KR100919664B1 - 전자기파를 이용한 발포성형방법 - Google Patents

전자기파를 이용한 발포성형방법

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Abstract

본 발명은 전자기파에 의하여 고분자수지를 발포성형하는 전자기파를 이용한 발포성형방법을 개시한다. 본 발명은 액상의 고분자수지, 유체와 경화제를 혼합하면서 액상의 고분자수지의 온도 상승이 방지되도록 유체와 경화제의 온도를 액상의 고분자수지의 온도보다 낮게 냉각하여 다수의 기공들을 갖는 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계와, 고분자수지 혼합물을 성형품형상유지수단의 빈 공간에 공급하는 단계와, 성형품형상유지수단의 빈 공간에 공급되어 있는 고분자수지 혼합물에 전자기파를 가하여 발포성형품으로 발포성형하는 단계로 구성된다. 본 발명에 의하면, 전자기파에 의하여 고분자수지를 발포성형하여 저밀도의 발포성형품을 높은 생산성과 저렴한 비용으로 제조할 수 있다. 또한, 발포제 대신에 유체를 사용하여 발포성형하고, 발포성형품의 내부로부터 액체, 기체 상태의 물질을 증발시켜 제거하여 단열성과 내충격성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전자기파를 이용한 발포성형방법{EXPANSION MOLDING METHOD USING ELECTROMAGNETIC WAVE}
본 발명은 전자기파를 이용한 발포성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자기파에 의하여 고분자수지를 발포성형하는 전자기파를 이용한 발포성형방법에 관한 것이다.
건축, 자동차, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 운반선 등의 다양한 분야에 높은 단열성(Thermal Insulation)과 내충격성(Impact Resistance)이 요구되는 발포성형품이 널리 사용되고 있다. 발포성형은 고분자수지, 금속 등의 소재에 기공(Pore)들을 균일하게 분산시켜 제품을 제조하며, 사출, 압출, 압축 및 진공성형 등 다양한 성형방법에 적용되고 있다. 발포성형품의 기공은 공동(Cell)이라 부르고도 있다. 발포성형품은 기공에 의하여 밀도가 낮고, 단열성과 내충격성이 증가되는 특성을 보유한다.
발포성형의 일례를 살펴보면, 고분자수지, 경화제(Hardener)와 발포제(Blowing Agent)를 혼합한 혼합물을 금형의 캐버티(Cavity)에 투입하고, 금형을 가열한 후 냉각하면, 가열에 의하여 연화 또는 용융되어 있던 고분자수지의 경화와 동시에 발포제의 작용에 의하여 고분자수지의 내부에 기체가 생성된다. 고분자수지의 부피가 기체에 의하여 팽창하면서 수많은 기공들을 갖는 발포성형품이 제조된다. 열경화성수지(Thermosetting resin)와 열가소성수지(Thermoplastic Resin)는 모두 발포성형에 적합하지만, 발포시간이 길기 때문에 생산성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 프레온가스계열의 발포제는 환경오염의 문제로 인하여 사용이 제한되고 있다.
발포성형의 다른 예로 고분자수지와 취입성형가스(Blowing Gas)를 인라인 스크루식 사출성형기(Inline Screw Injection Molding Machine)의 가열실린더, 스크루혼합기(Screw Mixer) 등 혼합장치에 의하여 고압에서 혼합한 후, 노즐을 통하여 금형의 캐버티에 주입하면, 취입성형가스의 팽창에 의하여 고분자수지의 내부에 기공을 형성하는 사출성형이 있다. 이러한 사출성형은 노즐을 통하여 고분자와 발포제의 혼합물을 고속, 고압, 고온으로 분사하므로, 경화에 비교적 긴 시간이 필요한 열경화성수지의 발포성형품을 제작하기 곤란한 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자기파에 의하여 고분자수지를 발포성형하여 저밀도의 발포성형품을 높은 생산성과 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 전자기파를 이용한 발포성형방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 발포제 대신에 유체를 사용하여 발포성형할 수 있는 전자기파를 이용한 발포성형방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발포성형품의 내부로부터 액체, 기체 상태의 물질을 증발시켜 제거할 수 있는 전자기파를 이용한 발포성형방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 액상의 고분자수지, 유체와 경화제를 혼합하면서 액상의 고분자수지의 온도 상승이 방지되도록 유체와 경화제의 온도를 액상의 고분자수지의 온도보다 낮게 냉각하여 다수의 기공들을 갖는 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계와; 고분자수지 혼합물을 성형품형상유지수단의 빈 공간에 공급하는 단계와; 성형품형상유지수단의 빈 공간에 공급되어 있는 고분자수지 혼합물에 전자기파를 가하여 발포성형품으로 발포성형하는 단계로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법에 있다.
또한, 액상의 고분자수지에 경화제를 혼합하면서 액상의 고분자수지에 유체를 주입하여 혼합하며, 액상의 고분자수지에 전기전도성을 갖는 분체를 더 혼합하고, 액상의 고분자수지에 초음파를 가하는 것에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 적용되는 혼합장치와 유체주입장치의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 적용되는 성형품형상유지수단의 일례로 금형을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 적용되는 전자기파 발생장치의 구성을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 의하여 제조되는 발포성형품의 구성을 부분적으로 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법을 설명하기 위하여 나타낸 흐름도,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 의하여 제조된 발포성형품을 확대하여 촬영한 사진들,
도 7은 본 발명의 발포성형방법에서 따른 전자기파에 의한 가열 시간과 발포성형품의 상대 밀도를 나타낸 그래프이다.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
2: 고분자수지 혼합물 4: 발포성형품
10: 혼합장치 20: 유체주입장치
30: 성형품형상유지수단 32: 금형
40: 전자기파 발생장치 50: 초음파 발생장치
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 발포성형방법에는 혼합장치(10), 유체주입장치(20), 성형품형상유지수단(30)과 전자기파 발생장치(40)가 사용된다. 혼합장치(10)는 용기(12)와 모터(14)의 구동에 의하여 회전되는 교반날개(16)로 구성되어 있다. 용기(12)의 내부에 액상의 고분자수지(2a)와 경화제(2b) 등의 고분자수지 혼합물(2)을 공급한 후, 교반날개(16)의 회전에 의하여 고분자수지 혼합물(2)을 교반하여 균일하게 혼합한다. 교반날개(16)는 스크루로 구성될 수 있다. 또한, 혼합장치(10)는 인라인 스크루식 사출성형기의 가열실린더, 스크루혼합기로 구성될 수 있다. 고분자수지(2a)는 페놀수지(Phenolic Resin), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리스틸렌(Polystyrene) 등으로 구성될 수 있다. 고분자수지는 이종 이상이 혼합되어 구성될 수 있다.
유체주입장치(20)는 고분자수지(2)의 온도 상승에 따라 팽창되는 유체를 혼합장치(10)의 용기(12) 내에 공급하여 고분자수지(2a)와 혼합한다. 유체주입장치(20)는 유체, 예를 들어 공기와 같은 기체 저장하는 리저버(Reservoir: 22)와, 리저버(22)로부터 기체를 압축하여 공급하는 컴프레서(Compressor: 24)와, 컴프레서(24)로부터 공급되는 기체의 유량을 제어하여 공급하는 밸브(26)와, 밸브(26)를 통하여 공급되는 기체를 혼합장치(10)의 용기(12) 내에 분출하는 노즐(26)로 구성되어 있다. 혼합장치(10)가 가열실린더와 스크루혼합기로 구성되는 경우, 유체주입장치(20)는 가열실린더 및 스크루혼합기의 실린더 안에 기체를 주입하도록 구성된다. 유체주입장치(20)의 작동에 의하여 액체, 예를 들어 물이 고분자수지(2a)와 혼합되도록 공급될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 성형품형상유지수단(30)은 고분자수지 혼합물(2)의 발포성형 시 발포성형품(4)의 형상을 유지한다. 성형품형상유지수단(30)은 금형(32)으로 구성되어 있다. 금형(32)은 발포성형품(4)을 제조하기 위한 빈 공간으로 캐버티(34)를 갖는다. 도 2와 도 3에 금형(32)은 상부금형(32a)과 하부금형(32b)으로 분할되어 캐버티(34)를 여닫을 수 있도록 구성되어 있는 것이 예시되어 있다. 금형(32)은 전자기파의 반사를 최소화할 수 있도록 세라믹과 같은 고분자재료로 구성될 수 있다. 성형품형상유지수단(30)은 고분자수지 혼합물(2)을 충전할 수 있는 빈 공간을 갖는 고체 상태의 물체, 예를 들어 허니컴(Honeycomb), 스펀지(Sponge), 중공을 갖는 하우징 등으로 구성될 수 있다. 허니컴 등의 빈 공간에 고분자수지 혼합물(2)을 공급한 후, 전자기파를 가하여 고분자수지 혼합물(2)을 발포성형품(4)으로 발포성형하면, 발포성형품(4)의 기계적 강성을 크게 제조할 수 있다.
도 3을 참조하면, 전자기파 발생장치(40)는 금형(32)을 수용하는 챔버(Chamber: 42)를 구비하고 있다. 전자기파 발생장치(40)의 작동에 의하여 발생되는 전자기파는 극성(Polarity)을 갖는 고분자수지의 분자, 예를 들어 열경화성수지의 하나인 페놀수지의 분자를 진동시켜 온도를 빠르고 균일하게 상승시킨다. 전자기파는 시간에 따라 전자기장의 특성이 변화하는 전자기파를 의미한다. 전자기파의 일례로 1 GHz 이상의 주파수와 1W 이상의 출력을 가진 마이크로웨이브가 적용될 수 있다. 전자기파 발생장치(40)의 작동에 의하여 발생되는 전자기파의 다른 예로 2.45GHz 이상의 주파수와 2.45GHz 미만의 주파수를 갖는 전자기파가 고분자수지에 교번적으로 가해지거나 또는 동시에 가해질 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 혼합장치(10)의 용기(12)에 초음파 발생장치(50)가 장착되어 있다. 초음파 발생장치(50)의 작동에 의하여 발생되는 초음파는 액상의 고분자수지(2a)에 진동을 부여하여 고분자수지(2a), 경화제(2b)와 기체의 혼합을 균일하게 한다.
지금부터는, 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법을 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 발포성형품(4)의 제조를 위하여 고분자수지(2a), 예를 들어 페놀수지와 경화제(2b)를 혼합장치(10)의 용기(12)에 투입한 후, 교반날개(16)의 교반에 의하여 고분자수지(2a)와 경화제(2b)를 균일하게 혼합한다(S100).
다음으로, 혼합장치(10)의 작동에 의하여 고분자수지(2a)와 경화제(2b)를 혼합하면서 유체주입장치(20)의 작동에 의하여 기체를 고분자수지(2a)에 주입하여 혼합한다(S102). 기체의 주입과 혼합에 의하여 다량의 기포들이 형성되면서 고분자수지(2a)의 내부에 다량의 기공(2c)들이 형성된다. 기포들은 작은 크기와 많은 부피로 균일하게 혼합되는 것이 저밀도(Low Density) 발포성형품(4)의 제조에 유리하다.
초음파 발생장치(50)는 초음파를 액상의 페놀수지에 가하여 고분자수지(2a), 경화제(2b)와 기체의 혼합을 균일하게 한다. 유체주입장치(20)의 작동에 의하여 기체 대신에 액체, 예를 들어 물이 주입될 수 있다. 한편, 고분자수지(2a)의 일례로 레졸(Resole)형 페놀수지는 물의 혼합과 전자기파에 의하여 충분한 발포성형이 이루어지므로, 고분자수지(2a)의 종류에 따라 경화제(2a)의 혼합이 삭제될 수 있다.
저밀도 발포성형품(4)의 제조를 위하여 용기(12)의 내부에서 혼합되는 고분자수지(2a)에 대기압을 초과하는 고압의 압력을 부여하여 기포들과 혼합시킨다. 기포들과 혼합이 완료된 고분자수지(2a)가 대기압에 놓이면, 고분자수지(2a) 속의 기포들이 팽창하여 부피가 커지고, 고분자수지(2a)의 밀도가 낮아진다.
고분자수지(2a)와 기포들의 혼합 과정에서 교반날개(16)의 회전에 의하여 고분자수지(2a)의 온도가 상승되면, 고분자수지(2a)의 점도가 떨어지면서 기포들이 고분자수지(2a)로부터 분리될 수 있다. 고분자수지(2a)와 기포들의 분리를 방지하기 위하여 혼합되는 경화제(2b)와 기체의 온도를 고분자수지(2a)의 온도보다 낮게 냉각하거나 약 30℃ 이하에서 고분자수지(2a)와 기포들을 혼합하는 것이 좋다.
도 2와 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 고분자수지(2a), 경화제(2b)와 기포들이 혼합되어 있는 고분자수지 혼합물(2)은 금형(32)의 캐버티(34)에 공급한 후(104), 금형(32)은 전자기파 발생장치(40)의 챔버(42)에 안치한다(S106). 금형(32)의 캐버티(34)에 공급되어 있는 고분자수지 혼합물(2)에 전자기파를 가하여 발포성형품(4)으로 발포성형한다(S108). 전자기파 발생장치(40)의 작동에 의하여 고분자수지(2a)에 전자기파가 가해지면, 고분자수지(2a)의 온도가 빠르고 균일하게 상승되고, 고분자수지(2a) 속의 기포들이 팽창함과 동시에 경화되면서 발포가 이루어진다. 경화제(2b)는 전자기파의 가열로 인하여 고온에서 경화반응이 진행되기 전에 고분자수지(2a)의 경화 및 고화(Solidification) 속도를 빠르게 한다. 따라서 고분자수지(2a)의 점도가 떨어져 기포들이 고분자수지(2a)로부터 분리되는 현상이 방지된다.
한편, 전자기파는 고분자수지 혼합물(2)에 대기압 이하에서 가한다. 전자기파의 주파수는 1MHz 이상이며, 전자기파의 출력은 0.5W 이상이 고분자수지(2a)의 발포성형에 적합하다. 고분자수지(2a)가 단위 부피당 흡수하는 에너지율은 1 W/m3 이상으로 이루어지거나 고분자수지(2a)의 순간 온도 상승률을 0.5℃/초 이상으로 이루어지는 것이 발포성형에 적합하다.
전자기파 발생장치(40)의 작동에 의하여 고분자수지(2a)에 가해지는 전자기파의 주파수가 2.45GHz 이상으로 높아지면, 고분자수지(2a)가 흡수하는 에너지는 증가되지만 에너지의 침투 깊이가 얕아져 균일하게 가열되지 않을 수 있다. 전자기파의 주파수가 2.45GHz 미만으로 낮아지면, 고분자수지(2a)가 흡수하는 에너지는 감소되지만 에너지의 침투 깊이가 깊어져 균일한 온도로 가열된다. 전자기파 발생장치(40)의 작동에 의하여 2.45GHz 이상의 주파수와 2.45GHz 미만의 주파수를 갖는 전자기파를 고분자수지(2a)에 교번적으로 가하거나 또는 동시에 가하여 고분자수지(2a)를 균일하게 가열할 수 있다.
도 3과 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 발포성형품(4)의 발포성형이 완료되면, 전자기파 발생장치(40)의 챔버(42)로부터 금형(32)을 인출한다(S110). 페놀수지 발포성형품의 고화가 완료되면, 금형(32)의 캐버티(34)로부터 발포성형품(4)을 취출한다(S112). 발포성형품(4)은 고상의 고분자수지(4a)의 내부에 형성되어 있는 다량의 기공(4b)들을 갖는다.
도 1을 다시 참조하면, 고분자수지(2a)의 온도 상승 속도를 향상시키기 위하여 전기전도성을 갖는 분체(2d)를 고분자수지(2a)에 혼합한다. 고분자수지(2a)와 전기전도성을 갖는 분체(2d)를 혼합한 후 전자기파를 가하면, 전자기파에 의한 전기장의 변화에 의해 분체에 전하(Electric Charge)가 유도되어 열이 발생되면서 고분자수지(2a)의 온도 상승 속도가 향상된다. 분체는 카본블랙(Carbon Black), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 금속분말 등으로 구성될 수 있다. 고분자수지(2a)의 온도 상승 속도를 향상시키기 위하여 상온에서 1W/mK 이상의 열전도율을 가진 물질을 고분자수지(2a)와 혼합한다. 또한, 발포성형품의 난연성을 향상시키기 위하여 자기발화온도(Self??ignition Temperature)가 400℃ 이상인 물질을 고분자수지(2a)와 혼합하여 발포성형한다.
한편, 발포성형품(4)의 기공(4b)들은 기공이 서로 연결되어 있는 열린 기공(Open Pore)들 또는 기공이 독립되어 있는 닫힌 기공(Closed Pore)들로 형성될 수 있다. 열린 기공들을 갖는 발포성형품(4)의 경우, 발포성형품(4)의 내부에 존재하는 기체가 열전도율을 상승시키는 원인이 된다. 발포성형품(4) 내부의 기체는 진공의 조성에 의하여 열린 기공들 밖으로 배출하여 쉽게 제거할 수 있다. 기체가 제거된 발포성형품(4)의 열전도율은 크게 낮아져 단열성이 크게 향상된다. 발포성형품(4)의 표면에 열린 기공들을 폐쇄하여 열린 기공들의 진공을 유지하는 외피(6)가 구성되어 있다. 외피(6)는 고분자수지, 금속, 세라믹을 도포하여 층을 형성하거나 필름, 시트, 판 등을 부착하여 형성할 수 있다. 또한, 외피(6)는 발포성형품(4)의 표면에 기계적인 결합을 통하여 열린 기공들의 진공을 유지할 수 있다.
본 발명의 전자기파를 이용한 발포성형방법에 의하여 페놀수지를 소재로 발포성형품을 제조하였다. 페놀수지는 10.2%의 물이 함유되어 있는 레졸형 페놀수지를 사용하였고, 경화제(2b)는 페놀수지의 전체 중량에 대하여 피-톨루엔설폰산(p-Toluenesulfonic Acid) 65중량%를 사용하였다. 혼합장치(10)의 용기(12)에 페놀수지와 피-톨루엔설폰산을 공급한 후, 교반날개(16)의 회전에 의하여 페놀수지와 피-톨루엔설폰산을 혼합하였다. 교반날개(16)는 축류식 개방날개차(Open Impeller)로 구성하여 약 2,000rpm의 고속으로 회전시켰다. 혼합장치(10)의 작동에 의한 페놀수지와 피-톨루엔설폰산의 혼합은 약 35~40초 동안 실시하였다. 페놀수지와 피-톨루엔설폰산의 혼합 과정에서 유체주입장치(20)의 작동에 의하여 기체를 주입하여 페놀수지 혼합물을 조성하였다.
혼합과 기체의 주입 과정을 거친 페놀수지 혼합물의 내부에 많은 기포들이 형성된다. 기포들의 크기는 약 50㎛로 실측되었으며, 기포들의 혼합부피는 약30%로 실측되었다. 한편, 페놀수지 혼합물의 발포는 150℃ 이상의 온도에서 이루어지므로, 페놀수지의 점도가 저하되는 현상을 방지하기 위하여 경화제(2b)의 농도는 약 3~13%로 혼합하였다.
페놀수지 혼합물은 금형(32)의 캐버티(34)에 공급한 후, 금형(32)은 전자기파 발생장치(40)의 챔버(42) 안에 안치한다. 페놀수지 혼합물의 고화시간은 약 30초이다. 따라서 페놀수지 혼합물의 발포는 30초 이전에 150℃ 이상으로 온도를 상승시켜 페놀수지 혼합물 속의 기포들을 팽창시켜야 한다. 따라서 페놀수지 혼합물의 발포에 적합하도록 전자기파의 주파수와 세기를 설정하고, 전자기파의 침투 깊이를 고려하여 전자기파 발생장치(40)의 작동에 의하여 전자기파를 발생시킨다.
전자기파의 발생에 의하여 페놀수지 혼합물 속의 기포들이 팽창되어 기공들을 갖는 페놀수지 발포성형품이 제조된다. 페놀수지 발포성형품의 성형이 완료되면, 전자기파 발생장치(40)의 챔버(42)로부터 금형(32)을 인출한다. 페놀수지 발포성형품의 고화가 완료되면, 금형(32)의 캐버티(34)로부터 페놀수지 발포성형품을 취출한다. 도 6a 내지 도 6c에는 페놀수지 발포성형품을 확대하여 촬영한 사진들이 나타나 있으며, 페놀수지 발포성형품의 단면 사진들에서 많은 기공들을 확인할 수 있다. 이와 같이 페놀수지 발포성형품이 전자기파에 의한 발포에 의하여 제조되므로, 높은 단열성과 내충격성을 보유하면서도 저밀도의 페놀수지 발포성형품을 간편하게 제조할 수 있다.
도 7의 그래프를 참조하면, 페놀수지 혼합물의 발포 시 최대 온도는 전자기파에 의한 가열 시간에 따라 조절할 수 있으며, 페놀수지 혼합물의 온도에 따라 발포성형품의 상대 밀도(), 즉 발포되지 않는 수지의 밀도와 발포성형품의 밀도 비를 조절할 수 있다. 따라서 전자기파에 의한 가열 시간에 따라 10% 미만의 상대 밀도를 갖는 발포성형품을 제조할 수 있다. 전자기파에 의한 페놀수지 혼합물의 가열 시간이 길수록 고화 시간 이전에 도달하는 페놀수지 혼합물의 온도가 높아지므로, 기포들이 더 많이 팽창하게 되어 더 낮은 밀도의 발포성형품이 제조된다. 전자기파에 의한 발포 성형에 소요되는 시간은 두께 150mm의 발포성형품을 기준으로 혼합에서 발포 과정까지 약 1분이 소요되는 것으로 실측되었다.
전자기파에 의한 페놀수지 혼합물의 발포 온도는 100℃ 이상의 고온이므로, 페놀수지 혼합물의 발포 시 물이 증발하여 페놀수지 혼합물의 외부로 배출되면서 단열성이 저하되는 것이 방지된다. 페놀수지가 고화된 이후에는 고체 상태로 변화되어 분자의 운동이 어려우므로, 전자기파에 의하여 가열되지 않는다. 그리고 전자기파에 의해서는 수분과 같은 액체, 기체 상태의 물질들만 가열되면서 증발되어 제거된다. 이와 같이 전자기파에 의한 발포성형품의 제조는 수분 등이 제거되어 단열성이 향상된다. 페놀수지 발포성형품의 내부에 잔류하는 액체와 기체는 발포성형품의 고화시간이 경과된 후 전자기파를 2차로 가하여 증발시킴으로써 제거할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 발포성형방법에 의하면, 전자기파에 의하여 고분자수지를 발포성형하여 저밀도의 발포성형품을 높은 생산성과 저렴한 비용으로 제조할 수 있다. 또한, 발포제 대신에 기체를 사용하여 발포성형하고, 발포성형품의 내부로부터 액체, 기체 상태의 물질을 증발시켜 제거하여 단열성과 내충격성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 액상의 고분자수지, 유체와 경화제를 혼합하면서 상기 액상의 고분자수지의 온도 상승이 방지되도록 상기 유체와 상기 경화제의 온도를 상기 액상의 고분자수지의 온도보다 낮게 냉각하여 다수의 기공들을 갖는 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계와;
    상기 고분자수지 혼합물을 성형품형상유지수단의 빈 공간에 공급하는 단계와;
    상기 성형품형상유지수단의 빈 공간에 공급되어 있는 상기 고분자수지 혼합물에 전자기파를 가하여 발포성형품으로 발포성형하는 단계로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지에 경화제를 혼합하면서 상기 액상의 고분자수지에 상기 유체를 주입하여 혼합하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 기체와 액체 중 어느 하나로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지에 전기전도성을 갖는 분체를 더 혼합하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지에 대기압을 초과하는 압력을 가하며, 상기 발포성형하는 단계에서는 상기 전자기파를 대기압 이하에서 가하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지에 초음파를 가하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지의 온도 상승이 방지되도록 30℃ 이하의 환경에서 혼합하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지에 상온에서 1W/mK 이상의 열전도율을 가진 물질을 혼합하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고분자수지 혼합물을 제조하는 단계에서는 상기 액상의 고분자수지에 자기발화온도가 400℃ 이상인 물질을 혼합하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전자기파의 주파수는 1MHz 이상이며, 상기 전자기파의 주파수의 출력은 0.5W 이상이고, 상기 고분자수지가 단위 부피당 흡수하는 에너지율은 1 W/m3 이상으로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전자기파의 주파수는 1MHz 이상이며, 상기 전자기파의 주파수의 출력은 0.5W 이상이고, 상기 고분자수지의 순간 온도 상승률을 0.5℃/초 이상으로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전자기파는 2.45GHz 이상의 주파수와 2.45GHz 미만의 주파수로 상기 고분자수지에 교번적으로 가해지거나 동시에 가해지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 발포성형품의 고화시간이 경과된 후 상기 전자기파를 2차로 가하여 상기 발포성형품에 잔류하는 액체와 상기 기체를 증발시켜 제거하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 발포성형품의 기공들은 열린 기공들로 이루어지며, 상기 열린 기공들을 갖는 상기 발포성형품의 내부는 대기압 이하의 압력으로 유지하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 발포성형품의 표면에 상기 열린 기공들을 폐쇄하여 상기 열린 기공들의 진공을 유지하는 외피를 구성하는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 성형품형상유지수단은 상기 발포성형품을 성형하기 위한 캐버티를 갖는 금형으로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 성형품형상유지수단은 상기 빈 공간을 갖는 허니컴, 스폰지 중 어느 하나로 이루어지는 전자기파를 이용한 발포성형방법.
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