KR20230147239A - 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관 - Google Patents

결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관에 관한 것으로서, 중금속이 저감된 합성수지 원료를 공급 받아 주요부재를 압출하는 압출단계, 상기 압출된 주요부재를 진공 냉각하여 압출된 형태를 유지시키는 진공냉각단계, 상기 냉각된 주요부재를 열처리하여 상기 주요부재의 표면을 용융하는 열처리단계, 와인딩장치를 통해 상기 열처리된 주요부재를 나선형으로 권취하며, 상기 주요부재 사이에 위치하도록 보조부재를 공급하여 일체형으로 다중벽관을 성형하는 권취단계 및 상기 성형된 다중벽관을 일정 길이마다 절단하는 절단단계를 포함하여, 결합력과 강성이 향상될 수 있어 다중벽관이 풀리는 현상과 파손 현상이 발생하지 않을 수 있는 효과가 있다.

Description

결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관{Method of manufacturing multi-wall pipe with improved bonding strength and rigidity}
본 발명은 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 주요부재와 보조부재에 각각 요철홈과 요철돌기를 형성하고, 주요부재의 표면을 용융시킨 후 요철홈과 요철돌기를 결합시킴으로써, 주요부재와 보조부재 상호 간의 결합력이 크게 향상되고, 중금속이 저감된 재생원료를 사용하여 강성을 향상시키도록 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관에 관한 것이다.
이중벽관은 PE 하수도관의 기본형으로 단면이 사각 형태의 파이프를 2차기계에 감아 같은 재질의 원재료로 용접하듯 붙여지는 것으로 내벽과 외벽이 형성된 벽관을 의미한다.
다중벽관은 이러한 이중벽관의 단면에 '+'형태의 살대를 보강하여 외압강도를 강화시킬 수 있다. 기존에 삼중벽 또는 복층벽이라 불렸었으나, 현재 KS 규격이 탄생하면서 다중벽관이라는 명칭으로 통칭되었다.
근래로, 다중벽관은 펠릿 형태의 합성수지를 이용하여 제조된다. 그러나, 합성수지가 석유나 천연가스 등을 통해 얻어진 유기화학물질로 석유나 천연가스를 가공하는 과정에서 오폐수 또는 분진이 발생하여 환경에 안좋은 영향을 미칠 수 있다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 버려진 합성수지(plastic) 제품을 재활용한 재생원료를 제조하고 있으나, 이러한 합성수지 제품들은 실제품의 생산 또는 분리수거 과정에서 중금속이 함유될 수 있어, 인체에 해로운 다중벽관이 제조되는 문제점이 발생하여, 중금속을 포함하지 않는 합성수지로 재생원료를 만드는 방법이 연구되고 있다.
그 일례로, 특허문헌 1은 합성수지가 색상과 비중에 따라 함유하고 있는 중금속의 량이 다른 것을 이용하여 중금속이 함유된 합성수지가 감소된 재생원료 제조방법을 개시하고 있다.
이때, 합성수지는 무색, 흰색, 빨간색, 노란색, 기타 색상 계열로 구분되며, 빨간색 합성수지와 노란색 합성수지의 경우, 안료에 1군 발암물질로 분류되는 카드뮴이 많이 들어가는 문제점이 있다. 또한, 중금속은 물보다 비중이 높아 합성수지가 중금속을 포함하였을 경우, 물에 가라앉는 것은 자명한 사실이다.
이와 관련하여, 특허문헌 1의 재생원료 제조방법은 비중선별부를 이용하여 물에 가라앉은 합성수지를 제거하고, 색상분별기를 이용하여 빨간색, 노란색 합성수지를 제거하는 것으로, 중금속을 포함하지 않은 합성수지로 재생원료를 제조하는 방법을 공지하고 있다.
한편, 종래 삼중벽 하수관은 중공을 갖고 사각형 또는 코너 부분이 라운드지는 형태로 이루어지는 프로파일을 압출하여 냉각장치에서 냉각시킨 후 관 제조장치의 드럼에 나선형으로 공급하면 다수의 가이드 롤러 외측에서 감기게 되고, 이 프로파일의 사이에 압출노즐로부터 용융 수지를 공급하여 삼중벽 하수관을 성형하게 된다.
프로파일은 냉각장치를 통과하면서 냉각된 후 나선형으로 공급할 때 용융 수지가 공급되어 프로파일의 사이를 연결부재로 연결하게 된다.
이와 같이 성형한 삼중벽 하수관은 지하에 매설된 후 외부에서 충격이 가해질 때 동일한 재료이지만 냉각 비율이 서로 다른 상태에서 연결된 프로파일과 용융 수지의 연결부분인 연결부재의 사이에서 결합력이 저하되어 이 연결부분이 분리되는 파단 현상이 발생한다.
즉, 프로파일과 연결부재는 연결부재의 원료가 용융된 상태에서 연결하므로 처음 연결시에는 어느 정도 결합력을 갖고 연결한 상태를 유지하게 되지만, 지하에 매설된 상태에서 지상의 온도가 변화됨으로 인한 열팽창에 따라 수축과 팽창을 하면서 프로파일과 연결부재의 연결부분이 피로 하중을 견디지 못하게 되고 분리되는 파단 현상이 발생하게 된다.
이러한 결점을 방지하기 위하여 연결부재의 상측으로 용융 수지를 더 많이 공급하여 연결부재의 상측에서 프로파일의 상측 일부를 감싸는 형태로 연결부재가 일체형으로 형성되어 일부 파단 형상으로 방지하는 경우가 있으나 내경에서는 가이드 롤러의 외측으로 프로파일이 견고하게 공급되면서 감기게 되므로 프로파일의 사이를 연결하는 성능을 향상시키지 못하는 것이었다.
그리고 연결부재가 프로파일의 측면에서 용융 상태로 공급되어 상호 결합력을 제공하게 되지만, 연결부재로 제공되는 결합력 만으로는 외부에서 가해지는 하중과 충격 그리고 계절의 변화로 인하여 발생하는 열팽창계수에 정상적으로 적응하지 못하고 연결부재와 프로파일의 연결부분인 측면에서 분리현상이 발생하는 결점이 있었고, 이로 인하여 하중과 충격에 매우 약하므로 제품의 품질 안정성을 제공하지 못하는 결점이 발생하게 되었다.
이에, 한국등록특허공보 제10-1748636호 '강성과 결합력 향상을 위한 요철 연결형 삼중벽 하수관 제조방법'은 상측에 결합 요철홈을 형성한 프로파일을 나선형으로 공급하며, 프로파일 사이에 연결부재를 공급하여 프로파일의 결합력을 제공하고, 상기 프로파일과 연결부재의 외경으로 일정한 간격에 요철형 결합돌기가 형성된 보강 연결부재를 공급하여 연결부재를 감싸면서 양쪽 보강 연결부재와 프로파일이 요철형으로 연결되어 상호 간의 결합력을 향상시켰으나, 프로파일과 연결부재가 맞닿는 부분에 굴곡이 없어 하측방향으로 풀림 현상 또는 파손 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 프로파일과 연결부재 즉, 주요부재와 보조부재의 결합력이 약해져 풀림 현상과 파손 현상을 방지할 수 있는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관의 개발이 요구되는 실정이다.
한국등록특허공보 제10-2344706호
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 주요부재와 보조부재를 서로 맞물리는 형태로 마련하고 주요부재의 표면을 용융하여 보조부재와 접착시키는 것으로, 주요부재와 보조부재의 결합력을 향상시키고 중금속이 저감된 재생원료를 사용하여 다중벽관의 강성을 향상시킬 수 있는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 중금속이 저감된 합성수지 원료를 공급 받아 주요부재를 압출하는 압출단계; 상기 압출된 주요부재를 진공 냉각하여 압출된 형태를 유지시키는 진공냉각단계; 상기 냉각된 주요부재를 열처리하여 상기 주요부재의 표면을 용융하는 열처리단계; 와인딩장치를 통해 상기 열처리된 주요부재를 나선형으로 권취하며, 상기 주요부재 사이에 위치하도록 보조부재를 공급하여 일체형으로 다중벽관을 성형하는 권취단계 및 상기 성형된 다중벽관을 일정 길이마다 절단하는 절단단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압출단계는, 상기 주요부재를 ''의 형태로 압출하여, 상기 주요부재에 중공, 측면 요철홈 및 상면 요철홈을 형성하고, 상기 권취단계는, 상기 보조부재를 ''의 형태로 압출하여, 양측에 상기 주요부재의 측면 요철홈과 맞물리는 요철돌기를 형성할 수 있다.
또한, 상기 압출단계는, 상기 주요부재를 ''의 형태로 압출하여 상기 주요부재에 중공, 측면 요철홈 및 상층 요철홈을 형성하고, 상기 권취단계는, 상기 보조부재를 ''의 형태로 압출하여, 양측에 상기 주요부재의 측면 요철홈과 맞물리는 요철돌기를 형성할 수 있다.
또한, 상기 압출단계는, 상기 주요부재를 40 내지 70rpm의 속도 및 180 내지 230℃의 온도에서 압출하고, 상기 권취단계는, 상기 보조부재를 30 내지 55rpm의 속도 및 180 내지 230℃의 온도에서 압출할 수 있다.
또한, 상기 열처리단계는, 고주파 또는 적외선을 이용하여 150 내지 180℃의 온도에서 용융할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 상기 권취단계 이후, 보강부재를 압출하여 상기 다중벽관의 외경을 따라 권취하는 외경성형단계 및 상기 성형된 보강부재에 냉각수를 공급하여 상기 다중벽관에 상기 보강부재를 고정시키는 보강단계를 더 포함하고, 상기 외경성형단계는, 상기 보강부재를 ''의 형태로 압출하여, 상기 주요부재의 상면 요철홈과 연결되도록 할 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 상기 절단단계에서 상기 다중벽관을 절단함과 동시에 냉각수를 공급하여 절단하고, 상기 절단단계 이후, 상기 다중벽관을 압착하여 상기 주요부재와 상기 보조부재 간의 이격을 줄여주는 압착단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압착단계에서 압착장치를 이용하며, 상기 압착장치는, 상기 절단된 다중벽관이 놓여지는 바닥부; 상기 바닥부의 후방에 형성되어 상기 성형된 다중벽관을 밀어주는 격벽부; 상기 격벽부를 상하 이동시키는 지지부 및 상기 격벽부를 전후 이동시키는 바퀴부를 포함하는 이동부; 상기 바퀴부가 맞물려 전후 방향으로 이동하도록 마련된 전후이동레일 및 상기 다중벽관의 전방에서 받쳐주는 막힘부를 포함하고, 상기 다중벽관이 상기 바닥부에 놓여졌을 경우, 상기 격벽부가 상기 전후이동레일을 따라 이동하여 상기 다중벽관의 주요부재와 보조부재 사이의 이격을 없앨 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관은 중금속이 저감된 재활용 합성수지 원료로 마련되며, 중공, 측면 요철홈 및 상면 요철홈을 포함하는 주요부재 및 상기 주요부재의 측면 요철홈과 맞물리는 요철돌기가 형성된 보조부재를 포함하고, 상기 주요부재와 상기 보조부재는 나선형으로 권취된 형태로 결합될 수 있다.
또한, 상기 다중벽관 외경을 따라 권취되어, 상기 주요부재의 상면 요철홈과 맞물리는 보강부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관은 주요부재의 요철홈과 보조부재의 요철돌기가 맞물려져 제조되는 것으로 결합력이 향상되어 다중벽관이 풀리는 현상과 파손 현상이 발생하지 않을 수 있는 효과가 있다.
또한, 플라스틱 제품을 재활용한 중금속이 저감된 합성수지를 사용하는 것으로 환경쓰레기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 제조방법에 사용되는 다중벽관 제조장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 주요부재 압출장치에 설치되는 주요압출다이스에서 주요부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 4는 도 2의 보조부재 압출장치에 설치되는 보조압출다이스에서 보조부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 5는 도 2의 다중벽관 제조장치에 의해 제조된 다중벽관의 모습을 나타낸 부분 단면 사시도이다.
도 6은 도 2의 주요부재 압출장치에 설치되는 다른 형태의 주요압출다이스에서 주요부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 2의 보조부재 압출장치에 설치되는 다른 형태의 보조압출다이스에서 보조부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 8은 도 2의 다중벽관 제조장치에 의해 다른 형태로 제조된 다중벽관의 모습을 나타낸 부분 단면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법의 순서도이다.
도 10은 도 9의 제조방법에 사용되는 다중벽관 제조장치의 사시도이다.
도 11은 도 10의 보강부재 압출장치에 설치되는 보강압출다이스에서 보강부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 12는 도 9의 다중벽관 제조장치에 의해 제조된 다중벽관의 부분 단면 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법의 순서도이다.
도 14는 도 13의 제조방법에 사용되는 다중벽관 제조장치의 사시도이다.
도 15는 도 14의 압착장치의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 16은 도 15의 이동부의 모습을 나타낸 일부 투영도이다.
도 17a 내지 도 17c는 도 15의 압착장치가 다중벽관을 압착하는 모습을 나타낸 작동예시도이다.
도 18a는 도 15의 압착장치에 의해 압착되기 전 주요부재 및 보조부재의 모습을 나타낸 예시도이다.
도 18b는 도 18a의 주요부재 및 보조부재가 도 15의 압착장치에 의해 압착된 후의 모습을 나타낸 예시도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되진 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 '포함하다', '구비하다' 또는 '가지다'등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법 및 그의 제조방법으로 제조된 다중벽관을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 제조방법에 사용되는 다중벽관 제조장치의 사시도이며, 도 3은 도 2의 주요부재 압출장치에 설치되는 주요압출다이스에서 주요부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 4는 도 2의 보조부재 압출장치에 설치되는 보조압출다이스에서 보조부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이며, 도 5는 도 2의 다중벽관 제조장치에 의해 제조된 다중벽관의 모습을 나타낸 부분 단면 사시도이고, 도 6은 도 2의 주요부재 압출장치에 설치되는 다른 형태의 주요압출다이스에서 주요부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이며, 도 7은 도 2의 보조부재 압출장치에 설치되는 다른 형태의 보조압출다이스에서 보조부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 8은 도 2의 다중벽관 제조장치에 의해 다른 형태로 제조된 다중벽관의 모습을 나타낸 부분 단면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 압출단계(S10), 진공냉각단계(S20), 열처리단계(S30), 권취단계(S40) 및 절단단계(S50)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 도 2에 도시된 다중벽관 제조장치(1)를 사용하여 다중벽관(2)을 제조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 다중벽관 제조장치(1)는 주요부재 압출장치(10), 진공냉각장치(11), 가열장치(12), 와인딩장치(13), 보조부재 압출장치(14) 및 절단장치(15)를 포함할 수 있다. 다중벽관 제조장치(1)의 구성들은 다중벽관 제조방법의 단계에 대한 설명에서 각각 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 압출단계(S10)는 중금속이 저감된 합성수지 원료를 공급 받아 주요부재(20)를 압출하는 단계일 수 있다. 여기서, 합성수지 원료는 발명의 배경에서 공지된 바와 같이 비중 또는 색상을 통해 중금속을 포함하지 않은 원료로 마련될 수 있으며, 본 명세서에서는 설명의 용이함을 위하여 '합성수지'라고 명명하기로 한다.
압출단계(S10)는 주요압출다이스(101)가 설치된 주요부재 압출장치(10)에 합성수지를 공급하여 주요부재(20)를 압출하는 단계일 수 있다. 여기서, 주요압출다이스(101)는 고합금강, 텅스텐강, 크롬-몰리브덴강 또는 텅스텐-크롬강으로 마련될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 강도, 내열성 및 내마멸성이 큰 모든 소재로 마련될 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
구체적으로, 압출단계(S10)에서 주요부재(20)를 40 내지 70rpm의 속도로 180 내지 230℃의 온도에서 압출할 수 있다.
압출단계(S10)에서 40rpm 미만의 속도로 주요부재(20)를 압출할 경우, 합성수지와 주요압출다이스(101)의 마찰이 높아져 주요압출다이스(101)에 합성수지가 완전히 정지하여 굳은 데드 메탈 지역(Dead metal zone, Dead zone)이 형성될 수 있어, 주요부재(20)가 유동적으로 압출되지 않을 수 있다.
70rpm 초과의 속도로 주요부재(20)를 압출할 경우, 압출되는 합성수지의 온도가 상승하게 되어, 상기의 범위를 초과한 온도로 압출되는 것으로 다중벽관의 표면 결함이나 내부품질을 저하시키고 형상 수치를 현저하게 손상시키는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 180℃ 미만의 온도로 주요부재(20)를 압출할 경우, 합성수지가 주요부재 압출장치(10) 내에서 균질하게 용융되지 않아 바람직하지 않은 형태의 주요부재(20)가 압출될 수 있다.
230℃초과의 온도로 주요부재(20)를 압출할 경우, 합성수지가 용융되기에 너무 높은 온도의 열이 가해져 품질이 저하된 주요부재(20)가 압출되는 문제점이 발생할 수 있다.
바람직하게는, 압출단계(S10)에서 주요부재 압출장치(10)를 55rpm의 속도 및 215℃의 온도로 마련하여 합성수지를 균일하게 용융시킬 수 있으며, 품질이 우수한 주요부재(20)를 압출할 수 있다.
예컨대, 압출단계(S10)에서 주요부재 압출장치(10)는 주요압출다이스(101)를 통해 주요부재(20)의 중앙에 중공(200)을 형성하고, 상면 요철홈(202) 및 측면 요철홈(201)을 형성할 수 있다. 이때의 주요압출다이스(101)의 형태는 하기에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.
압출단계(S10)에서 중공(200)을'ㅁ'자 형태뿐만 아니라 '田'자 형태로 압출할 수도 있다. 상기와 같은 형태로 압출된 중공(200)은 충격을 흡수해주는 효과를 나타낼 수 있으며, 다중벽관 제조 시 벽을 외벽과 내벽을 포함하여 다중으로 형성되게 할 수 있다.
또한, 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)은 하기의 보조부재(21)와 맞물릴 수 있으며, 보조부재(21)의 형태도 주요압출다이스(101)와 마찬가지로 하기에서 설명하기로 한다.
이후, 용융된 상태의 주요부재(20)를 진공 냉각시키는 진공냉각단계(S20)를 거칠 수 있다.
진공냉각단계(S20)는 주요부재 압출장치(10)에서 압출된 주요부재(20)가 진공냉각장치(11)로 즉시 투입되어, 주요부재(20)를 진공냉각시키는 단계일 수 있다.
구체적으로, 진공냉각단계(S20)에서 진공냉각장치(11)를 이용하여 50 내지 75℃의 온도에서 10 내지 20cmHg의 진공 압력에서 주요부재(20)를 냉각 시킬 수 있다.
주요부재(20)가 50℃ 미만으로 냉각될 경우, 열처리단계(S30)에서 재 가열하는 온도와 급격한 차이로 인하여 주요부재(20)에 안좋은 영향이 나타날 수 있다. 75℃ 초과의 온도로 냉각될 경우, 주요부재(20) 내측의 열이 제대로 빠지지 않아 주요부재(20)의 형태를 유지시키지 못할 수 있다.
또한, 10cmHg 미만 또는 20cmHg 초과의 진공 압력에서 주요부재(20)를 냉각할 경우, 주요부재(20)의 냉각이 효율적으로 이뤄지지 않을 수 있다.
가장 바람직하게, 진공냉각단계(S20)에서 60℃의 온도 및 15cmHg 진공압력에서 주요부재(20)를 진공 냉각 시킬 수 있다. 즉, 해당 범위의 냉각 온도 및 진공 압력에서 주요부재(20)를 진공 냉각시키는 것이 주요부재(20)를 바람직한 형태로 유지시킬 수 있다.
이후, 열처리단계(S30)에서 진공 냉각된 주요부재(20)의 표면을 용융시킬 수 있다.
열처리단계(S30)는 가열장치(12)가 고주파 또는 적외선을 이용하여 주요부재(20)의 표면을 용융 시키는 단계일 수 있다.
구체적으로, 열처리단계(S30)는 주요부재(20)가 가열장치(12)를 통과하면서 150 내지 180℃의 온도에서 표면이 용융되는 단계일 수 있다.
150℃ 미만의 온도에서 용융될 경우, 주요부재(20)의 표면이 용융되기에 낮은 온도로 설정되어 용융 작업이 진행되지 않을 수 있으며, 180℃ 초과의 온도에서 용융될 경우, 주요부재(20)의 내측까지 용융되어, 주요부재(20)의 형태가 무너지는 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 열처리단계(S30)를 통해 주요부재(20)는 표면에 점성이 생겨 보조부재(21)와의 접착력이 높아질 수 있는 효과가 있다.
접착력이 높아진 주요부재(20)는 권취단계(S40)에서 보조부재(21)와 일체형으로 성형 될 수 있다.
권취단계(S40)는 와인딩장치(13)를 통해 나선형으로 주요부재(20)를 권취할 수 있으며, 권취된 주요부재(20)의 사이에 보조부재(21)가 위치하도록 공급할 수 있다.
구체적으로, 권취단계(S40)는 와인딩장치(13)를 통해 가열장치(12)로부터 공급된 주요부재(20)를 먼저 나선형으로 권취한 후, 보조부재 압출장치(14)로부터 공급된 보조부재(21)를 주요부재(20)의 사이에 위치하도록 공급할 수 있다.
이때, 와인딩장치(13)는 다중벽관(2)의 내경과 동일한 크기와 다중벽관(2)과 유사한 길이를 가진 롤러가 형성될 수 있다.
롤러는 10 내지 30Hz의 속도로 회전하여 주요부재(20)와 보조부재(21)를 권취할 수 있으며, 주요부재(20)와 보조부재(21)가 공급되면서 전방으로 이동할 수 있도록 마련될 수 있다.
즉, 권취단계(S40)는 와인딩장치(13)의 롤러에 주요부재(20)와 보조부재(21)를 공급하는 것으로, 주요부재(20)와 보조부재(21)를 일체형으로 성형하여 다중벽관(2)을 제조하는 단계일 수 있다.
여기서, 보조부재 압출장치(14)는 와인딩장치(13)의 상단에 형성될 수 있으며, 와인딩장치(13) 방향으로 노즐이 형성될 수 있다. 권취단계(S40)에서 노즐에 설치된 보조압출다이스(141)를 통해 보조부재(21)가 압출되며, 주요부재(20)의 사이에 위치되도록 와인딩장치(13)에 공급할 수 있다.
구체적으로, 권취단계(S40)에서 보조부재 압출장치(14)가 보조부재(21)를 30 내지 55rpm의 속도와 180 내지 230℃의 온도에서 압출할 수 있다.
보조부재 압출장치(14)가 30rpm 미만의 속도에서 보조부재(21)를 압출할 경우, 보조부재 압출장치(14)의 노즐 내에서 합성수지가 굳을 수 있어, 주요부재(20)의 사이에 보조부재(21)가 압출되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.
55rpm 초과의 속도로 보조부재(21)를 압출할 경우, 와인딩장치(13)의 권취 속도에 비해 보조부재(21)가 압출되는 속도가 빨라지는 것으로 주요부재(20)의 사이에 적정량보다 많은 보조부재(21)가 뭉쳐지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 180℃ 미만 또는 230℃ 초과의 온도에서 보조부재(21)를 압출할 경우, 해당 온도의 범위를 벗어나서 주요부재(20)를 압출한 것과 동일한 현상이 나타나는 것으로, 품질이 저하된 보조부재(21)가 압출되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 권취단계(S40)에서 와인딩장치(13)의 일측에 마련된 냉각수공급장치(미도시)를 통해 다중벽관(2)의 내경 또는 외경에 냉각수를 공급하여 다중벽관(2)의 형태를 고정시킬 수 있다.
여기서, 냉각수공급장치(미도시)는 하나 이상의 냉각수노즐을 포함할 수 있으며, 냉각수노즐에서는 10 내지 30℃의 냉각수가 분출될 수 있다. 냉각수의 온도는 1분기 및 4분기에는 15℃로 마련될 수 있으며, 2분기 및 3분기에는 20℃로 마련될 수 있다.
구체적으로, 권취단계(S40)에서 와인딩장치(13)의 일측에 마련된 냉각수노즐을 통해 다중벽관(2)에 냉각수를 공급할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 다중벽관(2)의 외경 또는 내경으로 냉각수를 공급할 수 있는 모든 위치 및 개수를 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
바람직하게는, 주요부재(20)와 보조부재(21)가 일체형으로 형성된 직후, 즉, 보조부재 압출장치(14)의 노즐에서 롤러가 회전하는 방향을 따라 와인딩장치(13)의 롤러의 좌측 또는 우측에 다중벽관(2)에 냉각수를 분사하도록 형성될 수 있어, 다중벽관(2)의 형태를 보다 빠르게 고정시킬 수 있다.
이후, 형태가 고정된 다중벽관(2)은 절단단계(S50)에서 일정 길이마다 절단될 수 있다.
절단단계(S50)는 절단장치(15)를 이용하여 다중벽관(2)을 일정 길이마다 절단할 수 있다. 여기서, 절단장치(15)는 성형된 다중벽관(2)을 절단할 수 있다. 절단장치(15)는 와인딩장치(13)에서 권취된 다중벽관(2)이 주요부재(20)와 보조부재(21)의 공급으로 인해 전방으로 이동하여 절단장치(15)를 일정 길이 이상 통과할 경우, 칼날을 다중벽관(2) 측으로 돌출시켜 다중벽관(2)을 절단할 수 있다.
또한, 절단단계(S50)는 센서부(미도시)를 통해 자동으로 사용자가 설정한 길이에 맞춰 다중벽관(2)을 절단할 수 있다.
여기서, 센서부는 초음파 센서, 광센서 및 유도식 센서를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 전방으로 이동하는 다중벽관(2)의 길이를 잴 수 있는 모든 센서를 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
하기에서는, 상기에서 설명한 다중벽관 제조방법을 통해 제조된 다중벽관(2)의 주요부재(20) 및 보조부재(21)의 형태에 대해 설명하기로 한다.
일 예로, 압출단계(S10)에서 도 3에 도시된 바와 같이 주요압출다이스(101)가 설치된 주요부재 압출장치(10)를 이용하여 주요부재(20)를 ''의 형태로 압출할 수 있다.
구체적으로, 압출단계(S10)에서 주요부재(20)가 중공(200), 측면 요철홈(201) 및 상면 요철홈(202)을 갖도록 압출할 수 있다. 중공(200)은 상기에서 설명한 바와 같이 다중벽관(2)의 충격을 흡수하기 위하여 마련될 수 있다.
측면 요철홈(201)은 주요부재(20)의 양측에 대칭되는 홈 형태로 하나 이상이 형성될 수 있다.
측면 요철홈(201)은 주요부재(20)의 측면을 따라 하나 이상이 동일한 간격을 가지고 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 보조부재(21)의 요철돌기(210)와 맞물릴 수 있는 모든 형태 및 개수를 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
바람직하게, 측면 요철홈(201)은 주요부재(20)의 양측에 두 개가 대칭되게 형성될 수 있다.
상면 요철홈(202)은 주요부재(20)의 상면에 하나 이상이 오목하게 형성될 수 있다. 상면 요철홈(202)은 측면 요철홈(201)과 방향만 다르고 같은 형태로 형성될 수도 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
또한, 권취단계(S40)에서 주요부재(20)의 형태에 맞게 도 4에 도시된 바와 같이 보조압출다이스(141)가 설치된 보조부재 압출장치(14)를 이용하여 보조부재(21)를 ''의 형태로 압출할 수 있다.
구체적으로, 권취단계(S40)에서 보조부재(21)가 요철돌기(210)를 갖도록 형성할 수 있다.
요철돌기(210)는 측면 요철홈(201)과 맞물리도록 보조부재(21)의 양측에 하나 이상이 대칭되게 형성될 수 있다. 요철돌기(210)는 측면 요철홈(201)과 동일한 크기로 돌출될 수 있어, 보조부재(21)가 주요부재(20)와 결합되도록 마련될 수 있다.
바람직하게, 요철돌기(210)는 보조부재(21)의 양측에 두 개가 대칭되게 형성될 수 있으며, 측면 요철홈(201)과 동일한 간격을 가지고 형성될 수 있다.
이후, 권취단계(S40)에서 와인딩장치(13)에 해당 형태의 주요부재(20)를 먼저 나선형으로 권취하며, 보조부재(21)를 주요부재(20)의 사이에 위치하도록 공급하여 도 5에 도시된 바와 같은 형태의 다중벽관(2)을 성형할 수 있다.
이에 따라, 권취단계(S40)에서 와인딩장치(13)에 의해 성형된 다중벽관(2)은 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)과 보조부재(21)의 요철돌기(210)로 인하여 풀림 또는 파손 현상이 감소될 수 있는 효과가 있다.
다른 예로, 다중벽관 제조방법의 압출단계(S10)에서 도 6에 도시된 바와 같이 주요압출다이스(101)가 설치된 주요부재 압출장치(10)를 이용하여 주요부재(20)를 ''의 형태로 압출할 수 있다. 이 때, 압출단계(S10)에서 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)과 측면 요철홈(201)의 형태를 다르게 형성할 수 있다.
또한, 권취단계(S40)에서 도 7에 도시된 바와 같이 보조압출다이스(141)가 설치된 보조부재 압출장치(14)를 이용하여 보조부재(21)를 ''의 형태로 압출할 수 있다.
다시 말해, 압출단계(S10)에서는 측면 요철홈(201)의 하단을 외측으로 하향 경사지게 형성하고, 권취단계(S40)에서 요철돌기(210)의 하단을 외측으로 상향 경사지게 형성할 수 있다.
이에 따라, 보조부재 압출장치(14)로부터 보조부재(21)가 압출될 시 경사에 의해 보조부재(21)의 요철돌기(210)가 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)에 미끄러지게 삽입되어 보다 용이하게 주요부재(20)와 보조부재(21)가 결합될 수 있는 효과가 있다.
즉, 권취단계(S40)에서 와인딩장치(13)에 해당 형태의 주요부재(20)를 먼저 나선형으로 권취하며, 보조부재(21)를 주요부재(20)의 사이에 위치하도록 공급하여 도 8에 도시된 바와 같은 형태의 다중벽관(2)을 성형할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법의 순서도이고, 도 10은 도 9의 제조방법에 사용되는 다중벽관 제조장치의 사시도이며, 도 11은 도 10의 보강부재 압출장치에 설치되는 보강압출다이스에서 보강부재가 압출되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 12는 도 9의 다중벽관 제조장치에 의해 제조된 다중벽관의 부분 단면 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 외경성형단계(S44) 및 보강단계(S47)를 더 포함할 수 있으며, 다중벽관 제조장치(1)는 보강부재 압출장치(16)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 외경성형단계(S44) 및 보강단계(S47)를 제외하고, 본 발명의 제2실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법과 실질적으로 동일할 수 있다.
또한, 보강부재 압출장치(16)를 제외하고, 본 발명의 제2실시예에 따른 다중벽관 제조장치(1)는 상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 다중벽관 제조장치(1)와 실질적으로 동일할 수 있다.
따라서, 외경성형단계(S44), 보강단계(S47) 및 상기의 단계에서 사용되는 보강부재 압출장치(16)에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 외경성형단계(S44)는 보강부재 압출장치(16)로 보강부재(22)를 압출하는 단계일 수 있다. 여기서, 보강부재 압출장치(16)는 주요부재 압출장치(10) 또는 보조부재 압출장치(14)와 동일한 형태로 형성될 수 있으며, 주요부재 압출장치(10)와 동일한 방향에 형성되어 다중벽관(2)의 외경을 따라 보강부재(22)를 압출할 수 있다.
구체적으로, 외경성형단계(S44)는 보강부재 압출장치(16)에 도 11에 도시된 바와 동일한 형태의 보강압출다이스(161)를 설치할 수 있으며, ''의 형태로 보강부재(22)를 압출할 수 있다.
외경성형단계(S44)에서 보강부재 압출장치(16)를 이용하여 보조부재 압출장치(14)와 동일한 속도 및 온도에서 보강부재(22)를 압출할 수 있어, 보강부재(22)가 주요부재(20)와 보다 용이하게 맞물리도록 하단에 복수 개의 보강돌기(220)를 형성할 수 있다.
보강돌기(220)는 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)과 맞물리도록 형성될 수 있다. 보강돌기(220)는 보강부재(22)의 하단에 복수 개로 형성되어 다수 개의 주요부재(20)와 맞물릴 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 보강부재(22)가 복수의 주요부재(20)를 연결시킬 수 있는 모든 개수를 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
즉, 외경성형단계(S44)는 보강부재(22)의 하단에 돌출된 보강돌기(220)가 두 개의 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)에 각각 맞물릴 수 있으며, 와인딩장치(13)의 회전에 의해 다중벽관(2)의 외경에 따라 권취할 수 있다.
이후, 다중벽관(2)에 냉각수를 공급하여 보강부재(22)의 위치 및 형태를 고정시키는 보강단계(S47)를 거칠 수 있다.
다시 말해, 보강단계(S47)는 절단장치(15)와 보강부재 압출장치(16)의 사이에 냉각수공급장치를 설치하여 보강부재(22)에 냉각수를 공급하는 단계일 수 있다.
구체적으로, 보강단계(S47)는 냉각수공급장치를 통해 다중벽관(2)의 외경을 따라 보강부재(22)에 냉각수를 공급하는 것으로 다중벽관(2)을 식혀 보강부재(22)의 보강돌기(220)를 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)에 고정시킬 수 있다.
즉, 보강단계(S47)는 보강부재 압출장치(16)에서 압출되어 용융된 상태인 보강부재(22)에 냉각수를 공급함으로써, 보강부재(22)의 열을 빠르게 식힐 수 있어 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)에 보강부재(22)가 고정되도록 할 수 있다.
이에, 외경성형단계(S44) 및 보강단계(S47)를 통해 보강부재(22)를 다중벽관(2)의 외경을 따라 권취하여, 도 12에 도시된 바와 동일한 형태로 다중벽관(2)을 제조함에 따라 주요부재(20)와 보조부재(21)를 보다 강하게 결합시킬 수 있는 효과가 있다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법의 순서도이고, 도 14는 도 13의 제조방법에 사용되는 다중벽관 제조장치의 사시도이며, 도 15는 도 14의 압착장치의 모습을 나타낸 사시도이고, 도 16은 도 15의 이동부의 내부에 지지부가 형성된 모습을 나타낸 일부 투영도이며, 도 17a는 다중벽관이 도 15의 압착장치에 안착된 모습을 나타낸 예시도이고, 도 17b는 도 17a의 격벽부가 바닥부로 내려온 모습을 나타낸 예시도이며, 도 17c는 도 15의 압착장치가 다중벽관을 압착하는 모습을 나타낸 작동예시도이고, 도 18a는 도 15의 압착장치에 의해 압착되기 전 주요부재 및 보조부재의 모습을 나타낸 예시도이며, 도 18b는 도 18a의 주요부재 및 보조부재가 도 15의 압착장치에 의해 압착된 후의 모습을 나타낸 예시도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 압착단계(S60)를 포함할 수 있으며, 다중벽관 제조장치(1)는 압착장치(17)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 압착단계(S60)를 제외하고, 본 발명의 제3실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법은 상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법과 실질적으로 동일할 수 있다.
또한, 압착장치(17)를 제외하고, 본 발명의 제3실시예에 따른 다중벽관 제조장치(1)는 상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 다중벽관 제조장치(1)와 실질적으로 동일할 수 있다.
따라서, 압착단계(S60) 및 상기의 단계에서 사용되는 압착장치(17)에 대해서만 설명하기로 한다
압착단계(S60)는 절단단계(S50)에서 절단된 다중벽관(2)을 후방에서 압착하여 주요부재(20)와 보조부재(21) 간의 이격을 줄여주는 단계일 수 있다.
압착단계(S60) 전, 절단단계(S50)에서 절단장치(15)는 용융된 다중벽관(2)의 상측 또는 측면에서 냉각수를 공급하여 다중벽관(2)이 절단될 시에 형태가 무너지지 않도록 할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
구체적으로, 압착단계(S60)는 압착장치(17)를 이용하여 용융된 보조부재(21)의 요철돌기(210)를 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)에 삽입되도록 함으로써, 다중벽관(2)의 결합력을 향상시키는 단계일 수 있다.
도 15를 참조하면, 압착장치(17)는 바닥부(171), 격벽부(172), 이동부(173), 전후이동레일(174) 및 막힘부(175)를 포함할 수 있다.
먼저, 바닥부(171)는 절단장치(15)의 전방에 형성되어, 절단장치(15)에 의해 절단된 다중벽관(2)이 안착되도록 형성될 수 있다.
바닥부(171)는 전방으로 기울고 움푹하게 형성되어, 절단장치(15)로부터 절단된 다중벽관(2)이 막힘부(175) 측으로 미끄러지도록 형성될 수 있다.
다시 말해, 바닥부(171)는 절단장치(15)와 맞닿는 부분이 막힘부(175)가 형성된 부분보다 높게 형성되어, 절단장치(15)에 의해 절단된 다중벽관(2)이 막힘부(175) 측으로 미끄러질 수 있다.
또한, 바닥부(171)는 지면과 일정 간격이 이격되게 형성될 수 있으며, 프레임에 의해 고정될 수 있다.
여기서, 프레임은 강철, 알루미늄, 카본, 티타늄을 포함한 소재로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 바닥부(171)의 기울기 및 위치를 고정할 수 있는 모든 프레임을 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
또한, 바닥부(171)는 다중벽관(2)이 압착된 후에 측방으로 밀어 빼낼 수 있도록 양측면이 개방되게 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
격벽부(172)는 바닥부(171)의 후방에 형성되어 성형된 다중벽관(2)을 밀어줄 수 있다. 격벽부(172)는 하단이 바닥부(171)에 안착되도록 반원 형태로 형성될 수 있어, 다중벽관(2)의 후방에서 다중벽관(2)의 형태에 맞춰 보다 용이하게 압착할 수 있다.
또한, 격벽부(172)는 이동부(173)에 연결되어 다중벽관(2)을 밀어주기 위하여 강성이 강한 소재로 형성될 수 있으며, 원형의 가이드가 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 강성과 내열성을 가진 소재를 모두 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
이동부(173)는 격벽부(172)를 바닥부(171)의 기울기에 맞춰 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 이동부(173)는 격벽부(172)를 상하 및 전후이동시키는 것으로 격벽부(172)가 대각선으로 형성된 바닥부(171)를 따라 움직일 수 있도록 할 수 있다.
예컨대, 이동부(173)는 격벽부(172)를 이용하여 다중벽관(2)을 전방에서 막은 막힘부(175) 측으로 이동하게 되어 다중벽관(2)을 압착시킬 수 있다.
또한, 이동부(173)는 하측이 개방된 'ㄷ'자 형태로 형성되어, 이동부(173)의 사이에 바닥부(171)가 통과하도록 이동할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
도 15를 참조하면, 이동부(173)는 지지부(1731)와 바퀴부(1732)를 포함할 수 있다.
먼저, 지지부(1731)는 이동부(173)의 상단에 형성되어, 격벽부(172)를 지지하고 상하 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 지지부(1731)는 격벽부(172) 측으로 돌출된 실린더 또는 액추에이터를 통해 격벽부(172)를 상하 이동시킬 수 있으며, 바닥부(171)의 기울기와 수직되게 격벽부(172)를 기울인 상태에서 지지할 수 있다.
지지부(1731)는 브라켓과 볼트를 이용하여 후방 또는 측방에서 격벽부(172)와 액추애이터 또는 실린더를 연결할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 실린더 또는 액추에이터와 격벽부(172)를 연결할 수 있는 모든 체결 부품을 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
바퀴부(1732)는 전후이동레일(174)을 따라 이동할 수 있어, 격벽부(172)가 전후 방향으로 이동할 수 있도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 바퀴부(1732)는 지지부(1731)의 상측에 형성된 구동부에 의해 전후이동레일(174)을 따라 이동할 수 있다. 여기서, 구동부는 바퀴부(1732)의 회전 방향, 회전 수 및 지지부(1731)의 상하 높이를 제어할 수 있다.
바퀴부(1732)는 이동부(173)의 하측에 형성되며, 격벽부(172)를 전방으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 바퀴부(1732)는 전후이동레일(174)과 맞물리도록 형성되며, 이동부(173)의 상측이 연결된 부분을 통해 동시에 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.
다른 예로, 이동부(173)는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
구동부는 이동부(173)의 상측에 형성될 수 있으며, 바닥부(171)에 다중벽관(2) 또는 격벽부(172)가 안착된 상태를 인식하여 지지부(1731)와 바퀴부(1732)를 자동으로 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 바닥부(171)에 다중벽관(2)이 안착된 것을 인식하였을 경우, 구동부는 지지부(1731)를 구동시켜 상측에 위치한 격벽부(172)가 바닥부(171)에 안착되도록 하측으로 이동시킬 수 있다.
또한, 구동부는 격벽부(172)가 바닥부(171)에 안착한 것을 인식하였을 경우, 바퀴부(1732)를 구동시켜 이동부(173)가 전방으로 이동하도록 할 수 있으며, 격벽부(172)가 일정 압력 이상으로 다중벽관(2)을 압착하였을 경우, 바퀴부(1732)의 구동을 정지시켜 다중벽관(2)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전후이동레일(174)은 바퀴부(1732)가 맞물려 전후 방향으로 이동하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 전후이동레일(174)은 바닥부(171)의 양측에 형성되어 이동부(173)의 바퀴부(1732)가 이동하도록 마련될 수 있다. 전후이동레일(174)은 이동부(173)가 전후이동레일(174)을 벗어나지 않도록 턱이 형성될 수도 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
막힘부(175)는 다중벽관(2)의 전방에서 받쳐줄 수 있으며, 바닥부(171)와 수직을 이루게 형성될 수 있다.
구체적으로, 막힘부(175)는 바닥부(171)의 전방 끝단에 형성되어 다중벽관(2)이 바닥부(171)에서 미끄러질 시 지면으로 떨어지지 않도록 막아줄 수 있다. 막힘부(175)는 격벽부(172)가 다중벽관(2) 미는 힘에 반작용으로 힘이 생겨 다중벽관(2)을 양측에서 압착해줄 수 있는 효과가 있다.
상기의 구성에 따라, 압착장치(17)는 도 17a에 도시된 바와 같이 격벽부(172)를 상측에 놓은 다음, 절단장치(15)로부터 다중벽관(2)이 절단되면 바닥부(171)에 놓일 수 있도록 격벽부(172)를 상단에 마련할 수 있다.
이후, 격벽부(172)는 도 17b에 도시된 바와 같이 아래로 내려와 다중벽관(2)의 후방에 안착될 수 있다. 다시 말해, 격벽부(172)는 이동부(173)에 의해 내려오게 되어 다중벽관(2)을 후방에서 압착할 준비를 할 수 있다.
즉, 압착장치(17)는 이동부(173)의 바퀴부(1732)로 전후이동레일(174)을 따라 격벽부(172)를 전방으로 이동시키고, 지지부(1731)로 격벽부(172)를 하측으로 이동시키는 것으로, 격벽부(172)가 바닥부(171)의 기울기에 따라 하측으로 기울어진 다중벽관(2)을 도 17c에 도시된 바와 같이 압착할 수 있다.
이에 따라, 도 18a에 도시된 바와 같이 다중벽관(2)의 주요부재(20)와 보조부재(21) 사이에 틈이 벌어졌을 경우, 압착장치(17)는 다중벽관(2)을 압착하여 도 18b에 도시된 바와 같이 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)과 보조부재(21)의 요철돌기(210) 사이의 틈을 없앨 수 있어, 다중벽관(2)의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관에 대하여 이하에서 설명하기로 한다. 또한, 결합력과 강성이 향상된 다중벽관은 상기의 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법과 달리 실시예를 나누지 않고 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 결합력과 강성이 향상된 다중벽관(2)은 주요부재(20) 및 보조부재(21)를 포함할 수 있다.
먼저, 주요부재(20)는 중금속이 저감된 재활용 합성수지 원료로 마련될 수 있다. 주요부재(20)는 중공(200), 측면 요철홈(201) 및 상면 요철홈(202)을 포함할 수 있다.
중공(200)은 'ㅁ'자 형태로 형성될 수 있으며, 내부에 '+'를 추가한 '田'자 형태로 형성될 수도 있다. 상기와 같은 형태로 압출된 중공(200)은 다중벽관(2)이 외벽과 내벽을 가지도록 할 수 있어, 충격을 분산시켜주는 효과가 있다.
측면 요철홈(201)은 주요부재(20)의 양측에 대칭되도록 하나 이상이 오목하게 형성될 수 있어, 보조부재(21)의 요철돌기(210)가 맞물릴 수 있다.
측면 요철홈(201)은 주요부재(20)의 측면을 따라 하나 이상이 동일한 간격을 가지고 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 보조부재(21)의 요철돌기(210)와 맞물릴 수 있는 모든 형태 및 개수를 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
보조부재(21)는 주요부재(20)와 동일한 원료로 마련될 수 있으며, 주요부재(20)와 동일한 높이를 가지고 형성될 수 있다. 또한, 보조부재(21)는 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)과 맞물리는 요철돌기(210)를 포함할 수 있다.
요철돌기(210)는 보조부재(21)의 양측에 하나 이상이 대칭되게 형성될 수 있다. 요철돌기(210)는 측면 요철홈(201)과 동일한 크기로 돌출될 수 있어, 보조부재(21)가 주요부재(20)와 결합되도록 마련될 수 있다.
측면 요철홈(201)은 하단이 외측으로 하향 경사지게 형성되고, 요철돌기(210)는 하단이 외측으로 상향 경사지게 형성되어, 주요부재(20)와 보조부재(21)가 보다 용이하게 결합되도록 마련될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
즉, 주요부재(20)와 보조부재(21)는 나선형으로 권취된 형태로 결합되어 다중벽관(2)으로 성형될 수 있다. 이에, 주요부재(20)의 측면 요철홈(201)과 보조부재(21)의 요철돌기(210)가 맞물림에 따라, 다중벽관(2)이 풀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중벽관(2)은 보강부재(22)를 더 포함할 수 있다.
보강부재(22)는 다중벽관(2)의 외경을 따라 형성될 수 있으며, 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)과 맞물릴 수 있다.
구체적으로, 보강부재(22)는 주요부재(20) 및 보조부재(21)와 동일한 소재로 형성되고, 하단에 복수의 보강돌기(220)가 형성되어 주요부재(20)와 주요부재(20)를 연결하는 데에 사용될 수 있다.
이때, 보강부재(22) 주요부재(20)와 보조부재(21)가 연결된 상태에서 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)과 맞물릴 수 있다.
보강돌기(220)는 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)과 맞물리도록 형성될 수 있다. 보강돌기(220)는 보강부재(22)의 하단에 복수 개로 형성되어 다수 개의 주요부재(20)와 맞물릴 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 보강부재(22)가 복수의 주요부재(20)를 연결시킬 수 있는 모든 개수를 포함할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.
바람직하게, 보강돌기(220)는 보강부재(22)의 하단에 2개로 형성되어, 2개의 주요부재(20)를 연결시킬 수 있다.
예를 들어, 주요부재(20), 보조부재(21), 주요부재(20)의 순으로 결합된 상태에서 보강부재(22)는 하단에 형성된 2개의 보강돌기(220)를 각각의 주요부재(20)의 상면 요철홈(202)에 맞물림에 따라, 주요부재(20)와 주요부재(20)를 연결시킬 수 있다.
이에, 보강부재(22)는 보조부재(21)가 주요부재(20)의 사이에서 보다 강하게 결합되도록 할 수 있음에 따라, 다중벽관(2)에서 주요부재(20)와 보조부재(21)가 풀리는 사고를 방지할 수 있으며, 외부의 충격을 분산시켜 주어 다중벽관(2)이 파손되는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다.
1 : 다중벽관 제조장치
10 : 주요부재 압출장치
101 : 주요압출다이스
11 : 진공냉각장치
12 : 가열장치
13 : 와인딩장치
14 : 보조부재 압출장치
141 : 보조압출다이스
15 : 절단장치
16 : 보강부재 압출장치
161 : 보강압출다이스
17 : 압착장치
171 : 바닥부
172 : 격벽부
173 : 이동부
1731 : 지지부
1732 : 바퀴부
174 : 전후이동레일
175 : 막힘부
2 : 다중벽관
20 : 주요부재
200 : 중공
201 : 측면 요철홈
202 : 상면 요철홈
21 : 보조부재
210 : 요철돌기
22 : 보강부재
220 : 보강돌기

Claims (10)

  1. 중금속이 저감된 합성수지 원료를 공급 받아 주요부재를 압출하는 압출단계;
    상기 압출된 주요부재를 진공 냉각하여 압출된 형태를 유지시키는 진공냉각단계;
    상기 냉각된 주요부재를 열처리하여 상기 주요부재의 표면을 용융하는 열처리단계;
    와인딩장치를 통해 상기 열처리된 주요부재를 나선형으로 권취하며, 상기 주요부재 사이에 위치하도록 보조부재를 공급하여 일체형으로 다중벽관을 성형하는 권취단계 및
    상기 성형된 다중벽관을 일정 길이마다 절단하는 절단단계를 포함하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압출단계는,
    상기 주요부재를 ''의 형태로 압출하여, 상기 주요부재에 중공, 측면 요철홈 및 상면 요철홈을 형성하고,
    상기 권취단계는,
    상기 보조부재를 ''의 형태로 압출하여, 양측에 상기 주요부재의 측면 요철홈과 맞물리는 요철돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압출단계는,
    상기 주요부재를 ''의 형태로 압출하여 상기 주요부재에 중공, 측면 요철홈 및 상층 요철홈을 형성하고,
    상기 권취단계는,
    상기 보조부재를 ''의 형태로 압출하여, 양측에 상기 주요부재의 측면 요철홈과 맞물리는 요철돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압출단계는,
    상기 주요부재를 40 내지 70rpm의 속도 및 180 내지 230℃의 온도에서 압출하고,
    상기 권취단계는,
    상기 보조부재를 30 내지 55rpm의 속도 및 180 내지 230℃의 온도에서 압출하는 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열처리단계는,
    고주파 또는 적외선을 이용하여 150 내지 180℃의 온도에서 용융하는 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 권취단계 이후,
    보강부재를 압출하여 상기 다중벽관의 외경을 따라 권취하는 외경성형단계 및
    상기 성형된 보강부재에 냉각수를 공급하여 상기 다중벽관에 상기 보강부재를 고정시키는 보강단계를 더 포함하고,
    상기 외경성형단계는,
    상기 보강부재를 ''의 형태로 압출하여, 상기 주요부재의 상면 요철홈과 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절단단계에서 상기 다중벽관을 절단함과 동시에 냉각수를 공급하여 절단하고,
    상기 절단단계 이후,
    상기 다중벽관을 압착하여 상기 주요부재와 상기 보조부재 간의 이격을 줄여주는 압착단계를 더 포함하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압착단계에서 압착장치를 이용하며,
    상기 압착장치는,
    상기 절단된 다중벽관이 놓여지는 바닥부;
    상기 바닥부의 후방에 형성되어 상기 성형된 다중벽관을 밀어주는 격벽부;
    상기 격벽부를 상하 이동시키는 지지부 및 상기 격벽부를 전후 이동시키는 바퀴부를 포함하는 이동부;
    상기 바퀴부가 맞물려 전후 방향으로 이동하도록 마련된 전후이동레일 및
    상기 다중벽관의 전방에서 받쳐주는 막힘부를 포함하고,
    상기 다중벽관이 상기 바닥부에 놓여졌을 경우, 상기 격벽부가 상기 전후이동레일을 따라 이동하여 상기 다중벽관의 주요부재와 보조부재 사이의 이격을 없애는 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관 제조방법.
  9. 중금속이 저감된 재활용 합성수지 원료로 마련되며, 중공, 측면 요철홈 및 상면 요철홈을 포함하는 주요부재 및
    상기 주요부재의 측면 요철홈과 맞물리는 요철돌기가 형성된 보조부재를 포함하고,
    상기 주요부재와 상기 보조부재는 나선형으로 권취된 형태로 결합된 것을 특징으로 하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다중벽관 외경을 따라 권취되어, 상기 주요부재의 상면 요철홈과 맞물리는 보강부재를 더 포함하는 결합력과 강성이 향상된 다중벽관.
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