KR100659604B1 - 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통상 사용중인 1100mm 이하의 스트랜드 매트 폭을 2배 이상 크게 한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼에 관한 것으로, 특히 스트랜드 매트에 폴리우레탄 폼 원액을 함침시킬 때 스트랜드 매트 내부의 기포를 최대한 제거하여 폴리우레탄 폼의 상부 표면을 고르게 함과 동시에 폴리우레탄 폼의 인장강도, 압축강도 등의 물성이 균일하게 되도록 한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법은, 복수의 권취롤러로부터 더블 와이스 스트랜드 매트를 연속적으로 공급하고 이송하는 단계와, 연속적으로 이송되는 더블 와이스 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액을 분사하여 함침시키는 단계와, 폴리우레탄 원액이 함침된 더블 와이스 스트랜드 매트를 상하로 유동시키면서 상측에서는 간헐적으로 압력을 가하고 하측에서는 진동을 가하여 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기를 외측으로 배출시키는 단계와, 공기가 배출된 더블 와이스 스트랜드 매트의 내외측에서 폴리우레탄 원액이 발포 성형되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
폴리우레탄 폼, 스트랜드 매트, 단열재, 가압장치, 진동발생수단
Description
도 1은 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조방법이 도시된 블럭도.
도 2는 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조장치가 개략적으로 도시된 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조장치가 개략적으로 도시된 측면도.
도 4는 도 2에 도시된 요철부의 확대 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 가압장치의 확대 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 가압장치의 측면도.
도 7은 종래 기술에 의한 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조방법이 도시된 블럭도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >
10 : 기판 11 : 제 1 컨베이어
12 : 제 2 컨베이어 13 : 권취롤러
15 : 요철부 16 : 종이공급장치
18, 19 : 진동발생수단 20 : 원액분사수단
30 : 가압장치 31 : 지지대
32 : 압력롤러 33 : 지지부재
34 : 위치조절수단 35 : 간헐동작수단
40 : 이형지공급장치 50 : 더블 와이스 스트랜드 매트
본 발명은 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼에 관한 것으로, 특히 스트랜드 매트 폭을 2배 이상 크게 한 더블 와이스 스트랜드 매트를 사용하고 스트랜드 매트에 폴리우레탄 폼 원액을 함침시킬 때 스트랜드 매트 내부의 기포를 최대한 제거하여 폴리우레탄 폼의 상부 표면을 고르게 함과 동시에 폴리우레탄 폼의 인장강도, 압축강도 등의 물성이 균일하게 되도록 한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 폴리우레탄 폼은 폴리올과 이소시아네이트 성분으로 이루어진 스폰지 상의 다공질 물질로서, 연질 및 경질의 두 가지 종류가 있다. 이 중 연질의 폴리우레탄 폼은 매트리스와 같은 쿠션재로 사용되고, 경질의 폴리우레탄 폼은 주로 단열재로 사용된다. 본 발명은 단열재로 사용되는 경질의 폴리우레탄 폼에 관한 것으로, 특히 LNG 등과 같이 초저온 물질을 운반하는 선박의 보냉재로 사용되는 폴 리우레탄 폼을 제조하는 방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법은, 유리섬유로 이루어진 연속 스트랜드 매트를 연속적으로 공급하고 이송하면서, 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액을 분사하여 폴리우레탄 원액이 스트랜드 매트에 함침되도록 한 후, 일정 시간이 경과되면서 폴리우레탄 원액이 발포되어 제품이 성형되면, 완성된 제품을 취출하도록 되어 있다.
여기서, 스트랜드 매트는 25미크론 이하의 유리섬유 필라멘트가 폴리에스테르 접착제에 의해 결합됨으로써 매트 형태를 형성하게 된다. 이때, 폴리에스테르 접착제의 사용량은 매트 상태의 형상을 유지하는 범위 내에서 최소화되도록 스트랜드 매트 중량의 1.3 ~ 3 중량%가 사용되는 것이 보통이다.
연속식 스트랜드 매트는 복수의 스트랜드 매트가 적층된 상태로 공급되어 폴리우레탄 원액이 분사되므로, 스트랜드 매트가 폴리우레탄 원액에 함침될 때 스트랜드 매트의 내부에는 다량의 공기층이 존재하게 된다. 이때, 스트랜드 매트의 내부에 존재하는 공기층은 폴리우레탄 원액에 스트랜드 매트가 함침되는 동안 스트랜드 매트의 외부로 빠져나가게 되며, 공기층이 빠져나간 공간에 폴리우레탄 원액이 채워지고, 스트랜드 매트가 폴리우레탄 원액에 함침된 후 일정 시간이 경과하면 폴리우레탄 원액이 발포 성형된다.
그런데 폴리우레탄 원액이 발포 성형되는 동안 미처 빠져나가지 못한 공기는 폴리우레탄 폼 내에 잔류하게 되어 폴리우레탄 폼의 단열 성능에 악영향을 주게 되고, 발포 성형된 폴리우레탄 폼의 표면은 평탄하지 않게 된다. 이는 폴리우레탄 폼 의 여러가지 물성치가 균일하지 않게 되는 요인이 되고 결과적으로 품질의 저하를 야기한다.
다시 말해서, 종래의 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법은 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액이 분사된 후 자연상태 즉, 스트랜드 매트를 이루는 유리섬유 사이에 존재하는 공기가 외부로 완전히 배출되지 않은 상태에서 폼 반응이 진행되므로, 성형된 폴리우레탄 폼 내부에 크고 작은 공기층이 존재하게 된다. 그 결과 폴리우레탄 폼의 강도 및 보냉 효과가 저하되어 초저온 상태에서 수축, 균열, 비틀림 등이 발생되거나 외부충격에 의해 쉽게 깨지게 된다.
또한, 종래의 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법은 스트랜드 매트의 폭이 제한되어 있기 때문에 일일 생산량이 한정되어 있고, 제품 가공시 손실량이 많은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 더블 와이스 스트랜드 매트를 사용함으로써 생산성이 향상되고 원료비가 절감되며, 더블 와이스 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액이 분사된 후 폼 반응이 일어나기 이전에 진동을 줌으로서 더블 와이스 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액이 함침되는 것을 촉진함과 동시에 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기를 신속하게 제거함으로써 초저온 상태에서도 수축, 균열, 비틀림 등이 발생되지 않고, 인장강도, 압축강도 등의 특성이 향상되는 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 그 제조장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조방법이 도시된 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법은, 복수의 권취롤러로부터 더블 와이스 스트랜드 매트를 연속적으로 공급하고 이송하는 단계(S10)와; 연속적으로 이송되는 더블 와이스 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액을 분사하여 함침시키는 단계(S20)와; 폴리우레탄 원액에 함침된 더블 와이스 스트랜드 매트를 상하로 요동시키고, 더블 와이스 스트랜드 매트의 상측에서는 간헐적으로 압력을 가하고 하측에서는 진동을 가하여 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기를 외측으로 배출시키는 단계(S30)와; 공기가 배출된 더블 와이스 스트랜드 매트의 내외측에서 폴리우레탄 원액이 발포 성형되도록 하는 단계(S40)와; 완성된 제품을 취출하는 단계(S50)로 구성된다.
즉, 본 발명에서는 스트랜드 매트로 통상 사용되는 스트랜드 매트 폭(1100mm)의 2배 이상이 되는 더블 와이스 스트랜드 매트를 사용함으로써 생산성의 향상을 기대할 수 있고, 더블 와이스 스트랜드 매트를 상하로 요동시킴과 아울러 상측에서는 간헐적으로 압력을 가하고 하측에서는 진동을 가하여 공기 배출을 향상 시킴으로써, 스트랜드 매트의 내부에 존재하는 공기로 인한 강도 저하, 표면 불균일 등의 문제점을 해소할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조장치가 개략적으로 도시된 사시도이고, 도 3은 개략적인 측면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 요철부의 확대 사시도이며, 도 5는 도 2에 도시된 가압장치의 확대 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 가압장치의 측면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조장치는, 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상측에 설치되고 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 권취된 다수의 권취롤러(13)와, 상기 기판(10)에 설치되어 상기 권취롤러(13)에서 공급되는 다수의 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 적층되면서 이송되도록 하는 제 1, 2 컨베이어(11)(12)와, 상기 제 1, 2 컨베이어(11)(12) 사이의 기판(10) 상측에 설치되어 이송 중인 더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 폴리우레탄 원액을 분사하는 원액분사수단(20)과, 상기 원액분사수단(20)으로부터 소정 거리 이격된 후방에 설치되어 이송 중인 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 내부의 공기를 외부로 배출시키는 공기제거수단으로 구성된다.
여기서, 공기제거수단은 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 이송되면서 상하 로 요동되도록 상기 기판(10) 상에 설치된 요철부(15)와, 상기 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상측으로부터 간헐적으로 압력을 가하는 가압장치(30)과, 상기 원액분사수단(20)과 가압장치(30) 사이 상기 기판(10)의 하부에 설치되어 상기 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 진동하도록 하는 진동발생수단(18)(19)으로 구성된다.
구체적으로 살펴보면, 기판(10)의 양측면에는 측벽(14)이 설치되고 기판(10)의 전방 및 후방에 제 1, 2 컨베이어(11)(12)가 설치된다. 제 1, 2 컨베이어(11)(12)는 서로 이격되게 설치되고, 각 컨베이어(11)(12)는 컨베이어 벨트(11a)(12a)와 구동롤러(11b)(12b)로 구성된다. 측벽(14)에는 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 감겨진 다수개의 권취롤러(13)가 나란하게 설치된다. 따라서 다수개의 권취롤러(13)에서 풀려져 컨베이어 벨트(11a)(12a)에 의해 이송되는 스트랜드 매트(50)는 권취롤러(13)의 개수만큼 적층되어 이송된다. 한편, 상기 제 2 컨베이어(12)는 슬래트 컨베이어로 구성되어 원액이 분사된 연속식 더블 와이스 스트랜드 매트(50)를 끌어 당겨 이송하게 된다.
제 1 컨베이어(11)가 설치된 후방의 기판(10)에는 상, 하 방향으로 절개된 홈(10a)이 형성되고, 기판(10)의 하측에 이형지공급장치(40)가 설치되어 홈(10a)을 통해 이형지(41)를 공급한다. 이때, 이형지공급장치(40)의 이형지(41) 출구 부분에는 상, 하측에 각각 가이드 롤러(42)가 설치되어 이형지(41)의 공급을 안내한다. 따라서 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 하면과 기판(10)의 상면 사이에 이형지(41)가 개재되며 이 이형지(41)에 의하여 스트랜드 매트(50)에 원액이 공급될 때 기판(10)에 원액이 접촉하지 않게 된다.
원액분사수단(20)은 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분이 혼합된 폴리우레탄 원액을 분사하는 장치로서, 기판(10)의 좌우 방향의 폭에 비해 상대적으로 작게 형성되어 좌우 방향으로 왕복 운동하면서 폴리우레탄 원액을 분사한다.
이형지공급장치(40)에 의해 공급되는 이형지(41)는 폴리우레탄 원액을 분사 하는 원액분사수단(20)의 전방에서 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 하측으로 공급되며, 상기 원액분사수단(20)으로부터 후방측으로 소정 거리 이격된 위치에는 폴리우레탄 원액에 함침된 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 상, 하 방향으로 요동되면서 이송되도록 하는 요철부(15)가 기판(10)에 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 요철부(15)는 기판(10)의 상부면에 돌출되고, 그 단면이 사다리꼴로 형성되며, 돌출부위와 돌출부위는 일정 거리로 이격된다. 따라서 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 요철부(15)의 상면을 지나는 동안 상, 하 방향으로 요동하게 되고, 그에 따라 폴리우레탄 원액은 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 유리섬유 사이로 완전히 침투하게 됨과 아울러 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 내부에 있는 공기가 외부로 배출된다. 이때, 요철부(15)는 복합재료, 금속 등으로 제조되며, 바람직하게는, 가공성이 좋고 휨이 적으며 치수안정성이 높은 복합재료를 사용하는 것이 바람직하다.
요철부(15)의 후방에는 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상면에 종이(17)를 씌워주는 종이공급장치(16)가 설치되고, 그 후방에 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상측에 간헐적으로 압력을 가하여 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 내부 공기를 외부로 배출할 수 있도록 하는 가압장치(30)가 설치된다. 따라서 가압장치(30)는 종이공급장치(16)에 의해 상면에 종이(17)가 씌워진 더블 와이스 스트랜드 매트(50)를 가압하게 된다.
도 5, 6에 도시된 바와 같이, 가압장치(30)는 더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 간헐적으로 밀착되면서 회전되어 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 내부의 공 기를 배출시키는 압력롤러(32)와, 압력롤러(32)를 회전 가능하게 지지하는 지지부재(33)와, 지지부재(33)의 상측에 결합되어 지지부재(33)를 상, 하 이동시키는 위치조절수단(34)과, 위치조절수단(34)의 일측에 설치되고 지지부재(33)에 연결되어 지지부재(33)를 요동시켜 압력롤러(32)가 더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 밀착되거나 이탈되도록 하는 간헐동작수단(35)으로 구성된다.
지지부재(33)는 "ㄱ"자 형상으로 형성되어 수직방향의 짧은 단부(33a)에 상기 압력롤러(32)가 회전 가능하게 결합되고, 수평방향의 긴 단부(33b)에는 간헐동작수단(35)이 힌지 연결되며, 지지부재(33)의 상측은 위치조절수단(34)에 힌지 연결된다.
위치조절수단(34)은 기판(10)에 고정된 지지대(31)의 상측에 설치된 위치조정모터(34f)와, 일측에 슬라이더(34c)가 부착되어 지지대(31)의 하부에 설치된 가이드(34d)에 상하 이동이 가능하도록 연결된 위치조절부재(34a)와, 위치조절부재(34a)의 하측에 설치되어 지지부재(33)와 힌지 연결되는 복수의 연결부(34b)와, 위치조절부재(34a)와 나사 결합되어 상기 위치조정모터(34f)가 작동되면 베벨기어부(34g)를 통해 구동력이 전달되어 회전됨으로써 위치조절부재(34a)를 승강시키는 스크류축(34e)으로 구성된다.
간헐동작수단(35)은 위치조절부재(34a)의 일측에 설치된 모터(35b)와, 상기 모터(35b)에 의해 회전되는 판상의 드럼(35a)과, 일단은 상기 드럼(35a)의 가장자리 부분에 힌지 연결되고 타단은 상기 지지부재(33)의 긴 단부(33b)에 힌지 연결되는 암(35c)으로 구성된다. 따라서 상기 모터(35b)가 구동되어 드럼(35a)이 회전할 때 편심된 암(35c)의 상하방향으로 주기적인 운동을 하게 되며, 암(35c)의 하단에 연결된 지지부재(33)가 연결부(34b)를 중심으로 회동되어 지지부재(33)의 하단에 설치된 압력롤러(32)가 일정한 주기로 상승되거나 하강되어 하측의 스트랜드 매트(50)를 간헐적으로 가압하게 된다.
따라서 압력롤러(32)는 그 하측으로 이송되는 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상면에 간헐적으로 압력을 가하도록 운동하기 때문에 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 내부에 존재하는 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
여기서, 가압장치(30)는 스트랜드 매트(50)에 적당한 압축력을 가하도록 구동되는데, 가압장치(30)가 가하는 압력은 원액이 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 상부에 살짝 고일 정도로 잠겨 나오는 상태가 적당하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 연속식 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 유리섬유강화 폴리우레탄 폼 제조장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 감겨진 권취롤러(13)를 기판(10)의 측벽(14)에 다수 설치하고, 전원을 인가하면 제 1 컨베이어(11)에 의해 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 이송된다. 제 1 컨베이어(11)에 의해 이송되는 스트랜드 매트(50)의 층수는 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 풀려지는 권취롤러(13)의 수에 의해 결정되는데 필요에 따라 그 수를 조정할 수 있으며, 기판(10) 하측에 설치된 이형지공급장치(40)로부터 이형지(41)가 공급되어 더블 와이스 스트랜드 매트(50)와 기판(10) 사이에 개재되어 이송된다.
다음으로, 하측에 이형지(41)가 구비된 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 원 액분사수단(20)의 하부를 지나게 되면, 원액분사수단(20)으로부터 폴리우레탄 원액이 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상측에 분사된다. 이때, 폴리우레탄 원액은 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분이 혼합되고 여기에 반응촉매, 첨가제, 발포제 등이 첨가된다.
다음으로, 폴리우레탄 원액에 함침된 더블 와이스 스트랜드 매트(50)는 기판(10)에 형성된 요철부(15)를 지나면서 상하방향으로 요동되며, 이에 따라 폴리우레탄 원액은 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 내부 공기를 배출시키면서 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 내부로 완전히 침투된다.
다음으로, 종이공급장치(16)로부터 종이(17)가 공급되어 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상면에 종이(17)가 씌워지게 된다.
다음으로, 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 가압장치(30)의 하측을 지나게 되면, 가압장치(30)는 종이(17)가 씌워진 더블 와이스 스트랜드 매트(50)를 간헐적으로 가압하여 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 내부에 남아있는 공기를 외부로 배출시킨다.
즉, 위치조정모터(34f)가 구동되면 베벨기어부(34g)를 통해 동력을 전달받은 스크류축(34e)이 회전되고, 스크류축(34e)이 회전됨에 따라 위치조절부재(34a)가 가이드(34d)의 안내를 받아 상하 이동된다. 따라서 이송되는 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 두께에 따라 지지부재(33)의 상하 위치가 변경될 수 있으며, 더블 와이스 스트랜드 매트(50)를 누르는 압력 역시 변경이 가능하게 된다.
또한, 위치조절부재(34a)의 측부에 설치된 모터(35b)가 구동되어 드럼(35a) 을 회전시키게 되므로, 드럼(35a)에 편심되게 설치된 암(35c)이 드럼(35a)의 회전에 따라 지지부재(33)의 긴 단부(33b)를 상하 이동시키게 된다. 따라서 지지부재(33)가 위치조절부재(34a)와의 연결부(34b)를 중심으로 요동되면서 압력롤러(32)가 더블 와이스 스트랜드 매트(50)를 간헐적으로 가압하게 된다. 그 결과, 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 내부에 잔류된 공기는 대부분 배출되며, 압력롤러(32)가 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상측을 가압함에 따라 폴리우레탄 원액이 함침된 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상면이 평탄면을 이루게 된다.
또한, 간헐적으로 압력을 가함에 따라 가압장치(30)가 지속적으로 더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 압력을 가할 때와는 달리 먼저 분사된 원액에 의해 다음에 분사된 원액이 간섭을 받지 않게 되므로 이로 인해 야기되는 폴리우레탄 폼의 불량이 방지된다.
한편, 원액분사수단(20)로부터 가압장치(30) 사이의 기판(10)의 하부에는 공기를 이용하여 진동을 발생시킬 수 있는 진동발생수단(18) 및 전기를 이용하여 진동을 발생시킬 수 있는 진동발생수단(19)이 설치되어 있으므로 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기를 보다 빠르고 완전하게 제거할 수 있다.
위와 같은 과정을 거친 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 폴리우레탄 원액은 일정 시간이 경과된 후 발포 성형되며, 더블 와이스 스트랜드 매트의 상면이 평탄면을 이루고 있으므로 폴리우레탄 폼의 표면이 균일하게 되며 인장강도 및 압축강도 등의 기계적 물성치가 비교적 균일하게 된다.
물론, 더블 와이스 스트랜드 매트가 가압장치를 지나기 이전에는 폴리우레탄 원액이 발포 성형되어서는 안되며, 이에 따라 요철부 통과, 가압 공정 및 진동 공정에 걸리는 시간은 그리 길지 않게 된다. 발포 및 성형의 결과 형성된 폴리우레탄 폼은 완전히 굳어진 후 제품으로 취출된다.
다음의 표 1은 폴리우레탄 원액의 성분과 점도 및 요철부와 진동부 통과 및 가압 여부에 따라 물성치를 비교한 도표이다. 여기서, HCFC-14b는 디클로로 모노 플루오르메탄이고, CSM은 연속식 스트랜드 매트(Continuous Strand Mat)를 의미한다.
| 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | ||
| 조 성 비 | 폴리올 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 이소시아네이트 | 145 | 165 | 165 | 140 | 130 | 140 | |
| 발 포 제 | HCFC-141b | 7 | - | - | - | - | |
| 물 | 0.3 | 1.12 | 1.12 | 1.12 | 1.02 | ||
| 폴리올점도(cps) | 700 | 1200 | 1200 | 1200 | 1170 | 1200 | |
| CSM(겹) | 7 | 7 | 6 | 7 | 7 | 7 | |
| 자유발포밀도(kg/㎥) | 112.2 | 112.8 | 113.2 | 112 | 112.4 | 113.3 | |
| 제품밀도(kg/㎥) | 127.6 | 127.5 | 127.5 | 127.8 | 127.4 | 128.6 | |
| 제품두께(mm) | 230 | 230 | 225 | 215 | 210 | 210 | |
| 제품로스(%) | 30.26 | 30.20 | 28.7 | 27.2 | 23.6 | 22.6 | |
| 함침소요시간(sec) | 90 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 미함침수량(EA/M2) | 1 | 4~5 | 3 | 1 | 0 | 0 | |
| 기포(Φ10 깊이:10mm) | 약간있음 | 다소있음 | 다소있음 | 거의없음 | 거의없음 | 거의없음 | |
| 사용장치 | 없음 | 없음 | 없음 | 요철부 | 요철부 가압장치 | 요철부 가압장치 진동발생수단 | |
비교예1은 폴리우레탄 원액으로 폴리올, 이소시아네이트, HCFC-141b 및 물을 각각 100:145:7:0.3의 중량비율로 혼합했을 때, 발포제 HCFC-141b의 비교적 낮은 점도(700cps)로 인하여 스트랜드 매트의 함침이 다소 용이했으나, 1EA/M2 정도의 미함침이 간헐적으로 발생되었으며, 스트랜드 매트의 기포 상태는 기준치에 약간 상회하는 결과가 나왔다.
비교예2와 같이 물을 100% 발포제로 사용했을 경우 점도 상승으로 스트랜드 매트에 함침이 잘되지 아니하여 4~5EA/M2 의 미함침이 발생하였고, 폼 내부에는 기포가 무수히 발생되었다.
비교예3은 스트랜드 매트의 투입량을 6겹으로 줄인 경우인데도 불구하고 비교예2와 비교할 때 함침 상태 및 기포 상태는 별다른 변화가 없었다.
반면에, 실시예1의 경우 요철부만을 통과시킨 경우로서, 폴리우레탄 원액이 분사된 더블 와이스 스트랜드 매트가 요철부를 통과하면서 상하방향으로 요동되어 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기가 외부로 배출된 결과이다. 이 경우에는 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기 일부가 외부로 배출되어 함침은 개선되어 제품 로스율이 27.2%로 저감되었으나, 그 효과는 그리 뛰어나지 못함을 나타내고 있다.
실시예2의 경우 폴리우레탄 원액이 분사된 더블 와이스 스트랜드 매트가 기판 상면의 요철부를 통과한 다음 가압장치에 의하여 지속적인 압력을 받아 더블 와이스 스트랜드 매트의 공기가 배출된 경우로서, 이 경우 실시예1과 비교할 때 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기층이 제거되고 함침효과가 향상되어 제품 로스율과 미함침수량이 저감되었으나, 가압장치의 지속적인 압력에 의해 전방으로 밀린 원액이 새로 분사된 원액과 간섭을 일으켜 불량이 발생될 수 있는 단점이 있다.
실시예3은 더블 와이스 스트랜드 매트가 요철부를 통과하도록 함과 동시에 가압장치가 간헐적으로 더블 와이스 스트랜드 매트에 압력을 가하고 기판의 하부에 진동발생수단을 설치한 것으로서, 더블 와이스 스트랜드 매트가 폴리우레탄 원액에 함침된 이후 요철부를 통과하면서 상하방향으로 요동되어 공기를 배출하고, 진동발생수단에 의해 재차 공기가 배출되며, 가압장치를 지나면서 상면으로부터 간헐적인 압력을 받아 잔여 공기를 배출한 것으로서, 먼저 토출된 폴리우레탄 원액이 가압장치에 의해 전방으로 밀려 새로 토출된 풀리우레탄 원액과 간섭이 일어나는 현상이 방지되어 물성치가 비교적 균일하게 분포되고 제품의 로스율이 상당히 저감되었다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 그 제조장치는 요철부와, 공기 또는 전기를 이용한 진동발생수단과 가압장치를 이용하여 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기를 신속하게 배출되게 하여 미함침 부분이 발생되지 않게 함으로써 단열도 및 기계적 강도가 증대되고 기포 없이 고른 표면 및 단면을 이루게 되어, 인장강도 및 압축강도 등의 기계적 물성이 균등한 폴리우레탄 폼을 이룸으로써 -165℃ 이하의 초저온하에서도 수축, 균열, 비틀림 등이 방지될 수 있는 잇점이 있다.
또한, 더블 와이스 스트랜드 매트로 생산함으로써 생산성이 2배 이상 향상되며, 연료비가 2,3% 이상 향상되는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지 만 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.
Claims (5)
- 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법에 있어서,복수의 권취롤러로부터 더블 와이스 스트랜드 매트를 연속적으로 공급하고 이송하는 단계와;연속적으로 이송되는 더블 와이스 스트랜드 매트에 폴리우레탄 원액을 분사하여 함침시키는 단계와;폴리우레탄 원액이 함침된 더블 와이스 스트랜드 매트를 상하로 요동시키고 상측에서는 간헐적으로 압력을 가하고 하측에서는 진동을 가하여 더블 와이스 스트랜드 매트 내부의 공기를 외측으로 배출시키는 단계와;공기가 배출된 더블 와이스 스트랜드 매트의 내외측에서 폴리우레탄 원액이 발포 성형되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 와이스 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조방법.
- 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조장치에 있어서,기판(10)과; 상기 기판(10)의 상측에 설치되고 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 권취된 다수의 권취롤러(13)와; 상기 기판(10)에 설치되어 상기 권취롤러(13)에서 공급되는 다수의 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 적층되면서 이송되도록 하는 제 1, 2 컨베이어(11)(12)와; 상기 제 1 컨베이어(11)가 설치된 기판의 후방 하측에 설치되어 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 하면과 기판(10)의 상면 사이에 이형지(41)가 개재되도록 하는 이형지공급장치(40)와; 상기 제 1, 2 컨베이어(11)(12) 사이 상기 이형지공급장치(40)의 후방 기판(10) 상측에 설치되어 이송 중인 더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 폴리우레탄 원액을 분사하는 원액분사수단(20)과; 상기 원액분사수단(20)으로부터 소정 거리 이격된 후방에 설치되어 이송 중인 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 공기제거수단;을 포함하며,상기 공기제거수단은,더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 이송되면서 상, 하로 유동되도록 상기 기판(10) 상에 설치된 요철부(15)와; 상기 더블 와이스 스트랜드 매트(50)의 상측으로부터 간헐적으로 압력을 가하는 가압장치(30)와; 상기 원액분사수단(20)과 가압장치(30) 사이 상기 기판(10)의 하부에 설치되어 상기 더블 와이스 스트랜드 매트(50)가 진동하도록 하는 진동발생수단(18)(19);을 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 와이스 스트랜드 매트를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조장치.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서,상기 가압장치(30)는,더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 간헐적으로 밀착되면서 회전되어 더블 와이스 스트랜드 매트(50) 내부의 공기를 배출시키는 압력롤러(32)와;상기 압력롤러(32)를 회전 가능하게 지지하는 지지부재(33)와;상기 지지부재(33)의 상측에 결합되어 상기 지지부재(33)를 상, 하로 이동시키는 위치조절수단(34)과;상기 위치조절수단(34)의 일측에 설치되고 상기 지지부재(33)에 연결되어 상기 지지부재(33)를 요동시켜 상기 압력롤러(32)가 더블 와이스 스트랜드 매트(50)에 밀착되거나 이탈되도록 하는 간헐동작수단(35);을 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 와이스 스트랜드 매트를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 위치조절수단(34)은,상기 기판(10)에 고정된 지지대(31)의 상측에 설치된 위치조정모터(34f)와;일측에 슬라이더(34c)가 부착되어 지지대(31)의 하부에 설치된 가이드(34d)에 상, 하 이동이 가능하도록 연결된 위치조절부재(34a)와;상기 위치조절부재(34a)의 하측에 설치되어 상기 지지부재(33)와 힌지 연결되는 복수의 연결부(34b)와;상기 위치조절부재(34a)와 나사 결합되어 상기 위치조정모터(34f)가 작동되면 베벨기어부(34g)를 통해 구동력이 전달되어 회전됨으로써 상기 위치조절부재(34a)를 승강시키는 스크류축(34e)을 포함하고,상기 간헐동작수단(35)은,상기 위치조절부재(34a)의 일측에 설치된 모터(35b)와;상기 모터(35b)에 의해 회전되는 판상의 드럼(35a)과;일단은 상기 드럼(35a)의 가장자리 부분에 힌지 연결되고 타단은 상기 지지부재(33)의 긴 단부(33b)에 힌지 연결되는 암(35c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 와이스 스트랜드 매트를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조장치.
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2005
- 2005-04-13 KR KR1020050030851A patent/KR100659604B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20030004890A (ko) * | 2001-07-07 | 2003-01-15 | 주식회사 한국화이바 | 연속식 스트랜드 매트가 포함된 폴리우레탄 폼 제조방법및 장치 |
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| KR101105874B1 (ko) | 2009-07-28 | 2012-01-16 | 최진국 | 롤러 제작용 폴리우레탄 코팅 장치 |
| KR101407486B1 (ko) * | 2012-03-14 | 2014-06-16 | (주)동성화인텍 | 폴리우레탄 폼의 제조장치 |
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| KR20060108459A (ko) | 2006-10-18 |
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