KR20220108602A - 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치 - Google Patents

바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치 Download PDF

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Abstract

개시되는 발명은 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치에 관한 것으로서, 바이오 분말과 플라스틱을 함께 가열 및 용융하여 다이를 통해 압출하는 압출기;와, 상기 압출기의 다이에 연결되고, 상기 바이오 분말과 플라스틱의 용융물을 정해진 단면 프로파일로 성형하는 사이징 블록;과, 상기 사이징 블록에서 성형된 플라스틱 성형품을 냉각하는 냉각장치; 및 상기 플라스틱 성형품을 잡아당겨 추진력을 부여하는 풀러;를 포함하고, 여기서 상기 냉각장치는, 상기 풀러에 의해 추진되는 상기 플라스틱 성형품의 이송방향을 따라 배치되고, 상기 플라스틱 성형품을 바라보는 쪽의 모서리가 곡면을 이루는 몸체와, 상기 곡면의 시작점으로부터 소정 거리 이격되어 있는 슬릿 형태의 노즐구를 형성하는 노즐부를 포함하며, 상기 노즐구에서 분사하는 가압된 건조 기체와 상기 몸체의 곡면 사이에 코안다 효과가 발생하는 것을 특징으로 한다.

Description

바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치{Manufacturing device of plastic section member including bio powder}
본 발명은 자연 유래 소재인 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재(形材)를 제조하는 장치에 관한 것으로서, 특히 수분에 의해 바이오 분말의 고유 성질이 훼손, 손실되는 문제를 방지할 수 있는 압출 성형장치에 관한 것이다.
최근 의류, 건축, 식품, 의약품 등 여러 산업분야에 걸쳐 친환경 소재에 대한 관심이 높아지면서, 자연 유래 소재들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 자연 유래 소재로는 각종 광물이나 식물이 많이 연구되고 있으며, 특히 식물 소재는 친환경적이고 재배와 수확이 용이하며 다양한 기능성을 발휘하기에 인기가 높다. 예를 들어, 대마 줄기의 섬유는 섬유소가 풍부하기에 예로부터 삼베나 그물을 짜는 원료로 사용되었으며, 근래에는 항균, 항염증, 항진균성 등의 기능적 효능이 발견되면서 자연 유래 소재로 재조명되고 있다.
식물 소재는 소정의 공정을 거쳐 사용하기에 적합한 형태로 가공되어야 하는데, 그 한 가지 방법으로서 바이오 분말(합성 고분자가 아닌 자연유래의 섬유소 입자나 칩을 의미함)로 일차 가공을 한 후 플라스틱과 혼합하여 압출 성형(extrude)을 함으로써 내구성과 형태성을 부여하는 처리를 할 수 있다.
그런데, 바이오 분말을 포함한 플라스틱의 압출 성형 과정에는 바이오 분말에 나쁜 영향을 줄 수 있는 수분을 배제할 필요가 대두된다. 통상적으로 압출 성형 후의 냉각은 수조를 이용한 수냉 방식을 채택하고 있으며, 형재(예를 들어, 'ㄱ'자 형재나 'ㄷ'자 형재 등의 단면이 정해진 형태를 가진 길이 부재)의 형태를 잡는 사이징 장치에도 물이 사용된다. 그러나, 종래의 플라스틱 압출 성형처럼 다량의 물을 사용하는 것은, 바이오 분말을 함유한 플라스틱에서는 수분 침투에 의한 변성, 기능 열화와 같이 바이오 분말이 가진 본래의 좋은 성질을 앗아가는 문제를 야기한다.
따라서, 제조 과정 중에서 수분을 원천적으로 배제하면서, 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재를 효율적으로 제조할 수 있는 장치를 마련할 필요가 있다.
한국공개특허 제10-2019-0127492 (2019.11.13 공개)
본 발명은 바이오 분말을 함유한 플라스틱을 압출 성형하여 플라스틱 형재를 제조함에 있어서, 플라스틱 형재를 연속적으로 제조할 수 있는 효과적인 플라스틱 형재의 제조장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명은 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치에 관한 것으로서, 바이오 분말과 플라스틱을 함께 가열 및 용융하여 다이를 통해 압출하는 압출기;와, 상기 압출기의 다이에 연결되고, 상기 바이오 분말과 플라스틱의 용융물을 정해진 단면 프로파일로 성형하는 사이징 블록;과, 상기 사이징 블록에서 성형된 플라스틱 성형품을 냉각하는 냉각장치; 및 상기 플라스틱 성형품을 잡아당겨 추진력을 부여하는 풀러;를 포함하고, 여기서 상기 냉각장치는, 상기 풀러에 의해 추진되는 상기 플라스틱 성형품의 이송방향을 따라 배치되고, 상기 플라스틱 성형품을 바라보는 쪽의 모서리가 곡면을 이루는 몸체와, 상기 곡면의 시작점으로부터 소정 거리 이격되어 있는 슬릿 형태의 노즐구를 형성하는 노즐부를 포함하며, 상기 노즐구에서 분사하는 가압된 건조 기체와 상기 몸체의 곡면 사이에 코안다 효과가 발생하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 사이징 블록은, 제1 사이징 블록과, 상기 제1 사이징 블록에 결합하는 제2 사이징 블록을 포함하고, 상기 제1 사이징 블록과 제2 사이징 블록의 결합면 중의 적어도 일부가 상기 플라스틱 성형품의 단면 프로파일을 결정하는 프로파일 형성부를 이루며, 상기 프로파일 형성부 내부에 음압을 형성하는 진공 발생기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 진공 발생기는 고압의 공기 흐름에 의해 발생하는 벤츄리 효과를 이용하는 진공 이젝터이고, 상기 진공 이젝터의 흡입구는 상기 프로파일 형성부의 내부와 연통한다.
그리고, 상기 진공 이젝터는 상기 프로파일 형성부에 인접하여 상기 사이징 블록을 관통하거나 상기 사이징 블록에 삽입되어 배치되고, 상기 사이징 블록에는 상기 프로파일 형성부 및 상기 진공 이젝터와는 독립된 냉각유로가 구비될 수 있다.
또한, 상기 진공 이젝터의 관통 방향과 상기 냉각유로의 관통 방향은 서로 나란하거나 교차할 수 있다.
그리고, 상기 냉각장치는 상기 플라스틱 성형품의 일면, 또는 서로 대향하는 양면을 마주보도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 냉각장치의 상류와 하류 중의 적어도 어느 한 쪽으로 상기 플라스틱 성형품을 공기 부양하는 부양장치가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 부양장치는, 상기 플라스틱 성형품의 일면, 또는 서로 대향하는 양면에 대해 양압, 또는 양압 및 음압의 공기 분위기를 형성하는 에어홀, 또는 에어홀 및 진공홀을 구비한다.
그리고, 상기 에어홀과 진공홀에는 공기의 흐름에 저항을 일으키는 모세유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 에어홀과 진공홀은, 외부와 연통하는 홀과, 상기 홀보다 내경이 더 큰 공급홀을 구비하고, 상기 공급홀의 내주면을 따라 헬리컬 나선이 형성되며, 상기 헬리컬 나선에 밀착하는 핀이 상기 공급홀에 삽입되어, 상기 헬리컬 나선과 핀 사이의 공간이 상기 홀과 연통함으로써 상기 플라스틱 성형품의 일면, 또는 서로 대향하는 양면에 대해 양압 또는 음압의 공기 분위기를 형성한다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 플라스틱 형재의 제조장치에 의하면, 코안다 효과를 구현한 냉각장치의 표면을 따라 공기가 흐르게 되고, 이를 통해 플라스틱 성형품의 표면을 넓게 감싸는 두터운 기체층이 형성된다. 따라서, 본 발명의 냉각장치는 플라스틱 성형품의 표면에 대해 수직성분의 힘을 거의 작용하지 않기 때문에 아직 충분히 굳지 않은 플라스틱 성형품을 공냉방식으로 냉각하기에 아주 적합하다. 또한, 하나의 냉각장치가 부담해야 하는 냉각표면의 크기가 넓어지기 때문에, 기다란 플라스틱 성형품을 냉각해야 할 냉각장치의 개수를 크게 늘리지 않아도 된다는 이점을 가진다.
그리고, 본 발명에 구비되는 사이징 블록은 음압을 형성하여 플라스틱 성형품을 프로파일 형성부의 표면으로 잡아당기는 힘이 작용하도록 하며, 따라서 플라스틱 성형품의 단면 프로파일은 프로파일 형성부의 형태를 정밀하게 추종하게 된다. 또한, 프로파일 형성부 내면에 만들어진 음압의 공기 흐름은 프로파일 형성부와 플라스틱 성형품 사이에 유동하는 공기층을 형성하는데, 이러한 공기층은 공기 베어링의 역할을 함으로써 풀러로 견인하는 플라스틱 성형품이 사이징 블록을 원활하게 통과하는데 큰 기여를 하고, 이는 곧 풀러의 동력을 절감하는데 도움이 된다.
또한, 본 발명에 구비되는 부양장치는 플라스틱 성형품의 이송시에 작용하는 마찰력을 크게 감소시키며, 이는 풀러의 필요동력을 감소시키는 효과를 가져온다. 또한, 공기층에 감싸여 부양된 플라스틱 성형품에는 수분 등의 이물질이 침투할 위험이 현저히 줄어들고, 이동시의 마찰접촉으로 인한 손상의 우려도 크게 감소한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 형재의 제조장치에 대한 전체적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 플라스틱 형재의 제조장치에 구비되는 냉각장치를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 플라스틱 형재의 제조장치에 구비되는 사이징 블록의 구조를 도시한 도면.
도 4는 도 3의 사이징 블록에 장착되는 진공 이젝터의 배치에 대한 두 가지 실시형태를 도시한 도면.
도 5는 도 1의 플라스틱 형재의 제조장치에 구비되는 부양장치의 구조를 도시한 도면.
도 6은 도 5의 부양장치의 에어홀과 진공홀의 구조를 상세히 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치(10)(이하, 간략히 "플라스틱 형재의 제조장치"라 함)에 대한 전체적인 구성을 도시하고 있다. 도 1을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 플라스틱 형재의 제조장치(10)는, 크게 나누어 압출기(100)와 사이징 블록(200), 냉각장치(300) 및 풀러(500)를 포함한다.
압출기(100)는 바이오 분말과 플라스틱을 함께 가열 및 용융하고, 이를 말단의 다이(110)를 통해 압출함으로써 플라스틱 형재의 기본 형태를 성형하는 장치이다. 압출기(100) 안에서 플라스틱은 가열되어 용융되고, 용융된 플라스틱 안에 바이오 분말이 혼입된 상태로서 압출기(100) 출구단의 다이(110)(die)를 거치면서 소정 단면 형태의 플라스틱 형재로 가공되면서 압출된다.
이런 압출 과정 중에, 필요하다면 다이(110)에서 압출되기 이전에 필터링 과정을 통해 이물질을 제거할 수 있으며, 또한 적절한 지점에서 가스를 배출(ventilation)할 수도 있다. 가스 배출은 원활한 압출 공정을 위해 필요한 것인데, 바이오 분말 안에 함유된 수분이 고열을 받아 증기로 변화하면 압출 진행에 방해로 작용하게 되고, 또한 증기 기포가 중간 중간에 존재함으로써 플라스틱 형재가 연속적으로 압출되지 못하고 끊어지는 문제가 발생하기 때문이다. 또한, 압출기(100) 내부에서 발생한 유해가스를 배기하는 것은 바이오 분말 본연의 좋은 성질을 그대로 유지시키는데도 기여한다.
다이(110)에서 압출된 플라스틱 형재는 사이징 블록(200)을 통과하게 된다. 사이징 블록(200)은 플라스틱 형재의 단면 프로파일을 설계된 형태대로 더욱 정밀하게 다듬는 역할을 한다. 본 발명의 플라스틱 형재의 제조장치(10)에 적용되는 사이징 블록(200)의 상세한 구성에 대해서는 해당하는 부분에서 설명한다.
그리고, 사이징 블록(200)을 통과한 플라스틱 성형품(700)(플라스틱 형재)는 냉각장치(300)를 거치면서 고형화가 완료되어 안정된 형태를 유지하게 된다. 특히, 본 발명의 플라스틱 형재는 수조 안에 담긴 냉각수로 냉각되는 통상적인 수냉방식을 따르지 않는다. 이는 플라스틱 형재를 이루는 바이오 분말에 수분이 침투하면 바이오 분말 고유의 좋은 성질이 손상되기 때문이다. 본 발명의 냉각장치(300)는 공냉방식을 채택한 것이며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
풀러(500)는 플라스틱 성형품(700)을 잡아당겨 추진력을 부여한다. 풀러(500)로 플라스틱 형재를 잡아당김으로써 연속적인 압출 성형이 가능해진다. 풀러(500) 이후에는 플라스틱 형재에 펀칭 가공이나 프린팅을 하거나, 또는 쏘잉 머신(600)을 이용하여 적정 길이로 절단하는 공정이 부가될 수 있다.
도 2는 본 발명에 구비되는 냉각장치(300)를 도시한 도면이다. 도시된 냉각장치(300)는 풀러(500)에 의해 추진되는 플라스틱 성형품(700)의 이송방향을 따라 배치되며, 플라스틱 성형품(700)을 바라보는 쪽의 모서리가 곡면을 이루는 몸체(310)와, 곡면의 시작점으로부터 소정 거리(e) 이격되어 있는 슬릿 형태의 노즐구(320)를 형성하는 노즐부를 포함한다. 노즐구(320)에서는 가압된 건조 기체, 예를 들어 정화된 건조 공기(Clean Dry Air; CDA) 또는 일반적인 건조 공기가 분사되며, 분사하는 가압된 건조 기체와 몸체(310)의 곡면 사이에서는 코안다 효과가 발생한다.
코안다 효과에 의해 건조 기체는 곡면을 거쳐 몸체(310)의 표면을 따라 흐르게 되고, 이를 통해 플라스틱 성형품(700)의 표면을 넓게 감싸는 두터운 기체층이 형성된다. 따라서, 본 발명의 냉각장치(300)는 플라스틱 성형품(700)의 표면에 대해 수직성분의 힘을 거의 작용하지 않기 때문에 아직 충분히 굳지 않은 플라스틱 성형품(700)을 공냉방식으로 냉각하기에 아주 적합하다. 또한, 하나의 냉각장치(300)가 부담해야 하는 냉각표면의 크기가 넓어지기 때문에, 기다란 플라스틱 성형품(700)을 냉각해야 할 냉각장치(300)의 개수를 크게 늘리지 않아도 된다는 이점도 있다. 이러한 냉각장치(300)는 플라스틱 성형품(700)의 일면, 또는 서로 대향하는 양면을 마주보도록 배치될 수 있다. 도 2에서는 플라스틱 성형품(700)의 양면을 냉각하도록 위아래로 냉각장치(300)를 배치한 실시형태를 도시하고 있다.
도 3은 사이징 블록(200)의 구조를 상세히 도시하고 있다. 도시된 실시형태의 사이징 블록(200)은 제1 사이징 블록(210)과, 제1 사이징 블록(210)에 결합하는 제2 사이징 블록(220)을 포함하며, 제1 사이징 블록(210)과 제2 사이징 블록(220)의 결합면 중의 적어도 일부가 플라스틱 성형품(700)의 단면 프로파일을 결정하는 프로파일 형성부(230)를 이루고 있다. 즉, 플라스틱 성형품(700)은 사이징 블록(200)의 프로파일 형성부(230)를 통과하면서, 설계된 단면 프로파일에 정확하게 맞춰진 단면 향태로 조정된다.
특히, 본 발명의 사이징 블록(200)은 프로파일 형성부(230) 내부에 음압을 형성하는 진공 발생기(240)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 진공 발생기(240)는 사이징 블록(200)의 외부 또는 내부에 설치될 수 있다. 프로파일 형성부(230) 내부에 형성되는 음압은 플라스틱 성형품(700)을 프로파일 형성부(230)의 표면으로 잡아당기는 힘으로 작용하게 되며, 따라서 플라스틱 성형품(700)의 단면 프로파일은 프로파일 형성부(230)의 형태를 정밀하게 추종하게 된다. 또한, 프로파일 형성부(230) 내면에 만들어진 음압의 공기 흐름은 프로파일 형성부(230)와 플라스틱 성형품(700) 사이에 유동하는 공기층을 형성한다. 이러한 공기층은 공기 베어링의 역할을 함으로써, 풀러(500)로 견인하는 플라스틱 성형품(700)이 사이징 블록(200)을 원활하게 통과하는데 큰 기여를 하고, 이는 곧 풀러(500)의 동력을 절감하는데 도움이 된다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 사이징 블록(210)은 복수의 제1 단위 사이징 블록(211)이 길이방향(플라스틱 성형품의 이송방향)을 따라 상호 결합하여 이루어질 수 있다. 제1 단위 사이징 블록(211) 사이의 결합면에 프로파일 형성부(230)와 연통하는 공기통로(212)를 만들고, 이 공기통로(212)에 진공 발생기(240)를 연결함으로써 프로파일 형성부(230) 내부에 음압을 형성한다. 이와 같이, 제1 사이징 블록(210)을 복수의 제1 단위 사이징 블록(211)으로 구성하면, 프로파일 형성부(230)에 음압 분위기를 만들기 위한 공기통로(212)를 가공하기가 용이해진다.
여기서, 본 발명은 진공 발생기(240)로서 고압의 공기 흐름에 의해 발생하는 벤츄리 효과를 이용하는 진공 이젝터(240)를 적용하였다. 이는 압축공기를 만드는 것에 비해 음압(진공)을 만드는 것은 동력 효율면에서 매우 불리하고, 기기 자체의 크기는 물론 배관의 크기도 커져야 하는 등 비용이 많이 소모되는 비싼 에너지이기 때문에, 본 발명은 진공기기를 이용하는 대신에 압축공기를 이용하여 음압을 형성하는 것으로 구성하였다. 진공 이젝터(240)는 내부에 다단으로 설치된 벤츄리 관을 지나면서 압축공기의 압력이 낮아지는 것을 이용하여, 진공 이젝터(240)의 흡입구(242)로 유입되는 공기 흐름을 만드는 공지의 장치이다.
본 발명에서는 제1 단위 사이징 블록(211)을 관통하거나, 또는 제1 단위 사이징 블록(211)에 삽입되도록 진공 이젝터(240)를 장착하고, 프로파일 형성부(230)의 내부와 연통하는 공기통로(212)에 진공 이젝터(240)의 흡입구(242)를 연통하였다. 진공 이젝터(240)의 흡입구(242)는 하나 또는 두 개가 구비될 수 있다. 흡입구(242)가 하나인 경우에는 도 4의 (a)와 같이 제1 단위 사이징 블록(211)마다 진공 이젝터(240)를 장착하고, 흡입구(242)가 두 개인 경우에는 하나의 진공 이젝터(240)가 두 개의 제1 단위 사이징 블록(211)을 담당할 수 있으므로 도 4의 (b)와 같이 하나 걸러씩 진공 이젝터(240)를 장착할 수 있다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 진공 이젝터(240)의 출구에는 소음기를 장착하여 배기 소음을 저감할 수도 있다.
그리고, 도 3의 일 실시형태에서, 진공 이젝터(240)는 프로파일 형성부(230)에 인접하여 플라스틱의 성형품이 압출 성형되는 방향을 가로지르도록 사이징 블록(200)에 배치되고, 아울러 사이징 블록(200)에는 프로파일 형성부(230) 및 진공 이젝터(240)와는 독립된 냉각유로(214)가 구비되어 있다. 이러한 독립된 냉각유로(214)는 아직 뜨거운 플라스틱의 성형품을 사이징 블록(200)에서 적절히 냉각하여 고화를 촉진하기 위한 것이며, 냉각수가 흐르게 된다. 공간 효율을 고려하여, 사이징 블록(200)에 대한 진공 이젝터(240)의 설치 방향과 냉각유로(214)의 관통 방향은 서로 교차하는 것이 바람직할 수 있지만, 진공 이젝터(240)의 설치 방향과 냉각유로(214)의 관통 방향이 나란한 배치도 가능하다. 또한, 도면에는 진공 이젝터(240)가 플라스틱의 성형품이 압출 성형되는 방향을 가로지르도록 배치되어 있지만, 이는 일 실시형태일 뿐으로서 진공 이젝터(240)의 방향과 플라스틱의 성형품의 압출 성형 방향은 나란할 수도 있다.
도 5는 냉각장치(300)와 연계되는 부양장치(400)에 대해 도시하고 있다. 코안다 효과를 이용한 공냉식의 냉각장치(300)에 대해, 그 상류와 하류 중의 적어도 어느 한 쪽으로 플라스틱 성형품(700)을 공기 부양하는 부양장치(400)가 배치되어 있다. 부양장치(400)는 냉각장치(300)를 통과하는 플라스틱 성형품(700), 즉 플라스틱 형재를 바닥에 대해 미소하게 떠 있게 한다.
부양장치(400)로 인해, 플라스틱 성형품(700)의 이송시에 작용하는 마찰력은 크게 감소하고, 이는 풀러(500)의 필요동력을 감소시킨다. 또한, 공기층에 감싸여 부양된 플라스틱 성형품(700)에는 수분 등의 이물질이 침투할 위험이 현저히 줄어들고, 이동시의 마찰접촉으로 인한 손상의 우려도 크게 감소한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 부양장치(400)는, 냉각장치(300)의 배치와 유사하게, 플라스틱 성형품(700)의 일면 또는 서로 대향하는 양면에 배치할 수 있다. 그리고, 부양장치(400)에는 플라스틱 성형품(700)에 대해 양압 또는 음압의 공기 분위기를 형성하는 에어홀(410) 또는 진공홀(420)을 구비한다. 에어홀(410)은 압축공기를 토출하여 양압을 형성하고, 에어홀(410)은 주변의 공기를 흡입하여 음압을 형성한다.
플라스틱 성형품(700)의 부양을 위해서는 양압을 형성하는 에어홀(410)이 필수적으로 필요한데, 에어홀(410)과 진공홀(420)을 적절히 배치하여 에어홀(410)에서 진공홀(420)로 흐르는 공기 흐름을 형성함으로써 안정적으로 플라스틱 성형품(700)을 부양할 수도 있다.
에어홀(410)과 진공홀(420)을 통과하는 공기의 유량은 안정적인 부양을 위해 일정하게 유지될 필요가 있으며, 이는 공기의 흐름에 강한 저항을 가하는 것으로 달성할 수 있다. 이를 위해 에어홀(410)과 진공홀(420)에 공기의 흐름에 저항을 일으키는 모세유로(직경은 작으면서 길이는 긴 유로)를 만들 수 있으며, 본 발명은 그 하나의 방안으로서 도 6과 같이 에어홀(410)과 진공홀(420)에 헬리컬 형태의 모세유로를 구성하였다.
도 6을 참조하면, 에어홀(410)과 진공홀(420)은, 외부와 연통하는 홀(430)과, 상기 홀(430)보다 내경이 더 큰 공급홀(432)을 구비하고 있다. 공급홀(432)의 내주면을 따라서는 헬리컬 나선(434)이 형성되어 있으며, 헬리컬 나선(434)에 밀착하는 핀(436)이 상기 공급홀(432)에 삽입되어 있다. 이에 따라, 헬리컬 나선(434)과 핀(436) 사이의 공간이 외부와 연통하는 홀(430)과 연통하여 이 좁은 공간을 통해 공기가 흐르게 된다. 이와 같이, 매우 한정된 공간을 통해 공기가 흐름으로써 강한 저항이 공기 흐름에 작용하게 되고, 이를 통해 플라스틱 성형품(700)의 일면, 또는 서로 대향하는 양면에 대해 양압 또는 음압의 공기 분위기가 안정적으로 형성된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 플라스틱 형재의 제조장치
100: 압출기 110: 다이
200: 사이징 블록 210: 제1 사이징 블록
211: 제1 단위 사이징 블록 212: 공기통로
214: 냉각유로 220: 제2 사이징 블록
230: 프로파일 형성부 240: 진공 발생기(진공 이젝터)
242: 흡입구 300: 냉각장치
310: 몸체 320: 노즐구
400: 부양장치 410: 에어홀
420: 진공홀 430: 홀
432: 공급홀 434: 헬리컬 나선
436: 핀 500: 풀러
600: 쏘잉 머신 700: 플라스틱 성형품

Claims (10)

  1. 바이오 분말과 플라스틱을 함께 가열 및 용융하여 다이를 통해 압출하는 압출기;
    상기 압출기의 다이에 연결되고, 상기 바이오 분말과 플라스틱의 용융물을 정해진 단면 프로파일로 성형하는 사이징 블록;
    상기 사이징 블록에서 성형된 플라스틱 성형품을 냉각하는 냉각장치; 및
    상기 플라스틱 성형품을 잡아당겨 추진력을 부여하는 풀러;
    를 포함하고,
    상기 냉각장치는,
    상기 풀러에 의해 추진되는 상기 플라스틱 성형품의 이송방향을 따라 배치되고,
    상기 플라스틱 성형품을 바라보는 쪽의 모서리가 곡면을 이루는 몸체와, 상기 곡면의 시작점으로부터 소정 거리 이격되어 있는 슬릿 형태의 노즐구를 형성하는 노즐부를 포함하며,
    상기 노즐구에서 분사하는 가압된 건조 기체와 상기 몸체의 곡면 사이에 코안다 효과가 발생하는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이징 블록은,
    제1 사이징 블록과, 상기 제1 사이징 블록에 결합하는 제2 사이징 블록을 포함하고,
    상기 제1 사이징 블록과 제2 사이징 블록의 결합면 중의 적어도 일부가 상기 플라스틱 성형품의 단면 프로파일을 결정하는 프로파일 형성부를 이루며,
    상기 프로파일 형성부 내부에 음압을 형성하는 진공 발생기가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진공 발생기는 고압의 공기 흐름에 의해 발생하는 벤츄리 효과를 이용하는 진공 이젝터이고,
    상기 진공 이젝터의 흡입구는 상기 프로파일 형성부의 내부와 연통하는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공 이젝터는, 상기 프로파일 형성부에 인접하여, 상기 사이징 블록을 관통하거나 상기 사이징 블록에 삽입되어 배치되고,
    상기 사이징 블록에는, 상기 프로파일 형성부 및 상기 진공 이젝터와는 독립된 냉각유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진공 이젝터의 관통 방향과 상기 냉각유로의 관통 방향은 서로 나란하거나 교차하는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각장치는 상기 플라스틱 성형품의 일면, 또는 서로 대향하는 양면을 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각장치의 상류와 하류 중의 적어도 어느 한 쪽으로 상기 플라스틱 성형품을 공기 부양하는 부양장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부양장치는,
    상기 플라스틱 성형품의 일면, 또는 서로 대향하는 양면에 대해 양압, 또는 양압 및 음압의 공기 분위기를 형성하는 에어홀, 또는 에어홀 및 진공홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에어홀과 진공홀에는 공기의 흐름에 저항을 일으키는 모세유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 에어홀과 진공홀은,
    외부와 연통하는 홀과, 상기 홀보다 내경이 더 큰 공급홀을 구비하고,
    상기 공급홀의 내주면을 따라 헬리컬 나선이 형성되며,
    상기 헬리컬 나선에 밀착하는 핀이 상기 공급홀에 삽입되어, 상기 헬리컬 나선과 핀 사이의 공간이 상기 홀과 연통함으로써 상기 플라스틱 성형품의 일면, 또는 서로 대향하는 양면에 대해 양압 또는 음압의 공기 분위기를 형성하는 것을 특징으로 하는 바이오 분말을 포함하는 플라스틱 형재의 제조장치.
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