KR101955670B1 - 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표 및 그 제조 방법 - Google Patents

중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 부표는 판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있고, 상기 중공부(13)와 연통되는 병목중공부(11a)가 형성된 원통형 관체로 이루어지되 내주면에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있으며, 상기 상판부(10a), 하판부(10b) 및 측판부(10c) 중 어느 하나에 돌출되도록 설치되어 있는 병목부(11)가 구비되며, 상기 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)이 돌출되게 고정되어 있는 내부금형프레임(10)과; 알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)가 상기 내부금형프레임(10)의 둘레에 설치된 후 발포로에서 발포되어 형성되며, 상기 병목부(11)의 단부 및 조립핀(12) 단부가 외부로 노출되도록 이루어진 알루미늄발포층(20)과; 상기 병목부(11)에 체결되어 중공부(13)를 외부로부터 차단하는 마개(3);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 상부금형과 하부금형 내부로 알루미늄 분말과 점성 발포 조성물이 혼합된 전구체를 주입 후 발포로에서 발포 성형시켜 부표를 제조하되, 금형 내부에 중공부를 갖는 내부금형프레임을 설치한 후 발포 성형시켜 알루미늄발포층, 내부금형프레임이 일체로 형성되면서 중공부가 구비된 부표를 제공할 수 있게 된다.

Description

중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표 및 그 제조 방법{Formed aluminum buoy with hollow cavity and manufacturing method of it}
본 발명은 부표 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 내부에 중공부가 형성되어 제조 과정에서 가열 처리에 따른 발포 과정에서 표면부와 심부의 발포가 균일하게 이루어져 품질이 균일하게 이루어지도록 한, 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
부표는 물 위에 띄워 어떤 표적으로 삼는 물건, 배의 안전 항행을 위해 설치하는 항로 표지, 양식 대상의 종자를 띄우기 위한 용도, 그물의 위치를 표시하기 위한 용도 등 다양한 해양 시설에 활용된다.
이러한 부표는 통상적으로는 스티로폼과 같은 경량의 합성수지 재질을 사용하여 왔다.
그런데, 최근에 들어 합성수지로 인한 바다 오염에 문제가 해양 자원에 미치는 영향이 알려지면서 이러한 합성수지 부표에 대해서 점차 사용을 금지하는 방향으로 정책 전환이 이루어지고 있는 실정이라 하겠다.
이처럼 합성수지를 배제한 부표에 관한 기술을 살펴보면, "알루미늄 부표 및 알루미늄 해상 구조물"(한국 공개특허공보 제10-2018-0027108호, 특허문헌 1)이 공개되어 있다.
특허문헌 1에서는 부구 내부가 빈 알루미늄 재질로 이루어져 있어 금속질을 가지면서도 무게를 최소화하려 하였다.
한편, 발포 알루미늄의 개발은 1948년 Sosnik가 알루미늄에서 수은을 증발시키는 방법으로 최초 개발되었으며, 기 후 1951년에 Elliot에 의해 발포 매개체를 용탕에 혼입하는 방식으로 제조하기 시작했다.
이러한 발포 알루미늄은 일반 금속의 1/10에 불과한 초경량성을 가지는 바, 부표의 재질로 매우 적합한 성능을 가진다.
그러나, 지금까지 발포 알루미늄을 부표의 재료로 활용한 사례는 공개된 바가 없다.
이는 발포 알루미늄을 제조하는 공정상의 원인에 기인하다 할 수 있다.
발포 알루미늄을 제조하는 공법은 크게 주조법과 분말법으로 나뉘어진다.
주조법은 일단 알루미늄을 용융시킨 다음 금속 수소화물이나 아르곤 가스 등을 주입해야 하므로, 인서트시키고자 하는 대상물이 알루미늄의 용융온도까지 버틸 수 없는 것이라면 적용이 불가능하다.
예를 들어 부표로 사용하기 위해서 발포 알루미늄층의 사이에 스티로폼이 끼워져 있는 구조를 제공하고자 할 경우 별도로 제조된 발포 알루미늄 판재 사이에 스티로폼을 끼워 제조할 수 밖에 없다.
그런데, 이 경우 판재의 측벽 쪽으로는 스티로폼이 모두 노출된 구조를 취하기 때문에 스티로폼의 노출을 최소화하고자 하는 경우에는 이 측판을 모두 밀폣힉 마감 처리해야 하는 문제가 발생하게 된다.
또, 분말법은 알루미늄을 원료로 하면서 가열시 발포 성능을 발휘하게 되는 발포 조성물을 첨가하여 예비성형체 즉, 전구체를 제조하고, 금형 내부로 전구체를 투입한 다음 발포로에서의 고온 발포 과정에서 발포가 이루어지게 된다.
이러한 방식은 주조법에 비해 가열 온도는 낮은 것이 사실이나, 이 역시 700℃ ~ 1,000℃의 높은 온도를 가하게 되는 바, 인서트 되는 스티로폼이 상기 온도보다 높은 융점을 갖는 금속이 아닌 이상 인서트가 불가능하다.
한편, 발포 알루미늄을 클로즈 셀 방식으로 제조한다 하고, 공극율을 최대화한다 하더라도 내부에 커다란 빈 공간이 형성되어야만 양식용 물체를 수면 위로 인양시킬 수 있게 된다.
즉, 발포 알루미늄을 소재로 부표를 제조함에 있어서 내부에 빈 공간이 형성되어야 하는데, 기존의 제조 방식으로는 이러한 구조를 저렴하게 실현시키기 어려운 문제점이 있는 것이다.
KR 10-2018-0027108 (2018.03.14)
본 발명의 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표 및 그 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 상부금형과 하부금형 내부로 알루미늄 분말과 점성 발포 조성물이 혼합된 전구체를 주입 후 발포로에서 발포 성형시켜 부표를 제조하되, 금형 내부에 중공부를 갖는 내부금형프레임을 설치한 후 발포 성형시켜 알루미늄발포층, 내부금형프레임이 일체로 형성되면서 중공부가 구비된 부표를 제공하려는 것이다.
특히, 내부금형프레임에는 원통 관체로 이루어진 병목부가 표면에 노출되어 있어 발포로에서의 발포 과정에서 열기가 중공부 내부로 유입되고, 중공부 내주면의 내부금형프레임을 통해 발포 열기가 전구체의 심부 표면을 가열할 수 있도록 하여 표면부와 심부의 발포가 균일하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.
또한, 내부금형프레임의 측면에 관상의 조립핀을 설치함으로써 금형 내부에 내부금형프레임을 정위치 세팅하는 데 활용할 뿐만 아니라, 제조 후에는 제조된 부표끼리 연결핀끼리 조립핀을 이용하여 간편하게 체결 가능하게 함으로써 제조는 물론 시공까지 용이한 제조 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표의 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있는 금속 내부금형프레임(10)을 준비하되, 상기 중공부(13)와 연통되는 병목중공부(11a)가 형성된 원통형 관체로 이루어지되 내주면에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있는 병목부(11)를 상기 상판부(10a)에 고정하고, 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)을 고정하는 프레임준비단계와; 바닥판(101)과, 상기 바닥판(101)에 하단이 연결된 채 상향 돌출되고, 상기 측판부(10c)의 길이보다 길게 이루어져 있는 다수 개의 측판(102)으로 구성되어 바닥판(101)과 측판(102)으로 둘러쌓인 프레임설치공간(130)이 형성되어 있고, 상기 측판(102)에는 외주면에 조립나사산(111)이 형성되어 있는 스페이서(110)가 나사결합되는 하부금형(100)을 준비하되, 바닥판(101)으로부터 상기 스페이서(110)까지의 높이가 상기 하판부(10b)에서부터 조립핀(12)까지의 높이보다 크게 이루어지도록 하는 하부금형준비단계와; 상기 하부금형(100)의 프레임설치공간(130) 내부로 상기 내부금형프레임(10)을 설치하되, 상기 내부금형프레임(10)의 조립핀(12)과 상기 하부금형(100)의 스페이서(110)가 수평으로 일직선이 되도록 한 다음 상기 스페이서(110)를 조립핀(12) 내부로 나사결합하여 내부금형프레임(10)의 하판부(10b)가 상기 바닥판(101) 상부로부터 이격되도록 하고, 측판부(10c)는 상기 측판(102) 내주면과 이격되며, 상판부(10a)는 상기 측판(102) 상단보다 낮게 위치하도록 하는 프레임설치단계와; 알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)를 상기 내부금형프레임(10)을 둘러싼 프레임설치공간(130)에 충전시키는 전구체충전단계와; 상기 병목부(11)와 수직선상으로 일직선을 이루는 관통홀(210)이 형성되어 있는 상부금형(200)을 준비한 후 상기 병목부(11) 단부가 관통홀(210) 둘레 벽면에 맞닿도록 설치하는 상부금형설치단계와; 외주면에 상기 병목나사산(11b)과 나사결합되는 캡나사산(311)이 형성되어 있고, 내부에 연통중공부(312)가 형성되어 있는 몸체부(310)와, 상기 몸체부(310) 상부에 형성되어 있으며, 상기 관통홀(210) 둘레의 상부금형(200) 표면을 지지하는 머리부(320)로 구성된 캡부재(300)를 준비하여, 상기 몸체부(310)를 상기 병목부(11)에 체결하고, 머리부(320)가 관통홀(210) 둘레의 상부금형(200) 표면에 접하는 상태가 되도록 하는 캡설치단계와; 내부에 상기 내부금형프레임(10)이 설치되고, 전구체(20a)가 충진된 상부금형(200)과 하부금형(100)을 발포로에 투입하여, 발포로 내부를 가열하여 전구체의 발포가 이루어지도록 하여 내부금형프레임(10)의 둘레에 발포 알루미늄으로 이루어진 알루미늄발포층(20)을 형성하는 발포단계; 상기 캡부재(300)를 병목부(11)로부터 분리하고, 상부금형(200)과 하부금형(100)을 분리한 후, 병목부(11)에 마개(3)를 설치하는 마감단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 하부금형(100)의 측판(102)에는 상기 스페이서(110)가 체결되기 위한 체결홀(140)이 형성되어 있되, 상기 측판(102)에는 체결홀(140)의 상측으로 상단까지 연장되는 가이드홈(150)이 형성되어 조립핀(12)의 삽입이 가이드되고, 체결홀(140)의 하부에는 측판(102)으로부터 돌출된 가이드턱(160)이 형성되어 내부금형프레임(10) 설치 과정에서 조립핀(12)이 지지되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 중공를 갖는 부표는, 판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있고, 상기 중공부(13)와 연통되는 병목중공부(11a)가 형성된 원통형 관체로 이루어지되 내주면에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있으며, 상기 상판부(10a), 하판부(10b) 및 측판부(10c) 중 어느 하나에 돌출되도록 설치되어 있는 병목부(11)가 구비되며, 상기 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)이 돌출되게 고정되어 있는 내부금형프레임(10)과; 알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)가 상기 내부금형프레임(10)의 둘레에 설치된 후 발포로에서 발포되어 형성되며, 상기 병목부(11)의 단부 및 조립핀(12) 단부가 외부로 노출되도록 이루어진 알루미늄발포층(20)과; 상기 병목부(11)에 체결되어 중공부(13)를 외부로부터 차단하는 마개(3);를 포함하여 구성된다.
또, 상기 알루미늄발포층(20)은 수평 방향으로 연장되어 있고, 서로 상하로 이격된 두 개의 수평부(14a)와, 두 수평부(14a)를 수직 방향으로 가로지르는 두 개의 수직부(14b)로 이루어지며, 육면체의 각 면 표면으로부터 돌출된 돌출부(14)가 형성되어 있고, 수평부(14a)들과 수직부(14b)에 의해 둘러쌓인 부분에는 요홈부(15)가 형성되어 있으며, 상기 두 수평부(14a)에는 상하로 일직선을 이루는 봉관통홀(14c)이 형성되어 있고, 상기 요홈부(15)에는 일측면이 삽입되는 육면체 형상의 발포 알루미늄 연결체(50)가 끼워지고, 상기 연결체(50)에는 봉관통홀(14c)과 일직선을 이루는 보조관통홀(51)이 형성되어 있으며, 보조관통홀(51)과 봉관통홀(14c)이 보조연결핀(60)에 의해 관통됨으로써 서로 인접한 부표(1)가 연결체(50) 및 보조연결핀(60)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결체(50)는 클로즈드 셀 구조로 이루어져 셀 내부에 공기가 채워지고, 수분이 셀 내부로 침투하지 못하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 상부금형과 하부금형 내부로 알루미늄 분말과 점성 발포 조성물이 혼합된 전구체를 주입 후 발포로에서 발포 성형시켜 부표를 제조하되, 금형 내부에 중공부를 갖는 내부금형프레임을 설치한 후 발포 성형시켜 알루미늄발포층, 내부금형프레임이 일체로 형성되면서 중공부가 구비된 부표를 제공할 수 있게 된다.
특히, 내부금형프레임에는 원통 관체로 이루어진 병목부가 표면에 노출되어 있어 발포로에서의 발포 과정에서 열기가 중공부 내부로 유입되고, 중공부 내주면의 내부금형프레임을 통해 발포 열기가 전구체의 심부 표면을 가열할 수 있도록 하여 표면부와 심부의 발포가 균일하게 이루어질 수 있게 된다.
또한, 내부금형프레임의 측면에 관상의 조립핀을 설치함으로써 금형 내부에 내부금형프레임을 정위치 세팅하는 데 활용할 뿐만 아니라, 제조 후에는 제조된 부표끼리 연결핀끼리 조립핀을 이용하여 간편하게 체결 가능하게 함으로써 제조는 물론 시공까지 용이한 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에서 내부금형프레임의 제조 예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에서 하부금형 상부에 내부금형프레임을 배치한 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에서 금형 내부에 상기 내부금형프레임을 설치하고, 그 주변으로 전구체를 충진한 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표를 나타낸 부분절단 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 부표의 조립 예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 부표의 또다른 실시예를 나타낸 사시도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
1. 프레임준비단계
판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있는 금속 내부금형프레임(10)을 준비한다.
도 1에는 양측이 개방된 사각 금속 관을 준비한 후 개방된 양측에 철판을 덧대어 용접함으로써 내부에 중공부(13)가 형성된 내부금형프레임(10)을 제조하는 구성이 도시되어 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 사각 금속판을 다수 준비한 후 이를 육면체 형태로 용접하여 조립하는 경우도 가능하다.
더하여, 원통형 관체로 이루어지는 병목부(11)를 상기 상판부(10a)에 고정한다.
구체적으로 도 1에는 상판부(10a)의 일측을 절개하여 절개홀(10d)를 형성한다.
이때, 병목부(11)의 내부에는 상하로 관통되는 병목중공부(11a)가 형성되고, 병목중공부(11a) 둘레에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 절개홀(10d) 형성 후 병목부(11)를 절개홀(10d)에 끼우거나 맞대어 그 접촉면에 용접 처리함으로써 병목중공부(11a)가 중공부(13)와 연통된 형태의 병목부(11)를 형성하게 된다.
더하여, 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)을 용접 등의 방식으로 고정한다.
2. 하부금형준비단계
바닥판(101)과, 상기 바닥판(101)에 하단이 연결된 채 상향 돌출되고, 상기 측판부(10c)의 길이보다 길게 이루어져 있는 다수 개의 측판(102)으로 구성되어 바닥판(101)과 측판(102)으로 둘러쌓인 프레임설치공간(130)이 형성되어 있는 하부금형(100)을 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 준비한다.
이때, 하부금형(100)의 측판(102)에는 외주면에 조립나사산(111)이 형성되어 있는 스페이서(110)가 나사결합된다.
스페이서(110)의 나사 결합은 수동으로 이루어질 수도 있으나, 도면에 도시된 바와 같이 측판(102)에 스페이서(110)가 나사결합되어 관통 가능하도록 체결홀(140)이 형성되는 한편, 스페이서(110)의 반대쪽 단부측에는 스페이서가동엑츄에이터(620) 및 스페이서구동모터(610)가 연달아 설치되어 있는 스페이서구동장치(600)가 설치될 수도 있다.
여기서 스페이서구동모터(610)는 양방향으로 회전하도록 이루어져 있어 일측 회전시 스페이서(110) 결합, 반대로 회전시 스페이서(110) 분리가 이루어지도록 한다.
이 경우 스페이서구동모터(610)가 작동하면 모터 축이 회전하면서, 모터 축에 설치된 스페이서가동엑츄에이터(620) 가동에 의해 실린더 로드가 회전하면서 전진하게 되고, 이 경우 스페이서(110)가 회전하면서 체결홀(140)에 체결되고, 스페이서(110)의 단부는 프레임설치공간(130) 내측으로 돌출되게 된다.
이때, 하부금형(100)의 바닥판(101)으로부터 상기 스페이서(110)까지의 높이는 상기 하판부(10b)에서부터 조립핀(12)까지의 높이보다 크게 이루어져 스페이서(110)와 조립핀(12) 체결시 내부금형프레임(10)의 하판부(10b)는 바닥판(101) 상부로 이격된 상태가 된다.
더하여, 하부금형(100)의 서로 마주보는 두 측판(102) 사이의 거리는 내부에 설치되는 내부금형프레임(10)의 마주보는 두 측판부(10c) 사이의 거리보다 길게 이루어져 측판부(10c)와 측판(102) 사이 역시 이격되도록 구성된다.
3. 프레임설치단계
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 하부금형(100)의 프레임설치공간(130) 내부로 상기 내부금형프레임(10)을 설치한다.
이때, 상기 내부금형프레임(10)의 조립핀(12)과 상기 하부금형(100)의 스페이서(110)가 수평으로 일직선이 되도록 한 다음 상기 스페이서(110)를 조립핀(12) 내부로 나사결합하여 내부금형프레임(10)의 하판부(10b)가 상기 바닥판(101) 상부로부터 이격되도록 하고, 측판부(10c)는 상기 측판(102) 내주면과 이격되며, 상판부(10a)는 상기 측판(102) 상단보다 낮게 위치하도록 한다.
이때, 하부금형(100)의 측판(102)에는 도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이 체결홀(140)의 상측으로 상단까지 연장되는 가이드홈(150)이 형성되어 조립핀(12)의 측판(102) 내측으로의 삽입이 가이드되고, 체결홀(140)의 하부에는 도 2에 도시된 것처럼 측판(102)으로부터 돌출된 가이드턱(160)이 형성되어 내부금형프레임(10) 설치 과정에서 조립핀(12)이 지지되도록 이루어질 수 있다.
이는 하부금형(100) 내부에 내부금형프레임(10)을 미고정 상태로 위치시키는 경우 별도의 동력적 수단 없이도 자연스럽게 가이드가 이루어지면서 위치가 고정되도록 하여 조립핀(12)과 스페이서(110)간의 체결이 용이하게 이루어질 수 있게 해준다.
4. 전구체충전단계
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 또는 압출 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)를 상기 내부금형프레임(10)을 둘러싼 프레임설치공간(130)에 충전시킨다.
이러한 전구체(20a)는 공지의 분말법에 적용되는 것을 적용하면 된다.
발포조성물의 예로는 수용성 수지 결합제와 물, 티탄을 함유하는 발포 보조제 분말을 혼합하여 구성될 수 있다.
즉, 알루미늄 분말, 티탄 함유 발포 보조제 분말, 수용성 수지 결합제, 물을 고르게 혼합한 후 압연기에 투입하여 압연하거나, 압출기로 투입하여 압출하면서 일정 크기로 절단하여 전구체를 제조할 수 있다.
5. 상부금형설치단계
상기 병목부(11)와 수직선상으로 일직선을 이루는 관통홀(210)이 형성되어 있는 상부금형(200)을 준비한 후 상기 병목부(11) 단부가 관통홀(210) 둘레 벽면에 맞닿도록 설치한다.
이러한 상부금형(200)의 설치는 수작업으로 이루어질 수도 있으며, 도 2와 같이 기계적 수단에 의해 설치될 수 있다.
도 2, 3에 도시된 구성은 상부금형(200)의 상부에 유압 실린더 등과 같은 상하이동장치(800)가 연결되어 있어 유압 작동에 의해 상부금형(200)의 상하 이동이 이루어지도록 이루어져 있다.
이러한 상부금형(200)의 하강 이동시 관통홀(210) 둘레의 벽면 즉 저면은 상기 병목부(11)의 상단에 맞닿아 지지되며, 이때 관통홀(210)은 병목부(11)의 내경과 동일 내경을 갖도록 이루어짐이 바람직하다.
6. 캡설치단계
외주면에 상기 병목나사산(11b)과 나사결합되는 캡나사산(311)이 형성되어 있고, 내부에 연통중공부(312)가 형성되어 있는 몸체부(310)와, 상기 몸체부(310) 상부에 형성되어 있으며, 상기 관통홀(210) 둘레의 상부금형(200) 표면을 지지하는 머리부(320)로 구성된 캡부재(300)를 준비한다.
이어 상기 몸체부(310)를 상기 병목부(11)에 나사결합하여 체결하고, 머리부(320)가 관통홀(210) 둘레의 상부금형(200) 표면에 접하는 상태가 되도록 한다.
도면에서는 상기 캡부재(300)의 상측에 캡구동엑츄에이터(720)가 설치되고, 연이어 캡구동모터(710)가 설치되어 있는 캡구동장치(700)가 구비되어 캡구동모터(710)의 회전과 캡구동엑츄에이터(720)의 작동에 의해 캡부재(300)가 상하 이동하면서 회전하도록 이루어져 캡부재(300)가 병목부(11)에 나사결합이 기계적으로 이루어지도록 한 예가 도시되어 있다.
이때, 캡구동모터(710)는 양방향 모터로 이루어져 캡부재(300)의 설치 및 분리가 모두 가능하도록 이루어진다.
이러한 캡부재(300)와 병목부(11)의 나사결합과, 스페이서(110)와 조립핀(12)의 나사 결합이 이루어져 있으며, 병목부(11)와 조립핀(12)이 모두 내부금형프레임(10)에 일체로 고정된 상태이므로 상부금형(200)과 하부금형(100)이 상호 고정된 형태를 이루도록 하여 도 2, 3과 같은 상하이동장치(800)가 구비되지 않더라도 상부금형(200)과 하부금형(100)이 고정된 상태를 유지할 수 있게 해줘 별도의 고정 수단 없이도 발포 압력에 의한 상부금형(200)의 이탈을 방지하게 해준다.
즉, 캡부재(300)는 병목부(11)와의 결합시에는 상부금형(200)의 이탈을 방지하는 역할을 해주게 되며, 하기의 발포단계에서는 전구체(20a)가 중공부(13)로 유입되는 것을 방지해주는 역할을 하게 된다.
7. 발포단계
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 내부에 상기 내부금형프레임(10)이 설치되고, 전구체(20a)가 충진된 상부금형(200)과 하부금형(100)을 발포로(500)에 투입하여, 발포로(500) 내부를 가열장치(400) 등으로 가열하여 전구체(20a), 보다 구체적으로는 발포조성물의 발포가 이루어지도록 하여 내부금형프레임(10)의 둘레에 발포 알루미늄으로 이루어진 알루미늄발포층(20)을 형성한다.
도 2, 3에는 이해의 편리를 위해 발포로(500) 내부에 상부금형(200) 및 하부금형(100) 외의 스페이서구동장치(600), 캡구동장치(700), 상하이동장치(800) 등이 설치되어 있는 구조를 제시하였는데, 이들은 발포로(500) 내부에 위치하는 것으로 한정되어 이해될 것은 아니며, 발포로(500) 외부에 설치될 수도 있다 할 것이다.
만약, 발포로(500) 내부에 위치하는 경우에는 이들 장치의 노출을 최소화하기 위한 격벽(510)들이 설치될 수도 있다.
8. 마감단계
캡부재(300)가 설치된 상태로 발포 공정이 완료되고 난 이후에는 캡부재(300)를 병목부(11)로부터 분리하고, 상부금형(200)과 하부금형(100)을 본 발명의 부표(1)로부터 분리하고, 마개(3)를 병목부(11)에 체결하여 중공부(13)를 외부와 차단된 상태가 되도록 한다.
이를 위해 마개(3)와 병목부(11)의 접촉면에는 미도시된 패킹이 설치됨은 자명하다 할 것이다.
도 4 및 도 5에는 이상과 같은 공정에 의해 제조된 본 발명의 중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표가 도시되어 있다.
도시된 본 발명의 부표는 크게 내부금형프레임(10)과 그 외부의 알루미늄발포층(20)으로 이루어진다.
내부금형프레임(10)은 전술한 바와 같이 판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있다.
더하여, 상기 중공부(13)와 연통되는 병목중공부(11a)가 형성된 원통형 관체로 이루어지되 내주면에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있으며, 상기 상판부(10a), 하판부(10b) 및 측판부(10c) 중 어느 하나에 돌출되도록 설치되어 있는 병목부(11)가 구비되어 있으며, 병목부(11)에는 마개(3)가 설치되어 중공부(13)를 외부와 격리시킨다.
또, 상기 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)이 돌출되게 고정되어 있다.
알루미늄발포층(20)은 전술한 바와 같이 알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)가 상기 내부금형프레임(10)의 둘레에 설치된 후 발포로(500)에서 발포되어 형성되는데, 전술한 상부금형(200)과 하부금형(100)의 구조로 인해 제조 후 상기 병목부(11)의 단부 및 조립핀(12) 단부가 외부로 노출되도록 이루어진다.
도 6에는 이상과 같이 구성된 본 발명의 부표(1)들이 연결핀(2)에 의해 상호 연결된 상태가 도시되어 있다.
즉, 각 부표(1)의 조립핀(12) 내부로 연결핀(2)이 나사결합되는 방식에 의해 종래와 달리 간편하게 발포 알루미늄으로 이루어진 부표들이 용이하게 결합됨을 알 수 있다.
더하여, 본 발명의 부표(1)는 도시된 조립핀(12)에 마개(3)가 끼워질 수 있다.
이 경우 중공부(13)에 공기가 채워진 상태로 외부로부터 격리된 상태가 될 수 있으며, 특히 중공부(13) 내부에 발포수지층(40)이 형성되는 경우 발포수지층(40)을 완전히 외부로부터 격리시켜 화재에 대한 불연성 성능을 완벽하게 제공할 수 있게 된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 부표(1)는 도시된 바와 같은 장방형 형태로 한정되는 것은 아니며, 금형들의 내주면 형상에 따라 다양한 형태가 가능하다 할 것이다.
일예로 도 7에 도시된 형상은 전체적으로는 육면체 형상을 취하면서 외주면은 다수의 돌출 부위 및 홀이 형성된 예이다.
보다 구체적으로, 부표(1)의 측벽면에는 수평 방향으로 연장되어 있고, 서로 상하로 이격된 두 개의 수평부(14a)와, 두 수평부(14a)를 수직 방향으로 가로지르는 두 개의 수직부(14b)로 이루어지며, 육면체의 각 면 표면으로부터 돌출된 돌출부(14)가 형성되어 있고, 수평부(14a)들과 수직부(14b)에 의해 둘러쌓인 부분에는 요홈부(15)가 형성된 구성이 도시되어 있다.
더하여, 두 수평부(14a)에는 상하로 일직선을 이루는 봉관통홀(14c)이 형성되어 있다.
한편, 상기 요홈부(15)에는 일측면이 삽입되는 육면체 형상의 발포 알루미늄 연결체(50)가 끼워지는데, 이 연결체(50)에도 봉관통홀(14c)과 일직선을 이루는 보조관통홀(51)이 형성되고, 보조관통홀(51)과 봉관통홀(14c)이 보조연결핀(60)에 의해 관통됨으로써 서로 인접한 부표(1)가 연결체(50) 및 보조연결핀(60)에 의해 서로 연결된다.
이때, 연결체(50)는 클로즈드 셀 구조로 이루어져 셀 내부에 공기가 채워지고, 수분이 셀 내부로 침투하지 못하도록 이루어짐이 바람직하다.
이상과 같은 구성의 주요 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 조립핀(12)은 제조 공정상에서 스페이서(110)에 체결되는데, 이에 따라 별도의 간격재 없이 내부금형프레임(10)의 바닥면이 하부금형(100) 상부로부터 이격되고, 내부금형프레임(10)의 외벽면이 하부금형(100)의 측벽면으로부터 이격되어 전구체(20a)의 충전이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
또한, 제조 후의 조립핀(12)은 인접한 부표(1)들끼리의 연결에 도 7과 같은 연결핀(2)을 통해 이루어질 수 있게 된다.
이는 발포 알루미늄 재질의 경우 인접한 발포 알루미늄끼리의 결합이 용이하지 못했던 것과도 크게 차별된다 할 것이다.
특히, 조립핀(12)들은 내부의 견고한 금속질의 내부금형프레임(10)에 고정되어 있기 때문에 매우 견고한 결합력을 제공할 수 있게 된다.
더 나아가, 너트 상으로 이루어진 조립핀(12)으로 인해, 볼트 형상으로 이루어지는 연결핀(2)의 결합 정도에 따라 시공 오차를 극복할 수도 있게 된다.
한편, 캡부재(300)는 전술한 바와 같이 제조 과정에서는 병목부(11)에 나사결합되어 상부금형(200)과 하부금형(100)이 상호 고정되도록 하는 역할을 해줄 뿐만 아니라, 발포 공정에서 전구체(20a)의 액상 성분이 병목부(11)와 상부금형(200) 사이의 미세한 틈을 통해 유입되는 것을 억제해주는 역할을 해주게 된다.
더불어, 본 발명에서 내부금형프레임(10)은 견고한 금속질로 이루어질 뿐만 아니라, 전술한 조립핀(12) 및 병목부(11)가 일체로 연결된 구조를 취하기 때문에 제조 공정에서 상부금형(200) 및 하부금형(100) 사이에서 이격된 정위치 세팅이 용이할 뿐만 아니라, 제조 후에는 인접판 부표(1)끼리의 견고한 연결이 가능하도록 해준다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 부표는 금형의 표면 처리에 따라 알루미늄발포층(20)의 표면에 다양한 문양이나 모양을 연출하거나, 특수 도장을 통한 색상 처리로 다양한 디자인적 요소의 연출이 가능하다 할 것이며, 도시된 구조 외에 상부 구조물과의 연결을 위한 홀, 홈, 등의 형성이 용이하다 할 것이다.
이상과 같이 구성된 본 발명은 다양한 해양 시설물이나 선박 등에 적용될 수 있다 할 것이다.
1 : 부표 2 : 연결핀
3 : 마개 10 : 내부금형프레임
10a : 상판부 10b : 하판부
10c : 측판부 10d : 절개홀
11 : 병목부 11a : 병목중공부
11b : 병목나사산 12 : 조립핀
12a : 조립핀나사산 13 : 중공부
14 : 돌출부 14a : 수평부
14b : 수직부 14c : 봉관통홀
15 : 요홈부 20 : 알루미늄발포층
20a : 전구체 50 : 연결체
51 : 보조관통홀 60 : 보조연결핀
40 : 발포수지층 100 : 하부금형
101 : 바닥판 102 : 측판
110 : 스페이서 111 : 조립나사산
130 : 프레임설치공간 140 : 체결홀
150 : 가이드홈 160 : 가이드턱
200 : 상부금형 210 : 관통홀
300 : 캡부재 310 : 몸체부
311 : 캡나사산 312 : 연통중공부
320 : 머리부 400 : 가열장치
500 : 발포로 510 : 격벽
600 : 스페이서구동장치 610 : 스페이서구동모터
620 : 스페이서가동엑츄에이터 700 : 캡구동장치
710 : 캡구동모터 720 : 캡구동엑츄에이터
800 : 상하이동장치

Claims (5)

  1. 부표의 제조 방법에 있어서,
    판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있는 금속 내부금형프레임(10)을 준비하되, 상기 중공부(13)와 연통되는 병목중공부(11a)가 형성된 원통형 관체로 이루어지되 내주면에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있는 병목부(11)를 상기 상판부(10a)에 고정하고, 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)을 고정하는 프레임준비단계와;
    바닥판(101)과, 상기 바닥판(101)에 하단이 연결된 채 상향 돌출되고, 상기 측판부(10c)의 길이보다 길게 이루어져 있는 다수 개의 측판(102)으로 구성되어 바닥판(101)과 측판(102)으로 둘러쌓인 프레임설치공간(130)이 형성되어 있고, 상기 측판(102)에는 외주면에 조립나사산(111)이 형성되어 있는 스페이서(110)가 나사결합되는 하부금형(100)을 준비하되, 바닥판(101)으로부터 상기 스페이서(110)까지의 높이가 상기 하판부(10b)에서부터 조립핀(12)까지의 높이보다 크게 이루어지도록 하는 하부금형준비단계와;
    상기 하부금형(100)의 프레임설치공간(130) 내부로 상기 내부금형프레임(10)을 설치하되, 상기 내부금형프레임(10)의 조립핀(12)과 상기 하부금형(100)의 스페이서(110)가 수평으로 일직선이 되도록 한 다음 상기 스페이서(110)를 조립핀(12) 내부로 나사결합하여 내부금형프레임(10)의 하판부(10b)가 상기 바닥판(101) 상부로부터 이격되도록 하고, 측판부(10c)는 상기 측판(102) 내주면과 이격되며, 상판부(10a)는 상기 측판(102) 상단보다 낮게 위치하도록 하는 프레임설치단계와;
    알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)를 상기 내부금형프레임(10)을 둘러싼 프레임설치공간(130)에 충전시키는 전구체충전단계와;
    상기 병목부(11)와 수직선상으로 일직선을 이루는 관통홀(210)이 형성되어 있는 상부금형(200)을 준비한 후 상기 병목부(11) 단부가 관통홀(210) 둘레 벽면에 맞닿도록 설치하는 상부금형설치단계와;
    외주면에 상기 병목나사산(11b)과 나사결합되는 캡나사산(311)이 형성되어 있고, 내부에 연통중공부(312)가 형성되어 있는 몸체부(310)와, 상기 몸체부(310) 상부에 형성되어 있으며, 상기 관통홀(210) 둘레의 상부금형(200) 표면을 지지하는 머리부(320)로 구성된 캡부재(300)를 준비하여, 상기 몸체부(310)를 상기 병목부(11)에 체결하고, 머리부(320)가 관통홀(210) 둘레의 상부금형(200) 표면에 접하는 상태가 되도록 하는 캡설치단계와;
    내부에 상기 내부금형프레임(10)이 설치되고, 전구체(20a)가 충진된 상부금형(200)과 하부금형(100)을 발포로에 투입하여, 발포로 내부를 가열하여 전구체의 발포가 이루어지도록 하여 내부금형프레임(10)의 둘레에 발포 알루미늄으로 이루어진 알루미늄발포층(20)을 형성하는 발포단계;
    상기 캡부재(300)를 병목부(11)로부터 분리하고, 상부금형(200)과 하부금형(100)을 분리한 후, 병목부(11)에 마개(3)를 설치하는 마감단계;를 포함하여 구성된,
    중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부금형(100)의 측판(102)에는 상기 스페이서(110)가 체결되기 위한 체결홀(140)이 형성되어 있되,
    상기 측판(102)에는 체결홀(140)의 상측으로 상단까지 연장되는 가이드홈(150)이 형성되어 조립핀(12)의 삽입이 가이드되고,
    체결홀(140)의 하부는 측판(102)으로부터 돌출된 가이드턱(160)이 형성되어 내부금형프레임(10) 설치 과정에서 조립핀(12)이 지지되도록 이루어진 것을 특징으로 하는,
    중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표의 제조 방법.
  3. 부표에 있어서,
    판상의 상판부(10a)와, 상기 상판부(10a) 하부에 이격되어 설치되어 있는 판상의 하판부(10b)와, 상기 상판부(10a)와 하판부(10b)를 연결하여 측벽면을 형성하는 다수 개의 판상 측판부(10c)가 형성되어 내부에 중공부(13)가 형성되어 있고,
    상기 중공부(13)와 연통되는 병목중공부(11a)가 형성된 원통형 관체로 이루어지되 내주면에는 병목나사산(11b)이 형성되어 있으며, 상기 상판부(10a), 하판부(10b) 및 측판부(10c) 중 어느 하나에 돌출되도록 설치되어 있는 병목부(11)가 구비되며, 상기 측판부(10c)에는 내주면에 조립핀나사산(12a)이 형성되어 있는 관상의 조립핀(12)이 돌출되게 고정되어 있는 내부금형프레임(10)과;
    알루미늄 분말과 점성을 갖는 발포조성물이 혼합된 상태에서 압연 처리된 후 절단된 다수 개의 전구체(20a)가 상기 내부금형프레임(10)의 둘레에 설치된 후 발포로에서 발포되어 형성되며, 상기 병목부(11)의 단부 및 조립핀(12) 단부가 외부로 노출되도록 이루어진 알루미늄발포층(20)과;
    상기 병목부(11)에 체결되어 중공부(13)를 외부로부터 차단하는 마개(3);를 포함하여 구성된,
    중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 알루미늄발포층(20)은 수평 방향으로 연장되어 있고, 서로 상하로 이격된 두 개의 수평부(14a)와, 두 수평부(14a)를 수직 방향으로 가로지르는 두 개의 수직부(14b)로 이루어지며, 육면체의 각 면 표면으로부터 돌출된 돌출부(14)가 형성되어 있고, 수평부(14a)들과 수직부(14b)에 의해 둘러쌓인 부분에는 요홈부(15)가 형성되어 있으며, 상기 두 수평부(14a)에는 상하로 일직선을 이루는 봉관통홀(14c)이 형성되어 있고,
    상기 요홈부(15)에는 일측면이 삽입되는 육면체 형상의 발포 알루미늄 연결체(50)가 끼워지고, 상기 연결체(50)에는 봉관통홀(14c)과 일직선을 이루는 보조관통홀(51)이 형성되어 있으며, 보조관통홀(51)과 봉관통홀(14c)이 보조연결핀(60)에 의해 관통됨으로써 서로 인접한 부표(1)가 연결체(50) 및 보조연결핀(60)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연결체(50)는 클로즈드 셀 구조로 이루어져 셀 내부에 공기가 채워지고, 수분이 셀 내부로 침투하지 못하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    중공부를 갖는 발포 알루미늄 부표.
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