WO2016195136A1 - 벌집 구조체 제조 장치 및 방법 - Google Patents

벌집 구조체 제조 장치 및 방법 Download PDF

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WO2016195136A1
WO2016195136A1 PCT/KR2015/005622 KR2015005622W WO2016195136A1 WO 2016195136 A1 WO2016195136 A1 WO 2016195136A1 KR 2015005622 W KR2015005622 W KR 2015005622W WO 2016195136 A1 WO2016195136 A1 WO 2016195136A1
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honeycomb structure
stretching
honeycomb
forming
exit
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PCT/KR2015/005622
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이호성
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주식회사 중원지.엘.비
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D24/00—Producing articles with hollow walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
    • B29C48/90—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for manufacturing a honeycomb structure, comprising a means for lighter weight and lower raw materials for the same performance and means for extending the size of the honeycomb cell to any size And to a method thereof.
  • honeycomb or honeycomb structure is formed in various panels or forms one structure by itself, and plate materials having a predetermined thickness (butterfly) are bonded or integrally formed with each other to form honeycomb cells (see Fig. 3).
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 1992-0014594 (a cross-section of a honeycomb structure made of thermoplastic resin, an extrusion head of a cross-section member, and a method of manufacturing the same) discharges thermoplastic resin from the extrusion head and divides the honeycomb into a honeycomb form that is substantially vertically divided between both end surfaces thereof. Strictly speaking, as a technique for forming a partition structure, it does not disclose an apparatus for manufacturing the hexagonal honeycomb structure according to FIG. 3.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 1998-701343 (Method and apparatus for forming a honeycomb core for use in a honeycomb panel) is a web or board such as paper or cardboard formed of a deformable material made of a cellulose material such as paper or cardboard.
  • the glue strips being regularly interconnected laterally on the sides of the plate in the same direction for every two plates on which one is to be mounted. Placed in a staggered manner, the plates are mutually compressed so that the plates can be locally bonded to each other.
  • This technique relates to a technique for forming a substantially trapezoidal partition between two plates.
  • An object of the present invention is to improve the manufacturing method and apparatus of various known honeycomb structures, and to reduce the cost by the same weight of the resulting honeycomb structure, but to reduce the weight, the honeycomb produced by one device and process It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for producing a honeycomb structure that can stretch a structure and enlarge its size as desired.
  • An apparatus for manufacturing a honeycomb structure according to the first aspect of the present invention for achieving the above object is an extruder for distributing and distributing a heat-soluble material in a wide width by a coat hanger die under pressure, and the material sent through the extruder
  • a conventional honeycomb structure manufacturing apparatus including an outlet molding assembly for molding into a honeycomb structure from and a molding and cooling chamber for cooling and curing the molded honeycomb structure.
  • a foaming device is connected between the extruder and the outlet molding assembly such that when the raw material is extruded in the extruder, the raw material is foamed and extruded into the outlet molding assembly.
  • the foaming apparatus is preferably a high pressure film extrusion foaming apparatus.
  • the stretching device for extending the planar area of each honeycomb cell by stretching while applying heat again to the honeycomb structure formed from the forming and cooling chamber.
  • the stretching apparatus may be included in the conventional honeycomb structural apparatus together with the foaming apparatus, or may be included in the honeycomb structural apparatus separately from the foaming apparatus, that is, alone.
  • two rotating belts in plan view face each other so that the interval therebetween gradually widens toward the exit part.
  • a plurality of vertical rods are arranged in a line in the longitudinal direction of the belt, and are sequentially infinitely moved in the direction of travel of the belt (that is, toward the exit portion) by the rotation of the respective rotating belts.
  • there is a heating section which heats the honeycomb structure which has already been cooled and cured in the tank.
  • honeycomb cells positioned along both sides of the honeycomb structure are caught by a plurality of vertical rods installed on the surfaces of the two rotating belts as the honeycomb structure enters the entry portion of the stretching apparatus. Progressing toward the exit, the cells constituting the honeycomb structure are stretched (eg transversely).
  • At least two exit rollers may be additionally included between the exit part of the drawing apparatus and the rotating belt to rotate the stretched honeycomb structure out of the extension part.
  • the degree of stretching (eg in the longitudinal direction) of the honeycomb structure can be adjusted by the difference between the entry speed of the honeycomb structure entering the entrance of the stretching device and the exit speed of the honeycomb structure due to the rotation of the exit roller.
  • the stretching apparatus extends in the tank the honeycomb structure that is currently being cured in the tank out of the forming and cooling chamber. It is for planar stretching of the honeycomb structure to the extent necessary during this cooling time, using what takes about 10 seconds before and after the honeycomb structure is cooled and hardened in the tank.
  • the stretching apparatus includes a pair of left and right, and a pair of upper and lower pairs of first stretching rollers that pick and stretch the left and right sides of the honeycomb structure from the forming and cooling chambers from the upper and lower portions.
  • the rotational circumferential direction of the first stretching roller is spread at an angle to allow the honeycomb structure to be stretched wider than the width of the honeycomb structure from the forming and cooling chamber.
  • a second stretching roller is further included in a pair of left and right, and a pair of top and bottom to further stretch the honeycomb structure under curing.
  • the rotational circumferential direction of the second stretching roller may be the same as or different from the rotational circumferential direction of the first roller (which may be larger or smaller).
  • the foaming step is preferably using a high pressure film extrusion foaming method.
  • the method of manufacturing a honeycomb structure of the present invention further includes a stretching step of extending the planar area of each honeycomb cell by stretching while applying heat to the honeycomb structure formed in the cooling and curing step, the stretching step is prepared of the present invention
  • the method may be applied together with the foaming step or may be applied separately to the foaming step.
  • the two rotating belts in plan view face each other so that the gap therebetween gradually widens toward the exit area.
  • a plurality of vertical rods are arranged in a line in the longitudinal direction of the belt, so that the apparatus is configured to sequentially move indefinitely in the advancing direction of the belt by the rotation of the respective rotating belts.
  • the method of manufacturing a honeycomb structure of the present invention uses an apparatus including at least two exit rollers to rotate in the direction of pushing the stretched honeycomb structure out of the exit zone between the exit zone and the rotating belt.
  • the degree of stretching (eg, in the longitudinal direction) of the honeycomb structure can be adjusted by the difference between the entry speed of the entered honeycomb structure and the exit speed of the honeycomb structure due to the rotation of the exit roller.
  • the step of stretching in the tank the honeycomb structure that is currently being cured in the tank out of the forming and cooling chamber is for planar stretching of the honeycomb structure to the extent necessary during this cooling time, using what takes about 10 seconds before and after the honeycomb structure is cooled and cured in the tank.
  • a pair of left and right, and a pair of upper and lower sides are used for the first stretching roller which picks up and stretches the left and right sides of the honeycomb structure from the forming and cooling chambers from the upper and lower portions.
  • the rotational circumferential direction of the first stretching roller is spread at an angle to allow the honeycomb structure to be stretched wider than the width of the honeycomb structure from the forming and cooling chamber.
  • a second stretching roller is further included in a pair of left and right, and a pair of top and bottom to further stretch the honeycomb structure under curing.
  • the rotational circumferential direction of the second stretching roller may be the same as or different from the rotational circumferential direction of the first roller (which may be larger or smaller).
  • the manufacturing cost of the final honeycomb structure can be reduced, and the size of the calculated honeycomb structure can be expanded in-line as desired.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a honeycomb structure manufacturing apparatus according to the prior art.
  • FIG. 2 is a structural diagram of a honeycomb structure forming block 15 used in the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic view of the honeycomb structure produced by the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a honeycomb structure manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram of a honeycomb structure manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of an internal configuration of the stretching unit 200 of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a side view of the internal configuration of the stretching unit 200 of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the internal configuration of the stretching unit 200 of FIG.
  • FIG. 9 is a plan view of a drawing unit 200 ′ according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of FIG. 9.
  • FIG. 1 shows an apparatus comprising an extruder 2 which enables the distribution of heat soluble material under a pressure by means of a coat-hanger die 3 in a wide width.
  • a forming and cooling chamber 4 for forming and cooling the honeycomb structured body is disposed, and this chamber is pressurized.
  • This forming and cooling chamber 4 is immersed in a tank 5 containing water 6.
  • a pulling device 7 composed of two rollers 8 which are driven in opposite directions to each other and acts on two surfaces of the honeycomb structure 9 is arranged.
  • the joining apparatus 10 which continuously joins the two cover sheets 12 supplied from the two reels 13 so as to form a skin on the two surfaces of the honeycomb structure 9. Is arranged.
  • this bonding apparatus 10 there is a cutting device 14 for cutting a honeycomb structure in a direction crossing the extrusion direction to make a plate.
  • Die 3 includes block 15 shown in detail in FIG. 2. At the center of the block 15 where the heat soluble material is discharged in a viscous state, vertical parallel slots 16 are arranged, each slot 16 being formed between two neighboring conical components 17. The apex of the conical part is directed upstream.
  • These conical parts 17 are made of a heat insulating material having good mechanical properties such as polyimide and are covered with a heat transfer material based on, for example, gold, silver or copper, in the region immediately before the slot. Each conical part 17 may be provided with heating means. Since the slots 16 are parallel, these slots can form a parallel sheet 31.
  • the honeycomb structure is molded through two outlet forming assemblies 18.
  • This outlet forming assembly 18 is connected to the conical components 17 of the die to enable overlapping of the conical components 17 in any vertical position of the outlet molding assembly 18 relative to the die and to ensure sealing of the hydraulic circuit. It has complementary conical portions 19.
  • Each outlet forming assembly 18 is mounted adjustable in the vertical direction to the die 3 so that the thickness of the structure in the direction of the cell of the honeycomb structure to be formed can be adjusted.
  • honeycomb structure such as that shown in FIG. 3 can be made.
  • the honeycomb structure thus made can be used in various applications such as building panels, plywood internal fillers, insulation materials, and the like.
  • FIG. 4 shows that the foam part 100 is located between the extruder 2 and the outlet forming assembly 18 of FIG. 1.
  • the raw material is extruded in the extruder 2
  • the raw material is foamed and extruded into the die 3.
  • a high pressure film extrusion foaming device is applied to the foam part 100. It is also possible to use a foam sensor according to the CO 2 method using a material such as methane, propane. As such, by foaming and extruding the raw material, it is possible to calculate a lighter honeycomb structure with a lighter weight while having the same performance as that of the existing honeycomb structure.
  • the honeycomb structure 9 formed by cooling in the tank 5 in FIG. 1 is heated again to the formed honeycomb structure 9 before entering the bonding apparatus 10 in the transverse direction and the longitudinal direction. It extends in the direction and includes a stretching portion 200 to expand the planar area.
  • This drawing part 200 may be provided with the foaming machine 100 of FIG. 4, or may be provided separately. By this stretching portion 200 it is possible to manufacture a variety of planar honeycomb structure.
  • 6 to 8 are plan and side schematic views for describing in detail specific embodiments of the stretched portion 200.
  • the stretching portion 200 has an entry portion into which the honeycomb structure before the stretching (that is, a honeycomb structure 9 formed in the tank 5) and an exit portion from which the stretched honeycomb structure 9 ′ exits.
  • exiting rollers 205 and 206 which rotate in the direction to push the stretched honeycomb structure 9' out of the drawing part 200.
  • exit rollers 205 and 206 rotate in different directions in contact with the upper and lower portions of the stretched honeycomb structure 9 '.
  • FIG. 8 illustrating the operation of the stretching unit 200.
  • the honeycomb structure 9, which is cured in the tank 5 and forms a shape, is vertically installed on the surfaces of both rotating belts 201 and 201 'while being heated by the heating unit 207 as it enters the entrance of the stretching unit 200.
  • the rods 204, 204 ' are hooked with honeycomb cells located along both sides of the honeycomb structure. Since the rotating belts 201 and 201 ', which are gradually spaced from both sides toward the exit portion, continue to rotate, the cells on both sides of the honeycomb structure 9 are sequentially placed on the vertical rods 204 and 204'. As it catches, it proceeds towards the exit.
  • the cells on both sides of the honeycomb structure 9 are pulled in the transverse direction while the vertical rods 204 and 204 'are sequentially heated toward the exit portion by the rotation of the two rotating belts 201 and 201'.
  • the honeycomb structure 9 is stretched in the transverse direction.
  • longitudinal stretching is based on the difference between the entry speed of the honeycomb structure 9 entering the entry portion of the extension portion 200 and the exit speed due to the rotation of the rollers 205 and 206 located at the exit portion of the extension portion 200. Is possible by That is, when the exiting speed of the stretched honeycomb structure 9 'is higher than the entry speed of the honeycomb structure 9 due to the rotation of the exit rollers 205 and 206, the degree of stretching in the longitudinal direction of the honeycomb structure 9 is increased. Can be adjusted.
  • a pair of stretching rollers 208-1, 209-1, 208 ′-1, 209 ′-1 which stretches the honeycomb structure 9 from the left and right on the rear side of the pulling device 7, is a honeycomb structure.
  • the left side and the right side of (9) are picked up and extended from an upper part and a lower part.
  • the circumferential direction in which the pair of left and right stretching rollers 208-1, 209-1 (208'-1, 209'-1) rotate is an angle wider than the width W1 of the honeycomb structure 9 entering the entry portion.
  • the honeycomb structure 9 is further expanded by the rotation of the pair of left and right stretching rollers 208-1, 209-1 (208'-1, 209'-1).
  • the second stretching rollers 208-2 and 209-2 and 208'- 2, 209'-2 rotates up and down, and further extends the honeycomb structure 9 more widely at the left and right sides.
  • the rotational circumferential direction of the second stretching roller may be the same as the rotational circumferential direction of the first stretching rollers 208-1, 209-1, 208 ′-1, 209 ′-1, and is wider or wider at a greater angle. You can also pry at a narrow angle. This depends on the degree to which the honeycomb structure is to be drawn.
  • the description of the third, fourth, ... stretching rollers provided after the second stretching roller is omitted.
  • both the transverse and longitudinal stretching of the honeycomb structure can be made by the stretching roller described above.
  • the stretching is performed while the honeycomb structure 9 is still soft while curing is performed in the cooling water contained in the tank 5, a separate heating part is not required.

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Abstract

본 발명은, 종래에 공지된 각종 벌집 구조체 제조 방법 및 장치를 개량하여, 최종 산출되는 벌집 구조체의 성능은 동일하면서도 무게는 가볍게 만들어 원가를 절감하기 위하여 발포장치 및 발포 단계가 추가되며, 하나의 장치와 공정으로써, 산출되는 벌집 구조체를 연신하여 그 크기를 원하는대로 확대킬 수 있는 연신장치 및 연신 단계가 추가되는, 벌집 구조체 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

벌집 구조체 제조 장치 및 방법
본 발명은 벌집 구조체(honeycomb structure)를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 동일한 성능 대비 무게가 가볍고 원료가 절감되도록 하는 수단 및 벌집 셀의 크기를 임의의 크기로 연신하여 확장시키는 수단을 포함하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
벌집 또는 허니콤 구조체는 각종 패널에 내장되거나 그 자체로서 하나의 구조체를 이루는 것으로서, 소정 두께(나비)의 판재가 서로 접합 또는 일체 형성되어 각각 벌집 셀을 구성하고 있다(도 3 참조).
이러한 벌집 구조체 또는 그 제조방법 등에 관하여 몇 가지 선행기술들이 있다.
대한민국 공개특허 제1992-0014594호(열가소성 수지제의 벌집 구조의 단면재, 단면재의 압출헤드 및 그 제조방법)는 압출헤드로부터 열가소성 수지를 배출시켜서, 양측 단면 사이에 거의 수직으로 분할되는 벌집 형태(엄밀하게 말하면 격벽 구조)를 형성하기 위한 기술로서, 도 3에 따른 육각 벌집 구조체를 제조하기 위한 장치를 개시하는 것은 아니다.
대한민국 공개특허 제1998-701343호(벌집형 패널에 사용하기 위한 벌집형 코어의 형성 방법 및 장치)는 종이나 카드보드와 같은 셀룰로스 재료로 이루어진 변형 가능한 재료로 형성된 종이나 카드보드와 같은 웨브 또는 판에, 아교 분출 노즐에 의해 도포되는 아교 스트립을 연속해서 혹은 다른 방식으로 연장하게 제공하고, 상기 아교 스트립을 하나 위에 하나가 장착될 두 개의 판마다 그들 판의 같은 방향의 면들에 측방으로 규칙적으로 상호 엇갈리는 방식으로 배치하여, 상기 판들이 상호 국부적으로 접착될 수 있도록 상기 판들을 상호 압축하도록 한다. 이 기술은 두 개의 판과 판 사이에 사실상의 사다리꼴 형상의 격벽을 형성하는 기술에 관한 것이다.
현재 권리 소멸 상태인 대한민국 등록특허 제10-538474호(열 가용성 재료로 된 허니콤 구조체를 제조하는 방법 및 장치)에는, 열 가용성 재료를 압출하여 허니콤 구조를 형성하고 이를 냉각 및 경화하여 허니콤 구조체(판재)를 형성하고 그 표면에 스킨을 접착하고 필요한 크기로 절단하는 자동화 장치에 대해서 개시되어 있다. 이 기술은 육각형 형상의 허니콤 구조체가 롤러에 의해서 전달되는 판재의 형태로 제조되면 허니콤 구조의 형성 후에 필요에 따라 판재를 부착하는 방식을 채택하고 있다.
본 발명의 목적은, 종래에 공지된 각종 벌집 구조체 제조 방법 및 장치를 개량하여, 최종 산출되는 벌집 구조체의 성능은 동일하면서도 무게는 가볍게 만들어 원가를 절감하며, 하나의 장치와 공정으로써, 산출되는 벌집 구조체를 연신하여 그 크기를 원하는대로 확대킬 수 있는 벌집 구조체 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1특징에 따른 벌집 구조체 제조 장치는, 압력 하에서 열 가용성 재료를 코트 행어 다이에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출할 수 있게 하는 압출기와, 압출기를 통해 송출된 재료로부터 벌집 구조체로 성형하는 출구 성형 조립체와, 성형된 벌집 구조체를 냉각 및 경화하기 위한 성형 및 냉각 체임버를 포함하는 종래의 벌집 구조체 제조 장치를 이용한다.
본 발명에 따른 발포 구조체 제조 장치의 한 구현형태에 따르면, 상기 압출기와 출구 성형 조립체 사이에 발포장치가 연결되어, 상기 압출기에서 원료가 압출될 때에 이 원료가 발포되어서 상기 출구 성형 조립체 내로 압출되도록 한다. 이 때 발포장치는 고압의 필름 압출 발포 장치인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 발포 구조체 제조 장치의 다른 구현형태에 따르면, 상기 성형 및 냉각 체임버로부터 형성된 벌집 구조체에 다시 열을 가하면서 연신하여 각 벌집 셀의 평면적을 넓히는 연신장치가 추가로 포함된다. 이 연신장치는 상기 발포장치와 함께 종래의 벌집 구조체 제조장치에 포함될 수도 있고, 상기 발포장치와 별도로, 즉, 단독으로 벌집 구조체 제조장치에 포함될 수도 있다.
상기 연신장치에는 연신 전의 벌집 구조체가 들어가는 진입부와 연신완료된 벌집 구조체가 나가는 퇴출부와의 사이에, 평면에서 봤을 때 두 개의 회전 벨트가, 그 사이의 간격이 퇴출부 쪽으로 갈수록 점차 넓어지도록 대향 설치되어 있고, 각 회전 벨트의 표면에는 다수의 수직 봉이 벨트의 길이 방향으로 일렬로 배열되어, 상기 각 회전 벨트의 회전에 의해서 벨트의 진행방향으로(즉, 퇴출부 쪽으로) 순차적으로 무한 이동한다. 또한, 연신부의 진입부에 인접한 임의의 상부 위치에는 탱크에서 이미 냉각되어 경화된 벌집 구조체에 다시 열을 가하는 가열부가 있다.
이로써, 연신장치의 진입부로 벌집 구조체가 들어가면서 상기 양측 회전 벨트의 표면에 설치된 다수의 수직 봉에 상기 벌집 구조체의 양측변을 따라 위치하고 있는 벌집 셀들이 걸리게 되어, 두 회전 벨트의 회전에 의해서 수직 봉들이 퇴출부 쪽으로 순차 진행하면서 벌집 구조체를 구성하고 있는 셀들이 (예컨대, 횡방향으로) 연신된다.
또한, 상기 연신장치의 퇴출부와 회전 벨트 사이에는, 연신된 벌집 구조체를 연신부 밖으로 밀어 내는 방향으로 회전하는 적어도 두 개의 퇴출 롤러가 추가로 포함될 수 있다. 이로써, 연신장치의 진입부로 진입된 벌집 구조체의 진입 속도와, 상기 퇴출 롤러의 회전에 의한 벌집 구조체의 퇴출 속도의 차이에 의해서 벌집 구조체의 (예컨대, 종방향으로의) 연신 정도가 조절될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발포 구조체 제조 장치의 다른 구현형태에 따르면, 상기 연신장치는 상기 성형 및 냉각 체임버에서 나와서 현재 탱크 내에서 경화 중에 있는 벌집 구조체를 탱크 내에서 연신한다. 탱크 내에서 벌집 구조체가 냉각되어 경화되는 데에 대략 10초 전후의 시간이 걸리는 것을 이용하여, 이 냉각 시간 동안에 필요한 정도로 벌집 구조체를 평면 연신하기 위한 것이다.
이 연신 장치에는, 성형 및 냉각 체임버에서 나온 벌집 구조체의 좌측변 및 우측변을 상부 및 하부에서 집어서 연신하는 제1 연신 롤러가 좌우 1쌍, 상하 1조 포함된다. 이 제1 연신 롤러의 회전 원주방향은 성형 및 냉각 체임버에서 나온 벌집 구조체의 폭보다 더 넓게 벌집 구조체가 연신될 수 있도록 하는 사잇각으로 벌어져 있다.
또한, 상기 제1 연신 롤러에 이어서, 제2의 연신 롤러가 좌우 1쌍, 상하 1조 추가로 포함되어서 경화 중에 있는 벌집 구조체를 더 추가적으로 연신할 수 있다. 상기 제2 연신 롤러의 회전 원주방향은 상기 제1 롤러의 회전 원주방향과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다(더 크거나 더 작을 수 있음).
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2특징에 따른 벌집 구조체 제조 방법은, 압력 하에서 열 가용성 재료를 다이에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출하는 압출 단계와, 압출 단계에서 송출된 재료로부터 벌집 구조체로 성형하는 단계와, 성형된 벌집 구조체를 냉각 및 경화하기 위한 단계를 포함하는 벌집 구조체 제조 방법을 이용하여, 상기 압출 단계와 성형 단계 사이에 발포 단계가 시행되어 원료 압출시에 이 원료를 발포시켜서 상기 성형 단계로 투입한다.
상기 발포 단계는 고압 필름 압출 발포 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 벌집 구조체 제조 방법은, 상기 냉각 및 경화 단계에서 형성된 벌집 구조체에 다시 열을 가하면서 연신하여 각 벌집 셀의 평면적을 넓히는 연신 단계가 추가로 포함되는데, 이 연신 단계는 본 발명의 제조 방법에 상기 발포 단계와 함께 적용될 수도 있고, 발포 단계와 별도로 각기 단독으로 적용될 수도 있다.
상기 연신 단계에서는, 연신 전의 벌집 구조체가 들어가는 진입 영역과 연신완료된 벌집 구조체가 나가는 퇴출 영역과의 사이에, 평면에서 봤을 때 두 개의 회전 벨트가, 그 사이의 간격이 퇴출 영역 쪽으로 갈수록 점차 넓어지도록 대향 설치되어 있고; 각 회전 벨트의 표면에는 다수의 수직 봉이 벨트의 길이 방향으로 일렬로 배열되어, 상기 각 회전 벨트의 회전에 의해서 벨트의 진행방향으로 순차적으로 무한 이동하도록 구성된 장치를 이용한다. 이 장치를 이용하여서, 상기 진입 영역으로 벌집 구조체가 들어가면서 상기 양측 회전 벨트의 표면에 설치된 다수의 수직 봉에 상기 벌집 구조체의 양측변을 따라 위치하고 있는 벌집 셀들이 걸리게 되어, 두 회전 벨트의 회전에 의해서 수직 봉들이 퇴출 영역 쪽으로 순차 진행하면서 벌집 구조체를 구성하고 있는 셀들이 (예컨대, 횡방향으로) 연신된다.
추가적으로, 본 발명의 벌집 구조체 제조 방법은, 상기 퇴출 영역과 회전 벨트 사이에, 연신된 벌집 구조체를 퇴출 영역 밖으로 밀어 내는 방향으로 회전하도록 적어도 두 개의 퇴출 롤러가 포함된 장치를 이용하여, 진입 영역으로 진입된 벌집 구조체의 진입 속도와, 상기 퇴출 롤러의 회전에 의한 벌집 구조체의 퇴출 속도의 차이에 의해서 벌집 구조체의 (예컨대, 종방향으로의) 연신 정도를 조절할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발포 구조체 제조 방법의 다른 구현형태에 따르면, 상기 성형 및 냉각 체임버에서 나와서 현재 탱크 내에서 경화 중에 있는 벌집 구조체를 탱크 내에서 연신하는 단계가 포함된다. 이 단계는, 탱크 내에서 벌집 구조체가 냉각되어 경화되는 데에 대략 10초 전후의 시간이 걸리는 것을 이용하여, 이 냉각 시간 동안에 필요한 정도로 벌집 구조체를 평면 연신하기 위한 것이다.
이 연신 단계를 위해서, 성형 및 냉각 체임버에서 나온 벌집 구조체의 좌측변 및 우측변을 상부 및 하부에서 집어서 연신하는 제1 연신 롤러가 좌우 1쌍, 상하 1조 사용된다. 이 제1 연신 롤러의 회전 원주방향은 성형 및 냉각 체임버에서 나온 벌집 구조체의 폭보다 더 넓게 벌집 구조체가 연신될 수 있도록 하는 사잇각으로 벌어져 있다.
또한, 상기 제1 연신 롤러에 이어서, 제2의 연신 롤러가 좌우 1쌍, 상하 1조 추가로 포함되어서 경화 중에 있는 벌집 구조체를 더 추가적으로 연신할 수 있다. 이때 제2 연신 롤러의 회전 원주방향은 상기 제1 롤러의 회전 원주방향과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다(더 크거나 더 작을 수 있음).
이상에서 설명한 상기 특징 및 그 밖의 특징에 대해서는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통해서 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 최종 산출되는 벌집 구조체의 제조 원가를 절감하며, 산출되는 벌집 구조체의 크기를 인라인으로 원하는대로 확대킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 벌집 구조체 제조 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 장치에 사용되는 벌집 구조체 성형 블록(15)의 구조도이다.
도 3은 도 1의 장치에 의해 산출되는 벌집 구조체의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 벌집 구조체 제조 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 벌집 구조체 제조 장치의 개념도이다.
도 6은 도 5의 연신부(200)의 내부 구성의 평면도이다.
도 7은 도 5의 연신부(200)의 내부 구성의 측면도이다.
도 8은 도 5의 연신부(200)의 내부 구성의 작용을 설명하는 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 연신부(200')의 평면도이다.
도 10은 도 9의 평면도이다.
도 1은 종래의 벌집 구조체 제조 장치의 일례를 나타내는 것으로서, 종래기술의 설명 란에서 소개한 국내 특허 10-538474호에 관한 것이다.
도 1은, 압력 하에서 열 가용성 재료를 코트 행어 다이(coat-hanger die)(3)에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출할 수 있게 하는 압출기(2)를 포함하는 장치를 나타낸다.
다이(3)의 하류측에는, 벌집 구조체를 성형 및 냉각시키기 위한 성형 및 냉각 체임버(4)가 배치되어 있고, 이 체임버는 가압된다. 이 성형 및 냉각 체임버(4)는 물(6)을 담고 있는 탱크(5)에 잠겨 있다. 이 성형 및 냉각 체임버(4)의 후방에는, 서로 반대방향으로 구동되고 벌집 구조체(9)의 2개의 면에 각각 작용하는 2개의 롤러(8)로 구성된 당김 장치(7)가 배치되어 있다. 탱크(5)의 하류측에는, 벌집 구조체(9)의 2개의 면에 스킨을 형성하기 위해, 2개의 릴(13)로부터 공급되는 2개의 커버 시트(12)를 연속적으로 접합하는 접합 장치(10)가 배치되어 있다. 이 접합 장치(10)의 하류측에는 압출 방향을 가로지르는 방향으로 벌집 구조체를 절단하여 판재를 만들기 위한 절단 장치(14)가 있다.
다이(3)는 도 2에 상세히 도시된 블록(15)을 포함한다. 열 가용성 재료가 점성 상태로 송출되는 블록(15)의 중앙부에는, 수직의 평행한 슬롯(16)들이 배치되어 있고, 각각의 슬롯(16)은 이웃하는 2개의 원뿔형 부품(17) 사이에 형성되어 있으며, 그 원뿔형 부품의 정점은 상류측으로 향하여 있다. 이들 원뿔형 부품(17)은 폴리이미드와 같은 양호한 기계적 성질을 가지는 단열 재료로 만들어져 있고, 슬롯 바로 앞의 구역에서, 예를 들어, 금, 은 또는 구리를 기초로 한 열 전달 재료로 덮여 있다. 각각의 원뿔형 부품(17)은 가열 수단을 구비할 수도 있다. 슬롯(16)들이 평행하므로, 이들 슬롯은 평행한 시트(31)를 형성할 수 있다.
도 1에서 벌집 구조체는 2개의 출구 성형 조립체(18)를 통해 성형된다. 이 출구 성형 조립체(18)는, 다이에 대한 출구 성형 조립체(18)의 어떠한 수직 위치에서도 원뿔형 부품(17)의 겹침을 가능하게 하고 수압 회로의 밀봉을 보장하도록 다이의 원뿔형 부품(17)들에 상보적인 원뿔형 부분(19)들을 가지고 있다. 각 출구 성형 조립체(18)는 형성되는 벌집 구조체의 셀의 방향에서 그 구조체의 두께가 조절될 수 있도록 다이(3)에 수직방향으로 조절 가능하게 장착되어 있다.
이러한 도 1 및 도 2의 구성에 의해, 도 3에 도시된 것과 같은 벌집 구조체가 만들어질 수 있다. 이렇게 만들어진 벌집 구조체를 건축용 패널, 합판용 내부 충전재, 단열재 등의 용도로 다양하게 사용할 수 있다.
도 4는 도 1의 압출기(2)와 출구 성형 조립체(18) 사이에 발포부(100)가 위치하는 것을 나타낸다. 여기에서, 압출기(2)에서 원료가 압출될 때에 이 원료가 발포되어서 다이(3) 내로 압출된다.
본 발명에서는 기본적으로, 판재로 구성되는 벌집 구조체를 만들기 위한 것이므로 상기 발포부(100)에는 고압의 필름 압출 발포 장치가 적용된다. 또한, 메탄, 프로판 등의 재료를 이용하는 CO2 방식에 의한 발포 장치를 사용하는 것도 가능하다. 이와 같이, 원료를 발포하여 압출함에 의해서 기존의 벌집 구조체와 동일한 성능을 가지면서도 무게는 더 가벼운 벌집 구조체를 산출할 수 있게 되어 원가 절감의 효과를 가져올 수 있다.
한편, 도 5의 실시예에서는 도 1에서 탱크(5)에서 냉각되어 형성된 벌집 구조체(9)가 접합 장치(10)에 들어가기 전에 이 형성된 벌집 구조체(9)에 다시 열을 가하면서 횡방향 및 종방향으로 연신하여 그 평면적을 넓히는 연신부(200)가 포함된다. 이 연신부(200)는 도 4의 발포기(100)와 함께 설치되어도 되고 별도로 설치되어도 된다. 이 연신부(200)에 의해서 다양한 평면적의 벌집 구조체를 제조할 수 있게 된다.
도 6 ~ 도 8은 연신부(200)의 특정 실시형태에 대해서 구체적으로 설명하기 위한 평면 및 측면 개략도이다.
도 6에서, 연신부(200)에는 연신 전의 벌집 구조체(즉, 탱크(5)에서 형태가 이루어진 벌집 구조체(9))가 들어가는 진입부와 연신완료된 벌집 구조체(9')가 나가는 퇴출부가 있다.
연신부(200)의 진입부와 퇴출부 사이에는, 평면에서 봤을 때 두 개의 회전 벨트(201, 201')가 그 사이의 간격이 퇴출부 쪽으로 갈수록 점차 넓어지도록 대향 설치되어 있다. 각 회전 벨트의 표면에는 다수의 수직 봉(204, 204')이 일렬로 배열되어 있다. 도 7에서 보면 이 수직 봉(204, 204')이 각 해당 회전 벨트(201, 201') 위에 어떻게 설치되어 있는지 알 수 있다. 각 수직 봉(204, 204')은 각 회전 벨트(201, 201')의 회전시에 회전 벨트의 진행방향으로(즉, 퇴출부 쪽으로) 순차적으로 무한 이동하게 된다.
연신부(200)의 진입부에 인접한 임의의 상부 위치에는 도 5의 탱크(5)에서 경화된 벌집 구조체(9)에 다시 열을 가하는 가열부(207)가 있다.
연신부(200)의 퇴출부와 회전 벨트(201, 201') 사이에는 연신된 벌집 구조체(9')를 연신부(200) 밖으로 밀어 내는 방향으로 회전하는 퇴출 롤러(205, 206)가 있다. 도 7에서 보면 퇴출 롤러 205와 206이 연신완료된 벌집 구조체(9')의 상부와 하부에 접촉하여 각기 다른 방향으로 회전하는 것을 알 수 있다.
연신부(200)의 작용을 설명하는 도 8을 참조한다. 탱크(5)에서 경화되어 형태가 이루어진 벌집 구조체(9)는, 연신부(200)의 진입부로 들어가면서 가열부(207)에 의해 가열되면서 양측 회전 벨트(201, 201')의 표면에 각각 설치된 수직 봉(204, 204')에 그 벌집 구조체의 양측변을 따라 위치하고 있는 벌집 셀들이 걸리게 된다. 양쪽에서 퇴출부 쪽으로 점점 간격이 넓게 배치되어 있는 회전 벨트(201, 201')가 계속해서 회전하고 있기 때문에 벌집 구조체(9)의 양측변에 있는 셀들이 순차로 수직 봉(204, 204')에 걸리면서 퇴출부 쪽으로 진행하게 된다.
따라서 두 회전 벨트(201, 201')의 회전에 의해서 수직 봉(204, 204')들이 퇴출부 쪽으로 순차 진행하면서 가열되는 상태로 벌집 구조체(9)의 양변에 있는 셀들이 횡방향으로 잡아당겨지면서 벌집 구조체(9)가 횡방향으로 연신된다.
한편, 종방향 연신은 연신부(200)의 진입부로 진입된 벌집 구조체(9)의 진입 속도와 연신부(200)의 퇴출부에 위치한 롤러(205, 206)의 회전에 의한 퇴출 속도의 차이에 의해 가능하다. 즉, 퇴출 롤러(205, 206)의 회전에 의해서 벌집 구조체(9)의 진입 속도보다 연신된 벌집 구조체(9')의 퇴출 속도가 더 빠르게 되면 벌집 구조체(9)의 종방향으로의 연신 정도가 조절될 수 있다.
한편, 도 9(측면도) 및 도 10(평면도)에 나타낸 실시예에서는 도 1에서 탱크(5) 내에서 벌집 구조체(9)가 냉각되어 경화되는 데에 대략 10초 전후의 시간이 걸리는 것을 이용하여, 이 냉각 시간 동안에 필요한 정도로 벌집 구조체(2)의 평면 연신을 하는 제2실시예에 따른 연신부(200')를 도시한다. 이 연신부(200')는 마찬가지로, 도 4의 발포기(100)와 함께 설치되어도 되고 별도로 설치되어도 된다. 이 연신부(200')에 의해서 다양한 평면적의 벌집 구조체를 제조할 수 있게 된다.
도 9에서, 당김 장치(7)의 뒤 쪽에 벌집 구조체(9)를 좌우에서 연신하는 1쌍의 연신 롤러(208-1, 209-1)(208'-1, 209'-1)가 벌집 구조체(9)의 좌측변 및 우측변을 상부 및 하부에서 집어서 연신한다. 1쌍의 좌측 및 우측 연신 롤러(208-1, 209-1)(208'-1, 209'-1)가 회전하는 원주방향은 진입부에 들어간 벌집 구조체(9)의 폭 W1보다 더 넓은 각도로 벌어져 있기 때문에 벌집 구조체(9)는 1쌍의 좌측 및 우측 연신 롤러(208-1, 209-1)(208'-1, 209'-1)의 회전에 의해서 폭이 더 늘어나게 된다.
상기 1쌍의 좌측 및 우측 연신 롤러(208-1, 209-1)(208'-1, 209'-1)에 이어서, 제2의 연신 롤러(208-2, 209-2)(208'-2, 209'-2)가 상하로 회전하여 벌집 구조체(9)를 좌우측변에서 더 넓게 추가로 연신한다. 이 제2 연신 롤러의 회전 원주 방향은 상기 제1 연신 롤러(208-1, 209-1)(208'-1, 209'-1)의 회전 원주 방향과 같을 수도 있고 더 큰 각도로 벌어지거나 더 좁은 각도로 오무릴 수도 있다. 이는 벌집 구조체를 연신하고자 하는 정도에 따라 결정된다. 제2 연신 롤러 다음에는 제3, 제4,... 의 연신 롤러가 설치되는 것에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시예의 연신부(200')는 이상과 같이 설명한 연신 롤러에 의해 벌집 구조체의 횡방향 및 종방향 연신이 모두 이루어질 수 있다. 또한, 탱크(5)에 담긴 냉각용 물 속에서 경화가 이루어지는 중에 아직 벌집 구조체(9)가 연성인 상태에서 연신이 이루어지기 때문에 별도의 가열부가 필요치 않다.
이상의 설명은 본 발명의 사상을 예시적으로 이해하기 쉽게 설명한 것으로서, 본 발명의 기술적 범위를 정하고 있는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위 내지는 권리범위는 이하의 특허청구범위에 의해 정해지는 것이다. 따라서 당업자는 본 발명의 특허청구범위 내에서 다양한 구조, 형상, 조합을 통해서 여러가지 실시 형태를 도출할 수 있고, 이들도 모두 본 발명의 특허청구범위에 포함된다.

Claims (12)

  1. 압력 하에서 열 가용성 재료를 코트 행어 다이(3)에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출할 수 있게 하는 압출기(2)와, 압출기를 통해 송출된 재료로부터 벌집 구조체로 성형하는 출구 성형 조립체(18)와, 성형된 벌집 구조체를 냉각 및 경화하기 위하여 물(6)을 담고 있는 탱크(5)에 잠기도록 설치되는 성형 및 냉각 체임버(4)를 포함하는 벌집 구조체 제조 장치에 있어서,
    압출기(2)와 출구 성형 조립체(18) 사이에 발포수단이 연결되어서, 상기 압출기(2)에서 원료가 압출될 때에 이 원료가 발포되어서 상기 출구 성형 조립체(18) 내로 압출되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발포수단은 고압의 필름 압출 발포 장치인 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 성형 및 냉각 체임버(4)로부터 형성된 벌집 구조체를 연신하여 각 벌집 셀의 평면적을 넓히는 연신수단이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  4. 압력 하에서 열 가용성 재료를 코트 행어 다이(3)에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출할 수 있게 하는 압출기(2)와, 압출기를 통해 송출된 재료로부터 벌집 구조체로 성형하는 출구 성형 조립체(18)와, 성형된 벌집 구조체를 냉각 및 경화하기 위하여 물(6)을 담고 있는 탱크(5)에 잠기도록 설치되는 성형 및 냉각 체임버(4)를 포함하는 벌집 구조체 제조 장치에 있어서,
    상기 성형 및 냉각 체임버(4)로부터 형성된 벌집 구조체를 연신하여 각 벌집 셀의 평면적을 넓히는 연신수단이 포함되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 연신수단은 상기 성형 및 냉각 체임버(4)가 잠겨있는 탱크(5)에서 경화되어 나온 벌집 구조체를 연신하는 것으로서,
    연신 전의 벌집 구조체가 들어가는 진입부와 연신완료된 벌집 구조체가 나가는 퇴출부와의 사이에, 평면에서 봤을 때 두 개의 회전 벨트가, 그 사이의 간격이 퇴출부 쪽으로 갈수록 점차 넓어지도록 대향 설치되어 있고,
    진입부로 들어간 연신 전의 벌집 구조체에 열을 가하는 가열부가 설치되어 있고,
    각 회전 벨트의 표면에는 다수의 수직 봉이 벨트의 길이 방향으로 일렬로 배열되어, 상기 각 회전 벨트의 회전에 의해서 벨트의 진행방향으로(즉, 퇴출부 쪽으로) 순차적으로 무한 이동하고,
    연신수단의 진입부로 벌집 구조체가 들어가면서 상기 양측 회전 벨트의 표면에 설치된 다수의 수직 봉에 상기 벌집 구조체의 양측변을 따라 위치하고 있는 벌집 셀들이 걸리게 되어, 두 회전 벨트의 회전에 의해서 수직 봉들이 퇴출부 쪽으로 순차 진행하면서 벌집 구조체의 양측변에 있는 셀들이 연신되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연신수단의 퇴출부와 회전 벨트 사이에, 연신된 벌집 구조체를 연신부 밖으로 밀어 내는 방향으로 회전하는 적어도 두 개의 퇴출 롤러가 추가로 포함되어,
    연신수단의 진입부로 진입된 벌집 구조체의 진입 속도와, 상기 퇴출 롤러의 회전에 의한 벌집 구조체의 퇴출 속도의 차이에 의해서 벌집 구조체의 연신 정도가 조절되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 연신수단은 상기 성형 및 냉각 체임버(4)에서 나온 경화 중에 있는 벌집 구조체를 탱크(5) 내에서 연신하는 것으로서,
    성형 및 냉각 체임버(4)에서 나온 벌집 구조체(9)의 좌측변 및 우측변을 상부 및 하부에서 집어서 연신하는 제1 연신 롤러가 좌우 1쌍, 상하 1조 포함되는데,
    이 제1 연신 롤러의 회전 원주방향은 성형 및 냉각 체임버(4)에서 나온 벌집 구조체(9)의 폭보다 더 넓게 벌집 구조체가 연신될 수 있도록 하는 사잇각으로 벌어져 있는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 연신 롤러에 이어서, 제2의 연신 롤러가 좌우 1쌍, 상하 1조 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 연신 롤러의 회전 원주방향은 상기 제1 롤러의 회전 원주방향과 동일한 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 장치.
  10. 압력 하에서 열 가용성 재료를 다이에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출하는 압출 단계와, 압출 단계에서 송출된 재료로부터 벌집 구조체로 성형하는 단계와, 성형된 벌집 구조체를 냉각 및 경화하기 위한 단계를 포함하는 벌집 구조체 제조 방법에 있어서,
    상기 압출 단계와 성형 단계 사이에 발포 단계가 시행되어 원료 압출시에 이 원료를 발포시켜서 상기 성형 단계로 투입하는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 냉각 및 경화 단계에서 형성된 벌집 구조체를 연신하여 각 벌집 셀의 평면적을 넓히는 연신 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 방법.
  12. 압력 하에서 열 가용성 재료를 다이에 의해 넓은 폭으로 분포시켜 송출하는 압출 단계와, 압출 단계에서 송출된 재료로부터 벌집 구조체로 성형하는 단계와, 성형된 벌집 구조체를 냉각 및 경화하기 위한 단계를 포함하는 벌집 구조체 제조 방법에 있어서,
    상기 냉각 및 경화 단계에서 형성된 벌집 구조체를 연신하여 각 벌집 셀의 평면적을 넓히는 연신 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는, 벌집 구조체 제조 방법.
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