KR101920777B1 - 난연성 플라스틱 복합 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 국토부 고시 기준을 만족하는 충분한 난연성을 갖는 난연성 플라스틱 패널을 압출 공정을 통해 용이하게 생산할 수 있는 우수한 양산성을 가지며, 우수한 인장강도를 갖는 난연성 플라스틱 복합 패널 및 그 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널은, 열가소성 수지와, 무기성 금속수산화물과, 일정한 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물이 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물과, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제와, 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함한 조성물로 이루어져 평판 형태로 압출된 후 적층되는 복수의 난연성 플라스틱 시트와; 상기 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 적층되어 매립되는 섬유부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

난연성 플라스틱 복합 패널{Incombustible Plastic Complex Panel}
본 발명은 난연성 플라스틱 복합 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미립자로 분쇄한 폴리에틸렌 등의 열가소성 수지에 초미립자로 분쇄한 금속수산화물과 규석, 소다장석, 석회석 등을 포함한 천연광물을 고압분사시켜 생성한 불연성 규사질 재료를 결합(공중합)하는 과정에서 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화암모늄 등 용액상태의 염기성물질을 분사시켜 우수한 난연 성능을 갖도록 한 난연성 수지를 편평한 패널 형태로 압출하고, 압출된 난연성 플라스틱 패널에 섬유사 또는 섬유 매쉬(meah)를 적층하여 인장강도를 향상시킨 난연성 플라스틱 복합 패널 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
산업사회가 발달함에 따라 성형성이 뛰어난 플라스틱의 사용량이 증가되고 있으나 플라스틱은 화재에 취약하며 낮은 온도에서 쉽게 인화되어 불에 타기 쉽고 또한 유해가스가 발생되어 재실자의 피난에 큰 지장을 주어 인명 및 재산 피해가 지속적으로 발생되고 있다. 또한 기존의 난연성 플라스틱은 양산이 어렵고 국토부 고시 기준에 적합하지 않은 한계를 갖고 있다.
이러한 기존의 난연성 플라스틱의 문제를 해결하기 위하여, 미립자로 분쇄한 폴리에틸렌 등의 열가소성 수지에 초미립자로 분쇄한 금속수산화물과 규석, 소다장석, 석회석 등을 포함한 천연광물을 혼합하여 반죽 상태의 난연성 수지 조성물을 만들고, 상기 난연성 수지 조성물을 압출금형을 통해 압출하여 내화성을 갖는 난연성 플라스틱을 제조하고 있다.
그러나 종래의 난연화된 플라스틱은 여전히 건축물의 내화 재료로 사용하기에는 충분치 않은 난연성을 가지고 있다. 즉, 건축물의 내화 재료로 사용되기 위해서는 국토부 고시에 의한 난연재료 또는 준불연재료에 적합하여야 하지만 기존의 난연성 플라스틱은 국토부 고시 기준에 적합한 품질로 양산되지 못하는 한계를 가지고 있다.
난연성능을 국토부 고시에 만족하기 위해 금속수산화물을 다량으로 사용하게 되면, 플라스틱의 흐름성(MI : Melting Index)이 현저히 떨어지므로 압출 또는 사출 등의 방식으로 양산이 불가능하여 상용화되지 못하는 문제가 있으며, 생산성을 좋게 하기 위해 금속수산화물 외에 할로겐 계열의 난연제를 사용하게 되면 환경적인 문제와 국토부 고시에서 규정하는 가스유해성시험(실험용 동물을 사용하여 연소 유해성 평가)에 부적합한 한계를 갖는다.
또한 종래의 난연 플라스틱은 단일한 패널로 이루어지며 다량의 무기물 성분으로 인하여 인장강도가 약한 문제가 있다.
공개특허 제10-2009-0089839호(2009.08.24. 공개) 등록특허 제10-1126353호(2012.03.06. 등록) 공개특허 제10-2008-0051242호(2008.06.11. 공개) 공개특허 제10-2009-0089839호(2009.08.24. 공개)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 국토부 고시 기준을 만족하는 충분한 난연성을 갖는 난연성 플라스틱 패널을 압출 공정을 통해 용이하게 생산할 수 있는 우수한 양산성을 가지며, 우수한 인장강도를 갖는 난연성 플라스틱 복합 패널 및 그 제조 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널은, 열가소성 수지와, 무기성 금속수산화물과, 일정한 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물이 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물과, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제와, 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함한 조성물로 이루어져 평판 형태로 압출된 후 적층되는 복수의 난연성 플라스틱 시트와; 상기 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 적층되어 매립되는 섬유부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 난연성 플라스틱 시트는, 폴리에틸렌 수지 90~95중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말상의 점착성 수지로 이루어진 열가소성 수지 12~15 중량%와, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%와, 20℃ 내지 60℃를 유지하는 반응기 내에서 상기 무기성 금속수산화물이 반응기 내로 스프레이식으로 분사되는 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물과, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제 1중량%와, 잔부의 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함하는 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 무기성 금속수산화물은 수산화마그네슘과 수산화알루미늄에서 선택된 어느 하나 이상이고, 상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 불연성 규사질 재료는 규사(주성분:SiO2) 및 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만듬 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어진 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 난연성 플라스틱 복합 패널을 제조하기 위한 장치는, 일정한 압력으로 주입된 난연성 플라스틱 조성물을 평판 형태의 난연성 플라스틱 시트로 압출하는 복수의 압출금형과; 상기 복수의 압출금형을 통해 압출된 난연성 플라스틱 시트를 후방으로 수평하게 이송하면서 냉각 및 가압하는 상부 폴리싱롤과 하부 폴리싱롤의 쌍으로 이루어진 냉각부와; 상기 냉각부를 통과하여 이송되는 복수의 난연성 플라스틱 시트 사이로 섬유부재를 공급하는 섬유부재공급부와; 상기 복수의 난연성 플라스틱 시트와 섬유부재가 통과하면서 압착되어 일체화되는 상부 압착롤과 하부 압착롤의 쌍으로 이루어진 접합부와; 상기 접합부를 통과하면서 일체화된 난연성 플라스틱 복합 패널이 적재되는 언로딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 난연성 플라스틱 시트가 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물에 하이드록시기(-OH)를 생성하는 염기성 재료가 첨가되어 결정성 금속수산화물이 합성된 조성물로 이루어져 난연성이 증대됨과 더불어, 불연성 규사질 재료가 더해져 매우 우수한 난연성을 갖게 된다.
또한 염기성 재료를 활용하여 난연성능을 향상시킨 친환경적인 무기성 금속수산화물을 사용하여 난연성 플라스틱 시트가 제조되므로 화재 발생이 예방되고, 화재 시 유독가스가 발생하지 않아 국토부 고시에 의한 난연 또는 준불연 기준을 만족시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 난연성 플라스틱 복합 패널은 상기한 것과 같은 우수한 난연성을 갖는 복수의 난연성 플라스틱 시트 사이에 긴 섬유사 또는 섬유매쉬가 적층되어 매립되므로 인장강도가 대폭 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 난연성 플라스틱 복합 패널의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널을 제조하기 위한 제조장치의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널 제조장치에 구성되는 압출금형의 평면도이다.
도 7은 도 6의 I-I 선 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널 제조장치에 구성되는 냉각부의 측면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 냉각부의 요부 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 냉각부의 주요 부분의 평면도이다.
이하 본 발명에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널 및 그 제조 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널은 난연성 플라스틱 조성물로 이루어진 얇은 평판 형태로 된 복수의(이 실시예에서 2개) 난연성 플라스틱 시트(10)와, 상기 복수의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 적층되어 매립되는 섬유부재(20)를 포함한다.
상기 난연성 플라스틱 시트(10)는 열가소성 수지와, 무기성 금속수산화물과, 일정한 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물이 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물과, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제와, 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함한 난연성 플라스틱 조성물로 이루어져 평판 형태로 압출된다.
좀 더 구체적으로, 상기 난연성 플라스틱 시트(10)를 이루는 난연성 플라스틱 조성물은, 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지 12~15 중량%, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%, 20℃ 내지 60℃를 유지하는 반응기 내에서 상기 무기성 금속수산화물이 반응기 내로 스프레이식으로 분사되는 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물, 활제 1중량%, 잔부의 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함한 조성물로 이루어진다. 상기 활제는 경우에 따라 첨가되지 않을 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌 수지 90~95 중량%와 핫멜트수지 5~10중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말 상의 점착성 수지로 이루어진다. 상기 핫멜트 수지는 에틸렌 초산비닐(EVA), 폴리아미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 열가소성 수지를 주원료로 제조된 것으로, 고온에서 액상으로 피착제로 도포, 압착 후 수초 내에 대기에서 냉각되어 고화되면서 접착력을 발휘하는 열용융형 접착제이다.
상기 무기성 금속수산화물은 난연성 플라스틱 조성물 전체에 대해 76~80 중량%가 혼합된다. 상기 무기성 금속수산화물은 수산화마그네슘과 수산화알루미늄 중 어느 하나를 사용할 수도 있으나, 수산화마그네슘과 수산화알루미늄을 중량비로 90~98 : 2~10 의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 성형성 및 난연성 측면에서 우수한 성능을 발휘하는 것으로 확인되었다.
상기 결정성 금속수산화물은 상기 염기성 재료와 무기성 금속수산화물이 20℃ 내지 60℃를 유지하는 반응기 내에서 반응하여 생성된 것으로, 상기 염기성 재료는 난연성 플라스틱 조성물의 제조 과정에서 반응기 내로 스프레이식으로 분사되어 반응기 내의 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 생성하는데, 상기 염기성 재료는 난연성 플라스틱 방화문 전체 조성물에 대해 1~3 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이와 같이 염기성 재료는 표면적이 늘어난 무기성 금속수산화물의 하이드록시기(-OH)의 함유량을 증가시켜 난연효과를 극대화하는 작용을 한다.
상기 활제는 스테아린산 아연(Zinc Stearate), EBS(Hi-LUBE는 스테아린산으로부터 합성된 고융점 왁스로서 화학명은 N,N'-ethyiene bis-stearamide 으로 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 칭함)를 사용할 수 있다.
상기 불연성 규사질 재료는 불연성을 더욱 증대시키는 작용을 하는 성분으로, 불연 성능이 탁월한 규사(주성분:SiO2) 및 물체의 연결기능이 뛰어나 광물의 접착제 역할을 하는 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만든 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어진다.
이러한 본 발명의 난연성 플라스틱 조성물로 만들어진 난연성 플라스틱 시트(10)는 연소 시 다량의 하이드록시기(-OH)가 배출되어 뛰어난 난연 성능을 발휘하면서 플라스틱 고유의 성형성 및 강도를 확보하는 효과를 제공하는 것으로 확인되었다.
이와 같은 본 발명의 난연성 플라스틱 조성물은 다음과 같은 과정으로 제조된다.
먼저 폴리에틸렌 수지 90~95중량%와 핫멜트수지 5~10중량%의 배합비로 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말상의 점착성 수지로 된 열가소성 수지를 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물과 함께 반응기에 투입하여 혼합한다.
이어서 반응기의 온도를 20℃ 내지 60℃의 범위로 유지하면서 반응기 내에 염기성 재료를 스프레이식으로 분사 및 건조하는 과정을 반복적으로 수행하여 결정성 금속수산화물을 합성한다. 이 과정에서는 상기 염기성 재료를 분사 및 건조하는 과정을 1회로 하여, 총 2회 ~ 5회의 분사 및 건조 과정을 수행하는 것이 바람직하다. 상기 염기성 재료는 하이드록시기(-OH)를 생성하는 수산화암모늄 등의 액상의 염기성물질로서, 표면적이 늘어난 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 합성함으로써 무기성 금속수산화물의 하이드록시기(-OH)의 함유량을 증가시켜 난연효과를 증대시키는 작용을 한다.
상기와 같이 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물과 액상의 염기성 재료를 혼합하는 과정이 완료되면, 상기 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물과 결정성 금속수산화물의 혼합물을 반응기에서 인출하여 니더기(kneader)에 투입하고, 0.3 내지 1㎜ 크기의 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 상기 니더기에 투입하여 교반함으로써 난연성 수지를 제조한다. 상기 니더기에서 열가소성 수지, 무기성 금속수산화물, 결정성 금속수산화물, 불연성 규사질 재료를 혼합하는 도중에, 니더기 내에 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘에서 선택된 어느 하나 이상의 염기성 재료를 스프레이식으로 분사하고 건조하는 과정을 1회로 하여, 총 1~3회의 분사 및 건조 과정을 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 니더기에서 염기성 재료를 첨가하여 재차 결정성 금속수산화물을 합성하게 되면, 니더기에서 200℃ 이상의 고온으로 교반을 하는 과정에서 손실될 수 있는 하이드록시기(-OH)를 유지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 것과 같이 니더기에서 반죽된 난연성 플라스틱 수지는 본 발명의 난연성 플라스틱 복합 패널 제조장치의 압출금형(100)(도 5 참조) 내로 투입되어 사각형의 평판 형태로 압출되어 난연성 플라스틱 시트(10)로 제작된다.
한편 상기 2개의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 적층되어 매립되는 섬유부재(20)는 난연성 플라스틱 시트(10)의 인장강도를 향상시키는 작용을 한다. 이 실시예에서 상기 섬유부재(20)는 섬유가 격자 형태로 교차하면서 배열된 섬유매쉬(fabric mesh)로 이루어진다. 하지만 이와 다르게 도 3에 도시한 것과 같이 난연성 플라스틱 시트(10)에 일방향으로 연장되면서 서로 나란하게 배열된 복수의 섬유사로 이루어질 수도 있다. 상기 섬유사는 유리섬유 등을 사용할 수 있다.
상기 섬유부재(20)는 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 적층되면서 압력을 받아 난연성 플라스틱 시트(10)의 면에 접합되어 일체화된다. 따라서 난연성 플라스틱 시트(10)가 길이방향으로 하중을 받을 경우 상기 섬유부재(20)가 난연성 플라스틱 시트(10)를 견고하게 잡아주는 작용을 하게 되므로 인장강도가 대폭 향상될 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 난연성 플라스틱 복합 패널은 우수한 난연성과 함께 인장강도를 확보할 수 있어 내화성 건축재나 항공기, 차량, 철도 차량 등의 내화성 내장재나 외장재 등으로 유용하게 적용될 수 있다.
전술한 실시예의 난연성 플라스틱 복합 패널은 2개의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 1개의 섬유부재(20)가 적층된 구조를 갖지만, 도 4에 도시한 것과 같이 난연성 플라스틱 시트(10가 3개 이상으로 구성되고, 각각의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이마다 섬유부재(20)가 적층되어 난연성 플라스틱 복합 패널을 구성할 수도 있다.
이러한 본 발명의 난연성 플라스틱 복합 패널을 제조하기 위한 장치의 일 실시예에 대해 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 플라스틱 복합 패널의 제조장치는, 일정한 압력으로 주입된 난연성 플라스틱 조성물을 평판 형태의 난연성 플라스틱 시트(10)로 압출하는 복수의 압출금형(100)과, 상기 복수의 압출금형(100)을 통해 압출된 난연성 플라스틱 시트(10)를 후방으로 수평하게 이송하면서 냉각 및 가압하는 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)의 쌍으로 이루어진 냉각부(200)와, 상기 냉각부(200)를 통과하여 이송되는 복수의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이로 섬유부재(20)를 공급하는 섬유부재공급부(300)와, 상기 복수의 난연성 플라스틱 시트(10)와 섬유부재(20)가 통과하면서 압착되어 일체화되는 상부 압착롤(410)과 하부 압착롤(420)의 쌍으로 이루어진 접합부(400)와, 상기 접합부(400)를 통과하면서 일체화된 난연성 플라스틱 복합 패널이 적재되는 언로딩부(미도시) 등으로 구성된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 압출금형(100)은 전단부 및 후단부 각각에 난연성 플라스틱 조성물이 주입되는 주입구(102)와 난연성 플라스틱 조성물이 평판 형태로 배출되는 토출구(103)가 형성되고 내부에 폭방향으로 분기된 복수의 분기유로(110, 120) 및 확산유로(130)가 형성되어 있는 메인압출다이(101)와, 상기 메인압출다이(101)의 전방면에 밀착되면서 전후방향으로 연속적으로 배치되는 복수의(이 실시예에서 3개) 압출제어다이(150, 160, 170)와, 상기 각각의 압출제어다이(150, 160, 170)가 정해진 온도 범위를 갖도록 각각의 압출제어다이(150, 160, 170)를 가열하는 복수의 히터(미도시)를 포함한다.
상기 메인압출다이(101)는 내열성의 금속으로 된 직사각형의 블록 형태를 가지며, 하부면에 상기 분기유로(110, 120) 및 확산유로(130)의 절반이 형성되어 있는 상부 메인압출다이(101a)와, 상부면에 상기 분기유로(110, 120) 및 확산유로(130)의 나머지 절반이 대칭되게 형성되어 있는 하부 메인압출다이(101b)로 이루어진다.
상기 메인압출다이(101)의 후단부 중앙에는 용융 상태의 난연성 플라스틱 조성물이 유입되는 주입구(102)가 형성되고, 전단부에는 난연성 플라스틱 조성물이 평판 형태로 배출되는 토출구(103)가 폭방향으로 긴 장공 형태로 형성되어 있다. 상기 메인압출다이(101)에는 난연성 플라스틱 조성물을 용융된 상태로 유지하기 위한 전열히터(미도시)가 추가로 장착된다.
상기 메인압출다이(101)의 내부에 형성되는 분기유로(110, 120)는 상기 주입구(102) 및 토출구(103)와 연통되며, 주입구(102)를 통해 주입된 난연성 플라스틱 조성물이 토출구(103)의 일단부에서부터 타단부까지 균일하게 퍼지되면서 유동할 수 있도록 마치 나뭇가지처럼 후방에서 전방으로 가면서 폭방향 외측으로 확산되며 진행하는 유로를 형성한다.
이 실시예에서 상기 분기유로(110, 120)는 상기 주입구(102)에서 폭방향 양측으로 분기되면서 연통되는 복수의 제1분기유로(110)와, 상기 각각의 제1분기유로(110)의 전단부에서 또 다시 폭방향으로 분기되면서 연통되며 전단부가 상기 토출구(103)와 연통되는 복수의 제2분기유로(120)를 포함한다. 상기 제1분기유로(110) 및 제2분기유로(120)는 대략 원형 단면을 갖는 파이프 형태의 유로로 이루어진다.
상기 제1분기유로(110)와 제2분기유로(120)는 위에서 보았을 때 메인압출다이(101)의 후방에서 전방으로 일정 각도로 경사지면서 폭방향으로 확산되는 유로를 이루게 된다. 따라서, 주입구(102)를 통해 주입된 페이스트상의 난연성 플라스틱 조성물이 2개의 제1분기유로(110)를 통해 나누어져 이동한 다음, 다시 4개의 제2분기유로(120)를 통해 나누어져 이동하게 되므로 토출구(103)의 일단부에서부터 타단부까지 난연성 플라스틱 조성물이 확산되어 배출될 수 있게 된다.
이와 같이 상기 분기유로(110, 120)는 제1분기유로(110)와 제2분기유로(120)의 2단으로 분기되면서 난연성 플라스틱 조성물을 확산시키면서 안내하고 있는데, 이 실시예와 다르게 상기 분기유로(110, 120)를 3단 이상의 다단으로 분기하여 유로를 구성할 수도 있음은 물론이다.
상술한 것과 같이 상기 메인압출다이(101) 내에서 난연성 플라스틱 조성물이 안내되는 유로를 복수 단으로 분기하여 구성하더라도 난연성 플라스틱 조성물이 토출구(103)에 도달했을 때 토출구(103)의 전체에 걸쳐 균일한 밀도로 난연성 플라스틱 조성물이 분산되지 않을 수 있다. 이에 상기 분기유로(110, 120) 중 전방에 배치된 복수의 제2분기유로(120) 사이에는 제2분기유로(120)로 안내되는 난연성 플라스틱 조성물을 제2분기유로(120)들 사이의 공간으로 유도하여 분산시키는 복수의 확산유로(130)가 형성된다.
상기 복수의 확산유로(130)는 제2분기유로(120) 사이에서 폭방향으로 연장되게 형성되어 양단이 상기 제2분기유로(120)와 연통되며, 복수의 확산유로(130) 중 최전방에 배치된 확산유로(130)는 상기 토출구(103)와 연통되어 토출구(103)로 난연성 플라스틱 조성물을 안내한다. 또한 상기 복수의 확산유로(130)는 후방에서 전방으로 연속적으로 배열되면서 서로 연통되게 형성된다. 따라서 제2분기유로(120)를 통해 확산유로(130) 내측으로 유도된 난연성 플라스틱 조성물은 후방에서 전방으로 확산유로(130)를 따라 유동하여 토출구(103) 쪽으로 유동하게 된다.
상기 메인압출다이(101)의 전방에 순차적으로 배치된 3개의 압출제어다이(150, 160, 170)는 메인압출다이(101)를 통해 토출되는 난연성 플라스틱 조성물의 온도 및 압력을 조절하는 작용을 한다. 이해를 돕기 위해 상기 압출제어다이(150, 160, 170)는 후방에 배치된 것부터 차례로 제1압출제어다이(150), 제2압출제어다이(160), 제3압출제어다이(170)로 명하여 설명한다. 즉, 상기 제1압출제어다이(150)는 상기 메인압출다이(101)의 바로 전방에 연접하게 결합되고, 제2압출제어다이(160)는 상기 제1압출제어다이(150)의 바로 전방에 연접하게 배치되며, 상기 3압출제어다이(150, 160, 170)는 상기 제1압출제어다이(150)의 바로 전방에 연접하게 배치된다.
상기 제1압출제어다이(150)와 제2압출제어다이(160)와 제3압출제어다이(170) 각각에는 상기 메인압출다이(101)의 토출구(103)로부터 토출된 난연성 플라스틱 조성물이 통과하게 되는 압출구(151, 161, 171)가 전후방향으로 수평하게 관통되게 형성되어 있다. 상기 압출구(151, 161, 171)는 후방으로 갈수록 단면적이 점차적으로 작아지게 형성되어, 상기 메인압출다이(101)의 토출구(103)를 통해 평판 형태로 배출된 난연성 플라스틱 조성물이 3개의 압출구(151, 161, 171)를 순차적으로 통과하면서 가압되어 압출될 수 있다.
상기 제1압출제어다이(150)와 제2압출제어다이(160)와 제3압출제어다이(170)는 각각에 장착된 히터(미도시)에 의해 소정의 온도로 가열된다. 상기 제1,2,3압출제어다이(150, 160, 170)의 온도는 각각에 장착된 히터(미도시)의 작동을 제어함으로써 제어된다. 본 발명에서 상기 제1압출제어다이(150)와 제2압출제어다이(160)와 제3압출제어다이(170)는 점차적으로 낮은 온도 범위를 갖도록 제어된다.
이와 같이 상기 제1,2,3압출제어다이(150, 160, 170)는 각각이 정해진 온도범위로 제어되는데, 이 때 각각의 압출제어다이(150, 160, 170)의 온도가 인접하고 있는 다른 압출제어다이(150, 160, 170)에 영향을 주고 받는 것을 최소화하기 위하여 제1압출제어다이(150)와 제2압출제어다이(160)와 제3압출제어다이(170)는 각각 상기 메인압출다이(101) 및 서로에 대해 일정 거리 이격되게 결합된다.
이 때, 메인압출다이(101)의 토출구(103)에서 토출되는 난연성 플라스틱 조성물이 제1,2,3압출제어다이(150, 160, 170) 사이의 공간으로 누출되지 않고 각각의 압출구(151, 161, 171)로 원활하게 진행할 수 있도록 하기 위하여, 제1,2,3압출제어다이(150, 160, 170)의 압출구(151, 161, 171)의 후단부 테두리 부분에 메인압출다이(101)의 토출구(103)의 전단부 테두리 부분 또는 후방에 배치되는 압출제어다이(150, 160, 170)의 압출구(151, 161, 171)의 전단부 테두리 부분에 밀착되면서 난연성 플라스틱 조성물의 누출을 방지하는 실링돌기(152, 162, 172)가 후방으로 돌출되게 형성된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 압출금형(100)은 메인압출다이(101) 내에서 난연성 플라스틱 조성물을 안내하는 유로가 여러 갈래로 분기된 유로를 이루게 되므로 메인압출다이(101) 후단의 주입구(102)를 통해 주입된 난연성 플라스틱 조성물이 전방으로 진행하면서 점차적으로 폭방향으로 확산될 수 있게 되고, 토출구(103)를 통해 균일한 밀도로 토출되어 완전한 사각 평판 형태의 난연성 플라스틱 시트(10)를 압출할 수 있게 된다.
또한 전술한 것처럼 메인압출다이(101)의 전방에 복수의 압출제어다이(150, 160, 170)가 연속적으로 배열되어, 메인압출다이(101)에서 토출된 난연성 플라스틱 조성물이 복수의 압출제어다이(150, 160, 170)를 통과하면서 냉각 온도가 제어되고, 이를 통해 난연성 플라스틱 시트(10)의 조직이 치밀해져 난연성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고 도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 냉각부(200)는 압출금형(100)의 후방에 배치되어 수평한 축을 중심으로 회전하는 상부 폴리싱롤(210)과, 상기 상부 폴리싱롤(210)의 하부에 일정한 간격으로 이격되어 수평한 축을 중심으로 회전하도록 설치되어 상기 상부 폴리싱롤(210)과 함께 난연성 플라스틱 패널(P)을 압축하면서 냉각시키는 하부 폴리싱롤(220)을 포함한다.
상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)은 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어지며, 내부의 냉각챔버(212, 222) 내로 공급되는 냉각유체에 의해 냉각되어, 난연성 플라스틱 시트(10)가 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220) 사이를 통과할 때 냉각된다.
상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)은 압출금형(100)의 바로 후방에 연이어서 설치되며, 동축상으로 서로 나란하게 배치된다.
상기 상부 폴리싱롤(210)의 양측 단부의 중심 부분에 형성된 축(211)은 난연성 플라스틱 패널 압출 설비의 고정프레임(230)에 회전 가능하게 연결되며, 상기 하부 폴리싱롤(220)의 양측 단부의 중심 부분에 형성된 축(221)은 난연성 플라스틱 패널 압출 설비에 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 가동프레임(240)에 회전 가능하게 연결된다. 또한 상기 상부 폴리싱롤(210)은 가동프레임(240)에 대해 상하로 일정 거리 이동이 가능하게 구성되어 높이 조절이 가능하다. 상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)은 도면에 도시되지 않은 모터와 모터의 동력을 축(211, 221)에 전달하는 벨트 또는 기어와 같은 동력전달부재로 구성된 구동부에 의해 정해진 속도로 회전한다. 상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)은 별도의 구동부에 의해 독립적으로 회전하는 것이 바람직하다.
상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)은 열전도성이 우수한 금속 재질로 만들어지며, 그 크기(직경)가 다른 원통체로 이루어지는데, 상부 폴리싱롤(210)의 직경보다 하부 폴리싱롤(220)의 직경이 더 크게 형성된다. 이와 같이 하부 폴리싱롤(220)의 직경이 더 크게 형성되면, 난연성 플라스틱 패널(P)과의 접촉 면적이 더 넓어져 냉각 성능이 증대되고, 이로써 전술한 것과 같은 특수한 성분으로 이루어진 난연성 플라스틱 시트(10)의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 난연성 플라스틱 시트(10)는 전술한 것처럼 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물, 상기 무기성 금속수산화물이 액상의 염기성 재료와 반응하여 형성된 결정성 금속수산화물, 면사 형태의 불연성 규사질 재료 등이 소정의 배합비로 혼합된 난연성 플라스틱 조성물에 의해 만들어지는데, 이러한 성분으로 이루어진 난연성 플라스틱 시트(10)는 냉각 속도가 빠를수록 난연 성능이 향상되는 것으로 확인되었다.
상기 상부 폴리싱롤(210)의 직경은 예를 들어 250~450 ㎜로 형성되고, 상기 하부 폴리싱롤(220)의 직경은 대략 800~1000 ㎜로 형성될 수 있다.
상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)의 내부에는 차가운 냉각유체가 공급되는 냉각챔버(212, 222)가 형성되어 있으며, 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)의 일 측면 중심은 하부 냉각유닛 및 상부 냉각유닛의 냉각유체 공급라인(250, 260)과 각각 연결되어 상기 냉각유체 공급라인(250, 260)을 통해 차가운 냉각유체가 냉각챔버(212, 222) 내로 공급될 수 있게 되어 있다.
상기 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)은 위치조절유닛에 의해 서로에 대해 전후방향으로 수평 이동이 가능하게 설치되어, 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)이 전후 방향으로 편심될 수 있다. 이와 같이 상부 폴리싱롤(210) 또는 하부 폴리싱롤(220)이 서로에 대해 전후방향으로 일정 거리만큼 수평 이동하여 편심될 수 있도록 구성하면, 난연성 플라스틱 패널의 가압 정도와 냉각 정도를 조절하여 원하는 냉각 성능과 압축 성능을 얻을 수 있다.
이 실시예에서는 상기 하부 폴리싱롤(220)이 고정된 상태에서 위치조절유닛이 상부 폴리싱롤(210)을 전후방향으로 수평 이동하면서 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220) 간에 편심 배치가 이루어질 수 있도록 하고 있는데, 이를 위한 위치조절유닛은, 하부 폴리싱롤(220)이 설치되어 있는 고정프레임(230)에 고정되며 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 너트부(271)와, 일단이 상기 상부 폴리싱롤(210)이 설치되어 있는 가동프레임(240)에 회전 가능하게 설치되고 외주면에 상기 너트부(271)의 암나사산과 나선 결합되는 수나사산이 형성되어 상기 너트부(271)를 관통하면서 연결되는 나사축(272)을 포함한 구성으로 이루어진다.
따라서, 작업자가 공구나 모터로 나사축(272)을 회전시키면 나사축(272)이 너트부(271)에 대해 회전하면서 전방 또는 후방으로 선형 운동하게 되고, 이에 따라 나사축(272)이 연결되어 있는 가동프레임(240)이 고정프레임(230)에 대해 전방 또는 후방으로 이동하여 상부 폴리싱롤(210)의 전후 방향 위치가 가변될 수 있게 된다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 섬유부재공급부(300)는 섬유부재(20)가 감겨져 있는 피딩롤(310)과, 상기 피딩롤(310)에 감겨진 섬유부재(20)를 일정한 속도로 후방으로 이송하는 한 쌍의 이송롤(320)을 포함한다.
그리고, 상기 접합부(400)는 상기 2개의 난연성 플라스틱 시트(10)와 섬유부재(20)의 이동 경로에 회전 가능하게 설치되는 상부 압착롤(410)과 하부 압착롤(420)로 구성된다. 따라서 상기 섬유부재(20)가 2개의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 배치된 상태에서 상기 상부 압착롤(410)와 하부 압착롤(420) 사이를 통과하게 되면 섬유부재(20)와 2개의 난연성 플라스틱 시트(10)가 소정의 압력으로 서로 가압되면서 접합되어 일체화된다.
상기 언로딩부는 상기 접합부(400)를 통과하여 만들어진 난연성 플라스틱 복합 패널을 일정한 폭과 길이로 절단하여 사각형의 패널로 만든 다음 적재하거나, 혹은 상기 접합부(400)를 통과하여 만들어진 난연성 플라스틱 복합 패널을 롤에 감아서 적재할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 본 발명의 제조 장치를 이용하여 난연성 플라스틱 복합 패널을 제조하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 전술한 것과 같은 성분으로 이루어진 난연성 플라스틱 조성물을 제조하고, 제조된 난연성 플라스틱 용융하여 상기 복수의 압출금형(100) 내로 소정의 압력으로 주입한다.
상기 압출금형(100) 내로 주입된 난연성 플라스틱 조성물은 압출금형(100) 내의 제1,2분기유로(110, 120) 및 확산유로(130)를 통해 확산되면서 토출구(103)로 토출된 후, 제1압출제어다이(150)의 압출구(151)와 제2압출제어다이(160)의 압출구(161), 제3압출제어다이(170)의 압출구(171)를 순차적으로 통과한 후 토출되어 사각 평판형의 난연성 플라스틱 시트(10)가 된다.
상기 난연성 플라스틱 시트(10)는 냉각부(200)의 상부 폴리싱롤(210)과 하부 폴리싱롤(220)을 통과하면서 상하 방향으로 압축됨과 동시에 냉각된 후 접합부(400)의 상부 압착롤(410)과 하부 압착롤(420) 사이를 통과하게 된다.
이 때, 상기 피딩롤(310)에 감겨진 섬유부재(20)가 이송롤(320)에 의해 후방으로 이송되어, 상기 2개의 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에서 상기 상부 압착롤(410)과 하부 압착롤(420) 사이를 통과하게 된다.
이에 따라 섬유부재(20)와 2개의 난연성 플라스틱 시트(10)는 상부 압착롤(410)과 하부 압착롤(420) 사이를 통과하면서 가압되어 접합된 후, 언로딩부(미도시)에 적재된다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10 : 난연성 플라스틱 시트 20 : 섬유부재
100 : 압출금형 101 : 메인압출다이
102 : 주입구 103 : 토출구
110 : 제1분기유로 120 : 제2분기유로
130 : 확산유로 150, 160, 170 : 압출제어다이
151, 161, 171 : 압출구 152, 162, 172 : 실링돌기
200 : 냉각부 210 : 상부 폴리싱롤
220 : 하부 폴리싱롤 230 : 고정프레임
240 : 가동프레임 250, 260 : 냉각유체 공급라인
271 : 너트부 272 : 나사축
300 : 섬유부재공급부 310 : 피딩롤
320 : 이송롤 400 : 접합부
410 : 상부 압착롤 420 : 하부 압착롤

Claims (11)

  1. 폴리에틸렌 수지 90~95중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말상의 점착성 수지로 이루어진 열가소성 수지 12~15 중량%와, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%와, 20℃ 내지 60℃의 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 생성하며 스프레이식으로 분사되는 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제 1중량%와, 잔부의 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함하는 조성물로 이루어져 평판 형태로 압출된 후 적층되는 복수의 난연성 플라스틱 시트(10)와;
    상기 난연성 플라스틱 시트(10) 사이에 적층되어 매립되는 섬유부재(20);
    를 포함하며,
    상기 무기성 금속수산화물은 수산화마그네슘과 수산화알루미늄에서 선택된 어느 하나 이상이고,
    상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘에서 선택된 어느 하나 이상이며,
    상기 불연성 규사질 재료는 규사(주성분:SiO2) 및 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만듬 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어진 것을 특징으로 하는 난연성 플라스틱 복합 패널.
  2. 삭제
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  4. 제1항에 있어서, 상기 섬유부재(20)는 난연성 플라스틱 시트(10)에 일방향으로 연장되면서 서로 나란하게 배열된 복수의 섬유사인 것을 특징으로 하는 난연성 플라스틱 복합 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 섬유부재(20)는 섬유가 격자 형태로 교차하면서 배열된 섬유매쉬(fabric mesh)인 것을 특징으로 하는 난연성 플라스틱 복합 패널.
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