KR20100136966A - 유황 고화체의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents
유황 고화체의 제조 방법 및 제조 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 재료 호퍼(1)에 수용하고, 이 수용된 유황 함유 자재를 압력 발생기(2a, 2b)에 의해 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 실린더(11a, 11b) 내로 인출하고, 이 인출된 유황 함유 자재를 상기 압력 발생기에 의해 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하고, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집(5) 내에 주입구(24)로부터 주입하고, 상기 캐비티에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 거푸집의 주입구를 폐쇄하고, 상기 거푸집의 가열을 정지하여 상기 캐비티 내에 주입된 유황 함유 자재를 서냉하고, 상기 캐비티 내의 유황 함유 자재가 냉각 고화되어 성형된 유황 고화체를 상기 거푸집으로부터 취출한다.
Description
본 발명은, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고, 그 후 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형하는 유황 고화체의 제조 방법 및 그 방법의 실시에 사용하는 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 토목용, 건설용 자재로서, 골재를 시멘트로 결합시킨 콘크리트가 사용되고 있다. 이에 대해, 최근 상온에서는 고체이고 약 119℃ 내지 159℃로 가열되면 용융된다고 하는 유황의 성질에 착안하여, 이 유황에 소정의 시료를 배합하여, 토목용, 건설용 자재의 하나로서 이용하는 것이 시도되고 있다. 상기 유황을 사용한 유황 함유 자재는, 시멘트를 사용하는 통상의 콘크리트에 비해 고강도이며 폐수성이 우수하고, 또한 내산성이 높은 재료로서 알려져 있다. 그리고 유황 함유 자재는, 통상의 콘크리트와 마무리나 취급이 외관상 유사하므로, 고화된 것은 유황 콘크리트 또는 유황 고화체라고 불리는 경우가 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
여기서, 유황은 착화성을 갖고 있어 위험물 취급이므로, 현장에서 용융하여 타설 고화하여 시공하는 것이 곤란하다. 이러한 상황을 개선하기 위해, 용융 유황에 첨가제로서 유황 개질제를 혼합하여 그 유황을 변성시켜, 개질 유황을 제조하는 것이 시도되고 있다. 또한, 이 개질 유황과 미세 분말을 혼합하여 용융 상태의 개질 유황 중간 자재를 제조하는 것 및 이 개질 유황 중간 자재와 골재를 혼합하여 이것을 고화시켜 개질 유황 고화체를 제조하는 것이 시도되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
그리고 상술한 바와 같은 용융 상태의 유황 함유 자재(또는 개질 유황 중간 자재)를 냉각 고화시켜 유황 고화체(또는 개질 유황 고화체)를 성형하기 위해서는, 소정의 형상을 한 거푸집 내에 상기 유황 함유 자재를 흘려 넣어 냉각 고화시키고 있었다.
또한, 압밀 후에 즉시 탈형할 수 있어, 표면이 평활하고 내구성이 우수한 유황 콘크리트 제품을 제조하는 것으로서, 유황 1체적부에 대해 광물질 미세 분말 1체적부 이상 내지 20체적부 이하를 배합한 혼합물을, 유황의 융점 이상으로 가열 후, 압밀함으로써 자형성(自型性)을 갖는 성형체로 하는 것이 있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조).
그러나 용융 상태의 유황 함유 자재는, 유황의 고화 온도(약 119℃)를 하회한 시점에서 고화되기 시작하여, 통상의 콘크리트 이상의 고강도까지 고화된다. 종래, 용융 상태의 유황 함유 자재가 고화될 때에는, 거푸집 내에 흘려 넣어졌을 때에 그 거푸집과 접한 부분이 급격하게 냉각되므로, 거푸집을 제거한 탈형 후의 유황 고화체의 표면이 거칠어지는 등의 문제가 있었다. 또한, 형상의 정밀도가 높은 제품을 제조하는 것이 어려운 것이었다.
또한, 통상의 콘크리트로 예를 들어 흄관이나 맨홀 등의 원통 형상의 제품을 제조하기 위해서는, 원통 형상의 거푸집을 회전, 진동시키면서 그 내부에 콘크리트를 투입하고, 원심력과 진동으로 거푸집 내주면에 재료를 압박하는 원심 성형이라 불리는 제법으로 제조되고 있다. 이 경우는, 원통 형상 제품의 내주면의 마무리에 숙련공을 필요로 하고, 시간도 걸리는 것이었다. 그보다도, 용융 상태의 유황 함유 자재는, 유황의 고화 온도(약 119℃)를 하회한 시점에서 고화되기 시작하므로, 원심력을 이용하여 거푸집 내주면에 재료를 압박하는 원심 성형법을 이용하여 제품을 제조할 수는 없는 것이었다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점에 대처하여, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 소정 형상의 캐비티를 갖는 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형하는 유황 고화체의 제조 방법 및 그 방법의 실시에 사용하는 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유황 고화체의 제조 방법은, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 재료 호퍼에 수용하는 공정과, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 압력 발생기에 의해 흡인하고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 실린더 내로 인출하는 공정과, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재를 상기 압력 발생기에 의해 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하고, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 주입구로부터 주입하는 공정과, 상기 캐비티에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 거푸집의 주입구를 폐쇄하는 공정과, 상기 거푸집의 가열을 정지하여 상기 캐비티 내에 주입된 유황 함유 자재를 서냉하는 공정과, 상기 캐비티 내의 유황 함유 자재가 냉각 고화되어 성형된 유황 고화체를 상기 거푸집으로부터 취출하는 공정을 행하는 것이다.
이러한 방법에 의해, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 재료 호퍼에 수용하고, 이 수용된 유황 함유 자재를 압력 발생기에 의해 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 실린더 내로 인출하고, 이 인출된 유황 함유 자재를 상기 압력 발생기에 의해 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하고, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 주입구로부터 주입하고, 상기 캐비티에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 거푸집의 주입구를 폐쇄하고, 상기 거푸집의 가열을 정지하여 상기 캐비티 내에 주입된 유황 함유 자재를 서냉하고, 상기 캐비티 내의 유황 함유 자재가 냉각 고화되어 성형된 유황 고화체를 상기 거푸집으로부터 취출한다. 이에 의해, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고, 그 후 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형한다.
또한, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를, 상기 재료 호퍼 내에 설치된 교반 날개로 교반하는 것이다. 이에 의해, 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반 날개로 교반하여, 재료의 분리를 없애고 균일한 유황 함유 자재를 거푸집 내에 주입한다.
또한, 상기 거푸집 내에 유황 함유 자재를 주입하는 공정은, 상기 거푸집에 진동을 가하면서 주입하는 것이다. 이에 의해, 거푸집에 진동을 가하면서 유황 함유 자재를 주입함으로써, 유황 함유 자재가 유동성이 낮은 재료라도 거푸집 내에 주입 가능해진다.
그리고 본 발명에 따른 유황 고화체의 제조 장치는, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열되어 용융 상태의 유황 함유 자재를 내부에 수용하는 재료 호퍼와, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 실린더 내로 인출하고, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하는 압력 발생기와, 상기 재료 호퍼 내의 유황 함유 자재를 실린더 내로 인출하는 인출구 및 상기 실린더로부터 유황 함유 자재를 압출하는 압출구에 각각 설치되고, 연동하여 이동하여 상기 인출구 및 압출구를 교대로 개폐하는 개폐 플레이트와, 상기 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구에 기단부가 접속되고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되어 내부를 유황 함유 자재가 흐르는 주입 호스와, 상기 주입 호스의 타단부에 유황 함유 자재의 주입구가 접속되고, 내부에 상기 주입구에 연통되는 동시에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고, 또한 이 캐비티에 연통되는 에어 배출 구멍을 갖고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 거푸집과, 상기 거푸집의 주입구에 설치되고, 상기 캐비티 내에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 주입구를 폐쇄하는 차단 기구를 포함하여 이루어지는 것이다.
이러한 구성에 의해, 재료 호퍼의 내부에 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열되어 용융 상태의 유황 함유 자재를 수용하고, 압력 발생기에 의해, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 실린더 내로 인출하고, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압박하고, 상기 재료 호퍼 내의 유황 함유 자재를 실린더 내로 인출하는 인출구 및 상기 실린더로부터 유황 함유 자재를 압출하는 압출구에 각각 설치되고, 연동하여 이동하는 개폐 플레이트에 의해, 상기 인출구 및 압출구를 교대로 개폐하고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되어 내부를 유황 함유 자재가 흐르는 주입 호스의 기단부를, 상기 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구에 접속하고, 상기 주입 호스의 타단부를, 내부에 상기 주입구에 연통되는 동시에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고, 또한 이 캐비티에 연통되는 에어 배출 구멍을 갖고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 거푸집의 유황 함유 자재의 주입구에 접속하고, 그 주입구에 설치된 차단 기구에 의해, 상기 캐비티 내에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 주입구를 폐쇄한다. 이에 의해, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고, 그 후 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형한다.
또한, 상기 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집을, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하기 위해, 각각의 구성 요소 자체에 가열 수단을 부설한 것이다. 이에 의해, 상기 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집에 부설된 가열 수단에 의해, 각각의 구성 요소 자체를 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열한다.
또한, 상기 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집을, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하기 위해, 각각의 구성 요소의 주위를 상자 형상 부재로 둘러싸고, 그 내부의 분위기 온도를 가열하도록 한 것이다. 이에 의해, 상기 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집의 주위를 상자 형상 부재로 둘러싸고, 그 내부의 분위기 온도를 가열함으로써, 각각의 구성 요소를 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열한다.
또한, 상기 압력 발생기는, 상기 재료 호퍼에 대해 병렬로 복수개 설치하고, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기 실린더 내로 인출하는 동작과, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하는 동작을 교대로 실행 가능하게 한 것이다. 이에 의해, 상기 재료 호퍼에 대해 병렬로 복수개 설치된 압력 발생기에 의해, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기 실린더 내로 인출하는 동작과, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하는 동작을 교대로 실행 가능하게 한다.
또한, 상기 개폐 플레이트는, 상기 재료 호퍼로부터의 유황 함유 자재의 인출구 및 상기 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구의 부분을 제외하고 그 길이 방향을 따라 주위를 덮는 시스(sheath) 형상의 플레이트 커버 내에 수납되고, 상기 플레이트 커버 내에서 슬라이드 이동하는 것이다. 이에 의해, 길이 방향을 따라 주위를 덮는 시스 형상의 플레이트 커버 내에 수납된 개폐 플레이트는, 상기 플레이트 커버 내에 있어서 슬라이드 이동하여, 상기 재료 호퍼로부터의 유황 함유 자재의 인출구 및 상기 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구의 부분에 남는 유황 함유 자재가 그 주위로 흘러나오는 것을 방지한다.
또한, 상기 압력 발생기의 실린더는, 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할할 수 있는 구조로 되어 있다. 이에 의해, 정비ㆍ보수시에, 압력 발생기의 실린더를 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할할 수 있다.
또한, 상기 재료 호퍼의 내부에는, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하는 교반 날개를 설치한 것이다. 이에 의해, 상기 재료 호퍼의 내부에 설치된 교반 날개로, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하여, 재료의 분리를 없애고 균일한 유황 함유 자재를 거푸집 내에 주입한다.
청구항 1에 관한 발명(유황 고화체의 제조 방법)에 따르면, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고, 그 후 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형할 수 있다. 따라서, 유황 고화체에 의한 제품의 형상이 복잡해도 거푸집의 캐비티의 형상에 의해 정밀도가 높은 제품을 제조할 수 있다. 또한, 제품의 정밀도는 거푸집의 형상에 의해 정해지므로, 거푸집의 마무리면의 넓이나 형상의 복잡함에 관계없이, 균일한 제품의 제조가 가능해진다. 또한, 특히 제품의 표면 마무리를 필요로 하지 않아, 숙련공을 필요로 하지 않는다.
또한, 청구항 2에 관한 발명에 따르면, 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반 날개로 교반하여, 재료의 분리를 없애고 균일한 유황 함유 자재를 거푸집 내에 주입할 수 있다. 따라서, 유황 고화체로서의 고화 강도를 높게 할 수 있다.
또한, 청구항 3에 관한 발명에 따르면, 거푸집에 진동을 가하면서 유황 함유 자재를 주입함으로써, 유황 함유 자재가 유동성이 낮은 재료라도 거푸집 내에 주입할 수 있다.
그리고 청구항 4에 관한 발명(유황 고화체의 제조 장치)에 따르면, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고, 그 후 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형할 수 있다. 따라서, 유황 고화체에 의한 제품의 형상이 복잡해도 거푸집의 캐비티의 형상에 의해 정밀도가 높은 제품을 제조할 수 있다. 또한, 제품의 정밀도는 거푸집의 형상에 의해 정해지므로, 거푸집의 마무리면의 넓이나 형상의 복잡함에 관계없이, 균일한 제품의 제조가 가능해진다. 또한, 특히 제품의 표면 마무리를 필요로 하지 않아, 숙련공을 필요로 하지 않는다.
또한, 청구항 5에 관한 발명에 따르면, 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집에 부설된 가열 수단에 의해, 각각의 구성 요소 자체를 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열할 수 있다. 따라서, 상기 각각의 구성 요소 자체의 내부에 있어서 유황 함유 자재를 용융 상태로 유지할 수 있다.
또한, 청구항 6에 관한 발명에 따르면, 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집의 주위를 상자 형상 부재로 둘러싸고, 그 내부의 분위기 온도를 가열함으로써, 각각의 구성 요소를 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열할 수 있다. 따라서, 상기 각각의 구성 요소의 내부에 있어서 유황 함유 자재를 용융 상태로 유지할 수 있다.
또한, 청구항 7에 관한 발명에 따르면, 재료 호퍼에 대해 병렬로 복수개 설치된 압력 발생기에 의해, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 실린더 내로 인출하는 동작과, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하는 동작을 교대로 실행할 수 있다. 따라서, 압력 발생기가 2개(실린더가 2개)인 경우는, 재료 호퍼로부터 실린더로의 유황 함유 자재의 인출과, 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출을 동시에 실행할 수 있어, 유황 함유 자재의 거푸집에의 주입 시간을 단축할 수 있다.
또한, 청구항 8에 관한 발명에 따르면, 길이 방향을 따라 주위를 덮는 시스 형상의 플레이트 커버 내에 수납된 개폐 플레이트는, 상기 플레이트 커버 내에 있어서 슬라이드 이동하여, 재료 호퍼로부터의 유황 함유 자재의 인출구 및 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구의 부분에 남는 유황 함유 자재가 그 주위로 흘러나오는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 상기 개폐 플레이트나 재료 호퍼의 하부 부근에 유황 함유 자재가 부착되어 고화되는 것을 방지하여, 정비ㆍ보수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 청구항 9에 관한 발명에 따르면, 압력 발생기의 실린더는, 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할할 수 있는 구조로 되어 있음으로써, 정비ㆍ보수시에, 압력 발생기의 실린더를 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할할 수 있다. 이에 의해, 상기 실린더를 상하로 2분할하여 내부를 청소하여, 정비ㆍ보수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 청구항 10에 관한 발명에 따르면, 재료 호퍼의 내부에 설치된 교반 날개에 의해, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하여, 재료의 분리를 없애고 균일한 유황 함유 자재를 거푸집 내에 주입할 수 있다. 따라서, 유황 고화체로서의 고화 강도를 높게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유황 고화체의 제조 장치의 실시 형태를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 재료 호퍼의 확대 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 재료 호퍼의 확대 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 압력 발생기의 확대 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 거푸집의 구성 요소를 도시하는 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시하는 거푸집의 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 압력 발생기와 개폐 플레이트의 동작을 설명하는 도면으로, 실린더의 상반부를 분해한 상태의 사시 설명도이다.
도 8은 마찬가지로 도 1에 도시하는 압력 발생기와 개폐 플레이트의 동작을 설명하는 도면으로, 실린더의 상반부를 분해한 상태의 사시 설명도이다.
도 9는 거푸집의 주입구의 차단 기구를 설명하기 위해, 상기 거푸집을 주입구의 위치에 있어서 그 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다.
도 10은 마찬가지로 거푸집을 주입구의 위치에 있어서 그 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다.
도 11은 마찬가지로 거푸집을 주입구의 위치에 있어서 그 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다.
도 12는 거푸집의 주입구의 차단 기구를 도시하는 사시도이다.
도 13은 마찬가지로 거푸집의 주입구의 차단 기구를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 재료 호퍼의 확대 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 재료 호퍼의 확대 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 압력 발생기의 확대 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 거푸집의 구성 요소를 도시하는 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시하는 거푸집의 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 압력 발생기와 개폐 플레이트의 동작을 설명하는 도면으로, 실린더의 상반부를 분해한 상태의 사시 설명도이다.
도 8은 마찬가지로 도 1에 도시하는 압력 발생기와 개폐 플레이트의 동작을 설명하는 도면으로, 실린더의 상반부를 분해한 상태의 사시 설명도이다.
도 9는 거푸집의 주입구의 차단 기구를 설명하기 위해, 상기 거푸집을 주입구의 위치에 있어서 그 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다.
도 10은 마찬가지로 거푸집을 주입구의 위치에 있어서 그 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다.
도 11은 마찬가지로 거푸집을 주입구의 위치에 있어서 그 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다.
도 12는 거푸집의 주입구의 차단 기구를 도시하는 사시도이다.
도 13은 마찬가지로 거푸집의 주입구의 차단 기구를 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유황 고화체의 제조 장치의 실시 형태를 도시하는 사시도이다. 이 유황 고화체의 제조 장치는, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 소정 압력을 가하여 주입하고, 그 후 상기 캐비티 내에서 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형하는 유황 고화체의 제조 방법의 실시에 사용하는 것으로, 재료 호퍼(1)와, 압력 발생기(2a, 2b)와, 개폐 플레이트(3a, 3b)와, 주입 호스(4)와, 거푸집(5)과, 차단 기구(6)(도 9 참조)를 구비하여 이루어진다.
상기 재료 호퍼(1)는, 용융 상태의 유황 함유 자재를 내부에 수용하는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 금속으로 깔때기 형상으로 형성되고, 그 용적은 예를 들어 1.0㎥ 정도로 되어 있다. 그리고 상기 재료 호퍼(1)의 외주부에는, 전열 히터, 온풍 히터 또는 오일 히터 등의 가열 수단이 부설되는 동시에 단열재로 커버되어 있고, 상기 재료 호퍼(1)를 유황의 융점(119℃) 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하도록 되어 있다. 또한, 이 가열의 설정 온도 범위로서는, 135 내지 150℃ 정도가 바람직하다. 이에 의해, 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 용융 상태의 유황 함유 자재는, 고화되지 않고 용융 상태로 유지된다.
또한, 상기 재료 호퍼(1)의 내부에는, 교반 날개(7a, 7b)가 설치되어 있다. 이 교반 날개(7a, 7b)는, 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 재료 호퍼(1)의 상면에 설치된 전기 모터 등의 회전 구동원(8)으로부터 하향으로 연장되는 회전축(9)과 직교하는 아암축(10)의 양단부에 장착되어 있다. 그리고 상기 회전 구동원(8)을 구동하여 교반 날개(7a, 7b)를 회전시킴으로써, 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하여, 재료의 분리를 없애고 균일한 유황 함유 자재를 후술하는 거푸집(5) 내에 주입할 수 있다. 또한, 상기 교반 날개(7a, 7b)의 장착 각도를 프로펠러 형상으로 비틀어 하향으로 함으로써, 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하면서 하방으로 이송하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 유황 함유 자재에 대해 설명한다. 이 유황 함유 자재는, 상온에서는 고체이고 약 119 내지 159℃에서 용융된다고 하는 유황의 성질을 이용하여, 119℃ 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하여 용융시킨 유황에 모래나 자갈, 석탄회 등을 혼합하여, 약 119 내지 159℃를 유지하면서 혼련하고, 이것을 냉각 경화시켜 제조한 유황 고화체라고 불리는 것이다. 또는, 마찬가지로 가열하여 용융시킨 유황과, 이 용융 유황을 변성하는 유황 개질제를 혼합하여 개질 유황을 제조하고, 이 개질 유황에 모래나 자갈, 석탄회 등을 혼합하여, 상기와 마찬가지로 가열하면서 혼련하고, 이것을 냉각 경화시켜 제조한 개질 유황 고화체라고 불리는 것이다. 즉, 유황 함유 자재 중에는, 상기 유황 고화체와 개질 유황 고화체를 포함하는 것이며, 이하에 있어서, 단순히 유황 고화체라고 표기한 경우는, 개질 유황 고화체를 포함한 의미로 한다.
상기 개질 유황 고화체에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 개질 유황 고화체는, 유황과, 유황 개질제와, 미세 분말과, 골재를 원료로 하여 제조된다. 우선, 용융된 유황과 유황 개질제를 혼합하여 개질 유황을 제조한다. 유황은, 통상의 단체 유황이며, 예를 들어 천연산, 또는 석유나 천연 가스의 탈황에 의해 생성된 유황 등을 들 수 있다. 유황 개질제는, 용융 유황을 변성, 예를 들어 유황을 중합함으로써 개질된다. 이 유황 개질제로서는, 유황을 중합할 수 있는 화합물이면 좋고, 예를 들어 탄소수 4 내지 20인 올레핀계 탄화수소 또는 디올레핀계 탄화수소, 구체적으로는 리모넨, 피넨 등의 환상 올레핀계 탄화수소, 스티렌, 비닐톨루엔, 메틸스티렌 등의 방향족 탄화수소, 디시클로펜타디엔(DCPD) 및 그 올리고머, 시클로펜타디엔, 테트라하이드로인덴(THI), 비닐시클로헥센, 비닐노보넨, 에틸리덴노보넨, 시클로옥타디엔 등의 디엔계 탄화수소 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 상기 유황과 유황 개질제의 혼합은, 유황이 용융된 상태, 즉 119 내지 159℃, 바람직하게는 135 내지 150℃의 온도에서 행해진다.
상기 개질 유황은, 유황과 유황 개질제를 용융 혼합함으로써 얻을 수 있지만, 이때의 유황 개질제의 사용 비율은, 유황과 유황 개질제의 합계량에 대해, 통상 0.1 내지 30질량％, 특히 1.0 내지 20질량％의 비율이 바람직하다. 얻어진 개질 유황은, 소정의 온도(예를 들어 150℃)로 가온된 미세 분말과 혼합되어 개질 유황 중간 자재로 된다. 미세 분말로서는, 석탄회, 규사, 실리카흄, 글래스 분말, 연료 소각회, 전기 집진회 및 조개껍질 분쇄물 중 1종 또는 2종 이상을 선택하면 좋다.
상기 얻어진 개질 유황 중간 자재는, 용융 상태를 유지할 수 있는 온도(예를 들어, 130 내지 140℃)로 유지된 상태에서, 예를 들어 130 내지 140℃ 정도로 가온된 골재와 혼합된다. 이 골재는, 골재로서 사용 가능하면 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 콘크리트로 사용되는 골재를 사용할 수 있다. 이러한 골재로서는, 예를 들어 천연석, 모래, 자갈, 규사, 철강 슬래그, 페로니켈 슬래그, 구리 슬래그, 금속의 제조시에 생성되는 부생물, 용융 슬래그류, 조개껍질 및 이들의 혼합물 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. 상기한 개질 유황 중간 자재와 골재를, 예를 들어 혼련 장치를 사용하여 혼합함으로써 개질 유황 자재가 제조되고, 이것을 냉각하여 고화시킴으로써 개질 유황 고화체가 제조된다. 이러한 개질 유황 고화체는, 예를 들어 일본 특허 제4007997호 공보에 기재된 개질 유황 고화체 제조 시스템을 사용하여 제조할 수 있다.
이하의 설명에서는, 이러한 유황 고화체 또는 개질 유황 고화체를 설정 온도 범위 내로 가열하여, 용융 상태의 유황 함유 자재로서 사용한다.
도 1에 있어서, 상기 재료 호퍼(1)의 하부에는, 압력 발생기(2a, 2b)가 설치되어 있다. 이 압력 발생기(2a, 2b)는, 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 인출하고, 상기 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 압출하는 것으로, 부호 2a가 제1 압력 발생기를 나타내고, 부호 2b가 제2 압력 발생기를 나타내고 있다. 그리고 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 압력 발생기(2a)는 원통 형상의 실린더(11a)와, 이 실린더(11a) 내에 끼움 장착된 피스톤(12a)과, 이 피스톤(12a)을 밀고 당기는 피스톤 로드(13a)와, 이 피스톤 로드(13a)를 신축시키는 전기 모터 등의 구동 모터(14a)로 이루어진다. 마찬가지로 하여, 제2 압력 발생기(2b)는, 원통 형상의 실린더(11b)와, 이 실린더(11b) 내에 끼움 장착된 피스톤(12b)과, 이 피스톤(12b)을 밀고 당기는 피스톤 로드(13b)와, 이 피스톤 로드(13b)를 신축시키는 전기 모터 등의 구동 모터(14b)로 이루어진다.
또한, 상기 실린더(11a, 11b)의 치수는, 예를 들어 내경이 130㎜이며 스트로크가 600㎜로 되고, 1회당의 유황 함유 자재의 압출량이 7.96L로 되어 있다. 그리고 상기 유황 함유 자재를 압출할 때의 소정 압력은, 예를 들어 98㎪(≒1㎏/㎠) 이상이며 147㎪(≒1.5㎏/㎠) 또는 196㎪(≒2.0㎏/㎠) 이하로 하면 좋다. 또한, 상기 구동 모터(14a, 14b)는 유압 모터라도 좋다.
그리고 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 압력 발생기(2a, 2b)는, 상기 재료 호퍼(1)에 대해 수평 방향으로 병렬로 2개 설치되고(도 4 참조), 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기 실린더(11a, 11b) 내로 인출하는 동작과, 상기 실린더(11a, 11b) 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더(11a, 11b)로부터 압출하는 동작을 교대로 실행 가능하게 하고 있다.
또한, 상기 압력 발생기(2a, 2b)의 각 실린더(11a, 11b)의 외주부에는, 전열 히터, 온풍 히터 또는 오일 히터 등의 가열 수단이 부설되는 동시에 단열재로 커버되어 있고, 상기 실린더(11a, 11b)를 유황의 융점(119℃) 이상의 설정 온도 범위(예를 들어, 135 내지 150℃ 정도) 내로 가열하도록 되어 있다. 이에 의해, 상기 각 실린더(11a, 11b) 내로 인출된 용융 상태의 유황 함유 자재는, 고화되지 않고 용융 상태로 유지된다.
또한, 상기 압력 발생기(2a, 2b)의 각 실린더(11a, 11b)는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할할 수 있는 구조로 되어 있다. 예를 들어, 원통 형상의 부재가 길이 방향을 따라 상하로 2개의 반원통 형상의 부재로 분할할 수 있는 형상으로 형성되어, 볼트, 너트 등으로 체결되어 있다. 이에 의해, 정비ㆍ보수시에, 압력 발생기(2a, 2b)의 실린더(11a, 11b)를 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할하여 내부를 청소하여, 정비ㆍ보수를 용이하게 할 수 있다.
상기 재료 호퍼(1)의 하부에 대해 상기 압력 발생기(2a, 2b)의 실린더(11a, 11b)가 연결되는 부위에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 개폐 플레이트(3a, 3b)가 설치되어 있다. 이 개폐 플레이트(3a, 3b)는, 상기 재료 호퍼(1) 내의 유황 함유 자재를 각 실린더(11a, 11b) 내로 인출하는 인출구(15a, 15b) 및 상기 실린더(11a, 11b)로부터 유황 함유 자재를 압출하는 압출구(16a, 16b)를 교대로 개폐하는 것으로, 상기 인출구(15a, 15b) 및 압출구(16a, 16b)에 각각 설치되고, 2개의 부재가 연동하여 이동하도록 되어 있다.
즉, 유황 함유 자재의 인출구(15a, 15b)는, 상기 재료 호퍼(1)의 하부에서 상기 압력 발생기(2a, 2b)의 각 실린더(11a, 11b)의 배치 간격에 맞추어 형성되어 있다. 또한, 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)는, 상기 압력 발생기(2a, 2b)의 각 실린더(11a, 11b)의 선단부측(도 3 참조)에서 상기 실린더(11a, 11b)의 배치 간격에 맞추어 형성되어 있다. 그리고 개폐 플레이트(3a, 3b)는, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 가늘고 긴 판 형상의 부재로 형성되고, 그 길이는 적어도 상기 실린더(11a, 11b)의 배치 간격의 2배 이상으로 되어 있고, 상기 실린더(11a, 11b)의 길이 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 여기서, 상기 인출구(15a, 15b)를 개폐하는 것을 제1 개폐 플레이트(3a)로 하고, 도 3에 있어서, 재료 호퍼(1)의 하부에서 부재의 평면이 수평면 내에 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 상기 압출구(16a, 16b)를 개폐하는 것을 제2 개폐 플레이트(3b)로 하고, 도 3에 있어서, 압력 발생기(2a, 2b)의 각 실린더(11a, 11b)의 선단부에서 부재의 평면이 수직면 내에 위치하도록 배치되어 있다.
상기 제1 개폐 플레이트(3a)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 길이 방향의 예를 들어 중앙부에 1개의 관통 구멍(17)이 형성되어 있고, 상기 제1 개폐 플레이트(3a)가 화살표 A, B방향으로 이동함으로써, 상기 관통 구멍(17)이 인출구(15a) 또는 인출구(15b) 중 어느 한쪽에 합치되어, 2개의 인출구(15a, 15b)를 교대로 개폐하도록 되어 있다. 또한, 제2 개폐 플레이트(3b)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 길이 방향의 예를 들어 양단부에 관통 구멍(18a, 18b)이 1개씩 형성되어 있고, 상기 제2 개폐 플레이트(3b)가 화살표 A, B방향으로 이동함으로써, 상기 한쪽의 관통 구멍(18a)이 한쪽의 압출구(16a)에 합치되는 동시에 개폐 플레이트(3b)의 대략 중앙부에서 다른 쪽 압출구(16b)를 폐색하고, 다른 쪽 관통 구멍(18b)이 다른 쪽 압출구(16b)에 합치되었을 때에는 개폐 플레이트(3b)의 대략 중앙부에서 한쪽의 압출구(16a)를 폐색하여, 2개의 압출구(16a, 16b)를 교대로 개폐하도록 되어 있다.
이러한 상태에서, 상기 제1 및 제2 개폐 플레이트(3a, 3b)의 일단부(도 1 및 도 2에 있어서 우측 단부)가 직사각 형상의 단부판(19)에 의해 접속되어 있고, 이 단부판(19)에 신축 로드(20)가 연결되고, 이 신축 로드(20)의 일단부에 에어 실린더 등의 구동용 실린더(21)가 설치되어 있다. 그리고 상기 구동용 실린더(21)를 구동하여 신축 로드(20)를 화살표 A, B방향으로 신장 또는 수축함으로써, 상기 제1 및 제2 개폐 플레이트(3a, 3b)가, 화살표 A, B방향으로 연동하여 이동한다. 이에 의해, 상기 제1 및 제2 개폐 플레이트(3a, 3b)를 사용하여, 인출구(15a, 15b) 및 압출구(16a, 16b)를 교대로 개폐할 수 있다. 이 경우, 구동용 실린더(21) 및 신축 로드(20)가 1개이면 되므로, 구조 및 동작이 간소화된다.
또한, 도 1 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 및 제2 개폐 플레이트(3a, 3b)는, 상기 재료 호퍼(1)로부터의 유황 함유 자재의 인출구(15a, 15b) 및 상기 실린더(11a, 11b)로부터의 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)의 부분을 제외하고 그 길이 방향을 따라 주위를 덮는 시스 형상의 플레이트 커버(22a, 22b) 내에 수납되고, 상기 플레이트 커버(22a, 22b) 내에서 슬라이드 이동하도록 되어 있다. 즉, 제1 및 제2 개폐 플레이트(3a, 3b)는, 시스 형상의 플레이트 커버(22a, 22b) 내에 삽입되어 화살표 A, B방향으로 연동하여 슬라이드 이동함으로써, 재료 호퍼(1)로부터의 유황 함유 자재의 인출구(15a, 15b) 및 실린더(11a, 11b)로부터의 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)의 부분에 남는 유황 함유 자재가 그 주위로 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
그리고 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 실린더(11a, 11b)로부터의 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)에는, 2갈래 형상의 재료 도입 파이프(23)가 연결되어 있고, 그 일단부(23a)에서 1개로 합쳐져 후술하는 주입 호스(4)로 유도되도록 되어 있다.
상기 실린더(11a, 11b)로부터의 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)에는, 주입 호스(4)의 기단부가 접속되어 있다. 이 주입 호스(4)는, 상기 실린더(11a, 11b)로부터의 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)로부터 압출된 용융 상태의 유황 함유 자재를 후술하는 거푸집(5)으로 이송하여 주입하는 것으로, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위(135 내지 150℃ 정도) 내에서 내열성을 갖고, 또한 유연성을 갖는 재료로 제조되고, 상기 재료 도입 파이프(23)의 일단부(23a)에 접속되어 있다.
또한, 상기 주입 호스(4)의 외주부에는, 전열 히터, 온풍 히터 또는 오일 히터 등의 가열 수단이 부설되는 동시에 단열재로 커버되어 있고, 상기 주입 호스(4)를 유황의 융점(119℃) 이상의 설정 온도 범위(예를 들어 135 내지 150℃ 정도) 내로 가열하도록 되어 있다. 이에 의해, 상기 주입 호스(4) 내로 도출된 용융 상태의 유황 함유 자재는, 고화되지 않고 용융 상태로 유지되어 상기 주입 호스(4) 내를 흐른다.
상기 주입 호스(4)의 타단부에는, 거푸집(5)의 유황 함유 자재의 주입구(24)가 접속되어 있다. 이 거푸집(5)은, 그 내부에 용융 상태의 유황 함유 자재를, 소정 압력을 가하여 주입하고 그 후 냉각 고화시켜 유황 고화체를 성형하는 것으로, 스틸 또는 알루미늄 등의 금속으로 되어 있고, 제조하는 유황 고화체 제품의 형상에 맞춘 형상으로 형성되어 있다. 도 1에 도시하는 거푸집(5)은 예를 들어 흄관 또는 맨홀 등의 원통 형상의 유황 고화체 제품을 제조하는 경우를 나타내고 있다.
상기 거푸집(5)의 구체적인 구조를, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는, 도 1에 도시하는 거푸집(5)의 구성 요소를 도시하는 분해 사시도이다. 이 거푸집(5)은, 내부에 상기 주입구(24)에 연통되는 동시에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고, 또한 이 캐비티에 연통되는 에어 배출 구멍을 갖고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 것으로, 중간 거푸집(25)과, 2개의 부재로 이루어지는 외부 거푸집(26a, 26b)과, 2매의 단부판(27a, 27b)을 구비하고 있다.
상기 중간 거푸집(25)은, 제조해야 할 원통 형상 제품의 내주면을 규정하는 것으로, 소정의 길이로 외주면이 원기둥 형상으로 형성된 부재로 이루어지고, 길이 방향으로 연장되는 부재의 일부(25a)를 내측으로 이동시킴으로써 중간 거푸집(25) 전체를 내측으로 좁힐 수 있도록 되어 있다. 또한, 외부 거푸집(26a, 26b)은, 제조해야 할 원통 형상 제품의 외주면을 규정하는 것으로, 상기 중간 거푸집(25)의 외경보다도 큰 내경을 갖고 소정의 길이로 원통 형상으로 형성된 부재로 이루어지고, 길이 방향을 따라 2개의 반원통 형상 부재로 분할할 수 있도록 되어 있다. 또한, 3개 이상으로 분할해도 좋다. 또한, 단부판(27a, 27b)은, 제조해야 할 원통 형상 제품의 양단부면을 규정하는 것으로, 상기 외부 거푸집(26a, 26b)의 외경보다도 큰 외경을 갖는 도넛 판 형상 또는 원형 판 형상으로 형성되고, 상기 중간 거푸집(25) 및 외부 거푸집(26a, 26b)의 양단부에 배치된다.
그리고 도 6에 도시하는 바와 같이, 외주면이 원기둥 형상으로 형성된 중간 거푸집(25)의 외측에, 그 상하로부터 2개의 반원통 형상 부재의 외부 거푸집(26a, 26b)을 씌워 볼트, 너트 등에 의해 원통 형상으로 조합하고, 이 외부 거푸집(26a, 26b)의 양단부에 2매의 단부판(27a, 27b)을 배치하고, 그 도넛 판 형상의 중앙 개구부에 상기 중간 거푸집(25)의 양단부를 끼워 맞추어, 볼트, 너트 등에 의해 상기 단부판(27a, 27b)을 외부 거푸집(26a, 26b)에 고정한다. 이에 의해, 도 1에 도시하는 거푸집(5)이 조립된다.
이 상태에서, 상기 중간 거푸집(25)과 외부 거푸집(26a, 26b)과 단부판(27a, 27b)으로 둘러싸인 공간에 의해, 상기 주입구(24)에 연통되는 동시에 밀폐 가능 상태의 캐비티(28)(도 9 참조)가 형성된다. 또한, 상기 한쪽의 외부 거푸집(26a)의 상면에는, 상기 캐비티(28) 내에 주입구(24)로부터 용융 상태의 유황 함유 자재를 주입할 때의 공기를 빼내기 위한 파이프 형상의 에어 배출 구멍(29)이 형성되어 있다.
또한, 상기 외부 거푸집(26a, 26b)의 외주부에는, 전열 히터, 온풍 히터 또는 오일 히터 등의 가열 수단이 부설되는 동시에 단열재로 커버되어 있고, 상기 외부 거푸집(26a, 26b)을 유황의 융점(119℃) 이상의 설정 온도 범위(예를 들어 135 내지 150℃ 정도) 내로 가열하도록 되어 있다. 이에 의해, 상기 외부 거푸집(26a, 26b) 내에 주입된 유황 함유 자재가 고화되지 않고 용융 상태로 유지되어, 상기 중간 거푸집(25)과 외부 거푸집(26a, 26b)과 단부판(27a, 27b)으로 둘러싸인 캐비티(28) 내의 구석구석까지 고루 미치게 된다.
또한, 도 1 및 도 5, 도 6에 도시하는 거푸집(5)은, 유황 고화체로 원통 형상의 제품을 제조하는 경우의 거푸집 형상을 나타낸 것이지만, 원통 형상 이외의 제품을 제조하는 경우는, 그 제품의 형상에 맞추어 중간 거푸집(25)과, 외부 거푸집(26a, 26b)과, 단부판(27a, 27b)의 형상을 정하면 좋다. 이 경우, 파이프 형상이 아닌, 판 형상 또는 반(盤) 형상 혹은 블록 형상 등의 제품 형상일 때에는, 중간 거푸집(25)이 불필요한 경우가 있다.
상기 거푸집(5)의 주입구(24)에는, 도 9 내지 도 11에 도시하는 바와 같이, 차단 기구(6)가 설치되어 있다. 도 9 내지 도 11은, 상기 거푸집(5)을 주입구(24)의 위치에 있어서 거푸집(5)의 길이 방향에 직교하는 면으로 절단한 횡단면도이다. 이 차단 기구(6)는, 상기 주입 호스(4)를 통해 상기 캐비티(28) 내에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 주입구(24)를 폐쇄하는 것이다. 도 9에 있어서, 거푸집(5)의 주입구(24)의 전방면 위치에는, 주입구 개폐판(30)이 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 이 주입구 개폐판(30)은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 양측부에 갈고리 형상의 로크부를 구비한 가이드 플레이트(31)가 거푸집(5)의 주입구(24)의 전방면 위치에 고정되어 있고, 이 가이드 플레이트(31)의 로크부에 양 측변을 걸어 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다.
도 9 및 도 12에 있어서, 상기 주입구 개폐판(30)의 하부에는, 주입 호스(4)의 타단부를 접속하기 위한 호스 수용 금속 부재(32)가 설치되고, 주입구 개폐판(30)의 상부에는, 도 9에 도시하는 거푸집(5)의 주입구(24)를 폐색하기 위한 블라인드 플러그(blind plug)(33)가 진퇴 가능하게 설치되어 있다. 그리고 상기 주입구 개폐판(30)에 있어서, 상기 호스 수용 금속 부재(32) 및 블라인드 플러그(33)가 장착된 위치에는, 거푸집(5)의 주입구(24)에 합치하여 연통시키기 위한 관통 구멍(도 9 참조)이 형성되어 있다. 또한, 상기 블라인드 플러그(33)는, 측 단면 형상이 ㄷ자형으로 형성된 장착 금속 부재(34)의 내부에 지지되어 압입 볼트(36)의 선단부에 장착되어 있고, 상기 장착 금속 부재(34)에 고정된 너트(35)에 대해 압입 볼트(36)를 정방향 또한 역방향으로 회전시킴으로써 진퇴 가능하게 되어 있다. 또한, 블라인드 플러그(33)의 횡단면 형상은, 주입구(24)의 횡단면 형상과 동일하게 되어 있다.
또한, 도 9에 있어서, 부호 37은 중간 거푸집(25)의 내주면에 장착된 보강용의 플랜지를 나타내고, 부호 38은 중간 거푸집(25)의 일부(25a)를 내측으로 이동시킴으로써 중간 거푸집(25) 전체를 내측으로 좁힐 때의 릴리프용으로서 플랜지(37)에 형성된 절결부를 나타내고, 부호 39는 외부 거푸집(26a, 26b)의 외주면에 장착된 보강용 플랜지를 나타내고, 부호 40은 상기 외부 거푸집(26a, 26b)을 길이 방향을 따라 2개의 반원통 형상 부재로 분할하거나 결합할 때의 연결 볼트를 나타내고 있다.
상기한 바와 같이 구성된 차단 기구(6)를 사용하여 거푸집(5)의 주입구(24)를 폐쇄하는 상태에 대해 설명한다. 우선, 도 9는 거푸집(5)의 캐비티(28)에 유황 함유 자재를 주입하는 상태를 도시하는 것으로, 주입구 개폐판(30)을 가이드 플레이트(31)를 따라 상승시켜, 호스 수용 금속 부재(32)의 위치가 거푸집(5)의 주입구(24)의 위치에 합치되어 있다. 이 상태에서, 도 1에 도시하는 주입 호스(4)의 타단부를 상기 호스 수용 금속 부재(32)에 접속하고, 용융 상태의 유황 함유 자재를 거푸집(5)의 주입구(24)로부터 캐비티(28) 내에 주입한다.
그리고 상기 캐비티(28) 내에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 주입구 개폐판(30)을 가이드 플레이트(31)를 따라 화살표 C와 같이 하강시켜, 블라인드 플러그(33)의 위치를 거푸집(5)의 주입구(24)의 위치에 합치시킨다. 이 상태에서, 도 11에 도시하는 바와 같이, 압입 볼트(36)를 정방향으로 회전시켜 화살표 D와 같이 전진시키고, 블라인드 플러그(33)를 거푸집(5)의 주입구(24)에 압입한다. 이때, 도 10에 있어서, 상기 주입구(24) 내에 남아 있었던 유황 함유 자재가 상기 블라인드 플러그(33)의 압입에 의해 캐비티(28) 내에 압박된다. 이에 의해, 캐비티(28) 내에서 냉각 고화되어 성형된 유황 고화체 제품에 있어서, 상기 주입구(24)에 대응하는 개소의 마무리를 용이하게 하고, 또한 평활면으로 마무리할 수 있다.
다음에, 이와 같이 구성된 유황 고화체의 제조 장치의 동작 및 그 유황 고화체의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 도 1에 있어서, 용융 상태의 유황 함유 자재를, 유황의 융점(119℃) 이상의 설정 온도 범위(예를 들어 135 내지 150℃ 정도) 내로 가열된 재료 호퍼(1)에 수용한다. 이때, 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를, 상기 재료 호퍼(1) 내에 설치된 교반 날개(7a, 7b)로 교반해도 좋다.
다음에, 상기 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 제2 압력 발생기(2b)에 의해 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 실린더(11b) 내로 인출하는 동시에, 다른 실린더(11a) 내에 이미 인출된 유황 함유 자재를 제1 압력 발생기(2a)에 의해 소정 압력을 가하여 상기 실린더(11a)로부터 압출하고, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티(28)를 갖고 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집(5) 내에 주입구(24)로부터 주입한다.
이때, 도 7에 도시하는 바와 같이, 구동용 실린더(21)의 구동에 의해 신축 로드(20)가 화살표 A방향으로 신장되어, 제1 개폐 플레이트(3a)의 관통 구멍(17)이 재료 호퍼(1)로부터의 인출구(15b)(도 1 참조)에 합치하여 개방되고, 제2 개폐 플레이트(3b)의 관통 구멍(18a)이 실린더(11a)로부터의 압출구(16a)(도 1 참조)에 합치하여 개방되어 있다. 이러한 개폐 플레이트(3a, 3b)의 동작과, 제1 및 제2 압력 발생기(2a, 2b)의 동작에 의해, 상기와 같이 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 실린더(11b) 내로 인출하는 동시에, 다른 실린더(11a) 내에 이미 인출된 유황 함유 자재를 압출하여, 거푸집(5) 내에 주입구(24)로부터 주입한다.
상기한 공정이 종료되면, 다음에 도 8에 도시하는 바와 같이, 구동용 실린더(21)의 구동에 의해 신축 로드(20)를 화살표 B방향으로 수축하여, 제1 개폐 플레이트(3a)의 관통 구멍(17)이 재료 호퍼(1)로부터의 인출구(15a)(도 1 참조)에 합치하여 개방되고, 제2 개폐 플레이트(3b)의 관통 구멍(18b)이 제2 압력 발생기(2b)의 실린더(11b)로부터의 압출구(16b)(도 1 참조)에 합치하여 개방되도록 한다. 이러한 개폐 플레이트(3a, 3b)의 동작과, 제1 및 제2 압력 발생기(2a, 2b)의 동작에 의해, 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 제1 압력 발생기(2a)의 실린더(11a) 내로 인출하는 동시에, 제2 압력 발생기(2b)의 실린더(11b) 내에 전회 인출된 유황 함유 자재를 압출하여, 거푸집(5) 내에 주입구(24)로부터 주입한다. 이후, 이 동작을 반복한다.
상기 거푸집(5)에의 유황 함유 자재의 주입은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 실린더(11a, 11b)로부터의 유황 함유 자재의 압출구(16a, 16b)에 연결된 재료 도입 파이프(23)의 일단부(23a)에 주입 호스(4)의 기단부를 접속하고, 상기 주입 호스(4)의 타단부를 거푸집(5)의 주입구(24)에 접속하여 행한다. 이 주입 호스(4)의 거푸집(5)에의 접속은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 거푸집(5)의 주입구(24)의 전방면 위치에 설치한 주입구 개폐판(30)의 하부에 장착된 호스 수용 금속 부재(32)에 접속하여 행한다. 또한, 상기 거푸집(5)에 유황 함유 자재를 주입하고 있을 때에는, 상기 거푸집(5) 내의 공기는, 한쪽의 외부 거푸집(26a)의 상면에 형성된 에어 배출 구멍(29)으로부터 빠져나간다.
또한, 상기 거푸집(5) 내에 유황 함유 자재를 주입하고 있는 동안에는, 상기 재료 호퍼(1), 압력 발생기(2a, 2b)의 실린더(11a, 11b), 주입 호스(4) 및 거푸집(5)을, 유황의 융점(119℃) 이상의 설정 온도 범위(예를 들어 135 내지 150℃ 정도) 내로 가열해 둔다. 이에 의해, 상기 각각의 구성 요소 자체의 내부에 있어서 유황 함유 자재가 고화되지 않도록 하여, 용융 상태로 유지할 수 있다. 또한, 상기 거푸집(5) 내에 유황 함유 자재를 주입하는 공정은, 상기 거푸집(5)에 진동을 가하면서 주입해도 좋다. 이 경우는, 유황 함유 자재가 유동성이 낮은 재료라도 거푸집(5) 내에 주입할 수 있다.
그리고 상기 거푸집(5)의 캐비티(28)에 유황 함유 자재가 가득 주입되면, 상기 거푸집(5)의 주입구(24)를 폐쇄한다. 이 주입구(24)의 폐쇄 작업은, 도 9 내지 도 11에 도시하는 차단 기구(6)를 사용하여, 거푸집(5)의 주입구(24) 내에 블라인드 플러그(33)를 압입하여 행한다. 이때, 상기 주입구(24) 내에 남아 있었던 유황 함유 자재가 상기 블라인드 플러그(33)의 압입에 의해 캐비티(28) 내에 압박되어, 상기 주입구(24)에 대응하는 개소를 평활면으로 마무리할 수 있다.
그 후, 상기 거푸집(5)의 주입구(24)로부터 주입 호스(4)를 제거하고, 다음 제품 제조를 위한 다른 거푸집(5)의 주입구(24)에 그 주입 호스(4)를 접속한다.
이 상태에서, 상기 거푸집(5)의 가열을 정지하고 상기 캐비티(28) 내에 주입된 유황 함유 자재를 상온에서 서냉한다. 그리고 소정의 시간이 경과하면, 도 5에 도시하는 바와 같이 거푸집(5)을 분해하여, 상기 캐비티(28) 내에서 유황 함유 자재가 냉각 고화되어 성형된 유황 고화체를 상기 거푸집(5)으로부터 취출한다. 이때, 거푸집(5)의 분해는, 도 9에 있어서 중간 거푸집(25)의 일부(25a)를 내측으로 이동시킴으로써 중간 거푸집(25) 전체를 내측으로 좁혀 유황 고화체와 분리시키고, 전용의 지그를 사용하여 중간 거푸집(25)을 인출하고, 그 후, 양단부의 단부판(27a, 27b)을 유황 고화체로부터 분리시키고, 마지막으로 외부 거푸집(26a, 26b)을 상하로 2분할한다. 이에 의해, 제품으로서의 유황 고화체를 상기 거푸집(5)으로부터 취출할 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서는, 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 설정 온도 범위 내로 가열되는 실린더(11) 내로 인출하고, 상기 실린더(11) 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더(11)로부터 압출하는 압력 발생기(2)를, 재료 호퍼(1)에 대해 병렬로 2개(2a, 2b) 설치한 것으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 재료 호퍼(1)에 대해 1개만 설치해도 좋다. 이 경우는, 재료 호퍼(1) 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기 실린더(11) 내로 인출하는 동작과, 상기 실린더(11) 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더(11)로부터 압출하는 동작을 교대로 실행할 수는 없지만, 기본적인 동작은 완전히 동일하게 실행할 수 있어, 구조를 간단하게 할 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서는, 재료 호퍼(1), 압력 발생기(2a, 2b)의 실린더(11a, 11b), 주입 호스(4) 및 거푸집(5)을, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하기 위해, 각각의 구성 요소 자체에 가열 수단을 부설한 것으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각각의 구성 요소의 주위를 상자 형상 부재(40, 41) 등으로 둘러싸고, 그 내부에 제트 히터 등의 가열 공기 공급 장치에 의해 설정 온도 범위(예를 들어 135 내지 150℃ 정도)의 가열 공기를 이송하여, 그 내부의 분위기 온도를 유황의 융점(119℃) 이상으로 가열하도록 해도 좋다. 이 경우는, 각각의 구성 요소의 주위를 상자 형상 부재(40, 41) 등으로 둘러싸는 것만으로 되므로, 기존의 재료 호퍼(1), 압력 발생기(2a, 2b)의 실린더(11a, 11b), 주입 호스(4) 및 거푸집(5)을 사용할 수 있다. 따라서, 종래의 플랜트를 이용하여 본 발명에 따른 유황 고화체의 제조로 이행하는 것도 가능해, 비용 상승을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 유황 고화체의 제조 방법 및 제조 장치에 의해 제조한 유황 고화체 제품은, 각종 산업 및 용도 분야에서 이용할 수 있다. 그 제품예를 들면, 다음과 같은 것이 있다.
(제품예)
흄관, 파이프, 맨홀, 추진관, 난형관, 세그먼트, 박스 컬버트, U자 측홈, 측홈, 덮개, 3면 수로, 측량 용기, 보도와 차도의 경계 블록, 연석, L형 옹벽, 평판, 어소(魚巢) 블록, 어초(漁礁), 소파(消波) 블록, 기초 블록 등.
1 : 재료 호퍼
2a : 제1 압력 발생기
2b : 제2 압력 발생기
3a : 제1 개폐 플레이트
3b : 제2 개폐 플레이트
4 : 주입 호스
5 : 거푸집
6 : 차단 기구
7a, 7b : 교반 날개
11a, 11b : 실린더
12a, 12b : 피스톤
14a, 14b : 구동 모터
15a, 15b : 재료 호퍼로부터의 인출구
16a, 16b : 실린더로부터의 압출구
17 : 제1 개폐 플레이트의 관통 구멍
18a, 18b : 제2 개폐 플레이트의 관통 구멍
19 : 단부판
21 : 구동용 실린더
22a, 22b : 플레이트 커버
24 : 거푸집의 주입구
25 : 중간 거푸집
26a, 26b : 외부 거푸집
27a, 27b : 단부판
28 : 캐비티
29 : 에어 배출 구멍
30 : 주입구 개폐판
31 : 가이드 플레이트
32 : 호스 수용 금속 부재
33 : 블라인드 플러그
36 : 압입 볼트
40, 41 : 상자 형상 부재
2a : 제1 압력 발생기
2b : 제2 압력 발생기
3a : 제1 개폐 플레이트
3b : 제2 개폐 플레이트
4 : 주입 호스
5 : 거푸집
6 : 차단 기구
7a, 7b : 교반 날개
11a, 11b : 실린더
12a, 12b : 피스톤
14a, 14b : 구동 모터
15a, 15b : 재료 호퍼로부터의 인출구
16a, 16b : 실린더로부터의 압출구
17 : 제1 개폐 플레이트의 관통 구멍
18a, 18b : 제2 개폐 플레이트의 관통 구멍
19 : 단부판
21 : 구동용 실린더
22a, 22b : 플레이트 커버
24 : 거푸집의 주입구
25 : 중간 거푸집
26a, 26b : 외부 거푸집
27a, 27b : 단부판
28 : 캐비티
29 : 에어 배출 구멍
30 : 주입구 개폐판
31 : 가이드 플레이트
32 : 호스 수용 금속 부재
33 : 블라인드 플러그
36 : 압입 볼트
40, 41 : 상자 형상 부재
Claims (10)
- 용융 상태의 유황 함유 자재를, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열된 재료 호퍼에 수용하는 공정과,
상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 압력 발생기에 의해 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 실린더 내로 인출하는 공정과,
상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재를 상기 압력 발생기에 의해 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하고, 내부에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고 상기한 설정 온도 범위 내로 가열된 거푸집 내에 주입구로부터 주입하는 공정과,
상기 캐비티에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 거푸집의 주입구를 폐쇄하는 공정과,
상기 거푸집의 가열을 정지하여 상기 캐비티 내에 주입된 유황 함유 자재를 서냉하는 공정과,
상기 캐비티 내의 유황 함유 자재가 냉각 고화되어 성형된 유황 고화체를 상기 거푸집으로부터 취출하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를, 상기 재료 호퍼 내에 설치된 교반 날개로 교반하는 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 거푸집 내에 유황 함유 자재를 주입하는 공정은, 상기 거푸집에 진동을 가하면서 주입하는 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 방법.
- 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열되어 용융 상태의 유황 함유 자재를 내부에 수용하는 재료 호퍼와,
상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 실린더 내로 인출하고, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하는 압력 발생기와,
상기 재료 호퍼 내의 유황 함유 자재를 실린더 내로 인출하는 인출구 및 상기 실린더로부터 유황 함유 자재를 압출하는 압출구에 각각 설치되고, 연동하여 이동하여 상기 인출구 및 압출구를 교대로 개폐하는 개폐 플레이트와,
상기 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구에 기단부가 접속되고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되어 내부를 유황 함유 자재가 흐르는 주입 호스와,
상기 주입 호스의 타단부에 유황 함유 자재의 주입구가 접속되고, 내부에 상기 주입구에 연통되는 동시에 밀폐 가능 상태의 캐비티를 갖고, 또한 이 캐비티에 연통되는 에어 배출 구멍을 갖고, 상기한 설정 온도 범위 내로 가열되는 거푸집과,
상기 거푸집의 주입구에 설치되고, 상기 캐비티 내에 유황 함유 자재가 가득 주입된 후의 주입구를 폐쇄하는 차단 기구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치. - 제4항에 있어서, 상기 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집을, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하기 위해, 각각의 구성 요소 자체에 가열 수단을 부설한 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 재료 호퍼, 압력 발생기의 실린더, 주입 호스 및 거푸집을, 유황의 융점 이상의 설정 온도 범위 내로 가열하기 위해, 각각의 구성 요소의 주위를 상자 형상 부재로 둘러싸고, 그 내부의 분위기 온도를 가열하도록 한 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 압력 발생기는, 상기 재료 호퍼에 대해 병렬로 복수개 설치하고, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 흡인하여 상기 실린더 내로 인출하는 동작과, 상기 실린더 내로 인출된 유황 함유 자재에 소정 압력을 가하여 상기 실린더로부터 압출하는 동작을 교대로 실행 가능하게 한 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 개폐 플레이트는, 상기 재료 호퍼로부터의 유황 함유 자재의 인출구 및 상기 실린더로부터의 유황 함유 자재의 압출구의 부분을 제외하고 그 길이 방향을 따라 주위를 덮는 시스 형상의 플레이트 커버 내에 수납되고, 상기 플레이트 커버 내에서 슬라이드 이동하는 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 압력 발생기의 실린더는, 그 길이 방향을 따라 상하로 2분할할 수 있는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 재료 호퍼의 내부에는, 상기 재료 호퍼 내에 수용된 유황 함유 자재를 교반하는 교반 날개를 설치한 것을 특징으로 하는, 유황 고화체의 제조 장치.
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