KR101865696B1

KR101865696B1 - 레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법

Info

Publication number: KR101865696B1
Application number: KR1020160176932A
Authority: KR
Inventors: 김무선; 장동욱
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-11

Abstract

레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법에서, 상기 레진 보이드 제거 장치는 레진이 저장되는 레진 저장함, 탱크 내에 위치하며 나선형 층으로 구성되고 모터에 의해 회전되어 상기 레진 저장함으로부터 공급된 레진에 함유된 기포를 제거하는 유동관, 상기 유동관의 일단에 연결되며 탈포된 순수 레진을 추출하는 제1 관 및 상기 유동관의 타단에 연결되며 탈포되지 않은 보이드 함유 레진을 추출하는 제2 관을 포함한다.

Description

레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법{VOID REMOVAL APPARATUS IN RESIN AND A METHOD FOR REMOVING A VOID USING THE SAME}

본 발명은 레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 오븐 용량에 따라 레진의 처리 용량이 제한되어 있는 레진 보이드 제거 기술에 대비하여, 용량 제한 없이 짧은 시간동안 레진 내 보이드를 효과적으로 제거할 수 있는 레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법에 관한 것이다.

레진은 복합소재 구조물 또는 그 자체로 몰드와 같은 구조물 성형 시 주로 쓰이는 소재이며, 화학적 개량을 통하여, 용도에 맞게 개량할 수 있는 장점이 있어, 그 쓰임새가 넓어지고 있는 추세이다.

하지만 일반적으로 고점도 물질이며, 소재 생산 시점부터 내부에 미세 기포(보이드)들이 존재하기 때문에 구조물 성형 이전에 내부 기포를 제거하는 전처리 공정이 필요하다.

이는 보이드를 제거하지 않고 구조물을 성형하는 경우, 보이드에 의한 구조 결함 또는 기능저하 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

종래의 레진 전처리 공정은 오븐을 활용하여 레진의 유동성이 좋아지는 온도까지 승온하고, 일정량의 레진을 투입 후, 진공 분위기 또는 stirrer를 이용하여 레진 내부를 저어줌으로써 보이드가 부력에 의해 자연스럽게 빠져나가는 방법을 이용하고 있다.

그러나 이러한 방법은 오븐 사용 시 레진의 투입량만큼 전체적으로 승온을 위한 시간이 필요하다. 또한 보이드의 자연부력을 활용한 방법이기 때문에, 많은 용량의 레진 처리 시 장시간의 소요시간이 필요하며, 오븐 용량에 따라 처리 용량의 제약이 있었다.

또한, 오븐에서 처리 후 실제 제품 성형을 위한 활용 때까지 시간 간극 발생 및 중간 작업으로 인해 작업 효율성 저하가 발생하였고, 전처리 작업 진행 후 레진 투입 용기의 세척 등 후 작업이 필요한 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-2012-0136757호 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0030866호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 장시간의 전처리 공정 필요 없이, 필요 양만큼의 레진을 연속적으로 투입하여, 레진 내 보이드를 연속적으로 제거한 후 제품 성형에 바로 공급할 수 있는 레진 보이드 제거 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 레진 보이드 제거 장치를 이용한 레진 보이드 제거 방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레진 보이드 제거 장치는 레진이 저장되는 레진 저장함, 탱크 내에 위치하며 나선형 층으로 구성되고 모터에 의해 회전되어 상기 레진 저장함으로부터 공급된 레진에 함유된 기포를 제거하는 유동관, 상기 유동관의 일단에 연결되며 탈포된 순수 레진을 추출하는 제1 관 및 상기 유동관의 타단에 연결되며 탈포되지 않은 보이드 함유 레진을 추출하는 제2 관을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 레진 저장함과 상기 탱크 사이에 위치하며 파이프 라인으로 구성되고 상기 레진을 승온시키는 히터 어댑터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 레진으로부터 제거된 기포를 흡입하여 상기 탱크 내부를 진공 상태로 형성시키는 컴프레셔를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 구조물 성형을 위해 상기 탈포된 순수 레진이 투입되는 몰드를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 탱크 내 상기 유동관의 하부에 설치되며, 포집공간이 형성되어 상기 보이드 함유 레진을 포집하는 포집함을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 포집함에 포집된 상기 보이드 함유 레진은 상기 레진 저장함으로 재투입되어 순환될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 관으로부터 추출된 상기 순수 레진은 상기 탱크의 바닥면에 포집되고, 상기 제2 관으로부터 추출된 상기 보이드 함유 레진은 상기 포집함에 포집될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유동관은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 상기 레진 보이드 제거 장치를 이용한 레진 보이드 제거 방법은, 레진 저장함에 저장된 레진이 레진 투입관을 통해 이동한다. 상기 레진이 히터 어댑터를 통과하며 유동성을 확보한다. 상기 히터 어댑터를 통과하여 가열된 상기 레진이 나선형 층으로 구성된 유동관에 투입된다. 상기 레진은 상기 유동관을 통해 하강하며 원심력에 의해 상기 레진 내 기포가 상기 유동관 내부로 집중된다. 상기 유동관 끝단에서 상기 레진이 탈포된 순수 레진과 기포가 함유된 보이드 함유 레진으로 구분된다. 상기 순수 레진과 상기 보이드 함유 레진이 각각 제1 관 및 제2 관으로 투입되어 분리된다.

일 실시예에서, 상기 순수 레진이 구조물 성형을 위한 몰드 내로 투입되는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 보이드 함유 레진이 상기 레진 저장함으로 투입되어 재순환될 수 있다.

본 발명에 따른 레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법은 기존의 벌크 용량 오븐 탈포 방식보다 시간 절약이 가능하다.

또한, 모터 및 유동관을 통한 강력한 원심력을 활용한 탈포 방식을 이용함으로써 상대적으로 자연 부력 방식보다 탈포가 우수한 효과가 있다.

또한, 레진을 연속적으로 유동관에 투입하여 연속적인 탈포 과정을 수행할 수 있으며, 기포가 제거된 레진을 연속적으로 몰드에 투입함으로써, 연속적인 제품 성형이 가능하다.

또한, 히터 어댑터를 통해 유동관에 투입되는 레진으로의 열전달이 용이하며, 이에 따라 빠른 온도상승으로 빠르게 점도를 낮출 수 있다.

또한, 회전형 유동관은 알루미늄으로 구성되어 일회용으로 제작이 가능하다.따라서, 작업 종료 후 레진 경화 시 회전 유동관만 새 제품으로 교체하여 레진 보이드 제거 장치를 계속 사용할 수 있다.

나아가, 보이드 함유 레진은 탱크 밖으로 배출되어 레진 저장함에 투입되고 재순환함으로써 폐기되는 레진을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 보이드 제거 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 레진 보이드 제거 장치에서 유동관 투입구에서의 레진 상태를 도시한 모식도이다.
도 3은 도 1의 레진 보이드 제거 장치에서 유동관 배출구에서의 레진 상태를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 1의 레진 보이드 제거 장치를 이용한 레진 보이드 제거 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

이하에서는, 본 실시예에 의한 레진 보이드 제거장치(1000)와 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법에 대하여 동시에 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 레진 보이드 제거 장치(1000)는 레진 저장함(100), 히터 어댑터(200), 탱크(300), 유동관(400), 모터(500), 제1 관(410) 및 제2 관(420)을 포함한다.

먼저, 레진 저장함(100)은 용기 형태로 형성되며 탱크(300)에 공급하기 위한 레진이 저장된다.

상기 레진은 상기 레진 저장함(100)과 상기 탱크(300)를 연결하는 레진 투입관(110)을 통해, 상기 레진 저장함(100)으로부터 상기 탱크(300)로 이동한다(단계 S100).

이때, 상기 레진 투입관(110)은 유연한 재질로 구성될 수 있으며, 상기 레진 투입관(110)이 유연한 재질로 구성됨으로써 상기 레진이 상기 레진 저장함(100)에서 상기 탱크(300)로 연속적으로 용이하게 공급될 수 있다.

한편, 상기 레진은 상기 레진 투입관(110)을 통해 이동하는 과정 중에, 상기 레진 저장함(100)과 상기 탱크(300) 사이에 위치한 히터 어댑터(200)를 통과한다(단계S200).

상기 히터 어댑터(200)는 파이프 라인(210)으로 구성되며, 상기 레진이 상기 파이프 라인(210)을 통과하면서 가열됨으로써, 상기 히터 어댑터(200)는 상기 레진의 온도를 높여주는 기능을 수행한다.

또한, 상기 히터 어댑터(200)는 온도 제어부(미도시)를 더 포함하여, 상기 파이프 라인(210)의 온도를 조절할 수 있다.

상기 파이프 라인(210)은 열전달 효율을 고려할 때 벌크 용량 대비 적은 용량을 빠르게 가열할 수 있으므로, 빠른 시간 내에 상기 레진을 원하는 온도로 승온시킬 수 있다.

또한, 상기 히터 어댑터(200)를 통해 상기 레진의 온도를 높여주면 상기 레진의 점도가 낮아지므로 상기 레진의 유동성이 증가할 수 있다.

상기 파이프 라인(210)은 상기 히터 어댑터(200)의 임의의 부분에 설치될 수 있으나, 히팅열의 대류 운동 등을 고려하여 상기 히터 어댑터(200)의 전면에 설치될 수 있다.

또한 도면에 도시하지 않았으나, 상기 레진 저장함(100)과 연결된 리필 유닛을 더 포함하여, 상기 리필 유닛에 상기 레진 저장함(100)에 리필하기 위한 레진을 채울 수 있다.

한편, 상기 탱크는 액상형의 상기 레진을 수용하기 위한 내부공간을 구비한다.

상기 탱크의 상기 내부공간에 나선형 층으로 구성된 유동관(400)이 설치되며, 상기 유동관(400)은 모터(500)와 연결된다.

상기 모터(500)가 회전 구동하면 이에 연동하여 회전축(550)이 회전하고, 상기 회전축(550)의 회전으로 인해 상기 유동관(400)이 회전한다.

상기 유동관(400)은 고온에 견디는 재질이면 특별한 제한이 없으나, 스테인레스강 또는 세라믹으로 제작될 수 있다.

또한, 상기 유동관(400)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있으며, 일회용 알루미늄 관으로 구성되어 상기 레진 내 탈포 작업이 완료된 후, 다음 작업 진행 시 손쉽게 교체 가능한 효과가 있다.

나아가, 상기 유동관(400)의 투입구(i)는 깔때기 형태로 형성되어 상기 레진이 상기 유동관(400)에 투입되는 것을 용이하게 할 수 있다.

한편, 상기 히터 어댑터(200)를 통과하여 점성이 낮아진 상기 레진이 상기 유동관(400)의 투입구(i)로 투입된 후(단계 S300), 상기 레진은 중력에 의해 상기 유동관(400)의 배출구(o)를 향해 상기 나선형 층을 경유하며 회전하게 된다.

즉, 상기 유동관(400)의 형상에 의해서 회전력을 가지고 상기 유동관(400)의 내측면을 따라 회전하면서 하방으로 이동하게 된다.

이러한 상기 레진은 상기 히터 어댑터(200)에 의해 온도가 크게 상승할수록 더욱 빠른 속도로 회전하게 된다.

상기 레진이 상기 유동관(400)을 경유하는 동안 상기 모터(500)에 의해 강한 회전 원심력을 받게 되어 상기 레진 내에 존재하는 미세 기포(보이드)가 상기 유동관(400)의 내부로 집중적으로 몰리게 된다(단계 S400).

도 2 및 도 3은 상기 유동관의 단면을 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 레진이 상기 레진 저장함(100)에서 상기 히터 어댑터(200)를 거쳐 상기 유동관(400)에 투입된 경우, 상기 유동관(400) 투입구(i)에서의 레진은 기포를 랜덤으로 함유하고 있다.

상기 레진이 상기 모터(500)에 의해 회전하는 유동관(400)을 따라 하방으로 이동하는 동안, 상기 유동관(400)의 회전에 의해 상기 레진에 전체적인 원심력이 부여된다.

따라서 도 3을 참조하면, 상기 레진이 상기 유동관(400)의 배출구(o)에 다다를 때, 상기 원심력에 의해 상기 레진의 내부에 함유된 기포는 상기 유동관의 내부로 집중된다(단계 S400).

한편, 상기 탱크(300)의 상단부에 진공 탈포관(710)이 연결되고, 상기 진공 탈포관(710)의 타단에는 컴프레셔(700)가 연결되어 있다.

상기 컴프레셔(700)는 상기 레진으로부터 제거된 기포를 흡입하여 상기 탱크(300)의 내부공간을 진공 상태로 형성시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 컴프레셔(700)는 상기 레진으로부터 제거된 상기 기포를 상기 탱크(300)의 외부로 빼낼 수 있다.

한편, 상기 유동관(400)의 끝단에 상기 제1 관(410) 및 제2 관(420)이 연결되며, 상기 레진은 상기 유동관(400)의 배출구(o)를 통과한 후 제1 관(410) 및 제2 관(420)을 통과한다.

상기 탱크(300) 내부에서 상기 제1 관(410) 및 제2 관(420)의 하부에 포집함(600)이 설치된다.

상기 포집함(600)은 포집공간을 포함하며, 개구부가 바닥면보다 넓은 그릇형으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 반구형 또는 역원뿔형 형상으로도 형성될 수 있으며, 레진을 포집할 수 있는 포집공간을 구비하면 어떠한 형상이든 무관하다.

이 때, 상기 제1 관(410)은 상기 포집함(600)의 외부를 향하는 방향으로 연장되며, 상기 제2 관(420)은 상기 포집함(600)의 포집공간(내부공간)을 향하는 방향으로 연장된다.

도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 상기 유동관(400)의 배출구(o)에 다다를 때, 상기 레진의 내부에 함유된 기포는 상기 유동관의 내부에 집중된다.

즉, 탈포된 레진(순수 레진)은 상기 유동관(400)의 단면에서 A 부분에 위치하고, 기포가 내부에 집중된 레진(보이드 함유 레진)은 상기 유동관(400)의 단면에서 B 부분에 위치함으로써, 상기 레진이 순수 레진과 보이드 함유 레진으로 구분될 수 있다(단계 S500).

따라서 상기 순수 레진은 상대적으로 외곽에 있는 상기 제1 관(410)으로 상기 보이드 함유 레진은 상대적으로 내부를 향한 상기 제2 관(420)으로 각각 투입되어 분리될 수 있다(단계 S600).

상기 순수 레진은 상기 제1 관(410)을 통과한 후 상기 탱크(300)의 바닥에 포집되어, 상기 탱크(300)의 바닥에 설치된 몰드 투입관(810)을 통해 몰드(800)에 투입된다(단계 S700).

상기 몰드(800)는 구조물 성형을 위한 것으로, 본 실시예에 따른 레진 보이드 제거 장치(1000)는 레진을 연속적으로 투입하며, 기포가 제거된 레진을 연속적으로 상기 몰드(800)에 투입함으로써, 연속적인 제품 성형이 가능하다.

한편, 상기 제2 관(420)을 통과한 상기 보이드 함유 레진은 상기 포집함(600)의 포집공간에 포집된다. 상기 포집함(600)의 바닥면은 레진 순환관(610)의 일단과 연결되어 있으며, 상기 레진 순환관(610)의 타단은 레진 저장함(100)과 연결되어 있다.

따라서 상기 제2 관(420)을 통과한 상기 보이드 함유 레진은 상기 레진 순환관(610)을 통해 상기 레진 저장함(100)에 저장되며, 상기 레진 저장함(100)과 연결된 상기 레진 투입관(110)을 통해 상기 레진 보이드 제거 장치(1000)의 탈포 작업에 재투입될 수 있다(단계 S800).

본 발명의 실시 예들에 의한 레진 보이드 제거 장치 및 이를 이용한 레진 보이드 제거 방법은 기존의 벌크 용량 오븐 탈포 방식보다 시간 절약이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 레진 저장함 110: 레진 투입관
200: 히터 어댑터 210: 파이프 라인
300: 탱크 400: 유동관
410: 제1 관 420: 제2 관
500: 모터 600: 포집함
700: 컴프레셔 710: 진공 탈포관
800: 몰드 810: 몰드 투입관

Claims

레진이 저장되는 레진 저장함;
탱크 내에 위치하며 나선형 층으로 구성되고 모터에 의해 회전되어 상기 레진 저장함으로부터 공급된 레진에 함유된 기포를 제거하는 유동관;
상기 유동관의 일단에 연결되며 탈포된 순수 레진을 추출하는 제1 관; 및
상기 유동관의 타단에 연결되며 탈포되지 않은 보이드 함유 레진을 추출하는 제2 관을 포함하는 레진 보이드 제거 장치.
제1항에 있어서,
상기 레진 저장함과 상기 탱크 사이에 위치하며 파이프 라인으로 구성되고 상기 레진을 승온시키는 히터 어댑터를 더 포함하는 레진 보이드 제거 장치.
제1항에 있어서,
상기 레진으로부터 제거된 기포를 흡입하여 상기 탱크 내부를 진공 상태로 형성시키는 컴프레셔를 더 포함하는 레진 보이드 제거 장치.
제1항에 있어서,
구조물 성형을 위해 상기 탈포된 순수 레진이 투입되는 몰드를 더 포함하는 레진 보이드 제거 장치.
제1항에 있어서,
상기 탱크 내 상기 유동관의 하부에 설치되며, 포집공간이 형성되어 상기 보이드 함유 레진을 포집하는 포집함을 더 포함하는 레진 보이드 제거 장치.
제5항에 있어서,
상기 포집함에 포집된 상기 보이드 함유 레진은 상기 레진 저장함으로 재투입되어 순환되는 것을 특징으로 하는 레진 보이드 제거 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 관으로부터 추출된 상기 순수 레진은 상기 탱크의 바닥면에 포집되고, 상기 제2 관으로부터 추출된 상기 보이드 함유 레진은 상기 포집함에 포집되는 것을 특징으로 하는 레진 보이드 제거 장치.
제1항에 있어서,
상기 유동관은 알루미늄 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 레진 보이드 제거 장치.
레진 저장함에 저장된 레진이 레진 투입관을 통해 이동하는 단계;
상기 레진이 히터 어댑터를 통과하며 유동성을 확보하는 단계;
상기 히터 어댑터를 통과하여 가열된 상기 레진이 나선형 층으로 구성된 유동관에 투입되는 단계;
상기 레진은 상기 유동관을 통해 하강하며 원심력에 의해 상기 레진 내 기포가 상기 유동관의 회전축 방향 영역으로 집중되는 단계;
상기 유동관 끝단에서 상기 레진이 탈포된 순수 레진과 기포가 함유된 보이드 함유 레진으로 구분되는 단계; 및
상기 순수 레진과 상기 보이드 함유 레진이 각각 제1 관 및 제2 관으로 투입되어 분리되는 단계를 포함하는 레진 보이드 제거 방법.
제9항에 있어서,
상기 순수 레진이 구조물 성형을 위한 몰드 내로 투입되는 단계를 더 포함하는 레진 보이드 제거 방법.
제9항에 있어서,
상기 보이드 함유 레진이 상기 레진 저장함으로 투입되어 재순환되는 단계를 더 포함하는 레진 보이드 제거 방법.