KR20030028083A

KR20030028083A - 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법 및 그제조장치

Info

Publication number: KR20030028083A
Application number: KR1020010060020A
Authority: KR
Inventors: 김정모
Original assignee: 김정모
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-08
Also published as: KR100467295B1

Abstract

본 발명은 일반적인 성형기술로는 제작이 불가능한 콘크리트관의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 골재를 공급하는 골재공급장치와, 불포화 폴리에스테르 수지를 공급하는 항온조를 갖는 수지공급장치와, 전기한 수지를 경화시키는 경화제가 충전된 경화액통, 유리섬유를 도포하는 유리섬유 공급장치를 각각 구분하여 형성하고, 이에 의해 회전몰드 내부에 각각의 원료별로 순차적으로 공급하므로서, 각각의 원료가 혼합 및 함침되어 하나의 복합층으로 성형되게 하므로서,

내,외 표면이 매끄러우면서도 단면내부의 유리섬유 및 골재에 의해 고경도 및 고강도의 기계적 성질을 갖는 수지 콘크리트관을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 경화제 및 수지가 각각의 공급장치에 의해 토출되므로 수지 또는 각 원료를 투입하는 공급장치에 경화된 수지에 의해 토출구가 막히는 문제점이 없는 것이며, 골재 및 수지가 각기 분리되어 공급되므로 항온조에서 일정한 온도로 제공되는 불포화 수지는 균일한 성형시간을 갖으며 여타의 원료에 고른 혼합 및 함침 효과를 갖게 되어 고품질의 수지 콘크리트관을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법 및 그 제조장치 {Manufacturing method of resin concrete pipe using centrifugal force and manufacturing machine thereof}

본 발명은 일반적인 성형기술로는 제작이 불가능한 콘크리트관의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 특히 다종의 원료가 내장된 다수의 원료호퍼와 각각의 배출수단을 갖는 원료배출장치와, 회전롤러에 의해 회전되는 몰드를 각각 형성하여, 그 몰드의 내주벽에 순차적을 원료를 투입하면서 몰드를 회전시켜 몰드내부에 작용하는 원심력에 의해 각각의 원료가 함침 및 혼합되게 하여 고강도 및 고경질의 수지 콘크리트관을 용이하게 제작할 수 있는 것이다.

상,하수도관이나 해수관, 압력관, 송유관 등은 일반적인 성형기술로는 제작이 불가능한 크기와 재질을 갖는 수지 콘크리트관은, 고강도를 필수조건으로 하며, 인장 및 압축, 충격에 의해서도 파손 및 균열이 발생하지 않아야 하는 것이며, 내산성 및 내부식성 등 요구되는 각각의 사용목적에 따라 특수하게 제작되고 있다.

이러한 수지 콘크리트관은 일반성형이 불가능하므로 별도의 몰드 내부에 성형수지를 압출하여, 몰드 내벽에 압출된 수지가 회전되는 몰드의 내벽에 고루 압출됨은 물론 회전되는 몰드의 원심력에 의해 원형의 관체로 성형되게 하는 방법을 취하고 있는 것이며, 몰드 내벽에서 성형된 수지 콘크리트관은 그 몰드를 제거함으로서 제품으로서 완성되는 것이다.

또한, 전기한 대형의 수지 콘크리트관을 성형하는 방법으로는 특허출원제1991-010801호와 같이 대형의 몰드내부에 수지 및 콘크리트 혼합물을 동시에 압출하여 수지 및 콘크리트가 혼합된 상태의 견고한 수지 콘크리트관을 성형하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 전기한 바와 같은 성형방법 중 수지 콘크리트관을 성형하기 위한 원료의 투입장치는 수지 및 콘크리트가 혼합된 상태로 배출되므로, 연속작업중 경화된 수지에 의해 원료배출구가 막혀 원활한 원료의 배출이 이루어지지 않으므로 수시로 원료배출구에 형성된 경화수지를 제거하여야 하는 번거로움이 있는 것이며,

작업을 일시 중지하여야 하는 경우에는 그 원료배출장치 전체가 경화될 우려가 있으므로 반드시 원료배출구 내부의 미사용원료를 배출하여 완전히 제거하여야 하는 비경제적인 문제점이 있는 것이다.

또한, 수지로 사용되는 불포화 폴리에스테르는 열경화성 소재로서 온도의존성이 높아 고온에서는 경화단축이 발생하는 반면, 저온에서는 경화지연이 발생하는 특성을 갖고 있는 것이므로, 수지와 골재 또는 콘크리트가 혼합, 교반되는 배출장치의 내부에는, 회전되는 골재와 배출장치간에 마찰열이 발생하여 배출장치 내부의 온도를 상승시켜 불포화 폴리에스테르의 경화속도를 촉진하여 그 배출장치의 내부에 경화된 상태의 수지가 잔류 및 누적되므로 일정 사용시간이 경과된 이후에는 반드시 그 교반장치의 내부를 소제하여야 하는 번거로움이 있는 것이며, 작업시간이 경과됨에 따라 교반장치 내부온도가 상승하여 배출된 혼합원료의 경화시간이 현저하게 단축되므로 성형속도차에 의한 웰드라인(weld line)이 형성되어 그 기계적 강도가 현저히 저하되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 골재를 공급하는 골재공급장치와, 불포화 폴리에스테르 수지를 공급하는 항온조를 갖는 수지공급장치와, 전기한 수지를 경화시키는 경화제가 충전된 경화액통, 유리섬유를 도포하는 유리섬유 공급장치를 각각 구분하여 형성하고, 이에 의해 회전몰드 내부에 각각의 원료별로 순차적으로 공급하므로서, 각각의 원료가 혼합 및 함침되어 하나의 복합층으로 성형되게 하므로서,

내,외 표면이 매끄러우면서도 단면내부의 유리섬유 및 골재에 의해 고경도 및 고강도의 기계적 성질을 갖는 수지 콘크리트관을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 경화제 및 수지가 각각의 공급장치에 의해 토출되므로 수지 또는 각 원료를 투입하는 공급장치에 경화된 수지에 의해 토출구가 막히는 문제점이 없는 것이며, 골재 및 수지가 각기 분리되어 공급되므로 항온조에서 일정한 온도로 제공되는 불포화 수지는 균일한 성형시간을 갖으며 여타의 원료에 고른 혼합 및 함침 효과를 갖게 되어 고품질의 대형 특수관을 얻을 수 있는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법 및 그 제조장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단은 직경 0.1~20mm의 골재를 지속적으로 제공하는 골재 공급수단과, 불포화 폴리에스테르 수지를 일정한 온도로 공급하는 항온조에 의한 수지 공급수단과, 불포화수지 대비 약0.5~5중량%로 수지와함께 제공되는 경화제 공급수단과, 유리섬유를 절단 분사하는 유리섬유 공급장치로 이루어져 있으며, 각각의 공급수단은 분할가능한 회전몰드 내부에서 전후 왕복하며 각각의 원료를 토출하는 것이다.

도 1은 본 발명 수지 콘크리트관을 성형하기 위한 원료공급장치의 개략도

도 2는 본 발명 수지 콘크리트관을 성형하기 위한 제조장치의 개략단면도

도 3a 및 도 3b는 본 발명 수지 콘크리트관의 성형시 골재를 공급하기 위한 골재공급장치의 실시예도로서,

도 3a는 콘베이어에 의한 골재이송 작동도이고,

도 3b는 스크류에 의한 골재이송 작동도이다.

도 4a 및 도 4e는 본 발명 제조장치에 의한 수지 콘크리트관의 제조공정별 순서도로서,

도 4a는 수지공급 상태도이고,

도 4b는 수지층의 상부에 유리섬유를 투입하는 상태도이며,

도 4c는 수지층 및 유리섬유층의 상부에 골재를 투입하는 상태도이고,

도 4d는 골재층의 상부에 또다른 수지를 공급하는 상태도이며,

도 4e는 골재층 상부의 수지층에 유리섬유를 투입하는 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 이송장치2,2' : 몰드

3,3' : 롤러4 : 구동모터

5 : 외부수지층6 : 외부유리섬유층

7 : 골재층8 : 내부유리섬유층

9 : 내부수지층

10 : 골재공급장치11 : 골재공급호퍼

12 : 운송장치13 : 콘베이어밸트

14 : 관체15 : 이송스크류

16 : 구동모터

20 : 경화제공급장치21 : 경화제탱크

22 : 압송펌프23 : 공급관

24 : 분사노즐

30 : 수지공급장치31 : 항온조

32 : 압송펌프33 : 공급관

34 : 분사노즐

40 : 유리섬유 공급장치41 : 유리섬유 저장고

42 : 공급관43 : 배출구

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 본 발명 수지 콘크리트관의 제조방법을 살펴보면,

분할가능한 회전몰드의 회전작용과 동시에, 불포화 폴리에스테르 수지와 경화제를 회전몰드의 내벽에 동시에 토출하는 1차 수지투입공정과,

1차 수지투입공정이 종료된 후, 수지층의 표면에 유리섬유를 토출하여 비중이 높은 유리섬유가 원심력에 의해 수지층의 내부에 함침되게 하는 1차 유리섬유 함침공정과,

직경 0.1~20mm의 골재를 유리섬유가 함침된 수지층에 투입하여 골재의 일부가 수지층에 함침됨과 동시에 원심력에 의해 골재가 압축되게 하는 골재압축함침공정과,

골재층의 내벽에 불포화 폴리에스테르 수지를 토출하여 노출된 골재가 수지에 함침되게 하는 2차 수지투입공정과,

2차 수지투입공정이 종료된 후, 그 수지층의 내벽에 유리섬유를 토출하여 회전몰드의 회전원심력에 의해 투입된 유리섬유가 수지층 내부로 함침되게 한 2차 유리섬유 함침공정으로 완성되는 것이다.

또한, 전기한 1차 유리섬유 함침공정에서 유리섬유와 수지 및 경화제를 동시에 투입하여도 무방하며,

전기한 2차 유리섬유 함침공정에서도 유리섬유는 물론 수지 및 경화제를 동시에 투입하여도 무방하다.

또한, 1차 수지투입공정을 마친 후, 곧바로 골재를 투입하는 골재압축함침공정을 시행하고, 이어 2차 수지투입공정을 실시하여 유리섬유층이 없는 상태로의 성형도 가능한 것이다.

이러한 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법에 따른 본 발명 수지 콘크리트관의 제조장치는,

원료공급장치와, 분할가능한 몰드, 전기한 몰드를 회전시키기 위한 롤러 및 구동모터로 된 통상의 수지 콘크리트관의 제조장치에 있어서,

원료공급장치를,

골재공급호퍼(11)로부터 골재를 제공받아 이를 운송장치(12)에 의해 배출하는 골재공급장치(10)와,

경화제탱크(21)에 경화제가 충전되고 압송펌프(22)에 의해 공급관(23)을 따라 분사노즐(24)을 통해 배출되는 경화제공급장치(20)와,

일정한 온도를 유지하는 항온조(31)에는 불포화 폴리에스테르 수지가 충전되고, 압송펌프(32)에 의해 공급관(33)을 따라 수지가 분사노즐(34)을 통해 배출되는 수지공급장치(30)와,

불규칙 유리섬유가 내장된 유리섬유 저장고(41)로부터 잘게 분쇄된 유리섬유를 제공받아 공급관(42)을 지나 배출구(43)로부터 토출되게 한 유리섬유 공급장치(40)를 각각 분리형성하되,

전기한 각각의 원료공급장치를 전,후 이동이 가능한 이송장치(1)에 탑재하여 구성된 것이다.

또한, 전기한 골재공급장치의 운송장치(12)를 콘베이어밸트(13)로 형성하거나, 관체(14)의 내부에 이송스크류(15)를 내장하여 각각의 구동모터(16)에 의해 회전하여 골재가 이송되게 구성할 수도 있는 것이다.

도면중 미설명 부호 2,2'는 몰드, 3,3'은 롤러, 4는 구동모터이고, 5는 외부수지층, 6은 외부유리섬유층, 7은 골재층, 8은 내부유리섬유층, 9는 내부수지층이다.

이상과 같은 제조방법 및 제조장치에 의한 본 발명 수지 콘크리트관을 그 제조장치에 따른 제조방법 순서대로 상세히 설명한다.

도 2의 도시와 같이 구동모터(4)의 작동에 의해 회전되는 다수의 롤러(3)(3') 상부에 안치된 원형관체상의 분할 가능한 몰드(2)(2')는 그 구동모터(4)의 회전과 동시에 회전하게 되는 것이며, 그 분할 몰드(2)(2')의 내부에서 전진 및 후진되는 원료투입장치에서 토출되는 각종 원료가 몰드(2)(2') 내벽에 점착되며 원형관체상의 대형성형관이 완성되는 것이다.

또한, 전기한 골재공급장치(10)는 그 골재공급호퍼(11)로부터 배출되는 골재를 별도의 운송장치(12)를 통하여 그 몰드(2)(2') 내부로 이송하게 되는데,

도 3a의 도시와 같이 골재공급호퍼(11)로부터 배출되는 골재를 콘베이어밸트(13)를 이용하여 그 콘베이어밸트(13)를 회전시키는 구동모터(16)의 회전속도를 가감하여 골재의 투입량을 조절하거나,

도 3b의 도시와 같이 골재의 운송장치(12)를 관체(14)의 내부에 이송스크류(15)를 내장하여 이송스크류(15)를 회전시키는 구동모터(16)의 회전속도를 가감하여 이송스크류(15)에 의해 관체(14) 내부로 투입된 골재의 투입량을 조절하게 되는 것이다.

따라서, 도 4a의 도시와 같이, 몰드(2)(2')의 내벽에 수지공급장치(30) 및 경화제공급장치(20)에 의해, 불포화 폴리에스테르 수지 및 해당수지를 경화시키는 경화제를 동시에 투입하는 것이다.

이렇게 투입되는 수지 및 경화제는 투입되는 도중 공중에서 혼합되어 몰드(2)(2') 내벽에 점착되는 것이며, 몰드(2)(2')의 회전에 따른 원심력과 원료공급장치의 전진 작용에 의해 몰드(2)(2') 내벽에는 고른 두께를 갖는 외부수지층(5)이 형성되는 것이다.

이러한, 외부수지층(5)이 형성된 상태에서 도 4b의 도시와 같이 그 외부수지층(5)이 경화되기 전 유리섬유 저장고(41)로부터 배출되는 유리섬유를 외부수지층(5)에 도포하므로 외부수지층(5)의 표면에 도포된 유리섬유는 수지의 비중보다 높으므로 몰드(2)(2')의 회전 원심력에 의해 도포된 유리섬유는 외부수지층(5)내에 함침되어 수지와 함께 혼합된 상태의 외부유리섬유층(6)을 형성하게 되는 것이다.

또한, 이러한 외부유리섬유층(6)에 도 4c의 도시와 같이 5~10mm의 직경을 갖는 골재를 투입하면 투입되는 골재는 연속하여 회전되는 몰드(2)(2')에 의해 원심력을 받아 경화전의 외부유리섬유층(6)으로 밀려나가며 골재간의 공극이 미세하게 압축됨과 동시에 외부유리섬유층(6)에 혼합된 수지와 함침되어, 수지가 함침된 상태의 골재층(7)이 형성되는 것이다.

이상태에서 도 4d의 도시와 같이 골재층(7)에 전기한 1차 수지투입공정과 마찬가지로 동일한 수지 및 경화제를 골재층(7)에 투입하게 되면, 골재층(7) 상부에 형성된 골재간의 공극으로 수지가 함침되며 골재층(7)의 내부에는 수지가 완전히 충전된 상태가 되는 것이다.

또한, 도 4e의 도시와 같이 골재층(7)의 상부에 형성된 내부수지층(9)에 유리섬유 공급장치(40)에 의해 유리섬유를 도포하게 되면 상대적으로 비중이 높은 유리섬유는 수지층의 내부로 함침되며 결국 골재층(7)의 상부에 혼합 적재된 내부유리섬유층(8)을 형성함과 동시에 내부유리섬유층(8)의 상부에는 유리섬유가 함침되고 난 잔여의 내부수지층(9)이 형성되는 것이다.

이렇게 각각의 혼합층이 형성되고 난 이후 일정기간이 경과되어 모든 수지층이 완전히 경화되면, 외부의 몰드(2)(2')를 분리하여 제거하므로서, 수지 콘크리트관이 완성되는 것이다.

이렇게 완성된 수지 콘크리트관은 외부수지층(5)과 내부수지층(9)에 의해 내,외표면에 매끄러운 표면을 유지하면서도, 그 내부에는 골재층(7)의 전후에 형성된 외부유리섬유층(6)과 내부유리섬유층(8)에 의해 견고하면서도 고강도의 기계적 성질을 갖는 수지 콘크리트관이 완성되는 것이다.

또한, 1차 유리섬유 함침공정에서 전기한 설명에서는 유리섬유만을 도포하는 것으로 기재하였으나, 유리섬유와 함께 불포화 폴리에스테르 수지 및 수지 경화제를 동시에 투입하여 외부수지층(5)과 외부유리섬유층(6)을 구분함과 동시에 유리섬유의 함침효과를 배가시키도록 작업공정을 변화시킬 수도 있으며,

마찬가지로, 2차 유리섬유 함침공정에서 유리섬유와 함께 불포화 폴레에스테르 수지와 수지 경화제를 동시에 투입하여 마찬가지로 유리섬유의 함침효과를 보다 확실하게 할 수 있는 것이다.

또한, 비교적 수지 콘크리트관의 강도 및 경도를 요구하지 않을 경우에는 전기한 각각의 공정에서 1차 유리섬유 함침공정과, 2차 유리섬유 함침공정을 시행하지 않고, 1차 수지투입공정과, 골재압축함침공정 및 2차 수지투입공정만을 실시하여 골재의 전,후부에 수지가 형성되게 한 혼합 수지 콘크리트관을 완성하여 보다 그 사용범위를 확대할 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법 및 그 제조장치는 내,외 표면이 매끄러우면서도 단면내부의 유리섬유 및 골재에 의해 고경도 및 고강도의 기계적 성질을 갖는 수지 콘크리트관을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 경화제 및 수지가 각각의 공급장치에 의해 토출되므로 수지 또는 각 원료를 투입하는 공급장치에 경화된 수지에 의해 토출구가 막히는 문제점이 없는 것이며, 골재 및 수지가 각기 분리되어 공급되므로 항온조에서 일정한 온도로 제공되는 불포화 수지는 균일한 성형시간을 갖으며 여타의 원료에 고른 혼합 및 함침 효과를 갖게 되어 고품질의 수지 콘크리트관을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

분할가능한 회전몰드의 회전작용과 동시에, 불포화 폴리에스테르 수지와 경화제를 회전몰드의 내벽에 동시에 토출하는 1차 수지투입공정과,

1차 수지투입공정이 종료된 후, 수지층의 표면에 유리섬유를 토출하여 비중이 높은 유리섬유가 원심력에 의해 수지층의 내부에 함침되게 하는 1차 유리섬유 함침공정과,

직경 0.1~20mm의 골재를 유리섬유가 함침된 수지층에 투입하여 골재의 일부가 수지층에 함침됨과 동시에 원심력에 의해 골재가 압축되게 하는 골재압축함침공정과,

골재층의 내벽에 불포화 폴리에스테르 수지를 토출하여 노출된 골재가 수지에 함침되게 하는 2차 수지투입공정과,

2차 수지투입공정이 종료된 후, 그 수지층의 내벽에 유리섬유를 토출하여 회전몰드의 회전원심력에 의해 투입된 유리섬유가 수지층 내부로 함침되게 한 2차 유리섬유 함침공정으로 완성됨을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법.
제 1항에 있어서, 1차 유리섬유 함침공정에서 유리섬유와 수지 및 경화제를 동시에 투입함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법.
제 1항에 있어서, 2차 유리섬유 함침공정에서 유리섬유와 함께 수지 및 경화제를 동시에 투입함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법.
제 1항에 있어서, 1차 수지투입공정을 마친 후, 1차 유리섬유 함침공정 없이 곧바로 골재를 투입하는 골재압축함침공정을 시행하고, 이어 2차 유리섬유 함침공정없이 2차 수지투입공정을 실시하여 유리섬유층이 없는 상태로 성형함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법.
제 1항에 있어서, 불포화 폴리에스테르 수지를,

에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 중 어느 하나의 것으로 대체하여 사용함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법.
제 1항에 있어서, 골재를,

플라이 애쉬, 탄산칼슘, 슬래그, FRP 미분을 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조방법.
원료공급장치와, 분할가능한 몰드, 전기한 몰드를 회전시키기 위한 롤러 및 구동모터로 된 통상의 수지 콘크리트관의 제조장치에 있어서,

원료공급장치를,

골재공급호퍼(11)로부터 골재를 제공받아 이를 운송장치(12)에 의해 배출하는 골재공급장치(10)와,

경화제탱크(21)에 경화제가 충전되고 압송펌프(22)에 의해 공급관(23)을 따라 경화제가 분사노즐(24)을 통해 배출되는 경화제공급장치(20)와,

일정한 온도를 유지하는 항온조(31)에 불포화 폴리에스테르 수지가 충전되고, 압송펌프(32)에 의해 공급관(33)을 따라 수지가 분사노즐(34)을 통해 배출되는 수지공급장치(30)와,

불규칙 유리섬유가 내장된 유리섬유 저장고(41)로부터 잘게 분쇄된 유리섬유를 제공받아 공급관(42)을 지나 배출구(43)로부터 토출되게 한 유리섬유 공급장치(40)를 각각 분리형성하되,

전기한 각각의 원료공급장치를 전,후 이동이 가능한 이송장치(1)에 탑재함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조장치.
제 7항에 있어서, 골재공급장치(10)의 운송장치(12)를 구동모터(16)가 장착된 콘베이어밸트(13)로 형성함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조장치.
제 7항에 있어서, 골재공급장치(10)의 운송장치(12)를 관체(14)의 내부에 이송스크류(15)를 내장하여 구동모터(16)에 의해 이송스크류(15)가 회전되게 함을 특징으로 하는 원심력을 이용한 수지 콘크리트관의 제조장치.