KR200226256Y1 - 합성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 튜브의 표면에 수성점착제로 점착한 다음, 고강력사로 편조하여 보강층의 밀도를 폭넓게 조정한 후에, 완성된 제품의 압력신뢰도를 높이고 보강층 표면에 경화를 방지하는 열가소성 수지를 압출 도포하여 접착성이 강한 피막을 형성한 후에, 상기 표면에 다양한 재질의 수지를 고착시키도록 구성한 합성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치에 관한 것이다.

Description

합성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치{The apparatus for manufacturing of High press pipe }

본 고안은 유압장치의 유압호스등에 사용되는 합성수지를 주로 하는 고압수지호스의 제조장치에 관한 것으로서, 상세히 설명하면, 고압수지호스의 제조과정 중 튜브의 보강층 편조방법 및 표면 고착방법을 개선하여 호스의 유연성과 압력을 상승시키고, 열경화성수지와 희석제를 사용하지 않아 작업환경을 개선하고 작업공정을 단순화하여 생산성 향상 및 제품의 질을 고급화하여 사용 범위의 확대를 이루는 합성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 고압수지호스의 제조방법은 합성수지를 주원료로 하여 압출 성형된 튜브에 편조로 보강하고 열경화성수지로 도포 하여 일정한 건조시간을 거쳐 우레탄으로 코팅한다. 상기와 같은 제조공정을 아래와 같이 공정별로 살펴보면 다음과 같다.

제1공정

원자재입고(원자재 종류) : 나일론 수지, 폴리에스터수지로 폴리에스터사, 나일론사, 와이어 열경화성접착제 희석제, 경화제

제2공정

튜브압출공정

제3공정

편조공정

제4공정

열경경화성수지 본딩 열경화성접착용 수지를 경화제와 희석제를 배합하여 편조된 튜브에 도포한 후에 일정한 시간이상(상온에서 1시간 이상)건조.

제5공정

폴리우레탄 접착공정

튜브에 도포된 열경화성수지 위에 우레탄 수지를 압출 코팅한다.

이상과 같은 공정에서 제조된 고압수지호스는 유압실린더를 이용한 유압작동기, 항공기, 자동차, 선박, 산업자동화장비 등에 많이 사용된다. 하지만 상기 제조 과정에서 튜브성형 후, 튜브와 보강층 사이를 밀착시키기 위하여 경화성 수지를 사용하거나 튜브와 보강층을 무리한 장력으로 밀착시키면 튜브의 경화를 초래하거나 튜브의 원형파괴를 조기에 발생시켜 사용상 많은 문제를 야기시켜 왔으며,

국내공개특허공보 공개번호 제2000-46922호에는 할로겐계원소를 함유하는 합성고무에 무독성 열안정제인 수산화칼슘을 첨가하고 카본블랙 등의 충전제와 가소제, 산화방지제 등을 첨가하고 말레이미드계 가교 시스템 단독 혹은 말레이미드계 가교 시스템과 설퍼도너 가교시스템을 병용하여 제조된 고압호스용 고무조성물이 공개되어 있고,

동 공보 공개특허번호 제98-67404호에는 나일론 또는 탄성 폴리에스터수지를 압출성형하여 만든 튜브 본체에 열가소성접착제를 도포한 후 합사한 폴리에스터 섬유를 편조하여 접착, 건조한 후 폴리우레탄 수지 중에서 1차로 내마모성수지를 코팅하고, 2차로 유연성수지를 코팅하여 내압용 3중호스를 제조하는 내압용호스의 제조방법이 기재되어 있으며,

동 공보 공개특허번호 제95-13699호에는 우레탄테이프와 보강연질심에 도포된 우레탄을 고열로 녹여 붙여 생긴 공간터널이 수축 또는 이완작용을 하는 자바라식 호스인 내유, 내한 우레탄호스 및 그의 제조방법이 기술되어 있으나, 내압과 굴절이 취약하고,

동 공보 공개특허번호 제10-98-69690호에는 튜브에 고강력사를 조적하고 접착에 필요한 수지대신 본드를 이용하여 브레이드완료된 튜브에 흡착 처리하여 고강력사에 흡착, 피막을 형성하여 제조된 고압수지 호스의 제조방법이 기재되어 있으나,

상기 기술은 열경화성수지를 사용하므로 일정기간이 경과되어 상기 고압호스가 경화되어 탄력을 잃어 사용하기 불편하고 동시에 장기간 사용결과 본드에 흡착된 고강력사가 탈리되며, 이질감을 갖는 불편함이 있었으며,

국내공개실용신안공보 제94-19529호에는 호스의 둘레에 스프링코일을 권회 설치하여 케이블을 피복하고 있으나 중량이 무겁고 인장력이 약하며 물성상 스프링코일과 합성수지가 반복적 굴절에 의하여 파괴되는 현상이 발생되며,

일본 특허출원 제88-136808호에는 고무조성물에 아연메타크릴레이트 및 유기과산화물을 혼합한 가황고무로 이루어진 고압호스가, 국내특허공보 공고번호 제92-9944호에는 축을 통해 우레탄을 피복한 보강철심이 나선상으로 회전하면서 우레탄 테이프가 압출, 성형되면서 나오는 고열로 상호 융착시키는 방법이 기재되어 있으나,

상기 종래의 기술들은 열경화성수지를 주로 하였으며 장기간 사용하므로 경화된 호스는 유연성의 저하로 곡률 반경이 커지고 심하면 호스의 절곡현상이 나타나 호스의 수명이 단축되고 유체의 흐름이 저항을 받아 파열의 원인이 되며, 장기간 사용함으로서 편조된 금속성분이 플라스틱 관과 경화후 분리되어 이질감이 있으며, 또한 곡율반경이 커져 대구경의 호스는 유연성을 상실하여 작동기구에 사용할 수 없게 된다. 또 경화성수지 도포시에는 밀도가 일정하지 않아 내부응력을 일정하게 받지 못하여 취약한 부분의 파손이 조기에 일어난다. 또한 경화성 수지를 희석하는 희석제는 가스발생의 원인이 되어 우레탄 코팅시 기포가 발생하여 불완전한 접착의 문제점이 되어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 튜브의 보강층을 고강력사로 편조하고 편조보강시에 편조각도를 조작하여 보강층의 밀도를 조정, 원하는 압력을 폭넓게 구현하고 튜브와 보강층 사이를 점착하여 보강층과 튜브의 이탈을 방지하고, 작동시 튜브의 원형파괴와 완제품의 피로도를 줄이고 제품의 유연성을 지속적으로 유지시키기 위하여 보강층에 열가소성 수지를 압출에 의한 도포방법으로 튜브의 보강층에 흡착 처리시켜 접착성 피막을 형성함과 동시에 튜브의 외피를 고착시켜 제품의 압력상승 초래와 작업 효율을 향상시키기 위한 열가소성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 고안의 합성수지를 주로하는 고압호스의 상세도

도2는 본 고안의 합성수지를 주로 하는 고압호스제조장치 상세도

＜도면의 주요부분에 대한 부호설명>

튜브(1), 수성점착제(2), 편조보강층(3), 열가소성수지(4),

표면코팅수지(5), 진공벤트(6), 히팅스로트(7), 도포용마사지링(8),

압출도포된 합성수지(9), 편조보강된 튜브(10), 표면고팅 튜브(11),

수지도포용 압출기(12), 표면고착코팅압출기(13), 보강층마사지링(14),

벤드히터(15)

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 튜브의 표면에 수성점착제로 점착한 다음, 고강력사로 편조하여 보강층의 밀도를 폭넓게 조정한 후에, 완성된 제품의 압력신뢰도를 높이고 보강층 표면에 경화를 방지하는 열가소성 수지를 압출도포 하여 접착성이 강한 피막을 형성한 후에, 상기 표면에 다양한 재질의 수지를 고착시키도록 구성한 열가소성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치에 관한 것이다.

본 고안은 보강층의 편조시에 튜브표면에 수성점착성수지를 도포하고 편조각도의 조작으로 보강층의 밀도를 조정, 원하는 압력을 구현하고 보강 완료된 튜브에 압출방법으로 열가소성수지를 도포 하여 강력한 접착성 피막을 형성함과 동시에 외피를 고착시켜 완성된 제품의 유연성을 지속적으로 유지시켜 유압, 공압으로 작동되는 작동기구의 고품질화와 안전성에 기여하는 효과를 지닌다.

본 고안에서 사용되는 튜브의 재질은 통상 나일론계이며, 수성점착제는 천연고무 또는 합성고무 (폴리부타디엔등)중 어느 하나의 화합물을 사용하고

도포용 열가소성수지는 TPU(Thermoplastic polyuretane elastomer)를 주로하는 접착제를 사용하며,

표면코팅 수지는 TPU(Thermoplastic polyuretane elastomer)로서, 헥사메틸렌디이소사아네이트, 트란스사이클로엑산 1,4디이소시아네이트, 이소프로론디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸렌디시아네이트, 1,3-비스(1-이소시아네토-1-메칠에칠)벤젠, 1,4-비스(1-이소시아네토-1-메칠에칠)벤젠, 1,1-비스(4-이소시아네토-1-메칠에칠)벤젠, 1,3-디이소시아네토벤젠, 1,4-디이소시아네토벤젠, 2-4-디이소시아네토-1-메틸벤젠, 1,3-디이소시아네토메틸벤젠, 1,5-디이소시아네토나프탈렌, 1-이소이아네토-2-(4-이소시아네토페닐)메틸벤젠, 1,1`-메틸렌비스(4-이소시아네토벤젠), 이소시아닉산, 폴리메틸렌폴리페닐렌폴리이소시아네이트, 트리페닐메탄, 4,4`,4``-트리이소시아네이트에서 선택된 어느하나의 화합물을 사용하는 것이다.

본 고안의 제조공정을 간단히 살펴보면,

임을 알 수 있으며,

이하 본 고안을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예1

제1공정

원자재입고(원자재 종류) : 나일론 수지, 폴리에스터수지로 폴리에스터사, 나일론사, 와이어, 탄소섬유 열가소성접착제 폴리우레탄.

제2공정

튜브압출공정

상기 준비된 재료를 압출장치의 투입기에 넣어 관 형상을 압출 제조한다.

(통상의 관을 압출장치에 의해 제조하는 압출공정으로서 본 고안의 특징적인 부분이 아니므로 자세한 내용을 생략하기로 한다.)

제3공정 (수성점착제 도포공정)

상기 제2공정에서 제조된 관의 표면에 수성점착제로 천연고무를 0.1~0.15㎜ 도포하여 도포한 다음,

본 공정에서 도포된 수성점착제는 다음 공정에 관의 표면에 편조 보강층의 이탈을 방지하고 보강층의 밀도를 증가시키고 안정시켜 하기 고강력사편조층과 함께 1차적으로는 튜브의 압을 상승시키고 팽창을 저지하는 역할을 한다.

제4공정 (편조공정)

상기 제3공정에서 제조된 수성점착제로 천연고무가 도포된 관의 표면에 고강력사로 편조각도를 Tan30~ 75°로 부여하여 밀도를 증가시키고 안정시켜 상기 수성점착제인 천연고무가 관에 밀착시켜 1차적으로는 튜브의 압을 상승시키고 팽창을 저지하는 역할을 한다.

제5공정 (열가소성수지 도포공정)

상기의 공정과 같이 편조보강된 튜브의 표면에 압출방식으로 열가소성 수지 TPU(Thermoplastic polyuretane elastomer)를 주로 함유하는 접착제 를 0.1~0.15㎜도포함과 동시에 표면 맛사지링을 통과하면서 0.1㎜ 두께로 일정하게 도포한다

제6공정 (표면고착코팅공정)

상기 제5공정과 연결되어 제5공정의 장치에 연결되어 섭씨220°~ 230°를 유지하는 진공히팅스로트를 통과하면서 헥사메틸렌디이소사아네이트로 표면(외피)을 압출고착하여 코팅처리 한다.

실시예2

제1공정

원자재입고(원자재 종류) : 나일론 수지, 폴리에스터수지로 폴리에스터사, 나일론사, 와이어, 탄소섬유 열가소성접착제 폴리우레탄.

제2공정

튜브압출공정

상기 준비된 재료를 압출장치의 투입기에 넣어 관 형상을 압출 제조한다.

(통상의 관을 압출장치에 의해 제조하는 압출공정으로서 본 고안의 특징적인 부분이 아니므로 자세한 내용을 생략하기로 한다.)

제3공정 (수성점착제 도포공정)

상기 제2공정에서 제조된 관의 표면에 수성점착제로 합성고무(폴리 부타디엔)을 0.1~0.15㎜ 도포하여 도포한 다음,

본 공정에서 도포된 수성점착제는 다음 공정에 관의 표면에 편조 보강층의 이탈을 방지하고 보강층의 밀도를 증가시키고 안정시켜 하기 고강력사편조층과 함께 1차적으로는 튜브의 압을 상승시키고 팽창을 저지하는 역할을 한다.

제4공정 (편조공정)

상기 제3공정에서 제조된 수성점착제로 천연고무가 도포된 관의 표면에 고강력사로 편조각도를 Tan30~ 75°로 부여하여 밀도를 증가시키고 안정시켜 상기 수성점착제인 천연고무가 관에 밀착시켜 1차적으로는 튜브의 압을 상승시키고 팽창을 저지하는 역할을 한다.

제5공정 (열가소성수지 도포공정)

상기와 공정과 같이 편조보강된 튜브의 표면에 압출방식으로 열가소성 수지로 TPU(Thermoplastic polyuretane elastomer)를 주로 함유하는 접착제를 0.1~0.15㎜도포함과 동시에 표면 맛사지링을 통과하면서 0.1㎜ 두께로 일정하게 도포한다

제6공정 (표면고착코팅공정)

상기 제5공정과 연결되어 제5공정의 장치에 연결되어 섭씨220°~ 230°를 유지하는 진공히팅스로트를 통과하면서 1,3-디이소시아네토벤젠로 표면(외피)을 압출고착하여 코팅처리 한다.

이때 사용진공압력은 30~40cmhg이다. 이렇게 하기 위하여는 표면 맛사지링의 역할이 중요하다.

제조하는 공정중 편조공정시 튜브에 도포 되는 수성점착성수지는 보강층의 이탈을 방지하여 제품의 피로도를 줄이고 튜브에 조적되는 고강력사는 보강층의 밀도를 증가시켜 튜브의 팽창압력을 초고압 고압의 상태(700~2,000㎏/㎠)까지 사용할 수 있는 고압호스인 것이다.

이하 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 고안의 열가소성수지를 주로 하는 고압호스의 상세도, 도 2는 본 고안의 열가소성수지를 주로하는 고압호스제조장치 상세도를 도시한 것이며, 튜브(1), 수성점착제(2), 편조보강층(3), 열가소성수지(4), 표면코팅수지(5), 진공벤트(6), 히팅스로트(7), 도포용마사지링(8), 압출도포된 합성수지(9), 편조보강된 튜브(10), 표면고팅 튜브(11), 수지도포용 압출기(12), 표면고착코팅압출기(13), 보강층마사지링(14), 벤드히터(15)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

구조를 살펴보면 본 고안의 열가소성수지를 주로 하는 고압호스는 도1에 도시된 바와 같이 튜브(1)와, 상기 튜브(1)의 외부에 도포된 수성점착제(2)와, 상기 도포된 수성점착제(2)의 외부에 형성된 편조보강층(3)과, 상기 편조보강층(3)의 외부에 도포된 열가소성수지(4), 상기 여러 겹으로 보강층이 형성되고, 열가소성수지 (4)가 도포된 튜브의 최외부에 형성된 표면코팅수지(5)로 구성된 열가소성수지를 주로 하는 고압호스이며,

상기 열가소성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치는 통상의 튜브(1)에 수성점착제(2)를 도포한 다음 고강력사로 편조보강층을 형성시킨 다음에 도2와 같은 제조장치로 열가소성 수지를 주로 하는 고압호스를 제조하는 장치에 관한 것으로서, 튜브(1)에서부터 연속적으로 제조하지 못하는 것은 각 공정마다 관의 주입속도가 다르기 때문에 연속공정으로는 불가능하고 배치식으로 한 공정을 제조한 다음, 다음 공정마다 이동시켜 제조하는 장치인 것으로서,

도2를 상세히 설명하면 편조보강층이 보강된 튜브(10)의 표면에 수지를 도포시키는 압출기(12)와, 상기 수지도포용압출기(12)의 입구에 설치된 보강층 맛사지링(14)과, 상기 수지 도포용 압출기(12)의 후면에 설치되어 있으며, 상기 표면에 수지가 도포된 압출도포된 열가소성수지(9)의 튜브를 진공가열 융용시키기 위한 밴드히터(15)와, 상기 밴드히터(15)의 입구에 설치되어 있으며 상기 압출도포된 열가소성수지를 일정두께로 균일하게 하는 도포용 맛사지링(8)과, 상기 밴드히터(15)에 형성되어 있으며, 열을 가하여 융용시키는 히팅스로트(7)와, 상기 밴드히터(15)내를 진공으로 유지시키기 위하여 진공장치(미도시)에 연결되는 진공밴드(6)와, 상기 밴드히터(15)의 후면에 설치되어 있으며, 상기 가열 융용된 압출 도포된 열가성수지튜브의 표면에 표면 고착 코팅시키는 표면고착코팅 압출기(13)로 구성된 열가소성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치인 것으로서,

상기 제조방법은 편조보강층이 보강된 튜브(10)를 편조 보강층 수지도포용 압출기(12)에 주입시키기 위하여 상기 수지도포용 압출기(12)의 입구에 형성된 보강층 맛사지링(14)을 통과시켜 편조보강층이 보강된 튜브(10)의 표면을 일정하게 유지하여 수지가 상기 편조층이 보강된 튜브(10)의 표면에 균일하게 도포 되도록 한 다음,

상기 수지압출기(12)에서 수지가 튜브표면에 일정하게 도포된 압출 도포된 열가소성수지튜브(9)를 밴드히터(15)에 넣어 진공하에서 일정온도로 가열시켜 융용하기 위하여 상기 밴드히터(15)에 주입시킨 다음, 표면고착코팅압출기(13)에 주입시켜 표면고착 코팅된 튜브(11)를 제조하였다.

상기 제조 공정중 편조공정 이후에는 연속공정으로 수행하여 제조하는 장치 및 방법인 것이다.

실험예

기본물성 시험은 ASTM D3183, ASTM D412, ASTM D471,ASTM D572, ASTM D573 애 따라 실시하였다. 파열시험은 시험은 고무조성물과 적절한 고강도편사로 편조된 시험용 호스를 비틀림이나 당겨짐 없이 시험기에 장착하고 시험액을 주입하여 기포제거 유무를 확이한 후 유압실린더로 최대 40매가 파스칼(Mpa)까지 120초에 걸쳐 가압하면서 시험액의 누설이나 호스파손 여부를 파악한 후 계속 압력을 인가하면서 호스파열시의 최대압력을 기록하였다.

부피팽창시험은 최대 시험압력인 9메가 파스칼까지 가압하면서 일정시간 유지한 후 뷰렛에 시험액이 상승하는 양으로 특성을 평가하였다.

종래제품1, 2 은 기존에 사용된 타사 제품의 고압호스중 양호한 양질의 고압호스를 랜덤선발하여 비교 측정하였다.

측정비교대비표

	인장강도 Kg/mm2	최대파열압 Mpa	부피팽창Cm2/M
실시예1	1.5	190	16
실시예2	1.6	200	17
종래제품1	1.2	59	20
종래제품1	1.3	60	21

상기와 같은 본 고안은 종전의 열경화성 수지사용을 배제하고 보강층 조적시 일정한 편조각도를 부여하여 보강층, 밀도를 상승시켜 필요압력을 구현하고 제품의 안정성을 이루었다. 이렇게 하여 대구경의 수지고압호스도 유연성과 압력상승이 가능케 되어 유압작동기구 등과 같이 유압호스를 사용하는 제품의 고품질화와 안정성에도 기여하는 효과를 지닌다.

Claims (1)

1. 합성수지를 주로 하는 고압호스의 제조장치에 있어서, 편조보강층이 보강된 튜브(10)의 표면에 수지를 도포 시키는 압출기(12)와, 상기 수지도포용압출기(12)의 입구에 설치된 보강층 맛사지링(14)과, 상기 수지 도포용 압출기(12)의 후면에 설치되어 있으며, 상기 표면에 수지가 도포된 압출도포된 열가소성수지(9)의 튜브를 진공가열 융용시키기 위한 밴드히터(15)와, 상기 밴드히터(15)의 입구에 설치되어 있으며 상기 압출도포된 열가소성수지를 일정두께로 균일하게 하는 도포용 맛사지링(8)과, 상기 밴드히터(15)에 형성되어 있으며, 열을 가하여 융용시키는 히팅스로트(7)과, 상기 밴드히터(15)내를 진공으로 유지시키기 위하여 진공장치(미도시)에 연결되는 진공밴드(6)와, 상기 밴드히터(15)의 후면에 설치되어 있으며, 상기 가열융용 압출 도포된 열가성수지튜브의 표면에 표면 고착코팅시키는 표면고착코팅 압출기(13)로 구성됨을 특징으로 하는 합성수지를 주로 하는 고압호스 제조장치.