KR101287135B1 - 금속 재료의 압출 장치 및 압출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 재료의 압출 시 압출되는 진공용기의 내부가 압출 전 과정에 걸쳐 주변 공기 중의 산소 및 수분과의 접촉이 차단되어 미려한 표면 상태를 갖는 압출 제품을 얻을 수 있는 압출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압출 장치는 압출되는 제품의 내부에 기체를 주입하기 위한 제 1 기체주입관이 형성되어 있는 압출 금형과, 상기 압출 금형으로부터 압출되는 제품의 선단에 설치되는 출구 덮개와, 상기 압출되는 제품의 후단에 설치되는 입구 덮개와, 상기 출구 덮개를 통해 상기 압출되는 제품의 내부 공간에 기체를 주입하는 기체주입수단과, 상기 기체주입수단과 상기 출구 덮개를 연결하는 제 2 기체주입관을 포함한다.

Description

금속 재료의 압출 장치 및 압출 방법 {EXTRUSION APPARATUS AND METHOD FOR METALLIC MATERIAL}

본 발명은 금속 진공용기의 압출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속 재료의 압출 시 압출되는 진공용기의 내부가 압출 전 과정에 걸쳐 주변 공기 중의 산소 및 수분과의 접촉이 차단되어 미려한 표면 상태를 갖는 압출 제품을 얻을 수 있는 압출 장치 및 방법에 관한 것이다.

압출 장치는 일정한 모양의 단면을 가지는 제품의 대량으로 생산하는 장치로서, 플라스틱이나 금속 제품의 생산에 많이 사용되고 있다.

압출 장치를 통해 가공되는 압출 제품은, 원재료에 고온 고압을 가하여 특정 모양의 압출 금형을 강제로 통과하도록 하여 원하는 단면의 모양으로 형성하게 되는데 이 과정에서 표면이 거친 상태로 만들어진다. 특히 금속 제품의 경우 고온상태로 압출 금형을 빠져나오자마자 공기 중의 산소 및 수분과 빠르게 반응하면서 표면에 제어되지 않은 산화막이 형성되어 제품의 표면이 거칠어지고 광택이 둔해지는 등의 외관 열화의 특징을 보인다.

최근 들어 금속 압출 제품이 휴대폰 케이스나 건축자재의 외장재 등으로 본격적으로 사용되기 시작하면서 압출 제품의 외관상 미려함이 제품의 가치에서 중요한 부분을 차지하고 있다.

이러한 단점을 극복하기 위하여, 종래 금속 재료의 압출 시 출구 부위에 질소 가스를 계속해서 불어주면서 산소 및 수분과의 접촉을 차단하는 방법이 주로 사용되고 있으나 완벽한 차단이 어려워, 압출 제품의 내,외부 표면 외관의 현저한 개선까지 이르지는 않고 있다.

이로 인해 압출 이후 별도의 공정을 통해 표면을 연마하여 표면을 매끄럽게 하는 방법이 사용되고 있으나, 이로 인해 제작비용 및 제작시간이 늘어나 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명의 과제는 금속 재료의 압출 시 압출되는 제품의 내부가 주변 공기 중의 산소 및 수분과 접촉되는 것을 차단하여 내부의 표면이 매끄럽고 미려한 상태를 유지할 수 있도록 하는 압출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 금속 재료의 압출되는 전 과정에서 압출되는 제품의 내부가 주변 공기 중의 산소 및 수분과 접촉하는 것을 차단할 수 있는 압출 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, 압출되는 제품의 내부에 기체를 주입하기 위한 제 1 기체주입관이 형성되어 있는 압출 금형과, 상기 압출 금형으로부터 압출되는 제품의 선단에 설치되는 출구 덮개와, 상기 압출되는 제품의 후단에 설치되는 입구 덮개와, 상기 출구 덮개를 통해 상기 압출되는 제품의 내부 공간에 기체를 주입하는 기체주입수단과, 상기 기체주입수단과 상기 출구 덮개를 연결하는 제 2 기체주입관을 포함하는 압출 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 압출 장치에 있어서, 상기 제 2 기체주입관의 일측에는, 상기 기체의 압력이 소정 압력을 초과할 경우 상기 기체를 외부로 방출하게 하는 방출밸브가 형성될 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, 상기한 압출 장치를 이용한 압출 방법으로, (a) 상기 제 1 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 재료를 소정 길이로 압출하는 단계, (b) 상기 제 1 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서, 상기 소정 길이로 압출된 제품의 선단에 출구 덮개를 설치하는 단계, (c) 상기 제 1 또는 제 2 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 압출을 진행하는 단계, 및 (d) 압출이 완료된 후 상기 제 2 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서, 상기 압출된 제품의 후단에 입구 덮개를 설치하는 단계를 포함하는 압출 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 압출 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 제 1 기체주입관과 제 2 기체주입관을 통해 동시에 기체를 주입할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 압출 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서, 상기 압출된 제품의 선단을 소정 길이 절단한 후에 상기 출구 덮개를 설치할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 압출 방법에 있어서, 상기 기체는 수분이 제거되고 산소를 포함하지 않거나 산소의 함유량이 20%를 초과하지 않는 것이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 압출 장치 및 방법에 의하면, 압출되는 전 과정에서 제품의 내부 표면이 주변 공기와 접촉되는 것을 실질적으로 차단할 수 있게 됨으로써, 압출 제품의 내부 표면이 주변 공기 중에 포함된 산소 및 수분과 반응하여 다공질의 표면 산화막이 형성됨으로써 표면이 거칠어지거나 광택이 없어지는 등의 종래의 압출 방법의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 압출 장치 및 방법에 의하면, 압출된 제품의 내부 표면에 대한 추가적인 연마 작업을 하지 않아도 우수한 광택 및 외관을 유지할 수 있으므로, 후속 연마 공정이 필요하지 않으며, 이에 따른 공정 효율과 제조비용의 절감이 현저하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치를 구성하는 금형의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치를 사용하여, 압출의 각 단계를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치를 구성하는 금형의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 개략도이다.

상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압출 장치(1)는 크게 압출 금형(10)과 상기 압출 금형(10)으로부터 압출되는 제품의 선단에 설치되는 출구 덮개(20)와, 상기 출구 덮개에 설치되어 압출되는 제품의 내부에 기체를 공급하는 제 2 기체공급관(30)과 압출되는 제품의 후단에 설치되는 입구 덮개(40)와 상기 제 2 기체공급관(30)에 소정 압력의 기체를 공급하는 기체공급장치(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 압출 금형(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 압출기에 장착될 수 있는 원기둥 형상을 이루고 내부에는 압출할 제품의 형상에 맞춘 공간이 형성되어 있고, 압출되는 제품의 내부에 기체를 주입할 수 있도록 금형의 일측에서 금형의 내부로 연통되는 제 1 기체공급관(11)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 기체공급관(11)은 노우즈(12)를 통해 외부로부터 압출되는 제품의 내부에 기체를 공급할 수 있도록 되어 있다. 상기 기체는 공기로부터 수분과 산소가 제거된 기체가 사용되며, 이때 기체의 산소 함유량은 20% 이하가 바람직한데, 이는 산소 함유량을 20% 미만으로 유지하여 제어된 산화막을 미리 형성할 경우 표면의 거칠기를 훼손하지 않으면서 향후 제품이 사용 중에 산소와 접촉하여 불균일한 산화막이 형성되는 것을 막는데 유리할 수 있으나, 산소 함유량이 20%를 초과할 경우 압출되는 제품의 내 표면과 산소가 반응하여 거친 다공질의 산화막을 형성하기 쉽기 때문이다.

상기 출구 덮개(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압출 금형(10)으로부터 소정 길이로 압출된 제품의 선단부에 삽입장착될 수 있도록 일측에 외주부로부터 돌출형성된 제 1 삽입구(21)가 형성되어 있고, 타측에는 상기 제 2 기체공급관(30)과 연결될 수 있도록 제 2 삽입구(22)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 삽입구(21)와 제 2 삽입구(22)는 상호 연통되어 있다. 상기 출구 덮개(20)는 상기 압출되는 제품의 선단부에 억지 끼워맞춤되거나 고정밴드와 같은 공지의 고정수단을 통해 고정될 수 있다.

상기 제 2 기체공급관(30)은 상기 기체공급장치(50)로부터 제공되는 소정 압력의 기체를 상기 출구 덮개(20)를 통해 압출되는 제품의 내부에 공급하기 위한 관이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기체공급장치(50)와 연결되는 부분에는 주입밸브(31)가 구비되어 있고, 상기 주입밸브(31)와 상기 출구 덮개(20)와의 연결부분에는 압출되는 제품 내부에 공급되는 기체의 압력이 소정 압력을 초과할 경우, 초과된 압력으로 인해 압출되는 제품이 손상되지 않도록 기체를 배출하기 위한 방출밸브(32)가 구비된다.

상기 입구 덮개(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압출 금형(10)으로부터 소정 길이로 압출된 제품의 후단부에 삽입장착될 수 있도록 일측에 외주부로부터 돌출형성된 제 3 삽입구(41)가 형성되어 있다. 상기 입구 덮개(40)는 상기 출구 덮개(20)과 마찬가지로 상기 압출되는 제품의 후단부에 억지 끼워맞춤되거나 고정밴드와 같은 공지의 고정수단을 통해 고정될 수 있다.

상기 기체공급장치(50)는 공기 중에서 수분 또는 산소가 제거된 기체나 공기 또는 산소를 포함하지 않는 기체 또는 이들의 혼합물로 이루어진 기체를 소정 압력을 가하여 상기 제 1 또는 제 2 기체공급관(11,30)에 제공하기 위한 컴프레서이다. 한편 본 발명의 실시예에서는 컴프레서를 사용하고 있으나, 제 1 및 제 2 기체공급관(11,30)에 소정 압력의 기체를 제공할 수 있는 것이라면 어떠한 형태의 공급장치도 사용될 수 있다.

이와 같은 압출 장치(1)를 사용하여 내부 표면의 외관을 저하시키는 다공질의 산화막이 다량 형성되지 않도록 하는 압출 방법에 대해 설명한다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치를 사용하여, 압출의 각 단계를 설명하는 도면이다. 상기 도 3a 내지 3e를 참조하면, 본 발명에 따른 압출 방법은, 상기 제 1 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 재료를 소정 길이로 압출하는 제 1 단계, 상기 제 1 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 상기 소정 길이로 압출된 제품의 선단에 출구 덮개를 설치하는 제 2 단계, 상기 제 1 또는 제 2 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 압출을 진행하는 제 3 단계, 및 압출이 완료된 후 상기 제 2 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 상기 압출된 제품의 후단에 입구 덮개를 설치하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 제 1 단계는 압출의 초기 단계로, 먼저 압출 금형(1)에 형성된 제 1 기체주입관(11)을 통해 외부로부터 산소 또는 수분이 제거되거나 포함하지 않는 기체를 공급하면서 조금 압출시키는 단계이다. 이 단계에서는 압출 시작 전에 금형의 내부에 기체를 주입한 상태이므로, 압출되는 제품의 내 표면은 수분이나 산소를 다량 포함하는 공기와 거의 접촉하지 않는 상태로 압출된다. 상기 기체는 예를 들어, 100% 질소 또는 10% 산소와 90% 아르곤을 포함하는 기체일 수 있다.

상기 제 2 단계는 조금 압출된 제품의 선단에 출구 덮개(20)를 설치하는 단계로, 이어지는 압출에서 제품의 선단으로부터 수분이나 산소를 다량 포함하는 공기가 들어가는 것을 막기 위한 단계이다. 이때 통상 압출시 제품의 선단부는 양호한 형상이 아닌 경우가 많기 때문에 소정 길이 절단을 한 후에 출구 덮개(20)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 제 3 단계는 상기 제 1 기체주입관(11)과 제 2 기체주입관(30)을 통해 수분이나 산소함량이 제어된 기체를 주입하면서 압출을 수행하는 단계이다. 이때 기체의 주입은 제 1 기체주입관(11) 또는 제 2 기체주입관(30)의 일방 또는 양방으로 수행할 수 있으나, 압출되는 길이가 길 경우 양쪽에서 주입하는 것이 바람직하다.

상기 제 4 단계는 압출이 완료된 후, 압출된 제품의 압출 금형 토출구 쪽을 절단하고, 상기 입구 덮개(40)를 설치하여 압출된 제품의 개방된 단부로부터 수분이나 산소를 다량 포함하는 공기가 들어오지 못하도록 차단하는 단계이다. 이때 상기 제 2 기체주입관(30)으로부터 지속적으로 기체를 주입함으로써, 상기 절단 및 입구 덮개(40) 설치 과정에서 압출되는 제품의 내 표면이 공기와 접촉되는 것을 막는다.

이상과 같은 과정을 통해, 압출되는 제품의 내 표면은 공기와 거의 접촉을 하지 않게 되어, 내 표면에 다공질의 산화막이 형성되지 않아, 매끄럽고 미려한 표면을 얻을 수 있어, 추가적인 후속 연마 공정이 필요하지 않게 된다.

10: 압출 금형
11: 노우즈
12: 제 1 기체주입관
20: 출구 덮개
30: 제 2 기체주입관
31: 주입밸브
32: 방출밸브
40: 입구 덮개
50: 기체공급장치

Claims (6)

1. 압출되는 제품의 내부에 기체를 주입하기 위한 제 1 기체주입관이 형성되어 있는 압출 금형과,
   상기 압출 금형으로부터 압출되는 제품의 선단에 설치되는 출구 덮개와,
   상기 압출되는 제품의 후단에 설치되는 입구 덮개와,
   상기 출구 덮개를 통해 상기 압출되는 제품의 내부 공간에 기체를 주입하는 기체주입수단과,
   상기 기체주입수단과 상기 출구 덮개를 연결하는 제 2 기체주입관을 포함하는 압출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 기체주입관의 일측에는, 상기 기체의 압력이 소정 압력을 초과할 경우 상기 기체를 외부로 방출하게 하는 방출밸브가 형성되어 있는 압출 장치.
3. 제 1 항에 기재된 압출 장치를 이용한 압출 방법으로,
   (a) 상기 제 1 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 재료를 소정 길이로 압출하는 단계,
   (b) 상기 제 1 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서, 상기 소정 길이로 압출된 제품의 선단에 출구 덮개를 설치하는 단계,
   (c) 상기 제 1 또는 제 2 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서 압출을 진행하는 단계,
   (d) 압출이 완료된 후 상기 제 2 기체주입관을 통해 분위기 기체를 주입하면서, 상기 압출된 제품의 후단에 입구 덮개를 설치하는 단계를 포함하는 압출 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 (c) 단계에서 상기 제 1 기체주입관과 제 2 기체주입관을 통해 동시에 기체를 주입하는 압출 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서, 상기 압출된 제품의 선단을 소정 길이 절단한 후에 상기 출구 덮개를 설치하는 압출 방법.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기체는 수분이 제거되고 산소의 함유량이 20%를 초과하지 않는 압출 방법.

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