KR20120084402A - 페놀 폼 샌드위치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 페놀화합물을 발포시켜 페놀 폼 샌드위치 패널을 연속적으로 제작하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1롤러에 감긴 하부패널을 공급하되, 하부패널에 접혀있던 복수의 인서트가 상부를 향해 펴지면서 공급되는 하부패널공급단계;와, 제2롤러에 감긴 상부패널을 하부패널로부터 설정 높이만큼 떨어트려 평행하게 공급하되, 상부패널에 접혀있던 복수의 인서트가 하부를 향해 펴지면서 공급되는 상부패널공급단계;와, 하부패널의 상부에 페놀화합물을 분사하는 분사단계;와, 분사된 페놀화합물이 발포하는 발포단계; 및 하부패널 및 상부패널 사이에서 페놀화합물이 발포하면서 하부패널 및 상부패널이 페놀화합물과 결합하여 샌드위치패널이 되는 숙성단계;를 포함하되, 페놀화합물이 발포하면서 인서트들이 페놀화합물의 내부에 삽입되고, 발포한 페놀화합물이 굳으면서 인서트들이 발포된 페놀화합물에 견고하게 고정된 샌드위치패널이 연속적으로 생산되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에 의해서 달성된다. 이에 따라, 상부패널과 하부패널에 탄성재질의 인서트를 마련하여 상부패널과 하부패널을 롤 형태로 말아서 연속적으로 공급하고, 상부패널과 하부패널 사이로 페놀화합물을 발포시켜 페놀화합물의 내부에 페놀화합물의 강도를 증가시키면서 뒤틀림을 방지하는 인서트가 삽입되면서 샌드위치패널을 연속적으로 제조할 수 있다.

Description

페놀 폼 샌드위치 패널 및 그 제조방법{Phenolic foam sandwich panel and manufacturing methods there of}

본 발명은 페놀화합물을 이용하여 페놀 폼 샌드위치 패널을 연속적으로 제작하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성재질의 인서트가 구비된 상부패널과 하부패널을 페놀화합물의 내부에 인서트를 삽입하면서 페놀화합물의 양측에 각각 견고하게 결합하는 샌드위치패널을 연속적으로 제조할 수 있는 페놀 폼 샌드위치 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축용 내외장재는 건축물의 내부와 외부를 마감하고 장식하는데 사용되는 마감자재로서 천장재, 벽재, 바닥재, 칸막이 등으로 다양하게 적용되고 있다.

건축용 내외장재는 기본적으로 단열성이 요구되며, 이 단열에 의한 보온성을 갖도록 폴리스티로폼이나 폴리우레탄폼 및 유리섬유 등의 소재가 기존에 많이 적용되고 있다.

하지만, 상기한 적용소재에 있어서 폴리스티로폼이나 폴리우레탄폼은 불에 타기 쉽고 연소하는 동안에 유독가스가 발생하는 단점이 있으며, 유리섬유는 보온성이 떨어지고 인체에 유해한 물질로 사용이 극히 제한되고 있어서 사용하기 곤란한 실정이다.

이러한 문제를 극복하기 위해 난연성이 우수할 뿐만 아니라 연기발생량이 적고 독성가스의 발생이 적은 페놀수지를 이용한 대체소재의 개발이 이루어지고 있다.

특히, 페놀수지를 이용한 페놀수지 발포체는 내열성을 가지고 있어서 고온에서의 열 변형이 거의 없는 특성을 나타내며 불연성을 확보하는 소재로 대체소재의 개발 및 연구의 중심에 있다.

그런데, 기존에 적용되고 있는 페놀수지 발포체는 깨지기 쉬운 구조로 내외장재로 사용함에 있어 견고함이 떨어지고 쉽게 뒤틀리는 문제점이 있으며, 건축용 내외장재로 페놀수지 발포체를 적용하기 위해서 자체적인 물성의 개선이나 보완적인 기술의 적용이 절실히 요구되고 있다.

이에 따라, 종래에는 발포페놀수지를 보호하도록 발포페놀수지의 외면에 접착제를 이용하여 마감패널을 부착시킨다. 그런데, 시간이 흐를수록 접착성능이 떨어져 마감패널이 박리 되는 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해서, 등록번호 제10-0367459호에 게시된 바와 같이, 유리 섬유실을 내피에 박음질하여 외피가 페놀수지로부터 분리되는 것을 방지하였다. 그런데, 이러한 방법은 외피를 틀에 넣고 발포페놀수지를 주입하여 제작해야 하므로 대량생산이 불가능하고, 연속적으로 생산할 수 없는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상부패널과 하부패널이 페놀화합물로부터 분리되는 것을 방지하도록, 상부패널과 하부패널에 탄성재질의 인서트를 마련하여 상부패널과 하부패널을 롤 형태로 말아서 연속적으로 공급하고, 상부패널과 하부패널 사이로 페놀화합물을 공급하여 페놀화합물의 내부에 페놀화합물의 강도를 증가시키면서 뒤틀림을 방지하는 인서트가 삽입되면서 샌드위치패널을 연속적으로 제조할 수 있는 페놀 폼 샌드위치 패널 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은, 제1롤러에 감긴 하부패널을 공급하되, 상기 하부패널에 접혀있던 복수의 인서트가 상부를 향해 펴지면서 공급되는 하부패널공급단계;와, 제2롤러에 감긴 상부패널을 상기 하부패널로부터 설정 높이만큼 떨어트려 평행하게 공급하되, 상기 상부패널에 접혀있던 복수의 인서트가 하부를 향해 펴지면서 공급되는 상부패널공급단계;와, 상기 하부패널의 상부에 페놀화합물을 분사하는 분사단계;와, 분사된 상기 페놀화합물이 발포하는 발포단계; 및 상기 하부패널 및 상기 상부패널 사이에서 상기 페놀화합물이 발포하면서 상기 하부패널 및 상기 상부패널이 상기 페놀화합물과 결합하여 샌드위치패널이 되는 숙성단계;를 포함하되, 상기 페놀화합물이 발포하면서 상기 인서트들이 상기 페놀화합물의 내부에 삽입되고, 발포한 페놀화합물이 굳으면서 상기 인서트들이 상기 발포된 페놀화합물에 견고하게 고정된 상기 샌드위치패널이 연속적으로 생산되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에 의해서 달성된다.

또한, 상기 숙성단계를 거친 상기 샌드위치패널을 일정한 크기로 자르는 절단단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은, 상기한 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널에 의해서도 달성된다.

또, 상기 인서트는, 상기 페놀화합물로부터 빠지지 않도록, 외면에 일 영역이 돌출되는 하나 이상의 돌출편이 형성될 수 있다.

또, 상기 돌출편은, 상기 페놀화합물의 내부로 용이하게 삽입되도록, 화살촉 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명은 상단패널 및 하단패널에 접히거나 펴지는 탄성재질의 인서트를 마련함으로써, 상단패널 및 하단패널을 롤 형태로 말아서 연속적으로 공급할 수 있는 장점이 있다. 또한, 탄성재질의 인서트를 페놀화합물의 내부에 삽입하면서 상단패널 및 하단패널을 페놀화합물과 견고하게 결합하는 샌드위치패널을 연속적으로 제조할 수 있는 효과가 있다. 또, 인서트에 화살촉 형상의 돌출편을 형성함으로써, 인서트가 페놀화합물로부터 빠지는 것을 방지하여 상단패널 및 하단패널과 페놀화합물이 더욱 견고하게 결합할 수 있는 효과가 있다. 게다가, 인서트들이 페놀화합물의 중간층 부분을 넘어서 깊숙이 삽입되고, 인서트들이 엇갈려 배치되어 있으므로, 샌드위치패널이 뒤틀리는 것을 방지하고, 외부 충격에도 페놀화합물이 쪼개지는 것을 방지할 수 있으며, 특히 상부패널 및 하부패널에 고정된 인서트들이 페놀화합물에 깊숙이 박혀 있기 때문에 상부패널 및 하부패널이 페놀화합물로부터 벌어지는 것을 더욱 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에서 안내블록을 생략하여 제조단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 페놀 폼 샌드위치 패널이 제조되는 과정을 평면 및 정면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법을 단계적으로 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제조방법에서 제작된 샌드위치패널을 확대한 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 페놀 폼 샌드위치 패널을 분해한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 페놀 폼 샌드위치 패널의 일측을 절단한 사시도이다.
도 13은 본 발명에서 인서트의 작동상태를 확대한 측면도이다.

들어가기에 앞서 페놀수지에 대해서 알아보기로 한다.

페놀수지에 관한 기초적인 연구는 19세기말 경부터 많은 사람들이 하여 왔지만 1907년에 베이클랜드가 유명한 "가열과 가압"에 의한 성형법의 특허를 신청한 이래, 인류는 비로소 완전한 합성 고분자 재료를 폭넓게 이용할 수 있게 되었다. 즉, 페놀수지는 모든 플라스틱 중에서 가장 고참의 지위를 차지하고 베이클라이트란 이름으로 일반에게 친숙해졌다.

제 2차 세계대전 후, 각종 새로운 플라스틱이 잇따라 등장한 시대에도 페놀수지는 수수하기는 하지만 전기절연성, 내열성, 치수안정성, 가공성 등의 여러 성능과 가격 면에서 밸런스가 잡힌 재료로서 착실하게 수요를 확대하고 현재에도 각종 산업분야에서 기초자료로서 중요한 지위를 차지하고 있다.

1. 페놀수지의 제조

주원료인 페놀(석탄산)은 현재는 벤젠에서 쿠멘을 거쳐서 합성된 것이 대부분을 차지하고 있는데 타르 종류의 분류에 의해 얻어지는 페놀성분(크레졸, 크실레놀 등을 포함)이나 합성크레졸 종류, 각종 알킬페놀 종류나 레졸시놀 등도 각각 필요에 따라서 사용이 구분된다.

페놀 종류와 반응시키는 알데하이드로서는, 공업적으로는 전적으로 포름알데하이드가 이용되고 있어서, 이것은 메탄올 또는 천연가스(메탄이 주성분)의 공기산화로 합성되는데 취급을 쉽게 하기 위해서 보통은 37%농도의 수용액(포르말린)의 상태로 사용되고 있다. 그 중합체인 파라포름알데하이드도 목적에 따라서 때때로 이용되고 있다. 페놀수지의 생성은 위식과 같은 부가반응과 축합반응의 조합으로 이루어지는데 페놀과 포르말린을 단순히 혼합하여 가열하는 것만으로서는 반응이 늦기 때문에 촉매로써 산 또는 염기를 소량 가하여 반응시킨다.

그러나, 첨가하는 촉매의 종류에 따라서 반응의 진행상황이 변화하고, 생성되는 수지의 성질이 대폭으로 달라져 온다. 더욱이 원료의 배합비나 사용하는 페놀의 종류 등을 바꾸면 수지의 성상을 폭넓게 컨트롤할 수 있는 것이 페놀수지의 커다란 특색 중의 하나이다.

예컨대, 산을 촉매로 하여 페놀을 과잉 몰비로 반응시키면 부가보다도 축합 쪽의 반응속도가 크기 때문에 노볼락이라 불리는 안정된 열가소성 수지가 얻어지고, 한편 염기촉매에서는 부가반응 쪽이 우세로 진행되기 때문에 포르말린을 과잉 하게 배합하면 열경화성의 레졸을 얻을 수 있다.

1-1. 노볼락

노볼락은 알코올이나 아세톤 등에 가용성의 취약한 고형수지이고, 연화점은 일반적으로 70?100℃정도이며, 그대로는 이용가치가 없지만 다시 알데하이드 종류와 반응시키면 뛰어난 성질을 갖는 경화수지로 바꿀 수가 있다. 이때의 이용되는 알데하이드로는 포름알데하이드와 암모니아로 합성되는 헥사메틸렌테트라민(헥사민)이 공업적으로는 전적으로 이용되고 있고, 이 노볼락을 경유하는 경우는 건식법 또는 2단법 수지라고 부르고 있다.

촉매로서는 많은 산류가 유효하지만 공업적으로는 수산이 전적으로 이용된다. 일반적으로는 페놀과 포름알데하이드의 몰비를 1 : 0.75?0.9의 범위에서 배합하여 반응시킨다.

* 실험적인 제법의 예를 제시하면 다음과 같다.

교반장치나 환류냉각기를 부착한 반응용기에 페놀 130g(1.38mol), 37% 포르말린 72.4g(1.14mol) 및 수산 1g을 넣고 30분 동안 서서히 끓이면서 휘저어 섞어 반응시키고, 수산을 다시 1g을 넣어 1시간 동안 가열을 계속한다. 반응물은 도중에서 백탁유화(탁하고 하얀 젖빛으로)하여 수지층과 물층으로 분리되는데, 반응이 끝나면 조용히 놓았다가 상부의 물층을, 용기를 기울이든가 사이폰을 이용하여 제거하고, 진공증류용의 냉각기로 바꾸어 가열을 다시 한다. 진공도 50?120mm Hg에서 수지온도가 약 120℃로 될 때까지 가열 탈수한 다음 금속판 위에 흘려내면 연화점 80℃정도의 노볼락이 얻어진다.

공업적 제조의 경우는 초기의 급격한 발열에 의한 사고를 피하기 위하여 촉매량을 적게 한다든지, 포르말린의 축차 첨가 등을 행하고 반응이 끝나면 물층을 분리하지 않고 감압탈수를 하는 것이 보통이다. 최근에는 배취식으로서가 아니고 연속법에 의해서 제조되는 경우가 많다.

촉매에 초산아연과 같은 2가 금속염을 이용, 포르말린의 배합비를 위에 기술한 것보다 적게 반응시키면 빠른 경화성의 노볼락이 얻어진다.

1-2. 레졸

레졸은 일반적으로 점조한 액상수지(제법에 따라서는 고형레졸)로서 알코올이나 아세톤 등에도 잘 녹는데 이것을 다시 가열하면 수지화 반응이 진행되어 용제에 점차 난용이 되고 점착성이 없는 취약한 고상수지(레지톨)를 거쳐서 최종적으로는 불용?불용성의 경화수지(레지트)로 된다. 이 수지화 반응의 진행 정도는 A상태, B상태, C상태 등의 용어로 표현하기도 한다. 레졸을 경유하는 경우는 습식법 또는 1단법 수지라고 불리고 있다.

염기를 촉매로 하는 반응에서는 원료의 배합 몰비, 촉매의 종류와 양, 반응조건 등을 노볼락의 경우보다도 광범위하게 변화시켜서 각종 성상을 갖는 레졸을 구분?제조할 수가 있다. 페놀과 포름알데하이드의 배합 몰비는 1 : 1?3의 범위 내에서 변화시키는데, 일반적으로 적층판용, 성형재료용, 합판접착제용의 순으로 포름알데하이드의 배합비를 많게 해서 제조되고 있다. 촉매로서는 수산화나트륨이나 암모니아수가 가장 흔히 이용되는데 목적에 따라서 알칼리 토금속류 수산화물이나 제 3아민류 등이 선택되는 일도 있다.

* 적층판용 레졸의 실험실적 제법의 한 예를 제시하면 다음과 같다.

500ml의 반응용기에 페놀 94g(1mol), 37% 포르말린 98g(1.2mol), 26% 암모니아수 4ml를 서서히 끓이면서 약 60분 환류 가열시키고 50mm Hg 정도의 감압으로 대부분의 물을 제거한 뒤에 적당량의 메탄올을 첨가하여 와니스를 얻어낸다. 단, 최종단계의 탈수공정에서 너무 과열하면 용기 안에서 겔화 하거나 메탄올에 녹기 힘든 성분이 생성되기 때문에 주의를 요한다.

1-3. 기타의 페놀수지

도료용, 고무배합용, 인쇄잉크용 등의 페놀수지에는 탄화수소계 용제에 가용성으로 하기 위해서 알킬페놀류를 원료로 한 노볼락형 또는 레졸형의 수지가 이용되는데 이들 수지는 유기용매 존재하에 포르말린 대신에 파라포름알데하이드를 이용하여 제조하는 일이 많다. 또한 로진(rogin)과 레졸을 고온에서 반응시켜 로진변성 페놀수지를 제조하는 일도 자주 있다.

그밖에 페놀수지에 휨 성질을 주기 위해서 동유나 카슈너트액, 에폭시수지 등에서 변성한다든지 폴리비닐부틸렌이나 알키드 수지와 혼합하는 일도 자주 있다.

1단법과 2단법과는 중간의 조작이 다르지만 최종적으로는 다음과 같이 경화수지를 얻을 수가 있다.

2. 성질

페놀수지는 원료의 배합비나 촉매의 종류를 바꿈으로써 얻어지는 수지의 성상은 대폭적으로 달라진다.

그리고 페놀수지 제품에는 흔한 경우 다량의 충전재나 기재가 배합되어 있는데 이들 충전재나 기재의 종류에 따라서 제품의 여러 성능을 광범위하게 변화시킬 수가 있다.

페놀수지 제품은 일반적으로 기계적 강도, 기계 가공성, 치수안정성, 내열성에 뛰어나고, 또한 전기 절연성, 내용제성, 내산성 등도 우수하며, 특히 고온에서도 강성을 유지하여 크리프하기 힘든 특성은 다른 고분자 재료에서 볼 수 없는 특징이라고 말할 수 있다. 개개의 물리적 성질을 든다면 페놀수지를 웃도는 고분자 재료는 많이 있지만 이들 성능을 광범하게 만족시키고 또한 가격 적으로도 안정한 재료는 따로 볼 수 없다.

단, 페놀수지에도 몇 가지의 본질적인 결점도 있다. 예컨대 페놀수지는 원래 황갈색으로 착색하고 있으며, 또한 공기에 장시간 접촉하면 적갈색으로 변색하는 경향이 강하기 때문에 제품의 착색범위에 제한이 있다. 그러나, 이 결점은 멜라민수지 등에 의한 변성이나 페놀성 수산기의 에테르화, 에스테르화 등에 의하여 상당히 개선할 수가 있다.

또한, 경화수지가 굳고 물러서 충격에 약한 것도 큰 결점이라고 말할 수 있는데, 건성유에 의한 변성, 고무라든가 폴리비닐아세탈 등의 혼합, 가소제의 배합 등에 의해서, 또한 충전재나 보강재 등의 선택에 의해서 대폭적으로 개선할 수가 있다.

또한, 페놀수지는 산에는 강하지만 내알칼리성에는 약하다는 결점이 있다. 이 결점도 페놀성 수산기의 화학적 블록이나 포름알데하이드 대신에 푸르프랄을 반응시키는 등의 방법에 의해 어느 정도 개선할 수가 있지만 실질적으로 만족할만한 제품을 얻는 것은 힘들다.

한편 페놀수지는 300℃를 초과하면 열분해를 시작하는데 그때에 많은 코크스상 탄소가 남는다. 그렇기 때문에 전기적 성능 속에서의 내아크성은 불량하지만, 이 잔류탄소의 기계적 강도나 내열성을 살린 제품도 많이 개발되고 있다.

3. 용도

최근까지 일본에 있어서 페놀수지 수요의 전반은 성형재료 및 적층제품이었지만 근년에 결합제나 고무 배합제, 도료용 등의 소위 공업용 레진이 차지하는 비율이 해마다 증대하고 있다. 이것은 페놀수지의 다양한 성능과 내용 적으로 끊임없이 변화하고 있는 기술에 의한 것이라고 할 수 있지만 참고삼아 페놀수지의 종류와 그 주된 이용분야를 다음에 나타내었다.

3-1. 성형품

페놀수지 성형품은 인서트 성형의 용이성과 그 전기적 특성 등을 살려서 오래전부터 전기, 통신 관계의 분야에서 각종 절연재료에 이용되고 있다. 그러나 최근은 그 기계적 강도, 고온에서의 강성의 유지성능이나 내크리프성 등의 엔지니어링 수지로서의 특성이 주목되고 브레이크용 피스톤, 타이밍 기어, 그 밖의 자동차 부품으로서의 수요가 급증하고 있다. 이것은 사출성형기술의 진보나 이에 적합한 빠른 경화성, 고유동성 성형재료의 개발, 그리고 성형공정에서의 생산성 향상에도 힘입는 바가 매우 크다고 할 수 있을 것이다.

페놀수지의 성형품은 그밖에 접시나 컵 등의 식기류, 냄비뚜껑 등의 손잡이, 주전자나 다리미의 손잡이 등의 가정용품으로서 내열성이 요구되는 분야에도 널리 이용되고 있으며, 또한 내산성이나 내유성에 필요한 기계부품으로서의 수요도 많다.

3-2. 적층품

종이기재의 적층판은 대부분이 전기절연 재료로써 이용되고 있다. 특히 최근엔 동박을 표층에 접착한 적층판이 인쇄회로용 기판으로서 대량으로 생산되고 통신기, 계측기, 컴퓨터 등의 전기회로의 소형?경량화, 고성능화나 가격인하에 크게 공헌하고 있다. 한편, 가구 등에 이용되는 멜라민 수지 화장판의 기판도 일반적으로 종이기재 페놀수지 적층판으로서 이 분야에도 다량의 페놀수지 수요가 있다.

목면이나 유리섬유 등의 직포를 기재로 한 적층 성형품은 그 높은 강도, 높은 강성, 내산성, 내유성을 이용하여 자동차, 내산펌프, 방직기 등의 부품, 강재 압연롤의 축받이 등에 뿌리깊은 수요가 있다. 또한, 내열성 기재를 이용한 적층제품은 화재에 방치되었어도 표면의 탄화층으로 보호되어 내부의 특성이 보호되기 때문에 로켓의 노즐이라든가 항공기의 보강재 등에도 이용되고 있다.

3-3. 도료

페놀수지계 도료는 일반적으로 뛰어나고 수증기나 산소의 투과율이 작고 내약품성이나 내열성에 뛰어난 특징이 있는데, 고유의 색과 변색성 때문에 주로 금속제품의 부식방지용 초벌 도료로서 사용되고 있다. 미변성의 페놀수지 도료의 도막은 굳으면서 약하기 때문에 그 장점을 훼손치 않고 수지를 유연화하는 기술도 많이 개발되어 있어서 예컨대 에폭시수지, 알키드수지, 천연수지, 건성유, 말레인화유 및 폴리비닐부틸렌 등으로 변성하여 도료용 수지로 만드는 일이 일반적으로 이루어지고 있다. 탄화수소계 용제에 가용성을 부여하기 위해서 원료에 알킬페놀이 사용된다.

페놀수지 도료는 많은 경우 160?200℃의 온도에서 도금하며 상온에서 경화되는 경우에는 산성물질을 경화제로서 첨가하든지, 건성유와 미리 반응시킨 수지가 사용된다.

도료용 페놀수지의 주된 용도는 자동차용 초벌도료, 금속용기용 도료, 선박용 및 화학장치용의 내식도료, 인쇄잉크 등이지만 이들 중에서 자동차용 전착도료는 최근 급속히 성장하고 있다.

3-4. 접착제

페놀수지는 합성접착제로서도 가장 고참에 속하고 오래전부터 내수합판용 접착제로서 레졸형의 수지가 다량으로 사용되어 왔는데 최근에는 칩보드나 하드보드의 제조에도 이용되고 있다. 특히 레졸시놀변성페놀수지는 상온 경화가 가능하기 때문에 목공용에 수요가 많다. 또한 레졸시놀계 수지는 타이어코드의 접착제로서도 유용한 것이다.

그런데, 페놀수지 특유의 약성이 결점으로 되는 용도에 대해서는 클로로프렌이나 니트릴고무, 폴리비닐아세탈, 폴리아미드 등과의 혼합수지 또는 변성수지가 효과적이며 금속이나, 고강도로 접합하기 위한 구조용 접착제로서 항공기나 자동차에 이용되고 제화공업에도 많은 수요가 있다. 또한, 페놀수지는 감압형 접착제에서 점착성 부여제로서의 용도가 중요하다. 일반적으로 고무계 접착제는 레졸형의 알킬페놀수지가 배합되는데 이것은 고무의 가황제로서도 이용된다.

3-5. 무기질재료의 결합제

페놀수지는 유리, 규상 및 알미나 등에 대해서도 뛰어난 접착성을 가지며 내열성도 뛰어나기 때문에 무기질재료의 결합재료서의 수요량은 해마다 증대하고 있다. 예컨대 수용성 레졸은 유리섬유나 석면 섬유의 단열재용 결합제로서 오래전부터 많은 수요가 있으며 최근에는 내한로재용 결합제로서의 수요가 급증하고 있다.

한편 노볼락/헥사민 계의 2단법 수지는 연삭용 레지노이드 지석(숫돌), 주물용 사형(셀몰드)과 같은 고도의 내열성이 요구되는 제품에 대한 내열성 결합제로서 불가결한 공업용 기초자료로 되어 있다. 이것은 열분해 후에 다량으로 남는 코크스상 탄소가 뛰어난 강도를 갖는 것을 이용한 것이며 지석은 강재의 절단이나 연마에, 주물용 사형은 자동차 엔진부품의 주조 등에 각각 다량의 수요가 있다. 또한 자동차용 브레이크 라이닝과 같은 마찰재에도, 페놀수지가 그 특성을 살린 결합제로서 사용되고 있다. 그밖에 실리카 등의 무기질의 충전재를 다량으로 배합한 페놀수지는 전구의 마우스핀용 접착제로서, 또한 내산타일의 조인팅용 실리카시멘트로 사용된다.

3-6. 발포체

레졸에 발포제, 계면활성제 및 산성 경화제를 첨가하고 이를 교반하여 경화시키면 스폰지상의 발포체가 얻어진다. 노볼락과 헥사민의 혼합물에 발포제를 가하여 가열 경화시켜도 똑같이 발포체를 얻을 수 있지만 공업적으로는 전적으로 레졸계 발포체가 생산되고 있다.

페놀수지 발포체는 모든 발포 플라스틱 중에서도 가장 내연성이 뛰어나고 저발연성이며 또한 저온에서 고온까지의 넓은 온도범위에 걸쳐서 그 치수, 강도, 열전도율, 차음성 등의 특성이 변화하지 않는 특징이 있기 때문에 건축물이나 항공기용 단열재로서 매우 뛰어난 성능을 가지고 있다. 최근 구미 여러 나라에서는 화재 때의 위험이 가장 적은 단열재로서 건축재 등에 수요가 급증하고 있다.

3-7. 기타

레졸을 함침한 다음 경화시킨 목재(인플레그)를 함침한 다음 압력을 가하여 압축하면서 경화된 목재(콤프레그, 강화목) 등은 개질목재로서 오래전부터 생산되어 왔지만 최근에는 양질의 경질목재가 세계적으로 고갈하고 있기 때문에 이 기술이 재인식되게 되었으며 각종 구조재, 직기의 부품, 스포츠용품 등에 이용되고 있다.

또한, 연축전지의 전극차폐판(밧데리용 격판)도 페놀수지의 내산성을 살린 중요한 용도의 하나이지만 이것은 적당한 종이에 레졸을 함침하고 열경화시켜 만들어진 것이다.

그밖에 농축한 액상 레졸을 적당한 형에 주입하고 경화시켜 얻어지는 주형품은 저압성형용이나 진공성형용 형의 제작용 소재로서 또한 마작패, 담배용 파이프, 당구공 등의 소재로서 이용되어 왔는데 현재로서는 이들 공업적 지위는 매우 낮은 모양이다.

한편, 페놀수지의 특이한 성능을 살린, 흥미있는 제품도 수없이 개발되고 있다. 예컨대 미국에서 발명되고, 일본에서 공업적으로 성공한 페놀수지섬유(KYNOL)는 노볼락을 용융방사한 다음 강산성 포르말린에 침지한 다음 열처리하여 경화시킨 것인데, 레용(인조견사)과 같은 정도의 강도를 갖고, 더욱이나 내염성, 내약품성, 내열성에 뛰어나기 때문에 넓은 시장분야에서 불연성 직포로서의 평가를 높이고 있다.

또한, 이 섬유를 보강재로 한 페놀수지 복합재는 가혹한 조건하에서 사용할 수 없는 소재로서 주목을 집중하고 있다.

그밖에 페놀수지의 높은 잔탄율을 이용한 것에 탄화물 제품이 있다. 이것은 흑연, 피치코크 등을 페놀수지에 결합제로 하여 성형한 다음 고온에서 소성 하여 얻어내는 것이며 전동기의 카본브러쉬, 메커니컬실과 같은 접동부품, 부식성가스를 취급하는 화학장치의 부품, 공업용 전극 및 원자로용 중성자 감속재 등에 널리 사용되고 있다. 또한 위에서 기술한 페놀수지 섬유를 탄화하여 얻어지는 탄소섬유, 순수 페놀수지를 탄화하여 얻어지는 유리상 카본 등도 특수한 분야에서 사용되고 있다.

본 발명의 목적은, 제1롤러(10)에 감긴 하부패널(1)을 이송벨트(50)에 공급하되, 하부패널(1)에 접혀있던 복수의 인서트(3)가 상부를 향해 펴지면서 공급되는 하부패널공급단계;와, 제2롤러(20)에 감긴 상부패널(2)을 하부패널(1)로부터 설정 높이만큼 떨어트려 평행하게 공급하되, 상부패널(2)에 접혀있던 복수의 인서트(3)가 하부를 향해 펴지면서 공급되는 상부패널공급단계;와, 하부패널(1)의 상부에 페놀화합물(4)을 분사하는 분사단계;와, 분사된 페놀화합물(4)이 발포하는 발포단계; 및 하부패널(1) 및 상부패널(2) 사이에서 페놀화합물(4)이 발포하면서 하부패널(1) 및 상부패널(2)이 페놀화합물(4)과 결합하여 샌드위치패널(5)이 되는 숙성단계;를 포함하되, 페놀화합물(4)이 발포하면서 인서트들(3)이 페놀화합물(4)의 내부에 삽입되고, 발포한 페놀화합물(5)이 굳으면서 인서트(3)들이 발포된 페놀화합물(4)에 견고하게 고정된 샌드위치패널(5)이 연속적으로 생산되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에 의해서 달성된다.

또한, 숙성단계를 거친 샌드위치패널(5)을 일정한 크기로 자르는 절단단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은, 상기한 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널에 의해서도 달성된다.

또, 인서트(3)는, 페놀화합물(4)로부터 빠지지 않도록, 외면에 일 영역이 돌출되는 하나 이상의 돌출편(31)이 형성될 수 있다.

또, 돌출편(31)은, 페놀화합물(4)의 내부로 용이하게 삽입되도록, 화살촉 모양으로 형성될 수 있다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법에서 안내블록을 생략하여 제조단계를 개략적으로 나타낸 도면,

도 7 및 도 8은 페놀 폼 샌드위치 패널이 제조되는 과정을 평면 및 정면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법을 단계적으로 나타낸 블록도,

도 10은 본 발명의 제조방법에서 제작된 샌드위치패널(5)을 확대한 측단면도,

도 11은 본 발명의 페놀 폼 샌드위치 패널을 분해한 사시도,

도 12는 본 발명의 페놀 폼 샌드위치 패널의 일측을 절단한 사시도 및

도 13은 본 발명에서 인서트(3)의 작동상태를 확대한 측면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법은, 하부패널공급단계, 상부패널공급단계, 분사단계, 발포단계 및 숙성단계를 포함한다. 여기에, 절단단계를 더 포함한다.

하부패널공급단계는, 강인성이 높은 재질로 형성되고, 연속적인 패널형태의 하부패널(1)이 제1롤러(10)에 감겨있으며, 하부패널(1)이 하부안내롤러(101)에 끼워져 이송벨트(50)에 공급되는 단계이다. 그리고, 하부패널(1)에는 탄성재질의 인서트(3)가 설치되는데, 하부패널(1)이 제1롤러(10)로부터 풀어지면서 이송벨트(50)로 공급될 때 인서트(3)가 상부를 향해 펴지면서 세워진다. 예를 들면, 인서트(3)가 탄성재질이기 때문에 하부패널(1)을 롤 형태로 말았을 때 인서트(3)를 접어서 하부패널(1)과 함께 롤 형태로 말 수 있다. 따라서, 하부패널(1)의 전체적인 부피를 줄일 수 있고, 하부패널(1)이 풀어질 때에는 인서트(3)가 펴져서 세워지므로 하부패널(1)을 연속적으로 공급할 수 있다.(도 13 참조) 이때, 하부패널(1)의 공급은 제1롤러(10)가 회전하여 하부패널(1)을 풀어서 공급하거나, 하부패널(1)을 물고 있는 하부안내롤러(101)가 회전하여 하부패널(1)을 이송벨트(50)에 공급할 수 있다. 또는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하부패널(1)의 양단을 안내블록(60)에 끼우고 안내블록(60)을 회전시켜서 하부패널(1)을 이송시킬 수도 있다. 이에 따라, 하부패널공급단계에서 하부패널(1)을 연속적으로 공급할 수 있다.(도 1 참조) 여기서, 안내블록(60)은 공지되고 공공연히 실시되고 있는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상부패널공급단계는, 상부패널(2)이 제2롤러(20)에 감겨있고, 감긴 상부패널(2)이 분사노즐(30)의 후방에 배치되며, 하부패널(1)로부터 설정거리만큼 떨어지도록 상부패널(2)의 양단이 안내블록(60)에 끼워져 이송된다. 이때, 상부패널(2)과 하부패널(1) 사이의 거리는 안내블록(60)에 따라 달라지므로 안내블록(60)을 교체하여 샌드위치패널(5)의 두께를 조절할 수 있다. 여기서, 상부패널(2)은 상술한 하부패널(1)과 동일하고, 다만 하부패널(1)과 대칭되도록 배치되어 공급된다. 한편, 상부패널공급단계에서 상부패널(2)의 공급은 하부패널(1)이 이송하여 하부패널(1)의 끝단이 상부패널(2)의 끝단에 도달하면 상부패널(2)의 공급이 시작된다. 이에 따른 설명은 후술한다. 여기서, 상부패널(2)의 공급은 제2롤러(20)가 회전하여 상부패널(2)을 풀어서 공급하거나, 상부패널(2)을 물고 있는 상부안내롤러(201)가 회전하여 상부패널(2)을 공급할 수 있다. 또는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상부패널(2)의 양단을 상술한 안내블록(60)에 끼워서 이송시킬 수도 있다. 이에 따라, 상부패널공급단계에서 상부패널(2)을 연속적으로 공급할 수 있다.(도 4 참조)

분사단계는, 하부패널(1)이 이송벨트(50)에 공급되면, 분사노즐(30)에서 페놀화합물(4)이 분사되어 하부패널(1)의 상부에 쌓이는 단계이다. 이에 따라, 분사노즐(30)에서 일정량의 페놀화합물(4)을 분사하면서, 하부패널(1)을 연속적으로 공급하여 페놀화합물(4)이 하부패널(1)과 함께 이동함으로써 페놀화합물(4)의 연속적인 공급이 이루어진다.(도 2 및 도 3 참조)

한편, 상기한 인서트(3)들이 페놀화합물(4)과 결합할 때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부패널(2)의 인서트(3)들과 하부패널(1)의 인서트(3)들은 서로 엇갈려 배치된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 상부패널(2) 및 하부패널(1)은 페놀화합물(4)을 보호하도록 알루미늄, 알루미늄합금, 스틸, 스틸합금, 부직포, ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), 폴리염화비닐(PVC) 등의 재질로 형성되고, 인서트(3)는 강도 및 복원력이 우수한 알루미늄합금, ABS, 스틸합금 등의 재질로 형성된다.

발포단계는, 분사된 페놀화합물(4)이 하부패널(1) 및 상부패널(2)과 결합하도록, 분사된 페놀화합물(4)이 부푸는 단계이다. 즉, 페놀화합물(4)은 상부패널(2)까지 부풀어서 상?하로는 상부패널(2)과 하부패널(1), 좌?우로는 안내블록(60)에 막혀서 상부패널(2)과 하부패널(1) 사이에 꽉 채워진다.(도 8 참조) 이때, 페놀화합물(4)이 발포하면, 하부패널(1)은 이송벨트(50)에 막혀서 평평하게 유지되고, 상부패널(2)은 가이드롤러(40) 아래로 지나가기 때문에 평평하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 발포단계에서는 상부패널(2)이 가이드롤러(40)를 지나가면서 평평해지고, 페놀화합물(4)이 발포될 때 페놀화합물(4)이 상부패널(2), 하부패널(1) 및 안내블록(60)에 막혀서 상부패널(2)과 하부패널(1) 사이에서 빈틈없이 채워져 인서트(3)가 페놀화합물(4)과 견고하게 결합할 수 있다. 따라서, 상부패널(2)과 하부패널(1)은 별도의 접착제 없이도 페놀화합물(4)과 용이하게 결합할 수 있다.(도 4 참조)

숙성단계는, 발포된 페놀화합물(4)이 상부패널(2) 및 하부패널(1)과 견고하게 접합하여 샌드위치패널(5)을 형성하기 위해서 발포된 페놀화합물(4)이 숙성하여 굳어가는 단계이다. 즉, 상술한 발포단계와 마찬가지로 상하좌우가 상부패널(2), 하부패널(1) 및 안내블록(60)이 막고 있는 환경에서 발포된 페놀화합물(4)이 굳어가는 단계이다.(도 5 참조) 가령, 페놀화합물(4)이 발포 후에 완전히 굳기 전까지의 샌드위치패널(5)은 외력에 의해서 쉽게 변형될 수 있으며, 또한 발포된 페놀화합물(4)은 상부패널(2) 및 하부패널(1)과 접합한 상태일 뿐 상부패널(2) 및 하부패널(1)은 페놀화합물(4)로부터 쉽게 분리될 수 있다. 따라서, 발포된 페놀화합물(4)이 상부패널(2) 및 하부패널(1)과 밀착된 상태에서 페놀화합물(4)을 완전히 굳힘으로써, 샌드위치패널(5)의 강도를 증가시키고, 변형을 방지하며, 인서트(3)를 페놀화합물(4)에 견고하게 고정하여 상부패널(2) 및 하부패널(1)이 페놀화합물(4)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

절단단계는, 숙성단계를 거친 샌드위치패널(5)을 일정크기의 패널로 형성하기 위해서 커터(70) 등으로 샌드위치패널(5)을 절단하는 단계이다. 이때, 커터(70)는 샌드위치패널(5)을 일정한 크기로 자르기 위해서 샌드위치패널(5)이 제조되는 속도와 동일하게 이동할 수 있다.(도 6 참조) 이에 따라, 당업자는 샌드위치패널(5)을 원하는 크기로 잘라서 이를 적층하여 보관할 수 있다.

따라서, 본 발명은 접히거나 펴지는 인서트(3)를 사용함으로써, 상부패널(2) 및 하부패널(1)을 연속적으로 공급할 수 있고, 이에 따라 페놀화합물(4) 또한 연속적으로 공급하여 샌드위치패널(5)의 생산성을 증대시킬 수 있다. 또한, 페놀화합물(4)의 내부에 인서트(3)가 삽입되어 견고하게 고정됨으로써, 페놀화합물(4)을 보호하는 상부패널(2) 및 하부패널(1)이 페놀화합물(4)에 견고하게 고정되므로 상부패널(2) 및 하부패널(1)이 페놀화합물(4)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 상술한 본 발명의 제조방법에 의해 제작된 페놀 폼 샌드위치 패널에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

페놀 폼 샌드위치 패널은, 상부패널(2), 하부패널(1) 및 페놀화합물(4)을 포함한다.

상부패널(2)은, 강인성이 크고 탄성재질로 형성되며, 일면에 접히거나 펴질 수 있는 탄성재질로 형성된 복수의 인서트(3)가 마련된다. 이때, 인서트(3)는 페놀화합물(4)에 용이하게 삽입되면서 페놀화합물(4)로부터 잘 빠지지 않도록 화살촉 형태의 돌출편(31)이 더 형성될 수 있다. 이러한 상부패널(2)은, 굳기 전 상태의 발포중인 페놀화합물(4)의 상부에 배치되고, 인서트(3)가 페놀화합물(4)의 내부에 삽입되어 페놀화합물(4)이 굳으면서 페놀화합물(4)과 접합한다.

하부패널(1)은, 페놀화합물(4)의 하부에 배치되며, 인서트(3)가 페놀화합물(4)의 내부에 삽입되어 페놀화합물(4)이 굳으면서 페놀화합물(4)과 접합한다. 여기서, 하부패널(1)은 상술한 상부패널(2)에 대응하는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상부패널(2) 및 하부패널(1)이 페놀화합물(4)과 결합할 때, 상부패널(2)의 인서트(3)와 하부패널(1)의 인서트(3)가 서로 부딪히지 않도록, 상부패널(2)의 인서트(3)들이 하부패널(1)의 인서트(3)들 사이사이에 배치되도록 페놀화합물(4)의 내부에 삽입된다. 이에 따라, 인서트(3)들이 페놀화합물(4)의 내부에 깊숙이 박혀서 페놀화합물(4)의 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 만약, 인서트(3)들이 페놀화합물(4)에 얕게 박히면, 페놀화합물(4)의 중간층 부분은 보강되지 않아서 페놀화합물(4)이 외부충격으로 인하여 페놀화합물(4)이 쪼개질 수 있으며, 페놀화합물(4)의 바깥쪽 부분이 부서지면서 상부패널(2) 또는 하부패널(1)이 페놀화합물(4)로부터 떨어져 나갈 수 있다.

하지만, 인서트(3)들이 페놀화합물(4)의 중간층 부분을 넘어서 깊숙이 삽입되고 인서트(3)들이 서로 엇갈려 배치되므로, 페놀화합물(4)이 뒤틀리는 것을 방지하고, 외부 충격에도 페놀화합물(4)이 쪼개지는 것을 방지할 수 있으며, 특히 상부패널(2) 및 하부패널(1)에 고정된 인서트(3)들이 페놀화합물(4)에 깊숙이 박혀 있기 때문에 상부패널(2) 및 하부패널(1)이 페놀화합물(4)로부터 벌어지는 것을 더욱 방지할 수 있다. 또한, 페놀화합물(4)이 굳기 전에 상부패널(2) 및 하부패널(1)을 결합시킴으로써, 별도의 접착제 없이도 페놀화합물(4)에 상부패널(2) 및 하부패널(1)을 용이하게 접합시킬 수 있다.

상술한 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

1; 하부패널
2; 상부패널
3; 인서트
31; 돌출편
4; 페놀화합물
5; 샌드위치패널
10; 제1롤러
101; 하부안내롤러
20; 제2롤러
201; 상부안내롤러
30; 분사노즐
40; 가이드롤러
50; 이송벨트
60; 안내블록
70; 커터

Claims (5)

1. 제1롤러에 감긴 하부패널을 공급하되, 상기 하부패널에 접혀있던 복수의 인서트가 상부를 향해 펴지면서 공급되는 하부패널공급단계;
   제2롤러에 감긴 상부패널을 상기 하부패널로부터 설정 높이만큼 떨어트려 평행하게 공급하되, 상기 상부패널에 접혀있던 복수의 인서트가 하부를 향해 펴지면서 공급되는 상부패널공급단계;
   상기 하부패널의 상부에 페놀화합물을 분사하는 분사단계;
   분사된 상기 페놀화합물이 발포하는 발포단계; 및
   상기 하부패널 및 상기 상부패널 사이에서 상기 페놀화합물이 발포하면서 상기 하부패널 및 상기 상부패널이 상기 페놀화합물과 결합하여 샌드위치패널이 되는 숙성단계;를 포함하되,
   상기 페놀화합물이 발포하면서 상기 인서트들이 상기 페놀화합물의 내부에 삽입되고, 발포한 페놀화합물이 굳으면서 상기 인서트들이 상기 발포된 페놀화합물에 견고하게 고정된 상기 샌드위치패널이 연속적으로 생산되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 숙성단계를 거친 상기 샌드위치패널을 일정한 크기로 자르는 절단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널 제조방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 제조방법에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 인서트는,
   상기 페놀화합물로부터 빠지지 않도록, 외면에 일 영역이 돌출되는 하나 이상의 돌출편이 형성되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 돌출편은,
   상기 페놀화합물의 내부로 용이하게 삽입되도록, 화살촉 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 페놀 폼 샌드위치 패널.
   

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