KR102062679B1 - 허니컴 구조물 제조용 압출 금형 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 허니컴 구조물 제조용 압출 금형 및 장치에 관한 것으로, 외벽체의 내부에 지지로드를 매개로 다수의 격벽 성형봉들이 설치된 구조로 이루어져 금형의 구조가 단순하므로 그 사용이 간편하다. 또한 상기 격벽 성형봉에 냉각수 혼합 공기를 공급하여 금형에서 배출되는 제품을 냉각함으로써 제품의 변형을 방지할 수 있다.

Description

허니컴 구조물 제조용 압출 금형 및 장치{Extrusion mold and apparatus for manufacturing honeycomb structure}
본 발명은 허니컴 구조물 제조용 압출 금형 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융 수지를 압출하여 내부에 허니컴 구조의 격벽이 형성된 허니컴 구조물을 제조하기 위한 허니컴 구조물 제조용 압출 금형 및 그 금형을 이용하여 보다 용이하게 우수한 품질의 허니컴 구조물을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
허니컴 구조물은 직사각 외벽의 내부에 벌집형 격자가 형성된 구조물로서 용융 수지가 압출 금형을 통과하면서 길이 방향으로 동일한 단면 형상이 연속적으로 형성되는 형상으로 형성된다.
따라서 냉각 응고 후 일정 길이로 절단하여 직육면체 형상의 블록 및 판재를 제조할 수 있으며, 그렇게 제조한 블록 또는 판재는 가볍고 압축 강도가 우수하여 건축 자재로 유용하게 사용될 수 있다.
종래의 허니컴 구조물 압출 금형은 내부의 허니컴 구조(내부 격벽)를 형성하는 금형 부분과, 허니컴 구조물의 외벽체를 형성하는 금형 부분이 분리 제작되어 허니컴 구조물 제조시에는 이들을 상호 조립하여 사용하도록 되어 있었다. 이와 같이 금형의 구성이 복잡하여 사용이 불편한 문제점이 있었다.
또한 허니컴 구조를 형성하는 금형에서 소재 진행 경로의 단면적이 입구쪽과 출구쪽에 있어 변화 없이 동일하여 마찰에 의해 압출 속도에 변화가 발생하며, 이에 제품의 형상과 품질에 균일성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 소재가 금형(허니컴 구조를 형성하는 금형)의 선단부에 형성된 성형용 통로를 통해 단순히 밀려나오도록 된 구조로서, 이와 같이 소재가 밀려나올 때 소재의 냉각과 그로 인한 수축을 고려하여 보다 정확한 성형을 위한 기술이 고려되어 있지 않기 때문에 제품에 변형이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0148052호(1998.05.21.)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 금형이 일체로 구성되어 그 구성이 단순하고 사용이 간편하며, 압출 속도가 일정하게 유지되어 제품의 균일성이 향상되며, 금형에서 소재가 배출될 때 변형이 방지될 수 있도록 된 허니컴 구조물 제조용 압출 금형 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 허니컴 구조물 제조용 압출 금형은, 폐단면을 형성하는 외벽체와, 상기 외벽체의 내부에 설치되어 허니컴 구조의 격벽 형성을 위한 격벽 성형틈을 형성하는 다수의 격벽 성형봉과, 상기 격벽 성형봉들을 상기 외벽체 및 격벽 성형봉 상호 간에 연결하여 그 설치 위치를 고정하는 지지로드를 포함한다.
상기 격벽 성형봉에 소재 이동 방향을 따라 후단부에서 전방으로 갈수록 단면적이 증가하는 단면적증가부가 형성된다.
상기 격벽 성형봉의 후면은 전면에 비해 작은 면적으로 형성된다.
상기 격벽 성형봉에는 상기 단면적증가부의 이후 부분에 소재 이동 방향으로 단면적이 일정하게 유지되는 단면적유지부가 형성된다.
상기 지지로드는 격벽 성형봉의 후단으로부터 소재 이동 방향을 따라 최초의 고정지점인 제1지점에 대각선 방향으로 설치되는 제1지지로드와, 제1지점으로부터 소재 이동 방향으로 이격된 제2지점에 제1지지로드와 반대되는 대각선 방향으로 설치되는 제2지지로드와, 제2지점으로부터 소재 이동 방향으로 이격된 제3지점에 상하 수직 방향으로 설치되는 제3지지로드를 포함한다.
상기 제1지지로드와 제2지지로드는 격벽 성형봉의 상기 단면적증가부에 설치되고, 상기 제3지지로드는 상기 단면적유지부에 설치될 수 있다.
상기 제3지지로드는 내부가 빈 파이프 형상으로 이루어지고, 상기 격벽 성형봉의 내부에 제3지지로드와 연통되는 유로가 형성되며, 상기 유로는 격벽 성형봉의 전면으로 개구되어 개구홀이 형성된다.
상기 단면적유지부의 단부에 단면적이 점차 감소되는 단면적감소부가 형성된다.
상기 단면적감소부는 그 시작 부분과 끝부분의 단면적 감소비율이 소재의 냉각 수축율과 동일하게 설정될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 허니컴 구조물 제조 장치는, 폐단면을 형성하는 외벽체, 상기 외벽체의 내부에 설치되어 허니컴 구조의 격벽 형성을 위한 격벽 성형틈을 형성하는 다수의 격벽 성형봉, 상기 격벽 성형봉들을 상기 외벽체 및 격벽 성형봉 상호 간에 연결하여 그 설치 위치를 고정하는 지지로드를 구비한 압출 금형을 포함하고, 상기 지지로드 중 일부는 내부가 빈 파이프 형상으로 이루어지며, 파이프 형상의 지지로드는 상기 격벽 성형봉의 내부에 형성된 유로에 연결되고, 상기 유로는 격벽 성형봉의 전면에 형성된 개구홀에 연결되며, 상기 파이프 형상의 지지로드에 분지관을 매개로 연결된 냉각레일과, 상기 냉각레일에 연결된 호스와, 상기 호스에 연결되고 압축공기를 생성하는 컴프레서와, 상기 호스의 중간에 연결되고 압축공기에 물을 분사하는 물분사장치를 더 포함한다.
상기 금형의 전반부 외주에 전열코일이 설치되어 금형을 가열할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 압출 금형이 허니컴 구조를 형성하는 부분과 외벽체를 형성하는 부분이 일체화된 구조로 이루어진다. 따라서 금형의 구성이 단순해지고 취급이 용이하므로 사용 편의성이 향상되는 효과가 있다.
또한 금형에서 소재 진행 경로의 단면적이 입구쪽은 넓고 출구쪽은 점차 좁아지는 형상으로 형성되어 소재 진행 경로 상에서 압력이 점차 증가됨으로써 압출 속도의 저하를 방지할 수 있게 된다. 따라서 압출 속도가 일정하게 유지됨으로써 제품의 균일성이 향상되는 효과가 있다.
또한 금형의 전반부(입구측 부분)에는 가열장치가 구비되어 소재의 투입의 원활히 이루어지는 효과가 있다.
또한 금형의 후반부(출구측 부분)에는 냉각장치가 구비됨으로써 배출되는 제품의 형상 변형이 방지됨으로써 제품이 정확한 형상으로 형성되고, 이에 불량 발생이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 허니컴 구조물 제조용 압출 금형의 정면도(출구쪽 부분).
도 2는 본 발명에 따른 허니컴 구조물 제조용 압출 금형의 배면도(입구쪽 부분).
도 3은 본 발명의 주요 구성인 격벽 성형봉의 사시도.
도 4는 상기 격벽 성형봉의 변형 실시예를 도시한 사시도.
도 5는 외벽체 내부에 상기 격벽 성형봉을 설치하기 위한 지지로드의 설치 구조를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 4에 도시된 형태의 격벽 성형봉에 지지로드가 설치되는 구조를 설명하기 위한 도면.
도 7은 상기 격벽 성형봉의 유로 구조를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 상기 금형을 포함하는 허니컴 구조물 제조 장치의 구성도.
도 9는 상기 격벽 성형봉의 측면도.
도 10은 제조된 제품의 정단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 압출 금형의 정면도이고, 도 2는 상기 압출 금형의 배면도이며, 도 3은 압출 금형의 외벽체 내부에 설치되어 허니컴 구조의 내부 격벽을 형성하는 격벽 성형봉의 사시도이고, 도 4는 도 3의 격벽 성형봉의 변형 실시예를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 허니컴 구조물 제조용 압출 금형은 직사각형의 외벽체(10)와, 그 외벽체(10)의 내부에 설치되어 허니컴 구조의 내부 격벽 형성을 위한 격벽 성형틈(15)을 형성하는 다수의 격벽 성형봉(20,30)과, 상기 다수의 격벽 성형봉(20,30)들을 상기 외벽체(10) 및 상호 간에 연결하여 고정하는 지지로드(23,24,25)를 포함한다.
상기 외벽체(10)는 허니컴 구조물의 외벽(도 10 참조, 도면부호 110)을 형성하는 부분으로 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예들 들어 원형, 삼각형, 직사각형 및 육각형 등 제조하려는 블록(허니컴 구조물을 길이 방향을 따라 절단한 상태)의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 첨부도면에는 외벽체(10)의 형상이 직사각형인 경우를 예시하였다. 제조하려는 제품이 판재인 경우, 외벽체(10)는 전체적으로 세로길이에 비해 가로길이가 매우 큰 얇은 직사각형 판재 형상으로 제작된다.
상기 외벽체(10)는 소재의 압출 압력에 견디기 위한 강성을 가질 수 있도록 재질을 고려하여 충분한 두께로 제작된다.
상기 외벽체(10)의 내부에는 다수의 격벽 성형봉(20,30)들이 서로 간에 소정 간격의 틈새 즉, 상기 격벽 성형틈(15)이 형성되도록 인접하여 배치 및 적층된다.
상기 격벽 성형봉(20,30)들은 정육각형 동공 및 이들을 형성하는 격벽을 형성하기 위한 것으로 단면이 정육각형으로 이루어지지만, 그 외 제조하려는 블록 또는 판재의 격자 형상(동공의 형상이 원형, 직사각형, 삼각형 등 다양한 형상을 가지는 격자를 형성할 수 있다.)에 따라 다양한 단면 형상을 가질 수 있음은 물론이다. 즉 격자를 구성하는 동공의 형상이 원형이면 격벽 성형봉(20)의 단면이 원형이 되고, 동공의 형상이 직사각형이면 격벽 성형봉(20)의 단면이 직사각형이 된다.
본 명세서에서는 전술한 바와 같이 정육면체 형상의 동공을 가지는 격자 형상(즉, 허니컴 구조)을 갖는 허니컴 구조물을 제조하기 위하여 격벽 성형봉(20)의 단면이 정육각형 형상인 경우를 예시하여 설명한다.
도 3과 같이 격벽 성형봉(20)은 전면(21)과 후면(22)이 동일한 정육면체 형상의 단면으로 형성되되, 전면(21)에 비해 후면(22)의 면적이 작게 형성된다.
격벽 성형봉(20)은 전면(21)이 외벽체(10)의 출구쪽에 위치되고 후면(22)이 입구쪽에 배치되는 상태로 설치된다.
격벽 성형봉(20)의 후반부는 후면(22)으로부터 전방으로 갈수록 점차 단면적이 증대되는 단면적증가부(20A)로 형성되고, 전반부 즉 단면적증가부(20A)의 단부로부터 전면(21)까지는 단면적이 일정하게 유지되어 동공의 크기가 일정한 격자를 형성할 수 있도록 단면적유지부(20B)가 형성된다. 전반부와 후반부로 구역을 반분하여 설명하였으나 실제로는 도시된 바와 같이 단면적증가부(20A)가 단면적유지부(20B)에 비해 긴 길이로 형성된다.
상기와 같이 격벽 성형봉(20)은 후면(22)의 면적이 작고 상대적으로 전면의 면적(21)이 큰 형상으로서 대체로 후방에서 전방으로 갈수록 단면적이 증가하는 형상으로 제작되는데, 후면(22)은 전면(21) 대비 대략 25% ~ 30% 정도 작게 형성된다.
이와 같은 격벽 성형봉(20)의 형상에 의하여 압출 금형은 후단의 소재 투입 단면적(외벽체(10)의 내부 단면적에서 모든 격벽 성형봉(20)의 후면(22) 면적의 합을 뺀 면적)이 전단의 소재 토출 단면적(외벽체(10)의 내부 단면적에서 모든 격벽 성형봉(20)의 전면(21) 면적의 합을 뺀 면적)에 비해 크게 된다.
즉 소재는 후단의 넓은 면적으로 투입되어 점차 좁아지는 경로를 통해 이동하여 다수의 격벽 성형봉(20)의 전면(21)들 사이에 형성된 틈새(격벽 성형틈(15))를 통해 배출되는데, 이와 같이 소재 이동 경로의 단면적이 점차 좁아지도록 한 이유는 소재가 토출구 쪽으로 이동할수록 그 압력이 증가되도록 하여 소재(용융 상태의 수지)의 유동 속도를 증가시킴으로써 외벽체(10) 및 격벽 성형봉(20)과의 마찰로 인한 압출 속도 저하를 방지하기 위함이다. 이에 따라 소재 압출 속도가 일정하게 유지되면 성형 제품의 길이 방향을 따른 품질 특성이 균일하게 확보된다.
한편, 도 1 및 도 2에서와 같이, 다수의 육각형 기둥(즉 상기 격벽 성형봉(20))이 서로 인접하여 적층되었을 때 외벽체(10)의 상부벽과 하부벽에 대응하는 부분에는 일정 간격마다 정육각형을 상하로 반분한 평행사변형 형상의 빈 공간이 형성된다.
상기 평행사변형 형상의 빈 공간을 그대로 두고 제품을 성형하게 되면 해당 부분이 모두 소재로 메워져서 제품의 상부벽과 하부벽의 내측면에 평행사변형 단면 형상의 돌출부가 반복 형성되게 되며, 이는 제품의 허니컴 구조 부분의 면적을 감소시키고, 소재 사용량을 증가시켜 결국 제품의 중량을 증대시키게 된다.
따라서 상기 평행사변형 형상의 빈 공간을 메워서 제품의 상부벽과 하부벽을 내측면이 평평한 형상으로 제조하기 위해서는 상기 평행사변형 형상의 빈 공간에 정육각형 단면 형상을 갖는 격벽 성형봉(20)을 상하 수평으로 이등분하여 도 4와 같이 평행사변형 형상의 단면을 갖는 격벽 성형봉(30)을 제작하고, 그 격벽 성형봉(30)을 상기 평행사변형 형상의 빈 공간에 배치함으로써 제품에 평행사변형 형상의 동공(130)을 형성하여 허니컴 구조 부분의 면적 감소를 방지하고, 상부벽과 하부벽의 내측면이 평평한 외벽체(10)를 제조할 수 있다. 이에 따라 소재 사용량이 감소되어 제품의 중량이 가벼워지는 장점이 있게 된다.
상기 평행사변형으로 상하 반분된 형상의 격벽 성형봉(30) 역시 위에 설명한 육각 단면의 격벽 성형봉(20)과 동일한 형상적 특징을 갖는다. 즉 후반부에 단면적증가부(30A)가 형성되고 전반부에 단면적유지부(30B)가 형성되며, 전면(31)에 비해 후면(32)의 단면적이 대략 25% ~ 30% 정도 작게 형성되는 특징을 갖는다.
한편, 상기 격벽 성형봉(20,30)들은 다수의 지지로드(23,24,25)를 매개로 서로 연결됨은 물론 최외곽에 배치되는 격벽 성형봉(20,30)들은 외벽체(10)와 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 격벽 성형봉(20)의 소재 이동 방향을 따라 제1지점(A-A선 부위)에는 제1지지로드(23)가 도 5(a)와 같이 일측 상부 빗면과 그와 마주보는 타측 하부 빗면을 가로지르는 대각선 방향으로 설치된다.
또한 상기 제1지점으로부터 소재 이동 방향을 따라 더 진행한 제2지점(B-B선 부위)에는 제2지지로드(24)가 도 5(b)와 같이 타측 상부 빗면과 그와 마주보는 일측 하부 빗면을 가로지르는 대각선 방향으로 설치된다.
또한 상기 제2지점으로부터 소재 이동 방향을 따라 더 진행한 제3지점(C-C선 부위)에는 제3지지로드(25)가 도 5(C )와 같이 상부면과 하부면을 가로지르는 수직선 방향으로 설치된다.
즉 격벽 성형봉(20)에는 소재 이동 방향을 따라서 소정 간격을 두고 제1지지로드(23)와 제2지지로드(24) 및 제3지지로드(25)가 순차적으로 형성되되, 이들은 대각선 및 수직선 방향으로 상호 교차하는 상태로 설치되어 격벽 성형봉(20)의 모든 외측면이 상호간 또는 외벽체(10)의 내측면에 연결되어 매우 견고하고 안정적으로 설치 위치를 유지할 수 있도록 되어 있다.
대략적으로 상기 제1지지로드(23)와 제2지지로드(24)는 상기 단면적증가부(20A)에 설치되고, 제3지지로드(25)는 상기 단면적유지부(20B)의 후방 부분(소재가 먼저 먼저 진입되는 부분으로서 전면(21)에서 먼 부분)에 설치된다.
상기 평행사변형 단면적을 가지는 격벽 성형봉(30)에도 양측 빗면과 이를 연결하는 상면과 하면에 상기와 같은 방식으로 제1지지로드(33)와 제2지지로드(34) 및 제3지지로드(35)가 설치된다.
상기와 같이 육각 단면의 격벽 성형봉(20)과 평행사변형 단면의 격벽 성형봉(30)을 조합함으로써 외벽체(10)의 상부벽과 하부벽을 평평하게 성형할 수 있으며, 또한 이들 격벽 성형봉(20,30)과 외벽체(10) 사이의 틈새 치수에 의해 제품의 외벽(도 10 참조, 도면부호 110) 두께가 결정된다.
따라서 금형 조립시 외벽체(10)와 인접한 격벽 성형봉(20,30)들은 외벽체(10)로부터 완제품의 외벽 두께에 준하여 띄워서 설치하게 된다. 이와 같이 형성된 제품의 외벽 두께는 외부로부터 가해지는 하중, 충격, 소음 등을 흡수 및 차단하고 보온 및 보냉 성능을 발휘하는데 중요한 요소가 된다.
한편, 상기 지지로드 들 중 제3지지로드(25,35)는 내부가 빈 파이프 형태로 제작된다. 이는 토출 제품의 냉각 및 변형 방지를 위한 냉각수와 압축공기를 공급하기 위한 것으로 이와 관련해서는 도 7과 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7과 같이, 격벽 성형봉(20)(격벽 성형봉(30)의 경우도 동일하므로 육각 단면을 갖는 격벽 성형봉(20)만을 예시하여 설명함)의 내부에는 제3지지로드(25)와 연통되는 유로(26)가 형성되며, 그 유로(26)는 격벽 성형봉(20)의 전면(21)으로 개구되어 개구홀(27)을 형성한다.
즉 상측의 제3지지로드(25)를 통해 유입된 냉각수 및 압축공기는 상기 유로(26)를 통해 이동하여 개구홀(27)로 분사되거나, 또는 하측의 제3지지로드(25)를 통해 그 제3지지로드(25)를 통해 연결된 이웃한 또 다른 격벽 성형봉(20)으로 공급된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 금형을 포함하는 허니컴 구조물 제조 장치는, 금형의 소재 투입구측 부분에 가열장치가 설치되고, 소재 토출구측 부분에 냉각장치가 설치된다. 즉 금형의 투입구측 부분에는 히팅존(heating zone)(10A)이 형성되고 토출구측 부분에는 쿨링존(cooling zone)(10B)이 형성되는 것이다.
상기 가열장치는 본 발명에 따른 압출 금형의 투입구측 부분의 외주에 전열코일(40)을 감아 줌으로써 구성할 수 있다. 전열코일(40)에 전류를 공급하기 위한 전원(41)과, 전원 단속을 위한 스위치(42)가 연결 설치됨은 물론이다.
상기 스위치(42)로서 릴레이 스위치를 적용하고, 이를 설정 온도에 따라 ON/OFF 되도록 전자 제어할 수 있다.
상기와 같이 압출 금형의 투입구측 부분에 전열코일(40)이 설치됨으로써 전열코일(40)에서 발생하는 열로 금형의 투입구측 부분을 가열하여 금형에 투입되는 소재의 유동성을 보다 원활한 상태로 유지할 수 있게 된다. 이와 같이 금형 투입구측에서 소재의 유동성이 확보됨으로써 금형 내부로 소재가 원활하게 투입됨은 물론 금형의 내부 공간 전체로 소재가 골고루 퍼질 수 있게 되어 압출 성형이 보다 용이하고 원활하게 이루어짐과 더불어 제품 불량이 감소하게 된다.
한편 상기 냉각장치는 금형의 외벽체(10)에 인접한 격벽 성형봉(20)의 제3지지로드(25)에 연결되는 냉각레일(50)과, 냉각레일(50)에 연결되는 고압호스(60), 고압호스(60)에 연결되어 공급 공기를 압축하는 컴프레서(70), 상기 고압호스(60)의 중간 부분에 연결되어 물을 분사함으로써 압축공기에 수분을 혼합하는 물분사장치(80)를 포함한다.(평행사변형 단면을 가지는 격벽 성형봉(30)도 동일한 구조로 연결되므로 중복 설명은 생략한다.)
상기 냉각레일(50)에는 연결되는 제3지지로드(25)와 같은 수의 분지관(51)이 형성되어, 상기 분지관(51)들이 금형의 외벽체(10)에 형성된 관통홀을 통해 삽입되어 대응되는 위치의 제3지지로드(25)에 연결된다.
상기 냉각장치는 다음과 같이 작동된다. 컴프레서(70)에서 토출된 압축공기에 물분사장치(80)에서 분사된 수분이 혼합되어 물 즉, 냉각수가 혼합된 압축공기(이하 '냉각수 혼합 공기'로 지칭한다.)가 생성된다.
상기 냉각수 혼합 공기는 고압호스(60), 냉각레일(50), 분지관(51) 및 제3지지로드(25)를 통해 격벽 성형봉(20) 내부의 유로(26)로 공급되며, 최후로 격벽 성형봉(20)의 전면(21)에 형성된 개구홀(27)을 통해 토출된다.
또한 먼저 냉각수 혼합 공기를 공급받은 상측의 격벽 성형봉(20)으로부터 그 하측에 위치한 격벽 성형봉(20)으로 이들을 연결하는 제3지지로드(25)를 통해서 냉각수 혼합 공기가 전달되므로 결과적으로 모든 격벽 성형봉(20)의 내부로 냉각수 혼합 공기가 공급된다.
따라서, 냉각수 혼합 공기에 의해 격벽 성형봉(20)의 대략 전반부 즉, 상기 쿨링존(10B)에 해당되는 부분의 냉각이 이루어진다. 이 부분은 격벽 성형봉(20)에서는 대략 단면적유지부(20B)에 해당되는 부분이기도 하다.
이와 같이 소재가 격벽 성형봉(20)의 단면적유지부(20B)를 경유하여 금형의 토출구로 토출되면서 제품의 내부 격벽(도 10에서 도면부호 140에 해당)을 형성할 때 소재의 냉각이 신속하게 이루어짐으로써 소재 잔열로 인한 제품 변형이 방지되어 보다 정확한 형상의 제품을 생산할 수 있게 된다.
또한 상기 개구홀(27)로 고속 분사된 냉각수 혼합 공기는 제품의 격벽(140)으로 둘러싸인 격벽 성형봉(20) 전면(21)의 앞쪽 공간에 소정 크기의 압력을 형성하여 격벽(140)의 내측면을 외측 방향으로 밀어줌으로써 제품이 식으면서 발생하는 수축 변형을 방지해준다. 따라서 보다 정확한 형상의 제품을 생산하는데 도움이 된다. 또한 격벽 성형봉(20)의 전면(21) 앞쪽 공간으로 배출된 냉각수 혼합 공기가 그 공간을 둘러싼 격벽(140) 부분에 접촉하여 냉각을 촉진함은 물론이다.
한편, 상기와 같이 제품은 격벽 성형봉(20)의 단면적유지부(20B)를 지나고 금형의 토출구로 토출되면서 냉각이 진행되어 수축이 발생하게 되는데, 이러한 수축 작용에 의해 격벽(140) 사이의 동공 크기가 감소하면서 제품과 격벽 성형봉(20) 사이의 마찰력이 증가하여 금형으로부터의 제품 이형이 원활히 이루어지지 않게 될 수 있다.
이를 방지하기 위하여 본 발명은, 도 9에 도시된 바와 같이, 격벽 성형봉(20)의 단부 소정 구간(예를 들어 3 ~ 7 ㎝)에 단면적이 다시 감소하는 단면적감소부(28)를 형성할 수 있다.
즉, 단면적감소부(28)의 시작 부분의 두께(D)는 상기 단면적유지부(20B)의 두께와 동일하나, 단면적감소부(28)의 단부의 두께(E)(즉, 단면적감소부(28)가 형성되었을 때의 전면(21)의 상하 길이에 해당됨)는 단면적감소부(28)의 시작 부분의 두께(D) 보다 작다. 즉 D > E 의 관계가 성립한다.
이때 상기 단면적감소부(28) 시작 부분의 면적(D선 표시 위치의 면적)에 비해 단면적감소부(28) 단부의 면적(E선 표시 위치의 면적)은 소재의 수축율과 동일한 크기의 비율로 감소 형성된다. 예를 들어 소재의 수축율이 15/10000(=0.0015)인 경우 단면적감소부(28) 시작 부분의 면적이 A 이면 단면적감소부(28) 단부의 면적은 0.0015 х A 가 된다.
상기와 같이 소재의 수축율을 고려하여 격벽 성형봉(20)의 단부에 단면적이 감소되는 구간인 단면적감소부(28)가 형성됨으로써 제품 토출시 냉각 수축으로 인한 이형 불량이 방지된다. 따라서 금형에서 제품이 원활하게 배출됨으로써 이형 불량으로 인한 제품 형상 불량이 방지되는 효과가 있다.
상기와 같은 과정을 거쳐서 금형으로부터 배출된 제품은 도 10에 도시된 바와 같이, 외벽(110)의 내부에 정육각형 단면의 동공(120)과 이를 반분한 평행사변형 단면의 동공(130) 및 이들을 구획하는 격벽(140)이 형성된 허니컴 구조물이다.
상기와 같은 허니컴 구조물은 외벽의 형상을 어떻게 형성하느냐에 따라 다양한 형상의 블록을 제조할 수 있고, 또한 전체 구조물의 크기에 비해 외벽의 상부벽과 하부벽의 간격을 좁게 할 경우 판재를 제조할 수 있게 된다.
상기와 같이 제조된 하니컴 구조의 블록과 판재는 건축용 자재로써 유용하게 쓰일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 외벽체 15 : 격벽 성형틈
20,30 : 격벽 성형봉 21,31 : 전면
22,32 : 후면 20A,30A : 단면적증가부
20B,30B : 단면적유지부 23,33 : 제1지지로드
24,34 : 제2지지로드 25,35 : 제3지지로드
26 : 유로 27 : 개구홀
28 : 단면적감소부 40 : 전열코일
41 : 전원 42 : 스위치
50 : 냉각레일 51 : 분지관
60 : 고압호스 70 : 컴프레서
80 : 물분사장치 110 : 외벽
120,130 : 동공 140 : 격벽

Claims (11)

  1. 폐단면을 형성하는 외벽체와,
    상기 외벽체의 내부에 설치되어 허니컴 구조의 격벽 형성을 위한 격벽 성형틈을 형성하는 다수의 격벽 성형봉과,
    상기 격벽 성형봉들을 상기 외벽체 및 격벽 성형봉 상호 간에 연결하여 그 설치 위치를 고정하는 지지로드를 포함하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형에 있어서,
    상기 지지로드는 격벽 성형봉의 후단으로부터 소재 이동 방향을 따라 최초의 고정지점인 제1지점에 대각선 방향으로 설치되는 제1지지로드와, 제1지점으로부터 소재 이동 방향으로 이격된 제2지점에 제1지지로드와 반대되는 대각선 방향으로 설치되는 제2지지로드와, 제2지점으로부터 소재 이동 방향으로 이격된 제3지점에 상하 수직 방향으로 설치되는 제3지지로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽 성형봉에 소재 이동 방향을 따라 후단부에서 전방으로 갈수록 단면적이 증가하는 단면적증가부가 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽 성형봉의 후면은 전면에 비해 작은 면적으로 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 격벽 성형봉에는 상기 단면적증가부의 이후 부분에 소재 이동 방향으로 단면적이 일정하게 유지되는 단면적유지부가 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1지지로드와 제2지지로드는 격벽 성형봉의 상기 단면적증가부에 설치되고, 상기 제3지지로드는 상기 단면적유지부에 설치된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3지지로드는 내부가 빈 파이프 형상으로 이루어지고, 상기 격벽 성형봉의 내부에 제3지지로드와 연통되는 유로가 형성되며, 상기 유로는 격벽 성형봉의 전면으로 개구되어 개구홀이 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 단면적유지부의 단부에 단면적이 점차 감소되는 단면적감소부가 형성된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 단면적감소부는 그 시작 부분과 끝부분의 단면적 감소비율이 소재의 냉각 수축율과 동일한 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조용 압출 금형.
  10. 폐단면을 형성하는 외벽체, 상기 외벽체의 내부에 설치되어 허니컴 구조의 격벽 형성을 위한 격벽 성형틈을 형성하는 다수의 격벽 성형봉, 상기 격벽 성형봉들을 상기 외벽체 및 격벽 성형봉 상호 간에 연결하여 그 설치 위치를 고정하는 지지로드를 구비한 압출 금형을 포함하고,
    상기 지지로드 중 일부는 내부가 빈 파이프 형상으로 이루어지며, 파이프 형상의 지지로드는 상기 격벽 성형봉의 내부에 형성된 유로에 연결되고, 상기 유로는 격벽 성형봉의 전면에 형성된 개구홀에 연결되며,
    상기 파이프 형상의 지지로드에 분지관을 매개로 연결된 냉각레일과, 상기 냉각레일에 연결된 호스와, 상기 호스에 연결되고 압축공기를 생성하는 컴프레서와, 상기 호스의 중간에 연결되고 압축공기에 물을 분사하는 물분사장치를 더 포함하는 허니컴 구조물 제조 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 금형의 전반부 외주에 전열코일이 설치된 것을 특징으로 하는 허니컴 구조물 제조 장치.

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