KR900000235B1 - 복합파이프 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

복합파이프 및 그 제조방법

제1도 내지 제5도는 각각 복합파이프의 실시예를 도시한 단면도.

제6도 내지 제9도는 각각 파이프내에 납파이프를 삽입한 상태를 도시한 단면도.

제10도는 L.G브레이저의 식으로부터 구한 파이프 외경과 두께의 관계를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 복합파이프 2 : 파이프

3 : 납층 4 : 납파이프

5 : 보온재층 6 : 금속보호층

7 : 방식층(防食層)

본 발명은 급수, 가스공급용파이프 혹은 약품등의 수송용파이프로서 사용되는 복합파이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 급수, 가스공급용파이프 혹은 약품등의 수송용파이프로서 폴리에틸렌을 중심으로하는 플라스틱등의 파이프 또는 납파이프가 사용되고 있다.

그러나, 납파이프 및 플라스틱파이프에는 각각 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 납파이프는 강도부족이라는 문제가 있고, 플라스틱파이프는 내약품성 혹은 내방사능성이 나쁘며, 또한 플라스틱은 약간 투수성(透水性), 투가스성이 있으므로 기밀성이 나쁘다는 문제가 있다. 혹은 가요성을 가지는 플라스틱파이프로서는 고온 사용시의 강도 저하에 의해서 예를 들면 80∼90℃이상의 온수 증기등을 직접 접촉시켜서 이송하는데는 곤란하였다. 이 때문에, 내약품성, 내방사능성 및 비투수성 혹은 고온기계 강도특성에 뛰어난 납과, 내압력, 내외상, 형상유지 및 방식성이 뛰어난 플라스틱을 결합시킨 내면을 납으로 코우팅한 폴리에틸렌파이프 또는 폴리염화비닐파이프가 연구되고 있다.

그러나, 플라스틱파이프의 내면에 납을 코우팅한다고 하는 것은 곤란하므로, 납파이프 단체로 형태 유지성을 충분히 가지고 있기 때문에 비교적 직경이 작고(예를 들면, 25mm 내경) 또한 두께(예를 들면, 25mm 내경등에서 2∼5mm두께)납파이프에 플라스틱을 피복하는 일이 행해지고 있다.

그러나, 이 방법에서는 플라스틱을 피복하기 전의 납파이프의 두께를 형태유지 관계상 통상 2mm이상으로 할 필요가 있다.

예를 들면, 내경 50mm이상의 대구경의 납파이프로 하는 것은 곤란하다.

이 때문에, 제조한 파이프의 중량이 무겁고, 또 재료단가도 높아진다는 문제와 함께, 진원(眞円)의 대구경 파이프를 제조하는 일이 곤란하였다.

그래서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소한 복합파이프를 얻는 것을 제1의 목적으로 하고, 다음에 그와 같은 복합파이프를 얻은 것을 제2의 목적으로 하는 것이다.

(가) 본 발명의 복합파이프는 플라스틱으로 형성한 파이프의 내면에 납파이프를 확경해서 밀착시킨 얇은 납층을 가진 것이다.

금속으로서의 납은(합금납도 포함)융점이 300℃를 넘고, 가요성을 가지며, 특히 유연성파이프(전력 케이블의 금속시이스 포함)로서 일반적으로 사용되고 있는 알루미늄에 비하면 신장율도, 알루미늄이 33%정도인데 비해 45∼50%로 크고, 가공면에서는 상온도 포함해서 예를 들면 150℃이하라는 비교적 저온에서 힘을 가해서 균일하게 잡아 늘리는 일을 용이하게 할 수 있는 극히 특이한 금속이다.

반면, 외력에 대한 기계 강도는 알루미늄의 항장력이 8.5Kg/㎟인 것 것에 비해서 납이 약 1.8∼2.5Kg/㎟정도인 것으로 알 수 있는 바와 같이 현저하게 바쁘다 본 발명은 이러한 납 및 납합금의 양호한 특징을, 파이프를 확관가공하는데 이용하여 바람직하지 않은 재료강도부족을, 외부에 플라스틱파이프를 배치해서 개량하여 극히 유용한 복합파이프를 얻을려고 하는 것이다.

이와 같은 복합파이프는, 내면에 납파이프를 확경시킨 얇은 납층을 가지므로, 내약품성, 기밀성이 뛰어나고, 또 100∼200℃라는 고온에서도 기계적 강도가 실제 사용 가능한 정도로 유지되고, 또한 경량이고 경제적이다. 또 내면의 납층이 두께가 얇아도 그 외측에는 플라스틱파이프가 밀착시켜져 있으므로, 내압력, 내외상, 형태 유지 및 방식성이 뛰어난 것이다.

또한, 플라스틱파이프는 스스로 변형되기 쉽고, 또 복원력도 뛰어나므로, 내굴곡특성은 일반적으로 뛰어나있지만, 납파이프등의 급속파이프는 이렇게는 되지 못하고, 어떤 내경(또는 외경)의 파이프에 대해서 좌굴이 생기지 않게하기 위한 두께의 한계가 있으며, 이것을 나타내는 것으로서 예를 들면 다음식에 나타낸 L.G브레이저의 식이있다.

여기서, t : 파이프의 두께

r : 파이프의 외경의 반경

1/K : 이론 최소 굴곡반경

상기 L. G 레이저의 식으로부터 구한 파이프 외경과 두께의 관계를 제10도에 나타난다. 상기 식에 의하면 두께가 두꺼우면 두꺼울수록 굴곡반경을 작게 취할 수 없게되는 것을 의미한다. 따라서 납파이프는 얇으면 얇을수록 바람직하나, 한편 납파이프의 구조가공상으로는 얇고 대구경일수록 변형이 커서 진원형태 유지가 곤란하였다.

본 발명자들은, 종래 불가능했던 예를 들면 50mm∼150mm 내경이라는 납파이프를, 필요한 두께를 가진 외부 플라스틱 파이프에 확관 박육화(薄肉化)에서 밀착시킴으로서, 1~3mm라는 얇은 두께의 복합플라스틱파이프를 얻는데 성공하고, 급속파이프 및 결과적으로 복합파이프 그 자체의 두께를 얇게해서 굴곡반경을 작게하는 것, 즉 가요성을 양호하게 하는데 성공하였다.

이런 종류의 파이프를, 특히 무접속 장척화하는 최대의 제한이 수송에 있었던 것을 고려하면, 드럼에 감아 운반되는 파이프의 굴곡반경을, 예를 들면 파이프의 외경의 반경으로 30배에서 25배 정도로 낮추는 것은 운반 가능한 파이프 길이를 한번에 2배이상으로 연신(延伸)화 시키는 등의 현저한 효과도 있으며, 이것은 제10도에서도 알 수 있는 바와 같이, 파이프의 두께 감소화에 의한 것이 현저히 큰 것이다.

(나) 본 발명의 복합파이프를 제조하는 방법은 다음과 같다.

즉, 플라스틱파이프내에 납파이프를 상기 파이프와의 사이에 간격을 두고 배치하고, 이어서, 상기 납파이프내에 압력매체를 봉합해서 납파이프를 확경하며, 상시 파이프 내면에 납파이프를 밀착시켜서 두께가 얇은 납층을 형성하는 것이다.

상기 파이프내에 납파이프를 배치하는 수단으로서는 단척의 경우 등에서는 미리 형성된 플라스틱파이프에 후에 납파이프를 삽입하도록 하면되고, 주고 장척의 경우등에서는 미리 형성된 납파이프를 플라스틱파이프를 형성하는 연속 압출성형기에 코어로서 공급하여 납파이프를 내부에 둘러싸면서 그 바깥쪽에 폴리에틸렌 또는 염화비닐파이프를 형성하도록 하면된다.

본 발명의 방법에 의하면, 플라스틱파이프 내면에 두께가 얇은 납층을 가진 복합파이프를 용이하게 제조할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 복합파이프 및 그 제조방법에 대한 각각의 실시예를 첨부도면에 의거해서 설명한다.

본 발명의 복합파이프(1)는, 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐등의 플라스틱에 의해서 형성된 파이프(2)의 내면 납층(4)을 확경해서 밀착시킨 두께가 얇은 납층(3)을 가진다.

제1도에 도시한 실시예는 상기 파이프를 원형으로 형성한 것이며, 제2도에서 도시한 실시예는 상기 파이프(2)를 네모형으로한 것이다.

네모형으로 하면, 예를 들면 파이프가 옥내배관등 건축물내에 포설될 경우에는, 다른 구축물과의 공간의 점유가 매우 바람직해지는 것 및 파이프의 지지가 평면인 벽면등에 붙게하는 것 등으로 극히 용이해지는 등의 이점이 있는 경우가 있다.

또 제3도에 도시한 실시예는 상기 파이프(2)를 반원형의 파이프를 2련(漣)연결시킨 형상으로 형성하고, 각각의 반원형의 파이프내에 납층(3)을 형성한 것이다.

또 제4도에 도시한 실시예는 상기 파이프(2)를 비모형의 파이프를 2련 병렬로 결합한 형상으로 형성하고, 각각의 네모형의 파이프내에 납층(3)을 형성한 것이다.

다음에, 제5도에 도시한 실시예는, 제3도에 도시한 바와 같은 복합파이프(1)의 바깥면에 다시 그라스울, 아스베스트, 석면, 발포플라스틱등의 보온재층(5), 그 바깥쪽에 알루미늄 혹은 스테인레스스틸에 의해서 형성된 보온층(6), 그 바깥쪽에 폴리에틸렌 혹은 폴리염화비닐에 의해서 형성된 방식층(7)을 형성한 것이다. 이때 상기 알루미늄등의 보호층(6)에 주름살형성 가공을 행해도된다.

이상과 같은 복합파이프(1)는 다음과 같은 방법에 의해서 제조된다.

먼저, 납파이프(4)를, 납연속압출기에 의해서 압출성형한다.

이어서, 이 납파이프(4)를, 폴리에틸렌 혹은 폴리염화비닐등의 폴리스틱파이프 (2)를, 폴리에틸렌 혹은 폴리염화비닐등의 플라스틱파이프(2)를 성형하는 합성수지 연속압출기에 공급하고, 제6도, 제7도, 제8도 및 제9도에 도시한 바와 같이, 납파이프(4)를 코어로 해서, 그 둘레에 간격(a)을 두고 파이프(2)를 연속적으로 피복한다. 그후, 상기 납파이프(4)의 양단부를 밀폐하고, 납파이프(4)내에 가스 또는 액체등의 압력매체를 봉압해서 납파이프(4)를 파이프(2) 내주면을 향해서 가압함과 동시에, 납파이프(4)와 파이프(2)내주면 사이의 간격의 대기를 진공으로 함으로서, 납파이프(4)를 확경시켜서 파이프(2)내주면에 납파이프(4)를 밀착시킨다. 이때, 납파이프(4)는 최고 150℃이하로 가열해 놓는 것이 바람직하고, 이 이상의 온도로 가열하면 납파이프(4)의 강도가 열화할 염려가 있으며, 국부적으로 약한 부분이 내압에 의해서 손상을 받을 염려가 생긴다. 또, 외부의 폴리에틸렌 또는 염화비닐등의 플라스틱파이프가 약화해 버리는 바람직하지 않는 일도 발생한다. 다음에, 납파이프(4)를 확경하기 위한 내압은, 최고 50Kg/㎠정도, 바람직하게는 10Kg/㎠이하로 해서, 파이프(2)가 대구경일 경우에는 변형되지 않도록 한다.

이때, 가공상의 최고압력은 이미 알려진 얇은 원통형의 응력관계식(

)을 사용해서 가공온도하에 있어서의 복합후의 파이프의 파단항장력 이하가 되도록 선정한다. 또, 가압의 방법도 일시예 최고압력의 내압을 걸면 납파이프(4)에 불균일에 의한 국부적인 약점부가 있었을 경우에, 그 외부에 손상을 받을 염려가 있으므로, 예를 들면 5Kg/㎠을 1시간, 그후 10Kg/㎠을 1시간, 이어서 15Kg/㎠을 1시간과 같이 단계적으로 설계상 허락되는 상기 최고 압력으로 서서히 가압하는 것이 바람직하다.

상기 복합파이프(1)가 단척일 경우에는, 미리 폴리에틸렌 또는 염화비닐등의 플라스틱파이프(2)와 납파이프(4)를 개별적으로 형성해 놓고, 후에 파이프(2)내에 납파이프(4)를 삽입하도록 해도 된다.

또한, 종래, 제2도, 제3도 및 제4도에 도시한 바와 같은 네모형의 파이프 혹은 반원형, 네모형의 파이프를 다련화(多蓮化)한 것과 같은 복합파이프(1)는, 그 제조가 현저히 어려웠었으나, 제7도, 제8도 및 제9도에 도시한 바와 같이, 미리 원형의 납파이프 (4)를 형성해 놓고, 네모형 혹은 반원형의 폴리에틸렌 또는 염화비닐파이프(2)를 압출성형기에 의해서 압출성형할 때에, 상기 납파이프(4)를 코어로서 삽입하고, 그후에 납착파이프(4)내에 압력매체를 채워서 납파이프(4)를 확관해서 바깥쪽의 폴리에틸렌 또는 염화비닐등의 플라스틱파이프(2)에 밀착시킴으로서, 극히 용이하게 제2도 제3도 및 제4도에 도시한 바와 같이 형상의 장척의 복합파이프(1)를 얻는 것이 가능해진다.

이상, 파이프(2)의 재료를 폴리에틸렌 또는 염화비닐로 하였을 경우에 대해서의 실시예를 설명하였으나, 다른 재료로서 폴리부텐, 가교폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 내열폴리염화비닐 폴리메틸펜텐등의 플라그틱으로도 각각의 용도에 따라 적용할 수 있으며, 폴리에틸렌 또는 염화비닐에 한정되는 것은 아니다.

즉 파이프(2)의 재질로서는 코스트, 사용온도, 토압등의 외부로부터의 힘에 대항하는 내강도 및 보온성등을 고려해서 선정한다.

예를 들면 -50℃∼80℃의 저·중은 용으로는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 고밀도폴리에틸렌등이 사용되고, 80∼120℃의 고온용으로는 폴리부텐, 가교폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 내열폴리염화비닐폴리메틸펜텐등의 내열성 플라스틱 재료가 사용된다. 보온성에 대해서는 각종 폴리에틸렌으로부터 폴리부텐의 쪽이 2배나 뛰어나며, 폴리에틸렌과 폴리염화비닐은 같은 정도이나, 폴리염화비닐쪽이 약간 좋다.

이상과 같이 해서 예를 들면 두께가 2mm인 납파이프(4)를 확경시켜서, 파이프 (2) 내면에 1mm이하의 얇은 두께의 납층(3)을 형성할 수 있다.

본 발명의 복합파이프는, 내압력, 내외상, 형상유지 및 방식성에 뛰어난 플라스틱제 파이프의 내주면에 내부식성, 내약품성, 내방사능성, 기밀성, 고온기계강도, 가요성에 뛰어난 얇은 두께의 납층을 가지므로, 내압력, 내외상, 형상유지, 방식성, 내약품성, 내방사능성, 내부식성, 고온기계강도특성, 기밀성 및 가요성에 뛰어나고, 또한 경량이다.

또, 복합파이프의 외면은 플라스틱제 파이프이므로, 압출성형에 의해서 접속부가 없는 장척의 것이 제조가능하며, 복합파이프 전체로서도 접속부가 없고 또한 보다 얇은 파이프로 할 수 있으므로 뛰어난 가요성을 가지며, 드럼운반 길이를 현저하게 증가시킬 수 있고, 굴곡포설도 보다 작은 굴곡반경까지 가능하다.

따라서, 본 발명의 복합파이프는, 석유메이커플랜트, 통증통수(通蒸通水)파이프, 장척하이트파이프의 콘테이너, 빙결(氷結)방지파이프, 선내(船內)배관 혹은 원자력 관계의 발전소, 공장등의 배관등 여러가지의 용도에 사용할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 제조방법에 의하면, 상기와 같은 뛰어난 복합파이프를 제조할 수 있다고 하는 효과가 있다. 특히, 파이프 내면의 납층은, 납이 다른 금속에서는 인정될 수 없는 큰 신장율을 가지며, 비교적 작은 내압으로 또 비교적 낮은 온도로 고루게 크게 확관가능하고, 또한 본질적으로 가요성을 가진 매우 특이한 금속으로서, 이들 특징을 교묘히 이용한 납파이프를 확경시켜서 형성한 것이기 때문에 얇은 납층을 인정적으로 접속부가 없고, 또한 외부 파이프의 형상에 맞추어서 형성할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또 상기 파이프 및 납파이프는 압출성형에 의해서 성형할 수 있으므로, 진원이고, 큰 직경의 것도 제조하는 일이 가능하다. 또 네모형 파이프, 반원형파이프 혹은 이들 파이프를 다련화한 것과 같은 복합파이프를 제조하는 것도 가능하다.

또한, 내부에 배치한 납파이프를 확관 박육화함으로서 파이프로서의 두께를 감소할 수 있으므로, 진원파이프의 경우, 굴곡반경을 작게 할 수 있고, 그 결과, 운반드럼의 직경을 작게해서 운반길이를 길게 연신화 하는 일이 가능해지며, 1련의 길다란 장척파이프의 제조운반을 가능하게 할 수 있다. 또, 포설후의 굴곡반경도 작게 할 수 있는 등의 효과는 크다.

Claims (14)

1. 플라스틱에 의해서 형성된 파이프의 내면에 납파이프를 확경해서 밀착시킨 얇은 납층을 가진 복합파이프.
2. 제1항에 있어서, 외부 파이프의 플라스틱 재료가 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐인 것을 특징으로 하는 복합파이프.
3. 제1항에 있어서, 상기 파이프의 단면형상이 4각형인 것을 특징으로 하는 복합 파이프.
4. 제1항에 있어서, 상기 파이프를, 네모형파이프를 2련 평행으로 결합시킨 형상으로 형성하고, 상기 네모형 파이프의 각각의 내면에 상기 납층을 가진 것을 특징으로 하는 복합파이프.
5. 제1항에 있어서, 상기 파이프를, 반원형 파이프를 2련 방향으로 결합시킨 형상으로 형성하고, 상기 반원형 파이프의 각각의 내면에 상기 납층을 가진 것을 특징으로 하는 복합파이프.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프의 외면에, 보온재층, 금속보호층, 방식층을 순차적층해서 이루어진 것을 특징으로 하는 복합파이프.
7. 제6항에 있어서, 상기 금속보호층이 주름살형성 가공된 알루미늄파이프 또는 스테인레스스틸관인 것을 특징으로 하는 복합파이프.
8. 플라스틱제 파이프내에, 납파이프를 상기 파이프와의 사이에 간격을 두고 배치하고, 이어서 상기 납파이프내에 압력매체를 봉입해서 납파이프를 확경하고, 상기 파이프 내면에 납파이프를 밀착시켜서 얇은 납층을 형성하는 복합파이프의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 납파이프와 플라스틱제 파이프를 미리 개별로 형성하고, 상기 파이프내에 후에 납파이프를 삽입함으로서, 파이프내에 납파이프를 삽입하는 것을 특징으로 하는 복합파이프의 제조방법.
10. 제8항에 있어서, 납파이프를 형성한 후, 이 납파이프를, 플라스틱제 파이프를 형성하는 연속압출성형기에 코어로서 공급하고, 상기 납파이프를 내부에 둘러싸면서 그 바깥쪽에 상기 파이프를 형성함으로서, 파이프내에 납파이프를 삽입하는 것을 특징으로 하는 복합 파이프의 제조방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 파이프 및 납파이프를 각각 연속압출성형에 의해서 형성하는 것을 특징으로 하는 복합파이프의 제조방법.
12. 제8항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 확경전의 납파이프의 두께가 2mm이상인 것을 특징으로 하는 복합파이프의 제조방법.
13. 제8항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 납층의 두께가 1mm이하인 것을 특징으로 하는 복합파이프의 제조방법.
14. 제8항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서, 납파이프를 확경할 때에, 최고 150℃에서 가열하는 것을 특징으로 하는 복합파이프의 제조방법.

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