KR101387304B1 - 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 장치는, 중앙 몸체(central body)(14)와 상기 중앙 몸체(14)의 서로 반대쪽에 있는 측면들에 연결되는 제 1 헤드(head)(1) 및 제 2 헤드(17)에 의해 형성된 몰드(mould)(1, 17, 14)로 구성되어 있으며, 상기 몰드(1, 17, 14) 내에 축방향으로 중심에 놓여진, 경질의 천공된 가이드(rigid and perforated guide)(5)를 가지고 있어, 성형 전의 파이프(10)가 길이방향으로 상기 가이드(5) 위에 장착된다. 상기 가이드에는 구멍들(9)이 구비되어 있어서, 팽창유체(expansion fluid)(18)가 상기 구멍들(9)을 통과하여, 성형 전의 파이프를 팽창시켜 상기 몰드(1, 17, 14)의 내측벽에 붙게 하며, 성형 전의 파이프(10)와 몰드(1, 17, 14) 사이에는 열교환이 일어나지 않는다.

Description

분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치 및 그 방법 {EQUIPMENT AND METHOD FOR PRODUCTION OF TUBES OF MOLECULARLY BIDIRECTED PLASTIC}

본 발명의 적용 분야는 튜브형 프로파일(tubular profiles) 또는 분자구조상 오리엔트된(molecularly oriented) 플라스틱 파이프의 제조 프로세스에 포함되는 것이며, 특히 불연속적 또는 "배치형(in-batch)" 시스템에서의 제조 프로세스에 포함된다.

본 발명은 분자구조상 오리엔트된 플라스틱 파이프를 제조하는 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 특히, 파이프, 시그날링 엘리먼트(signalling elements) 및 경구조 엘리먼트(light structual elements)의 제조에 적용하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은, 에너지 효율적이며 신속하고 단순한 프로세스로 분자 오리엔테이션(molecular orientation)의 플라스틱 파이프를 형성하는 것이며, 심지어 전체적으로 기체를 이용함으로써, 플라스틱 파이프 생산에 드는 비용과 시간을 줄일 수 있고 필요한 장치의 가격도 낮출 수 있다. 이리하여, 본 발명에 따른 장치 및 제조 방법을 활용하여, 최종 제품이 시장에 훨씬 경쟁력 있는 가격으로 진출할 수 있을 것이다.

본 장치는 특별히 설계된 몰드(mould)를 바탕으로 하고 있는데, 상기 몰드에는, 분자구조상 바이-오리엔트된(bi-oriented) 파이프 또는 프로파일을 제조하는 해당 방법의 실행을 가능케 하기 위해 편리하게 동기화된 진공 시스템, 냉각 시스템, 팽창 시스템, 내부 및 외부에 있는 일련의 액세서리들이 통합되어 있다.

이분자 오리엔테이션(bimolecular orientaion)이란, 온도, 압력, 변형속도, 변형곡률 등에 대한 적당한 조건하에서, 압출된 파이프 또는 블랭크(blank)에 기계적 변형을 가해서, 재질의 시그마(sigma) (또는 응력), 내충격성, 크리프(creep) 개선, 내균열전파성(crack propagation resistance), 영 모듈(Young's module)의 개선 등과 같이 기계적 성질들의 실질적인 변화를 초래하는 것이다.

재료의 양호한 저항성 덕분으로, 상기 분자 오리엔테이션 프로세스에 의해, 원재료는 작게 쓰면서, 항등적(identical)이고 보다 우수한 특성들을 지닌 저항성이 매우 뛰어난 파이프가 제조될 수 있다.

재료가 압력에 견디도록 보강되길 의도한 방향인 접선방향으로 재료를 보강하기 위해, 기 압출된 파이프는 반경방향으로 팽창되어야 하며, 이로써 그 직경이 상당히 늘어나게 된다.

튜브형 프로파일을 제조하기 위한 다양한 시스템이 존재하는데, 두 개의 큰 카테고리로 구분하면, 연속적 또는 라인(line) 시스템과 불연속적 또는 "배치형" 시스템으로 구분된다.

본 발명의 장치 및 방법이 상기의 불연속적 또는 "배치형" 시스템에 포함된다는 것을 염두에 두면, 튜브형 프로파일의 확정적 형태를 제공하는 몰드 내에서 튜브형 블랭크를 팽창시키는 것을 바탕으로 하여, 분자 오리엔테이션의 "엘리먼트 별(element by element)"로 생산하는 프로세스로 구성된 불연속적 또는 "배치형" 시스템에 대해 알 수 있을 것이다.

이러한 시스템 또는 방법의 변형들을 개시한 특허 및 자료들이 많이 있는데, 다음과 같은 것들이 인용될 수 있겠다.

- 국제 특허 공보 제 WO 98/13190에 기초한 방법으로서, 뜨거운 파이프가 꽉 조여진 슬리브(sleeve) 내에서 몰드의 단부들에 고정되고 내압을 받게 되고, 1단계에서 상기 파이프를 오리엔테이션 온도에 근접한 온도를 지닌 슬리브벽에 부착한다. 그 다음 2단계에서, 상기 슬리브를 축방향으로 슬라이딩시켜 제거한다. 이리하여 플라스틱 파이프가 반경방향으로 팽창하여 몰드벽에 부착될 수 있는데, 상기 몰드는 온도가 낮아서, 파이프가 찬 상기 몰드에 접촉되어 냉각이 이루어진다.

상기 방법의 주요 특징으로는, 몰드가 동심의 두 개의 몸체로 이루어져, 하나가 다른 하나 안에서 슬라이딩하고, 두 단계에 의해 팽창이 일어나고, 파이프가 몰드벽에 접촉함으로써 냉각이 이루어진다는 것이다.

- 미국 특허 제 US 4340344에 기초한 방법으로서, 대칭적인 몰드에 파이프를 주입하고, 뜨거운 물을 플라스틱 블랭크 내부 및 외부로 통과시켜 파이프를 가열한다. 그리고 오리엔테이션 온도에 도달하면, 내부 압력을 증가시켜 블랭크를 몰드상에 팽창시킨다.

파이프의 냉각은, 이전 경우에서와 마찬가지로, 파이프가 팽창되어 몰드와 접촉함으로써, 즉 외부적 및 간접적으로 냉각이 이루어진다. 여기서 특별한 특징으로, 상기 몰드는 플라스틱 파이프를 가열하는 데 사용된 물로 가열되었다가, 플라스틱 파이프를 냉각시키기 위해 다시 냉각된다는 것인데, 이는 전반적 프로세스에 비추어 에너지 효율이 매우 낮아지게 된다.

상기의 제 1의 방법은, 복잡한 내부 메카니즘과 작동을 지닌 시스템에 의해 형성된 몰드들에 의해 수행되며, 이들이 동심적으로 그리고 축방향으로 변위되기 때문에, 일반 작동시 그 길이의 두 배에 달하게 되며, 공간이 많이 소요되고 시스템이 고가가 된다. 또한 제 1의 경우에서, 블랭크 플라스틱 파이프를 지지해주는 내측의 슬리브는 뜨거워야 하기 때문에, 뜨거운 템퍼링 유체가 재순환할 필요가 있으며, 또는 전기 저항 시스템이 필요하게 되며, 이들의 연결부들도 필요하여, 몰드가 더욱 복잡하게 된다.

또한 상기 몰드는 외부의 냉각유체 용기 덕분에 항상 차갑게 유지되어, 기 형성된 플라스틱 파이프가 이 몰드와 접촉하여 간접적으로 냉각이 이루어지지만, 이는 에너지 측면에서 비효율적이고 프로세싱 시간에 있어서도 불리하다. 왜냐하면, 플라스틱의 열팽창계수는 금속의 열팽창계수보다 커서 수축이 거의 즉각적으로 일어나며, 따라서 몰드와 플라스틱 사이에 이격이 발생하여 접촉에 의한 열전달을 상당히 저해하게 된다. 팽창이 적어도 두 단계에 의해 일어나는데, 슬리브를 움직여 제거하는 것에 따라 프로세스 속도가 느려지게 된다.

제 2의 방법에서는, 하나의 파이프가 처리될 때마다 몰드가 매번 가열되고 냉각되기 때문에 에너지 비용이 많이 들어 마찬가지로 열효율이 떨어지며, 또 냉각이 접촉에 의해 이루어지므로, 제 1 경우에서와 같이 효율이 낮아지게 된다.

이 방법에 있어서, 파이프는 차가운 상태로 주입되며, 몰드가 히터의 역할 및 몰드 그 자체의 역할을 하게 되는데, 이전에 파이프를 가열하는 역할을 했던 유체를 배출하기 위해 많은 오리피스들을 구비하여야 하며, 이는 몰드의 가격이 보다 고가가 되게 한다.

국제 특허 공보 제 WO 98/56567에는 오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 프로세스가 개시되어 있는데, 여기에는 튜브형 블랭크를 고정하는 수단이 포함되어 있고, 튜브형 블랭크를 가열한 유체를 미세구멍들에 의해 배출하는 시스템이 구비되어 있으며, 몰드에는 파이프 몰드를 가열하고 이어서 냉각시키는 목적을 지닌 중간 슬리브가 구비되어 있다.
미국 특허 제 US 4530811에는, 롤링 프로세스(rolling process)에 의해 용기를 제작하기에 적합한, 열가소성 재료의 튜브형 프리몰딩(tubular premouldings)을 제조하는 프로세스가 개시되어 있는데, 여기서 튜브 부분의 재료는, 재료가 흘러펴지게 하는 외부 압력에 의해 두께가 줄어 들어 축방향으로 오리엔트된다.
일본 특허 제 JP 9136325에는, 블로우 몰딩(blow moulding)을 위해 몰드의 온도를 제어하는 시스템 및 방법이 개시되어 있는데, 상기 시스템은, 내측 챔버에 연결된 몰드의 외측 챔버에 에어레이터(aerator)를 이용하여 진공을 인가하는 것을 바탕으로 하고 있다. 또한 상기 외측 챔버에 냉각수를 주입함으로써 몰드를 냉각시킨다.
미국 특허 제 US 6099285에는, 몰딩을 위한 장치 및 프로세스가 개시되어 있는데, 여기서, 용융된 열가소성 레진(thermoplastic resin)이 어떤 압력하에 몰드의 몰딩 표면상에 장착되고, 그 다음 경화되어 성형 제품이 만들어진다.

본 발명의 목표가 되는 플라스틱 파이프의 제조 장치 및 방법은 분자 오리엔테이션을 간단하고 빠르고 에너지 효율적으로 할 수 있게 함으로써, 앞에서 언급한 문제점들 및 단점들을 해결할 수 있게 한다. 본 장치는 종래의 것보다 덜 복잡하고 가격이 싸며, 필요 장비의 가격을 낮춤과 동시에 프로세싱 시간 및 비용을 상당히 절감할 수 있어서, 훨씬 경쟁력 있는 가격으로 시장에 출시될 수 있다.

또한, 본 장치는 바람직하게도 기체 상태의 유체를 사용하게끔 고안되어 있어서, 액체를 사용하지 않고 파이프를 생산할 수 있다는 것이 주요 장점이 된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 장치는 플라스틱 파이프 또는 튜브형 프로파일을 성형하는 특수 몰드를 포함하고 있는데, 파이프가 전적으로 내부를 통해 냉각되기 때문에, 상기 몰드는 일정한 온도에서 성형기(former)로서만의 역할을 하며, 몰드와 플라스틱 파이프 사이의 열교환을 피할 수 있게 된다. 앞에서 기술된 제 1 시스템과는 달리, 상기 몰드에는 슬라이딩 메카니즘이나 액세서리가 없다.

상기 몰드는, 파이프로 연결된 외부의 가열 또는 냉각 엘리먼트들에 의해 일정하게 템퍼링 된다. 상기 몰드에는 중앙 몸체(central body)에 연결되는 별도의 단부 헤드들(end heads)이 포함되어 있는데, 이들은 플라스틱 파이프가 몰드 내에 들어오면, 앞으로 블랭크 파이프(blank pipe)라 칭하게 되는, 이 플라스틱 파이프를 고정시켜 주며, 단부 헤드들을 분리함으로써, 앞으로 오리엔트된 파이프(oriented pipe)라 칭하게 되는, 기 처리된 파이프를 추출할 수 있게 된다.

이들 헤드들 각각은 대향하는 면들에 서로 다른 직경의 개구부들(openings)을 가질 수 있어서, 작은 직경의 개구부에 의해 블랭크 파이프가 몰드를 향해 한 방향으로 안내되어 인입될 수 있으며, 일단 오리엔트된 파이프가 형성되고 상기 헤드를 반대방향으로 떼어내면, 큰 직경의 개구부에 의해 오리엔트된 파이프가 추출될 수 있게 된다. 이러한 이중 개구부의 특징으로 인해, 블랭크 파이프의 인입과 오리엔트된 파이프의 추출이 매우 빠른 속도로 이루어질 수 있어서, 처리 프로세스가 상당히 촉진될 수 있다.

또한, 성형 전에 블랭크 파이프를 팽창시키기 위해 진공을 형성하고, 에어 큐션(air cushion)이나 여타 유체로 윤할을 촉진시키기 위해 사용되는 유입구가 상기 헤드들에 포함되어 있어서, 성형된 파이프를 추출함에 있어 강력한 기계적 엘리먼트들을 필요로 하지 않으면서, 원만하고 매우 빠른 속도로 성형된 파이프를 추출할 수 있게 된다. 팽창유체 등으로 액체를 사용하는 여타 시스템에서는, 성형된 파이프의 벽에 갇혀질 수 있는 액체를 용이하게 뽑아내도록 설계된 다수의 오리피스들이 몰드 전체에 걸쳐 있는데, 본 장치의 몰드에는 이러한 여타 시스템에 비해 유입구들 또는 오리피스들의 수가 상당히 감소되어 있다.

본 발명의 가장 중요한 특징 중 하나는 경질의 천공된 가이드(rigid perforated guide)에 관련된 것인데, 이것은 몰드 전체 길이보다 약간 작은 길이를 가지면서, 몰드 내에서 한쪽 헤드에 고정되어 축방향으로 중심에 놓여져서 다음과 같은 이중 임무를 수행하게 된다:

a) 블랭크 파이프를 주입할 때, 블랭크 파이프가 몰드의 벽에 접촉하는 것을 방지하여, 접촉으로 인한 변위의 발생 및 고정이 잘못되는 것을 방지하면서, 블랭크 파이프를 지지해주는 지지부 역할을 한다.

b) 파이프 성형시 파이프의 팽창 및 내부 냉각을 시켜주는 유량이 정해진 대로 분포되게 한다. 상기 가이드는 또한 소정의 온도로 템퍼될 수 있다.

또한, 상기 몰드에는 특히 헤드들에는, 블랭크 파이프를 고정해주는 기계적 수단 및 팽창/냉각유체가 유입되고 배출되는 수단이 있으며, 파이프가 존재하고 있음을 감지해주는 감지기들(detectors) 및 프로세스를 용이하게 해주는 여타 엘리먼트들이 구비되어 있다.

상기 몰드에는 작은 오리피스들이 구비되어, 오리엔트된 파이프와 몰드 사이를 순환하는 공기막으로 기 오리엔트된 파이프를 외부에서 냉각시켜주고, 오리엔트된 파이프의 추출을 용이하게 해주는 이중의 효과를 달성할 수 있다. 이들 오리피스들은, 외부와 소통하는, 폭이 작은 원통형의 콜렉터(collector)와 상응하면서, 몰드의 중앙 몸체에 위치하고 있다. 이 경우에 있어, 상기 콜렉터는 기존의 공지된 여타의 해결책과는 달리, 오리피스들의 수가 매우 적기 때문에 훨씬 감소된 폭을 지니게 된다.

한쪽 단부를 통해 몰드 내로 주입되는 블랭크 파이프는, 가이드가 블랭크 파이프 내에 놓이게 되면서, 상기 가이드의 외측 모면(exterior generatrix) 위에 받쳐지게 되며, 몰드의 저부까지 오차 없이 길이방향으로 주입되고, 이어서 몰드의 제 1 헤드 또는 유입 배출 헤드가 고정된다. 상기 블랭크 파이프는 오리엔테이션 변형이 가능한 고온의 상태로 주입되며, 상기 블랭크 파이프를 팽창시키는 동안 몰드의 벽과 파이프 사이에 열교환이 일어나지 않기 때문에 블랭크 파이프의 온도가 변화되지는 않는다.

본 장치를 이용하여 파이프를 제조하는 방법은 다음과 같은 작동 단계들을 기초로 하고 있다:

- 블랭크 파이프를 제 1 헤드에 형성된 작은 개구부를 통해 몰드 내에 주입시키는 단계. 상기 블랭크 파이프는 건조 가열 장치 내에서 습기 없이 몰드와 같은 온도로 사전 예열되어서, 앞에서 언급한, 블랭크 파이프가 몰드 내에서 가열되는 제 2 방법과 근본적으로 비교하여, 블랭크 파이프와 몰드 벽 사이에 열교환이 일어나는 것을 방지할 수 있고 실질적으로 프로세싱 시간을 개선할 수 있게 된다. 상기 주입 단계는 내측의 가이드가 블랭크 파이프 내에 가두어지도록 실행되며, 상기 가이드가 기준 역할을 하여, 블랭크 파이프가 플라스틱이면서 변형가능한 상태이여서 발생할지도 모르는 접힘과 변형의 문제를 방지할 수 있다.

- 블랭크 파이프가 주입된 몰드의 단부에 해당하는 헤드의 개구부를 밀폐시키고, 블랭크 파이프가 몰드 내에 완전히 고정되어 움직이지 못하도록, 블랭크 파이프를 고정시키는 수단을 작동시키는 단계.

- 몰드의 내측과 블랭크 파이프의 외측에 의해 한정된 밀폐 공간에 진공을 형성시키는 단계.

- 블랭크 파이프를 몰드의 벽까지 팽창시키기 위해, 펌핑 시스템 또는 가압 탱크를 통해, 블랭크 파이프와 같은 온도의 팽창유체를 블랭크 파이프 내부로 인가하는 단계. 상기 팽창유체는, 제 2 헤드 또는 파이프의 유입/배출 헤드와 반대편에 있는 헤드를 통해 인가되며, 가이드에 형성된 오리피스들을 통해 적당히 분포되어 플라스틱 블랭크의 내부로 접근하여, 제어된 형태로 팽창을 일으킬 수 있다.

- 바람직하게는 펌핑 시스템 또는 가압 탱크를 이용하여, 팽창된 파이프 내부로 냉각유체를 인가하는 단계로서, 상기 냉각유체는 동시에 배출이 이루어지면서 연속적으로 흐르게 되고, 플라스틱이 원래의 형태로 수축되는 것을 방지하기 위해 내부 압력을 항상 유지하면서, 팽창된 파이프의 내측벽과 직접적으로 상호작용을 하게 된다. 상기 냉각유체를 인가하는 단계는 가이드의 오리피스들을 통해 규칙적이고 제어된 방식으로 인가되는데, 상기 오리피스들은 몰드 내측벽의 파이프의 규칙적이고 효과적인 투사가 가능하도록 편리하게 분포되어 있다. 동시에, 냉각에 의한 자연적 수축을 이용하여, 성형된 파이프와 몰드 내벽 사이에 냉각유체의 층류 흐름(laminar current)을 야기할 수 있는데, 상기 유체는, 이러한 목적으로 몰드에 형성된 구멍들을 통해 주입되어 냉각 프로세스를 가속화 시켜준다.

- 일단 오리엔트된 파이프가 냉각되면, 상기 오리엔트된 파이프 내부를 외부 또는 충진 탱크(accumulator tank)에 연결하여 상기 오리엔트된 파이프 내부를 감압 및/또는 비우는 단계.

- 제 1 헤드를 통째로 열고, 오리엔트된 파이프를 빠르고 효율적으로 추출하기 위해, 제 2 헤드 및/또는 콜렉터를 통해 윤활유체를 가압 주입시키는 단계. 윤활유체가 가압 주입되면, 오리엔트된 파이프와 몰드 사이에 큐션 효과(cushion effect)가 발생하여 파이프를 추출하는 힘이 줄어들게 된다.

상기 팽창유체 및/또는 냉각유체 및/또는 윤활유체는 기체인 것이 바람직하다.

본 발명의 특성에 대한 좀 더 양호한 이해를 돕기 위해, 도면을 참조하여 본 발명의 실제적이고 바람직한 실시예에 대해 기술하고자 하는 데, 이는 예시적인 것으로서 제한적인 것은 아니다.

도 1은 분자구조상 바이-오리엔트된 파이프 또는 튜브형 프로파일을 제조하기 위한 장치의 종단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 제조 프로세스의 단계들에 대한 시퀀스(sequence)를 보여주는 도면이다.

도 1에서 보다시피, 본 발명의 장치는 제 1 헤드(1), 제 2 헤드(17) 및, 상기 헤드들(1, 17)의 단부에 연결된 중앙 몸체(14)로 형성된 하나의 완성된 몰드를 포함하고 있다. 상기 헤드들(1, 17)에는 고정수단(3)이 배치되어 블랭크 파이프(10)의 위치를 고정시켜 주며, 상기 헤드들(1, 17)에는 또한 오리피스(8)들이 형성되어 있어서, 상기 몰드(1, 17, 14)의 내부와 외부가 소통되어 압력이나 진공을 균등하게 가할 수 있다. 제 1 헤드(1)에는 크기가 줄어든 씰링 부싱(2)이 있으며, 이 씰링 부싱(2)은 축방향으로 블랭크 파이프(10)의 양단부들 중 하나에 결합되고, 제 2 헤드(17)에는 지지 부싱(16)이 있다.

또한 도 1에는, 경질의 천공된 가이드(5)가 본 장치에 통합되어 있는 것이 도시되어 있는데, 상기 천공된 가이드(5)는 오리피스(9)들을 가지고, 축방향으로 몰드(1, 17, 14) 내부 중앙에 놓여져서, 지지 부싱(16)의 일 단부에 의해 고정되며, 상기 헤드들(1, 17) 및 중앙 몸체(14) 사이 내부에 연장되어 있다.

본 장치에는 또한, 템퍼링 챔버(13)가 중앙 몸체(14)의 외측면과 슬리브(4) 사이에 형성되어 있다. 중앙 몸체(14)에는 구멍(7)들이 있어 콜렉터(6)를 통해 몰드(1, 17, 14)의 내부와 외부를 소통시켜준다.

블랭크 파이프(10)로부터 오리엔트된 파이프(10')를 형성하기 위해서는, 다음과 같은 단계들에 따라 발생하는 프로세스를 따르게 된다.

a) 단계 1: 도 2a에서 보다시피, 씰링 부싱(2)을 제거한 후, 제 1 헤드(1)를 통해 블랭크 파이프(10)가 제 2 헤드(17)에 닿을 때까지 블랭크 파이프(10)를 주입시키고, 그 다음, 씰링 부싱(2)으로 제 1 헤드를 막고, 고정수단(3)을 작동시켜 블랭크 파이프(10)의 양단을 고정한다. 도 2a에서 보다시피, 블랭크 파이프(10)를 길이방향으로 주입시켜, 외경이 블랭크 파이프(10)의 내경보다 약간 작은 천공된 가이드(5)의 외측에 끼운다. 블랭크 파이프(10)의 온도가 변하지 않게 하기 위해, 상기 천공된 가이드(5)는, 도면에 도시되지는 않았지만, 뜨거운 유체를 통과시키거나 또는 이러한 목적으로 형성된 내부 회로에 의해 사전에 가열된 상태일 수 있다.

b) 단계 2: 다음에는 도 2b에서 보다시피, 지지 부싱(12)에 형성된 중앙 개구부(16)를 통해 팽창유체(18)를 들여보내, 천공된 가이드(5)의 내측을 따라 안내되고 천공된 가이드(5)에 있는 오리피스(9)들을 통해 빠져나가도록 하여서, 블랭크 파이프(10)가 몰드(1, 17, 14)의 내측벽에 닿게 하여 그 형상을 취하도록 한다.

동시에, 몰드(1, 17, 14)와 블랭크 파이프(10) 사이에 공기가 축적되는 것을 방지하는 지원 대책으로서, 헤드들에 뚫려 있는 오리피스(8)들과 구멍(7)들 및 콜렉터(6)의 구멍을 통해 챔버 내에 진공이 형성되도록 한다.

c) 단계 3: 일단 파이프가 팽창되면, 도 2c에서 보다시피, 지지 부싱(12)의 중앙 개구부(16)를 통해 냉각유체(19)를 주입시켜 가이드(5)를 뚫고 들어가게 한다. 그러면 냉각유체(19)는 오리피스(9)들을 통해 이미 팽창된 파이프 또는 오리엔트된 파이프의 내측벽에 균일하게 분출된다. 냉각유체가 계속적으로 통과하고 순환하도록, 사전 조절된 출구 압력(outlet pressure)으로 부싱(15)의 외부와 소통이 이루어진다. 이리하여, 냉각유체의 유입 배출 흐름(inlet outlet current)이 형성되고, 냉각유체는 오리엔트된 파이프(10')와의 열교환으로 오리엔트된 파이프를 냉각시켜준다.

이러한 직접 냉각 방식은 프로세싱 시간 및 냉각유체의 효율면에서 매우 효과적이여서, 앞에서 언급한 발명들과는 상당한 차이점을 보여주는 것이다. 또한, 프로세스의 속도를 증진시키기 위해, 오리피스(8)들 및 구멍(7)들을 통해 냉각유체를 주입시키고 배출시킴으로써, 오리엔트된 파이프(10')의 외측벽과 몰드(1, 17, 14) 사이에 또 다른 냉각제의 흐름을 유발시킬 수도 있다.

d) 단계 4: 오리엔트된 파이프(10')가 플라스틱 상태(plastic state)에서 고형 상태(solid state)로 되기에 충분한 시간의 냉각 후에, 도 2d에서 보다시피, 블랭크 파이프(10)가 주입되었던 제 1 헤드를 떼어내고, 오리엔트된 파이프(10')를 빼낸 후에, 다시 사이클을 반복한다.

추가적으로, 오리피스(8)들 및 구멍(7)들을 통해 윤활유체(20)를 주입시킴으로써, 오리엔트된 파이프(10')와 몰드(1, 17, 14) 사이에 유체막이 형성되어 오리엔트된 파이프(10')를 보다 쉽게 추출할 수 있으며, 이는 이전의 발명들에 비해 속도 및 추출의 용이성 면에서 또 다른 진전을 보여주는 것이다.

Claims (14)

1. - 중앙 몸체(central body)(14)와 상기 중앙 몸체(14)의 서로 반대쪽에 있는 측면들에 연결되는 제 1 헤드(head)(1) 및 제 2 헤드(17)에 의해 형성되어 있으며, 팽창(expansion)에 의해 블랭크 파이프(10)로부터 오리엔트된 파이프(oriented pipe)(10')를 생산하는 몰드(mould)와,
   - 상기 몰드(1, 17, 14)의 내측 중심에 축방향으로 놓여져 상기 헤드들(1, 17) 및 중앙 몸체(14) 사이에서 연장되어 있으며, 블랭크 파이프(10)가 그 위에 길이방향으로 결합될 수 있도록 상기 블랭크 파이프(10)의 내경보다 약간 작은 외경을 지니며, 상기 블랭크 파이프(10)를 팽창시켜 상기 몰드(1, 17, 14)의 내측벽에 붙게 하는 팽창유체(expansion fluid)(18)가 통과하게끔 되어 있는 오리피스(orifice)(9)들이 구비되어 있는 경질의 천공된 가이드(rigid and perforated guide)(5)와,
   - 슬리브(sleeve)(4)와 상기 중앙 몸체(14)의 외측 표면 사이에 형성된 템퍼링 챔버(tempering chamber)(13)와,
   - 콜렉터(collector)(6)를 통해 상기 중앙 몸체(14)를 외부와 연결시켜, 진공을 인가하게끔 되어 있는 구멍(bore)(7)들을 포함하는, 분자구조상 바이-오리엔트된(molecularly bi-oriented) 플라스틱 파이프 제조 장치에 있어서,
   - 상기 몰드(1, 17, 14)의 내부와 외부를 소통 가능케 하여, 진공을 인가하고 윤활유체(lubricant fluid)(20) 또는 냉각유체(cooling fluid)(19)를 주입하게끔 되어 있는 오리피스(orifice)(8)들과,
   - 상기 가이드(5)의 오리피스(9)들을 통해 팽창된 플라스틱 파이프의 내부와 연결되며, 상기 가이드(5)의 오리피스(9)들을 통해 냉각유체(19)를 인가하게끔 되어 있는 펌핑 시스템(pumping system)을 더 포함하며,
   상기 구멍(7)들은 윤활유체(20) 또는 냉각유체(19)를 주입하게끔 되어 있는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 장치에는 상기 제 2 헤드(17)에 결합되는 지지 부싱(support bushing)(12)이 통합되어 있으며, 상기 가이드(5)의 일 단부가 상기 지지 부싱(12)에 고정되며, 상기 지지 부싱(12)에는, 팽창유체(18) 및/또는 냉각유체(19)를 상기 가이드(5)의 내부로 주입하게끔 되어 있는 개구부(opening)(16)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 헤드(1)에는, 상기 몰드 내에 주입된 블랭크 파이프(10)의 일 단부에 축방향으로 결합될 수 있는, 크기가 감소된 씰링 부싱(sealin bushing)(2)이 있는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 헤드들(1, 17)에는 상기 블랭크 파이프(10)를 고정하는 수단(3)이 있는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 헤드(1)에는 크기가 다른 개구부들(openimgs)이 반대방향으로 나 있으며, 작은 개구부는 상기 블랭크 파이프(10)의 주입이 가능하게끔 되어 있고, 큰 개구부는, 상기 제 1 헤드(1)가 상기 중앙 몸체(14)에서 떼어지면, 오리엔트된 파이프(10')의 추출이 용이하게끔 되어 있는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프 제조 장치.
   
6. 청구항 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기술된 장치를 사용하여, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프의 제조 방법으로서,
   (a) 블랭크 파이프(10)의 내면을 천공된 가이드(5)의 외면에 맞추면서, 제 1 헤드(1)를 통해 블랭크 파이프(10)를 길이방향으로 주입시키는 단계 - 여기서, 상기 블랭크 파이프(10)는 상기 블랭크 파이프(10)가 주입되기 전에 몰드(1, 17, 14)의 온도와 같은 온도로 가열되고, 상기 천공된 가이드(5)는 팽창유체(18)가 인가되기 전에 상기 블랭크 파이프(10)의 온도와 같은 온도로 가열됨 - ;
   (b) 제 1 헤드(1) 상의 씰링 부싱(2)으로 몰드(1, 17, 14)를 밀폐시키고, 블랭크 파이프(10)를 양 단부들에서 고정시켜주는 고정 수단(3)을 작동시키는 단계; 및
   (c) 블랭크 파이프(10)를 몰드(1, 17, 14)의 내벽까지 팽창시키기 위해, 팽창유체(18)가 천공된 가이드(5)의 내부를 통해 흘러 오리피스(9)들을 통해 분출되도록, 지지 부싱(12)에 형성된 중앙 개구부(16)를 통해 팽창유체(18)를 주입시키고, 이와 동시에, 블랭크 파이프(10)가 팽창유체(18)의 압력에 의해 몰드(1, 17, 14) 내부의 기하학적 구조를 취하도록, 헤드들(1, 17)에 있는 오리피스(8)들을 통해 그리고 구멍(7)들 및 콜렉터(6)의 구멍을 통해, 몰드(1, 17, 14)와 블랭크 파이프(10) 사이에 형성된 챔버 내에 진공을 형성시키는 단계;를 포함하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프의 제조 방법에 있어서,
   (d) 지지 부싱(12)의 중앙 개구부(16)를 통해 냉각유체(19)를 주입시켜서, 상기 냉각유체(19)가 가이드(5) 내로 들어가 상기 가이드(5)의 오리피스(9)들을 통해서, 이미 팽창된 파이프 또는 오리엔트된 파이프(10')의 내측벽에 균일하게 분출되고, 씰링 부싱(2)를 거쳐 배출되게 하는 단계;
   (e) 몰드(1, 17, 14)와 오리엔트된 파이프(10') 사이에 윤활유체(20)의 층(layer)을 형성하여, 상기 오리엔트된 파이프(10')의 추출이 용이하도록, 오리피스(8)들 및/또는 구멍(7)들을 통해 윤활유체(20)를 주입시키는 단계;
   (f) 제 1 헤드(1)를 떼어내고, 오리엔트된 파이프(10')를 추출하는 단계;를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프의 제조 방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   오리피스(8)들 및 구멍(7)들을 통해 냉각유체(19)를 추가적으로 인가하는 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프의 제조 방법.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 팽창유체(18) 및/또는 냉각유체(19)는 기체인 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프의 제조 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 윤활유체(20)는 기체인 것을 특징으로 하는, 분자구조상 바이-오리엔트된 플라스틱 파이프의 제조 방법.
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