KR100573318B1 - 적층 프로파일관으로 제조된 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조 장치 - Google Patents

적층 프로파일관으로 제조된 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조 장치 Download PDF

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Abstract

프로파일관을 이중 또는 이중 이상으로 적층하여 접합한 후, 이를 나선형으로 권취하면서, 적층된 프로파일관의 측면을 수지로 접합하여 제조한 합성수지 이중벽관이 개시된다. 상기 합성수지 이중벽관은 둘 이상의 프로파일관이 제1 접착층에 의하여 순차적으로 접착, 적층되어 있으며, 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면이 서로 인접하도록 나선형으로 감겨져 있는 적층 프로파일관; 및 상기 나선형으로 감겨진 적층 프로파일관의 사이에 개재(介在)되어, 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면을 접합하는 제2 접착층으로 이루어진다.
이중벽관, 합성수지, 적층, 프로파일관, 중공, 강도

Description

적층 프로파일관으로 제조된 합성수지 이중벽관, 그 제조 방법 및 제조 장치 {Synthetic resin double-layered pipe produced with stacked profile pipe, method and apparatus for producing the same}
도 1은 통상적인 합성수지 이중벽관의 일부 절개 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 합성수지 이중벽관의 일부 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관의 일부 절개 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성수지 이중벽관의 일부 절개 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관의 제조에 사용되는 적층 프로파일관 압출기의 일 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관의 제조에 사용되는 적층 프로파일관 압출기의 다른 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관의 제조 장치를 전체적으로 도시한 도면.
본 발명은 적층 프로파일관으로 제조된 합성수지 이중벽관, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 프로파일관을 이중 또는 이중 이상으로 적층하여 접합한 후, 이를 나선형으로 권취하면서, 적층된 프로파일관의 측면을 수지로 접합하여 제조한 합성수지 이중벽관, 그 제조 방법 및 제조 장치에 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 같이 제조된 합성수지 이중벽관의 통상적인 구조를 도 1에 도시하였다. 도 1에 나타난 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. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 합성수지 이중벽관(10)은 하중 강도가 약하여, 이중벽관(10)의 외부에서 인가되는 토압이나 윤압에 취약한 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 사각형의 중공(22) 내에 열십자(+)형의 보강재(28)가 형성된 프로파일관(24)을 접합 수지층(26)으로 접합하여 합성수지 이중벽관(20)을 제조하는 방법이 알려져 있다(대한민국 특허등록 제398,452호 참조). 여기서 상기 보강재(28)는 프로파일관(24)과 동일한 재질로 이루어질 수도 있고, 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같은 보강재(28)가 포함된 프로파일관(24)을 제작하기 위해서는, 통상의 프로파일관의 내부에 보강재(28)를 고정시키는 작업을 수행하거나, 보강재(28)가 형성된 프로파일관(24)을 제조하기 위한 특수한 금형을 사용하여야 하므로, 합성수지 이중벽관(20)의 제조 과정이 복잡해질 뿐만 아니라, 생산성 및 경제성이 저하되는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 강도가 향상된 합성수지 이중벽관, 그 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 강도가 향상된 합성수지 이중벽관을 경제적, 효율적으로 생산할 수 있는 합성수지 이중벽관의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 둘 이상의 프로파일관이 제1 접착층에 의하여 순차적으로 접착, 적층되어 있으며, 상기 둘 이상의 프로파일관의 측 면이 서로 인접하도록 나선형으로 감겨져 있는 적층 프로파일관; 및 상기 나선형으로 감겨진 적층 프로파일관의 사이에 개재(介在)되어, 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면을 접합하는 제2 접착층으로 이루어진 합성수지 이중벽관을 제공한다. 여기서 상기 둘 이상의 프로파일관의 단면은 동일할 수도 있으며, 서로 다른 직경 또는 단면을 가질 수도 있다.
본 발명은 또한 둘 이상의 프로파일관이 순차적으로 접합되어 일체화된 적층 프로파일관을 제조하기 위한 적층 프로파일관 압출기; 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면이 서로 인접하도록, 상기 적층 프로파일관을 나선형으로 권취하기 위한 원형 드럼; 및 상기 나선형으로 권취되는 적층 프로파일관의 측면을 서로 접합하기 위한 접합부를 포함하는 합성수지 이중벽관 제조 장치를 제공한다. 본 발명은 또한 둘 이상의 프로파일관을 순차적으로 접합하여 일체화된 적층 프로파일관을 제조하는 과정; 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면이 서로 인접하도록, 상기 적층 프로파일관을 나선형으로 권취하는 과정; 및 상기 나선형으로 권취되는 적층 프로파일관의 측면을 서로 접합하는 과정을 포함하는 합성수지 이중벽관의 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관의 일부 절개 단면도를 나타낸 도면이다. 도 3에 있어서, 설명의 편의를 위하여 합성수지 이중벽관의 일 끝단은 완전히 접착되지 않은 상태를 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관(30)은 둘 이상의 프로파일관(31, 35)이 제1 접착층(37)에 의하여 순차적으로 접착, 적층되어 있는 적층 프로파일관(38)으로 제조된다. 상기 적층 프로파일관(38)은 상기 둘 이상의 프로파일관(31, 35)의 측면이 서로 인접하도록 나선형으로 감겨져 있으며, 나선형으로 감겨진 적층 프로파일관(38)의 사이에는 제2 접착층(39)이 개재(介在)되어, 상기 둘 이상의 프로파일관(31, 35)의 측면을 접합하도록 되어 있다.
구체적으로, 상기 적층 프로파일관(38)은 상부 프로파일관(31), 하부 프로파일관(35) 및 상기 상부 및 하부 프로파일관(31, 35)을 순차적으로 접합하는 제1 접착층(37)으로 이루어져 있으며, 상기 상부 및 하부 프로파일관(31, 35)의 내부에는 중공(33)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 상부 및 하부 프로파일관(31, 35)의 단면 및 중공(33)의 형태는 정사각형 외에도, 직사각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한 도 3에서는 동일한 단면을 가지는 두 개의 프로파일관(31, 35)이 순차적으로 접착, 적층되어 적층 프로파일관(38)을 형성하는 경우만을 도시하였으나, 3개 이상의 프로파일관이 순차적으로 접착, 적층되어 적층 프로파일관(38)을 형성할 수도 있으며, 서로 다른 단면 또는 직경을 가지는 프로파일관이 순차적으로 접착, 적층되어 적층 프로파일관(38)을 형성할 수 도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성수지 이중벽관의 일부 절개 단면도로서, 상부 프로파일관(31)과 하부 프로파일관(35)의 단면이 서로 다른 경우를 도시한 것이다. 도 4에 있어서, 도 3에 도시된 것과 동일, 유사한 기능을 하는 부재에는 동일한 도면 부호를 부여하였다. 도 4에 도시된 합성수지 이중벽관(30)에 있어서는, 상부 프로파일관(31)의 단면 형상이 4각형이 아닌 아치터널형의 형태를 가진다. 즉, 적층 프로파일관(38)은 아치터널형의 상부 프로파일관(31), 사각형의 하부 프로파일관(35) 및 상기 상부 프로파일관(31)의 하부와 상기 하부 프로파일관(35)의 상부를 접합하는 제1 접착층(37)으로 이루어진다. 여기서, 상기 상부 프로파일관(31)의 내부에는 터널형의 중공이 형성되어 있고, 하부 프로파일관(35)의 내부에는 4각형의 중공(42)이 형성되어 있다. 이와 같이 상부 프로파일관(31)의 단면이 아치 터널형인 경우에는 합성수지 이중벽관(30)의 외부 표면은 요철 형상을 가지며, 외부로부터의 압력에 좀 더 강한 구조를 가진다.
이와 같이 형성된 적층 프로파일관(38)은 상기 상부 및 하부 프로파일관(31, 35)의 측면이 서로 인접하도록 나선형으로 감겨지고, 나선형으로 감겨지는 적층 프로파일관(38)의 측면은 제2 접착층(39)에 의하여 접합되어, 내부에 대형 관통홀을 가지는 합성수지 이중벽관(30)을 형성한다. 상기 상부 및 하부 프로파일관(31, 35)과 제1 및 제2 접착층(37, 39)은 합성수지 이중벽관의 제조에 사용되는 통상적인 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 순수한 합성수지, 상기 합성수지들이 복합된 복합수지, 재생수지 등으로 이루어질 수 있고, 이들 수지에 카본 블랙, 탄산칼륨 등의 통상의 충진제 또는 첨가제가 첨가될 수 도 있다. 또한 상부 및 하부 프로파일관(31, 35)과 제1 및 제2 접착층(37, 39)은 서 로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 합성수지 이중벽관(30)은 둘 이상의 작은 프로파일관(31, 35)이 뭉쳐져 합성수지 이중벽관(30)의 외벽을 구성하므로, 외벽의 강도가 증가되는 효과가 있다. 또한, 상기 둘 이상의 프로파일관(31, 35)의 형상 및 재질을 독립적으로 변경시킬 수 있으므로, 상기 프로파일관(31, 35) 중 어느 하나의 중공(33)을 다른 합성수지로 채우는 등의 방법으로 합성수지 이중벽관(30)의 강도를 더욱 향상시키거나, 합성수지 이중벽관(30)의 제조원가를 절감하기 용이한 장점이 있다.
다음으로, 도 5 내지 7을 참조하여, 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관(30)의 제조 장치 및 제조 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관(30)의 제조에 사용되는 적층 프로파일관 압출기의 일 예를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 적층 프로파일관 압출기(50)는 상부 프로파일관(58a)을 제조하기 위한 수지를 압출하는 상부 압출기(51a)와 하부 프로파일관(58b)을 제조하기 위한 수지를 압출하는 하부 압출기(51b)를 포함한다. 상기 상부 및 하부 압출기(51a, 51b)로부터 압출된 수지는 각각 상부 다이(52a) 및 하부 다이(52b)를 통과하면서, 소정 단면 형상을 가지는 프로파일관(58a, 58b)으로 압출된다. 압출된 상부 프로파일관(58a)은 프로파일관(58a)의 외경을 규제하면서, 프로파일관(58a)을 냉각, 고화시키기 위한 상부 사이징 슬리브(54a)를 포함하는 상부 진공탱크(55a)를 통과하고, 하부 프로파일관(58b)은 상술한 것과 동일한 기능을 하는 하부 사이징 슬리브(54b)를 포함하는 하부 진공탱크(55b)를 통과한다. 여기서, 상기 진공탱크(55a, 55b)는 내부에 장착된 사이징 슬리브(54a, 54b)의 내벽에 상부 및 하부 프로파일관(58a, 58b)이 밀착되도록 진공을 부여하여, 프로파일관(58a, 58b)의 외경을 엄밀히 제어하기 위한 것이다. 상기 진공탱크(55a, 55b)를 통과한 상부 및 하부 프로파일관(58a, 58b)은 웰딩부(56)로 도입되며, 상기 웰딩부(56)에서 각각의 프로파일관(58a, 58b)의 상하측면이 서로 접합되어 적층 프로파일관(58)을 형성한다. 상기 웰딩부(56)에는 프로파일관 안내 롤러(미도시)가 장착되어 있으며, 상기 안내 롤러는 평행하게 압출되는 각각의 프로파일관(58a, 58b)을 근접시켜, 접합될 상하면이 밀착되도록 하고, 이와 같이 밀착되는 프로파일관(58a, 58b) 사이에 접합수지를 토출시켜, 일체화된 적층 프로파일관(58)을 형성하도록 되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관(30)의 제조에 사용되는 적층 프로파일관 압출기의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 적층 프로파일관 압출기(60)는 수지를 압출하기 위한 압출기(61), 압출기(61)로부터 압출된 수지를 둘 이상으로 분배하는 분배기(62), 분배된 수지를 소정 형상의 상부 프로파일관(68a) 및 하부 프로파일관(68b)으로 성형, 압출하는 상부 및 하부 다이(63a, 63b), 압출된 상부 및 하부 프로파일관(68a, 68b)의 외경을 규제하면서, 각각의 프로파일관(68a, 68b)을 냉각, 고화시키기 위한 상부 및 하부 사이징 슬리브(65a, 65b)를 포함하는 진공탱크(66), 상기 진공탱크(66)를 통과한 각각의 프로파일관(68a, 68b)의 측면을 서로 접합하여 적층 프로파일관(68)을 제조하기 위한 웰딩부(160) 및 결합된 적층 프로파일관(68)을 안정화시키 위한 안정화부(165)를 포함한다.
상기 웰딩부(160)는 상기 프로파일관(68a, 68b)의 접합면에 600 내지 800℃의 고온의 공기를 공급하여 프로파일관(68a, 68b)의 접합면을 용융시키기 위한 온풍기(67) 및 상기 프로파일관(68a, 68b)의 용융된 상, 하측면이 서로 접합되도록 상기 프로파일관(68a, 68b)을 밀착시키는 한 쌍의 압축롤러(69a, 69b)를 포함한다. 즉, 상기 압축롤러(69a, 69b)에 의해 상기 프로파일관(68a, 68b)이 밀착되는 지점에 온풍기(67)를 이용하여 고온의 공기를 공급함으로서, 프로파일관(68a, 68b)의 접합면을 예열, 용융시키고, 다시 압축롤러(69a, 69b)를 이용하여 프로파일관(68a, 68b)의 용융된 면을 긴밀히 접합함으로서, 프로파일관(68a, 68b)이 용융 접합된 적층 프로파일관(68)을 형성할 수 있다. 또한 상기 안정화부(80)는 프로파일관(68a, 68b)의 상,하,좌,우를 롤러로 눌러 접착된 상, 하부 프로파일관(68a, 68b)이 다시 분리되지 않도록, 고착화시키는 역할을 하는 것으로서 필요에 따라 장착 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 이중벽관의 제조 장치를 전체적으로 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관 제조장치는 적층 프로파일관(58, 68)을 압출 성형하기 위한 적층 프로파일관 압출기(50, 60), 상기 적층 프로파일관(58, 68)의 측면이 서로 인접하도록 상기 적층 프로파일관(58, 68)을 나선형으로 권취하기 위한 원형드럼(100), 및 상기 나선형으로 권취되는 적층 프로파일관(58, 68)의 측면으로 접합 수지를 공급하기 위한 접합부(73)를 포함한다. 상기 적층 프로파일관(58, 68)을 나선형으로 권취하기 위한 원형드럼(100)은 합성수지 이중벽관의 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 상기 원형드럼(100)의 외주면에는 다수의 드럼 로울러(72)가 일정 간격으로 배치되어 있다. 상기 접합부(73) 또한 합성수지 이중벽관의 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 인접하는 적층 프로파일관(58, 68)의 측면을 가열하면서, 인접하는 적층 프로파일관(58, 68)의 측면에 용융된 접합 수지를 주입하여, 적층 프로파일관(58, 68)의 측면을 접합한다. 도 7에 있어서, 도면 부호 71은 적층 프로파일관(58, 68)을 안내하기 위한 가이드롤러이고, 도면 부호 74는 나선형으로 감겨지는 적층 프로파일관(58, 68)을 밀착시키기 위한 프로파일 가이드롤러이며, 도면 부호 75는 적층 프로파일관(58, 68)의 접합면을 가열하기 위한 가열부이고, 도면 부호 76은 가열된 접합면을 평활화하기 위한 압착롤러이다. 만일 적층 프로파일관(58, 68)을 구성하는 상부 프로파일관이 아치터널형인 경우에는 아치터널 형상 모양의 굴곡진 압착롤러(76)를 사용한다. 이와 같이 적층 프로파일관(58, 68)이 나선형으로 감겨져 형성된 이중벽관(80)은 제1 및 제2 냉각 노즐(77, 78)로부터 분사된 물에 의하여 순차적으로 냉각되고, 이중벽관(80) 표면의 물은 브러시(79)에 의하여 제거된다. 이와 같은 과정을 계속하여 원하는 길이의 대형 이중벽관(80)을 제조할 수 있으며, 제조된 이중벽관을 적당한 길이로 잘라 최종 제품을 완성한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관은 다수의 프로파일관을 순차적으로 접합한 후, 이들을 나선형으로 감아 외벽을 형성하므로, 기계적 강도가 우수할 뿐 만 아니라, 경제적이고 효율적으로 제조될 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명에 따른 합성수지 이중벽관은 외벽을 이루는 프로파일관을 필요에 따라 용이하게 변형할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 둘 이상의 프로파일관이 제1 접착층에 의하여 순차적으로 접착, 적층되어 있으며, 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면이 서로 인접하도록 나선형으로 감겨져 있는 적층 프로파일관; 및
    상기 나선형으로 감겨진 적층 프로파일관의 사이에 개재(介在)되어, 상기 둘 이상의 프로파일관의 측면을 접합하는 제2 접착층으로 이루어진 합성수지 이중벽관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 둘 이상의 프로파일관은 서로 다른 단면 형상을 가지는 것인 합성수지 이중벽관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 둘 이상의 프로파일관 중 어느 하나는 아치터널형의 단면 형상을 가지는 것인 합성수지 이중벽관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 둘 이상의 프로파일관 중 어느 하나는 합성수지로 채워져 있는 것인 합성수지 이중벽관.
  5. 둘 이상의 프로파일관이 순차적으로 접합되어 일체화된 적층 프로파일관을 제조하기 위한 적층 프로파일관 압출기;
    상기 둘 이상의 프로파일관의 측면이 서로 인접하도록, 상기 적층 프로파일관을 나선형으로 권취하기 위한 원형 드럼; 및
    상기 나선형으로 권취되는 적층 프로파일관의 측면을 서로 접합하기 위한 접합부를 포함하는 합성수지 이중벽관 제조 장치.
  6. 둘 이상의 프로파일관을 순차적으로 접합하여 일체화된 적층 프로파일관을 제조하는 과정;
    상기 둘 이상의 프로파일관의 측면이 서로 인접하도록, 상기 적층 프로파일관을 나선형으로 권취하는 과정; 및
    상기 나선형으로 권취되는 적층 프로파일관의 측면을 서로 접합하는 과정을 포함하는 합성수지 이중벽관의 제조 방법.
KR1020040024396A 2004-04-09 2004-04-09 적층 프로파일관으로 제조된 합성수지 이중벽관, 그 제조방법 및 제조 장치 KR100573318B1 (ko)

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