KR101960419B1 - 우레탄 발포체 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

우레탄 발포체 제조 시스템이 개시되며, 상기 우레탄 발포체 제조 시스템은, 주제가 수용되는 주제 탱크; 경화제가 수용되는 경화제 탱크; 주제와 경화제를 혼합하는 발포기; 상기 주제 탱크로부터 연장되어 상기 발포기와 연결되는 주제 연결관 및 상기 주제 연결관과 상기 주제 탱크를 선택적으로 연통시키는 주제 탱크 밸브를 포함하는 주제 공급부; 상기 경화제 탱크로부터 연장되어 상기 발포기와 연결되는 경화제 연결관 및 상기 경화제 연결관과 상기 경화제 탱크를 선택적으로 연통시키는 경화제 탱크 밸브를 포함하는 경화제 공급부; 상기 주제 탱크 내의 온도를 조절하는 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 탱크 내의 온도를 조절하는 경화제 온도 조절 구조체를 포함하는 온도 조절부; 상기 주제 탱크 내의 온도를 측정하는 주제 탱크 온도 센서, 상기 경화제 탱크 내의 온도를 측정하는 경화제 탱크 온도 센서, 상기 주제 연결관 내에서 주제의 상기 주제 연결관 통과시 온도를 측정하는 주제 연결관 온도 센서 및 상기 경화제 연결관 내에서 경화제의 상기 경화제 연결관 통과시 온도를 측정하는 경화제 연결관 온도 센서를 포함하는 센서부; 및 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 오프(OFF) 시키고, 상기 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 온도 조절 구조체 중 하나 이상을 온(ON)하고, 상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하고, 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하면, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 온할 수 있다.

Description

우레탄 발포체 제조 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING URETHANE FOAM}

본원은 우레탄 발포체 제조 시스템에 관한 것이다.

우레탄 발포체(Foam)는 자체의 단열성, 경량성, 완충성 등의 성질을 활용하여 단독 또는 기타 재료와 복합화하여 단열재, 경량구조재, 완충재 등으로써 광범위하게 사용되고 있다. 특히 경질 우레탄 발포체는 실용적인 단열재 중에서 열전도율이 가장 낮은 우수한 단열특성으로 인해 냉장고용 단열재, 건축용 단열재, 높은 단열도가 요구되는 전자제품 등에 널리 사용되고 있다.

우레탄 발포체의 제조는 폴리올 공급탱크 및 이소시아네이트 공급탱크 각각으로부터 폴리올과 이소시아네이트가 공급되어 혼합되는 발포기를 통해 이루어지는데, 발포기에서 혼합되는 폴리올과 이소시아네이트의 균질 혼합물이 정해진 형상을 갖는 제품 몰드의 내부로 공급되어 부가반응에 의해 다양한 형태의 우레탄 폼 제품이 만들어지는 것이 일반적이다.

그런데, 폴리올 공급탱크 및 이소시아네이트 공급탱크에는 각각 폴리올 원료 및 이소시아네이트 원료가 구비될 때, 이러한 원료들의 온도가 지나치게 저온이 되면 발포기에서의 반응성이 저하될 수 있고, 지나치게 고온이 되면 원료들을 변질시켜 제조된 우레탄 발포체의 물성이 열화될 수 있었다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록실용신안공보 제20-0202234호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폴리올 원료 및 이소시아네이트 원료를 발포기에 제공하기 전에 원료들의 온도를 적절하게 조절할 수 있는 우레탄 발포체 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 우레탄 발포체 제조 시스템은, 주제가 수용되는 주제 탱크; 경화제가 수용되는 경화제 탱크; 주제와 경화제를 혼합하는 발포기; 상기 주제 탱크로부터 연장되어 상기 발포기와 연결되는 주제 연결관 및 상기 주제 연결관과 상기 주제 탱크를 선택적으로 연통시키는 주제 탱크 밸브를 포함하는 주제 공급부; 상기 경화제 탱크로부터 연장되어 상기 발포기와 연결되는 경화제 연결관 및 상기 경화제 연결관과 상기 경화제 탱크를 선택적으로 연통시키는 경화제 탱크 밸브를 포함하는 경화제 공급부; 상기 주제 탱크 내의 온도를 조절하는 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 탱크 내의 온도를 조절하는 경화제 온도 조절 구조체를 포함하는 온도 조절부; 상기 주제 탱크 내의 온도를 측정하는 주제 탱크 온도 센서, 상기 경화제 탱크 내의 온도를 측정하는 경화제 탱크 온도 센서, 상기 주제 연결관 내에서 주제의 상기 주제 연결관 통과시 온도를 측정하는 주제 연결관 온도 센서 및 상기 경화제 연결관 내에서 경화제의 상기 경화제 연결관 통과시 온도를 측정하는 경화제 연결관 온도 센서를 포함하는 센서부; 및 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 오프(OFF) 시키고, 상기 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 온도 조절 구조체 중 하나 이상을 온(ON)하고, 상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하고, 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하면, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 온할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 주제 탱크의 온도 및 경화제 탱크의 온도에 따라 주제 온도 조절 구조체 및 경화제 온도 구조체 각각이 주제 탱크의 온도 및 경화제 탱크의 온도를 조절할 수 있어, 주제 및 경화제 각각이 발포기에 공급되기 전에 합당한 주제 온도 및 경화제 온도를 가질 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포체 제조 시스템의 개략적인 개념도이다.
도 2는 열림 상태인 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포제 제조 시스템의 몰드부의 개략적인 단면도이다.
도 3은 닫힘 상태인 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포체 제조 시스템의 몰드부의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 A의 확대도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 하측, 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면, 도 2를 보았을 때, 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 6시 방향이 하측 등이 될 수 있다.

본원은 우레탄 발포체 제조 시스템에 관한 것이다.

이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포체 제조 시스템(이하 '본 제조 시스템'이라 함)에 대해 설명한다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포체 제조 시스템의 개략적인 개념도이고, 도 2는 열림 상태인 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포제 제조 시스템의 몰드부의 개략적인 단면도이며, 도 3은 닫힘 상태인 본원의 일 실시예에 따른 우레탄 발포체 제조 시스템의 몰드부의 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 3의 A의 확대도이다.

도 1을 참조하면, 본 제조 시스템은 주제가 수용되는 주제 탱크(1)를 포함한다. 주제는 폴리올을 포함할 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 제조 시스템은 경화제가 수용되는 경화제 탱크(2)를 포함한다. 경화제는 이소시아네이트를 포함할 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 제조 시스템은 주제와 경화제를 혼합하는 발포기(3)를 포함한다. 발포기(3)는 후술하는 주제 공급부(4) 및 경화제 공급부(5) 각각에 의해 주제 및 경화제 각각이 공급되면 공급되는 주제와 경화제를 혼합하여 화학적 반응을 일으켜 우레탄 폼(주제와 경화제 혼합물)을 형성할 수 있고, 형성된 주제와 경화제 혼합물이 몰드부(6)에 공급되면, 몰드부(6)에서 성형된 우레탄 발포체가 제조될 수 있다.

또한, 발포기(3)는 주제와 경화제를 고압으로 혼합하는 고압 혼합부 및 주제와 경화제를 저압으로 혼합하는 저압 혼합부를 포함할 수 있다. 또한, 제어부는 주제 및 경화제가 고압 혼합부 및 저압 혼합부 중 하나에 선택적으로 공급되도록, 주제 공급부(4) 및 경화제 공급부(5)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 고압 혼합부로 우레탄 발포체가 제조될 필요가 있는 경우, 사용자는 주제 탱크(1)에 고압 혼합부에 공급되기에 적합한 주제를 공급하고, 경화제 탱크(2)에 고압 혼합부에 공급되기에 적합한 경화제를 공급한 후, 주제 공급부(4) 및 경화제 공급부(5)가 주제 및 경화제를 고압 혼합부에 공급하도록 외부에서 명령어를 입력(설정)할 수 있고, 제어부는 이러한 외부에서 입력된 명령에 따라, 주제 공급부(4) 및 경화제 공급부(5) 각각이 주제 및 경화제 각각을 고압 혼합부에 공급하게 할 수 있다. 또한, 반대로, 저압 혼합부로 우레탄 발포체가 제조될 필요가 있는 경우, 사용자는 주제 탱크(1)에 저압 혼합부에 공급되기에 적합한 주제를 공급하고, 경화제 탱크(2)에 저압 혼합부에 공급되기에 적합한 경화제를 공급한 후, 주제 공급부(4) 및 경화제 공급부(5)가 주제 및 경화제를 저압 혼합부에 공급하도록 외부에서 명령어를 입력(설정)할 수 있고, 제어부는 이러한 외부에서 입력된 명령에 따라, 주제 공급부(4) 및 경화제 공급부(5) 각각이 주제 및 경화제 각각을 저압 혼합부에 공급하게 할 수 있다.

예를 들어, 고압 혼합부에서 주제와 경화제는 스톤 펌프에 의한 150bar 내지 300bar로 압축된 후 충돌분사 (impingement injection)에 의하여 혼합되되 운동에너지 흐름에 의하여 혼합될 수 있다. 이러한 고압 혼합부는 주제와 경화제가 혼합되는 믹싱헤드를 포함할 수 있다. 후술하는 배출 유닛(7)은 고압 혼합부의 믹싱헤드와 연결된 제1 노즐을 포함할 수 있고, 제1 노즐은 믹싱헤드에 연결되어 고압의 공기를 이용하여 혼합된 주제와 경화제를 배출할 수 있다. 또한, 저압 혼합부에서 주제와 경화제는 3bar 내지 40bar의 압력으로 혼합할 수 있다. 참고로, 이러한 저압 혼합부는 주제와 경화제가 수용되는 저압 혼합부 탱크 및 주제와 경화제를 혼합하는 임팰러를 포함할 수 있다. 또한, 후술하는 배출 유닛(7)은 임팰러에 의해 혼합된 주제와 경화제를 배출하는 제2 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 제조 시스템은 주제 공급부(4)를 포함한다. 주제 공급부(4)는 주제 탱크(1)로부터 연장되어 발포기(3)와 연결되는 주제 연결관(41) 및 주제 연결관(41)과 주제 탱크(1)를 선택적으로 연통시키는 주제 탱크 밸브(42)를 포함한다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 제조 시스템은 경화제 공급부(5)를 포함한다. 경화제 공급부(5)는 경화제 탱크(2)로부터 연장되어 발포기(3)와 연결되는 경화제 연결관(51) 및 경화제 연결관(51)과 경화제 탱크(2)를 선택적으로 연통시키는 경화제 탱크 밸브(52)를 포함한다.

본 제조 시스템에 의하면, 주제 탱크 밸브(42)가 온(ON)된 상태일 때, 주제 탱크(1) 내의 주제가 주제 연결관(41)을 통해 발포기(3) 내로 유입될 수 있고, 경화제 탱크 밸브(52)가 온된 상태일 때, 경화제 탱크(2) 내의 경화제가 경화제 연결관(51)을 통해 발포기(3) 내로 유입될 수 있으며, 발포기(3)가 주제와 경화제를 혼합하여 우레탄 폼을 형성할 수 있다.

또한, 본 제조 시스템은 주제 탱크(1) 내의 온도를 조절하는 주제 온도 조절 구조체 및 경화제 탱크(2) 내의 온도를 조절하는 경화제 온도 조절 구조체를 포함하는 온도 조절부를 포함한다. 주제 온도 조절 구조체는 주제 탱크(1)를 가열하는 열선 및 주제 탱크(1)를 냉각시키는 쿨러를 포함할 수 있다. 또한, 및 경화제 온도 조절 구조체는 경화제 탱크(2)를 가열하는 열선 및 경화제 탱크(2)를 냉각시키는 쿨러를 포함할 수 있다.

또한, 본 제조 시스템은 센서부를 포함한다. 센서부는 주제 탱크(1) 내의 온도를 측정하는 주제 탱크 온도 센서 및 경화제 탱크(2) 내의 온도를 측정하는 경화제 탱크 온도 센서를 포함한다.

또한, 본 제조 시스템은 제어부를 포함한다. 제어부는 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는, 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 주제 탱크 밸브(42) 및 경화제 탱크 밸브(52)를 오프(OFF) 시키고, 주제 온도 조절 구조체 및 경화제 온도 조절 구조체 중 하나 이상을 온(ON)한다. 발포기(3)에 공급되기 전에 주제 및 경화제의 온도가 지나치게 낮으면 발포기(3)에서의 반응성이 저하될 수 있고, 주제 및 경화제의 온도가 지나치게 높으면 제조되는 우레탄 발포체의 물성이 열화될 수 있으므로, 효율적이고 고품질의 우레탄 발포체가 제조되기 위해, 주제 및 경화제는 혼합되기 전에 미리 설정된 온도를 가질 필요가 있다. 이에 따라, 제1 미리 설정된 주제 온도 범위 및 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위는 주제 및경화제가 발포기(3)에서 혼합되기 전에 가져야하는 온도를 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하고, 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하면, 주제 탱크 밸브(42) 및 경화제 탱크 밸브(52)를 온한다.

즉, 제어부는 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는, 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 주제 탱크 밸브(42) 및 경화제 탱크 밸브(52)를 오프시켜 주제와 경화제가 발포기(3)로 공급되는 것을 차단한 후, 주제 온도 조절 구조체 및 경화제 온도 조절 구조체 중 하나 이상을 구동시켜 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하고, 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하면, 주제 탱크 밸브(42) 및 경화제 탱크 밸브(52)를 온하여, 주제와 경화제를 발포기(3)에 공급할 수 있다.

또한, 제어부는, 주제 온도 조절 구조체가 주제 탱크(1) 내의 온도를 높이는 경우, 주제 탱크(1)의 승온 속도를 산정하고, 주제 온도 조절 구조체가 주제 탱크(1) 내의 온도를 낮추는 경우, 주제 탱크(1)의 냉각 속도를 산정할 수 있다.

또한, 제어부는 경화제 온도 조절 구조체가 경화제 탱크(2) 내의 온도를 높이는 경우, 경화제 탱크(2)의 승온 속도를 산정하고, 경화제 온도 조절 구조체가 경화제 탱크(2) 내의 온도를 낮추는 경우, 경화제 탱크(2)의 냉각 속도를 산정할 수 있다.

또한, 제어부는 주제 탱크(1)의 승온 속도 또는 주제 탱크(1)의 냉각 속도를 기반으로 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도가 되는데 필요한 시간 및 경화제 탱크(2)의 승온 속도 또는 경화제 탱크(2)의 냉각 속도를 기반으로 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도가 되는데 필요한 시간을 산정할 수 있다.

또한, 제어부는 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도가 되는데 필요한 시간과 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도가 되는데 필요한 시간이 대응되도록, 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 온도 조절 구조체를 제어할 수 있다.

이에 따르면, 주제와 경화제는 서로 대응되는 시간(동일한 시간 또는 차이가 얼마 나지 않는 시간)에 발포기(3)에 공급되기 적합한 온도를 갖게 될 수 있다. 예를 들어, 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도(주제 탱크(1)의 온도)가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하게 되는 시점이 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도(경화제 탱크(2)의 온도)가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하게 되는 시점보다 빠른 경우, 주제 온도 조절 구조체는 경화제 탱크(2)의 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하게 될 때까지 주제 탱크의 온도를 제1 미리 설정된 주제 온도 범위 내에서 유지시키기 위해 지속적으로 구동될 필요가 있다. 이러한 경우, 주제 탱크의 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위보다 높아지는 것을 막거나 낮아지는 것을 막기 위해 열선 및 쿨러가 지속적으로 작동될 필요가 있기 때문에, 에너지가 낭비될 수 있고, 비효율적일 수 있다. 그러나, 본 제조 시스템에 의하면, 제어부가 주제 탱크(1)의 온도 변화 속도(승온 속도 또는 냉각 속도) 및 경화제 탱크(2)의 온도 변화 속도 각각을 기초로 주제 탱크(1)의 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하게 되는 시간과 경화제 탱크(2)의 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하게 되는 시간이 동일 내지 소정의 차이 내에서 동일하도록 주제 온도 조절 구조체와 경화제 온도 조절 구조체를 조절할 수 있다.

또한, 본 제조 시스템에 있어서, 센서부는 주제 연결관(41) 내에서 주제의 주제 연결관(41) 통과시 온도를 측정하는 주제 연결관 온도 센서를 포함할 수 있다. 또한, 센서부는 경화제 연결관(51) 내에서 경화제의 경화제제 연결관(51) 통과시 온도를 측정하는 경화제 연결관 온도 센서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부는 주제 연결관 온도 센서가 측정하는 온도가 제2 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는, 경화제 연결관 온도 센서가 측정하는 온도가 제2 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 주제 탱크 밸브(42) 및 경화제 탱크 밸브(52)를 오프(OFF) 시킬 수 있다.

주제 연결관(41) 또는 경화제 연결관(51)에서 문제가 발생할 경우, 주제가 주제 연결관(41)을 통과하는 과정에서 열 손실이 발생하거나, 경화제가 경화제 연결관(51)을 통과하는 과정에서 열 손실이 발생할 수 있다. 이에 대하여, 본 제조 시스템은, 주제 연결관(41) 및 경화제 연결관(51) 각각에서 발포기(3)로 유입되는 주제 및 경화제 각각의 온도를 한번 더 체크하여, 주제가 주제 연결관(41)을 통과하는 과정에서 열 손실이 발생하거나, 경화제가 경화제 연결관(51)을 통과하는 과정에서 열 손실이 발생하여, 발포기(3) 내로 유입되는 주제 및 경화제 중 하나 이상의 온도가 발포기(3)에 유입되기에 적합하지 않으면, 통과하는 연결관에 문제가 있음으로 인식하고, 주제 탱크 밸브(42) 및 경화제 탱크 밸브(52)를 오프(OFF)시키고, 사용자가 관련 문제를 해결할 수 잇도록 에게 관련 사항을 알릴 수 있다(예를 들어, 별도의 디스플레이부를 통해 디스플레이할 수 있다).

또한, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 제조 시스템은, 발포기(3)로부터 혼합된 주제와 경화제를 배출받아 열과 압력을 가하여 우레탄 발포체를 형성하는 몰드부(6)를 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 몰드부(6)는 하형 몰드(61) 및 하형 몰드(61)에 힌지 결합되어 하형 몰드(61)를 덮거나(몰드부(6)의 닫힘 상태) 하형 몰드(61)에 대한 덮음을 해제(몰드부(6)의 열림 상태)하는 상형 몰드(62)를 포함할 수 있다.

또한, 도 2를 참조하면, 발포기(3)는 혼합된 주제와 경화제를 몰드부(6)에 배출하는 배출 유닛(7)을 포함할 수 있다. 배출 유닛(7)은 상술한 제1 노즐 및 제2 노즐을 포함할 수 있고, 참고로, 도 2에 도시된 배출 유닛(7)은 제1 노즐 및 제2 노즐 중 하나일 수 있다. 배출 유닛(7)(고압 혼합부에서 주제와 경화제의 혼합이 이루어진 경우 제1 노즐이고, 저압 혼합부에서 주제와 경화제의 혼합이 이루어진 경우 제2 노즐일 수 있음)이 혼합된 주제와 경화제(주제와 경화제의 혼합물)를 하형 몰드(61)에 배출 완료하면 상형 몰드(62)는 하형 몰드(61)를 덮을 수 있고, 몰드부(6) 내의 주제와 경화제의 혼합물이 발포되며 상형 몰드(62)와 하형 몰드(61)의 내면 형상과 대응되는 형상으로 성형되어 우레탄 발포체가 제조될 수 있다. 참고로, 몰드부(6)는 그 내부에서 주제와 경화제의 혼합물이 발포될때 적절한 온도 조건 및 압력 조건을 형성할 수 있다. 예를 들어, 몰드부(6)는 상형 몰드(61) 및 하형 몰드(62) 중 하나 이상을 가열하는 열선 및 상형 몰드(61) 및 하형 몰드(62) 중 하나 이상을 냉각시키는 쿨러를 포함할 수 있다. 또한, 몰드부(6)는 압력 형성 구조체를 포함할 수 있다.

또한, 배출 유닛(7)은 몰드부(6) 상에서 평면 방향으로 이동 가능하다. 다시 말해, 제1 노즐 및 제2 노즐 각각은 몰드부(6) 상에서 평면 방향으로 이동 가능하다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상형 몰드(62)가 하형 몰드(61)에 대한 덮음을 해제한 상태, 다시 말해, 몰드부(6)가 열린 상태일 때, 배출 유닛(7)은 하형 몰드(61) 상에서 하형 몰드(61)의 평면 방향(이를 테면, 하형 몰드(61)의 평면 방향으로의 x축(도 2 참조, 3시-9시 방향) 또는 y축으로) 이동이 가능하다.또한, 도 2를 참조하면, 제어부는 몰드부(6)의 저면 중 가낭 낮은 부분에 혼합된 주제와 경화제가 배출되도록, 배출 유닛(7)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 몰드부(6)에 혼합된 주제와 경화제가 배출되면 몰드부(6)를 폐쇄할 수 있다(구체적으로, 상형 몰드(62)가 하형 몰드(61)에 대해 덮힘 상태가 되게 할 수 있다).

구체적으로, 본 제조 시스템에 있어서, 센서부는 몰드부(6)의 저면(내면) 중 가장 낮은 지점을 센싱하는 높이 센서 유닛을 포함할 수 있고, 제어부는 높이 센서 유닛이 센싱한 지점을 향해 배출 유닛(7)이 혼합된 주제와 경화제(주제와 경화제의 혼합물)을 배출하게 할 수 있다. 즉, 본 제조 시스템은 몰드부(6)의 내면이 어떤 형상이든, 높이 센서 유닛으로 몰드부(6)의 내면의 저면 중 가장 낮은 지점을 센싱하고 그곳에 주제와 경화제의 혼합물이 배출(놓이게)되게 할 수 있고, 그곳부터 주제와 경화제의 혼합물의 발포가 이루어지게 할 수 있다.

또한, 만약 몰드부(6)의 저면(내면의 하면)이 평면인 경우, 다시 말해, 고저차가 없는 경우, 배출 유닛(7)은 저면의 중심 영역에 주제와 경화제 혼합물을 배출할 수 있다.

즉, 고압 혼합부에서 주제와 경화제의 혼합이 이루어진 경우 제1 노즐을 통해 혼합된 주제와 경화제가 배출되어야 하므로, 제1 노즐이 몰드부(6) 상에서 평면 방향으로 이동하여 센서 유닛의 센싱에 따라 몰드부(6)의 저면(내면) 중 가장 낮은 지점 또는 몰드부(6)의 저면의 중심 부분에 혼합된 주제와 경화제가 배출할 수 있고, 저압 혼합부에서 주제와 경화제의 혼합이 이루어진 경우 제2 노즐을 통해 혼합된 주제와 경화제가 배출되어야 하므로, 제2 노즐이 몰드부(6) 상에서 평면 방향으로 이동하여 센서 유닛의 센싱에 따라 몰드부(6)의 저면(내면) 중 가장 낮은 지점 또는 몰드부(6)의 저면의 중심 부분에 혼합된 주제와 경화제가 배출할 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 몰드부(6)는 가스 포집 구조체를 포함할 수 있다. 가스 포집 구조체는 몰드부(6)(상형 몰드(62))의 내부 상면 중 가장 높은 부분에 형성되는 주홀(621), 몰드부(6) 내에서 우레탄 발포체 형성시 발생하는 가스를 주홀(621)을 통해 포집하는 포집부(8) 및 주홀(621)을 선택적으로 개폐하는 개폐 유닛(622)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 4를 참조하면, 주홀(621)은 몰드부의 내부 상면, 다시 말해, 상형 몰드(62)의 상면 중 상측으로 가장 깊게 함몰된 부분으로부터 상측으로 연장 형성되는 제1 홀(6211) 및 제1 홀(6211)의 상부로부터 일측으로 절곡된 후 상측으로 절곡되어 연장되는 제2 홀(6212)을 포함할 수 있다. 제2 홀(6212)은 L형상일 수 있다. 또한, 제2 홀(6212)의 상단과 포집부(8)는 연결될 수 있다. 또한, 상형 몰드(62)의 상면이 평면인 경우, 제1 홀(6211)은 상형 몰드(62)가 덮힘 상태일 때, 상형 몰드(62)의 상면 중 하형 몰드(61)의 저면의 중심 영역과 대향하는 부분에 형성될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 가스 포집 구조체는 제1 홀(6211)의 상부로부터 상측으로 연장되되 제1 홀(6211)보다 큰 면적을 갖는 보조홀(624)을 포함할 수 있다. 또한, 개폐 유닛(622)는 제1 홀(6211) 및 보조홀(624)을 따라 상하 방향으로 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 개폐 유닛(622)는 제1 홀(6211) 내에서 이동 가능한 부재(6222) 및 제1 홀(6211)과 보조홀(624)의 면적 차이로 인해 형성되는 단턱(6213)에 거치 가능한 거치부(6221)를 포함할 수 있다. 이때, 부재(6222)는 거치부(6221)가 단턱(6213)에 거치된 상태일 때, 그 하단이 제1 홀(6211)의 하단을 폐쇄할 수 있는 길이를 가질 수 있다. 또한, 거치부(6221)의 상측에는 거치부(6221)를 향하거나 멀어지는 방향으로 이동 가능한 자석부재(623)가 구비될 수 있다.

예를 들어, 거치부(6221)가 단턱(6213)에 거치되어 개폐 유닛(622)이 제1 홀(6211)의 하단을 폐쇄한 상태일 때, 자석부재(623)가 하측으로 이동하여 개폐 유닛(622)에 접근하면, 자력에 의해 개폐 유닛(622)은 자석부재(623)에 부착될 수 있고, 개폐 유닛(622)이 부착된 상태에서 자석부재(623)가 상측 방향으로 이동되어 제1 홀(6211)과 제2 홀(6212)이 만나는 영역보다 상측인 보조홀(624) 내로 이동되면, 제1 홀(6211)의 개방, 제1 홀(6211)과 제2 홀(6212)의 연통이 이루어질 수 있고, 이에 따라, 제1 홀(6211)과 포집부(8)과 연결되어 포집부(8)는 몰드부(6) 내의 가스를 흡입할 수 있다.

또한, 제어부는 포집부(9)가 포집하는 가스량이 미리 설정된 정도 이상이 되면, 홀(621)을 폐쇄할 수 있다. 다시 말해, 제1 홀(6211)을 폐쇄할 수 있다. 이에 따라, 본 제조 시스템은, 몰드부(6) 내에서 발포되는 주제와 경화제의 혼합물이 홀(621) 내로 까지 침범하여 발포되는 것을 방지하여, 우레탄 발포체의 형상이 몰드부(6)의 몰드에 대응 형성되게 할 수 있다. 구체적으로, 거치부(6221)의 직경은 자석부재(623)의 직경보다 클 수 있고, 보조홀(624)은 거치부(6221)의 상하 방향 이동이 가능한 직경을 가질 수 있으며, 보조홀(624)의 상측에는 보조홀(624)의 직경보다 작으며 자석부재(623)의 상하 방향 이동이 가능한 자석부재 이동 홀(625)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 개폐 유닛(622)이 자석부재(623)에 부착된 상태로 보조홀(624) 내에 위치할 때, 자석부재(623)가 보조홀(624)을 거쳐 자석부재 이동 홀(625)을 통해 상측으로 이동하면, 거치부(6221)는 보조홀(624)과 자석부재 이동 홀(625)의 직경 차이에 의해 형성되는 상측 단턱(6231)에 걸릴 수 있고, 이러한 걸림 작용에 의해, 자석부재(623)로부터 탈거되어 하측 방향으로 이동될 수 있고, 개폐 유닛(622)의 하단이 제1 홀(6211)을 폐쇄할 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 제조 시스템은, 몰드부(6) 내에서 우레탄 발포체가 형성될 때 발생하는 가스를 흡입하여 제거할 수 있다. 또한, 본 제조 시스템은 우레탄 발포체가 몰드부(6) 내의 가장 낮은 지점 또는 몰드부(6) 내의 중심 영역으로부터 발포를 시작하게 하고, 가스를 흡입이 이루어지는 제1 홀(6211)을 몰드부(6)의 내부 상면 중 우레탄 발포체의 발포가 시작되는 부분과 대향하는 부분에 형성함으로써 가스가 자연스럽게 흡입되게 할 수 있다. 구체적으로, 우레탄 발포체의 발포시, 발생하는 가스는 자연스럽게 상측으로 이동되는데, 본 제조 시스템에 의하면, 가스의 흡입이 이루어지는 제1 홀(6211) 및 제2 홀(6212)이 가스가 상측으로 이동되는 경로로 형성될 수 있어, 가스가 자연스럽게 제1 홀(6211) 및 제2 홀(6212)로 유도되며 흡입될 수 있다. 만약, 가스가 급하게 배출될 경우, 발포되는 우레탄 발포체의 미세조직에 영향이 미쳐져 우레탄 발포체의 조직 붕괴 현상이 발생되어 불량품이 생성될 수 있다. 그러나, 본 제조 시스템은, 상측 방향으로 이동하는 기체의 이동 특성을 고려하여 기체의 이동 특성에 적합한 흡입경로를 형성함으로써 이를 방지할 수 있다.

또한, 제어부는 몰드부(6)로 혼합된 주제와 경화제가 배출되기 전에 몰드부(6)를 예열할 수 있다. 예열은 상술한 열선에 의해 이루어질 수 있다. 이에 따라, 고품질의 우레탄 발포체가 효율적으로 제조될 수 있다.

또한, 제어부는 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도가 되는데 필요한 시간과 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도가 되는데 필요한 시간을 고려하여, 혼합된 주제와 경화제가 배출될 시간을 산정하고, 산정된 배출 시간에 몰드부(6)가 필요한 온도를 갖도록 예열할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 주제 탱크
2: 경화제 탱크
3: 발포기
4: 주제 공급부
41: 주제 연결관
42: 주제 탱크 밸브
5: 경화제 공급부
51: 경화제 연결관
52: 경화제 탱크 밸브
6: 몰드부
61: 하형 몰드
62: 상형 몰드
621: 주홀
6211: 제1 홀
6212: 제2 홀
622: 개폐 유닛
6221: 거치부
6222: 부재
623: 자석 부재
624: 보조홀
625: 자석부재 이동 홀
7: 배출 유닛
8: 포집부

Claims (9)

1. 우레탄 발포체 제조 시스템에 있어서,
   주제가 수용되는 주제 탱크;
   경화제가 수용되는 경화제 탱크;
   주제와 경화제를 혼합하는 발포기;
   상기 주제 탱크로부터 연장되어 상기 발포기와 연결되는 주제 연결관 및 상기 주제 연결관과 상기 주제 탱크를 선택적으로 연통시키는 주제 탱크 밸브를 포함하는 주제 공급부;
   상기 경화제 탱크로부터 연장되어 상기 발포기와 연결되는 경화제 연결관 및 상기 경화제 연결관과 상기 경화제 탱크를 선택적으로 연통시키는 경화제 탱크 밸브를 포함하는 경화제 공급부;
   상기 주제 탱크 내의 온도를 조절하는 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 탱크 내의 온도를 조절하는 경화제 온도 조절 구조체를 포함하는 온도 조절부;
   상기 발포기로부터 혼합된 주제와 경화제를 배출받아 열과 압력을 가하여 우레탄 발포체를 형성하는 몰드부;
   상기 주제 탱크 내의 온도를 측정하는 주제 탱크 온도 센서, 상기 경화제 탱크 내의 온도를 측정하는 경화제 탱크 온도 센서, 상기 주제 연결관 내에서 주제의 상기 주제 연결관 통과시 온도를 측정하는 주제 연결관 온도 센서 및 상기 경화제 연결관 내에서 경화제의 상기 경화제 연결관 통과시 온도를 측정하는 경화제 연결관 온도 센서를 포함하는 센서부; 및
   제어부를 포함하되,
   상기 발포기는,
   혼합된 주제와 경화제를 상기 몰드부에 배출하되, 상기 몰드부 상에서 평면 방향으로 이동 가능한 배출 유닛을 더 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 오프(OFF) 시키고, 상기 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 온도 조절 구조체 중 하나 이상을 온(ON)하고,
   상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 주제 온도 범위에 속하고, 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 경화제 온도 범위에 속하면, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 온하며,
   상기 주제 연결관 온도 센서가 측정하는 온도가 제2 미리 설정된 주제 온도 범위를 벗어나거나, 또는, 상기 경화제 연결관 온도 센서가 측정하는 온도가 제2 미리 설정된 경화제 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 주제 탱크 밸브 및 상기 경화제 탱크 밸브를 오프(OFF) 시키고,
   상기 몰드부의 저면 중 가장 낮은 부분에 혼합된 주제와 경화제가 배출되도록, 상기 배출 유닛을 제어하고, 상기 몰드부에 혼합된 주제와 경화제가 배출되면, 상기 몰드부를 폐쇄하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 주제 온도 조절 구조체가 상기 주제 탱크 내의 온도를 높이는 경우, 상기 주제 탱크의 승온 속도를 산정하고, 상기 주제 온도 조절 구조체가 상기 주제 탱크 내의 온도를 낮추는 경우, 상기 주제 탱크의 냉각 속도를 산정하며,
   상기 경화제 온도 조절 구조체가 상기 경화제 탱크 내의 온도를 높이는 경우, 상기 경화제 탱크의 승온 속도를 산정하고, 상기 경화제 온도 조절 구조체가 상기 경화제 탱크 내의 온도를 낮추는 경우, 상기 경화제 탱크의 냉각 속도를 산정하며,
   상기 주제 탱크의 승온 속도 또는 상기 주제 탱크의 냉각 속도를 기반으로 상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 주제 온도가 되는데 필요한 시간 및 상기 경화제 탱크의 승온 속도 또는 상기 경화제 탱크의 냉각 속도를 기반으로 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 경화제 온도가 되는데 필요한 시간을 산정하고,
   주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 주제 온도가 되는데 필요한 시간과 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 경화제 온도가 되는데 필요한 시간이 대응되도록, 상기 주제 온도 조절 구조체 및 상기 경화제 온도 조절 구조체를 제어하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는, 상기 몰드부의 저면 중 가장 낮은 지점을 센싱하는 높이 센서 유닛을 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 높이 센서 유닛이 센싱한 지점을 향해 상기 배출 유닛이 혼합된 주제와 경화제가 배출하게 하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 몰드부는, 그의 내부 상면 중 가장 높은 부분에 형성되는 홀, 상기 몰드부 내에서 우레탄 발포체 형성시 발생하는 가스를 상기 홀을 통해 포집하는 포집부 및 상기 홀을 선택적으로 개폐하는 개폐 유닛을 포함하는 가스 포집 구조체를 더 포함하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 포집부가 포집하는 가스량이 미리 설정된 정도 이상이 되면, 상기 홀을 폐쇄하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 몰드부로 혼합된 주제와 경화제가 배출되기 전에, 상기 몰드부를 예열하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 주제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 주제 온도가 되는데 필요한 시간과 상기 경화제 탱크 온도 센서가 측정하는 온도가 상기 제1 미리 설정된 경화제 온도가 되는데 필요한 시간을 고려하여, 상기 혼합된 주제와 경화제가 배출될 시간을 산정하고,
   산정된 배출 시간에 상기 몰드부가 필요한 온도를 갖도록 예열하는 것인, 우레탄 발포체 제조 시스템.
   

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