KR102133560B1

KR102133560B1 - 벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 hdpe 원료의 공급장치

Info

Publication number: KR102133560B1
Application number: KR1020180129250A
Authority: KR
Inventors: 양세문; 김근성; 김용기
Original assignee: 주식회사 유림테크
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-07-13
Also published as: KR20200047151A

Abstract

본 발명은 벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 HDPE 원료의 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 용기의 블로우 성형시 벤츄리 효과를 이용하여 재사용 원료와 새 원료가 혼합된 고밀도폴리에틸렌 수지원료를 공기로 유동시켜 성형기에 효과적으로 공급할 수 있는 HDPE 원료의 공급장치에 관한 것이다.

Description

벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 HDPE 원료의 공급장치{suppling apparatus of HDPE materials for blow molding}

음료, 로션, 샴푸 및 조미료 등을 저장하는 용기와 같이 내부가 비어있는 성형제품들은 통상적으로 블로우 성형(blow molding)으로 제작된다.

블로우 성형은 사출에 의해 튜브형상으로 된 예비성형제품(패리슨)을 1차 성형하고, 이어서 예비성형제품을 금형 위치까지 이송시키고 블로워 핀이 하강하여 금형 내부에 공기를 불어넣어 금형의 내벽을 따라 부풀려진 상태로 2차 성형한 후 냉각한 다음 탈형하는 공정으로 이루어져 있다.

블로우 성형을 위해서는 합성수지 원료가 성형기로 공급되어야 한다. 이를 위해 다양한 원료 공급장치들을 이용하여 합성수지 원료를 성형기의 호퍼로 공급한다.

대한민국 등록특허 제10-0499881호에는 단일진공흡입기로 구성되는 사출성형기 원료공급 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다.

상기 원료공급시스템은 사출성형 원료를 공급하도록 된 호퍼에 원료수납탱크에 저장된 사출성형 원료를 원료공급관을 통하여 공급함에 있어서 단일 진공흡입기에서 발생하는 진공압을 메인진공라인을 통하여 사출성형기가 설치된 각 라인에 배관설치하고 이들 메인진공라인과 각각의 사출성형기를 분배진공라인에 의하여 병렬로 연결시키고 각 분배진공라인에는 솔레노이드 밸브를 설치하여 컨트롤 박스에서 자동제어하는 구성을 갖는다. 하지만, 진공흡입기에 의한 원료의 이송은 고장이 잦고 효율이 낮다는 문제점이 있다.

또한, 사출성형 원료로 재사용 원료를 혼합하여 사용시 진공흡입기에 의한 원료의 이송이 원활하지 않다는 문제점이 있다. 재사용 원료는 새 원료와 달리 입자의 크기가 다양하기 때문이다.

대한민국 등록특허 제10-0499881호: 단일진공흡입기로 구성되는 사출성형기 원료공급 시스템 및 그 방법

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 용기의 블로우 성형시 벤츄리 효과를 이용하여 재사용 원료가 혼합된 고밀도폴리에틸렌 수지원료를 공기로 유동시켜 성형기에 효과적으로 공급할 수 있는 HDPE 원료의 공급장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 HDPE 원료의 공급장치는 블로우 성형에 사용되는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 소재의 수지원료가 저장된 저장챔버와; 상기 저장챔버에 저장된 상기 수지원료를 공기의 흐름에 편승시켜 블로우 성형기로 이송시키기 위한 이송수단;을 구비하고, 상기 수지원료 중 60 내지 90중량%가 재사용 원료이며, 상기 이송수단은 내부에 교축유로가 형성된 벤츄리부와, 압축공기를 발생시키는 에어공급부와, 상기 에어공급부와 상기 벤츄리부의 입구를 연결하여 상기 에어공급부에서 발생된 압축공기를 상기 벤츄리부로 유입시키는 에어유입라인과, 상기 벤츄리부의 출구와 상기 블로우 성형기를 연결하는 원료이송라인과, 압축공기가 상기 교축유로를 통과시 상기 수지원료가 상기 벤츄리부로 흡입될 수 있도록 상기 벤츄리부와 상기 저장챔버를 연결하는 흡입라인을 구비한다.

상기 저장챔버에 열을 유입시켜 상기 수지원료를 건조시키기 위한 건조수단;을 더 구비하고, 상기 건조수단은 송풍기와, 상기 송풍기로부터 공급되는 공기 중의 수분을 감소시키기 위한 응축기와, 상기 응축기를 통과한 공기를 가열하기 위한 히터와, 상기 히터를 통과하여 가열된 공기가 상기 저장챔버의 내부로 유입될 수 있도록 상기 히터와 상기 저장챔버를 연결하는 열유입관과, 상기 저장챔버를 통과한 공기가 외부로 배출될 수 있도록 상기 저장챔버에 설치되는 배기관을 구비한다.

상기 저장챔버는 상기 수지원료가 수용되며 다수의 통기홀들이 형성된 내부하우징과, 상기 내부하우징을 감싸도록 형성된 외부하우징과, 상기 내부하우징과 상기 외부하우징 사이에 형성되어 상기 열유입관을 통해 공기가 유입되는 통로부를 구비한다.

상기 배기관을 통해 배출되는 공기 중의 이물질을 제거하기 위해 상기 배기관에 여과유닛이 설치되며, 상기 여과유닛은 상기 배기관과 연결되며 내부가 비어있는 구형의 케이스와, 상기 케이스의 내부 중심에 설치되며 상기 케이스보다 직경이 작은 구형의 센터부와, 상기 센터부를 감싸도록 설치되며 유체의 주입 및 배출에 의해 탄성적으로 팽창 및 수축이 가능한 고무볼과, 상기 고무볼과 상기 케이스 사이에 설치되어 상기 케이스 내부로 유입된 공기 중의 이물질을 걸러내기 위한 필터와, 상기 센터부와 상기 고무볼 사이로 유체를 공급하기 위한 유체공급부를 구비한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 압축공기를 이용하여 재사용 원료와 새 원료가 혼합된 고밀도폴리에틸렌 수지원료를 벤츄리 효과로 유동시킴으로써 원료를 성형기에 효과적으로 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 HDPE 원료의 공급장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 요부를 발췌한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 HDPE 원료의 공급장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 4는 도 3에 적용된 요부를 발췌한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 HDPE 원료의 공급장치의 요부를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 HDPE 원료의 공급장치에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 HDPE 원료의 공급장치는 수지원료가 저장된 저장챔버(10)와, 저장챔버(10)에 저장된 수지원료를 공기의 흐름에 편승시켜 블로우 성형기(1)로 이송시키기 위한 이송수단을 구비한다.

저장챔버(10)는 밀폐된 통 구조로 이루어진다. 저장챔버(10)의 내부에 블로우 성형에 사용되는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 소재의 수지원료가 저장된다. 수지원료로 화학공장에서 공급되는 새 원료만을 이용할 수 있다.

또한, 수지원료로 재사용 원료와 새 원료가 혼합된 것을 이용할 수 있다. 가령, 수지원료는 재사용 원료 60 내지 90중량%, 새 원료 10 내지 40중량%로 혼합될 수 있다.

재사용 원료는 새 원료를 용융하여 한번 이상 성형에 사용된 것을 의미한다. 예를 들어, 재사용 원료는 성형 후 성형품을 다듬는 과정에서 성형품에서 분리된 플라스틱 조각을 분쇄하여 얻거나, 불량 성형품을 분쇄하여 얻을 수 있다. 이러한 재사용 원료는 새 원료와 달리 입자의 크기 및 모양이 균일하지 않다는 특성을 갖는다. 반면에 화학공장에서 공급되는 새 원료는 입자의 크기 및 모양이 균일하다.

수지원료는 이송수단에 의해 블로우 성형기(10)로 이송된다.

이송수단은 내부에 교축유로(21)가 형성된 벤츄리부(20)와, 압축공기를 발생시키는 에어공급부(30)와, 에어공급부(30)와 벤츄리부(20)의 입구를 연결하여 에어공급부(30)에서 발생된 압축공기를 벤츄리부(20)로 유입시키는 에어유입라인(35)과, 벤츄리부(20)의 출구와 블로우 성형기(1)를 연결하는 원료이송라인(25)과, 압축공기가 교축유로를 통과시 수지원료가 벤츄리부(20)로 흡입될 수 있도록 벤츄리부(20)와 저장챔버(10)를 연결하는 흡입라인(15)을 구비한다.

벤츄리부(20)의 내부에는 횡단면적이 점진적으로 줄어들다 다시 늘어나는 교축유로(21)가 형성된다. 벤츄리부(20)의 일측은 압축공기가 유입되는 입구가 형성되고, 타측에는 압축공기가 배출되는 출구가 형성된다.

벤츄리부(20)의 양측에는 플랜지가 각각 형성된다. 입구가 형성된 벤츄리부(20)의 일측에는 에어유입라인(35)이 연결되고, 출구가 형성된 벤츄리부(20)의 타측에는 원료이송라인(25)이 연결된다.

에어공급부(30)는 압축공기를 발생시킨다. 에어공급부(30)로 통상적인 에어 컴프레셔가 이용될 수 있다.

에어유입라인(35)은 에어공급부(30)와 벤츄리부(20)를 연결한다. 에어공급부(30)에서 발생된 압축공기는 에어유입라인(35)을 통해 벤츄리부(20)로 유입된다.

원료이송라인(25)은 벤츄리부(20)와 블로우 성형기(1)를 연결한다. 벤츄리부(20)에서 배출되는 수지원료는 압축공기와 함께 블로우 성형기(1)로 이송되어 블로우 성형기(1)의 호퍼로 유입된다. 블로우 성형기(1)가 2대 이상 다수로 설치된 경우 원료이송라인은 다수의 분기관으로 분기되어 각 블로우 성형기로 연결될 수 있다.

흡입라인(15)은 저장챔버(10)와 벤츄리부(20)를 연결한다. 흡입라인(15)의 단부는 교축유로(21)에 연통된다. 압축공기가 에어유입라인(35)을 통해 벤츄리부(20)로 유입되면, 교축유로(21)를 통과하면서 유속이 빨라지고 압력은 낮아진다. 이때 저장챔버(10)에 저장된 수지원료가 흡입되어 압축공기에 편승하여 원료이송라인(25)을 통해 이동한다.

이와 같이 본 발명은 압축공기를 이용하여 고밀도폴리에틸렌 원료를 벤츄리 효과에 의해 유동시킴으로써 성형기에 효과적으로 원료를 공급할 수 있다. 이러한 이송방법은 간단한 구조로 수지원료를 성형기로 이송시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명은 입자의 크기와 모양이 다른 재생 원료가 혼합되어 있더라도 이송이 가능하다는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명은 다른 예로 건조수단을 더 구비할 수 있다.

합성수지는 흡수성을 가지고 있어서, 대기 중에 노출될 경우 재질에 따라서 일정한 양의 수분을 함유한다. 성형기에 공급되는 수지원료에 수분이 많이 함유된 경우 가수분해를 일으키거나 재료가 열화되거나 성형품의 강도 또는 인성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 용융된 수지의 유동성이 과도하게 되어 금형 내에 과잉 공급되어 형상불량의 문제를 발생시킬 수도 있다. 따라서 건조수단을 통해 수지원료를 건조하여 수분의 함유량을 일정량 이하로 하여 공급하는 것이 필요하다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 건조수단은 저장챔버(10)에 열을 유입시켜 수지원료를 건조시킨다. 이러한 건조수단은 일 예로 송풍기(40)와, 송풍기(40)로부터 공급되는 공기 중의 수분을 감소시키기 위한 응축기(43)와, 응축기(43)를 통과한 공기를 가열하기 위한 히터(45)와, 히터(45)를 통과하여 가열된 공기가 저장챔버(10)의 내부로 유입될 수 있도록 히터(45)와 저장챔버(10)를 연결하는 열유입관(47)과, 저장챔버(10)를 통과한 공기가 외부로 배출될 수 있도록 저장챔버(10)에 설치되는 배기관(49)을 구비한다.

송풍기(40)에서 발생된 바람은 응축기(43)로 유입되고, 응축기(43)에서 공기 중의 수분이 감소된다. 그리고 응축기(43)를 통과한 공기는 히터(45)를 통과하면서 설정된 온도로 가열된다. 가령, 40 내지 50℃로 가열될 수 있다. 히터(45)를 통과하여 가열된 공기는 열유입관(47)을 통해 저장챔버(10)의 내부로 유입된다. 열유입관(47)은 히터(45)와 저장챔버(10)를 연결한다. 그리고 저장챔버(10)를 통과한 공기는 배기관(49)을 통해 저장챔버(10)의 외부로 배출된다.

저장챔버(10) 내에서 수지원료의 건조효과를 높이기 위해 저장챔버는 이중구조로 형성될 수 있다.

가령, 저장챔버(10)는 수지원료가 수용되며 다수의 통기홀들(13)이 형성된 내부하우징(12)과, 내부하우징(12)을 감싸도록 형성된 외부하우징(11)과, 내부하우징(12)과 외부하우징(11) 사이에 형성되어 열유입관(47)을 통해 공기가 유입되는 통로부(17)를 구비한다. 내부하우징(12)은 지지포스트(14)에 의해 외부하우징(11)의 내부에 고정된다.

열유입관(47)은 내부하우징(12)과 외부하우징(11) 사이의 통로부(17)와 연결되도록 저장챔버(10)에 설치된다. 그리고 배기관(49)은 내부하우징(12)의 내측공간과 연결되도록 저장챔버(10)에 설치된다.

한편, 도 5와 같이 배기관(49)을 통해 배출되는 공기 중의 이물질을 제거하기 위해 배기관(49)에 여과유닛(50)이 설치될 수 있다. 배기관(49)을 통해 배출되는 공기 중에는 수지원료로부터 떨어져 나온 작은 조각 및 분진들이 포함될 수 있으므로 배기관(49)을 통해 배출되는 공기로부터 이를 제거할 필요가 있다.

도 5를 참조하면, 여과유닛(50)은 배기관(49)과 연결되며 내부가 비어있는 구형의 케이스(51)와, 케이스(51)의 내부 중심에 설치되며 케이스(51)보다 직경이 작은 구형의 센터부(53)와, 센터부(53)를 감싸도록 설치되며 유체의 주입 및 배출에 의해 탄성적으로 팽창 및 수축이 가능한 고무볼(57)과, 고무볼(57)과 케이스(51) 사이에 설치되어 케이스(51) 내부로 유입된 공기 중의 이물질을 걸러내기 위한 필터(59)와, 센터부(53)와 고무볼(57) 사이로 유체를 공급하기 위한 유체공급부를 구비한다.

케이스(51)는 내부가 비어있는 구형으로 형성된다. 케이스(51)에는 입구와 출구가 각각 형성된다. 케이스(51)의 입구에는 배기관(49)이 연결되고, 케이스(51)의 출구에는 여과처리된 공기가 배출되는 처리관(55)이 설치된다.

센터부(53)는 케이스(51)의 내경보다 직경이 더 작은 구형으로 형성된다. 센터부(53)는 케이스(51) 내부 중심에 설치되어 센터부(53)의 외주면과 케이스(51)의 내주면은 이격된다.

고무볼(57)은 센터부(53)를 감싸도록 설치된다. 고무볼(57)은 풍선과 같이 내부가 비어있고, 팽창 및 수축이 가능한 고무소재로 얇게 형성된다. 이러한 고무볼(57)은 내부로 주입되는 유체에 의해 탄성적으로 팽창 및 수축이 가능하다.

필터(59)는 고무볼(57)과 케이스(59) 사이의 빈 공간에 설치된다. 케이스(51) 내부를 통과하는 공기 중의 이물질을 걸러낸다. 필터(59)는 탄성적으로 팽창 및 수축이 될 수 있도록 신축성 있는 합성수지로 형성되는 것이 바람직하다. 필터(59)는 다수 가닥의 섬유사들이 서로 엉켜있는 해면체 구조일 수 있다. 또한, 필터(59)는 신축성 있는 스펀지 구조일 수 있다.

유체공급부는 센터부(53)와 고무볼(57) 사이로 유체를 공급하여 고무볼(57)을 팽창 또는 수축시키는 역할을 한다.

유체공급부는 공기 또는 물을 공급할 수 있다. 이러한 유체공급부의 일 예로 에어컴프레셔(미도시)와, 센터볼(53)의 내부에 형성되어 에어컴프레셔로부터 발생된 공기가 유입되는 유입실(54)과, 센터볼(53)에 형성되어 유입실(54)을 중심으로 방사상으로 연결되는 주입구(55)를 구비한다. 도시되지 않았지만 에어컴프레셔와 유입실은 연결관으로 연결된다.

에어컴프레셔에서 발생된 압축공기는 유입실(54)로 유입되어 주입구(55)를 통해 배출된다. 주입구(55)를 통해 배출되는 압축공기는 고무볼(57)을 팽창시키고, 팽창하는 고무볼(57)은 필터(59)를 케이스(51) 내주면 방향으로 압착한다. 이에 따라 필터(59) 내부의 공극이 좁아지면서 미세한 이물질까지 걸러낼 수 있다. 고무볼(57)의 팽창정도에 따라 필터 내부의 공극 크기를 자유롭게 조절하여 이물질을 크기별로 제거할 수 있다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 성형기 10: 저장챔버
20: 벤츄리부 25: 원료이송라인
30: 에어공급부 35: 에어유입라인

Claims

삭제
블로우 성형에 사용되는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 소재의 수지원료가 저장된 저장챔버와;
상기 저장챔버에 저장된 상기 수지원료를 공기의 흐름에 편승시켜 블로우 성형기로 이송시키기 위한 이송수단;을 구비하고,
상기 수지원료 중 60 내지 90중량%가 재사용 원료이며,
상기 이송수단은 내부에 교축유로가 형성된 벤츄리부와, 압축공기를 발생시키는 에어공급부와, 상기 에어공급부와 상기 벤츄리부의 입구를 연결하여 상기 에어공급부에서 발생된 압축공기를 상기 벤츄리부로 유입시키는 에어유입라인과, 상기 벤츄리부의 출구와 상기 블로우 성형기를 연결하는 원료이송라인과, 압축공기가 상기 교축유로를 통과시 상기 수지원료가 상기 벤츄리부로 흡입될 수 있도록 상기 벤츄리부와 상기 저장챔버를 연결하는 흡입라인을 구비하며,
상기 저장챔버에 열을 유입시켜 상기 수지원료를 건조시키기 위한 건조수단;을 더 구비하고,
상기 건조수단은 송풍기와, 상기 송풍기로부터 공급되는 공기 중의 수분을 감소시키기 위한 응축기와, 상기 응축기를 통과한 공기를 가열하기 위한 히터와, 상기 히터를 통과하여 가열된 공기가 상기 저장챔버의 내부로 유입될 수 있도록 상기 히터와 상기 저장챔버를 연결하는 열유입관과, 상기 저장챔버를 통과한 공기가 외부로 배출될 수 있도록 상기 저장챔버에 설치되는 배기관을 구비하며,
상기 배기관을 통해 배출되는 공기 중의 이물질을 제거하기 위해 상기 배기관에 여과유닛이 설치되며,
상기 여과유닛은 상기 배기관과 연결되며 내부가 비어있는 구형의 케이스와, 상기 케이스의 내부 중심에 설치되며 상기 케이스보다 직경이 작은 구형의 센터부와, 상기 센터부를 감싸도록 설치되며 유체의 주입 및 배출에 의해 탄성적으로 팽창 및 수축이 가능한 고무볼과, 상기 고무볼과 상기 케이스 사이에 설치되어 상기 케이스 내부로 유입된 공기 중의 이물질을 걸러내기 위한 필터와, 상기 센터부와 상기 고무볼 사이로 유체를 공급하기 위한 유체공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 HDPE 원료의 공급장치.
제 2항에 있어서, 상기 저장챔버는 상기 수지원료가 수용되며 다수의 통기홀들이 형성된 내부하우징과, 상기 내부하우징을 감싸도록 형성된 외부하우징과, 상기 내부하우징과 상기 외부하우징 사이에 형성되어 상기 열유입관을 통해 공기가 유입되는 통로부를 구비하는 것을 특징으로 하는 벤츄리 효과를 이용한 블로우 성형을 위한 HDPE 원료의 공급장치.
삭제