KR20170030793A - 진공단열재 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 일측 모서리 부분이 잘려진 모따기된 형상을 갖는 진공단열재를 제조하는 진공단열재 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 심재에 워터젯을 분사하여 심재의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하여 모따기 가공하고, 심재를 외피재 내에 투입하고 진공으로 봉지하며, 외피재의 모서리 부분 중 심재의 모따기 가공된 부분과 대응하는 모서리의 날개 부분을 접어서 심재의 모따기 부분과 대응하는 형태로 만드는 것이다.

Description

진공단열재 제조 장치 및 방법{Apparatus and Method for Manufacturing Vacuum Insulation Panel}

본 발명은 진공단열재를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모서리 부분이 잘려진 모따기된 형상을 갖는 진공단열재를 제조하는 진공단열재 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

단열재란 전도, 대류, 복사에 의한 열의 흐름을 크게 줄일 수 있는 단일 재료 또는 여러 재료의 조합을 말한다. 이러한 단열재 중 진공단열재는 다공심재의 외부에 여러겹의 얇은 막으로 감싼 것으로 그 내부의 압력을 감소시키고 밀봉처리한 단열재를 말한다.

진공단열재는 통상 무기물로 이루어진 단열 성형체와 이를 감싸는 외피재로 구성되며, 단열 성형체의 내부가 진공으로 만들어지는 것을 가장 큰 특징으로 한다. 진공단열재의 내부를 채우는 단열 성형체를 심재(Core)라 부른다. 상기 심재는 유리섬유 압축물로 만들어지는 경우와 실리카 분말을 포함하는 분말 압축물로 만들어지는 두가지 경우가 있다.

한편 통상적인 진공단열재의 제조공정은, 폴리머 필름(알루미늄 호일 점착된 것 포함) 외피재를 일정한 형상(타일형태)의 외피로 만든 다음 내부에 각종 단열성능을 지닌 단열재를 심재로 삽입한 후에 외피 내부를 감압하여 원하는 진공도까지 펌핑한 후에 외피의 입구부를 히트실링(가압융착) 하는 것으로 공정이 마무리된다.

이러한 진공단열재는 통상적으로 사각형의 패널 형태로 만들어져 사용되고 있지만, 진공단열재가 적용되는 냉장고나 패키징 박스 등 제품의 디자인과 종류가 다양화됨에 따라 1개 이상의 모서리 부분이 모따기된 패널 형태, 가운데 부분에 구멍이 형성된 패널 형태, 일정 각도(예를 들어 90°)로 절곡된 패널 형태 등 다양한 형태의 패널로 제작되는 것이 요구되고 있다.

진공단열재의 모서리 부분을 절단하여 모따기된 형태로 가공하는 경우, 종래에는 진공단열재의 심재의 모서리 부분을 날카로운 금속 커터로 절단하여 모따기된 형태로 가공하고 있다.

그러나, 심재를 금속 커터로 절단하는 방식은 절단면이 매끄럽지 못하여 불량 발생 가능성이 있으며, 모따기 가공된 심재를 외피재에 삽입하여 봉지한 후 외피재를 심재와 동일한 형태로 성형하는 과정이 복잡하여 생산성이 낮은 문제가 있다.

한국 공개특허 제10-2012-0117336호(2012.10.24.) 한국 등록특허 제10-1148869호(2012.05.16.) 한국 공개특허 제10-2015-0061092호(2015.06.04.)

본 발명은 진공단열재를 모서리 부분이 잘려진 모따기된 형상으로 제조함에 있어서 제조가 용이하며, 품질이 우수한 진공단열재를 제조할 수 있는 진공단열재 제조 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 진공단열재 제조 장치는, 진공단열재의 심재가 놓여지는 스테이지와, 상기 스테이지 상의 심재의 모서리 부분에 사선 방향으로 워터젯(water jet)을 분사하여 심재의 모서리 부분을 모따기 가공하는 워터젯유닛을 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 워터젯유닛은 상기 심재의 상측에서 심재를 향해 고압의 물을 분사하는 워터젯노즐부와, 상기 스테이지의 상측에서 상기 워터젯노즐부를 수평하게 이동시키는 선형운동부를 포함한다.

본 발명에 따른 진공단열재를 제조하는 방법은, 심재에 워터젯을 분사하여 심재의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하여 모따기 가공하고, 심재를 외피재 내에 투입하고 진공으로 봉지하고, 외피재의 모서리 부분 중 심재의 모따기 가공된 부분과 대응하는 모서리의 날개 부분을 접어서 심재의 모따기 부분과 대응하는 형태로 만드는 것이다.

본 발명의 제조 방법의 한 형태에 따르면, 상기 워터젯을 분사하는 것은, 상기 워터젯이 상기 심재에 대해 수평방향으로 분사되는 것이다.

상기 외피재의 모서리 부분 중 심재의 모따리 가공된 부분과 대응하는 모서리의 날개 부분을 접어서 심재의 모따기 부분과 대응하는 형태로 만드는 것은, 상기 외피재의 세로 변을 일정 각도로 접은 다음, 상기 외피재의 가로 변을 일정 각도로 접고, 상기 접혀진 외피재의 꼭지점 부분을 상기 심재의 모따기된 선을 중심으로 접은 후, 접혀진 부분을 접착수단으로 상기 외피재의 면에 접합시키는 순서로 진행되는 것이다.

본 발명에 따르면, 심재의 모서리 부분을 워터젯 가공하여 모따기부를 가공하므로 정밀하고 깔끔한 절단선을 얻을 수 있다. 따라서 진공단열재를 원하는 형태로 정확하게 가공할 수 있으며, 진공단열재의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공단열재의 외형을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재 제조 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 3에 예시된 진공단열재 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 예시된 진공단열재 제조 방법을 수행하는 과정에서 외피재의 날개 부분을 접는 순서를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 예시된 외피재의 날개 부분을 접는 순서에 따라 외피재의 날개 부분이 접혀진 상태를 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공단열재 제조 장치 및 방법의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 진공단열재를 나타낸 것으로, 본 발명의 진공단열재(1)는 적어도 일측 모서리 부분이 사선 방향으로 절단된 모따기된 부분(2)을 갖는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 진공단열재(1)는 4개 모서리 중 마주보는 2개 모서리의 측면이 모따기 가공된 심재(11)를 외피재(12)에 투입하고 외피재(12) 내부를 진공상태로 하여 봉지함으로써 만들어질 수 있다.

상기 심재(11)는 그라스울 등의 단열성 재료로 만들어지며, 대체로 사각 평판 형태를 갖는다. 상기 심재(11)의 양측 모서리 부분에 형성된 모따기된 부분(이하 '모따기부'라 하며 도면부호 11a로 표시함)은 초고압(1,900~2,500 kg/㎠)으로 물을 분사하는 워터젯(water jet) 가공 방식으로 가공될 수 있다.

상기 외피재(12)는 알루미늄 호일이 점착된 폴리머 필름 등으로 이루어지며, 일측 변부가 개방된 사각 봉투 형태를 갖는다. 상기 외피재(12)의 모서리 부분 중 상기 심재(11)의 모따기부(11a)와 대응하는 부분은 정해진 순서(도 5 참조)대로 접혀진 후 테이프로 접착되어 상기 모따기부(11a)와 대응하는 형태를 갖게 된다.

상기한 바와 같이 진공단열재(1)가 적어도 일측 모서리 부분에 모따기된 형태를 갖도록 하기 위한 본 발명의 진공단열재 제조 장치는, 도 2에 도시한 것과 같이 심재(11)가 재치되는 스테이지(20)와, 상기 스테이지(20)의 상측에 설치되어 하측으로 초고압(1,900~2,500 kg/㎠)으로 물을 분사하여 심재(11)의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하는 워터젯유닛(30)을 포함하여 구성된다.

상기 스테이지(20)는 편평한 평판 상태로 되어 그 위에 심재(11)가 놓여질 수도 있으나, 심재(11)를 일측에서 타측으로 수평하게 이송하는 컨베이어 구조로 이루어져, 심재(11)를 진공단열재 제조 라인의 어느 한 공정 위치에서 다른 공정 위치로 연속적으로 이송하는 심재 이송용 컨베이어와 이어질 수 있다.

상기 워터젯유닛(30)은 스테이지(20) 상의 심재(11)와 X-Y 방향으로 수평하게 상대 이동하면서 심재(11)의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하여 모따기부(11a)를 가공한다. 이와 같이 심재(11)의 모서리 부분을 워터젯 가공하여 모따기부(11a)를 형성하면, 모따기부(11a)가 깔끔하게 잘려지게 된다.

상기 워터젯유닛(30)은 상기 스테이지(20)의 상부에 설치되어 심재(11)의 상측에서 심재를 향해 고압의 물을 분사하는 워터젯노즐부(31)와, 상기 스테이지(20)의 상측에서 상기 워터젯노즐부(31)를 수평하게 이동시키는 선형운동부를 포함한다. 상기 선형운동부는 스테이지(20)의 상측에서 X축 및 Y축(X축에 수평방향으로 직교하는 축)으로 선형운동력을 발생시키는 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있는데, 이러한 선형운동장치의 예로는 리니어모터, 또는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 선형운동장치, 서보모터와 풀리 및 벨트를 포함하는 선형운동장치 등이 적용될 수 있다.

이와 같은 워터젯유닛(30)의 워터젯노즐부(31)는 상기 선형운동부의 X-Y축 선형운동에 의해 심재(11)의 모서리 부분에서 사선 방향으로 수평 운동하면서 하측으로 고압의 물을 분사하여 심재(11)를 모따기 가공한다. 물론 이 실시예에서는 워터젯노즐부(31)가 선형운동부에 의해 X-Y축의 2축 방향으로 수평 운동하면서 심재(11)를 절단하는 것으로 예시하였지만, 또 다른 실시예에서는 스테이지(20)는 X축 방향으로 이동하고, 워터젯노즐부(31)는 Y축 방향으로 이동하면서 심재(11)의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하도록 구성될 수 있다.

도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 진공단열재 제조 장치를 이용하여 진공단열재를 제조하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 스테이지(20)에 심재(11)를 재치하고, 심재(11)와 워터젯노즐부(31)의 위치를 정렬한다(단계 S1). 이어서, 상기 워터젯노즐부(31)를 이용하여 스테이지(20) 상의 심재(11)에 고압으로 워터젯을 분사하여 심재(11)의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하여 모따기 가공한다. 이 때, 전술한 것처럼 워터젯노즐부(31)가 심재(11)의 상측에서 심재(11)에 대해 X축 및 Y축 방향으로 정해진 속도(15~25m/min)로 동시에 수평 이동하면서 심재(11)의 모서리 부분을 사선방향으로 모따기 가공한다(단계 S2).

이와 같이 워터젯유닛(30)에 의한 심재(11)의 모따기부(11a) 가공이 완료되면, 심재(11)를 사각 봉투 형태의 외피재(12) 내에 투입하고, 게터를 삽입한 후 진공포장기를 이용하여 진공으로 봉지한다(단계 S3).

그리고, 외피재(12)의 모서리 부분 중 심재(11)의 모따기부(11a)와 대응하는 모서리의 날개 부분(12a)을 정해진 순서대로 접어서 심재(11)의 모따기 부분과 대응하는 형태로 만든다(단계 S4). 이 때, 도 5 및 도 6에 도시한 것과 같이 외피재(12) 모서리의 세로 변을 일정 각도로 접은 다음, 외피재(12)의 가로 변을 일정 각도로 접고, 상기 접혀진 외피재(12)의 꼭지점 부분을 심재(11)의 모따기된 선을 중심으로 접은 후, 접혀진 부분을 테이프와 같은 접착수단으로 외피재(12)의 면에 접합시키는 순서로 진행될 수 있다.

상술한 것과 같은 본 발명에 따르면, 심재(11)의 모서리 부분을 워터젯 가공하여 모따기부(11a)를 가공하므로 정밀하고 깔끔한 절단선을 얻을 수 있다. 따라서 진공단열재의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1 : 진공단열재 11 : 심재
11a : 모따기부 12 : 외피재
12a : 날개 부분 20 : 스테이지
30 : 워터젯유닛 31 : 워터젯노즐부

Claims (5)

1. 진공단열재의 심재가 놓여지는 스테이지와;
   상기 스테이지 상의 심재의 모서리 부분에 사선 방향으로 워터젯(water jet)을 분사하여 심재의 모서리 부분을 모따기 가공하는 워터젯유닛을 포함하는 것인 진공단열재 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 워터젯유닛은 상기 심재의 상측에서 심재를 향해 고압의 물을 분사하는 워터젯노즐부와, 상기 스테이지의 상측에서 상기 워터젯노즐부를 수평하게 이동시키는 선형운동부를 포함하는 것인 진공단열재 제조 장치.
3. 진공단열재를 제조하는 방법으로, 워터젯을 분사하여 심재의 하나 이상의 모서리 부분을 사선 방향으로 절단하여 모따기 가공하며, 상기 심재를 외피재 내에 투입하고 진공으로 봉지하고, 상기 외피재의 모서리 부분 중 심재의 모따기 가공된 부분과 대응하는 모서리의 날개 부분을 접어서 심재의 모따기 부분과 대응하는 형태로 만드는 것인 진공단열재 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 워터젯을 분사하는 것은, 상기 워터젯이 상기 심재에 대해 수평방향으로 이동하면서 분사되는 것인 진공단열재 제조 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 외피재의 모서리 부분 중 심재의 모따기 가공된 부분과 대응하는 모서리의 날개 부분을 접어서 심재의 모따기 부분과 대응하는 형태로 만드는 것은, 상기 외피재의 세로 변을 일정 각도로 접은 다음, 상기 외피재의 가로 변을 일정 각도로 접고, 상기 접혀진 외피재의 꼭지점 부분을 상기 심재의 모따기된 선을 중심으로 접은 후, 접혀진 부분을 접착수단으로 상기 외피재의 면에 접합시키는 순서로 진행되는 것인 진공단열재 제조 방법.

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