KR20120018550A - 압출성형기의 냉각로울러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압출성형기에서 압출성형되는 제품을 냉각시켜 경화시키도록 하는 압출성형기의 냉각로울러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각로울러의 내부에 외부에서 공급되는 냉각수를 원주방향을 따라 좌,우로 교호로 통과시켜 냉각로울러의 외표면의 온도를 고르게 유지토록 함으로써 압출성형되는 제품의 냉각효율을 월등히 향상시키도록 한 압출성형기의 냉각 로울러에 관한 것이다.
이는 압출성형기의 냉각로울러로서, 원통형으로 형성되면서 양측에 각각 샤프트가 설치되는 원통형의 몸체; 상기 몸체의 양측단에 각각 나란히 형성되는 제1 및 제2챔버와 제3 및 제4챔버; 상기 몸체내에 원주방향을 따라 다수 개가 일정간격으로 형성되면서 좌,우측의 챔버들과 연결되어 냉각수를 교호로 이송시켜 열교환되도록 하는 제1 및 제2수로; 상기 몸체의 내부에서 역시 좌,우 챔버들과 상호 연결되면서 냉각수를 교호로 이송시키도록 하는 제1 및 제2공급관;으로 구성된 것이다.

Description

압출성형기의 냉각로울러{Extrusion press of cooling roller}

본 발명은 압출성형기에서 압출성형되는 제품을 냉각시켜 경화시키도록 하는 압출성형기의 냉각로울러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각로울러의 내부에 외부에서 공급되는 냉각수를 원주방향을 따라 좌,우로 교호로 통과시켜 냉각로울러의 외표면의 온도를 고르게 유지토록 함으로써 압출성형되는 제품의 냉각효율을 월등히 향상시키도록 한 압출성형기의 냉각로울러에 관한 것이다.

일반적으로 압출성형은 성형 재료를 가열 실린더 속에서 가열 및 혼련하여 가소화시키고, 실린더에 내장된 스크류의 회전에 의해 용융 내지 가압된 원료를 실린더의 선단에 결합된 금형(dies)을 통해 압출하여 냉각 고화시킴으로써 성형품을 얻도록 하는 가공법이다.

이러한 압출성형은 봉상(棒狀), 관상(管狀), 판체형 등 단면이 일정한 제품을 대량으로 생산하기 위하여 사용되는 대표적인 성형방법으로서, 금형의 형태에 따라서는 필름형태의 성형품도 얻을 수 있기 때문에 매우 다양한 제품을 생산하는데 널리 사용되고 있다.

즉, 압출성형에 시트, 필름 등과 같은 제품을 압출성형함에 있어서 고체의 합성수지를 실린더내에서 가열하여 용융시킨 액체 상태의 합성수지를 실린더 선단의 금형을 통과시킴으로써 얇은 시트 및 필름으로 압출성형하고, 성형되는 필름을 냉각로울러에 통과시켜 경화시킴으로써 제품을 성형하게 되며, 성형이 완료된 제품은 권취로울러에 권취시켜 출하하게 된다.

상기와 같은 압출성형기에 있어서는 용융된 합성수지가 금형을 통과하는 순간 제품의 형태가 성형되는 것임에 따라, 금형을 통과하는 즉시 냉각시켜 경화시키도록 하는 것은 제품의 성형효율을 향상시킴과 동시에 불량을 줄이도록 하는데 매우 중요한 기능을 제공하게 된다.

이와 같은 압출성형품의 냉각수단은 제품에 따라서는 자연냉각방식을 채택할 수도 있겠으나, 대체적으로 냉각로울러를 통과시키는 강제 냉각방식을 채택하고 있으며, 종래에는 여러 가지 형태의 냉각로울러가 제안되어 널리 사용되고 있다.

상기 냉각로울러의 종래 구조를 일예를 들어 살펴보면, 이는 첨부된 도면의 도9 에서 보는 바와 같이 로울러(1)의 양측에 샤프트(2)가 설치되어 압출성형기의 시스템에 장착되어 별도의 동력에 의해 회전구동될 수 있도록 구성된다.

또 상기 로울러(1)의 내부 양측에는 외부에서 냉각수가 유입되는 유입챔버(3) 및 배출챔버(4)가 각각 형성됨과 동시에 이들의 유입 및 배출챔버(3)(4)는 원주방향을 따라 다수 개로 형성되는 수로(5)로 연통되어 구성된다.

따라서 외부에서 냉각수가 유입챔버(3)로 유입된 후 각 수로(5)를 통하여 배출챔버(4)로 이동한 다음, 외부로 배출되는 경로를 거치게 되어 로울러(1)의 표면을 냉각시키게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 구성은 비교적 길다란 로울러(1)의 일측 유입챔버(3)에서 각 수로(5)를 통하여 배출챔버(4)측으로 냉각수가 이동하는 과정에서 로울러의 표면을 냉각시키는 구성임에 따라 유입측과 배출측의 온도차이가 균일하지 못한 중대한 문제점이 있었다.

즉, 로울러(1)의 각 수로(5)를 통과하는 냉각수는 로울러의 일측에서 타측으로 통과하는 과정에서 로울러의 외부 표면과 접하는 고온의 압출성형품이 열교환되기 때문에 양측은 큰 온도차이가 발생된다.

이러한 온도차이는 압출성형품을 고르게 냉각시키지 못하는 문제점을 초래하게 되어 결국 압출성형품에 중대한 영향을 미치게 되어 제품성을 저하시키게 됨은 물론 불량품을 발생시키게 되는 것이다.

또한 냉각용 로울러는 압출성형품의 조건에 대처하기 위하여 보다 큰 냉각로울러가 필요하게 될 뿐만 아니라 지나치게 가열된 상태에서는 작업이 중지되어야 하는 등의 문제점도 있었고, 경우에 따라서는 그때마다 적절한 냉각로울러를 교체사용하여야 하는 문제점도 있었다.

한편, 상기와 같은 문제점을 다소 보완하기 위하여 로울러의 내부에 수로를 나선형으로 형성한 것도 제안된 바 있으나, 이 역시 냉각수가 유입되는 유입측과 배출측의 온도를 균일하게 유지하기에는 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 고려하여 이루어지는 것으로 압출성형기에서 압출성형되는 제품을 고르게 냉각시켜 제품의 경화성과 생산성을 월등히 향상시키도록 하는 압출성형기의 냉각로울러를 제공함에 있다.

본 발명은 냉각수를 냉각로울러의 내부로 고르게 순환시켜 로울러의 전체면게 걸쳐 고른 냉각온도를 갖도록 함으로써 압출성형되는 판재형의 제품에 매우 적합하게 적용할 수 있다.

즉, 압출성형기의 금형으로 부터 압출성형되는 제품이 냉각로울러를 통과하는 순간 고르게 냉각되도록 하는 것은 제품이 경화되는 과정에서 비틀리거나 부풀리는 것을 방지하는데 매우 중요한 것이며, 최종적인 성형제품의 높은 완성도를 위하여서는 냉각로울러의 냉각기능이 직접적으로 관련된다.

압출성형되는 제품이 고르게 냉각되지 않는다면 경화되는 과정에서 장애가 발생되어 제품의 고른 표면과 균일한 두께를 유지하지 못하는 등의 문제점이 일어나게 되는 것임으로써 본 발명에서는 냉각로울러의 내부로 냉각수를 고르게 순환시켜 냉각효율을 월등히 향상시키도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 냉각로울러는 내부로 냉각수가 고르게 순환될 수 있도록 하는 구조를 가지며 매우 높은 냉각효율을 기대할 수 있다.

이러한 냉각로울러는 원통형으로 형성되면서 양측단에는 냉각수가 유입되어 분배되는 내,외측챔버가 각각 중첩되게 나란히 설치되고, 이의 외측챔버에는 각각 샤프트가 설치되는 외형을 가지게 된다.

또한 상기 내,외측챔버에는 좌,우 횡방향으로 형성되면서 몸체의 외표면과 인접되는 위치에 원주방향을 따라 다수의 수로가 상호 교차로 형성되어 일측에서 타측으로 냉각수가 이동될 수 있도록 구성됨과 동시에, 몸체 내부의 설치공간에도 양측 내,외측챔버를 상호 연결하는 공급관이 상호 교차되게 형성되어 역시 일측에서 타측으로 냉각수가 이동될 수 있도록 구성된다.

따라서 냉각로울러의 몸체 외표면에는 냉각수가 상호 교차되게 좌,우로 이동됨으로써 항상 고른 온도를 유지하게 되어 외표면과 접촉되는 압출성형품을 신속하고도 고르게 냉각시키게 되는 것이다.

본 발명은 압출성형기에 사용되는 냉각로울러의 냉각수 순환구조를 개선함으로써 즉, 일측에서 타측으로 이동되는 냉각수를 원주방향을 따라 교호로 이동되게 함으로써 냉각로울러의 외표면 온도를 항상 일정하고도 고르게 유지할 수가 있게 된다.

따라서 외부로 부터 공급되는 냉각수가 냉각로울러 표면을 항상 고르게 냉각시키게 됨으로써 압출성형기에서 압출성형되는 제품을 신속하고도 정확하게 냉각시키게 되어 제품성은 물론이고 생산성을 월등히 향상시키게 되는 효과를 가지게 된다.

또한 본 발명의 냉각로울러는 냉각로울러로서의 사용 뿐만 아니라 내부를 통관하는 냉각수 대신 온수를 사용하거나 또는 고온의 열매체를 사용함으로써 온열로울러로서도 사용이 가능한 등 다양한 산업분야에서 열교환로울러로서의 사용이 가능한 효과를 가지게 된다.

특히 본 발명은 그 구성이 간단하고도 단순하여 제조가 간편할 뿐만 아니라 별도의 동력이 필요하지 않는 등 제조성 구조성의 향상도 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각로울러의 전체적인 구성을 보인 단면도
도 2는 본 발명 도1의 A - A선 단면도
도 3은 본 발명 도1의 B - B선 단면도
도 4는 본 발명 도1의 C - C선 단면도
도 5는 본 발명에 따른 냉각로울러의 전체적인 구성을 보인 분리사시도
도 6은 본 발명의 다른실시예를 보인 단면구성도
도 7은 본 발명 도6의 A - A선 단면도
도 8은 본 발명 도6의 B - B선 단면도
도 9는 종래 냉각로울러의 구조를 보인 일실시도

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도1 내지 도5를 참조하면, 본 발명의 냉각로울러(100)는 합성수지 또는 비닐 등의 재질을 압출성형하는 압출성형기의 전단에 설치되어 압출성형되는 성형품을 강제 냉각시키는 기능을 제공하게 된다.

압출성형품은 시트, 판재 등 비교적 얇은 형태를 이루면서 실린더의 내부에서 높은 온도에 의해 용융되어 금형을 통과하면서 압출되는 순간 압출성형품을 성형이 이루어지고, 이어서 냉각로울러를 거쳐 안내되는 과정에서 냉각되어 경화됨으로서 완제품으로 성형완료된 후 권취로울러에 권취되어 출하된다.

본 발명의 냉각로울러(100)는 전체적으로 원통형의 몸체(10)를 가지면서 몸체(10)의 양측에는 동력전달을 위한 샤프트(11)(12)가 각각 설치되고, 내부에는 빈 공간의 설치공간(13)을 가진다.

상기 몸체(10)의 일측단에는 각각 격벽(14)과 샤프트(11)에 의해 제1 및 제2챔버(20)(21)가 내,외측으로 중첩되게 나란히 설치됨과동시에, 반대측에는 역시 격벽(14)과 또다른 샤프트(12)에 의해 제3 및 제4챔버(30)(31)가 중첩되게 나란히 설치된다.

이때 상기 일측의 외측 제1챔버(20)는 샤프트(11)에 형성되는 냉각수 유입구(15)와 연결되어 외부로부터 냉각수가 유입될 수 있도록 구성됨과동시에, 제2챔버(21)는 배출구(16)와 연결되어 열교환이 이루어진 냉각수를 외부로 배출시키도록 구성된다.

또한 상기 몸체(10)의 외주연상에는 좌,우 횡방향으로 관통되게 제1 및 제2수로(40)(41)가 원주방향을 따라 일정한 간격으로 교호로 형성된다.

즉, 제1수로(40)는 일측 제1챔버(20)와 제3챔버(30)를 연결토록 구성됨과 동시에, 이와 교호로 형성되는 다른 하나의 제2수로(41)는 제2챔버(21)와 제4챔버(41)를 연결토록 구성된다.

따라서 상기 제1 및 제2수로(40)(41)는 몸체(10)의 외표면과 근접되는 위치에서 일정한 간격을 가지면서 상호 교호로 설치됨으로써 외부로 부터 유입되는 냉각수가 일측 챔버를 통하여 유입되어 타측 챔버측으로 이동되거나 또는 타측에서 일측으로 이동되면서 외표면과 열교환을 이루게 된다.

또한 상기 몸체(10)의 내부 설치공간(13)에는 횡방향으로 다수 개의 제1 및 제2공급관(50)(51)이 교호로 설치됨과동시에 양측의 챔버들을 상호 연결토록 구성된다.

즉, 상기 일측의 제1공급관(50)은 제2챔버(21)와 제3챔버(30)를 연통되게 연결토록 구성되어 제3챔버(30)에서 열교환된 냉각수를 제2챔버(21)측으로 회수하는 기능을 제공하게 되고, 이와 교호로 설치되는 또다른 제2공급관(51)은 제1챔버(20)와 제4챔버(31)를 연통되게 연결토록 구성되어 열교환되지 않은 냉각수를 제1챔버(20)에서 제4챔버(31)측으로 공급하는 기능을 제공하게 된다.

이때, 상기 제1 및 제2공급관(50)(51)은 설치공간(13)내에서 횡방향을 설치됨에 따라 외부와는 열교환이 이루어지지 않고, 열교환이 이루어진 냉각수나 또는 열교환될 냉각수를 일측 챔버에서 타측 챔버측으로 이송시키는 기능을 제공하게 된다.

이에 따라 이들 제1 및 제2공급관(50)(51)들은 전술한 수로(40)(41)의 크기보다는 다소 크게 형성하면서도 그 갯수를 적게 하는 것이 보다 바람직하다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 냉각로울러(100)는 원통형의 몸체(10)의 양측단에 샤프트(11)(12)가 각각 설치되는 구조를 가짐으로써 통상의 압출성형기의 금형 앞부분에 설치되어 별도의 동력에 의해 회전구동된다.

즉, 압출성형기의 금형에서 압출되는 성형제품이 냉각로울러(100)의 외표면을 통과하는 동안 이의 냉각로울러(100)와 열교환(냉각) 됨으로써 경화가 이루어져 최종적인 제품이 성형완료되는 것이다.

본 발명에 따른 냉각로울러(100)는 일측 샤프트(11)와 연결된 유입구(15)를 통하여 외부에서 냉각수가 유입되면, 먼저 일측의 외측챔버인 제1챔버(20)에 유입된다.

이렇게 유입되는 냉각수는 제1챔버(20)에서 두 가지의 경로를 따라 이송하게 되는데, 첫번째 경로는 몸체(10)의 원주방향을 따라 교호로 형성된 다수의 제1수로(40)들을 거쳐 타측의 내측챔버인 제3챔버(30)내로 유입되고, 이와 동시에 두번째 경로인 설치공간(13)내에 역시 교호로 설치된 다수의 제2공급관(51)들을 거쳐 타측의 외측챔버인 제4챔버(30)내로 이송된다.

이때, 상기 제1수로(40)들은 몸체(10)의 외표면과 근접된 위치에서 원주방향으로 다수 개가 일정한 간격으로 형성됨에 따라 몸체(10)의 외표면을 냉각시키게 됨으로써 이의 표면에 접하는 압출성형품을 냉각시키게 되고, 이렇게 이송되면서 열교환이 이루어진 냉각수는 제3챔버(30)내로 모아지게 된다.

이어서 제3챔버(30)내로 모아진 냉각수(열교환이 이루어진 냉각수)는 설치공간(13)내에 다수로 형성된 제1공급관(50)들을 통해 제2챔버(21)내로 이송되어 회수된다.

한편, 상기 제2공급관(51)들을 거쳐 이송되는 냉각수는 열교환을 이루지 않은 상태에서 곧바로 제4챔버(31)로 유입되고, 이렇게 제4챔버(31)내로 유입된 냉각수는 몸체(10)의 원주방향을 따라 형성된 제2수로(41)들을 거쳐 제2챔버(21)로 이송됨으로써 몸체(10)의 표면을 역시 냉각시키게 된다.

즉, 전술한 제1수로(40)와 교호로 형성됨에 따라 제1수로(40)와는 역방향으로 이송됨으로써 몸체(10)의 표면과 열교환되어 이와 접하는 압출성형품을 냉각시키게 되고, 이렇게 이송되면서 몸체(10)를 냉각시킨 냉각수는 제2챔버(21)내로 회수된다.

상기 제2챔버(21)로 회수된 냉각수는 몸체(10)와 열교환을 충분히 이룬 냉각수이기 때문에 비교적 고온을 유지하게 되고, 이러한 열교환된 냉각수는 샤프트(11)와 연결된 배출구(16)를 거쳐 미도시된 외부의 시스템으로 회수되는 것이다.

따라서 본 발명의 냉각로울러(100)는 공급되는 냉각수가 원주방향을 따라 교호로 형성되는 다수의 제1수로(40)를 통하여 일측 방향에서 타측 방향의 진행방향으로 이송되면서 열교환을 이루게 되고, 이와 동시에 내부 중심의 제2공급관(51)을 통하여 타측으로 이송된 후, 역시 몸체의 원주방향을 따라 형성된 또다른 제2수로(41)들을 통하여 역방향으로 이송되면서 열교환을 이루게 됨으로써 원통형 몸체(10)의 전체를 고르게 냉각시키게 되는 것이다.

한편, 첨부된 도면의 도6 내지 도8 에서는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다.

상기의 실시예에서는 냉각로울러(100a)의 몸체(10a)의 양측면에 설치되는 샤프트(11a)(12a)의 구조를 변경함과동시에 몸체(10a)의 수로(41a)와 제2 및 제4챔버(21a)(31a)의 구조를 달리함으로써 구조성 및 제조성을 향상시키도록 한 것이다.

즉, 외부에서 공급되는 냉각수가 몸체(10a)내의 제1챔버(20a)에서 원주방향으로 형성되는 수로(40a)를 따라 제3챔버(21a)측으로 공급됨과 동시에, 제1챔버(20a)에서 제2공급관(51a)을 따라 제4챔버(31a)측의 두 가지 경로로 공급된다.

따라서 첫 번째 경로인 상기 원주방향을 따라 형성되는 다수의 수로(40a)를 통과하는 과정에서 열교환이 이루어지게 되고, 열교환된 냉각수는 제3챔버(21a)로 모아진 후 제1공급관(50a)을 통하여 제2챔버(21a)로 회수된다.

또한 두 번째 경로인 제1챔버(20a)에서 제2공급관(51a)을 따라 제4챔버(31a)측으로 공급된 냉각수는 역시 원주방향을 따라 교호로 형성되는 다수의 수로(41a)을 통과하는 동안 외표면과 열교환되어지고, 열교환이 이루어지는 냉각수는 제2챔버(21a)로 회수된다.

그러므로 상기 실시예에서는 이미 전술한 실시예에 비하여 냉각수의 경로가 단순해지는 특성을 지니게 됨으로써 구조가 그만큼 단순함과 동시에 제조가 손쉬운 장점을 지니게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 냉각로울러는 압출성형기에 매우 유용하게 적용하여 사용할 수 있도록 한 것이나, 이와는 달리 냉각로울러로서의 사용이 아니라 온열로울러로서도 사용이 가능하게 된다.

즉, 냉각수가 아니라 고온의 온수 또는 기타 온열매체를 통과시킴으로써 온열로울러로서 사용이 가능한 특징을 지니게 되는 것이다.

100:냉각로울러 10:몸체
11,12:샤프트 13:설치공간
14:격벽 15:유입구
16:배출구 20:제1챔버
21:제2챔버 30:제3챔버
31:제4챔버 40:제1수로
41:제2수로 50:제1공급관
51:제2공급관

Claims (2)

1. 압출성형기의 냉각로울러로서, 다음을 포함하는 것,
   원통형으로 형성되면서 양측에 각각 샤프트가 설치되는 원통형의 몸체;
   상기 몸체의 양측단에 각각 나란히 형성되는 제1 및 제2챔버와 제3 및 제4챔버;
   상기 몸체내에 원주방향을 따라 다수 개가 일정간격으로 형성되면서 좌,우측의 챔버들과 연결되어 냉각수를 교호로 이송시켜 열교환되도록 하는 제1 및 제2수로;
   상기 몸체의 내부에서 역시 좌,우챔버들과 상호 연결되면서 냉각수를 교호로 이송시키도록 하는 제1 및 제2공급관;으로 구성됨을 특징으로 하는 압출성형기의 냉각로울러.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2챔버와 제4챔버는 제2수로와 수평방향으로 직접 연통될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 압출성형기의 냉각로울러.

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