KR100918797B1 - 합성목재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성목재 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명은 합성목재 원료를 공급챔버(10)에 투입하여 이송하는 공정과, 상기 공급챔버(10)에 연결되며 내부에는 원하는 합성목재(1)의 단면과 대응되는 형상의 캐비티를 구비하여 상기 금형(20) 내부의 캐비티로 원료를 주입하여 합성목재(1)의 형상을 성형하는 공정과, 상기 금형(20)에 이어지는 냉각챔버(30)의 내부에 전후면을 관통하는 슬릿(42)이 구비된 복수개의 가이드 금형(40)을 배치하여 상기 금형(20)에서 압출되는 합성목재(1)를 상기 가이드 금형(40)의 상기 슬릿(42)을 통과시키면서 냉각수에 의해 합성목재(1)를 냉각 경화시키는 냉각공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

합성목재, 압출, 금형, 가이드 금형, 냉각챔버

Description

합성목재 제조방법{Synthetic wood manufacturing method}

본 발명은 합성목재 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 제품에 비하여 높여 품질 향상을 꾀하면서도 제조 작업성을 향상시키고, 환경 측면에서 바람직한 합성목재 제조방법에 관한 것이다.

천연목을 직접 가공하여 만든 천연목재판의 경우, 그것의 표면을 매끄럽게 처리하였을 때 우수한 외관 및 질감을 제공하므로, 건축물의 실내외 장식에 사용되는 천연목재판은 정교한 표면처리를 행한 높은 상품성의 제품들이 사용된다. 이러한 표면처리된 천연목재판은 아름다운 나무무늬를 나타낼 뿐만 아니라, 촉감이 매끄럽고 부드러우며, 적당한 광택도로 인해 나무 문양의 표현에도 무리가 없다. 천연목을 이용하여 일상생활에 필요한 기구 및 가구 등을 만들 경우에는 나무특유의 재질로 인해 부드러우면서 아늑한 분위기를 자아내게 된다.

그런데, 천연목은 생산량이 많아짐에 따라 점차 고갈되어 가고 있는 상황에서 자원을 보호하면서 천연목과 같은 질감을 갖도록 하기 위한 여러가지 합성목재 가 제안되었다. 제안된 합성목재는 원목을 얇게 자른 다음 일측면이나 양측면에 착색하여 건조시키고 접착제를 이용하여 필름등을 부착하여 건조시킨 다음 소정 길이로 절단하여 사용하도록 구비된 합판형태와, 원목이나 폐목을 가루로 분쇄한 다음 접착제를 소정 비율로 섞고 가열 압착시켜 만드는 MDF(Meduum Density Fiberwood) 등으로 구분된다.

그러나, 합성목재를 제조하는 과정에서 접착제에 포함된 유해물질로 인해 환경을 오염시키는 문제점이 있었으며, 합성목재는 무늬목과 판제간에 수축 팽창은 물론 외부 수분등의 영향으로 인해 부착된 무늬목이 분리되고 아울러 갈라지거나 부패가 되는 문제점이 있었다.

본 출원인은 천연목의 질감을 가지는 합성목재를 일련의 공정라인을 따라 연속적으로 압출 성형함으로써, 합성목재의 품질 향상을 꾀하면서도 제조 작업성을 향상시키고, 환경친화성을 기할 수 있도록 하기 위해 개발된 합성목재 제조방법을 개발한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 목적은 본 발명은 합성목재 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 제품에 비하여 높여 품질 향상을 꾀하면서도 제조 작업성을 향상시키고, 환경친화적 합성목재 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 합성목재 원료를 공급챔버(10)에 투입하여 이송하는 공정과, 상기 공급챔버(10)에 연결되며 내부에는 원하는 합성목재(1)의 단면과 대응되는 형상의 캐비티를 구비하여 상기 금형(20) 내부의 캐비티로 원료를 주입하여 합성목재(1)의 형상을 성형하는 공정과, 상기 금형(20)에 이어지는 냉각챔버(30)의 내부에 전후면을 관통하는 슬릿(42)이 구비된 복수개의 가이드 금형(40)을 배치하여 상기 금형(20)에서 압출되는 합성목재(1)를 상기 가이드 금형(40)의 상기 슬릿(42)을 통과시키면서 냉각수에 의해 합성목재(1)를 냉각 경화시키는 냉각공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법이 제공된다.

본 발명은 본 출원인은 천연목의 질감을 가지는 합성목재를 일련의 공정라인 을 따라 연속적으로 압출 성형함으로써, 합성목재의 품질 향상을 꾀하면서도 제조 작업성을 향상시키고, 환경친화성을 기할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 냉각챔버의 내부에는 투입단에서 배출단 방향으로 갈수록 슬릿의 단면적이 점차적으로 작아지는 복수개의 가이드 금형을 순차적으로 배치하여, 금형으로부터 압출되는 합성목재가 각각의 가이드 금형의 슬릿을 연속통과하면서 합성목재의 단면적이 필요한 면적으로 무리없이 압출 성형되도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명은 진공압으로 합성목재를 당겨주어 압출하는 일반적인 성형 방법과 달리 합성목재가 내부 압력으로 밀려나오게 성형함으로써 합성목재가 원치않게 늘어나는 등의 현상을 방지하여 합성목재의 품질 향상을 꾀할 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 이용되는 합성목재 성형 설비의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도, 도 2는 본 발명에 이용되는 금형의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도, 도 3은 본 발명에 이용되는 냉각챔버와 가이드 금형의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 합성목재 원료를 공급챔버(10)에 투입하여 이송하는 공정과, 공급챔버(10)에 연결된 금형(20) 내부의 캐비티로 원료를 투입하여 합성목재(1)의 형상을 압출하는 공정 및 냉각챔버(30)에서 합성목재(1)를 냉각 경화시키는 공정으로 구성된다.

상기 원료 이송공정에서는 공급챔버(10)를 이용하여 원료를 금형(20) 방향으로 공급한다. 공급챔버(10)는 상측부에 투입호퍼(12)가 구비되고 내부에는 이송 스크류가 구비되어, 투입호퍼(12)를 통해 합성목재용 원료를 투입하여 이송 스크류의 회전에 의해 원료를 전단에 이어지는 금형(20) 내부의 캐비티로 공급한다.

상기 금형(20)은 공급챔버(10)의 원료 배출단에 연결된 히팅금형(22)과, 이 히팅금형(22)에 이어지는 중간금형(24) 및 중간금형(24)의 전단에 이어지는 몰딩금형(26)으로 구성한다.

히팅금형(22)은 하측부에 구비된 히터선에 의해 전체가 가열된다. 또한, 히팅금형(22)의 내부에는 공급챔버(10)의 원료 배출단에 연결된 캐비티가 구비된다.

상기 중간금형(24)은 내부에 캐비티가 구비되어, 이러한 중간금형(24)의 캐비티가 히팅금형(22)의 캐비티와 연통된다. 이때, 중간금형(24)은 히팅금형(22)의 전단부와 마주하는 후단부에 방사방향의 리브에 의해 원료 투입 가이더가 돌출되어 있다. 이러한 중간금형(24)의 원료 투입 가이더는 히팅금형(22)의 캐비티 내부에 수용되는데, 히팅금형(22)의 캐비티 안쪽으로 갈수록 상하면의 두께가 점차적으로 얇아져서 끝단이 일자날 형상으로 구성된다. 또한, 중간금형(24)의 내부에는 캐비티의 둘레부에 위치되도록 별도의 냉각액 순환관을 더 구비한다. 이러한 중간금형(24)의 냉각액 순환관은 유입 냉각관과 배출 냉각관으로 구성되고, 각각의 냉각관에는 밸브를 구비한다.

상기 몰딩금형(26)은 내부에 중간금형(24)의 캐비티와 연통되도록 캐비티가 구비되는데, 이러한 몰딩금형(26)의 캐비티는 합성목재(1)의 단면 형상에 대응되는 단면 형상으로 구성된다. 이러한 몰딩금형(26)의 캐비티의 단면 형상으로 합성목재(1)의 종류에 따라 달라질 수 있음은 당연하다. 또한, 몰딩금형(26)의 내부로는 캐비티 둘레부에 위치되도록 별도의 냉각액 순환관(26a 및 26b)이 구비된다. 이러한 유입 냉각관(26a)과 배출 냉각관(26b)으로 구성되고, 각각의 냉각관(26a 및 26b)에는 밸브를 구비한다.

이러한 구조의 금형(20)을 이용하여 합성목재(1)의 형상을 압출 성형한다. 구체적으로, 공급챔버(10)의 원료 배출단으로부터 원료가 히팅금형(22) 내부의 캐비티로 투입되면, 히팅금형(22)의 열에 의해 원료가 용융되고, 이러한 용융 원료는 중간금형(24)의 캐비티 내부로 흘러들어 간다. 이때, 중간금형(24)은 히팅금형(22)의 전단부와 마주하는 후단부에 끝단으로 갈수록 상하면의 두께가 점차적으로 얇아져서 끝단이 일자날 형상으로 구성된 원료 투입 가이더가 구비되므로, 히팅금형(22)의 캐비티에서 용융된 합성목재 원료가 원료 투입 가이더를 통해 보다 원활하게 중간금형(24)의 캐비티 내부로 흘러들어갈 수 있게 된다.

이때, 상기 중간금형(24)의 내부에 구비된 냉각액 순환관으로는 오일이나 냉각수와 같은 냉각액을 순환시켜 중간금형(24)과 용융 원료 사이의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 원료의 온도를 적절하게 조절할 수 있다. 그리고, 중간금형(24)의 냉각액 순환관에 구비된 밸브를 조작하여 냉각액의 양을 조절하여 원료의 온도를 보다 정확하게 맞춘다. 즉, 원료의 상태에 따라 밸브를 조절하여 냉각액의 양을 조절할 수 있게 된다. 바람직하게, 본 발명에서는 중간금형(24)에서 원료의 온도를 160℃에서 180℃ 범위로 조절한다.

상기 중간금형(24)의 캐비티에서 몰딩금형(26) 내부의 캐비티로 용융 원료가 투입되어 진행하면서 합성목재(1)가 압출 성형된다. 도 1에 도시된 몰딩금형(26)의 캐비티는 내부 중앙에 복수개의 블록을 갖는 단면 형상으로 구성되어, 이러한 몰딩금형(26)의 캐비티를 용융 원료가 통과하면서 압출됨으로써, 내부에 복수개의 보강리브를 갖는 중공의 합성목재(1)가 압출 성형된다. 상기한 바와 같이, 몰딩금형(26)의 내부로는 캐비티 둘레부에 위치되도록 별도의 냉각액 순환관(26a 및 26b)이 구비되어, 냉각액 순환관(26a 및 26b)으로 오일이나 냉각수 등의 냉각액을 순환시켜 몰딩금형(26)과 압출되는 합성목재(1) 사이의 열교환이 이루어지므로, 합성목재(1)의 온도를 적절하게 맞출 수 있게 된다. 즉, 압출되는 합성목재(1)의 상태에 따라 밸브를 조절하여 냉각액의 양을 조절할 수 있게 된다. 바람직하게, 본 발명에서는 몰딩금형(26)에서 합성목재(1)의 온도를 130℃에서 150℃ 범위로 조절한다.

구체적으로, 냉각액 순환관(26a)로는 냉각수가 들어가서 순환하여 금형(20)의 캐비티 외곽부를 냉각하고, 냉각수 순환관(26b)로는 80℃에서 100℃ 정도되는 오일이 들어가서 순환하여 금형(20)의 캐비티 안쪽 위치의 블록부를 냉각시킨다. 또한, 본 발명에서는 히팅금형(22)을 중간금형(24)의 뒤로 이격시켜서 히터의 열이 중간금형(24)과 몰딩금형(26)에 전달되는 것을 방지하고, 이렇게 함으로써 냉각 효율 저하를 방지할 수 있다.

상기 금형(20)에서 압출된 합성목재(1)는 이어지는 냉각챔버(30)와 가이드 금형(40)을 통과하면서 냉각 경화됨과 동시에 필요한 단면적으로 성형될 수 있다. 이때, 냉각챔버(30)는 금형(20)과 마주하는 단부에 투입구가 형성되고 반대편에 배 출구가 형성된 대략 직육면체 형상으로 구성된다. 또한, 냉각챔버(30)의 내부에는 전후면을 관통하는 슬릿(42)이 구비된 복수개의 가이드 금형(40)을 일정 간격으로 배치한다. 이때, 냉각챔버(30)의 내부에는 투입단에서 배출단 방향으로 갈수록 슬릿(42)의 단면적이 점차적으로 작아지는 복수개의 가이드 금형(40)을 일정 간격 이격시켜 순차적으로 배치한다. 또한, 냉각챔버(30)의 내부로는 상하부측에 복수개의 냉각수 노즐을 구비한다. 이때, 냉각챔버(30)는 서로 마주하는 한 쌍의 가이드 금형(40)에 의해 복수개의 구간별로 구획되고, 이러한 구간별로 구획된 냉각영역에 각각 냉각수 노즐을 배치한다.

상기 금형(20)에서 압출되는 합성목재(1)가 냉각챔버(30)의 투입구를 통해 진입하여 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 통과하면서 적절한 단면적의 합성목재(1)로 성형된다. 본 발명에서 가이드 금형(40)은 순차적으로 설치된 가이드 금형(40A,40B,40C,40D,40E)를 포함하며, 각 가이드 금형(40A,40B,40C,40D,40E)는 각각 단면적(w×h)이 다른 슬릿(42A,42B,42C,42D,42E)를 갖도록 구성된다. 즉, 최초의 가이드 금형(40A)의 슬릿(42A)은 후단에 배치된 가이드 금형(40B)의 슬릿(42B)에 비하여 상대적으로 단면적이 크게 구성되어, 금형(20)으로부터 압출되는 합성목재(1)가 보다 원할하게 최초단의 가이드 슬릿(42) 내부로 진입하여 다음단의 이어지는 각각의 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 통과하면서 합성목재(1)가 원하는 사이즈르 포밍된다. 이때, 냉각챔버(30)의 내부로는 냉각수 노즐이 구비되므로, 각각의 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 통과하면서 포밍되는 합성목재(1)의 표면에 냉각수 노즐을 통해 냉각수를 분사함으로써 합성목재(1)를 냉각 경화시키게 된다. 이때, 합성목재(1)의 표면에 묻은 냉각수는 순차적으로 배치된 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 통과하면서 제거되므로, 합성목재(1)의 표면에 냉각수가 잔류하여 침습되는 경우가 없게 된다.

한편, 냉각챔버(30)에는 전단의 냉각수 노즐에서 분사되는 냉각수의 온도보다 다음단의 냉각수 노즐에서 분사되는 냉각수의 온도를 점차적으로 낮춰주어, 합성목재(1)의 표면에 점차적으로 온도가 단계적으로 낮아지는 냉각수를 공급함으로써, 가이드 금형(40)의 각각의 슬릿(42)을 통과하는 합성목재(1)가 구간별 냉각영역을 통과하면서 단계적으로 냉각 경화되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 합성목재(1)가 급격히 냉각되어 경화됨으로 인한 뒤틀림 현상 등을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.

그리고, 냉각챔버(30)의 내부에는 투입단에서 배출단 방향으로 갈수록 슬릿(42)의 단면적이 점차적으로 작아지는 복수개의 가이드 금형(40)을 순차적으로 배치하여, 금형(20)으로부터 압출되는 합성목재(1)가 각각의 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 연속통과하면서 합성목재(1)의 단면이 필요한 면적으로 무리없이 압출 성형되도록 한다.

아울러, 본 발명은 진공압으로 합성목재(1)를 당겨주어 압출하는 일반적인 성형 방법과 달리 합성목재(1)가 내부 압력으로 밀려나오게 성형함으로써 합성목재(1)가 원치않게 늘어나는 등의 현상을 방지하여 합성목재(1)의 품질을 높일 수 있다는 점도 특징의 하나라 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 점이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 이용되는 합성목재 성형 설비의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도

도 2는 본 발명에 이용되는 금형의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도

도 3은 본 발명에 이용되는 냉각챔버와 가이드 금형의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도
도 4와 도 5는 본 발명에 의해 합성목재를 성형하는 과정을 보여주는 측단면도와 평단면도

Claims (7)

1. 합성목재 원료를 공급챔버(10)에 투입하여 이송하는 공정과, 상기 공급챔버(10)에 연결되며 내부에는 원하는 합성목재(1)의 단면과 대응되는 형상의 캐비티를 내부에 갖는 금형(20)에 원료를 주입하여 합성목재(1)의 형상을 성형하는 공정과, 상기 금형(20)에 이어지는 냉각챔버(30)의 내부에 전후면을 관통하는 슬릿(42)이 구비된 복수개의 가이드 금형(40)을 배치하여 상기 금형(20)으로부터 압출되는 합성목재(1)를 상기 가이드 금형(40)의 상기 슬릿(42)을 통과시키면서 냉각수에 의해 합성목재(1)를 냉각 경화시키는 냉각공정을 포함하며,

   상기 냉각챔버(30)의 내부에는 복수개의 가이드 금형(40)을 나란하게 배치하고, 각각의 가이드 금형(40)은 상기 냉각챔버(30)의 투입단에서 배출단으로 갈수록 슬릿(42)의 단면적이 점차적으로 작아지는 복수개의 가이드 금형(40)으로 구성하여 상기 금형(20)에서 압출되는 합성목재(1)가 냉각챔버(30)의 투입구를 통해 진입하여 각각의 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 통과하면서 단면적이 점차적으로 줄어드는 합성목재(1)를 성형하며,

   상기 냉각챔버(30)의 내부로는 복수개의 냉각수 노즐을 구비하여 상기 가이드 금형(40)의 각 슬릿(42)을 통과하여 성형되는 합성목재(1)의 표면에 냉각수를 분사여 각각의 가이드 금형(40)의 슬릿(42)을 지나 성형된 상기 합성목재(1)를 동시에 냉각 경화시키는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이송공정에서는 내부에 이송 스크류가 구비된 공급챔버(10)의 내부에 원료를 투입하여 상기 이송 스크류에 의해 상기 금형(20) 방향으로 공급하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 금형(20)은 상기 공급챔버(10)의 원료 배출단에 연결된 히팅금형(22)과, 상기 히팅금형(22)에 연결된 몰딩금형(26)을 갖도록 구성하여, 상기 공급챔버(10)에서 배출되는 원료를 상기 히팅금형(22) 내부의 캐비티를 통과시키면서 용융하여 상기 몰딩금형(26) 내부의 캐비티에 의해 합성목재(1)를 압출 성형하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 몰딩금형(26)의 내부로는 캐비티 둘레부에 별도의 냉각액 순환관(26a 및 26b)이 구비되도록 구성하여, 상기 냉각액 순환관(26a 및 26b)을 통해 공급되는 냉각액에 의해 상기 몰딩금형(26)의 캐비티에서 압출되는 합성목재(1)와의 열교환이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 히팅금형(22)과 상기 몰딩금형(26)의 사이에는 전후단으로 연통된 캐비티를 갖는 중간금형(24)을 더 구비하고, 상기 중간금형(24)의 캐비티 둘레부에는 별도의 냉각액 순환관을 더 구비하여, 상기 냉각액 순환관을 통해 공급되는 냉각액에 의해 상기 중간금형(24)의 캐비티에서 압출되는 합성목재(1)와의 열교환이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
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