KR20090019680A - 보강수단을 갖는 합성수지 관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보강수단을 갖는 합성수지 관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 농수로, 하수관로, 배수관로, 매입관로 등 각종 지하 매설관으로 사용되는 경우 외부의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 강도를 보강해주는 수단을 갖는 적층벽 구조의 합성수지 관에 관한 것이다.

본 발명의 보강수단을 갖는 합성수지관은 길이 방향의 유로공간을 형성하는 내벽과, 내벽을 감싸는 외벽을 가지며, 내벽과 외벽 사이에는 중공부가 연속 또는 불연속적으로 형성된 본체와, 본체의 강도를 보강하기 위한 보강수단을 구비하며, 보강수단은 본체의 중공부에 충진되며 폴리에틸렌과 금속분말을 포함하는 분체가 혼합성형된 보강재를 구비한다.

이러한 보강수단을 갖는 합성수지관에 의하면 강도가 우수하고 비중을 크게 할 수 있어 지중이나 수중에 매설작업이 가능하고 환경오염을 일으키지 않는다.

합성수지 관, 하수관, 매설관, 보강재

Description

보강수단을 갖는 합성수지 관 {Plastic pipe with reinforcement means}

본 발명은 보강수단을 갖는 합성수지 관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 농수로, 하수관로, 배수관로, 매입관로 등 각종 지하 매설관으로 사용되는 경우 외부의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 강도를 보강해주는 수단을 갖는 적층벽 구조의 합성수지 관에 관한 것이다.

일반적으로 하수관등으로 사용되는 합성수지관은 폴리염화비닐이나 폴리에틸렌 수지를 이용하여 내부에 사각 형상의 중공부가 형성되도록 압츨한 후 이를 나선형태로 융착시켜 관체로 형성한다.

이러한 종래의 합성수지 관은 유체가 이동할 수 있도록 단면이 원형상인 유체유통공간이 형성되고 유체 유통공간의 외부에는 내벽과 외벽으로 구성되는 이중벽과 연결리브에 의해 사각 형상의 중공부를 가지도록 구성된다.

상기와 같은 종래의 합성수지관은 중공부를 가지는 이중벽에 의해 중공부가 없는 단일벽의 합성수지 관보다 강성이 뛰어나고 내식성이 좋은 특성을 가짐으로서 하수관이나 배수 및 오수관 등으로 사용되고 있다.

그러나 상기와 같은 합성수지관은 일반적인 주철관이나 철근을 포함하는 콘 크리트관에 비하여 내강성 값이 3 내지 6 kg/cm² 밖에 되지 않아 강성 면에서 취약한 단점이 있다.

따라서, 이러한 합성수지관은 경량이면서도 내식성이 높아 다양한 용도로 활용되지만 강도가 낮아 일정깊이 이상 지하에 매설할 경우 토압에 의한 변형이나 균열이 발생하여 그 사용상의 제한이 따르고 지중 매설시에는 부압에 의하여 일정한 위치에 매설이 곤란한 등의 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 방법이 대한민국 등록 특허 제 0566695호에는 폐전선 피복물을 벽체의 내부에 충진한 삼중벽 하수관의 제조방법이 개시되어 있다.

상기 개시된 하수관은 벽체의 내부의 보강재가 폐전선 피복물을 주성분으로 하기 때문에 하수관의 강도를 크게 향상시키지 못해 큰 토압을 받는 지중에 매설하기 어렵고 하수관의 비중이 낮아 수중매설시 물의 부력에 의해 시공작업이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 상기의 하수관을 시공할 경우 필요에 따라 하수관을 잘라서 사용하는 데 이 경우 벽체의 내부에 충전된 폐전선 피복물이 토양이나 물에 노출되어 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 강도를 대폭 향상시켜 깊은 지중에 매설 시 큰 토압에도 변형과 파손이 없도록 보강수단을 갖는 합성수지 관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 시공작업시 보강수단의 하나인 보강재가 외부로 노출되지 않도록 하여 환경오염을 일으키지 않는 합성수지 관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 보강수단을 갖는 합성수지 관은 길이 방향의 유로공간을 형성하는 내벽과, 상기 내벽을 감싸는 외벽을 가지며, 상기 내벽과 외벽 사이에는 중공부가 연속 또는 불연속적으로 형성된 본체와;상기 본체의 강도를 보강하기 위한 보강수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

*상기 보강수단은 상기 본체의 중공부에 충진되며 폴리에틸렌과 금속분말을 포함하는 분체가 혼합성형된 보강재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 양측 단부는 보강재가 노출되는 것을 방지하기 위한 마감부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 양측 단부의 중공부는 상기 본체와 동일 소재의 수지로 충진되는 충진재로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강수단은 상호 결합하여 상기 본체의 외벽을 감싸 지지하는 상부 및 하부 베이스부재로 형성되는 보강블록을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 및 하부 베이스부재의 내측면에는 요철부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 보강블록은 일정 거리 이격되어 다수가 형성되고, 상기 보강블록 사이를 상호 연결시키는 연결바를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 및 하부 베이스부재의 외측면에는 일정거리 이격된 다수의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보강수단을 갖는 합성수지 관은 관 본체의 내부에 금속분말을 함유하는 폴리에틸렌 수지를 보강재로 충전하여 강도가 우수하고 금속분말의 함유량을 달리하여 비중을 크게 할 수 있어 지중이나 수중에 매설작업이 가능하다.

또한, 보강재가 외부로 노출되지 않도록 마감부재를 구비함으로써 환경오염을 일으키지 않는다.

또한, 관 본체를 둘러싸는 보강블록을 보강수단으로 구비함으로써 큰 외압을 받는 경우에도 합성수지 관을 시공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 합성수지 관을 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명의 합성수지관은 관의 강도를 보강하기 위한 보강수단을 갖는 데, 먼 저 보강수단으로서 관의 내부에 보강재가 내장된 합성수지 관을 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 보강재가 내장된 합성수지관을 나타내는 일부 절개 사시도이다.

도 1을 참조하면, 하수도관으로 이용되는 합성수지관(10)은 내부가 중공인 원통 형상의 본체(20)와, 본체(20)의 내부에 내장되어 본체(20)의 강도를 보강하기 위한 보강재(29)를 가진다.

본체(20)는 내벽(21)과 외벽(23)으로 형성된 이중벽 구조를 갖는다. 물론 이외에도 본체는 단일 또는 삼중벽 등의 적층벽 구조를 가질 수 있음은 물론이다.

내벽(21)은 물이 흐르는 유로공간이 형성되며, 내벽(21)에서 외경이 확장되는 방향으로 외벽(23)이 형성된다. 외벽(23)은 강도를 높이기 위해 원주방향을 따라 일정 깊이의 홈(25)이 형성되는 것이 바람직하다. 또한 본체(20)는 외벽(23)에 형성된 홈(25)이 나선형을 가지는 스파이럴관인 것이 바람직하다. 스파이럴관은 강도, 내구성과 탄력성이 요구되는 하수도 관을 제조하는 데 적합하다.

본체(20)의 소재로는 폴리 염화 비닐(PVC:polyvinyl chloride )이나 폴리에틸렌(PE:polyethylene) 등의 합성수지를 이용한다. 이 중에서도 환경오염의 문제가 없는 폴리에틸렌 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

본체(20)의 외벽(23)과 내벽(21) 사이에는 본체(20)의 원주방향을 따라 사각형 형상의 중공부(27)가 형성된다. 이러한 중공부(27)는 본체(20)의 단면계수를 증대시켜 내강성을 어느 정도 향상시킨다. 중공부(27)는 도 1에 도시된 바와 같이 불연속적으로 형성된다. 그리고 도시되지 않았지만 중공부(27)가 연속적으로 형성될 수 있음은 물론이다.

본체(20)의 보강수단으로서 본체(20)의 중공부(27)에 보강재(29)가 충진된다.

보강재(29)는 폴리에틸렌과 금속분말을 포함하는 분체를 혼합하여 성형한다. 본체(20)와 동일한 소재인 폴리에틸렌을 보강재(29)의 주재료로 사용함으로써 본체(20)와의 부착성을 우수하게 한다.

폴리에틸렌에 혼합되는 분체는 금속분말만을 이용하거나 금속분말에 코크스나 철광석 등이 혼합된 분말을 이용할 수 있다. 이러한 금속분말은 제철소에서 발생되는 제철 슬러지나 금속 가공공장에서 나오는 폐금속 스크랩을 이용하는 것이 비용적이 측면이나 자원의 재활용이라는 측면에서 바람직하다.

금속분말로는 철이나 주철이 이용될 수 있지만 이외의 다른 금속을 사용하여도 무방하다.

금속분말의 혼합비율은 합성수지관 전체 100중량부를 기준으로 3 내지 10중량부인 것이 바람직하다. 3중량부 미만인 경우 강도가 낮고, 10중량부를 초과하면 보강재의 성형시 사출이 곤란해진다.

그리고 본 발명의 합성수지관(10)을 현장에서 시공 작업하는 경우 관(10)을 절단하여 사용할 수 있다. 이 경우 본체(20)의 내부에 충진된 보강재(29)가 외부로 노출되면 주변의 토양이나 지하수 등을 오염시킬 우려가 있다.

따라서 절단된 본체(20)의 측면 단부는 보강재(20)가 노출되는 것을 방지하기 위해 마감부재(30)를 단면 부위에 씌워 마감을 하는 것이 바람직하다.

마감부재(30)는 환형의 링형상으로 형성하여 본체(20)의 절단된 단면에 환경오염이 없는 접착제 등을 이용하여 마감한다. 마감부재(30)의 소재는 환경오염의 가능성이 없는 소재라면 그 종류에 특별한 제한은 없다. 물론 본체(20)와 동일한 소재인 폴리에틸렌 수지를 이용할 수 있다.

도시되지 않았지만 이외에도 보강재(29)의 노출을 방지할 수 있는 다양한 형태의 마감부재가 사용될 수 있음은 물론이다.

그리고 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보강재가 내장된 합성수지관을 나타내는 일부 절개 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본체(20)의 내부에 형성된 다수의 중공부(27a,27b) 중 본체(20)의 양 측면 단부 측에 위치한 중공부(27a)에는 본체(20)와 동일한 소재인 폴리에틸렌으로 충진한 충진재(35)를 갖는다. 충진재(35)의 소재는 폴리에틸렌 외에도 환경오염이 없는 소재라면 이용가능하다. 그리고 충진재(35)가 충진된 본체(20)의 중공부(27a) 사이에 위치한 중공부(27b)에는 본체(20)의 강도 보강을 위한 보강재(29)가 충진된다.

상기와 같이 본체(20)의 양 측면 단부 측은 폴리에틸렌으로 이루어진 충진재(35)가 충진된 중공부(27a)를 구비함으로써 본체(20)가 일정 정도 절단되더라도 보강재(29)의 노출을 방지할 수 있다. 또한, 절단하지 않고 여러 개의 합성수지관(10)을 연결하여 사용할 경우에도 양측 단부가 폴리에틸렌으로 충진되기 때문에 연결시공과정에서 보강재(29)의 노출의 우려를 최대한 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 보강수단을 갖는 합성수지 관의 다른 실시 예로서 본체의 외벽을 감싸 지지하여 강도를 보강하는 보강블록을 갖는 합성수지관에 대하여 설명한다. 이러한 보강블록의 다양한 실시 예는 도 2 내지 도 4에 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 합성수지관(40)에 보강블록(50)이 결합된 모습과 분리된 모습을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 보강수단을 갖는 합성수지관(40)은 본체(45)의 외벽을 감싸 지지하는 보강블록(50)을 구비한다.

보강블록(50)은 본체(45)의 하부에 설치되는 하부 베이스부재(55)와, 본체(45)의 상부에 설치되어 하부베이스 부재(55)에 결합되는 상부베이스부재(51)로 형성된다.

이 경우 상/하부 베이스부재(51)(55)의 결합을 위해 하부베이스부재(55)의 상단과, 상부베이스부재(51)의 하단에는 상호 결합되는 플랜지부(53)(56)가 외측으로 돌출되어 각각 형성된다.

플랜지부(53)(56)에는 각각 관통공이 형성되어 볼트나 나사 등이 체결되어 상/하부베이스부재(51)(55)가 상호 결합되도록 한다. 또한, 플랜지부(53)(56)에 관통공이 형성되지 않고 본딩제에 의해 접착될 수 있음은 물론이다.

상/하부 베이스 부재(51)(55)의 내측면에는 본체(45)의 외벽을 둘러쌀 수 있도록 반호형의 형상으로 형성된다. 본체(45)의 외벽에 홈이 형성되는 경우 상/하부 베이스부재(51)(55)의 내측면에도 일정한 깊이의 홈을 갖는 요철부(54)(57)가 형성된다. 이러한 홈을 갖는 요철부(54)(57)는 본체(45)와의 밀착성을 향상시키는 한편, 외압에 대한 강도를 향상시키는 기능을 가진다.

하부베이스 부재(55)의 하면은 지중에서 안정되게 매설될 수 있도록 평판형의 형상을 갖는다.

상부베이스 부재(51)의 상면은 지하에 매설시 외부에서 가해지는 토압을 효과적으로 분산시키기 위해 상부 베이스부재(51)의 상면은 사각형이나 삼각형 또는 원형의 형태를 가질 수 있다.

이러한 보강블록(50)은 본체(45)의 주변에 여러 개가 일정한 간격으로 설치되는 데, 본체(45)에 가해지는 토압을 고려하여 적절한 개수의 보강블록(50)을 설치한다. 또한, 본체(45)는 도 1의 실시 예처럼 본체(45)의 내부에 보강재가 충진될 수 있다.

보강블록(50)은 상부에서 주로 가해지는 토압을 분산시키고 본체(45)의 강도를 보강하는 기능을 하므로, 보강블록(50)을 갖는 합성수지 관(40)은 큰 토압을 받는 곳에 설치가 가능하여 합성수지 관(40)의 용도를 더 다양하게 할 수 있다.

그리고 도 3은 본 발명의 제 3실시 예에 따른 합성수지관의 보강블록을 나타내는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 보강블록(70)의 상부 및 하부 베이스부재(71)(75)의 외측면에는 일정거리 이격된 다수의 관통공(73)(76)이 형성된다. 이러한관통공(73)(76)을 형성함으로써 지중에 매설시나 매설 후 진동이나 충격에 의해 본체(45)가 설치된 위치에서 벗어나지 않도록 지중의 흙에 지지되도록 한다.

그리고 도 4에서는 또 다른 실시 예의 보강블록이 도시되고 있는 데, 보강블록(90)은 일정 거리 이격되어 다수가 형성되고, 상기 보강블록(90) 사이를 상호 연 결시키는 연결바(97)를 더 구비한다. 보강블록(90)의 상부베이스부재(91)의 상면은 원형으로 형성하여 상부에서 가해지는 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 이러한 구조의 보강블록(90)은 본체(45)의 외벽을 전부 둘러싸는 것보다 무게를 줄일 수 있으면서도 강도를 효과적으로 증대시킬 수 있다.

따라서 보강블록(90)을 갖는 합성수지관(80)이 지중의 흙(100) 속에 매설되는 경우 토압에 의해서도 본체(45)의 변형이나 파손이 발생하지 않아 안전하게 사용할 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 실시 예의 합성수지관 중에서 위에서 설명되지 않은 구성요소는 도 1 과 도 2에 도시된 실시 예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

(실험예)

이하, 본 발명의 일 실시예인 본체의 보강수단으로서 이중벽 구조의 본체의 중공부에 보강재가 충진된 내경 300mm합성수지 관에 대해 한국화학시험연구원에 의뢰해서 KPS M 2009 시험방법에 의해 원강성 실험을 하였다.

보강재로는 고밀도폴리에틸렌에 주철분말을 혼합한 것을 이용하였고, 이때 주철분말은 전체 합성수지 관 총 중량 100중량부를 기준으로 3 중량부를 혼합하였다.

시험결과 본 발명의 합성수지 관의 강성은 15.2kN/m² 으로 한국플라스틱표준에서 정하고 있는 하수도관의 원강성 기준을 초과하였다. 이는 중공부가 폴리에 틸렌으로 충진되는 통상의 하수도관에 비해 강성이 약 40% 이상 향상된 결과이다.

본 발명의 합성수지 관의 보강재에 혼합되는 주철분말의 함량이 많아질수록 강성은 증대되리라 기대되지만, 주철분말의 함량이 과다해지면 보강재의 사출성형이 곤란해지고 합성수지 관의 전체무게를 증가시키므로 합성수지 관 전체 중량 기준으로 주철분말의 함량은 10중량부 이내인 것이 바람직하다.

상기의 결과로부터 본 발명의 합성수지 관은 강도의 보강효과가 우수함을 알 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 보강재가 내장된 합성수지관을 나타내는 일부 절개 사시도이고,

도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 합성수지관의 보강블록이 결합 및 분리된 상태를 나타내는 사시도이고,

도 3은 본 발명의 제 3실시 예에 따른 합성수지관의 보강블록을 나타내는 사시도이고,

도 4는 본 발명의 제 4실시 예에 따른 보강블록을 갖는 합성수지 관이 지중에 매설된 상태를 보여주는 사시도이고,

도 5는 본 발명의 제 5실시 예에 따른 보강재가 내장된 합성수지관을 나타내는 일부 절개 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 본체 21: 내벽

23: 외벽 27: 중공부

29: 보강재 51:상부베이스 부재

55: 하부베이스 부재

Claims (4)

1. 길이 방향의 유로공간을 형성하는 내벽과, 상기 내벽을 감싸는 외벽을 가지며, 상기 내벽과 외벽 사이에는 중공부가 연속 또는 불연속적으로 형성된 본체와;

   상기 본체의 강도를 보강하기 위한 보강수단;을 구비하며,

   상기 보강수단은 상기 본체의 중공부에 충진되며 폴리에틸렌과 금속분말을 포함하는 분체가 혼합성형된 보강재를 구비하는 것을 특징으로 하는 보강수단을 갖는 합성수지 관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분체는 제철공장에서 발생하는 제철슬러지인 것을 특징으로 하는 보강수단을 갖는 합성수지 관.
3. 제 1항에 있어서, 상기 본체의 절단시 상기 보강재가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 상기 본체의 절단면에 결합되는 마감부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 보강수단을 갖는 합성수지 관.
4. 제 1항에 있어서, 상기 본체의 양측 단부의 중공부는 상기 본체와 동일 소재의 수지로 충진되는 충진재로 구비된 것을 특징으로 하는 보강수단을 갖는 합성수지관.

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