KR20090010111A - 연속적인 다이 갭 조정으로 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료로부터 중공체를 제조하는 방법 - Google Patents

연속적인 다이 갭 조정으로 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료로부터 중공체를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료로부터 중공체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 적어도 2 개의 프리폼 (6) 이 다수의 압출 장치 (2) 에 의해 열가소성 폴리머로부터 웨브 형태로 연속적으로 압출된다. 프리폼은 가소성 상태 (즉, 제 1 가열) 동안, 몰드 캐비티 (4a, 4b) 를 형성하는 다중 부분 몰드 (1) 내에서 중공체로 함께 성형된다. 압출시, 적어도 1 개의 프리폼에 압출시 연속적인 다이 갭 조정에 의해 다른 프리폼과 별도의 벽 두께 프로파일이 제공된다.

Description

연속적인 다이 갭 조정으로 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료로부터 중공체를 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING HOLLOW BODIES FROM THERMOPLASTIC MATERIAL BY EXTRUSION BLOW MOULDING WITH CONTINUOUS DIE GAP ADJUSTMENT}
본 발명은 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
압출 블로우 성형에 의해 가소성 재료로부터 제조되는, 예컨대 연료 탱크, 드럼, 또는 가열 오일 탱크와 같은 중공체가 근본적으로 공지되어 있다.
그 경우, 일반적으로 입상 열가소성 재료가 1 이상의 압출기에서 소성화되어 압출 헤드로 공급된다. 가소성 재료는 관형 프리폼의 형태로 압출 헤드로부터 배출되며, 그 관형 프리폼은 압출 헤드에서 제거되어 매니퓰레이터에 의해 개방 몰드 공구 내로 도입되거나, 압출 헤드에서 직접 현가 상태로 몰드 공구 내로 압출된다. 몰드 공구는 일반적으로 블로우 성형된 완제품의 외부 윤곽을 규정하는 몰드 캐비티를 형성하는 2 개의 몰드 반부를 포함한다. 프리폼은 가스 압력 및/또는 감소된 압력에 의해 몰드 캐비티 내에서 팽창된다. 완제품은 공구의 몰드 캐비티에 의해 미리 결정된 윤곽에 대응하는 외부 윤곽을 갖는다.
압출후, 관형 프리폼이 1 이상의 재료 웨브로 요구되는 최종 길이까지 절단 되고, 이러한 재료 웨브는 그리퍼에 의해 전달되어 공구의 개방된 반부 사이의 위치로 가게 되는 것 또한 공지되어 있다.
마지막으로 웨브 형태 또는 밴드 형태의 프리폼이 광폭 슬롯 노즐을 갖는 압출기로부터 배출되고, 완제품의 규정된 형상을 제공하기 위해 프리폼이 제 1 및 제 2 가열로 어떤 방식으로 성형되는 것이 또한 공지되어 있다.
비교적 복잡한 외부 윤곽의 물품을 처리하는 경우, 관형 프리폼이 일반적으로 압출된다. 그러한 경우, 압출 헤드에서 현가 상태로 압출되는 재료는 그의 길이 관련 중량에 의해 어느 정도 연신되게 된다. 그 연신을 보상하기 위한 조치가 취해지지 않는 경우, 완제품에서 압출 방향으로 벽 두께 분포가 다르게 된다. 비교적 낮은 점성의 용융 재료를 처리하는 경우, 이는 불연속 압출에 의해 억제될 수 있다.
비교적 복잡한 외부 형상을 갖는 물품은 블로우 성형 몰드 내의 다양한 위치에서 팽창시 상이한 정도의 연신을 받게 되며, 이것만으로도 벽 두께 분포가 다르게 나타난다는 것을 쉽게 알 수 있다. 어떤 제품의 제조시, 완제품에서 다른 벽 두께가 바람직한 반면, 다른 제품은 완제품에서 안정성을 이유로 다른 벽 두께 프로파일을 요구한다. 마지막으로, 상이한 정도의 연신이 프리폼의 팽창시 보상되도록 압출된 프리폼의 벽 두께를 변화시키는 것이 공지되어 있다. 그와 관련하여, 중요한 물품은 핸들이 형성되어 있는 투명한 세제 용기, 캐니스터 등이다.
그 때문에, 더 특별하게는 축방향 및 반경방향으로 모두 관형 프리폼에 벽 두께 프로파일을 부여하는 것이 공지되어 있다. 이는 예컨대 압출 헤드에 있는 환형 갭의 조정에 의해 이루어질 수 있다. 매우 큰 제품의 경우, 벽 두께의 제어는 또한 압출 단계에서 관의 길이방향 연신을 보상하기 위해 사용된다.
비교적 큰 제품의 경우, 예컨대 플라스틱 재료의 연료 탱크의 경우, 길이 및/또는 둘레에 걸쳐 변하는 벽 두께를 프리폼에 부여하여, 공구에서 다른 정도의 연신을 보상하거나, 완제품에서 다른 벽 두께 분포를 얻을 수 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 임의의 충격 유도 변형을 더 잘 수용할 수 있도록 연료 탱크의 경우 다른 벽 두께 분포가 안정성의 이유로 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 임의의 방향에서 용기의 벽 두께의 변화와 관련하여 매우 상당한 자유도를 갖는 열가소성 재료의 압출 블로우 성형된 용기를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
그 목적은, 다수의 압출 장치에 의해 가소성 재료의 웨브 형태의 적어도 2 개의 프리폼의 압출이 이루어지는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법으로서, 프리폼들은 중공체를 제공하기 위해 몰드 캐비티를 형성하는 다중 부분 공구 내에서 제 1 가열로 함께 성형되며 (즉, 여전히 소성 상태에서), 압출 작업 중의 연속 노즐 갭 조정에 의해 벽 두께 프로파일이 각각의 다른 프리폼에 독립적으로 압출 작업 중에 적어도 1 개의 프리폼에 부여되는 방법에 의해 이루어진다.
바람직하게는 적어도 2 개의 웨브 형태의 프리폼이 연속적으로 압출된다. 제조될 중공체가 예컨대 연료 탱크인 경우, 프리폼은 예컨대 EVOH 등의 형태로 된 탄화수소를 위한 장벽층을 갖는 다층 공동 압출물로 제조되는 것이 유익할 수 있다.
관형 프리폼에 관한 벽 두께 제어를 위해 공지된 방법과 대조적으로, 본 발명에 따른 방법에서는 각각 다른 벽 두께 프로파일을 갖는 2 개의 영역을 갖는 중공체를 제조하는 것이 가능하다. 관형 중공체의 압출에서, 반경방향 및/또는 축선방향 벽 두께 조정으로 압출물의 전체 둘레에 걸쳐 전체 압출물에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 각각 중공체를 형성하는 2 개의 프리폼은 서로 독립적으로 영향을 받을 수 있으며, 압출 작업 중에 적어도 1 개의 프리폼에 각각 다른 프리폼과 상이한 벽 두께 프로파일을 부여하는 것이 가능하다. 이는 본 발명에 따른 방법이 또한 임의의 방향으로 임의의 벽 두께 변화를 갖는 크고 복잡한 제품을 제조할 수 있는 장점을 갖는다.
바람직하게, 벽 두께 제어는 각각의 경우 미리 정해진 프로그램에 따라 이루어진다.
본 발명의 바람직한 변형예에서, 벽 두께 프로파일이 압출 방향으로 및/또는 압출 방향에 대한 횡방향으로 프리폼들 또는 적어도 1 개의 프리폼에 부여된다.
바람직하게 프리폼은 증가된 내부 압력 및/또는 감소된 외부 압력에 의해 공구 내에서 팽창된다.
바람직하게 성형 작업은 2 단계 모드로 3 부분 공구 내에서 이루어지며, 제 1 단계에서 프리폼은 증가된 압력 및/또는 감소된 압력에 의해 몰드 캐비티의 일부를 형성하는 윤곽에 지탱되어 형상을 갖게 되고, 제 2 단계에서 각각 중공체의 일부를 형성하는 반제품은 함께 결합되어 완제품을 제공한다.
바람직하게 프리폼은 상호 평행한 관계로 배치되며 현가 상태 (중력 방향으로) 에서 광폭 슬롯 노즐을 갖는 압출 장치로부터 압출된다.
바람직하게 프리폼의 압출은 압출 속도에 관해서는 동기적으로 이루어진다. 그와 관련하여 프리폼의 벽 두께의 변화는 압출 작업의 시간의 진행에 따라 이루어진다.
특히 바람직한 특징으로 프리폼은 프리폼 주위에서 폐쇄되며 압출 장치의 아래에서 멀어지도록 이동되는 공구의 개방된 부분 사이에서 압출된다.
대안적으로 예컨대 웨브 형태의 프리폼은 해당 압출 장치에 있는 그리퍼에 의해 각각 제거되어 공구에 전달될 수 있다.
본 발명에 따라서, 프리폼은 외부 몰드와 중심 몰드 사이로 각각 압출되며, 그 후 외부 몰드는 중심 몰드에 대해 폐쇄되며, 프리폼은 외부 몰드의 내부 윤곽에 지탱되며, 중심 몰드는 외부 몰드 사이에서 제거되며, 외부 몰드는 서로에 대해 폐쇄되어 외부 몰드 안에 배치된 반 제품이 함께 결합되도록 하는 방법이 제공된다.
상기된 방법을 압출 블로우 성형이라고는 하지만, 그 방법에서는 프리폼이 감소된 압력에 의해 몰드 캐비티의 내부 윤곽에 지탱될 수도 있다. 그 때문에, 공구의 내부 윤곽 내의 몰드 캐비티에 적합한 진공 통로를 제공하는 것이 공지되어 있다.
프리폼은 단일 층 또는 다중 층 구성으로 압출될 수 있으며, 그 경우 예컨대 연료 탱크의 제조에서는 탄화수소를 위한 장벽층을 각각 포함하는 6 층 압출물이 보통 사용된다.
본 발명은 도면에 도시된 예에 의해 실시예로 이하 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 공정을 실행하기 위한 압출 블로우 성형 장치의 개략도이다.
도 2 ~ 도 10 은 본 발명에 따른 공정의 다양한 단계에 있는, 도 1 에 도시된 장치의 공구의 단면도이다.
도 11a ~ 도 11c 는 노즐 갭 조정의 제 1 변형예의 압출 헤드의 노즐의 각 부분 단면도이다.
도 12a ~ 도 12c 는 노즐 갭 조정의 제 2 변형예의 노즐의 부분 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1. 압출 블로우 성형 장치 2. 압출 헤드
3. 공구 3a, 3b. 외부 몰드
3c. 중심 몰드 4a, 4b. 캐비티 (cavity)
5. 제품 6. 프리폼
7. 몰드 캐비티 8. 가장자리
9. 반제품 10. 노즐
11. 노즐 본체 12. 노즐 갭
13. 공구 13'. 공구 립
13". 상대 립
도 1 에 도시된 압출 블로우 성형 장치 (1) 는 도시되지 않은 각각 관련된 압출기를 갖는 2 개의 압출 헤드 (2) 를 포함한다. 압출 헤드 (2) 는, 도면의 내외로 이동가능한 세 부분의 공구 (3) 의 상방에 배치된다. 공구 (3) 는 2 개의 외부 몰드 (3a, 3b), 및 중심 몰드 (3c) 를 포함하며, 그 외부 몰드 (3a, 3b) 는 나중의 완제품 (5) 의 외부 윤곽을 규정하는 각각의 캐비티 (4a, 4b) 를 갖는다.
열가소성 재료의 웨브 형태의 프리폼 (6) 이 각 압출 헤드 (2) 로부터 현가 상태로 압출된다. 본 발명의 상기 실시예에서, 프리폼은 도 1 에서 개방된 위치로 도시되어 있는 각각 개방된 외부 몰드 (3a, 3b) 와 중심 몰드 (3c) 사이로 압출된다. 이하 개략적으로 설명되는 바와 같이, 외부 몰드 (3a, 3b) 는 폐쇄된 프레임 구조물 (도시되지 않음) 내의 유압 구동기에 의해 중심 몰드 (3c) 에 대하여 또한 서로에 대해 변위가능하다. 이에 대한 설명은 공지되어 있으므로 여기서는 나타내지는 않는다.
외부 몰드 (3a, 3b) 와 중심 몰드 (3c) 를 포함하는 전체 조립체는 압출 헤드 (2) 에 대하여 도면의 내외로 변위될 수 있다. 더욱이, 중심 몰드 (3c) 는 외부 몰드 (3a, 3b) 에 대하여 도면의 내외로 변위될 수 있다.
간단하게 나타내기 위해, 도면의 내외로의 이동 방향은 이하 Z 방향으로 나타낸다.
외부 몰드 (3a, 3b) 의 폐쇄 및 개방 이동의 방향은 X 방향으로, 압출 방향 은 Y 방향으로 이하 나타낸다.
제조 사이클은 도 1 에 도시된 압출 헤드 (2) 아래의 공구 (3) 의 위치에서 시작된다. 상기된 바와 같이, 각 프리폼 (6) 은 각 외부 몰드 (3a, 3b) 와 중심 몰드 (3c) 사이로 압출된다. 도 1 에서도 도시된 바와 같이, 프리폼 (6) 이 그 최대 길이에 도달하는 경우, 외부 몰드 (3a, 3b) 는 서로를 향해 X 방향으로 이동되어, 중심 몰드 (3c) 에 대해 프리폼을 조인한다.
프리폼이 연속적으로 압출되면, 폐쇄된 전체 공구 (3) 는 주로 다음 압출물의 배출을 방해하지 않기 위해, 압출 헤드 (2) 아래에서 Z 방향으로 멀어지게 이동된다. 동시에, 또는 그 후에, 예컨대, 압축 공기 또는 다른 적절한 가스를 도입하여 증가된 내부 압력이 몰드 캐비티 (7) 에서 생성된다. 보조적으로, 또는 선택적으로 감소된 압력에 의해 프리폼 (6) 은 캐비티 (4a, 4b) 의 내부 윤곽에 지탱될 수 있다. 각 캐비티 (4a, 4b) 는 그 영역에서 제품 (5) 의 외부 윤곽에 대응한다.
중심 몰드 (3c) 에는, 제품 (5) 내로 빌트인 (built in) 고정 부품을 위치시키기 위해 연장될 수 있는 부품 홀더가 제공되며, 그 홀더는 이하 상세하게 설명되지 않는다. 빌트인 고정 부품은 이러한 부품 홀더로 제품 (5) 의 내벽에 고정될 수 있다. 제품 (5) 이 연료 탱크의 형태인 경우, 고정 부품은 예컨데 밸브 장착 수단 등 일 수 있다.
프리폼 (6) 이 각 캐비티 (4a, 4b) 의 내벽에 지탱되어, 그에 대응되게 성형되면, 외부 몰드 (3a, 3b) 는 X 방향으로 서로 멀어지도록 이동되며, 중심 몰드 (3c) 는 외부 몰드 (3a, 3b) 사이에서 Z 방향으로 이동되어, 도 8 에 도시된 상태가 얻어진다. 그 후, 외부 몰드 (3a, 3b) 는 X 방향으로 서로에 대해 폐쇄되어, 각 반제품 (9) 의 플랜지형 가장자리 (8) 는 서로 용접된다. 외부 몰드 (3a, 3b) 는 개방되며, 제품 (5) 은 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 공정에 의하면, 각 프리폼 (6) 의 벽 두께가 소정의 프로그램에 따라 변화하게 되는데, 즉 두께 프로파일이 Y 방향 및 Z 방향 모두로 각 프리폼 (6) 에 부여된다. 각 압출 헤드 (2) 로부터의 프리폼 (6) 의 압출은 동기적으로 이루어지며, 이 경우 벽 두께 프로파일은 하나의 프리폼에 부여되거나 시간 (사이클 시간 또는 압출 시간에 관련됨) 에 따라 프리폼들에 관련하여 부여된다. 그 상황에서, 프리폼 (6) 의 벽 두께 프로파일은 서로 독립적으로 제어될 수 있어, 예컨대, 한 측의 두께가 다른 측의 두께 보다 두꺼운 물품을 얻을 수 있으며, 이와 관련하여 한측의 압출은 다른 측에서의 벽 두께 변화에 의한 영향을 받지 않는다.
압출 헤드 (2) 의 노즐 (10) 의 가능한 구성이 도 11a 및 12a 에 각각 도시되어 있다. 도 11a 및 12a 는, 각각 광폭 슬롯 노즐 형태인 노즐의 노즐 영역의 단면을 나타낸다. 도 11a ~ 도 11c 에 도시된 실시예의 경우, 노즐 (10) 은 노즐 갭 (12) 을 한정하는 2 개의 공구 립 (13) 을 갖는 노즐 본체 (11) 를 갖는다.
압출 방향 (즉, Y 방향) 으로 공구 립 (13) 중 하나를 조정하면, 노즐 갭 (12) 이 좁아지거나 확장되게 되어, 해당 프리폼 (6) 의 벽 두께가 변하게 된다. 도 11a 및 도 12a 는 각각 노즐 본체 (11) 의 일 위치에서 단면도를 나타낸다. 당업자는, 노즐 본체 (11) 가 Z 방향으로 부분적 (portion-wise) 으로 조정될 수 있어, 노즐 갭 (12) 의 부분적 조정이 가능하게 되고, 이에 의해 Y 방향 및 Z 방향으로 각각 프리폼 (6) 의 벽 두께가 변할 수 있음을 이해할 것이다. 노즐 갭 (12) 의 부분적 조정은, 공구 립 (13) 을 적절히 유연하게 만듦으로써 실행될 수 있고 도 11a ~ 도 11c 에 도시되지 않은 제어 요소가 공구 립 (13) 에 작용하게 된다.
노즐 본체의 다른 구성이 도 12a ~ 12c 에 도시되어 있으며, 여기서 제 1 공구 립 (13') 은 노즐 갭 (12) 의 전체 깊이 (즉, 프리폼의 전체 폭) 에 걸쳐 균일하게 Z 방향으로 변위될 수 있으며, 제 2 공구 립 (13") 은 반대편에서 부분적으로 Z 방향으로 변형가능하며 따라서 공구 립 (13') 에 의한 노즐 갭 (12) 의 조정에 중첩되는 한 상대 립의 형태이다.
본 발명에 따라서 조정 기구의 다양한 변경이 가능하다.

Claims (10)

  1. 다수의 압출 장치에 의해 가소성 재료의 웨브 형태의 적어도 2 개의 프리폼의 압출이 이루어지는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 프리폼들은 중공체를 제공하기 위해 몰드 캐비티를 형성하는 다중 부분 공구 내에서 제 1 가열로 함께 성형되며 (여전히 소성 상태에서), 압출 작업 중의 노즐 갭 조정에 의해 벽 두께 프로파일이 각각의 다른 프리폼에 독립적으로 압출 작업 중에 적어도 1 개의 프리폼에 부여되는, 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 벽 두께 제어는 각각의 경우 미리 정해진 프로그램에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벽 두께 프로파일이 압출 방향으로 및/또는 압출 방향에 대한 횡방향으로 프리폼에 부여되는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼은 증가된 내부 압력 및/또는 감소된 외부 압력에 의해 공구 내에서 팽창되는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 성형화 작업은 2 단계 모드로 3 부분 공구 내에서 이루어지며, 제 1 단계에서 프리폼은 증가된 압력 및/또는 감소된 압력에 의해 몰드 캐비티의 일부를 형성하는 윤곽에 지탱되어 형상을 갖게 되고, 제 2 단계에서 각각 중공체의 일부를 형성하는 반제품이 함께 결합되어 완제품을 제공하는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼은 상호 평행한 관계로 배치되며 현가 상태 (중력 방향으로) 에서 광폭 슬롯 노즐을 갖는 압출 장치로부터 압출되는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼의 압출은 압출 속도에 관해서는 동기적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼의 벽 두께의 변화는 압출 작업의 시간의 진행에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼은 프리폼 주위에서 폐쇄되며 압출 장치의 아래에서 멀어지도록 이동되는 공구의 개방된 부분 사이로 압출되는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼은 외부 몰드와 중심 몰드 사이로 각각 압출되며, 그 후 외부 몰드는 중심 몰드에 대해 폐쇄되며, 프리폼은 외부 몰드의 내부 윤곽에 지탱되며, 중심 몰드는 외부 몰드 사이에서 제거되며, 외부 몰드는 서로에 대해 폐쇄되어 외부 몰드 안에 배치된 반제품이 함께 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 압출 블로우 성형에 의해 열가소성 재료의 중공체를 제조하는 방법.
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