KR20140143935A - 재생pet를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법 - Google Patents

재생pet를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 압출기(21)에 플라스틱 재생재를 투입한 다음, 가열 용융하여 T다이(22)를 통해 다수의 롤러들 사이로 공급하여 플레이트(101) 형태로 압출 성형하고, 이렇게 압출 성형된 플레이트(101) 이송 과정에서 롤러들의 압출 성형을 통해 다수의 문자가 새겨진 코팅필름(104)을 플레이트(101) 상에 접착하는 공정을 포함하는 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 있어서, 상기 플라스틱 재생재로 재생PET 재료가 사용되고, 이 재생PET 재료는 분쇄기로 파쇄되어 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고 파쇄품 자체로 압출기(21)의 호퍼에 투입된 후, 가열 용융되어 T다이(22)를 통해 수직하게 다수의 롤러들 사이로 공급됨에 따라 다수의 롤러들에 의해 플레이트(101) 형태로 압출 성형되어 이송되며, 상기 코팅필름(104)은 PET 재질의 PET필름으로 이루어짐과 아울러 압출 이송되는 플레이트(101) 상에 롤러들에 의한 열 압착을 통해 접착되는 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법을 제공함에 있다.

Description

재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법{Manufacturing Method of PET recycling the protection plate of underground cable}
본 발명은 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 재활용 된 고밀도 폴리에틸렌(PE:Polyethylene)이나 폴리프로필렌(PP:Polypropylene) 등과 같은 플라스틱 재생재와 달리, 회수한 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:Polyethylene terephthalate)제품을 분쇄기로 파쇄하여 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고, 파쇄품 자체를 압출기에 투입하여 압출성형을 통해 지중케이블 보호판을 제조할 수 있도록 함으로써, 지중케이블 보호판의 생산원가를 크게 절감할 수 있는 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 지중케이블 보호판은 고압 전력 케이블, 전화선과 같은 통신 케이블 및 각종 컨트롤 케이블 등 지중에 매설되는 각종 지중케이블이 굴착작업으로 인하여 손상되는 것을 방지하기 위하여 최상단 관로의 상부에 부설하는 보호판이다.
즉, 지중에 매설된 케이블은 특별한 사정이 없는 한, 장기간 동안 지중에 매설된 상태로 유지되지만, 케이블의 보수 및 증선, 도로의 포장공사, 가스관이나 수도관과 같은 다른 지중 시설물 공사가 있게 되면 부득이하게 지중 선로를 재굴착하지 않을 수 없다. 이때 부주의한 굴착으로 지중의 케이블이 손상될 염려가 있기 때문에 통상적으로 지중케이블 보호판을 매설된 케이블의 상부에 덮어서 설치하고 있는 것이다.
종래의 지중케이블 보호판은, 대한민국 등록특허공보 제0473328호(2005.03.07. 공고), 등록실용신안공보 제0411615호(2006.03.16. 공고), 등록실용신안공보 제0417009호(2006.05.23. 공고), 등록특허공보 제0939657호(2010.02.03. 공고) 등에 개시되어 있는 것과 같은 형상의 보호판이 많이 사용되고 있다.
이와 같은 종래의 지중케이블 보호판의 경우, 지중케이블의 보수 및 교체를 위한 굴착시 굴착기 등의 굴착장비들로부터 지중케이블을 보호하기 위하여 판재에 다수의 보상리브를 형성시키고, 지중과의 견고한 밀착을 위하여 다수의 돌기를 형성시키기 위해 복잡한 형상의 금형을 제작하여 용융 상태의 합성수지를 투입 후 냉각시켜 사출하는 사출성형의 방법으로 제조되고 있는 실정이다.
그런데, 상기와 같이 사출 성형의 방법으로 보호판을 제조하는 경우, 복잡한 형상의 보호판을 제조할 수는 있으나 제조공정이 복잡하고, 제조시간이 장시간 소요되어 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
이에 본 출원인에 의해 상기와 같은 문제점을 보완 개선하여 압출 성형 및 플라스틱 재생재를 이용하여 지중케이블 보호판이 제조하는 기술이 개시되었다.
즉, 본 출원인에 의해 연구 개발되어 특허 등록된 대한민국 등록특허공보 제1157097호(2012.06.20. 공고) 및 등록특허공보 제1181391호(2012.09.19. 공고) 등에는 고밀도 폴리에틸렌(PE:Polyethylene)이나 폴리프로필렌(PP:Polypropylene) 등과 같은 플라스틱 재생재를 압출 성형하여 제조된 지중케이블 보호판이 개시되어 있다.
그런데, 상기와 같이 고밀도 폴리에틸렌(PE:Polyethylene)이나 폴리프로필렌(PP:Polypropylene) 등과 같은 플라스틱 재생재는 재활용 과정에서 압출 성형을 위해 펠렛 가공하는 전처리공정을 거치는 번거로움이 있었다.
특히, 우리 주변에 상기와 같은 PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재 외에도 재활용이 필요한 PET 재질의 플라스틱 재생 원료들이 많이 배출되고 있는 있음에도 불구하고, 이를 잘 활용하지 못하고 있는 측면이 많았다.
대한민국 등록특허공보 제1157097호(2012.06.20. 공고, 명칭: 지중케이블 보호판) 대한민국 등록특허공보 제1181391호(2012.09.19. 공고, 명칭: 지중케이블 보호판)
이에 본 발명은 상기와 같은 기존의 재활용 된 고밀도 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 플라스틱 재생재와 달리, 회수한 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)을 활용할 수 있는 방안으로 연구 개발된 것으로써, 본 발명의 목적은 재생PET 재질을 분쇄기로 파쇄하여 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고, 파쇄품 자체를 압출기에 투입하여 압출성형을 통해 지중케이블 보호판을 제조할 수 있도록 함으로써, 지중케이블 보호판의 생산원가를 크게 절감할 수 있는 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압출기에 플라스틱 재생재를 투입한 다음, 가열 용융하여 T다이를 통해 다수의 롤러들 사이로 공급하여 플레이트 형태로 압출 성형하고, 이렇게 압출 성형된 플레이트 이송 과정에서 롤러들의 압출 성형을 통해 다수의 문자가 새겨진 코팅필름을 플레이트 상에 접착하는 공정을 포함하는 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 있어서, 상기 플라스틱 재생재로 재생PET 재료가 사용되고, 이 재생PET 재료는 분쇄기로 파쇄되어 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고 파쇄품 자체로 압출기의 호퍼에 투입된 후, 가열 용융되어 T다이를 통해 수직하게 다수의 롤러들 사이로 공급됨에 따라 다수의 롤러들에 의해 플레이트 형태로 압출 성형되어 이송되며, 상기 코팅필름은 PET 재질의 PET필름으로 이루어짐과 아울러 압출 이송되는 플레이트 상에 롤러들에 의한 열 압착을 통해 접착되는 것을 특징으로 하는 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법을 제공함에 그 특징을 갖는다.
본 발명에 따르면, PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재 외에도 우리 주변에서 쉽게 수급할 수 있는 재활용이 필요한 PET 재질의 플라스틱 재생재를 원료로 하여 지중케이블 보호판을 제조함으로써, 자원 재활용 측면에서 매우 바람직할 뿐만 아니라 지중케이블 보호판 제조 과정에서 PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재를 이용할 때 필요한 펠렛 가공을 위한 전처리 공정이 필요없는 관계로, 생산 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 제조 공정을 보여주는 블록 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 제조 공정을 개략적으로 보여주는 설비 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 제조 공정에 의해 제조된 지중케이블 보호판을 보여주는 예시도.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 지중케이블 보호판의 적재 상태를 보여주는 측면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이때, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있으며, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
본 발명은 종래 재활용된 폴리에틸렌(PE:Polyethylene)이나 폴리프로필렌(PP:Polypropylene) 등과 같은 플라스틱 재생재를 사용하여 지중케이블 보호판을 압출성형으로 제조하는 것이 아니라 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:Polyethylene terephthalate, 이하 "PET"라 한다)을 재활용하여 지중케이블 보호판을 압출성형으로 제조하는 데 그 특징을 갖는다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법은, 먼저 재생PET 원료를 압출기(21)의 호퍼에 투입하는 과정을 거친다(10).
이때, 회수된 재생PET 제품을 분쇄기로 파쇄하여 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고, 파쇄품 자체를 압출기(21)의 호퍼에 투입하게 된다.
여기서, 상기 호퍼에는 건조 기능을 갖추고 있어 제조자의 의해 선별적으로 파쇄된 재생PET를 적절하게 건조시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기존의 PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재의 경우, 펠렛 형태로 제조하는 전처리공정을 거쳐야 하지만, 본 발명에 따른 재생PET 제품은 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고 파쇄품 자체를 압출기(21) 호퍼에 직접 투입하게 됨에 따라 전처리공정 제외에 따른 생산 원가를 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 상기 압출기(21)에서 파쇄 투입된 재생PET를 가열 용융한 상태에서 T다이(22)를 통해서 압출하게 된다.(20)
이때, 상기 압출기(21)에서 재생PET를 가열 용융하는 온도는 250℃~300℃ 수준에서 재생PET 제품의 용융 온도에 따라 적절하게 조절됨은 당연하다.
그런 다음, 상기 압출기(21)에서 나온 재생PET 원료가 T다이(22)를 통해 수직으로 내려와 폴리싱롤러1,2(31,32) 사이로 공급되게 된다.(30)
여기서, 본 발명에 따르면, 기존의 PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재를 압출성형하여 지중케이블 보호판을 제조하는 설비는 수평 압출성형 방식을 채택하고 있으나, 본 발명에 따른 재생PET를 이용하여 지중케이블 보호판(100)을 제조하는 설비는 수직 압출성형 방식을 채택하고 있다. 이는 재생PET를 가열 용융하여 압출할 때 점도가 낮은 재생PET의 재질적 특성으로 인해 수평 압출성형 방식을 적용할 경우에는 수평 이동 시 밑으로 처질 우려가 높기 때문에 수직 압출성형 방식을 통해 이를 효과적으로 보완하고 있는 것이다.
상기 폴리싱롤러1,2(31,32)는 서로 인접하여 T다이(22)에서 제공되는 용융 압출되는 재생PET 원료를 일정한 두께와 폭을 갖는 플레이트(101)로 압출 성형하는 롤러들이다.
즉, 상기 T다이(22)에서 제공되는 용융 압출되는 재생PET 원료가 폴리싱롤러1,2(31,32) 사이에서 설정된 일정한 두께로 표면에 매끈하게 가압되면서 지중케이블 보호판(100)을 형성하는 플레이트(101)의 초기 형태로 압출 성형 제조된다.
그리고, 이렇게 압출 성형 제조된 플레이트(101)가 연속적으로 서로 인접한 폴리싱롤러2,3(32,33) 사이로 이동하면서 제조자가 최종적으로 요구하는 플레이트(101)로 압출 성형되게 된다.(40)
이때, 상기 폴리싱롤러3(33)에는 코팅압착롤러(43)가 인접하게 수직 배치되어 있고, 상기 폴리싱롤러2,3(32,33) 사이에서 압출 성형된 플레이트(101)는 폴리싱롤러3(33)와 코팅압착롤러(43) 사이로 이송되게 된다.
이 과정에서 플레이트(101) 상에는 폴리싱롤러3(33)와 코팅압착롤러(43)에 의해 코팅필림이 열 압착을 통해서 부착되게 된다.(50)
상기 코팅필름(104)은 지중케이블 보호판(100)에 기재되어야 할 문자(도면에 도시된 바와 같은 "특고압 케이블", "제조 년월일" 등)가 인쇄된 필름으로써, 코팅필름은 단일 필름 또는 필요에 따라서 이중 필름을 사용할 수도 있고, 이중필름은 부착용 필름과 문자 인쇄용 필름으로 형성될 수 있다.
이와 같은 코팅필름(104)은 지중케이블 보호판을 제조할 때, 주지 관용적으로 사용되고 있는 것이다. 다만, 종래 PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재로 지중케이블 보호판을 제조할 때에는 코팅필름(104)이 주로 점착성 EVA필름(에틸렌 비닐아세테이트 필름)을 사용하고 있으나, 본 발명의 경우에는 코팅필름(104)으로 PET 재질로 제조된 PET 필름을 사용한다는데 재질적 차이를 두고 있다.
이는 본 발명의 경우, 상기 플레이트(101)가 재생PET 원료로 압출 성형되는 관계로, 기존의 점착성EVA필름과 같은 코팅필름(104)은 PET재질과 접착 재질이 서로 달라서 열 압착에 의해 잘 접착되지 않고, 접착되더라도 사용 중 접착부위가 쉽게 떨어질 가능성이 높아서 제품의 내구성 및 제품 품질의 신뢰성을 떨어뜨릴 가능성이 높기 때문이다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제조공정 설비에서는 PET필름으로 이루어진 코팅필름(104)이 권취롤러(41)에 롤 형태로 감겨 있는 상태에서 가이드롤러(42)의 안내를 받아 폴리싱롤러3(33)와 코팅압착롤러(43) 사이로 이송되도록 되어 있다.
이에 따라, 도면에 도시된 바와 같이 문자가 인쇄된 코팅필름(104)이 코팅압착롤러(43)와 폴리싱롤러3(33)를 통해서 플레이트(101)와 함께 압출 성형되어 시트 상태로 이송되게 된다.
이때, 상기 압출기(21)를 통해서 공급되는 재생PET로 이루어진 플레이트(101)는 뜨거운 상태를 유지하고 있으므로, 코팅필름(104)과 쉽게 열접착될 수 있다.
즉, 상기 코팅필름(104)과 플레이트(101)가 코팅압착롤러(43)와 폴리싱롤러3(33)에 의해 함께 자연스럽게 압출 성형되므로, 종래 사출 성형에서처럼 코팅필름과 플레이트를 열 압착하는 별도의 공정이 필요 없게 된다.
한편, 상기 코팅필름(104)과 플레이트(101)가 원활하게 접합될 수 있도록 폴리싱롤러3(33)의 일측면에 하나 이상의 히터(34)를 장착할 수도 있다.
이는 플레이트(101)가 폴리싱롤러1,2(31,32)와 폴리싱롤러2,3(32,33) 사이에서 압출 성형되어 이송되는 과정에서 다소 온도가 떨어질 수 있기 때문에, 플레이트(101)와 코팅필름(104) 간의 원활한 접착을 위하여 코팅필름(104)이 접착되는 폴리싱롤러3(33)의 측면에 히터(34)를 장착함으로써, 플레이트(101)가 히터(34)에 의해 가열됨에 따라 보다 쉽게 열 접착될 수 있는 조건이 마련될 수 있도록 하기 위함이다.
상기와 같이 코팅필름(104)이 코팅압착롤러(43)와 폴리싱롤러3(33)에 의해 플레이트(101) 상에 접착되면, 시트형태로 가이드롤러에 의해 안내되어 컨베이어(61)를 통해 의해 이송된다.(60)
그리고, 상기 컨베이어(61)를 통해 시트형태로 이송되는 코팅필름(104)이 접착된 플레이트(101)는 도시되지 않은 절단기를 통해 기 설계된 지중케이블 보호판(100) 규격으로 절단되게 된다.(70)
그런 다음, 상기와 같이 절단기에 의해 일정 규격으로 절단된 시트는 적재된 상태로 이송되어(80), 도시되지 않은 제조공정 설비에서 완제품의 지중케이블 보호판(100)으로 완성되기 위한 마무리 공정을 거치게 된다.
즉, 일정 규격으로 절단된 시트에 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 고정핀홀(102), 배수구(103) 등이 타공되고, 상기 고정핀홀(102)에는 별도로 제조 구비된 고정핀(110)이 끼움 조립됨으로써, 도 3에 도시된 지중케이블 보호판(100)의 완제품이 완성되게 된다.
이때, 상기 지중케이블 보호판(100)에 형성되고 조립되는 고정핀홀(102), 배수구(103) 및 고정핀(110)은 본 출원인에 의해 특허등록되어 개시된 등록특허 제1181391호에 나타난 공지의 구성요소들인 관계로, 여기서는 그 구체적인 구성에 대해 설명을 생략하기로 한다.
이처럼, 상기와 같은 압출 성형에 의한 제조공정을 통해서 제조된 지중케이블 보호판(100)은 종래 본 출원인에 의해 특허등록되어 개시된 등록특허 제1181391호에 도시된 지중케이블 보호판과 동일 혹은 유사한 구조를 갖는다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판(100)은, 코팅필름(104)이 함께 압출 성형된 플레이트(101)와, 플레이트(101)의 일측과 타측에 대칭으로 형성되는 고정핀홀(102)과, 상기 고정핀홀(102)에 삽입 장착되는 고정핀(110)과, 고정핀홀(102)의 내측에 대칭으로 형성되는 배수구(103)을 포함하는 구성을 갖는다.
이때, 상기 고정핀홀(102)은 중앙부에도 더 형성될 수 있고, 중앙에 형성된 고정핀홀(102)을 대칭으로 하여 일측과 타측에 배수구(103)가 더 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배수구(103)는 단순히 지중케이블 보호판(100)을 적층하기 위한 구성일뿐만 아니라 배수구(103)를 통해 지중으로 스며든 물이 플레이트의 하부로 빠지는 기능도 함께 한다.
또한, 중앙에 형성된 고정핀홀(102)에 삽입되는 중앙의 고정핀(110)은 플레이트(101)의 중앙에서 플레이트를 지지함으로써 플레이트(101)의 중앙부의 처짐을 방지할 수 있는 이점도 가진다.
이와 같이 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판(100)은, 회수된 재생PET 제품을 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고, 분쇄기로 파쇄하여 파쇄품 자체를 압출기(21)의 호퍼에 투입한 다음, 가열 용융 상태에서 다수의 롤러들로 압출 성형을 통해 평면 형상으로 형성됨으로써, 종래 PE나 PP와 같은 플라스틱 재생재를 이용할 때에 비해서 상대적으로 전처리공정을 없앨 수 있어 제조비용이 줄어든다는 장점을 가진다.
또한, 재생PET 재질로 이루어진 플레이트(101)와 동일한 재질의 PET재질의 코팅필름(104)이 일체로 압출 성형됨으로써, 제조공정의 단순화가 가능하다는 이점도 가질 수 있다.
한편, 상기와 같이 재생PET 재질로만 지중케이블 보호판을 제조할 경우에 지중케이블 보호판에서 요구되는 기계적 강도 혹은 신율 들을 만족하지 못할 경우에는 재생PET에 PET 원재료(PET 신재)를 혼합할 수도 있음은 당연하다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
특히, 본 발명에 따른 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명이 추구하는 사상과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
21 : 압출기 22 : T다이
31 : 폴리싱롤러1 32 : 폴리싱롤러2
33 : 폴리싱롤러3 34 : 히터
41 : 권취롤러 42, 44 : 가이드롤러
43 : 코팅압착롤러 61 : 컨베이어
100 : 지중케이블 보호판 101 : 플레이트
102 : 고정핀홀 103 : 배수구
104 : 코팅필름 110 : 고정핀

Claims (1)

  1. 압출기(21)에 플라스틱 재생재를 투입한 다음, 가열 용융하여 T다이(22)를 통해 다수의 롤러들 사이로 공급하여 플레이트(101) 형태로 압출 성형하고, 이렇게 압출 성형된 플레이트(101) 이송 과정에서 롤러들의 압출 성형을 통해 다수의 문자가 새겨진 코팅필름(104)을 플레이트(101) 상에 접착하는 공정을 포함하는 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법에 있어서,
    상기 플라스틱 재생재로 재생PET 재료가 사용되고, 이 재생PET 재료는 분쇄기로 파쇄되어 별도의 펠렛을 제작하는 전처리공정을 거치지 않고 파쇄품 자체로 압출기(21)의 호퍼에 투입된 후, 가열 용융되어 T다이(22)를 통해 수직하게 다수의 롤러들 사이로 공급됨에 따라 다수의 롤러들에 의해 플레이트(101) 형태로 압출 성형되어 이송되며, 상기 코팅필름(104)은 PET 재질의 PET필름으로 이루어짐과 아울러 압출 이송되는 플레이트(101) 상에 롤러들에 의한 열 압착을 통해 접착되는 것을 특징으로 하는 재생PET를 이용한 지중케이블 보호판의 압출성형 제조방법.
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