KR101737761B1 - 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브에 관한 것이다.
본 발명은, 하수관(10)의 외부면은 융착용 연결밴드(100)로, 하수관(10)의 내부면은 보강 튜브(1)로 보강된 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 있어서, 융착용 연결밴드(100)는, 내측으로 압력을 가하는 탄성밴드(110); 열가소성 수지로 이루어지며 융착시트(130) 상에 필름 형태로 부착되어 융착시트(130)의 일면에만 부착되거나, 또는 양면에 각각 부착될 수 있으며, 이무수물 및 실리콘 다이아민을 유기용매에 중합시켜 제조되는 것이 이용되며 5 내지 10㎛의 두께를 가지는 지지시트(120); 및 열경화성 수지로 열경화성 폴리이미드 필름 형태로 이루어지며, 내부에 권취되어 형성된 전열선으로 전원 인가에 따라 지지시트(120)의 열가소성 수지 뿐만 아니라, 자신을 구성하는 열경화성 수지를 하수관(1)의 외부면에 고정되도록 하며, 플렉시블(flexible)한 특성을 가져 굴곡성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 곡면 부분에서의 크랙(crack) 불량을 방지하기 위해 두께는 20 내지 30㎛를 가지는 융착시트(130); 로 이루어져서 매설되는 2개의 하수관(1)의 단부와 단부 사이를 연결하거나 하수관(1) 중 보강이 필요한 영역에 시공되며, 보강 튜브(1)는, 하수관(1)의 내부면을 중심으로 제 1 경화성 수지층(20), 연질성 수지층(30), 제 2 경화성 수지층(40), EVA 수지층(50)이 차례로 적층되는 구조를 갖는 보강 튜브(1)에 있어서, 하수관(10)을 중심으로, 연결밴드(100)와 보강 튜브(1)를 동시에 밀착시킨 뒤, 하수관(10) 외부의 융착시트(130)의 전열선에 의한 가열과, 제 1 경화성 수지층(20)으로의 온열기를 이용해 직접열을 가열하는 경우 하수관(10)을 통해 상호 간의 열전달이 수행되며, 함침수지층으로 폴리에스테르 펠트(부직포)에 의루어지는 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40) 각각의 총 두께는 보통 3 내지 5mm 사이로 용융 혼합된 열경화성 수지를 함침액으로 사용하며, 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40)은 동일한 조성물을 사용하며, 연질성 수지층(20)은 폴리프로필렌 수지액을 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer)와 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 수지액과 0.5 내지 1 : 1.5 내지 2의 비율로 혼합한 발포타입 연질성 수지층(20)으로 형성하여, 연질성 수지층(20)의 수축을 방지하며, 폴리프로필렌 수지액은 호모-폴리머 폴리프로필렌(Homo-Polymer Polypropylene) 원료로 프로필렌의 단독 중합체 또는 2 내지 8개의 탄소원자를 가진 다른 α-올레핀과의 블록 또는 불규칙 공중합체를 사용하며, 프로필렌과 공중합 되는 α-올레핀의 양은 프로필렌 1 몰당 10 내지 20 몰%이며, 폴리프로필렌의 중량평균 분자량은 100,000 g/mol 이상, 비중이 0.85 내지 0.92(g/㎠)인 고밀도 폴리프로필렌으로, 용융지수는 0.25 내지 0.55(g/10min.190℃)인 것을 사용하며, 폴리프로필렌 원료를 연질성 수지층(30)의 소재가 되는 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer), 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 및 폴리프로필렌의 용융물 시트를 형성하기 위해 압출기를 이용해 압출하여 복합 압출 용융물 형성하는데, 195 내지 205 ℃의 온도에서 용해시킨다. 복합 압출 용융물에 대한 T-die 방식을 이용해 복합 압출 시트를 생성하고 냉각시킨 뒤, 복합 압출 시트에 대한 가이드 롤러에 의한 연신 오븐으로 이송에 따른 가열 방식 연신이 수행되도록 하며, 연신시의 내부 온도가 195 ℃가 되도록 한 뒤, 복합 압출 시트에 대한 가열을 수행함으로써, 복합 압출 시트를 구성하는 중합체의 사슬 구조를 늘린 상태로 연신이 수행되도록 하여 연신 효율을 극대화시킨 뒤, 생성된 복합 압출 시트에 대한 안정화 오븐의 2차 내지 5차의 가열에 의한 안정화가 수행되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 이중 보강 구조의 함침튜브 시공으로 하수관의 보수 상태를 오래도록 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 하수관을 중심으로 양면에 형성된 보강 튜브와 연결밴드의 열교환으로 열경화성 수지의 경화를 촉진시킬 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 하수관 중 두 개의 단부에 대한 시공 뒤에 공극이 최소화되어 상부에서 중력에 의해 파손이 적어지도록 하는 효과를 제공한다.

Description

보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브{WELDING SEWER PIPE REINFORCED BY REINFORCING TUBE, AND TUBE FOR REINFORCING WELDING SEWER PIPE}
본 발명은 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 연결밴드로 연결된 하수관 사이의 보강을 위한 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브에 관한 것이다.
종래 하수관을 구성하는 두개의 파이프를 연결하기 위해 파이프의 연결 단부 상에 융착될 수 있도록 하는 연결밴드가 알려진 바 있다. 이러한 연결밴드는 합성수지 시트로 이루어진다.
이러한 연결밴드로 연결된 하수관의 내부는 하나로 형성된 하수관에 비해 취약하며, 보강을 위한 함침튜브를 시공한 뒤에도, 공극에 의해 하수도 관로 내부와 외부의 온도차에 의한 열팽창이 일어날 경우, 시공된 부위가 쉽게 파손될 뿐만 아니라, 연결밴드가 형성된 영역의 상부에서 중력에 의해 파손이 상대적으로 단일 하수관으로 형성된 것에 비해서 쉽게 다시 보강을 수행해야 하는 한계점이 있다.
대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1331115호 "하수관과 맨홀 연결부 보수장치, 및 이를 이용한 보수공법(Repairing apparatus in connecting parts for between a drainpipe and a banhole, and repairing method using the same)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1267432호 "하수관의 본관과 가지관이 연결된 부위를 보수하기 위한 비굴착 하수관 보수 방법 및 장치(Non-digging repair method and apparatus for repairing linkage between branch-pipe and main-pipe)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1283971호 "파이프와 고강도 연결헤드를 일체로 하는 하수관 및 그 제작방법(Water pipe having high strength connector and manufacturing method thereof)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이중 보강 구조의 함침튜브 시공으로 하수관의 보수 상태를 오래도록 유지하도록 하기 위한 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 하수관을 중심으로 양면에 형성된 보강 튜브와 연결밴드의 열교환으로 열경화성 수지의 경화를 촉진시키도록 하기 위한 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 하수관 중 두 개의 단부에 대한 시공 뒤에 공극이 최소화되어 상부에서 중력에 의해 파손이 적어지도록 하기 위한 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관은, 하수관(10)의 외부면은 융착용 연결밴드(100)로, 하수관(10)의 내부면은 보강 튜브(1)로 보강된 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 있어서, 융착용 연결밴드(100)는, 내측으로 압력을 가하는 탄성밴드(110); 열가소성 수지로 이루어지며 융착시트(130) 상에 필름 형태로 부착되어 융착시트(130)의 일면에만 부착되거나, 또는 양면에 각각 부착될 수 있으며, 이무수물 및 실리콘 다이아민을 유기용매에 중합시켜 제조되는 것이 이용되며 5 내지 10㎛의 두께를 가지는 지지시트(120); 및 열경화성 수지로 열경화성 폴리이미드 필름 형태로 이루어지며, 내부에 권취되어 형성된 전열선으로 전원 인가에 따라 지지시트(120)의 열가소성 수지 뿐만 아니라, 자신을 구성하는 열경화성 수지를 하수관(1)의 외부면에 고정되도록 하며, 플렉시블(flexible)한 특성을 가져 굴곡성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 곡면 부분에서의 크랙(crack) 불량을 방지하기 위해 두께는 20 내지 30㎛를 가지는 융착시트(130); 로 이루어져서 매설되는 2개의 하수관(1)의 단부와 단부 사이를 연결하거나 하수관(1) 중 보강이 필요한 영역에 시공되며, 보강 튜브(1)는, 하수관(1)의 내부면을 중심으로 제 1 경화성 수지층(20), 연질성 수지층(30), 제 2 경화성 수지층(40), EVA 수지층(50)이 차례로 적층되는 구조를 갖는 보강 튜브(1)에 있어서, 하수관(10)을 중심으로, 연결밴드(100)와 보강 튜브(1)를 동시에 밀착시킨 뒤, 하수관(10) 외부의 융착시트(130)의 전열선에 의한 가열과, 제 1 경화성 수지층(20)으로의 온열기를 이용해 직접열을 가열하는 경우 하수관(10)을 통해 상호 간의 열전달이 수행되며, 함침수지층으로 폴리에스테르 펠트(부직포)에 의루어지는 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40) 각각의 총 두께는 보통 3 내지 5mm 사이로 용융 혼합된 열경화성 수지를 함침액으로 사용하며, 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40)은 동일한 조성물을 사용하며, 연질성 수지층(20)은 폴리프로필렌 수지액을 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer)와 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 수지액과 0.5 내지 1 : 1.5 내지 2의 비율로 혼합한 발포타입 연질성 수지층(20)으로 형성하여, 연질성 수지층(20)의 수축을 방지하며, 폴리프로필렌 수지액은 호모-폴리머 폴리프로필렌(Homo-Polymer Polypropylene) 원료로 프로필렌의 단독 중합체 또는 2 내지 8개의 탄소원자를 가진 다른 α-올레핀과의 블록 또는 불규칙 공중합체를 사용하며, 프로필렌과 공중합 되는 α-올레핀의 양은 프로필렌 1 몰당 10 내지 20 몰%이며, 폴리프로필렌의 중량평균 분자량은 100,000 g/mol 이상, 비중이 0.85 내지 0.92(g/㎠)인 고밀도 폴리프로필렌으로, 용융지수는 0.25 내지 0.55(g/10min.190℃)인 것을 사용하며, 폴리프로필렌 원료를 연질성 수지층(30)의 소재가 되는 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer), 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 및 폴리프로필렌의 용융물 시트를 형성하기 위해 압출기를 이용해 압출하여 복합 압출 용융물 형성하는데, 195 내지 205 ℃의 온도에서 용해시킨다. 복합 압출 용융물에 대한 T-die 방식을 이용해 복합 압출 시트를 생성하고 냉각시킨 뒤, 복합 압출 시트에 대한 가이드 롤러에 의한 연신 오븐으로 이송에 따른 가열 방식 연신이 수행되도록 하며, 연신시의 내부 온도가 195 ℃가 되도록 한 뒤, 복합 압출 시트에 대한 가열을 수행함으로써, 복합 압출 시트를 구성하는 중합체의 사슬 구조를 늘린 상태로 연신이 수행되도록 하여 연신 효율을 극대화시킨 뒤, 생성된 복합 압출 시트에 대한 안정화 오븐의 2차 내지 5차의 가열에 의한 안정화가 수행되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관은, 가열 방식에 의한 연신 수행 뒤, 연신에 수행된 온도와 안정화를 위한 온도 간 각 차수에 따라서 1 : 1.2 내지 1.5의 비율로 설정되어 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 있어서, EVA 수지층(50)은, EVA 필름 코팅층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 있어서, EVA 수지층(50)에 사용되는 EVA 복합수지는, 60 내지 70 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA")에 30 내지 40 중량%의 코어-쉘 입자를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 있어서, EVA 수지층(50)에 사용되는 EVA 복합수지는, 200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수(melt flow index)를 갖는 EVA 공중합체를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브는, 이중 보강 구조의 함침튜브 시공으로 하수관의 보수 상태를 오래도록 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브는, 하수관을 중심으로 양면에 형성된 보강 튜브와 연결밴드의 열교환으로 열경화성 수지의 경화를 촉진시킬 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브는, 하수관 중 두 개의 단부에 대한 시공 뒤에 공극이 최소화되어 상부에서 중력에 의해 파손이 적어지도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 설치된 보강 튜브(1)와, 융착용 연결밴드(100)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 설치된 보강 튜브(1)와 하수관(100)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 설치된 보강 튜브(1)와, 융착용 연결밴드(100)를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관, 그리고 이의 보강을 위한 보강 튜브의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 설치된 보강 튜브(1)와, 융착용 연결밴드(100)의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 설치된 보강 튜브(1)와 하수관(100)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보강 튜브로 보강된 융착 하수관에 설치된 보강 튜브(1)와, 융착용 연결밴드(100)를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 3을 참조하면, 두 개의 하수관(10)은 융착용 연결밴드(100)에 의해 결합된 구조를 갖는다.
여기서 융착용 연결밴드(100)는 탄성밴드(110), 지지시트(120), 융착시트(130)로 이루어짐으로써, 매설되는 하수관 파이프의 단부와 단부를 연결하는데 사용되거나, 하나의 하수관(1) 중 보강이 필요한 영역에 시공될 수 있다.
여기서 탄성밴드(110)는 융착시트(130), 그리고 지지시트(120)가 차례로 적층된 최외부에 형성되어, 내측으로 압력을 가하도록 한다.
여기서 융착시트(130)는 내부에 권취되어 형성된 전열선으로 전원 인가에 따라 융착시트(130)를 구성하는 수지가 2개의 하수관(1) 단부 사이를 고정하도록 한다. 보다 구체적으로 융착시트(130)는 열경화성 수지로 형성되며, 그 외부의 지지시트(120)는 열가소성 수지로 형성됨으로써, 내부에 권취되어 형성된 전열선을 이용한 가열에 따라 하수관(1) 파이프에 같이 열융착될 수 있다.
여기서, 융착시트(130)는 열경화성 폴리이미드 필름으로, 지지시트(120)는 열경화성 폴리이미드 필름상에 부착된 열가소성 폴리이미드 접착 필름으로 형성될 수 있으며, 지지시트(120)와 연결밴드(130) 사이에는 금속박이 더 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 융착시트(130)는 플렉시블(flexible)한 특성을 가져 굴곡성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 곡면 부분에서의 크랙(crack) 등의 불량을 방지할 수 있다. 이러한 융착시트(130)의 두께는 20 내지 30㎛를 가질 수 있다.
지지시트(120)는 융착시트(130) 상에 필름 형태로 부착된다. 이러한 지지시트(120)는 융착시트(130)의 일면에만 부착되거나, 또는 양면에 각각 부착될 수 있다. 이때, 지지시트(120)는 이무수물 및 실리콘 다이아민을 유기용매에 중합시켜 제조되는 것이 이용될 수 있으며, 5 내지 20㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 내지 10㎛를 제시할 수 있다. 지지시트(120)는 두께가 10㎛를 초과할 때, 두께가 두꺼워 질수록 접착 강도가 비례하여 향상하는 것이 아니므로 원가 측면에서 바람직하지 못하며, 융착시트(130)와 지지시트(120)의 선팽창 계수 차이로 인하여 주름 및 컬(Curl) 등으로 접착력을 떨어지게 하는 경우가 발생한다. 반대로, 지지시트(120)의 두께가 5㎛ 미만이면, 금속박 등의 금속층 표면의 조도를 접착층인 지지시트(120)가 충분히 메우지 못해 접착력 저하가 발생한다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 보강 튜브(1)는 하수관(10)의 내면에 보강되어 제 1 경화성 수지층(20), 연질성 수지층(30), 제 2 경화성 수지층(40), 그리고 EVA 수지층(50)의 구조를 나타낸다.
이하에선, 보강 튜브(1)의 구성요소에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
제 1 경화성 수지층(20)은 폴리에스테르 펠트인 부직포에 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin) 및 에폭시수지(epoxy resin) 조성물을 용융 혼합시켜서 만든 새로운 열경화성 수지 및 이를 이용하여 제조하여 이루어진다. 한편, 제 1 경화성 수지층(20)은 하수관(10)의 내부면에 형성됨으로써, 융착용 연결밴드(100)와 보강 튜브(1) 동시에 하수관(10)의 외부 및 내부면에 시공하는 경우, 하이브리드 타입의 보강 구조를 형성할 수 있도록 한다.
즉, 하수관(10)을 중심으로, 연결밴드(100)와 보강 튜브(1)를 동시에 밀착시킨 뒤, 하수관(10) 외부의 융착시트(130)의 전열선에 의한 가열과, 제 1 경화성 수지층(20)으로의 온열기를 이용해 직접열을 가열하는 경우 하수관(10)을 통해 열전달에 의해 빠른 가열이 이루어질 수 있다.
여기서, 함침수지층으로 폴리에스테르 펠트(부직포)에 의루어지는 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40) 각각의 총 두께는 보통 3 내지 5mm 사이로 용융 혼합된 열경화성 수지를 함침액으로 사용한다. 한편, 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40)은 동일한 조성물을 사용할 수 있으므로, 이하에선 제 1 경화성 수지층(20)을 중심으로 살펴보도록 한다.
용융 혼합된 열경화성 수지 중 제 1 구성요소로 불포화 폴리에스테르 수지는 온열기를 이용해 직접열을 가해야만 하는 열경화성 수지(thermosetting resin)에 해당한다.
용융 혼합된 열경화성 수지 중 제 2 구성요소로 에폭시수지(epoxy resin) 조성물은 2.1 내지 2.3%의 염소를 함유한 바인더인 비스페놀A 에폭시수지 40 내지 50중량%에 대하여, 증점제로서 천연 셀룰로즈섬유 20 내지 30중량%와, 수지용 충전제로서 바라이트 분말 5 내지 8중량%, 연질성 수지층(30)과의 미끄러져서 이탈을 방지하기 위해 규사 5 내지 7중량%, 실란 커플링제로서 에폭시 실란 3 내지 5중량%로 혼합하여 형성 주제와 경화제를 7 : 0.5의 중량비로 된 것을 제 1 구성요소로의 용융 혼합된 열경화성 수지와의 용융을 통해 사용한다.
본 발명의 다른 실시예로, 용융 혼합된 열경화성 수지 중 제 2 구성요소로 에폭시수지(epoxy resin) 조성물은 비스페놀-A와 에피클로로히드린의 반응 생성물인 제 1 에폭시수지와, 페놀 노블락 수지 및 희석제로서 지방족 폴리글리시딜 에테르 제 2 에폭시수지와, 변성 방향족 아민형 경화제로 구성한 것을 혼합하여 사용할 수 있다. 상술한 제 1 경화성 수지층(20)을 이루는 조성물로 바인더인 비스페놀A 에폭시수지, 증점제, 수지용 충전제, 규사, 실란 커플링제로 이루어진 경우, 다른 구성요소인 불포화 폴리에스테르 수지에 대한 온열기로의 가열 작용에 의해 불포화 폴리에스테르 수지와 경화 과정에 있는 에폭시수지(epoxy resin) 조성물과의 융착에 의해 단단하면서도 상층과 하층에 대한 결합력이 높아질 수 있는 효과를 제공함에 반해, 다른 실시예로, 비스페놀-A와 에피클로로히드린의 반응 생성물인 제 1 에폭시수지와, 페놀 노블락 수지 및 희석제로서 지방족 폴리글리시딜 에테르 제 2 에폭시수지와, 변성 방향족 아민형 경화제로 구성한 것을 혼합하여 사용하는 경우, 에폭시 수지 조성물 자체에 냄새가 없어 친환경적이며, 에폭시 수지 조성물이 경화될 때 수축이 작아 하수관(10)의 내면과 접착력이 강해져 박리현상을 방지할 수 있고, 가소성 및 내마모성과 내열성 등이 우수하며 기계적 강도가 양호하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 햇빛에 노출되더라도 쉽게 경화되지 않아 튜브의 관리나 시공작업을 용이하게 할 수 있게 한다.
다음으로, 연질성 수지층(30)은 제 1 경화성 수지층(20)과 제 2 경화성 수지층(40) 사이에 형성됨으로써, 제 1 경화성 수지층(20)과 제 2 경화성 수지층(40)의 가소성, 내마모성, 내열성 등이 우수하며 기계적 강도가 양호하여 내구성을 더욱 향상시킴에 반해, 연질성이 떨어지는 단점을 극복하기 위해 유동층 역할을 수행한다. 즉, 기존의 하수관 보강을 위한 경화성 수지층은 대부분 연질성이 떨어지는 열을 가하여 경화시킨 후 냉각시키는 과정에서 함침튜브 등의 수축현상이 많이 발생하여 튜브와 보수관 내면과의 들뜸 현상이 여러 곳에서 발생됨으로 인해노후관의 보강성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 제 1 경화성 수지층(20)과 제 2 경화성 수지층(40) 사이에 연질성 수지층(30)을 조성한다.
보다 구체적으로, 연질성 수지층(30)은 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer)와 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 수지를 이용하여 내층 및 외층을 형성시키되, 하나의 층(layer)으로 압출성형(Inflation extruder)되어 이루어짐으로써, 열가소성 수지층을 형성한다. 여기서, 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene)은 0.957 내지 0.962의 밀도 범위를 가지는 폴리에틸렌을 의미한다.
여기서 내층은, 연질성을 향상시킬 뿐만 아니라 열 융착시 접합 안정성을 향상시키기 위해, 수지의 용융지수가 0.4 내지 0.7(g/10min.190℃)이며 융점이 153 내지 187℃이고 비중이 0.75 내지 0.77(g/cc)인 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머와 용융지수가 0.3 내지 0.5(g/10min.190℃)이며, 비중이 0.92 내지 0.94(g/㎠)인 고밀도 폴리에틸렌이 개질 컴파운드(compound)된 올레핀계로 구성된다.
한편, 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머의 용융지수, 융점 및 비중의 조건이 상기 범위를 벗어날 경우, 필름의 표면에 과다한 슬립(slip)현상의 상태가 저하될 우려가 있으며, 고밀도 폴리에틸렌의 용융지수 및 비중이 상술한 설정된 범위를 벗어날 경우, 필름의 표면에 용융이 덜 된 상태 즉, 피쉬아이(fish eye) 상태와 줄무늬가 발생하여 완제품 사용시 필름이 파열될 우려가 있다.
한편, 본 발명에서 폴리프로필렌 수지액을 상술한 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer)와 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 수지액과 0.5 내지 1 : 1.5 내지 2의 비율로 혼합한 발포타입 연질성 수지층(20)으로 형성함으로써, 연질성 수지층(20)의 수축을 방지할 수 있다.
이를 위해, 폴리프로필렌 수지액은 호모-폴리머 폴리프로필렌(Homo-Polymer Polypropylene) 원료를 사용한다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 폴리프로필렌 수지액의 원료는 프로필렌의 단독 중합체 또는 2 내지 8개의 탄소원자를 가진 다른 α-올레핀과의 블록 또는 불규칙 공중합체를 의미한다. α-올레핀의 바람직한 예로는 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene), 1-헥센(1-hexene) 및 1-옥텐(1-octene) 등이 있으며, 프로필렌과 공중합 되는 α-올레핀의 양은 프로필렌 1 몰당 10 내지 20 몰%이다. 폴리프로필렌의 중량평균 분자량은 100,000 g/mol 이상, 비중이 0.85 내지 0.92(g/㎠)인 고밀도 폴리프로필렌으로, 용융지수는 0.25 내지 0.55(g/10min.190℃)인 것이 바람직하다.
상술한 폴리프로필렌 원료를 연질성 수지층(30)의 소재가 되는 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer), 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 및 폴리프로필렌의 용융물 시트를 형성하기 위해 압출기를 이용해 압출하여 복합 압출 용융물 형성하는데, 195 내지 205 ℃의 온도에서 용해시킨다. 복합 압출 용융물에 대한 T-die 방식을 이용해 복합 압출 시트를 생성하고 냉각시킨 뒤, 복합 압출 시트에 대한 가이드 롤러에 의한 연신 오븐으로 이송에 따른 가열 방식 연신이 수행되도록 한다.
이 경우, 연신시의 내부 온도가 195 ℃가 되도록 한 뒤, 복합 압출 시트에 대한 가열을 수행함으로써, 복합 압출 시트를 구성하는 중합체의 사슬 구조를 늘린 상태로 연신이 수행되도록 함으로써, 연신 효율을 극대화시킨다.
이후, 생성된 복합 압출 시트에 대한 안정화 오븐의 2차 내지 5차의 가열에 의한 안정화가 수행되어야 하는 것이 바람직하다. 즉, 가열 방식에 의한 연신 수행 뒤, 연신에 수행된 온도와 안정화를 위한 온도 간 각 차수에 따라서 1 : 1.2 내지 1.5의 비율로 설정되어 수행된다. 상기와 같이 열고정시키는 이유는 연신 배향 후 섬유의 구조상의 안정성을 부여하기 위해서이다.
EVA 수지층(50)은 EVA 필름 코팅층으로 형성되며, 이에 사용되는 EVA 복합수지는 탄성이 우수함과 동시에 열경화가 가능한 EVA (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지를 활용하여, 다중의 패턴을 포함하는 다층의 코팅층을 형성함으로써 표면강도가 향상됨과 동시에 굴곡 가공성도 우수하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, EVA 수지층(50)에 사용하는 수지액은 60 내지 70 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA")에 30 내지 40 중량%의 코어-쉘 입자를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA")는 에틸렌 아크릴산("EAA") 공중합체로 대체될 수 있다.
여기서 200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수(melt flow index)를 갖는 EVA 공중합체 및/또는 EAA 공중합체 중 하나 이상을 사용하며, 하기의 [표 1]과 같이 코어-쉘 입자와 200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수를 갖는 EVA 수지를 사용한 것이 저온 내충격성 및 압입에 있어서 우수한 특성을 갖는다.
즉, 1000 분 초과의 압입(indentation) 시간을 갖는 제 2 경화성 수지층(40)로는 코어-쉘 입자와 200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수를 갖는 EVA 수지를 사용한 조성물이다. 여기서 저온 내충격성은 66.8 g 및 110 g 중량의 강철 구를 저온에서, 염수 용액을 이용하여 시험될 재료 상에 떨어뜨렸다. 결과는 상기 표준의 표 1에 따라 재료의 등급(예를 들어, CI0, CI1, CI2, 및 CI3)으로 표현되며, 여기에서 CI3이 가장 높은 저온 내충격성을 나타낸다.
예 조성물 저온 내충격성 압입
실시예 1 코어-쉘 입자와 200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수를 갖는 EVA 수지 C13 충족O
실시예 2 코어-쉘 입자 없이, 200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수를 갖는 EVA 수지 C12 충족X
실시예 3 코어-쉘 입자와 200℃에서 55 g/10 분 초과의 용융 흐름 지수를 갖는 EVA 수지 C12 충족X
실시예 4 코어-쉘 입자 없이 200℃에서 55 g/10 분 초과의 용융 흐름 지수를 갖는 EVA 수지 C11 충족X
실시예 5 C11 충족X
한편, 본 발명에서, 하수관(1)은 관체의 길이방향을 따라 외주면에 작은 요철이 형성되며, 이렇게 외주면이 요철형으로 형성되어 있기 때문에 지중에 매립되어 토압을 받거나 기타 다른 외력이 작용하더라도 이러한 외력에 대한 지지강도를 구조적으로 높일 수 있다.
한편, 본 발명에서 지중에 매설되는 하수관(1) 또는 우수관으로서 폴리프로필렌으로 제작된 파이프를 완전 밀폐가 가능하도록 연결할 수 있도록 한 융착용 연결밴드(100)에 있어서, 융착시트(130)는 폴리에틸렌 미발포시트, 전열선네트과, 폴리에틸렌 수지와 폴리프로필렌 수지의 혼성시트로 구성될 수 있으며, 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로필렌 수지는 연질성 수지층(30)에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 보강 튜브
10 : 하수관
20 : 제 1 경화성 수지층
30 : 연질성 수지층
40 : 제 2 경화성 수지층
50 : EVA 수지층
100 : 융착용 연결밴드
110 : 탄성밴드
120 : 지지시트
130 : 융착시트

Claims (2)

  1. 하수관(10)의 외부면은 융착용 연결밴드(100)로, 하수관(10)의 내부면은 보강 튜브(1)로 보강된 융착 하수관에 있어서, 융착용 연결밴드(100)는,
    내측으로 압력을 가하는 탄성밴드(110);
    열가소성 수지로 이루어지며 융착시트(130) 상에 필름 형태로 부착되어 융착시트(130)의 일면에만 부착되거나, 또는 양면에 각각 부착될 수 있으며, 이무수물 및 실리콘 다이아민을 유기용매에 중합시켜 제조되고 5 내지 10㎛의 두께를 가지는 지지시트(120); 및
    열경화성 폴리이미드 필름 형태로 이루어지며, 내부에 권취되어 형성된 전열선으로 전원 인가에 따라 지지시트(120)의 열가소성 수지뿐만 아니라, 자신을 구성하는 열경화성 수지를 하수관(1)의 외부면에 고정되도록 하며, 두께는 20 내지 30㎛를 가지는 융착시트(130); 로 이루어져서, 2개의 하수관(1)의 단부와 단부 사이를 연결하거나 하수관(1) 중 보강이 필요한 영역에 시공되며,
    보강 튜브(1)는, 하수관(1)의 내부면을 중심으로 제 1 경화성 수지층(20), 연질성 수지층(30), 제 2 경화성 수지층(40), EVA 수지층(50)이 차례로 적층되는 구조를 가지고,
    함침수지층으로 폴리에스테르 펠트(부직포)를 포함하는 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40) 각각의 두께는 3 내지 5mm 사이이며, 용융 혼합된 열경화성 수지를 함침액으로 사용하고, 제 1 경화성 수지층(20) 및 제 2 경화성 수지층(40)은 동일한 조성물로 구성되며,
    연질성 수지층(30)은, 폴리프로필렌 수지액을, 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer)와 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene)으로 이루어지는 수지액과 0.5 내지 1 : 1.5 내지 2의 비율로 혼합한 발포타입 연질성 수지층이며,
    폴리프로필렌 수지액은 호모-폴리머 폴리프로필렌(Homo-Polymer Polypropylene) 원료로서 프로필렌의 단독 중합체 또는 2 내지 8개의 탄소원자를 가진 다른 α-올레핀과의 블록 또는 불규칙 공중합체를 사용하며, 프로필렌과 공중합 되는 α-올레핀의 양은 프로필렌 1 몰당 10 내지 20 몰%이며, 폴리프로필렌의 중량평균 분자량은 100,000 g/mol 이상, 비중이 0.85 내지 0.92(g/㎠)이고, 용융지수는 0.25 내지 0.55(g/10min.190℃)이며,
    연질성 수지층(30)은, 에틸렌 옥텐 블럭 코폴리머(ethylene octene block copolymer), 고밀도 폴리에틸렌(high density poly ethylene) 및 폴리프로필렌의 혼합물을, 195 내지 205 ℃의 온도에서 용해하여 복합 압출 용융물을 생성하며, 복합 압출 용융물로부터 복합 압출 시트를 생성하고 냉각하고, 복합 압출 시트에 대해 가열 상태에서의 연신을 수행하며, 안정화 오븐에 의한 2차 내지 5차의 가열을 통해 안정화 공정이 수행됨으로써 제조된 것이고,
    EVA 수지층(50)은, EVA 필름 코팅층으로 형성되며, 사용되는 EVA 복합수지는, 60 내지 70 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA")에 30 내지 40 중량%의 코어-쉘 입자를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 보강 튜브로 보강된 융착 하수관.
  2. 청구항 1에 있어서, EVA 수지층(50)에 사용되는 EVA 복합수지는,
    200℃에서 2 내지 55 g/10 분 이하의 용융 흐름 지수(melt flow index)를 갖는 EVA 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 튜브로 보강된 융착 하수관.
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