KR101854319B1 - 적재구조물용 복합패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

적재구조물용 복합패널의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 단위심재블록을 제작하고, 상기 단위심재블록을 복수개 연결하여 심재를 제작하는 단계; 단섬유결합체를 제작하고, 상기 단섬유결합체 일면에 제2시트를 부착하여 표층을 제작하는 단계; 및 상기 심재의 두께방향 양면에 상기 표층을 부착하는 단계;를 포함하는 적재구조물용 복합패널의 제조방법이 제공될 수 있다.

Description

적재구조물용 복합패널의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF COMPOSITE PANEL FOR LODING STRUCTURE}
본 발명은 화물 운송 등에 사용되는 적재구조물을 제작하기 위한 복합패널의 제조방법에 관한 것이다.
화물 운송용 특수차량은 컨테이너 박수 형태의 적재구조물을 가지고 화물을 적재 및 운송하게 된다. 적재구조물은 판(plate) 형의 패널을 소정의 형태로 복수개 연결 조립하여 제작될 수 있다. 적재구조물의 제작에 사용되는 패널은 발포 플라스틱 재질의 심재 양면에 플라이우드(plywood)를 부착하고, 플라이우드 외면에 다시 마감재를 부착한 것이 전형적으로 사용된다.
종래 사용되던 전형적인 패널은 적재구조물의 사용환경 등에 따라 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 먼저, 적재구조물 내외의 온도차가 크게 조성된 경우, 온도차에 의해 발생된 결로가 마감재 내부의 플라이우드로 침투되는 문제가 있다. 이는 적재구조물에 식료품 등이 운송 및 보관되는 경우에 빈번하게 발생되고 있다. 적재구조물 내부 온도를 낮게 유지하여, 외부 환경과의 온도차가 크게 발생될 수 있기 때문이다. 적재구조물은 복수의 패널이 연결 조립된 구조로 제작되므로, 온도차에 의해 발생된 결로(수분)는 패널 간의 연결부위를 통해 마감재 내부의 플라이우드로 침투될 수 있다. 플라이우드는 목재 합판의 일종이기 때문에, 이러한 수분에 의해 변형이나 썩음(wood decay)이 일어날 수 있다.
다른 문제점은 내구성과 관련된다. 전형적인 적재구조물용 패널에 있어서 심재, 플라이우드, 마감재 등은 열경화성 접착제에 의해 부착되는데, 이러한 접착제는 가열되면서 기포를 발생시킬 수 있다. 그러나 일반적인 심재, 플라이우드, 마감재는 전면적에 대해 면 접촉되며 접합되어 있기 때문에, 상기와 같은 기포는 외부 배출되지 못하고 기공 형태로 접착제 내부에 남아있게 된다. 이러한 기공은 온도 변화에 따라 반복적으로 수축 및 팽창되어 접착력을 저하시킨다. 또한 일반적으로 적재구조물은 특수차량에 설치되어 운행에 따라 지속적인 충격과 진동을 받는다. 이러한 충격이나 진동이 상기의 접착력 저하와 결부되면, 결국 적재구조물의 변형이나 파손을 야기할 수 있다. 이는 적재구조물의 내구성이나 사용연한과 밀접하게 관련된다.
또 다른 문제점은 적재구조물의 단열성능과 관련된다. 크기가 큰 적재구조물을 제작하는 경우 패널 내부에는 복수의 심재가 사용될 수 있다. 취급상의 난점으로 인해 심재의 대형화에 한계가 있기 때문이다. 이와 같은 경우 복수의 심재는 측면이 접하도록 배치된다. 따라서 심재와 심재 사이의 접합 부위는 완전한 기밀이 이뤄지지 않으며, 접합 부위를 통한 냉기나 열기의 유출입이 발생될 수 있다. 이는 결국 적재구조물의 단열성능을 떨어뜨리는 요인이 된다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 종래의 문제점에 착안한 것으로, 수분에 강하고, 내구성이 향상되며, 단열성능이 개선될 수 있는 적재구조물용 복합패널의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 단위심재블록을 제작하고, 상기 단위심재블록을 복수개 연결하여 심재를 제작하는 단계; 단섬유결합체를 제작하고, 상기 단섬유결합체 일면에 제2시트를 부착하여 표층을 제작하는 단계; 및 상기 심재의 두께방향 양면에 상기 표층을 부착하는 단계;를 포함하되, 상기 단위심재블록을 제작하는 단계는, 발포체로 형성된 소정 규격의 압출보드를 제작하고, 상기 압출보드의 두께방향 양면에 복수의 슬롯을 가공하며, 상기 압출보드의 길이방향 양단에 결합부를 형성하되, 상기 결합부에는 하나 이상의 길이방향 접합면이 형성되는 단계를 포함하고, 상기 단섬유결합체를 제작하는 단계는, 제1단섬유로 형성된 웨브, 제2단섬유로 형성된 웨브 및 제3단섬유로 형성된 웨브를 면상으로 상호 결합시키되, 상기 제1 내지 3단섬유는 각각 상이한 단섬유로 구성되는 단계를 포함하고, 상기 단섬유결합체 일면에 상기 제2시트를 부착하는 단계는, 상기 제2시트 일면에 열경화성의 접착수지를 도포하고, 상기 접착수지가 상기 단섬유결합체의 공극으로 침투되도록 상기 단섬유결합체를 상기 제2시트 일면에 배치하며, 소정 시간 경과 후 상기 접착수지를 경화시켜, 상기 단섬유결합체 및 상기 접착수지가 일체의 제1시트를 형성하도록 하는 단계를 포함하고, 상기 심재에 상기 표층을 부착하는 단계는, 상기 심재의 일면에 상기 접착수지와 동일한 접착수지를 도포하고, 상기 제1시트가 접착면을 형성하도록 상기 심재 일면에 상기 표층을 배치하며, 상기 심재 및 상기 표층을 가열 압착시키는 단계를 포함하는 적재구조물용 복합패널의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 표층에 종래의 플라이우드를 대체하여 단섬유결합체 및 열경화성 접착수지를 사용함으로써, 수분에 대한 저항성이 향상될 수 있다. 따라서 수분에 의한 변형이 최소화되고, 내구성이 향상될 수 있다. 단섬유결합체 및 열경화성 접착수지의 사용은 복합패널이나 적재구조물의 경량화에도 기여할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 단위심재블록이 하나 이상의 길이방향 접합면을 가지고 연결 접합되어, 두께방향 및 길이방향이 교차되는 접합라인을 형성함으로써, 심재의 연결부위에 대한 기밀성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 복합패널이나 적재구조물의 단열 성능이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 심재와 표층을 별도 가공하여 상호 접착시키는 방식을 사용함으로써, 공정시간을 단축하고 생산성을 개선할 수 있다. 표층을 별도 분리하여 제작하는 방식은 표층의 취급 및 보관 또한 용이하게 하여, 대량의 표층을 일괄 생산하는 방법도 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 가열압착기를 통해 일정한 환경조건이 유지된 상태로 심재와 표층 간을 가열 압착시킬 수 있다. 따라서 심재와 표층 간의 접합품질이 개선될 수 있으며, 이는 복합패널이나 적재구조물의 품질 향상에 기여하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적재구조물용 복합패널 제조방법의 순서도이다.
도 2는 심재를 제작하는 단계를 보여주는 개략도이다.
도 3은 표층을 제작하는 단계를 보여주는 개략도이다.
도 4는 심재에 표층을 부착하는 단계를 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 가열압착기의 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 순환부의 일 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 5에 도시된 순환부의 다른 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 팬의 제작방법을 보여주는 개략도이다
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적재구조물용 복합패널 제조방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법(이하, 제조방법)은 크게 심재를 제작하는 단계(S1), 표층을 제작하는 단계(S2) 및, 심재에 표층을 부착하는 단계(S3)를 포함할 수 있다. 심재를 제작하는 단계(S1) 및 표층을 제작하는 단계(S2)는 순차적 또는 동시 다발적으로 이뤄질 수 있다. 심재에 표층을 부착하는 단계(S3)는 심재를 제작하는 단계(S1) 및 표층을 제작하는 단계(S2)가 완료된 후 순차적으로 이뤄질 수 있다.
심재를 제작하는 단계(S1)는 단위심재블록을 제작하는 단계(S11) 및 복수의 단위심재블록을 연결하는 단계(S12)를 포함할 수 있다. 단위심재블록을 제작하는 단계(S11)는 소정 크기 또는 규격의 단위심재블록을 제작하는 단계를 의미할 수 있으며, 복수의 단위심재블록을 연결하는 단계(S12)는 복합패널 또는 적재구조물의 크기나 규격에 따라 적절한 개수의 단위심재블록을 접합하는 단계를 의미할 수 있다.
표층을 제작하는 단계(S2)는 단섬유결합체를 제작하는 단계(S21) 및 단섬유결합체에 제2시트를 부착하는 단계(S22)를 포함할 수 있다. 단섬유결합체를 제작하는 단계(S21)는 단섬유로 형성된 웨브(web)를 결합하여 면상의 단섬유결합체를 제작하는 단계를 의미할 수 있으며, 단섬유결합체에 제2시트를 부착하는 단계(S22)는 이와 같이 제작된 단섬유결합체의 일면에 접착수지를 통해 제2시트를 부착하고, 단섬유결합체에 접착수지가 함침된 제1시트를 형성하는 단계를 의미할 수 있다.
심재에 표층을 부착하는 단계(S3)는 복수의 단위심재블록이 결합된 심재의 두께방향 양면에 표층을 부착하는 단계를 의미할 수 있다.
도 2는 심재를 제작하는 단계(S1)를 보여주는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 심재를 제작하는 단계(S1)는 단위심재블록을 제작하는 단계(S11) 및 복수의 단위심재블록을 연결하는 단계(S12)로 구성될 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 단위심재블록을 제작하는 단계(S11)는 소정 규격의 압출보드(Q1)를 제작하는 단계를 포함할 수 있다. 압출보드(Q1)는 발포체로 형성될 수 있다. 바람직하게, 압출보드(Q1)는 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼 중에서 선택될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 압출보드(Q1)의 밀도는 30~60kg/m3이고, 압축강도는 10N/cm2 이상이며, 두께는 약 3~5cm일 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 단위심재블록을 제작하는 단계(S11)는 압출보드(Q1)의 두께방향 양면에 복수의 슬롯(Q2)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기의 두께방향 양면은 복합패널의 주면(主面)을 형성하는 면으로 적재구조물의 제작시 적재공간이 내측 또는 외측을 향하는 면을 지칭한다. 도시된 바를 기준으로, 상기의 두께방향은 상하방향에 대응되며, 상기의 두께방향 양면은 상면 또는 하면에 대응된다.
슬롯(Q2)은 압출보드(Q1) 일면의 일측단에서 타측단에 이르도록 일 방향으로 연장 형성될 수 있다. 슬롯(Q2)은 복수개가 상기 일 방향에 직교하는 방향으로 이격 배치될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 슬롯(Q2) 간의 간격은 1~5cm일 수 있다. 슬롯(Q2)은 압출보드(Q1) 일면에 오목하게 패인 홈의 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우 슬롯(Q2)은 대략 V자형의 홈으로 예시되고 있다. 일 구체예에 있어서, 슬롯(Q2)은 폭이 1mm, 깊이가 2~3mm 가량의 V자형 홈으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 슬롯(Q2)은 심재에 표층을 부착함에 있어 접착수지의 경화 과정에서 발생되는 기포를 외부 배출시킬 수 있다. 즉, 슬롯(Q2)이 심재와 표층 사이에 소정의 기포 배출 통로를 형성하는 것이다. 또한, 접착수지가 일부 슬롯(Q2)에 유입된 형태로 심재와 표층이 접합되어 심재 및 표층 간의 접합력이 향상될 수 있다.
단위심재블록을 제작하는 단계(S11)는 압출보드(Q1)의 길이방향 양단에 결합부(Q3, Q4)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기의 길이방향은 전술한 두께방향에 직교하는 방향을 지칭한다. 도시된 바를 기준으로, 상기의 길이방향 양단은 압출보드(Q1)의 좌측단 또는 우측단에 대응된다. 이와 같은 길이방향 양단은 다른 단위심재블록과의 접합부위를 형성할 수 있다.
결합부(Q3, Q4)는 길이방향 일단의 제1결합부(Q3)와 반대측 단부의 제2결합부(Q4)를 포함할 수 있다. 제1, 2결합부(Q3, Q4)는 상호 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우 좌측단에 도시된 제1결합부(Q3)와 우측단에 도시된 제2결합부(Q4)가 대칭적 형상을 가지고 있다. 편의상 이하에서는 제1결합부(Q3)를 중심으로 설명한다.
제1결합부(Q3)는 적어도 하나 이상의 길이방향 접합면(Q6)을 구비할 수 있다. 길이방향 접합면(Q6)은 압출보드(Q1)의 두께방향에 직교하는 면으로, 다른 단위심재블록과 접합되는 면을 의미한다. 도시된 바에 따르면, 본 실시예에서는 제1결합부(Q3)에 1개의 길이방향 접합면(Q6)이 구비되고 있다. 필요에 따라, 길이방향 접합면(Q6)이 복수개로 구현될 수 있다. 예컨대, 복수의 ㄷ자형 홈이나 돌기 형상이 반복되어 길이방향 접합면(Q6)이 복수개로 형성될 수 있다. 다만, 다수의 길이방향 접합면(Q6)은 제작이나 접합상에 어려움을 초래할 수 있으므로, 길이방향 접합면(Q6)의 개수는 1~2개로 적절히 제한됨이 바람직하다.
상기와 같은 길이방향 접합면(Q6)은 연결 조립된 단위심재블록 간에 두께방향 및 길이방향이 교차하는 접합라인을 형성함으로써, 접합부위의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 이는 복합패널이나 이로 제작된 적재구조물의 단열성능을 개선할 수 있게 한다.
상기와 같은 제1결합부(Q3)와 유사한 형태로 반대측 단부에도 제2결합부(Q4)를 형성하면, 도 2의 (b)에 도시된 단위심재블록(Q7)이 완성된다. 결합부(Q3, Q4)나 슬롯(Q2)의 가공은 공지된 가공수단, 예컨대, CNC가공기, V컷팅기 등을 통해 이뤄질 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 단위심재블록(Q7)은 요구되는 크기나 규격에 따라 복수개가 연결될 수 있다. 단위심재블록(Q7)은 연결은 길이방향 일단의 제1결합부(Q3)에 다른 단위심재블록(Q7')의 제2결합부(Q4')에 접합되어 이뤄질 수 있다. 이와 같은 방식으로 복수의 단위심재블록(Q7, Q7')이 연결 접합되어 소정 크기의 심재(Q8)가 제작될 수 있다.
도 3은 표층을 제작하는 단계(S2)를 보여주는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 표층을 제작하는 단계(S2)는 단섬유결합체를 제작하는 단계(S21) 및 제작된 단섬유결합체에 제2시트를 부착하는 단계(S22)로 구성될 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 먼저 단섬유결합체(F1)가 제작된다. 단섬유결합체(F1)는 제1단섬유로 형성된 웨브(web), 제2단섬유로 형성된 웨브 및, 제3단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상으로 이뤄질 수 있다. 여기서 제1 내지 3단섬유는 각각 상이한 단섬유로 구성될 수 있다.
제1단섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중합 반응에 의해 얻어지는 중합체를 방사 및 연신하여 수득될 수 있다. 제1단섬유는 폴리에스테르 섬유일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 제1단섬유는 섬유 직경이 약 1~8㎛, 섬유 길이가 20~120mm, 중량이 200~500g/m2, 융점이 254~284℃, 파단신도가 200~500%, 160℃에서의 건열수축율이 20~60%, 섬유 굵기가 2~10 데니어(denier)일 수 있다.
제2단섬유는 단섬유결합체(F1)의 강도를 보강하기 위한 것으로, 유리 섬유일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 제2단섬유는 섬유 길이가 10~100mm일 수 있다. 바람직하게, 제2단섬유는 섬유 길이가 10mm 이상일 수 있다. 섬유 길이가 10mm 미만인 경우 제1단섬유와의 결합성에 문제가 발생될 수 있기 때문이다.
제3단섬유는 탄소 섬유일 수 있다. 제3단섬유는 단섬유결합체(F1)의 내구성을 보강한다.
상기의 웨브는 단섬유를 연속적으로 순환되는 타공벨트 상에 열풍과 함께 분사하고, 타공벨트 하부에서 에어 석션을 하여, 단섬유들이 타공벨트 상에 달라붙게 함으로써, 제조될 수 있다.
단섬유결합체(F1)는 제1 내지 3단섬유로 형성된 각 웨브가 상호 결합되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 단섬유결합체(F1)는 제1 내지 3단섬유로 형성된 각 웨브를 니들 펀칭(needle punching)에 의해 기계적으로 상호 결합시켜 면상의 결합체를 형성하고, 이를 열압 처리하여 제작될 수 있다.
니들 펀칭은 웨브의 표면에 대해 양방향으로 니들(needle) 상하 운동시켜 웨브를 기계적으로 상호 결합시키는 공정이다. 니들 펀칭을 통해 복수의 웨브는 하나의 면상 결합체를 형성할 수 있다. 다만, 니들 펀칭만을 거친 면상의 결합체는 니들의 상하 운동으로 인해 높은 표면 굴곡도를 가진다. 이러한 높은 표면 굴곡도는 접착수지의 불균일한 침투를 유발할 수 있다. 따라서 본 실시예의 단섬유결합체(F1)는 니들 펀칭 후 열압 처리를 거칠 수 있으며, 이에 의해 단섬유결합체(F1)의 평활도가 높아지고, 접착수지의 균일한 침투가 이뤄질 수 있다.
상기와 같이 제작된 단섬유결합체(F1)는 3종의 단섬유로 형성된 각 웨브가 결합된 것으로 공극을 가질 수 있다. 일 구체예에 있어서, 공극의 평균 기공크기(pore size)는 1~6㎛이고, 공극률은 25~60%일 수 있다. 상기 기공크기가 1㎛ 미만인 경우 접착수지의 침투가 원활하지 않을 수 있고, 6㎛를 초과하는 경우 단섬유결합체의 충분한 강도가 확보되지 못할 수 있다.
또한, 단섬유결합체(F1)는 제1단섬유의 함량보다 제2단섬유의 함량이 작고, 제2단섬유의 함량보다 제3단섬유의 함량이 작을 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 표층을 제작하는 단계(S2)는 상술한 단섬유결합체(F1)의 일면에 제2시트(F2)를 부착하는 단계(S22)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2시트(F2) 일면에 접착수지(F3)가 도포되고, 도포면에 기 제작된 단섬유결합체(F1)가 배치될 수 있다. 단섬유결합체(F1)가 배치되고 소정 시간이 경과되면, 접착수지(F3)가 단섬유결합체(F1)에 형성된 공극으로 침투될 수 있다. 이에 따라 단섬유결합체(F1)는 접착수지(F3)에 함침되어 접착수지(F3)와 일체화될 수 있다.
제2시트(F2)는 유리섬유강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게, 제2시트(F2)은 유리섬유강화플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 유리섬유강화플라스틱은 폴리프로필렌, 섬유유리(fibrous glass) 및 첨가제를 포함할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 유리섬유강화플라스틱은 폴리프로필렌 25~75중량%, 섬유유리 25~75중량%, 첨가제 0~5중량%로 구성될 수 있으며, 제2시트(F2)의 두께는 약 0.8~1.6mm일 수 있다.
접착수지(F3)는 열경화성 접착수지일 수 있다. 바람직하게, 접착수지(F3)는 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 및 아크릴 수지 중에서 선택될 수 있다. 일 구체에 있어서, 상기 열경화성 접착수지는 60~80℃에서 열 반응에 의해 경화되는 이액형 폴리우레탄 수지일 수 있다. 구체적으로, 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 주제인 폴리에테르 폴리올과, 분자량 350~400 가량의 메틸렌 비스페닐을 함유한 디페닐메탄 디아이소시아네이트 경화제를 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올과 상기 경화제는 중량비로 100:23로 혼합될 수 있다. 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 점도가 약 4,000mPa.s, 비중이 약 1.5~1.7g/㎤, ASTM-D297로 측정된 인장 강도가 12MPa 이상, ASTM-D1002로 측정된 전단 강도가 약 10MPa일 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 단섬유결합체(F1)가 배치된 후 소정 시간이 경과되면, 접착수지(F3)를 경화시키고 표층(F5)이 제작 완료된다. 접착수지(F3)는 60~80℃ 상에서 핫프레싱(hot pressing) 처리되어 경화될 수 있다. 이때, 접착수지(F3)는 단섬유결합체(F1)에 형성된 공극에 침투된 상태로 경화되므로, 단섬유결합체(F1)와 일체화되어 하나의 시트(F4)를 형성할 수 있다. 편의상 이를 제1시트(F4)로 지칭한다.
상기와 같은 경우, 접착수지(F3)의 경화 중 발생되는 기포는 경화 과정에서 단섬유결합체(F1)에 형성된 공극을 통해 외부 배출될 수 있다. 따라서 제1시트(F4) 내부의 기공 형성이 최소화될 수 있으며, 기공으로 인한 접착력의 저하나 박리 현상이 방지될 수 있다.
또한, 제1시트(F4)는 접착수지(F3)에 단섬유결합체(F1)가 함침된 것으로, 플라이우드(plywood)와 같은 종래 목재 합판과 비교하여 높은 열저항을 가질 수 있다. 일 구체예에 있어서, 제1시트(F4)는 ASTM-D5470에 따라 측정된 열저항이 0.085㎡K/W 이상일 수 있다. 일반적인 목재 합판의 평균 열저항은 0.01~0.02㎡K/W로, 제1시트(F4)는 5배 이상의 목재 합판 대비 5배 이상의 열저항을 가질 수 있다. 따라서 종래 플라이우드 대비 단열성능이 현저히 향상될 수 있다.
또한, 제1시트(F4)는 복합재로 형성되어 수분에 강한 성질을 가진다. 즉, 종래 플라이우드 등과 달리 제1시트(F4)는 수분에 노출되어도 변형이 일어나거나 썩지 않는다. 따라서 복합패널이나 적재구조물의 내구성이 개선될 수 있다.
또한, 제1시트(F4)는 일반적으로 플라이우드 등의 목재 합판 대비 경량으로 제작될 수 있다. 따라서 복합패널이나 적재구조물이 경량화될 수 있다. 이는 적재구조물을 운송하는 특수차량에 있어서 공차중량을 줄여 연비를 개선하고, 운송단가를 낮추는데 기여할 수 있다.
도 4는 심재에 표층을 부착하는 단계(S3)를 보여주는 개략도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 심재(Q8)의 두께방향 양면에 접착수지(J1)가 도포된다. 상기의 접착수지(J1)는 전술한 표층(F5)의 제작에 사용된 접착수지(F3)와 동일한 것일 수 있다. 동일 물성을 가진 접착수지(F3, J1)를 통해 표층(F5)과 심재(Q8) 간의 접합력을 향상시키기 위함이다. 표층(F5)은 제1시트(F4)가 접합면을 형성하도록 접착수지(J1)가 도포된 심재(Q8) 일면에 배치된다.
다음으로, 도 4의 (b)와 같이 심재(Q8) 및 표층(F5)이 가열 압착되어 접착수지(F3, J1)가 경화된다. 이때, 상기의 접착수지(F3, J1)는 제1시트(F4)의 접착수지(F3)와, 심재에 도포된 접착수지(J1)를 포함하는 의미이다. 제1시트(F4)의 접착수지(F3)와 심재(Q8)에 도포된 접착수지(J1)는 동일한 것이므로, 가열 압착에 의해 하나의 일체화된 복합패널(J2)이 형성될 수 있다.
상기와 같은 제조방법은 표층(F5)과 심재(Q8)를 별도로 제작하고, 심재(Q8)에 표층(F5)을 부착하는 방식인 점에서, 공정시간이 절감되고 생산량이 향상될 수 있는 이점을 가진다. 종래 일반적인 경우, 적재구조물용 패널은 심재를 기준으로 다른 층들이 순차적 적층되는 방식으로 제조되기 때문에, 공정시간이나 생산량에 제약이 있게 된다. 또한, 본 실시예와 같은 경우, 표층(F5)은 다량이 미리 제작되어 롤(roll) 형태로 취급 및 보관될 수 있다.
필요에 따라, 심재(Q8)와 표층(F5)의 가열 압착을 위해 가열압착기(M)가 사용될 수 있다. 가열압착기(M)는 접착수지의 경화 과정에서 최적의 압력 및 온도를 유지하여 심재(Q8)와 표층(F5) 간의 접합품질을 개선할 수 있다. 이는 결국 복합패널(J2)이나 이로 제작된 적재구조물의 품질과도 직결된다.
도 5는 도 4에 도시된 가열압착기(M)의 개략도이다.
도 5를 참조하면, 가열압착기(M)는 복합패널(J2)이 안착 배치되는 베이스(M1)를 구비할 수 있다. 베이스(M1)는 소정 넓이의 상면을 구비하고 바닥면에 설치될 수 있다.
가열압착기(M)는 베이스(M1) 상측에서 지지골격을 제공하는 메인프레임(M2)을 포함할 수 있다. 메인프레임(M2)은 복수의 빔(beam) 형 구조물이 연결 설치되어 형성되며, 후술할 푸시블록(M3) 등이 장착될 수 있는 지지구조를 형성한다.
가열압착기(M)는 베이스(M1) 상측에 배치되어 상하로 이동되는 푸시블록(M3)을 구비할 수 있다. 푸시블록(M3)은 베이스(M1) 상면에 대응되는 소정 넓이의 하면을 구비할 수 있다. 복합패널(J2)은 베이스(M1) 상면과 푸시블록(M3) 하면 사이에 개재되어 푸시블록(M3)에 의해 압박될 수 있다.
가열압착기(M)는 메인프레임(M2)에 장착 지지되는 복수의 가압실린더(M4)를 구비할 수 있다. 각 가압실린더(M4)는 상하로 구동될 수 있으며, 작동로드가 푸시블록(M3)에 체결될 수 있다. 따라서 푸시블록(M3)은 복수의 가압실린더(M4)에 의해 지지되어 상하로 구동될 수 있다.
가열압착기(M)는 메인프레임(M2) 일측에 상하로 장착 배치되는 랙(M5)과, 푸시블록(M3)에 장착되어 랙(M5)에 치합되는 피니언(M6)을 구비할 수 있다. 랙(M5) 및 피니언(M6)은 하나의 세트를 이루며, 복수 세트가 메인프레임(M2) 및 푸시블록(M3)에 구비될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 랙(M5) 및 피니언(M6)은 메인프레임(M2)의 좌우측에 각각 한 세트씩이 구비되고 있다. 랙(M5) 및 피니언(M6)은 푸시블록(M3)이 하강되어 복합패널(J2)을 가압하고 있는 상태에서, 푸시블록(M3)의 위치를 고정시켜 복합패널(J2)에 일정한 가압력이 제공될 수 있도록 한다. 이를 위해, 피니언(M6)은 소정의 록킹수단에 의해 회전이 구속 및 구속해제될 수 있다.
가열압착기(M)는 가열 압착을 위한 소정의 작업공간을 형성하는 외벽(M7)을 구비할 수 있다. 외벽(M7)은 내부에 메인프레임(M2) 등이 수용되는 소정의 룸(room)을 형성할 수 있다. 외벽(M7) 내부는 외부로부터 밀폐 또는 차폐될 수 있으며, 외벽(M7) 일측에는 개폐 가능한 도어(M8)가 구비될 수 있다. 외벽(M7)은 복합패널(J2)이 일정한 환경조건 하에서 가열 압착될 수 있도록 외부와 격리된 작업공간을 형성하며, 외벽(M7) 내부는 가열 압착에 적합한 소정 온도로 유지될 수 있다.
가열압착기(M)는 외벽(M7) 내측에 구비되는 하나 이상의 순환부(M9)를 구비할 수 있다. 순환부(M9)는 외벽(M7) 내부공간의 공기를 순환시켜 내부공간이 일정한 온도로 유지될 수 있도록 한다. 필요에 따라 순환부(M9)는 복수개가 구비될 수 있으며, 복수의 순환부(M9)는 외벽(M7) 내측의 천정면 또는 측면에 설치될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 순환부(M9)의 일 실시예를 보여주는 개략도이다. 도 6의 (a)는 순환부(M9)의 단면도, 도 6의 (b)는 정면도, 도 6의 (c)는 하우징(M92) 전면을 제거한 정면도를 개략적으로 도시한 것임을 알려둔다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 순환부(M9)는 소정의 내부공간(M91)을 형성하는 하우징(M92)을 구비할 수 있다. 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 하우징(M92) 전면에는 흡기구(M93) 및 배기구(M94)가 형성될 수 있다. 흡기구(M93)는 내부공간(M91)으로 외기를 흡입하기 위한 것으로, 하우징(M92) 전면 중앙에 배치되어 다공부 형상으로 형성될 수 있다. 배기구(M94)는 가열된 공기를 외부(즉, 외벽(M7) 내부공간)로 배출시키기 위한 것으로, 전면 중앙의 흡기구(M93)로부터 반경방향으로 소정 간격 이격 형성될 수 있다. 배기구(M94)는 원호(arc) 형의 슬릿(M95)이 원주방향을 따라 이격 배치되어, 흡기구(M93)를 중심으로 원형 고리 형태를 이룰 수 있다.
본 실시예의 순환부(M9)는 히터(M96)를 구비할 수 있다. 히터(M96)는 원형 고리 형태로 형성되어 하우징(M92) 내부공간(M91)에 수용될 수 있다. 히터(M96)의 반경은 배기구(M94)가 이루는 원형 고리 형태에 대응되도록 형성될 수 있다. 히터(M96)에 의해 가열된 공기가 곧장 배기구(M94)를 통해 배출될 수 있도록 하기 위함이다.
본 실시예의 순환부(M9)는 팬(M97)을 구비할 수 있다. 팬(M97)은 원형 고리 형태의 히터(M96) 중앙에 배치되어 하우징(M92) 내부공간(M91)에 수용될 수 있다. 팬(M97)은 회전 구동되어 내부공간(M91)과 외벽(M7) 내측의 공간 사이에 공기가 순환될 수 있도록 한다.
상기와 같은 순환부(M9)는 외벽(M7) 내측의 공기를 하우징(M92)의 내부공간(M91)으로 흡입하고, 이를 가열하여 배출함으로써, 가열 압착이 이뤄지는 외벽(M7) 내측의 작업공간을 소정 온도로 유지시킬 수 있다. 특히, 상기와 같은 순환부(M9)는 구조적으로 단순하면서도, 하우징(M92) 중앙의 흡기구(M93)를 통해 흡입된 공기가 팬(M97)에 의해 가장자리로 이동되면서 히터(M96)에 의해 가열되고, 이에 대응되도록 배치된 배기구(M94)로 곧장 배출되는 구조를 가져, 높은 열 효율 및 순환 성능을 가질 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 순환부(M9)의 다른 실시예를 보여주는 개략도이다. 편의상 본 실시예의 순환부는 도면부호를 변경하여 'N9'로 표시한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 순환부(N9)는 내부에 소정 공간이 구비되는 하우징(N91)을 포함할 수 있다. 하우징(N91) 하단에는 흡기구(N92) 및 배기구(N93)가 형성될 수 있다. 하우징(N91) 내부에는 흡기구(N92)로부터 배기구(N93)로 연장되는 내부유로가 마련될 수 있다. 본 실시예에 있어서 내부유로는 대략 U자형을 가지고 있다.
본 실시예의 순환부(M9)는 배기구(N93)와 인접하도록 하우징(N91) 내부에 설치되는 히터(N94)를 포함할 수 있다. 히터(N94)는 흡기구(N92)를 통해 유입된 공기가 가열되어 배기구(N93)로 배출될 수 있도록 한다.
본 실시예의 순환부(M9)는 하우징(N91) 내부에 설치되어 공기를 순환시키는 팬(N95)을 포함할 수 있다. 팬(N95)은 하우징(N91) 내에서 회전 구동되어 흡기구(N92)로부터 배기구(N93)에 이르는 공기의 유동 흐름을 조성할 수 있다. 특히, 본 실시예의 순환부(M9)는 이와 같은 팬(N95)의 제작방법에 있어 특징을 가진다. 상기의 제작방법에 의하면, 적절한 순환 성능이 확보되면서도, 제작이 용이한 팬(N95)이 제공될 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 팬(N95)의 제작방법을 보여주는 개략도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 먼저 평면 형태의 금속판이 소정 형상으로 절단된다. 편의상 소정 형상으로 절단된 금속판을 팬플레이트(B1)로 지칭한다. 팬플레이트(B1)는 중앙의 허브판(B11)과, 허브판(B11)을 중심으로 방사형 배치된 복수의 연장판(B12)으로 구성될 수 있다. 허브판(B11) 및 연장판(B12)은 일체의 금속판으로 이뤄진다. 허브판(B11)은 연장판(B12)의 개수에 따라 다각 형상을 이룰 수 있다. 본 실시예의 경우, 연장판(B12)이 6개로 구성되고, 이에 대응하여 허브판(B11)은 육각 형상을 이루고 있다.
연장판(B12)은 다시 허브판(B11)에 인접한 기단부(B121)와, 기단부(B121)로부터 연장판(B1)의 단부에 이르는 팁부(B122)로 구성될 수 있다. 기단부(B121) 및 팁부(B122)는 폭의 크기로 구분될 수 있다. 즉, 기단부(B121)와 팁부(B122)는 폭이 상이하게 형성될 수 있으며, 기단부(B121)의 폭(W1)은 팁부(B122)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 기단부(B121) 및 팁부(B122)는 연장판(B12)의 한쪽 측부에서는 동일한 직선상에 배치될 수 있으며, 그 폭(W1, W2)의 차이로 인해 연장판(B12)의 반대쪽 측부에서는 소정 정도 다단진 형태를 형성할 수 있다.
상기와 같이 허브판(B11) 및 복수의 연장판(B12)이 형성되고, 각 연장판(B12)은 다시 기단부(B121) 및 팁부(B122)를 가지도록 팬플레이트(B1)가 절단 완료되면, 허브판(B11)의 중심에 축홀(B13)이 천공될 수 있다. 축홀(B13)은 팬(N95)의 회전 중심축이 결합되기 위한 것이다.
또한, 각 연장판(B12)와 허브판(B11)이 만나는 기단 측에 절단선(L1)이 가공될 수 있다. 절단선(L1)은 연장판(B12)의 기단 측 한쪽 측부에서 반대쪽 측부를 향해 연장 형성되되, 팁부(B122)의 폭(W2)에 대응되는 길이로 연장되어 연장판(B12)의 반대쪽 측부와 소정정도 이격된 위치까지 연장 형성될 수 있다. 이와 같은 절단선(L1)은 축홀(B13)을 중심으로 한 반경방향에 대해 대략 직교하도록 형성될 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 상기와 같이 축홀(B13) 및 절단선(L1)이 가공된 팬플레이트(B1)는 절단선(L1)에 대략 직교하는 방향으로 각 연장판(B12)이 절곡 가공될 수 있다. 즉, 절단선(L1)의 단부에서 절단선(L1)에 직교하도록 연장된 제1절곡라인(L2)을 중심으로 연장판(B12)이 절곡될 수 있다. 이때, 제1절곡라인(L2)은 팁부(B122)의 한쪽 측부와 대략 동일선상에 위치된 것이다. 각 연장판(B12)은 이러한 제1절곡라인(L2)을 따라 초기의 평면상태에서 대략 90도 절곡될 수 있다.
상기와 같은 절곡이 이뤄지면, 각 연장판(B12)에는 허브판(B11)과 동일평면을 이루는 기단부(B121)의 일부(B123)와, 허브판(B11)과 직교하도록 배치되는 나머지 부위(B124)가 형성될 수 있다. 편의상 초기의 평면상태를 유지하고 있는 기단부(B121)의 일부(B123)를 기단리브(B123)로 지칭하고, 절곡되어 허브판(B11)에 직교하도록 배치된 나머지 부위(B124)를 날개면(B124)으로 지칭하기로 한다. 이에 의하면, 도 8의 (a)와 같은 평면형태의 팬플레이트(B1)는 절곡 가공되어 도8의 (b)와 같은 기단리브(B123) 및 날개면(B124)이 형성될 수 있다.
필요에 따라, 상기와 같이 기단리브(B123) 및 날개면(B124)이 형성된 이후, 팁부(B122)가 다시 소정 각도 절곡될 수 있다. 즉, 날개면(B124)이 형성된 상태에서 팁부(B122)와 기단부(B121)가 만나는 제2절곡라인(L3)을 중심으로 팁부(B122)가 다시 소정 각도 절곡되는 것이다. 바람직하게, 팁부(B122)의 절곡 각도(θ)는 10 내지 20도로 형성될 수 있다.
도 8의 (c)를 참조하면, 상기와 같이 절곡 과정이 완료되면, 허브판(B11)에 원통부재(B2)가 배치되어 팬플레이트(B1)와 용접 접합될 수 있다. 이때, 원통부재(B2)는 다각 형상의 허브판(B11)에 내접될 수 있는 직경으로 형성될 수 있다. 또한, 절곡된 날개면(B124)의 높이(H1)에 대해 원통부재(B2)는 상기 높이(H1)의 2배에 대응되는 제2높이(H2)로 형성될 수 있다. 따라서 원통부재(B2)에 하나의 팬플레이트(B1)이 접합된 경우, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 원통부재(B2)가 날개면(B124) 밖으로 돌출될 수 있다.
도시되지 않았으나, 원통부재(B2)에는 다른 팬플레이트가 기 결합된 팬플레이트(B1)의 반대편에 결합되어 팬(N95)이 제작 완료될 수 있다. 즉, 하나의 원통부재(B2)에 2개의 팬플레이트 결합되어 팬(N95)을 형성할 수 있다. 한편, 상기의 다른 팬플레이트는 전술한 팬플레이트(B1)의 절단 및 절곡 과정을 거쳐 동일하게 제작될 수 있다.
상기와 같이 본 실시예의 팬(N95)은 금속판을 절단 및 절곡하고, 이를 원통부재(B2)에 용접 접합하는 방식으로 제작될 수 있다. 특히, 이와 같은 제작 과정은 절단, 절곡, 용접 등 비교적 쉽게 구현 가능한 방법들로 이루어져 팬(N95)의 제작을 용이하게 한다. 또한, 본 실시예의 팬(N95)은 날개면(B124)과 직교하도록 형성되어 기단 측 일부 구간에 배치되는 기단리브(B123)가 구비될 수 있다. 이와 같은 기단리브(B123)는 팬(N95)의 중심 부위에서 팬(N95) 외측으로 흘러나갈 수 있는 공기의 흐름을 효과적으로 잡아주어 순환부(M9)의 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다. 즉, 저비용으로 용이하게 제작이 가능하면서도, 팬(N95) 또는 순환부(M9)의 성능 향상이 이뤄질 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 표층에 종래의 플라이우드를 대체하여 단섬유결합체 및 열경화성 접착수지를 사용함으로써, 수분에 대한 저항성이 향상될 수 있다. 따라서 수분에 의한 변형이 최소화되고, 내구성이 향상될 수 있다. 단섬유결합체 및 열경화성 접착수지의 사용은 복합패널이나 적재구조물의 경량화에도 기여할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 단위심재블록이 하나 이상의 길이방향 접합면을 가지고 연결 접합되어, 두께방향 및 길이방향이 교차되는 접합라인을 형성함으로써, 심재의 연결부위에 대한 기밀성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 복합패널이나 적재구조물의 단열 성능이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 심재와 표층을 별도 가공하여 상호 접착시키는 방식을 사용함으로써, 공정시간을 단축하고 생산성을 개선할 수 있다. 표층을 별도 분리하여 제작하는 방식은 표층의 취급 및 보관 또한 용이하게 하여, 대량의 표층을 일괄 생산하는 방법도 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 적재구조물용 복합패널의 제조방법은 가열압착기를 통해 일정한 환경조건이 유지된 상태로 심재와 표층 간을 가열 압착시킬 수 있다. 따라서 심재와 표층 간의 접합품질이 개선될 수 있으며, 이는 복합패널이나 적재구조물의 품질 향상에 기여하게 된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
S1: 심재를 제작하는 단계
S11: 단위심재블록을 제작하는 단계
S12: 복수의 단위심재블록을 연결하는 단계
S2: 표층을 제작하는 단계
S21: 단섬유결합체를 제작하는 단계
S22: 단섬유결합체에 제2시트를 부착하는 단계
S3: 심재에 표층을 부착하는 단계

Claims (3)

  1. 단위심재블록(Q7)을 제작하고, 상기 단위심재블록(Q7)을 복수개 연결하여 심재(Q8)를 제작하는 단계(S1);
    단섬유결합체(F1)를 제작하고, 상기 단섬유결합체(F1) 일면에 제2시트(F2)를 부착하여 표층(F5)을 제작하는 단계(S2); 및
    상기 심재(Q8)의 두께방향 양면에 상기 표층(F5)을 부착하는 단계(S3);를 포함하되,
    상기 단위심재블록(Q7)을 제작하는 단계(S11)는,
    발포체로 형성된 소정 규격의 압출보드(Q1)를 제작하고, 상기 압출보드(Q1)의 두께방향 양면에 복수의 슬롯(Q2)을 가공하며, 상기 압출보드(Q1)의 길이방향 양단에 결합부(Q3, Q4)를 형성하되, 상기 결합부(Q3, Q4)에는 하나 이상의 길이방향 접합면(Q6)이 형성되는 단계를 포함하고,
    상기 단섬유결합체(F1)를 제작하는 단계(S21)는,
    제1단섬유로 형성된 웨브, 제2단섬유로 형성된 웨브 및 제3단섬유로 형성된 웨브를 면상으로 상호 결합시키되, 상기 제1 내지 3단섬유는 각각 상이한 단섬유로 구성되는 단계를 포함하고,
    상기 단섬유결합체(F1) 일면에 상기 제2시트(F2)를 부착하는 단계(S22)는,
    상기 제2시트(F2) 일면에 열경화성의 접착수지(F3)를 도포하고, 상기 접착수지(F3)가 상기 단섬유결합체(F1)의 공극으로 침투되도록 상기 단섬유결합체(F1)를 상기 제2시트(F2) 일면에 배치하며, 소정 시간 경과 후 상기 접착수지(F3)를 경화시켜, 상기 단섬유결합체(F1) 및 상기 접착수지(F3)가 일체의 제1시트(F4)를 형성하도록 하는 단계를 포함하고,
    상기 심재(Q8)에 상기 표층(F5)을 부착하는 단계(S3)는,
    상기 심재(Q8)의 일면에 상기 접착수지(F3)와 동일한 접착수지(J1)를 도포하고, 상기 제1시트(F4)가 접착면을 형성하도록 상기 심재(Q8) 일면에 상기 표층(F5)을 배치하며, 상기 심재(Q8) 및 상기 표층(F5)을 가열 압착시키는 단계를 포함하는 적재구조물용 복합패널의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 3단섬유로 형성된 상기 각 웨브는,
    연속적으로 순환되는 타공벨트 상에 상기 각각의 제1 내지 3단섬유를 열풍과 함께 분사하고, 상기 타공벨트 일측에서 에어 석션을 하여, 상기 각각의 제1 내지 3단섬유가 상기 타공벨트 상에 달라붙게함으로써 제작되며,
    상기 단섬유결합체(F1)를 제작하는 단계(S21)는,
    상기 제1 내지 3단섬유로 형성된 상기 각 웨브를 니들 펀칭(needle punching)에 의해 기계적으로 상호 결합시켜 면상의 결합체를 형성하고, 상기 결합체를 열압(hot pressing) 처리하는 단계를 포함하는 적재구조물용 복합패널의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단섬유는, 섬유 길이가 20~120mm인 폴리에스테르 섬유이고,
    상기 제2단섬유는, 섬유 길이가 10~100mm인 유리 섬유이며,
    상기 제3단섬유는, 탄소 섬유로 구성되되,
    상기 단섬유결합체(F1)는,
    전체 중량을 기준으로, 상기 제1단섬유의 함량보다 상기 제2단섬유의 함량이 작고, 상기 제2단섬유의 함량보다 상기 제3단섬유의 함량이 작게 형성되는 적재구조물용 복합패널의 제조방법.
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JP2005297289A (ja) 2004-04-08 2005-10-27 Nakagawa Sangyo Kk 複合発泡シートの製造方法

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