KR102591228B1 - 차수판 제작장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는, 하부 성형틀; 상기 하부 성형틀과 결합하는 상부 성형틀; 상기 하부 성형틀과 상기 상부 성형틀 사이의 이격부에 삽입되는 복수 개의 측면 성형틀을 포함하고, 상기 하부 성형틀은 원기둥 형상의 중앙 돌출부를 포함하고, 상기 복수 개의 측면 성형틀은 상기 중앙 돌출부와 마주보는 성형면에 상기 원기둥 형상의 외주면과 대응되는 곡률을 갖는 차수판 제작장치를 개시한다.

Description

차수판 제작장치{Manufacturing device of water proof plate}
실시예는 차수판 제작장치에 관한 것이다.
일반적으로 지하에 복잡하게 매설되어 있는 송수관의 유지관리 및 신설연결 등을 위해서는 불가피하게 단수작업을 실시하고 있으나, 이에 따른 시민의 불편 및 많은 경제적인 피해를 입고 있는 실정이다.
단수작업은 통상 직접적인 배관공사보다는 사전준비 작업인 물 빼내기 작업과 작업 후 관로에 물을 채우는 통수작업에 대부분의 시간을 소비하는 현재의 공정내용으로 볼 때 작업시간을 단축하는 장치개발이 시급한 실정이다.
통상 노후 송수관의 교체 및 배관증설 등을 위하여는 송수관을 단수하여 밸브설치 및 배관부위 등의 각종작업을 시행해야 원활한 송수관 유지가 가능하다.
그러나, 배관은 통상적인 교체나 보수는 장시간의 사용 후 실시하는 경우가 대부분이다. 이 경우 배관의 차수를 위해 설치된 밸브가 노후화되어 그 역할을 수행하지 못하고, 누수가 발생하는 문제점이 있다.
이로 인해, 배관의 개체 공사 시 용접 작업이 어려워 핫태핑(hot-tapping) 방법 등 고가의 장치를 이용한 방법을 적용하고 있다.
이와 같이 배관의 차수를 위한 새로운 공법이 개발되어 사용되고 있으나, 기 개발된 공법의 경우, 배관의 외부에 구멍을 뚫어 작업을 하여야 하며, 그로 인해 새로운 손상부가 형성된다는 문제점이 있다.
실시예는 배관을 차수시 2차 외부 손상 없이 배관을 차수할 수 있는 차수판, 차수판 제작장치 및 차수판 삽입 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 차수판 제작장치는, 하부 성형틀; 상기 하부 성형틀과 결합하는 상부 성형틀; 상기 하부 성형틀과 상기 상부 성형틀 사이의 이격부에 삽입되는 복수 개의 측면 성형틀을 포함하고, 상기 하부 성형틀은 원기둥 형상의 중앙 돌출부를 포함하고, 상기 복수 개의 측면 성형틀은 상기 중앙 돌출부와 마주보는 성형면에 상기 원기둥 형상의 외주면과 대응되는 곡률을 갖는다.
상기 원기둥 형상의 외주면은 상기 상부 성형틀에 가까워질수록 단면적이 작아지도록 기울어질 수 있다.
상기 복수 개의 측면 성형틀은 상기 성형면에 형성된 복수 개의 슬릿을 포함하고, 상기 복수 개의 슬릿은 수직 방향으로 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 슬릿은 상기 상부 성형틀에 가까워질수록 수평 방향 깊이가 증가할 수 있다.
상기 복수 개의 슬릿은 수평 방향 깊이가 증가할수록 폭이 좁아질 수 있다.
상기 복수 개의 슬릿은 바닥면에 형성된 돌기부를 포함하고, 상기 복수 개의 슬릿에 형성된 돌기부는 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
상기 중앙 돌출부와 상기 성형면 및 상기 상부 성형틀의 내주면은 서로 이격 배치되어 이격 공간을 형성하고, 상기 상부 성형틀은 상기 이격 공간에 성형 용액을 주입할 수 있는 주입홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배관에 구멍을 뚫는 것을 생략하여 배관의 2차적 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차수 후 시간의 경과에 따라 자연스럽게 녹아 제거되어 차수 장치의 제거에 소모되는 비용과 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차수판을 대량으로 제작할 수 있다.
또한, 차수판을 정확한 위치에 자동으로 삽입할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판의 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 도 1의 저면도이다.
도 5는 배관에 차수판이 삽입되기 전 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 배관에 차수판이 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1의 변형예이다.
도 8은 수용성 폴리머층이 도포된 차수판이 배관에 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판 제작장치의 사시도이다.
도 10은 도 9의 분해 사시도이다.
도 11은 도 9의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판 제작방법의 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판 삽입 장치의 사시도이다.
도 14는 도 13의 평면도이다.
도 15 내지 도 17은 차수판 삽입장치를 배관에 설치하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 18 내지 도 20은 차수판 삽입장치를 이용하여 차수판을 배관에 삽입하는 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판의 사시도이다. 도 2는 도 1의 측면도이다. 도 3은 도 1의 평면도이다. 도 4는 도 1의 저면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 차수판(100)은, 상면(111)과 하면(112)을 포함하는 몸체부(110) 및 몸체부(110)의 외주면(115)에 돌출 형성된 복수 개의 환형부(120)를 포함한다.
몸체부(110)와 환형부(120)는 생분해성 소재를 이용하여 제작할 수 있다. 생분해성 소재의 밀도는 0.9g/cm3 내지 1.5g/cm3이고, 녹는점은 110℃ 내지 120℃이고, 인장강도(tensile strength)는 40MPa 이상이고, 연신율은 350% 이상이고, 습기는 0.06% 이하일 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 경우 배관 삽입시 높은 압력에서도 차수 성능을 유지할 수 있다. 몸체부(110)에는 삽입장치의 헤드부(도 13의 342)가 끼워질 수 있도록 삽입홈(114)이 형성될 수 있으나 강성 유지를 위해 삽입홈은 생략될 수도 있다.
예시적으로 생분해성 소재는 PBS(Polybutylene Succinate)일 수 있다. 이러한 생분해성 소재는 120℃ 이상에서 분해되며 분해 후 수질에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 생분해성 소재는 충분한 차수 성능을 갖고, 분해시 수질에 영향을 미치지 않는 다양한 물질이 제한 없이 선택될 수 있다. 예시적으로 생분해성 소재는 PBSA(Polybutylene Succinate-co-butylene Adipate)일 수도 있다. 이외에 후술하는 수용성 폴리머일 수도 있다.
실시예에 따르면, 차수판(100)이 생분해성 물질로 제작되므로 배관에 삽입된 후 별도의 제거 작업을 생략할 수 있다. 따라서, 배관에 구멍을 뚫는 것을 생략하여 배관의 2차적 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
몸체부(110)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 외측면(115)은 상면(111)으로 갈수록 단면적이 줄어들도록 기울어질 수 있다. 외측면(115)과 수직선(V1)이 이루는 각도(θ1)는 1도 내지 15도 일 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 몸체부(110)가 배관에 용이하게 삽입되면서도 환형부(120)가 휘어져 차수압을 증가시킬 수 있다.
복수 개의 환형부(120)는 수직 방향으로 이격 배치될 수 있다. 복수 개의 환형부(120)는 배관 삽입시 삽입 방향의 반대로 휘어져 배관의 내면과 접촉압을 증가시킬 수 있다.
환형부(120)의 개수는 4개로 예시하였으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 환형부(120)의 개수는 4개보다 적을 수도 있고, 4개보다 많을 수도 있다.
복수 개의 환형부(120)는 하면(112)에서 상면(111)으로 갈수록 몸체부(110)의 외주면(115)에서 돌출되는 거리가 증가할 수 있다. 예시적으로 가장 하부에 배치된 제1 환형부(121)의 돌출거리(L1)는 그 위에 배치된 제2 환형부(122)의 돌출거리(L2)보다 작을 수 있고, 제2 환형부(122)의 돌출거리(L2)는 그 위에 배치된 제3 환형부(123)의 돌출거리(L3)보다 작을 수 있고, 제3 환형부(123)의 돌출거리(L3)는 그 위에 배치된 제4 환형부(124)의 돌출거리(L4)보다 작을 수 있다.
즉, 몸체부(110)의 직경은 상부로 갈수록 점차 감소하는 반면, 환형부(120)의 돌출거리는 상부로 갈수록 증가할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 배관 삽입시 환형부(120)가 휘어지는 형상이 최적화되어 차수압을 증가시킬 수 있다.
복수 개의 환형부(120)의 내경은 서로 상이하고 외경은 모두 동일할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 외경은 서로 상이할 수도 있다. 예시적으로 가장 상부에 배치된 제4 환형부(124)의 외경은 제1 환형부(121)의 외경보다 작을 수도 있고 클 수도 있다.
복수 개의 환형부(120)의 두께는 몸체부(110)에서 멀어질수록 얇아질 수 있다. 이러한 구성에 의하면 배관 삽입시 환형부(120)의 휘어짐이 용이해질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 환형부(120)의 두께는 일정할 수도 있다.
복수 개의 환형부(120)는 외면에 형성된 컷팅홈(120a)을 포함하고, 복수 개의 환형부(120)에 형성된 컷팅홈(120a)은 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면 배관 삽입시 환형부(120)의 휘어짐이 용이해질 수 있다. 실시예에서는 각각의 환형부(120)에 2개의 컷팅홈(120a)이 서로 마주보게 형성된 것을 예시하였으나 홈의 위치, 형상 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 그러나, 차수압을 증가시키기 위해 컷팅홈은 생략될 수도 있다.
도 5는 배관에 차수판이 삽입되기 전 상태를 보여주는 도면이다. 도 6은 배관에 차수판이 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 복수 개의 환형부(121, 122, 123, 124)는 배관 삽입시 삽입 방향의 반대로 휘어져 배관(10)의 내면과 접촉압을 증가시킬 수 있다. 따라서, 배관의 차수압을 증가시키는 역할을 수행할 수 있다. 몸체부(110)의 외주면이 기울어지게 형성되므로 가장 상부에 배치된 제4 환형부(124)가 가장 많이 휘어지게 되고, 제1 환형부(121)로 갈수록 휘어짐은 적어질 수 있다.
도 7은 도 1의 변형예이다. 도 8은 수용성 폴리머층이 도포된 차수판이 배관에 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 차수판(100)의 외면에 수용성 폴리머층(130)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 수용성 폴리머는 차수판(100)에 도포되어 차수판과 배관 사이의 실링 부재 역할을 수행함으로써 차수 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 차수판(100)과 같이 기설정된 온도 이상에서는 자연적으로 녹아 없어지도록 하여 차수장치를 제거하기 위한 공정을 생략할 수 있다.
일반적으로 수용성 폴리머는 물에 용해되는 폴리머를 의미하며, 다양한 종류의 천연 및 합성 수용성 폴리머가 있다. 대표적인 수용성 폴리머는 폴리비닐알콜 [poly(vinyl alcohol), PVA], 폴리비닐피롤리돈 [poly(vinyl pyrrolidone), PVP], 폴리아크릴산[poly(acrylic acid), PAA], 폴리아크릴아미드 [(poly(acrylamide), PAM] 등이 있다.
하이드로겔은 3차원 망상 구조를 가지는 친수성 고분자로 이루어져 있으며, 하이드로겔은 고분자 사슬에 부착된 친수성기로 인하여 다량의 물을 머금어 팽윤(swelling)할 수 있다. 그러나, 하나 이상의 단량체들의 간단한 반응으로 만들어진 가교된 고분자의 망상 구조 때문에 물에 녹지 않는 성질을 나타낸다.
수용성 폴리머층(130)은 아크릴 아마이드 계열의 하이드로겔을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수용성 폴리머는 전체 조성물의 중량을 기준으로 40 내지 98 중량%의 아크릴산 유도체, 0.1 내지 40%의 알긴산 계열 고분자 화합물, 0.01 내지 5%의 가속제, 0.01 내지 5 중량%의 가교제 및 0.01 내지 10%의 개시제를 포함할 수 있다.
아크릴산 유도체의 경우, 중량%가 40 중량% 보다 적은 경우 하이드로겔의 형성이 불가능하며, 98 중량% 보다 많은 경우 탄성이 떨어지는 하이드로겔이 형성되는 문제가 있다.
알긴산 계열 고분자 화합물의 경우, 0.1 중량% 보다 적은 량이 함유되는 경우 탄성 부여가 불가능하며 부서지는 하이드로겔이 형성되며, 40 중량% 보다 많은 경우, 하이드로겔 형성이 안되고 벌크 고분자와 유사한 거동을 하게 되는 문제가 있다.
가속제의 경우, 0.01 중량% 보다 적은 량이 함유되는 경우 경화 진행속도가 매우 느리거나 진행되지 않아 하이드로겔 형성이 어려우며, 5 중량% 보다 많은 양이 함유되는 경우 지나치게 빠르게 경화되어 주형틀에 주입이 어려워 성형이 불가능해지는 문제가 있다.
가교제의 경우, 0.01 중량%보다 적은 량이 함유되는 경우 가교점이 부족하여 경화가 완전하게 진행되지 않으며, 5 중량%보다 많은 양이 함유되는 경우, 딱딱한 하이드로겔이 형성되어 탄성이 부족하게 되는 바, 본 발명에서 하수관 내부에서 팽창을 통해 차수를 진행하고자 하는 목적의 달성이 불가능해진다.
개시제의 경우, 0.01 중량%보다 적은 양이 함유되는 경우 경화가 안되어 하이드로겔 형성이 불가능하며, 10 중량%보다 많은 양이 함유되는 경우 하이드로겔의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
아크릴산 유도체는 하이드로겔 매트릭스를 형성하기 위한 것으로, 아크릴아마이드 계열 또는 아크릴산 계열의 물질이 사용될 수 있다.
아크릴아마이드 계열은 하기 화학식 1에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
R1은 -H or -CH3,
R2와 R3는 -H, -CH3, CH2CH3, -CH2CH2CH3, -CH(CH3)중에서 선택될 수 있다)
아크릴산 계열은 하기 화학식 2에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있다.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
R1은 -H or CH3,
R2는 -H, -CH2CH2OH, -(CH2CH2O)n-H, -(CH2CH2O)n-CH3 중에서 선택될 수 있다)
알긴산 계열 고분자 화합물은 탄성을 부여하기 위한 것으로, 알긴산, 히알루론산, 키토산, 젤라틴 및 키틴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
개시제는 아크릴아마이드가 고분자를 형성하는 반응을 개시하는 것으로, 과황산암모늄(Ammonium persulfate)을 포함할 수 있다.
가속제는 겔형성의 개시반응을 촉진하는 것으로 테트라메틸에틸렌디아민(N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine)을 포함할 수 있다.
가교제는 아크릴 아마이드 고분자들의 가교를 형성하는 것으로, N,N-메틸렌비스아크릴아미드(N,N'-methylene bisacrylamide)를 포함할 수 있다.
수요성 폴리머의 종류 중 하나인 하이드로겔을 가교시킬 경우 폴리머 사슬 간에 3차원 망상 구조가 이루어지며, 이 경우 사슬을 신장시켜도 본래의 상태로 돌아가는 탄성을 구비할 수 있다.
이 때 가교제로 어떤 화합물을 선택하는 가에 따라 가교된 고분자의 길이 신장률이나 탄성계수 같은 물리적인 특성이나 열수에 대한 안정성 등의 화학적 특성이 달라질 수 있다.
아마이드 결합과 에스테르 결합의 차이는 안정성에 있으며, 일반적으로 아마이드 결합이 에스테르 결합에 비해 가수분해반응 속도가 느린 것으로 알려져 있다.
가교제가 아마이드 혹은 에스테르 결합에 의하여 사슬 간 가교를 이루게 되면 열수에 의한 가수분해 속도가 달라질 것이며, 따라서 아마이드 결합과 에스테르 결합의 양 및 비율을 적절하게 조절함으로써 필요한 열수 분해 성질을 달성할 수 있다.
또한 가교제의 종류 및 양에 따라 가교 구조의 화학적 성질 및 물리적 성질이 달라질 수 있기 때문에 필요한 열수 분해 성질을 가지면서 차수 공법에 적용이 가능한 물리적/기계적 성질을 갖는 하이드로겔을 합성하는 것이 필요하다.
실시예에 따르면, 성형틀을 이용해 하이드로겔을 컵 형상으로 제작하고, 제작된 하이드로겔을 차수판의 외주면에 끼워 넣어 제작할 수 있다.
도 8을 참조하면, 차수판(100)이 배관에 삽입시 도포된 수용성 폴리머층(130)이 복수 개의 환형부(121, 122, 123, 124)의 사이 공간에 충전되어 실링 부재의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 차수압 성능을 높일 수 있다. 또한, 수용성 폴리머층(130)은 물을 흡수하여 팽창하므로 차수압을 더욱 향상시킬 수 있다.
하기 표 1은 환형부(120)의 돌출거리 및 두께를 다양하게 변형하여 제작한 실시예의 치수를 표시한 표이고, 표 2는 배관 삽입 후 발생하는 최대 응력 및 최대 접촉압을 측정한 시뮬레이션 결과이다. 여기서 Max. Stress는 배관 삽입시 차수판(100)에 가해지는 최대 응력이며, Max. Contact Press는 배관 삽입시 차수판(100)이 갖는 최대 접촉압으로, 접촉압이 높을수록 차수압이 높아지게 된다.
L4(mm) L3(mm) L2(mm) L1(mm) 두께(mm)
제1 실시예 15 13.5 11 9.5 0.5
제2 실시예 15 13.5 11 9.5 1.0
제3 실시예 15 13.5 11 9.5 Taper
제4 실시예 10 9 6.6 4.18 0.5
제5 실시예 10 9 6.6 4.18 1.0
제6 실시예 10 9 6.6 4.18 Taper
제7 실시예 18 16.2 11.88 7.524 0.5
제8 실시예 18 16.2 11.88 7.524 1.0
제9 실시예 18 16.2 11.88 7.524 Taper
Max. Stress[MPa] Max. Contact Press[MPa]
제1 실시예 32.32 0.731
제2 실시예 32.35 3.011
제3 실시예 32.32 1.514
제4 실시예 32.16 0.648
제5 실시예 32.16 0.3436
제6 실시예 32.16 2.010
제7 실시예 32.46 0.6819
제8 실시예 32.53 2.990
제9 실시예 32.46 1.622
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 제1 환형부(121)의 돌출거리(L1)가 9.5mm, 제2 환형부(122)의 돌출거리(L2)가 11mm, 제3 환형부(123)의 돌출거리(L3)가 13.5mm, 제4 환형부(124)의 돌출거리(L4)가 15mm이고, 환형부(120)의 두께가 1.0mm인 제2 실시예의 경우 배관 내의 최대 접촉압이 3.011MPa로 가장 높은 것으로 측정되었다.
제7 내지 제9 실시예의 경우 제4 환형부(124)의 길이가 가장 길었음에도 오히려 접촉 압력은 낮은 것으로 파악되었다. 돌출길이가 너무 길어지면 쉽게 휘어져 오히려 접촉압이 낮아지는 것으로 확인되었다. 그러나 제8 실시예의 경우 최대 접촉압이 2.990MPa로 우수한 차수압 성능을 가질 수 있다.
또한, 제3 실시예보다 제2 실시예의 결과가 더 좋은 것으로 미루어 볼 때, 환형부(120)의 두께는 몸체부(110)에서 멀어질수록 얇아지는 테이퍼 구성보다 두께가 일정한 것이 접촉압을 높이는데 효과적인 것을 알 수 있다.
예시적으로 제1 환형부(121)가 배치되는 지점에서 몸체부(110)의 직경은 67mm일 수 있고, 제2 환형부(122)가 배치되는 지점에서 몸체부(110)의 직경은 64mm일 수 있고, 제3 환형부(123)가 배치되는 지점에서 몸체부(110)의 직경은 61mm일 수 있고, 제4 환형부(124)가 배치되는 지점에서 몸체부(110)의 직경은 58mm일 수 있다. 몸체부의 직경은 각 실시예에서 모두 동일할 수 있다.
제2 실시예의 경우 제1 환형부(121)의 돌출거리(L1)가 9.5mm, 제2 환형부(122)의 돌출거리(L2)가 11mm, 제3 환형부(123)의 돌출거리(L3)가 13.5mm, 제4 환형부(124)의 돌출거리(L4)가 15mm이므로 상부로 갈수록 차수판(100)의 전체 직경(몸체부 외경과 환형부 외경의 합)은 점차 감소할 수 있다.
제8 실시예의 경우 제1 환형부(121)의 돌출거리(L1)가 7.524mm, 제2 환형부(122)의 돌출거리(L2)가 11.88mm, 제3 환형부(123)의 돌출거리(L3)가 16.2mm, 제4 환형부(124)의 돌출거리(L4)가 18mm이므로 상부로 갈수록 차수판(100)의 전체 직경(몸체부 외경과 환형부 외경의 합)은 점차 증가할 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 환형부(120)의 돌출거리가 3mm씩 증가하도록 설계하는 경우 몸체부(110)의 직경이 감소하는 만큼 환형부(120)의 돌출거리가 증가하므로 차수판(100)의 전체 직경은 모두 동일할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판 제작장치의 사시도이다. 도 10은 도 9의 분해 사시도이다. 도 11은 도 9의 단면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 차수판 제작장치(200)는 하부 성형틀(220), 하부 성형틀(220)과 결합하는 상부 성형틀(210), 하부 성형틀(220)과 상부 성형틀(210) 사이의 공간부(212, 222)에 삽입되는 복수 개의 측면 성형틀(230)을 포함한다.
하부 성형틀(220)은 모서리에 배치된 복수 개의 하부 돌출부(221) 및 중앙에 배치된 원기둥 형상의 중앙 돌출부(223)를 포함할 수 있다. 중앙 돌출부(223)는 성형될 차수판(100)의 내부홈 및 두께를 결정하는 역할을 수행할 수 있다.
중앙 돌출부(223)는 차수판(100)의 형상에 따라 별도로 제작된 복수 개의 중앙 돌출부 중 하나일 수 있다. 따라서, 제작될 차수판(100)의 크기 및 형상에 따라 중앙 돌출부(223)가 선택적으로 하부 성형틀(220)에 결합될 수 있다. 원기둥 형상의 외주면은 상부 성형틀(210)에 가까워질수록 단면적이 작아지도록 기울어질 수 있다.
상부 성형틀(210)은 복수 개의 하부 돌출부(221)와 결합하는 복수 개의 상부 돌출부(211)를 포함할 수 있다. 따라서, 하부 돌출부(221)와 상부 돌출부(211)가 결합함으로써 복수 개의 측면 성형틀(230)이 삽입될 공간부(212, 222)를 형성할 수 있다.
그러나 반드시 이에 한정하지 않고 하부 성형틀(220) 또는 상부 성형틀(210) 중 적어도 하나에는 돌출부가 형성되지 않을 수도 있다. 예시적으로 하부 성형틀(220)에는 돌출부가 형성되지 않고 상부 성형틀(210)에만 돌출부가 형성될 수 있다. 또는 상부 성형틀(210)에는 돌출부가 형성되지 않고 하부 성형틀(220)에만 돌출부가 형성될 수도 있다.
복수 개의 측면 성형틀(230)은 복수 개의 돌출부 사이에 형성되는 공간부(212, 222)로 삽입될 수 있다. 측면 성형틀(230)은 4개일 수 있다. 측면 성형틀(230)이 4개인 경우 차수판(100)의 환형부(120)를 형성한 후 성형틀에서 분리하기 용이한 장점이 있다. 그러나 측면 성형틀(230)의 개수는 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 측면 성형틀(230)은 4개보다 작을 수도 있고, 4개보다 많을 수도 있다.
복수 개의 측면 성형틀(230)은 중앙 돌출부(223)와 마주보는 성형면(233)을 가질 수 있다. 성형면(233)은 원기둥 형상의 외측면과 대응되는 곡률을 갖고, 성형면(233)의 양측 모서리(233a)는 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 복수 개의 측면 성형틀(230)이 결합되면 복수 개의 성형면(233)은 중앙 돌출부(223)를 둘러싸는 원 형태를 이룰 수 있다.
복수 개의 측면 성형틀(230)은 성형면(233)에 형성된 복수 개의 슬릿(234)을 포함할 수 있다. 복수 개의 슬릿(234)은 수직 방향으로 이격 배치될 수 있다. 따라서, 주입된 성형 용액이 복수 개의 슬릿(234)에 충전되어 차수판(100)의 환형부(120)를 형성할 수 있다.
복수 개의 슬릿(234)은 상부 성형틀(210)에 가까워질수록 깊이가 증가할 수 있다. 따라서, 주입된 성형 용액에 의해 형성되는 환형부(120)의 돌출거리가 조절될 수 있다. 복수 개의 슬릿(234)의 형상은 앞서 설명한 환형부(120)의 특징적인 형상을 가질 수 있도록 제작될 수 있다.
복수 개의 슬릿(234)은 수평 방향 깊이가 증가할수록 폭이 좁아질 수도 있다. 따라서, 환형부(120)의 두께가 몸체부(110)에서 멀어질수록 얇아지는 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
복수 개의 슬릿(234)은 최외측면에 형성된 돌기부(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 환형부(120)의 끝단에는 컷팅홈이 형성될 수 있다. 또한, 복수 개의 슬릿(234)에 형성된 돌기부는 수직 방향으로 중첩되게 배치되어 각 환형부(120)의 컷팅홈이 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 즉, 슬릿의 돌기부는 환형부의 컷팀홈과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 복수 개의 슬릿(234)에 배치되는 돌출부는 생략될 수도 있다.
중앙 돌출부(223)와 성형면(233) 및 상부 성형틀(210)의 내주면은 서로 이격 배치되어 이격 공간을 형성하고, 상부 성형틀(210)은 이격 공간에 성형 용액을 주입할 수 있는 주입홀(210a)을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판 제작방법의 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차수판 제작방법은 성형틀 조립 단계(S100), 주입단계(S200), 건조단계(S300), 성형틀 제거 단계(S400)를 포함할 수 있다.
성형틀 조립 단계(S100)는 하부 성형틀(220), 상부 성형틀(210) 및 측면 성형틀(230)을 조립하여 성형 용액을 주입하기 위한 성형틀을 조립할 수 있다. 성형 용액은 생분해성 재료를 액상으로 제작할 수 있다. 예시적으로 생분해성 재료는 PBS일 수 있으며, PBS를 용액화시켜 성형 용액을 제조할 수 있다.
제작한 차수판(100)의 형상에 맞는 중앙 돌출부(223)를 하부 성형틀(220)에 결합시킨 후, 그 위에 상부 성형틀(210)을 결합할 수 있다. 이후 측면의 공간부(212, 222)로 측면 성형틀(230)을 삽입하여 성형틀 제작을 완료할 수 있다.
주입단계(S200)는 조립된 제작 장치에 성형 용액을 주입할 수 있다. 성형 용액은 상부 성형틀(210)의 주입홀(210a)을 통해 소정의 압력으로 주입될 수 있다. 이때, 사출 성형을 위한 공정이 추가적으로 진행될 수도 있다.
주입단계(S200)는 상부 성형틀(210)과 측면 성형틀(230)의 배치로 형성되는 이격공간을 통해 성형 용액을 주입할 수 있다. 주입된 수용 용액은 하부 성형틀(220)의 저면에서부터 채워져 차수판(100)을 형성할 수 있다.
건조단계(S300)는 주입된 성형 용액을 건조하는 단계이다. 건조단계는 성형 용액의 종류 및 재질에 따라 건조시간을 변형 실시할 수 있다.
성형틀 제거 단계(S400)는 성형 용액이 건조된 후, 건조된 성형틀을 제거하는 단계이다. 먼저, 측면 성형틀(230)을 제거한 후 하부 성형틀(220)과 상부 성형틀(210)을 차례로 분리할 수 있다. 이후 필요에 따라 수용성 폴리머를 도포하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수판 삽입 장치의 사시도이다. 도 14는 도 13의 평면도이다. 도 15 내지 도 17은 차수판 삽입장치를 배관에 설치하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 실시예에 따른 차수판 삽입장치(300)는, 제1 배관(10)에 결합되는 제1 고정모듈(320), 제1 고정모듈(320)의 후방에 배치되는 제2 고정모듈(350), 및 제2 고정모듈(350)에 배치되는 작업모듈(340)을 포함한다. 또한, 제2 고정모듈(350)의 후방에 배치되고 제2 배관(20)에 결합되는 제3 고정모듈(360)을 포함할 수 있다.
제1 고정모듈(320), 제2 고정모듈(350), 및 제3 고정모듈(360)은 제1 고정축(311)과 제2 고정축(312) 상에 결합되어 고정될 수 있다. 제1 고정축(311)과 제2 고정축(312)은 소정 직경을 갖는 파이프일 수 있으며 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다.
제1 위치 조정 모듈(324)은 제1 고정모듈(320)을 제1, 제2 고정축(311, 312) 상에서 이동 및 고정시킬 수 있다. 제2 위치 조정 모듈(354)은 제2 고정모듈(350)을 제1, 제2 고정축(311, 312) 상에서 이동 및 고정시킬 수 있다. 또한, 제3 위치 조정 모듈(364)은 제3 고정모듈(360)을 제1, 제2 고정축(311, 312) 상에서 이동시킬 수 있다. 제1 내지 제3 위치 조정 모듈(324, 354, 364)은 제1, 제2 고정축(311, 312)에 결합된 볼트를 포함할 수 있다. 따라서, 볼트를 회전시켜 제1 내지 제3 고정모듈(320, 350, 360)을 축방향으로 이동시킴으로써 차수판(100)의 삽입 깊이를 조절할 수 있다.
예시적으로 제1 위치 조정 모듈(324)과 제2 위치 조정 모듈(354)을 조절하여 제1 고정모듈(320)과 제2 고정모듈(350)이 가깝게 배치되는 경우 차수판(100)은 제1 배관(10)에 깊이 삽입될 수 있다.
이와 반대로 제1 위치 조정 모듈(324)과 제2 위치 조정 모듈(354)을 조절하여 제1 고정모듈(320)과 제2 고정모듈(350)이 멀게 배치되는 경우 차수판(100)은 제1 배관(10)의 깊지 않게 삽입될 수 있다.
제1 고정모듈(320)은 제1 배관(10)의 일면을 지지하는 제1 지지부재(321), 제1 배관(10)의 타면을 지지하는 제2 지지부재(322), 및 제1 지지부재(321)와 제2 지지부재(322)를 고정하는 제1 클램프(323)를 포함할 수 있다.
제1 지지부재(321)는 제1 배관(10)의 외주면의 일부를 덮을 수 있으며, 제2 지지부재(322)는 제1 배관(10)의 외주면의 나머지 부분을 덮을 수 있다. 제1 지지부재(321)와 제2 지지부재(322)는 각각 곡률을 갖도록 제작되어 제1 지지부재(321)와 제2 지지부재(322)가 결합되면 내부가 빈 원기둥 형상을 이룰 수 있다.
제1 클램프(323)는 제1 지지부재(321)와 제2 지지부재(322)의 나사홀에 결합되는 복수 개의 볼트(323)를 포함할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 다양한 방식의 체결부재를 포함할 수 있다.
제2 고정모듈(350)은 제1, 제2 고정축(311, 312) 상에 서로 이격 배치되는 한 쌍의 플레이트(351, 352), 및 작업모듈(340)을 한 쌍의 플레이트(351, 352)에 고정하는 제2 클램프(353)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 플레이트(351, 352)는 작업모듈(340)을 지지할 수 있도록 제1, 제2 고정축(311, 312) 상에서 서로 이격 배치될 수 있다. 한 쌍의 플레이트(351, 352)는 제1 서브 조정 모듈(354a)과 제2 서브 조정 모듈(354b)에 의해 이격 간격이 조절될 수 있다. 제1 서브 조정 모듈(354a)은 제1 플레이트(351)를 지지하는 한 쌍의 볼트이고, 제2 서브 조정 모듈(354b)은 제2 플레이트(352)를 지지하는 한 쌍의 볼트일 수 있다.
작업모듈(340)은 차수판(100)이 끼워지는 헤드부(342), 및 헤드부(342)를 전후진시켜 차수판(100)을 제1 배관(10)에 삽입하는 구동부(341)를 포함할 수 있다.
헤드부(342)는 삽입되는 차수판(100)의 종류에 따라 제작된 다양한 형상의 헤드부를 포함할 수 있다. 차수판(100)의 종류에 따라 삽입홈(114)의 직경 및 형상이 상이할 수 있다. 따라서, 헤드부(342) 역시 다양한 형태로 제작될 수 있다.
구동부(341)는 헤드부(342)는 전진 또는 후진시킬 수 있는 다양한 종류의 구동부재가 선택될 수 있다. 예시적으로 구동부(341)는 실린더 타입일 수도 있고 모터 타입일 수도 있다. 또한, 구동부(341)는 전진과 함께 헤드부(342)를 회전시키는 구조를 가질 수도 있다. 이러한 구성에 의하면 차수판(100)이 제1 배관(10)에 삽입되는 동시에 회전함으로써 삽입이 용이해질 수 있다.
제2 클램프(353)는 제1 플레이트(351)에 회동 가능하게 연결되고, 제1 플레이트(351)와 제2 플레이트(352) 사이에 배치된 연결판(355)에 고정될 수 있다. 제2 클램프(353)에 의해 작업모듈(340)은 제2 고정모듈(350)에 안정적으로 지지될 수 있다. 제1 플레이트(351)와 제2 플레이트(352)는 작업모듈(340)이 고정되는 안착홈(351a, 352a)을 포함할 수 있다.
제3 고정모듈(360)은 후면에 제2 배관(20)이 삽입되는 제3 지지부재(361) 및 제3 지지부재(361)에 삽입된 제2 배관(20)을 가압하는 제3 클램프(362)를 포함할 수 있다.
제3 지지부재(361)는 내부에 제2 배관(20)이 삽입되는 배관 삽입홈(363)이 형성되고, 제3 클램프(362)는 제3 지지부재(361)를 관통 삽입되어 제2 배관(20)을 제3 지지부재(361)에 고정할 수 있다. 제3 클램프(362)는 제3 지지부재(361)의 관통홀에 형성된 제1 나사산과 나사 결합하는 제2 나사산을 포함할 수 있다.
제2 고정모듈(350)의 제2 플레이트(352)와 제3 고정모듈(360)은 인접 배치될 수 있다. 따라서, 작업모듈(340)은 헤드부(342)를 전후진시켜 차수판(100)을 제1 배관(10)에 삽입시 제3 고정모듈(360)에 의해 후방이 지지될 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 제2 고정모듈(350)에 작업모듈(340)을 안착시킨 후 제2 클램프(353)를 볼트(353a)로 고정할 수 있다. 이때, 제3 고정모듈(360)에 제2 배관(20)을 삽입한 후 제3 클램프(362)로 제2 배관(20)을 고정할 수 있다. 또한, 제1 지지부재(321)에는 제1 배관(10)이 안착될 수 있다.
도 17을 참조하면, 제1 지지부재(321)를 제2 지지부재(322)에 결합시킨 후 볼트(323)를 체결하여 제1 고정모듈(320)에 제1 배관(10)을 견고히 고정할 수 있다. 이후 차수판(100)을 헤드부(342)에 삽입하여 삽입 준비를 완료할 수 있다.
도 18 내지 도 20은 차수판 삽입장치를 이용하여 차수판을 배관에 삽입하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 작업모듈(340)의 헤드부(342)는 전방으로 이동하여 차수판(100)을 제1 배관(10)에 삽입할 수 있다. 이때, 제1 위치 조정 모듈(324)과 제2 위치 조정 모듈(354)의 간격에 의해 제1 배관(10)에 차수판(100)이 삽입되는 깊이를 조절할 수 있다.
이때, 헤드부(342)에 연결되는 눈금자(343)가 함께 전방으로 이동할 수 있다. 제2 클램프(353)와 중첩되는 눈금자(343)의 치수를 읽어 차수판(100)이 삽입된 깊이를 확인할 수 있다.
도 20을 참조하면, 제1 배관(10)에 차수판(100)이 삽입된 후 구동부(341)에 의해 헤드부(342)가 후방으로 후퇴함으로써 삽입 공정을 완료할 수 있다. 차수판(100)은 제1 배관(10)의 내측에서 큰 접촉압을 가지므로 헤드부(342)가 후퇴시에도 제1 배관(10) 내에 그대로 배치될 수 있다.
실시예에 따르면, 작업모듈에 의해 제1 배관에 차수판이 자동으로 삽입됨으로써 작업자의 작업 오류 또는 조작 미숙으로 배관에 차수판이 불량하게 결합되는 문제를 해결할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 차수판
110: 몸체부
120: 환형부
200: 차수판 제작장치
300: 차수판 삽입장치

Claims (7)

  1. 하부 성형틀;
    상기 하부 성형틀과 결합하는 상부 성형틀;
    상기 하부 성형틀과 상기 상부 성형틀 사이의 이격부에 삽입되는 복수 개의 측면 성형틀을 포함하고,
    상기 하부 성형틀은 원기둥 형상의 중앙 돌출부를 포함하고,
    상기 복수 개의 측면 성형틀은 상기 중앙 돌출부와 마주보는 성형면이 상기 원기둥 형상의 외주면과 대응되는 곡률을 갖고,
    상기 원기둥 형상의 외주면은 상기 상부 성형틀에 가까워질수록 단면적이 작아지도록 기울어지고,
    상기 복수 개의 측면 성형틀은 상기 성형면에 형성된 복수 개의 슬릿을 포함하고,
    상기 복수 개의 슬릿은 수직 방향으로 이격 배치된 차수판 제작장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 슬릿은 상기 상부 성형틀에 가까워질수록 수평 방향 깊이가 증가하는 차수판 제작장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 슬릿은 수평 방향 깊이가 증가할수록 폭이 좁아지는 차수판 제작장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 돌출부와 상기 성형면 및 상기 상부 성형틀의 내주면은 서로 이격 배치되어 이격 공간을 형성하고,
    상기 상부 성형틀은 상기 이격 공간에 성형 용액을 주입할 수 있는 주입홀을 포함하는 차수판 제작장치.
KR1020210193320A 2021-12-30 2021-12-30 차수판 제작장치 KR102591228B1 (ko)

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