KR100808884B1 - 연속식 파이프의 제조방법 및 그 제조방법으로 형성된파이프 - Google Patents

연속식 파이프의 제조방법 및 그 제조방법으로 형성된파이프 Download PDF

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Abstract

특정 부분에서 축 방향의 압축강도를 집중적으로 향상시키기 위하여, 본원 발명은 전되는 형틀 상에 파이프 베이스를 형성하는 단계와, 상기 파이프 베이스 상에 상기 형틀의 축 방향으로 서로 이격되는 복수 개의 강성 보강층들을 형성하는 단계를 포함하는 연속식 파이프의 제조 방법과, 상기 제조방법으로 제조된 파이프를 제공한다.

Description

연속식 파이프의 제조방법 및 그 제조방법으로 형성된 파이프 {Manufacturing method of pipe and pipe}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 파이프의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 방법으로 제조된 파이프의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
1: 모터 2: 형틀
3: 이형필름 4: 제1가열히터
5: 라이너층 6: 내층
7: 코어층 8: 외층
9: 강성 보강층 10: 파이프 베이스
11a: 라이너층용 합성수지 11b: 라이너층용 섬유보강재
12: 제2가열히터 13a: 내층용 합성수지
13b: 내층용 유리섬유 14a: 코어층용 합성수지
14b: 코어층용 충진재 15a: 외층용 합성수지
15b: 외층용 유리섬유 16: 보강섬유
17: 합성수지 18: 절단기
19: 파이프
본 발명은 연속식 파이프의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파이프의 축방향의 압축 강도를 향상시키는 연속식 파이프의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 파이프에 관한 것이다.
일반적으로 GRP 파이프(glass-fiber reinforced plastic pipe)는 필라멘트 와인딩 방법을 이용하여 제조된다. 필라멘트 와인딩 방법에는 여러 가지가 있으나, 일반적으로 비연속식과 연속식으로 구분된다. 비연속식 필라멘트 와인딩 방법은, 2축, 3축, 4축, 5축 등과 같이 형틀의 회전속도와, 합침된 보강섬유와 합성수지를 형틀의 축방향으로 위치이동 시키는 캐리지(carriage)의 속도를 적절히 조절하여, 설계에 의해서 요구되는 와인딩 각도와 패턴으로 연속섬유를 형틀에 감고, 경화를 하여서 생산하는 방식이다. 비연속식 필라멘트 와인딩 방법은 천연가스 저장용기, 로켓 모터 케이스, 소방관 및 스쿠버들의 산소통, 선박용 파이프 등의 제작에 주로 사용되는 방법이다.
연속식 필라멘트 와인딩 방식은, 연속적으로 전진회전 하는 형틀 위에 유리섬유와 합성수지가 미리 함침 되어서, 상온 또는 고온에서 경화를 하여 생산하는 방법이다. 연속식 필라멘트 와인딩 방식은, 주로 공업용인 관계수로용 파이프, 발전설비 냉각용 파이프, 상하수도용 파이프 등으로 사용하기 위하여 이용된다.
하지만, 상기의 일반적인 필라멘트 와인딩 공법은, 파이프의 축 방향의 압축 강도를 다른 부분보다 특정한 부분에 집중적으로 증가시키기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 파이프 베이스 상에 강성 보강층들을 형성하여, 특정 부분에서 축 방향의 압축강도를 집중적으로 향상시키는 연속식 파이프의 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 회전되는 형틀 상에 파이프 베이스를 형성하는 단계와, 상기 파이프 베이스 상에 상기 형틀의 축 방향으로 서로 이격되는 복수 개의 강성 보강층들을 형성하는 단계를 포함하는 연속식 파이프의 제조 방법을 제공한다.
상기 강성 보강층들을 형성하는 단계는, 상기 파이프 베이스 상에 합성수지를 상기 축 방향으로 이격시키면서 도포하는 단계와, 상기 합성수지에 보강섬유를 감아서 합침시키는 단계와, 상기 보강섬유 및 상기 합성수지를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 강성 보강층들은 실질적으로 동일한 간격으로 이격되어 배치되며, 상기 강성 보강층들은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 파이프 베이스를 형성하는 단계는, 상기 회전되는 형틀 상에 이형필름을 감고, 상기 이형필름 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 섬유보강재를 감아서 합침시켜서 라이너층을 형성하는 단계와, 상기 라이너층 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 유리섬유를 감고 합침시켜서 내층을 형성하는 단계와, 상기 내층 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 충진재 및 유리섬유를 넣어서 코어층을 형성하는 단계와, 상기 코어층 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 유리섬유를 감고 합침시켜서 외층을 형성하는 단계와, 상기 라이너층, 내층, 코어층 및 외층을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 내부에 중공이 형성된 파이프 베이스와, 상기 파이프 베이스 상에 형성되며, 축 방향으로 복수 개가 서로 이격되도록 배치되는 강성 보강층들을 포함하는 파이프를 제공한다.
상기 강성 보강층들은 실질적으로 동일한 간격으로 이격되어 배치되며, 상기 강성 보강층들은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 파이프 베이스는, 합성수지 내부에 섬유보강재가 매립된 라이너층과, 상기 라이너층 상에 적층되며, 합성수지 내에 유리섬유가 매입된 내층과, 상기 내층 상에 적층되고, 상기 합성수지 내에 충진재 및 유리섬유가 매입된 코어층과, 상기 코어층 상에 적층되고, 합성수지 내에 유리섬유가 매입된 외층을 포함할 수 있다.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 파이프의 제조공정을 나타낸 개 략도이며, 도 2는 도 1의 방법으로 제조된 파이프(15)의 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 연속식 파이프의 제조방법은 모터(1)에 의해 구동되는 형틀(2)을 이용하여 파이프 베이스(10) 및 강성 보강층(9)들을 성형한 후 경화시키는 공정을 포함한다. 이 때, 파이프 베이스(10)는 라이너층(5), 내층(6), 코어층(7) 및 외층(8)을 연속적으로 성형하여 형성된다.
먼저, 회전되는 형틀(2) 상에 이형필름(3)을 감고, 이형필름(3) 상에 합성수지(11a)를 도포하고(감고), 합성수지(11a) 상에 섬유보강재(11b)를 감아서 합침시킨다. 합성수지(11a)를 도포하는 공정과, 섬유보강재(11b)를 감는 공정은 약 100㎜ 이내에서 수행될 수 있기 때문에, 실질적으로 동시에 공정이 수행된다고 볼 수도 있다. 그 후, 합성수지(11a) 및 섬유보강재(11b)를 제1가열히터(4)를 통과시켜서 1차 경화시켜서 라이너층(5)을 형성한다. 다만, 경화시키는 공정은 생략될 수 있다. 여기에서, 섬유보강재(11b)로는 다양한 소재가 이용될 수 있으며, 섬유보강재(11b)는 유리섬유, 합성섬유 또는 카본섬유를 포함할 수 있다. 라이너층(5)은 파이프의 내마모성과 수밀성을 크게 향상시키며, 이로 인하여 파이프의 장기수명이 가능하게 되어 경제성이 향상된다.
라이너층(5)을 형성한 후에는, 라이너층(5) 상에 합성수지(13a)를 도포하고(감고), 합성수지(13a) 상에 유리섬유(13b)를 감고 합침시켜서 내층(6)을 형성한다. 다만, 유리섬유 이외에 다른 보강섬유의 이용도 가능하다.
내층(6)을 형성한 후에는, 내층(6) 상에 합성수지(14a)를 도포하고(감고), 합성수지(14a) 상에 충진재(14b) 및 유리섬유(14c)를 넣어서 코어층(7)을 형성한다. 충진재(14b)는 다양한 소재가 이용될 수 있으며, 충진재(14b)는 모래(sand), 탄산칼슘, 석분, 산화알루미늄 등의 불연성의 분말 및 작은 결정체류를 포함할 수 있다.
코어층(7)을 형성한 후에는, 코어층(7) 상에 합성수지(15a)를 도포하고, 합성수지(15a) 상에 유리섬유(15b)를 감고 합침시켜서 외층(8)을 형성한다. 다만, 유리섬유 이외에 다른 보강섬유의 이용도 가능하다.
외층(8)을 형성한 후에는, 외층(8) 상에 축 방향으로 서로 이격되는 복수 개의 강성 보강층(9)들을 형성한다. 강성 보강층(9)들의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 외층(8) 상에 합성수지(17)를 축 방향(X-X)으로 이격시키면서 도포한다. 그 후, 합성수지(17)에 보강섬유(16)를 감아서 합침시킨다. 이 때, 보강섬유(15b)로는 다양한 소재가 이용될 수 있으며, 보강섬유(15b)는 유리섬유를 포함할 수 있다. 합침 후에는, 라이너층(5), 내층(6), 코어층(7), 외층(8) 및 강성 보강층(9)들을 제2가열히터(12)에 통과시켜서 2차 경화시킨다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 강성 보강층(12)들은 실질적으로 축 방향(X-X)을 따라 동일한 간격(P)으로 이격되어 배치된다. 또한, 강성 보강층(9)들의 폭(W)과 두께(T)는 사용압력의 설계에 의하여 결정될 수 있으며, 파이프(15)의 내경(D)이 500mm 미만일 경우 폭(W)은 50mm 미만이고 두께(T)는 20mm 미만일 수 있다. 파이프(15)의 내경(D)이 1500mm 미만일 경우 폭(W)은 100mm 미만이고 두께(T)는 40mm 미만이고, 파이프(15)의 내경(D)이 1500mm 이상일 경우 폭(W)은 200mm 미만이고 두 께(T)는 60mm 미만일 수 있다. 특히, 강성 보강층(9)들은 각각 상이한 폭과 두께를 가질 수도 있지만, 균일한 축 방향(X-X)의 압축 강성 확보를 위하여 동일한 폭과 동일한 두께를 가질 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본원 발명은 파이프(15)를 원하는 길이를 얻기 위해 절단기(18)를 통과시켜 절단하는 후공정을 더 포함할 수도 있다. 또한, 추가적으로 이형필름(3)을 제거하는 공정을 더 포함할 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 제조공정으로 제조된 파이프(15)는, 내부에 중공이 형성된 파이프 베이스(10)와, 파이프 베이스(10) 상에 형성되며, 축 방향(X-X)으로 복수 개가 서로 이격되도록 배치되는 강성 보강층(9)들을 포함한다. 파이프 베이스(10)는, 합성수지 내부에 섬유보강재가 매립되어 경화된 라이너층(5)과, 라이너층(5) 상에 적층되며, 합성수지 내에 유리섬유가 매입된 내층(6)과, 내층(6) 상에 적층되고, 합성수지 내에 충진재 및 유리섬유가 매입된 코어층(7)과, 코어층(7) 상에 적층되고, 합성수지 내에 유리섬유가 매입된 외층(8)을 포함한다.
본원 발명은 강성 보강층들로 인하여, 특정 부분에서 축 방향의 압축강도가 집중적으로 향상되어, 동일한 압축강도의 다른 파이프들에 비하여 경량화가 가능해진다. 따라서, 경제성이 크게 향상된다. 또한, 강성 보강층들은 기밀성을 크게 증가시키는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 회전되는 형틀 상에 파이프 베이스를 형성하는 단계; 및
    상기 파이프 베이스 상에 상기 형틀의 축 방향으로 서로 이격되는 복수 개의 강성 보강층들을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 파이프 베이스를 형성하는 단계는,
    상기 회전되는 형틀 상에 이형필름을 감고, 상기 이형필름 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 섬유보강재를 감아서 합침시켜서 라이너층을 형성하는 단계;
    상기 라이너층 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 유리섬유를 감고 합침시켜서 내층을 형성하는 단계;
    상기 내층 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 충진재 및 유리섬유를 넣어서 코어층을 형성하는 단계;
    상기 코어층 상에 합성수지를 도포하고, 상기 합성수지 상에 유리섬유를 감고 합침시켜서 외층을 형성하는 단계; 및
    상기 라이너층, 내층, 코어층 및 외층을 경화시키는 단계를 구비하는 연속식 파이프의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강성 보강층들을 형성하는 단계는,
    상기 파이프 베이스 상에 합성수지를 상기 축 방향으로 이격시키면서 도포하는 단계;
    상기 합성수지에 보강섬유를 감아서 합침시키는 단계; 및
    상기 보강섬유 및 상기 합성수지를 경화시키는 단계를 포함하는 연속식 파이프의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 강성 보강층들은 동일한 간격으로 이격되어 배치되며,
    상기 강성 보강층들은 동일한 두께를 가지는 연속식 파이프의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 내부에 중공이 형성된 파이프 베이스; 및
    상기 파이프 베이스 상에 형성되며, 축 방향으로 복수 개가 서로 이격되도록 배치되는 강성 보강층들을 포함하고,
    상기 파이프 베이스는,
    합성수지 내부에 섬유보강재가 매립된 라이너층;
    상기 라이너층 상에 적층되며, 합성수지 내에 유리섬유가 매입된 내층;
    상기 내층 상에 적층되고, 상기 합성수지 내에 충진재 및 유리섬유가 매입된 코어층; 및
    상기 코어층 상에 적층되고, 합성수지 내에 유리섬유가 매입된 외층을 구비하는 파이프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 강성 보강층들은 동일한 간격으로 이격되어 배치되며,
    상기 강성 보강층들은 동일한 두께를 가지는 파이프.
  7. 삭제
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