KR20010107903A - 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 및 산업용 기계에서 방음과 수밀과 먼지 유입 방지를 위해 장착되어지는 웨더스트립(weather strip)을 100％ 재생이 가능한 열가소성인 TPE(Thermoplastic Elastomer)를 재질로 하고 인체에 무해한 순수 물로써 스폰지 발포를 일으켜 웨더스트립을 생산하는 제조방법과 이에 사용되는 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 압출기에서 TPE와 물이 교반되고 압출기의 말단에 설치된 구금장치를 통해 용융된 TPE가 토출되는 제 1공정과, 물분사 냉각조에서 웨더스트립의 외부를 냉각시키는 제 2공정과, 혈명기에서 웨더스트립의 평탄면부에 통기공을 형성시키는 제 3공정과, 침수 냉각조에서 웨더스트립의 내부를 냉각시키는 제 4공정과, 인취기에 의해 완성된 웨더스트립을 인발하는 제 5공정으로 이루어진 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법과, 이에 사용되는 구금장치 및 혈명기가 제공된다.
Description
본 발명은 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 및 산업용 기계에서 방음과 수밀과 먼지 유입 방지를 위해 장착되어지는 웨더스트립(weather strip)을 100％ 재생이 가능한 열가소성인 TPE(Thermoplastic Elastomer)를 재질로 하고 인체에 무해한 순수 물로써 스폰지 발포를 일으켜 웨더스트립을 생산하는 제조방법과 이에 사용되는 제조장치에 관한 것이다.
종래의 웨더스트립의 제조방법은 열경화성 고무인 EPDM(Ethlene Propylene Diene Copdymer)과 화학 발포제를 사용하여 스폰지 발포로써 웨더스트립을 제조하는 경우와, 전기의 제조방법을 개선하여 열가소성의 TPE와 순수 물로써 스폰지 발포하여 웨더스트립을 제조하는 경우가 있다.
종래의 열경화성 EPDM으로 웨더스트립을 제조하는 방법은 압출기, 구금장치, 가류조, 냉각조, 인취기로 제조라인이 구성되고, 가류조와 냉각조의 길이가 30m 정도로 길게 형성되어 있다.
그러나 전기의 제조공정은 열경화성의 고무로 스폰지 발포시 인체에 유해한화학 발포제가 사용되고, 열경화성의 고무로 제조된 웨더스트립은 개발과 양산시 및 폐차시 재생이 거의 불가능하여 환경오염의 원인이 되며, 이의 압출 작업시에는 혼련공정, 성형공정, 가류공정 및 냉각공정이 필요로하여 제조공정과 조작이 복잡한 문제점이 있다.
그리고 열가소성의 TPE로 웨더스트립을 제조하는 방법은 압출기와 구금장치, 물분사 냉각조, 인취기로 제조라인이 구성되고, 인체에 무해한 순수 물로써 스폰지 발포를 일으켜 웨더스트립을 제조한다. 따라서, 인체에 무해하고 폐차시 웨더스트립을 수거하여 재생이 가능한 웨더스트립을 생산할 수 있어 종래의 열경화성 EPDM으로 웨더스트립을 제조하는 방법에 비해 고무의 가류 공정이 필요없고, 환경친화적인 면에서 크게 개선된 방법이다.
그러나 웨더스트립의 벌브(bulb)가 1개인 경우는 냉각조의 길이를 열경화성 EPDM으로 웨더스트립을 제조하는 방법에 비해 1/3 정도로 줄일 수 있어 열경화성 EPDM과 같은 압출 속도를 내어 생산성이 있으나, 웨더스트립의 벌브가 2개 이상인 복잡한 형상의 웨더스트립은 내부를 냉각시킬 수 없어 열경화성 EPDM과 같은 압출 속도를 내기 위해서는 열경화성 EPDM으로 웨더스트립을 제조하는 방법에서 사용되는 긴 냉각조의 길이를 필요로하여 TPE 웨더스트립의 장점을 살리지 못하고, 공간 활용도와 비용절감 및 생산성의 측면에서 매우 불리한 문제점이 있으며, 수발포 TPE의 특성상 기존의 열경화성 고무와는 달리 압출기 내에서 160℃~250℃의 높은 온도로 용융시켜야 하고 매우 낮은 점도에서만이 발포제로서의 물을 투입할 수 있기 때문에 낮은 점도의 TPE가 구금장치로 토출될 때 미세한 흐름성의 차이에 의해열경화성 EPDM으로 웨더스트립을 제조하는 방법에서 사용되는 기존의 구금장치로는 정상적인 형상의 웨더스트립을 제조할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 종래의 냉각조와 같은 길이에서 생산성을 향상시키기 위하여 냉각공정을 물분사냉각공정과 침수냉각공정으로 분리하고 침수냉각공정에서 효과적인 냉각을 위해 침수냉각공정 앞에 웨더스트립에 통기공을 형성시키는 혈명기를 설치하고, 벌브가 2개 이상의 복잡한 웨더스트립도 수발포 TPE로 제조할 수 있도록 기존의 일체형 구금을 각각의 구금으로 분리하여 제작하되 토출되는 TPE의 흐름성을 균일하게 할 수 있도록 각각의 구금의 두께를 조절하여 제작하여 각각의 분리형 구금을 일체화시켜 사용할 수 있도록 하는 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 수발포 TPE 압출 공정 라인
도 2는 종래의 수발포 TPE 압출 공정 라인
도 3은 본 발명에 사용되는 구금장치의 사시도
도 4는 본 발명에 사용되는 구금장치의 종단면도
도 5는 본 발명에 사용되는 구금장치의 외형구금부에서의 종단면도
도 6은 본 발명에 사용되는 구금장치에 의해 웨더스트립이 압출되는 상태도
도 7은 종래의 구금장치에 의해 웨더스트립이 압출되는 상태도
도 8은 본 발명에 의해 제조된 웨더스트립의 사시도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 압출기 2 : 구금장치 3 : 물분사 냉각조
4 : 혈명기 5 : 침수 냉각조 6 : 인취기
7 : 공기 주입공 8 : 제1벌브코아 9 : 공기 주입관
10 : 제1벌브구금 11 : 제2벌브코아 12 : 제2벌브구금
13 : 외형구금 14 : 체결공 15 : 통기공
16 : 제1벌브 17 : 제2벌브 18 : 격막
100 : 웨더스트립
이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 수발포 TPE 압출 공정 라인을 도시한 것으로, 압출기(1)와 압출기 말단에 설치된 구금장치(2)와 물분사 냉각조(3)와 혈명기(4)와 침수 냉각조 (5)와 인취기(6)로 구성되어 있다.
도 2는 종래의 수발포 TPE 압출 공정 라인을 도시한 것으로, 냉각공정이 물분사 냉각조(3)로만 구성되어 있다.
도 3은 본 발명에 사용되는 구금장치(2)의 사시도로서, 본 발명의 구금장치 (2)는 내부에 공기 주입공(7)이 형성된 제1벌브코아(8)가 공기 주입공(7)과 통기되는 공기 주입관(9)에 의해 설치된 환형의 제1벌브구금(10)과, 내부에 공기 주입공( 7)이 형성된 제2벌브코아(11)가 공기 주입공(7)과 통기되는 공기 주입관(9)에 의해 설치된 환형의 제2벌브구금(12)과, 내측에 웨더스트립(100)의 외곽 형상으로 절공된 외형구금(13)으로 분리되어 구성되고, 제1벌브구금(10)과 제2벌브구금(12)과 외형구금(13)의 각각의 외주에 형성된 체결공(14)으로 체결되어 구금장치(2)가 형성된다.
도 4는 본 발명에 사용되는 구금장치(2)의 종단면도로서, 제1벌브구금(10)과 제2벌브구금(12)과 외형구금(13)이 체결공(14)에 의해 체결되어 일체가 된 상태의 단면도이다. 특히 제1벌브코아(8)의 저부가 공기 주입관(9)측에는 얇고 공기 주입공(7)의 끝단부측에는 두껍게 형성된 본 발명의 특징적인 형상이 도시되어 있다.
도 5는 본 발명에 사용되는 구금장치(2)의 외형구금(13)부에서의 종단면도로서, 구금장치(2)를 통해 압출되는 웨더스트립(100)의 단면 형상의 공간이 도시되어 있다.
도 6은 본 발명에 사용되는 구금장치(2)에 의해 웨더스트립(100)이 압출되는 상태도이고, 도 7은 종래의 구금장치(2)에 의해 웨더스트립(100)이 압출되는 상태도이며, 도 8은 본 발명에 의해 제조된 웨더스트립(100)의 사시도이다.
도면중 미설명 부호 15는 웨더스트립(100)에 형성된 통기공이고, 16은 웨더스트립(100)에 형성된 제1벌브이며, 17은 웨더스트립(100)에 형성된 제2벌브이고, 18은 웨더스트립(100)에 형성된 제1벌브(16)와 제2벌브(17)를 구분하는 격막이다.
상기 도 1의 공정라인과 도 3 내지 도 5의 구금장치(2)를 이용한 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법은 압출기(1)에서 TPE와 물이 교반되고, 압출기(1)의 말단에 설치된 구금장치(2)를 통해 용융된 TPE가 토출되는 제 1공정과, 물분사 냉각조(3)에서 웨더스트립(100)의 외부를 냉각시키는 제 2공정과, 혈명기(4)에서 웨더스트립(100)의 평탄면부에 통기공(15)을 형성시키는 제 3공정과, 침수 냉각조(5)에서 웨더스트립(100)의 내부를 냉각시키는 제 4공정과, 인취기(6)에 의해 완성된 웨더스트립(100)을 인발하는 제 5공정으로 이루어진다.
제 1공정의 압출기(1)의 제원은 스크류 직경 90mm, L/D 32 이고, 스크류 회전수는 35rpm으로 설정되며, 압출기(1)의 온도는 160℃~250℃ 내에서 조절해야만 TPE의 용융이 가능해 지고, 발포제로서의 물이 압출기(1) 내부의 TPE로의 주입이 가능해 진다. 발포제로서의 물은 토출 TPE양의 0.5％의 양으로 주입된다. 압출기 (1)에서 물과 교반되어 용융된 상태의 TPE는 구금장치(2)를 통해 웨더스트립(100) 형상을 이루면서 토출된다. 도 6과 같이 구금장치(2)를 통해 토출될 때의 TPE는 압출기(1) 내의 압과 대기압과의 관계에 의하여 TPE 내부의 물이 단열팽창되어 증발되면서 TPE 내에서 스폰지로서의 발포가 형성된다.
따라서, 본 발명의 구금장치(2)는 벌브의 갯수만큼의 벌브구금(10)(12)을 형성시켜, 낮은 점도의 TPE가 웨더스트립(100)의 형상을 제대로 유지하도록 각각의 벌브구금(10)(12)을 통해 각각의 벌브 즉, 제1벌브(16)와 제2벌브(17)로 저온의 공기를 넣어 주도록 구성하였다. 즉, 도 3 및 도 8에서와 같이 본 발명의 대표적인 실시예는 제1벌브(16)와 제2벌브(17)의 두개의 벌브를 갖는 웨더스트립(100)의 제조에 있어 구금장치(2)는 제1벌브코아(8)를 갖는 제1벌브구금(10)과 제2벌브코아 (11)를 갖는 제2벌브구금(12)으로 구분하여 형성시키고, 각각의 벌브코아(8)(11)의 내부에는 공기 주입관(9)과 연통되는 공기 주입공(7)이 형성되어 있어서 웨더스트립(100)의 제1벌브(16)와 제2벌브(17)로 대기압을 작용시키고, 저온의 대기를 유입시킬 수 있어 찌그러지는 등의 웨더스트립(100) 변형을 방지할 수 있으며, 각각의 벌브코아(8)(11)를 통하여 저온의 공기를 주입함으로써 웨더스트립(100) 형상의 유지를 위한 공기 공급 조절을 보다 원활하게 할 수 있다.
그리고, 구금장치(2)를 통해 압출되어져 나오는 TPE는 낮은 점성을 갖고 있으므로 정상 두께의 격막(18)을 형성시키기 위해서, 본 발명은 도 4의 제1벌브코아 (8)의 단면에 도시된 바와 같이 TPE의 인입부는 격막(18)의 두께보다 크게하고, 토출부는 격막(18)의 두께로 형성시켜, 격막(18)을 충분히 형성시킬 수 있는 양의 TPE를 토출시키도록 되어 있다.
또한, 높은 온도에서 용융된 TPE는 매우 낮은 점도를 가지므로 구금장치(2)를 통과할 때 매우 작은 흐름성의 차이도 웨더스트립(100) 형성에 문제를 발생시키므로 구금장치(2)의 각 구금(10)(12)(13)의 두께를 조절하면 흐름성의 균형을 이룰 수 있게 한다.
제 2공정은 물분사 냉각조(3)에서 발포되어 웨더스트립(100)으로 성형된 TPE에 스프레이로 물을 분사하여 웨더스트립(100)의 외부를 냉각시키는 공정으로서,열가소성의 재료인 TPE는 온도를 높여 연화된 상태에서 성형되고 냉각되어 웨더스트립(100)이 완성된다. 그리고 이미 가류된 TPE가 압출기 내에서 토출되므로 가류 공정이 필요없이 냉각공정만으로 웨더스트립(100) 작업이 이루어진다. 본 발명에서는 냉각공정을 2개로 나누어서 실시하는데, 제 2공정은 그 첫번째의 냉각공정이다.
제 3공정은 혈명기(4)에서 웨더스트립(100)의 평탄면에 통기공(15)을 뚫는 공정으로서, 격막(18)을 제외한 웨더스트립(100)의 평탄면에 통기공(15)을 형성시켜 제 4공정의 침수냉각공정에서 효율적인 냉각을 수행할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
제 4공정은 웨더스트립(100)을 침수 냉각조(5)에 담궈서 웨더스트립(100) 내부를 냉각 시키는 공정이다. 웨더스트립(100)의 형상이 2개 이상의 벌브를 갖는 복잡한 형상일 경우 외부의 냉각만으로는 정상적인 웨더스트립(100)으로 성형되지 않기 때문에 내부의 냉각이 필수적으로 요구된다. 따라서, 본 발명은 보다 효율적으로 웨더스트립(100)의 내부를 냉각시키기 위하여 물속에 담궈서 냉각시키도록 하고, 냉각수가 제2벌브(17)의 내부로 유입되도록 앞 공정에서 통기공(15)을 형성시켰다. 즉, 침수 냉각조(5)에 웨더스트립(100)이 담기면 통기공(15)을 통해 냉각수가 제2벌브(17)의 내부로 유입되어 내부를 냉각시킬 수 있게 된다.
제 5공정은 완전히 냉각되어 성형된 웨더스트립(100)을 인취기(6)로써 인발하여 압출기(1)에서 토출되는 웨더스트립(100)을 비롯하여 일렬로 연결된 웨더스트립(100)을 이송시키는 역할을 하게 된다.
상기와 같이 본 발명은 5단계의 공정으로 이루어지고, 특징적인 구금장치(2)에 의해 복잡한 형상의 웨더스트립(100)을 제조할 수 있게 된다.
이와같이 본 발명은 냉각공정을 물분사냉각공정과 침수냉각공정으로 분리하고, 침수냉각공정에서 효과적인 냉각을 위해 침수냉각공정 앞에 웨더스트립(100)에 통기공(15)을 형성시키는 혈명기(4)를 설치하여 종래의 냉각조와 같은 길이에서 생산성을 향상시키는 효과가 있고, 일체형 구금장치(2)를 각각의 구금(10)(12)(13)으로 분리하여 제작하되 토출되는 TPE의 흐름성을 균일하게 할 수 있도록 각각의 구금(10)(12)(13)의 두께를 조절하여 제작하고, 사용시에는 일체화시켜 사용할 수 있도록 하여 벌브(16)(17)가 2개 이상의 복잡한 웨더스트립(100)도 수발포 TPE로 제조할 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법에 있어서, 압출기(1)에서 TPE와 물이 교반되고 압출기(1)의 말단에 설치된 구금장치(2)를 통해 용융된 TPE가 토출되는 제 1공정과, 물분사 냉각조(3)에서 웨더스트립(100)의 외부를 냉각시키는 제 2공정과, 혈명기(4)에서 웨더스트립(100)의 평탄면부에 통기공(15)을 형성시키는 제 3공정과, 침수 냉각조(5)에서 웨더스트립(100)의 내부를 냉각시키는 제 4공정과, 인취기(6)에 의해 완성된 웨더스트립(100)을 인발하는 제 5공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 열가소성 고무를 이용한 웨더스트립의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 구금장치(2)는 내부에 공기 주입공(7)이 형성된 제1벌브코아(8)가 공기 주입공(7)과 통기되는 공기 주입관(9)에 의해 설치된 환형의 제1벌브구금(10)과, 내부에 공기 주입공(7)이 형성된 제2벌브코아(11)가 공기 주입공(7)과 통기되는 공기 주입관(9)에 의해 설치된 환형의 제2벌브구금(12)과, 내측에 웨더스트립(100)의 외곽 형상으로 절공된 외형구금(13)으로 분리되어 구성되고, 제1벌브구금(10)과 제2벌브구금(12)과 외형구금(13)의 각각의 외주에 형성된 체결공(14)으로 체결되어 형성됨을 특징으로 하는 구금장치.
- 제 2항에 있어서, 제1벌브코아(8)는 저부가 공기 주입관(9)측에는 얇고 공기 주입공(7)의 끝단부측에는 두껍게 형성됨을 특징으로 하는 구금장치.
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