KR20010044120A - 스파이럴 파이프 및 그 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 하수관이나 배수관에 사용되는 스파이럴 파이프 및 그 성형장치에 관한 것이다.

본 발명의 스파이럴 파이프는, 종래에 사용되던 단축압출기가 아닌 이축압출기를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하므로, 종래에 폐플라스틱 및 충전제를 단축압출기에서 용융혼련하였을 때에 나타났던 폐플라스틱과 충진제의 분배 및 분산혼합의 문제점, 충진제가 한 곳으로 치우쳐져 혼합되기 때문에 미끄러지는 문제점 등을 해소할 수 있다.

본 발명의 스파이럴 파이프를 구성하는 프로파일의 내부는 완전히 채워져 있을 수도 있고 중공형으로 형성될 수도 있으며, 또한 중공형 프로파일의 내벽을 요철형으로 형성할 수도 있다.

Description

스파이럴 파이프 및 그 성형장치 {Spiral Pipes and Apparatus for Producing the Same}

본 발명은 하수관이나 배수관으로 사용되는 스파이럴 파이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐플라스틱과 제철 및 제련소에서 나오는 폐기물 즉, 산화철 (Fe₂O₃), 비산회(Fly Ash), 고로 슬래그(Slag), 펄프애쉬(Pulp Ash)와 같은 충전재와 폐수지 등을 용융 혼합할 수 있는 이축(二軸)압출기를 부가 설치하여 제작되는 스파이럴 파이프 및 그 성형장치에 관한 것이다.

종래의 하수관이나 배수관으로 사용되는 관은 특허출원 제93-17640호 (발명의 명칭: 관 및 그 제조방법)에 제안된 것과 같이 회전하는 다수개의 회전롤러에 원자재를 공급하면서 권취되도록 하며, 원자재 사이의 내·외면에 접착원료를 공급하면서 압착롤러로 접착시키고, 냉각수 분사노즐을 통하여 냉각수를 분사시켜 겔 상태의 원자재의 접착원료를 냉각시켜 관을 형성시키고, 관의 내부에 요철 없이 I자형 지지대로 이루어지며, 표면은 매끈한 관을 제공하는 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 종래의 스파이럴 파이프 성형장치(1)는 압출기(3)에서 원료를 공급하면서 진공냉각조(6)를 통하여 내부에 사각형의 공간이 성형되도록 프로파일(23)을 성형하고, 프로파일(23)이 와인더(9)를 통과하는 과정에서 보조 압출성형기(11)를 통하여 접착원료 수지층(25)을 공급하게 되면 롤러(13)에 의하여 압착되면서 스파이럴 파이프(20)가 성형되도록 되어 있다.

그러나, 상술한 성형장치(1)에 의해 생산된 스파이럴 파이프(20)는 4각의 프로파일(23)을 성형하기 위해 진공냉각조(6)를 거치는 것으로서, 진공냉각조(6)에 의해 성형된 프로파일(23)을 접착하기 위해서 접착수지를 보조압출기(11)에서 공급하지만, 냉각된 프로파일(23)과 접착수지와의 온도편차로 인하여 접착이 제대로 이루어지지 못한다는 단점을 가지고 있었다.

또한, 프로파일(23)을 접합하는 접착원료 수지층(25)이 전체적으로 I자 형태를 이루며, 프로파일(23)의 내부가 요철이 없고 일정한 두께의 중공형태의 구조를 가지고 있기 때문에 외부에서 가해지는 압력, 하중 및 충격에 의해 접합부위가 구조적인 취약성을 띄게 되어 쉽게 파단, 분리되는 현상이 발생하였으며, 결과적으로 하수의 누출에 의한 토양 및 지하수의 오염원을 제공할 뿐만 아니라 지반침하 등의 원인을 제공하고 있다.

한편, 공개특허 제1999-0064617호 및 공개특허 제1999-024148호 (발명의 명칭: 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 및 그 성형장치)에 있어서는, 내부가 채워진 사각의 프로파일을 성형하고, 2대의 보조압출기를 이용하여 접합을 시킨 스파이럴 파이프을 제작하는 성형장치가 제공되는데, 이 성형장치는 폐플라스틱과 충전제(즉, 비산회)를 용융혼련하는 과정에서 단축(單軸)압출기를 사용하도록 되어 있다.

단축압출기는 그 특성상 분배 및 분산혼합이 잘 이루어지지 않아서 충전제가 한 곳으로 치우쳐지게 혼합이 되고 또한 미끄러지는 현상을 일으키므로, 결과적으로 투입량 및 토출량의 변화가 발생하여 일정하고 안정적인 프로파일의 성형이 어려운 단점을 있기 때문에, 파이프 생산공정의 난점과 성형불량이 빈번히 발생하고 있다.

비록, 공개특허 제1999-0064617호 및 제1999-024148호에서 제공되는 스파이럴 파이프 성형장치에 의해 생산되는 스파이럴 파이프는 그 강성계수가 종래 제품보다는 우수하게 나타나고 있으나, 성형공정에서 가장 중요한 원재료와 충전재의 혼련 상태에 따라 일정한 외압을 가하여 파이프 내경의 변형을 시험하는 편평시험을 한 결과에 의하면, 원재료와 부재료의 분리 현상으로 인한 파이프의 파단 및 균열이 발생되고 있다. 그리고, 기존의 이중벽 구조 하수관에 비해 파이프의 자체중량이 2.5에서 3배 정도에 이르기 때문에 시공현장에서 시공상의 어려움이 나타나고 있다.

따라서, 공개특허 제1999-0064617호 및 제1999-024148호에서 제공되는 스파이럴 파이프 성형장치로 제작된 스파이럴 파이프를 사용하여 시공 및 설치할 경우에는 시간이 경과됨에 따라 누적되는 구조적 피로에 의해 외부에서 가해지는 조그만 압력의 영향에도 스파이럴 파이프가 쉽게 파손되어 그 기능을 상실하기 때문에, 토양 및 지하수를 오염시키는 원인이 될 뿐만 아니라 파손에 의한 누수로 인해 토양의 손실에 따른 지면 표층의 침하가 발생할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 폐플라스틱, 폐비닐, 제철 및 제련소에서 배출되는 충전재를 이축압출기에서 용융혼련함으로써 충전재의 분배 및 분산 혼합도를 증가시켜 혼련에 따른 결함을 제거하는 동시에 폐수지의 탄성도를 증가시킨 스파이럴 파이프를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 프로파일의 내면을 폐자재와 충전재가 충분히 혼련된 복합구조체로 제작하여 원료를 절감하고 내압성이 강하며 무게가 가벼운 스파이럴 파이프를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비중을 크게 함으로서 바닷가 내지는 간척지 등에서 손쉽게 시공할 수 있는 스파이럴 파이프를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 각종 산업폐기물을 재활용하여 스파이럴 파이프를 제조함으로써 환경오염을 방지하려는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스파이럴 파이프는, 충전제 50중량부 이하와 폐수지 50중량부 이상을 용융온도범위 180℃∼250℃로 이축압출기에서 용융혼련하고, 이축압출기에서 용융혼련된 물질을 단축압출기에 투입하고, 이 단축압출기의 내부에 장착되어 있는 프로파일 성형구에 의해 용융혼련물질을 프로파일로 성형하고, 단축압출기의 내부에 위치하고 있는 제1 보조압출기의 토구에 의해 프로파일의 외면에 수지를 도포하고, 수지가 도포된 프로파일을 와인더에 권취하면서 제2 보조압출기에서 배출되는 접착수지를 프로파일의 외면에 가하여주고, 접착수지가 프로파일의 외면에 가하여질 때에 동시적으로 프로파일의 외면을 롤러에 의해 압착하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

프로파일의 내부는 완전히 채워져 있을 수도 있고 중공형으로 형성될 수도 있으며, 또한 중공형 프로파일의 내벽을 요철형으로 형성할 수도 있다.

그리고, 본 발명에 의한 스파이럴 파이프 성형장치는, 충전제와 폐수지를 용융혼련하기 위한 이축압출기와, 이축압출기에서 용융혼련된 물질을 프로파일로 성형하기 위한 프로파일 성형기가 내부에 설치되어 있는 단축압출기와, 프로파일의 외면에 도포될 수지를 배출하기 위하여 단축압출기의 내부에 설치되어 있는 제1 보조압출기와, 수지가 도포된 후에 단축압출기의 배출구를 통해 배출된 프로파일을 권취하기 위한 와인더와, 수지가 도포된 프로파일이 와인더에 권취되는 동안에 프로파일의 외면에 접착수지를 도포하기 위한 제2 보조압출기와, 접착수지가 프로파일에 도포될 때에 프로파일을 압착하여 접착수지를 접착시키기 위한 롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 프로파일 성형구의 내부에는 탈착 가능한 성형구조체가 장착될 수 있고, 이때 성형구조체의 외면의 형태에 따라 프로파일의 내벽의 형태가 단순한 중공형 또는 요철형으로 형성된다.

전술한 와인더를 구성하는 드럼은 수평면에 대해 3˚∼10˚기울어져 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 충전제 및 폐수지를 이축압출기에서 용융혼련하기 때문에 종래에 폐플라스틱 및 충전제(즉, 비산회)를 단축압출기에서 용융혼련하였을 때의 문제점, 즉 폐플라스틱과 충진제의 분배 및 분산혼합의 문제점, 충진제가 한 곳으로 치우쳐져 혼합되기 때문에 미끄러지는 문제점 등을 해소할 수 있다.

뿐만 아니라, 단축압출기의 프로파일 성형구에 탈착이 가능하도록 장착되는 성형구조체의 외면을 요철(凹凸)로 형상화하여 중공형의 프로파일을 성형할 경우에는 내부가 채워진 프로파일에 비하여 두께를 얇게 성형할 수 있음에도 강성계수 및 충격강도, 내압성은 내부가 채워진 프로파일과 동일하게 되고, 따라서 원재료를 절감하여 제조단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 비중이 높은 충전제(즉, 산화철)를 사용함으로써 비중이 높은 스파이럴 파이프를 제조할 수 있게 되고, 따라서 부력의 영향을 많이 받는 바닷가 또는 간척지 등에서 시공이 편리하게 된다.

본 발명의 스파이럴 파이프는 종래의 스파이럴 파이프에 비해 강성이 강하고, 충격강도에도 강하며, 높은 비중을 갖고 있으며, 시공의 편리성을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 스파이럴 파이프 성형장치를 개략적으로 도시한 설명도.

도 2는 종래의 스파이럴 파이프의 일부분이 절개된 상태를 도시한 부분절개도.

도 3은 종래의 스파이럴 파이프의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 스파이럴 파이프 성형장치를 개략적으로 도시한 설명도.

도 5는 본 발명의 스파이럴 파이프 성형장치에서 사용되는 단축압출기의 내부를 도시한 단면도.

도 6a는 본 발명에 따라 제조되고 내부가 채워진 프로파일의 단면도.

도 6b는 도 6a에 도시된 프로파일에 수지를 씌운 상태의 단면도.

도 6c는 도 6b에 도시된 프로파일에 접착수지를 씌운 상태의 단면도.

도 7a는 본 발명에 따라 제조된 중공형 프로파일의 단면도.

도 7b는 도 7a에 도시된 중공형 프로파일에 수지를 씌운 상태의 단면도.

도 7c는 도 7b에 도시된 중공형 프로파일에 접착수지를 씌운 상태의 단면도.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따라 제조된 중공형 프로파일의 내벽에 다양한 형태의 요철을 형성시킨 것을 나타내는 단면도.

도 9는 본 발명에 따라 제조되고 내부가 채워진 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 일부분을 절개한 부분절개도.

도 10은 본 발명에 따라 제조된 중공형 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 일부분을 절개한 부분절개도.

도 11은 본 발명에 따라 제조되고 내부가 채워진 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 단면도.

도 12는 본 발명에 따라 제조된 중공형 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 단면도.

도 13은 중공형 프로파일의 내벽두께의 변화에 따른 강성계수를 측정하는 실험에 사용되는 프로파일을 도시한 단면도.

도 14는 벽 두께를 다양하게 변화시킨 중공형 프로파일에 대해 강성계수를 측정한 실험결과를 나타내는 그래프도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 400 : 스파이럴 파이프 성형장치 3, 110 : 단축압출기

6 : 진공냉각조 9, 140 : 와인더

11 : 보조 압출성형기 13, 150 : 롤러

15, 170 : 절단기 20, 160 : 스파이럴 파이프

23, 200, 300, 300a, 300b, 300c, 300d : 프로파일

25, 220a, 220b : 접착수지 100 : 이축압출기

120, 130 : 보조압출기 121 : 보조압출기 토구

180 : 성형구조체(다이) 181 : 프로파일 성형구

182 : 단축압출기 배출구 190 : 용융혼련된 물질

210a, 210b : 수지

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 스파이럴 파이프의 성형장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 5는 단축압출기의 내부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 6a 내지 도 6c는 내부가 채워진 스파이럴 파이프를 제작하는 과정의 단면도이고, 도 7a 내지 도 7c는 중공형의 스파이럴 파이프를 제작하는 과정을 도시한 단면도이며, 도 8은 내부에 요철로 형상화된 중공형의 프로파일의 한 예를 도시한 단면도이다.

본 발명의 스파이럴 파이프(160)를 제작하는 성형장치(400)는 충전재 즉, 제련소에서의 폐기물(산화철(Fe₂O₃), 비산회(Fly Ash), 고로 슬래그(Slag), 펄프애쉬 (Pulp Ash))와 폐수지(폐플라스틱, 폐비닐 등)를 이축압출기(100)에 투입한 후 용융혼련(鎔融混練)하고, 이 용융혼련된 물질(190)을 이축압축기(100)를 통해 단축압출기(110)에 공급하고, 단축압출기(110)에서는 용융혼련된 물질(190)을 단축압출기(110)의 내부에 탈착 가능하도록 부착되어 있는 성형구조체(즉, 다이)(180)의 유무에 의해 중공 혹은 내부가 채워진 프로파일(200)(300)을 성형하여 공급하도록 하였는데(도 5, 도 6a 및 도 7a 참조), 단축압출기(110)에서 성형되어 배출되는 프로파일(200)(300)은 종래의 프로파일만이 성형되어 배출되는 것과는 다르게 프로파일 (200)(300)의 외면에 이미 수지(210a)(210b)가 완전히 도포된 상태로 성형되어 배출된다(도 6b 및 도 7b 참조).

이에 대해 하나의 실시예인 도 5를 참조하여 상세히 설명하면, 단축압출기 (110)의 내부에 용융혼련물질(190)이 투입되면, 프로파일 성형구(181)를 통해 프로파일(300)이 성형되어 배출된다. 이때, 프로파일 성형구(181)의 내측에는 성형구조체(즉, 다이)(180)가 위치하는데, 이 성형구조체(180)에 의해 프로파일(300)의 모양이 다르게 형상되어 배출된다.

즉, 도시된 바와 같이 프로파일 성형구(181)에 성형구조체(180)가 위치하면 중공형의 프로파일(300)이 성형되고(도 7a 참조), 성형구조체(180)가 없을 경우에는 내부가 채워진 프로파일(200)이 성형된다(도 6a 참조). 또한, 성형구조체(180)의 외면에 다양한 모양의 요철(凹凸)로 형상화시키면 내부가 다양한 요철모양으로 형상화된 중공형의 프로파일이 성형된다(도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d 참조).

이와 같이 용융혼련물질(190)이 프로파일 성형구(181)에 의해 프로파일(300)로 성형되어 배출되면, 단축압출기(110)의 내부에 보조압출기의 토구(121)가 위치하도록 장착된 보조압출기(120)에 의해 수지(210b)가 배출되어 프로파일(300)에 수지(210b)를 도포하도록 되어 있다.

따라서, 최종적으로 단축압출기 배출구(182)에서 배출되는 프로파일(300)은 수지(210b)가 도포된 상태로 배출되는데, 이와같이 수지(210b)가 도포된 상태로 프로파일(300)을 배출하는 것을 공압출(共壓出)이라 한다.

수지(210a)(210b)가 도포된 프로파일(200)(300)이 단축압출기(110)에서 배출되면, 와인더(140) 인근에 인접하여 설치되어 있는 보조압출기(130)에 의해 수지 (210a)(210b)로 덮힌 프로파일(200)(300)을 완전히 씌울 수 있도록 접착수지 (220a)(220b)를 제공하여(도 6c 및 도 7c 참조), 와인더(140)의 외측을 회전하면서 권취되는 수지(210a)(210b)가 덮인 프로파일(200)(300)을 롤러(150)에 의해 표면이 매끄럽고 균일하게 접착 성형하도록 하면서 스파이럴 파이프(160)가 제작된다. 특히, 와인더(140)의 드럼은 3˚∼10˚정도 기울어지도록 설계하여 수지(210a)(210b)가 덮힌 프로파일(200)(300)에 접착수지(220a)(220b)가 도포되면서 권취하도록 되어 있다.

이와 같이 성형되어 완성된 스파이럴 파이프(160)는 절단기(170)를 통해 일정한 간격으로 절단된다.

한편, 이축압출기(100)는 취합형 동방향회전 이축압출기, 취합형 이방향회전 이축압출기, 비취합형 이방향회전 이축압출기를 사용하도록 하였는데, 이는 이축압출기(100)에 장착되어 있는 한 쌍의 스크루기어의 이물림 형태, 배치의 형태 및 회전방향에 의해 분류되는 것으로서, 종래의 단축압출기에서 충전제와 폐수지 등을 용융혼련하는 것보다 더욱 효과적으로 분배 및 분산혼합도를 높여 용융혼련하는 효과를 얻을 수 있다. 종래의 단축압출기에서는 충전제와 폐수지 등을 용융혼련하기 위하여 단축압출기를 통한 혼련을 대략 3번 정도 하여야 하였으나, 본 발명자의 실험에 의하면 본 발명의 이축압출기(100)에서는 1번의 혼련에 의하여도 동일한 정도의 용융혼련이 발생하였다.

도 9는 내부가 채워진 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 부분 절개도이고, 도 10은 중공형의 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 부분 절개도이다. 또한, 도 11은 내부가 채워진 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 단면도를, 도 12는 중공형의 프로파일로 제작된 스파이럴 파이프의 단면도를 각각 도시한 것으로서, 전술한 과정에 의해 완성된 스파이럴 파이프를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 스파이럴 파이프 성형장치에 의해 스파이럴 파이프가 제조되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선 중공형 프로파일을 갖는 스파이럴 파이프의 제작방법에 대해 설명하면, 폐플라스틱 50∼100 중량부에 제철 및 제련소에서 폐기물로 나오는 산화철(Fe₂O₃) 0∼50 중량부를 비취합형 이방향회전 이축압출기(100)의 투입구에 넣고, 용융온도범위 180∼250℃로 이축압출기(100) 내에서 용융 혼련한 후에 단축압출기(110)에 투입하고, 단축압출기(110)의 내부에 위치한 프로파일 성형구(181)에 상자형의 성형구조체(180)를 부착하여 중공형의 프로파일(300)로 성형한다(도 7a 참조).

프로파일(300)은 성형 공급되는 과정에서 공기 및 수분에 의해 냉각되며, 보조압출기의 토구(121)로부터 수지(210b)를 공급하여 프로파일(300)의 표면 전체에 일정한 두께의 수지(210b)가 완전히 감싸도록 하여 단축압출기 배출구(182)를 통해 배출한다(도 7b 참조).

이와 같이, 수지(210b)로 표면이 완전히 감싸진 프로파일(300)을 와인더 (140)에 공급하여 원형의 구조물로 권취하는 과정에서 프로파일(300)을 서로 접합시키기 위하여 보조압출기(130)를 통하여 접합용수지(220b)를 공급하여 씌운 후(도 7c 참조), 와인더(130)에서 원형의 구조물로 권취되며, 로울러(150)의 회전 가압에 의해 압착하면, 프로파일(300) 외측면에 완전히 도포되면서 접착되어 접착수지층(220b)을 이루면서 중공형 프로파일(300)을 갖는 스파이럴 파이프(160)가 완성된다.

이와 같이 제작된 스파이럴 파이프(160)는 종래의 방법으로 성형되어진 이중벽 스파이럴 파이프 보다 비중이 높고, 충격강도에 강하며, 높은 강성계수 및 원형 강성계수를 갖게 되고, 기존의 농업부산물, 임업부산물, 플라이애쉬 등으로 내부가 채워진 복합 적층벽 구조의 스파이럴 파이프 보다 비중이 높아 부력에 강하며, 중량이 가벼워 시공이 간편한 반면 강성계수는 기존의 스파이럴 파이프보다는 우수하다는 장점을 가지고 있다(표 1 참조).

표 1. 시중에 판매되는 각종 관의 강성계수

(크로스헤드 스피드 : 12.5mm/min)

(각 시편은 같은 조건에서 5번 실험치의 평균임)

한편, 중공형의 프로파일을 갖는 스파이럴 파이프의 중요한 구성요소인 중공형 프로파일의 벽 두께를 변화시켜서 프로파일을 성형한 후 강성계수를 측정하여 보았다. 도 13은 강성계수 실험에 사용되는 수지가 도포된 중공형의 프로파일을 도시한 단면도이고, 도 14는 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

도 13에 도시된 바와 같이 프로파일(300)의 벽두께 X (0≤X≤α, α는 원점에서 중점까지의 거리)를 변화시켜 성형한 후 강성계수를 측정하여 보았다.

실험결과에 의하면, 이축압출기를 통하여 분배 및 분산 혼합이 이루어진 경우 중공사각의 프로파일의 내부를 모두 채우지 않아도 어느 정도의 벽 두께가 형성이 되면 강성계수가 일정한 값으로 수렴하는 결과를 얻었으며, 두께는 5 mm 이상에서 수렴하였다(도 14 참조).

한편, 내부가 채워진 프로파일을 갖는 스파이럴 파이프가 제작되는 방법은 전술한 중공형의 프로파일을 갖는 스파이럴 파이프를 제작하는 방법과 동일하지만, 다만 중공형의 프로파일을 제작할 때에 사용되었던 성형구조체(180)를 사용하지 않는 점만이 상이하다.

이와 같이 중공복합 구조의 프로파일 내부가 채워진 스파이럴 파이프를 제작하는 공정은 종래의 내부가 채워진 적층벽의 스파이럴 파이프를 제작하는 공정과 차이가 있는데, 종래에 있어서는 단축압출기에 폐플라스틱과 농업부산물, 임업부산물, 비산회(fly ash) 등을 투입하여 프로파일을 제작하였으나, 본 발명의 성형장치에서는 이축압출기에 폐플라스틱과 제철 및 제련소에서 폐기물로 나오는 산화철 (Fe₂O₃)을 우선 투입하여 용융혼련하도록 함으로써 충전재를 산화철로 대체하였다.

따라서, 종래에 폐플라스틱 및 충전제(즉, 비산회)를 용융혼련하도록 된 단축압출기의 문제점 즉, 폐플라스틱과 충진제의 분배 및 분산혼합의 문제점, 충진제가 한 곳으로 치우쳐져 혼합되기 때문에 미끄러지는 문제점을 해소할 수 있다.

이와 같이 제작된 스파이럴 파이프는 종래의 내부가 채워진 적층벽 스파이럴 파이프보다 비중이 높으며, 매우 높은 강성계수를 보이고 있는데, 그 이유는 충전제로 사용되는 산화철의 비중이 종래의 비산회의 비중보다 높기 때문이다.

따라서, 부력의 영향을 강하게 받는 바닷가 및 간척지 등에 높아진 비중에 의해 손쉽게 시공할 수 있다.

또한, 폐수지와 산화철의 분배 및 분산 혼합도를 증가시킬 수 있으며, 일정부분의 산화철과 폐수지가 반응에 의해 스파이럴 파이프의 강성계수가 증가하였기 때문에 충격강도에 강할 뿐만 아니라 높은 원형 강성계수를 갖게 되어 스파이럴 파이프 내경의 40% 이상의 편평시험을 하여도 스파이럴 파이프가 깨지지 않는 장점을 가지게 되었다(표 1 참조).

마지막으로, 내부가 요철(凹凸)로 형성된 중공형의 프로파일을 갖는 스파이럴 파이프를 제작하는 방법에 있어서도 전술한 중공형의 프로파일을 갖는 스파이럴 파이프의 제작공정과 대략 동일한 과정을 수행하는데, 단지 외면에 요철이 형성된 성형구조체(180)를 사용하면 된다.

이와 같이 제작된 스파이럴 파이프는 위에서 기술되었던 중공형의 프로파일의 벽의 두께를 상이하게 하여 실험한 결과치의 수렴두께 즉, 5mm 보다 2mm 이상 얇게 할 수 있었고, 강성계수의 변화는 보이지 않았다.

또한, 요철로 구성된 중공형의 프로파일은 내부가 채워진 프로파일과 강성계수 및 충격강도 등이 동일하게 나타나며, 이는 요철에 의해 지지되는 힘이 발생하기 때문이다.

결과적으로, 적은 재료를 사용하여 동일한 강성계수의 효과를 창출할 수 있으며, 그 만큼 저렴한 가격으로 공급할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 제련소에서 나오는 폐기물 즉, 산화철(Fe₂O₃), 비산회(Fly Ash), 고로 슬래그(Slag), 펄프애쉬(Pulp Ash) 같은 충전제를 폐수지(폐플라스틱, 폐비닐 등)와 이축압축기에서 동시에 투입하여 용융 혼련함으로써 종래에 폐플라스틱 및 충전제(즉, 비산회)를 용융혼련하도록 된 단축압출기의 문제점 즉, 폐플라스틱과 충진제의 분배 및 분산혼합의 문제점, 충진제가 한 곳으로 치우쳐져 혼합되기 때문에 미끄러지는 문제점 등을 해소할 수 있다.

뿐만 아니라, 종래에 제공되는 스파이럴 파이프에 비해 강성이 강하고, 비중이 높고, 외압 및 충격강도에 강한 스파이럴 파이프가 제공되며, 부력의 영향을 강하게 받는 바닷가 및 간척지 등에 높아진 비중에 의해 손쉽게 시공할 수 있다.

또한, 중공형의 프로파일의 내부를 다양한 모양으로 형상화하여 두께를 제작하여도 동일한 강성 및 충격강도, 외압에 강한 스파이럴 파이프를 제공할 수 있으며, 두께를 얇게 하여 제작할 수 있기 때문에 재료의 절감에 따른 공급가를 낮출 수 있다.

그리고, 쓸모없는 각종 폐수지 등 및 제련소의 폐기물을 재활용하여 사용할 수 있기 때문에 환경오염을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 충전제 50중량부 이하와 폐수지 50중량부 이상을 용융온도범위 180℃∼250℃로 이축압출기에서 용융혼련하고, 상기 이축압출기에서 용융혼련된 물질을 단축압출기에 투입하고, 상기 단축압출기의 내부에 장착되어 있는 프로파일 성형구에 의해 상기 용융혼련물질을 프로파일로 성형하고, 상기 단축압출기의 내부에 위치하고 있는 제1 보조압출기의 토구에 의해 상기 프로파일의 외면에 수지를 도포하고, 상기 수지가 도포된 상기 프로파일을 와인더에 권취하면서 제2 보조압출기에서 배출되는 접착수지를 상기 프로파일의 외면에 가하여주고, 상기 접착수지가 상기 프로파일의 외면에 가하여질 때에 동시적으로 상기 프로파일의 외면을 롤러에 의해 압착하여서 제조되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 파이프.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로파일의 내부가 완전히 채워져있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 파이프.
3. 제1항에 있어서, 상기 프로파일이 중공형인 것을 특징으로 하는 스파이럴 파이프.
4. 제3항에 있어서, 상기 프로파일의 내벽이 요철형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 파이프.
5. 충전제와 폐수지를 용융혼련하기 위한 이축압출기와,

   상기 이축압출기에서 용융혼련된 물질을 프로파일로 성형하기 위한 프로파일 성형기가 내부에 설치되어 있는 단축압출기와,

   상기 프로파일의 외면에 도포될 수지를 배출하기 위하여 상기 단축압출기의 내부에 설치되어 있는 제1 보조압출기와,

   상기 수지가 도포된 후에 상기 단축압출기의 배출구를 통해 배출된 상기 프로파일을 권취하기 위한 와인더와,

   상기 수지가 도포된 상기 프로파일이 와인더에 권취되는 동안에 상기 프로파일의 외면에 접착수지를 도포하기 위한 제2 보조압출기와,

   상기 접착수지가 상기 프로파일에 도포될 때에 상기 프로파일을 압착하여 상기 접착수지를 접착시키기 위한 롤러

   로 구성되는 것을 특징으로 하는, 스파이럴 파이프 성형장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 프로파일 성형구의 내부에 탈착 가능한 성형구조체가 장착되어 있고, 상기 성형구조체의 외면의 형태에 따라 상기 프로파일의 내벽의 형태가 성형되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 스파이럴 파이프 성형장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 와인더를 구성하는 드럼이 수평면에 대해 3˚∼10˚기울어져 있는 것을 특징으로 하는, 스파이럴 파이프 성형장치.