KR101106312B1 - 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법 - Google Patents
목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 합성수지와 천연섬유재질을 혼합하여 토목공사용으로 사용되는 압출배관의 제조방법에 관한 것으로서, 목분과 수지 및 상기 주성분(재료)들의 접착성을 향상시키기 위한 첨가제 및 융합 촉매제와 같은 물질을 선택적으로 첨가 혼합하여 압출에 의해 성형하여서 된 것으로서, 목분과 수지를 혼합하여 성형함으로써 무게를 줄여 가볍게 하고, 목분의 활용도를 높이면서 제조원가를 줄이며, 유체가 유통될 때에 유체의 진동과 소음을 흡수하여 진동과 소음을 줄이는 2중 효과를 얻을 수 있다.
합성수지. 목분. 합성수지목분환합공정. 성형공정. 경탄. 압출성형시스템. 혼합장치. 이중스크류압출기. 냉각장치부.
Description
본 발명은 천연목재를 기반으로 하는 목분(천연섬유질)과 수지를 혼합하여 하수관과 같은 제품을 성형시키도록 하는 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법에 관한 것이다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 목분과 수지 및 상기 주성분(재료)들의 접착성 을 향상시키기 위한 첨가제 및 융합 촉매제와 같은 물질을 선택적으로 첨가 혼합하여 압출에 의해 성형하고, 외면에 연질PVC를 선택적으로 피복하여서 된 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법을 제공하려는 것이다.
PVCㆍPEㆍPP와 같은 각종 합성수지만을 원료로 하여 생산되는 하수 설비용 각종 합성수지목분압출배관은 유체를 이송시키는 이송관(하수관) 등이 널리 알려져 있다.
상기와 같이 합성수지만을 원료로 하여 제조(생산)되는 여러 종류의 종래 하수관 건축설비용 압출 배관 들은 파손 등의 결함이 발생할 확률이 적어서 하수도와 같은 각종 위생시스템의 설비에 활용되고 있다.
합성수지만을 원료로 하여 제조(생산)되는 압출배관들은, 파이프의 내부 부식 및 지하의 외부 부식을 피할 수 없음에도 불구하고 거의 모든 화학물질에 대하여 내성이 있고 부식이나 마멸에 대해 높은 내성을 갖으며, 적절하게 설계 및 설치하게 되면 중량 대비 외부 하중(압력)을 견디어내는 강도를 우수하게 유지시킬 수 있으며, 수도관으로 사용할 경우에는 물 본연의 깨끗함과 순수함을 보존하며, 내부의 부드러운 표면과 내벽은 유동마찰과 유수 저항성을 최소화시키는 유동이 우수한 특성이 있다.
그러나 이와 같이 합성수지만을 원료로 하여 제조(생산)되는 압출배관들을 장기간 사용하게 되면 내성이 약화되면서 부식현상이 발생하고, 내성이 약화된 상태에서 외부의 충격이 가해지면 쉽게 파손되는 현상이 발생하며, 유체가 유통될 때에 유체의 진동을 흡수하지 못하여 소음이 크게 발생하게 된다.
한편, 목재공장 등에서 발생하는 폐목재 중에서 일부를 화목용의 연료로 사용하기도 하지만 대부분 그냥 소각함으로써 천연자원(섬유질)인 목재를 활용하지 못하고 낭비하였다.
상기와 같은 합성수지만을 원료로 하여 제조(생산)되는 압출 제품들의 문제를 해소하고 목재의 활용도를 높이는 구체적인 실용화 방안 즉, 목재나 기타 천연섬유를 합성수지와 혼합하여 새로운 제품을 제조하여 사용하고 있다.
그 일 예로서, 합성수지를 주원료로 하고 이 합성수지에 천연섬유재질인 목재를 첨가하고 혼합하여 건축 내장재 및 바닥재로 제조하여 사용하는 것이다.
그러나, 합성수지와 천연섬유재질을 혼합하여 배수관재 및 선축설비 배관재용 물품을 제조하는데에는 이를 전혀 활용하지 못하였다.
따라서 이와 같이 합성수지와 천연섬유재질인 목재를 혼합하여 토목공사용 배수관제 및 건축설비 배관재용 물품을 제조하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 합성수지와 천연섬유재질을 혼합하여 토목공사용 물품을 제조하는데 활용하도록 하는 목분이 함유된 합성수지목분압출배관 및 그 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명은, 목분과 수지 및 상기 주성분(재료)들의 접착성을 향상시키기 위한 첨가제 및 융합 촉매제와 같은 물질을 선택적으로 첨가 혼합하여 압출에 의해 성형하고, 외면에 연질PVC를 피복하여서 된 목분이 함유된 합성수지목분압출배관 및 그 제조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 목분과 수지를 혼합하여 성형함으로써, 목분의 활용도를 높이고, 제조원가를 줄이며, 유체가 유통될 때에 유체의 진동과 소음을 흡수하여 진동과 소음을 줄일 수 있도록 된 목분이 함유된 합성수지목분압출관 및 그 제조방법을 제공하려는데 있다.
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본 발명의 다른 상기 및 기타 목적은,
폴리에틸렌(PE:Polyethlene)ㆍ폴리프로필렌(PP:Polypropylene)ㆍ폴리염화비닐(PVC:Polyvinychloride)ㆍABS수지(ABS Resin:아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지)ㆍ폴리스틸렌(PS:Polystylene) 중에서 어느 하나의 수지에 천연원목ㆍ합성목재ㆍ재생펄프 등 작은 입자 또는 분말로 분쇄한 목분ㆍ목재생산물ㆍ비목재 제지섬유ㆍ갈대ㆍ섬유를 가진 줄기ㆍ잎 섬유ㆍ해조류ㆍ땅콩껍질ㆍ대나무ㆍ짚ㆍ옥수수ㆍ야자수열매 중에서 어느 하나의 목분을 첨가 혼합하는 합성수지목분혼합공정, 상기 합성수지목분혼합공정에 의해 혼합된 수지목분혼합물을 용융시키면서 압출성형장치에 의해 수지목분배관으로 성형하는 수지목분압출성형공정, 상기 수지목분배관의 외면에 연질PVC를 피복시키는 연질PVC피복공정으로 이루어지는 것에 있어서;
상기 수지와 목분을 혼합하는 합성수지목분혼합공정은; 수지와 목분이 혼합된 수지목분혼합물에 실란과 경탄을 더 첨가하여 혼합시키는 것;을 특징으로 하는 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법에 의해 달성된다.
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본 발명에 따른 목분이 함유된 합성수지목분압출배관 및 그 제조방법은 합성수지와 천연섬유재질을 혼합하여 건축설비용으로 사용되는 합성수지목분압출배관을 제조하려는 것이다.
본 발명은, 목분과 수지 및 상기 주성분(재료)들의 접착성을 향상시키기 위 한 첨가제 및 융합 촉매제와 같은 물질을 선택적으로 첨가 혼합하여 압출에 의해 성형하여서 된 것으로서, 목분과 수지를 혼합하여 성형함으로써 무게를 줄여 가볍게 하고, 외부충격에 강하며, 목분의 활용도를 높이면서 제조원가를 줄이며, 유체가 유통될 때에 유체의 진동과 소음을 흡수하여 진동과 소음을 줄이는 2중 효과를 얻을 수 있으며, 실란과 접착제를 사용하게 되면 강도를 더욱 강화시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부된 도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면 도 1 내지 도 3b은 본 발명에 따른 목분이 함유된 합성수지목분압출배관 및 그 제조방법의 구체적인 실현 예를 보인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조공정도(1)이고, 도 2는 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 압출성형시스템(100)을 보인 것이며, 도 3a 및 도 3b는 압출성형시스템(100)에 설치되는 압출장치부(120)의 콘형 이중스크류장치(120-1) 및 절삭형 이중스크루장치(120-2)를 보인 것이다.
본 발명에 따른 목분이 함유된 합성수지목분압출배관는 도 1에 예시된 바와 같은 제조공정(1)에 의거하여 도 2에 예시된 바와 같은 압출성형시스템(100)을 이용하여 제조하게 된다.
목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 성형공정(1:프로세스)은, 합성수 지(10)와 목분(20)을 혼합하는 합성수지목분혼합공정(30)과; 합성수지목분혼합공정(30)에서 얻어진 수지목분혼합물을 압출하여 수지목분배관으로 성형하고, 성형된 수지목분배관의 외면에 연질PVC를 두께 0.2 ~ 1mm로 피복하는 압출성형공정(40);으로 이루어진다.
압출성형시스템(100)은 합성수지(10)와 목분(20)을 혼합장치부(110)에서 혼합하고, 혼합장치부(110)에서 혼합된 수지목분혼합물을 이중스크류압출기(120)에 의해 압출 성형하며, 이중스크류압출기(120)에서 성형된 배관를 냉각장치부(130)에서 교정 및 냉각시켜 제품을 완성하게 된다.
즉, 본 발명은 원료를 준비하여 혼합하고, 압출기에서 가소화(Plasticizing)시키며, 공구(크기)를 선택하며, 다운스트림(Downstream) 장비에 의해 교정ㆍ냉각ㆍ절단하며, 브러싱ㆍ엠보싱ㆍ도색(Painting)과 같은 마감공정을 실시하여 합성수지목분압출배관를 성형 제조하게 된다.
합성수지(10)와 목분(20)은 혼합장치(110)를 이용하여 합성수지목분혼합공정(30)을 실시하여 수지목분혼합물을 형성한다.
상기에서 합성수지(10)는 열가소성수지(Thermoplastic resin)에 속하는 플라스틱(Plastic)을 통칭하는 것으로서, 폴리에틸렌(PE:Polyethlene)ㆍ폴리프로필렌(PP:Polypropylene)ㆍ폴리염화비닐(PVC:Polyvinychloride)ㆍABS수지(ABS Resin:아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지)ㆍ폴리스틸렌(PS:Polystylene) 등을 들 수 있다.
목분(20) 즉, 목섬유의 성분은, 셀루로우즈 분자구조를 가지는 섬유질 또는 유기물 섬유질이 바람직하다.
천연 셀루로우즈로는 천연원목과 합성목재 및 재생펄프 등 작은 입자 또는 분말로 분쇄한 목분ㆍ목재생산물ㆍ비목재 제지섬유ㆍ갈대ㆍ섬유를 가진 줄기ㆍ잎 섬유ㆍ기타 천연섬유(예컨데:Hemp, Flex, Jute, Kenaf, Cellulose 등)등을 들 수 있고, 유기물 섬유질로는 해조류ㆍ땅콩껍질ㆍ대나무ㆍ짚ㆍ옥수수ㆍ야자수열매 등을 들 수 있다.
상기 목분(20)은 사전에 건조하고 분말화 또는 펠릿(입자)화 한 것을 들 수 있다.
상기 목분(20)은 0.5 ~ 8%의 수분함유량을 갖도록 건조하는 것이며, 바람직하게는 4 ~ 6%의 수분함유량을 갖도록 건조하는 것이다.
예컨데, 1%이하의 수분함유량을 갖는 목분(20)에 다른 첨가제와 함께 혼합하게 되면 이때의 겉보기밀도(Bulk Density)를 300 ~ 400g/l의 양호한 상태로 유지시킬 수 있다.
상기와 같이 건조된 목분(20)은 일정한 크기로 성형시켜 주는데, 그 길이는 1 ~ 10mm의 크기로 펠릿(입자)화 하는 것이며, 더욱 바람직하게는 3 ~ 5mm의 크기로 펠릿화 하는 것이다.
압출하여 목분(20)을 펠릿화 시킬 때에 수분함유량이 8%를 초과하여 수분함량이 높아지면 제품을 생산할 때에 기포가 발생할 염려가 있고, 생산성(생산량) 및 제품에 악 영향을 미치게 된다.
즉, 수분함유량이 작을수록 생산성(생산량)의 증가 확률이 높아지게 된다.
상기 합성수지(10)와 목분(20)은 소정의 배합비율로 합성수지목분혼합공정(30)에서 혼합하여 수지목분혼합물을 형성한다.
상기 합성수지(10)와 목분(20)의 혼합시킬 때에 목분(20)은 최소 30 중량% ~ 최대 85중량%, 합성수지(10)는 최대 70중량% ~ 최소 15중량%의 비율로 혼합시켜 주는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 목분(20)은 40 중량% ~ 70중량%에 합성수지(10)는 60중량% ~ 30중량%의 비율로 혼합시켜 주는 것이다.
상기 합성수지(10)와 목분(20)을 합성수지목분혼합공정(30)에서 혼합하여 수지목분혼합물을 형성할 때에 주성분들 간의 접착성을 증가시키기 위한 첨가제를 첨가할 수 있다.
상기 첨가제로서는, 합성수지의 컴파운드(커플링제)로서 실란(Silane), 마이카(Mica: 운모)를 포함하는 경탄(50), 그리고 계면활성제, 난연제, 안료 등을 들 수 있다.
상기 합성수지(10)와 목분(20)을 혼합시킨 수지목분혼합물에 더 첨가되어 혼합되는 실란(Silane)은 합성수지(10)와 목분(20)의 혼합성과 접합성을 향상시키고 매트릭스의 강도를 강화시키기 위한 접착제(커플링제)로 첨가하여 혼합한다.
상기 실란(Silane)으로서는 아미노프로필트리에톡시실란(Aminopropyl Triethoxysilane: H2NC3H6-Si(OC2H5)3)을 들 수 있다.
상기, 아미노프로필트리에톡시실란(Aminopropyl Triethoxysilane: H2NC3H6-Si(OC2H5)3)은, 페놀알데히드ㆍ폴리에스테르ㆍ에폭시ㆍPSTㆍ폴리아이드ㆍ카보네이 트와 같은 열가소성 또는 열경화성 수지에 사용될 경우에 건습 굽힙력(Wet Bending Strength)ㆍ압축력ㆍ전단응력ㆍ물리적 또는 기계적 특성ㆍ습윤 전기적 특성(Wet Electric properties)을 크게 향상시키며, 습윤성ㆍ폴리머로 채움을 분산시키는 성질 향상시키는 것으로 알려져 있다.
또 합성수지(10)와 목분(20)을 혼합시킨 수지목분혼합물에 충격강도와 인장강도 및 수치안전성과 열변형에 대한 저항력을 증진시키기 위해 가공조제로서 경탄(50)을 첨가한다.
경탄은 PP/ PE/ PCS 등과 같은 물질을 사용하여 주로파이프(Pipe)와 같은 압출 제품을 압출성형할 때에 첨가하여 사용한다.
상기 수지목분혼합물에 더 첨가 혼합되는 가공조제의 경탄(50)으로는, 마이카(Mica: 운모)과 경탄(나노 크기의 경탄 및 일반경탄)을 들 수 있다.
상기 마이카(Mica: 운모)는 석영ㆍ장석과 함께 화강암 중에 있는 광물(조암광물)로서, 경도는 2.5 ~ 4이고 비중은 2.75 ~ 3.2이며, 화학적 성분이 매우 복잡하여 X2Y4~6Z802(OH,F)4의 화학식을 갖는 층상구조로서 육각 판상의 결정형을 이루고 있다.
상기 마이카(Mica: 운모)는 성분이나 성질에 따라 백운모ㆍ소다운모ㆍ흑운모ㆍ금운모ㆍ홍운모ㆍ진발다이트 등이 알려져 있는데, 백운모는 내화성(耐火性)이 강한 부도체로서 전기절연물ㆍ내화재 등으로 사용되고, 금운모는 질이 좋을 경우에 백운모처럼 쓰이며, 흑운모는 철분이 많아 이용가치가 작으며, 홍운모와 진발다이트는 리튬을 함유하고 있어 광석으로 이용되는 것으로 알려져 있다.
상기 마이카(Mica: 운모)는 전체 중량%의 5 ~ 18중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 너무 적게 (5중량% 이하)사용하면 강성이 떨어지고 차음성을 발휘할 수 없게 되고, 너무 다량(18중량% 이상)을 사용하게 되면 압출성형할 대에 흐름성이 양호하지 못하고 강성이 너무 높게 되어 균열(CRACK)이 발생할 우려가 있다
또 나노 크기의 경탄으로는 CaCO3 나노분말ㆍNPCCㆍ나노 크기로 침전된 탄산칼슘(Precipited Nano Sized Calcium Cabonate) 등을 들 수 있으며, 나노 크기의 경탄은 물성이 일정하여 분산성이 보장되므로 이를 폴리염화비닐과 같은 합성수지조성물에 적용하게 되면 충격강도 및 인장강도를 가지게 된다.
본 발명에서 적용되는 나노 크기의 경탄은 평균입자경이 40nm의 크기를 사용하는 것이 바람직하며, 일반경탄으로는 1마이크론(Micron)크기의 스테아린산으로 코팅된 것을 들 수 있다.
상기와 같이 합성수지(10)와 목분(20)에 실란(Silane)과 경탄을 더 첨가하여 혼합할 때에는 수지: 50 ~ 70 중량%, 목분: 20 ~ 40 중량%, 실란: 2 ~ 10 중량%, 경탄: 5 ~ 18중량%의 비율로 혼합시켜 주는 것이 바람직하다.
상기 합성수지목분혼합공정(30)에서 혼합되는 합성수지(10)와 목분(20) 만을 혼합하거나 실란과 경탄을 더 첨가하여 혼합한 수지목분혼합물은 이중스크류압출기(120)와 같은 압출기에 의해 수지목분배관를 성형하고, 성형된 수지목분배관의 외면에 연질PVC를 일정한 두께(0.2 ~ 1 mm의 두께)로 피복시켜 주는 압출성형공정(40)을 실시하여 최종목적물인 토목공사 및 건축배관용 하수배관 즉, 이송관(하 수관)과 선형파이프 등을 얻을 수 있다.
압출성형공정(40)에 있어서 압출기를 일 예로 하여 설명한다.
압출기의 내부에서는 폴리머를 소성화시키고 혼합물을 균질화시키며 가스를 제거하여 압축 및 성형시키는 것이 요망된다.
상기 압출기의 스크류 형상은 압축비, 작업횟수, 롤러간격 및 클랭크 간격 등이 반영되어야 함이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b에 예시된 바와 같은 콘형이중스크류장치(120-1) 또는 이중평행스크류장치(120-2)가 장착된 이중스크류압출기(120)를 사용하는 것이다.
특히, 콘형이중스크류장치(120-1)가 설치된 콘형 이중 스크류 압출기는 목분(20)이 70% 이상인 압출 목재 및 목분(20)이 60% 이하인 목재-충전 플라스틱를 가공하는데 유용하고, 목분(20)이 60% 이하인 목재-충전 플라스틱을 가공할 때에는 목재-충전 PVC용 스크류 즉, 이중평행스크류장치(120-2)가 장착된 평행 압출기(Parallel Machine)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 콘형이중스크류장치(120-1)가 설치된 콘형 이중 스크류 압출기는 생산량을 고려할 때에 설치면적을 최소화할 수 있으며, 다음과 같은 몇 가지의 이점(효과)을 얻을 수 있다.
공급영역(Feeding Zone)에서 많은 량의 수지목분혼합물을 공급(즉, 폭 넓은 처리범위)할 수 있고, 평행압출기((Parallel Machine)에 비해 각기 다른 출력 요건 및 원료특성의 변화에 용이하게 대응할 수 있다.
즉, 콘형이중스크류장치(120-1)가 채택된 콘형 이중 스크류 압출기는, 동일 한 생산량의 조건에서 스크류의 길이가 짧아 목재가 배럴 속에 있는 시간이 짧아지게 되어(계량부(Metering Section)의 잔류시간이 평행압출기((Parallel Machine)에 비해 유리하여) 용융재료가 고온지역을 2배 정도의 빠른 속도로 통과하므로 열화를 발생시키지 않게 되며 합성수지(플라스틱)를 소성화시키는데 필요한 고온에서 압출되는 합성섬유가 검게 변하는 것을 방지할 수 있게 된다.
일반적으로 스크류축이 분기 됨을 고려하여 트러스트베어링이 장착된 강력한 기어를 사용하게 되면 작은 단면적을 갖는 고성능 프로파일의 압출과 같은 고압 압출에 이상적이다.
압출시에는 합성수지(플라스틱)의 량이 부족하여 점도가 증가할 때에 배럴 및 스크류의 분해가 용이하다.
원료공급부의 스크류직경이 크고 스크류의 테이퍼에 따른 압축력이 증가하므로 천연섬유 배합과 같은 낮은 겉보기 밀도의 재질에 매우 적합하다.
콘형 이중 스크류 압출기의 콘형이중스크류장치(120-1)는 스크류 계량부(Metering Section)에서의 가늘어짐으로 인해 재료의 전단 응력이 최소화되므로 천연섬유 배합 프로세스에서 큰 강점을 얻으면서도 섬유구조를 손상시키지 않게 한다.
목재-충전 PVC용 스크류(목재 60%이하)는, 부드럽게 절삭한 스크류를 채택하고, 1.5:1 ~ 2;1의 압축비를 유지하며, 항상 PVC의 생산을 시작으로 하여 PVC의 생산으로 종결하는 것이 바람직하다.
또 압출 목재용 스크류(목재 70% 이상)는, 날카롭게 절삭하여 파이프 설계 에 적합하도록 된 스크류로서, 3.5:1 ~ 4;1의 압축비를 유지하며, 메트릭스로 폴리프로필렌(PP:Polypropylene)를 사용하게 되면 혼합-냉각제(Freeing - Mixture)를사용해서 정지시킬 필요성이 없어지며, PVC를 사용하여 PP/목재를 밀어(배출) 청소하는 것이 바람직하다.
상기 이중스크류압출기(120)의 핵심 기능은 최고 품질의 용융재료를 생산하는 것으로, 적절한 용융온도에서 완벽하게 소성화, 균질화, 가스 배출 및 압축하는 것이며, 그러면서도 목재에 결함이 발생하지(손상되지) 않도록 하는 것이다.
생산영역에서 스크류가 통제할 수 없을 정도로 과도하게 마찰하게 되면 잔류시간이 길어지거나 과열되어 목재의 결함을 초래하게 되며, 압출기가 용융재료의 품질을 유지하지 못하게 되면 생산되는 제품의 품질 및 특성에 돌이킬 수 없는 악영향을 직접적으로 주게 되므로 이를 충분히 고려하여야 한다
예컨데, 목재 또는 폴리머가 불균일하게 분포하게 되면 기계적 강도가 감소하고 수분의 흡수가 증가하게 된다.
이중스크류압출기(120)는 용융온도를 80 ~ 250℃로 유지시켜 주는 것이 바람직하며, 용융온도가 너무 낮거나 또는 높게 유지시키지 않도록 충분히 고려하여야 한다.
용융온도를 너무 낮거나 또는 높게 유지시키게 되면 폴리머를 완전하게 용융시키지 못하고 목재의 분포가 균일하지 못하게 되며, 기계적 강도가 감소하고 물의 흡수가 증가하여 제품의 품질(제품의 색상과 강성도 및 표면상태)에 악영향을 미치게 되며, 나아가 배합이 증가하고 결국에는 용융 자체가 불가능해질 우려가 있다
이중스크류압출기(120)는 경직성(Inflexibility)을 고려하여야 한다.
이중스크류압출기(120)에 의한 배합에 있어서, 공구의 선택에 따라 압출기의 배합은 달라지므로 배합을 완전하게 처리할 수 있도록 고려되어야 하며, 프로세서의 특성과 질량 온도 및 사소화율을 제어할 수 없게 되면 모든 형상의 기계적 특성과 제품의 특성 및 색상이 크게 변화할 수 있다.
이중스크류압출기(120)은 생산량에 있어서도 질량과 온도 및 가소화율을 통제할 수 있어야 하며, 이를 통제하지 못하게 되면 생산속도와 제품의 변화를 방지할 수 없게 된다.
상기 이중스크류압출기(120)와 같은 성형장치에 의해 성형되는 제품은 냉각장치부(130)를 통과시켜 냉각시켜 줌으로서 제품으로서 제조(생산)를 완료하게 된다.
냉각장치부(130)에서 성형된 제품을 냉각시키는 방법은 공기를 이용하여 냉각시키는 공랭식과, 물을 이용하여 냉각시키는 수냉식을 들 수 있다.
상기 냉각방식에서, 생산량이 적을 때에는 공랭식을 적용하는 것이 바람직하고, 수냉식은 처리속도 즉 생산성을 높일 때에 적용하는 것이 바람직하다.
목재가 60% 이하인 경우에 있어서 냉각장치부(130)의 설계 특성:
다이의 배치(Die - Layout)를 PVC 공구(Tool)과 매우 유사하게 배치함으로써, 용융재료의 강성도로 인해 설계가 단순해지고, 저압을 유지하기 위해 평행 랜 드(Parallel Lend)가 짧아지며, 다이의 배부름 또는 수축현상이 매우 드물며, 냉각된 전면판(Front Plate)의 사용이 줄어들게 된다.
교정된 배치(Calibration-Layout)를 PVC 공구(Tool)과 유사하게 배치하며, 선형배스(Whirlbath)나 물탱크 앞에 짧은 건식 교정장치(DryCalibration)를 사용하며, 압출속도(Haul off Speed)는 단단한 PVC 또는 폼과 비교할 수 있으며, 생산을 위해 윈도우 -다운 스트림(Window- Downstreams)이 적당하다.
목재가 70% 이상인 경우에 있어서 냉각장치부(130)의 설계 특성:
다이의 배치(Die - Layout)를 PVC 공구(Tool)과 다르게 한다.
압출기의 내부에 물의 양이 많으므로 다이와 교정기(Calibrator) 간에 틈이 발생해서는 안 되며, 틈이 발생하게 되면 압출재의 표면에 손상을 줄 수 있으며, 다이의 내부에 배압(Back Pressure)을 증가시키게 된다.
냉각판은 다이에 직접 설치하고, 속이 빈 프로파일인 경우에는 맨드렐(Mandrel)을 교정기/냉각판 안에 삽입한다.
전통적인 교정은 사용하지 않게 된다.
건식-교정기를 사용하지 않고 직접 선형배스(Whirlbath)나 물탱크에 흐르게 하고, 생산속도는 냉각 및 물의 흐름에 영향을 받게 되며, 생산을 위해 단순화된 다운 스트림(Window- Downstreams)이 요구된다.
< 실시 예 1>
수지(폴리염화비닐:PVC:Polyvinychloride): 60중량%, 목분: 25중량%, 실란(아미노프로필트리에톡시실란:Aminopropyl Triethoxysilane): 5중량%, 경탄(마이카): 10중량%의 비율로 혼합하여 수지목분혼합물을 얻었다.
상기 수지목분혼합물을 압출성형장치에 의해 수지목분배관로 성형하였다.
상기 수지목분배관의 외면에 연질PVC를 0.7mm의 두께로 피복하여 최종목적물인 합성수지목분압출배관로서 합성수지목분압출관(파이프)을 얻었다.
상기 실시 예에 의해 얻어진 합성수지목분압출관(파이프)는 순수 수지(폴리염화비닐:PVC:Polyvinychloride)에 의해 동일한 크기로 압출 성형된 합성수지파이프에 비하여 중량이 가벼웠고, 강도가 강화되었으며, 소음을 현저히 줄임을 확인할 수 있었다.
본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대하여서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에게 있어 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조공정도.
도 2는 본 발명에 따른 목분이 함유된 합성수지목분압출배관을 성형하는 압출성형시스템을 보인 예시도.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 예시된 본 발명에 따른 압출성형시스템의 압출장치부에 설치되는 콘형 이중스크류장치 및 절삭형 이중스크루장치를 보인 예시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 제조공정도 10: 합성수지 20: 목분
30: 합성수지목분혼합공정 40: 성형공정 50: 경탄
100: 압출성형시스템 110: 혼합장치 120: 이중스크류압출기
130: 냉각장치부
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- 폴리에틸렌(PE:Polyethlene)ㆍ폴리프로필렌(PP:Polypropylene)ㆍ폴리염화비닐(PVC:Polyvinychloride)ㆍABS수지(ABS Resin:아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지)ㆍ폴리스틸렌(PS:Polystylene) 중에서 어느 하나의 수지에 천연원목ㆍ합성목재ㆍ재생펄프 등 작은 입자 또는 분말로 분쇄한 목분ㆍ목재생산물ㆍ비목재 제지섬유ㆍ갈대ㆍ섬유를 가진 줄기ㆍ잎 섬유ㆍ해조류ㆍ땅콩껍질ㆍ대나무ㆍ짚ㆍ옥수수ㆍ야자수열매 중에서 어느 하나의 목분을 첨가 혼합하는 합성수지목분혼합공정, 상기 합성수지목분혼합공정에 의해 혼합된 수지목분혼합물을 용융시키면서 압출성형장치에 의해 수지목분배관으로 성형하는 수지목분압출성형공정, 상기 수지목분배관의 외면에 연질PVC를 피복시키는 연질PVC피복공정으로 이루어지는 것에 있어서;상기 수지와 목분을 혼합하는 합성수지목분혼합공정은; 수지와 목분이 혼합된 수지목분혼합물에 실란과 경탄을 더 첨가하여 혼합시키는 것;을 특징으로 하는 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법.
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- 청구항 4 있어서, 수지와 목분과 실란 및 경탄의 혼합비율은;수지가 50 ~ 70 중량%, 목분은 20 ~ 40 중량%, 실란은 2 ~ 10 중량%, 경탄은 5 ~ 15중량%인;것을 특징으로 하는 목분이 함유된 합성수지목분압출배관의 제조방법.
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