KR100784856B1 - 합성수지 보강 수도관 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 완충층을 설치하여 보강하는 수도관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내피층과 내압층을 형성한 관 또는 원형의 합성수지관의 외부에 다양한 필름이나 메쉬 섬유층을 감싼(피복한) 뒤 초경질의 외피층을 코팅하여 수도관의 되메우기 전 또는 후에 외부의 날카로운 돌이나 이물질로부터 경질 외피층이 찍힘 또는 찢어짐으로 인해 본관에 영향을 미쳐 터지는 현상이 전달되지 않도록 하는 합성수지 보강 수도관 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 1차 다이스(12)에서 일체형으로 이루어지는 수도관에 있어서,

합성수지(PE, PP)로 내경에 내피층(30)과 외경에 내압층(31)을 압출하여 냉각한 후 상기 내압층(31)의 외경으로 합성수지(PE, PP)를 피복하는 피복 완충층(32)과;

상기 피복 완충층(32)의 외경에 합성수지(PE, PP)를 코팅한 경질 외피층(33)으로 이루어져 수도관(40)의 되메우기 전 또는 후에 외부의 날카로운 돌이나 이물질로부터 경질 외피층(33)의 찍힘 또는 찢어짐에 의한 터짐 현상이 본관에 영향을 미치지 않도록 성형됨을 특징으로 하는 것이다.

수도관, 내피층, 내압층, 완충층, 경질 외피층

Description

합성수지 보강 수도관 및 그의 제조방법 {Strengthened water plastic pipe and the manufacture method}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 생산과정을 보인 평면도

도 2 는 본 발명의 주 압출기와 보조 압출기에서 생산된 관의 단면도

도 3 은 본 발명의 주 압출기 또는 보조 압출기 하나를 이용하여 생산된 관의 단면도

도 4 는 본 발명의 수도관이 생산된 상태의 단면도

도 5 는 본 발명의 수도관에서 경질 외피층의 일부를 절개한 상태의 단면도

도 6 은 본 발명의 도 3 수도관에서 경질 외피층의 일부를 절개한 상태의 단면도

도 7 은 본 발명의 바람직한 생산과정을 나타낸 흐름도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 주 압출기 11, 20 : 보조 압출기

12 : 1차 다이스 13 : 진공 성형기

14, 23 : 냉각 성형기 21 : 코팅기

22 : 2차 다이스 24 : 절단기

25 : 스태커 26 : 피복기

30 : 내피층 31 : 내압층

32 : 피복 완충층 33 : 경질 외피층

40 : 수도관

본 발명은 완충층을 설치하여 보강하는 수도관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내피층과 내압층을 형성한 관 또는 원형의 합성수지관의 외부에 다양한 필름이나 메쉬 섬유층을 감싼(피복한) 뒤 초경질의 외피층을 코팅하여 수도관의 되메우기 전 또는 후에 외부의 날카로운 돌이나 이물질로부터 경질 외피층이 찍힘 또는 찢어짐으로 인해 본관에 영향을 미쳐 터지는 현상이 전달되지 않도록 하는 합성수지 보강 수도관 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 수도관은 주철관, 동관 등의 금속관과 수도용 PE, PP, PVC를 사용하는 합성수지관이 제안되고 있다.

이중, 금속 재질의 수도관은 설치 후 부식으로 인한 누수 및 스케일의 발생 등으로 인한 통수능력 감소, 그리고 적수 및 백수 등 수돗물의 오염을 유발시키고 있으며, 설치작업 및 운반시에 과중한 무게로 인하여 작업성이 매우 낮은 단점이 있으나, 외부의 기온변화와 충격에 강하다는 장점이 있어 계속 사용되고 있는 실정이다.

또한, 합성수지 재질의 수도관은 무게가 가벼워서 취급 및 운반이 용이하고 접착제 또는 소켓연결 및 버트(Butt) 융착법 등을 통하여 접합과 보수가 간편하다는 장점을 지니고 있으나, 충격강도 등이 현저히 낮은 관계로 외압에 견디지 못하고 쉽게 파손되는 단점이 있다.

또한, 충격강도를 향상시키기 위한 방법으로 일본 실개소 62-131185호, 일본 실개소 57-33372호에서는 3층 구조를 갖는 튜우브나 합성수지파이프 등에 대하여 공개하고 있다.

그러나 상기의 선행기술은 각층의 구성물질이 서로 상이하며 각층 사이에 접합층을 형성시켜야 하는 단점으로 인하여 대량으로 사출성형 하기가 어렵고 충격강도만을 높이기 위한 것으로서 강한 내수압을 요구하는 수도관의 용도로서 적합하지 못한 단점이 있다.

또한, 국내 실용신안공고번호 제1995-5495호(내충격 수도관)는 외부 내충격 경질층과 내부 내충격 경질층의 동일의 성질을 갖는 폴리염화비닐로 하고, 중심 경질층보다 경질의 폴리염화비닐로 구성하되 외부 내충격 경질층, 중심 경질층, 내부 내충격 경질층의 두께 비가 1 : 2 : 1의 범위로 설정하였다.

상기의 내충격 수도관은 하나의 다이스에 2대 또는 3대의 압출기를 연결한 후 한번에 일체형 다이스로 생산되는 관계로 수도관의 운반시 또는 매립 전, 후에 외부의 충격이나 날카로운 이물질에 의한 갈라짐이 있을 경우 본관(내압층)에 그대로 전달되어 영향을 미치고 기타 PE나 PP등의 합성수지관들도 외피에 약간의 찍힘만 있어도 시간이 지나면서 수도관 내부에서는 내압이 작용하고 외부에서는 토압과 윤압이 상존하므로 점점 찍힘 부위가 찢어지면서 결국에는 터지는 현상이 많이 발생되었다.

이는 겉의 경질층이나 내압을 받는 부위가 하나의 다이스(1차 다이스)에서 성형되므로써 일체화되었기 때문에 피할 수 없는 현상 이었다.

이러한 단점을 보환하기 위해 종래의 수도관들은 반드시 부드러운 흙이나 모래부설이 요구되었다. 또한, 합성수지관의 버트(Butt)융착의 경우는 수도관의 융착을 한자리에서 여러 본을 연결하여 끌어서 이동하는 경우도 있어 관 표면의 찢어짐, 갈라짐 등의 상처가 이미 난후에 매립하는 경우도 있었다.

이때 수도관의 경질 외피층에 날카로운 돌 등 이물질로부터 찍힘이나 손상으로 인해 터지는 현상이 발생하고 있으며, 되메우기를 할 때 부드러운 흙이나 모래 부설을 하려면 부드러운 흙이나 모래의 부설 비용의 소모가 더 크게 되므로 경제성이 떨어져 합성수지 수도관을 기피하는 현상이 발생한다.

또한, 되메우기를 할 때 주변의 토사를 그대로 사용하므로 외피층에 날카로운 돌 등의 이물질과 접촉되거나 외부에 상처나 긁힘이 있을시 토압과 통행하는 차량의 윤압이 반복적으로 작용하면서 외피층의 찍힘 부분이 결국에는 터지는 현상이 발생하게 되며, 외피층이 터지면서 일체형으로 된 중심과 내부에까지 동일하게 찢 어지는 현상이 발생한다.

그리고 2대 또는 3대의 압출기를 연결한 후 동일 재질의 수도관 또는 합성수지관을 성형한 경우에는 재활용이 가능한 장점이 있으나, 각 층 또는 어느 한 층에 이종재질을 사용하는 경우에는 재활용이 불가능한 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 내피층과 내압층을 형성한 합성수지관 또는 수도관 외부에 필름이나 엠보 필름, 타공 필름, 메쉬 섬유층 등 기타 재료를 사용하여 완충층을 피복한 뒤 2차 다이스를 통과하며 경질 외피층이 코팅되도록 하는 수도관을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 경질 외피층이 상처나 긁힘 및 날카로운 돌 등 이물질로부터 찍힘이 있을 시 추가적이고 연속적인 영향에 의해서 찢어질 때 완충층에 의하여 경질 외피층의 찢어짐(터짐) 현상이 내압층에는 아무런 영향도 주지 않도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 경질 외피층과 내압층의 사이에 설치되는 완충층이 수도관의 완충역할과 박리역할을 동시에 해주며, 그 위에 코팅되는 경질층은 본관을 보호하는 방호막 역할을 해주고 소켓이나 융착 연결 시 연결이 아무런 지장을 받지 않고 간편하게 연결이 이루어짐을 목적으로 한다.

본 발명은 1차 다이스(12)에서 일체형으로 이루어지는 수도관에 있어서,
합성수지(PE, PP)로 내경에 내피층(30)과 외경에 내압층(31)을 압출하여 냉각한 후 상기 내압층(31)의 외경으로 합성수지(PE, PP)를 피복하는 피복 완충층(32)과;
상기 피복 완충층(32)의 외경에 합성수지(PE, PP)를 코팅한 경질 외피층(33)으로 이루어져 수도관(40)의 되메우기 전 또는 후에 외부의 날카로운 돌이나 이물질로부터 경질 외피층(33)의 찍힘 또는 찢어짐에 의한 터짐 현상이 본관에 영향을 미치지 않도록 성형됨을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 비교적 얇게 형성되거나 숯과 같은 기능성 원료를 혼합하여 생산되는 내피층(30)의 외측으로 내피층(30)에 비하여 두껍게 형성되며 높은 강도 값을 갖는 재질을 1차 다이스(12)에서 일체형으로 생산하는 내압층(31)을 갖도록 한다.

여기서, 본 발명은 1차 다이스(12)에서 일체형으로 이루어지는 단층, 이층, 3층 등의 합성수지관을 포함한다.

상기 내피층(30)과 내압층(31)을 형성한 외부에 필름이나 엠보 필름, 타공 필름, 메쉬 섬유층 등 기타 재료를 사용하여 나선형 또는 일직선으로 피복하여 완충층(32)을 형성한 후 2차 다이스(22)를 통과하며 경질 외피층(33)이 코팅되는 수도관(40)을 형성한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 생산과정을 보인 평면도로, 1차 다이스(12)의 한 부분으로 보조 압출기(11)를 설치하여 공급된 수지를 용융시켜 내피층(30)을 갖도록 1차 다이스(12)에 공급하며, 주 압출기(10)는 공급된 수지를 용융시켜 1차 다이스(12)에 공급한 후 내피층(30)의 외측면을 감싸면서 일체형으로 내압층(31)이 압출되도록 한다.

상기 내피층(30)은 기능성 재료를 사용할 수도 있고, 물에 영향을 미치지 않는 내추럴(Natural) 원료를 사용하거나 무독성 원료를 사용할 수 있다.

상기 내피층(30)은 내압층(31)에 비하여 두께가 얇으며, 내압층(31)은 내피층(30)에 비하여 두께가 두꺼우면서 일체형으로 1차 다이스(12)를 통과하면서 압출되거나, 그와 반대의 경우로 압출하는 일체형 1차 다이스(12)의 경우도 포함된다.

1차 다이스(12)를 통과한 내피층(30)과 내압층(31)은 진공 성형기(13)를 통과하면서 압출된 상태가 그대로 유지되면서 냉각된 후 냉각 성형기(14)를 통과하면서 급수를 통하여 냉각되어 내압층(31) 표면의 온도가 상온을 유지하게 된다.

상기 냉각 성형기(14)를 통과한 내압층(31)의 외측에는 피복기(26)를 통하여 필름이나 엠보 필름, 타공 필름, 메쉬 섬유층 등 기타 재료를 사용하여 나선형 또는 직선으로 감아 피복 완충층(32)을 형성한다.

상기 완충층(32)을 이루는 것은 필름이 가능하고 이 필름은 엠보 필름, 타공 필름 등으로 0.01~5mm 정도의 두께를 갖도록 피복하는 것이며, 내압층(31)의 재질과 동일한 재질 또는 이종재질을 사용하는 것이 가능하다.

상기 엠보 필름은 일정한 간격으로 다양한 형태의 엠보싱 형상을 제공하는 것이며, 타공 필름은 일정한 간격으로 다양한 형태의 구멍이 타공되어 있도록 한다.

상기 메쉬 섬유층은 격자형태로 직조한 것과 같이 성형되며 0.01~5mm 정도의 두께를 갖도록 성형되는 것이다.

상기 필름이나 엠보 필름, 타공 필름, 메쉬 섬유층 등은 내압층(31)의 외측에 원형으로 감을 수 있지만, 바람직하게는 나선형으로 공급하여 감는 것이며, 일부분에서 겹치면서 내압층(31)의 전체면을 감을 수 있도록 한다.

내압층(31)이 형성된 후 2차 다이스(22)를 통과하며 코팅기(21)에서 용융되어 공급되는 수지를 통하여 경질 외피층(33)이 코팅되어 수도관(40)을 형성한다.

상기 수도관(40)은 진공 사이징 후 냉각 성형기(23)를 통과하면서 급수에 의하여 냉각되도록 하며, 절단기(24)에서 소정의 길이로 절단된 후 스태커(25)에서 배출되도록 하는 것이다.
여기서 내피층(30)은 PE, PP 원료를 사용하고, 내압층(31)은 PE,PP 원료를 사용하며, 외피층(33)은 PE, PP, PVC, ABS, PS 등의 원료를 사용하는 것이 바람직하지만, 지적된 원료 이외의 기능성 수지(내피층), 내압에 강한 수지(내압층), 외피층(경질 수지)을 사용하는 것도 가능하다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 주 압출기(10)와 보조 압출기(11)가 연결된 1차 다이스(12)를 통하여 내피층(30)과 내압층(31)을 갖는 관을 성형하는 것이며, 내피층(30)과 내압층(31)은 압출에 의해 하나의 다이스에서 일체형으로 성형되는 것이다.

내피층(30)과 내압층(31)이 일체형으로 압출된 후 진공 성형과 냉각 성형된 다음, 피복층(26)에서 내압층(31)의 외경이 피복되어 완충층(32)을 형성한 후 코팅기(21)와 연결된 2차 다이스(22)를 통과할 때 경질 외피층(33)이 코팅되어 수도관(40)을 성형하는 것이다.

따라서 수도관(40)은 완충층(32)에 의하여 내압층(31)과 분리되도록 하는 것이며, 완충층(32)은 경질 외피층(33)과 일체형으로 이루어진다.

이와 같은 수도관(40)을 연결할 때에는 통상적인 방법의 소켓 연결방법 또는 버트 융착법을 이용하여 연결하는 것으로, 터파기를 한 후 내부에 수도관(40)을 차례로 공급하면서 연결할 수 있으며, 지상에서 대략 3개 정도의 수도관(40)을 연결한 후 차량을 이용하여 끌어서 공급할 수 있다.

수도관(40)의 연결이 완료되면 종래와 같이 부드러운 흙이나 모래 부설을 하지 않고 주변에 있는 아무 토사를 이용하여 되메우기 하여도 된다.

상기 수도관(40)의 연결작업 중이나 되메우기 후 경질 외피층(33)에 상처나 긁힘 및 외부의 날카로운 돌 등 이물질로부터 취약해서 찍힘 및 윤압과 토압의 작용으로 인해 터지는 현상이 발생할 수 있게 된다.

여기서 경질 외피층(33)이 찢어지면서 완충층(32)에 영향을 내압층(31)에 전달하려 할 때 완충층(32)은 경질 외피층(33)의 터짐에 의한 영향이 내압층(31)에 전달되는 것을 방지하여 경질 외피층(33)의 영향이 완충층(32)에서 멈추도록 하므로 내압층(31)과 내피층(30)을 안전하게 보호하게 된다.

또한, 수도관(40)의 매설시에 반드시 부드러운 흙이나 모래 부설을 요구하지 않으므로 공사원가가 절감되고, 공사기간 또한 단축할 수 있는 것이다.

수도관(40)을 연결하는 경우에는 내피층(30)과 내압층(31), 완충층(32)과 경질 외피층(33)을 그대로 사용하여 소켓이나 융착 연결을 할 수 있으며, 필요한 경우 도 4 에 도시한 바와 같이 경질 외피층(33)의 일부를 절개한 상태에서 연결하거나 완충층(32)까지 제거(박리)한 상태에서 연결작업을 수행할 수 있도록 한다.

상기 완충층(32)에서 박리가 이루어진다는 것은 앞에서 언급한 종래의 관들은 이종 재질을 사용했을 시 재활용이 불가능한 문제가 있었으나, 본 발명은 1차 다이스(12)와 2차 다이스(22)에 투입되는 재질이 상이해도 박리가 가능하여 재활용 할 수 있는 것이다.

본 발명은 지금까지 제시된 방법과 구조 이외에도 특허법이 정하는 바에 따라 다양한 방법으로 변경하는 것이 가능하므로, 이는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 정도의 기술 범위 이내에서의 실시는 모두 본 발 명의 기술범위를 벗어날 수 없을 것이다.

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

[실시예]

(1) 내피층 성형단계

보조 압출기(11)에 공급된 수지를 용융시켜 1차 다이스(12)에 공급하여 내피층(30)을 성형한다.

상기 내피층(30)은 숯과 같이 기능성이 있는 재료를 혼합하여 공급할 수도 있고, 내추럴(Natural) 상태의 무독성 내피층을 형성하거나, 내피층과 내압층을 포함하여 일체로 성형하는 다이스로 성형한다.

(2) 내압층 성형단계

주 압출기(10)에 공급된 수지를 용융시켜 1차 다이스(12)에 동시 공급하여 내피층(30)의 외측면을 감싸도록 하는 내압층(31)을 성형하되, 내피층(30)과 내압층(31)을 일체형 다이스로 성형한다.

(3) 냉각단계

내피층(30)과 내압층(31)을 압출하여 진공 성형기(13)에서 진공상태에서 압출형태가 변형되지 않고 그대로 유지되면서 냉각된 후 냉각 성형기(14)에서 표면에 급수되면서 냉각된다.

(4) 완충층 피복단계

피복층(26)에서 얇은 형태의 필름이나 엠보 필름, 타공 필름, 메쉬 섬유층 등 기타 재료를 사용하여 내압층(31)을 피복으로 감싸 완충층(32)을 성형한다.

상기 필름이나 섬유층은 내압층(31)의 재질과 동일하거나 이종 재질을 사용하되 박리되는 것이 용이하도록 한다.

(5) 경질층 성형단계

피복 완충층(32)이 감싸진 관을 2차 다이스(22)에 통과시킬 때 코팅기(21)에서 용융된 수지를 공급하여 완충층(32)을 코팅한 경질 외피층(33)을 성형한다.

(6) 냉각단계

경질 외피층(33)을 코팅한 후 진공 사이징 냉각 성형기(23)를 통과시키고 2차에서 물을 분사시켜 냉각하고 절단기(24)에서 절단하여 수도관(40)을 완성한다.

이러한 생산 공정은 하나의 생산 공정에서 연속적으로 이루어진다.

본 발명은 내피층과 내압층을 형성한 외부에 필름이나 엠보 필름, 타공 필 름, 메쉬 섬유층 등 기타 재료를 사용하여 완충층을 감싼 뒤 2차 다이스를 통과하며 경질 외피층이 코팅되도록 하므로 완충층을 통하여 내충격이 보강된 수도관을 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 경질 외피층이 상처나 긁힘 및 날카로운 돌 등 이물질로부터 찍힘이나 외부에 상처나 긁힘이 있을 시 추가적이고 연속적인 영향에 의해서 찢어질 때 완충층에 의하여 경질 외피층의 찢어짐 현상이 본관에는 영향을 주지 않게 되므로 경질 외피층이 찍힘, 찢어지는 경우에도 본관이 찢어지는 현상을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 경질 외피층과 내압층의 본관 수도관 사이에 설치되는 완충층을 다양하게 생산할 수 있으며, 소켓이나 융착 연결시 연결이 간편하게 이루어지는 효과를 제공한다.

본 발명은 수도관의 되메우기에서 반드시 부드러운 흙이나 모래 부설이 요구되지 않고 주변의 아무 토사를 사용하여 되메우기를 할 수 있어서 공사원가가 절약되고, 공사기간을 크게 단축하는 효과가 있다.

본 발명은 1차 다이스와 2차 다이스에 투입되는 재질이 상이해도 완충층을 기준으로 박리가 가능하여 재활용 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1차 다이스(12)에서 일체형으로 이루어지는 수도관에 있어서,

합성수지(PE, PP)로 내경에 내피층(30)과 외경에 내압층(31)을 압출하여 냉각한 후 상기 내압층(31)의 외경으로 합성수지(PE, PP)를 피복하는 피복 완충층(32)과;

상기 피복 완충층(32)의 외경에 합성수지(PE, PP)를 코팅한 경질 외피층(33)으로 이루어져 수도관(40)의 되메우기 전 또는 후에 외부의 날카로운 돌이나 이물질로부터 경질 외피층(33)의 찍힘 또는 찢어짐에 의한 터짐 현상이 본관에 영향을 미치지 않도록 성형됨을 특징으로 하는 합성수지 보강 수도관.

주 압출기(10)와 보조 압출기(11)가 연결된 1차 다이스(12)에서 내피층(30)과 내압층(31)이 일체형으로 성형되어 냉각되는 수도관의 제조방법에 있어서,

상기 내피층(30)과 내압층(31)이 일체형으로 성형되어 냉각된 후 내압층(31)의 외측으로 피복기(26)에서 내압층(31)을 감싸는 완충층(32)을 피복하는 완충층 피복단계;

상기 완충층(32)이 2차 다이스(22)를 통과할 때 코팅기(21)에서 경질 외피층(33)을 코팅하는 경질 외피층 성형단계; 및

상기 코팅된 경질 외피층(33)을 분할 진공사이징으로 성형 냉각시켜 제조됨을 특징으로 하는 합성수지 보강 수도관의 제조방법.

제1항에 있어서, 완충층(32)은 엠보 필름층이나 타공 필름층 또는 메쉬 섬유층으로 이루어짐을 특징으로 하는 합성수지 보강 수도관.

(삭제)

제3항에 있어서, 완충층(32)은 필름이 내압층(31)에 나선형이나 직선으로 감아 피복하여 이루어짐을 특징으로 하는 합성수지 보강 수도관.

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