KR100740653B1

KR100740653B1 - 폴리에틸렌 복층벽 하수관 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100740653B1
Application number: KR1020060120507A
Authority: KR
Inventors: 유옥수; 김학건
Original assignee: 벽진산업 주식회사
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-07-18

Abstract

본 발명은 주로 하수관으로 사용되는 폴리에틸렌 복층벽 하수관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌(PE)을 주원료로 하는 재생원료와 비중이 큰 탄산칼슘과 다양한 물질을 함유한 복합수지를 이용한 사각 프로파일에 고밀도 폴리에틸렌과 고분자로 이루어진 폴리에틸렌 수지 조성물을 코팅하여 복층벽 하수관으로 성형할 수 있도록 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여 얻어진 복합수지로 성형한 사각 프로파일(41)과; 상기 사각 프로파일(41)의 외경 전체면은, 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 이루어진 폴리에틸렌 코팅(42)하여 성형한 프로파일(40)이 연결부재(44)와 연결하여 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.

복층벽 하수관, 폴리에틸렌, 프로파일

Description

폴리에틸렌 복층벽 하수관 및 그 제조방법{A drainpipe polyethlene and that production method}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 제조장치에 대한 평면도

도 2 는 본 발명의 주요 부분에 대한 제조장치의 정면도

도 3 은 본 발명의 주요 부분에 대한 제조장치의 정면도

도 4 는 본 발명의 내경을 코팅하는 상태를 나타낸 압출기의 설치상태도

도 5 의 (A)는 본 발명의 사각 프로파일에 대한 단면도

(B)는 본 발명의 사각 프로파일을 코팅한 프로파일에 대한 단면도

(C)는 본 발명의 이중벽 하수관에 대한 주요부분의 단면도

도 6 은 본 발명의 이중벽 하수관에 대한 사시도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 제1 압출기 20 : 제2 압출기

30 : 냉각장치 40 : 프로파일

41 : 복층벽 프로파일 42 : 폴리에틸렌 코팅

43 : 중공 50 : 제3 압출기

60 : 절단장치 70 : 배출장치

80 : 와인더장치 90 : 제4 압출기

100 : 복층벽 하수관

일반적으로 지하에 매설되는 하수관, 상수도관, 오수관, 폐수관 등은 지하의 일정한 깊이에 매설되는 특징이 있으므로 어느 정도의 연성과 함께 외부에 노출되는 관에 비하여 높은 강도와 내구성, 내화학성, 내수성 등을 제공해야 하며, 이러한 요구에 부응하기 위하여 주로 사용하는 재료가 폴리에틸렌(Polyethylene: PE)이다.

상기 폴리에틸렌은 다른 재료에 비하여 많은 장점이 있지만, 고가의 원자재로 일반적으로 사용할 수 없는 단점이 있어서 다양하게 사용하고 있지 못하며, 최근에는 원자재 가격의 상승으로 원가에도 미치지 못하는 시장가격이 형성되는 문제점이 있다.

이러한 폴리에틸렌은 경제적인 단점을 극복하기 위하여 다양한 방법이 제안 되어 왔지만, 품질이 저하되거나 지하에 매설하기 이전에 벌써 외부의 충격으로 분리되거나 깨져 버리는 결점이 있었다.

종래의 폴리에틸렌을 이용한 하수관은 압출기에 공급한 원료를 용융시켜 금형에서 압출하는 과정을 통하여 다수의 중공(43)과 열십자형 보강대(45)가 형성된 사각 프로파일(41)을 압출하여 냉각장치(40)에서 냉각한 후 와인더장치(80)에 나선형으로 공급할 때 제3압출기(50)에서 용융 수지가 압출되어 연결부재(44)로 공급되면서 프로파일(40)이 연속해서 연결되어 복층벽 하수관을 구성하게 된다.

그러나 이러한 하수관은 사각 프로파일이 폴리에틸렌을 이용하여 성형한 것이며, 연결부재 역시 폴리에틸렌을 이용하여 성형한 것이므로 고가의 가격에 공급하는 단점이 있어서, 원가를 낮추기 위하여 재활용 폴리에틸렌을 용융 혼련하여 사각 프로파일을 성형하여 공급하면서 사각 프로파일의 전체면을 폴리에틸렌으로 코팅하여 공급하는 것이었으나, 중량이 많이 나가서 운반과 생산이 어려운 결점이 있었다.

그리고 원가는 낮추기 위하여 프로파일의 두께를 얇게 성형하는 경우가 발생하게 되지만, 프로파일의 두께를 얇게 성형하면 요구하는 강도를 제공할 수 없는 단점이 있으며, 규격이 요구하는 강도를 제공하기 위해서는 많은 원료를 사용해야 하지만 원가가 상승하므로 기피하는 단점이 발생하게 된다.

상기의 결점을 해결하기 위해서, 일부에서는 프로파일의 성형시에 금속 재료로 이루어진 철판을 삽입하여 일체형으로 성형하여 강도를 향상시키는 경우가 있으나, 폴리에틸렌 수지에 철판을 삽입하여 성형하는 경우에는 성형성이 저하되어 생 산성이 떨어지는 결점이 있으며, 철판이 삽입된 하수관을 재생하여 재활용 원료로 만드는 것이 매우 어려웠다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 폴리에틸렌(PE)을 주원료로 하는 재생원료와 비중이 비교적 높은 탄산칼슘과 다양한 물질을 함유한 복합수지를 이용한 사각 프로파일을 성형하고 이 사각 프로파일에 고밀도 폴리에틸렌과 고분자로 이루어진 폴리에틸렌 수지 조성물을 코팅하여 향상된 외압강도와 적정한 환경응력균열저항성(ESCR성)을 갖는 복층벽 하수관이 성형 되도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 사각 프로파일을 재생원료와 복합수지를 이용하여 성형하고 이 사각 프로파일에 폴리에틸렌 수지 조성물을 코팅하여 프로파일을 성형함으로써 재생원료의 전체 면을 코팅한 후 이를 나선형으로 공급하여 연결부재로 평활한 관이 성형 되도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여 얻어진 복합수지로 성형한 중공과 열십자형 보강대를 갖는 사각 프로파일과;

상기 사각 프로파일의 외경 전체면은, 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 이루어진 폴리에틸렌 코팅하여 성형한 프로파일이 연결부재와 연결하여 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.

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

도 5 와 도 6 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 복층벽 하수관(100)은 종래의 하수관과 마찬가지로, 내부에 다수의 중공(43)이 형성되고 동시에 열십자형 보강대(45)가 설치된 사각 프로파일(41)을 압출하면서 이 사각 프로파일(41)의 전체면을 폴리에틸렌 코팅(42)하여 일체형이 되도록 프로파일(40)을 성형하고, 프로파일(40)을 냉각장치(30)에서 냉각시켜 연결부재(44)의 공급으로 프로파일(40)이 연속해서 연결되는 구조를 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 복층벽 하수관(100)은 사각 프로파일(41)을 재활용 원료인 복합수지로 압출하여 성형하게 되며, 사각 프로파일(41)을 폴리에틸렌 코팅(42)하여 프로파일(40)을 성형할 때 사각 프로파일(41)은 폴리에틸렌 코팅(42)에 비하여 전체면에서 더 두껍게 성형하는 것이 바람직하다.

상기 사각 프로파일(41)과 폴리에틸렌 코팅(42)의 두께 비를 1.2∼2.5 : 0.8∼1의 두께로 하는 것이며, 바람직하게는 1.8 : 0.9로 하는 것이 바람직하다.

사각 프로파일(41)을 구성하는 재생 원료인 복합수지는, 재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여, 온도 조절이 되는 믹서를 이용하는 것이며, 온도 범위는 140∼230℃ 스크류 회전속도는 100∼200RPM으로 조절하여 복합수지를 얻는다.

상기 재활용 폴리에틸렌 수지는 분리하여 분쇄기에서 평균 입자크기 1∼6cm 크기로 분쇄하여 공급하는 것이며, 상기와 같이 얻어진 복합수지의 평균 입자크기는 0.5∼1.2cm 크기의 펠렛(Pellet) 형태로 형성하여 공급한다.

상기 상용화제는 폴리올레핀 주쇄(main chain)에 극성 단량제부를 도입한 후 분산성 향상을 위하여 폴리에틸렌과 혼합한 것을 사용하는데, 이때 극성 단량제로는 불포화 카르복실산 또는 무수물, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, 말레오피마린산, 무수테트라히드로프탈산을 사용한다.

상기 분산제는 스테아린산을 사용하며, 안정제로는 유기복합체(Ca-Ba-Zn계)를 사용한다.

상기와 같이 제조한 복합수지는 펠렛 형태로 제1 압출기(10)의 호퍼에 투입하여 용융시켜 내부가 채워진 사각 프로파일(41)로 압출하는 것이다.

상기 제1 압출기(10)는 온도 범위는 140∼230℃ 스크류 회전속도는 100∼200RPM으로 회전시켜 금형을 통하여 사각 프로파일(41)을 압출할 때 상기 금형의 외측으로 설치한 제2 압출기(20)에서 폴리에틸렌 원료를 용융시켜 공급함으로써 폴리에틸렌 코팅(42)과 같이 사각 프로파일(41)의 외측 전체면을 코팅하여 압출한다.

상기 폴리에틸렌 코팅(42)은 고밀도 폴리에틸렌을 용융시켜 공급하는 것으로, 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 이루어지는 것이다.

상기 고밀도 폴리에틸렌은 에틸렌 호모 중합제 또는 에틸렌과 하나 이상의 단량체와의 공중합체이다.

상기 에틸렌 공중합체는 에틸렌과 부텐 또는 핵센의 공중합체의 중합에 의하여 얻은 것을 사용할 수 있다.

상기 폴리에틸렌은 지글러-나타계로, 무결정부분과 균일하게 혼련되어 환경응력균열저항성의 향상을 제공하는 것으로 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 무수말레인산은 고밀도 폴리에틸렌과 혼련되어 외압강도를 향상시키는 것이며, 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.001∼6 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 내산제는 안정화제로 공급하는 것이며, 산화방지제 또는 자외선 안정화제로 통상 첨가할 수 있다. 이들 첨가제의 함량은 일반적으로 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부에 대해 1 중량부 이하로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 고밀도 폴리에틸렌은 펠렛 형태로 제조하여 제2 압출기(20)에 공급함으로써 사각 프로파일(41)의 외경 전체면을 폴리에틸렌 코팅(42)과 같이 코팅하여 프로파일(40)을 성형하는 것이다.

상기 프로파일(40)은 압출에 의해 냉각장치(30)에 공급되어 냉각이 이루어지고 와인더장치(80)에 나선형으로 공급하며, 제3 압출기(50)로부터 폴리에틸렌 또는 상기 고밀도 폴리에틸렌을 용융시켜 연결부재(44)로 공급하게 되므로 복층벽 하수 관(100)을 연속해서 성형할 수 있는 것이다.

연속해서 성형하는 복층벽 하수관(100)은 절단장치(60)에서 일정한 길이로 절단하는 것이며, 배출장치(70)를 통하여 배출되어 지하에 매설하는 것이다.

본 발명은 폴리에틸렌(PE)을 주원료로 하는 재생원료와 비중이 비교적 높은 탄산칼슘과 다양한 물질을 함유한 복합수지를 이용한 사각 프로파일을 성형하고 이 사각 프로파일에 고밀도 폴리에틸렌과 고분자로 이루어진 폴리에틸렌 수지 조성물을 코팅하여 향상된 외압강도와 적정한 환경응력균열저항성(ESCR성)을 갖는 적층벽 하수관을 저렴한 가격으로 공급할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 사각 프로파일을 재생원료와 복합수지를 이용하여 성형하고 이 사각 프로파일에 폴리에틸렌 수지 조성물을 코팅하여 프로파일을 성형함으로써 재생원료의 전체면을 코팅한 후 이를 나선형으로 공급하여 연결부재로 평활한 관이 성형 되도록 하는 것이다

Claims

다수의 중공(43)과 열십자형의 보강대(45)가 형성된 사각 프로파일(41)을 압출하여 냉각시킨 후 와인더장치(80)에 나선형으로 공급하고 연결부재(44)를 공급하여 성형하는 복층벽 하수관에 있어서,

재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화 제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여 얻어진 복합수지로 성형한 사각 프로파일(41)과;

상기 사각 프로파일(41)의 외경 전체면은, 고밀도 폴리에틸렌 코팅(42)하여 성형한 프로파일(40)이 연결부재(44)와 연결하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관.
다수의 중공(43)과 열십자형의 보강대(45)가 형성된 사각 프로파일(41)을 압출하여 냉각시킨 후 와인더장치(80)에 나선형으로 공급하고 연결부재(44)를 공급하여 성형하는 복층벽 하수관의 제조방법에 있어서,

재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여 온도 범위 140∼230℃ 스크류 회전속도는 100∼200RPM으로 조절하여 복합수지를 제조하여 제1 압출기(10)에서 사각 프로파일(41)을 성형하고;

고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 고밀도 폴리에틸렌을 제조하며,

상기 고밀도 폴리에틸렌을 제2 압출기(20)에서 공급하여 사각 프로파일(41)의 외경 전체면을 폴리에틸렌 코팅(42)하여 성형한 프로파일(40)이 연결부재(44)로 연결되어 제조함을 특징으로 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법.
제1항에 있어서, 고밀도 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 이루어진 것임을 특징으로 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관.