KR102224502B1 - 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치 - Google Patents

발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치는, 실리콘을 포함한 제 1 재료를 저장한 제 1 탱크에서 공급관을 통해 디스펜서에 실리콘을 공급하는 제 1 탱크 어셈블리; 실리콘 및 경화제를 포함한 제 2 재료를 저장한 제 2 탱크에서 공급관을 통해 디스펜서에 실리콘 및 경화제를 선택적으로 공급하는 제 2 탱크 어셈블리; 상기 제 1,2 탱크 및 디스펜서를 연결하는 공급관; 상기 제 1,2 탱크 어셈블리로부터 상기 제 1,2 재료를 공급받아 믹서를 통해 혼합한 혼합제를 토출 대상에 토출하는 디스펜서;를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치에 따르면, 실리콘을 저장한 탱크와 실리콘 및 경화제를 혼합 저장한 탱크를 구분하여 디스펜서에서 작업 환경에 따라 선택적으로 공급받아 토출 대상에 토출할 수 있기 때문에 온도와 습기에 민감한 실리콘의 폼을 안정적으로 형성할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치{SILICON FOAM-BASED TWO-LIQUID MIXED DISPENSER DRIVE DEVICE}
본 발명은 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 다양한 산업 분야에서 효율적으로 활용되는 발포실리콘을 효율적으로 혼합하여 토출 대상에 토출하기 위하여 공지의 발포우레탄에 적용된 토출 수단보다 강력한 믹서와 펌프를 제공함과 아울러 온도와 습기에 따라 경화 상태가 민감하게 반응하는 실리콘의 특성에 맞추어 경화제의 양을 선택적으로 조절하는 환경을 제공하여 다양한 토출 대상이 적용되는 산업 분야에서 널리 활용될 수 있는 디스펜서 구동 장치에 관한 것이다.
전기자동차는 물론 냉장고, 세탁기 등의 가전제품에서 우레탄 폼, 즉 발포우레탄이 실링 재료로서 널리 사용되고 있다.
발포우레탄은 우레탄에 발포제를 섞어 제조된 것으로서, 보온성은 물론 단열성과 방음/방수성이 우수하여 여러 산업분야에서 각광받고 있는 상태이다.
그런데 발포우레탄은 우레탄과 경화제 또는 발포제가 혼합되는 과정에서 이산화탄소 등의 유해가스를 발생하는 것은 물론 상온에서 불필요하게 부풀거나 팽창되어 고도의 정밀성을 요구하는 대상에 적용하였을 때 내구성이 저해되는 문제가 따를 수 있다.
현재, 폴리우레탄폼 또는 발포우레탄을 제조하는 공정과 디스펜서와 같은 장치 등의 선행기술이 다양하게 공개되어 있다.
이 중에서 대한민국 특허 제 1771663호인 도전성 폴리우레탄폼의 연속 제조방법 및 그 도전성 폴리우레탄폼은, 주제로 프리폴리머를 준비하고, 분산액을 준비하는 단계;와 상기 프리폴리머와 분산액을 발포기에 순차 투입하여 혼합시키고 발포기의 온도 및 압력을 교정하는 단계;와 컨베어 벨트 위에 제1기재막을 투입한 후, 상기 제1기재막의 상부에 상기 발포기에 준비된 발포혼합액을 토출압력 0.5~2kg/㎠의 압력으로 토출하는 단계;와 상기 토출된 발포혼합액을 일정 높이가 되도록 상하 컨베이어를 이용하여 연속하여 발포폼을 형성하는 발포폼 형성단계;와 상기 발포폼을 가열부를 통과시켜 25~60℃의 온도환경에서 경화시키는 단계;와 상기 경화된 발포폼을 일정크기로 재단한 후 상온에서 2차 숙성시키는 단계를 포함하여 전도성 폴리우레탄폼을 연속적으로 제조할 수 있는 특성을 제공한다고 게시되어 있다.
한편, 상술한 발포우레탄의 문제로 인하여 실리콘폼, 즉 발포실리콘이 새로운 실링재료로서 부각되고 있는바, 이러한 발포실리콘은 300도 이상의 고온은 물론 영하 65도 이하의 저온에서도 내구성을 보장하면서 우수한 탄성 및 복원력, 내열성, 난연성, 밀폐성을 담보하는 것은 물론 무독성, 용이한 경량화 가능성, 반영구적이라는 특성이 있어 기존의 발포우레탄을 탁월하게 대처하기 위한 재료로 각광받고 있다.
그런데 발포실리콘을 제조하는 과정에서 실리콘의 특성상 온도와 습기에 민감하게 경화가 진행되는 성질이 있는데, 상술한 발포우레탄을 제조하는 기술을 발포실리콘 제조공정에 그대로 적용할 경우 제대로 온도 및 습기 제어를 수행하기 어렵거나 경화 시간을 조절하지 못할 우려가 따른다.
따라서, 발포우레탄이 아닌 발포실리콘을 토출 대상에 토출하여 우수한 실링재료 등의 용도로 활용하되 실리콘의 경화 속도와 시간을 효율적으로 조절하여 균일한 품질을 보장할 수 있는 신규하고 진보한 발포실리콘 기반의 디스펜서 구동 장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 온도와 습기에 따라 경화 상태가 민감하게 달라지는 실리콘의 특성을 충분히 고려하여 실리콘과 이 실리콘 및 경화제를 포함한 재료를 2개의 탱크로 구분하여 2액형으로 디스펜서에 선택적으로 공급하여 토출함으로써 실리콘의 경화 상태를 효율적으로 조절할 수 있는 디스펜서 구동 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 디스펜서에서 혼합된 2액의 압력의 고저에 따라 경화제의 공급량을 조절함으로써 실리콘의 경화 상태를 더욱 효율적으로 관리하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 믹서의 혼합 과정에서 발생하는 이물질을 주기적으로 공급되는 세척액을 통해 세척할 수 있는 수단을 구비하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 믹서의 혼합 과정에서 발생된 열에 의해 실리콘 경화에 영향을 주지 않도록 믹서를 냉각할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치는, 실리콘을 포함한 제 1 재료를 저장한 제 1 탱크에서 공급관을 통해 디스펜서에 실리콘을 공급하는 제 1 탱크 어셈블리; 실리콘 및 경화제를 포함한 제 2 재료를 저장한 제 2 탱크에서 공급관을 통해 디스펜서에 실리콘 및 경화제를 선택적으로 공급하는 제 2 탱크 어셈블리; 상기 제 1,2 탱크 및 디스펜서를 연결하는 공급관; 상기 제 1,2 탱크 어셈블리로부터 상기 제 1,2 재료를 공급받아 믹서를 통해 혼합한 혼합제를 토출 대상에 토출하는 디스펜서;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디스펜서는, 상호 이격된 것으로서, 상기 제 1,2 탱크로부터 공급된 상기 제 1,2 재료를 믹서를 향해 펌핑 처리하는 제 1,2 펌프와, 상기 제 1,2 펌프의 하단에서 하방으로 일정 길이로 연장된 것으로, 상기 제 1,2 재료를 혼합하는 믹서 및, 상기 믹서에서 혼합된 혼합제를 상기 토출 대상에 토출하는 토출부와, 상기 혼합제의 압력을 측정하는 압력 센서 및, 상기 혼합제의 압력의 고저에 따라 제 2 재료의 공급량을 차등 조절하도록 제 2 펌프를 구동 제어하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 장치는, 세척관을 매개로 세척액을 저장한 세척 탱크에서 상기 믹서에 세척액을 공급하는 세척액 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치에 의하면,
1) 실리콘을 저장한 탱크와 실리콘 및 경화제를 혼합 저장한 탱크를 구분하여 디스펜서에서 작업 환경에 따라 선택적으로 공급받아 토출 대상에 토출할 수 있기 때문에 온도와 습기에 민감한 실리콘의 폼의 경화 상태를 안정적으로 조절하면서 발포실리콘을 형성할 수 있고,
2) 혼합된 2액의 압력 고저에 따라 경화제의 공급량을 차등적으로 조절할 수 있어 능동적이면서 스마트한 실리콘 경화 환경을 갖출 수 있으며,
3) 믹서의 2액 혼합 과정에서 발생된 이물질을 주기적으로 깔끔하게 세척할 수 있을 뿐 아니라,
4) 믹서의 혼합 과정 시 발생된 열을 효율적으로 냉각 처리함으로써 더욱 안정적인 실리콘 경화 환경을 마련할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 디스펜서 구동 장치의 전체 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 제 1 장치에 대한 개략적인 구조를 도시한 사시도.
도 3은 제 2 장치에 대한 개략적인 구조를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 디스펜서의 외관을 도시한 정면도.
도 5는 성형 대상에 혼합제이 토출되어 발포실리콘이 성형된 상태를 예시한 개념도.
도 6은 냉각 블록의 외측면에 적층된 완충층과 기능성 축열층을 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 기능성 축열층의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 디스펜서 구동 장치의 전체 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 제 1 장치에 대한 개략적인 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 제 2 장치에 대한 개략적인 구조를 도시한 사시도이다.
발포실리콘은 원재료인 실리콘 컴파운드에 발포제나 경화제를 병용하여 가열가류와 동시에 일종의 폼(foam)을 형성하면서 토출 대상을 실링 처리하거나 난연성 등의 특성을 부여하는 것으로서, 이러한 발포실리콘은 300도 이상의 고온은 물론 영하 65도 이하의 저온에서도 내구성을 보장하면서 우수한 탄성 및 복원력, 내열성, 난연성, 밀폐성을 담보하는 것은 물론 무독성, 용이한 경량화 가능성, 반영구적이라는 특성이 있어 기존의 발포우레탄을 탁월하게 대처하기 위한 재료로 각광받고 있다.
특히, 일반적인 실리콘으로 토출 대상을 몰딩 처리할 경우 실리콘 자체의 무게로 인하여 불필요한 하중이 작용되므로 이를 방지하기 위해 폼(foam) 형태의 실리콘, 즉 발포실리콘을 적용한다.
본 발명의 장치는 전기 자동차나 오토바이의 배터리 팩 커버, 반도체, 각종 파이프라인 등의 토출 대상을 효율적으로 실링(sealing) 처리하거나 난연성, 내구성 등을 가미하기 위한 발포실리콘을 토출 대상에 토출하는 것을 핵심으로 수행하는 것으로서, 기존의 고무 패킹이나 발포우레탄 실링의 문제점을 발포실리콘으로 보완하면서 발포실리콘의 효율적인 토출 기능을 제공하는 것을 주요 특징으로 한다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 구동 장치는 제 1,2 탱크 어셈블리(30,40)는 물론 세척액 어셈블리(50)를 수용한 제 1 장치(10)와, 디스펜서(100)를 기본으로 한 상태에서 추가적으로 이동 머신(60)을 포함함과 아울러 토출 대상을 이송하는 이송 수단을 구비하여 토출 대상이 안정적으로 안착되어 혼합제를 안정적으로 토출할 수 있는 환경을 제공하는 제 2 장치(20)로 이루어진 것을 알 수 있다.
또한, 이러한 제 1,2 장치(10,20)는 공급관(미도시)을 매개로 연결되고, 일정 체적을 가진 케이스 또는 하우징 형태로 이루어진 상태에서 저면에 캐스터(caster)를 추가로 포함하여 편리하게 이동시키는 것도 가능하며, 터치스크린으로 이루어진 컨트롤 패널을 포함하여 관리자의 편리한 조작 환경을 제공할 수 있다.
제 1 탱크 어셈블리(30)는 제 1 탱크(31) 및 공급 펌프(32), 컨트롤러(미도시)를 포함한다.
이러한 제 1 탱크 어셈블리(30)는 제 1 탱크(31)에 저장된 제 1 재료를 후술할 디스펜서(100) 안정적으로 공급하기 위한 것으로서, 특히 컨트롤러는 제 1 재료의 유량 및 이 유량의 변화량을 측정하여 기계적 변형 없이 디스펜서(100)의 토출 시 변화되는 제 1 재료의 소모량에 따라 안정적으로 공급 펌프(32)를 제어하는 기능을 포함할 수 있다. 이때, 컨트롤러는 EtherNet/IP, PROPINET, PROPINITE 등의 프로그램을 탑재하여 완전 통합형 제어는 물론 단순 통합형 제어 기능을 겸비하는 것이 가능하다.
또한 제 1 탱크 어셈블리(30)는 실리콘이 굳어지는, 즉 경화되는 현상을 방지하기 위해 일정한 열을 가할 수 있는 히터나 교반 기능을 수행하는 교반기를 비롯하여 제 1 재료를 제 1 탱크(31)를 기준으로 순환시키는 순환 수단을 추가로 포함할 수도 있다.
앞서 언급하였듯이, 제 1 탱크(31)에는 실리콘을 포함하는 제 1 재료가 저장되어 있다. 제 1 재료는 후술할 디스펜서에 공급되어 발포실리콘을 형성하기 위한 원재료 성격인 일정 점도를 가진 유체 상태의 실리콘을 주재로 포함한 상태를 가진다.
제 2 탱크 어셈블리(40)는 제 2 탱크(41) 및 공급 펌프(42), 컨트롤러를 포함하는바, 이때 공급 펌프(42) 및 컨트롤러는 제 1 탱크 어셈블리(30)의 공급 펌프과 컨트롤러와 기능이 같아 별도의 설명은 생략하되, 제 2 탱크(41)에는 제 1 탱크(31)와 달리 실리콘 및 경화제를 포함한 제 2 재료가 저장되어 있다.
이때, 경화제는 실리콘의 경화를 촉진하는 경화 촉진제로서 실리콘의 경화 시간을 단축시키는 역할을 하는 바, 이러한 경화제가 제 2 재료에 함유되는 조성비는 토출 대상 및 토출 작업 환경에 따라 다양하게 설정할 수 있고 더불어 경화제의 구체적 조성은 공지의 실리콘용 경화제 내지 경화촉진제와 같으므로 별도의 설명은 생략한다.
즉, 본 발명에서는 발포실리콘을 형성하기 위한 원재료를 실리콘을 베이스로 한 유체인 주재, 즉 제 1 재료와, 실리콘에 경화제를 함유한 부재, 즉 제 2 재료로 구분하여 각기 다른 탱크에 저장한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 장치는 후술할 디스펜서(100)에서 제 1,2 재료를 혼합하는 과정에서 혼합된 혼합제의 점도와 경화 진행 속도를 파악하여 파악된 혼합제의 점도를 알기 위한 혼합제의 압력을 비롯하여 추가적으로 경화 진행 속도에 따라 제 2 탱크(41)에서 디스펜서(100)로 공급되는 제 2 재료의 공급량을 선택적으로 조절할 수 있다.
이를 위해, 디스펜서(100)는 혼합제의 압력을 측정하는 압력 센서(140)를 구비하여 이를 매개로 혼합제의 압력을 측정하고 측정된 압력의 고저에 따라 제 2 탱크(41)의 공급 펌프(42) 및 제 2 탱크(41)를 담당하는 디스펜서(100)의 제 2 펌프(112)를 차등 구동하여 제 2 재료의 공급량을 조절할 수 있다.
다시 말해, 디스펜서(100)에서 혼합제의 압력 측정 정보에 따라 경화제의 양을 효율적으로 조절할 수 있기 위하여, 경화제의 유무에 따라 제 1,2 재료로 구분한 다음 이 제 1,2 재료를 제 1,2 탱크(31,41)에 구분하여 저장한 것이고, 이와 같은 기술적 사항이 본 발명의 주요 특징 중 하나라 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 디스펜서의 외관을 도시한 정면도이다.
도 1은 물론 도 4를 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 디스펜서(100)는 제 2 장치(20)에 장착된 상태에서 공급관을 매개로 제 1,2 탱크(31,41)와 연결되어 제 1,2 탱크 어셈블리(30,40)로부터 제 1,2 재료를 공급받아 믹서(120)를 통해 혼합한 혼합제를 토출 대상에 토출하는 기능을 수행한다.
더욱 구체적으로, 디스펜서(100)는 제 1,2 펌프(111,112)와 믹서(120) 및 토출부(130), 압력 센서(140), 컨트롤부(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제 1,2 펌프(111,112)는 제 1,2 재료를 구분하여 후술할 믹서(120)에 제 1,2 재료를 공급하는 동력을 제공하는 것으로서, 다시 말해 제 1 펌프(111)는 제 1 탱크에, 제 2 펌프(112)는 제 2 탱크(41)에 각각의 공급관을 매개로 연결되어 있다.
이러한 제 1,2 펌프(111,112)는 상호 이격되도록 기립 형성된 상태에서 제 1,2 탱크 어셈블리(30,40)의 제 1,2 재료의 공급 동력을 통해 제 1,2 재료를 공급받은 다음 믹서(120)에 유량을 정밀하게 조절하여 공급하는 역할을 제공하는 것으로, 제 1,2 펌프(111,112) 각각 스크류 펌프(screw pump) 또는 모노 펌프(mono pump)로 이루어지는 것이 가능하다.
이때, 모노 펌프는 제 1,2 재료의 배합 비율을 정확하게 유지할 수 있는 기반을 제공하는 것은 물론, 분해 조립 및 관리가 수월하고 맥동 없이 제 1,2 재료의 정량 이송이 가능함과 아울러 원하는 배합 비율을 쉽게 조절하는 특성을 제공할 수 있다.
믹서(120)는 제 1,2 펌프(111,112)의 하단에 배치된 상태에서 하방으로 일정 길이로 연장된 것으로 제 1,2 재료를 혼합하는 역할을 수행한다.
이러한 믹서(120)는 공지의 다양한 믹서를 적용할 수 있는바, 예를 들어 구동축을 구비한 상태에서 구동축에 결합되어 회전되는 로터(rotor)를 구비하여 로터의 회전으로 제 1,2 재료를 혼합하는 로터리 믹서(122)로 이루어질 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 믹서(120)는 이러한 로터리 믹서(122) 이외에 파워 믹서(121)를 추가로 포함하여 제 1,2 재료를 2개의 믹서를 통해 총 두 번에 걸쳐 혼합 처리를 하는 것도 가능하여 특히 온도와 습기에 따라 민감하게 경화 속도가 달라지는 실리콘의 특성을 고려하여 제 1,2 재료를 더욱 확실하고 안정적으로 혼합할 수 있다.
이때, 믹서(120)는 2500 내지 3000 rpm의 회전속도로 로터를 구동시켜 안정적인 회전 속도를 보장하는 것이 가능하다.
토출부(130)는 상술한 믹서(120)에서 제 1,2 재료를 혼합한 혼합제를 토출 대상에 토출하는 역할을 수행한다. 이러한 토출부(130)는 믹서(120)의 하단에 배치된 상태에서 밸브와 노즐을 포함하는데 이 토출부(130)의 세부 구조는 공지의 밸브 및 노즐로 이루어진 구조와 같거나 비슷하기 때문에 별도의 설명은 생략한다.
압력 센서(140)는 혼합제의 압력을 측정하는 기능을 수행하는바, 다시 말해 혼합제의 점도의 고저에 따라 다른 압력 수치가 도출되는 특성을 반영하여 점도보다 측정이 쉬운 압력을 측정하여 결과적으로 이를 통해 혼합제의 경화 정도를 파악하는 기능을 수행한다.
컨트롤부(미도시)는 혼합제의 압력의 고저에 따라 경화제를 포함한 제 2 재료의 공급량을 차등 조절하도록 제 2 펌프(112)의 구동을 제어하는 기능을 제공한다.
즉, 본 발명의 믹서(120)는 온도 내지 습기에 따라 민감한 경화 성질을 띠는 실리콘의 특성을 충분히 고려하여 혼합제의 압력 고저에 따라 경화제를 포함한 제 2 재료의 공급량을 추가하거나 감소할지 여부를 효율적으로 파악함으로써 안정적인 발포실리콘의 성형, 즉 실리콘 폼 형성 기반을 제공할 수 있다.
도 5는 성형 대상에 혼합제가 토출되어 발포실리콘이 성형된 상태를 예시한 개념도이다.
상술한 혼합제가 토출되어 발포실리콘을 토출 대상에 형성할 수 있는데, 이러한 토출 대상은 전기자동차의 배터리 모듈, 오토바이/전동 스쿠터용 배터리 팩 커버, 냉장고 커넥터, 드럼 세탁기 커버 등의 다양한 제품이 적용될 수 있다.
도 5에서는 토출 대상이 전기자동차의 배터리 모듈인 것을 예시한 것으로서, 이 배터리 모듈 상에 혼합제가 도포되어 발포실리콘, 즉 실리콘 폼(silicon foam)을 형성한 것을 알 수 있다.
정리하면, 본 발명의 디스펜서 구동 장치에 의하면, 발포우레탄에 비하여 우수한 난연성 등의 다양한 장점을 가진 발포실리콘을 실링 또는 난연 등의 목적을 위해 토출 대상에 적용할 때 온도/습기에 따라 경화 시간이나 상태가 민감하게 달라지는 실리콘의 고유 특성을 반영하여 경화제의 유무에 따라 제 1,2 탱크(31,41)로 원재료를 구분하여 혼합하되 혼합제의 압력에 따라 경화제를 포함한 제 2 재료의 공급량을 차등 조절함으로써 발포실리콘의 효율적이고 안정적인 형성을 촉진할 수 있는 특성을 제공한다.
다시 도 2 및 도 5를 참조하면, 제 1 장치(10)는 공급관을 매개로 세척액을 저장한 세척 탱크(51)에서 믹서(120)에 세척액을 공급하는 세척액 어셈블리(50)를 포함하는 것이 가능하다.
이 세척액 어셈블리(50) 역시 제 1,2 탱크 어셈블리(30,40)와 마찬가지로 세척액을 저장한 세척 탱크(51)와 공급 펌프(52) 및 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있고, 이에 대한 기능은 서로 비슷하다 할 수 있다.
믹서(120)에서 제 1,2 재료를 혼합, 즉 실리콘과 경화제를 혼합하는 과정에서 수소가스와 같은 이물질이 발생하는데, 이 믹서(120)의 내부를 주기적으로 세척하여 제거할 필요가 있다.
다시 말해, 본 발명에서 디스펜서(100)의 믹서(120)는 세척관(53)을 통해 세척액 어셈블리(50)에서 공급하는 세척액을 주기적(믹서(120)가 구동 휴지/정지한 시점)으로 공급받아 믹서(120)의 내부에 잔류한 수소가스 등의 이물질을 효율적으로 제거하는 것이 가능하다.
이때, 세척제는 수소가스를 제거하거나 믹서(120)의 내부 이물질을 처리할 수 있는 공지의 성분으로 이루어지는 것이 가능하다.
추가적으로 도 3을 보아 알 수 있듯이, 제 2 장치(20)는 디스펜서(100)를 X축, Y축으로 이동시키는 이동 머신(60)을 포함하는 것이 가능하다.
즉, 제 2 장치(20)에 이송되어 안착된 토출 대상은 하나가 아니라 복수 개로 정렬되는 경우가 많은바 이 복수 개의 토출 대상을 따라 디스펜서(100)가 이동하면서 혼합제를 토출시키기 위해, 제 2 장치(20)는 이동 머신(60)을 장착할 수 있다.
이러한 이동 머신(60)은 X축, Y축과 같은 2축 구동 제어는 물론 X,Y,Z축과 같은 3축 구동 제어가 가능할 수 있는바, 이러한 이동 머신(60)의 기계적 구성 및 기능은 공지의 자동화 장치와 같기 때문에 별도의 설명은 생략한다.
더 나아가, 도 5를 구체적으로 살펴보면 믹서(120)의 일부 영역(도 5에서는 믹서(120)의 하단, 즉 로터리 믹서가 장착된 부위)의 외주면에는 냉각 블록(150)이 추가로 감싸지는 것이 가능하다.
냉각 블록(150)은 제 1,2 재료의 혼합을 위해 빠른 속도로 로터 등의 세부 구성을 회전시키면서 믹서(120)에서 발생된 열을 식히기 위한 역할을 수행하는 것으로서, 냉각 블록(150)의 냉각 구조는 수냉식 구조, 공랭식 구조 등의 다양한 공지의 냉각 구조를 적용할 수 있으나, 이 중에서 열전소자를 적용한 냉각 구조를 설명하도록 한다.
냉각 블록(150)은 열전소자를 포함한 상태에서 일반적으로 원통 형상 또는 이와 유사한 형상으로 이루어진 믹서(120)의 외주면을 감싸는 것으로서, 블록 구조체로 이루어지거나 아니면 휘어지는 성질을 가진 판상 구조체로 이루어지는 것이 가능하다.
이러한 냉각 블록(150)은 열전소자의 본연의 기능, 즉 전기 발전을 통해 발열 및 흡열을 수행하는 역할을 제공한다. 이때, 본 발명의 장치는 냉각 블록에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 구비할 수 있음은 물론이다.
즉, 열전소자가 전기를 공급받아 어느 일면이 발열되면 펠티에 효과에 의해 그 반대 면은 흡열 처리되는데, 이러한 열전소자의 원리를 이용하여 믹서(120)의 외주면에 접하는 냉각 블록(150)의 내측면(즉, 냉각면)이 흡열 기능을, 냉각 블록(150)의 외측면이 발열 기능을 제공하도록 배열되어 있다.
열전소자는 공급받은 전원을 기반으로 온도 차이에 의해 열기전력을 발생시키는 소자로서, 현재 공지된 열전 재료, 예를 들어 제베크(Seeback)효과를 이용한 열전 재료 또는 펠티에(Peltier) 소자(열전 재료) 중 어느 하나를 이용하여도 무방하고, 이 외에 현재 알려진 재질의 열전 재료를 사용할 수도 있다.
이러한 열전소자(본 발명에서는 냉각 블록)는 도면에 도시되지는 않았지만 일반적으로 가열 기판, 냉각 기판, 열전 재료를 포함할 수 있는데 앞서 언급하였듯이 냉각 블록(150)의 내측 면이 냉각 기판, 즉 냉각면이 되고 외측면이 가열 기판, 즉 냉각면의 대향 면이 된다. 열전소자의 원리와 기능은 공지의 열전소자를 참조하면 되기 때문에 구체적인 설명은 생략한다.
이러한 냉각 블록(150)의 내측면, 즉 냉각면이 믹서(120)의 외주면과 접촉하여 믹서(120)에서 발생한 열을 흡수하거나 냉각 블록(150)에서의 냉각면의 냉열을 믹서(120)의 외주면에 전달하여 믹서(120)를 냉각시킴으로써, 앞서 언급하였듯이 온도에 민감한 실리콘 원재료의 경화 내지 혼합성질을 균일하게 조절할 수 있는 특성을 제공한다.
도 6은 디스펜서의 믹서의 외주면을 감싸는 냉각 블록과 냉각 블록의 외측면에 적층된 완충층과 기능성 축열층을 도시한 개념도이다.
상술한 냉각 블록(150)의 냉각 처리에 따라 상대적으로 냉각 블록(150)의 내측면보다 온도가 높은 냉각 블록(150)의 외측 면에는 결로 현상이 발생하여 습기가 차서 결로수가 흐르거나 모일 수 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 깔끔하게 해결하기 위해 도 6을 보아 알 수 있듯이, 냉각 블록(150)의 하단면을 결로수가 모이는 부위(본 발명에서는 이를 '집중 영역'이라 명명한다)를 기준으로 하향 경사지게 테이퍼(taper) 처리한 다음 집중 영역에 결로수 배출관(151)을 연결하여 냉각 블록(150)의 외측면에서 발생할 결로수를 외부로 배출하는 기능을 제공한다.
즉, 냉각 블록(150)의 외측면에 결로수가 모여 흐르면 디스펜서(100) 주변이 지저분해지거나 아니면 토출 대상에 불필요하게 결로수가 떨어져 토출 대상의 성능에 지장을 줄 수 있는 문제를 미리 차단하도록 한 것이다.
더 나아가, 냉각 블록(150)의 외측면은 상술한 열전소자의 기능에 의해 발열면이 되는데 이 냉각 블록(150)의 외측면에 불필요한 열이 쌓여 냉각 블록(150)의 냉각면의 냉각 기능을 자칫 저해하는 문제를 방지하기 위하여, 도 6을 보아 알 수 있듯이 냉각 블록(150)의 외측면에는 완충층(160)과 기능성 축열층(170)을 순차적으로 적층 처리하는 것이 가능하다.
완충층(160)은 다공성 재질로 이루어진 부직포나 섬유 시트로서, 냉각 블록(150)의 외주면과 후술할 기능성 축열층(170)을 물리적으로 분리하면서 다공 재질에 함유된 공기를 통해 후술할 기능성 축열층(170)에 축열된 열이 다시 냉각 블록(150)의 외측면 측으로 역전달되는 문제를 최대한 방지하는 역할을 수행한다.
다시 말해, 완충층(160)은 냉각 블록(150)의 외측면과 기능성 축열층(170) 사이에서 공기를 함유한 상태로 양자를 물리적으로 구분하여 냉각 블록(150)의 외측면에 잔열이 쌓이거나 불필요하게 잔류하는 문제를 방지함과 동시에 기능성 축열층(170)에 축열된 열이 다시 냉각 블록(150) 측으로 역행하는 문제를 차단하는 기능을 수행한다.
기능성 축열층(170)은 완충층(160)을 통해 냉각 블록(150)의 외측 면의 열을 전달받아 축열 처리함으로써 결과적으로 냉각 블록(150)의 외측 면의 열을 분산 처리하는 방식으로 방열 기능을 제공하는 것으로서, 특히 폴리비닐리덴플루오라이드(Poly vinylidene fluoride) 및 PFP(Penta fluoropropane)를 포함한다.
폴리비닐리덴플루오라이드(Poly vinylidene fluoride)는 사출 및 성형이 용이한 고분자로서, 완충층보다 치밀한 재질을 제조하기 알맞은 물질이다. 더불어, 기본적인 축열 기능을 보장하는 역할을 수행한다.
또한, PFP(Penta fluoropropane)는 불소계열의 발포제로서 미세하고 개방된 공극을 형성할 수 있는 물질이다. 즉, 완충층(160)보다 치밀한 재질을 담보하는 폴리비닐리덴플루오라이드가 자칫 열차단막과 같은 존재로서 악영향을 끼치는 문제가 발생되는 것을 보완하기 위한 것으로서, 이에 공극을 형성함으로써 축열된 열을 외부로 배출시켜 결과적으로 냉각 블록(150)에 대한 방열 기능을 겸비할 수 있는 역할을 제공할 수 있다.
이러한 완충층(160) 및 기능성 축열층(170)에 의하여 냉각 블록(150)의 외측면에 잔류한 열을 방열 처리할 수 있도록 하여 냉각 블록(150)의 냉각 성능을 보장할 수 있는 특성을 제공한다.
도 7은 본 발명의 기능성 축열층의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
더 나아가, 기능성 축열층(170)은 축열 성능을 강화하기 위해 추가 물질을 포함하여 제조되는 것이 가능한바, 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7을 보아 알 수 있듯이, 기능성 축열층(170)은 제 1 물질 제조 단계(S200), 제 2 물질 제조 단계(S210), 발포 단계(S220)를 통해 제조될 수 있다.
먼저, 제 1 물질 제조 단계(S200)는 폴리비닐리덴플루오라이드 50 내지 60 중량부, DMSO(Dimethyl sulfoxide) 30 내지 40 중량부, 디스테아릴디설파이드(Distearyl disulfide) 5 내지 15 중량부를 130 내지 150℃에서 30분 내지 2시간 동안 혼합하여 제 1 물질을 제조하는 과정이다.
여기서, 폴리비닐리덴플루오라이드는 앞서 설명하였듯이 기본적인 축열 기능을 제공하는 고분자로서, 후술할 열용량이 높은 물질과 혼합하여 제 2 재질의 열차단 능력을 보강하기에도 용이하다.
DMSO는 용매로서 제 1 물질 제조 단계(S200)의 반응 온도를 낮춰주는 역할 또한 수행하고, 디스테아릴설파이드는 황계의 산화방지제로서 열산화에 의한 제 1 물질의 변질을 방지한다.
다음, 제 2 물질 제조 단계(S210)는 제 1 물질 70 내지 80 중량부, 제올라이트(Zeolite) 20 내지 30 중량부를 20 내지 50rpm으로 60 내지 80℃에서 1 내지 3시간 동안 혼합하여 제 2 물질을 제조하는 과정이다.
이때, 제올라이트는 제 2 물질의 열용량을 보강하는 물질로서, 넓은 표면적을 가져 후술할 축열 보조제가 흡착될 수도 있다. 더불어, 고체상인 제올라이트는 0.01 내지 0.1mm의 입자 크기로 분쇄되어 포함되는 것이 후술할 발포 단계(S220)에서 공극이 용이하게 형성될 수 있어 바람직하다.
마지막으로, 발포 단계(S220)는 제 2 물질 60 내지 80 중량부, 상기 PFP 20 내지 40 중량부를 20 내지 40분 동안 혼합하여 발포하는 과정이다.
여기서, PFP는 앞서 설명하였듯이 미세하고 개방된 공극을 형성할 수 있는 물질이다. 이때, 발포 단계(S220)는 발포 도중 발생할 수 있는 기체를 제거할 수 있는 챔버, 후드 등에서 진행되는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 통해 제조된 기능성 축열층(170)은 치밀한 재질을 기반으로 공극을 형성하여 냉각 블록(150)에서 발생한 열을 축열시키되 외부로 발산하여 방열 성능을 겸비할 수 있는 기능을 강화하는 역할을 수행한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
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10: 제 1 장치 20: 제 2 장치
30: 제 1 탱크 어셈블리 31: 제 1 탱크
32: 공급 펌프 40: 제 2 탱크 어셈블리
41: 제 2 탱크 42: 공급 펌프
50: 세척액 공급 어셈블리 51: 세척 탱크
52: 공급 펌프 53: 세척관
60: 이동 머신 100: 디스펜서
111: 제 1 펌프 112: 제 2 펌프
120: 믹서 121: 파워 믹서
122: 로터리 믹서 130: 토출부
140: 압력 센서 150: 냉각 블록
151: 결로수 배출관 160: 완충층
170: 기능성 축열층

Claims (10)

  1. 발포실리콘 기반의 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치로서,
    실리콘을 포함한 제 1 재료를 저장한 제 1 탱크에서 공급관을 통해 디스펜서에 실리콘을 공급하는 제 1 탱크 어셈블리;
    실리콘 및 경화제를 포함한 제 2 재료를 저장한 제 2 탱크에서 공급관을 통해 디스펜서에 실리콘 및 경화제를 선택적으로 공급하는 제 2 탱크 어셈블리;
    상기 제 1,2 탱크 및 디스펜서를 연결하는 공급관;
    상기 제 1,2 탱크 어셈블리로부터 상기 제 1,2 재료를 공급받아 믹서를 통해 혼합한 혼합제를 토출 대상에 토출하는 디스펜서;를 포함하되,
    상기 디스펜서는, 상기 믹서의 적어도 일부 영역에 대한 외주면을 감싸는 것으로, 열전소자를 매개로 상기 믹서의 외주면을 냉각하는 냉각 블록을 포함하고,
    상기 냉각 블록의 외측면에는,
    다공성 재질로 이루어진 완충층과,
    폴리비닐리덴플루오라이드(Poly vinylidene fluoride) 및 PFP(Penta fluoropropane)를 포함하는 기능성 축열층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는, 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디스펜서는,
    상호 이격된 것으로서, 상기 제 1,2 탱크로부터 공급된 상기 제 1,2 재료를 믹서를 향해 펌핑 처리하는 제 1,2 펌프와,
    상기 제 1,2 펌프의 하단에서 하방으로 일정 길이로 연장된 것으로, 상기 제 1,2 재료를 혼합하는 믹서 및,
    상기 믹서에서 혼합된 혼합제를 상기 토출 대상에 토출하는 토출부와,
    상기 혼합제의 압력을 측정하는 압력 센서 및,
    상기 혼합제의 압력의 고저에 따라 제 2 재료의 공급량을 차등 조절하도록 제 2 펌프를 구동 제어하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는,
    세척관을 매개로 세척액을 저장한 세척 탱크에서 상기 믹서에 세척액을 공급하는 세척액 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 디스펜서를 장착한 상태에서, 상기 디스펜서를 X축, Y축으로 이동시키는 이동 머신을 포함하는 것을 특징으로 하는, 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 블록의 하단면은,
    결로수가 모이는 집중 영역을 기준으로 하향 경사지게 테이퍼 처리되고,
    상기 집중 영역에는,
    상기 냉각 블록의 외측면에서 발생한 결로수를 외부로 배출하는 결로수 배출관이 연결된 것을 특징으로 하는, 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기능성 축열층은,
    상기 폴리비닐리덴플루오라이드 50 내지 60 중량부, 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide) 30 내지 40 중량부, 디스테아릴디설파이드(Distearyl disulfide) 5 내지 15 중량부를 130 내지 150℃에서 30분 내지 2시간 동안 혼합하여 제 1 물질을 제조하는 단계;
    상기 제 1 물질 70 내지 80 중량부, 제올라이트(Zeolite) 20 내지 30 중량부를 20 내지 50rpm으로 60 내지 80℃에서 1 내지 3시간 동안 혼합하여 제 2 물질을 제조하는 단계;
    상기 제 2 물질 60 내지 80 중량부, 상기 PFP 20 내지 40 중량부를 20 내지 40분 동안 혼합하여 발포하는 발포 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 2액 혼합형 디스펜서 구동 장치.
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