KR20230120692A - 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법 - Google Patents

폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법 Download PDF

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Abstract

생산성 및 제조정밀성이 개선되도록, 본 발명은 가열챔버의 내부에 복수개의 타공홀이 관통 형성된 탄소 재질의 카본메쉬가 배치되며, 상기 카본메쉬의 상면에 폴리에틸렌 재질의 폴리에틸렌 판재가 배치되고, 상기 가열챔버의 내부가 폴리에틸렌의 용융온도로 가열됨에 따라 상기 폴리에틸렌 판재가 용융되는 제1단계; 상기 카본메쉬 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가, 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장된 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치의 금형몸체 상부에 배치되되, 상기 카본메쉬 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가 진공흡입력이 제공되도록 상기 금형몸체의 표면에 함몰 형성된 진공흡입홈을 통하여 상기 금형몸체의 표면 윤곽에 대응되어 진공 흡착되며 변형되는 제2단계; 및 상기 폴리에틸렌 판재가 냉각되어 경화되고 상기 금형몸체로부터 탈형됨에 따라 폴리에틸렌 선체가 제조되는 제3단계를 포함하는 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 제공한다.

Description

폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법{mould for manufacturing polyethylene ship and manufacturing method of polyethylene ship}
발명은 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성 및 제조정밀성이 개선되는 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene, 이하 '폴리에틸렌')는 열가소성의 범용수지이다. 여기서, 폴리에틸렌은 제조시 가압조건에 의해 결정화도(結晶化度)가 낮은 저밀도 폴리에틸렌과, 결정화도가 높은 고밀도 폴리에틸렌의 2종류로 크게 구분된다.
이러한 폴리에틸렌은 기계적 성능, 내습, 방습성, 내한성, 내약품성, 전기절연성이 뛰어나고 성형성이 우수하며 제조단가가 저렴해서 각종 용기, 포장재료, 파이프, 가정용 잡화, 섬유, 전선피복 등 대량으로 사용되고 있다.
한편, 해외선진국에서는 재활용이 불가능한 섬유강화플라스틱이나 선가 및 유지관리에 약점을 가진 알루미늄 어선의 단점을 해소할 수 있는 폴리에틸렌을 이용한 선박을 건조하기 위한 연구 및 개발이 진행되고 있으며, 국내의 경우 한국해양교통안전공단에서 향후 폴리에틸렌 선박 제조 관련 안전규정을 제정하기 위한 연구를 수행 중에 있다.
여기서, 폴린에틸렌 선박의 경우 폐선시 선체 재료를 재활용 가능하며, 알루미늄 선박에 비하여 선가가 낮고 암초나 타 선박과의 충돌에 따른 선체파손 위험이 현저히 낮은 장점이 있을 것으로 기대되고 있다.
여기서, 기존에는 선체의 유선형 형상, 각진 형상 표현을 위해 판재를 가공하여 전개한 후 이음부를 일일이 용접하여 접합하는 방식으로 폴리에틸렌 선박의 선체를 제작하였다.
상세히, 종래의 폴리에틸렌 선박 제조방식은 제조될 선체의 형상에 대응되는 골격을 갖는 구조부재를 용접하여 제조한 후, 상기 구조부재의 외면을 따라 복수개의 폴리에틸렌 판재를 배치하고 상호간 용접 결합하는 방식으로 제조되었다.
그러나, 종래의 폴리에틸렌 선박 제조방식은 유선형 및 각진 선체형상을 만들어내기 위해 요구되는 제조될 선체의 형상에 대응하는 구조부재와 같은 일회성 지그 제작에 시간과 비용이 소모되고, 복잡한 형상일수록 용접에 많은 시간이 필요한 문제점이 있었다.
더욱이, 금속 용접의 경우 기본형상을 잡기 위한 태그 용접 후 곧바로 후작업이 가능하지만 폴리에틸렌의 경우 태그작업시 열에 의한 용접 후 식어서 굳어질때까지 기다려야 하는 문제로 인해 형상을 유지하기 위한 지그가 추가적으로 필요한 문제점이 있었다. 특히, 종래의 폴리에틸렌 선박 제조방식은 급격한 유선형 및 각진 형상을 용접공법으로 표현하기에 어려움이 큰 문제점이 있었다.
또한, 종래의 폴리에틸렌 선박 제조방식은 품질신뢰성이 핵심인 용접 포인트가 많아지므로 선체의 수밀성 및 정밀도 확보를 위해 관리해야 하는 품질관리 포인트도 증가되어 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-2238643호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 생산성 및 제조정밀성이 개선되는 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 가열챔버의 내부에 복수개의 타공홀이 관통 형성된 탄소 재질의 카본메쉬가 배치되며, 상기 카본메쉬의 상면에 폴리에틸렌 재질의 폴리에틸렌 판재가 배치되고, 상기 가열챔버의 내부가 폴리에틸렌의 용융온도로 가열됨에 따라 상기 폴리에틸렌 판재가 용융되는 제1단계; 상기 카본메쉬 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가, 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장된 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치의 금형몸체 상부에 배치되되, 상기 카본메쉬 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가 진공흡입력이 제공되도록 상기 금형몸체의 표면에 함몰 형성된 진공흡입홈을 통하여 상기 금형몸체의 표면 윤곽에 대응되어 진공 흡착되며 변형되는 제2단계; 및 상기 폴리에틸렌 판재가 냉각되어 경화되고 상기 금형몸체로부터 탈형됨에 따라 폴리에틸렌 선체가 제조되는 제3단계를 포함하는 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장되되, 표면에 제조될 선체에 대응되어 굴곡진 영역마다 길이방향을 따라 연장되며 함몰되는 복수개의 진공흡입홈이 형성되고, 상기 진공흡입홈에 길이방향을 따라 균일한 간격을 두고 상호 이격되며 일단부가 연통되며 내부로 관통되는 복수개의 흡입유로가 형성되는 금형몸체; 및 각 상기 흡입유로의 타단부에 개별 연결되는 진공흡입수단을 포함하는 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치를 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 제조될 선상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 제조될 선체에 대응되어 금형몸체의 표면의 굴곡진 영역마다 함몰 형성된 복수개의 진공흡입홈에 의해 용융된 폴리에틸렌 판재 및 카본메쉬가 금형몸체의 표면에 진공 흡착되며 굴곡진 영역까지도 형합 밀착된 상태에서 경화되므로 고정밀도의 폴리에틸렌 선체를 신속하게 생산할 수 있다.
둘째, 용융 변형된 폴리에틸렌 판재가 금형몸체의 표면에 밀착시 폴리에틸렌 판재 및 금형몸체 사이에 배치되는 타공홀이 형성된 카본메쉬에 의해 각 진공흡입홈의 개구부가 커버되므로 진공흡입홈으로의 용융 변형된 폴리에틸렌 판재의 국부적 유입이 차단되면서도 밀착력이 강력하게 유지되므로 제조정밀성이 개선될 수 있다.
셋째, 상호 이격된 각 진공흡입홈에 금형몸체의 폭방향 중앙부에서 양측을 따라 진공압이 순차적으로 형성되며 용융된 폴리에틸렌 판재 및 카본메쉬가 금형몸체의 표면에 울그러짐 없이 완전 밀착되므로 제조정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
넷째, 용융된 폴리에틸렌 판재가 카본메쉬의 상면에 놓여진 상태에서, 용융된 폴리에틸렌 판재와 더불어 카본메쉬가 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치의 금형몸체의 상부에 동시에 배치되므로 용융된 폴리에틸렌 판재의 탈락 및 손실 없이 용이하게 이송할 수 있어 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에서 가열챔버의 내부에서 폴리에틸렌 판재가 가열되는 과정을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에서 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치에서 폴리에틸렌 판재가 변형되는 과정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에 따라 제조된 폴리에틸렌 선박을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에서 카본메쉬를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 및 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에서 가열챔버의 내부에서 폴리에틸렌 판재가 가열되는 과정을 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에서 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치에서 폴리에틸렌 판재가 변형되는 과정을 나타낸 예시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에 따라 제조된 폴리에틸렌 선박을 나타낸 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법에서 카본메쉬를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법은 가열챔버의 내부에 카본메쉬가 배치되며, 카본메쉬의 상면에 폴리에틸렌 판재가 배치되고, 가열챔버의 내부가 가열수단에 의해 폴리에틸렌의 용융온도로 가열됨에 따라 폴리에틸렌 판재가 용융(s10), 카본메쉬 및 용융된 폴리에틸렌 판재가 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치의 상부에 배치되되, 카본메쉬 및 용융된 폴리에틸렌 판재가 금형장치의 표면 윤곽에 대응되어 진공 흡착되며 변형(s20), 그리고 폴리에틸렌 판재가 냉각되어 경화되고 금형장치로부터 탈형됨에 따라 폴리에틸렌 선체가 제조(s30)의 일련의 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조시스템은 가열챔버(100) 및 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)를 포함하며, 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)는 금형몸체(210) 및 진공흡입수단(220)를 포함함이 바람직하다.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에틸렌 선박의 제조방법을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명의 일실시예에서, 폴리에틸렌이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로서 구비됨이 가장 바람직하다.
상세히, 도 2를 참조하면, 가열챔버(100)의 내부에 카본메쉬(2)가 배치되며, 상기 카본메쉬(2)의 상면에 폴리에틸렌 판재(1A)가 배치되고, 상기 가열챔버(100)의 내부가 가열수단(미도시)에 의해 폴리에틸렌의 용융온도로 가열됨에 따라 상기 폴리에틸렌 판재(1A)가 용융된다(s10). 이때, 용융된다 함은 상기 폴리에틸렌 판재가 유연하게 유동되도록 점성이 있는 액상으로 액화되어 가공 변형이 용이하게 된 상태를 의미한다.
여기서, 상기 가열챔버(100)는 내부에 가열공간이 형성되도록 뒤집어진 'U'자 형상의 돔 형태로 구비될 수 있으며, 상기 가열공간 내부가 선택적으로 가열되도록 구비되는 히터(Heater) 등으로 구비될 수 있는 상기 가열수단(미도시)을 포함하여 구비됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 가열수단(미도시)는 상기 가열챔버(100)의 내부에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 가열챔버(100)는 상기 가열공간 내부에 배치되되 상부에 상기 카본메쉬(2) 및 폴리에틸렌 판재(1A)가 안착되는 평판 형태의 상판이 구비된 받침대(101)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카본메쉬(2) 및 상기 폴리에틸렌 판재(1A)가 상기 받침대(101)의 상면에 배치되고 돔 형태의 상기 가열챔버(100) 내부의 가열공간에 배치된 상태에서 가열될 수 있다.
여기서, 상기 받침대(101)의 상면 면적은 상기 카본메쉬(2)의 면적 이상으로 설정됨이 바람직하다. 또한, 상기 카본메쉬(2)의 면적은 상기 폴리에틸렌 판재(1A)의 면적 이상으로 설정됨이 바람직하다. 그리고, 상기 폴리에틸렌 판재(1A)의 면적은 제조될 폴리에틸렌 선체(1D)의 면적에 대응되어 준비될 수 있다. 여기서, 상기 폴리에틸렌 판재(1A)가 가열되면 수축될 수 있으므로, 바람직하게는 상기 폴리에틸렌 판재(1A)의 면적은 제조될 폴리에틸렌 선체(1D)의 면적 이상으로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 카본메쉬(2)는 내열성 및 강도가 우수한 탄소 재질로 구비되며, 상기 카본메쉬(2)에는 종방향 및 횡방향을 따라 복수개의 타공홀(2a)이 상하방향으로 관통 형성됨이 바람직하다. 예컨대, 도 7을 참조하면, 상기 카본메쉬(2)는 복수개의 탄소섬유가 종방향 및 횡방향을 따라 '#' 형상의 격자 형태로 상호 교차 직조되되 그 사이에 각 상기 타공홀(2a)이 형성된 탄소섬유 직조체로서 구비될 수 있다. 이때, 상기 카본메쉬(2)는 외력에 의해 용이하게 구부러질 수 있다.
이에 따라, 상기 가열챔버(100)의 내부에 종방향 및 횡방향을 따라 카본메쉬(2)가 배치됨과 더불어, 상기 카본메쉬(2)의 상면에 폴리에틸렌 판재(1A)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 받침대(101)의 상면에 상기 카본메쉬(2)의 하면이 면접촉되고, 상기 카본메쉬(2)의 상면에 상기 폴리에틸렌 판재(1A)의 하면이 면접촉될 수 있다. 즉, 상기 카본메쉬(2)는 상기 폴리에틸렌 판재(1A)의 하면 및 상기 받침대(101)의 상면 사이에 배치될 수 있다.
이어서, 상기 가열챔버(100)의 내부가 상기 가열수단(미도시)에 의해 폴리에틸렌의 용융온도로 가열됨에 따라 상기 폴리에틸렌 판재(1A)가 용융된다. 이때, 상기 폴리에틸렌의 용융온도는 고밀도 폴리에틸렌 재질인 상기 폴리에틸렌 판재(1A)가 용융되는 온도로 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 폴리에틸렌의 용융온도는 130~138℃로 설정될 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌의 용융온도에서 상기 카본메쉬(2)는 용융되지 않는다. 즉, 상기 가열챔버(100)의 내부가 상기 가열수단(미도시)에 의해 폴리에틸렌의 용융온도 이상 및 상기 카본메쉬(2)의 용융온도 미만 사이의 온도 범위에서 가열됨으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 도 3을 참조하면, 상기 폴리에틸렌 판재(도 2의 1A)가 용융된 후, 상기 받침대(101)의 상면에 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 놓여진 상태에서, 돔 형태로 구비된 상기 가열챔버(100)가 제거될 수 있다.
이어서, 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)는 후술되는 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)로 동시에 이송될 수 있다. 이때, 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)의 이송은 별도의 이송장치(미도시)에 의해 수행될 수 있으며, 작업자에 의해 수동으로 수행될 수도 있다.
여기서, 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 상기 카본메쉬(2)의 상면에 놓여진 상태에서, 상기 카본메쉬(2)를 상기 이송장치(미도시) 또는 작업자가 그립하여 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)의 탈락 및 손실 없이 용이하게 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)로 이송할 수 있어 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210) 상부에 배치되되, 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 진공흡입력이 제공되도록 상기 금형몸체(210)의 표면에 함몰 형성된 진공흡입홈(211)을 통하여 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210) 상부 표면 윤곽에 대응되어 진공 흡착되며 변형된다(s20).
상세히, 도 4를 참조하면, 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)는 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장됨이 바람직하다. 이때, 제조될 선체라 함은 뒤집힌 'V'자 또는 'U'자 단면 형상으로 구비되어 길이방향으로 연장되는 선체(Hull)로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)는 금형몸체(210) 및 진공흡입수단(220)을 포함함이 바람직하다.
그리고, 상기 금형몸체(210)는 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장됨이 바람직하다.
이때, 상기 금형몸체(210)는 폭방향 중앙에서 폭방향 양측으로 갈수록 하측으로 굴곡지게 형성되되, 폭방향을 따라 상부 표면 형상이 제조될 선체에 대응되어 굴곡지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 금형몸체(210)는 동일한 단면 형상을 가지며 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 금형몸체(210)의 길이방향 양측부는 선체(Hull)의 형상에 대응되어 단부로 갈수록 폭방향 중앙으로 협소화되는 형태로 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 금형몸체(210)의 표면에는 상기 금형몸체(210)의 폭방향을 따라 제조될 선체에 대응되어 굴곡진 영역마다 복수개의 진공흡입홈(211)이 하향 함몰 형성되되, 각 상기 진공흡입홈(211)은 길이방향을 따라 연장 형성됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 진공흡입홈(211)은 상기 금형몸체(210)의 폭방향을 따라 상호 이격 형성됨이 바람직하다.
예컨대, 상기 진공흡입홈(211) 중 어느 하나는 상기 금형몸체(210)의 폭방향 중앙측 상면으로부터 하향 함몰 형성되어 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 더불어, 상기 진공흡입홈(211) 중 나머지는 상기 금형몸체(210)의 폭방향 양측의 각 절곡진 영역 또는 각 굴곡진 영역의 상면으로부터 각각 하향 함몰 형성되어 길이방향을 따라 각각 연장될 수 있다. 이러한 각 상기 진공흡입홈(211)은 'U'자 단면 형태로 하향 함몰 형성되어 상기 금형몸체(210)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
더욱이, 각 상기 진공흡입홈(211)의 함몰 방향은 각 상기 진공흡입홈(211)이 형성된 영역의 상기 금형몸체(210)의 표면과 직각을 형성하는 방향으로 설정될 수도 있다. 이에 따라, 각 상기 진공흡입홈(211)에 형성되는 진공압에 의한 진공 흡착력이 그에 대향 배치되는 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)에 균일하게 작용할 수 있다.
그리고, 상기 금형몸체(210)에는 일단부가 상기 진공흡입홈(211)의 바닥면에 각각 연통되고, 중앙부가 상기 금형몸체(210) 내부로 관통되되, 타단부가 상기 진공흡입수단(220)에 각각 개별 연결되는 복수개의 흡입유로(212)가 관통 형성됨이 바람직하다.
이때, 하나의 흡입유로(212)는 하나의 진공흡입홈(211)과 상기 진공흡입수단(220) 사이에 개별 연결됨이 바람직하다. 즉, 하나의 흡입유로(212)는 다른 진공흡입홈(211)과 연통되지 않는다. 다시 말해, 각 상기 흡입유로(212)는 각 상기 진공흡입홈(211) 및 상기 진공흡입수단(220) 사이에 상호 독립적으로 구획되며 연결됨으로 이해함이 바람직하다. 이에 따라, 각각의 상기 진공흡입홈(211)에 개별 독립적으로 진공압이 형성되도록 후술되는 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
그리고, 각 상기 흡입유로(212)는 일단부가 상기 진공흡입홈(211)의 바닥면에 상기 금형몸체(210)의 길이방향을 따라 균일한 간격을 두고 상호 이격되며 복수개소 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 진공흡입홈(211)에 상기 금형몸체(210)의 길이방향을 따라 진공압이 균일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 진공흡입수단(220)은 각 상기 흡입유로(212)의 타단부에 개별 연결되며, 적어도 하나 이상의 진공펌프로서 구비될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210) 상부에 배치되되, 상기 카본메쉬(2) 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210) 상부 표면 윤곽에 대응되어 진공 흡착되며 변형된다.
상세히, 상기 금형몸체(210)의 상부에 상기 카본메쉬(2)의 하면이 대향 배치되고, 상기 카본메쉬(2)의 상면에 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 배치된다.
여기서, 상면에 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 배치된 상기 카본메쉬(2)의 폭방향 중앙부가 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210)의 폭방향 중앙부에 정렬 및 안착되되, 상기 카본메쉬(2)의 폭방향 양측부가 중력에 의해 서서히 하강 변형될 수 있다.
또한, 상기 카본메쉬(2)의 폭방향 양측부가 중력에 의해 서서히 하강 변형됨과 더불어, 상기 카본메쉬(2)가 닿는 곳 근처의 상기 진공흡입홈(211)에 차례대로 진공압이 형성되어 상기 카본메쉬(2)가 상기 금형몸체(210)에 밀착될 수 있다.
이때, 상기 카본메쉬(2)의 폭방향 중앙부가 상기 금형몸체(210)에 먼저 밀착된 후, 상기 카본메쉬(2)의 폭방향 양측이 양단으로 갈수록 순차적으로 상기 금형몸체(210)에 밀착될 수 있다. 이와 동시에, 상기 카본메쉬(2)의 폭방향 양측부가 중력에 의해 서서히 하강 변형되면 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)도 동시에 변형됨이 바람직하다.
더불어, 상기 진공흡입수단(220)이 구동되면 각 상기 진공흡입홈(211) 내부의 공기가 상기 흡입유로(212)를 따라 진공 흡입됨에 따라 각 상기 진공흡입홈(211) 내부에 음압이 형성될 수 있다. 즉, 상기 금형몸체(210)의 외부의 압력보다 각 상기 진공흡입홈(211) 내부의 압력이 더 낮게 형성될 수 있다.
이에 따라, 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B) 및 상기 카본메쉬(2)가 각 상기 진공흡입홈(211)에 형성된 진공흡입력에 의해 변형되며 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 밀착될 수 있다.
여기서, 상기 진공흡입수단(220)을 제어하는 제어부(미도시)가 상기 진공흡입수단(220)을 순차 제어함이 바람직하다. 이에 따라, 상호 이격된 각 상기 진공흡입홈(211)에 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210) 폭방향 중앙부에서 양측을 따라 진공압이 상기 진공흡입수단(220)에 의해 순차적으로 형성될 수 있다.
이를 통해, 상호 이격된 각 상기 진공흡입홈(211)에 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210)의 폭방향 중앙부에서 양측을 따라 진공압이 순차적으로 형성되어 상기 카본메쉬(2)가 폭방향 중앙부로부터 폭방향 양측으로 순차적으로 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210) 표면에 밀착될 수 있다.
따라서, 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B) 및 상기 카본메쉬(2)가 각 상기 진공흡입홈(211)에 형성된 진공흡입력에 의해 변형되며 울그러짐 없이 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 완전 밀착되므로 제조정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
더불어, 상기 카본메쉬(2)가 상기 금형몸체(210) 표면에 밀착됨과 동시에, 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 상기 카본메쉬(2)의 변형된 형상에 대응되어 변형될 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 폴리에틸렌 판재를 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)로 설명하며, 도 5에 도시된 폴리에틸렌 판재를 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)로 설명함으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 카본메쉬(2)의 하면이 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210)의 상부 표면에 밀착됨과 동시에, 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a)에 대향 배치된 영역의 카본메쉬(2)의 하면에 의해 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a)가 커버됨이 바람직하다.
즉, 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a)에 대향 배치된 영역의 카본메쉬(2)의 하면은 상기 진공흡입홈(211)의 내부로 흡입되지 않고, 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a)를 커버하는 형태로 배치됨이 바람직하다. 더불어, 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a)에 대향 배치된 영역의 카본메쉬(2)의 상면에 배치된 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 상기 진공흡입홈(211)의 내부로 흡입되지 않는다.
이에 따라, 상기 카본메쉬(2)가 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C) 및 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a) 사이에 배치되므로, 상기 진공흡입홈(211)으로의 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)의 국부적 유입이 차단될 수 있다.
여기서, 각 상기 타공홀(2a)의 관통 면적은 각 상기 흡입유로(212)의 관통 면적 미만으로 설정됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 타공홀(2a)의 관통 면적 및 각 상기 흡입유로(212)의 관통 면적 간의 비율은 1:2로 설정됨이 가장 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각 상기 타공홀(2a) 직경은 2~5mm로 설정되되 각 상기 흡입유로(212)의 직경은 4~10mm로 설정될 수 있다.
더욱이, 경우에 따라 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)는 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)의 표면에 형합되며 밀착 가압되도록 상기 금형몸체(210)의 상부 표면 윤곽에 형합 대응되는 대향면 윤곽을 갖도록 구비된 보조압착부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
이에 따라, 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 배치된 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)의 표면에 상기 보조압착부(미도시)가 밀착 가압되며 압착되는 상태에서 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)의 냉각이 수행되어 제조 형상의 정밀도가 개선될 수 있다.
또한, 경우에 따라 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 배치된 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)의 표면을 작업자가 치구를 이용하여 수작업으로 더 가압할 수도 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 냉각되어 경화되고 상기 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)의 금형몸체(210)로부터 탈형됨에 따라 폴리에틸렌 선체(1D)가 제조된다(s30). 즉, 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 냉각되어 경화됨에 따라 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 상기 폴리에틸렌 선체(1D)로서 제조됨으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 냉각시 상기 진공흡입수단(220)이 구동 제어된 상태가 유지될 수 있다. 이에 따라, 상기 진공흡입홈(211)에 진공압이 형성되어 상기 카본메쉬(2) 및 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 상기 금형몸체(210)에 밀착된 상태에서 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 냉각되어 경화될 수 있다.
그리고, 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 냉각되어 경화된 후, 상기 금형몸체(210)로부터 상기 폴리에틸렌 선체(1D) 및 상기 카본메쉬(2)가 탈형될 수 있다. 더욱이, 상기 카본메쉬(2)가 상기 폴리에틸렌 선체(1D)와 분리되어 제거될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 카본메쉬(2)가 상기 폴리에틸렌 선체(1D)에 상호 결합되어 동시에 사용될 수도 있다.
이를 통해, 상기 폴리에틸렌 선체(1D)의 형상이 유선형 및 각진 선체 형상으로 용이하게 구현되면서도 폴리에틸렌 판재 간의 용접 결합에 의해 선체가 제조되던 종래에 비해 생산성이 현저히 개선될 수 있다. 이때, 본 발명에서 폴리에틸렌 선박이 폴리에틸렌 선체(1D)를 포함하는 개념으로 사용됨으로 이해함이 바람직하다.
이처럼, 본 발명은 상기 금형몸체(210)의 폭방향을 따라 제조될 선체에 대응되어 상기 금형몸체(210)의 표면의 굴곡진 영역마다 함몰 형성된 복수개의 진공흡입홈(211)에 의해 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B) 및 상기 카본메쉬(2)가 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 진공 흡착되며 굴곡진 영역까지도 완전하게 형합 밀착된 상태에서 냉각 및 경화되므로 고정밀도의 폴리에틸렌 선체(1D)를 신속하게 생산 가능한 시너지효과를 제공할 수 있다.
여기서, 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)가 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 밀착시 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C) 및 상기 금형몸체(210)의 상부 표면 사이에 밀착 배치되는 상기 타공홀(2a)이 형성된 상기 카본메쉬(2)에 의해 각 상기 진공흡입홈(211)의 테두리측 개구부(211a)가 커버되므로 상기 진공흡입홈(211)으로의 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재(1C)의 국부적 유입이 차단되면서도 밀착력이 강력하게 유지되므로 제조정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상호 이격된 각 상기 진공흡입홈(211)에 상기 금형몸체(210)의 폭방향 중앙부에서 양측을 따라 진공압이 순차적으로 형성되며 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B) 및 상기 카본메쉬(2)가 상기 금형몸체(210)의 상부 표면에 울그러짐 없이 완전 밀착되므로 제조정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)가 상기 카본메쉬(2)의 상면에 놓여진 상태에서, 상기 카본메쉬(2)를 상기 이송장치(미도시) 또는 작업자가 그립하여 용융된 상기 폴리에틸렌 판재(1B)의 탈락 및 손실 없이 용이하게 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치(200)로 이송할 수 있어 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1A,1B,1C,1D: 폴리에틸렌 판재 2: 카본메쉬
100: 가열챔버 101: 받침대
200: 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치 210: 금형몸체
211: 진공흡입홈 212: 흡입유로
220: 진공흡입수단

Claims (5)

  1. 가열챔버의 내부에 복수개의 타공홀이 관통 형성된 탄소 재질의 카본메쉬가 배치되며, 상기 카본메쉬의 상면에 폴리에틸렌 재질의 폴리에틸렌 판재가 배치되고, 상기 가열챔버의 내부가 폴리에틸렌의 용융온도로 가열됨에 따라 상기 폴리에틸렌 판재가 용융되는 제1단계;
    상기 카본메쉬 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가, 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장된 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치의 금형몸체 상부에 배치되되, 상기 카본메쉬 및 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가 진공흡입력이 제공되도록 상기 금형몸체의 표면에 함몰 형성된 진공흡입홈을 통하여 상기 금형몸체의 표면 윤곽에 대응되어 진공 흡착되며 변형되는 제2단계; 및
    상기 폴리에틸렌 판재가 냉각되어 경화되고 상기 금형몸체로부터 탈형됨에 따라 폴리에틸렌 선체가 제조되는 제3단계를 포함하는 폴리에틸렌 선박의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계에서,
    상기 진공흡입홈은 상기 금형몸체의 표면에 제조될 선체에 대응되어 굴곡진 영역마다 함몰 형성되어 길이방향을 따라 연장되되, 상기 진공흡입홈은 복수개소 형성되어 상기 금형몸체의 폭방향을 따라 상호 이격 형성되고,
    상기 금형몸체에는 상기 진공흡입홈에 일단부가 연통되되 상기 금형몸체 내부로 관통되며 타단부가 진공흡입수단에 개별 연결되는 복수개의 흡입유로가 형성됨을 특징으로 하는 폴리에틸렌 선박의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 진공흡입홈에 진공흡입력에 의한 용융 변형된 상기 폴리에틸렌 판재의 국부적 유입이 차단되도록 상기 카본메쉬의 하면이 상기 금형몸체의 표면에 밀착됨과 동시에 상기 진공흡입홈의 테두리측 개구부가 상기 카본메쉬의 하면에 의해 커버됨을 특징으로 하는 폴리에틸렌 선박의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    상면에 용융된 상기 폴리에틸렌 판재가 배치된 상기 카본메쉬의 폭방향 중앙부가 상기 금형몸체의 폭방향 중앙부에 정렬 및 안착되되, 상기 카본메쉬의 폭방향 양측부가 중력에 의해 변형되는 단계와,
    상호 이격된 각 상기 진공흡입홈에 상기 금형몸체의 폭방향 중앙부에서 양측을 따라 진공압이 순차적으로 형성되어 상기 카본메쉬가 폭방향 중앙부로부터 폭방향 양측으로 순차적으로 상기 금형몸체의 표면에 밀착되도록 상기 진공흡입수단을 제어하는 제어부가 상기 진공흡입수단을 순차 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 폴리에틸렌 선박의 제조방법.
  5. 제조될 선체에 대응되는 단면 윤곽으로 형성되어 길이방향을 따라 연장되되, 표면에 제조될 선체에 대응되어 굴곡진 영역마다 길이방향을 따라 연장되며 함몰되는 복수개의 진공흡입홈이 형성되고, 상기 진공흡입홈에 길이방향을 따라 균일한 간격을 두고 상호 이격되며 일단부가 연통되며 내부로 관통되는 복수개의 흡입유로가 형성되는 금형몸체; 및
    각 상기 흡입유로의 타단부에 개별 연결되는 진공흡입수단을 포함하는 폴리에틸렌 선박의 제조용 금형장치.
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