積層管製造装置及びその方法
本発明に係る積層管製造装置及びその方法は、円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と；上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と；中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と；上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと；を備えて構成されるので、内圧強度及び外圧強度に優れ、熱衝撃にも十分な剛性を有するようにして耐久性及び信頼性が向上された積層管を製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合合成樹脂材からなる多重積層管を製造するための積層管製造装置及びその方法に係るもので、特に、内圧強度及び外圧強度が向上されて気密性にも優れた積層管を製作し得る積層管製造装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１及び図２は特許文献１に開示された図で、この公告発明には「三重管、三重管製造装置及びその方法」が掲示されている。
【０００３】
図面を参考しながら公告発明の主な内容を説明すると次の通りである。
【０００４】
図１に示された三重管１は、帯状に押出されて一方側が重なるように巻回された内皮２と、上記内皮２上に一方側が重なるように巻回され、重なった部分は圧着された中間層３と、上記中間層３上に一方側が重なるように巻回され、重なった部分が圧着された外皮４と、により構成され、上記内皮２、中間層３及び外皮４が熱融着されて形成された構造である。
【０００５】
ここで、上記外皮４及び内皮２にはＰＥが使用され、上記中間層３にはリサイクル材が使用されて構成されている。
【０００６】
このような公告発明の三重管の製造方法に対し、図２を参照して説明すると次の通りである。
【０００７】
一つのノズル（未図示）から帯状に押出された内皮２は、巻き取り機のローラ（未図示）の上面で巻回され、この時、図２の（イ）のように一側部分が互いに重なって巻かれる。
【０００８】
上記巻き取り機の上面に内皮２が巻かれると、その上面に他のノズルから帯状に押出された中間層３が一方側が互いに重なるようにして図２の（ロ）のように巻かれる。上記中間層３がノズル１３から排出されて内皮２の上面に巻回されると、内皮２と中間層３及び中間層３同士は熱融着され、冷却装置からの散水により冷却される。
【０００９】
この時、上記中間層３の重なる部分と上記内皮２の重なる部分とは互いにくい違うように配置される。
【００１０】
上記中間層３に対する巻回が終了すると、図２の（ロ）のようにローラ３０を利用して上記中間層３の重なる部分を内側に圧着させて、図２の（ハ）のように上記中間層３の外側をある程度平らにする。
【００１１】
上記中間層３に対するローラ３０圧着が終了すると、さらに別のノズルから帯状に押出された外皮４が一方側が互いに重なるようにして上記中間層３の上面に巻回される。この時も上記外皮４の重なる部分は、上記中間層３の重なる部分と互いにくい違うようにして図２の（ニ）のように巻かれる。
【００１２】
さらに別のノズルから排出された上記外皮４は、まだ冷却されてない上記中間層３の外側に巻回されながら熱融着されるとともに冷却装置により冷却される。
【００１３】
上記外皮４の巻回が終了すると、図２の（ニ）のようにローラ３１を上記外皮４の重なる部分に接させ圧着させて、三重管１の最終断面形態が図２の（ホ）のように形成されるようにして最終的な冷却を行う。
【００１４】
以上のような方法により製造される三重管１は、巻き取り機の補助作業台を経由しながら長く製造され
、このように製造された三重管は所望の長さに切断して出荷される。
【００１５】
しかし、上記公告発明に掲示された三重管は、それぞれの層が巻回される時、互いに重なった構造だけで形成されるのでより強力な外部衝撃に十分に対応することができず、また、内圧強度及び引張強さを向上させるにも限界があるという問題点があった。
【００１６】
特に、上記三重管は、隣接した各層が互いに異なる素材により形成された場合に、互いの結合剛性が脆弱になり、そのため内外から熱衝撃などが加えられる場合に異なる素材により形成された各層が相互分離されたり亀裂されて積層管の強度が著しく低下する恐れもある問題点があった。
【００１７】
さらに、上記公告発明は、それぞれの層がほぼ一列に巻回されて一部だけが重なった構造に形成されるため、何れ一つの層、例えば、中間層３の膜厚を相当な程度まで大きくするには限界があり、公告発明に記載された通り中間層３を所定以上の膜厚に形成するためには一つの層を二重または三重に分離排出しながら巻回させるべきであるという問題点もあった。
【００１８】
また、上記公告発明を包含する従来の積層管製造装置及び方法は、複合廃プラスチック素材を適当な膜厚で絶えずに持続的に供給することが困難で、中間層の膜厚調節や溶融状態の調節も容易ではないため、生産性が低下して、積層管の品質も低下する問題点があった。
【特許文献１】大韓民国公告特許１０-０２９０３０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、内圧強度及び外圧強度に優れて、熱衝撃に対しても十分な剛性を持つようにして管の耐久性及び信頼性を向上させる積層管を製造し得る、積層管製造装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００２０】
そして、本発明は、内層及び外層のシートは押出方式により供給し、中間層はローラを用いた引出し方式により供給するように構成することで、リサイクル素材により構成された中間層素材が絶えることなく円滑に供給され、中間層素材の膜厚調節や溶融状態の調節が簡便で、管の製造が容易で管の品質向上に寄与することができる積層管製造装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、積層管を形成する時、既に積層されたシートに冷却水を供給してある程度冷却させた後、その上に圧縮空気を噴射して水分を除去して新しいシートを積層するように構成することによって各層間の結合力を高めて完成された管の強度及び密度を増加させ、より優れた品質の積層管を製造することができる積層管製造装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を実現するため本発明に係る積層管製造装置は、円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と；上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と；中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と；上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと；を包含することを特徴とする。
【００２３】
この時、上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の周辺に配置されて上記巻き取り機にそれぞれの樹脂材シートが巻回される時に冷却水を噴射する冷却水噴射機構を更に含んで構成されることが好ましい。
【００２４】
また、上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の回転方向に上記冷却水噴射機構の裏側に位置されて、巻回された部分の表面に存在する水気を除去する水分除去機構を更に含んで構成されることが好ましい。
【００２５】
ここで、上記水分除去機構は、圧縮空気を噴射できる構造を有することが好ましい。
【００２６】
そして、上記冷却水噴射機構は、上記巻き取り機の下部側から巻回された樹脂材に冷却水を噴射し得るように配置されて、上記水分除去機構は、上記巻き取り機の上部側から巻回された樹脂材に圧縮空気を噴射し得るように構成されることが好ましい。
【００２７】
この時、上記水分除去機構は、上記巻回された樹脂材の表面に対して傾斜した方向から圧縮空気を噴射するように構成されることができる。
【００２８】
上記中間投入機は、中間層を形成するための溶融状態の物質が貯蔵される投入桶と、上記投入桶の下部に位置され、駆動手段により回転駆動されながら溶融状態の物質を引き出す一対の引出しローラと、上記一対の引出しローラ間の間隔を調節し得る間隔調節装置と、を包含して構成されることが好ましい。
【００２９】
上記引出しローラは、その内部に引出される溶融物質を冷却させるように冷却水が通過するように構成されることが好ましい。
【００３０】
また、上記課題を実現するため本発明に係る積層管の製造方法は、複数の廃プラスチックを回収し紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去して、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と；上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と；上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて一定温度で一定状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と；上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラを用いた中間層投入機により所定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と；上記中間層を形成するシートと共に内層押出機及び外層押出機を利用して積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを押出し巻き取り機からスパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状を成形する積層管形成段階と；上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管の冷却及び完成段階と；を順次行うことを特徴とする。
【００３１】
上記溶融及びミキシング段階は、粉砕された複合廃プラスチックを１次及び２、３次過程を経由して溶融しミキシングするものの、１次溶融過程における加熱温度は２４０℃〜２８０℃とし、２、３次過程における加熱温度は上記１次溶融過程の温度よりも低い１８０℃〜２２０℃に設定することが好ましい。
【００３２】
また、上記中間層シート形成段階において、シートの供給は二つの引出しローラを通して引出される中間層シートを上から下に自然落下する方式で供給することが好ましい。
【００３３】
上記積層管形成段階において、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させることが好ましい。この時、上記瞬間冷却温度は、１００℃〜１５０℃に設定することができる。
【００３４】
上記冷却水を噴射して冷却されると、冷却された各層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去することが好ましい。
【００３５】
また、上記課題を実現するため本発明に係る積層管の製造方法においては、積層管の中間層を形成するシートと共に積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを巻き取り機に供給しながら、スパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状に成形して積層管を形成するものの、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させた後、この冷却された層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る積層管製造装置及びその方法は、内圧強度及び外圧強度に優れ、熱衝撃に対しても十分な剛性を有するようにして管の耐久性及び信頼性を向上し得る積層管を製造することができる利点がある。
【００３７】
特に、本発明は、内層及び外層のシートは押出方式により供給し、中間層はローラを用いた引出し方式により供給して積層管を製造するので、廃プラスチックなどリサイクル素材からなる中間層素材が絶えることなく円滑に供給され、これに伴い積層管の製造が容易になり、また中間層の供給過程で二つのローラを利用して素材の膜厚及び溶融状態を容易に調節して所望のサイズの積層管を效果的に生産することができる利点がある。
【００３８】
また、本発明は、積層管を形成する時、積層されたシートに冷却水を供給してある程度冷却した後、圧縮空気を噴射して水分を除去し、その上に新しいシートが積層されるように構成されるため、積層される各層間の結合力を高めて積層管の強度及び密度を増加させることが可能で、全体的に管の品質向上に寄与することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明に係る積層管の製造装置においては、円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と；上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と；中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と；上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと；を包含して構成される。
【００４０】
そして、本発明に係る積層管の製造方法においては、複数の廃プラスチックを回収し紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去して、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と；上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と；上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて一定温度で一定の状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と；上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラを用いた中間層投入機により所定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と；上記中間層を形成するシートと共に内層押出機及び外層押出機を利用して積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを押出し巻き取り機からスパイラル方式で連続的に巻回させて円筒の管状を成形する積層管形成段階と；上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管の冷却及び完成段階と；を順次行う。
【００４１】
また、本発明に係る積層管の製造方法においては、積層管の中間層を形成するシートと共に積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを巻き取り機に供給しながら、スパイラル方式で連続的に巻回させて円筒の管状に成形して積層管を形成するものの、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させた後、この冷却された層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去するように構成される。
【実施例】
【００４２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明すると次の通りである。
【００４３】
本発明の実施例では３重管を製造する装置及び方法に関して主に説明するが、これに限定されず、実施条件によっては２重管または４重管を包含するその以上の多重管を製造するにも適用することができる。
【００４４】
図３は、本発明の一実施例に係る積層管が示された一部切開図及び切り欠きされた部分の要部拡大図で、図４は、図３のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【００４５】
図示されたように、本発明の一実施例に係る積層管５０は、内層５１、中間層５２及び外層５３の三つの層が相互積層されて構成され、それぞれの層５１、５２、５３を構成する素材はＰＥのような合成樹脂材からなることが好ましい。
【００４６】
ここで、上記中間層５２は、複合廃プラスチック原料を用いたリサイクル材を溶融させて構成することが好ましい。中間層のより詳しい原料比率などは後述する。
【００４７】
上記各層５１、５２、５３は、溶融された合成樹脂材などが所定の幅を有した長いシート状に押出されながら螺旋構造に巻回されて相互融着硬化されることにより形成される。
【００４８】
特に本発明では、それぞれの層を形成するためにシート形状を巻回させる時、ある一つの層を形成するためのシートの一方端部が、その内側に形成される層またはその外側に形成される層が巻回される時、巻回された部分の間に挟まれた状態で巻回されて形成される。
【００４９】
即ち、図３を参照すれば、外層５３は一部分５３aが中間層５２の間に挟まれた状態で形成され、上記内層５１は一部分５１aが中間層５２の間に挟まれた状態で形成される。
【００５０】
本発明の一実施例では三つの層５１、５２、５３の全てが相互挟まれて結合された構成を例示しているが、実施条件によっては外層５３だけが中間層５２に挟まれたり、または中間層５２だけが内層５１に挟まれるように構成することもできる。
【００５１】
また、上記三つの層５１、５２、５３は、それぞれ自分の層を形成する巻回部分が互いに重なった状態で巻回されながら一つの層を形成するように構成される。
【００５２】
上述したように三つの層５１、５２、５３がそれぞれ互いに重なって巻回されると共に隣接した他の層の間に挟まれた状態で巻回されて積層管が形成されると、各層５１、５２、５３間の結合強度が大幅に増大して、圧縮強度及び引張強さが向上されると同時に内、外部からの熱衝撃に対する耐久性も高まるようになる。
【００５３】
更に、本発明は、上記三つの層５１、５２、５３中、相対的に膜厚の厚い層を巻回させる時、管の長手方向に対して傾斜した方向で相互重なるように巻回させて形成することが好ましい。本実施例では中間層５２を管の長手方向に対して傾斜した方向で相互重なるように巻回させた構造を例示した。
【００５４】
このような構成される本発明に係る積層管の巻回積層構造に対し、図５及び図６を参照して詳しく説明する。
【００５５】
図５は、本発明に係る積層管の製造装置を利用して、一実施例の積層管を製造する時の巻回状態を示した図で、図６は、本発明に係る一実施例の積層管を製造する時の巻回部分を示した詳細断面図である。
【００５６】
図示したように、本発明の積層管５０は、後述する押出機及び投入機から押出された各層５１、５２、５３を形成する各シート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐが巻き取り機６０に巻かれながら相互積層されると共に熱融着され、その後冷却硬化されることによって形成される。
【００５７】
ここで、上述したように本発明の積層管５０が、外層５３の一部分が中間層５２に挟まれこの中間層５２は内層５１の間に挟まれた状態（積層後の形態は内層が中間層に挟まれた状態になる）に製作されるために、図５に示したように外層５３を形成するシート５３Ｐの一側端部５３a（図面の左側部分）が中間層５２を形成するシート５２Ｐの下部に位置するように配置され、中間層５２を形成するシート５２Ｐの一側端部５２aは内層５１を形成するシート５１Ｐの下部に位置するように配置される。
【００５８】
この時、上記中間層のシート５２Ｐと重なる外層及び内層のシート５３Ｐ、５１Ｐの幅は、中間層を形成するシート５２Ｐの重なった部分の間に挟まれる程度の幅であれば十分で、外層及び内層のシート５３Ｐ、５１Ｐで挟まれてない部分の幅は、その前に巻かれた自分のシート上に重なる程度の大きさを持つ幅に形成されることが好ましい。
【００５９】
図６はこのように積層される構造が詳しく示され、図５に示したように内層５１、中間層５２、外層５３を形成する各シート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐの一部が互いに重なった状態で巻き取り機６０に巻回される場合、図６と同様に管の長手方向に対して傾斜して巻回される中間層５２のシートとシート間に外層５３のシートの一部が挿入された状態で巻回され、中間層５２を形成するシートも内層５１を形成するシートの間に挿入された状態で巻かれながら多層構造を有するようになる。
【００６０】
このようにして外層５３まで巻回された後、圧着ローラ６５で加圧して外層５３を押さえると、硬化されてない溶融状態のそれぞれの層５１、５２、５３が相互熱融着されながら圧着されて、多層構造を有する積層管を形成するようになる。
【００６１】
また、上記中間層５２は傾斜した方向で重なりながら巻回されるので、内層５１と外層５３に比べてかなり厚く形成することができる。
【００６２】
次に、上述したような本発明の積層管を製造するための積層管の製造装置を説明する。
【００６３】
図７は、本発明に係る積層管の製造装置を示した側面構成図、図８は、本発明に係る積層管の製造装置を示した正面構成図、図９は、図８のＣ−Ｃ線方向から見た中間投入機を示した図、である。
【００６４】
本発明に係る積層管の製造装置においては、図７及び図８に示したように、複数の巻回ローラ６１が円筒構造に配列された巻き取り機６０と、この巻き取り機６０を回転駆動させる駆動手段の巻回モータ６３と、上記巻き取り機６０に内層５１及び外層５３を形成するための樹脂材をシート形状に押出する内層押出機７１及び外層押出機７３と、中間層５２を形成するために溶融状態のシートを投入する中間投入機７２と、上記巻き取り機６０の側面に位置され上記巻き取り機６０に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラ６５と、上記巻き取り機６０の周辺に配置されて上記巻き取り機にそれぞれの樹脂材シートが巻回される時冷却水を噴射する冷却水噴射機構６７と、上記巻き取り機６０の回転方向から上記冷却水噴射機構６７の裏側に位置されて巻回された部分の表面に存在する水気を除去する水分除去機構６８と、を備えて構成されている。
【００６５】
ここで、上記中間投入機７２、内層押出機７１及び外層押出機７３は上述したようにそれぞれの層５１、５２、５３を形成するためのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐが相互重なった状態で上記巻き取り機６０に巻かれるように配置されて構成される。
【００６６】
参考に、図７及び図８において内層押出機７１及び外層押出機７３は溶融樹脂物が押出されるようにスロットが形成された台だけを図示しているが、通常の押出機のように溶融樹脂物を供給する装置と連結して構成することも可能で、それらの位置も上述したようにそれぞれの層５１、５２、５３が積層される時隣接した層の間に挟まれるように押出することができる構造であれば、実施条件に応じて多様に位置を変更することができる。
【００６７】
図７において、内層押出機７１の台は外層押出機７３の下部に位置する構成になっているが、これは一つの実施例による配置構成であり、その他に内層押出機７１の台を中間投入機７２の左側に位置させて配置する構成も可能である。
【００６８】
一方、図１０に示したように、それぞれの層５１、５２、５３が積層される時隣接した層の間に挟まれない構造で積層管を製造することも可能で、その時にはそれに適合するように上記各押出機７１、７３及び中間投入機７２の位置を設けることができる。
【００６９】
次に、上記中間投入機７２の構成に関し詳しく説明する。
【００７０】
上記中間投入機７２は、溶融状態の物質が貯蔵される投入通７２Ａを備え、この投入通７２
Ａ の下部には溶融状態の物質を排出させるためにモータ７２Ｃにより駆動される一対の引出しローラ７２Ｂが構成される。
【００７１】
これを図９を参照して詳細に説明すると、間隔調節装置８５により間隔調整が行われる二つの引出しローラ７２Ｂが並んで配置され、それら二つの引出しローラ７２Ｂはモータ７２Ｃにより回転駆動されながら中間層を形成するためのシート５２Ｐを排出する。
【００７２】
ここで、上記間隔調節装置８５は、二つの引出しローラ７２Ｂの間隔を調節することによってその間から排出される中間層のシート５２Ｐの膜厚を調節できる。図面符号８６は、上記間隔調節装置８５の間隔を調節するための膜厚調節用ハンドルを示す。
【００７３】
上記間隔調節装置８５は、二つのローラ７２Ｂを軸持する軸受８９などの軸持構造物９０の位置を変更することによって上記二つのローラ７２Ｂ間の間隔を調節するように構成することができる。
【００７４】
即ち、上記二つのローラ７２Ｂは各軸８８を中心に回転するが、それら軸８８は軸持構造物９０に軸受８９を介して軸持される。従って、上記間隔調節装置８５は、軸受８９を軸持する軸持構造物９０間の間隔を調節することによって上記二つのローラ７２Ｂ間の間隔を調節することが可能で、上記膜厚調節用ハンドル８６は軸持構造物９０にターンバックル方式のねじ結合などで連結され上記二つのローラ７２Ｂ間の間隔を調節するように構成することができる。
【００７５】
また、上記二つの引出しローラ７２Ｂはそれらの内部に冷却水が通過するように構成され、これは中間層５２を形成するための溶融物質が上記二つのローラ７２Ｂ間を通過しながら引出される時、若干固まった状態、即ち、適切に硬化されて溶融された状態で所定膜厚を有する形状で連続して引き出されるように構成されたものである。従って、上記二つの引出しローラ７２Ｂは、その内部に冷却水が通過し得るように円筒形構造に形成され、一方側に冷却水投入口８１、他方側に冷却水排出口８３がそれぞれ位置される。
【００７６】
この時、両方側の上記冷却水投入口８１及び冷却水排出口８３は、上記引出しローラ７２Ｂの軸８８に結合される構成を有することが好ましく、この場合、管型構造を有する上記冷却水投入口８１及び冷却水排出口８３が回転体の引出しローラ７２Ｂの軸８８の内部に挿入された構成を有することが好ましい。
【００７７】
もちろん、上記冷却水投入口８１及び冷却水排出口８３を形成する管体と上記ローラの軸８８との間には冷却水の漏水を防止する通常のシーリング部材が設けられることが好ましい。
【００７８】
一方、上記中間層５２を複合廃プラスチックを用いたリサイクル素材でなく一般溶融樹脂を利用して製造する場合に、上述したように構成される中間投入機７２を利用せず、上記内層押出機７１及び外層押出機７３と同様または類似の押出機を利用して積層管を製造することも可能である。
【００７９】
次に、上記冷却水噴射機構６７及び水分除去機構６８に関して説明する。
【００８０】
上記冷却水噴射機構６７は、図５及び図７に示したように、一つまたは複数（好ましくは３〜５ケ）のノズルが配置されて、上記巻き取り機６０の下部側から巻回された樹脂材に冷却水を噴射できるように配置される。
【００８１】
この時、上記冷却水噴射機構６７は、上記巻き取り機６０の両側面下部にそれぞれ配置することが好ましい。
【００８２】
上記水分除去機構６８は、圧縮空気を噴射し得るノズル構造を有することが好ましく、上記冷却水噴射機構６７が上記巻き取り機６０の下部側に位置される反面、上記水分除去機構６８は上記巻き取り機６０の上部側から巻回された樹脂材に圧縮空気を噴射できるように配置される。
【００８３】
また、図５に示したように上記水分除去機構６８は、樹脂材の表面に残存する水気、即ち水分をより容易に除去できるように、巻回された樹脂材の表面に対して傾斜した方向から圧縮空気を噴射するように構成されることが好ましい。
【００８４】
一方、本発明に係る積層管の製造装置は、上記巻き取り機６０に巻回されて形状が完成された積層管を完全に硬化させるために冷却装置を備えて構成され、この冷却装置は、上記巻き取り機６０の内側や外側から上記積層管５０に冷却水を噴射できるように構成される。このような冷却装置の構成は公知の構成であるためここでは詳しい説明は省略する。
【００８５】
以上のような本発明に係る積層管の製造装置を利用して本発明の一実施例に係る積層管の製造過程を簡単に説明すると次の通りである。
【００８６】
図８に示したように、巻回モータ６３が回転すると巻き取り機６０が回転され、このような状態で内層押出機７１、外層押出機７３及び中間層投入機７２が作動してそれぞれの層を形成するためのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐを排出する。
【００８７】
そして、このように排出されたそれぞれのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐは上記回転する巻き取り機６０に巻かれながら積層され、この時、図６に示したように外層を形成するシート５３Ｐの一部が中間層を形成するシート５２Ｐの一部に重なり、同時に中間層を形成するシート５２Ｐの一部が内層を形成するシート５１Ｐの一部に重なって上記巻き取り機６０に巻かれる。
【００８８】
図６において、点線部分は上記巻き取り機６０に巻かれる直前の状態を示し、実線部分は上記巻き取り機６０に巻かれた後、圧着ローラ６５の加圧により互いに融着された状態を示す。
【００８９】
このようにしてそれぞれの層５１、５２、５３が積層されると、図３及び図６に示したように、内層５１と外層５３の一部が中間層５２に挟まれた状態で積層されて形成される。
【００９０】
次いで、冷却装置（未図示）を利用して上述したように積層された管の内側または外側から冷却水を噴射すると、互いに熱融着された積層部分が硬化されながら３重積層管を形成するようになる。
【００９１】
上述した一実施例の積層管を含む本発明に係る積層管の製造方法に関し、具体的に説明すれば次の通りである。
【００９２】
本発明に係る積層管の製造方法は、積層管５０の中間層５２Ｐを複合合成樹脂、即ち、複合廃プラスチックにより製造する場合を中心に説明する。
【００９３】
本発明に係る積層管の製造方法においては、一種類以上の廃プラスチックを回収して紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去し、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と；上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と；上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて所定温度で一定状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と；上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラ７２Ｂを用いた中間層投入機７２を通し一定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と；上記中間層５２を形成するシートと共に内層押出機７１及び外層押出機７３を利用して積層管の内層５１及び外層５３を形成するための樹脂材シートを押出して巻き取り機６０からスパイラル方式により連続的に巻回させて円筒形の管形状を成形する積層管形成段階と；上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管冷却及び完成段階と；を順次行う。
【００９４】
上記のような積層管の製造方法の各段階に対して詳細に説明する。
【００９５】
先ず、上記複合廃プラスチックの選別段階は、多様な種類の廃プラスチックを回収して紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去し、純粋なプラスチック成分だけを選別する。これは複合廃プラスチック素材に金属成分などの異質物が混合されると、積層管の成形が不可能になったり、品質が低下するからである。
【００９６】
ここで、複合廃プラスチックを粉砕加工する前に必ずプラスチックの種類別比率を一定にしなければならない。これは上記した中間層投入機７２を利用して積層管を製造する時、シート状に成形及び管形状に成形するためには一定の程度の引張り力及び応力が必ず必要で、そのために原料の配合が重要になる。
【００９７】
複合廃プラスチックの好ましい使用原料比率を説明すれば次の通りである。
【００９８】
ＰＥ素材５０％以上、ＰＰ素材１０％以内、ＰＥＴ素材１０％以内、ＰＳ素材１０％以内、ＰＡ素材１０％以内、その他の素材（ＰＣ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＢＴ等）５％以内とするがＰＶＣは除外、有機物（アルミニウム及び土等）、強化剤（補強剤５％未満）の割合で造成することが好ましい。
【００９９】
もちろん、このような原料の比率は実施条件に応じて適切な範囲内で調節することができる。即ち、一つの廃プラスチック原料だけを使用することも可能で、２種類以上の廃プラスチック原料を使用することも可能である。但し、最も好ましい組成比としては上述した組成比を有することが好ましい。
【０１００】
次に、上記複合廃プラスチックの粉砕段階は、公知の粉砕機内で行われ、粉砕機内で上記多様な種類のプラスチックを所定サイズ以下に粉砕しながら均一に混合する。この段階で細かく粉砕した原料は以後の溶融過程で少熱源を利用しても容易に溶融されるので、エネルギーの節約はもちろん機械の老朽化を予防することもできる。
【０１０１】
次に、上記溶融及びミキシング段階は、１次溶融及びミキシング過程と、２、３次溶融及びミキシング過程と、に構成される。
【０１０２】
１次溶融及びミキシング過程は、上記粉砕段階で粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて所定温度で一定状態まで溶融させる。この時、粉砕された複合廃プラスチックは均一に混合されて溶融される。
【０１０３】
ここで、２軸スクリュー溶融機は、二つのスクリューが並んで配置されて互いに反対方向に回転しながら粉砕された複合廃プラスチック原料を強制的に投入して混合する公知の機器であって、所望の吐き出し量を調整するために速度可変方式を利用することが好ましい。
【０１０４】
また、上記２軸スクリュー溶融機に提供される熱源としては、ガス、軽油、電気などを利用するバーナーが挙げられ、この中から実施条件に応じて選択的に利用すればよい。この時、上記２軸スクリュー溶融機の加熱温度は所定範囲内を維持することが好ましく、好ましい加熱温度は２４０℃〜２８０℃の間が適当である。
【０１０５】
加熱温度が２８０℃を越えると、複合廃プラスチック原料中、相対的に溶融温度の低いＰＥなどが燃焼したり物性が変わるようになり、また、２４０℃よりも低くなると、複合廃プラスチック原料中相対的に溶融温度の高いＰＥＴなどの溶融状態が悪くなって圧力が発生して排出速度が遅くなり、シート成形あるいは積層管の成形が不可能になるという問題が発生する。
【０１０６】
２次、３次溶融及びミキシング過程は、上記１次溶融及びミキシング過程後で吐き出される溶融原料を２次あるいは必要な場合３次溶融機に供給して再度溶融及びミキシングを実施する。
【０１０７】
このような２次、３次溶融及びミキシング過程は、上記１次溶融過程を通過した原料をさらに細かくて緻密な構造に形成すると共に互いに異なる物性同士が完壁に混合されるようにして、中間層５２を構成する材料の物性をより強く堅固にするためのものである。
【０１０８】
また、２次、３次溶融及びミキシング過程で水分及びガスを排出させて原料の内部に気孔（気泡）が生じることを防止することで、材料の強度及び密度を増加させることが可能で、これは積層管の品質向上に寄与する。
【０１０９】
２次、３次溶融及びミキシング過程で用いられる熱源は、上記１次溶融及びミキシング過程で使われたものと同様のバーナーなどを利用することができる。
【０１１０】
この時の加熱温度は、上記１次溶融及びミキシング過程の温度よりも低い１８０℃〜２２０℃の間が適切で、加熱方式は２次、３次溶融機の外部を加熱してスクリューの温度を所定範囲内に維持する方式とする。
【０１１１】
ここで、２次、３次溶融温度を１次溶融温度よりも低くする理由は、１次溶融過程で中間層５２を構成する素材が溶融された状態にあるので、相対的に低い温度で加熱して溶融状態を維持しながらも、原料の物性が低下したり、硬化されて排出する速度が遅くなることを防止することができるからである。
【０１１２】
２次、３次溶融及びミキシング過程は実施条件によっては省略することもできるが、品質向上のためには１次溶融及びミキシング過程後に実施することが好ましく、必要な場合は３次以上の溶融及びミキシング過程を進行することもできる。
【０１１３】
次に、上記中間層シート成形段階においては、上記中間層投入機７２に原料が供給されると、図７に示したように中間層投入機７２を介して所定膜厚及び幅を有するシートに形成されながら、中間層を構成するシート５２Ｐが供給される。
【０１１４】
この時、中間層５２を形成するシート５２Ｐの膜厚及び幅は積層管の管径によって変化され、好ましくは、膜厚は４ｍｍ〜１０ｍｍ、幅は１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度に供給することが好ましく、このような膜厚及び幅は二つの引出しローラ７２Ｂを通して形成される。
【０１１５】
引出しローラ７２Ｂにより引出されるシート５２Ｐは、上から下へ自然落下する方式により自然に流れて供給されるので、シート供給過程で絶えず連続的に供給されて生産性向上に寄与することができる。
【０１１６】
この時、中間層を形成するシート５２Ｐは流れながら周辺空気により１０％〜２０％ほどの温度が冷却される。これはシートの一定した物性、即ち、ある程度の引張り力及び密度そして温度が維持されてこそ成形が可能になるが、上記した複合廃プラスチックの選別過程、粉砕過程、溶融及びミキシング過程を経由しながら異質物及び気泡が除去され、その後中間層投入機７２を通して供給する過程である程度冷却されることによって中間層を形成するシート５２Ｐが供給過程で切断されたり、管を形成するとき形状が不規則になったりするという問題を解決することができる。
【０１１７】
次に、上記積層管を形成する段階は、図７及び図８に示したように巻き取り機６０に上記中間層投入機７２、内層押出機７１及び外層押出機７３により供給されたそれぞれのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐを巻き取り機６０からスパイラル方式により連続的に巻回させて円筒形の管を成形する。
【０１１８】
この時、内層押出機７１及び外層押出機７３から押出される素材は、リサイクル素材でなく新しいＰＥ素材を利用することが好ましい。
【０１１９】
このような過程を経由して生産される積層管は、図３乃至図５を中心に説明した積層管のように形成されるか、または、図１０に示したように中間層シート５２Ｐと内層及び外層のシート５１Ｐ、５３Ｐとが互いに挟まれてない積層管に製作することができる。即ち、積層管の構造は中間層５２と、内層５１及び外層５３に構成され、中間層５２は複合廃プラスチックのシートを通常３層〜６層の重畳された構造の形状に巻いて形成して、内層５１及び外層５３は新素材ＰＥを１層〜２層に重畳されるように重ねて接合し、全体的に４層〜８層に重畳された構造に接合させて製作する。
【０１２０】
ここで、上記中間層５２はシートの幅が広くなるほど重なる数が増えるので、相対的に膜厚の厚い管を生産する時、シート５２Ｐの幅を大きくすることで中間層５２の層数を大きくして厚い管を容易に生産することができる。
【０１２１】
また、上述したように内層５１、中間層５２及び外層５３の素材となるシートを互いに重ねながら巻回する時、ある程度冷却が行われてこそ層間結合が完璧になる。
【０１２２】
そのために、それぞれの層５１、５２、５３を形成するシートが巻かれる時、層と層との間及び各層の表面に上記冷却水噴射機構６７を利用して冷却水を直接噴射して１００℃〜１５０℃程度に瞬間冷却をさせる。
【０１２３】
以後、このように冷却された各層の表面に新しい層が巻かれる直前に水分除去機構６８を利用して圧縮空気を集中噴射して水分を除去する。これは巻回された層の表面に瞬間冷却のために冷却水が噴射された状態でそのまま新しい層が巻かれる場合、水分により層間剥離現象が発生する恐れがあるので、圧縮空気を噴射して水分を除去することで層間剥離現象を防止するためである。
【０１２４】
そして、各層のシートが積層されると、圧着ローラ６５を利用して各層間の結合が完全になるように圧力を加えて圧着させる。
【０１２５】
従って、冷却水噴射過程を経由することで加熱された各層を所定温度以内に冷却させることによって積層管の成形が容易になると共に形状にも優れて、生産時間も大幅に短縮することができる。また、圧縮空気を利用して冷却水により発生した水分を除去することで層間分離現象を防止することができる。特に、このような冷却及び水分除去過程とともに各層に残っている残熱（１００℃〜１２０℃程度）が相互作用するので層間接着が非常に堅固になり、層間の区別がつかないほど一体型の構造を有するようになって、全体的に剛性が増大して品質に優れた積層管の生産が可能になる。
【０１２６】
次に、積層管を冷却水により直接冷却する段階は、積層管の成形後に冷却水を管の内部及び外部に投入して流せることで成形された管を持続的に冷却させる過程である。このように積層管が所定長さに形成されるまで持続的に冷却することで生産量を増大させることが可能で、積層管の成形時に発生する変形やゆがみを防止し得ると共に内、外面を滑らかにすることができる。
【０１２７】
次に、積層管を切断して完成する段階は、生産、冷却された積層管を所望の長さに切断して完成品に製造する。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
上述したような本発明に係る積層管の製造装置及び方法は、内圧強度及び外圧強度に優れ、熱衝撃にも十分な剛性を持つようにして管の耐久性及び信頼性を向上し得るという効果がある。
【０１２９】
特に、本発明は、内層及び外層のシートは押出方式により供給し、中間層はローラを用いた引出し方式により供給して積層管を製造するため、廃プラスチックなどのリサイクル素材を利用した中間層素材を絶えずに円滑に供給することが可能で、そのため積層管の製造が容易になり、また、中間層供給過程で二つのローラを利用して素材の膜厚及び溶融状態を容易に調節することができるので所望の大きさの積層管を效果的に生産し得るという効果がある。
【０１３０】
また、本発明は、積層管を形成する時、積層されたシートに冷却水を供給して一定程度冷却した後、圧縮空気を噴射して水分を除去し、その上に新しいシートが積層されるように構成されるため、相互積層される各層間の結合力を高めて積層管の強度及び密度を増加させ、全体的に管の品質向上に寄与することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】従来積層管が示された図である。
【図２】従来積層管の製造方法が示された図である。
【図３】本発明の一実施例に係る積層管が示された図及びその要部拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線方向からの断面図である。
【図５】本発明に係る積層管の製造装置を利用して積層管を製造する時の巻回状態を示した図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線方向から見た積層管の巻回部分を示した詳細断面図である。
【図７】本発明に係る積層管製造装置を示した側面構成図である。
【図８】本発明に係る積層管製造装置を示した正面構成図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線方向から見た中間投入機を示した図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る積層管の巻回部分を示した詳細断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合合成樹脂材からなる多重積層管を製造するための積層管製造装置及びその方法に係るもので、特に、内圧強度及び外圧強度が向上されて気密性にも優れた積層管を製作し得る積層管製造装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１及び図２は特許文献１に開示された図で、この公告発明には「三重管、三重管製造装置及びその方法」が掲示されている。
【０００３】
図面を参考しながら公告発明の主な内容を説明すると次の通りである。
【０００４】
図１に示された三重管１は、帯状に押出されて一方側が重なるように巻回された内皮２と、上記内皮２上に一方側が重なるように巻回され、重なった部分は圧着された中間層３と、上記中間層３上に一方側が重なるように巻回され、重なった部分が圧着された外皮４と、により構成され、上記内皮２、中間層３及び外皮４が熱融着されて形成された構造である。
【０００５】
ここで、上記外皮４及び内皮２にはＰＥが使用され、上記中間層３にはリサイクル材が使用されて構成されている。
【０００６】
このような公告発明の三重管の製造方法に対し、図２を参照して説明すると次の通りである。
【０００７】
一つのノズル（未図示）から帯状に押出された内皮２は、巻き取り機のローラ（未図示）の上面で巻回され、この時、図２の（イ）のように一側部分が互いに重なって巻かれる。
【０００８】
上記巻き取り機の上面に内皮２が巻かれると、その上面に他のノズルから帯状に押出された中間層３が一方側が互いに重なるようにして図２の（ロ）のように巻かれる。上記中間層３がノズル１３から排出されて内皮２の上面に巻回されると、内皮２と中間層３及び中間層３同士は熱融着され、冷却装置からの散水により冷却される。
【０００９】
この時、上記中間層３の重なる部分と上記内皮２の重なる部分とは互いにくい違うように配置される。
【００１０】
上記中間層３に対する巻回が終了すると、図２の（ロ）のようにローラ３０を利用して上記中間層３の重なる部分を内側に圧着させて、図２の（ハ）のように上記中間層３の外側をある程度平らにする。
【００１１】
上記中間層３に対するローラ３０圧着が終了すると、さらに別のノズルから帯状に押出された外皮４が一方側が互いに重なるようにして上記中間層３の上面に巻回される。この時も上記外皮４の重なる部分は、上記中間層３の重なる部分と互いにくい違うようにして図２の（ニ）のように巻かれる。
【００１２】
さらに別のノズルから排出された上記外皮４は、まだ冷却されてない上記中間層３の外側に巻回されながら熱融着されるとともに冷却装置により冷却される。
【００１３】
上記外皮４の巻回が終了すると、図２の（ニ）のようにローラ３１を上記外皮４の重なる部分に接させ圧着させて、三重管１の最終断面形態が図２の（ホ）のように形成されるようにして最終的な冷却を行う。
【００１４】
以上のような方法により製造される三重管１は、巻き取り機の補助作業台を経由しながら長く製造され
、このように製造された三重管は所望の長さに切断して出荷される。
【００１５】
しかし、上記公告発明に掲示された三重管は、それぞれの層が巻回される時、互いに重なった構造だけで形成されるのでより強力な外部衝撃に十分に対応することができず、また、内圧強度及び引張強さを向上させるにも限界があるという問題点があった。
【００１６】
特に、上記三重管は、隣接した各層が互いに異なる素材により形成された場合に、互いの結合剛性が脆弱になり、そのため内外から熱衝撃などが加えられる場合に異なる素材により形成された各層が相互分離されたり亀裂されて積層管の強度が著しく低下する恐れもある問題点があった。
【００１７】
さらに、上記公告発明は、それぞれの層がほぼ一列に巻回されて一部だけが重なった構造に形成されるため、何れ一つの層、例えば、中間層３の膜厚を相当な程度まで大きくするには限界があり、公告発明に記載された通り中間層３を所定以上の膜厚に形成するためには一つの層を二重または三重に分離排出しながら巻回させるべきであるという問題点もあった。
【００１８】
また、上記公告発明を包含する従来の積層管製造装置及び方法は、複合廃プラスチック素材を適当な膜厚で絶えずに持続的に供給することが困難で、中間層の膜厚調節や溶融状態の調節も容易ではないため、生産性が低下して、積層管の品質も低下する問題点があった。
【特許文献１】大韓民国公告特許１０-０２９０３０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、内圧強度及び外圧強度に優れて、熱衝撃に対しても十分な剛性を持つようにして管の耐久性及び信頼性を向上させる積層管を製造し得る、積層管製造装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００２０】
そして、本発明は、内層及び外層のシートは押出方式により供給し、中間層はローラを用いた引出し方式により供給するように構成することで、リサイクル素材により構成された中間層素材が絶えることなく円滑に供給され、中間層素材の膜厚調節や溶融状態の調節が簡便で、管の製造が容易で管の品質向上に寄与することができる積層管製造装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、積層管を形成する時、既に積層されたシートに冷却水を供給してある程度冷却させた後、その上に圧縮空気を噴射して水分を除去して新しいシートを積層するように構成することによって各層間の結合力を高めて完成された管の強度及び密度を増加させ、より優れた品質の積層管を製造することができる積層管製造装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を実現するため本発明に係る積層管製造装置は、円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と；上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と；中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と；上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと；を包含することを特徴とする。
【００２３】
この時、上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の周辺に配置されて上記巻き取り機にそれぞれの樹脂材シートが巻回される時に冷却水を噴射する冷却水噴射機構を更に含んで構成されることが好ましい。
【００２４】
また、上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の回転方向に上記冷却水噴射機構の裏側に位置されて、巻回された部分の表面に存在する水気を除去する水分除去機構を更に含んで構成されることが好ましい。
【００２５】
ここで、上記水分除去機構は、圧縮空気を噴射できる構造を有することが好ましい。
【００２６】
そして、上記冷却水噴射機構は、上記巻き取り機の下部側から巻回された樹脂材に冷却水を噴射し得るように配置されて、上記水分除去機構は、上記巻き取り機の上部側から巻回された樹脂材に圧縮空気を噴射し得るように構成されることが好ましい。
【００２７】
この時、上記水分除去機構は、上記巻回された樹脂材の表面に対して傾斜した方向から圧縮空気を噴射するように構成されることができる。
【００２８】
上記中間投入機は、中間層を形成するための溶融状態の物質が貯蔵される投入桶と、上記投入桶の下部に位置され、駆動手段により回転駆動されながら溶融状態の物質を引き出す一対の引出しローラと、上記一対の引出しローラ間の間隔を調節し得る間隔調節装置と、を包含して構成されることが好ましい。
【００２９】
上記引出しローラは、その内部に引出される溶融物質を冷却させるように冷却水が通過するように構成されることが好ましい。
【００３０】
また、上記課題を実現するため本発明に係る積層管の製造方法は、複数の廃プラスチックを回収し紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去して、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と；上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と；上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて一定温度で一定状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と；上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラを用いた中間層投入機により所定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と；上記中間層を形成するシートと共に内層押出機及び外層押出機を利用して積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを押出し巻き取り機からスパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状を成形する積層管形成段階と；上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管の冷却及び完成段階と；を順次行うことを特徴とする。
【００３１】
上記溶融及びミキシング段階は、粉砕された複合廃プラスチックを１次及び２、３次過程を経由して溶融しミキシングするものの、１次溶融過程における加熱温度は２４０℃〜２８０℃とし、２、３次過程における加熱温度は上記１次溶融過程の温度よりも低い１８０℃〜２２０℃に設定することが好ましい。
【００３２】
また、上記中間層シート形成段階において、シートの供給は二つの引出しローラを通して引出される中間層シートを上から下に自然落下する方式で供給することが好ましい。
【００３３】
上記積層管形成段階において、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させることが好ましい。この時、上記瞬間冷却温度は、１００℃〜１５０℃に設定することができる。
【００３４】
上記冷却水を噴射して冷却されると、冷却された各層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去することが好ましい。
【００３５】
また、上記課題を実現するため本発明に係る積層管の製造方法においては、積層管の中間層を形成するシートと共に積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを巻き取り機に供給しながら、スパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状に成形して積層管を形成するものの、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させた後、この冷却された層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る積層管製造装置及びその方法は、内圧強度及び外圧強度に優れ、熱衝撃に対しても十分な剛性を有するようにして管の耐久性及び信頼性を向上し得る積層管を製造することができる利点がある。
【００３７】
特に、本発明は、内層及び外層のシートは押出方式により供給し、中間層はローラを用いた引出し方式により供給して積層管を製造するので、廃プラスチックなどリサイクル素材からなる中間層素材が絶えることなく円滑に供給され、これに伴い積層管の製造が容易になり、また中間層の供給過程で二つのローラを利用して素材の膜厚及び溶融状態を容易に調節して所望のサイズの積層管を效果的に生産することができる利点がある。
【００３８】
また、本発明は、積層管を形成する時、積層されたシートに冷却水を供給してある程度冷却した後、圧縮空気を噴射して水分を除去し、その上に新しいシートが積層されるように構成されるため、積層される各層間の結合力を高めて積層管の強度及び密度を増加させることが可能で、全体的に管の品質向上に寄与することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明に係る積層管の製造装置においては、円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と；上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と；中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と；上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと；を包含して構成される。
【００４０】
そして、本発明に係る積層管の製造方法においては、複数の廃プラスチックを回収し紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去して、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と；上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と；上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて一定温度で一定の状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と；上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラを用いた中間層投入機により所定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と；上記中間層を形成するシートと共に内層押出機及び外層押出機を利用して積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを押出し巻き取り機からスパイラル方式で連続的に巻回させて円筒の管状を成形する積層管形成段階と；上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管の冷却及び完成段階と；を順次行う。
【００４１】
また、本発明に係る積層管の製造方法においては、積層管の中間層を形成するシートと共に積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを巻き取り機に供給しながら、スパイラル方式で連続的に巻回させて円筒の管状に成形して積層管を形成するものの、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させた後、この冷却された層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去するように構成される。
【実施例】
【００４２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明すると次の通りである。
【００４３】
本発明の実施例では３重管を製造する装置及び方法に関して主に説明するが、これに限定されず、実施条件によっては２重管または４重管を包含するその以上の多重管を製造するにも適用することができる。
【００４４】
図３は、本発明の一実施例に係る積層管が示された一部切開図及び切り欠きされた部分の要部拡大図で、図４は、図３のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【００４５】
図示されたように、本発明の一実施例に係る積層管５０は、内層５１、中間層５２及び外層５３の三つの層が相互積層されて構成され、それぞれの層５１、５２、５３を構成する素材はＰＥのような合成樹脂材からなることが好ましい。
【００４６】
ここで、上記中間層５２は、複合廃プラスチック原料を用いたリサイクル材を溶融させて構成することが好ましい。中間層のより詳しい原料比率などは後述する。
【００４７】
上記各層５１、５２、５３は、溶融された合成樹脂材などが所定の幅を有した長いシート状に押出されながら螺旋構造に巻回されて相互融着硬化されることにより形成される。
【００４８】
特に本発明では、それぞれの層を形成するためにシート形状を巻回させる時、ある一つの層を形成するためのシートの一方端部が、その内側に形成される層またはその外側に形成される層が巻回される時、巻回された部分の間に挟まれた状態で巻回されて形成される。
【００４９】
即ち、図３を参照すれば、外層５３は一部分５３aが中間層５２の間に挟まれた状態で形成され、上記内層５１は一部分５１aが中間層５２の間に挟まれた状態で形成される。
【００５０】
本発明の一実施例では三つの層５１、５２、５３の全てが相互挟まれて結合された構成を例示しているが、実施条件によっては外層５３だけが中間層５２に挟まれたり、または中間層５２だけが内層５１に挟まれるように構成することもできる。
【００５１】
また、上記三つの層５１、５２、５３は、それぞれ自分の層を形成する巻回部分が互いに重なった状態で巻回されながら一つの層を形成するように構成される。
【００５２】
上述したように三つの層５１、５２、５３がそれぞれ互いに重なって巻回されると共に隣接した他の層の間に挟まれた状態で巻回されて積層管が形成されると、各層５１、５２、５３間の結合強度が大幅に増大して、圧縮強度及び引張強さが向上されると同時に内、外部からの熱衝撃に対する耐久性も高まるようになる。
【００５３】
更に、本発明は、上記三つの層５１、５２、５３中、相対的に膜厚の厚い層を巻回させる時、管の長手方向に対して傾斜した方向で相互重なるように巻回させて形成することが好ましい。本実施例では中間層５２を管の長手方向に対して傾斜した方向で相互重なるように巻回させた構造を例示した。
【００５４】
このような構成される本発明に係る積層管の巻回積層構造に対し、図５及び図６を参照して詳しく説明する。
【００５５】
図５は、本発明に係る積層管の製造装置を利用して、一実施例の積層管を製造する時の巻回状態を示した図で、図６は、本発明に係る一実施例の積層管を製造する時の巻回部分を示した詳細断面図である。
【００５６】
図示したように、本発明の積層管５０は、後述する押出機及び投入機から押出された各層５１、５２、５３を形成する各シート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐが巻き取り機６０に巻かれながら相互積層されると共に熱融着され、その後冷却硬化されることによって形成される。
【００５７】
ここで、上述したように本発明の積層管５０が、外層５３の一部分が中間層５２に挟まれこの中間層５２は内層５１の間に挟まれた状態（積層後の形態は内層が中間層に挟まれた状態になる）に製作されるために、図５に示したように外層５３を形成するシート５３Ｐの一側端部５３a（図面の左側部分）が中間層５２を形成するシート５２Ｐの下部に位置するように配置され、中間層５２を形成するシート５２Ｐの一側端部５２aは内層５１を形成するシート５１Ｐの下部に位置するように配置される。
【００５８】
この時、上記中間層のシート５２Ｐと重なる外層及び内層のシート５３Ｐ、５１Ｐの幅は、中間層を形成するシート５２Ｐの重なった部分の間に挟まれる程度の幅であれば十分で、外層及び内層のシート５３Ｐ、５１Ｐで挟まれてない部分の幅は、その前に巻かれた自分のシート上に重なる程度の大きさを持つ幅に形成されることが好ましい。
【００５９】
図６はこのように積層される構造が詳しく示され、図５に示したように内層５１、中間層５２、外層５３を形成する各シート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐの一部が互いに重なった状態で巻き取り機６０に巻回される場合、図６と同様に管の長手方向に対して傾斜して巻回される中間層５２のシートとシート間に外層５３のシートの一部が挿入された状態で巻回され、中間層５２を形成するシートも内層５１を形成するシートの間に挿入された状態で巻かれながら多層構造を有するようになる。
【００６０】
このようにして外層５３まで巻回された後、圧着ローラ６５で加圧して外層５３を押さえると、硬化されてない溶融状態のそれぞれの層５１、５２、５３が相互熱融着されながら圧着されて、多層構造を有する積層管を形成するようになる。
【００６１】
また、上記中間層５２は傾斜した方向で重なりながら巻回されるので、内層５１と外層５３に比べてかなり厚く形成することができる。
【００６２】
次に、上述したような本発明の積層管を製造するための積層管の製造装置を説明する。
【００６３】
図７は、本発明に係る積層管の製造装置を示した側面構成図、図８は、本発明に係る積層管の製造装置を示した正面構成図、図９は、図８のＣ−Ｃ線方向から見た中間投入機を示した図、である。
【００６４】
本発明に係る積層管の製造装置においては、図７及び図８に示したように、複数の巻回ローラ６１が円筒構造に配列された巻き取り機６０と、この巻き取り機６０を回転駆動させる駆動手段の巻回モータ６３と、上記巻き取り機６０に内層５１及び外層５３を形成するための樹脂材をシート形状に押出する内層押出機７１及び外層押出機７３と、中間層５２を形成するために溶融状態のシートを投入する中間投入機７２と、上記巻き取り機６０の側面に位置され上記巻き取り機６０に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラ６５と、上記巻き取り機６０の周辺に配置されて上記巻き取り機にそれぞれの樹脂材シートが巻回される時冷却水を噴射する冷却水噴射機構６７と、上記巻き取り機６０の回転方向から上記冷却水噴射機構６７の裏側に位置されて巻回された部分の表面に存在する水気を除去する水分除去機構６８と、を備えて構成されている。
【００６５】
ここで、上記中間投入機７２、内層押出機７１及び外層押出機７３は上述したようにそれぞれの層５１、５２、５３を形成するためのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐが相互重なった状態で上記巻き取り機６０に巻かれるように配置されて構成される。
【００６６】
参考に、図７及び図８において内層押出機７１及び外層押出機７３は溶融樹脂物が押出されるようにスロットが形成された台だけを図示しているが、通常の押出機のように溶融樹脂物を供給する装置と連結して構成することも可能で、それらの位置も上述したようにそれぞれの層５１、５２、５３が積層される時隣接した層の間に挟まれるように押出することができる構造であれば、実施条件に応じて多様に位置を変更することができる。
【００６７】
図７において、内層押出機７１の台は外層押出機７３の下部に位置する構成になっているが、これは一つの実施例による配置構成であり、その他に内層押出機７１の台を中間投入機７２の左側に位置させて配置する構成も可能である。
【００６８】
一方、図１０に示したように、それぞれの層５１、５２、５３が積層される時隣接した層の間に挟まれない構造で積層管を製造することも可能で、その時にはそれに適合するように上記各押出機７１、７３及び中間投入機７２の位置を設けることができる。
【００６９】
次に、上記中間投入機７２の構成に関し詳しく説明する。
【００７０】
上記中間投入機７２は、溶融状態の物質が貯蔵される投入通７２Ａを備え、この投入通７２
Ａ の下部には溶融状態の物質を排出させるためにモータ７２Ｃにより駆動される一対の引出しローラ７２Ｂが構成される。
【００７１】
これを図９を参照して詳細に説明すると、間隔調節装置８５により間隔調整が行われる二つの引出しローラ７２Ｂが並んで配置され、それら二つの引出しローラ７２Ｂはモータ７２Ｃにより回転駆動されながら中間層を形成するためのシート５２Ｐを排出する。
【００７２】
ここで、上記間隔調節装置８５は、二つの引出しローラ７２Ｂの間隔を調節することによってその間から排出される中間層のシート５２Ｐの膜厚を調節できる。図面符号８６は、上記間隔調節装置８５の間隔を調節するための膜厚調節用ハンドルを示す。
【００７３】
上記間隔調節装置８５は、二つのローラ７２Ｂを軸持する軸受８９などの軸持構造物９０の位置を変更することによって上記二つのローラ７２Ｂ間の間隔を調節するように構成することができる。
【００７４】
即ち、上記二つのローラ７２Ｂは各軸８８を中心に回転するが、それら軸８８は軸持構造物９０に軸受８９を介して軸持される。従って、上記間隔調節装置８５は、軸受８９を軸持する軸持構造物９０間の間隔を調節することによって上記二つのローラ７２Ｂ間の間隔を調節することが可能で、上記膜厚調節用ハンドル８６は軸持構造物９０にターンバックル方式のねじ結合などで連結され上記二つのローラ７２Ｂ間の間隔を調節するように構成することができる。
【００７５】
また、上記二つの引出しローラ７２Ｂはそれらの内部に冷却水が通過するように構成され、これは中間層５２を形成するための溶融物質が上記二つのローラ７２Ｂ間を通過しながら引出される時、若干固まった状態、即ち、適切に硬化されて溶融された状態で所定膜厚を有する形状で連続して引き出されるように構成されたものである。従って、上記二つの引出しローラ７２Ｂは、その内部に冷却水が通過し得るように円筒形構造に形成され、一方側に冷却水投入口８１、他方側に冷却水排出口８３がそれぞれ位置される。
【００７６】
この時、両方側の上記冷却水投入口８１及び冷却水排出口８３は、上記引出しローラ７２Ｂの軸８８に結合される構成を有することが好ましく、この場合、管型構造を有する上記冷却水投入口８１及び冷却水排出口８３が回転体の引出しローラ７２Ｂの軸８８の内部に挿入された構成を有することが好ましい。
【００７７】
もちろん、上記冷却水投入口８１及び冷却水排出口８３を形成する管体と上記ローラの軸８８との間には冷却水の漏水を防止する通常のシーリング部材が設けられることが好ましい。
【００７８】
一方、上記中間層５２を複合廃プラスチックを用いたリサイクル素材でなく一般溶融樹脂を利用して製造する場合に、上述したように構成される中間投入機７２を利用せず、上記内層押出機７１及び外層押出機７３と同様または類似の押出機を利用して積層管を製造することも可能である。
【００７９】
次に、上記冷却水噴射機構６７及び水分除去機構６８に関して説明する。
【００８０】
上記冷却水噴射機構６７は、図５及び図７に示したように、一つまたは複数（好ましくは３〜５ケ）のノズルが配置されて、上記巻き取り機６０の下部側から巻回された樹脂材に冷却水を噴射できるように配置される。
【００８１】
この時、上記冷却水噴射機構６７は、上記巻き取り機６０の両側面下部にそれぞれ配置することが好ましい。
【００８２】
上記水分除去機構６８は、圧縮空気を噴射し得るノズル構造を有することが好ましく、上記冷却水噴射機構６７が上記巻き取り機６０の下部側に位置される反面、上記水分除去機構６８は上記巻き取り機６０の上部側から巻回された樹脂材に圧縮空気を噴射できるように配置される。
【００８３】
また、図５に示したように上記水分除去機構６８は、樹脂材の表面に残存する水気、即ち水分をより容易に除去できるように、巻回された樹脂材の表面に対して傾斜した方向から圧縮空気を噴射するように構成されることが好ましい。
【００８４】
一方、本発明に係る積層管の製造装置は、上記巻き取り機６０に巻回されて形状が完成された積層管を完全に硬化させるために冷却装置を備えて構成され、この冷却装置は、上記巻き取り機６０の内側や外側から上記積層管５０に冷却水を噴射できるように構成される。このような冷却装置の構成は公知の構成であるためここでは詳しい説明は省略する。
【００８５】
以上のような本発明に係る積層管の製造装置を利用して本発明の一実施例に係る積層管の製造過程を簡単に説明すると次の通りである。
【００８６】
図８に示したように、巻回モータ６３が回転すると巻き取り機６０が回転され、このような状態で内層押出機７１、外層押出機７３及び中間層投入機７２が作動してそれぞれの層を形成するためのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐを排出する。
【００８７】
そして、このように排出されたそれぞれのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐは上記回転する巻き取り機６０に巻かれながら積層され、この時、図６に示したように外層を形成するシート５３Ｐの一部が中間層を形成するシート５２Ｐの一部に重なり、同時に中間層を形成するシート５２Ｐの一部が内層を形成するシート５１Ｐの一部に重なって上記巻き取り機６０に巻かれる。
【００８８】
図６において、点線部分は上記巻き取り機６０に巻かれる直前の状態を示し、実線部分は上記巻き取り機６０に巻かれた後、圧着ローラ６５の加圧により互いに融着された状態を示す。
【００８９】
このようにしてそれぞれの層５１、５２、５３が積層されると、図３及び図６に示したように、内層５１と外層５３の一部が中間層５２に挟まれた状態で積層されて形成される。
【００９０】
次いで、冷却装置（未図示）を利用して上述したように積層された管の内側または外側から冷却水を噴射すると、互いに熱融着された積層部分が硬化されながら３重積層管を形成するようになる。
【００９１】
上述した一実施例の積層管を含む本発明に係る積層管の製造方法に関し、具体的に説明すれば次の通りである。
【００９２】
本発明に係る積層管の製造方法は、積層管５０の中間層５２Ｐを複合合成樹脂、即ち、複合廃プラスチックにより製造する場合を中心に説明する。
【００９３】
本発明に係る積層管の製造方法においては、一種類以上の廃プラスチックを回収して紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去し、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と；上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と；上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて所定温度で一定状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と；上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラ７２Ｂを用いた中間層投入機７２を通し一定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と；上記中間層５２を形成するシートと共に内層押出機７１及び外層押出機７３を利用して積層管の内層５１及び外層５３を形成するための樹脂材シートを押出して巻き取り機６０からスパイラル方式により連続的に巻回させて円筒形の管形状を成形する積層管形成段階と；上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管冷却及び完成段階と；を順次行う。
【００９４】
上記のような積層管の製造方法の各段階に対して詳細に説明する。
【００９５】
先ず、上記複合廃プラスチックの選別段階は、多様な種類の廃プラスチックを回収して紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去し、純粋なプラスチック成分だけを選別する。これは複合廃プラスチック素材に金属成分などの異質物が混合されると、積層管の成形が不可能になったり、品質が低下するからである。
【００９６】
ここで、複合廃プラスチックを粉砕加工する前に必ずプラスチックの種類別比率を一定にしなければならない。これは上記した中間層投入機７２を利用して積層管を製造する時、シート状に成形及び管形状に成形するためには一定の程度の引張り力及び応力が必ず必要で、そのために原料の配合が重要になる。
【００９７】
複合廃プラスチックの好ましい使用原料比率を説明すれば次の通りである。
【００９８】
ＰＥ素材５０％以上、ＰＰ素材１０％以内、ＰＥＴ素材１０％以内、ＰＳ素材１０％以内、ＰＡ素材１０％以内、その他の素材（ＰＣ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＢＴ等）５％以内とするがＰＶＣは除外、有機物（アルミニウム及び土等）、強化剤（補強剤５％未満）の割合で造成することが好ましい。
【００９９】
もちろん、このような原料の比率は実施条件に応じて適切な範囲内で調節することができる。即ち、一つの廃プラスチック原料だけを使用することも可能で、２種類以上の廃プラスチック原料を使用することも可能である。但し、最も好ましい組成比としては上述した組成比を有することが好ましい。
【０１００】
次に、上記複合廃プラスチックの粉砕段階は、公知の粉砕機内で行われ、粉砕機内で上記多様な種類のプラスチックを所定サイズ以下に粉砕しながら均一に混合する。この段階で細かく粉砕した原料は以後の溶融過程で少熱源を利用しても容易に溶融されるので、エネルギーの節約はもちろん機械の老朽化を予防することもできる。
【０１０１】
次に、上記溶融及びミキシング段階は、１次溶融及びミキシング過程と、２、３次溶融及びミキシング過程と、に構成される。
【０１０２】
１次溶融及びミキシング過程は、上記粉砕段階で粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて所定温度で一定状態まで溶融させる。この時、粉砕された複合廃プラスチックは均一に混合されて溶融される。
【０１０３】
ここで、２軸スクリュー溶融機は、二つのスクリューが並んで配置されて互いに反対方向に回転しながら粉砕された複合廃プラスチック原料を強制的に投入して混合する公知の機器であって、所望の吐き出し量を調整するために速度可変方式を利用することが好ましい。
【０１０４】
また、上記２軸スクリュー溶融機に提供される熱源としては、ガス、軽油、電気などを利用するバーナーが挙げられ、この中から実施条件に応じて選択的に利用すればよい。この時、上記２軸スクリュー溶融機の加熱温度は所定範囲内を維持することが好ましく、好ましい加熱温度は２４０℃〜２８０℃の間が適当である。
【０１０５】
加熱温度が２８０℃を越えると、複合廃プラスチック原料中、相対的に溶融温度の低いＰＥなどが燃焼したり物性が変わるようになり、また、２４０℃よりも低くなると、複合廃プラスチック原料中相対的に溶融温度の高いＰＥＴなどの溶融状態が悪くなって圧力が発生して排出速度が遅くなり、シート成形あるいは積層管の成形が不可能になるという問題が発生する。
【０１０６】
２次、３次溶融及びミキシング過程は、上記１次溶融及びミキシング過程後で吐き出される溶融原料を２次あるいは必要な場合３次溶融機に供給して再度溶融及びミキシングを実施する。
【０１０７】
このような２次、３次溶融及びミキシング過程は、上記１次溶融過程を通過した原料をさらに細かくて緻密な構造に形成すると共に互いに異なる物性同士が完壁に混合されるようにして、中間層５２を構成する材料の物性をより強く堅固にするためのものである。
【０１０８】
また、２次、３次溶融及びミキシング過程で水分及びガスを排出させて原料の内部に気孔（気泡）が生じることを防止することで、材料の強度及び密度を増加させることが可能で、これは積層管の品質向上に寄与する。
【０１０９】
２次、３次溶融及びミキシング過程で用いられる熱源は、上記１次溶融及びミキシング過程で使われたものと同様のバーナーなどを利用することができる。
【０１１０】
この時の加熱温度は、上記１次溶融及びミキシング過程の温度よりも低い１８０℃〜２２０℃の間が適切で、加熱方式は２次、３次溶融機の外部を加熱してスクリューの温度を所定範囲内に維持する方式とする。
【０１１１】
ここで、２次、３次溶融温度を１次溶融温度よりも低くする理由は、１次溶融過程で中間層５２を構成する素材が溶融された状態にあるので、相対的に低い温度で加熱して溶融状態を維持しながらも、原料の物性が低下したり、硬化されて排出する速度が遅くなることを防止することができるからである。
【０１１２】
２次、３次溶融及びミキシング過程は実施条件によっては省略することもできるが、品質向上のためには１次溶融及びミキシング過程後に実施することが好ましく、必要な場合は３次以上の溶融及びミキシング過程を進行することもできる。
【０１１３】
次に、上記中間層シート成形段階においては、上記中間層投入機７２に原料が供給されると、図７に示したように中間層投入機７２を介して所定膜厚及び幅を有するシートに形成されながら、中間層を構成するシート５２Ｐが供給される。
【０１１４】
この時、中間層５２を形成するシート５２Ｐの膜厚及び幅は積層管の管径によって変化され、好ましくは、膜厚は４ｍｍ〜１０ｍｍ、幅は１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度に供給することが好ましく、このような膜厚及び幅は二つの引出しローラ７２Ｂを通して形成される。
【０１１５】
引出しローラ７２Ｂにより引出されるシート５２Ｐは、上から下へ自然落下する方式により自然に流れて供給されるので、シート供給過程で絶えず連続的に供給されて生産性向上に寄与することができる。
【０１１６】
この時、中間層を形成するシート５２Ｐは流れながら周辺空気により１０％〜２０％ほどの温度が冷却される。これはシートの一定した物性、即ち、ある程度の引張り力及び密度そして温度が維持されてこそ成形が可能になるが、上記した複合廃プラスチックの選別過程、粉砕過程、溶融及びミキシング過程を経由しながら異質物及び気泡が除去され、その後中間層投入機７２を通して供給する過程である程度冷却されることによって中間層を形成するシート５２Ｐが供給過程で切断されたり、管を形成するとき形状が不規則になったりするという問題を解決することができる。
【０１１７】
次に、上記積層管を形成する段階は、図７及び図８に示したように巻き取り機６０に上記中間層投入機７２、内層押出機７１及び外層押出機７３により供給されたそれぞれのシート５１Ｐ、５２Ｐ、５３Ｐを巻き取り機６０からスパイラル方式により連続的に巻回させて円筒形の管を成形する。
【０１１８】
この時、内層押出機７１及び外層押出機７３から押出される素材は、リサイクル素材でなく新しいＰＥ素材を利用することが好ましい。
【０１１９】
このような過程を経由して生産される積層管は、図３乃至図５を中心に説明した積層管のように形成されるか、または、図１０に示したように中間層シート５２Ｐと内層及び外層のシート５１Ｐ、５３Ｐとが互いに挟まれてない積層管に製作することができる。即ち、積層管の構造は中間層５２と、内層５１及び外層５３に構成され、中間層５２は複合廃プラスチックのシートを通常３層〜６層の重畳された構造の形状に巻いて形成して、内層５１及び外層５３は新素材ＰＥを１層〜２層に重畳されるように重ねて接合し、全体的に４層〜８層に重畳された構造に接合させて製作する。
【０１２０】
ここで、上記中間層５２はシートの幅が広くなるほど重なる数が増えるので、相対的に膜厚の厚い管を生産する時、シート５２Ｐの幅を大きくすることで中間層５２の層数を大きくして厚い管を容易に生産することができる。
【０１２１】
また、上述したように内層５１、中間層５２及び外層５３の素材となるシートを互いに重ねながら巻回する時、ある程度冷却が行われてこそ層間結合が完璧になる。
【０１２２】
そのために、それぞれの層５１、５２、５３を形成するシートが巻かれる時、層と層との間及び各層の表面に上記冷却水噴射機構６７を利用して冷却水を直接噴射して１００℃〜１５０℃程度に瞬間冷却をさせる。
【０１２３】
以後、このように冷却された各層の表面に新しい層が巻かれる直前に水分除去機構６８を利用して圧縮空気を集中噴射して水分を除去する。これは巻回された層の表面に瞬間冷却のために冷却水が噴射された状態でそのまま新しい層が巻かれる場合、水分により層間剥離現象が発生する恐れがあるので、圧縮空気を噴射して水分を除去することで層間剥離現象を防止するためである。
【０１２４】
そして、各層のシートが積層されると、圧着ローラ６５を利用して各層間の結合が完全になるように圧力を加えて圧着させる。
【０１２５】
従って、冷却水噴射過程を経由することで加熱された各層を所定温度以内に冷却させることによって積層管の成形が容易になると共に形状にも優れて、生産時間も大幅に短縮することができる。また、圧縮空気を利用して冷却水により発生した水分を除去することで層間分離現象を防止することができる。特に、このような冷却及び水分除去過程とともに各層に残っている残熱（１００℃〜１２０℃程度）が相互作用するので層間接着が非常に堅固になり、層間の区別がつかないほど一体型の構造を有するようになって、全体的に剛性が増大して品質に優れた積層管の生産が可能になる。
【０１２６】
次に、積層管を冷却水により直接冷却する段階は、積層管の成形後に冷却水を管の内部及び外部に投入して流せることで成形された管を持続的に冷却させる過程である。このように積層管が所定長さに形成されるまで持続的に冷却することで生産量を増大させることが可能で、積層管の成形時に発生する変形やゆがみを防止し得ると共に内、外面を滑らかにすることができる。
【０１２７】
次に、積層管を切断して完成する段階は、生産、冷却された積層管を所望の長さに切断して完成品に製造する。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
上述したような本発明に係る積層管の製造装置及び方法は、内圧強度及び外圧強度に優れ、熱衝撃にも十分な剛性を持つようにして管の耐久性及び信頼性を向上し得るという効果がある。
【０１２９】
特に、本発明は、内層及び外層のシートは押出方式により供給し、中間層はローラを用いた引出し方式により供給して積層管を製造するため、廃プラスチックなどのリサイクル素材を利用した中間層素材を絶えずに円滑に供給することが可能で、そのため積層管の製造が容易になり、また、中間層供給過程で二つのローラを利用して素材の膜厚及び溶融状態を容易に調節することができるので所望の大きさの積層管を效果的に生産し得るという効果がある。
【０１３０】
また、本発明は、積層管を形成する時、積層されたシートに冷却水を供給して一定程度冷却した後、圧縮空気を噴射して水分を除去し、その上に新しいシートが積層されるように構成されるため、相互積層される各層間の結合力を高めて積層管の強度及び密度を増加させ、全体的に管の品質向上に寄与することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】従来積層管が示された図である。
【図２】従来積層管の製造方法が示された図である。
【図３】本発明の一実施例に係る積層管が示された図及びその要部拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線方向からの断面図である。
【図５】本発明に係る積層管の製造装置を利用して積層管を製造する時の巻回状態を示した図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線方向から見た積層管の巻回部分を示した詳細断面図である。
【図７】本発明に係る積層管製造装置を示した側面構成図である。
【図８】本発明に係る積層管製造装置を示した正面構成図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線方向から見た中間投入機を示した図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る積層管の巻回部分を示した詳細断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と、
上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と、
中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と、
上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと、を包含することを特徴とする積層管製造装置。
【請求項２】
上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の周辺に配置されて上記巻き取り機にそれぞれの樹脂材シートが巻回される時に冷却水を噴射する冷却水噴射機構を更に含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の積層管製造装置。
【請求項３】
上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の回転方向に上記冷却水噴射機構の裏側に位置されて、巻回された部分の表面に存在する水気を除去する水分除去機構を更に含んで構成されることを特徴とする請求項２記載の積層管製造装置。
【請求項４】
上記水分除去機構は、圧縮空気を噴射できる構造を有することを特徴とする請求項３記載の積層管製造装置。
【請求項５】
上記冷却水噴射機構は、上記巻き取り機の下部側から巻回された樹脂材に冷却水を噴射し得るように配置されて、上記水分除去機構は、上記巻き取り機の上部側から巻回された樹脂材に圧縮空気を噴射し得るように構成されることを特徴とする請求項４記載の積層管製造装置。
【請求項６】
上記水分除去機構は、上記巻回された樹脂材の表面に対して傾斜した方向から圧縮空気を噴射するように構成されることを特徴とする請求項５記載の積層管製造装置。
【請求項７】
上記中間投入機は、中間層を形成するための溶融状態の物質が貯蔵される投入桶と、上記投入桶の下部に位置され、駆動手段により回転駆動されながら溶融状態の物質を引き出す一対の引出しローラと、上記一対の引出しローラ間の間隔を調節し得る間隔調節装置と、を包含して構成されることを特徴とする請求項１記載の積層管製造装置。
【請求項８】
上記引出しローラは、その内部に引出される溶融物質を冷却させるように冷却水が通過するように構成されることを特徴とする請求項７記載の積層管製造装置。
【請求項９】
複数の廃プラスチックを回収し紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去して、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と、
上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と、
上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて一定温度で一定の状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と、
上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラを用いた中間層投入機により所定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と、
上記中間層を形成するシートと共に内層押出機及び外層押出機を利用して積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを押出し巻き取り機からスパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状を成形する積層管形成段階と、
上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管の冷却及び完成段階と、を順次行うことを特徴とする積層管の製造方法
。
【請求項１０】
上記溶融及びミキシング段階は、粉砕された複合廃プラスチックを１次及び２、３次過程を経由して溶融しミキシングするものの、１次溶融過程における加熱温度は２４０℃〜２８０℃とし、２、３次過程における加熱温度は上記１次溶融過程の温度よりも低い１８０℃〜２２０℃に設定することを特徴とする請求項９記載の積層管の製造方法。
【請求項１１】
上記中間層シート形成段階において、シートの供給は二つの引出しローラを通して引出される中間層シートを上から下に自然落下する方式で供給することを特徴とする請求項９記載の積層管の製造方法。
【請求項１２】
上記積層管形成段階において、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させることを特徴とする請求項９記載の積層管の製造方法。
【請求項１３】
上記瞬間冷却温度は、１００℃〜１５０℃であることを特徴とする請求項１２記載の積層管の製造方法。
【請求項１４】
上記冷却水を噴射して冷却されると、冷却された各層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去することを特徴とする請求項１３記載の積層管の製造方法。
【請求項１５】
積層管の中間層を形成するシートと共に積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを巻き取り機に供給しながら、スパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状に成形して積層管を形成するものの、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させた後、この冷却された層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去する、ことを特徴とする積層管の製造方法
。
【請求項１】
円筒構造を有する巻き取り機及びこれを回転駆動させる駆動手段と、
上記巻き取り機に積層管の内層及び外層を形成するために樹脂材をシート状に押出する内層押出機及び外層押出機と、
中間層を形成するために溶融状態の物質を一対の引出しローラを利用してシート構造に引き出す中間投入機と、
上記巻き取り機の側面に位置され上記巻き取り機に多層構造に積層されたシートを押さえて圧着させる圧着ローラと、を包含することを特徴とする積層管製造装置。
【請求項２】
上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の周辺に配置されて上記巻き取り機にそれぞれの樹脂材シートが巻回される時に冷却水を噴射する冷却水噴射機構を更に含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の積層管製造装置。
【請求項３】
上記積層管製造装置は、上記巻き取り機の回転方向に上記冷却水噴射機構の裏側に位置されて、巻回された部分の表面に存在する水気を除去する水分除去機構を更に含んで構成されることを特徴とする請求項２記載の積層管製造装置。
【請求項４】
上記水分除去機構は、圧縮空気を噴射できる構造を有することを特徴とする請求項３記載の積層管製造装置。
【請求項５】
上記冷却水噴射機構は、上記巻き取り機の下部側から巻回された樹脂材に冷却水を噴射し得るように配置されて、上記水分除去機構は、上記巻き取り機の上部側から巻回された樹脂材に圧縮空気を噴射し得るように構成されることを特徴とする請求項４記載の積層管製造装置。
【請求項６】
上記水分除去機構は、上記巻回された樹脂材の表面に対して傾斜した方向から圧縮空気を噴射するように構成されることを特徴とする請求項５記載の積層管製造装置。
【請求項７】
上記中間投入機は、中間層を形成するための溶融状態の物質が貯蔵される投入桶と、上記投入桶の下部に位置され、駆動手段により回転駆動されながら溶融状態の物質を引き出す一対の引出しローラと、上記一対の引出しローラ間の間隔を調節し得る間隔調節装置と、を包含して構成されることを特徴とする請求項１記載の積層管製造装置。
【請求項８】
上記引出しローラは、その内部に引出される溶融物質を冷却させるように冷却水が通過するように構成されることを特徴とする請求項７記載の積層管製造装置。
【請求項９】
複数の廃プラスチックを回収し紙、金属、ガラス、布などの非プラスチック成分を除去して、純粋なプラスチック成分だけを選別する廃プラスチック選別段階と、
上記廃プラスチック選別過程で選別されたプラスチックを所定サイズ以下に粉砕する複合廃プラスチックの粉砕段階と、
上記粉砕された複合廃プラスチックを２軸スクリュー溶融機に投入し熱を加えて一定温度で一定の状態まで溶融させながら混合する溶融及びミキシング段階と、
上記溶融及びミキシング段階を経由した複合廃プラスチックを一対の引出しローラを用いた中間層投入機により所定の膜厚及び幅を有するシート状に形成して引き出す中間層シート形成段階と、
上記中間層を形成するシートと共に内層押出機及び外層押出機を利用して積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを押出し巻き取り機からスパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状を成形する積層管形成段階と、
上記段階で形成された積層管に冷却水を噴射して冷却し、所望の長さに積層管を切断して完成する積層管の冷却及び完成段階と、を順次行うことを特徴とする積層管の製造方法
。
【請求項１０】
上記溶融及びミキシング段階は、粉砕された複合廃プラスチックを１次及び２、３次過程を経由して溶融しミキシングするものの、１次溶融過程における加熱温度は２４０℃〜２８０℃とし、２、３次過程における加熱温度は上記１次溶融過程の温度よりも低い１８０℃〜２２０℃に設定することを特徴とする請求項９記載の積層管の製造方法。
【請求項１１】
上記中間層シート形成段階において、シートの供給は二つの引出しローラを通して引出される中間層シートを上から下に自然落下する方式で供給することを特徴とする請求項９記載の積層管の製造方法。
【請求項１２】
上記積層管形成段階において、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させることを特徴とする請求項９記載の積層管の製造方法。
【請求項１３】
上記瞬間冷却温度は、１００℃〜１５０℃であることを特徴とする請求項１２記載の積層管の製造方法。
【請求項１４】
上記冷却水を噴射して冷却されると、冷却された各層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去することを特徴とする請求項１３記載の積層管の製造方法。
【請求項１５】
積層管の中間層を形成するシートと共に積層管の内層及び外層を形成するための樹脂材シートを巻き取り機に供給しながら、スパイラル方式で連続的に巻回させて円筒形の管状に成形して積層管を形成するものの、それぞれの層を形成するシートが巻かれる時、層と層の間または各層の表面に冷却水を直接噴射して瞬間冷却させた後、この冷却された層の表面に新しい層が巻かれる直前に圧縮空気を集中噴射して水分を除去する、ことを特徴とする積層管の製造方法
。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００９−５２６６７５（Ｐ２００９−５２６６７５Ａ）
【公表日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５５１５８（Ｐ２００８−５５５１５８）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／０００８２４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９４６２９
【国際公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（５０８２３２７３６）グリーン ポリテック カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／０００８２４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９４６２９
【国際公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（５０８２３２７３６）グリーン ポリテック カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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