KR101801290B1 - 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법 - Google Patents

튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적 물성치를 유지하면서 휘발성유기화합물의 방출이 없는 수지를 적용해 작업환경을 개선하면서 관로전체 보수를 위한 튜브에 수지의 함침이 쉬워 작업환경개선효과와 더불어 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법에 관한 것으로, 수지 함침장치를 이용하여 다가알코올류에 포화염기산 불포함염기산에 희석제, 촉매를 혼합하여 취기가 없으면서 기계적 물성이 기존과 유사한 수지를 함침하는 수지 함참단계와 상기 튜브를 견인방식 또는 반전방식으로 이동시킨 후 팽창시키는 튜브 배치 및 팽창단계와 스팀발생수단을 이용하여 튜브를 경화시키는 튜브 경화단계로 이루어져 있어, 튜브에 수지 함침시 휘발성유기화합물의 방출이 없는 수지를 이용하여 함침작업 환경 개선 및 함침된 튜브를 이용한 시공시에도 작업환경을 개선할 수 있으며, 튜브 내부 전체 면적에 고르게 수지가 함침될 수 있는 수지 함침장치를 통해 튜브에 고르게 수지를 함침해 시공성을 향상시킬 수 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법을 제공한다.

Description

튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법{Entire repairing method for pipe of inner with non-excavation by using Adhesive impregnation device and less stench type resin}
본 발명은 기계적 물성치를 유지하면서 휘발성유기화합물의 방출이 없는 수지를 적용해 작업환경을 개선하면서 관로전체 보수를 위한 튜브에 수지의 함침이 쉬워 작업환경개선효과와 더불어 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 지중에 매설되어 있는 각종 상하수 관로는 시간이 지남에 따라 점차 노후되어 상수관로의 경우 부식이 발생하여 막대한 량의 물이 누수되는 문제점이 있고, 관로로 녹물의 유입으로 식수가 오염되며, 하수관로의 경우 크랙 등이 발생되어 하수가 관로 밖으로 흘러나와 토양은 물론 지하수를 오염시키는 등 생활환경을 오염시키는 문제점이 있다.
이와 같이, 크랙 등의 손상이 발생된 노후 매설관로를 보수함에 있어서, 비굴착 관로 보수 공법은 땅을 파지 않고, 크랙 등이 발생된 노후 매설관로 속에 튜브를 삽입시켜 하수관 속에 새로운 복합관을 형성시키는 공법으로서, 도로 복구 공사 등이 필요 없기 때문에 시공성, 신뢰성, 경제성 면에서 장점이 많은 공법이다.
일반적으로 비굴착 관로 보수공법은 함침액이 내부에 도포된 튜브를 노후된 매설관의 내부에 부착 고정하는 공법으로서, 상기 함침액이 도포된 부분을 내부로, 튜브의 외부를 표면으로 한 상태에서 튜브를 매설관 내부에 반전 진입시켜, 내면이었던 함침액이 도포된 부분이 표면으로 반전되어 매설관의 내벽에 접착되도록 하여, 매설관 내벽에 튜브를 덧입히는 것이다.
한편, 상기 튜브의 경우 반전기에 장착하기 전 튜브 내부에 함침액을 도포하여 매설관의 내벽에 접착하도록 하는 것이 일반적이며, 특히, 상기 튜브에 함침액을 도포하는 함침기는 튜브 내부에 함침액이 고르게 도포되지 않을 경우 매설관과의 접착이 제대로 이루어지지 않기 때문에 매우 중요한 작업이다.
한편 이와 관련된 종래 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2008-0065767호(이하, '특허문헌 1'이라 함.)가 있다.
상기 특허문헌 1의 함침기는 좌, 우측으로 대칭되는 형태로 함침롤러, 함침압착롤러, 3단 압착두께 조절롤러가 형성되어 튜브를 배치하여 전, 후측으로 왕복시킴으로써 튜브 내부에 함침액이 고르게 도포할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 중앙에는 X자 형태로 바가 교차 되어 있는 컨베이어 리프트에 의해 승, 하강 되는 컨베이어벨트가 장착되어 튜브의 내부에 함침액을 주입한 후 튜브 내부의 함침액을 왕복하여 이송시키면서 튜브 내부에 함침액을 도포할 수 있도록 구성되어 있다.
하지만, 상기와 같은 종래의 함침기는 일측의 3단 압착두께 조절롤러에서 부터 타측의 3단 압착두께 조절롤러로 튜브를 배치한 후 튜브를 왕복시켜 튜브 내부에 함침액을 도포할 때에 두께가 일정하지 않은 튜브에 의해 각각의 롤러를 통과하면서 튜브가 좌, 우측으로 쏠리는 현상이 발생하여 작업자가 일정시간 주기적으로 튜브를 조정하여야만 하는 문제점이 있었다.
또한, 3단 압착두께 조절롤러에 구성된 롤러, 함침압착 롤러의 롤러, 함침롤러의 롤러들 사이 간격을 일정하게 맞추기 위해서는 작업자가 일일이 확인하는 절차를 거쳐 작업이 이루어지게 되어 작업자의 편의성이 현저히 저하됨은 물론, 정확한 이격거리 조정이 어려워져 일정하게 튜브를 압착하지 못함으로써 튜브 내부에 도포되는 함침액이 고르게 도포되지 못하는 문제점이 발생하였다.
그리고 컨베이어 리프트의 구조가 X자 형태로 바를 교차시켜 구성되어 어느 한쪽으로 기울어지는 현상이 발생하여 컨베이어 벨트를 통과하는 튜브의 이송이 원활히 이루어지지 않아 이 또한 튜브가 좌, 우측으로 쏠리면서 이동하도록 유도하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1115042호(이하, '특허문헌 2'라 함.)가 제안되었다.
상기 특허문헌 2의 기술은 왕복식 함침기를 제공하여 함침액의 낭비방지 및 튜브 내부에 고르게 함침액이 도포될 수 있도록 함으로써 관로 내경에 튜브가 들뜨는 현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있었다.
한편, 상술한 특허문헌 1, 2에서의 사용하는 함침액은 대부분
Styrene Monomer를 함유하는 Expoxy Acrylate 경화물은 우수한 내열성, 내자비성, 강도, 내수성이 필요한 용도로 사용되고 있으나, 경화과정 중에 Styrene Monomer에 의한 VOC를 방출하며, Fire Risk(Flash Point : 31℃)를 가지고 있어 항상 위험요인을 내재하고 있다.
뿐만 아니라, Epoxy Acrylate의 Bisphenol A(BPA) 함량을 높이게 되는데 BPA함량이 높아질 경우 관능기의 제약으로 인하여 Acrylate함량이 줄어들어 경화성 및 내식성에 문제가 발생하게 된다.
에폭시아크릴레이트에 관한 종래기술을 살펴보면,
대한민국 등록특허 제10-0503661호에 에폭시 당량 180 내지 240인 비스페놀 A형 에폭시수지 70 내지 90중량%에 아크릴 모노머 및 개시제를 포함하는 반응첨가물 10 내지 30중량%를 그라프트 중합 반응하여 수득되는 우수한 도막의 특성을 갖는 2액형 아민 경화형 아크릴변성 에폭시 수지 조성물 및 이의 제조방법이 게시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0498896호에는 화학식(Ⅰ)로 표시되는 에폭시아크릴레이트 수지 39.9 ∼ 80중량%에 인계 열안정제 중 1종 혹은 2종 이상을 0.5 ∼ 5.0중량% 혼합하고 점도조절을 위하여 반응성 희석제 1종 혹은 2종 이상을 19.5 ∼ 60중량%를 혼합하여 얻은 주형 중합하기 알맞은 액상의 점도가 25℃에서 30 ∼ 500cps이고, 수지 조성물의 액상 굴절율이 1.50 ∼ 1.58, 고상 굴절율이 1.58 ∼ 1.61인 열안정성이 우수한 에폭시 아크릴계 고굴절 광학 렌즈용 수지 조성물이 공지되어 있다.
Figure 112017025039887-pat00001
(여기서 R1은 H 혹은 CH3이고, R2는 H 혹은 Cl, Br 할로겐 원자)
또한, 대한민국 등록특허 10-0122561호에는 일반식(Ⅰ)의 우레탄변성 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 반응성 올리고머 10 ∼ 80중량%, 반응성 모노머 10 ∼ 80중량%, 광개시제 0.5 ∼ 10중량%, 레벨링제 0.01 ∼ 1.00중량% 및 기타 첨가제로 구성되는 것을 특징으로 하는 광경화형 도막 조성물이 공지되어 있다.
Figure 112017025039887-pat00002
(특허문헌 1) KR10-2008-0065767 A 폴리에틸렌필름 부직포 튜브내의 수직 침적형 왕복식수지액 함침방법
(특허문헌 2) KR10-10-1115042 B1 상， 하수도 비굴착 관로 보수공법
(특허문헌 3) KR10-0503661 B1 2액형 아민 경화형 아크릴 변성 에폭시 수지 조성물 및이의 제조 방법
(특허문헌 4) KR10-0503661 B1 에폭시 아크릴레이트를 주성분으로 하는 고굴절 광학 렌즈용 수지 조성물
(특허문헌 5) KR10-0122561 B1 자외선 경화형 도막 조성물 및 이에 사용되는 우레탄 변성 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 제조방법
하지만, 상술한 특허문헌 2의 경우 전방튜브 이송부, 중간튜브 이송부 및 후방튜브 이송부를 튜브가 지나가는 과정에서 꼬이는 현상이 빈번하게 발생하였으며 으로 인해 작업성이 저하되는 문제가 발생하였다.
또한, 상술한 특허문헌 3 내지 5에서의 종래기술들은 비점이 낮은 스티렌 모노머(Styrene Monomer)를 함유하고 있어 경화과정 중에 스티렌 모노머에 의한 VOC를 방출하는 위험한 문제점을 그대로 내포하고 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법은 튜브 내에 수지 주입과정에서 튜브의 꼬임 발생 없이 튜브 내에 균일하게 수지를 함침할 수 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업대 높이조절을 통해 함침작업시 작업성 향상과 더불어 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 함침작업시 사용하는 수지의 기계적인 물성은 그대로 유지되면서 VOC 방출량이 적은 휘발성유기화합물 방출이 없어 작업자의 작업환경을 개선할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명은 관로 전체 보수를 위한 튜브에 수지 함침시 시공하고자 하는 튜브를 배치하여 한번에 수지를 주입한 후 예비 압착부를 이용해 1차 압착작업을 하고, 작업대의 컨베이어벨트를 구동시켜 1차 압착된 튜브를 압착부를 이용해 2차로 압착하여 수지가 고르게 전면적에 걸쳐 함침되어 작업자가 요구하는 양의 수지가 함침된 튜브를 제작할 수 있기 때문에 튜브 내부에 균일하게 수지를 함침하여 이를 이용한 시공성을 향상시킬 수 있음은 물론, 함침과정이 단순하여 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 함침 작업시에는 프레임부의 높이조절수단을 이용해 작업대 전방을 상승시켜 튜브 내부로 주입되는 수지가 최대한 자연적으로 흘러내려갈 수 있도록 하여 튜브 내부의 수지 함침작업성을 향상시키면서 작업이 완료된 후에는 높이조절수단을 이용해 작업대의 높이를 낮춰 작업자들의 안전성을 확보할 수 있다.
그리고 튜브 함침시 이용하는 수지가 VOC가 방출되는 Styrene Monomer를 대체하되 기계적 물성을 유지할 수 있는 VOC방출 저감형 에멀젼을 통해 VOC 방출량이 적으면서도 기계적 물성이 유지될 수 있는 수지를 이용하여 작업환경을 개선할 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 전체보수공법을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전체 관로보수를 위한 장치를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 관로 전체보수용 튜브의 수지 함침장치를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 관로 전체보수용 튜브의 수지 함침장치를 전면에서 촬영한 사진.
도 5는 작업대 하부를 촬영한 사진.
도 6은 본 발명에서 예비 압착부를 촬영한 사진.
도 7은 작업대 상측을 촬영한 사진.
도 8은 본 발명의 전면을 측면에서 촬영한 사진.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
Ⅰ.튜브 및 고압발생수단 적재부, 스팀발생수단
본 발명에서는 도 2에서와 같이 기존에 이용하는 튜브 및 고압공기 발생수단 적재부(110)가 구비되어 있어야 한다.
상기 튜브 및 고압공기 발생수단 적재부(110)에는 튜브(F)를 적재하고 있는 튜브 적재부(11) 및 고압공기를 발생하는 통상 콤프레샤라 불리우는 고압공기 발생수단(112)이 구비된다.
이러한, 튜브 및 고압공기 발생수단 적재부(110)는 차량에 적재되어 이동성이 용이하도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 본 발명을 실시하기 위해서는 스팀발생수단(120)이 필요하다.
상기 스팀발생수단(120)에는 물을 저장하기 위한 물탱크(121)가 구비되고, 이 물탱크(121)의 물을 공급받아 스팀을 발생시키기 위한 보일러(122) 및 보일러(122)에 연료를 공급하기 위한 연료탱크(123)가 차량에 적재된 상태로 구성된다.
여기서, 도면에서는 상세하게 도시되지 않았지만, 튜브 및 고압발생수단 적재부(110) 또는 스팀발생수단(20)의 차량 중 어느 하나 이상의 차량에는 발전기가 구비되어 전력을 공급할 수 있도록 구성되어 있어야 한다.
Ⅱ.수지
또한, 상술한 튜브(F)에 함침하는 수지에 대해 살펴보도록 한다.
우선, 본 발명에서의 수지는 다가알코올류에 포화염기산 불포함염기산에 희석제, 촉매를 혼합하여 취기가 없으면서 기계적 물성이 기존과 유사한 수지이다.
본 발명에 따른 수지는 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 5 ∼ 10중량%, 디에틸렌글리콜(Diethylene Glycol) 15 ∼ 30중량%, 프로필렌글리콜(Propylene Glycol) 2 ∼ 20중량%, 이소프탈산(Isophthalic Acid) 10 ∼ 40중량%, 무수프탈산(Phthalic Acid) 5 ∼ 20중량%, 무수말레산(Maleic Acid) 5 ∼ 20중량%, 하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA : 2-Hydroxyethyl Methacrylate) 5 ∼ 30중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA : Ethylene glycol Dimethacrylate) 5 ∼ 25중량%, 비닐 톨루엔 모노머(VTM : Vinyl Toluene Monomer) 12 ∼ 30중량%, 하이드로퀴논(Hydroquinone)류 0.01 ∼ 0.05중량%, 상기 이소프탈산 전체 100중량%에 대하여 촉매 0.1 ∼ 0.5중량%를 포함하여 이루어진다.
여기서, 본 발명은 상술한 수지 조성물에 요변제로서 실리카 흄(silica Fumed) 1.0 ∼ 2.0중량%와 요변제의 침강 방지를 위한 1,3부탄디올(1,3 Butanediol) 0.1 ∼ 0.5중량%가 더 포함되어 구성될 수 있다.
또한, 상술한 수지 조성물에 경화성을 향상시키기 위한 코발트계 경화촉진제 0.1 ∼ 0.5중량%가 더 포함되어 구성될 수 있다.
1. 불포화폴리에스테르 수지
상기 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)은 글리콜류 중 가장 간단한 화합물이며 단순히 글리콜이라고도 한다. 이러한 에틸렌글리콜은 에틸렌에 묽은 염소수를 작용시켜서 에틸렌클로로히드린으로 하고 이것을 탄산수소나트륨 또는 탄산나트륨 수용액과 함께 오토클레이브 안에서 가수 분해한다. 또 에틸렌클로로히드린을 수산화알칼리와 함께 가열하여 에틸렌옥사이드로 하고 이것에 묽은 황산을 작용시켜 가수 분해하여 만든다.
상기와 같은 에틸렌글리콜은 고분자인 불포화폴리에스테르의 경화특성 향상 및 분자량을 조정할 수 있도록 작용하게 된다.
이러한, 에틸렌글리콜은 임계치 미만으로 혼합할 경우에는 경화성 향상에 미치는 영향이 미비하여 경화속도가 저하되고, 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 단분자 구조를 만들게 되어 강도를 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 디에틸렌글리콜(Diethylene Glycol)은 부동액 및 폴리에스테르의 원료로 쓰이는 에틸렌글리콜을 산화에틸렌으로부터 합성할 때에 곁들여 생성되는 화합물로서, 디에틸렌글리콜의 화학식은 (HOCH2CH2)2O이다.
상기와 같은 디에틸렌글리콜은 흡습성이 있고 냄새가 없으며 끈끈하고 약간 단맛이 있는 액체로, 폴리에스테르 수지의 원료, 보습제에 쓰이는데, 본 발명에서는 불포화폴리에스테르수지의 가소성, 인장강도 향상 및 내크랙성 향상을 위해 혼합하여 사용하게 된다.
이러한, 디에틸렌글리콜은 임계치 미만으로 혼합할 경우에는 제품 분자구조상 내크랙성이 저하되는 문제가 발생하게 되며, 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 내후성 저하로 인한 황변을 야기함은 물론 연질성질이 강해 강성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 프로필렌글리콜(Propylene Glycol)은 화학식 C3H8O2. 비중은 1.036∼1.040 이하이어야 하며, 끓는점은 185∼189℃이다. 물, 알코올, 아세톤, 아세트산에틸, 클로로폼, 에테르 등과 혼합되며 휘발유를 용해하고 석유에테르, 파라핀과 혼합되지 않는다. 흡습성이 있으나 휘발성은 없다. 열과 일광에 안정하나 가연성(인화점 104℃)이 있으며, 글리세린과 비교하였을 때에 용해력이 우수하다.
상기와 같은 프로필렌글리콜은 본 발명에서는 불포화폴리에스테르 수지 제조시 강성을 부여하여 물성을 향상시키기 위해 포함한다.
이러한, 프로필렌글리콜을 임계치 미만으로 혼합할 경우에는 강도가 저하되는 문제가 발생하게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 충격에 의한 강도가 낮아지는 다시 말해 취성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 이소프탈산(Isophthalic Acid)은 화학식 C6H4(COOH)2 또는 C8H6O4 이다. 프탈산과 테레프탈산의 이성질체이다. 무색의 결정으로, 분자량 166.1, 녹는점 345∼348℃이다. 아세트산, 아세톤, 에탄올 등에 녹지만 탄화수소계의 용매에는 녹지 않는다. 산성을 나타내며 여러 가지 금속염을 생성하며, 황산, 설폰산 등의 존재하에서 알코올과 반응하여 다이에스터를 생성한다. m-자일렌을 산화하여 얻는다. 알키드수지, 폴리에스터수지, 폴리아마이드수지 등의 원료로 사용된다.
상기와 같은 이소프탈산을 본 발명에서는 불포화폴리에스테르 수지에 내약품성, 내열성, 내후성 및 기계적 물성을 향상시키기 위해 이용한다.
만약 이소프탈산을 임계치 미만으로 혼합할 경우에는 내열성, 내후성, 내약품성이 저하되는 문제가 발생하게 되고, 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 에스테르 반응 공정시간이 길어지게 되어 불포화폴리에스테르 수지의 색상저하 현상을 초래할 수 있다.
다음으로, 무수프탈산(Phthalic Acid)은 프탈산 C6SH4(COOH)2의 무수물로서, 화학식은 C6H4(CO)2O이다. 공업적으로 나프탈렌 또는 o-크실렌의 촉매 산화로 제조된다.
이러한, 무수프탈산은 불포화폴리에스테르 표면의 경도 물성을 향상시키는 작용을 하게 되는데, 조성물 혼합시 무수프탈산의 혼합량이 임계치 미만일 경우에는 표면경도 물성이 저하되고, 포화산인 무수프탈산의 혼합량이 임계치를 초과할 경우에는 경화성을 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.
다음으로, 불포화염기산인 무수말레산(Maleic Acid)은 구조상에 있는 이중결합에 의한 불포화도를 부여하여 경화특성을 향상시키고 점도를 상승시키며, 가교결합을 위한 라디칼반응 사이트를 제공 역할을 수행하게 되는데, 이러한 무수말레산은 임계치 미만으로 혼합할 경우 가교결합을 위한 불포화도가 부족하여 점도 상승이 불가함은 물론, 가교 밀도가 저하되어 경화특성이 낮아지는 문제가 발생하게 되며, 임계치 미만으로 혼합할 경우에는 에스테르 반응시 과중합 반응 발생 및 발열이 상승하여 과잉수축을 초래하는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA : 2-Hydroxyethyl Methacrylate)는 투명 아크릴 성형물의 제조나, 자외선 경화 코팅 등과 같은 용도에서 친수성을 부여하거나 또는 2차 반응을 시키기 위한 단량체 또는 첨가제의 용도로서 많이 사용되는 아크릴유도체 화합물의 일종으로서, 특히 현재 소프트콘텍트렌즈 원료로 사용되고 있다.
본 발명에서는 상술한 하이드록시에틸 메타크릴레이트를 희석용제의 용도 및 VOC의 휘발 저하를 위해 이용된다.
즉, 하이드록시에틸 메타크릴레이트는 중성 친수성 1관능기로서 수산기(-OH)에 의한 접착력을 향상시킴은 물론, 고비점에 따른 VOC의 휘발저하를 통해 취기저검 역할을 수행하게 되는 것이다.
이러한, 하이드록시에틸 메타크릴레이트는 임계치 미만으로 혼합하여 사용할 경우 희석기능이 미비하게 되고, 임계치를 초과하여 혼합해 사용할 경우 경화성 저하 및 기계적 물성 저하를 초래할 수 있게 된다.
다음으로, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA : Ethylene glycol Dimethacrylate)는 프리 라디칼 공중합체 가교 반응 등에 사용되는 것으로서, 메타크릴레이트계 단량체와 에틸렌글리콜이 반응하는 에스테르 교환 반응을 통하여 합성될 수 있다.
이러한, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트는 희석용제로서의 역할은 물론, 이중결합 반응 사이트(Site)가 2개 이므로 높은 가교밀도 역할을 하고, Linear한 chain에 따른 충격강도를 향상시키고 취기를 저감할 수 있는 역할을 수행하게 된다.
상기와 같은 에틸렌클리콜 디메타크릴레이트는 임계치 미만으로 혼합하였을 경우에는 가교밀도를 저하시키는 문제가 발생하게 되고, 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 희석이 더 많이 진행되어 연질화됨으로써 강성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 비닐 톨루엔 모노머(VTM : Vinyl Toluene Monomer)는 에틸렌그리콜 디메타크릴레이트와 함께 희석용제로서 이용되며, 특히, VOC 규제물질이 아니면서 수지의 기계적 물성을 향상시키고 점도를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한, 비닐 톨루엔 모노머는 임계치 미만 혼합할 경우 희석기능이 미비하게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 취기문제를 야기할 수 있게 된다.
다음으로, 하이드로퀴논(Hydroquinone)은 중합반응 종료 및 분자량을 컨트롤하기 위해 포함되고, 촉매는 반응성이 낮은 이소프탈산과 글리콜류와의 에스테르 반응속도를 촉진하기 위해 포함된다.
한편, 본 발명에서는 요변성을 위해 요변제 및 요변제 침강방지제를 더 포함하여 구성할 수 있다.
즉, 요변제로서 실리카 흄(silica Fumed) 1.0 ∼ 2.0중량%와 요변제의 침강 방지를 위한 1,3부탄디올(1,3 Butanediol) 0.1 ∼ 0.5중량%가 더 포함되어 구성될 수 있다.
상기 요변제는 수직면에서 중력에 의한 불포화폴리에스테르 수지의 흐름성이 방지될 수 있는 역할을 수행할 수 있게 되는데, 이를 임계치 미만으로 혼합할 경우 요변성이 떨어지게되고, 이를 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 요변도와 함께 점도가 상승하면서 요변제끼리 뭉침현상이 발생될 수 있다.
또한, 요변제 침강방지제를 임계 미만으로 혼합하게 되면 수산기(-OH)의 부여가 적어 무기물인 요변제의 침강속도를 가속화시키는 문제가 발생하게 되고, 임계치를 초과하게 될 경우에는 불순물로 액상내에 잔존하여 저장성을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
한편, 본 발명에서는 경화제에 라디칼반응을 좀더 빨리 형성시켜 경화성을 향상시키기 위한 코발트계 경화촉진제 0.1 ∼ 0.5중량%가 더 포함되어 구성될 수 있는데, 이를 임계치 미만으로 혼합할 경우 경화촉진제로서의 역할을 수행할 수 없게 되고, 임계치를 초과하여 혼합하게 될 경우에는 가사시간 촉진으로 작업성 조절이 어렵고, 금속염에 의한 라디칼 형성으로 제품 내 중합 또는 저정성 저하문제를 초래함은 물론, 액상 및 경화물 색상이 붉은 계통으로 색상관리가 어려운 문제가 발생하게 된다.
2. 수지 제조
가. 1차 반응단계
본 단계는 반응기에 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 5 ∼ 10중량%, 디에틸렌글리콜(Diethylene Glycol) 15 ∼ 30중량%, 이소프탈산(Isophthalic Acid) 10 ∼ 40중량%, 무수프탈산(Phthalic Acid) 2.5 ∼ 10중량% 삽입 후 이소프탈산 전체 100중량%에 대하여 촉매 0.1 ∼ 0.5중량%를 투입한 후 반응기의 온도가 210 ∼ 220℃가 될 수 있도록 승온시킨 후 승온이 완료되면 온도를 유지한다.
이때에, 반응기에 투입된 조성물들의 산값을 측정하여 산값이 2이하가 되면 본 단계를 종료하게 된다.
나. 2차 반응단계
상기와 같은 1차 반응 종료 후 반응기의 온도를 165 ∼ 170℃로 냉각 유지한 후 무수말레산(Maleic Acid) 5 ∼ 20중량%, 프로필렌글리콜(Propylene Glycol) 2 ∼ 20중량%, 무수프탈산(Phthalic Acid) 2.5 ∼ 10중량%을 2차 투입하여 200 ∼ 210℃로 반응기의 온도를 승온시킨 후 반응기의 온도 승온이 완료되면 이 상태를 요구되는 산값에 도달할 때까지 유지 후 본 단계를 종료하게 된다.
즉, 수지의 제조는 알키드 레진(Alkyd Resin) + 희석용제를 통해 제조되는데, 본 발명은 포뮬러와 완제품의 물성을 구현하는 조건으로 60% Sampling(알키드 레진 : 희석용제 = 60 : 40)을 통해 매시간 체크하고, 반응기 내의 조성물 산값이 30이하, 점도가 Gardner 점도기준 L ∼ N 또는 poise 점도기준 4 ∼ 6poise의 범위에 들어오면 2차 반응을 종료하게 된다.
다. 3차 반응단계
본 단계는 최종적으로 수지의 제조를 완성하는 단계이다.
즉, 상기 2차 반응 종료 후 하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA : 2-Hydroxyethyl Methacrylate) 5 ∼ 30중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA : Ethylene glycol Dimethacrylate) 5 ∼ 25중량%, 비닐 톨루엔 모노머(VTM : Vinyl Toluene Monomer) 12 ∼ 30중량%를 투입하여 희석을 실시하고, 희석이 종료되는 시점에 하이드로퀴논(Hydroquinone)류 0.01 ∼ 0.05중량%를 투입하여 교반하여 3차 반응을 종료함으로써 모든 공정을 완료할 수 있다.
다만, 본 발명은 3차 반응단계 이후에 반응기의 온도를 60℃를 유지한 상태에서 요변제인 실리카 흄(silica Fumed) 1.0 ∼ 2.0중량%와 요변제의 침강 방지를 위한 1,3부탄디올(1,3 Butanediol) 0.1 ∼ 0.5중량% 삽입하여 분산시키는 4차 반응단계가 더 포함될 수 있으며, 상기 4차 반응단계 이후 경화성을 높이기 위해 반응기에 코발트계 경화촉진제 0.1 ∼ 0.5중량%를 더 투입하여 교반하는 단계가 더 포함될 수 있다.
3. 실시 예
배합비율표
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
Styrene Monomer Content (wt%) 36 32 - - -
HEMA (wt%) - - 20 15 5
VTM (wt%) - - 18 13 25
EGDMA (wt%) - 10 8
점도 (Poise, 25) 30 10 32 35 30
불휘발분(%) 64 68 62 60 62
상기와 같이 스티렌 모노머를 사용한 비교예 1, 2와 본 발명에서의 희석제로 이용되는 HEMA, VTM, EGMMA의 함량 비율을 달리한 실시 예1 내지 3의 조성물 제조하였다.
경화특성 비교표
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
겔화시간(GT)
Min.		 7'56" 7'20" 6'16" 6'40" 7'18"
최소경화시간(MCT) 9'26" 9'10" 7'28" 8'20" 8'38"
MCT-GT 1'30" 1'50" 1'12" 1'40" 1'20"
최대발열온도(PET) 212 200 209 205 204
상기 표 1에서의 조성물들의 경화특성을 비교하였으며, 그 결과는 표 2와 같다.
여기서, MCT는 Maximun Curing Time의 약자이고, PET는 Peak Extherm Temperature의 약자이다.
기계적 강도 비교표
단위 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
Tensile Strength MPa 84.1 61 65 63 72.2
Elongation % 5.9 1.0 1.7 2.8 3.7
Flexural Strength MPa 125 113 100 88 120
Flexural modulus GPa 2.6 3.8 3.4 3.4 3.8
Barcol Hardness - 35 45 38 39 43
HDT (Heat Distortion Temperature) ℃ 82 67.2 70 68 78
VOC Emission 방출비교 데이터
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
경화 전, 액상자체*
VOC 농도(mg/m3)		 85 43 18 18 19
경화 시**, 최대
VOC 농도(mg/m3)		 862 480 37 28 35
상기 표 4에서의 경화조건은 액상자체는 25℃를 유지하고, 경화시에는 80℃를 유지하였다.
또한, 측정조건은 수지와 경화제를 혼합하여 도막 형성 후 밀폐공간(1m×1m×1m)에서 VOC Emission Detector로 측정하였다.
상기 표 1 내지 표 4를 살펴보면, 기존 스티렌 모노머(비교예 1)를 사용한 조성물은 강도는 우수하나 VOC 방출에 따른 취기문제가 있었다.
또한, 스티렌 모노머가 적게 포함된 비교예 2의 경우 액상자체와 경화시 HAP 규제물질인 스티렌 모노머 방출에 따른 취기가 비교예 1보다는 적으나 VOC 검출농도가 높고, 기계적 강도가 떨어지는 것을 확인할 수가 있었다.
한편, 스티렌 모노머를 사용하지 않은 실시예 1의 경우 액상자체의 VOC와 경화시 검출 VOC 농도가 줄어들지만 기계적 물성이 약간 떨어지는 성향이 있었다.
그리고 실시 예2의 경우 초기 액상자체의 VOC가 실시예 1보다 줄어들긴 하였지만, 기계적 물성이 더 떨어지는 성향이 있었다.
한편, 희석용제의 배합조성 변경에 의한 실시예 3의 경우 VOC의 감소 및 기계적 물성이 비교예 1 수준으로 올라가는 것이 확인되었다. 이는 비닐 톨루엔 모노머(VTM : Vinyl Toluene Monomer)의 함량의 증가에 따른 기계적 물성이 향상되었음을 알 수 있다.
Ⅲ. 수지 함침장치
우선, 도 3 내지 도 9에서 도시된 바와 같이 프레임부(10)는 지면에 배치되는 구성으로서 받침 프레임(11)이 구성되고, 이 받침 프레임(11)의 전방측에는 상, 하에 힌지축(H)에 의해 결합되어 있는 높이조절수단(12)이 형성되고, 후방측에는 힌지축(H)에 의해 회전하는 회전부(13)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 높이조절수단(12)과 회전부(13)는 양 단부에 각각 형성되어 2개소가 한조를 이루도록 형성되며, 상술한 높이조절수단(12)은 공압 또는 유압으로 작동하는 실린더 형태로 이루어지는 것에 좋다.
다음으로, 작업대(20)는 상술한 프레임부(10) 상측에 결합하여 튜브(F)의 배치 및 튜브(F)를 이동시켜 튜브(F) 내부에 주입한 수지를 튜브(F) 내부의 전면적에 고르게 함침시키기 위한 것이다.
상기와 같은 작업대(20)는 프레임부(10)에 형성된 높이조절수단(12)과 회전부(13)에 결합되는 작업대 프레임(21)이 형성되어 있다.
또한, 상기 작업대 프레임(21)의 전방부에는 제1 구동모터(M1)에 의해 구동하는 제1 구동수단(22)이 형성되어 있고, 작업대 프레임(21)의 후방측에는 제2 구동수단(23)이 형성되어 있으며, 제1, 2 구동수단(22, 23)에는 컨베이어벨트(24)가 결합되어 제1 구동모터(M1) 구동시 컨베이어벨트(24)에 배치되는 튜브(F)를 이동시키도록 구성되어 있다.
여기서, 본 발명에서의 작업대(20)는 튜브(F)를 배치해야 하는 만큼 작업대(20)의 크기가 매우 크며, 튜브(F)를 이동시키기 위해 컨베이어벨트(24)는 스틸재질로 제작된다.
상기와 같이 스틸재질로 이루어지는 컨베이어벨트(24)는 자체 중량도 무겁기 때문에 이를 구동하는 제1, 2 구동수단(23, 24)에 많은 하중이 작용하여 변형이 발생할 수 있게 된다.
이에 본 발명에서는 작업대(20)의 작업대 프레임(21)과 컨베이어벨트(24) 사이에 컨베이어벨트(24)를 지지하면서 가이드 할 수 있도록 마찰저항이 작은 테프론 재질의 가이드부(31)가 더 구성될 수 있다.
다음으로, 예비 압착부(50)는 튜브(F)가 배치되는 작업대(20)의 상측에서 전, 후 방향으로 이동하면서 튜브(F) 내부에 주입한 수지가 고르게 함침되도록 1차로 압착시키는 구성이다.
이러한, 예비 압착부(50)는 튜브(F)를 1차 압착하는 예비 압착용 롤러부(40)와 이 예비 압착용 롤러부(40)를 구동시키기 위한 예비 압착부 구동수단(30)으로 구성된다.
우선, 예비 압착부 구동수단(30)은 작업대(20)의 양 측면에 결합하는 가이드부(31)와 이 가이드부(31)에 연동하여 작동하는 예비 압착부 구동부(32)로 구성된다.
상기 가이드부(31)는 작업대(20)의 작업대 프레임(21)이 연장되는 방향으로 연장되어 형성되는 레일(31a)이 형성되어 있고, 상기 레일(31a)에 결합하는 래크(31b)로 이루어져 있다.
또한, 예비 압착부 구동부(32)는 상술한 가이드부(31)의 레일(31a)과 접촉하는 상, 하측 가이드롤러(32a, 32b)가 전, 후방에 한쌍을 이루어 형성되어 있고, 그 사이에는 제2 구동모터(M2)에 의해 동력을 전달받는 피니언(32c)이 가이드부(31)의 래크(31b)와 연동하여 작동할 수 있도록 구성되어 있으며, 이들을 결합하기 위한 구동부 프레임(32d)이 형성되어 있다.
또한, 예비 압착용 롤러부(40)는 예비 압착부 구동수단(30)을 구성하고 있는 예비 압착부 구동부(32)의 구동부 프레임(32d)에 결합하는 예비 압착용 롤러 프레임(41)이 구성되고, 이 예비 압착용 롤러 프레임(41)에는 예비 압착용 롤러(42)가 결합되어 있다.
따라서, 예비 압착부(50)는 예비 압착부 구동수단(30)에 의해 예비 압착용 롤러부(40)가 이동하여 작업대(20)에 배치되는 수지가 주입된 튜브(F)를 1차 압착할 수 있도록 작동한다.
여기서, 상기 예비 압착용 롤러 프레임(41)에 결합하는 예비 압착용 롤러(42)는 작업대(20)와의 높이 간격을 조절할 수 있는 조절수단(43)이 구비되어 1차 압착량을 조절할 수 있도록 구성할 수도 있다.
다음으로, 압착부(60)는 작업대(20)의 전방측에 배치되는 구성으로서 작업대(20)에 배치된 수지가 주입된 튜브(F) 중 1차 압착이 끝난 튜브(F)를 공급받아 최종적으로 튜브(F)를 압착시켜 제품을 완성하기 위한 구성이다.
이러한, 압착부(60)에는 제3 구동모터(M3)에 의해 가동하는 상, 하측 압착롤러(61, 62)가 형성되어 있으며, 상, 하측 압착롤러(61, 62)의 간격을 조절하기 위한 조절수단(63)을 구비하여 사용자의 요구에 따라 다양한 두께로 압착된 튜브(F)를 제작할 수 있다.
다음으로, 제어부(70)는 상술한 프레임부(10), 작업대(20), 예비 압착부(50) 및 압착부(60)를 제어하기 위한 제어부(70)가 구성되어 있다.
이하에서는 상술한 튜브 및 고압발생수단 적재부, 스팀발생수단, 수지 및 수지 함침장치를 이용하여 관로를 비굴착 방식으로 전체보수하는 과정에 대해 살펴보도록 한다.
우선, 본 발명은 상술한 수지 함침장치(100)를 통해 튜브(F)에 수지를 함침하는 단계이다.
본 발명의 수지 함침장치(100)를 이용하여 튜브(F)를 함침하는 과정을 설명하기에 앞서 상기 수지 함침장치(100)에서 전기적으로 구동되는 부분의 설명과정에서 생략되더라도 본 발명에서 전기적 제어는 제어부(70)의 조작에 의한 것임을 명시한다.
우선, 수지 함침장치(100)를 통한 작업을 시작하기에 앞서 함침하고자 하는 튜브(F) 길이에 따라 예비 압착부(50)의 예비 압착용 롤러(42)의 높이조절을 실시하여 1차 압착량을 조절하도록 하고, 작업자가 요구하는 양의 수지 함침이 이루어지도록 압착부(60)의 상, 하측 압착롤러(61, 62) 간격도 조절수단(63)을 이용해 조절한다.
또한, 수지 함침장치(100)를 처음 구동하거나 셋팅하는 경우에는 작업대(20)의 컨베이어벨트(24)의 텐션을 조절하기 위한 장력조절부(26)를 조작하여 최적의 텐션이 형성되도록 조작하여야만 한다.
그런 후, 수지를 함침하고자 하는 튜브 형태의 튜브(F)를 일정 길이 만큼을 준비한 후 수지를 주입하기 위한 튜브(F)의 입구부분을 작업대(20)의 전방측인 압착부(60) 앞까지 끌어와 배치하여 튜브(F) 내부를 진공처리 함과 동시에 프레임부(10)의 높이조절수단(12)을 이용해 작업대(20)의 전방측을 승강시킨다.
이는, 차후 튜브(F) 내부에 주입되는 수지가 최대한 자중에 의해 흘러내릴 수 있도록 하여 작업성을 향상시키기 위함이다.
그런 후, 도면에서는 도시되지 않았지만 주제와 경화제가 교반된 수지를 담은 통의 수지를 튜브(F) 내부에 주입하기 위한 호스를 내부에 배치한다.
여기서, 상기 튜브(F)의 길이는 특정 길이만큼을 재단한 길이로 이루어져 있으며, 본 발명에서는 튜브(F)가 재단된 전체 튜브(F) 내부를 함침할 수 있을 정도의 수지를 내부에 주입하게 된다.
이때에, 상술한 튜브(F)의 최초 입구 부분 및 여기에서 일정 거리 이격된 위치까지는 수지가 함침되지 않도록 수지를 주입하는 호스는 튜브(F) 내부의 보다 안쪽까지 배치한다.
이는, 튜브(F)를 이용한 관로 보수시 튜브(F)를 싣은 튜브 및 고압발생수단 적재부(110)에서부터 맨홀로 들어가 관로가 형성된 위치까지 구간에는 튜브(F) 내부에 수지가 함침되어 있으면 작업성이 저하되어 함침될 필요성이 없기 때문이다.
한편, 상기에서와 같이 튜브(F) 내부에 수지의 주입이 완료되면 호스를 제거하도록 하며, 이때에, 튜브(F) 전체 길이를 함침할 수 있을 정도의 양이 주입된 수지에 의해 튜브(F)의 입구측은 볼록하게 튀어나온 상태가 된다.
여기서, 수지 함침장치(100)에는 상기 튜브(F)에 수지 주입 전에 수지가 자연적으로 흐를 수 있도록 프레임부(10)의 높이조절수단(12)을 이용하여 작업대(20)의 전방측 높이를 승강시킨 상태이긴 하지만 점도가 높기 때문에 자연적으로 흘러내리기에는 무리가 따른다.
한편, 상기와 같이 튜브(F) 내부에 수지의 주입이 완료되면 작업자가 예비 압착부(50)를 구동시키면 예비 압착부(50)가 작업대(20)에서 전, 후방으로 이동하여 볼록하게 튀어나온 튜브(F)의 입구측에 주입된 수지를 하측 방향으로 이동시키면서 튜브(F) 내부 전체에 고르게 수지가 함침되도록 작용하게 된다.
여기서, 상기 예비 압착부(50)의 이동은 예비 압착부 구동수단(30)을 구성하고 있는 예비 압착부 구동부(32)의 피니언(32c)이 전원이 인가된 제2 구동모터(M2)에 의해 구동하게 되면 작업대(20)의 측면에 형성된 예비 압착부 구동수단(30)을 구성하는 가이드부(31)의 래크(31b)와 맞물리게 되면서 예비 압착부 구동부(32)의 이동이 이루어지게 된다.
이때에, 상기 예비 압착부 구동수단(30)의 가이드부(31)에는 레일(31a)이 형성되어 있고, 예비 압착부 구동부(32)에는 상기 레일(31a)에 의해 가이드 및 지지되어 이동할 수 있도록 상, 하측 가이드롤러(32a, 32b)가 형성되어 있어 예비 압착용 롤러부(40)가 결합되어 있는 예비 압착부 구동부(32)의 이동시 흔들림이나 탈락 현상을 방지하면서 안정적으로 이동이 이루어질 수 있게 작용하여 예비 압착용 롤러(42)를 통한 1차 압착이 균일하게 이루어지게 튜브(F) 내측에 수지가 모두 함침되도록 작용하게 된다.
특히, 상기와 같이 1차 압착이 이루어지는 과정에서 프레임부(10)의 높이조절수단(12)을 조정하여 작업대(20)의 전방측 높이를 승강시켰기 때문에 1차 압착시 빠르게 수지가 하측으로 이동할 수 있도록 작용하게 된다.
또한, 상기와 같은 예비 압착부(50)는 정, 역회전을 하는 제2 구동모터(M2)에 의해 후진 이후 다시 전진하여 최초의 자리로 이동할 수 있으며, 특히, 예비 압착용 롤러부(40)의 예비 압착용 롤러 프레임(41)에 결합되어 있는 예비 압착용 롤러(42)의 높이 조절을 통해 튜브(F)에 주입되는 수지의 양에 따라 1차로 튜브(F)를 압착하는 양을 조정하면 더욱 효율성을 높일 수 있다.
한편, 상기 예비 압착부(50)의 작동 이후 또는 이와 동시에 작업대(20)의 제1 구동모터(M1)를 구동하여 수지가 주입된 튜브(F)가 배치된 컨베이어벨트(24)를 움직이게 되면 컨베이어벨트(24)에 배치된 튜브(F)가 이동하여 압착부(60)로 이동되어 최종 압착이 이루어지게 된다.
이때에, 상기 압착부(60)에는 제3 구동모터(M3)가 형성되어 상, 하측 압착롤러(61, 62)를 구동시키기 때문에 컨베이어벨트(24)를 통해 이동하는 튜브(F)를 일정한 힘으로 가압하여 균일하게 수지가 함침된 튜브(F)를 제작할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명에서의수지 함침장치(100)는 매우 큰 크기로 이루어져 있고, 따라서, 컨베이어벨트(24)도 앞서 설명한 바와 같이 스틸재질로 이루어져 있어 자중에 의한 본 발명의 변형을 방지하기 위해 마찰계수가 낮은 테프론 재질의 가이드바(25)가 작업대 프레임(21)과 컨베이어벨트(24) 사이에 배치되어 있어, 작업대(20)의 변형을 방지하면서도 컨베이어벨트(24)의 구동력이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수도 있게 된다.
한편, 상기와 같은 과정을 반복하여 튜브(F)의 함침작업이 완료되면 프레임부(10)의 높이조절수단(12)을 이용해 작업대(20)의 전방측 높이를 하강시키게 되면 혹시 모를 안전사고를 예방할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 작업이 간단하면서도 2회에 걸친 압착과정을 거쳐 튜브(F)의 함침과정이 간단하면서도 균일한양의 수지를 고르게 분포시킬 수 있도록 작업이 이루어져 작업 효율성을 향상시킬 수 있음은 물론, 작업자의 안전도 고려할 수 있다.
특히, 상술한 함침 과정에서 사용하는 수지는 기계적 강도는 그대로 유지한 상태에서 휘발성유기화합물의 방출이 발생하지 않아 작업환경을 개선시킨 상태에서 작업이 이루어질 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기와 같이 수지 함침장치(100)를 이용한 튜브(F) 내부에 수지의 함침 작업이 완료되면 튜브(F)를 노후된 관로(P) 내부에 삽입시킨 후 팽창시켜 관로(P)에 튜브(F)를 밀착시키는 작업을 실시하게 된다.
여기서, 상기 튜브(F)를 배치하기 위해 일반적으로 많이 이용하고 있는 방식으로는 반전장치(도면에 미도시)를 이용한 방법 또는 견인장치(도면에 미도시)를 이용한 방법이 이용되고 있다.
우선, 반전장치를 이용한 방법은 튜브 및 고압발생수단 적재부(110)에 적재되어 있는 튜브 적재부(111) 선단에 반전장치를 결합한 후 이 반전장치에 튜브(F)를 결합하여 고압공기 분사시 튜브(F)의 내면이 노후된 관로(P) 내면에 맞닿을 수 있도록 튜브(F)를 반전시키는 방식으로 튜브(F)를 노후된 관로(P) 내면에 배치하는 일반적인 방법이다.
이러한, 반전장치를 이용할 경우에는 튜브(F) 내부에 보강재 고압발생수단 적재부(110)에 구성되어 있는 고압공기 발생수단(112)에서 발생한 고압공기를 분사하여 튜브(F)의 배치와 더불어 튜브(F)를 팽창시킴으로써 튜브(F)의 표면이 노후된 관로(P)의 내면에 밀착시킬 수 있다.
특히, 이 단계에서의 고압공기는 튜브(F)를 팽창시켜 노후된 관로(P) 내면에 밀착할 수 있을 정도의 압력을 지속적으로 유지할 수 있어야만 하며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 약 0.3 ∼ 1.2bar정도를 유지하는 것이 좋다.
또한, 견인장치(도면에 미도시)를 이용한 방법은 튜브(F)의 선단에 와이어를 결합하고, 맨홀에 와이어가 원활하게 이동할 수 있도록 다수의 도르레를 장착하여 작업자가 와이어를 잡아당겨서 노후된 관로(P) 내부에 튜브(F)를 배치하는 방법이다.
상기 견인장치를 이용할 경우에는 튜브(F)의 배치 이후 고압발생수단 적재부(110)에 구성되어 있는 고압공기발 생수단(112)에서 발생한 고압공기를 분사하여 튜브(F)를 팽창시킴으로써 튜브(F)의 표면이 노후된 관로(P)의 내면에 밀착시킬 수 있으며, 이때에 고압공기의 압력은 특별히 한정하는 것은 아니지만 약 0.3 ∼ 1.2bar정도를 유지하는 것이 좋다.
본 발명에서는 상술한 반전방식 또는 견인방식을 모두 이용할 수 있으며, 특히, 현재까지 공개되어 있는 모든 반전방식이나 견인방식을 이용할 수 있다.
마지막으로 다음 단계는 상기와 같이 이동한 튜브(F)를 경화시켜 본 발명의 관로의 전체 보수공법을 완료할 수 있다.
이를 위해 앞서 설명한 스팀발생수단(120)에 의해 생성된 스팀을 튜브(F) 내부에 분사해 스팀의 열에너지를 이용하여 튜브(F)를 경화시키게 된다.
본 단계를 보다 구체적으로 살펴보면, 물탱크(121)에서 공급받은 물을 보일러(122)에서 가열시켜 생성한 스팀을 보일러(122)의 스팀 배출량을 조절하여 튜브(F) 내면에 분사하면, 수지가 함침된 튜브(F)는 스팀에 의해 경화된다.
이때에, 상기 고압공기는 튜브(F)를 최초에 팽창시키기 위해 0.3 ∼ 1.2bar를 유지하였지만 이미 튜브(F)의 팽창이 완료된 이후에는 팽창된 상태를 유지할 수 있는 최소의 압력을 유지하는 것이 좋다.
상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자들에게 있어서 명백한 것이다.
100 : 관로 전체보수용 튜브의 수지 함침장치
H : 힌지축 F : 튜브 P : 관로
10 : 프레임부
11 : 받침 프레임 12 : 높이조절수단 13 : 회전부
20 : 작업대
21 : 작업대 프레임 M1 : 제1 구동모터 22 : 제1 구동수단
23 : 제2 구동수단 24 : 컨베이어벨트 25 : 가이드바 26 : 장력조절부
50 : 예비 압착부
30 : 예비 압착부 구동수단
31 : 가이드부
31a : 레일 31b : 래크
32 : 예비 압착부 구동부
32a : 상측 가이드롤러 32b : 하측 가이드롤러 32c : 피니언
32d : 구동부 프레임 M2 : 제2 구동모터
40 : 예비 압착용 롤러부
41 : 예비 압착용 롤러 프레임 42 : 예비 압착용 롤러 43 : 조절수단
60 : 압착부
61 : 상측 압착롤러 62 : 하측 압착롤러 63 : 조절수단
M3 : 제3 구동모터
70 : 제어부
110 : 보강재 및 고압발생수단 적재부
111 : 보강재 적재부 112 : 고압공기 발생수단
120 : 스팀발생수단
121 : 물탱크 22 : 보일러 23 : 연료탱크

Claims (7)

  1. 튜브 적재부 및 고압공기 발생수단을 적재하고 있는 튜브 및 고압발생수단 적재부와 물탱크의 물을 이용해 스팀을 발생시키는 보일러로 구성된 스팀발생수단을 이용한 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법에 있어서,
    수지 함침장치를 이용하여 튜브에 에틸렌글리콜(EG : Ethylene Glycol) 5 ∼ 10중량%, 디에틸렌글리콜(DEG : Diethylene Glycol) 15 ∼ 30중량%, 프로필렌글리콜(PG : Propylene Glycol) 2 ∼ 20중량%, 이소프탈산(IPA : Isophthalic Acid) 10 ∼ 40중량%, 무수프탈산(PA : Phthalic Acid) 5 ∼ 20중량%, 무수말레산(Maleic Acid) 5 ∼ 20중량%, 하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA : 2-Hydroxyethyl Methacrylate) 5 ∼ 30중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA : Ethylene glycol Dimethacrylate) 5 ∼ 25중량%, 비닐 톨루엔 모노머(VTM : Vinyl Toluene Monomer) 12 ∼ 30중량%, 하이드로퀴논(Hydroquinone)류 0.01 ∼ 0.05중량%, 상기 이소프탈산 전체 100중량%에 대하여 촉매 0.1 ∼ 0.5중량%를 포함하여 이루어진 수지를 접착하는 수지 함침단계;
    상기 수지 함침단계에서 수지가 함침된 튜브를 노후된 관로 내부 전체에 삽입한 후 고압공기 발생수단에서의 고압공기를 튜브 내부에 분사해 팽창시켜 노후된 관로 내면에 튜브를 밀착시키는 튜브 배치 및 팽창단계;
    상기 튜브 배치 및 팽창단계에서의 튜브 내부에 스팀발생수단에서 생성된 스팀을 분사하여 튜브를 열경화시키는 튜브 경화단계;로 이루어진 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수지 함침단계에서의 수지에는 요변제로서 실리카 흄(silica Fumed) 1.0 ∼ 2.0중량%와 요변제의 침강 방지를 위한 1,3부탄디올(1,3 Butanediol) 0.1 ∼ 0.5중량%가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수지 함침단계에서의 수지에는 경화성을 향상시키기 위한 코발트계 경화촉진제 0.1 ∼ 0.5중량%가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수지 함침단계에서의 수지 함침장치(100)는,
    하부에 받침 프레임(11)이 형성되고, 전방측에는 힌지축(H)에 의해 회전 가능하도록 결합되어 있는 높이조절수단(12)이 형성되고, 후방측에는 높이조절수단(12) 가동시 힌지축(H)에 의해 회전하는 회전부(13)로 구성된 프레임부(10);
    상기 프레임부(10)의 높이조절수단(12)과 회전부(13)에 결합하는 작업대 프레임(21)이 형성되고, 상기 작업대 프레임(21)의 전방측에 결합된 제1 구동모터(M1)에 의해 구동력을 전달받는 제1 구동수단(22)과 작업대 프레임(21)의 후방측에 결합되어 있는 제2 구동수단(22)과 상기 제1, 2 구동수단(22, 23)에 결합되어 튜브(F)를 이동시킬 수 있도록 가동하는 컨베이어벨트(24)로 이루어진 작업대(20);
    상기 작업대(20)의 작업대 프레임(21) 양 측면에 형성되는 예비 압착부 구동수단(30)과 상기 예비 압착부 구동수단(30)에 의해 작업대(20)의 전, 후방측으로 이동하여 작업대(20)에 배치된 튜브(F) 내부로 유입된 수지를 1차로 압착하는 예비 압착용 롤러부(40)로 이루어진 예비 압착부(50);
    상기 작업대(20)의 전방측에 형성되어 튜브(F) 내부의 수지를 고르게 도포하기 위해 튜브(F)를 일정 두께로 압착하는 상, 하측 압착롤러(61, 62)를 포함하는 압착부(60); 및
    상기 프레임부(10), 작업대(20), 예비 압착부(50), 압착부(60)를 제어하기 위한 제어부(70);를 포함하여 구성되어 있는 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수지 함침장치(100)에 형성된 상기 작업대(20)의 컨베이어벨트(24)와 맞닿는 작업대 프레임(21)에는 컨베이어벨트(24)를 받쳐주면서 구동이 원활히 이루어지도록 테프론 재질로 이루어진 가이드바(25)가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 수지 함침장치(100)에 형성된 예비 압착부(50)의 예비 압착부 구동수단(30)은 작업대 프레임(21)의 양 측면에 형성되는 레일(31a)과 상기 레일(31a)의 측면에 결합되어 있는 래크(31b)가 구성된 가이드부(31)가 구성되고,
    상기 예비 압착부(50)의 예비 압착용 롤러부(40)와 결합되어 있으며 상기 레일(31a)의 상, 하측에 접촉하여 가이드 역할을 하기 위한 상, 하측 가이드롤러(32a, 32b)가 전, 후방에 형성되고, 상, 하측 가이드롤러(32a, 32b) 사이에 형성되되 래크(31b)와 치합되며 제2 구동모터(M2)에 의해 동력을 전달받는 피니언(32c) 및 상, 하측 가이드롤러(32, 32b), 피니언(32c) 및 제2 구동모터(M2)를 결합하는 구동부 프레임(32d)으로 구성된 예비 압착부 구동부(32)로 이루어져 있으며,
    예비 압착용 롤러부(40)는 예비 압착부 구동부(32)의 구동부 프레임(32d)에 결합하는 압착용 롤러 프레임(41)과 예비 압착용 롤러 프레임(41)에 결합되어 있는 예비 압착용 롤러(42)로 이루어져 있는 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 튜브 배치 및 팽창단계에서 튜브는 반전장치 또는 견인장치를 이용하여 노후화된 관로 내부에 이동시켜 배치하는 것에 특징이 있는 튜브 함침용 함침장치와 취기저감형 수지를 이용한 관로 내면의 비굴착 전체보수공법.
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