KR20030022653A - 고강도 복합관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수도관, 전선용 관, 수도관, 주택 배란다 배수관, 위생관 등 기타 생활 공산품으로 사용되는 합성수지관에 관한 것으로서, 특히 이중관으로 이루어진 관 내부에 충진재를 삽입하여 내외부의 냉각차를 줄이므로서 관의 뒤틀림 및 휨 변형방지와 강성을 향상시킨 고강도 복합관에 관한 것인 바, 본 발명은 내주벽과 외주벽으로 형성된 빔의 내측 공간부에 충진재가 설치된 고강도 복합관에 있어서, 상기 충진재에 냉각을 촉진시키는 석재, 유리섬유, 세라믹 섬유, 중합체 섬유 또는 금속재 등으로 이루어진 1군에서 선택된 어느 한 종을 혼합하여 내부 냉각속도와 외부 냉각속도의 편차를 극감하여 냉각에 따른 뒤틀림 변형, 휨 변형 방지하도록 한 것에 특징이 있다.

Description

고강도 복합관{Composite underground drain pipe with high strength}

본 발명은 하수도관, 전선용 관, 수도관, 주택 배란다 배수관, 위생관 등 기타 생활 공산품으로 사용되는 합성수지관에 관한 것으로서, 특히 이중관으로 이루어진 관 내부에 충진재를 삽입하여 내외부의 냉각차를 줄이므로서 관의 뒤틀림 및 휨 변형방지와 강성을 향상시킨 고강도 복합관에 관한 것이다.

종래에도 구조적으로 큰 하중에 견딜 수 있도록 하여주는 여러 가지의 구조용 합성수지 파이프들이 사용되어 왔다. 그 중에서 가장 일반적인 것은 내벽부의 외주면에 중공부가 형성되게 양 격벽부 및 외벽부로 형성하여 일체로서 나선형으로 반복되어 그 내주면은 평활하면서도 그 외측면은 요철파형부가 반복되는 형상을 가지는 하수관이다.

이러한 하수관은 그 중공부의 존재로 인하여 집중 하중에 대한 저항능력이 우수하나, 합성수지 재질 자체가 그다지 큰 강도를 가지지는 못하기 때문에 커다란 토압을 받는 장소에 사용하는 데에는 적합하지 못한 결함이 있었다.

그리하여 대한민국 실용신안출원 제98-11620호가 제한된 바 이의 구조는 내주벽과 외주벽으로 된 이중벽 구조로 이루어지고 내부의 공간부에는 내외부 온도차에 대한 열전도율이 최소화되도록 단열재가 삽입되어 있다.

즉, 상기 내주벽과 외주벽 사이의 중공부에는 석면, 암면, 스티로폴, EPS 등의 단열재 및 보온재를 삽입하여 외부의 온도가 심하게 변화되더라도 내부의 온도가 크게 변화되지 않도록 구성되어 있는 것이다.

그러나 이러한 관의 제작시 내부와 외부의 냉각속도의 차이에 의해 내부가 변형되는 문제점이 항상 상존하였으며 관을 형성하는 재질과 단열재의 재질 특성상 전체의 비중이 낮아 수중 설치시 부력에 대한 충분한 대응력을 갖을 수 없어 들뜸 형상이 발생되는 문제점이 있었다.

상기 수중 설치시 부력에 대한 충분한 대응력을 갖을 수 있도록 빔의 공간에 콘크리트재로 된 보강재를 설치하여 비중을 증가시켜 부력에 대한 충분한 대응력을 갖도록 한 구조도 있으나, 상기 콘크리트재로 된 보강재를 공간에 삽설시키는 이러한 구조는 관을 제조할 때 공간을 갖는 빔을 직선으로 압출 성형 후 이를 다시 소정의 지름을 갖도록 다수의 로울러에 권취시켜 인접하는 사이에 합성수지재를 주입하여 형성시키는 과정상 빔 내부의 공간에 콘크리트재로된 보강재를 삽입하는 것은 극히 어려운 일이다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 내측에 설치된 충진재의 냉각속도를 외측보다 먼저 또는 동시에 냉각되도록 함으로서 내부 냉각속도와 외부 냉각속도의 편차를 극감하여 냉각에 따른 뒤틀림, 휨 변형 및 비틀림 변형을 방지하도록 함과 아울러 전체 비중을 향상시키므로서 수중 설치가 용이하도록 한 고강도 복합관을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 고강도 복합관의 구조를 보여주는 단면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1 : 고강도 복합관2 : 충진재

10 : 공간부11 : 내주벽

12 : 외주벽

이러한 본 발명의 목적은 내주벽과 외주벽으로 형성된 빔의 내측 공간부에는 충진재가 삽입 설치된 고강도 복합관에 있어서, 상기 충진재에는 냉각을 촉진시키면서 전체 비중을 향상시키도록 하는 석재, 유리섬유, 세라믹 섬유, 중합체 섬유 또는 금속재 등으로 이루어진 1군의 냉각촉진재에서 선택된 어느 한 종을 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 복합관에 의하여 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 고강도 복합관의 구조를 보여주는 단면도로서 이에 따르면 본 발명인 고강도 복합관(1)은 용융상태의 합성수지재를 압출함과 동시에 그 내부의 공간부(10)에 충전되는 충진재(2)를 동시에 압출 성형하여 소정의 형상 예컨데, 단면형상이 원형 또는 사각형태를 갖도록 압출한다.

이때, 상기 충진재(2)에는 냉각을 촉진시키는 냉각촉진재가 첨가되어 있으며 상기 냉각촉진재로는 석재, 유리섬유, 세라믹 섬유, 중합체 섬유 또는 금속재 등으로 이루어진 1군에서 선택된 어느 한 종을 혼합한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고강도 복합관의 작용을 설명하면 다음과 같다. 본 발명인 고강도 복합관(1)은 내주벽(11)과 외주벽(12) 사이에 충진재(2)가 공간부(10)에 삽입되고, 이 충진재(2)가 관의 내부나 외부로 전달되는 열전도율을 최소화시키기 때문에 그 만큼 관의 뒤틀림, 휨 변형을 방지하고 경도와 강도 및 전체 비중을 향상시키게 된다.

한편, 재료의 신축률이 4/1000정도가 되는데, 이러한 신축률 때문에 동절기시와 하절기시의 계절적인 원인으로 인하여 관이음 부분이 탈락되거나 누수가 발생하게 되는데, 냉각촉진재가 혼합된 충진재를 사용함으로서 상기 신축률을 억제시키므로 관 연결부의 이탈이나 누수 발생을 방지할 수 있게 되며, 부가적으로 겨울철 외부의 온도가 급격히 낮아지더라도 내부의 액체가 쉽게 얼지 않게 되므로 관이 파손되는 위험이 줄일 수 있게 되어 단열재의 설치 효과를 얻을 수 있다.

이러한 충진재(2)의 냉각은 종래에는 자연냉각으로 냉각시킴으로서 외부와 내부의 냉각 속도가 현저히 차이가 나 휨 변형 및 뒤틀림 변형을 초래하였지만 본 발명에서는 대기중에 노출되어 있는 외측과 내측의 냉각이 동시에 이루어지도록 하여 변형을 극감시켰다.

상기 냉각을 촉진시키는 냉각 촉진재로는 석재, 유리섬유, 세라믹 섬유, 중합체 섬유 또는 금속재 등으로 이루어진 1군의 냉각촉진재를 사용하며, 바람직하게는 냉각촉진재의 형태가 분말형인 것이 이상적이다. 한편, 상기 냉각촉진재로 사용되는 재료의 특성은 표 1과 같다.

상기와 같은 재료의 특성을 갖는 냉각촉진재를 충진재(2)의 재료가 에폭시수지로 하였을 때 이의 혼합물에 대한 물성치를 살펴보면 표 2에서와 같음을 알 수 있다.

상기에서와 같은 특성을 갖는 혼합물을 충진재로 사용하여 고강도 복합관을 제조시 냉각속도는 표 3에서와 같음을 알 수 있다.

상기 표 3을 살펴보면 일반적인 이중관(복합관)은 시간의 경과에 따라 내부온도와 외부온도 차가 높게 발생함을 알 수 있으며, 본 발명의 기술이 적용된 복합관의 경우에는 냉각속도가 거의 같음을 알 수 있다.

한편, 상기와 같은 효과를 갖는 냉각촉진재는 충진재와의 혼합비가 20%∼50% 내외에서 혼합을 하여야한다. 그 이유는 상기 냉각촉진재가 20%미만일 때에는 구유하는 냉각효과를 발생시키기 어렵고 또한 50%를 넘게되면 인장강도가 급격하게 저하되어 관으로서의 사용함에 있어 제한이 따르기 때문이다.

상기 고강도 복합관(1)의 내부에 설치되는 충진재에는 내부에 물보다 비중이 큰 돌가루 내지는 금속가루를 혼합시켜 충진재(2)를 형성하도록 하면 냉각시 내·외부의 냉각속도에 대한 편차를 극감시킴으로 휨 및 뒤틀림 변형을 방지하고 전체비중이 향상되어 충격에 대해 보다 높은 강성으로 대응할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 고강도 복합관(1)을 설치한 후, 땅을 파거나 점검할 때 잘못하면 공구 등의 접촉으로 외부의 충격이 발생할 경우에도 쉽게 균열되거나 파손되지 않아 관의 내구성이 그 만큼 향상되게 된다.

한편, 종래의 관은 이중벽 사이에 공간이 형성되어 있기 때문에 수중에 설치되는 경우 중량이 가벼워 부력에 대응하는 힘이 약해지는 문제점이 있으나, 본 발명에 따른 고강도 복합관(1)은 이중벽 사이의 공간에 설치되는 충진재(2)에 돌가루 내지는 금속가루가 혼합되어 있기 때문에 수중에 설치될 경우에 부력에 대한 충분한 대응력을 갖게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명은 이중관으로 이루어진 관 내부에 설치되는 단열재에 냉각을 총진시키는 냉각촉진재를 첨가하여 내측에 설치된 충진재의 냉각속도가 외측보다 먼저 또는 동시에 냉각되도록 함으로 휨 변형 및 비틀림 변형을 방지하고, 전체 비중이 높아져 수중 설치가 용이한 이점이 있다.

Claims (3)

1. 내주벽과 외주벽으로 형성된 빔의 내측 공간부에는 충진재가 삽입 설치된 된 고강도 복합관에 있어서,

   상기 충진재에는 냉각을 촉진시키면서 비중을 갖도록 하는 석재, 유리섬유, 세라믹 섬유, 중합체 섬유 또는 금속재 등으로 이루어진 1군의 냉각촉진재에서 선택된 어느 한 종을 혼합한 것을 특징으로 하는 고강도 복합관.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 충진재에 혼합되는 냉각촉진재가 20%∼50%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 고강도 복합관.
3. 제 1 항에 내지 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각촉진재의 형태가 분말형인 것을 특징으로 하는 고강도 복합관.