KR20060108361A - 불소 수지 도료 도장 강관 제조 방법 및 도장 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관의 외면을 내후성이 우수한 불소 수지 도료를 사용하여 공장에서 강관의 외면에 방식을 목적으로 도장하는 방법과 그러한 도장 방법을 이용하여 제조하는 도장 강관 제품에 대한 것이다. 일반적으로 대기중에 노출되는 강관은 자외선과 산성비 등의 영향을 받아 조기에 도막이 열화 및 손상되어 결국 관로의 수명을 단축하고 자칫 심각한 안전상의 문제를 일으킬 수 있으므로 내후성이 우수한 도막을 갖는 강관을 안정적인 품질로 제작하는 것이 매우 중요한바 본 발명은 강관의 외면에 불소 수지 도료를 필요한 도막 두께로 고르게 도장하는 기술 및 그러한 기술을 적용하여 제조한 제품에 대한 것이다.

도장, 불소 수지 도료, 하도층, 중도층, 상도층, 강관, 노출관로, 내후성, 자외선, 에어리스 도장기, 스프레이 장치,

Description

불소 수지 도료 도장 강관 제조 방법 및 도장 제품{Coating method for fluoric resin paints for the exterior of steel pipes and Coated pipe products}

도 1은 강관의 외면에 불소 수지 도료를 도장한 제품의 외면 도막 구성을 나타내는 사시도

도 2는 강관의 외면에 불소 수지 도료를 도장하는 대표적인 방법과 장치에 대한 예시도

도 3은 강관의 외면에 불소 수지 도료를 도장하는 다른 방법과 장치를 나타낸 예시도

본 발명은 각종 유체의 수송을 위하여 배관용으로 사용되는 강관의 외면을 내후성이 우수한 불소 수지 도료를 사용하여 공장에서 강관의 외면에 도장하는 방법과 그러한 방법을 이용하여 도장한 강관 제품에 관한 것이다.

일반적으로 강관의 외면은 여러가지 환경 요인에 의하여 쉽게 부식이 되므로 부식을 방지하기 위한 수단이 매우 다양하게 개발되어 적용 중에 있으며 방식 효과 를 더욱 확실하고 경제적으로 하기 위한 연구가 계속 진행 중에 있다. 현재 국내외에서 강관에 대한 방식 방법으로 가장 보편적으로 적용되는 기술은 강관의 표면이 직접 부식 환경에 노출되지 않도록 하는 도장(Coating & lining)방법이며 강관의 부설 환경과 사용 조건 등에 따라 적합한 도장 재료 및 도장 방법을 선택하여 적용한다.

수도용관이나 가스관 및 송유관 등과 같은 배관용 관로는 대부분 지하 매설되므로 그러한 용도로 사용되는 강관의 외면에 대한 방식 도장 기술은 국가 표준이 제정 및 운용되는 정도로 상당한 진보를 이루고 있으나 상대적으로 수량이 적은 노출 관로에 대한 외면 방식 기술은 표준화 내지 규격화 수준이 뒤떨어져 있다. 최근 산업의 발전과 더불어 대기 오염에 다른 산성비의 영향으로 배관을 비롯한 각종 철강 구조물의 부식이 문제가 되고 있으며, 방식 도장된 강관이라도 직사 일광에 노출되면 자외선의 영향으로 방식 도막이 열화되어 관로의 수명이 단축됨은 물론 관체 부식에 따른 파손으로 대형 사고 발생의 우려가 있다. 따라서 내후성이 우수한 도장 재료를 이용하여 강관의 외면을 보호할 필요가 있는데, 현재 노출 관로용 강관 외면 방식용으로 상품화 되어 있는 기존 도장 기술과 제품은 알키드계 도료, 에폭시계 도료, 우레탄계 도료, 아크릴계 도료, 염화 고무계 도료 등과 같은 재료를 사용하며 도장 방법은 인력에 의한 스프레이 도장이나 로울러 또는 붓을 이용한 손도장이 보통이다. 대표적으로 적용되고 있는 노출 관로 외부 장기 방식용 중방식 도장 시스템의 예를 들면 강관의 표면에 1차로 징크리치 프라이머를 도장, 2차로 논브리드형 타르 에폭시 도료를 도장, 이어서 3차로 에폭시계 MIO(Micaceous Iron Oxide)도료를 도장, 4차로 에폭시계 프라이머 도장, 마지막 5차로 에폭시-폴리아마이드계 도료 마감 도장의 순으로 수작업에 의한 중복 도장을 하는데 이러한 기존의 도장 재료와 방법에 의한 외면 방식 도막은 도막 두께가 불균일하고 도막의 경도와 접착력이 낮으므로 외부 충격에 의한 도막 손상이 발생하기 쉬우며 내후성도 떨어지므로 짧게는 2~3년 마다 보수 도장을 하여야 하는 문제가 있다. 본 발명에 따라 내후성이 뛰어난 불소 수지 도료를 기계식 스프레이 도장한 강관은 도막의 두께 편차가 적고 도막의 접착력, 경도 등의 기계적 특성이 우수하고 화학적으로 안정된 도막을 얻을 수 있다.

본 발명은 옥외에 노출되는 관로의 방식 성능을 향상시키기 위하여 강관의 외면을 내후성이 우수한 불소 수지 도료로 방식 도장하는 방법과 그러한 방법을 적용하여 제조한 제품에 대한 것이다.

우선 제품에 있어서 강관 외면의 도막은 (1)폴리아마이드 경화형 에폭시 아연말 프라이머 하도층, (2)폴리아마이드 경화형 변성 에폭시 중도층 및 (3)이액형 불소 수지 도료 상도층의 3층 피복으로 구성되는 것을 기본으로 하고, 하도와 중도층은 유사 또는 동등 이상의 특성을 갖는 대체 도료의 사용이 가능하지만 상도층은 불소 수지 도료만을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이러한 도막의 구성은 옥외 설치되는 철제 구조물의 방식 도장에 적용되기도 하지만 구조물의 형상이 매우 다양하고 규모도 차이가 크므로 도장 방법이 기계식으로 이뤄지기 곤란한 반면 강관 의 경우는 일정 형상을 갖추고 있으므로 기계식 도장 장치를 이용하여 일정한 품질의 제품을 제작할 수 있으므로 그러한 방법을 제공하기 위한 것이 본 발명의 목적이다. 즉, 도장 방법에 있어서 각층의 도료가 고르게 도장 될 수 있도록 강관의 표면을 준비하고 강관을 일정한 속도로 회전시키면서 또한 일정한 속도로 관의 길이 방향으로 도료 분사가 이뤄지는 장치를 이용한다. 강관의 내면은 수송하는 유체의 특성에 따라서 액상 에폭시 도장이나 폴리우레탄 도장 또는 타르 에폭시 도장 등을 하거나 무도장 상태로 제조하거나 할 수 있으며 본 발명에 따른 외면 방식 도장에 아무런 영향을 받지 않으며 또한 역으로 내면 도장의 종류를 불문하고 외면 불소 수지 도장을 함에 있어 아무런 제한이 없어야 한다.

본 발명에 따른 제품에 있어서 방식 도막의 구성은 직관(곧은 관)이나 이형관 모두에 적용되지만, 도장 방법은 직관에 한정하여 적용된다.

본 발명에 따른 제품의 구조를 제조 순서에 따라 살펴보면 도 1에서 보는 바와 같이 강관(100)의 외부 표면(101)을 Sa 2 1/2 이상 및 표면 조도 40~90㎛ 정도로 블라스팅 방법으로 청소한 다음, 폴리아마이드 경화형 에폭시 아연말 프라이머를 50~75㎛ 두께로 도포한 하도층(102) 위에 폴리아마이드 경화형 변성 에폭시를 100~125㎛ 두께로 도장하여 중도층(103)이 형성되면, 최종으로 이액형 불소 수지 도료를 건조 도막 두께 100~125㎛로 도장한 상도층(104)으로 구성되고 최종 건조 도막의 두께는 300±25㎛가 대표적인 제품 도막 구성의 예로서 도막의 두께는 관로 설치 환경에 따라 증감이 된다. 또한 하도층과 중도층에 사용되는 도료는 관로 부설 환경이나 주문자의 요구에 따라 유사하거나 동등 이상의 성능을 갖는 도료로 대체될 수 있지만 제품의 최상층을 구성하는 상도층은 불소 수지 도료를 사용하여 도장하는 것이 본 발명에 따른 제품의 특징이다. 한편, 강관의 내면은 수송되는 유체의 특성에 따라 액상 에폭시, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 콜타르 프라이머 또는 타르 에폭시 등과 같은 방식용 도료를 사용하여 도장하거나 또는 나관 상태로 제작하거나 할 수 있다.

이러한 제품을 안정적인 품질로 제작하기 위해서 도 2 또는 도 3과 같은 장치가 필요하다. 도 2와 도 3은 장치의 구성과 작업 방법을 예시하기 위한 것이며 그러한 작업 방법과 장치를 변형 또는 응용하면 여러 가지의 유사한 작업 방법과 장치를 적용할 수 있다.

본 발명을 위한 장치와 작업 방법에 있어서 도 2를 중심으로 설명하면, 도장을 하고자 하는 강관(100)을 회전시키는데 필요한 구동 롤러(201)가 회전속도 조절이 가능한 구동 장치(202)에 연결되도록 하고 강관의 다른 쪽 끝은 피동 롤러(203) 위에 놓이도록 한다. 도장에 사용되는 도료를 저장하고 공급하기 위한 용기(400)는 금속제의 것으로서 도료 교반과 혼합이 용이하도록 원통형의 구조로 한다. 도료 분사 장치로는 준비된 도료를 고압으로 분사하기 위한 에어리스 도장기(500)와 도료 공급용 고압 호스 및 스프레이 장치(603)가 사용된다. 강관의 길이는 보통 6m~12m이므로 강관 전체 길이를 왕복할 수 있기에 충분하도록 호스 지지대(303)가 있어야 하며 이 호스 지지대는 작업 중 진동이 방지되도록 고안된 인장 장치(304) 와 상하 높이 조절이 가능하도록 고안된 장치(307)로 구성된다. 또한 이러한 일련의 장치들은 강관의 길이 방향으로 왕복이송이 가능하도록 구동 장치(305)와 동력 전달 장치(306)가 구비된 왕복 대차(301) 위에 설치되어 진다.

위와 같은 장치는 강관이 고정 위치에서 회전하고 스프레이 장치가 왕복을 하도록 고안되어 있으나 도 3과 같이 강관이 회전하는 가운데 왕복 이송을 하고 스프레이 장치는 고정 위치에서 도장 작업을 하도록 할 수 있다. 즉, 도 3에서 강관(100)은 레일(206) 위에서 강관의 길이 방향으로 왕복이송이 가능한 대차(204)에 설치된 회전 롤러(205) 위에 얹혀지고 도료 용기(400), 에어리스 도장기(500), 도료 공급 호스(602), 스프레이 장치(603), 스프레이 장치 높낮이 및 각도 조절 장치(306)가 부착된 지지대(305) 등으로 구성되어 강관의 외면에 도장 작업을 할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 이러한 장치를 이용하면 강관의 호칭 직경 80~3,000mm, 길이 6~12m의 것을 기계식 도장할 수 있다.

도장 작업의 순서는 준비 작업과 본 작업 및 마무리 작업으로 구분할 수 있다. 먼저 준비 작업은 도장에 사용되는 도장 재료에 대한 준비와 필요한 장치에 대한 준비 작업으로 나뉘는데, 사용되는 도장 재료는 도장 순서에 따라 준비한다. 가장 먼저 도포하는 폴리아마이드 경화형 아연말 프라이머는 2액형으로서 주제와 경화제로 구성되고 혼합비는 부피비로 4:1의 것을 사용한다. 주제와 경화제를 혼합비에 맞추어 도료 용기(400)에 넣은 다음 혼합량의 약 20% 정도 가량 전용 희석제를 붓고 교반기로 충분히 혼합하여 스프레이 작업에 대비한다. 중도에 사용되는 폴리아마이드 경화형 변성 에폭시 도료는 주제와 경화제가 부피비로 4:1로 혼합하고 희석제는 약 15%로 하며, 상도에 사용되는 불소 수지 도료는 부피비를 기준으로 주제와 경화제 혼합비를 5:1로 하고 희석제는 약 20%로 한다. 하도, 중도 및 상도에 사용되는 도료는 서로 혼합되지 않아야 하므로 각각의 독립된 용기를 사용하며, 스프레이 장치는 각각의 것을 사용하던가 또는 한 가지 도료의 도장이 끝난 다음에 신너로 충분히 세척한 후 다른 도료의 도장에 사용할 수도 있다. 도장 재료에 대한 준비와는 별도로 도장 장치에 대한 준비로서는 도 2나 도 3과 같은 장치 이외에 각각의 도료 스프레이 작업에 적합한 노즐 팁, 도료 공급 개폐 작동 장치, 청소용 신너 및 공급 장치 등 일반적인 에어리스 스프레이 작업에 필요한 것들이 사용된다.

준비 작업이 완료되면 본 작업으로서 먼저 블라스팅 처리가 완료된 나관 상태의 강관(100)을 관 회전 장치의 구동 롤러(201) 및 종동 롤러(203) 위에 올려놓고 속도 조절이 가능한 롤러 구동 장치(202)를 이용하여 강관의 직경에 따른 적정 원주 속도로 회전시킨다. 우선 제1층 도막(하도층)을 도장 작업하기 위하여 폴리아마이드 경화형 에폭시 아연말 프라이머 도료와 희석제를 도료 용기(400)에 넣고 충분히 교반하여 혼합한 다음 흡입 장치(601)를 용기 바닥에 닿도록 넣는다. 강관의 한쪽 끝으로부터 도장 작업을 시작하기 위하여 대차 왕복 구동 장치(305,306,307)를 이용하여 스프레이 장치(603)를 관 끝으로부터 약 50cm 정도 떨어진 곳에 위치하도록 하며, 스프레이 장치(603)의 끝 부분은 도 3에서와 같이 강관 측면의 상부에 45˚정도 각도에서 강관의 중심부를 향하게 설치한다. 에어리스 도장기(500)를 작동하면 도료는 흡입 장치(601)를 통해 고압 펌프 흡입구(502)를 거쳐 고압펌프(501)에서 고압(2,500psi정도)이 되어 공급 호스(602)를 통해 스프레이 장치(603) 에 도달하게 된다. 스프레이 장치(603)를 개방하여 도료의 분사가 개시되면 왕복 대차 구동 장치(305)를 작동하여 스프레이 장치가 강관의 길이 방향을 따라 강관의 외면에 도료를 분사하여 도장 작업을 한다. 강관의 다른 한쪽 끝까지 도장이 완료되면 도료 분사를 멈추고 왕복 대차 구동 장치를 역으로 구동하여 대차를 최초 위치로 이송한다. 왕복 대차는 도장 작업이 완료되어 원위치로 복귀할 때 신속히 이송할 수 있도록 하는 무단변속장치 또는 고.저속 변환식 변속 장치를 사용한다. 하도층 작업이 완료된 강관은 크레인 등을 이용하여 다른 적재 장소로 옮긴 다음 후속 도장인 중도층 작업에 필요한 시간(도료 종류와 기온에 따라 차이가 있지만 보통 상온에서 5시간 정도) 이상 건조를 시킨다. 하도층이 건조가 된 후에는 중도층 도장 작업을 하는데 중도층 작업은 사용하는 도료가 다를 뿐 하도층 작업의 순서와 같다. 다만, 중도층 도료 분사가 끝나면 도료가 아직 건조되지 않았을 때 현장 용접 접합을 고려하여 관의 양끝으로부터 약 100~150mm 가량 중도층 도막을 벗겨낸다. 이러한 미도장부위는 관의 접합 형식에 따라 그 폭에 차이가 있을 수 있으며 도장을 하기 이전에 그러한 폭만큼 종이나 테이프를 발라 두었다가 도장을 한 다음 떼어 내거나 도료의 분사 작업시 해당 폭 만큼을 덮을 수 있는 커버를 사용하여 도료가 그 커버 위에 분사되도록 한다. 중도층 도장 작업이 완료된 관은 크레인을 이용하여 다른 적재 장소로 옮긴 다음 후속 도장인 상도층 작업에 필요한 시간(보통 상온에서 5시간 정도) 이상 건조를 시킨다. 중도층 건조가 된 후에는 상도층 도장 작업을 하는데 불소 수지 도료를 사용하는 것을 제외하고 중도층 도장 작업의 순서와 같이 진행한다. 관의 양끝에 대한 미도장부위도 중도층 작업에서와 같은 요령으 로 작업한다. 상도층인 불소 수지 도장 작업이 완료된 제품은 크레인 등을 이용하여 도막이 손상되지 않도록 다른 적재 장소에 옮긴 후 완제품 검사를 한 다음 적재 장소에 관 양끝 미도장부위를 이용하여 제품을 받쳐 놓는다.

본 발명에 의한 불소 수지 도료 도장 강관 제품은 옥외 대기중에 노출되는 수도용, 가스용, 기름 및 공기 수송용 등의 각종 용도의 강관 배관에 적용될 수 있다. 자외선은 물론 산성비 및 임해 공업 지역과 같은 열악한 노출 환경 속에서도 도막의 열화를 방지하고 부식으로부터 강관을 장기간에 거쳐 보호할 수 있으므로 관로 수명을 연장하고 사고의 위험을 예방할 수 있다.

Claims (3)

1. 강관의 외면을 불소 수지 도료 방식 도장함에 있어, 블라스팅한 강관 표면 위에 폴리아마이드 경화형 에폭시 아연말 프라이머 또는 이와 유사한 특성의 프라이머를 도장한 것을 제1층의 하도층으로 하고, 폴리아마이드 경화형 변성 에폭시 또는 이와 유사한 특성의 도료를 도장한 것을 제2층의 중도층으로 하고, 가장 바깥 면에 불소 수지 도료를 도장한 것을 제3층의 상도층으로 하는 강관 제품.
2. 강관의 외면을 불소 수지 도료 방식 도장함에 있어, 도료 용기와 에어리스 도장기를 탑재하며 강관의 전체 길이를 도장하기에 충분한 길이의 호스를 지지할 수 있는 지지대와 지지대 인장 장치 및 높이 조절 장치가 구비되고 왕복 이송 장치가 구비된 왕복 대차를 이용하며, 강관은 고정 위치에서 회전하고 왕복 대차가 이송하는 것을 특징으로 하는 장치 및 이러한 도장 장치를 사용하여 강관 외면을 도장하는 방법
3. 강관의 외면을 불소 수지 도료를 사용하여 방식 도장함에 있어, 도료 용기와 에어리스 도장기, 호스 높이 조절 및 분사 각도 조절 장치가 고정 위치에 설치되고, 왕복 이송 장치 및 관 회전 장치가 구비된 왕복 대차를 이용하여 강관 외면을 도장하는 것을 특징으로 하는 장치 및 이러한 도장 장치를 사용하여 강관 외면을 도장하는 방법

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