KR101203143B1 - 다층관 제조장치와 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층관 제조장치와 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 내부 프로파일과 외부 프로파일을 순차적으로 압출성형하되, 외부 프로파일의 압출전 내부 프로파일의 충분한 경화를 유도하여 내부 프로파일의 성형불량률을 낮출 수 있도록 한 다층관 제조장치와 제조방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 용융수지를 압출하여 사각형의 외부 프로파일과 십자형의 내부 프로파일로 이루어진 사각파이프를 형성하는 압출장치와, 상기 압출장치를 통해 압출되어 나오는 사각파이프를 나선형으로 감으면서 사각파이프의 사이로 접착용 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 관제조장치로 이루어지는 다층관 제조장치에 있어서, 상기 압출장치는 용융수지를 압출하여 십자형의 내부 프로파일을 형성하는 제1 압출부; 상기 제1 압출부로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일을 제공받아 냉각하는 제1 냉각부; 상기 제1 냉각부를 통해 나오는 내부 프로파일의 외부에 용융수지를 압출하여 내부 프로파일을 감싸는 외부 프로파일을 형성하는 제2 압출부; 및 상기 제2 압출부로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일과 외부 프로파일의 결합체를 제공받아 냉각하는 제2 냉각부로 구성된 다층관 제조장치와 제조방법에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

Description

다층관 제조장치와 제조방법{Apparatus and method for manufacturing Multi-wall pipe}

본 발명은 다층관을 제조하기 위한 장치와 방법에 관한 것으로, 특히 다층관의 제조를 위한 사각파이프를 구성하는 내부 프로파일과 외부 프로파일을 순차적으로 성형하여 내부 프로파일의 변형을 방지할 수 있도록 한 다층관 제조장치와 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 다층관이라 함은 폴리에틸렌재질의 중공형 사각파이프를 나선형으로 감아 형성된 관으로써, 콘크리트 관이나 주철관에 비하여 강도는 낮지만 하수관이나 상수관으로 사용하기에 충분한 강도를 가지고 있으며, 경량이어서 취급 및 시공성이 우수한 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래 다층관 제조장치의 구성을 나타낸 측면 개략도를 도시하고 있다.

상기 다층관은 압출기(20)를 통해 나오는 중공형의 사각파이프(10)를 권취기(40)를 이용하여 나선형으로 감으면서, 나선형으로 감겨진 사각파이프의 사이에 접합압출장치(50)로부터 공급되는 용융수지를 주입하여 제작하게 된다. 도면 중 미설명부호 30은 진공냉각기이다.

도 2는 다층관을 구성하는 사각파이프의 단면도를 도시하고 있다.

상기 중공형의 사각파이프(10)는 중공구조를 갖는 사각형의 외부 프로파일(12)과, 상기 외부 프로파일(12)의 내부에 설치되는 십자형의 내부 프로파일(11)로 구성되며, 외부 프로파일과 내부 프로파일을 동시에 압출 성형하는 방식으로 제작되고 있다.

그러나 외부 프로파일과 내부 프로파일을 동시에 압출할 경우, 내부에 위치한 내부 프로파일은 외부 프로파일에 비하여 냉각이 더디게 진행되는 것은 물론이고, 내부 프로파일내에서 부분적으로 냉각정도에 차이가 발생되어 사각파이프의 성형공정 또는 이후 공정에서 내부 프로파일이 변형되는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 고려하여 한국등록특허 제0906461호의 경우, 내부 프로파일을 먼저 압출하고, 이후 외부 프로파일을 압출하는 방법으로 사각파이프를 형성하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기 개시된 방법은 내부 프로파일을 압출한 직후 바로 외부 프로파일이 압출되는 방식으로써, 내부 프로파일이 충분히 경화되지 않은 상태에서 외부 프로파일의 압출이 이루어지게 되므로, 외부 프로파일의 압출과정에서 내부 프로파일이 변형되는 일이 빈번히 발생되어 여전히 불량률이 높은 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 내부 프로파일과 외부 프로파일을 순차적으로 압출성형하되, 외부 프로파일의 압출전 내부 프로파일의 충분한 경화를 유도하여 내부 프로파일의 성형불량률을 낮출 수 있도록 한 다층관 제조장치와 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 다층관 제조장치는 용융수지를 압출하여 사각형의 외부 프로파일과 십자형의 내부 프로파일로 이루어진 사각파이프를 형성하는 압출장치와, 상기 압출장치를 통해 압출되어 나오는 사각파이프를 나선형으로 감으면서 사각파이프의 사이로 접착용 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 관제조장치로 이루어지는 다층관 제조장치에 있어서, 상기 압출장치는 용융수지를 압출하여 십자형의 내부 프로파일을 형성하는 제1 압출부; 상기 제1 압출부로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일을 제공받아 냉각하는 제1 냉각부; 상기 제1 냉각부를 통해 나오는 내부 프로파일의 외부에 용융수지를 압출하여 내부 프로파일을 감싸는 외부 프로파일을 형성하는 제2 압출부; 및 상기 제2 압출부로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일과 외부 프로파일의 결합체를 제공받아 냉각하는 제2 냉각부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제1 냉각부는 내부 프로파일의 형상에 대응하는 십자형의 통로와, 상기 내부 프로파일로 냉각수를 분사하도록 통로 상에 형성된 다수개의 노즐과, 상기 내부 프로파일의 표면을 진공흡착하여 내부 프로파일의 변형을 방지하는 다수개의 흡착노즐을 구비하는 것으로 구성된다.

또한 본 발명의 다층관 제조방법은 용융수지를 압출하여 십자형의 내부 프로파일을 형성하는 단계(S110); 압출되어 나오는 내부 프로파일의 표면을 진공흡착하여 내부 프로파일의 변형을 방지하면서 냉각수를 분사하여 내부 프로파일을 냉각하는 단계(S120); 냉각된 내부 프로파일의 외부로 용융수지를 압출하여 내부 프로파일을 감싸는 외부 프로파일을 형성하는 단계(S130); 상기 S130 단계를 통하여 형성된 내부 프로파일과 외부 프로파일의 결합체를 제공받아 외부 프로파일의 표면을 진공흡착하여 외부 프로파일의 변형을 방지하면서 냉각수를 분사하여 결합체를 냉각하는 단계(S140); 및 내부 프로파일과 외부 프로파일로 이루어진 사각파이프를 나선형으로 감으면서 사각파이프의 사이로 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 단계(S150)로 이루어진다.

삭제

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 제1 압출부에 의하여 먼저 압출되어 나오는 내부 프로파일이 제1 냉각부를 거치면서 어느 정도 냉각되어 경화된 상태에서 외부 프로파일의 압출이 이루어지므로, 내부 프로파일의 변형을 효과적으로 방지할 수 있게 되었으며, 이로 인하여 불량률을 낮출 수 있게 되었다.

또한 내부 프로파일의 가로부와 세로부가 교차되어 형성되는 모서리에 보강강부를 더 형성함으로써 내부 프로파일의 구조적인 안정성을 향상시켜 내부 프로파일의 변형을 방지하고, 다층관의 강도를 한층 더 향상시킬 수 있게 되었다.

도 1 은 종래 다층관 제조장치의 구성을 나타낸 측면 개략도,
도 2 는 다층관을 구성하는 사각파이프의 단면도,
도 3 은 본 발명에 따른 다층관 제조장치의 구성을 나타낸 구조도,
도 4 는 본 발명에 따른 제1 압출부의 구조를 나타낸 구조도,
도 5 는 본 발명에 따른 제1 냉각부의 구조를 나타낸 구조도,
도 6 은 본 발명에 따른 제2 압출부의 구조를 나타낸 구조도,
도 7 은 본 발명에 따른 제2 냉각부의 구조를 나타낸 구조도,
도 8 은 보강부가 더 형성된 내부 프로파일의 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 다층관 제조장치의 구성을 나타낸 구조도를 도시하고 있다.

본 발명의 다층관 제조장치는 공지의 다층관 제조장치와 마찬가지로 십자형의 내부 프로파일(11)과 중공사각단면의 외부 프로파일(12)로 이루어진 사각파이프(10)를 압출하고, 압출되는 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서 사각파이프(10)의 사이로 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 것이다.

한편 공지의 다층관 제조장치는 사각파이프(10)를 압출하는 압출장치(100)와, 압출되는 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서 사각파이프(10)의 사이로 용융수지를 주입하여 다층관을 제조하는 관제조장치(200)로 구성되며, 본 발명의 다층관 제조장치는 압출장치(100)의 구조 개선을 통하여 내부 프로파일(11)이 변형되지 않고 설계된 형상으로 올바르게 성형되어 제품의 불량률을 낮추고 다층관의 강도를 한층 더 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층관 제조장치의 압출장치(100)는 내부 프로파일(11)의 압출 및 냉각을 위한 제1 압출부(110)와 제1 냉각부(120) 그리고 외부 프로파일(12)의 압출 및 냉각을 위한 제2 압출부(130)와 제2 냉각부(140)로 구성되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 제1 압출부의 구조를 나타낸 구조도를 도시하고 있다.

상기 제1 압출부(110)는 용융수지를 공급받아 압출함으로써 십자형의 내부 프로파일(11)을 형성하는 것이다. 이러한 제1 압출부(110)에는 내부 프로파일(11)의 형상에 대응하는 십자형의 토출구(111)가 구비되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 제1 냉각부의 구조를 나타낸 구조도를 도시하고 있다.

상기 제1 냉각부(120)는 제1 압출부(110)를 통해 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)을 냉각하여 내부 프로파일(11)이 변형되는 것을 방지하는 것이다.

이러한 제1 냉각부(120)에는 내부 프로파일(11)의 형상에 대응하는 십자형의 통로(121)가 구비되어 제1 압출부(110)를 통해 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)의 형상을 잡아줄 수 있도록 구성되고, 상기 통로(121) 상에는 냉각수의 분사를 위한 다수개의 노즐(122)이 구비되어 통로로 유입된 내부 프로파일(11)로 냉각수를 분사하도록 구성되며, 냉각에 의한 수축으로 인해 내부 프로파일(11)이 변형되는 것을 방지하기 위하여 내부 프로파일(11)의 표면을 진공흡착하는 다수개의 흡착노즐(123)이 통로(120) 상에 구비되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 제2 압출부의 구조를 나타낸 구조도를 도시하고 있다.

상기 제2 압출부(130)는 제1 냉각부(120)를 통해 나오는 내부 프로파일(11)의 외부에 용융수지를 압출하여 내부 프로파일(11)을 감싸는 외부 프로파일(12)을 압출하는 것이다. 이러한 제2 압출부(130)는 제1 냉각부(120)를 통해 나오는 내부 프로파일(11)을 한쪽측면으로부터 유입되어 반대쪽 측면으로 빠져나갈 수 있도록 양측면이 개방된 구조로 이루어지며, 중공사각의 단면으로 용융수지를 토출하기 위한 토출구(131)가 구비되어 있다.

한편 상기 제2 압출부(130)의 토출구(131)를 통해 압출되어 나오는 외부 프로파일(12)의 내면이 내부 프로파일(11)과 접하게 되므로, 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)은 자연스럽게 결합되어 사각파이프(10)를 형성하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 제2 냉각부의 구조를 나타낸 구조도를 도시하고 있다.

상기 제2 냉각부(140)는 제2 압출부(130)로부터 나오는 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)의 결합체 즉, 사각파이프(10)를 제공받아 외부 프로파일(12)을 냉각함으로써 외부 프로파일(12)의 변형을 방지하는 것이다.

이러한 제2 냉각부(140)에는 외부 프로파일(12)의 형상에 대응하는 사각형 단면의 통로(141)가 구비되어 제2 압출부(130)를 통해 압출되어 나오는 외부 프로파일(12)의 형상을 잡아줄 수 있도록 구성되고, 통로(141) 상에는 냉각수의 분사를 위한 다수개의 노즐(142)과, 외부 프로파일(12)의 진공흡착을 위한 다수개의 흡착노즐(143)이 구비되어 있다.

상기와 같이 구성된 다층관 제조장치를 이용한 다층관 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다층관 제조방법은 용융수지를 압출하여 십자형의 내부 프로파일(11)을 형성하는 단계(S110); 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)의 표면을 진공흡착하여 내부 프로파일(11)의 변형을 방지하면서 냉각수를 분사하여 내부 프로파일(11)을 냉각하는 단계(S120); 냉각된 내부 프로파일(11)의 외부로 용융수지를 압출하여 내부 프로파일(11)을 감싸는 외부 프로파일(12)을 형성하는 단계(S130); 상기 S130 단계를 통하여 형성된 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)의 결합체를 제공받아 외부 프로파일(12)의 표면을 진공흡착하여 외부 프로파일(12)의 변형을 방지하면서 냉각수를 분사하여 결합체를 냉각하는 단계(S140); 및 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)로 이루어진 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서 사각파이프(10)의 사이로 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 단계(S150)로 이루어져 있다.

상기 S110 단계는 제1 압출부(110)를 이용하여 내부 프로파일(11)을 압출성형하는 단계이다.

한편 제1 압출부(110)에 구비된 토출구(111)의 구조를 개선하여 내부 프로파일(11)의 구성하는 가로부(11a)와 세로부(11b)가 교차되어 형성되는 모서리에 도 8에서와 같이 보강부(11c)가 더 형성되도록 하게 되면, 제1 압출부(110)로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)의 변형을 보다 더 효과적으로 방지할 수 있으며, 다층관의 강도도 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.

이때 상기 보강부(11c)는 볼록하게 돌출된 구조 또는 오목하게 함몰된 구조 또는 직선형의 구조로 형성될 수 있다.

상기 S120 단계는 제1 압출부(110)를 통해 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)이 제1 냉각부(120)를 통과하도록 하여 내부 프로파일(11)을 냉각시켜 어느 정도 굳어지도록 함으로써, 외부 프로파일(12)의 압출이나 다층관의 제조시 발생될 수 있는 내부 프로파일(11)의 변형을 예방할 수 있게 된다.

이러한 S120 단계는 제1 압출부(110)를 통해 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)로 냉각수를 분사하여 냉각하되, 내부 프로파일(11)의 표면을 진공흡착하여 냉각과정에서 내부 프로파일(11)의 수축에 의해 형상이 변형되는 것을 방지하게 된다.

한편 S120 단계는 내부 프로파일(11)만을 냉각하게 되므로, 내부 프로파일(11)을 전체적으로 균일하게 냉각시킬 수 있게 되며, 이로 인하여 내부 프로파일(11)의 변형을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

상기 S130 단계는 제2 압출부(130)를 이용하여 내부 프로파일(11)을 감싸는 외부 프로파일(12)을 압출성형하는 단계이다.

이러한 S130 단계는 제1 냉각부(120)를 통해 나오는 내부 프로파일(11)이 제2 압출부(130)로 공급되어지도록 하면서 내부 프로파일(11)을 감싸는 중공사각형의 단면으로 용융수지를 압출함으로써 외부 프로파일(12)을 형성하게 된다.

한편 제1 냉각부(120)를 통해 나오는 내부 프로파일(11)의 경우, 압출시 온도가 상당히 고온인 관계로 제1 냉각부(120)를 거치는 과정에서 완전히 냉각되지 못하고 약 200℃ 내외의 온도를 유지하게 되며, 제2 압출부(130)를 통해 압출되어 나오는 외부 프로파일(12)의 내면이 내부 프로파일(11)과 접함으로써 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)의 접합이 자연스럽게 이루어지게 된다.

상기 S140 단계는 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)이 결합되어 형성된 사각파이프(10)를 제2 냉각부(140)가 제공받아 외부 프로파일(12)의 표면으로 냉각수를 분사함으로써 외부 프로파일(12)을 냉각하는 단계이다.

이러한 S140 단계는 S120 단계와 마찬가지로 제2 압출부(130)를 통해 압출되어 나오는 외부 프로파일(12)로 냉각수를 분사함과 더불어 표면을 진공흡착하는 방식으로 진행된다.

상기 S150 단계는 제작된 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서 사각파이프(10)의 사이에 용융수지를 주입하여 하나의 연속된 다층관을 제조하는 단계이다.

이러한 S150 단계는 공지의 다층관 제조방법과 마찬가지로 드럼과 같은 원통형의 부재(210)를 회전시켜 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서, 별도의 수지공급장치(220)를 이용하여 사각파이프(10)의 사이에 용융수지를 공급함으로써 다층관을 제조하게 된다.

상기와 같은 다층관 제조방법에 의해 제조된 다층관은 외부 프로파일(12)의 내부에 위치한 내부 프로파일(11)이 다층관의 제조과정에서 변형되지 않고 올바른 형상으로 형성됨으로써 다층관의 구조적인 안정성의 향상을 기대할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 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.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 사각파이프 (11) : 내부 프로파일
(12) : 외부 프로파일 (100) : 압출장치
(110) : 제1 압출부 (120) : 제1 냉각부
(130) : 제2 압출부 (140) : 제2 냉각부
(200) : 관제조장치

Claims (5)

1. 삭제
2. 용융수지를 압출하여 사각형의 외부 프로파일(12)과 십자형의 내부 프로파일(11)로 이루어진 사각파이프(10)를 형성하는 압출장치(100)와, 상기 압출장치(100)를 통해 압출되어 나오는 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서 사각파이프(10)의 사이로 접착용 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 관제조장치(200)로 이루어지는 다층관 제조장치에 있어서,
   상기 압출장치(100)는,
   용융수지를 압출하여 십자형의 내부 프로파일(11)을 형성하는 제1 압출부(110);
   상기 내부 프로파일(11)의 형상에 대응하는 십자형의 통로(121)와, 상기 내부 프로파일(11)로 냉각수를 분사하도록 통로(121) 상에 형성된 다수개의 노즐(122)과, 상기 내부 프로파일(11)의 표면을 진공흡착하여 내부 프로파일(11)의 변형을 방지하는 다수개의 흡착노즐(123)로 구성되며, 상기 제1 압출부(110)로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)을 제공받아 냉각하는 제1 냉각부(120);
   상기 제1 냉각부(120)를 통해 나오는 내부 프로파일(11)의 외부에 용융수지를 압출하여 내부 프로파일(11)을 감싸는 외부 프로파일(12)을 형성하는 제2 압출부(130); 및
   상기 제2 압출부(130)로부터 압출되어 나오는 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)의 결합체를 제공받아 냉각하는 제2 냉각부(140)로 구성된 것을 특징으로 하는 다층관 제조장치.
   
3. 용융수지를 압출하여 십자형의 내부 프로파일(11)을 형성하는 단계(S110);
   압출되어 나오는 내부 프로파일(11)의 표면을 진공흡착하여 내부 프로파일(11)의 변형을 방지하면서 냉각수를 분사하여 내부 프로파일(11)을 냉각하는 단계(S120);
   냉각된 내부 프로파일(11)의 외부로 용융수지를 압출하여 내부 프로파일(11)을 감싸는 외부 프로파일(12)을 형성하는 단계(S130);
   상기 S130 단계를 통하여 형성된 내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)의 결합체를 제공받아 외부 프로파일(12)의 표면을 진공흡착하여 외부 프로파일(12)의 변형을 방지하면서 냉각수를 분사하여 결합체를 냉각하는 단계(S140); 및
   내부 프로파일(11)과 외부 프로파일(12)로 이루어진 사각파이프(10)를 나선형으로 감으면서 사각파이프(10)의 사이로 용융수지를 주입하여 다층관을 형성하는 단계(S150)로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층관 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제

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