KR200388702Y1 - 내충격 상,하 수도관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내충격 상,하 수도관에 관한 것으로서, 특히 관 내측으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내 충격경질층 그리고 연질층의 4층으로 구성되어 내 충격 요건을 구비한 합성수지로 이루어진 내충격 상,하 수도관에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 상,하 수도관은 4층의 구조를 갖는 폴리염화비닐관으로서, 내측으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격 경질층 그리고 연질층의 순서로 배열되어 구성되고, 그 각층의 두께 비가 2 : 1-2 : 3 : 1로 구성되어, 내충격성을 향상시키는 동시에 작업 운반 시에 외부의 충격에 의해 상,하 수도관이 파열되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

내충격 상,하 수도관 {Impact-resisting water and Sewer pipe}

본 고안은 내충격 상,하 수도관 및 기타관에 관한 것으로서, 특히 관의 안쪽으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격경질층 및 연질층의 4층순으로 구성되고 내충격 및 내토압 요건을 구비한 합성수지로 이루어진 내충격 상,하 수도관에 관한 것이다.

각종유체 및 기체수송에 사용되는 파이프는 관 또는 튜브라고도 한다. 파이프의 단면은 보통 원형이지만 모양이 다른 것도 있다. 상 · 하수도관, 통신관, 전선관, 가스관 등 일상생활에서, 또 각종 농, 공업용시설에서 널리 사용되고 있는 실정이다. 또한 지하나 옥내의 배선을 할 때, 전선ㅇ케이블의 보호용으로도 사용되고 있다.

파이프에 의해 구성되는 유체의 통로 등을 관로라 하고, 유체의 유량ㅇ 물성 값ㅇ 마찰저항 등을 생각해서 합리적으로 관로를 설치하는 것을 배관이라 한다. 긴 배관은 도중에서 관의 방향을 바꾸거나, 또는 치수(지름, 두께)가 다른 관을 사용할 때는 파이프와 파이프를 접합하기 위하여 파이프 연결구(Fitting)를 사용한다. 또, 파이프는 같은 무게의 봉재보다 굽힘에 대해 강하므로 기계나 구조물 등의 구성 재료로서 매우 광범위하게 사용된다. 파이프는 그 재질에 따라 금속관과 비금속관으로 나누어지며, 금속관에는 강관, 주철관, 구리관, 황동관, 알루미늄관, 연관 등이 있고, 비금속관에는 합성수지제관(PVC, PE, PP관 등), 철근 콘크리트관, 석면(石綿)시멘트관, 도관, 애관, 고무관, 목관 등이 있다.

본 고안은 수돗물, 생활 및 농.공업용하수 이송에 사용하도록 적용된 상,하 수도관과 연관된다. 이러한 상,하 수도관은 주로 지하에 매설되므로 유지관리가 용이하고 장기간 동안 높은 하중(토압)에 견딜 수 있어야 하는 조건을 갖는다.

종래의 주철관, 동관 등과 같은 금속관들은 설치 후 부식으로 인한 누수 및 스케일의 발생 등으로 유속 및 통수능력이 감소될 뿐만 아니라 적수 및 백수 등 물의 오염을 야기하며, 관 자체의 과중한 무게로 인하여 설치와 운반의 시공성이 매우 떨어지게 되고, 관의 보수 및 교체시 문제점이 있다.

이러한 종래 관의 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 수도관용 PVC관, PE관, FRP관, 유리섬유관 폴리에틸렌 분체 라이닝관, 아연도강관, 스테인리스 강관 등외 금속관에 도장 또는 피복층을 형성하여 사용하고 있으나, 종래의 관에 비해서 그 무게에 별다른 차이가 없을 뿐만 아니라, 작업성도 향상됨이 없고, 또 생산가격이 높다는 결점과 연결부위의 접합방식이 매우 까다로운 문제점이 있다.

강관과는 별도로 사용되고 있는 폴리염화비닐(PVC)관은 내산성, 내알카리성, 내유성, 절연성이 강하고 해수 및 부식성이 강한 토양에서도 녹이 발생하지 않으며, 무독, 무취의 재질로서 위생적이며, 무게가 가벼워서 취급 및 운반이 용이할 뿐만 아니라 염화비닐계 접착제(Copolimer)에 의한 접합과 이음관(Fitting) 에 의한 접합등 보수가 간편하다는 장점을 지니고 있는 반면에 폴리 염화비닐관은 내충격성이 현저히 낮아 외압 및 토압에 견디지 못하여 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

이러한 폴리염화비닐관의 문제점을 해소하기 위해서 내충격보강제 등 첨가제를 보강하여 충격강도를 높이고 있으나 충격강도를 높이면 인장강도 및 편평하중 강도가 낮아지는 반면 인장강도와 편평하중 강도를 높게 하면 충격강도가 낮아지는 역비례 관계를 가지고 있어 특별한 보완책이 마련되지 않는 한 상,하 수도관으로서 토압 및 수압에 견디지 못하여 관의 지름 150m/m 이상의 용도로는 일반화되기 어려운 실정이다.

또한, 충격강도를 높이기 위한 방법으로 일본 실개소 62-131185호, 동 57-33372호에서는 3층 구조를 가진 튜브나 합성수지파이프 등에 대하여 공개하고 있으나, 이들 선행고안들은 각층의 구성물질이 서로 상이하여 각층사이에 접합층을 형성시켜야 하는 단점으로 인하여 대량 압출성형이 어렵고 충격강도만을 높인것으로서 강한 내수압을 요구하는 상,하 수도관의 용도로서는 전혀 적합하지 아니하다.

따라서 본 고안과 같이 다중의 층을 형성하는 관에 있어서는 인장강도, 충격강도, 편평하중강도 및 내수압, 내토압이 각층의 두께를 어떠한 비율로 되었을 때 가장 효율적인가를 분석하여 그 비율을 적용하는 것이 가장 합리적인 것이라고 할 것이다.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 관의 내측으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격 경질층 그리고 연질층의 순서로 4층구조로 생산하기위한 압출기 및 압출 방법으로 메인(main)압출기에 겔(gel)화 속도가 빠르며 작성성이 우수한 straight polimer 수지와 충격보강제와 가공조제 및 안정제가 잘 배합된 열가소성 수지를 공급하여 압출기 출구쪽에 설치된 금형(다이)을 통과하게 하여 관의 내측으로부터 내충격 경질층과 발포층 다음의 내충격 경질층에 인입되도록 형성하고 일측 T(Y)자 금형에 내열성이 우수하여 물성강화 blend 고중합도 수지를 제2, 제3 합성수지가 공급되어 main 압출기에 연결되도록 형성되어 제 2의 합성수지는 관의 내측으로부터 내충격 경질층 다음의 발포층을 형성될 수 있도록 인입하고 제3의 합성수지는 원래의 합성수지(경질층 + 발포층 + 경질층) 가 금형(다이)으로부터 압출되는 제품의 표면 Skin층에 덧 씌어져 고무상의 탄력성이 부여된 충격에 강하고 내열성이 우수한 연질층이 형성되어 관의 내측으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격 경질층 그리고 다시 연질층이 4층 구조로 이루어져 유체의 보온과 속도를 유지하며 우수한 인장강도와 충격강도를 갖는 내충격 상, 하 수도관을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안에 의한 내충격 상,하 수도관은 4층의 구조를 갖는 폴리염화비닐관으로서, 내측으로부터 내충격 경질층, 발포층, 내충격 경질층 그리고 연질층의 순서로 배열되어 구성되고, 그 각층의 두께 비가 2 : 1-2 : 3 : 1인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시 예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 1은 본 고안에 의한 내충격 상,하 수도관의 사시도, 도 2는 본 고안에 의한 상,하 수도관의 부분 단면도이다.

본 고안에서 상,하 수도관(10)으로 사용되는 폴리염화비닐은 각 층마다 그 물성이 상이하면서도 분자량과 중합도가 다른수지(P-1000/P-1300,1700)을 사용함으로서 관의 내측으로부터 순서대로 경질층(a), 발포층(b), 경질층(c) 그리고 연질층(d)으로 구성되어 있다. 관의 내층 및 외부층을 이루고 있는 내충격경질층(a, c)은 같은 물성의 폴리염화비닐로서 Gel화 속도가 빠르며 작업안정성이 우수한 Straight polimer 수지에 충격보강제가 첨가되어 일반 폴리염화비닐 보다 약간 연질화 되어 있는 폴리염화비닐이며, 그 사이에 내열성이 우수하며 물성강화 blend 고중합도수지로 발포층(b)이 위치하여 경질층(a,c)들의 충격, 소음을 흡수하고 있으며, 마지막 바깥면 Skin층에는 연질층(d)이 위치하여 외부로부터의 충격에 대비하도록 설계되어 경질이음관과 접합시 접합은 용이하면서도 통수시 관의 Skin층의 연질층과 이음관의 경질사이의 수막이 형성되어 누수가 발생할 수 없도록 관과 이음관이 빠지지 않도록 설계 되어 있다.

상기에서 이미 설명한 바와 같이 충격강도와 인장강도가 서로 반비례한다는 물리적 특성 때문에 본 고안에서는 그 물성이 서로 상이하면서도 중합도가 다른 폴리염화비닐을 적용한 4층구조가 요구되는 것이며, 상,하 수도관의 단면을 4층 구조로 하되 각층의 재질과 물성의 선택에 따라서 상,하 수도관에 요구되는 각종 강도에 부합하고 생산성을 향상시키며 생산비를 낮게 하였다.

본 고안의 염화비닐수지제 상,하 수도관(10)은 경질층(a,c)을 형성하는 폴리염화비닐에 BTA, CPE, MBS, IM808 등의 충격보강제를 기후와 온도에 따라 5~8%정도 K-125, PA(processing aid), 828등 가공조제 1~3%정도를 첨가하여 약간 연질화시킨 내충격경질층(a,c)으로, 그 중간층을 경질층(a,c)보다 충격강도흡수가 높아 차음및 보온 효과가 탁월한 발포층(b)으로 구성하여 중심을 이루고, 최외각에는 외부충격에 잘 견디어 관이 금이가거나 깨지어 파손되는 것을 원천적으로 방지하도록 고무상의 탄력성이 부여된 연질층(d)을 두어 상,하 수도관을 4층으로 구성하였다. 그리고 경질층(a), 발포층(b), 경질층(c), 연질층(d)의 두께비율이 2 : 1-2 : 3 : 1을 가질 때 상,하 수도관으로서 가장 효율적으로 사용될 수 있음을 알게 되었다.

본 고안에서 4중 구조의 구성을 취하게 된 이유는 내외부 각층마다 폴리염화비닐의 분자량 및 중합도를 달리하여 줌으로써 외부의 충격파장이 매질의 물성차이로 인하여 상쇄되는 소위 충격파장 중첩의 원리(The Superposition Principle)에 따르고 있으며 내외부의 내충격경질층(a,c)이 중심의 발포층(b)에 의하여 격리되도록 하고 그 두께 비율을 2 : 1-2 : 3 : 1로 구성함으로써 본 고안의 4층구조는 특별한 순서와 두께의 비율을 가지게 되는 것이다.

외부의 충격을 가장 먼저 받는 연질층(d)은 당연히 고무상의 탄력성이 부여된 충격에 강한 재질이 사용된 것으로서 운반이나 작업 시에 다른 외부의 물체와 부딪쳐 금이 가거나, 깨어지어 파손 되는 것을 방지하게 된다. 또 외부 내충격경질층(c)은 반드시 충격에 강해야 하기 위해서 두께 비율을 3으로 하고 내부의 내충격 경질층(a)은 상,하 수도관 내부의 수압에 견딜 수 있어야 하기에 두께 비율을 2로 하고, 내부와 외부의 중간부에 설치된 발포층(b)은 관의 용도에 따라 두께 비율을 1~2로 하였을 때 내부 또는 외부에 가해진 충격을 흡수하여 완충시켜 줌으로서 충격을 가하거나 편평하중을 걸었을 때 균열 및 파열되지 아니하고 유체의 보온을 유지하며 토압에 강하게 된다.

이와 같이 구성함으로써 내부와 외부에 가해진 충격은 충격파장 중첩의 원리에 따라 분산(dispersion) 및 감쇄(attenuation)가 일어나 상,하 수도관 전체의 단일재질로 구성하는 경우와 비교할 수 없는 내충격성과 높은 인장강도및 내수압, 내토압을 가지게 된다.

이와 같이, 본 고안에 의한 내충격 상,하 수도관은 내부로부터 순서대로 경질층, 발포층, 다시 경질층, 마지막으로 연질층으로 구성되어 내충격성을 향상시키는 동시에 작업 운반 시에 외부의 충격에 의해 수도관이 파열되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

예를 들어 충격과 수밀성이 보장되고 토압에 강한 지하매설용 통신 및 전선 보호관, 소음을 흡수하여 차음효과에 민감한 건축물 내외의 배관용 오??배수관, 베란다 입상용관, 기타 용도에 따른 다양하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 고안에 의한 내충격 상,하 수도관의 사시도,

도 2는 본 고안에 의한 상,하 수도관의 부분 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

a, c : 내충격 경질층 b : 발포층

d : 연질층

Claims (1)

1. 4층의 구조를 갖고 각층마다 중합도와 분자량이 서로 다른 폴리 염화비닐관으로서, 내측으로부터 경질층, 발포층, 경질층 그리고 연질층의 순서로 배열 구성되고, 그 각층의 두께 비가 2 : 1-2 : 3 : 1인 것을 특징으로 하는 내충격 상,하 수도관.