KR101161330B1

KR101161330B1 - 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법

Info

Publication number: KR101161330B1
Application number: KR1020120026188A
Authority: KR
Inventors: 박종호
Original assignee: 주식회사 티앤비우드
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-07-02

Abstract

본 발명은 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법에 관하여 개시된 것으로, 폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE) 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 중 어느 하나의 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재를 7:3의 중량비로 공중합시키는 혼합공정(S10);과, 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재의 혼합물을 중공다이스(13)에 의해 판재 형상으로 압출시키는 압출공정(S20);과, 압출 배출되는 해당 판재를 사이징(71)으로 지지하면서 송풍팬(72)으로부터 공급되는 냉풍에 의해 표면을 식혀주는 1차 냉각공정(S30);과, 1차 냉각공정을 마친 판재가 인입롤러(31)를 거쳐 수평 이동되면서 표면이 히팅라인(46)에 의해 가열되는 1차 압입공정(S40);과, 석분이 함유된 실리콘 수지를 판재 표면에 도포한 후 스퀴지(80)의 수평 구동으로 프린트하는 프린팅공정(S50);과, 권취롤러(51,52)에 권취된 열전사지(58)가 히팅롤러(54)를 통해 가열되어 판재 표면에 접착되는 열전사공정(S60);과, 열전사지가 부착된 판재를 압입롤러(38)로 진행시켜 판재 상하에 대해 압입을 행함으로써 실리콘 수지가 판재와 열전사지 사이 공간에서 고착되는 2차 압입공정(S70);과, 2차 압입이 완료된 판재를 강제 인출시키는 인출공정(S80);과, 상하 수개의 분사노즐(21)을 통하여 냉각수를 방사함으로써 판재 표면을 재차 냉각시키는 2차 냉각공정(S90);과, 냉각 완료된 판재를 일정 크기로 절단하는 커팅공정(S100);을 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법{Manufaturing method of incombustible synthetic resin panel}

본 발명은 합성수지판재를 제조하기 위한 일련의 방법에 관한 것으로, 상세하게는 폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE), 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 등과 같은 합성수지에 소정의 난연재를 공중합시켜 합성수지판재를 제조하되, 해당 판재의 표면에는 다양한 문양 혹은 무늬 등이 입체적으로 부여될 수 있게 함으로써 건축 실내 내장용 혹은 벽체 마감용, 바닥재 시공용 등으로 광범위하게 쓰이는 합성수지판재에 방염 기능 및 독특한 시각미가 구현될 수 있는 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법에 관한 것이다.

근래 들어, 소비자의 생활수준이 높아지고 주거생활 환경이 개선되면서 보다 다양하고 기능적인 합성수지판재가 선호되고 있으며, 이러한 소비자 욕구를 충족시키기 위하여 각종 물질을 첨가하거나 제반 구성들을 다양하게 변형시켜 제조된 합성수지판재가 제공되고 있다.

이러한 합성수지판재는 흔히 건축 내장용으로 광범위하게 쓰이고 있으며, 실내 벽체 마감용 혹은 바닥재 시공용으로 각광받고 있다.

예컨대, 종래의 일반적인 바닥재를 살펴보면, 대한민국 실용신안 공고 제95-9683호에는 기재층, 발포층, 인쇄층, 및 투명층을 순차적으로 적층시킨 바닥재에 있어서, 발포층 위에 불투명 펄안료 분말펄칩, 알루미늄 입자, 구형입자 등이 함입된 불투명 장식재 함입층을 적층시켜 엠보 처리하고, 그 위에 투명층, 인쇄층, 또 다른 투명층, 내오염처리층을 도포하여 구성된 다양한 입체감을 갖는 바닥재가 기재되어 있다.

또한, 대한민국 특허공고 제96-4517호에는 표면층이 내스크래치성 및 내오염성에 우수하고 정전기 발생억제 효과와 광택효과를 낼 수 있는 자외선 도료층과 투명 PVC 필름층으로 구성되고, 표면층 하부의 중간층은 천연소재 질감의 자연스러운 섬유 형상이 부여되어 있는 특수합성 섬유시트와 전사인쇄의 이층의 상부 또는 하부의 라미네이션이 되어 있는 그라비아 프린트 필름, 또는 직접 그라비아 인쇄, 로터리 인쇄층으로 구성하고, 중간층 하부의 하부층은 사용목적에 따라 쿠션상재와 논쿠션상재로 구분 부착하게 한 PVC 바닥재가 기재되어 있다.

전술한 바와 같이, 종래의 합성수지판재는 내스크래치성, 내오염성 및 광택효과 등은 우수한 반면, 표면상에 특정 문양을 표현하기 위해서는 별도의 표면재를 부착하여 색다른 시각미를 추구하고 있으나, 이러한 방식은 소비자의 다양한 요구를 충족시키기에 적합하지 않을 뿐 아니라, 문양 표현 방식에 한계가 있으며, 특히 시간 경과에 따라 판재 표면에 부착된 표면재 등의 접착력이 현저히 떨어져 판재로부터 분리되는 치명적인 문제점에 놓여 있는 실정이다.

또한, 통상의 합성수지판재는 재질의 특성상 가연성이므로, 발화시 연소의 제어가 어렵기 때문에 난연성의 부여가 반드시 필요하며, 특히 실내 건축용으로 쓰이는 판재는 그 사용 특성상 화재 피해를 최소화하기 위해 난연성의 부가가 반드시 필요하므로, 일부 분야에서는 이러한 난연성이 법률로 의무화되고 있다.

예컨대, 최근에는 대량생산이 용이한 ABS시트를 사용하여 합성수지판재를 사용하고 있고, 표면의 PVC 무늬필름을 자유롭게 변경할 수 있으므로 색상의 표현이 용이한 이점으로 인해 그 사용량이 증가하고 있다.

하지만, 이에 의한 합성수지판재는 표면재로 ABS를 사용함으로써 ABS의 가연성으로 인해 화재 발생시 보다 큰 피해를 초래하고 있으며, 이와 아울러 각종 법규(소방법)의 강화로 합성수지판재의 사용 규제가 심화되고 있음에 따라 가연성을 지닌 ABS의 단점이 개선될 필요가 있다.

한편, 합성피혁용 폴리우레탄의 난연성을 부여하기 위한 일반적인 방법으로는 코팅을 위한 폴리우레탄 배합액의 배합시, 트리아릴포스페이트 등의 인계 난연제 또는할로겐계 난연재를 일정량 첨가하는 방법이 이용되고 있으나, 상기의 방법에 의한 경우 상당한 문제점들이 있다. 예컨대, 시간 경과에 따라 난연재가 수분을 흡수하여 후가공에서 작업능률을 심각하게 저하시키거나, 표면 색상을 변하게 할 우려가 있으며, 또한 이러한 난연재는 분자량이 적어 여름철 등 실내 온도가 상승할 경우, 비산되어 제품의 난연성이 저하되고, 할로겐화 수소 등 인체에 유해한 성분을 배출하기도 하므로, 이를 개선할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로, 합성수지판재의 표면에 다양한 문양 혹은 무늬 등이 양각 또는 음각 형태로 표현될 수 있게 함으로써 해당 판재 표면에 입체적인 시각미가 구현될 수 있도록 하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.

또한, 입체 형상의 이형 면을 갖는 합성수지판재에 난연성을 함유하여 화재로부터 예방될 수 있게 하는 것이 다른 해결 과제이다.

상기의 해결 과제가 달성될 수 있도록 본 발명의 합성수지판재를 제조하기 위한 방법에 있어서,

폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE) 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 중 어느 하나의 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재를 7:3의 중량비로 공중합시키는 혼합공정(S10);과, 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재의 혼합물을 중공다이스(13)에 의해 판재 형상으로 압출시키는 압출공정(S20);과, 압출 배출되는 해당 판재를 사이징(71)으로 지지하면서 송풍팬(72)으로부터 공급되는 냉풍에 의해 표면을 식혀주는 1차 냉각공정(S30);과, 1차 냉각공정을 마친 판재가 인입롤러(31)를 거쳐 수평 이동되면서 표면이 히팅라인(46)에 의해 가열되는 1차 압입공정(S40);과, 석분이 함유된 실리콘 수지를 판재 표면에 도포한 후 스퀴지(80)의 수평 구동으로 프린트하는 프린팅공정(S50);과, 권취롤러(51,52)에 권취된 열전사지(58)가 히팅롤러(54)를 통해 가열되어 판재 표면에 접착되는 열전사공정(S60);과, 열전사지가 부착된 판재를 압입롤러(38)로 진행시켜 판재 상하에 대해 압입을 행함으로써 실리콘 수지가 판재와 열전사지 사이 공간에서 고착되는 2차 압입공정(S70);과, 2차 압입이 완료된 판재를 강제 인출시키는 인출공정(S80);과, 상하 수개의 분사노즐(21)을 통하여 냉각수를 방사함으로써 판재 표면을 재차 냉각시키는 2차 냉각공정(S90);과, 냉각 완료된 판재를 일정 크기로 절단하는 커팅공정(S100);을 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 인산에스테르계 난연재는,

위 식과 같은 인산에스테르 화합물 40~50중량%와, 난연성을 위한 조제(助劑)로서 하이드록시에틸이소시아네이트 20~25중량%와, 바인더로서 아크릴수지 결합제 13~15중량%와, 9~11㎛ 크기로 분말화된 토르말린 5~6중량%와, 9~11㎛ 크기로 분말화된 게르마늄 5~6중량%와, 비이온성 계면활성제 7~8중량%로 이루어지는 것을 포함한다.

한편, 상기 프린팅공정(S50)에서 실리콘 수지에 함유된 석분은 0.1~0.2cm 크기의 입자이고, 스퀴지(80)의 상하 조작으로 스퀴지블레이드(81)가 수평 전개됨에 따라 석분을 포함한 실리콘 수지가 판재 상에서 도포될 수 있도록 하는 것에 특징이 있다.

한편, 상기 2차 압입공정(S70)에서의 압입롤러(38) 외면에는 다각 형상으로 이루어진 양각 문양과 음각 문양이 교번 배열되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 2차 압입공정(S70)에서는 압입롤러(38)의 상하 가압에 따라 판재와 열전사지의 상호 결착이 이루어지되, 양각 및 음각 문양이 형성된 압입롤러가 해당 판재의 일면 또는 양면을 가압함으로써, 열전사지를 포함한 판재 일면 또는 양면에는 특정 문양이 부여됨과 동시에 판재와 열전사지 사이에 도포된 석분 입자가 판재 및 열전사지 각각에 박히게 되어 긴밀한 접착성이 유지되게 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE), 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 중 선택된 어느 하나의 합성수지에 인산에스테르계 난연재를 공중합시켜 합성수지판재를 제조함으로써 자체적으로 방염 기능이 극대화될 뿐 아니라, 나아가 이러한 합성수지판재의 표면에는 다양한 문양 혹은 무늬 등이 양각 또는 음각 형태로 표현될 수 있도록 열전사지를 부착한 상태에서 상하 가압하게 되므로, 판재 표면에 입체적인 시각미의 구현은 물론 열전사지와 해당 판재의 상호 결속력이 증대되어 시간이 경과됨에도 서로 이격되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 판재 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 제조되는 합성수지판재의 플로어 차트.
도 3은 본 발명의 요부인 압입롤러를 확대 도시한 상세도.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구성에 대해 살펴보고, 바람직한 실시 예를 참고하여 본 발명에 대해 상세히 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 판재 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 예시도.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 판재 제조장치는 스크루(12)에 의해 투입 원료를 혼합하여 중공다이스(13)를 통해 압출시키는 압출성형부;와, 압출성형부로부터 생성되는 판재를 냉각시키기 위한 제1냉각부;와, 제1냉각부로부터 이송 배출되는 판재의 인입을 유도하면서 상하 가압하는 제1가압부;와, 판재 표면에 실리콘 수지를 도포하기 위한 프린트부;와, 실리콘 수지상에 열전사지(58)를 위치시켜 서로 접착되게 하는 열전사부;와, 이형 면을 형성하기 위하여 압입롤러(38)로 판재 표면을 가압하는 제2가압부;와, 가압이 완료된 판재의 인출을 유도하기 위한 인출부;와, 인출부로부터 공급되는 해당 판재의 표면을 건조시키고 식혀주기 위한 제2냉각부;와, 냉각 완료된 판재를 일정 크기로 절단하는 커팅부;로 이루어진다.

상기 압출성형부와 제1냉각부의 사이 공간에는 판재의 가압 및 형태 보존을 위하여 압출성형부로부터 연장 형성되는 사이징(71) 및 상기 사이징의 인접된 내측 공간에서 고온의 판재를 식혀주기 위해 상하에 걸쳐 횡으로 배열되는 하나 이상의 송풍팬(72)이 구비될 수 있다.

상기 제1가압부와 프린트부, 열전사부, 제2가압부는 모두 하나의 본체 상에 구분 형성되는 것이 바람직하고, 제1냉각부로부터 이송 배출되는 판재의 인입을 유도하면서 가압하기 위한 인입롤러(31);와, 판재 표면을 가열할 수 있도록 히팅라인(46)이 장착되는 상?하부지지판(43,44);과, 히팅라인에 의해 가열된 판재 표면상에 석분이 함유된 실리콘 수지를 도포하는 스퀴지(80);와, 다수의 롤러에 의해 자동으로 공급되는 열전사지(58);와, 해당 판재의 표면에 입체감 있는 이형 면을 형성하기 위한 압입롤러(38);를 포함한다.

상기 압출성형부는 통상의 압출기와 동일 유사한 개념으로, 예컨대 호퍼(11)를 통해 공급되는 분말 상태의 원료를 고열이 발생하는 스크루(12)에 의해 혼합 및 용융화한 후, 내부가 중공이 되게 형성시킨 중공다이스(13)로 하여금 압출 배출되게 할 수 있다. 결과적으로, 한 번의 압출 과정을 거쳐 중공다이스(13)가 형성하는 형태와 동일한 형상의 판재가 일체형으로 형성되는 것은 물론, 연속적으로 판재의 제작이 이루어질 수 있으며, 이러한 중공다이스의 크기 또한 판재의 넓이에 따라 다양하게 변화될 수 있음은 자명하고, 상황에 따라 한 번에 여러 개의 판재가 성형 가능하도록 중복 배치할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 중공다이스(13)의 인접 부위에는 압출된 판재의 형상이 변형되지 않도록 지지해주는 사이징(71)이 구비되는바, 이러한 사이징에 의해 압출성형부로부터 배출되는 판재의 형상이 흐트러지지 않고 형태 보존될 수 있으며, 상기 사이징의 상하방에는 압출 과정을 거쳐 배출되는 판재의 표면 온도를 순간적으로 낮춰주기 위하여 송풍팬(72)이 다수 구비될 수 있다. 전원의 인가 여부에 따라 작동되는 송풍팬(72)을 통해 냉풍을 일으키게 되고, 이러한 냉풍이 판재 표면에 효율적으로 제공될 수 있도록 송풍팬이 위치되는 해당 사이징에는 다수의 통공을 천공하여 냉풍의 흐름을 원활하게 하는 것이 바람직하다. 한편, 송풍팬(72)이 제공하는 냉풍은 중공다이스(13)로 일부 유입되어 압출을 마친 판재가 중공다이스를 거쳐 배출되면서 초기에 식혀질 수 있게 된다.

상기 제1가압부와 제2가압부는 제1냉각부로부터 이송 배출되는 판재의 인입을 유도할 수 있도록 상?하부롤러로 구분 구성되는 인입롤러(31);와, 판재 표면을 가열할 수 있는 히팅라인(46)을 포함하고, 회전돌부(36)의 회전으로 샤프트(33)가 회전 구동됨에 따라 상하 위치가 가변되는 상?하부지지판(43,44);과, 히팅라인에 의해 가열된 판재를 재차 가압하도록 상?하부롤러로 구분 구성되는 압입롤러(38);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 상부지지판(43)과 하부지지판(44)은 복수의 가이드바(45) 및 샤프트(33)와 각각 연결 형성되고, 각각의 샤프트는 부싱(47)과 치합되어 회전 구동됨에 따라 히팅라인(46)의 상하 위치가 조절될 수 있도록 하였다. 또한, 상기 인입롤러(31)와 압입롤러(38)는 각 하부롤러를 기점으로 상부롤러가 각각 상하 구동되면서 상?하부롤러 간에 간극이 조절될 수 있도록 하였으며, 특히 상기 인입롤러 및 압입롤러의 각 상부롤러는 가변블럭(39,40)과 치합된 샤프트(32,34)의 회전 구동으로 상하 위치가 가변되면서 판재가 통과될 수 있는 간극을 형성하고, 상기 압입롤러(38)의 간극은 인입롤러(31)의 간극에 비해 협소하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 프린트부는 석분이 함유된 실리콘 수지를 판재 상에 균일하게 도포하기 위한 구성요소로, 소정의 스퀴지(80)를 통해 실시될 수 있다. 상기 스퀴지(80)는 판재와 일정 거리를 유지할 수 있도록 상하 위치가 가변되는 구조로 이루어지고, 상하 위치 조절로 인해 스퀴지 블레이드(81)가 판재 상에서 실리콘 수지를 고르게 도포할 수 있도록 하였다. 실리콘 수지는 도 1의 상세 도시 부분에서와 같이 스퀴지 블레이드(81)의 전면에서 배출구(82)를 통해 흘러나와 스퀴지 블레이드 표면을 경유해서 해당 판재 표면에 안착됨과 동시에 진행 방향으로 이동되는 판재 위에서 이와 근접 배치되던 스퀴지의 블레이드로 하여금 균일한 도포가 실시되게 한다.

상기 열전사부는 열전사지(58)를 풀고 감을 수 있도록 이격 배치되는 복수의 권취롤러(51,52);와, 권취롤러 사이 공간에 개재되어 열전사지에 열을 전달하기 위한 히팅롤러(54);를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선단부에 위치된 권취롤러(51)로부터 후단부에 위치된 권취롤러(52)에 열전사지(58)를 이동되게 하는 방식으로, 해당 열전사지는 히팅롤러(54)를 경유하여 이동된다. 상기 히팅롤러(54)는 내부 혹은 표면에 열선 등의 발열체를 구비하여 자체 발열하도록 하였는바, 히팅롤러 표면에 형성된 고열이 이를 지나치는 열전사지에 제공되면서 판재 면에 고르게 열전사가 이루어지게 된다. 본 발명에서의 열전사부는 측면과 평면전사를 포함할 수 있다.

상기 히팅롤러(54)는 부싱(56)과 치합된 샤프트(55)의 회전 구동으로 상하 위치가 가변될 수 있다. 상세하게는, 일정 속도로 열전사부에 순차 진입되는 판재 표면에 열전사지(58)를 계속적으로 접착하기 위하여 양측 권취롤러(51,52)가 회전 구동되고, 권취롤러의 회전 구동으로 열전사지가 후방으로 옮겨지는데, 이러한 과정에서 상기 열전사지는 히팅롤러(54)와 긴밀하게 접촉되면서 히팅롤러로부터 고온의 열을 전달받아 판재 해당 부위에 전사가 이루어지게 하였다. 여기서, 판재는 상하 히팅롤러(54, 각각 상측과 하측에 배치된 히팅롤러)에 의해 형성되는 간극을 통해 진행되고, 간극(히팅롤러와 히팅롤러의 사이 공간)은 판재의 두께를 고려하여 판재가 지나칠 수 있을 정도의 공간만으로 구축되어 판재와 함께 열전사지(58), 히팅롤러(54)가 순간적으로 완벽하게 밀착됨으로써 열전사가 이루어진다. 이러한 간극의 조절은 샤프트(55) 상단부에서 이와 일체형으로 형성된 회전돌부(57)를 일 방향으로 구동시켜 부싱(56)과 치합된 상태의 샤프트가 상하 위치변화됨에 따라 상기 히팅롤러 또한 샤프트의 움직임에 의해 슬라이드 회동되면서 가능하게 된다.

통상, 합성수지판재는 그 제작과정에서 표면과 이면에 보호필름(폴리에스테르필름 등, 전사지)을 접착하여 이물질에 의해 오염되거나 흠집이 발생되는 것을 방지하고 있으며, 본 발명에서는 상기와 같은 과정으로 열전사지를 판재에 접착시키게 되어 열전사지 표면에 부착된 필름을 분리하지 않아도 무방하다.

한편, 도면부호 53은 보다 효과적으로 열전사가 이루어질 수 있도록 구비되는 보조롤러로서, 선단부의 권취롤러(51)로부터 지속적으로 제공되는 열전사지(58)를 후단부에 위치된 권취롤러(52)에 올바르게 안내함과 더불어, 일정한 텐션을 유지 형성하여 열전사지(58)가 진행되면서 뒤틀리거나 주름지지 않도록 방지하게 된다. 특히, 적정 수준의 텐션을 형성하기 위하여 배치된 보조롤러(53)는 열전사지를 가장 최적의 상태에서 수평 진행되게 함으로써 소기의 목적을 달성할 수 있다.

상기 인출부는 전술한 바와 같이 제2가압부를 통해 성형된 해당 판재를 배출시키기 위하여 구비되는 구성요소로, 도 1에서 도시된 것처럼 상하 배치시킨 구동롤러(91)로 판재가 진입되면서 구동롤러의 회전력에 의해 강제 인출될 수 있게 된다.

상기 제2냉각부는 송풍팬에 의해 1차 냉각된 판재를 보다 완벽하게 냉각시키기 위하여 구비되는 구성요소로, 판재 상하 표면에 대해 냉각수를 지속적으로 방사 가능할 수 있도록 판재 진행 방향으로 등간격 구비되는 다수의 분사노즐(21)을 포함하는 것에 특징이 있다. 통상적으로는, 일정 크기의 저수조를 구비하여 상기 저수조에 일정량의 냉각수를 담수 보관함으로써, 고온의 판재를 이러한 저수조에 입수시켜 냉각되게 하는 방식이었는바, 이러한 종래 방식에 의하면 냉각 작업이 반복됨에 따라 점차적으로 냉각수가 데워져 그 기능을 상실할 우려가 있어 주기적으로 냉각수를 새로이 공급해주어야 하고, 이러한 점은 불가피하게 폐수의 배출을 증가시키는 결과를 초래하여 또 다른 문제점이 되며, 더욱이 판재가 냉각수에 과다하게 적셔지게 되면서 건조시간이 늘어나게 되어 효율적이지 못하였다.

이에, 본 발명에서는 담수식이 아닌 순환 방식의 제2냉각부를 채택하여 냉각수가 쉽게 데워지는 것을 방지하면서도 판재 전체에 냉각수가 고르게 방사될 수 있도록 하였다. 상세하게는, 상측과 하측 공간에 걸쳐 길이 방향으로 이송관(미도시함)을 배열하고, 상기 이송관은 별도 독립된 공간에 구비된 저수조(미도시함)와 연계 설치되며, 특히 이러한 이송관은 판재가 진행되는 방향으로 분사노즐(21)을 등간격 다수 형성하여 순환펌프 등을 통해 저수조에서 공급되는 해당 냉각수를 상기 분사노즐에 의해 배출하도록 하는 것은 물론, 각각의 이송관을 통해 상하 공간에서 대향 배치되는 분사노즐(21)끼리 수직된 동일선상에 마주하지 않고 서로 엇갈리게 교번 배열되게 위치시킨다. 즉, 한 쌍의 이송관은 일정 거리 이격된 공간에서 상하 배치되고, 상하 배치된 이송관의 분사노즐(21) 간에는 서로 상하에서 중첩되지 않도록 교번 배치시켜 노즐과 노즐 사이 공간에 또 다른 노즐이 위치되게 한다. 또한, 냉각 과정이 완료된 판재는 그 표면에 묻은 냉각수를 제2냉각부 단부에 구비된 상하 송풍팬(22)으로 완전 건조한 후 커팅 과정을 실시하게 된다.

이처럼, 본 발명의 합성수지판재는 그 제조과정에서 중공다이스(13)를 통과하는 순간뿐만이 아니라, 사이징(71)을 포함한 송풍팬(72) 및 제2냉각부의 분사노즐(21)을 거치는 과정에서도 냉각이 이루어지게 됨으로써, 압출 성형 후 단계적으로 냉각이 구현되어 판재의 내외부 구조가 더욱 견고해지는 등 원래의 형상을 유지 보존하는데 유리할 수 있게 된다.

상기 커팅부는 열전사를 완료한 해당 판재를 규격화된 치수로 커팅하기 위한 구성요소로, 통상의 것과 동일 내지 유사한 기술 사상이다. 열전사부를 거쳐 순차 이송되는 합성수지판재의 일단과 타단을 상기 커팅부에 의해 커팅하여 적합한 치수의 합성수지판재를 얻도록 하였으며, 이와 같이 합성수지판재의 일단과 타단을 커팅부를 통해 정밀하게 절단함으로써 보다 정밀한 절단면을 갖게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 제조되는 합성수지판재의 플로어 차트이고, 보다 다양한 실시 예를 통해 본 발명의 구체적인 작용 및 효과에 대해 기술하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 합성수지판재는 크게 혼합공정(S10); 압출공정(S20); 1차 냉각공정(S30); 1차 압입공정(S40); 프린팅공정(S50); 열전사공정(S60); 2차 압입공정(S70); 인출공정(S80); 2차 냉각공정(S90); 커팅공정(S100);을 포함하여서 이루어질 수 있다.

보다 상세하게는, 폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE) 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 중 어느 하나의 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재를 7:3의 중량비로 공중합시키는 혼합공정(S10);과, 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재의 혼합물을 중공다이스(13)에 의해 판재 형상으로 압출시키는 압출공정(S20);과, 압출 배출되는 해당 판재를 사이징(71)으로 지지하면서 송풍팬(72)으로부터 공급되는 냉풍에 의해 표면을 식혀주는 1차 냉각공정(S30);과, 1차 냉각공정을 마친 판재가 인입롤러(31)를 거쳐 수평 이동되면서 표면이 히팅라인(46)에 의해 가열되는 1차 압입공정(S40);과, 석분이 함유된 실리콘 수지를 판재 표면에 도포한 후 스퀴지(80)의 수평 구동으로 프린트하는 프린팅공정(S50);과, 권취롤러(51,52)에 권취된 열전사지(58)가 히팅롤러(54)를 통해 가열되어 판재 표면에 접착되는 열전사공정(S60);과, 열전사지가 부착된 판재를 압입롤러(38)로 진행시켜 판재 상하에 대해 압입을 행함으로써 실리콘 수지가 판재와 열전사지 사이 공간에서 고착되는 2차 압입공정(S70);과, 2차 압입이 완료된 판재를 강제 인출시키는 인출공정(S80);과, 상하 수개의 분사노즐(21)을 통하여 냉각수를 방사함으로써 판재 표면을 재차 냉각시키는 2차 냉각공정(S90);과, 냉각 완료된 판재를 일정 크기로 절단하는 커팅공정(S100);으로 이루어진다.

(실시 예 1)

인산에스테르 화합물 40~50중량%와, 난연성을 위한 조제(助劑)로서 하이드록시에틸이소시아네이트 20~25중량%와, 바인더로서 아크릴수지 결합제 13~15중량%와, 9~11㎛ 크기로 분말화된 토르말린 5~6중량%와, 9~11㎛ 크기로 분말화된 게르마늄 5~6중량%와, 비이온성 계면활성제 7~8중량%을 혼입하여 인산에스테르계 난연재를 제조하였다.

인산에스테르계 난연재는 방염 기능을 확보하기 위한 것으로, 폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE) 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 중 어느 하나의 액상 합성수지에 혼입하였는바, 이러한 인산에스테르계 난연재는 화염에 의한 분해시 수증기, 이산화탄소, 질소 등의 비인화성가스와 탄소질만을 남기며 부식성 염소가스나 할로겐가스 같은 유독성의 가스를 거의 발생시키지 않게 된다.

이러한 인산에스테르계 난연재에는 방염 성능을 향상시키기 위하여 조제로서 하이드록시에틸이소시아네이트를 20~25중량% 사용하였으며, 상기 조제는 연소시 차르(char)의 발생을 도와 방염제의 성능을 향상시킨다. 또한, 토르말린과 게르마늄 5~6중량%을 각각 9~11㎛ 크기로 분말 혼합하고 여기에 아크릴수지 결합제를 혼입하였다.

여기서, 토르말린은 이로부터 방사되는 음이온에 의하여 자율신경이 안정되고 신진대사를 촉진시키고자 함유되는 것으로, 공기 중에 음이온을 지속적으로 방출하면 인체의 피부나 폐를 통해 흡수되어 혈액 속에 생체이온과 인체 내 미네랄 이온화율이 높아져 그 결과 혈액이나 체액의 약알칼리화가 진행되어 혈액을 정화하게 되는바, 각종 전염병, 감염증, 질병에 대한 저항력이나 면역력이 자연적으로 강화되어 불치병으로부터 신체를 지켜주게 되며, 또한 내분비선이 활성화되므로 증혈 작용이 높아져 생명유지에 불가결한 모든 일을 하는 혈액, 체액, 신경, 세포, 장기의 조정 기능을 높여주는 효과가 있다. 본 발명에서는 이러한 토르말린을 9㎛~11㎛ 크기로 분쇄하여 5~6중량%로 혼합하여 사용하였다.

한편, 게르마늄은 금속과 비금속의 중간 성질을 띠는 은회색 준금속(準金屬)이며, 광석에서 추출된 저급 게르마늄을 강한 염산으로 처리하여 사염화게르마늄을 얻고 이러한 사염화게르마늄을 여러 번 재증류하여 정제한 다음 가수분해시켜 이산화게르마늄을 얻는다. 게르마늄은 안정한 2가와 4가의 산화수를 가지는데, 그 중 4가 화합물이 더 안정하고 풍부하게 존재한다. 가장 중요한 게르마늄 화합물은 이산화물(GeO2)과 사염화물(GeCl4)이다. 이산화물을 염기성 산화물과 함께 가열함으로써 얻는 게르마늄산아연(Zn2GeO4)과 같은 게르마늄화물은 인광물질로 사용된다. 이와 같은 게르마늄은 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있으며, 본 발명에서는 9㎛~11㎛ 크기의 분말화된 게르마늄 5~6중량%를 코팅제에 희석하여 사용하였다.

상기의 인산에스테르계 난연재는 방염 효과가 탁월하고 내구성이 우수하여 경제성이 뛰어나다. 이러한 인산에스테르계 난연재는 우레아, 멜라민, 우레탄(RCOONH 2 R : 알킬기), 모노아민류(RNH2, R : 알킬기), 디아민류(H2NRNH2, R : (CH2) n- 및 페닐렌기)등과 같은 함질소 화합물과, 질소가스를 주입하여 반응계 내에서 부생하는 기체상 부산물을 주입한 불활성 가스와 함께 반응계 밖으로 배출시킴으로써, 아래와 같은 식을 지닌 인산에스테르 화합물을 얻을 수 있다.

(실시 예 2)

프린팅공정(S50)에서 실리콘 수지에 함유된 석분은 0.1~0.2cm 크기의 입자로형성하였으며, 스퀴지(80)의 상하 조작으로 스퀴지블레이드(81)가 수평 전개됨에 따라 석분을 포함한 실리콘 수지가 판재 상에서 도포될 수 있게 하였다.

상기 실리콘 수지는 규소추출공정; 실란(SILANE)제조공정; 실록산(SILOZANE)제조공정을 거쳐 제조하였다. 순수한 실리카만을 함유한 고순도의 석영암을 골라 목탄과 함께 전기로에서 가열하였으며, 이로 인해 실리카로부터 산소가 유리되면서 금속광택을 내는 흑회색 고체가 생성되었는바, 이것이 규소원소(Si)임을 확인하였다.

SiO2 + 2C → Si + 2CO

이상에서 생성된 고체를 분말 형태로 분쇄한 후, 염화메틸(CH3 Cl)과 반응시켜 염화메틸실란을 생성하였으며, 이는 직접법과 GRIGNARD법을 통해 각각 제조할 수 있음을 확인하였는바, 이들 중 하나를 채택하여 실시하는 것이 바람직하다. 예컨대, 분말규소와 약 10%의 분말구리 촉매가 충전된 튜브식 반응로를 약 300℃로 가열하면서 염화메틸 가스를 통과시켜 각종 염화메틸실란이 생성되도록 직접법을 실시하였다.

2CH3 Cl + Si → (CH3)2 SiCl2 + ................

Methyl Chloride Dimethyl Dichorosilane

더불어, 실리카와 탄소를 섞어 약 1000℃로 가열하면서 염소가스를 통과시켜 사염화규소를 만든 다음, 상기 사염화규소와 GRIGNARD 시약을 반응시켜 염화메틸 실란을 GRIGNARD법으로 제조하였다. 이러한 GRIGNARD법은 유기합성에도 널리 쓰이고 있으며, 여러 유기치환물을 만드는데 적합한 방식 중 하나이다.

SiO2 + 2C + 2Cl2 → SiCl4 + 2CO

SiCl4 + CH3MgCl → CH3 SiCl3 + MgCl2

전술한 직접법과 GRIGNARD법 중 어느 방식에 의하건 다양한 생성물과 부산물이 생기는데 이들은 여과, 증류, 분별증류에 의해 선별된다.

이후, 염화메틸실란을 가수분해시켜 실라놀(SILANOL)이라는 매우 불안정한 중간체를 생성하였으며, 이들 사이에서 물을 제거하여 두 규소 분자 사이에 산소분자가 결합된 이량체를 생성하였다.

≡SiCl + H2O → ≡Si-OH + HCl

≡Si-OH + HO-Si≡ → ≡Si-O-Si ≡ + H2O

이때, 이염화이메틸실란을 사용하여 환상 또는 사슬형 중합체를 형성하였는바, 필요한 시점에서 냉각시켜 원하는 점도의 중합체를 얻을 수 있도록 하였다.

이러한 과정으로 얻어진 실리콘 수지를 0.1~0.2cm 크기의 입자로 형성된 석분과 혼합하였으며, 그 중량비는 7:3으로 하였다.

(실시 예 3)

2차 압입공정(S70)에서의 압입롤러(38) 외면에는 다각 문양을 형성하되, 이러한 다각 문양은 양각과 음각 타입으로 형성하여 음양각이 반복 배치되게 하였으며, 이는 도 3에 도시된 바와 같다. 이로써, 가압을 받는 해당 판재의 표면에는 입체 형상의 이형 면이 형성되어 보는 이로 하여금 특색 있는 심미감이 연출될 수 있다.

본 발명의 2차 압입공정(S70)에서는 압입롤러(38)의 상하 가압에 따라 판재와 열전사지의 상호 결착이 이루어지고, 양각 및 음각 문양이 형성된 압입롤러(38)가 해당 판재의 일면 또는 양면을 가압함으로써, 열전사지를 포함한 판재 일면 또는 양면에는 특정 문양이 부여됨과 동시에 판재와 열전사지 사이에 도포된 석분 입자가 판재 및 열전사지 각각에 박히게 되어 긴밀한 접착성이 유지되게 하였다.

즉, 압입롤러(38)의 가압만으로도 판재 표면에 특정 무늬가 새겨지는 것은 물론, 이러한 가압력이 제공됨에 따라 열전사지와 판재 사이 공간에 개재된 실리콘 수지 또한 동일하게 가압되므로, 이로 인해 실리콘 수지 내에 함유되어 판재 상에 골고루 도포시킨 석분 알갱이가 판재 상에서 견고하게 박히게 되어 열전사지와 판재의 결속력이 증대될 수 있게 하였다. 이러한 점은, 결과적으로 시간이 경과됨에도 판재의 표면으로부터 해당 열전사지가 떨어져 서로 이격되지 않도록 방지 기능을 부여하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S10. 혼합공정
S20. 압출공정
S30. 1차 냉각공정
S40. 1차 압입공정
S50. 프린팅공정
S60. 열전사공정
S70. 2차 압입공정
S80. 인출공정
S90. 2차 냉각공정
S100. 커팅공정

Claims

폴리에스테르(POLYESTER), 아크릴(ACRYLIC), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE) 폴리스티렌(POLYSTYRENE) 중 어느 하나의 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재를 7:3의 중량비로 공중합시키는 혼합공정(S10);과, 액상 합성수지와 인산에스테르계 난연재의 혼합물을 중공다이스(13)에 의해 판재 형상으로 압출시키는 압출공정(S20);과, 압출 배출되는 해당 판재를 사이징(71)으로 지지하면서 송풍팬(72)으로부터 공급되는 냉풍에 의해 표면을 식혀주는 1차 냉각공정(S30);과, 1차 냉각공정을 마친 판재가 인입롤러(31)를 거쳐 수평 이동되면서 표면이 히팅라인(46)에 의해 가열되는 1차 압입공정(S40);과, 석분이 함유된 실리콘 수지를 판재 표면에 도포한 후 스퀴지(80)의 수평 구동으로 프린트하는 프린팅공정(S50);과, 권취롤러(51,52)에 권취된 열전사지(58)가 히팅롤러(54)를 통해 가열되어 판재 표면에 접착되는 열전사공정(S60);과, 열전사지가 부착된 판재를 압입롤러(38)로 진행시켜 판재 상하에 대해 압입을 행함으로써 실리콘 수지가 판재와 열전사지 사이 공간에서 고착되는 2차 압입공정(S70);과, 2차 압입이 완료된 판재를 강제 인출시키는 인출공정(S80);과, 상하 수개의 분사노즐(21)을 통하여 냉각수를 방사함으로써 판재 표면을 재차 냉각시키는 2차 냉각공정(S90);과, 냉각 완료된 판재를 일정 크기로 절단하는 커팅공정(S100);을 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 합성수지판재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 인산에스테르계 난연재는,

위 식과 같은 인산에스테르 화합물 40~50중량%와, 난연성을 위한 조제(助劑)로서 하이드록시에틸이소시아네이트 20~25중량%와, 바인더로서 아크릴수지 결합제 13~15중량%와, 9~11㎛ 크기로 분말화된 토르말린 5~6중량%와, 9~11㎛ 크기로 분말화된 게르마늄 5~6중량%와, 비이온성 계면활성제 7~8중량%로 이루어지는 것을 포함하는 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 프린팅공정(S50)에서 실리콘 수지에 함유된 석분은 0.1~0.2cm 크기의 입자이고, 스퀴지(80)의 상하 조작으로 스퀴지블레이드(81)가 수평 전개됨에 따라 석분을 포함한 실리콘 수지가 판재 상에서 도포될 수 있도록 하는 것에 특징이 있는 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 2차 압입공정(S70)에서의 압입롤러(38) 외면에는 다각 형상으로 이루어진 양각 문양과 음각 문양이 교번 배열되는 것을 특징으로 하는 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 2차 압입공정(S70)에서는 압입롤러(38)의 상하 가압에 따라 판재와 열전사지의 상호 결착이 이루어지되, 양각 및 음각 문양이 형성된 압입롤러가 해당 판재의 일면을 가압함으로써, 열전사지를 포함한 판재 일면에는 특정 문양이 부여됨과 동시에 판재와 열전사지 사이에 도포된 석분 입자가 판재 및 열전사지 각각에 박히게 되어 긴밀한 접착성이 유지되게 하는 것을 특징으로 하는 입체 형상의 이형 면을 갖는 난연성 합성수지판재의 제조방법.