KR100292650B1 - 층형상체의제조방법 - Google Patents

Abstract

동일 또는 다른 재료를 복수층으로 적층한 층형상체를 용이하면서 동시에 연속적으로 제조하고, 또 이것을 간단한 기계적인 방법에 의해 실현한다.

같은 방향으로 나란하게 배치된 복수의 변형통로를 구비하고, 각 변형통로의 단면형상은 그 입구부로부터 출구부를 향하여 연속적으로 변화하고 있으며, 또한 출구부에 있어서 각 변형통로가 서로 겹치도록 설치되어 있다. 이 성형장치의 주요부인 장치 본체는, 내부에 변형통로가 형성된 복수의 엘레먼트를 직렬로 접속하여 구성할 수 있다. 이 성형장치에 있어서의 각 변형통로의 입구부로부터 유동성 또는 가소성이 있는 성형재료가 보내진다. 이에 의해 성형재료는, 그 단면형상이 연속적으로 변화하면서 출구부로 흐르고, 그 도중에서, 각 변형통로 내를 흐르는 성형재료를 합류하거나 분할한다.

Description

층형상체의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING LAYERED STRUCTURE}

본 발명은 층형상체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유동성 혹은 가소성이 있는 피성형재료를, 단면형상이 변화된 변형통로 내로 통과함으로써 층형상체(적층체)를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래에, 복수의 층상형으로 적층된, 이른바 층형상체에는 여러가지의 것이 있다. 예를 들어 식품으로서 애용되고 있는 파이의 생지(生地)나, 케이크, 푸딩, 바바로어, 아이스크림 등의 유제품 또는 파스타 등의 재료이며, 그 외에도 반죽제품의 재료, 또는 압출성형에 의한 수지성형품 등을 예로 들 수가 있다.

그런데, 이러한 층형상체를 제조하는 종래의 방법은, 오로지 수작업에 의한 방법과, 기계적인 방법으로 대별할 수가 있다. 이들중, 수작업에 의한 방법은, 예를들면 파이반죽에서도 알려져 있는 바와 같이 최종적인 층형상체를 제조하는 데에 대단한 수고를 요하며, 그렇기 때문에 비효율적이다.

한편, 기계적인 방법은, 다수의 층으로 이루어진 층형상체를 제조하는데에는 장치 자체가 복잡하고 고가가 될 뿐아니라, 특히 파이반죽과 같이 얇고 다층의 층형상체를 직접적으로 또한 동시에 제조하는 것이 반죽의 점성이나 가소성 혹은 유동성 등과의 관계에서도 실현하기 어렵다. 또 다수의 슬리트를 약간의 간격을 벌려서 병렬로 형성된 다이 등을 이용하여, 복수의 재료 또는 동일 재료를 이 다이의 각 슬리트를 통하여 동시에 압출하여 성형하는 방법도 고려되는데, 각 층이 매우 얇은것, 예를 들면 1㎜ 이하인 것에서는 어려움이 따르며, 또한 장치 자체도 막히기 쉬워지는 등, 각종의 문제가 있다.

또한, 동일재료에 의해 층형상재료를 형성하는 경우도 있지만, 다른 종류의 재료에 의해 형성할 필요가 있는 경우도 있다. 예를 들어 다단 케이크 등과 같이 각 층을 다른 종류의 재료에 의해 형성할 때에, 이것을 간단한 기계적인 방법으로 실현가능하다면, 매우 바람직할 것이다.

본 발명의 목적은, 피성형재료 자체의 단면형상을 변화시키면서, 합류와 분할을 반복함으로써 복수의 층을 적층하여 이루어지는 층형상체를 용이하고도 연속적으로 제조하고, 또한 이것을 간단한 기계적인 방법에 의해 실현할 수 있는 층형상체의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 층형상체를 제조할 때에, 다른 피성형재료를 이용하여 서로 이웃하는 층끼리를, 서로 다른 피성형재료로 용이하고도 연속적으로 제조하는 층형상체의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

제1도는, 본 발명의 층형상의 제조방법에 사용하는 성형장치의 개략 구성도,

제2도는, 제1도에 나타낸 성형장치의 장치 본체를 구성하는 하나의 엘레먼트를 나타낸 사시도,

제3도는, 제2도에 나타낸 엘레먼트를 2개 직렬로 접속한 상태를 나타낸 장치 본체의 사시도,

제4도는, 제2도에 나타낸 엘레먼트를 이용하여 층형상체를 제조하는 경우에서의 피성형재료의 단면형상의 변화상태를 나타낸 공정도,

제5도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치의 장치 본체를 구성하는 다른 예의 엘레먼트를 나타낸 사시도,

제6도는, 제5도에 나타낸 엘레먼트를 2개 직렬로 접속한 상태를 나타낸 장치 본체의 사시도이며,

제7도는, 제5도에 나타낸 엘레먼트를 이용하여 층형상체를 제조하는 경우에서의 피성형재료의 단면형상의 변화상태를 나타낸 공정도,

제8도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도,

제9도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치의 또다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도,

제10도는, 제9도에 나타낸 성형장치의 장치 본체를 구성하는 하나의 엘레먼트를 나타낸 사시도,

제11도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도,

제12도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치의 장치 본체에 있어서의 1단째의 엘레먼트로부터 피성형재료가 층형상으로 되어 나오는 상태를 나타낸 사시도,

제13도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치의 장치 본체에 있어서의 2단째의 엘레먼트로부터 피성형재료가 층형상으로 되어 나오는 상태를 나타낸 사시도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1,2,3,4 : 변형통로 5,6,42,43,44,45,46,47 : 칸막이벽

10 : 호퍼 20,64 : 압송용 펌프

30 : 재료성형수단 31,41,51,61 : 엘레먼트

34 : 배출구 52,53 : 바이패스 통로

54 : 펌프 62 : 외부 투입란

62a,62b : 플랜지 63: 재료투입호퍼

A,B,C,D : 피성형재료 f1 : 볼트구멍

F : 플랜지 M : 층형상체

M1 : 층형상재료 S : 성형장치

본 발명은 층형상체의 제조방법으로서, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위해 다음과 같이 구성되어 있다. 즉 본 발명의 층형상체의 제조방법은, 입구부에서 시작하여 실질적으로 같은 형상으로, 끝단부끼리 정렬된 복수의 엘레먼트로서 형성된 연속통로체를 포함하며, 상기 각 엘레먼트가 복수의 변형통로를 구비하고, 상기 변형통로가 입구와 출구를 가지는, 성형장치의 복수의 상기 입구부에 가소성 또는 유동성을 가지는 공급재료를 공급하는 공급공정과, 상기 각 엘레먼트가, 상기 연속통로체를 따라 병렬관계로 배치된 상기 복수의 변형통로를 가지고, 상기 변형통로가, 상기 변형통로 입구로부터 변형통로 출구로 향하여 연속적으로 변화하는 단면형상을 가지며, 상기 변형통로는 상기 출구에서 서로 중첩되어 있는 것과, 상기 재료가 상기 변형통로의 상기 입구에서 출구로 향하여 통과할 때, 상기 재료를 상기 각 엘레먼트 내에서 상기 변형통로의 연속적으로 변화하는 단면형상에 적합한 형상으로 변화하도록, 상기 변형통로를 따라 상기 재료에 힘을 부여하는 공급재료 성형공정과, 상기 엘레먼트의 상기 변형통로 내로 흐르는 상기 재료가 상기 변형통로의 상기 출구에서 함께 흐르고, 이 수집된 상기 재료를, 계속하여 상기 변형통로의 적어도 둘의 입구에 의해 나뉘어지는 적어도 하나의 엣지부에서 분할하여 상기 연속통로체의 계속되는 엘레먼트 내의 계속되는 변형통로 내로 흐르는 합류분할공정과, 상기 연속통로체에서의 최후의 엘레먼트의 상기 각 변형통로가 상기 재료를 개방하여 재료가 포개진 층상형으로 형성하는 배출공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 층형상체가, 서로 다른 재료로 성형된 인접층으로 이루어지고, 또 상기 재료공급공정이, 상기 변형통로의 상기 입구에 서로 다르게 성형된 재료를 공급하며, 또 상기 복수의 인접층에 상기 재료를 성형하는 것을 포함할 수 있다.

또, 상기 성형공정중에서, 각 변형통로 내를 흐르는 상기 재료가 서로 합류할 때에 합류시간을 어긋나게 하는 합류조정공정을 포함할 수 있다. 또 상기 합류조정공정이, 적어도 하나의 상기 엘레먼트에서의 상기 변형통로가 가변길이를 가지는 것으로 행해질 수 있다.

또, 상기 변형통로의 적어도 하나에, 그 변형통로 길이의 거의 중간부에서, 상기 성형재료에 혼입해야 할 다른 재료가 공급될 수 있다. 또 상기 합류조정공정이, 상기 변형통로에 부착된 바이패스 통로를 가지는 것에 의해 행해질 수 있다.

또, 상기 합류분할공정이, 상기 변형통로의 상기 출구의 엣지부에 의해 형성된 대략 수명인 축선을 따라 함께 상기 재료가 흐르고, 상기 입구부의 상기 엣지부가 대략 수직인 분할선을 형성할 수 있다. 또 상기 재료가 형상을 변화시키는 동안에, 일정한 단면적을 유지하도록 할 수 있다.

[실시예]

제 1 도는, 본 발명에 관한 층형상체의 제조방법에 사용하기에 적합한 성형장치를 나타낸 개략 구성도이며, 제 2 도는 그 성형장치에 있어서의 장치 본체의 엘레먼트를 나타낸 사시도, 제 3 도는 그 엘레먼트끼리의 접속형태를 나타낸 사시도이다.

먼저, 제 1 도에 나타낸 성형장치(S)의 개략 구성에 관하여 설명하면, 이 성형장치(S)는 재료투입수단과, 재료압송수단과, 재료성형수단을 구비한다. 재료투입수단은 이른바 호퍼(10)로 이루어지며, 예를 들어 피성형재료가 식품인 파이반죽인 경우, 그것에 필요한 재료를 미리 혼합하여 적절한 점성이나 가소성 혹은 유동성을 가지도록 조정한 것을 저장하고 재료압송수단으로 공급한다. 재료압송수단은 압송용 펌프(20)로 이루어지며, 재료성형수단[장치 본체(30)]에 대해서, 피성형재료를 가압하여 보낸다.

이 재료성형수단인 장치 본체(30)는, 동일 구성의 것을 직렬로 접속한 3개의 엘레먼트(31)로 구성되어 었다. 그리고 피성형재료는 이 장치 본체(30)의 각 엘레먼트(31) 내를 연속적으로 통과하여 배출구(34)로부터 배출된다.

각 엘레먼트(31)의 끝단부에는, 제 2 도 및 제 3 도에 나타낸 바와 같이, 엘레먼트(31)를 서로 접속하기 위한 플랜지(F)가 설치되어 있다. 이들 각 엘레먼트(31)는, 그 플랜지(F,F)끼리를, 이것에 형성되어 있는 복수의 볼트구멍(fl)을 이용하여 볼트고정함으로써 직렬로 접속된다.

각 엘레먼트(31)는, 같은 방향으로 나란히 배치된 2개의 변형통로(1,2)를 구비한다. 제 3 도에 나타낸 바와 같이, 각 변형통로(1,2)의 출구부가 형성되어 있는 한쪽의 엘레먼트(31)의 끝단부는, 입구부가 형성되어 있는 다른 쪽의 엘레먼트(31)의 끝단부에 접속된다. 그리고 2개의 엘레먼트(31)의 접속부인 출구측 끝단부와 입구측 끝단부에 형성되어 있는 각 변형통로의 각 출구부와 각 입구부가 장치 본체 내의 중간부에서의 피성형재료의 합류분할수단이 된다.

즉, 제 2 도에 있어서, 이 엘레먼트(31)를 끝단면측에서 보면, 엘레먼트의 한끝단부 및 다른 끝단부에서의 정방형상의 각 개구는, 중앙에 칸막이벽(5,6)을 각각 설치하여 2개의 입구부 및 2개의 출구부를 형성하고 있다. 그러나 엘레먼트의 입구측 끝단부에서의 칸막이벽(5)과 엘레먼트의 출구측 끝단부에서의 칸막이벽(6)과는 서로 90도 방향으로 달리하여 배치되어 있다.

따라서, 변형통로(1,2)의 2개의 입구부의 배열패턴은, 장방형상의 개구가 좌우로 나란히 형성되고, 또 2개의 출구부의 배열패턴은, 장방형상의 개구가 상하로 나란히 형성되어 있다. 이러한 엘레먼트(31)를 필요한 수만큼 직렬로 접속하여 이용하면, 각각의 접속부에 피성형재료의 합류분할수단이 구성되게 된다.

다음에, 변형통로(1,2)의 구체적 형상에 관하여 설명하면, 각 변형통로(1,2)는, 그 단면형상이 입구부로부터 출구부를 향하여 연속적으로 변화하고 있다. 그 변화의 형태에 관해서는, 각 변형통로(1,2) 모두, 임의의 위치에서의 단면적은, 입구부로부터 출구부까지 같고, 단면의 형상만이 연속적으로 변화하고 있다. 즉 입구부는 세로로 긴 장방형이며, 입구부와 출구부의 중간부에서는 그 단면형상이 정방형이 되고, 출구부에서는 가로로 긴 장방형이 되도록 형성되어 있다.

따라서, 각 변형통로(1,2)를 지나는 피성형재료는, 그 단면형상이 세로로 긴 장방형에서 서서히 정방형으로 변화하고 거기에서 다시 가로로 긴 장방형으로 서서히 변화하게 된다. 그리고 출구측 끝단부에서는 상술한 바와 같이 가로로 긴 장방형이 2개 상하로 겹쳐진 패턴으로 출구부가 배열되어 있다. 그렇기 때문에 이 엘레먼트(31)의 출구측 끝단부에서 나온 피성형재료는, 이어지는 다음의 엘레먼트(3l)의 입구측 끝단부에서 다시 좌우로 이등분된다. 피성형재료의 이 변화상태가, 본 발명에서 의미하는 바의 합류와 분할이다.

단, 변형통로(1)와 변형통로(2)는, 제 1 도 및 제 2 도에 나타낸 바와 같이 그 길이가 상이하다. 즉 변형통로(1)는 위쪽으로 굴곡되어 있고, 변형통로(2)는 거의 똑바로 연장되어 있다. 그 결과 변형통로(1)는 변형통로(2)보다 실질적으로 길어져 있다. 따라서 엘레먼트(31)의 출구측 끝단부에 있어서는, 변형통로(1)를 흐르는 피성형재료는 변형통로(2)를 흐르는 피성형재료보다 늦게 도달하여, 서로 합류할 때의 타이밍이 서로 어긋난다.

또한, 이 엘레먼트(31)의 변형통로(1)와 변형통로(2)의 길이에 관해서는, 제조할 층형상체의 종류에 의해, 같은 길이로 구성한 엘레먼트를 이용하여도 좋으며, 그러한 엘레먼트를 이용하는 편이 좋은 경우도 있다.

이러한 구성의 성형장치(S)를 이용한 층형상체의 제조방법, 여기서는 파이의 생지의 제조방법에 관해서, 그 성형공정도를 나타낸 제 4 도를 참조하면서 이하에 설명한다. 또한 이 공정도는, 엘레먼트(31)를 2개(2단) 접속한 경우에서의 피성형재료의 단면의 변화형태를, 각 엘레먼트(31)의 입구측 끝단부, 중간부, 출구측 끝단부의 영역에 관해서 각각 모델도로 나타내고 있다.

이 제 4 도에서 명확히 이해할 수 있는 바와 같이, 우선, 압송용 펌프(20)에 의해서 가압되어 보내지는 피성형재료는, 1단째의 엘레먼트(31)에 의해서, 입구측 끝단부에서 A,B의 2개로 분할된다. 이 분할된 피성형재료의 각 단면 형상은 모두 세로로 긴 장방형이다.

다음에, 이 1단째의 중간부에 있어서는, 피성형재료(A,B)는 모두 정방형으로 변화하고, 또한 1단째의 출구측 끝단부에 있어서는 모두 가로로 긴 장방형으로 변화한다. 따라서 피성형재료(A,B)는, 세로로 긴 장방형→ 정방형→ 가로로 긴 장방형으로 변화한다. 이 변화의 과정에서 변형통로(1,2)를 지나는 피성형재료는, 각 변형통로(1,2)의 내벽면에 의해 연속적인 압축작용을 받으면서 그 단면형상을 변화시킨다.

또한, 이 때 변형통로(1)와 변형통로(2)의 길이가 다르기 때문에, 양 변형통로(1,2) 내를 흐르는 피성형재료가 하류측에서 서로 합류하는 타이밍에 차이를 발생한다. 즉 서로 어긋나게 된다. 따라서 피성형재료는 그 흐름의 전후 방향으로 어긋나면서 합류하게 된다.

다음에, 2단째의 엘레먼트(31)의 입구측 끝단부에서의 칸막이벽(5)은, 1단째의 엘레먼트(31)의 출구측 끝단부의 칸막이벽(6)과 직각으로 교차하고 있으므로, 1단째의 엘레먼트의 출구측 끝단부에서 나와서, 상하로 적층한 피성형재료(A,B)는, 제 4 도에 나타낸 바와 같이 좌우로 분할되어 A/B의 적층체와 A/B의 적층체로 나누어진다. 그리고 각 변형통로(1,2)의 각각에 관하여, 피성형재료(A/B)의 적층체가 흐르게 된다. 즉 2단째의 엘레먼트(31)의 입구측 끝단부에서는, 피성형재료(A,B)의 일부가 각각 각 변형통로(1,2) 내에서 각각 상하로 겹쳐서 합류하고, 각 통로 내의 적층체에 있어서의 단면형상은 모두 세로로 긴 장방형이 된다.

다음에, 2단째의 중간부에 있어서는, 피성형재료(A/B)의 각 적층체의 단면형상이 전체적으로 정방형으로 변화하고, 그리고 출구측 끝단부에서는 모두 가로로 긴 장방형으로 변화한다. 이 2단째에 있어서도, 피성형재료(A/B)의 적층체는, 세로로 긴 장방형→ 정방형→ 가로로 긴 장방형으로 변화한다. 그리고 그 변화의 과정에 있어서, 피성형재료(A/B)의 적층체는, 각 변형통로(1,2)의 내벽면에 의해서 연속적인 압축작용을 받으면서 그 단면형상을 변화시키게 된다.

물론, 이 2단째에 있어서도, 그 2단째의 엘레먼트(31)에서의 변형통로(1)와 변형통로(2)의 길이가 다르기 때문에, 양 변형통로(1,2) 내를 흐르는 피성형재료가 엘레먼트(31)의 출구측 끝단부에서 서로 합류하는 타이밍에 차이가 생긴다. 따라서 피성형재료는 이 2단째의 엘레먼트(31)에서도 단면방향뿐아니라, 흐름방향, 즉 전후방향으로도 서로 어긋나게 된다. 또한 변형통로(1,2)의 길이가 같은 경우에는 당연히 이 어긋남은 생기지 않는다.

3단째에 관해서는, 특별히 도시되어 있지 않으나, 3단째의 입구측 끝단부에서는, 제 4 도에 나타낸 2단째의 출구측 끝단부에서의 최종 적층체에, 가상선(X1)을 추가하여 나타낸 바와 같이 좌우로 분할되어, A/B/A/B와 같이 피성형재료가 상하로 겹쳐서 합류하여 적층한다. 이 후는 1단째, 2단째와 같이 하여 단계적으로 차례로 얇은 층형상으로 적층된다.

따라서, 각 엘레먼트(31)에 2개의 변형통로(1,2)가 형성되어 있는 경우, 2단째의 출구측 끝단부로부터 피성형재가 4층의 층형상체로 되어나온다. 그리고 3단째의 출구측 끝단부에서는 다시 8층, 4단째의 출구측 끝단부에서는 다시 16층, 5단째의 출구측 끝단부에서는 32층의 층형상체가 되어 나온다. 따라서 파이반죽 제조의 경우에는, 그것에 필요한 단수를 미리 정하여 제조하면 좋다.

제 5 도는, 본 발명의 층형상체의 제조방법에서 사용하는 성형장치의 장치본체에서의 엘레먼트의 다른 예를 나타내고 있다. 이 엘레먼트(41)는 상술한 실시예와 같은 취지에 의거하여 4개의 변형통로(1,2,3,4)를 구비하고 있다. 이 엘레먼트(41)에서도, 역시 접속용의 플랜지(F)를 가지는 끝단부측의 개구가 전체적으로 정방형이다.

그러나, 각 변형통로(1,2,3,4)의 입구부는, 세로로 연장되는 3개의 칸막이벽(42,43,44)에 의해 엘레먼트(41)의 입구측 끝단부에서의 정방형의 개구를 4개로 세로로 분할한 가늘고 긴 장방형으로 형성되어 있다. 또 각 출구부는 가로로 연장되는 3개의 칸막이벽(45,46,47)의 존재에 의해 가로로 긴 장방형으로 형성되어 있다. 제 5 도에 나타낸 바와 같이, 변형통로(1)의 입구부는, 위로부터 두번째의 출구부에 연이어 통하고, 변형통로(2)의 입구부는, 최상부의 출구부에 연이어 통하고, 변형통로(3)의 입구부는, 최하부의 출구부에 연이어 통하며, 변형통로(4)의 입구부는, 위로부터 세번째의 출구부에 연이어 통하고 있다.

각 변형통로(1,2,3,4)의 각각의 길이방향에 있어서의 단면형상의 변화에 관해서는, 앞의 예에서 나타낸 엘레먼트(31)의 경우와 기본적으로 같다. 단 엘레먼트(41) 전체의 윤곽으로서는, 4개의 변형통로를 구비하고 있는 관계에서 상이하다. 또한 이 엘레먼트(41)에서는, 각 변형통로(1,2,3,4)의 길이가 모두 상이하다. 구체적으로는 변형통로(2)가 가장 길고, 다음에 변형통로(1,3)의 순이며, 변형통로(4)가 가장 짧게 형성되어 있다.

물론, 이 엘레먼트(41)의 경우에 있어서도, 제조할 층형상체에 따라서는, 각 변형통로(1,2,3,4)의 길이를 같게 한 것을 이용할 수 있고, 그렇게 하는 편이 좋은 경우도 있다.

각 엘레먼트(41)의 끝단부에는, 제 5 도 및 제 6 도에 나타낸 바와 같이, 엘레먼트(41)를 서로 접속하기 위한 플랜지(F)가 설치되어 있다. 이들 각 엘레먼트(41)는, 그 플랜지(F,F)끼리를, 이것에 형성되어 있는 복수의 볼트구멍(f1)을 이용하여 볼트고정함으로써 직렬로 접속된다. 즉 제 6 도에 나타낸 바와 같이, 각 변형통로(1,2,3,4)의 출구부가 형성되어 있는 한쪽의 엘레먼트(41)의 끝단부는, 입구부가 형성되어 있는 다른 쪽의 엘레먼트(41)의 끝단부에 접속된다. 그리고 2개의 엘레먼트(41)의 접속부인 출구측 끝단부와 입구측 끝단부에 형성되어 있는 각 변형통로의 각 출구부와 각 입구부가 장치 본체 내 중간부에서의 피성형재료의 합류분할수단이 된다.

제 7 도는, 이 엘레먼트(41)를 2개 접속하여 구성된 장치 본체를 구비하는 성형장치에서의 층형상체 성형공정을 나타낸 공정도이다. 따라서 1단째 및 2단째에 대응하는 각 엘레먼트(41)의 입구측 끝단부의 개구는, 모두 세로로 긴 장방형이 4개 늘어서는 형태가 되도록 칸막이되어 있다. 이에 의해 1단째의 엘레먼트(41)로 들어간 피성형재료는 A,B,C,D로 분할되고, 2단째의 엘레먼트(41)의 출구측 끝단부에서는 각 열이 가로로 긴 l6층으로 겹쳐져서 합류된다. 여기서 가상선(X3)은 다음의 3단째의 분할선을 나타내고 있다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이 3단째에서는 64층이 되고, 그 이후 256층, 1204층, …이 되고, 차례로 4배로 적층되는 층형상체가 성형된다.

이들의 각 실시형태로부터 이해할 수 있듯이, 변형통로의 수와 적층수와의 관계에 관해서는, 칸막이수가 많을 수록 효율적이 된다. 따라서 제조할 층형상체 중에서도, 파이의 반죽과 같이 얇고 다수의 층으로 이루어지는 것에서는, 칸막이수가 많은 성형장치를 이용하거나, 다수의 엘레먼트를 연결하여 이용하면 좋다.

단, 피성형재료의 유동성의 정도나 입자직경 등에 따라서는, 입구부를 잘게 분할하지 않는 편이 좋은 경우도 있다. 따라서 피성형재료의 점성이나 가소성, 혹은 유동성 등에 따라서 변형통로의 수 및 단면적의 크기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 피성형재료의 단면형상의 변화에 관해서, 출구부에서의 높이방향의 치수가, 입구부의 높이치수에 대해서, 1/칸막이수로 연속적으로 변화하고, 또 출구부에서의 폭방향의 치수가 입구부의 폭치수에 대해서 칸막이벽 수의 수배가 되도록 연속적으로 변화시키고 있는 것을 이해할 수 있다.

그런데, 이와 같이 각 변형통로 내를 흐르는 피성형재료 상호의 합류 타이밍을 변화시킴(합류조정공정을 함)으로써, 단면방향뿐아니라 이른바 전후방향으로도 층간의 어긋남을 발생시킨다는 관점에서 보면, 상기의 예와 같이 각 변형통로의 길이를 바꾼다는 방식 이외에, 각 변형통로의 굵기를 바꾸거나, 혹은 바이패스 통로를 설치한다는 방법도 고려된다.

제 8 도는, 바이패스 통로를 설치함으로써, 합류조정을 하는 층상형체의 제조방법을 개념적으로 나타낸 구성도이다. 이하 이 층형상체의 제조방법에 사용하는 성형장치에 관하여 설명하면, 직렬로 연결된 다수의 엘레먼트(51)를 구비하는 성형장치(S)에는, 바이패스 통로(52,53)가 설치되어 있다. 바이패스 통로(52)는, 1단째에서의 엘레먼트(51)의 변형통로의 하나와, 3단째에서의 변형통로의 하나를 연락하고 있다. 변형통로(53)는, 2단째와 4단째의 변형통로끼리를 연락하고 있다.

따라서, 피성형재료가 펌프(54)에 의해 1단째의 엘레먼트(51)에 가압되어 보내지면, 그 1단째의 엘레먼트(51)의 각 변형통로를 흐르는 도중에서, 바이패스 통로(52)가 있는 변형통로를 흐르는 피성형재료가 3단째의 옐레먼트(51)의 변형통로 내로 흘러들어간다. 또 2단째에 있어서의 엘레먼트(51)의 변형통로를 흐르는 피성형재료는, 바이패스 통로(53)를 통하여 4단째의 엘레먼트(51)의 변형통로 내로 흘러들어간다. 그 결과 각 엘레먼트(51)의 각각의 변형통로를 흐르는 피성형재료가 전후하여 합류하거나 분할되게 되며, 이에 의해서 합류조정이 연속하여 이루어진다.

한편, 성형장치로의 피성형재료의 투입방법에 관해서 검토하여 본 경우, 1단째의 엘레먼트(51)의 입구측 끝단부만으로부터의 투입뿐아니라, 그 입구측 끝단부 이외의 부분으로부터도 투입하는 편이 좋은 경우도 고려된다. 그 예로서는, 식품류이면, 피성형재료에의 첨가재료나 조미재료, 착색재료 등이다.

제 9 도는, 그러한 방식을 실시하기에 적합한 성형장치를 개념적으로 나타낸 구성도이며, 제 1O 도는 거기에서 이용되는 엘레먼트의 예를 나타낸 사시도이다. 이들의 제 9 도 및 제 10 도에서 이해할 수 있는 바와 같이, 이 예에 의한 성형장치(S)는, 직렬로 복수접속되어 이용되는 엘레먼트(61) 중의 적어도 하나의 엘레먼트(61)가 외부 투입관(62)을 가지고 있다. 그리고 이 외부 투입관(62)에는, 재료투입호퍼(63) 내의 재료를 압송용 펌프(64)에 의해 가압하여 보내기 위한 재료압송수단이 접속되어 있다. 물론 장치 본체(30)는, 주된 피성형재료가, 호퍼(10)를 구비하는 재료투입수단으로부터, 압송용 펌프(20)에 의해 가압되어 보내지도록 구성되어 있다.

외부 투입관(62)을 엘레먼트(61)에 설치하는 위치에 관해서는, 제작성의 점에서, 제 10 도에 나타낸 바와 같이 상부에 위치하는 변형통로(2)의 외측 등이 적합하다. 또 그 부착구조로서는, 양 끝단에 플랜지(62a,62b) 등을 설치하여 착탈식으로 구성하여 두는 것이 적합하다. 또한 이 제 10 도에 나타낸 엘레먼트(61)는, 4개의 변형통로(1,2,3,4)를 가지는 엘레먼트의 예를 나타내고 있다. 따라서 이 예에서는, 변형통로(2) 내에 재료를 투입하는 외부 투입관을 설치한 예이다.

또한, 여기서 이용할 수가 있는 엘레먼트(61)에 관해서는, 복수의 변형통로를 가지는 것이라면, 그 변형통로의 길이나 굵기가 상이한 것, 또는 바이패스 통로를 가지는 것 등, 특별히 한정되지 않는 것을 이해할 수 있다. 또 투입할 재료에 관해서도, 주된 피성형재료와 같은 종류의 재료 혹은 필요에 따라서 다른 종류의 재료를 투입하는 것도 가능하다.

제 11 도는, 4개의 변형통로를 가지는 엘레먼트(41)를 이용하여 층형상체를 제조할 때에, 각 변형통로에 서로 다른 종류의 피성형재료를 보내어 성형하는 데에 적합한 성형장치(S)의 개략구성을 나타내고 있다. 또 제 12 도, 제 13 도는, 그에 의해서 제조되는 층형상체의 단면을 나타낸 것이다. 제 12 도는 1단째의 엘레먼트(41)의 출구측 끝단부로부터 나온 층형상체(M)를, 제 13 도는 2단째의 엘레먼트(41)의 출구측 끝단부로부터 나온 층상형재료(M1)를 각각 나타내고 있다.

제 11 도에 나타낸 성형장치(S)는, 1단째의 엘레먼트(41)의 각 변형통로(1,2,3,4)의 각 입구부에 대해서, 호퍼(10)를 구비하는 재료투입수단 및 압송용 펌프(20)를 구비하는 재료압송수단이 각각 독립하여 접속되어 있다. 이에 의해 1단째의 엘레먼트(41)의 각 변형통로에 각각 다른 종류의 피성형재료를 동시에 투입할 수 있다. 따라서 이 방법은, 층형상체 중에서도 각 층의 재료가 다른, 소위, 경사재료를 제조하기에 적합하다. 예를 들면 각 층마다 재료나 성상, 맛 등이 다른 다단의 케이크, 푸딩, 바바루아, 아이스크림 등의 유제품 혹은 파스타 등의 재료이며, 그 외에, 반죽제품의 재료, 또한 압출성형에 의한 수지성형품 등, 여러가지로 예를 들 수가 있다.

이러한 방법을 이용한 경우, 예를 들면 반죽이 4층인 케이크의 경우에는, 제 12 도에 나타낸 바와 같이, 엘레먼트(41)를 1단으로 하고, 그 출구측 끝단부에서 나오는 층형상재료(M)를 이용할 수 있고, 16층의 층상형체의 경우에는, 엘레먼트(41)를 2단 접속하여 제조할 수 있다.

그런데, 형성할 층형상체에 따라서는, 그것에 이용하는 피성형재료를 너무 가압하지 않고, 또는 거의 가압하지 않고 보내는 편이 좋은 경우도 고려된다. 그러한 층형상체의 경우에는, 압송용 펌프대신에, 압력이 약한 기계식 또는 수동식의 밀어넣음장치 등을 이용하도록 하는 것이 바람직하다.

또, 엘레먼트끼리의 접속수단으로서, 플랜지 결합방식 이외에, 보수점검이나 내부세정, 분해 등의 작업을 행하기 쉬운 원터치 조인트방식을 채용하도록 해도 좋다.

또한, 이상 설명한 실시예에 있어서는, 엘레먼트를 3단(제 1 도에서 3개) 또는 5단 설치한 예를 나타내고 있는데, 필요에 따라서 그 이상 접속하는 구성으로 하는 것은 물론이다. 그 경우 조인트용의 엘레먼트를 이용하여 그 부분으로부터 만곡시키고, 전체적으로 사행하는 형태가 되도록 접속하여도 좋다. 그와 같이 하면, 그 만큼 길이를 짧게 설계할 수 있다.

또, 실시형태에서는, 동일구성의 엘레먼트를 복수접속하도록 했는데, 구성이 다른 2종류의 엘레먼트를 번갈아, 또는 구성이 다른 3종류 이상의 엘레먼트를 차례로 접속하여 이용하도록 해도 좋다.

또한, 실시형태에서는, 장치 본체(30)는 엘레먼트를 복수접속하는 구성으로 했는데, 처음부터 일체물로서 구성할 수도 있다. 또 피성형재료로서는, 적당한 유동성을 가지는 것이라면, 상기 이외의 여러가지의 것에 적용하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 층형상체의 제조방법에 의하면, 피성형재료 자체의 단면형상을 변화시키면서, 합류와 분할을 반복함으로써 복수의 층으로 이루어지는 층형상체를 용이하고도 동시에 연속적으로 제조할 수 있고, 또한 이것을 간단한 기계적인 방법에 의해 실현할 수 있다.

또, 각 변형통로의 입구부로부터 각각 서로 다른 피성형재료를 보내어 복수의 층형상으로 성형할 수도 있고, 그 결과 서로 이웃하는 층끼리가 서로 다른 피성형재료의 층형상체를 용이하고 또한 연속적으로 제조할 수도 있다.

또, 성형의 도중에서, 각 변형통로 내를 흐르는 피성형재료가 서로 합류하는 타이밍을 서로 어긋나게 하는 합류조정을 함으로써, 서로 이웃하는 층끼리가 어긋난 각종의 층형상체를 용이하게 형성할 수 있다.

또, 변형통로 자체의 길이를 바꾸고, 혹은 바이패스 통로를 설치하여 변형통로의 실질적인 길이를 변화시킴으로써 합류조정을 하도록 함으로써, 다른 종류의 재료를 포함하는 각 층의 배치형태를 도중에서 바꾸거나, 다른 종류의 재료가 도중에서 들어가는 형태의 여러가지의 층형상체를 용이하게 제조할 수가 있다.

또한, 각 변형통로의 적어도 하나에, 그 변형통로의 도중에서, 피성형재료에 혼입할 재료의 일부를 보내도록 함으로써, 성형에 필요한 층형상재료의 각층의 재료나 성상, 물성, 성질, 맛, 색 등에 변화를 주거나 서로 다르게 하는 것을 용이하게 실시할 수 있다. 그 결과 필요에 따라 각종 층형상체를 용이하게 제조할 수 있다.

Claims (8)

1. 입구부에서 시작하여 실질적으로 같은 형상으로, 끝단부끼리 정렬된 복수의 엘레먼트로서 형성된 연속통로체를 포함하며, 상기 각 엘레먼트가 복수의 변형통로를 구비하고, 상기 변형통로가 입구와 출구를 가지는, 성형장치의 복수의 상기 입구부에 가소성 또는 유동성을 가지는 공급재료를 공급하는 공급공정과, 상기 각 엘레먼트가, 상기 연속통로체를 따라 병렬관계로 배치된 상기 복수의 변형통로를 가지고, 상기 변형통로가, 상기 변형통로 입구로부터 변형통로 출구로 향하여 연속적으로 변화하는 단면형상을 가지며, 상기 변형통로는 상기 출구에서 서로 중첩되어 있는것과, 상기 재료가 상기 변형통로의 상기 입구에서 출구로 향하여 통과할 때, 상기 재료를 상기 각 엘레먼트 내에서 상기 변형통로의 연속적으로 변화하는 단면형상에 적합한 형상으로 변화하도록, 상기 변형통로를 따라 상기 재료에 힘을 부여하는 공급재료 성형공정과, 상기 엘레먼트의 상기 변형통로 내로 흐르는 상기 재료가 상기 변형통로의 상기 출구에서 함께 흐르고, 이 수집된 상기 재료를, 계속하여 상기 변형통로의 적어도 둘의 입구에 의해 나뉘어지는 적어도 하나의 엣지부에서 분할하여 상기 연속 통로체의 계속되는 엘레먼트 내의 계속되는 변형통로 내로 흐르는 합류분할공정과, 상기 연속통로체에서의 최후의 엘레먼트의 상기 각 변형통로가 상기 재료를 개방하여 재료가 포개진 층형상으로 형성하는 배출공정으로 이루어지는 층형상체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 층형상체가, 서로 다른 재료로 성형된 인접층으로 이루어지고, 또 상기 재료공급공정이, 상기 변형통로의 상기 입구에 서로 다르게 성형된 재료를 공급하며, 또 상기 복수의 인접층에 상기 재료를 성형하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 통형상체의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형공정중에서, 각 변형통로 내를 흐르는 상기 재료가 서로 합류할 때에 합류시간을 어긋나게 하는 합류조정공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 층형상체의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 합류조정공정이, 적어도 하나의 상기 엘레먼트에서의 상기 변형통로가 가변길이를 가지는 것으로 행해지는 것을 특징으로 하는 층형상체의 제조방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형통로의 적어도 하나에, 그 변형통로 길이의 거의 중간부에서, 상기 성형재료에 혼입해야 할 다른 재료가 공급되는 것을 특징으로 하는 층형상체의 제조방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 합류조정공정이, 상기 변형통로에 부착된 바이패스 통로를 가지는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 층형상체의 제조방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 합류분할공정이, 상기 변형통로의 상기 출구의 엣지부에 의해 형성된 대략 수평인 축선을 따라 함께 상기 재료가 흐르고, 상기 입구부의 상기 엣지부가 대략 수직인 분할선을 형성하는 것을 특징으로 하는 층형상체의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 재료가 형상을 변화시키는 동안에, 일정한 단면적을 유지하는 것을 특징으로 하는 층형상체의 제조방법.

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