KR20020066885A - 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수도용으로 사용되는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법에 관한 것으로, 원심력관의 제조시 원심력관의 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법을 제공함으로서 겔화시간을 최대한으로 단축시켜 원심력관의 생산성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법{A manufacturing method of centrifugal pipe using polymer concrete}

본 발명은 하수도용으로 사용되는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법에 관한 것으로, 특히 종래 원심력관 제조시 원심력관 몰드 내부의 저온으로 인한 원심력관 소재의 겔화 시간의 지연을 효과적으로 방지하여 폴리머 콘크리트 원심력관의 생산성을 극대화시킨 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수관은 오수처리관과 우수처리관으로 구분하여 건설하도록 되어 있다. 이러한 오수 및 우수의 처리관으로는 시멘트 콘크리트로 제조된 흄관을위주로 사용하여 왔으나, 상기 오수처리관의 경우 각종 공장시설로부터 과다하게 배출되는 침식성 오폐수에 포함되어 있는 산성물질의 영향으로 관의 내부가 침식되는 단점이 있었다. 그에 따라 관벽의 두께가 얇아져 토사의 압력에 의해 관이 파손되거나 붕괴되어 그 기능을 제대로 수행하지 못한다는 문제점이 있었다.

상기한 문제로 PVC관과 같은 합성수지관을 하수용으로 사용하는 경우가 있었으나, 상기 합성수지관은 압축강도가 약하여 외압에 의한 파손이 빈번하게 일어나 자주 교체해주어야 할 뿐만 아니라, 자중이 부족하여 지하수위가 높은 경우에는 부상하는 경향이 있고, 휨강도가 작아 변형을 일으키는 등의 문제점을 내포하고 있다.

상술한 흄관 또는 합성수지관에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 대한민국 특허출원 제96-5696호의 "하수도용 폴리머 콘크리트 원심관"을 출원한 바 있다.

상기 기술은 수축감소제가 포함되어 있는 불포화 폴리에스터 수지와 모래, 규사, 자갈 등의 골재와 플라이애쉬 또는 탄산칼슘 등의 충전재로 이루어지는 원심관을 제조한 후, 상기의 원심관을 초내식성 불포화 폴리에스터 수지로 코팅하여 주는 것을 요지로 하고 있다.

그러나 상기한 기술에 의한 폴리머 콘크리트 원심관은 일반하수관으로서는 현재에도 호평을 받고 있는 상태이나, 대형관을 제조하는 경우에는 그 두께가 두꺼워지는 관계로 운송, 설치 등에 불리하게 작용하는 단점이 있다.

그에 따라 폴리머 콘크리트관의 두께를 낮춤과 동시에 충분한 강도를 낼 수있도록 폴리머 콘크리트관에 섬유를 보강하는 기술이 공지되어 있다.

예를 들어 일본국 특허공보 소47-25146호에서는 합성수지로 이루어진층을 원심력 성형기에 넣어 반성형한 다음 약 25mm로 절단된 유리섬유칩을 동질의 합성수지와 혼합하여 반성형된 합성수지관의 내부에 넣고 원심력으로 계속하여 성형하여 주는 방법을 제시하고 있다. 또, 일본국 공개특허공보 특개소 50-51566호는 다층관을 제조하는 방법에 관한 것으로, 원심성형된 폴리머 콘크리트관의 외부에 합성수지가 함침되어 있는 유리섬유매트를 감아 주는 방법에 대하여 기재하고 있으며, 동 특개소 54-4958호는 부분적으로 유리섬유 등의 단섬유 혹은 마이크분말 등을 함유하는 수지를 원심성형하는 방법에 대하여 공개하고 있고, 동 특개소 60-137632호는 일단에 힌지구조를 갖는 섬유 강화플라스틱 파이프의 제조방법에 관한 것으로 유리섬유 매트를 강화제로 첨가하여 힌지부를 확대하는 방법에 대하여 기술하고 있다.

그러나 상기에서와 같은 선행 기술은 합성수지가 함침된 유리섬유를 사용함으로써 별도의 함침공정을 필요로 할 뿐만 아니라, 함침 후 비중으로 인하여 유리섬유가 편중되는 경향을 보이고, 성형시 금형의 내부로 주입시키기 위한 별도의 장치를 필요로 하여 생산원가의 상승을 유발하는 문제점이 있다.

상기한 선행기술에 나타나는 제반 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 대한민국 특허 제 227733의 "폴리머 콘크리트 3중 원심력관 및 그의 제조방법"에서 절단된 상태의 쵸프트스트렌드 화이버를 회전하는 성형몰드에 넣어 분산시킨 후 결합재인 수지혼합물 총 중량의 10 내지 20%(w/w)의 수축감소제가 포함되어 있는 결합재를 외층의 두께의 확보를 위해 요구되는 양 만큼 넣어 회전 원심력에 의하여상기 쵸프트스트렌드 화이버 사이로 침투시키면서 반경화시켜 외층을 형성시키는 제 1공정과; 상기 제 1공정에서의 외층이 완전 경화가 되기 전에 수축감소제가 포함되어 있는 불포화 폴리에스터 수지 및 반응개시제로 조성된 결합재와, 골재 및 충전재로 구성되는 폴리머 콘크리트를 요구되는 중간층의 두께에 해당되는 양 만큼 고속으로 회전하는 몰드에 투입하여 중간층을 형성시키는 제 2공정과; 적당한 길이로 절단된 표프트스트렌드 화이버를 분산이 잘 되도록 투입하고 여기에 내층의 두께 확보를 위해 요구되는 양만큼의 결합재를 넣어 경화가 완료될 때까지 회전시켜 탈형하는 제 3공정 및 탈형된 성형체를 20±3℃의 온도에서 50% 내지 60%의 상대습도를 유지하면서 기건양생하는 제 4공정으로 구성되는 폴리머 콘크리트 3중 원심력관의 제조방법에 관한 기술을 개시하고 있다.

상기한 방법으로 제조된 폴리머 콘크리트 3중 원심력관의 경우 인장강도, 휨강도, 압축강도 등이 기존의 하수관에 비하여 현저히 높고, 동결융해에 대한 저항성, 수밀성 및 내약품성 등의 측면에서 우수한 특성을 지니며, 선행발명과 비교할 때 제조공정, 경화시간 등을 크게 단축시킬 수 있어 생산성 측면에서 현저한 개선효과를 볼 수 있었다.

그러나 상기 폴리머 콘크리트 3중원심력관의 제조방법에서 상온 양생으로 인한 생산성 저하와 중간층 형성시 재료를 고속으로 회전하는 원심력 몰드에 투입하는 과정에서 콘크리트 조성물이 각종 기계설비나 내벽에 부착됨으로서 재료의 낭비가 심화되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 작업완료 후 상기 각종 기계설비에 부착된 재료의 세척이 용이하지 않아 세척과정에서 과량의 유기 세척제 사용에 의한폐기물로 인하여 심각한 환경오염을 초래하는 문제점이 있었다.

그에 따라 본 발명자는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허 제0277508호의 "폴리머 콘크리트 3중 원심력관 및 그 제조방법"에서 특히, 폴리머 콘크리트 중간층을 형성하는 과정에서 콘크리트 조성물의 투입시 결합재의 투입과정을 이분하여 결합재 일부와 세골재, 조골재 및 충전재를 혼합기 내에서 1차 혼합한 후 이를 이송대차를 이용하여 투입기로 이송한 다음 투입기의 스크류 부분에서 잔량의 불포화 폴리에스터 수지를 포함하는 결합재를 추가로 주입하여 스크류의 회전에 의한 혼합작용에 의하여 2차로 혼합되는 과정을 거쳐 고속으로 회전하는 원심력 몰드내로 투입하며, 양생과정에서도 양생온도를 60 내지 70℃의 고온으로 실시하는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기한 본 발명자에 의해 선출원하여 등록받은 바 있는 3중원심력관의 제조방법은 외층을 형성시키고 반경화시킨 다음 중간층을 형성시키고, 다시 내층을 형성시킨 후, 원심력관 소재가 겔상태로 될 때까지 회전시켜 성형하고, 상기 겔상태인 성형체를 양생하여 원심력관을 제조하는 과정에서 원심력관 내부의 온도가 낮아 겔상태로 될 때까지 걸리는 시간이 장시간 소요되는 문제점이 있었다.

이와 같이 성형에 장시간이 요구됨에 따라 고속으로 회전하는 원심력몰드를 장시간 회전시켜야 하므로 전력의 낭비가 심화되고, 또한 생산성이 매우 저하되는 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 종래 원심력관 제조시 원심력관 몰드 내부에 가열된 공기로주입함으로서 몰드 내부의 온도를 상승시켜 원심력관 소재의 겔타임을 단축하여 원심력관의 생산성을 극대화 시킬 수 있도록 한 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 원심력관 제조시 본 발명에 따른 가열된 공기를 주입하는 일예를 나타낸 개략도.

도 2는 도1에 도시된 공기 공급노즐의 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 몰드 20 : 원심력관

30 : 송풍기 31 : 공기공급노즐 32 : 홈부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

원심력관 몰드내에 결합재를 투입하고 반경화시켜 외층을 형성한 다음, 여기에 폴리머 콘크리트 몰탈을 투입하여 중간층을 형성시키고, 다시 결합재를 투입하여 내층을 형성시킨 후 겔화 될 때까지 회전시켜 성형하고, 상기 겔상태인 성형체를 탈형하여 양생시켜 원심력관을 제조하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법에 있어서,

상기 원심력관의 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하면서 원심력관을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조시 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하여 원심력관 내부의 온도를 상승시키고, 그에 따라 겔화시간을 줄여 생산성을 극대화시키는데 그 특징이 있으므로 폴리머 콘크리트 원심력관의 구체적인 원료 배합비와 제조공정에 대해서는 본 발명자에 의해 선출원하여 등록받은 바있는 대한민국 특허 제 227733의 "폴리머 콘크리트 3중 원심력관 및 그의 제조방법" 및 대한민국 특허 제0277508호의 "폴리머 콘크리트 3중 원심력관 및 그 제조방법"에서 상세하게 설명하고 있으므로 이를 생략하기로 한다.

도 1은 원심력관 제조시 본 발명에 따른 가열된 공기를 주입하는 일예를 나타낸 개략도로서 상기 도1에서 보는 바와 같이 고속으로 회전하는 원심력관 몰드(10)내에 원료를 투입하여 폴리머 콘크리트 원심력관(20)을 제조하는 과정에서 몰드(10) 내부로 송풍기(30)의 공기공급노즐(31)을 통해 가열된 공기를 불어 넣어준다.

도 2는 도1에 도시된 공기공급노즐의 확대 단면도로 도면에 도시된 바와 같이 공기공급노즐(31)은 내부에 나선형의 홈(32)이 형성되어 있어 외부로 배출되는 가열된 공기가 와류를 형성할 수 있도록 도와준다.

즉, 상기 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 공기공급노즐(31)을 통해 와류를 형성하는 가열된 공기는 폴리머 콘크리트 원심력관(20)의 제조시 몰드(10) 내부로 주입됨과 동시에 몰드(10)의 회전에 맞추어 와류를 형성하면서 회전을 하게 된다. 이때 와류를 형성하는 가열된 공기를 공급하는 것은 원심력관(20)의 제조시 관의 회전에 따라 몰드(10) 내부의 공기 또한 회전하게 되는데 공급되는 공기가 와류를 형성함으로서 자연스럽게 몰드(10) 내부에서 회전하는 공기와 혼합되어 회전할 수 있도록 하기 위함이다. 뿐만 아니라 회전하는 가열된 공기는 보다 오래 원심력관(20) 내부에 체류하게 되어 내부의 온도를 보다 빨리 상승시키기 때문에 와류를 형성하는 공기를 주입하는 것이다. 그에 따라 에너지를 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 도와준다.

이와 같이 와류를 형성하는 가열된 공기를 공급하게 되면 내부 온도가 상승하게 되고, 이로 인하여 결합재나 폴리머 콘크리트 몰탈 등의 겔화 시간이 단축되게 된다. 따라서 폴리머 콘크리트 원심력관(20)의 제조시간이 단축되어 생산성이 극대화 될 수 있는 것이다.

상기 와류를 형성하는 가열된 공기는 다양한 방식을 통해 원심력관 몰드 내부로 주입할 수 있다. 일예로 상기 도1 및 도 2에 도시한 바와 같이 원심력관 몰드 일측에 별도로 형성된 공급노즐을 통해 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입할 수 있다.

또한, 상기 원심력관 몰드 반대측에 온도센서를 형성하여 상기 온도센서와 전기적으로 연동된 제어기에 의해 가열된 공기를 자동적으로 원심력관 몰드 내부에 주입될 수 있도록 할 수 있다.

또 와류를 형성하는 가열된 공기를 원심력관 몰드 양측에서 별도로 형성된 공급노즐을 통해 주입할 수도 있는데, 이경우 공급되는 공기가 서로 부딪치게 되어 보다 오랫동안 원심력관 내부에 체류하게 되어 에너지 효율을 높일 수 있다는 부수적인 이점이 있다.

뿐만 아니라 이송장치를 통해 원심력관의 몰드 내부로 결합재 또는 몰탈을 투입하는 과정에서 결합재 또는 몰탈과 함께 투입구를 통해 원심력관 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입할 수 있다. 이처럼 결합재 또는 몰탈과 함께 가열된 공기를 주입하는 경우 결합재 또는 몰탈이 원심력관에 투입되기 바로 직전에 예열된 효과를 가지게 되어 겔화시간이 단축된다는 이점이 있다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

절단된 상태의 쵸프트스트렌드 화이버를 회전하는 성형몰드에 넣어 분산시킨 후 결합재인 수지혼합물 총 중량의 10 내지 20%(w/w)의 수축감소제가 포함되어 있는 결합재를 외층의 두께의 확보를 위해 요구되는 양 만큼 넣어 회전 원심력에 의하여 상기 쵸프트스트렌드 화이버 사이로 침투시키면서 반경화시켜 외층을 형성시키고; 상기 외층이 완전 경화가 되기 전에 수축감소제가 포함되어 있는 불포화 폴리에스터 수지 및 반응개시제로 조성된 결합재와, 골재 및 충전재로 구성되는 폴리머 콘크리트를 요구되는 중간층의 두께에 해당되는 양 만큼 고속으로 회전하는 몰드에 투입하여 중간층을 형성시키고; 다시 적당한 길이로 절단된 쵸프트스트렌드 화이버를 분산이 잘 되도록 투입하고 여기에 내층의 두께 확보를 위해 요구되는 양만큼의 결합재를 넣어 경화가 완료될 때까지 회전시켜 탈형하고; 탈형된 성형체를 60 내지 70℃의 고온에서 기건양생하여 폴리머 콘크리트 원심력관을 제조하였다. 이때 상기 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조시 도1에 도시된 바와 같이 원심력관의 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 하기 표1에 나타낸 다양한 온도로 주입하면서 내부온도에 따른 경화시간을 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

<비교예 1>

원심력관의 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하지 않을 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리머 콘크리트 원심력관을 제조하였으며, 내부온도와 경화시간을 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

구분	온도(℃)	경화시간(분)
실시예 1	20	60
	30	50
	40	40
	50	35
	60	30
비교예 1	10	90

상기 표1에서 보는 바와 같이 원심력관의 제조시 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입한 경우 내부온도가 상승함에 따라 원심력관 소재의 경화시간이 단축됨을 알 수 있다. 이때 원심력관의 제조시 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하지 않은 경우 90분의 경화시간이 소요되었으나, 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하여 내부온도를 60℃로 한 경우 경화시간이 30분으로 매우 크게 단축됨을 알 수 있다. 따라서 경화시간의 단축으로 원심력관의 생산성을 극대화시킬 수 있게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 원심력관의 제조시 원심력관 몰드 내부로 와류를 형성하는 더운공기를 주입함으로서 몰드 내부의 온도를 상승시켜 원심력관 소재의 겔화속도를 증진시킴에 따라 원심력관의 제조시간을 단축시켜 생산성을 극대화시킬 수 있도록 한 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (5)

1. 원심력관 몰드내에 결합재를 투입하고 반경화시켜 외층을 형성한 다음, 여기에 폴리머 콘크리트 몰탈을 투입하여 중간층을 형성시키고, 다시 결합재를 투입하여 내층을 형성시킨 후 겔화 될 때까지 회전시켜 성형하고, 상기 겔상태인 성형체를 탈형하여 양생시켜 원심력관을 제조하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법에 있어서,

   상기 원심력관의 몰드 내부로 와류를 형성하는 가열된 공기를 주입하면서 원심력관을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 와류를 형성하는 가열된 공기가 이송장치를 통해 원심력관의 몰드 내부로 결합재 또는 몰탈을 투입하는 과정에서 결합재 또는 몰탈과 함께 원심력관 몰드 내부로 주입되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 와류를 형성하는 가열된 공기가 원심력관 몰드 일측에 별도로 형성된 공급노즐을 통해 원심력관 몰드 내부로 주입되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 원심력관 몰드 반대측에 온도센서를 형성하여 상기온도센서와 전기적으로 연동된 제어기에 의해 가열된 공기를 원심력관 몰드 내부로 주입함을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 와류를 형성하는 더운 공기가 원심력관 몰드 양측에서 별도로 형성된 공급노즐을 통해 주입되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 원심력관의 제조방법.