KR930001111B1 - 열가소성 재료로 된 제품의 제조방법, 장치 및 그 제품 - Google Patents

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Description

열가소성 재료로 된 제품의 제조방법, 장치 및 그 제품

제1도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 제1실시예를 나타낸 도해도로서, 형제(shapes)제조를 위한 것임.

제2도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 제2실시예를 나타낸 도해도로서, 판제(plates)제조를 위한 것임.

제3a 내지 3m도는 본 발명에 따른 방법에 의하여 제1도 및 2도의 장치들중 어느 하나로서 만들 수 있는 형제와 판제의 여러 가지 단면을 나타낸 도면.

본 발명은, 충진재를 함유 또는 비함유할 수 있으며 적어도 하나의 가요성 재료 시이트에 의해 보호되는 열가소성재료의 코어를 갖는 형제(shapes) 또는 판제(plates)와 같은 세장 제품(elongated products)의 연속적 제조에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 제품의 코어가 제조의 종료시에 적어도 하나의 가요성 재료시이트에 의하여 완전히 봉입되는 새로운 방법과; 상기 방법을 수행하기 위한 장치와; 상기 특수한 방법에 의하여 수득되며, 두개의 길이방향의 모서리를 가진 코어의 주변을 전장에 걸쳐 연속적으로 펼쳐져 상기 코어를 피복하는 가요성 재료의 피복과 상기 코어로서 이루어지는 원래의 일반적 특징을 가지는 세장 제품을 제공하는 것이다.

각 단면이 충진재를 함유 또는 비함유할 수 있으며 종이, 판지 또는 폴리에틸렌 필름과 같은 두개의 가요성 필름 시이트 사이에 끼워지는 열가소성 재료의 코어를 가지는 매우 다양한 단면의 형제 및 판제의 제조는 다수의 최근 기술들로부터 공지되어 있다.

이러한 제품들 모두는 그들 길이 전체에 걸쳐서 그리고 하나의 가로단부로부터 나머지 가로단부에 까지 그 단면이 어떠하든지 정확히 일정한 형상과 두께로 된 단면을 가진다.

따라서 이들 제품은, 적절한 단면을 가진 다이로부터의 압출에 의하여 직접적으로, 또는 압연프레스장치의 롤이나 실린더들 사이에서의 성형가공 및/또는 캘린더 가공에 의하여 수득되며, 후자의 두 작업은, 소망에 따라 연삭, 세정 (wa shing), 분류, 가열, 재가열, 탈기, 세단(shredding), 절단, 보정, 연전(spreading), 압축, 코우팅, 열성형, 용접, 그리고 또 소망에 따라, 생산될 세장 제품의 코어를 구성하는 순수 또는 혼합상태의 재료가 그 재료를 가열된 원통형 배럴을 통하여 압출기의 출구를 구성하는 다이를 향해 연속적으로 밀어내는 압출기 스크류에 의하여 가압, 가열 및 균질화 될때, 사출, 압출, 또는 관입(intrusion) 작업까지도 조합된다.

특히 스크랩이나 폐기물로부터 플라스틱 재료의 제품을 연속으로 제조하는 것은 예를들어 프랑스 특허번호 80,10508/2455968에서 공지되어 있다. 이 방법은, 플라스틱 재료의 매트(mat)를 그 연화점까지 가열하고, 상기 매트의 상하에 폴리에틸렌 필름을 배치하며, 그리고 매트와 두개의 필름으로 구성된 적층체를 필름에의 매트 접착과 그에 따른 적층체의 결합 및 완성제품의 소정두께로 만드는 캘린더링 장치의 롤들 사이로 도입하여 이루어진다.

판지의 적층 구조물을 형성하는 것은 프랑스 특허출원 번호 81.16574에서 공지되어 있다. 여기서는 순수 또는 스크랩 재료이며 입자로 만들어진 열가소성 재료가 두매의 판지 시이트 사이에 끼워지고, 이 적층 구조물이 그후 가열, 압축, 성형, 냉각 및 길이 절단된다.

소망에 따라, 판지의 각 상하층 사이에 교대로 복수의 열가소성 재료층과 복수의 판지층을 배치하여 완성제품의 두께를 변동시키고 그것에 적절한 기계적 특성을 부여하며, 판지와 열가소성 재료의 상기 중첩층은 함게 가열단계와 압축단계를 거쳐 용해상태로 된 열가소성 재료가 그층들 각각에 그리고 두개의 외부 판지층에 완전하고 정확하게 부착하게 된다.

상기 두가지의 방법중 하나에 의하여 수득된 세장제품 즉 형제 및/또는 판제는 모두 동일한 결점들을 가지고 있다. 즉; 압축 및 캘린더링 작업과정에 있어서, 용해된 열가소성 재료가 적층체의 길이방향으로 이어진 두 모서리를 따라 흐르거나 누출하여 표면 결합과 특히 외관을 손상하는 세류(細柳)의 자국 및 버어(burr)가 형성되며(이들은 최종 마무리 및 절단작업 과정에서 연삭이나 재단되어야 한다), 열가소성 재료의 어떤 흐름이나 세류가 완성제품의 강도와 접합을 떨어뜨리기 때문에 완성제품의 기계적 특성에 역효과를 준다; 완성제품의 두께가 열가소성 재료로 된 코어를 피복하는 상하층들 사이의 불연속성에 기인하여 필연적으로 두껍다; 외부층들 사이에 끼워진 열가소성 수지의 두께의 상당한 증가에 의하여만 해소될 수 있다.

형제나 판제를 압축기로서 각각 또는 형상다이를 통과시켜 직접 제조하는 것도 역시 공지되어 있다. 상기 판제 및 형제는 충진재를 갖거나 갖지 않은 순수 또는 재생열가소성 재료로서 만들어지며 압출된 형제나 판제의 변형을 피하기 위하여 다이에서 방출됨과 동시에 냉각된다.

이점에서, 압출기는, 재료를 용융상태로 만들고, 전혀 단단함이 없으며 그에 의해 자유로이 늘어뜨리는 것이 허용될 수 없고 변형의 위험과 압출된 리본이나 형상의 파손에 기인하는 어떠한 당김도 가해질 수 없는 부드러운 재료를 배출하는 것이 진정으로 실현되어야 한다.

압출기는 열가소성 재료의 배출이 ″조직화″되지 않은 그 출구에서 일종의 단순한 펌프에 불과하다.

결과적으로, 현재는, 더욱 일정한 제품을 사용하기 위하여, 압출기에 의하여 배출되는 재료의 ″로우프″ 또는 ″로드″가 진공상태 또는 수조에서 냉각된다. 이 냉각단계는 매우 느리고 어떤 플라스틱 재료 특히 폴리에틸렌이 ″하이트 트랩(heat trap)″일 때 더욱더 느끼며, 로드의 심부까지 냉각하는 것은 단순한 표면 냉각보다 훨씬 느리다.

예를들면, 압출기에 의하여 압출되는 재료의 주어진 체적에 대하여, 다이의 적절한 배출율은 주로 압출되는 제품 단면의 함수로서, 더 정확히는 재료가 공기에 노출되는 교환 표면의 합수로서 변화한다는 것이 확인되었다. 그리하여 큰 직경의 얇은 튜브인 경우에 한계 압출율은 분당 30m이며, 큰 폭의 평판인 경우에 한계 압출율은 분당 20m로 떨어지고 고형 원통 로우프나 로드인 경우에 한계 압출율은 분당 5 내지 6m 사이로 줄어든다.

이들 압출율을 넘으면 제품은 변형하며, 또는 구겨지거나 퍼지든가 찢어진다.

상기 형상들 사이에서 관측되는 상당한 차이는 상기 재료의 압출율을 결정하는 것이 플라스틱 재료의 냉각 시간임을 명백히 나타낸다.

바꿔 말하면, 주어진 압출기는, 특히 제작자에 의하여 수행된 테스트에서 나온 표준 생산율이 그 기술 명세서에서 주어진 경우에, 그 표준 생산율에서 결코 사용되지 않고 압출된 제품의 단면 형상과 두께에 따라 사용자에 의하여 채택되는 훨씬 낮은 생산율에서 사용된다.

낮은 생산율을 완화하기 위하여, 압출기에 의해 배출되는 플라스틱 재료를 추가의 보호장치, 특히 재료의 변형이나 찢어짐을 회피하고 더 높은 압출율을 허용하는 장치에 관련시키는 것이 고려되어 왔다. 그러나 이러한 경우에, 압출된 제품의 어떤 기계력 (장력, 압력, 비틀림, 중력)으로부터 보호되어야 할 길이가 너무 커서 각 압축 작업장에는 열가소성 재료의 수정냉각을 위해 요구되는 대량의 공간이 각 압출기의 출력측에 낭비된다.

또한 실제적으로 작업장에서 대량의 공간을 낭비하기 보다는 압출율을 앞에서 제공된 값, 즉 고형 원통 로우프나 로드에 대해 분당 5 내지 6m, 넓은 판매 대해 분당 20m, 큰 직경의 튜우브에 대해 분당 30m로 줄이는 것이 바람직하다.

이들 압출율에서, 중력의 영향이 제거되거나 적어도 제한되는 한, 부드러운 플라스틱 재료를 변형의 위험없이, 다이에서 나오자마자 수송하는 상태로, 그 진행율이 다이를 통과하는 재료의 압출율과 같은 무한 콘 베어어 벨트로 수송할 수 있다.

결론적으로 외형에 비교적 결점이 없는 열가소성 재료의 형제 및 판제를 직접 압출기로부터 제조할 수 있는 반면에, 이러한 기법은 두가지의 주요한 단점을 가진다. 즉; 이것은 다이로부터의 낮은 압출율에만 채용될 수 있으며, 그 압출율은 형제 또는 판제의 두께 증가에 따라 감소한다 ; 만족스럽지 못한 기계적 강도 즉 열가소성 재료의 기계적 강도와 조잡한 완성 외관을 가진 완성제품이 제조되며, 열가소성재료는 인쇄나 피복도 되지 않으며, 따라서 그것은 대개 식품산업 분야에서의 요구 표준을 만족하지 못한다.

영국 회사 ″플라스틱 리사이클링″에 의해 개발된 ″리걸(Regal)″법이라 불리는 방법이 또한 공지되어 있다. 여기서 연삭에 의해 절삭된 열가소성 폐기물은, 캘린더링 영역에 선행하는 제1가열 영역과; 연속적으로 진행하며 출구를 향하여 약간 좁혀지는 대향한 표면을 가지고 그에 의해 발생된 조임이 플라스틱 재료를 약간 압축되게 하는 두개의 무한 벨트 사이의 통로와; 두개의 벨트와 이들 벨트 출구에 있는 냉각영역으로 구성되는 장치의 입구에 있는 제2가열영역;을 가지는 변환기로 공급된다.

절단 후, ″리걸″법에 의하여 수득된 판널은 가구, 포장, 하역, 공공토목 공사 및 건물의 단열 분야에 채용된다.

이 방법에 의하여 수득된 제품은 불행하게도 다른 방법에 관하여 언급한 결점들 모두들 가지고 있다. 즉 : 그들의 기계적 특성은 거의 가공된 열가소성 재료의 것으로, 이것은 제품이 만족할만한 강성과 강도를 보장하기 위하여 매우 큰 두께를 가져야 한다는 것을 의미한다; 두개의 가압벨트의 출구에서 배출된 열가소성 재료 평판의 길이방향으로 신장된 모서리는 열가소성 재료의 유동과 누설에 기인한 많은 결점을 가지며, 그 때문에 버어 없는 완성제품을 얻기 위하여 추가의 연삭이나 톱질 작업이 요구된다; 완성제품은 인쇄되지 않으며, 완성 상태가 조잡하고, 식품 산업의 표준을 만족시키지 못한다.; 제품의 제조, 특히 무한벨트를 거치는 통과가 재료의 조임시 파손이나 찢어짐을 방지하기 위하여 매우 느린 속도로 수행된다.

본 발명은 앞에서 언급한 모든 결점들을 극복하는 것을 목적으로 하며, 그에 의해 유동 및 누출 현상을 배제하며, 동시에 특히 열가소성 재료가 압출기의 출구와 캘린더링 롤의 입구에서 나오는 배출율을 증가하게 함으로써 생산율의 상당한 증가가 가능하게 하는 방법을 제안한다.

또한 본 발명의 방법에 의하여 생산된 세장 제품은, 다양한 형식의 마아킹 (marking)을 허용하고 현저하게 향상된 기계적 특성을 가지며 그에 의하여 주어진 특성에 대해 훨씬 얇은 형제 및 판제를 제조할 수 있게 하는 무결점의 완성 상태를 가진다.

본 발명의 제1분야에 따르면, 열가소성 재료로 만들어지며 충진재를 포함 또는 비포함하며, 적어도 하나의 가요성 재료의 시이트에 의해 보호되느 코어를 가진 제품을 연속적으로 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 열가소성 재료를 그 연화 온도에 이르도록 가열하며, 상기 열가소성 재료를 그 보호시이트 또는 시이트들과 조립하며, 시이트 또는 시이트들을 열가소성 재료에 접착하기 위하여 상기 조립체를 캘린더링 하고, 그리고 상기 조립체를 소망 길이의 조각으로 절단하는 단계로 구성되며, 연화된 열가소성 재료를 일정한 단면의 로드 형태로 그 보호 시이트상에 위치시키며, 열가소성 재료의 배출율과 거의 같은 율로 그 보호 시이트상에 당김으로써 상기 로드를 캘린더링 롤로 이송하며, 동시에 상기 로드상에 보호 시이트를 덮여 씌우거나 로드를 제2시이트로의 모서리부가 제1시이트의 모서리부와 겹치도록 피복함으로서 상기 로드를 피복내에 완전히 둘러싸며, 그리고 캘린더링 작업을 시행하며, 그리하여 완전히 봉쇄된 로드를 일정한 길이로 절단하는 단계들에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

열가소성 재료를 그의 연화온도에 이르도록 하기 위하여 사용되는 기계(압출기, 캘린더, 턴넬오븐, 가스제트나 적외선 판널로서의 프레스 가열, 블로우 파이프로서의 믹서가열, 전도나 복사에 의한 가열)에서 뜨거우며 연화된 열가소성 재료나 나올때 즉시 그 보호 시이트상에 직접 위치시킴으로써, 플라스틱 재료의 로드를 변경시키지 않고 상기 보호 시이트상에 이동시킬 수 있다.

따라서, 이제는 상기 기계의 출구단에서의 냉각의 불리함 없이 플라스틱 재료를 연화시키기 위하여 사용되는 기계의 생산율을 최적화할 수 있다.

사이트-종이, 판지, 천, 유리섬유, 판지와 폴리에틸렌 도는 판지와 알루미늄과 폴리에틸렌의 복합체-형상으로 제공되는 여러 재료는, 열가소성 재료가 그것을 연화하는 기계로부터 나올때의 온도 및 상기 열가소성 재료의 보호라는 양조건과 양립할 수 있으며, 즉 상기 플라스틱 재료를 피복할때의 단순한 가압은 보호 시이트를 플라스틱 재료에 확실히 접착시켜 온도, 압력, 습도 및 주위 대기의 표준 상태에서 분리되지 않는 합성체를 형성하기에 충분하다.

결과적으로 열가소성 재료의 연화에 사용되는 기계는 그 표준 속도에서 가동될 수 있다.

연화된 열가소성 재료상에 접촉하여 끌어 당기는 대신에 보호 시이트상에 접촉하여 끌어당김으로써 로드 파손의 어떠한 위험도 배제한다. 이러한 방법의 실행에 있어 새로운 제한들이 상당히 늘어나며, 만족시킬 새로운 기준은 이제 보호 시이트가 연화된 열가소성 재료의 로드를 운반하기 때문에 그것을 캘린더 롤로 이동시키기 위하여 끌어당길 때 보호 시이트의 퍼짐에 대한 저항의 기준이다.

진행을 적절히 하면 충진재를 포함 또는 비포함하는 열가소성 재료가 탈기 시스템과 바람직하게 연결된 압출기내에서 연화된다.

열가소성 재료를 연화하기에 적합한 여러 가지 장치들중에서, 압축기는 가장 나은 재료의 균질화를 보장하고 또한 처리된 재료의 최고의 출력을 보장하며 그에 의해 생산율이 더 높아지게 하는 기계이다.

본 발명의 실시를 적절히 하면, 열가소성 재료는 약 140℃의 최대 온도에서 압출되며, 그것이 냉각을 위한 어떠한 방법도 고려되어 있지 않은 채 보호 시이트상에 놓여짐과 동시에, 열가소성 재료의 로우프 또는 로드는 캘린더 롤로 이송되면서 동시에 보호 시이트를 사기 로드 주위에 덮으며, 로드는 아직 100 내지 120℃ 정도의 충분히 높은 온도에 있을 때 캘린더된다.

로드를 아직 뜨거울 때 캘린더 작업함으로써, 로드를 변형시키고 점진적으로 평평하게 하며, 캘린더의 출구에 평스트립 형태로 이송하는 것이 매우 용이하며, 상기 평스트립은 롤성형기를 거쳐 통과함으로써 차례로 가공되어 매우 다양한 형상으로 성형되기게 충분할 만큼 아직 뜨겁다.

그리하여, 캘린더링 작업후 다시 보호 시이트내에 싸여진 로드의 냉각에 대해 어떠한 방법도 고려되지 않은채, 싸여진 로드는 그것이 80°내지 100℃의 온도에 있는 동안 롤성형기내에서 변형됨으로서 최종 형상으로 성형된다.

또한 본 발명의 실시의 최적 방식에 따르면, 로드는 적어도 분당 20m의 속도로 압출되며, 그것은 즉시 보호 시이트에 실려 동일한 속도로 캘린더로 이송되며, 이는 고형 로드의 압축 속도를 최대 분당 6m로 허용하는 공지방법에 비하여 생산율에 있어 현저한 향상을 이룬다.

연화된 열가소성 재료의 로드를 수용하는 보호 시이트는 로드가 평평하게 되고 그리하여 그 용도에 상응하는 단면형상으로 성형된 후에 로드와 그리고 이 경우에 서로 겹친 시이트의 길이방향으로 이어진 두개의 모서리를 완전하고 계속적으로 덮어 싸기에 충분한 넓이이다. 다른 실시예의 경우에는 연화된 재료의 로드를 수용하는 보호 시이트는 요구되는 형상으로 최종적으로 성형되는 형제나 판제보다 겨우 약간 더 큰 폭을 가지며, 그리고 이 경우에 시이트는 제1하부 지지체를 구성하며, 이것은 캘린더링 하기 전에 로드를 완전히 덮기 위하여 상부 지지체를 구성하는 동일형식 및 폭의 제2시이트와 결합되며, 제2시이트의 모서리부는 제1시이트의 모서리와 겹치고, 여기서 다시 로드는 보호 필름내에서 완전히 덮여 싸여져서 그것에 완전히 접착된다.

로드를 둘러싸는 보호 시이트 또는 시이트들은 종이나 판지의 시이트들, 또는 천의 시이트들, 판지와 풀리에틸렌 또는 판지, 알루미늄 및 폴리에틸렌으로 구성되는 복합체의 시이트들로 만들어진다.

이들 모든 재료들은, 160℃보다 훨씬 높은 온도 따라서 압출기에서 나오는 연화된 재료의 로드의 온도보다 높은 온도에 견디며, 분당 20m 이상의 훨씬 높은 생산율 즉 속도에 상으하는 점착 마찰에 견디는 고통의 특징을 갖는다.

또한 뜨겁고 부드러운 열가소성 재료는 압축 및 냉각후 제안된 이들 여러 가지 재료들의 피복에 완벽하게 부착한다는 것이 알려져 있다.

따라서 상기한 모든 피복 재료들은 본 발명의 방법을 실시하는데 더할나위 없이 적합하다.

사용된 열가소성물은 충진재를 포함 또는 비포함할 수 있는 순수재료이거나, 또는 본 발명 실시의 원가를 줄이기 위하여 재생되는 스트랩 재료이거나 둘중의 하나이다.

따라서 세가지의 열가소성 폐기물로서는 폴리머 생산기의 스트랩, 변성기로부터 직접 재생 불가능한 스크랩, 그리고, 최종 소비자와 특히 포장, 필름과 백(농업, 공업, 상업용)에서 나온 폐기물등을 열거할 수 있다.

본 발명은 모든 열가소성 스트랩 재료와 현재 소각되고 있는 모든 폐기물 원료를 재사용할 수 있도록 하며, 만조시킬 유일한 조건은, 열가소성 재료가 보호 피복재에 대한 양호한 부착성을 보장하며 그에 의해 충진재와 보호 피복재를 포함하는 열가소성 코어로서 이루어진 복합 구조물의 우수한 접합을 보장하기에 충분한 양이 되도록 열가소성 재료와 결합될 수 있는 충진재의 중량이 혼합물의 60%를 넘지 않아야 하는 것이므로, 이점에서 매우 이로운 것이라 생각된다.

어떤 경우에, 본 발명은 중량이 혼합물의 60% 이상에 상당하는 충진재에 의해 오염된 열가소성 재료를 재사용할 수 있도록 하며, 상기 불순한 열가소성 재료는 이러한 경우에 압출기내에서 순수 열가소성 재료 또는 더 적게 불순한 열가소성 재료와 혼합되어 최종적으로 압출기에 의해 균일화된 재료가 열가소성 재료의 중량을 적어도 40%를 가지도록 한다.

열가소성 재료와 혼합되는 충진재는 매우 다양한 원료로서 구성될 수 있다:즉 섬유, 예를들면 천, 종이, 판지 또는 기타의 셀룰로오스 섬유, 그리고 종이 제조에서 나오는 불순하고 물에 젖은 섬유, 유리 섬유, 석면이나 목재 섬유들까지도 고려할 수 있다:또한 운모분말, 도토, 실리카, 알루미늄이나 나무 톱밥도 고려할 수 있다:뿐만 아니라 알루미늄, 철 또는 가요성 금속 리본이나 플라스틱 리본과 같은 리본의 미세하고 가벼운 와이어도 고려될 수 있다.

섬유 충진재의 경우에, 이들 섬유는 바람직하게 길며, 유리하게는 그들이 적어도 2m 이상의 길이를 가지고 완성제품에 우수한 강성 특성을 부여할 수 있다.

열가소성 재료는 알출기에 도입되기 전에 충분한 균질 상태가 되도록 미세하게 파쇄되어야 한다.

따라서, 모든 플라스틱 폐기물은 충진재의 중량이 60%를 넘지 않는 양을 가지거나 그와 혼합되는 한 재생될 수 있으며 그에 의해 가치를 발휘할 수 있다.

또 하나의 결과로서, 그에 의해 본 발명은, 종이 제조에서 사용되고 현재 폐기되는 출발재료, 즉 폴리에틸렌+알루미늄+셀룰로오스 섬유 복합체로서 알루미늄이 다른 두 구성물로부터 분리될 수 없는 오염물로 생각되기 때문에 결코 재생될 수 없었던 것도 재사용할 수 있도록 한다.

이와 같이, 종이나 판지와 같은 폴리에틸렌+셀룰로오스 섬유 복합체를 재생하는 것은 현재 다소 통례로 되어 있는 반면에, 폴리에틸렌+셀룰로오스 섬유+알루미늄 복합체는 불행하게도 회수 불가능하다고 생각되는 폐기 생산물의 대부분을 이루고 있다.

방금 언급한 복합물의 재사용을 제한없이 허용하는데 있어서, 그 결과 본 발명은, 변경 불가능한 폐기 생산물 원료의 완전한 이용을 제공함으로써 공해 방지 운동의 관점에서 만족할만한 해결책을 제공하며, 전혀 비용이 들지 않는 생산물의 이용에 의해 순수한 경제적인 관점에서 만족할만한 해결책을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2분양에 따르면, 이상에서 명확히 설명한 방법의 실시를 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 ; 연화 온도까지 가열되었고 충진재를 포함하거나 포함하지 아니하며 일정 단면을 가지고 반죽상태에서 로드의 형태로 되어 있는 열가소성 재료를 배출하는 수단과; 상기 로드 아래에 가요성 재료의 시이트를 펴기 위한 수단과; 로드가 놓여져 있는 시이트를 그 자체 위로 싸거나, 제2시이트로서 그 모서리부가 제1시이트의 모서리부에 겹치도록 로드를 덮음으로써, 상기 가요성 재료로서 상기 로드를 완전히 둘러싸기 위한 수단과; 적어도 제1시이트를 열가소성 재료의 배출속도와 거의 같은 속도로 당기기 위한 수단과; 그리고 그리하여 완전히 싸여진 로드를 소정의 길이로 절단하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 제3분야에 따르면, 코어가 충진제를 포함하거나 포함하지 아니하는 열가소성 재료로 이루어지며 적어도 하나의 가요성 재료 시이트로서 보호되는 형제 또는 판제와 같은 제품, 특히 세장 제품이 제공되며, 상기 제품은 이상에서 특정된 방법에 따라 만들어진다. 상기 제품이 형제 또는 판제일 때 그 길이방향으로 적어도 보호 가요성 시이트의 모서리들이 겹쳐 있는 영역이 존재할 수 있다.

이 제품에 있어서, 열가소성 재료, 예를들면 폴리에틸렌이나 폴리비닐클로라이드와 같은 것은, 한편으로 여러 가지 고형 충진재들 사이의 접합재로서, 다른 한편으로는 코어를 둘러싸는 피복재와의 접합재로서 역할한다.

이 점에서, 피복재로서 판지-폴리에틸렌 복합제나 판지-알루미늄-폴리에틸렌 복합제를 사용하는 것은, 복합제의 폴리에틸렌이 열가소성 재료 코어의 피복재에 대한 접착을 훨씬 향상시킨다는 추가의 이점을 가져올 수 있다.

이상에서 특정된 제품에 있어서, 충진제를 포함하거나 하지 않은 열가소성 재료 코어와 그를 둘러싼 시이트나 시이트들간의 부착은 그 복합 구조물의 특성이 그 여러 구성물의 누적적 특성을 능가하게 한다.

코어와 피복재 사이의 상승효과는 특히 완성제품의 기계적 특성의 시험에서 나타나며, 이는 우수한 연신저항과 우수한 압축, 굽힘 및 비틀림 강도를 가진다. 이 상승효과의 가능한 이유는, 보호 피복재가 그 두께의 길이방향으로 신장한 모서리들을 포함하는 코어를 덮고 있다는 것과, 그리하여 피복재의 모든 위치들 사이에 접합성 결속이 존재한다는 것, 그리고 또한 코어가 피복재에 대한 부착에 의하여 긴밀하게 결합되어 있기 때문에 제품의 모든 위치들 사이에 접합성 결속이 존재하는 것 등이다.

수득된 최종 제품은 또한 열가소성물의 모든 특성과 피복재의 모든 특성을 가진다. 예로서 다음과 같은 것을 들 수 있다.

플라스틱 재료에 기인한 불침투성, 열가소성, 피복재에 기인한 인쇄 가능성, 역시 피복재에 기인한 저온 조건하에서의 양호한 성능, 피복재의 재료 즉 외부환경과 접촉하는 유일의 재료가 식품 표준을 만족시키기에 충분한데서 비롯되는 식용제품에의 명백한 적합성, 연속된 피복재가 일정하고 매끄러운 표면을 제공하여 충진재의 양이 많아지는 만큼 더욱 드러나고 명확해지는 플라스틱 재료의 표면 결점들을 없애는데서 비유되는 양호하에 마무리된 외관, 제품의 코어를 구성하는 열가소성 재료가 충진재를 포함하는 경우에, 수득된 완성 제품은 또한 충진재의 특성을 가진다. 그래서 특히 사용된 충진재의 종류와 양에 의존하여 연신 및/또는 압축 및/또는 파손 및/또는 굽힘 및/또는 비틀림 저항성에 있어서 훨씬 향상된다.

본 발명의 비한정적인 실시예와 여러가지 실시형태를 첨부도면을 참조하여 이하에서 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시하기 위한 장치의 제1실시예를 나타낸 도해도로서, 이 실시예는 특히 그 자체상에 덮이게 되는 시이트내에 둘러싸인 형제를 제조하기 위하여 제공된다.

제2도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 제2실시예를 나타낸 도해도로서, 이 실시예는 특히 제1하부 지지체와 로드를 덮는 제2상부 지지체에 의하여 둘러싸여지며 캘린더링 후에 제2지지체의 길이방향으로 신장한 모서리부가 제1지지체의 모서리부에 겹쳐지는 판제를 제고하기 위하여 제공된다.

제3a 내지 3m도는 본 발명에 따른 방법에 의하여 제1도 및 제2도의 장치들 중 어느 하나로서 만들 수 있는 형제와 판제들의 여러 가지 단면을 나타낸다.

도면을 참조하면, 참고부호(1)은 가압 스크류(2)와 결합된 공급 호퍼이며, 가압 스크류(2)는 그 수직축에 관하여 3의 방향으로 회전할때 핀 즉 날(4)들을 회전구동한다. 호퍼(1)에는 모든 종류의 열가소성 폐기물, 필름, 포장, 우유팩, 여러 가지 종이 제조 스크랩 산물이 공급되며, 이들은 호퍼(1)위에서, 직사각형(5)으로서 도해적으로 표시된 커터를 가지고 있는 방음 그라인더에 의해 충분히 미세하며 균일한 상태로 파쇄된다.

호퍼(1)내로 공급된 재료는 또한, 충진재를 포함 또는 비포함할 수 있으며, 섬유, 종이, 알루미늄, 나무톱밥, 혹은 미세하고 긴 유리섬유 또는 금속섬유의 형태인 순수 열가소성 재료일 수 있다.

호퍼(1)의 출구는 산물을 압출기(7)의 입구(6)에 직접 공급하며, 압출기(7)는 열 저항체(8)를 구비한 원통형 배럴과, 기어 세트(11)에 의해 화살표(10)로 나타낸 바와 같이 회전구동되는 중앙의 압출 스크류(9)를 가지며, 기어 세트(11)는 주 모터(13)에 의해 화살표(12)로 표시된 대로 회전구동된다.

강제급송장치를 가지는 압출기(7)는 모터(15)에 의해 구동되는 탈기 펌프 (14)와 결합된다.

열가소성 재료와 그 충진재를 포함하는 소정의 입자 사이즈의 친밀한 혼합물은 스크류(9)에 의하여 압출기(7)의 입구로 부터 출구로 보내어진다. 열 저항체(8)의 조합된 작용에 의하여 혼합물은 용해상태로 되어 훨씬 더 균질화된다.

이러한 조건하에서, 부드러운 재료의 로드(16)는 약140℃의 온도와 적어도 분당 20m의 속도로 압출기의 출구에서 배출된다. 이 부드럽고 뜨거운 재료의 로드 단면은 압출기의 출구에 배치된 다이의 형상에 따른다. 이 단면은 구멍없는 원통, 정사각형, 부호(17)와 같이 비교적 평평한 직사각형, 또는 부호(18)에서와 같이 작은 측부가 둥글게 되어 있는 것일 수도 있다.

특히 좁은 폭의 형제를 제조하는 것을 목적으로 하는 제1도에 나타낸 장치의 실시예에 있어서, 로드(16)는 가요성 재료 예를들면 종이, 판지 또는 천의 시이트 (19)상에 즉시 놓여지며, 이 시이트(19)는 릴(20)에 의해 공급되고, 소망에 따라 로드(16)의 과도 냉각을 방지하거나 적어도 제한하기 위하여 적외선(21)으로 예열이 가해진다.

캘린더 라인(23)의 롤(22)들중 적어도 하나에 의해 전방으로 당겨질때, 시이트 (19)는 연속적인 접기에 의해 형성되며, 제1가이드(24)는 부호(25)로서 도해적으로 나타낸 바와 같이, 시이트의 모서리부를 올리고, 제2가이드(26)는 화살표(27)로서 도해적으로 표시한 바와 같이 로드를 완전하고 연속적으로 싸기 위하여 모서리부를 서로 겹쳐 접는다.

이러한 방식으로 둘러싸여진 로드는, 최소한의 기계적 응력도 받지 않고 따라서 비틀림이나 찢어짐의 위험이 전혀 없이 캘린더 라인의 롤로 이송된다. 이를 이루기 위하여 보호 시이트(19)가 롤(22)에 의해 당겨지는 속도는 로드(16)의 압출속도와 동일하여야 함을 명백하다.

압출기(7)의 다이와 캘린더 라인(23) 사이의 거리가 짧을때 그리고 로드 (16)가 어떤 별도의 냉각을 받지 않았을때, 보호 시이트(19)에 의해 둘러싸인 상기 로드는, 그것이 아직 100°내지 120℃ 정도의 온도 즉 가공, 압축 및 성형되기에 적합한 온도에 있는 동안 캘린더 라인의 롤(22)에 의하여 처리된다.

여하튼, 압출기의 다이와 캘린더 라인(23)간의 거리는, 실제로 시이트로서 둘러싸인 로드가 제1캘린더링롤의 입구에서 가지고 있어야할 이상적인 온도의 함수로서, 결정 즉, 길어지거나 짭아질 수 있다.

시이트(19)는 캘린더링 롤들 사이를 통과할때 롤에 의해 가해진 압력의 효과만으로 열가소성 재료의 코어에 부착한다.

소망에 따라 부착을 용이하게 하기 위하여 하나 또는 그 이상의 롤(22)들은 물에 의한 연속적 냉각이 가해진다.

충진재를 포함하거나 포함하지 않으며 보호 시이트에 의해 완전히 둘러싸여진 열가소성 재료 코어로서 형성된 평평한 복합 구조물(28)은 캘린더링 라인의 최종 한쌍의 롤에서 나온 다음 성형라인(29)으로 이송되며, 거기서 연속된 복수쌍의 롤(30)사이 를 통과함으로써 부호(31)와 부호(32)로 도해적으로 나타낸 바와 같이 점진적으로 원하는 단면 또는 형상으로 형성된다.

평복합 구조물(28)은, 그것이 고온으로 캘린더 라인을 나와서 80°내지 100℃ 사이의 이상적 가공온도에서 성형 라인에 들어오기 때문에, 롤들 사이에서 용이하게 가공되어 변형 가능하다.

복합 구조물은 그의 최종 단면 예를들면 부호(32)에서 도해적으로 나타낸 단면 구조물로 성형된 후에, 커터(33)에 의해 요구되는 길이의 조각으로 절단된다.

구체적인 예로서, 3mm의 두께와 70mm의 전개 길이를 갖는 L 단면 요소, 즉 각각 35mm의 폭을 갖는 두개의 플랜지를 직각으로 접어 상기 L 단면 요소를 제조하기 위하여, 54%의 고밀도 폴리에틸렌과 미소량의 알루미늄 폐기물을 포함하는 46% 종이 섬유의 혼합물이 압출되어 직경 8.17mm의 원통형 로우프 혹은 로드형태로서 분당 20m의 속도로 배출된다.

이 로드는 140℃의 온도로 압출기를 나와서 즉시 160mm 폭의 크라프트지 (Karft paper) 시이트 상에 놓여지며, 이 시이트는 분당 20m의 속도로 제1쌍의 캘린더 롤에 의해 당겨진다.

동일 혼합물이 동일 압출기에 의하여 140℃의 동일 온도에서 동일 직경의 로드 형태로 분당 40m의 속도로 배출되면, L 단면 요소는 폭이 동일하고 두께는 절반인 1.5mm이고 직선 미터당 중량이 100g인 것이 제조될 수 있다.

캘린더링 이후에 L형상으로 접혀지는 두개의 전술한 L 단면 요소들은, 시간당 200kg의 생산율을 갖는 종래의 압출기에 의해 배출되는 동일 혼합물로부터 수득되었다.

또 하나의 제조에 있어서, 시간당 800kg의 더 높은 생산율을 가진 다른 종래의 압출기에서 수득되고 배출되는 동일 혼합물로써, 8.17mm의 직경을 갖는 원통형 로드는 분당 80m의 속도로 배출되어 캘린더링 이후에 70mm의 폭과 3mm의 두께 그리고 직선 미터당 중량 200g의 평평한 형상을 가지게 되었다.

장치의 끝에서, 이 평 스트립은 앞의 예에서와 같이 35×35×3mm 치수의 L 단면 요소로 접혀져 성형되었다.

달리 말하면, 제3예에서 수득된 L 단면 요소는 제1예에서 수득된 것과 동일의 기술적 특성을 가지지만, 4배 더 빨리 생산되었다. 따라서 이것은 본 발명 실시의 한계가 생산 설비(압출기)의 한계이며 코어 및 피복재를 형성하기 위하여 사용된 재료의 한계가 아님을 나타낸다.

예를 통하여, 압출에 의해 V형 단면의 다이로 부터 직접 만들어지는 동일의 L 단면 요소는 겨우 약 분당 5m의 속도로 다이에서 배출될 수 있으며, 생산된 L 단면 요소는 또는 전혀 아름답지 않은 마무리 상태와 본 발명의 복합 구조물에서 형성된 L 단면 요소보다 훨씬 열등한 기계적 특성을 가짐을 알 수 있다.

예를들면, 두 단부만이 지지되는 길이 380mm의 평 스트립은 그 중앙부에서 수직 상향 압력(추를 사용하여)이 가해지며, 각 시편의 처짐이 밀리미터의 백분의 일로 측정된다.

여러 가지 시편들이 측정되었는데, 첫번째 것은 종래의 직접 압출기법에 따라 생산되었던 것이며, 나머지는 본 발명의 실시예서 나온 것으로 둘러산 종이의 두께를 변경시킨 것이다.

처짐량 5mm는, 피복재가 없는 종래의 L 단면 요소에 대해 50g의 추, 피복재 0.15mm 두께에 대해 160g의 추, 피복재 0.4mm 두께에 대해 300g의 추, 그리고 마지막으로 피복재 0.6mm 두께에 대해 450g의 추를 사용하여 이르게 되었다.

제2도에 나타낸 장치의 실시예는 겹치는 두 시이트에 의해 성형되는 복합 구조물의 제조를 위한 것으로, 상기 장치는 결과적으로 특히 큰 폭의 판제를 제조하기 위한 것이다.

이 장치에서, 호퍼(1) 및 (15)를 가지는 장치 및 요소는 제1도에 나타낸 장치의 것과 동일하다.

압출기(7)의 다이는 연화된 재료의 뜨거운 로드 혹은 로우프를 원통(16) 형태나 더욱 타원화된 형태(18)중의 하나로 배출하며, 이 로드는 어떤 경우라도, 릴(20)로부터 공급되며 소망에 따라 적외선(21)에 의해 예열되는 제1보호 시이트 (19)상에 즉시 놓여진다.

이 로드 이송 시이트(19)에는 부호(35)로 나타낸 바와 같이, 시이트(19)의 두 모서리부를 올리고 그들을 로드(18)상에 부호(36)로 덮어접는 장치(34)에서 제1성형 작업이 가해진다.

제2성형장치(41)를 통과함으로써, 두개의 시이트(19,37)는 로드(18)에 더욱 밀접하게 부착되며, 그들 자체로 일부 겹쳐 전체로서 화살표(42)로 표시된 배치로 된다.

이러한 방식으로 로드는 캘린더링 라인(43)으로 옮겨져, 거기서 적어도 한쌍의 롤(44)의 최소한 하부 시이트(19)를 로드의 압출속도와 같은 속도로 당긴다.

롤(44)에 의하여 가해지는 압력 또는 압력들은 로드를 더욱 얇게하며, 로드는 전체로서 화살표(45)로 표시되어 있는 더욱 평평해진 형상을 띠게 되며, 동시에 시이트(19,37)들은 열가소성 재료 코어에 부착한다.

이점에서 시이트(19,37)들의 폭은 단면의 함수로서, 더 정확하는 캘린더의 출구에 배치될 부호(45)로 표시된 최종 판제의 폭의 함수로서 결정된다는 것이 명확하다.

시이트(19,37)들의 폭은 실제로, 판자(45)의 최종단면에서 길이방향으로 이러진 모서리부가 시이트(19,37)들로 덮여 시이트들의 모서리부들이 서로 겹치도록 선정된다.

따라서, 열가소성 재료는 적어도 일부가 항상 겹친 상태로 있는 시이트 (19,37)들 사이에서 계속하여 봉쇄되어 있기 때문에, 캘리더링 라인(43)을 통과하는 동안 열가소성 재료의 어떠한 흐름이나 누출도 일으키지 않는다.

캘린더링 후에, 판제는 소망에 따라 성형라인(46)의 롤들 사이에서 성형될 수 있으며, 그 다음에 커터(47)에 의해 소정의 길이로 절단된다.

또 하나의 실시예에서, 소정의 길이로 절단된 판제(45)는 그 다음에 프레스 장치(48)에서 성형된다.

성형이나 프레싱에 의한 판제의 형상화는, 제1도에 나타낸 장치에서와 같이, 판제(45)가 가공이나 변형되기에 충분한 고온으로 최종T아의 캘린더 롤들을 떠나기 때문에 여전히 가능하다.

모든 제품, 즉 제1도 또는 제2도에 나타낸 장치들중 하나에서 제조된 형제나 판제는, 충진제를 포함 또는 비포함할 수 있고, 두개의 길이방향으로 이어진 완성제품의 모서리를 덮는 하나 또는 둘의 가요성 재료 시이트에 의해 완전하고 연속적으로 둘러싸이는 열가소성 재료 코어를 포함한다는 공통의 특징으로 가진다.

따라서 이 제품은 열가소성 재료 코어가 보호 시이트 하에서 절대적으로 보이지 아니하는 매우 독특한 외관을 가진다.

완성된 형상은 매우 다양한 단면으로 배출될 수 있다. 에를들면, 평 스트립 (49)(제3a도), L 단면 요소(50)(제3b도), U 단면 요소(51)(제3c), 직사각형 또는 정사각형의 단면(52)를 가지는 튜브(제3d 및 3e도)로서 그 두모서리가 자유로운 채로 있거나 반대로 접착이나 기타 방법에 의해 고착되는 것, 삼각형 비임(54)(제3f도), 쇼크를 흡수하는 L 단면 요소(55)로서 그 플랜지가 L단면 요소의 중앙을 향하여 약간 초과 성형되어 있는 것(제3g도), 또 하나의 쇼크를 흡수하는 L단면 요소(56)로서 그 플랜지가 웨브의 중앙까지 이어진 것(제3h도), L단면 비임(57)(제3l도), 그리고 상기 비임의 수정(58)으로서 한 모서리가 웨브를 지지하는것(제3j도), 직사각형 단면 비임의 변형예로서 그 작은 측부가 이중 두께(61)를 갖는 것(제3k도)등이다.

완성 판제는 모서리부(59)가 올려져 있을 수 있으며(제3l도), 톱니형 단면 (60)(제3m도)을 가질 수도 있다.

상기의 다양한 제품을 랩핑(wrapping), 포장(형제) 및 하역(적하 바구니와 상자를 수송하기 위한 판과 팔렛트)과 같은 여러 가지 산업에 이용될 수 있다.

본 발명의 범위가 상기한 용용형태나 실시에에 한정되도록 의도된 것은 아니며, 특허청구범위에 특정된 바와 같이 본 발명의 범위에서 벗어나지 아니한 다양한 변경이 고려될 수 있다.

Claims (13)

1. 열가소성 재료로 만들어지며 충진재를 포함 또는 비포함할 수 있고 적어도 하나의 가요성 재료의 시이트에 의해 보호되느 코어를 가진 제품을 연속적으로 제조하기 위하여 열가소성 재료를 그 연화 온도에 이르도록 가열하는 단계와, 상기 열가소성 재료를 그 보호시이트와 조립하는 단계와, 상기 시이트를 상기 열가소성 재료에 부착시키기 위하여 상기 조립체를 캘린더링 하는 단계와, 그리고 상기 조립체를 원하는 길이의 조각으로 절단하는 단계를 포함하는 제조방법에 있어서, 연화된 열가소성 재료를 일정한 단면의 로드형태로 그 보호 시이트상에 위치시키는 단계와, 상기 보호 시이트를 열가소성 재료의 배출속도와 실질적으로 동일한 속도로 당김으로써 상기 로드를 캘린더링 롤로 이송함과 동시에 보호 시이트를 상기 로드 둘레에 접어 밀폐하거나 제1시이트의 모서리부와 제2시이트의 모서리부를 서로 겹치게 하여 상기 덮어 간다는 것 중의 어느 하나로써 상기 로드를 덮어 간다는 것 중의 어느 하나로써 상기 로드를 피복재로 둘러싸는 단계와, 그리고 캘린더링 작업 및 완전히 둘러싸인 로드를 소정의 길이로 절단하는 작업을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 충진제를 포함 도는 비포함할 수 있는 열가소성 재료가 압출기내에 연화되며, 열가소성 재료가 연화 및 압출되고 있는 동안 열가소성 재료를 탈기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 충진재를 포함 또는 비포함할 수 있는 열가소성 재료가 최고온도 약 140℃의 온도에서 압출되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 둘러싸인 로드의 캘린더링이 100°내지 120℃ 사이의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 로드가 분당 20m 이상의 속도로 배출되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 로드가 종이, 판지, 천, 유리섬유의 웨브(web), 판지-폴리에틸렌의 웨브, 또는 판지-알루미늄-폴리에틸렌의 웨브에 의하여 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 열가소성 재료가 충진재를 포함하며, 충진재는 직물 섬유, 종이, 판지, 기타 셀룰로오스 섬유, 유리섬유, 석면, 목재, 운도분말, 도토, 실리카, 알루미늄 또는 나무톱밥으로 구성되며, 상기 혼합물은 이 경우에 열가소성 재료의 중량이 40% 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 캘린더링과 절단 단계 사이에 상기 조립체를 성형장치의 롤들 사이에 통과시켜 성형하는 단계를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 둘러싸인 로드의 성형이 80°내지 100℃ 사이의 온도에서 실시됨을 특징으로 하는 제조방법.
10. 연화온도까지 가열되고 충진재를 포함 또는 비포함유할 수 있으며 일정 단면을 가지고 반죽상태인 로드 형태로 되어 있는 열가소성 재료를 배출하는 수단과 ; 상기 로드 아래에 가요성 재료의 시이트를 펴는 수단과; 상기 로드를 상기 가요성 재료로서 상기 로드가 놓여져 있는 시이트를 그 자체 위에 사거나 또는 제2의 시이트를 가지고 그 모서리부가 제1시이트의 모서리부에 겹치도록 상기 로드를 덮음으로써 완전히 둘러싸는 수단과; 그리고 완전히 둘러싸여진 로드를 소정의 길이로 절단하는 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치.
11. 제10항에 있어서, 캘린더링 수단과 절단 수단 사이에 성형수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 열가소성 재료로 만들어지며 충진재를 포함 또는 비포함할 수 있고 적어도 하나의 가요성 재료 시이트에 의해 보호되는 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 방법에 의하여 생산되는 제품.
13. 제12항에 있어서, 길이방향으로 보호 가요성 시이트의 모서리들이 겹쳐 있는 영역이 존재하는 형제 또는 판제 형상인 것을 특징으로 하는 제품.

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