KR102247398B1 - 배관 세관용 피그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 세관용 피그에 관한 것으로서, 밀도가 상대적으로 높은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 코어 및 밀도가 상대적으로 낮은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 쉘의 이중 구조로 이루어지며, 상기 코어의 밀도는 80 내지 100㎏/㎥이며, 상기 쉘의 밀도는 40 내지 60㎏/㎥이며, 상기 코어의 직경은 피그 전체 직경의 30 내지 40%이며, 상기 쉘의 직경은 피그 전체 직경의 60 내지 70%가 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배관 세관용 피그{PIG FOR PIPE CLEANING}

본 발명은 배관 세관용 피그에 관한 것으로, 배관 내부에 손상을 주지 않고 관 세관이 가능하며 관 절단 없이 활정제관을 이용하여 세관할 수 있으며 다양한 직경의 배관에 적용할 수 있는 배관 세관용 피그에 관한 것이다.

상수도, 냉난방 배관 또는 산업 시설의 배관 등에는 사용에 따라 내부에 스케일이 발생하기 때문에 주기적으로 배관 내부를 세관할 필요가 있다. 이러한 배관 내부의 세관을 위하여 피그(pig)를 사용하고 있는데, 일반적으로 폴리우레탄과 고무 또는 수지를 발포하여 제조한 피그를 사용하고 있다.

상기 피그는 스펀지, 우레탄 재질의 세척볼로서, 배관 내에 삽입된 후 수압 또는 공압에 의해 상기 배관 내부를 이동하면서 상기 배관 내벽에 형성된 스케일을 닦아내는 방식으로 제거하며, 상기 배관의 소정의 위치에서 상기 피그를 배출하여 수거하게 된다.

이는 피그가 배관 내부에 마찰력을 가하면서 닦아내는 방식으로 세관하는 것인데, 배관은 다양한 직경으로 이루어져 있고 직관 뿐만 아니라 곡관이 이어져 있는 구조로 형성되며 배관 내면에 형성된 스케일의 양도 위치에 따라 달라지기 때문에 강한 마찰력으로 이동하는 피그가 도중에 파손되거나 배관을 막을 수 있고, 피그의 표면이 손상되면서 스케일의 제거를 제대로 하지 못하는 등의 문제점이 있다. 즉, 피그를 이용한 세관 방법은 피그가 1회 이동하면서 배관 내부의 스케일을 제거해야 하기 때문에 세관 과정 중 수압이나 스케일과의 마찰에 의해 표면이 손상을 입지 않아야 스케일 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서 대한민국 등록특허공보 10-0847227호에서는 피그를 이용한 배관 세관 방법을 개선하여 피그 이동이 멈추었을 때 쉽게 제거할 수 있는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이는 피그 자체에 문제가 생겼을 때 이를 제거할 수 있는 기술로서 세관 중 피그에 문제가 발생하지 않도록 하는 것이 세관 효율을 더 높일 수 있을 것이므로 근본적인 해결책은 되지 못한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 공개실용신안공보 20-1994-0024336호에서는 밀도가 0.01 내지 0.6g/㎤의 폴리우레탄로 구성된 피그가 개시되어 있고, 일본 등록특허공보 제5847047호에서는 연질 폴리우레탄폼으로 이루어진 피그 본체의 외면에 실리콘 고무를 도포하여 피그가 배관의 직경에 대응하여 원활하게 압축될 수 있고 수압이나 직경 변화에 따른 손상을 줄인 피그를 개발하고 있다. 또한, 일본 등록특허공보 제6625553호에서는 실리콘 고무 또는 폴리우레탄 재질로 이루어진 피그를 관로 세관에 사용하고 있다.

그러나 실리콘 고무나 폴리우레탄 역시 배관 내부의 상태에 따라 표면이 찢어질 수 있고 피그가 파손되는 경우 배관 내에서 피그의 원료가 뒤섞여 제거에 어려움을 겪을 우려가 있어 이를 개선할 필요가 있다.

대한민국 등록특허공보 10-0847227호 대한민국 공개실용신안공보 20-1994-0024336호 일본 등록특허공보 제5847047호 일본 등록특허공보 제6625553호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 배관 내에서 쉽게 변형되며 수압과 배관 내면의 상태에 의한 표면 손상이 쉽게 발생하지 않는 개선된 배관 세관용 피그를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배관 세관용 피그는 밀도가 상대적으로 높은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 코어 및 밀도가 상대적으로 낮은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 쉘로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 밀도가 상대적으로 높은 상기 코어는 80 내지 100㎏/㎥의 밀도를 가지며, 밀도가 상대적으로 낮은 상기 쉘은 40 내지 60㎏/㎥의 밀도를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코어의 직경은 피그 전체 직경의 30 내지 40%이며, 상기 쉘의 직경은 피그 전체 직경의 60 내지 70%가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피그는 피그의 외주면을 도포하는 고무 조성물로 이루어지는 외피를 추가적으로 포함할 수 있다.

또한, 상기 피그의 직경은 세관하고자 하는 배관 직경의 1 내지 1.6배인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 피그를 적용하면 배관 세관 과정에서 배관 내에서 쉽게 변형되며 수압과 배관 내면의 상태에 의한 표면 손상이 쉽게 발생하지 않아 배관 세관의 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 배관 세관용 피그의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 또 다른 실시예에 따른 배관 세관용 피그의 구조를 나타낸 단면도이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 피그는 종래의 피그가 배관 내를 통과하면서 배관의 상태에 맞추어 변형되지 못하거나 수압과 배관 내면의 상태에 의한 파손이 쉽게 발생하지 않는 문제를 해결하기 위한 개선된 구조의 피그에 관한 것이다.

상기 피그는 우레탄 폼 재질로 이루어지는데, 이러한 우레탄 폼 재질로 이루어질 경우 유연성이 높아 변형이 쉽기 때문에 다양한 배관 형태에 따라 변형되어 이동이 용이한 장점이 있다. 그러나 수압이나 배관 내부의 표면 상태에 의해 쉽게 표면에 스크래치가 발생하면서 이러한 스크래치에 의해 피그가 배관 내부에서 파손되어 회수가 어려워지는 경우가 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 피그는 도 1에 도시된 것과 같이 밀도가 상대적으로 높은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 코어 및 밀도가 상대적으로 낮은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 쉘로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 밀도가 상대적으로 높은 상기 코어는 80 내지 100㎏/㎥의 밀도를 가지며, 밀도가 상대적으로 낮은 상기 쉘은 40 내지 60㎏/㎥의 밀도를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 코어와 쉘의 밀도는 배관 내에 이송하는 실험을 통해 최적화된 값으로서, 쉘의 밀도가 상대적으로 낮으면 탄성이 더 높아지게 되기 때문에 배관에 삽입할 때 쉽게 형태 변형이 이루어질 수 있다. 상기 코어 역시 배관의 직경에 따라 변형되기는 하나 쉘과의 변형 정도가 다르기 때문에 배관 내에서 수압에 의해 이송될 때 피그의 형태를 유지할 수 있고 배관 내 표면의 상태에 따라 유연하게 피그의 형태를 변형할 수 있어 배관 내에서 피그가 파손되지 않고 배관 세관을 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 밀도의 차이와 함께 코어와 쉘의 직경에 따라 배관 내에서의 이송 효율을 향상시킬 수 있게 되는데, 특히, 코어의 직경이 피그 전체 직경의 30 내지 40%이며, 쉘의 직경이 피그 전체 직경의 60 내지 70%가 되도록 제조할 때 이송 효율과 배관 내 세척 효율이 향상되는 것으로 나타났다.

상기 피그는 배관 내에서 수압에 의해 일 방향으로 이동하는 것이므로 구체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 세관 효율을 높이기 위하여 표면에 요철구조를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 배관은 액체, 슬러리, 겔, 분체, 기체 등의 다양한 유동성 매체를 이송하는 배관을 포함하는 것으로서, 상기 유동성 매체를 이송하는 상기 배관의 내부 표면에는 액체, 분체 등의 이물질이 부착될 수 있고 스케일이 발생할 수 있으며, 상기 피그를 사용하여 이러한 배관의 내부 표면에 형성될 수 있는 다양한 이물질을 제거하여 배관을 세관하게 된다.

상기 피그를 구성하는 폴리우레탄 폼은 통상의 폴리우레탄 폼의 제조방법에 따라 제조될 수 있으며, 구체적으로는 폴리이소시아네이트, 폴리에테르 폴리올, 캐스터 오일을 발포제와 함께 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄 폼의 밀도는 발포제의 양에 의해 조절할 수 있다.

상기 발포제로는 액상 발포제인 물, n-펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 에테르, 케톤을 들 수 있으며, 바람직하게는 물을 사용할 수 있다. 또한, 불활성 기체인 질소, 아르곤, 이산화탄소를 사용할 수도 있다. 상기 발포제는 폴리이소시아네이트와 폴리에테르 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 범위에서 사용할 수 있으며, 발포제의 양에 따라 폴리우레탄 폼의 밀도가 달라지게 된다.

또한, 일반적인 폴리우레탄 폼의 제조 공정에서는 폴리우레탄 촉매, 난연제, 계면 활성 물질, 안정화제, 기포 조정제, 정진균성 및 진균성 물질, 정전기 방지제, 염료, 안료, 충전제 등의 첨가제가 부가되나, 본 발명의 폴리우레탄 폼은 피그에 사용되며, 상기 피그는 일회성으로 사용되는 것이기 때문에 이러한 첨가제를 부가하지 않고 제조하여도 된다.

또한, 도 2에서와 같이 상기 코어/쉘 구조의 피그의 외주면에 도포하는 고무 조성물로 이루어지는 외피를 추가적으로 형성할 수 있다. 이러한 외피가 형성된 피그는 내구성 및 내스크래치성이 향상되게 된다. 또한, 피그의 변형에 영향을 미치지 않도록 재질과 두께를 최적화하면서도 피그를 보호할 수 있게 된다.

상기 외피를 형성하는 경우에 상기 외피의 두께는 피그 직경에 대해 5 내지 10%의 직경이 되도록 도포하는 것이 바람직하다.

상기 외피로는 통상의 실리콘 수지를 사용할 수도 있으나, 표면 보호 및 변형의 용이성을 향상시킬 수 있도록 부타디엔 고무 및 수산기 말단 폴리디메틸실록산 고무를 포함하는 고무 조성물을 사용하여 외피를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 고무 조성물은 상기 부타디엔 고무 및 수산기 말단 폴리디메틸실록산 고무를 25:75 내지 75:25의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고무 조성물과 함께 실리콘 오일 및 활제 등의 첨가제를 혼합하여 고무 조성물을 제조한 후 이를 피그의 표면에 도포하고 경화함으로써 외피를 형성할 수 있다. 이때, 상기 외피는 피그 전체 직경의 5 내지 10%가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 외피가 너무 두꺼우면 피그의 유연성이 떨어져 세관효과가 감소하며, 외피가 너무 얇으면 외피를 형성했을 때와 하지 않았을 때의 성능 차이가 없는 것으로 나타났다. 이러한 외피를 형성한 피그는 배관의 종류와 배관 내부의 상태에 따라 피그의 손상이 심할 것으로 예상되는 세관 공정에 사용할 수 있다.

일 실시예에서 OH가가 55, 160, 240 ㎎KOH/g인 3종의 프로필렌 옥시드계 폴리에테르 알코올을 각각 30, 15, 55 중량부의 비율로 혼합한 폴리올 혼합물과 100 중량부의 톨릴렌 디이소시아네이트, 30 중량부의 캐스터 오일을 배합하고 여기에 발포제로서 3 중량부의 물을 배합한 후 몰드에 투입하고 발포성형하여 코어를 제조하였다. 제조된 코어의 표면에 OH가가 55, 160, 240 ㎎KOH/g인 3종의 프로필렌 옥시드계 폴리에테르 알코올을 각각 25, 20, 55 중량부의 비율로 혼합한 폴리올 혼합물과 100 중량부의 톨릴렌 디이소시아네이트를 4 중량부의 물과 함께 배합하고 상기 코어의 표면 위에 다시 발포성형하여 쉘을 형성하였다. 쉘을 발포성형할 때 고정핀을 사용하여 코어를 몰드 중앙에 고정시키고 남은 공간에 상기 원료를 주입하여 발포성형함으로써 쉘을 형성하였다. 피그는 직경이 140㎜의 구체로 제조되었다. 또한, 코어와 쉘의 직경 비율은 각각 3.4:6.6 내지 3.5:6.5가 되도록 제조되었다. 제조된 피그의 밀도는 KS M 3809에 따라 측정하였으며, 코어의 밀도는 83.1㎏/㎥였으며, 쉘의 밀도는 42.3㎏/㎥이었다(실시예 1).

또한, 부타디엔 고무 및 수산기 말단 폴리디메틸실록산 고무를 30:70의 중량비로 혼합하고 실리콘 오일을 첨가한 후 이를 혼련하고 상기 피그의 표면에 도포하였으며, 피그 직경의 8.4 내지 8.5㎜(피그 직경의 6%)의 두께가 되도록 외피를 형성하였다(실시예 2).

또한, 비교를 위하여 시판되는 피그로서 밀도 20~30㎏/㎥인 연질피그(비교예 1), 밀도 80~125㎏/㎥인 반경질피그(비교예 2) 및 실리콘 고무가 코팅된 밀도 18~20㎏/㎥의 우레탄 폼 재질의 피그(비교예 3)를 사용하여 배관 세관 시험을 실시하였다. 상기 피그는 모두 140㎜ 직경의 피그를 사용하였다.

140㎜의 피그를 피깅건에 밀착시킨 후 1㎞ 길이의 직경 100㎜ PE 배관에 투입하였다. 이후 600ℓ/min의 속도로 급수하여 수압으로 피그를 이송시켰다. 회수된 피그의 표면에 스크래치 발생 여부를 육안으로 확인했으며 스크래치가 발생하지 않으면 합격, 스크래치가 발생하면 불합격으로 판정하였다. 또한, 피그의 표면은 흰색으로 배관을 통과한 후 오염물질에 의해 변색되는데, 피그를 다수 개 통과시켜 피그의 색상이 변하지 않을 때까지 세관을 실시하였다. 세관이 완료될 때까지의 피그 사용개수를 측정하였다.

	스크래치 발생여부	피그 사용개수
실시예1	합격	4
실시예2	합격	4
비교예1	불합격	10
비교예2	합격	9
비교예3	합격	6

표 1의 결과를 살펴보면, 실시예 1 및 2는 피그를 4개 사용하면 배관의 세관을 마칠 수 있는 것으로 나타났으나, 비교예 1의 연질피그의 경우 10개의 피그를 사용해야 했으며, 스크래치도 발생하여 배관 세관 효율이 낮은 것으로 나타났다. 또한, 비교예 2의 반경질피그 및 비교예 3의 실리콘 고무로 코팅된 피그의 경우 내스크래치성은 우수했으나 표면과 마찰력 및 유연성 부족으로 배관을 세관할 때의 세관 효율이 실시예 1이나 2에 비해 낮은 것으로 나타났다. 특히, 실리콘 고무로 코팅된 피그의 경우 세관 효율이 시판되는 피그에 비해 높기는 했으나 실시예 1, 2에 비해 미흡한 것으로 나타났다.

또한, 피그의 밀도나 코어 쉘 구조에 따른 세관 효과를 확인하기 위하여 실시예 1의 피그와 동일한 방법으로 피그를 제조하되, 피그의 직경이 140㎜이며, 코어와 쉘의 직경 비율은 각각 6.1:3.9 내지 6.2:3.8인 직경 140㎜의 피그를 제조하였으며(비교예 4), 코어 쉘 구조 없이 밀도가 42.3㎏/㎥인 폴리우레탄 폼으로 직경 140㎜의 피그를 제조하였다(비교예 5).

상기 피그에 대하여 내스크래치성과 세관 효율을 평가한 결과는 표 2와 같다.

	스크래치 발생여부	피그 사용개수
실시예1	합격	4
비교예4	합격	6
비교예5	합격	8

표 2의 결과를 살펴보면, 비교예 4와 5의 피그는 내스크래치성은 우수한 것으로 나타났으나 세관을 위해 사용해야 하는 피그의 개수가 더 많아 세관 효율이 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 코어와 쉘의 두께 비율에 의해 피그의 세관 효율이 영향을 받는 것을 시사하는 결과이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

Claims (3)

1. 밀도가 상대적으로 높은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 코어 및 밀도가 상대적으로 낮은 점탄성 폴리우레탄 폼으로 구성되는 쉘로 이루어지는 배관 세관용 피그에 있어서,
   상기 코어의 밀도는 80 내지 100㎏/㎥이며, 상기 쉘의 밀도는 40 내지 60㎏/㎥이며,
   상기 코어의 직경은 피그 전체 직경의 30 내지 40%이며, 상기 쉘의 직경은 피그 전체 직경의 60 내지 70%가 되도록 구성되며,
   상기 피그의 외주면을 도포하는 고무 조성물로 이루어지는 외피를 추가적으로 포함하며,
   상기 외피는 피그 전체 직경의 5 내지 10%가 되도록 형성되며,
   상기 고무 조성물은 부타디엔 고무 및 수산기 말단 폴리디메틸실록산 고무를 25:75 내지 75:25의 중량비로 혼합한 것임을 특징으로 하는 배관 세관용 피그.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 피그의 직경은 세관하고자 하는 배관 직경의 1 내지 1.6배인 것을 특징으로 하는 배관 세관용 피그.

Images