KR19990035756A - 일체적으로 형성된 라이너를 구비한 강관 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부식 및 마모 환경에서 사용되는 일체적으로 형성된 라이너를 구비한 강관(11) 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 이러한 라이너는 강관(11)에 열적으로 결합으로 비교적 두꺼운 중합체(16)로 구성된다. 중간의 중합체/접착물 층(80)이 강관(11)에 적용되어 열적/화학적 결합을 용이하게 한다. 이러한 중간층(80)은 바람직하게는 리브(12)를 강판(11)으로 압연 성형하기 이전에 예비처리 공정에서 강판(11)에 적용된다. 폴리에틸렌 라이너(16)는 강관이 성형된 후에 적용되어, 위생 분야에서 직면하는 황산의 부식작용 뿐만 아니라 지하수로 분야에서 직면하는 오물과 자갈 등의 흐름에 의해 발생된 마모에 저항하는 부드럽고, 유압적으로 효율적인 표면을 제공한다.

Description

일체적으로 형성된 라이너를 구비한 강관 및 그의 제조방법

주름지고 나선형인 리브를 갖는 강관이 배출관, 빗물 배수관, 및 다른 유사한 유체 도관으로서 폭넓게 사용되고 있다. 비록 마모가 쉽게 되지만, 강관은 비교적 고강도이고, 저중량을 가지기 때문에, 콘크리트관 보다 많은 잇점을 가지고 있다. 이러한 특성은 실질적으로 과적의 흙을 지탱하는 분야에 이용될 수 있는 반면, 저비용으로 배 및 핸들을 제조하는데 이용될 수 있다. 또한, 최근에는 특별한 나선형 리브를 갖는 강관이 본 출원의 양수인인 미국 캘리포니아 뉴포트 비치에 위한 "더블유.이. 홀 컴퍼니"에 의해 도입되었는데, 이러한 강관은 보다 고가인 콘크리트강과 비교하여 유압 효율이 우수할 뿐만 아니라 우수한 구조적 능력을 가져 매립된 빗물 배수관에 적용할 때 수명이 오래가는 장점이 있다.

강관은 부식과 과도한 마모에 민감하기 때문에, 이러한 강관은 위생 분야, 즉 지하수로와 빗물 배수관 등에 사용이 제한된다. 강관을 하수관에 적용하는데 있어서, 황산을 발생시키는 부식이 폐기물에 의해 발생된 황화수소 가스로부터 발생된다. 이러한 폐기물 및/또는 산은 부식 환경에서 강관을 급속히 훼손시키기 때문에, 위생 분야에서의 강관의 사용은 비실용적이다. 따라서, 보다 무겁고 비싼 콘크리트관 및/또는 유리질 점토관이 전통적으로 위생 분야에서 이용되어 왔다. 비록 강관이 일반적으로 고강도와 저중량 및 저가이기 때문에 바람직하지만, 강관은 부식에 민감하기 때문에 현재까지는 위생 분야에서 폭넓게 사용되지 못하고 있다.

빗물 배수관 분야에서, 이러한 강관은 특히 자갈, 오물, 및 모래 등이 통과하면서 발생되는 마모에 민감하다. 이러한 과도한 마모는 자주 강관 내의 내용물을 누수시켜 강관의 질을 저하시키기 때문에, 주요 관심사가 되고 있다. 추가로, 이러한 마모는 강관의 구조적 보전에 악영향을 끼쳐 강관의 구조적 파괴를 일으킬 수도 있으며, 과적은 강관의 일부를 파손시킴으로써, 강관에서의 흐름을 막아 유량을 감소시킨다.

이러한 단점을 인식하면서, 종래 기술에서는 콘크리트관의 부식에 대한 민감성을 감소시키면서 큰 직경의 하수관 분야에 유리질 점토관을 대신하여 콘크리트관을 사용하는 시도를 행하였다. 이러한 시도로는 두꺼운 내식성 플라스틱 라이너의 설치 및/또는 콘크리트관 내의 크라운(crown)부에 희생 콘크리트를 추가 형성시키는 것들이 있다.

이러한 종래 기술의 내식성 라이너는 일반적으로 각각의 콘크리트관 단편에 수용될 수 있는 크기를 갖는 플라스틱 삽입물을 포함한다. 이러한 라이너는 통상적으로 각 관 단편 내에서 주조된다. 관 단편이 소정의 위치에 놓여진 후, 인접하는 라이너들은 부식성 유체와 가스가 콘크리트관에 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성된 시일에 의해 서로 결합된다. 비록 이러한 종래 기술의 콘크리트관/플라스틱 라이너 솔루션(solution)은 일반적으로 큰 직경의 하수관 분야에 적절한 것으로 판명되었지만, 원래 고가인 콘크리트관/플라스틱 라이너 솔루션은 제품의 제조와 계획에 심각한 방해물을 포함하고 있다. 또한, 이러한 종래 기술의 희생 콘크리트관 솔루션의 유효 수명은 한정되어 있으며, 이는 시간에 대한 광범위한 회복을 요구하며, 이에 의해 막대한 회복 비용이 요구된다.

하수관 분야에서 강관 및 콘크리트관의 일반적인 문제점을 인지하면서, 최근에는 플라스틱관이 시장에 도입되었다. 이러한 플라스틱관은 하수관 분야에서 알려진 부식 환경에 의해 발생되는 훼손을 견딜 수 있으며, 이러한 관의 사용은 현재까지는 주로 작은 직경의 하수관 분야로 제한되고 있다. 이러한 이유 때문에, 플라스틱관의 구조적 보전은 큰 직경의 하수관 분야에서 극히 제한되는데, 이러한 플라스틱관의 측벽은 매립관에서 발생하는 압축력을 견딜 수 있도록 매우 두껍게 제조되거나 압축력을 견딜 수 있는 형상을 가져야만 한다. 그렇지만, 플라스틱 재료는 고가이기 때문에, 큰 직경의 하수관 분야에 플라스틱관을 사용하는 것은 경제적으로 비실용적이었다. 따라서, 큰 직경의 위생 하수관 분야에서 직면하는 특별한 인자의 관점에서 볼 때, 거의 모든 분야에서 내부에 사용 연장에 따라 현저하게 부패되는 희생벽이 형성된 콘크리트관이 사용되어 왔는데, 이러한 콘크리트관은 사용 시간이 길어지는 경우 부식되기 때문에, 시간이 지나면 보수 및/또는 교체를 해야하며, 비효율적인 라이너를 개별적으로 부착해야 한다.

폐기물 및/또는 위생 분야에서 직면하는 산성 환경과 대조적으로, 매립 빗물 배수관 분야에서 사용되는 강관은 추가적으로 그의 작용 환경과 관련하는 실질적인 문제점들에 봉착하게 된다. 매립 빗물 배수관 분야에 있어서, 강관의 내부를 통과하여 흐르는 물과 폐기물이 강관을 마모시키는 동안, 매립 환경 내에서 강관의 외부가 장시간 노출된다면 강관의 외부는 부식된다.

이러한 부식을 방지하기 위해, 강관의 내부를 콘크리트로 라이닝 처리하였으며, 이러한 라이닝 처리가 두꺼울수록 내마모성이 증가되어, 이에 의해 강관의 열화와 부식이 방지된다. 그렇지만, 강관의 내벽에 콘크리트를 부착시키기 위한 저가의 효율적인 수단을 발견하지 못하였다.

빗물 배수관 분야에서 강관의 부식과 마모를 해결하기 위해 종래 기술에서는 플라스틱이 적층된 금속막 재료로 강관을 제조하였다. 이러한 종래 기술에 따른 제품은 미국 일리노이스주 시카고에 위치한 일란드 스틸 컴퍼니(Inland Steel Company)가 제조한 상품명 "블랙-클라드(Black-Klad)"로 알려져 있다. 강판을 관 단편으로 압연하기 이전에, 관의 내부면을 형성하는 면에 중합체 재료를 적층시켜 제조한다. 이러한 적층의 두께는 대략 0.0254cm(0.010인치)로 제한되며, 부식 및 소정의 마모에 의해 발생되는 열화를 방지한다. 그렇지만, 플라스틱 적층물의 두께가 비교적 얇기 때문에, 이러한 적층물은 모래, 암석 등의 흐름에 의해 마모되어 금속 표면이 노출된다. 또한, 관 성형 공정동안, 얇은 적층물은 종종 냉간압연 공정에 의해 손상되기도 한다.

이러한 종래 기술에 따른 제품에 보다 두꺼운 적층물을 적용하는 것은 현재까지는 중합체 화합물에서 기포가 형성되어, 중합체 화합물이 강관으로부터 분리되는 결과를 가져왔다. 이와 같이, 현재까지는 강관에 보호성 중합체층을 적용하는 것은 비효과적인 것이었다.

그러므로, 종래 기술에 따른 강관의 내부 라이닝이 마모와 부식에 민감한 것으로 판명되었기 때문에, 그리고 콘크리트를 구성하는 물질과 같은 내마모성 불활성 라이닝 또는 불활성 중합체 재료가 강관벽에 효과적으로 부착되지 않기 때문에, 현재까지 강관은 위생 하수관과 같은 위생 분야에 사용되지 못하고 있다.

따라서, 강관이 부식 환경에 놓이는 경우, 강관의 구조적 보전을 유지하고, 강관 성형 공정 동안 기포를 발생시키지 않으면서 강관 표면에 유지시키기 위해 강관 표면에 견고하게 적용될 수도 있는 충분히 두꺼운 중합체 라이너를 필요로 하게 되었다. 또한, 황산의 침입을 방지할 뿐만 아니라 하수관 분야에서 직면하는 다른 형태의 부식을 방지하는 폴리에틸렌과 같은 중합체 재료로 구성된 불활성 보호 라이닝을 갖는 개선된 강관을 필요로 하게 되었다.

본 출원은 1994년 4월 8일자로 출원된 명칭이 "일체적으로 성형된 라이너를 구비한 강관 및 그의 제조방법"인 미국 특허출원 제 08/225,440 호의 일부계속출원이며, 1991년 7월 26일자로 출원된 명칭이 "일체적으로 성형된 라이너를 구비한 강관 및 그의 제조방법"인 미국 특허출원 제 07/736,108 호의 일부계속출원으로서, 이들 모두는 본 발명에서 참조하였다.

본 발명은 하수관, 빗물 배수관, 수압관, 지하수로, 및 다른 저수압관(low head) 분야에 사용되는 일반적인 매립관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부식 및 마모 환경에서 사용되는 일체적으로 성형된 라이너를 구비한 강관 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 길이관의 외부를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 도 1의 관벽의 확대 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 일체적 라이너를 구비한 강관 성형방법의 플로우 다이아그램.

도 4는 본 발명에 따른 일체적으로 형성된 라이너를 구비한 강관 성형 장치의 사시도.

도 5는 도 4의 관 밀 성형기의 확대 사시도.

도 6은 크림핑 성형(crimping) 이전에 리브와 에지부를 냉간 성형한 후의 강판의 확대 단면도.

도 7은 크림핑 잠금 시임(seam)공정을 도시한 단면도.

도 8은 크림핑 잠금 시임부 위에 일분자층/동시 사출 성형된층을 혼합하는 선택적인 로울러를 도시한 측단면도.

도 9는 예비처리공정과 얇은 단일/다수막층을 강판에 결합하는 예비 코팅 공정의 플로우 챠트.

도 10은 관의 내부층 상에 형성된 얇은 막층과 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌층의 산물을 도시한 라이너와 강관의 일부 확대 단면도.

도 11은 일체적 라이너를 강관의 내부 표면에 적용하고 그의 채널내에 앵커를 형성하는 장치의 사시도.

도 12는 일체적 라이너를 적용하기 위한 사출 성형기와 도 11의 앵커를 형성하는 사출 성형기의 확대 사시도.

도 13은 도 11 및 도 12의 라이너 사출 성형기와 앵커 사출 성형기의 확대 사시도.

도 14는 직접 사출 성형된 앵커와 관의 내부 표면 상에 형성된 일체적 라이너를 갖는 탭형 채널의 확대 측단면도.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 부식 및 마모 환경에서 사용되는 일체적으로 형성된 중합체 라이너를 구비한 강관을 포함하는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 중합체 라이너는 0.127cm(0.050인치) 내지 0.3175cm(0.125인치)의 두께를 갖는 폴리에틸렌으로 구성되며, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 라이너 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 또는 강관 제조 공정동안에 강관에 견고하게 결합하는 상기 두 물질의 혼합물로 구성된다. 본 명세서에서, 물질명 "저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물"은 0 내지 100% 의 저밀도 폴리에틸렌과 0 내지 100% 의 라이너 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 것으로 정의한다. 따라서, 이러한 물질은 라이너 저밀도 폴리에틸렌이 첨가되지 않은 저밀도 폴리에틸렌을 포함하고, 또한 저밀도 폴리에틸렌이 첨가되지 않은 라이너 저밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 그렇지만, 폴리에틸렌과 유사한 내식성을 갖는 다른 중합체 재료가 마찬가지로 사용될 수도 있다.

라이너는 연속적으로 사출 성형된 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층의 결합을 용이하게 하기 위해, 예비처리 공정 동안에 먼저 강관 표면에 비교적 얇은 일분자층 또는 다분자층의 중합체/접착물 막을 적용함으로써 형성된다. 얇은 막이 다분자층막으로서 형성되는 경우에는, 보조층이 바람직하게 동시 사출 성형된다. 얇은 막의 보조층들은 선택적으로 완전히 서로 독립적으로, 즉 시간을 달리하여 형성될 수도 있다. 비교적 얇은 막이 바람직하게는 사출 성형 또는 동시 사출 성형을 통해 적용되는 반면, 당업자들은 비교적 얇은 막이 주조 및 취련-막(blown-film) 기술을 포함하는 다른 공지된 기술을 통해 적용될 수도 있음을 인지할 것이다. 얇은 막은 강판에 주름부 또는 리브를 형성하는 압연을 행하기 전에 바람직하게는 예비처리 공정 동안에 강판에 적용된다. 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층은 바람직하게는 강판에 주름부 또는 리브가 형성된 후에 적용하고, 바람직하게는 연속하여 강판을 나선형으로 권취하고, 관제품으로 성형한다.

얇은 막은 강판의 표면에 견고하게 부착되어 형성되어, 비교적 두꺼운 폴리에틸렌, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물과 연속하여 열적/화학적 결합하기에 적합한 중합체 구성층을 제공한다. 따라서, 얇은 막은 강한 결합제 또는 강관에 접착식으로 결합하는 계면으로서 역할을 하며, 추가로 비교적 두꺼운 폴리에틸렌층, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물을 연속하여 적용하기에 적합한 베이스 재료를 형성한다.

본 발명은 황산의 부식 작용에 저항하고 위생 분야에서 일반적으로 직면하게되는 문제점들에 저항하는 부드럽고 유압적으로 효율적인 내부 표면을 제공한다. 또한, 하수관 및 빗물 배수관 분야에서 직면하는 자갈 및 오물과 같은 폐기물의 흐름에 의해 발생하는 마모에 강하게 저항하는 내부 표면을 제공한다.

예비처리 공정에서, 후에 적용될 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물의 결합을 촉진시키기 위해 적용되는 비교적 얇은 막은 일분자층 또는 다분자층막을 포함한다. 일분자층막은 단일층을 형성하고, 다분자층막은 2개의 보조층을 형성한다.

일분자층은 바람직하게는 폴리올레핀/말레무수물(Maleic Anhydride), 에틸렌 아크릴산(EAA), 에틸렌 메타크릴산(EMAA), 또는 이러한 중합체 재료의 혼합물, 또는 다른 금속 접착물을 포함한다.

당업자들은 다양한 다른 금속 접착물이 일분자층막으로서 사용하기에 적합하다는 것을 인지할 것이다. 선택적으로, 일분자층막은 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물을 적용하기 전에 처리되는 코로나(corona)일 수도 있다.

폴리올레핀/말레무수물 일분자층이 사용되는 경우, 말레무수물의 농도는 대략 0 내지 10 중량% 로 유지되며, 바람직하게는 1 중량% 미만으로 유지된다.

일분자층은 금속 표면에 접착식으로 결합하여, 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물이 후에 적용될 견고하게 부착되는 기판을 제공하는데, 이는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물을 강관에 견고하고 신뢰성 있게 부착할 수 있도록 한다.

다분자층 얇은 막이 사용되는 경우, 제 1 보조층, 즉 강관벽에 다음으로 오는 보조층은 바람직하게는 상기한 일분자층과 동일한 재료로 형성되는데, 즉 폴리올레핀/말레무수물, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메타크릴산, 이들 중합체 재료의 혼합물, 또는 다른 금속 접착물과 같은 일분자층 재료와 동일하게 형성된다.

다분자층 얇은 막의 제 2 보조층, 즉 제 1 보조층 위에 형성되어 후에 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물이 결합되는 제 2 보조층은 바람직하게는 중합체 접착물/폴리에틸렌 혼합물, 즉 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메타크릴산, 0 내지 10 중량%의 말레무수물을 함유한 저밀도 폴리에틸렌, 0 내지 10 중량%의 말레무수물을 함유하는 고밀도 폴리에틸렌, 또는 이들 재료들의 조합물과 같은 카복시-모디파이드(modified) 폴리에틸렌을 포함한다. 또다시, 당업자들은 다양한 다른 금속 접착물이 마찬가지로 적절하게 사용될 수 있음을 인지할 것이다.

당업자들은 추가로 안티블록(antiblock), 산화방지제, 안료, 자외선 안정제 등과 같은 다양한 접착물이 필요에 따라 제 2 보조층에 첨가될 수도 있음을 인지할 것이다. 또한, 코로나 처리가 필요에 따라 제 1 및 제 2 보조층을 용이하게 적용시키기 위해 사용될 수도 있음을 인지할 것이다.

상기한 바와 같이, 농도가 0 내지 10 중량%인 말레무수물의 사용은 말레무수물이 부족한 층들과 비교하여 볼 때 대략 5개의 인자에 의해 폴리에틸렌 일분자층 또는 다분자층막의 제 2 보조층의 접착을 증착시킨다.

본 발명의 강관을 성형하는 공정은 초기에 폐유와 오물을 제거하기 위해 0.1219cm(0.048인치) 내지 0.3505cm(0.138인치)의 두께를 갖는 G-210 아연도금된 코일 스트립을 예비세정하는 단계에서 개시한다. 이러한 금속을 오물 또는 폐유를 제거하기 위해 고압으로 고온의 알칼리성 분사욕에서 연속하여 처리하고, 금속의 양 표면에 고압으로 고온수를 분사하여 세정한다. 선택적으로 기계적 브러쉬 장치가 표면의 상태를 보다 양호하게 하거나 또는 잔류하는 크롬산염 또는 표면산화물을 제거하기 위해 사용될 수도 있다. 이 후, 제 2 고압 고온 알카리성 분사 처리와 고온수 세정을 반복한다. 이 후, 스트립을 적절한 에칭제로 처리하고, 건조시킨다. 선택적으로 산소 베리어 프리머(barrier primer)가 스트립에 적용될 수도 있으며, 또는 스트립을 접착물로 코팅시키고 적절한 온도로 가열하여 일분자층 또는 다분자층막의 연속 적층으로 코팅물을 양생할 수도 있다. 연속하여, 이러한 적층 스트립을 물로 급냉시키고, 적절한 상온으로 냉각시킨 후, 다시 코일 형태로 재성형한다. 연속하여, 적층된 코일을 종래 기술을 통해 주름부 또는 리브를 포함하도록 성형하고, 종래의 관 밀(mill)을 통해 길이관으로 성형할 수도 있다.

연속하여, 예비처리되고 주름진/프로파일 강판 스트립을 선택적으로 가열하고, 0.127cm(0.050인치) 내지 0.3175cm(0.125인치)의 두께를 갖는 전형적으로 두꺼운 폴리에틸렌 용융층, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층을 길이관의 내부 상으로 사출 성형한다. 비교적 두꺼운 층이 상승된 플라스틱화 온도에서 적용되기 때문에, 강판에 적용하기 이전에 두꺼운 층을 일분자층 또는 다분자층 얇은 막에 열적 및 화학적으로 견고하게 결합하여, 내식성 및 내마모성 관을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 비교적 두꺼운 저밀도/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물의 적용은 강판을 관 제품으로 성형하는데 연속적으로 사용된다. 이후, 이러한 관 단편을 냉각하고, 종래 기술을 이용하여 소정의 길이로 절단한다. 비교적 얇은 막층에 열적/화학적으로 결합하는 것에 이외에, 선택적으로 동일한 폴리에틸렌 재료를 관의 리브 또는 채널에 사출 성형함으로써, 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물을 강판에 추가로 부착시켜, 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층에 부착되는 앵커(anchor)를 형성할 수도 있다.

바람직하게, 이러한 앵커는 채널로 직접 사출 성형된다. 이 후, 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물이 앵커 위에 즉시 적용되어, 앵커와 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층은 서로 견고하게 결합하게 된다. 이러한 열적/화학적 결합은 앵커 사출 성형 다이와 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층 사출 성형 다이를 서로 밀착시키고, 성형된 관에 밀착시킴으로써 이루어진다.

따라서, 앵커는 정확하게 채널의 형상과 일치, 즉 채널을 충진하는데, 추가로 채널에 열적으로 결합한다. 앵커를 채널로 사출 성형하는 것은 바람직하게는 관이 형성된 후, 즉 인접하는 벽 단면을 서로 결합시킨 후에 행한다.

앵커를 채널로 사출 성형하는 공정은 단일 사출 성형 공정이거나, 또는 선택적으로 다수의 사출 성형 공정일 수도 있다. 예컨대, 이중 사출 성형 공정에서, 먼저 대략 앵커의 반이 채널의 하부로 사출 성형되어 형성되고, 앵커의 나머지가 연속하여 앵커의 미리 사출 성형된 부분 상에 제 2 사출 성형되어 형성된다. 당업자들은 다른 다양한 사출 성형 공정이 필요에 따라 이러한 복수의 사출 성형 공정에 이용될 수도 있음을 인지할 것이다. 다수의 채널은 필요에 따라 동시에 충진되거나, 또는 개별적으로 충진될 수도 있다.

선택적으로, 앵커 및 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층은 채널이 충진되도록 단일 사출 성형기로부터 사출되어, 관의 내부 표면에 적용되는 앵커와 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물층이 동시에 형성되도록 할 수도 있다. 이러한 사출 성형기는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물의 양이 채널이 형성되는 관의 영역에 초기에 제공되고, 추가로 적층되는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물의 양이 관의 내부 표면 상에 제공되도록 구성되며, 그리고 채널의 위를 연장하도록 구성된다. 따라서, 제조 공정은 사출 성형기의 수가 감소되고, 앵커와 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌 혼합물이 일체로 사출 성형됨으로 인한 그들 사이를 결합하는 공정을 생략할 수 있기 때문에 단순화된다.

비록 특정한 관 성형 분야에 대해 기술하였지만, 본 발명은 내화학성이 요구되는 다른 금속 제품을 성형하는 분야에도 적용할 수 있다.

본 발명의 이러한 장점 뿐만 아니라 다른 장점들이 첨부된 도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명함으로써 명백해질 것이다. 본 발명의 개념을 벗어나지 않으면서, 본 발명의 구성은 개조될 수도 있다.

이하에 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이러한 상세한 설명은 도시된 실시예와 연관하여 본 발명을 구성하고 사용하기 위한 기능과 절차를 개시한다. 그렇지만, 본 발명의 개념과 범위 내에서 동일한 기능과 절차가 다른 실시예에 의해 달성될 수도 있다.

비록 제한하지는 않았지만, 본 발명의 방법과 장치는 앤드리 등이 출원하고 더블유.이. 홀 컴패니에 양도된 미국 특허 제 4,838,317 호에 개시된 바와 같이 나선형 리브 강관에 사용하기에 매우 적절하다. 이러한 관점에서, 본 발명의 방법과 장치는 이러한 나선형 리브 강관의 제조에 대해 기술될 것이다. 그렇지만, 당업자들은 본 발명의 지침에 부식 환경에 견딜 수 있는 다른 강관 주조 뿐만 아니라 시이트 제품과 같은 다른 금속 제품이 적용될 수 있음을 인지할 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 강관 벽 재료, 바람직하게는 강으로 구성된 본 발명에 따른 개선된 나선형 리브 강관이 도시되어 있다. 나선형 리브 관(10)은 외부로 연장하는 리브(12)와 그 위에 형성된 잠금 시임부(14), 및 강관의 내부 표면 상에 일체적으로 형성된 폴리에틸렌 라이너(16)를 구비한다. 나선형 채널(18)은 바람직하게는 관(10)이 성형되는 시이트강(11)에 형성되어 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌과 같은 중합체로 충진되어 있으며, 이에 대해서는 이하에 보다 상세하게 설명할 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일체적으로 형성된 라이너(16)를 갖는 강관(10)을 성형하는 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 방법은 일반적으로 비교적 얇은 중합체/접착물 층이 형성된 강과 같은 강판을 예비처리하는 단계와, 후에 관을 제조하기 위해 동일물을 코일화하는 단계를 포함한다. 예비처리된 강판(11)은 언코일러(uncoiler, 20)를 통해 연속적으로 코일이 풀어지고, 리브 및/또는 주름부 및 시임부(14)(도 1 및 도 2에 도시됨)이 프로파일 압연 성형기(22)(도 4에 도시됨)에 의해 강판 상에 형성된다. 연속하여, 예비처리되고 예비성형된 강판(11)은 세정되고 선택적으로 가열될 수도 있다(24). 시임 로울러 및 관 밀 성형기(30)는 예비성형된 강판을 나선형 강 단편으로 성형하고, 관 제품을 형성하기 위해 잠금 시임부(14)를 크림핑한다. 적절한 다이를 구비한 시이트 사출 성형기 및 적층기(31)는 폴리에틸렌, 바람직하게는 저밀도 및/또는 라이너 저밀도 폴리에틸렌 또는 그의 혼합물과 같은 고온의 사출 중합체를 강판의 상부 또는 내부 표면에 제공한다. 이러한 적층기는 고온의 사출 중합체를 예비처리된 강판의 표면 상부와 접촉하도록 가압하여, 사출 중합체를 비교적 얇은 중합체/접착물 막층에 열적 및 화학적으로 결합시킨다. 관과 라이너는 바람직하게는 사출 성형 공정 및 절단기(33)가 원하는 길이로 관의 단편을 절단한 후 냉각된다(32).

프로파일 로울러 성형기(22)를 이용하여 리브(12) 및 시임(14)을 형성하고, 관 성형기(30)를 이용하여 나선형 관 단편을 성형하는 단계는 본 발명에서 참조하며 앤드리 등이 출원한 미국 특허 제 4,838,317 호에 상세하게 개시되어 있다. 그렇지만, 다른 종래의 강관 제조 기술 뿐만 아니라 다른 제조된 강 제품이 본 발명에서 수행될 수도 있다.

도 1 및 도 2에 상세하게 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일체적으로 형성된 라이너를 구비한 강관은 외부로 돌출한 구조를 갖는 다수의 리브(12)와 유압적으로 효율적인 내부 표면이 형성된 채널 벽을 포함한다. 이러한 리브(12)는 바람직하게는 나선형으로 형성된다. 관의 내부를 향해 형성된 채널(14)은 일반적으로 정방형, 사각형 또는 델타형으로 제조되며, 관의 내부 표면을 따라 개방되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 채널(14)은 도 14에 도시된 바와 같이, 내부에 앵커를 기계적으로 포획하기 위해 델타형으로 테이퍼 가공되어 있다.

도 9를 참조하면, 강판(11)을 관 단편(10)으로 성형하기 전에 행해지는 예비처리 공정(19)(도 3에 도시됨)의 상세한 단계가 도시되어 있다. 당업자들은 전형적인 예로서, 강판(11)이 연속 성형공정에서 용이하게 코일화되는 연장된 길이로 제조됨을 인지할 것이다.

초기의 예비처리 공정(19)에서는 코일화된 아연도금 강 스트립(61)을 언코일링하고, 스트립(11)의 상부 및 하부 표면으로부터 폐류 및/또는 오물을 제거하기 위해 스트립을 예비 세정(62)한다. 이러한 단계는 세정제 분야에서와 같이 종래에 공지된 공정으로 구성될 수도 있다. 강판(11)은 바람직하게는 보다 완화되도록 고압 고온 알칼리성 분사욕(64)에서 처리되고, 강판 표면들 상의 폐류 및 오물이 제거된다. 알칼리성 분사 처리(64)에 이어서 고압 고온수/청정수 세척(66)을 행한다. 스트립(11)은 잔류하는 크롬산염을 제거하고, 금속 표면의 상태를 보다 양호하거나 산화물을 제거하기 위해, 선택적으로 기계적 회전 브러쉬 장치(67)로 브러싱될 수도 있다. 이후 스트립(11)은 추가로 조절되고, 고압 고온 알칼리 세척(68)으로 세정되어, 잔류하는 크롬산염 또는 표면 오염물이 적절하게 제거된다. 이후, 스트립(11)은 완충된 고압 고온수/청정수로 세척되어, 표면이 중성화되고, 에칭제 처리에 대비한다. 예비 세정(62), 알칼리 세정(64), 고온수/청정수 세척(66), 선택적인 기계적 브러싱(67), 알칼리 세정(68), 및 완충된 고온수/청정수 세척(70)을 행한 후, 연속하여 상품명 "파커 본더라이트 1303" 또는 상품명 "베츠 메트켐 퍼마트리트 1500"과 같은 화학적 처리 또는 에칭제 처리(72)를 행하여, 표면을 조도화시키고, 프리머 또는 접착물의 선택적인 적용에 대비한다. 다음으로, 강판은 건조되고(74), 선택적인 산소 베리어 프리머 또는 접착물(76)이 에칭된 스트립(11)에 적용될 수도 있다. 그렇지만, 대부분의 예에서, 산소 베리어 프리머 또는 접착물은 생략될 수도 있다. 연속하여, 에칭된 스트립(11)은 대략 400°F 의 금속 방출 온도로 양생되거나 가열되고(78), 비교적 얇고 연속적이고 편평한 동시 사출 성형된 중합체/접착물층이 강판(11)에 적층된다.

도 10에 잘 도시된 바와 같이, 중합체/접착물층(80)은 10 mils의 적층 두께로 강판에 적용되고, 바람직하게는 일분자층 또는 선택적으로 두 개의 개별층, 즉 하부 적층(81)과 상부 적층(82)으로 구성된 다분자층막으로 제조된다. 일분자층막에 있어서, 비교적 얇은층은 폴리올레핀/말레무수물, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메트크릴산, 또는 그들의 혼합물과 같은 중합체/접착물 재료를 포함한다. 당업자들은 비교적 얇은층을 적용하기 전에 다양한 다른 중합체 금속 접착물이 이용될 수도 있음을 인지할 것이다.

다분자층막에 있어서, 그의 제 1 보조층, 즉 금속 표면에 매우 인접한 층은 바람직하게는 상기 일분자층에서 언급한 것과 동일한 중합체/접착물 재료로 형성되며, 바람직하게는 제 1 보조층 상에 형성되는 제 2 보조층은 에틸렌 아크릴산, 0 내지 10 중량%의 말레무수물을 함유하는 저밀도 폴리에틸렌 혼합물, 0 내지 10 중량%의 말레무수물을 함유하는 고밀도 폴리에틸렌, 또는 에틸렌 메타크릴산과 같은 카복시-모디파이드 폴리에틸렌을 포함한다. 당업자들은 다양한 다른 금속 접착물들도 마찬가지로 적절함을 인지할 것이다.

또한, 당업자들은 안티블록, 산화방지제, 안료, 자외선 안정제 등과 같은 다양한 접착물이 필요에 따라 제 2 보조층에 첨가될 수도 있음을 인지할 것이다. 또한, 제 1 및 제 2 보조층 모두는 연속하여 적용될 층의 접착이 용이하도록 선택적으로 처리된다.

비교적 얇은막의 제 1 및 제 2 보조층은 주조 및 취련 막 기술을 포함하는 종래에 공지된 다양한 기술에 의해 제조된다.

바람직하게, 얇은막의 제 1 보조층은 에틸렌 아크릴산을 포함하고, 얇은막의 제 2 보조층은 0 내지 10 중량% 농도의 말레무수물을 함유하는 라이너 저밀도 폴리에틸렌을 포함한다.

따라서, 바람직한 실시예에서, 하부 적층(81)은 동시 사출 성형된 적층(80)을 강판(11)에 직접 접촉하거나 강판(11)에 적용될 프라임 코팅(76)과 접촉하여 강판(11)에 견고하게 결합시키는 접착물을 포함하는 에틸렌 아크릴산으로 구성된다. 이하에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 일분자층막 또는 동시 사출 성형된 다분자층막(80)은 동시 사출 성형된 층(80)을 강판(11)에 견고하게 결합시키는 하부 접착물/중합체층(81)과 동시 사출 성형된 층(80)의 상부 층(82)에 연속하여 중합체를 열적으로 결합시키는 베이스 재료로서 역할하는 상부 중합체 함유 층(82)를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 동시 사출 성형된 중합체층(80)은 대략 425 내지 630 ℉의 상승된 온도에서 강판(11)에 적용되며, 종래의 로울러(316)에 의해 강판(11) 상에 밀착가압된다. 연속하여, 동시 사출 성형된 중합체층(80)이 적용된 강판(11)이 냉각되고(84), 연속하여 관 제조 공정에서 사용되도록 재코일화된다(85). 바람직한 실시예에서, 예비처리 공정은 강판(11)의 상부 및 하부 표면 상에서 실시되는데, 하부 표면 처리에서는 제품 관의 오물과 접촉하는 측에 대한 추가적인 부식 보호부를 제공한다. 그렇지만, 하부측은 선택적으로 비닐 또는 아크릴과 같은 종래의 열가소성막으로 코팅될 수도 있다.

도 4, 도 5 및 도 11 내지 도 13을 참조하면, 강관(10)을 실제로 성형하고, 본 발명에 따른 일체적으로 형성된 라이너를 적용하는 추가 공정 단계가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 코일(30)에 배열되기 전에, 예비처리된 강판(11)은 종래의 언코일러(20) 상에 장착된다. 언코일러(20)는 중합체/접착물 층(80)이 상부에 형성되어 있는 예비처리된 강판(11)을 언코일링한다. 예비처리된 강판(11)은 진행하면서 리브(12)(도 1에 도시됨)와 에지 시임 부재(54,56)(도 6에 도시됨)를 형성시키는 다수의 성형 로울러를 구비한 프로파일 로울러 성형기(22)를 통과한다. 리브(12)의 형성 공정은 관(10)의 냉간 가공 공정을 포함하며, 예비처리된 강판 상에서 행해짐을 주지해야 한다. 따라서, 냉간 가공 공정에서 발생되는 인장력과 압축력은 크랙 및/또는 기포를 발생시키지 않으면서 비교적 얇은, 바람직하게는 중합체/접착물 층(80)에 의해 흡수된다. 프로파일 로울러 성형기(22)에서 방출될 때, 강판(11)은 선택적으로 세정기/히터(24)에서 처리되는데, 여기서는 연속적인 길이관 성형 공정과 강판(11)의 표면에 비교적 두꺼운 중합체층, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌을 열적/화학적으로 결합시키기 위한 강판(11)의 상부 중합체/접착물 표면을 준비한다.

이 후, 열적으로 결합된 금속/폴리에틸렌 판(44)은 나선형으로 권치하고, 암·수 에지 시임(54,56)을 크림핑하는 크림핑/성형 로울러(50)를 구비한 종래의 관 밀을 통과하고, 그 후 길이관(46)을 형성하는 잠금 시임을 통과한다. 크림핑/성형 로울러(50)의 작동은 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 크림핑/성형 로울러(50)는 강판(44)이 나선형으로 압연되는 동안, 수 시임 부재(56)를 인접하는 암 시임 부재(54) 내로 가압하고, 이후 암·수 시임 부재(54,56)를 인접하는 적층된 강판(11)과 병렬로 적층하여 굽힘으로써, 중합체/접착물이 적층된 강판(44)의 인접하는 에지 시임 부재(56)를 크림핑한다.

관 밀이 점차적으로 길이관(46)을 형성하는 동안, 바람직하게 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되는 비교적 두꺼운 중합체층이 연속적으로 사출 성형 공정을 통해 길이관(46)의 내부에 적용된다. 바람직한 실시예에서, 사출 성형 공정은 관 벽 상에 형성된 채널 또는 리브(18)의 내부를 동시에 충진하기 위해 사용되는데, 동시에 비교적 두거운 중합체층이 관 단편 내부 위에 적용된다. 이러한 관점에서, 리브(12)의 채널(18)을 충진함으로써, 산출된 중합체층(16)을 길이관(46)의 내부에 더 고정시키는 기계적 앵커가 제공된다.

도 16 내지 도 18을 참조하면, 비교적 두꺼운 저밀도 폴리에틸렌을 적용하여 앵커 구성을 수득하기 위해 리브(12)의 채널(18)을 충진하는 바람직한 장치가 도시되어 있다. 도 11 내지 도 13을 특히 참조하면, 이러한 장치는 바람직하게는 과립형 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌(302)을 수용하는 호퍼(300)를 포함한다. 리드(lead) 스크류 조립체(304)가 호퍼(300)의 바닥부로부터 연장부(303)를 통해 크림핑 로울러(50)의 축선 방향을 따라 관(46)의 내부로 연장하고 있다. 강판(11,44)이 로울러(50)에 의해 크림핑될 때, 산출되는 관(46)은 로울러(50)로부터 축선방향으로, 즉 도 11에서 볼 때 좌측으로부터 우측으로 연장함을 인지할 수 있다.

최신의 사출 성형 시스템에 있어서, 과립형 고부자(302)가 리드 스크류(308)에 의해 리드 스크류 조립체(304)의 길이방향을 따라 이동하는 동안, 리드 스크류 조립체(304)는 과립형 중합체(302)를 가열하고 가소화한다. 리드 스크류 조립체(304)는 중합체(302)를 크림핑 로울러(50)로부터 축선방향으로 아래에 위치한 사출 성형 헤드 조립체 또는 다이(310)로 이송하는데, 사출 성형 헤드 조립체(310)는 채널을 충진하여 관 단편(46)에 앵커(200)(도 14 참조)를 형성하며, 관의 내부 표면에 라이너(16)를 적용한다.

도 12 및 도 13을 특히 참조하면, 사출 성형 조립체 다이(310)는 앵커 사출 성형 다이(312)와 라이너 사출 성형 다이(314)를 포함하고 있다. 앵커 사출 성형 다이(312)는 중합체 재료를 채널(18)에 직접 증착하여 채널(18)을 중합체 재료로 충진시키고, 이에 의해 채널에서 앵커(200)가 직접 형성된다. 채널(18)의 내부가 미리 적용된 비교적 얇은 중합체/접착물 층(18)을 가지고 있기 때문에, 일정량의 중합체가 미리 적용된 비교적 얇은 층의 중합체 구성물에 견고하게 결합한다. 라이너 사출 성형 다이(314)는 연속적으로 앵커(200) 뿐만 아니라 관의 내부벽 상에 중합체 재료의 판을 형성하여, 앵커(200)의 가열된 중합체 재료와 라이너(16)의 고온의 중합체 재료를 서로 접착시키고, 뿐만 아니라 관벽 상에 미리 적용된 비교적 얇은 중합체/접착물 층(80)을 접착시킨다.

바람직하게, 새롭게 부가된 라이너(16)의 각각의 단편은 이전에 적용된 층에 약간 겹쳐져서 적층되어, 관(46) 내부를 적절하게 덮을 뿐만 아니라 적절하게 결합되도록 한다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 로울러(16)는 바람직하게는 관(46)의 중합체/접착물 층(80)과 접촉하고 있는 사출 성형된 중합체 재료의 층(16)을 견고하게 가압하기 위해 사용되며, 이에 의해 관벽의 중합체/접착물 층에 층(16)을 결합하기 위한 적절한 가압력이 제공된다. 알루미늄으로 구성되고 공기로 냉각되는 로울러(316)는 라이너(16)가 로울러(316) 자체에 결합하지 못하는 곳에서 라이너(16)를 견고하게 가압하는 것으로 알려져 있다. 로울러(316)는 바람직하게는 높이를 조절할 수 있도록 구성되어, 관 단편(46)의 내부에 적용될 라이너(16)의 두께를 변화시킬 뿐만 아니라 적용되는 압력을 변화시킬 수 있다. 당업자들은 다른 선택적인 로울러 형상으로 수행될 수도 있음을 인지할 것이다.

비록 다수의 폴리에틸렌 재료가 라이너(16)로서 사용하기에 적절하지만, 비교적 두꺼운 중합체층에 적절한 재료로는 상품명 DOWLEX 3010 또는 DPT 1450(미국 미시간주 미드랜드에 위치한 다우 케미컬 컴퍼니의 상품)으로 알려져 있는 저밀도 폴리에틸렌/라이너 저밀도 폴리에틸렌으로써, 이는 우수한 내마모성을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 세정기/히터(24)는 강판(11)과 강판 위에 형성된 중합체/접착물 층(80)의 온도를 대략 100 내지 225 ℉로 상승시킨다. 이는 폴리에틸렌층(16)이 보다 용이하게 열적 결합을 할 수 있도록 한다.

사출 성형 헤드 또는 다이(310)는 폴리에틸렌을 대략 0.127cm(0.050인치) 내지 0.3175cm(0.125인치)의 두께를 갖는, 바람직하게는 대략 0.254cm(0.100인치)의 두께를 갖는 연속 평면층(40)(도 10에 도시됨)으로 성형하는데, 이러한 연속 평면층(40)은 강판(11) 상에 형성된 비교적 얇은 중합체/접착물 층(80)의 상부 표면에 적용된다. 바람직한 실시예에서, 폴리에틸렌층(40)은 대략 425 내지 630 ℉의 온도, 바람직하게는 대략 525 ℉의 온도에서 비교적 얇은 중합체층(80) 상에 사출된다. 예열이 없는 경우에는, 상품명 DOWLEX 3010을 사출하는 바람직한 공정 온도는 대략 500 ℉이다.

폴리에틸렌층(40)이 상승된 소성화 온도에서 예비처리된 강판(11)의 상부 표면에 적용되기 때문에, 폴리에틸렌층(40)과 강판(11) 상에 형성된 중합체/접착물 층(80)의 상부층(82)에 존재하는 중합체 구성물 사이에는 강한 열적/화학적 결합이 이용된다. 따라서, 중합체 대 중합체 결합은 예비처리되고 예비성형된 강판(11)에 저밀도 폴리에틸렌층(40)을 부가함으로써 달성된다. 이와 같이 적층된 강판(11)은 나선형 강 단편(46)으로 성형되기 전에 공냉시키거나 수냉시킬 수 있다.

저밀도 폴리에틸렌 또는 라이너 저밀도 폴리에틸렌층(40)을 예비처리된 강판(11)에 적용한 후, 수득된 금속/폴리에틸렌 적층물은 도 14에 도시된 단면 형상을 가지게 된다. 도시된 바와 같이, 저밀도 폴리에틸렌층(40)은 강판(11)의 상부 표면 위를 열적/화학적으로 결합된 상태로 연장하며, 바람직하게는 길이관을 통해 일정한 직경을 유지하기 위해 리브 또는 채널(18)에서 겹쳐진다.

앵커로 충진된 채널(18)을 구비한 강 단편은 종래의 나선형 리브 강관 보다 구조적 강도가 우수함을 알 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 관(10)은 하수관 분야에서 직면하는 오염물에 의해 발생된 부식에 견딜 수 있는 충분한 두께{대략 0.254cm(0.100인치)}를 갖는 일체적으로 형성된 실질적으로 순수한 저밀도 폴리에틸렌을 포함하고 있다. 추가로, 저밀도 폴리에틸렌 라이너(16)가 제조 공정 동안에 관에 일체적으로 형성되고, 강관(11)에 접착된 중합체/접착물 층(80)에 열적으로 결합되기 때문에, 저밀도 폴리에틸렌층(16)의 갈라짐, 기포 형성 또는 크랙의 발생이 제거된다. 하수관 분야에서 관(10)을 설치하는 경우, 인접하는 관 단편은 관의 내부에 부가된 저밀도 폴리에틸렌 라이너를 열적으로 용접/결합시킬 수도 있는 고밀도 폴리에틸렌 랩을 사용하여, 관 단편의 계면을 용이하게 결합할 수도 있다.

도 14를 참조하면, 채널(18) 내에 형성된 앵커(200)와 관 단편(460의 내부 상에 형성된 라이너(16,40)의 단면이 도시되어 있다. 앵커(200)의 계면은 라이너(16)에 결합하고 있다. 추가로, 앵커(200)는 채널(18) 내에서 이전에 적용된 비교적 얇은 중합체/접착물 층(80)에 기계적으로 포획되어 화학적으로 결합된다. 앵커(200)는 소성 상태로 적용되기 때문에 채널(18) 내에서 결합하게 되고, 채널(18) 내에 이전에 형성되어 있는 비교적 얇은 층(80)에 결합한다. 채널(18)이 델타형 또는 상방으로 테이퍼된 형상을 가지기 때문에, 앵커(200)는 채널(18) 내에서 기계적으로 포획되며, 이러한 채널의 형상은 앵커가 채널로부터 빠지는 것을 기계적으로 방지한다. 추가로, 라이너(16)는 마찬가지로 가열되거나 용융된 상태로 적용되기 때문에, 관(46)의 내부에 적용된 비교적 얇은 층(80)에 접착식으로 결합한다.

또한, 나선형 앵커(200)는 그 자체가 채널(18)로부터 빠지는 것이 방지되는데, 이러한 채널로부터의 빠짐은 나선형 앵커가 그의 제거가 용이하도록 꼬여지도록 요구하기 때문이다. 따라서, 본 발명은 라이너의 강관에의 접착식/화학적 결합 뿐만 아니라 델타형 앵커를 통한 기계적 결합을 제공한다. 따라서, 만일 접착식/화학적 결합이 시간이 지남에 따라 떨어진다면, 기계적 결합이 관 내부에서 라이너를 양호하게 유지시킬 수 있다.

본 명세서에 기술되고, 도면에 도시된 일체적으로 형성된 라이너를 구비하는 강관은 단지 본 발명의 바람직한 일실시예만을 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 실시예에 대한 다양한 개조와 추가가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 및 에틸렌 아크릴산과 유사한 성질을 갖는 다양한 중합체 재료가 사용될 수도 있다. 이러한 관점에서, 본 발명의 출원인은 저밀도 폴리에틸렌 또는 라이너 저밀도 폴리에틸렌이 라이너(16)용으로 바람직한 재료이며, 이러한 재료의 사용이 명백하게 수행될 수 있음을 추가로 알 수 있었다. 본 발명의 개시와 범위는 저밀도 폴리에틸렌의 사용에만 제한되지 않는다. 이러한 관점에서, 본 발명은 금속 표면 상에 비교적 두꺼운 중합체 라이너를 형성할 수 있으며, 이러한 중합체는 이전에 적용된 접착 성분과 중합체/접착 성분을 함유한 비교적 얇은 층에 의해 금속 표면에 접착되는데, 이러한 비교적 얇은 층은 비교적 두꺼운 실질적으로 순수한 유사한 중합체 층을 이전에 적용된 비교적 얇은 층을 통해 열적 결합할 수 있도록 한다.

제품에서 사용될 금속을 예비처리하고, 여기에 중합체층을 연속하여 증착하여 제품을 예비성형 및/또는 완전히 성형한 후에 제품에 보호성 중합체층을 부가하기 위한 것이다. 또한, 충분한 구조적 강도를 갖는 다양한 금속 및 합금이 강관으로서 사용될 수도 있다.

더욱이, 중합체가 적층된 금속과 이를 성형하는 방법은 강관의 제조에만 국한되지 않으며, 자동차 차체 강판 분야와 같은 많은 영역에 적용될 수도 있다. 따라서, 이러한 개조와 변형은 당업자들에게 명백할 수도 있으며, 본 발명이 다양한 분야에 적용되어 수행될 수도 있다.

Claims (20)

1. 내부 표면을 형성하기 위해 원통형으로 성형된 시이트 강관벽과,

   상기 강관벽의 내부 표면 상에 형성되어 상기 강관벽에 접착식으로 결합되어 있는 제 1 중합체층과,

   상기 제 1 중합체층 상에 형성되어 상기 제 1 중합체층과 화학적으로 결합되어 있는 제 2 중합체층을 포함하며,

   상기 제 2 중합체층은 상기 제 1 중합체층 보다 실질적으로 두꺼우며, 상기 제 1 중합체층은 상기 제 2 중합체층이 상기 강관벽에 용이하게 접착되도록 하며, 상기 제 2 중합체층은 상기 강관벽에 내마모성을 제공하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 중합체층은 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 중합체층은 중합체/접착물 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 중합체층은 제 1 및 제 2 보조층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
5. 제 4항에 있어서, 상기 시이트 강관벽은 강관벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 중합체층은 대략 0.0254cm(0.010인치)의 두께를 가지며, 상기 제 2 중합체층은 대략 0.254cm(0.100인치)의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 중합체층은 상기 제 1 및 제 2 보조층은 대략 0.0127cm(0.005인치)의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
8. 적층된 강관을 성형하는 방법에 있어서,

   제 1 중합체층이 형성되어 접착식으로 결합하는 내부 표면을 갖는 관벽을 형성하기 위해 강판을 원통형상으로 성형하는 단계와,

   상기 제 1 중합체층과 화학적으로 결합하는 제 2 중합체층을 상기 제 1 중합체층 상에 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 제 2 중합체층을 상기 제 1 중합체층 보다 두껍게 형성하며, 상기 제 1 중합체층은 상기 제 2 중합체층이 상기 강관벽에 용이하게 접착되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 제 1 중합체층 상에 상기 제 2 중합체층을 형성하는 단계는 폴리에틸렌 중합체층을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 중합체층을 형성하는 단계는 제 1 접착물/폴리에틸렌 중합체층을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 중합체층을 형성하는 단계는,

    제 1 접착물 보조층을 형성하는 단계와,

    제 2 접착물/폴리에틸렌 보조층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 접착물 보조층은 대략 0.0254cm(0.010인치)의 두께로 형성되며, 상기 제 2 접착물/폴리에틸렌 보조층은 0.254cm(0.100인치)의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 내부 표면을 갖는 강관과,

    상기 강관의 내부 표면 상에 형성된 제 1 중합체/접착물 혼합물층과,

    상기 제 1 중합체/접착물 층 상에 형성된 제 2 중합체층을 포함하며,

    상기 제 1 중합체/접착물 층은 상기 강관에 상기 제 2 중합체층을 견고하게 부착하기 위한 접착물/중합체 계면을 형성하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
14. 제 13항에 있어서, 상기 제 2 중합체층은 상기 제 1 중합체/접착물 혼합물층 보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
15. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 중합체/접착물 혼합물층은 일분자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
16. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 중합체/접착물 혼합물층은 다분자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
17. 제 16항에 있어서, 상기 제 2 중합체층은 폴리에틸렌층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
18. 내부 표면과, 상기 내부 표면 상에 채널을 형성하기 위해 상기 내부 표면으로부터 외부로 방사형으로 연장하는 리브를 구비하는 시이트 강관과,

    상기 내부 표면에 접착식/화학적으로 결합되고 상기 채널에 기계적으로 고착되어 상기 내부 표면 상에 일체적으로 형성된 폴리에틸렌 라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
19. 제 18항에 있어서, 상기 채널은 일반적인 델타형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.
20. 제 18항에 있어서, 상기 라이너는 상기 접착물/중합체 층에 의해 상기 내부 표면에 접착식/화학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 적층된 강관.