KR100939346B1 - 내구성 및 강도 보강 기능을 갖는 차수벽 관 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차수벽 관 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 이 중 차수벽 관은 길이방향을 따라 적어도 하나의 차수막지지면을 형성하는 보강편과, 상기 차수막지지면에 길이방향을 따라 지지되는 파형 형상의 차수막과, 상기 보강편과 차수막을 둘러싸는 프로파일을 갖는 관형성프로파일을 갖되; 상기 관형성프로파일을 나선으로 권취하고 권취 경계영역의 인접하는 양측이 상호 접합 및 실링 처리된 것을 특징으로 한다.

이에 의해서, 내부 중공의 공간 면적을 최대한으로 유지하면서 차수벽 관의 내마모성과 하중에 대한 강도를 향상시키며, 수지 원료를 절감할 수 있는 차수벽 관 및 그 제조장치가 제공된다.

차수벽 관, 차수막, 프로파일, 나선 귄취

Description

내구성 및 강도 보강 기능을 갖는 차수벽 관 및 그 제조장치{Water Barrier Pipe and Manufacturing Device Thereof}

본 발명은 차수벽 관 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차수벽 관의 구조를 개선하여 내부 중공부의 공간 면적을 최대한으로 유지하면서 차수벽 관의 내마모성과 하중에 대한 강도를 향상시키며, 수지 원료를 절감할 수 있는 차수벽 관 및 그 제조장치에 관한 것이다.

통상적으로 오,폐수관이나 하수관 또는 케이블 매립용 관 등은 지하 매설용 관으로서, 일반 관에 비해 높은 강도와 내구성이 요구된다. 이에 관의 둘레벽이 단일벽으로 이루어진 일반적인 관은 강도와 마모에 대한 내구성이 약하기 때문에, 지하 매설용 관으로 사용하지 못하고, 관의 둘레벽이 비교적 두꺼운 매설용 관을 사용하거나, 관의 둘레벽이 이중벽으로 형성된 관이 지하 매설용 관으로 이용된다.

이러한 지하 매설용 관들으 PVC,PE 등의 합성수지재로 제조된 것이 주류를 이루는데, 이는 PVC,PE 등의 합성수지재가 성형성이 양호하여 경제적이면서도 적절한 강도와 내구성을 가지기 때문이다.

그러나, 전술한 지하 매설용 관 중 둘레벽의 두께가 두꺼운 매설용 관은 대 구경일 경우, 둘레벽의 두께 증가에 따른 재료의 낭비를 초래하는 문제점이 있었으며, 소구경일 경우 강도가 과도하면서, 그 내부의 중공 영역의 확보가 어려워 관으로서의 기능을 상실할 수 있는 문제점이 있었다.

그리고, 전술한 지하 매설용 이중벽 관은 상기 두레벽의 두께가 두꺼운 매설용 관의 문제점을 해결할 수 있는 대안으로 개발되었다.

일반적인 합성수지재 이중벽 관의 제조는 압출기에서 용융 수지를 관의 내벽과 외벽으로 이중 압출하고, 몰딩기를 이용하여 압출된 외벽을 요철 형상으로 성형한 다음, 냉각기에서 냉각하여 적절한 길이로 관을 절단하는 공정으로 제조되었다.

그러나, 이러한 합성수지재 이중벽 관은 외벽이 단순한 요철 형상 구조로 되어 있기 때문에, 토압이나 외부 충격에 대한 강도와 내구성 유지에 한계가 따르는 문제점이 있었다.

또한, 이중벽 관이 오,폐수관으로 이용되는 경우, 내벽에 마모에 의한 균열이나 파손이 발생하면 내벽과 외벽 사이의 요철 중공 내부에 오,폐수가 유입되는데, 강도와 내구성의 한계를 넘어 외벽에도 균열이나 파손이 발생하면, 요철 중공 내부의 오,폐수가 그대로 토양으로 유입되는 문제점이 발생하였다.

이에 본 출원인은 등록실용신안 제20-0312001호에 개시된 바와 같은 이중벽 하수관을 개발한바 있다. 이 이중벽 하수관은 내벽과 외벽 사이의 중공 내부에 파형 차수막이 삽입되어 있는 수지관을 드럼을 이용하여 나선형태로 귄취하는 방법으로 이중벽 하수관을 제조하였다.

이 이중벽 하수관은 수지관의 내,외벽에 균열 및 파손이 발생하더라도 하수관 내부를 흐르는 하수가 차수막에 의해 차단되어 토양으로 유입되지 않는다.

그런데, 이러한 이중벽 하수관은 수지관의 내,외벽이 단일층으로 형성되어 있기 때문에, 장기간 사용시 하수관 내부를 흐르는 하수와 이에 포함된 오염물질들에 의한 내벽의 마모와, 매설 공사나 보수 공사 등에 의한 토양이나 돌 등의 접촉에 의한 외벽의 마모에 의해서 내,외벽의 강도와 내구성이 현저하게 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 내부 중공의 공간 면적을 최대한으로 유지하면서 차수벽 관의 내마모성과 하중에 대한 강도를 향상시키며, 수지 원료를 절감할 수 있는 차수벽 관 및 그 제조장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라서, 차수벽 관에 있어서, 길이방향을 따라 적어도 하나의 차수막지지면을 형성하는 보강편과, 상기 차수막지지면에 길이방향을 따라 지지되는 파형 형상의 차수막과, 상기 보강편과 차수막을 둘러싸는 프로파일을 갖는 관형성프로파일을 갖되; 상기 관형성프로파일을 나선으로 권취하고 권취 경계영역의 인접하는 양측이 상호 접합 및 실링 처리된 것을 특징으로 하는 차수벽 관에 의해 달성된다.

여기서, 보강편은 상호 평행하게 이격되어 차수막의 상하 단부를 지지하는 한 쌍으로 마련되며, 상기 양 보강편의 상호 마주보는 면이 차수막지지면으로 형성된 것이 바람직하다.

또는, 보강편은 단일개로 마련되어 차수막의 상하 단부 중 어느 일측을 지지하는 것이 효과적이다.

이때, 차수막은 정역삼각파형 또는 웨이브파형 또는 요철파형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 형태에 따라, 차수벽 관 제조장치에 있어서, 파형 형상의 차수막을 성형하는 차수막성형부와, 내측 길이방향을 따라 상기 차수막이 지지되는 차수막지지면을 형성하는 적어도 하나의 보강편을 압출하는 보강편성형부와, 상기 보강편과 상기 차수막을 둘러싸는 프로파일을 압출하여 관형성프로파일을 성형하는 프로파일성형부와, 상기 관형성프로파일을 나선 권취하고 권취 경계영역의 인접하는 양측이 상호 접합 및 실링 처리하는 관형성부를 갖는 것을 특징으로 하는 차수벽 관 제조장치에 의해서 달성된다.

여기서, 차수막성형부는 용융 수지 형태의 차수막 재료를 공급하는 차수막재료공급기와, 상기 차수막 재료로 정역삼각파형 또는 웨이브파형 또는 요철파형 중 어느 하나의 파형 차수막을 연속 성형하여 보강편성형부로 공급하는 차수막성형기를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 보강편성형부는 합성수지재료를 공급하는 보강편 재료공급기와, 상기 보강편 재료공급기에서 공급되는 합성수지재료로 차수막이 지지되는 차수막지지 면을 갖는 적어도 하나의 보강편을 압출 성형하는 보강편압출기를 갖는 것이 효과적이다.

또한, 프로파일성형부는 합성수지재료를 공급하는 프로파일 재료공급기와, 상기 프로파일 재료공급기에서 공급되는 합성수지재료로 보강편과 차수막의 둘레를 둘러싸면서 밀착된 프로파일을 압출 성형하여 관형성프로파일을 제조하는 프로파일압출기를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 관형성부는 관형성프로파일을 나선으로 권취하는 성형드럼과, 상기 성형드럼을 회전시키는 드럼구동기와, 상기 성형드럼에서 나선 권취되어 권취 경계영역의 인접하는 양측이 상호 접합 및 실링 처리된 관형성프로파일을 관제품으로 냉각하는 제품냉각기와, 냉각된 관제품을 미리 정해진 길이로 절단하는 관절단기를 갖는 것이 효과적이다.

이에 의해서, 내부 중공의 공간 면적을 최대한으로 유지하면서 차수벽 관의 내마모성과 하중에 대한 강도를 향상시키며, 수지 원료를 절감할 수 있는 차수벽 관 및 그 제조장치가 제공된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차수벽 관의 부분 절취사시도이고, 도 2는 도 1의 차수벽 관을 형성하는 관형성프로파일의 일부분 절취사시도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 관형성프로파일의 일부분 분해사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차수벽 관(1)은 합성수지재의 관형성프로파일(10)이 나선으로 권취되면서 권취 경계부위가 접합 및 실링(21)된 구조를 가지고 있으며, 관형성프로파일(10)은 적어도 하나의 차수막지지면(도 1의 15)을 형성하는 보강편(11)과, 보강편(11) 및 차수막(13)을 둘러싸는 프로파일(12)과, 보강편(11)의 차수막지지면(15)에 지지되는 차수막(13)으로 구성되어 있다.

보강편(11)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 차수벽 관(1)의 내외주 측을 향하는 위치에서 차수막(13)의 양측을 상호 평행하게 지지하는 한 쌍으로 이루어지도록 합성수지재를 압출하여 마련되며, 상호 마주보는 면이 차수막(13)의 내외측을 지지하도록 형성될 수 있다.

또는, 보강편(11)은 도 4에 도시된 바와 같이, 차수벽 관(1)의 내주 측을 향하는 위치에서 차수막(13)의 내주 측을 지지하는 단일 구조로 형성되거나, 도 5에 도시된 바와 같이, 차수벽 관(1)의 외주 측을 향하는 위치에서 차수막(13)의 외주 측을 지지하는 단일 구조로 형성될 수 있다.

그리고, 프로파일(12)은 보강편(11)과 차수막(13)의 둘레를 접하도록 둘러싸는 사각 구조로 압출된다. 이 프로파일(12)의 상하면은 차수벽 관(1)의 외주면과 내주면으로 형성된다.

한편, 차수막(13)은 보강편(11)의 폭에 대응하는 폭을 가지며, 보강편(11)의 차수막지지면(15)에 길이방향을 따라 지지되어 있다. 이 차수막(13)은 보강편(11)의 압출 성형시 보강편(11)의 내측면에 접합된다.

여기서, 차수막(13)은 각 도면에 도시된 바와 같이, 상하 적어도 어느 일측의 단부가 보강편(11)의 내측면에 접하는 정역삼각파형 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 또는, 차수막(13)은 도시하지는 않았지만 웨이브파형이나 요철파형 형상 등 다양한 파형 형상을 가질 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 관형성프로파일(10)은 성형드럼(141) 등의 권취수단을 이용하여 하는 권취 경계부위가 밀착되도록 나선으로 권취하고, 권취 경계부위를 접합 및 실링(21) 처리함으로써 차수벽 관(1)으로 제조할 수 있다.

이때, 보강편(11)이 도 1 내지 도 3과 같이, 한 쌍일 경우에는 차수벽 관(1)의 내주벽과 외주벽은 복층구조의 내외주벽으로 형성된다. 그러면, 차수벽 관(1)의 내외주벽은 복층 구조에 의해 강도와 내마모성 등의 내구성이 향상된다. 이러한 예는 비교적 대구경의 차수벽 관(1)을 제조할 때 바람직한 구조이다.

그리고, 보강편(11)의 구조가 도 4와 같이, 차수벽 관(1)의 내주 측에 단일로 마련된 구조일 경우에는 차수벽 관(1)의 내주벽은 복층구조이고 외주벽은 단층구조로 형성된다. 따라서, 차수벽 관(1)의 내주벽은 복층 구조에 의해 강도와 내마모성 등의 내구성이 향상된다. 이러한 예는 비교적 소구경의 차수벽 관(1)을 제조할 때 바람직한 구조이다.

또한, 보강편(11)의 구조가 도 5와 같이, 차수벽 관(1)의 외주 측에 단일로 마련된 구조일 경우에는 차수벽 관(1)의 내주벽은 단층구조이고 외주벽은 복층구조로 형성된다. 이에 따라, 차수벽 관(1)의 외주벽은 복층 구조에 의해 강도와 내마모성 등의 내구성이 향상된다. 이러한 예 역시, 비교적 소구경의 차수벽 관(1)을 제조할 때 바람직한 구조이다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 차수벽 관의 제조장치를 간략하게 도시한 도면이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차수벽 관의 제조장치(101)는 차수막(13)을 성형하는 차수막성형부(110)와, 차수막(13)이 지지되는 보강편(11)을 압출하는 보강편성형부(120)와, 보강편(11)의 둘레를 둘러싸는 프로파일(12)을 압출하여 관형성프로파일(10)을 성형하는 프로파일성형부(130)와, 관형성프로파일(10)로 차수벽 관(1)을 형성하는 관형성부(140)가 연속 공정으로 이루어진 구성을 갖는다.

차수막성형부(110)는 차수막(13)의 재료를 공급하는 차수막재료공급기(111)와, 공급되는 재료로 차수막(13)을 연속 성형하여 보강편성형부(120)로 공급하는 차수막성형기(113)를 포함한다.

차수막재료공급기(111)는 합성수지재인 원재료를 용융 수지로 용융시켜서 차수막성형기(113)로 공급한다. 이를 위해서 차수막재료공급기(111)에는 원재료를 저장하는 호퍼와, 원재료를 용융시키는 용융기를 구비한다.

차수막성형기(113)는 차수막재료공급기(111)에서 용융 수지로 공급되는 원재 료를 정역삼각파형으로 성형하여 보강편성형부(120)로 공급하는데, 이를 위해서 이 차수막성형기(113)는 원재료를 정역삼각파형으로 성형하는 차수막성형롤러(115)와 정역삼각파형으로 성형된 차수막(13)의 형태가 고정되도록 냉각시키는 차수막냉각기(117)를 가지고 있다.

보강편성형부(120)는 합성수지재료를 공급하는 보강편 재료공급기(121)와, 보강편 재료공급기(121)에서 공급되는 합성수지재료로 차수막(13)이 인서트된 보강편(11)을 압출 성형하는 보강편압출기(123)를 한 쌍씩 구비하고 있다.

보강편 재료공급기(121)는 합성수지재인 원재료를 용융 수지로 용융시켜서 보강편압출기(123)로 공급한다. 이를 위해서 보강편 재료공급기(121)에는 원재료를 저장하는 호퍼와, 원재료를 용융시키는 용융기를 구비한다.

보강편압출기(123)는 보강편 재료공급기(121)에서 용융 수지로 공급되는 원재료를 압출하여 차수막(13)이 지지되는 차수막지지면(15)을 갖는 보강편(11)을 압출 성형한다. 이 보강편압출기(123)는 차수막(13)이 지지되어 압출 성형된 보강편(11)의 형태가 고정되도록 냉각시키는 보강편냉각기(125)를 구비한다.

이때, 보강편압출기(123)에서 압출되는 보강편(11)은 전술한 도 1 내지 도 3과 같이, 한 쌍으로 마련되거나, 또는, 보강편(11)은 도 4 또는 도 5와 같이, 차수벽 관(1)의 내주 측이나 외주 측 어느 일 측에만 단일로 마련되는 구조로 압출될 수 있는데, 이는 양 보강편압출기(123)를 모두 가동하거나 어느 일 측의 보강편압출기(123)만을 가동하는 것으로 구현된다.

보강편압출기(123)에서 압출 후 냉각된 보강편(11)은 프로파일성형부(130)로 공급된다.

프로파일성형부(130)는 합성수지재료를 공급하는 프로파일 재료공급기(131)와, 프로파일 재료공급기(131)에서 공급되는 합성수지재료로 차수막(13)이 지지된 보강편(11)과 차수막(13)의 둘레를 둘러싸면서 밀착된 프로파일(12)을 압출 성형하는 프로파일압출기(133)를 포함한다.

프로파일 재료공급기(131)는 합성수지재인 원재료를 용융 수지로 용융시켜서 프로파일압출기(133)로 공급한다. 이를 위해서 프로파일 재료공급기(131)에는 원재료를 저장하는 호퍼와, 원재료를 용융시키는 용융기를 구비한다.

프로파일압출기(133)는 프로파일 재료공급기(131)에서 공급되는 합성수지재료로 보강편(11)의 둘레를 둘러싸면서 밀착된 사각의 프로파일(12)을 압출 성형하여 관형성프로파일(10)을 완성하고 이를 관형성부(140)로 공급한다.

이 프로파일압출기(133)에는 관형성프로파일(10)의 외관 치수 사이즈를 사이징하는 사이징기(135)와, 외관치수가 사이징된 관형성프로파일(10)을 소정의 접합온도로 냉각하는 프로파일냉각기(137)를 구비한다.

이때, 프로파일냉각기(137)에 의한 관형성프로파일(10)의 접합온도는 관형성프로파일(10)이 관형성부(140)에서 나선으로 권취될 때, 권취 경계 영역에서 인접하는 양측 관형성프로파일(10)의 측면부가 상호 접합되는 정도의 온도이면 충분하다.

한편, 관형성부(140)는 프로파일성형부(130)에서 공급되는 관형성프로파일(10)을 나선으로 권취하여 차수벽 관(1)을 형성하는 성형드럼(141)과, 성형드럼(141)을 회전시키는 드럼구동기(142)와, 성형드럼(141)에서 형성된 차수벽 관(1)을 냉각시키는 제품냉각기(143)와, 냉각된 차수벽 관(1)을 적절한 길이의 제품으로 절단하는 관절단기(145)로 구성된다.

성형드럼(141)으로 공급된 관형성프로파일(10)은 드럼구동기(142)의 구동에 따라 성형드럼(141)의 외주면에 나선으로 권취되어 차수벽 관(1)으로 형성되는데, 이 과정에서 관형성프로파일(10)의 측면은 상호 접하게 밀착된다. 그러면, 프로파일냉각기(137)에서 완전히 냉각되지 않았던 관형성프로파일(10)의 권취 경계 영역에서 인접하는 양 측면부가 상호 접합된다. 이때, 미접합 부분이 발생하는 것과 권취경계영역의 실링을 고려하여 접착물질과 실링재로 권취경계영역을 별도로 접합 및 실링(21) 처리하는 것이 바람직하다.

성형드럼(141)에서 형성된 차수벽 관(1)은 제품냉각기(143)에서 그 형태가 고정되도록 냉각된 후에 미리 정해진 차수벽 관(1) 제품 길이에 맞게 관절단기(145)가 차수벽 관(1)을 절단하여 제품으로 완성시킨다.

이러한 구성과 제조 공정을 갖는 본 발명에 따른 차수벽 관 제조장치(101)에서 제조된 차수벽 관(1)은 양 보강편압출기(123)의 압출 가동 선택에 따라서 전술한 도 1 내지 도 3과 같이, 보강편(11)이 차수벽 관(1)의 내외주측에 한 쌍으로 마 련되는 구조이거나, 도 4 및 도 5와 같이, 차수벽 관(1)의 내외주 측 중 어느 일측에 단일로 마련되는 구조로 형성될 수 있다.

이때, 보강편(11) 구조가 한 쌍으로 마련되는 경우에는 차수벽 관(1)의 내외주벽이 복층으로 형성되어 강도와 내마모성 등의 내구성이 향상된다. 이러한 예는 전술한 바와 같이, 비교적 대구경의 차수벽 관(1)을 제조할 때 바람직한 구조이다.

그리고, 보강편(11)의 구조가 차수벽 관(1)의 내주 측에 단일로 마련되는 구조일 경우에는 차수벽 관(1)의 내주벽은 복층구조이고 외주벽은 단층구조로 형성된다. 따라서, 차수벽 관(1)의 내주벽 강도와 내마모성 등의 내구성이 향상된다. 이러한 예는 전술한 바와 같이, 비교적 대구경의 차수벽 관(1)을 제조할 때 바람직한 구조이다.

또한, 보강편(11)의 구조가 차수벽 관(1)의 외주 측에 단일로 마련되는 구조일 경우에는 차수벽 관(1)의 내주벽은 단층구조이고 외주벽은 복층구조로 형성된다. 이에 따라, 차수벽 관(1)의 외주벽 강도와 내마모성 등의 내구성이 향상된다. 이러한 예 역시, 전술한 바와 같이, 비교적 대구경의 차수벽 관(1)을 제조할 때 바람직한 구조이다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 대구경 및 소구경에 상관없이 차수벽 관의 내부 중공 공간 면적을 최대한으로 유지하면서 차수벽 관의 내마모성과 하중에 대한 강도를 향상시키며, 수지 원료를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차수벽 관의 부분 절취사시도,

도 2는 도 1의 차수벽 관을 형성하는 관형성프로파일의 절취사시도,

도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 관형성프로파일의 부분 분해사시도,

도 6은 본 발명에 따른 차수벽 관 제조장치의 간략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 차수벽 관 10 : 관형성프로파일

11 : 보강편 12 : 프로파일

13 : 차수막 101 : 차수벽 관 제조장치

110 : 차수막성형부 120 : 보강편성형부

130 : 프로파일성형부 140 : 관형성부

141 : 성형드럼

Claims (9)

1. 삭제
2. 차수막지지면에 길이방향을 따라 지지되는 파형 형상의 차수막과, 상기 파형상의 차수막을 둘러싸는 프로파일을 갖는 관형성프로파일과;

   상기 관형성프로파일을 나선으로 권취하고 권취 경계영역의 인접하는 양측이 상호 접합 및 실링 처리된 차수벽에 있어서,

   관형성프로파일(10) 내부 천장과 바닥에 설치되는 보강편(11)은 상호 평행하게 이격되어 파형 형상 차수막(13)의 상하 단부를 지지하는 한 쌍으로 마련되며, 상기 양 보강편(11)의 상호 마주보는 면이 차수막지지면(15)으로 형성된 것을 특징으로 하는 차수벽 관.
3. 삭제
4. 삭제
5. 차수벽 관 제조장치에 있어서,

   파형 형상의 차수막(13)을 성형하는 차수막성형부(110)와,

   내측 길이방향을 따라 상기 파형 형상의 차수막(13)이 지지되는 차수막지지면(15)을 형성하는 적어도 하나의 보강편(11)을 압출하는 보강편성형부(120)와,

   상기 보강편(11)과 상기 파형 형상의 차수막(11)을 둘러싸는 프로파일을 압출하여 관형성프로파일(10)을 성형하는 프로파일성형부(130)와,

   상기 관형성프로파일(10)을 나선 권취하고 권취 경계영역의 인접하는 양측이 상호 접합 및 실링 처리하는 관형성부(140)를 갖는 것을 특징으로 하는 차수벽 관 제조장치.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,

   보강편성형부는

   합성수지재료를 공급하는 보강편 재료공급기(131)와,

   상기 보강편 재료공급기(131)에서 공급되는 합성수지재료로 파형 형상의 차수막(13)이 지지되는 차수막지지면(15)을 갖는 적어도 하나의 보강편(11)을 압출 성형하는 보강편압출기(123)를 갖는 것을 특징으로 하는 차수벽 관 제조장치.
8. 삭제
9. 삭제

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