KR100460701B1

KR100460701B1 - 이중 프로파일관을 이용하여 제조한 합성수지 이중벽관

Info

Publication number: KR100460701B1
Application number: KR10-2003-0031103A
Authority: KR
Inventors: 전영태
Original assignee: 전영태
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-08
Also published as: KR20040098818A

Abstract

이중 프로파일관을 제작한 후, 이를 나선형으로 권취하면서, 인접하는 이중 프로파일관을 수지로 접합하여 합성수지 이중벽관을 제조하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 합성수지 이중벽관 제조장치는 둘 이상의 프로파일관이 접합되어 일체화된 이중 프로파일관을 제조하기 위한 이중 프로파일관 압출기; 상기 이중 프로파일관을 나선형으로 권취하기 위한 원형드럼; 및 상기 나선형으로 권취되는 이중 프로파일관을 서로 접합하기 위한 접합부를 포함한다. 여기서, 이중 프로파일관 압출기는 수지를 압출하기 위한 압출기; 상기 압출기로부터 압출된 수지를 둘 이상으로 분배하는 분배기; 상기 분배된 수지를 소정 형상의 프로파일관으로 성형, 압출하는 사이징 다이; 상기 둘 이상의 프로파일관을 냉각, 고화시키기 위한 사이징 슬리브를 포함하는 진공탱크; 및 상기 진공탱크를 통과한 각각의 프로파일관의 측면을 서로 접합하여 이중 프로파일관을 제조하기 위한 웰딩 디바이스로 이루어진 것이 바람직하다.

Description

이중 프로파일관을 이용하여 제조한 합성수지 이중벽관{Synthetic resin double-layered pipe produced with dual profile pipe}

본 발명은 이중 프로파일관을 이용하여 제조한 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이중 프로파일관을 제작한 후, 이를 나선형으로 권취하면서, 인접하는 이중 프로파일관을 수지로 접합하여 제조한 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

합성수지 이중벽관은 종래에 사용되던 시멘트관에 비해 무게가 가벼우며, 배관 작업이 편리하고, 내구성이 높은 장점이 있으므로, 지중에 매설되는 하수도관, 배수관, 전선용관 등으로 널리 사용되고 있는 대형관이다. 일반적으로 합성수지 이중벽관은 소형의 프로파일관을 나선형으로 권취하면서, 인접한 프로파일관을 수지로 접합하여 제조하며, 이와 같은 합성수지 이중벽관의 통상적인 구조를 도 1에 도시하였다. 도 1에 도시한 바와 같이, 통상적인 합성수지 이중벽관(10)은 내부에 중공(12)이 형성되어 있으며, 나선형으로 권취되는 프로파일관(14)과 상기 프로파일관(14)을 결합시키기 위한 접합 수지층(16)으로 이루어진다. 도 2는 이와 같은 합성수지 이중벽관을 제조하기 위한 통상적인 제조장치의 일 예로서, 국내 특허출원 제1999-26196호에 개시된 합성수지 이중벽관의 제조 장치를 도시한 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이중벽관(60)을 제조하기 위해서는, 먼저 소형 프로파일관(50)을 제작하여, 안내롤러(51)를 통하여 회전롤러(52) 측으로 이동시킨다. 상기 회전롤러(52)는 그의 축방향을 따라 회전하므로, 프로파일관(50)은 회전롤러(52)의 외주면이 이루는 원주면을 따라 이동한다. 이때, 안내날개(54)가 프로파일관(50)을 약간 외측으로 밀어주게 되므로, 회전롤러(52)에 감겨 있는 프로파일관은 새로이 공급되는 프로파일관(50)에 비해 외측으로 이동된 상태가 되고, 이에따라 안내롤러(51)에 의해 안내된 새로운 프로파일관(50)은 먼저 공급된 프로파일관의 측면에 위치하게 되어, 프로파일관(50)이 나선형으로 감겨지게 된다. 이때, 접합부(53)에서 이웃하는 프로파일관(50)의 사이의 접촉부를 가열하면서, 접합 수지를 공급하여, 먼저 공급된 프로파일관과 나중에 공급된 프로파일관(50)을 융착, 접합시키게 된다. 이때, 상기 안내날개(54)의 뒤쪽에 설치된 가열부(55)가 융착부를 가열하고 압착롤러(56)가 융착부에 압력을 가하여 융착부의 외주면을 평활하게 한다. 이어, 압착롤러(56)의 뒤쪽에 설치된 제1 냉각노즐(57)이 융착부에 냉각수를 분사한다. 융착부의 냉각에도 불구하고 이중벽관(60) 측의 온도가 새로 공급되는 프로파일관(50)에 비해 높으므로, 이중벽관(60)과 프로파일관(50)이 접촉되기 직전에 제2 냉각노즐(58)이 이중벽관(60)의 끝부분에 냉각수를 분사하여 프로파일관 접촉부를 2차 냉각시키며, 브러시(59)는 이중벽관(60)에 남아 있는 물기를 제거하여 이중벽관(60)과 프로파일관(50)의 융착이 용이하게 이루어지도록 한다. 이와 같은 과정을 계속하여 원하는 길이의 대형 이중벽관(60)관을 제조할 수 있으며, 제조된 이중벽관(60)을 적당한 길이로 잘라 최종 제품을 완성한다.

이와 같은 통상적인 합성수지 이중벽관의 제조장치는 1개의 프로파일관(50) 만을 회전롤러(52)에 감아 이중벽관(60)을 생산하므로, 이중벽관(60)의 생산 속도 및 생산 효율이 낮은 단점이 있다. 또한, 이중벽관(60)의 표면에 소정의 홈을 형성하는 등, 표면 형태를 변형시키기 위해서는 이중벽관(60)을 이루는 프로파일관(50) 자체의 표면 형태를 변형하여야 하나, 단일의 프로파일관(50)을 압출하는 압출기(미도시)를 필요에 따라 변형하기가 용이하지 않으며, 프로파일관(50)의 폭 이상의 모양 또는 홈을 이중벽관(60)에 형성할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 합성수지 이중벽관의 제조 효율을 향상시킬 수 있는 합성수지 이중벽관의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 합성수지 이중벽관의 표면 형태의 변형이 용이한 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 합성수지 이중벽관의 일부 절개 정면도.

도 2는 통상적인 합성수지 이중벽관의 제조장치를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관 제조장치를 도시한 도면.

도 4 및 5는 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관 제조장치에 사용될 수 있는 이중 프로파일관 압출기의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 합성수지 이중벽관의 일부 절개 정면도.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 둘 이상의 프로파일관이 접합되어 일체화된 이중 프로파일관을 제조하기 위한 이중 프로파일관 압출기; 상기 이중 프로파일관을 나선형으로 권취하기 위한 원형드럼; 및 상기 나선형으로 권취되는 이중 프로파일관을 서로 접합하기 위한 접합부를 포함하는 합성수지 이중벽관 제조장치를 제공한다. 여기서, 이중 프로파일관 압출기는 수지를 압출하기 위한 압출기; 상기 압출기로부터 압출된 수지를 둘 이상으로 분배하는 분배기; 상기 분배된 수지를 소정 형상의 프로파일관으로 성형, 압출하는 사이징 다이; 상기 둘 이상의 프로파일관을 냉각, 고화시키기 위한 사이징 슬리브를 포함하는 진공탱크; 및 상기 진공탱크를 통과한 각각의 프로파일관의 측면을 서로 접합하여 이중 프로파일관을 제조하기 위한 웰딩 디바이스로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 웰딩 디바이스에는 평행하게 압출되는 각각의 프로파일관을 밀착시키기 위한 안내 롤러가 장착되어 있으며, 상기 밀착된 프로파일관 사이에 접합수지를 토출시켜, 일체화된 이중 프로파일관을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 둘 이상의 프로파일관을 접합하여 일체화된 이중 프로파일관을 제조하는 단계; 상기 이중 프로파일관을 나선형으로 권취하는 단계; 및 상기 나선형으로 권취되는 이중 프로파일관을 서로 접합하는 단계를 포함하는 합성수지 이중벽관 제조방법을 제공한다. 본 발명은 또한 서로 다른 단면을 가지는 둘 이상의 프로파일관이 제1 접합수지에 의하여 접합되어 있는 소형관부; 및 상기 소형관부를 접합하기 위한 제2 접합수지로 이루어지며, 상기 소형관부는 나선형으로 권취되어 대형관을 형성하고, 상기 제2 접합수지는 상기 나선형으로 권취된, 인접하는 소형관부의 사이에 개재되어 상기 소형관부를 접합하는 구조를 가지는 합성수지 이중벽관을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관 제조장치를 나타낸 도면으로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관 제조장치는 이중 프로파일관(68)을 압출 성형하기 위한 이중 프로파일관 압출기(70), 상기 이중 프로파일관(68)을 나선형으로 권취하기 위한 원형드럼(80), 및 상기 나선형으로 권취되는 이중 프로파일관(68)을 서로 접합하기 위한 접합부(90)를 포함한다.

상기 이중 프로파일관 압출기(70)는 둘 이상의 프로파일관이 접합되어 일체화된 이중 프로파일관(68)을 제조하기 위한 것으로서, 각각의 프로파일관(66a, 66b)을 제조한 후, 이를 융착하여 이중 프로파일관(68)을 제조한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이중 프로파일관 압출기(70)는 수지를 압출하기 위한 압출기(71), 압출기(71)로부터 압출된 수지를 둘 이상으로 분배하는 분배기(72), 분배된 수지를 소정 형상의 프로파일관으로 성형, 압출하는 다이(die), 구체적으로는 수지를 소정 형상으로 압출하는 베이스다이(73), 및 형성된 프로파일관의 치수 및 형상을 규제하는 사이징 다이(74), 프로파일관의 외경을 규제하면서, 각각의 프로파일관을 냉각, 고화시키기 위한 사이징 슬리브를 포함하는 진공탱크(75), 및 상기 진공탱크(75)를 통과한 각각의 프로파일관(66a, 66b)의 측면을 서로 접합하여 이중 프로파일관(68)을 제조하기 위한 웰딩 디바이스(76, welding device)를 포함한다. 여기서, 상기 진공탱크(75)는 내부에 장착된 사이징 슬리브의 내벽에 각각의 프로파일관(66a, 66b)이 밀착되도록 진공을 부여하여, 프로파일관(66a, 66b)의 외경을 엄밀히 제어하기 위한 것이다. 또한 상기 웰딩 디바이스(76)에는 프로파일관 안내 롤러(roller)가 장착되어 있으며, 상기 안내 롤러는 평행하게 압출되는 각각의 프로파일관(66a, 66b)을 근접시켜, 접합될 양면이 밀착되도록 하고, 이와 같이 밀착되는 프로파일관(66a, 66b) 사이에 접합수지를 토출시켜, 일체화된 이중 프로파일관(68)을 형성하도록 되어 있다.

상기 프로파일관(66a, 66b)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 순수한 합성수지, 상기 합성수지들이 복합된 복합수지, 재생수지 등으로 이루어질 수 있으며, 이들 수지에 카본 블랙, 탄산칼슘 등 통상의 충진제 또는 첨가제가 첨가될 수도 있다. 상기 프로파일관(66a, 66b)의 단면은 4각형, 원형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 4각형으로 형성된다. 또한, 상기 각각의 프로파일관(66a, 66b)은 직경 또는 단면의 형상이 서로 상이할 수도 있으며, 이와 같이 각각의 프로파일관(66a, 66b)이 서로 상이한 직경 또는 단면을 가질 경우에는, 제조되는 이중벽관(69)의 외주면에 소정의 모양이나 무늬가 형성된다. 또한, 상기 프로파일관(66a, 66b)은 내부가 비어있는 중공형관으로 성형될 수도 있으며, 내부 및 외부가 서로 다른 합성수지로 이루어질 수도 있으며, 필요에 따라서는 내부가 비어있지 않은 일체형 관으로 성형될 수도 있다.

도 4 및 5는 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관 제조장치에 사용될 수 있는 이중 프로파일관 압출기(70)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 이중 프로파일관 압출기(70)는 별도의 합성수지 분배기를 장착하지 않고, 베이스다이(73) 및 사이징 다이(74)에서 둘 이상의 프로파일관(66a, 66b)을 직접 성형, 압출하도록 되어 있는 것이 도 3에 도시된 이중 프로파일관 압출기(70)와 상이하며, 기타 진공탱크(75) 및 웰딩 디바이스(76)는 이미 상술한 바와 동일한 기능을 한다. 도 5에 도시된 이중 프로파일관 압출기(70)는, 도 3에 도시된 이중 프로파일관 압출기(70)와 비교하여, 각각의 프로파일관(66a, 66b)의 외경을 엄밀히 제어하기 위한 사이징 슬리브에 진공을 부여하는 진공탱크(75a, 75b)를 각각의 프로파일관(66a, 66b)에 대하여 각각 별개로 설치한 차이점이 있으며, 나머지, 분배기(71), 베이스다이(73), 사이징 다이(74), 및 웰딩 디바이스(76)는 이미 상술한 바와 동일한 기능을 한다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 이중 프로파일관(68)을 나선형으로 권취하기 위한 원형드럼(80)은 합성수지 이중벽관의 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 상기 원형드럼(80)의 외주면에는 다수의 회전 로울러(82)가 일정 간격으로 배치되어 있으며, 상기 원형드럼(80)의 이중 프로파일관(68)이 공급되는 쪽 말단에는 상기 이중 프로파일관(68)의 이동 방향을 변경하고, 원형드럼(80)에 감겨지는 이중 프로파일관(68)을 압착하기 위한 프로파일 가이드(84)가 장착되어 있다. 상기 회전 로울러(82)는 구동 모터(83)에 의해 상기 이중 프로파일관(68)이 압출되는 속도와 동일한 속도로 회전하여 이중 프로파일관(68)을 유입시키고, 유입된 이중 프로파일관(68)은 상기 프로파일 가이드(84)의 작용에 의하여, 원형 드럼(80)의 외주면에 나선형으로 연속적으로 권취된다. 또한, 상기 이중 프로파일관(68)이 상기 원형드럼(80)에 권취되기 전, 후에, 상기 이중 프로파일관(68)을 냉각하기 위한 냉각 스프레이(도시하지 않음) 등이 더욱 장착되어 있을 수도 있으며, 이와 같이 냉각 스프레이를 이용하여 이중 프로파일관(68)을 냉각하면, 프로파일관(68)이 단면 형상을 유지하면서 원형 드럼(80)의 외주면에 원활하게 감겨지므로 바람직하다.

상기 접합부(90)는 상기 원형드럼(80)의 외주면에 나선형으로 권취되는 이중프로파일관(68)을 서로 접합하여, 대형 이중벽관(69)을 형성하기 위한 것이다. 상기 접합부(90) 역시 합성수지 이중벽관의 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 인접하는 이중 프로파일관(68)의 측면을 가열, 용융하여 단순히 접합하거나, 인접하는 이중 프로파일관(68)의 측면에 용융된 접합 수지를 주입하여, 이중 프로파일관(68)을 접합한다. 상기 접합부(90)에서 주입되는 수지로는 상기 웰딩 디바이스(76)에서 사용된 접합 수지와 동일한 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 순수한 합성수지, 상기 합성 수지들이 복합된 복합 수지, 또는 이들 수지의 재생수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 순수한 합성수지, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌(PE) 수지를 사용한다. 또한 상기 접합 수지는 이중 프로파일관(68) 사이뿐 만 아니라, 이중벽관(20)의 내부 및 외부 표면에도 제공될 수 있다. 도 3에 있어서, 도면 부호 85는 이중 프로파일관(68)사이로 공급된 접합수지를 긴밀하게 충진하고, 이중 프로파일관(68)이 접합되어 생성되는 이중벽관(69)의 외표면을 평평하게 유지시켜주는 압착롤러를 나타낸다.

다음으로, 본 발명에 따른 이중 프로파일관을 이용한 합성수지 이중벽관의 제조방법을 설명한다. 도 3 내지 5를 참조하여 설명하면, 압출기(71)에서 용융, 압출된 수지는 분배기(72)를 통해 둘 이상으로 분배되고, 베이스다이(73)와 사이징 다이(74)에서 소정의 형상 및 치수를 가지는 둘 이상의 프로파일관(66a, 66b)으로 성형된다. 성형된 프로파일관(66a, 66b)은 진공탱크(75) 내부에 장착된 사이징슬리브에서 원하는 외경 치수를 가지도록 냉각, 고화되며, 이와 같이 형성된 둘 이상의 프로파일관(66a, 66b)은 웰딩 디바이스(6)에 의해 그 측면이 서로 접합되어, 일체화된 이중 프로파일관(68)이 형성된다. 일체화된 이중 프로파일관(68)은 상기 원형드럼(80)의 외주면을 이루는 회전 로울러(82) 표면으로 이송되며, 프로파일 가이드(84)의 작용에 의하여, 회전 로울러(82)의 외주면을 따라 나선형으로 감기게 된다. 이때 압출되는 프로파일관(68)이 상기 원형드럼(80) 표면에 권취되기 전에 냉각 스프레이 등으로 프로파일관(68)을 냉각시킬 수도 있다. 이와 같이 상기 원형 드럼(80)에 나선형으로 감겨지는 이중 프로파일관(80)의 사이에, 접합부(90)를 통하여 접합수지를 공급하거나, 인접한 이중 프로파일관(80)을 용융시켜, 인접한 이중 프로파일관(80)을 접합하여 이중벽관(69)을 제조할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 합성수지 이중벽관의 일부 절개 정면도로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관(69)은 소정의 형상 및/또는 치수를 가지는 둘 이상의 프로파일관(66a, 66b)이 제1 접합수지(92)에 의하여 접합되어 있는 소형관부(66)와 상기 소형관부(66)를 접합하기 위한 제2 접합수지(94)로 이루어지며, 상기 소형관부(66)는 나선형으로 권취되어 대형관을 형성하고, 상기 제2 접합수지(94)는 상기 나선형으로 권취된, 인접하는 소형관부(66)의 사이에 개재되어 상기 소형관부(66)를 접합하는 구조를 가진다. 여기서, 상기 제1 및 제2 접합수지(92, 94)는 서로 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 또한, 상기 둘 이상의 프로파일관(66a, 66b)은 형상, 치수 등 단면의 형상이 서로 상이할 수도 있으며, 이와 같이 각각의 프로파일관(66a, 66b)이 서로 상이한단면을 가질 경우에는, 제조되는 이중벽관(69)의 외주면에 소정의 모양이나 무늬가 형성되므로, 필요한 외형을 가지는 이중벽관을 용이하게 제조할 수 있다. 예를 들어, 각각 크기가 다른 4각형 형상의 프로파일관(66a, 66b)을 이용하여 합성수지 이중벽관(69)을 제조한 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 이중벽관의 절단면이 ""의 형태를 가지므로, 관 연결시 메카니컬 조인트(mechanical joint)의 결합이 용이한 장점이 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 프로파일관을 이용한 합성수지 이중벽관의 제조방법 및 제조장치에 있어서는, 둘 이상의 개별적인 프로파일관을 이용하여 일체화된 이중 프로파일관을 성형한 후, 이를 이중벽관의 형태로 권취하므로, 합성수지 이중벽관의 표면 형태의 변형이 용이하다. 또한, 본 발명은 이중 프로파일관을 사용하여 합성수지 이중벽관을 제조하므로, 단위시간당 원형 드럼에 권취되는 프로파일관의 폭 또는 개수를 증가시킬 수 있고, 따라서 생산속도 등 생산성을 극대화 할 수 있다.

Claims

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서로 크기가 상이한 단면을 가지는 둘 이상의 프로파일관이 제1 접합수지에 의하여 접합되어 있는 소형관부; 및

상기 소형관부를 접합하기 위한 제2 접합수지로 이루어지며,

상기 소형관부는 상기 둘 이상의 프로파일관의 접합면에 수직한 방향으로 나선형으로 권취되어 대형관을 형성하고, 상기 제2 접합수지는 상기 나선형으로 권취된, 인접하는 소형관부의 측면에 개재되어 상기 소형관부를 접합하는 구조를 가지는 합성수지 이중벽관.
제9항에 있어서, 상기 제2 접합수지는 상기 제1 접합수지와 동일한 물질로 이루어지는 것인 합성수지 이중벽관.