KR0184227B1 - 유리면이나 암면을 원자재로 한 조립식 불연패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리면이나 암면을 원자래로 한 조립식 불연패널의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명이 목적하는 바는 페놀수지를 함침한 유리면이나 암면을 타면한 후 원하는 생산제품의 형상으로 성형후 고주파 및 열풍에 의한 경화를 진행하면서 수용성현탁액접착제와 페놀수지와의 코포리머 반응에 의한 접착공정을 거침으로써 에너지 절감, 원재료 절감 뿐 아니라 제품의 강도도 높일 수 있는 제조방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 방법은, 하부 철판을 언코일링 하면서 1차 포밍 및 접착제 도포를 하는 공정과, 하부 철판 위에 타면기에 의한 피시 울을 눈송이 처럼 쌓이게 하는 타면 공정과, 벨트 컨베이어에서 임의 두께와 형태로 이루는 기초 성형공정과, 이를 경화시키기 위하여 고주파 경화로 속을 통과시켜 원료면의 내부를 단시간내에 경화시켜 라인의 축소, 에너지 절감 등을 이루는 조주파 가열공정과, 단열재와 단열재가 직접 맞물리도록 상, 하 철판을 포함하여 차음성과 단열성을 좋게 하는 포밍 공정과, 단열재 표면에 경화되지 아니한 페놀수지에 포리비닐 아세테이트 에밀젼을 분사, 도포시키고 이를 열풍 경화로 속을 통과시키는 접착공정 및 열풍 경화공정과, 소정의 크기로 절단한 후 운반 용이하게 적재하는 절단 및 적재공정으로 이루어지는 유리면이나 암면을 원자재로 한 조립식 불연패널의 제조방법임.

Description

유리면이나 암면을 원자재로 한 조립식 불연패널의 제조방법

본 발명은 유리면이나 암면을 원자재로 한 조립식 불연패널의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명이 목적하는 바는 페놀수지를 함침한 유리면이나 암면을 타면한 후 원하는 생산제품의 형상으로 성형후 고주파 및 열풍에 의한 경화를 진행하면서 수용성현탁액접착제와 페놀수지와의 코포리머 반응에 의한 접착공정을 거침으로써 에너지 절감, 원재료 절감 뿐 아니라 제품의 강도도 높일 수 있는 제조방법을 제공하려는 것이다.

지붕체나 벽체 형상으로 포밍된 철판 위에 페놀수지가 함침된 유리면이나 암면(이하 원료면이라 합니다)을 타면기에서 타면하여 쌓이게 하여 이를 벨트 콘베이서에서 소정의 두께가 되도록 누르고 이를 고주파 경화 공정을 통과시킨 후 1차 경화한 후 포밍된 상부 철판을 접착하여 2차 열풍 경화 공정을 거친 후 소정의 크기로 절단하여 조립식 불연패널을 제조하는 일련의 제조공정에 있어서 제품의 형상 설정, 고주파 경화 응용, 수용성현탁액 접착제와 페놀수지와의 코포리머 반응에 관한 것이다.

종래에는 출원인이 선발명한 원료면을 원자재로 한 단열판의 제조방법(특허 공고번호 제94-7524호 및 특허출원 제96-14922호)에서는 페놀수지접착제가 함유된 원료면을 소정의 두께로 누른 다음 이를 열풍실(200~2200℃)내에서 가열 경화시켜 온 것이므로, 가열에 의한 경화시간이 오래 걸리어서 가열실의 길이를 무려 100m정도 길게 형성하여야만 하기 때문에 방대한 설치장소가 필요로 하며 동시에 에너지의 낭비요소가 많은 문제점과 단열재인 원료면의 특성 때문에 내부에까지 열이 전달되기까지 표면부에서는 지나친 열량으로 오히려 열화현상이 일어나 경화강도가 낮아지는 문제점이 있었다.

또한 기존 공법에서는 접착제로서 고가의 우레탄, 에폭시를 사용하기 때문에 제조원가에서 접착제가 차지하는 비중이 클 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 페놀수지 접착제가 함유된 원료면을 소정의 두께로 누른 다음에 이를 고주파 경화로를 통과시켜 최단거리(25m 이내), 최단시간내에 원료면의 내부를 경화강도가 우수하게 고정시키려는 것이며, 1차 경화된 원료면에 수용성현탁액 접착제를 분사처리하여 2차 열풍경화 공정에 투입함으로써 페놀수지와의 코포리머 반응을 유도함으로써 저렴한 접착제로도 충분한 접착효과를 얻고자 하는 것이다.

첨부된 제1도는 본 발명의 실시예를 나타낸 개략적인 공정도를 나타낸 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 공정별로 설명한다.

(1) 하부 언코일(Uncoil) 및 포밍

하부 철판을 언코일링(Uncoiling) 하면서 1차 포밍을 함으로써 다음 공정에서 생성되는 타면원료를 담는 용기 역할을 할 수 있도록 한다. 또한 철판에 접착제를 분사, 도포해 둠으로써 하부 접착공정이 동시에 이루어진다.

(아래 접착공정 참조)

(2) 타면 공정(특허 공고번호 제94-7524호 : 원료면을 원자래로 한 단열판의 제조방법 참조)

솜 형상시 피시 울(PC-Wool)(페놀수지가 바인더 역할을 하도록 함침된 암면 울의 통칭. 이하 피시 울로 약칭함)을 침봉이 촘촘히 박힌 타면 롤러 사이를 통과시켜 눈송이처럼 쌓이게 한다.

이렇게 함으로써, 암면 원래의 단방향성 수평결 구조가 없어지고, 대신 모든 방향으로 결합력을 갖는 새로운 입체구조를 갖게 된다.

(3) 기초 성형 공정

타면된 피시울은 원래의 부피 보다 부풀려진 상태가 되므로 벨트 컨베이어 등을 이용하여 자유로운 형상으로 성형할 수 있다.

이 과정에서 제품의 두께는 상하 벨트 컨베이어의 간격으로 조정을 할 수 있는데, 10T, 15T 등의 천정판(Ceiling Board) 및 50T, 75T, 100T 또는 그 이상 두께의 벽체, 지붕체 칸막이 등 생산제품의 선택이 이곳에서 이루어진다.

제품의 밀도는 타면된 암면의 양을 조절함으로써 가능한데 궁극적으로 하부의 중량계량 컨베이어에서 측정한 원료면의 양을 토대로 투입 컨베이어의 진행속도를 콘트롤함으로써 원하는 밀도의 제품생산이 가능하다.

암면은 밀도 0.12-0.15(g/cm³)에서 최적의 단열성능을 보인다. 따라서, 제품의 무게, 원가를 고려하여 제품의 중심부는 밀도 0.12가 되도록 하고, 제품의 인장강도 및 연결강도를 고려하여 제품의 가장자리 부분은 밀도 0.15가 되도록 하는 것이 인상적이다.(아래 그림1 참조)

[그림1]

그러므로, 수직방향의 힘을 가하는 컨베이어 프레스 뿐 아니라 수평방향에서도 압력이 가해질 수 있는 피딩시스템(Feeding System)이 필요하다. 이런 필요에 의하여 타면된 피시 울의 낙하점은 약 1.2M 폭의 너비로 설계하고 컨베이어 벨트에서 수평방향으로 압축되면서 피딩되면 중심부에 비해 가장자리 부분의 밀도가 높게 된다.

상하부 컨베이어 벨트는 제품에 따라 평판 및 지붕판의 형상을 가짐으로써 1대의 기기로 다품목 생산이 가능토록 한다. 상부의 프레스는 평판형으로 하고, 하부는 지붕판형으로 설계한다. 지붕판을 생산하는 경우 하부의 골 형상대로 포밍된 철판 위에 타면하여 성형하고, 평판을 생산하는 경우가 철판 자체가 평판형으로 포밍되므로 별도로 하부의 골을 채워 줄 필요없이 철판 자체만으로 하부의 형을 유지하는 방식이 된다.

이때, 일반 벽체와 칸막이의 차이는 중간의 작은 골의 유무로 구분한다.

따라서, 포밍기에서는 지붕판, 벽판, 칸막이판의 세가지 형성의 포밍이 가능하도록 제작되어야 한다.(아래 그림2 참조)

[그림2]

제품의 측면은 포밍된 철판에 꼭 낄 수 있는 형탱의 성형이 필요하다. 측면 포밍용 컨베이어 벨트에 의해 자연스러운 성형이 되면, 별도의 측면 절단공정이 없어지게 되므로, 원재료 절감, 분진억제 등의 효과를 기대할 수 있다.(아래 그림3 참조)

[그림3]

(4) 고주파 가열 공정

원료(PC-Wool)에 함침되어 있는 페놀수지는 열경화성으로 일정한 고온(170~200℃)을 유지하여야 암면 사이의 바인더의 경화가 일어나 고형화되나, 원료 자체가 불연, 단열성 소재인 관계로 소재의 내부까지 열전달이 되기 위해서는 상당한 시간이 소요되며, 그에 따른 에너지 비용도 크게 증가한다.

그런, 고주파는 암면을 투과하는 특성이 있으므로 이러한 원리를 이용하여 암면 내부에 함침되어 있는 페놀수지를 경화시킴으로써 경화시간 단축, 라인길이 감소, 에너지 효율 증대, 원가 절감 등의 효과를 기대할 수 있다.

또한 일반적으로 사용되는 열풍건조와는 달리 경화방법의 차이에 의한 물성 변화로 인해 보다 나은 강도를 가지게 되어 제품의 품질이 획기적으로 나아지게 된다.

여기서 발진부와 각 롤러 사이의 거리는 최소한 하부 철판과의 거리의 2배 이상이 되어야 발진부의 출력이 암면으로 가게 되고 그렇지 않을 경우 고주파 출력이 금속성 롤러로 흘러가 에너지의 손실이 발생하니 설계상 주의를 요한다.(아래 그림4 참조)

[그림4]

(5) 포밍 공정

제품의 측면 공정은 2중 구조의 결합체로 구성된다.

이는 보다 나은 방음성, 단열성, 결합강도를 보장할 수 있다.

이 결합구조의 가장 큰 특성은 연결부 사이에 빈 공간이 생기는 타 결합구조와는 달리, 단열재끼리 직접 맞물림으로써 차음성과 단열성을 극대화 할 수 있도록 하는 것이다.(아래 그림5 참조)

[그림5]

(6) 접착 공정 및 열풍 경화 공정

기존 패널들은 접착제로서 고가의 우레탄, 에폭시 등을 사용하나, 본 공정에서는 상대적으로 가격이 저렴한 포리비닐아세테이트에멀젼(이하 포리졸)을 사용한다. 원래, 포리졸은 금속과의 접착 성능이 떨어지나,암면 원료에 함침되어 있는 페놀수지가 금속과의 접착력이 좋으므로 폴리졸을 원료 표면에 분사함으로써 포리졸과 페놀수지와의 포리머 반응을 유도할 수 있다. 포리졸을 수지 25%가 되게 물로 희석시킨 후 고주파 경화공정에서 미경화된 표면 부위에 분사, 도포시킨 후 2차 열풍가열 공정을 거치면 저렴한 가격의 접착용제로도 충분한 접착력을 얻을 수 있다.(아래 그림6 참조)

[그림6]

고주파 경화 공정을 거치고 난 후 제품의 상태는 내부는 충분히 경화되나, 표면부는 경화되지 않는 특성을 보인다. 그러므로 표면부의 경화되지 않은 페놀수지는 2차 가열공정에서 포리졸과 반응하게 된다.(아래 그림7 참조)

[그림7]

(7) 절단 공정

절단공정에서는 많은 양의 분진 발생이 예상되므로 충분한 집진설비가 요구된다. 또한 톱날식 절단의 경우 철판과의 마찰로 인한 소음도 있으므로 절단설비의 집진 및 방음을 위한 차폐시설이 필요하다.

(8) 적재 공정

발포 스치로폴(EPS) 패널과는 달리 암면 패널은 밀도가 높으므로 자체 하중이 높은 편이다. 이를 인력으로 적재하거나 옮기기는 어려우므로 오토 스택커(Auto-Stacker)를 필요로 한다. 벽체나 칸막이의 경우 절단후 단수 적재하면 되나, 지붕판의 경우 골 형상을 이루고 있으므로 서로 교차될 수 있도록 적재되어야 한다. 따라서 적재공정에서도 적재방법을 선택할 수 있도록 설계되어야 한다.

또한, 지게차의 이동시간 등을 고려한 작업시간의 효율화를 기하기 위하여 적재라인 측면으로 10장 단위의 제품이 4단 정도로 대기할 수 있도록 설계되어야 한다.(아래 그림8 참조)

[그림8]

1. 자유 성형

기존 제품의 경우 사각형태의 블록 이외에는 생산하기 어려우므로 지붕판의 경구 골을 채워주기 위한 별도의 패드 투입이 필요하다. 본 공정의 경우 솜형태로 경우 타면된 상태에서 원하는 형상으로 눌러만 주면 제품 생산이 가능하므로 별도의 추가 공정이 없어지게 되어 상당한 원가절감 효과를 가져오게 된다.(아래 그림9 참조)

[그림9]

2. 고주파 공정

단열재인 암면의 내부까지 열을 전달하여 페놀을 경화시키기 위하여는 상당한 시간과 에너지의 소모를 요한다. 하지만 고주파는 암면을 투과하여 내부의 페놀에 직접 작용하므로 짧은 시간내에 원하는 경화효과를 얻을 수 있다. 이는 라인의 축소, 에너지의 절감 및 로스의 절감 등으로 상당한 코스트 다운(Cost-down)을 기대할 수 있으며 심야전력을 사용하게 되면 그 효과는 더욱 크게 된다. 또한 기름을 태우는 가열방법 보다 무공해인 전기에너지를 사용하므로 환경친화적인 성격도 강한 공법이라 할 수 있다.

3. 접착제의 원가 절감

일반적으로 패널에 사용되는 에폭시, 우레탄 등에 비해 1/5정도 저렴한 수용성 현탁액접착제를 물에 25% 정도로 희석시켜 사용하므로 타공정에 비해 상당한 가격 경쟁력을 가질 수 있다.

원래 수용성현탁액접착제는 금속과의 접착력이 없으나 암면내에 함침되어 있는 페놀수지와 결합한 후 가열하게 되면 페놀수지와 현탁액접착제와의 코포리머(공중합)반응으로 인해 금속철판과도 잘 접착된다. 이를 이용하여 저렴한 접착제로도 높은 접착효과를 얻을 수 있게 된다.

참고로, 수용성현탁액접착제로는 잘 알려진 포리졸(Poly-Vinyl Acetate Emulsion)등이 있다.

Claims (2)

1. 하부 철판을 언코일링 하면서 1차 포밍 및 접착제 도포를 하는 공정과, 하부 철판 위에 타면기에 의한 피시 울을 눈송이 처럼 쌓이게 하는 타면 공정과, 벨트 컨베이어에서 임의 두께와 형태로 이루는 기초 성형공정과, 이를 경화시키기 위하여 고주파 경화로 속을 통과시켜 원료면의 내부를 단시간내에 경화시켜 라인의 축소, 에너지 절감 등을 이루는 고주파 가열공정과, 단열재와 단열재가 직접 맞물리도록 상, 하 철판을 포함하여 차음성과 단열성을 좋게 하는 포밍 공정과, 단열재 표면에 경화되지 아니한 페놀수지에 포리비닐 아세테이트 에멀젼을 분사, 도포시키고 이를 열풍 경화로 속을 통과시키는 접착공정 및 열풍 경화공정과, 소정의 크기로 절단한 후 운반 용이하게 적재하는 절단 및 적재공정으로 이루어지는 유리면이나 암면을 원자재로 한 조립식 불연패널의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 고주파 가열공정을 통과한 단열재 표면에 포리비닐 아세테이트 에멀젼을 수지 25%가 되게 물로 희석시킨 후 분사, 도포함을 특징으로 하는 유리면이나 암면을 원자재로 한 조립식 불연패널의 제조방법.

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