KR102123098B1 - Method for manufacturing eco-friendly composite pipe and pipe thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 복합재 파이프의 제조방법 및 그 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 사용되고 있는 수지류를 대신하여 폴리우레탄 수지를 적용함으로써, 유해성 감소, 생산성 향상 및 제품의 경량화를 이룰 수 있는 친환경 복합재 파이프의 제조방법 및 그 파이프를 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe and its pipe, and more specifically, to apply a polyurethane resin in place of the resins used in the past, thereby reducing harmfulness, improving productivity and reducing product weight. Provided is a method for manufacturing a composite pipe and a pipe.
Description
본 발명은 친환경 복합재 파이프의 제조방법 및 그 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 사용되고 있는 수지류를 대신하여 폴리우레탄 수지를 적용함으로써, 유해성 감소, 생산성 향상 및 제품의 경량화를 이룰 수 있는 친환경 복합재 파이프의 제조방법 및 그 파이프에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe and its pipe, and more specifically, to apply a polyurethane resin in place of the resins used in the past, thereby reducing harmfulness, improving productivity and reducing product weight. It relates to a method of manufacturing a composite pipe and the pipe.
일반적으로 복합소재란 열경화성 수지류에 유리섬유나 카본섬유 등의 보강재를 함침시켜 경화제와 열에 의한 경화를 거쳐 형성되는 복합물을 칭하는데, 열경화성 수지류의 대표적인 수지로는 불포화 폴리에스테르 수지(UP), 비닐에스테르 수지(VE), 에폭시 수지(EP)를 들 수 있다.In general, a composite material refers to a composite formed by impregnating a thermosetting resin with a reinforcing material such as glass fiber or carbon fiber through curing by heat with a curing agent. Typical resins of the thermosetting resins include unsaturated polyester resin (UP), And vinyl ester resins (VE) and epoxy resins (EP).
한국공개특허 10-2014-0103708호에는 복합재 파이프 및 복합재 롤러가 개시되어 있다. 상기 문헌에서는 열경화성 수지가 함침된 보강섬유로 이루어진 원통형의 내부파이프; 및 보강섬유가 배열되어 있는 직물에 열경화 수지가 함침되어 형성된 프리프레그층을 포함하는 복합재 파이프가 개시되어 있다. 한국공개특허 제10-2016-00070859호에는 필라멘트 와인딩 파이프용 복합소재 제조방법 및 이를 이용한 필라멘트 와인딩용 파이프 제조방법이 개시되어 있다. 이 문헌에는 수지와 중합개시제로서 과산화물에 반응조절제가 첨가되어 혼합되는 복합소재 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2014-0103708 discloses a composite pipe and a composite roller. In the above document, a cylindrical inner pipe made of a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin; And a composite pipe comprising a prepreg layer formed by impregnating a thermosetting resin in a fabric in which reinforcing fibers are arranged. Korean Patent Publication No. 10-2016-00070859 discloses a method for manufacturing a composite material for a filament winding pipe and a method for manufacturing a pipe for filament winding using the same. This document discloses a method for preparing a composite material in which a reaction modifier is added to and mixed with a peroxide as a resin and a polymerization initiator.
그런데 상기 문헌들에 개시된 바와 같이 복합소재의 제조에 사용되는 열경화성 수지는 유해성 문제를 가지고 있다. 예를 들면, 불포화 폴리에스테르 수지는 과량(50% 내외)의 스티렌 모노머가 들어 있어 유해한 휘발성유기화합물(VOC)로 인한 화재발생 우려가 있으며, 불포화 폴리에스테르 수지와 비닐에스테르 수지의 경화 시에 중합개시제로 많이 사용되는 MEKPO(Methyl Ethyl Ketone Peroxide)는 피부에 매우 자극적이므로 작업자에게 유해함은 물론 폐기시 매우 조심히 다루어야 하는 어려움이 있다. 그리고 에폭시 수지의 경우 수지에 발암 물질인 비스페놀이 사용된다는 문제점이 있다.However, as disclosed in the above documents, the thermosetting resin used in the production of composite materials has a problem of harmfulness. For example, the unsaturated polyester resin contains an excessive amount (about 50%) of styrene monomer, which may cause fires due to harmful volatile organic compounds (VOC), and initiate polymerization when curing the unsaturated polyester resin and vinyl ester resin. MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide), which is used a lot, is very irritating to the skin, so it is not only harmful to workers, but also has to be handled very carefully when discarding. And in the case of epoxy resin, there is a problem that bisphenol, a carcinogen, is used for the resin.
본 발명은 복합재 파이프 제조에서 사용되던 수지를 폴리우레탄(PU) 수지로 대체함으로써, 유해성이 대폭 감소된 친환경 복합재 파이프의 제조방법 및 그 파이프를 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe with significantly reduced harmfulness and a pipe thereof by replacing the resin used in the manufacture of the composite pipe with a polyurethane (PU) resin.
본 발명은 또한, 파이프 외주연 상에 하나 이상의 보강 리브를 형성함으로써, 자체강도 및 휨 강성이 우수할 뿐만 아니라 내구성이 증진되어 파이프의 수명이 길어지고, 그로 인해 파이프 교체 시기를 늦출 수 있어 경제적 부담을 줄일 수 있는 친환경 파이프의 제조방법 및 그 파이프를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is also economical burden by forming one or more reinforcing ribs on the outer periphery of the pipe, which not only has excellent self-strength and bending stiffness, but also improves durability, thereby prolonging the life of the pipe, thereby delaying the pipe replacement time An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an eco-friendly pipe and a pipe capable of reducing the amount.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 예는 (a) 만드렐(mandrel)의 표면을 이형처리하는 단계; (b) 필라멘트 와인딩 방법에 의해, 상기 만드렐의 외주연에, 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 C-글래스 매트(Chemical-Glass Mat) 및 스티치 매트(Stich Mat)로 와인딩 후 그물상 네트(Net)로 탈포하는 단계; (c) 상기 와인딩된 C-글래스 매트 및 스티치 매트 층을 탈포 후 경화처리하여 라이너층을 형성하는 단계; (d) 필라멘트 와인딩 방법에 의해, 상기 라이너층의 외주연에, 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 연속섬유를 와인딩하는 단계; 및 (e) 상기 와인딩된 연속섬유를 경화처리하여 보강층을 형성하는 단계를 포함하는 친환경 복합재 파이프의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, an example of the present invention includes the steps of (a) releasing the surface of a mandrel; (b) Winding with a C-glass mat and a stitch mat impregnated with a polyurethane resin mixture on the outer periphery of the mandrel by a filament winding method, followed by a net net (Net) Defoaming with; (c) forming a liner layer by defoaming and curing the wound C-glass mat and stitch mat layer; (d) winding a continuous fiber impregnated with a polyurethane resin mixture on an outer periphery of the liner layer by a filament winding method; And (e) curing the wound continuous fibers to form a reinforcing layer.
또한, 본 발명의 다른 일 예는 친환경 복합재 파이프를 제조하는 방법인 상기 제조방법에 의해 제조된 친환경 복합재 파이프를 제공한다.In addition, another example of the present invention provides an eco-friendly composite pipe manufactured by the manufacturing method, which is a method of manufacturing an eco-friendly composite pipe.
본 발명의 친환경 복합재의 제조방법은, 기존에 사용되고 있는 수지류를 대신하여 폴리우레탄 수지를 적용하고 보강 리브를 적용함으로써, 경화에 필요한 폭발성 과산화물을 사용할 필요가 없고 경화시간을 단축시킬 수 있어 유해성 감소 및 생산성 향상 및 제품의 경량화를 이룰 수 있다.The method for manufacturing the eco-friendly composite material of the present invention reduces the harmfulness by using a polyurethane resin and applying a reinforcing rib in place of the resins used in the prior art, thereby eliminating the need for an explosive peroxide required for curing and shortening the curing time. And productivity improvement and weight reduction of the product.
또한, 본 발명의 친환경 복합재 파이프는, 외주연에 보강 리브가 형성됨으로써, 휨강도는 유지하면서 외부로부터 하중이 가해졌을 때 견뎌내는 파이프의 자체강도가 증대될 수 있다.In addition, the eco-friendly composite pipe of the present invention, the reinforcement rib is formed on the outer periphery, while maintaining the flexural strength, the strength of the pipe itself to withstand when a load is applied from the outside can be increased.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 단면도이다,
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 사시도이다.1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing an eco-friendly composite pipe according to an example of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an eco-friendly composite pipe according to an embodiment of the present invention,
3 is a perspective view of an eco-friendly composite pipe according to an example of the present invention.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 사시도이다.1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing an eco-friendly composite pipe according to an example of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an eco-friendly composite pipe according to an example of the present invention, and FIG. 3 is according to an example of the present invention It is a perspective view of an eco-friendly composite pipe.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 복합재 파이프의 제조방법은 우선, (a) 만드렐(mandrel)의 표면을 이형처리하는 단계; (b) 필라멘트 와인딩 방법에 의해, 상기 만드렐의 외주연에, 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 C-글래스 매트 및 스티치 매트로 와인딩 후 그물상 네트로 탈포하는 단계; (c) 상기 와인딩된 C-글래스 매트 및 스티치 매트 층을 탈포 후 경화처리하여 라이너층을 형성하는 단계; (d) 필라멘트 와인딩 방법에 의해, 상기 라이너층의 외주연에, 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 연속섬유를 와인딩하는 단계; 및 (e) 상기 와인딩된 연속섬유를 경화처리하여 보강층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an eco-friendly composite pipe according to an example of the present invention includes: (a) releasing the surface of a mandrel; (b) by the filament winding method, the outer periphery of the mandrel is wound with a C-glass mat and a stitch mat impregnated with a polyurethane resin mixture and then defoamed into a net net; (c) forming a liner layer by defoaming and curing the wound C-glass mat and stitch mat layer; (d) winding a continuous fiber impregnated with a polyurethane resin mixture on an outer periphery of the liner layer by a filament winding method; And (e) curing the wound continuous fibers to form a reinforcing layer.
그러나, 본 발명의 친환경 복합재 파이프의 제조방법은 하기 제조방법으로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다.However, the manufacturing method of the eco-friendly composite pipe of the present invention is not limited to the following manufacturing method, and the steps of each process may be modified or optionally mixed as necessary.
이하, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여, 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프(100)의 제조방법 및 그 파이프를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing the eco-friendly
[친환경 복합재 파이프의 제조방법][Method of manufacturing eco-friendly composite pipes]
도 1에 도시된 바와 같이, 친환경 복합재 파이프를 제조하기 위해서는 먼저 만드렐의 표면을 이형처리한다(S101).As shown in FIG. 1, in order to manufacture an eco-friendly composite pipe, the surface of the mandrel is first molded (S101).
예를 들면, 만드렐의 표면에 PET계 이형필름을 감거나, 또는 만드렐의 표면에 자기 집합 단층막(SAM: Self Assembled Monolayer)으로 형성된 이형성 코팅막을 형성하는 방법 등에 의해, 만드렐의 표면을 이형처리한다.For example, the surface of the mandrel is formed by winding a PET release film on the surface of the mandrel or forming a release coating film formed of a self-assembled monolayer (SAM) on the surface of the mandrel. Release process.
그런 다음, 상기 이형처리된 만드렐의 외주연에, 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 C-글래스 매트 및 스티치 매트로 필라멘트 와인딩(filament winding) 방법에 의해 와인딩한 후 그물상 네트로 탈포한다(S103, S105).Then, on the outer periphery of the molded mandrel, wind it by a filament winding method with a C-glass mat and a stitch mat impregnated with a polyurethane resin mixture and defoam into a net net (S103, S105). ).
이를 위해, 필라멘트 와인딩에 앞서, 폴리우레탄 수지를 혼합한 수지공급조를 미리 준비하여야 한다.To this end, prior to winding the filament, a resin supply tank in which polyurethane resin is mixed must be prepared in advance.
여기서, 상기 폴리우레탄 수지 혼합물은 주재부A와 경화제부B를 1:1 내지 1:1.5의 혼합비로 포함할 수 있다.Here, the polyurethane resin mixture may include the main portion A and the curing agent portion B in a mixing ratio of 1:1 to 1:1.5.
상기 주재부A는 폴리올 성분을 포함하는 것으로, 분자량(M/W)이 200 내지 350인 폴리올(polyol) 60 내지 80중량% 및 피마자유(castor oil) 20 내지 40중량%를 혼합하는 것이 바람직하지만 이에 한정되지는 않는다.The main part A contains a polyol component, and it is preferable to mix 60 to 80% by weight of polyol having a molecular weight (M/W) of 200 to 350 and 20 to 40% by weight of castor oil. It is not limited to this.
또한, 상기 경화제부B는 이소시아네이트계 경화제를 포함하는 것으로, 개질된 MDI(Methylene Di-para-phenylene Isocyanate)를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 라이너층 형성에 있어서는 방향족 이소시아네이트를 사용하고, 보강층 형성에 있어서는 무황변성 지방족 이소시아네이트를 사용함으로써, 황변을 방지하는 효과를 가질 수 있다.In addition, the curing agent portion B includes an isocyanate-based curing agent, and it is preferable to use a modified MDI (Methylene Di-para-phenylene Isocyanate). For example, an aromatic isocyanate is used in the formation of the liner layer, and a non-yellowing-type aliphatic isocyanate is used in the formation of the reinforcing layer, whereby an effect of preventing yellowing can be obtained.
그리고, 상기 폴리우레탄 수지 혼합물은 C-글래스 매트, 스티치 매트 그리고 연속상 유리섬유에 대한 함침성과 접착력이 탁월하여 유리섬유 함량을 보다 높일 수 있다. 구체적으로, 불포화 폴리에스테르 수지의 경우에는 유리섬유 함량이 최대 60% 정도인데 비해 폴리우레탄 수지의 경우에는 유리섬유 함량이 최대 75%까지 가능하다.In addition, the polyurethane resin mixture is excellent in impregnation and adhesion to C-glass mats, stitch mats, and continuous phase glass fibers, thereby increasing the glass fiber content. Specifically, in the case of an unsaturated polyester resin, the glass fiber content is up to 60%, whereas in the case of a polyurethane resin, the glass fiber content is up to 75%.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 고분자 수지로서 폴리우레탄 수지 혼합물을 사용함으로써, 비교적 저가인 유리섬유를 높은 함량으로 사용 가능하므로 고가인 수지 비용을 절감할 수 있다.As described above, in the present invention, by using a polyurethane resin mixture as a polymer resin, since it is possible to use relatively low-cost glass fibers in a high content, it is possible to reduce expensive resin costs.
한편, 상기 폴리우레탄 수지 혼합물에는, 상기 주재부A와 경화제부B 외에도, 파이프의 특성에 따라 미량의 첨가제가 더 포함될 수 있다.On the other hand, the polyurethane resin mixture, in addition to the main portion A and the curing agent portion B, a trace amount of additives may be further included depending on the characteristics of the pipe.
그런 다음, 와인딩된 C-글래스 매트 및 스티치 매트 층을 탈포 후 경화처리하여 라이너층(110)을 형성할 수 있다(S107).Thereafter, the
도 1을 참조하면, 와인딩된 C-글래스 매트 및 스티치 매트 층의 경화처리(S107)는 당업계에 공지된 경화방법, 예를 들어 경화실에서 90℃에서 1시간 경화과정을 실시할 수 있다. 또한, 만드렐의 외주연에 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 C-글래스 매트와 스티치 매트로 와인딩할 때 만드렐의 내부공간으로 스팀을 주입하여 와인딩과 경화처리를 동시에 실시할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the curing treatment (S107) of the wound C-glass mat and the stitch mat layer may be performed in a curing method known in the art, for example, a curing process at 90° C. for 1 hour in a curing chamber. Further, when winding with a C-glass mat and a stitch mat impregnated with a polyurethane resin mixture on the outer periphery of the mandrel, steam may be injected into the interior space of the mandrel to simultaneously perform winding and curing treatment.
상기 경화 완료 후, 보강작업을 실시한다. 구체적으로, 라이너층(110)의 외주연에 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 연속섬유를 와인딩하고, 경화처리하여 보강층(130)을 형성한다(S109, S111).After completion of the curing, a reinforcement operation is performed. Specifically, the continuous fibers impregnated with the polyurethane resin mixture are wound on the outer periphery of the
본 발명에 따르면, 보강층(130)은 라이너층(110)의 외주연에 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 연속섬유를 필라멘트 와인딩하여 보강 리브(rib) 형태로 형성한다.According to the present invention, the reinforcing
여기서, 상기 보강 리브는 다수개의 필라멘트 층으로 이루어진 링(ring) 형상일 수 있으며, 하중 정도에 따라 그 수를 달리하여 형성할 수 있다.Here, the reinforcing ribs may have a ring shape made of a plurality of filament layers, and may be formed by varying the number according to the degree of load.
통상적으로 매립되는 파이프는 토압에 견디기 위해 소정의 강성(stiffness)이 요구되며, Hoop 와인딩으로 두께를 올리거나(RTRP) 또는 내부에 규사층을 형성하여 강성을 올리는 방법(RPMP) 등으로 보강층을 형성하였다.A pipe that is usually buried requires a certain stiffness in order to withstand the earth pressure, and increases the thickness by hoop winding (RTRP) or forms a silica layer on the inside to increase the stiffness (RPMP) to form a reinforcement layer. Did.
이에 비해, 본 발명에서는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 보강 리브를 형성함으로써, 보강층의 두께를 줄이면서도 파이프의 목표 강성을 달성할 수 있으므로 파이프의 무게를 경량화시킬 수 있다.In contrast, in the present invention, by forming the reinforcing ribs by the filament winding method, the target stiffness of the pipe can be achieved while reducing the thickness of the reinforcing layer, so that the weight of the pipe can be reduced.
본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프의 보강층(130)은 20 내지 70 mm 범위의 폭(Width; W) 및 10 내지 30 mm 범위의 두께(thickness; T)를 갖는 보강 리브로 형성할 수 있다. 또한, 하나 이상의 보강 리브를 형성하는 경우에 300 내지 1,000 mm 범위의 간격(interval; I)으로 형성할 수 있다. 이때 상기 보강 리브의 폭(W), 두께(T) 및 간격(I) 범위는 파이프에 요구되는 강성 또는 하중 정도에 따라 달라질 수 있다.The
한편, 상기 보강층(130) 형성 단계에서의 경화처리(S111)는, 보강층(130)에 와인딩된 폴리우레탄 수지의 겔 타임(gel-time) 및 유리전이온도(Tg)를 고려하여 경화온도 및 경화시간을 정할 수 있다. 예를 들어, 40℃에서 1시간동안 1단계 경화한 후 100℃에서 30~60분간 2단계 경화하는 방법으로 경화처리를 실시할 수 있다.On the other hand, the curing treatment (S111) in the step of forming the reinforcing
또한 상기 경화처리(S111)는 전술한 라이너층(110) 형성 단계에서의 경화처리(S107)의 방법과 동일하게 실시할 수도 있다. 즉, 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 연속섬유를 와인딩할 때 만드렐의 내부공간으로 스팀을 주입하여 와인딩과 경화처리를 동시에 실시하거나, 또는 와인딩을 마친 후에 경화실에서 90℃에서 1시간동안 경화처리를 실시할 수 있다.In addition, the curing treatment (S111) may be carried out in the same manner as the method of curing treatment (S107) in the step of forming the
한편, 상기 경화처리(S111)에 앞서 제품 불량 개선을 위한 과정을 추가로 실시할 수 있다.Meanwhile, a process for improving product defects may be additionally performed prior to the curing treatment (S111).
예를 들어, 본 발명의 친환경 복합재 파이프의 제조방법은, 경화처리(S111)를 실시하기 전에, 와인딩된 연속섬유의 외주연 전체면에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 통기성 부직포를 감아주는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 통기성 부직포를 탄력적으로 감아줌으로써, 와인딩된 연속섬유의 층을 균일하게 할 수 있다. 이때, 상기 통기성 부직포를 감으면 부직포의 외주연으로 와인딩된 연속섬유 내 폴리우레탄 수지가 베어나오는데, 이를 적절히 제거하여 경화 시에 폴리우레탄 수지와 공기 내 수분이 반응하여 야기될 수 있는 발포현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 통기성 부직포는 연속섬유가 풍화에 의해 노출되는 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 한편, 색상이나 문양이 인쇄된 베일을 감아주는 경우에 심미적인 효과를 낼 수도 있다.For example, the method of manufacturing the eco-friendly composite pipe of the present invention further comprises the step of winding a polyethylene terephthalate (PET)-based breathable non-woven fabric on the entire outer peripheral surface of the wound continuous fiber before performing the curing treatment (S111). It can contain. By resiliently winding the breathable nonwoven fabric, it is possible to make the layer of the wound continuous fiber uniform. At this time, when the breathable non-woven fabric is wound, the polyurethane resin in the continuous fibers wound to the outer periphery of the non-woven fabric is cut off, and by appropriately removing it, the polyurethane resin reacts with moisture in the air during curing to prevent foaming. can do. In addition, the polyethylene terephthalate (PET)-based breathable non-woven fabric may serve to prevent the phenomenon that the continuous fibers are exposed by weathering. On the other hand, it can also have an aesthetic effect when wrapping a veil printed with color or pattern.
상기에서 기술한 후속 보강작업인 보강층 형성 공정을 끝내면 친환경 복합재 파이프가 완성된다.When the reinforcing layer forming process, which is the subsequent reinforcing work described above, is completed, an eco-friendly composite pipe is completed.
[친환경 복합재 파이프][Eco-friendly composite pipe]
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프(100)는 라이너층(110); 및 상기 라이너층(110)의 외주연에 돌출되게 형성된 보강층(130)을 포함한다.2 and 3, the eco-friendly
본 발명의 친환경 복합재 파이프(100)는, 라이너층(110)의 외주연에 하나 이상의 보강 리브가 배치되어 형성된 보강층(130)을 구비함으로써, 보강층(130)의 두께를 감소시켜 파이프의 무게를 경량화시킬 수 있으며 상하좌우에서 가해지는 하중을 견뎌내는 파이프의 자체강도를 더욱 증대시킬 수 있다.The eco-friendly
바람직한 실시예에 따라, 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프는 상하수 이송용 파이프로서 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프(100)는 유해성이 감소된 라이너층(110)과 두께가 감소되면서도 강성을 갖춘 보강층(130)을 포함하므로, 수(水)압 및 토(土)압에 대한 내구성을 지니면서 경량회된 상하수 이송용 파이프를 구현할 수 있다.According to a preferred embodiment, the eco-friendly composite pipe according to the present invention can be applied as a pipe for transporting water and sewage. That is, since the eco-friendly
이하, 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프(100)와 종래 파이프의 강성(SN) 및 내압(PN)을 비교해 보면 다음과 같다.Hereinafter, the stiffness (SN) and internal pressure (PN) of the eco-friendly
실시예 1 내지 3Examples 1-3
분자량(M/W)이 200 내지 350인 폴리올 70중량%과 피마자유 30중량%를 혼합한 주재부A와, 경화제부B인 개질 MDI(65% MDI + 35% di, tetra, penta)를 1:1 중량비로 배합하여 폴리우레탄 수지(PU)를 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 수지를 사용하여, 라이너층의 외주연 일부에 보강 리브가 형성된 파이프를 제조하였다. 이때, 보강 리브의 간격과 폭을 조절하여 각각 실시예 1 내지 3의 파이프를 제조하였다.The main part A which mixed 70% by weight of polyol having a molecular weight (M/W) of 200 to 350% and 30% by weight of castor oil, and the modified MDI (65% MDI + 35% di, tetra, penta), which is the curing agent part B, 1 Polyurethane resin (PU) was prepared by mixing in a ratio of :1 by weight. Using the prepared polyurethane resin, a pipe having a reinforcement rib formed on a part of the outer periphery of the liner layer was manufactured. At this time, the spacing and width of the reinforcing ribs were adjusted to prepare pipes of Examples 1 to 3, respectively.
비교예Comparative example
오르쏘(Ortho) 계열 와인딩 수지에 MEKPO(Polynt 3689) 1%를 배합하여 불포화 폴리에스테르 수지(UP)를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 수지를 사용하여, 라이너층의 전체 외주연에 두께를 증가시킨 보강층이 형성된 파이프를 제조하였다. 이때, 두께가 30 mm이고 강도가 5,000N/m2인 파이프를 얻었다.Unsaturated polyester resin (UP) was prepared by blending 1% MEKPO (Polynt 3689) with an Ortho-based winding resin. Using the prepared polyester resin, a pipe having a reinforcement layer having an increased thickness on the entire outer periphery of the liner layer was prepared. At this time, a pipe having a thickness of 30 mm and a strength of 5,000 N/m 2 was obtained.
하기 표 1에 보강 리브의 간격, 두께 및 폭에 따른 파이프 강도를 비교하여 나타내었다.Table 1 below shows the comparison of the pipe strength according to the spacing, thickness and width of the reinforcing ribs.
(I; mm)interval
(I; mm)
(W; mm)width
(W; mm)
(T: mm)thickness
(T: mm)
(mm)thickness
(mm)
(SN; N/m2)burglar
(SN; N/m2)
* 기준: 직경(DN) 2,000 mm, 내압(PN) 10 bar* Standard: Diameter (DN) 2,000 mm, Proof pressure (PN) 10 bar
상기 파이프의 강도 비교 결과, 실시예 1 내지 3에 따른 친환경 복합재 파이프가 비교예에 따른 종래 파이프에 비해, 파이프의 강도(SN)가 우수한 것으로 나타났다. 이로부터, 보강 리브를 형성함으로써 보강층의 와인딩 두께를 줄여도 파이프의 강도(SN)는 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.As a result of comparing the strength of the pipes, it was found that the eco-friendly composite pipes according to Examples 1 to 3 had superior strength (SN) to the pipes compared to the conventional pipes according to the comparative example. From this, it was found that by forming the reinforcing rib, the strength SN of the pipe can be improved even if the winding thickness of the reinforcing layer is reduced.
하기 표 2에 파이프의 내압(PN)을 비교하여 나타내었다.Table 2 below shows the internal pressure (PN) of the pipes in comparison.
상기 파이프의 수압 비교 결과, 실시예 1에 따른 친환경 복합재 파이프는 비교예에 따른 종래 파이프에 비해, 상온 기준으로 내압(PN)이 33.33% 이상, 온수 기준으로 28% 이상 향상된 것으로 나타났다.As a result of comparing the hydraulic pressure of the pipe, the eco-friendly composite pipe according to Example 1 showed that the internal pressure (PN) was improved by 33.33% or more, and 28% or more by hot water, compared to the conventional pipe according to the Comparative Example.
이상 검토한 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프의 제조방법은 유해성이 감소되고 재료비가 절감되며 생산성이 향상되는 제조방법이며, 이 제조방법으로 제조된 친환경 복합재 파이프는 종래 파이프와 비교할 때, 제품의 경량화와 함께 물성이 향상된 것임을 알 수 있다.As discussed above, the manufacturing method of the eco-friendly composite pipe according to the present invention is a manufacturing method in which the harmfulness is reduced, the material cost is reduced, and the productivity is improved, and the eco-friendly composite pipe manufactured by this manufacturing method is a product when compared with the conventional pipe. It can be seen that the physical properties are improved with the weight reduction of.
지금까지 본 발명에 따른 친환경 복합재 파이프 제조방법 및 그 파이프를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명이 이상에서 설명된 실시예와 도면에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술될 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the method for manufacturing an eco-friendly composite pipe according to the present invention and the pipe have been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations within the scope of the claims of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, which will be described later, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention. It should be.
100: 친환경 복합재 파이프
110: 라이너층
130: 보강층100: eco-friendly composite pipe
110: liner layer
130: reinforcement layer
Claims (9)
(b) 필라멘트 와인딩 방법에 의해, 상기 만드렐의 외주연에, 제1 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 C-글래스 매트(Chemical-Glass Mat) 및 스티치 매트로 와인딩 후 그물상 네트로 탈포하는 단계;
(c) 상기 와인딩된 C-글래스 매트 및 스티치 매트 층을 탈포 후 경화처리하여 라이너층을 형성하는 단계;
(d) 필라멘트 와인딩 방법에 의해, 상기 라이너층의 외주연에, 제2 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침된 연속섬유를 와인딩하는 단계; 및
(e) 상기 와인딩된 연속섬유를 경화처리하여 보강층을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제1 폴리우레탄 수지 혼합물과 제2 폴리우레탄 수지 혼합물은 각각, 폴리올을 포함하는 주재부 A와 이소시아네이트계 경화제를 포함하는 경화제부 B를 1 : 1 내지 1 : 1.5의 혼합비로 포함하고,
상기 라이너층을 형성하는 제1 폴리우레탄 수지 혼합물에 포함된 이소시아네이트계 경화제는 방향족 이소시아네이트이며,
상기 보강층을 형성하는 제2 폴리우레탄 수지 혼합물에 포함된 이소시아네이트계 경화제는 지방족 이소시아네이트인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.(a) releasing the surface of the mandrel;
(b) by the filament winding method, the outer periphery of the mandrel is wound with a C-glass mat (Chemical-Glass Mat) and a stitch mat impregnated with a first polyurethane resin mixture and then defoamed into a net net;
(c) forming a liner layer by defoaming and curing the wound C-glass mat and stitch mat layer;
(d) winding a continuous fiber impregnated with a second polyurethane resin mixture on the outer periphery of the liner layer by a filament winding method; And
(e) curing the wound continuous fibers to form a reinforcing layer,
Each of the first polyurethane resin mixture and the second polyurethane resin mixture includes a main part A containing a polyol and a curing agent part B including an isocyanate-based curing agent in a mixing ratio of 1:1 to 1:1.5,
The isocyanate-based curing agent included in the first polyurethane resin mixture forming the liner layer is an aromatic isocyanate,
The isocyanate-based curing agent contained in the second polyurethane resin mixture forming the reinforcing layer is an aliphatic isocyanate, a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe.
상기 단계 (c)의 경화처리는 90℃에서 1시간 실시하는 것인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.According to claim 1,
The curing treatment in step (c) is carried out at 90° C. for 1 hour, a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe.
상기 만드렐 내부공간으로 스팀을 주입하면서 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 동시에 실시하는 것인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.According to claim 1,
The step (b) and step (c) are performed simultaneously while injecting steam into the mandrel interior space, a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe.
상기 단계 (e)를 실시하기 전에, 상기 와인딩된 연속섬유의 외주연 전체면에 PET(polyethylene terephthalate)계 부직포를 감아주는 단계를 더 포함하는 것인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.According to claim 1,
Before performing the step (e), further comprising the step of winding a non-woven PET (polyethylene terephthalate)-based non-woven fabric on the entire outer circumferential surface of the continuous fiber, the method of manufacturing an eco-friendly composite pipe.
상기 보강층은 하나 이상의 링(ring) 형상을 갖는 보강 리브(rib)인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.According to claim 1,
The reinforcing layer is a reinforcing rib having at least one ring shape, a method for manufacturing an eco-friendly composite pipe.
상기 보강 리브는 20 내지 70 mm 범위의 폭(width) 및 10 내지 30 mm 범위의 두께(thickness)를 갖는 것인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.The method of claim 6,
The reinforcing ribs having a width in the range of 20 to 70 mm and a thickness in the range of 10 to 30 mm, the manufacturing method of the eco-friendly composite pipe.
상기 보강 리브는 300 내지 1,000 mm 범위의 간격(interval)으로 배치되는 것인, 친환경 복합재 파이프의 제조방법.The method of claim 6,
The reinforcing ribs are arranged at intervals in the range of 300 to 1,000 mm, a method of manufacturing an eco-friendly composite pipe.
상기 복합재 파이프는,
와인딩된 C-글래스 매트(Chemical-Glass Mat) 및 스티치 매트가 제1 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침하여 경화된 라이너층; 및
상기 라이너층의 외주연에 돌출되게 형성되고, 와인딩된 연속섬유가 제2 폴리우레탄 수지 혼합물에 함침하여 경화된 보강층;을 포함하며,
상기 제1 폴리우레탄 수지 혼합물과 제2 폴리우레탄 수지 혼합물은 각각, 폴리올을 포함하는 주재부 A와 이소시아네이트계 경화제를 포함하는 경화제부 B를 1 : 1 내지 1: 1.5의 혼합비로 포함하고,
상기 라이너층을 형성하는 제1 폴리우레판 수지 혼합물에 포함된 이소시아네이트계 경화제는 방향족 이소시아네이트이며,
상기 보강층을 형성하는 제2 폴리우레탄 수지 혼합물에 포함된 이소시아네이트계 경화제는 지방족 이소시아네이트인, 친환경 복합재 파이프.An eco-friendly composite pipe manufactured by a method according to any one of claims 1, 3 to 8,
The composite pipe,
A liner layer cured by impregnating the first polyurethane resin mixture with a wound C-glass mat and a stitch mat; And
It includes a reinforcing layer formed to protrude on the outer periphery of the liner layer, the continuous fiber is cured by impregnating the second polyurethane resin mixture;
Each of the first polyurethane resin mixture and the second polyurethane resin mixture includes a main portion A containing a polyol and a curing agent portion B including an isocyanate-based curing agent in a mixing ratio of 1:1 to 1:1.5,
The isocyanate-based curing agent included in the first polyurepan resin mixture forming the liner layer is an aromatic isocyanate,
The isocyanate-based curing agent contained in the second polyurethane resin mixture forming the reinforcing layer is an aliphatic isocyanate, an eco-friendly composite pipe.
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