KR100851965B1 - 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인장 및 굽힘강도, 측압 및 내압강도를 향상시키고 해양설치시 안정성 확보를 위한 중량 조절이 용이한 점착성 에폭시수지를 코팅한 강(스테인레스 스틸선 혹은 스틸선 혹은 아연 합금선, 구리와 아연 합금선)재 강화관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관은, 유체를 이동시키는 플라스틱 강화 관에 있어서, 무극성 열가소성 플라스틱 내관의 인장 및 굽힘 강도의 강화를 위하여 상기 내관의 외 주연에 열가소성 폴리프로필렌 섬유, 혹은 특수소재 폴리 아미드, 나일론 66 등의 섬유 혹은 밴드 상태로 축 방향으로 부착되고, 상기 내관의 측압 및 내압강도 향상을 위하여 상기 섬유 혹은 밴드의 상면에 그물형 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 코일이 원주 방향으로 권선되며, 상기 섬유 혹은 밴드와 코일이 결합된 내관의 상면에 그물형 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재코일의 부식을 방지하고 내관의 무극성 열가소성 플라스틱과의 접착이 되도록 점착용 수지가 도포되고, 외주연에 무극성 열가소성 플라스틱이 충진 되면서 외관이 압출, 성형되어 상기 내.외관이 일체화되는 것을 특징으로 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관을 특징으로 한다.

열가소성 플라스틱, 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재, 강화관, 코일

Description

점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조방법{Steel material pipe coated with adherence epoxy resin and method thereof}

도1은 종래 기술의 가요성 라인 파이프 단면도

도2a는 본 발명의 강화 관의 구조를 나타내는 내부 절개 사시도점착성 에폭시수지를 코팅한 강(스테인레스 스틸선 혹은 스틸선 혹은 아연 합금선, 구리와 아연 합금선))재

도2b는 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화 관의 구조를 나타내는 사진

도 2c는 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관의 일부를 절단한 사진

도3a는 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화 관의 제조장치 개략도

도3b는 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관의 제조장치를 사용한 실제 제조 공정의 사진.

도 4는 본 발명의 제조공정에 대한 흐름도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 내관 2: 섬유 혹은 밴드

3: 코일 4: 외관

5: 냉각수순환관 6: 예열기

7: 내관압출기 8: 외관압출기

9: 전동롤러 10: 플라스틱 압출구

11: 외관냉각장치 24: 내측튜브

25: 외측튜브 26: 간격

27,28: 코드 29: 단열재

본 발명은 점착성 에폭시수지를 코팅한 강(스테인레스 스틸선 혹은 스틸선 혹은 아연 합금선, 구리와 아연 합금선))재 강화관 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 무극성 열가소성 플라스틱으로 압출 조성된 내관 주위에 섬유 혹은 밴드형 특화섬유를 일정 간격을 유지하며 축방향(또는 완경사 방향)으로 부착시키고, 그 위에 에폭시 수지가 얇게 코팅된 강(스테인레스 스틸선 혹은 스틸선 혹은 아연 합금선, 구리와 아연 합금선)재 코일이 원주 방향으로 권선되며, 일정 간격 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 그물 형으로 코일을 형성시킨 후 내관의 열가소성 프라스틱과의 접착이 이루어지도록 점착성 수지가 도포되고 내관과 동일한 무극성 열가소성 플라스틱을 압출하여 외관을 형성시킴으로써 인장 및 굽힘강도, 측압 및 내압강도를 향상시키고 해양 설치시 파도나 조류 등에 의해 쉽게 이동되지 않도록 안정성 확보를 위한 중량 조절이 용이하도록 하여 해수, 상수도, 원유, 가스 등의 유체를 이송시키기 위한 고강도 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관과 그 제조방법에 관한 것이다.

상기에서 열가소성재료는 성형 가공된 재료 또는 제품이 2차 열을 받았을 때 용이하게 용융되어 2차 가공(재사용, 재활용)이 되는 재료를 말하는 것으로 즉 열경화성 재료에 비해서 설비장치가 간단하여 설비비가 적게 소요되고, 이들 재료의 대표적인 것으로 폴리염화비닐수지(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌(PE), 열가소성 폴리우레탄 등이 있다. 그리고 좀더 구체적으로 무극성 열가소성 폴리머라 함은 고밀도폴리에틸렌과 폴리프로필렌 수지를 말한다.

일반적으로 관로는 속이 빈 외곽을 이루어 유체나 고체를 보관하거나 자연적 또는 인공적 동력을 이용하여 이송시키기 위한 자재로서 육상건설 및 해양개발을 위한 필수적인 자재이다. 이는 주로 단관으로 제작하여 현장으로 운반된 후 조립 또는 용접하여 연결체를 이루어 시설되거나 일체화된 관을 드럼 등에 권취하여 운반 후 시설하는 건설 자재이다.

종래의 관로에는 주로 강관, 플라스틱(고무)피복 강관, 유리섬유강화관, 고밀도 폴리에틸렌관 등이 사용되어 왔으며, 이들은 고강도이거나 유연하지만 유연성 이 높으면 강도가 떨어지고, 강도가 높으면 유연성이 떨어져 설계 및 시공 상의 한계가 많아 둘을 동시에 만족시키지 못하였다.

최근, 이를 개선한 강화 관으로는 도 1에서 보는 바와 같이, 프랑스에서 국내에 출원한 특허 제1999-14545호(1999.4.22)의 '가요성 라인 파이프'가 있으나, 상기 발명의 요지는 단열재에 관한 것으로써 내, 외측 뉴브(24,25)가 주름진 금속재이고, 그 내부 사이에 단열재(29)를 충전하며, 강재로 FRP코드(27,28)를 대향지게 감아 보강한 것이 주요 구성이고 발명의 목적도 초저온 액화 천연가스(LNG)를 이송하기 위한 파이프이어서, 주름진 금속 튜브의 생산에 따른 생산성과 효율이 떨어지고 제조하는 설비와 생산된 유연관도 매우 고가인 관계로 활용상의 한계가 있다는 문제점이 있다.

또한, 다층 플라스틱관에 대한 종래기술로서 일본에서 출원한 특허 제 1991-21315호(1991.11.26)의 '다층 플라스틱관 및 그의 제조방법'이 있으나, 상기 발명의 목적은 자동차 부품의 덕트용 파이프이므로 가늘고 가벼우며, 성분이 다른 플라스틱 내, 외층 중에서 내층 성형시에 스페이서 부재를 일체로 형성시킨 구성이어서 해양 설치 시에 중량조절, 인장 및 굽힘 강도에 커다란 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로서 특허 제1997-65423호(1997.12.2)의 '하수관 보수용 기재 및 그 제조방법'은 상기 기재의 구성이 하수관 입구에서 수압을 이용하여 하수관 내벽에 새로운 층을 형성하며 부착시킬 수 있는 유연한 관 모양의 플라스틱체로 된 기재로서, 한 쌍의 성형기를 각각 통과하는 2장의 부직포 시트 중간에 망상직물을 투입하고 최 외층을 필름 코팅한 것이나. 이 기술도 하수관의 보수용이어서 인 장 및 굽힘 강도에 큰 문제점이 있다.

다층 플라스틱 관에 대한 종래기술로서 출원한 특허 제 10-2002-0080958호(2002.12.18)의 '고강도 다층 유연 관 및 그 제조 방법'이 있으나, 상기 기재의 구성에 있어 내관의 외주연에 열경화성 특수소재 섬유 혹은 밴드가 축 방행으로 부착되고 섬유 혹은 밴드의 상면에 나선형 강재코일이 원주 방향으로 권선된다고 하였으나 이는 열가소성수지와 열경화성수지가 수지 특성상 수축과 팽창이 상이 할뿐만 아니라 열가소성수지와 열경화성수지가 서로 융착되지 못하고 특히 폴리머 중 극성이 없는 무극성 열가소성 수지 (고밀도 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지) 소재의 내관에 원주방향으로 권선되는 강재코일은 극성이 없는 무극성 열가소성 수지 소재와 접착성이 없으므로 폴리머로 투습되는 수분으로 녹이 발생하고 발생 된 녹은 부풀러 폴리머가 들뜨게 됨으로 철재 코일과 분리되어 파이프는 유연성만 아니라 내구성에도 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 인장 및 굽힘 강도, 측압 및 내압강도를 향상시키고, 수분투습으로 인한 녹을 방지하고 코일과 폴리머의 접착강도를 강화시켜, 해양설치시 안정성 확보를 위한 고강도 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

해양에서 사용하는 관은 제작, 운반, 시설 및 사용 과정에 발생할 수 있는 다양한 환경에 대해 안전하여야 하므로 유연하면서도 고강도 고장력 이어야 하고, 파도나 조류 등에 활동하지 않도록 필요한 설계중량을 확보할 수 있어야 한다.

이를 위해 플라스틱, 특수섬유 및 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재를 복합화한 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화 관을 발명하였으며, 이는 소요강도와 인장력 및 중량을 만족시킬 수 있도록 조절도 가능한 것이다. 이는 특수섬유(폴리이미드, 나일론66, 폴리프로필렌섬유) 및 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재를 축방향 및 원주방향의 심이 되도록 형성하고, 그 위에 무극성 접착제를 용융 도포함으로 내부 파이프와 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재가 일체가 되도록 접착시키고 외부를 무극성 열가소성 플라스틱 수지로 감싸므로 내외가 환경 친화적인 플라스틱으로 일체화 되게 하여 구조적 안정성도 확보한 특징을 가지고 있다.

또한, 생산설비 및 공정에 있어서는 설비가 저렴할 뿐만 아니라, 생산성 높아 생산 제품의 가격도 저렴한 특징이 있고, 본 발명에 의한 고장력 관 은 공장에서 제작하여 권취 운송하거나 현장에서 단관을 연결시키는 방법으로 제작이 가능한 특징도 가지고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관은, 유체를 이동시키는 플라스틱 강화 관에 있어서, 무극성 열가소성 플라스틱 내관의 인장 및 굽힘강도의 강화를 위하여 상기 내관의 외주연에 일정한 간격으로 열가소성 특수소재 섬유 혹은 밴드가 축 방향으로 부착되고, 상기 내관의 측압 및 내압강도 향상을 위하여 상기 섬유 혹은 밴드의 상면에 그물형 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 코일이 원주 방향으로 권선되며, 상기 섬유 혹은 밴드와 그물형 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 코일이 결합된 내관의 상면 외주연에 무극성 열가소성 플라스틱이 충진되면서 외관이 압출, 성형되어 상기 내, 외관이 일체화되는 것을 특징으로 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관의 제조 방법으로는 무극성 열가소성 플라스틱 내관의 상부 외주연에 열가소성 특수소재 섬유 혹은 밴드를 축 방향으로 부착시키고(1단계), 그 상면에 , 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 코일을 원주 방향으로 권선시키며 전동롤러가 이동되게 하며(2단계), 권선된 그물 형 코일 상면에 점착성 수지가 도포되며(3단계) 상기 내관의 중앙부에는 내관의 열변형 방지를 위한 냉각수순환관이 관통되게 하고, 상기 섬유 혹은 밴드와 코일이 결합된 내관은 외관과 일체화 되도록 예열기를 통과시켜 예열되게 하며(4단계), 예열된 상기 내관의 외 주연에는 압출구로부터 압출되는 외관성형용 플라스틱을 압출 성형시켜 상기 내관과 외관이 일체화 되게 하고(5단계), 상기 일체화되는 내, 외관을 외관냉각장치 내로 통과시켜(6단계) 완성되게 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a는 본 발명 일실시예의 강화관에 대한 내부절개 사시도이고, 도2b는 본 발명 다른 실시예의 강화관에 대한 내부절개 사시도이다. 도3은 상기 도2의 단면도이며, 도4는 본 발명의 제조공정 개략도이고, 도5는 본 발명의 제조공정에 대한 흐름도이다.

먼저, 도2a 및 도2b에 나타난 강화관에 대한 사시도 및 사진에 의하여 설명하면, 본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관은 무극성 열가소성 플라스틱으로 압출 성형된 내관(1) 외주연에 열가소성 특수섬유로 구성된 섬유 혹은 밴드(2)를 축 방향 또는 완경사 방향으로 일정간격을 두고 부착시켜 축 방향 인장 및 굽힘 강도를 강화시키는 동시에, 그 상부에 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재로 된 그물형 코일(3)도 원주 방향 또는 완경사 방향으로 감아 권선시켜 측압 및 내압강도를 향상시키고, 상기 섬유 혹은 밴드(2)와 코일(3)이 결합된 내관(1)의 상면 외주연에 열가소성 점착성 폴리머로 열 접착한 다음 다시 무극성 열가소성 플라스틱을 충진하여 외관(4)을 압출, 성형시켜 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관이 형성되는 것이다.

따라서, 플라스틱 내관(1)은 환경 친화적인 열가소성 파이프로 구성하여 수송유체의 변질을 방지하고, 그 상부 외주연에 열가소성 특수섬유(폴리이미드, 나일론66, 폴리프로필렌섬유) 혹은 밴드(2)를 축 방향 또는 원 경사 방향으로 부착되어 인장강도 및 굽힘강도를 강화시키도록 하며, 그 상부에 이를 둘러싸는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 코일(3)이 권선되게 하여 내압 뿐 아니라 측압강도를 증가시키는 역할을 하는 동시에, 파도 또는 조류 등에 대한 안정성 확보를 위하여 상기 그물형 코일(3)의 직경 또는 간격을 조정함으로써 중량조절이 가능하게 된다.

또한, 외관(4)은 내관과 동일한 무극성 열가소성 플라스틱으로 조성하여 내관과 외관이 일체화되게 하여 구조적 안정성과 전체 강도를 보완하는 작용을 하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 제조공정을 첨부한 도 3 및 도 4에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관을 제조하기 위해서는 먼저, 무극성 열가소성 플라스틱 내관(1)의 상부 외주연에 특수섬유(폴리이미드 ,나일론66, 폴리프로필렌섬유) 열가소성 섬유 혹은 밴드(2)를 축 방향 또는 완경사방향으로 부착시키고(1단계), 그 상면에 그물형 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재코일(3)을 원주 방향으로 권선시키며 그 위를 전동롤러(9)가 이동하며 상기 코일이 내관(1)상에 밀착되게 하며(2단계), 상기 제작된 플라스틱 내관(1)의 중앙부에는 외관성형용 압출 플라스틱의 고열에 의한 내관(1)의 열 변형 방지를 위하여 냉각수 순환관(5)을 관통, 설치하고(3단계), 상기 섬유 혹은 밴드(2)와 그물형 코일(3)이 결합된 내관(1)이 외관(4)과 일체화 성형되도록 예열기(6)를 통과시켜 예열되게 하며(4단계), 예열된 상기 내관(1)의 외주연에는 압출구(10)로부터 압출되는 외관성형용 플라스틱을 압출 성형시켜 상기 내관(1)과 외관(4)이 일체화 되게 하고(5단계), 상기 일체화된 내외관(1,4)을 외관냉각장치(11)내로 통과시켜(6단계) 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관이 완성되는 것이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 의한 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조 방법은 해양개발 및 육상건설 등에 필수적인 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관을 효과적으로 제조할 수 있도록 한 것이므로 육상 및 해양에서 유체의 수송이나 중요 선로의 보호 등을 위한 자재로서 다양한 해양개발 및 육상이용에 활용될 수 있을 것이다. 또한, 종래의 유사한 강재 강화관에 비해 절반 이하의 비용으로 제조가 가능하므로 다양한 토목 및 해양개발 뿐 아니라 다양한 주변산업으로 그 효과가 파급되어 활성화될 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 유체를 이동시키는 플라스틱 강화 관에 있어서,

   무극성 열가소성 플라스틱 내관(1),

   상기 내관(1)의 외주연에 일정 간격으로 축 방향으로 부착되는 열가소성 섬유 혹은 밴드(2),

   상기 섬유 혹은 밴드(2)의 상면에 권선되는 그물형 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 코일(3) 및 상기 섬유 혹은 밴드(2)와 코일(3)이 결합된 내관(1)의 상면 외주연에 접착되는 무극성 열가소성 플라스틱(4)으로 구성되며, 상기 강재코일은 스틸선, 스테인레스 스틸선, 아연합금선 또는 구리와 아연합금선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기섬유 혹은 밴드(2)는 폴리이미드, 나일론66, 또는 폴리프로필렌섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 섬유 혹은 밴드(2)는 완경사 방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 코일(3)은 유연관의 중량 조절을 위하여 직경 또는 간격이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관.
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