KR101924303B1 - 발포수지 성형장치 - Google Patents

Abstract

발포수지 성형장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치는 하부증기홀이 형성된 하부판을 갖는 하부금형 및 상부증기홀이 형성된 상부판을 갖는 상부금형을 포함하는 금형; 상기 금형과 연결되고, 상기 금형에 증기를 공급하는 증기부; 상기 금형과 연결되고, 상기 금형 내부에 발포수지를 주입하는 수지주입부; 및 상기 금형 내부에 위치하여 상기 발포수지에 충격을 가하는 가압부를 포함할 수 있다.

Description

발포수지 성형장치{EXPANDED POLYMER FORMING DEVICE}

본 발명은 발포수지를 성형하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 단열재로 많이 폴리스티렌 발포체 또는 발포수지가 주로 사용되고 있다. 이러한 발포수지를 생산하는 방법은 원료를 가열하여 발포수지의 구성요소인 비드를 형성하는 1차 발포를 실시하고, 이후 판 형태의 금형에 충진하고 재차 가열하여 비드를 추가로 발포시키는 2차 발포 과정으로 융착 성형되는 비드법과 원료를 가열 및 용융하여 연속적으로 발포시켜 성형하는 압출법이 있다.

이 중 비드법은 금형을 사용하여 성형하기에 원하는 형상을 갖는 발포수지 구성물을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 일반적으로 건축물에 사용되는 단열재용 발포수지는 사각 판넬 형태로 형성되어 건축물의 다층으로 구성된 벽 사이에 위치하게 된다. 이를 통해 발포수지는 건축물 내부와 건축물 외부와의 열교환이 일어나지 않도록 차단하는 역할을 하게 된다.

그러나, 이러한 비드법은 발포수지를 구성하는 각각의 비드 크기 및 비드 사이의 거리가 일정치 않아 발포수지 구성물의 내구성이 각 구성물마다 또는 1개의 구성물의 각 위치마다 균일하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는 발포수지를 추가로 가압할 수 있는 발포수지 성형장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치는 하부증기홀이 형성된 하부판을 갖는 하부금형 및 상부증기홀이 형성된 상부판을 갖는 상부금형을 포함하는 금형; 상기 금형과 연결되고, 상기 금형에 증기를 공급하는 증기부; 상기 금형과 연결되고, 상기 금형 내부에 발포수지를 주입하는 수지주입부; 및 상기 금형 내부에 위치하여 상기 발포수지에 충격을 가하는 가압부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부판은 상기 가압부와 접하는 면에 압력조절홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부금형은 모서리에 기둥부재가 형성되고, 상기 하부판과 기둥부재를 매개로 결합되는 하부케이스; 상기 기둥부재의 일측에 형성되어, 상기 가압부의 충격강도를 조절할 수 있는 충격조절부; 상기 하부케이스의 일측면에 형성되고, 상기 증기부와 연결되며, 상기 하부금형 및 상기 가압부가 형성하는 가압공간에 상기 증기부로부터 전송된 증기를 주입하는 가압배관; 및 상기 증기부와 연결되고, 상기 하부판 및 상기 하부케이스가 형성하는 하부공간에 증기를 주입하는 공급배관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 기둥부재는 상기 가압부와 접하는 지점에 형성되어, 상기 가압부의 움직임을 제한하는 가압돌기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부금형은, 내부에 상기 상부판이 위치하는 상부케이스; 상기 하부금형과 접하는 지점에 형성되는 걸림턱; 및 상기 증기부와 연결되고, 상기 상부판과 상기 상부케이스가 형성하는 공간인 상부 캐비티에 저장된 증기를 배출하는 배출배관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 발포수지 성형장치는 상기 금형과 연결되고, 냉수를 분사하여 상기 발포수지를 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 발포수지 성형장치는 상기 수지주입부와 상기 증기부 및 상기 냉각부와 연결되어, 각 구성의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치는 발포 과정에서 추가적인 가압을 할 수 있어 발포수지 성형물의 밀도를 높여 내구성 및 단열 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치의 전체 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 금형의 측면 단면도이다.
도 3는 도 1에 도시한 하부금형의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 수지주입과정을 나타낸 단면도이다.
도 5은 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 가열과정을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 가압과정을 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 냉각과정을 나타낸 단면도이다.
도 8는 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 수지분리과정을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치를 사용한 난연성 발포 폴리스티렌 발포체 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치의 전체 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 금형의 측면 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 상부금형(300) 및 하부금형(100)을 갖는 금형(10), 가압부(170), 증기부(600), 수지주입부(800), 냉각부(700) 및 제어부(900)를 포함할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2를 참고하면, 상부금형(300)은 상부판(330), 상부케이스(310) 및 프레싱기둥(320)이 형성될 수 있다.

상부판(330)은 다각형 판재 형상, 예를 들어, 사각 판재 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상부판(330)에는 증기가 연통될 수 있는 상부증기홀(331)이 하나 이상 형성될 수 있다.

상부케이스(310)는 상부판(330)의 측면 및 하부면을 감싸도록 케이스 형태로 형성된다. 예를 들어, 상부판(330)은 상부케이스(310)에 끼워져 상부판(330) 및 상부케이스(310)로 둘러싸인 공간인 상부공간(311)을 형성하게 된다.

이때, 상부공간(311)과 연통될 수 있도록 상부케이스(310)의 일측면에는 배출배관(650)이 형성될 수 있다. 배출배관(650)에서는 외부로 배출하는 방향으로 기체의 흐름이 형성된다.

한편, 상부케이스(310)는 상부케이스(310)의 둘레를 따라 돌출 형성된 걸림턱(350)을 더 포함할 수 있다.

걸림턱(350)은 상부금형(300)이 후술할 프레싱기둥(320)에 의해 기동할 경우, 하부금형(100)의 결합부재(190)와 접하게 된다. 걸림턱(350)은 물리적으로 결합부재(190)와 접하며 상부금형(300)과 하부금형(100)이 형성하는 성형공간(113)을 밀봉하게 된다.

프레싱기둥(320)은 상부케이스(310)의 일측면, 예를 들어, 상부케이스(310)의 상방면에 형성될 수 있다. 프레싱기둥(320)은 외부의 프레스머신(미도시) 등 유압 또는 기계적 움직임을 통해 상부금형(300)을 상하로 기동시키는 장치와 연결된다. 이를 통해 프레싱기둥(320)은 상부금형(300)의 위치를 상하로 조절할 수 있다.

프레싱기둥(320)이 상부금형(300)을 밀어 상부금형(300)과 하부금형(100)을 밀착시킬 경우, 상부금형(300)의 상부판(330)으로 인해 밀폐된다. 이를 통해 금형(10)은 상부금형(300) 및 하부금형(100) 사이의 공간인 성형공간(112)이 형성될 수 있다.

한편, 하부금형(100)은 하부판(150) 및 하부케이스(110)를 포함할 수 있다.

하부판(150)은 다각형 판재 형상, 예를 들어, 사각 판재 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 하부판(150)에는 증기가 연통될 수 있는 하부증기홀(151)이 하나 이상 형성될 수 있다. 하부판(150)은 수지주입부(800)로부터 공급받은 수지가 접하게 되며, 성형 과정에서 증기부(600)로부터 공급받은 증기를 하부증기홀(151)을 통해 분사하여 수지를 가열하게 된다.

하부케이스(110)는 하부판(150)의 측면 및 하부면을 감싸도록 케이스 형태로 형성된다. 예를 들어, 하부케이스(110)는 하부판(150)을 결합할 수 있도록 하부케이스(110)의 각 모서리마다 기둥부재(120)가 형성될 수 있다. 하부판(150)은 기둥부재(120)와 결합되어, 하부케이스(110)의 바닥면과 거리를 두고 이격된다.

이때, 하부금형(100)은 내부에 하부케이스(110) 및 하부판(150)이 형성하는 공간인 하부공간(111)이 형성될 수 있다. 이 하부공간(111)에 증기를 공급할 수 있도록 하부케이스(110)는 일측에 공급배관(630)이 형성될 수 있다.

하부케이스(110)는 상부금형(300)과 접하는 면에 결합부재(190)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합부재(190)는 자성을 띤 강자성체로 구성될 수 있다. 이를 통해 결합부재(190)는 자기력으로 상부금형(300)과 하부금형(100)의 결합력을 강화시킬 수 있다.

한편, 가압부(170)는 하부판(150)의 일측면과 수직하게 형성되며, 복수개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가압부(170)는 하부판(150)의 측면의 변의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부판(150)이 사각형인 경우, 가압부(170)는 하부판의 네 개의 변의 개수에 대응되도록 네 개가 구비될 수 있다.

각각의 가압부(170)는 하부판(150)의 중심을 둘러싸며 위치하게 된다. 이때, 각각의 가압부(170)는 하부판(150)의 각 변과 이격되되, 변과 평행하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부판(150)이 사각형일 경우, 네 개의 가압부(170)는 하부판(150)의 네 개의 변과 거리를 두고 이격되되, 각 변과 평행하게 위치하게 된다. 즉, 하부판(150) 및 가압부(170)로 둘러싸인 성형공간(113)은 밑면이 사각형인 육면체 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 하부금형(100)은 내부에 결합부재(190), 하부케이스(110) 및 가압부(170)가 형성하는 공간인 가압공간(115)이 형성될 수 있다. 가압공간(115)에는 증기가 저장될 수 있으며, 가압공간(115) 내부에 저장된 증기는 압력을 가해 가압부(170)를 밀어내게 된다.

가압배관(610)은 가압공간(115)을 둘러싸는 하부케이스(110)의 외측면에 형성되고, 가압공간(115)과 상호 연통되도록 연결된다. 또한, 가압배관(610)의 일단은 증기부(600)와 연결되어 있어, 증기부(600)으로부터 공급받은 증기를 가압공간(115)로 전송하게 된다.

이때, 하부판(150)은 각각의 가압부(170)와 접하는 지점에 형성된 하나 이상의 압력조절홀(153)을 더 포함할 수 있다.

가압공간(115)으로 가압배관(610)을 통해 증기가 공급되어 가압공간(115) 내부의 압력이 높아질 경우, 가압부(170)가 성형공간(113) 방향으로 밀려나게 된다. 이때, 가압부(170)의 일측면과 접하던 압력조절홀(153)은 가압부(170)가 밀려나면서 가압공간(115)과 연결된다.

가압공간(115) 내부의 저장된 기체는 노출된 압력조절홀(153)을 통해 하부공간(111)으로 이동하며 가압공간(115) 내부의 압력을 낮추게 된다.

이를 통해, 가압부(170)는 압력조절홀(153)을 매개로 하부공간(111)과 가압공간(115)이 상호 연통하도록 하여, 가압공간(115)의 압력을 조절할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시한 하부금형의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면을 나타낸 단면도이다.

한편, 도 1 및 도 3을 참고하면, 발포수지 성형장치(1)는 충격조절부(130)를 더 포함할 수 있다.

충격조절부(130)는 기둥부재(120)의 일측면에 복수개로 형성될 수 있다. 이때, 각각의 충격조절부(130)는 조절케이스(131), 조절기둥(134) 및 탄성부재(138)를 포함할 수 있다.

조절케이스(131)는 기둥부재(120)에서 하부케이스(110)의 외측면을 향해 돌출되어 형성될 수 있다. 또한 내부에 중공부가 형성될 수 있다. 이때, 각각의 조절케이스(131)는 하부케이스(110)의 외측면을 향한 방향으로 나사가 결합될 수 있는 조절나사홀(132)이 형성될 수 있다.

조절기둥(134)은 조절케이스(131)의 조절나사홀(132)에 끼워지도록 조절나사홀의 단면적에 대응되는 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 조절기둥(134)의 외측면을 따라 조절나사홀(132)과 대응되는 형태로 복수개의 조절나사산(135)이 형성될 수 있다. 조절기둥(134)의 일단에는 작업자가 조작할 수 있는 조절손잡이(133)가 형성되며, 타단에는 조절판(137)이 형성될 수 있다.

조절판(137)은 일단이 조절기둥(134)과 연결되며 타단은 가압공간(115)을 향해 돌출된다. 이때 가압공간(115)을 향해 돌출된 타단에는 탄성을 가진 탄성부재(138)가 형성될 수 있다.

한편, 가압부(170)는 가압공간(115)을 향해 돌출된 가압기둥(171)이 형성될 수 있다. 가압기둥(171)은 조절판(137)의 위치에 대응되는 높이까지 돌출되어 형성될 수 있다. 이때, 가압기둥(171)의 일단에는, 조절판(137)을 향해 돌출되고, 조절판(137)의 탄성부재(138)와 접하는 가압턱(172)이 형성될 수 있다.

작업자가 조절손잡이(133)를 잡고 조작할 경우, 조절나사홀(132)에 끼워진 조절기둥(134)은 조절나사홀(132)에 의해 회전하며 위치가 조절된다. 이때, 조절기둥(134)의 타단에 형성된 조절판(137)은 조절케이스(131)의 내측면을 타고 가이딩되며 위치가 조절된다. 이때, 조절기둥(134)의 타단부에 형성된 조절브라켓(136)은 조절판(137)이 조절기둥(134)의 회전으로 인해 조절기둥(134)과 분리되는 것을 방지할 수 있다.

가압공간(115)으로 증기가 유입되어 가압공간(115)의 내부 압력이 상승하는 경우, 가압부(170)는 압력으로 인해 성형공간(113) 방향으로 전진하게 된다. 이때, 가압기둥(171)의 가압턱(172)은 가압부(170)의 움직임을 따라 앞으로 전진하며 조절판(137)의 탄성부재(138)를 가압하게 된다. 가압된 탄성부재(138)는 반발력을 통해 가압부(170)가 전진한 방향과 반대 방향으로 가압턱(172)을 밀어낸다.

한편, 기둥부재(120)의 일측면에는 가압공간(115) 방향으로 돌출된 하나 이상의 가압돌기(173)가 형성될 수 있다. 가압돌기(173)는 가압부(170)의 후면에서 가압부(170)와 접하며 탄성부재(138)의 복원력으로 인해 뒤로 움직이는 가압부(170)의 움직임을 제한하여, 가압부가 원래 위치에 있을 수 있도록 조정하게 된다.

이를 통해, 충격조절부(130) 및 가압돌기(173)는 가압부(170)의 위치를 원래 위치로 복원할 수 있다.

이러한 가압부(170)의 움직임은 조절판(137)의 위치에 따라 조절할 수 있다. 작업자가 조절판(137)을 가압부(170) 방향, 즉 성형공간(113) 방향을 향해 들어가도록 조작하면, 가압부(170)의 움직임의 정도, 즉 성형공간(113)으로 가해지는 압력의 크기가 커지게 된다. 반대로 조절판(137)을 성형공간(113)의 반대방향으로 나오도록 조작하면, 가압부(170)의 움직임의 정도, 즉 성형공간(113)으로 가해지는 압력의 크기가 줄어들게 된다.

이를 통해, 충격조절부(130)는 조절판(137)으로 가압부(170)가 가하는 압력의 크기를 조절할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2를 참고하면, 수지주입부(800)는 이러한 성형공간(113)에 수지를 주입할 수 있다. 수지주입부(800)는 수지주입배관(810) 및 수지주입노즐(811)을 포함할 수 있다.

수지주입배관(810)은 예를 들어, 상부금형(300)의 상방면을 관통하여 일단이 상부판(330)과 결합될 수 있다. 이때, 상부판(330)과 결합된 수지주입배관(810)의 일단에는 수지주입노즐(811)이 형성될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2를 참고하면, 증기부(600)는 유체를 가열한 증기를 생성하고 생성된 증기를 금형(10)에 공급할 수 있다.

증기부(600)는 가압배관(610)을 통해 증기를 하부금형(100)의 가압공간(115)으로 전송하고, 공급배관(630)을 통해 하부공간(111)으로 증기를 전송하게 된다. 또한, 증기부(600)는 연결된 배출배관(650)을 통해 상부공간(311)에 저장된 증기를 증기부(600)로 유입되도록 한다.

공급배관(630) 또는 가압배관(610)을 통해 금형(10)으로 유입된 증기는 하부공간(111)에 저장된다. 하부공간(111)에 저장된 증기는 하부판(150)의 하부증기홀(151)을 거쳐 상부판(330)의 상부증기홀(331)을 통과하게 되고, 최종적으로 배출배관(650)을 통과하여 증기부(600)로 회귀하게 된다.

이를 통해 증기부(600)는 금형(10)을 통과하는 증기의 순환 과정을 형성할 수 있다.

한편, 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 금형(10)과 연결되는 냉각배관(710)을 갖는 냉각부(700)를 더 포함할 수 있다.

냉각배관(710)은 예를 들어, 복수개로 형성되어 각각 상부금형(300)의 상부공간(311) 및 하부금형(100)의 하부공간(111)에 위치될 수 있다. 이때, 냉각배관(710)은 냉각의 효율성을 향상시키기 위해 하부공간(111) 및 상부공간(311) 내부에서 격자 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

이때, 상부공간(311) 및 하부공간(111)에 형성된 격자 형상의 냉각배관(710)의 격자점에는 냉각노즐(711)이 형성될 수 있다. 냉각노즐(711)은 냉각부(700)에서 공급된 냉각수가 냉각배관(710)을 통과할 때 냉각수의 일부를 분사할 수 있다.

이를 통해 냉각부(700)는 냉각수로 성형 공정에서 생성되는 생산품 및 발포수지 성형장치(1)를 냉각할 수 있다.

한편, 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.

제어부(900)는 증기부(600), 냉각부(700) 및 수지주입부(800)와 연결되어, 발포수지의 성형 과정에서 각 구성의 동작 방식을 제어할 수 있다. 또한, 수지, 증기 및 냉각수의 유량과 배출 유무를 제어할 수 있다.

이하의 설명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)를 사용한 발포수지의 성형 방법을 개시하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)를 사용한 발포수지의 성형 방법은 수지주입과정, 가열과정, 가압과정, 냉각과정 및 수지분리과정으로 구성될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 수지주입과정을 나타낸 단면도이다.

수지주입과정은 상부금형(300)의 프레싱기둥(320)과 연결된 장치를 조작하여 하부금형(100)과 맞닿도록 하여 성형공간(113)을 형성한 뒤, 수지주입부(800)의 수지주입노즐(811)을 통해 성형공간(113)에 1차발포 공정이 끝난 발포수지(2)를 주입하는 것이다.

이때, 상부금형(300)의 걸림턱(350)과 하부금형(100)의 결합부재(190)는 하부금형(100) 및 상부금형(300)의 결합을 강화하여 발포수지(2)가 성형공간(113)의 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상부판(330)의 상부증기홀(331) 및 하부판(150)의 하부증기홀(151)은 성형공간(113) 방향의 폭 방향 단면적이 타측의 폭 방향 단면적보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해 상부증기홀(331) 및 하부증기홀(151)은 발포수지(2)가 하부공간(111) 또는 상부공간(311)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제어부(900)는 증기부(600)를 조작하여, 각 가압부(170)와 대응되는 위치에 형성된 가압배관(610)으로 발포수지(2)가 형성하는 압력과 동일한 크기의 압력을 갖는 증기를 가압공간(115)으로 주입하여, 발포수지(2)의 반발력으로 인해 가압돌기(173)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 가열과정을 나타낸 단면도이다.

가열과정은 제어부(900)가 증기부(600)를 조작하여, 공급배관(630)을 통해 고열의 증기를 하부공간(111)로 공급하는 동시에 배출배관(650)으로 상부공간(311)의 압력을 감소시키는 과정이다.

공급배관(630)을 타고 하부공간(111)로 공급된 증기는 높아진 압력으로 인해 하부증기홀(151)을 통과하여 성형공간(113)에 주입된 발포수지(2)에 분사된다. 고열의 증기는 발포수지(2)의 각 비드를 가열하여 발포과정이 일어나도록 한다.

한편, 배출배관(650)으로 인해 상부공간(311)의 압력이 낮아지게 되면, 성형공간(113)에 위치하던 공기가 상부증기홀(331)을 통과하여 상부공간(311)으로 유입된다. 이때, 하부증기홀(151)로 유입되어 수지가 주입된 성형공간(113)에 머물고 있던 증기 또한 상부증기홀(331)을 통과하여 상부공간(311)을 거쳐 배출배관을 타고 다시 증기부(600)로 복귀하게 된다.

이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 고열의 증기가 하부공간(111), 성형공간(113) 및 상부공간(311)을 거치며 순환하는 과정을 형성하여 발포수지(2)를 용이하게 가열할 수 있다.

도 6은 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 가압과정을 나타낸 단면도이다.

가압과정은 가압부(170)를 통해 발포수지(2)를 가압하는 과정이다.

제어부(900)는 증기부(600)를 조작하여 증기를 가압배관(610)을 통해 공급하여 하나 이상의 가압공간(115)의 압력을 급작스럽게 상승시킨다.

가압공간(115) 내부의 증기는 증기압을 통해 가압부(170)를 밀어내게 된다. 밀려난 가압부(170)는 발포수지(2)의 일측면을 강하게 가압하여 발포과정 중인 발포수지(2)의 비드 간 간격을 줄여 촘촘하게 만들 수 있다.

한편, 증기의 압력 때문에 가압부(170)가 밀려나고, 압력조절홀(153)이 노출되어 가압공간(115)과 하부공간(111)이 상호 연통된다. 가압공간(115)에 저장된 증기는 하부공간(111)로 이동하게 되고, 이로 인해 가압공간(115)의 압력이 낮아지게 된다.

가압공간(115)의 압력이 감소하게 되면, 가압부(170)는 충격조절부(130)의 탄성부재(138)의 복원력 및 발포수지(2)의 압력으로 인해 다시 원래 위치로 복귀하게 된다. 이때, 기둥부재(120)의 일측에 형성된 가압돌기(173)는 가압부(170)가 의도보다 가압공간(115)로 더 깊게 들어오는 것을 방지한다.

압력조절홀(153)을 통과하여 하부공간(111)에 저장된 증기는 가열과정과 동일하게 성형공간(113)을 거쳐 상부공간(311)로 이동하게 된다.

이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 가압과 가열을 동시에 실시하여 발포수지(2)의 내구성 향상 및 발포를 용이하게 실시할 수 있다.

한편, 제어부(900)는 각각의 가압공간(115)으로 유입되는 증기의 양 및 순서를 제어하게 된다. 예를 들어, 증기를 급작스럽게 주입하고 멈춤으로써 일종의 펄스(Pulse) 형태의 압력을 발포수지에 가할 수 있다.

발포가 일어나는 발포수지(2)는 경화되지 않아 강한 힘이 지속적으로 가해질 경우, 파손될 우려가 있다. 따라서, 짧은 시간 동안만 가해지는 펄스 형태로 압력을 가해, 발포수지(2)의 파손을 막는 동시에 수지의 밀집도를 향상시킬 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 발포 과정에서 추가적인 가압을 할 수 있어 발포수지(2)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 7은 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 냉각과정을 나타낸 단면도이다.

냉각과정은 발포수지(2)의 발포과정이 끝난 후, 제어부(900)가 냉각부(700)를 조작하여, 냉각수를 상부금형(300) 및 하부금형(100)과 연결된 냉각배관(710)으로 주입하는 과정이다.

주입된 냉각수는 상부공간(311) 및 하부공간(111)에 위치한 냉각배관(710)으로 이동하게 된다. 이동한 냉각수는 격자 형태의 냉각배관(710)의 격자점에 위치한 냉각노즐(711)을 통해 상부공간(311) 또는 하부공간(111)로 분사되게 된다.

냉각수는 상부판(330) 및 하부판(150)과 접하게 되고, 가열된 발포수지(2)의 열에너지를 전도의 형태로 빼앗아 발포수지(2)를 냉각하게 된다.

냉각된 발포수지(2)는 조금 수축하게 되는데, 이로 인해 발포수지(2)의 밀집도가 증가하여 내구도를 상승시킬 수 있다.

또한 가열과정에서 금형(10)의 표면에 부착되어 있던 발포수지(2)를 금형(10)의 표면에서 떨어지게 하여 발포수지(2)를 금형(10)에서 용이하게 분리할 수 있다.

도 8는 도 1에 도시한 발포수지 성형장치의 수지분리과정을 나타낸 단면도이다.

냉각과정이 끝나면 작업자는 프레싱기둥(320)과 연결된 장치를 조작하여 상부금형(300)을 상방으로 이동시킨다. 그 후, 금형(10)에서 성형과정이 끝난 발포수지(2)를 꺼내게 된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치를 사용한 난연성 발포 폴리스티렌 발포체 제조방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)는 난연성 발포 폴리스티렌 발포체를 성형하는 데 사용될 수 있다.

도 9를 참고하면, 난연성 발포 폴리스티렌 발포체를 형성하기 위해서 EPS(Expandable Polystyrene) 비드가 발포기에서 1차 발포되고, 발포된 EPS 비드가 숙성되는 단계(S100),

우레탄 바인더, 첨가제, 유무기물 난연제, 물 또는 용제를 배합기를 통해 혼합하여 복합 난연액을 제조하는 단계(S200),

복합 난연액과 숙성된 EPS 발포 비드를 코팅기에 넣고 복합 난연액을 EPS 발포 비드에 코팅하고, 비드를 1차 건조하는 단계(S300),

1차 건조가 완료된 EPS 발포 비드를 건조기에 투입하여 물 또는 용제를 증발시키는 2차 건조 단계(S400),

2차 건조된 비드를 재숙성하는 단계(S500),

재숙성이 완료된 EPS 발포 비드를 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)에 투입하여 2차 발포 및 성형과 동시에, 도 1에 도시한 복수개의 가압부(170)로 EPS 발포 비드를 가압하는 단계(S600), 및

본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)에서 성형 및 가압 과정이 완료된 EPS 발포 비드 블록을 꺼내 건조하는 단계(S700) 등을 포함하는 제조 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)를 사용하는 난연성 발포 폴리스티렌 발포체 제조 방법은 우선, EPS(Expandable Polystyrene, 발포 폴리스티렌) 비드가 발포기에서 1차 발포되고, 발포된 EPS 비드가 숙성되는 단계(S100)를 시행한다. 예를 들면, 발포기는 내부에 모터에 의해 회전되는 교반날개가 구성되어 있을 수 있다. 이를 통해, 발포기는 EPS 비드를 회전시켜 EPS 비드를 발포하게 된다.

이후, 배합기에 우레탄 바인더, 첨가제, 유무기물 난연제, 물 또는 용제를 배합기를 통해 혼합하여 복합 난연액을 제조하는 단계(S200)를 시행한다.

이때, 복합 난연액을 제조하는 단계(S200)에서 사용되는 복합 난연액은 우레탄 바인더(접착제) 24 ~ 35 중량%, 물 또는 용제 24 ~ 35 중량%, 유무기물 난연제 30 ~ 50 중량%, 첨가제 0.5 ~ 2 중량%의 배합비로 구성될 수 있다.

여기서, 우레탄 바인더는 우레탄계에 멜라민, 페놀, 초산비닐, 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리비닐아세테이트(PVAC) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 혼합하여 이루어지고, 유무기물 난연제는 팽창 흑연, 수산화 알루미늄으로 이루어지며, 첨가제는 분산제, 계면활성제, 침강방지제 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

이때, 배합기를 통해서 복합 난연액의 각 성분이 혼합될 수 있다. 예를 들면, 배합기 내부에 모터에 의해 회전되는 교반날개가 형성될 수 있다. 즉, 배합기와 연결된 모터를 동작하여 각 성분을 혼합하여 복합 난연액을 제조할 수 있다.

이후에는 복합 난연액과 EPS 발포 비드를 코팅기에 넣고 EPS 발포 비드에 복합 난연액을 코팅한 뒤, 1차 건조기에 투입하여 1차 건조시키는 단계(S300)를 수행하게 된다.

예를 들어, 코팅기는 내부에 모터에 의해 회전되는 교반날개가 복수개로 형성될 수 있다. 코팅기는 교반날개를 통해 내부로 투입된 EPS 발포 비드와 복합 난연액을 혼합하여, EPS 발포 비드의 표면에 복합 난연액을 고루 도포하게 된다.

여기서, 복합 난연액이 도포된 EPS 발포 비드는 건조기로 이동되어, 1차 건조기가 발생하는 열풍으로 인해 1차 건조된다.

이후 1차 건조가 끝나면, 1차 건조기에서 발포 비드를 꺼낸 뒤, 2차 건조기에 발포 비드를 투입하여 건조하는 단계(S400)를 수행하게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)를 사용한 난연성 발포 폴리스티렌 발포체 제조 방법은 1차 건조 및 2차 건조를 포함하는 여러 차례의 건조 과정을 수행하게 된다. 이를 통해, 발포 수지에 잔류하고 있는 물 또는 용제를 효과적으로 증발시킬 수 있어, 이후 과정을 효율적으로 진행될 수 있도록 한다.

이후 2차 건조가 끝난 EPS 발포 비드를 숙성용 사일로로 이송한 뒤, 사일로에서 숙성시키는 과정(S500)을 수행하게 된다.

숙성이 끝나면, EPS 발포 비드는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)에 투입되어, 성형 및 가압 단계(S600)를 수행하게 된다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)에 투입된 EPS 발포 비드는 도 1 및 도 2에 도시한 금형(10)에 저장되어, 증기부(600)가 형성하는 고온의 증기에 의해 2차 발포가 일어나게 된다. 2차 발포 과정에서 EPS 발포 비드는 발포되는 과정에서 금형(10)의 형태에 따라 EPS 발포 비드 블록의 형태로 성형된다.

이때, 도 1 및 도 2에 도시한 하나 이상의 가압부(170)는 2차 발포 중인 EPS 발포 비드를 가압하여, 각 비드 간의 거리를 좁혀 비드가 밀집되도록 할 수 있다.

이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)를 사용하는 난연성 발포 폴리스티렌 발포체 제조방법은 화재에 취약하다는 발포수지의 단점을 보완하는 한편, 2차 발포 과정에서 난연성 발포 폴리스티렌 발포체를 여러 차례 가압하여 발포체의 밀도를 높여 내구성 및 단열 성능을 향상시킬 수 있다.

이후, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포수지 성형장치(1)를 거친 EPS 발포 비드 블록은 3차 건조기로 투입되어, 3차 건조 과정(S700)을 거친 후, 절단되어 제품의 형태로 완성된다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1 : 발포수지 성형장치
2 : 발포수지 10 : 금형
100 : 하부금형 110 : 하부케이스
111 : 하부공간 113 : 성형공간
115 : 가압공간 120 : 기둥부재
130 : 충격조절부 131 : 조절케이스
132 : 조절나사홀 133 : 조절손잡이
134 : 조절기둥 135 : 조절나사산
136 : 조절브라켓 137 : 조절판
138 : 탄성부재 150 : 하부판
151 : 하부증기홀 153 : 압력조절홀
170 : 가압부 171 : 가압기둥
172 : 가압턱 173 : 가압돌기
190 : 결합부재 300 : 상부금형
310 : 상부케이스 311 : 상부공간
320 : 프레싱기둥 330 : 상부판
331 : 상부증기홀 350 : 걸림턱
600 : 증기부 610 : 가압배관
630 : 공급배관 650 : 배출배관
700: 냉각부 710 : 냉각배관
711 : 냉각노즐 800 : 수지주입부
810 : 수지주입배관 811 : 수지주입노즐
900 : 제어부

Claims (6)

1. 하부증기홀이 형성된 하부판을 갖는 하부금형 및 상부증기홀이 형성된 상부판을 갖는 상부금형을 포함하는 금형;
   상기 금형과 연결되고, 상기 금형에 증기를 공급하는 증기부;
   상기 금형과 연결되고, 상기 금형 내부에 발포수지를 주입하는 수지주입부;
   상기 금형 내부에 위치하여 상기 발포수지에 충격을 가하는 가압부;
   상기 금형과 연결되고, 냉수를 분사하여 상기 발포수지를 냉각하는 냉각부; 및
   상기 수지주입부 및 상기 증기부와 연결되어, 각 구성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 상부금형은,
   내부에 상기 상부판이 위치하는 상부케이스;
   상기 하부금형과 접하는 지점에 형성되는 걸림턱;
   상기 증기부와 연결되고, 상기 상부판과 상기 상부케이스가 형성하는 공간인 상부 캐비티에 저장된 증기를 배출하는 배출배관을 포함하고,
   상기 하부금형은,
   모서리에 기둥부재가 형성되고, 상기 하부판과 상기 기둥부재를 매개로 결합되는 하부케이스;
   상기 기둥부재의 일측에 형성되어, 상기 가압부의 충격강도를 조절할 수 있는 충격조절부;
   상기 하부케이스의 일측면에 형성되고, 상기 증기부와 연결되며, 상기 하부금형 및 상기 가압부가 형성하는 가압공간에 상기 증기부로부터 전송된 증기를 주입하는 가압배관 및
   상기 증기부와 연결되고, 상기 하부판 및 상기 하부케이스가 형성하는 하부공간에 증기를 주입하는 공급배관을 포함하며,
   상기 하부판은,
   상기 가압부와 접하는 지점에 하나 이상의 압력조절홀이 형성되는 발포수지 성형장치.
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