KR100220232B1

KR100220232B1 - 편상입자의 배열유지 장치

Info

Publication number: KR100220232B1
Application number: KR1019960071112A
Authority: KR
Inventors: 조극래
Original assignee: 조극래
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1999-09-15
Also published as: WO1998027142A1; AU5413698A; EP0946626A1; KR19980052167A

Abstract

본 발명은 마이크로미터() 단위의 편상입자(片狀粒子)를 투명세라믹, 합성수지 등 기존의 재료속에 의도하는 대로 배열시키는 배열 유지(또는 고정) 장치에 관한 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명요지는 액상물질 속에 혼합된 편상입자 또는 인편상 입자를 형틀(5)내에 주입하여 형틀(5)을 원운동시키면 형틀(5)내에 조각된 임의의 형상 모양대로 편상입자를 배열시킬수 있도록 한 것으로, 이의 발명요지는 형틀(5)의 원운동은 임의의 지름이 되고, 형틀(5)의 원운동의 가상중심축 회전수(RPM)는 임의의 회전수(RPM)가 되며, 이를 충족시키는 일정한 원운동과 상치되는 일체의 종진동 및 종운동을 최대로 소거시키며 성형물체의 크기나 두께에 따라 형틀의 원운동의 가상중심축의 방향은 이동하는 조건을 가지고 형틀이 원운동하도록 시스템을 구성하여 형틀(5)속에 조각된 형태로 편상입자가 배열되어지게 하는 것으로 이의 배열유지장치에 있어서는 몸체(1)의 중심부 상하부에 편심부(2")가 있는 원동체축(2')을 설치하고 이 원동체측(2')의 편심부(2")는 메탈(3)을 개재시켜 파이프(3")를 작동시키되 이 파이프(3")는 형틀지지대(4)와 일체로 용접되며 형틀지지대(종동체)(4)와 몸체(1)의 사이에는 종진동이나 종운동을 최대한 소거시키는 뎀퍼(6)가 설치되어 진 것을 특징으로 한 것이다.

Description

편상입자의 배열유지 장치

본 발명은 액상물질 속에 혼합된 마이크로미터() 단위의편상 입자(또는 인편상 입자)를 투명세라믹, 합성수지등의 재료속에 임의의 형상 모양으로 배열 유지(또는 고정)시키는 장치에 관한 것이다.

종래에도 액상 수지 속에 혼합된 편상 입자(또는 인편상 입자)를 배열 성형 또는 도장하는 여러 가지 기술이 공지된 바 있으나, 이와 같은 기술은 주로 물레 방식이나 낙하 방식으로 하였기 때문에 이의 배열은 그 대부분이 단순한 형상모양인 시-드상 또는 봉상으로 되어진 것에 한정되어지므로 일용잡화와같은 다양한 형상인 경우는 이를 재가공하여 활용하고 있는 실정이고, 근래에 이르러 전래되어오는 종래의 여러 가지 기술(물레회전, 낙하)을 개선하여 가압, 가열 , 진동 또는 충격방법으로 갖가지 성형 제품에 편상 입자의 배열을 시도하고 있으나 이 역시 배열이 불완전하여 제품의 디자인 또는 데코레이션(Decoration)에 의한 부가가치를 제대로 높히지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명요지는 액상 물질 속에 혼합된 편상 입자 또는 인편상 입자를 형틀속에 주입하여 형틀을 특정한 조건에 맞추어 원운동시키면 형틀 속에 조각된 임의의 형상모양대로 편상 입자가 배열되어진 성형 제품을 얻을 수 있게 하므로서 성형 제품의 디자인 또는 데코레이션에 의한 부가가치를 높힐 수 있게 한 것이다.

제1도는 본 발명의 형틀의 원운동을 보이기 위한 예시도이다.

제2도는 본 발명의 개략도로서,

(a)도는 종단면도.

(b)도는 위 (a)의 A-A선.

제3도는 본 발명 장치의 별도 실시개략도로서,

(a)도는 종단면도.

(b)도는 횡단면도.

(c)도는 위 (a)도의 구동부 종단면도.

(d)도는 형틀의 원운동의 가상중심축의 이동각도 조절을 위한 템퍼조절의 종단면도이다.

제4도는 제3도의 구동부의 별도 실시예로서,

(a)도는 종진동(운동)의 소거를 위한 장치의 종단면도.

(b)도는 직선운동을 원운동으로 변환시키기 위한 장치의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 몸체(Body) 1' : 고정대

2 : 원동체 2' : 원동체축

2" : 편심부 3 : 메탈

3' : 동압베아링(축받이메탈) 3" : 파이프

3'" : 유실 4 : 형틀지지대(종동체)

5 : 형틀 6 : 뎀퍼

7 : 변속모타 7' : 동축풀리

8, 8' : 연동풀리 9. 9' : 벨트

101 : 몸체 101' : 고정대

101" : 고정판 102, 102' : 뎀퍼

103 : 구동부 103' : 원동체축

103" : 원동체 103"' : 편심부

104 : 형틀지지대 104' : 메탈케이스

105 : 형틀 106 : 메탈

203 : 고정자(바이브레이터) 204 : 형틀지지대(종동체)

204' : 운동자 205 : 형틀

A, B, C, D, E, F a, b, c, d : 뎀퍼조절장치

첨부 도면에 의거 이의 구성 및 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 형틀의 원운동에 있어 이는 다음의 4가지 조건을 충족시키는 원운동을 해야함이 실시결과 입증된 것으로, 첫째 조건은 형틀의 원운동의 지름이 성형제품의 크기와 이의 두께가 알맞게 되어야하고, 둘째 조건은 형틀의 원운동의 가상 중심축의 RPM이 전기한 첫째 조건의 지름과 액상 수지 재료의 점도에 알맞도록 맞추어져야 하며, 셋째 조건은 전기한 첫째 및 둘째 조건을 충족하는 일정한 원운동과 상치되는 일체의 운동(특히, 종진동이나 종운동)을 최대로 소거(消去)시켜야하며, 넷째 조건은 성형체 크기(두께)에 따라 가상 중심축을 적당한 각도로 이동시키는 조건이 구비되어야 함을 실험결과 알게 되었다.

따라서, 본 발명은 이상의 네가지 조건의 충족을 전제로 구성한 것으로 이를 도면에 의거 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 형틀(5)의 원운동 형상을 보이기 위한 예시도로서 이의 내부에는 제품의 형상 모양이 조각된 홈실내에 편상 입자가 혼합된 수지액이 장입되게 한 것이다.

제2도는 본 발명장치의 종단면도로서 고정대(1') 위에 체결된 몸체(1)의 중심부에는 메탈(3)과 동압베어링(3') 및 파이프(3")와 유실(3'")을 개재한 원동체 축(2')이 설치되어 있되 이 원동체축(2')의 상하부에 형성된 편심부(2")에는 파이프(3")가 끼움 설치되고 이 파이프(3")에는 좌우형틀(5)을 붙들어주는 형틀지지대(종동체)(4)가 용접되고 이 형틀지지대(4)와 몸체(1) 사이에는 뎀퍼(6)가 설치되며 몸체(1)의 상부에는 원동체축(2')과 연결된 원동체(2)가 설치되어있으되 이원동체(2)는 감속모터(7) 동축풀리(7') 연등플리(8)(8') 및 밸트(9)(9')로 구성된 것이다.

제3도는 본 발명장치의 별도 실시예도로서 상부고정대(101')와 하부의 좌우고정판(101") 사이는 뎀퍼(102')를 개재시킨 몸체(101)가 설치되고 몸체(101)의 내측하부(또는 상부)에 설치된 구동부(103)의 종동절에는 형틀(105)을 붙들어 주는 형틀지지대(104)가 용접되어지고, 구동부(103) 및 형틀지지대(104)와 몸체(101)의 사이에는 뎀퍼(102)가 설치되며 구동부(103)에는 원동체(103")에 의해 회전되는 원동체 축(103') 및 그 상단부에는 편심부(103"')가 형성되어 있되, 이 편심부(103'")는 메탈을 개재시켜 형틀지지대(104)와 일체로 된 메탈 케이스(104')에 끼움설치되며, 제4도는 제3도의 구동부의 별도 실시예로서 이의 구동부는 전자식 바이브레이터식이고, 이의 구성은 좌우 고정자(203) 사이에 운동자(204')를 개재시키고 운동자(204')는 형틀지지대(204)와 일체로 연결되며 형틀지지대(204)의 내부에는 형틀(205)이 장입되어진 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

제3도에 표시된 바와 같이 구동부(103)가 캠식으로(제3(c)도)된 것으로 이의 편심거리와 원운동축의 RPM이 각각 다르게 제작된 장치 A, B, C, D, E에 편상(片狀)안료인 연염(鉛鹽)을 혼합시킨 폴리에스텔 수지액을 형틀(105)속에 주입한 후, 형틀을 특정 RPM 범위로 작동 시킨 결과 다음 표 1과같은 현상이 관찰되었다.

[실시예 2]

제2도에 표시된 바와 같은 원동체축(2')의 상하편심부(2")가 각각 다르고 원동체축(2')의 RPM이 각각 다른 장치 F, G, H에 형틀(5)을 장착하여 편상입자(운모편)가 혼합된 초당(蕉糖)(60중량%)을 형틀(5)속에 주입하여 작동시킨 결과, 다음 표 2와 같은 결과를 얻게 되었다.

그리고, 제3(d)도는 제3(c)도와 동일한 구조로서 형틀의 원운동의 가상중심축의 이동각도 조절을 위한 뎀퍼조절의 종단면도로서 상부의 뎀퍼 bcacb를 화살표 방향으로 힘을 작용시키고, 하부의 뎀퍼 d는 화살표 방향으로 힘을 작용시키되 힘의 세기가 뎀퍼 a＋b＋c=d＋b 되어야 하고 형틀의 가상중심축이 이동됨에 있어 "h"가 높을수록 작게 이동되고 낮을수록 크게 이동된다.

그리고 제4(a)도는 제3도의 구동부(103)의 별도 실시예로서 형틀 지지대(204)의 바이브레이터식 직선왕복운동을 원운동으로 변환시킴과 동시에 이때 생기는 종진동 소거를 위하여 뎀퍼 A,B,C,D,E,F를 조절함에 있어서는 B 힘의 세기 = A 힘의 세기 ＋ 종동체(형틀지지대)(204) 무게 ＋ 형틀(205)무게가 되게하되 B의 조절된 힘의 세기가 F의 힘조절 세기 보다 커야 종운동(종진동)을 소거할 수 있고 제4(b)도 표시와 같이 평면도상을 볼 때, 전후측은 뎀퍼 D,C,D로 힘을 화살표시 방향으로 가하고 좌우측은 뎀퍼 E,F,E로 힘을 화살표시 방향으로 가하되 이때의 힘의 세기를 C<D<E<F로한 형틀(205)은 원운동하게 된다.

이상과 같이 실시한 실시예에 있어 이를 분석하면 다음과 같다.

1. 형틀(5)의 원운동의 지름은 장치가 캠식일 경우 원동체 축(2') (원동절 축)의 편심부(2") 거리와 동일 하였고 바이브레이터식을 이용한 경우에는 운동의 직선운동거리와 일치하였으며, 뎀퍼 ABCDEF의 조절로 원운동을 할 수 있었으나 이때 생기는 종진동을 소거시키는 뎀퍼 조건에 있어서는 에어실린더 등을 사용하여 정밀한 조절로서 종진동을 최대한 소거함이 필요로 하였다.

2. 형틀(5)의 원운동의 가상중심축의 RPM은 이의 장치가 7,200 RPM 이상일 경우에는 원동축의 종동절과 원동적의 일점에 유체베어링의 원리가 적용되도록 메탈을 사용하고, 32,000 RPM 내외일때는 메탈(베어링)에 주입된 오일을 냉각시키지 않으면 안되었다.

3. 그리고 재료 (수지액)의 점도에 있어서는 폴리에스텔수지의 경우는 경화도에 따라 점도(CP)를 높히면서 관찰하고 당(초당)은 온도에 따라 점도를 낮추면서 관찰한 결과 점도가 낮을수록 진동소거를 위해 종진동폭을 0.01m/m까지 소거하여야 편상입자의 우수한 배열 상태가 유지되었다.

즉, 점도가 높을수록 RPM을 높혀야 했다.

4. 성형제품의 크기 및 두께(성형틀 내의 조각형태)에 있어서는 성형제품이 클수록(두께가 두꺼울수록) 형틀의 원둥동의 지름이 커져도 편상 입자의 우수한 배열을 유지할 수가 있었다.

5. 형틀의 원운동의 가상중심축의 방향에 있어서는 형틀의 원운동의 지름이 클수록 가상중심축의 이동각이 커도 편상입자의 우수한 배열이 유지되었고 형틀 원운동의 지름이 작고 가상중심축의 RPM이 빠를수록 가상중심축이 고정되어야만 편상입자의 우수한 배열이 유지될 수 있었다.

6. 형틀의 진동소거에 있어서는 도면 제3도에서 보는 바와 같이 몸체(101)와 형틀지지대(104)의 사이에 뎀퍼(102) 장치를 부착하여 진동현상을 소거시킴에 있어 형틀(105)의 원운동에 상치되는 모든 진동을 소거시키는 것이 가장 바람직한 것이나 편상입자 배열에 영향이 큰 원운동의 지름의 가상 중심축과 같은 방향의 종운동(진동)의 폭을 측정, 각 모델 별로 허용치를 관찰한 결과 실시예 1, 2와 같은 형상을 입증하게 되었다.

이상 실시예에서 관찰한 바와 같이 편상입자의 우수한 배열을 유지시키기 위해서는 성형제품의 크기(두께)와 성형물질의 겔(성형)직전의 점도에 따라 형틀의 원운동의 지름과 형틀의 원운동의 가상중심축의 RPM이 알맞도록 도면 제2도나 제3도의 장치를 함에 있어 원동체축의 RPM과 원동체축의 편심 거리(직선운동거리)를 다양하게 설치하여 장치모델별로 원운동 지름과 가상중심축 RPM에 맞추어서 도면 제2도, 제3도에 표시된 뎀퍼장치를 조절하여 종진동 소거와 가상중심축 이동 각도의 조정장치를 가하는 시스템으로 실시예 1의 A, B, C, D, E(제3도)와 같이 또는 실시예 2의 F, G, H (제2도)와 같이 최우수 상태의 편상입자의 배열을 임의 (형틀에 조각된 조각형상모양)의 형태로 유지할 수 있음이 입증된 것이다.

그리고 실험적으로 유리 및 사출 성형용수지(예컨데 PP, ABS PVC 등)을 가열 용융시킨 상태(점도 110cp)에서 전기한 실시예 1,2와 같이 실시 결과 최우수 편상입자 배열상태(99∼99.99%)는 아니지만 양호한 상태의 편상입자배열(70∼80%)을 이룰수가 있었다.

그리고 기술적으로 점도를 낮출수 있는 물성 조성이나 RPM을 더 높일 수 있는 장치가 개발되면 최우수 상태의 배열유지도 가능함을 알게 되었다.

그리고, 또한 본 발명은 형틀을 원운동시킴에 있어 원동체축(고정자)과 종동체(운동자)를 캠식 또는 바이브레이트식으로 구성하여 종동절(종동체)에 전기식, 전자식 등 모든 수단에 있어 형틀을 원운동시키는 수단을 이에 적용될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 형틀(5, 105, 205)을 실시예 1,2와 같은 원운동되게 하였기 때문에 편상입자의 배열상태가 탁월하여 제품의 디자인 및 데코레이션에 의한 부가가치를 고도로 높힐 수 있어 매우 유용한 발명이다.

Claims

고정대(1') 위에 체결된 몸체(1`)의 내부 상하에 편심부(2")가 있는 원동체축(2')을 설치하고 이 원동체축(2')의 편심부(2")는 메탈(3)을 개재시켜 파이프(3")를 작동시키며 이 파이프(3")에는 형틀 지지대(4)가 용접 되며 형틀지지대(4)와 몸체(1)의 사이에는 뎀퍼(6)가 설치되어진 편상입자의 배열유지장치.
제1항에 있어서, 상부고정대(101')와 하부좌우고정판(101") 사이에 뎀퍼(102')를 개재한 몸체(101)가 설치되고 몸체(101)의 내부에는 구동부(103)의 종동절(운동자)이 용접된 형틀지지대(종동체)(104)가 설치되고 몸체(101)와 형틀지지대(104) 사이에는 뎀퍼(102)가 장착되어진 편상입자의 배열유지장치.
제1항에 있어서, 형틀지지대(종동체)(204) 저면에 돌설된 운동자(204')의 좌우측에는 고정자(203)를 설치하여 왕복직선운동을 원운동으로 변환되어지게 한 편상입자의 배열유지장치.