KR20220168704A - 나선형 포트홀을 가지는 압출금형 - Google Patents

Abstract

나선형 포트홀을 가지는 압출금형에 관한 기술이 개시된다. 상기 나선형 포트홀을 가지는 압출금형은 유입되는 압출소재로부터 압출성형물의 내부형상을 성형하는 맨드렐이 마련되는 코어금형 및 상기 코어금형과 결합되며 상기 압출성형물의 외부형상을 성형하는 베어링면을 포함하는 천공홀이 마련되는 다이를 포함한다. 상기 코어금형은 상기 맨드렐 주위에 마련되어 유입되는 상기 압출소재를 복수로 분기하는 복수의 포트홀들을 포함한다. 상기 코어금형과 상기 다이 사이에는 복수로 분기된 상기 압출소재가 유입되는 제1용접실이 마련된다. 상기 압출성형물은 상기 천공홀을 통하여 배출된다. 상기 복수의 포트홀들 중 적어도 어느 하나는 상기 압출소재가 상기 제1용접실로 경사지게 분기되도록 마련된다.
본 명세서에서 개시하는 기술은 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시켜 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

Description

나선형 포트홀을 가지는 압출금형{extrusion mold with spiral type porthole}

본 명세서에 개시하는 기술은 대체로 압출금형에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형에 관한 것이다.

일반적으로 압출금형은 압출온도로 가열한 빌렛(Billet)을 통과시켜 원하는 형태의 제품을 제조하는 용도로 활용된다. 하나의 압출기로 다양한 형태의 제품을 제조할 수 있고, 다양한 재료의 활용이 가능하여 압출금형은 산업현장에서 많이 활용되고 있다.

특히, 알루미늄은 전기적인 양도체로서 비중이 낮고, 대기 중에서 내식성이 좋고, 인체에 무해하여 자동차 등 다양한 분야에서 압출소재로 사용되고 있다. 또한, 알루미늄은 연성, 전성 등의 특성이 있어 거의 모든 행태로 가공이 가능하여 알루미늄을 소재로 하는 제품 대부분은 압출공정을 통하여 생산되고 있는 실정이다.

현재 사용중인 압출금형은 코어금형에 직각으로 마련되는 포트홀을 통해 유입되는 압출소재를 분기하고 이를 용접실(welding chamber)에서 접합한 후 맨드렐과 다이의 베어링면을 경유하여 배출함으로써 압출성형물을 성형하는 방식을 취한다. 이 과정에서 압출성형물에는 압출성형물의 길이 방향에 나란한 방향으로 용접선(welding line)이 형성된다. 압출성형물에 형성되는 용접선으로 인하여 압출성형물이 해수식 기화기 부품, 고압이 가해지는 장비 등에 사용될 경우에 해수의 염분 등에 의한 부식성에 취약한 문제, 고압 상태 사용시에 내구성이 약해지는 문제점이 있다.

압출금형과 관련된 종래기술로는 대한민국등록특허 KR 제10-1849498호 “알루미늄 압출장치” 등이 있다. 종래기술은 압출소재인 알루미늄 원재인 잉곳의 압출 작업이 용이하게 이루어지며 부수적으로 압출된 알루미늄 성형물의 형상 보정이 가능하도록 이루어진 알루미늄 압출장치 및 작업상 안정성을 높일 수 있도록 하는 추가 구성이 구비된 알루미늄 압출장치에 관한 기술을 개시하고 있다. 하지만, 종래기술은 압출성형물의 길이 방향에 나란한 방향으로 형성되는 용접선에 의한 압출성형물의 해수에 의한 부식성, 고압 상태 사용시에 발생할 수 있는 내구성 문제해결에 대해서는 개시하고 있지 않다.

본 명세서에서 개시하는 기술은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시켜 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형에 관한 기술을 제공하는 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 명세서에서 개시하는 기술은 유입되는 압출소재를 코어금형에 마련되는 복수의 포트홀들을 통해 제1용접실로 분기하는 과정에서 복수의 포트홀들 중 적어도 어느 하나를 통해 유입되는 압출소재를 제1용접실로 경사지게 분기함으로써 최종 형성되는 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시킬 수 있다. 이를 통해 본 명세서에서 개시하는 기술은 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 압출금형에 관한 기술을 제공하는 것이다.

일 실시 예에 있어서, 나선형 포트홀을 가지는 압출금형에 관한 기술이 개시(disclosure)된다. 상기 나선형 포트홀을 가지는 압출금형은 유입되는 압출소재로부터 압출성형물의 내부형상을 성형하는 맨드렐이 마련되는 코어금형 및 상기 코어금형과 결합되며 상기 압출성형물의 외부형상을 성형하는 베어링면을 포함하는 천공홀이 마련되는 다이를 포함한다. 상기 코어금형은 상기 맨드렐 주위에 마련되어 유입되는 상기 압출소재를 복수로 분기하는 복수의 포트홀들을 포함한다. 상기 코어금형과 상기 다이 사이에는 복수로 분기된 상기 압출소재가 유입되는 제1용접실이 마련된다. 상기 압출성형물은 상기 천공홀을 통하여 배출된다. 상기 복수의 포트홀들 중 적어도 어느 하나는 상기 압출소재가 상기 제1용접실로 경사지게 분기되도록 마련된다.

일례로, 상기 복수의 포트홀들 각각은 상기 압출소재가 상기 제1용접실로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 마련될 수 있다.

한편, 상기 맨드렐은 상기 천공홀의 내면과 이격되게 상기 천공홀 내부로 연장될 수 있다. 상기 맨드렐의 외면과 상기 천공홀의 상기 내면 사이에는 제2용접실이 마련될 수 있다.

일례로, 상기 제2용접실은 상기 맨드렐이 상기 천공홀 내부로 연장되는 방향인 기준방향을 기준으로 상기 맨드렐의 상기 외면과 상기 천공홀의 상기 내면 사이의 간격이 줄어드는 영역을 포함할 수 있다.

또 한편, 상기 나선형 포트홀을 가지는 압출금형은 상기 코어금형 또는 상기 다이를 가열하는 발열부를 더 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 기술은 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시켜 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 명세서에서 개시하는 기술은 유입되는 압출소재를 코어금형에 마련되는 복수의 포트홀들을 통해 제1용접실로 분기하는 과정에서 복수의 포트홀들 중 적어도 어느 하나를 통해 유입되는 압출소재를 제1용접실로 경사지게 분기함으로써 최종 형성되는 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시킬 수 있다. 이를 통해 본 명세서에서 개시하는 기술은 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

또한, 본 명세서에서 개시하는 기술은 코어금형의 맨드렐의 외면과 다이의 천공홀의 내면 사이에 마련되는 제2용접실을 통하여 제1용접실에서 접합 또는 재결합된 압출소재를 한번 더 접합 또는 재결합함으로써 해수의 염분 등에 보다 더 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 보다 더 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.

도 1은 일반적인 압출금형 및 압출공정을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 코어금형 및 다이의 일례를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 일 실시 예를 단면도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 다른 실시 예를 단면도로 나타낸 도면이다.

이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.

일 구성요소가 다른 구성요소에 "마련"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 마련되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.

일 구성요소가 다른 구성요소에 "제공"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 제공되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석 될 수 없다.

도 1은 일반적인 압출금형 및 압출공정을 보여주는 도면이다. 도 1의 (a)는 일반적인 압출금형의 단면도이다. 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 절단선을 통해 절단한 일반적인 압출금형으로 성형된 압출성형물(52)에 형성되는 용접선(welding line)을 보여주는 도면이다. 도 1의 (c) 내지 (e)는 각각 압출소재(50)의 가압수단의 일례인 램(40, ram)에 의해 유입되는 압출소재(50)가 일반적인 압출금형의 포트홀(14)에 의해 분기되는 모습, 용접실(24)에서 접합되는 모습 및 맨드렐(14)과 베어링면(24)을 통하여 압출성형물(52)이 압출되는 모습을 보여주는 도면이다. 도 2는 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 코어금형(110) 및 다이(120)의 일례를 보여주는 도면이다. 도 2의 (a)는 압출소재가 유입되는 방향에 대향하는 코어금형(110)의 모습을 보여주는 도면이며, (b)는 다이(120)에 대향하는 코어금형(110)의 모습을 보여주는 도면이며, (c)는 코어금형(110)에 대향하는 다이(120)의 모습을 보여주는 도면이다. 도 3은 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 일 실시 예(100)를 단면도로 나타낸 도면이다. 도 4는 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 다른 실시 예(100a)를 단면도로 나타낸 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형에 대하여 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 나선형 포트홀을 가지는 압출금형은 코어금형(110) 및 다이(120)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 상기 나선형 포트홀을 가지는 압출금형은 선택적으로(optionally) 발열부(160)를 더 포함할 수 있다.

코어금형(110)에는 유입되는 압출소재로부터 압출성형물의 내부형상을 성형하는 맨드렐(114, mandrel)이 마련된다.

다이(120)는 코어금형(110)과 결합되며, 다이(120)에는 상기 압출성형물의 외부형상을 성형하는 베어링면(124)을 포함하는 천공홀(123)이 마련된다.

코어금형(110)은 맨드렐(114) 주위에 마련되어 유입되는 상기 압출소재를 복수로 분기하는 복수의 포트홀들(116, porthole)을 포함한다.

코어금형(110)과 다이(120) 사이에는 복수로 분기된 상기 압출소재가 유입되는 제1용접실(126, 1st welding chamber)이 마련된다. 상기 압출성형물은 천공홀(123)을 통하여 배출된다. 천공홀(120)은 제1용접실(126)과 연통된다. 구체적으로 설명하면, 코어금형(110)으로 유입되는 압출소재는 코어금형(110)의 복수의 포트홀들(116)에 의해 분기되어 제1용접실(126)로 유입된 후 접합 또는 재결합된다. 접합 또는 재결합된 상기 압출소재는 맨드렐(114) 및 맨드렐(114)의 끝단에 인접한 다이(120)의 천공홀(123)의 내면 즉, 베어링면(124)을 통하여 압출되어 압출성형물로 성형된다. 한편, 베어링면(124)는 천공홀(123)에 위치하는 맨드렐(114)의 위치에 따라 천공홀(123) 내면에서 그 위치가 이동할 수 있다.

한편, 복수의 포트홀들(116) 중 적어도 어느 하나는 상기 압출소재가 제1용접실(126)로 경사지게 분기되도록 마련된다. 도면에는 복수의 포트홀들(116)로서 4개의 포트홀들(116)이 예로서 도시되어 있으나 복수의 포트홀들(116)의 개수는 필요에 따라 달라질 수 있다. 또한, 도면에는 복수의 포트홀들(116)로서 복수의 포트홀들(116) 각각이 상기 압출소재가 제1용접실(126)로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 마련되는 경우가 예로서 표현되어 있다. 도면에 도시한 바와 달리 복수의 포트홀들(116) 중 일부만이 상기 압출소재가 제1용접실(126)로 경사지게 분기되도록 마련될 수 있다. 이 경우, 복수의 포트홀들(116) 중 일부는 상기 압출소재가 제1용접실(126)로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 마련될 수 있다. 또한, 도면에는 맨드렐(114)을 나선형으로 감싸는 형상으로 코어금형몸체(112)를 관통하여 마련되는 복수의 포트홀들(116)이 예로서 표현되어 있으나, 상기 압출소재가 제1용접실(126)로 경사지게 분기되도록 할 수 있는 한 포트홀(116)의 형상에는 제한이 없다.

이하 본 명세서에서 개시하는 코어금형(110) 및 다이(120)를 구체적으로 설명하기로 한다.

코어금형(110)에는 유입되는 압출소재로부터 압출성형물의 내부형상을 성형하는 맨드렐(114)이 마련된다. 도면에는 코어금형몸체(112)로부터 돌출되어 마련되는 맨드렐(114)이 예로서 표현되어 있다. 맨드렐(114)은 상기 압출성형물의 상기 내부형상에 대응하여 다양한 형상으로 마련될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 코어금형(110)의 구조에 대하여 살펴보면, 코어금형(110)은 연결부(118, leg)를 통해 코어금형(110)의 몸체의 가운데에 위치하는 맨드렐(114)과 맨드렐(114) 주위의 코어금형몸체(112) 부분에 마련되는 복수의 포트홀들(116)을 포함한다. 맨드렐(114)은 관 형상의 압출성형물의 내부 즉, 중공부분을 성형하는 역할을 수행한다. 맨드렐(114)은 성형하고자 하는 압출성형물의 형상에 따라 모양이 다양하게 변경될 수 있다. 복수의 포트홀들(116)은 압출소재인 빌렛이 용융되어 이동하는 통로의 역할을 수행한다. 도면에는 4개의 포트홀(116)이 예로서 표현되어 있으나 포트홀(116)의 개수는 필요에 따라 달라질 수 있다. 상기 압출소재로는 연성, 전성 등의 특성이 있어 거의 모든 행태로 가공이 가능한 알루미늄이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않고 다양한 소재가 사용될 수 있다.

다이(120)는 코어금형(110)과 결합되며, 다이(120)에는 상기 압출성형물의 외부형상을 성형하는 베어링면(124)이 마련된다. 코어금형(110)과 다이(120)는 코어금형다이결속부(미도시)를 통하여 상호 결합될 수 있다. 이 경우, 코어금형(110)에 마련되는 제1형상(예, 구멍)과 다이(120)에 마련되는 상기 제1형상에 대응되는 형상을 가지는 제2형상(예, 돌기)을 상호 체결함으로써 코어금형(110)과 다이(120)는 정렬되어 상호 결합될 수도 있다.

다이(120)에는 다이(120) 몸체를 천공한 천공홀(123)이 마련되며, 베어링면(124)은 상기 압출성형물의 상기 외부형상에 대응하여 다양한 형상으로 천공홀(123) 즉, 천공홀(123)의 내면에 마련될 수 있다. 베어링면(124)은 관 형상의 압출성형물의 외부 즉, 압출성형물의 외형을 성형하는 역할을 수행한다. 베어링면(124)은 성형하고자 하는 압출성형물의 형상에 따라 모양이 다양하게 변경될 수 있다.

코어금형(110)과 다이(120) 사이에는 복수로 분기된 상기 압출소재가 유입되는 제1용접실(126)이 마련된다. 일례로, 제1용접실(126)은 다이몸체(122)에 함몰형상으로 마련될 수 있다. 다르게는, 제1용접실(126)은 다이몸체(122)에 마련되는 함몰부와 다이몸체(122)에 대향하는 코어금형몸체(112)에 마련되는 함몰부 또는 돌출부에 의해 마련될 수도 있다. 제1용접실(126)은 복수의 포트홀들(116)을 통하여 유입되는 용융상태의 압출소재가 접합 또는 재결합되는 장소의 역할을 수행한다. 제1용접실(126)의 형상은 필요에 따라 달라질 수 있다.

본 명세서에서 사용하는 나선형이라는 용어는 스크류 타입 또는 스파이럴 타입 이외에도 스크류 또는 스파이럴의 일부를 확대한 것에 대응되는 사선형의 형상도 아우르는 용어로 이해되어야 한다. 즉, 본 명세서에서 사용하는 나선형이라는 용어는 포트홀(116)에 의해 분기되어 제1용접실(126)로 유입되는 압출소재의 유동경로를 제1용접실(126)의 바닥면 또는 상부면의 법선벡터에 비스듬한 방향으로 유도하는 포트홀(116)의 모든 형상을 아우르는 용어로 이해되어야 한다.

이하 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 일 실시 예(100)를 도 1 내지 도 3을 활용하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 일반적인 압출금형의 포트홀(16)의 유동경로는 압출소재(50)가 유입되고, 유출되는 방향에 나란히 마련된다. 이 경우, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)에는 압출성형물(52)의 길이방향으로 용접선(welding line)이 마련된다. 이러한 압출성형물(52)의 길이방향으로 마련되는 용접선에 의해 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)은 쉽게 깨지거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.

이에 반하여, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 명세서에서 개시하는 일 실시 예에 따른 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100)의 복수의 포트홀들(116) 중 적어도 어느 하나는 압출소재가 제1용접실(126)로 경사지게 분기되도록 마련된다. 이를 통하여 본 기술인 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100)으로 성형되는 압출성형물에는 상기 압출성형물의 길이방향에 비스듬한 방향으로 적어도 하나의 용접선이 마련될 수 있다. 이를 통하여 본 기술인 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100)으로 성형되는 압출성형물은 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)에 비하여 잘 깨지지 않거나 크랙이 쉽게 발생하지 않는 효과를 제공해 줄 수 있다.

한편, 본 명세서에서 개시하는 일 실시 예에 따른 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100)의 복수의 포트홀들(116) 각각은 압출소재가 제1용접실(126)로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 마련될 수도 있다. 복수의 포트홀들(116) 각각을 통해 제1용접실(126)로 분기되는 압출소재의 기울기를 동일하게 마련함으로써 제1용접실(126)에서 융합된 후 천공홀(123)을 통하여 배출되어 성형되는 압출성형물이 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)에 비하여 보다 더 잘 깨지지 않거나 크랙이 쉽게 발생하지 않는 효과를 제공해 줄 수 있다. 이에 더하여, 복수의 포트홀들(116) 각각을 통해 제1용접실(126)로 분기되는 압출소재의 기울기를 동일하게 마련함으로써 제1용접실(126)에서 융합된 후 천공홀(123)을 통하여 배출되어 성형되는 압출성형물에 내재할 수 있는 스트레스(stress)를 보완 또는 해소해 줄 수 있는 효과를 아울러 제공해 줄 수 있다. 복수의 포트홀들(116) 각각에 의해 상기 압출소재가 제1용접실(126)으로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 하기 위해서는 도면에 예로서 도시한 바와 같이 복수의 포트홀들(116) 각각을 동일한 형상으로 마련할 수 있다. 다르게는, 제1용접실(126)과 연결되는 복수의 포트홀들(116) 각각의 배출구 부분의 경사를 동일하게 함으로써 복수의 포트홀들(116) 각각에 의해 상기 압출소재가 제1용접실(126)으로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 할 수도 있다.

이하 본 명세서에서 개시하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형의 다른 실시 예(100a)를 도 1, 도 2 및 도 4를 활용하여 구체적으로 설명하기로 한다.

앞서 상술한 바와 같이, 도 1을 참조하면, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 일반적인 압출금형의 포트홀(16)의 유동경로는 압출소재(50)가 유입되고, 유출되는 방향에 나란히 마련된다. 이 경우, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)에는 압출성형물(52)의 길이방향으로 용접선(welding line)이 마련된다. 이러한 압출성형물(52)의 길이방향으로 마련되는 용접선에 의해 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)은 쉽게 깨지거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.

이에 반하여, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 명세서에서 개시하는 다른 실시 예에 따른 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)의 복수의 포트홀들(116) 중 적어도 어느 하나는 압출소재가 제1용접실(126)로 경사지게 분기되도록 마련된다.

맨드렐(114)은 천공홀(123)의 내면과 이격되게 천공홀(123) 내부로 연장될 수 있고, 맨드렐(114)의 외면과 천공홀(123)의 상기 내면 사이에는 제2용접실(128, 2nd welding chamber)이 마련될 수 있다.

일례로, 제2용접실(128)은 맨드렐(114a)이 천공홀(123) 내부로 연장되는 방향인 기준방향을 기준으로 맨드렐(114a)의 상기 외면과 천공홀(123)의 상기 내면 사이의 간격이 줄어드는 영역을 포함할 수 있다. 제2용접실(128)에 상기 기준방향을 기준으로 맨드렐(114a)의 상기 외면과 천공홀(123)의 상기 내면 사이의 간격이 줄어드는 영역을 포함함으로써 압출소재가 제1용접실(126)을 경유한 후 제2용접실(128)을 추가로 경유하여 접합 또는 재결합하는 과정에서 보다 더 압축될 수 있고 압축과정에서 열이 발생하여 제2용접실(128)을 이동하는 과정에서 압출소재의 온도가 감소하는 것을 보상해 줄 수 있다.

도면에는 맨드렐(114a)로서 제2용접실(128)에 삽입되는 동일한 폭을 가지는 맨드렐몸체 및 상기 맨드렐몸체의 끝단에 돌출되게 마련되며 다이(120)의 베어링면(124a)과 작용하여 압출성형물의 내부형상을 성형하는 맨드렐머리부가 예로서 표현되어 있다. 다르게는, 도면에 도시한 바와 달리, 상기 맨드렐몸체는 맨드렐(114a)과 함께 작용하여 제2용접실(128)을 마련하는 다이(120)의 천공홀(123)의 내면형상에 대응되는 형상을 가질 수도 있다. 이하 맨드렐(114a)과 함께 작용하여 제2용접실(128)을 마련하는 다이(120)의 천공홀(123)을 제2용접실천공홀이라 칭하기로 한다. 이 경우, 상기 맨드렐몸체의 경사각도를 상기 제2용접실천공홀 내면의 경사각도와 다르게 마련할 수 있다. 이를 통하여 제2용접실(128)에는 상기 기준방향을 기준으로 맨드렐(114a)의 상기 외면과 천공홀(123)의 상기 내면 사이의 간격이 줄어드는 영역이 마련될 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 다른 실시 예에 따른 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)은 제2용접실(128)을 추가적으로 마련함으로써 제1용접실(126)로 경사지게 분기된 후 제1용접실(126)에서 융합된 압출소재를 제2용접실(128)에서 추가로 압축함으로써 압출소재의 접합 또는 재결합을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 기술의 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)은 제2용접실(128)에서 제1용접실(126)로 경사지게 분기된 후 제1용접실(126)에서 융합된 압출소재를 추가로 압축한 후 맨드렐(114a)과 다이(120)의 베어링면(124a)을 경유하여 배출하여 압출성형물을 성형함으로써 압출성형물에 마련되는 용접선의 압출성형물에 대한 방향성을 보다 더 비방향성에 가깝게 할 수 있다.

이를 통하여 본 기술인 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)으로 성형되는 압출성형물에는 비방향성이 큰 적어도 하나의 용접선이 마련될 수 있다. 이를 통하여 본 기술인 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)으로 성형되는 압출성형물은 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)에 비하여 잘 깨지지 않거나 크랙이 쉽게 발생하지 않는 효과를 제공해 줄 수 있다.

한편, 본 명세서에서 개시하는 다른 실시 예에 따른 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)의 복수의 포트홀들(116) 각각은 압출소재가 제1용접실(126)로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 마련될 수도 있다. 복수의 포트홀들(116) 각각을 통해 제1용접실(126)로 분기되는 압출소재의 기울기를 동일하게 마련함으로써 제1용접실(126)에서 융합된 후 제2용접실(128)을 경유한 후 천공홀(123)을 통하여 배출되어 성형되는 압출성형물이 일반적인 압출금형으로 성형되는 압출성형물(52)에 비하여 보다 더 잘 깨지지 않거나 크랙이 쉽게 발생하지 않는 효과를 제공해 줄 수 있다. 이에 더하여, 복수의 포트홀들(116) 각각을 통해 제1용접실(126)로 분기되는 압출소재의 기울기를 동일하게 마련함으로써 제1용접실(126)에서 융합된 후 제2용접실(128)을 경유한 후 천공홀(123)을 통하여 배출되어 성형되는 압출성형물에 내재할 수 있는 스트레스(stress)를 보완 또는 해소해 줄 수 있는 효과를 아울러 제공해 줄 수 있다.

발열부(160)는 코어금형(110) 또는 다이(120)를 가열할 수 있다. 도면에는 발열부(160)로서 제2용접실(128)에 인접하여 마련되는 열선이 예로서 표현되어 있으나, 코어금형(110) 또는 다이(120)를 가열할 수 있는 한 발열부(160)의 위치, 구조, 형상 등에는 제한이 없다.

발열부(160)는 압출소재가 제2용접실(128)을 추가로 경유하여 접합 또는 재결합하는 과정에서 압출소재의 온도가 하강되는 것을 보상하는 기능을 수행할 수 있다.

제2용접실(128)에 상기 기준방향을 기준으로 맨드렐(114a)의 상기 외면과 천공홀(123)의 상기 내면 사이의 간격이 줄어드는 영역을 포함하고 후술하는 발열부(160)를 함께 도입함으로써 본 기술인 다른 실시 예에 따른 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(100a)은 압출성형물의 품질을 보다 더 향상시킬 수 있다.

한편, 코어금형몸체(112)에서 돌출되는 맨드렐(114a)의 길이는 가변될 수 있다. 일례로, 맨드렐(114a)은 맨드렐(114a)의 외면과 코어금형몸체(112)를 관통하여 마련되며 맨드렐(114a)이 삽입되는 코어금형몸체(112)의 맨드렐삽입홀(미도시)의 내면과의 나사결합을 통하여 코어금형몸체(112)에서 돌출되는 길이가 가변될 수 있도록 코어금형(110)에 마련될 수 있다.

맨드렐(114a)을 코어금형몸체(112)에서 이동가능하게 마련함으로써 맨드렐(114a)을 천공홀(123) 내부로 연장하는 길이 또는 천공홀(123) 내부로 삽입되는 깊이를 조절할 수 있다. 이를 통하여 본 기술의 나선형 포트홀을 가지는 압출금형(110a)은 압출성형물의 두께를 변경할 수 있고, 제2용접실(128)의 부피를 제어할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 천공홀(123)을 도 4에 예로서 도시한 바와 같이 기준방향을 기준으로 폭이 감소하는 형상으로 마련하는 경우 천공홀(123)로 삽입되는 맨드렐(114a)의 삽입 길이 또는 깊이를 조절함으로써 제2용접실(128)의 부피를 제어할 수 있다. 제2용접실(120)의 부피를 제어함으로써 제2용접실(120)에서의 압출소재의 접합 또는 재결합 정도를 제어할 수 있고, 제2용접실(120)에서의 압출소재의 온도를 제어할 수도 있다.

한편, 제2용접실(120)의 부피를 제어하면서 압출성형물의 두께를 일정하게 유지하기 위해 다이(120)의 베어링면(124a)과 작용하여 압출성형물의 내부형상을 성형하는 상기 맨드렐머리부의 폭을 다이(120)의 베어링면(124a)의 폭 보다 길게 마련할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 명세서에서 개시하는 기술은 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시켜 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 명세서에서 개시하는 기술은 유입되는 압출소재를 코어금형(110)에 마련되는 복수의 포트홀들(116)을 통해 제1용접실(126)로 분기하는 과정에서 복수의 포트홀들(116) 중 적어도 어느 하나를 통해 유입되는 압출소재를 제1용접실(126)로 경사지게 분기함으로써 최종 성형되는 압출성형물에 형성되는 용접선의 방향을 변화시킬 수 있다. 이를 통해 본 명세서에서 개시하는 기술은 해수의 염분 등에 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

또한, 본 명세서에서 개시하는 기술은 코어금형(110)의 맨드렐(114a)의 외면과 다이(120)의 천공홀(123)의 내면 사이에 마련되는 제2용접실(128)을 통하여 제1용접실(126)에서 접합 또는 재결합된 압출소재를 한번 더 접합 또는 재결합함으로써 해수의 염분 등에 보다 더 강한 내부식성을 가지고, 고압 상태 사용시에도 보다 더 높은 내구성을 가지는 압출성형물을 성형할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.

10: 코어금형
14: 맨드렐
16: 포트홀
20: 다이
24: 베어링면
26: 용접실(welding chamber)
30: 컨테이너
40: 램(ram) ※압출소재 가압수단
50: 압출소재
52: 압출성형물
100, 100a: 나선형 포트홀을 가지는 압출금형
110: 코어금형
112: 코어금형몸체
114, 114a: 맨드렐
116: 포트홀
118: 연결부(leg)
120: 다이
122: 다이몸체
123: 천공홀
124, 124a: 베어링면
126: 제1용접실(1st welding chamber)
128: 제2용접실(2nd welding chamber)
160: 발열부

Claims (5)

1. 유입되는 압출소재로부터 압출성형물의 내부형상을 성형하는 맨드렐이 마련되는 코어금형; 및
   상기 코어금형과 결합되며 상기 압출성형물의 외부형상을 성형하는 베어링면을 포함하는 천공홀이 마련되는 다이를 포함하며,
   상기 코어금형은 상기 맨드렐 주위에 마련되어 유입되는 상기 압출소재를 복수로 분기하는 복수의 포트홀들을 포함하며,
   상기 코어금형과 상기 다이 사이에는 복수로 분기된 상기 압출소재가 유입되는 제1용접실이 마련되되,
   상기 압출성형물은 상기 천공홀을 통하여 배출되며,
   상기 복수의 포트홀들 중 적어도 어느 하나는 상기 압출소재가 상기 제1용접실로 경사지게 분기되도록 마련되는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 포트홀들 각각은 상기 압출소재가 상기 제1용접실로 동일한 기울기로 경사지게 분기되도록 마련되는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 맨드렐은 상기 천공홀의 내면과 이격되게 상기 천공홀 내부로 연장되며,
   상기 맨드렐의 외면과 상기 천공홀의 상기 내면 사이에는 제2용접실이 마련되는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2용접실은 상기 맨드렐이 상기 천공홀 내부로 연장되는 방향인 기준방향을 기준으로 상기 맨드렐의 상기 외면과 상기 천공홀의 상기 내면 사이의 간격이 줄어드는 영역을 포함하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형.
5. 제3항에 있어서,
   상기 코어금형 또는 상기 다이를 가열하는 발열부를 더 포함하는 나선형 포트홀을 가지는 압출금형.

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