 외부 피복 수단은 한 쌍의 로울러위에서 강관을 회전시키면서 내부 분사관과 외부 분사관을 이용하여 내면과 외면에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 강관의 내외 표면을 피복하는 동시에 피복하는 단일 장치로 형성될 수도 있고, 한 쌍의 로울러 위에서 강관을 회전시키면서 내부 분사관으로 강관의 내면에 폴리에티렌 분말을 분사하여 강관의 내면을 피복하는 내부 피복 수단과 다른 또 한 쌍의 로울러 위에서 강관을 회전시키면서 외부 분사관으로 폴리에틸렌 분말을 분사하여 강관의 외면을 피복하는 외부 피복 수단으로 구성될 수도 있다. 강관의 내외면 피복 수단이 분리된 경우에는 내면을 먼저 피복하고 외면을 피복할 수도 있고, 외면을 피복한 다음 내면을 피복할 수도 있다.
전술한 내부 분사관은 단부에 분사공을 갖고 있다. 이 내부 분사관은 폴리에틸렌 분말이 관 내부에서 강관의 열에 의하여 용융되지 않도록 분사관의 주벽에 냉각수가 순환되는 냉각수 자켓을 형성하거나 단열층을 형성하여 폴리에틸렌 분말이 강관의 복사열에 의하여 분사관 내부에서 용융되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 외부 분사관은 강관의 상방에 고정되었으며 피복할 길이에 맞는 다수의 분사공을 갖고 있다. 이 외부 분사관은 분말이 주위로 비산되는 것을 방지하기 위하여 분사관의 양측에 저면이 길게 개방된 호퍼형 차단판을 갖고 있는 것이 바람직하다.
전술한 강관 가열 수단, 강관 피복 수단을 구성하는 강관 강관 회전용 로울러들은 체인 기어로 연결하여 동일한 속도로 회전되도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 강관 이송 수단은 강관의 양측 단부 하방에 강관의 이동 방향으로 전후진되게 설치된 이동판에 고정된 피스톤/실린더장치와 이 피스톤/실린더 장치에 고정된 강관 받침판을 포함한다. 전술한 강관 받침판은 각개 로울러 밑에 하나씩 위치하도록 설치되어 있어서 각개 로울러 위에 지지된 강관들을 동시에 한 단계씩 이동시킬수 있게 되었다. 이러한 구성에 의하면 피복 작업이 연속적으로 이루어지게 된다.
본 발명의 장치는 필요에 따라 가열 수단 앞에 가열 수단으로 옮길 파이프를 지지하는 지지 로울러를 설치할 수도 있는바, 이 경우 지지 로울러는 회전되도록 할 필요는 없으나 지지 로울러 밑에 파이프 이송 수단을 설치하여 피복작업 중인 파이프를 이동시킬 때 각개 처리 수단을 구성하는 로울러에 지지되어 처리된 강관들을 동시에 다음 단계로 이송되도록 하는 것이 좋다.
또한 본 발명의 장치는 피복 수단 전방에 냉각 수단을 포함할 수도 있다. 이 냉각 수단은 한 쌍의 회전 로울러와 냉각 공기 분사관을 포함한다.
이하 본 발명을 도면에 의하여 상세하게 설명한다.
도1 및 도2에는 폴리에틸렌 피복 수단이 내부 피복 수단과 외부 피복 수단으로 나누어진 본 발명의 강관 피복장치가 도시되었다. 강관 피복장치는 강관 가열 수단(10), 내부 피복수단(11)과 외부 피복 수단(12)으로 구성된 폴리에틸렌 피복수단, 강관 냉각 수단(13) 및 강관 이송 수단(14)으로 구성되었다.
강관 가열 수단(10)은 양측에 회전할 수 있게 설치된 한 쌍의 회전 로울러(21a,21b),(22a,22b)와 가열기(23)로 구성되었다. 회전 로울러들은 동일 방향으로 회전하게 되었으며, 로울러들이 회전하면 그 위에 지지된 강관(A)이 회전한다. 도1에 도시된 가열기(23)는 강관(A)의 바로 밑에 설치된 가스 버어너형태로 된 것이지만, 이 가열기는 전기 히이터일 수도 있다. 전술한 양측 회전 로울러 (21a),(21b)와 (22a),(22b)는 각각 축봉(24)으로 연결되었다. 그러나 축봉을 사용하지 않고 각 쌍의 회전 로울러 들이 분리되게 설치될 수도 있다.
도1에는 폴리에틸렌 피복 수단이 내부 피복수단(11)과 외부 피복 수단(12)로 구성되었다. 내부 피복 수단(11)은 양측에 회전할 수 있게 설치된 전술한 가열 수단(10)에 설치된 회전 로울러(21a,21b),(22a,22b)와 동일한 형태의 회전 로울러 (25a,25b),(26a,26b)와 강관의 양측 단부에서 강관 내부로 삽입되도록 설치되어 폴리에틸렌 분말을 분사하는 2개 1조의 내부 분사관(27a),(27b)으로 구성되었다. 이 분말 분사관(27a),(27b)들은 피스톤/실린더장치(28a),(28b)에 의하여 강관 내부로 전후진할 수 있도록 되었으며, 단부에 분사공(29)을 갖고 있고 외주면에 냉각수가 순환되는 냉각 자켓(30)을 갖고 있어서 폴리에틸렌 분말이 분사관 내에서 융점 이상으로 가열되어 용융되지 않도록 되었다.
외부 피복 수단(12)은 가열 수단(10)에 설치된 로울러와 동일한 형태의 강관 회전용 로울러(31a,31b)와 전술한 로울러의 상방에 설치되어 폴리에틸렌 분말을 강관의 외면으로 분사하는 외부 분사관(32)으로 구성되었다. 이 폴리에틸렌 분말 분사관(32)은 로울러(31a,31b)위에 지지된 강관의 상방에 길이 방향으로 고정되게 설치되며, 길이 방향으로 형성된 다수의 분사공(33)을 갖고 있다. 필요에 따라서는 전술한 분사관(32)의 양측에 분말의 비산을 방지하는 호퍼형 분말 비산방지판을 형성할 수도 있다.
건조 수단(14)은 가열 수단(10)의 로울러와 동일한 형태의 강관 회전용 로울러(34a,34b)와 전술한 로울러의 상방에 설치된 냉각 공기 분사관을 갖고 있다. 이 냉각 수단은 공기 분사관(35)을 설치하지 않고 주위의 공기로 냉각되도록 할 수도 있다.
전술한 가열 수단(10), 내부 피복 수단(11), 외부 피복 수단(12) 및 냉각 수단(13)을 구성하는 각개 강관 지지 로울러(21),(25),(31),(34)들은 체인(36)으로 연결되어 있어서 도시하지 않은 모우터에 의하여 동일한 속도로 회전할 수 있도록 되었다.
본 발명의 강관 이송 수단(14)은 가열 수단(10), 내부 피복 수단(11), 외부 피복 수단(12) 및 냉각 수단(13)을 구성하는 각개 강관 지지 로울러 외측의 강관 외단부 하방에 설치되는 강관 받침판(40),(41),(42),(43)를 포함한다. 전술한 강관 받침판들은 이동판(44)에 설치된 피스톤/실린더 장치(45),(46)에 고정된 지지판(47)에 고정되어 있어서 피스톤/실린더 장치에 의하여 받침판들이 승강되게 되었다. 전술한 이동판(44)은 저면에 다수의 로울러(48)를 갖고 있어서, 피스톤/실린더 장치(49)에 의하여 레일(50)위에서 전후진하도록 되었다.
이하 본 발명의 장치를 이용한 피복 방법을 설명한다.
강관(A)을 가열수단(10)의 회전 로울러(21a,21b)위에 올려놓고 버어너(23)로 250-300℃의 온도로 가열한다. 강관이 가열된 다음, 피스톤/실린더 장치(45),(46)를 이용하여 강관을 로울러 위로 들어 올려서 강관을 내부 피복 수단(11)위로 이동시킨 다음, 하강시켜 강관이 로울러(21a),(21b) 위에 지지되도록 한다. 이때 내부 피복 수단(11), 외부 피복 수단(12) 위에서 처리된 강관 들은 동시에 다음 처리단계로 이동하게 된다. 강관이 내부 피복 수단(11)의 로울러에 지지된 다음, 로울러를 회전시키면서 피스톤/실린더 장치(28a),(28b)로 폴리에틸렌 분말 분사관 (27a),(27b)을 내부로 서서히 삽입하면서 폴리에틸렌 분말을 분사하면 강관의 회전에 의하여 분사되는 폴리에틸렌 분말이 회전하는 강관의 내주벽 전면에 균일하게 분사되면서 용융되어 피막을 형성하게 된다. 이어서, 동일한 방법으로 내주면에 피막이 형성된 강관을 외부 피복 수단(12)으로 이동시키고 강관 상방에 설치된 폴리에틸렌 분말 분사관(32)으로 분말을 분사하면서 강관을 회전시키면 폴리에틸렌 분말은 강관의 회전에 의하여 강관의 외주면 전체에 균일하게 피복되면서 용융되어 피막을 형성하게 된다. 이와 같이 내부와 외부가 피복된 강관은 동일한 방법으로 냉각 수단(13)으로 이송시킨 다음 공기 분사관(35)으로 냉각 공기를 분사하여 건조시켜 피막을 응고시킨다.
본 발명에 따르면 강관 이송 수단(10)을 구성하는 받침판(40),(41),(42), (43)들은 각각 가열 수단(10), 내부 피복 수단(11), 외부 피복 수단(12) 및 냉각 수단(13)을 구성하는 각개 강관 지지 로울러 하방에 위치하고 있고 서로 연결되어 있어서 이송 수단(14)을 이동시킬 때 가열 수단(10), 내부 피복 수단(11), 외부 피복 수단(12) 및 냉각 수단(13)위에서 처리된 강관들이 동시에 처리되어 다음 단계로 이동하게 되므로 연속적인 처리가 가능하게 된다. 이와 같이 처리된 강관들은 후처리 공정에서 회전 로울러와 접촉하는 부분과 그 외측의 피복되지 아니한 부분에 대하여 마감 피복처리한다.
본 발명에 의하면, 강관들이 가열 수단(10), 내부 피복 수단(11), 외부 피복 수단(12) 및 냉각 수단(13)위에서 동시에 처리되므로 처리할 강관의 도입과 처리된 강관의 배출이 동시에 이루어지므로 연속적인 처리가 가능하게 되고, 폴리에틸렌 분말을 이용하여 피복하므로 폴리에틸렌 분말을 용유하기 위한 대형 용기를 사용하지 않아도 되며, 처리시간을 단축하고 처리경비와 인력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 오폐수관이나 하수관에 사용하는 대형 파형 강관의 피복에 유리하게 이용된다.

Claims (7)

  1. 강관을 협지하여 회전시키는 한 쌍의 제1 로울러(21a),(21b)와 강관을 가열하기 위한 버어너로 구성된 강관 가열 수단(10); 가열된 강관을 회전시키는 한 쌍의 로울러(25a,25b;31a,31b)와 강관의 내면에 폴리에틸렌 분말을 분사하는 내부 분사관(27a),(27b)과 외부 분사관(32)을 포함하는 강관 내 외부 표면을 피복하는 강관의 내외부 피복 수단(11,12) 및 강관을 로울러 위로 상승시켜 이동시키는 이송 수단(14)을 포함하는 강관의 폴리에틸렌 연속 피복장치.
  2. 제1항에서, 강관의 내면과 외면이 동시에 피복되도록 외부 분사관(32)이 내부 피복 수단(11)에 설치되었음을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에서, 내부 분사관(27a),(27b)이 피스톤/실린더 장치에 의하여 가열된 강관 내부로 전후진하도록 설치되고 주벽에 냉각 자켓(30)을 갖고 있음을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에서, 강관 이송 수단(14)이 가열 수단(10), 내외부 피복 수단(11,12)을 구성하는 각개 강관 지지 로울러 외측의 강관 외단부 하방에 설치되는 강관 받침판(40),(41,42),(43)를 포함하고, 강관 받침판들은 전 후진 할 수 있게 설치된 이동판(44)에 고정된 피스톤/실린더 장치(45),(46)에 고정되어 승강 및 전후진 운동을 할 수 있게 되었음을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에서, 가열 수단(10), 내부 피복 수단(11) 및 외부 피복 수단(12)을 구성하는 각개 강관 지지 로울러들이 체인 기어로 연결되었음을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에서, 외부 피복 수단(12) 후방에 지지 로울러와 냉각 공기 분사관으로 구성된 냉각 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  7. 강관을 한 쌍의 제1 회전 로울러 위에 지지시켜 회전시키면서 250℃ 이상의 온도로 가열하는 단계, 가열된 강관을 한 쌍의 제2 회전 로울러 위로 이동시켜 양측에서 강관 내부로 폴리에틸렌 분사관을 전 후진시키면서 강관의 내면에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 폴리에틸렌 분말이 용융되어 피복되도록 하는 내부 피복 단계 및 내부가 피복된 강관을 한 쌍의 제3 로울러 위로 이동시켜 강관의 외면에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 강관의 외면을 피복하는 단계를 포함하고, 전술한 각개 처리 단계를 거친 강관들은 승강 및 전 후진되는 받침판을 이용하여 뒤이은 처리 단계로 이동하여 연속처리가 이루어지도록 된 강관의 폴리에틸렌 연속 피복방법.
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