KR20040054157A - 고강도 다층 유연관 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인장 및 굽힘강도, 측압 및 내압강도를 향상시키고 해양설치시 안정성 확보를 위한 중량 조절이 용이한 고강도 다층유연관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 고강도 다층 유연관은, 유체를 이동시키는 플라스틱 다층관에 있어서, 열가소성 플라스틱 내관의 인장 및 굽힘 강도의 강화를 위하여 상기 내관의 외주연에 일정 간격으로 열경화성 특수소재 벨트가 축 방향 일정간격으로 부착되고, 상기 내관의 측압 및 내압강도 향상을 위하여 상기 벨트의 상면에 나선형 강재 코일이 원주 방향으로 권선되며,
상기 벨트와 코일이 결합된 내관의 상면 외주연에 열가소성 플라스틱이 충진되면서 외관이 압출,성형되어 상기 내.외관이 일체화되는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관을 그 기술적 구성상의 특징으로 하고, 그 제조 방법으로는 열가소성 플라스틱 내관의 상부 외주연에 열경화성 특수소재 벨트를 축 방향으로 부착시키고, 그 상면에 강재 코일을 원주 방향으로 권선시키며 전동롤러가 이동되게하며,
상기 내관의 중앙부에는 내관의 열변형 방지를 위한 냉각수순환관이 관통되게 하고, 상기 벨트와 코일이 결합된 내관은 외관과 일체화되도록 예열기를 통과시켜 예열되게 하며, 예열된 상기 내관의 외주연에는 압출구로부터 압출되는 외관성형용 플라스틱을 압출 성형시켜 상기 내관과 외관이 일체화 되게 하고, 상기 일체화되는 내.외관을 외관냉각장치 내로 통과시켜 완성되게하는 고강도 다층 유연관 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고강도 다층 유연관 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 열가소성 플라스틱으로 압출 조성된 내관 주위에 벨트형 열경화성 특화섬유 또는 철재 테이프를 일정 간격을 유지하며 축방향(또는 완경사 방향)으로 부착시키고, 그 위에 일정 간격의 강(철)재 코일을 형성시킨 후 내관과 동일한 열가소성 플라스틱을 압출하여 외관을 형성시킴으로써 인장 및 굽힘강도, 측압 및 내압강도를 향상시키고 해양설치시 파도나 조류 등에 의해 쉽게 이동되지 않도록 안정성 확보를 위한 중량 조절이 용이하도록 하여 해수, 상하수, 원유, 가스 등의 유체를 이송시키기 위한 고강도 다층 유연관과 그 제조방법에 관한 것이다.
상기에서 열가소성재료는 성형가공된 재료 또는 제품이 2차 열을 받았을 때 용이하게 용융되어 2차 가공(재사용, 재활용)이 되는 재료를 말하는 것으로 즉 열경화성재료 비해서 설비장치가 간단하여 설비비가 적게 소요되고, 이들 재료의 대표적인 것으로 폴리염화비닐수지(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리우레탄 등이 있다
일반적으로 관로는 속이 빈 외곽을 이루어 유체나 고체를 보관하거나 자연적 또는 인공적 동력을 이용하여 이송시키기 위한 자재로서 육상건설 및 해양개발을 위한 필수적인 자재이다. 이는 주로 단관으로 제작하여 현장으로 운반된 후 조립 또는 용접하여 연결체를 이루어 시설되거나 일체화된 관을 드럼 등에 권취하여 운반후 시설하는 건설 자재이다.
종래의 관로에는 주로 강관, 플라스틱(고무)피복 강관, 유리섬유강화관, HDPE관 등이 사용되어 왔으며, 이들은 고강도이거나 유연하지만 유연성이 높으면 강도가 떨어지고, 강도가 높으면 유연성이 떨어져 설계 및 시공 상의 한계가 많아 둘을 동시에 만족시키지 못하였다.
최근, 이를 개선한 고강도 다층 유연관으로는 도 1에서 보는 바와 같이, 프랑스에서 국내에 출원한 특허 제1999-14545호(1999.4.22)의 '가요성 라인 파이프'가 있으나, 상기 발명의 요지는 단열재에 관한 것으로써 내,외측 튜브(24,25)가 주름진 금속재이고, 그 내부 사이에 단열재(29)를 충전하며, 보강재로 FRP코드(27,28)를 대향지게 감아 보강한 것이 주요 구성이고 발명의 목적도 초저온 액화 천연가스(LNG)를 이송하기 위한 파이프이어서, 주름진 금속 튜브의 생산에 따른 생산성과 효율이 떨어지고 제조하는 설비와 생산된 유연관도 매우 고가인 관계로 활용상의 한계가 있다는 문제점이 있다.
또한, 다층 플라스틱관에 대한 종래기술로서 일본에서 출원한 특허 제1991-21318호(1991.11.26)의 '다층 플라스틱관 및 그의 제조방법'이 있으나, 상기 발명의 목적은 자동차 부품의 덕트용 파이프이므로 가늘고 가벼우며, 성분이 다른 플라스틱 내,외층 중에서 내층 성형시에 스페이서 부재를 일체로 형성시킨 구성이어서 해양 설치시에 중량조절, 인장 및 굽힘강도에 커다란 문제점이 있다.
또 다른 종래기술로서 특허 제1997-65423호(1997.12.2)의 '하수관 보수용 기재 및 그 제조방법'은 상기 기재의 구성이 하수관 입구에서 수압을 이용하여 하수관 내벽에 새로운 층을 형성하며 부착시킬 수 있는 얇고 유연한 관 모양의 플라스틱체로 된 기재로서, 한 쌍의 성형기를 각각 통과하는 2장의 부직포 시트 중간에 망상직물을 투입하고 최외층을 필름코팅한 것이나, 이 기술도 하수관의 보수용이어서 인장 및 굽힘강도에 큰 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 인장 및 굽힘강도, 측압 및 내압강도를 향상시키고, 해양설치시 안정성 확보를 위한 중량 조절이 용이한 고강도 다층유연관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
특히, 해양에서 사용하는 관은 제작, 운반, 시설 및 사용 과정에 발생할 수 있는 다양한 환경에 대해 안전하여야 하므로 유연하면서도 고강도여야 하고, 파도나 조류 등에 활동하지 않도록 필요한 설계중량을 확보할 수 있어야 한다.
이를 위해 플라스틱, 특수섬유 및 강재를 복합화한 고강도 유연관을 발명하였으며, 이는 소요강도 및 중량을 만족시킬 수 있도록 조절도 가능한 것이다. 이는 특수섬유 및 강재를 축방향 및 원주방향의 심이 되도록 형성하고, 내외가 환경친화적인 플라스틱으로 일체화되게 하여 구조적 안정성도 확보한 특징을 가지고 있다.
또한, 생산설비 및 공정에 있어서는 설비가 저렴할 뿐만 아니라, 생산성 높아 생산 제품의 가격도 저렴한 특징이 있고, 본 발명에 의한 유연관은 공장에서 제작하여 운송하거나 현장에서 단관을 연결시키는 방법으로 제작이 가능한 특징도 가지고 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 고강도 다층 유연관은, 유체를 이동시키는 플라스틱 다층관에 있어서, 열가소성 플라스틱 내관의 인장 및 굽힘 강도의 강화를 위하여 상기 내관의 외주연에 일정 간격으로 열경화성 특수소재 벨트가 축 방향 일정간격으로 부착되고, 상기 내관의 측압 및 내압강도 향상을 위하여 상기 벨트의 상면에 나선형 강재 코일이 원주 방향으로 권선되며, 상기 벨트와 코일이 결합된 내관의 상면 외주연에 열가소성 플라스틱이 충진되면서 외관이 압출,성형되어 상기 내.외관이 일체화되는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관을 그 기술적 구성상의 특징으로 하고,
그 제조 방법으로는 열가소성 플라스틱 내관의 상부 외주연에 열경화성 특수소재 벨트를 축 방향으로 부착시키고(1단계), 그 상면에 강재 코일을 원주 방향으로 권선시키며 전동롤러가 이동되게하며(2단계), 상기 내관의 중앙부에는 내관의 열변형 방지를 위한 냉각수순환관이 관통되게 하고(3단계), 상기 벨트와 코일이 결합된 내관은 외관과 일체화되도록 예열기를 통과시켜 예열되게 하며(4단계), 예열된 상기 내관의 외주연에는 압출구로부터 압출되는 외관성형용 플라스틱을 압출 성형시켜 상기 내관과 외관이 일체화 되게 하고(5단계), 상기 일체화되는 내.외관을 외관냉각장치 내로 통과시켜(6단계) 완성되게하는 고강도 다층 유연관 제조방법을 제공한다.
도 1은 종래 기술의 가요성 라인 파이프 단면도
도 2a,b는 본 발명의 유연관에 대한 내부 절개 사시도
도 3은 상기 도 2의 단면도
도 4는 본 발명의 제조공정 개략도
도 5는 본 발명의 제조공정에 대한 흐름도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 내관 2 : 벨트
3 : 코일 4 : 외관
5 : 냉각수순환관 6 : 예열기
7 : 내관압출기 8 : 외관압출기
9 : 전동롤러 10 : 플라스틱 압출구
11 : 외관냉각장치 24 : 내측튜브
25 : 외측튜브 26 : 간격
27,28 : 코드 29 : 단열재
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 고강도 다층 유연관 및 그 제조 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명 일실시예의 유연관에 대한 내부절개 사시도이고, 도 2b는본 발명 다른 실시예의 유연관에 대한 내부절개 사시도이다. 도 3은 상기 도 2의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제조공정 개략도이고, 도 5는 본 발명의 제조공정에 대한 흐름도이다.
먼저,도 2a,b 및 도 3에 나타난 유연관에 대한 사시도 및 단면도에 의하여 설명하면, 본 발명의 고강도 다층 유연관은 열가소성 플라스틱으로 압출 성형된 내관(1) 외주연에 열경화성 특수섬유 또는 철재 테이프로 구성된 벨트(2)를 축 방향 또는 완경사 방향으로 일정간격을 두고 부착시켜 축방향 인장 및 굽힘 강도를 강화시키는 동시에, 그 상부에 강재로 된 코일(3)도 원주 방향 또는 완경사 방향으로 감아 권선시켜 측압 및 내압강도를 향상시키고, 상기 벨트(2)와 코일(3)이 결합된 내관(1)의 상면 외주연에 다시 열가소성 플라스틱을 충진하여 외관(4)을 압출,성형시켜 고강도 다층 유연관이 형성되는 것이다.
따라서, 플라스틱 내관(1)은 환경친화적인 열가소성 파이프로 구성하여 수송유체의 변질을 방지하고, 그 상부 외주연에 열경화성 특수섬유(탄소섬유, 금속섬유, 유리섬유 등) 또는 철재 테이프의 벨트(2)를 축 방향 또는 완경사방향으로 부착되어 인장강도 및 굽힘강도를 강화시키도록 하며, 그 상부에 이를 둘러싸는 강재 코일(3)이 권선되게 하여 내압 뿐 아니라 측압강도를 증가시키는 역할을 하는 동시에, 파도 또는 조류 등에 대한 안정성 확보를 위하여 상기 코일(3)의 직경 또는 간격을 조정함으로써 중량조절이 가능하게 된다.
또한, 외관(4)은 내관과 동일한 열가소성 플라스틱으로 조성하여 내관과 외관이 일체화되게 하여 구조적 안정성과 전체 강도를 보완하는 작용을 하게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 제조방법을 첨부한 도면 도 4 및 도 5에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 고강도 다층 유연관을 제조하기 위해서는 먼저, 열가소성 플라스틱 내관(1)의 상부 외주연에 특수섬유(탄소섬유, 금속섬유 등) 또는 철재 테이프의 열경화성 특수소재 벨트(2)를 축 방향 또는 완경사방향으로 부착시키고(1단계), 그 상면에 강재 코일(3)을 원주 방향으로 권선시키며 그 위를 전동롤러(9)가 이동하며 상기 코일이 내관(1)상에 밀착되게하며(2단계), 상기 제작된 플라스틱 내관(1)의 중앙부에는 외관성형용 압출 프라스틱의 고열에 의한 내관(1)의 열변형 방지를 위하여 냉각수순환관(5)을 관통.설치하고(3단계), 상기 벨트(2)와 코일(3)이 결합된 내관(1)이 외관(4)과 일체화 성형되도록 예열기(6)를 통과시켜 예열되게 하며(4단계), 예열된 상기 내관(1)의 외주연에는 압출구(10)로부터 압출되는 외관성형용 플라스틱을 압출 성형시켜 상기 내관(1)과 외관(4)이 일체화 되게 하고(5단계), 상기 일체화된 내외관(1,4)을 외관냉각장치(11) 내로 통과시켜(6단계) 고강도 다층 유연관이 완성되는 것이다.
또한, 본 발명은 현장제작의 용이화를 위하여 플라스틱 단관인 내관(1)을 현장에서 연결시킨 후, 특수섬유 벨트(2)로 축방향을 보강하고 단위 강 또는 철재 코일(3)을 일정구간 상호 겹치도록 연결시키며 이어 나가고 그 위에 내관과 동일한 플라스틱 재료로 압출 성형하면 일정 간격의 섬유벨트 및 강(철)재 코일 사이로 플라스틱이 융착되어 내,외관(1,4)이 일체화되게 할 수도 있고, 내,외관(1,4) 일체화를 위한 작업시스템으로써 내관에 내경보다 약간 작은 관을 삽입시키고 그 내부를 통해 냉각수순환관의 냉각수를 순환시키면서 복합 관 조립체 바깥에 전동롤러를 통해 일정 속도로 이동하면서 예열하는 동시에 열가소성 플라스틱을 압출 성형할 수도 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 의한 고강도 다층 유연관 및 그 제조 방법은 해양개발 및 육상건설 등에 필수적인 고강도 유연관을 효과적으로 제조할 수 있도록 한 것이므로 육상 및 해양에서 유체의 수송이나 중요 선로의 보호 등을 위한 자재로서 다양한 해양개발 및 육상이용에 활용될 수 있을 것이다. 또한, 종래의 유사한 고강도 유연관에 비해 절반 이하의 비용으로 제조가 가능하므로 다양한 토목 및 해양개발 뿐 아니라 다양한 주변산업으로 그 효과가 파급되어 활성화될 수 있는 효과가 있다.
Claims (8)
- 유체를 이동시키는 플라스틱 다층관에 있어서,열가소성 플라스틱 내관(1)의 인장 및 굽힘 강도를 강화시키기 위하여 상기 내관(1)의 외주연에 일정 간격으로 열경화성 특수소재 벨트(2)가 축 방향 일정간격으로 부착되고,상기 내관(1)의 측압 및 내압강도를 향상시키기 위하여 상기 벨트(2)의 상면에 나선형 강재 코일(3)이 원주 방향으로 권선되며,상기 벨트(2)와 코일(3)이 결합된 내관(1)의 상면 외주연에 열가소성 플라스틱이 충진되면서 외관(4)이 압출,성형되어 상기 내.외관(1,4)이 일체화되는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관
- 제 1 항에 있어서, 상기 벨트(2)는 철재 테이프 또는 탄소섬유, 금속섬유, 유리섬유가 주성분인 특수소재인 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 벨트(2)는 완경사방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관
- 제 1 항에 있어서, 상기 코일(3)은 유연관의 중량 조절을 위하여 직경 또는 간격이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관
- 열가소성 플라스틱 내관(1)의 상부 외주연에 열경화성 특수소재 벨트(2)를 축 방향으로 부착시키고(1단계),그 상면에 강재 코일(3)을 원주 방향으로 권선시키며 전동롤러(9)가 이동되게하며(2단계),상기 내관(1)의 중앙부에는 내관(1)의 열변형 방지를 위한 냉각수순환관(5)이 관통되게 하고(3단계),상기 벨트(2)와 코일(3)이 결합된 내관(1)이 외관(4)과 일체화되도록 예열기(6)를 통과시켜 예열되게 하며(4단계),예열된 상기 내관(1)의 외주연에는 압출구(10)로부터 압출되는 외관성형용 플라스틱을 압출 성형시켜 상기 내관(1)과 외관(4)이 일체화 되게 하고(5단계),상기 일체화된 내외관(1,4)을 외관냉각장치(11) 내로 통과시켜(6단계) 완성되게하는 고강도 다층 유연관 제조방법
- 제 5 항에 있어서, 상기 벨트(2)는 철재 테이프 또는 탄소섬유, 금속섬유, 유리섬유가 주성분인 특수소재인 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관 제조방법
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 벨트(2)는 완경사방향으로 부착되게 하는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관 제조방법
- 제 5 항에 있어서, 상기 코일(3)은 유연관의 중량 조절을 위하여 직경 또는 간격이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 고강도 다층 유연관 제조방법
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100851965B1 (ko) * | 2007-01-03 | 2008-08-12 | 신승호 | 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조방법 |
| WO2014112822A1 (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | Korea Institute Of Ocean Science & Technology | Method for manufacturing large diameter pipe using internal frame |
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2002
- 2002-12-18 KR KR10-2002-0080958A patent/KR100459911B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR100851965B1 (ko) * | 2007-01-03 | 2008-08-12 | 신승호 | 점착성 에폭시수지를 코팅한 강재 강화관 및 그 제조방법 |
| WO2014112822A1 (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | Korea Institute Of Ocean Science & Technology | Method for manufacturing large diameter pipe using internal frame |
| KR101423937B1 (ko) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | 한국해양과학기술원 | 내부프레임을 이용한 대구경관 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100459911B1 (ko) | 2004-12-03 |
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