KR102074629B1 - 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법 - Google Patents

융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도 침목을 제조하는 것으로서, 특히 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 인발 성형하여 융복합 패널을 성형한 후, 상기 융복합 패널을 성형틀 조립체에 투입하고 우레탄 발포한 후, 상기 성형틀 조립체를 압착하여 보다 효율적으로 합성 철도 침목을 제조함은 물론 ISO 12856-1 에서 요구하는 종압축강도(40 MPa이상)와 휨탄성계수(6000 MPa이상)를 만족하여 교량형 침목에 사용할 수 있는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법이다.

Description

융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법{RAILROAD TIE PRODUCING METHOD USING BY FUSION PANEL MATERIAL}
본 발명은 철도 침목을 제조하는 것으로서, 특히 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 인발 성형하여 융복합 패널을 성형한 후, 상기 융복합 패널을 성형틀 조립체에 투입하고 우레탄 발포한 후, 상기 성형틀 조립체를 압착하여 보다 효율적으로 합성 철도 침목을 제조함은 물론 ISO 12856-1 에서 요구하는 종압축강도(40 MPa이상)와 휨탄성계수(6000 MPa이상)를 만족하여 교량형 침목에 사용할 수 있는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법이다.
일반적으로 철도 침목이라고 하는 것은 널리 알려진 바와 같이 레일의 하측에 구비되어 상기 레일을 유지하며 열차의 하중을 지지하게 된다.
이러한 철도 침목을 제조하기 위해 종래에는 집하된 폐합성섬유 원자재를 5-20㎝의 크기로 절단하고, 절단된 원자재의 두께를 균일하게 하여 3겹의 원자재를 프레스금형으로 1겹이 되도록 압축한 다음, 이를 다시 1-2㎝ 정도의 작은 규격으로 절단하고 절단된 원자재를 스테인레스판에 적재된 원자재를 5겹씩 적재한 후, 2대의 압축성형기에 번갈아 적재하여 교대로 원자재를 압축성형하고 냉각건조시켜 철도침목의 형상으로 가공하는 방법을 이용하고 있다.
또한 종래 기술로는 가동성 형대를 이용하여 페합성섬유로이루어진 다수의 펠트소재를 압착성형하여 철도침목을 제조방법이 제공된다.
그러나, 이러한 종래기술의 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도침목의 제조방법은 폐합성섬유 원자재를 수회에 걸쳐 절단하고 중첩되게 겹쳐 압축성형하는 비능률적인 작업을 반복하여야 하는 단점을 갖으며, 침목규격 중 ISO 12856-1 에서 요구하는 종압축강도(40 MPa이상)와 휨탄성계수(6000 MPa이상)를 만족하지 못하여 교량형 침목에 사용이 불가한 문제점이 있었다.
한편, 상술된 철도 침목 자체는 널리 알려진 것으로서 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는 바, 이에 대한 설명과 도시는 생략한다.
한국 공고 특허 제10-1980-0001200호 한국 공개 특허 제10-2011-0109366호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 인발 성형하여 융복합 패널을 성형한 후, 상기 융복합 패널을 성형틀 조립체에 투입하고 우레탄 발포한 후, 상기 성형틀 조립체를 압착하여 보다 효율적으로 합성 철도 침목을 제조함은 물론 ISO 12856-1 에서 요구하는 종압축강도(40 MPa이상)와 휨탄성계수(6000 MPa이상)를 만족하여 교량형 침목에 사용할 수 있는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인발 성형 공정에 의해 제조된 융복합 패널(100)을 이용하여 합성 철도 침목(C)을 제조하는 방법으로서, 상기 융복합 패널(100)을 성형하는 융복합 패널 제조 단계(S100)와, 이송부(CON)에 의해 이송되는 성형틀 조립체(300) 내부에 다수 개의 융복합 소재 패널(100)을 수직 방향으로 적재하되, 상기 융복합 소재 패널(100)은 일정 간격 이격되도록 배치되는 적재 단계(S200)와, 상기 성형틀 조립체(300)를 가열부(400)로 이동하여 상기 성형틀 조립체(300) 내부에 적재된 융복합 소재 패널(100)을 특정 온도로 가열하는 가열 단계(S300)와, 상기 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 우레탄을 주입하여 발포하는 발포 단계(S400)와, 상기 성형틀 조립체(300)를 압착하여 상기 주입된 발포 우레탄이 수평 방향 및 수직 방향으로 압착되어 상기 융복합 소재 패널(100)이 합성 철도 침목(C)으로 성형되는 압착 단계(S500)와, 상기 압착된 성형틀 조립체(300)로부터 상기 성형된 합성 철도 침목(C)을 분리하는 분리 단계(S600)를 포함하는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법을 제공한다.
적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 주입되는 우레탄은 다관능성 이소시아네이트, 폴리올, 촉매, 엔지니어링 플라스틱, 무기질 필러 및 범용 플라스틱을 포함하는 유-무기 복합소재 제조용 열경화성 우레탄 수지 조성물로 이루어지되, 상기 범용 플라스틱은 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 무기질 필러는 탈크, 탄산칼슘, 마그네슘함유 광물 또는 이들의 조합을 포함한다.
상기 폴리올 100 중량부에 대하여 다관능성 이소시아네이트 100~150 중량부, 발포제 0.05~5 중량부, 촉매 0.1~2 중량부가 포함되고, 폴리올 및 다관능성 이소시아네이트의 합계 중량 100 중량부에 대하여 엔지니어링 플라스틱과 무기질필러 및 범용 플라스틱의 합계 중량 10~150중량부가 포함하며, 엔지니어링 플라스틱 및 무기질 필러의 합계 중량과 범용 플라스틱의 중량 비율이 2:8 내지 8.2 범위 내에서 형성된다.
상기에서, 상기 융복합 패널 제조 단계(S100)는 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 인발 성형 장치(10)의 금형(11)에 투입하는 금형 투입 단계(S110)와, 상기 금형(11)에서 배출된 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 가열부(12)에서 가열 및 경화하여 융복합 소재 패널(100)을 성형하는 성형 단계(S120)와, 상기 성형 단계(S120)를 통해 성형된 융복합 소재 패널(100)을 절단하는 절단 단계(S130)를 포함하고, 상기 금형 투입 단계(S110)에서 보강재는 바잘트 섬유(basalt fiber)를 이용하고, 상기 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재는 10 대 90의 중량비 내지 50대 50의 중량비로 혼합되어 금형(11)으로 투입되고, 상기 성형 단계(S120)에서 상기 가열부(12)는 130도씨 내지 250도씨로 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재의 혼합물을 가열한다.
상기에서, 상기 적재 단계(S200)에서 상기 융복합 소재 패널(100) 일 측에 스페이서(110)를 구비하여 적재되는 융복합 소재 패널(100) 사이에 일정한 공간이 형성되도록 한다.
상기에서, 상기 성형틀 조립체(300)는 수직 방향으로 배치되고 일정 간격 이격된 한 쌍의 성형틀체(310,320)와, 상기 성형틀체(310,320)의 저면에 수평 방향으로 배치되어 성형틀체(310,320)의 저면을 지지하며 이송부(CON)상에 배치되는 캐리어판(340)을 포함하고, 상기 융복합 소재 패널(100)은 상기 성형틀체(310,320)와 캐리어판(340)으로 이루어진 공간에 다수 개 적재되다.
상기에서, 상기 가열 단계(S300)는 가열부(400)의 온도를 80도씨로 유지하고, 상기 융복합 소재 패널(100)의 온도가 80도씨±1.5도씨에 도달한 경우 발포 단계(S400)로 이동하고, 상기 발포 단계(S400)는 상기 성형틀체(310,320) 상에 상부 금형(350)을 덮은 후 상기 상부 금형(350)의 주입구(351)를 통해 우레탄을 주입한 후 발포하며, 상기 분리 단계(S600)는 상기 성형된 합성 철도 침목(C)의 온도가 25도씨±5도씨에 도달한 경우 수행된다.
상기에서, 발포 단계(S400)는 성형틀 조립체(300) 내부에 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 우레탄을 주입할 때, 우레탄을 가압하여 주입하거나, 성형틀 조립체(300) 내부를 진공상태로 유지하면서 주입하면서 압착 단계(S500)가 수행된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상 설명한 본 발명에 의해 종래 기술보다 효율적으로 합성 철도 침목을 제조함은 물론 ISO 12856-1 에서 요구하는 종압축강도(40 MPa이상)와 휨탄성계수(6000 MPa이상)를 만족하여 교량형 침목에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융복합 소재 패널을 인발 공정에 의해 제조하는 것을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성 철도 침목을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 인발 성형 공정에 의해 제조된 융복합 패널(100)을 이용하여 합성 철도 침목(C)을 제조하는 방법으로서, 융복합 패널 제조 단계(S100)를 먼저 수행한다.
상기 융복합 패널 제조 단계(S100)는 도 1에 도시된 바와 같이 우선, 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 인발 성형 장치(10)의 금형(11)에 투입하는 금형 투입 단계(S110)를 수행한다.
상기 인발 성형 장치(10)은 소정의 금형에 소재를 통과시켜 기계력에 의해 잡아당겨 단면적을 줄이고 길이 방향으로 늘리는 가공을 말하며 이러한 인발 성형 장치는 널리 알려진 기술로서 예를 들어 한국 등록 특허 제10-1181559호에 자세히 기재되어 있어 이에 대한 설명과 도시는 생략하며, 도 1에서는 이러한 인발 성형 장치(10)를 개략적으로 도시하였다.
본 발명의 인발 성형 장치(10)의 경우 금형(11)에 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 투입한다. 상기 보강재는 바잘트 섬유(basalt fiber)를 이용할 수 있다. 상기 바잘트 섬유라고 하는 것은 1500℃로 녹여진 현무암을 원심력을 이용해 방사하여 제조된 것을 말한다. 이러한 바잘트 섬유는 다른 무기질 섬유소재보다 우수한 불연, 방열, 내열, 방음, 흡음, 방습, 내마모성, 내침식성, 내부식성, 경량 고강도 특성을 가지고 있다. 또한 바잘트 섬유는 친환경적으로 기존의 유리섬유에 비해 독성이 없고, 다른 산업용 섬유에 비해 상대적으로 생산에 있어 낮은 에너지를 소비하기 때문에 효율성이 높은 특성을 가지고 있다.
종래에는 보강재로서 glass fiber를 이용하였으나, 상기 glass fiber의 경우 피부 자극 물질 내지 발암 물질로 알려져 있어 본 발명에서는 사용하지 않는다.
이러한 상기 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 바잘트 섬유를 이용한 보강재는 10 대 90의 중량비 내지 50대 50의 중량비로 혼합되어 금형(11)으로 투입될 수 있고, 바람직하게는 열 경화성 폴리 우레탄 수지 20 대 바잘트 섬유 80의 중량비 혼합비를 이용할 수 있다.
상기 금형 투입 단계(S110) 수행 후, 상기 금형(11)에서 배출된 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 가열부(12)에서 가열 및 경화하여 융복합 소재 패널(100)을 성형하는 성형 단계(S120)를 수행한다. 한편, 상기 성형 단계(S120)에서 상기 가열부(12)는 130도씨 내지 250도씨로 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재의 혼합물을 가열한다.
상기 가열부(12)는 상기 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재의 혼합물을 가열 및 경화시키기 위한 것으로서 이러한 구성 역시 널리 알려진 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.
상기 성형 단계(S120)를 통해 성형된 융복합 소재 패널(100)을 절단하는 절단 단계(S130)를 수행하여 융복합 소재 패널(100)의 성형이 완료된다. 상기 절단 단계(S130)는 절단부(14)를 통해 이루어질 수 있으며, 상기 절단부(14) 역시 널리진 절단 블레이드 등을 사용할 수 있어 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다.
한편, 상기 가열부(12)에서 성형된 융복합 소재 패널(100)은 pulling device(13)를 통해 인발될 수 있으며, 상기 pulling device 역시 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.
이후, 도 2에 도시된 바와 같이 상술된 융복합 패널 제조 단계(S100)에 의해 제조된 융복합 소재 패널(100) 다수 개를 성형틀 조립체(300) 내부에 배치하는 적재 단계(S200)를 수행한다. 이때, 상기 다수 개의 융복합 소재 패널(100)은 수직 방향으로 직립하여 성형틀 조립체(300) 내부에 배치되고, 상호 일정 간격 이격되도록 배치된다. 이를 위해 상기 융복합 소재 패널(100) 일 측에 스페이서(110)를 구비하여 적재되는 융복합 소재 패널(100) 사이에 일정한 공간이 형성되도록 하는 것도 가능하다. 상기 스페이서(110)는 도시된 바와 같이 융복합 소재 패널(100)에서 두께 방향으로 돌출되어 인접하는 융복합 소재 패널(100)에 접하게 되어, 상기 융복합 소재 패널(100) 사이에 일정한 공간이 형성되도록 한다. 상기 스페이서(110)는 특정한 형상을 요구하지 않으며, 상술된 바와 같이 융복합 소재 패널(100) 사이에 일정한 공간이 형성될 수 있는 한, 어떠한 형상이라도 사용 가능하다.
상기 성형틀 조립체(300)는 상술된 바와 같이 융복합 소재 패널(100)이 적재되는 것으로서, 이를 위해 수직 방향으로 배치되고 일정 간격 이격된 한 쌍의 성형틀체(310,320)와, 상기 성형틀체(310,320)의 저면에 수평 방향으로 배치되어 성형틀체(310,320)의 저면을 지지하며 이송부(CON)상에 배치되는 캐리어판(340)을 포함할 수 있다. 즉, 양 측면에 성형틀체(310,320)가 배치되고 하측에 캐리어판(340)이 배치되어 내부 공간을 형성한 후, 상기 내부 공간에 상기 다수 개의 융복합 소재 패널(100)이 적재될 수 있다.
상술된 성형틀 조립체(300)는 널리 알려진 컨베이어 등을 이용하는 이송부(CON)에 의해 이송되어 후술되는 다음 단계로 이동된다.
상기 적재 단계(S200) 수행 후, 상기 성형틀 조립체(300)를 가열부(400)로 이동하여 상기 성형틀 조립체(300) 내부에 적재된 융복합 소재 패널(100)을 특정 온도로 가열하는 가열 단계(S300)를 수행한다.
상기 가열 단계(S300)는 가열부(400)의 온도를 80도씨로 유지하고, 상기 융복합 소재 패널(100)의 온도가 80도씨±1.5도씨에 도달한 경우 다음 단계인 발포 단계(S400)로 이동한다. 이때, 상기 가열부(400)의 온도를 특정 온도로 유지하기 위해 널리 알려진 가열로 등을 이용할 수 있다.
상기 가열 단계(S300)에 의해 융복합 소재 패널(100)의 온도가 특정 온도에 도달한 후 상기 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 우레탄을 주입하여 발포하는 발포 단계(S400)를 수행한다. 널리 알려진 바와 같이 발포 공정은 발포재를 특정 온도로 가열된 성형틀 조립체에 주입하여 이루어지며 본 발명의 경우 발포재로서 우레탄을 이용하는 것이다. 한편, 상기 발포 단계(S400)는 상기 가열부(400) 내부에서 수행하는 것도 가능하고, 상기 성형틀 조립체를 가열부(400)에서 인출한 후 외부에서 수행하는 것도 가능하다.
이때, 상기 발포재인 우레탄을 주입하기 위해, 상기 성형틀체(310,320) 상에 상부 금형(350)을 덮은 후 상기 상부 금형(350)의 주입구(351)를 통해 우레탄을 주입한 후 발포하는 것도 가능하다.
또한, 발포 단계(S400)에서 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 주입되는 우레탄은 다관능성 이소시아네이트, 폴리올, 촉매, 엔지니어링 플라스틱, 무기질 필러 및 범용 플라스틱을 포함하는 유-무기 복합소재 제조용 열경화성 우레탄 수지 조성물로 이루어질 수 있다.
상기 범용 플라스틱은 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 무기질 필러는 탈크, 탄산칼슘, 마그네슘함유 광물 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 다관능성 이소시아네이트 100~150 중량부, 발포제 0.05~5 중량부, 촉매 0.1~2 중량부가 포함될 수 있고, 폴리올 및 다관능성 이소시아네이트의 합계 중량 100 중량부에 대하여 엔지니어링 플라스틱과 무기질필러 및 범용 플라스틱의 합계 중량 10~150중량부가 포함될 수 있으며, 엔지니어링 플라스틱 및 무기질 필러의 합계 중량과 범용 플라스틱의 중량 비율이 2:8 내지 8:2 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발포 단계(S400) 수행 후, 상기 성형틀 조립체(300)를 압착하여 상기 주입된 발포 우레탄이 수평 방향 및 수직 방향으로 압착되어 상기 융복합 소재 패널(100)이 합성 철도 침목(C)으로 성형되는 압착 단계(S500)를 수행한다.
상기 압착 단계(S500)는 상기 성형틀 조립체(300)의 성형틀(310,320)을 수평 방향으로 이동하되, 상기 성형틀(310,320)이 상호 근접하도록 이동하여 압착한다. 또한, 상기 성형틀 조립체(300)의 상부 금형(350)을 하향 이동하여 내부에 적재된융복합 소재 패널(100)을 압착하여 합성 철도 침목(C)으로 성형한다.
압착 단계(S500)는 상기 발포 단계(S400)에서 성형틀 조립체(300) 내부에 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 우레탄을 주입할 때, 성형틀 조립체(300) 내부에 우레탄을 가압하여 주입하거나, 성형틀 조립체(300) 내부를 진공상태로 유지하면서 우레탄을 주입함으로써, 주입된 우레탄의 압착이 발생할 수 있도록 한다.
상기 압착 단계(S500)에 의해 합성 철도 침목(C)으로 성형한 후, 상기 압착된 성형틀 조립체(300)로부터 상기 성형된 합성 철도 침목(C)을 분리하는 분리 단계(S600)를 수행하여 합성 철도 침목이 제조된다.
이때, 상기 분리 단계(S600)는 상기 성형된 합성 철도 침목(C)의 온도가 25도씨±5도씨에 도달한 경우 성기 성형틀 조립체(300)를 분리하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 분리 단계(S600)에서 상기 성형된 합성 철도 침목(C)은 크레인 등에 의해 상승되어 분리될 수 있고 성형틀(310,320) 역시 별도의 크레인 등에 의해 이동될 수 있다. 상기 캐리어판(340)은 인접하는 별도의 이송 장치(CON-2)에 의해 이동되어 다음 합성 철도 침목 제조에 이용될 수 있다.
이하 상술된 본 발명의 효과를 확인하기 위해 다음과 같은 시험을 실시하였다. 우선, 융복합 소재 패널(100)은 ISO 12856-1 TYPE A 규격에 적합하도록 두께 3mm±1mm, 폭 230mm±1mm, 길이 3000mm를 다수 개 적재하여 합성 철도 침목의 높이가 230mm, 폭 230mm, 길이는 3000mm가 되도록 제적하였다.
한편, 상기 융복합 소재 패널(100)을 성형하기 위한 보강재는 basalt roving사에서 제작된 것을 이용하였다.
아래의 표1은 기존 상용품의 성능을 확인한 것이다.


구분

단위
국제규격
(ISO 12856-1)

실시예

비교예1

비교예2

비교예3
탄성계수 GPa 6 7.42 7.1 1.7 2.4
압축강도 MPa 40 53.82 40 8.27 15
상기 비교예2와 비교예3은 합성 철도 침목에 대한 기존의 상용품이고, 비교예1은 합성 침목이 아닌 나무 침목을 이용한 철도 침목에 대한 것이다. 실시예는 본 발명에 따라 바잘트 섬유를 보강재로 이용하여 제작한 합성 철도 침목이다.
상기 표1에서 확인되는 바와 같이 비교예2와 비교예3은 기존의 상용품은 ISO 12856-1 TYPE A 규격에 도달하지 못하고 있고, 비교예1의 경우 상기 규격에 도달하고 있으나, 합성 침목이 아닌 나무 침목인 관계로 직접적인 비교는 곤란한다.
특히 본 발명에 의한 실시예의 경우 상술된 바와 같이 국제 규격에 도달하여 종래 기술의 문제점으로 지적된 규격 미달의 문제를 해결하였음을 확인할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 융복합 소재 패널 110 : 스페이서
300 : 성형틀 조립체 310 : 성형틀체
320 : 성형틀체 340 : 캐리어판
350 : 상부금형

Claims (8)

  1. 인발 성형 공정에 의해 제조된 융복합 패널(100)을 이용하여 합성 철도 침목(C)을 제조하는 방법으로서,
    상기 융복합 패널(100)을 성형하는 융복합 패널 제조 단계(S100)와,
    이송부(CON)에 의해 이송되는 성형틀 조립체(300) 내부에 다수 개의 융복합 소재 패널(100)을 수직 방향으로 적재하되, 일측에 스페이서(110)를 구비하여 적재되는 상기 융복합 소재 패널(100) 사이에 일정 공간이 형성되어 상기 융복합 소재 패널(100)이 일정 간격 이격되도록 배치되는 적재 단계(S200)와,
    상기 성형틀 조립체(300)를 가열부(400)로 이동하여 상기 성형틀 조립체(300) 내부에 적재된 융복합 소재 패널(100)을 특정 온도로 가열하는 가열 단계(S300)와,
    상기 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 우레탄을 주입하여 발포하는 발포 단계(S400)와,
    상기 성형틀 조립체(300)를 압착하여 상기 주입된 발포 우레탄이 수평 방향 및 수직 방향으로 압착되어 상기 융복합 소재 패널(100)이 합성 철도 침목(C)으로 성형되는 압착 단계(S500)와,
    상기 압착된 성형틀 조립체(300)로부터 상기 성형된 합성 철도 침목(C)을 분리하는 분리 단계(S600)를 포함하고,
    적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 주입되는 우레탄은 다관능성 이소시아네이트, 폴리올, 촉매, 엔지니어링 플라스틱, 무기질 필러 및 범용 플라스틱을 포함하는 유-무기 복합소재 제조용 열경화성 우레탄 수지 조성물로 이루어지되,
    상기 범용 플라스틱은 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 무기질 필러는 탈크, 탄산칼슘, 마그네슘함유 광물 또는 이들의 조합을 포함하는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법.
    상기 폴리올 100 중량부에 대하여 다관능성 이소시아네이트 100~150 중량부, 발포제 0.05~5 중량부, 촉매 0.1~2 중량부가 포함되고,
    폴리올 및 다관능성 이소시아네이트의 합계 중량 100 중량부에 대하여 엔지니어링 플라스틱과 무기질필러 및 범용 플라스틱의 합계 중량 10~150중량부가 포함하며,
    엔지니어링 플라스틱 및 무기질 필러의 합계 중량과 범용 플라스틱의 중량 비율이 2:8 내지 8.2 범위 내에서 형성되는 융복합 패널 소재를 이용한 것을 특징으로 하는 합성 철도 침목 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 융복합 패널 제조 단계(S100)는
    열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 인발 성형 장치(10)의 금형(11)에 투입하는 금형 투입 단계(S110)와,
    상기 금형(11)에서 배출된 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재를 가열부(12)에서 가열 및 경화한 후, 인발성형장치에서 압착하여 융복합 소재 패널(100)을 성형하는 성형 단계(S120)와,
    상기 성형 단계(S120)를 통해 성형된 융복합 소재 패널(100)을 절단하는 절단 단계(S130)를 포함하고,
    상기 금형 투입 단계(S110)에서 보강재는 바잘트 섬유(basalt fiber)를 이용하고,
    상기 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재는 10 대 90의 중량비 내지 50대 50의 중량비로 혼합되어 금형(11)으로 투입되고,
    상기 성형 단계(S120)에서 상기 가열부(12)는 130도씨 내지 250도씨로 열 경화성 폴리 우레탄 수지와 보강재의 혼합물을 가열하는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 성형틀 조립체(300)는 수직 방향으로 배치되고 일정 간격 이격된 한 쌍의 성형틀체(310,320)와, 상기 성형틀체(310,320)의 저면에 수평 방향으로 배치되어 성형틀체(310,320)의 저면을 지지하며 이송부(CON)상에 배치되는 캐리어판(340)을 포함하고,
    상기 융복합 소재 패널(100)은 상기 성형틀체(310,320)와 캐리어판(340)으로 이루어진 공간에 다수 개 적재되는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 가열 단계(S300)는 가열부(400)의 온도를 80도씨로 유지하고,
    상기 융복합 소재 패널(100)의 온도가 80도씨±1.5도씨에 도달한 경우 발포 단계(S400)로 이동하고,
    상기 발포 단계(S400)는 성형틀체(310,320) 상에 상부 금형(350)을 덮은 후 상기 상부 금형(350)의 주입구(351)를 통해 우레탄을 주입한 후 발포하며,
    상기 분리 단계(S600)는 상기 성형된 합성 철도 침목(C)의 온도가 25도씨±5도씨에 도달한 경우 수행되는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 발포 단계(S400)에서 성형틀 조립체(300) 내부에 적재된 융복합 소재 패널(100) 사이에 우레탄을 주입할 때, 우레탄을 가압하여 주입하거나, 성형틀 조립체(300) 내부를 진공상태로 유지하면서 주입하고 압착 단계(S500)가 수행되는 융복합 패널 소재를 이용한 합성 철도 침목 제조 방법.
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