석재 가공장치{Processing device of stone}
본 발명은 석재 가공장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 석재의 표면에 발수제를 코팅함으로써 발수성을 향상시킬 수 있고, 석재를 세정한 후 석재의 내부까지 완벽하게 건조시킴으로써 발수제 코팅을 보다 확실하게 할 수 있는 석재 가공장치에 관한 것이다.
최근 소득수준이 상승하고, 인테리어에 대한 소비자의 인식이 향상되면서 건축 내장재에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이에 따라 대리석이나 화강석과 같은 석재를 응용한 장식재의 사용 빈도가 증가하고 있는 추세이다. 하지만 대리석을 비롯한 석재는 물을 흡수하는 성질을 가지고 있으므로, 상기 석재를 건축물의 외장재로 사용하는 경우 빗물에 의해 얼룩이 발생되고, 기타 이물질이 흡수됨으로써 부식이 유발된다는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 석재를 깨끗하게 세척하여 분쇄한 후 각종 첨가물을 혼합시킨 인조석재가 개발되고 있으나, 이와 같은 인조석재는 석재의 느낌을 주지 못할 뿐만 아니라, 석재의 세척 및 분쇄, 첨가물 혼합 등의 공정이 매우 복잡하므로 생산성이 저하된다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 석재의 발수성 및 방오성이 향상되도록 석재에 발수층을 형성시킬 수 있고, 석재의 세척 및 건조, 코팅을 한 번에 수행함으로써 석재 가공의 생산성을 높일 수 있는 석재 가공장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 석재 가공장치는, 석재를 하나씩 공급하는 공급부; 상기 공급부를 통해 공급된 석재를 세정하는 세정부; 상기 세정부에 의해 세정된 석재에 극초단파(micro wave)를 조사함으로써, 상기 석재를 내부부터 가열하여 건조시키는 건조부; 상기 건조부에 의해 가열된 석재를 냉각시키는 냉각부; 상기 냉각부에 의해 냉각된 석재의 표면에 발수제를 도포시키는 도포부;를 포함하여 구성된다.
상기 세정부는, 공급되는 석재의 상면과 저면에 밀착되어 회전됨으로써 상기 석재를 가압 이송시키는 한 쌍의 가압롤러와, 상기 석재의 상면과 저면에 접촉되어 회전됨으로써 상기 석재의 상면과 저면에 묻은 이물질을 제거시키는 한 쌍의 브러시롤러와, 외주면에 흡습성을 갖는 탄성재가 구비되어 상기 석재의 상면과 저면을 닦는 한 쌍의 클리닝롤러와, 상기 브러시롤러의 전방 또는 후방측으로 세척수를 분사하는 세척수 분사유닛을 포함하여 구성된다.
상기 세정부는, 내부공간의 좌우 측벽에 셋 이상의 수직슬릿이 형성되는 몸체와, 상기 수직슬릿의 하측에 고정 결합되는 고정브라켓과, 상기 수직슬릿의 상측에 상하방향으로 이동 가능한 구조로 결합되는 승강브라켓을 더 포함하고, 상기 셋 이상의 수직슬릿에는 상기 가압롤러와 브러시롤러와 클리닝롤러 중 어느 하나의 롤러가 쌍으로 할당되되, 쌍을 이루는 롤러 중 어느 하나의 롤러는 회전축이 상기 고정브라켓에 회전 가능한 구조로 장착되고, 쌍을 이루는 롤러 중 다른 하나의 롤러는 회전축이 상기 승강브라켓에 회전 가능한 구조로 장착된다.
상기 발수제가 도포된 석재에 적외선을 조사하여 상기 발수제를 석재의 표면에 코팅시키는 코팅부를 더 포함한다.
상기 냉각부는, 상기 석재를 이송 가능한 구조로 구성되어 상하로 배열되는 복수 개의 컨베이어와, 어느 하나의 컨베이어에 의해 이송이 완료된 석재를 다른 컨베이어로 전달하는 이송트레이와, 상기 컨베이어 측으로 송풍시키는 송풍팬을 포함하여 구성된다.
상기 컨베이어는, 봉 형상으로 형성되며 길이방향이 수평을 향하도록 병렬 배열되는 둘 이상의 구름롤러와, 상기 둘 이상의 구름롤러에 걸쳐지도록 결합되되 일정 간격 이격 배열되는 둘 이상의 벨트를 포함하도록 구성되며, 상기 송풍팬은 가장 상측에 위치하는 컨베이어의 상부에 장착되어 하향으로 송풍시키도록 구성된다.
본 발명에 의한 석재 가공장치를 이용하면, 석재의 발수성 및 방오성이 향상되도록 석재에 발수제 코팅층을 형성시킬 수 있고, 석재의 세척 및 건조, 냉각, 코팅을 한 번의 공정으로 수행함으로써 석재 가공의 생산성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 석재 가공장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 석재 가공장치에 포함되는 세정부의 부분 측면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 석재 가공장치에 포함되는 냉각부의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 석재 가공장치에 의해 발수제 코팅층이 형성된 석재의 수직단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 석재 가공장치의 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 석재 가공장치의 개략도이다. 본 발명에 의한 석재 가공장치는 석재(10)의 발수성 및 방오성 향상을 위해 석재(10)의 표면에 발수제 코팅층을 형성시키기 위한 장치로서, 석재(10) 표면에 발수제 코팅층을 형성시키기 전에 석재(10)를 세정 및 건조시키는 과정까지 한 번에 수행할 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 특징이 있다. 즉, 본 발명에 의한 석재 가공장치는, 석재(10)를 하나씩 공급하는 공급부(100)와, 상기 공급부(100)를 통해 공급된 석재(10)를 세정하는 세정부(200)와, 상기 냉각부(400)에 의해 냉각된 석재(10)의 표면에 발수제를 도포시키는 도포부(500)와, 상기 발수제가 도포된 석재(10)에 적외선을 조사하여 상기 발수제를 석재(10)의 표면에 코팅시키는 코팅부(600)를 기본 구조로 갖는다. 상기 공급부(100)는 자전하는 다수 개의 이송롤러(110)를 구비하여 상기 이송롤러(110)가 회전될 때 상면에 안착된 석재(10)를 일방향(본 실시예에서는 우측방향)으로 이송시키도록 구성될 수 있다. 이때 본 실시예에서는 상기 공급부(100)가 다수 개의 이송롤러를 이용하여 석재(10)를 이송시키는 구조로만 도시되어 있으나, 상기 공급부(100)는 석재(10)를 일측방향으로 지속적으로 공급시킬 수만 있다면 다양한 구조로 대체될 수 있다. 또한 상기 세정부(200)는 석재(10)의 표면에 묻어있는 먼지나 이물질을 제거하고 물세척을 한 후, 석재(10)의 표면에 남아 있는 물기를 제거하도록 구성된다. 즉, 본 발명에 포함되는 세정부(200)는, 공급되는 석재(10)의 상면과 저면에 밀착되어 회전됨으로써 상기 석재(10)를 가압 이송시키는 한 쌍의 가압롤러(210)와, 상기 석재(10)의 상면과 저면에 접촉되어 회전됨으로써 상기 석재(10)의 상면과 저면에 묻은 이물질을 제거시키는 한 쌍의 브러시롤러(220)와, 외주면에 흡습성을 갖는 탄성재가 구비되어 상기 석재(10)의 상면과 저면을 닦는 한 쌍의 클리닝롤러(230)와, 상기 석재(10)로 세척수를 분사시키는 세척수 분사유닛(240)을 포함하여 구성된다. 이때 상기 브러시롤러(220)는 석재(10)에 세척수가 분사되기 이전에 석재(10) 표면의 먼지나 이물질을 제거하는 용도(도 1에서는 좌측 브러시롤러(220))와, 세척수가 분사된 이후의 석재(10) 표면을 솔질하여 석재(10) 표면을 물세척하는 용도(도 1에서는 우측 브러시롤러(220))로 구분될 수 있다. 이와 같이 브러시롤러(220)가 두 종류로 구분되는 경우, 상기 세척수 분사유닛(240)은 먼지제거용 브러시롤러(220)의 후방과 물세척용 브러시롤러(220)의 전방에 세척수를 분사하도록 구성되어야 할 것이다. 또한 상기 도포부(500)는 다수 개의 이송롤러(510)에 의해 이송되는 석재(10)의 표면에 발수제를 분사시키는 발수제 분사유닛(520)을 포함하도록 구성되는데, 상기 발수제 분사유닛(520)은 일반적으로 액상의 물질을 스프레이 방식으로 분사시키는 통상의 분사노즐과 실질적으로 동일한 구조로 제작된다. 또한 상기 코팅부(600) 역시 다수 개의 이송롤러(610)에 의해 이송되는 석재(10)의 표면에 적외선을 조사하는 적외선 발진기(620)를 포함하여 구성된다. 상기 언급한 바와 같이 석재(10) 표면에 액상의 발수제를 도포시킨 후 적외선을 조사하게 되면 상기 발수제가 석재(10)의 표면에 얇은 코팅층으로 부착되는데, 이와 같은 방식으로 석재(10) 표면에 발수제 코팅층을 형성하는 가공방법은 신발이나 섬유의 표면에 투명하고 얇은 발수층을 코팅시키는 공정에서 널리 사용되고 있는 가공방법이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 석재 가공장치에 의해 가공된 석재(10)는 표면에 발수제 코팅층이 형성되므로, 건축물의 외장재로 사용되어 비를 맞는 경우가 발생되더라도 빗물이 내부로 흡수되지 아니하고 그대로 흘러내리게 되는바, 얼룩이 발생되지 아니하고 강도 저하가 발생되지 아니한다는 장점이 있다. 또한, 석재(10)의 표면에 형성된 발수제 코팅층은 석재(10)를 물로부터만 보호하는 것이 아니라, 각종 기름이나 먼지 등과 같은 이물질로부터도 석재(10)를 보호하므로, 석재(10)의 수명이 현저히 연장되는 효과를 얻을 수 있다.
한편 상기 세정부(200)는 상기 언급한 바와 같이 석재(10)에 세척수를 뿌려가면서 석재(10) 표면을 세정하도록 구성되는바, 세정부(200)에 의해 세정된 석재(10)는 외부뿐만 아니라 내부까지 물에 젖은 상태가 된다. 이와 같이 석재(10) 표면과 내부에 세척수가 남아 있는 상태에서는 발수제가 정상적으로 코팅되지 못하므로, 상기 세정부(200)에 의해 세정된 석재(10)를 가열하여 건조시키는 건조부(300)가 추가로 구비된다. 상기 건조부(300)는 오븐방식과 같이 상기 석재(10)에 복사열을 가하여 건조시키는 구조나, 상기 석재(10)에 열풍을 가하여 건조시키는 구조로 구성될 수 있는데, 이와 같이 석재(10)에 복사열이나 열풍을 가하여 건조시키는 경우에는 석재(10)의 표면만이 건조되고 석재(10)의 내부까지는 건조되지 아니하므로, 일정 시간 경과 후 석재(10) 내부의 물기가 표면으로 유출되어 발수제 코팅효과가 저해될 우려가 있다. 따라서 본 발명에 포함되는 건조부(300)는, 세정부(200)를 지난 석재(10)에 극초단파(micro wave)를 조사함으로서 상기 석재(10)의 내부를 가열시키는 극초단파 발진기(320)를 포함하여 구성됨이 바람직하다. 극초단파를 이용하여 석재(10)의 내부를 가열하게 되면 석재(10)의 내부부터 건조되는데, 석재(10)의 표면이 건조되었을 때에는 석재(10)의 내부 역시 완전히 건조된 상태가 되는바, 발수제 코팅효과가 저해되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 석재(10)가 가열된 상태에서 곧바로 액상의 발수제를 도포시키면 발수제의 증발이 과도하게 빠르게 진행되어 상기 석재(10)가 코팅부(600)로 진입되기 이전에 발수제가 증발되는 현상 즉, 석재(10)의 각 표면에 발수제가 고르게 코팅되지 못하는 현상이 발생될 우려가 있다. 따라서 본 발명에 의한 석재 가공장치는, 상기 건조부(300)에 의해 가열된 석재(10)를 공냉 방식으로 냉각시키는 냉각부(400)가 추가로 구비됨이 바람직하다. 상기 냉각부(400)는, 상기 석재(10)를 이송 가능한 구조로 구성되는 컨베이어(410)와, 상기 컨베이어(410) 측으로 송풍시켜 상기 컨베이어(410)에 의해 이송되는 석재(10)를 공냉시키는 송풍팬(430)을 기본 구성요소로 갖는다. 한편, 뜨겁게 가열된 석재(10)는 차갑게 냉각될 때까지 많은 시간이 소요되므로 상기 냉각부(400)는 송풍팬(430)으로부터 바람을 전달 받는 구간이 길게 제작되어야 하는데, 상기 컨베이어(410)를 일렬로 길게 제작하면 냉각부(400)가 차지하는 공간이 과도하게 넓어진다는 문제가 발생된다. 따라서 상기 냉각부(400)는 한정된 면적 내에서 송풍기의 바람을 맞는 경로가 길게 형성되도록, 상기 컨베이어(410)가 상하로 배열되도록 복수 개 설치되고, 어느 하나의 컨베이어(410)에 의해 이송이 완료된 석재(10)를 다른 컨베이어(410)로 전달하는 이송트레이(420)가 추가로 구비됨이 바람직하다. 이와 같이 복수 개의 컨베이어(410)를 다단으로 설치하면, 한정된 면적 내에서 석재(10)의 이송경로 길이를 현저히 증대시킬 수 있으므로, 석재(10)를 충분히 냉각시킨 후 도포부(500)로 공급할 수 있다는 장점이 있다. 이때 상기 이송트레이(420)는, 컨베이어(410) 간의 석재(10) 이동을 위한 이송트레이(420)는 건조부(300)를 지난 석재(10)를 가장 아래에 위치하는 컨베이어(410)로 전달하고, 가장 아래에 위치하는 컨베이어(410)를 지난 석재(10)를 중간 컨베이어(410)로 전달하며, 중간 컨베이어(410)를 지난 석재(10)를 가장 상측에 위치하는 컨베이어(410)로 전달하고, 가장 상측 컨베이어(410)를 지난 석재(10)를 도포부(500)로 전달하는 구성요소로서, 반도체 제조장치에서 반도체 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 트레이와 유사한 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 석재 가공장치에 포함되는 세정부(200)의 부분 측면도이다. 상기 세정부(200)는, 한 쌍의 가압롤러(210)와 한 쌍의 브러시롤러(220)와 한 쌍의 클리닝롤러(230)가 각각 상하로 배열되도록 구성되어, 석재(10)가 쌍을 이루는 롤러 사이로 삽입되어 진행하는 동안 세정이 이루어지도록 구성된다. 이때, 본 발명에 포함되는 세정부(200)는 쌍을 이루는 롤러 간의 이격거리가 석재(10)의 두께에 맞추어 적절히 가감될 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 상기 세정부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부공간의 좌우 측벽에 셋 이상의 수직슬릿(252)이 형성되는 몸체(250)와, 상기 수직슬릿(252)의 하측에 고정 결합되는 고정브라켓(254)과, 상기 수직슬릿(252)의 상측에 상하방향으로 이동 가능한 구조로 결합되는 승강브라켓(256)을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 세정부(200)가 몸체(250)와 고정브라켓(254), 승강브라켓(256)을 포함하도록 구성되면, 각각의 수직슬릿(252)에는 동일한 종류의 롤러가 쌍으로 할당되어, 어느 하나의 롤러는 회전축이 상기 고정브라켓(254)에 회전 가능한 구조로 장착되고, 다른 하나의 롤러는 회전축이 상기 승강브라켓(256)에 회전 가능한 구조로 장착된다. 따라서 작업자는 각 수직블록에 장착된 승강브라켓(256)의 높이를 조정함으로써 쌍을 이루는 롤러 간의 이격거리를 조정할 수 있으므로, 다양한 두께의 석재(10)를 공용으로 가공할 수 있다는 장점이 있다. 이때, 상기 승강브라켓(256)을 승강시키는 승강유닛은, 리니어모터를 이용하여 승강브라켓(256)을 이송시키는 구조나, 래크와 피니언으로 승강브라켓(256)을 이송시키는 구조, 상기 승강브라켓(256)에 이송나사를 나사결합시켜 상기 이송나사를 자전시킴으로써 승강브라켓(256)을 이송시키는 구조 등 상기 승강브라켓(256)을 수직슬릿(252)의 길이방향으로 이송시킬 수만 있다면 어떠한 구조로도 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 석재 가공장치에 포함되는 냉각부(400)의 사시도이다. 일반적으로 컨베이어(410)는, 봉 형상으로 형성되며 길이방향이 수평을 향하도록 병렬 배열되는 둘 이상의 구름롤러와, 상기 둘 이상의 구름롤러에 걸쳐지도록 결합되는 벨트를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 벨트의 폭이 구름롤러의 길이만큼 넓게 제작되면 다수 개의 컨베이어(410)가 상하로 적층되었을 때 상하방향으로의 공기 유동이 이루어지지 아니하므로 컨베이어(410) 상에 안착된 석재(10)의 건조가 늦어지는 결과가 발생된다. 따라서 본 발명에 포함되는 컨베이어(410)는, 폭이 넓은 하나의 벨트(미도시)가 구름롤러에 걸쳐지는 것이 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이 폭이 좁은 다수 개의 벨트가 일정 간격 상호 이격된 상태를 유지하면서 구름롤러에 걸쳐지도록 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 폭이 좁은 다수 개의 벨트가 구름롤러에 걸쳐지도록 구성되면, 상하로 배치된 컨베이어(410) 간에 통풍이 가능해지므로, 가장 상측에 위치하는 컨베이어(410)의 상부에 송풍팬(430)을 하나만 장착시키더라도 모든 컨베이어(410)로 바람이 전달될 수 있다는 장점 즉, 석재(10)의 건조시간을 보다 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 의한 석재 가공장치에 의해 발수제 코팅층이 형성된 석재(10)의 수직단면도이다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 석재 가공장치를 이용하면, 도 4에 도시된 바와 같이 표면에 얇은 발수제 코팅층(12)이 형성된 석재(10)를 생산할 수 있다. 이와 같이 표면에 발수제 코팅층(12)이 형성된 석재(10)는, 외부로부터 인가된 물이 상기 발수제 코팅층(12)에 의해 튕겨지고 내부로는 흡수되지 아니하므로, 얼룩이 발생되지 아니하여 미려한 외관을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 물에 젖음으로써 강도가 저하되는 현상이 방지된다는 장점이 있다. 이때, 상기 석재(10)의 표면에 코팅되는 발수제 코팅층은, 발수성이 있으며 석재(10)에 견고히 부착될 수만 있다면, 어떠한 물질로도 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 석재 가공장치를 이용하면, 석재(10)의 세정과 건조, 냉각까지 모두 자동화가 가능해지므로, 노동력을 절감시킬 수 있고 석재(10) 가공 효율을 현저히 높일 수 있다는 장점이 있다. 이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10 : 석재 12 : 발수제 코팅층
100 : 공급부 110, 310, 510, 610 : 이송롤러
200 : 세정부 210 : 가압롤러
220 : 브러시롤러 230 : 클리닝롤러
240 : 세척수 분사유닛 250 : 몸체
252 : 수직슬릿 254 : 고정브라켓
256 : 승강브라켓 300 : 건조부
320 : 극초단파 발진기 400 : 냉각부
410 : 컨베이어 420 : 이송트레이
430 : 송풍팬 500 : 도포부
520 : 발수제 분사유닛 600 : 코팅부
620 : 적외선 발진기 |
