KR200370989Y1 - 펄프몰드 성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 품질 파라미터 제어가능한 펄프몰드 성형 장치를 제공한다. 본 장치는 수용액 형태의 원료 펄프 용액으로부터의 펄프를 일정한 형상으로 가압 몰딩하고 수분을 제거함으로써 원하는 두께 또는 면조도와 같은 품질 파라미터를 가진 원하는 형상의 펄프몰드를 제작하기 위한 펄프몰드 성형 장치(20)로서, 상기 펄프 용액으로부터의 펄프를 상하 금형 내에서 가압 및 가열함으로써 미리 결정된 품질 파라미터 값을 만족하며 소정 비율 이상으로 1차 건조된 중간 펄프몰드를 형성하기 위한 열금형 건조부(21, 22, 23)와; 상기 열금형 건조부에서 형성된 중간 펄프몰드를 순차적으로 수납하여 복수의 중간 펄프몰드에 동시에 미리 결정된 온도의 열풍을 가하여 2차 건조시켜 완전히 건조된 최종 펄프몰드를 순차적으로 배출하기 위한 열풍 건조부(27)를 포함할 수 있다. 본 장치에 따라, 생산성을 높이는 동시에 펄프몰드의 면조도 및/또는 두께와 같은 품질 파라미터를 제어할 수 있어, 다양한 사용처에 사용될 수 있는 다양한 면조도와 두께를 가지는 펄프몰드 제품을 용이하게 생산할 수 있다.

Description

펄프몰드 성형 장치{PULP-MOLD FORMING APPARATUS }

본 고안은 펄프 용액으로부터 식품이나 전자제품 등과 같은 제품을 포장하기 위한 환경친화적인 포장용기인 펄프몰드를 성형하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 생산성을 높이는 동시에 펄프몰드의 면조도 및/또는 두께와 같은 품질 파라미터를 제어할 수 있도록 구성함으로써 다양한 사용처에 사용될 수 있는 다양한 면조도와 두께를 가지는 펄프몰드 제품을 용이하게 생산할 수 있도록 구성한 펄프몰드 성형 장치에 관한 것이다.

전자제품 포장이나 달걀과 같은 식품을 포장하기 위한 포장용기로서 종래에 스치로폼과 같은 합성수지를 사용하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이러한 합성수지는 분해가 어렵기 때문에 환경문제를 일으킨다는 문제가 있었으므로, 근래에는 쉽게 분해될 수 있는 환경친화적인 포장용기로서 목재펄프를 이용하여 포장용기를 제작하는 경향이 증가되고 있다. 이에 따라, 펄프를 분쇄하여 예컨대 물과 같은 용액속에 분산시킨 펄프 용액을 만들고, 이러한 펄프 용액으로부터 원하는 형상의 포장용기(이하 종종 '펄프몰드'라고도 한다)를 성형하는 장치가 종래에 사용되고 있다.

도 1에는 일반적인 건식 펄프몰드 성형 과정을 보여주는 개략적인 흐름도가 도시된다. 펄프몰드 형성과정에 있어서, 도시된 바와 같이, 먼저 원료 용액을 준비하고(1) 탈묵 펄프와 같은 원료를 준비하여(2), 물과 원료를 혼합하는 과정(3)을 거쳐 펄프 용액을 제조한다. 그후 이렇게 준비된 펄프 용액은 펄프몰드 성형장치(4,5,6)에서 3단계의 가열건조 및 가압성형 단계를 거치면서 수증기를 증발시킨 다음에 제품이 완성(7)된다. 1차 건조과정(4)에서는, 대체로 오목한 형태의 하부 금형이 펄프용액 탱크에 담겨져서 일정량의 펄프가 금형의 오목부에 수용된다. 그후 하부 금형이 정지 또는 약간 상승하고, 하부 금형에서 1차로 진공흡입장치를 통해 펄프 용액 중의 물을 흡입함으로써, 초지 펄프몰드를 형성하게 된다. 그 다음에 대체로 하부 금형의 오목부 형태와 대응되는 볼록한 형태의 상부금형이 하강하여 그 사이의 펄프를 가압하는데, 가압과 동시에 예컨대 약 250℃의 열을 가해 상하부 금형 사이의 초지 펄프몰드를 1차로 성형하면서 건조시킨다. 1차 건조 후 형성된 펄프몰드는 2차 건조 단계(5)로 이송되며, 이 단계에서는 1차와 유사한 형태의 상하부 금형에 의해 추가로 가압 및 가열하는 과정을 거치면서 펄프몰드의 두께가 더 얇아지고 펄프몰드에 함유되어 있는 수분이 수증기로서 증발된다. 이후 마지막으로 유사한 3차 건조과정(6)이 진행되어 완전한 원하는 두께의 건조된 제품이 생산될 수 있다.

전술한 형태의 건식 또는 열금형 건조 방식에 의하면 여러가지 장점을 가진다. 즉 펄프몰드 제품의 치수 변화와 변형이 상대적으로 적고, 제품의 두께가 얇으면서 양면 상태가 매끄러워 상품성의 가치가 높으며, 협소한 공간에서도 성형이나 건조 공정이 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 장치는 두께가 두꺼운(2.5mm 이상)중.대형 제품의 경우 건조가 충분히 되지 않아 취급할 수 없다는 문제가 있고, 비교적 얇은 두께의 제품이라도 제작 시간이 많이 소요되기 때문에 생산성이 떨어져 제품의 생산 단가가 상대적으로 고가일 수 밖에 없는 단점을 가지고 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 장치에서, 1차 내지 3차 건조 과정(4,5,6)은 각각 일정한 시간 동안 이루어지고, 상기와 같이 연속적인 건식 펄프몰드 생산 공정에서는 각 건조과정에 소비되는 시간이 생산성을 결정하게 되는데 현재 통상적으로 각 건조과정에서는 약 30초 이상의 시간이 소요되는 것으로 알려저 있다. 종래의 건식 건조방식은 예컨대, 면조도가 크게 요구되지 않으면서 상대적으로 얇은 제품(1~2.5mm)의 경우라 해도 각 공정별로 30 여초씩 3 차의 압축 단계를 거쳐 필요이상으로 표면을 양호하게 만들 이유가 없는데도 단지 요구 건조량을 만족시키기 위해 생산 시간을 단축시키지 못하고 있는 실정이고, 이는 결국 단가 상승으로 나타다 펄프 포장재의 국제시장에서 특정 국가들의 대량 저가품과 경쟁을 할 수 없게 만드는 요인이 되고 있는 것이다

한편, 열풍건조(습식) 펄프몰드 장치는, 제품 성형후 열풍에 의한 건조단계를 통해 건조시키는 방식으로 이러한 열풍건조 공정은 각 제품을 완성시키기 위한 시간이 상대적으로 짧아 생산성이 높다는 장점을 가진다. 그러나, 상기 열풍건조 공정은 1차 성형 단계만을 거치기 때문에 강도가 떨어지고 완성후 펄프몰드 제품의치수 변형이 상대적으로 심하며, 두께가 두껍거나 면조도가 나빠 상품성이 떨어질 뿐 아니라 작업공간을 많이 차지하는 단점을 가진다.

참고로, 종래에 이러한 건식 또는 습식 공정을 개선시키고자 하는 시도의 예를 들자면, 대한민국 등록실용신안 "펄프몰드제어시스템 및 펄프몰드 시스템"(출원번호: 20- 2001-0022356, 실용신안권자: 김대식), 및 대한민국 등록특허 "습건식 혼합 펄프몰드 시스템"(출원번호: 10-2001-0029367, 특허권자: 강출성)이 있는데, 상기 김대식의 고안은, 성형물의 두께를 결정하는 1차 하부금형의 흡입시간 및 금형 온도를 제어할 수 있도록 고안된 펄프몰드제어시스템에 관한 것이고, 한편 강출성의 발명은, 1차 내지 3차 금형장치에 더하여 고압세척장치를 추가함으로써, 펄프몰드 제품의 내구성(강도)이 향상되도록 하는 습건식 펄프몰드 성형 시스템에 관한 것이라 할 수 있다.

하지만 이러한 종래의 펄프몰드 성형장치는, 연속공정에 있어서 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 구성에 대해서 고려하고 있는 것이 아니라 단순히 각 단위 건조공정에 있어서의 시간 및 온도 제어만을 생각하고 있는 정도여서 여전히, 제품이 요구하고 있는 면조도와 건조량에 따라 생산 시간을 단축할 수 있는 새로운 기술의 필요성이 존재하고 있는 것이다.

본 고안은, 상술한 종래 기술의 펄프몰드 성형 장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 기존의 건식 장치에서나 열풍건조 방식으로는 생산할 수 없었던 품질 파라미터를 갖는 제품 예컨데, 두꺼우면서도(대략 2.5mm 이상) 비교적 양호한 표면의 제품을 용이하게 만들 수 있는 펄프몰드 성형 장치를 제공하려는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은, 먼저 열금형 건조공정에 의해 원하는 두께및/또는 면조도와 같은 미리 결정된 품질 파라미터 값을 만족하며, 예컨대 50% 이상으로 1차 건조된 중간 펄프몰드를 형성하고, 이후 적어도 하나의 열풍 건조공정에 의해 복수의 중간 펄프몰드들을 동시에 통과시키면서 2차로 열풍 건조시킬 수 있어, 다양한 두께 및/또는 면조도를 갖는 펄프몰드에 구애받지 않고 생산 시간을 획기적으로 단축할 수 있는, 새로운 펄프몰드 성형 장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 일반적인 건식 펄프몰드 공정을 전체적으로 설명하기 위한 개략도.

도 2는 도 1의 공정 중 펄프몰드 성형 장치를 상세하게 설명하기 위한 개략도.

도 3은 본 고안에 따른 펄프몰드 성형 장치의 전체적인 구성을 보여주는 평면도 및 측면도.

<도면의 주요 부분의 간단한 설명>

20 : 펄프몰드 성형 장치 21 : 1차 금형부

212 : 1차 하부금형 214 : 1차 상부금형

216 : 1차 유압실린더 22 : 2차 금형부

222 : 2차 하부금형 224 : 2차 상부금형

226 : 2차 유압실린더 23 : 3차 금형부

232 : 3차 하부금형 234 : 3차 상부금형

236 : 3차 유압실린더 24 : 이송 플레이트

242 : 이송 유압실린더 244 : 이송 컨베이어

25 : 분배 이송부 252 : 순방향 이송부

254 : 횡방향 이송부 27 : 열풍건조부

272 : 건조챔버 진입부 273, 275 : 개폐 장치

274 : 열풍 건조챔버 276 : 건조챔버 배출구

278 : 열풍기

본 고안자는, 종래 기술에 의한 건식 펄프몰드 성형 장치에 있어서, 다양한 두께와 면조도와 같은 품질 파라미터 값을 만족시키면서 제조시간이 단축된 펄프몰드를 생산할 수 없는 이유가, 두께나 면조도와 같은 품질 파라미터를 결정하는 금형에 의한 가압성형공정과 수분을 제거하는 가열건조공정이 항상 동시에 이행되도록 하는 관습적 생산 방식에 의한것임을 인지하고, 이러한 사실에 기초하여, 본 고안자는, 다양한 두께와 면조도를 갖는 제품에 융통성 있게 대처하면서 동시에 생산성을 높이기 위해서는, 먼저 성형단계와 1차 건조(건식)공정을 거치면서 원하는 품질 파라미터 값을 만족시키는, 어느 정도 건조된 중간 펄프몰드를 얻고, 이후의 최종 펄프몰드를 위한 2차 건조공정을 도입하는 새로운 펄프몰드 성형 기술이 필요하다는 점에 착안하였다.

이러한 착안에 기초하고 있는 아래에서 자세히 설명할 본 고안에 따른 새로운 펄프몰드 성형 기술에 의하면, 상기의 건식건조 공정에 열풍에 의한 건조 방식을 추가하기 때문에 상대적으로 자유로운 품질 파라미터 값의 설정(즉 제어)이 가능하게 된다.

예를 들면, 비교적 두꺼운(약 2.5mm 이상) 제품의 경우, 종래의 건식 방식으로는 충분한 건조가 어려워 일정한 강도를 확보할 수 없기 때문에 생산할 수가 없었고, 열풍건조 방식으로는 표면조도가 불량하여 상대적으로 고급 제품을 만드는데 한계가 있었으나, 본 고안에서는 상기 건식 방식과 열풍건조 방식을 병용할 수 있도록 구성하여 건식 방식으로는 제품에 필요한 면조도 전체와 필요한 건조량의 일부를 담당케 하고, 열풍건조 방식은 필요한 건조량의 나머지 부분을 담당케 함으로써 표면조도가 양호하고 일정한 강도를 가지면서 두꺼운 펄프제품을 제조할 수 있도록 하였다. 또한 아주 고급스러운 면조도(종래 건식 방식에서 얻을 수 있는 최고의 양호한 면조도)를 요구하지 않으면서 상대적으로 얇은 두께의 제품(약 2.5mm 미만)에 있어서는, 건식 방식에서 상기 면조도에 맞추어 단계별 소요시간을 줄일 수 있고, 동시에 상기 줄어든 시간 만큼의 부족한 건조량을 열풍건조 방식으로 보완함으로써 상기 건식 공정에서 줄어든 시간 만큼 제품의 생산 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

전술한 목적들은 본 고안에 따라 제공되는 품질 파라미터 제어가능 펄프몰드 성형 장치에 의해 성취된다. 본 장치는, 수용액 형태의 원료 펄프 용액으로부터의펄프를 일정한 형상으로 가압 몰딩하고 수분을 제거함으로써 원하는 두께 또는 면조도와 같은 품질 파라미터를 가진 원하는 형상의 펄프몰드를 제작하기 위한 펄프몰드 성형 장치로서, 상기 펄프 용액으로부터의 펄프를 상하 금형 내에서 가압 및 가열함으로써 미리 결정된 품질 파라미터 값을 만족하며 소정 비율 이상으로 1차 건조된 중간 펄프몰드를 형성하기 위한 열금형 건조부와; 상기 열금형 건조부에서 형성된 중간 펄프몰드를 순차적으로 수납하고, 수납된 복수의 중간 펄프몰드를 순차적으로 이송하면서 미리 결정된 온도의 열풍을 가하여 2차 건조시키며, 그후 완전히 건조된 최종 펄프몰드를 순차적으로 배출하기 위한 열풍 건조챔버를 구비하는 열풍 건조부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 열금형 건조부는: 펄프액 탱크로부터의 펄프를 수용하는 1차 하부금형 및 상기 1차 하부금형 상의 펄프를 가압 가열하여 1차 펄프몰드를 성형하는 1차 상부금형과; 상기 1차 상부금형에 의해 이송된 1차 펄프몰드를 수용하는 2차 하부금형 및 상기 2차 하부금형 상의 1차 펄프몰드를 가압 가열하여 2차 펄프몰드를 성형하는 2차 상부금형과; 상기 2차 상부금형에 의해 이송된 2차 펄프몰드를 수용하는 3차 하부금형 및 상기 3차 하부금형 상의 2차 펄프몰드를 가압 가열하여 3차 펄프몰드를 성형하는 3차 상부금형과; 상기 3차 상부금형에 의해 이송된 3차 펄프몰드를 상기 중간 펄프몰드로서 후속 장치로 배출하기 위한 이송 콘베이어를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 열풍 건조부는 적어도 2개의 열풍 건조챔버를 포함하며, 상기 열금형 건조부로부터 배출된 중간 펄프몰드를 상기 적어도 2개의 열풍 건조챔버각각에 교대로 공급하기 위한 분배 이송부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 건조챔버의 진입구 측 및 배출구 측에는 펄프몰더의 근접여부를 감지하여 자동 동작하는 개폐장치에 의해 각각 개폐될 수 있는 도어가 설치되며, 상기 도어는 폐쇄 상태에서는 건조챔버 내의 뜨거운 환경과 외부 실온의 환경을 차단함으로써, 건조챔버로부터의 열손실을 막는 역할을 하며, 다른 한편 펄프몰드가 진입구에서부터 건조챔버 내부로, 또는 건조챔버 내부로부터 배출구를 향해 통과할 수 있도록 개방 상태로 될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.

도 2는 종래의 열금형 건조방식을 이용하는 소위 건식 펄프몰드 성형 장치(10)의 원리를 설명하기 위한 보다 상세한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 펄프몰드 성형 장치(10)는 크게 1차 금형부(11, 12), 2차 금형부(13, 14), 및 3차 금형부(15, 16)로 구분될 수 있다. 각 금형부는 형상부(111, 121, 131, 141, 151, 161), 제어조립체(112, 122, 132, 142, 152, 162)를 공통적으로 포함한다. 형상부는 하부금형과 상부금형이 각각 서로 치합하여 일정한 형상의 펄프몰드를 제조할 수 있는 오목부 및 볼록부가 형성되어 있다. 제어조립체는, 진공흡입장치와 히터 및 에어블로우 등이 장착되어 있다. 장치의 각 부분은 도면에서는 간단히 그 일부만이 도시되어 있는 전체적인 프레임(7)에 고정되고 이에 대해 이동되도록 구성된다.

한편, 상기 장치(10)에 있어서, 일반적으로 도시된 바와 같이 1차 하부금형(11)과 1,2,3차 상부금형(12, 14, 16)은 예컨대 공압을 이용하는 것과 같은 유압실린더(116, 126, 146, 166)에 의해 프레임(18) 상의 수평적으로 고정된 위치에서 수직방향에서 상하이동가능하게 프레임(18)에 장착되어 있다. 각 금형(11, 12, 14, 16)은 유압실린더의 구동축(113, 123, 143, 153, 163)에 연결되어 구동력을 전달받고, 보조가이드축(114, 115; 124, 125; 144, 145, 164, 165)를 통해 안정적으로 프레임(18)에 대한 상대이동이 가능하게 연결될 수 있다. 2차 하부금형(13)과 3차 하부금형(15)은, 프레임(18) 상의 수직적으로 고정된 위치에서 이송플레이트(172) 상에 고정되어 이송가이드(174) 상에서 미끄러짐으로써 왕복 이송 장치(17)에 의해 좌우로 즉 수평방향에서 왕복이동할 수 있다.

2, 3차 하부금형(13, 15)은 2개의 위치 즉 왼쪽 위치 및 오른쪽 위치 사이를 왕복할 수 있다. 즉, 왼쪽 위치로 이동하였을 때 1차 상부금형(12) 아래에 2차 하부금형(13)이 위치하고 2차 상부금형(14) 아래에 3차 하부금형(15)이 위치하게 된다. 이때 3차 상부금형(16) 아래에는 최종 제품 배출을 위한 콘베이어 등과 같은 장치가 위치할 수 있다. 그리고 오른쪽 위치는 도면에 도시된 상태로서, 2차 상부금형(14) 아래에 2차 하부금형(13)이 위치하고 3차 상부금형(16) 아래에 3차 하부금형(16)이 위치하게 된다. 이때, 1차 상부금형(12)의 아래에는 1차 하부금형(11)이 위치하게 된다.

상기 장치(10)의 하부에는 원료 펄프 용액 탱크(19)가 있다. 1차 하부금형(11)은 탱크(19)에 잠기도록 하강함으로써 금형에 형성되어 있는 오목부 즉 형상부(111)에 펄프 용액이 수용되도록 할 수 있다. 펄프용액을 수용한 후, 1차 하부금형(11)이 탱크의 상부로 상승한 후 제어조립체(112)의 진공흡입장치가 작동하여 펄프용액 중의 물을 흡입함으로써 제거한다. 그후 1차 상부금형(12)이 아래로 하강하고, 이에 따라 1차 하부금형(11)의 형상부(111)와 1차 상부금형(12)의 형상부(121)가 서로 치합하게 되며, 그 사이에 있는 젖은 상태의 펄프를 소정의 1차 펄프몰드의 두께로서 설정되어 있는 두께가 되도록 가압한다. 이와 동시에, 제어조립체(112, 122) 내의 히터가 작동하여 예컨대 약 250℃의 온도로 가열한다. 이러한 가압 및 가열 시간은 대체로 약 30초 정도이다. 이러한 1차 성형 단계에서는, 최종 펄프몰드의 건조상태를 100%이라 했을 때, 약 33% 내외의 건조가 이루어지게 된다. 이와 동시에 최종 펄프몰드의 원하는 품질 파라미터(예컨대 두께 및/또는 면조도) 값을 성취하기 위한 가압 압축률을 100%라 했을 때, 1차 성형 단계에서는 마찬가지로 약 33% 내외의 압축률이 이루어질 수 있다.

1차 성형 및 건조 단계가 완료되면 1차 상부금형(12)의 제어조립체(122) 내의 진공흡입장치가 작동하여 펄프몰드를 흡착한 채로 상승하고, 1차 하부금형(11)은 다시 원료펄프용액 탱크(19) 내로 하강하여 원료 펄프 용액을 수용하게 된다. 1차 상부금형(12)이 상승한 후 이송장치(17)가 이송 플레이트(172)를 왼쪽 위치로 이동시킴으로써 2차 하부금형(13)이 1차 상부금형(12) 아래에 위치하게 된다. 그러면, 1차 상부금형(12)에서 진공흡입장치의 작동을 멈추고 에어블로우를 작동시켜 펄프몰드를 2차 하부금형(13)의 형상부(131) 상으로 떨어뜨린다. 그후, 이송장치(17)가 작동하여 이송플레이트(172)를 오른쪽 위치로 이동시키면, 이제 2차 하부금형(13)은 2차 상부금형(14) 아래에 위치하게 된다. 이후 펄프몰드를 탑재하고 있는 2차 하부금형(13)에게로 2차 상부금형(14)이 하강하여, 1차 성형된 펄프몰드에 대해 추가로 33% 내외의 압축과 추가로 33% 내외의 건조가 이루어진 2차 펄프몰드를성형할 수 있다. 한편 2차 상하부금형에 의해 2차 펄프몰드가 형성되는 동안에, 1차 상하부금형에 의해 전술한 바와 동일한 과정을 거쳐 또 하나의 1차 펄프몰드가 형성된다.

2차 성형 및 건조 단계가 완료되면 2차 상부금형(14)의 제어조립체(142) 내의 진공흡입장치가 작동하여 약 66% 내외로 완성된 2차 펄프몰드를 흡착한 채로 상승한다. 2차 상부금형(14)이 상승한 후 이송장치(17)는 이송 플레이트(172)를 왼쪽 위치로 이동시킴으로써 빈 2차 하부금형(13)이 또 하나의 1차 펄프몰드를 흡착하고 있는 1차 상부금형(12) 아래에 위치하게 된다. 그러면, 1차 상부금형(12)에서 2차 하부금형(13)의 형상부(131) 상으로 떨어뜨리고, 전술된 바와 같이 2차 상하부금형에 의한 2차 성형 단계가 진행된다.

한편, 상기 이송장치(17)가 이송 플레이트(172)를 왼쪽 위치로 이동시켰을 때 2차 펄프몰드를 흡착하고 있는 2차 상부금형(14) 아래에는 3차 하부금형(15)이 위치하게 된다. 그러면, 2차 상부금형(14)에서 3차 하부금형(15)의 형상부(151) 상으로 펄프몰드를 떨어뜨린다. 그후, 이송장치(17)가 작동하여 이송플레이트(172)를 오른쪽 위치로 이동시키면, 이제 3차 하부금형(15)은 3차 상부금형(16) 아래에 위치하게 된다. 이후 펄프몰드를 탑재하고 있는 3차 하부금형(15)에게로 3차 상부금형(16)이 하강하여, 2차 성형된 펄프몰드에 대해 추가로 33% 내외의 압축과 추가로 33% 내외의 건조가 이루어진, 즉 다시 말해서 100%의 압축과 100%의 건조가 이루어진 최종 3차 펄프몰드를 성형할 수 있다. 최종 펄프몰드는 이송플레이트(172)가 다시 왼쪽위치로 이동한 후에 3차 상부금형으로부터 배출 컨베이어(미도시됨)로 떨어져 배출될 수 있다.

이와 같은 종래의 펄프몰드 성형 장치가 연속적으로 동작하는 경우, 1차 금형부(11, 12), 2차 금형부(13, 14), 3차 금형부(15, 16)에서 소요되는 시간은 동일하다. 즉 공정은 일정한 속도로 이루어진다. 이때 하나의 펄프몰드를 완성하는 시간은 단위 금형부 즉 예컨대 3차 금형부(15, 16)에서 걸리는 시간에 의해 결정되며, 이 시간은 예컨대 약 30초 가량이며 이는 이송플레이트의 왕복시간, 가압 시간 및 히터 가열 시간이 합쳐 결정된다. 이 중 가장 긴 시간은 히터 가열 시간으로서 예컨대 상기 소요 시간의 대부분을 차지한다. 따라서, 장치의 생산성은 가열건조에 소요되는 시간에 의해 결정된다는 것을 알 수 있다.

본 고안은, 도 3을 참조하여 아래에서 상세히 설명하는 바와 같은, 종래 펄프몰드 성형 장치의 생산성을 높일 수 있는 새로운 구성의 펄프몰드 성형 장치에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 고안에 따라, 가열건조 단계가 2개의 분리된 단계로 이루어진다. 그 결과, 생산되는 펄프몰드의 두께나 면조도와 같은 품질 파라미터의 제어가 용이해졌고, 이에 따라 원하는 다양한 품질의 펄프몰드를 높은 생산성을 가지고 제조할 수 있게 되었다.

이제 도 3을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 펄프몰드 성형 장치(20)의 전체적인 구조가 도면의 윗부분(a)에서 평면도로 보여지며, 도면의 아랫부분(b)에서 개략적인 측단면도로서 보여지고 있다. 펄프몰드 성형 장치(20)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 수용액 형태의 원료 펄프 용액으로부터의 펄프를 일정한 형상으로 가압 몰딩하고 수분을 제거함으로써 원하는 두께 또는 면조도와 같은 품질 파라미터를 가진 원하는 형상의 펄프몰드를 제작하기 위한 자동 금형 장치이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 펄프몰드 성형 장치(20)는, 가압 성형 및 1차 가열 건조를 위한 열금형 건조부(21, 22, 23)와, 뜨거운 공기 즉 열풍을 이용하여 2차 가열 건조하기 위한 열풍 건조부(27)를 포함한다.

열금형 건조부(21, 22, 23)는, 원료 펄프 용액으로부터의 펄프를 상하 금형 내에서 가압 및 가열하기 위한 부분이다. 열금형 건조부에 의해 펄프는 미리 결정된 품질 파라미터 값을 만족하며 소정 비율 이상으로 1차 건조된 중간 펄프몰드를 형성하게 된다.

구체적으로, 열금형 건조부(21, 22, 23)는 1차 금형부(21), 2차 금형부(22), 및 3차 금형부(23)로 형성될 수 있다. 1차 금형부(21)는 펄프액 탱크로부터의 펄프를 수용하는 1차 하부금형(212) 및 상기 1차 하부금형 상의 펄프를 가압 가열하여 1차 펄프몰드를 성형하는 1차 상부금형(214)을 포함할 수 있다. 2차 금형부(22)는 상기 1차 상부금형에 의해 이송된 1차 펄프몰드를 수용하는 2차 하부금형(222) 및 상기 2차 하부금형 상의 1차 펄프몰드를 가압 가열하여 2차 펄프몰드를 성형하는 2차 상부금형(224)을 포함할 수 있다. 3차 금형부(23)는 상기 2차 상부금형에 의해 이송된 2차 펄프몰드를 수용하는 3차 하부금형(232) 및 상기 3차 하부금형 상의 2차 펄프몰드를 가압 가열하여 3차 펄프몰드를 성형하는 3차 상부금형(234)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 3차 상부금형에 의해 이송된 3차 펄프몰드를 상기 중간 펄프몰드로서 후속 장치로 배출하기 위한 이송 콘베이어(244)가 더 설치된다.

각각의 상부금형(214, 224, 234)은 고정 프레임에 대하여 예컨대 공압실린더와 같은 유압실린더(216, 226, 236)에 의해 상하이동이 가능하다. 1차 하부금형(212)에는 원료 펄프 용액에 공급되고, 2차 및 3차 하부금형(222, 232)은 이송실린더(242)에 의해 프레임에 대해 수평 이동 가능한 이송 플레이트(24) 상에 고정된다. 이에 따라 1차 하부금형(212)에 원료 펄프 용액이 공급되면서 성형 공정이 시작되고, 1차 상부금형(214)이 하강하여 가압하는 동작과 함으로써 소정 형상의 펄프몰드가 성형되는 1차 금형공정과, 2차 상하부금형(222, 224)에 의한 2차 금형공정, 및 3차 상하부금형(232, 234)에 의한 3차 금형공정은 전술한 종래의 펄프몰드 장치에서와 유사하다. 각각의 하부금형(212, 222, 232)과 각각의 상부금형(214, 224, 234)에는 전술한 바와 같은 히터, 진공흡입장치, 에어블로우 등의 부가 장치가 더 포함되어 있는데, 이들은 종래의 펄프몰드 장치에서와 유사하며 유사하게 작동한다.

본 고안에 있어서는, 이들 1차 내지 3차의 금형공정에 의해 완전한 펄프몰드 제품이 제조되지 않고, 두께와 면조도 등의 품질 파라미터 설정 값을 위한 100%압축률을 달성하는 한편으로 건조상태는 100%가 아니라는 특징을 가진다. 예컨대 약 50%의 건조만을 달성할 수 있다. 이에 따라 각각의 금형공정에서 가열건조에 의해 소요되는 시간이 크게 절약될 수 있어 전체 공정의 진행속도가 빨라질 수 있다.

열금형 건조부(21, 22, 23)에서 이송 컨베이어(244)를 통해 배출되는 중간 펄프몰드는 후속하는 열풍 건조부(27)에 의해 완전히 건조된다. 열풍건조부(27)는 상기 열금형 건조부에서 형성된 중간 펄프몰드를 순차적으로 수납하고, 수납된 복수의 중간 펄프몰드를 순차적으로 이송하면서 미리 결정된 온도의 열풍을 가하여 2차 건조시키며, 그후 완전히 건조된 최종 펄프몰드를 순차적으로 배출하기 위한 열풍 건조챔버(274)를 구비한다. 건조챔버(274)와 그 진입부(272) 및 배출부(276)는 하나의 컨베이어에 의해 펄프몰드가 계속 이동되는 상태에서 건조공정이 이루어진다. 도면에는 열풍기(278)만이 도시되어 있으나, 열풍기(278)로부터 적절한 배관 설비를 통해 건조챔버(274) 내로 뜨거운 공기가 공급될 수 있다.

이러한 열풍 건조부(27)의 길이는, 열금형 건조부(21, 22, 23)에서 성형건조되어 나오는 중간 펄프몰드의 배출 속도를 늦추지 않도록 선택하는 것이 바람직하다.

또한 본 고안의 바람직한 실시예에 있어서, 열풍 건조부(27)를 복수개로 설치함으로써 좁은 공간에서의 시설을 가능하게 한다. 도시된 예에서는 2개의 열풍 건조챔버(274)를 포함하는 것으로 예시되어 있으나, 본 고안이 2개로 제한되는 것은 아니다. 이때, 열금형 건조부(21, 22, 23)와 열풍 건조부(27) 사이에는, 열금형 건조부로부터 배출된 중간 펄프몰드를 상기 적어도 2개의 열풍 건조챔버(274) 각각에 교대로 공급하기 위한 분배 이송부(25)가 더 설치된다. 도시된 바와 같이, 분배 이송부(25)는 펄프몰드가 진행하는 방향으로 계속 이송하는 순방향 이송부(252)와 방향을 바꿔 다른 건조챔버를 향하도록 하기 위한 횡방향 이송부(254)를 가진 구성이 가능하다. 그러나 본 고안이 도시된 예에만 국한되는 것은 아니며, 예컨대 회전기구를 이용하는 분배 이송부(25)의 구성도 가능할 것이다.

열금형 건조부에서 분배 이송부(25)를 통해 이송되어 온 중간 펄프몰드는 건조챔버 진입구(272)에 도착하게 된다. 건조챔버(276)의 진입구 측 및 배출구 측에는 개폐도어가 설치되어 있다. 개폐도어는 평시에는 건조챔버(276) 내의 뜨거운 환경과 외부 실온의 환경을 차단함으로써, 건조챔버(276)로부터의 열손실을 막는 역할을 하며, 다른 한편 펄프몰드가 진입구(272)에서부터 건조챔버(276) 내부로, 또는 건조챔버(276) 내부로부터 배출구(276)를 향해 통과할 수 있도록 개방될 수 있다.

이러한 개폐도어는 단순한 플렉서블한 부재로서 펄프몰드가 이동하면서 가하는 힘에 의해 개방될 수 있도록 매달려 있는 구조일 수 있다. 바람직하게는, 예컨대 펄프몰드 감지 센서, PLC(programmable logic controller: 프로그램가능 로직 제어기)및 , 공압 실린더 구동장치를 포함하여 구성되어, 펄프몰더의 근접여부를 감지하여 자동 동작하는 개폐장치(273, 275)에 의해 상기 챔버도어가 개폐될 수 있다.

구체적으로, 도시되어 있지는 않지만 진입구(272)에는 적절한 위치에는 펄프몰드의 존재를 감지하는 예컨대 광센서와 같은 센서가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 센서는 진입구(272)에 펄프몰드가 도착한 것을 감지하여, 이를 PLC(미도시됨)로 알리고, PLC는 챔버도어 개폐장치(273)가 챔버도어를 개방하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 개폐장치(273)가 챔버도어를 개방하면 진입구(272)에 도착한 펄프몰드는 이송 컨베이어 상에서 자연스럽게 건조챔버(276) 안으로 이송될 수 있다.

유사하게, 도시되어 있지는 않지만 건조챔버(276) 안의 배출용 챔버도어 근처에는 펄프몰드의 존재를 감지하는 센서가 설치되는 것이 바람직하다. 이 센서는건조챔버(276)를 지나면서 건조공정을 모두 마친 펄프몰드가 배출용 챔버도어 근처에 도착한 것을 감지하여 이를 PLC로 알리고, PLC는 개폐장치(275)가 배출구측 챔버도어를 개방하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 개폐장치(2750가 챔버도어를 개방하면 완성된 펄프몰드는 이송 컨베이어 상에서 건조챔버(276)로부터 자연스럽게 배출구(276)로 이송될 수 있다.

개폐장치(273, 275)의 개폐동작은 이러한 센서 및 PLC를 포함하는 자동제어장치에 의해 제어되는 것 외에도, 전체 공정의 진행 속도가 일정한 경우에는, 타이머를 이용하여 일정하게 설정될 수 있는 시간에 개방 및 폐쇄 동작이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

전술한 바와 같은 본 고안에 따른 펄프몰드 성형 장치(20)에 의하면, 원하는 두께의 원하는 면조도를 가진 다양한 품질의 펄프몰드 제품을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 그 생산속도도 향상될 수 있어 결과적으로 생산성이 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 도시된 구체적인 실시예에 따라, 열금형 건조공정 및 2개의 열풍건조로 건조공정을 조합한 장치로서 본 고안을 설명하였으나 본 고안이 개시된 예에만 국한되는 것이 아님은 당업자에게 당연하다. 예컨대 열풍 건조로가 하나만이 포함될 수 있고, 심지어 3개 이상의 열풍 건조로가 설치될 수도 있다. 이와 같이 본 고안은, 열금형 건조공정에 의해 두께 등의 품질 파라미터가 결정되어 일정하게 1차 건조된 상태의 중간 펄프몰드가 후속적으로 대량으로 2차 열풍 건조되는 구성을 하는 장치로, 유사한 구조를 가진 장치라면 어떠한 장치도 본 고안의 범위에 해당된다. 당업자라면 개신된 본 고안의 장치에 근거하여 첨부된 청구범위 내에서 여러가지 수정과 변형 및 대체 수단을 쉽게 생각해낼 수 있다. 따라서, 본 고안의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 해석되어야 할 것임을 지적해둔다.

상술한 바와 같은 본 고안에 따른 펄프몰드 성형 장치에 따르면, 먼저 건식 방식의 열금형 건조공정에 의해 원하는 두께 및/또는 면조도와 같은 품질 파라미터를 만족하는 가령 약 50% 의 1차 건조된 중간 펄프몰드를 형성하고, 이후 적어도 하나의 열풍건조 공정에 의해 복수의 중간 펄프몰드들을 동시에 통과시키면서 2차로 열풍 건조시킬 수 있어, 원하는 두께 및/또는 면조도를 가지는 다양한 품질의 펄프몰드를 용이하게 단축된 시간에 생산할 수 있다는 등의 현저한 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 수용액 형태의 원료 펄프 용액으로부터의 펄프를 일정한 형상으로 가압 몰딩하고 수분을 제거함으로써 원하는 두께 또는 면조도와 같은 품질 파라미터를 가진 원하는 형상의 펄프몰드를 제작하기 위한 펄프몰드 성형 장치(20)로서,

   상기 펄프 용액으로부터의 펄프를 상하 금형 내에서 가압 및 가열함으로써 미리 결정된 품질 파라미터 값을 만족하며 소정 비율 이상으로 1차 건조된 중간 펄프몰드를 형성하기 위한 열금형 건조부(21, 22, 23)와;

   상기 열금형 건조부에서 형성된 중간 펄프몰드를 순차적으로 수납하고, 수납된 복수의 중간 펄프몰드를 순차적으로 이송하면서 미리 결정된 온도의 열풍을 가하여 2차 건조시키며, 그후 완전히 건조된 최종 펄프몰드를 순차적으로 배출하기 위한 열풍 건조챔버(274)를 구비하는 열풍 건조부(27);를

   포함하는 것을 특징으로 하는, 펄프몰드 성형 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열금형 건조부(21, 22, 23)는:

   펄프액 탱크로부터의 펄프를 수용하는 1차 하부금형(212) 및 상기 1차 하부금형 상의 펄프를 가압 가열하여 1차 펄프몰드를 성형하는 1차 상부금형(214)과;

   상기 1차 상부금형에 의해 이송된 1차 펄프몰드를 수용하는 2차 하부금형(222) 및 상기 2차 하부금형 상의 1차 펄프몰드를 가압 가열하여 2차 펄프몰드를 성형하는 2차 상부금형(224)과;

   상기 2차 상부금형에 의해 이송된 2차 펄프몰드를 수용하는 3차 하부금형(232) 및 상기 3차 하부금형 상의 2차 펄프몰드를 가압 가열하여 3차 펄프몰드를 성형하는 3차 상부금형(234)과;

   상기 3차 상부금형에 의해 이송된 3차 펄프몰드를 상기 중간 펄프몰드로서 후속 장치로 배출하기 위한 이송 콘베이어(244)를

   포함하는 것을 특징으로 하는, 펄프몰드 성형 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열풍 건조부는 적어도 2개의 열풍 건조챔버(274)를 포함하며, 상기 열금형 건조부로부터 배출된 중간 펄프몰드를 상기 적어도 2개의 열풍 건조챔버 각각에 교대로 공급하기 위한 분배 이송부(25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄프몰드 성형 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 건조챔버(276)의 진입구 측 및 배출구 측에는 펄프몰더의 근접여부를 감지하여 자동 동작하는 개폐장치(273, 275)에 의해 각각 개폐될 수 있는 도어가 설치되며, 상기 도어는 폐쇄 상태에서는 건조챔버(276) 내의 뜨거운 환경과 외부 실온의 환경을 차단함으로써, 건조챔버(276)로부터의 열손실을 막는 역할을 하며, 다른 한편 펄프몰드가 진입구(272)에서부터 건조챔버(276) 내부로, 또는 건조챔버(276) 내부로부터 배출구(276)를 향해 통과할 수 있도록 개방 상태로 될 수 있는, 펄프몰드 성형 장치.