KR101496640B1 - 플라스틱 튜브의 내부 용접을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

플라스틱 튜브의 내부 용접을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형 형상의 플라스틱 용기를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기한 방법은 하나의 얇은 판(11)이 감겨지는 래핑 단계와, 상기 얇은 판(11)의 단부들(8,9)이 서로 맞대어지는 인접 단계 및 상기 얇은 판(11)의 상기한 단부들(8,9)이 서로 용접되는 고정 단계를 포함하며, 용융 상태에 있는 플라스틱 비드(12)가 적어도 상기 단부들 사이에서 형성되는 용접영역(10)을 덮도록 상기 용기의 내면에 압출되고 부착되며, 상기 용접(10)을 실시하는 데 필요한 에너지는 상기 플라스틱 비드(12)로부터 나오는 것을 특징으로 한다. 그리고 또한 본 발명은 앞서 기술한 방법에 의해 얻어지는 용기 및 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
플라스틱 용기, 플라스틱 비드

Description

플라스틱 튜브의 내부 용접을 위한 방법 및 장치{Method and device for soldering the inside of plastic tubes}
본 발명은 원통형 용기 분야에 관한 것으로, 특히 말아지는 플라스틱 층(laminate:얇은 판) 을 포함하는 원통형 용기, 더 자세하게는 서로 겹치지 않는 단부들을 가진 말아지는 얇은 판들에 관한 것이다.
일반적으로 원통형 몸체를 얻기 위해 얇은 판의 단부들의 용접은 하나의 겹침부가 발생하게 되며, 이에 대한 예로서는 독일 특허 출원 DE 2008085 호를 들 수 있다.
상기 단부들을 면 대 면으로 위치시키는 것이 요구될 때, 그들 사이에는 간격이 형성되며, 그 간격은 하나의 용접 요소로서 작용하는 플라스틱 스트립(strip)과 같은 물질로 채워진다. 이러한 기술은 유럽 특허 출원 EP 0 000 643 호에 잘 나타나 있다.
그러나, 기술적 및 미관상의 이유로 상기 단부들이 서로 직접 접촉(butt welding:맞대기 용접)하도록 할 필요가 있다. 맞대기 용접은 상기 용기의 벽을 구 성하는 재료의 연속성과 균질성을 더욱 좋게 만든다. 특히 그것은 상기 튜브 내측에 위치하는 제품과 상기 얇은 판 내부에 있는 차단층 사이에 접촉하는 것을 피하게 한다. 게다가, 외표면 상의 용접 요소의 결핍은 상기 용접 지역(영역)의 미관을 나쁘게 만든다.
또한, 상기 단부들이 용접 요소를 포함하고 있는 간격(gap)이 있거나 또는 없이 단부 대 단부가 놓여지는가에 관계 없이, 만일 상기 단부들이 제거되지 않는다면 상기 튜브의 외부로부터 용접의 보여짐을 역시 감소시킬 필요가 있다.
상기 종래 기술에 의한 가열 시스템들은 상기 튜브의 바깥에 위치되며, 그리고 그들의 활성화는 필연적으로 뚜렷하고도 광택이 없는 용접 지역을 초래한다.
이에 본 발명은 맞대기 용접의 결점의 개선 및 매력적인 용접의 유지, 예를 들면 맞대기 용접을 외부에서 관찰하였을 때 눈에 띄지 않거나 또는 거의 눈에 띄지 않도록 하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 그 같은 용접을 플라스틱 비드(a bead of plastic)로 보강하는 것으로 이루어진다.
본 발명은 원통형 형상의 플라스틱 용기를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기한 방법은 하나의 얇은 판(a laminate)이 말아지는(둘러싸는) 래핑 단계(wrapping step)와, 상기 얇은 판의 단부들이 서로 맞대어지는 인접 단계(abutting step) 및 상기 얇은 판의 상기한 단부들이 서로 고정되는 고정 단계(fastening step)를 포함하며, 용융 상태에 있는 플라스틱 비드가 적어도 상기 단부들 사이에서 형성되는 영역을 덮도록 상기 용기의 내면에 압출되고 부착되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 하나의 특징은 상기 용접을 하는 데 필요한 에너지가 상기 플라스틱 비드로부터 유래된다는 사실에 있다.
본 발명에 의한 방법의 제 1 변형예에 따르면, 상기 비드는 상기 인접 단계에 앞서 부착되어진다.
발명의 제 2 변형예에 따르면, 상기 비드는 상기 인접 단계가 진행되는 동안 부착되어진다.
본 발명의 제 3 변형예에 따르면, 상기 비드는 상기 인접 단계 이후에 부착되어진다.
상기 비드는 상기 용접 영역의 위나 또는 아래에 위치될 수 있다.
본 발명은 또한 상기에서 정의된 방법에 의해 얻어지는 원통형 용기에 관한 것으로, 상기 용기가 상기 단부들 사이에 형성되는 상기 영역을 보강하기 위한 요소(an element)를 포함하며, 상기 요소가 용융 상태에서 압출된 플라스틱 비드로 구성되는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 본 발명은 상기에서 정의한 것과 같은 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다. 상기한 장치는 하나의 얇은 판에 의해 둘러 쌓여지도록 설계된 용접 막대를 포함하며, 또 상기 용접 막대의 외표면과 상기 용접 막대의 둘레에 배치된 얇은 판 사이에 용융 상태에 있는 플라스틱 비드를 압출 및 배치시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 장치는 상기 용접 막대 위에 배치되는 예열된 컨베어 벨트를 포함하며, 상기 비드는 상기 벨트와 상기 막대 외주를 둘러싼 얇은 판 사이에 위치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 장치는 외부 구동 벨트와 조정가능한 베어링 블록을 포함하며, 그들은 상기 구동 벨트와 상기 막대 사이에 배치될 수 있는 얇은 판과 플라스틱 비드에 상기 막대 방향으로 압력을 가하도록 배치된다.
바람직하게는, 상기 단부들을 예열하기 위한, 예를 들면 접촉에 의해 상기 얇은 판의 두 단부들의 온도를 증가시키며, 이와 같이하여 상기 용접 조건들을 좋게 하거나 또는 개선하는 효과를 가지도록 예열하기 위한 장치가 사용될 수 있다.
선택적으로 또는 추가적으로 수백 ℃ 온도에서 상기 비드 둘레를 포위하는 공기를 유지하도록 및 그 결과 압출 헤드의 출구로부터 상기 비드가 형성된 지점으로 통과하는 상기 비드의 온도 저하를 피하도록 열풍 블로어가 구비된 또 다른 장치가 사용된다.
본 발명의 하나의 변형예에 따르면, 상기 얇은 판의 단부들은 비스듬하게 절단되며, 이것은 상기 용접 영역에서 상기 얇은 판의 측면 접촉 면적을 증가시키는 효과를 가진다. 그 같은 형상은 또한 상기 용접의 강도와 질에 영향을 미치도록 만든다.
본 발명의 또 다른 변형예에 따르면, 비드가 실린더와 다른 형상, 예를 들면 꺼꾸로 된 T(an upside down T) 형상으로 압출되며, 그로 인해 용접 중에 상기 비드의 형성을 촉진한다.
본 발명의 또 다른 변형예에 따르면, 상기 얇은 판의 단부들 사이에 형성되는 영역에서 상기 튜브의 외부 환경으로부터 우수한 차단 보호를 보장하도록 동시압출된(coextruded) 플라스틱의 비드(상기 비드의 중앙에 차단 물질을 가지도록 동시압출)를 사용하는 것으로 구성된다.
본 발명은 특히 다음과 같은 여러 가지 장점을 가지고 있다:
- 복잡한 고주파 용접 시스템이 더 이상 필요 없으며, 상기 용접을 실시하기 위해 필요한 에너지가 상기 플라스틱 비드로부터 나온다;
- 상기 튜브의 외관이 완전하며, 종래기술의 시스템으로는 상기 에너지가 외부로부터 적용되는 반면, 상기 용접을 진행하기 위한 상기 에너지가 내부로부터 적용되도록 주어지며, 상기 용접이 광택이 없고 뚜렷하며,
- 실질적인 피복층(bead)은 상기 얇은 판의 두 단부들 사이의 연결부를 따라 상기 튜브의 내부로, 상기 튜브속에 있는 제품과 상기 얇은 판의 상기 차단층 (예를 들면 알루미늄) 사이에 어떤 접촉도 방지하는 PE 또는 PP (또는 다른 물질)로 만들어진다.
본 발명은 다음의 도면들에 도시된 실시예들에 의해 좀 더 상세하게 기술되어질 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 제 1장치의 사시도이다.
- 도 2는 도 1 장치의 측단면도이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 제 2장치의 사시도이다.
- 도 4는 도 3 장치의 측단면도이다.
- 도 5는 본 발명에 따른 제 3장치의 사시도이다.
- 도 6은 도 5 장치의 측단면도이다.
- 도 7은 본 발명에 따른 제 4장치의 사시도이다.
- 도 8은 도 7 장치의 측단면도이다.
- 도 9는 본 발명에 따른 제 5장치의 사시도이다.
- 도 10은 도 9 장치의 측단면도이다.
- 도 11은 본 발명에 따른 용접의 제 1변형예를 나타내는 도면이다.
- 도 12는 본 발명에 따른 용접의 제 2변형예를 나타내는 도면이다.
- 도 13은 본 발명에 따른 용접의 제 3변형예를 나타내는 도면이다.
- 도 14는 본 발명에 따른 용접의 제 4변형예를 나타내는 도면이다.
도면에서 사용된 도면부호의 리스트
1. 용접 막대
2. 사이징 다이(Sizing die)(높이 조정가능한)
3. 내부 벨트(금속성)
4. 성형 다이
5. 베어링 블록
6. 외부 벨트
7. 압출 헤드
8. 제1얇은 판 단부
9. 제2얇은 판 단부
10. 용접 영역
11. 얇은 판(Laminate)(연속하는 스트립 형상)
12. 압출된 플라스틱 비드
13. 차단층
14. 간격
15. 압축휠
16. 동시압출된 플라스틱 비드(비드의 중심에 차단 물질과 함께 동시압출)
상기 튜브는 스트립상의 얇은 판(11)을 점차 상기 용접 막대(1)의 전체 외주 둘레를 감싸는 것에 의해 연속적으로 성형되며, 상기 얇은 판은 성형 다이(4)를 통해 도면에서 보아 왼쪽에서 오른쪽으로 잡아빼내진다. PE 또는 PP (또는 다른 물질들)(단층 또는 다층을 불문하고)로 만들어진 상기 얇은 판(11)은 상기 튜브의 내부에 용융 상태에서 압출된 플라스틱 비드(12)를 부착함으로써 세로 방향으로 용접된다.
상기 얇은 판(11)의 폭에 의존하여, 상기 얇은 판(11)의 상기 단부(8,9)들 사이의 간격(14)을 조정할 수 있으며, 그것은 상기 튜브의 최종 직경을 형성한다. 내부에 부착된 상기 비드(12)는 이러한 간격(14)(도 12 참조)을 메우게 되며, 또한 상기 얇은 판(11)의 바깥 층, 예를 들면 차단 층(13)을 포함하는 다층의 얇은 판을 용접할 수 있다. 만일 필요하다면, 상기 용접(12)은 상기 얇은 판(11)의 단부들(8,9)의 바깥 부분을 부분적으로 덮을 수 있다(도 13 참조). 용융 상태 속에 동시압출된 플라스틱(coextruded plastic)(상기 비드의 중앙에서 차단물질(16)을 가지도록 동시압출된 플라스틱)의 비드(12)의 사용은 또한 상기 튜브의 외부 환경으로부터 상기 간격(14)에 있어 우수한 차단 보호 효과를 보장할 수 있게 만든다(도 14). 미관적 이유 때문에, 이 간격(14)을 최소화하는 것이 바람직하다.
제1 변형예:
도 1 및 도 2는 상기 튜브의 단면이 다이(4) 속에서 상기 얇은 판(11)에 의해 최종적으로 형성된 후에 높이 조절 가능한 사이징 다이(2) 위로 예열된 컨베이어 벨트(3)에 의해 용융 상태에서 동시압출되는 상기 비드(12)의 삽입을 도시하고 있다. 상기 용접 비드(12)는 먼저 상기 미리 성형된 튜브의 내부에 대하여 적용된다. 상기 용접 비드는 그 후 소망하는 크기로 형성된다(정상부 용접).
제2 변형예:
도 3 및 도 4는 상기 튜브의 단면이 다이(4) 속에서 상기 얇은 판(11)에 의해 최종적으로 형성되기 전에 높이 조절 가능한 사이징 다이(2) 위로 예열된 컨베이어 벨트(3)에 의해 용융 상태에서 압출되는 비드(12)의 결합을 도시하고 있다. 그러므로, 그것의 최종 형상 단계에 있어 상기 얇은 판(11)의 단부들(8,9)은 외부 구동 벨트(6) 및 조정 가능 베어링 블록(5)에 의해 미리 위치된 상기 비드(12)에 대하여 적용되고 가압된다. 그 결과 상기 비드(12)를 미리 위치시키는 것에 의해, 그러나 특히 상기 베어링 블록(5)의 높이 조정에 의해 상기 용접 비드(12)의 크기가 정해진다.
제3 변형예:
도 5 및 도 6은 아래로부터 용접되는 역으로 된 유사한 원리를 보여주고 있다. 용융 상태에서 압출된 상기 비드(12)는 그것의 원형 단면이 상기 다이(4) 속에 서 상기 얇은 판(11)에 의해 최종적으로 형성된 후 상기 튜브 내부에 직접 부착된다. 그 후 상기 용접 비드(12)는 내부 벨트(3) 및 상기 높이 조정 가능 사이징 다이(2)에 의해 가압되고 그리고 크기가 정해진다. 이 변형례에 있어, 용접을 하기 위해 필요한, 비드(12)로부터 나오는 모든 에너지는 상기 얇은 판(11)에 직접 전달되며, 이 같이 하여 에너지 손실은 예를 들면, 상기 내부 벨트(3)와 함께 접촉함으로써 최소화된다.
제4 변형예:
도 7 및 도 8은 용융 상태에서 압출되는 상기 비드(12)가 인장력을 받는 것에 의해 상기 컨베이어 벨트(3) 위에 놓여지는 것을 피하도록 하는 상기 비드(12)의 결합을 보여주고 있다. 이와 같이 하여 상기 비드(12)가 상기 컨베이어 벨트(3)와의 접촉이 가능한 한 지연됨으로써 에너지 손실이 최소화되며, 그리고 상기 비드(12)를 압축하고 형성하는 작용으로서 동시에 행해진다.
제5 변형예:
도 9 및 도 10은 용융 상태에서 압출되는 상기 비드가 상기 얇은 판(11)에 의해 직접 구동되게 인장되며 그리고 컨베이어 벨트를 더 이상 필요로 하지 않는 상기 비드(12)의 결합을 보여주고 있다. 상기 용접 비드(12)는 그 후 압축 휠(15)또는 선택적으로 압축 블록(2)(도시 생략)에 의해 압축되고 크기가 결정된다.
물론, 본 발명은 앞서 언급한 실시예들에 한정하지는 않는다.
본 발명은 하나의 얇은 판(a laminate)이 말아지는(둘러싸는) 래핑 단계(wrapping step)와, 상기 얇은 판의 단부들이 서로 맞대어지는 인접 단계(abutting step) 및 상기 얇은 판의 상기한 단부들이 서로 고정되는 고정 단계(fastening step)를 포함하며, 용융 상태에 있는 플라스틱 비드가 적어도 상기 단부들 사이에서 형성되는 영역을 덮도록 상기 용기의 내면에 압출되고 부착되는 것을 특징으로 하며, 그 같은 용접이 플라스틱 비드(a bead of plastic)로 보강하는 것으로 이루어짐으로써 상기 용접을 하는 데 필요한 에너지가 상기 플라스틱 비드로부터 유래되며, 이로써 맞대기 용접의 결점의 개선 및 매력적인 용접의 유지, 예를 들면 맞대기 용접을 외부에서 관찰하였을 때 눈에 띄지 않거나 또는 거의 눈에 띄지 않도록 하는 원통형의 플라스틱 용기와 그를 위한 제조방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 원통형 형상의 플라스틱 용기를 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기한 방법은 하나의 얇은 판(a laminate)(11)이 감겨지는 래핑 단계와, 상기 얇은 판(11)의 단부(8,9)들이 서로 맞대어지는 인접 단계 및 상기 얇은 판(11)의 상기한 단부(8,9)들이 서로 용접되는 고정 단계를 포함하며, 용융 상태에 있는 플라스틱 비드(12)를 압출하여 적어도 상기 단부(8,9)들 사이에서 형성되는 용접영역(10)을 덮도록 배치되고, 상기 용접영역(10)을 생성하는 데 필요한 에너지는 상기 플라스틱 비드(12)로부터 얻어지도록 구성되며, 상기 용융 상태의 플라스틱 비드(12)가 상기 얇은 판(11)의 내면으로 상기 얇은 판(11)과 컨베이어 벨트(3)와의 사이에서 상기 컨베이어 벨트(3)와의 접촉을 가능한 한 지연시킬 수 있도록 상기 플라스틱 비드(12)에 인장력을 가하는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비드(12)가 상기 인접 단계의 이전에 용융 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비드(12)가 상기 인접 단계 중에 용융 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비드(12)가 상기 인접 단계 이후에 용융 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비드(12)가 상기 용접 영역(10)의 아래에 용융 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비드(12)가 상기 비드의 중심에서 차단 물질(16)와 함께 동시 압출되는 플라스틱으로부터 구성되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 방법에 따라 얻어지는 원통형 용기에 있어서, 상기 원통형 용기가 압출된 플라스틱 비드(12)로부터 구성된 상기 단부들의 사이에 형성되는 상기 용접 영역을 강화하기 위한 요소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 방법을 실시하기 위한 성형장치에 있어서, 상기 성형장치가 얇은 판(11)에 의해 둘러 쌓여 지도록 설계된 용접 막대(1)를 포함하고 있으며, 상기 성형장치가 용융 상태의 플라스틱 비드(12)를 압출하여 상기 용접막대(1)의 바깥면과 상기 용접막대(1)의 주변에 배치된 얇은 판(11)과의 사이에 배치하기 위한 수단(7)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 성형장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트(3)와 상기 용접막대(1)의 외주에 감겨진 얇은 판(11)과의 사이에 상기 플라스틱 비드(12)가 용융 상태로 배치되도록 상기 용접막대(1)에 배치되는 예열된 컨베이어 벨트(3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 성형장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 용접막대(1)의 방향으로 얇은 판(11)과 용융 상태의 플라스틱 비드(12)에 압력을 가하도록 배치되는 외부 구동 벨트(6) 및 조정 가능한 베어링 블록(5)을 포함하고 있으며, 상기 플라스틱 비드(12)가 상기 외부 구동 벨트(6)와 상기 용접막대(1)와의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 성형장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 용융 상태의 플라스틱 비드(12)를 압출하여 배치하기 위한 상기 수단(7)이 상기 용접막대(1)의 상부면과 동일한 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 형상의 플라스틱 용기의 성형장치.
  13. 삭제
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