KR101167263B1 - 도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 장식물이나 테이블 등의 소재로 사용되는 판재를 도자기로 제작할 수 있도록 하는 도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치에 관한 것으로서, 넓은 면적의 도판 제조에 용이하도록 하고, 도판 성형의 표면 평탄도 및 균일도를 높이도록 함과 동이세 안정적인 도판 생산을 유도하기 위한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 도판 제조용 토출 다이는, 토련기(10)의 압출부(14) 선단과 성형금형(28) 사이에 결합되어 반죽된 원료의 통로를 이루는 토출 다이에 있어서, 상기 압출부(14) 선단에 결합되는 일단에서 성형금형(28)과 결합되는 타단으로 갈수록 내부의 높이 방향은 좁아지고 폭 방향은 넓어지면서 내측 단면적이 점차 좁아지는 토출 몸체(23)와; 상기 토출 몸체(23)의 일단과 타단 사이에서 적어도 하나 이상이 수직하게 관통 설치되는 레버(26); 및 상기 토출 몸체(23)의 내부에 위치한 상기 레버(26)에 고정되는 판 형상으로 상기 레버(26)의 회전각도에 따라 상기 레버(26)를 기준으로 폭 방향 양측에 대하여 반죽된 원료의 흐름을 조절하는 키(27a, 27b)를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치{EXTRUSION DIE FOR MANUFACTURING OF CERAMIC PLATE, AND MANUFACTURING EQUIPMENT USING THE SAME}

본 발명은 도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 장식물이나 테이블 등의 소재로 사용되는 판재를 도자기로 제작할 수 있도록 하는 도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 도자기는 인간이 문화 생활을 시작하면서 가장 초기에 발명된 문명이기의 하나로서 유구한 세월을 통해 다양한 형태로 발전되어 왔다.

특히, 세라믹 도자기는 세라믹 소재의 특성상 맑고 깨끗한 이미지를 창출하고 두들겼을 때의 청아한 소리로 인해 실용적인 측면뿐만 아니라 장식적인 가치를 향상시키기 위해서 형태 및 표면 모양의 개발이 진행되어 왔다.

최근에는 대리석을 대체하기 위하여 또는 테이블 등 각종 장식용 판재를 대신하기 위하여 판상의 도자기(이하, '도판'이라 함) 개발이 시도되고 있다.

하지만, 도판 제작에 있어서, 넓은 면적(예를 들어 1,000 × 2,000㎜)의 평면 도판을 형성할 경우, 초벌구이 과정 또는 재벌구이 과정에서 도자기 소지(이하, '반죽된 원료'라 함)가 휘거나 뒤틀리는 등의 변형이 발생하고, 표면의 평탄도 또한 균일하게 형성되지 못하는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제의 해결을 위해서는, 반죽된 원료를 소망하는 형상으로 성형함에 있어서, 반죽된 원료 내에 기포가 없을 것과 수분 정도와 입자의 밀도가 균일할 것 등의 조건을 필요로 한다.

여기서, 반죽된 원료 내의 기포 제거와 수분의 균일한 정도는 일반적으로 토련기를 이용하여 일정 수준을 갖도록 형성할 수 있으나, 도판 전체에 대한 균일한 밀도를 형성하기에는 많은 어려움을 갖는다.

이에 대한 종래의 기술로는, 테이블 위의 일정 형상의 틀에 토련 과정을 거친 반죽된 원료를 올려놓고, 프레스 등의 수단을 이용하여 여러 차례 반복적으로 가압하여 성형하거나 방망이 등으로 두들겨 균일도를 갖도록 하였다.

그러나, 이렇게 프레스 수단을 이용한 방법은 설비의 면적이 제한적일 뿐 아니라 위에서 언급한 넓은 면적에 대하여 수행할 경우 균열이 발생하는 등 불량률이 많고, 작업 시간이 많이 소요되는 등의 문제를 갖는다.

일본공개특허 10-101405호 공보 일본공개특허 2002-79509호 공보

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 넓은 면적의 도판 제조에 신속하도록 함과 동시에 용이하도록 하고, 도판 성형의 표면 평탄도 및 밀도의 균일도를 높여 안정적인 도판 생산으로 수율을 향상시키도록 하는 도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도판 제조용 토출 다이는, 토련기(10)의 압출부(14) 선단과 성형금형(28) 사이에 결합되어 반죽된 원료의 통로를 이루는 토출 다이에 있어서, 상기 압출부(14) 선단에 결합되는 일단에서 성형금형(28)과 결합되는 타단으로 갈수록 내부의 높이 방향은 좁아지고 폭 방향은 넓어지면서 내측 단면적이 점차 좁아지는 토출 몸체(23)와; 상기 토출 몸체(23)의 일단과 타단 사이에서 적어도 하나 이상이 수직하게 관통 설치되는 레버(26); 및 상기 토출 몸체(23)의 내부에 위치한 상기 레버(26)에 고정되는 판 형상으로 상기 레버(26)의 회전각도에 따라 상기 레버(26)를 기준으로 폭 방향 양측에 대하여 반죽된 원료의 흐름을 조절하는 키(27a, 27b)를 포함한 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 토출 몸체(23)의 상측 또는 하측으로 돌출한 상기 레버(26)에는 상기 레버(26)의 회전을 작업자에 의해 고정토록 하는 고정구(21)를 더 구비함이 바람직하다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도판 제조장치는, 반죽된 원료를 압출부를 통해 압출하는 토련기(10)와; 상기 토련기(10)의 압출부 선단에 일단이 결합되는 제 1 항의 토출 다이(20)와; 상기 토출 다이(20)의 타단에 결합되는 성형금형(28)과; 상기 성형금형(28)를 통과하여 나오는 반죽된 원료의 이동경로 상에 설치되어 반죽된 원료의 두께를 축소시켜 통과하게 하는 압연 롤러(30); 및 상기 압연 롤러(30)를 통과한 반죽된 원료를 평탄하게 받쳐 지지하며 이송하는 컨베이어(40)를 포함한 구성으로 이루어진다.

본 발명의 구성에 의하면, 토련기를 통해 반죽되어 압출되는 원료는 토출 다이를 통과하는 과정에서 도판 전체의 굵기에 대하여 균일한 밀도를 이루고, 이어 압연롤러를 통과하는 과정에서 더욱 안정적인 균일도와 일정한 두께의 도판 재료를 얻게 되며, 이것은 초벌구이 또는 재벌구이 과정에서도 안정적인 두께 및 형상을 유지시키는 효과를 창출한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도판 제조장치 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ로 표시한 부분의 토출 다이 구성과 이들 구성의 결합관계를 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 화살표 Ⅲ-Ⅲ선을 기준한 토출 몸체의 단면을 나타낸 평면 단면도이다.
도 4는 도 2의 화살표 Ⅳ-Ⅳ선을 기준한 토출 몸체의 내부 단면적을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도판 제조용 토출 다이 및 이를 이용하는 도판 제조장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 도판 제조용 토출 다이는, 도 1에 도시한 바와 같이, 호퍼(12)를 통해 투입되는 점토 등의 반죽된 원료를 압출부(14)를 통해 강제로 밀어내도록 구성된 토련기(10)의 압출부(14) 선단에 결합된다.

상술한 토출 다이(20)는, 도 2 또는 도 3에 도시한 바와 같이, 일단이 압출부(14)의 선단과 결합되어 반죽된 원료의 투입이 이루어지는 유입부(22)를 이루고, 타단은 압출부(14)의 계속적인 압력에 의해 유입부(22)를 통해 압송되는 반죽된 원료의 단면 형상을 소망하는 도판 형상에 가까운 형상으로 변화시키는 토출부(24)를 이룬다.

그리고, 유입부(22)와 토출부(24) 사이의 구간은 일단의 유입부(22)에서 토출부(24)로 갈수록 내부의 높이 방향은 좁아지고 폭 방향은 넓어지면서 내측 단면 면적이 점차 좁아져 토출부(24) 위치에서 반죽된 원료의 토출압을 증대시키는 토출 몸체(23)를 이룬다.

즉, 토출 다이(20)의 유입부(22)는 압출부(14)의 원형 내주면에 대응하도록 단면 형상이 원형을 이루고, 토출부(24)로 갈수록 내부 단면 면적이 점차 축소되어 결국 토출부(24) 내부의 단면 형상은 성형금형(28)의 내주면과 같은 직사각형으로 형성된다.

여기서, 토련기(10)의 압출부(14)에서 토출되는 반죽 상태의 원료는, 토출 다이(20)의 유입부(22)를 통해 그 내부로 진입하는 순간 내경이 점차 좁아지는 내주면에 접촉하게 된다.

이때 중심 부분은 가장자리 부위에 비교하여 압출부(14)의 토출압이 그대로 전달되어 이송 속도도 빠르고 밀도 또한 높게 형성된다.

이러한 상태로 성형금형(28)을 통과하는 반죽된 원료는, 중심 부위가 양측 가장자리 부위에 비교하여 볼록하게 돌출한 상태를 이루며, 이것을 초벌구이 또는 재벌구이하게 되면, 도판의 표면이 평탄하지 않을 뿐 아니라 도판 자체가 휘거나 뒤틀리는 등의 불량을 야기한다.

이러한 불량을 방지하기 위한 종래의 기술은, 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 토출 몸체(23)의 중심 부위에 대한 상부 또는 하부에 토출 다이(20)의 내부 중 반죽된 원료의 압력이 집중되는 중심 부위의 내벽 두께(d')를 가장자리 부위의 내벽 두께(d)보다 축소토록 내측 방향 유선형을 이루는 함몰부(25)를 형성하여 반죽된 원료의 중심 흐름을 가장자리 방향으로 분산시키도록 하였다.

하지만, 이러한 구성은, 폭이 500~1,500㎜ 범위의 넓은 도판을 제작함에 있어서, 가장자리 양측에 대한 반죽된 원료의 흐름이 어느 일 방향으로 쏠리는 경향이 발생하며, 이는 종래 기술의 문제점과 같이, 도판의 양측 가장자리의 두께가 다르게 나타나고, 초벌구이 또는 재벌구이 과정에서 도판이 휘거나 뒤틀리는 불량을 발생시켰다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 상술한 토출 다이(20)의 토출 몸체(23)에 수직하게 관통하는 레버(26)를 회전 가능하게 적어도 하나 이상 설치하고, 토출 몸체(23) 내부에 위치한 레버(26)에는 반죽된 원료의 흐름을 레버(26)의 회전각도에 따라 조절토록 하는 판 형상의 키(27a, 27b)를 고정시켜 형성하였다.

여기서, 상술한 레버(26)를 중심으로 한 키(27a, 27b)의 설치 위치가 토출부(24) 방향으로 향해 있는 경우, 레버(26)의 회전각도에 의해 키(27a)가 유입부(22)에서 토출부(24)로 향하는 방향으로부터 어느 일측 방향(예를 들어 '좌측'으로 가정할 때)으로 기울어져 쏠려 있는 경우, 반죽된 원료는 키(27a)가 기울어진 방향에 대하여 저항을 받아 상대측 방향('우측' 방향)으로의 흐름이 원활해진다.

그리고 레버(26)를 중심으로 하여 키(27a, 27b)의 설치 위치가 유입부(22) 방향으로 향해 있고, 레버(26)의 회전각도에 의해 키(27b)가 어느 일측 방향(예를 들어 '좌측'으로 가정할 때)으로 기울어진 경우, 반죽된 원료는 그 방향으로 흐르던 일부가 상대측 방향('우측' 방향)으로 유도되어 더욱 많은 양의 반죽된 원료가 흐르도록 할 수 있는 것이다.

이렇게 레버(26)를 중심으로 반죽된 원료의 흐름 양을 조절하는 것은, 토출 다이(20) 선단에 위치한 성형금형(28)을 통해 토출되는 반죽된 원료에 대하여 동일 두께 내에서 동일한 밀도 분포를 형성할 수 있게 한다.

한편, 본 발명에 따른 도판 제조장치는, 상술한 토출 다이(20)를 통과함에 의해 반죽된 원료가 동일한 두께와 그 두께 내에서 동일한 밀도를 유지할 수 있는 것을 더욱 안정적으로 뒤받침 하기 위하여 반죽된 원료가 토출되어 이동하는 경로상에 압연롤러부(30)와 컨베이어부(40)를 연이어 구비한다.

먼저, 상술한 바와 같이, 성형금형(28)을 통과한 반죽된 원료는, 성형금형(28)의 선단으로부터 토출되는 방향의 연장선상에 놓인 압연롤러부(30)를 통과하게 된다.

이때 성형금형(28)의 선단을 통과하는 반죽된 원료는, 토출 방향에 대하여 수직하게 절단한 단부 두께(t)가 그 진행 방향에 대하여 수직하게 배열된 압연롤러부(30)의 압연롤러(32a, 32b)를 일렬(L)로 통과하는 과정에서 감소된다.

이때 일렬(L)로 통과하는 반죽된 원료의 밀도가 다를 경우 밀도가 높은 부위는 압연롤러(32a, 32b)에 의해 눌려지는 과정에서 압연롤러(32a, 32b)의 일선 위치로부터 그 진행방향으로 더욱 돌출되는 부위를 형성하게 된다.

또 상대적으로 밀도가 낮은 부위는, 오히려 다른 부위에 비교하여 압연롤러(32a, 32b)의 일선 위치에서 수축되는 형상을 이루게 된다.

이렇게 돌출되는 부위와 수축된 형상의 정도를 근거로 상술한 레버(26)와 이를 통한 키(27a, 27b)를 조절하고, 일정 시간이 경과 한 뒤 성형금형(28)의 선단을 기준으로 깔끔하게 재단한 반죽된 원료를 압연롤러(32a, 32b) 사이로 통과시키는 일련의 과정을 반복적으로 수행하는 과정에서 성형품(P)의 두께 및 그 두께 내에서 균일한 밀도를 이루게 된다.

더불어 토출 몸체(23) 상부 또는 하부에 위치한 레버(26)에는, 상술한 과정을 통해 반죽된 원료의 균일한 밀도를 테스트하는 과정에서 레버(26)의 회전각도가 변화할 수 있는 관계로 그 회전을 작업자에 의해 선택적으로 고정 또는 해지할 수 있도록 하는 고정구(21)를 설치한다.

이러한 고정구(21)는 토출 몸체(23) 상부 또는 하부에 위치한 레버(26)에 숫나사를 형성하고, 이 숫나사에 나사 결합되는 너트로 구성하여 레버(26)와 토출 몸체(23) 사이를 나사 결합으로 가압 고정하는 구조로 이루어질 수 있다.

또 다른 고정구(21)의 구성은 레버(26)의 측부에 돌출부를 만들고, 이 돌출부에 와이어의 일단을 고정하고, 와이어의 타단을 상술한 토련기(10)의 특정 부위에 감도록 하여 감기는 정도를 통해 레버(26)의 회전각도 및 그 고정이 이루어지는 구성으로 형성할 수도 있는 등 토출 몸체(23)에 대하여 레버(26)를 고정하기 위한 통상의 방법이 적용될 수 있다.

한편, 상술한 압연롤러부(30)의 구성은, 성형금형(28)을 통과한 반죽된 원료의 상,하측에서 가압하며 통과하도록 하는 압연롤러(32a, 32b)가 있고, 이 압연롤러(32a, 32b)의 배치에 따른 수직 위치의 상부와 하부에는 각각에 대응하는 압연롤러(32a, 32b)의 휨을 방지하기 위한 보조 롤러(34a, 34b)가 설치되어 반죽된 원료의 폭 방향에 대하여 균일한 압력을 부가하도록 한다.

이렇게 압연롤러부(30)를 통과한 반죽된 원료는, 그 이동 경로상에 설치된 컨베이어부(40)에 안내된다.

상술한 컨베이어부(40)의 구성은, 반죽된 원료의 폭 방향으로 배열된 컨베이어 롤러(42)가 일정한 간격을 두고 설치되고, 이들 컨베이어 롤러(42)들 사이에는 컨베이어 롤러(42)의 구동에 따라 컨베이어 벨트(44)가 순환 괘도로 순환하도록 설치된다.

그리고, 컨베이어 롤러(42) 사이와 컨베이어 벨트(44)의 순환 괘도 내측에는, 반죽된 원료의 휨 또는 처짐 등을 방지토록 하기 위한 테이블(46)이 설치된다.

10: 토련기 12: 호퍼
14: 압출부 20: 토출 다이
21: 고정구 22: 유입부
23: 토출 몸체 24: 토출부
25: 함몰부 26: 레버
27a, 27b: 키 28: 성형금형
30: 압연 롤러부 32a, 32b: 압연 롤러
34a, 34b: 보조 롤러 40: 컨베이어부
42: 컨베이어 롤러 44: 컨베이어 벨트
46: 테이블

Claims (3)

1. 토련기(10)의 압출부(14) 선단과 성형금형(28) 사이에 결합되어 반죽된 원료의 통로를 이루는 토출 다이에 있어서,
   상기 압출부(14) 선단에 결합되는 일단에서 성형금형(28)과 결합되는 타단으로 갈수록 내부의 높이 방향은 좁아지고 폭 방향은 넓어지면서 내측 단면적이 점차 좁아지는 토출 몸체(23)와;
   상기 토출 몸체(23)의 일단과 타단 사이에서 적어도 하나 이상이 수직하게 관통 설치되는 레버(26); 및
   상기 토출 몸체(23)의 내부에 위치한 상기 레버(26)에 고정되는 판 형상으로 상기 레버(26)의 회전각도에 따라 상기 레버(26)를 기준으로 폭 방향 양측에 대하여 반죽된 원료의 흐름을 조절하는 키(27a, 27b)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 도판 제조용 토출 다이(20).
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 토출 몸체(23)의 상측 또는 하측으로 돌출한 상기 레버(26)에는 상기 레버(26)의 회전을 작업자에 의해 고정토록 하는 고정구(21)를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 도판 제조용 토출 다이(20).
   
3. 반죽된 원료를 압출부를 통해 압출하는 토련기(10)와;
   상기 토련기(10)의 압출부 선단에 일단이 결합되는 제 1 항의 토출 다이(20)와;
   상기 토출 다이(20)의 타단에 결합되는 성형금형(28)과;
   상기 성형금형(28)를 통과하여 나오는 반죽된 원료의 이동경로 상에 설치되어 반죽된 원료의 두께를 축소시켜 통과하게 하는 압연 롤러(30); 및
   상기 압연 롤러(30)를 통과한 반죽된 원료를 평탄하게 받쳐 지지하며 이송하는 컨베이어(40)를 포함한 구성으로 이루어지는 도판 제조장치.

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