KR102076284B1 - 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치 - Google Patents

발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알갱이 형태의 원료를 건조, 분쇄, 압출, 발포, 성형, 냉각, 필름 접착 및 재단하여 일정한 크기의 폴리카보네이트 제품을 제조하되, 용융된 원료에 발포를 위한 고압의 질소 가스를 주입하여 제품의 중량을 저감함과 동시에 제조 비용의 절감을 실현할 수 있는 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치는 원료를 건조하여 수분을 제거하는 건조기, 건조된 원료를 분쇄하며 혼합하는 분쇄기, 분쇄된 원료를 가열하여 용융된 상태로 압출하는 압출기, 압출된 원료의 역류를 방지하며 이송하는 기어 펌프, 용융된 원료가 내부에서 발포되는 혼합기, 용융된 원료가 발포되도록 혼합기의 내부에 고압의 질소 가스를 주입하는 가스 주입기, 원료가 발포되어 생성된 폴리카보네이트를 판상으로 토출하는 금형기, 토출된 판상의 폴리카보네이트를 압연하여 표면을 평탄화하고, 일정한 두께로 가공하는 카렌다 롤, 압연된 폴리카보네이트를 이송하며 냉각시키는 냉각 롤, 이송되는 폴리카보네이트의 표면에 보호 필름을 접착시키는 접착 롤, 보호 필름이 접착된 판상의 폴리카보네이트를 일정한 폭으로 1차 재단하는 폭 재단기 및, 1차 재단된 판상의 폴리카보네이트를 2차 재단하여 일정한 길이로 분할하는 길이 재단기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치{Schaumbildung polycarbonate product manufacturing equipment}
본 발명은 발포 방식을 이용하여 폴리카보네이트 제품을 제조하는 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 알갱이 형태의 원료를 건조, 분쇄, 압출, 발포, 성형, 냉각, 필름 접착 및 재단하여 일정한 크기의 폴리카보네이트 제품을 제조하되, 용융된 원료에 발포를 위한 고압의 질소 가스를 주입하여 제품의 중량을 저감함과 동시에 제조 비용의 절감을 실현할 수 있는 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열가소성 플라스틱의 일종인 폴리카보네이트는 전기 절연성과 치수 안정성이 좋고, 소화성과 내산성이 있으며, 내후성이 크고, 내충격성이 매우 뛰어나 기계 또는 전기 부품, 안전 헬멧 등의 다양한 분야에 사용되고 있다.
이러한 폴리카보네이트를 제조하기 위한 공정으로는, 방향족 디히드록시 화합물의 알칼리 수용액과 할로겐계 유기 용매를 혼합하고 포스겐을 첨가함으로써 계면에서 방향족 디히드록시 화합물과 포스겐을 반응시키는 계면법과, 방향족 디히드록시 화합물과 탄상 디에스테르를 용융 상태에서 반응시키는 에스테르 교환법 등이 있으며, 이와 관련된 종래의 발명으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0030809호의 “폴리카보네이트의 제조방법 및 폴리카보네이트의 제조장치”, 대한민국 등록특허공보 제10-1129202호의 “폴리카보네이트 수지의 제조 장치 및 제조 방법, 및 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0046900호의 “박리 장치를 사용하는 폴리카보네이트의 제조 방법 ”이 제안되어 공개된 바 있다.
상기 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0030809호의 “폴리카보네이트의 제조방법 및 폴리카보네이트의 제조장치”에는 방향족 디하이드록시 화합물과 카본산 디에스테르를 용융중합시켜 폴리카보네이트 생성물을 형성하고, 용접 밀폐하에 약 760mmHg 이상의 압력에서 말단-캡핑제와 혼합함으로써 말단-캡핑된 폴리카보네이트를 제조하는 방법 및 장치에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1129202호의 “폴리카보네이트 수지의 제조 장치 및 제조 방법”에는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 지방족 디히드록시 화합물로 치환되거나 치환되지 않은 방향족 디히드록시 화합물과 탄산 디에스테르의 에스테르 교환 반응을 이용하여 폴리카보네이트 수지를 제조하는 장치 및 방법에 관한 발명이 제안되었다.
또한, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0046900호의 “박리 장치를 사용하는 폴리카보네이트의 제조 방법 ”에는 디아릴 카보네이트 및 방향족 하이드록시 화합물을 혼합 장치에서 혼합하고, 혼합된 화합물을 감압 및 승온하며 반응기에서 반응시킴으로써 폴리카보네이트를 형성하는 방법에 관한 발명이 제안되었다.
그러나, 상기와 같은 종래 발명들은 교환 반응 등을 이용하여 폴리카보네이트를 제조하되, 제조 과정에서 유입되는 불순물의 양을 저감시키거나 분자량의 감소를 최소화할 수 있는 장치 또는 방법에 관한 기술만을 제시하고 있으므로, 이러한 방식들로는 제조된 폴리카보네이트의 성능은 이전과 동일한 수준을 유지하되 제조에 필요한 원료의 사용량을 절감하여 중량의 감소 및 비용의 절감을 실현할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 광확산판의 재료로 주로 사용되는 PVC를 대신하기 위한 폴리카보네이트를 제조하는 장치를 제시하되, 제조에 필요한 원료의 사용량을 절감함으로써 중량의 감소 및 비용의 절감을 실현할 수 있도록 하는 장치 등에 관한 발명이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0030809호(2004. 04. 09) 대한민국 등록특허공보 제10-1129202호(2012. 03. 15) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0046900호(2019. 05. 07)
본 발명에 의한 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치는 상기와 같은 종래 발명들의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 기술로써,
종래의 발명들은 교환 반응 등을 이용하여 폴리카보네이트를 제조하되 제조 과정에서 유입되는 불순물의 양을 저감시키거나 분자량의 감소를 최소화할 수 있는 장치 또는 방법에 관한 기술을 제시하고 있으나,
이러한 기술들만으로는 제조된 폴리카보네이트의 성능을 이전과 동일한 수준으로 유지하되 제조에 필요한 원료의 사용량을 절감하여 제품 중량의 감소 및 비용의 절감을 실현할 수 없는 문제가 있으므로, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 실현하고자,
알갱이 형태의 원료를 건조하여 수분을 제거하는 건조기; 건조된 원료를 분쇄하며 혼합하는 분쇄기; 분쇄된 원료를 가열하여 용융된 상태로 압출하는 압출기; 압출된 원료의 역류를 방지하며 이송하는 기어 펌프; 용융된 원료가 내부에서 발포되는 혼합기; 용융된 원료가 발포되도록 상기 혼합기의 내부에 고압의 질소 가스를 주입하는 가스 주입기; 원료가 발포되어 생성된 폴리카보네이트를 판상으로 토출하는 금형기; 토출된 판상의 폴리카보네이트를 압연하여 표면을 평탄화하고, 일정한 두께로 가공하는 카렌다 롤; 압연된 폴리카보네이트를 이송하며 냉각시키는 냉각 롤; 이송되는 폴리카보네이트의 표면에 보호 필름을 접착시키는 접착 롤; 보호 필름이 접착된 판상의 폴리카보네이트를 일정한 폭으로 1차 재단하는 폭 재단기; 및, 1차 재단된 판상의 폴리카보네이트를 2차 재단하여 일정한 길이로 분할하는 길이 재단기; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치를 제시한다.
본 발명에 의한 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치는,
광확산판의 재료로 주로 사용되는 PVC를 대신하는 폴리카보네이트를 제공하여 광확산판의 강도와 투과율을 향상시킴과 동시에 황변현상을 지연시킬 수 있는 효과가 발생하고,
폴리카보네이트를 제조하기 위한 과정에서 용융된 원료가 투입되는 혼합기의 내부로 고압의 질소 가스를 주입하는 가스 주입기를 구비하여 용융된 원료가 혼합기의 내부에서 발포되도록 함으로써, 원료의 사용량을 절감하여 제품 중량의 감소 및 비용의 절감을 실현할 수 있는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명에 의한 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치의 구성도.
도 2는 건조기 내부에 외기관이 설치된 모습을 나타낸 예시도.
도 3은 원통관이 외기관을 감싸는 형태로 설치된 모습을 나타낸 예시도.
도 4a는 분쇄기의 일 실시형태를 나타낸 예시도.
도 4b는 분쇄기의 다른 일 실시형태를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 보조 건조기, 보조 분쇄기, 보조 압출기 및 공급부가 부가된 상태를 나타낸 구성도.
본 발명은 발포 방식을 이용하여 폴리카보네이트 제품을 제조하는 장치에 관한 것으로써,
도 1에 도시된 바와 같이, 원료를 건조하여 수분을 제거하는 건조기(100); 건조된 원료를 분쇄하며 혼합하는 분쇄기(110); 분쇄된 원료를 가열하여 용융된 상태로 압출하는 압출기(120); 압출된 원료의 역류를 방지하며 이송하는 기어 펌프(130); 용융된 원료가 내부에서 발포되는 혼합기(140); 용융된 원료가 발포되도록 상기 혼합기(140)의 내부에 고압의 질소 가스를 주입하는 가스 주입기(150); 원료가 발포되어 생성된 폴리카보네이트를 판상으로 토출하는 금형기(160); 토출된 판상의 폴리카보네이트를 압연하여 표면을 평탄화하고, 일정한 두께로 가공하는 카렌다 롤(170); 압연된 폴리카보네이트를 이송하며 냉각시키는 냉각 롤(180); 이송되는 폴리카보네이트의 표면에 보호 필름을 접착시키는 접착 롤(190); 보호 필름이 접착된 판상의 폴리카보네이트를 일정한 폭으로 1차 재단하는 폭 재단기(200); 및, 1차 재단된 판상의 폴리카보네이트를 2차 재단하여 일정한 길이로 분할하는 길이 재단기(210); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치에 관한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 상기 건조기(100)는 알갱이 형태로 제공되는 원료를 건조하여 수분을 제거하는 장치로써, 외부로부터 공급되는 원료가 투입되는 투입구가 상단에 형성되고, 투입구를 통해 투입된 원료가 일시적으로 저장되는 공간이 내부에 형성되며, 건조된 원료가 외부로 배출되는 배출구가 하단 또는 하부의 일측에 형성될 수 있다.
즉, 상기 투입구를 통하여 건조기(100)의 내부로 투입된 원료는 하방으로 이동하며 건조 및 배출 과정을 거치게 되며, 건조기(100)의 하단 또는 하부의 일측에 형성되는 배출구는 건조 중인 원료의 배출을 방지하고, 건조된 원료를 배출할 수 있도록 자동 또는 수동 개폐될 수 있는 구조로 구성되어야 한다.
이때, 상기 건조기(100)는 내부로 분사된 고온고습의 공기를 제습한 후 재가열하여 원료를 건조하는 방식인 제습 건조기 또는 내부로 열풍을 직접 분사하여 원료를 건조하는 방식인 열풍 건조기 중 어느 하나의 종류로 구성될 수 있으며, 시중의 제습 건조기 또는 열풍 건조기 중 어느 하나를 이용할 수 있으나, 내부 공간의 면적 손실을 최소화하고, 건조 과정에서의 효율성 확보를 위하여 다음과 같은 형태로도 구성될 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 건조기(100)는 외주연의 둘레 방향을 따라 형성되는 복수 개의 분사구(102)가 복수 개의 층을 지어 형성된 상태로 건조기(100)의 내부 중심부에 수직 방향으로 설치되는 공급관(101), 송풍기를 이용하여 상기 공급관(101)에 외기를 공급하는 외기관 및 상기 외기관으로 유입되는 외기를 가열하는 가열히터를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 외기관의 내부로 유입되어 히터에 의하여 가열된 외기는 공급관(101)의 외주연에 형성된 복수 개의 분사구(102)를 통해 건조기(100)의 내부로 분사되어 원료와 접촉함과 동시에 건조기(100) 내부의 온도를 상승시킴으로써 원료를 직접 또는 간접 방식으로 건조시키게 된다.
이때, 상기 공급관(101)은 외기관에 의하여 하단 또는 중단이 지지되며 건조기(100)의 내부 중심부에 수직 방향으로 설치될 수 있으나 일측 말단부가 건조기(100)의 내벽면에 고정되는 복수 개의 지지대의 타측 말단부와 연결되어 안정적으로 지지되게 설치될 수도 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 건조기(100)의 내부에는 외주연에 복수 개의 통공(104)이 층을 지어 형성되고, 상기 공급관(101)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성되는 원통형의 원통관(103)이 공급관(101)을 감싸는 형태로 설치됨으로써 원료가 다량으로 투입되는 경우에도 항상 분사구(102)와 일정거리 이격된 상태로 열풍의 분사를 방해하지 아니하며 골고루 가열되도록 할 수 있다.
이때, 상기 원통관(103)은 공급관(101)을 감싸하는 형태로 설치되기 위해 하단이 개방되거나 개방 가능한 형태로 구성됨이 바람직하나, 공급관(101)과 원통관(103) 사이에 원료가 투입되지 아니하도록 상단이 폐쇄되거나 폐쇄 가능한 형태로 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 원통관(103)의 외주연에 층을 지어 형성되는 복수 개의 통공(104)은 공급관(101)의 외주연에 형성된 복수 개의 분사구(102)를 통해 분사된 후 원통관(103)의 내부를 메우는 외기가 건조기(100)의 내부로 골고루 확산될 수 있도록 하여 외기에 의한 원료의 가열 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 외부로부터 상기 건조기(100)의 내부로 원료를 공급하는 방식은 컨베이어 벨트 등의 이송 장치를 이용하는 방식과 작업자에 의한 수동 공급 방식이 이용될 수 있으나 건조된 후 배출구를 통해 배출되는 원료를 분쇄기(110)로 이송하는 방식으로는 컨베이어 벨트 등의 이송 장치를 이용하는 방식을 채택함이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄기(110)는 건조기(100)에서 건조된 원료를 분쇄하며 혼합하는 장치로써, 건조기(100)와 동일하게, 이송 장치를 통해 이송된 원료가 투입되는 투입구가 상단에 형성되고, 투입구를 통해 투입된 원료가 일시적으로 저장되는 공간이 내부에 형성되며, 분쇄된 원료가 외부로 배출되는 배출구가 하단 또는 하부의 일측에 형성될 수 있다.
즉, 상기 투입구를 통하여 분쇄기(110)의 내부로 투입되는 원료는 하방으로 이동하며 분쇄 및 혼합 과정을 거치게 되며, 분쇄기(110)의 하단에 형성되는 배출구는 분쇄 중인 원료의 배출을 방지하고, 분쇄된 원료를 배출할 수 있도록 자동 또는 수동 개폐될 수 있는 구조로 구성되어야 한다.
이때, 상기 분쇄기(110)의 내부에는 투입된 원료를 분쇄하며 혼합하는 분쇄날 등의 분쇄수단이 구비되어야 하며, 이러한 분쇄수단이 구비되는 형태는 다음에 제시되는 다양한 실시 형태 중 어느 하나의 실시 형태에 따를 수 있다.
즉, 본 발명은 상기 분쇄기(110)의 내부에 동일한 크기로 구성되고 동일한 높이로 나란하게 설치되어 회전하며, 그 사이에 유입되는 원료를 분쇄하는 한 쌍의 분쇄날이 구비되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 분쇄기(110)의 내부에 서로 나란하게 설치되어 분쇄기(110)의 내부로 투입되는 원료를 1차로 분쇄하는 한 쌍의 1차 분쇄날(111)이 설치되고, 그 1차 분쇄날(111)의 하방에는 1차 분쇄된 원료를 2차로 분쇄하는 한 쌍의 2차 분쇄날(112)이 설치되는 2중의 구조로 구성될 수 있으며, 이러한 한 쌍의 1차 분쇄날(111)의 크기와 상호 간의 간격은 한 쌍의 2차 분쇄날(112)의 크기와 상호 간의 간격에 비해 크고 넓게 형성됨으로써 원료가 점차 더 작은 크기로 분쇄되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 분쇄기(110)의 내부에 수평하게 설치되어 회전하며, 원료를 분쇄하는 하나 이상의 분쇄날이 구비되도록 구성될 수 있으며, 복수 개의 분쇄날이 설치되는 경우에는 대형인 복수 개의 분쇄날이 각각 일정간격으로 이격되며 복수 개의 층을 이루는 형태 또는 소형인 복수 개의 분쇄날이 동일한 높이로 설치되어 한 층을 이루고 다시 소형인 복수 개의 분쇄날이 동일한 높이로 설치되어 다른 층을 이루는 형태 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 분쇄기(110)의 내부에 상기 1차 분쇄날(111) 또는 상기 2차 분쇄날(112)과 동일한 형태인 한 쌍의 수직 분쇄날(113)이 서로 나란하게 설치되고, 그 하방에 단일 또는 복수 개의 수평 분쇄날(114)이 수평 방향으로 설치되는 형태로도 구성될 수 있다.
또한, 상기 압출기(120)는 분쇄된 원료를 가열하여 용융된 상태로 압출하는 장치로써, 분쇄기(110)로부터 배출되는 원료가 투입되는 투입구가 상단 일측에 형성되고, 투입구를 통해 투입된 원료가 점차 용융되며 이송되는 공간이 내부에 형성되며, 용융된 원료가 외부로 배출되는 배출구가 투입구가 형성된 일측의 반대편인 타측의 말단에 형성된다.
즉, 상기 투입구를 통하여 압출기(120)의 내부로 투입되는 원료는 일측에서 타측으로 수평 방향으로 이동하며 용융 과정을 거치게 되며, 압출기(120)의 타측 말단면에 형성되는 배출구는 압출기(120)의 구동 과정에서 항상 개방된 상태를 유지하여야 한다.
이때, 상기 압출기(120)는 원통형인 실린더 내부에 가열을 위한 히터가 구비되고 압출을 위한 스크류가 구비되는 일반적인 압출 장치의 구성을 채택하되, 다음과 같은 다양한 실시 형태 중의 어느 하나로 그 형태가 변형되어 실시될 수 있다.
즉, 상기 압출기(120)는 원통형인 실린더가 상대적으로 큰 직경을 가지는 제1 이송부와 제1 이송부에 비해 작은 직경을 가지는 제2 이송부로 구분되도록 구성될 수 있고, 그 직경에 비례하여 제1 이송부 내부의 구비되는 제1 스크류는 제2 이송부 내부에 구비되는 제2 스크류에 비해 그 크기 등이 크게 형성될 수 있다.
따라서, 제1 스크류의 회전에 의하여 제1 이송부의 길이 방향을 따라 이송되는 고체 상태인 원료는 상대적으로 작은 직경을 가지는 제2 이송부의 내부로 진입하는 과정에서 농축되며 용융될 수 있으며, 실린더의 내부를 가열하는 히터는 원료가 이송되는 전반적인 과정에서의 용융을 더욱 촉진시키게 된다.
즉, 상기 압출기(120)의 내부에서 이송되는 원료는 스크류의 회전에 의해 발생하는 압력과 실린더 내부의 온도에 따라 점차 용융될 수 있으며, 상기한 구성과 같은 제1 이송부와 제2 이송부의 직경의 차이는 이송 과정에서의 용융 속도를 촉진시키는 요인으로 작용한다.
또한, 상기 압출기(120)는 제1 이송부의 내부에 서로 대칭되는 형태인 한 쌍의 스크류가 나란하게 설치되고, 제2 이송부의 내부에 한 쌍의 스크류 중 어느 하나와 치합되는 단일의 스크류가 설치되는 형태로도 구성될 수 있으며, 이러한 형태로 구성되는 경우에는 고체 상태인 원료가 제1 이송부의 내부에서 용융된 후 제2 이송부를 통과하며 압출된다.
이때, 상기 제1 이송부의 내부에 서로 대칭되는 형태로 설치되는 한 쌍의 스크류는 제2 이송부측을 향하여 갈수록 그 직경이 증가하도록 구성되어 고체 상태인 원료의 용융 속도를 더욱 촉진시킬 수 있고, 제1 이송부의 직경보다 작은 직경을 가진 제2 이송부로의 압출력을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 압출기(120)를 통과하며 용융된 상태로 압출되어 유동성이 향상된 액체 상태인 원료는 압출기(120)의 배출구 측에 설치된 기어 펌프(130)에 의해 역류가 방지됨과 동시에 혼합기(140)를 향해 이송되며, 이러한 기어 펌프(130)는 한 쌍의 기어가 맞물리는 형태로 구성되는 공지의 기어 펌프(130) 구조와 동일한 구조로 구성되므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 혼합기(140)는 용융된 상태의 원료가 균일한 온도를 가진 상태로 발포되도록 하는 장치로써, 기어 펌프(130)로부터 이송되는 원료가 투입되는 투입구가 일측 말단에 형성되고, 투입구를 통해 투입된 용융된 상태인 원료가 균일하게 혼합 후 발포되는 공간이 내부에 형성되며, 균일하게 혼합된 원료가 외부로 배출되는 배출구가 타측 말단에 형성된다.
즉, 상기 투입구를 통하여 혼합기(140)의 내부로 투입되는 용융된 상태인 원료는 일측에서 타측으로 수평 방향으로 이동하며 전체의 온도가 균일하게 분산되도록 혼합되는 혼합 과정을 거치게 되며, 혼합기(140)의 타측 말단은 공지의 노즐 형태 중 어느 하나의 형태로 구성됨으로써, 원료의 배출 효과를 공지의 노즐과 동일하게 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합기(140)의 내부에는 복수 개의 상향 사선부와 복수 개의 하향 사선부가 서로 ‘X’자 형태로 교차되도록 구성되어 그 사이에 복수 개의 유로를 형성하는 믹서부가 구비될 수 있으며, 상기 믹서부는 혼합기(140)의 내부에 고정된 상태로 기어 펌프(130)에 의하여 수평 방향으로 이동하는 용융된 상태인 원료가 지속적으로 분리 및 재결합시킴으로써, 원료를 균질화한다.
따라서, 상기 믹서부를 통과한 용융된 상태인 원료는 구성 성분과 온도 등이 전체에 걸쳐 균일하게 형성되므로, 노즐 형태인 혼합기(140)의 타측 말단을 통해 분사 또는 사출되었을 때 강도의 향상 등 제품의 품질을 향상시킬 수 있고, 줄무늬 등의 결함 발생이 방지되고 치수 안정성이 향상되는 등 불량률이 감소되도록 할 수 있다.
또한, 상기 가스 주입기(150)는 혼합기(140)의 내부에 발포제를 주입하는 장치이며, 이에 따라 혼합기(140)의 상부 등 투입구 측의 일측에는 혼합기(140)의 내부와 외부를 연통시키는 주입구가 형성되어 용융된 원료를 발포시키기 위한 정량의 발포제가 가스 주입기(150)로부터 공급될 수 있도록 한다.
이때, 폴리스티렌 등의 원료를 발포시키기 위한 발포제로는 프로판, 부탄, 펜탄 등이 이용되는 것이 일반적이고, 폴리카보네이트 제품을 제조하는 공정에서는 발포 공정을 이용하지 않는 경우도 있으나, 본 발명은 고압의 질소 가스를 발포제로 이용하여 발포율을 50％ 이상으로 향상시킴으로써 원료의 사용량을 절감할 수 있고, 제조되는 발포 폴리카보네이트 제품의 무게를 더욱 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 금형기(160)는 원료가 발포되어 생성된 폴리카보네이트를 판상으로 토출하는 장치로써, 발포된 상태인 폴리카보네이트가 투입되는 투입구가 상부의 일측면 또는 상단에 형성되고, 일시적으로 저장되는 공간이 내부에 형성되며, 외부로 배출되는 배출구가 하단에 형성된다.
이때, 상기 금형기(160)에는 금형기(160)의 내부로 용융된 상태의 원료를 공급하는 공급부(220)가 연결될 수 있으며, 상기 공급부(220)로부터 공급되는 용융된 상태의 원료는 발포 폴리카보네이트 제품의 표면에 직접 도포될 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 건조기(100)와 동일 또는 유사하나 소형화된 보조 건조기(105), 상기 분쇄기(110)와 동일 또는 유사하나 소형화된 보조 분쇄기(115) 및 상기 압출기(120)와 동일 또는 유사하나 소형화된 보조 압출기(121)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 보조 건조기(105), 상기 보조 분쇄기(115) 및 상기 보조 압출기(121)를 순차로 거쳐 형성되는 용융된 원료는 상기 공급부(220)를 통해 상기 금형기(160)의 내부로 공급되어 발포 폴리카보네이트 제품의 상단 등 일측면에 도포되거나 그 이상의 면에 도포될 수 있다.
또한, 상기 카렌다 롤(170)은 금형기(160)로부터 토출된 판상의 폴리카보네이트를 압연하는 장치로써, 서로 인접하여 회전하는 복수 개의 롤러가 금형기(160)의 하방에 수평하게 설치되거나 하방으로 경사지게 설치되도록 구성되어, 토출된 판상의 폴리카보네이트를 일정한 두께로 가공함과 동시에 표면을 매끄럽게 평탄화한다.
구체적으로, 상기 카렌다 롤(170)은 정방향으로 회전하는 제1 롤러, 역방향으로 회전하는 제2 롤러 및 정방향으로 회전하는 제3 롤러를 포함하여 구성되되, 금형기(160)로부터 수직 하방으로 토출되는 판상의 폴리카보네이트가 회전하는 제1 롤러 및 제2 롤러의 사이에 끼워지며 압연될 수 있도록 금형기(160)의 하방에 배치되어야 하며, 제1 롤러 및 제3 롤러와는 다른 방향으로 회전하는 제2 롤러의 구성에 의하여 판상의 폴리카보네이트는 제2 롤러의 외주연에 밀착되며 제3 롤러 측으로 이동하게 된다.
이때, 상기한 정방향은 일반적으로 시계 방향을 의미하고, 역방향은 반시계 방향을 의미하는 것이나, 본 발명에서는 상기 카렌다 롤(170)에서 상기 냉각 롤(180)을 향하는 방향을 정방향이라하고, 그 반대 방향을 역방향이라고 한다.
또한, 상기 냉각 롤(180)은 압연된 폴리카보네이트를 이송하며 냉각시키는 장치로써, 서로 나란하게 일정간격으로 배치되고 동일한 방향 및 속도로 회전하는 복수 개의 롤러를 포함하여 구성되고, 각각의 롤러는 내부에 채워지거나 공급 라인을 통해 내부에 공급되는 브라인 등의 냉각수에 의해 냉각되어, 외주연에 접촉되는 판상의 폴리카보네이트가 냉각되도록 한다.
또한, 상기 접착 롤(190)은 이송되는 폴리카보네이트의 표면에 보호 필름을 접착시키는 장치로써, 서로 수직 방향으로 나란하게 일정간격으로 배치되고, 서로 반대되는 방향으로 회전하되, 동일한 속도로 회전하는 한 쌍의 롤러로 구성되어 그 사이를 통과하는 판상의 폴리카보네이트 표면에 보호필름이 접착될 수 있도록 한다.
또한, 상기 폭 재단기(200)는 보호 필름이 접착된 판상의 폴리카보네이트를 일정한 폭으로 1차 재단하는 장치이고, 상기 길이 재단기(210)는 1차 재단된 판상의 폴리카보네이트를 2차 재단하여 일정한 길이로 분할하는 장치이며, 이와 같은 폭 재단기(200)와 길이 재단기(210)를 순차로 통과하며 분할된 각각의 폴리카보네이트는 적재부에 적재되도록 구성되어 즉시 외부로 반출될 수 있도록 한다.
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
100 : 건조기
101 : 공급관 102 : 분사구
103 : 원통관 104 : 통공
105 : 보조 건조기
110 : 분쇄기
111 : 1차 분쇄날 112 : 2차 분쇄날
113 : 수직 분쇄날 114 : 수평 분쇄날
115 : 보조 분쇄기
120 : 압출기
121 : 보조 압출기
130 : 기어 펌프
140 : 혼합기
150 : 가스 주입기
160 : 금형기
170 : 카렌다 롤
180 : 냉각 롤
190 : 접착 롤
200 : 폭 재단기
210 : 길이 재단기
220 : 공급부

Claims (6)

  1. 원료를 건조하여 수분을 제거하는 건조기(100);
    건조된 원료를 분쇄하고 혼합하는 분쇄기(110);
    분쇄된 원료를 가열하여 용융된 상태로 압출하는 압출기(120);
    압출된 원료의 역류를 방지하며 이송하는 기어 펌프(130);
    용융된 원료가 내부에서 발포되는 혼합기(140);
    용융된 원료가 발포되도록 상기 혼합기(140)의 내부에 고압의 질소 가스를 주입하는 가스 주입기(150);
    원료가 발포되어 생성된 폴리카보네이트를 판상으로 토출하는 금형기(160);
    토출된 판상의 폴리카보네이트를 압연하여 표면을 평탄화하고, 일정한 두께로 가공하는 카렌다 롤(170);
    압연된 폴리카보네이트를 이송하며 냉각시키는 냉각 롤(180);
    이송되는 폴리카보네이트의 표면에 보호 필름을 접착시키는 접착 롤(190);
    보호 필름이 접착된 판상의 폴리카보네이트를 일정한 폭으로 1차 재단하는 폭 재단기(200); 및,
    1차 재단된 판상의 폴리카보네이트를 2차 재단하여 일정한 길이로 분할하는 길이 재단기(210); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
    상기 건조기(100)는,
    외주연의 둘레 방향을 따라 형성되는 복수 개의 분사구(102)가 복수 개의 층을 지어 형성된 상태로 건조기(100)의 내부 중심부에 수직 방향으로 설치되는 공급관(101);
    송풍기를 이용하여 상기 공급관(101)에 외기를 공급하는 외기관(미도시);
    상기 외기관으로 유입되는 외기를 가열하는 가열히터(미도시); 및,
    외주연에 복수 개의 통공(104)이 층을 지어 형성되고, 상기 공급관(101)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성되어 공급관(101)을 감싸는 형태로 설치되는 원통형의 원통관(103); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄기(110)는,
    서로 나란하게 설치되어, 분쇄기(110)의 내부로 투입되는 원료를 1차로 분쇄하는 한 쌍의 1차 분쇄날(111); 및,
    상기 1차 분쇄날(111)의 하방에 설치되어, 1차 분쇄된 원료를 2차로 분쇄하는 한 쌍의 2차 분쇄날(112); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
    상기 한 쌍의 1차 분쇄날(111)의 크기와 상호 간의 간격은 상기 한 쌍의 2차 분쇄날(112)의 크기와 상호 간의 간격에 비해 크고 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄기(110)는,
    내부에 한 쌍의 수직 분쇄날(113)이 서로 나란하게 설치되고,
    그 하방에 단일 또는 복수 개의 수평 분쇄날(114)이 수평 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합기(140)의 내부에는,
    복수 개의 상향 사선부와 복수 개의 하향 사선부가 서로 ‘X’자 형태로 교차되어 그 사이에 복수 개의 유로를 형성하고, 혼합기(140)의 내부에 고정된 상태로 상기 기어 펌프에 의하여 수평 방향으로 이동하는 용융된 상태인 원료를 분리 및 재결합시키는 믹서부(미도시)가 구비되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치는,
    상기 건조기(100)와 동일 또는 유사하나 소형화된 보조 건조기(105);
    상기 분쇄기(110)와 동일 또는 유사하나 소형화된 보조 분쇄기(115);
    상기 압출기(120)와 동일 또는 유사하나 소형화된 소형 압출기(121); 및,
    상기 보조 건조기(105), 상기 보조 분쇄기(115) 및 상기 소형 압출기(121)를 순차로 거쳐 형성된 용융된 상태의 원료를 상기 금형기(160)의 내부로 공급하는 공급부(220); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 폴리카보네이트 제품의 제조 장치.
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