(57)【要約】  管ねじ継手のピン又はボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管管端部の外面及び／又は内面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成する塗布装置は、鋼管をその中心軸回りに回転させながら支持する鋼管支持手段と、ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧により霧化して噴射させる少なくとも２つのノズルを備えた第１の噴霧ユニットと、ＵＶ硬化性樹脂塗料を貯留タンクから前記第１の噴霧ユニットの各ノズルに供給するＵＶ硬化性樹脂供給系と、第１の噴霧ユニットの各ノズルを鋼管の管軸方向に移動自在に支持する第１のノズル支持手段とを備える。前記２つのノズルは、それらからの噴射流が互いに近づくように傾斜した角度で、鋼管の少なくとも管軸方向において異なる位置に配置される。ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記第１の噴霧ユニットの各ノズルにおける塗料の噴霧空気圧を所定値に保つための第１のレギュレータを備える。
2013541406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管ねじ継手のピンまたはボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管の管端部の外面または内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧塗布するための塗布装置であって、
前記鋼管をその中心軸回りに回転させながら支持する鋼管支持手段、
前記ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧により霧化して噴射させるための少なくとも２つのノズルを備えた第１の噴霧ユニット、
ＵＶ硬化性樹脂塗料を貯留するタンクと、このタンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第１の噴霧ユニットの各ノズルに供給するためのポンプとを備えたＵＶ硬化性樹脂供給系、ならびに
前記第１の噴霧ユニットの各ノズルを前記鋼管の管軸方向および上下方向に移動自在に支持する第１のノズル支持手段、
を備え、かつ
前記第１の噴霧ユニットが有する２つのノズルは、それらのノズルからの噴射流が前記鋼管の管軸垂直方向の面を挟んで互いに近づくように傾斜した角度で、前記鋼管の少なくとも管軸方向において異なる位置に配置され、
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記第１の噴霧ユニットの各ノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を個々に所定値に保つための第１のレギュレータとを備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系が、前記ＵＶ硬化性樹脂塗料の粘度を調整するためのヒータをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記鋼管管端部の外面と内面のうち、前記第１の噴霧ユニットによる塗布が行われない方の面にＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧により霧化して噴射させるための少なくとも１つのノズルを備えた第２の噴霧ユニット、および
この第２の噴霧ユニットのノズルを上下方向に移動自在に支持する第２のノズル支持手段、
をさらに備え、前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記タンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第２の噴霧ユニットのノズルにも供給し、かつ前記第２の噴霧ユニットのノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を所定値に保つための第２のレギュレータを備える、
請求項１または２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記第２のノズル支持手段が前記第２の噴霧ユニットのノズルを管軸方向にも移動自在に支持する、請求項３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記第１噴霧ユニットの２つのノズルが前記鋼管の周方向においても異なる位置に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項６】
前記第１の噴霧ユニットが管ねじ継手のピンを構成する前記鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴射する、請求項１〜５のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項７】
前記第１の噴霧ユニットの傾斜配置された前記２つのノズルの傾斜角度の絶対値が、前記鋼管の管軸垂直方向の面に対してそれぞれ２０〜４０°の範囲内である、請求項１〜６のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項８】
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記第１および第２の噴霧ユニットの一方または両方が動作を停止している間はＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧ユニットのノズルから前記ポンプおよび前記ヒータを経て該ノズルに循環させる循環経路を備える、請求項２〜７のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の塗布装置と、
前記鋼管を横方向に搬送する鋼管搬送手段と、
前記鋼管の搬送方向において前記塗布装置より下流側に配置された、前記鋼管の管端部の内面と外面の片面または両面に紫外光を照射する照射ランプを備えた紫外光照射装置と
を備える、ねじ部を有する鋼管管端部の内面または外面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成するためのシステム。
【請求項１０】
前記紫外光照射装置が、前記鋼管をその中心軸回りに回転させる機構を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記紫外光照射装置の鋼管管端部の外面に紫外光を照射する照射ランプが上下方向に移動自在に支持されている、請求項８または９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管で代表される鋼管の締結に使用されるピン−ボックス構造の管ねじ継手のピンまたはボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面にＵＶ（紫外光）硬化型樹脂塗料を噴霧塗布するための塗布装置に関する。本発明はまた、この塗布装置を備えた、ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面のＵＶ硬化樹脂被膜を形成するためのシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
油井掘削に使用されるチュービングやケーシングといった油井管は、管端にねじ部を有する長さ十数メートル程度の鋼管から構成され、管ねじ継手によって現場で順次締結することによって、必要な長さに組み立てられる。この管ねじ継手は、一般に、雄ねじ部を有する一方の継手要素であるピンと、雌ねじ部を有する相手方の継手要素であるボックスとを用いるピン−ボックス構造をとる。
【０００３】
油井管の締結に典型的に用いられるカップリング方式のねじ継手では、ピンは油井管となる鋼管の両側の管端部の外面に形成され、ボックスはカップリングと呼ばれる短い別の継手部材の両側の内面に形成される。インテグラル方式と呼ばれる別の種類の管ねじ継手では、鋼管の一端の外面にピンが、他端の内面にボックスが形成され、カップリングを使用せずに鋼管が締結される。
【０００４】
通常の油井の深さは２０００〜３０００ｍであるが、近年の海洋油田等の深油井では８０００〜１００００ｍ、さらにはそれ以上の深さに達することもある。そのため、油井管の締結に使用される管ねじ継手には、使用環境下で油井管およびカップリングの重量に起因する管軸方向引張力に加えて、内外面圧力が複合した圧力や熱が作用するため、過酷な使用環境下でも破損せずに気密性を維持できることが要求される。また、チュービングやケーシングの降下作業時には、一度締め込んだ継手を緩めて再度締め直すことがあり、ＡＰＩ（米国石油協会）規格では、チュービング継手で１０回の締付け、ケーシング継手では３回の締付け（メイクアップ）、緩め戻し（ブレークアウト）を行っても、ゴーリングと呼ばれる修復不可能な焼付きを発生せずに気密性が維持されることを要求している。
【０００５】
高応力下での気密性に優れた管ねじ継手として、プレミアムジョイントと呼ばれる、メタルシール可能な管ねじ継手がある。プレミアムジョイントは、ピンおよびボックスのいずれもが、ねじ部に加えて、ねじ無し金属接触部を備え、ピン及びボックスそれぞれのねじ無し金属接触部同士が直接接触してメタルシールを形成することにより優れた気密性を発揮する。ピンのねじ無し金属接触部は、ピン外周面のねじ部より先端側に位置するメタルシール面と、ピン先端のトルクショルダ面とから構成される。対応して、ボックス内周面にもメタルシール面およびトルクショルダ面が設けられる。ピンをボックスに挿入し、両者のトルクショルダ面が当接するまでねじで締め付けると、ピンとボックスのメタルシール面同士が所定の干渉量で密着してメタルシールを形成する。締付けによる圧縮荷重の一部を互いに当接するトルクショルダ部が負担するため、ねじ部による応力負担が軽減される。
【０００６】
しかし、プレミアムジョイントでは、特にねじ無し金属接触部、中でもメタルシール部で焼付きが起こり易いので、潤滑性を与えて焼付きを防止することが重要となる。これまで、油井管用の管ねじ継手のねじ部やねじ無し金属接触部といった、締付け時にピンとボックスとが互いに接触する表面（以下、単に「ねじ継手の接触表面」という）に対しては、耐焼付き性および気密性の向上を図り、かつ使用時までこの接触表面を発錆から保護するために、一般に、ドープまたはコンパウンドグリスとも呼ばれる高粘性グリス潤滑剤（以下、ドープという）が出荷前に塗布されてきた。
【０００７】
カップリング型の油井管用の管ねじ継手では、長い鋼管の端面の真円度と形状精度を高め、管内を流れる流体がピンとボックスとの接合部で乱されることを防止するために、ピンを構成する鋼管の管端部の内面側に、テーパ状に切削されたリセス又はチャンファと呼ばれる逃がし部を設けることが多い。このピン内面のリセス部にも防錆を目的としてドープが塗布される。
【０００８】
このように、ピンとなる鋼管の管端部では、ボックスとの接触表面である鋼管の外面および端面のみならず、リセス部が形成される内面にもドープが塗布される。従来のドープは、潤滑性および防錆性（耐食性）を確保するため、ＰｂやＺｎといった重金属の粉末を多量に含有するものであった。ドープの塗布は、通常、刷毛塗り、すなわち適量をねじ継手の接触表面に垂らした後に、刷毛（ブラシ）で延ばすことによって行われる。
【０００９】
下記特許文献１、２には、上記ドープのような高粘性液状潤滑剤を管ねじ継手のねじ部に塗布する装置として、潤滑剤を噴射するノズルヘッドと噴射された潤滑剤を延ばすブラシとを備える潤滑剤塗布装置が開示されている。
【００１０】
１９９８年に北東大西洋の海洋汚染防止に関するオスパール条約（オスロ・パリ条約ＯＳＰＡＲ）が発効したのを契機に、地球規模での環境に対する厳しい規則が進んでおり、特に北海油田では、海洋汚染を防ぐ目的で重金属類を含まない潤滑剤を使用することが規定されている。海上リグにおけるガス井や油井の掘削作業においても、海洋汚染の原因物質の排出を最小にすべく、環境への排出の可能性があるリグでの使用物質には、環境影響度の評価を求め、その国または地域の基準を満たさないものの使用は禁止される傾向にある。そのため、ドープの塗布を必要としない管ねじ継手の潤滑および防錆方法がこれまでいろいろ提案されてきた。
【００１１】
下記特許文献３には、ボックス表面には塑性もしくは粘塑性型レオロジー挙動を有する、例えば、ホットメルト樹脂からなる固体潤滑被膜を有し、ピン表面にはＵＶ硬化樹脂からなる固体防食被膜を有する管ねじ継手が提案されている。このＵＶ硬化樹脂からなる固体防食被膜の膜厚は、好ましくは５〜５０μｍの範囲内、より好ましくは１０〜４０μｍの範囲内である。
【００１２】
特許文献３に記載された管ねじ継手では、ピンを構成する鋼管管端部の外面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成する。ＵＶ硬化樹脂被膜は硬質で防食効果が高く、かつ透明性が高いため、外傷を受けやすいピンのねじ部の損傷の有無を、被膜を除去せずに検査することができるという利点がある。ボックス表面に形成した固体潤滑被膜が高圧下で流動しうるため、固体潤滑被膜をボックス表面だけに適用するにもかかわらず、締付けと緩めを繰り返した場合でも管ねじ継手の焼付きを防止することができる高い潤滑性能が得られる。また、ピン表面のＵＶ硬化樹脂被膜だけでなく、ボックス表面の固体潤滑被膜もべたつきがなく（ドライと呼ばれる）、ドープにみられるような異物付着による焼付き発生が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭５８−２１９９６４号公報
【特許文献２】特開昭６２−６１６６７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００９／０７２４８６号公報
【発明の概要】
【００１４】
特許文献３に記載された管ねじ継手を製造する場合、ピンを構成する鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布し、紫外光を照射してＵＶ硬化樹脂被膜を形成する。さらに、前述したように、ピン内面側のリセス部にも防錆が求められるので、ピンを構成する鋼管管端部の内面側にも防錆のためにＵＶ硬化樹脂被膜を形成することが望ましい。
【００１５】
ＵＶ硬化樹脂被膜は、ねじ部を含んでいる鋼管管端部の表面に密着性よく薄く均一な厚さで形成しなければならない。鋼管の出荷から油井掘削現場までの運搬や保管の際のさび発生の防止の観点からは、被膜が厚い方が有利である。
【００１６】
一方、管ねじ継手のねじ部およびねじ無し金属接触部の形状は、油井掘削現場において規定のトルクで締め付けした時に漏れが発生しないように設計されている。そのため、被膜の膜厚が厚くなりすぎると、特にねじ部の形状が寸法精度の許容度を超えてしまい、規定のトルクで締め付けができず、気密性確保に必要なメタルシールが得られなくなることがある。
【００１７】
この相反する要求条件を満たすＵＶ硬化樹脂被膜の最適な膜厚は２５〜３５μｍ程度であることがわかった。この範囲内の膜厚のＵＶ硬化樹脂被膜を１０μｍ程度の膜厚公差で形成することが、特許文献３に記載された管ねじ継手の量産に求められる。
【００１８】
前述した特許文献１、２に記載された塗布装置は、グリス状のドープ（コンパウンドグリス）の塗布用であり、ブラシを用いてドープを塗り拡げる。そのため、ブラシの毛が当たる部分と当たらない部分とで被膜厚みに差を生じ、特にねじ山ではブラシの毛が強く当たるために被膜が薄くなる。従って、特許文献１、２に開示されているブラシを利用した塗布装置では、膜厚公差１０μｍ程度で精度良く均一な薄膜を形成することはできない。
【００１９】
また、ＵＶ硬化性樹脂塗料には、揮発性溶剤を含むものと、揮発性溶剤を含まない無溶剤型塗料とがある。無溶剤塗料の場合、作業環境上からは好ましいが、一般に粘度が高く、この高粘度のために均一な膜厚の被膜形成が妨げられる。
【００２０】
本発明は、無溶剤塗料の場合であっても、管ねじ継手のピンまたはボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面に均一な膜厚で薄いＵＶ硬化樹脂被膜を形成することができるＵＶ硬化性樹脂塗料の塗布装置を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明により、上記目的を達成することができる、管ねじ継手のピンまたはボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管の管端部の外面または内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧塗布するための塗布装置が提供される。この塗布装置は、
前記鋼管をその中心軸回りに回転させながら支持する鋼管支持手段と、
前記ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面に向けてＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧霧化により噴霧する少なくとも２つのノズルを備えた第１の噴霧ユニットと、
ＵＶ硬化性樹脂塗料を貯留するタンクと、このタンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第１の噴霧ユニットの各ノズルに供給するためのポンプとを備えたＵＶ硬化性樹脂供給系と、
前記第１の噴霧ユニットの各ノズルを前記鋼管の管軸方向および上下方向に移動自在に支持する第１のノズル支持手段と、
を備え、かつ
前記第１の噴霧ユニットが有する２つのノズルは、それらからの噴射流が前記鋼管の管軸垂直方向の面を挟んで互いに近づくように傾斜した角度で、前記鋼管の少なくとも管軸方向において異なる位置に配置され、
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記第１の噴霧ユニットの各ノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を個々に所定値に保つための第１のレギュレータを備えていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の塗布装置では、粘度の高い無溶剤塗料にも対応できるように、前記ＵＶ硬化性樹脂供給系において、ＵＶ硬化性樹脂塗料の粘度を調整するためのヒータをさらに備えることが好ましい。
【００２３】
本発明の塗布装置は、特に管ねじ継手のピンを構成するねじ切りされた鋼管管端部の外面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成するのに好適である。その場合、鋼管端部の内面側に形成されたリセス部にも防食のためにＵＶ硬化樹脂被膜を形成することが好ましい。
【００２４】
本発明の塗布装置は、好適態様において、鋼管管端部の外面（ピン）だけでなく、内面にもＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布することができる。そのような塗布装置は、
前記鋼管管端部の外面と内面のうち、前記第１の噴霧ユニットによる塗布が行われない方の面にＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧により霧化して噴射させるための少なくとも１つのノズルを備えた第２の噴霧ユニットと、
この第２の噴霧ユニットのノズルを上下方向に移動自在に支持する第２のノズル支持手段と、
をさらに備え、
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記タンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第２の噴霧ユニットのノズルにも供給し、かつ前記第２の噴霧ユニットのノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を所定値に保つための第２のレギュレータを備える。
【００２５】
本発明に係る塗布装置の好適態様を列挙すると次の通りである。
・前記第１の噴霧ユニットの２つのノズルが前記鋼管の周方向においても異なる位置に配置される。
【００２６】
・前記第２のノズル支持手段が前記第２の噴霧ユニットのノズルを管軸方向にも移動自在に支持する。
【００２７】
・前記第１の噴霧ユニットが管ねじ継手のピンを構成する前記鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴射する。
【００２８】
・前記第１の噴霧ユニットの傾斜角度で配置された前記２つのノズルの傾斜角度の絶対値が、前記鋼管の管軸垂直方向の面に対してそれぞれ２０〜４０°の範囲内である。
【００２９】
・前記ＵＶ硬化性樹脂供給系が、前記第１および第２の噴霧ユニットの一方または両方が動作を停止している間はＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧ユニットのノズルから前記ポンプおよび前記ヒータを経て該ノズルに循環させる循環経路を備える。
【００３０】
本発明によればまた、前記塗布装置と、前記鋼管を横方向（水平面上で管軸と直交する方向）に搬送する鋼管搬送手段と、前記鋼管の搬送方向において前記塗布装置より下流に配置された、前記鋼管の管端部の内面と外面の片面または両面に紫外光を照射する少なくとも１つの照射ランプを備えた紫外光照射装置とを備える、ねじ部を有する鋼管管端部の内面または外面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成するためのシステムも提供される。
【００３１】
このシステムにおいて、前記紫外光照射装置は、前記鋼管をその中心軸回りに回転させる機構を備えることが好ましい。また、前記紫外光照射装置の鋼管管端部の外面に紫外光を照射する照射ランプは、上下方向に移動自在に支持されていることが好ましい。
【００３２】
本発明に係る塗布装置およびシステムを利用すると、管ねじ継手のピンまたはボックスを構成する鋼管管端部の外面または内面に、防食に必要な、例えば２５〜３０μｍ程度の膜厚のＵＶ硬化樹脂被膜を、公差が１０μｍ以内となるように均一な膜厚で形成することが可能となる。それにより、耐焼付き性に優れ、かつ所定のトルクでの締付けにより確実にメタルシールを形成できる、気密性に優れた管ねじ継手を大量に製造することが可能となる。こうして製造された管ねじ継手を利用して油井管を締結することにより、従来のドープの利用による環境汚染の問題が避けられ、かつ現場での油井管の締結の作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る塗布装置の構造を模式的に示す概要図。
【図２】本発明に係る塗布装置のＵＶ硬化性樹脂供給系における塗料および空気の流れを模式的に示す説明図。
【図３】ＵＶ硬化性樹脂塗料の温度に対する粘度（Ｎｏ.４フォードカップにより測定）の関係を示すグラフ。
【図４】図４(ａ)は鋼管管端部に形成されたねじ部の台形ねじ山の断面形状の例を示す説明図、図４(ｂ)および(ｃ)は、２つのノズルの向きとねじ山に形成された被膜皮膜を示す説明図。
【図５】本発明に係るＵＶ硬化樹脂被膜形成システムに使用される紫外光照射装置を模式的に示す概要図。
【図６】本発明に係るＵＶ硬化樹脂被膜形成システムにおける塗布装置と紫外光照射装置との位置関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下では、典型的なカップリング方式の管ねじ継手のピンを構成する、雄ねじ部を有する鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布してＵＶ硬化樹脂被膜を形成する態様に関して、本発明を説明する。この管ねじ継手は、好ましくは、ねじ部に加えてねじ無し金属接触部を有するプレミアムジョイントタイプのものである。
【００３５】
本発明に係る塗布装置はこの態様に限定されるものではない。例えば、本発明に係る塗布装置は、鋼管の一端の外面にピンを、他端の内面にボックスを備えた、カップリング不要のインテグラル方式の管ねじ継手に適用することもできる。つまり、本発明に係る塗布装置を用いて、管ねじ継手のボックスを構成する、雌ねじ部を含む鋼管管端部の内面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成することもできる。
【００３６】
前述したように、管ねじ継手のピンを構成する鋼管管端部の内面側にはテーパ状に切削されたリセス（またはチャンファ）が形成されることが多い。本発明に係る塗布装置は、好適態様においては、ピン、すなわち鋼管管端部の外面だけでなく、内面側のリセスにも潤滑剤を塗布することができる。以下では、この好適態様を例にとって説明する。
【００３７】
本発明の塗布装置は、鋼管支持手段と、ＵＶ硬化性樹脂塗料を鋼管管端部の外面に噴霧塗布するための第１の噴霧ユニットと、タンクとポンプを備えたＵＶ硬化性樹脂供給系と、第１のノズル支持手段を備える。ＵＶ硬化性樹脂塗料を鋼管管端部の内面（例、リセス部）にも塗布できる好適態様においては、本塗布装置はさらに、鋼管管端部の内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧塗布するための第２の噴霧ユニットと、第２のノズル支持手段を備える。ＵＶ硬化性樹脂供給系は、タンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を第１および第２の噴霧ユニットのノズルに供給し、かつ第１および第２の噴霧ユニットの各ノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を所定値に保つための第１および第２のレギュレータを備える。
【００３８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の塗布装置について、それを構成する要素ごとに説明する。
【００３９】
［鋼管支持手段］
図１および図２を参照すると、油井管として使用される鋼管１１は、その管端部が管ねじ継手のピン１１Ａを構成している。図１および図２には、ピンを構成する鋼管管端部は先細のテーパ状に単純化して示されている。実際には、当業者には周知のように、ピン１１Ａを構成する鋼管管端部の外面には、雄ねじ部およびメタルシール用のねじ無し金属接触部が形成されている。図２に示すように、鋼管管端部の内面には、テーパ状に切削されたリセス１１Ｂが形成されている。本発明の塗布装置は、ピン１１Ａを構成する鋼管管端部の外面だけでなく、内面のリセス１１ＢにもＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布することができる。
【００４０】
鋼管支持手段は、鋼管１１をその中心軸回りに回転させながら支持する。図示の態様では、鋼管支持手段は対をなすターニングローラ１４からなる。図１には、鋼管の一方の端部付近に位置させた１対のターニングローラ１４しか示されていないが、実際には鋼管の他端近くと、さらにはその間の少なくとも１地点、通常は３〜８地点に、さらにターニングローラ対が配置される（図６を参照）。
【００４１】
これら複数対のターニングローラは、互いに回転数（鋼管の送り速度）を同期させて、鋼管をその中心軸回りに所定の回転数で回転させる。鋼管支持手段は、図示のターニングローラに限定されるものではなく、鋼管を中心軸回りに所定速度で回転させることができる任意の手段を利用することができる。
【００４２】
［外面塗布用の第１の噴霧ユニット］
図示の態様の装置は、ピン表面、すなわち、ねじ部を有する鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧塗布する装置である。そのため、第１の噴霧ユニットは鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧するように配置される。
【００４３】
外面塗布用の第１の噴霧ユニットは、少なくとも２つ（図示例では２つ）の噴霧ノズル１ａ，１ｂを備える。この噴霧ノズルには、図２に示すように、ＵＶ硬化性樹脂塗料とそれを霧化して噴射させるための空気とが送られ、所定の空気圧で塗料を霧化して均一に噴霧することができる。ノズルは開閉可能であり、そのノズルから塗料が噴霧されない時には閉じておくことができる。このノズルの開閉手段は当業者には知られている。また、各ノズルは、その傾斜角度を調節できるように後述する第１のノズル支持手段に取付けられている。
【００４４】
後述するように、２つのノズルは、それらからの噴射流が鋼管の管軸垂直方向の面を挟んで互いに近づくように、ノズルが先端に向かって互いに近づく方向に傾いた角度で配置されている。この傾きの角度については後述する。第１の噴霧ユニットが３以上のノズルを備える場合には、そのうちの２つ、好ましくは隣接する２つが上記のように傾斜して配置されていればよい。
【００４５】
図では、２つのノズル１ａ，１ｂの位置は、管軸方向のみで異なる位置に配置されているように見えるが、好ましくは管軸方向だけでなく、周方向にも異なる位置に配置される。すなわち、例えば、２つのノズルの一方は紙面より上側に、他方は紙面より下側に位置する。それにより、２つの噴射流が互いに干渉することが避けられる。ノズルが３つ以上の場合も同様に、そのうちの少なくとも２つ、好ましくは全てのノズルが、少なくとも管軸方向、好ましくは管軸方向と周方向の両方向において異なる位置に配置される。
【００４６】
なお、「噴射流が鋼管の管軸垂直方向の面を挟んで互いに近づく」とは、管軸垂直方向の面に対し両側から、図４（ｂ）にあるようにねじ断面の前後両方よりねじ山に向かって噴射することを意味する。
【００４７】
［第１のノズル支持手段］
第１のノズル支持手段は、外面塗布用の第１の噴霧ユニットのノズル１ａ，１ｂ（以下、単に外面ノズルともいう）を前記鋼管の管軸方向および垂直方向（上下方向）の２方向に移動自在に支持する。図示例では、第１のノズル支持手段は、外面ノズル管軸方向移動用ボールスクリュー３とその管軸方向の移動を制御する外面ノズル管軸方向移動用サーボモータ５、ならびに外面ノズル上下方向移動用ボールスクリュー７とその上下方向の移動を制御する外面ノズル上下方向移動用サーボモータ９とにより構成される。
【００４８】
より詳しく説明すると、外面ノズルの上下方向の移動のために配置される、可動性ナット部を備えたボールスクリュー７は塗布装置本体１２に垂直に支持され、その管軸方向の移動のために配置されるボールスクリュー３は、上下方向移動用ボールスクリュー７の可動性ナット部から管軸方向に平行に延設された水平支持部材１５に支持されている。従って、管軸方向移動用ボールスクリュー３は上下方向に移動可能である。この管軸方向移動用ボールスクリュー３のナット部に下向きに取付けられた短い垂直方向支持部材１６に外面ノズル１ａ、１ｂが固定される。この垂直方向支持部材１６に穴を設け、その穴を前記水平方向支持部材１５が貫通する。それにより、２つのボールスクリュー３、７の動作時に、それぞれのナット部は回転せず、スクリューの方が回転して、ノズル１ａ、１ｂは管軸方向と上下方向に移動可能となる。
【００４９】
［内面塗布用の第２の噴霧ユニット］
図示の態様の装置は、ピン端部の内面側、すなわち、鋼管の管端の内面側に切削加工により形成されたリセス１１ＢにもＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧塗布することができるように設計されている。リセス１１Ｂは、ピン１１Ａに比べて管軸方向長さが短く、かつ一般に表面は平滑で、ねじ部を有していない。
【００５０】
そのため、ねじ部を有していない、鋼管管端部の内面の塗布に用いる第２の噴霧ユニットは、内面塗布用ノズル２を１個有していれば十分である。もちろん２以上のノズルを配置してもかまわない。
【００５１】
外面塗布用ノズル１ａ，１ｂと同様に、内面塗布用ノズル２も、ＵＶ硬化性樹脂塗料とそれを霧化するための空気とによって所定の空気圧で塗料を霧化して、塗料を均一に噴霧することができ、ノズルは開閉可能である。
【００５２】
内面塗布用ノズルは、垂直に配置しても、あるいは図示のように、管の奥の方を向くように傾斜させて配置してもよい。傾斜角度は管軸垂直方向の面に対して４０°以内とすることが好ましい。このノズルの傾斜角度と、ノズルの上下方向の位置によって、１つの内面塗布用ノズル２から噴霧塗布される塗布面積、従って、管軸方向の塗布幅が決まる。
【００５３】
［第２のノズル支持手段］
第２のノズル支持手段は、内面塗布用の第２の噴霧ユニットのノズル２（以下、単に内面ノズルともいう）を少なくとも上下方向に移動自在に支持する。第２の噴霧ユニットは、管軸方向の噴霧幅がピン表面を塗布する第１の噴霧ユニットに比べて非常に短いため、そのノズルが垂直方向（上下方向）に移動する（それにより上述したように管軸方向の塗布幅が変化する）だけでも、リセスを十分に塗布することができる場合がある。従って、第２のノズル支持手段は、ノズルを管軸方向に移動させる機能を有していなくてもよい。しかし、好ましくは、第１の塗布部のノズルと同様に、ノズルが上下方向のみならず、管軸方向にも移動自在とする。それにより、内面のより広い範囲にわたってＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布することが可能となる。図示の態様ではそのようになっている。
【００５４】
図示例では、第２のノズル支持手段は、内面ノズル管軸方向移動用ボールスクリュー４とその管軸方向の移動を制御する内面ノズル管軸方向移動用サーボモータ６、ならびに内面ノズル垂直方向移動用ボールスクリュー８とその上下方向の移動を制御する内面ノズル垂直方向移動用サーボモータ１０とにより構成される。
【００５５】
第１のノズル支持手段と同様に、内面ノズルの上下方向の移動のために配置されるボールスクリュー８は塗布装置本体１２に垂直に支持され、内面ノズルの管軸方向の移動のために配置されるボールスクリュー４は、垂直方向移動用ボールスクリュー８の可動性ナット部から管軸平行方向に延設された水平支持部材１７に支持されている。それにより、内面ノズル管軸方向移動用ボールスクリュー４は上下方向に移動可能となる。この内面ノズル管軸方向移動用ボールスクリュー４のナット部に上向きに取付けられた短い垂直方向支持部材１８の上端付近に内面ノズル２が斜め下向きに固定される。適宜の支持手段により、２つのボールスクリュー４、８の動作時に、それぞれのナット部は回転せず、スクリューの方が回転するようにする。こうして、内面ノズル２は、管軸方向と上下方向に移動可能となる。
【００５６】
図示例では、外面ノズルと内面ノズルのいずれについても、ボールスクリューとサーボモータによる移動方式を例示したが、当業者には公知の油圧制御などの別の移動方式を採用することも可能である。
【００５７】
上述した第１のノズル支持手段を構成する外面ノズル垂直方向移動用ボールスクリュー７と第２のノズル支持手段を構成する内面ノズル垂直方向移動用ボールスクリュー８は、縦型の塗布装置本体１２に支持され、この本体１２は、本体前後進移動用エアシリンダ１３によって、前方または後方（すなわち、管軸方向）に移動するように駆動される。これによって、外面ノズル１ａ，１ｂおよび内面ノズル２を、鋼管管端部の塗布に適した位置に移動させることができる。本体の駆動手段もエアシリンダに限定されず、油圧などの他の移動方式も採用できる。
【００５８】
本体１２には、各ノズルの管軸方向および上下方向の移動に加えて、後述する塗料温度調節用のヒータ、塗料流量の調整用のポンプ、塗料圧力調整用のレギュレータ、さらには霧化用空気圧を制御するエアレギュレータなどを制御するための制御手段と制御回路を組み込んだ制御装置の機能をもたせ、本発明に係る塗布装置の自動化を図ってもよい。
【００５９】
［ＵＶ硬化性樹脂供給系］
図２に示すように、ＵＶ硬化性樹脂塗料を第１噴霧ユニットのノズル１ａ，１ｂおよび第２噴霧ユニットのノズル２に供給するＵＶ硬化性樹脂供給系は、ＵＶ硬化性樹脂塗料を貯留するタンク２１と、このタンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第１および第２の噴霧ユニットの各ノズルに供給するためのポンプ２２とを備える。ポンプ２２にはエア源からエアレギュレータ２２Ａを経て制御された圧力の圧縮空気が供給され、その空気圧で塗料を一定の流量で送り出す。
【００６０】
図２において、実線で示す経路がＵＶ硬化性樹脂塗料をタンク２１からポンプ２２を経て各ノズルに供給する経路であり、点線で示す経路は、ノズルが噴霧塗布に使用されていない時にＵＶ硬化性樹脂塗料をノズルから戻して循環使用するための循環経路である。ＵＶ硬化性樹脂塗料は、紫外光照射を受けなければ硬化しないため、循環させて繰り返し使用することができる。
【００６１】
本発明に係る塗布装置におけるＵＶ硬化性樹脂供給系は、前述したタンクおよびポンプ以外に、前記第１および第２の噴霧ユニットの各ノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料噴霧空気圧を個々に所定値に保つためのレギュレータ２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、好ましくはＵＶ硬化性樹脂塗料の粘度を調整するためのヒータとを備えている。レギュレータ２４ａ，２４ｂは、それぞれ第１噴霧ユニットのノズル１ａ，１ｂに供給されるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を制御し、レギュレータ２４ｃは第２噴霧ユニットのノズル２ＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を制御する。これらのレギュレータ２４ａ，２４ｂ，２４ｃにエア源からそれぞれのエアレギュレータ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを経て調整された圧力の圧縮空気が供給されることにより、各ノズルにおける塗料噴霧用の空気圧（塗布圧）が調整される。厚みが３０μｍ程度の均一な薄膜を形成させるには、ノズルから安定した噴射量を得る必要がある。そのために、塗布圧を一定に保つレギュレータをＵＶ硬化性樹脂供給系の各ノズルの手前の位置に設ける。
【００６２】
図３に示すように、無溶剤型のＵＶ硬化性樹脂塗料の粘度は温度依存性が高く、温度に応じて粘度が著しく変動する。すなわち、温度が高いほど塗料粘度は低くなり、同じ圧力および霧化条件でノズルから噴霧される塗料の量が温度によって変化する。そのため、本発明に係る塗布装置では、塗料供給系にヒータ２３を配置して内面塗布用および外面塗布用の各ノズルに供給される塗料温度を所定温度に保持することによって、特に無溶剤型のＵＶ硬化性樹脂塗料を使用する場合の塗布量を一定にすることが好ましい。ヒータ２３の位置は、図２に示すように、ポンプ２２より下流側で、塗料供給系の経路が各ノズルに分岐する地点より上流側とすることが好ましい。しかし、例えば、ポンプ２２の上流側、あるいはレギュレータの下流側（この場合にはヒータはノズルごとに必要になる）にヒータ２３を配置することも可能である。
【００６３】
ヒータ２３による塗料の加熱温度は、塗料系により異なるが、塗料の粘度がノズルからの塗布に適した粘度、例えば、Ｎｏ４フォードカップによる測定値で３０〜４０秒の範囲内となるような温度とすることが好ましい。一般にはこの加熱温度は３５〜４５℃、例えば、３５〜４０℃の範囲内である。ヒータ２３としては、短時間で塗料温度を所定温度に加熱できるものが好ましく、例えば、ノードソン社製ＮＨ−４ヒータを利用することができる。ＮＨ−４ヒータは、本体に内蔵された発熱体により、本体に封入された伝熱媒体である液体を介して、同じく本体内部の塗料経路を通る塗料を間接的に加熱する。
【００６４】
外面塗布用の第１の噴霧ユニットのノズル１ａ，１ｂおよび内面塗布用の第２の噴霧ユニットのノズル２には、ＵＶ硬化性樹脂塗料とは別に、塗料の霧化用空気供給経路（外面塗布用２６、内面塗布用２８）と塗料の噴射用空気供給経路（外面塗布用２７、内面塗布用２９）とを経てそれぞれ圧縮空気が送り込まれる。これらの経路にはいずれもエア源からエアレギュレータ２６Ａ〜２９Ａを経て調整された所定圧力の圧縮空気が各ノズルに向かって送り込まれる。霧化用空気供給経路２６、２８からの空気により塗料が霧化され、供給された塗料は均一に霧状になる。こうして霧化された塗料は、噴射用空気供給経路２７、２９から送り込まれるより高圧の空気によって、ノズルのオリフィスから被塗布表面である鋼管管端部の外面または内面に向けて噴射され、塗布が行われる。
【００６５】
これらの各圧縮空気供給経路はオン−オフスイッチ２６Ｂ〜２９Ｂを備え、塗布作業の停止時には、霧化用空気供給経路と噴射用空気供給経路からの圧縮空気の供給を停止することにより、ノズルからの塗料の噴霧が停止し、ノズルに送り込まれた塗料は循環経路を経てＵＶ硬化性樹脂供給系を循環するようになる。図示のように、各ノズルからの塗料循環経路は、合流させた後、供給ポンプ２２およびヒータ２３を経て循環するように、ポンプ２２の上流側の地点で塗料供給経路に戻す。ノズルへの空気供給経路を、外面ノズル１ａ，１ｂへの経路と内面ノズル２への経路との間で分離してオン−オフ管理できるようにすることで、内面塗布と外面塗布と、同時に実施することも、別個に実施する（例えば、外面塗布のみを行い、内面塗布は行わないか、外面塗布より短時間で終了させる）ことが可能となる。
【００６６】
前述したように、無溶剤型のＵＶ硬化性樹脂塗料は、溶剤希釈型の一般的な塗料に比べて粘度が高く、小口径の噴霧ノズルからの噴射には高圧のポンプが必要となる。また、ＵＶ硬化性樹脂塗料は潤滑性がないため、管ねじ継手に液状潤滑剤を塗布する時には使用できる一般的な定量ポンプは用いることが困難である。そこで、ＵＶ硬化性樹脂塗料を供給するポンプとしては、ダイヤフラム式または特殊なプランジャ式ポンプを使用することが好ましい。
【００６７】
［外面塗布用の第１噴霧ユニットでの塗布条件］
外面塗布用の第１噴霧ユニットの少なくとも２つのノズル１ａ，１ｂは、管軸方向と上下方向の両方向に移動可能で、その移動を駆動するサーボモータ５、９により、ノズルの移動量と速度を制御することができる。
【００６８】
外面塗布用のノズルの上下方向の位置は、管表面で所定の噴射幅Ｗが得られるように管表面から離間させた位置に上下方向移動用サーボモータ９によって設定する。
【００６９】
塗布中、鋼管１１はターニングローラ１４により所定の速度で軸回りに回転させ、同時に外面塗布用ノズル１ａ，１ｂを管軸方向に移動させる。この移動は、軸方向移動用サーボモータ５を駆動することによって行われる。それにより、ＵＶ硬化性樹脂塗料が螺旋状に鋼管管端部の外面に塗布される。
【００７０】
その際、ノズルからの塗料の噴射幅をＷ（ｍｍ）、管の回転速度をｎ（ｒｐｍ）、管軸方向において異なる位置に設けた互いに向かい合うよう外面ノズル対の数をｍ（図１、２では、ノズル対１ａ、１ｂでｍ＝１）とすると、ノズルの管軸方向移動速度Ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）は、次の(１)式を満たすようにすることが好ましい：
Ｖ≦ｍ×ｎ×Ｗ    ・・・    (１)
ノズルの管軸方向移動速度Ｖが上の式で規定される上限速度を超えると、螺旋状の塗布幅の間に十分に塗布できていない部分が発生し、塗布が管軸方向に不均一になる。
【００７１】
本発明により形成されるＵＶ硬化樹脂被膜は防錆目的で適用されるため、凹凸の有るねじ部形状の全面を均一にムラ無く被覆する必要がある。噴霧塗布においては、ねじの側面や影となるねじ底面への塗布が課題となる。
【００７２】
ピンを構成する鋼管管端部の外面の雄ねじは、典型的には台形ねじであり、例えば、図４(ａ)に示すように鋼管（パイプ）先端側に向かって前面と背面とでは傾斜角度が異なり、特に背面は管軸垂直面に対して負の傾斜角度となるフック型ねじ山形状を有することがある。その場合、外面塗布用ノズル１ａ，１ｂが垂直の向きに配置されていると、図４(ｃ)に示すように、水平に近いねじ部の底面と頂面はＵＶ硬化性樹脂塗料を厚く塗ることができるものの、側面である前面と背面、特に負の傾斜角度を有する背面には、塗料を十分に塗布することができない。
【００７３】
そこで、本発明では、図４(ｂ)に示すように、台形のねじ形状の側面にも十分な厚みでより均一に塗布することができるように、外面塗布用の２つのノズルを、管軸方向において異なる位置に、両ノズルからの噴出流が管軸垂直面を挟んで互いに近づくように傾斜した角度で配置する。すなわち、一方のノズルはねじ山の前面を塗布する向きに、他方のノズルはねじ山の背面を塗布する向きに向ける。２つのノズルの傾斜角度の絶対値は、いずれも管軸垂直面に対して２０〜４０°（すなわち、一方のノズルは２０〜４０°、他方のノズルは−２０〜−４０°）の範囲とすることが好ましい。それにより、ねじの底面、頂面、前面、背面のいずれにもＵＶ硬化性樹脂塗料を均一に塗布することができるようになる。２つのノズルの傾斜角度の絶対値を異なっていてもよい。
【００７４】
また、２つのノズルから噴射される塗料の噴射流が互いに干渉しないように、外面塗布用の２つのノズルは、管軸方向だけでなく、周方向にも異なる位置に配置することが好ましい。ノズルの周方向の離間距離は、２つの噴射流が鋼管表面に到達する前に干渉しないような距離であればよく、噴射流の広がり角度やノズルと鋼管表面との距離に応じて変動する。
【００７５】
塗布開始位置と塗布終了位置の膜厚を均一にするため、噴射流の着地点が管軸方向で一致するように２つのノズルを配置することが望ましい。これは、２つのノズルのそれぞれ中心軸の延長線が鋼管表面（ねじ部の場合はねじ山頂面）で交差するように、２つのノズルの向きと管軸方向の離間距離を調整することにより実現される。
【００７６】
なお、２つの噴射流の着地点が管軸方向で異なる場合でも、膜厚を均一にするために、２つのノズルは塗布が必要なねじ面上の全範囲に渡って噴霧しなければならない。このとき、噴霧開始時は２つのうち一方のノズルが空吹きすることになり、噴霧終了時は他方のノズルが塗布不要な範囲まで塗料を吹き付けることになる。これを防止するためには、本発明の塗布装置に２つのノズルの噴霧時期をずらす等の制御機能を持たせれば良い。
【００７７】
通常は、塗布量を均一にするため、前面塗布用と背面塗布用の２つのノズルからの噴射量は実質的に同じになるようにする。各ノズルの傾斜角度は、手動で変更してもよく、あるいはその角度を調整できる機構を本発明の塗布装置に組み込んでもよい。
【００７８】
さらに、上述した第１および第２のノズル支持手段に代えて、各ノズルを汎用型の多関節型ロボットにより支持させてもよい。それにより、各スプレイガンの傾斜角度も自由に調整可能となる。
【００７９】
塗布の作業時間の短縮または塗布厚みの増大の目的で、外面塗布用のノズル１ａ，１ｂのセットをそれぞれ鋼管の周方向にのみ異なる位置に複数設けてもよい。その場合には、それら周方向の位置が異なるが管軸方向には同じ位置にあるノズル対を１セットと考え、前述した(１)式におけるｍの値は１として、ノズルの管軸方向移動速度Ｖを管理する。
【００８０】
また、塗布の作業時間を短縮するため、例えば、前述したように互いに噴射流が近づくように傾けたノズル１ａ，１ｂの対を２対、管軸方向に異なる位置に並べることができる。その場合、上記(１)式におけるｍは２となり、ノズル管軸方向移動速度Ｖを増大させることができる。
【００８１】
本発明では、塗布対象物が管形状であり、この対象物（鋼管）を回転させながら噴霧ノズルを管軸方向に移動させて螺旋を描きながら鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布する。そのため、塗布の出発位置と終了位置では円周方向に膜厚が不均一となり、必要な膜厚が満足されない箇所が生じる。それを避けるため、塗布の出発部位（例、鋼管の管端）と終了部位（例、ピンの管奥側の端部）では、塗布が螺旋状ではなく円周方向に行われるように、第１のノズル支持部手段による管軸方向の移動を停止して（ターニングローラによる管の回転は続ける）１／ｎ分（ｎは鋼管の回転速度、ｒｐｍ）以上（つまり、鋼管が１回転するのに要する時間以上）、ＵＶ硬化性樹脂塗料を噴射する。
【００８２】
図示例の塗布装置は、ポンプ１台に対して、外面塗布用に２つ、内面塗布用に１つの合計３つのノズルを備え、ＵＶ硬化性樹脂塗料はヒータにより一定の温度に昇温された後に、３つのノズルの各々に分配され、分配される系統毎にレギュレータにより一定圧力に保たれる。
【００８３】
ノズルには、塗料を霧状にするため霧化用の圧縮空気が導入され、塗布時と塗布しない時との切り替弁が内臓されていて、塗布停止中は塗料を循環する方向に切り替えられる。その切り替え弁はエア駆動され、圧縮空気は外部の信号によってＯＮ、ＯＦＦが切り替わるので、塗布と循環の切り替えが電気信号で行えるようになっている。
【００８４】
また、塗布剤の温度を保つため、塗布の停止中はヒータとノズル間を塗料が循環する系統となっている。この循環によって装置配管内の塗料温度は常に保たれ、塗布／塗布停止が繰り返される断続的な運転でも安定した塗出量を得ることが出来る。
【００８５】
単位時間当たりの塗布量は、同じノズルを使用する場合は塗料の圧力と温度との関係で決まる。従って、圧力および温度と塗布量の関係を事前に調査しておくことで、塗布条件を最適に設定することができる。
【００８６】
必要な塗布量Ｑ（ｍｌ／ｍｉｎ）は、投影面膜厚ｔ（μｍ）、鋼管外径Ｄ（ｍｍ）とすると、次の(２)式で求まる：
Ｑ＝ｔ／１００００×Ｖ／１０×π×Ｄ  ・・・  (２)
以上には、鋼管管端に形成されたピン、すなわち、ねじ部を有する鋼管管端部の外面と、その内面側のリセスにＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布する態様について本発明の塗布装置を説明した。しかし、管ねじ継手がインテグラル方式である場合には、鋼管管端部の内面にボックスが形成され、そのボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管管端部の内面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成することが必要となる場合がある。その場合には、例えば、図１、図２に示した塗布装置の外面塗布用ノズルと内面塗布用ノズルを入れ替え、内面塗布用のノズルとして、互いに傾斜角度が異なる２以上のノズルを配置することにより、鋼管管端部の内面に設けられたねじ部を有するボックス表面をＵＶ硬化性樹脂塗料で均一に塗布することができる。この場合も、必要に応じて、管ねじ継手が形成されていない鋼管管端部の外面をＵＶ硬化性樹脂塗料で塗布することも可能である。
【００８７】
［ＵＶ硬化性樹脂塗料］
管ねじ継手の表面に形成される防食被膜には、プロテクタ装着時に加わる力では容易に被膜が破壊されないことが要求される。プロテクタは、管ねじ継手を保護するため、保管中のピンまたはボックスに装着される。この防食皮膜はまた、輸送や保管中に露点の関係から凝縮した水に曝されても溶解しないこと、および７５℃を超える高温下でも容易には軟化しないことも必要である。
【００８８】
ＵＶ硬化樹脂被膜はこのような性質を満たすことができる。ＵＶ硬化性樹脂塗料としては、少なくともモノマー、オリゴマー、および光重合開始剤から構成され、紫外光を照射されると光重合反応を起こして硬化被膜を形成できる、公知のＵＶ硬化樹脂組成物を使用できる。以下に代表的なＵＶ硬化性樹脂塗料の成分を説明するが、塗料の成分はこれらに制限されるものではない。
【００８９】
モノマーとしては、多価アルコールと（メタ）アクリル酸との多価（ジもしくはトリ以上）エステルの他、各種の（メタ）アクリレート化合物、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、およびスチレンが挙げられる。オリゴマーとしては、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、およびシリコーン（メタ）アクリレートを挙げることができる。なお、（メタ）アクリル酸とはアクリル酸およびメタクリル酸を意味する。同様に、（メタ）アクリレートとはアクリレートおよびメタクリレートを意味する。
【００９０】
有用な光重合開始剤は２６０〜４５０ｎｍの波長に吸収をもつ化合物であり、例としてはベンゾインおよびその誘導体、ベンゾフェノンおよびその誘導体、アセトフェノンおよびその誘導体、ミヒラーケトン、ベンジルおよびその誘導体、テトラアルキルチウラムモノスルフィド、チオキサン類などを挙げることができる。特にチオキサン類を使用するのが好ましい。
【００９１】
ＵＶ硬化樹脂被膜には、そのすべり性、被膜強度、耐食性の観点から、滑剤、繊維状フィラー、および防錆剤から選ばれた添加剤を含有させてもよい。滑剤の例は、ワックスや、ステアリン酸カルシウムもしくはステアリン酸亜鉛のような金属石鹸およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂である。繊維状フィラーの例は、丸尾カルシウム社製「ウイスカル」のような針状炭酸カルシウムである。これらの滑剤および繊維状フィラーから選ばれた１種または２種以上を、質量比でＵＶ硬化性樹脂（モノマー＋オリゴマーの合計量）１に対し、０.０５〜０.３５の量（２種以上の場合は合計量）で添加することができる。防錆剤の例は、トリポリリン酸アルミニウムや亜リン酸アルミニウムなどである。これらの添加剤を、質量比でＵＶ硬化性樹脂１に対して、最大０.１０程度まで添加することができる。
【００９２】
ＵＶ硬化樹脂被膜は透明であるものが多い。形成された樹脂被膜の目視又は画像処理による品質検査（被膜の有無、被膜厚みの均一性／ムラなどの検査）を容易にする観点から、ＵＶ硬化性樹脂塗料には可視光下または紫外光下で着色した被膜とするための少なくとも１種の添加剤を含有しうる。使用する添加剤は、顔料、染料、および蛍光剤から選ぶことができる。蛍光剤は、可視光下では被膜を着色しない場合があるが、少なくとも紫外光下では被膜を発光させ、着色させる。これらの添加剤は市販品を使用すればよく、目視又は画像処理による固体防食被膜の品質検査が可能であれば、特に制限はない。有機と無機のいずれの材料も使用できる。
【００９３】
顔料を添加すると、ＵＶ硬化樹脂被膜の透明性が低下し、又は失われる。被膜が不透明になると、塗布されたねじ部の損傷の有無の検査が困難となる。従って、顔料を使用する場合は、黄色や白色などの明度の高い色の顔料が好ましい。防食性の観点から、顔料の粒径は細かいほど良く、平均粒径が５μｍ以下のものを使用することが好ましい。染料は、ＵＶ硬化樹脂被膜の透明性を大きく低下させることはないので、例えば、赤や青などの強い色の染料でも支障を生じない。顔料および染料の添加量は、質量比で紫外光硬化樹脂１に対して最大０.０５までとすることが好ましい。この質量比が０.０５を超えると防食性が低下することがある。より好ましい質量比は０.０２以下である。
【００９４】
蛍光剤は、無機蛍光顔料および昼光蛍光顔料を含む蛍光顔料と蛍光染料のいずれでもよい。蛍光剤を含有するＵＶ硬化樹脂被膜は、可視光線下では無色または有色の透明であるが、ブラックライトまたは紫外光を照射すると発光・発色するので、被膜の有無や被膜厚みのムラなどを確認することができる。また、可視光線下では透明であるため、ＵＶ硬化樹脂被膜の下の素地、すなわち、ピン表面を観察することができる。従って、ピンのねじ部の損傷の検査がＵＶ硬化樹脂被膜により妨げられない。ＵＶ硬化樹脂被膜への蛍光剤の添加量は、質量比で紫外光硬化樹脂１に対して、最大０.０５程度までとすることが好ましい。より好ましい質量比は０.０２以下である。
【００９５】
ＵＶ硬化樹脂被膜のみならず、下地のピン（鋼管管端部外面）のねじ部の品質管理も可能にするために、被膜着色用の添加剤としては、蛍光剤、特に蛍光顔料を使用することが好ましい。
【００９６】
［ＵＶ硬化樹脂被膜形成システム］
本発明に係る塗布装置でＵＶ硬化性樹脂塗料を塗布すべき鋼管管端部の外面および／または内面に塗布した後、塗膜中のＵＶ硬化樹脂を硬化させるために、紫外光照射装置で塗布面に紫外光を照射する。
【００９７】
この紫外光照射は塗布装置と同一ステーションで実施することも可能であるが、ＵＶ硬化性樹脂塗料による塗布が終了した鋼管を搬送して、塗布装置とは別のステーションで紫外光照射を行う方が、照射装置が簡便となる上、塗布と紫外光照射を並行して実施できるため、作業時間（サイクルタイム、本発明の場合は鋼管１本当たりの塗布開始から硬化終了までの時間）の短縮が図れる。
【００９８】
本発明によれば、前述したＵＶ硬化性樹脂塗料の塗布装置と、鋼管を横方向（管軸を垂直に横断する方向）に搬送する鋼管搬送手段と、鋼管の搬送方向において前記塗布装置より下流側に配置された、前記鋼管の管端部の内面と外面の片面または両面に紫外光を照射する照射ランプを備えた紫外光照射装置とを備える、ねじ部を有する鋼管管端部の内面または外面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成するためのシステムも提供される。
【００９９】
本発明で使用できる紫外光照射装置の１例を図５に示す。図５に係る装置は、鋼管管端部の外面照射用ＵＶランプ３１、内面照射用ＵＶランプ３２、外面照射用ＵＶランプ３１を上下方向に移動自在にするためのボールスクリュー３３とそれを駆動するサーボモータ３４、照射装置本体３６、この本体を前後進移動可能にするためのエアシリンダ３７、および鋼管３５をその中心軸回りに回転させるための一対のターニングローラ３８とを備える。塗布装置におけるのと同様に、ターニングローラ対３８は、少なくとも鋼管３５の他端付近を含む、複数地点にさらに設けられる。
【０１００】
図示の態様では、ピンを構成する鋼管管端部の外面の全面にＵＶ硬化性樹脂塗料が塗布されるため、外面照射用ＵＶランプ３１は、鋼管管端のピン部分の全長を照射できる長さのものとする。一方、鋼管管端部の内面では管端からの距離が短いリセスにしかＵＶ硬化性樹脂塗料が塗布されていないため、内面照射用ＵＶランプ３２は長いランプとする必要はなく、例えば、球形ランプでもよい。
【０１０１】
鋼管管端部の外面と内面に塗布されたＵＶ硬化性樹脂塗料を硬化させるために、照射装置の本体３６を鋼管３５に向かって前進させて、外面照射用と内面照射用のＵＶランプ３１、３２を照射すべき管端部に近づける。
【０１０２】
鋼管サイズは大径〜小径まで範囲があるため、鋼管表面との適切な距離をとることができるよう、外面照射用ランプ３１はボールスクリュー３３とサーボモータ３４とで上下方向に移動できるようになっている。例えば、鋼管外面とランプ間の距離を５０〜８０ｍｍの範囲内、特に６５ｍｍ前後に調整することが好ましい。鋼管サイズ（径）が変化しても管底位置は大きくは変わらないので、内面照射用ランプ３２は、下向きに照射するように向ければ、垂直方向の位置調整は不要となるので、図示のように固定して構わない。もちろん、内面照射用ランプも、外面照射用ランプと同様に上下方向に移動可能とすることもできる。さらに、ノズル支持手段と同様に、これらのランプを管軸方向に移動可能とすることもできる。
【０１０３】
ＵＶ照射ランプは、一般に市販されている２００〜４５０ｎｍ域の出力波長を持つものを用いればよい。紫外光の照射源としては、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、メタルハライドランプ、太陽光などを挙げることができる。照射時間および照射紫外光強度は、当業者であれば適当に設定することができる。
【０１０４】
鋼管管端部の外面および内面へのＵＶ照射は、例えば、照射エネルギーが４５０ｍＪ／ｃｍ2以上となるように行い、むらなく照射するために鋼管をその中心軸回りにターニングローラ３８で回転させながら照射を行う。逆に、鋼管を固定し、ＵＶ照射ランプを回転させながらＵＶ照射を行ってもよい。
【０１０５】
図６に、塗布装置とＵＶ照射装置とを鋼管の管軸方向に移動可能に並列配置した本発明に係るＵＶ硬化樹脂被膜形成システムを模式的に示す。図示例では、塗布装置とＵＶ照射装置のいずれも、鋼管をその中心軸回りに回転させるターニングローラを６対ずつ備えている。このシステムでは、鋼管は横方向に（管軸と直交する方向に）搬送される。従って、鋼管管端部に塗布および照射を行う塗布装置と照射装置は、いずれも作業前にその本体部分１２または３６を、鋼管管端に向かって前進させ、塗布または紫外光照射の終了後は本体を後退させて、処理の済んだ鋼管を横送りする。鋼管の管端には多少の管端のばらつきがあるため、塗布装置と照射装置のそれぞれの本体に管端位置検出装置を設けて、管端位置から適当な間隔で停止可能にする機能を備えることが好ましい。鋼管の横送り搬送は、例えば、Ｖコンベヤ（Ｖ字状の受け具を備えた横送りコンベヤ）を用いて行うことができる。
【０１０６】
ＵＶ硬化樹脂被膜の膜厚は、一般には１０〜４０μｍの範囲内が好ましく、特に２５〜３５μｍの範囲内が防食性と気密性（メタルシール性）の両立の観点から好ましい。本発明によれば、膜厚の平均値が２５〜３５μｍ、例えば、約３０μｍで、ねじ部においても膜厚公差が１０μｍ以内の均一な膜厚のＵＶ硬化樹脂被膜を管ねじ継手の表面に形成することができる。形成されたＵＶ硬化樹脂被膜は、透明性に優れ、被膜を除去せずに素地の状態を観察することを可能にするので、締付け前のねじ部の検査を被膜の上から実施することが可能である。従って、このＵＶ硬化樹脂被膜を、ねじが鋼管外面に形成されていて損傷を受けやすいピンの表面に形成することにより、ピンのねじ部を、損傷の有無について、被膜を残したまま簡単に検査することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ａ，１ｂ：外面（塗布用）ノズル
２：内面（塗布用）ノズル
３：外面ノズル管軸方向移動用ボールスクリュー
４：内面ノズル管軸方向移動用ボールスクリュー
５：外面ノズル管軸方向移動用サーボモータ
６：内面ノズル管軸方向移動用サーボモータ
７：外面ノズル上下方向移動用ボールスクリュー
８：内面ノズル上下方向移動用ボールスクリュー
９：外面ノズル上下方向移動用サーボモータ
１０：内面ノズル上下方向移動用サーボモータ
１１：油井管用鋼管；１１Ａ：ピン；１１Ｂ：リセス
１２：塗布装置本体；１３：本体前後進移動用エアシリンダ
１４：ターニングローラ
２１：ＵＶ硬化性樹脂塗料貯留タンク
２２：ポンプ；２２Ａ：エアレギュレータ；２３：ヒータ
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ：レギュレータ（塗布圧調整用）
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ：エアレギュレータ（圧縮空気圧調整用）
２６：外面塗布用霧化空気経路
２７：外面塗布用噴射空気経路
２８：内面塗布用霧化空気経路
２９：内面塗布用噴射空気経路
３１：外面照射用ＵＶランプ；３２：内面照射用ＵＶランプ
３３：ボールスクリュー；３４：サーボモータ
３５：油井管用鋼管
３６：照射装置本体；３７：本体前後進移動用エアシリンダ
３８：ターニングローラ
【図１】
2013541406.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月24日(2013.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管ねじ継手のピンまたはボックスを構成する、ねじ部を有する鋼管の管端部の外面または内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧塗布するための塗布装置であって、
前記鋼管をその中心軸回りに回転させながら支持する鋼管支持手段、
前記ねじ部を有する鋼管管端部の外面または内面にＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧により霧化して噴射させるための少なくとも２つのノズルを備えた第１の噴霧ユニット、
ＵＶ硬化性樹脂塗料を貯留するタンクと、このタンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第１の噴霧ユニットの各ノズルに供給するためのポンプとを備えたＵＶ硬化性樹脂供給系、ならびに
前記第１の噴霧ユニットの各ノズルを前記鋼管の管軸方向および上下方向に移動自在に支持する第１のノズル支持手段、
を備え、かつ
前記第１の噴霧ユニットが有する２つのノズルは、それらのノズルからの噴射流が前記鋼管の管軸垂直方向の面を挟んで互いに近づくように傾斜した角度で、前記鋼管の少なくとも管軸方向において異なる位置に配置され、
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記第１の噴霧ユニットの各ノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を個々に所定値に保つための第１のレギュレータとを備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記鋼管管端部の外面と内面のうち、前記第１の噴霧ユニットによる塗布が行われない方の面にＵＶ硬化性樹脂塗料を空気圧により霧化して噴射させるための少なくとも１つのノズルを備えた第２の噴霧ユニット、および
この第２の噴霧ユニットのノズルを上下方向に移動自在に支持する第２のノズル支持手段、
をさらに備え、前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記タンクからＵＶ硬化性樹脂塗料を前記第２の噴霧ユニットのノズルにも供給し、かつ前記第２の噴霧ユニットのノズルにおけるＵＶ硬化性樹脂塗料の噴霧空気圧を所定値に保つための第２のレギュレータを備える、
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系が、前記ＵＶ硬化性樹脂塗料の粘度を調整するためのヒータをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記ＵＶ硬化性樹脂供給系は、前記第１および第２の噴霧ユニットの一方または両方が動作を停止している間はＵＶ硬化性樹脂塗料を噴霧ユニットのノズルから前記ポンプおよび前記ヒータを経て該ノズルに循環させる循環経路を備える、請求項３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記第２のノズル支持手段が前記第２の噴霧ユニットのノズルを管軸方向にも移動自在に支持する、請求項２に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記第１の噴霧ユニットの２つのノズルが前記鋼管の周方向においても異なる位置に配置される、請求項１〜５のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項７】
前記第１の噴霧ユニットが管ねじ継手のピンを構成する前記鋼管管端部の外面にＵＶ硬化性樹脂塗料を噴射する、請求項１〜６のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項８】
前記第１の噴霧ユニットの傾斜配置された前記２つのノズルの傾斜角度の絶対値が、前記鋼管の管軸垂直方向の面に対してそれぞれ２０〜４０°の範囲内である、請求項１〜７のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の塗布装置と、
前記鋼管を横方向に搬送する鋼管搬送手段と、
前記鋼管の搬送方向において前記塗布装置より下流側に配置された、前記鋼管の管端部の内面と外面の片面または両面に紫外光を照射する照射ランプを備えた紫外光照射装置と
を備える、ねじ部を有する鋼管管端部の内面または外面にＵＶ硬化樹脂被膜を形成するためのシステム。
【請求項１０】
前記紫外光照射装置が、前記鋼管をその中心軸回りに回転させる機構を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記紫外光照射装置の鋼管管端部の外面に紫外光を照射する照射ランプが上下方向に移動自在に支持されている、請求項９または１０に記載のシステム。
【国際調査報告】
2013541406.tif 000009
2013541406.tif 000010