KR101982976B1 - 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비 - Google Patents

판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판상 발포폴리스티렌을 이용하여 판상의 단열재를 제작함에 있어, 조직의 결정력을 높여 보다 치밀한 조직구조를 가질 수 있도록 한 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 발포폴리스티렌 성형 방법에 있어서, 발포입자를 성형기기에 투입하는 발포입자 투입 단계; 상기 발포입자가 투입된 성형기기로 스팀을 공급하여 발포입자 간을 융착시키면서 성형기기에서 성형하는 성형 단계; 및, 성형이 완료된 발포 성형체를 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하며, 상기 성형 단계는 스팀의 공급과 석션(suction)이 동시 또는 순차적으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비{PLATE TYPE-EXPANDED POLYSTYRENE MOLDING METHOD AND PLATE TYPE-EXPANDED POLYSTYRENE MOLDING EQUIPMENT}
본 발명은 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판상 발포폴리스티렌을 이용하여 판상의 단열재를 제작함에 있어, 조직의 결정력을 높여 보다 치밀한 조직구조를 가질 수 있도록 한 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 관한 것이다.
판상 발포폴리스티렌이나 발포 폴리프로필렌 등의 발포수지(發泡樹脂)는 경량성, 내수성, 단열성 등이 우수하여, 단열재나 포장용 완충재 등 산업 전반에 널리 사용되고 있다.
판상(板狀) 발포폴리스티렌(expanded polystyrene)은 스티렌모노머를 중합하여 제조한 폴리스티렌수지 또는 그 공중합체수지에 펜탄(pentane, C5H12)이나 부탄(butane, C4H10)과 같은 발포제를 첨가하여 제조한 발포성 폴리스티렌수지(expandable polystyrene)를 가열·경화시킴과 동시에 기포를 발생시켜 만든 것이다.
이러한 판상 발포폴리스티렌 성형체는 희고 가벼우며, 내수성, 단열성, 흡음성, 완충성이 뛰어나기 때문에, 포장재료, 건축재료, 부자(浮子), 구명조끼, 장식품, 절연재, 식품용기나 일회용품 등의 생활용품에 이르기까지 매우 널리 활용되고 있다.
상기 판상 발포폴리스티렌 제품의 성형공정을 좀 더 상세히 살펴보면, 직경 02∼03mm의 조그마한 비드(bead)나 길이 약 25mm 정도의 펠릿(pellet) 형태로 공급되는 발포제를 함유하고 있는 폴리스티렌 또는 스티렌공중합체 수지를 발포하여 발포입자(비드)를 만든 다음, 이 발포입자를 숙성·건조하고, 숙성된 발포입자를 성형틀(mold)에 넣고 고압의 스팀으로 가열하여 원하는 형태로 성형하는 순으로 이루어진다.
이렇게 제조된 판상 발포폴리스티렌은 전체 체적의 98%가 공기이고, 수지는 약 2%만을 차지하고 있으며, 플라스틱의 거품 속에 공기를 밀폐시킨 독특한 발포체 구조를 가지기 때문에, 우수한 완충성, 단열성, 흡음성, 경량성 등을 나타내어 다양한 활용성을 갖게 된다.
일반적인 판상 발포폴리스티렌의 성형 제작 과정에서, 성형틀 내부로의 스팀공급은 2차에 걸쳐 이루어지는데 이중 1차 스팀 공급 단계에서 대부분의 융착이 이루어지게 된다.
여기서, 1차 스팀 공급에 있어서 공급부에서는 높은 압력의 스팀이 공급되나, 공급부에서 멀어질수록 공급 압력이 약해지게 된다.
그러나, 판상 발포폴리스티렌의 경우 상대적으로 적은 숙성시간 및 내화피복제 코팅층의 부존재로 인해서 스팀의 공급압력 차이에 무관하게 원활한 융착이 이루어졌으나, 기능성물질이 코팅된 판상 발포폴리스티렌의 경우에는 긴 숙성시간 및 기능성물질 코팅층의 존재로 인한 후발성 저하로 인해서 스팀 공급압력 차이에 의해 영향을 받게 된다.
따라서, 성형되는 판상 발포폴리스티렌 평판은 중심부에서 멀어질수록 스팀 공급압력의 약화로 인해 융착이 제대로 이루어지지 않게 되고, 조직의 결정성이 떨어져 치밀 구조를 갖지 못하게 되며, 이러한 현상은 2차 스팀공급시에도 마찬가지여서, 결국 종래의 판상 발포폴리스티렌 성형기기에 의해서는 기능성물질이 코팅된 판상 발포폴리스티렌 평판을 성형할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 판상 발포폴리스티렌 평판을 성형하더라도 후속되는 절단 공정에서 불량이 발생할 가능성이 높아지는 문제점이 있어, 이를 해결할만한 기술개발이 절실하다.
(문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-0479218호(등록일자 : 2005. 03. 17.) (문헌 2) 대한민국 등록특허 제10-1325263호(등록일자 : 2013. 10.29.) (문헌 3) 대한민국 등록특허 제10-0589433호(등록일자 : 2006. 06. 07.) (문헌 4) 대한민국 등록특허 제10-1045682호(등록일자 : 2011. 06. 24.) (문헌 5) 대한민국 공개특허 제10-2000-0062119호(공개일자 : 2000. 10. 25.)
본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제작과정에서의 조직 결정성을 증대시켜 치밀한 조직구조를 가지도록 하여, 상대적으로 소형 성형 설비로 구성하더라도 생산성과 제작성을 향상시킬 수 있고 이를 통해 경제성을 확보할 수 있도록 하는 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 발포폴리스티렌 성형 방법에 있어서, 발포입자를 성형기기에 투입하는 발포입자 투입 단계; 상기 발포입자가 투입된 성형기기로 스팀을 공급하여 발포입자 간을 융착시키면서 성형기기에서 성형하는 성형 단계; 및, 성형이 완료된 발포 성형체를 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하며, 상기 성형 단계는 스팀의 공급과 석션(suction)이 동시 또는 순차적으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 성형 단계는, 상기 성형기기의 일측 측면부에서 성형기기 내부로 스팀을 1차 공급하면서 성형기기의 타측 측면부로부터 스팀을 석션(suction)하도록 하는 1차 스팀 공급-석션 단계와, 상기 성형기기의 타측 측면부에서 성형기기 내부로 스팀을 2차 공급하면서 성형기기의 일측 측면부로부터 스팀을 석션하도록 하는 2차 스팀 공급-석션 단계를 포함한다.
더하여, 상기 1차 스팀 공급-석션 단계 및 2차 스팀 공급-석션 단계는, 복수의 공급 라인과 복수의 석션 라인을 통해 이루어지되, 공급라인과 석션라인 모두가 전체적으로 개방되거나, 일측 측면부의 공급 라인과 타측 측면부의 석션 라인이 선별적으로 개폐되도록 하여 스팀의 공급과 석션이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 냉각 단계는, 성형기기의 상부로부터 성형된 발포체로 냉각수를 분사함으로써 이루어진다.
이와 함께, 발포폴리스티렌 성형 설비로서, 설비 프레임; 상기 설비 프레임의 일측에 구비되는 성형기기; 상기 성형기기의 일측에 구비되어 상기 성형기기로 발포입자를 투입하기 위한 투입호퍼; 상기 성형기기로 스팀을 공급하도록 구성되는 스팀 공급 유닛; 상기 성형기기로 공급되는 스팀을 석션(suction)하도록 구성되는 스팀 석션 유닛; 상기 성형기기로 냉각 매체를 공급하고 배출하기 위한 냉각 유닛; 및, 상기 성형 설비를 제어하기 위한 제어반;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스팀 공급 유닛은, 상기 설비 프레임의 상부 일측에 구비되는 스팀 공급기와, 상기 스팀 공급기로부터 양측으로 분지되어 상기 성형기기의 양측면부 각각으로 스팀을 공급하기 위한 복수의 스팀 공급 라인, 및 상기 스팀 공급 라인 각각을 개폐하기 위한 스팀공급 개폐밸브를 포함하고, 상기 스팀 석션 유닛은, 상기 성형기의 양측면부 각각으로부터 스팀을 석션하도록 연통 구비되는 복수의 스팀 석션 라인과, 상기 스팀 석션 라인 각각을 개폐하기 위한 스팀공급 개폐밸브, 및 상기 스팀 석션 라인을 통해 상기 성형기기 내의 스팀을 석션하기 위한 석셕 펌프를 포함하며, 상기 성형기기의 일측 측면부의 상기 스팀 공급 라인은, 상기 성형기기의 타측 측면부의 상기 스팀 석션 라인과 상응되게 배치되거나 상하 대칭되게 배치된다.
더하여, 상기 냉각 유닛은, 냉각수 저장탱크와, 상기 냉각수 저장탱크로부터 냉각수를 공급하도록 연결되는 냉각수 공급라인과, 상기 냉각수 공급라인에서 상기 성형기기의 내부로 냉각수를 분사하도록 구비되는 냉각수 분사 배관과, 상기 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 펌핑하여 상기 냉각수 공급라인으로 공급되도록 하는 냉각수 펌핑 수단과, 상기 성형기기의 하부 측에 형성되는 드레인 구멍, 및 상기 드레인 구멍으로부터 냉각수를 상기 성형기기의 외부로 냉각수를 배출시키기 위한 배출 배관을 포함하며, 상기 제어반은, 장치 온/오프 스위치와, 장치의 작동 상태를 알림하기 위한 알림 수단, 및 상기 발포입자의 투입량, 개폐밸브의 개방, 스팀의 공급과 석션 및 냉각수의 공급을 제어하기 위한 제어모듈을 포함한다.
또한, 상기 제어모듈은, 상기 투입호퍼의 투입 개폐구를 제어하여 발포입자의 투입량을 제어하기 위한 발포입자 투입량 제어부와, 상기 스팀 공급 라인과 스팀 석션 라인에 구비되는 개폐밸브를 제어하기 위한 개폐밸브 제어부, 및 상기 냉각수 펌핑 수단을 제어하기 위한 냉각수 제어부를 포함하며, 상기 개폐밸브 제어부는, 상기 성형기기의 일측부의 일측에서 성형기기 내부로 스팀을 1차 공급하면서 상기 일측부와 대향하는 성형기기의 타측부의 일측으로부터 스팀을 석션(suction)하도록 하는 제1 제어모드, 및 상기 성형기기의 일측부의 타측에서 성형기기 내부로 스팀을 2차 공급하면서 성형기기의 타측부의 타측으로부터 스팀을 석션하도록 하는 제2 제어모드로 제어하도록 이루어진다.
더하여, 상기 개폐밸브 제어부는, 상기 개폐밸브 모두가 전체적으로 동시에 개폐되도록 제어하거나, 상기 개폐밸브가 선별적으로 개폐되도록 제어한다.
이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비는, 일반 폴리스티렌 비드 또는 기능성물질이 코팅된 비드를 이용하더라도 조직의 결정성을 증대시켜 치밀한 조직구조를 가질 수 있도록 하여 전체적인 제작성을 향상시켜, 완성 성형품의 불량률이 현저히 감소되는 효과가 있다.
또한, 기존의 성형 방법과 성형 설비에 비해 상대적으로 소형 성형 설비로 구성하더라도 생산성과 제작성을 크게 향상시킬 수 있는 등 경제성 확보의 효과를 발휘하므로 관련 산업분야의 발전 및 활성화에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 과정을 나타낸 플로차트.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비의 개략적인 구성을 나타낸 장치구성도.
도 5a는 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 있어서, 성형기기의 단면구조와 그에 따른 스팀 공급-셕션의 과정을 나타낸 실시예시도.
도 5b는 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 있어서, 성형기기의 단면구조와 그에 따른 스팀 공급-셕션의 다른 과정을 나타낸 실시예시도.
도 6은 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비의 성형기기로부터 성형이 완료된 발포폴리스티렌이 인출된 상태를 나타낸 작동예시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 과정을 나타낸 플로차트이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비의 개략적인 구성을 나타낸 장치구성도이며, 도 5a는 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 있어서 성형기기의 단면구조와 그에 따른 스팀 공급-셕션의 과정을 나타낸 실시예시도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 있어서 성형기기의 단면구조와 그에 따른 스팀 공급-셕션의 다른 과정을 나타낸 실시예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비의 성형기기로부터 성형이 완료된 발포폴리스티렌이 인출된 상태를 나타낸 작동예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 방법은, 발포 숙성된 발포입자를 성형기기에 투입하는 발포입자 투입 단계(S100)와, 상기 발포입자 투입 단계(S100)에서 발포입자가 투입된 성형기기로 스팀을 공급하여 발포입자 간을 융착시키면서 성형기기에서 성형하는 성형 단계(S200)와, 상기 성형 단계(S200)에서 성형이 완료된 발포 성형체를 냉각시키는 냉각 단계(S300)를 포함하며, 상기 성형 단계(S200)는 스팀의 공급과 석션(suction)이 조합되게 이루어진다.
상기 발포입자 투입 단계(S100)에서 이용되는 발포입자는, 발포제를 함유한 원료비드를 발포 조건에 필요한 열 매개체(물, 공기, 스팀)을 이용하여 충분히 연화시켜서 발포제의 발산을 용이하게 하여 원하는 정도의 비드로 팽창시키는 1차 발포를 거친 다음, 발포 직후에 입자 내의 발포제가 외부로 방출되어 내부가 감압 상태가 되었을 때 대기중의 공기가 발포입자 내부로 침투되어 점차 대기압과 같은 상태로 되는 숙성 처리를 거친 것이다.
이와 같이, 발포입자는 원료비드를 1차 발포한 다음 숙성 과정을 거친 것으로 마련되어 투입 호터 등을 통해 성형기기로 투입된다.
다음으로, 상기 성형 단계(S200)에서 채용되는 성형기기는 성형하고자 하는 형태, 예를 들면 판모양, 블럭모양 또는 통모양의 제품을 얻을 수 있는 성형기기(금형)로 이루어지게 된다. 본 발명에서는 판모양 또는 블럭모양의 형태로 성형하는데 적합한 성형 방법이다.
또한, 상기 성형 단계(S200)는 성형기기의 일측부의 일측에서 성형기기 내부로 스팀을 1차 공급하면서 성형기기의 타측부(일측부에 대향하는 측)의 일측으로부터 스팀을 석션(suction)하도록 하는 1차 스팀 공급-석션 단계(S210), 및 성형기기의 일측부의 타측에서 성형기기 내부로 스팀을 2차 공급하면서 성형기기의 타측부의 타측으로부터 스팀을 석션하도록 하는 2차 스팀 공급-석션 단계(S200)를 포함한다.
여기서, 상기 1차 스팀 공급-석션 단계(S210) 및 2차 스팀 공급-석션 단계(S220)는 복수의 공급 라인과 복수의 석션 라인을 통해 이루어진다. 이때, 복수의 공급 라인과 복수의 석션 라인은 미리 프로그래밍되어 있는 제어에 따라 조합되게 개폐되도록 하여 이루어지도록 할 수 있다.
예를 들면, 상기 1차 스팀 공급-석션 단계(S210) 및 2차 스팀 공급-석션 단계(S220)는 복수의 공급 라인과 복수의 석션 라인을 통해 이루어지되, 라인 모두가 전체적으로 개방되거나, 및/또는 공급 라인과 석션 라인이 선별적으로 개폐되도록 하여 공급과 석션이 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같이, 상기 성형 단계(S200)는 공급과 석션이 동시에 또는 약간의 시간 차를 가지면서 이루어지도록 하며, 이와 함께 스팀이 공급되는 복수의 공급 라인과 스팀을 흡입하는 석션 라인의 조합된 개폐 제어를 통해, 그리고 다수 차(multi-stage)의 제어를 통해 성형기기 내에서 융착되고 있는 발포입자들 간의 융착성을 현저히 향상시킬 뿐만 아니라, 전체적으로 균질하고 균일한 조직 구조를 갖도록 할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 성형 단계(S200)에서 성형이 완료된 발포 성형체를 냉각시키는 냉각 단계(S300)는 성형기기의 상부로부터 냉각수를 분사함으로써 이루어지게 된다.
상기 냉각수의 공급은, 성형기기의 내부 상부 측에 복수의 냉각수 공급라인에 구성되는 분사 노즐을 통해 이루어질 수 있다. 상기 냉각수 공급라인은 외부의 냉각수 공급탱크로부터 냉각수가 펌핑되어 공급되게 된다.
상기 냉각 단계(S300)에서 분사되어 성형체를 냉각시킨 냉각수는 성형기기의 하부로부터 외부로 드레인(drain)되게 된다.
이러한 냉각 단계(S300)에서, 냉각수의 분사는 미리 프로그래밍되어 있는 제어를 통해 상기 성형 단계(S200)를 거쳐 성형이 완료된 바로 직후에 이루어져 발포 성형체를 신속하게 냉각시켜 냉각 효율을 높이고, 생산성을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 대하여 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 판상 발포폴리스티렌 성형 설비는, 설비 프레임(10); 상기 설비 프레임(10)의 일측에 구비되는 성형기기(100)와, 상기 성형기기(100)의 상부 측에 구비되어 상기 성형기기(100)로 발포입자를 투입하기 위한 투입호퍼(H)와, 상기 성형기기(100)로 스팀을 공급하도록 구성되는 스팀 공급 유닛과, 상기 성형기기(100)로 공급되는 스팀을 석션(suction)하도록 구성되는 스팀 석션 유닛과, 상기 성형기기(100)로 냉각 매체를 공급하고 배출하기 위한 냉각 유닛과, 상기 성형 설비를 제어하기 위한 제어반(미도시)을 포함한다.
여기서, 상기 설비 프레임(10)은, 발포폴리스티렌 성형 설비를 구성하는 구성요소들 간의 최적의 연결 및 배치 관계 등을 고려하는 사이즈와 골격 구조를 갖는다.
그리고, 상기 투입호퍼(H)는, 1차 발포 및 숙성 과정을 거친 발포입자가 저장되며, 상기 제어반을 구성하는 투입량 설정부에서 설정된 투입량 만큼 성형기기로 투입되게 된다.
본 발명에서 적용되는 발포입자는, 1차 발포와 숙성 과정을 거치게 되는데, 예컨대 발포제를 함유한 원료비드를 발포 조건에 필요한 열 매개체(물, 공기, 스팀)을 이용하여 충분히 연화시켜서 발포제의 발산을 용이하게 하여 원하는 정도의 비드로 팽창시키는 1차 발포를 거친 다음, 발포 직후에 입자 내의 발포제가 외부로 방출되어 내부가 감압 상태가 되었을 때 대기중의 공기가 발포입자 내부로 침투되어 점차 대기압과 같은 상태로 되는 숙성 처리를 거친 발포입자로 이루어지게 된다.
다음으로, 상기 성형기기(100)는, 성형하고자 하는 발포폴리스티렌의 형태, 예를 들면 판 모양, 블럭 모양 또는 통 모양의 제품을 얻을 수 있는 성형기기(금형)로 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 판 모양 또는 블럭 모양의 형태로 성형하는데 적합한 성형 설비이다.
계속해서, 상기 스팀 공급 유닛은, 상기 설비 프레임(10)의 상부 일측에 구비되는 스팀 공급기(210)와, 상기 스팀 공급기(210)로부터 양측으로 복수 분지되어 상기 성형기기(100)의 양측면부로 스팀을 공급하기 위한 복수의 스팀 공급 라인(220), 및 상기 스팀 공급 라인(220) 각각에 구비되어 스팀 공급 라인(220)을 개폐하기 위한 스팀공급 개폐밸브(230)를 포함한다.
상기 스팀 공급 라인(220)은, 성형기기(100)의 양 측면부에서 스팀을 공급할 수 있도록 연통 구성된다.
또한, 상기 스팀 공급 라인(220)은, 상부 측에 동일 선상으로 배치되거나, 상부에서 하부를 향해 사선 방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 후술하겠지만, 상기 스팀 공급 라인(220) 및 상기 스팀 석션 유닛를 구성하는 스팀 석션 라인(310) 간의 배치 또는 배열 관계는 서로 대향하여서 서로 상응하게 또는 대칭되게 이루어지는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 스팀 공급 라인(220)은, 상기 성형기기(100)의 일측면에 연통되게 구성되는 제1 스팀 공급 라인, 및 상기 성형기기(100)의 타측면에 연통되게 구성되는 제2 스팀 공급 라인을 포함한다. 이에 따라, 스팀은 상기 스팀 공급 라인(220)을 통해 일측에서 타측으로, 타측에서 일측으로 공급될 수 있게 이루어진다.
계속해서, 상기 스팀 공급 유닛의 스팀공급 개폐밸브(230)는 라인(배관)을 개폐할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 것을 채용할 수 있다.
여기서, 상기 스팀공급 개폐밸브(230)는, 수동식 개폐밸브로 구성될 수 있고, 상기 상기 제어반을 구성하는 밸브개폐 제어부를 통해 자동 개폐 제어되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 성형기기(100)로 공급되는 스팀을 석션(suction)하도록 구성되는 스팀 석션 유닛은, 상기 성형기기(100)의 양측면 각각으로부터 스팀을 석션하도록 연통 구비되는 복수의 스팀 석션 라인(310)과, 상기 스팀 석션 라인(310) 각각에 구비되어 스팀 석션 라인(310)을 개폐하기 위한 스팀공급 개폐밸브(320), 및 상기 스팀 석션 라인(310)을 통해 성형기기(100) 내의 스팀을 석션하기 위한 석셕 펌프(미도시)를 포함한다.
여기서, 상기 스팀 석션 라인(310)은, 상기 스팀 공급기(220)로 다시 순환되어 들어가도록 구성될 수 있다.
상기 스팀 석션 라인(310)은, 상기 성형기기(100)의 일측면에 연통되게 구성되는 제1 스팀 석션 라인, 및 상기 성형기기(100)의 타측면에 연통되게 구성되는 제2 스팀 석션 라인을 포함한다.
이에 따라, 스팀은 기본적으로 상기 스팀 석션 라인(310)을 통해 일측에서 타측으로, 타측에서 일측으로 공급될 수 있게 이루어진다.
또한, 스팀이 스팀 공급 라인(220)을 통해 일측에서 공급될 때 타측에서 석션하고, 타측에서 공급될 때 일측에서 석션할 수 있도록 이루어지며, 이와 동시에 또는 별개로 스팀이 한 쪽 측부에서 공급될 때 그 측부와 대향하는 측부 각각에서 석션하도록 이루어질 수도 있다.
이러한 스팀 석션 라인(310)은, 하부 측에 동일 선상으로 배치되거나 상부에서 하부를 향해 사선 방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 스팀 석션 라인(310)은 상기 스팀 공급 유닛를 구성하는 스팀 공급 라인(220)과 대향하는 측에서 서로 상응하게 또는 대칭되게 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 성형기기(100)로 냉각 매체를 공급하고 배출하기 위한 냉각 유닛은, 냉각수 저장탱크와, 상기 냉각수 저장탱크로부터 냉각수를 공급하도록 연결되는 냉각수 공급라인과, 상기 냉각수 공급라인로부터 분지된 분지관에 연결되고, 상기 성형기기(100)의 상측에 구비되는 복수의 분사노즐이 갖는 냉각수 분사 배관(410)과, 상기 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 펌핑하여 상기 냉각수 공급라인으로 공급되도록 하는 냉각수 펌핑 수단(미도시)과, 상기 성형기기(100)의 하부 측에 형성되는 드레인 구멍, 및 상기 드레인 구멍으로부터 냉각수를 성형기기(100)의 외부로 냉각수를 배출시키기 위한 배출 배관을 포함한다.
다음으로, 상기 성형 설비를 제어하기 위한 제어반(미도시)은, 장치 온/오프 스위치와, 장치의 작동 상태를 시각적 및 청각적으로 알림하기 위한 알림 수단(예를 들면, 경광등이나 부저)과, 상기 각 구성요소들을 제어하기 위한 제어모듈을 포함한다.
상기 제어반의 제어모듈은, 상기 투입호퍼의 투입 개폐구를 제어하여 발포입자의 투입량을 제어하기 위한 발포입자 투입량 제어부와, 상기 스팀 공급 라인과 스팀 석션 라인에 구비되는 개폐밸브를 제어하기 위한 개폐밸브 제어부와, 상기 냉각 유닛(냉각수 펌핑 수단)를 제어하기 위한 냉각수 제어부, 및/또는 알림 수단을 온/오프하거나 제어하기 위한 알림수단 제어부를 포함한다.
상기 투입량 제어부는, 사용자의 선택이나 미리 입력된 투입량 만큼 발포입자가 투입되도록 제어하게 된다.
다음으로, 상기 개폐밸브 제어부는, 성형기기(100)의 일측부의 일측에서 성형기기 내부로 스팀을 1차 공급하면서 성형기기의 타측부(일측부에 대향하는 측)의 일측으로부터 스팀을 석션(suction)하도록 하는 제1 제어모드, 및 성형기기의 일측부의 타측에서 성형기기 내부로 스팀을 2차 공급하면서 성형기기의 타측부의 타측으로부터 스팀을 석션하도록 하는 제2 제어모드로 제어하도록 이루어질 수 있음이 바람직하다.
여기서, 상기 개폐밸브 제어부는 스팀 공급 라인과 스팀 석션 라인 모두가 전체적으로 개방되거나, 및/또는 스팀 공급 라인과 스팀 석션 라인이 선별적으로 개폐되도록 제어할 수 있다.
이러한 개폐밸브 제어부의 제어는, 스팀의 공급과 석션이 동시에 또는 약간의 시간 차를 가지면서 이루어지도록 하며, 이와 함께 스팀이 공급되는 복수의 공급 라인과 스팀을 흡입하는 석션 라인의 조합된 개폐 제어를 통해, 그리고 다수 차(multi-stage)의 제어를 하도록 이루어진다.
정리하여, 본 발명의 판상 발포폴리스티렌 성형 방법 및 판상 발포폴리스티렌 성형 설비에 의하면, 전술한 제어를 통해 성형기기 내에서 융착되고 있는 발포입자들 간의 융착성을 현저히 향상시킬 뿐만 아니라 전체적으로 균질하고 균일한 조직 구조를 갖도록 할 수 있는 것이고, 상기 냉각수 제어부는 미리 프로그래밍되어 있는 냉각수가 분사되도록 제어함으로써 성형기기에서 성형이 완료된 바로 직후 발포 성형체를 신속하게 냉각시켜 냉각 효율을 높이고 생산성을 증대시킬 수 있게 된다.
결국, 일반 폴리스티렌 비드 또는 기능성 물질이 코팅된 비드를 이용한다 하더라도 조직의 결정성을 증대시켜 치밀한 조직구조를 갖도록 함으로써 전체적인 제작성을 향상시키고 이에 따라 완성 성형품의 불량률이 현저히 감소되는 효과를 거둘 수 있으며, 아울러 기존의 성형 방법과 성형 설비에 비해 상대적으로 소형 성형 설비로 구성하더라도 생산성과 제작성은 크게 향상되는 등 경제성 확보의 효과를 거둘 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 설비 프레임, 100 : 성형기기
210 : 스팀 공급기, 220 : 스팀 공급 라인
230 : 스팀공급 개폐밸브, 310 : 스팀 석션 라인
320 : 스팀공급 개폐밸브, 410 : 냉각수 분사 배관
S100 : 발포입자 투입 단계, S200 : 성형 단계
S210 : 1차 스팀 공급-석션 단계, S220 : 2차 스팀 공급-석션 단계
S300 : 냉각 단계

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 발포폴리스티렌 성형 방법에 있어서,
    발포입자를 성형기기에 투입하는 발포입자 투입 단계;
    상기 발포입자가 투입된 성형기기로 스팀을 공급하여 발포입자 간을 융착시키면서 성형기기에서 성형하는 성형 단계; 및,
    성형이 완료된 발포 성형체를 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하며,
    상기 성형 단계는 스팀의 공급과 석션(suction)이 동시 또는 순차적으로 이루어지도록 하되,
    상기 성형 단계는, 상기 성형기기의 일측 측면부에서 성형기기 내부로 스팀을 1차 공급하면서 성형기기의 타측 측면부로부터 스팀을 석션(suction)하도록 하는 1차 스팀 공급-석션 단계와,
    상기 성형기기의 타측 측면부에서 성형기기 내부로 스팀을 2차 공급하면서 성형기기의 일측 측면부로부터 스팀을 석션하도록 하는 2차 스팀 공급-석션 단계를 포함하고,
    상기 1차 스팀 공급-석션 단계 및 2차 스팀 공급-석션 단계는, 복수의 공급 라인과 복수의 석션 라인을 통해 이루어지되,
    공급라인과 석션라인 모두가 전체적으로 개방되거나, 일측 측면부의 공급 라인과 타측 측면부의 석션 라인이 선별적으로 개폐되도록 하여 스팀의 공급과 석션이 이루어지도록 하며,
    상기 냉각 단계는, 성형기기의 상부로부터 성형된 발포체로 냉각수를 분사함으로써 이루어짐을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 성형 방법.
  4. 삭제
  5. 발포폴리스티렌 성형 설비로서,
    설비 프레임;
    상기 설비 프레임의 일측에 구비되는 성형기기;
    상기 성형기기의 일측에 구비되어 상기 성형기기로 발포입자를 투입하기 위한 투입호퍼;
    상기 성형기기로 스팀을 공급하도록 구성되는 스팀 공급 유닛;
    상기 성형기기로 공급되는 스팀을 석션(suction)하도록 구성되는 스팀 석션 유닛;
    상기 성형기기로 냉각 매체를 공급하고 배출하기 위한 냉각 유닛; 및,
    상기 성형 설비를 제어하기 위한 제어반;을 포함하되,
    상기 스팀 공급 유닛은, 상기 설비 프레임의 상부 일측에 구비되는 스팀 공급기와, 상기 스팀 공급기로부터 양측으로 분지되어 상기 성형기기의 양측면부 각각으로 스팀을 공급하기 위한 복수의 스팀 공급 라인, 및 상기 스팀 공급 라인 각각을 개폐하기 위한 스팀공급 개폐밸브를 포함하고,
    상기 스팀 석션 유닛은, 상기 성형기의 양측면부 각각으로부터 스팀을 석션하도록 연통 구비되는 복수의 스팀 석션 라인과, 상기 스팀 석션 라인 각각을 개폐하기 위한 스팀공급 개폐밸브, 및 상기 스팀 석션 라인을 통해 상기 성형기기 내의 스팀을 석션하기 위한 석셕 펌프를 포함하며,
    상기 성형기기의 일측 측면부의 상기 스팀 공급 라인은, 상기 성형기기의 타측 측면부의 상기 스팀 석션 라인과 상응되게 배치되거나 상하 대칭되게 배치됨을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 성형 설비.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 유닛은, 냉각수 저장탱크와, 상기 냉각수 저장탱크로부터 냉각수를 공급하도록 연결되는 냉각수 공급라인과, 상기 냉각수 공급라인에서 상기 성형기기의 내부로 냉각수를 분사하도록 구비되는 냉각수 분사 배관과, 상기 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 펌핑하여 상기 냉각수 공급라인으로 공급되도록 하는 냉각수 펌핑 수단과, 상기 성형기기의 하부 측에 형성되는 드레인 구멍, 및 상기 드레인 구멍으로부터 냉각수를 상기 성형기기의 외부로 냉각수를 배출시키기 위한 배출 배관을 포함하며,
    상기 제어반은, 장치 온/오프 스위치와, 장치의 작동 상태를 알림하기 위한 알림 수단, 및 상기 발포입자의 투입량, 개폐밸브의 개방, 스팀의 공급과 석션 및 냉각수의 공급을 제어하기 위한 제어모듈을 포함함을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 성형 설비.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 투입호퍼의 투입 개폐구를 제어하여 발포입자의 투입량을 제어하기 위한 발포입자 투입량 제어부와, 상기 스팀 공급 라인과 스팀 석션 라인에 구비되는 개폐밸브를 제어하기 위한 개폐밸브 제어부, 및 상기 냉각수 펌핑 수단을 제어하기 위한 냉각수 제어부를 포함하며,
    상기 개폐밸브 제어부는, 상기 성형기기의 일측부의 일측에서 성형기기 내부로 스팀을 1차 공급하면서 상기 일측부와 대향하는 성형기기의 타측부의 일측으로부터 스팀을 석션(suction)하도록 하는 제1 제어모드, 및 상기 성형기기의 일측부의 타측에서 성형기기 내부로 스팀을 2차 공급하면서 성형기기의 타측부의 타측으로부터 스팀을 석션하도록 하는 제2 제어모드로 제어하도록 이루어짐을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 성형 설비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 개폐밸브 제어부는, 상기 개폐밸브 모두가 전체적으로 동시에 개폐되도록 제어하거나, 상기 개폐밸브가 선별적으로 개폐되도록 제어함을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 성형 설비.
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