KR200350555Y1 - 금형의 열판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 종이 완충 포장제 또는 용기류 생산에 따른 건조방식에 관한 것으로, 특히 공급되는 가스가 금속촉매에 의해 화학분해되면서 발생되는 열로 금형을 적당한 온도로 가열시켜 제품을 건조시키도록 하는 히팅장치에 관한 것이다.

상기 본 고안의 구성은, 제품 성형을 위한 상,하부금형에 설치되어 적정온도를 가하기 위해 설치되는 열판에 있어서, 상기 열판 내에 금속촉매를 이용한 히터를 설치하고, 상기 히터에 가스 공급장치를 연결하여 구성한 것이다.

이러한 구성에 의해 본 고안은, 고비용 전기히터 건조방식을 저비용 촉매방식으로 전환하여 시스템 설비구조를 단순화시키고 그로인한 설비제작 비용을 저렴하게 하고 유지 보수와 관리를 편리하게 실시할 수 있도록 한 것이다.

즉, 제품 건조열원을 전기히터에서 수명이 반영구적이고 안전하고 간편하면서 경제적인 촉매용 열원을 이용하여 필요한 열량을 공급함으로서 건조비용을 줄여 제조 원가를 대폭 감소시키고, 설비 제작 비용이나 유지, 보수 및 관리비용을 현저히 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

금형의 열판{Hot plate of metal mold}

본 고안은 종이 완충 포장제 또는 용기류 생산에 따른 건조방식에 관한 것으로, 특히 공급되는 가스가 금속촉매에 의해 화학분해되면서 발생되는 열로 금형을 적당한 온도로 가열시켜 제품을 건조시키도록 하는 열판 및 상기 열판이 장치된 금형을 통해 친환경적몰드을 제조하는 공정에 관한 것이다.

일반적으로, 분해되지 않는 재질로 이루어진 일회용품(전자제품 공산품 또는 계란, 과일 등을 보호하기 위한 포장 완충제와 생활변화에 따른 1회용 용기류 등)의 무분별한 남용으로 심각한 환경오염 문제가 대두됨에 따라 요즘은 일회용품을 자연상태에서 용이하게 분해되는 자연친화적 물질로 대체하기 위한 노력들이 이루어지고 있으며, 이를 뒷받침하기 위한 법이 제정되어 규제를 통해 실시가 강제되고 있다.

친환경제품은 주로 폐지나 펄프를 재활용하고 있는데, 이것은 수거된 폐지나펄프를 물에 녹여 혼합하는 등 원료를 조합하고 이를 저장하고, 다시 저장된 원료의 농도를 조절한 후 이와 같이 물에 용해된 펄프를 초기성형 탱크에 넣어 제품에 맞추어 설계된 금형으로 흡착성형하면서 압착탈수 및 1차건조시킨 후 2차,3차 압착·건조시키는 공정으로 구성 된 펄프 몰드 생산시스템으로 제조된다.

상기 펄프 몰드 생산시스템을 간단히 요약하면, 원재료를 물과 혼합 용해시키는 믹싱부, 펄프를 흡착 제품의 형상으로 만들어주는 초지 성형·건조부와, 제품포장부로 구분할 수 있다.

또한 상기 초지 성형·건조부는 제품을 흡착 이송하는 진공 및 유압부와, 다수의 금형으로 구성되며, 이 금형에 의한 제조과정을 설명하면 물에 용해된 펄프를 초지를 성형 탱크에 넣고 하부 성형 금형이 펄프용액에 용해되어 있는 펄프를 흡착하여 제품의 형상을 성형한 후 상부 성형금형이 하강하여 하부 성형금형과 형합하면서 압착탈수 및 전기히터에 의한 1차건조를 거치면서 펄프를 1차성형 건조하고, 이 성형물이 상부 성형금형에 흡착되어 2차,3차 건조금형으로 순차적으로 이동되면서 이 건조금형의 열판에 의하여 펄프 성형물이 건조되어 종이 완충 포장제 또는 용기류와 같은 친환경제품이 완성되게 된다.

그런데, 종래의 기술은 각 단계에서 이루어지는 건조공정에서의 건조방식을 열판내에 삽입된 전기히터의 열을 이용하는 전기히터 건조방식을 채택하고 있다.

하지만 함수율이 높은 펄프 성형물을 건조하기 위해서는 많은 열을 필요로 함으로 많은 전력이 소모되는 단점이 있다.

그러므로 제품건조를 위한 전력소모가 많아 짐에 따라 제품의 원가상승 요인이 된다. 또 전기히터를 사용하기 위한 전기장치 및 배선등이 복잡해지고 또 히터나 전기장치(마그네트, 릴레이, 타이머 등)배선 등의 손상으로 인한 고장 발생이 잦아 유지 보수 및 관리비용이 많이 들며, 이로인한 잦은 시스템의 정지로 생산성의 저하로 이어지는 문제점이 있었다.

특히 상기한 바와 같은 종래의 건조방식은 전력소모가 많아 환경친화제품의 제조에 소요되는 비용의 대부분을 차지하게 됨에 따라 환경친화적인 제품을 보급하는데에 큰 장애물로 작용한다.

한편, 일반 사출성형에서 금형에서도 수지를 주입하게 되면 그것이 주입구와의 거리차에 따라 경화되는 시간도 다르게 나타나게 되어 완성된 제품이 뒤틀리는 등 변형을 일으키게 되는 문제점이 있어 이를 방지하기 위해 금형의 각부분이 일정한 온도를 유지하여 경화되는 속도를 균일하도록 하는 히팅장치를 설치 하기도 하는데, 이러한 사출성형에 있어서의 히팅장치 또한 금형에 전열선을 매입시켜 전원을 가하면 전열선으로부터 발열된 열로 금형의 온도를 일정하게 유지하도록 하고 있다.

하지만 이와 같이 일반 사출성형에 있어서의 히팅장치 또한 전술한 건조방식과 같은 문제점이 발생한다.

또한 종래의 열판을 갖는 건조장치를 통해 제품을 건조하게 되면 열판의 성능이 떨어져 건조효율이 저조하고 또한 전조시간이 길어지게 되므로 제품의 생산성이 떨어지며, 전력비 등 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한 성형·거조·압착시키는 금형에 이어 압착·건조공정을 실시하는 금형을 2조로 구성하여 3조가 하나의 설비를 이루고 있어 흡습된 펄프몰드의 건조시간이 길어지므로 전력소모량이 많아지고 또 그에 따라 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 각각의 설비마다 작업자가 배치되어 배출되는 몰드를 포장하는 작업을 실시하기 때문에 많은 인력과 그에 따른 비용이 많이 소요되는 단점이 있었다.

본 고안은 상기 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 고비용 전기히터 건조방식을 저비용 촉매방식으로 전환하여 시스템 설비구조를 단순화시키고 그로인한 설비제작 비용을 저렴하게 하고 유지 보수와 관리를 편리하게 하는데 궁극적인 목적이 있다.

즉, 제품 건조열원을 전기히터에서 수명이 반영구적이고 안전하고 간편하면서 경제적인 촉매용 열원을 이용하여 필요한 열량을 공급함으로서 건조공정을 단순화하여 그에 따른 설비제작 및 제품 제조에 따른 건조비용을 줄여 제조 원가를 대폭 감소시키고, 설비유지, 보수 및 관리비용을 현저히 줄임과 아울러 생산성을 향상시키는데 목적이 있다.

도 1은 프레스에 장착된 상,하금형에 히팅장치가 설치된 상태도.

도 2는 본 고안의 실시예1에 의한 금형 열판의 사시도.

도 3은 본 고안 실시예1의 금형 열판의 구조를 나타낸 단면도.

도 4는 본 고안의 실시예2에 의한 금형 열판의 구조를 나타낸 사시도.

도 5는 본 고안의 실시예3에 의한 금형 열판의 구조를 나타낸 단면도.

도 6은 본 고안의 친환경적몰드의 제조공정도.

도 7은 본 고안의 펄프 몰드가 성형설비 및 건조에 의해 완성되는 공정도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

(실시예1)

10 - 열판 101 - 구멍 110 - 히터

112 - 파이프 114 - 금속촉매 116 - 주입구

117 - 배출구 120 - 기액분리장치 130 - 가스 공급장치

(실시예2)

210 - 히터 212 - 파이프 214 - 금속촉매

216 - 주입구 217 - 배출구

(실시예3)

30 - 열판 31,32 - 상,하부몸체 302 - 압력정류공간

303 - 단턱 304 - 가스분배판 305 - 가스분산공급구멍

314 - 금속촉매 316 - 주입구 317 - 배출구

318 - 나사트 40 - 원료혼합공정 50 - 원료조합공정

60 - 압착·성형·건조공정 80 - 설비 82 - 이송컨베이어

84 - 건조터널

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 제품건조용 열판의 측면에 필요 열량에 적합한 조건으로 구멍을 여러개 내어 촉매 파이프를 심고, 파이프내에 촉매를 삽입 고정시킨 후 파이프와 파이프를 직렬 또는 병렬로 연결하며, 점화용 히터를 내부에 삽입·고정하는 방식이나, 또는 공간내부에 판상의 촉매를 내장하여 이에 가스, 즉 LPG 또는 LNG를 공급하여 금속촉매에 의해 분해될 때 발생되는 열을 이용하는 방식을 선택하여 채용하도록 하고, 또 그 용량은 열판의 두께 촉매파이프의 크기 굵기 연결방법 간격 등은 필요 열량에 따라 계산하여 적절히 조정하여 설계,적용함으로써 달성된다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조항 상세히 설명한다.

도 1은 프레스에 장착된 상,하금형에 연판이 설치된 상태도이고, 도 2는 본 고안의 실시예1에 의한 금형 열판 사시도이며, 도 3은 본 고안 실시예1의 금형 열판 단면도이다.

참조번호 1,1'는 상,하부금형이고, 2,2'는 상,하부플레이트이고, 3,3'는 상,하부단열판, 10,30은 상,하부금형(1)(1')에 설치되는 열판이다. 상기 상,하부 열판은 별도로 구분하지 않고 하나의 열판으로 표시한다.

도시된 상기 도면들에 의하면, 제품 성형을 위한 상부 또는 하부 금형(1)에 설치되어 적정온도를 가하기 위해 설치되는 열판(10)에 횡방향으로 평행하게 관통형성된 구멍(101)이 구비되고, 이 구멍(101)에 히터(110)가 지그재그로 연속적으로 배열 설치된다. 즉, 직열식으로 배열된다. 상기 히터(110)는 파이프(112)와 그 내부의 금속촉매(114)로 이루어지는데, 상기 금속촉매(114)는 백금이나 파라듐 등과 같은 재질의 금속이 메쉬형태로 장입된 구조로 되어 있다. 그리고 금속촉매(114)가 채워진 내부에 점화용 히터가 장치되어 있다.

이와 같이 배관된 파이프(112)의 일측단은 LPG 또는 LNG가스 공급장치(130)와 연결되는 가스 주입구(116)를 다른 일단은 배출구(117)로 이루어진다. 이 배출구(117)는 단순히 가스가 금속촉매(114)에 의해 화학반응을 일으켜 발생된 물을 배출시키는 용도로 사용될 수도 있으나, 별도의 기액분리장치(120)를 설치하여 이를 통해 분리된 물은 배출시키고, 가스는 다시 가스 공급장치(130)로 회수되도록 할 수 있다.

한편, 공급되는 가스는 공기와 함께 혼합(CxHy + O₂)되어 주입되며 금속촉매(114)에 의해 반응하여 Co + H2O로 분해되면서 열이 발생하게 된다. 이 열은 대략 538℃정도이며 금속촉매(114)를 통해 파이프(112)로 전달되거나 직접적으로 파이프(114)에 전달되며 파이프(114)는 다시 열판(10)을 가열시키게 된다. 그리고 가스가 분해되면서 생성된 물은 파이프(114)를 타고 배출구(117)로 배출된다.

도 4는 본 고안의 실시예2에 의한 금형 열판의 구조를 나타낸 사시도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 히터(210)가 병열식으로 설치되어 있다. 즉, 상기 열판(10)에 횡으로 관통하는 다수개의 구멍 각각에 파이프(212)내에 금속촉매(214)가 장입된 히터(210)가 일대일 삽입·설치되고, 각 파이프(212)의 선단이 취합된 주입구(216)는 상기 가스 공급장치(130)와 연결되어 있으며, 후단 또한 취합되어 배출구(217)를 이룬다.

이 배출구(217) 또한 실시예1과 같이 단순히 가스가 금속촉매(214)에 의해 화학반응을 일으켜 발생된 물을 배출시키는 용도로 사용될 수도 있으나, 별도의 기액분리장치(120)를 설치하여 이를 통해 분리된 물은 배출시키고, 가스는 다시 가스 공급장치(130)로 회수되도록 할 수 있다.

도 5는 본 고안의 실시예3에 의한 금형 열판의 구조를 나타낸 단면도이다.

상기 도면에 도시된 바에 의하면, 열판(30)의 내부에 넓은 공간이 형성되어 있고, 상부 중앙에는 가스 공급장치(130)와 연결되는 가스 주입구(316)가 형성되어 있으며, 내부에는 다수개의 가스분산공급구멍(305)이 다수개 형성된 가스분배판(304)이 횡으로 설치되어 상기 공간을 상하로 두 개의 공간으로 구획하고 있다. 이때 하부공간에는 메쉬로 이루어진 판상의 금속촉매(314)(실시예1 및 실시예2의 금속촉매와 동재질임)가 내장되고, 상부공간은 주입구를 통해 주입되는 가스의 압력이 전체 공간에 균일하게 분포하도록 하는 압력정류공간(302)을 제공하게 된다. 그리고 열판(30)의 측면부에는 배출구(317)가 형성되어 있다.

한편, 상술한 바와 같은 구성이 가능하도록 하기 위해 열판(30)을 상,하부몸체(31)(32)로 형성하여 그 밀착면 중앙에 일정 깊이의 홈을 넓게 형성하여 공간을 이룸과 동시에, 상기 상부몸체(31)의 내측 측면부에는 단턱(303)을 형성하고 상부 중앙에 주입구(316)를 관통·형성한다. 그리고 다수개의 가스분산공급구멍(305)을 다수개 형성한 가스분배판(304)의 가장자리를 단턱(303)에 밀착시킨 후 용접 또는 나사(318)결합시킨다. 그리고 하부공간에 판상의 메쉬로된 금속촉매(314)를 설치한 후 상,하부몸체(31)(32)를 결합시켜 나사(318)결합시키면 완성된다.

이와 같이 구성된 열판(30)의 주입구(316)에 가스와 공기를 공급하면, 공급된 가스는 주입구(316)를 통해 압력정류공간(302)에 채워지게 되며, 가스분산공급구멍(305)을 통해 상기 판형상의 금속촉매(314)에 균일하게 공급된다. 공급된 가스는 실시예1에 기술한 바와 같은 반응을 일으켜 열을 발생하게 되어 열판(30)이 가열되며, 반응에 의해 생성된 물은 측면에 형성된 배출구(317)를 통해 배출된다. 상기 배출구(317) 또한 실시예1과 실시예2과 같이 단순히 가스가 금속촉매(314)에 의해 화학반응을 일으켜 발생된 물을 배출시키는 용도로 사용될 수도 있으나, 별도의 기액분리장치(120)를 설치하여 이를 통해 분리된 물은 배출시키고, 가스는 다시 가스 공급장치(130)로 회수되도록 하여 미연소가스를 재활용하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 고안의 친환경적몰드의 제조공정도이고, 도 7은 본 고안의 펄프 몰드가 성형설비 및 건조에 의해 완성되는 공정도서, 도시된 바와 같이 수거된 폐지나 펄프를 도면에 도시되지 않은 펄핑탱크에서 물에 녹여 혼합하는 원료조합공정(40)을 통해 원료를 조합한다.

상기 조합된 원료를 원료 저장탱크에 저장하고, 이를 도면에 도시되지 않은혼합조절탱크에서 물과 원료 농도를 조절하는 원료의 농도조절 공정(50)을 실시한다.

상기 농도가 조절된 원료를 도면에 도시되지 않은 초지 성형탱크에 넣은 후, 이를 특허청구범위 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 열판(10,30)이 장착된 금형(1)을 구비한 설비를 이용하여 성형, 압착, 건조시키는 공정(60)을 통해 친환경적 몰드를 완성한다. 필요에 따라서는 동일 구조의 금형 한 조를 더 구성하여 2조의 금형이 하나의 설비(80)를 이루어 성형·압착·건조된 펄프 몰드를 연속적으로 한 번 더 압착·건조시키는 공정을 실시할 수 있다. 그리고 상기와 같이 구성된 설비를 다열로 시설하고, 각 설비(80a∼80d)의 배출컨베이어(81a∼81d)를 하나의 이송컨베이어(82)로 연결하여 각 설비로부터 생산된 펄프 몰드를 통합 이송시키고, 또 이송되는 구간의 이송컨베이어(82)상에는 건조터널(84)을 설치하여 이송되는 펄프 몰드들이 건조터널(84)을 통과하면서 건조되도록 함으로써 짧은 시간내에 완벽한 건조공정을 실시할 수 있다. 그리고 최종적으로 건조되어 배출되는 완성된 펄프 몰드는 포장공정을 통해 포장한다. 이 때문에 최종 적으로 배출되는 위치에 소수의 작업자가 위치하여 포장작업을 실시하면 되므로 작은 인원으로도 제품의 관리 및 포장작업을 충분히 소화할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 설비(80a∼80d)에서 건조공정으로의 이동은 충격이 없도록 상부금형이 이동하여 건조터널(84)을 갖는 이송컨베이어(82)에 가볍게 올려놓도록 되어 있다.

또한 상기 건조터널(84)은 이송컨베이어(82)상에 설치되는 것 외에, 출구부에 근접 설치되는 설비(80c,80d)의 배출컨베이어(82c,82d)에 별도의 건조터널(84a,80b)을 가져 건조시간을 충분히 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때 건조터널(84)(84a,84b)에 적용되는 히터장치는 가스촉매를 이용하는 청구항 제1항 내지 제5항에 기재된 본고안의 열판(10)(30)을 적용한다.

이러한 장치에 의해 제품의 제조에 소요되는 공정이 대폭 축소되고 또 통합관리가 이루어지므로 적은 인원으로도 높은 생산성을 향상시킬 수가 있음과 아울러 설비비 및 제품 제조비용을 절감할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은, 상,하부 금형의 상부 또는 하부에 설치되는 열판의 내부에 금속촉매를 내장하여 공급되는 가스를 분해하면서 열을 발생하는 히터를 장치하여 금형을 가열하고 그 열에 의해 제품의 건조가 이루어지도록 한 것으로, 상기 히터의 열원이 금속촉매를 통한 가스의 화학분해시 발생하는 열을 이용하는 것이므로, 그 열의 생산 비용이 매우 저렴한 장점이 있다. 또한 구조가 매우 단순하여 설비 제작이 용이하고, 또 고장 발생이 적고 수명이 반영구적이므로 설비제작 비용이나 유지, 보수 및 관리비용을 현저히 줄일 수 있음과 아울러 그로인한 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상술한 장점들을 가진 경제적인 촉매용 열원을 이용하여 필요한 열량을 공급함으로서 제품의 제조 원가를 대폭 감소시켜 결국 친환경제품을 널리 활성화시키는데 일조를 할 수 있는 효과가 있다.

또한 펄프 몰드를 성형·압착·거조하는 설비를 다열로 설치하여 이를 하나의 이송컨베이어로 연결하여 제조된 펄프몰드를 이송하고 또 이송컨베이어에는 건조터널을 설치하여 펄프몰드가 이송되는 과정에서 신속하게 건조되므로 종래와 같이 많은 건조금형이 전혀 필요없어 설비비가 줄어들고 또 제품의 생산성도 향상되는 장점이 있다. 그리고 펄프 몰드가 최종 출구부에 배치된 소수의 작업자가 관리 및 포장하도록 되어 있으므로 제품의 통합관리가 이루어져 적은 인원으로도 높은 생산성을 향상시킬 수가 있음은 물론이고, 제품 제조비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 제품 성형을 위한 상,하부 금형에 설치되어 적정온도를 가하기 위해 설치되는 열판에 있어서,

   상기 열판 내에 금속촉매를 이용한 히터를 설치하고, 상기 히터에 가스 공급장치를 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 금형의 열판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 히터는, 상기 열판을 횡으로 관통하는 다수개의 구멍을 포함하고,

   내부에 금속촉매를 내장한 파이프를 상기 구멍에 지그재그로 삽입·설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 금형의 열판.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 히터는, 상기 열판을 횡으로 관통하는 다수개의 구멍을 포함하고,

   내부에 금속촉매를 내장한 파이프를 상기 각 구멍에 일대일 삽입·설치하고, 각 파이프의 선단을 취합하여 상기 가스 공급장치와 연결시켜 구성된 것을 특징으로 하는 금형의 열판.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 히터는, 상기 열판의 내부에 넓은 공간을 형성하고, 상기 공간의 내부에 메쉬로 이루어진 판상의 금속촉매를 내장하고, 상기 열판의 일측면에 상기 공간과 연통되면서 상기 가스 공급장치와 연결되는 가스주입구를 갖고, 다른 일측에는 가스 배출구를 갖는 것을 특징으로 하는 금형의 열판.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 금속촉매의 상부에 설치되어 상기 금속촉매의 상부로 공급되는 가스의 압력이 전체 공간에 균일하게 분포하도록 하는 별도의 압력정류공간을 제공함과 동시에 다수개의 가스분산공급구멍을 구비하여 상기 압력정류공간의 가스를 상기 금속촉매에 전체적으로 균일하게 공급하는 가스분배판을 구성한 것을 특징으로 하는 금형의 열판.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출구에 미분해된 상태로 배출되는 가스를 기액분리하여 가스 공급장치로 회수시키도록 한 것을 특징으로 하는 금형의 열판.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속촉매부에 점화용 히터가 장착되는 것을 특징으로 하는 금형의 열판.