KR101794533B1 - 가압식 연속압출 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료를 용융시켜 원료용탕을 형성하며 상기 원료용탕을 공급하는 용탕공급유닛, 상기 용탕공급유닛에 연결되어 상기 원료용탕을 공급받으며, 일정한 압력으로 상기 원료용탕을 공급하는 공급유로를 가지는 노즐유닛 및 상기 노즐유닛과 연속하여 상기 원료용탕이 이동하며 성형되는 성형유로 및 상기 성형유로의 둘레를 감싸며 상기 원료용탕의 외측면을 냉각시키는 냉각부를 가지며, 상기 원료용탕을 압출 성형하여 배출하는 압출성형유닛을 포함하며, 상기 성형유로의 유입구는 상기 공급유로의 배출구보다 상대적으로 큰 단면을 가지도록 형성되어 상기 성형유로 내에서 성형되는 상기 성형물에 연속하여 상기 원료용탕이 기 설정된 압력으로 공급되는 가압식 연속압출 성형장치가 개시된다.

Description

가압식 연속압출 성형장치{Continuous Extrusion Molding Apparatus of Injection Type}

본 발명은 가압식 연속압출 성형장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 연속압출 성형 시 다중노즐을 이용하여 용탕을 복수 개로 분기하고 각각에 균일한 압력으로 원료용탕을 지속 공급하여 밀도가 높은 성형물을 제조하는 가압식 연속압출 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 용융 합성수지나 금속재를 이용하여 압출 성형되는 성형물은 압출 성형장치를 구성하는 금형과 사이징을 통과하면서 기존의 오픈몰드 방식이 사용되어 연속적으로 압출 성형되는 형태와 설계 치수로 가공되고 냉각기를 거치면서 냉각이 이루어지게 된다.

이러한 공법으로 성형된 제품은 이른바 오픈몰드에서 성형되므로 제품의 밀도를 인위적으로 높일 수 없어 제품의 내구성 등이 상대적으로 낮을 수 밖에 없다.

종래의 압출 성형장치는 호퍼를 통해 유입된 원료를 용융하고, 용융된 원료는 금형을 통과한 후 대기중에 노출시킴으로써 성형하고자 하는 형상으로 1차 성형하고, 이렇게 성형된 성형물을 사이징과 냉각기를 순차적으로 경유하도록 하여 그 성형이 완료되도록 하고 있다.

그러나, 종래의 압출 성형장치는 금형으로부터 연속하여 압출 성형되는 성형물이 고온의 성형금형을 통과하면서 성형이 이루어지게 되며 상기 성형금형을 통과한 성형물은 냉각조에 투입된다.

이때, 상기 성형금형을 통과한 성형물은 대기중에 노출된 상태에서 냉각수조로 유입되는 것에 의해 급속한 온도차가 발생하고, 이로 인한 강성 저하와 조직의 불균일화가 발생하는 문제점이 있다.

특히, 성형물의 소재에 따라 다르지만 냉각 시 뷸균일한 수축이 발생하여 실제 원하는 품질의 성형물이 성형되지 않거나 밀도저하로 강도가 부족하여 구조부재로써 기능을 하지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 압출 성형 시 노즐유닛과 압출성형유닛 사이의 오픈된 부분을 막아 밀폐시키고, 압출성형유닛 내부에서 냉각되어 다단의 영역으로 원료용탕이 경화되는 과정 중 상태 변화에 따라 발생되는 수축을 저감시키기 위해, 용융상태의 원료용탕이 완전히 경화되지 않은 상태에서 수축이 발생하는 영역에 지속적으로 용융된 원료를 공급하여 가압함으로써 성형물의 불균일한 수축이 발생하더라도 조직의 치밀성을 유지할 수 있는 가압식 연속압출 성형장치를 제공함에 있다.

또한, 금형을 밀폐시켜 성형물의 압출 시 원료용탕이 다단으로 상태가 변화하며 경화되는 과정에서 경화가 완료된 성형물은 압출성형유닛을 밀폐시키는 역할을 함과 동시에 냉각이 진행됨에 따라 미세한 수축의 발생에 의해 금형과 성형물 사이의 미세한 틈새를 발생시켜 성형물의 분리가 용이하도록 하는 가압식 연속압출 성형장치를 제공함에 있다.

또한, 압출성형유닛에서 배출되는 성형물의 이송속도를 제어하여 용융상태의 원료용탕이 압출성형유닛 내부에서 이동하는 속도보다 느리게 함으로써, 성형물이 완전히 경화되지 않고 수축이 발생하는 영역에서 일정 수준 이상의 압력으로 원료용탕이 공급될 수 있도록 하는 가압식 연속압출 성형장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가압식 연속압출 성형장치는 원료를 용융시켜 원료용탕을 형성하며 상기 원료용탕을 공급하는 용탕공급유닛, 상기 용탕공급유닛에 연결되어 상기 원료용탕을 공급받으며, 일정한 압력으로 상기 원료용탕을 공급하는 공급유로를 가지는 노즐유닛 및 상기 노즐유닛과 연속하여 상기 원료용탕이 이동하며 성형되는 성형유로 및 상기 성형유로의 둘레를 감싸며 상기 원료용탕의 외측면을 냉각시키는 냉각부를 가지며, 상기 원료용탕을 압출 성형하여 배출하는 압출성형유닛을 포함하며, 상기 성형유로의 유입구는 상기 공급유로의 배출구보다 상대적으로 큰 단면을 가지도록 형성되어 상기 성형유로 내에서 성형되는 상기 성형물에 연속하여 상기 원료용탕이 기 설정된 압력으로 공급된다.

또한, 상기 공급유로는 상기 배출구가 상기 성형유로의 유입구 중앙에 대응하는 위치에 배치되어 상기 원료용탕이 상기 성형유로의 중앙으로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 공급유로는 상기 원료용탕이 이동하는 방향을 따라 단면이 점차 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 노즐유닛은 상기 공급유로가 복수 개로 분기되어 균일한 압력으로 상기 원료용탕을 공급하고, 상기 압출성형유닛은 상기 공급유로의 개수 및 위치에 대응하여 상기 성형유로가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 압출성형유닛에서 배출되는 성형물이 이송되는 경로상에 배치되어 기 설정된 속도 이하로 이송되도록 상기 성형물의 이송속도를 제어하는 속도조절유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 속도조절유닛은 상기 노즐유닛에서 공급되는 상기 원료용탕의 유속에 보다 상기 성형물의 이송속도가 상대적으로 작거나 같도록 제어하여 상기 성형유로 내에 상기 원료용탕이 기 설정된 압력 이상으로 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 압출성형유닛은 상기 원료용탕이 압출되는 경로를 따라 복수 개가 구비되며, 각각의 냉각온도가 순차적으로 감소하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 노즐유닛은 내부에 별도의 가열수단이 구비되어 압출되는 상기 원료용탕이 냉각되지 않도록 온도를 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 노즐유닛과 상기 압출성형유닛 사이에 배치되어 상호 열교환을 차단하는 별도의 단열수단을 더 포함할 수 있다.

상기한 구성을 가지는 본 발명에 따른 가압식 연속압출 성형장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 원료용탕을 냉각시키며 성형 시 성형물의 외면부터 냉각시켜 경화영역과 미경화영역으로 구분하며, 미경화영역에 기 설정된 압력 이상으로 균일하게 원료용탕을 연속하여 공급함으로써 성형물의 냉각 시 불균일한 수축이나 밀도 저하에 의해 내구성 및 단열성이 떨어지는 것을 방지하는 이점이 있다.

둘째, 공급유로의 배출구보다 성형유로의 유입구가 상대적으로 크게 형성됨으로써 연속하여 공급되는 원료용탕의 냉각 시 미경화영역으로 추가적인 원료용탕이 공급되어 일정 수준이상의 압력을 유지할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가압식 연속압출 성형장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 압출성형유닛을 나타낸 도면;
도 3은 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 공급유로가 복수 개로 분기되어 형성된 상태를 개념적으로 나타낸 도면;
도 4는 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 성형유로 내부에서 성형물이 형성되는 상태를 나타낸 도면; 및
도 5는 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 공급유로의 배출구가 성형유로의 유입구 중앙에 위치한 상태를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 원료를 용융시킨 원료용탕을 이용하여 압출 성형을 통해 성형물을 형성하는 장치에 관한 것으로, 성형물의 냉각 시 불균일한 수축이 발생하더라도 원료의 밀도를 유지시켜 품질 저하를 방지한다.

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 가압식 연속압출 성형장치에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 가압식 연속압출 성형장치의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 압출성형유닛의 형상을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 공급유로가 복수 개로 분기된 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.

그리고, 도 4는 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 성형유로 내부에서 성형물이 형성되는 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1의 가압식 연속압출 성형장치에서 공급유로의 배출구가 성형유로의 유입구 중앙에 위치한 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 가압식 연속압출 성형장치는 크게 용탕공급유닛(100), 노즐유닛(200), 압출성형유닛(300) 및 속도조절유닛(400)을 포함한다.

상기 용탕공급유닛(100)은, 상기 성형물(20)의 원료(미도시)를 가열 및 용융시켜 용탕상태로 유지하며, 이를 일정한 압력을 가지고 공급하는 구성이다.

구체적으로 상기 용탕공급유닛(100)은 일측에 원료가 투입되는 투입구(미도시)가 형성되며, 길게 형성되어 내부에서 상기 원료를 가열함으로써 원료용탕(10)을 형성한다.

이때, 상기 용탕공급유닛(100)은 스크류 형태로 형성되는 이송수단(110)을 구비하여 길이방향을 따라 상기 원료용탕(10)을 일정한 압력으로 공급할 수 있도록 한다.

본 실시예에서 상기 용탕공급유닛(100)은 길게 형성되며 내부에 상기 원료용탕(10)이 용융되어 이동 가능하도록 구성되고, 길이방향에 따른 끝단에서 상기 노즐유닛(200)과 연통된다.

도시된 도면을 살펴보면, 상기 용탕공급유닛(100)은 내부에 상기 이송수단(110)에 길이방향을 따라 배치되며, 이송수단(110)에 의해 상기 원료용탕(10)이 이동한다.

본 발명에서 상기 원료는 다양한 종류가 사용될 수 있으며, 각각에 대응하여 상기 용탕공급유닛(100)은 가열온도를 조절할 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서 상기 원료는 폴리아미드 단열바를 제작하기 위한 것으로, 폴리아미드의 여러 종류 즉 PA6, PA66, P610, PA11, PA12 중에서 결정화 정도가 우수하고 내열성, 강도, 내흡습성, 경제성이 우수한 PA66을 사용한다.

물론 하나의 소재뿐만 아니라 혼합된 소재를 사용할 수도 있으며, 이와 같은 경우 상기 용탕공급유닛(100) 내부에서 혼합된다.

여기서, 상기 원료가 폴리아미드를 사용하는 경우 상기 용탕공급유닛(100)은 약 250℃ 이상의 온도로 가열하여 상기 원료를 완전 액화시키도록 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 연속압출 성형장치에서 상기 성형물(20)로 제조되는 단열바는 일반적으로 건물의 창호용 알루미늄 프레임에 적용되어 단열 및 결로방지를 위해 사용된다.

창호용 알루미늄 프레임 중간에 단열바가 장착되어 내부와 외부 온도차에 의한 열전도를 차단하여 에너지 손실을 줄이는 역할을 한다.

뿐만 아니라, 건축물의 창호는 풍압이나 온도에 의한 변이 등 다양한 외부조건에 대해 견디도록 구성되어야 하기 때문에, 창호에 결합되는 단열바 역시 건축물에 반복적으로 작용하는 정압과 부압에 대해서 적절한 내구성과 강도를 확보한 구조부재로써 기능을 유지할 수 있어야 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 가압식 연속압출 성형장치를 통해 생산된 상기 성형물(20)은 내구성 및 강도를 확보하여 단열바로 사용될 수 있다.

한편, 상기 노즐유닛(200)은 상기 용탕공급유닛(100)에 연결되어 상기 원료용탕(10)을 공급받으며, 일정한 압력으로 상기 원료용탕(10)을 공급하는 공급유로(210)가 형성된다.

구체적으로, 상기 노즐유닛(200)은 상기 용탕공급유닛(100)의 일측 끝단부에 연결되며, 내부에 상기 공급유로(210)가 형성되어 내부로 상기 원료용탕(10)을 공급받는다.

여기서, 상기 노즐유닛(200)은 상기 원료용탕(10)이 후술하는 상기 압출성형유닛(300)으로 공급되도록 하며, 공급 시 정압 및 정량으로 공급되도록 한다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 노즐유닛(200)에 형성된 상기 공급유로(210)는 상기 용탕공급유닛(100)에서 공급받은 상기 원료용탕(10)을 상기 압출성형유닛(300)으로 공급하는 경로를 따라 상기 공급유로(210)의 단면의 크기가 점차 감소하도록 형성된다.

이에 따라 상기 노즐유닛(200)을 통해 공급되는 상기 원료용탕(10)이 일정 수준 이상의 압력을 유지하며 공급될 수 있도록 한다.

본 실시예에서 상기 노즐유닛(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공급유로(210)가 복수 개로 분기되어 형성될 수 있으며, 후술하는 상기 압출성형유닛(300)에 형성된 성형유로(310)는 이에 대응하는 위치 및 개수를 가지도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 상기 노즐유닛(200)에서 상기 공급유로(210)가 복수 개로 분기되도록 형성되며, 각각이 상기 압출성형유닛(300) 방향으로 상하방향에 따른 단면의 크기가 감소하도록 형성됨으로써, 상기 공급유로(210)를 통해 공급되는 상기 원료용탕(10)이 균일한 압력으로 공급될 수 있다.

여기서, 상기 노즐유닛(200)은 후술하는 상기 압출성형유닛(300)에 향하도록 상기 공급유로(210)의 일부가 돌출 형성된다.

구체적으로, 도시된 도면을 살펴보면, 상기 노즐유닛(200)은 내부에 형성된 상기 공급유로(210)의 배출구가 외부로 돌출 되도록 형성되며, 이후 상기 노즐유닛(200)과 결합되는 상기 압출성형유닛(300)에 연통된다.

여기서, 상기 공급유로(210)의 돌출된 배출구는 상기 압출성형유닛(300)에 형성된 상기 성형유로(310)의 유입구와 연통된다.

이와 같이 상기 공급유로(210)의 배출구가 돌출 형성되어 상기 압출성형유닛(300)과 결합됨으로써, 상기 원료용탕(10)의 공급 시 안정적으로 상기 성형유로(310)에 주입될 수 있도록 한다.

또한, 상기 노즐유닛(200)은 내부에 별도의 가열수단(220)이 구비되어 상기 공급유로(210)를 통해 이동하는 상기 원료용탕(10)이 경화되지 않도록 한다.

구체적으로 상기 가열수단(220)은 상기 상기 공급유로(210)를 감싸는 형태로 형성되어 상기 노즐유닛(200) 또는 상기 공급유로(210)를 가열한다. 본 실시예에서 상기 원료용탕(10)은 폴리아미드 소재로 구성되어 있기 때문에 이에 대응하여 상기 가열수단(220)은 약 260~280℃의 온도를 유지할 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 노즐유닛(200)은 하나로 구성되어 상기 용탕공급유닛(100)과 상기 압출성형유닛(300) 사이에 배치될 수도 있고, 복수 개로 구성되어 각각에 형성된 상기 공급유로(210)가 연속하여 연통되도록 배치될 수도 있다.

본 실시예에서 상기 노즐유닛(200)은 두 개로 구성되며, 각각에 상기 공급유로(210)가 형성되어 있다. 여기서, 각각의 상기 노즐유닛(200)에 형성된 상기 공급유로(210)는 직경이나 크기, 단면 등이 서로 다르게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 노즐유닛(200)의 교체 및 배치를 조절하여 구성할 수도 있다.

뿐만 아니라, 상기 노즐유닛(200)이 상기 원료용탕(10)의 압출방향을 따라 복수 개가 연속하여 배치됨으로써, 일부가 파손되거나 상기 공급유로(210)가 막히더라도 해당부분의 교체 만으로 지속 사용이 가능하다.

즉, 상기 노즐유닛(200)이 복수 개의 부재로 구성됨으로써 유지 보수가 용이하여 지속적으로 생산 공정을 진행할 수 있다.

다음으로, 상기 압출성형유닛(300)은 상기 노즐유닛(200)과 연속하여 상기 원료용탕(10)을 냉각함과 동시에 성형하는 구성으로, 크게 성형유로(310) 및 냉각부(320)를 포함한다.

상기 성형유로(310)는 상기 압출성형유닛(300) 내부에 길게 형성되며, 성형물(20)의 형상에 대응하는 형상을 가지며 길게 형성된다. 여기서, 상기 성형유로(310)는 상기 노즐유닛(200)에 형성된 상기 공급유로(210)와 연속하도록 배치되며 공급되는 상기 원료용탕(10)이 이동과 동시에 성형되도록 구성된다.

본 실시예에서 상기 성형유로(310)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 성형유로(310)가 복수 개로 형성되어 동시에 복수 개의 성형물(20)을 성형할 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 노즐유닛(200)에 형성된 상기 공급유로(210)에 대응하여 상기 성형유로(310)가 연속하여 배치되는 것이 바람직하다.

물론, 이와 달리 도 1에 도시된 바와 같이 상기 성형유로(310)가 단일하게 하나로 구성될 수도 있다. 본 실시예의 도 2의 경우 실제 사용될 수 있는 상기 압출성형유닛(300)의 예로 상기 성형유로(310)를 복수 개로 도시하였으나, 원활한 설명을 위해 도 1은 하나의 성형유로(310)로 도시하였다.

한편, 상기 냉각부(320)는 상기 압출성형유닛(300)상에서 상기 성형유로(310)의 적어도 일부를 감싸는 형태로 형성되어 상기 성형유로(310)를 통과하는 상기 원료용탕(10)을 냉각시킨다.

구체적으로 상기 냉각부(320)는 도시된 바와 같이 상기 성형유로(310)를 감싸는 형태로 형성되어 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310) 내에서 냉각되도록 한다.

이때, 상기 냉각부(320)는 60~100℃ 정도의 온도로 상기 원료용탕(10)을 냉각시켜 상기 성형유로(310) 내부에서 상기 성형물(20)이 성형될 수 있도록 한다.

이와 같이 상기 압출성형유닛(300)이 구성되며, 상기 공급유로(210)를 통해 공급된 상기 원료용탕(10)은 상기 성형유로(310)를 통과하며 상기 냉각부(320)에 의해 냉각되어 성형된다.

여기서도 상기 압출성형유닛(300)은 상기 노즐유닛(200)과 마찬가지로 하나로 구성될 수도 있고, 이와 달리 각각 상기 성형유로(310)를 가지며 상호 연통되도록 복수 개가 연속하여 배치될 수도 있다.

또한, 상기 성형물(20)의 형상이나 상기 노즐유닛(200)의 상기 공급유로(210) 개수에 대응하여 상기 압출성형유닛(300)의 개수를 변형하거나 일부를 교체하여 사용할 수도 있다.

본 실시예에서 상기 압출성형유닛(300)은 상기 원료용탕(10)이 압출되는 경로를 따라 복수 개가 구비되며, 각각의 냉각온도가 순차적으로 감소하도록 배치된다.

이는 상술한 상기 노즐유닛(200)과 마찬가지로, 복수 개가 구비됨으로써, 파손이나 오작동 시 해당 위치의 간단한 교체만으로 지속적으로 사용이 가능하여 유지 보수가 용이한 이점이 있다.

또한, 상기 노즐유닛(200)에 형성된 상기 공급유로(210)의 배치나 개수에 대응하여 상기 압출성형유닛(300)을 선택하여 배치함으로써 다양한 형태로 성형물(10)을 압출 성형할 수 있다.

이와 같이 상기 압출성형유닛(300)이 구성됨으로써 상기 노즐유닛(200)으로부터 공급되는 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310)에서 성형 및 냉각되어 성형물(20)이 생성된다.

이때, 상기 성형유로(310)로 유입된 상기 원료용탕(10)은 상기 냉각부(320)에 의해 냉각되어 경화된다. 여기서, 상기 성형유로(310)는 상기 성형물(20)의 형상을 가지고 있기 때문에 형상을 가진 상태로 경화되며, 상기 성형유로(310) 내부에서 외측면부터 경화된다.

이에 따라 상기 원료용탕(10)은 상기 성형유로(310)의 내측면과 접촉한 부분부터 U자 형태로 경화되며, 중앙부분은 지속적으로 공급되는 상기 원료용탕(10)에 의해 완전히 경화되지 않은 상태가 된다.

일반적으로, 압출성형에서 성형물(20)이 냉각과 동시에 경화되는 경우 표면에서부터 냉각되는 과정에서 수축이 발생하고, 내부에는 냉각이 늦게 진행되어 조직이 치밀하지 않고 변형이 발생하게 된다.

하지만, 본 발명과 같이 상기 냉각부(320)에의해 상기 성형유로(310) 내부에서 상기 원료용탕(10)이 경화되고, 상기 원료용탕(10)이 완전히 경화되기 전에 연속하여 상기 원료용탕(10)을 기 설정된 압력으로 주입함으로써 상기 성형물(20)의 수축 및 밀도저하를 최소화시킬 수 있다.

구체적으로, 도시된 바와 같이 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310) 내부로 공급되는 경우 상기 성형유로(310)의 내측면과 접하여 이동하며, 서서히 냉각된다.

여기서, 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310) 내부에서 이송되는 과정 중에서 경화되는 상태를 크게 용융영역(A1), 고액영역(A2), 경화영역(A3) 및 분리영역(A4)을 포함한다.

상기 용융영역(A1)은 상기 성형유로(310)의 유입구에 인접한 영역으로 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310) 내부로 유입된 상태로 경화가 일어나지 않은 용융 상태로 존재하는 영역이다.

상기 경화영역(A3)은 상기 성형유로(310) 내부에서 상기 원료용탕(10)이 이동함에 따라 냉각되어 경화되는 영역을 나타낸다. 여기서는 상기 원료용탕(10)이 경화되어 상기 성형물(20)의 형상을 이루며 외측부분부터 경화된 상태이다.

하지만, 상기 경화영역(A3)에서 상기 성형물(20)은 내부에 남은 잠열을 내포하고 있어 완전히 냉각되지는 않은 상태이다.

한편, 상기 고액영역(A2)은 상기 용융영역(A1)과 상기 경화영역(A3) 사이에 위치하며, 경화 상태와 용융 상태의 중간인 겔 상태로 상기 원료용탕(10)이 존재한다. 여기서 상기 고액영역(A2)은 상기 원료용탕(10)이 1차적으로 경화되어 체적 수축이 시작되는 영역이다.

이때, 상기 성형유로(310)로 상기 원료용탕(10)이 기 설정된 압력을 가지고 지속적으로 공급되는 경우 상기 용융영역(A1)으로 상기 원료용탕(10)이 공급되어 상기 고액영역(A2) 및 상기 경화영역(A3)에서 수축으로 인한 상기 성형물(20)의 밀도저하를 저감시킨다.

즉, 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310) 내부로 기 설정된 압력을 가지며 지속적으로 공급되는 경우, 상기 경화영역(A3)에서 상기 성형물(20)의 외면부터 경화되어 상기 성형물(20)의 냉각에 의해 밀도저하가 발생하더라도, 중앙에 위치한 상기 용융영역(A1) 및 상기 고액영역(A2)에 상기 원료용탕(10) 채워지며 상기 성형물(20)의 수축 및 밀도저하를 저감시킨다.

한편, 상기 분리영역(A4)은 상기 경화영역(A3)을 거친 상기 성형물(20)이 완전히 경화되며, 내부의 잠열까지 냉각되어 일부 수축이 발생하는 영역이다.

여기서, 상기 분리영역(A4)은 도시된 바와 같이 상기 성형물(20)이 완전히 경화됨에 따라 미세한 수축이 발생하여 상기 성형유로(310)의 내측면과 상기 성형물(20)의 분리가 일어난다.

이와 같이 상기 성형물(20)과 상기 성형유로(310)의 분리가 일어나는 경우 상기 압출성형유닛(300)에서 상기 성형물(20)을 손쉽게 분리할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 성형유로(310) 내부로 공급된 상기 원료용탕(10)이 냉각됨에 따라, 상기 용융영역(A1)에서 0.05%의 미세한 체적 수축이 발생하며 상기 성형유로(310) 내에 있는 상기 원료용탕(10)은 약 200~600 cm/min 속도로 전진한다.

그리고 이와 같이 상기 성형유로(310)내부에서 냉각이 시작된 상기 원료용탕(10)은 서서히 경화되어, 상기 고액영역(A2), 상기 경화영역(A3) 및 상기 분리영역(A4) 순으로 상태 변화를 거치며 이송된다.

이때 상기 성형유로(310)를 따라 이동하는 상기 원료용탕(10)에서 상기 경화영역(A3)은 외형적으로 냉각이 완료되었으나 내부 잠열이 포함된 상태이고, 상기 분리영역(A4)은 완전히 냉각되어 성형이 완료된 제품이다.

또한, 상기 용융영역(A1)은 상기 성형유로(310)의 유입구 부근으로, 용융된 원료가 지속적인 압력으로 연속 주입되면서 압력이 가해져 밀도가 치밀해지는 영역이며, 상기 고액영역(A2) 역시 상기 용융영역(A1)과 함께 밀도가 치밀해지는 영역이 된다.

이와 같이 상기 용융영역(A1)에서 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310) 내부에서 이동함과 동시에 서서히 냉각되어 상기 고액영역(A2), 상기 경화영역(A3) 및 상기 분리영역(A4) 순으로 상태가 변형되며, 상기 성형물(20)이 성형된다.

즉, 상기 성형유로(310)를 통과하며 냉각되어 성형되는 상기 성형물(20)에서 상기 용융영역(A1)에 일정 수준 이상의 압력을 가지며 지속적으로 상기 원료용탕(10)을 공급함으로써 냉각되어 경화되는 과정 중 상기 원료용탕(10)의 수축이 발생하더라도 지속적으로 공급되어 상기 성형물(20)의 전체적인 밀도를 저하를 방지할 수 있다.

이에 따라 본 실시예에서 성형되는 상기 성형물(20)의 경우 강도 및 단열성 등이 동시에 확보되며 표면이 미려하고 치수가 정밀한 단열바를 제조할 수 있다.

한편, 상기 성형유로(310)의 유입구는 상기 공급유로(210)의 배출구위치에 대응하도록 배치되며 상기 공급유로(210)의 배출구보다 상기 성형유로(310)의 유입구의 단면이 상대적으로 더 크게 형성된다.

구체적으로, 도 5를 살펴보면 상기 성형유로(310)의 일례로 도시되어 있으며, 상기 공급유로(210)의 배출구는 상기 성형유로(310)의 중앙에 위치하며 상대적으로 작게 형성된다.

이에 따라 상기 공급유로(210)에서 상기 성형유로(310)로 상기 원료용탕(10)의 공급 시 상기 성형물(20)의 중앙부위로 상기 원료용탕(10)을 지속적으로 공급하여 수축이 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다.

본 실시예에서 상기 성형유로(310)의 유입구는 상술한 상기 공급유로(210)의 배출구보다 상대적으로 크게 형성되며, 돌출 형성된 상기 공급유로의 일부가 삽입되도록 구성된다.

이에 따라 상기 성형유로(310)와 상기 공급유로(210)가 안정적으로 연통됨과 동시에 상기 용융영역(A1)에서 중앙부를 중심으로 상기 원료용탕(10)이 지속적으로 공급될 수 있도록 한다.

이와 같이 상기 성형유로(310)의 중앙으로 상기 공급유로(210)의 배출구가 배치됨으로써 상기 용융영역으로 상기 원료용탕(10)이 공급될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 상기 속도조절유닛(400)은 상기 압출성형유닛(300)을 통과하여 성형된 상기 성형물(20)의 이동 경로상에 구비되어 기 설정된 속도 이하로 상기 성형물(20)이 이송되도록 이송속도를 제어한다.

구체적으로 상기 속도조절유닛(400)은 롤러나 베어링 등의 형태로 형성되어 상기 압출성형유닛(300)에서 배출되는 상기 성형물(20)의 이송속도를 제한한다.

이때, 상기 성형물(20)의 이송속도를 제한함으로써 상기 성형유로(310) 내에서 이동하는 상기 원료용탕(10)의 이송속도가 제한되어 상기 미경화영역(A2)으로 공급되는 상기 원료용탕(10)이 일정 수준이상의 압력을 가지도록 한다.

따라서, 상기 속도조절유닛(400)은 상기 노즐유닛(200)에서 공급되는 상기 원료용탕(10)이 상기 성형유로(310)의 상기 용융영역(A1)에서 이동하는 속도보다, 상기 경화영역(A3) 및 상기 분리영역(A4)을 거치며 경화된 상기 성형물(20)의 이송속도가 상대적으로 작거나 같도록 제한한다.

본 실시예에서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공급유로(210)를 통해 상기 성형유로(310)로 공급되는 상기 원료용탕(10)의 상기 용융영역(A1) 내부에서의 이동속도가 V1이고 상기 압출성형유닛(300)에서 배출되는 상기 성형물(20)의 이동속도가 V2이며, 상기 속도조절유닛(400)에 의해 V2가 V1보다 상대적으로 느리거나 같게 조절된다.

이에 따라 상기 원료용탕(10)이 일정 수준 이상의 압력을 가지며 상기 용융영역(A1)으로 공급됨으로써, 상기 경화영역(A3)과 상기 분리영역(A4)를 거치며 상기 성형물(20)이 냉각 및 경화되는 과정 중에 밀도가 저하되는 것을 방지 한다.

특히, 본 실시예와 같이 단열바를 압출 성형하는 경우 일정 수준 이상의 단열성 및 내구성을 확보해야 하며 이에 따라 상기 성형물(20)이 일정 수준 이상의 밀도를 유지함으로써 강도와 단열성을 확보할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 상술한 상기 용탕공급유닛(100), 상기 노즐유닛(200), 상기 압출성형유닛(300) 및 상기 속도조절유닛(400)을 포함한다. 그리고 상기 압출성형유닛(300)에서 성형되는 상기 원료용탕(10)이 상기 용융영역(A1), 상기 고액영역(A2), 상기 경화영역(A3) 및 상기 분리영역(A4)을 가지며 단계적으로 냉각된다.

이에 따라, 상기 노즐유닛(200)을 통해 상기 용융영역(A1)에 일정한 압력으로 상기 원료용탕(10)을 지속적으로 공급하여 서서히 냉각되도록 함으로써 상기 성형물(20)의 냉각 시 변형이나 밀도저하가 발생하는 것을 저감시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 연속압출 성형장치는 상술한 상기 용탕공급유닛(100), 상기 노즐유닛(200), 상기 압출성형유닛(300) 및 상기 속도조절유닛(400) 뿐만 아니라, 추가적으로 별도의 단열수단(500)을 더 포함할 수도 있다.

상기 단열수단(500)은 상기 노즐유닛(200)과 상기 압출성형유닛(300) 사이에 배치되어 상호 열교환을 차단한다.

구체적으로 상기 노즐유닛(200)의 경우 상술한 바와 같이 상기 가열수단(220)을 포함하여 상기 공급유로(210) 내부의 상기 원료용탕(10)이 용융상태를 유지하도록 가열하기 때문에 고온으로 유지된다.

하지만, 상기 압출성형유닛(300)은 상기 냉각부(320)에 의해 상기 성형유로(310)를 냉각시키기 때문에 상대적으로 상기 노즐유닛(200)에 비해 저온상태가 된다.

따라서, 상기 노즐유닛(200)과 상기 압출성형유닛(300)이 직접적으로 접촉하여 배치되는 경우 열교환에 의해 에너지가 손실될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐유닛(200)과 상기 압출성형유닛(300) 사이에 상기 단열수단(500)을 구비하여 직접적인 열교환을 차단한다.

이와 같이 상기 단열수단(500)이 더 구비됨으로써 상기 노즐유닛(200)과 상기 압출성형유닛(300)에 의해 에너지가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 용탕공급유닛
110: 이송수단
200: 노즐유닛
210: 공급유로
220: 가열수단
300: 압출성형유닛
310: 성형유로
320: 냉각부
400: 속도조절유닛
500: 단열수단
A1: 용융영역
A2: 고액영역
A3: 경화영역
A4: 분리영역
10: 원료용탕
20: 성형물

Claims (9)

1. 원료를 용융시켜 원료용탕을 형성하며 상기 원료용탕을 공급하는 용탕공급유닛;
   상기 용탕공급유닛에 연결되어 상기 원료용탕을 공급받으며, 일정한 압력으로 상기 원료용탕을 공급하는 공급유로를 가지는 노즐유닛; 및
   상기 노즐유닛과 연속하여 상기 원료용탕이 이동하며 성형되는 성형유로 및 상기 성형유로의 둘레를 감싸며 상기 원료용탕의 외측면부터 냉각시키는 냉각부를 가지며, 상기 원료용탕을 압출 성형하여 배출하는 압출성형유닛; 를 포함하며,
   상기 성형유로의 유입구와 상기 공급유로의 배출구가 만나는 지점에서 상기 유입구는 상기 배출구보다 상대적으로 큰 단면을 가지도록 형성되고,
   상기 배출구가 상기 유입구의 중앙에 대응하는 위치에 배치되며 돌출된 끝단부가 상기 유입구 내부로 삽입되어 상기 원료용탕이 상기 성형유로의 중앙으로 공급되고,
   상기 성형유로 내에서 성형되는 성형물에 연속하여 상기 원료용탕이 기 설정된 압력으로 공급되는 가압식 연속압출 성형장치..
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 공급유로는,
   상기 원료용탕이 이동하는 방향을 따라 단면이 점차 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가압식 연속압출 성형장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 노즐유닛은 상기 공급유로가 복수 개로 분기되어 균일한 압력으로 상기 원료용탕을 공급하고,
   상기 압출성형유닛은 상기 공급유로의 개수 및 위치에 대응하여 상기 성형유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 가압식 연속압출 성형장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 압출성형유닛에서 배출되는 성형물이 이송되는 경로상에 배치되어 기 설정된 속도 이하로 이송되도록 상기 성형물의 이송속도를 제어하는 속도조절유닛을 더 포함하는 가압식 연속압출 성형장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 속도조절유닛은,
   상기 노즐유닛에서 공급되는 상기 원료용탕의 유속에 보다 상기 성형물의 이송속도가 상대적으로 작거나 같도록 제어하여 상기 성형유로 내에 상기 원료용탕이 기 설정된 압력 이상으로 공급되도록 하는 가압식 연속압출 성형장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 압출성형유닛은,
   상기 원료용탕이 압출되는 경로를 따라 복수 개가 구비되며, 각각의 냉각온도가 순차적으로 감소하도록 배치되는 가압식 연속압출 성형장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 노즐유닛은,
   내부에 별도의 가열수단이 구비되어 압출되는 상기 원료용탕이 냉각되지 않도록 온도를 유지시키는 것을 특징으로 하는 가압식 연속압출 성형장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 노즐유닛과 상기 압출성형유닛 사이에 배치되어 상호 열교환을 차단하는 별도의 단열수단을 더 포함하는 가압식 연속압출 성형장치.

Images