KR102294904B1

KR102294904B1 - 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법

Info

Publication number: KR102294904B1
Application number: KR1020210034688A
Authority: KR
Inventors: 임종호; 도기일
Original assignee: 주식회사 모든솔라
Priority date: 2021-03-17
Filing date: 2021-03-17
Publication date: 2021-09-02

Abstract

본 발명은 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법에 관한 것으로, 상부에 위치되어 프레임이 결합되고 프레임과의 볼트 결합 공간을 제공하는 끼움홈이 형성되는 영역인 상판과 하부에 위치되어 물에 잠기는 영역인 하판이 접합면 없이 내부가 빈 하나의 몸통으로 형성된 일체형 부력체로서, 끼움홈 상부의 상판에서 돌출되어 프레임을 결합 고정시키는 볼트를 지지하는 프레임 결합부가 형성되고, 프레임 결합부의 내부에는 관통된 볼트의 외주면을 감싸 지지하는 기둥부가 형성되는 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법을 제공한다.

Description

일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법{One body type buoyancy member molding device and molding method and one body type buoyancy member}

본 발명은 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부가 빈 중공의 부력체를 접합면이 없는 하나의 몸통으로 된 일체형 부력체로 형성하기 위한 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해상에서 사용되는 부력체는 어장표시, 그물 표식을 위해 사용될 뿐 아니라, 최근에는 다수의 부력체를 각관 등의 프레임으로 연결하여 수상태양광 모듈의 설치를 위한 기초 시설물로도 사용하는 등 해상에서 다양한 용도로 이용되고 있다.

이와 같이 다양한 용도로 이용되는 부력체는 해상에서 물에 뜰 수 있어야 하는바, 통상적으로는 내부가 비어 있고 외부로부터 물이나 이물질이 내부 공간에 채워지지 않도록 밀폐되어 있는 구조로 이루어지게 된다.

종래에 사용되던 부력체는 합성수지를 발포 성형하거나 블로우 성형하여 내부에 공기를 포함하게 하여 부력을 갖도록 제조하였는데, 이처럼 발포 성형이나 블로우 성형에 의할 경우 외력에 대한 저항력이 약하게 되어 쉽게 파손되거나 손상되어 교체 주기가 짧아지는 단점이 있었다.

또한, 최근에는 수상태양광 발전과 같이 부력에 의해 물에 뜰 수 있는 영역을 넓게 만들어야 할 경우에는, 대형 부력체를 다수개 연결하여 부력을 확보한 영역을 만들곤 하였는데, 이때 사용되는 대형 부력체의 경우 크기가 대략 900×600×550(mm)의 크기를 갖기 때문에, 일반적인 발포 성형이나 블로우 성형에 의해서는 부력체 전체에 걸쳐 견고한 내구성을 확보하기 어려운 단점이 있었다.

그에 따라, 종래에는 금형틀을 이용하여 내부가 비어 있는 형태의 상판과 하판을 각각 물에 뜰 수 있는 폴리에틸렌(PE)과 같은 플라스틱 재질로 사출 성형한 후, 각각 형성된 상판과 하판을 접착제 등에 의해 접착시켜 내부에 공기가 있는 부력체를 형성하곤 하였다.

그러나, 이와 같이 상판과 하판을 각각 성형한 후 접착제 등에 의해 접착시켜 사용할 경우, 파도나 바람 또는 물결의 흐름 등 외부에서 가해지는 외력에 의한 스트레스가 취약 부분인 상판과 하판의 접착부위에 집중되므로 인해, 부력체의 내구성을 저하시킴에 따라 교체 또는 수리 주기가 짧아지게 되는 단점이 있었다. 또한, 상판과 하판의 개별적인 사출 성형과 그 접착이 순차적으로 진행되어야 하였는바, 제조 시간과 제조 비용이 증가하게 되는 단점도 있었다.

다른 예로, 상판과 하판이 일체로 연결되어 있는 형태로 부력체를 제작할 경우, 별도의 접합부위가 존재하지 않게 되므로 외력에 대한 저항력이 강화되기는 하지만, 각관 등의 프레임에 부력체를 결합하기 위한 특정 부위의 내구성과 강성을 강화하기 어려운 단점이 존재하게 된다.

또한, 수상태양광 발전에서와 같이 대형 부력체를 다수개 연결해야 할 경우 각관 등으로 이루어진 프레임에 다수의 대형 부력체를 연결하여 그 위치를 고정시켜야 하였는바, 이러한 대형 부력체에는 각관 등의 프레임을 고정시키기 위해 돌출되거나 오목하게 패인 부분이 필요하게 된다. 이처럼 돌출되거나 오목하게 패인 부분이 없을 경우 대형 부력체 자체를 뚫어서 각관 등에 결합해야 하였는바, 그 뚫린 부분으로 물이 유입될 수 있어 부력체로서 사용하기에는 부적합하게 된다. 또한, 각관 등의 프레임 고정을 위해 돌출된 부분이 너무 두꺼울 경우에는 볼트 결합 등을 그 돌출된 부분을 뚫고 결합시키는 설치 과정이 쉽지 않게 되며, 너무 얇을 경우에는 쉽게 파손되는 단점이 있는바, 그 돌출된 부분이 적절한 두께를 갖도록 형성되어야 하는 정교함이 필요하게 된다.

종래와 같이 상판과 하판을 각각 금형틀에 의해 사출 성형할 경우에는 상판과 하판의 외형을 형성하는 금형틀의 구석구석으로 용융재료를 밀어 넣은 후 경화시킬 수 있어 돌출된 부분의 제조 또는 부분적인 두께 변화가 어렵지 않게 가능하지만, 일체형으로 성형할 경우에는 어느 특정 부분의 두께만을 다른 부분과 달리 두껍게 형성하기 어려운 단점이 있었다.

따라서, 별도의 접착부위가 없이 상판과 하판이 하나의 몸통으로 이루어질 수 있도록 대형 부력체를 제조하되, 각관 등의 프레임에 안정적으로 결합될 수 있도록 결합 부위만이 충분한 내구성과 강성을 갖도록 형성된 새로운 형태의 대형 부력체에 대한 요구는 여전하다 할 것이다.

이에 따라, 본 출원인은 등록실용신안 제20-0492805호에서 "일체형 부력체 및 일체형 부력체의 제조를 위한 회전 성형틀"을 제안하여 등록하였다.

등록실용신안 제20-0492805호에서는, 내부가 비어 있는 중공형 제품 제작에 적합한 회전 성형틀에 의해 상판과 하판이 접합면 없이 하나의 몸통을 갖는 일체형 통으로 이루어진 일체형 부력체를 형성하되, 일체형 부력체의 상판에 각관 등 프레임과의 볼트 결합 공간을 제공하는 끼움홈과 볼트가 관통 결합되는 프레임 결합부를 형성함에 있어, 회전 성형틀에서 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역은 일정한 깊이를 가지면서 그 입구가 15~35mm의 넓이를 갖도록 함으로써, 회전 성형 중 프레임 결합부를 상판과 하판의 다른 영역보다 두껍게 형성하여 관통 결합된 볼트를 지지할 수 있는 강성을 부여할 수 있게 한 일체형 부력체 및 일체형 부력체의 제조를 위한 회전 성형틀이 개시돼 있다.

하지만, 회전 성형틀의 형상을 따라 성형품인 일체형 부력체를 제조할 경우, 회전 성형틀의 회전에 의한 원심력에 의해 성형물질이 회전 성형틀 내주면으로 고르게 퍼져 회전 성형틀의 내주면과 동일한 형상의 부력체를 일체형으로 형성하게 되지만, 이런 성형과정에서 원심력에 의한 성형물질이 프레임 결합부의 내주면을 채우기가 쉽지 않은 어려움이 있고, 이로 인해 프레임 결합부에 원하는 강성 및 내구성을 부여함에 있어 한계가 따르는 문제가 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0492805호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 내부가 빈 중공의 부력체를 접합면이 없는 하나의 몸통으로 된 일체형 부력체를 성형하고, 일체형 부력체에 형성되어 각관 등 프레임과 볼트 결합되는 프레임 결합부의 강도 및 내구성을 보강한 상태로 성형할 수 있는 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 부력체는, 상부에 위치되어 프레임이 결합되고 프레임과의 볼트 결합 공간을 제공하는 끼움홈이 형성되는 영역인 상판과 하부에 위치되어 물에 잠기는 영역인 하판이 접합면 없이 내부가 빈 하나의 몸통으로 형성된 일체형 부력체로서, 끼움홈 상부의 상판에서 돌출되어 프레임을 결합 고정시키는 볼트를 지지하는 프레임 결합부가 형성되고,
프레임 결합부의 내부에는 중공부가 형성되면서 관통된 볼트의 외주면을 감싸 지지하는 기둥부가 형성되는 일체형 부력체를 특징으로 할 수 있다.

또, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 부력체 성형장치는, 상기한 일체형 부력체를 성형하기 위한 성형장치로서, 상판을 형성하는 영역의 전면과 후면에는 프레임에 일체형 부력체를 볼트 결합할 때 볼트가 위치하는 끼움홈을 형성하기 위한 영역과, 그 위에 위치하고 있으며 볼트가 관통하는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역이 형성되고, 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역은 일정한 길이의 프레임 결합부를 형성하기 위해 일정한 깊이를 갖도록 형성되며, 일정한 깊이를 갖는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역에는 관통 결합되는 기둥틀이 구비되는 일체형 부력체 성형장치를 특징으로 할 수 있다.

그리고, 기둥틀은 환봉 또는 다각 형상의 봉으로 형성되고 성형장치보다 열팽창계수가 높은 재료로 구비되거나 또는 기둥틀은 테이퍼진 원뿔 형상의 봉으로 형성되고 성형장치보다 열팽창계수가 높은 재료로 구비될 수 있다.

또, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 부력체 성형방법은, 상기한 성형장치로 상기한 일체형 부력체를 성형하기 위한 성형방법으로서, 성형장치의 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역에 기둥틀을 상하 방향으로 관통 결합한 상태에서 성형장치 내부에 플라스틱 원료를 투입한 후, 성형장치를 가열하면서 x축 및 y축 방향으로 회전시켜 용융된 원료를 성형장치의 전 내측면에 고르게 퍼트려 내부가 빈 중공의 일체형 부력체를 성형하되, 일체형 부력체의 프레임 결합부 내부에는 프레임을 결합 고정시키기 위한 볼트가 관통되면서 볼트의 외주면을 감싼 상태로 지지하는 중공의 기둥부가 성형되는 일체형 부력체 성형방법을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일체형 부력체 및 이를 성형하기 위한 성형장치 및 성형방법에 따르면, 내부가 빈 중공의 부력체를 상판과 하판의 접합면이 없는 하나의 몸통으로 된 일체형 부력체로 형성함으로써, 외력에 취약한 접합부가 없으므로 부력체의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또, 본 발명에 따르면, 일체형 부력체에 형성되어 각관 등 프레임과 볼트 결합되는 프레임 결합부 내에 기둥부를 형성함으로써, 프레임 결합부에 외력에 대한 저항력이 우수한 강도 및 내구성을 부여할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 부력체의 평면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일체형 부력체의 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일체형 부력체를 성형하기 위한 회전 성형틀의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일체형 부력체를 성형하기 위한 회전 성형틀의 저면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일체형 부력체를 성형하기 위한 회전 성형틀의 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 일체형 부력체를 성형하기 위한 회전 성형틀의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 회전 성형틀 중 일체형 부력체의 프레임 결합부 성형을 위한 공정도이다.
도 8은 본 발명에 따른 회전 성형틀에 의해 일체형 부력체를 회전 성형하는 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 일체형 부력체, 회전 성형틀 및 공정도를 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 일체형 부력체(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부에 위치되어 프레임이 결합되고 프레임과의 볼트 결합 공간을 제공하는 끼움홈이 형성되는 영역인 상판과 하부에 위치되어 물에 잠기는 영역인 하판이 접합면 없이 공기가 채워질 수 있도록 내부가 빈 하나의 몸통으로 형성된 일체형 통으로 구성된다.

특히, 상판(100) 중 끼움홈(120) 상부의 영역에서 돌출되어 프레임을 결합 고정시키는 볼트를 지지하는 프레임 결합부(130)가 형성되고, 프레임 결합부의 내부에는 이를 관통한 볼트의 외주면을 감싸 지지하는 중공의 기둥부(150)가 형성되어 구성된다.

게다가, 상판(100)에는 일체형 부력체(10)의 성형시 부력체 내에 발생할 수 있는 가스를 빼주기 위한 가스빼기홀(111)과, 프레임과의 볼트 결합 공간을 제공하기 위해 전면과 후면 각각에 내측으로 오목하게 형성된 끼움홈(120)과, 끼움홈의 상부를 막고 있는 상판의 일부 영역으로 형성되어 프레임과의 결합을 위해 관통된 볼트를 지지하는 프레임 결합부(130)가 구성된다.

이와 같은 일체형 부력체(10)는 상판과 하판을 포함하는 전체가 별도의 연결부위나 접착면 없이 연속적으로 형성되어 있는 일체형 통으로 형성됨으로써, 파도나 물결의 일렁임에 의해 지속적으로 노출되면서 받게 되는 외력이 일체형 통으로 이루어진 상판과 하판 전체에 고르게 전달되어 분산되므로, 부력체의 내구성을 강화시킬 수 있게 된다.

특히, 하나의 몸체를 갖는 일체형 통을 형성하는 상판(100)과 하판(200)은 비교적 가공이 쉽고, 장시간 햇빛에 노출되어도 변색이 많이 일어나지 않으며, 내열성과 내구성이 우수한 소재인 폴리에틸렌(PE) 수지로 제조될 수 있고, 저분자량과 분자량 분포를 조절하여 내열 안전성, 가공성, 기계적 물성 및 유동성이 높은 특성을 갖고 있는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE : Linear Low Polyethylene) 수지로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상판(100)과 하판(200)이 하나의 몸체를 갖는 일체형 통으로 이루어진 일체형 부력체(10)는 통상적으로 사용되는 대형 부력체와 마찬가지로 대략 900×650×500(mm)의 전체 크기를 갖고, 대략 6∼7(mm)의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 6∼7(mm)의 두께를 갖는 상판과 하판이 900×650×500(mm)의 크기를 갖는 하나의 몸체로 이루어진 하나의 일체형 부력체(10)는 약 10kg의 중량을 갖게 되며, 하나의 일체형 부력체(10)마다 약300kg의 부력을 갖게 되어 수상태양광 모듈의 설치를 위한 기초시설물 등으로 활용될 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 일체형 부력체(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상판(100)이 아래쪽으로 갈수록 넓어지고 하판(200)은 아래쪽으로 갈수록 좁아진 경사면을 갖도록 형성되어 중앙 부분의 외주면이 외부로 돌출된 형태로 이루어짐으로써, 파도나 물결의 일렁임에 의해 외부에서 가해지는 외력을 비스듬하게 경사진 외주면을 따라 상판 위나 하판 아래로 흘러나가게 하여 부력체의 내구성을 향상시킬 수 있도록 구성된다. 이처럼 중앙 부분의 외주면이 상부와 하부보다 돌출된 형태는 회전 성형시에 하나의 몸체로 이루어진 일체형 통 구조로 부력체를 형성함에 있어 부력체 전체의 두께를 균일하게 형성하기에 더욱 적합한 형태라 할 수 있다.

상판의 상면에는 원형의 돌출부(110)가 상방으로 돌출 형성되고, 돌출부의 중앙에는 가스빼기홀(111)이 형성되는바, 이 가스빼기홀(111)은 대략 10mm 직경의 구멍으로, 부력을 유지하기 위한 중공의 일체형 부력체(10)의 내부 공간으로 물이나 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위해 실리콘 등을 도포하여 구멍을 메워 가스빼기홀을 밀폐시키도록 구비된다.

상기와 같은 일체형 부력체(10)는 하나씩 독립적으로 이격 설치되어 어장 표시 등의 목적으로 이용될 수 있음은 물론, 다수의 부력체를 프레임(미도시)에 고정시켜 수상태양광 모듈을 설치하기 위한 기초 시설물로도 이용될 수 있는바, 각관 등의 프레임에 일체형 부력체를 고정시키기 위한 프레임 결합부(130)가 필요하게 된다.

이를 위하여, 일체형 부력체(10)에 형성되는 끼움홈(120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상판의 전면과 후면에서 내측으로 오목하게 형성되어 그 오목한 공간에 일체형 부력체를 각관 등의 프레임에 결합시키는 볼트 일부가 위치하여 너트를 결합할 수 있는 공간을 제공하게 된다.

이러한 끼움홈(120)은 도 4에 도시된 측면 외형에서 파악할 수 있는 바와 같이, 상판의 아래에서 위로 올라가면서 내측을 항하는 경사면을 형성하다가 기울기의 방향이 꺾이며 외측을 향하는 경사면을 형성하도록 구성된다. 이때, 도 4는 본 발명에 따른 일체형 부력체를 제조하기 위한 회전 성형틀(20)의 측면 외형을 도시한 것이지만, 회전 성형 과정 중 받게 되는 원심력에 의해 일체형 부력체(10)는 회전 성형틀(20)과 동일한 형상, 특히 회전 성형틀(20)의 내주면 형상과 동일하게 제작되므로, 회전 성형틀의 내측면 형상에 의해 일체형 부력체의 외형을 파악할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 끼움홈(120)을 상판 외주면에 오목하게 형성하여 각관 등의 프레임에의 결합을 위해 끼워진 볼트와 너트가 위치할 수 있게 함으로써, 볼트와 너트의 결합부위를 끼움홈 주변의 상판 일부가 감싸는 형태를 구현할 수 있게 되므로, 일체형 부력체 외부로 완전히 노출되는 경우보다 외력이나 외부 자극에 의한 손상을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 프레임 결합부(130)는 상판 중 프레임과의 결합을 위한 볼트가 관통 결합될 수 있는 끼움홈(120)의 상부 영역으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 끼움홈의 상부를 막고 있는 상판의 일부 영역으로 구성된다.

이러한 프레임 결합부(130)는 프레임을 관통하고 있는 볼트가 그 아래의 끼움홈 영역에 이르기까지 관통 결합되어야 끼움홈(120)에서 너트를 결합할 수 있게 된다. 이와 같이 프레임 결합부(130)는 볼트가 관통된 상태로 프레임에 결합되므로, 부력체 사용 중 바람이나 물결의 일렁임 등에 의해 볼트가 관통하고 있는 프레임 결합부에 많은 스트레스가 집중될 수밖에 없다.

따라서, 이러한 프레임 결합부(130)는 그 내부에 성형물질인 폴리에틸렌(PE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지가 유입되면서 도 7에서와 같이 후술될 기둥틀(220)에 의한 원형의 기둥부(150)가 형성되고, 이 기둥부가 프레임 결합부(130)에 관통 결합되는 볼트를 감싸도록 구비됨으로써, 볼트가 관통된 부위에 가해지는 스트레스에 충분히 대응할 수 있는 강성을 확보할 수 있도록 구성된다. 이러한 기둥부(150)는 프레임 결합부 내에서 일정 두께를 갖도록 형성되되, 구체적으로는 부력체의 6∼7(mm) 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.

게다가, 이를 위해 프레임 결합부(130)는 용융된 수지가 프레임 결합부(130) 내에서 표면 장력에 의해 기둥틀을 감싸는 중공의 기둥부(150)를 형성할 수 있도록 15∼20mm의 간격으로 형성되어, 치수 안정화와 강성을 확보하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 상판과 하판이 접착면 없이 하나의 몸통으로 이루어진 일체형 통 구조를 구현하기 위해 회전 성형을 적용하되, 후술하는 바와 같이 성형장치인 회전 성형틀(20) 중 프레임 결합부(130)가 형성되는 영역(132)의 폭을 특정 범위로 한정함으로써 회전 성형을 하면서도 프레임 결합부(130)를 이루는 내부 공간에 성형물질이 유입되어 상기 영역(132)에 중공부(133)가 형성되면서 중공의 기둥부(150)를 형성할 수 있도록 하였다.

또한, 프레임 결합부(130)의 상면에는 각관 등 프레임이 상판의 내측 방향으로 움직이는 것을 방지하면서 각관 등의 프레임을 지지할 수 있도록 단턱진 단턱부(140)의 구조를 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 프레임 결합부의 상면에 단턱진 단턱부(140)를 형성하고, 그 영역에 각관 등의 프레임을 위치시킨 후 볼트로 관통 결합함으로써, 일체형 부력체(10)에 프레임 결합되는 위치를 간편하게 통일시킬 수 있음과 아울러, 프레임의 일부가 단턱부(140)에 의해 지지되어 볼트가 관통 결합된 프레임 결합부(130)에 가해지는 외력에 대한 지지력을 강화시킬 수 있게 된다.

이러한 끼움홈(120)과 프레임 결합부(130)는 일체형 부력체의 상판 전면과 상판 후면에 각각 형성됨으로써, 프레임의 길이방향을 따라 일체형 부력체들을 순차 연결시킬 수 있음은 물론, 다수의 프레임을 열지어 설치한 후 각 프레임의 전후방향을 따라 일체형 부력체들을 결합하여 일정한 길이와 폭을 갖는 공간을 해상에 구현할 수 있게 된다.

또한, 하판(200)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전면에서 후면에 이르도록 하판 외주면에 돌출 형성된 두 개의 저면돌기부(210)가 일정 거리 상호 이격 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 저면돌기부(210)는 일체형 부력체 전체를 전후 방향으로 지지하게 되므로 사용 중 지속적으로 받게 되는 외력에 의해 부력체가 좌우로 틀어지는 것을 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라, 수상태양광 모듈을 구현함에 있어, 조립의 기준점을 파악함에도 사용될 수 있게 된다.

이때, 두 개의 저면돌기부(210)가 상호 이격된 거리(도 2에서는 B로 나타냄)는 상판에 돌출된 돌출부(110)의 지름보다 크게 형성하고, 두 개의 저면돌기부 각각의 높이(도 2에서는 A로 나타냄)는 상판에서 돌출된 돌출부(110)의 높이보다 약 5mm 이상 높게 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 저면돌기부(210)의 이격 거리와 높이를 상판에 돌출된 원형 돌출부(110)보다 크고 높게 함으로써, 본 발명에 따른 일체형 부력체를 수직으로 적층할 경우 양 저면돌기부(210)의 사이 공간에 상판에서 돌출된 돌출부(110)가 안정적으로 위치할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따라 일체형 부력체를 제작한 후 프레임과의 결합 등 조립을 위해 이송할 경우, 상하로 수직 적층이 가능하게 되므로 안정적인 이송과 보관이 가능하게 된다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 따라 상판과 하판이 접합면 없이 하나의 몸체를 갖는 일체형 부력체를 제조하기 위한 성형장치를 회전 성형틀(20)을 일례로 들어 설명한다.

본 발명에 따른 성형장치인 회전 성형틀은 도 8에 도시된 바와 같이, 분체형의 플라스틱 원료인 성형물질을 투입한 후, 회전 성형틀을 가열하면서 x축 및 y축 방향으로 회전시켜 용융된 성형물질이 회전 성형틀 내부의 전체에 고르게 퍼져 내부가 비어 있는 중공형 성형물을 제조하게 되는바, 그 성형물과 회전 성형틀의 외형은 동일하게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 일체형 부력체의 제조를 위한 회전 성형틀(20)의 전체적인 외형은 도 1 및 도 2에 도시된 일체형 부력체의 외형과 동일하게 구성된다.

따라서, 회전 성형틀(20)을 상부에서 본 모습을 나타내는 도 3에서는 중앙에 돌출부가 위치하는 성형물질 주입구가 나타나 있고, 그 전면과 후면에는 곡면의 끼움홈을 형성하기 위한 영역(122)이 도시되어 있음을 확인할 수 있게 된다.

또한, 회전 성형틀(20)을 하부에서 본 모습을 나타내는 도 4에서는 전면에서 후면을 향하면서 상호 이격되어 있는 두 개의 저면돌기부를 형성하기 위한 영역(212)이 도시되어 있음을 확인할 수 있게 된다.

또한, 회전 성형틀(20)을 전면에서 본 모습을 나타내는 도 5에서는 상판 부분에는 끼움홈을 형성하기 위한 영역(122)과 그 위에 위치하고 있는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)을 확인할 수 있고, 하판 부분에는 상호 이격되어 있는 두 개의 저면돌기부를 형성하기 위한 영역(212)을 확인할 수 있게 된다.

또한, 회전 성형틀(20)을 측면에서 본 모습을 나타내는 도 6에서는 상판 부분에 아래에서 위로 올라가면서 내측을 향하는 경사면을 형성하다가 기울기의 방향이 꺾여 외측을 향하는 경사면을 형성함으로써, 그 측면 형상이 대략 ‘〉’ 또는 ‘〈’을 갖는 끼움홈을 형성하기 위한 영역(122)을 확인할 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 폴리에틸렌(PE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지로 회전 성형을 통해 회전 성형틀의 형상을 따라 성형품을 제조할 경우, 회전 성형 중 가열에 의해 용융된 성형물질이 원심력에 의해 회전 성형틀(20)의 내주면으로 고르게 퍼지면서 회전 성형틀(20)의 전 내주면에 성형물질이 6∼7mm의 두께로 고르게 도포된다.

그리고, 볼트가 관통 결합되는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)에는 도 7에서와 같이 볼트와 같은 기둥틀(200)이 관통되고, 관통된 기둥툴의 단부에는 너트와 같은 결합부재(221)가 체결되어 기둥틀을 고정시킴으로써, 프레임 결합부(130) 내로 유입되는 용융된 성형물질이 기둥틀(220)의 외측면과 이에 이웃하는 프레임 결합부(130)의 내측면에서 작용하는 표면 장력에 의해 누적되어 기둥틀(220)을 감싸는 중공의 기둥부(150)를 부력체의 두께보다 두껍게 형성하여, 볼트가 관통 결합되는 프레임 결합부(130)의 강성을 보강할 수 있게 된다.

특히, 상기와 같은 회전 성형틀 중 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)에서 프레임 결합부(130) 및 기둥부(150)를 용이하게 형성하기 위해, 성형물질을 기둥틀에서 정체시켜 누적시키기 위하여, 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역의 입구 폭을 15∼35mm로 형성하는 것이 바람직하고, 이에 따라 성형되는 프레임 결합부는 15∼20mm의 간격으로 형성되어 치수 안정화 및 강성을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같은 기둥틀(220)은 볼트로 구비될 수도 있으나, 기둥틀이 볼트로 형성되는 경우에는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)에 삽입되는 부위에는 나사산이 없는 무나사부로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 기둥틀(220)은 회전 성형틀(20)보다 열팽창계수가 높은 재질로 형성됨이 바람직하다. 즉, 회전 성형틀(20)이 철로 형성되는 경우 기둥틀(220)은 황동으로 형성되어, 일체형 부력체의 제조시 회전 성형틀을 가열하는 과정에서 기둥틀이 열에 의해 팽창되어 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)에 견고히 밀착되어 결합됨으로써 기둥틀(220) 자체로 기밀을 유지할 수 있게 된다.

게다가, 상기와 같은 기둥틀(220)은 볼트와 같은 원기둥 형상 뿐 아니라, 원뿔 형태로 테이퍼지게 형성될 수 있고, 기둥틀이 테이퍼지게 형성되는 경우는 상부가 뚜겁고 아래로 갈수록 상대적으로 얇아지도록 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 다양한 실험 결과, 일체형 부력체와 프레임 상호 간을 볼트 결합함에 있어 필요한 강성을 확보하기 위해 프레임 결합부를 15∼20mm의 간격으로 형성함과 더불어 프레임 결합부 내에 상면과 하면을 연결하는 기둥부(150)를 형성하기 위해서는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)의 입구 넓이를 15∼35mm의 범위를 갖게 함이 바람직하다.

이와 같이 일체형 부력체를 제조하기 위한 회전 성형틀에서 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)의 입구 폭을 제한하여 그 내부에 성형물질이 충분히 누적될 수 있게 하지 않을 경우 볼트 결합시 내구성이 약화됨은 물론이며, 이러한 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역이 없이 일체형 부력체를 제조할 경우에는 프레임에 고정시키는 볼트 결합을 위한 홀을 일체형 부력체 자체에 형성해야 하는바, 그 영역으로 물이나 이물질의 유입을 막기 어려울 뿐 아니라 내구성도 약해지게 된다.

따라서, 상술한 바와 같이 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)의 입구 폭을 15∼35mm으로 이루어진 회전 성형틀(20)에 의해 일체형 부력체(10)를 회전 성형시켜 제조함으로써, 상판(100)과 하판(200)의 다른 영역들은 6∼7mm의 고른 두께를 가지면서 별도의 접합면이 없는 일체형 통으로 이루어진 일체형 부력체(10)를 제조하면서도 각관 등의 프레임이 결합되는 프레임 결합부(130)는 15∼35mm의 두께를 갖게 되어 볼트 결합시 견고한 지지력과 내구성을 확보할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 회전 성형틀을 이용하여 일체형 부력체를 성형하기 위한 성형방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 원료 투입, 가열 및 성형, 냉각, 탈형 공정을 포함한다.

먼저, 원료 투입공정은 회전 성형틀(20)의 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역(132)에 기둥틀(220)을 상하 방향으로 관통 결합한 상태에서 회전 성형틀 내부에 플라스틱 원료 즉 폴리에틸렌(PE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지를 투입한다.

가열 및 성형공정은, 원료가 투입된 회전 성형틀(20)을 x축 및 y축 방향으로 70rpm으로 회전시키면서 총 11분 동안 가열하여 원료를 용융시키고, 용융된 원료가 회전 과정에서 회전 성형틀(20)의 내주면으로 고르게 퍼져 내부가 빈 중공의 일체형 부력체(10)를 제조하게 된다.

냉각공정은, 회전 성형틀(20)에서 일체형 부력체(10)의 성형 후, 대기 중에 자연 냉각하거나 또는 공냉식으로 냉각시키게 되는바, 냉각시간은 40분 이상 충분히 냉각시켜 주는 것이 바람직하다.

탈형공정은, 회전 성형틀(20)을 충분히 냉각한 후, 회전 성형틀의 상형과 하형을 분리한 후, 성형된 일체형 부력체를 하형으로부터 분리시켜 내면 된다.

따라서, 상기와 같이 제조된 일체형 부력체(10)는 상판과 하판의 접합면이 없는 내부가 빈 하나의 몸통으로 형성됨으로써, 외력에 취약한 접합부가 없으므로 부력체의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 일체형 부력체(10)의 프레임 결합부(130) 내에는 중공의 기둥부(150)가 형성되어 프레임 결합부에 관통 결합되는 볼트를 감싼 상태로 지지하게 됨으로써 외력에 대한 저항력이 우수한 강도 및 내구성을 갖게 된다.

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.

10 : 일체형 부력체 20 : 회전 성형틀
100 : 상판 110 : 돌출부
111 : 가스빼기홀 120 : 끼움홈
130 : 프레임 결합부
122 : 끼움홈을 형성하기 위한 영역
132 : 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역
140 : 단턱부 150 : 기둥부
200 : 하판 210 : 저면돌기부
212 : 저면돌기부를 형성하기 위한 영역
220 : 기둥틀 221 : 결합부재

Claims

상부에 위치되어 프레임이 결합되고 프레임과의 볼트 결합 공간을 제공하는 끼움홈이 형성되는 영역인 상판과 하부에 위치되어 물에 잠기는 영역인 하판이 접합면 없이 내부가 빈 하나의 몸통으로 형성된 일체형 부력체로서,
끼움홈 상부의 상판에서 돌출되어 프레임을 결합 고정시키는 볼트를 지지하는 프레임 결합부가 형성되고,
프레임 결합부의 내부에는 중공부가 형성되면서 관통된 볼트의 외주면을 감싸 지지하는 기둥부가 형성되는 일체형 부력체.
청구항 1의 일체형 부력체를 성형하기 위한 성형장치로서,
상판을 형성하는 영역의 전면과 후면에는 프레임에 일체형 부력체를 볼트 결합할 때 볼트가 위치하는 끼움홈을 형성하기 위한 영역과, 그 위에 위치하고 있으며 볼트가 관통하는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역이 형성되고,
프레임 결합부를 형성하기 위한 영역은 일정한 길이의 프레임 결합부를 형성하기 위해 일정한 깊이를 갖도록 형성되며, 일정한 깊이를 갖는 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역에는 관통 결합되는 기둥틀이 구비되는 일체형 부력체 성형장치.
청구항 2에 있어서,
기둥틀은 환봉 또는 다각 형상의 봉으로 형성되고 성형장치보다 열팽창계수가 높은 재료로 구비되는 일체형 부력체 성형장치.
청구항 2에 있어서,
기둥틀은 테이퍼진 원뿔 형상의 봉으로 형성되고 성형장치보다 열팽창계수가 높은 재료로 구비되는 일체형 부력체 성형장치.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 성형장치로 청구항 1의 일체형 부력체를 성형하기 위한 성형방법으로서,
성형장치의 프레임 결합부를 형성하기 위한 영역에 기둥틀을 상하 방향으로 관통 결합한 상태에서 성형장치 내부에 플라스틱 원료를 투입한 후, 성형장치를 가열하면서 x축 및 y축 방향으로 회전시켜 용융된 원료를 성형장치의 전 내측면에 고르게 퍼트려 내부가 빈 중공의 일체형 부력체를 성형하되,
일체형 부력체의 프레임 결합부 내부에는 프레임을 결합 고정시키기 위한 볼트가 관통되면서 볼트의 외주면을 감싼 상태로 지지하는 중공의 기둥부가 성형되는 일체형 부력체 성형방법.