KR20180024195A - 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 관한 것으로, 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지를 혼합하여 베이스재를 형성하는 혼합 유닛, 혼합 유닛으로부터 베이스재를 공급받아 용융 및 압출하는 메인압출 유닛, 및 메인압출 유닛으로부터 배출되는 혼합물을 발포성형하여 발포중층을 시트형태로 제조하고 발포중층의 외측면에 외층을 형성하는 다이스 유닛, 다이스 유닛으로 외층을 형성하기 위한 원료를 공급하는 서브압출 유닛을 포함하여, 발포중층과의 접촉으로 인한 이취문제를 해결하고 발포중층의 발포가스를 가두어 발포 균일성을 확보할 수 있게 된다.

Description

바이오 플라스틱 발포시트 제조장치{ DEVICE FOR MANUFACTURING BIO PLASTIC FOAM SHEET }
본 발명은 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비결정성 폴리프로필렌 수지기반 천연물 초본계 바이오매스를 포함한 바이오 플라스틱을 활용한 식품포장용기 및 보온 보냉용 건축자재용 친환경 무가교 발포시트를 제조하기 위한 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발포 플라스틱은 완충성, 방수성, 위생성, 열차단성, 경량성, 성형성 등 포장의 기능성이 우수하며 건축 단열재, 가전 완충 포장재, 농축수산물 상자, 수산물 양식용 부자, 식품과 의약품의 포장용기, 택배용 포장재, 헬멧 및 서핑보드 내장재, 기타 산업용 포장재 등으로 널리 사용되고 있다.
특히, 현재 사용되는 발포시트의 대다수는 폴리스틸렌 및 폴리에틸렌 발포 또는 폴리에틸렌 플라스틱 재질을 코팅 처리한 종이재질의 소재로 제조하는 것이 대부분이다. 열가소성 수지인 폴리스틸렌은 열분해 또는 화학적 해리가 일어 나면 발암물질인 환경 호르몬을 배출할 수 있는 스틸렌 모노머를 포함하고 있어 전세계적으로 규제를 하고 있는 실정이다. 상기 화합물은 동물이나 사람의 몸 속에 들어가서 호르몬의 작용을 방해하거나 혼란시키는 '내분비계 교란물질(endocrine disrupter)'의 일종이다. 상기 화합물은 카드뮴에 비견될 정도의 독성을 갖고 있으며, 동물 실험 결과 간과 신장, 심장, 허파 등에 부정적인 영향을 미치고, 여성 불임, 정자 수의 감소 등으로 생식기관에 유해한 독성물질로 보고된 유해 물질이다.
따라서, 최근 천연 식물소재를 이용하여 인체에 무해한 식품용 포장 소재를 개발하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 삶의 질 향상과 쾌적한 생활환경에 대한 사회적 관심이 높아지면서, 편리하게 사용하고 버리는 것으로 인식되어 왔던 발포 플라스틱에 대해서도 지속 가능한 순환형 시스템을 구축하여야 할 필요성이 대두되고 있는 것이다. 또한 종이에 폴리에틸렌을 코팅한 복합소재로 사용하면 사용 후 폐기시 재생 및 재활용을 할 수 없어 범세계적으로 추친되는 자원의 순화 및 탄소저감 정책에 정면으로 배치되어 현재 많은 국가에서 그 대체소재의 개발에 많은 투자가 이뤄지고 있는 상황이다.
종래 생분해성 바이오플라스틱 원료를 이용한 발포플라스틱의 제조방법으로는 한국 특허공개 제10-20070099587호에 고배율 발포용 고점도개질 식물유래 생분해성 수지를 활용한 발포생분해 플라스틱 제조방법, 공개특허 제10-20070099454호에 단량체를 첨가한 고배율 발포용 고점도 개질 식물유래생분해성 수지 조성물 개시되어 있으나, 상기와 같이 얻어진 생분해성발포 수지는 중합공정을 거쳐 생산되어 고에너지 및 생산량의 한계성으로 인해 가격경쟁력이 없어 실효성이 결여된다. 또한 국제특허공개 WO2005/085346호에는 폴리유산계 지방족 폴리에스테르 100 중량부에 대하여 (메타)아크릴산 에스테르 또는 글리시딜 에스테르를 0.01 내지 5 중량부 함유하는 발포 가능한 열가소성 중합체가 개시되어 있으나, 상기 (메타)아크릴산 에스테르 및 글리시딜 에스테르가 폴리유산계 지방족 폴리에스테르의 가교제로서의 역할만 하는 것으로 유연성 있는 조성물을 얻을 수 없고 생분해성이 낮아 적용이 제한적인 단점이 있다.
한편, 종래 바이오매스 기반 발포플라스틱은 식품용으로 적용시 이취문제가 발생하고 발포층의 발포가스가 외부로 방출되어 제품의 변형을 가져오는 문제점이 있었다. 또한, 발포플라스틱을 제조하는 압출장비의 운전시 진동에 의해 배합원료간에 상분리현상이 발생하여 배합이 불균일하게 이루어지는 주 원인이 되고 있고, 그로 인해 발포도가 불균일하게 되어 제품의 균일성이 결여되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 바이오 플라스틱 발포시트 및 그 제조장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 바이오매스의 접촉으로 인한 이취문제를 해결하고 발포층을 중층에 두고 코팅층을 외층에 처리하여 발포 균일성을 확보할 수 있는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 운전시의 진동에도 배합원료를 균일하게 배합하여 공급할 수 있는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치는, 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지를 혼합하여 베이스재를 형성하는 혼합 유닛; 상기 혼합 유닛으로부터 상기 베이스재를 공급받아 용융 및 압출하는 메인압출 유닛; 및 상기 메인압출 유닛으로부터 배출되는 혼합물을 발포성형하여 발포중층을 시트형태로 제조하고, 상기 발포중층에 내포된 발포가스의 방출을 저지하도록 상기 발포중층의 외측면에 외층을 형성하는 다이스 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 메인압출 유닛은 상기 혼합 유닛으로부터 베이스재를 공급받는 제1메인압출기, 상기 제1압출 유닛과 다른 온도에서 상기 혼합물을 용융시키는 제2메인압출기, 및 상기 제1메인압출기의 토출단과 상기 제2메인압출기의 유입단을 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 연결부는 상기 제1메인압출기의 단부에 연결되는 직선관과, 상기 제2메인압출기에 연결되는 엘보우관을 포함하되, 상기 엘보우관은 길이방향을 따라 2개로 분리되어 결합가능하게 구비되는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 다이스 유닛은 상기 메인압출 유닛으로부터 혼합물이 유입되어 상기 발포중층을 형성하는 메인압출유로, 및 상기 메인압출유로의 양쪽에 각각 구비되고 상기 메인압출유로의 단부에 연통되며 상기 발포중층의 외측에 상기 외층을 형성하는 원료가 유입되는 1쌍의 서브압출유로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 서브압출유로로 원료를 공급하는 서브압출 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 서브압출 유닛은 상기 1쌍의 서브압출유로에 서로 다른 원료를 각각 공급하는 제1서브압출기 및 제2서브압출기로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 다이스 유닛의 메인압출유로 압력을 검출하는 제1압력검출부, 상기 제2메인압출기의 압력을 검출하는 제2압력검출부, 상기 제1메인압출기의 압력을 검출하는 제3압력검출부, 및 상기 제1압력검출부와 제2압력검출부 및 제3압력검출부로부터 압력신호를 수신하고 상기 제1메인압출기와 제2메인압출기의 이송속도를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1압력검출부로부터 수신한 상기 메인압출유로의 압력이 설정값을 벗어나는 경우, 상기 제2메인압출기의 제2압출모터의 출력을 1차적으로 조절하고 상기 제1메인압출기의 제1압출모터의 출력을 2차적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 있어서, 상기 혼합 유닛은 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지가 투입되어 혼합되는 혼합기, 및 상기 혼합기로부터 토출되는 혼합물을 상기 메인압출 유닛으로 공급하는 메인피더를 포함하고, 상기 메인피더는 복수개가 서로 소정간격을 두고 평행하게 구비되고 각 스크류축의 중앙을 중심으로 양쪽에 서로 반대방향의 스크류날개(222)가 구비되며 각 스크류날개(222)는 인접하는 다른 포집스크류의 스크류날개(222)와 서로 반대방향으로 구비되고 호퍼로부터 토출되는 혼합물을 스크류축의 중앙으로 이동시키는 복수개의 포집스크류, 상기 복수개의 포집스크류를 구동시키는 포집모터, 상기 포집스크류의 축방향을 따라 중앙 아래에 구비되되 상기 포집스크류와 수직한 방향으로 구비되고 상기 포집스크류의 중앙에서 낙하하는 혼합물을 상기 메인압출 유닛으로 공급하는 복수개의 이송스크류, 및 상기 이송스크류를 구동시키는 이송모터를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치에 의하면, 식품용으로 적용시 바이오매스와 식품의 접촉을 차단하여 이취문제를 해결하고 발포층을 중층에 두고 코팅층을 외층에 처리하여 발포중층의 발포가스를 가둠으로써 발포 균일성을 확보할 수 있으며 발포제품의 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 운전시의 진동에도 배합원료를 균일하게 배합하여 공급함으로써 발포도가 균일하고 물성이 우수한 발포시트를 제조할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 압출기들을 연결하는 연결관의 청소를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의해 제조하고자 하는 바이오 플라스틱 발포시트를 나타낸 측단면도,
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치를 나타낸 일 측면도,
도 4는 도 3에 도시된 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치를 나타낸 평면도,
도 5는 도 3에 도시된 메인피더를 나타낸 일 측단면도,
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절개한 횡단면도,
도 7 내지 도 9는 도 3에 도시된 연결부를 나타낸 사시도,
도 10은 도 3에 도시된 다이스를 나타낸 개략적 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 의해 제조하고자 하는 바이오 플라스틱 발포시트(10)가 도시되어 있다. 바이오 플라스틱 발포시트(10)는 중앙에 발포중층(11)이 형성되고, 발포중층(11)의 양쪽 외측면에 외층(12)이 각각 형성되어 있다.
발포중층(11)은 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지가 혼합 용융되어 시트 형태로 발포성형된 것이다. 시트 형태로 된 발포중층(11)의 양쪽 외측면에 외층(12)이 각각 형성된다.
외층(12)은 발포중층(11)의 외측을 감싸 발포중층(11)에 내포된 발포가스의 방출을 저지하게 된다. 외층(12)은 필름 형태로 형성되어 발포중층(11)의 외측을 덮게 된다. 발포중층(11)의 양쪽에 형성되는 외층(12)은 서로 다른 재질로 형성되는 것도 가능하고 동일한 재질로 형성되는 것도 가능하다.
도 2 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치는, 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지를 혼합하여 베이스재를 형성하는 혼합 유닛, 혼합 유닛으로부터 베이스재를 공급받아 용융 및 압출하는 메인압출 유닛, 및 메인압출 유닛으로부터 배출되는 혼합물을 발포성형하여 발포중층(11)을 시트형태로 제조하고 발포중층(11)의 외측면에 외층(12)을 형성하는 다이스 유닛(700), 다이스 유닛(700)으로 외층을 형성하기 위한 원료를 공급하는 서브압출 유닛을 포함한다.
혼합 유닛은 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지가 투입되어 혼합되는 혼합기(100), 및 혼합기(100)로부터 토출되는 혼합물을 메인압출 유닛으로 공급하는 메인피더(200)를 포함한다.
혼합 유닛으로 투입되는 베이스재의 예로는 2~3mm의 펠릿 형태로 된 폴리올레핀 수지, 7~50㎛ 초미세분말로 된 바이오메스, 발열 및 마찰계수를 줄이기 위한 미분무기물필러(2~10㎛분말), 상용성 부여를 위한 분산제(20~50mm 스라이스) 및 활제(0.5~1mm 그레뉼)로 이루어진 복합물질이 있다.
여기서, 폴리올레핀 수지는 펠렛 형태로 구비되고, 다른 재료들은 분말 형태로 구비되는데, 장치 운전시의 진동으로 인해 재료들 간에 상분리현상이 발생하여 제대로 배합되는 않을 수 있다. 메인피더(200)는 재료들을 강제로 포집시켜 배합시킴으로써 상분리현상을 방지하게 된다.
메인피더(200)는 서로 소정간격을 두고 평행하게 구비되는 복수개의 포집스크류(220)와, 복수개의 포집스크류(220)를 구동시키는 포집모터(240), 포집스크류(220)와 수직한 방향으로 구비되는 복수개의 이송스크류(260), 및 이송스크류(260)를 구동시키는 이송모터(270)를 포함하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 각 포집스크류(220)는 스크류축(221)을 구비하고, 스크류축(221)의 중앙을 중심으로 양쪽에 서로 반대방향의 스크류날개(222)가 구비되어 있다. 따라서, 스크류축(221)이 일방향으로 축회전하게 되면 양쪽 스크류날개(222)가 서로 반대방향으로 혼합물을 이송시키게 된다.
또한, 각 스크류날개(222)는 인접하는 다른 포집스크류(220)의 스크류날개(222)와 서로 반대방향으로 구비되어 1쌍의 포집스크류(220)들의 사이로 혼합물을 모으게 된다. 이와 함께 각 스크류날개(222)는 인접하는 다른 포집스크류(220)의 스크류날개(222)들 사이에 구비되어 포집스크류(220)들 사이의 공간을 최소화할 수 있게 되고, 그로 인해 포집스크류(220)들 사이에 위치하는 혼합물을 남김없이 이송시킬 수 있게 된다.
포집스크류(220)들이 서로 소정간격을 두고 평행하게 구비된 상태에서, 인접하는 스크류날개(222)들은 스크류축(221)의 중앙에 스크류날개(222)가 구비되지 않아 혼합물이 스크류축(221)들의 사이 공간으로 용이하게 낙하할 수 있게 된다. 포집스크류(220)의 중앙으로 포집되어 낙하하는 혼합물은 이송스크류(260)에 의해 메인압출 유닛으로 이송되어 투입된다.
포집스크류(220)들은 연동체인(250)에 의해 동시에 회전하게 되고 포집모터(240)의 동력을 전달받게 된다. 포집모터(240)의 구동축에 연동체인(250)을 이동시키는 구동스프라켓(도면미도시)이 구비되고 각 포집스크류(220)의 스크류축(221) 단부에 피동스프라켓(230)이 구비되어 있다. 포집모터(240)가 구동되면 연동체인(250)이 무한궤도식으로 이동하면서 다수개의 포집스크류(220)들을 축회전시키게 되고, 이때 호퍼(210)로부터 토출되는 혼합물이 스크류축(221)의 중앙으로 이동하게 된다.
이송스크류(260)는 포집스크류(220)의 축방향을 따라 스크류날개(222)가 없는 중앙 아래에 구비되어 포집스크류(220)의 중앙에서 낙하하는 혼합물을 메인압출 유닛으로 공급한다.
이와 같은 메인피더(200)를 사용하게 되면 베이스재의 분산 및 층분리 현상을 방지할 수 있게 되어 메인압출 유닛으로 배합이 잘 된 베이스재를 공급할 수 있게 되고, 그로 인해 다이스 유닛(700)로 분포도가 높은 혼합물을 공급하여 초미세, 고밀도로 발포된 발포중층(11)을 얻을 수 있게 된다.
메인압출 유닛은 혼합 유닛으로부터 베이스재를 공급받는 제1메인압출기(300), 제1메인압출기(300)과 다른 온도에서 혼합물을 용융시키는 제2메인압출기(400), 및 제1메인압출기(300)의 토출단과 제2메인압출기(400)의 유입단을 연결하는 연결부(500)를 포함하고 있다.
제1메인압출기(300)는 압출스크류(도면미도시)가 2개인 트윈압출기로, 제1압출모터(310)에 의해 1쌍의 압출스크류를 축회전시키게 된다. 제2메인압출기(400)는 1개의 압출스크류(도면미도시)를 가진 싱글압출기로, 제2압출모터(410)가 압출스크류를 축회전시킨다. 제1압출모터(310)와 제2압출모터(410)는 제어부에 의해 회전속도가 제어된다.
제2메인압출기(400)의 압력은 제1메인압출기(300)의 압력보다 낮게 설정된다. 제1메인압출기(300)의 토출압력이 제2메인압출기(400) 구간에서 강하됨으로써 발포중층(11)의 형상이 고압출압력에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다. 다시 말하면 제2메인압출기(400)는 제1메인압출기(300)에서의 고압력을 풀어주는 역할을 하게 된다.
또한, 제1메인압출기(300)로 투입된 베이스재는 제1메인압출기(300)와 제2메인압출기(400)를 연속적으로 통과하면서 다단계로 발포가 이루어기 시작한다. 즉 제1메인압출기(300)와 제2메인압출기(400)는 용융온도가 서로 다르게 설정되어 제1메인압출기(300)에서 발포되는 발포제가 있고 제2메인압출기(400)에서 발포되는 발포제가 있다. 발포제는 온도에 따라 발포가 이루어지게 되는데, 가령 제1메인압출기(300)의 온도가 150도로 설정되고 제2메인압출기(400)의 온도가 180도로 설정된 경우 150도에서 발포되는 발포제와 180도에서 발포되는 발포제를 베이스재에 혼입시키게 되면 제1메인압출기(300)를 통과하면서 150도에서 1차적으로 발포되고 제2메인압출기(400)를 통과하면서 180도에서 2차적으로 발포가 이루어진다. 이를 위해 제1메인압출기(300)와 제2메인압출기(400)에는 가열기구(도면미도시)와 온도센서(도면미도시)가 각각 구비되어 있다. 온도센서는 제어부로 온도신호를 송출한다. 제어부는 가열기구의 작동을 제어하여 제1메인압출기(300)와 제2메인압출기(400)의 온도를 설정온도 내로 조절하게 된다.
제1메인압출기(300)의 토출 단부에는 발포제를 투입하는 사이드피더(450)가 구비되어 있다. 사이드피더(450)는 제1메인압출기(300)의 토출단으로 일정한 속도로 발포제를 투입하여 제2메인압출기(400)와 다이스 유닛(700)에서 다단계로 발포가 이루어지도록 한다. 발포제는 바이오매스의 함량에 따라 투입량이 달라진다.
연결부(500)는 직선관(510)과 엘보우관(520)으로 이루어진다. 직선관(510)은 제1메인압출기(300)의 단부에 볼트결합되고, 엘보우관(520)은 제2메인압출기(400)의 단부에 볼트결합된다. 직선관(510)과 엘보우관(520)은 서로 플랜지결합된다.
엘보우관(520)은 길이방향을 따라 2개로 분리되어 결합가능하게 구비된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 엘보우관(520)에는 엘보우 형상의 이송유로(523)가 형성되어 있다. 엘보우관(520)은 제1관체(521)와 제2관체(522)로 이루어져 서로 볼트결합되며, 제1관체(521)와 제2관체(522)가 합체되어 이송유로(523)를 형성하게 된다. 제1관체(521)에는 이송유로(523)의 곡선구간에서 일 단부까지 절반으로 절개되어 있고, 제2관체(522)에는 이송유로(523)의 일부를 이루는 홈이 형성되어 있다.
이와 같이 연결부(500)의 이송유로(523)를 그 길이방향을 따라 2등분함으로써 압출작업 후 용이하게 청소할 수 있게 된다. 제1관체(521)로부터 제2관체(522)를 해체한 후에는 제1관체(521)와 제2관체(522)에 형성된 이송유로(523) 내부를 쉽게 청소할 수 있게 되는 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 다이스 유닛(700)은 메인압출 유닛으로부터 혼합물이 유입되어 발포중층(11)을 형성하는 메인압출유로(720), 및 발포중층(11)의 외측에 외층(12)을 형성하는 원료가 유입되는 1쌍의 서브압출유로(730)를 포함한다.
메인압출유로(720)와 서브압출유로(730)는 다이스(710)에 형성된다. 메인압출유로(720)는 제1메인압출기(300)로부터 혼합물을 공급받아 발포중층(11)을 시트 형태로 발포성형한다. 서브압출유로(730)는 메인압출유로(720)의 양쪽에 각각 구비되고, 서브압출 유닛으로부터 원료가 공급된다.
본 실시예의 서브압출 유닛은 1쌍의 서브압출유로(730)에 서로 다른 원료를 각각 공급하는 제1서브압출기(610) 및 제2서브압출기(620)로 이루어져 있다. 본 실시예와 달리, 1쌍의 서브압출유로(730)에 동일한 원료가 투입되는 경우에는 하나의 서브압출기를 사용할 수 있다.
서브압출유로(730)의 단부는 메인압출유로(720)의 단부에 연통되어 하나의 토출유로(740)를 형성한다. 토출유로(740)에서는 메인압출유로(720)로부터 형성되는 발포중층(11)의 양쪽면에 서브압출유로(730)로부터 원료가 토출되면서 외층(12)이 동시에 형성된다.
이와 같이 발포중층(11)의 외측에 외층(12)이 동시에 형성됨으로써 외층(12)이 발포중층(11)의 외측을 감싸 발포중층(11)에 내포된 발포가스의 방출을 저지하게 된다. 발포중층(11)에 내포된 발포가스가 방출되면 발포중층(11)의 형상이 변형되어 발포체로서의 기능이 저하되는데, 외층(12)이 발포가스를 가둠으로써 발포중층(11)의 형상변형을 방지할 수 있게 되는 것이다.
다이스 유닛(700)에는 제1압력검출부(811)가 구비되고, 제2메인압출기(400)에는 제2압력검출부(812)가 구비되어 있으며, 연결부(500)에 제1메인압출기(300)의 압력을 검출하는 제3압력검출부(813)가 구비되어 있다.
제1압력검출부(811)는 다이스 유닛(700)의 메인압출유로(720) 압력을 측정하여 제어부로 압력신호를 송출하고, 제2압력검출부(812)는 제2메인압출기(400)의 압력을 검출하여 제어부로 압력신호를 송출하며, 제3압력검출부(813)는 제1메인압출기(300)의 압력을 검출하여 압력신호를 제어부로 송출한다.
제어부는 제1압력검출부(811)와 제2압력검출부(812) 및 제3압력검출부(813)로부터 압력신호를 수신하고, 제1압력검출부(811)와 제2압력검출부(812) 및 제3압력검출부(813)로부터 수신한 압력신호를 토대로 제1메인압출기(300)와 제2메인압출기(400)의 이송속도를 제어한다. 즉 제어부는 제1압력검출부(811)로부터 수신한 메인압출유로(720)의 압력이 설정값을 벗어나는 경우, 제2메인압출기(400)의 제2압출모터(410)의 출력을 1차적으로 조절하고 제1메인압출기(300)의 제1압출모터(310)의 출력을 2차적으로 조절한다.
가령, 제1압력검출부(811)로부터 수신한 메인압출유로(720)의 압력이 설정값 이하로 저하된 경우 먼저 제2메인압출기(400)의 제2압출모터(410) 출력을 높여 메인압출유로(720)로 공급되는 혼합물의 압력을 높이게 된다. 제2압출모터(410)의 출력조절에도 불구하고 메인압출유로(720)의 압력조절이 제대로 되지 않는 경우 제1메인압출기(300)의 제1압출모터(310) 출력을 높이게 된다. 이때, 상술한 바와 같이 제2메인압출기(400)의 압력이 제1메인압출기(300)의 압력보다 낮아야 하므로 제어부는 제2압력검출부(812)로 수신한 압력값과 제3압력검출부(813)로부터 수신한 압력값을 비교하여 제2메인압출기(400)의 압력이 제1메인압출기(300)의 압력보다 낮은 압력범위 내에서 제1메인압출기(300)의 제2압출모터(410)의 출력을 높여야 한다.
메인압출유로(720)의 압력조절이 설정값 내로 조절되면 제어부는 그때의 제2메인압출기(400)의 압력과 제1메인압출기(300)의 압력을 유지하도록 제1압출모터(310)와 제2압출모터(410)의 출력을 유지시킨다.
이와 같이 제1메인압출기(300)와 제2메인압출기(400)의 모터속도를 제어하여 다이스 유닛(700)의 메인압출유로(720) 압력을 조절함으로써 발포성형을 위한 최적압력을 용이하게 설정할 수 있게 된다.
다이스 유닛(700)에서 제조된 발포시트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 텐션롤러기구(91)와 냉각롤기구(92) 및 권취기구(93)를 순차적으로 통과하면서 롤 형태로 제조된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 혼합기 200 : 메인피더
210 : 호퍼 220 : 포집스크류
221 : 스크류축 222 : 스크류날개
230 : 피동스프라켓 240 : 포집모터
250 : 연동체인 260 : 이송스크류
270 이송모터 300 : 제1메인압출기
310 : 제1압출모터 400 : 제2메인압출기
410 : 제2압출모터 450 : 사이드피더
500 : 연결부 510 : 직선관
520 : 엘보우관 521 : 제1관체
522 : 제2관체 523 : 이송유로
610 : 제1서브압출기 620 : 제2서브압출기
700 : 다이스 유닛 710 : 다이스
720 : 메인압출유로 730 : 서브압출유로
740 : 토출유로 811 : 제1압력검출부
812 : 제2압력검출부 813 : 제3압력검출부

Claims (9)

  1. 식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지를 혼합하여 베이스재를 형성하는 혼합 유닛;
    상기 혼합 유닛으로부터 상기 베이스재를 공급받아 용융 및 압출하는 메인압출 유닛; 및
    상기 메인압출 유닛으로부터 배출되는 혼합물을 발포성형하여 발포중층을 시트형태로 제조하고, 상기 발포중층에 내포된 발포가스의 방출을 저지하도록 상기 발포중층의 외측면에 외층을 형성하는 다이스 유닛;
    을 포함하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인압출 유닛은,
    상기 혼합 유닛으로부터 베이스재를 공급받는 제1메인압출기;
    상기 제1압출 유닛과 다른 온도에서 상기 혼합물을 용융시키는 제2메인압출기; 및
    상기 제1메인압출기의 토출단과 상기 제2메인압출기의 유입단을 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결부는,
    상기 제1메인압출기의 단부에 연결되는 직선관과, 상기 제2메인압출기에 연결되는 엘보우관을 포함하되, 상기 엘보우관은 길이방향을 따라 2개로 분리되어 결합가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다이스 유닛은,
    상기 메인압출 유닛으로부터 혼합물이 유입되어 상기 발포중층을 형성하는 메인압출유로; 및
    상기 메인압출유로의 양쪽에 각각 구비되고, 상기 메인압출유로의 단부에 연통되며, 상기 발포중층의 외측에 상기 외층을 형성하는 원료가 유입되는 1쌍의 서브압출유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서브압출유로로 원료를 공급하는 서브압출 유닛;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 서브압출 유닛은,
    상기 1쌍의 서브압출유로에 서로 다른 원료를 각각 공급하는 제1서브압출기 및 제2서브압출기로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 다이스 유닛의 메인압출유로 압력을 검출하는 제1압력검출부;
    상기 제2메인압출기의 압력을 검출하는 제2압력검출부;
    상기 제1메인압출기의 압력을 검출하는 제3압력검출부; 및
    상기 제1압력검출부와 제2압력검출부 및 제3압력검출부로부터 압력신호를 수신하고, 상기 제1메인압출기와 제2메인압출기의 이송속도를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1압력검출부로부터 수신한 상기 메인압출유로의 압력이 설정값을 벗어나는 경우, 상기 제2메인압출기의 제2압출모터의 출력을 1차적으로 조절하고 상기 제1메인압출기의 제1압출모터의 출력을 2차적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 혼합 유닛은,
    식물체 원료인 바이오 매스와 플라스틱 수지가 투입되어 혼합되는 혼합기; 및 상기 혼합기로부터 토출되는 혼합물을 상기 메인압출 유닛으로 공급하는 메인피더;를 포함하고,
    상기 메인피더는,
    복수개가 서로 소정간격을 두고 평행하게 구비되고, 각 스크류축의 중앙을 중심으로 양쪽에 서로 반대방향의 스크류날개가 구비되며, 각 스크류날개는 인접하는 다른 포집스크류의 스크류날개와 서로 반대방향으로 구비되고, 호퍼로부터 토출되는 혼합물을 스크류축의 중앙으로 이동시키는 복수개의 포집스크류;
    상기 복수개의 포집스크류를 구동시키는 포집모터;
    상기 포집스크류의 축방향을 따라 중앙 아래에 구비되되 상기 포집스크류와 수직한 방향으로 구비되고, 상기 포집스크류의 중앙에서 낙하하는 혼합물을 상기 메인압출 유닛으로 공급하는 복수개의 이송스크류; 및
    상기 이송스크류를 구동시키는 이송모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 플라스틱 발포시트 제조장치.
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