KR950004719B1 - 가교형 열수축관의 연속제조장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

가교형 열수축관의 연속제조장치

제1도는 본발명의 연속제조장치의 일례를 표시한 종단 정면도.

제2도는 본발명의 장치에 있어서, 냉각통 및 확경다이(die)의 내면에 내장층(內張層)을 설치한 예의 일부확대 종단면도.

제3도는 본발명의 장치에 접착제 공급관을 설치한 경우의 장치전체의 구성의 일례를 표시한 종단 정면도.

제4도는 접착제 공급관을 설치한 경우의 다른 예를 부분적으로 표시한 종단면도.

제5도는 본발명의 연속제조장치의 다른 예를 표시한 종단 정면도.

제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ 선에 있어서 종단 측면도.

제7도는 제5도의 Ⅶ-Ⅶ 선에 있어서 횡단 평면도.

제8도는 제5도의 Ⅷ-Ⅷ 선에 있어서 횡단 평면도.

제9도는 제5도의 장치에 사용되는 마우쓰피이스(mouthpice)의 일예의 분해사시도.

제10도는 본발명의 연속제조장치의 또다른 예를 표시하는 종단 정면도.

제11도는 제10도에 표시한 장치를 사용하여 가교형 열수축관을 제조하는 경우의 수지의 온도분포를 모식적으로 표시한 선도.

제12도는 제10도의 장치와 대조되는 비교예의 장치를 사용하여 가교형 열수축관을 제조하는 경우의 수지의 온도분포를 모식적으로 표시한 선도이다.

본발명은 각종 배관이나 케이블의 접속부, 그밖의 각종의 관이나 봉의 방식 또는 보온등을 위한 피복에 사용되는 열수축관의 제조장치에 관한 것이며, 특히 가교형수지를 사용한 열수축관을 연속적으로 제조하는 장치에 관한 것이다.

종래부터 석유, 가스, 수도 또는 화학 공장등에 사용되는 내장강관의 접속부나, 전력케이블 혹은 통신 케이블의 보호강관의 접속부등의 방식이나 보온에는, 가열에 의하여 수축되어 그 접속부등을 밀착상태에서 피복할 수가 있는 열수축관을 사용하는 것이 행하여지고 있다.

이 열수축관은, 열용융성의 극성쇄상 고분자물의 변형에 의거한 구조의 변화에 의한 분자적 이방체를 형성한 것으로서, 이것을 재가열함으로서, 정착하고 있었던 배향성이 무너져서, 다시 원래로 복귀하려는 작용을 이용한 것이다.

이와같은 열수축관에는 각종의 합성수지가 상용되고 있으나, 최근에는 가교형 폴리에틸렌등의 가교형 합성수지를 많이 사용한다.

그러나 가교형 열수축관을 연속적으로 제조하는 방법으로서는 일본국 특공소 47-19356호 공보기재의 방법이 알려져 있다.

이 방법은 관벽에 다수의 관통소공(小孔)을 형성한 알루미늄 관등의 금속관상에 미가교의 수지 화합물을 압출 피복한후, 그 피복된 관을 가교실, 팽창실 및 냉각실에 연속적으로 통과시켜, 가교실에서 가교한후, 상기 팽창실에서 관의 내외압을 제어하여 금속관상의 수지관을 팽창시켜서, 그의 팽창상태 그대로 냉각실에서 냉각시켜 권취하는 방법이다.

상술한 종래 방법은 금속관을 코어로서 사용하여 그의 금속관상에 수지를 압출 피복하는 것이므로, 최종적으로 금속관을 뽑아낼 필요가 있으며, 그 때문에 작업성이 낮게 되지 않을 수 없으며, 또 금속관을 사용하기 위해 비용이 높게 들며 더우기 금속관을 안으로 끼운 그대로 권취하는 것이 실제상은 곤란한 점이 많으며, 따라서 이 방법은 비현실적으로서 실제로 가교형 열수축관의 연속적인 제조에 적용하는 것은 곤란하였다.

또 상술한 종래방법으로는, 팽창실에서 관의 내외압을 제어하여 금속관상의 수지관을 팽창시키는 것으로 되어 있으나, 팽창실에서는 팽창된 수지관의 외면을 하등의 수단에 의하여 적극적으로 지지하는 것은 행하여지지 않고, 그 때문에 내외압의 균형이 무너지면, 지나친 팽창에 의해서 지름이 과대하게 되어서 냉각실에 주름이 발생하거나 반대로 충분한 지름까지 팽창하지 않는 사태등이 발생하여, 이 사실이 실제로 열수축관의 연속적인 제조에 적용되지 않는 일인으로 되어 왔다.

한편, 일반의 가교형 수지로 된 관을 제조하기 위해, 미가교의 수지를 관상으로 압출하여 이것을 가교통내에서 연속적으로 가열 가교하는 경우, 가교통으로서는 그의 내벽면이 스테인레스 강등의 금속으로 구성된 것을 사용하는 것이 통상이나, 그 경우 압출된 관의 수지가 가교통 내면에 눌어붙기 쉽고, 그래서 일반적으로는 압출된 관과 가교통내면과의 사이의 마찰을 경감하여 수지의 눌어붙는 것을 방지하는 것을 목적으로서, 그 사이에 윤활유를 공급하는 것이 행하여지고 있으나, 어떤 종류의 윤활유에서는 그의 윤활유중에 함유되어 있는 성분이 수지중의 가교제와 반응하여 윤활효과를 얻지 못하게 되거나, 또는 윤활유중의 성분이 수지를 열화시키는 일이 있다는 문제가 있었다.

또 윤활유를 사용하는 경우, 가교통의 내면의 전면에 윤활유가 충분하게 미치지 않고, 소위 기름손실을 일으켜 눌어붙는 일이 발생하는 일도 있으며, 더우기는 윤활유의 관리도 필요로 하게 되므로, 윤활유를 사용하지 않고 가교시의 눌어붙기를 방지할 수 있는 방법이 소망되고 있다.

또 일반으로 가교형 열수축관의 제조에 있어서, 관에 열수축성을 주기 위해서는, 가교가 종료한 후에, 가교온도보다 낮고 연화 온도보다 높은 온도역으로 확경(팽창)시켜, 그후 연화온도보다 충분하게 낮은 온도까지 그대로의 지름으로 냉각시킬 필요가 있으나, 상술한 바와같이 종래의 방법을 실시한 경우, 가교실에서 가열되어서 고온으로 된 수지가 팽창실에서도 아직 가교 온도 가까이의 온도를 유지하여, 팽창중에도 수지의 가교가 진행하여 버리는 수가 있으며, 그 때문에 충분한 열수축성을 줄 수가 없는 경우가 있었다.

또한 상술한 종래의 방법을 실시하는 경우, 팽창실로부터의 열영향에 의하여 냉각실의 냉각효율이 낮게 되지 않을 수 없고 그 때문에 냉각실의 길이를 충분히 길게하지 않으면 않되므로, 장치 전체의 전길이도 길게되어서 설비 비용도 크게되지 않을 수 없는 문제도 있었다.

그런데 열수축관은 상술한 바와같이 주로 각종의 관이나 봉, 혹은 그것들의 접속부등을 피복하기 위해 사용하기 위한 것이므로, 그 피복시에 있어서 열수축관을 피복 대상물에 접착시키기 위해, 열수축관의 내면에 접착제층을 형성하여 두는 경우가 많다.

종래 이와같은 목적으로부터 열수축관의 내면에 접착제층을 형성하여 두는 방법으로서는. 열수축관 자체를 제조한후, 다시 다른 공정에서 접착제를 열수축관의 내면에 도포하는 방법이 일반적이었다.

또 일부에서는 열수축관 제조하는데 있어서 2층 압출을 적용하여, 압출공정에서 내층재로서의 접착제층을 외층재로서의 열수축관 자체의 수지와 동시에 압출하는 방법도 알려져 있다.

그러나 이와같은 열수축관의 내면에 접착제층을 형성하기 위한 종래방법중, 접착제층을 열수축관의 제조 공정과는 다른 공정으로 도포하는 공정은, 공정수가 많고, 제조비용의 증대를 초래하는 문제가 있으며, 또 2층 압출을 적용하여 열수축관의 제조와 동시에 내면의 접착제층도 형성하는 방법에서는 2층 압출이라는 특수한 압출법을 적용하기 위한 압출기나 다이등의 비용이 비싸게 되지 않을 수 없는 문제가 있었다.

따라서 종래는 가교형의 수지로 되고, 그리고 내면에 접착제층을 가지는 열수축관을 저비용, 고작업성으로 연속적으로 제조하는 것은 곤란하였다.

따라서 본발명의 기본적인 목적은 상술한 종래방법과 같이 금속관을 코어로서 사용한 경우와 같은 제문제를 초래함이 없이, 실제로 가교형 열수축관을 저비용, 고작업성으로 연속적으로 제조할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

또 본발명의 목적은 미리 정해진 지름의 가교형 열수축관을 확실하고 안정하게 제조할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 특히 윤활제를 사용하지 않는 경우에도 가교통내에 있어서 눌어붙는 것을 방지할 수 있도록 한 가교형 열수축관의 연속제조장치를 제공하는데 있다.

또 본발명의 다른 목적은, 열적으로 안정성이 양호하며 확실하게 충분한 열수축성을 가지는 가교형 열수축관을 안정하게 제조할 수 있으며, 그리고 장치 전체의 길이를 짧게하여 설비 비용을 저렴하게 한 제조장치를 제공하는데 있다.

또다른 목적은 내면에 접착제층을 가지는 가교형 수지로부터 이루어진 열수축관을 실제로 저비용, 고작업성으로 연속적으로 제조할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

본발명의 가교형 열수축관의 연속제조장치는, 기본적으로는 가교형 열수축관의 소재가 되는 미가교의 수지를 중공 관상으로 압출하기 위한 맨드릴(mandrel) 및 다이로 된 압출헤드(extruder head)와, 압출헤드로부터 압출된 수지로 된 관의 내면측에 압력유체를 내뿜기 위한 취입(吹入)수단과, 상기 압출헤드로부터 압출된 수지로 된 관을 가교하기 위한 가교통과, 상기 가교통으로부터 나온 관을 인도하도록 배치되어 있으며 또한 전방에로 향하여 내주면이 매끄럽게 확대되도록 만들어져 있는 확경다이와, 상기 확경다이로부터 나온 관을 냉각하기 위한 냉각통과 상기 냉각통으로부터 나온 관을 평평한 형태로 변형시키기 위한 가이드(guide)와, 상기 가이드의 전방에 설치되어, 압출헤드로부터 압출괸 관에 대하여 상기 가이드로부터 인출하는 방향으로 인취력을 주는 인취기 등으로 이루어지며, 상기 가교통으로부터 냉각통에 이르기까지의 사이는 그들의 내면이 실질적으로 틈새없이 또한 단차(step)도 없는 상태에서 매끄럽게 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와같은 장치에 있어서, 가교형 열수축관의 소재가 되는 미가교의 수지는 압출용 다이와 맨드릴과의 사이에서 가교통내에 중공관상으로 연속적으로 압출되어서 그의 가교통내에서 연속적으로 가열 가교되어, 이어서 그 가교된 관은 가교통으로부터 매끄럽게 확대하는 내면을 가지는 확경다이내에 연속적으로 인도되어, 또한 그 확경다이의 확대말단부로부터 냉각통내에 연속적으로 인도된다.

여기서, 압출된 관의 내면측에는 압력유체가 뿜어짐으로서, 가교통체에서 가교된 관은 아직 저온으로 되지 않는 동안에 확경다이내에서 유체 압력에 의하여 확경다이의 내면에 따라서 확경되어, 이어서 그의 확경된 상태에서 냉각통내에서 연속적으로 냉각되어서, 열수축관을 얻는다.

여기서 가교통으로부터 냉각통으로 이르기까지의 사이의 내면은, 상술한 바와 같이 실질적으로 틈새없이 또한 단차도 없는 상태에서 매끄럽게 연속되어 있으므로, 압출된 수지로부터 된 관은, 가교통으로부터 냉각통에 이르기까지의 사이, 그 외주면이 각부의 내주면에 지지되면서 원활하게 이동하게 된다.

즉 관의 내주면측에는 확경 때문에 압력유체가 취입되므로, 가교통으로부터 냉각통에 이르기까지의 사이에 틈새나 급격한 단차가 있으면 그 부분에서 국부적으로 확경되거나 요철이 형성되거나 하여, 관의 원활한 이동이 곤란하게 되어서 연속제조에 지장을 가져올 염려가 있으나, 본발명의 경우 가교통으로부터 냉각통까지 실질적으로 틈새 없이 또한 단차도 없는 상태에서 매끄럽게 연속되어 있기 때문에, 이와같은 사태가 발생할 염려가 없다.

또 압출헤드의 출구부근에서 가교통의 입구부근에 걸쳐있는 부분에는 압출헤드로부터 압출된 수지로부터 된 관의 외면에 마찰완화제를 공급하기 위한 마찰공급구를 설치하여 둘 수가 있다.

이 상태에서는 압출된 관의 외면과 가교통의 내면과의 사이의 마찰저항이 마찰완화제에 의하여 완화되는 동시에 수지의 눌어붙음이 방지되어서, 압출된 관의 이동이 보다 한층 원활화되어, 관의 연속제조가 용이하게 된다.

또한 가교통의 내면에는 수지와의 탈형성(releasability)이 크며 또한 마찰계수가 작은 물질, 예를들면 불소 수지로부터 된 내장층을 형성하여 둘 수 있다.

이 상태에서는 상술한 바와같이 마찰완화제를 사용하지 않아도 수지가 가교통의 내면에 눌어붙는 것이 방지되어, 압출된 관을 용이하게 연속이동시켜서 가교된 열수축관을 연속제조하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 상술한 바와같은 마찰완화제를 사용한 경우의 불합리, 예를 들면 윤활유의 성분이 마찰완화제와 반응하거나, 기름 손실에 의하여 눌어붙음이 발생하거나 하는 불합리를 해소할 수 있다. 물론 내장층을 형성하여 두고 그리고 마찰완화제를 공급하여도 좋다.

또 가교통 또는 확경다이의 내측에, 압출된 수지로부터 되는 관의 내면에 접착제를 취부하기 위한 접착제 공급관을 삽입할 수가 있다. 이 상태에서는, 가교통내 또는 확경다이내에 있어서는 압출된 관의 내면에 접착제(통상은 고온 용융형 접착제)를 뿜어넣어서 접착제층을 형성할 수 있다. 따라서 압출기나 압출헤드에는 특별히 변경을 주는 일없이, 통상의 일층 압출기를 사용하여, 내면에 접착제층을 가지는 가교형 열수축관의 연속제조가 가능하게 된다.

또 상기 가이드부재는, 냉각통으로부터 나온 관의 외면의 전주위를 둘러싸고, 또한 단면의 내주형상이 전방으로 향하여 원형으로부터 장원형으로 매끄럽게 변형하는 마우쓰피이스로 구성하는 것이 바람직하다. 또한 그의 마우쓰피이스는, 냉각통의 선단에 연속하도록 배치하여, 또한 그의 내면의 주위 길이가 입구로부터 출구까지 일정하게 되도록 만드는 것이 바람지하다.

후자의 경우, 관이 냉각통의 출구로부터 나와서 마우쓰피이스에 평평한 형태로 변형시키는 동안에, 그의 관의 주위길이가 변화함이 없이, 일정한 주위 길이로 유지된다. 즉 확경을 위한 취입유체의 압력은 0.1kg/㎡ 이상을 필요로 하나, 상술한 바와같이 내주위 길이가 입구에서 출구까지 일정한 마우쓰피이스가 존재하지 않으면, 얇은 창(thin-walled)관의 경우는 내압력에 의하여 냉각통 통과후의 관이 더우기 확경되어 버리는 염려가 있으며 그 때문에 최종 제품의 관 직경이 허용범위를 넘을 염려가 있다. 그러나 상술한 바와같이 마우쓰피이스를 설정하여 두면, 예정된 크기의 열수축관을 안정하게 제조할 수 있다.

또한 확경다이의 입구 부근에는 수지관의 온도를, 가교온도보다도 낮게 또한 연화점보다도 높은 온도 범위로 유지하기 위한 온도제어수단을 설정할 수가 있다. 이 경우, 가교통으로부터 나와서 확경다이내에 인도된 관은 곧 가교온도보다 낮은 온도로 되어, 따라서 확경중이나 확경우에 가교가 진행하여 열수축성이 저하하여 버리는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또 이 경우 온도제어수단의 존재에 의해 냉각통이 고온의 영향을 받게되는 일이 없게 되므로, 냉각통에 있어서 냉각효율이 향상하여, 그 때문에 냉각통의 길이를 짧게 하는 것이 가능하며, 설비 비용이 인하된다.

또, 마찰완화제(윤활유)로서 오일을 사용하고 있는 경우, 일반으로 오일은 저온으로 되면 점도가 높게되어서 마찰완화 효과가 작게 된다.

그 때문에 냉각통이 길면 오일의 고점도역이 길게되어서 마찰 저항이 크게되고, 수지관의 연속 인출이 곤란하게 되는 일이 있으나, 상술한 바와같이 냉각통의 길이를 짧게 할 수가 있으면, 오일의 고점도역이 짧게되어서, 수지관의 인출이 곤란하게 되는 염려도 적게된다.

제1도에 본발명의 연속제조장치의 일례를 표시한다.

제1도에 있어서, 축선이 수직으로 되도록 배설된 전체로서 원통상을 이룬 압출용 다이(1)와 그의 압출용 다이(1)의 내측에 동심상으로 배설된 맨드릴(2)에 의하여 압출기 헤드(3)가 형성되어 있으며, 압출용 다이(1)와 맨드릴(2)과의 사이의 하부에는 연속환상의 압출구(3A)가 형성되어 있다.

그의 압출구(3A)는 수지통로(4)를 통하여 도시되지 않은 압출기 본체에 연락되어 그 압출기 본체로부터의 압출 압력에 의하여 미가교의 수지(15)가 중공관상으로 성형된 상태에서 압출되어 있다.

또 맨드릴(2)에는 상기 압출구(3A)로부터 압출된 수지로부터된 관(5)의 내면측에 외부로부터 압력유체를 공급하기 위한 압력유체 공급로(6)가 축방향에 따라서 관통 형성되어 있다.

상기 압출구(3A)의 압출 방향전방, 즉 도면에 있어서 하방에는, 압출구(3A)의 외경 즉 압출용 다이(1)의 내경과 실질적으로 상등한 내경을 가지는 가교통(7)이 배치되어 있으며, 이 가교통(7)에는 가열가교를 위한 온도를 확보하기 위한 히터(8)가 설치되어 있다. 또한 이 히터(8)는 가교통(7)의 내측, 즉 압출된 관(5)의 내측에 위치시킬 수도 있다. 또 가교통(7)의 압출구(3A)측의 말단부에는 외부로부터 마찰완화제를 가교통(7)의 내면측에 공급하기 위한 마찰완화제 공급구(9)가 형성되어 있다.

상기 가교통(7)의 하방에는 하방으로 향하는 지름이 원추형으로 확대하는 내면(10A)을 가지는 확경다이(10)가 가교통(7)으로 연결된 상태에서 배치되어 있으며, 그 확경다이(10)의 하단(확대단)에는, 그의 확경다이(10)의 확대단의 내경과 상등한 내경을 가지는 냉각통(11)이 확경다이(10)의 확대단에 연결된 상태에서 배치되어 있다. 또한 이 냉각통(11)은 수냉식 또는 공랭식 구조로 되어 있다.

여기서 가교통(7)으로부터 냉각통(11)에 이르기까지의 사이의 내면은, 실질적으로 틈새가 없이 또한 단차도 없는 상태에서 매끄럽게 연속되어 있다.

또한 상기 냉각통(11)의 하방에는 냉각통(11)로부터 하방에 수하(垂下)하는 관(5)의 단면형상을 평평하게 변형시키기 위한 가이드(12)가 설치되어 있다. 이 가이드(12)는 냉각통(11)으로부터 수하하는 관(5)의 전주위를 둘러싸고, 또한 하방으로 향하여 단면의 내주형상이 원형으로부터 상원형으로 매끄럽게 변화하도록 만들어진 마우쓰피이스로 구성되어 있다.

그의 가이드(12)의 하방에는 가이드(12)에 의해 평평하게 변형된 관(5)을 다시 양측으로부터 압접하면서 하방으로의 인취 구동력을 주기 위한 한쌍의 로울러(13A, 13B)로부터된 인취기(drawing means)(13)가 배치되어 있다. 또한 그의 인취기의 하방 또는 측방에는 도시되지 않은 권취 로울러가 설치되어 있다.

이상의 장치를 사용하여 가교형 열수축관, 예를들면 가교 폴리에틸렌으로 된 열수축관을 제조하는 방법에 대하여 다음에 설명한다.

도시되지 않은 압출기에서 혼합되고 분쇄되어서 압출된 미가교의 수지(15)는 수지통로(4)를 거쳐서 압출용 다이(1)와 맨드릴(2)과의 사이의 압출구(3A)로부터 가교통(7)내에 연속적으로 중공관상으로 압출된다. 그 압출된 관(5)의 내면측에는, 압력유체 공급로(6)로부터 바람직하게는 불활성 가스등으로 된 압력유체가 불어넣어진다.

또 압출된 관(5)의 외면과 가교통(7)의 내면과의 사이에는 마찰완화제 공급구(9)를 통하여 마찰완화제가 공급된다.

이 마찰완화제로서는 기본적으로는 액체, 고체(미립자 분말), 기체의 어느것을 사용하여도 좋고, 액체로서는 실리콘 오일 또는 폴리 에테르계 합성유나 그밖의 윤활유등을 또 고체로서는 질화붕소(BN) 분말이나 2황화 몰리브덴(MoS₂) 분말등을, 또한 기체로서는 불활성 가스등을 사용할 수가 있다.

단 이미 말한 바와같이 오일계의 윤활제를 사용하는 것이 바람직하지 않는 것도 있으며, 그 경우는 불활성 가스등의 기체를 마찰완화제로서 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와같이 가교통(7)내에 압출된 미가교의 수지로 된 관(5)은 회전 압착로울러(13A)(13B)의 인취 회전력 더우기 도시하지 않는 권취기의 권취력등에 의하여 가교통(7)내를 하강하여, 그 사이 열가교가 시행된다.

이때 상기 압력유체의 가압력에 의하여 관(5)은 가교통(7)의 내면에 압접될려고 하나, 마찰완화제에 의하여 가교통(7) 내면과 압출된 관(5)의 외면과의 사이의 마찰저항이 완화되어, 그 사이에서 눌어붙기가 발생하는 일없이 압출된 관은 원활하게 하강한다.

가교된 관(5)은 이어서 확경다이(10)를 통과하나, 이 통과시에는 아직 고온으로 되어 있기 때문에, 상술한 압력 유체에 의한 가압력에 의하여 확경다이(10)의 내면(10A)에 따라서 점차 증가되어서, 확경된다. 이어서 그의 확경된 관은 냉각통체(11)내에서 실온 가까이까지 냉각되어, 열수축관으로 된다.

여기서 가교통(7)으로부터 냉각통(11)에 이르기까지의 사이의 내면은, 상술한 바와같이 틈새나 단차가 없는 상태에서 매끄럽게 연속되어 있으므로, 확경을 위한 유체 압력에 의하여 국부적으로 돌출부가 생기는 일없이, 관을 원활하게 하강시킬 수가 있다.

이 뒤에는 마우쓰피이스(12)에 의하여 관(5)은 평평하게 변형되어, 또한 압접로울러(13A,13B)에 의해 양측으로부터 압접되어서 접어진 상태로 되어, 도시되지 않는 권취기에 의하여 감겨진다.

또한 여기서 관(5)이 압접로울러(13A,13B)에 의해 압접되므로서 관(5)의 내부공간이 기밀(gastightseal)되므로서 상술한 바와같은 압력유체에 의한 가압력이 확경 때문에 유효하게 작용하게 된다.

제2도에는 가교통(9) 및 확경다이(10)의 내면에 내장층(20)이 형성되어 있는 예가 표시되고 있다. 이 내장층(20)은 수지와의 탈형성이 크며 또한 마찰 저항이 작은 물질이며, 이와같은 물질로서는 예를들면, PTFE(폴리테트라 플루오로에틸렌)등의 불소수지나 세라믹등이 사용된다.

이 내장층(20)의 형성방법으로서는 상술한 불소수지등을 피복하거나 또는 내장층을 따로 성형하여 두고 이것을 삽입하여도 좋다.

이 내장층(20)을 형성하여 둔 경우, 그의 내장층(20)에 의하여 관(5)의 수지가 가교통(7)의 내면에 눌어붙는 것이 방지되어, 또한 관(5)과 가교통(7)이나 확경다이(7)와의 사이의 마찰 저항이 감소되어진다.

따라서 이 경우는 상술한 마찰완화제를 사용하지 않아도 좋고, 그 경우 제1도에 있어서 마찰완화제 공급구(9)는 생략될 수도 있다. 단 내장층(20)을 설치하여 두고, 그리고 마찰완화제 공급구(9)로부터 마찰완화제를 공급하여도 좋은 것은 물론이다.

제3도에 표시되는 예에 있어서는 압력유체 공급로(6)는 맨드릴(2)에 있어서 중심축선으로부터 어긋난 위치에 축선방향과 평행으로 형성되어 있다. 그리고 맨드릴(2)의 축선위치에는 다른 관통구멍(21)이 형성되어 있으며, 이 관통구멍(21)에는 외부로부터 접착제를 도입하기 위한 접착제 공급관(22)이 관통 삽입되어 있다.

이 접착제공급관(22)은 그 선단에 복수의 접착제 분무구멍(22A)을 형성한 것으로, 그 분무구멍(22A)은 가교통(7)내에 위치하고 있다.

제3도의 장치를 사용하여 열수축관을 장치하는 경우, 압출헤드(3)로부터 가교통(7)내에 압출된 관(5)의 내면에, 상기 접착제공급관(22)의 분무구멍(22A)으로부터 접착제, 예를들면 고온용융형 접착제가 용융상태로 불어넣어져 이에 따라 관(5)의 내면에 접착제층(23)이 형성된다. 접착제층(23)은 냉각통(11)에서 냉각 경화된다. 따라서 내면에 접착제층을 가지는 가교형 열수축관을 연속적으로 제조할 수가 있다.

또한 제3도의 예에서는 가교통(7)내에서 접착제를 분무한 것으로 되어 있으나 경우에 따라서는 접착제공급관(22)을 하방으로 연장시켜서 분무구멍(22A)을 확경다이(10)내에 위치시켜, 그 위치에서 관(5)의 내면에 접착제를 분무하여도 좋다.

제4도의 예에 있어서는 맨드릴(2)의 중심축선 위치에 따라서 형성된 압력유체 공급로(6)의 내측에 간격(G)을 두고 접착제공급관(22)이 동심상으로 삽입되어 있다.

제5도 내지 제9도는, 특히 얇은 살의 열수축관을 제조하는데 적합한 예를 표시한 것이며 이 예에서는 냉각통(10)으로부터 나온 관(5)을 평평하게 변형시키기 위한 가이드로서 관의 외면의 전주위를 둘러싼 마우쓰피이스(121)가 설치되어 있다.

여기서 마우쓰피이스(121)는 특히 제9도에 표시된 바와같이 중심축선을 포함한 수직평면으로 종할(從割)로 2분할된 형성의 분할편(121A,121B)을 조합시킨 것으로서, 그의 상단(입구)이 냉각통(11)의 하단(출구)에 접하도록 배치되어 있다.

그리고 마우쓰피이스(121)의 수평단면의 내주형상, 즉 중심축선에 대하여 직교하는 단면에서의 내주형상은, 냉각통(11)에 접하는 입구에서는 냉각통(11)과 같게 원형으로 되어, 그 입구로부터 하방의 출구에 향하여 점차로 타원형상으로 되어서 최종적으로 출구부분에서는 관(5)의 살두께(t)의 2배의 두께에 상당하는 단경을 가지는 타원으로 되도록 만들어져 있다. 단, 그의 마우쓰피이스(121)의 수평 단면에서의 내주길이는 그의 입구로부터 출구까지 냉각통(11)에 있어서 내주길이와 같은 길이를 유지하도록 만들어져 있다.

즉 냉각통(11)의 내경을 D₀로 하면, 마우쓰피이스(121)의 입구의 내경도 D₀로 되어서, 그의 부분에서의 내주길이가 πD₀로 되어 있으며, 그의 πD₀의 내주길이를 유지하면서 마우쓰피이스(121)의 내주형상이 하방으로 향하여서 원형으로부터 매끄럽게 타원형상으로 변형되어, 마우쓰피이스(121)의 출구에서의 타원은, 윤활유의 막두께를 무시하면 그의 단경(b)이 2t, 장경(D)이 {π(D₀/2-t)+2t}로 되어 있다.

이 예에 있어서는 냉각통(11)으로부터 나온 관(5)은 곧 마우쓰피이스(121)내에 도입되어, 마우쓰피이스(121)의 내주면형상의 변화에 따라서 원형의 상태로부터 타원형으로 변형되어, 최종적으로 평평한 형상으로 변형된다. 이때 마우쓰피이스(121)의 내주치수는 입구로부터 출구까지 일정하게 유지되어 있으므로 확경으로 인한 내압에 의해 관(5)의 주위 길이가 냉각통(11)을 나온 곳에서 크게 되어 버리는 일없이, 일정한 주위길이가 유지된 그대로 하방으로 인도되게 된다. 따라서 항상 일정한 지름의 열수축관을 확실하게 또한 안정하게 제조할 수가 있다.

제10도에 표시하는 예에 있어서는, 확경다이(10)의 상부 즉 입구부근에는, 관(5)의 온도를 가교온도보다 낮게 또한 연화점보다도 높은 온도를 유지하기 위한 온도제어수단(25), 예를들면 냉각수 재킷이 설치되어 있다. 또 압출헤드(3)의 압출용 다이(1)의 하단과 가교통(7)의 상단과의 사이, 가교통(7)의 하단과 냉각통(11)의 상단과의 사이는, 각각 상호간의 열전도를 차단하기 위한 단열부(26,27,28)을 통하여 연결되어 있다. 이들 단열부(26,27,28)는 예컨대 세라믹등의 저열전도 재료로 형성되어 있다.

제10도에 표시되는 장치를 사용하여 가교형 수지로부터 된 열수축관을 제조한 경우에 대하여, 수지의 압출방향의 각 위치에서의 온도분포를 제11도에 도식적으로 표시하였다.

또 비교를 위해, 각 단열부(26,27,28) 및 온도제어수단(25)를 설치하지 않은 비교예(단 그들의 점이외는 제10도의 예와 같은 구성으로 된다)에 대하여, 수지의 압출방향의 각 위치에서의 온도분포를 제12도에 표시하였다.

제12도에서 명백한 바와같이 각 단열부(26,27,28) 및 확경다이(10)의 온도제어수단(25)을 설치하지 않은 비교예의 경우는, 수지는 압출헤드(3)로부터 압출되는 이전의 단계로부터 가교통(7)으로부터의 열영향에 의해서 서서히 온도상승하여, 이어서 압출헤드(3)로부터 압출되어서 가교통(7)에 들어서도 완만하게 온도상승하여 가교온도 역에 달하여 그후 냉각통(11)으로부터의 영향에 의해 확경다이(10) 및 냉각통(11)을 통하여 완만하게 온도 강하하게 된다.

이 때문에 실제로 가교가 행하여지는 것은 가교통(7)의 입구로부터 출구까지의 사이가 아니고, 가교통(7)의 입구로부터 어느정도 하강한 위치(P₁)로부터, 확경다이(10)의 입구로부터 어느정도 하강한 위치 P₂까지의 사이(이것을 유효 가교부라 기술함)로 되는 것이 통상이다.

그리고 유효 가교부의 하단위치(P₂)가 현저하게 낮게 되면, 확경다이(10)에 있어서 확경되고 있는 사이, 또는 확경 종료후에도 가교가 진행하고, 그 때문에 충분한 열수축성이 얻어질 수 없는 염려가 있다.

또 냉각통(11)에 있어서는 가교통(7)으로부터의 열영향을 받기 때문에 그의 냉각효율이 낮고, 따라서 수지온도를 충분하게 낮은 온도까지 냉각하기 위해서는 냉각통(11)을 충분하게 길게할 필요가 있다.

또 이와같이 냉각통(11)이 길면 마찰완화제로서 오일(윤활유)를 사용한 경우에 그의 고점도역이 길게되는 것을 의미하므로, 수지관의 인출에 대한 마찰 저항이 크게되는 문제도 생긴다.

또한 상술한 바와같이 수지가 압출헤드(3)의 출구로부터 나온 전의 단계에서 가교통(7)으로부터의 열영향에 의하여 온도가 상승하기 때문에 압출헤드(3)내에서 수지의 눌어붙기가 생기기 쉬운 문제도 생긴다.

이것에 대하여 제10도에 표시되는 장치에 있어서는 압출헤드(3), 가교통(7), 확경다이(10), 및 냉각통(11)의 각각의 사이의 열전도가 단열부(26,27,28)에 의하여 차단되어 있기 때문에, 각각의 사이에서의 열영향을 충분하게 배제할 수가 있어, 또한 확경다이(10)의 입구부근의 온도제어수단(25)에 대하여 확경다이(10)의 온도를 적절하게 제어할 수가 있다.

그 때문에 제11도에 표시된 바와같이 수지는 압출헤드(3)를 나오기까지는 거의 온도가 상승하지 않고, 가교통(7)에 들어서부터 급격하게 온도가 상승하여 가교온도역에 달하여, 또한 가교통(7)으로부터 나와서 확경다이(10)에 들어오면 곧 온도강하하여 가교온도보다 낮게 또한 연화온도보다도 높은 온도로 제어되어, 이어서 냉각통(11)에 들면 급격하게 온도가 하강하여 소망의 저온으로 된다.

따라서 제12도에 표시한 비교예의 경우와 같이 확경되는 사이 또는 확경후에 가교가 진행하는 것은 충분히 회피할 수가 있어, 그 때문에 충분한 열수축성을 확보할 수가 있다.

또 냉각통(11)의 냉각효율도 양호하게 되기 때문에 냉각통(11)을 단축하여 전체의 장치의 길이를 짧게할 수가 있다. 또 이와같이 냉각통(11)을 단축할 수 있으므로 마찰완화제로서 오일(윤활유)를 사용한 경우에도 저온의 고점도역이 짧게 되기 때문에, 마찰 저항을 작게하여 수지관의 인출을 원활하고 또한 용이하게 행할 수가 있다.

또한 압출헤드(3)에서 가교통(7)으로부터의 열영향에 의해 온도상승하는 것이 방지되기 때문에, 가교전에 눌어붙기가 생기는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

또한 제10도에 표시되어 있는 각 단열부(26,27,28)의 대신에 각각 강제냉각수단, 예를들면 냉각재킷을 사용하여도 좋고, 이 경우에도 같은 작용·효과를 얻을 수가 있다.

또한 압출다이(1)에서의 눌어붙기를 방지하기 위해, 압출다이내에 냉각재킷을 설정하여도 좋다. 여기서 본발명의 장치를 사용하여 가교 폴리에틸렌으로부터 되는 열수축관을 제조하는 경우의 최적 온도분포는 다음과 같다.

즉 압출헤드(3)에서의 수지온도는 125℃정도이며, 가교통(7)에서는 250℃정도로 가열하여 가교된다. 그리고 확경다이(10)에 있어서는 115℃(연화점) 이상 150℃정도 이하의 온도에 냉각하여 확경시켜, 또한 냉각통(11)에서 60℃이하로 냉각한다.

또한 도면에 표시한 각 예는 어느것이나 수직으로 수지관을 인출하는 종형의 장치로서 표시하였으나, 수평방향으로 수지관을 인출하는 형식의 횡형장치로 구성하여도 좋은 것은 물론이다.

이상의 설명에서 본발명의 연속제조장치에 의하면, 가교형 수지로 되는 열수축관을, 인출이 곤란하게 되는 일없이 원활하게 연속 제조할 수가 있으며 따라서 특히 긴 열수축관을 연속 제조하는데 최적이다.

또 본발명의 장치에 의하면 종래의 금속관상으로 압출 피복하는 장치와 다르며, 최종적으로 금속관을 뽑아낼 필요도 없이, 그 때문에 작업성도 양호하며 비용도 저렴하며, 따라서 실제로 대량 생산의 규모로서 가교형 열수축관의 제조에 알맞게 사용할 수가 있다.

Claims (11)

1. 가교형 열수축관의 소재가 되는 미가교의 수지를 중공관상으로 압출하기 위한 맨드릴 및 다이로 이루어진 압출헤드와, 압출헤드로부터 압출된 수지로 된 관의 내면측에 압력유체를 불어넣기 위한 뿜어 넣는 수단과, 상기 압출헤드로부터 압출된 수지로 된 관을 가교하기 위한 가교통과, 상기 가교통으로부터 나온 관이 인도된 바와같이 배치되고, 또한 전방을 향하여 내주면이 매끄럽게 확대되도록 만들어져 있는 확경다이와, 상기 확경다이로부터 나온 관을 냉각하기 위한 냉각통과, 상기 냉각통으로부터 나온 관을 평평한 형태로 변형시키기 위한 가이드와, 상기 가이드의 전방에 설치되어 있고, 압출헤드로부터 압출된 관에 대하여 상기 가이드로부터 인출하는 방향으로 인취력을 주는 인취기를 가지고 있으며, 상기 가교통으로부터 냉각통에 이르기까지의 사이는 그것들의 내면이 실질적으로 틈새없이 또한 단차도 없는 상태에서 매끄럽게 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 가교형 열수축관의 연속제조장치.
2. 제1항에 있어서, 싱기 뿜어넣는 수단으로서, 맨드릴에 압력유체 공급로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 압출헤드의 출구부근으로부터 가교통의 입구부근에 걸친 부분에, 압출헤드로부터 압출된 수지로 된 관의 외면에 마찰완화제를 공급하기 위한 마찰완화제 공급구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가교통의 내면에, 수지와의 이형성이 크며 또한 마찰계수가 작은 물질로부터 이루어진 내장층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가이드부재가 냉각통으로 나온 관의 외면의 전주위를 툴러싸는 마우쓰피이스로 구성되며, 또한 그 마우쓰피이스는 단면의 내주형상이 전방을 향하여 원형에서 타원형으로 매끄럽게 변형되도록 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 마우쓰피이스가, 냉각통의 선단에 연속되도록 배치되며 또한 그 마우쓰피이스는, 내면의 주위길이가 입구로부터 출구까지 일정하게 되도록 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 인취기는 가이드부재에 의하여 평평하게 변형된 관을 그의 양측으로부터 끼우면서 회전하는 한쌍의 압접로울러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 확경다이의 입구부근에, 그의 확경다이의 내측을 통과하는 수지관의 온도를 가교온도보다 낮으나 연화점 이상의 온도 범위로 유지하기 위한 온도제어수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 압출헤드의 다이와 가교통과의 사이, 가교통과 확경다이와의 사이 및 확경다이와 냉각통과의 사이중, 어느 하나 이상의 상호간의 열전도를 차단하기 위한 단열부를 통하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 압출헤드의 다이와 가교통과의 사이, 가교통과 확경다이와의 사이, 및 확경다이와 냉각통과의 사이중, 어느 하나 이상의 사이에는 강제냉각수단이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 가교통 또는 확경다이의 내측에, 수지로 된 관의 내면에 접착제를 내뿜기 위한 접착제 공급관이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 연속제조장치.

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