KR102030003B1 - 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 폐플라스틱으로 형성된 심재를 신재 합성수지로 형성된 외피층이 감싼 것으로 이루어진 프로파일을 나선형으로 감아 충진관을 제조하되, 심재의 팽창을 통해 심재와 외피층의 사이에 요철구조가 형성되도록 함으로써 심재와 외피층의 결속을 더욱 강화시킨 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 폐플라스틱 펠렛을 건조시키는 건조 단계(S5); 상기 S5 단계를 통해 건조된 폐플라스틱 펠렛을 이용하여 형성되는 폐플라스틱으로 이루어진 심재와, 상기 심재를 감싸는 신재 합성수지로 이루어진 외피층으로 구성된 프로파일을 압출금형으로부터 압출 성형하는 프로파일 제조 단계(S10); 상기 압출금형으로부터 성형되어 나오는 프로파일의 표면에 대한 진공흡착을 통해 프로파일이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20); 사이징 작업을 마친 프로파일에 냉각수를 분사하여 프로파일을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 및 냉각 단계를 거친 프로파일을 나선형으로 감아 충진관을 제조하는 관성형 단계(S40);로 이루어지되, 상기 프로파일 제조 단계(S10)는 폐플라스틱에 발포제를 혼합하고, 심재와 외피층을 하나의 압출금형에서 압출 성형하여 외피층의 내부에서 심재가 팽창되면서 심재와 외피층의 사이에 불규칙한 요철구조의 경계면이 형성되게 한 것을 특징으로 하는 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법을 제공한다.

Description

폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법{Mothod for producing triple tube using waste plastics and foaming agent}

본 발명은 충진관 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고밀도 폴리에틸렌과 같은 신재 합성수지를 이용하여 형성된 내층 및 외층의 사이에 폐플라스틱을 이용하여 형성되는 중간층이 충진된 것으로 이루어지며, 중간층과 내층 및 외층의 결속력을 강화하여 양질의 합성수지관을 제조할 수 있도록 이루어진 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 지하에 매설되는 하수관, 상수도관, 오수관, 폐수관 등은 지하에 매설되는 특성 상 어느 정도의 연성과 함께 지상에 노출되게 설치되는 관에 비하여 상대적으로 높은 강도와 내구성, 내화학성, 내수성이 요구되므로, 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리염화비닐(PVC)과 같은 합성수지를 이용하여 제작된 합성수지관이 널리 사용되고 있다.

한편, 상기 합성수지관은 토양중에 존재하는 부식성 물질에도 녹이 슬거나 부패하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있어 지반에 매립되는 농수로, 오폐수 및 우수배관인 하수관로, 독성이 강한 폐수 등의 공업용 배관 등 여러 산업분야 및 일상생활에서도 널리 사용되고 있다.

이러한 합성수지관을 제조함에 있어서, 종래에는 일정한 단면 모양을 가지면서 연속적으로 압출되는 나오는 프로파일을 나선형으로 감아 중대형 합성수지관을 제조하게 된다.

도 1은 종래 중대형 합성수지관을 제조하는 장치의 구성을 보인 예시도를, 도 2는 중대형 합성수지관을 제조하는데 사용되는 프로파일의 단면도를 도시하고 있다.

종래 합성수지관 제조장치는 용융된 수지를 압출하여 프로파일을 성형하는 압출기(10)와, 상기 압출기(10)로부터 압출되어 나오는 프로파일이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 냉각기(20), 상기 냉각기(20)를 거친 프로파일을 나선형으로 감아 목적으로 한 합성수지관을 제조하는 성형기(30)로 구성된다.

한편, 합성수지관의 제조에 사용되는 프로파일은 중공형의 구조를 가지며, 중공형 프로파일을 이용하여 합성수지관을 제조함에 따라 합성수지관의 경량화가 가능하며, 합성수지관을 제조하는데 요구되는 재료 또한 절감할 수 있게 된다.

그러나, 중공형의 단면을 갖는 프로파일로 제조된 합성수지관의 경우, 합성수지관을 형성하는 벽의 내부에 빈공간이 형성되고, 이러한 빈공간으로 인해 누수의 위험성이 높아지는 문제점이 있다.

한편, 특허문헌1에는 폐플라스틱 원료로 이루어진 재생심재가 내부에 구비되고, 신재 합성수지가 재생심재를 감싸는 형태로 형성된 외피층으로 이루어진 프로파일을 이용하여 제조된 합성수지관이 개시되어 있다.

이러한 합성수지관은 프로파일의 내부가 재생심재로 매워짐에 따라 프로파일 내부의 빈공간으로 인한 누수발생의 위험성이 없고, 합성수지관의 강도도 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

그러나, 폐플라스틱 원료로 이루어진 재생심재와 신재 합성수지로 이루어진 외피층의 서로 다른 물성으로 인하여 재생심재와 외피층의 결합력이 낮으며, 이로 인하여 합성수지관의 사용기간이 늘어갈수록 재생심재와 외피층이 서로 분리되는 현상이 발생되고, 합성수지관의 강도저하와 함께 누수발생의 위험성이 증가하게 되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-0954781호(2010.04.28.공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 폐플라스틱으로 형성된 심재를 신재 합성수지로 형성된 외피층이 감싼 것으로 이루어진 프로파일을 나선형으로 감아 충진관을 제조하되, 심재의 팽창을 통해 심재와 외피층의 사이에 요철구조가 형성되도록 함으로써 심재와 외피층의 결속을 더욱 강화시킨 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 폐플라스틱 펠렛을 건조시키는 건조 단계(S5); 상기 S5 단계를 통해 건조된 폐플라스틱 펠렛을 이용하여 형성되는 폐플라스틱으로 이루어진 심재와, 상기 심재를 감싸는 신재 합성수지로 이루어진 외피층으로 구성된 프로파일을 압출금형으로부터 압출 성형하는 프로파일 제조 단계(S10); 상기 압출금형으로부터 성형되어 나오는 프로파일의 표면에 대한 진공흡착을 통해 프로파일이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20); 사이징 작업을 마친 프로파일에 냉각수를 분사하여 프로파일을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 및 냉각 단계를 거친 프로파일을 나선형으로 감아 충진관을 제조하는 관성형 단계(S40);로 이루어지되, 상기 프로파일 제조 단계(S10)는 폐플라스틱에 발포제를 혼합하고, 심재와 외피층을 하나의 압출금형에서 압출 성형하여 외피층의 내부에서 심재가 팽창되면서 심재와 외피층의 사이에 불규칙한 요철구조의 경계면이 형성되게 한 것을 특징으로 하는 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법을 제공한다.

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한편 상기 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법에 있어서, 상기 프로파일 제조 단계(S10)는 심재의 내부로 건조 공기를 주입하면서 프로파일을 압출 성형하도록 구성될 수 있다.

한편 상기 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법에 있어서, 상기 관성형 단계(S40)는 나선형으로 감기는 프로파일의 안쪽면에 노락색을 갖는 용융수지를 공급하여 충진관의 내벽에 노란색 코팅층을 더 형성시키도록 구성될 수 있다.

한편 상기 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법에 있어서, 상기 압출금형은, 제1압출기와 연결되는 제1유입구와, 발포제 투입기와 연결되는 제2유입구와, 상기 제1,2유입구를 통해 유입된 폐플라스틱과 발포제가 일시적으로 저장되는 대기챔버가 구비된 것으로 이루어진 금형본체; 상기 대기챔버의 중심부를 관통하는 구조를 갖도록 금형본체에 결합되며, 심재의 압출 시 심재의 내부에 팽창공간을 형성하는 돌출부재가 선단부에 형성된 것으로 이루어진 중심다이; 및 상기 중심다이를 감싸면서 중심다이와 함께 심재의 성형을 위한 제1압출로를 형성하고, 상기 제1압출로의 외측으로 외피층을 성형하기 위한 제2압출로를 형성하도록 이루어지며, 제2압출기와 연결되어 신재 합성수지를 제2압출로로 공급하기 위한 제3유입구가 형성된 것으로 이루어진 외부다이;로 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 폐플라스틱으로 이루어진 심재와 신재 합성수지로 이루어진 외피층이 하나의 압출금형을 통해 동시에 압출 성형되는 과정에서 폐플라스틱에 혼합된 발포제에 의해 폐플라스틱이 불규칙한 형태로 팽창되며, 이러한 폐플라스틱의 불규칙한 팽창에 의해 심재와 외피층의 경계가 요철구조로 변화되므로, 심재와 외피층의 결속력이 강화되고, 합성수지관의 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 폐플라스틱 펠렛을 건조시킨 후 압출기로 공급하도록 하며, 또한 심재의 내부로 건조공기를 유입시킴으로써, 폐플라스틱에 포함된 수분으로 인한 결함의 발행을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 충진관 제조장치의 구조도,
도 2 는 본 발명에 따른 압출금형의 사시도,
도 3 은 본 발명에 따른 압출금형의 분해 사시도,
도 4 는 본 발명에 따른 압출금형의 단면도,
도 5 는 본 발명에 따른 압출금형의 내부에서 프로파일이 압출되는 상태를 보인 단면도,
도 6 은 본 발명에 따른 압출금형에 의해 압출성형되어 나오는 프로파일의 단면도,
도 7 은 본 발명에 따른 건조기의 구조도,
도 8 은 본 발명에 따른 또 다른 구조의 제2중심다이의 사시도,
도 9 는 본 발명에 따른 충진관 제조방법의 순서도.

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.

한편, 본 발명에 따른 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법에 대해 설명하기에 앞서 본 발명에 따른 충진관 제조방법을 구현하기 위한 충진관 제조장치에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 충진관 제조장치의 구조도를, 도 2는 본 발명에 따른 압출금형의 사시도를, 도 3은 본 발명에 따른 압출금형의 분해 사시도를, 도 4는 본 발명에 따른 압출금형의 단면도를, 도 5는 본 발명에 따른 압출금형의 내부에서 프로파일이 압출되는 상태를 보인 단면도를, 도 6은 본 발명에 따른 압출금형에 의해 압출성형되어 나오는 프로파일의 단면도를, 도 7은 본 발명에 따른 건조기의 구조도를, 도 8은 본 발명에 따른 또 다른 구조의 제2중심다이의 사시도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 충진관 제조방법을 구현하기 위한 충진관 제조장치는 압출부(100), 사이징부(200), 냉각부(300), 관성형부(400)로 구성되며, 상기 압출부(100)와 사이징부(200)와 냉각부(300) 및 관성형부(400)가 순차적으로 배치되어 프로파일(10)을 제조하고, 제조된 프로파일(10)을 나선형으로 감아 목적으로 하는 충진관을 제조하도록 이루어진다.

한편, '충진관'은 신재 합성수지로 이루어진 외층과 내층의 사이에 폐플라스틱으로 이루어진 중간층이 충진된 것으로 이루어져 외층과 중간층 및 내층의 3층 구조로 이루어진 벽을 갖는 합성수지관으로 정의될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 충진관 제조방법에 의해 제조되는 프로파일(10)은 폐플라스틱으로 이루어진 심재(11)를 신재 합성수지로 이루어진 외피층(12)이 감싸고 있는 구조를 가지며, 이러한 프로파일(10)을 나선형으로 감아 제조되는 합성수지관의 경우, 외층과 내층이 신재 합성수지로 이루어지고, 외층과 내층의 사이에 위치하는 중간층이 폐플라스틱으로 이루어지면서 충진관을 구성하게 된다.

상기 압출부(100)는 충진관의 제조를 위한 프로파일(10)을 연속적으로 압출 성형하여 제조하는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압출부(100)는 직사각형 또는 정사각형의 단면형상을 갖는 프로파일(10)을 제조하도록 이루어진다.

이러한 압출부(100)는 제1압출기(110), 발포제 투입기(120), 제2압출기(130), 압출금형(140)으로 구성될 수 있다.

상기 제1압출기(110)는 알갱이 형태의 폐플라스틱 펠렛을 공급받아 용융시킨 후, 용융된 폐플라스틱을 압출금형(140)으로 공급하는 것이고, 상기 발포제 투입기(120)는 준비된 발포제를 압출금형(140)으로 공급하는 것이며, 상기 제2압출기(130)는 알갱이 형태의 신재 합성수지 펠렛을 공급받아 용융시킨 후 용융된 신재 합성수지를 압출금형(140)으로 공급하는 것으로, 이러한 제1압출기(110)와 발포제 투입기(120) 및 제2압출기(130)는 본 발명을 구현함에 있어서 특별한 구조가 요구되지 않으므로 일반적으로 널리 사용되고 있는 공지의 압출기와 투입기를 이용하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 압출금형(140)은 제1압출기(110)로부터 공급되는 폐플라스틱과 발포제 투입기(120)로부터 공급되는 발포제를 혼합하고, 발포제가 혼합된 폐플라스틱을 심재(11)의 형태로 만드는 것과 동시에 심재(11)의 외측에 제2압출기(130)로부터 공급되는 신재 합성수지로 이루어지는 외피층(12)을 형성한 뒤, 심재(11)와 외피층(12)으로 이루어지는 프로파일(10)을 압출 성형하도록 이루어진다.

이를 위하여 본 발명에 따른 압출금형(140)은 금형본체(141)와 중심다이(142) 및 외부다이(143)로 구성된다.

상기 금형본체(141)는 제1압출기(110)가 연결되는 제1유입구(1411)와, 발포제 투입기(120)가 연결되는 제2유입구(1412)와, 유입되는 폐플라스틱과 발포제가 일시적으로 저장되는 대기챔버(1413)가 구비된 것으로 구성된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형본체(141)는 대기챔버(1413)가 형성된 본체부(141a)의 일측에 폐플라스틱과 발포제를 대기챔버(1413)로 유도하는 관체(141b)가 설치되고, 관체(141b)의 외측 단부에 제1유입구(1411)가 형성된 제1플랜지부(141c)가 형성되며, 상기 관체(141b)의 중간에 제2유입구(1412)가 형성된 제2플랜지부(141d)가 형성된 것으로 구성된다.

이러한 구조의 금형본체(141)에 의하면, 제1압출기(110)가 제1플랜지부(141c)에 연결되어 용융된 폐플라스틱을 공급하고, 발포제 투입기(120)가 제2플랜지부(141d)에 연결되어 발포제를 공급하게 되며, 제1압출기(110)로부터 제1유입구(1411)로 유입되는 폐플라스틱이 관체(141b)를 통해 대기챔버(1413)로 유동하는 과정에서 제2유입구(1412)를 통해 유입되는 발포제와 혼합되면서 대기챔버(1413)로 유동하게 되므로, 폐플라스틱과 발포제의 원활한 혼합을 유도할 수 있게 된다.

한편, 상기 대기챔버(1413)는 본체부(141a)의 전면으로 개방되는 즉, 본체부(141a)의 전면으로부터 소정의 깊이를 갖도록 형성된 홈 형태로 이루어진다. 따라서 대기챔버(1413)로 유입되는 폐플라스틱은 본체부(141a)의 전면 방향으로 배출된다.

상기 중심다이(142)는 대기챔버(1413)의 중심부를 관통하는 구조를 갖도록 금형본체(141)에 결합되며, 압출금형(140)을 통해 압출되어 나오는 심재(11)의 내부에 팽창공간(S)을 형성하는 돌출부재(1426)가 선단부에 형성된 것으로 이루어진다.

보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심다이(142)는 제1중심다이(1421)와 제2중심다이(1422)로 구성된다.

상기 제1중심다이(1421)는 대기챔버(1413)를 관통하는 구조를 갖도록 금형본체(141)에 결합되며, 대기챔버(1413)의 내주면과 마주한 채로 이격된 외주면을 포함하는 원통형의 구조로 이루어진다.

이러한 제1중심다이(1421)의 선단에는 제2중심다이(1422)와의 결합을 위한 암나사부(1423)가 형성되고, 상기 암나사부(1423)로부터 제1중심다이(1421)의 길이방향으로 연장되면서 제1중심다이(1421)의 배면으로 연결되어 제1중심다이(1421)를 관통하는 구조를 갖는 공기유입로(1424)가 중심부가 형성된다.

한편, 도 4에는 제1중심다이(1421)의 후단부가 금형본체(141)를 관통하여 금형본체(141)의 뒤쪽으로 돌출되며, 이처럼 돌출된 후단부에 체결링(R)이 체결되어 제1중심다이(1421)가 금형본체(141)에 고정된 구조가 도시되어 있다.

상기 제2중심다이(1422)는 제1중심다이(1421)의 선단에 결합되어 외부다이(143)와 함께 제1압출로(F1)를 형성하도록 이루어지며, 선단에 돌출부재(1426)가 형성된다.

보다 구체적으로, 상기 제2중심다이(1422)의 후단부에는 제1중심다이(1421)에 형성된 암나사부(1423)에 나사결합되는 수나사부(1425)가 형성되며, 수나사부(1425)가 암나사부(1423)에 완전히 체결된 경우, 제1중심다이(1421)와 제2중심다이(1422)는 연속된 하나의 원기둥 형태를 갖는 중심다이(142)를 형성하도록 제1중심다이(1421)의 외주면과 제2중심다이(1422)의 외주면이 일치하도록 구성된다.

또한, 상기 제2중심다이(1422)의 선단에 형성되는 돌출부재(1426)는 심재(11)의 내부에 팽창공간(S)을 형성하게 되며, 이러한 돌출부재(1426)는 제2중심다이(1422)의 선단으로부터 전방으로 돌출되는 구조를 갖되, 외부다이(143)의 선단까지 연장되는 구조를 갖도록 충분히 긴 길이로 형성된다.

이와 같은 돌출부재(1426)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 도 3에는 9개의 의 돌출부재(1426)가 직사각형의 배열구조를 갖도록 제2중심다이(1422)의 선단에 형성된 구조가 도시되어 있고, 도 8에는 하나의 돌출부재(1426)가 제2중심다이(1422)의 선단에 형성된 구조가 도시되어 있다.

이와 같이 형성된 돌출부재(1426)의 체적은 폐플라스틱에 첨가되는 발포제의 첨가량을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.

즉, 발포제의 첨가로 인하여 팽창되는 폐플라스틱의 체적과 돌출부재(1426)의 전체 체적이 동일하도록 발포제의 첨가량 또는 돌출부재(1426)의 전체 체적을 결정함으로써, 심재(11)의 압출 성형과정에서 형성되는 팽창공간(S)이 폐플라스틱의 팽창으로 인해 완전히 메워지도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 돌출부재(1426)에는 심재(11)의 내부로 공기를 분출하기 위한 분출공(1427)이 형성되며, 상기 분출공(1427)과 제1중심다이(1421)의 공기유입로(1424)를 연결하는 연결통로(1428)가 제2중심다이(1422)의 중앙부에 형성된다.

상기 외부다이(143)는 중심다이(142)를 감싸면서 중심다이(142)와 함께 심재(11)의 성형을 위한 제1압출로(F1)를 형성하고, 상기 제1압출로(F1)의 외측으로 외피층(12)을 성형하기 위한 제2압출로(F2)를 형성하도록 이루어지며, 상기 제2압출기(130)와 연결되어 신재 합성수지를 제2압출로(F2)로 공급하기 위한 제3유입구(1433c)가 형성된 것으로 이루어진다.

보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부다이(143)는 제1외부다이(1431), 제2외부다이(1432), 제3외부다이(1433), 제4외부다이(1434)로 구성된다.

상기 제1외부다이(1431)는 대경부(1431a)와 소경부(1431b)의 2단구조를 갖는 원통형의 구조로 이루어지되, 상기 대경부(1431a)가 후단부에 위치하여 금형본체(141)의 전면으로 삽입되도록 이루어지고, 상기 소경부(1431b)는 금형본체(141)의 전방으로 돌출되도록 전단부에 위치하며 중심다이(142)의 외주면과 이격된 채로 중심다이(142)를 감싸면서 폐플라스틱의 유동을 위한 유로를 형성하도록 구성된다.

상기 제2외부다이(1432)는 제1외부다이(1431)를 금형본체(141)에 고정하는 것으로, 금형본체(141)에 결합된 대경부(1431a)를 가압한 채로 금형본체(141)에 고정되도록 구성된다.

이러한 제2외부다이(1432)는 원형의 링구조를 갖되, 상기 대경부(1431a)에 대응하는 걸림턱(1432a)이 형성된 것으로 이루어지며, 제2외부다이(1432)를 관통하여 금형본체(141)에 체결되는 다수의 볼트에 의해 금형본체(141)에 고정되게 구성될 수 있다.

상기 제3외부다이(1433)는 제1외부다이(1431)와 연속되는 구조를 갖도록 제1외부다이(1431)의 선단부에 결합되어 중심다이(142)에 형성된 돌출부재(1426)를 감싸면서 제1압출로(F1)를 형성하고, 외피층(12)의 성형을 위한 신재 합성수지를 공급받도록 이루어진다.

이러한 제3외부다이(1433)는 제1외부다이(1431)의 소경부(1431b)와 동일한 외경을 가지며, 중앙부에 프로파일(10)의 심재(11) 형상에 대응하는 형상 즉, 사각형의 단면 형상을 갖는 제1관통공(1433a)을 포함한다. 이때 상기 제1관통공(1433a)은 중심다이(142)의 선단에 형성된 돌출부재(1426)로부터 이격된 채로 돌출부재(1426)를 감싸는 구조를 갖도록 형성되어 제1압출로(F1)를 형성하도록 구성된다.

또한, 상기 제3외부다이(1433)에는 신재 합성수지가 유입되는 확장홈(1433b) 및 제3유입구(1433c)가 형성되고, 상기 확장홈(1433b)은 제1관통공(1433a) 보다 큰 횡단면적을 가져 확장된 형태를 갖는 원형의 홈으로 이루어지며, 상기 제3유입구(1433c)는 제3외부다이(1433)의 외측으로부터 확장홈(1433b)으로 연결되게 형성된다.

한편, 상기 확장홈(1433b)은 제3유입구(1433c)를 통해 유입되는 신재 합성수지가 일시적으로 저장될 수 있도록 충분히 큰 체적을 갖도록 형성되며, 이러한 확장홈(1433b)은 제3외부다이(1433)의 전면으로 개방된 구조로 형성된다.

상기 제4외부다이(1434)는 제3외부다이(1433)의 선단에 결합되어 확장홈(1433b)을 부분적으로 폐쇄하면서 제2압출로(F2)를 형성하는 것으로, 제3외부다이(1433)의 외경과 동일한 외경을 갖는 원통형의 구조로 이루어지며, 제1압출로(F1)를 통해 압출되어 나오는 심재(11)의 외측에 제2압출로(F2)를 형성하도록 제1관통공(1433a) 보다 큰 횡단면적을 갖는 제2관통공(1434a)이 중심부를 관통하는 구조로 형성된 것으로 구성된다.

이때 상기 제2관통공(1434a)의 횡단면적은 확장홈(1433b) 보다는 작고 제1관통공(1433a) 보다는 큰 크기를 가지며 사각형의 단면을 갖는다.

상기와 같이 구성된 제3외부다이(1433)와 제4외부다이(1434)는 제4외부다이(1434)와 제3외부다이(1433)를 순차적으로 관통하여 제1외부다이(1431)의 선단에 체결되는 볼트에 의해 제1외부다이(1431)에 고정될 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 압출부(100)에 있어서, 폐플라스틱 펠렛에 함유된 수분으로 인한 결함의 발생을 방지하기 위하여 폐플라스틱 펠렛을 건조시킨 상태로 제1압출기(110)에 공급하는 건조기(500)가 더 포함될 수 있다.

상기 건조기(500)는 일정량의 폐플라스틱 펠렛을 저장할 수 있도록 이루어진 용기(510)와, 상기 용기(510) 내의 폐플라스틱 펠렛을 교반시키는 교반기(520)와, 상기 용기(510)의 내부로 가열된 공기를 주입하여 폐플라스틱 펠렛의 건조를 유도하는 열풍기(530)로 구성될 수 있다.

이때, 상기 교반기(520)는 용기(510)의 내부에서 수직한 자세를 갖도록 설치된 스크류(521)와, 상기 스크류(521)와 연결되어 스크류(521)를 회전시키는 모터(522)로 구성될 수 있다.

상기 열풍기(530)는 외부 공기를 용기(510)의 내부로 유동시키는 송풍기(531)와, 상기 송풍기(531)에 의해 유동하는 공기의 유동경로 상에 위치하도록 설치되어 열을 발산하는 히터(532)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 압출부(100)에는 중심다이(142)에 형성된 공기유입로(1424)로 건조 공기를 공급하는 건조공기 공급장치(600)가 더 포함될 수 있다.

상기 건조공기 공급장치(600)는 대기 중의 수증기를 제거하여 건조해진 공기를 공급하는 것으로, 냉동식 또는 건조제 방식으로 구성될 수 있으며, 이미 다양한 구조의 건조공기 공급장치가 사용되고 있으며, 공지의 건조공기 공급장치를 그대로 적용하여 중심다이(142)에 건조공기를 공급할 수 있으므로, 건조공기 공급장치(600)에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 사이징부(200)는 압출부(100)로부터 압출 성형되어 나오는 프로파일(10)의 표면에 대한 진공흡착을 통해 프로파일(10)이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 것으로, 충진관의 제조공정순서를 기준으로 압출부(100)의 후단에 위치하도록 배치된다.

이러한 사이징부(200)는 목적으로 하는 프로파일(10)의 형상 및 크기에 대응하는 구멍을 갖는 틀이 구비되고, 프로파일(10)이 틀의 구멍을 통과하는 과정에서 프로파일(10)의 표면을 진공흡착하여 당기는 방식으로 프로파일(10)이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하게 된다.

상기 냉각부(300)는 사이징부(200)를 거쳐 나오는 프로파일(10)을 냉각하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 사이징부(200)의 후단에 위치하도록 배치되며, 냉각수의 분사를 통해 프로파일(10)을 냉각하도록 이루어진다.

상기 관성형부(400)는 냉각부(300)를 지난 프로파일(10)을 드럼의 외부에 나선형의 구조로 감아 관형태로 성형하는 것으로, 제조공정순서를 기준으로 냉각부(300)의 후단에 위치하도록 배치된다.

한편, 상기 관성형부(400)는 수평한 자세를 갖는 다수의 회전봉(410)이 원형의 구조로 배열되게 설치되고, 다수의 회전봉(410)은 미도시된 체인으로 연결되어 동일한 방향으로 회전하도록 이루어진다.

또한, 상기 관성형부(400)에는 프로파일(10)을 회전봉(410)의 길이방향으로 밀어주어 프로파일(10)이 나선형의 구조로 감길 수 있도록 유도하는 가이드기구(420)와, 나선형으로 감기는 프로파일(10)의 사이사이에 접착용 수지를 배출하는 접착노즐(430)이 설치된다.

이러한 관성형부(400)에 있어서, 제조되는 충진관의 내부에 노란색의 코팅층을 형성하기 위한 코팅노즐(440)이 더 포함될 수 있다.

상기 코팅노즐(440)은 프로파일(10)이 나선형으로 감기면서 충진관을 형성하는 과정에서 충진관의 내부에 노란색을 갖는 용융수지를 일자형의 구조로 연속으로 토출하여 충진관의 내부에 노란색의 코팅층을 형성하도록 이루어진다.

한편, 충진관의 내부에 노란색 코팅층이 형성된 경우, 지하에 매설된 관의 내부를 영상 촬영을 통해 검사하는 과정에서 보다 용이하게 관 내부의 결함을 발견할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 충진관 제조방법의 순서도를 도시하고 있다.

상기와 같은 충진관 제조장치에 의해 구현되는 본 발명에 따른 충진관 제조방법은 플라스틱으로 이루어진 심재(11)와, 상기 심재(11)를 감싸는 신재 합성수지로 이루어진 외피층(12)으로 구성된 프로파일(10)을 압출금형(140)으로부터 압출 성형하는 프로파일 제조 단계(S10); 상기 압출금형(140)으로부터 성형되어 나오는 프로파일의 표면에 대한 진공흡착을 통해 프로파일이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20); 사이징 작업을 마친 프로파일에 냉각수를 분사하여 프로파일을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 및 냉각 단계를 거친 프로파일을 나선형으로 감아 충진관을 제조하는 관성형 단계(S40);로 이루어지되, 상기 프로파일 제조 단계(S10)는 폐플라스틱에 발포제를 혼합하고, 심재(11)와 외피층(12)을 하나의 압출금형(140)에서 압출 성형하여 외피층(12)의 내부에서 심재(11)가 팽창되면서 심재(11)와 외피층(12)의 사이에 불규칙한 요철구조의 경계면이 형성되게 한 것으로 이루어진다.

이하 각 단계의 진행과정을 구체적으로 설명하도록 한다.

상기 프로파일 제조 단계(S10)는 심재(11)와 외피층(12)으로 이루어진 프로파일(10)의 압출 성형을 위하여 제1압출기(110)로부터 용융된 폐플라스틱을 공급받고, 발포제 투입기(120)로부터 발포제를 투입 받으며, 제2압출기(130)로부터 용융된 신재 합성수지를 공급받게 된다.

상기 폐플라스틱은 압출금형(140)에 형성된 제1유입구(1411)로 유입된 후 관체(141b)를 통해 대기챔버(1413)으로 유입되며, 이처럼 폐플라스틱이 유동하는 과정에서 제2유입구(1412)를 통해 유입되는 발포제가 폐플라스틱에 혼합된다.

따라서, 폐플라스틱이 대기챔버(1413)로 유동하는 과정 그리고 대기챔버(1413)에서 체류하는 시간 동안 발포제는 폐플라스틱에 충분하게 혼합된다.

한편, 대기챔버(1413)에서 발포제와 충분히 혼합된 폐플라스틱은 제1관통공(1433a)에 의해 형성되는 제1압출로(F1)를 지나가면서 심재(11)의 형태로 형성되며, 확장홈(1433b) 및 제2관통공(1434a)을 지나게 된다.

한편, 상기 신재 합성수지는 압출금형(140)에 형성된 제3유입구(1433c)을 통해 확장홈(1433b)으로 유입되며, 제2관통공(1434a)에 의해 형성되는 제2압출로(F2)를 지나면서 심재(11)를 감싸는 외피층(12)을 형성하게 된다.

이처럼 본 발명에 따른 프로파일 제조 단계(S10)는 하나의 압출금형(140)에서 심새(11)와 외피층(12)을 동시에 압출 성형하는 것과 함께 심재(11)를 구성하는 폐플라스틱에 발포제를 혼합시킴에 따라 프로파일의 압출 직후 심재(11)는 외피층(12)의 내부에서 팽창하게 된다.

특히, 압출 성형되어 나오는 프로파일은 바로 사이징부(200)로 유입되며, 사이징부(200) 내에서 표면이 구속된 상태에서 심재(11)의 팽창이 이루어지게 되며, 심재(11)의 팽창은 불규칙한 형태로 발생됨에 따라 심재(11)와 외피층(12) 사이의 경계면은 요철구조를 형성하게 된다.

이처럼 심재(11)와 외피층(12) 사이의 경계면은 요철구조를 형성하게 되면, 심재(11)와 외피층(12)의 결속력이 한 층 더 강화됨에 따라 이종재질의 접착부 사이에 쉽게 발생되는 분리현상을 방지할 수 있으며 누수의 방지 및 충진관의 강도를 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.

상기 사이징 단계(S20)는 압출금형(140)으로부터 압출되어 나오는 프로파일을 사이징부(200)로 투입하여, 프로파일의 표면을 진공흡착하여 당김으로써, 프로파일이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 냉각 단계(S30)는 사이징부(200)를 거쳐 나오는 프로파일을 냉각부(300)로 투입하여 냉각수에 의해 프로파일을 냉각하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 관성형 단계(S40)는 냉각부(300)를 지나 냉각된 프로파일을 나선형으로 감아 관형태로 제조하는 것으로 이루어지게 된다.

한편, 프로파일을 나선형으로 감아 관형태로 제조함에 있어서, 프로파일이 나선형으로 감김으로써 형성되는 프로파일과 프로파일의 사이에 접착용 수지를 주입하여 프로파일과 프로파일의 사이에 형성된 틈새를 매우고 프로파일 간의 접착을 유도하게 된다.

상기와 같이 구성된 충진관 제조방법에 있어서, 건조기(500)를 이용하여 폐플라스틱 펠렛을 건조시킨 후, 제1압출기(110)로 공급하는 건조 단계(S5)가 더 포함될 수 있다.

또한, 압출금형(140)에서 프로파일을 압출 성형함에 있어서, 건조공기 공급장치(600)에서 생산되는 건조 공기를 중심다이(142)를 통해 심재(11)의 내부로 분사할 수도 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: 프로파일 11: 심재
12: 외피층 100: 압출부
110: 제1압출기 120: 발포제 투입기
130: 제2압출기 140: 압출금형
200: 사이징부 300: 냉각부
400: 관성형부 141: 금형본체
1411: 제1유입구 1412: 제2유입구
1413; 대기챔버 142: 중심다이
1421: 제1중심다이 1422: 제2중심다이
1424; 공기유입로 1426: 돌출부재
143: 외부다이 1431: 제1외부다이
1432: 제2외부다이 1433: 제3외부다이
1433a: 제1관통공 1443b: 확장홈
1433c: 제3유입구 1434: 제4외부다이
1434a: 제2관통공 500: 건조기
510: 용기 520: 교반기
521: 스크류 530; 열풍기
600: 건조공기 공급장치 440: 코팅노즐

Claims (5)

1. 폐플라스틱 펠렛을 건조시키는 건조 단계(S5);
   상기 S5 단계를 통해 건조된 폐플라스틱 펠렛을 이용하여 형성되는 심재와, 상기 심재를 감싸는 신재 합성수지로 이루어진 외피층으로 구성된 프로파일을 압출금형으로부터 압출 성형하는 프로파일 제조 단계(S10);
   상기 압출금형으로부터 성형되어 나오는 프로파일의 표면에 대한 진공흡착을 통해 프로파일이 목적으로 한 형상 및 크기를 갖도록 유도하는 사이징 단계(S20);
   사이징 작업을 마친 프로파일에 냉각수를 분사하여 프로파일을 냉각시키는 냉각 단계(S30); 및
   냉각 단계를 거친 프로파일을 나선형으로 감아 충진관을 제조하는 관성형 단계(S40);로 이루어지되,
   상기 프로파일 제조 단계(S10)는 폐플라스틱에 발포제를 혼합하고, 심재와 외피층을 하나의 압출금형에서 압출 성형하여 외피층의 내부에서 심재가 팽창되면서 심재와 외피층의 사이에 불규칙한 요철구조의 경계면이 형성되게 하며,
   상기 압출금형은,
   제1압출기(110)와 연결되어 폐플라스틱을 공급받는 제1유입구(1411)와, 발포제 투입기(120)와 제1유입구를 연결하여 제1유입구(1411)를 통해 유동하는 폐플라스틱으로 발포제를 혼합시키는 제2유입구(1412)와, 상기 제1,2유입구(1411,1412)를 통해 유입된 폐플라스틱과 발포제가 일시적으로 저장되는 대기챔버(1413)가 구비된 것으로 이루어진 금형본체(141);
   상기 대기챔버(1413)의 중심부를 관통하는 구조를 갖도록 금형본체(141)에 결합되며, 심재의 압출 시 심재(11)의 내부에 팽창공간(S)을 형성하는 돌출부재(1426)가 선단부에 형성된 것으로 이루어진 중심다이(142); 및
   상기 중심다이(142)를 감싸면서 중심다이(142)와 함께 심재(11)의 성형을 위한 제1압출로(F1)를 형성하고, 상기 제1압출로(F1)의 외측으로 외피층(12)을 성형하기 위한 제2압출로(F2)를 형성하도록 이루어지며, 제2압출기(130)와 연결되어 신재 합성수지를 제2압출로(F2)로 공급하기 위한 제3유입구(1433c)가 형성된 것으로 이루어진 외부다이(143);로 구성되어 심재(11)와 외피층(12)을 하나의 압출금형에서 동시에 압출하여 성형하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로파일 제조 단계(S10)는 심재의 내부로 건조 공기를 주입하면서 프로파일을 압출 성형하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 관성형 단계(S40)는 나선형으로 감기는 프로파일의 안쪽면에 노락색을 갖는 용융수지를 공급하여 충진관의 내벽에 노란색 코팅층을 더 형성시키는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱과 발포제를 이용한 충진관 제조방법.
5. 삭제

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