KR100497733B1 - 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열수축 튜브의 팽창시 마찰 분포를 균일하게 하고, 길이 방향 연신과 연신 편차를 줄이기 위하여 팽창관내 팽창관 구멍이 소정각도로 기울어진 형상으로 구비되는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관에 관한 것이다. 이를 위해, 열수축 튜브 제작 장치의 튜브 팽창관 구조에 있어서, 중심부에 튜브가 삽입되어 진행되는 중공의 팽창관; 상기 팽창관의 외측을 중심으로 형성된 공간에 진공이 형성되는 팽창챔버; 및 상기 팽창관 내부를 진행하는 튜브의 연신율 편차를 감소시키기 위해 튜브의 진행방향에 대하여 외곽 하단으로 기울어진 하나 이상의 팽창관 구멍;을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 팽창관 구멍은 상기 팽창관의 내부에서 외부를 관통하여 기울어진 각도가 30° ~ 70°인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 팽창관의 내부를 진행하는 튜브의 직접 냉각을 위해 냉각수 투입용으로 상기 팽창관 구멍의 기울어진 각도에 대칭되게 외곽 상단으로 기울어져 냉각수 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관{Expansion Tube Which Has Sloped Hole}

본 발명은 열수축 튜브에 사용되는 팽창관(Expansion Tube)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열수축 튜브의 팽창시 마찰 분포를 균일하게 하고, 길이 방향 연신과 연신 편차를 줄이기 위하여 팽창관내 팽창관 구멍이 소정각도로 기울어진 형상으로 구비되는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 팽창방식은 튜브를 가열하는 구간과 팽창시키는 팽창부, 이송시키는 캐터필러와 완제품이 장착되는 보빈으로 나눌 수 있다. 원튜브는 히팅 드럼 또는 가열된 글리세린 등을 통하여 소성변형이 가능한 약 100 ~ 180℃로 가열되며, 이는 팽창챔버를 통과하면서 진공에 의해 팽창관 내벽까지 팽창하게 된다.

상기 원튜브 내부에는 진공에 의한 팽창을 용이하기 위해 내압을 걸어주게 된다. 원튜브는 팽창됨과 동시에 급속히 냉각되어 형상기억 특성을 띄게 된다. 튜브의 냉각을 위해서, 챔버 내부에는 0℃ ~ 8℃정도의 냉각수를 지속적으로 뿌려주고 있다. 팽창된 튜브는 캐터필러나 롤러에 의해 이송되어 제품으로 완성되어진다.

종래의 팽창방식은 가열구간에서 100℃ ~ 170℃정도의 온도까지 상승한 열수축 원튜브가 팽창챔버를 지나면서 진공으로 인해 팽창하게 된다. 튜브는 팽창 직후 급격히 냉각되면서 다시 탄성체의 성질을 가지게 된다.

이 때, 소성상태의 튜브가 챔버 상단의 테프론 아답터와 팽창관 내벽에 접촉하면서, 발생하는 마찰력에 의해서 연신이 발생한다. 이 연신은 최대와 최소 길이의 차이가 약 3mm ~ 15mm에 달하며 제품의 품질을 떨어뜨리는 주요 원인이 되고 있다. 이러한 연신길이의 편차는 압력의 불안정, 냉각 효과의 불충분함, 마찰력의 증가로 인해서 커지게 된다.

도 1은 종래의 열수축 튜브를 제조하는 팽창관이 구조를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 팽창방식은 팽창관(4)을 통과하는 튜브(2)에 수직한 방향으로 형성된 팽창관 구멍(5)을 통하여 팽창챔버(1)에서 공기를 빨아들임으로써 상기 튜브(2)를 팽창시킨다. 이에 따라서 소성상태의 튜브(2)가 팽창관(4) 내벽에 밀착되면서 마찰이 발생하여 길이방향으로 불규칙한 연신을 발생시킨다. 연신 편차는 열수축 튜브(2)의 진행 속도를 증가시킬수록 커지며 품질을 떨어뜨리게 된다. 또한 팽창관(4) 내의 한 지점에 힘(또는 응력)이 집중되는 현상을 발생시킨다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 열수축 튜브 제작 장치의 튜브 팽창관에 구비되는 팽창관 구멍을 소정각도로 일정하게 기울어진 방향으로 형성하여 열수축 튜브의 팽창시 마찰 분포를 균일하게 하여 마찰력을 줄이고, 튜브에 걸리는 응력을 분산시켜 길이 방향 연신과 연신 편차를 줄이는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 기울어진 팽창관 구멍을 구비하여 팽창력뿐만 아니라 전단력을 발생시켜서, 팽창관 내에서 자체적인 이송력을 발생시키고, 상기 팽창관 구멍과 대칭되게 기울어진 각도로 냉각수 구멍을 구비하여 냉각수의 원활한 유입이 되도록 하는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 열수축 튜브 제작 장치의 튜브 팽창관 구조에 있어서, 중심부에 튜브가 삽입되어 진행되는 중공의 팽창관; 상기 팽창관의 외측을 중심으로 형성된 공간에 진공이 형성되는 팽창챔버; 및 상기 팽창관 내부를 진행하는 튜브의 연신율 편차를 감소시키기 위해 튜브의 진행방향에 대하여 외곽 하단으로 기울어진 하나 이상의 팽창관 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 팽창관 구멍은 상기 팽창관의 내부에서 외부를 관통하여 기울어진 각도가 30° ~ 70°인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팽창관의 내부를 진행하는 튜브의 직접 냉각을 위해 냉각수 투입용으로 상기 팽창관 구멍의 기울어진 각도에 대칭되게 외곽 상단으로 기울어져 냉각수 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과를 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 열수축 튜브를 제조하기 위한 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 열수축 튜브(40)를 제조하기 위한 팽창방식은 튜브(40)를 가열하는 가열부(10)와 팽창시키는 팽창관(50), 상기 튜브(40)를 이송시키는 캐터필러(20)와 완제품이 장착되는 보빈(25)으로 구성된다.

일반적으로, 상기 튜브(40)는 히팅 드럼 또는 가열된 글리세린 등을 통하여 소성변형이 가능한 온도인 약 100℃ ~ 180℃로 가열되며, 팽창챔버(30)를 통과하면서 진공에 의해 팽창관(50) 내벽까지 팽창하게 된다.

이 때, 상기 튜브(40) 내부에는 진공에 의한 팽창을 용이하게 하기 위해 내압을 걸어주게 된다. 상기 튜브(40)는 팽창됨과 동시에 급속히 냉각되어 형상기억 특성을 띄게 된다.

상기 튜브(40)의 냉각을 위해서 챔버 내부에는 0℃ ~ 8℃정도의 냉각수를 지속적으로 뿌려주고 있다. 상기 튜브(40)는 팽창 직후 급격히 냉각되면서 다시 탄성체의 성질을 가지게 된다.

이하에서 본 발명에 따른 팽창관(50) 구조를 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 열수축 튜브를 제조하는 일실시예에 따른 팽창관 구조를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열수축 튜브를 제조하는 다른 실시예의 팽창관 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같은 튜브(40) 팽창관(50) 구조의 일실시예에 있어서, 튜브(40)의 연신율 편차를 감소시키기 위해 팽창관 구멍(60)의 각도가 튜브(40)의 진행방향에 대하여 일정하게 기울어진 구조로 팽창관(50)이 형성된다.

이 때, 상기 팽창관 구멍(60)은 마찰력 감소와 분산의 효과를 발생시키기 위해 상기 팽창관 구멍(60)의 기울어진 각이 외곽 하단으로 기울어진 구조를 갖는다.

이상과 같은 구조의 튜브(40)는 가열되어 소성을 띈 상태로 팽창관(50)에 진입하게 되는데, 상기 팽창관(50) 내에 작용하는 진공압에 의해 팽창관(50) 내벽까지 팽창하게 된다.

그러나, 소성상태에서 내벽에 접촉된 튜브(40)는 하단의 캐터필러(20) 혹은 롤러에 의해 끌려가게 되는데, 만약 냉각되지 못한 상태에서는 연신이 발생하게 된다. 이러한 연신 불균일은 응력의 집중으로 인해 커질 수 있다. 그러나, 기울어진 각도의 팽창관 구멍(60)이 이러한 응력의 집중을 분산시킴으로써 연신율 편차를 줄이는 것이 가능하다.

즉, 도 3에서와 같이 팽창관의 구멍을 외곽 하단으로 경사진 방향을 뚫음으로써, 튜브(40)에 걸리는 힘의 위치를 분산시키고 마찰 저항을 줄이는 것이 가능해진다.

또한, 도 4에서와 같이 냉각수의 원활한 유입을 위해 일부 구멍의 방향을 냉각수 투입을 위한 구조로서 냉각수 구멍(70)을 외곽 상단으로 뚫는다. 즉, 직접 냉각을 위해 구멍 가운데 일부가 냉각수 투입용으로 외곽 상단으로 기울어진 구조를 갖는다.

도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 기울어진 팽창관 구멍(60)은 마찰력을 줄이고, 응력의 분산을 가져오며 팽창력뿐만 아니라 전단력을 발생시켜서, 팽창관(50) 내에서 자체적인 이송력을 발생시킨다.

또한 튜브(40)에 걸리는 응력의 위치가 분산되어져서 감소된 연신 편차를 얻을 수 있다. 상기 팽창관 구멍(60)의 기울어진 각도는 생산 속도에 따라 변화가 있지만, 30˚~ 70˚범위의 값이 바람직하다.

드럼에서 표면온도가 약 120℃정도로 가열된 원튜브(40)는 소성상태에서 팽창관(50) 내부로 들어오게 되며 그 진공도는 진공펌프의 압력에 의해 조정된다. 이송 선속은 통상적으로 10 ~ 20 m/min이며, 내부 압력은 0.4기압에서 점진적으로 증가하게 된다. 그리고, 상기 팽창챔버(30)의 진공도는 튜브(40) 외경에 따라 차이가 있으며, 직경이 작을 수록 진공도가 커진다.

상기 원튜브(40)의 팽창 외경은 1mm이상이다. 내부에서 진공에 의해 튜브(40)를 팽창시키는 팽창관 구멍(60)의 각도를 45˚로 놓고 실험하였다. 그리고, 냉각수의 온도는 8℃이고 진공도는 400torr ~ 650torr이다. 팽창된 튜브(40)는 팽창관(50) 내벽에 접촉하면서 냉각되며 팽창관(50)은 냉각수에 의해 냉각된다.

이 때, 진공도의 조절은 팽창 여부와 관계가 있으며, 마찰을 줄이기 위해 압력을 과도하게 낮추면, 팽창 자체가 일어나지 않게 된다.

본 발명은 기울어진 형상의 구멍 구조를 가짐으로써, 팽창력과 동시에 전단력(shear force)를 발생시킨다. 이는 캐터필러(20)에 의해 한 점에 집중되는 응력을 분산시키고, 아울러 마찰을 줄이는 효과를 갖게 된다.

이 때 실험조건은 실시예에서와 동일한 실험 조건 즉, 유입 선속 10 m/min, 원튜브(40)의 팽창 외경 5mm, 내부 압력보충강도 0.4 atm, 챔버의 진공도 580 torr를 기준으로 실시하였다.

위와 같은 실험조건으로 단일 팽창관(50)의 구멍의 각도가 약 45˚의 상황에서 튜브(40) 팽창 실험을 수행하였다.

열수축 튜브(40)의 품질은 길이방향 연신율 변화(R)를 작게 유지할수록 우수하다. 이러한 연신율 변화는 튜브(40) 표면에 인쇄된 문자사이의 거리 즉, 인쇄길이로 측정하였다.

여기서, 연신율변화를 나타내는 R은 측정된 인쇄길이의 최대값과 최소값의 차이를 나타내는 것이다.

유입 선속 10 m/min, 원튜브(40)의 팽창 외경 5mm, 내부 압력보충강도 0.4 atm, 챔버의 진공도 580 torr인 단일 진공챔버, 단일 팽창관(50)의 경우 황동을 재질로 이루어졌다.

그리고, 일반적인 평행한 구멍을 갖는 팽창관(50) 실험을 통하여 60개의 데이터를 산출한 결과 평균 인쇄길이는 118.03mm, 최대, 최소 인쇄길이는 각각 121mm, 114mm로 R은 7 mm로 평균 ±2.5% 연신율을 나타내었다.

여기서, 평균 연신율은 측정된 인쇄길이 데이타들의 표준편차를 계산한 값이다.

아울러, 동일한 실험조건에서 기울어진 구멍을 갖는 팽창관(50)을 실험했을 경우 60개의 데이터를 측정한 결과 평균 인쇄길이는 117.23mm, 최대, 최소 인쇄길이는 각각 119.5mm, 114.5mm로 R은 5.0 mm로 평균 ±2.3%의 연신율을 나타내었다.

이로써, 본 발명에 의해 개선된 열수축 튜브(40)의 품질을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기울어진 팽창관 구멍(60)을 갖는 팽창관(50)에 의하면 열수축 튜브(40) 제작 장치의 튜브(40) 팽창관(50)에 구비되는 팽창관 구멍(60)을 소정각도로 일정하게 기울어진 방향으로 형성하여 열수축 튜브(40)의 팽창시 마찰 분포를 균일하게 하여 마찰력을 줄이고, 튜브(40)에 걸리는 응력을 분산시켜 길이 방향 연신과 연신 편차를 줄일 수 있게 되었다.

그리고, 기울어진 팽창관 구멍(60)을 구비하여 팽창력뿐만 아니라 전단력을 발생시켜서, 팽창관(50) 내에서 자체적인 이송력을 발생시키고, 상기 팽창관 구멍(60)과 대칭되게 기울어진 각도로 냉각수 구멍(70)을 구비하여 냉각수의 원활한 유입이 가능한 팽창관을 제공할 수 있게 되었다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

도 1은 종래의 열수축 튜브를 제조하는 팽창관이 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 열수축 튜브를 제조하기 위한 장치의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 열수축 튜브를 제조하는 일실시예의 팽창관 구조를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 열수축 튜브를 제조하는 다른 실시예의 팽창관 구조를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 팽창챔버 2: 튜브

4: 팽창관 5: 팽창관 구멍

10: 가열부 20 : 캐터필러

25 : 보빈 30 : 팽창챔버

40 : 튜브 50 : 팽창관

60 : 팽창관 구멍 70: 냉각수 구멍

Claims (3)

1. 열수축 튜브 제작 장치의 튜브 팽창관(50) 구조에 있어서,

   중심부에 튜브(40)가 삽입되어 진행되는 중공의 팽창관(50);

   상기 팽창관(50)의 외측을 중심으로 형성된 공간에 진공이 형성되는 팽창챔버(30); 및

   상기 팽창관(50) 내부를 진행하는 튜브(40)의 연신율 편차를 감소시키기 위해 튜브(40)의 진행방향에 대하여 외곽 하단으로 기울어진 하나 이상의 팽창관 구멍(60)을 갖는 것을 특징으로 하는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창관 구멍(60)은 상기 팽창관(50)의 내부에서 외부를 관통하여 기울어진 각도가 30° ~ 70°인 것을 특징으로 하는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창관(50)의 내부를 진행하는 튜브(40)의 직접 냉각을 위해 냉각수 투입용으로 상기 팽창관 구멍(60)의 기울어진 각도에 대칭되게 외곽 상단으로 기울어져 냉각수 구멍(70)을 형성하는 것을 특징으로 하는 기울어진 팽창관 구멍을 갖는 팽창관.