KR101544928B1 - 복사단열 보호재 제조장치 - Google Patents

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KR101544928B1
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김영수
김현
이주헌
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안켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 복사단열 보호재 제조장치에 관한 것으로 내열성 및 내구성이 우수한 관형 타입의 코어부재에 외부 열복사를 위한 알루미늄 시트 보호부재를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸도록 하여 슬리브 형상을 제조함으로써 보호부재의 구겨짐과 찢어짐을 방지함과 아울러 상대물에 바로 삽입 가능하도록 하기 위하여, 내열성을 갖는 관형직물 형태의 코어부재(81)를 연속적으로 공급하는 공급부(10); 상기 코어부재(81)를 안내하도록 작업대(2) 상에 설치되는 가이드부(20); 상기 가이드부(20)를 통해 안내되는 코어부재(81)의 내부에 길이방향으로 구비되어 코어부재(81)를 지지하는 만드렐부(30); 상기 코어부재(81)를 가압 이송시키도록 대향되게 구비되는 이송롤러부(40); 상기 코어부재(81)의 주위를 회전하면서 코어부재(81)의 외면에 알루미늄 시트 보호부재(85)를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸는 포밍부(50); 상기 포밍부(50)를 통해 제조된 보호재를 설정된 길이로 절단하는 커팅부(60);를 포함하여 이루어진다.

Description

복사단열 보호재 제조장치{Manufacturing apparatus for heat insulating protection}
본 발명은 복사단열 보호재 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성 및 내구성이 우수한 관형 타입의 코어부재에 외부 열복사를 위한 알루미늄 시트 보호부재를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸도록 하여 슬리브 형상을 제조함으로써 보호부재의 구겨짐과 찢어짐을 방지함과 아울러 상대물에 바로 삽입 가능하도록 한 복사단열 보호재 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 복사단열 보호재는 차량의 연료라인, 브레이크 라인, 엔진 와이어하네스, 케이블 어셈블리 등의 단열이 필요한 호스나 튜브에 사용된다. 특히 엔진이나 배기는 온도가 높기 때문에 주변의 고무호스나 플라스틱 튜브는 외부의 열로부터 보호가 필요하여 복사단열재가 적용된다.
또한, 연비향상 및 경량화 요구를 충족하기 위해 자동차 부품의 다운사이징 요구가 증대되고, 공간이 협소하고 고열이 발생하는 엔진룸 연료호스의 내열성 확보를 위해 복사단열재의 사용이 증가하고 있다.
최근 신흥국의 경제성장에 따른 급격한 자원의 수요확대 등에 따라 유가의 상승세는 계속될 것으로 전망되고 있어 에너지 안보차원에서 자동차 관련 산업분야에서도 에너지 관련 대책 마련이 시급한 실정이며, 인류의 생존을 위협하는 지구 온난화 문제가 사회적인 문제로 대두되어 주요 선진 자동차 시장인 유럽, 미국 등은 수송분야를 CO2 배출 저감 중점분야로 정하고 각국 정부에서는 연비 향상을 강요하는 규제를 통해 배출량 저감을 추진 중이다.
이러한 세계 각국 정부의 자동차 연비 및 배기가스 규제강화에 따라 차량의 주행거리 확장 및 연비향상에 대한 관심이 높아지고 있고, 연비향상에 대한 요구는 차량의 경량부품 사용의 증가 및 부피 감소에 대한 연구로 이어져 엔진룸의 사이즈는 한정된 상황에서 차량의 편의성, 안전성 및 환경 적합성 등을 만족하기 위한 부품의 수는 증가 추세에 있다.
이러한 환경은 협소한 엔진룸에 많은 부품이 밀집되는 현상을 초래하고, 특히 연료호스는 고열의 엔진에 붙어 있어 호스를 보호하는 복사단열 성능이 뛰어난 복사단열재의 개발이 절실이 필요하다.
종래에 사용되고 있는 복사단열재의 일예로서 등록특허 제10-0238549호에서는 폴리우레탄에 유리섬유를 겹치고, 이들 상하에 난연재인 부직포나 알미늄 호일을 겹쳐 포밍프레싱한 뒤 재단하여 제조되는 자동차의 방음 및 단열제 제조방법을 개시한 바 있다.
하지만 이러한 타입의 복사단열재는 주로 판 형태의 제품에 사용되는 것으로, 이를 차량의 연료라인, 브레이크 라인, 엔진 와이어하네스, 케이블 어셈블리 등의 단열이 필요한 호스나 튜브에 사용되기 위해서는 도 1에서와 같이 단열재(102)의 외면에 부착된 알루미늄 시트(104)의 단부에 이형지(106)를 부착한 랩(wrap) 타입의 형태로 제작하여 사용하였다. 이로 인해 사용 시 이형지(106)를 떼어 내고 붙여야 하는 번거로움이 있어 상대물에 장착하는 작업시간이 과다 소요되고, 제품의 길이방향으로 찢어지는 문제가 발생되며, 알루미늄 시트(104)의 경우 사용 시 자주 접히게 되는데 이러한 접히는 부분으로 인해 크랙이 발생하게 되고 이에 찢어짐이 발생되며, 장착 후 장시간 사용 시 알루미늄 시트(104)의 접착부에 박리현상이 발생될 우려가 큰 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내열성 및 내구성이 우수한 관형 타입의 코어부재에 외부 열복사를 위한 알루미늄 시트 보호부재를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸도록 하여 슬리브 형상을 제조함으로써 보호부재의 구겨짐과 찢어짐을 방지함과 아울러 상대물에 바로 삽입 가능하여 작업시간을 단축할 수 있으며, 알루미늄 시트의 박리 우려가 없도록 한 복사단열 보호재 제조장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내열성을 갖는 관형직물 형태의 코어부재(81)를 연속적으로 공급하는 공급부(10); 상기 코어부재(81)를 안내하도록 작업대(2) 상에 설치되는 가이드부(20); 상기 가이드부(20)를 통해 안내되는 코어부재(81)의 내부에 길이방향으로 구비되어 코어부재(81)를 지지하는 만드렐부(30); 상기 코어부재(81)를 가압 이송시키도록 대향되게 구비되는 이송롤러부(40); 상기 코어부재(81)의 주위를 회전하면서 코어부재(81)의 외면에 알루미늄 시트 보호부재(85)를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸는 포밍부(50); 상기 포밍부(50)를 통해 제조된 보호재를 설정된 길이로 절단하는 커팅부(60);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복사단열 보호재 제조장치를 제공한다.
삭제
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면 내열성 및 내구성이 우수한 관형 타입의 코어부재에 외부 열복사를 위한 알루미늄 시트 보호부재를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸도록 하여 슬리브 형상을 제조함으로써 보호부재가 쉽게 구겨지거나 찢어지지 않으며, 관형으로 제작함으로써 상대부에 바로 삽입이 가능하게 하여 작업의 효율성을 높힐 수 있는 효과가 있다.
또한, 관형 타입 코어부재의 열성형 후 알루미늄 시트 보호부재의 포밍과 완성된 보호재의 커팅작업을 연속라인에서 일괄생산이 가능하여 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있고, 알루미늄 시트 보호부재의 형성 시 접착부가 발생되지 않으므로 장착 후 박리의 우려가 없는 효과가 있다.
도 1은 종래발명의 복사단열 보호재 사시도
도 2는 본 발명에 의한 복사단열 보호재의 단면도
도 3은 본 발명에 의한 사용 상태도
도 4는 본 발명에 의한 복사단열 보호재 제조장치의 측면도
도 5는 본 발명에 의한 복사단열 보호재 제조장치의 작업대 상부 사시도
도 6은 본 발명에 의한 코어부재의 이동 및 회전체의 속도에 따라 각도가 자동 조절되는 시트공급체의 사용 상태도
도 7은 본 발명에 의한 만드렐부 구성을 나타낸 단면도
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 복사단열 보호재 제조장치는 주로 차량의 연료라인, 브레이크 라인, 엔진 와이어하네스, 케이블 어셈블리 등의 단열이 필요한 호스나 튜브에 사용되어 외부의 열로부터 호스나 튜브를 보호하도록 하는 복사단열 보호재(A)를 제조하기 위한 것으로서, 도 2 및 도 3을 참조하여 보면 관형 직물형태의 코어부재(81) 외면에 알루미늄 시트 보호부재(85)를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸도록 구성되어 상대물(92)에 삽입된다.
상기 코어부재(81)는 열가소성 PET모노필라멘트사의 위사와, 유리섬유사 또는 PET멀티필라멘트사의 경사를 이용하여 직물형태로 형성되며, 차량에 사용되는 호스나 튜브 등에 바로 삽입되어 보호하도록 하기 위해 관형으로 형성된다.
위사로 사용되는 열가소성 PET모노필라멘트사는 열과 힘의 작용으로 영구적인 변형이 생기는 성질인 열가소성을 띠는 것으로서, 열성형 후 관형의 형태를 유지하기 위해 사용된다. 또한, 인장강도가 강하고, 전기기 저항의 증가경향의 거의 없으며, 수분 흡수에 따른 규격 변화율이 낮고, 내열성 및 내약품성이 우수하다. 이때 열가소성 PET모노필라멘트사는 0.2∼1.2㎜의 것을 사용함이 바람직하다.
경사로 사용되는 유리섬유사(glass fiber)는 알칼리 성분이 적은 유리를 길고 가늘게 만든 인조섬유로서, 내열성, 내식성, 내습성이 뛰어나 단열재, 방음재, 절연재, 여과재, 광통신 용재 등으로 널리 사용된다. 또한 유리섬유사는 섬유 부스럼을 방지하기 위해 3합연사 방식 등을 이용한 연사가공을 하여 사용하며, 부스러짐이 심할 경우 사이징(sizing) 가공을 추가할 수 있다.
PET멀티필라멘트사는 인조섬유 중에서 분자가 가장 강직하고 고결정성인 분자구조를 가지는 것으로, 비중이 무거우며 흡습성이 매우 낮은 특성이 있다. 또한 산에는 강하지만 강알카리에는 분해되는 성질이 있으나, 알칼리에도 비교적 저항성이 높아서 묽은 알칼리에는 높은 온도에서도 거의 손상이 되지 않는다. 융점이 256∼260℃로써 인조섬유 중에서도 가장 내열성이 높으며, 나일론과는 달리 열에 장시간 노출되어도 변색되지 않는다. 또한 분자사슬이 짧고 결정성이 크므로 나일론이나 아크릴 섬유에 비해 탄성회복성은 나쁘나 형태 안정성, 강도, 내피로성 등은 우수하다.
상기한 열가소성 PET모노필라멘트사의 위사와, 유리섬유사 또는 PET멀티필라멘트사의 경사를 이용하여 관형직물 형태로 형성된 코어부재(81)의 외면에는 알루미늄 시트를 이용하여 스파이럴(spiral) 방식으로 중첩되게 감싸는 보호부재(85)를 형성한다.
직물은 어느 정도 연신이 되기 때문에 장력을 크게 주면 자동으로 외관 및 품질이 확보가 된다. 하지만 알루미늄의 경우에는 연신이 되지 않아 구겨지거나 찢어짐이 발생되기 때문에, 본 발명에서는 코어부재(81)에 보호부재(85)가 스파이럴 방식으로 감싸지는 방식을 채택하였다. 상기 스파이럴 방식은 도 2에서와 같이 알루미늄 시트 보호부재(85)를 코어부재(81)의 외면에 나선형으로 감아 중첩구간이 형성되도록 하여 오버랩이 발생되게 함으로써 내구성은 물론 찢김이나 파손의 우려가 없도록 한다.
알루미늄 시트 등과 같이 알루미늄을 이용한 반사단열재는 복사열을 단열하는데, 공기층이 없으면 오히려 반사단열재의 금속성분이 열전도를 일으켜 단열효과를 감소시킬 수 있기 때문에 알루미늄 시트 내측에 유리섬유와 PET섬유로 제직된 단열재가 사용된다. 주로 고열이 발생하는 부위에 사용되고, 특히 자동차와 같이 좁은 공간에서 단열성을 확보하기 위해 점차 사용이 확대되고 있는 추세이다. 이런 추세는 경량화를 달성하기 위하여 차량 설계 시 최대한 공간을 줄여야 하는 자동차 업계에서는 필수적으로 검토가 되어야 하는 사항이며, 자동차 외 각종 열유체가 사용되는 기계 및 전기설비에서도 점차 확대 적용되고 있다.
상기와 같은 복사단열 보호재(A)를 제조하기 위한 장치는 도 4 내지 도 7를 참조하여 보면 공급부(10), 가이드부(20), 만드렐부(30), 이송롤러부(40), 포밍부(50) 및 커팅부(60)를 포함하여 이루어진다.
상기 공급부(10)는 열가소성 PET모노필라멘트사의 위사와, 유리섬유사 또는 PET멀티필라멘트사의 경사로 형성된 관형직물 형태의 코어부재(81)를 연속적으로 공급하도록 구성된다. 공급부(10)는 이미 제조된 코어부재(81), 또는 코어부재(81)의 제조장치에 연결되어 구성할 수 있어 연속라인에서 제조가 가능하다.
상기 코어부재(81)를 안정적으로 안내하도록 작업대(2) 상에 가이드부(20)가 구비된다. 가이드부(20)는 코어부재(81)의 이탈을 방지하면서 안정적으로 안내되도록 링 형태로 형성됨이 바람직하며, 예시된 도 4 및 도 5에서와 같이 코어부재(81)를 수직방향으로 안정적으로 공급하도록 구성된다.
상기 가이드부(20)를 통해 안내되는 코어부재(81)의 외면에 알루미늄 시트 보호부재(85) 접착 시 팽팽하게 이루어지도록 하기 위해 코어부재(81)의 외면을 가압하게 되는데, 이때 코어부재(81)의 내부를 지지하여 관형의 형태가 유지되도록 도 7에서와 같이 코어부재(81)의 내부에 길이방향으로 만드렐부(30)를 구비한다.
만드렐부(30)는 가이드부(20) 측에서부터 후술되는 이송롤러부(40)를 지나도록 구비되어 보호부재(85)의 안정적인 스파이럴 방식의 접착과, 안정적인 이동이 이루어지도록 한다.
상기 코어부재(81)는 작업대(2) 상에 설치된 이송롤러부(40)에 의해 이동된다. 이송롤러부(40)는 도 4에서와 같이 작업대(2)의 하부측에 설치되며, 수직방향 하측으로 이동되는 코어부재(81)의 대향측에 각각 롤러가 설치되어 롤러의 회전가압력에 의해 코어부재(81)가 이동되고, 이송롤러부(40)에서 이동되는 보호재(A)의 내측에는 만드렐부(30)가 구비되어 있으므로 안정적인 가압 이동이 가능하게 된다. 이때, 이송롤러부(40)는 다중 형태로 형성되어도 무방하다.
상기 이송롤러부(40)는 우레탄 재질로 형성되며, 보호재(A)의 외경에 맞게 오목하게 가공하여 보호재(A)의 양측에 밀착되도록 구성한다. 이때 양측의 우레탄 롤러가 회전하게 되면 마찰로 인해서 보호재(A)가 이송되며, 컴프레셔를 연결해서 공압으로 우레탄을 밀착시킬 수 있다. 또한 이때 우레탄 롤러를 밀착시킬 때의 압력이 제어 가능하도록 공압공구를 장착 가능하며, 상기 우레탄 롤러로 보호재(A)를 이송하는 동시에 압착시킴으로써 알루미늄 시트 보호부재(85)가 직물 코어부재(81)에 잘 압착되고 외관품질도 향상된다.
상기 코어부재(81)가 수직방향 하측으로 이동되는 과정에서 코어부재(81)의 외면에 보호부재(85)를 형성하는 포밍부(50)가 구비된다. 포밍부(50)는 도 5에서와 같이 작업대(2)의 상부측에 설치되며, 코어부재(81)의 주위를 회전하면서 알루미늄 시트 보호부재(85)를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸도록 형성된다. 이를 위해 포밍부(50)는 코어부재(81)를 중심으로 작업대(2) 상에서 회전하는 회전체(52)와, 회전체(52) 상에 설치되어 코어부재(81)를 중심으로 회전되면서 알루미늄 시트 보호부재(85)를 공급하는 시트공급체(54)로 구성되며, 상기 시트공급체(54)는 도 5 및 도 6에서와 같이 무게중심을 잡아주는 한쌍의 브라켓(72) 사이에 힌지축(74) 연결되어 수평을 유지하는 상태에서 코어부재(81)의 이동 및 회전체(52)의 속도에 따라 각도가 자동 조절되면서 보호부재(85)의 중첩폭이 조절되도록 구성된다.
이때, 코어부재(81)의 이동이 빨라지거나 회전체(52)의 속도가 느려지면 시트공급체(54)의 각도가 증가하여 보호부재(85)의 중첩폭이 좁아지며, 코어부재(81)의 이동이 느려지거나 회전체(52)의 속도가 빨라지면 시트공급체(54)의 각도가 감소하여 보호부재(85)의 중첩폭이 넓어진다. 이러한 원리를 이용하여 보호부재(85)의 중첩폭을 조절하게 된다.
상기 구조에 의해 알루미늄 시트로 된 보호부재(85)가 연동속도에 따라 각도를 자동으로 찾아가기 때문에 보호부재(85)의 상부면과 하부면의 장력이 일정하여 보호부재(85)의 구겨짐을 방지하게 되고, 외관품질이 향상된다.
상기 시트공급체(54)는 시트롤(6)이 안치되는 거치대(55)와, 알루미늄 시트 보호부재(85)가 이동되는 안내롤러(56)로 구성되며, 상기 회전체(52) 상에 시트의 이형지(7)가 분리되어 권취되는 이형지권취롤(57)로 구성된다. 이때, 이형지권취롤(57)은 상기 회전체(52)와 연동 또는 독립 구동되는 회전부재(58)에 설치되며, 안내롤러(56)는 미도시되었으나, 편심축으로 이루어지도록 하면 안내롤러(56) 상에서 인장력이 발생되므로 알루미늄 시트 보호부재(85)가 이동될 때의 장력을 조절할 수 있게 된다.
상기 이송롤러부(40)의 하부측에는 포밍부(50)를 통해 제조된 보호재(A)를 설정된 길이로 절단하는 커팅부(60)가 구비된다. 커팅부(60)는 보호재(A) 측을 향해 전후진 또는 회동되는 커팅날(62)로 구성되며, 커팅날(62)은 모터에 의해 구동된다. 커팅부(60)는 보호재(A)의 길이 사양대로 커팅 조절할 수 있도록 제작되며, 제품을 센싱하는 포토센서와, 타이머를 이용하여 자동 조절될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 복사단열 보호재 제조장치의 동작 설명은 하기와 같다.
먼저, 공급부(10)를 통해 열가소성 PET모노필라멘트사의 위사와, 유리섬유사 또는 PET멀티필라멘트사의 경사로 형성된 관형직물 형태의 코어부재(81)가 공급되고, 가이드부(20)를 통해 수직방향 하측으로 이동된다.
상기 수직방향 이동되는 코어부재(81)는 관형의 내측으로 삽입되는 만드렐부(30)에 의해 형태가 유지되면서 계속적으로 수직방향 하측 이동되며, 이때 작업대(2)의 하부측에 설치된 이송롤러부(40)에 의해 가압 이동된다.
코어부재(81)의 이동 상태에서 포밍부(50)의 회전체(52) 상에 설치된 시트공급체(54)에서 알루미늄 시트 보호부재(85)가 공급된다. 이때 한쌍의 브라켓(72) 사이에 힌지축(74)을 중심으로 설치된 시트공급체(54)는 코어부재(81)의 이동 및 회전체(52)의 속도에 따라 각도가 자동 조절되면서 코어부재(81) 상에 보호부재(85)를 스파이럴 방식으로 경사지면서 중첩되도록 감싸게 된다.
상기 알루미늄 시트 보호부재(85)가 코어부재(81)에 포밍될 시 보호부재(85)에 부착된 이형지(7)는 안내롤러(56) 부근에서 분리되어 가이드부재들에 의해 이동되면서 이형지권취롤(57)에 권취된다.
이와 같이 제조된 보호재(A)는 작업대(2)의 하부측으로 계속 이동하여 이송롤러부(40)를 지나 커팅부(60)에 의해 절단되면서 작업이 완료된다.
2 : 작업대 10 : 공급부
20 : 가이드부 30 : 만드렐부
40 : 이송롤러부 50 : 포밍부
60 : 커팅부 81 : 코어부재
85 : 보호부재

Claims (6)

  1. 내열성을 갖는 관형직물 형태의 코어부재(81)를 연속적으로 공급하는 공급부(10);
    상기 코어부재(81)를 안내하도록 작업대(2) 상에 설치되는 가이드부(20);
    상기 가이드부(20)를 통해 안내되는 코어부재(81)의 내부에 길이방향으로 구비되어 코어부재(81)를 지지하는 만드렐부(30);
    상기 코어부재(81)를 가압 이송시키도록 대향되게 구비되는 이송롤러부(40);
    상기 코어부재(81)의 주위를 회전하면서 코어부재(81)의 외면에 알루미늄 시트 보호부재(85)를 스파이럴 방식으로 중첩되게 감싸는 포밍부(50);
    상기 포밍부(50)를 통해 제조된 보호재를 설정된 길이로 절단하는 커팅부(60);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복사단열 보호재 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포밍부(50)는 코어부재(81)를 중심으로 작업대(2) 상에서 회전하는 회전체(52)와, 회전체(52) 상에 설치되어 코어부재(81)를 중심으로 회전되면서 알루미늄 시트 보호부재(85)를 공급하는 시트공급체(54)로 구성되며,
    상기 시트공급체(54)는 무게중심을 잡아주는 한쌍의 브라켓(72) 사이에 힌지축(74) 연결되어 수평을 유지하는 상태에서 코어부재(81)의 이동 및 회전체(52)의 속도에 따라 각도가 자동 조절되면서 보호부재(85)의 중첩폭이 조절되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 복사단열 보호재 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시트공급체(54)는 시트롤(6)이 안치되는 거치대(55)와, 알루미늄 시트 보호부재(85)가 이동되는 안내롤러(56)로 구성되며, 상기 회전체(52) 상에 시트의 이형지(7)가 분리되어 권취되는 이형지권취롤(57)를 더 구성하는 것을 특징으로 하는 복사단열 보호재 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안내롤러(56)는 편심축으로 이루어져, 알루미늄 시트가 보호부재(85)가 이동될 때의 장력을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복사단열 보호재 제조장치.
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