KR102212746B1 - 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재 - Google Patents

관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재에 관한 것으로서, 상세하게는 이중관 형태로 제작된 성형 몰드에 발포 폴리우레탄 폼을 주입한 다음 숙성 과정을 거친 후 성형 몰드의 내관을 배출시키고, 내관의 배출이 완료되면 외관을 제거하여 관 형태로 폴리우레탄 폼 단열재를 제작함으로써 로스율을 줄여 제작 단가를 절감시키도록 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재에 관한 것이다.

Description

관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재{APPARATUS FOR MANUFACTURING TUBULAR POLYURETHANE FOAM INSULATOR AND TUBULAR POLYURETHANE FOAM INSULATOR USING THEREOF}
본 발명은 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재에 관한 것으로서, 상세하게는 이중관 형태로 제작된 성형 몰드에 발포 폴리우레탄 폼을 주입한 다음 숙성 과정을 거친 후 성형 몰드의 내관을 배출시키고, 내관의 배출이 완료되면 외관을 제거하여 관 형태로 폴리우레탄 폼 단열재를 제작함으로써 로스율을 줄여 제작 단가를 절감시키도록 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재에 관한 것이다.
발포 폴리우레탄 폼(polyurethane foam; PUF)은 다른 합성수지에 비해 뛰어난 단열성능이 있는 것으로, 폴리우레탄 폼은 우레탄의 원료가 되는 이소시아네이트와 폴리올에 발포제와 촉매, 계면활성제 등을 혼합하여 반응시켜, 반응 중 발생하는 반응열에 의해 발포제가 기화되어 폼이 형성된 연질이나 경질의 제품을 얻을 수 있다.
이러한 발포 폴리우레탄 폼은 농수산물 포장용 상자, 건축용 판넬, 가전제품 포장재, 건축 내장재 및 단열재, 신발 밑창 등과 같이 다양한 분야에 사용되고 있다.
발포 폴리우레탄 폼은 이산화탄소를 이소시아네이트 초기중합체 기재 미세다공성 폴리우레탄 폼 제제의 수지측 또는 이소시아네이트측 중의 어느 하나 또는 둘 다에 용해시켜 제조된다.
발포 폴리우레탄 폼 제품의 제조 방법에는 저압 발포방식과 고압 발포방식으로 대별되며, 상기 저압 발포방식은 원료를 저압으로 노즐을 통하여 혼합실에 공급한 후 임펠러(Impeller)를 고속으로 회전시켜 혼합한 다음, 이를 몰드(Mold)에 주입하는 방식이 있으며, 상기 고압 발포방식은 원료를 노즐을 통하여 고압으로 분사하여 충돌력(Impingement Force)에 의해 혼합한 후, 이를 몰드에 주입하는 방식이 있다.
한편, 이러한 몰드는 국내 공개특허공보 제10-2017-0054753호, 국내 등록특허공보 제10-0757732호에 개시된 바와 같이 통상 직육면체 형태로 제조되거나, 상부 몰드와 하부 몰드로 나뉘어 제품을 제작하는 데, 열매체를 저장하거나 이송하는 관을 감싸는 단열재나 관 형태를 제작하기 위해서는 직육면체로 제작된 발포 폴리우레탄 폼을 재단기로 관형태로 재단하여 제작하기 때문에 재단에 의해 제거되는 부분이 모두 로스로 잡히고, 이로 인해 제조 단가가 상승되는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2017-0054753호 국내 등록특허공보 제10-0757732호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이중관 형태로 제작된 성형 몰드에 발포 폴리우레탄 폼을 주입한 다음 숙성 과정을 거친 후 성형 몰드의 내관을 배출시키고, 내관의 배출이 완료되면 외관을 제거하여 관 형태로 폴리우레탄 폼 단열재를 제작함으로써 로스율을 줄여 제작 단가를 절감시키도록 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 승하강되는 작업 테이블에 성형 몰드를 경사지도록 고정시킨 상태에서 내부 지름이 가변되는 가압 고정부로 성형 몰드를 고정한 상태에서, 작업 테이블과 동일한 경사를 가지도록 형성된 유압 실린더로 작업 테이블에 고정된 성형 몰드의 내관을 배출시킴으로써 단열재의 지름에 상관없이 성형 몰드에서 내관을 배출시키고, 내관 배출시 경사를 주어 내관이 용이하게 배출되도록 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
내관과 외관이 상호 이격되어 공간부를 갖는 이중관 형태로 제작되고, 상기 내관이 상기 외관 내부에서 슬라이딩되어 외부로 배출되는 성형 몰드와; 승하강 수단에 의해 높낮이가 조절되고, 상기 성형 몰드가 고정되는 작업 테이블과; 상기 작업 테이블의 상부에 설치되고, 방사상으로 설치된 복수의 고정용 유압 실린더로 상기 성형 몰드의 외관을 가압 고정하는 가압 고정부; 및 상기 작업 테이블의 전방에 설치되고, 배출용 유압 실린더의 피스톤을 전진시켜 상기 작업 테이블에 고정된 상기 성형 몰드의 내관을 외부로 배출하는 내관 배출부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 성형 몰드의 외관은 양단에 상기 공간부를 밀폐시키고, 중앙부에 상기 내관이 고정되도록 내관 고정홀이 형성된 원판 형태의 제 1수직 격벽이 구비되며, 2개로 나뉘어 상하로 분리되고, 상호 볼트 결합된다.
여기에서 또한, 상기 성형 몰드의 내관은 상기 내관 배출부의 배출용 유압 실린더의 피스톤에 의해 가압시 면접되도록 양단에 원판 형태의 제 2수직 격벽이 구비된다.
여기에서 또, 상기 작업 테이블은 상면에 상기 성형 몰드의 지름에 대응되도록 상기 작업 테이블에서 좌우 방향으로 이동되고, 상기 성형 몰드의 외관 저면을 고정하도록 한 쌍이 구비되는 제 1고정 지그와; 상면에 상기 성형 몰드의 길이에 대응되도록 상기 작업 테이블에서 전후 방향으로 이동되면서 상기 성형 몰드의 단부를 고정하는 제 2고정 지그가 구비된다.
여기에서 또, 상기 가압 고정부는 상기 성형 몰드를 안착시 미간섭되며 상기 작업 테이블을 따라 전후진되도록 설치되고, 중앙부에 상기 성형 몰드가 수납되는 수납홈이 형성되며, 상기 수납홈에 방사상으로 상기 배출용 유압 실린더가 설치되는 프레임과; 상기 프레임을 전후진시키는 이동용 유압 실린더로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 작업 테이블은 상기 성형 몰드가 경사를 가지며 고정되도록 하향 경사를 가지고, 상기 가압 고정부는 상기 작업 테이블의 고정용 유압 실린더는 상기 작업 테이블과 동일한 경사를 가지며 동일 선상에 설치된다.
본 발명의 다른 특징은,
상기의 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재에 따르면, 이중관 형태로 제작된 성형 몰드에 발포 폴리우레탄 폼을 주입한 다음 숙성 과정을 거친 후 성형 몰드의 내관을 배출시키고, 내관의 배출이 완료되면 외관을 제거하여 관 형태로 폴리우레탄 폼 단열재를 제작함으로써 로스율을 줄여 제작 단가를 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 승하강되고, 승하강되는 작업 테이블에 성형 몰드를 경사지도록 고정시킨 상태에서 내부 지름이 가변되는 가압 고정부로 성형 몰드를 고정한 상태에서, 작업 테이블과 동일한 경사를 가지도록 형성된 유압 실린더로 작업 테이블에 고정된 성형 몰드의 내관을 배출시킴으로써 단열재의 지름에 상관없이 성형 몰드에서 내관을 배출시키고, 내관 배출시 경사를 주어 내관이 용이하게 배출할 수 있어 다양한 지름의 제품을 제작하는 범용성을 가지면서도 제품 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치중 성형 몰드의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
도 8은 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재의 구성을 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치중 성형 몰드의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치(1)는 성형 몰드(10)와, 작업 테이블(20)과, 가압 고정부(30) 및 내관 배출부(40)로 구성된다.
먼저, 성형 몰드(10)는 금속이나 합성수지 재질로 내관(11)과 외관(13)이 상호 이격되어 내부에 공간부를 갖는 이중관 형태로 제작되고, 내관(11)이 외관(13) 내부에서 슬라이딩되어 외부로 배출된다.
그리고, 외관(13)은 양단에 공간부를 밀폐시키고, 중앙부에 내관(11)이 고정되도록 내관 고정홀(15a)이 형성된 원판 형태의 제 1수직 격벽(15)이 구비되며, 2개로 나뉘어 상하로 분리되고, 상호 볼트 결합된다.
또한, 내관(11)은 내관 배출부(40)의 배출용 유압 실린더(43)의 피스톤에 의해 가압시 면접되면서 외부로 밀리도록 양단에 원판 형태의 제 2수직 격벽(17)이 구비된다. 이때, 내관(11)의 제 2수직 격벽(17)은 내관 배출부(40)의 배출용 유압 실린더(43)의 압력에 변형되는 것을 방지하도록 내부에 지지판(미도시) 등이 구비되는 것이 바람직하다.
계속해서, 작업 테이블(20)은 제 1승하강 수단(21)에 의해 높낮이가 조절되고, 성형 몰드(10)가 고정된다. 이때, 작업 테이블(20)은 성형 몰드(10)의 내관(11)을 용이하게 배출하고, 내관(11) 배출시 성형 몰드(10)가 파손되는 것을 방지하도록 성형 몰드(10)가 경사(약 2~5°)를 가지며 고정되도록 하향 경사를 가지는 것이 바람직하고, 제 1승하강 수단(21)은 볼스크류와 모터에 의한 승하강, 래크 기어와 피니언 기어에 의한 승하강, 유압 또는 공압에 의한 승하강이 이루어질 수 있다.
그리고, 작업 테이블(20)은 상면에 성형 몰드(10)의 지름에 대응되도록 작업 테이블(20)에서 좌우 방향으로 레일 또는 LM 가이드를 따라 이동되고, 성형 몰드(10)의 외관 저면을 고정하도록 한 쌍이 구비되는 제 1고정 지그(23)와, 상면에 성형 몰드(10)의 길이에 대응되도록 작업 테이블(20)에서 전후 방향으로 레일 또는 LM 가이드를 따라 이동되면서 성형 몰드(10)의 단부를 고정하는 제 2고정 지그(25)가 구비된다. 이때, 제 1고정 지그(23)는 성형 몰드(10)의 외관(13)과 밀착되도록 곡면이 형성되고, 파손과 미끄럼을 방지하도록 고무나 합성수지 재질의 패드(P)가 부착되는 것이 바람직하고, 제 2고정 지그(25)는 성형 몰드(10)의 외관(13)이 파손되는 것을 방지하도록 고무나 합성수지 재질의 패드(P)가 부착되는 것이 바람직하다.
이어서, 가압 고정부(30)는 작업 테이블(20)의 상부에 설치되고, 방사상으로 설치된 복수의 고정용 유압 실린더(35)로 성형 몰드(10)의 외관(13)을 가압 고정한다. 이때, 가압 고정부(30)의 고정용 유압 실린더(35)는 성형 몰드(10)의 지름과 대응되도록 끝단이 라운드 형태로 제작되며, 성형 몰드(10)의 경사에 대응되어 각도가 조절되도록 힌지 결합되고, 성형 몰드(10)의 파손과 미끄럼을 방지하도록 고무나 합성수지 재질의 패드(P)가 부착되는 것이 바람직하다.
그리고, 가압 고정부(30)는 성형 몰드(10)를 안착시 미간섭되며 작업 테이블(20)의 측면을 따라 레일(R)에서 전후진되도록 설치되고, 중앙부에 성형 몰드(10)가 수납되는 수납홈(31a)이 형성되며, 수납홈(31a)에 방사상으로 고정용 유압 실린더(35)가 설치되는 프레임(31)과, H빔에 고정되어 프레임(31)을 전후진시키는 이동용 유압 실린더(33)로 구성된다.
한편, 내관 배출부(40)는 프레임(41) 형태로 작업 테이블(20)의 전방에 설치되고, 배출용 유압 실린더(43)의 피스톤을 전진시켜 작업 테이블(20)에 고정된 성형 몰드(10)의 내관(11)을 외부로 배출한다.
그리고, 배출용 유압 실린더(43)는 성형 몰드(10)의 내관(11)을 용이하게 배출하고, 내관(11) 배출시 성형 몰드(10)가 파손되는 것을 방지하도록 작업 테이블(20)과 동일한 경사를 가지며 동일 선상에 설치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이고, 도 8은 본 발명에 따른 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치 및 이를 이용하여 제조된 관형 폴리우레탄 폼 단열재의 구성을 나타낸 사시도이다.
먼저, 성형 몰드(10)를 조립한 상태에서 내부에 발포 폴리우레탄 폼을 주입한 다음 숙성 과정을 거친다. 이때, 성형 몰드(10)는 제조하고자 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재(3)의 지름과 내경보다 크게 형성하는 것이 바람직한데, 이는 추후 성형 몰드(10)를 제거한 다음 별도의 연마 과정을 통해 설계 치수만큼 표면을 깎아내어 표면을 매끄럽게 제작할 수 있다.
숙성 과정이 종료되면 성형 몰드(10)를 도 5에 도시된 바와 같이 작업 테이블(20)에 인양 장비를 이용하여 올려놓게 되는 데, 가압 고정부(30)의 이동용 유압 실린더(33)를 수축시켜 도면상 프레임(31)을 우측으로 이동시켜서 성형 몰드(10)와 미간섭되도록 하고, 작업 테이블(20)의 제 1고정 지그(23)와, 제 2고정 지그(25)의 위치를 조정하여 성형 몰드(10)를 안착 고정시킨다. 이때, 작업 테이블(20)의 높이를 조절하여 내관 배출부(40)의 배출용 유압 실린더(43)를 성형 몰드(10)의 내관(11)과 동일 선상으로 위치시킨다.
성형 몰드(10)가 안착 고정되면, 도 6에 도시된 바와 같이 가압 고정부(30)의 이동용 유압 실린더(33)를 신장시켜 도면상 프레임(31)을 좌측으로 이동시켜서 성형 몰드(10)의 중앙부에 위치하도록 한 다음, 각각의 고정용 유압 실린더(35)를 신장시켜 성형 몰드(10)의 외관(13)을 가압 고정시킨다. 이때, 가압 고정부(30)의 고정용 유압 실린더(35)의 끝단이 성형 몰드(10)의 지름과 대응되도록 라운드 형태로 제작되어 있고, 힌지 결합되어 있으며, 패드(P)가 부착되어 있기 때문에 성형 몰드(10)의 외관(13)의 파손을 방지하면서도 안정적으로 가압 고정시킬 수 있다.
성형 몰드(10)의 가압 고정이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이 내관 배출부(40)의 배출용 유압 실린더(43)의 피스톤을 전진(도면상 우측)시켜서 성형 몰드(10)의 내관(11)만을 배출시킨다. 이때, 작업 테이블(20)에 의해 성형 몰드(10)가 경사(약 2~5°)를 가지며 고정되고, 내관 배출부(40)의 배출용 유압 실린더(43) 역시 동일한 경사를 가지며 설치되어 있기 때문에 내관(11)을 가압시 성형 몰드(10)를 가압하는 힘과, 내관(11)을 밀어내는 힘이 수직으로 교차되지 않고, 이로 인해 내관(11)으로 집중되는 힘을 분산시켜 성형 몰드(10) 내부의 관형 폴리우레탄 폼 단열재(3)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
내관(11)의 배출이 완료되면, 상기의 역과정으로 성형 몰드(10)를 옮긴 다음, 외관(13)을 분리하여 내부의 관형 폴리우레탄 폼을 배출한다.
이후, 관형 폴리우레탄 폼의 연마 과정을 통해 도 8에 도시된 바와 같이 관형 폴리우레탄 폼 단열재(3)을 제조한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치
3 : 관형 폴리우레탄 폼 단열재
10 : 성형 몰드
20 : 작업 테이블
30 : 가압 고정부
40 : 내관 배출부

Claims (7)

  1. 내관과 외관이 상호 이격되어 공간부를 갖는 이중관 형태로 제작되고, 상기 내관이 상기 외관 내부에서 슬라이딩되어 외부로 배출되는 성형 몰드와;
    승하강 수단에 의해 높낮이가 조절되고, 상기 성형 몰드가 고정되는 작업 테이블과;
    상기 작업 테이블의 상부에 설치되고, 방사상으로 설치된 복수의 고정용 유압 실린더로 상기 성형 몰드의 외관을 가압 고정하는 가압 고정부; 및
    상기 작업 테이블의 전방에 설치되고, 배출용 유압 실린더의 피스톤을 전진시켜 상기 작업 테이블에 고정된 상기 성형 몰드의 내관을 외부로 배출하는 내관 배출부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 몰드의 외관은,
    양단에 상기 공간부를 밀폐시키고, 중앙부에 상기 내관이 고정되도록 내관 고정홀이 형성된 원판 형태의 제 1수직 격벽이 구비되며, 2개로 나뉘어 상하로 분리되고, 상호 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 몰드의 내관은,
    상기 내관 배출부의 배출용 유압 실린더의 피스톤에 의해 가압시 면접되도록 양단에 원판 형태의 제 2수직 격벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 작업 테이블은,
    상면에 상기 성형 몰드의 지름에 대응되도록 상기 작업 테이블에서 좌우 방향으로 이동되고, 상기 성형 몰드의 외관 저면을 고정하도록 한 쌍이 구비되는 제 1고정 지그와;
    상면에 상기 성형 몰드의 길이에 대응되도록 상기 작업 테이블에서 전후 방향으로 이동되면서 상기 성형 몰드의 단부를 고정하는 제 2고정 지그가 구비되는 것을 특징으로 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 고정부는,
    상기 성형 몰드를 안착시 미간섭되며 상기 작업 테이블을 따라 전후진되도록 설치되고, 중앙부에 상기 성형 몰드가 수납되는 수납홈이 형성되며, 상기 수납홈에 방사상으로 상기 배출용 유압 실린더가 설치되는 프레임과;
    상기 프레임을 전후진시키는 이동용 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 작업 테이블은,
    상기 성형 몰드가 경사를 가지며 고정되도록 하향 경사를 가지고,
    상기 가압 고정부는,
    상기 작업 테이블의 고정용 유압 실린더는 상기 작업 테이블과 동일한 경사를 가지며 동일 선상에 설치되는 것을 특징으로 하는 관형 폴리우레탄 폼 단열재 제조 장치.
  7. 삭제
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