KR100276359B1 - 고분자 복합패널 및 그 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

다층 구조의 고분자 패널의 구조 역학적 장점을 최대한 활용하면서, 중심층의 밀도를 현저히 저하시키더라도 물성의 저하를 최소화하고 외부의 굽힘 하중에 대한 저항(휨탄성율)과 내충격성을 개선하기 위하여, 양쪽 표피층을 연결하는 복수개의 리브를 형성하거나, 중심층에 셀루카공정을 실행한 고분자 복합패널을 제공한다. 또한, 상기한 고분자 복합패널의 제조를 용이하게 실시할 수 있는 제조장치를 제공한다.

Description

고분자 복합패널 및 그 제조 장치
본 발명은 고분자 복합패널 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축 및 산업자재로 사용되는 목재합판 대신 사용될 수 있는 고분자 복합패널 및 그 제조장치에 관한 것이다.
콘크리트용 거푸집이나 건물의 내,외장재 등의 건축 및 산업용 자재로서 사용되는 복합패널에 관한 기술로서, 대한민국 특허 공개 제90-16984호는 목재로 이루어진 지지패널위에 단면이 골과 산의 파형 형상을 가지는 합성 수지 패널을 접착시킨 복합 패널을 개시하고 있으며, 일본 특허 공개 평5-117629호는 무기안료 혹은 강화섬유 등의 충전제를 함유하는 수지조성물을 목재합판 표면에 코팅한 복합 패널을 개시하고 있으며, 일본 특허 공개 소61-141511호는 발포된 고분자 패널의 상,하면에 알루미늄, 그래스 페이퍼 등을 접착시킨 복합패널을 개시하고 있다. 그러나 이와 같이 서로 다른 두 종류의 재료를 사용하여 제조한 복합 패널은, 두 종류 이상의 재료를 사용하기 때문에 기본적으로 그 제조 공정이 복잡하고, 재생이 어렵다는 단점이 있다.
따라서 재활용과 취급이 용이하고 외관이 매끄러운 건축 재료로서, 합성수지 패널을 서로 적층하되, 그 가운데 부분인 중심층에는 중공부 또는 발포층을 형성하고, 표피층에는 섬유재와 같은 충전제를 충전하여 밀도와 휨탄성율 등의 물성이 향상된 고분자 복합패널을 제조하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 평4-50900호는 유리 단섬유 등의 충전제를 함유하는 열가소성 수지로 이루어진 표피층과 열가소성 수지 발포층으로 이루어진 중심층을 포함하는 복합 패널을 개시하고 있으나, 이 복합 패널은 중심층의 밀도가 너무 낮을 경우 충격강도가 낮아 국부함몰이 일어나기 쉽고, 중심층과 표피층이 미끄러져 일체거동하지 않는 문제점이 있으며, 이와 같은 문제점을 회피하기 위하여 중심층의 밀도를 너무 높이면 전체적으로 무게가 증가하여 건축자재로 사용하기 어려운 단점이 있다. 또한 일본 특허 공개 평 8-93217호는 표피층으로서 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌 복합 수지층을 사용하고 중심층으로 폴리우레탄 발포층을 사용하는 3층 구조의 복합패널을 개시하고 있으나, 이 복합 패널은 상기한 단점 외에도 이종의 고분자 수지를 사용하므로 생산 공정이 불연속적이고 복잡할 뿐 만 아니라, 재생이 어려운 단점이 있다.
이와 같은 종래의 복합 패널들은 대부분 표피층으로는 휨탄성율 및 내충격성이 큰 수지를 사용하고, 중심층으로는 휨탄성율은 작지만 값싸고 경량의 재질을 사용하여 샌드위치 모양의 다층구조로 가짐으로서, 무게가 가볍고 구조 역학적으로 외부의 응력에 효과적으로 대응하도록 되어 있다. 그러나, 이와 같이 외부 응력에 효과적으로 대응하기 위하여는 중심층으로서 가능한 밀도가 작은 물질을 사용하여야 하지만, 중심층의 밀도를 너무 작게 하면, 필연적으로 중심층의 국부적인 함몰이 나타나는 등 내충격성이 약해지고, 또한 층간 계면의 미끄러짐을 수반하여 휨탄성율이 오히려 저하된다는 문제점이 있다. 또한 휨탄성율을 증가시키기 위하여 충전제의 사용량을 늘리면 제품의 중량이 증가하고, 내충격성이 낮아지며, 복합패널을 재활용하기 어렵다는 문제점이 있다.
즉, 휨탄성율 58000kg/cm2인 유리섬유 복합수지 표피층과 폴리프로필렌 발포 중심층을 사용하여 3층의 샌드위치구조를 형성할 경우에, 전체 밀도를 목재의 밀도인 약 0.70g/cm3이하로 유지하기 위하여는 중심층의 밀도를 0.40g/cm3이하로 조절하여야 하지만, 이 경우는 중심층의 국부적인 함몰이나 층간 미끄러짐이 발생하여 휨탄성율을 목재의 휨탄성율인 27000kg/cm2이상으로 유지하기 어렵다. 만일, 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 중심층의 밀도를 높이면 무게가 무거워져서 건축자재로 사용하기 어렵고, 또한 외부의 응력에 효과적으로 대응하지 못하여 쉽게 파손되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 건축 및 산업자재로 유용한 합판을 대체하여 사용할 수 있는 3층 이상의 다층 구조를 가지는 고분자 복합패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 중심층의 밀도를 현저히 낮게 하여, 기존의 제품보다 더욱 가볍게 제조하여도, 내충격성, 특히 저온에서의 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 층간 미끄럼짐 현상이 일어나지 않아 외부 응력에 효과적으로 대응할 수 있으며, 휨탄성율이 큰 다층 구조의 고분자 복합 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 같은 종류의 고분자수지만을 사용하고, 충전제를 적게 사용하여 재활용이 용이한 고분자 복합 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등 범용 고분자수지를 기재수지로 사용하여, 간단하고 연속적인 공정으로 고분자 복합 패널을 제조할 수 있는 경제적인 제조 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널의 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 고분자 복합패널의 A-A면의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 복합패널의 제조공정도.
도 4는 본 발명에 따른 고분자 복합패널의 제조장치의 개략도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널을 성형하는 성형다이의 측단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널을 성형하는 성형다이의 벤 부재의 정면도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 복합패널의 정면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 복합패널을 성형하는 성형다이의 측단면도.
도 11 내지 도 13은 각각 도 7 내지 도 9에 도시한 고분자 복합패널을 성형하는 성형다이의 벤 부재의 정면도.
도 14는 도 12에 도시한 성형다이의 벤 부재의 사시도.
상기한 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 밀도가 0.1~0.5g/cm3의 값을 가지며 발포된 열가소성 수지로 이루어진 중심층과; 밀도가 0.9~1.25g/cm3인 열가소성 수지로 이루어져 있으며, 상기 중심층의 상부 및 하부를 판상으로 덮고 있는 표피층과; 상기 중심층에 대하여 수직방향으로 형성되어 중심층을 분할하도록 되어 있는 하나 이상의 리브를 포함하는 고분자 복합 패널을 제공한다. 또한 본 발명의 고분자 복합패널의 중심층은 열가소성 수지와 발포제를 함유한 수지조성물로 이루어지며, 밀도범위가 0.5~1.0g/cm3인 저발포영역이 밀도범위가 0.1~0.5g/cm3인 적어도 하나이상의 고발포영역을 둘러싸도록 성형될 수도 있으며, 상기 고발포영역은 원기둥, 사각기둥, 다각형 또는 판상의 형태로 상기 저발포영역 속에 형성될 수 있다.
본 발명은 발포제가 함유된 열가소성 수지를 판상으로 용융, 압출하여 중심층을 형성하기 위한 중심 매니폴드; 열가소성 수지를 판상으로 용융, 압출하여 상기 중심층의 상,하부로 표피층을 각각 형성하기 위한 한 쌍의 주위 매니폴드; 상기 매니폴드의 끝단에 위치하며, 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지를 압출하기 위한 중공부를 가지는 다수의 중심 벤 부재가 일정한 간격을 두고 나란히 형성되어 있으며, 상기 표피층을 형성하기 위하여 상기 중심 벤 부재를 일정한 간격으로 둘러싸고 있는 주위 벤 부재를 포함하는 벤; 및 상기 벤으로부터 압출된 용융 수지를 합기하여 패널로 성형하는 다이랜드를 포함하는 고분자 복합패널 제조 장치를 제공한다. 여기서 상기 벤은 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지를 압출하는 중심 벤 부재와, 상기 중심 벤 부재 내부에 설치되며, 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지가 진행하는 방향으로 공간을 형성함으로서 고발포영역을 형성하기 위한 발포유도부재와, 상기 표피층을 성형하기 위하여 상기 중심 벤 부재를 일정한 간격으로 둘러싸고 있는 주위 벤 부재로 이루어질 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A면 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널은 발포된 열가소성 수지로 이루어진 중심층(112)과, 상기 중심층(112)의 상부 및 하부를 덮고 있으며, 열가소성 수지로 이루어진 표피층(110)과, 상기 표피층(110)사이에서 상기 중심층(112)과 수직방향으로 형성되어 중심층(112)을 분할하도록 되어 있으며 양 끝단은 표피층(110)과 일체로 연결되어 있는 복수개의 리브(114)를 포함한다. 여기서, 상기 리브(114)는 상기 표피층(110)과 동일한 재료로 이루어진다.
상기 중심층(112)은 전체 복합패널의 무게를 줄이기 위하여 고분자 복합 패널의 중심부에 형성한 저밀도 영역으로서, 0.1~1중량%의 발포제와 99~99.9중량%의 열가소성 수지를 발포, 용융 및 압출시켜 0.1~0.5g/cm3의 밀도를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지로는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체 및 프로필렌 단량체 성분이 70% 이상인 프로필렌과 α-올레핀으로 구성된 공중합체에서 선택되는 기재수지를 사용할 수 있으며, 상기 발포제로는 중탄산나트륨과 구연산을 함유하는 무기 발포제 또는 아조디카본아미드(ADCA)등의 유기 발포제 중에서 선택된 1종 이상의 발포제를 사용할 수 있다.
상기 표피층(110)은 복합 패널의 휨탄성율 및 내충격성을 향상시키기 위하여 중심층(112)의 상, 하부에 형성한 고밀도 영역으로서, 0~35중량%의 충전제와 65~100중량%의 열가소성 수지를 혼련, 용융 및 압출시켜 0.9~1.25g/cm3의 밀도를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지로는 상기 중심층(112)의 형성시 사용한 열가소성 수지와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 충전제로는 유리섬유, 울라스토나이트 등에서 선택된 침상형 충전제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 복수개의 리브(114)는 상기 중심층(112)과 표피층(110)의 미끄럼짐을 방지하기 위한 것으로서, 상기 중심층(112)을 수직으로 관통하고 표피층(110)과 일체로 형성되어 있으므로, 상기 중심층(112)은 복수개의 리브(114)를 사이에 두고 다수개의 부분으로 나누어지게 된다.
따라서 본 실시예의 복합 패널을 정면에서 보면 도 2에 도시한 바와 같이 복수개의 사각형이 일정간격으로 나란하게 배열된 구조를 이루게 된다. 이러한 복수개의 사각형은 그 모서리부분이 라운드되어 있을 수 있다.
도 2에서는 중심층(112)의 단면 형상이 라운드된 모서리를 갖는 사각형상으로 되어 있으나, 상기 중심층(112)의 단면 형상은 이에 한정되는 것이 아니라, 상기 리브(114)의 중심(c)(c')이 중심층(112)과 수직을 이루면서 그 단면 형상은 원형, 타원형, 육각형, 다각형 등으로 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명의 고분자 복합패널의 중심층(112), 표피층(110) 및 리브(114)는 모두 동일한 열가소성 수지를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 이와 같이 동일한 열가소성 수지를 사용하면 각 층간의 상용성이 좋고 재활용이 유리하다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 고분자 복합패널의 연속적인 제조 공정을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 고분자 복합패널의 제조 장치를 간략하게 나타낸 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고분자 복합패널의 제조공정은 통상의 고분자 수지 시이트 성형 공정과 마찬가지로 압출공정(10), 냉각공정(20), 인취공정(30) 및 절단 적층공정(40)으로 이루어진다. 이와 같은 고분자 복합패널의 제조 공정을 도 4를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 압출기(12)는 고분자 수지를 금형(120)을 통하여 압출하기 위하여 사용되는 것으로, 상기한 압출기(12)는 성형재료, 즉, 열가소성 수지와 충전제를 함유한 수지조성물과 열가소성수지와 발포제를 함유한 수지조성물을 각각의 호퍼(14)에서 제공받아 실린더(도시 생략)에서 회전하는 스크류(도시 생략)를 이용해 이송하고, 이송 중에 수지조성물을 고온으로 가열하여 액상으로 용융시키는 작용을 한다. 이러한 작용을 하는 압출기(12)로서 이종의 수지조성물을 액상으로 용융시켜 압출하는 동시회전방식의 이축혼합압출기(Twin Screw Extruder, 제조사: Reistriz)가 일반적으로 사용되며, 압출된 수지조성물은 어댑터(16)를 통해 금형(120)으로 이송된다. 상기한 과정을 통해 금형(120)으로 유입된 고분자 수지 조성물은 금형(120)에서 복합패널로 성형되고, 냉각수가 순환되는 냉각롤러(22)를 지나가면서 일정한 두께를 가지도록 냉각된 후, 가이드롤러(24)의 안내를 받아 인취된다. 여기서 두 개의 롤러(32)는 일정한 속도로 회전하면서, 복합패널을 인취하는 역할을 하며, 인취된 복합 패널은 절단기(42)에 의해 일정한 길이로 절단되고, 절단된 복합패널은 적층기(52)에 의하여 일정한 장소에 차례로 쌓이게 된다.
본 발명에서는 발포제를 함유한 고분자 수지를 2배 이상 발포시켜 0.5g/cm3이하의 밀도를 가지는 중심층(112)을 형성하고, 또 단일 공정으로 상기 중심층(112)의 상,하부에 충전제를 함유한 고분자 수지 표피층(110)을 형성하기 위하여 멀티 매니폴드 방식의 성형다이, 즉 금형(120)을 제공한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 고분자 복합패널을 제조하기 위한 금형(120)을 도 5 및 도 6에 도시하였다. 도 5는 상기 금형(120)의 측단면도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 6은 도 5에 나타낸 금형(120)중 다층성형부(126, 벤 부재)의 정면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 금형(120)에는 그 중심부에 발포제가 함유된 고분자 수지를 용융, 압출하기 위한 중심 매니폴드(122)가 형성되어 있으며, 상기 중심 매니폴드(122)의 양옆에는 고분자 수지를 용융, 압출하기 위한 2개의 주위 매니폴드(124)가 형성되어 있으며, 상기 중심 및 주위 매니폴드(122)(124)로부터 압출된 고분자 수지들은 매니폴드(122)(124)의 끝단부인 중심 다이라인(130) 및 주위 다이라인(128)에서 합쳐져서 다이랜드(132)를 통해 압출됨으로서 3층의 복합패널로 형성된다.
여기서 도면 부호 126은 중심 다이라인(130)과 주위 다이라인(128)이 다이랜드(132)와 경사를 이루며 연결되는 부분인 다층성형부를 가리키는 것으로서, 이 다층성형부에서 용융된 수지 조성물이 층상으로 합하여 진다.
이때 상기 중심 매니폴드(122)의 선단인 중심 다이라인(130)은, 도 6에 도시한 바와 같이 다수의 직사각형 형상으로 이루어져 있다. 즉, 상기 금형(120)의 벤 부재는 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지를 압출하기 위한 중심 다이라인(130)으로서 중공부를 가지며, 일정한 간격을 두고 나란히 형성되어 있는 다수의 중심 벤 부재(140)와, 상기 표피층을 형성하기 위하여 상기 중심 벤 부재(140)를 일정한 간격으로 둘러싸고 있는 주위 벤 부재(150)를 포함한다.
즉, 중심 매니폴드(122)를 통해 압출되는 발포된 고분자 용융수지는 다수의 중심 벤 부재(140)에 의하여 형성되는 직사각형 다이라인(130)을 통하여 다이랜드(132)쪽으로 유출되며, 주위 매니폴드(124)를 통하여 압출되는 충전제가 함유된 고분자 용융 수지는 주위 벤 부재(150)에 의하여 형성되는 주위 다이라인(128)을 통하여 압출된다.
이와 같이 제작된 중심 매니폴드(122)의 다이라인(130)을 통하여 압출된 발포 고분자 수지는 도 2에 도시된 중심층(112)을 형성하고, 상기 주위 매니폴드(124)의 다이라인(128)을 통하여 중심 매니폴드(122)의 중심 다이라인(130)의 상, 하부 및 사각형의 중심 다이라인(130)들의 사이로 압출된 충전제가 함유된 고분자 수지는 각각 도 2에 도시된 표피층(110) 및 다수의 리브(114)를 형성한다. 이 때 상기 중심 매니폴드(122)의 다이라인(130)들의 형상을 원형, 타원형, 육각형, 다각형 등으로 다양하게 변형함으로서 중심층(112)의 형상을 다양하게 변형할 수 있다.
다음으로 도 7 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 복합패널의 단면도로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 복합패널의 중심층은 발포된 열가소성 수지로 이루어지는데, 이는 제 1 밀도를 가지는 고발포영역(214) 및 제 2 밀도를 가지는 저발포영역(212)을 포함한다. 또한 상기 고분자 복합패널은 상기 중심층(212)(214)의 상부 및 하부를 덮고 있으며 열가소성 수지로 이루어진 표피층(210)을 더욱 포함한다.
상기 고발포영역(214)은 고분자 복합 패널의 중심부에 형성한 저밀도 영역으로서 전체 복합패널의 무게를 줄이기 위하여 발포제를 함유한 열가소성 수지를 발포, 용융 및 압출시켜 0.1~0.5g/cm3의 밀도를 가지도록 형성하는 것이 바람직하며, 그 단면의 형상은 도 7에 도시된 바와 같이 4각형의 고발포영역(214), 도 8에 도시된 바와 같이 원형의 고발포영역(216) 및 도 9에 도시된 바와 같이 직선형의 고발포영역(218) 등으로 다양하게 형성될 수 있다.
상기 저발포영역(212)은 상기 고발포영역(214)을 둘러싸는 형태로 형성되어 있으며, 상기 고발포영역(214)이 원형 또는 사각형인 경우에는 고분자 복합 패널의 상부와 하부를 연결하는 리브의 역할을 할뿐만 아니라, 표피층(210)과 고발포영역(214)의 중간 밀도인 0.5~1.0g/cm3의 밀도를 가짐으로서 외부의 응력 및 충격을 효과적으로 분산하고, 이 응력이 고발포영역(214)으로 전달되는 것을 방지하며, 표피층(210)과 고발포영역(214)이 서로 미끌어지는 것을 방지하는 중간층의 역할을 한다. 특히 도 9에 도시한 고분자 복합패널은 판상으로 이루어진 고발포영역(218)과 이를 덮고 있는 판상의 저발포영역(212)을 포함하고 있으므로, 종래의 3층 구조를 가지는 복합패널보다 더욱 안정된 샌드위치 구조를 가진다.
상기 표피층(210)은 복합 패널의 휨탄성율 및 내충격성을 향상시키기 위하여 상기 저발포영역(212)의 상, 하부에 형성한 고밀도 영역으로서, 열가소성 수지를 혼련, 용융 및 압출시켜 0.9~1.25g/cm3의 밀도를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 표피층은 충전제를 더욱 함유할 수도 있으며, 제2 실시예에 사용되는 열가소성 수지, 발포제 및 충전제의 종류 및 사용량은 상기 제1 실시예와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 복합패널의 제조방법은 기본적으로 제1 실시예와 동일하나, 단지 금형(220)의 형상을 변형하여 셀루카공정에 의한 발포를 수행함으로서 고발포영역(214)의 발포배율을 2배이상, 바람직하기로는 3배이상으로 향상하여 제품의 무게를 줄이고 물성을 향상시킨다. 이와 같이 셀루카공정에 의해 고분자 복합패널을 제조하기 위한 금형(220)을 도 10∼도 13에 도시하였다. 도 10은 셀루카공정을 수행하기 위한 금형(220)의 측단면도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 11∼도13은 각각 도 7 내지 도 9에 도시한 고분자 복합패널을 성형하는 금형(220)의 다층성형부(226)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 이러한 금형(220)에는 그 중심부에 발포제가 함유된 고분자 수지를 용융, 압출하기 위한 중심 매니폴드(222)가 형성되어 있으며, 상기 중심 매니폴드(222)의 양옆에는 충전제가 함유된 고분자 수지를 용융, 압출하기 위한 2개의 주위 매니폴드(224)가 형성되어 있으며, 상기 중심 및 주위 매니폴드(222)(224)로부터 압출된 고분자 수지들은 매니폴드(222)(224)의 끝단부인 중심 및 주위 다이라인(230)(228)에서 합쳐져서 다이랜드(232)를 통해 압출됨으로서 다층의 복합패널로 형성된다. 여기서 도면 부호 226은 중심 및 주위 다이라인(230)(228)이 다이랜드(232)와 경사를 이루며 연결되는 부분인 다층성형부를 가리키는 것으로서, 이 다층성형부(226)에서 용융된 수지 조성물이 층상으로 합하여 진다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 금형(220)의 벤 부재는 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지를 압출하는 중심 벤 부재(240)와, 상기 중심 벤 부재(240) 내부에 설치되며, 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지가 진행하는 방향으로 공간를 형성함으로서 고발포영역을 형성하기 위한 발포유도부재(234)(236)(238)와, 상기 표피층을 성형하기 위하여 상기 중심 벤 부재(240)를 일정한 간격을 두고 둘러싸고 있는 주위 벤 부재(250)를 포함한다.
또한, 도 10 및 도 14를 참조하여 이러한 발포유도부재(234)의 기능을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 중심 매니폴드(222)로 부터 압출된 발포 고분자 용융 수지가 중심 다이라인(230)을 통하여 다이랜드(232)쪽으로 이동한다. 이때, 발포유도부재(234)는 용융수지의 유동을 방해하여 발포유도부재(234)의 전면에 발포유도부재(234)의 선단의 형상과 동일한 모양의 빈 공간을 형성하게 되므로, 그 빈 공간의 주위에 있는 발포제가 함유된 고분자 수지는 상기 공간 쪽으로 발포되어 고발포영역을 형성하게 된다. 즉, 도 12 및 도 14에 도시한 바와 같이 발포유도부재(234)의 끝단 모양이 원형일 경우에는 발포유도부재(234)의 주위로 고분자가 이동할 때 원형의 빈 공간을 형성하게 되어, 이 공간으로 발포가 진행되므로, 도 8에 도시한 바와 같이 원형의 고발포영역(216)이 생기게 된다. 또한 도 11 및 도 13에 각각 도시한 바와 같이 발포유도부재(234)의 끝단 모양이 사각형(236) 또는 직선형(238)일 경우에는 발포유도부재의 주위로 고분자가 이동할 때 사각형 또는 직선형의 빈 공간을 형성하게 되어, 이 공간으로 발포가 진행되므로, 도 7 및 도 9에 도시한 바와 같이 사각형 또는 직선형의 고발포영역(214)(218)이 생기게 된다. 이와 같이 고발포영역(214)과 저발포영역(212)으로 이루어진 중심층의 발포에는 셀루카공정을 이용하고, 이에 더하여 멀티 매니폴드 방식의 금형(220)을 이용하여 표피층(210)을 별도로 형성함으로서, 중심층을 3배 이상 고발포하더라도 발포전이현상이 일어나지 않아 표면이 미려하고, 국부함몰이 일어나지 않으며, 휨탄성율이 높을 뿐만 아니라 층간의 미끄러짐 현상을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허 청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
상기와 같은 본 발명의 고분자 복합패널은 외형이 합판과 동일하고 내부에 중공부분이 없으므로 톱질, 못질등 이차 가공이 가능하며, 밀도가 0.65-0.95g/cm3정도이고, 휨탄성율이 25,000-50,000 Kg/cm2로서 합판과 비슷한 물성을 나타낼 뿐만 아니라 내충격성이 우수하다. 또한 중심층의 밀도를 낮게 하여 복합패널의 무게를 가볍게 만들더라도 국부함몰이나, 층들의 미끄러짐 현상이 적으며, 적은 양의 충전제를 사용하므로 복합패널의 재생이 용이하다.
또한 멀티 매니폴드 방식을 이용하여 표면층을 형성하고, 셀루카공정을 이용하여 중심층만을 발포시키므로, 중심층을 3배까지 고발포시키더라도 발포전이 현상이 일어나지 않으며, 휨탄성이 우수하고, 표면이 미려한 복합 패널을 간단한 공정으로 제조할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 밀도가 0.1~0.5g/cm3의 값을 가지며 발포된 열가소성 수지로 이루어진 중심층과;
    밀도가 0.9~1.25g/cm3인 열가소성 수지로 이루어져 있으며, 상기 중심층의 상부 및 하부를 판상으로 덮고 있는 표피층과;
    상기 중심층에 대하여 수직방향으로 형성되어 중심층을 분할하도록 되어 있는 하나 이상의 리브를 포함하는 고분자 복합 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중심층의 단면형상은 원형, 사각형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 고분자 복합패널.
  3. 발포제가 함유된 열가소성 수지를 판상으로 용융, 압출하여 중심층을 형성하기 위한 중심 매니폴드;
    열가소성 수지를 판상으로 용융, 압출하여 상기 중심층의 상,하부로 표피층을 각각 형성하기 위한 한 쌍의 주위 매니폴드;
    상기 매니폴드의 끝단에 위치하며, 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지를 압출하기 위한 중공부를 가지는 다수의 중심 벤 부재가 일정한 간격을 두고 나란히 형성되어 있으며, 상기 표피층을 형성하기 위하여 상기 중심 벤 부재를 일정한 간격을 두고 둘러싸고 있는 주위 벤 부재를 포함하는 벤; 및
    상기 벤으로부터 압출된 용융 수지를 합기하여 패널로 성형하는 다이랜드를 포함하는 고분자 복합패널 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 표피층의 상, 하부에 열가소성 수지층을 더욱 형성하기 위한 매니폴드를 더 포함하고 있는 고분자 복합패널 제조 장치.
  5. 열가소성 수지와 발포제를 함유한 수지조성물로 이루어지며, 밀도범위가 0.5~1.0g/cm3인 저발포영역이 밀도범위가 0.1~0.5g/cm3인 적어도 하나이상의 고발포영역을 둘러싸도록 성형된 중심층과;
    열가소성 수지로 이루어지고, 상기 중심층의 상,하부에 판상으로 형성된 표피층을 포함하는 고분자 복합패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고발포영역은 상기 표피층보다 2배 이상 발포되어 있으며, 상기 고발포영역, 저발포영역 및 표피층은 동일한 열가소성 수지로 이루어진 것인 고분자 복합패널.
  7. 제5항에 있어서, 상기한 중심층의 고발포영역은 그 단면형상이 원형, 사각형 또는 다각형이거나, 중심층의 중심부 전체를 가로지르는 판상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 복합패널.
  8. 발포제가 함유된 열가소성 수지를 판상으로 용융, 압출하여 중심층을 형성하기 위한 중심 매니폴드;
    열가소성 수지를 판상으로 용융, 압출하여 상기 중심층의 상,하부로 표피층을 각각 형성하기 위한 한 쌍의 주위 매니폴드;
    상기 매니폴드의 끝단에 위치하며, 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지를 압출하는 중심 벤 부재와, 상기 중심 벤 부재 내부에 설치되며, 상기 발포제가 함유된 열가소성 수지가 진행하는 방향으로 공간를 형성함으로서 고발포영역을 형성하기 위한 발포유도부재와, 상기 표피층을 성형하기 위하여 상기 중심 벤 부재를 일정한 간격을 두고 둘러싸고 있는 주위 벤 부재를 포함하는 벤; 및
    상기 벤으로부터 압출된 용융 수지를 합기하여 패널로 성형하는 다이랜드를 포함하는 고분자 복합패널 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 발포유도부재는 그 선단의 형상이 사각형, 원형, 6각형, 다각형 또는 판상으로 이루어진 것인 고분자 복합패널 제조 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 표피층의 상, 하부에 열가소성 수지층을 더욱 형성하기 위한 매니폴드를 더 포함하고 있는 고분자 복합패널 제조 장치.
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