KR101219975B1

KR101219975B1 - 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형 방법 및 이를 이용하여 제조된 압출 성형품

Info

Publication number: KR101219975B1
Application number: KR20120020525A
Authority: KR
Inventors: 박종성; 손정일
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-01-09

Abstract

압출 성형품의 표면에 목 무늬 패턴을 형성하는 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 컬러를 가지며 천연 목재의 패턴과 유사한 목 무늬 패턴을 형성하는 성형 방법에 관하여 개시한다.
본 발명은, 베이스재 원료를 투입받아 용해시킨 후 압출시키는 주 압출성형기와, 목무늬 패턴재 원료를 투입받아 용해시킨 후 압출시키는 보조 압출성형기와, 용융된 베이스재의 표면에 용융된 목무늬 패턴재가 침투 또는 도포되도록 하는 목무늬 금형;을 이용한 압출 성형 방법으로, 상기 목무늬 패턴재 원료는 서로 색상이 상이한 2종 이상의 열가소성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형 방법을 제공한다.

Description

멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형 방법 및 이를 이용하여 제조된 압출 성형품{EXTRUDING METHOD FOR A PRODUCT HAVING A MULTI COLOR WOOD PATTERN}

본 발명은 압출 성형품의 표면에 목 무늬 패턴을 형성하는 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 컬러를 가지며 천연 목재의 패턴과 유사한 목 무늬 패턴을 형성하는 성형 방법에 관한 것이다.

근래에 들어 천연목재에 대한 소비자의 선호도가 크게 증가하고 있으며 또한 전세계적으로 환경 보존 문제가 크게 대두되고 있다.

최근 천연목재와 유사한 표면 질감 및 무늬를 갖는 합성목재에 관한 연구가 많이 이루어지고 있는데, 이러한 합성목재를 제조하는데 사용되는 목재의 대부분은 비중이 비교적 가볍고 구하기가 쉬워 많이 이용되고 있다.

목재부스러기(대패밥,톱밥)와, 발포제(發泡劑)를 혼합한 플라스틱을 성형할 때 발포시켜서 천연목재와 비슷한 외관이나 성질을 갖게 한 재료로서 사출 또는 압출성형으로 제조되며, 사출성형품은 텔레비전 수상기의 캐비닛 등에, 압출성형품은 건재에 주로 사용된다.

상기 플라스틱 원료로서는 폴리스타이렌, ABS수지 등이 쓰이고, 사출(射出) 또는 압출성형으로 제조된다. 사출 성형품은 성형 시에 조각이나 나무결무늬가 넣어지므로 인쇄나 도장(塗裝) 등의 2차 가공을 하지 않고서도 나무의 질감(質感)을 나타낼 수 있다.

압출성형품의 경우에는 목재의 제재, 평판, 각재(角材) 등에 가까운 것이 되며, 주된 용도는 건재(建材)이다.

압출된 시트(sheet)를 뜨거울 때 감아서 나이테가 있는 통나무와 비슷한 것도 만들 수 있다. 일반적으로 합성목재는 천연목재에 비해서 흡수성이 적고 부패하지 않는 장점이 있다. 또 발포배율(發泡倍率)이 비교적 낮고 표면에 밀도가 높은 표피층이 있으므로 강도가 상당히 높고 못박기나 대패질 등의 가공도 가능하다. 다만, 세로 방향의 강도가 뒤지고 휨이 크다는 결점을 가진다.

목재 자원은 세계적으로 감소되는 경향이 있고, 석유화학설비의 대형화에 수반되는 신제품 개발의 필요성도 있으므로 합성목재는 합성종이와 함께 장차 상당히 성장하고 석유화학공업에서 큰 수요를 형성할 것이다. 그러나 천연목재와의 가격차 축소, 플라스틱의 강도 강성(剛性) 부족의 해결, 폐기물 처리대책 확립이 과제이다.

한편, 기존의 합성목재 압출물은 대부분 단색(單色) 압출물로 이루어져 실제 고급목에 나타나는 이색(異色)으로 구성된 줄무늬(stripe) 형상을 구현하지 못하는 문제점이 있다.

이에 목(木)무늬 마스터 배치(master batch)를 압출기의 중간에 투입하여 약간의 무늬를 표현하였으나, 실제 나무와 같은 자연스러움이 나타나지 않는 한계를 가지고 있었다.

관련선행기술로는 대한민국 공개특허 10-2011-0052025호 (공개일자 2011년 5월 18일) '줄무늬 형상을 갖는 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재'가 있다.

본 발명의 목적은 압출 성형품의 표면에 천연 목재의 무늬와 흡사한 목 무늬 패턴이 형성되도록 하는 압출 성형 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 위한 본 발명은, 베이스재 원료를 투입받아 용해시킨 후 압출시키는 주 압출성형기와, 목무늬 패턴재 원료를 투입받아 용해시킨 후 압출시키는 보조 압출성형기와, 용융된 베이스재의 표면에 용융된 목무늬 패턴재가 침투 또는 도포되도록 하는 목무늬 금형;을 이용한 압출 성형 방법으로, 상기 목무늬 패턴재 원료는 서로 색상이 상이한 2종 이상의 열가소성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형 방법을 제공한다.

목무의 패턴재 원료는 서로 상이한 용융온도를 가지는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 목무늬 패턴재 원료는 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)을 포함하며, 이들의 혼합비율을 달리할 수 있다.

또한, 상기 목무늬 패턴재 원료는 서로 상이한 용융점도를 가지는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 목무늬 패턴재 원료는 명도가 낮은 색상을 가지는 열가소성 고분자 수지가 더 낮은 용융 점도를 가지도록 하면 더욱 바람직하다.

아울러, 상기 베이스재는 중앙부에서 멀어질 수록 유속이 낮아지는 파라볼릭 플로우(Parabolic flow)를 가지도록 압출되거나, 전체적으로 일정한 유속을 가지는 플러그 플로우(Plug flow)를 가지도록 압출되거나, 상기 두 가지 형태의 플로우가 혼합된 형태의 플로우를 가질 수 있다.

한편, 상기 목무늬 금형은 냉각채널을 구비하고, 상기 냉각채널을 이용하여 상기 목무늬 금형의 온도를 조절하여 패턴에 변화를 줄 수 있다.

본 발명에 따른 압출 성형 방법은 서로 상이한 색상을 가지는 목무늬 패턴재를 표면에 침투 또는 도포하되, 각각의 목무늬 패턴재의 용융 온도 또는 용융 점도를 달리함으로써 다양한 목무늬 패턴을 구현할 수 있는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 압출 성형 방법을 실시하기 위한 압출 성형 장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명을 실시를 위한 압출 성형 장치의 목무늬 금형의 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 압출 성형 방법으로 구현 가능한 목무늬 패턴을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 의해 제조된 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형품의 제품 사진임.

이하 본 발명의 실시예에 따른 멀티 컬러 목무늬 패턴이 형성되도록 하는 압축 성형 방법 및 이를 이용하여 제조된 압출 성형품에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 압출 성형 방법을 실시하기 위한 압출 성형 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출품을 제조하기 위한 제조 장치는 주 압출성형기(mainextruder)(100)와, 보조 압출성형기(sub extruder)(200)와, 목무늬 금형(300)을 포함한다.

상기 주 압출성형기(100)는 호퍼(110)를 통해 베이스재 원료가 투입되고, 상기 호퍼의 하부에 가열 실린더(120)가 구비되며, 상기 가열 실린더 외주에는 가열 실린더(120)에 열을 공급하여 상기 원료를 가열시키기 위한 히터(130)가 구비되어 있다.

또한, 상기 가열 실린더(120)의 후단에는 유압모터(140)가 구비되고, 가열 실린더(120)의 내부에 구비된 압출스크류(미도시)가 상기 유압모터(140)에 의해 회전하면서 가열 실린더(120) 내부에서 용해된 원료를 혼련 및 압축하면서 선단의 압출 헤드(미도시)로 공급하여 일정한 형태로 압출시킨다.

베이스재 원료는 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 보조 압출성형기(200)는 호퍼(210)를 통해 목무늬 패턴재 원료가 투입되고, 호퍼의 하부에 가열 실린더(220)가 구비되며, 가열 실린더 외주에는 가열 실린더(220)에 열을 공급하는 히터(230)가 구비되어 있다.

또한, 상기 가열 실린더(220)의 후단에는 유압모터(240)가 구비되고, 가열 실린더(220)의 내부에 구비된 압출스크류(미도시)가 상기 유압모터(240)에 의해 회전하면서 가열 실린더(220) 내부에서 용해된 원료를 선단의 압출 헤드(미도시)로 공급하여 일정한 형태로 압출시킨다.

상기 목무늬 금형(300)은 용융된 베이스재의 표면에 용융된 목무늬 패턴재 가 침투 또는 도포되도록 하는 역할을 수행한다. 목무늬 금형에 관해서는 도 2를 참조하여 후술한다.

본 발명은 목무늬 패턴재 원료로, 서로 색상이 상이한 2종 이상의 열가소성 고분자 수지를 사용함으로써 보다 자연스러운 목무늬 패턴을 형성할 수 있다.

서로 다른 색상을 가지는 목무늬 패턴재 원료는 서로 다른 용융 온도와 서로 다른 용융 점도를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 목무늬 패턴재의 원료의 명도의 순서에 따라 서로 다른 용융 점도, 또는 서로 다른 용융 온도를 가지도록 할 수 있다.

예를 들어, 목무늬 패턴재가 종으로 구성되고, 제 1 목무늬 패턴재의 명도가 10, 제 2 목무늬 패턴재의 명도가 20인 경우에, 이들의 용융점도가 "제1 목무늬 패턴재 > 제2 목무늬 패턴재"의 순서가 되도록 할 수 있다.

이렇게 하면, 이들이 압출되는 과정에서 점도가 가장 낮은 제1 패턴재가 표면으로 유도되어, 외관상으로 볼 때 제1패턴재 주변을 제2 패턴재가 감싸는 형태의 무늬가 형성될 수 있고, 이러한 패턴은 자연 무늬목에 가깝게 된다.

목무늬 패턴재가 서로 다른 용융 온도를 가질 경우, 목무늬 패턴재의 퍼짐의 정도를 조절할 수 있다. 상대적으로 용융 온도가 낮은 목무늬 패턴재는 먼저 용융되므로 보다 넓게 분산되고, 상대적으로 용융 온도가 높은 목무늬 패턴재는 나중에 용융되므로 분산정도가 상대적으로 적게 된다. 이러한 물리적 특성을 이용하여 각 색상의 분산 정도를 조절하여 다양한 패턴을 구현할 수 있게 된다.

목무늬 패턴재의 용융 온도를 달리하기 위하여, 목무늬 패턴재를 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 포함하도록 하고, 이들의 배합 비율을 달리하는 방법을 사용할 수 있다. 폴리프로필렌과 폴리에틸렌은 서로 다른 용융 온도를 가지므로, 이들의 혼합 비율을 조절하는 것으로 이들의 화합물인 목무늬 패턴재의 용융 온도를 조절 할 수 있다.

다양한 형태의 목무늬 패턴을 형성하기 위해서 베이스재의 흐름 특성을 조절할 수 있다. 용융된 베이스재가 중앙부에서 멀어질 수록 유속이 낮아지는 파라볼릭 플로우(Parabolic flow) 형태로 유동하도록 하거나, 전체적으로 일정한 유속을 가지는 플러그 플로우(Plug flow) 형태로 유동되도록 하거나, 상기 두 가지 형태의 플로우가 혼합된 형태의 플로우를 가지는도록 함으로써 목무늬 패턴에 변화를 줄 수 있다.

도 2는 본 발명을 실시를 위한 압출 성형 장치의 목무늬 금형의 구조를 나타낸 단면도이다.

도시된 단면도는 압출방향에 수직인 방향으로 절단한 상태를 나타낸 것인데, 중앙부에 베이스재 압출구(310)가 관통형성되어 있고, 베이스재 압출구(310)의 주변으로 목무늬 패턴재 공급유로(320)가 형성되어 있다.

목무늬 패턴재 공급유로(320)를 비대칭적인 형태로 형성하거나, 패턴재가 방향성을 가지고 흐를 수 있도록 형성함으로써 목무늬 패턴에 변화를 줄 수 있다.

또한 목무늬 금형(300)은 온도 조절을 위한 냉각채널(330)을 구비하고 있다. 목무늬 금형(300)의 온도를 조절하면 용융된 수지들의 퍼짐 정도나 혼합 정도를 조절할 수 있어, 목무늬 패턴에 변화를 줄 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 압출 성형 방법으로 구현 가능한 목무늬 패턴을 나타낸 도면이다.

본 발명으로 구현 가능한 대표적인 목무늬 패턴으로는, 곡선(Crown) 패턴, 실선(Stripe) 패턴, 사선 패턴 등이 잇다.

곡선 패턴은 베이스재가 파라볼릭 플로우를 가지도록 하여 구현할 수 있고, 실선 패턴은 베이스재가 플러그 플로우를 가지도록 하여 구현할 수 있으며, 사선 패턴은 공급되는 목무늬 패턴재에 방향성을 부여하여 구현할 수 있다.

또한, 베이스재의 표면에 침투 또는 도포되는 패턴재의 인입 위치를 비대칭 적으로 형성하는 방법으로 곡선 패턴과 사선 패턴을 구현할 수도 있다.

도 4는 본 발명에 의해 제조된 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형품의 제품 사진이다.

사진에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형 방법을 이용하여 제조된 압출 성형품은 표면에 보다 천연 목재 무늬에 근접하는 목 무늬 패턴을 구비하게 된다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 주 압출성형기 110,210 : 호퍼
120,220 : 가열 실린더 130,230 : 히터
140,240 : 유압모터 200 : 보조 압출성형기
300 : 목무늬 금형 310 : 베이스재 압출구
320 : 목무늬 패턴재 공급유로 330 : 냉각채널

Claims

베이스재 원료를 투입받아 용해시킨 후 압출시키는 주 압출성형기와, 목무늬 패턴재 원료를 투입받아 용해시킨 후 압출시키는 보조 압출성형기와, 용융된 베이스재의 표면에 용융된 목무늬 패턴재가 침투 또는 도포되도록 하는 목무늬 금형;을 이용한 압출 성형 방법으로,
상기 목무늬 패턴재 원료는 서로 색상이 상이한 2종 이상의 열가소성 고분자 수지를 사용하되, 패턴재 원료는 서로 상이한 용융온도를 가지도록, 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 혼합비율을 달리하고,
공급되는 목무늬 패턴재에 방향성을 부여하고,
베이스재의 표면에 침투 또는 도포되는 패턴재의 인입 위치를 비대칭 적으로 형성하고, 공급되는 목무늬 패턴재에 방향성을 부여하며,
상기 패턴재 원료는 서로 상이한 용융점도를 가지되, 명도가 낮은 색상을 가지는 열가소성 고분자 수지가 더 낮은 용융 점도를 가지도록 하고,
상기 베이스재는 중앙부에서 멀어질 수록 유속이 낮아지는 파라볼릭 플로우(Parabolic flow)를 가지도록 압출되거나, 전체적으로 일정한 유속을 가지는 플러그 플로우(Plug flow)를 가지도록 압출되거나, 상기 두 가지 형태의 플로우가 혼합된 형태의 플로우를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티 컬러 목무늬 패턴 압출 성형 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 목무늬 금형은 냉각채널을 구비하고,
상기 냉각채널을 이용하여 상기 목무늬 금형의 온도를 조절하여 패턴에 변화를 주는 것을 특징으로 하는 목무늬 패턴 압출 성형 방법.
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