KR100393737B1 - 김치냉장고용 인케이스 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제조방법은, 탄소섬유를 2-8mm 정도의 크기로 절단하는 단계; 고분자 수지를 기재로 하여 탄소섬유 및 흑연분말을 첨가하는 단계; 결합력 증진을 위해 1차로 실란(silane)으로 처리하고, 2차로 저온 플라즈마로 처리하는 단계; 및 컴파운딩 기계를 이용하여 100-250 rpm으로 컴파운딩하여 고분자 복합재료를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 고분자 복합재료를 이용하여 인케이스를 원하는 형상으로 사출성형함에 따라 열전도성과 기계적 강도가 향상되도록 하는 효과가 있다.

Description

김치냉장고용 인케이스 및 그 제조방법 {In-case for kimchee refrigerator and method for making the same}

본 발명은 김치냉장고의 열전도성과 기계적 강도를 증가시키기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 대신 열전도성이 우수한 고분자 복합재료를 사용하여 제작하는 김치냉장고용 인케이스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1을 이용하여 설명하면, 일반적인 김치냉장고는 본체(10)의 일측에 도어(15)가 설치되고 내부공간 상에 복수의 용기(30)를 수용하기 위한인케이스(20)가 설치된다. 이러한 인케이스(20)는 김치냉장고에서 김치 용기(30)를 지탱할 수 있는 충분한 인장강도와 충격에도 견딜 수 있는 충격강도를 가지고 있어야 할 뿐 아니라, 주위에 있는 냉동 파이프의 냉기를 빠르게 내부에 전달하도록 열전도성이 우수하여야 김치를 시원한 상태로 유지할 수 있다.

그런데, 종래의 김치냉장고의 경우 비교적 경량이면서 열전도도가 우수한 알루미늄 소재로 인케이스를 제조하기 때문에 판재를 여러 단계로 딥드로잉(deep drawing)하여 성형함으로써 제작비용이 많이 들고 제작시간도 오래 걸리며, 설비비 또한 증가되는 단점이 있다.

이와 같이 무게가 무겁고 비교적 고가의 금속성 재료를 이용하여 제품을 제조하기 위해서는 주조나 소성가공과 같은 비교적 복잡한 공정을 거치게 되므로, 고분자재료를 이용하여 사출성형과 같은 비교적 간단한 공정을 거쳐서 제품을 제조하는 시도가 있기도 하다.

그러나 통상의 범용 고분자 수지는 김치냉장고의 인케이스에 적용하기에 충분한 물성 및 열전도도를 가지지 못하며 특히 표면처리가 되어 있지 않은 흑연 분말이나 탄소섬유를 사용하여 복합재료를 제조할 경우 계면에서의 접착력이 약하거나 계면에서의 미세한 틈이 생겨 열전도도가 떨어진다.

그러므로 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보강재료와 수지의 접착력을 증진시키기 위해 실란으로 처리 후 플라즈마 코팅된 탄소섬유와 흑연입자를 고분자 수지와 컴파운딩하여 고분자 복합재료를 생성한 다음 이를 이용하여 원하는 형상으로 사출성형함에 따라 열전도성과 기계적 강도가 향상되도록 하는 김치냉장고용 인케이스 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉장고의 케이스 구조를 나타내는 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 인케이스를 분리하여 나타내는 사시도,

도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 재료의 특성을 나타내는 도표.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 본체 15: 도어

20: 인케이스 20a: 탄소섬유

20b: 흑연분말 30: 용기

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면에 따른 제조방법은, 탄소섬유를 2-8mm 정도의 크기로 절단하는 단계; 고분자 수지를 기재로 하여 탄소섬유 및 흑연분말을 첨가하는 단계; 결합력 증진을 위해 1차로 실란(silane)으로 처리하고, 2차로 저온 플라즈마로 처리하는 단계; 및 트윈 컴파운딩 기계를 이용하여 100-250 rpm으로 컴파운딩하여 고분자 복합재료를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기재상에 탄소섬유 5-15wt%, 흑연분말 5-15wt%를 각각 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일면에 따른 인케이스(20)는, 상기의 고분자 복합재료를 사용하여 외주면에 요철(20c)이 형성된 상자형으로 사출하여 성형하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 김치냉장고의 인케이스가 금속성 재료에 비해 가볍고 강인하면서도 비교적 우수한 열전도성을 지니므로 빠른 시간 내에 실내 온도를 낮출 수 있을 뿐 아니라 및 무거운 김치용기를 보존하거나 김치통을 떨어트렸을 때 받는 충격에 충분히 견딜 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉장고의 케이스 구조를 나타내는 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인케이스를 분리하여 나타내는 사시도이다.

먼저, 본 발명은 범용 합성수지의 열전도성을 증가시키기 위하여 열전도성이 우수한 탄소섬유(20a)를 2-8mm 정도의 크기로 절단한다.

다음으로, 상기의 고분자 수지를 기재로 하여 탄소섬유(20a) 및 흑연분말(20b)을 첨가하는 단계를 거친다. 흑연분말(20b)은 열전도성이 우수한 성분을 사용하고, 탄소섬유(20a)와 섬유사이의 공간에 골고루 충전되도록 하여 인케이스(20)의 열전도성을 증가시킨다.

이와 같이 본 발명은 플라스틱이 고열전도성 및 원하는 물성을 갖도록 하기 위해서 고분자 수지에 탄소섬유(20a)와 흑연분말(20b)을 넣는 방식을 택하는 바, 이러한 주요 성분의 함유량은 적절한 열적 및 기계적 특성을 유지하면서 김치냉장고 인케이스(20) 제작에 적합한 성형성도 유지할 수 있는 범위에서 결정된다. 실험에 의하면 적절한 탄소섬유(20a)의 함유량은 5-15wt%이고, 흑연분말(20b)의 함유량은 5-15%wt이다.

탄소섬유(20a)가 너무 많을 경우 재료의 흐름성이 감소하여 성형성이 나빠지며, 제품 표면으로의 섬유의 노출이 너무 심하게 일어난다. 또한 흑연분말(20b)의 함유량이 너무 많을 경우에는 재료의 흐름성이 나빠지고, 특히 충격 강도의 급격한 감소가 일어난다.

다음에, 탄소섬유(20a)와 흑연분말(20b)이 고분자 수지와 잘 결합하게 하기 위하여 1차로 실란(silane)으로 처리하고, 2차로 저온 플라즈마로 처리하는 단계를거친다. 전술한 공정이 반드시 이와 같은 순서에 국한되는 것은 아니며 적절하게 변경될 수도 있다.

즉, 열전도성이 우수한 탄소섬유(20a)를 수지와의 결합력을 증진시키기 위해 실란으로 표면처리를 한 후 2-8mm 정도의 크기로 절단하고, 절단한 탄소섬유(20a)와 흑연분말(20b)을 저온 플라즈마로에 넣고 회전시키면서 플라즈마 처리하는 방식을 택할 수도 있다.

다음으로, 탄소섬유(20a)와 흑연분말(20b)의 분산이 양호하게 하기 위하여 트윈 컴파운딩 기계(Twin Compounding Machine)를 이용하여 100-250 rpm 사이에서 컴파운딩한다. 이때 탄소섬유(20a)와 흑연분말(20b)이 정량적으로 들어가도록 사이드피더에서 주입하고 수지는 메인 호퍼에서 주입한다.

플라즈마 처리된 탄소섬유와 흑연분말을 고분자수지와 함께 컴파운딩하는 공정에서 펠렛(pellet) 형태로 만든다. 설계된 형태의 금형을 제작한 뒤 펠렛(pellet)을 가지고 사출성형하여 인케이스(20)를 제작한다.

또, 본 발명에 따르면 전술한 고분자 복합재료를 사용하여 사출성형된 인케이스(20)가 제안된다. 인케이스(20)는 외주면에 요철(20c)이 형성된 상자형으로 하여 사출성형할 때 재료의 유동성을 좋게 하고 기계적 강도를 향상시킨다.

도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 재료의 특성을 나타내는 도표가 도시된다.

본 발명의 고분자 복합재료는 금속성 재료에 비해 가볍고, 도 3에 나타낸 바와 같은 우수한 열전도성을 나타내며, 도 4 및 도 5와 같이 인장강도, 굴곡강도 등의 기계적 성질이 양호함을 알 수 있다.

흑연분말을 첨가하면 열전도도가 증가하나 15%이상이 되면, 도 6과 같이 제품의 시간당 성형 개수가 현저히 감소하고, 탄소섬유의 함량에 따라 도 7과 같이 열전도도의 차이를 나타낸다.

금속성 재료는 주조나 소성가공을 해야 하는 반면, 고분자 복합재료는 사출성형과 같은 비교적 간단한 성형 방법을 이용하기 때문에 제조시간이 아주 단축되고 제조공정이 간단하여 제조원가를 절감할 수 있다. 사출성형에 의하면 금속성 재료로 만들기 어려운 복잡한 형상의 제품도 쉽게 제작할 수 있다.

또한 금속성 재료에 비해 가볍고, 재료비가 저렴하기 때문에 생산원가가 절감된다.

또한, 첨가제를 사용하여 원하는 색상의 제품을 쉽게 제작할 수 있다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 고분자 복합재료를 이용하여 인케이스를 원하는 형상으로 사출성형함에 따라 열전도성과 기계적 강도가 향상되도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 탄소섬유를 2-8mm 정도의 크기로 절단하는 단계;

   고분자 수지를 기재로 하여 탄소섬유 및 흑연분말을 첨가하는 단계;

   결합력 증진을 위해 1차로 실란(silane)으로 처리하고, 2차로 저온 플라즈마로 처리하는 단계; 및

   컴파운딩 기계를 이용하여 100-250 rpm으로 컴파운딩하여 고분자 복합재료를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 김치냉장고용 인케이스 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기재상에 탄소섬유 5-15wt%, 흑연분말 5-15wt%를 각각 첨가하는 것을 특징으로 하는 김치냉장고용 인케이스 제조방법.
3. 제 1 항의 고분자 복합재료를 사용하여 외주면에 요철(20c)이 형성된 상자형으로 사출하여 성형된 것을 특징으로 하는 김치냉장고용 인케이스.