KR20170084571A

KR20170084571A - 복합층 구성을 위한 다층 압출 다이

Info

Publication number: KR20170084571A
Application number: KR1020160003763A
Authority: KR
Inventors: 이종태; 이일행; 황기웅
Original assignee: 피피아이평화 주식회사
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2017-07-20

Abstract

본 발명은 다기능 파이프를 제조할 수 있도록 파이프의 복합층 구성을 위한 다층 압출 다이(die)에 관한 것이다.

Description

복합층 구성을 위한 다층 압출 다이 {Extrusion die for multi-layers of material}

압출(extruding)은 단면 형태가 균일한 긴 봉이나 관을 제조하는 가공방법으로서, 용융된 금속 또는 합성수지를 소정 형태의 구멍이 형성된 다이(die)로 밀어내어 봉이나 관과 같이 단면이 균일한 제품을 생산하는 가공 방법이다.

대부분의 합성수지관은 PVC 등의 단일 수지를 압출하여 생산되고 있다.

이러한 합성수지관에 고강도, 내열성, 내부식성, 내화성, 차음성 등의 다양한 특성을 부가하기 위해 여러 종류의 합성수지를 혼합하거나, 다양한 첨가물을 베이스 수지에 혼합하여 압출 가공하고 있다.

그런데 상기와 같이 단일 수지를 압출하여 생산된 합성수지관은 한꺼번에 다양한 특성을 갖기에 한계가 있다.

이를 위해 서로 다른 특성을 갖는 다른 합성수지를 압출하여 다중(multi-layer) 합성수지관을 생산하고 있다.

종래의 다중 합성수지관은 대부분 2~3중 관, 근래에는 4중 관을 생산하고 있는데, 이러한 다중 관을 생산하기 위한 압출 다이는 그 구성이 매우 복잡하므로 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 다양한 특성을 갖는 다기능 관의 수요가 늘고 있는 상황에서 여러 기능을 갖는 합성수지관을 생산하기 위해서는 5중 관 이상의 복합층을 갖는 합성수지관을 생산할 수 있는 압출 다이가 요구되고 있다.

(문헌 1) 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1081983호, "타이어 트레드 압출용 압출금형의 다중 프리포머 다이" (문헌 2) 대한민국특허청 등록특허공보 제10-0895928호, "소형 중공부를 갖는 튜브 제조용 압출 다이, 이 압출다이에 사용되는 맨드릴 및 이 압출 다이를 사용하여 제조된 다중 중공 튜브" (문헌 3) 대한민국특허청 등록특허공보 제10-0211679호, "2중 벽체관 압출용 다이"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 5중(5-layer) 합성수지관을 제조할 수 있는 다층 압출다이를 구성하되, 구성이 간단하여 압출다이 제조비용을 절감할 수 있고, 유지와 보수가 간편한 다층 압출다이를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다층 압출다이는 몸체(106); 상기 몸체(106)의 내부에서 관 형태로 형성된 제1압출구(101); 상기 제1압출구(101)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제2압출구(102); 상기 제2압출구(102)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제3압출구(103); 상기 제3압출구(103)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제4압출구(104); 상기 제4압출구(104)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제5압출구(105); 상기 몸체(106)의 후방에 체결되어 유입구(136)가 구비되고, 내부에 상기 유입구(136)와 연통되는 제3수지 공급관(133)이 형성되어 제3압출구(103)로 용융수지를 공급하는 스트레이트 헤드블럭(130); 상기 몸체(106)의 일 측에 체결되어 유입구(116)가 구비되고, 상기 유입구(116)를 통해 유입되는 용융수지를 분기하여 각각 제1압출구(101) 로 용융수지를 공급하는 제1수지공급관(111) 및 제5압출구(105)로 용융수지를 공급하는 제5수지공급관(115)이 구성된 제1크로스 헤드블럭(110); 상기 몸체(106)의 타 측에 체결되어 유입구(126)가 구비되고, 상기 유입구(126)를 통해 유입되는 용융수지를 분기하여 각각 제2압출구(102)로 용융수지를 공급하는 제2수지공급관(122) 및 제4압출구(104)로 용융수지 공급하는 제4수지공급관(124)이 구성된 제2크로스 헤드블럭(120); 및 상기 제1압출구(101)의 선단에서 제1압출구(101)와 동일 축선상으로 설치된 맨드렐(108);로 구성된다.

이때, 상기 제1압출구(101) 내지 제5압출구(105)는 몸체(106) 선단부 방향으로 갈수록 이웃하는 압출구와의 간격이 점차 좁아지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 맨드렐(108)의 외측에는 소정 간격 이격되어 쿨링슬리브(107)가 설치됨으로써 압출되는 수지를 서로 밀착 적층시키고, 냉각 경화하여 형태를 고정시하도록 구성된다.

또한, 상기 제1크로스 헤드블럭(110)은 고강도 수지를 제1압출구(101) 및 제5압출구(105)로 유동시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 복합층 구성을 위한 다층 압출다이는 구조가 간단하여 압출다이 제조비용을 절감할 수 있고, 유지와 보수가 용이하다.

도 1은 본 발명에 의한 다층 압출다이를 통해 제조된 5중 파이프를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 다층 압출다이의 구조를 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 다층 압출다이의 스트레이트 헤드블럭을 통해 압출되는 수지의 경로를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 다층 압출다이의 제1크로스 헤드블럭을 통해 압출되는 수지의 경로를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 다층 압출다이의 제2크로스 헤드블럭을 통해 압출되는 수지의 경로를 도시한 단면도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 다층 압출다이를 통해 제조된 5중 파이프를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 다층 압출다이의 구조를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 다층 압출다이의 스트레이트 헤드블럭을 통해 압출되는 수지의 경로를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 다층 압출다이의 제1크로스 헤드블럭을 통해 압출되는 수지의 경로를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 다층 압출다이의 제2크로스 헤드블럭을 통해 압출되는 수지의 경로를 도시한 단면도이다.

본 발명에 의한 다층 압출다이는 도 1과 같이 제1층(11), 제2층(12), 제3층(13), 제4층(14), 제5층(15)의 복합층으로 5중 파이프(10)를 생산하기 위한 압출다이이다.

상기와 같은 5중 파이프(10)를 생산하기 위해서는 서로 다른 수지를 압출하여 복합층을 구성하는 다중 압출다이가 요구되는데, 본 발명에 의한 다층 압출다이는 도 2에 도시한 바와 같이 압출다이 몸체(106) 후방에 스트레이트 헤드블럭(130)이 설치되고, 몸체(106)의 양 측에 각각 제1크로스 헤드블럭(110) 및 제1크로스 헤드블럭(120)이 설치된다.

제1크로스 헤드블럭(110) 및 제2크로스 헤드블럭(120)을 몸체(106) 측면에 체결함으로써 압출다이(100)의 부피를 대폭 감소시킬 수 있다.

상기 몸체(106)의 내부에는 몸체(106) 축 위치에 관 형태로 제1압출구(101)가 형성되고, 상기 제1압출구(101)의 외측으로 소정 거리 이격되어 링 형태의 제2압출구(102)가 형성되며, 상기 제2압출구(102)의 외측으로 소정 거리 이격되어 링 형태의 제3압출구(103)가 형성되고, 상기 제3압출구(103)의 외측으로 소정 거리 이격되어 링 형태의 제4압출구(104)가 형성되며, 상기 제4압출구(104)의 외측으로 소정 거리 이격되어 링 형태의 제5압출구(105)가 형성된다.

그리고 상기 몸체(106)의 선단부에는 쿨링슬리브(107)가 체결되고, 상기 쿨링슬리브의 내부에는 제1압출구(101)의 축선상으로 맨드렐(108)이 설치된다.

상기 몸체(106)의 내부에 형성된 제1압출구(101) 내지 제5압출구(105)는 뒷 측에서 앞 측으로 갈수록 이웃하는 압출구와의 간격이 점점 좁아지도록 구성됨으로써 압출하는 과정에서 각 압출구에서 압출되는 수지가 합쳐져 적층되도록 구성된다.

상기 몸체(106)에 체결된 스트레이트 헤드블럭(130), 제1,2크로스 헤드블럭(110,120)은 몸체(106)의 각 압출구에 수지를 공급하는 블럭으로서, 스트레이트 헤드블럭(130)은 압출구와 동일한 축 방향으로 수지를 압출하고, 제1,2크로스 헤드블럭(110)은 압출구와 수직하는 방향으로 수지를 압출하도록 구성된다.

도 4에 도시한 바와 같이 스트레이트 헤드블럭(130)은 외측에 형성된 유입구(136)를 통해 용융된 수지가 공급되고, 유입구(136)로 공급된 수지는 스트레이트 헤드블럭(130) 내에서 양 갈래로 분기된 한 쌍의 제3수지 공급관(133)으로 유동하여 압출다이의 몸체(106) 내부의 제3압출구(103)로 공급된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 스트레이트 헤드블럭(130)으로 유입된 수지가 5중 파이프(10)를 구성하는 복합층에서 가운데 층인 제3층(13)을 구성하므로 스트레이트 헤드블럭(130)의 유입구(136)를 통해 공급되는 수지가 양 갈래로 분기되지 않고 한 개의 제3수지 공급관(133)을 통해 제3압출구(103)로 유동하여 압출되도록 구성할 수도 있다.

제1크로스 헤드블럭(110)과 제2크로스 헤드블럭(120)은 몸체(106)의 측방향에서 용융된 수지를 몸체 내부의 압출구로 공급하도록 구성된다.

제1크로스 헤드블럭(110)은 도 5에 도시한 바와 같이 몸체(106)의 측방향에서 체결되어 유입구(116)를 통해 용융된 수지가 유입되고, 용융 수지는 유입구(116)로 공급된 후 제1수지 공급관(111) 및 제5수지 공급관(115)으로 양 갈래로 분기되어 유동한다.

그리고 상기 제1수지 공급관(111)은 몸체(106) 내부의 제1압출구(101)로 공급되어 압출되고, 제5수지 공급관(115)은 몸체(106) 내부의 제5압출구(105)로 공급되어 압출된다.

상기와 같이 제1크로스 헤드블럭(110)을 통해 공급되는 수지는 제1수지 공급관(111) 및 제5수지 공급관(115)으로 분기되어 각각 제1압출구(101) 및 제5압출구(105)로 압출되므로 도 1에서 5중 파이프(10)의 제1층(11)과 제5층(15)은 동일한 수지로 성형된다.

제2크로스 헤드블럭(120)은 도 6에 도시한 바와 같이 몸체(106)의 측방향에서 체결되어 유입구(126)를 통해 용융된 수지가 유입되고, 용융 수지는 유입구(126)로 공급된 후 제2수지 공급관(122) 및 제4수지 공급관(124)으로 양 갈래로 분기되어 유동한다.

그리고 상기 제2수지 공급관(122)은 몸체(106) 내부의 제2압출구(102)로 공급되어어 압출되고, 제4수지 공급관(124)은 몸체(106) 내부의 제4압출구(104)로 공급되어 압출된다.

상기와 같이 제2크로스 헤드블럭(110)을 통해 공급되는 수지는 제2수지 공급관(122) 및 제4수지 공급관(124)으로 분기되어 각각 제2압출구(102) 및 제4압출구(104)로 압출되므로 도 1에서 5중 파이프(10)의 제2층(12)과 제4층(14)은 동일한 수지로 성형된다.

상술한 바와 같이 스트레이트 헤드블럭(130)에서 공급된 수지는 제3압출구(103)를 통해 압출되고, 제1크로스 헤드블럭(110)에서 공급된 수지는 제1압출구(101) 및 제5압출구(105)를 통해 압출되며, 제2크로스 헤드블럭(120)을 통해 공급되는 용융수지는 제2압출구(102) 및 제4압출구(104)를 통해 압출된다.

상기 제1압출구(101) 내지 제5압출구(105)에서 압출되는 수지는 도 3과 같이 서로 소정 간격으로 이격된 상태에서 압출되다가 각 압출구의 단부에서 좁아지며 만나는 압출구를 통해 이격된 각 수지들이 적층된다.

그리고 합쳐진 수지들은 도 2의 맨드렐(108) 및 쿨링슬리브(107)를 통해 각 층을 이루는 수지가 서로 밀착되면서, 맨드렐(108)을 통해 5중 파이프(10)의 내면과 외면이 진원(true circle)을 이루도록 한다.

그리고 상기 쿨링슬리브(107)는 적층되어 배출되는 수지를 냉각 경화시켜 형태를 유지하도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다층 압출다이(100)는 도 1과 같은 5중 파이프(10)를 제조할 수 있는데, 서로 다른 3종류의 수지를 압출하여 5중 파이프(10)를 구성하므로 다양한 특성을 갖는 5중 파이프를 제조할 수 있다.

예를 들면, 5중 파이프(10)의 제1층(11) 및 제5층(15)은 각각 5중 파이프(10)의 내벽과 외벽을 구성하므로, 제1층(11) 및 제5층(15)으로 성형되는 수지를 공급하는 제1크로스 헤드블럭(110)에서는 고강도 특성을 갖는 수지를 용융 공급함으로써 내벽과 외벽이 외력이나 충격에도 잘 파손되지 않는 고강도 특성을 갖도록 5중 파이프(10)를 제조할 수 있다.

또한 예를 들면, 5중 파이프(10)의 제2층(12) 및 제4층(14)은 각각 5중 파이프(10)의 내부를 구성하므로, 제2층(12) 및 제4층(14)으로 성형되는 수지를 공급하는 제2크로스 헤드블럭(120)에서는 단열성이 우수한 수지를 용융 공급함으로써 혹한기에도 파이프를 따라 유동하는 유체가 잘 얼지 않는 단열성이 우수한 5중 파이프(10)를 제조할 수 있다.

그리고 5중 파이프(10)의 제3층(13)은 5중 파이프(10)의 내부를 구성하므로 제3층(13)으로 성형되는 수지를 공급하는 스트레이트 헤드블럭(130)에서는 차음성이 우수한 수지를 용융 공급함으로써 내부를 유동하는 유체의 소음이 외부로 전달되지 않도록 하는 차음성이 우수한 5중 파이프(10)를 제조할 수 있다.

상기에서 든 예와 같이 강도가 우수하고, 단열성이 우수하며, 차음성이 우수한 다양한 특성을 갖는 파이프를 제조할 수 있다.

이때, 상기 제1크로스 헤드블럭(110)에서 공급되는 용융수지는 압출다이에서 최외측과 최내측으로 압출되도록 구성하는 것이 바람직하다.

대부분의 합성수지 파이프는 표면의 강도가 중요시되고 있으므로 제1크로 헤드블럭(110)에서 고강도 수지를 용융공급하도록 하고, 상기 고강도 수지가 압출다이에서 최외측(제5압출구)과 최내측(제1압출구)로 압출되도록 하여 표면 강도가 우수한 파이프를 제조할 수 있다.

이상 상술한 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다.

또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본ㅂ 발명의 권리범위에 속한다.

첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

10 : 5중 파이프 11 : 제1층
12 : 제2층 13 : 제3층
14 : 제4층 15 : 제5층
100 : 다층 압출다이 101 : 제1압출구
102 : 제2압출구 103 : 제3압출구
104 : 제4압출구 105 : 제5압출구
106 : 몸체 107 : 쿨링슬리브
108 : 맨드렐 109 : 압출구
110 : 제1크로스 헤드블럭 111 : 제1수지공급관
115 : 제5수지공급관 116 : 유입구
120 : 제2크로스 헤드블럭 122 : 제2수지공급관
124 : 제4수지공급관 126 : 유입구
130 : 스트레이트 헤드블럭 133 : 제3수지공급관
136 : 유입구

Claims

몸체(106);
상기 몸체(106)의 내부에서 관 형태로 형성된 제1압출구(101);
상기 제1압출구(101)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제2압출구(102);
상기 제2압출구(102)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제3압출구(103);
상기 제3압출구(103)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제4압출구(104);
상기 제4압출구(104)의 외측으로 소정 거리 이격되고, 제1압출구(101)와 동일 축선상의 링 형태로 형성된 제5압출구(105);
상기 몸체(106)의 후방에 체결되어 유입구(136)가 구비되고, 내부에 상기 유입구(136)와 연통되는 제3수지 공급관(133)이 형성되어 제3압출구(103)로 용융수지를 공급하는 스트레이트 헤드블럭(130);
상기 몸체(106)의 일 측에 체결되어 유입구(116)가 구비되고, 상기 유입구(116)를 통해 유입되는 용융수지를 분기하여 각각 제1압출구(101)로 용융수지를 공급하는 제1수지공급관(111) 및 제5압출구(105)로 용융수지를 공급하는 제5수지공급관(115)이 구성된 제1크로스 헤드블럭(110);
상기 몸체(106)의 타 측에 체결되어 유입구(126)가 구비되고, 상기 유입구(126)를 통해 유입되는 용융수지를 분기하여 각각 제2압출구(102)로 용융수지를 공급하는 제2수지공급관(122) 및 제4압출구(104)로 용융수지 공급하는 제4수지공급관(124)이 구성된 제2크로스 헤드블럭(120); 및
상기 제1압출구(101)의 선단에서 제1압출구(101)와 동일 축선상으로 설치된 맨드렐(108);로 구성된 복합층 구성을 위한 다층 압출다이.
제1항에 있어서,
상기 제1압출구(101) 내지 제5압출구(105)는 몸체(106) 선단부 방향으로 갈수록 이웃하는 압출구와의 간격이 점차 좁아지도록 구성된 복합층 구성을 위한 다층 압출다이.
제1항에 있어서,
상기 맨드렐(108)의 외측에는 소정 간격 이격되어 쿨링슬리브(107)가 설치됨으로써 압출되는 수지를 서로 밀착 적층시키고, 냉각 경화하여 형태를 고정시하도록 구성된 복합층 구성을 위한 다층 압출다이.
제1항에 있어서,
상기 제1크로스 헤드블럭(110)은 고강도 수지를 제1압출구(101) 및 제5압출구(105)로 유동시키는 것을 특징으로 하는 복합층 구성을 위한 다층 압출다이.