KR200267298Y1 - 지중매설용내압합성수지관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지중에 매설되어 주로 하수관으로 사용되는 내압 합성수지관에 관한 것이다.

본 고안의 내압 합성수지관은 내,외주면이 평활한 원통형 직관 형태의 내압합성수지관에 있어서, 관벽의 내주면은 통상의 합성수지로 이루어진 내층(12)으로 구성되고, 내층(12)의 바깥쪽으로는 발포 합성수지층(13)이 형성되며, 발포 합성수지층(13)의 내부에는 금속대판을 대략 사각형으로 절곡성형한 금속보강대(11)가 나선상으로 등간격 매입되어 구성되며, 이때 상기 금속보강대(11)는 표면에 방식 코팅층(11a)이 형성되고 절곡성형된 금속대판의 양 단부가 내층(12)을 향하는 저면부에 위치하는 구조로 이루어진다.

본 고안의 지중매설용 내압 합성수지관은 내층을 제외한 관벽이 일정수준 이상의 자체강도를 지닌 발포성 합성수지층으로 이루어지고 그 내부에 고강도의 금속보강대가 매입되어 있음에 따라 관체의 전길이에 걸쳐서 높은 내압강도를 나타내는 장점과 함께 지중 매설 후 주위의 온도변화에 의한 금속보강대 및 합성수지층의 팽창 및 수축율을 저하시키고 발포합성수지층의 높은 집착성에 기인하여 금속보강대와 발포 합성수지층간의 박리현상이 방지되어 제품의 내구성 및 신뢰도가 향상되고 두꺼운 관벽으로 인하여 관체의 연결부 수밀성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

지중매설용 내압 합성수지관

본 고안은 지중에 매설되는 내방 합성수지관의 구조 개선에 관한 것으로, 보다 자세하게는 내외면이 평활한 직관 형태의 관벽 내부에 대략 사각형 단면으로 이루어진 금속보강대를 매입하여 관전체의 강도보강을 도모하는 한편 관벽을 발포성합성수지로 구성하여 관체의 경량화 및 접착성 향상을 통한 금속보강대의 박리현상방지를 꾀함과 아울러 관외면이 평활하고 두꺼워 관연결부의 수밀성을 강화시킨 지중 매설용 내압 합성수지관에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설되어 그 내부로 생활하수나 산업폐수 또는 축산폐수등이 유동하는 하수관은 매설 후 관체에 작용되는 토압이나 각종 하중에 견딜 수 있을 정도의 높은 내압이 요구됨과 아울러 산이나 알칼리등의 화학약품에 견디는 내약품성 및 내식성이 요구되고 있다.

종래의 하수관으로는 재질에 따라 크게 콘크리트 흄관, 금속관 및 합성수지관으로 구분되는데, 그 중 콘크리트 흄관의 경우에는 내압강도는 우수한 편이나 자체 중량이 매우 무겁고 길이가 짧아서 매설시공이 까다롭다는 단점이 있으며, 금속관의 경우에는 내압강도는 우수하나 내식성 및 내약품성이 취약하고 또한 제조비용이 높다는 단점과 함께 자체 중량이 무거워서 운반 및 시공에 어려움이 있으며, 마지막으로 합성수지관의 경우에는 경량이면서도 내식성 및 내약품성은 우수하나 다른 재질의 관체에 비해 상대적으로 내압강도가 취약하다는 문제점이 지적되고 있디.

한편, 최근에는 상기 합성수지관이 지니고 있는 우수한 특성을 최대한 살리면서 그 단점으로 지적되는 낮은 내압강도를 보완한 지중매설용 내압합성수지관이개발되어 하수관, 배수관 및 전선보호관등의 용도로 널리 사용되고 있다.

합성수지관은 우선 재료비가 금속관에 비해서 저렴하고 또한 제조시 성형성이 우수하다는 장점도 아울러 지니고 있는 바, 내압 합성수지관은 합성수지로 이루어진 관벽의 내부에 고강도의 금속보강대를 매입시켜 관벽의 보강을 도모함으로써 합성수지관의 상기 장점을 그대로 유지하면서 관체의 내압강도를 향상시키고 있다.

이와같은 종래의 내압 합성수지관은 주로 관체의 외벽이 파형을 이루는 나선관 형태로서 관벽 내부에 강도보강을 위해 매입되는 금속보강대의 매입형태에 따라 대략 다음의 두 종류로 구분된다.

첫번째 종류로는 보다 높은 내압강도가 요구되는 용도에의 사용을 위한 경우로서, 이때에는 금속보강대가 파형 관체의 파형돌출부 및 파형요입부에 연속적으로 매입되어 관체의 전구간에 걸쳐 보강판이 매입되는 형태이다. 이러한 종류의 내압합성수지 나선관은 부분적으로 취약한 내압강도를 나타냄이 없이 전구간에 걸쳐서 높은 내압강도를 보인다는 장점과 함께 보강판의 소요량 증가에 따른 재료비 상승, 관체의 중량증가, 가요성의 저하 및 내외피간의 박리현상 발생등과 같은 단점도 아울러 지적되고 있다.

두번째 종류로는 상대적으로 높지 않은 내압강도가 요구되는 용도에의 사용을 위한 경우로서, 이때에는 금속재 보강판이 파형관체의 파형돌출부에만 국한하여 매입되어 상대적으로 하중의 집중이 일어나는 파형돌출부에 대한 강도보강을 꾀함으로써 관 자체의 내압강도를 증가시킨 형태이다. 이같은 종류의 내압 합성수지관은 금속보강대가 매입되지 않은 파형요입부에서의 상대적인 강도약화가 나타나서관체의 운반 및 시공중에 또는 매설시공 후 지반의 부등침하 현상에 의해서 관체의 파형요입부에서 수직으로 파열되는 현상이 발생하게 되는 단점과 함께 금속보장대의 사용량 감소에 의한 재료비 절감, 관체의 중량감소 및 가요성의 향상이라는 장점을 지니고 있다.

상기 두 번째 종류의 내압 합성수지관에 대한 일예가 국내 실용신안공보 제2255호(공고번호: 96-435)에 개시되어 있는 바, 이를 도1 및 도2에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도1은 종래 내압 합성수지 나선관에 대한 일부절결 정면도이고, 도2는 도1의 관벽내부에 매입된 보강판에 대한 사시도이다. 도시된 바와같이, 종래의 합성수지관(1)은 파형돌출부와 파형요입부가 나선상으로 연속되는 나선관의 파형돌출부 내부에 금속보강대(2)를 매입한 구조로서, 이때 금속보강대(2)는 하부면(2b)에서 상향으로 연장되는 측벽(2b)과 측벽의 상단부를 내향으로 절곡시킨 절곡부(2c)를 구비하며, 이 절곡부(2c) 사이에 개방된 개방부(2d)를 구비하여서 된 구조이다.

그러나, 상기 종래의 내압 합성수지 나선관의 경우에는 관체의 파형돌출부중 에서도 특히 하중의 집중이 일어나는 정상부에 금속보강대(2)가 존재하지 않은채 합성수지만이 그 위로 형성되어 있음에 따라 지중매설 후 관체에 하중이나 토압이 작용하는 경우 파형돌출부의 정상부에서 파손이나 변형이 일어나게 되는 문제점이있다.

그리고, 상기 종래의 내압 합성수지관은 외벽이 나선파형을 이루고 파형요입부위 두께가 얇기 때문에 관체의 연결시공시 관연결부의 단면형상 불일치 및 파형외주면에 기인하여 통상의 관연결용 접속밴드를 이용하여 접속부의 완벽한 수밀이이루어지도록 연결하는 데 상당한 어려움이 있으며, 또한 금속보강대와 합성수지간의 열팽창계수 차이로 인해 온도변화가 심한 곳에서는 보강철판과 수지의 박리현상이 발생되어 관체의 수명이 단축되는 단점이 있다.

따라서, 본 고안은 종래의 지중매설용 내압 합성수지관에서 지적되고 있는 상기의 제반 단점과 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 내외면이 평활한 직관 형태의 관벽내부에 대략 사각형 단면으로 이루어진 금속보강대를 일정한 간격으로 매입하여 관전체의 균일한 강도보강을 도모하는 한편 관벽을 발포성 합성수지로 구성하여 관벽을 두껍게 하고 관체의 경량화 및 접착성 향상을 꾀한 지중 매설용 내압 합성수지관을 제공하는 데 고안의 목적을 두고 있다.

본 고안의 다른 목적은 내부에 금속보강대가 매입되는 관벽의 내면 및 외면이 평활한 원통형 곡면으로 이루어진 직관 형태를 취하도록 함으로써 관체의 연결작업시 두꺼운 발포층이 외벽을 형성하고 있으므로 단순히 연결단부를 맞댄 상태에서 그 주위에 통상의 접속밴드를 체결하는 간단한 공정으로 관 연결부의 높은 수밀성이 유지되도록 한 지중 매설용 내압 합성수지관을 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 관체 내부를 통과하는 오폐수와 직접 접촉하는 내층은 밀도가 높은 통상의 합성수지로 형성하고 금속보강대 주위의 관벽은 금속보강대와 밀착접착성이 우수한 발포성 합성수지로 형성함으로써 관체의 매설 후 기온의 변화에 의해서 금속보강대의 팽창이나 수축이 일어나더라도 금속보강대와 합성수지간의 박리현상이 방지되도록 한 지중매설용 내압 합성수지관을 제공하는 데 있다.

도1은 종래 내압 합성수지 나선관의 구조를 보인 일부절결 정면도.

도2는 도1의 금속보강대를 분리하여 도시한 부분사시도.

도3은 본 고안에 따른 지중매설용 내압 합성수지관의 전체 구조를 보인 일부절결 정면도.

도4는 도3의 내압 합성수지관 관벽에 매입되는 금속보강대의 부분사시도.

도5는 본 고안 내압 합성수지관의 다른 실시예 관벽에 대한 확대단면도.

도6의 (가),(나)는 본 고안 내압 합성수지관 관벽에 매입되는 금속보강대의 다른 실시예 구조를 보인 단면도.

도7은 본 고안에 따른 내압 합성수지관의 관연결부에 대한 일부절결 평면도.

((도면의 주요부분애 대한 부호의 설명))

10. 관체 11. 금속보강대

1a. 방식 코팅층 12. 내층

13. 발포 합성수지층 14. 표면층

본 고안의 상기 목적은 원통형 직관형태를 이루는 합성수지 관체에 있어서, 밀도가 높은 통상의 합성수지로 이루어진 내층과, 내층의 외측으로 일정간격을 두고 나선상으로 권회되는 대략 사각 단면구조의 금속보강대와, 금속보강대의 주위에 형성되는 발포성 합성수지층으로 이루어진 구조의 지중매설용 내압 합성수지관에 의해서 달성된다.

이때, 상기 금속보강대는 일정한 폭의 금속대판을 연속절곡하여 대표적인 일예로 "□ "형의 내부가 빈 사각 단면구조를 띠도록 성형하여 얻어지며, 이때 금속대판의 양단부는 내층을 향하는 저면부에 위치하도록 성형됨을 기술적 특징으로 하고있다.

본 고안 지중매설용 내압 합성수지관의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저,도3은 본 고안에 따른 지중매설용 내압 합성수지관의 전체 구조를 보인일부절결 정면도이고, 도4는 도3의 내압 합성수지관 관벽에 매입되는 금속보강대를 분리하여 보인 부분사시도이다.

도시된 바와같이, 본 고안의 내압 합성수지관은 내,외면이 평활한 원통형 외주면을 이루는 관체(10)의 관벽 내부에 대략 중공 사각형 단면을 띠는 금속보강대(11)가 일정한 간격을 유지한 상태로 매입되고, 관벽의 내주면을 형성하는 내층(12)은 상대적으로 밀도가 높은 통상의 합성수지로 구성되며, 내층(12)의 바깥쪽금속보강대(11) 주위로는 발포 합성수지층(13)이 형설되어 이루어진 구조이다.

이때, 상기 관체(10)의 발포 합성수지층(13)에 매입되는 금속보강대(11)는 도4에 도시된 바와같이 일정폭의 금속대판을 사각형상이 되도록 연속절곡하여 성형되며, 금속대판의 부식방지 및 합성수지와의 접착력 강화를 위해 내외 표면에 얇은 방식 코팅층(11a)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 금속보강대(11)에서 절곡단부(11b)는 관체(10)의 내층(12)을 향하는 위치, 즉 금속보강대(11)가 관벽에 매입되었을 때 하부에 위치하도록 설계하는 것이 관체의 강도보강 효과 측면에서 유리하다 할 것이다.

만일, 금속보강대의 절곡단부(달리 표현하면 대향단부)가 앞서 살피본 바의 도1,2에 도시된 구조에서와 같이 상부(관체의 외주면상)예 위치하게 되면 외력 작용시 상대적으로 강도가 취약한 금속보강대의 상부에 위치하는 절곡단부상애서 변형이나 파손이 유발될 우려가 높으나, 본 고안의 경우에는 절곡단부가 관변 하부에 위치하고 있어서 직접적으로 하중이 가해지는 금속보강대의 상부는 특별히 취약한 부분이 없는 전체 영역이 연속된 평면을 이루고 있기 때문에 관체의 강도보강 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 발포 합성수지층(13)은 합성수지관의 성형제작을 위한 합성수지 원료의 용용시 합성수지 원료에 발포제를 첨가함에 의해서 형성되는 데, 그 발포의 정도는 발포제의 첨가량 조절을 통해서 제어가 가능하게 된다. 이같은 발포 합성수지층(13)은 일정치 이상의 자체강도를 보유하고 있어서 관전체에 걸쳐 균일하게 향상된 내압강도를 구비하고, 외부로부터 충격이나 하중이 가해지는 때에 그 충격을 흡수하는 특성을 나타내게 된다.

그리고, 발포 합성수지층(13)과 방식 코팅층(11a)이 형성된 금속보강대(11)의 접착면은 매끄러운 면끼리 접착되는 것이 아니라 매끄러운 방식 코팅층(11a)에 매끄럽지 못한 발포 합성수지층(13)이 접착되는 까닭에 그 접착면의 접착력은 방식코팅층(11a)에 통상의 합성수지가 접착되는 경우에 비해서 훨씬 높아지게 된다.

한편, 도5는 본 고안 내압 합성수지관의 다른 실시에 관벽에 대한 확대단면도로서, 본 실시예의 내압 합성수지관은 관체(10)의 내주면을 형성하는 내층(12)과 내층(12)의 바깥쪽으로 발포 합성수지층(13)이 형성되고 발포 합성수지층(13)의 내부에 등간격으로 금속보강대(11')가 매입됨에 있어 금속보강대(11')의 절곡단부(11'a)는 저면부에서 서로 일정길이 만큼 겹쳐진 구조를 취하고 있으며, 발포 합성수지층(13)의 최외층에는 통상의 합성수지로 이루어진 표면층(14)이 형성된 구조로 이루어져 있다.

상기 표면층(14)은 발포 합성수지층(13)의 외면에 별도로 형성할 수도 있으나, 그렇지 않고 관체의 성형공정중에 관체의 외주면에 접촉되는 로울러에 의해서 발포 합성수지충(13)좌 바깥쪽이 다져져서 자연스럽게 형성될 수도 있을 것이다.

이와같이 관체(10)의 최외층에 형성되는 표면층(14)은 발포 합성수지층(13)이 외부로 드러나는 경우의 외관상 문제점(표면이 매끄럽지 못하고 많은 소공이 드러나서 제품성을 떨어뜨리는 단점)을 보완하여 표면이 매끄러운 평탄면을 이루도록하는 역할을 하게 된다.

한편, 도6의 (가),(나)는 본 고안 내압 합성수지관 관벽에 매입되는 금속보강대(11)의 다른 실시예 구조를 보인 것으로, 먼저 (가)의 금속보강대(11)는 그 저면부의 양 단부가 서로 일정한 간격만큼 떨어져 있는 구조이고, (나)는 상기 (가)에 비해 양 단부 사이의 떨어진 간격이 보다 넓은 경우로서, 이와같은 구조의 금속 보강대(11)에서는 관체의 강도약화를 초래함이 거의 없이 금속보강대(11)의 사용재료량을 줄일 수 있음에 따라 합성수지관의 제조비용 절감 및 관체의 중량감소 효과를 기대할 수 있다.

다음, 도7은 본 고안에 따른 내압 합성수지관의 연결부에 대한 일부절결 평면도로서, 도시된 바와같이 본 고안 합성수지관의 연결작업은 서로 연결하고자 하는 두 관체의 단부를 일치시켜 맞댄 상태에서 그 접속부 외주면에 열수축성 테이프(16)를 감고 그 위에 통상의 접속밴드(15)를 체결한 후 체결나사(15a)로 접속밴드(15)를 고정시키는 간단한 공정으로 마무리되며, 이러한 연결구조에 의해서 관접속부에 완벽한 수밀이 이루어지게 된다.

한편, 종래 합성수지 나선관의 관 연결시에는 관접속부의 파형외주면와 동일한 내면 형상으로 제작된 접속밴드를 이용하거나 관체의 파형 외주면중 요입부를 별도의 재료로 채워넣어 외주면이 평활하게 되도록 한 다음 그 위에 접속밴드를 체결하는 등의 복잡한 접속방식을 취할 수밖에 없었고 그러한 접속방식에 의해 접속된 관체의 연결부에서 완벽한 수밀을 기대하기란 거의 불가능한 실정이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 고안의 지중매설용 내압 합성수지관은 내층을 제외한 관벽이 발포성 합성수지층으로 이루어지고 그 발포성 합성수지층 내부에 고강도의 금속보강대가 매입되어 있음에 따라 관체의 전길이에 걸쳐서 균일하면서도 높은 내압강도를 나타내는 장점과 함께 지중 매설 후 주위의 온도변화에 의해서 금속보강대 및 합성수지층의 팽창 및 수축율을 저하시키고 금속보강대를 감싸고 있는 발포 합성수지층의 높은 접착성에 기인하여 금속보강대와 발포 합성수지층간의 박리현상이 방지되어 제품의 내구성 및 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 내압 합성수지관은 관벽이 통상의 합성수지에 비해 가벼운 발포 합성수지로 이루어져 있음에 따라 동일한 두께의 합성수지관에 비해 관체의 중량이 감소되어 운반 및 시공시에 취급의 편리함을 도모할 수 있고 또한 발포 합성수지층은 외부충격을 흡수하는 특성을 지님에 기인하여 관체의 내충격성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 고안의 내압 합성수지관은 내,외주면이 평활한 원통형 직관 형태를 취하며, 또한 그 외벽이 두꺼운 발포층을 형성하고 있음에 기인하여 종래의 나선형 합성수지관에 비해 관체의 연결작업이 용이하고 또한 연결부에서 높은 수밀성을 유지할 수 있는 이점이 있다.

이에 더하여, 본 고안의 내압 합성수지관은 관체의 내주면을 이루는 네외층이 평활한 합성수지층으로 이루어져 있기 때문에 하수관이나 오수관등으로 사용되는 경우 오폐수의 원활한 흐름이 유지되도록 하는 한편 오폐수중에 함유된 각종 화학물질이나 관체가 매설된 주위의 오염된 토양에 대하여 높은 내식성 및 내약품성을 나타내어 관체의 수명이 오래가는 이점도 아울러 지니고 있다.

Claims (3)

1. 내,외주면이 평활한 원통형 직관 형태의 합성수지관에 있어서, 관벽의 내주면은 통상의 합성수지로 이루어진 내층(12)그로 구성되고, 내층(12)의 바깥쪽으로는 발포 합성수지층(13)이 형성되며, 발포 합성수지층(13)의 내부에는 금속대판을 사각형으로 절곡성형하되 양 단부가 내층(12)을 향하는 저면부에 위치하는 금속보강대(11)가 일정한 간격으로 매입되어 이루어짐을 특징으로 하는 지중매설용 내압 합성수지관.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속보강대(11)는 표면에 방식 코팅층(11a)이 형성됨을 특징으로 하는 지중매설용 내방 합성수지 나선관.
3. 제1항에 있어서, 상기 발포 합성수지층(13)의 최외층은 통상의 합성수지로 이루어진 표면층(14)이 형성됨을 특징으로 하는 지중매설용 내압 합성수지란.