KR200425055Y1 - 스티로폼 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안 스티로폼 성형에 관한 것이다.

본 고안의 특징은 기존의 예비발포, 숙성, 성형 등 다양한 공정을 단순 화 시키기 위하여 EPS(Expandable Polystyrene)로 만들어진 비드(Bead)를 마그네트론이 장착된 유리 또는 도자기 등으로 제작된 형틀 안에 투입하고 이 비드는 수분을 도포하고 있어서 마그네트론으로 부터 방사된 마이크로파에 의하여 비드에 도포된 수분이 가열되고 이열로 인하여 비드가 발포되는 스티로폼 성형에 관한 것이다.

스티로폼 성형 , 스티로폼

Description

스티로폼 성형장치{omitted}

도 1은 종래의 스팀성형 방식의 진행도를 나타낸 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 마그네트론이 부착된 형틀의 상태를 나타낸 단면도.

도 3은 도 2의 상태에서 성형원료인 비드를 투입한 상태를 나타낸 단면도.

도 4는 비드를 형틀에 투입한 후 이동형틀이 고정형틀에 밀착된 상태를 나타낸 단면도

도 5는 비드가 발포된 상태를 나타낸 단면도

도 6은 발포된 스티로폼을 이형 시키는 상태를 나타낸 단면도

도 7은 본 고안에 따른 다양한 모양을 형성한 형틀을 나타낸 단면도

도 8은 마그네트론 구동 회로를 나타낸 구성도

도 9는 비드가 수용성 물질에 도포되는 상태를 나타낸 사시도

10: 유리·도자기 등 마이크로파가 통과하는 형틀

20: 마이크로파가 반사되는 금속 형틀

30: 마그네트론

40: 원료

50: 성형된 스티로폼

60: 접착성을 갖는 수용성 도포 액

70: 이동 형틀

75: 고정 형틀

기존의 스티로폼 성형 방법을 공정별로 알아보자.

먼저 예비발포 과정은 비드를 일정한 공간에서 스팀으로 발포하고 이때 제품의 밀도를 결정하며 또한 성형성에 영향을 미치므로 알맞은 발포를 하여야한다.

연화온도이상으로 증기가 가열되면 수지가 연화됨과 동시에 증기가 빠른 속도로 비드 내에 침투하여 들어가면서 내부의 발포제를 기화, 팽창시켜 아주 얇은 PS 수지 피막으로 된 발포제로 발포 된다.

다음은 예비발포 비드의 이송 과정이다.

발포직후의 비드는 감압 상태이므로 조그만 외력에도 쉽게 변형이오며 발포직후 수축이 될 경우 발포 밀도보다 무거워져, 생산 수율 저하를 가져올 수 있으며, 융착 불량의 원인이 될 수 있다.

다음은 숙성 과정이다.

발포직후 온도 저하에 따라 증기가 응축하여 발포 비드 내에 감압 상태가 되서 바로 성형할 경우 제품의 감압도가 커져 금형에서 이형 후 대기압에 의해 수축이 발생하므로 일정시간을 건조한 대기 중에 노출시켜야한다.

다음은 성형과정이다.

금형에 비드를 채운상태에서 일정온도의 스팀을 투입하여 금형 모양의 성형품을 얻을 수 있다.

이때 과정을 상세하게 알아보면 원료 투입 후 1차 진공(또는 배기/예비가열)하고 1차 가열 한 후 일정 시간 뒤에 2차 가열 하고 일정 시간 뒤에 2차 진공(또는 수냉)뒤에 금형으로부터 이형 한다.

다음은 제품 건조 과정이다.

성형 과정에서 조성된 습기를 건조하고 제품의 수축을 방지하고 잔류 발포제를 방출하며 야적 흡수율 증가를 방지하기 위하여 60∼70℃ 정도의 온도를 유지하여 일정 시간을 건조 시킨다.

위에 기술한 방법에 의하여 최종 제품 생산 시간을 살펴보면 원료1kg을 예로 들면 예비발포 시간은 3분, 숙성 시간은 10시간, 예비 발포된 원료를 금형에 투입한 후 형틀을 70℃로 가열하고 이어 예비스팀, 1차 스팀, 양면스팀, 보조 스팀으로 된 일련의 스팀(110℃)을 20초간 가하여 발포입자를 용융 성형, 20초간의 냉각을 시키므로 최소한의 제조시간은 10시간 3분 40초 이상이 걸린다.

상기에서 기술한 복잡하고 비경제적이고 에너지가 많이 소비되는 오래된 관행의 스티로폼 성형 기술을 경제적이고 소량의 에너지를 사용하여 스티로폼을 성형할 수 있게 하는 기술을 제공하는데 목적이 있다.

본 고안의 구성을 하기와 같이 도면을 통하여 상세히 기술한다.

도 1은 기존의 스티로폼 성형을 하기위한 공정도이고 고안이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술에서 상세히 기술한 바와 같이 시간이 오래 걸리고 복잡한 공정을 거치며 스팀의 온도 조절 등 사전 작업과 열 손실 등이 많이 되었으며 불량이 많이 생산되고 넓은 장소가 필요 하였다.

도 2는 마이크로파가 통과할 수 없는 금속 형틀(20) 내부에 마그네트론(30)을 설치하고 이 마그네트론에서 방사된 마이크로파가 통과할 수 있는 유리, 자기 등으로 만들어진 마이크로파가 통과 할 수 있는 형틀(10)을 부착하여 스티로폼의 완성 성형품 모양으로 형틀을 완성하여 고정 형틀과 이동 형틀을 구성하여 원료가 투입되기 전의 대기 상태를 나타낸 것이다.

도 3은 도2의 상태에서 원료(40)를 고정 형틀 내에 투입한 상태를 나타낸 것이고, 이때 원료(40)는 사전에 접착성 수용성 액이 도포되어있거나 형틀에 투입된 후 수분이 도포되거나 수용액(60)에 침전 되어있는 상태이다.

도 4는 도3의 상태에서 이동 형틀(70)을 고정 형틀(75) 완전히 밀착하여 마그네트론(30)에서 방사된 마이크로파가 외부로 방출 될 수 없게 한 상태이다.

도 5는 이동 형틀(70)을 고정 형틀(75)에 밀착 시킨 상태에서 마그네트론을 (30)을 가동시켜 원료(40)가 발포되어 형틀에 맞는 성형된 스티로폼(50)이 생성된 것을 나타낸 것이다.

도 6은 도 5의 상태에서 이동 형틀(70)을 고정 형틀(75)로부터 분리한 후 성형된 스티로폼을 고정 형틀(75)로부터 이형 시키는 상태를 나타낸 것이다.

도 7은 다양한 형상을 갖는 이동 형틀(70) 과 고정 형틀(75)을 나타낸 것이 며, 이때 마그네트론(30)의 위치도 다양한 방법으로 부착한 형태를 나타 낸 것이다.

도 8은 마그네트론(30)을 콘트롤판넬에서 구동하는 구성을 나타낸 것이다.

도 9는 원료인(40) 비드를 접착성을 갖는 수용성 도포 액에 침전 시켜 원료(40)에 수용액을 도포시키는 사전 처리 과정을 나타낸 것이며 이 원료는 이미 공지된 다양한 이송 방법에 의하여 형틀에 투입된다.
상기에 기술한 마그네트론(30)은 유리·도자기 등의 형틀에 이미 공지된 다양한 방법으로 부착한다.
이 장치의 작동을 간단하게 설명하면 고정 형틀(75)에 수용액이 도포된 원료(40)를 투입 한 후 이동 형틀(70)이 기계적인 힘에 의하여 고정 형틀(75)에 밀착되면 컨트롤 회로에 연결된 센서가 감지하고, 컨트롤 회로는 마그네트론(30)에 전기를 일정 시간 도통 시킨다.
일정시간 후에 마그네트론(30)에 인가된 전기를 단락시키고 이동 형틀(70)을 이동 시킨 후 성형된 스티로폼(50)을 금형으로부터 빼내면 된다.

본 고안에 의한 실시예로 보면 같은 원료 투입 양을 기준으로 비교하면 종전의 최소 10시간 이상 걸리던 스티로폼 성형 시간을 2분 내외로 단축시키는 효과가 있으며 에너지는 기존 방법의 20%면 충분하고 설비는 기존의 30%면 가능하고 장소는 기존의 50%(창고 포함)면적이면 기존 공장의 생산 양을 능가한다.

Claims (1)

1. 마그네트론(30)에서 방사된 마이크로파가 반사되는 금속 형틀(20)내에, 성형된 스티로폼(50)의 형상과 같은 모양으로 만들어진 마이크로파가 통과하는 유리·자기 등으로 만들어진 형틀(10)을 체결하고, 금속 형틀(20)과 마이크로파 통과 형틀(10) 사이에 마이크로파가 원료(40)쪽으로 방사되게 마그네트론(30)을 부착하며, 고정 형틀(75)내에 사전에 수용액이 도포된 원료(40)를 투입하거나, 원료(40)를 투입 한 후 수용액을 도포한 후, 이동 형틀(70)을 고정 형틀(75)에 밀착 시킨 다음 마그네트론(30)을 가동시켜 마이크로파를 방사시켜서, 원료에(40) 도포된 수분을 진동시켜 발열을 일으키고, 이 열로 인하여 원료가 발포되어 성형·융착 시키는 스티로폼 성형 장치.

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