KR102470281B1

KR102470281B1 - 내면 상에 코팅을 갖는 파이프 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102470281B1
Application number: KR1020197014265A
Authority: KR
Inventors: 쇼 마스다; 시우 펑 치아
Original assignee: 에이지씨 아시아 퍼시픽 피티이. 리미티드
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2022-11-25
Also published as: CN111212997A; WO2019088914A1; CN111212997B; TW202017671A; KR20200078417A; TWI727214B

Abstract

코팅을 갖는 파이프 및 상기 파이프의 내면 상에 코팅을 갖는 파이프를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 평판의 표면 상에 라이닝 재료를 코팅하는 단계; 한 쌍의 가늘고 긴 캐치를 형성하도록 상기 코팅된 평판의 대향하는 엣지 부분을 굴곡시키는 단계; 파이프를 형성하도록, 상기 코팅된 평판을 굴곡하여 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치와 결합하는 단계; 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 위치를 가열하는 단계; 및 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열된 위치에서, 상기 파이프의 외면과 상기 파이프의 대향하는 내면을 가압하는 단계를 포함한다.

Description

내면 상에 코팅을 갖는 파이프 및 그 제조 방법

본 발명은 내면 상에 코팅을 갖는 파이프, 및 상기 파이프의 제조 방법에 관한 것이다.

산업에서 사용되는 다양한 타입의 통상적인 파이프(수도관, 가스관, 열 전달 튜브 등과 같은)의 내면은 부식에 강하고, 파이프와 상기 파이프 내에 흐르는 유체 사이의 화학 반응에 내성이 있어야 한다. 이는 불소수지층과 같은 수지층으로 이러한 파이프의 내면을 코팅함으로써 달성될 수 있다.

불소수지를 갖는 코팅 또는 라이닝은, 특히 부식성이 강한 화학 물질에 노출될 수 있는 화학, 제약, 및 반도체 설비에서 주로 적용된다.

불소수지 재료는 분쇄된 분말의 형태일 수 있으며, 따라서 수지 자체를 포함하거나, 또는 착색제나 산 제거 혹은 충전제(filler)와 같은 첨가제가 혼합된 화합물을 포함한다. 파이프의 내면에 불소수지 재료를 코팅하는 방법은, 정전기 분말 분무 건(spraying gun)을 사용하여 상기 파이프의 내면 상에 정전기 분말 코팅(powder coating)을 가한 후, 파이프를 가열하여 상기 분말을 용융시켜, 코팅층을 형성함으로써 이루어질 수 있다. 그러나 이 방법은 한 번에 오직 하나의 층으로만 파이프를 생산할 수 있다. 여러 층의 막이 요구된다면, 목표로 하는 막 두께를 달성하기 위해, 여러 개의 개별 코팅이 실시되어야만 한다. 이는 파이프의 제조 시간을 늦춘다. 또한, 과도한 전하 축적이 기존의 코팅을 갖고 있는 파이프의 표면 상에 정전기 분말이 추가적으로 증착되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 이런 방법에서는 역-이온화(back ionization)가 문제가 된다.

또 다른 방법은 로토-라이닝(Roto-lining) 방법으로서, 이런 방법은 기판의 내면 상에 과립형 불소수지 재료를 도입하는 단계, 및 상기 과립형 불소수지 재료가 용융되어 잘 제어된 회전 및 가열 프로세스를 통해 균일하게 흐르는 것을 허용하도록, 상기 파이프를 가열하는 단계를 포함한다. 흐름은 상기 기판의 회전뿐만 아니라, 가열의 균일성, 불소수지 재료와 기판 사이의 상호작용과 같은 요소들에 의존하기 때문에, 상기 용융된 과립형 불소수지 재료의 정확한 흐름을 제어하는 것이 본질적으로 어렵다. 일반적으로 로토-라이닝 방법은 1 ㎜보다 더 두꺼운 라이닝이나 코팅에 적용되며, 1 ㎜ 보다 작은 얇은 라이닝이나 코팅에는 적합하지 않다.

전술한 두 가지 방법 모두에서는, 상기 정전기 분말 분무 건의 분무 및 상기 용융된 과립형 불소수지 재료의 흐름을 제어하는 것이 어렵기 때문에, 라이닝 결함의 발생 없이 균일한 두께의 내부 코팅을 달성하는 것이 어렵다.

전술한 문제점/어려움에 대응하여, 다양한 기술 개발이 이루어졌다. 예를 들어, 내면 코팅을 갖는 관형 파이프를 얻기 위해, 굴곡(bending) 및 용접 전에 금속 평판 상에 불소수지 분말의 코팅이 사용되어 왔다. 그러나 용접 기술의 사용으로 인해, 악영향이 있다. 용접되는 부품은 불소수지 라이닝 재료의 열분해 온도보다 더 높은 온도를 경험한다. 상승한 온도로 인해 불소수지 라이닝 재료가 분해된 손상된 부품에 대해서는 수정이 필요하다. 또한, 불소수지의 분해는 인체에 위험을 초래하는 유해 가스의 방출로 나타난다.

일본 특허출원 JP1992-352689호에 기재된 다른 방법은, 불소수지 막의 중첩 없이 단일 시트의 불소수지 막으로 탱크의 내면을 라이닝하는 단계를 포함한다. 상기 불소수지 막의 말단 엣지는, 엣지가 맞대기 접합부(butt joint)를 형성하도록 서로 인접하고 있다. 이어서, 밀봉 막이 맞대기 접합부 위에 배치되어 이를 덮는다. 상기 맞대기 접합부는 밀봉 막에 열과 압력의 인가를 포함하는 기술(예를 들어, 열 밀봉 또는 용접)을 사용하여 밀봉된다. 그러나 이런 프로세스는 상기 밀봉 막의 추가적인 가열 및 용융 단계를 요구한다. 이들 추가적인 단계들은 코팅 두께의 균일성을 제어하는 것을 어렵게 하고, 또한 탱크의 내면을 코팅하는 프로세스 효율을 감소시킨다.

한편, 일본특허 제 3954120호에는, 관형 라이닝 탄화수소계 재료를 금속관 내에 드로잉하는 단계, 및 상기 라이닝 재료 내로 공급되는 압축 공기에 의해 튜브의 내면에 상기 관형 라이닝을 가압하는 단계를 포함하는 방법이 기재되어 있다. 이런 방법은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 탄화수소 수지에 적용 가능하지만, 그러나 높은 항복점 강도를 갖는 불소수지와 같은 다른 수지에는 적합하지 않을 수 있다. 탄화수소 수지와 달리, 불소수지는 소성 변형되기 전에 더 높은 압력을 필요로 한다. 결과적으로, 이런 방법이 불소수지 코팅에 적용되었다면, 프로세스에 상당한 압력이 요구되어, 프로세스의 효율성에 영향을 끼치거나 또는 안전 위험을 초래할 수 있다.

본 발명의 예의 양태에 따라, 파이프의 내면 상에 코팅을 갖는 파이프를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함할 수 있다.

(i) 평판의 표면 상에 라이닝 재료를 코팅하는 단계;

(ⅱ) 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(catch)를 형성하도록 상기 코팅된 평판의 대향하는 엣지 부분을 굴곡하는 단계;

(iii) 파이프를 형성하도록, 상기 코팅된 평판을 굴곡하여 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치와 결합하는 단계;

(iv) 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 위치를 가열하는 단계; 및

(v) 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열된 위치에서 상기 파이프의 외면과 파이프의 대향하는 내면을 가압하는 단계.

본 발명의 예의 다른 양태에 따라, 상기 방법에 의해 파이프를 형성하도록 서로 결합되는 적어도 2개의 가늘고 긴 캐치를 갖는 파이프가 제공된다.

본 발명의 실시예는 단지 예시로서 도면과 관련하여 이하의 기재된 바로부터 본 기술분야의 숙련자에게 더욱 잘 이해될 것이고 쉽게 명백해질 것이다.

도 1은 평판(110), 및 상기 평판(110)의 표면 상에 코팅하기 위한 라이닝 재료(104)의 사시도이다.
도 2는 그 대향하는 엣지 부분(106)이 반대 방향으로 굴곡된, 평판(110)의 평면도(투시도)이다.
도 3은 도 2의 평판으로 형성된 파이프(100)의 정면도이다.
도 4는 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)가 서로 어떻게 결합되는지를 도시하는 파이프(100)의 정면도이다.
도 5는 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)가 서로 결합되는 것을 도시하는 파이프(100)의 정면도이다.
도 6은 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 가압 롤러(102, 103)의 사용을 도시하는 파이프(100)의 정면도이다.
도 7은 파이프(100) 상의 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치, 및 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치를 따른 가압 롤러의 이동을 도시하는 파이프(100)의 투시도이다.
도 8은 가압 롤러의 위치가 파이프에 어떻게 고정될 수 있는지의 예를 도시하는, 형성되는 파이프의 사시도이다.

이들 도면은 축척대로 도시되지 않았으며, 단지 예시적인 목적으로 의도되었다.

도 1, 2, 및 3을 참조하면, 본 발명은 파이프(100)의 내면 상에 코팅을 갖는 파이프(100)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.

(i) 평판(110)의 표면 상에 라이닝 재료(104)를 코팅하는 단계;

(ii) 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 형성하도록 상기 코팅된 평판(110)의 대향하는 엣지 부분(106)을 굴곡하는 단계;

(iii) 파이프(100)를 형성하도록, 상기 코팅된 평판(110)을 굴곡하여 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 결합하는 단계;

(iv) 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치를 가열하는 단계; 및

(v) 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열된 위치에서, 파이프(100)의 내면과 대향하는 파이프(100)의 외면을 가압하는 단계.

상기 파이프(100)는 파이프(100)의 내면 상의 코팅, 및 상기 파이프(100)를 형성하도록 서로 결합되는 적어도 2개의 가늘고 긴 캐치(108)를 갖는다. 상기 파이프(100)의 적어도 2개의 가늘고 긴 캐치(108)는, 열 및 압력이 가해진 후, 코팅에 의해 서로 고착된다.

도 1은 평판(110)의 예를 도시하고 있다. 상기 평판(110)은 2개의 평면(F_A, F_B)을 포함한다. 상기 2개의 평면(F_A, F_B)은 서로의 반대측에 있는 평판(110)의 주 외면이다. 평판(110)은 그 의도된 목적에 부합하도록 다양한 폭, 길이, 및 두께 치수를 가질 수 있다. 도 1의 예에서, 평판(110)은 실질적으로 직사각형 형상이다. 이 문맥에서의 '평탄(flat)'이라는 용어는, 기구의 사용에 의해 미세하게 평탄하지 않은 것으로 나타날 수는 있더라도, 즉 미세하게 물결 모양일 수 있거나 또는 미세하게 곡선일 수 있더라도, 판(110)이 정확하게 평탄할 수 있거나, 또는 통상적인 육안 검사 시 번갈아서 평탄하게 나타날 수 있음을 의미한다.

상기 평판(110)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 또한 본 기술분야의 숙련자라면 상기 평판(110)은 파이프(100)의 내면을 코팅하기 위한 방법을 기재하는 데 사용된 예일 뿐이며, 파이프(100)의 제조에 적합한 다른 가능한 형태의 구조 및 프레임 부품이 사용될 수도 있음을 인식해야 한다.

본 예에 있어서, 평판(110)은 금속, 예를 들어 강철, 알루미늄, 또는 구리로 제조된다. 그러나 평판(110)은, 파이프(100)를 통해 운반될 유체나 물체에 따라, 재료의 상이한 조합으로 제조될 수 있음을 인식해야 한다. 재료의 상이한 조합은 금속 합금, 금속 복합 합금, 또는 재료의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 성분의 적어도 하나는 금속이므로, 재료의 조합이 가단성(malleable) 및 굴곡성이 가능한 재료의 달성으로 나타날 수 있다. 또한, 상기 평판(110)은 플라스틱을 포함하는 다른 타입의 복합 재료로 이루어질 수도 있다.

평판(110)에 고착될 도 1에 도시된 바와 같은 라이닝 재료(104)는, 파이프(100)의 구현에 적절하도록, 상기 평판(110)의 임의의 표면에 고착되는 접착면을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 예에 있어서, 라이닝 재료(104)에 고착될 평판(110)의 표면은 F_A 주 외면이고, 상기 F_A 주 외면은 이후에 파이프(100)의 내면이 될 것이다. 상기 라이닝 재료(104)는 평판(110)의 표면에 고착될 수 있는 접착 재료로 이루어질 수 있다. 라이닝 재료(104)가 접착 재료로 제조되는 경우, 평판(100)의 표면에 고착될 라이닝 재료(104)의 접착 특성은, 라이닝 재료(104)를 설정 온도로 가열 시 활성화될 수 있다. 본 기술분야의 숙련자라면, 평판(110)의 표면 상에 라이닝 재료(104)를 코팅하는 방법은 상술한 바에 제한되지 않으며, 파이프(100) 코팅 산업에 사용되는 통상적으로 알려진 임의의 합리적인 방법을 포함할 수 있음을 인식해야 한다.

본 예에 있어서, 상기 라이닝 재료(104)는 불소수지 막이다. 불소수지 막을 형성하는 데 사용될 수 있는 불소 중합체의 예는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE) 및 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA)을 포함한다. 또한, 미국 특허 US7112640B2호에 개시된 바와 같은 불소 공중합체는 불소수지 막을 형성하는 데 사용될 수 있는 적합한 중합체의 예이다. 다른 구성에 있어서, 상기 라이닝 재료(104)는 불소수지 막의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 평판(110)의 표면에 직접 접촉하는 불소수지 막의 층은, 평판(110)의 표면에 부착하기 위한 접착성을 갖도록 구성될 수 있다. 카르복실 작용기를 포함하는 접착 재료는, 불소수지 막으로서 사용하기에 적합한 접착성을 갖는 재료의 예이다. 평판(110)의 표면[즉, 파이프(100)의 내면]을 코팅하는 목적은, 예를 들어 유체의 흐름을 개선시키거나 또는 파이프(100)에 대한 부식 완화를 돕는 것이다. 따라서 상기 목적을 달성하기에 적합한 임의의 라이닝 재료(104)가 사용될 수 있다.

파이프(100)에서 라이닝 재료(104)의 두께는, 실시될 파이프(10)의 용도에 따라 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 일 수 있다. 라이닝 재료(104)는 하나 이상의 중첩 재료 층을 포함할 수 있다. 따라서 파이프(100)의 라이닝 재료(104)의 두께는 실시될 중첩 재료의 정도에 따라 설정될 수 있다. 산업 분야에서 부식성 금속 유체를 운반하기 위해서는, 라이닝 재료(104)의 이러한 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 두께 범위가 적합하다. 종래의 로토-라이닝 방법과는 달리, 라이닝 재료(104)의 두께는 1 ㎜ 이상으로 제한되지 않는다.

평판(110)의 표면 상에 라이닝 재료(104)를 코팅한 후, 평판(110)의 엣지 부분(106) 및 평판(110)의 대향하는 엣지 부분(106)[이하, 통칭하여 대향하는 엣지 부분(106)으로 알려져 있다]은, 도 2에 도시된 바와 같이 굴곡될 것이다. 도 2는 굴곡된 대향하는 엣지 부분(106)이 명확하게 보이도록 의도적으로 투명하게 도시되었다. 또한, 도 2는 대향하는 엣지 부분(106)이 실제 구현 시 제 척도대로 도시되지 않고 그 크기보다 더 크게 의도적으로 도시되었다. 평판(110)의 "엣지 부분(106)"은, 평판(110)의 주변이나 엣지 상에 또는 주변이나 엣지를 따라 위치되는, 평판(110)의 영역을 지칭한다. 상기 대향하는 엣지 부분(106)의 각각은, 평판(100)의 인접한 부분(107)에 대해 경사각(α)을 형성하도록 굴곡된다. 대향하는 엣지 부분(106)의 각각은, 한 쌍의 가늘고 긴 매치(108)를 형성하는 목적의 부합에 적합하도록, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)가 함께 결합될 때 서로 부착되거나 결합될 수 있는 유사한 각도로 또는 상이한 각도로 굴곡될 수 있다. 본 예에 있어서, 상기 대향하는 엣지 부분(106)은 동일한 각도로, 그러나 각각의 엣지 부분(106)에 인접한 평판(110)의 부분에 대해 반대 방향으로, 각각 굴곡된다. 구체적으로, 상기 대향하는 엣지 부분(106) 중 하나는 평판(110)의 주 평면(F_A)에 대해 제1 방향으로 각도를 두고 굴곡되며, 상기 대향하는 엣지 부분(106) 중 다른 하나는 평판(110)의 다른 주 평면(F_B)에 대해 동일한 각도로, 그러나 상기 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 굴곡된다. 평판(110)의 대향하는 엣지 부분(106)은, 굴곡 가공 전에, 평판(110)의 각각의 주 평면(F_A, F_B)에 대해 135°내지 170°의 각도(α)로 그 각각의 대향 방향으로 각각 굴곡될 수 있다.

본 예에 있어서, 상기 대향하는 엣지 부분(106)은 각각 실질적으로 직사각형 형상이다. 상기 대향하는 엣지 부분(106)은 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 형성하기에 적합한 바와 같이, 유사한 폭(W) 또는 상이한 폭(W)을 갖도록 굴곡될 수 있다. 상기 대향하는 엣지 부분(106)의 각각은 10 ㎜ 내지 20 ㎜ 의 폭을 갖도록 굴곡될 수 있다. 본 예에 있어서, 대향하는 엣지 부분(106)의 길이는, 파이프(100)의 길이를 형성할 것이다. 본 예에 있어서, 상기 대향하는 엣지 부분(106)은 결국 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 형성하게 될 것이다. 따라서 "대향하는 엣지 부분(106)" 및 "가늘고 긴 캐치(108)"라는 용어는, 본 명세서에서 호환 가능하게 사용된다.

상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 형성하기 위해 상기 코팅된 평판(110)의 대향하는 엣지 부분(106)을 굴곡시킨 후, 파이프(100)의 내면을 코팅하기 위한 방법의 다음 단계는, 평판(110)이 그 후에 파이프(100)의 형상으로 굴곡되는 단계이므로, 상기 한 쌍의 캐치(108)의 각각의 개별적인 부재는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 근접하게 될 것이다. 도 3은 파이프(100)의 측면도로서, 상기 가늘고 긴 캐치(108)가 서로 결합되기 전의 구성을 도시하고 있다. "근접(proximity)"이라는 용어는, 파이프(100)가 평판(110)의 굴곡에 의해 완전히 형성되기 직전에, 상기 파이프(100)의 원주를 따라 및/또는 원주에 근접한 위치에 위치되는 가늘고 긴 캐치(108)로 지칭될 수 있다. 상기 가늘고 긴 캐치(108)는, 작은 갭 또는 개구(120)에 의해 서로 분리되도록 서로 이동될 수 있다. 본 기술분야의 숙련자라면, 제공되는 바와 같은 "근접"이라는 의미는, 파이프(100)가 원형일 필요는 없고 상기 파이프(100)의 다른 형상이 가능하기 때문에, 단지 참고사항일 뿐임을 인식해야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방법의 현재 단계에서 가늘고 긴 캐치(108)를 이격시키는 작은 갭이나 개구(120)를 갖는 지점까지 상기 평판(100)을 굴곡시키는 목적은, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)가 서로 결합하여 파이프(100)를 형성하도록, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 각각의 개별 부재를 조정 및 정렬시키기에 충분한 공간을 제공하기 위한 것이다. 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 각각의 개별 부재는, 본질적으로 상기 대향하는 엣지 부분(106)의 각각을 지칭한다. 도 4는 가늘고 긴 캐치(108)와 결합되기 위해 상기 평판(110)의 굴곡 시 도 3에 도시된 단계의 추가 단계를 도시하고 있다. 상기 평판(110)은 굴곡되어, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108) 중 하나가 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108) 중 다른 하나 위에 있어서 이들이 결합하여 후킹될 수 있다. 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)는, 각각의 엣지 부분(106)이 중첩될 때 서로 결합되어 후킹된다. 결합 및 후킹 후, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)는 서로가 면 접촉하도록 가압되거나 납작해지므로, 상기 파이프(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 그 내부의 유체 또는 대상물(object)을 운반하기 위해 그 의도된 도관 형상을 형성하며, 또한 파이프(100)가 누설되거나 또는 유체나 대상물을 운반하기 위한 도관으로서 기능하지 못하도록 분열되지 않는다.

상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)는 그 위에 코팅된 라이닝 재료(104)를 갖도록 제조될 수 있으며, 또는 다른 구성에서는 상기 라이닝 재료(104)가 그 위에 코팅되지 않도록 형성될 수 있다. 이는, 라이닝 재료(104)가 평판(110) 상에 코팅될 때 상기 가늘고 긴 캐치(108)를 형성할 영역을 덮거나 또는 덮지 않도록, 상기 라이닝 재료(104)의 치수를 조정함으로써 이루어질 수 있다. 본 예에 있어서, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)는 그 위에 코팅된 라이닝 재료(104)를 가지며, 상기 라이닝 재료(104)는 그들이 서로 접촉할 때 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108) 사이에 협지된다. 상기 라이닝 재료(104)를 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108) 사이에 협지시키면, 라이닝 재료(104)를 연화시키기 위해 열이 가해질 때 상기 가늘고 긴 캐치가 더욱 강한 접합부를 형성하는 것을 유리하게 돕는다. 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108) 사이에 협지된 연화된 라이닝 재료(104)는, 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 금속 층들을 함께 고착하는 것을 돕는다. 즉, 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)가 상기 파이프의 코팅 또는 라이닝 재료(104)에 의해 고착된다.

본 예에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 결합함으로써 형성되는 파이프(100)의 형상은, 실질적으로 관형이거나 또는 원통형이며, 또한 파이프(100)의 유체와 같은 대상물의 운반에 적절한 중공 코어를 갖는다. 상기 파이프(100)의 횡단면은 실질적으로 원형인 링 형상을 갖는다. 그러나 여기에 기재된 방법이나 유사한 방법을 통해 제조될 수 있는 다른 형태의 파이프(100) 또한 가능하다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 파이프(100)는 실질적으로 사변형 또는 다각형 횡단면을 가질 수 있다.

코팅된 평판(110)을 굴곡하고 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 결합시켜 파이프(100)를 형성한 후, 다음 단계는 파이프(100)의 접합부(100)로서 간주될 수도 있는, 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에 열과 압력을 가하는 것이다. 본 예에 있어서, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치는, 서로 중첩되어 면 접촉되는 각각의 엣지 부분(106)의 위치로서 지칭될 수도 있다. 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치 상에서 라이닝 재료(104)를 연화시키지만 그러나 완전히 용융시키지는 않을 정도로 열이 충분히 가해진다. 라이닝 재료(104)를 연화시키면, 엣지 부분(106)의 표면과 접촉하게 될 파이프(100)의 인접 부분(107) 뿐만 아니라, 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 금속 표면으로의 고착을 촉진시킨다. 압력은 가늘고 긴 캐치(108) 상에서 서로의 반대 방향으로 가해지며, 한쪽 힘은 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 파이프(100)의 내면 상에 발휘되고, 또한 다른쪽 힘은 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 파이프(100)의 내면과는 반대인 파이프(100)의 외면 상에 발휘된다. 열과 압력은 그 위치에서 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 개별적으로 가해지거나, 또는 그 위치에서 동시에 가해질 수 있다. 상기 열과 압력이 개별적으로 가해졌다면, 라이닝 재료(104)가 여전히 충분히 연성일 동안, 상기 라이닝 재료(104)를 연화시켜 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 금속 표면으로의 고착을 촉진시키기에 충분하도록, 열과 압력은 서로 짧은 간격으로 가해질 수 있다.

본 예에 있어서, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치는 동시에 가압 및 가열되어, 서로 중첩되도록 굴곡되는 각각의 엣지 부분(106)의 표면과 접합된다. 상기 위치에 가해진 열은, 각각의 엣지 부분(106)의 표면과 면 접촉되는 파이프(100)의 인접 부분(107)에 고착될 뿐만 아니라, 중첩되는 각각의 엣지 부분(106)의 면의 고착을 촉진시키도록, 라이닝 재료(104)의 점도를 감소시킨다.

상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서의 가열은, 라이닝 재료(104) 또는 파이프(100)를 완전히 용융시키면 안된다. 그렇지 않으면, 파이프(100)의 라이닝 재료(104)의 적어도 가열 위치 주변의 코팅 두께에 바람직하지 않은 변화가 있을 수 있다. 예를 들어, 본 예에 적용 가능한 1분 미만의 짧은 시간동안, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에 열을 가하면, 상기 라이닝 재료(104)의 완전한 용융을 방지하는 것을 돕는다. 또한, 본 예에 있어서, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치는 라이닝 재료(104)의 융점보다 60℃ 낮은 온도 내지 상기 라이닝 재료의 융점보다 20℃ 높은 온도에서 가열된다. 이는 라이닝 재료(104)를 연화시키기에 바람직한 온도 범위이다. 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서의 가열 온도는, 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 갖지 않는 통상적인 파이프를 제조하는 데 사용되는 금속의 용접 온도 보다 훨씬 더 낮다. 따라서 금속 용접을 포함하는 파이프를 결합 및 제조하기 위한 일부 통상적인 기술과는 달리, 본 예는 라이닝 재료(104)가 상기 라이닝 재료(104)를 분해시키는 금속 용접 온도로는 가열되지 않는다는 이점을 제공한다.

압력은, 이하에 기재되는 바와 같이, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에 가해질 수 있다. 본 예에서는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 가압 롤러(102, 103)가 제공되고, 이들 롤러는 도 5의 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 압력을 제공하도록 탠덤으로(in tandem) 이동하도록 만들어진다. 상기 가압 롤러(102 및/또는 103)는 열과 압력을 동시에 가할 수 있다. 본 예에 있어서, 열 및 압력은, 라이닝 재료(104)가 연화되어 접착 특성을 갖는 직후에 압력이 가해진다는 의미에서, 거의 동시에 적용된다. 2개의 가압 롤러(102, 103)를 가지면 반작용력을 제공하며, 이런 반작용력은 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열된 위치에서 파이프(100)의 외면 상에, 그리고 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열 위치에서 상기 파이프(100)의 대향 내면 상에, 쥐는 압력 또는 파지 압력을 발휘한다. 상기 가압 롤러(103)는 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열 위치에서 파이프(100)의 내면에 대해 가압하며, 상기 가압 롤러(102)는 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열 위치에서 상기 파이프(100)의 내면과는 반대인 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열 위치에서 상기 파이프(100)의 외면을 가압한다. 가해진 압력은 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)에서 금속 표면에 라이닝 재료(104)의 고착을 촉진시킬 뿐만 아니라, 또한 상기 압력은 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)에서 금속을 형상으로 가압하여 강한 접합부를 형성한다. 가압 롤러의 개수는 반드시 2개로 제한되는 것은 아니며, 2개 이상일 수도 있음을 인식해야 한다.

본 예에 있어서, 상기 가압 롤러(102)는 도 7에 도시된 바와 같이 그 회전축(111)이 파이프(100)의 길이를 따라 길이방향 축선(109)과 직교하도록 배치된다. 본 예에 있어서, 가압 롤러(103)는 그 회전축선(111)이 파이프(100)의 길이를 따라 길이방향 축선(109)과 직교하도록 동일한 방식으로 파이프(100) 내에 배치된다. 편의상, 가압 롤러(102, 103)의 회전축선들 중 오직 하나만 도시되었으며, 2개의 회전축선에는 동일한 도면부호(111)가 부여되었다. 또한, 본 예에 있어서, 가압 롤러(102, 103)의 회전축선들은 서로 평행하다. 그러나 가압 롤러(102, 103)가 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에 압력 및/또는 열을 충분히 효율적으로 가할 수 있는 한, 가압 롤러(102, 103)는 임의의 방식으로 배열될 수 있음을 인식해야 한다. 그 목적은 가압 롤러(102, 103)가, 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)를 형성하도록 굴곡된 상기 굴곡된 대향하는 엣지 부분(106) 위로 롤링하게 하는 것이다.

상기 가압 롤러(102, 103)는 각각 실질적으로 원통형이다. 가압 롤러(102, 103)의 각각은 그 회전축선(111)에 대해 회전 가능하다. 다른 구성에서는, 가압 롤러(102)만 회전 가능하고, 가압 롤러(103)는 회전하지 않을 수 있다. 또 다른 구성에서는, 가압 롤러(103)만 회전 가능하고, 가압 롤러(102)는 회전하지 않을 수도 있다. 또한, 가압 롤러(102, 103) 모두는 회전하지 않는 한 쌍의 압력 발휘 요소로 대체될 수 있는 구성도 가능하다. 이 경우, 이들은 가늘고 긴 캐치(108)를 가압하고, 가압 및/또는 가열 프로세스 중 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 대향 표면을 따라 미끄러질 것이다. 상기 압력 발휘 요소는, 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 표면을 따라 미끄러짐에 따라, 마찰을 감소시키기 위해 매끄러운 표면을 갖도록 제조될 수 있다.

가압 롤러(103)는 가열된 가압된 라이닝 재료(104)가 가압 롤러(103)에 부착되는 것을 방지하기 위해, 비점착성(non-stick) 재료로 코팅되거나 제조될 수 있다. 이러한 비점착성 재료의 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등과 같은 플루오로 중합체를 포함한다. 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에 열을 가하는 것은, 예를 들어 가압 롤러(102 및/또는 103) 및/또는 파이프(100)의 유도 가열을 통해 달성될 수 있다.

상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서의 가열은, 가압 롤러(103 및/또는 102)를 가열함으로써 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치가 가압됨에 따라, 동일한 시간에 실시될 수 있다. 대안적으로, 파이프(100)가 금속과 같은 열전도성 재료로 제조되는 경우, 서로 고착되도록 각각의 엣지 부분(106)의 면과 면 접촉되는 파이프(100)의 인접 부분(107)뿐만 아니라, 중첩되는 각각의 엣지 부분(106)의 라이닝 재료(104)로 상기 면이 코팅되게 하는 대신에, 상기 파이프(100)가 가열된다. 다른 구성에 있어서, 가압 롤러(103 및/또는 102)와 파이프(100) 모두는 가열될 수 있다. 또 다른 구성에 있어서, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 파이프(100)의 외면 및 파이프(100)의 대향 내면은, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 동일 위치 상에 가열이 실시되어 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에 고착을 고정하기 전에, 각각의 엣지 부분(106)의 면과 면 접촉되는 파이프(100)의 인접 부분(107)뿐만 아니라 중첩되는 각각의 엣지 부분(106)이 서로 고착되도록 가압될 수 있다.

상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열 위치에서, 파이프(100)의 외면과 상기 파이프(100)의 대향 내면을 가압하기 위한 여러 방법이 있다. 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 가열 위치에서, 파이프(100)의 외면과 상기 파이프(100)의 대향 내면의 가압을 수행하는 하나의 예로는, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치(108)의 위치가 가압 롤러(102, 103)에 의해 가압됨에 따라, 상기 가압 롤러(102, 103)를 정지시키고, 그리고 상기 파이프(100)의 길이를 따른 방향으로 파이프(100)를 연속적으로 이동시키는 것이다. 대안적으로, 다른 예에 있어서, 가압 롤러(102, 103)는 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 길이를 따른 상기 파이프(100)의 내면 및 상기 가늘고 긴 캐치의 길이를 따른 상기 파이프(100)의 대향 외면이 정지 상태로 유지될 동안, 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 전체 길이에 대해 파이프(100)의 길이를 따른 방향으로 연속적으로 이동될 수 있다. 이들 예 모두에 있어서, 다른 가압 롤러(102)는 가압 롤러(103)와 함께 탠덤으로 이동할 것이다.

도 8은 도 7의 형성된 파이프(100)의 사시도이고, 도 7의 가압 롤러(102, 103)의 위치가 파이프(100) 내측에서 어떻게 고정될 수 있는지를 도시하고 있다. 도 8에는 지지 장치(800)가 도시되어 있다. 상기 지지 장치(800)는 가압 롤러(103), 롤러 지지체(805), 연장 가능한 축(804), 롤러 지지체(806), 다른 롤러(807), 및 지지 축(802)을 포함한다. 파이프(100) 내에 위치될 가압 롤러(103)는, 상기 롤러 지지체(805)의 일 단부에 고정된다. 구체적으로, 가압 롤러(103)는 상기 가압 롤러(103)가 회전할 수 있도록 지지체(805)에 회전 가능하게 장착된다. 상기 지지체(805)의 타 단부는 상기 연장 가능한 축(804)의 일 단부에 부착된다. 상기 연장 가능한 축(804)의 타 단부는 롤러 지지체(806)를 통해 롤러(807)에 부착된다. 상기 가압 롤러(103) 및 롤러(807)는 지지 장치(800)의 대향 단부이고, 또한 상기 두 롤러는 파이프(100)의 내면 상에 압력을 발휘하도록 배열된다. 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 가압 롤러(103)가 파이프(100)의 내면 상에 압력을 발휘하는 지점으로부터, 상기 대향의 롤러(807)가 파이프(100)의 내면 위에 코팅된 라이닝 재료(104) 또는 파이프(100)의 내면과 접촉하는 지점까지의, 상기 지지 장치(800)의 길이가 상기 파이프(100)의 직경에 끼워지도록, 상기 연장 가능한 축(804)은 기계적으로 조정될 수 있다. 상기 가압 롤러(102)는 파이프(100)의 외측에 장착되므로, 상기 가압 롤러(103)에 의해 가압된 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 위치에서 파이프(100)의 외면에 접촉하여, 가압 롤러(103)와 탠덤으로 이동할 것이다.

상기 연장 가능한 축(804)은, 가압 롤러(103) 및 롤러(807) 상에 작용하는 스프링과 같은 편향 기구를 포함할 수 있다. 상기 가압 롤러(103) 및 롤러(807)는 다시 상기 가늘고 긴 한 쌍의 캐치(108)의 위치에서 파이프(100)의 내면 상에, 그리고 상기 가늘고 긴 한 쌍의 캐치(108)의 위치와는 반대인 파이프(100)의 내면의 다른 측부 상에 압력을 각각 발휘한다.

상기 지지 축(802)은 파이프(100)의 길이 방향으로 상기 연장 가능한 축(804)에서의 위치로부터 직교하여 연장된다. 상기 지지 축(802)의 길이는 조정 가능하다.

상기 지지 축(802)은, 지지 장치(800)의 위치를 고정하도록, 파이프(100)의 길이보다 더 긴 길이로 상기 파이프(100)의 외부의 또는 외측의 고정 위치로 연장될 수 있다. 상기 지지 장치(800)는, 압력 발휘 중 파이프(100)가 이동되고 또한 가압 롤러(103)가 정지 상태로 유지되는 경우에, 제 위치에 고정되어야만 한다.

파이프(100)가 동일한 위치에 유지되고 또한 가압 롤러(102, 103)가 파이프(100)를 가로질러 이동하는 다른 구성에 있어서, 상기 지지 축(802)은 지지체를 파이프(100)를 따라 상이한 위치로 롤링시키기 위해 액추에이터(도 8에는 도시되지 않음)에 부착될 수 있다.

지지체(805) 및/또는 연장 가능한 축(804)은, 가압 롤러(103)를 가열하기 위한 가열 장치로서 구성될 수 있으며, 상기 가열 장치는 다시 상기 가늘고 긴 캐치(108)의 위치를 가열한다. 대안적으로, 상기 가압 롤러(102)는 대신에 가열되는 것일 수 있다. 다른 구성에 있어서, 가압 롤러(102, 103) 모두는 상기 가열 장치를 통해 함께 가열될 수 있다.

명세서 및 청구범위에서, 문맥상 달리 표시하지 않는 한, "포함하는(comprising)"이라는 용어는 "단지 구성되는"이라는 배타적인 의미라기 보다는, "적어도 포함하는(including at least)"이라는 의미의 비배타적인 의미를 갖는다. "포함하다(comprise)" 등과 같은 다른 형태의 대응하는 문법적 파생어에도 동일하게 적용된다.

본 발명은 다수의 실시예 및 구현예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 다양한 명백한 변경 및 등가의 배열을 포함한다. 본 발명의 특징들은 청구항들 사이의 특정 조합으로 표현되지만, 이들 특징은 임의의 조합 및 순서로 배열될 수 있는 것으로 고려된다.

Claims

파이프의 내면 상에 코팅을 갖는 파이프를 제조하기 위한 방법으로서:
(a) 평판의 표면 상에 라이닝 재료를 코팅하는 단계;
(b) 한 쌍의 가늘고 긴 캐치를 형성하도록 상기 코팅된 평판의 대향하는 엣지 부분을 굴곡하는 단계;
(c) 파이프를 형성하도록, 상기 코팅된 평판을 굴곡하여 한 쌍의 가늘고 긴 캐치와 결합하는 단계;
(d) 상기 가늘고 긴 캐치 상에 코팅된 상기 라이닝 재료를 연화시켜, 상기 라이닝 재료가 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치와 함께 고착되도록, 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 위치를 가열하는 단계; 및
(e) 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열된 위치에서, 상기 파이프의 외면과 상기 파이프의 대향하는 내면을 가압하는 단계를 포함하고,
상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치에서 상기 파이프를 가압하는 단계는 적어도 2개의 가압 롤러를 사용하여 실시되고, 상기 가압 롤러 중 하나는 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치에서 상기 파이프의 외면을 가압하고, 다른 가압 롤러는 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치에서 상기 파이프의 대향하는 내면을 가압하는, 파이프 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 라이닝 재료는 불소수지 막인, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 대향하는 엣지 부분은 반대 방향으로 굴곡되는, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 대향하는 엣지 부분은 10 ㎜ 내지 20 ㎜의 폭을 갖도록 각각 굴곡되는, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 대향하는 엣지 부분은 상기 한 쌍의 가늘고 긴 캐치를 형성하도록 135° 내지 170°의 각도로 각각 굴곡되는, 파이프 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 불소수지 막은 카르복실기와 같은 적어도 하나의 접착 그룹을 갖는 접착성 불소수지인, 파이프 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 불소수지 막의 두께는 100 ㎛ 내지 500 ㎛인, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가열은 상기 라이닝 재료의 융점보다 60℃ 낮은 온도로부터 상기 라이닝 재료의 융점보다 20℃ 높은 온도의 범위에서 실시되는, 파이프 제조 방법.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 위치에서의 가열은, 가압 롤러 중 적어도 하나를 가열함으로써 실시되는, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치에서 상기 파이프의 외면을 가압하고, 또한 상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치에서 상기 파이프의 대향하는 내면을 가압하는 가압 롤러는, 상기 파이프의 길이를 따른 방향으로 이동되는, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치에서 상기 파이프의 내면에 대해 가압하는 가압 롤러는, 상기 파이프 내에서 지지 장치의 제1 단부에 연결되고, 상기 지지 장치의 제1 단부와는 반대인 상기 지지 장치의 제2 단부는 상기 파이프의 내면 위에 코팅된 라이닝 재료 또는 상기 파이프의 내면과 접촉하기 위한 롤러를 포함하는, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결합된 한 쌍의 가늘고 긴 캐치의 가열 위치가 가압됨에 따라, 상기 파이프의 길이를 따른 방향으로 파이프를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 파이프 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법에 의해 제조된 파이프로서,
상기 파이프는 상기 파이프의 내면 상에 코팅, 및 서로 결합되어 상기 파이프를 형성하는 적어도 2개의 가늘고 긴 캐치를 가지며,
상기 적어도 2개의 가늘고 긴 캐치는 상기 코팅에 의해 함께 고착되는, 파이프.
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