KR20180032779A - 우레탄 판상 마감재의 제조방법 - Google Patents

우레탄 판상 마감재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우레탄이 주 재료인 판상(板狀) 마감재(60)의 제조방법에 관한 것으로, 컨베이어(10)에 우레탄 수지를 분출하여 우레탄판(19)을 연속 성형한 후, 이를 분쇄하여 우레탄칩(31)을 형성하고, 우레탄칩(31)과 규사(32)를 혼합한 배합골재(35)와 바인더를 몰드(50)에 투입하여 판상 마감재(60)로 성형하는 것이다.
본 발명을 통하여, 판상 마감재를 구성하는 우레탄 골재의 입경을 미세하고 일정하게 형성할 수 있으며, 이로써 우레탄 판상 마감재의 평탄성, 탄력성 및 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 시공 편의성 또한 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

우레탄 판상 마감재의 제조방법{URETHANE PANEL MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 우레탄이 주 재료인 판상(板狀) 마감재(60)의 제조방법에 관한 것으로, 컨베이어(10)에 우레탄 수지를 분출하여 우레탄판(19)을 연속 성형한 후, 이를 분쇄하여 우레탄칩(31)을 형성하고, 우레탄칩(31)과 규사(32)를 혼합한 배합골재(35)와 바인더를 몰드(50)에 투입하여 판상 마감재(60)로 성형하는 것이다.
우레탄(urethane) 수지는 특유의 가요성 및 내유성 뿐 아니라 발포성형이 용이한 특성이 있어, 건물용 방수재 및 단열재, 가구 및 생활용품의 충전재, 자동차용 내장재 및 건설용 판상 마감재 등 다양한 분야에 활용된다.
특히, 우레탄 수지제 건설용 판상 마감재는 중량이 가벼우면서도 내구성이 우수하고, 시공이 간편한 장점이 있어, 건물의 내, 외 벽면, 천장 및 지붕 뿐 아니라, 산책로 및 공원 등 노천 시설물의 포장체로도 널리 사용되고 있으며, 관련 종래기술로는 특허 제649397호 등을 들 수 있다.
특허 제649397호를 비롯한 종래의 우레탄 판상 마감재는 발포 성형된 우레탄 괴(塊) 또는 우레탄으로 제조된 폐기물 등을 단순 분쇄하여 입자상(粒子狀)으로 가공한 후 이를 접착하여 성형한 것으로, 판상 마감재 조직내 세립질(細粒質) 입자와 조립질(粗粒質) 입자가 혼재되어 있을 뿐 아니라, 그 분포 또한 지극히 불규칙한 특성이 있다.
즉, 우레탄 수지 특유의 가요성 및 신축성으로 인하여 세립질 입자로 분쇄하기가 어려울 뿐 아니라, 분쇄 과정에서 충분히 분쇄되지 않은 다량의 조립질 입자가 형성되는 바, 판상 마감재의 우레탄 골재(骨材)의 제조 과정에서 입도(粒度) 관리가 지극히 어려운 것이다.
따라서, 판상 마감재의 제조를 위하여 분쇄된 우레탄 골재에는 정상 입자 입경의 수배 내지 수십배에 달하는 조립질 입자의 혼입이 불가피하며, 이는 판상 마감재의 제조과정에서 골재간의 긴밀한 결착을 어렵게하는 요인으로 작용하게 된다.
특히, 이와 같은 종래 우레탄 마감재내 골재의 입도 불량은 판상 마감재의 표면을 평활하게 성형하는 공정에 있어서 애로점으로 작용할 수 밖에 없는 바, 완성된 판상 마감재의 품질을 저하시키는 심각한 문제를 야기한다.
이에, 마감재를 성형함에 있어서, 우레탄 골재와 함께 일반 사질(砂質) 골재 및 톱밥 등의 충전재를 다량 혼합하되, 충전재의 혼합으로 인한 골재간 접합도 저하 및 탄력 저하를 보상하기 위하여 접착제 및 경화제 등의 화공약품을 다량 투입하는 방식이 적용되고 있으며, 결국 중금속을 비롯한 다량의 유해물질이 판상 마감재에 함유되어, 사용자 안전 및 건강을 위협하는 심각한 문제가 초래된다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 우레탄 판상 마감재의 제조방법에 있어서, 컨베이어(10)의 벨트 시점부(始點部)에 설치된 분출장치(11)에서 액상의 우레탄 수지가 분출되고, 컨베이어(10)의 벨트 상부에 설치된 블레이드(12)에 의하여 분출된 우레탄 수지 표면이 평활하게 정리되는 단계와, 컨베이어(10)의 벨트 종점부(終點部)에 설치된 박리판(14)에 의하여 우레탄 수지가 박리되어 우레탄판(19)이 성형되는 단계와, 우레탄판(19)이 분쇄기(20)에 투입되어 입경 1mm 내지 3mm의 우레탄칩(31)이 형성되는 단계와, 우레탄칩(31) 50중량% 내지 70중량%와 규사(32) 30중량% 내지 50중량%가 혼합되어 배합골재(35)가 형성되는 단계와, 배합골재(35) 70중량% 내지 90중량%와 바인더 10중량% 내지 30중량%가 혼합되어 골재혼합물(37)이 형성되는 단계와, 골재혼합물(37)을 몰드(50)에 투입한 후 양생 및 탈형하여 마감재(60)를 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 우레탄 판상 마감재의 제조방법이다.
또한, 우레탄 판상 마감재의 제조방법에 있어서, 컨베이어(10)의 벨트 시점부(始點部)에 설치된 분출장치(11)에서 액상의 우레탄 수지가 분출되고, 컨베이어(10)의 벨트 상부에 설치된 블레이드(12)에 의하여 분출된 우레탄 수지 표면이 평활하게 정리되는 단계와, 컨베이어(10)의 벨트 종점부(終點部)에 설치된 박리판(14)에 의하여 우레탄 수지가 박리되어 우레탄판(19)이 성형되는 단계와, 우레탄판(19)이 분쇄기(20)에 투입되어 입경 1mm 내지 3mm의 우레탄칩(31)이 형성되는 단계와, 우레탄칩(31) 50중량% 내지 70중량%와 규사(32) 30중량% 내지 50중량%가 혼합되어 배합골재(35)가 형성되는 단계와, 배합골재(35) 70중량% 내지 90중량%와 바인더 10중량% 내지 30중량%가 혼합되어 골재혼합물(37)이 형성되는 단계와, 몰드(50)에 메쉬(67)를 거치한 상태에서 골재혼합물(37)을 몰드(50)에 투입한 후 양생 및 탈형하여 마감재(60)를 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 우레탄 판상 마감재의 제조방법이다.
본 발명을 통하여, 판상 마감재를 구성하는 우레탄 골재의 입경을 미세하고 일정하게 형성할 수 있으며, 이로써 우레탄 판상 마감재의 평탄성, 탄력성 및 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 시공 편의성 또한 제고하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명을 통하여, 종래 우레탄 판상 마감재의 고질적인 문제점이었던 골재의 입도(粒度) 불량 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라, 종래 우레탄 판상 마감재 제조시 다량 투입되었던 충전재 및 화공약품의 사용을 최소화할 수 있으므로, 우레탄 판상 마감재 설치 시설물의 유해성을 획기적으로 저감하고 사용자 건강을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 골재 제조용 장치 구성도
도 2는 본 발명의 골재 제조를 수행하는 컨베이어 작동상태 설명도
도 3은 본 발명의 골재 제조를 수행하는 분쇄기 및 믹서 작동상태 설명도
도 4는 본 발명의 성형과정 설명도
도 5는 매입관이 적용된 본 발명의 일 실시예 성형방식 설명도
도 6은 메쉬가 적용된 본 발명의 일 실시예 성형방식 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1은 본 발명 판상 마감재(60)의 골재(骨材)를 제조하는 설비를 개략적으로 도시한 구성도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 판상 마감재(60)의 골재는 우레탄판(19)을 연속 성형하는 컨베이어(10)와, 성형된 우레탄판(19)을 냉간(冷間) 분쇄하여 우레탄칩(31)으로 가공하는 분쇄기(20)와, 우레탄칩(31)과 규사(32)를 혼합하여 배합골재(35)를 조성하는 믹서(40)로 구성되는 설비를 통하여 제조된다.
즉, 본 발명은 벨트 컨베이어(10)를 통하여 우레탄판(19)이 연속 성형됨으로써 개시되는데, 본 발명을 수행하는 컨베이어(10)의 구체적인 구성 및 작동 방식이 도 2에 도시되어 있다.
본 발명을 수행하는 컨베이어(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 순환되는 벨트와, 벨트 상부에 벨트의 시점부(始點部)에서 종점부(終點部) 측으로 순차 설치되는 분출장치(11), 블레이드(12), 평탄로울러(13) 및 박리판(14) 등으로 구성된다.
또한, 컨베이어(10)의 후단부 즉, 벨트 종점부의 박리판(14) 외측에는 압착로울러(15)가 추가로 구성될 수도 있다.
여기서, 컨베이어(10)의 벨트 시점부 및 종점부는 순환되는 벨트의 상면 이송방향을 기준으로 설정되는 것으로, 본 발명에서 성형되는 우레탄판(19)은 벨트의 시점부에서 출발하여 종점부로 이송된다.
이러한 컨베이어(10)를 통하여 수행되는 본 발명은 컨베이어(10)의 벨트 시점부에 설치된 분출장치(11)에서 액상의 우레탄 수지가 분출되고, 컨베이어(10)의 벨트 상부에 설치된 블레이드(12)에 의하여 분출된 우레탄 수지 표면이 평활하게 정리되는 단계로 개시된다.
분출장치(11)는 컨베이어(10) 벨트 시점부 상측에 설치되는 일종의 노즐로서, 폴리올(polyol) 및 이소시아네이트(isocyanate) 등의 발포 우레탄 수지 원료를 액상으로 혼합 분출하게 되며, 분출된 액상 우레탄 수지는 컨베이어(10)의 벨트 상면에 적재된 상태로 이송되다가, 블레이드(12)를 거치면서 표면이 평활하게 정리된다.
블레이드(blade)(12)는 컨베이어(10)의 벨트 상면에서 소폭 이격되어 설치되는 판체로서, 도 2에 예시된 바와 같이, 경사를 이루며 설치되고, 하단부가 만곡 형성되어, 컨베이어(10)의 벨트 상면에 적재된 우레탄 수지가 블레이드(12) 저면을 통과하면서 평탄하게 정리된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(12) 외에도 컨베이어(10)의 벨트 상측에 평탄로울러(13)가 추가로 설치되어, 회전하는 평탄로울러(13)와 컨베이어(10) 벨트 사이에서 우레탄 수지가 소폭 압축되면서 일층 평탄하고 치밀한 조직의 우레탄 수지가 형성될 수 있다.
이후, 컨베이어(10)의 벨트 종점부(終點部)에 설치된 박리판(14)에 의하여 벨트에 밀착된 상태로 이송되던 우레탄 수지가 박리되어 우레탄판(19)으로 성형되는데, 여기 박리판(14)은 도 2에 예시된 바와 같이, 컨베이어(10)의 벨트측 단부가 예리하게 성형된 판체로서, 예리한 단부가 컨베이어(10)의 종점부 벨트에 접한 상태로 설치되어, 이송되던 우레탄 수지가 박리판(14)의 단부에 이르러 벨트에서 박리되면서, 박리판(14) 상면을 통과하여 배출된다.
이렇듯 성형된 우레탄판(19)은 도 3에서와 같이, 분쇄기(20)에 투입되어 입경 1mm 내지 3mm의 우레탄칩(31)으로 분쇄, 가공되는 단계를 거친 후, 규사(32)와 함께 믹서(40)에 투입되어 교반 및 균질 혼합됨으로써 배합골재(35)로 조성되는데, 여기서 우레탄칩(31)과 규사(32)의 혼합비는 우레탄칩(31) 50중량% 내지 70중량%와 규사(32) 30중량% 내지 50중량%로 설정하는 것이 바람직하다.
분쇄기(20)에 의한 우레탄판(19)의 분쇄는 냉간에서 수행하며, 특히 기 성형된 우레탄판(19)을 냉풍으로 냉각하여 분쇄하면 일층 균일하고 세밀한 입경의 우레탄칩(31)을 형성할 수 있다.
한편, 컨베이어(10)를 통하여 성형된 우레탄판(19)을 압연하여 일층 치밀하고 견고한 조직의 우레탄판(19)을 성형하고, 이로써 우레탄칩(31)의 물성 역시 개량할 수 있는데, 이러한 우레탄판(19)의 압연은 도 2에서 예시된 바와 같은 압착로울러(15)를 통하여 수행된다.
즉, 도 2에서와 같이, 컨베이어(10)의 벨트 종점부(終點部)에 설치된 박리판(14)에 의하여 우레탄 수지가 박리된 후, 컨베이어(10)의 후단부에 설치된 한쌍의 압착로울러(15) 사이를 상기 우레탄 수지가 통과하면서 우레탄판(19)이 성형되는 단계를 수행함으로써, 우레탄판(19)을 압축하여 조직을 치밀화하는 것이다.
이렇듯 완성된 배합골재(35)는 바인더와 혼합되어 골재혼합물(37)을 구성하게 되고, 골재혼합물(37)은 도 4에서와 같이, 몰드(50)를 이용하여 장방형의 판체인 우레탄 판상 마감재(60)로 성형된다.
배합골재(35)와 혼합되는 바인더로는 폴리프로필렌글리콜 또는 수지 에멀젼계 접착제가 적용될 수 있으며, 배합골재(35)와 바인더의 혼합비는 배합골재(35) 70중량% 내지 90중량%와 바인더 10중량% 내지 30중량%로 설정되는 것이 바람직하다.
도 4에서와 같이, 본 발명의 판상 마감재(60)를 성형하는 몰드(mold)(50)는 제조 계획 판상 마감재(60)와 동일한 형상의 장방형 용기로 구성되며, 동 도면에서와 같이, 몰드(50)에 골재혼합물(37)이 투입된 후, 몰드(50) 상면을 따라 성형로울러(51)를 통과시킴으로써, 골재혼합물(37)의 상면을 평탄하게 정리한다.
이후, 골재혼합물(37)이 양생되어 경화되면 완성된 마감재(60)를 몰드(50)에서 탈형하여 분리함으로써, 본 발명의 우레탄 판상 마감재(60)가 완성된다.
한편, 도 5 및 도 6은 각각 매입관(63) 및 메쉬(67)를 마감재(60) 내부에 매입(埋入) 구성하는 실시예를 도시한 것으로, 이로써 시공편의성을 도모하고 우레탄 판상 마감재(60)의 강도 및 내구성을 제고할 수 있다.
우선, 도 5에서와 같이, 우레탄 판상 마감재(60)에 매입관(63)을 매입함으로써, 우레탄 판상 마감재(60)의 부착 시공시, 매입관(63)에 나사를 결합하는 방식으로 간편하고 정확한 시공이 가능할 뿐 아니라, 우레탄 판상 마감재(60)의 나사 결합부위에서의 손상 및 이로 인한 판상 마감재(60)의 탈락 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 매입관(63)은 양단이 개방된 관체(64)와, 관체(64) 양단부에 각각 형성된 플랜지(65)로 구성되며, 관체(64) 내부로 삽입된 나사가 벽면 또는 천장 등 우레탄 판상 마감재(60)의 시공면에 결합되면서 판상 마감재(60)가 고정되는 구조가 구축된다.
즉, 연질 판체인 우레탄 판상 마감재(60)에 직접 나사를 결합하여 벽면 또는 천장 등에 부착하는 경우, 시공 과정은 물론 장기간 사용하는 과정에서 우레탄 판상 마감재(60)의 나사 결합부위 조직이 점차 이탈되어 파손되는 현상이 발생되는 바, 본 발명에서는 금속 또는 경질 합성수지로 제작된 매입관(63)을 우레탄 판상 마감재(60)에 매입 설치하고, 이들 매입관(63)에 나사를 결합함으로써, 우레탄 판상 마감재(60) 나사 결합부위의 파손을 억제하는 것이다.
이러한 본 발명의 매입관(63)은 도 5에서와 같이, 우레탄 판상 마감재(60)의 몰드(50) 성형시 몰드(50) 내부에 사전 거치함으로써 마감재(60) 내부에 안정적으로 매입될 수 있으며, 동 도면에서와 같이 몰드(50)내 매입관(63)의 거치에 있어서 몰드(50) 내부에 매입관(63)의 내경과 동일한 직경을 가지는 지지봉(53)을 설치하고, 이 지지봉(53)에 매입관(63)을 결합함으로써, 골재혼합물(37)의 몰드(50) 투입 및 양생과정에서 매입관(63)의 위치 및 자세를 정확하게 유지할 수 있다.
특히, 관체(64)의 양단에 외경이 확경된 플랜지(flange)(65)를 형성함으로써, 매입관(63)이 마감재(60) 조직내 단순 매입되는 것이 아니라, 상, 하 플랜지(65) 사이에 마감재(60)의 조직이 치밀하게 결합되는 구조를 달성함으로써, 매입관(63)의 일층 견고한 매입이 가능하도록 하였다.
또한, 도 6에서와 같이, 금속제 망체(網體)인 메쉬(67)를 마감재(60) 내부에 매설함으로써, 마감재(60)의 강도 및 내구성을 확보할 수 있는데, 동 도면에서와 같이, 매입관(63)의 관체(64) 외주면에 메쉬(67)를 접함함으로써, 메쉬(67)의 몰드(50)내 거치 및 이어지는 마감재(60)의 성형에 있어서, 메쉬(67)가 정확한 위치를 안정적으로 유지할 수 있다.
10 : 컨베이어
11 : 분출장치
12 : 블레이드
13 : 평탄로울러
14 : 박리판
15 : 압착로울러
19 : 우레탄판
20 : 분쇄기
31 : 우레탄칩
32 : 규사
35 : 배합골재
37 : 골재혼합물
40 : 믹서
50 : 몰드
51 : 성형로울러
53 : 지지봉
60 : 마감재
63 : 매입관
64 : 관체
65 : 플랜지
67 ; 메쉬

Claims (2)

  1. 우레탄 판상 마감재의 제조방법에 있어서,
    컨베이어(10)의 벨트 시점부(始點部)에 설치된 분출장치(11)에서 액상의 우레탄 수지가 분출되고, 컨베이어(10)의 벨트 상부에 설치된 블레이드(12)에 의하여 분출된 우레탄 수지 표면이 평활하게 정리되는 단계와;
    컨베이어(10)의 벨트 종점부(終點部)에 설치된 박리판(14)에 의하여 우레탄 수지가 박리되어 우레탄판(19)이 성형되는 단계와;
    우레탄판(19)이 분쇄기(20)에 투입되어 입경 1mm 내지 3mm의 우레탄칩(31)이 형성되는 단계와;
    우레탄칩(31) 50중량% 내지 70중량%와 규사(32) 30중량% 내지 50중량%가 혼합되어 배합골재(35)가 형성되는 단계와;
    배합골재(35) 70중량% 내지 90중량%와 바인더 10중량% 내지 30중량%가 혼합되어 골재혼합물(37)이 형성되는 단계와;
    골재혼합물(37)을 몰드(50)에 투입한 후 양생 및 탈형하여 마감재(60)를 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 우레탄 판상 마감재의 제조방법.
  2. 우레탄 판상 마감재의 제조방법에 있어서,
    컨베이어(10)의 벨트 시점부(始點部)에 설치된 분출장치(11)에서 액상의 우레탄 수지가 분출되고, 컨베이어(10)의 벨트 상부에 설치된 블레이드(12)에 의하여 분출된 우레탄 수지 표면이 평활하게 정리되는 단계와;
    컨베이어(10)의 벨트 종점부(終點部)에 설치된 박리판(14)에 의하여 우레탄 수지가 박리되어 우레탄판(19)이 성형되는 단계와;
    우레탄판(19)이 분쇄기(20)에 투입되어 입경 1mm 내지 3mm의 우레탄칩(31)이 형성되는 단계와;
    우레탄칩(31) 50중량% 내지 70중량%와 규사(32) 30중량% 내지 50중량%가 혼합되어 배합골재(35)가 형성되는 단계와;
    배합골재(35) 70중량% 내지 90중량%와 바인더 10중량% 내지 30중량%가 혼합되어 골재혼합물(37)이 형성되는 단계와;
    몰드(50)에 메쉬(67)를 거치한 상태에서 골재혼합물(37)을 몰드(50)에 투입한 후 양생 및 탈형하여 마감재(60)를 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 우레탄 판상 마감재의 제조방법.
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