KR200312824Y1 - 혼합 섬유층을 갖는 다층 구조의 복합 파이프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 된 내층, 상기 내층 외측에 형성되며 혼합 섬유층으로 된 중간층, 그리고 상기 중간층 외측에 형성되며 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 된 외층을 포함하는 3층 구조로 된 복합 파이프를 개시한다.

Description

혼합 섬유층을 갖는 다층 구조의 복합 파이프{MULTI-LAYERED COMPOSITE PIPE HAVING A MIXED FIBER LAYER}

본 고안은 복합 파이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 혼합 섬유층 및 폴리프로필렌층을 포함한 다층 구조로 구성되어, 고온 및 고압 환경에 잘 견디고 파이프 설치를 위한 배관 작업이 용이한 복합 파이프에 관한 것이다.

급수, 가스공급 혹은 약품 수송용 파이프로서 종래에는 플라스틱 재질의 파이프가 많이 사용되어 왔다. 플라스틱 재질의 파이프는 내약품성 혹은 내방사능성이 나쁘고, 투수성과 투가스성이 있어 기밀성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 또한, 고온 환경하에서 사용될 때 강도가 저하되기 때문에, 예를 들면 80 ~ 90℃ 이상의 온수 증기 등을 직접 접촉시켜서 이송하기에는 적절하지 못하였다. 그러나, 압력에 잘 견디고 가공이 용이하면서 비교적 재료비가 저렴하다는 장점을 가지고 있다.

이러한 플라스틱의 장점을 살리고 단점을 보완하기 위하여 최근에는 금속을 플라스틱 재료와 함께 사용하는 복합 재질의 파이프가 많이 제안되었다. 플라스틱만으로 된 파이프에 비해 복합 재질의 파이프는 열팽창율이 작고 강도가 크다.

그러나, 금속층을 포함하는 복합 재질의 파이프는 금속 때문에 무게가 무겁고 재료비가 비쌀 뿐만 아니라 기존의 플라스틱 재료만으로 된 파이프에 비해 배관 작업을 위한 파이프의 절단 및 체결이 힘들어 현장에서 사용하기에 여러 가지 번거로운 작업을 요하는 단점을 가지고 있다.

본 고안은 이러한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 보강층으로서 금속이 아닌 다른 보강층을 사용하면서도 금속층을 사용하였을 때에 비해 강도와 내구성이 떨어지지 않는 복합 파이프를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 절단 및 체결작업이 용이한 복합 파이프를 제공하는 것이다.

이와 같은 본 고안의 목적 및 또 다른 목적은 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 된 내층, 상기 내층 외측에 형성되며 혼합 섬유층으로 된 중간층, 그리고 상기 중간층 외측에 형성되며 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 된 외층을 포함하는 3층 구조로 된 복합 파이프를 제공하여 달성할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 복합 파이프의 단면을 보여주는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 복합 파이프의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 복합 파이프의 물성치의 일예를 보여주는 그래프.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 복합 파이프의 절단에 사용되는 도구를 보여주는 사시도.

도 5는 본 고안에 따른 복합 파이프의 융착 체결용 히터의 사시도.

도 6은 본 고안에 따른 복합 파이프와 피팅을 히터를 이용하는 가열 과정을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 복합 파이프

30, 32: 절단 도구

34: 절단 커터

40: 히터

42, 44: 가열구

50: 피팅

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 복합 파이프의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 고안에 따른 복합 파이프의 단면을 보여주는 사시도 및 단면도가 도시되어 있다.

본 고안의 복합 파이프(10)는 3층 구조로 되어 있다. 내층(12) 및 외층(16)은 플라스틱층으로 되어 있고, 중간층(14)은 혼합 섬유층으로 되어 있다. 따라서, 실제 파이프 내부를 유동하게 되는 수용물질과 접촉하게 되는 내층(12)은 플라스틱으로 되어 있어 표면이 매끈하여 유량을 크게할 수 있고 부식이 안되므로 식수 급수용으로도 적합하다.

바람직한 실시예에서, 플라스틱층의 재료로서 폴리프로필렌 랜덤 공중합체(Polypropylene Random Copolymer;이하 "PP-R"이라 칭함)가 사용된다. PP-R은 내구성이 약 50년 정도로서 긴 수명을 가지고 있고, 열 융착에 의한 접합 내지 체결이 가능하기 때문에 시공성이 좋고, 또한 환경친화적 재료로서 재생이 가능한 급수, 급탕용, 난방용, 화학배관으로서 적당한 재료이다. 또한, 신축성이 작기 때문에 배관 시스템 내에서 균열 혹은 파열의 우려가 적다는 장점을 가지고 있다.

PP-R의 보다 자세한 물성치는 다음의 표를 참조하면 알 수 있다.

또한, 본 고안의 복합 파이프(10)는 중간에 보강층으로서 혼합 섬유층을 포함하고 있기 때문에 강도 및 선팽창율, 내온성 및 내열성에서 금속을 보강층으로 갖는 복합 파이프와 거의 대등한 성질을 갖고 있다.

보다 상세히 설명하면, 본 고안의 복합 파이프(10)는 기존의 플라스틱재료만으로 구성된 파이프에 비해 약 75% 정도 감소된 선팽창율, 약 20% 정도 증가된 유량 및 높은 안정성을 갖고, 금속을 보강층에 포함하는 파이프와 대등한 내열성, 내온성, 내충격력을 구비하고 있다.

상술한 바와 같이 내층(12), 중간층(14) 및 외층(16)의 다층 구조로 된 본 고안의 복합 파이프(10)의 각 층은 다양한 두께 및 크기로 형성될 수 있지만, 바람직한 실시예로서 파이프(10)의 구경에 따라 다음의 표에 도시된 바와 같은 치수로 제조되는 것이 바람직하다. 물론, 치수에 대해서는 다양한 변화가 가능하다는 것은 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있을 것이다.

도 3에는 본 고안의 복합 파이프(10)와 종래의 플라스틱만을 이용한 파이프의 선형 팽창량을 비교한 그래프가 도시되어 있다.

그래프에 도시된 바와 같이, 단위 온도변화에 대해 본 고안의 복합 파이프(10)의 선형 팽창량이 훨씬 작다는 것을 알 수 있다. 상세히 설명하면, 약 30K의 온도변화에 대해 본 고안의 복합 파이프의 선도(24)는 약 1mm 정도의 선형 팽창량이 있음을 보여주고 있지만, 종래의 파이프의 선도(22)에 따르면, 플라스틱만을 재질로 하는 종래의 파이프는 약 4.5mm 정도 팽창함을 보여주고 있다. 즉, 본 고안의 복합 파이프가 우수한 선팽창율을 가지고 있다는 것을 알 수 있다.

도 4a 내지 도 6을 참조하여, 본 고안의 복합 파이프(10)의 절단 및 체결방법을 설명한다.

도 4a 및 도 4b에는 본 고안에 따른 복합 파이프(10)의 절단 도구(30, 32)가 도시되어 있다. 도 4a의 절단도구(30)는 작업자의 악력(grasping power)를 이용하여 파이프(10)를 절단하는 도구이다. 도 4b에 도시된 절단도구(32)는 절단 커터(34)를 이용하여 파이프(10)를 회전시키면서 절단할 수 있어 절단 도구(30)에 비해 보다 적은 힘으로 효율적으로 절단할 수 있고, 또한 그 절단면의 정도가 우수하다.

본 고안의 복합 파이프(10)는 그 체결 내지 연결을 위해 적절한 피팅(fitting, 50;도 6참조)을 사용한다. 피팅(50)은 T형 피팅 혹은 엘보우 피팅, 크로스 피팅 등 다양한 형상으로 제조 가능한데, PP-R로 제작되고 대략 20bar 정도의 허용압력을 갖는 것이 바람직하다. 3층 구조의 내·외층(12, 16)은 PP-R로 되어 있기 때문에 본 고안의 복합 파이프(10)는 가열 융착법을 이용하여 연결할 수 있다. 즉, 피연결체를 가열하여 어느 정도로 용융시킨 후 서로 접합시키는 방법이다.

피연결체를 가열하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같은 히터(40)가 사용된다. 히터(40)는 다수의 가열구(42, 44)를 구비하고 있다. 히터(40)의 일측의 가열구(44)는 복합 파이프(10)를 가열하기 위한 것이고, 그 대향면의 가열구(42)는피팅(50)을 가열하기 위한 것이다. 피팅 가열용 가열구(42)는 피팅의 내면을 가열하기 때문에 파이프 가열용 가열구(44)에 비해 상대적으로 직경이 작고, 파이프 가열용 가열구(44)는 파이프(10)의 외면을 가열한다. 히터(40)에는 가열하는 파이프(10) 및 피팅(50)의 직경에 따라 다양한 가열구(42, 44)가 구비될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 파이프(10) 및 피팅(50)의 가열작업에 있어서는, 히터(40)의 대응 가열구(42, 44)에 각각 파이프(10) 및 피팅(50)을 동시에 삽입하여야 한다. 삽입한 후 일정 시간이 경과하면 이들을 가열구(42, 44)로부터 제거하고 결합시키면 된다.

이러한 융착 체결법은 작업이 아주 간단하면서도 체결 후 수분 이내에 20 내지 35bar 정도의 압력을 견딜 수 있는 연결 구조물을 확보할 수 있게 하기 때문에, 본 고안의 복합 파이프(10)는 종래의 금속을 보강층으로 갖는 복합 파이프에 비해 훨씬 뛰어난 시공성을 갖는다.

상술한 구성으로 된 본 고안에 따른 복합 파이프는 낮은 선팽창율, 높은 내열성, 내온성, 위생 및 내화학성 등 기계적 성질이 우수하고, 시공을 간편하게 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한, 70℃ 정도의 온도를 갖는 식수 혹은 용수 등을 수송하는 경우 약 50년 이상의 수명을 유지할 수 있어 내구성이 뛰어나며, 약 30bar 정도의 압력을 견딜 수 있다.

또한, 강도가 증가되고, 파이프의 두께를 줄임으로써 약 20% 정도의 증가된유량으로 피수송체를 수송할 수 있다.

또한, 부식이 전혀 발생하지 않기 때문에 식수의 급수용으로도 최적의 성질을 구비하고 있다.

또한, 선팽창율이 작기 때문에 본 고안의 복합 파이프로서 배관 시스템을 구축하는 경우, 급격한 기온변화가 많은 환경에서 종래에 많이 발생하였던 동파, 균열, 파열 등에 기인한 누수현상이 적고, 이로 인한 유지 보수 비용이 획기적으로 절감될 수 있다.

또한, 내·외층을 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 구성함으로써, 파이프와 피팅 간의 가열 융착 결합이 가능하기 때문에, 배관 작업을 보다 용이하게 할 수 있다.

Claims (1)

1. 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 된 내층,

   상기 내층 외측에 형성되며 혼합 섬유층으로 된 중간층, 그리고

   상기 중간층 외측에 형성되며 폴리프로필렌 랜덤 공중합체로 된 외층을 포함하는 3층 구조로 된 복합 파이프.