KR101731347B1 - 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관과 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속코일을 공급하여 조관에 의해 금속관을 성형하고, 상기 금속관의 외경에 접착제를 도포한 후 폴리에틸렌 수지를 압출하여 코팅으로 피복 금속관을 성형하며, 상기 피복 금속관의 양쪽 선단을 일정한 간격에서 절단한 부 노출되는 금속관을 벌려 마감함으로써 당김 및 압축 강도가 우수하여 열팽창계수에 효과적으로 대응할 수 있도록 하는 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관과 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 금속판을 공급하여 조관으로 원형의 금속관을 성형하고, 상기 금속관을 가열하여 외경에 접착제를 도포한 후 상기 접착제의 외경에 PE 코팅층을 코팅한 피복 금속관에 있어서,
상기 PE 코팅층의 두께에서 양쪽 선단을 제거간격 만큼 제거하여 PE 코팅층의 양단측이 완전히 제거되어 금속관이 노출되도록 하고, 상기 노출된 금속관의 선단을 가공하여 PE 코팅층의 양쪽 선단을 감싸는 마감 성형부를 형성하는 것을 포함하는 것이다.

Description

열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관과 그 제조방법{A synthetic resin coated metal pipe manufacturing method that corresponds to the coefficient of thermal expansion}

본 발명은 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속코일을 공급하여 조관에 의해 금속관을 성형하고, 상기 금속관의 외경에 접착제를 도포한 후 폴리에틸렌 수지를 압출하여 코팅으로 피복 금속관을 성형하며, 상기 피복 금속관의 양쪽 선단을 일정한 간격에서 절단한 부 노출되는 금속관을 벌려 마감함으로써 당김 및 압축 강도가 우수하여 열팽창계수에 효과적으로 대응할 수 있도록 하는 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관과 그 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 강관은 일반적으로 저가의 탄소강 위주로 제조되어 왔으며 내식성을 위해 아연도금 및 도장 등으로 보완되어 사용되어 왔다.

또한, 내식성이 우수한 수지계열의 관을 사용하였으나 열 경화와 환경 및 미관상의 이유로 스테인리스 관 등 위생적이고 고내식성인 자재의 관이 요구되며 이러한 고급소재관의 사용이 점차 증가하고 특수 용도로 고가의 소재를 사용하여야 하는 경우가 많아 졌다.

이러한 자재는 고가의 금속소재 이므로 박판으로 유체와 접촉부를 제작하고 외부는 화학물질과 전기부식 등에 자유로운 합성수지계로 구성할 필요가 있다.

또한, 종래 수지 코팅관은 두터운 탄소강 단관을 수지를 얇게 코딩하는 방식이며 이는 생산성이 저하되고 코팅의 파손이 우려되며 수지 코팅부 가 유체와 접촉되며 이는 음용수등에는 크게 환영받지 못했다.

또 기존 피복관은 피복두께가 얇아 냉각시 문제가 대두되지 않았으나 스테인리스 피복관은 스테인리스 재질의 관은 얇고 합성수지 두께가 두꺼워 냉각시 수축변형으로 불량이 발생하고 또한 압출후 냉각을 위한 담수시 핀홀 등 표면 불량이

발생하게 된다.

이러한 이유로 고가 금속 박판관에 두터운 수지구조를 가진 관은 생산이 어려워 상용화가 되지 못하는 문제점이 있었다.

이에 새로운 조관방식과 코팅을 일관 제조 방식으로 하여 품질이 우수하고 생산성을 높일 수 있는 방법을 필요로 하게 되었다.

한편, 금속관에 합성수지를 일정한 두께로 피복하는 경우, 금속 코일을 공급하여 조관과정에서 원형으로 감아 용접하여 성형한 금속관의 외경으로 접착제를 도포하고 그 외경으로 합성수지를 압출하여 코팅하는 과정을 통하여 성형하였다.

그러나 금속관의 재질이 스테인리스이고 외경에 코팅되는 재질이 합성수지 중 폴리에틸렌(PE)으로 이루어지는 것이어서, 양자는 물성과 팽창계수 등 여러 가지의 특성이 상이하므로 금속관의 외경에 합성수지를 코팅하고 이들이 서로 접합되어 있도록 하기 위하여 접착제를 이용하지만, 금속관과 합성수지의 접합력이 저하되어 외부의 충격이나 압력 및 온도의 변화에 따른 열팽창계수에 의해 스테인리스의 외측에 있는 합성수지가 분리되는 단점으로 인하여 특성이 상실되는 결점이 발생하게 되었고, 이로 인하여 제품의 신뢰성에 다양한 문제점이 발생하였으므로 이를 해결하기 위한 방안이 다각도로 모색되었지만, 아직까지 해결되지 않고 있는 실정에 있다.

특히, 스테인리스로 이루어진 금속관의 외경에 접착제를 도포하고 폴리에틸렌을 코팅하는 구조로 이루어져 있으므로 금속관과 폴리에틸렌의 접착력이 약화되어 온도와 다양한 조건의 변화에 따라 서로 다른 열팽창계수에 의해 금속관과 폴리에틸렌이 분리되어 금속관이 빠져버리는 문제점이 발생하고 있지만, 이를 해결하지 못하고 있다.

특허문헌 1. 특허등록번호 제1039262호(2011. 05. 31. 등록) 특허문헌 2. 특허등록번호 제1096772호(2011. 12. 14. 등록) 특허문헌 3. 특허등록번호 제1094185호(2011. 12. 08. 등록) 특허문헌 4. 특허등록번호 제1166886호(2012. 07. 12. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 금속코일을 공급하여 조관에 의해 금속관을 성형하고, 금속관의 외경에 접착제를 도포한 후 폴리에틸렌을 코팅하여 성형한 피복 금속관의 양쪽 선단에서 코팅된 폴리에틸렌을 제거하여 노출된 금속관의 선단을 벌려 폴리에틸렌의 선단을 원형으로 감싸 열팽창계수에 따른 분리현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 금속판을 공급하여 조관으로 원형의 금속관을 성형하고, 상기 금속관을 가열하여 외경에 접착제를 도포한 후 상기 접착제의 외경에 PE 코팅층을 코팅한 피복 금속관에 있어서,
상기 PE 코팅층의 두께에서 양쪽 선단을 제거간격 만큼 제거하여 PE 코팅층의 양단측이 완전히 제거되어 금속관이 노출되도록 하고, 상기 노출된 금속관의 선단을 가공하여 PE 코팅층의 양쪽 선단을 감싸는 마감 성형부를 형성하는 것을 포함하는 것이다.

삭제

본 발명은 언코일러에 감겨진 금속판이 풀리는 언코일링 단계, 상기 금속판이 공급되는 과정에서 양쪽면에 쇼트 블라스팅으로 이물질을 제거하는 쇼트블라스팅 단계, 상기 금속판을 조관기에 공급하여 용접으로 금속관을 성형하는 조관단계, 상기 금속관을 가열하고 외경에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계, 상기 접착제의 외경에 PE 코팅층을 코팅하는 PE 코팅단계, 압출되는 PE 코팅층의 외경에 에어를 공급하여 1차로 냉각하고, 공급되는 과정에서 냉각수조를 통과하면서 냉각수와 접촉하여 2차로 냉각되도록 하는 외다이스 에어와 냉각수 냉각단계를 통하여 피복 금속관을 성형하는 피복 금속관의 제조방법에 있어서,
상기 피복 금속관을 소정의 길이로 절단한 후 양쪽 선단에서 PE 코팅층의 두께를 제거간격 만큼 제거하여 PE 코팅층의 양단측이 완전히 제거되도록 하는 절단과 PE 코팅층 제거단계;
상기 PE 코팅층을 제거하여 노출된 금속관을 시보리장치와 마감 성형장치 중 어느 하나를 사용하여 PE 코팅층의 선단을 감싸도록 하는 피복 금속관을 성형하는 마감 성형단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

삭제

본 발명은 금속코일을 공급하여 조관에 의해 금속관을 성형하고, 금속관의 외경에 접착제를 도포한 후 폴리에틸렌을 코팅하여 성형한 피복 금속관의 양쪽 선단에서 코팅된 폴리에틸렌을 제거하여 노출된 금속관의 선단을 벌려 폴리에틸렌의 선단을 원형으로 감싸 열팽창계수에 따른 당김 및 압축 강도에 영향을 받지 않아 금속관과 폴리에틸렌 코팅층의 분리현상을 방지하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 금속관에 대한 단면도
도 2 는 본 발명의 금속관에 접착제를 도포한 단면도
도 3 은 본 발명의 접착제 외경을 폴리에틸렌 수지로 코팅한 상태의 단면도
도 4 는 본 발명의 피복 금속관에 대한 양쪽 선단을 제거한 상태의 단면도
도 5 는 본 발명의 양쪽 선단을 제거한 후 노출된 금속관을 마감한 상태의 단면도
도 6a 내지 6c 는 본 발명의 노출된 금속관을 마감하는 과정을 나타낸 작업상태 정면도
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 블럭도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 금속관에 대한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 금속관에 접착제를 도포한 단면도, 도 3은 본 발명의 접착제 외경을 폴리에틸렌 수지로 코팅한 상태의 단면도에 관한 것이다.

언코일러에 감겨진 금속판이 일정한 속도로 풀려져 공급되는 과정에서 상기 금속판의 양쪽면에 쇼트블라스팅을 통하여 이물질을 제거하는 것이다.

상기 이물질이 제거된 금속판을 조관기에 공급하여 원형으로 성형하면서 만나는 부분에서 용접에 의해 일체형이 되도록 금속관(11)을 성형하는 것이다.

상기 금속관(11)의 외경에는 접착제(12)를 스프레이와 코팅 중 어느 하나의 방법으로 도포하여 상기 접착제(12)의 외경에 일정한 두께를 갖는 PE(폴리에틸렌) 코팅층(13)을 코팅하여 일정한 길이로 절단하여 공급하는 것이다.

도 4는 본 발명의 피복 금속관에 대한 양쪽 선단을 제거한 상태의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 양쪽 선단을 제거한 후 노출된 금속관을 마감한 상태의 단면도, 도 6a 내지 6c는 본 발명의 노출된 금속관을 마감하는 과정을 나타낸 작업상태 정면도를 나타낸 것이다.

PE 코팅층(13)을 코팅하여 공급하는 과정에서 일정한 길이로 절단하여, 상기 양쪽 선단에서 PE 코팅층(13)을 제거하여 금속관(11)이 노출되도록 한다.

상기 금속관(11)이 노출되는 제거 간격(L)은 PE 코팅층(13)의 두께(T)와 같거나 작게 형성하는 것이다.

상기 금속관(11)은 두께(T)에 비하여 간격(L)이 50∼100%의 길이를 갖도록 하는 것이며, 바람직하게는 80%의 길이로 노출되도록 PE 코팅층(13)을 제거하는 것이 바람직하다.

PE 코팅층(13)을 선단에서 제거하여 제거간격(L)이 노출되도록 하고, 노출된 금속관(11)은 마감 성형장치(20)를 통하여 1차로 유압실린더(22)에서 1차 성형기(21)를 전진시켜 외경을 벌리는 작업을 수행하며, 2차로 유압실린더(22)에서 2차 성형기(23)를 전진시켜 외경을 2차로 벌리는 작업을 수행한 후 3차로 유압실린더(22)에서 3차 성형기(24)를 전진시켜 PE 코팅층(13)의 선단을 감싸도록 하는 마감 성형부(14)를 성형함으로써 피복 금속관(10)을 완성하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명을 도 7의 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 나타낸 블럭도를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 언코일링 단계(S10)는, 언코일러에 감겨진 금속판이 일정한 속도로 풀려지면서 공급되도록 하는 것이다.

상기 금속판은 아연도금이 양쪽으로 이루어진 강판이나, 스테인리스 재질의 판 및 다양한 금속 재질로 이루어지는 것이며, 바람직하게는 스테인리스로 이루어지는 것이다.

다음, 쇼트블라스팅 단계(S20)는, 금속판이 공급되는 과정에서 금속판의 양쪽면에 있는 이물질을 쇼트블라스팅으로 제거하는 것이다.

다음, 이물질을 제거한 금속판을 성형하는 조관단계(S30)는, 금속판을 조관기에 공급하여 서서히 원형으로 성형되도록 하고, 원형으로 만나는 선단에서 아크용접과 저항용접 중 어느 하나의 용접 방법으로 용접하여 금속관(11)을 성형하는 것이다.

다음, 접착제 도포단계(S40)는, 금속관(11)을 가열하고, 외경에 스프레이와 코팅 중 어느 하나의 방법으로 접착제(12)를 골고루 도포하는 것이다.

다음, PE 코팅단계(S50)는, 접착제(12)가 도포된 금속관(11)의 외경으로 폴리에틸렌을 용융에 의해 압출 공급하여 PE 코팅층(13)이 성형되도록 하는 것이다.

상기 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 중 어느 하나로 이루어지는 폴리에틸렌(PE) 수지를 압출기에서 금속관(11)의 외경에 코팅하여 피복 금속관(10)을 압출하는 것이다,

다음, 외다이스 에어와 냉각수 냉각단계(S60)는, 압출되는 PE 코팅층(13)의 외경에 에어를 공급하여 1차로 냉각하고, 공급되는 과정에서 냉각수조를 통과하면서 냉각수와 접촉하여 2차로 냉각되도록 하는 것이다.

다음, 절단과 PE 코팅층 제거단계(S70)는, 피복 금속관(10)을 소정의 길이로 절단한 후 양쪽 선단에서 PE 코팅층(13)의 두께(T)를 제거간격(L)이 되도록 제거하는 것이다.

상기 PE 코팅층(13)의 두께(T)에 비하여 제거간격(L)은 서로 같거나 더 짧게 (L≤T) 제거하는 것이다.

상기 PE 코팅층(13)의 두께(T)가 10mm인 경우, 제거간격(L)은 5∼10mm가 되도록 하며, 바람직하게는 8mm가 되도록 하는 것이다.

다음, 마감 성형단계(S80)는, PE 코팅층(13)을 제거하여 노출된 금속관(11)을 시보리장치와 마감 성형장치(20) 중 어느 하나를 사용하여 PE 코팅층(13)의 선단을 감싸도록 하는 피복 금속관(10)을 성형하는 것이다.

상기 마감 성형장치(20)는 도 6a에 도시한 바와 같이, 유압실린더(22)의 선단에 설치한 1차 성형기(21)를 금속관(11)에 전진시켜 선단을 벌리는 과정과,

도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 유압실린더(22)의 선단에 설치한 2차 성형기(23)를 금속관(11)이 벌려진 전방에서 전진시켜 선단을 더 벌어지도록 하는 과정과,

도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 유압실린더(22)의 선단에 설치한 3차 성형기(24)를 금속관(11)이 벌려진 전방에서 전진시켜 마감 성형부(14)가 PE 코팅층(13)의 선단을 감싸면서 성형되도록 하는 과정을 통하여 성형하는 것이다.

상기 1, 2, 3차 성형기(21, 22, 23)를 반대편에서도 차례로 수행하여 피복 금속관(10)의 양쪽에서 마감 성형부(14)가 성형되도록 하는 것이다.

상기 PE 코팅층(13)을 제거한 후 노출된 금속관(11)을 시보리 성형장치 또는 마감 성형장치(20)를 사용하여 마감 성형부(14)가 PE 코팅층(13)의 양쪽 선단을 원형으로 마감하는 형태를 제공함으로써 피복 금속관(10)은 스테인리스 재질의 금속관(11)의 양쪽 선단에서 마감 성형부(14)가 원통형으로 마감되어 고정상태를 안정되게 제공하므로 온도의 변화와 압력의 변화에 따른 열팽창계수가 변하게 되더라도 PE 코팅층(13)이 수축과 팽창을 반복하면서 마감 성형부(14)를 통한 분리를 방지하여 파괴를 방지하며 당김강도와 압축강도를 크게 향상시키는 것이다.

본 발명의 합성수지 피복 금속관은 지중에 매설되거나, 지상 또는 건축물의 내, 외부에 설치되어 상하수도용으로 유체를 공급하는 용도로 사용되는 것이며, 피복 금속관의 양쪽 선단에서 금속관의 마감 성형부가 PE 코팅층을 감싸며 강한 결합력을 제공하여 열팽창계수에 따른 영향을 받지 않아 금속관과 PE 코팅층의 박리현상이 발생하지 않아 안정되고 강한 결합력으로 내구성을 크게 향상시키는 것이다.

10 : 피복 금속관 11 : 금속관
12 : 접착제 13 : PE 코팅층
14 : 마감 성형부 20 : 마감 성형장치
21 : 1차 성형기 22 : 2차 성형기
23 : 3차 성형기

Claims (5)

1. 금속판을 공급하여 조관으로 원형의 금속관을 성형하고, 상기 금속관을 가열하여 외경에 접착제를 도포한 후 상기 접착제의 외경에 PE 코팅층을 코팅한 피복 금속관에 있어서,
   상기 PE 코팅층(13)의 두께(T)에서 양쪽 선단을 제거간격(L) 만큼 제거하여 PE 코팅층(13)의 양단측이 완전히 제거되어 금속관(11)이 노출되도록 하고, 상기 노출된 금속관(11)의 선단을 가공하여 PE 코팅층(13)의 양쪽 선단을 감싸는 마감 성형부(14)를 형성하는 것을 포함하는 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 마감 성형부(14)는 L≤T가 되도록 하되.
   상기 L은 PE 코팅층(13)의 제거간격, T는 PE 코팅층(13)의 두께가 되도록 하고, 제거간격(L)은 두께(T)의 50∼80%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관.
   
3. 언코일러에 감겨진 금속판이 풀리는 언코일링 단계(S10), 상기 금속판이 공급되는 과정에서 양쪽면에 쇼트 블라스팅으로 이물질을 제거하는 쇼트블라스팅 단계(S20), 상기 금속판을 조관기에 공급하여 용접으로 금속관을 성형하는 조관단계(S30), 상기 금속관을 가열하고 외경에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계(S40), 상기 접착제의 외경에 PE 코팅층(13)을 코팅하는 PE 코팅단계(S50), 압출되는 PE 코팅층(13)의 외경에 에어를 공급하여 1차로 냉각하고, 공급되는 과정에서 냉각수조를 통과하면서 냉각수와 접촉하여 2차로 냉각되도록 하는 외다이스 에어와 냉각수 냉각단계(S60)를 통하여 피복 금속관(10)을 성형하는 피복 금속관의 제조방법에 있어서,
   상기 피복 금속관(10)을 소정의 길이로 절단한 후 양쪽 선단에서 PE 코팅층(13)의 두께(T)를 제거간격(L) 만큼 제거하여 PE 코팅층(13)의 양단측이 완전히 제거되도록 하는 절단과 PE 코팅층 제거단계(S70);
   상기 PE 코팅층(13)을 제거하여 노출된 금속관(11)을 시보리장치와 마감 성형장치(20) 중 어느 하나를 사용하여 PE 코팅층(13)의 선단을 감싸도록 하는 피복 금속관(10)을 성형하는 마감 성형단계(S80); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관의 제조방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 절단과 PE 코팅층 제거단계(S70)는, PE 코팅층(13)의 두께(T)에 비하여 제거간격(L)은 서로 같거나 더 짧게 (L≤T) 제거하는 것을 특징으로 하는 팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관의 제조방법.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 마감 성형단계(S80)는, 유압실린더(22)의 선단에 설치한 1차 성형기(21)를 금속관(11)에 전진시켜 선단을 벌리는 과정과,
   상기 유압실린더(22)의 선단에 설치한 2차 성형기(23)를 금속관(11)이 벌려진 전방에서 전진시켜 선단을 더 벌어지도록 하는 과정과,
   상기 유압실린더(22)의 선단에 설치한 3차 성형기(24)를 금속관(11)이 벌려진 전방에서 전진시켜 마감 성형부(14)가 PE 코팅층(13)의 선단을 감싸면서 성형되도록 하는 과정을 수행하고,
   상기 1, 2, 3차 성형기(21, 22, 23)를 반대편에서도 차례로 수행하여 피복 금속관(10)의 양쪽에서 마감 성형부(14)가 성형되도록 하는 것을 특징으로 하는 팽창계수에 대응하는 합성수지 피복 금속관의 제조방법.

Images