KR810001446B1 - 합성수지관의 제조방법 - Google Patents

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Description

합성수지관의 제조방법

제1도는 본 발명의 실시하기 위한 제조장치의 사시도.

제2도는 제1도의 주요부의 사시도.

제3도는 본 발명의 실시하기 위한 다른 제조장치의 사시도.

제4도는 제3도의 주요부분의 사시도.

제5도는 제3도의 주요부분(B-B부분)의 다른예를 나타내는 종단면도.

제6도는 맨드렐과 섬유보강층과의 관계를 나타내는 사시도.

제7도, 제8도 및 제9도는 맨드렐 표면의 홈의 단면도.

제10도 및 제11도는 경사(經絲)의 장력 조정 기구를 나타내는 사시도.

제12도 및 제13도는 본 발명에서 얻어지는 관의 사시도.

본 발명은 섬유 보강층을 가진 합성수지관에 관한 것으로, 좀더 상세히 설명하면, 통상(筒狀)의 섬유보강층을 형성하면서, 이 섬유보강층에 대하여 고무 혹은 합성수지를 공급함으로써 연속적으로 경제적으로 합성수지관을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래, 미리 성형된 고무 혹은 합성수지의 내관(內管)의 표면에 직접, 사조(絲條)를 나선상으로 감아서 보강층을 형성한 후, 이 보강층의 표면에 용융한 고무 또는 합성수지를 피복하여 관을 제조하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이와같은 방법에 있어서는, 사조를 직접 내관표면에 감기 때문에 사조의 조이는 힘으로 내관이 비틀림을 발생하며, 균일한 관을 얻기가 곤란하고, 이 경우의 사조의 장력에 대한 조정이 매우 곤란하였었다.

이 때문에 맨드렐의 표면에 있어서, 이 맨드렐의 축 방향에 따라 경사를 통상으로 배열하고, 이 경사의 층위에 서로 반대방향으로 적어도 2종의 스파이럴(spiral)사조를 나선상으로 권회(捲回)하여 섬유보강층을 형성하고 뽑아내는 수단에 의해서 이 보강층을 맨드렐의 선단 방향으로 안내하고, 이 보강층이 맨드렐에서 빠져 나오는 부분에서 압출(extruding)에 의하여 보강체의 내외면에 고무 또는 합성수지의 레이어(layers)를 일체화하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 있어서는, 섬유보강층은 경사의 이행으로 맨드렐위로 안내되지만, 맨드렐 표면에 통상으로 배열된 사조는, 그 위에 감겨지는 스파이럴 사조의 죄이는 힘에 의해서 맨드렐 표면에 꽉 누르기 때문에 섬유 보강층 특히 그 경사와 맨드렐 표면의 마찰저항이 증대한 결로 되고, 섬유 보강층을 맨드렐 표면에 따라 원활하게 이행시키기 위해서는 큰 뽑아내는 힘이 필요하게 된다. 더욱이 상기 경사는 그 표면에 스파이럴 사조가 권회될 때 맨드렐의 둘레 방향으로 움직이기 쉽고, 섬유 보강층은 경사에 비틀림이나 사행(蛇行)이 발생하기 쉽다. 따라서, 상기한 방법에 있어서, 성형된 관내부의 보강층은 균일성이 없고, 관의 내압성능에 분산이 생기며, 관의 구부림의 용이성이 방향에 따라서 상이하다는 등의 원인으로 되고, 관을 사용하는 동안, 관이 사행하거나 비틀림을 발생시키는 결점을 가지고 있었다.

본 발명은 맨드렐위에서 사조의 흩어짐이 없는 섬유 보강층을 형성하고, 균일한 보강층을 가진 합성수지관을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 좀더 상세히 설명하면, 맨드렐 표면에 있어서 이 맨드렐의 축방향에 따라서 경사를 통상으로 배열하고, 이 경사층위에 서로 반대방향으로 적어도 2종의 스파이렐 사조를 나선상으로 권회하여 섬유보강층을 형성함에 있어서, 이 맨드렐을 절두(截頭) 원추형으로 하고, 그리고, 그 표면에 맨드렐 축방향에 따라서 설치된 경사면 안내홈에 따라서 경사를 안내함으로써 비틀림이나 사행이 없는 섬유보강층을 형성하고, 이 보강층이 맨드렐 선단으로부터 빠져나가는 부분에 있어서 합성수지를 보강체와 일체화하여 균일한 내압성능을 가진관을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 경사의 장력을 균일하게 조정하고 보다 균일한 보강층을 가진 합성수지관을 제조하는 상기 방법을 제공한다. 그리고 또한, 본 발명은 섬유보강층을 가진 관을 작은 뽑아내는 힘에 의하여 고속으로 제조할 수 있는, 경제적으로 유리한 방법을 제공한다.

본 발명을 도면에 따라 설명한다.

제1도는 본 발명의 방법을 실시하는 장치의 1예를 나타내는 개요도이다. 도면외의 압출기에 부착되고, 히이터(1)를 장설한 수지 안내관(2)의 외주에는 권회기(spiral winder) (3)가 배치되어 있다. 이 권회기(3)는 일방향으로 회전하는 회전판(4)과 이것과 반대방향으로 회전하는 회전판(5)을 가지며, 이들의 회전판(4),(5)은 모우터(6)의 구동회전을 벨트(7),(8)에 의하여 각기 정, 역 방향으로 각기 회전하도록 되어 있다. 보강층의 1부를 이루는 스파이럴 사조(9),(10)를 감은 보빈(11),(12)은 이 회전판(4),(5)에 각기 수직으로 보빈축심에 대하여 자유로 회전하도록 부착되어 있으며, 스파이럴 사조(9),(10)는 보빈호울 더(13),(14)과 보빈(11),(12)과의 사이에서 적당한 장력을 받으면서 조출되고, 후기하는 절두 원추형 맨드럴(20)위로 이송된다. 한편, 관상(管狀)으로 배열되는 다수의 경사(15)는 권회기 후방에 위치하는 급사체(給絲體)(16)위에 지지된 경사용 보빈(17)에서 경사 장력장치(18)를 거쳐 장력을 부여하면서 송출되고, 수지 안내통(2)에 대하여 권회기(3)의 전방에서 고정되어 있는 평형링(19)에 의하여 안내되고, 후기하는 절두원추형 맨드렐(20)위로 이행된다. 맨드렐(20)은 수지 안내통(2)의 단부에 있어서, 내부에서 수지 안내통로가 연통하도록 적합(adapt)되어 있다. 경사(15)는 맨드렐(20)의 표면에서 설치된 맨드렐 축방향에 따른 홈(21)안으로 안내되며, 맨드렐 표면에서 통상으로 배열된다.

다른 한편, 스파이럴사조(9),(10)는, 장기 경사층위에 서로 반대방향으로 감져지고, 경사와 함께 섬유 보강층(22)을 맨드렐 표면위에 형성한다. 섬유보강층(22)은 도면외의 뽑는 기계에 의하여 맨드렐의 선단 방향으로 안내되고, 섬유보강층(22)은 맨드렐(20)의 선단에서 빠지는 부분에서, 수지 안내통으로부터 공급되는 합성수지와 다이스장치(23)에 의하여 일체화된다. 성형된 관은 냉각장치(24)에 의하여 냉각되고, 도면외의 뽑는 장치에 의하여 뽑아낸다.

제2도는, 제1도에서 표시되는 본 발명의 방법을 실시하는 장치의 주요부의 확대도이다. 맨드렐(20)은 수지안내통의(2)의 선단에 설치된 어뎁터(26)에 토오피이도오 스파이더(torpedo spider)(27)와 함께 캡(28)에 의하여 장착되어 있다. 숫 다이스(29)는 맨드렐(20)의 내부 중공부에 삽입되고, 토오피이도오 스파이더(27)에 장착하여 지지되고, 암다이스(30)가 숫 다이스 단부에 대향하여 배치되고, 양자간에 보강체에 대하여 수지를 피복 일체화 하기 위한 환상의 간극(33)이 형성되어 있다. 이 암다이스(30)는 암다이스 조정장치(25)(제1도에 표시된)에 의하여 숫다이스(29)와의 관계 위치가 조정된다. 도면외의 압출기에서 압출되는 합성수지의 용융물은, 수지안내통(2)의 내부 및 오리피스(orifice)(31)를 거쳐, 맨드렐(20)과 숫다이스(29)가 형성하는 공극(32)을 통과하고, 숫다이스(29)와 암다이스(30)와로 이루어지는 환상의 간극(33)으로 안내되고, 맨드렐(20)에서 빠져 나온 직후의 섬유보강층(22)으로 그 내면으로부터 공급된다. 이 다이스장치(23)의 부분에 있어서 상기 합성수지의 용융물은 섬유보강층(22)에 피복되고 양자 일체화되며, 도면외의 뽑아내는 기계에 의하여 관으로 뽑아낸다.

도중(34),(35),(36)은 히이터이다.

또 제1도 및 제2도에서 표시하는 방법에 있어서 합성수지의 용융물을 섬유보강체의 내면으로부터 공급하고, 보강체와 일체화하여 이 보강체의 내외면에 합성수지층을 형성하는 것이지만, 섬유보강체에의 수지의 공급은, 예컨대, U.S.P NO. 2,874,411 혹은 B.P.NO.977,208 명세서에 표시된 바와같이 섬유보강체의 외면에서 행하는 수단을 채용해도 된다.

제3도는 본 발명을 실시하는 장치의 다른 예를 나타내는 개요도이다. 이 장치에 있어서 섬유보강층으로 공급되는 수지의 1부의 성형된 내관이다. 스파이럴 와인더(37)는 일방향으로 회전하는 회전판(38)과 이것과 반대방향으로 회전하는 회전판(39)을 가지며, 회전판(38)과 (39)는 모우터(40)에서 벨트(41)를 가하여 각기의 방향으로 회전하도록 구동된다.

스파이럴 사조(42),(43)를 감은 보빈(44),(45)은 회전판(38),(39)위의 측심에 대하여 자유로 회전하도록 부착되고, 스파이럴 사조(42),(43)는 보빈눌름(46),(47)에 의하여 장력이 부가되면서 조출(繰出)되며, 후기하는 맨드렐(48)위에 이송된다.

한편, 통상으로 배열되는 경사(50)는 급사체(51)에 지지된 보빈(52)에서 경사장력장치(53)(상세한 것은 제10도 및 제11도에 표시되어 있다)를 거쳐 장력을 부여 받으면서 송출되고, 상기회전판(38),(39)과 동심으로 스파이럴 와인더(37)에 고정된 평형링(53)의 경사 가이드공(54)에서 후기하는 맨드렐(48)로 이송된다. 맨드렐(48)은 스파이럴 와인더(37) 및 평형링(53)과 동심으로 배치되고 평형링(53)과 일체화되어 있으며, 그 표면에 경사를 안내하는 홈(49)(제4도에 표시됨)과 내부의 내관안내 통로를 가지고 있다. 경사(50)는 맨드렐(48)의 표면의 홈(49)안에 안내되고 맨드렐 표면에서 통상으로 배열된다. 다른 한편, 스파이럴사조(42)(43)는 경사(50)의 층위에 서로 반대방향으로 감겨지고, 경사(50)와 함께 맨드렐 표면에 섬유보강층(56)을 형성한다. 경사보강층(56)은 도면외의 뽑아내는 기계에 의하여 맨드렐 선단부로 안내되고, 맨드렐을 빠져 나온 직후에 맨드렐 내부통로(58)(제4도에 표시됨)에서 공급되는 내관(57)표면을 피복한다. 표면에 섬유보강층(56)을 형성한 내관(57)은 도면외의 압출기 또는 튜우빙기(tubing machine)에 의하여 고무 또는 합성수지가 피복되고, 관이 성형된다. 이 경우, 섬유보강층(56)을 형성한 내관은 한번 감겨진후, 압출기 또는 튜우빙기로 공급되어도 좋다. 제4도는 제3도의 장치의 주요부분이 확대된 사시도이고, 경사(50)와 스파이럴사조(42),(43)와에 의하여 맨드렐(48)의 표면에 섬유보강층(56)이 형성되고 이 보강층을 맨드렐의 선단(59)으로부터 고무 또는 합성수지의 내관(57)으로 안내되는 관계를 나타내고 있다.

또, 섬유보강층(56)이 수지내관의 표면에 적용될 때, 접착제를 병용하고, 섬유보강층과 내관과를 접착하는 것은 보다 유효하다. 제5도는 이 방법을 표시한 것으로, 맨드렐(48)의 내부의 내관 안내통로(58)에 대하여 맨드렐 후방에 설치된 접착제 탱크(60)에서 접착제(61)을 공급하고, 이 통로(58)안에서 내관(57)의 표면에 접착제를 적용하고, 내관 표면에 섬유보강층(56)을 접착한다.

또 제3도, 제4도 및 제5도에 표시되는 방법으로, 섬유보강층(56)의 표면에 외피층을 형성하는 방법으로서, 압출기를 사용하는 외에, 수지 시이트 혹은 필름을 섬유보강층(56)위에 감아서 가열에 의하여 이 재료를 연화(軟化) 또는 용융하는 방법등 일반적으로 알려진 방법을 채용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 먼저 맨드렐은 선단(전방)으로 향해서 원추형을 이루는 절두원추형이고, 그 원추도(圓錐度)(제6도에 있어서 각도 α로 표시된다)를 0.5-10도, 바람직한 것은 2-5도로 한다. 맨드렐 표면의 경사에 대한 나선상 사조의 조이는 힘은 당연히 스파이럴사조의 종류, 장력, 신장, 굵기에 따라 다르고, 예컨대, 스파이럴사조의 장력이나 신장이 클 경우에는, 그것이 작을 경우보다 조이는 힘은 증대하고, 보다 적극적으로 스파이럴사의 조이는 힘을 완화하지 않으면 맨드렐위의 섬유보강층의 이행을 용이하게 할 수가 없다. 따라서 스파이럴사조의 장력, 신장의 대소에 의하여 맨드렐의 원추도를, 적당히 선택함으로써 섬유보강층이 맨드렐선단 소경부에 나아감에 따라서, 스파이럴 사조의 권회력(捲回力)을 완화하고, 용이하게 섬유보강층을 이동시킬 수가 있다. 섬유의 종류, 장력과 맨드렐의 원추도의 관계를 예시하면 제1표와 같다.

[제 1표]

또, 일반적으로 원추도가 0.5°이하에서는 스파이럴 사조의 조이는 힘의 완화효과가 적고, 또 10°이상에서는, 맨드렐 위를 섬유보강층이 이동할 동안에 층에 흐터짐을 발생하고 균일한 관을 얻기 어렵다.

다음에, 본 발명에 있어서, 맨드렐은 그 표면에 경사를 안내하기 위한 맨드렐 축방향에 따르는 홈을 가지며, 이 홈안을 경사를 안내함으로서 스파이럴 사조의 권회시에 경사가 맨드렐 표면을 슬라이드하여 그 배열이 흐터지는 것을 방지한다. 이 흠이 경사의 굵기보다 깊어 경사가 홈안에 가라 앉아버린 경우에는 경사와 스파이럴 사조가 거의 접촉하지 않고, 스파이럴 사조가 경사에 의하여 운반되지 않고, 관을 뽑아 냄에 의하여 늘리어지는 변형이 되고, 섬유보강층 특히 스파이럴 사조로 이루어지는 층이 맨드렐 표면위를 이동하는 도중에서 흐터지고, 균일한 관을 얻을 수가 없다. 따라서, 이 홈의 깊이는 경사의 굵기보다 얕은 것이 요망되고, 바람직한 것은 경사의 굵기의 1/2이하, 보다 더 바람직한 것은 1/5-1/2이 유효한 것이다. 제6도는 제1도에 있어서의 맨드렐(20)과 경사(15), 스파이럴사조(9),(10) 및 보강층(22)의 관계를 나타낸 것이다. 이 흠(21)의 형상은 제7도, 제8도 및 제9도에 표시한 바와같이 3각형, 4각형, 반원형등 임의로 선택될 수가 있다.

또, 본 발명의 방법에 있어서는, 모든 경사의 장력을 균일 그리고 일정하게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 발명에서는 아래에 기술하는 바람직한 기구가 부가될 수 있다. 즉 이 기계는 경사 보빈에서 인출(引出)되는 모든경사를 자유로 회전하는 드럼에 감고, 경사에 따라 도는 드럼의 회전 토오크(torque)를 조정함으로써 경사에 장력을 부여하고 균일화한다.

제10도에 표시되는 기구는, 축(62)과 더불어 자유로 회전하는 드럼(63)과, 이 표면에 접촉하여 자유로 회전하는 2개의 가이드 로울(64),(65)과, 상기 드럼축(62)에 대하여 브레이크 작용을 주는 전자(電磁) 브레이크(66)와로 이루어진다. 경사(67)는 가이드 로울(64)과 드럼(63)의 사이에서 드럼표면에 공급되고, 드럼(63)의 주위에 권회되고, 드럼(63)과 가이드로울(65)의 사이에서 인출되어 제3도에 표시된 바와같이 맨드렐(48)로 안내된다. 이 경우 드럼(63)은 실의 주행에 따라서 돌지만, 이 경우에 실에 따라도는 드럼의 토오크를 상기 전자브레이크(66)에 의하여 드럼(63)의 회전을 제어함으로써 조정하고, 경사(67)와 드럼(63)의 표면과의 사이의 마찰에 의하여 모든 경사의 장력은 조정, 균일화 된다. 도면중(71)은 전자브레이크를 위한 전압조절기이다. 제11도에 표시하는 기구는 드럼축(62)에 풀리(68)를 부착하고, 이 풀리(68)에 1단을 고정시킨 밴드(69)를 걸고, 타단에 중추(重錘)(70)를 부착시킴으로써 드럼의 회전에 브레이크를 부여하도록 되어 있다. 이 중추(70)는 스프링에 의해서도 대체 할 수가 있다. 이들 제10도, 제11도의 기구에 있어서는, 브레이크의 정도를 콘트롤함으로써 실의 장력을 크게하거나 작게할 수가 있으며 특히 각은 실의 장력의 범위내에서 모든 경사의 장력을 균일하게 하는데 적합하다.

본 발명에 의하면, 맨드렐 표면에 있어서 경사와 스파이럴 사조에 의하여 섬유보강층을 형성하고, 이 섬유보강층을 고무 또는 합성수지 공급부분으로 안내 할 때에 경사가 흐터지지 않고, 성형되는 관의 축방향에 따라 같은 간격으로 배열된 상태로 이송되며 또 스파이럴 사조의 장력이 균정(均整)화 되고, 경사와 스파이럴 사조와로 이루어지는 보강층은 사행이나 비틀림이 발생하지 않고, 그리고 균일한 형태를 가진채로 합성수지 공급부로 보내진다. 이 때문에 얻어지는 관은 균정하고 내압성능이 높고, 관을 구부리는 용이성에 있어서도 어느 방향으로든지 균등하며, 사용가압시의 관의 사행도 생기지 않는다.

본 발명의 방법에 의하면, 제12도에 표시한 바와같은 얇고 납작한 관, 제13도와 같은 두꺼운 파이프등 각종의 관을 제조할 수 있지만, 어느 경우에도, 작은 뽑아내는 힘에 의하여, 고속으로 섬유보강층이 매입(埋입)된 관을 제조할 수가 있다.

본 발명은 섬유보강층의 형성방법이 최대의 특징을 이루는 것으로, 섬유보강층에의 수지의 공급은 공지의 수단을 적당히 채용할 수 있음은 물론이다. 또, 본 발명에 있어서는 스파이럴 와인더 대신에 편조기(編組機)를 사용하여 섬유보강층을 형성하도록 해도 좋다.

Claims (1)

1. 맨드렐(mandrel)의 표면에 있어서, 이 맨드렐의 축방향에 따라 경사를 통상(筒狀)으로 배열하고, 이 경사층위에 서로 반대방향으로, 적어도 2종의 스파이럴사조를 나선상으로 권회하여 섬유보강층을 형성하고, 이 섬유보강층에 대하여 합성수지를 공급하고 합성수지관을 제조하는 방법으로서, 전방으로 향해서 그 경(俓)이 작아지고 그리고 표면에 그 축방향에 따르는 복수의 경사 안내홈을 가진 절두 원추형의 맨드렐을 사용하여 이 맨드렐의 홈안에 경사를 안내하고, 이 경사층의 표면에 스파이럴 사조를 권회함으로써 섬유보강층을 형성하며, 이 섬유보강층을 맨드렐의 전방의 소경 선단으로 이행하고, 이 섬유보강층이 맨드렐에서 빠져 나오는 부분에 있어서 프라스틱재료를 섬유보강체에 공급하고 관을 성형하여 뽑아내는 것을 특징으로 하는 합성수지관 제조방법.

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