KR102158952B1 - 합성목재 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법 - Google Patents

합성목재 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성목재 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성목재의 제조과정에 필요한 금형에서의 냉각이 순차적으로 이루어지도록 하여, 금형에서 일정형태로 성형된 후 빠른 냉각이 가능하도록 한 합성목재 제조장치에 관한 것으로서,
압출기와, 상기 압출기를 통해서 공급된 합성목재 원료를 일정형태로 성형하는 금형과, 상기 금형에서 성형된 합성목재를 냉각하는 냉각챔버로 이루어지는 합성목재의 제조장치에 있어서, 상기 금형은, 일정길이로 형성되는 다수의 금형으로 이루어지고, 상기 각 금형은, 내부에 관통형성되는 성형홀; 및 상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀의 상부에서 상기 성형홀을 가로질러 형성되는 다수의 상부 냉각홀과, 상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀의 하부에서 상기 성형홀을 가로질러 형성되는 다수의 하부 냉각홀로 이루어지는 냉각홀;로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치를 제공한다.

Description

합성목재 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법{THE MANUFACTURING DEVICE FOR SYNTHETIC WOOD AND THE MANUFACTURING METHOD TO USE THE MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 합성목재 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성목재의 제조과정에 필요한 금형의 냉각이 순차적으로 이루어지도록 하여, 금형에서 일정형태로 성형된 후 빠른 냉각이 가능하도록 한 합성목재 제조장치와 이를 이용한 합성목재의 제조방법에 관한 것이다.
합성목재 제조과정에 있어서, 목분의 건조과정과 원료의 배합비율 및 금형의 형태가 양질의 제품을 생산하는데 아주 중요한 요소이다.
합성목재의 특징은, 미분으로 분쇄한 목분, 40 ~ 80 메쉬의 폴리머, 결합제, 및 경탄 기타 첨가제 등을 혼합하여 사용하기 때문에, 일반적인 압출과는 생산방식이 현저히 다르다.
합성목재는 폴리머에 목분이 50% 이상 들어가서 성형되는 제품이고, 폴리머가 목재의 질감을 형성하며, 두께는 통상적으로 10 ~ 40 mm 까지 형성되기 때문에 제조과정에 있어서 높은 열로 압출되는 합성목재의 냉각이 가장 문제가 된다.
합성목재의 제조방법은 혼합된 원료를 압출기에 투입하여 160 ~ 200℃에서 용융시켜 트윈 스크류로 믹싱하면서 용융 혼합된 원료를 밀어내게 되고, 믹싱되면서 배출되는 혼합원료는 금형에서 일정형태의 합성목재로 압출되고, 압출된 일정 형태의 합성목재는 냉각단계를 거쳐 제품이 완성된다.
앞서 언급한 바와 같이, 합성목재의 제조공정에서 문제가 되는 것은 주로 냉각방식인데, 평균 180℃ 이상의 제품이 금형을 통과한 후 냉각기로 들어가게 되고, 냉각기에서 합성목재는 18 ~ 22℃로 급속냉각된다. 급속냉각을 하는 이유는, 급속냉각을 통해서 제품의 형상을 고정하여야 하고, 또한 급속냉각이 되어야 제품의 생산이 수월해질 수 있기 때문이다.
냉각기에서 급속냉각이 필요함은 명백한 것이나, 급속냉각으로 인하여 합성목재에 많은 문제점이 발생한다. 즉, 160 ~ 200 ℃에 해당하는 온도로 금형을 통해서 만들어지는 합성목재는 평균 10 ~ 40mm의 두께를 가진 두꺼운 제품이고, 금형을 통과한 제품은 급속냉각을 통해서 표면이 먼저 냉각되기 때문에, 합성목재의 내외부간의 냉각속도는 차이가 발생할 수밖에 없다. 그에 따라 합성목재의 외부는 냉각으로 인해 화학반응이 완료되나 내부에서는 화학적인 반응이 계속되면서 냉각이 서서이 이루어지고, 내부와 외부의 온도차가 크기 때문에 제품 내부에는 열적 스트레스가 존재하게 된다. 또한, 급속냉각으로 인하여 외부는 냉각이 되나 내부는 함께 냉각되지 않으면서 외부와 내부 폴리머의 화학적 연결고리가 형성되지 않기 때문에 제품에 후변형이 발생하게 된다. 이러한 내외부의 온도차에 의한 열적 스트레스와 화학적 반응성의 차이가 제품의 불량을 가져오게 되고, 그에 따라 시공 후 밴딩이 발생하거나 뒤틀림 변형이 발생할 수 있으며, 심지어는 제품이 쉽게 부러지는 등의 손상이 발생할 수 있게 된다.
(문헌 1) 등록특허공보 제10-0918797호(2009.09.17. 등록) (문헌 2) 등록특허공보 제10-1141132호(2012.04.23. 등록) (문헌 3) 등록실용신안공보 제20-0282691호(2002.07.08. 등록) (문헌 4) 등록실용신안공보 제20-0356037호(2004.07.02. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 금형을 통과하면서 합성목재의 형태가 형성되는 동안 합성목재 혼합 원료의 온도를 점진적으로 냉각시킴으로써, 압출된 합성목재의 열부하를 줄여 열적 스트레스를 완화함과 아울러, 합성목재의 원료인 폴리머의 외부와 내부 간의 온도 차에 의한 화학반응의 단절없이 합성목재가 제조될 수 있는 합성목재의 제조장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 합성목재의 제조장치를 이용한 합성목재의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
삭제
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 압출기와, 상기 압출기를 통해서 공급된 합성목재 원료를 일정형태로 성형하는 금형과, 상기 금형에서 성형된 합성목재를 냉각하는 냉각챔버로 이루어지는 합성목재의 제조장치에 있어서, 상기 금형은, 일정길이로 형성되는 다수의 금형으로 이루어지고, 상기 각 금형은, 내부에 관통형성되는 성형홀; 및 상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀의 상부에서 상기 성형홀을 가로질러 형성되는 다수의 상부 냉각홀과, 상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀의 하부에서 상기 성형홀을 가로질러 형성되는 다수의 하부 냉각홀로 이루어지는 냉각홀;로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 압출기와, 상기 압출기를 통해서 공급된 합성목재 원료를 일정형태로 성형하는 금형과, 상기 금형에서 성형된 합성목재를 냉각하는 냉각챔버로 이루어지는 합성목재의 제조장치에 있어서, 상기 금형은, 일정길이로 형성되는 다수의 금형으로 이루어지고, 상기 각 금형은, 내부에 관통형성되는 성형홀; 상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀을 감싸도록 형성되어 어느 일측면의 상부측에는 유입구가 위치하고 하부측에는 유출구가 위치하는 냉각홀;로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치를 제공한다.
본 발명에서 상부 냉각홀은, 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 하향 형성되고, 상기 하부 냉각홀은, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 상향 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 냉각홀은, 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 냉각홀에는, 냉각 유체가 공급 또는 배출되는 냉각유체용 튜브가 연결되는 조인트관이 장착되고, 상기 조인트관은, 외주면에 나사산이 형성되어, 상기 냉각홀에 형성되는 나사산에 체결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 냉각홀 내부에는, 냉각홀을 통해 흘러가는 냉각 유체와의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 요철부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상부 및 하부 냉각홀은, 사각형상, 원통형상 또는 타원형 원통형상 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상부 및 하부 냉각홀의 양측에는, 냉각 유체가 공급 또는 배출되는 냉각유체용 튜브가 연결될 수 있도록 사각홀로 이루어져 조인트관이 장착되고, 상기 조인트관은, 냉각유체용 튜브가 결합되는 일측은 원통형으로 형성되고, 상기 사각홀에 장착되는 타측은 사각관의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상부 냉각홀과 이웃하는 상부 냉각홀 사이에는, 금형에서 발생되는 열이 외부로 방출될 수 있도록 하나 이상의 상부 열방출홀이 더 형성되고, 상기 하부 냉각홀과 이웃하는 하부 냉각홀 사이에는, 상기 금형에서 발생되는 열이 외부로 방출될 수 있도록 하나 이상의 하부 열방출홀이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상부 열방출홀은, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 하향 형성되고, 상기 하부 열방출홀은, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 상향 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 금형의 상부표면 또는 하부표면에는 공기와 접촉에 따라 냉각이 가능하도록 상부 냉각핀 또는 하부 냉각핀이 형성되고, 상부 냉각핀 또는 하부 냉각핀은, 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 상기 성형홀에 가까워지도록, 상기 상부 냉각핀은 하향으로 순차적으로 핀의 길이가 연장되고, 상기 하부 냉각핀은 상향으로 순차적으로 핀의 길이가 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 합성목재 원료를 압출기에 투입하여 이송하는 공정과, 상기 압출기에 연결되며 내부에는 원하는 합성목재의 단면과 대응되는 형상의 캐비티를 내부에 갖는 금형에 원료를 주입하여 합성목재의 형상을 성형하는 공정과, 상기 금형에 이어지는 냉각챔버의 내부에 냉각수에 의해 합성목재를 냉각 경화시키는 냉각공정으로 이루어지는 합성목재 제조방법에 있어서, 상기 금형은 제1항, 제2항, 제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 따른 금형에 의해 합성목재의 형상을 성형하는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법을 제공한다.
삭제
본 발명에 따른 합성목재의 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법은, 금형에서 일정형태로 성형되는 합성목재가 점진적으로 냉각되기 때문에, 급속냉각에 따른 열적 스트레스나 불균형적인 화학적 결합히 해소될 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 합성목재의 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법은, 금형을 지나면서 성형되는 합성목재의 온도가 점진적으로 줄어들기 때문에 내부와 외부의 열적 불균형에 의한 합성목재의 불량률이 줄어들 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 합성목재의 제조장치 및 그 장치를 이용한 합성목재의 제조방법은, 금형에서 내부와 외부의 냉각속도가 비슷하기 때문에 열적으로 안정된 합성목재의 제조가 가능하고, 그에 따라 내구성이 향상되는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 합성목재 제조장치가 적용되는 제조장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 합성목재 제조장치의 구성인 금형의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 금형을 구성하는 다수의 금형의 제1실시예의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 금형에 형성되는 냉각홀의 제1실시예의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 금형에 형성되는 냉각홀의 제1실시예의 일부 절단 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 금형의 연결조인트의 다른 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제1실시예의 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제2실시예의 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 금형 본체의 제2실시예의 측면도.
도 10은 본 발명에 따른 금형 본체의 제3실시예의 측면도.
도 11은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제3실시예의 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제4실시예의 단면도.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 합성목재 제조장치가 적용되는 제조장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 합성목재 제조장치의 구성인 금형의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 금형을 구성하는 다수의 금형의 제1실시예의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 금형에 형성되는 냉각홀의 제1실시예의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 금형에 형성되는 냉각홀의 제1실시예의 일부 절단 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 금형의 연결조인트의 다른 실시예의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제1실시예의 측면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제2실시예의 측면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 금형 본체의 제2실시예의 측면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 금형 본체의 제3실시예의 측면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제3실시예의 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 금형의 냉각홀의 제4실시예의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 합성목재의 제조장치의 개략 구성도를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 합성목재의 제조장치(1)는, 호퍼형 투입구(12)를 가진 압출기(10)와, 압출기(10)를 통해서 공급된 합성목재 원료를 일정형태로 성형하는 금형(20)과, 금형(20)에서 성형된 합성목재를 냉각하는 냉각챔버(30)로 이루어진다. 합성목재 원료가 압출기(10)의 투입구(12)를 통해 투입되어 압출되고, 금형(20)에서 일정한 형태로 성형되며, 성형된 합성목재(100)는 냉각챔버(30)에서 급속으로 냉각된다.
도 2는 본 발명에 따른 금형부(20)의 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 금형(20)은 서로 연결되는 다수의 금형(20a, 20b, 20c, 20d)으로 이루어진다. 각 금형(20a, 20b, 20c, 20d)은 순차적으로 압출될 수 있도록 성형홀(22)은 차츰 작아져서, 금형을 거쳐갈수록 완성되는 합성목재의 두께는 작아진다. 도면에 도시된 바와 같이 각 금형은 서로 연결되고 형상도 동일하다. 다만, 차이점은 성형홀(22)의 크기가 다른 점에 있다. 그러나 금형의 형상보다는 금형의 열을 냉각하는 냉각방식이 중요하므로 하나의 금형(20a)를 기준으로 하여 설명하기로 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 금형(20a)은 금형 본체(21)와, 금형 본체(21)의 전방에서 후방으로 관통형성되는 성형홀(22)과, 성형홀(22)을 가로질러 형성되는 다수의 상부 냉각홀(23a)과, 성형홀(22)을 가로질러 형성되는 다수의 하부 냉각홀(23b)과, 상부 냉각홀(23a)에 결합되는 상부 조인트관(24a)과, 하부 냉각홀(23b)에 결합되는 하부 조인트관(24b)으로 이루어진다. 상부 조인트관(24a)과 하부 조인트관(24b)에는 냉각 유체가 공급 또는 배출되는 냉각 유체 튜브가 연결된다. 냉각 유체로는 냉각유나 냉각수 또는 압축공기가 될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 금형(20)의 제1실시예의 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 금형(20)은, 금형 본체(21)와, 금형 본체(21)의 전후로 관통 형성되는 성형홀(22)과, 성형홀(22)을 가로 질러 형성되는 냉각홀(23)로 구성된다. 냉각홀(23)은 성형홀(22)의 상부에 형성되는 상부 냉각홀(23a)과, 성형홀(22)의 하부에 형성되는 하부 냉각홀(23b)로 이루어진다. 냉각홀(23)은 도면에 도시된 바와 같이, 수평선을 기준으로하혀 합성목재(100)의 진행방향으로 갈수록 일정각도로 경사진 선을 따라 형성된다. 상부 냉각홀(23a)은 진행방향으로 갈수록 하향 경사진 선을 따라 형성되고, 하부 냉각홀(23b)은 진행방향으로 갈수록 상향 경사진 선을 따라 형성된다. 또한, 조인트관(24)은 상부 조인트관(24a)과 하부 조인트관(24b)으로 구성된다. 상부 조인트관(24a)은 상부 냉각홀(23a)의 양측(231)에 형성되어 유입구와 유출구를 형성하고, 하부 조인트관(24b)은 하부 냉각홀(23b)의 양측(231)에 형성되어 유입구와 유출구를 형성한다. 조인트관(24)에는 냉각 유체가 유입 및 유출될 수 있도록 냉각유체용 튜브가 연결된다.
도 4는 냉각홀(23)의 제1실시예에 대한 도면을 도시하고 있다. 상부 냉각홀(23a)이 도시되어 있으나 형상은 하부 냉각홀(23b)과 동일하므로, 상부 냉각홀(23a)만 설명하기로 한다. 상부 냉각홀(23a)은 성형홀(22)을 가로질러 형성되고, 내측은 사각형상의 내부 냉각홀(232)을 형성하고, 양측은 조인트관(24)이 결합될 수 있도록 나사산이 형성된다. 냉각홀(23)은 사각형상, 원통형상 또는 타원 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
도 5는 상부 냉각홀(23a)을 일부 절개하여 표한한 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부 냉각홀(23a)은 양측에는 나사산(231)이 형성되어 조인트관(24a)이 결합될 수 있고, 내부 냉각홀(232)의 내측면에는 냉각 유체와의 접촉면적을 넓히기 위한 다수의 길이방향 요철부(233)가 형성된다. 요철부(233)가 내측면에 형성되고, 내부 냉각홀(232)을 통해서 냉각 유체가 흘러가기 때문에 요철부를 통해 열의 발산이 쉽게 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 연결관(24')의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 연결관(24')은 냉각홀(23')과 연결되는 부분은 사각기둥 형상으로 형성되고, 냉각 유체가 연결되는 부분은 원통형상으로 이루어진다. 냉각홀(23')과 연결되는 부분은 용접을 통해서 금형 본체(21)와 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 합성목재의 제조장치의 금형(20)의 냉각홀(23)의 제1실시예에 대한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 금형(20)에 형성되는 상부 냉각홀(23a)과 하부 냉각홀(23b)는 일정각도(θ)로 경사진 선을 따라서 형성되어 성형홀(22)에 점차적으로 가까워 지도록 제작된다. 또한, 내부에는 요철부(233)를 형성하여 냉각 유체와의 접촉면적을 넓혀 열의 발산을 원활하게 한다. 또한, 인접한 두 냉각홀(23) 사이에는 공기가 흘러갈 수 있는 열방출홀(25)이 더 형성되고, 열방출홀(25)은 필요에 따라서 다수로 형성될 수 있다. 열방출홀(25)을 통해서 열은 또한 방출될 수 있다. 열방출홀(25)도 상부 열방출홀(25a)과 하부 열방출홀(25b)로 이루어지면, 합성목재의 진행방향으로 보아 성형홀(22)쪽으로 가까워지도록 형성된다. 즉, 냉각홀(23)과 같은 경사선을 따라서 형성된다.
도 8은 본 발명에 따른 금형(20)의 냉각홀(23)의 제2실시예이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 냉각홀(23a', 23b')의 양측이 사각형상으로 이루어지고, 사각형상의 양측에는 조인트관(24a', 24b')이 연결된다. 냉각홀(23')의 내부공간인 내부 냉각홀(232')에는 요철부(233')가 형성된다.
도 9는 본 발명에 따른 금형(20)의 금형 본체(21')의 제2실시예이다. 도면에 도시된 바와 같이, 금형 본체(21')의 상부 또는 하부 표면에 냉각핀(211')이 형성된다. 냉각핀(211')이 형성되기 때문에 핀홈(212')을 통해 공기가 흘러가게 되어 열의 방출이 가능하게 된다. 하부표면도 동일하게 형성될 수 있으며, 필요에 따라서는 상부표면만 형성될 수도 있다.
도 10은 금형(20)의 금형 본체(21")의 제3실시예이다. 도면에 도시된 바와 같이, 금형 본체(21")의 상부표면에는 냉각핀(211")이 형성되는데, 냉각핀(211")도 합성목재의 진행방향으로 일정각도로 성형홀(22)로 가까워 지도록 형성된다. 그에 따라 냉각핀(211")의 핀홈(212")은 차츰 길어진다. 냉각핀(211")의 형상에 의해 금형 내부의 합성목재는 냉각될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 금형의 냉각홀(23")의 제3실시예의 단면도이다. 도면은 냉각홀(23")의 제조과정도 함께 보여주고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 냉각홀(23")은 상부 냉각홀(23a")과 하부 냉각홀(23b")로 이루어지고, 상부 냉각홀(23a")은 성형홀(22)의 형상에 따라 가급적으로 성형홀(22)을 감쌀 수 있는 구조로 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 성형홀(22)의 상부 및 양측과 일정간격을 유지하면서 상부 냉각홀(23a")이 형성되도록 절곡된 구조로 이루어진다. 이러한 구조를 만들기 위해, 우선 일정길이의 유입구측과 유출구측의 내부 냉각홀(232-1")을 형성하고, 유입구측과 유출구측 내부 냉각홀(232-1")의 양단에서 상하로 관통하여 양 측면 내부 냉각홀(232-2")을 형성하며, 측면 내부 냉각홀(232-2")의 상단에서 양측으로 관통하는 상부 내부 냉각홀(232-3")을 형성한다. 각 내부 냉각홀(232")이 모두 형성되면, 일정형태의 관로를 형성하도록 상부 내부 냉각홀(232-3")을 형성하기 위해 양측으로 관통된 일부분(233")은 다시 매꾸어지고 용접으로 마무리한다. 또한, 측면 내부 냉각홀(232-2")을 형성하기 위해 관통된 일부분(234")은 다시 매꾸어지고 용접으로 마무리하면 일정형태로 절곡된 상부 냉각홀(23a")이 완성되며, 하부 냉각홀(23b)도 동일하게 형성된다. 그리고 상부 냉각홀(23a")도 합성목재(100)의 진행방향으로 일정각도로 경사져 형성되도록 하여 차츰 성형홀(22)에 가까워 질 수 있도록 한다.
도 12는 본 발명에 따른 금형(20)의 냉각홀(23"')의 제4실시예이다. 제4실시예의 냉각홀(23"')은 유입과 유출이 하나의 냉각홀(23"')로 이루어지는 구조이다. 도면에 도시된 바와 같이, 냉각홀(23"')은 유입구측과 유출구측 내부 냉각홀(232-1"')과, 상하로 형성되는 상부 및 하부 측면 내부 냉각홀(232-2"')과, 성형홀(22)의 폭방향으로 상하로 형성되는 상부 및 하부 내부 냉각홀(232-3"')과, 상부 및 하부 내부 냉각홀(232-3"')이 연결되는 측면 연결 냉각홀(232-4"')로 구성된다. 그에 따라, 냉각유체는 유입구측 내부 냉각홀(232-1"')을 통해 유입되고, 상부 측면 내부 냉각홀(232-2"')을 거쳐 상부 내부 냉각홀(232-3"')로 들어가고 측면 연결 냉각홀(232-4"')로 들어간 후 하부측의 하부 내부 냉각홀(232-3"')과 유출구측 내부 냉각홀(232-1"')로 배출된다. 냉각홀(23"')의 제작은 먼저 유입구와 유출구측 내부 냉각홀(232-1"')을 일정길이로 형성하고, 상부측 및 하부측에서 유입구와 유출구측 내부 냉각홀(232-1"')까지 관통형성하여, 상부 측면 내부 냉각홀과 하부 측면 내부 냉각홀(232-2"')을 형성한다. 측면 내부 냉각홀(232-2"')이 완료되면, 폭방향으로 상부 및 하부 내부 냉각홀(232-3"')을 형성하기 위해 측면 내부 냉각홀(232-2"')의 상단을 관통하는 홀을 형성한다. 그리고 상부 내부 냉각홀과 하부 내부 냉각홀이 서로 연결되는 측면 연결 냉각홀(232-4"')을 형성할 수 있도록 상하로 관통홀을 형성한다. 그런 다음, 냉각홀(23"')을 형성하지 않는 부분(233"', 234"')은 금속으로 매꾼 후에 용접 등으로 마무리한다. 그에 따라 냉각홀(23"')은 일정 간격을 유지하면서 성형홀(22) 내부로 제작진행되는 합성목재(100)를 냉각할 수 있게 된다. 냉각홀(23"')의 내부는 필요에 따라 요철부(미도시)를 형성할 수 있으며, 냉각홀(23"')은 합성목재(100)의 진행방향으로 성형홀(22)에 가까워지도록 형성된다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기와 같은 구조를 가지면서, 금형(20)의 길이가 합성목재의 진행방향으로 차츰 길어지도록 형성하여, 금형(20)을 통과하면서 더 많은 열이 발산될 수 있도록 할 수도 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 금형(20)을 통해 진행되는 합성목재의 성형에서 금형을 통과하면서 다양한 수단을 통해서 열이 발산될 수 있고, 그에 따라 최후방의 금형을 통과하면서 합성목재(100)는 상당히 많은 열이 소실될 수 있으며, 합성목재(100)가 금형 내부에서 내외부가 함께 냉각되기 때문에, 급속냉각으로 인한 내외부의 열적 불균형과 잔존하는 열적 스트레스를 줄일 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 합성목재의 내외부가 비슷한 온도로 성형되어 나오기 때문에, 금형(20) 내부에서 폴리머의 결합이 충분히 이루어질 수 있기 때문에, 합성목재의 내구성이 좋아진다는 장점도 가진다.

본 발명에 따른 합성목재의 제조방법은, 합성목재 원료를 압출기에 투입하여 이송하는 공정과, 상기 압출기에 연결되며 내부에는 원하는 합성목재의 단면과 대응되는 형상의 캐비티를 내부에 갖는 금형에 원료를 주입하여 합성목재의 형상을 성형하는 공정과, 상기 금형에 이어지는 냉각챔버의 내부에 냉각수에 의해 합성목재를 냉각 경화시키는 냉각공정으로 이루어지며, 앞서설명한 다양한 형태의 금형이 사용됨으로써, 급속냉각에 따른 합성목재의 품질 상의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 금형을 사용함으로써 합성목재에 잔존하는 열적 스트레스를 최소화하여 제품의 품질향상과 내구성을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
상기에서 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시에는 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 합성목재의 제조장치
10 : 압출기 12 : 호퍼형 투입구
20 : 금형 21 : 금형 본체
22 : 성형틀 23(23a, 23b) : 냉각홀
24(24a, 24b) : 조인트관 25(25a, 25b) : 열방출홀
30 : 냉각챔버
100 : 합성목재

Claims (12)

  1. 압출기와, 상기 압출기를 통해서 공급된 합성목재 원료를 일정형태로 성형하는 금형과, 상기 금형에서 성형된 합성목재를 냉각하는 냉각챔버로 이루어지는 합성목재의 제조장치에 있어서,
    상기 금형은, 일정길이로 형성되는 다수의 금형으로 이루어지고,
    상기 각 금형은,
    내부에 관통형성되는 성형홀; 및
    상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀의 상부에서 상기 성형홀을 가로질러 형성되며, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 하향 형성되는 다수의 상부 냉각홀; 및 상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀의 하부에서 상기 성형홀을 가로질러 형성되며, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 상향 형성되는 다수의 하부 냉각홀;로 이루어지는 냉각홀;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  2. 압출기와, 상기 압출기를 통해서 공급된 합성목재 원료를 일정형태로 성형하는 금형과, 상기 금형에서 성형된 합성목재를 냉각하는 냉각챔버로 이루어지는 합성목재의 제조장치에 있어서,
    상기 금형은, 일정길이로 형성되는 다수의 금형으로 이루어지고,
    상기 각 금형은,
    내부에 관통형성되는 성형홀;
    상기 성형홀 내부로 주입되는 합성목재 원료를 냉각하기 위해, 상기 성형홀을 감싸도록 형성되어 어느 일측면의 상부측에는 유입구가 위치하고 하부측에는 유출구가 위치하며, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 형성되는 냉각홀;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각홀에는, 냉각 유체가 공급 또는 배출되는 냉각유체용 튜브가 연결되는 조인트관이 장착되고,
    상기 조인트관은, 외주면에 나사산이 형성되어, 상기 냉각홀에 형성되는 나사산에 체결되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각홀 내부에는, 상기 냉각홀을 통해 흘러가는 냉각 유체와의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 냉각홀은, 사각형상, 원통형상 또는 타원형 원통형상 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 냉각홀의 양측에는, 냉각 유체가 공급 또는 배출되는 냉각유체용 튜브가 연결될 수 있도록 사각홀로 이루어져 조인트관이 장착되고,
    상기 조인트관은, 냉각유체용 튜브가 결합되는 일측은 원통형으로 형성되고, 상기 사각홀에 장착되는 타측은 사각관의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 냉각홀과 이웃하는 상부 냉각홀 사이에는, 상기 금형에서 발생되는 열이 외부로 방출될 수 있도록 하나 이상의 상부 열방출홀이 더 형성되고,
    상기 하부 냉각홀과 이웃하는 하부 냉각홀 사이에는, 상기 금형에서 발생되는 열이 외부로 방출될 수 있도록 하나 이상의 하부 열방출홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 열방출홀은, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 하향 형성되고,
    상기 하부 열방출홀은, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 순차적으로 상기 성형홀에 가까워지도록 일정각도로 상향 형성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금형의 상부표면 또는 하부표면에는 공기와 접촉에 따라 냉각이 가능하도록 상부 냉각핀 또는 하부 냉각핀이 형성되고,
    상기 상부 냉각핀 또는 하부 냉각핀은, 상기 합성목재 원료가 진행되는 방향으로 상기 성형홀에 가까워지도록, 상기 상부 냉각핀은 하향으로 순차적으로 핀의 길이가 연장되고, 상기 하부 냉각핀은 상향으로 순차적으로 핀의 길이가 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조장치.
  12. 합성목재 원료를 압출기에 투입하여 이송하는 공정과, 상기 압출기에 연결되며 내부에는 원하는 합성목재의 단면과 대응되는 형상의 캐비티를 내부에 갖는 금형에 원료를 주입하여 합성목재의 형상을 성형하는 공정과, 상기 금형에 이어지는 냉각챔버의 내부에 냉각수에 의해 합성목재를 냉각 경화시키는 냉각공정으로 이루어지는 합성목재 제조방법에 있어서,
    상기 금형은 제1항, 제2항, 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 금형에 의해 합성목재의 형상을 성형하는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
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US20020082691A1 (en) 1987-02-05 2002-06-27 Allergan Optically clear reinforced silicone elastomers of high optical refractive index and improved mechanical properties for use in intraocular lenses
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