KR101857880B1 - Structure including glass hollow microsphere - Google Patents

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이욱진
이영철
정우창
장광주
이규창
강영정
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a lightweight structural body containing a glass micro-hollow body suspended in the sea, and more particularly, to a lightweight structural body containing a glass micro-hollow body in which a buoyant body is manufactured in a form of a hollow body by mixing the glass micro-hollow body with an empty interior and a binder, wherein an opening of the buoyant body is finished with a lid. Therefore, the present invention is capable of controlling buoyancy by forming the glass micro-hollow body with a binder in a mold into a cylindrical hollow body so as to fill a filling material of various materials suitable for use therein, has excellent strength and a long service life, and has a remarkable effect that the manufacturing cost is low.

Description

유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체{Structure including glass hollow microsphere}Structural glass hollow microspheres containing glassy microspheres

본 발명은 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부가 비어 있는 유리질 미소 중공체와 바인더를 혼합하여 금형 내에서 중공체 형상의 부력체를 제조하는 것이다.The present invention relates to a lightweight structure containing a glassy micro-hollow body, and more particularly, to a hollow body-shaped buoyancy body in a mold by mixing a glassy micro-hollow body with an empty interior and a binder.

종래 미소중공체를 첨가하여 다공체를 만드는 방법은 크게 주조법을 응용한 방법과 소결법을 응용한 방법으로 나눠진다.Conventionally, a method of making a porous article by adding a micro-hollow body is largely divided into a method of applying a casting method and a method of applying a sintering method.

이 중 주조법을 선택할 경우에는 알루미늄의 융점 (순수 알루미늄의 경우 약 660°C) 이상의 온도에서 중공체를 함침시키며, 소결법의 경우에도 일반적인 가압소결의 경우 550°C 이상의 높은 온도로 소결하는 것이 필수적이다.If the casting method is selected, the hollow body is impregnated at a temperature not lower than the melting point of aluminum (about 660 ° C for pure aluminum), and in the case of sintering, it is necessary to sinter at a high temperature of 550 ° C or higher in general pressure sintering .

한 편 다공체 등의 제조에 쓰이는 중공체는 유리, 세라믹, 금속 등 다양한 재질이 존재하며 이 중 유리질의 중공체는 대중적으로 널리 쓰이는 소다-라임 재질의 경우 약 550°C 정도의 유리전이온도를 가지며 이 온도 이상에서는 연화하여 쉽게 변형되고 형태를 유지하지 못하는 특징을 가진다.One of the hollow bodies used for the production of the porous body has various materials such as glass, ceramics and metal. Among them, the glassy hollow body has a glass transition temperature of about 550 ° C in the case of soda-lime material widely used Above this temperature, it is softened and easily deformed and has a characteristic of not maintaining its shape.

따라서 현재까지 중공체를 이용한 알루미늄 다공체 제조에는 산화알루미늄, 지르코늄 등 세라믹 재질의 중공체를 주로 사용하였으며, 중공체의 가격이 유리질에 비해 매우 고가이기 때문에 상업화에 큰 제약이 따르는 실정이다.Therefore, ceramic materials such as aluminum oxide and zirconium are mainly used for the production of aluminum porous body using a hollow body, and the price of the hollow body is very expensive compared to the vitreous body.

한편, 종래특허기술로서, 일반적으로 물위에 물체를 띄우기 위해 부력을 제공하는 부력제가 개발되어왔고, 일례로서, 공개특허공보 10-2008-0066524호에는 금속재 부구의 제작 방법에 있어서, 1) 편평한 금속판재를 딥 드로잉(deep drawing) 가공으로 성형하여, 일 개방면과 상기 개방면의 주연부에는 돌출된 테두리가 마련되는 원통, 각통 또는 반구형 중 선택되는 어느 하나의 부구편을 한 쌍으로 제작하는 부구편 성형단계; 2) 얇은 강판의 중간부에 서로 이격된 두 개의 관통홀을 펀칭 가공한 후 상기 중간부를 절곡시켜 상기 두 개의 관통홀이 서로 마주보는 만곡부와, 상기 만곡부의 양 측에는 날개편을 절곡 형성시켜 그 단면이 형상과 같은 연결고리를 제작하는 단계; 3) 상기 부구편 중 선택되는 어느 하나의 부구편 바닥 외면에 상기 연결고리를 접합하되, 상기 접합은 상기 선택된 부구편 바닥 외면에 상기 연결고리의 날개편을 맞댄 후 함몰된 홀이 형성된 하부금형 상에 위치시킨 다음 펀치 형의 상부금형이 상기 하부금형의 홀에 상기 접합부(부구편 바닥면과 날개편이 겹쳐진 부분)를 밀어 넣어 상기 접합부의 자체 신률과 그 두께 차이에 의해 접혀 접합되도록 하는 일 부구편과 연결고리의 접합단계; 4) 상기 한 쌍의 부구편 각각을 서로의 테두리가 접하도록 맞대어 접합된 밀폐된 부구를 제작하되, 상기 접합은 심 용접법(seam welding)으로 이루어지는 부구의 접합 단계를 포함하는 금속재 부구의 제작 방법이 공개되어 있다.Conventionally, as a conventional technique, a buoyant force for providing buoyancy to float an object on water has been developed. For example, in Patent Document 10-2008-0066524, there is disclosed a method of manufacturing a metal material part, comprising: 1) Wherein the plate member is formed by a deep drawing process, and a base member, which is formed of a cylinder, a square cylinder, or a hemispherical member having a protruding rim on one side and a peripheral portion of the opening side, Molding step; 2) a bending portion in which two through holes spaced apart from each other are punched in the middle portion of a thin steel plate, the bending portion is folded so that the two through holes face each other, and bending portions are formed on both sides of the bending portion, Fabricating a link such as this shape; 3) The lower half of the lower half of the lower half of the connecting member is joined to the outer surface of the lower half of the selected half piece, And then the punch-type upper mold is folded into the hole of the lower mold by pushing the joint portion (the portion where the sub-ball bottom face and the wing blade overlap) And the connecting loop; 4) A method of manufacturing a metallic member including a step of joining a pair of sub-balls to each other so as to contact each other, It is public.

또한, 공개특허공보 10-2011-0011222호에는 타포린시트제로 된 중공체튜브와 중공체튜브 양단에 접합되며 열가소성 합성수지 성형물로 된 반구형의 외벽체로 구성되어 주벽 양측에 부착돌기가 형성되어 연결끈 체결용 구멍이 형성되고 일측 외벽체는 중앙부에 공기주입밸브가 장치되는 부구에 있어서, 반구형체로 된 부구 외벽체의 외주에 직경이 확대되는 환상돌출테를 환상으로 형성하여 외벽체와 돌출테 사이에 환상요입홈이 형성되게 한 어구용 부구가 공개되어 있다.In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0011222, a hollow tube formed of a tarpaulin sheet and a hemispherical outer wall body made of a thermoplastic synthetic resin molding joined to both ends of the hollow tube are formed, and mounting protrusions are formed on both sides of the peripheral wall, And an annular protruding portion having an enlarged diameter is formed on the outer periphery of the semi-spherical outer wall body, and an annular recess is formed between the outer wall body and the protruding portion And a fishing port is made public.

그러나 상기 종래기술들은 중량이 무거운 반면, 강도가 약하며 제조단가가 비싸며 사용수명이 짧다는 단점이 있었다.However, the conventional techniques have a disadvantage in that they are heavy in weight, weak in strength, expensive in manufacturing cost, and short in service life.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유리질 미소 중공체와 바인더를 혼합하여 내부에 공간부가 형성된 부력체를 제조한 후, 상기 공간부에는 용도에 적합한 다양한 소재의 충진재를 충진하여 뚜껑으로 마감처리함으로써 가볍고 견고한 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a buoyant body in which a vitreous hollow body and a binder are mixed to produce a buoyant body having a space therein, To thereby provide a lightweight structural body containing a light and rigid glassy micro-hollow body.

본 발명은 내부가 비어 있는 유리질 미소 중공체와 바인더를 혼합하여 금형 내에서 중공체 형상의 부력체를 제조하는 것이 특징이다.The present invention is characterized in that a hollow body-like buoyant body is manufactured in a mold by mixing a hollow glassy hollow body with a binder.

따라서 본 발명은 유리질 미소 중공체를 바인더와 함께 금형 내에서 원통형상의 중공체로 성형하여 내부에 용도에 적합하도록 다양한 소재의 충진재를 충진함으로써 부력조절이 가능하며, 강도가 우수하여 사용수명이 길고, 제조단가가 낮다는 현저한 효과가 있다.Accordingly, the present invention can form a vitreous hollow microspheres together with a binder into a cylindrical hollow body in a mold and fill the filling material of various materials so as to be suitable for use therein, thereby making it possible to adjust the buoyancy. There is a remarkable effect that the unit price is low.

도 1은 본 발명 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체 외관도.
도 2는 뚜껑이 결합된 본 발명 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체 외관도.
도 3은 뚜껑이 결합되고 내부에 다른 재질의 충진재가 충진된 본 발명의 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체 단면도.
도 4는 본 발명 미소 중공체가 함유된 경량 구조체의 공간부 형상을 나타낸 일 실시 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view of the appearance of a lightweight structure containing a glassy microbubble of the present invention. FIG.
Figure 2 is an exterior view of a lightweight structure containing a glassy micro-hollow body of the present invention with a lid coupled thereto.
Fig. 3 is a cross-sectional view of a lightweight structure containing a glassy microbubble of the present invention having a lid coupled and filled with a filler material of different material; Fig.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a space portion shape of a lightweight structural body containing the micro-hollow body of the present invention. FIG.

본 발명 내부가 비어 있는 유리질 미소 중공체(10)와 바인더를 혼합하여 금형 내에서 중공체 형상의 부력체(20)를 제조하는 것이 특징이다.And the hollow body-like buoyant body 20 is manufactured in the mold by mixing the glassy hollow-body 10 with the hollow interior of the present invention and the binder.

상기 부력체(20)는 개구부가 일면에 형성하거나, 마주보는 양면이 관통하게 형성한 후, 개구부를 뚜껑(50)으로 마감하는 것이 특징이다.The buoyant body 20 is characterized in that the openings are formed on one surface, or both opposite surfaces are formed to pass through, and then the openings are closed with the lid 50.

그리고 상기 뚜껑(50)의 외주연에는 나사산이 형성되고, 상기 부력체(20)에 형성된 개구부의 내주연에는 상기 뚜껑(50)의 외주연에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 형성되어 뚜껑(50)과 부력체(20)는 서로 나사결합되는 것이 특징이다.A screw thread corresponding to the thread formed on the outer periphery of the lid 50 is formed on the inner periphery of the opening formed in the buoyant body 20, And the buoyant body 20 are screwed together.

또한, 상기 부력체(20)의 내부에 형성된 공간부는 다수 개로 분할되어 형성되는 것이 특징이다.The space portion formed in the buoyant body 20 is divided into a plurality of spaces.

또한, 상기 부력체(20)의 내부에 형성된 공간부에는 충진재를 충진되어 있는 것이 특징이다.The space portion formed in the buoyant body (20) is filled with a filler.

이하, 본 발명 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the lightweight structural body containing the glassy micro-hollow body of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체 외관도, 도 2는 뚜껑이 결합된 본 발명 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체 외관도, 도 3은 뚜껑이 결합되고 내부에 다른 재질의 물체가 충진된 본 발명의 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a lightweight structural body containing a glassy microbubble of the present invention, FIG. 2 is an exterior view of a lightweight structural body containing a glassy microbubble of the present invention having a lid coupled thereto, FIG. Sectional view of a lightweight structural body containing a filled glass microbubble of the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 내부가 비어 있는 유리질 미소 중공체(10)와 바인더를 혼합하여 금형 내에서 부력체(20)를 제조하되, 상기 부력체(20)의 내부에는 충진재를 충진되어 있는 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the present invention relates to a method of manufacturing a buoyant body 20 in a mold by mixing a glassy micro hollow body 10 having an empty interior with a binder, And is filled with a filler.

이때, 상기 바인더는 폴리우레탄 또는 에폭시 수지를 사용하도록 하는 것으로, 그 함량비는 유리질 미소 중공체와 바인더를 중량비로 4 : 6 내지 6 : 4로 혼합하는 것이 바람직하다.At this time, the binder is made of polyurethane or epoxy resin, and it is preferable to mix the glassy micro-hollow body and the binder in a weight ratio of 4: 6 to 6: 4.

상기 부력체(20)의 제조방법을 더욱 상세히 설명하며, 상온에서, 고체상태의 수지와 내부에 기공이 형성된 유리구를 혼련하는 상온혼련단계; 상기 상온혼련단계를 거친 혼합물을 수지의 용융점 이상의 온도에서 혼련하는 용융점혼련단계; 상기 용융점혼련단계를 거쳐 내부에 유리구가 분산된 수지를 금형몰드에 인입하여 성형시킨 후 냉각시키는 성형단계;를 포함하여 제조되는 것이다.The method for producing the buoyant body 20 will be described in more detail. The room temperature kneading step is a step of kneading a resin in a solid state at room temperature with a glass sphere having pores formed therein. A melting point kneading step of kneading the mixture obtained through the room temperature kneading step at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin; And a molding step of drawing a resin in which the glass spheres are dispersed in the inside of the mold through the above melting point kneading step, shaping the resin, and cooling the mold.

한편, 상기 사출기 금형의 온도는 30~190℃이고, 실린더의 온도는 200~330℃이며, 상기 사출기에서 성형된 플라스틱 제품은 드라이오븐에 투입되어 80℃에서 2시간 정도 건조과정을 거쳐 수분함유량이 0.1중량%이하가 되도록 한다.The temperature of the extruder mold is 30 to 190 ° C. and the temperature of the cylinder is 200 to 330 ° C. The plastic product molded in the extruder is put into a dry oven and dried at 80 ° C. for about 2 hours, 0.1% by weight or less.

상기 부력체(20)의 형상은 구형, 원통형, 다면체 등의 다양한 형상으로 제작할 수 있으며, 본 발명에서는 원통형 형상에 대해 설명하기로 한다.The shape of the buoyant body 20 may be various shapes such as a sphere, a cylinder, and a polyhedron. In the present invention, a cylindrical shape will be described.

따라서, 상기 부력체(20)는 개구부가 일면에 형성하거나, 마주보는 양면이 관통하게 형성한 후, 개구부를 뚜껑(50)으로 마감하도록 한다.Therefore, the buoyant body 20 may be formed with an opening on one side, or both opposite sides may be formed to pass therethrough, and then the opening may be closed with the lid 50.

이때, 상기 뚜껑(50)의 외주연에는 나사산을 형성하고, 상기 부력체(20)에 형성된 개구부의 내주연에는 상기 뚜껑(50)의 외주연에 형성된 나사산에 대응하도록 나사산을 형성함으로써 부력체(20)와 뚜껑(50)은 서로 나사결합하도록 한다.At this time, a thread is formed on the outer circumference of the lid 50 and a thread is formed on the inner circumference of the opening formed in the buoyancy body 20 so as to correspond to the thread formed on the outer circumference of the lid 50, 20 and the lid 50 are screwed together.

또한, 상기 뚜껑(50)과 부력체(20)의 접촉부분에는 수밀을 유지하기 위하여 실링부재가 장착되는 것이 바람직하다.In addition, a sealing member is preferably mounted on the contact portion between the lid 50 and the buoyant member 20 to maintain watertightness.

상기 실링부재는 합성고무 또는 합성수지로 제작될 수 있다.The sealing member may be made of synthetic rubber or synthetic resin.

이에, 부력체(20)와 뚜껑(50)은 서로 체결이 용이하며, 또한 견고한 체결상태를 유지할 수 있게 된다.Thus, the buoyant body 20 and the lid 50 can be easily fastened to each other, and a firm fastened state can be maintained.

도 4는 본 발명 미소 중공체가 함유된 경량 구조체의 공간부 형상을 나타낸 일 실시도 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing a space portion of a lightweight structural body containing the micro-hollow body according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 부력체(20)의 내부에 형성된 공간부는 다수 개로 분할되어 형성함으로써 수중에서 외압에 잘 견딜 수 있도록 하였다.As shown in FIG. 4, the space portion formed in the buoyant body 20 is divided into a plurality of spaces so that it can withstand external pressure in water.

즉, 공간부의 내부에 격벽이 형성되도록 하여 격벽이 보강프레임 역할을 하도록 함으로써 의해 공간부의 내부가 찌그러지는 것을 막을 수 있게 된다.That is, the partition wall is formed inside the space portion, and the partition wall serves as a reinforcing frame, thereby preventing the inside of the space portion from being distorted.

상기 부력체(20)의 내부에 형성된 공간부는 도 4의 (a)처럼 원호형 형상의 공간부를 복수 개가 형성되도록 분할형성할 수 있으며, 또 다르게는 도 4(b)형성된 것처럼 부력체(20)의 길이방향으로 복수 개의 관통홀이 형성되도록 형성할 수도 있다.The space portion formed in the buoyant body 20 may be divided into a plurality of arcuate spaces as shown in FIG. 4 (a). Alternatively, the buoyant body 20 may be divided into a plurality of spaces, A plurality of through holes may be formed in the longitudinal direction of the substrate.

그리고 본 발명의 충진재(40)는 부력체(20)에 사용되는 폴리우레탄을 사용할 수 있으며, 또 다르게는 사용목적에 따라 다양한 재질의 충진재(40)를 충진할 수 있다.The filler material 40 of the present invention can use the polyurethane used for the buoyant body 20, or alternatively fill the filler material 40 of various materials according to the purpose of use.

즉, 부력체(20)의 사용목적에 따라 밀도, 비중 등을 달리하는 충진재를 선택적으로 충진함으로써 부력체(20)가 물에 뜨는 정도를 조절함으로써 부력체(20)는 내부에 충진되는 충진재에 따라 심해에 사용되거나 수면에 부유하도록 하여 사용할 수 있게 된다.That is, by selectively filling the filler material having different density, specific gravity, and the like depending on the purpose of use of the buoyant body 20, the buoyant body 20 can be adjusted to the fill material It can be used in deep water or floating on the water.

따라서 본 발명은 유리질 미소 중공체를 바인더와 함께 금형 내에서 원통형상의 중공체로 성형하여 내부에 용도에 적합하도록 다양한 소재의 충진재를 충진함으로써 부력조절이 가능하며, 강도가 우수하여 사용수명이 길고, 제조단가가 낮다는 현저한 효과가 있다.Accordingly, the present invention can form a vitreous hollow microspheres together with a binder into a cylindrical hollow body in a mold and fill the filling material of various materials so as to be suitable for use therein, thereby making it possible to adjust the buoyancy. There is a remarkable effect that the unit price is low.

10 : 유리질 미소 중공체 20 : 부력체
40 : 충진재
50 : 뚜껑10: glassy micro-hollow body 20: buoyant body
40: filler
50: Lid

Claims (5)

내부가 비어 있는 유리질 미소 중공체(10)와 바인더를 혼합하여 금형 내에서 중공체 형상의 부력체(20)를 제조하는 유리질 미소 중공체가 함유된 경량구조체에 있어서,
상기 부력체(20)는 원통형 형상으로, 마주보는 양면이 관통하게 개구부를 형성한 후, 개구부를 뚜껑(50)으로 마감하는 것이며,
상기 뚜껑(50)의 외주연에는 나사산이 형성되고, 상기 부력체(20)에 형성된 개구부의 내주연에는 상기 뚜껑(50)의 외주연에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 형성되어 뚜껑(50)과 부력체(20)는 나사결합되는 것이며,
상기 뚜껑(50)과 부력체(20)의 접촉부분에는 수밀을 유지하기 위하여 실링부재가 장착되는 것이며,
상기 실링부재는 합성수지로 제작되는 것이며,
상기 부력체(20)의 내부에 형성된 공간부는 격벽에 의해 다수 개로 분할되어 형성되는 것으로, 상기 부력체(20)의 내부에 형성된 공간부에는 충진재(40)를 충진하는 것이며,
상기 충진재(40)는 부력체(20)에 사용되는 폴리우레탄을 사용하는 것이며,
상기 바인더는 폴리우레탄 또는 에폭시 수지를 사용하는 것으로, 유리질 미소 중공체와 바인더를 중량비로 4 : 6 내지 6 : 4로 혼합하는 것이 특징인 유리질 미소 중공체가 함유된 경량 구조체.
1. A lightweight structural body comprising a glassy micro-hollow body for producing a hollow body-like buoyant body (20) in a mold by mixing a glassy micro-hollow body (10) with an empty interior and a binder,
The buoyant body (20) has a cylindrical shape and an opening is formed to penetrate both opposite sides, and then the opening is closed with a lid (50)
A screw thread corresponding to the thread formed on the outer circumference of the lid 50 is formed on the inner circumference of the opening formed in the buoyant body 20 so that the lid 50, The buoyant body (20) is threaded,
A sealing member is mounted on the contact portion between the lid 50 and the buoyant member 20 to maintain watertightness.
The sealing member is made of synthetic resin,
The space portion formed in the buoyant body 20 is divided into a plurality of spaces by the partition walls. The space portion formed in the buoyant body 20 is filled with the filler material 40,
The filler material 40 is a polyurethane material used for the buoyant body 20,
Wherein the binder is a polyurethane or an epoxy resin, and wherein the vitreous microcavity and the binder are mixed in a weight ratio of 4: 6 to 6: 4.
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