KR20060003729A - Polyethylene pipe having inner holes, method and apparatus for producing the same - Google Patents
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Abstract
폴리비닐클로라이드와 비교하여, 치수안정성이 불량하고, 냉각에 의한 수축으로 인하여 내외면의 평활성 유지가 어려운 폴리에틸렌 소재를 사용하여 제조한 다공관, 그 제조방법 및 제조장치가 개시된다. 이와 같은 다공관의 제조장치는 합성수지를 압출하는 압출기; 상기 압출기로부터 압출된 합성수지를 관의 형태로 성형하는 베이스 다이; 상기 성형된 관의 크기를 조절하는 사이징 다이; 상기 성형된 관의 연장 방향을 따라, 상기 성형된 관의 관벽에 다수의 관통홀을 형성함으로서, 다공관을 성형하며, 상기 다수의 관통홀 내부를 냉각하기 위한 다공냉각 장치를 구비하는 다공성형 다이; 상기 성형된 다공관의 내부를 냉각시키도록 상기 성형된 다공관의 내부에 위치하는 내부냉각 장치; 및 상기 다공관의 크기를 제어하기 위한 진공탱크를 포함한다.Compared to polyvinyl chloride, a porous tube manufactured using a polyethylene material having poor dimensional stability and having difficulty in maintaining smoothness of the inner and outer surfaces due to shrinkage due to cooling, and a method and a manufacturing apparatus thereof are disclosed. An apparatus for manufacturing such a porous tube includes an extruder for extruding a synthetic resin; A base die for molding the synthetic resin extruded from the extruder into the form of a tube; A sizing die for adjusting the size of the molded tube; A porous die having a porous cooling device for forming a porous tube and cooling the inside of the plurality of through holes by forming a plurality of through holes in the tube wall of the shaped tube along the extending direction of the shaped tube. ; An internal cooling device positioned inside the molded porous tube to cool the inside of the molded porous tube; And a vacuum tank for controlling the size of the porous tube.
다공관, 냉각매체, 관통홀, 냉각 장치, 진공탱크, 다공성형 다이Perforated tube, cooling medium, through hole, cooling device, vacuum tank, porous die
Description
도 1은 통상적인 다공관의 구조를 보여주는 사시도.1 is a perspective view showing the structure of a conventional porous tube.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공관 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.2 is a view schematically showing the configuration of a porous tube manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 다공관 제조장치에 사용되는 다공성형 다이 및 내부냉각 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 횡단면도.3 and 4 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the porous die and the internal cooling device used in the porous tube manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.
도 5는 도 3에 도시된 다공성형 다이의 우측면도. FIG. 5 is a right side view of the porous die shown in FIG. 3. FIG.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 폴리에틸렌 다공관의 단면도.6 is a cross-sectional view of a polyethylene porous tube according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 폴리에틸렌 다공관, 그의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리비닐클로라이드(PVC)와 비교하여, 치수안정성이 불량하고, 냉각에 의한 수축으로 인하여 내외면의 평활성 유지가 어려운 폴리에틸렌 소재를 사 용하여 제조한 다공관, 그의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polyethylene porous tube, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof, and more particularly, in comparison with polyvinyl chloride (PVC), poor dimensional stability and difficult to maintain smoothness of the inner and outer surfaces due to shrinkage due to cooling. The present invention relates to a porous tube manufactured using a polyethylene material, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof.
다공관은 아파트 및 고층건물의 소음 방지용 배관, 단열용 배관, 전화케이블 보호용관 등으로 사용되고 있는 관으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 관(10)을 형성하는 벽체(12)에 원형, 삼각형 등의 단면 형상을 가지는 다수의 관통홀(14)이 관(10)의 길이 방향을 따라 형성된 관(10)이다. 이와 같은 다공관(12)은 내부에 다수의 관통홀(14)이 형성되어 있으므로, 성형시 수축에 의한 영향을 많이 받는다. 따라서, 종래의 다공관은 통상적으로 수축율이 적은 폴리비닐클로라이드(PVC) 등의 소재를 이용하여 제조되고 있으며, 이와 같은 소재를 사용하더라도 정밀한 형태의 다공관을 성형하기 어려워, 관의 두께가 얇고, 통상 직경 12cm 미만의 작은 치수를 가지는 소형 다공관만이 제조되고 있는 실정이다. 특히 폴리에틸렌 등의 수축률이 크고, 치수안정성이 불량한 소재를 사용하는 경우에는, 냉각시간이 길어져 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 두꺼운 두께를 가지는 다공관을 연속적으로 압출 성형할 수 없는 단점이 있다.Perforated pipes are pipes used for noise prevention pipes, thermal insulation pipes, telephone cable protection pipes, etc. of apartments and high-rise buildings, and as shown in FIG. A plurality of through
따라서, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌 등의 수축율이 큰 소재를 사용하는 경우에도, 정밀한 치수의 대형 다공관을 제조할 수 있는 다공관의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 관벽의 두께가 두껍고, 관의 직경이 큰 대형 다공관의 생산성을 향상시킬 수 있는 다공관의 제조방법 및 제조장치 를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 관 내외면의 평활성을 유지시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 치수안정성을 확보하여, 다공관의 외관 및 치수품질을 향상시킬 수 있는 다공관의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 다공관의 물성을 다양화하고, 크기를 대형화함으로서, 다공관의 용도를 다양화할 수 있는 폴리에틸렌으로 제조된 다공관, 그의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a porous tube which can produce a large-sized porous tube with precise dimensions even when a material having a large shrinkage ratio such as polyethylene is used. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing a porous tube which can improve the productivity of a large porous tube having a thick wall and a large diameter of the tube. Still another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing a porous tube which can not only maintain smoothness of the inner and outer surfaces of the tube, but also secure dimensional stability and improve the appearance and dimensional quality of the porous tube. will be. It is still another object of the present invention to provide a porous tube made of polyethylene, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus which can diversify the use of the porous tube by diversifying the physical properties of the porous tube and increasing the size thereof.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 합성수지를 압출하는 압출기; 상기 압출기로부터 압출된 합성수지를 관의 형태로 성형하는 베이스 다이; 상기 성형된 관의 크기를 조절하는 사이징 다이; 상기 성형된 관의 연장 방향을 따라, 상기 성형된 관의 관벽에 다수의 관통홀을 형성함으로서, 다공관을 성형하며, 상기 다수의 관통홀 내부를 냉각하기 위한 다공냉각 장치를 구비하는 다공성형 다이; 상기 성형된 다공관의 내부를 냉각시키도록 상기 성형된 다공관의 내부에 위치하는 내부냉각 장치; 및 상기 다공관의 크기를 제어하기 위한 진공탱크를 포함하는 다공관의 제조장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is an extruder for extruding synthetic resin; A base die for molding the synthetic resin extruded from the extruder into the form of a tube; A sizing die for adjusting the size of the molded tube; A porous die having a porous cooling device for forming a porous tube and cooling the inside of the plurality of through holes by forming a plurality of through holes in the tube wall of the shaped tube along the extending direction of the shaped tube. ; An internal cooling device positioned inside the molded porous tube to cool the inside of the molded porous tube; And it provides a device for manufacturing a porous tube comprising a vacuum tank for controlling the size of the porous tube.
본 발명은 또한 용융된 합성수지를 관의 형태로 성형하는 단계; 내벽형성 맨드릴, 외벽성형 금형, 및 상기 내벽형성 맨드릴 및 외벽성형 금형 사이에 위치한 다수의 관통홀 형성부재를 포함하는 다공성형 다이 사이로 상기 관 형태의 용융된 합성수지를 통과시켜 다공관을 성형하면서, 상기 내벽형성 맨드릴 및 상기 관통홀 형성부재 내부로 냉각 매체를 유입시켜, 관통홀 및 다공관의 내부를 냉각하는 단계; 및 냉각된 다공관의 크기를 제어하는 단계를 포함하는 다공관의 제조방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of molding the molten synthetic resin in the form of a tube; While forming the porous tube by passing the tube-shaped molten synthetic resin between the inner wall forming mandrel, the outer wall forming mold, and a porous die including a plurality of through hole forming members located between the inner wall forming mandrel and the outer wall forming mold. Introducing a cooling medium into an inner wall forming mandrel and the through hole forming member to cool the inside of the through hole and the porous pipe; And it provides a method for producing a porous tube comprising the step of controlling the size of the cooled porous tube.
본 발명은 또한 다수의 관통홀이 합성수지관의 길이 방향을 따라, 상기 합성수지관의 벽체에 형성되어 있으며, 폴리에틸렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다공관을 제공한다.The present invention also provides a porous tube characterized in that a plurality of through-holes are formed in the wall of the synthetic resin tube along the longitudinal direction of the synthetic resin tube, and made of polyethylene.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공관 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공관의 제조장치는 합성수지를 압출하는 압출기(10), 상기 압출기(10)로부터 압출된 합성수지를 관의 형태로 성형하는 베이스 다이(20), 성형된 관의 크기를 조절하는 사이징 다이(30), 상기 성형된 관의 연장 방향을 따라 상기 성형된 관의 관벽에 다수의 관통홀을 형성함으로서 다공관을 성형하며, 상기 다수의 관통홀 내부를 냉각하기 위한 다공냉각 장치를 구비하는 다공성형 다이(40), 상기 성형된 다공관의 내부를 냉각시키도록 상기 성형된 다공관의 내부에 위치하는 내부냉각 장치(50), 및 상기 다수의 관통홀이 형성된 다공관의 크기를 제어하기 위한 사이징슬리브(72)를 포함하는 진공탱크(70)를 포함한다. 여기서 상기 압출기(10)는 파이프 등의 압출성형물을 제조하는데 사용되는 통상의 장치로서, 호퍼(12)를 통하여 공급되는 칩(chip) 상태의 합성수지를 압출기(10)의 내부에 장착된 히터로 용융시키고, 또한 융융된 합성수지를 압출기(10)의 내부에 장착된 이송 스크류를 이용하여 베이스 다이(20)로 공급하는 기능을 한다. 상기 베이스 다이(20) 및 사이징 다이(30) 역시 파이프 등의 압출 성형물을 제조하는데 사용되는 통상의 장치로서, 내부에는 용융된 합성수지(22)가 이동하는 유로(24)가 형성되어 있으며, 베이스 다이(20)는 용융된 수지가 원통형 관 형상으로 분배되도록 하고, 사이징 다이(30)는 제조되는 관의 크기를 일차적으로 제어하는 역할을 한다. 또한 본 발명에 따른 다공관의 제조장치는 상기 다수의 관통홀이 형성된 다공관을 일정 속도로 인취하는 장치 및 인취된 다공관을 소정 크기로 절단하는 장치를 더욱 포함할 수 있다. 상기 인취 및 절단 장치 역시 파이프 등의 압출 성형물의 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 필요에 따라 상기 진공탱크(70)의 후단에 장착될 수 있다.Figure 2 is a view schematically showing the configuration of a porous tube manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the manufacturing apparatus of a porous tube according to an embodiment of the present invention extruded synthetic resin Extruder 10, the base die 20 for molding the synthetic resin extruded from the
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 다공관 제조장치에 사용되는 다공성형 다이(40) 및 내부냉각 장치(50)의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 횡단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 다공성형 다이(40)의 우측면도이다. 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 상기 다공성형 다이(40)는 압출되는 관의 내벽을 형성하는 내벽형성 맨드릴(41), 상기 압출되는 관의 외벽을 형성하는 외벽성형 금형(42) 및 상기 내벽형성 맨드릴(41)과 상기 외벽성형 금형(42) 사이의 공간에 위치하여, 관통홀을 형성하기 위한 다수의 관통홀 형성부재(43)를 포함한다. 여기서 상기 관통홀 형성부재(43)는 고정축(44)에 의하여 상기 외벽성형 금형(42)에 고정 결합되고, 상기 내벽형성 맨드릴(41)은 맨드릴 서포트(55)에 의하여 상기 외벽성형 금형(42) 에 고정 결합된다.3 and 4 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the
상기 다공성형 다이(40)에는 다공냉각 장치(60)가 형성되어 있으며, 상기 다공냉각 장치(60)는 상기 외벽성형 금형(42)의 일단에 형성된 냉각매체 유입구(45), 상기 냉각매체 유입구(45)로 유입된 냉각매체를 상기 외벽성형 금형(42)의 주위 둘레로 유동시키기 위한 냉각매체 유로(46), 및 상기 냉각매체 유로(46)를 흐르는 냉각매체를 상기 관통홀 형성부재(43)의 내부로 유입시키기 위한 다공냉각 유로(47)를 포함한다. 또한 상기 내부냉각 장치(50)는 상기 외벽성형 금형(42)의 일단에 형성된 내부냉각매체 유입구(51), 상기 내부냉각매체 유입구(51)로 유입된 냉각매체를 상기 내벽형성 맨드릴(41)로 공급하기 위하여 상기 맨드릴 서포트(55)에 형성되어 있는 내부냉각매체 유로(52), 상기 내벽형성 맨드릴(41) 내부로 상기 냉각매체를 유동시키기 위한 맨드릴 유로(53), 및 상기 외벽성형 금형(42)의 일단에 형성되어 있으며, 상기 맨드릴 유로(53)를 통과한 냉각매체를 배출시키기 위한 내부냉각매체 배출구(54)로 이루어져 있다. 상기 내부냉각장치(50) 및 다공냉각장치(60)는 상기 다공관이 상기 진공탱크(70)에 유입되기 전에 미리 냉각되도록, 상기 진공탱크(70)로부터 소정거리 이격되어 상기 진공탱크(70)의 전단에 설치될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 다공관이 상기 진공탱크(70)로 유입됨과 동시에 냉각되도록 진공탱크(70)와 연속적으로, 또는 상기 진공탱크(70)의 내부에 부분적으로 중복되도록 설치될 수도 있으나, 상기 다공관의 크기가 진공탱크(70)의 내부에서 최종적으로 제어됨과 동시에 냉각이 진행될 수 있도록, 상기 내부냉각장치(50) 및 다공냉각장치(60)는 상기 진공탱크(70)와 연속적으로, 또는 상기 진공탱크(70)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다.The
다음으로, 도 2 내지 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다공관의 제조방법을 설명한다. 먼저, 압출기(10)의 호퍼(12)를 통하여 합성수지 칩(chip)이 공급되면, 압출기(10) 내부의 히터에 의하여 합성수지가 용융되고, 융융된 합성수지는 압출기(10) 내부의 이송 스크류에 의하여 베이스 다이(20)로 공급된다. 베이스 다이(20)로 공급된 용융 합성수지는 관의 형태로 성형되고, 사이징 다이(30)에서 성형된 관의 크기가 일차적으로 조절된다. 이와 같이 대략적인 크기가 정해진 관은 다공성형 다이(40)를 통과하면서 다공관으로 성형된다. 다공성형 다이(40)로 유입된 용융된 합성수지는 내벽형성 맨드릴(41) 및 외벽성형 금형(42)의 사이를 통과하면서, 상기 내벽형성 맨드릴(41) 및 외벽성형 금형(42)의 형상과 동일한 형상의 내외벽이 형성되며, 상기 내벽형성 맨드릴(41)과 상기 외벽성형 금형(42) 사이에 위치한 다수의 관통홀 형성부재(43)에 의하여 관통홀(72, 도 6 참조)이 형성된다. 이때, 상기 관통홀 형성부재(43)의 내부에는 냉각매체 유입구(45), 냉각매체 유로(46), 및 다공냉각 유로(47)를 통하여 냉각 매체, 바람직하게는 냉각 공기 또는 물이 흐르므로, 다공관에 형성되는 관통홀의 내벽이 냉각된다. 또한, 내부냉각매체 유입구(51) 및 내부냉각매체 유로(52)를 통하여 내벽형성 맨드릴(41)로 공급된 냉각 매체, 예를 들면, 냉각 공기, 물 등에 의하여 다공관의 내벽이 냉각된다. 이와 같이, 다공관에 형성된 관통홀의 내벽과 다공관 자체의 내벽을 모두 강제 냉 각시킴에 의하여, 상기 관통홀 주위의 합성수지가 불균일하게 수축함에 의하여 발생할 수 있는 찌그러짐 등 결함을 방지하고, 관의 내외면이 평활한 형태를 유지하도록 할 뿐만 아니라, 다공관의 냉각효율을 증가시켜, 다공관의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 다공냉각 유로(47)를 통과한 냉각 매체는 다공관의 관통홀을 통하여 배출되며, 상기 내벽형성 맨드릴(41)을 통과한 냉각 매체는 내부냉각매체 배출구(54)를 통하여 상기 내부냉각장치(50)로부터 배출된다. 또한 상기 다공냉각 유로(47)를 통과한 냉각 매체가 물일 경우, 냉각수는 진공탱크내 별도 간접 냉각장치의 내부 냉각수 유로를 통하여 배출될 수도 있다. 이와 같이 냉각된 다공관은 사이징슬리브(72)를 포함하는 진공탱크(70)에서 그 크기가 최종적으로 정밀하게 제어되면서 냉각된다. 이때 상기 사이징 슬리브(72)가 상기 내부냉각 장치(50) 및 다공냉각 장치(60)에 연접하여 장착되어 있거나, 상기 내부냉각 장치(50) 및 다공냉각 장치(60)와 부분적으로 중복되어 장착됨으로서, 다공관의 냉각과 동시에 다공관의 크기가 최종적으로 제어되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성된 다공관은 통상의 인취 및 절단 장치에 의하여 인취되고 절단됨으로서 최종 제품으로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 다공관의 제조방법 및 제조장치는 관경 300mm 이상의 다양한 관경을 가지는 다공관을 표면의 찌그러짐, 치수의 불균일성 없이 생산할 수 있으므로, 제조 공정의 생산성이 향상되고, 관벽의 두께가 두꺼운 대형 다공관을 제조할 수 있다.Next, a method of manufacturing a porous tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. First, when the synthetic resin chip (chip) is supplied through the
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조될 수 있는 다공관의 단면도로서, 도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다공관은 관통홀 형성부재(43, 도 3 및 4 참조)의 형상에 따라, 삼각형(도 6의 A), 사각형(도 6의 B), 원형(도 6의 C) 등 다양한 단면 형상의 관통홀(72)이 폴리에틸렌제 합성수지관(70)의 길이 방향을 따라 상기 합성수지관(70)의 벽체에 형성되어 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 다공관은 폴리에틸렌으로 이루어져 있으므로, 관경 300mm 이상의 대형관으로 제조될 수 있으며, 유체(油體) 수송, 특수배관라인 용도 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.6 is a cross-sectional view of a porous tube that can be manufactured according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the porous tube according to the present invention has a shape of a through hole forming member 43 (see FIGS. 3 and 4). The through-
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다공관의 제조방법 및 제조장치는 폴리에틸렌 등의 수축율이 큰 소재를 사용하는 경우에도, 정밀한 치수의 다공관을 제조할 수 있으며, 특히 관벽의 두께가 두껍고, 관의 직경이 큰 대형 다공관의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 다공관의 제조방법 및 제조장치는 다공관 내외면의 평활성을 유지시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 치수안정성을 확보하여, 다공관의 외관 및 치수품질을 향상시킬 수 있고, 다양한 크기의 다공관을 저렴한 비용으로 대량생산할 수 있는 장점이 있다. As described above, the method and apparatus for manufacturing a porous tube according to the present invention can produce a porous tube of precise dimensions even when a material having a large shrinkage ratio such as polyethylene is used, in particular, the thickness of the tube wall is thick, It is possible to improve the productivity of large porous tubes having large diameters. In addition, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the porous tube according to the present invention can not only maintain the smoothness of the inner and outer surfaces of the porous tube, but also secure the dimensional stability, and improve the appearance and dimensional quality of the porous tube, and various sizes Has the advantage of mass production at low cost.
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