KR20050054481A

KR20050054481A - 일체형 합성수지제 패널

Info

Publication number: KR20050054481A
Application number: KR1020040111332A
Authority: KR
Inventors: 우지흠; 송석환; 노병일
Original assignee: (주)베네테크; 영광기제주식회사
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2005-06-10
Also published as: KR100521723B1

Abstract

본 발명은 일체형 합성수지제 패널, 및 이의 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 합성수지제 원료를 압출 수송하는 압출기(100); 유입구(200), 상기 압출기(100)로부터 유입되는 합성수지제 원료를 이송하는 이송관, 상기 이송관으로부터 이송된 상기 합성수지제 원료를 토출하는 토출구(206), 상기 합성수지제 원료가 통과하는 공간부(210), 상기 공간부 내부에 형성되는 복수개의 코어(212) 및 상기 코어의 일 단면에 형성되는 에어홀(216)을 포함하는 프로파일 다이스(102); 진공노즐(300) 및 복수개의 진공관(304)을 구비하여 상기 일체형 합성수지제 패널의 함몰을 방지하는 사이징 플레이트(104); 상기 패널을 냉각하는 냉각 수조(106)를 포함하되, 상기 프로파일 다이스(102)는 상기 공간부(210) 및 코어(212)를 통해 상기 일체형 합성수지제 패널-상기 패널은 상판(222), 하판(224) 및 복수개의 중공부(220)로 이루어짐-의 원형 단면을 형성하며, 상기 에어홀(216)을 통해 중공부(220)를 냉각하는 일체형 합성수지제 패널 제조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 중공부가 형성되는 패널을 일체형으로 생산하기 때문에 제조 공정이 단순해지며, 강성이 향상되는 장점이 있다.

Description

합성수지제 패널, 및 이의 제조장치 및 방법{SYNTHETIC RESIN PANEL AND AN APPARATUS AND A METHOD FOR PRODUCING THEREOF}

본 발명의 합성수지제 패널, 및 이의 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압출성형에 의해 일체형으로 형성된 합성수지제 패널 및 이의 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

합성수지제 패널은 건설현장에서 벽체부로 주로 사용되는 건설부재로서, 종래에는 건설부재용 벽체부로 목재나 철제 패널이 주로 사용되었으나, 최근에는 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 합성수지제 패널이 주로 사용되고 있는 실정이다.

합성수지제 패널은 폴리에틸렌을 주성분으로 하기 때문에, 화학적 안정성이 강해 외부 물질과의 반응이 쉽게 일어나지 않고, 강도가 높을 뿐만 아니라, 플라스틱 용접이 가능하여 가공성이 좋은 장점이 있어 수송차량, 냉동ㆍ냉장ㆍ저온창고, 주차타워, 상가 및 전시장 등의 건축물 또는 구조물에 폭넓게 사용되고 있다.

이러한 합성수지제 패널은 외부로부터의 높은 하중이나 휨응력을 견딜 수 있도록 하기 위해, 평판체부에 굴곡 판체부를 용접 등으로 접착시켜 제조되었다.

1995년 4월 4일에 출원되고, 1999년 2월 18일에 등록공고된 특허 제174788호(이하, '종래기술'이라 함)에는 합성수지제 패널이 개시되어 있으며, 이하에서, 종래기술을 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 종래기술에 따른 합성수지제 패널의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 합성수지제 패널은 평판체부(500)와 굴곡이 일정한 형상으로 형성된 굴곡 판체부(502)를 별도로 성형하고, 이들을 플라스틱 용접 등으로 접착시켜 제조되었다.

평판체부(500)와 굴곡 판체부(502)가 결합함에 의해, 합성수지제 패널은 요홈부(504)와 중공부(506)가 형성되게 되고, 이로 인해 외부로부터 작용하는 하중이나 휨응력에 견딜 수 있게 되었다.

그러나, 종래의 합성수지제 패널은 접착 방식으로 제조되기 때문에, 장시간 사용하거나, 물의 누수 및 부식의 영향을 장시간 받는 경우, 평판체부(500)와 굴곡 판체부(502) 사이의 접착부(508)가 취약해져 외부로부터 작용하는 하중이나 휨응력에 대한 저항성이 약해지는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술과 같이, 평판체부(500)와 굴곡 판체부(502)를 별도로 성형하고, 이들을 추후에 용융 접착하기 때문에, 공정이 복잡해지고, 제조 단가가 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 일체형으로 압출 성형된 합성수지제 패널을 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 평판체부와 굴곡 판체부의 접착 공정이 제거되는 합성수지제 패널의 제조장치 및 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 합성수지제 패널의 중공부 냉각을 위한 구성을 제공하여 압출 성형 시 패널의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 합성수지제 패널의 제조장치 및 방법을 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 합성수지제 원료를 압출 수송하는 압출기(100); 유입구(200), 상기 압출기(100)로부터 유입되는 합성수지제 원료를 이송하는 이송관, 상기 이송관으로부터 이송된 상기 합성수지제 원료를 토출하는 토출구(206), 상기 합성수지제 원료가 통과하는 공간부(210), 상기 공간부 내부에 형성되는 복수개의 코어(212)및 상기 코어의 일 단면에 형성되는 에어홀(216)을 포함하는 프로파일 다이스(102); 진공노즐(300) 및 복수개의 진공관(304)을 구비하여 상기 일체형 합성수지제 패널의 함몰을 방지하는 사이징 플레이트(104); 상기 패널을 냉각하는 냉각 수조(106)를 포함하되, 상기 프로파일 다이스(102)는 상기 공간부(210) 및 코어(212)를 통해 상기 일체형 합성수지제 패널-상기 패널은 상판(222), 하판(224) 및 복수개의 중공부(220)로 이루어짐-의 원형 단면을 형성하며, 상기 에어홀(216)을 통해 중공부(220)를 냉각하는 일체형 합성수지제 패널 제조장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 합성수지제 원료를 압출 수송하는 압출단계; 상기 압출 수송된 합성수지제 원료를 패널 형상으로 성형하는 패널 성형단계-상기 패널은 상판, 하판 및 복수개의 중공부로 이루어짐-; 상기 패널의 상판 및 하판 사이의 함몰을 방지하는 사이징 단계; 및 상기 패널을 냉각하는 패널 냉각단계를 포함하며, 상기 사이징 단계는 상기 패널의 상판 및 하판을 각각 진공에 의해 인장함으로써 상기 패널의 함몰을 방지하는 일체형 합성수지제 패널의 제조방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 합성수지제를 소재로 하고, 압출성형공정을 이용하여 일체로 형성된 상판, 하판 및 상기 상판과 하판 사이의 중공부를 포함하는 일체형 합성수지제 패널에 제공된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 합성수지제 패널, 및 이의 제조장치 및 방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 합성수지제 패널 제조장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 합성수지제 패널 제조장치는 압출기(100), 프로파일 다이스(102), 사이징 플레이트(104), 냉각 수조(106), 인취기(108), 절단기(110) 및 스톡커(112)를 포함할 수 있다.

압출기(100)는 일반적으로 단축 또는 2축 스크루(screw) 방식이 있는데, 주로 단축 스크루 방식이 사용되며, 호퍼(미도시)를 통해 공급된 입상(粒狀) 또는 분말상(粉末狀)의 수지(RESIN)를 가열실린더 속에서 용해시키고, 스크루의 회전에 의해 혼련과 압축을 수행하면서 용융물을 프로파일 다이스(102)쪽으로 수송한다.

압출기(100)는 당업자에게 이미 공지되었으므로 본 명세서에서는 압출기에 대한 도면 및 추가적인 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에 따르면, 고강도의 패널의 성형을 위해 밀도가 적어도 0.962이상인 고밀도 폴리에틸렌 수지(HDPE)가 사용되며, 내구성 증대를 위한 플라스틱 노화 방지제가 사용된다. 또한, 성형 안정성 및 두께 편차 감소를 위한 급속 결정화 수지가 사용된다.

이러한 고밀도 폴리에틸렌 수지의 가공에 있어 적절한 토출량과 결정 안정화를 위해 본 발명에 따른 압출기(100)는 스크루 외경에 대한 스크루 나사 전체의 비가 약 24 내지 26이 되도록 하였으며, 압축비가 4 내지 4.4인 스크루를 사용한다.

압출기(100)를 통해 압축 수송된 용융물이 프로파일 다이스(102)로 유입되고, 프로파일 다이스(102)에서 패널 형상에 가까운 단면으로 성형된다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로파일 다이스의 상부 정면도로서, 유입구(200)를 통해 유입된 용융물이 이송관로(202,204)를 따라 토출구(206)로 토출된다.

본 발명에 따른 프로파일 다이스(102)는 CENTER FEED FLOW TYPE으로 설계되어, 제1 이송관로와 제2 이송관로를 포함한다. 즉, 유입구(200)로부터 프로파일 다이스(102)의 양 측면으로 연장되는 제1 이송관로(202)가 제공되며, 프로파일 다이스의 중간부에서 제1 이송관로(202)에 대칭하게 프로파일 다이스의 중앙 측으로 분기되는 제2 이송관로(204)가 제공된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 유로에 사점(死點)이 없어 용융물이 정체함이 없이 토출될 수 있게 된다.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로파일 다이스의 패널 성형부사시도이다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패널 성형부는 가열판(226), 히터구동부(208), 공간부(210), 코어(212), 에어주입구(214) 및 에어홀(216)을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 프로파일 다이스의 토출구(206)를 통해 토출된 용융물은 도 2b의 A방향으로 패널 성형부에 유입된다.

용융물은 히터구동부(208)를 통해 가열되는 가열판(226)에 의해 계속적으로 용융상태를 유지하면서 공간부(210)를 통과한다.

공간부(210) 내부에는 일정한 형상의 복수개의 코어가 제공되기 때문에 용융물이 공간부(210)를 통과하게 되면, 도 2b의 하부에 도시된 바와 같이, 외주벽(218), 내부의 코어에 상응하는 복수개의 중공부(220), 상판(222) 및 하판(224)으로 이루어진 패널이 유출된다.

패널 성형부에서 패널이 유출되는 동안 중공부(220)의 함몰이 발생하는 문제점이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해, 본 발명은 각 코어에 에어홀(216)을 제공한다.

즉, 본 발명은 패널 성형부에서 유출되는 패널의 중공부(220)에 에어홀(216)을 통해 연속적으로 에어를 공급함으로써, 중공부를 냉각하여 그 함몰을 방지할 수 있도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내부 쿨러를 통해 중공부를 냉각할 수도 있으며, 도 2c는 도 2b에 도시된 패널 성형부의 코어 일측에 내부 쿨러(internal cooler)를 설치한 구성을 도시한 도면이다.

도 2c는 도 2b의 복수개의 코어 중 하나만을 도시한 것으로서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 내부 쿨러(230)가 코어의 일측으로부터 연장되어 설치된다. 본 발명에 따른 내부 쿨러(230)는 패널 성형부에서 유출되는 패널의 중공부(220)에 둘러싸여진 상태에서 계속적으로 에어를 방출하기 때문에 에어홀(216)만을 이용하는 것보다 냉각 면적이 더욱 넓어지고, 내부 쿨러(230)와 중공부(220)와의 거리가 짧아져 냉각 효과를 더욱 높아질 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 도면에서는 코어의 형상을 사각형 단면으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 원, 삼각형, 사다리꼴 및 타원과 같은 다양한 형상의 코어가 구비될 수 있으며, 이를 통해 패널 중공부(220)의 단면이 다양한 형상으로 이루어질 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

상기한 과정으로 성형된 패널은 그 외형 유지를 위해 사이징 플레이트(104)로 유입된다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사이징 플레이트의 측면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 사이징 플레이트의 요부 단면도로서, 프로파일 다이스에서 유출된 패널이 B방향으로 유입된다. 사이징 플레이트(104)는 상판과 하판의 함몰을 막기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 진공노즐(300) 및 냉각수 도관(302)을 구비하고 있으며, 그 내부에 복수개의 진공관(304)을 구비하고 있다.

진공노즐(300)에서 공기를 외부로 배출하여 사이징 플레이트(104)의 내부를 진공상태로 만들어 주면, 사이징 플레이트(104)의 내부에 일정 간격으로 형성된 복수개의 진공관(304)이 사이징 플레이트(104)를 B방향으로 통과하는 패널의 상판 및 하판을 당겨주게 된다.

본 발명에 따른 패널은 일체형으로 압출 성형되기 때문에 가공 도중 중공부가 함몰되는 문제가 발생할 수 있는데 본 발명에 따른 사이징 플레이트(104)는 패널의 이동방향으로 일정 간격마다 진공관(304)을 설치하고, 이러한 진공관(304)이 패널의 상판(222) 및 하판(224)을 잡아줄 수 있도록 하여 중공부의 함몰 문제를 해결할 수 있게 된다.

한편, 도 3c는 도 3a에 도시된 사이징 플레이트의 상부 투시도로서, 본 발명에 따른 사이징 플레이트(104)는 복수개의 주라인(main line)(308) 상에 진공관(304)을 일정 간격으로 배치할 뿐만 아니라, 주라인(308) 사이에 보조라인(sub line)(310)을 더 제공하고, 이에 복수개의 보조 진공관(306)을 배치한다.

본 발명자는 진공관(304)만을 제공하는 경우, 패널이 사이징 플레이트(104)를 통과하는 동안 패널 중앙부분의 함몰은 유효하게 방지되나 패널의 양끝, 즉, 외주벽(218) 방향에서의 패널 함몰은 유효하게 방지되지 않는 문제점이 있다는 점을 발견하였다. 이를 해결하기 위해, 본 발명자는 도 3C에 도시된 바와 같이, 주라인(308) 사이에 보조 진공관(306)을 더 제공하게 된 것이다.

한편, 본 발명에 따르면, 패널 형상 유지의 효과를 더욱 높이기 위해, 단일 유닛으로 이루어진 사이징 플레이트(104)를 적어도 3단으로 구성하였으나, 이에 한정됨이 없이 다양한 개수의 사이징 플레이트(104)가 제공될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

이처럼, 사이징 플레이트(104)를 거쳐 외형 단면이 일정하게 유지된 패널이 냉각을 위해 냉각 수조(106)로 유입된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 수조의 사시도로서, 본 발명에 따른 냉각 수조(106)는 냉각 호스(400), 냉각수 유입구(402), 복수개의 지지바(support bar)(404)를 구비할 수 있다.

또한, 냉각 수조(106)는 도면에는 도시되지 않으나 사이징 플레이트(104)에서와 같이 그 내부를 약한 진공 상태로 유지하기 때문에 패널이 냉각 수조를 통과하는 동안에도 일정한 형상을 유지할 수 있게 된다.

패널이 C방향으로 냉각 수조(106)를 통과하는 동안 패널의 형상이 변화할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 냉각 수조(106)는 복수개의 지지바(404)를 패널의 상판 및 하판에 인접하게 배치함으로써, 패널이 냉각 수조(106) 이동하는 동안, 상판(222)이 하판(224)이 부풀어 오르는 것과 같은 변형을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따르면, 패널 벽에 기포가 생기는 것을 방지하고, 냉각 효과를 극대화하기 위해, 2단 진공의 시스템이 사용되고, 후 수축 방지를 위해, 충분한 내악을 수행하여 열적으로 평형상태가 되도록 열처리 하는 어닐링(annealing) 조작이 수행된다.

위와 같이 일체형으로 성형된 패널이 냉각 수조를 지나 인취기(108)를 통과하며, 인취기(108)는 적당한 인장력과 맥동을 하지 않는 인장속도로 압출 성형된 패널의 치수를 적당히 유지하는 것이 중요하다.

이러한 인취기(108)에는 일반적으로, 벨트식 인취기, 다점 구동 롤러식 인취기 및 캐터필러식 인취기가 사용되나, 본 발명에서는 면적이 넓고, 하중이 있는 패널을 생산한다는 점에서 인장력이 좋은 캐터필러식 인취기를 사용한다.

인취기를 통과한 패널은 절단기(110)를 거쳐 일정한 치수로 절단되고, 완성된 형태로 스톡커(112)에 적재된다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 중공부가 형성되는 패널을 일체형으로 생산하기 때문에 제조 공정이 단순해지며, 강성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 외부로부터 작용하는 하중이나 휨응력에 대응하도록 하기 위해 두껍게 만들었던 종래의 합성수지제 패널에 비해 일체형 압출 성형을 통해 두께를 얇게 할 수 있으므로 제조비용을 절감하고, 시공비를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 합성수지제 패널 제조장치는 코어에 에어홀 또는 내부 쿨러를 구비하고 있어 일체형으로 합성수지제 패널을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사이징 플레이트 내부의 주라인 상에 배치된 진공관뿐만 아니라, 보조 라인 상에 보조 진공관을 더 배치하기 때문에, 프로파일 다이스에서 유출된 패널의 중공부가 함몰되는 것을 유효하게 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각 수조 내부에 지지바를 제공하기 때문에, 패널의 형상이 변형되는 것을 유효하게 방지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합성수지제 패널 제조장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로파일 다이스의 상부 정면도.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로파일 다이스의 패널 성형부의 사시도.

도 2c는 도 2b에 도시된 패널 성형부의 코어 일측에 내부 쿨러(internal cooler)를 설치한 구성을 도시한 도면.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사이징 플레이트의 측면도.

도 3b는 도 3a에 도시된 사이징 플레이트의 요부 단면도.

도 3c는 도 3a에 도시된 사이징 플레이트의 상부 투시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 수조의 사시도.

도 5는 종래기술에 따른 합성수지제 패널의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

200---유입구 202, 204---제1 및 제2 이송관로

206---토출구 208---히터구동부

210---공간부 212---코어

214---에어주입구 216---에어홀

220---중공부 222, 224---상판 및 하판

230---내부 쿨러 304---진공관

306---보조 진공관 404---지지바(support bar)

500---평판체부 502---굴곡 판체부

Claims

합성수지제 원료를 압출 수송하는 압출단계;

상기 압출 수송된 합성수지제 원료를 패널 형상으로 성형하는 패널 성형단계-상기 패널은 상판, 하판 및 복수개의 중공부로 이루어짐-;

상기 패널의 상판 및 하판 사이의 함몰을 방지하는 사이징 단계; 및

상기 패널을 냉각하는 패널 냉각단계를 포함하며,

상기 사이징 단계는 상기 패널의 상판 및 하판을 각각 진공에 의해 인장함으로써 상기 패널의 함몰을 방지하는 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널 제조방법에 의하여 제조되는, 일체로 형성된 상판, 하판 및 상기 상판과 하판 사이의 중공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널.
제1항에 있어서,

상기 패널의 중공부를 냉각하는 중공부 냉각단계를 더 포함하며, 상기 중공부 냉각단계는 에어(air)에 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널 제조방법에 의하여 제조되는, 일체로 형성된 상판, 하판 및 상기 상판과 하판 사이의 중공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널.
제1항에 있어서,

상기 냉각단계 중에 상기 패널의 변형을 방지하는 패널 변형 방지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널의 제조방법에 의하여 제조되는, 일체로 형성된 상판, 하판 및 상기 상판과 하판 사이의 중공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공부는 사다리꼴형상, 사각형상, 타원형상, 육각형상, 원형상 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 일체형 합성수지제 패널.