KR20180065802A

KR20180065802A - 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치

Info

Publication number: KR20180065802A
Application number: KR1020160167096A
Authority: KR
Inventors: 강척구
Original assignee: 주식회사 상광
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-18

Abstract

본 발명은 탄소 발열체 열선를 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융점이 서로 다른 탄소 발열체 분말 압출물과 열가소성 플라스틱 수지 압출물을 각각으로 압출시키는 두 개의 압출 실린더를 통하여 원재료를 동시에 공급받음과 함께 복수의 열선이 탄소 발열체 내부에 수용되도록 구성되며, 위 탄소 발열체 분말 압출물과 열가소성 플라스틱 수지 압출물, 열선은 압출금형 내부 성형부에서 이중구조를 갖는 하나의 발열 케이블로 제조될 수 있는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치에 관한 것이다.

Description

탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치{Carbon cable double extrusion molding machine with carbon heating element heat wire}

본 발명은 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융점이 서로 다른 탄소 발열체 분말 압출물과 열가소성 플라스틱 수지 압출물을 각각으로 압출시키는 두 개의 압출 실린더를 통하여 원재료를 동시에 공급받음과 함께 복수의 열선이 탄소 발열체 내부에 수용되도록 구성되며, 위 탄소 발열체 분말 압출물과 열가소성 플라스틱 수지 압출물, 열선은 압출금형 내부 성형부에서 이중구조를 갖는 하나의 발열 케이블로 제조될 수 있는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 압출 성형이란 압출용 소재를 실린더에 투입하고, 투입된 소재를 압착, 용융시켜 압출금형(다이)으로 밀어내면서 일정한 형상의 성형품을 만든 후 냉각, 고화시켜 연속적으로 제품을 성형하는 가공법을 말한다.

상술한 압출 성형법을 통해 제품을 제작하는 장치를 압출 성형장치(압출기)라고 하며, 압출 원리에 따라 크게 스크류식과 비스크류식으로 나눌 수 있다. 비스크류식은 소재를 램, 롤러 또는 캠 등을 이용하여 압출하는 것이고, 스크류식은 스크류(screw)를 통해 소재를 압출하는 것을 말한다.

그리고, 스크류식 압출기는 단축 및 다축으로 나눌 수 있고, 명칭 그대로 하나의 스크류로 소재를 압출하는 것을 단축식이라고 하며, 2개 이상의 스크류가 맞물려 소재를 압출하는 것을 다축식이라고 한다.

한편, 어떠한 방식이든 원칙적으로 단일 소재를 압출금형으로 밀어내어 성형품을 제작하지만, 근래에는 두 종류의 소재를 함께 압출금형으로 밀어내어 성형품을 제작하는 이중 압출방식이 사용되고 있다.

여기서, 어떠한 압출방식을 사용하든 투입된 소재를 압착, 용융시켜 압출금형으로 밀어내면서 일정한 형상의 성형품을 연속적으로 제작하게 되는데, 주로 중공의 튜브나 호스, 가스켓, 팩킹, 몰딩 등의 제품을 제작하게 된다.

상기와 같이 각종 다양한 형상의 제품을 압출 제작하고자 할 경우 그 형상에 맞게 별도의 압출금형을 각각 구비해야 한다.

그리고, 카본은 원재료인 기능성 활성탄, 활성 탄소섬유 등의 카본입자에 별도의 바인더(카본입자를 접합시키기 위한 물질) 첨가하여 결합시킴으로써, 카본 내부에 다수의 미세공간을 형성한다.

그리고 카본을 통과하는 물질 중에 포함되어 있는 불순물을 여과하며 카본은 필터로의 기능 및 생산성을 고려하여 다양한 방법으로 생산이 되었고, 현재는 압출 성형장치에 의한 압출에 의하여 생산 되는 것이 일반적이다.

일반적으로 카본의 원료로는 기능성 활성탄, 활성 탄소섬유 등의 원재료 및 원재료를 접합하기 위한 열가소성 수지 등의 바인더가 사용이 된다.

그러나, 이러한 종래 기술의 경우 난방용 발열 카본 케이블의 제조 방법은 아직 개발되지 않고 있으며, 위 발열 카본 케이블의 이중압출성형은 일반적인 열기소성 플라스틱 성형과 비교하여 용융수지와 탄소미립자(카본 블랙)의 최적 배합조건을 통한 완벽한 교반이 성형과정에서 이루어져야 하는 기술적 어려움이 있다.

또한, 이중압출성형 과정에서 원소재인 카본&수지가 스쿠루 내에서 용융되는 과정에서 수지내의 탄소입자 배열 및 함침이 성형제품 내에 균일하게 유지되면서 성형되어야 하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1663939호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 두 종류의 압출소재인 탄소 발열체 분말과 열가소성 플라스틱 수지를 각각으로 압출시키되, 위 탄소 발열체 내부에는 발열체 열선을 갖는 다양한 형상의 압출 제품을 하나의 압출금형을 통해 연속적으로 제작할 수 있는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위한 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치이다.

본 발명은 탄소 발열체 분말의 압출물;과,

열가소성 플라스틱 수지의 압출물;과,

압출금형 내부 성형부에 수용되는 복수의 열선;은

위 탄소 발열체 분말 압출물과, 위 열가소성 플라스틱 수지 압출물이 채워지는 압출금형의 내부 성형부를 통하여 이중구조를 갖는 하나의 탄소 발열체 열선으로 형성된다.

본 발명의 본체에는 길이 방향을 따라 설치되는 탄소 발열체 분말 압출물의 제1 압출소재와 열가소성 플라스틱 수지 압출물의 제2 압출소재가 각각으로 저장되는 호퍼와, 위 탄소 발열체 분말 압출물의 제1 압출소재와 열가소성 플라스틱 수지압출물의 제2 압출소재 원료를 공급받아 용융시키는 제1 및 제2 압출 실린더와, 위 제1 및 제2 압출 실린더를 통해 유입되는 원료를 압출금형 내부로 공급시키는 제1 및 제2 연결부재와, 위 제1 및 제2 연결부재로 유입되는 원료를 공급받아 압출 성형하는 압출금형과, 위 압출금형은 복수의 열선을 가이드 하는 고정부재를 갖는 제 1금형과, 원료를 공급받고 탄소 발열체 열선 외형 형상으로 만드는 성형부를 갖는 제2 금형과, 위 성형부를 통하여 완성된 탄소 발열체 열선을 외부로 배출시키는 제3 금형과,

위 제1 및 제2, 제3의 금형을 통하여 배출되는 탄소 발열체 열선을 경화시키는 냉각통이 형성된다.

본 발명에 따른 탄소 발열체를 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치는 두 종류의 압출소재를 압출시켜 다양한 외경을 가지는 압출 제품을 하나의 압출금형을 통해 연속적으로 제작할 수 있다.

그리고, 기존 이중압출성형 기술 특성의 기능 및 공정상의 취약점을 완벽하게 보완할 수 있고, 카본 발열소재의 이중압출 성형방법으로 기존 압출성형 공정을 대체 사용할 수 있어 신규 수요 창출을 기대할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발열 카본 케이블 제품에 의한 이중압출 자동화 제어공정에 대한 기계적 메커니즘 적용을 시도하여 제품불량을 최소화함으로써 경제적인 양산적용이 가능한 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 정면도.
도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 평면도.
도 3은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 측면도.
도 4는 본 발명의 요부인 압출금형이 조립되는 상태의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 요부인 압출금형이 조립된 상태의 사시도.
도 6은 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 상태의 사시도.
도 7은 본 발명이 완성된 상태의 사시도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 본 발명의 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치는, 탄소 발열체 분말의 압출물(41);과,

열가소성 플라스틱 수지의 압출물(42);과,

압출금형(30) 내부 성형부(34)에 수용되는 복수의 열선(19);은

위 탄소 발열체 분말 압출물(41)과, 위 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 채워지는 압출금형(30)의 내부 성형부(34)를 통하여 이중구조를 갖는 하나의 탄소 발열체 열선(40)으로 형성될 수 있다.

그리고, 도 1 및 도 2, 도 3과 같이 본체(10)의 전후에 길이방향을 따라 설치되는 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41)과, 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)을 투입하는 각각의 호퍼(11)(12)가 형성된다.

그리고, 위 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41) 및 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)을 각각으로 공급받는 제1 및 제2 압출 실린더(13)(14)가 형성된다.

여기서, 위 제1 및 제2 압출 실린더(13)(14) 내부에는 스크루(15)와 히팅부(16)가 형성되어 탄소발열체 분말 압출물(41)과 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)를 용융시킬 수 있는 구성이다.

여기서, 위 스크루(15)는 구동모터(50)의 회전력을 전달하는 벨트(52)와 풀리(51)의 작동으로 회전될 수 있으며, 용융된 원료를 압출금형(30) 측으로 공급시킬 수 있는 구성이다.

여기서, 히팅부(16)는 스크루(15) 외부에 소정의 간격으로 형성되어 원료를 단계적으로 용융시켜 최상의 조건으로 형성시킬 수 있다.

여기서, 위 제1 압축소재 탄소발열체 분말 압출물(41) 및 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)은 서로 다른 재질이라 히팅부(16)의 용융 온도는 서로 상이하며, 스크루(15)의 회전력 또한 다르게 형성된다.

한편, 위 용융된 각각의 원료는 제1 및 제2 압출 실린더(13)(14)와 연결된 연결부재(17)(18) 내부로 유입되는 구성이다.

여기서, 위 연결부재(17)(18)는 압출금형(30) 좌,우측에 형성되는 플랜지(46)(47)에 고정되는 방식으로 서로 연결 고정된다.

위 연결부재(17)(18) 내부로 유입되는 원료는 위 압출금형(30)으로 순차적으로 유입될 수 있다.

이때, 압출금형(30)에는 용융되어진 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41)이 탄소발열체 분말 주입구(45)로 우선적으로 유입 공급됨과 함께 용융된 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 열가소성 플라스틱 수지 주입구(35)를 통하여 공급될 수 있다.

이때, 압출금형(30) 후방의 제1 금형(31)에 형성된 고정부재(20)에는 외부에서 공급되는 복수의 열선(19)이 수용된다.

여기서, 위 열선(19)은 고정부재(20)를 통하여 압출금형(30) 내부의 성형부(34) 중앙 좌,우측 선상에 위치하게 된다.

여기서, 위 고정부재(20)는 제1 금형(31) 표면에 형성된 고정구(21)에 조립 고정되는 구성이다.

그리고, 제2 금형(32) 내부에 형성된 성형부(34)에는 위 열선(19)을 기준으로 하여 용융된 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41)이 채워지게 됨과 함께 위 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41) 상측에는 용융된 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 채워지는 구성이다.

위와 같이 성형부(34)를 통하여 성형된 탄소 발열체 열선(40)은 제3 금형(33)에 형성된 배출홈(36)을 통하여 외부로 빠져 나올 수 있는 구성이다.

한편, 압출금형(30)은 복수의 열선(19)을 가이드 하는 고정부재(20)를 갖는 제 1금형(31)과, 원료를 공급받고 발열체 열선(40) 형상의 성형부(34)를 갖는 제2 금형(32)과, 위 성형부(34)에서 배출되는 탄소 발열체 열선(40)이 외부로 빠지는 제3 금형(32)(33)으로 형성된다.

그리고, 위 제1 및 제2, 제3의 금형(31)(32)(33)을 통하여 배출되는 탄소 발열체 열선(40)은 냉각통(43)으로 이동 경화될 수 있는 구성이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 압출 성형장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2, 도 3은 본 발명의 요부가 조립되는 상태를 개략적으로 나타낸 정면도, 평면도, 측면도이다.

여기서, 본 발명의 요부인 압출금형(30)은 탄소 발열체 분말 압출물(41)과 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)을 용융시키는 압축 실린더(13)(14) 전방에 고정되는 구성이다.

이때, 압축 실린더(13)(14)와 압출금형(30)은 각각의 연결부재(17)(18)와 서로 연결되도록 하였다.

또한, 압출금형(30)의 후방에는 열선(19)을 가이드하기 위한 고정부재(20)가 형성되어 있고, 위 고정부재(20)의 구멍에는 각각의 열선(19)이 수용되도록 하였다.

따라서, 고정부재(20)의 구멍에 유입되는 열선(19)은 좌,우측 방향으로 압출금형(30)의 내부 성형부(34)까지 도달하게 된다.

한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 요부인 압출금형이 조립되는 상태의 분해 사시도와 조립된 상태의 사시도이다.

위 압출금형(30)은 제1 금형(31), 제2 금형(32), 제3 금형(33)으로 분리 조립되는 방식이다.

여기서, 제1 금형(31)의 전방에는 열선(19)을 가이드하는 기능을 갖는 고정부재(20)가 형성된다.

여기서, 제2 금형(32)는 탄소 발열체 열선(40)의 외형을 형성시키기 탄소 발열체 분말 압출물(41)과 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)의 용융물이 유입되어 채워지는 성형부(34)가 형성된다.

여기서, 위 성형부(34)에는 용융되어진 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41)이 탄소발열체 분말 주입구(45)로 우선적으로 유입 공급됨과 함께 용융된 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 열가소성 플라스틱 수지 주입구(35)를 통하여 공급될 수 있다.

그리고, 도 6은 본 발명의 또 다른 요부를 발췌하여 확대한 상태의 사시도이다.

여기서, 제3 금형(33)의 전방에는 성형부(34)를 통하여 압출되는 탄소 발열체 열선(40)의 배출홈(36)이 형성되며, 이때 위 배출홈(36)을 통하여 배출되는 탄소 발열체 열선(40)은 도 2와 같이 냉각통(43)으로 이동되어 경화될 수 있다.

그리고, 도 7은 본 발명이 완성된 상태의 단면도이며,

여기서, 열선(19)을 기준으로 하여 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41)이 용융되어진 상태로 덮어지게 됨과 함께 위 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41) 상측에는 용융된 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 일체로 덮어지게 되는 구성이다.

즉, 도 2 및 도 7과 같이 용융점이 서로 다른 탄소 발열체 분말 압출물(41)과 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 각각으로 압출되는 두 개의 압출 실린더(13)(14)를 통하여 원료를 공급 받음과 함께 복수의 열선(19)이 탄소 발열체 내부에 수용되는 구성되며, 위 탄소 발열체 분말 압출물(41)과 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42), 열선(19)은 압출금형(30) 내부에서 이중구조를 갖는 하나의 탄소 발열체 열선(40)으로 제조될 수 있도록 구성하였다.

이상과 같이 본 발명의 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치는 두 종류의 압출물 소재를 압출시켜 하나의 압출금형을 통해 연속적으로 제작할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석 되어야 한다.

10. 본체 11,12. 호퍼
13,14. 압출 실린더 15. 스크루
16. 히팅부 17,18. 연결부재
19. 열선 20. 고정부재
21. 고정구 30. 압출금형
31. 제1 금형 32. 제2 금형
33. 제3 금형 34. 성형부
35. 열가소성 플라스틱 수지 압출물 주입구
36. 배출홈 40. 탄소 발열체 열선
41. 탄소 발열체 분말 42. 열가소성 플라스틱 수지
43. 냉각통
45. 탄소 발열체 분말 압출물 주입구
46,47. 고정 플랜지 50. 구동모터
51. 풀리 52. 벨트

Claims

탄소 발열체 분말 압출물(41)과 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 채워지는 압출금형(30)의 내부 성형부(34);
상기 압출금형(30) 내부 성형부(34)에 수용되는 복수의 열선(19);
상기 복수의 열선(19)이, 상기 내부 성형부(34)를 통하여 이중구조로 형성되는 하나의 탄소 발열체 열선(40); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치.
제1 항에 있어서,
위 압출금형(30) 후방의 제 1금형(31)에 형성된 고정부재(20)에는 외부에서 공급되는 복수의 열선(19)이 수용되며.
위 열선(19)은 고정부재(20)를 통하여 압출금형(30) 내부의 성형부(34) 중앙 좌,우측 선상에 위치될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치.
제1 항에 있어서,
위 압출금형(30) 후방의 제2 금형(32) 내부에 형성된 성형부(34)에는 열선(19)을 기준으로 하여 용융된 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41)이 채워지게 됨과 함께 위 제1 압출소재 탄소발열체 분말 압출물(41) 상측에는 용융된 제2 압출소재 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)이 채워져 하나의 탄소 발열체 열선 (40)외형으로 형성시킨 후, 제3 금형(33)에 형성된 배출홈(36)을 통하여 외부로 빠져 나오게 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치.
본체(10)에는 길이 방향을 따라 설치되는 탄소 발열체 분말 압출물(41)의 제1 압출소재와, 열가소성 플라스틱 수지 압출물(42)의 제2 압출소재가 각각으로 저장되는 호퍼(11)(12);와,
위 탄소 발열체 분말 압출물(41)의 제1 압출소재와 열가소성 플라스틱 수지압출물(42)의 원료를 공급받아 용융시키는 제1 및 제2 압출 실린더(13)(14);와,
위 제1 및 제2 압출 실린더(13)(14)를 통해 유입되는 원료를 압출금형(30) 내부로 공급시키는 제1 및 제2 연결부재(17)(18);와,
위 제1 및 제2 연결부재(17)(18)로 유입되는 원료를 공급받아 압출 성형하는 압출금형(30);과,
위 압출금형(30)은 복수의 열선(19)을 가이드 하는 고정부재(20)를 갖는 제 1금형(31);과,
원료를 공급받고 탄소 발열체 열선(40) 외형 형상으로 만드는 성형부(34)를 갖는 제2 금형(32);과,
위 성형부(34)를 통하여 완성된 탄소 발열체 열선(40)를 외부로 배출시키는 제3 금형(33);과,
위 제1 및 제2, 제3의 금형(31)(32)(33)을 통하여 배출되는 탄소 발열체 열선(40)을 경화시키는 냉각통(43)이 포함되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치.
제4 항에 있어서,
위 압출금형(30) 후방의 제1 금형(31)에 형성된 고정부재(20)의 구멍에는 외부에서 공급되는 복수의 열선(19)이 수용되되,
위 열선(19)은 고정부재(20)를 통하여 압출금형(30) 내부의 성형부(34) 중앙 좌,우측 선상에 위치하게 되며,
위 고정부재(20)는 제1 금형(31) 표면 중앙에 형성된 고정구(21)에 조립 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 열선을 갖는 카본 케이블 이중압출 성형장치.