KR20000071715A - 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 및 그 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수관이나 배수관으로 사용되는 스파이럴 파이프에 관한 것으로, 폐플라스틱이나 폐필름 등을 원재료로 사용하여 내부가 채워지는 사각형의 프로파일을 성형하고 양측의 보조압출기를 통해 수지 및 접착수지를 공급하여 프로파일을 접착시키는 공정을 통해서 성형되는 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 및 그 성형장치에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 폐플라스틱과 농업부산물인 볏짚, 왕겨 등과, 임업부산물인 톱밥, 나무조각 또는 플라이애쉬(Fly Ash) 등과 같은 여러종류의 충전재를 원료로 사용하여 압출성형기에서 180∼250℃의 가공온도로 사각의 프로파일을 갖는 용융압출성형을 하고, 프로파일의 한쪽 혹은 양쪽에서 보조압출기를 통해 공급되는 수지 및 접착수지에 의해 와인더의 외측에서 프로파일과 단일체의 접착수지층을 이루도록 하여 스파이럴 파이프를 성형시키되 용융되지 않은 내층과 용융된 외층 프로파일의 외측면을 감싸는 접착수지층이 H빔 형태로 성형됨으로써 외압에 견고하여 파손되지 않으며, 쓸모 없던 폐플라스틱을 귀중한 자원으로 재활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 및 그 성형장치{Spiral pipe using waste plastic material and manufacturing apparatus thereof}

본 발명은 하수관이나 배수관으로 사용되는 스파이럴 파이프(Spiral pipe)에 관한 것으로, 특히, 폐플라스틱과 농업부산물 및 임업부산물 또는 플라이애쉬(fly ash)와 같은 충전재를 용융혼련(鎔融混練 ; Melt-blending)하여 사각 형태의 프로파일을 성형하고, 상기 프로파일을 수지 및 접착수지로 감싸서 접착시키되 프로파일 사이의 수지접착면이 H빔 형태가 되게 하여 외압, 충격 및 하중에 견고하도록 개량된 폐플라스틱을 이용한 스파이럴파이프 및 그 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하수관이나 배수관으로 사용되는 관은 특허출원 제93-17640호로 제안된 "관 및 그 제조방법"에서 개시된 바와 같이, 회전하는 다수개의 회전 로울러에 원자재를 공급하면서 권취되도록 하며, 원자재 사이의 내, 외측면에 접착원료를 공급하면서 상기 로울러로 접착시키고, 냉각수 분사노즐을 통해 냉각수를 분사시키는 것에 의해 겔 상태의 원자재 접착원료를 냉각시켜 관을 형성한 것으로, 관의 내, 외부에 요철없는 I자형 접착 구조를 이루는 것이다.

이러한 종래의 스파이럴 파이프 성형방법은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 압출기(3)에서 원료를 공급하면서 진공냉각조(20)를 통하여 내부에 사각형의 공간이 형성되도록 프로파일(23)을 성형하고, 프로파일(23)이 와인더(6)를 통과하는 과정에서 별도의 보조압출성형기(21)를 통하여 접착원료수지층(22)을 공급하게 되면 로울러(7)에 의하여 압착되면서 스파이럴 파이프(102)를 성형하는 것으로서, 도 1에 도시한 스파이럴 파이프 성형장치(101)에 의해 이루어진다.

그러나, 상기의 기존 방법에 의하면 사각의 프로파일(23)을 성형하기 위해 진공냉각조(20)를 거치게 되고, 이미 성형된 프로파일(23)의 접착을 위해 보조압출기(21)를 사용하여 상기 프로파일(23)의 일측면에 접착수지를 공급하는 것인 바, 이는 냉각된 프로파일(23)과 접착수지와의 온도편차로 인하여 접착이 제대로 이뤄지지 못할 뿐만 아니라, 프로파일(23)을 접착하는 접착수지층(22)이 전체적으로 I자 형태를 이루고, 또한 프로파일(23)이 중공형태의 구조를 가짐으로써 외부에서 가해지는 압력, 하중 및 충격에 그 접착부위가 매우 취약하여 쉽게 파단 및 분리될 수 있는 문제점이 있었다.

더욱이, 하수관 또는 배수관에서 사용되는 스파이럴 파이프(101)가 외압 작용으로 인하여 파단 및 분리될 경우에는 오염수가 토양에 스며들게 되어 토양 및 지하수를 심하게 변질시킬 뿐만 아니라 지반 침하도 우려되는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 폐플라스틱과 농업부산물 및 임업부산물 또는 플라이애쉬(fly ash)와 같은 충전재를 용융혼련하여 사각 형태의 프로파일을 성형함으로써 산업 폐기물을 귀중한 자원으로 재활용할 수 있고, 프로파일을 수지 및 접착수지로 완전히 감싸서 상기 프로파일 사이의 수지접착면이 H빔 형태가 되도록 함으로써 외압, 충격 및 하중에 견고한 스파이럴파이프 및 그 성형장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프는 완전히 용융되지 않은 내층과 용융된 외층으로 이루어진 프로파일의 외측면을 감싸는 접착수지층이 H빔 형태로 프로파일을 완전히 감싸도록 성형된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 스파이럴 파이프의 강성계수는 7∼15Kgf/cm²이내로 성형되고, 상기 프로파일은 내층과 외층으로 이루어지며, 왕겨, 볏짚과 같은 농업부산물, 톱밥, 나무조각과 같은 임업부산물 또는 플라이애쉬(Fly Ash) 등의 다양한 충전재와, 용융혼련된 복합재료로 성형된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 성형장치는, 각종 폐플라스틱 50∼100 중량부에 충전재 0∼50중량부를 용융온도 180∼250℃의 범위에서 용융혼련한 후 다이를 통해 압출시켜 사각의 프로파일을 성형할 수 있도록 된 압출기와, 상기 압출기로부터 공급되는 프로파일의 표면 전체에 일정한 두께로 완전히 감쌀 수 있도록 수지를 공급하는 보조압출기와, 수지로 감싸진 상기 프로파일의 일측에 접착수지를 공급하기 위한 또 다른 보조압출기와, 상기 보조압출기를 통해 접착 가능하도록 된 상기 프로파일을 연속적으로 권취하여 파이프 형상의 구조물을 형성하기 위한 와인더와, 상기 와인더에 의한 프로파일의 연속 권취시 그 인접 프로파일의 표면 간에 긴밀하게 접착될 수 있도록 상기 접착수지의 외측면을 가압하여 H빔 형태의 접착수지층을 형성하기 위한 로울러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 스파이럴 파이프 성형장치의 구성을 도시한 개략적인 평면도

도 2는 종래 기술에 따른 스파이럴 파이프의 외관 및 단면 구조를 도시한 일부절개 사시도.

도 3은 종래 기술에 따른 스파이럴 파이프의 접착 구조를 도시한 부분확대 단면도

도 4는 본 발명에 따른 스파이럴 파이프 성형장치의 구성을 도시한 개략적인 평면도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 스파이럴 파이프 성형장치에 의한 스파이럴 파이프 성형공정을 순차적으로 도시한 것으로,

도 5a는 본 발명의 스파이럴 파이프에 적용되는 프로파일의 단면도,

도 5b는 상기 프로파일에 수지를 씌운 상태의 단면도,

도 5c는 상기 수지의 표면 일측에 접착수지를 씌운 상태의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 스파이럴 파이프의 외관 및 단면 구조를 도시한 일부 절개 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 스파이럴 파이프의 접착 구조를 도시한 부분확대 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 101 : 스파이럴 파이프 성형장치 2, 102 : 스파이럴 파이프

3 : 압출기 4, 5, 21 : 보조압출기

6 : 와인더 7 : 로울러

8 : 절단기 9 : 프로파일

11 : 수지 12, 22 : 접착수지층

20 ; 진공냉각조

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프(2) 및 그 성형장치(1)를 설명하기 위한 것으로, 도 4는 본 발명에 따른 스파이럴 파이프 성형장치의 구성을 도시한 개략적인 평면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 스파이럴 파이프 성형장치에 의한 스파이럴 파이프 성형공정을 순차적으로 도시한 것으로, 도 5a는 본 발명의 스파이럴 파이프(2)에 적용되는 프로파일(9)의 단면도, 도 5b는 상기 프로파일(9)에 수지(11)를 씌운 상태의 단면도, 도 5c는 상기 수지(11)의 표면 일측에 접착수지(12)를 씌운 상태의 단면도를 각각 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명에 따른 스파이럴 파이프(2)의 외관 및 단면 구조를 도시한 일부절개 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 스파이럴 파이프(2)의 접착 구조를 도시한 부분확대 단면도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 압출기(3)을 통하여 사각형의 프로파일(9)이 성형되면서 공급되고, 프로파일(9)의 한쪽 혹은 양쪽에 2대의 보조압출기(4)(5)를 설치하되 상기 보조압출기(4)에서 프로파일(9)의 내, 외측을 완전히 감싸도록 수지(11)를 공급하며, 상기 보조압출기(5)로부터 접착수지가 공급되어 프로파일(9)을 도포함과 아울러 상기 프로파일(9)이 와인더(6)의 외측을 회전하면서 권취되고, 로울러(7)로 상기 프로파일(9)의 외측면을 가압함으로써 상기 접착수지의 표면이 매끈하고 균일하게 접착 성형되는 것이며, 이후에 절단기(8)을 이용하여 일정한 간격으로 절단하게 된다.

여기서, 수지(11)로 씌워진 프로파일(9)을 접착시키는 접착수지는 프로파일 (9)을 감싸되 그 형태가 H빔 형태가 되게 연속적으로 형성시키는 것이다.

이러한 구성의 실시예를 첨부시킨 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

(실시예)

각종 폐플라스틱 50∼100 중량부에 농업부산물 0∼50 중량부에 용융온도범위 180∼250℃로 압출기(3) 내에서 용융혼련한 후 사각 다이를 통해 압출시켜 복합체 구조의 도 5a와 같은 사각 프로파일(9)로 성형한다.

상기의 프로파일(9)은 성형 공급되는 과정에서 공기에 의해 냉각되며, 프로파일(9)의 양쪽에 설치된 보조압출기(4)에서 수지(11)를 공급하여 사각의 프로파일 (9)의 표면 전체에 도 5b와 같이 일정 두께의 수지(11)가 완전히 감싸지도록 한다.

이와 같이 수지(11)로 표면이 완전히 감싸진 프로파일(9)을 와인더(6)에 공급하여 원형의 구조물로 권취하는 과정에서 프로파일(9)을 서로 접착시키기 위하여 보조압출기(5)를 통해 접착용수지(12)를 공급하여 도 5c와 같이 씌운 후, 와인더 (6)에 귄취하게 되며, 로울러(7)의 회전 가압에 의해 압착되도록 하면 도 7과 같이 프로파일(9) 외측면에 완전 도포되면서 접착되어 접착수지층(12)을 이루게 된다.

이때, 상기 접착수지층(12)은 H빔 형태를 이루게 되어 외압, 충격 및 하중에 견고한 스파이럴 파이프(12)를 형성하게 되는 것이다.

본 공정에서 압출기(3)의 용융온도범위는 180∼250℃이므로 결정용융온도가 높아서 용융되지 않은 폐플라스틱은 공정의 특성상 상기 프로파일(9)의 중심부위에 용융되지 않은 상태로 뭉쳐있게 된다.

따라서, 프로파일(9)은 압출되면서 내층과 외층으로 나누어지고, 내층은 융점이 높은 폐플라스틱이 완전히 용융되지 않은 상태에서 농업부산물과 서로 혼련이 되어 있으므로 외압과 하중에 강하며, 외층은 융점이 상대적으로 낮은 폐플라스틱이 완전히 용융혼련되어 외부의 충격을 흡수할 수 있게 되고, 또한 압출기(3)의 다이를 거치면서 매끄러운 형태를 유지하기 때문에 접착수지와의 융착이 잘 이뤄질 수 있다.

또한, 보조압출기(4)(5)로 공급되는 접착수지에 의해 형성된 접착수지층(12)은 프로파일(9)의 외측에서 H빔 구조로 성형되므로 기존의 방법으로 성형되어진 스파이럴 파이프에 비해 현저히 높은 충격강도, 강성계수 및 원형 강성계수를 갖게 된다.(표 1참조)

(각 시편은 같은 조건에서 5번 실험치의 평균임)

한편, 본 발명은 상기에 설명된 실시예 외에도 폐플라스틱을 대신하여 폐필름이나 기타 농업부산물, 임업부산물 또는 플라이애쉬(Fly Ash) 등과 같은 여러종류의 충전재를 사용할 수 있는 것으로, 즉, 왕겨, 볏짚, 톱밥, 나무조각 또는 플라이애쉬(FlyAsh) 등의 재료가 충전재로 사용될 수 있으며, 폐플라스틱이나 폐비닐과 용융혼련하여 프로파일을 성형하는데 사용할 수 있다.

본 발명은 압출성형기에서 폐플라스틱 또는 폐비닐과 왕겨, 볏짚, 톱밥, 나무조각 또는 플라이애쉬(Fly Ash) 등과 같은 여러종류의 충전재와 용융혼련되어 성형되는 프로파일이 다이를 통과한 후 한쪽 또는 양쪽의 보조압출기에서 공급되는 수지에 의해 프로파일을 완전히 감싸지게 하고 와인더에서 접착수지층에 의해 이웃하는 프로파일을 H빔 형태로 접착하여 프로파일과 접착수지가 단일체를 이루는 스파이럴 파이프를 제공함으로써 외압, 충격 및 하중에 매우 견고하고, 사각 프로파일의 재료로 다양한 산업 폐기물을 적용함으로써 귀중한 자원으로 재활용이 가능하여 환경오염을 방지할 수 있고, 환경 친화적인 특성을 발휘하며, 폐자원의 재활용에 따른 생산비 절감의 효과도 있다.

또한, 본 발명은 상기 프로파일이 압출기의 다이를 거치면서 매끄러운 표면상태를 유지하므로 접착수지와의 융착이 잘 이뤄질 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 H빔 구조에 의한 접착방법을 적용함으로써 기존의 파이프에 비해 접착 성능이 우수하고, 그 결과로 외부의 압력, 정적부하와 동적부하에 강하며, 충격저항이 매우 높고, 파이프의 환형 강성계수가 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 완전히 용융되지 않은 내층과 용융된 외층으로 이루어진 프로파일의 외측면을 감싸는 접착수지층이 H빔 형태로 프로파일을 완전히 감싸도록 성형된 것을 특징으로 되는 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스파이럴 파이프의 강성계수는 7∼15Kgf/cm²이내로 성형된 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로파일은 내층과 외층으로 이루어지고, 왕겨, 볏짚과 같은 농업부산물, 톱밥, 나무조각과 같은 임업부산물 또는 플라이애쉬(Fly Ash) 등의 다양한 충전재와, 용융혼련된 복합재료로 성형된 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프.
4. 각종 폐플라스틱 50∼100 중량부에 충전재 0∼50 중량부를 용융온도 180∼250℃의 범위에서 용융혼련한 후 다이를 통해 압출시켜 사각의 프로파일을 성형할 수 있도록 된 압출기;

   상기 압출기로부터 공급되는 프로파일의 표면 전체에 일정한 두께로 완전히 감쌀 수 있도록 수지를 공급하는 보조압출기;

   수지로 감싸진 상기 프로파일의 일측에 접착수지를 공급하기 위한 또 다른 보조압출기;

   상기 보조압출기를 통해 접착 가능하도록 된 상기 프로파일을 연속적으로 권취하여 파이프 형상의 구조물을 형성하기 위한 와인더; 및

   상기 와인더에 의한 프로파일의 연속 권취시 그 인접 프로파일의 표면 간에 긴밀하게 접착될 수 있도록 상기 접착수지의 외측면을 가압하여 H빔 형태의 접착수지층을 형성하기 위한 로울러;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 성형장치.