KR101802849B1

KR101802849B1 - 압출 중공성형 방법 및 그 실행 장치

Info

Publication number: KR101802849B1
Application number: KR1020157009714A
Authority: KR
Inventors: 마틴 클라인
Original assignee: 카우텍스 마쉬넨바우 게엠베하
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2017-11-29
Also published as: EP2931492B1; KR20150094589A; DE102012112110A1; US20150314515A1; EP2931492A1; CN104822505B; JP6072289B2; WO2014090607A1; JP2015536268A; US10035290B2; CN104822505A

Abstract

본 발명은 압출 중공성형 방법에 관한 것이며, 상기 압출 중공성형 방법의 경우 튜브 형성을 위한 중공성형 주기 동안 헤드에서 유출되는 튜브의 유출 속도가 검출되고 검출된 유출 속도에 따라서는 용융물 저장조가 압출기로부터 이송되는 용융물의 일부분을 수용하거나, 또는 압출기로부터 이송되는 용융물에 추가로 용융물을 배출한다. 용융물 저장조는, 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 낮다면 용융물을 배출하며, 그리고 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 높다면 용융물을 수용한다. 그 밖에도, 본 발명은 본원의 방법의 실행을 위한 장치에도 관한 것이다.

Description

압출 중공성형 방법 및 그 실행 장치{EXTRUSION BLOW MOLDING METHOD AND DEVICE FOR THE PERFORMANCE THEREOF}

본 발명은 압출 중공성형 방법에 관한 것으로, 압출기에서 용융물로 열가소성 플라스틱을 가소화하는 가소화 단계, 압출기에서부터 유출 개구부를 포함하는 헤드까지로 압력 상태에서 용융물을 이송하는 이송 단계, 헤드 내에서 용융물을 예비 성형품으로 성형하는 성형 단계, 유출 개구부에서 유출되는 예비 성형품의 유출 속도를 검출하는 검출 단계, 및 예비 성형품을 분리하는 분리 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 압출 중공성형 방법의 실행을 위한 장치에도 관한 것이다.

압출 중공성형 방법의 경우, 압출기 내에서 열가소성 플라스틱이 용융물로 가소화되어 압력 상태에서 헤드로 이송된다. 헤드의 유출 개구부로부터는 예비 성형품이 연속해서 유출 속도로 유출된다. 특히 헤드의 하부에 위치하는 중공성형 금형은 헤드에 매달려 있으면서 튜브로서 형성된 예비 성형품을 수용하며, 중공성형 금형 내에서 튜브는 완전한 중공체로 팽창된다. 각각 정해진 길이의 예비 성형품을 압출한 후에 헤드의 유출 개구부의 하부에서 예비 성형품을 분리하기 위해, 예컨대 절단 장치가 이용된다. 또한, 분리된 예비 성형품은 취급 유닛(handling unit)에 의해 중공성형 금형으로 전달될 수 있다.

완벽한 중공체, 예컨대 병 또는 통(canister)의 제조를 위해서는, 헤드에서 유출되는 예비 성형품이 최소 길이를 보유하고 있어야 한다. 다른 한편으로, 예비 성형품의 정해진 길이는 상회되지 않아야 하는데, 그 이유는 상회할 경우 필요한 것보다 더 많은 재료가 사용되기 때문이다. 그 밖에도 예비 성형품의 정확한 길이도 엄수되어야 하는데, 그 이유는 오늘날의 압출 중공성형 방법의 경우 빈번히 예비 성형품의 벽 두께가 사전 설정된 프로그램에 따라 조절되기 때문이다.

압출 중공성형 방법의 경우, 점도 변동, 이송 변동, 재생 재료 변동, 및 재료 변동뿐만 아니라 겉보기 밀도 변동(bulk density fluctuation)이 발생한다. 이런 변동들로 인해, 매 중공성형 주기마다 서로 다른 길이의 예비 성형품들이 압출되는 점은 피할 수 없다. 길이가 설정 길이를 상회한다면, 폐기물 비율은 너무 높다. 길이가 설정 길이를 하회한다면, 필시 불량품이 제조될 수 있다. 또한, 예비 성형품의 벽 두께의 조절이 프로그램된 경우, 정해진 벽 두께를 갖는 영역들이 압출된 예비 성형품을 수용하는 중공성형 금형에 대한 자신의 정확한 상대 위치를 취하지 못하게 되는 위험이 존재한다.

DE 25 44 171 A에서는, 압출된 튜브형 예비 성형품이 설정 길이에 도달했다면, 곧바로 상기 예비 성형품의 하단부를 통해 차단되는 광 배리어를 중공성형 금형의 하부에 배치하는 점이 공지되었다. 설정 길이에 도달할 때까지 필요한 시간이, 압출기가 절대적으로 규칙적으로 작동할 때 튜브형 예비 성형품이 자신의 설정 길이에 도달하는 설정 시간을 하회한다면, 압출기는 지나치게 고속으로 작동한다. 이런 경우에, 개루프 제어장치에 의해 압출기의 스크류의 회전속도는 감소된다. 설정 길이에 도달할 때까지의 시간이 설정 시간을 상회한다면, 이는 압출기가 지나치게 저속으로 작동한다는 점을 의미한다. 이런 경우에, 개루프 제어장치에 의해, 시간 초과가 계획된 공차를 벗어나는 점에 한해, 압출기의 스크류의 회전 속도는 증가된다. 예비 성형품은 광 배리어를 통한 스캐닝 시점에 설정 길이에 상응하는 길이를 갖는다. 그 결과, 너무 짧은 튜브 길이를 통한 불량품은 방지된다. 그러나 스크류 회전 속도를 설정하는 것을 통한 압출 속도의 변경은 맨 먼저 후속하는 중공성형 주기에 작용한다. 그러므로 튜브형 예비 성형품을 압출하기 위한 압출 속도와 그에 따른 그 시간 간격의 변동들은 공지된 장치에 의해 방지되지 않는다. 그러므로 압출 중공성형 방법의 실행을 위해, 중공성형 주기 이내에 매우 오랜 대기 시간이 필요하게 된다.

또한, DE 25 44 609 A에서는, 예비 성형품의 길이 변화량에 따라서 헤드의 유출 개구부의 갭 폭(gap width)을 조정하는 점이 공지되었다.

DE 10 2004 015 719 B4에서는, 중공체를 중공성형하기 위한 일반적인 방법이 공지되었다. 상기 방법은, 중공성형 금형 내에서 예비 성형품이 사전 설정된 위치를 취하도록 압출 속도를 보정하는 참조되는 페루프 제어를 포함한다. 폐루프 제어 방법은 임계의 횡단면 범위에서 노즐 갭(nozzle gap)의 갭 폭에 작용하는 벽 두께 프로그램을 기반으로 하며, 제어 회로는 분리된 하부 폐기 스크랩(lower waste scrap) 및/또는 분리된 중공체의 실제 중량을 상응하는 설정 중량 값과 비교한다. 후속하는 예비 성형품의 위치의 설정은 설정-실제 중량 값 비교에 따라서 노즐 갭의 갭 폭 및/또는 압출기의 스크류 회전 속도의 변경을 통해 수행된다.

예비 성형품의 절단 후 예비 성형품의 접착 또는 용접을 방지하기 위해, EP 1 354 692 A1에서는, 예비 성형품들의 분리 단계 동안, 노즐 헤드의 노즐에서 예비 성형품의 유출을 단시간 중단하는 점이 제안된다. 이송의 중단을 위해, 용융물은 바람직하게는 압출기에서 용융물 저장조(melt accumulator) 내로 방향 전환된다. 연속적인 압출 동안 임시 저장된 용융물은 중단 후에 노즐 헤드로 공급되는 용융물에 다시 혼합될 수 있다. 용융물 저장조의 개루프 제어는 용융물 저장조의 저장 챔버로 향하는 경로 내지 노즐 헤드를 통해 결정되는 유동 저항을 통해 수행된다.
US 4 444 702 A는 해당 청구항 1의 전제부에 따르는 압출 중공성형 방법을 개시하고 있다. 장치의 중공성형 금형의 하부에는 소정의 이격 간격으로 이격되어 포토셀(photocell)이 배치되고, 이 포토셀은, 자신에 할당된 광 배리어가 중공성형 주기의 종료 시 예비 성형품의 하단부를 통해 차단되도록 배치된다. 포토셀을 통해 예비 성형품이 너무 길다는 점이 확인되었다면, 헤드 내의 유출 개구부의 갭 폭은 약간 확대되며, 그 결과로 후속하는 예비 성형품의 총 벽 두께는 약간 상대적으로 더 두꺼워진다. 벽 두께의 두께 증가는 예비 성형품의 길이의 상응하는 감소를 초래한다.

본 발명의 과제는, 상기 종래 기술로부터 출발하여, 예비 성형품의 길이 변동들이 최대한 적은, 최초에 언급한 유형의 압출 중공성형 방법을 제공하는 것에 있다. 그 밖에도, 본 발명의 과제는, 매 중공성형 주기마다 필요한 용융물량을 가능한 적게 유지하도록 하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 과제는 본 발명에 따른 압출 중공성형 방법의 실행을 위한 장치를 제안하는 것에 있다.

상기 과제의 해결책은, 여전히 중공성형 주기 동안 이 중공성형 주기에 제조되는 예비 성형품의 길이에 영향을 미친다는 사상을 기반으로 한다.

상세하게는, 상기 과제는, 최초에 언급한 유형의 압출 중공성형 방법의 경우, 하기의 추가 단계들을 통해, 여전히 중공성형 주기 동안, 이 중공성형 주기에 제조되는 예비 성형품의 길이에 영향을 미치는 것을 통해 해결된다.

- 각각의 중공성형 주기에서 예비 성형품(18)의 유출 단계 동안, 그리고 그 분리 단계 전에 검출된 유출 속도에 따라서 압출기(10)로부터 이송되는 용융물의 일부분의 수용을 위해, 또는 이송되는 용융물에 추가로 앞서 수용된 용융물의 배출을 위해 용융물 저장조(20)를 제어하는 제어 단계로서,

삭제

- 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 낮다면, 용융물 저장조(20)가 용융물을 배출하게 하고,

- 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 높다면, 용융물 저장조(20)가 용융물을 수용하게 하는 제어 단계를 더 포함한다.

압출 중공성형 방법에서 중공체를 제조하기 위한 장치는 독립 청구항 제8항의 특징들에서 제시된다.

성형품의 제조를 위한 중공성형 주기는, 헤드 내에서 용융물을 성형하는 성형 단계와, 헤드의 유출 개구부에서 예비 성형품을 유출하는 유출 단계와, 유출 단계 후에 예비 성형품을 분리하는 분리 단계를 포함한다. 이런 중공성형 주기 동안, 유출 개구부에서 유출되는 예비 성형품의 유출 속도가 검출된다. 검출된 유출 속도에 따라서, 여전히 중공성형 주기 동안 용융물 저장조가 제어된다. 용융물 저장조는, 중공성형 주기 동안, 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 낮다면, 압출기로부터 이송되는 용융물에 추가로 앞서 수용된 용융물을 배출한다. 그 결과, 예비 성형품의 유출 속도는 중공성형 주기 동안 증가된다. 유출 속도에 대한 설정 값은, 예비 성형품이 중공성형 주기에 자신의 정확한 설정 길이를 달성할 때의 값이다.

그러나 용융물 저장조는, 예비 성형품의 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 높다면, 압출기로부터 이송되는 용융물의 일부분을 수용한다. 그 결과, 예비 성형품의 유출 속도는 여전히 중공성형 주기 동안 감소된다.

본 발명에 따른 방법을 통해, 튜브형 예비 성형품의 압출된 길이와 예비 성형품의 중량 및 그 축 방향 벽 두께 분포의 재현성은 개량된다.

중공성형 주기에 예비 성형품의 분리는 예컨대 헤드의 유출 개구부의 하부에서 예비 성형품을 절단하는 것을 통해 수행된다. 예비 성형품을 분리하기 위한 또 다른 가능성은, 헤드에서 예비 성형품의 유출이 유출 개구부를 제어하는 것을 통해 중단되는 것에 있다.

특히 예비 성형품의 유출 속도가 너무 높거나 너무 낮은 중공성형 주기들이 연속해서 수행될 때에도 용융물 저장조의 지속적인 작동 준비 상태를 보장하기 위해, 압출기의 이송량은 특히 회전 속도 변경을 통해, 그리고/또는 압출기로 공급되는 플라스틱 과립의 중량 측정식 처리량 제어를 통해 증가되거나 감소될 수 있다. 이송량은, 용융물 저장조가 지속적으로 너무 낮은 유출 속도의 조건에서 완전히 비워지게 되는 위험에 대처하기 위해 증가된다. 이송량은, 용융물 저장조가 지속적으로 너무 높은 유출 속도의 조건에서 용융물을 더 이상 수용할 수 없게 되는 위험에 대처하기 위해 감소된다.

튜브형 예비 성형품의 압출된 길이의 재현성을 추가로 개량하기 위해, 본 발명의 일 구현예에서, 유출 속도는 튜브형 예비 성형품의 유출 단계 동안, 그리고 그 분리 단계 전에 수회 검출된다. 대체되는 방식으로, 예비 성형품의 유출 단계 동안, 그리고 그 분리 단계 전에 지속적으로 유출 속도를 검출할 수 있다.

유출 속도가 지속적으로 검출되지 않는 점에 한해서, 속도 측정은 바람직하게는 이동 거리의 시간 측정을 통해 수행된다. 이를 위해, 적어도 한 번, 그러나 바람직하게는 수회, 절단하기 전에 예비 성형품의 부분 길이의 유출을 위한 시간이 측정된다. 부분 길이는 예비 성형품의 설정 길이의 백분율 비율이다. 예컨대 예비 성형품의 설정 길이 중 20%, 40%, 60% 및 80%를 유출할 때까지의 시간이 측정된다. 이를 위해, 헤드 하부의 상응하는 위치들에, 금형 헤드의 유출 개구부에서 유출되는 예비 성형품의 하단부를 통해 차단되는 광 배리어들이 배치된다.

용융물 저장조가 유압으로 작동되는 점에 한해, 용융물 저장조는 개루프 제어장치로부터 방향 제어 밸브들 또는 비례 제어 밸브들에 의해 제어될 수 있다. 전동기 방식으로, 예컨대 선형 모터를 통해 작동되는 저장조는 특히 전자 방식으로 작동하는 스위칭 부재를 통해 제어된다.

본 발명에 따른 방법의 변형예에서, 추가로 예비 성형품의 유출 단계 동안 헤드의 유출 개구부의 크기가 변경된다. 그 결과, 예비 성형품의 벽 두께는 사전 설정된 프로그램에 따라서 조절될 수 있다. 이는 특히 유출 개구부의 갭 폭의 변경을 통해 수행된다. 갭 폭이 상대적으로 더 큰 경우 벽 두께는 증가하며, 그에 반해 상대적으로 더 작은 갭 폭을 통해서는 상대적으로 더 얇은 벽 두께가 제공된다. 이런 방식으로, 예비 성형품에 그 길이에 걸쳐 서로 다른 벽 두께를 제공할 수 있으며, 예비 성형품의 개별 벽 두께 범위들의 위치가 제조할 중공체에서 발생하는 요건에 매칭된다. 그러나 자명한 사실로서, 본 발명의 범위에서 성형 예비품의 추가적인 조절을 달성하기 위해, 유출 개구부의 기본 갭(basic gap)을 설정할 수도 있다. 바람직하게는, 기본 갭의 설정을 통한 조절은, 압출 중공성형 방법이 벽 두께, 제품 중량 및 주기 시간과 관련하여 과도 상태에 있을 때 비로소 실행된다.

분리된 어셈블리로서 형성되는 용융물 저장조와 압출기는 바람직하게는 파이프라인을 통해 헤드의 유입 개구부와 연결된다.

용융물 저장조는 LIFO 저장조로서, 그러나 바람직하게는 FIFO 저장조로서 형성될 수 있다. FIFO 저장조의 장점은, 용융물 저장조 내에서 용융물의 체류 시간이 균일화된다는 점에 있다. LIFO 저장조들의 경우 용융물 저장조에서 발생하는 상이한 기간의 열 부하는, 완전한 중공체로 플라스틱 용융물을 계속 가공할 경우, 중공체의 기계적 특성 및/또는 그 외관을 저하시킬 수 있다. 압출 중공성형 방법의 실행을 위한 장치에 적합한 FIFO 저장조의 구성은 본 분야에서 통상의 해당 기술자에게 공지되어 있으며, 예컨대 DE 42 26 467 C1에서 제시된다. 압출 중공성형 방법의 실행을 위한 장치에 적합한 LIFO 저장조의 구성은 본 분야에서 통상의 해당 기술자에게 공지되어 있으며, 예컨대 DE 102 17 311 A1에서 제시된다.

압출 중공성형 방법의 실행을 위한 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예에서, 용융물 저장조는, 예컨대 왕복 스크류 압출기들(reciprocating-screw extruder)의 경우에서처럼, 압출기의 통합 부품으로서 형성될 수 있다. 왕복 스크류 압출기의 구성은 본 분야에서 통상의 해당 기술자에게 공지되어 있으며, 예컨대 DE 1 554 968 A에서 제시된다.

마지막으로, 용융물 저장조는 헤드의 통합 부품으로서 형성될 수 있다. 통합된 FIFO 용융물 저장조를 포함한 헤드는 DE 1 704 791 A로부터 본 분야에서 통상의 해당 기술자에게 공지되었다. 헤드는 하우징과, 용융물을 위한 유입 개구부와, 코어와, 용융물의 유출을 위한 환형 갭(annular gap)과, 원통형 피스톤을 통해 비워질 수 있는 저장 챔버를 포함한다. 용융물은 환형 갭을 통해 비연속적으로 유출되며, 더욱 정확하게 말하면 저장 챔버를 비우는 원통형 피스톤의 작용하에 유출된다. 이 경우, 예비 성형품을 형성하는 용융물의 일부분은, 헤드의 유입 개구부와 연결되어 예비 성형품의 유출 단계 동안 지속적으로 작동하는 압출기로부터 직접 유출된다. 그 결과, 헤드 내에 포함된 용융물 저장조는 검출된 유출 속도에 따라서 압출기로부터 이송되는 용융물에 추가로 용융물을 배출할 수 있거나, 또는 압출기로부터 이송되는 용융물의 일부분을 저장 챔버 내에 수용할 수 있다.

예비 성형품의 부분 길이의 유출을 위한 시간을 검출하기 위해, 측정 장치는 하나 이상의 스위칭 센서를 포함한다. 스위칭 센서는, 이미 최초에 언급한 것처럼, 특히 광 배리어의 부품이다. 그러나 대체되는 방식으로 스위칭 센서는 초음파 배리어 또는 초단파 배리어의 부품일 수도 있다.

이동 거리의 시간 측정을 통한 속도 측정을 위한 계산 방법 외에도, 속도 측정을 위해 도플러 효과(Doppler effect)와 같은 특정한 물리적 효과들도 이용될 수 있다. 소리, 초단파 또는 레이저 빔이 객체로부터 반사될 때, 객체가 관찰자 쪽으로 이동하면 에코는 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는다. 이처럼 도플러 효과로 인한 주파수 차이가 유출되는 예비 성형품의 속도 측정을 위해 평가될 수 있다.

속도 측정을 위해, 예컨대 라인 스캔 카메라도 이용될 수 있다. 단일의 감광 라인, 즉 이른바 라인 센서는 바람직하게는, 예비 성형품의 유출 속도를 검출하기 위해, 예비 성형품의 유출 방향으로 배향된다.

본 발명에 따른 압출 중공성형 방법이 추세를 기반으로 하는 갭 조절과 조합된다고 하는 점에 한해, 헤드의 유출 개구부는 헤드 내에서 축 방향으로 변위 가능한 코어에 의해 조정될 수 있다. 이런 코어의 경우 자신의 하단부는 헤드의 하우징으로부터 바깥쪽을 향해 제한되는 환형 갭의 내부 제한부이다.

도면에는 본 발명의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 1은 압출 중공성형 방법으로 열가소성 플라스틱에서 중공체를 제조하기 위한 장치를 도시한 개략도이다.

도 1에 개략적으로 도시된 장치는 압출기(10)를 포함하며, 이 압출기의 스크류(11)는 미도시된 모터를 통해 구동된다. 플라스틱 과립은 미도시된 호퍼(hopper)를 통해 압출기(10)로 공급된다. 공급된 플라스틱 과립은 압출기(10) 내에서 가소화되어 파이프라인(12a)을 통해 헤드(13)로 이송된다.

헤드(13)의 하우징(14)은 압출기(10)에서 개시되는 용융물을 위한 유입 개구부(15)를 구비하고, 용융물은 유입 개구부(15)를 통과한 후에, 헤드(13)의 하부면에서 환형 유출 개구부(17) 내로 통해 있는 채널(16)을 관류하며, 상기 유출 개구부에서 용융물은 튜브형 예비 성형품(18)으로서 계속해서 유출된다.

압출기(10)와 헤드(13) 사이의 파이프라인(12a)에는 추가 파이프라인(12b)을 통해 용융물 저장조(20)가 연결된다. 용융물 저장조(20)는 자신의 유출 개구부(19)의 방향으로 갈수록 원추형으로 축소되는 저장 챔버(21)를 포함하며, 이 저장 챔버 내에서는 그에 상응하게 형성된 용융물 피스톤(22)이 왕복 이동 가능하게 안내된다. 용융물 피스톤(22)은 피스톤 로드(rod)를 통해 이중 작용하는 유압 실린더(23)와 연결되며, 이 유압 실린더의 피스톤(23)은 대향하여 위치하는 피스톤 표면들(23a, b)로, 용융물 피스톤(22)으로 하여금 2가지 반대방향으로의 이동 및 작동을 가능하게 한다. 이중 작용하는 유압 실린더(23)의 작동 챔버들(24a, b)은 방향 제어 밸브들(25a, b)을 통해 작동 매체를, 일반적으로는 유압액을 공급받을 수 있다. 방향 제어 밸브들(25a, b)은 전기 작동된다. 이를 목적으로, 방향 제어 밸브들(25a, b)의 제어 단자들은, 그 작동 원리에 대해 계속 하기에서 설명되는 개루프 제어장치(26)와 연결된다.

헤드(13)의 하부에는, 2개 이상의 부재로 구성되는 도 1에는 도시되어 있지 않은 중공성형 금형이 배치된다. 상기 중공성형 금형에는, 마찬가지로 도면에 명확성을 위해 도시되어 있지 않은, 압력 매체의 공급을 위한 유닛이 할당되며, 이 유닛을 통해 예비 성형품(18)은 폐쇄된 중공성형 금형 내에서 원하는 성형품으로 팽창된다.

그 밖에도, 헤드(13)의 하부에는, 헤드(13)의 유출 개구부(17)에서 유출되는 예비 성형품(18)의 유출 속도를 검출하기 위한 측정 장치(27)도 배치된다. 도시된 실시예에서, 측정 장치는, 실시예에서 반사광 배리어들로서 형성된 총 4개의 광 배리어(28a~d)를 포함한다. 반사광 배리어의 송신기로부터 개시되는 광 신호는 예비 성형품(A) 자체의 하단부(18a)를 통해 반사된다. 반사광 배리어의 송신기 및 수신기는 공통 하우징 내에 상호 간에 평행하게 위치된다. 광 배리어들(28a~d)은 헤드(13)의 유출 개구부(17)로부터 서로 다른 이격 간격들로 위치 고정되어 배치된다.

하기에는 압출 중공성형 방법의 실행이 더 상세하게 설명된다.

압출기(10) 내에서는 열가소성 플라스틱이 용융물로 가소화되어, 압출기(10)로부터 파이프라인(12a)을 경유하여 헤드(13)로 이송된다. 또한, 용융물은 파이프라인(12b)을 경유하여 용융물 저장조(20)에 도달하여 이 용융물 저장조의 저장 챔버(21)를 채우며, 이 저장 챔버는 압출기(10)로부터 가소화되어 이송되는 용융물의 일부분을 수용한다.

헤드(13) 내에서는, 용융물이 채널(16) 내에서 튜브형 예비 성형품(18)으로 성형된다. 예비 성형품(18)은 헤드(13)의 유출 개구부(17)에서 유출되며, 예비 성형품(18)은 미도시된 중공성형 금형 내로 유입된다.

예비 성형품(18)이 자신의 설정 길이까지 압출되는 동안, 광 배리어들(28a~d)의 위치들을 통해 사전 설정된 측정점들에서, 측정 장치(27)에 의해 상이한 부분 길이의 예비 성형품(18)의 유출을 위한 시간이 측정된다. 이 경우, 부분 길이는, 광 배리어들(28a~d) 중 하나의 광 배리어를 차단하는 시점에 유출 개구부(17)에서부터 예비 성형품의 하단부(18a)까지에 이르는 예비 성형품(18)의 각각의 길이이다. 시간 측정의 결과, 즉 시간들(t_x1 내지 t_x4)은 개루프 제어장치(26)에서, 압출기(10)의 절대적으로 균일한 작동 동안 광 배리어들(28a~d)의 위치를 통해 사전 설정된 측정점들에 도달할 때까지 필요한 앞서 결정된 설정 시간들(t_s1 내지 t_s4)과 비교된다. 측정된 시간(t_xi)이 설정 시간(t_si)보다 더 작다면, 이는 유출 속도가 너무 높다는 것을 의미한다. 측정된 시간(t_xi)이 설정 시간(t_si)보다 더 크다면, 이는 유출 속도가 너무 낮다는 것을 의미한다.

검출된 유출 속도가 너무 낮다면, 용융물 저장조(20)는, 압출기(10)로부터 이송되는 용융물에 추가로, 앞서 수용된 용융물을 배출한다. 그 결과, 예비 성형품(18)의 유출 속도는 여전히 중공성형 주기 동안 증가된다. 검출된 유출 속도가 너무 높다면, 용융물 저장조(20)는 압출기(10)로부터 가소화되어 이송되는 용융물의 일부분을 자신의 저장 챔버(21) 내에 수용한다. 그 결과, 예비 성형품(18)의 유출 속도는 여전히 중공성형 주기 동안 감소된다.

설정 값 편차는 개루프 제어장치(26) 내에서 가변 기간(K_t) 및 가변 부호(signum)를 갖는 펄스로 변환되어 방향 제어 밸브들(25a,b)로 출력된다. 압출기(10)로부터 이송되는 용융물에 추가로 용융물 저장조(20)에서 용융물을 배출하기 위해, 펄스는 4-3 방향 제어 밸브(25a) 및 4-2 방향 제어 밸브(25b)를 각각 오른쪽 스위칭 위치로 이동시키며, 그럼으로써 피스톤 표면(23a)은 압력원(P)으로 가압되고 작동 챔버(24b)는 탱크(T)와 연결된다. 그 결과, 용융물 피스톤(22)은 오른쪽 방향으로 도 1에 도시된 위치로 이동된다. 압출기(10)로부터 이송되는 용융물의 일부분의 수용을 위해, 펄스는 4-3 방향 제어 밸브(25a)를 왼쪽 스위칭 위치로 이동시키고 4-2 방향 제어 밸브(25b)는 오른쪽 스위칭 위치로 이동시킨다. 그런 후에, 피스톤 표면(23b)은 압력원(P)에 의해 가압되며, 그에 반해 작동 챔버(24a)는 4-2 방향 제어 밸브(25b)를 통해 탱크(T)와 연결된다. 용융물 피스톤(22)은 왼쪽 방향으로 이동되고 용융물은 저장 챔버(21) 내에 수용된다.

튜브형 예비 성형품(18)의 형성을 위한 중공성형 주기 동안, 헤드(13)에서 유출되는 예비 성형품(18)의 유출 속도가 검출되며, 그리고 검출된 유출 속도에 따라서 용융물 저장조(20)는 여전히 중공성형 주기 동안 압출기(10)로부터 이송되는 용융물의 일부분을 수용하거나, 또는 압출기(10)로부터 이송되는 용융물에 추가로 용융물을 배출함으로써, 튜브형 예비 성형품(18)의 길이, 중량, 및 벽 두께 분포의 재현성은 본 발명에 따라 증가된다.

10: 압출기
11: 스크류
12a,b: 파이프라인
13: 헤드
14: 하우징
15: 유입 개구부
16: 채널
17: 유출 개구부
18: 예비 성형품
18a: 예비 성형품의 하단부
19: 유출 개구부
20: 용융물 저장조
21: 저장 챔버
22: 용융물 피스톤
23: 유압 실린더
23a,b: 피스톤 표면
24a,b: 작동 챔버
25a,b: 방향 제어 밸브
26: 개루프 제어장치
27: 측정 장치
28a~d: 광 배리어

Claims

압출기(10) 내에서 용융물로 열가소성 플라스틱을 가소화하는 가소화 단계;
압출기(10)에서부터 유출 개구부(17)를 포함한 헤드(13)까지로 압력 상태에서 용융물을 이송하는 이송 단계;
헤드(13) 내에서 용융물을 예비 성형품(18)으로 성형하는 성형 단계;
유출 속도로 헤드(13)의 유출 개구부(17)에서 예비 성형품(18)을 유출하는 유출 단계;
유출 개구부(17)에서 유출되는 예비 성형품(18)의 유출 속도를 검출하는 검출 단계; 및
예비 성형품(18)을 분리하는 분리 단계;
를 포함하는 압출 중공성형 방법에 있어서,
여전히 중공성형 주기 동안, 각각의 중공성형 주기에서 상기 예비 성형품(18)의 유출 단계 동안, 그리고 그 분리 단계 전에, 상기 검출된 유출 속도에 따라서 상기 압출기(10)로부터 이송되는 용융물의 일부분의 수용을 위해, 또는 이송된 용융물에 추가로 앞서 수용된 용융물의 배출을 위해 용융물 저장조(20)를 제어하는 제어 단계를 더 포함하고,
상기 제어 단계에서, 상기 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 낮다면, 상기 용융물 저장조(20)가 용융물을 배출하게 하고, 상기 검출된 유출 속도가 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 높다면, 상기 용융물 저장조(20)가 용융물을 수용하게 하고,
상기 추가 단계들을 통해, 상기 중공성형 주기에 제조되는 예비 성형품(18)의 길이에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 유출 속도는 상기 예비 성형품(18)의 유출 단계 동안, 그리고 상기 분리 단계 전에 수회 검출되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 유출 속도는 상기 예비 성형품(18)의 유출 단계 동안, 그리고 상기 분리 단계 전에 지속적으로 검출되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제2항에 있어서, 상기 유출 속도의 검출을 위해, 상기 예비 성형품(18)의 부분 길이의 유출을 위한 시간(t_xi)이 측정되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제4항에 있어서, 상기 예비 성형품(18)의 부분 길이의 유출을 위한 시간(t_xi)의 측정을 위해, 광 배리어(28a~d)가 상기 유출되는 예비 성형품(18)의 하단부(18a)를 통해 차단되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융물 저장조(20)는 유압 또는 전동기 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드(13)의 유출 개구부(17)의 크기는 상기 유출 개구부(17)에서 상기 예비 성형품(18)을 유출하는 유출 단계 동안 변경되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
용융물로 열가소성 플라스틱을 가소화하여 용융물을 이송하기 위한 압출기(10);
용융물을 위한 유입 개구부(15)와 예비 성형품(18)을 유출시키는 유출 개구부(17)를 포함하여 예비 성형품(18)으로 용융물을 성형하기 위한 헤드(13);
하나 이상의 중공성형 금형;
을 포함하는 중공성형 금형을 이용하여 중공체를 제조하기 위한 장치에 있어서,
상기 장치는 상기 압출기(10)로부터 이송되는 용융물의 일부분의 수용을 위한, 또는 상기 압출기(10)로부터 이송되는 용융물에 추가로 앞서 수용된 용융물의 배출을 위한 용융물 저장조(20), 및 상기 유출 개구부(17)에서 유출되는 예비 성형품(18)의 유출 속도를 검출하기 위한 하나 이상의 측정 장치(27)를 포함하고,
상기 용융물 저장조(20)의 개루프 제어 장치(26)는, 여전히 중공성형 주기 동안, 상기 중공성형 주기 동안 검출된 유출 속도가 상기 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 낮으면, 상기 용융물 저장조(20)가 용융물을 배출하게 하며, 그리고 상기 중공성형 주기 동안 검출된 유출 속도가 상기 유출 속도에 대한 설정 값보다 더 높으면, 상기 용융물 저장조(20)가 용융물을 수용하게 함으로써, 상기 중공성형 주기에 제조되는 예비 성형품(18)의 길이에 영향을 미치게 하는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 용융물 저장조(20) 및 상기 압출기(10)는 파이프라인(12a,b)을 통해 상기 헤드(13)의 유입 개구부(15)와 연결되는 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 용융물 저장조(20)는 압출기의 통합 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 용융물 저장조(20)는 분리된 어셈블리로서 형성되는 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 용융물 저장조(20)는 상기 헤드(13)의 통합 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 장치(27)는 상기 예비 성형품(18)의 부분 길이의 유출을 위한 시간(t_xi)을 검출하기 위해 하나 이상의 스위칭 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드(13)의 유출 개구부(17)는 크기 조정 가능한 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.
제6항에 있어서, 상기 헤드(13)의 유출 개구부(17)의 크기는 상기 유출 개구부(17)에서 상기 예비 성형품(18)을 유출하는 유출 단계 동안 변경되는 것을 특징으로 하는 압출 중공성형 방법.
제13항에 있어서, 상기 헤드(13)의 유출 개구부(17)는 크기 조정 가능한 것을 특징으로 하는 중공체 제조 장치.