KR20190016679A

KR20190016679A - 다층구조의 합성수지 판재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20190016679A
Application number: KR1020170100894A
Authority: KR
Inventors: 김형기
Original assignee: 주식회사 신아케미칼
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-19
Also published as: KR102004856B1

Abstract

본 발명은 합성수지 판재의 중심부에 중공부를 형성하여 경량화를 도모하고 그 외연을 발포층으로 감싸고 그 외부를 외부층이 감싼 구조의 다층구조의 합성수지 판재 및 다층구조 합성수지 판재의 성형방법에 관한 기술이다.
본원 기술은 제1압출기, 제2압출기 및 제3압출기를 이용하여 다층구조의 합성수지 판재를 얻기 위한 압출성형방법에서, 제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중심판재를 얻는 제1단계 공정과
제2압출기에서는 발포폼을 형성하는 수지를 이용하여 상기 제1단계 공정을 통하여 얻은 중심판재의 외연을 발포층이 감싼구조로 중간층을 얻는 제2단계 공정과
제3압출기에서는 신제 합성수지를 이용하여 상기 제2단계 공정을 통하여 얻은 중간층 외연을 신제수지로 감싸 다층구조를 이룬 합성수지 판재를 얻는 제3단계 공정을 포함하여 이루어지는 합성수지 판재의 압출성형수단 관련 기술이다.

Description

다층구조의 합성수지 판재 및 그 제조방법{Manufacturing method for Synthetic resin multilayer plate}

본 발명은 다층구조의 합성수지 판재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 원료를 이용하여 다층구조로 합성수지 판재를 얻을 때 각 층간에 결합력을 증대시키고 강도와 내구성을 증대시키며 경량구조의 판재를 제공하기 위한 다층구조의 합성수지 판재의 압출성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축용 내 외장 패널, 바닥재, 컨테이너 바닥재, 물류 적재장의 받침대, 항공 및 선박의 바닥재, 화물차의 적재함 바닥재 등으로 사용되는 판상의 합성수지 판재는 원료수지를 용융시켜 압출하여 성형한다.

종래의 기술에서는 단층 구조의 보드가 많이 생산되었지만 강도, 내구성, 기능성 등을 위해 최근에는 다층 구조의 합성수지 판재가 요구되고 있다.

출원기술의 이해를 돕기 위하여 본원 발명자의 선출원 등록특허 10-0645935호에 개시되어 있는 합성수지 판재의 제조장치를 종래의 기술로 도 1에 제시하여 설명하고자 하는바, 상기 특허에 개시되어 있는 합성수지 판재의 제조장치는 압출기(150)와 압출기 인접위치에 병렬로 배치되는 발포성형기(200)와 이들 압출기 및 발포형성기들(150,200)을 통해 압출 성형되어 나오는 제품을 끌어내는 인출기(300)로 크게 구분하여 설명하여 보면, 압출기(100)는 상기 컨테이너 바닥재의 외부요소를 압출 성형하는 것으로, 펠렛상태의 원료(PE)를 호퍼(120)를 통해 투입하여 고열이 발생하는 스크루케이스(140)에서 원료의 혼합과 용융화한 후 헤드(160)를 거쳐 다이스(180)에서 중공의 판체형상으로 이루어지는 외부요소를 압출성형하고 발포성형기(200)는 분말상태의 원료(재생PE)를 호퍼를 통해 투입된 원료는 고열이 발생하는 스크루케이스에서 발포공정을 이룬 후 헤드의 연결관을 이용해 압출기의 헤드(160) 내측으로 강제 압송하여서 상기 다이스(180)에서 중공의 판체형상으로

압출 성형된 외부요소의 중공에 발포성의 보충요소를 충진시켜서 1차 압출성형된 외부요소와 보충요소들을 싸이징(300)을 이용하여 가압하면서 정형화하여 바닥재 제품을 얻을 때 싸이징(300)공정은 진공펌프에 의한 흡인작용을 이루는 진공수단(310)을 구비하여 압출 성형되는 바닥재의 외측 표면을 균일하게 성형시키고, 싸이징(300) 후방으로는 냉각수단(400)을 연이어 설치하여서 싸이징(300)을 통과하여 성형이 완성된 압출 성형물(바닥재)은 고온 및 미경화 상태로 압출되는 성형물에 수냉식 냉각공정(400)을 통하여 경화공정이 수행된 후 후방에는 별도의 구동모터에 의해 구동하는 롤방식의 인출수단(500)을 갖추어 완성된 제품을 연속적으로 인출해 내는 합성수지 판재의 제조장치가 제시되어 있다.

하지만, 종래의 기술로 제공되는 제품에 비하여 더욱 경량화가 요구되고 왔고, 내부발포수지 및 외부수지의 서로 다른 재질의 수지가 결합되어 이루어지는 판재의 결합부위가 들뜨거나 벌어져 내구성 및 강도가 떨어지는 문제점이 발생하여 이의 개선이 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 판재의 중심부에 중공부를 형성하여 경량화를 도모하고 그 외연을 발포층으로 감싸고, 발포층의 외연을 외피층이 감싼 구조의 다층구조의 합성수지 판재 및 다층구조 합성수지 판재의 성형방법과 그 이용방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원 발명은 상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로써, 제1압출기, 제2압출기 및 제3압출기를 이용하여 다층구조의 합성수지 판재를 얻기 위한 압출성형방법에서, 제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중공판재를 얻는 제1단계 공정과, 제2압출기에서는 발포폼을 형성하는 수지를 이용하여 상기 제1단계 공정을 통하여 얻은 중공판재의 외연을 발포층이 감싼구조로 중간층을 얻는 제2단계 공정과 제3압출기에서는 신제 합성수지를 이용하여 상기 제2단계 공정을 통하여 얻은 중간층 외연을 신제수지로 감싸 다층구조를 이룬 합성수지 판재를 얻는 제3단계 공정을 포함하여 이루어지는 합성수지 판재의 압출성형방법으로 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원의 기술사상이 적용되는 합성수지 판재의 압출성형방법에서는 상기 제1단계 공정으로 제공되는 중공판재는 1차티다이에서 압출/성형된 후 2차 5중다이의 중심부로 유입되도록 적용될 때 중공부의 변형이 훼손되지 않고 합성수지 판재를 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

본원은 다층구조로 압출된 합성수지 판재의 이용방법으로, 제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중심부의 중공판재를 얻는 제1단계 공정과, 제2압출기에서는 발포폼을 형성하는 수지를 이용하여 상기 제1단계 공정을 통하여 얻은 중공판재의 외연을 발포층이 감싼구조의 중간층을 얻는 제2단계 공정과 제3압출기에서는 신제 합성수지를 이용하여 상기 제2단계 공정을 통하여 얻은 중간층 외연을 신제수지로 감싸진 다층구조의 합성수지 판재를 얻는 제3단계 공정을 포함하여 5중구조의 다층구조를 이룬 합성수지 판재를 얻고 이를 콘테이너 바닥재로 이용하여 ISO 규격에서 요구하는 콘테이너 바닥재의 규격조건을 충족시키도록 이용하고자 하는 기술이다.

따라서 본원은 제1압출기, 제2압출기 및 제3압출기를 이용하여 다중구조로 제공되는 합성수지 판재에서, 제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중심부 중공판재를 얻고, 상기 중심부의 중곡판재의 외연을 발포층이 감싼구조로 중간층을 이루며, 상기 중간층의 외연을 신제 합성수지가 감싸져 중심부에 중공부가 형성된 중공판재 + 2개의 중간발포층 + 2개의 신제수지층이 감싸져 결과적으로 5중 구조를 이루도록 제공되는 합성수지 판재를 제공하고자 하는 기술사상의 발명이다.

이하 본원의 다층구조의 합성수지 판재를 얻기 위한 발명의 구체적 실시양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란에서 제시된 도면과 함께 상세하게 설명된다.

본 발명은 수요자의 경량화요구를 충족시키는 건축용 내 외장재, 건축 바닥재, 컨테이너 바닥재, 물류 적재장의 받침대, 항공 및 선박의 바닥재, 화물차의 적재함이나 바닥재 등의 용도에 유용하게 활용될 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 기술에서 3층구조를 이루기 위한 압출성형공정을 설명하기 위한 측면 적용예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출성형기의 적용예시도.
도 3은 본 발명에서 적용되는 압출성형기의 요부를 설명하기 위해 분해사시도 형태로 나타낸 적용예시도.
도 4는 본 발명에서 적용되는 압출성형기에서 압출다이의 내부구성을 설명하기 위해 투시형태로 수지흐름을 측면도로 나타낸 압출다이 예시도.
도 5는 본원 기술사상으로 제공되는 5중 구조의 합성수지 판재 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층구조의 합성수지 판재를 제조하기 위한 압출성형기의 적용양태 및 이를 이용한 다층구조의 합성수지 판재의 압출성형방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에서 다층구조의 합성수지 판재를 얻기 위한 전체의 공정을 나타낸 압출성형기의 적용예시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본원 기술사상이 적용되기 위한 압출성형기가 제1압출기, 제2압출기 및 제3압출기 구성을 갖고 다층구조의 합성수지 판재를 얻기 위한 압출성형수단의 요부를 설명하기 위해 특징부를 부각시켜 확대도 형태로 나타낸 적용예시도이며, 도 4는 본 발명의 메인 압출성형기에서 압출다이 내부에서 5단구조를 이루게 되는 내부 수지의 흐름을 설명하기 위해 투시형태로 수지흐름을 측면도 형태로 나타낸 압출다이 예시도를 나타낸 것이며, 도 5는 본원 기술사상으로 제공되는 5중 구조의 합성수지판재를 사시도로 나타낸 것이다.

본 발명에서 적용되는 압출 성형기는 중심부에 중공부가 형성된 중공판재를 제1압출기로부터 보내진 수지를 통하여 얻고 중공판재의 양쪽외연을 감싸는 2개의 중간발포층은 제2압출기로부터 보내진 수지가 메인압출다이 내부에서 중공판재의 양쪽외연으로 보내져서 중공판재를 감싸며 발포층을 형성하도록 적용되고, 메인압출다이 내부 최외각측에서는 제3압출기로부터 보내진 신제수지가 발포층 외연을 감싸 판재의 외피를 형성하도록 적용되는 구성으로 결과적으로 5중 구조를 갖는 합성수지 판재를 얻는 기술이다.

도 2에서 제시되는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출성형기는 제1압출기(10)와 제2압출기(40) 및 제3압출기(50)를 갖고, 제1압출기(10)에서는 예를 들면 재생수지가 원료공급호퍼(11)로 공급된 원료가 고열이 발생하는 스크루케이스에서 첨가원료와 혼합되어 용융화를 이룬 1차티다이스(20)를 거쳐 중간에 리브(31)형성된 중공판재(30)를 압출시켜 메인압출다이스(60)의 중앙입구(61)로 공급하도록 적용되고, 제2압출기(40)에서는 예를 들면 폐원료수지에 재생수지 및 발포제가 혼합된 원료가 공급호퍼(41)를 통하여 공급된 원료가 고열이 발생하는 스크루케이스에서 용융화를 이룬 발포층원로가 원료공급관(42)를 통하여 메인압출다이스(60)으로 유입되는 구조를 이루고 메인압출다이스(60)로 유입된 발포원료는 도 4 도면에 제시된바와 같이 메인압출다이스(60)의 중앙부로 유입되는 중공판재(30)의 양 측면위치에서 발포유도층(62)을 거치며 발포층(43a,43b)을 형성하며 중공판재(30)의 외연을 감싸주게 되며, 이 때 발포유도층(62)외측으로는 발포잉여가스를 배출하기 위한 압력조절구(63)가 마련되고, 발포층두께조절부(64)를 거치며 발포층(43a,43b)의 두께가 확정된 후 그 외연으로는 예를 들면 신제수지가 원료공급호퍼(51)로 공급되어 고열이 발생하는 스크루케이스에서 첨가원료와 혼합되어 용융화를 이룬 후 원료공급관(52)를 통하여 메인압출다이스(60)으로 유입되는 구조를 이루게 되며, 원료공급관(52)를 통하여 메인압출다이스(60)로 유입된 수지는 발포층(43a,43b)의 외연을 감싸며 최종제품의 외피층(53a,53b)를 형성하도록 적용될 수 있다.

상기와 같은 공정을 거쳐 메인압출다이스(60)를 통과한 5중구조의 중공성형제품(100)은 싸이징장치(70)를 거쳐 정형화될 때 냉각공정이 수반되고, 성형이 완료된 제품은 별도의 구동모터에 의해 구동하는 롤방식의 인취기(80)를 거친후 적당한 규격으로 절단기(90)를 거쳐 절단되고 제품 이송롤러(110)를 거쳐 적재장(120)으로 보내지는 구성으로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 3은 본원 압출성형기의 특징부를 설명하기 위해 제1압출기(10)와 제2압출기(40) 및 제3압출기(50) 구성을 이루고, 제1압출기(10)에서 공급되는 원료수지가 1차티다이스(20)를 거쳐 중간에 리브(31)형성된 중공판재(30)를 압출시킨 후 메인압출다이스(60)의 중앙입구(61)로 공급되도록 적용되고, 제2압출기(40)에서는 폐원료수지에 재생수지 및 발포제가 혼합된 원료가 고열이 발생하는 스크루케이스에서 용융화를 이룬 발포층 형성 원료가 원료공급관(42)를 통하여 메인압출다이스(60)로 보내지고, 제2압출기(50)에서는 신제수지가 고열이 발생하는 스크루케이스에서 용융화를 이룬 후 원료공급관(52)를 통하여 메인압출다이스(60)로 보내지는 구성을 나타낸 것으로, 최종적으로 메인압출다이스(60)에서 압출되는 적층구조는 중심부에 중공부가 형성된 중공판재(30)가 위치하고 중공판재 상,하부로 중간발포층(43a,43b)를 가지며, 중간발포층(43a,43b)외연으로 신제수지 외피층(53a,53b)이 형성되어 결과적으로 5중 구조를 이루는 합성수지 판재(100)로 압출되는 적용양태를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에서 적용되는 압출성형기에서 메인압출다이스(60)의 내부구성을 설명하기 위해 메인압출다이로 유입된 수지흐름을 투시형태의 측면도로 나타낸 것으로, 제1압출기에서 압출된 중공판재(30)가 메인압출다이스(60)의 중앙 위치로 유입되고 제2압출기에서 압출되는 발포층 형성수지가 메인압출다이스(60)로 공급될 때 원료공급관(42)에서 상부공급관(42a) 및 저부공급관(42b)으로 구분되어 중공판재(30)의 양 측면에서 공급되는 구조를 이루고, 발포층 원료수지가 발포점 이상으로 가온되어 발포유도층(62)을 지날 때 발포가 시작되며 발포유도층(62) 외측으로는 발포가스를 배출량 조절을 위한 내부압력조절구(63)가 마련되고, 메인압출다이스(60)의 발포층두께조절부(64)를 거치며 발포층(43a,43b)의 두께가 최종 확정된 후 발포층(43a,43b) 외연으로는 예를 들면 신제수지가 원료공급호퍼(51)로 공급되어 고열이 발생하는 스크루케이스에서 첨가원료와 혼합되어 용융화를 이룬 후 원료공급관(52)를 통하여 메인압출다이스(60)으로 유입될 때 되는 구조를 이루게 되며, 원료공급관(52)를 통하여 메인압출다이스(60)로 유입될 때 상부신제수지공급관(52a) 및 저부신제수지공급관(62b)으로 구분되어 발포층(43a,43b) 외연에서 공급되는 구조를 이루고 최종적으로 메인압출다이스(60)의 배출부(65)를 떠나는 최종물품은 중심부에 중공부가 형성된 중공판재(30)가 위치하고 중공판재 상,하부로 중간발포층(43a,43b)을 가지며, 중간발포층(43a,43b)외연으로 신제수지외피층(53a,53b)이 형성되어 결과적으로 5중 구조를 이루는 합성수지 판재(100)로 배출되는 구성을 이루도록 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

도 5는 본원 기술사상이 적용되어 최종 제품으로 제공되는 5중 구조의 합성수지 판재(100)를 사시도 형태로 나타낸 것으로, 중심부에 중공부가 형성된 중공판재(30)가 위치하고 중공판재 상,하부로 중간발포층(43a,43b)을 가지며, 중간발포층(43a,43b) 외연으로 신제수지외피층(53a,53b)이 형성되어 결과적으로 5중 구조를 이루는 합성수지 판재(100)로 제공될 수 있음을 나타낸 것이다.

본원 기술사상이 적용되어 제공되는 합성수지 판재(100)는 중심부에 형성된 중공판재(30)를 얻을 때 1차 압출다이의 규격을 변형시킴에 따라 그 제조규격을 얼마든지 달리 적용할 수 있으며, 동시에 메인압출다이스(60)의 중앙입구(61)부의 크기도 중공판재(30)의 크기에 따라 얼마든지 변형시켜 압출품을 얻을 수 있도록 적용 가능하게 되므로 합성수지 판재(100)의 비중을 임의로 조절하여 수요처에서 원하는 규격품으로 제공할 수 있는 특징부를 갖는다.

또한 본원에서 제1압출기(10), 제2압출기(40) 및 제3압출기(50)에서 사용되는 원료를 이해를 돕기 위해 제1압출기(10)에는 재생수지를 이용하고 제2압출기(40)에는 폐비닐 수지를 이용하며, 제3압출기(50)에는 신제수지를 이용하는 형태로 설명하였으나, 제1압출기(10), 제2압출기(40) 및 제3압출기(50)에 공급되는 원료수지는 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌수지가 단독으로 사용되도록 적용되거나 또는 일 적용예로 폴리에틸렌 40~50 중량%, 폴리프로필렌수지 30~ 40중량%, 유리섬유 1~지 5중량%, 질석 1~ 5중량%, 화산석 1~ 5중량% 범위로 혼합되어 사용될 수 있는바, 원료의 배합비는 수요자가 원하는 판재의 무게, 인장강도, 휨 강도 등의 원하는 요구조건을 충족시키도록 변형시켜 적용할 수 있음은 당업자에 있어서 당연하다 할 것이다.

본원에서 제공되는 합성수지 판재는 토목 건축용 판재, 컨테이너 바닥재, 물류 적재장의 받침대, 항공 및 선박의 바닥재, 화물차의 적재함 바닥재 등으로 사용될 때 수요자가 원하는 중량규격의 합성수지 판재로 내구성과 인장강도가 증진시키는 동시에 충격 흡수성, 습기에 변형되지 않는 판재를 제공할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명은 도면으로 예시된 실시양태로 상세하게 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 또한 이건 발명자의 합성수지 성형품 관련 선출원 등록기술로 20-300308호, 10-429014호, 10-0614687호, 10-0910337호, 10-949685호 등에서 합성수지 성형품을 얻기 위한 다양한 기술내용이 선출원 등록기술에 상세하게 공개되어 있으므로, 중복되는 설명은 피하고자 하였다.

10 : 제1압출기 11 : 원료공급호퍼
20 : 압출티다이 30 : 중공판재
31 : 보강리브 40 : 제2압출기
41 : 혼합원료 공급호퍼 42 : 발포원료공급관
43 : 발포층 50 : 제3압출기
51 : 외피원료공급관 52 : 외피원료공급관
53 : 외피층 60 : 메인압출다이스
61 : 중압입구부 62 : 발포유도층
63 : 압력조절구 64 : 발포층두께조절부
65 : 압출다이스배출부 70 : 싸이징기
80 : 인취기 90 : 절단기
100 : 본원의 중공성형제품

Claims

제1압출기, 제2압출기 및 제3압출기를 이용하여 다층구조의 합성수지 판재를 얻기 위한 압출성형방법에 있어서,
제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중심판재를 얻는 제1단계 공정;
제2압출기에서는 발포폼을 형성하는 수지를 이용하여 상기 제1단계 공정을 통하여 얻은 중심판재의 외연을 발포층이 감싼구조로 중간층을 얻는 제2단계 공정;
제3압출기에서는 신제 합성수지를 이용하여 상기 제2단계 공정을 통하여 얻은 중간층 외연을 신제수지로 감싸 다층구조를 이룬 합성수지 판재를 얻는 제3단계 공정;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 합성수지 판재의 압출성형방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계 공정으로 제공되는 중심판재는 1차티아이에서 압출된 후 2차 5중다이의 중심부로 유입되도록 적용되는 것을 특징으로하는 합성수지 판재의 압출성형방법.
다층구조로 압출된 합성수지 판재의 이용방법에 있어서,
제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중심판재를 얻는 제1단계 공정;
제2압출기에서는 발포폼을 형성하는 수지를 이용하여 상기 제1단계 공정을 통하여 얻은 중심판재의 외연을 발포층이 감싼구조의 중간층을 얻는 제2단계 공정;
제3압출기에서는 신제 합성수지를 이용하여 상기 제2단계 공정을 통하여 얻은 중간층 외연을 신제수지로 감싸진 다층구조의 합성수지 판재를 얻는 제3단계 공정;
을 포함하여 5중구조의 다층구조를 이룬 합성수지 판재를 콘테이너 바닥재로 이용하는 것을 특징으로 하는 합성수지 판재의 이용방법.
제1압출기, 제2압출기 및 제3압출기를 이용하여 다중구조로 제공되는 합성수지 판재에 있어서,
제1압출기로부터 격자구조로 중공부가 형성된 중심판재를 얻고,
상기 중심판재의 외연을 발포층이 감싼구조로 중간층을 이루며,
상기 중간층의 외연을 신제 합성수지가 감싸져 중앙의 중심판재 + 2개의 중간발포층 + 2개의 신제수지층이 감싸져 5중 구조를 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 합성수지 판재.