KR100597231B1 - 프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의압출성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의 압출성형장치에 관한 것이며, 그 목적은 각각의 요소프로파일이 합쳐져 하나의 합성수지관의 프로파일을 형성토록 하여 그 내측에 형성되는 보강재의 강도를 향상시켜 프로파일의 냉각 및 하수관 제조시 발생되는 프로파일의 손상을 방지하며, 완성된 하수관의 품질 향상을 가져올 수 있는 합성수지관의 압출성형장치를 제공함에 있다.

본 발명은 용융수지를 공급받는 원통형의 다이스블럭와, 상기 다이스블럭에 삽입되어 고정된 수지안내부재와, 상기 수지안내부재의 전방에 고정되어 내측에는 관내냉각부를 구성하는 사각돌출부를 구비하는 제 1 및 2 내경다이스와, 상기 다이스블럭에 고정된체 제 1 및 2 내경다이스를 감싸는 제 1 및 2 성형홀을 구비하는 외경다이스를 구성하여, 상기 외경다이스의 전방으로 성형되는 각각의 요소프로파일의 일측면이 접착되어 "田"형의 프로파일을 압출성형하여 처짐방치 및 강도를 향상시키도록 한 합성수지관의 압출성형장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

합성수지관, 압출성형장치, 프로파일, 중공관, 수직보강재, 수평보강재

Description

프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의 압출성형장치 {A extrusion molding device to improve strength and Falling prevention of a profile }

도 1 은 본 발명이 적용되는 복합층 하수관 제조장치의 개략도

도 2 는 본 발명에 따른 합성수지관 압출성형장치의 구성을 보인 측단면도

도 3 은 본 발명에 따른 제 1 및 2 내경다이스의 사시도 및 측단면도

도 4 는 본 발명에 따른 외경다이스의 측단면도 및 종단면도

도 5a 및 도5b 는 본 발명의 다른 실시예에 따라 밀착구역내 추가 설치된 노즐의 구성도

도 6 은 본 발명의 압출성형장치에 의해 압출 성형된 프로파일의 단면도

도 7 은 본 발명의 의한 프로파일을 갖는 복합 복층벽 하수관의 단면구조를 보인 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 관내냉각장치 (12) : 냉각관

(20) : 1차 냉각장치 (30) : 2차 압출성형장치

(40) : 2차 냉각장치 (50) : 관제조부

(52) : 노즐압출기 (100) : 압출성형장치

(110) : 용융수지 공급부재 (120) : 다이스블럭

(125) : 공급체적 (130) : 수지안내부재

(140) : 제 1 내경다이스 (140') : 제 2 내경다이스

(140a) : 냉각홀 (141) : 경사부

(142) : 사각돌출부 (145) : 성형체적

(149) : 체결부재 (150) : 외경다이스

(150a) : 제 1 성형홀 (150b) : 제 2 성형홀

(155) : 노즐 (155a) : 배출공

(157) : 접착수지 공급부재 (160) : 밀착구역

(190),(190') : 요소프로파일 (191) : 수평보강재

(200) : 프로파일 (201) : 중공관

(202) : 수직보강재 (W) : 두께

본 발명은 프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의 압출성 형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수관의 벽을 형성하는 합성수지관의 압출성형시 프로파일의 구조강도를 향상시키도록 하는 프로파일의 형상 및 이를 압출성형하는 장치에 관한 것이다.

통상의 다수의 복층벽 하수관은 지중에 매설되어 배수관로의 용도로 사용되며, 이러한 하수관은 콘크리트 관이나 주철관에 비하여 강도는 낮지만 가격이 저렴하고 경량을 가짐에 따라 그 취급 및 시공성이 우수한 장점을 가지게 된다.

상기 일반적인 복층벽 하수관은 사각형이나 원형의 중공형의 프로파일을 나선형으로 감아 돌린 후, 프로파일 사이에 액상의 합성수지를 주입하여 고형시킴으로서 제작되고 있다.

이때 상기 프로파일은 폴리에틸렌수지(이하 PE수지)로 구성된 중공형의 관으로서 압축강도가 약하기 때문에 그 내부에 상·하면 및 좌·우면을 상호 연결하는 보강재를 일체형으로 형성하여 복층벽구조를 이루어 기존의 이중벽 하수관의 강성을 보강하도록 하고 있다.

또한, 상기 사각이나 원형의 합성수지 프로파일은 성형 시에는 그 강도 및 재료손실, 별도로 구비되는 냉각장치의 설치 편의를 고려하여 중공이 형성된 사각관이나 원형관의 내부에 일자 또는 십자 등 다양한 형상의 보강대를 삽입하여 성형한 중공관을 형성하게 된다.

종래에 이와 같은 보강재를 구비하는 중공관 및 강도를 향상시킨 복합 복층벽 하수관을 제조하는 장치 및 그 제조방법에 관한 본 발명자는 대한민국 공개특허공보 2002-0087182 "강도가 향상된 합성수지관의 성형방법 및 성형장치" 및 동출원인에 의해 출원된 대한민국 특허출원 2003-0024281 "고강성 보강구조를 갖는 복합 복층벽 하수관 제조장치 및 제조방법과 이로써 제조된 복합 복층벽 하수관"에 대해 제시한바 있으며,

상기 선행 특허는 PP 및 PE 수지류를 용융상태로 공급받아 "+"형의 보강재와 이 보강재를 둘러싸는 중공관을 일체형으로 압출성형하는 본 발명이 적용되는 1차 압출성형장치와, 상기 1차 압출성형장치를 관통하도록 설치되며 냉각수를 공급받아 압출성형되는 중공관의 내부 및 보강재를 냉각하는 관내냉각장치와, 상기 1차 압출성형장치로부터 나오는 중공관을 냉각하는 1차 냉각장치와, 상기 1차 냉각장치를 거친 중공관의 외면에 PE 수지로 이루어진 외피막을 소정두께로 압출성형하는 2차 압출성형장치와, 상기 2차 압출성형장치를 통해 형성된 프로파일을 냉각하는 2차 냉각장치와, 상기 2차 냉각장치를 거친 프로파일을 나선형으로 감는 한편 나선형으로 감긴 프로파일의 간극에 별도의 노즐압출기를 통해 용융수지를 주입한 후 압착하여 복합 복층벽 하수관을 제조하는 관제조장치로 구성된다.

이때 상기 1차 압출성형장치는 합성수지관의 프로파일을 성형하기 위해 내경다이스 및 외경다이스를 구비하되, 상기 내경다이스의 끝단 전방으로 4개의 사각돌출부를 일체로 구성하는 하나의 내경다이스 및 이를 내부로 수용하여 감싸는 외경다이스를 설치 구성하여, 압출 성형되는 프로파일이 "+" 형의 보강재와, 사각의 중 공홀을 일체로 성형하도록 하고 있다.

하지만, 상기와 같은 압출성형장치에 의해 성형된 프로파일의 "+" 형의 보강재는 관내냉각장치를 거쳐 냉각된 후, 2차 압출성형장치에 의해 외피막 및 관제조장치를 통해 하수관을 제조하는 과정에서 "+"형의 수평방향의 프로파일의 처짐현상을 수반하게 되며, 이는 제조완성된 하수관의 강도를 저하하는 요인이 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 각각의 요소프로파일이 합쳐져 하나의 합성수지관의 프로파일을 형성토록 하여 그 내측에 형성되는 보강재의 강도를 향상시켜 프로파일의 냉각 및 하수관 제조시 발생되는 프로파일의 손상을 방지하며, 완성된 하수관의 품질 향상을 가져올 수 있는 합성수지관의 압출성형장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 후방 일측에 연결된 용융수지 공급부재로부터 용융수지를 유입하는 원통형의 다이스블럭과; 상기 다이스블럭의 후방에서 삽입 고정되어 공급체적으로 용융수지를 안내하는 수지안내부재와; 상기 수지안내부재의 전방에 일정간격 이 격되어 각각 고정하되, 각각이 경사부를 구비하며, 이 경사부의 전단이 돌출되어 그 내측 길이방향의 냉각홀이 형성된 2 개의 사각돌출부를 일체로 구성하여, 중공되어 수평보강재를 구비하는 "日"자형의 요소프로파일을 각각 형성토록 하는 제 1 및 2 내경다이스와; 상기 다이스블럭의 전방에 고정되며, 그 후부는 제 1 및 2 내경다이스의 경사부 및 사각돌출부를 각각 수용하여 감싸는 제 1 및 2 성형홀을 형성하여, 상기 각각의 요소프로파일을 성형하는 외경다이스를 구성하여; 상기 외경다이스의 전방측에 위치한 밀착구역내에서 상기 요소프로파일의 대향하는 일측면이 접착되어, 사각의 중공관의 내부로 수직보강재 및 수평보강재를 형성한 "田" 자형상의 프로파일을 압출성형하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외경다이스의 전방측에 위치한 밀착구역에는 상기 요소프로파일의 접착되는 일측면과 대응되도록 "l"형의 배출공을 구비한 노즐을 포함하여 설치 구성하여, 그 일측에 설치된 접착수지 공급부재를 통해 공급된 용융수지를 상기 요소프로파일의 대향하는 일측면 사이로 충진하여 요소프로파일의 접착성을 향상시키도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 "田" 자 형상으로 사각의 중공관의 내부로 상호 교차되는 수직보강재와 수평보강재를 일체로 형성한 프로파일은 수직보강재의 두께가 중공관의 두께의 두배로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로파일은 사각의 중공관의 내부로 상호 교차되는 수직보강재와, 수평보강재를 일체로 형성하되, 상기 수직보강재의 두께는 상기 중공관의 두께 의 두배로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 복합층 하수관 제조장치의 개략도를, 도 2 는 본 발명에 따른 합성수지관 압출성형장치의 구성을 보인 측단면도를, 도 3 은 본 발명에 따른 제 1 및 2 내경다이스의 사시도 및 측단면도를, 도 4 는 본 발명에 따른 외경다이스의 측단면도 및 종단면도를, 도 5a 와 도 5b 는 본 발명의 다른 실시예에 따라 설치되는 노즐의 구성도를, 도 6 은 본 발명의 압출성형장치에 의해 압출 성형된 프로파일의 단면도를, 도 7 은 본 발명의 의한 프로파일을 갖는 복합 복층벽 하수관의 단면구조를 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 압출성형장치(100), 관내냉각장치(10), 1차냉각장치(20), 2차 압출성형장치(30), 2차냉각장치(40), 관제조장치(50)로 구성되는 복합 복층벽을 갖는 하수관 제조장치에 있어서 합성수지관의 프로파일(200)을 성형하게 되는 압출성형장치(100)에 관한 것으로,

본 발명에 의한 압출성형장치(100)는 수평 및 수직보강재(191,202), 중공관(201)을 일체형으로 압출성형하며, 그 후방에는 압출성형장치(100)의 내측으로 삽입 설치되는 관내냉각장치(10)가 구성되고, 그 전방에는 상기 압출성형장치(100)를 통해 성형 완료된 프로파일(200)을 냉각하여 고형화시키게 되는 1차냉각장치(20)가 설치 구성된다.

본 발명의 압출성형장치(100)는 원통형의 다이스블럭(120)과, 상기 다이스블럭(120)의 측면 일측에 연결되어 용융수지를 공급하는 용융수지 공급부재(110)와, 상기 다이스블럭(120)의 후방에서부터 삽입 고정되는 수지안내부재(130)와, 상기 수지안내부재(130)의 전방에 고정되는 제 1 및 2 내경다이스(140,140')와, 상기 다이스블럭(120)의 전방에 고정되어 전단부측이 상기 제 1 및 2 내경다이스(140,140')를 감싸는 외경다이스(150)로 구성된다.

이때 상기 다이스블럭(120) 및 이에 삽입 고정된 수지안내부재(130)의 사이구간에는 공급체적(125)을 형성하게 되며, 또한 상기 다이스블럭(120)의 전면부에 고정된 외경다이스(150) 및 상기 수지안내부재(130)의 전방에 고정된 제 1 및 2 내경다이스(140,140')의 사이구간에는 프로파일(200)을 압출성형하기 위한 성형체적(145)을 형성하게 된다.

상기 다이스블럭(120)에 삽입되어 그 후단이 다이스블럭(120)에 고정된 수지안내부재(130)는 그 후방으로부터 두개의 원형구멍을 한쌍으로 하는 두쌍의 원형구멍을 형성하며, 상기 원형구멍으로 상기 관내냉각장치(10)로부터 공급되는 냉각수를 전달하기 위한 냉각관(12)이 관통되어 설치된다.

상기 냉각관(12)의 끝단은 수지안내부재(130) 및 후술된 제 1 및 2 내경다이스(140,140')에 형성된 사각돌출부(142)의 냉각홀(140a)을 관통하며 설치되어, 이곳에 냉각수를 공급하여 압출성형장치(100)를 통한 프로파일(200)의 내측을 냉각시키게 되는 관로냉각장치(10)의 작용을 하게 되는 것이다.

상기 제 1 및 2 내경다이스(140,140')는 후단부가 수지안내부재(130)에 소정간격 이격되어 각각 평행되어 고정된 것으로, 이들은 동일한 형상으로 구성된다.

즉, 상기 제 1 및 2 내경다이스(140,140')는 전방으로 갈수록 단면적이 작아지는 경사부(141)가 형성되며, 상기 경사부(141)의 끝단부로부터 전방으로 돌출된 2개의 사각돌출부(142)를 형성하고 있다.

또한, 상기 경사부(141)에는 일반적으로 적어도 하나이상의 나선형홈(미도시)이 형성되어 상기 수지안내부재(130)를 통해 공급되는 용융수지를 각각의 사각돌출부(142)의 외면 및 사이공간으로 치밀하게 공급되도록 하게 된다.

또한, 상기 사각돌출부(142)는 나란히 이격되어 소정의 사이공간을 형성하며, 각각의 사각돌출부(142)에는 길이방향으로 관통하는 냉각홀(140a)이 형성된다.

상기 외경다이스(150)는 다이스블럭(120)의 전면부에 별도의 체결부재(149)에 의해 고정되며, 상기 제 1 및 2 내경다이스(140,140')의 경사부(141) 및 사각돌출부(142)가 삽입 위치되는 제 1 및 2 성형홀(150a,150b)을 나란히 형성한다.

이때 상기 제 1 및 2 성형홀(150a,150b)은 상기 내경다이스(140,140')에 형성된 경사부(141) 및 사각돌출부(142)로부터 성형체적(145)을 마련하기 위해 소정간격 이격되어 형성된다.

즉, 상기 제 1 및 2 내경다이스(140,140')와 외경다이스(150)의 제 1 및 2 성형홀(150a,150b)에 의해 형성된 성형체적(145)을 통해 용융수지는 먼저 두개의 요소프로파일(190,190')을 형성하게 되며, 이는 제 1 및 2 내경다이스(140,140')에 형성된 각각의 사각돌출부(142)에 의해 "日"형의 수평보강재(191)를 형성하는 요소프로파일(190,190')을 형성하게 된다.

상기와 같이 제 1 및 2 내경다이스(140,140')와 외경다이스(150)에 의해 성형 압출된 두개의 요소프로파일(190,190')은 압출성형장치(100)의 전방에 설치된 1차 냉각장치(20)측으로 공급되기전 밀착구역(160)에서 하나의 프로파일(200)로 일체화되고 있다.

즉, 상기 제 1 및 2 내경다이스(140,140')와 외경다이스(150)를 빠져나온 각각의 요소프로파일(190,190')은 내측에 위치된 냉각관(12)을 따라 중앙측으로 모아지며, 상호 대향하게 되는 일측면이 접착된 하나의 프로파일(200)을 형성하여 1차냉각장치(20)의 내측으로 공급된다.

이는 상기 두개의 요소프로파일(190,190')은 사각돌출부(142)에 설치된 관내냉각장치(10)에 의해 일정온도이하로 냉각되지만, 통상 압출성형장치(100)의 전방에 위치하는 1차냉각장치(20)로 보내기전 하나의 프로파일(200)을 형성하는 용융수지는 자체가 가지는 고온에 의해 상기 전술한 바와 같이 두개의 요소프로파일(190,190')이 밀착구역(160)내를 지나며 자연스러운 접착이 발생하게 된다.

또한, 이때 상기 밀착구역(160)를 지나며 일체된 프로파일(200)은 수평보강재(191)를 형성한 두개의 요소프로파일(190,190')이 접착되어, 외형을 이루는 사각의 중공관(201) 및 수평보강재(191)와 수직보강재(202)를 형성하는 "田" 형의 프로파일(200)을 형성하게 된다.

또한, 상기 프로파일(200)의 수직보강재(202)는 상기 요소프로파일(190,190')의 형상을 그대로 간직하며 접착됨에 따라 사각의 중공관(201) 및 수평보강재(191)의 두께에 두배에 해당하는 두께(W)를 형성하게 된다.

이렇게 종래의 보강재에 비해 본 발명의 수직보강재(202)의 두께(W)를 두껍게 형성함으로 압출성형시 자중 등에 의한 처짐현상을 방지할 수 있어, 전체적인 프로파일(200) 및 제조된 하수관의 강도를 향상시키게 된다.

또한, 도 5a 와 도 5b 는 본 발명에 적용되는 다른 실시예로써 밀착구역내에 추가로 설치 구성되는 노즐을 도시한 것으로,

이는 상기 두개의 요소프로파일(190,190')이 관내냉각장치(10)를 통해 충분히 냉각되어 상기 밀착구역(160)을 지나며 접착이 용이하게 이루어지지 않을 경우에 있어서, 상기 두개의 요소프로파일(190,190')이 접착되는 일측면에 별도로 설치구성된 노즐(155)을 이용하여 새로운 용융수지를 추가로 충진하도록 하여 접착성을 높이도록 한 것이다.

즉, 노즐(155)은 상기 외경다이스(150)의 전방으로 밀착구역(160)내에 위치하되, 두개 요소프로파일(190,190')이 중앙으로 모아지는 후방사이구간에 위치하도록 한다.

또한, 노즐(155)은 전방으로 "l"형의 배출공(155a)을 구비하며, 일측에 관통설치된 접착수지 공급부재(157)를 통해 용융수지를 공급받게 된다.

상기 노즐(155)의 "l"형의 배출공(155a)은 두개의 요소프로파일(190,190')의 접착이 이루어지기 시작하는 일측의 폭에 대응되는 길이형상을 하고 있다.

미설명부호 (61)은 본 발명의 프로파일(200)을 갖는 복층벽 하수관제조시 형성된 내부코팅막, (62)는 외부코팅막이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 합성수지관의 프로파일을 형성하기 위한 요소프로파일을 형성하여 냉각 및 하수관 제조시 발생되는 프로파일의 손상을 방지하여 품질의 향상을 가져올 수 있으며, 종래에 비해 수직보강재의 두께를 향상할 수 있어 강도가 향상된 합성수지관의 프로파일을 성형할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 후방 일측에 연결된 용융수지 공급부재(110)로부터 용융수지를 유입하는 원통형의 다이스블럭(120)과;

   상기 다이스블럭(120)의 후방에서 삽입 고정되어 공급체적(125)으로 용융수지를 안내하는 수지안내부재(130)와;

   상기 수지안내부재(130)의 전방에 일정간격 이격되어 각각 고정하되, 각각이 경사부(141)를 구비하며, 이 경사부(141)의 전단이 돌출되어 그 내측 길이방향의 냉각홀(140a)이 형성된 2 개의 사각돌출부(142)를 일체로 구성하여, 중공되어 수평보강재(191)를 구비하는 "日"자형의 요소프로파일(190,190')을 각각 형성토록 하는 제 1 및 2 내경다이스(140,140')와;

   상기 다이스블럭(120)의 전방에 고정되며, 그 후부는 제 1 및 2 내경다이스(140,140')의 경사부(141) 및 사각돌출부(142)를 각각 수용하여 감싸는 제 1 및 2 성형홀(150a,150b)을 형성하여, 상기 각각의 요소프로파일(190,190')을 성형하는 외경다이스(150)를 구성하여;

   상기 외경다이스(150)의 전방측에 위치한 밀착구역(160)내에서 상기 요소프로파일(190,190')의 대향하는 일측면이 접착되어, 사각의 중공관(201)의 내부로 수직보강재(202) 및 수평보강재(191)를 형성한 "田" 자 형상의 프로파일(200)을 압출성형하는 것을 특징으로 하는 프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의 압출성형장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외경다이스(150)의 전방측에 위치한 밀착구역(160)에는 상기 요소프로파일(190,190')의 접착되는 일측면과 대응되도록 "l"형의 배출공(155a)을 구비한 노즐(155)을 포함하여 설치 구성하여, 그 일측에 설치된 접착수지 공급부재(157)를 통해 공급된 용융수지를 상기 요소프로파일(190,190')의 대향하는 일측면 사이로 충진하여 요소프로파일(190,190')의 접착성을 향상시키도록 한 것을 특징으로 하는 프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의 압출성형장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 "田" 자 형상으로 사각의 중공관(201)의 내부로 상호 교차되는 수직보강재(202)와 수평보강재(191)를 일체로 형성한 프로파일(200)은 수직보강재(202)의 두께가 중공관(201)의 두께의 두배로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일의 처짐방지 및 강도를 향상시키는 합성수지관의 압출성형장치.

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