KR101285477B1 - 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재 - Google Patents

줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치는, 원료가 투입되는 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 구비되어 상기 원료를 용해하는 가열 실린더와, 상기 가열 실린더 내부에서 용해된 원료를 압출시키는 압출 스크류를 포함하는 주 압출기;
용해된 이색의 원료를 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 주입하여 상기 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 불균일한 간격의 줄무늬를 구현시키는 불균일 나이테 구현장치부; 및
상기 주 압출기와, 상기 불균일 나이테 구현장치부를 통하여 각각 유입되는 압출물을 합성목재 압출물로 제조하는 금형을 포함하여 구성된다.

Description

줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재{Apparatus for manufacturing synthetic wood having stripes and the method thereof and the synthetic wood of the same}
본 발명은 합성목재에 관한 것으로, 특히 합성목재의 제조 과정에서 연속적으로 압출되는 주 압출기의 작동과 연동하여 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 이색의 원료를 주입하는 사출기(또는 펌프)를 통해 합성목재의 길이 방향은 물론, 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 줄무늬 구현이 가능하고, 목재의 나이테와 같은 불균일한 간격의 줄무늬를 구현하는 것이 가능한 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재에 관한 것이다.
근래 들어 천연목재와 유사한 표면 질감 및 무늬를 갖는 합성목재에 관한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 상기 합성목재는 목분이 대량 함유되기 때문에 천연목재와 비슷한 외관이나 성질을 갖게 한 재료로서 사출 또는 압출성형으로 제조된다.
상기 사출 또는 압출성형에 사용되는 플라스틱 원료로서는 주로 폴리에틸렌(PE)과, 폴리프로필렌(PP)등의 폴리올레핀 등이 쓰이고, 이는 폴리올레핀의 경우 독성이 없어서 친환경 자재를 표방하는 합성목재에 적합하기 때문이며, 사출 또는 압출성형으로 제조된다. 사출성형품은 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. 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.
이러한 합성목재는 강하고 우수한 물성과 더불어 친환경적이며, 재생이 가능하여 목재를 대체하는 신소재로서 그 시장이 급성장하고 있으며 다양한 형태의 합성목재 제품이 개발되고 있는 실정이다.
한편, 종래의 합성목재는 대부분 기계적인 후가공을 통해 무늬를 구현하는 방법이 주를 이루고 있으며, 간혹 안료를 이용하여 무늬를 구현하는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 종래 공압출 공정을 거쳐 압출물 표면에 줄무늬를 구현하는 장치를 나타낸 정면 개략도이고, 도 2는 도 1에 따른 장치에 의해 합성목재의 내,외부에 줄무늬가 구현된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 줄무늬 형상을 갖는 합성목재 제조장치는 주 압출기(main extruder)(10), 보조 압출기(sub extruder)(20) 및 몰드(mold)(30)를 포함한다.
상기 주 압출기(10)는 호퍼(11)를 통해 원료가 투입되고, 상기 호퍼의 하부에 가열 실린더(12)가 구비되며, 상기 가열 실린더 외주에는 가열 실린더(12)에 열을 공급하여 상기 원료를 가열시키기 위한 히터(13)가 구비되어 있다.
또한, 상기 가열 실린더(12)의 후단에는 유압모터(14)가 구비되고, 가열 실린더(12)의 내부에 구비된 압출 스크류(미도시)가 상기 유압모터(14)에 의해 회전하면서 가열 실린더(12) 내부에서 용해된 원료를 혼련 및 압축하면서 선단의 압출 헤드(미도시)로 공급하여 열가소성 수지를 일정한 형태로 압출시킨다.
상기 보조 압출기(20)는 호퍼(21)를 통해 원료가 투입되고, 호퍼의 하부에 가열 실린더(22)가 구비되며, 가열 실린더 외주에는 가열 실린더(22)에 열을 공급하는 히터(23)가 구비되어 있다.
또한, 상기 가열 실린더(22)의 후단에는 유압모터(24)가 구비되고, 가열 실린더(22)의 내부에 구비된 압출 스크류(미도시)가 상기 유압모터(24)에 의해 회전하면서 가열 실린더(22) 내부에서 용해된 원료를 선단의 압출 헤드(미도시)로 공급하여 일정한 형태로 압출시킨다.
상기 주 압출기(10) 및 보조 압출기(20)의 압출 스크류에 의해 압출되는 용해 원료는 상기 몰드(즉, 다이(die) 또는 금형)(30)를 통해 배출되고, 이후 건조, 절단과 같은 후속공정을 거쳐서 최종 제품이 완성된다.
이때, 상기 보조 압출기(20)는 용해된 원료를 선단의 압출 헤드를 통해 압출하는 과정에서 시간의 경과에 따른 원료 주입량이 일정한 양을 가지며, 이에 따라 합성목재(40)의 표면 길이 방향으로만 줄무늬(41) 구현이 가능한 문제점이 있었다.
이에 따라 합성목재(40)의 길이 방향은 물론, 폭방향(또는 사선방향)으로 합성목재(40)의 표면 및 내부까지 줄무늬 구현이 가능한 합성목재의 개발이 시급한 상태에 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점과 필요성을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 합성목재의 길이 방향은 물론, 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 줄무늬 구현이 가능하도록 구성된 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 사출기(또는 펌프)를 통한 원료의 주입 주기 조절을 통해 목재의 나이테와 같은 불균일한 간격의 줄무늬를 구현하는 것이 가능한 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재를 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 원료가 투입되는 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 구비되어 상기 원료를 용해하는 가열 실린더와, 상기 가열 실린더 내부에서 용해된 원료를 압출시키는 압출 스크류를 포함하는 주 압출기; 용해된 이색의 원료를 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 주입하여 상기 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 불균일한 간격의 줄무늬를 구현시키는 불균일 나이테 구현장치부; 및 상기 주 압출기와, 상기 불균일 나이테 구현장치부를 통하여 각각 유입되는 압출물을 합성목재 압출물로 제조하는 금형을 포함하여 구성되는 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치에 의하여 달성된다.
바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 불균일 나이테 구현장치부는, 용해된 이색의 원료를 선단의 압출 헤드를 통해 상기 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 주입하는 사출기(또는 펌프)와; 상기 사출기(또는 펌프)의 원료 주입 주기를 조절하는 사출기 제어기(controller)를 포함한다.
한편, 상기한 본 발명의 목적은, (a) 주 압출기를 구성하는 호퍼에 투입된 원료를 가열 실린더 내부에서 히터의 가열에 의해 용해하고, 용해된 원료를 압출 스크류를 통해 선단의 압출 헤드로 공급하여 압출시키는 단계; (b) 불균일 나이테 구현장치부를 구성하는 사출기(또는 펌프)를 통해 이색의 원료를 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 주입하는 과정에서 사출기 제어기를 통해 상기 사출기(또는 펌프)를 제어하여 상기 이색 원료의 주입 주기를 조절하는 단계; (c) 상기 주 압출기와, 상기 불균일 나이테 구현장치부를 통하여 각각 유입되는 압출물을 금형을 통해 합성목재 압출물로 제조하는 단계로 이루어지는 줄무늬가 구현된 합성목재 제조방법에 의하여 달성된다.
이러한 본 발명에서 상기 사출기 제어기는, 상기 사출기(또는 펌프)의 제어를 통해 순간적 및 비정규적인 수지 주입 주기를 조절하므로써, 상기 합성목재에 불균일한 간격의 줄무늬를 구현시킨다.
상기한 바와 같은 본 발명의 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 연속적으로 압출되는 주 압출기의 작동과 연동하여 합성목재의 폭방향(또는 사선방향)으로 이색의 원료를 주입하는 사출기(또는 펌프)를 통해 합성목재의 길이 방향은 물론, 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 줄무늬 구현이 가능하다.
둘째, 사출기(또는 펌프)를 통한 원료의 주입 주기 조절을 통해 목재의 나이테와 같은 불균일한 간격의 줄무늬를 구현하는 것이 가능하다.
도 1은 종래 공압출 공정을 거쳐 압출물 표면에 줄무늬를 구현하는 장치를 나타낸 정면 개략도,
도 2는 도 1에 따른 장치에 의해 합성목재의 내,외부에 줄무늬가 구현된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치를 나타낸 정면 개략도,
도 4는 도 3에 따른 장치에 의해 합성목재의 표면 및 내부에 줄무늬가 구현된 상태를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치를 나타낸 정면 개략도이고, 도 4는 도 3에 따른 장치에 의해 합성목재의 표면 및 내부에 줄무늬가 구현된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치는 주 압출기(100), 불균일 나이테 구현장치부(300) 및 몰드(400)를 포함한다.
상기 주 압출기(100)는 호퍼(110)를 통해 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 압출 스크류(미도시)가 상기 유압모터(140)에 의해 회전하면서 가열 실린더(120) 내부에서 용해된 원료를 혼련 및 압축하면서 선단의 압출 헤드(미도시)로 공급하여 열가소성 수지를 일정한 형태로 압출시킨다.
상기 불균일 나이테 구현장치부(300)는 사출기(또는 펌프)(310)와, 사출기 제어기(controller)(320)를 포함한다.
상기 사출기 제어기(320)는 내부에 상기 사출기(또는 펌프)(310)의 원료 주입을 조절하기 위한 프로그램을 구비하고 있어서, 상기 사출기(또는 펌프)(310)의 제어를 통해 순간적 및 비정규적인 수지 주입 주기를 조절한다.
상기 사출기(또는 펌프)(310)는 용해된 상태인 이색의 원료(수지)를 선단의 압출 헤드를 통해 일정한 형태로서 합성목재(500)의 폭방향(또는 사선방향)으로 주입하여 압출물 내부에 무늬를 형성시킨다. 이러한 과정에서 상기 사출기 제어기(320)의 조작을 통해 시간의 경과에 따른 상기 이색 원료의 주입량이 일정하지 않고 순간적 및 불균일한 양을 가지게 할 경우, 합성목재(500)의 길이 방향은 물론, 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 불균일한 간격 즉, 마치 목재의 나이테와 같은 줄무늬(510)의 구현이 가능하다.
상기 주 압출기(100) 및 불균일 나이테 구현장치부(300)를 경유하여 배출되는 용해 원료는 상기 몰드(즉, 다이(die) 또는 금형)(400)를 통해 배출되고, 이후 건조, 절단과 같은 후속공정을 거쳐서 최종 제품이 완성된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 합성목재 제조장치를 통해서 합성목재(500)의 길이 방향은 물론, 폭방향(또는 사선방향)으로 표면 및 내부까지 불균일한 간격의 줄무늬(510)가 구현된 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 나뭇결이 구현된 표면 강화 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100 : 주 압출기 110 : 호퍼
120 : 가열 실린더 130 : 히터
140 : 유압모터 300 : 불균일 나이테 구현장치부
310 : 사출기(또는 펌프) 320 : 사출기 제어기
400 : 몰드 500 : 합성목재

Claims (5)

  1. 원료가 투입되는 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 구비되어 상기 원료를 용해하는 가열 실린더와, 상기 가열 실린더 내부에서 용해된 원료를 압출시키는 압출 스크류를 포함하는 주 압출기;
    용해된 이색의 원료를 합성목재의 폭방향으로 주입하여 상기 합성목재의 폭방향으로 표면 및 내부까지 불균일한 간격의 줄무늬를 구현시키는 불균일 나이테 구현장치부; 및
    상기 주 압출기와, 상기 불균일 나이테 구현장치부를 통하여 각각 유입되는 압출물을 합성목재 압출물로 제조하는 금형을 포함하여 구성되는 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 불균일 나이테 구현장치부는,
    용해된 이색의 원료를 선단의 압출 헤드를 통해 상기 합성목재의 폭방향으로 주입하는 사출기와;
    상기 사출기의 원료 주입 주기를 조절하는 사출기 제어기(controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치.
  3. (a) 주 압출기를 구성하는 호퍼에 투입된 원료를 가열 실린더 내부에서 히터의 가열에 의해 용해하고, 용해된 원료를 압출 스크류를 통해 선단의 압출 헤드로 공급하여 압출시키는 단계;
    (b) 불균일 나이테 구현장치부를 구성하는 사출기를 통해 이색의 원료를 합성목재의 폭방향으로 주입하는 과정에서 사출기 제어기를 통해 상기 사출기를 제어하여 상기 이색 원료의 주입 주기를 조절하는 단계;
    (c) 상기 주 압출기와, 상기 불균일 나이테 구현장치부를 통하여 각각 유입되는 압출물을 금형을 통해 합성목재 압출물로 제조하는 단계로 이루어지는 줄무늬가 구현된 합성목재 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 사출기 제어기는,
    상기 사출기의 제어를 통해 순간적 및 비정규적인 수지 주입 주기를 조절하므로써, 상기 합성목재에 불균일한 간격의 줄무늬를 구현시키는 것을 특징으로 하는 줄무늬가 구현된 합성목재 제조방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 줄무늬가 구현된 합성목재.
KR1020100111283A 2010-11-10 2010-11-10 줄무늬가 구현된 합성목재 제조장치 및 방법과 이로부터 제조된 합성목재 KR101285477B1 (ko)

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