KR200331805Y1

KR200331805Y1 - 압출기용 캘리브레이터

Info

Publication number: KR200331805Y1
Application number: KR20-2003-0024262U
Authority: KR
Inventors: 김태완
Original assignee: 김태완
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2003-10-30

Abstract

본 고안은 압출기용 캘리브레이터에 관한 것으로서, 다이를 통하여 압출된 성형물이 캘리브레이터를 지날 때 제품의 매끈한 표면을 갖게 되어 제품 불량률을 감소시키고 내마모성을 향상시키는 압출기용 캘리브레이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 압출기용 캘리브레이터는 상부 및 하부 플레이트와, 상기 상부와 하부 플레이트 사이에 종방향으로 형성되어 다이로부터 압출된 성형물이 통과하는 통로와, 상기 통로를 통과하는 성형물을 냉각시키기 위해 통로 둘레에 형성된 냉각부와, 상기 성형물을 통로의 표면에 밀착시키기 위해 통로의 표면에 종방향으로 이격되어 형성된 복수의 진공 형성부를 포함하고, 상기 복수의 진공 형성부 중에서 적어도 2개의 진공 형성부 사이에는 대기압을 제공하기 위한 대기압 형성부가 마련된다.

Description

압출기용 캘리브레이터 {CALIBRATOR FOR EXTRUDING MACHINE}

본 고안은 압출기용 캘리브레이터에 관한 것으로서, 특히 PVC 수지와 같은 열가소성 재료의 성형물을 제조하기 위한 압출기에서 다이를 통과한 성형물을 원하는 형상으로 유지시키고 표면을 균일하게 하면서 냉각시키기 위한 캘리브레이터에 관한 것이다.

PVC 수지와 같은 열가소성 재료의 성형물을 제조하기 위한 통상의 압출기의 개략적인 구성이 도1에 도시되어 있다. 압출기는 열가소성 수지를 가열 연화시켜 가압하는 압출부(100)와, 성형물(500)의 형상이 만들어지는 다이(200)를 포함한다. 다이(200)에는 원하는 성형물(500)의 단면 형상으로 구멍이 형성되어 있기 때문에, 압출부(100)가 가열 연화된 열가소성 수지를 다이(200)의 뚫린 구멍으로 가압하여 원하는 형상으로 만든 뒤, 이를 냉각시켜 완성한다. 그러나 실제로 다이(200)를 통하여 압출된 성형물(500)은 그 형상에 따라 표면의 일부가 불규칙하고, 냉각 도중에 여러 요인으로 형상에 변형이 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위한 것으로서, 다이의 하단부에는 캘리브레이터(300 또는 400)가 설치된다. (캘리브레이터(300)는 종래 기술에 의한 것이고 캘리브레이터(400)는 본 고안에 의한것이나, 외형이 유사하다.) 캘리브레이터(300 또는 400)는 다이를 통과한 성형물(500)의 표면을 균일하게 하고 형상을 유지하면서 성형물을 냉각시킨다. 이러한 캘리브레이터(300 또는 400)는 압출 성형의 조건에 따라서 2개 또는 그 이상이 일렬로 설치될 수 있다.

전술된 압출기에 사용되는 종래 기술에 따른 캘리브레이터(300)의 개략적인 구성이 도2에 사시도로서 도시되어 있다. 캘리브레이터(300)는 종방향으로 오목부가 각각 형성된 상부 플레이트(310)와 하부 플레이트(320)로 구성되어 있다. 상부 플레이트(310)는 하부 플레이트(320)와 힌지(360)로 연결되어 상부 및 하부 플레이트(310, 320)가 서로 결합되도록 구성된다. 결합된 상부 및 하부 플레이트(310, 320)의 오목부는 횡방향 단면이 성형물(500)의 단면과 동일한 형상을 갖는 통로를 형성하게 된다. 상기 통로의 둘레에는 냉각부로서 냉각수가 지나갈 수 있는 냉각수 순환로(340)가 형성되어 있다. 상부 및 하부 플레이트(310, 320)의 통로의 표면(315, 325)에는 통로의 횡방향으로 복수의 진공홈(330)이 형성되어 있다. 이들 진공홈은 통로를 따라 서로 이격되어 형성된다. 도2b는 진공홈(330)이 형성된 부분에 대한 캘리브레이터의 단면도로서, 도1의 선 II-II를 따라 취한 단면도를 도시한다. 이들 진공홈(330)은 진공관(331)과 연통하고 진공관(331)은 진공 펌프에 연결되어, 진공홈(330) 내부를 진공으로 만든다. 상기 냉각부는 성형물(500)을 냉각시키는 역할을 하고, 상기 진공홈(330)은 성형물(500)을 통로의 표면에 밀착시키는 역할을 한다. 따라서 캘리브레이터(300)는 다이(200)를 통하여 압출 성형된 성형물(500)이 상기 통로에 밀착된 채로 통과시키기 때문에 표면이 균일하게 되고 형상을 그대로 유지하면서 냉각되어 완성된 성형물을 얻게 된다.

성형물의 재료로 사용되는 일예인 PVC에는 안정제, 충격보강제, 경탄제와 같은 첨가제가 대략 10%정도 함유된다. 이들 첨가제 중에서 경탄제로는 돌가루가 사용되는 데, 이러한 돌가루가 캘리브레이터의 마모에 주원인이 된다. 고운 입자의 돌가루를 사용하게 되면 캘리브레이터의 마모를 감소시킬 수 있으나, 이러한 고운 입자의 돌가루는 고가이기 때문에 생산 단가가 상승하게 된다. 캘리브레이터를 마모시키는 다른 원인으로 압출기의 압출 속도를 들 수 있다. 예전에 비하여 열가소성 수지를 가열 연화시켜 가압하는 압출부의 성능이 향상되고 요구되는 생산량이 증가함에 따라 압출기의 압출 속도는 과거 1.5m/min에서 5m/min까지 증가하게 되었으나, 이에 따라서 캘리브레이터의 마모도 빠르게 진행되었다. 캘리브레이터의 마모가 커지면, 캘리브레이터의 통로 표면의 마모된 부분은 연마하여 다시 사용하게 되지만, 연마의 횟수가 증가하면 통로의 크기가 커져 제품 단면적의 치수가 허용 범위를 넘게 되어 캘리브레이터를 교체하여야 한다.

더욱이, 성형물이 캘리브레이터를 지날 때 성형물과 통로 표면의 사이에는 마찰력이 발생하게 되는 데, 통로의 표면에 형성된 진공홈(330)이 성형물을 통로의 표면에 밀착시키기 때문에 마찰력이 증가하게 된다. 캘리브레이터는 다이를 통하여 압출 성형된 성형물의 표면을 균일하게 하지만, 이러한 마찰력에 의한 슬립 스틱(slip stick)에 의해 성형물의 표면에는 미세한 무늬가 발생하게 되어 제품 불량의 원인이 된다.

본 고안은 전술된 문제를 해결하기 위한 것으로서, 다이를 통하여 압출된 성형물이 캘리브레이터를 지날 때 제품의 매끈한 표면을 갖게 되어 제품 불량률을 감소시키고 내마모성을 향상시키는 압출기용 캘리브레이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도1은 통상의 PVC 수지 성형물을 제조하기 위한 압출기의 개략적인 구성도.

도2a는 종래의 압출기용 캘리브레이터의 전개 사시도.

도2b는 도1의 선 II-II를 따라 취한 캘리브레이터의 단면도.

도3a은 본 고안에 따른 압출기용 캘리브레이터의 전개 사시도.

도3b는 도1의 선 III-III를 따라 취한 본 고안에 따른 압출기용 캘리브레이터의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 압출부

200: 다이

300, 400: 캘리브레이터

310, 410: 상부 플레이트

320, 420: 하부 플레이트

330, 430: 진공홈

331, 431: 진공관

340, 440: 냉각수 순환로

360, 460: 힌지

380, 480: 체결구

450: 통기홈

500: 성형물

전술된 목적을 달성하기 위한 본 고안의 압출기용 캘리브레이터는 상부 및 하부 플레이트와, 상기 상부와 하부 플레이트 사이에 종방향으로 형성되어 다이로부터 압출된 성형물이 통과하는 통로와, 상기 통로를 통과하는 성형물을 냉각시키기 위해 통로 둘레에 형성된 냉각부와, 상기 성형물을 통로의 표면에 밀착시키기 위해 통로의 표면에 종방향으로 이격되어 형성된 복수의 진공 형성부를 포함하고, 상기 복수의 진공 형성부 중에서 적어도 2개의 진공 형성부 사이에는 대기압을 제공하기 위한 대기압 형성부가 마련된다.

상기 진공 형성부는 상기 통로의 횡방향으로 통로의 표면에 형성된 진공홈과 일 단부가 상기 진공홈과 연통하는 진공관을 포함할 수 있다. 상기 대기압 형성부는 상기 통로의 횡방향으로 통로의 표면을 따라 형성된 대기와 연통하는 통기홈을 포함할 수 있다.

도3은 본 고안에 따른 캘리브레이터(400)의 상부 플레이트(410)와 하부 플레이트(420)를 전개하여 도시한 사시도이다. 본 고안의 캘리브레이터(400)의 기본적인 구성은 앞서 설명한 통상의 캘리브레이터(300)와 유사하다. 즉, 종방향으로 오목부가 각각 형성된 상부 플레이트(410)와 하부 플레이트(420)가 힌지(460)로 연결되어 서로 결합됨으로써 횡방향 단면이 성형물(500)의 단면과 동일한 형상을 갖는 통로를 형성하게 된다. 이때 상부 및 하부 플레이트(410, 420)에는 체결 구멍(481, 482)이 마련되고, 체결구(480)는 이를 통하여 상부 및 하부 플레이트(410, 420)를 결합시킨다. 상부 플레이트(410)에는 손잡이(470)가 형성되어 상부 플레이트(410)의 개폐를 용이하게 한다.

캘리브레이터(400)의 통로를 지나가는 성형물(500)을 냉각시키기 위한 냉각부로서 통로의 둘레에는 냉각수가 순환하는 냉각수 순환로(440)가 형성된다. 냉각수 순환로(440)의 입구에는 냉각수 순환로(440)를 순환한 냉각수를 냉각시키는 (도시되지 않은) 냉각기가 파이프 등에 의해 연결된다. 냉각기로부터 냉각된 냉각수는 (도시되지 않은) 순환 펌프에 의해 냉각수 순환로(440)에 공급되고 이를 순환한다. 냉각수 순환로(440)의 입구에는 밸브를 구비하여 이를 조작함으로써 냉각수 순환로(440)에 공급되는 냉각수의 양을 조절할 수 있기 때문에, 통로를 통과하는 성형물(500)의 냉각속도를 조절할 수 있다.

또한, 캘리브레이터(400)에는 성형물(500)을 통로의 표면(415, 425)에 밀착시키기 위한 진공 형성부가 마련된다. 본 고안에서는 도2에 도시된 종래의 캘리브레이터(300)와 같이 통로의 횡방향으로 복수개의 진공홈(430)이 서로 이격되어 형성된다. (진공홈(430)이 형성된 부분에 대한 단면도는 도2b와 동일하기 때문에 이를 참조한다.) 이들 진공홈(430)은 진공관(431)과 연통하고 진공관(431)은 진공 펌프에 연결되어, 진공홈(430) 내부를 진공으로 만든다. 상부 플레이트(410)와 하부 플레이트(420)에 형성된 진공홈(430)은 상부 및 하부 플레이트(410, 420)가 서로결합할 때 접촉하는 면의 일부까지 연장되고 이들은 서로 연결될 수 있다. 본 실시예와는 달리, 진공 형성부로서 통로의 표면에 복수개의 구멍을 형성한 뒤 이들 구멍을 진공 펌프에 연결하여 성형물(500)을 통로의 표면(415, 425)에 밀착시킬 수도 있다.

전술한 바와 같이, 다이(200)를 통하여 압출 성형된 성형물(500)이 이들 진공홈(430)에 의해 캘리브레이터(400)의 통로에 밀착된 채로 지나가기 때문에 표면이 균일하게 되고 형상을 그대로 유지될 수 있다. 그러나 이러한 밀착에 의해 통로 표면(415, 425)과 성형물(500) 사이에는 큰 마찰력이 발생하여, 캘리브레이터(400)의 표면을 마모시키고 슬립 스틱에 의해 성형물 표면에 미세한 무늬가 발생하게 된다.

본 고안에서는 성형물(500)이 지나가는 캘리브레이터(400) 통로의 일정 구간에 진공을 제거하기 위하여, 통로 표면(415, 425)의 진공 형성부인 진공홈(430)들 사이에 대기압 형성부를 마련하였다. 본 실시예에서는 대기압 형성부로서 대기와 연통하는 통기홈(450)이 진공홈(430)들 사이에 마련된다. 도3b는 통기홈(450)이 형성된 부분에 대한 캘리브레이터의 단면도로서, 도1의 선 III-III을 따라 취한 단면을 도시한다. 상기 통기홈(450)은 통로의 횡방향으로 통로의 표면(415, 425)에 형성되고, 통기홈(450)이 대기와 연통하기 위하여, 상부 및 하부 플레이트(410, 420)가 서로 결합할 때 접촉하는 면을 가로질러 연장하여 대기와 연통하게 된다. 이와 달리, 통기홈(450)에는 홈 내에 대기압을 형성시키기 위한 구성으로서, 상부 또는 하부 플레이트의 상하로 대기와 연통하는 관통 구멍을 형성될 수도 있다.

이러한 통기홈(450)은 캘리브레이터(400) 통로의 전방부에 형성되는 것이 바람직하다. 다이(200)를 통하여 압출된 성형물(500)이 통로 전체에 걸쳐서 진공홈(430)에 의해 통로의 표면(415, 425)에 밀착하여 통과하게 되면, 통로의 후방부에서는 마찰력이 증가하여 성형물(500)은 통로의 표면(415, 425)과의 사이에 스틱 슬립이 일어나게 된다. 따라서 본 고안에서는 캘리브레이터(400)에 도입된 성형물(500)이 진공홈(430)에 의해 통로의 표면(415, 425)에 밀착되어 통로를 지나다가 마찰력이 증가되기 전에 통로의 전방부에 형성된 통기홈(450)을 지나게 하여 마찰력을 잠시 감소시킨다. 캘리브레이터의 길이가 대략 230 mm 정도인 경우 통로의 전방부에 통기홈(450)을 형성시켜 진공을 한 번 해제시키고, 캘리브레이터의 길이가 대략 300 mm 이상인 경우는 전방부 이외에 통로의 중간에도 통기홈(450)을 형성시켜 진공을 한 번 더 해제시키는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 통기홈(450)을 대기압 형성부의 일 예로서 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 통로의 표면에 복수개의 통기 구멍을 형성하여 대기와 연통시킬 수도 있다.

지금까지 본 고안은 첨부된 도면을 참고하여 특정 실시예로써 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 실용신안등록청구범위 내에서 수정 및 변경될 수 있는 것은 본 고안에 포함될 것이다.

전술된 구성에 의한 압출기용 캘리브레이터는 경탄제가 함유된 열 가소성 재료를 사용하고 성형물의 압출속도가 증가되어도 내마모성이 향상되어 캘리브레이터의 수명이 배 이상 증가하였다. 또한, 스틱 슬립에 의하여 발생되는 성형물 표면의 미세한 무늬가 없어져, 제품의 품질이 향상된다. 이에 따라서 캘리브레이터의 마모에 따른 연마 작업을 자주하지 않아도 되고 캘리브레이터의 수명이 증가함으로써 유지 보수 비용이 절감되고, 제품 품질의 향상으로 불량률이 감소함으로써 생산

비용도 절감된다.

Claims

상부 및 하부 플레이트와,

상기 상부와 하부 플레이트 사이에 종방향으로 형성되어 다이로부터 압출된 성형물이 통과하는 통로와,

상기 통로를 통과하는 성형물을 냉각시키기 위해 통로 둘레에 형성된 냉각부와,

상기 성형물을 통로의 표면에 밀착시키기 위해 통로의 표면에 종방향으로 이격되어 형성된 복수의 진공 형성부를 포함하고,

상기 복수의 진공 형성부 중에서 적어도 2개의 진공 형성부 사이에는 대기압을 제공하기 위한 대기압 형성부가 마련된 것을 특징으로 하는 압출기용 캘리브레이터.
제1항에 있어서, 상기 진공 형성부는 상기 통로의 횡방향으로 통로의 표면에 형성된 진공홈과 일 단부가 상기 진공홈과 연통하는 진공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 캘리브레이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대기압 형성부는 상기 통로의 횡방향으로 통로의 표면을 따라 형성된 대기와 연통하는 통기홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 캘리브레이터.