KR200175420Y1 - 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐플라스틱 파지원료를 재생하여 내부 파이프(내피) 구조를 이루고, 재생이 아닌 플라스틱 원료를 그 내피의 외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱을 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도가 증대되고, 나아가 외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 나선구조의 내피를 접합시키면서 외관도 미려하게 할 수 있는, 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관을 제공한다.

그 플라스틱 흄관은, 열가소성 플라스틱으로 이루어지고 나선으로 권선되어 파이프를 형성하며, 적어도 2층이상이 접합되어 형성된 다층구조의 플라스틱 흄관에 있어서, 폐플라스틱 파지를 원료로 하여 파쇄, 용융 및 압출함으로써 나선형으로 권선되어 파이프를 형성하는, 폐플라스틱 파지로 된 적어도 한 층의 내피(2)와, 그 내피(2)가 권선된 직후에 그 내피(2)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피(3)를 포함하여 구성됨으로써 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도가 증대됨과 동시에 외관을 미려하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관{PLASTIC PIPE OF MULTIPLE LAYERS USING PLASTIC SALVAGE}

본 고안은 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관에 관한 것으로, 더 상세하게는 폐플라스틱 파지원료를 재생하여 내부 파이프(내피) 구조를 이루고, 재생이 아닌 플라스틱 파지원료를 그 내피의 외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱파지를 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도가 증대되고, 나아가 외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 나선구조의 내피를 접합시키면서 외관도 미려하게 할 수 있는, 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관에 관한 것이다.

종래, 일반적으로 나선형으로 감는 층을 갖는 열가소성 플라스틱으로 이루어진 다층적층관을 제조하는 것이 널리 알려져 있으며, 각 층이 서로 오버랩하여 감겨지며, 다양한 구조의 소형 관을 권선하여 대형관을 형성하는 것도 알려져 있다. 또한, 이와 같은 적층관을 완전하게 형성하지 않고, 두 개의 나선형으로 감은 평평한 층사이에 각각 선형으로 된 중공실 형상을 서로 분리하여 설치하는 방법도 알려져 있다. 이와 같이 다층 구조의 플라스틱 흄관으로는 여러 가지의 구조가 개발되어 있고, 또한, 그 제조방법이나 제조장치도 개발되어 있다.

그 일예로서 특허출원공개번호 제99-001314호로 개시된 내압합성수지관은, 나선오목볼록 파형의 형상으로 형성되고, 합성수지관벽의 두께안에 금속제 보강띠판이 관벽에 매설되어 내압을 향상시키고 있다. 그 금속제 보강띠판이 중첩되거나 특수한 구조로 형성됨으로써 관벽 전체에 걸쳐 보강이 이루어지고 있으나, 이러한 보강구조로 인하여 고가로 되고, 제조가 복잡하게 된다는 문제가 있다.

또한, 특허출원공개번호 제99-032911호로 개시된 다층관의 제법은, 거의 원형프로휠을 갖는 적층관의 외면이 평활하지 못하고, 불안정하게 팽창된다는 결점을 해소하기 위한 것으로, 단면능형 또는, 구형의 중공실 프로휠로 이루어진 소형관을 그 프로휠의 형상 안전성이 달성된 후, 그 내면 및 측면을 가소화하여 인접 측면이 서로 융착되도록 한 것이며, 이러한 구조는 원료는 적게 소모되는 데에 비하여 소정의 구조의 소형관을 형성하여야 하기 때문에 공정이 복잡해지고 단가가 높아지는 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위하여 연구개발된 것으로서, 폐플라스틱 파지원료를 재생하여 내부 파이프(내피) 구조를 이루고, 재생이 아닌 플라스틱 원료를 그 내피의 외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱을 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도가 증대되고, 나아가 외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 나선구조의 내피를 접합시키면서 외관도 미려하게 할 수 있는, 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관의 구조를 도시한 길이방향 부분단면도,

도 2는 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관의 제조방법의 일실시예를 도시한 공정도,

도 3은 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관의 제조장치의 일실시예를 도시한 구성도,

도 4는 도 3에서 폐플라스틱을 공급하여 내피를 압출하기 위한 내피압출장치의 3차 용융기의 일실시예를 도시한 개략구성도,

도 5는 도 3에서 폐플라스틱을 공급하여 외피를 압출하기 위한 외피압출장치의 일실시예를 도시한 개략구성도,

도 6는 도 3에서의 내피압출장치의 의 1차 및 2차 파쇄용융기의 가열, 이송, 분쇄를 위한 쌍스크류부분을 도시한 부분확대 단면한 구성도,

도 7은 도 3의 분배함의 외부구조를 도시하는 정면도,

도 8은 분배함의 내부 구성을 도시하는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 플라스틱 흄관(본 고안) 2: 내피

3: 외피 10: 내피압출기

10a: 3차 용융기 10b,10c: 2차 및 1차 파쇄용융기

14a,14b,14c: 쌍스크류부 14d: 보일러부(히팅버너부)

14e,16b: 전기히터 14': 실린더

16: 투입관 17: 투입구

18: 분배함 19: 압출롤러

20: 외피압출기 30: 인장기

31: 회전롤러

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 고안의 일실시예에 따른, 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관은, 열가소성 플라스틱으로 이루어지고 나선으로 권선되어 파이프를 형성하며, 적어도 2층이상이 접합되어 형성된 다층구조의 플라스틱 흄관에 있어서, 폐플라스틱 파지를 원료로 하여 파쇄, 용융 및 압출함으로써 나선형으로 권선되어 파이프를 형성하는, 폐플라스틱 파지로 된 적어도 한 층의 내피와, 그 내피가 권선된 직후에 그 내피의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피를 포함하여 구성됨으로써 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도가 증대됨과 동시에 외관을 미려하게 되는 것을 특징으로 한다.

또, 그 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관의 제조방법은, 열가소성 폐플라스틱 파지원료를 용융, 압출하여 나선형으로 권선, 파이프를 형성하는 적어도 한 층의 내피와, 그 내피가 권선된 직후에 그 내피의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피를 포함하여 구성되는 다층 구조의 플라스틱 흄관의 제조방법에 있어서: 수집된 폐플라스틱 파지(PE, 나일론, PP 등)를 선별하여 원료로 하고 이를 1차 파쇄용융기의 원료투입구로 투입하는 투입단계; 그 1차 파쇄용융기에서 투입된 폐플라스틱 파지원료를 쌍스크류부에서 파쇄시킴과 동시에 300℃전후의 온도로 3 내지 7분간 가열하여 혼합시키는 1차 파쇄용융단계; 그 가열,혼합된 폐플라스틱 파지원료를 2차 파쇄용융기로 이송시키고, 그 2차 파쇄용융기에서 쌍스크류부에 의해 더욱 그 파지원료를 파쇄시킴과 동시에 250℃ 전후의 온도로 계속 가열하는 2차 파쇄용융단계; 2차 파쇄용융기에서 이송된 용융 폐플라스틱 파지원료를 3차로 가열하여, 250℃전후의 온도로 유지하면서 분배함으로 이송시키는 3차 파쇄용융단계; 그 분배함에 이송된 용융 폐플라스틱 파지원료를 한쌍의 롤러에 의해 조절된 공급양으로 냉각하면서 인장기로 압출하는 폐플라스틱 파지원료 압출단계; 인장기의 회전에 따라 압출된 폐플라스틱 파지원료가 나선구조의 내피를 형성하면서 파이프가 성형되고, 1차 냉각되면서 외측으로 밀려나게 하는 내피형성단계; 그 1차 냉각되어 인장기상에서 밀려나는 나선 파이프 구조의 내피의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 외피를 형성시키는 외피형성단계; 그리고, 외피가 코팅된 플라스틱 흄관을 실온으로 냉각하여 원하는 모양이 유지되게 하고, 규격화된 길이로 절단하는 완전냉각단계를 포함하여 구성된다. 상기 3차 파쇄용융단계에서도 이송된 폐플라스틱 파지원료를 쌍스크류부를 통과시켜 가열용융함과 동시에 잔여 덩어리를 더욱 파쇄시키는 것이 바람직하며, 1차 내지 3차 파쇄용융단계에서 열원은 가스, 유류 또는 투입시의 폐자재를 연소시키기 위한 보일러부(히팅버너부)를 포함하여 구성되며, 1차 및 2차 파쇄용융단계에서는 쌍스크류부의 스크류 몸체인 실린더 외부온도가 400℃내외로 유지되고, 3차 파쇄용융단계에서는 실린더 외부온도를 300℃내외로 유지되는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관의 구조가 길이방향 부분단면도로 도시된다.

도 1에서 본 고안의 일실시예에 따른 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관은, 적어도 한 층의 내피(2)와 외피(3)로 형성되며, 그 내피(2)가 폐플라스틱 파지원료를 용융, 압출하여 나선형으로 권선시켜 적어도 한 층의 파이프를 형성한다.

외피(3)는, 그 내피(2)가 권선된 직후에 그 내피(2)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성된다.

이와 같이, 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관은, 내피(2)와 외피(3)로 나선으로 권선되어 파이프를 형성하며, 적어도 2층이상이 접합되어 형성된 다층구조의 플라스틱 흄관(1)을 형성한다.

이와 같은 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관(1)의 제조방법의 일실시예가 도 2에 공정도로 도시되고, 도 3 내지 도 7에는 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 2층 구조의 플라스틱 흄관의 제조장치의 일실시예의 구성도 및 그 상세도가 도시된다.

도 2에서 상술한 바와 같이 열가소성 폐플라스틱 파지원료를 용융, 압출하여 나선형으로 권선, 파이프를 형성하는 적어도 한 층의 내피(2)와, 그 내피(2)가 권선된 직후에 그 내피(2)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피(3)를 포함하여 구성되는 다층 구조의 플라스틱 흄관(1)의 제조방법은, 선별, 투입단계, 1차 파쇄용융단계, 2차 파쇄용융단계, 3차 용융단계, 폐플라스틱 압출단계, 내피형성단계, 외피형성단계 및 완전냉각단계를 포함하여 구성된다.

그 선별, 투입단계에서는, 도 3, 도 4 및 도 6에서 수집된 폐플라스틱 파지원료(PE, 나일론, PP 등)를 선별하여 원료투입구(12a)로 투입하고 1차 파쇄용융기(10a)로 이송시키며, 1차 파쇄용융단계에서는, 1차 파쇄용융기(10c)에서 투입된 폐플라스틱 파지원료는, 쌍스크류부(14c)에 의해 파쇄시키면서 보일러부(히팅버너부)(14d)에 의해 300℃전후의 온도로 3 내지 7분간 가열하여 혼합시킨다.

그 보일러부(히팅버너부)(14d)의 열원은 가스, 유류 또는 투입시의 폐자재로 가열시킬 수 있다(도 5참조).

2차 파쇄용융단계에서는 그 가열,혼합된 폐플라스틱 파지원료를 2차 파쇄용융기(10b)로 이송시켜 쌍스크류부(14b)에 의해 파쇄시킴과 동시에 보일러부(히팅버너부)(14d)에 의해 300℃ 전후의 온도로 계속 가열하며, 그 뒤, 3차 용융단계에서는, 3차 용융기(10a)에서 이송된 용융 폐플라스틱 파지원료를 3차로 가열, 250℃전후의 온도로 유지하면서 분배함(18)으로 이송시킨다. 상기 3차 용융단계에서도 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 이송된 폐플라스틱 파지원료를 쌍스크류부(14a)를 통과시켜 가열용융함과 동시에 잔여 덩어리를 파쇄시키는 것이 바람직하며, 1차 내지 3차 파쇄용융단계에서 열원은 가스, 유류 또는 투입시의 폐자재를 연소시키기 위한 보일러부(히팅버너부)(14d)를 포함하여 구성되고, 1차 및 2차 파쇄용융단계에서는 쌍스크류부(14c,14b)의 스크류 몸체인 실린더 외부온도가 400℃내외로 유지되고, 3차 파쇄용융단계에서는 실린더 외부온도를 300℃내외로 유지되는 것이 바람직하다.

폐플라스틱 압출단계에서는 그 분배함(18)에 이송된 용융 폐플라스틱 파지원료는, 분배함(18)에서 한쌍의 롤러에 의해 조절된 공급양으로 냉각하면서 인장기(30)로 압출된다.

이와 같이 하여 인장기(30)에서 폐플라스틱을 이용하여 그 인장기(30)의 회전에 따라 압출된 폐플라스틱 파지원료가 나선구조의 내피(2)를 형성하면서 파이프가 성형되어 1차 냉각되게 되고, 인장기(30)의 외측으로 밀려나게 한다(내피형성단계).

그 1차 냉각되어 인장기(30)상에서 밀려나는 나선 파이프 구조의 내피(2)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 외피압출기(20)를 이용하여 압출함으로써 외피(3)를 형성시킨다(외피형성단계). 이 과정은 종래의 기술이 그대로 적용될 수 있으며, 그 외피(3)에 내피(2)가 더욱 강하게 압착되도록 압착롤러가 부가적으로 채용될 수도 있다.

그 뒤, 외피(3)가 코팅된 플라스틱 흄관(1)을 실온으로 냉각하여 원하는 모양이 유지되게 하고, 규격화된 길이로 절단함으로써 다층 구조의 플라스틱 흄관의 제조가 완료된다(완전냉각단계).

상술한 방법을 실시하기 위한 장치는, 도 3 내지 도 7에서 내피압출기(10), 외피압출기(20) 및 인장기(30)를 포함하여 구성된다.

그 내피압출기(10)는, 1차 파쇄용융기(10c), 2차 파쇄용융기(10b), 3차 용융기(10a) 및 분배함(18)을 포함하여 구성된다.

그 1차 파쇄용융기(10c)는, 도 6에 구체적으로 도시된 바와 같이, 수집된 폐플라스틱 파지원료(PE, 나일론, PP 등)를 선별하여 투입시키기 위한 원료투입구(12c)를 지니며, 투입된 폐플라스틱 파지원료를 300℃전후의 온도로 3 내지 7분간 가열하여 혼합시키도록 쌍스크류부(14c)와 보일러부(히팅버너부)(14d)를 지닌다.

또한, 2차 파쇄용융기(10b)도 도 6에서와 같이 1차 파쇄용융기(10c)로부터 이송되는 가열,혼합된 폐플라스틱 파지원료를 투입시키기 위한 투입구(12b)를 지니며, 다시 한번 300℃ 전후의 온도로 계속 가열하면서 파쇄시키도록 쌍스크류부(14b)와 보일러부(히팅버너부)(14d)를 지닌다.

3차 용융기(10a)는, 2차 파쇄용융기(10b)에서 이송된 폐플라스틱 파지원료를 250℃전후의 온도로 유지하여 분배함(18)으로 이송시키도록 구성된다. 이 3차 용융기(10a)에서의 3차 용융단계에서는 1차 및 2차에서 대부분 파쇄되어 있어 더 이상 파쇄가 불필요하지만, 도 4에서는 쌍스크류부(14a)가 채용됨으로써 더욱 잔여 덩어리를 파쇄시키면서 용융온도를 유지할 수 있게 된다.

분배함(18)은, 그 3차 용융기(10a)에서 공급되는 폐플라스틱 파지원료를 투입관(16)을 거쳐 투입되기 위한 투입구(17)를 지니며, 도 7 및 도 8에 상세하게 도시된 바와 같이, 한쌍의 압출롤러(19)에 의해 조절된 공급양으로 냉각하면서 일정한 두께와 폭으로 인장기(30)로 압출시키기 위한 분배함(18)을 포함하여 구성된다.

도 4 및 도 6에서 한쌍의 스크류로 된 쌍스크류부(14a,14b,14c)는, 실린더(14')에 의해 둘러싸이며, 그 실린더(14')의 외주가 보일러부(히팅버너부)(14d)에 의해 가열되도록 구성된다. 이와 같이 구성됨으로써 1차 및 2차에 걸쳐 투입된 폐플라스틱 파지를 분쇄시키면서 이송시키고 가열시키며, 3차에 있어서도 같은 방식이 채용될 수 있고, 그 뒤, 전기히터(14e,16b)에 의해 유동하는 용융 폐플라스틱 파지원료를 250도로 유지시키면서 분배함(18)으로 투입시킬 수 있게 된다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 분배함(18)은 한쌍의 압출롤러(19)의 간격을 조절하여 두께를 조절하기 위한 조절핸들(19a)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 압출 폭을 조절할 수 있도록 한쌍의 압출롤러(19)에 접촉되게 폭의 조절이 가능한 가이드가 설치되거나, 또는 한쌍의 압출롤러(19)의 회전속도를 조절하기 위한 모터의 제어수단을 포함하여 구성될 수도 있다.

인장기(30)는, 그 내피압출기(10)에서 압출되는 용융된 폐플라스틱 파지원료를 회전롤러(31)의 회전에 의해 나선형 관형상으로 형성시키면서 냉각수단에 의해 냉각시키고 그 회전롤러(31)의 외면에서 외측으로 밀어내도록 구성된다(공지된 바와 같이 다수의 롤러에 의할 수도 있음).

외피압출기(20)는, 나선형 관형상으로 형성되고 냉각되는 동안, 관형상의 내피(2)의 외면에 용융된 플라스틱을 압출하여 외피(3)를 형성시키도록 구성된다. 일예로 도 5에서 플라스틱 원료(PE, 나일론, PP 등)를 투입시키기 위한 원료투입구(22)가 형성되고, 종래와 같이 투입된 플라스틱 원료를 가열하여 압출시킬 수 있도록 용융시키기 위해 300℃ 전후로 가열되어 유지되는 1차 용융기(24)와 250℃전호로 가열되어 유지되는 2차 용융기(26)를 포함하여 구성되며, 단부에는 압출다이 내지 가이드가 부착된다.

상술한 바와 같은 제조방법과 제조장치에 의해 제조된 본 고안의 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관은, 경이적인 외압 강도를 지님으로써 기존 타 회사 제품 여러 종류의 관들과 비교하여 특히, 재생 폐플라스틱 원료를 이용한 다층나선관과 비교하여 월등히 외압 강도 및 내마모성이 강하며 콘크리트 흄관 대용품으로 적합하다(한국화학시험시험연구원의 시험결과, 본 고안에 따라 제조된 뉴그린파이프의 상품명의 직경 400mm의 하수관의 내경 5%변형시 강성은 ASTM D 2412의 시험방법에 의해 9.6Kgf/㎠이 얻어짐).

또한, 저렴한 공사비로서 시공시 취급이 용이하며 연결 시공시 용도에 맞게 소켓을 선택하여 사용할 수 있으므로 시공이 간편할 뿐만 아니라, 오수 및 폐수시 수밀성이 뛰어난 수밀시트, 연결 소켓을 이용하므로 완벽한 수밀를 이루게 된다.

또, 배수관, 오폐수관, 하수관 등의 기존 배관재에 비해 관 가격이 매우 저렴하며, 운송비, 시공비, 내구성 유지 관리비 면에서 매우 경제적일 뿐만 아니라, 자원의 재활용과 환경보호가 가능하다.

또, 상술한 바와 같이 내피(2)를 완전히 폐플라스틱 파지원료만을 이용하여 다층 구조의 플라스틱 흄관 및 그 제조방법과 장치가 도시되고 설명되었지만, 내피(2)가 20 내지 30wt.%까지의 재생 플라스틱 내지 플라스틱 원료를 포함하여 형성되더라도 강도면에서 크게 저하시킴이 없이 다층 구조의 플라스틱 흄관(1)이 제조될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 실시예들에 따른 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관의 구성과 작용에 의하면, 폐플라스틱 파지원료를 재생하여 내부 파이프(내피) 구조를 이루고, 재생이 아닌 플라스틱 원료를 그 내피의 외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱을 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도가 증대되고, 나아가 외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 나선구조의 내피를 접합시키면서 외관도 미려하게 할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 열가소성 플라스틱으로 이루어지고 나선으로 권선되어 파이프를 형성하며, 적어도 2층이상이 접합되어 형성된 다층구조의 플라스틱 흄관에 있어서,

   대부분 폐플라스틱 파지를 원료로 하여 파쇄, 용융 및 압출함으로써 나선형으로 권선되어 파이프를 형성하는, 대부분 폐플라스틱 파지로 된 적어도 한 층의 내피(2)와, 그 내피(2)가 권선된 직후에 그 내피(2)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피(3)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관.