KR20110059333A - Extrusion machine for manufacturing wood fiber plastic composites - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 합성목재를 제작하는 공정장치에 관한 것으로서, 특히, 목분과 각종 첨가제를 투입하여 합성목재를 제작하는 압출기에 관한 것이다. The present invention relates to a process apparatus for manufacturing synthetic wood, and more particularly, to an extruder for producing synthetic wood by inputting wood powder and various additives.
합성목재를 제작하기 위한 종래의 생산공정은, 원료를 가공하는 1차 원료 가공 장치 및 가공된 가공원료를 이용하여 제품을 성형하는 2차 압출 성형 장치(압출기)를 거치는 2단계로 구성되어 있다. The conventional production process for producing synthetic wood consists of two stages, which go through a primary raw material processing device for processing a raw material and a secondary extrusion device (extruder) for molding a product using the processed raw material.
여기서, 1차 원료 가공 장치는, 목재 섬유질과 고분자 수지를 결합하여 알갱이 형태로 농축한 가공원료를 생성하는 장치이며, 2차 압출 성형 장치(압출기)는 가공원료를 투입받아 고압 및 고열로 용융시킨 후 원하는 형태로 출력성형하는 장치를 말한다. 즉, 종래의 합성목재 제작용 압출기는, 상기한 바와 같이, 1차 원료 가공 장치와 분리되어 있으며, 목재 섬유질과 고분자 수지가 결합된 가공원료를 투입받아 원하는 형상으로 변형시키는 기능을 수행하였다.Here, the primary raw material processing device is a device that combines wood fiber and polymer resin to produce a concentrated raw material in granular form, and the secondary extrusion molding device (extruder) is a raw material that is processed and melted under high pressure and high temperature. It refers to the device that output molding in the desired form. That is, the conventional synthetic wood manufacturing extruder, as described above, is separated from the primary raw material processing apparatus, and performs a function of receiving the processing raw material combined with the wood fiber and the polymer resin into a desired shape.
따라서, 종래에는 합성목재를 제작하기 위해, 상기한 바와 같이 2단계의 생산 장치 및 공정을 거쳐야 함으로, 설비투자비 및 인건비가 증가하며, 각 공정별로 원료를 이송시켜야 하는 시간공정이 증가됨으로, 전체적으로 제조 원가가 상승한다는 문제점이 있다.Therefore, in order to manufacture synthetic wood in the related art, the two stages of production equipment and processes must be passed as described above, thus increasing the capital investment and labor costs, and increasing the time step of transferring raw materials for each process, thereby manufacturing as a whole. There is a problem of rising costs.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 목재 섬유질과 고분자 수지를 혼합시키는 공정 및 혼합된 가공원료를 원하는 형태의 합성목재로 성형시키는 과정을 수행할 수 있는, 합성목재 제작용 압출기를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems, an extruder for producing a synthetic wood, which can perform the process of mixing the wood fiber and polymer resin and the process of molding the mixed processing material into a synthetic wood of the desired form To provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고분자 수지와 목분과 주색상원료를 투입받아 용융시키면서 혼합하기 위한 제1혼합부; 상기 제1혼합부로부터 이송되어온 혼합원료에, 합성목재의 질감을 표현할 수 있는 질감색상원료와 목분을 투입받아 용융시키기 위한 제2혼합부; 상기 제2혼합부를 거치면서 혼합된 가공원료를 일정한 형상을 갖는 합성목재로 성형하기 위한 성형부; 및 상기 혼합원료 또는 상기 가공원료로부터 발생된 가스를 배출하기 위한 벤트부를 포함한다.The present invention for achieving the above object is a first mixing unit for mixing while melting the polymer resin and wood powder and the main color raw material; A second mixing part for inputting and melting a texture color material and wood powder capable of expressing the texture of the synthetic wood to the mixed material transferred from the first mixing part; A molding part for molding the mixed processing material while passing through the second mixing part into a synthetic wood having a predetermined shape; And a vent part for discharging the gas generated from the mixed raw material or the processed raw material.
본 발명은 목재 섬유질과 고분자 수지를 혼합시키는 공정 및 혼합된 가공원료를 원하는 형태의 합성목재로 성형시키기 위한 것으로서, 합성목재의 제작공정을 간소화시킬 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다. 즉, 본 발명은 공정을 일원화하여, 창업시 투자비 절감으로 초기 자금 부담을 완화하며, 생산시 생산공정의 일원화로 생산성 향상으로 이어지는 제조 원가 절감을 이룰 수 있다. The present invention is to form a process of mixing wood fiber and polymer resin and to form a mixed processing material into a synthetic wood of a desired form, and has an excellent effect of simplifying the manufacturing process of synthetic wood. That is, the present invention can unify the process, alleviate the initial capital burden by reducing the investment cost during the start-up, it is possible to achieve a reduction in manufacturing cost leading to improved productivity by unifying the production process during production.
또한, 본 발명은 목재 섬유질과 고분자 수지(플라스틱)의 혼합, 혼련, 용융으로 이어지는 제조 공정에서, 목재 섬유질과 고분자 수지간의 균일한 혼련으로 접착성 및 용융장력을 향상시킬 수 있으며, 제품의 용도 또는 특성에 따라 목재 섬유질 및 고분자 수지의 비율을 생산중에도 손쉽게 변화시킬 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다. In addition, the present invention can improve the adhesion and melt tension by uniform kneading between the wood fiber and the polymer resin in the manufacturing process leading to mixing, kneading, melting of the wood fiber and the polymer resin (plastic), According to the characteristics, the ratio of wood fiber and polymer resin can be easily changed during production.
즉, 종래에는 이원화된 공정으로 설비투자비 증가 및 제조 원가 상승으로 인한 경쟁력 저하 요인이 발생하였으나, 본 발명은 공정을 일원화시킬 수 있는 압출성형기를 제안함으로써 이를 해소하였으며, 향후 점진적으로 확대되는 WPC 인조 목재(합성목재) 시장에서 주도적인 역할을 할 수 있을 것으로 예상된다. In other words, in the past, due to the dualized process, a decrease in competitiveness due to an increase in facility investment cost and a rise in manufacturing cost occurred, but the present invention solved this by proposing an extruder that can unify the process, and WPC artificial wood gradually expanded in the future. It is expected to play a leading role in the (synthetic wood) market.
또한, 본 발명은 색상교체시 배합, 이송장치 등의 지원설비 및 분해청소 공정의 장시간 소요를 추가 공정없이 해소할 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.In addition, the present invention has an excellent effect that can be eliminated for a long time of the support equipment and disassembly cleaning process such as mixing, conveying device, etc. when replacing the color without additional process.
또한, 본 발명은 일원화된 생산공정으로 보다 나은 원목형태의 질감, 색상의 성형물을 얻을 수 있도록 한다는 우수한 효과를 가지고 있다.In addition, the present invention has an excellent effect that it is possible to obtain a molding of a better wood texture, color in a unified production process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기의 일실시예 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기의 일실시예 평면도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기에 적용되는 배출기의 일실시예 구성도이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기에 적용되는 스크류부 및 스크류의 일실시예 구성도이다.1 is a front view of an embodiment of the synthetic wood production extruder according to the present invention, Figure 2 is a plan view of an embodiment of the synthetic wood production extruder according to the present invention. In addition, Figure 3 is an embodiment configuration of an ejector applied to the extruder for producing a synthetic wood according to the present invention. In addition, Figure 4 is an embodiment configuration of a screw unit and a screw applied to the extruder for producing synthetic wood according to the present invention.
본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기는, 목재 섬유질(이하, 간단히 '목분'이라 함)과 고분자 수지를 혼합시키는 공정 및 혼합된 가공원료를 원하는 형태의 합성목재로 성형시키는 과정을 수행하기 위한 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고분자 수지와 목분(목분, 왕겨분, 팜유분 등의 목재 섬유질계를 말함)과 주색상원료를 투입받아 용융시키면서 혼합하기 위한 제1혼합부(100), 합성목재의 표면 질감을 얻기 위한 질감색상원료와 목분을 투입받아 용융시키기 위한 제2혼합부(200), 제2혼합부를 거치면서 혼합된 가공원료를 원하는 형상의 합성목재로 성형하기 위한 성형부(300), 제1혼합부와 제2혼합부 사이에 장착되어 제1혼합부의 혼합원료로부터 발생된 가스를 배출하기 위한 벤트부(400) 및 상기 구성요소들을 지지하기 위한 지지부(500)를 포함한다. 상기한 바와 같은 구성을 포함하는 본 발명은, 제1혼합부의 제1스크류부(120)과 제2혼합부의 제2스크류의 내부를 관통하는 스크류(600)가 제1혼합부의 혼합원료와, 제2혼합부의 가공원료를 혼련, 용융 및 이송하는 것을 특징으로 한다. 즉, 스크류(600)는 제1혼합부(100)를 구성하는 제1스크류부(120) 및 제2혼합부(200)를 구성하는 제2스크류부(220)의 내부에 장착되어 있다. 여기서, 제1스크류부 및 제2스크류부는 일체로 구성될 수도 있으며, 그 내부가 연속적으로 연결되도록 구성될 수도 있다. Extruder for producing a synthetic wood according to the present invention, to perform the process of mixing the wood fiber (hereinafter simply referred to as 'wood powder') and the polymer resin and the process of molding the mixed processing material into a synthetic wood of the desired form as 1 and 2, the
우선, 이하에서는 제1혼합부가 상세히 설명된다.First, the first mixing portion is described in detail below.
제1혼합부(100)는 고분자 수지, 목분 및 주색상원료를 투입받아 혼련 및 용융시키는 기능을 수행하는 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고분자 수 지, 목분 및 주색상원료를 투입받아 혼합하는 제1투입기(110) 및 제1투입기를 통해 투입된 혼합원료를 혼합, 용융, 이송시키는 제1스크류부(120)를 포함하여 구성된다. 즉, 제1투입기(110)를 통해 목분, 고분자 수지 및 주색상원료가 투입되면, 제1스크류부(120)의 스크류가 고분자 수지, 목분 및 주색상원료를 용융시키고 혼합하면서 제2혼합부로 이송시킨다. 여기서, 제1투입기로 투입되는 고분자 수지로는 폴리올레핀이 이용된다. 폴리올레핀은, 올레핀(이중결합을 1개 가진 사슬모양 탄화수소 화합물)의 중합으로 생기는 고분자화합물로서, 가장 가벼운 플라스틱에 속하는데 그 투명성도 매우 우수한 성질을 가지고 있다. 즉, 자유롭게 중합할 수 있는 것은 끝에 이중결합이 있는 올레핀(또는 α-올레핀)뿐이므로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌(합성고무로서 소량의 아이소프렌과 혼성중합하여 제품으로 만든다)이 폴리올레핀에 속하며, 특히, 프로필렌으로부터 합성되는 4-메틸펜텐의 중합물은 폴리메틸펜텐, 메틸펜텐수지로 뛰어난 성질을 나타낸다. 따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 고분자 합성수지들을 이용하는바, 즉, 폴리올레핀계 수지인 저밀도, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리프로 필렌 중에서 선택되며 둘이상의 고분자 수지가 혼합되어 이용될 수 있다. 한편, 본 발명에 적용되는 고분자 수지와 목분의 비율은 4:6으로서, 목분의 양이 조금 더 많은 것이 바람직하다. 또한, 제1투입기로 투입되는 목분으로는 상기한 바와 같이, 목분, 왕겨분, 팜유분 등의 목재 섬유질계가 이용될 수 있다. 여기서, 제1투입기로 투입되는 목분의 양은 합성목재 제작에 필요한 전체 목분의 약80%에 해당하는 양으로서, 나머지 20%는 제2혼합부의 제2투입기를 통해 투입된다. 이에 대하여는 제2혼합부에 대한 설명에서 상세히 설명된 다.The
한편, 제1혼합부에 적용되는 제1투입기(110)는, 고분자 수지, 목분 및 주색상원료를 투입받아 제1스크류부(120)에 투입하기 위한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 각기 다른 기능을 가진 여러 종류의 혼합된 고분자 수지와 목분을 투입받아 혼합시키는 제1호퍼(111), 주색상원료를 투입받기 위한 제1색상원료 투입기(113), 제1호퍼로부터 배출되는 혼합원료를 제1색상원료 투입기 방향으로 이송시키기 위한 제1이송기(112) 및 제1이송기와 제1색상원료 투입기로부터 투입된 고분자 수지와 목분과 주색상원료의 혼합원료를 제1스크류부에 투입하기 위한 제1혼합원료 투입기(114)를 포함하여 구성된다. On the other hand, the
제1호퍼(111)는 도 1에 도시된 바와 같이, 혼합된 목분과 고분자 수지를 일정량 저장하면서 배출하기 위한 제1하우징(111c), 제1하우징 내부로 유입된 제1중심축에 장착되어 제1하우징 내부로 투입된 목분의 브릿지 현상을 감소시키기 위한 제1날개(111a) 및 제1하우징 내부의 목분을 강제로 하향 이송하기 위해 제1하우징 내부에 장착되어 있는 스크류 형태의 제1회전축(111b)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 일반적으로 목분(각종 무기질 섬유)의 특징인 낮은 비중으로 인해 제1하우징 내부에서는 터널(Bridge, 브릿지) 현상이 발생하여 목분 원료의 공급이 원활치 못하다. 따라서, 본 발명은 정량공급에 방해되는 터널 현상을 해소하기 위하여 제1하우징 내부에 근접하여 회전하는 프로펠러 형태의 제1날개(111a)를 제1중심축에 장착시켜 회전구동함으로써 터널 현상을 없애주며, 제1중심축의 하단에는 스크류 형태로 장착된 제1회전축(111b)은 제1하우징 내부로 투입된 목분을 강제 하향 이송하 여 제1이송기(112)로 전달한다. 여기서, 제1날개(111a) 및 제1회전축(111b)이 장착되는 제1중심축의 회전은 미도시된 제어부에 의해 구동되는 동력 감속기(미도시)를 이용하여 저속으로 조절이 가능하다. 또한, 목분 및 여러형태의 첨가물 비율은 제품의 용도에 따라 조절이 가능하여야 하므로, 상기한 바와 같은 제어부에 의해 목분과 고분자 수지의 투입량은 최대 8:2에서 6:4까지의 비율로 이송투입이 가능하게 구성되어 있다. 이때, 목분의 낮은 비중으로 인해 많은 부피의 양이 이송 투입된다. 한편, 제1회전축(111b)의 회전수에 따라 고분자 수지의 양이 가변되어 이송투입됨으로, 본 발명은 각기 다른 성형체(제품)별로 원료투입량을 데이터로 저장하여 두었다가 정확하고 일관되게 사용할 수 있다. 이러한, 회전수는 미도시된 제어부에 의해 제어될 수 있다. As shown in FIG. 1, the
제1이송기(112)는 제1호퍼로부터 배출되는 혼합원료를 제1색상원료 투입기 방향으로 이송시키기 위한 것으로서, 지지부(500)의 평면과 평행하게 장착될 수 있다. The
제1색상원료 투입기(113)는 주색상원료를 투입받기 위한 것으로서, 제1색상원료 투입기를 통해, 분말 및 펠렛트형태의 색상 안료가 정량 투입됨으로써 원하는 색상의 합성목재가 얻어질 수 있다. 즉, 제1색상원료 투입기(113)는 주색상 원료 즉, 목재수종 메이폴, 체리 등 펠렛트(pellet)분말 형태의 색상안료를 미세하게 투입하는 장치이다. 한편, 제1색상원료 투입기는 색상이 다른 원료를 사용시 청소가 단시간에 용이하게 이루어질 수 있도록 간단하게 구성되어 있으며, 미량의 분말 및 펠렛트 안료가 정밀하게 투입될 수 있도록 구성되어 있다. The first color
제1혼합원료 투입기(114)는 제1이송기에 의해 이송되어온 고분자 수지와 목분의 혼합원료와, 제1색상원료 투입기를 통해 투입된 주색상원료를 제1스크류부(120)에 투입하는 기능을 수행한다. The first mixed
다음으로, 이하에서는 제2혼합부(200)가 상세히 설명된다.Next, the
제2혼합부(200)는 목분 및 질감색상원료를 투입받아, 제1혼합부로부터 이송되어온 혼합원료와 혼련 및 용융시키는 기능을 수행하는 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 목분 및 질감색상원료를 투입받아 혼합하는 제2투입기(210) 및 제2투입기를 통해 투입된 혼합원료를 혼합, 용융, 이송시키는 제2스크류부(220)를 포함하여 구성된다. 즉, 제2투입기(210)를 통해 투입된 목분 및 질감색상원료가 제2스크류부(220)로 전송되면, 제2스크류부의 스크류가 제1혼합부로부터 전송되어온 고분자 수지, 목분 및 주색상원료의 혼합원료에 상기 목분 및 질감색상원료를 용융시키고 혼합하면서 성형부(300)로 이송시킨다. 즉, 제2혼합부는, 합성목재의 제작에 필요한 목재양의 약20% 및 질감색상원료를 제2투입기를 통해 투입받아 정량공급 시키면서, 제1혼합부로부터 이송되어온 혼합원료(고분자 수지, 목분 및 주색상원료의 혼합물)와 혼합하기 위한 것으로서, 목분으로는 상기한 바와 같이, 50매쉬~100 매쉬 입자 형태의 목분, 왕겨분, 대나무분, 팜유분 등과 같은 목재 섬유질계가 될 수 있다. The
한편, 제2혼합부에 적용되는 제2투입기(210)는, 목분 및 질감색상원료를 투입받아 제2스크류부(220)에 투입하기 위한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 목 분을 투입받아 혼합시키는 제2호퍼(211), 질감색상원료를 투입받기 위한 제2색상원료 투입기(213), 제2호퍼로부터 배출되는 혼합원료를 제2색상원료 투입기 방향으로 이송시키기 위한 제2이송기(212) 및 제2이송기와 제2색상원료 투입기로부터 투입된 목분과 질감색상원료의 혼합원료를 제2스크류부에 투입하기 위한 제2혼합원료 투입기(214)를 포함하여 구성된다. On the other hand, the
제2호퍼(211)는 도 3에 도시된 바와 같이, 혼합된 목분을 일정량 저장하면서 배출하기 위한 제2하우징(211c), 제2하우징 내부로 유입된 제2중심축에 장착되어 제2하우징 내부로 투입된 목분의 브릿지 현상을 감소시키기 위한 제2날개(211a) 및 제2하우징 내부의 목분을 강제로 하향 이송하기 위해 제2하우징 내부에 장착되어 있는 스크류 형태의 제2회전축(211b)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 바와 같은 제2호퍼(211)의 구성 및 기능은 제1투입부에 적용되는 제1호퍼의 구성 및 기능과 동일한 것임으로 그에 대한 상세한 설명은 생략된다. 제2호퍼가 제1호퍼와 다른점은, 고분자 수지 외에 목분만을 투입받는다는 점이다. 본 발명이 제2호버푸를 별도로 구비하여 목분만을 투입받는 이유는, 성형부로 유입되는 가공원료, 즉, 고분자 수지, 목분 및 색상원료가 혼합된 원료의 온도를 자연스럽게 내리기 위한 것이다. 한편, 제2호퍼를 통해 투입되는 목분의 양은, 합성목재의 제작에 필요한 전체 목분의 양 중 약 20%에 해당되는 양으로서, 나머지 80%에 해당되는 목분은 제1호퍼를 통해 투입된다. 한편, 이하에서 설명될 질감색상원료 뿐만 아니라, 제2호퍼를 통해 투입된 목분도 합성목재의 질감을 표현하는데 이용될 수 있다.As shown in FIG. 3, the
제2이송기(212)는 제2호퍼로부터 배출되는 혼합원료를 제2색상원료 투입기 방향으로 이송시키기 위한 것으로서, 지지부(500)의 평면과 일정한 각도를 갖도록 기울어져 있다. 즉, 제1이송기(112)가 이송하는 혼합원료는, 목분과 고분자 수지가 혼합된 것으로서, 목분이 고분자 수지와 혼합된 상태로 이송되므로, 제1이송기가 지지부와 수평을 이루더라도 목분이 원활하게 이송될 수 있다. 그러나, 제2이송기(212)가 이송하는 것은 제1호퍼를 통해 투입된 목분으로서, 목분의 무게가 가볍기 때문에, 상기한 바와 같은 브릿지 현상이 발생됨으로, 본 발명은 제2이송기를 도 2에 도시된 바와 같이 제2스크류부(220) 방향으로 기울어지도록 장착해야만이, 목분이 쉽게 제2스크류부 방향으로 이송될 수 있다. The
제2색상원료 투입기(213)는 합성목재의 질감을 표현할 수 있는 색상원료를 투입받아, 제2혼합원료 투입기(214)로 배출하는 기능을 수행한다. 즉, 제2호퍼에 적용되는 제2색상원료 투입기(213)는, 제1혼합부(100)의 제1색상원료 투입기(113)로부터 투입되어 용융 착색된 주색상(Base Color) 바탕에, 다른 색상으로 목질형태의 나이테 형상 등을 구현하기 위한 것이다. 즉, 제2색상원료 투입기를 통해 미량의 색상기능 원료(Color Master Batch)(질감색상원료)를 일정하게 또는 불규칙하게 미량 투입하면, 투입되는 색생기능 원료(질감색상원료)는 완전히 용융이 안된 상태로 주색상원료와 가압 도출되어, 성형부(300)를 통과하는 과정에서 금형구조 압력으로 나이테 형상으로 자연 발생될 수 있다. 이때, 질감색상원료는 제2혼합부에 장착되어 있는 스크류부의 용융 원료량과 온도 상태에 따라, 성형부에서 각기 다른 형상으로 구현이 가능하며, 분말 형태의 색상기능 원료보다 알갱이 pellet 형태의 색상기능 원료(질감색상원료)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 제2색상원료 투입 기(213)로는 목무늬 나이테 형상을 표현하기 위한 알갱이 형태의 질감색상원료가 투입된다.The second color
제2혼합원료 투입기(214)는 제2이송기에 의해 이송되어온 목분과 제2색상원료 투입기를 통해 투입된 질감색상원료를 제2스크류부(220)에 투입하는 기능을 수행한다. The second mixed
다음으로, 이하에서는 성형부(300)에 대하여 상세히 설명된다. Next, the
성형부(300)는 제2혼합부를 주색상 원료와 색상기능 원료(질감색상원료)가 목분 및 고분자 수지와 용융 혼합되어 있는 가공원료를, 요구되는 형태의 합성목재 형상으로 성형하는 기능을 수행한다. 즉, 성형부는 상기 제1혼합부와 제2혼합부에서 투입된 각종 기능 원료를 혼합, 혼련, 용융시켜 정량 가압하여 토출하는 실린더(금형)로 구성되어 있다. 한편, 도 1 및 도 2에 도시된 성형부(300)는, 가공원료를 실질적으로 성형하기 위한 금형이 장착되어 있지 않은 상태로서, 사용자는 자신이 원하는 형태의 금형을 성형부에 장착함으로써, 자신이 원하는 형태의 합성목재를 제작할 수 있다. The
다음으로, 이하에서는 벤트부(400)에 대하여 상세히 설명된다. Next, the
벤트부(400)는 제1혼합부와 제2혼합부 사이에 장착되어 제1혼합부의 혼합원료로부터 발생된 가스를 배출하기 위한 것으로서, 제1혼합부(100)와 제2혼합부(200) 사이에는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은, 벤트(Vent)부(400)가 장착 될 수 있다. 벤트부는 제1혼합부를 거치면서 목분과 고분자 수지와 주색상원료가 혼합되어 용융된 상태의 혼합원료로부터 발생된 미량의 가스와 수분을 배출하는 기능을 수행한다. The
다음으로, 이하에서는 지지부(500)에 대하여 설명된다.Next, the
지지부(500)는 상기한 바와 같은 구성요소들을 지지하는 기능을 수행하는 것으로서, 특히, 제1스크류부와 제2스크류부를 직접적으로 지지하고 있다. 즉, 본 발명은 관 형상의 제1스크류부 및 제2스크류부가 지지부에 지지되어 있으며, 나머지 구성요소들이 제1스크류부 및 제2스크류부에 장착되어 있는 형태로 구성되어 있다.The
다음으로, 이하에서는 도 4를 참조하여 제1스크류부(120), 제2스크류부(220) 및 스크류(600)가 설명된다. Next, the
제1스크류부(120) 및 제2스크류부(220)는 상기한 바와 같이, 제1혼합부(100) 및 제2혼합부(200)에 각각 형성되어, 연결되어 있는 관으로서, 그 내부에는 스크류(600)가 장착되어 있다. 즉, 제1스크류부 및 제2스크류부는 각각, 제1혼합부 및 제2혼합부의 기능을 수행하는 것으로서, 제1혼합부의 혼합원료 또는 제2혼합부의 가공원료를 이송시키는 한편, 뒤엉킴 현상을 방지하는 기능을 수행한다. 한편, 제1스크류부(120)는 다시 제1투입기(110)로부터 혼합원료를 투입받아 혼합하여 용융시키는 투입존 및 혼합용융된 혼합원료를 압축시키기 위한 압축존으로 구분될 수 있다. 또한, 제2스크류부(220)는 다시 제1스크류부로부터 이송되어온 혼합원료로부터 가스와 수증기를 배출하기 위한 벤트존 및 제2스크류부로부터 이송되어온 혼합원료와 제2투입기로부터 투입된 혼합원료가 혼합되어 용융된 가공원료를 일정한 양으로 구분하여 이송하기 위한 정량이송존으로 구분될 수 있다.As described above, the
한편, 상기한 바와 같은 제1스크류부 및 제2스크류부의 세부 기능은, 스크류의 형상에 의해 결정된다. 이러한 기능을 수행하는 스크류(600)는 제1스크류부 및 제2스크류부의 내부를 관통하도록 장착된 상태에서, 모터와 같은 구동기에 의해 회전하는 것으로서, 제1스크류부로 투입된, 목분, 고분자 수지 및 주색상원료를 이송, 혼련 분쇄시키면서 제2스크류부로 이송시키고, 제1스크류부로부터 이송되어온 혼합원료에 제2스크류부를 통해 투입된 표면 질감용 목분과 질감색상원료를 혼합시키면서 성형부로 이송시키는 기능을 수행한다. On the other hand, the detailed functions of the first screw portion and the second screw portion as described above are determined by the shape of the screw. The
상기한 바와 같이 본 발명은, 각기 다른 기능의 고분자 수지(플라스틱) 및 목분이 주색상원료 및 색상기능 원료(질감색상원료)와 용융 혼합되어 있는 용융 가공원료를 원하는 형태의 합성목재 형상으로 성형하는 과정을 일원화한 것으로서, 제1스크류부 및 제2스크류부는 정량이송, 용융, 혼합, 혼련기능을 반복하는 과정이 이루어지는 공간으로서, 그 내외부에 장착되어 있는 스크류(600)가 상기와 같은 기능을 실질적으로 수행한다. 한편, 혼합원료 또는 가공원료를 용융시키기 위해 제1스크류부 및 제2스크류부에는 열을 발생시키기 위한 열선 또는 발열기 등이 구비될 수 있으며, 이러한 열선 또는 발열기 등은 미도시된 제어부의 제어에 의해 구동될 수 있다.As described above, the present invention is to form a molten processed raw material in which a polymer resin (plastic) and wood powder having different functions are melt mixed with a main color raw material and a color functional raw material (textured color raw material) into a synthetic wood shape of a desired shape. As a unitary process, the first screw portion and the second screw portion are spaces for repeating the quantitative transfer, melting, mixing, and kneading functions, and the
한편, 제1혼합부를 구성하는 제1스크류부(120)에는 제1혼합부의 제1혼합원료 투입기(114)를 통해 배출되는 고분자 수지, 목분(전체 목분량의 약80%) 및 주색상원료의 혼합물인 혼합원료가 투입되는 제1투입구(121)가 형성되어 있고, 제2혼합부를 구성하는 제2스크류부(220)에는 제2혼합부의 제2혼합원료 투입기(214)를 통해 배출되는 목분(전체 목분량의 20%) 및 질감색상원료의 혼합물인 혼합원료가 투입되는 제2투입구(221)가 형성되어 있으며, 제1혼합부와 제2혼합부의 경계를 이루는 부분에는 혼합원료 내부의 증기 또는 가스를 배출하기 위한 벤트부와 연결되는 배출구(222)가 형성되어 있다. 즉, 제1스크류부(120)에는 주원료(목분), 고분자 수지 및 주색상원료가 투입되는 제1투입구(121)가 형성되어 있으며, 제2스크류부(220)에는 목분 및 나이테 형상의 색상을 구현하는 질감색상원료가 투입되는 제2투입구(221) 및 증기와 가스가 배출되는 배출구(222)가 형성되어 있다. On the other hand, the
한편, 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기를 이용하여 목분 60%, 고분자 수지 40% 비율의 합성목재를 생산하고자 한다면, 스크류(600) 중 제1스크류부(120)를 관통하는 제1날개부(A)의 간격 폭은, 제2스크류부(220)로 투입되는 혼합원료를 혼합, 혼련 및 이송하는 제2날개부(B)의 간격 폭의 70%선으로서 매우 좁은 간격을 유지하도록 형성된다. On the other hand, if you want to produce a synthetic wood of the wood powder 60%, polymer resin 40% ratio by using the extruder for producing a synthetic wood according to the present invention, the first wing portion penetrating the
또한, 제1혼합부의 제1투입구(121)를 통해 1차로 투입된 고분자 수지는 겔화 상태 즉, 절반의 용융상태로 제2투입구(221) 방향으로 이송되며, 이때, 목분은 제1투입구를 통해 전체 목분량의 80%가 투입되고, 제2투입구를 통해 전체 목분량의 20%가 투입되어 혼합된다. In addition, the polymer resin firstly introduced through the
이때, 스크류의 제1날개부(A)의 스크류 날개 간격 폭은, 상기한 바와 같이, 제2날개부(B)의 간격 폭의 70%선으로 형성되어, 매우 좁은 간격을 유지하고 있다. 제1날개부(A)와 제2날개부(B)의 날개의 간격 폭을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 투입존의 날개폭(이하, 간단히 ‘투입존 날개폭’이라 함)은 혼합원료를 투입받아 혼합시키기 위한 것으로서, 혼합원료를 용융시키면서 혼합시키는 기능을 수행하는 압축존의 날개폭(이하, 간단히 ‘압축존 날개폭’이라 함)보다는 넓게 형성된다. 한편, 벤트존의 날개폭(이하, 간단히 ‘벤트존 날개폭’이라 함)은 가스 및 수증기를 배출하는 한편, 제2투입기로부터 추가적으로 목분을 투입받기 위해 압축존 날개폭보다는 넓게 형성된다. 마지막으로, 정량이송존의 날개폭(이하, 간단히 ‘정량이송존 날개폭’이라 함)은 성형부로 이송되는 가공원료의 양을 일정하게 유지시키기 위한 것으로서, 벤트존 날개폭보다는 작게 형성된다. At this time, the width | variety of the screw blade space | interval of the 1st blade | wing part A of a screw is formed in 70% line of the space | interval width of the 2nd blade | wing part B, and maintains very narrow space | interval as mentioned above. The gap widths of the wings of the first wing part A and the second wing part B will be described in more detail as follows. In other words, the wing width of the input zone (hereinafter, simply referred to as 'injection zone wing width') is for mixing and receiving mixed raw materials, and the wing width of the compressed zone performing a function of melting and mixing the mixed raw materials (hereinafter, Simply called 'compressed zone wingspan'. Meanwhile, the wing width of the vent zone (hereinafter, simply referred to as 'bent zone wing width') is formed to be wider than the compression zone wing width in order to discharge gas and water vapor, and to receive additional wood powder from the second injector. Finally, the wing width of the metered feed zone (hereinafter, simply referred to as “quantitative feed zone wing width”) is to maintain a constant amount of processing material transferred to the molding part, and is formed smaller than the vent zone wing width.
즉, 분쇄되기 전의 목분 및 고분자 수지 등의 부피는 용융된 상태의 혼합원료의 부피보다 큼으로, 투입존 날개폭은 압축존의 날개폭보다 크게 형성되며, 압축존 날개폭은, 어느 정도 용융 및 혼합되어 부피가 작은 혼합원료를 용융시키면서 이송시키기 위한 것임으로, 투입존 날개폭보다는 작게 형성된다. 또한, 벤트존 날개폭은, 제2투입구로부터 추가적으로 목분을 투입받기 위해 압축존 날개폭보다는 크게 형성되며, 이후, 성형부로 이송되는 가공원료의 양은 일정하게 유지되어야 함으로, 정량이송존의 날개폭은 성형부에서 요구하는 가공원료의 양에 부합되는 크기로 일정하게 형성된다.That is, the volume of wood powder and polymer resin, etc., before pulverization is greater than the volume of the mixed raw material in the molten state, the input zone wing width is formed larger than the compression zone wing width, the compression zone wing width is melted to some extent and It is to be transported while mixing a small volume of the mixed raw material is mixed, it is formed smaller than the input zone wing width. In addition, the vent zone wing width is formed larger than the compression zone wing width in order to receive additional wood powder from the second inlet, and since the amount of the raw material to be transferred to the molding portion must be kept constant, the wing width of the metering transfer zone is It is formed to a size consistent with the amount of processing raw materials required by the molding portion.
한편, 제2투입구(221)는 목분이 적절하게 투입되어 혼합원료에 도포될 수 있도록 장공형태로 길게 넓혀 주는 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the
또한, 본 발명은 높은 품질 및 안정된 생산성을 유지(제품 불량율 저하) 하기 위해, 성형부(금형)(300)로 이송되는 가공원료의 용융온도(120℃~150℃)를, 물리적으로 하강시키는 방법(기계적 강압 하양식)이 아닌 별도의 원료를 주입하는 방식, 즉, 제2투입구를 통해 전체 목분량의 약 20%에 해당하는 원료를 재투입하는 방식으로 하강시키고 있다. 즉, 본 발명은 성형부(300)로 이송되는 가공원료의 저온유지를 위하여 급격한 온도 하양 방식을 쓰지 않는다는 특징을 가지고 있다. In addition, the present invention is a method of physically lowering the melting temperature (120 ℃ ~ 150 ℃) of the raw material to be transferred to the molding part (mould) 300 in order to maintain high quality and stable productivity (product failure rate decrease) It is lowered by injecting a separate raw material instead of (mechanical stepping method), that is, re-injecting the raw material corresponding to about 20% of the total wood content through the second inlet. That is, the present invention is characterized in that it does not use a rapid temperature reduction method for maintaining the low temperature of the raw material to be transferred to the
한편, 스크류(600)는 적어도 한 곳 이상에, 일정한 폭, 예를 들어, 약20m/m 간격으로 스크류의 날개가 형성되어 있지않은 절단부(610)를 갖도록 구성되어 있다. 절단부에 의해, 혼합원료 또는 가공원료는 한쪽 방향으로 엉켜지지 않게됨으로, 혼합원료 또는 가공원료의 혼련용융상태가 증가될 수 있다. 즉, 본 발명은 제1스크류부 및 제2스크류부 내부에서, 두 개의 스크류가 평행한 상태로 회전하면서, 혼합원료 또는 가공원료를 용융 및 이송시키는 것으로서, 절단부(610)에서는 혼합원료 또는 가공원료가 한방향으로 회전하지 않게 됨으로, 절단부에 놓여지는 혼합원료 또는 가공원료는 두 개의 스크류 맞물림에 의해 랜덤하게 회전될 수 있음으로, 한쪽 방향으로 엉켜지는 현상이 방지될 수 있다. On the other hand, the
즉, 상기와 같은 효과를 얻기 위해, 본 발명은 스크류의 날개 중 일부분을 임의적으로 절단하여 이용하고 있다. 부연하여 설명하면, 스크류의 절단부(610)는 용융 상태인 혼합원료 또는 가공원료의 혼련성을 높이기 위함이다. 한편, 혼련된 혼합원료 또는 가공원료는 절단부를 통하여 혼련 용융될 수 있다.That is, in order to obtain the above effects, the present invention arbitrarily cuts and uses a portion of the blade of the screw. In detail, the cutting
한편, 도 4에는 스크류의 제1날개부(A)에만 절단부가 형성된 것으로 도시되 어 있으나, 제2날개부(B)에도 절단부가 형성될 수 있다. 즉, 본 발명은 혼합 원료가 용융시 발생되는 미량의 가스 및 수분이 자연 방출되는 벤트존 및 정량이송존에 배치된 스크류에도 절단부(610)를 구비함으로써, 가공원료의 엉킴을 방지할 수 있다. On the other hand, it is shown in Figure 4 that the cut portion is formed only in the first blade portion (A) of the screw, the cut portion may also be formed in the second blade portion (B). That is, according to the present invention, the cutting
또한, 본 발명은, 과다 함유된 목분(목질 섬유)의 최적의 혼련 용융상태를 유지하기 위하여, 일반적인 수지들의 스크류 회전속도 보다 낮은 속도의 운전 조건 등을 보완하고자, 스크류의 길이를 일반적인 길이(L/D20:1~22:1)보다 긴 길이(29:1~32:1)로 연장하여 성형제품의 물성 및 생산성을 향상시키며 공정의 일원화를 이루고 있다. 즉, 종래에는 스크류의 길이가 짧게 형성되어 있기 때문에, 혼합원료 및 가공원료를 혼합 및 용융시키기 위해서는 스크류를 빠른 속도로 회전시켜야 했으나, 본 발명에서는 스크류의 길이가 길게 형성되어 있기 때문에, 스크류의 회전속도를 느리게 할 수 있으며, 이로인해, 혼합원료 또는 가공원료가 보다 잘 혼합 및 용융될 수 있다.In addition, the present invention, in order to maintain the optimum kneading molten state of the wood powder (wood fiber) containing excessively, in order to complement the operating conditions of the speed lower than the screw rotational speed of the common resins, the length of the screw to the general length (L It extends the length (29: 1 ~ 32: 1) longer than / D20: 1 ~ 22: 1) to improve the physical properties and productivity of molded products and to make the process unified. That is, in the related art, since the length of the screw is short, the screw has to be rotated at a high speed in order to mix and melt the mixed raw material and the processed raw material. However, in the present invention, since the length of the screw is long, the rotation of the screw The speed can be slowed down, whereby the mixed or processed raw material can be better mixed and melted.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
도 1은 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기의 일실시예 정면도.1 is a front view of one embodiment of an extruder for producing synthetic wood according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기의 일실시예 평면도.Figure 2 is a plan view of one embodiment of an extruder for producing synthetic wood according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기에 적용되는 배출기의 일실시예 구성도.Figure 3 is an embodiment configuration of the ejector applied to the extruder for producing synthetic wood according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 합성목재 제작용 압출기에 적용되는 스크류부 및 스크류의 일실시예 구성도.Figure 4 is an embodiment configuration of a screw unit and a screw applied to the extruder for producing synthetic wood according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 제1혼합부 200 : 제2혼합부100: first mixing unit 200: second mixing unit
300 : 성형부 400 : 벤트부300: molding part 400: vent part
500 : 지지부 600 : 스크류500: support 600: screw
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