KR101571216B1 - 진공단열재 심재의 제조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 심재의 1회 성형당 최대 생산 면적 크기를 용이하게 확장할 수 있고, 심재의 제조 시간을 단축하면서 대량생산에 적용할 수 있는 진공단열재 심재의 제조 시스템에 관한 것이며, 복수개가 일 방향을 따라 배치되며, 성형 공간을 제공하는 성형틀부; 상기 성형 공간으로 심재 원료를 공급하는 복수개의 원료공급부; 상기 원료공급부 사이에 배치되며, 상기 원료공급부를 통해 심재 원료가 공급된 성형틀부를 제공받아 가압하는 가압 성형부; 상기 성형틀부를 이송시키는 이송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공단열재 심재의 제조 시스템{SYSTEM FOR MANUFACTURING CORE OF VACUUM INSULATION PANEL}
본 발명은 진공단열재 심재의 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치가 차지하는 공간을 최소화하되 심재를 대형화 및 대량생산할 수 있는 진공단열재 심재의 제조 시스템에 관한 것이다.
내외부 사이의 온도차가 존재하는 건물, 배관, 아이스박스 등에는 열의 이동을 제한하기 위해 단열재가 사용된다. 이러한 단열재는 크게 일반적인 단열재와 진공단열재로 구분할 수 있다.
일반적인 단열재가 약 30 mW/mK 정도의 열전도율을 갖는 반면, 진공단열재는 대략 3 mW/mK 내지 10 mW/mK 의 열전도율을 가짐으로써, 일반적인 단열재보다 단열성능이 대략 3배 내지 10배 정도로 고성능을 나타내는 단열재이다. 이와 같은 진공단열재는 높은 단열성에도 불구하고 현재까지는 재료비가 비싸고 제조하기 어려운 점에 의해 널리 사용되지 못하는 실정이다.
최근, 제조기술에 있어서의 많은 진보로 독일, 영국, 일본, 미국, 캐나다, 한국 및 중국 등의 나라에서 진공단열재를 상업화하는데 노력을 기울이고 있으나, 여전히 높은 재료비와 제조공정비가 큰 부담으로 작용하고 있다.
한편, 진공단열재는 통상 무기물로 이루어진 단열 성형체와 이를 감싸는 포장재를 포함하며, 포장재의 내부는 진공으로 마련되는 것을 가장 큰 특징으로 하며, 진공단열재의 내부를 채우는 단열 성형체를 심재(Core)라고 한다.
여기서, 심재는 유리섬유의 압축물로 성형되는 경우도 있으나, 실리카 분말을 포함하는 분말 압축물을 통해 제조될 수 있으며 분말 압축물을 성형틀에 적재한 후 성형 기계로 가압하여 일정한 밀도, 크기 및 두께를 가지는 심재를 성형한다.
한국공개특허공보 제10-2010-0090008호에는 진공단열재의 심재를 성형하여 원료의 손실을 줄이고, 심재 하나의 생산 시간을 단축할 수 있는 연속 회전식 성형장치가 개시되어 있다.
도 1은 종래 기술인 연속 회전식 성형틀을 이용한 진공단열재의 성형 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술인 연속 회전식 성형틀을 이용한 진공단열재의 성형 장치(1)는 회전가능하게 마련된 판 부재(5) 상에 4개의 성형틀(10)이 90°간격으로 배치되어 있고 각각의 성형틀(10)은 한 번의 공정당 90°회전하여, 원료공급부(20), 평탄화부(21), 가압성형부(30) 및 반출부(40)에 각각 제공되어, 판 부재(5)의 1 회전시 가압 성형된 심재가 4개 반출된다.
그러나, 연속 회전식 성형틀을 이용한 진공단열재의 성형 장치(1)는 하나의 판 부재에 4개의 성형틀(10)을 설치함으로써, 가압 성형되는 심재의 대형화를 위해 성형틀(10)을 대형화할 경우 회전판의 크기도 대형화되어야 한다. 이는 곧 장치의 설치 공간이 과도하게 확장되어야 하는 문제점을 초래한다.
또한, 일련의 성형과정이 하나의 판 부재에서 이루어지므로, 판 부재의 상측에 배치된 원료공급부(20), 평탄화부(21), 가압성형부(30) 및 반출부(40) 중 적어도 어느 하나에 고장이 발생하면 성형 장치 전체의 가동이 중단되는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조되는 심재의 크기를 용이하게 조절할 수 있고, 심재의 제조 시간을 단축하면서 대량생산에 적용할 수 있는 진공단열재 심재의 제조 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수개가 일 방향을 따라 배치되며, 심재 원료가 공급되고 가압 성형되는 성형 공간을 제공하는 성형틀부; 복수개가 서로 이격되게 배치되며, 상기 성형 공간으로 심재 원료를 공급하는 원료공급부; 상기 원료공급부의 사이에 배치되며, 상기 원료공급부를 통해 심재 원료가 공급된 성형틀부를 제공받아 상기 성형 공간을 가압하는 가압 성형부; 상기 원료공급부에 의한 심재 원료의 공급 및 상기 가압 성형부에 의한 상기 성형 공간의 가압 성형이 완료된 상태에서 상기 성형틀부를 이송시키는 이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 가압 성형부와 연결되며 가압 성형이 완료된 심재를 반입하는 반입부;를 더 포함하며, 상기 이송부는 상기 반입부로 심재의 반입이 완료된 상태에서 상기 성형틀부를 이송시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이송부는 상기 성형틀부의 배열 방향을 따라서 상기 성형틀부를 왕복이송시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형틀부는, 심재 원료의 하측에 마련되어 중력방향을 따라 운동가능하게 마련되는 하부 성형판; 상기 하부 성형판을 내부에 수용하며, 상기 성형 공간의 외측면을 마감하는 프레임; 상기 하부 성형판을 가압하는 하부 가압부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압 성형부는, 상기 성형틀부의 상측에 마련되어 상기 성형 공간을 가압하는 상부 성형판; 상기 상부 성형판과 연결되어 상기 상부 성형판을 가압하는 상부 가압부; 복수개가 중력방향을 따라 상기 상부 성형판을 관통하도록 마련되어 상기 상부 성형판의 운동경로를 가이드하는 가이드 부재;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 원료공급부에 의한 심재 원료의 공급 및 상기 가압 성형부에 의한 상기 성형 공간의 가압 성형은 동시에 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형틀부는 상기 원료공급부의 개수와 상기 가압 성형부의 개수를 합한 것보다 1개 적게 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형틀부는 상기 성형틀부의 이송 방향에 따라 양단부에 배치된 상기 원료공급부 중 어느 하나에만 선택적으로 제공되며, 상기 원료공급부는 상기 어느 하나만이 상기 성형 공간으로 심재 원료를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 단순한 공정을 반복적으로 수행하여 심재를 대량생산할 수 있는 진공단열재 심재의 제조 시스템이 제공된다.
또한, 스프링백(spring back) 등에 의한 심재의 변형을 방지함으로써 대형화된 심재를 효율적으로 생산할 수 있다.
또한, 심재의 제조 공정을 단순화시킴으로써 심재의 제조 시간을 더욱더 단축할 수 있다.
또한, 심재의 제조 장치의 크기를 축소시킴으로써 설치 공간에 큰 제한을 받지 않을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 진공단열재 심재의 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 원료공급부를 통해 성형 공간에 심재 원료를 공급하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 가압 성형부를 통해 심재 원료가 가압 성형되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 도 5에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서에서 상부 성형판 및 하부 성형판이 동기제어되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 성형된 심재가 성형 공간으로부터 이탈되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 이송부를 통해 성형틀부가 이송되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2 또는 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)은 서로 다른 성형틀부에 심재 원료의 공급 및 심재 원료의 가압을 동시에 수행한 뒤, 이송부를 통해 이를 인접한 가압 성형부 및 원료공급부에 각각 제공하여 심재 원료의 가압 및 심재 원료의 공급을 동시에 수행함으로써 심재의 제조 시간을 단축시킬 수 있는 것으로서 성형틀부(110)와 원료제공부(120)와 가압성형부(130)와 이송부(140)와 반입부(150)를 포함한다.
상기 성형틀부(110)는 복수개가 일 방향을 따라 배치되며, 심재 원료가 공급되어 가압되는 성형 공간(M)을 제공하는 것으로서, 하부 성형판(111)과 프레임(112)과 하부 가압부(113)를 포함한다.
상기 하부 성형판(111)은 후술할 원료공급부(120)에 제공된 상태에서는 상면 상에 심재 원료를 제공받으며, 후술할 가압 성형부(130)에 제공된 상태에서는 상면 상에 제공받은 심재 원료에 하측방향으로부터 가압력을 전달하는 판 부재이다.
다시 설명하면, 성형틀부(110)가 후술할 원료공급부(120)로부터 심재 원료를 제공받으면 하부 성형판(111)은 상면 상에 심재 원료를 제공받아 심재 원료가 후술할 가압 성형부(130)로부터 가압되기 위한 상태로 준비된다.
한편, 심재 원료의 상부를 평탄화하도록 평탄화 과정을 더 수행할 수 있다.
상기 프레임(112)은 하부 성형판(111)을 내부에 수용하며, 성형 공간(M)의 외측면을 외부와 마감하되 후술할 가압 성형부(130)에 의해 심재 원료가 가압되면 심재 원료에 가해지는 압력을 지지하여 심재의 형상을 결정한다.
본 발명의 일실시예에서 프레임(112)은 상측 및 하측이 개방된 사각형틀로 마련될 수 있다.
상기 하부 가압부(113)는 심재 원료를 가압하도록 하부 성형판(111)에 압력을 인가하는 것이다.
즉, 하부 가압부(113)는 하부 성형판(111)과 연결되어 하부 성형판(111)이 상측으로 운동하도록 힘을 전달하며, 하부 성형판(111)의 움직임이 심재 원료 및 후술할 상부 성형판(131)에 의해 제한될 때 하부 성형판(111)으로 전달되는 힘으로 심재 원료를 가압한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 가압 성형된 심재를 프레임(112), 정확히는 성형 공간(M)의 외측으로 이동시킬 때 하부 성형판(111)과 후술할 상부 성형판(131)은 서로 간의 이격 거리가 실질적으로 동일한 상태를 유지하며 동일한 방향의 운동을 하게 된다.
이를 구현하기 위해 하부 가압부(113)는 서보컨트롤 시스템(Servo-control system)의 유압실린더로 구비되거나 또는 서보 모터 및 볼 스크류를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 하부 가압부(113)가 서보컨트롤 시스템(Servo-control system)의 유압실린더로 마련되는 경우 0.1 mm 단위의 미세한 조작이 가능하게 되며, 결국 하부 성형판(111)의 운동을 미세하게 제어할 수 있다.
또한, 하부 가압부(113)가 서보 모터 및 볼 스크류로 마련되는 경우에도, 상술한 경우와 마찬가지로 미세한 조작이 가능하므로, 하부 성형판(111)의 움직임을 미세하게 제어할 수 있다.
도 4는 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 원료공급부를 통해 성형 공간에 심재 원료를 공급하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 원료제공부(120)는 성형틀부(110)의 상측에 마련되어 성형 공간(M)으로 심재 원료를 제공하는 것이다.
한편, 원료제공부(120)는 주지한 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 원료제공부(120)는 심재 원료가 성형 공간(M), 더 자세히는 하부 성형판(111)의 상면 상에 고르게 퍼진 상태로 제공될 수 있도록 하부 성형판(111)의 상면에 대응되는 면적으로부터 고르게 심재 원료를 제공하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 별도의 평탄화 부재(미도시)를 구비하여 심재 원료를 고르게 평탄화할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 가압 성형부를 통해 심재 원료가 가압 성형되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 상부 성형판 및 하부 성형판이 동기제어되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 성형된 심재가 성형 공간으로부터 이탈되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 가압 성형부(130)는 성형틀부(110)의 상측에 마련되되 원료공급부(120)의 사이에 배치되며, 원료제공부(120)를 통해 성형 공간(M)에 심재 원료가 공급된 성형틀부(110)를 제공받아 성형 공간(M)을 가압하는 것으로서, 상부 성형판(131)과 상부 가압부(132)와 가이드부(133)를 포함한다.
상기 상부 성형판(131)은 성형틀부(110)에 상측에 마련되어 프레임(112)의 상측을 마감하는 부재이다.
본 발명의 일실시예에서는 상부 성형판(131)에서 성형틀부(110)를 마주보는 면의 단면적이 성형틀부(110)의 단면적보다 크게 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 상부 가압부(132)는 상부 성형판(131)과 연결되어 상부 성형판(131)에 힘을 인가하는 것이다.
즉, 상부 가압부(132)를 통해 상부 성형판(131)에 힘이 인가되면 상부 성형판(131)이 하측으로 움직이며, 본 발명의 일실시예에서는 상부 성형판(131)은 하면이 프레임(112)과 접촉하여 프레임(112)의 상측을 마감할 때까지 움직이나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상부 가압부(132)는 하부 가압부(113)와 같이 서보컨트롤 시스템(Servo-control system)의 유압실린더로 구비되거나 서보 모터 및 볼 스크류를 포함하도록 마련되어 상부 성형판(131)의 움직임을 미세하게 조작하게 되나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 상부 성형판(131)과 프레임(112)이 접촉하여 프레임(112)의 상측이 마감되면 하부 성형판(111)이 상측으로 이동하여 심재 원료를 가압하게 되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가이드부(133)는 복수개가 중력방향을 따라 연장되되 상부 성형판(131)을 관통함으로써 상부 성형판(131)이 중력방향을 따라 움직이도록 상부 성형판(131)의 움직임을 안내하는 것이다.
심재가 기설정된 형상, 더 자세히는 성형 공간(M)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 갖도록 제조하기 위해서는 심재 원료의 위치가 고정된 상태에서 소정의 압력을 가해주어야 하는데, 상부 성형판(131)이 중력방향 이외의 움직임을 가지게 되면 가압 성형되는 동안 심재 원료의 위치가 변동할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 심재 원료의 상면과 수직을 형성하는 중력방향을 따라 연장되는 복수개의 가이드부(133)를 통해 상부 성형판(131)의 운동경로를 안내한다면, 상부 성형판(131)이 심재 원료의 상면과 수직되는 움직임만을 갖도록 안내할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 심재 원료의 형상에 따라 가이드부(133)를 통한 상부 성형판(131)의 움직임을 달리 조절할 수 있음은 당연하다.
또한, 가압 성형된 심재가 성형 공간(M)으로부터 반출시 심재 내부의 자체 공극층 및 심재 원료 자체의 탄성력에 의해 부피가 증가하는 경향, 이른바 스프링백(spring back) 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 스프링백 현상을 고려하여 가압 성형부(130)에서 가압 성형되는 과정에서 하부 성형판(111)과 상부 성형판(131) 사이의 간격을 기설정된 심재의 두께보다 좁게 마련할 수 있다.
도 8은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 이송부를 통해 성형틀부가 이송되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 이송부(140)는 원료공급부(120) 및 가압 성형부(130)의 하측에 배치되어 심재 원료의 공급 및 가압 성형이 완료된 서로 다른 복수개의 성형틀부(110)를 인접하는 가압 성형부(130) 및 원료공급부(120)로 이송시키는 것이다.
여기서, 이송부(140)는 성형틀부(110)가 배열된 일 방향을 따라 성형틀부(110)를 이송시키는 것으로서, 원료공급부(120)를 통해 원료를 공급받은 성형틀부(110)는 가압성형부(130)로 이송되며 가압성형부(130)에서 성형된 심재를 후술할 반입부(150)로 반출한 성형틀부(140)는 원료공급부(120)로 이송된다.
상기 반입부(150)는 가압 성형부(130)와 연결되어 가압 성형부(130)를 통해 가압 성형이 완료된 심재가 반입되는 장소이다.
즉, 가압 성형부(130)에서 공정이 완료된 성형틀부(110)는 다시 원료공급부(120) 측으로 제공되어 심재 원료를 제공받아야 하므로, 성형 공간(M)에서 성형된 심재를 반출시키는 것이 바람직하다.
결국, 완성된 심재가 성형 공간(M)으로부터 반입부(150)로 반출되고 성형틀부(110)는 가압 성형부(130)에서 원료 공급부(120)로 이송되어 심재 원료를 공급받게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에서 성형된 심재는 하부 성형판(111)이 프레임(112)으로부터 노출되는 높이만큼 이동한 후 반입부(150) 측으로 이동하도록 힘을 받으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 하부 성형판(111) 및 상부 성형판(131)의 움직임을 동기 제어(Synchronized control)하도록 제어부(160)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 동기 제어라 함은 특정 시간 내에 복수개의 프로세스가 진행되고 있을 때, 이들 프로세스 상호 간에 있어서 제어의 흐름을 정확하게 제어하는 방식을 의미한다.
즉, 하부 성형판(111) 및 상부 성형판(131) 사이의 이격 거리가 실질적으로 동일하게 유지된 상태로 운동하기 위해서는 하부 가압부(113)를 통해 하부 성형판(111)이 소정 길이만큼 이동하면, 동시에 상부 가압부(132)틀 통해 상부 성형판(131)이 소정 길이만큼 이동되어야 한다.
따라서, 제어부(160)에 의한 동기 제어를 통해 상부 성형판(131)의 움직임 및 하부 성형판(111)의 움직임을 정확하게 제어함으로써 이들 사이의 이격 거리가 실질적으로 일정한 상태를 유지하면서 동일한 방향으로 운동할 수 있게 된다.
지금부터는 본 발명의 일실시예에 따른 성형틀부(110), 원료공급부(120), 가압 성형부(130), 이송부(140) 및 반입부(150)의 결합관계에 대하여 자세히 설명한다.
도 2 또는 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)은 서로 이격되는 3개의 원료공급부(120)와 원료공급부(120) 사이마다 배치되는 2개의 가압 성형부(130) 및 4개의 성형틀부(110)를 포함한다.
즉, 순차적으로 제1 원료공급부(120a), 제1 가압 성형부(130a), 제2 원료공급부(120b), 제2 가압 성형부(130b) 및 제3 원료공급부(120c) 순으로 배치되며, 제1 원료공급부(120a) 내지 제2 가압 성형부(130b)의 하단에는 각각 성형틀부(110a, 110b, 110c, 110d)가 마련된다.
여기서, 설명의 편의를 위해 제1 원료공급부(120a)로부터 제3 원료공급부(120c)를 향하는 방향을 제1 방향이라 정의하며, 제3 원료공급부(120c)로부터 제1 원료공급부(120a)를 향하는 방향으로 제2 방향으로 정의한다.
한편, 이송부(140)를 통해 성형틀부(110)가 효율적으로 이송되도록 제1 원료공급부(120a), 제1 가압 성형부(130a), 제2 원료공급부(120b), 제2 가압 성형부(130b) 및 제3 원료공급부(120c)는 등간격으로 배치되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 성형틀부(110)의 개수는 원료공급부(120) 및 가압 성형부(130)의 개수를 합한 것보다 1개 적은 개수로 마련되며, 성형틀부(130)는 제1 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
이는, 심재의 제조 공정이 연속적으로 수행되기 위함이며, 성형틀부(110)의 이송방향에 따라 제1 원료공급부(120a) 또는 제3 원료공급부(120c) 중 어느 하나만이 선택적으로 작동된다.
즉, 제1 원료공급부(120a) 및 제3 원료공급부(120c)는 하부에 성형틀부(110)가 제공되는 경우에만 성형 공간(M)으로 심재 원료를 공급하는 본래의 기능을 수행하며, 성형틀부(110)의 개수를 원료공급부(120) 및 가압 성형부(130)의 개수를 합한 것보다 1개 적게 마련함으로써 둘 중 하나의 하부에만 성형틀부(110)가 배치되어 제1 원료공급부(120a) 및 제3 원료공급부(120c)가 동시에 작동되지 않는다.
성형틀부(110)의 이송 전에는 제3 원료공급부(120c)의 하측에 제4 성형틀부(110d)가 배치되지 않으므로 제3 원료공급부(120c)는 작동하지 않으며, 이송부(140)에 의해 성형틀부(110)가 제1방향으로 이송되는 경우에는 제1 원료공급부(120a) 하측에 배치되었던 제1 성형틀부(110a)가 제1 가압 성형부(130a)의 하측으로 이송되므로 제1 원료공급부(120a)는 작동하지 않는다.
또한, 이송부(140)를 통해 성형틀부(110)가 제2방향으로 이송되는 경우에는 초기상태와 같이 제3 원료공급부(120c)가 작동하지 않으며, 이송부(140)의 작동에 따라 상술한 과정을 반복한다.
한편, 이송부(140)는 성형틀부(110)를 지지하도록 성형틀부(110)의 하측에 배치되어 성형틀부(110)를 이송시키나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 반입부(150)는 가압 성형부(130)가 설치된 위치의 전방 또는 후방 측에 마련되어 가압 성형된 심재가 반입되는 장소를 제공하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 성형틀부(110)의 이송에 영향을 미치지 않는 범위 내에서라면 설치 위치에 특별히 한정되는 것은 아니다.
한편, 상술한 내용은 설명의 편의를 위하여 본 발명을 구현하는 하나의 예시를 설명한 것으로, 각 구성의 구체적인 개수, 구체적인 설치 위치 등에 제한되는 것은 아니다.
지금부터는 상술한 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 8은 도 2에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템에서 이송부를 통해 성형틀부가 이송되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 원료공급부(120a)의 하부에 성형틀부(110a)가 존재하는 경우를 제1 상태라 정의하고, 제3 원료공급부(120c)의 하부에 성형틀부(110d)가 존재하는 경우를 제2 상태라 정의하여 본 발명의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.
제1 상태에서, 제1 성형틀부(110a) 및 제3 성형틀부(110c)는 제1 원료공급부(120a) 및 제2 원료공급부(120b)를 통해 각각의 성형 공간(M)에 심재 원료를 공급받는다.
본 발명의 일실시예에서는 제1 원료공급부(120a) 및 제2 원료공급부(120b)를 통해 각각의 성형 공간(M)에 심재 원료를 공급받은 후, 제1 성형틀부(110a) 및 제3 성형틀부(110c)에 제공된 심재 원료를 평탄화하는 평탄화 과정을 더 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제2 성형틀부(110b) 및 제4 성형틀부(110d)는 제1 가압 성형부(130a) 및 제2 가압 성형부(130b)에 의해 성형 공간(M)에 제공된 심재 원료가 가압되어 심재가 가압 성형되는 공정을 수행한다.
여기서, 심재가 가압 성형되는 공정은 제1 가압 성형부(130a) 및 제2 가압 성형부(130b)에 의한 가압 성형 공정은 상측이 개방된 상태로 소정의 위치까지 하부 성형판(111)을 상측으로 이동시키는 단계, 하부 성형판(111)이 소정 위치에 도달시 상부 성형판(131)을 하측으로 이동시켜 프레임(112)에 접촉시키는 단계, 하부 성형판(111)을 상측으로 이동시켜 성형 공간(M) 내부의 심재 원료를 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
더 나아가, 하부 성형판(111)이 소정 위치에 도달시 상부 성형판(131)을 하측으로 이동시켜 프레임(112)에 접촉시키는 단계, 하부 성형판(111)을 상측으로 이동시켜 성형 공간(M) 내부의 심재 원료를 가압하는 단계는 순차적으로 수행되거나 동시에 수행될 수 있다.
상술한 것과 같이, 가압 성형 공정을 수행한다면, 상측이 개방된 상태로 하부 성형판(111)이 상측으로 이동하므로 공기의 저항에 의해 하부 성형판(111)의 움직임이 제한되지 않아 가압 성형 공정 시간을 단축할 수 있다.
한편, 가압 성형 공정 중에 하부 성형판(111) 및 상부 성형판(131) 사이의 간격은 스프링백(spring back) 현상에 의해 심재의 부피가 일부 팽창되는 것을 고려하여 기설정된 두께보다 좁게 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 스프링백 현상에 의해 심재의 부피가 증가하는 정도는 1 시간 경과후 대략 10% ~ 15% 정도로 측정되었고, 이를 고려하여 하부 성형판(111) 및 상부 성형판(131) 사이의 간격은 심재의 기설정된 두께의 대략 85% 내지 90% 정도를 가지도록 마련될 수 있다.
한편, 각각의 성형틀부(110a, 110b, 110c, 110d)는 각각의 위치에 따라 심재 원료의 공급 또는 심재 원료의 가압 성형 공정을 동시에 수행한다.
여기서 심재 원료의 공급 또는 심재 원료의 가압 성형 공정을 동시에 수행한다는 의미는 반드시 심재 원료의 공급 또는 심재 원료의 가압 성형 공정이 동시에 시작되고 동시에 마무리된다는 것을 의미하는 것은 아니며, 이송부(140)에 의해 성형틀부(110)가 이송되기 이전까지 각각의 성형틀부(110)는 원료공급부(120) 또는 가압성형부(130)의 하측에서 원료 공급 과정 및 가압 성형 과정을 각각 수행한다는 것을 의미한다.
즉, 제1 성형틀부(110a) 및 제3 성형틀부(110c) 각각의 성형 공간(M)에 심재 원료의 공급이 완료된 상태에서도 제2 성형틀부(110b) 및 제4 성형틀부(110d) 각각의 성형 공간(M)에서의 심재 원료의 가압 성형 공정이 계속될 수 있으며, 제1 성형틀부(110a) 및 제3 성형틀부(110c)에서는 제2 성형틀부(110b) 및 제4 성형틀부(110d)에서의 공정이 완료될 때까지 대기한다.
여기서, 제1 성형틀부(110a) 및 제3 성형틀부(110c)는 제2 성형틀부(110b) 및 제4 성형틀부(110d)에서의 공정이 완료될 때까지 하부 성형판(111a, 111c)에 의해 심재 원료의 평탄화 공정을 더 수행할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 제2 성형틀부(110b) 및 제4 성형틀부(110d)에서의 공정이 완료되는 시점은 가압 성형이 완료되고 가압 성형된 심재가 반입부(150) 측으로 반출되는 공정까지 포함한다.
여기서, 제1 상태는 최초 구동되는 상태를 포함할 수 있으며, 이 경우에는 제2 성형틀부(110b) 및 제4 성형틀부(110d) 각각의 성형 공간(M)에는 심재 원료가 제공되지 않은 빈 상태이다. 따라서, 이 경우에만 예외적으로 제1 가압 성형부(130a) 및 제2 가압 성형부(130b)의 작동은 배제된다.
또한, 제3 원료공급부(120c)의 하부에는 어떠한 성형틀부(110)도 제공되지 않으므로 제3 원료공급부(120c)의 작동도 배제된다.
한편, 제1 원료공급부(120a), 제1 가압 성형부(130a), 제2 원료공급부(120b) 및 제2 가압 성형부(130b)를 통해 각각의 공정이 마무리된 상태에서 이송부(140)는 각각의 성형틀부(110)를 제1 방향을 따라 이송시킨다.
여기서, 이송부(140)에 의한 이송 거리는 제1 원료공급부(120a)와 제1 가압 성형부(130a)의 이격 거리로 결정되며, 본 발명의 일실시예에서는 각각의 원료공급부(120)와 가압 성형부(130) 사이의 이격거리는 동일하게 마련되므로, 이송부(140)의 제1방향으로의 이송을 통해 제2 상태로 전환된다.
제2 상태에 도달하면, 각각의 성형틀부(110a, 110b, 110c, 110d)는 각각 제1 가압 성형부(130a), 제2 원료공급부(120b), 제2 가압 성형부(130b) 및 제3 원료공급부(120c)에 제공된다.
즉, 제1 상태에서 제1 원료공급부(120a)로부터 심재 원료를 제공받은 제1 성형틀부(110a)는 제1 가압 성형부(130a)의 하부로 이송되어 심재 원료의 가압 성형 공정을 수행하게 되며, 제2 성형틀부(110b)는 제1 가압 성형부(130a)에서 반입부(150)로 가압 성형된 심재가 반출된 상태로 제2 원료공급부(120b)에 제공되어 빈 성형 공간(M) 내부로 심재 원료를 제공받는다.
여기서, 제3 성형틀부(110c) 및 제4 성형틀부(110d) 각각에서의 작동은 제1 성형틀부(110a) 및 제2 성형틀부(110d) 각각에서의 작동과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 제3 원료공급부(120c)의 하부에는 제4 성형틀부(110d)가 제공되기 때문에 제1 상태와는 달리 제4 성형틀부(110d)로의 심재 원료의 공급 공정을 수행하며, 제1 원료공급부(120a)의 하부에는 어떠한 성형틀부(110)도 제공되지 않기 때문에 작동이 배제된다.
한편, 제1 가압 성형부(130a), 제2 원료공급부(130b), 제2 가압 성형부(130b) 및 제3 원료공급부(130c)의 하측에 성형틀부(110)가 각각 제공되어 각각의 공정이 완료되면, 이송부(110)가 제2방향으로 성형틀부(110)를 이송시켜 상술한 제1상태로 전환된다.
여기서, 제1상태에서의 작동은 상술한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하며, 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)에서는 제1상태 및 제2상태에서의 작동을 반복적으로 수행하여 심재를 제조한다.
제1 상태 및 제2 상태를 1회 반복 수행한 경우에 제조되는 심재의 개수는 4개이며, 본 발명에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)이 더 대형화된다면, 제1 상태 및 제2 상태를 1회 반복 수행한 경우에 제조되는 심재의 생산면적은 더 커진다.
이는 단위 면적을 생산하기 위해 소요되는 시간에 대하여 한국공개특허공보 제10-2010-0090008호에 개시된 연속 회전식 성형장치와 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)을 비교한 하기 비교표를 검토하면 명확하게 알 수 있다.
구분 개당 생산시간 단위 면적(1㎡)의 심재를 제조하는데 소요되는 시간(sec/㎡)
한국공개특허공보
제10-2010-0090008호		 185 234
본 발명 175 73
즉, 한국공개특허공보 제10-2010-0090008호에 개시된 연속 회전식 성형장치를 통해 1개의 심재를 제조하는데 소요되는 생산시간은 185 sec, 단위 면적의 심재를 제조하는데 소요되는 시간은 234 sec/㎡ 인데 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)을 통해 1개의 심재를 제조하는데 소요되는 생산시간은 175 sec, 단위 면적의 심재를 제조하는데 소요되는 시간은 73sec/㎡로 한국공개특허공보 제10-2010-0090008호에 개시된 연속 회전식 성형장치보다 개당 생산시간은 단축시킬 뿐만 아니라 생산 면적도 대략 3배 이상으로 향상된다.
여기서, 본 발명의 따른 진공단열재 심재의 제조 시스템(100)을 대형화시켜 더 많은 원료공급부(120) 및 이에 대응되는 개수의 가압 성형부(130)를 추가한다면, 단위 면적의 심재를 제조하는데 소요되는 시간을 더욱더 단축할 수 있어 단축된 시간 내에 심재의 대량 생산이 가능하다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 진공단열재 심재의 제조 시스템
110: 성형틀부 120: 원료제공부
130: 가압성형부 140: 이송부
150: 반입부 160: 제어부

Claims (11)

  1. 복수개가 서로 이격되게 배치되며, 실리카 분말을 포함하는 분말 형태의 심재 원료를 공급하는 원료공급부;
    심재 원료의 상부를 고르게 평탄화하는 평탄화부;
    복수개가 일 방향을 따라 배치되며, 상기 심재 원료가 공급되고 가압 성형되는 성형 공간을 제공하는 성형틀부;
    상기 원료공급부의 사이에 배치되며, 상기 심재 원료가 공급된 성형틀부의 성형 공간을 가압하는 가압 성형부; 및
    상기 심재 원료를 가압 성형한 후 상기 성형틀부를 이송시키는 이송부;를 포함하며,
    상기 성형틀부는 심재 원료의 하측에 마련되어 중력방향을 따라 운동가능하게 마련되는 하부 성형판과, 상기 하부 성형판을 내부에 수용하며 상기 성형 공간의 외측면을 마감하는 프레임과, 상기 하부 성형판을 가압하는 하부 가압부를 포함하고,
    상기 가압 성형부는 상기 프레임의 상측 개구보다 상대적으로 큰 면적을 가지고 상기 프레임의 상측에 마련되는 상부 성형판과, 상기 상부 성형판과 연결되어 상기 상부 성형판을 상하 이동시키는 상부 가압부를 포함하며,
    상기 하부 성형판은 상기 프레임의 하측 개구를 마감하여 프레임의 내부 성형공간으로 심재 원료가 공급된 상태에서, 상기 프레임의 상측 개구가 상부 성형판에 의해 개방된 상태에서 소정 간격 상승하고, 상기 프레임의 상측 개구가 상부 성형판에 의해 마감된 상태에서 추가로 상승하여 심재 원료를 압축 성형하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 성형부와 연결되며 가압 성형이 완료된 심재를 인수하는 반입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 성형틀부의 배열 방향을 따라서 상기 성형틀부를 왕복이송시키는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 성형틀부는,
    심재 원료의 하측에 마련되어 중력방향을 따라 운동가능하게 마련되는 하부 성형판; 상기 하부 성형판을 내부에 수용하며, 상기 성형 공간의 외측면을 마감하는 프레임; 상기 하부 성형판을 가압하는 하부 가압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 성형부는,
    상기 성형틀부의 상측에 마련되어 상기 성형 공간을 가압하는 상부 성형판; 상기 상부 성형판과 연결되어 상기 상부 성형판을 가압하는 상부 가압부; 복수개가 중력방향을 따라 상기 상부 성형판을 관통하도록 마련되어 상기 상부 성형판의 운동경로를 가이드하는 가이드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료공급부에 의한 심재 원료의 공급 및 상기 가압 성형부에 의한 상기 성형 공간의 가압 성형은 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형틀부는 상기 원료공급부의 개수와 상기 가압 성형부의 개수를 합한 것보다 1개 적게 마련되는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 성형틀부는 상기 성형틀부의 이송 방향에 따라 양단부에 배치된 상기 원료공급부 중 어느 하나에만 선택적으로 제공되며,
    상기 원료공급부는 상기 어느 하나만이 상기 성형 공간으로 심재 원료를 제공하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 성형판 및 상부 성형판의 움직임을 동기 제어(Synchronized control)하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 동기 제어는 하부 성형판과 상부 성형판의 이격 거리를 일정하게 유지하여 성형된 심재의 가압 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 심재의 제조 시스템.
  11. 삭제
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