KR20120020249A - 다층 압출구조의 다이스를 갖는 압출성형장치 및 이를 이용한 합성수지 판재의 압출성형방법 - Google Patents
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Abstract
본원은 최근 지구온난화 현상으로 세계의 이곳 저곳에서 이상기온 현상이 나타나고 지구온난화 방지를 위해 온실가스를 흡수할 수 있는 나무를 심고자 하는 노력이 구체화되면서 시민단체와 지자체를 중심으로 학교 숲, 마을 숲, 가로수 조성 등 우리 생활공간 주변에 나무를 심는 도시녹화 운동이 확산되고 있는 상황에서 종래에 목재로 이용되는 판재를 합성수지 판재로 대체시키고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.
본원에서 제공되는 합성수지 판재는 농어촌에서 발생되는 폐비닐과 폐 플라스틱류, 각종 산업현장에서 발생되는 폐 합성수지류 등을 재활용하여 산업상 유용하게 활용할 수 있는 합성수지 판재로 목재와 같이 경량을 갖고 내구성과 내후성을 갖는 플라스틱 판재로 제공하고자 목적을 갖는 발명이다.
본원에서 제공되는 합성수지 판재는 농어촌에서 발생되는 폐비닐과 폐 플라스틱류, 각종 산업현장에서 발생되는 폐 합성수지류 등을 재활용하여 산업상 유용하게 활용할 수 있는 합성수지 판재로 목재와 같이 경량을 갖고 내구성과 내후성을 갖는 플라스틱 판재로 제공하고자 목적을 갖는 발명이다.
Description
본원 발명은 농촌의 폐비닐 등의 폐 합성수지류를 이용하여 1차 용융 및 압출 공정을 거쳐 판재의 내부층으로 압출시키면서 동시에 재생수지를 용융 외부층으로 압출시켜 내부층을 감싼 구조의 폐 수지 재활용 기술분야에 관한 것이다.
최근 지구온난화 현상으로 세계의 이곳 저곳에서 이상기온 현상이 나타나고 지구온난화 방지를 위해 온실가스를 흡수할 수 있는 나무를 심자는 노력이 구체화되면서 시민단체와 지자체를 중심으로 학교 숲, 마을 숲, 가로수 조성 등 우리 생활공간 주변에 나무를 심는 도시녹화 운동이 확산되고 있다.
본원은 주로 목재로 이용되는 판재를 합성수지 판재로 대체시키되, 특히 농어촌에서 발생되는 폐비닐과 폐 플라스틱류, 각종 산업현장에서 발생되는 폐 합성수지류 등을 재활용하여 산업상 유용하게 활용할 수 있는 합성수지 판재를 목재와 같이 경량이면서도 내구성과 내후성을 갖춘 플라스틱 판재로 제공하고자 하는 것이다.
본원에서는 플라스틱 판재의 내구성과 내후성 및 경량성을 증가시키기 위해서 금형 내부에서 내부층과 외부층을 이루는 용융수지의 다층구조를 이루는 압출성형 공정을 다이스 금형 내부에서 완료 후 토출시키게 됨으로 플라스틱 판재의 휨성
이나 강성, 내구성과 내후성을 증가시키며, 가격면에서도 저렴하게 목재대용으로 사용할 수 있는 플라스틱 판재를 제공하고자 하는 기술사상에 관한 것이다.
본원에서 제공되는 플라스틱 판재는 기존의 목재로 제공되는 건축용 내 외장 판재, 바닥재, 컨테이너 바닥재, 물류 적재장소의 받침대, 항공 및 선박의 바닥재, 화물차의 적재함 바닥재 등의 대체재로 제공될 수 있으며, 특히 가열수단을 내장한 플라스틱 판재는 동절기 건축이나 토목공사에서 시멘트 구조물의 동결방지용도를 사용될 수 있도록 기능성을 향상시킨 플라스틱 판재에 관한 것이다.
종래에도 폐합성수지를 이용하여 목재 대용의 바닥재 및 건축자재가 제공되어오고 있었으나, 폐 합성수지류를 이용한 제품이 처음에는 양질의 상태로 보이나 계절의 변화가 심한 국내에서 여름의 혹서더위와 겨울의 혹한 추위를 지나면서 플라스틱 판재의 비틀림현상, 결합부의 격리현상 등의 문제점이 보고되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 인식을 갖고 개시된 발명으로 본원과 유사한 구성을 갖는 종래 합성수지판재 관련기술을 살펴보면, 등록특허 제818342호 에 개시된 기술은 건축용 내 외장 패널, 바닥재 등으로 사용되는 합성수지패널을 압출할 수 있도록 한 압출성형장치로서, 제1압출기로부터 압출되는 원료를 내부수지체로 형성하고, 제2압출기로부터 압출되는 원료를 외부수지체로 형성하여 이중압출 합성수지 패널을 성형할 수 있도록 한 성형장치가 개시되어 있으나, 상기 기술은 제1압출기에서 압출되는 내부수지체 내용물이 압출금형을 벗어나 외부로 노출된 후 제2압출기에서 압출되는 외부수지체 내용물이 내부수지체를 감싸주도록 제공됨으로 내,외층 간의 온도차이가 발생하여 플라스틱 판재의 비틀림현상, 내,외층 적층부위에 융착이 원만히 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.
또한, 종래의 플라스틱 판재에서도 비중을 낮춰주고자 플라스틱 판재 제조시에 발포제나 톱밥(목분)을 넣어 비중을 낮춰주고자 하는 시도가 여러 번 있었으나 압출 및 발포과정에서 발생하는 미세 공기 기포를 처리하는 수단이 구비되지 못하여 플라스틱 판재 표면이 매끄럽지 못한 문제점, 적층부위가 완전하게 결합하지 못하고 탈리 현상이 생기거나 간격이 벌어지는 문제점 등을 갖고 있었다.
본원은 최근 지구온난화 현상으로 세계의 이곳 저곳에서 이상기온 현상이 나타나고 지구온난화 방지를 위해 온실가스를 흡수할 수 있는 나무를 심고자 하는 노력이 구체화되면서 시민단체와 지자체를 중심으로 학교 숲, 마을 숲, 가로수 조성 등 우리 생활공간 주변에서 나무심기를 구체화하는 도시녹화 운동이 확산되고 있는 상황에서 종래에 목재로 이용되는 판재를 합성수지 판재로 대체시키고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.
본원에서 제공되는 합성수지 판재는 농어촌에서 발생되는 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 등을 이용하여 산업상 유용하게 활용할 수 있는 합성수지 판재로 목재와 같이 경량을 갖고 내구성과 내후성을 갖는 플라스틱 판재로 제공하고자 목적을 갖는 발명이다
더욱 구체적으로 본원의 압출성형기는 재활용 대상 폐 합성수지류를 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료를 압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 합성수지 판재를 얻을 때 이용되는 압출성형장치에서, 압출 및 발포과정에서 발생하는 미세 공기 기포를 쉽게 배출/처리하기 위한 수단으로서 6개의 다이스금형로 제공되는 압출다이스를 이용하여 외부층a + 내부층a + 내부층b + 외부층b 의 4개층 구조를 갖도록 압출시키며 내부층a + 내부층b 사이에서 공정중 생성된 기포를 배출시키는 공간을 부여하며, 또한 내부층a + 내부층b 사이에 가열매체나 보강수단을 갖는 추가시킨 구성으로 경량성 및 기능성을 높인 합성수지 판재를 제공하고자 하는 목적을 갖는 발명이다.
본원에서 합성수지 판재를 얻기 위해 압출성형기가 히터를 내장하고 재활용 대상 폐 합성수지류를 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료를 압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 합성수지 판재를 얻도록 제공되는 통상의 압출성형장치의 기본구성은 종래에 개시된 기술이 그대로 적용될 수 있다.
본원의 특징부를 이루는 구성은 압출성형기에서 압출다이스 금형이 6개의 다이스금형로 제공되는 구성을 이루되, 제1다이스금형와 제2다이스금형 사이에는 외부층a를 압출시키도록 제공되고, 제2다이스금형와 제3다이스금형 사이에는 내부층a를 압출시키도록 제공되며, 제4다이스금형와 제5다이스금형 사이에는 내부층b를 압출시키도록 제공되고, 제5다이스금형와 제6다이스금형 사이에는 외부층b를 압출시키는 구성을 갖도록 함으로써, 4개의 압출층(외부층a + 내부층a + 내부층b + 외부층b)으로 압출시켜 사이징장치에서 일체로 압착시켜 합성수지 판재를 얻는 구성을 포함하여 제공되는 압출성형장치를 통하여 본원의 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
즉, 본원의 기술사상은 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료로 PE, PP, 글래스화이버를 혼합/압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 제공되는 합성수지 판재를 얻고자 하는 것으로, 압출다이스 금형이 6개의 다이스금형으로 제공되고, 제1다이스금형과 제2다이스금형 사이에서는 외부층a를 압출시키고, 제2다이스금형과 제3다이스금형 사이에서는 내부층a를 압출시켜 외부층a + 내부층a의 제1결합구조를 이루고, 제4다이스금형과 제5다이스금형 사이에서는 내부층b를 압출시키고, 제5다이스금형과 제6다이스금형 사이에서 외부층b를 압출시켜 내부층b + 외부층b의 제2결합구조를 이룸과 동시에 제1결합구조와 제2결합구조 사이에 섬유면상발열체를 내장시킨 구성의 합성수지 판재를 얻어서 토목공사나 건축공사 현장에서 동절기에도 시멘트 양생 온도를 걱정하지 않아도 되는 판재를 제공할 수 있다.
본원에서 합성수지 판재의 내부층을 형성하는 용융수지는 제1압출기의 호퍼를 통하여 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료가 혼합되어 최종 판재제품의 강도나 중량을 조절할 수 있으며, 이들의 혼합원료를 고온으로 가열용융되면서 압축스크류를 통해 고온/고압상태로 압출다이스로 보내져서 합성수지 판재의 내부층을 형성하게 되는바, 종래의 압출성형장치에서는 발포제나 톱밥을 넣을 경우 압출 및 발포과정에서 발생하는 수분이나 가스가 배출될 공간을 확보하지 못하고 직접 합성수지 판재에 투영되어 판재 표면에 울퉁불퉁 기포가 형성되거나 내부층 및 외부층 적층부위가 완전하게 결합하지 못하는 문제점, 판재제품이 사용된 후에는 내부층과 외부층과의 격리 현상이 발생하여 하자제품 발생의 원인이 되었으나, 본원에서는 내부층을 형성하는 용융수지를 상,하 이중층으로, 즉 내부층a 및 내부층b로 구분시켜 압출시키며 내부층a 및 내부층b가 합류되기 직전에 외부층a + 내부층a의 제1결합구조를 이룸과 동시에 제4다이스금형과 제5다이스금형 사이에서는 내부층b를 압출시키고, 제5다이스금형과 제6다이스금형 사이에서 외부층b를 압출시켜 내부층b + 외부층b의 제2결합구조를 이루면서 동시에 제1결합구조와 제2결합구조가 합류되면서 압출 및 발포과정에서 생성된 수분이나 가스가 배출될 수 있도록 하여 폐 합성수지류에 발포제나 톱밥의 사용이 가능함과 동시에 합성수지 판재나, 거푸집이나 유로폼 등의 경량화를 가능케 할 수 있는 판재를 제공토록 한 부분에 발명의 특징부를 이룬다.
또한 본원에서는 내부층을 형성하는 용융수지를 상,하 이중층으로 제공할 수 있음에 따라 3다이스금형와 제4다이스금형 사이에 섬유면상발열체나 탄소코팅시트 중에서 선택되는 가온수단을 추가로 적층시키는 구성이 가능하여 (외부층a + 내부층a) + 가온매체 + (내부층b + 외부층b)의 적층구조를 형성하는 구성이 가능하게 되며, 이는 가온수단이 아니라도 예를 들어 높은 강도의 합성수지 판재가 요구될 경우에는 제3다이스금형와 제4다이스금형 사이에 철재 보강심이나 합성수지 또는 철재 다공판 등의 보강수단을 내부층a 및 내부층b 사이로 내삽시키는 구성을 통하여 (외부층a + 내부층a) + 보강매체 + (내부층b + 외부층b)의 적층구조를 형성하고자 하는 기술사상도 포함한다.
따라서, 본원은 합성수지 판재의 경량화를 가능케 하기 위한 수단으로 압출성형기가 히터를 내장하고 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 혼합 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료로 PE, PP, 글래스화이버 중에서 선택되는 원료를 압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 합성수지 판재를 얻도록 제공되는 압출성형방법에서, 압출다이스 금형이 6개의 다이스금형로 제공되되, 제1다이스금형와 제2다이스금형 사이에서는 외부층a를 압출시키고, 제2다이스금형와 제3다이스금형 사이에서는 내부층a를 압출성형기 내부에서 압출시켜 제1결합구조를 이루고, 제4다이스금형와 제5다이스금형 사이에서는 내부층b를 압출시키고, 제5다이스금형와 제6다이스금형 사이에서는 외부층b을 각각 압출성형기 내부에서 압출시켜 제2결합구조를 이룸과 동시에 제1결합구조 및 제2결합구조를 사이징 장치에서 일체로 압착시켜 합성수지 판재를 얻을 수 있는 압출성형방법이 제시되며, 또한 제3다이스금형와 제4다이스금형 사이에 양쪽으로 (+)(-)전원을 내장한 섬유면상발열체 등의 가온매체나 또는 격자씨트 등의 보강수단을 추가시켜 합성수지판재의 이용범위를 높여 기능성을 부여하는 압출성형방법에 관한 기술사상이 제공된다.
이하 본원발명의 구체적인 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시형태는 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'란 기재에서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본원은 농촌의 폐비닐 등 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 혼합하여 1차 용융 및 압출 공정을 거쳐 판재재료로 압출시키면서 동시에 그 상하를 재생수지로 PE, PP, 글래스화이버 중에서 선택되는 원료용융 압출시켜 건축용 내 외장 판재, 바닥재, 컨테이너 바닥재, 물류 적재장의 받침대, 항공 및 선박의 바닥재, 화물차의 적재함 바닥재 등에서 기존의 목재 바닥재를 합성수지 바닥재로 대체 사용될 수 있는 효과를 가지며, 특히 겨울철에 토목 및 건축공사가 가능하도록 합성수지판재 중심부에 섬유면상발열체나 탄소코팅시트 중에서 선택되는 가온수단을 내장한 합성수지 판재를 제공하는 효과를 갖는다.
또한 본원은 농어촌에서 발생되는 폐비닐과 폐플라스틱류, 각종 산업현장에서 발생되는 폐합성수지류 등을 재활용하여 산업상 유용하게 활용할 수 있는 합성수지 판재를 제공함으로 폐 합성수지류를 재활용함과 동시에 폐기물 방기에 의한 환경오염을 저감시키는 효과를 가지며, 특히 본원에서는 압출다이스 금형에 6개의 다이스금형로 제공되는 새로운 공법을 적용함으로 종래의 압출성형장치에서 발포제나 톱밥을 다량으로 넣을 경우 압출 및 발포과정에서 발생하는 수분이나 가스가 배출될 공간을 확보하지 못하고 직접 합성수지 판재에 투영되어 판재 표면에 울퉁불퉁 기포가 형성되거나 내부층 및 외부층 적층부위가 완전하게 결합하지 못하는 문제점, 판재제품이 사용된 후에는 내부층과 외부층과의 격리 현상이 발생하여 하자처리의 문제점이 있었으나, 본원에서는 내부층을 형성하는 용융수지를 내부층a 및 내부층b로 구분시켜 압출시키며 내부층a 및 내부층b가 합류되기 직전에 또는 합류되면서 압출 및 발포과정에서 생성된 수분이나 가스가 배출될 수 있도록 하여 폐 합성수지류에 발포제나 톱밥의 사용이 가능하여 합성수지 판재의 경량화를 가능케 한 압출성형방법의 신공법을 제공한 효과를 갖는다.
도 1 : 본원에서 제공되는 합성수지 판재의 내부구조를 보여주기 위한 단면 적층구조 예시도.
도 2 : 본원에서 합성수지 판재를 얻기 위한 성형장치의 개략도.
도 3 : 도 2에 나타난 성형장치의 상부 평면/투시도.
도 4 : 도 2에 나타난 성형장치의 측면/투시도.
도 5 : 본원의 금형 내부에서의 수지 흐름투시도.
도 2 : 본원에서 합성수지 판재를 얻기 위한 성형장치의 개략도.
도 3 : 도 2에 나타난 성형장치의 상부 평면/투시도.
도 4 : 도 2에 나타난 성형장치의 측면/투시도.
도 5 : 본원의 금형 내부에서의 수지 흐름투시도.
이하 본원 발명의 기술사상을 바람직하게 구현하기 위한 실시양태를 설명하고자 하는바, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다는 원칙에 입각하여 기술한 것으로 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 포괄적으로 해석되어야만 할 것이다.
출원인의 선출원 등록특허 제0897836호의 등록특허공보에는 금형 내부에서 다층구조를 이루어 토출시키는 압출성형장치에 관한 기술구성이 상세하게 개시되어 있으며, 또한 3층구조의 플라스틱 판재를 얻는 제조방법도 등록특허 제0645935호 등에 상세하게 개시되어 있는바, 본원의 기술구성에서 다층구조의 플라스틱 판재를얻기 위한 압출성형장치에서 상세하게 설명되지 않은 부분은 상기의 기술구성 또는 공지의 압출성형장치에서 이미 공개/개시된 기술들이 선택적으로 적용될 수 있으며, 본원에서는 본 발명에서 개시되는 기술구성의 특징부를 중심으로 이하에 제시되는 도면을 참조하여 설명하고자 한다.
도 1은 본원에서 구현하고자 하는 기술사상을 이용하여 완성되는 합성수지 판재(10)의 내부 단면 적층구조를 나타내고자 한 것으로서, 도 1a는 내부층 a(11)와 내부층 b(11')의 상부와 하부를 각각 외부층 a(12)와 외부층 b(12')로 압출한 형태의 4중층 압출물이 하나로 결합된 합성수지 판재(10)를 나타내고 있는 것이고, 도 1b는 내부층 a(11)와 내부층b(11') 사이 중앙으로 가열매체나 보강수단 원료(13)를 내삽한 형태로 5중층 구조를 이루는 합성수지 판재(10')를 나타내고 있는 것이다.
즉, 도 4에서 제시되는 제1다이스금형(40a)과 제2다이스금형(40b) 사이에서는 외부층 a(12)를 압출시키고, 제2다이스금형(40b)과 제3다이스금형(40c) 사이에서는 내부층 a(11)를 압출시켜 외부층a(12) + 내부층a(11)의 제1결합구조를 이루게 되며, 제4다이스금형(40d)과 제5다이스금형(40e) 사이에서는 내부층b(11')를 압출시키고, 제5다이스금형(40e)과 제6다이스금형(40f) 사이에서 외부층b(12')를 압출시켜 내부층b(11') + 외부층b(12')의 제2결합구조를 이루고, 도 1b는 제1결합구조와 제2결합구조 사이에 섬유면상발열체(13)를 내장시킨 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 기술사상이 구현되기 위한 바람직한 실시형태의 압출성형방법의 일 실시예를 제시한 것으로, 본원에서 제공하는 압출성형방법의 전체적인 구성을 나타내는 평면도이다.
본원에서 제공하는 압출성형방법은 폐 합성수지 원료와 재생수지 원료가 각각 투입되는 투입호퍼(20, 20')와, 상기 폐 합성수지 원료 및 재생수지 원료를 이송시키면서 교반/가열하는 교반/가열장치(30, 30')와, 상기 교반/가열기로부터 교반/가열된 원료를 각각 투입받아 압출성형하여 합성수지 판재를 생산하는 압출성형장치(40)와, 상기 압출성형장치에서 생산된 합성수지 판재를 일정 압력으로 압착하는 사이징장치(50)와, 상기 합성수지 판재를 이송하는 롤러이송장치(60)를 포함하는 구성되고 도시되지는 않았으나 원하는 크기로 컷팅시키는 절단장치를 포함하는 구성으로 제공될 수 있다.
상기 투입호퍼(20, 20')에는 폐 합성수지 원료와 재생수지 원료가 각각 투입되되, 한측의 투입호퍼(20)에는 합성수지 판재의 내부층a(11)와 내부층b(11')를 이루는 폐 합성수지로 PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글라스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료에 발포제나 톱밥이나 글래스화이버 등의 원료가 추가되어 투입되어 외부에 고온의 히터가 내장된 교반/가열장치(30)의 압송스크류에 의해 압출성형장치(40)의 후면부로 투입되어 2갈래로 분할되어 한쪽은 내부층a(11)를 압출하고 타쪽은 내부층b(11')를 압출하도록 제공되고, 타측 투입호퍼(20')에는 합성수지 판재의 외부층을 이루는 재생수지 원료로 PE, PP, 글래스화이버 중에서 선택되는 원료가 압출성형장치(40)의 전면부로 투입되어 2갈래로 분할되어 한쪽은 외부층 a(12)를 압출하고 타쪽은 외부층 b(12')를 압출하도록 제공된다.
상기 압출성형장치(40)에서 투입호퍼(20, 20')로 투입된 원료를 교반/가열장치(30)에서 교반/가열하면서 투입원료를 용융시키면서 균등한 매질을 이루도록 교반/가열장치(30)의 외연으로는 고온의 히터가 내장되고 중심부로는 고압으로 압송시키기 위한 이송스크류에 의해 압출성형장치(40)로 투입되어 합성수지 판재를(10)를 얻는 구성은 기존의 압출성형장치와 크게 다를 것이 없는 것이나, 종래의 압출성형장치(40)에서는 교반/가열장치(30) 에 투입된 원료 및 발포제가 고온의 열에 의해 용융되면서 생기는 수분이나 가스가 빠져 나갈 곳을 찾지 못하고 압출성형장치를 거치며 최종제품인 합성수지 판재(10)가 만들어지면서 합성수지 판재 자체제품에 불규칙한 기포를 만들어 불량품을 만들거나 표면이나 내부면이 거칠게 형성되는 문제점을 갖고 있었으나, 본원에서는 합성수지 판재의 제1결합구조(외부층a + 내부층a) 및 제2결합구조(내부층b + 외부층b)가 각각 압출성형장치 내부에서 압출되며 제1결합구조와 제2결합구조의 결합부에서 자연스럽게 수분.가스처리부(벤트)를 형성하면서 제1결합구조 및 제2결합구조가 사이징 장치(50)에서 압착결합되어 롤러이송장치(60)를 거쳐 완성되는 구성에 차이를 갖는바, 이에 대한 구성은 도 3 및 도 4를 통하여 상세하게 설명된다.
도 3은 폐 합성수지 원료와 재생수지 원료가 각각 투입호퍼(20, 20')로 투입되어 교반장치(30, 30')를 거쳐 압출성형장치(40)로 이송되는 과정을 나타낸 평단면도이다.
폐 합성수지 원료는 도면에서 아래쪽에 위치한 투입호퍼(20)를 통해 교반장치(30)로 투입되고 교반장치 내부에 있는 별도의 가열장치(미도시)에 의해 가열되면서 압축스크류(31)를 통해 압출성형장치로 교반되면서 이송되는바, 교반이 끝난 원료는 압출성형장치(40)의 전면부로 투입관(32)을 통해 압출될 수지를 이송하게 되며, 재생수지 원료는 도면에서 아래쪽에 위치한 투입호퍼(20')를 통해 교반장치(30')로 투입되고 교반장치 내부에 있는 별도의 가열장치(미도시)에 의해 가열되어 용융되면서 압축스크류(31')를 통해 고압으로 교반/이송되면서 압출성형장치(40)의 중앙부로 투입관(32')을 통해 투입되는 구성을 나타내고 있다.
도 4는 도 3의 압출성형장치(40)에 원료가 투입되어 합성수지 판재를 얻게되는 단계를 설명하기 쉽도록 하기 위해 압출성형장치(40)를 측 단면도 형태로 수지의 압출 흐름을 중심으로 나타낸 것이고, 도 5에서는 압출성형장치의 금형을 6개의 금형판재 내부 구조를 나타내는 분해 사시도로 나타내고자 한 것이다.
도 4를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 본원에서 제공하는 압출성형장치(40)는 6개의 다이스금형(40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f)으로 제공되는데, 제1 다이스금형(40a)와 제2 다이스금형(40b) 사이로는 외부층 a(12)를 압출하는 공간인 투입구(42')와 압출구(45')를 갖는 구조로 형성되고, 제2 다이스금형(40b)과 제3 다이스금형(40c) 사이에는 내부층 a(11)를 압출하는 공간인 투입구(41')와 압출구(44')를 갖는 구조로 형성되며, 제 3 다이스 금형(40c)과 제 4 다이스 금형(40d) 사이에는 롤에 감겨진 면상발열체의 롤말이장치(43)가 내장 안치되는 공간을 이루도록 제 3 다이스 금형(40c)과 제 4 다이스 금형(40d)의 일측부가 내부안쪽으로 오목부를 형성하되, 도 4에서 볼 때 제 3 다이스 금형(40c)은 하부로 오목부(43c)를 갖고 제 4 다이스 금형(40d)은 상부로 오목부(43d)를 형성하고, 양측의 오목부(43c) 및 오목부(43d)사이 형성된 공간에 면상발열체의 롤말이장치(43)가 내장 안치되는 구성으로 제공되고 면상발열체의 일단부가 가이더(43a)에 의해 중심을 잡고 제 3 다이스 금형(40c)과 제 4 다이스 금형(40d) 사이에 공급되도록 하면서, 동시에 압출구(45')를 통하여 나오는 외부층 a(12)와 압출구(44')를 통하여 나오는 내부층a(11)이 먼저 결합되어 외부층 a + 내부층 a구조를 이루고, 또한 압출구(45)를 통하여 나오는 외부층 b(12)와 압출구(44)를 통하여 나오는 내부층 b(11)가 결합되어 외부층 b + 내부층 b구조를 이루된 상태에서 [외부층 a + 내부층 a] + [외부층 b + 내부층 b]가 만나는 결합부에 서 자연스럽게 수분.가스처리부(벤트부)가 형성되는 구조를 이루어서 교반/가열장치(30) 및 압출성형장치(40)에서 생성되었던 수분이나 가스들이 수분.가스처리부(벤트부)에서 소진되도록 내부층 a와 내부층 b 사이의 면상발열체(43) 유입부로 충분한 벤트(vent)가 이루어지면서 면상발열체(43)를 감싸 [외부층 a + 내부층 a] + 면상발열체 + [내부층 b + 외부층 b] 구조를 이루도록 압출되어 사이징 장치(50)와 롤러이송장치(60)를 거친 후에 원하는 ㄱ길이나 폭으로 컷팅되어 본원에서 목적하는 합성수지 판재를 얻을 수 있다.
상기의 압출성형장치(40)를 통해 [외부층a + 내부층a] + 가온매체(면상발열체) + [내부층b + 외부층b]의 적층구조를 형성한 합성수지 판재는 사이징 장치(50)를 통해 일정 규격으로 맞춰 압착되어 지고 롤러이송장치(60)를 통해 배출시키고 컷터에 의해 절단시키는 구성은 이미 공지 공용의 기술이므로 별도의 자세한 설명은 생략하도록 하며, 본원의 구성에서는 사이징 장치(50)에서 분사장치(51)를 마련하여 합성수지 판재에 공기 또는 물을 분사하여 신속하게 식혀주는 공정도입으로 수행하였다.
도 5은 본원에서 사용되는 원료수지에 첨가제가 혼합되어 압출성형장치를 통해 용융되어 압출성형장치(40)내부에서 이동하는 수지의 흐름경로를 나타낸 단면도로서, 도 5a는 폐 합성수지 원료가 투입구(41)를 통해 압출성형장치 전면부(면상발열체가 걸쳐지는 쪽) 쪽으로 투입되어 부채살과 같이 펼쳐지는 구조의 압출부(42)를 통하여 압출될 때 간격조절볼트 1(46)를 통하여 압출수지의 두께를 제어할 수 있도록 제공되는 상태를 나타내고 있고, 도 5b는 재생수지 원료가 투입구 (41')를 통해 압출성형장치 중앙부 쪽으로 투입되어 부채살과 같이 펼쳐지는 구조의 압출부(42')로 압출될 때 간격조절볼트 2(47)를 통하여 압출수지의 두께를 제어할 수 있도록 제공되는 구성을 나타내고 있다.
따라서 본원은 재활용 대상 폐 합성수지류로 PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글라스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료로 PE, PP, 글래스화이버 중에서 선택되는 원료를 압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 제공되는 합성수지 판재에서, 압출다이스 금형이 6개의 다이스금형으로 제공되고, 제1다이스금형과 제2다이스금형 사이에서는 외부층a를 압출시키고, 제2다이스금형과 제3다이스금형 사이에서는 내부층a를 압출시켜 외부층a + 내부층a의 제1결합구조를 이루며, 제4다이스금형과 제5다이스금형 사이에서는 내부층b를 압출시키고, 제5다이스금형과 제6다이스금형 사이에서 외부층b를 압출시켜 내부층b + 외부층b의 제2결합구조를 이룸과 동시에 제1결합구조와 제2결합구조 사이에 면상발열체나 보강재 등을 내장시킨 합성수지 판재를 얻을 수 있다.
10 : 합성수지 판재 11 : 내부층 a
11' : 내부층 b 12 : 외부층 a
12' : 외부층 b 13 : 가열매체나 보강수단 원료
20 : 투입호퍼 30 : 교반/가열장치
31 : 압축스크류 32, 32' : 원료이송 투입관
40 : 압출성형장치 41, 42 : 수지투입구
43 : 면상발열체/보강재 44, 45 : 압출수지흐름로
46 : 간격조절볼트 1 47 : 간격조절볼트 2
50 : 사이징 장치 51 : 분사장치
60 : 롤러이송장치
11' : 내부층 b 12 : 외부층 a
12' : 외부층 b 13 : 가열매체나 보강수단 원료
20 : 투입호퍼 30 : 교반/가열장치
31 : 압축스크류 32, 32' : 원료이송 투입관
40 : 압출성형장치 41, 42 : 수지투입구
43 : 면상발열체/보강재 44, 45 : 압출수지흐름로
46 : 간격조절볼트 1 47 : 간격조절볼트 2
50 : 사이징 장치 51 : 분사장치
60 : 롤러이송장치
Claims (6)
- 압출성형기가 히터를 내장하고 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지로 PE, PP, 글래스화이버 원료를 혼합/압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 합성수지 판재를 얻도록 제공되는 압출성형장치에 있어서,
압출다이스 금형이 6개의 다이스로 제공되되, 제1다이스금형과 제2다이스금형 사이에는 외부층a를 압출시키고 제2다이스금형과 제3다이스금형 사이에는 내부층a를 압출시켜 외부층a + 내부층a의 제1결합구조를 이루도록 제공되고, 제4다이스금형과 제5다이스금형 사이에는 내부층b를 압출시키고, 제5다이스금형과 제6다이스금형 사이에는 외부층b를 압출시켜 제2결합구조를 이루도록 압출된 후 제1결합구조및 제2결합구조가 사이징장치에서 일체로 압착되어 합성수지 판재를 얻는 구성을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 압출성형장치. - 제1항에 있어서,
제3다이스금형와 제4다이스금형 사이에 섬유면상발열체나 탄소코팅시트 중에서 선택되는 가온수단을 추가 적층시키는 구성을 통하여 (외부층a + 내부층a) + 가온매체 + (내부층b + 외부층b)의 적층구조를 형성하는 구성을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 압출성형장치. - 제1항에 있어서,
제3다이스금형와 제4다이스금형 사이에 보강사나 다공판 중에서 선택되는 보강수단을 추가시켜 (외부층a + 내부층a) + 보강매체 + (내부층b + 외부층b)의 적층구조를 형성하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 압출성형장치. - 압출성형기가 히터를 내장하고 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료, PE, PP, 글래스화이버 중에서 선택되는 원료를 혼합/압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 합성수지 판재를 얻도록 제공되는 압출성형방법에 있어서,
압출다이스 금형이 6개의 다이스금형로 제공되되, 제1다이스금형과 제2다이스금형 사이에는 외부층a를 압출시키고 제2다이스금형과 제3다이스금형 사이에는 내부층a를 압출시켜 외부층a + 내부층a의 제1결합구조를 이루도록 제공되고, 제4다이스금형과 제5다이스금형 사이에는 내부층b를 압출시키고 제5다이스금형과 제6다이스금형 사이에는 외부층b를 압출시켜 제2결합구조를 이루도록 압출된 후 제1결합구조및 제2결합구조가 사이징장치에서 일체로 압착되어 합성수지 판재를 얻는 구성을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 압출성형방법. - 제4항에 있어서,
제3다이스금형와 제4다이스금형 사이에 가온매체나 보강수단을 추가시켜 합성수지판재의 이용범위를 높여 기능성을 부여하는 것을 특징으로 하는 압출성형방법. - 재활용 대상 폐합성수지, PE, PP, 톱밥, 왕겨, 글래스화이버, 발포제 중에서 선택되는 원료를 혼합 제1압출기로부터 압출시켜 내부층을 형성하고, 제2압출기에서는 재생수지 원료, PE, PP, 글래스화이버 중에서 선택되는 원료를 혼합/압출시켜 외부층을 형성하여 내부층을 상,하로 감싸는 구조로 제공되는 합성수지 판재에 있어서,
압출다이스 금형이 6개의 다이스금형으로 제공되고, 제1다이스금형과 제2다이스금형 사이에서는 외부층a를 압출시키고 제2다이스금형과 제3다이스금형 사이에서는 내부층a를 압출시켜 외부층a + 내부층a의 제1결합구조를 이루며, 제4다이스금형과 제5다이스금형 사이에서는 내부층b를 압출시키고 제5다이스금형과 제6다이스금형 사이에서 외부층b를 압출시켜 내부층b + 외부층b의 제2결합구조를 이룸과 동시에 제1결합구조와 제2결합구조 사이에 섬유면상발열체를 내장시켜 제공되는 것을 특징으로 하는 합성수지 판재.
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