KR100533456B1

KR100533456B1 - 폐폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100533456B1
Application number: KR1020040072501A
Authority: KR
Inventors: 조선제
Original assignee: 하이피이산업 (주)
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2005-12-05

Abstract

본 발명은 땅속에 매몰되는 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조방법 및 그 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명의 특징은 발명에 사용되는 원재료를 폐폴리에틸렌을 사용함으로써 제조원가를 획기적으로 줄일 수 있게 하며

또한, 솔리드 코아를 하수관의 형태로 융착시켜 제조함으로써 기존의 프로파일 하수관보다 낮은 가격으로 고강도의 친환경적인 제품을 제조하는 것인데

본 발명의 목적은 상기의 특징을 가진 폴리에틸렌 솔리드 하수관을 만들기 위한 제조장치와 그 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐폴리에틸렌을 용융,혼련 압출하여 규격화된 코아를 성형하고 상기 코아를 냉각시켜 준비한 다음 하수관 제조시에 준비한 코아를 회전드럼에 공급하여 나선형으로 감으면서 코아의 측면에 띠모양의 수지를 코팅하고 가열하여 밀착시켜 융착되게 하는 수단으로 하수관을 제조하여 발명의 목적을 달성하는 것이다.

Description

폐폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조장치 및 그 제조방법{A manufacturing device and a way of the polyethylene solid cesspipe which took adventage of lungs synthetic resin}

본 발명은 땅속에 매몰되는 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조방법 및 그 제조 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 폐폴리에틸렌을 용융/혼련/압출하여 일정규격의 코아를 제조하고 제조한 코아를 냉각 응고시켜서 권취기에 보관했다가 하수관 제조시에 회전드럼 외면에 나선형으로 감기도록 공급하면서 코아의 측면에 접합수지를 코팅하고 가열하여 융착시킴으로써 고강도의 하수관을 값싸고 환경친화적인 제품으로 만들 수 있게 하는 것이다.종래의 합성수지 하수관은 단면이 원형 또는 각형으로 되어 내부가 중공체로 된 프로파일을 연속적으로 압출하여 이를 관체 성형장치의 회전드럼 외주면상에 나선상으로 감아 돌리고 프로파일 사이를 용융 합성수지로 피복하여 프로파일이 서로 결합되게 하고 내,외주면을 평활하게 하여 주벽이 이중벽으로 된 관을 제조하고 있다.그러나 상기한 종래의 이중벽 하수관 제조장치는 도 3에서 예시한 바와 같이 용융된 합성수지를 수지 저장통(31)으로 압송하는 합성수지 압송기(30)와, 이송된 합성수지를 저장하는 수지 저장통(31)과 수지 저장통(31)의 압출공에 연결되어 압출공을 통해 압출된 합성수지를 중공형태의 소형관(1)으로 형성시키는 가이드(34)와, 드럼외주에 다수의 회전롤러(35)가 나란히 장치되어 구동모터(36)에 의해 각각 독립적으로 회전되는 드럼(37)로 구성되어 합성수지 압송기(30)가 용융된 합성수지를 일정온도로 용융시켜 수지 저장통(31)으로 압송하면, 수지 저장통(31)은 압출공을 통해 합성수지를 압출하고, 압출된 합성수지는 가이드(34)를 따라 이동되면서 냉각수에 의해 일정온도로 냉각되어 중공 형태의 소형관으로 형성되며, 상기 중공형태의 소형관은 다수의 회전롤러(35)가 장치된 회전 드럼(37) 외면에 일정 간격을 가지는 나선형으로 감아 회전드럼(37) 외측에 설치된 합성수지 주입 노즐(32)에서 합성수지를 공급하여 중공형태의 소형관을 합성수지로 융착시켜 하수관을 형성하고 중공형태의 소형관 내부에 폴리에틸렌을 기본으로 하는 합성수지 충진물(1a)을 충진하여 도 4에서 보는 바와 같은 합성수지 하수관을 제조한다.하지만 상술한 바와 같은 종래의 하수관은 중공형태의 소형관을 먼저 제조하고 그 중공 형태의 소형관 내부에 다시 충진물을 충진하는 공정을 거쳐야 하므로 생산속도가 현저히 저하되어 가격상승의 요인이 되는 문제점이 있고또, 공개특허 공보 1999년 24148호의 경우, 190~230℃의 용점에서 폐플라스틱, 폐필름 농산물 부산물(왕겨, 볏짚)등을 용융시켜 압출성형기와 보조압출기로 공급하되 압출성형기에서는 사각형의 프로파일을 성형하며, 프로파일의 양측에서 보조압출기로 공급되는 수지에 의하여 와인더의 외측에서 프로파일과 단일체의 접합수지층을 이루도록 하여 스파이널 파이프를 성형하는 성형장치가 개시되어 있으나 이것은 프로파일 제조용 압출기와 두대의 보조압출기가 구비되어야 하고 프로파일 압출과 동시에 접합을 해야 하므로 프로파일 제조와 하수관 성형작업을 분리할 수가 없어 작업이 불편하고 설비비용이 많이 들어 생산비가 높아지는 불편이 있었고 하수관의 강도가 견고하지 못하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 폐폴리에틸렌을 이용하여 코아를 제조하고 상기 코아를 냉각시켜서 권취에 감아서 준비한 다음 하수관 제조시에 이를 회전드럼 외면에 나선형으로 감으면서 코아 연접면에 접합용 수지를 코팅하고 가열하면서 코아의 측면을 밀착시켜 융착시키는 수단으로 하수관을 제조하는 것인데 하수관의 제조시간이 단축되어 생산속도를 높이므로 원가를 절감할 뿐만 아니라 기존의 이중벽 하수관보다 견고성이 뛰어난 하수관을 간편하게 능률적으로 제조할 수 있도록 한 것인데 이를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐폴리에틸렌을 용융/혼련/압출하여 코아를 성형하고 상기 코아를 강제 냉각시켜 보관시키는 코아 준비단계와 준비된 코아를 하수관 제조용 회전드럼에 나선형으로 공급하는 단계와, 회전드럼에 나선형으로 감기도록 공급되는 코아 측면에 접합용수지를 코팅하는 단계와,접합용 수지가 코팅된 코아를 밀착시키면서 열을 가하여 코아를 융착시키는 단계와 융착된 코아의 외면을 가입로울러로 가압하여 평탄하게 하는 단계를 순차적으로 수행하여 솔리드 하수관을 연속적으로 제조하게 되는 것이다.또한, 본 발명의 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조장치는 폐폴리에틸렌을 1차, 2차로 용융/혼련/압출하는 압출장치와, 상기 압출된 수지를 일정규격의 코아로 성형하여 강제 냉각시키는 장치,냉각된 코아를 감아 보관하는 권취장치로 구성된 코아생산단계와 준비된 코아를 원주상에 드럼롤러가 장치된 회전드럼에 감으면서 코아의 측면에 접합용 수지를 코팅하고 접합용 수지가 코팅된 코아를 가열하면서 코아 측면끼리 융착시키는 성형단계로 이루어지는 제조장치에 의하여 제조되는 것이다.이하, 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.도 1은 본 발명인 폴리에틸렌 솔리드 하수관을 제조하기 위한 코아 생산 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명인 폴리에틸렌 솔리드 하수관을 제조하는 성형장치 사시도이며 도 5는 본 발명인 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 단면을 나타낸 것이다.도 1에서 보는 바와 같이 코아 생산장치는 폐폴리에틸렌을 1차로 용융/혼련/압출하는 트윈 스크류압출기(10)와, 트윈 스크류압출기(10)에서 용융/혼련/압출단계를 거친 1차 압출물을 2차로 용융/혼련/압출하는 싱글 스크류 압출기(13)와, 상기 싱글스크류 압출기(13)를 통해 압출된 열가소성 수지를 코아(40)의 형태로 압출하는 싱글스크류 압출기 코아 노즐(14)과, 상기 싱글스크류 압출기 코아 노즐(14)을 통과한 수지를 규격화된 형상으로 성형하는 ' ' 형 성형장치(15)와 성형된 코아를 냉각시키기 위해 그 옆에 장치한 분사식 냉각장치(15a)와, 성형된 코아에 남아 있는 열기를 한번더 제거하기 위해 성형장치 외부에 설치한 침수식 냉각수조(15b)와 냉각된 코아를 인취하는 인취기(18)와 인취된 코아를 감아주는 권취기(19)로 구성된다.도 6은 ' ' 형 성형장치(15)와 분사식 냉각장치(15a)를 나타낸 구성으로서 ' ' 형 성형장치(15)는 코아의 외관을 성형하는 제1성형롤러(51) 및 제2성형롤러(52)가 가로세로 방향에 적층되어 구성되고 상기 성형롤러(51)(52)의 위치를 조절하여 다양한 크기의 코아를 성형하기 위한 롤러 간격 조절 편자(53)와, 롤러의 간격을 알 수 있는 눈금자(54)로 이루어져 성형롤러(51)(52)의 간격을 조정함에 따라 그 사이로 지나가는 코아를 일정규격으로 성형할 수 있고 분사식 냉각장치(15a)는 ' '형 성형장치 측면에 장치되어 냉각수저장통(50)에 저장된 냉각수를 분사노즐(50a)로 분사하여 코아를 강제 냉각시키도록 구성되어 있다.또, 이 장치의 특징은 제1성형롤러(51)와 제2성형롤러(52)를 가로와 세로로 적층시켜 구성함으로써 롤러 간격 조절용 편자(53)를 이용하여 간격을 조정하면 제조하는 코아의 크기를 쉽게 조절할 수 있고 성형과 동시에 냉각이 이루어지므로 성형되는 코아의 치수 설정과 성형품의 냉각을 효과적으로 달성할 수 있도록 되며 또한 분사식 냉각 방식을 채택하여 코아를 냉각시킴으로써 빠르게 냉각을 시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있고 성형과 동시에 냉각된 코아는 침수식 냉각수조에 침지시켜 완벽하게 냉각을 시킬 수 있으므로 코아 성형이 원활하게 되는 이점을 얻을 수 있다.도 2에서 보는 바와 같이 하수관 제조장치는 권취기(19)에 감아 놓은 코아(40)를 풀어서 하수관 제조용 회전 드럼(26)으로 이송할 때 코아를 안내하는 가이드롤러(20)와, 원주상에 드럼롤러(21)가 장치된 회전드럼(26)과 회전드럼 외측에 설치되어 접합수지를 공급하는 접합수지 압출기(22)와 회전드럼 외측에 설치되어 공급된 코아를 하수관측으로 밀어냄으로써 하수관과 코아의 융착을 견고하게 함과 동시에 하수관 전체가 외측으로 이동되도록 하는 가이드날개(23)와, 상기 가이드날개(23)의 뒤쪽에 설치되어 하수관과 코아의 융착부에 열을 가하는 가열기(24)와, 상기 가열기(24)의 뒤쪽에 설치되어 가열된 융착부를 압착함으로써 하수관의 표면을 평활하게 하는 압착롤러(25)와, 상기 회전드럼의 내부에 설치되어 하수관과 코아의 융착부를 냉각시키는 냉각장치(27)로 구성되어 있다.상기와 같은 코아 생산 장치를 이용한 코아생산은 폐폴리에틸렌을 트윈 스크류 압출기(10)의 원료 투입 호퍼(11)를 통해 압출기 내에 투입하고 용융/혼련하여 트윈 스크류 압출기(10)의 토출구를 통하여 용융훈련된 수지를 압출하고 이것을 싱글 스크류 압출기(13)의 원료 투입구(12)로 투입하면 싱글 스크류 압출기(13)를 통해 2차 용융/혼련된 수지가 압출기 코아 노즐(14)을 통하여 코아의 형태로 압출되고 ''형 성형장치(15)의 성형롤러를 통해 일정규격으로 성형이 되며 이때 그 측방에 장치된 분사식 냉각장치(15a)의 냉각수 저장통(50)에 저장된 냉각수가 분사노즐(50a)로 분사되므로 성형되는 코아에 냉각수를 가해 강제 냉각시키게 되며 성형장치 외부로 유도된 코아는 침수식 냉각수조(15b)에 투입되어 2차 냉각시킴으로써 코아의 잠열까지 냉각시켜 응고된 코아가 제조되어 인취기(18)를 지나 귄취기(19)에 권취된다.또한, 상기 코아를 제조하는 과정에서 싱글 압출기 코아 노즐(14)의 모양을 바꾸어 줌으로써 압출되는 코아 단면의 모양을 원형, 또는 직사각형 등 다양한 모양으로 제조할 수 있다.이어서 코아를 이용하여 하수관을 제조함에 있어서는 하수관을 제조하기 위해서 1차 공정에서 제조되어 권취기(19)에 감아 놓은 코아를 회전드럼을 향하여 연속적으로 공급하게 되고 코아는 가이드 롤러(20)에 안내되면서 드럼롤러(21)표면으로 감겨져 회전드럼 외면에 나선형으로 감기게 되고 이때, 가이드날개(23)가 코아를 외측으로 약간 밀어주게 되므로 드럼롤러(21)에 감겨있는 코아는 새로이 공급되는 코아에 비해 외측으로 이동된 상태가 되고, 그에 따라 가이드롤러(20)에 의해 안내된 새로운 코아는 먼저 공급된 코아의 측면에 위치하게 된다.이때, 접합 수지 압출기(22)에서 접합수지(41)가 띠형상으로 공급되어 코아측면에 코팅되고 가열기(24)에서 열기가 공급되어 가열되므로 먼저 공급된 코아와 나중에 공급된 코아 사이에 개재되어 있는 접합수지를 융착시키며 가이드 날개(23)가 새로 공급된 코아를 외측으로 밀어주게 되므로, 두 코아는 측면이 완전히 융착되어 코아가 나선형으로 접합된 몸체를 가지는 하수관이 생산된다.이때, 코아와 코아 사이에 삽입되는 융착용 수지는 가이드 날개 뒤쪽에 설치된 가열장치가 부착된 노즐을 통하여 제공되고 압착 롤러(25)가 융착부에 압력을 가하여 융착부의 외주면을 평활하게 다듬고 직접 분사 방식의 냉각수를 융착부에 살포하여 하수관의 변형을 막고 융착을 보다 강하게 하여 하수관이 완성된다.도 5는 본 발명인 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 단면을 보여주고 있으며, 코아 생산 장치에 의해 생산된 코아(40)가 띠 형상의 접합수지(41)와 측면에서 서로 접합된 하수관의 구성을 보여준다.

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이와 같이 된 본 발명은 폐폴리에틸렌을 용융/혼련/압출하여 솔리드 코아를 생산하여 준비해 놓고 하수관 제조시에 준비한 코아를 회전드럼에 나선형으로 감아 지게 공급하면서 코아 측면에 접합수지를 코팅하여 가열하면서 밀착시켜 융착시킴으로써 내구력이 높고 값싸며 환경친화적인 하수관을 만들 수 있고 폐폴리에틸렌을 트윈 스크류 압출기에서 1차로 용융/혼련압출하고 이것을 싱글 스크류 압출기에서 2차로 용융/혼련압출함으로써 폐폴리에틸렌을 순도 높게 용융/혼련시킬 수 있어 양질의 원료를 생산할 수 있으며 하수관 제조용 코아를 먼저 생산하고 생산된 코아를 응고시킨 다음 권취기에 감아 놓고 이것을 하수관 제조시에 회전 드럼으로 공급하여 나선형으로 융합시켜 하수관을 생산하기 때문에 코아제조와 하수관 제조를 분리해서 실시할 수 있어서 작업이 편리하고 시설비용을 줄일 수 있으며 제조된 하수관의 내구성이 양호하게 되는 하수관을 만들 수 있고 제조단계를 단순화시킬 수 있어서 하수관 제조원가를 절감할 수 있으며 코아와 코아 사이에 접합수지를 최소량으로 사용할 수 있어서 융합시간이 단축되므로 생산성을 향상시킬 수 있고 코아의 형상과 내구성을 최대로 높여서 생산할 수 있기 그만큼 내구성이 양호한 하수관을 제조할 수 있도록 되는 효과가 있다.

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도 1은 본 발명인 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조에 필요한 코아생산 장치의 개략도도 2는 본 발명인 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조장치 사시도도 3은 종래의 합성수지제 하수관의 제조장치를 타나낸 사시도도 4는 종래의 합성수지제 하수관의 단면 예시도도 5는 본 발명의 폴리에틸렌 솔리드 하수관의 단면 예시도도 6은 (a)(b)는 ' '형 성형장치와 분사식 냉각장치의 예시도이다.<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>1 : 폴리에틸렌 코아 10 : 트윈 스크류 압출기11,12 : 원료투입 호퍼 13 : 싱글 스크류 압출기14 : 싱글 스크류 압출기 코아 노즐 15 : ''형 성형장치15a : 분사식 냉각장치 15b : 침수식 냉각수조16 : 가이드 롤러 17 : 배수펌프18 : 인취기 19 : 권취기20 : 가이드롤러 21 : 드럼롤러22 : 접합수지 압출기 23 : 가이드 날개24 : 가열기 25 : 압착롤러26 : 회전드럼 27 : 냉각장치30 : 합성수지 압송기 31 : 수지 저장통32 : 합성수지 주입노즐 33 : 전열선34 : 가이드 35 : 회전롤러36 : 구동모터 37 : 회전드럼38 : 압착롤러 39 : 하수관40 : 코아 41 : 접합수지50 : 냉각수조 50a : 냉각수 분사 노즐51 : 제1성형롤러 52 : 제2성형롤러 53 : 롤러 간격 조절용 편자 54 : 눈금자

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Claims

폐폴리에틸렌을 1차로 용융/혼련/압출하는 트윈 스크류 압출기(10)와, 트윈 스크류 압출기(10)에서 용융/혼련/한 압출물을 2차로 용융/혼련/압출하는 싱글 스크류 압출기(13)와, 상기 싱글 스크류 압출기(13)를 통해 압출된 열가소성 수지를 코아 형상으로 압출하는 코아노즐(14)과,

코아노즐(14)을 통과한 수지를 일정규격으로 성형하기 위해 제1성형롤러(51)와 제2성형롤러(52)가 가로세로 방향으로 ''형으로 적층 배치되는 ' '형 성형장치(15)와, ''형 성형장치 측방에 설치된 분사식 냉각장치(15a)와,

''형 성형장치 하부에 설치된 침수식 냉각수조(15b)와 인취기(18)및 권취기(19)로 구성된 코아생산장치와,

생산된 코아를 하수관 제조용 회전드럼(26)으로 안내하는 가이드 롤러(20)와, 드럼 외주에 다수의 드럼롤러(21)가 나란히 배치된 회전드럼(26)과,

회전드럼 외측에 장치되어 접합수지를 공급하는 접합수지 압출기(22)와, 상기 접합수지 압출기(22)의 뒤쪽에 설치되어 하수관에 융착된 코아를 하수관측으로 밀어내어 하수관과 코아를 밀착시키고 동시에 하수관이 외측으로 이동되게 하는 가이드 날개(23)와, 상기 가이드날개(23)의 뒤쪽에 설치되어 하수관과 코아의 융착부에 열을 가하는 가열기(24)와, 상기 가열기(24)의 뒤쪽에 설치되어 가열된 융착부를 외측에서 압착함으로써 하수관의 표면을 평활하게 하는 압착롤러(25)와, 상기 회전드럼의 내부에 설치되어 하수관과 코아의 융착부를 냉각시키는 냉각장치(27)를 포함하는 하수관 성형장치로 이루어지는 폐폴리에틸렌 솔리드 하수관 제조장치.
제1항에 있어서,

'' 형 성형장치(15)는 제1성형롤러(51)와 제2성형롤러(52)가 가로 세로 방향으로 배치되며 상하로 적층 되고

상기 성형롤러(51)(52)의 간격을 조절하기 위한 간격 조절용 편자(53)와, 롤러의 간격을 알 수 있게 눈금이 표시된 눈금자(54)로 구성되며

분사식 냉각장치(15a)는 ' '형 성형장치 성형롤러(51)(52) 측면에 냉각수조(50)가 장치되어 성형롤러 쪽으로 냉각수를 분사하는 분사노즐(50a)이 부착되어 구성되어 있는 것을 사용하는 폐폴리에틸렌 솔리드 하수관 제조장치.
폐폴리에티렌을 트윈 스크류 압출기(12)와 싱글 스크류 압출기(13)를 사용하여 1차2차로 용융/혼련하여 코아형상으로 압출하고 압출된 코아를 성형하면서 분사식 냉각장치로 1차 냉각시키고 다음 성형장치 외부에서 침수식 냉각조에 침수시켜 2차 냉각시키는 수단으로 냉각시켜 응고된 코아를 얻어 권취기(19)에 감아 준비하는 코아 제조단계와

권취기에 권취되어 있는 코아를 풀어 하수관 제조용 회전드럼(26)으로 공급하여 나선형으로 감으면서 감겨지는 코아의 측면에 띠 모양의 접합수지를 코팅하고 가열기로 열을 가하면서 밀착시켜 코아를 융착시키고 융착부 외면에 가압롤러(25)를 접촉시켜 평활하게 하는 하수관 성형단계로 제조되는 폐폴리에틸렌 솔리드 하수관의 제조방법
제3항에 있어서,

솔리드 코아는

폐폴리에틸렌 원료를 투입 호퍼(11)를 통해 트윈스크류 압출기(10)에 투입하여 1차로 용융/혼련/압출하는 단계와

1차 용융/혼련하여 압출한 수지를 싱글 스크류 압출기(13)로 투입하여 2차로 용융/혼련하는 단계와

2차로 용융/혼련된 수지를 싱글 스크류 압출기(13)의 압출부에 장치한 코아노즐(14)을 통하여 압출시켜 코아형태로 압출하는 단계와

압출된 코아를 ''형 성형장치(15)의 성형롤라(51)(52)사이로 통과시켜서 일정규격으로 성형하고 성형되는 코아 외면에 분사식 냉각장치(15a)의 냉각수를 분사하여 강제 냉각시키는 1차 냉각 단계와 1차 냉각된 코아를 침수식 냉각수조(15b)에 투입하여 2차 냉각시키는 단계로 냉각시켜 응고된 코아를 제조하여 권취기(19)에 감아 준비한 것을 사용하는 폐폴리에틸렌 솔리드 하수관 제조방법
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