KR100731282B1 - 4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관용 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관 및 그 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관의 내경(안쪽)으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내층격 경질층 및 연질층의 4중 층을 갖도록 한번에 성형할 수 있도록 하는 4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관용 성형장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 제1 압출기(20)와 연결한 경질층 공급구(30)가 내충격 경질층(10)을 성형하는 내충격 경질 유로(31)와 내충격 경질층(12)을 성형하는 내충격 경질 유로(32)와 연결하고, 상기 경질층 공급구(30)를 갖는 몸체의 한 부분에 제2 압출기(22)와 연결한 발포 수지층 공급구(40)가 내충격 경질 유로(31, 32)의 사이에 형성하여 발포층(11)을 성형하는 발포수지 유로(41)와 연결하며, 상기 경질층 공급구(30)를 갖는 몸체의 한 부분에 제3 압출기(23)와 연결한 연질층 수지 공급구(50)가 내충격 경질 유로(32)의 외측에 형성하여 연질층(13)을 성형하는 연질층 유로(51)와 연결하는 성형장치(21)에 의하여 4중 층 구조의 상, 하수도관(100)을 성형함을 특징으로 하는 것이다.

상, 하수도관, 내충격 경질층, 발포층, 연질층, 4중 층

Description

4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관용 성형장치{A device of plastic impact-resisting water and sewer pipe having the four layer}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 성형장치에 대한 단면도

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 상, 하수도관의 단면 사시도

도 3 은 본 발명의 상, 하수도관에 대한 측면도

도 4 는 본 발명의 상, 하수도관에 대한 일부 단면도

도 5 는 본 발명의 도 3 에 대한 요부확대 단면도

도 6 은 본 발명의 도 4 에 대한 요부확대 단면도

도 7 은 본 발명의 제조과정을 나타낸 공정도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10, 12 : 내층격 경질층 11 : 발포층

13 : 연질층 20 : 제1 압출기

21 : 성형장치 22 : 제2 압출기

23 : 제3 압출기 24 : 진공성형장치

25 : 절단장치 30 : 경질층 공급구

31, 32 : 내충격 경질유로 40 : 발포수지층 공급구

41 : 발포수지 유로 50 : 연질층 수지 공급구

51 : 연질층 유로 100 : 상, 하수도관

본 발명은 4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관 및 그 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관의 내경(안쪽)으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내층격 경질층 및 연질층의 4중 층을 갖도록 한번에 성형할 수 있도록 하는 4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관용 성형장치에 관한 것이다.

각종 유체 및 기체를 수송하기 위하여 사용하는 파이프는 관 또는 튜브로 칭한다. 파이프의 단면은 보통 원형이지만 다양한 모양이 있으며, 상, 하수도관, 통신보호관, 전선케이블보호관, 가스관 등 일상생활이나 농업용 및 공업용으로 널리 사용되고 있는 실정이다, 그리고 건축물, 오·배수관 등 다양하게 사용되고 있다.

파이프에 의해 구성하는 유체의 통로 등을 관로라 하고, 유체의 유량, 물성 값, 마찰저항 등을 생각해서 합리적으로 관로를 설치하는 것을 배관이라 한다.

긴 배관은 도중에서 관의 방향을 바꾸거나, 도는 치수(지름, 두께)가 다른 관을 사용할 때는 파이프와 파이프를 접합하기 위하여 파이프 연결구(Fitting)를 사용한다.

또한, 파이프는 같은 무게의 봉제보다 굽힘에 대해 강하므로 기계나 구조물 등의 구성 재료로서 매우 광범위하게 사용된다. 파이프는 그 재질에 따라 금속관과 비금속관으로 나누어지며, 금속관에는 강관, 주철관, 구리관, 황동관, 알루미늄관, 연관 등이 있고, 비금속관에는 합성수지제관(PVC, PE, PP관 등), 철근 콘크리트관, 석면(石綿)시멘트관, 도관, 애관, 고무관, 목관 등이 있다.

본 발명은 수돗물, 생활 및 농, 공업용 하수 이송에 사용하도록 적용된 상, 하수도관과 연관되며, 이러한 상, 하수도관은 주로 지하에 매설되므로 유지 관리가 용이하고 장기간 동안 높은 하중(토압)에 견딜 수 있어야 하는 조건을 갖는다.

종래의 주철관, 동관 등과 같은 금속관들은 설치 후 부식으로 인한 누수 및 스케일의 발생 등으로 유속 및 통수능력이 감소할 뿐만 아니라 적수 및 백수 등 물의 오염을 야기하며, 관 자체의 과중한 무게로 인하여 설치와 운반의 시공성이 매우 떨어지게 되고, 관의 보수 및 교체시 많은 문제점과 어려움이 있다.

이러한 종래 관의 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 수도관용 PVC관, PE관, FRP관, 유리섬유관, 폴리에틸렌 분체 라이닝관, 아연도 강관, 스테인리스 강관 등의 금속관에 도장 또는 피복층을 형성하여 사용하고 있으나, 종래의 관에 비해서 그 무게에 별다른 차이가 없을 뿐만 아니라, 작업성도 향상됨이 없고, 또 생산가격이 높다는 결점과 연결부위의 접합방식이 매우 까다로운 문제점이 있다.

강관과는 별도로 사용하고 있는 폴리염화비닐(PVC) 관은 내산성, 내알카리성, 내유성, 절연성이 강하고 해수 및 부식성이 강한 토양에서도 녹이 발생하지 않으며, 무독, 무취의 재질로서 위생적이며, 무게가 가벼워 취급 및 운산이 용이할 뿐만 아니라 염화비닐계 접착제(Copolimer)에 의한 접합과 이음관에 의한 접합 등 보수가 간편하다는 장점을 지니고 있는 반면에 폴리 염화비닐관은 내충격이 현저히 낮아 외압 및 토압에 견디지 못하여 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

이러한 폴리 염화비닐관의 문제점을 해소하기 위해서 내충격 보강재 등 첨가제를 보강하여 충격강도를 높이고 있으나 충격강도를 높이면 인장강도 및 편평하중 강도가 낮아지는 반면 인장강도와 편평하중 강도를 높게 하면 충격강도가 낮아지는 반비례 관계가 있어 특별한 보완책이 마련되니 않는 한 상, 하수도관으로서 토압 및 수압에 견디지 못하여 관의 지름 150m/m 이상의 용도로는 일반화되기 어려운 실정이다.

이러한 충격강도를 높이기 위한 방법으로 일본 실개소 62-131185호, 동 57-33372호에서는 3층 구조를 가진 튜브나 합성수지 파이프 등에 대하여 공개하고 있으나, 이들 선행기술들은 각층의 구성물질이 서로 상이하여 각층 사이에 접합층을 형성시켜야 하는 단점으로 인하여 대량 압출성형이 어렵고 충격강도만을 높인 것으로서 강한 내수압을 요구하는 상, 하수도관의 용도로서는 적합하지 않다.

또한, 일본공개특허공보 평14-089755호는 경질 염화 비닐(viny 1)계 수지 조성물의 발포체로 된 코어(core)층과, 그 코어층의 외주면을 피복 한 경질 염화 비닐계 수지 조성물로 된 외관과 코어층의 내주면을 피복 한 경질 염화 비닐계 수지 조성물로 된 내관을 구성한 발포 파이프에 있어서, 상기 코어층을 형성한 경질 염화 비닐계 수지로서, 중합도가 약 1000의 경질 염화 비닐계수지를 이용한 것으로 특징으로 하는 것으로, 경량화와 방음성에서 어느 정도의 효과를 제공하고 있으나, 3개의 층으로 이루어지는 한계를 벗어나지 못하고 있는 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 상,하수도관의 내경(내측)으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격 경질층, 연질층의 순서를 갖도록 4중 구조로 생산한 관 및 그 제조장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 4중 구조로 생산하여 내, 외부의 각층마가 폴리 염화비닐의 중합도를 달리함으로써 외부 충격파장이 매질의 물성차이로 인하여 상쇄되는 소위 충격파장 중첩의 원리(Superposition principle)를 이용한 관이 제공됨을 목적으로 한다.

본 발명은 4중 구조를 갖는 상, 하수도관의 각 층이 800 내지 1300 사이의 중합도를 가지며 분자량이 서로 다른 폴리 염화비닐로 이루어지며, 내충격 경질층은 폴리 염화비닐에 BTA, CPE, MBS, IM808의 충격 보강재가 5~8 중량% 정도 포함되고, K-125, PA828, PA930의 가공조제가 1~3 중량% 정도 첨가되어 이루어지며, 각 층의 구께 비가 내경(내측)으로부터 2 : 1~2 : 3 : 1인 것을 특징으로 한다.

이러한 목적으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.

성형장치(21)는 상, 하수도관(100)을 내경(내측)으로부터 내충격 경질 층(10), 발포층(11), 내충격 경질층(12) 및 연질층(13)과 같이 4중으로 각층이 이루어지도록 한다.

성형장치(21)는 도 1에 도시한 바와 같이, 중앙 후방으로 내충격 경질층(10, 12)을 각각 성형할 수 있도록 하는 원료를 공급하는 경질층 공급구(30)가 설치되어 있으며, 같은 물성의 폴리 염화비닐로서 겔화 속도가 빠르며 작업 안정성이 우수한 스트레이트 폴리머(Straight Polimer) 수지에 충격 보강재가 첨가된 폴리 염화비닐을 공급하되, 경질층 공급구(30)는 내충격 경질층(10)을 내경에 형성하는 내충격 경질유로(31)와 중간층인 내층격 경질층(12)을 형성하는 내충격 경질유로(32)와 연결되어 있도록 한다.

상기 경질층 공급구(30)를 이루는 몸체의 중앙 한 부분에는 발포 수지층 공급구(40)가 외측으로 새롭게 형성되어 내충격 경질층(10, 12) 사이에 발포층(11)을 이루도록 하는 발포수지 유로(41)와 연결되어 있다.

상기 발포층(11)을 이루는 발포수지 유로(41)에는 내열성이 우수하며 물성강화 블렌드(Blend) 고중합도수지로 이루어지는 것이다.

상기 경질층 공급구(30)를 이루는 몸체의 한 부분에는 연질층 수지 공급구(50)가 외측으로 새롭게 형성되어 내충격 경질층(12)의 외경(외측)을 이루도록 하는 연질층 유로(51)와 연결되어 있다.

상기 연질층 유로(51)에는 외부로부터의 충격에 대비하도록 형성되어 있으며, 경질이음관과 접합시 접합은 용이하면서 통수시 관의 껍질(Skin)층의 연질층(13)과 이음관의 경질사이에 수막이 형성되어 누수가 발생할 수 없도록 하였다.

이와 같이 본 발명은 경질층 공급구(30)와 내충격 경질층(10)을 이루는 내충격 경질유로(31)와 내충격 경질층(12)을 이루는 내충격 경질유로(32)와 연결되어 있고, 발포 수지층 공급구(40)는 내충격 경질층(10, 12)의 사이에서 발포층(11)을 이루는 발포수지 유로(41)와 연결되어 있으며, 연질층 수지 공급구(50)는 가장 외경에 위치하는 껍질 층인 연질층(13)을 이루는 연질층 유로(51)와 연결되어 있어서 성형장치(21)에서 한번에 상, 하수도관(100)이 일체형으로 압출되도록 하는 것이다.

상기 상, 하수도관(100)의 주원료로 사용하는 폴리 염화비닐수지는 층마다 그 물성이 상이하면서 분자량과 중합도(P)가 800 내지 1300 사이의 다른 수지를 사용하는 것이다.

내충격 경질층(10, 12)을 이루기 위하여 경질층 공급구(30)에 공급하는 폴리 염화비닐수지는 통상의 경질층에 비하여 강도가 강화된 층으로서 폴리 염화비닐에 BTA, CPE, MBS, IM808 의 충격 보강재가 5~8 중량% 정도 포함하고, K-125, PA828, PA930 의 가공조제 1~3 중량% 정도 첨가한 것이다.

내충격 경질층(10, 12)은 통상의 경질층과는 상이한 것으로, 강도가 통상의 것에 비하여 훨씬 강화된 것이며, 도 8에 기재된 바와 같이 외부충격이 가해지면 1차로 연질층(13)에서 충격이 흡수되면서 통과파장과 반사파장이 발생하고 파장 중첩이 반복되면서 충격을 흡수하는 것과 같은 내충격파장 중첩의 원리에 의한 효과를 극대화시키기 위하여 상기와 같은 충격 보강재와 가공조제를 첨가한 것이다.

내충격 경질층(10, 12)의 사이에 위치하는 발포층(11)은 충격강도 흡수가 높 아 차음 및 보온 효과가 탁월한 것이다.

내충격 경질층(12)의 외측에 위치하는 외경 층인 연질층(13)은 외부충격에 잘 견디어 상, 하수도관(100)이 금이 가거나 깨지어 파손되는 것을 원칙적으로 방지하도록 고무상의 탄력성이 부여된 층으로 구성하여 4중 층을 갖도록 구성한 것이다.

4중 층을 갖는 상, 하수도관(100)의 구조는 특별한 순서와 두께의 비율을 가지게 되는 것으로 그 두께 비율은 내층격 경질층(10), 발포층(11), 내충격 경질층(12) 및 연질층(13)의 순서에 따라서 두께 비율이 2 : 1~2 : 3 : 1 일 때 물성이 가장 우수한 것으로 나타났다.

제1 압출기(20)는 경질층 공굽구(30)와 연결되어 있어서 성형장치(21)에 겔(gel) 상태의 원료를 용융시켜 공급하며, 제2 압출기(22)에서는 연질층 수지 공급구(50)와 연결되어 원료를 용융시켜 공급하는 것이고, 제3 압출기(23)에서는 발포 수지층 공급구(40)와 연결되어 원료를 용융시켜 공급하는 것이다.

이와 같이 제1, 2, 3 압출기(20, 22, 23)로부터 공급하는 원료는 성형장치(21)에서 내충격 경질 유로(31)에서 내충격 경질층(10)이 성형되고, 발포수지 유로(41)에서 발포층(11)이 성형되며, 내충격 경질 유로(32)에서 내충격 경질층(12)을 성형하고, 연질층 유로(51)에서 연질층(13)을 성형하게 되므로 성형장치(21)에서는 4중 층의 상, 하수도관(100)을 일체형으로 성형하는 것이다.

성형장치(21)를 통과하면서 성형한 상, 하수도관(100)은 진공냉각장치(24)에서 냉각한 후 절단장치(25)에서 소정의 길이로 절단하는 것이다.

이와 같이 성형한 본 발명의 상, 하수도관(100)은 외부에서 충격이 가해지는 경우, 연질층(13)이 가장 먼저 충격을 받게 되므로 고무상의 탄력성이 부여되어 있으므로 충격에 강한 것으로 운반이나 작업 시에 다른 외부의 물체와 충격이 가해져 금이 가거나, 깨어져 파손되는 것을 방지한다.

본 발명은 외부 내충격 경질층(12)은 반드시 충격에 강해야 하기 때문에 두께 비율을 가장 두꺼운 3으로 하고 내부의 내충격 경질층(10)은 내부의 수압에 견딜 수 있도록 하기 위하여 두께 비율을 2로 하였으며, 발포층(11)은 관의 용도에 따라 두께 비율을 1~2로 하였을 때 내부 또는 외부에 가해지는 충격을 흡수하여 완충시켜 주어 충격을 가하거나 편평하중을 걸었을 대 균열 및 파열되지 않고 유체의 보온을 유지하며 토압에 강한 것이다.

이와 같은 두께 비율을 갖도록 구성하여 내경과 외경에 가해진 충격은 충격파장 중첩의 원리에 따라 분산(Dispersion) 및 감쇄(Attenuation)가 일어나 상, 하수도관(100) 전체의 단일재질로 구성하는 경우와 비교할 수 없는 내충격성과 높은 인장강도 및 수압과 토압을 가지게 된다.

본 발명에 의한 상, 하수도관은 내경으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격 경질층, 연질층의 4중 층 구조를 갖도록 압출기와 성형장치를 통하여 일체형으로 성형함으로써 내충격성을 향상시키는 효과를 제공한다.

본 발명은 하나의 성형장치(금형)를 통하여 4중 층의 구조를 갖는 상, 하수 도관을 제공하되 충격파장 중첩의 원리를 극대화시킬 수 있도록 충격보강재와 가공조제를 포함한 내충격 경질층을 일체형으로 성형하여 다양한 용도에 사용할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. (삭제)
2. 압출기에서 용융시킨 원료를 성형장치에 공급하여 다층 구조의 상, 하수도관을 성형하는 성형장치에 있어서, 성형장치(21)의 내충격 경질 유로(31)의 두께 비율이 2, 발포수지 유로(41)의 두께 비율이 1~2, 내충격 경질 유로(32)의 두께 비율이 3 및 연질층 유로(51)의 두께 비율이 1 이 되도록 압출하여 상, 하수도관(100)을 성형함을 특징으로 하는 4중 층을 갖는 내충격 상, 하수도관용 성형장치.
3. (삭제)

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