KR102384389B1 - 건축용 천연 화강석의 발색방법 및 인라인 타입 발색장치 - Google Patents

건축용 천연 화강석의 발색방법 및 인라인 타입 발색장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축재로 사용되는 천연 화강석의 발색공정을 간소화하고, 발색 공정을 자동 생산이 가능하도록 라인화하여 효율적인 생산이 가능하도록 한 것으로, 화강석을 개별 발색할 수 있도록 화강석을 인라인으로 이송시키며 발색 공정 간 제품의 이동을 자동화로 진행하기 위한 이송부와, 착색공정을 인라인 타입으로 진행하도록 상기 이송부의 임의의 위치에 구성되는 착색부와, 상기 이송부의 이송경로상에서 착색부의 차순위에 배치되는 가열부 및 냉각부를 포함하고, 상기 착색부는 압력챔버 용액을 주입하기 위한 용액라인과 압력을 주입하고 배출하기 위한 압력라인이 연결되고, 압력챔버에는 도어를 개폐하여 재단된 할석상태의 화강석을 개별 공급하여 용액을 압력챔버의 내공간에 채운 후 압력을 가하여 화강석에 착석이 이루어지도록 하고, 상기 가열부는 화강석을 이송시키는 이송부에 가열장치를 장착하고, 가열장치는 이송요소의 상단과 하단에 근적외선램프를 장착하여 화강석을 개별 가열,건조시킨 후 냉각부를 통하여 냉각이 이루어지도록 함으로써 생산성과 품질이 형성되게 자동화 라인에서 천연 화강석의 발색이 이루어지도록 한 것이다.

Description

건축용 천연 화강석의 발색방법 및 인라인 타입 발색장치{Method of coloring natural granite for construction and in-line type coloring device}
본 발명은 건축용 천연 화강석에 다양한 색상을 입히는 발색 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발색공정을 간소화하고, 발색 공정을 자동 생산이 가능하도록 라인화하여 효율적인 생산이 가능하도록 한 것이다.
천연 화강석의 발색기술은 천연 화강석의 표면만을 발색시키는 것이 아닌 석재 내부 전체를 동일한 칼라로 발색시키는 기술로서, 염료를 투입하여 염색하는 것이 아닌 화강석이 가지고 있는 무기광물질의 분자구조를 변위시켜 칼라를 발색시키는 기술이며, 발색 후 제품은 천연 화강석과 동일한 물성을 유지하기 때문에 천연 칼라 화강석과 동일한 제품을 제공한다.
이를 위한 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2004-0023513호(2004.03.18.), 등록특허 제10-1183763호(2012.09.11.) 등이 제안된 바 있다.
화강석을 칼라로 발색시키기 위한 종래의 발색방법은 일정한 크기로 절단된 상태의 할석을 물로 세척하 후, 건조챔버로 이동시켜 히팅, 건조를 수행한다. 그리고 건조된 상태의 화강석을 착색챔버로 운반한 후 챔버를 펌핑하고 용액을 투입하여 착색공정을 수행한다. 그리고 착색이 이루어진 화강석을 다시 건조챔버로 이동시킨 후 히팅, 건조를 수행하고 배출시켜 자연냉각을 실시하며, 이러한 공정을 반복 수행함으로써 화강석이 발색되도록 한다.
즉, 화강석을 발색시키기 위해서는 위에서 생략된 공정들을 포함하여 매우 여러 공정들을 반복 수행함으로써 천연 화강석의 발색이 이루어지게 되는 것이다.
그런데 종래의 발색공정은 지나치게 복잡할 뿐만 아니라, 발색이 제대로 이루어지지 않기 때문에 여러 번 반복 수행해야만 소기의 목적하는 색상효과를 달성할 수 있기 때문에 작업이 매우 번거롭고, 발색까지 소요되는 시간이 길어지게 되는 문제가 있는 것이고, 이는 결국 채산성이 떨어지게 되는 문제가 있다.
또한, 석재는 인력으로 운반이 불가능하기 때문에 중장비를 이용하여야 하고, 이로 인하여 공정에서 운반횟수나 거리가 멀어질수록 생산단가를 증가시키는 요인이 되는데, 종래의 발색방법은 각 공정을 이동하면서 공정을 수행하여야 하고 운반시에 중장비를 사용하여야 하기 때문에 불필요한 생산비용의 증가를 수반하게 되는 문제가 있다.
그리고 각 공정들 예를 들면 가열시 생산성 향상을 위하여 여러 개의 할석을 병렬로 세워서 가열시키는데, 대량으로 동시에 가열하는 방식이기 때문에 열손실이 많이 발생하고, 전열비용이 크게 증가하는 문제가 있다.
한편으로는, 천연 화강석은 가열시 일정한 온도를 초과하면 크랙이 발생할 우려가 있는데, 종래에는 상술한 바와 같이 여러 개의 재단된 할석 상태의 화강석이 병렬로 직립된 상태에서 그 상단과 하단을 각각 가열하는 방식이기 때문에 가열시 화강석의 테두리 부분과 중앙부의 온도편차가 크게 발생하므로 부분크랙 등의 불량이 발생할 수 있으며, 출하 당시에는 불량이 없더라도 표면강도에 미세하게 편차가 발생하기 때문에 건축재로 시공하여 시간이 오래 경과하면 내구성 저하로 인한 여러 문제가 발생할 수 있는 것이다.
또한, 한 공정에서 동시에 여러 개를 투입하는 대량 가공방식이기 때문에 기계장치에 에러가 발생하거나 온도조건 및 기타 조건 등이 맞지 않는 경우에 해당 공정에서 생산된 모든 제품이 불량이 되므로 대량 불량이 발생하게 되며, 심지어는 전량 폐기하여야 하기 때문에 리스크 비용이 지나치게 크다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천연 화강석에 색상을 입히는 발색공정을 간소화하고, 그 공정을 라인화하여 한정된 공간에서 채산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
또한, 라인을 통하여 반제품 상태의 천연 화강석을 낱개로 자동 공급하면서 개별 발색이 이루어지도록 하여 불량제품을 쉽게 선별하고 기계 에러 등에 의한 불량을 최소화할 수 있도록 한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 인라인 이송부 상에 화강석을 일정한 크기로 재단한 할석을 공급하는 소재 공급 단계와, 화강석을 금속염 조성물 용액에 침지시킨 후 압력을 가하여 용액이 화강석에 침투되도록 하는 착색 단계와, 상기 착색 단계에서 착색된 화강석에 열을 가하여 히팅, 건조시키는 가열 단계와, 히팅, 건조된 화강석에 블로워를 이용하여 송풍을 하는 냉각 단계와, 화강석을 중화제에 침지시킨 후 압력을 가하여 중화제가이 화강석에 침투되도록 하는 중화 단계와, 상기 중화 단계에서 착색된 화강석에 열을 가하여 히팅, 건조시키는 제2가열 단계와, 히팅, 건조된 화강석에 블로워를 이용하여 송풍을 하는 제2냉각 단계로 천연 화강석에 발색이 이루어지도록 하고, 상기 착색 단계는 화강석을 압력챔버의 수용공간에 낱개로 개별 삽입하는 착색 준비단계와, 압력챔버의 수용공간에 용액을 주입하여 화강석을 침지시킨 후 압력을 가하여 화강석에 용액을 착색시키는 침투 단계와, 압력챔버 내의 용액을 드레인하고 압력을 가한 상태를 해제한 후 압력챔버 내의 화강석을 인출하는 배출 단계로 이루어져 할석 상태의 화강석을 낱개의 상태로 착색하여 연속적인 개별 생산이 이루어지도록 한 것이다.
또한, 화강석을 개별 발색할 수 있도록 화강석을 인라인으로 이송시키며 발색 공정 간 제품의 이동을 자동화로 진행하기 위한 이송부와, 착색공정을 인라인 타입으로 진행하도록 상기 이송부의 임의의 위치에 구성되는 착색부와, 상기 이송부의 이송경로상에서 착색부의 차순위에 배치되는 가열부 및 냉각부를 포함하고, 상기 착색부는 압력챔버 용액을 주입하기 위한 용액라인과 압력을 주입하고 배출하기 위한 압력라인이 연결되고, 압력챔버에는 도어를 개폐하여 재단된 할석상태의 화강석을 개별 공급하여 용액을 압력챔버의 내공간에 채운 후 압력을 가하여 화강석에 착석이 이루어지도록 하고, 상기 가열부는 화강석을 이송시키는 이송부에 가열장치를 장착하고, 가열장치는 이송요소의 상단과 하단에 근적외선램프를 장착하여 화강석을 개별 가열,건조시킨 후 냉각부를 통하여 냉각이 이루어지도록 함으로써 인라인 타입의 자동화 라인에서 화강석의 발색이 이루어지도록 한 것이다.
본 발명의 건축용 천연 화강석의 발색방법 및 발색을 위한 인라인 타입 착색장치에 의하면, 자동화 라인을 통하여 공정을 경유하면서 개별 착색이 이루어지기 때문에 공정간 이동이나 운반이 필요없이 간편하게 자동화 생산이 가능하고, 한정된 공간에서 착색 공정라인을 구현할 수 있음은 물론, 공정간 이동시 별도의 인력이나 중장비를 이용한 운반이 필요없기 때문에 채산성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 라인을 통과하면서 근적외선 방식의 가열로 열손실을 최소화함으로써 전열비용을 절감할 수 있으며, 근적외선 방식으로 반제품 상태의 선연 화강석을 가열할 때 열전달이 고르게 이루어지도록 함으로써 표면강도를 일정하게 할 수 있으며, 부분크랙 등의 불량을 현저히 줄이고 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 개별 발색을 하는 방식이기 때문에 가열 등의 공정에 사용된 기계장치 등에 에러가 발생하더라도 냉각공정에서 에러로 인한 불량품들만 쉽게 선별할 수 있고, 불량품 발생시 즉시 대처가 가능하기 때문에 전체불량이 아닌 소수의 제품만 불량이 발생하고 그치기 때문에 생산과정에서 손실비용을 최소화할 수 있으며, 에러가 난 기계장치만을 점검한 후 신속하게 생산을 재개할 수 있기 때문에 생산차질이 빚어지는 것을 방지하고, 제품의 착색품질을 보증할 수 있다.
도 1은 본 발명의 건축용 천연 화강석의 발색방법을 나타낸 블럭도
도 2는 도 1의 발색방법을 이용하여 천연 화강석을 발색시킨 예시도
도 3은 본 발명의 발색 테스트 결과에 따른 발색편차를 나타낸 예시도
도 4는 본 발명의 인라인 타입 발색장치 구조를 나타낸 개략도
도 5는 도 4의 측면 구조도
도 6은 도 4의 상세 구조도
도 7은 본 발명의 이송부의 상세 구조도
도 8은 도 7의 이송부의 작동 구조도
도 9는 본 발명의 착색부의 상세 구조도
도 10은 도 9의 착색부의 작동 구조도
도 11은 본 발명의 가열부의 상세 구조도
도 12는 본 발명의 가열부의 또 다른 실시 예를 나타낸 구조도
도 13은 본 발명의 냉각부의 상세 구조도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 건축용 천연 화강석의 발색방법은 도 1에 도시된 바와 같이 화강석 원석을 공급하는 소재공급 단계(S100)와, 용액을 이용하여 화강석을 착색하는 착색 단계(S200)와, 착색 단계에서 착색된 화강석에 열을 가하는 가열 단계(S300) 및 화강석의 온도를 낮추는 냉각 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 화강석에 착색이 이루어진 이후에는 중화제를 이용하여 화강석에 잔류하는 기타 성분을 제거하는 중화를 수행할 수 있게 되는 것으로, 중화제를 주입하고 압력을 이용하여 석재내부에 잔류하는 성분을 중화시키는 중화 단계(S500)와, 화강석에 열을 가하는 제2가열단계(S600) 및 냉각시키는 제2냉각 단계(S700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
소재공급 단계(S100)는 인라인 장치의 이송부 상에 착색하고자 하는 화강석을 공급하는 단계로서, 일정한 크기로 재단한 할석을 공급한다.
이때, 화강석을 재단한 할석은 재단 사이즈가 석재기준 1평 사이즈인 600mm*1800mm이나 그에 근접한 크기로 재단하여 공급할 수 있다.
소재공급 단계(S100)에서 공급된 할석은 착색 단계(S200)로 공급되어 착색이 이루어진다.
착색 단계(S200)에서는 후술하는 챔버에 화강석을 투입한 후 용액을 주입하여 화강석을 용액에 침지시킨 후 압력을 가하여 용액이 화강석에 침투되도록 한다.
이때, 용액은 철, 크롬, 아연, 구리 등의 광무기물질을 색상에 따라 적절하게 혼합, 교반하여 사용할 수 있으며, 발색하고자 하는 색상에 따라서 각각의 성분함량을 조절하여 금속염 조성물을 조성함으로써 도 2에 도시된 바와 같이 다양한 색상으로 발색이 이루어지도록 할 수 있다.
그리고 이 금속염 조성물 용액에 화강석을 침지시킨 상태에서 압력을 가하여 조성물이 화강석에 침투되는 침투깊이를 더 증가시킬 수 있으며, 압력과 초음파를 동시에 인가함으로써 화강석의 미세 기공에 금속염을 고르게 침투시켜 착색이 이루어지도록 하고, 발색이 일어나도록 할 수 있다.
이때, 착색 단계(S200)는 화강석을 압력챔버의 수용공간에 낱개로 개별 삽입하는 착색 준비단계(S220)와, 압력챔버의 수용공간에 용액을 주입하여 화강석을 침지시킨 후 압력을 가하여 화강석에 용액을 착색시키는 침투 단계(S240)와, 압력챔버 내의 용액을 드레인하고 압력을 가한 상태를 해제한 후 압력챔버 내의 화강석을 인출하는 배출 단계(S260)로 이루어져 할석 상태의 화강석을 낱개의 상태로 착색하여 연속적인 개별 생산이 이루어지도록 할 수 있다.
가열 단계(S300)는 화강석에 열을 가하여 히팅, 건조시키는 단계로서, 착색 또는 발색효과를 증가시키기 위한 단계이다.
가열 단계(S300)에서는 상술한 바와 같이 낱개로 개별 공급되는 화강석의 표면을 가열하게 되며, 가열을 위한 수단은 챔버에 화강석을 삽입한 후 가열하거나 근적외선 램프를 이용하여 가열하는 방식이 사용될 수 있다.
냉각 단계(S400)는 히팅, 건조된 화강석에 송풍을 하여 냉각을 하는 단계로서, 블로워를 장착하여 복수의 노즐을 통하여 에어를 배출함으로써 화강석의 냉각이 이루어지도록 구성될 수 있다.
그리고 이러한 공정을 통하여 착색이 이루어진 화강석은 미세하게 잔류하는 용액 성분이나 잔류 알카리를 효과적으로 중화하기 위하여 중화공정이 수행될 수 있다.
즉, 용액의 조성물과 함께 사용되었던 질산염은 건조과정에서 대부분 증발하지만 일부의 성분이 화강석 내부에 남아 있을 수 있으므로 질산염을 중화시켜 제거한다.
이를 위하여 화강석을 중화제에 침지시킨 후 압력을 가하여 중화제가이 화강석에 침투되도록 하는 중화 단계(S500)와, 상기 중화 단계에서 착색된 화강석에 열을 가하여 히팅, 건조시키는 제2가열 단계(S600)와, 히팅, 건조된 화강석에 블로워를 이용하여 송풍을 하는 제2냉각 단계(S700)를 포함하여 중화가 이루어지도록 할 수 있다.
상기 소재공급 단계(S100), 착색 단계(S200), 가열 단계(S300), 냉각 단계(S400), 중화 단계(S500), 제2가열 단계(S600), 제2냉각 단계(S700)는 구동모터에 의하여 작동하는 벨트 또는 롤러를 이용한 인라인 구조로 순차적인 공급에 의하여 낱개 상태로 발색이 연속 수행되도록 함으로써 간단한 공정으로 효율적인 화강석의 발색이 가능하도록 할 수 있다.
한편, 화강석을 사용하여 진공을 통한 착색 공정을 수행할 때 조건에 따른 제작 기능성을 평가한 결과는 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서는 용액과 물을 1:1비율로 혼합한 것을 측정한 결과 약 3.5개월의 평가기간을 통하여 다음과 같은 실험 결과치를 얻을 수 있었다.
공정조건 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4
세척방식 물세척 물세척 물세척 물세척
가열온도 230℃ 230℃ 230℃ 230℃
냉각온도 ≤40℃ ≤40℃ ≤40℃ ≤40℃
진공시간 1분 10분 15분 20분
결과 X(NG) 미흡 보통 우수
평가 결과, 상기 표와 도 3에 도시된 바와 같이 진공상태에서 착색시간이 20분가량을 유지할 때 우수한 컬러가 발색됨을 확인할 수 있었고, 히팅 건조온도가 높을 수록 컬러발색효과가 증대되는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 고온을 안정적으로 빠른 시간 내에 올릴 수 있는 방법이 필요함을 확인하였다.
이를 위하여 본 발명은 건축용 천연 화강석의 발색방법을 구현하기 위한 구조로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인라인 타입 발색장치를 개발하였으며, 그 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 인라인 타입 발색장치는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 화강석을 인라인으로 이송시키며 발색 공정 간 제품의 이동을 자동화로 진행하기 위한 이송부(100)와, 착색공정을 인라인 타입으로 진행하도록 상기 이송부의 임의의 위치에 구성되는 착색부(200)와, 상기 이송부의 이송경로상에서 착색부의 차순위에 배치되는 가열부(300) 및 냉각부(400)를 포함하여 구성될 수 있으며, 착색이 이루어진 상태의 화강석을 중화하기 위해서는 착색 이후에 중화부(500)와 제2가열부(600), 제2냉각부(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 이송부(100)는 구동모터에 의하여 작동하는 이송요소(120)에 의하여 화강석의 이송이 이루어지도록 할 수 있는 것으로, 이송요소(120)는 구동모터에 의하여 작동하는 복수의 롤러로 구성되거나, 또는 각각의 공정을 연계하여 이송이 이루어지도록 하기 위한 컨베이어 벨트 등으로 구성될 수 있다.
이때, 이송요소(120)는 공급판(140)에 복수의 롤러(122)가 장착 구성되어 롤러가 회전하면서 낱개 상태의 재단된 화강석인 할석을 개별 이송하도록 구성될 수 있는 것으로, 착색부(220)의 압력챔버(220)와 연접하게 위치되도록 이송요소(120)가 구성되어 순방향 공급이 이루어질 수 있다.
상기 공급판(140)은 각각의 공정을 연결하는 연결부에 배치되어 차순위 공정으로 화강석을 유도하도록 구비될 수 있으며, 공급판(140) 중에서 천연 화강석의 발색을 위한 공정 초기 공급부분에 위치하는 공급판(140)은 도 7에 도시된 바와 같이 공급판(140)이 스탠드(142)에 장착된 상태에서 회동수단(144)에 의하여 회동이 이루어지도록 하고, 그 일측변에는 거치대(146)를 일체로 형성함으로써 도 8에 도시된 바와 같이 파레트(P)에 운반되어져 온 화강석을 낱개로 견인한 후 자동 공급할 수 있도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 공급판(140)은 스탠드(142)가 레일(160)에 장착되어 슬라이드 작동 또는 운반이 가능하도록 함으로써 인력을 사용하지 않고도 파레트에 적재되어 있는 여러 개의 화강석을 순차적으로 운반하여 연속 공급이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
착색부(200)는 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이 화강석이 공급어 수용될 수 있도록 통 형상의 압력챔버(220)가 구성되는 것으로, 압력챔버(220)의 일측에는 도어(222)가 형성되어 화강석을 투입하여 압력챔버(220) 내부의 수용공간에 착색하고자 하는 원석인 화강석을 위치시킬 수 있다.
이때, 상기 압력챔버(220)는 원통형 구조로 이루어지고 라운드진 측벽으로 화강석을 투입할 수 있도록 구성할 수 있는 것으로, 여기서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화강석은 재단 사이즈가 석재기준 1평 사이즈인 600mm*1800mm이나 그에 근접한 크기로 재단하여 개별 공정을 수행하도록 할 수 있다.
그리고 인라인을 통하여 가공이 이루어질 때 상대적으로 길이가 긴 길이방향(1800mm)으로 진입하도록 함으로써 착색부(200), 가열부(300), 냉각부(400) 등의 인라인 설비길이를 줄여서 한정된 공간에서 인라인 설비를 컴팩트하게 구성할 수 있으면서도 공정에 소요되는 시간을 단축하고 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
압력챔버(220)에는 화강석의 착색을 위한 성분인 금속염 조성물인 용액이 주입되고, 조성물이 화강석 깊숙히까지 침투할 수 있도록 압력이 주입된다.
이를 위하여 압력챔버(220)에 용액을 주입하기 위한 용액라인(240)과 압력을 주입하고 배출하기 위한 압력라인(260)이 연결될 수 있다.
용액라인(240)은 금속염 조성물이 저장된 용액탱크에 연결되어 용액 공급이 이루어지도록 되는 것으로, 용액을 압력챔버(220) 내부로 공급하기 위한 공급라인과 용액을 압력챔버(220)로부터 배출하기 위한 배출라인으로 구분될 수 있으며, 이때 배출라인은 압력챔버(220)의 일단에 드레인이 형성되어 용액을 배출하도록 구성될 수 있다.
또한, 압력라인(260)은 압력챔버(220) 내부에 공기를 주입하여 압력을 가하기 위한 컴프레셔와, 내부 공기를 배출하기 위한 에어탱크와 연결될 수 있으며, 압력챔버 내에 용액이 채워져 화강석을 침지시킨 상태에서 압력을 가함으로써 금속염 조성물이 화강석에 침투되어 착색이 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 상기 압력챔버(220)에 형성되는 도어(222)는 힌지구조로 개폐되거나 또는 슬라이드 구조로 개폐가 이루어질 수 있는 것으로, 압력챔버(220)의 기밀을 확보하기 위하여 상기 도어(222)는 실링 구조를 갖도록 형성되어 용액 및 공기 누출을 방지할 수 있다.
또한, 상기 압력챔버(220)는 화강석을 침지시키기 위하여 수용공간에 충진되는 용액주입량을 줄이고 압력 주입시간을 단축하기 위하여 원통형 구조의 일단에서 개폐가 이루어지는 도어(222)와 연접하게 슬롯공간(224)을 형성하여 할석상태의 화강석을 수평으로 눕혀 측면 삽입이 이루어진 후 착색공정을 수행하도록 할 수 있는 것으로, 화강석을 개별 공급한 상태에서 용액을 압력챔버의 내공간에 채운 후 압력을 가하여 화강석에 착석이 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 상기 압력챔버(220)에 화강석이 내장되는 슬롯공간(224)의 상,하부는 막힘부를 형성하여 내부 공간을 최소화함으로써 최소량의 용액과 최소량의 공기주입만으로도 빠르게 착색이 가능하므로 착색 시간을 현저히 단축할 수 있게 된다.
이때, 압력을 가하면서 초음파를 발산시키면 금속염 조성물이 화강석의 내부까지 잘 스며들게 영향을 미칠 수 있게 되는 것으로, 압력챔버(220) 내부의 막힘부, 즉 화강석이 수용되는 공간을 최소화하기 위한 공간에 초음파 발산기를 내장함으로써 개별 공급된 화강석의 근접 거리에서 초음파를 발산시켜 착색효과를 더 증대시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 슬롯공간(224)으로 화강석을 진입시키기 위한 수단으로서 별도의 리프팅 장치 또는 삽입인출장치가 더 형성되거나, 또는 슬롯공간(224) 내부에 별도의 이송롤러가 장착될 수 있다.
또한, 상기 압력챔버(220)는 회동부(226)에 의하여 축 회전이 가능하도록 장착되어 이송부(100) 상에서 압력챔버(220)가 정방향 또는 역방향으로 왕복 회전하면서 화강석의 진입, 배출되는 방향을 전환하여 이송부(100)에서의 화강석의 순방향 반복 이송이 이루어지면서 착색공정을 수행하도록록 할 수 있다.
즉, 화강석이 압력챔버(220)로 진입한 이후에 착색 공정을 수행하고, 압력챔버(220)의 용액과 에어를 배출시킨 후 화강석을 배출시킬 때 타측방향으로 배출방향이 전환되도록 함으로써 자동화 라인의 부피를 최소화하고 설비 라인을 짧게 구성할 수 있게 된다.
상기 회동부(226)는 압력챔버(220)를 축 방식 또를 롤러 방식 등으로 다양하게 회동시킬 수 있도록 되는 것으로, 압력챔버(220)의 중앙에 회동축을 형성하여 압력챔버(220)가 축결합된 상태에서 회동이 이루어지도록 함으로써 방향 전환이 이루어지도록 하거나, 도 10에 도시된 바와 같이 압력챔버(220)를 회동롤러 상에 위치시킨 후 회동롤러를 회전시킴으로써 압력챔버(220)가 회전되면서 도어의 개폐방향이 순,역방향으로 전환되도록 할 수 있다.
상기 가열부(300)는 화강석을 이송시키는 이송부(100)에 가열장치(320)가 장착되고, 가열장치(320)는 구동모터에 의하여 작동하는 이송요소(120)의 상단과 하단에서 착색부(200)에서 배출된 화강석의 상,하면에 근접한 근적외선램프(322)가 장착되어 화강석을 개별 가열,건조가 이루어지도록 함은 물론, 가열시간을 단축할 수 있다.
이때, 상기 가열부(300)는 가열장치(320)를 다층 구조로 형성하고, 가열장치(320)의 각 층에 근적외선램프(322)를 각각 장착함으로써 생산효율을 향상시킬 수 있는 것으로, 이를 위하여 이송부(100)의 이송요소(120)가 벨트 또는 롤러에 의하여 분기가 이루어지도록 구성되어 다층 구조의 각 층으로 화강석을 번갈아가면서 이송하여 동시 가열이 이루어지도록 할 수 있다.
그리고 이렇게 다층 구조의 가열장치(320)가 각 층간 거리가 서로 인접하게 배치되도록 함으로써 상,하층부 전열로 인한 열손실을 최소화하고, 열 보존효율을 증가시켜 상대적으로 저렴한 전열비용으로 빠른 시간에 효율적인 가열이 가능하게 된다.
아울러, 상기 가열부(300)에서 가열된 화강석은 이송부(100)에 의하여 냉각부(400)로 이송되어 냉각이 이루어지게 되는 것으로서, 냉각부(400)는 블로워를 통하여 에어를 배출하여 가열부(300)에서 가열된 화강석의 냉각이 이루어지도록 한다.
이때, 상기 냉각부(400)는 블로워(420)를 통한 송풍이 가능하도록 형성되는 것으로, 복수의 에어노즐(440)이 장착되어 화강석의 표면에 에어를 고르게 불어서 냉각이 이루어지게 된다.
한편, 상기 인라인 공정에서 착색이 이루어진 화강석은 중화제 공정이 더 추가 구성될 수 있는 것으로, 상기 이송부(100)에서 화강석이 냉각부(400)를 경유하여 냉각이 이루어진 이후에 중화제 공정을 수행하도록 할 수 있다.
이때, 상기 중화제 공정을 위하여 중화부(500)와 제2가열부(600), 제2냉각부(700)가 더 형성될 수 있는 것으로, 중화부(500), 제2가열부(600), 제2냉각부(700)의 장치구성은 상기 착색부(220), 가열부(300), 냉각부(400)에 각각 대응되는 동일한 원리의 장치로 구성될 수 있다.
즉, 중화부(500)는 같이 화강석이 공급되어 수용될 수 있도록 통 형상의 압력챔버가 구성되는 것으로, 압력챔버의 일측에는 도어가 형성되어 화강석을 투입하여 압력챔버 내부의 수용공간에 착색하고자 하는 원석인 화강석을 위치시킬 수 있다.
또한, 중화부(500)에 형성되는 압력챔버에는 화강석에 잔류하는 성분을 제거하기 위하여 중화제 용액이 주입되고, 중화제가 화강석 깊숙히까지 침투하여 잔류성분을 제거할 수 있도록 압력이 주입된다.
이를 위하여 압력챔버에는 중화제를 주입하기 위한 용액라인과 압력을 주입하고 배출하기 위한 압력라인이 연결될 수 있다.
용액라인은 중화제를 압력챔버 내부로 공급하기 위한 공급라인과 잔류물질이 함유되어 있는 중화제를 압력챔버로부터 배출하기 위한 배출라인으로 구분될 수 있으며, 이때 배출라인은 압력챔버의 일단에 드레인이 형성되어 사용이 완료된 중화제를 배출하도록 구성될 수 있다.
또한, 압력라인은 압력챔버 내부에 공기를 주입하여 압력을 가하기 위한 컴프레셔와, 내부 공기를 배출하기 위한 에어탱크와 연결될 수 있으며, 압력챔버 내에 중화제가 채워져 화강석을 침지시킨 상태에서 압력을 가함으로써 중화제가 화강석 내부로 깊숙히 침투되어 잔류성분을 제거할 수 있다.
이때, 상기 중화부의 압력챔버는 착색부의 압력챔버 구조와 대응하게 형성될 수 있는 것으로, 도어의 개폐구조 또는 챔버 내부의 구조를 대응되게 형성함으로써 챔버 내부로 효율적으로 압력을 가압하여 중화성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 압력챔버가 회동부에 의하여 정방향 또는 역방향으로 왕복 회전하면서 화강석의 진입, 배출되는 방향을 전환하여 이송부(100)에서의 화강석의 순방향 반복 이송이 이루어지면서 중화 공정을 수행하도록 할 수 있다.
즉, 착색을 완료한 화강석이 압력챔버로 진입한 이후에 중화 공정을 수행하고, 압력챔버의 용액과 에어를 배출시킨 후 화강석을 배출시킬 때 타측방향으로 배출방향이 전환되도록 함으로써 자동화 라인의 부피를 최소화하고 설비 라인을 짧게 구성할 수 있게 된다.
이때, 상기 회동부는 상기 착색부의 압력챔버의 회동방식과 동일하게 구성될 수 있는 것으로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 제2가열부(600)는 화강석을 이송시키는 이송부(100)에 가열장치가 장착되고, 가열장치는 구동모터에 의하여 작동하는 이송요소의 상단과 하단에서 중화부에서 배출된 화강석의 상,하면에 근접한 근적외선램프가 장착되어 화강석을 개별 가열,건조가 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 상기 제2가열부(600)는 가열부(300)의 가열장치(320)를 다층 구조로 형성하는 경우, 제2가열부(600)의 가열장치도 이에 대응하게 다층 구조로 형성함이 바람직한 것으로, 가열장치의 각 층에 근적외선램프를 각각 장착함으로써 생산효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 제2가열부(600)에서 가열된 화강석은 이송부(100)에 의하여 제2냉각부(700)로 이송되어 냉각이 이루어지게 되는 것으로서, 제2냉각부(700)는 블로워를 통하여 에어를 배출하여 제2가열부에서 가열된 화강석의 냉각이 이루어지도록 한다.
이때, 상기 제2냉각부(700)는 블로워를 통한 송풍이 가능하도록 형성되는 것으로, 복수의 에어노즐이 장착되어 화강석의 표면에 에어를 고르게 불어서 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
100: 이송부 120: 이송요소
200: 착색부 220: 압력챔버 222: 도어
224: 슬롯공간 226: 회동부
240: 용액라인 260: 압력라인
300: 가열부 320: 가열장치 322: 근적외선램프
400: 냉각부 420: 블로워 440: 에어노즐
500: 중화부
600: 제2가열부
700: 제2냉각부

Claims (7)

  1. 인라인 이송부 상에 화강석을 일정한 크기로 재단한 할석을 공급하는 소재 공급 단계(S100);
    화강석을 금속염 조성물 용액에 침지시킨 후 압력을 가하여 용액이 화강석에 침투되도록 하는 착색 단계(S200);
    상기 착색 단계에서 착색된 화강석에 열을 가하여 히팅, 건조시키는 가열 단계(S300);
    히팅, 건조된 화강석에 블로워를 이용하여 송풍을 하는 냉각 단계(S400);
    화강석을 중화제에 침지시킨 후 압력을 가하여 중화제가이 화강석에 침투되도록 하는 중화 단계(S500);
    상기 중화 단계에서 착색된 화강석에 열을 가하여 히팅, 건조시키는 제2가열 단계(S600);
    히팅, 건조된 화강석에 블로워를 이용하여 송풍을 하는 제2냉각 단계(S700);
    로 천연 화강석에 발색이 이루어지도록 하고,
    상기 착색 단계(S200)는 화강석을 압력챔버의 수용공간에 낱개로 개별 삽입하는 착색 준비단계(S220)와, 압력챔버의 수용공간에 용액을 주입하여 화강석을 침지시킨 후 압력을 가하여 화강석에 용액을 착색시키는 침투 단계(S240)와, 압력챔버 내의 용액을 드레인하고 압력을 가한 상태를 해제한 후 압력챔버 내의 화강석을 인출하는 배출 단계(S260)로 이루어져 할석 상태의 화강석을 낱개의 상태로 착색하여 연속적인 개별 생산이 이루어지도록 하는 건축용 천연 화강석의 발색방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소재공급 단계(S100), 착색 단계(S200), 가열 단계(S300), 냉각 단계(S400), 중화 단계(S500), 제2가열 단계(S600), 제2냉각 단계(S700)는 구동모터에 의하여 작동하는 벨트 또는 롤러인 이송요소를 이용한 인라인 구조로 순차적인 공급에 의하여 낱개 상태로 발색이 연속 수행되도록 함을 특징으로 하는 건축용 천연 화강석의 발색방법.
  3. 화강석을 인라인으로 이송시키며 발색 공정 간 제품의 이동을 자동화로 진행하기 위한 이송부(100);
    착색공정을 인라인 타입으로 진행하도록 상기 이송부의 임의의 위치에 구성되는 착색부(200);
    상기 이송부의 이송경로상에서 착색부의 차순위에 배치되는 가열부(300) 및 냉각부(400)를 포함하고,
    상기 착색부(200)는 압력챔버(220)에 용액을 주입하기 위한 용액라인(240)과 압력을 주입하고 배출하기 위한 압력라인(260)이 연결되고, 압력챔버(220)에는 도어(222)를 개폐하여 재단된 할석상태의 화강석을 개별 공급하여 용액을 압력챔버의 내공간에 채운 후 압력을 가하여 화강석에 착석이 이루어지고,
    상기 가열부(300)는 화강석을 이송시키는 이송부(100)에 가열장치(320)가 장착되고, 가열장치(320)는 이송요소(120)에 의하여 이송이 이루어지는 화강석의 상,하면에 근접하게 근적외선램프(322)가 장착되어 화강석을 개별 가열,건조가 이루어지도록 하는 건축용 천연 화강석의 인라인 타입 발색장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 압력챔버(220)는 화강석을 침지시키기 위하여 수용공간에 충진되는 용액주입량을 줄이고 압력 주입시간을 단축하기 위하여 원통형 구조의 일단에서 개폐가 이루어지는 도어(222)와 연접하게 슬롯공간(224)을 형성하여 할석상태의 화강석을 수평으로 눕혀 이송부(100)에 의하여 측면 삽입이 이루어진 후 착색공정을 수행하도록 됨을 특징으로 하는 건축용 천연 화강석의 인라인 타입 발색장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 압력챔버(220)는 회동부(226)에 의하여 축 회전이 가능하도록 장착되어 이송부(100) 상에서 압력챔버(220)가 정방향 또는 역방향으로 왕복 회전하면서 화강석의 진입, 배출되는 방향을 전환하여 소재가 공급된 방향성을 따라서 가열부(300)로 이송부(100)에서의 화강석의 순방향 반복 이송이 이루어지면서 착색공정을 수행하도록 됨을 특징으로 하는 건축용 천연 화강석의 인라인 타입 발색장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 가열부(300)는 가열장치(320)를 다층 구조로 형성하고, 다층 구조의 가열장치(320)로 이송부(100)의 이송요소(120)가 분기가 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 건축용 천연 화강석의 인라인 타입 발색장치.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송부(100)는 이송요소(120)가 공급판(140)에 복수의 롤러(122)가 장착 구성되고,
    공급판(140) 중 어느 하나 이상은 공급판(140)이 스탠드(142)에 장착된 상태에서 회동수단(144)에 의하여 회동이 이루어지도록 하고, 그 일측변에는 거치대(146)를 일체로 형성함으로써 화강석을 낱개로 견인하여 자동 공급할 수 있도록 됨을 특징으로 하는 건축용 천연 화강석의 인라인 타입 발색장치.
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