KR101818596B1 - 강화패널 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강화패널 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층된 복수의 강화직물들을 연속적으로 길이방향으로 이동시키면서, 열간 압축 성형과 냉간 압축 성형을 순차적으로 실시하여 고강도의 강화패널을 연속적으로 성형하는 강화패널 성형장치에 관한 것이다.

Description

강화패널 성형장치{Reinforced panel forming apparatus}

본 발명은 강화패널 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층된 복수의 강화직물들을 연속적으로 길이방향으로 이동시키면서, 열간 압축 성형과 냉간 압축 성형을 순차적으로 실시하여 고강도의 강화패널을 연속적으로 성형하는 강화패널 성형장치에 관한 것이다.

최근 탄소섬유, 유리섬유 등의 강화직물을 압착 성형한 강화패널은, 철판에 대비하여 무게는 5배 정도 가벼운 반면, 10 배 이상의 인장강도를 가지며, 또 표면에 노출되는 독특한 패턴에 의해 미려한 외관을 겸비하므로, 그 활용성이 점차 증가하고 있다.

그런데, 상기 강화패널을 구성하는 강화직물은, 그 특성상 높은 인장강도를 갖지만, 항복점 이상의 응력이 가해지면 쉽게 파단되는 현상이 발생되므로, 고강도를 요구하는 구조물의 외벽 등에는 적용이 사실상 어렵다.

이를 해소하기 위해, 당분야에서는 상기 강화패드의 표면에 복합수지 등으로 보강층을 형성하여 보강층에 의해 적층된 강화패드의 취성강도가 보완되도록 하고 있으나, 이는 다중 사출을 통해 보강층을 형성하는 후공정이 별도 요구되므로 제작에 따른 부대비용의 상승을 초래한다.

한편, 종래 강화직물을 열간 압착시켜 강화패널을 성형함에 있어, 작업자가 재단된 복수의 강화직물을 적층하여 정렬한 다음, 상기 정렬된 강화직물을 열간 프레스 장치에 투입시켜 열간 압착 및 냉각을 통해 강화패널을 성형하고 있다.

즉, 작업자가 매공정마다 수작업으로 재단된 강화직물을 적층되게 정렬시켜 열간 프레스 장치에 투입하여야 하므로, 생산성이 현저히 떨어져 제작에 따른 부대비용이 과다하게 소요되는 문제점이 지적되고 있는 것이다.

한편, 이러한 문제점을 해소하기 위해 본 발명자는 대한민국 특허출원 제2015-0159577호를 통해 열간 압착롤러를 통해 적층된 강화직물들을 열간 압착하는 형태의 강화패널 성형 방법 및 장치를 제안한 바 있다.

이와 같이 열간 압착롤러를 통해 강화직물을 길이방향으로 이송시키면서 열간 압착하면 강화직물의 연속적인 공급과 열간 압축이 가능하고, 결과적으로 강화직물의 열간 압착을 통한 강화패널의 연속적인 생산이 가능하다.

그런데, 상기 열간 압착롤러를 통해 강화직물들을 직접 열간 압착한 결과, 열간 압착롤러에 의해 열간 압착된 부위의 직물패턴이 출구측으로 밀려서 흐트러지는 현상이 야기되었고, 이에 따라 이를 통해 성형된 강화패널의 외관 불량이 야기되는 문제점이 지적되었다.

(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 특개소61-279520호(1986. 12. 10)

(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 특개20117-246606호(2001. 09. 11)

(특허문헌 3) 공개특허공보 제10-2008-0016473호(2008. 02. 21)

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 적층된 강화직물들을 열간 압착 성형공정과 냉간 성형공정을 순차적으로 실시하여 고강도의 강화패널을 연속적으로 성형하고,

특히 열간 성형로 내에 강화직물 및 이를 통해 성형된 강화패널의 직물 패턴의 손상이나 변형 없이 균일한 압력으로 열간 압입하는 독특한 열간 가압구조를 부가하여, 치밀한 조직상태와 정형화된 패턴을 갖는 강화패널의 제작이 가능하도록 한 강화패널 성형장치를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 강화패널 성형장치는,

적층된 강화직물을 열간 압착시켜 적층된 강화직물들이 상호 열간 융착시켜 배출하는 열간 성형부와, 상기 열간 성형부를 통과하면서 열간 융착된 강화직물의 냉각시키는 냉간 성형부를 포함하여 구성되고,

상기 열간 성형부는, 적층된 강화직물의 열간 융착공간을 제공하는 열간 성형로와; 상기 열간 성형로 내에 상하 밀착되게 배치되어 열간 성형로를 통과하는 적층된 강화직물을 열간 압착하는 상부 열간 압착부와 하부 열간 압착부를 포함하여 구성되고,

상기 열간 성형부는, 상호 이격하여 배치된 복수의 열간 압착롤러와; 상기 열간 압착롤러들 사이에 견착되어 견착된 열간 압착롤러들을 따라 길이방향으로 무한 이동하는 열간 압착벨트; 및 상기 열간 압착롤러와 열간 압착벨트의 가열을 도모하는 전열히터를 포함하여 구성되어,

상기 상부 열간 압착부와 하부 열간 압착부 사이를 길이방향으로 통과하는 적층된 강화직물들은, 열간 압착벨트에 의해 면상 압착된 상태로 열간 융착되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 열간 압착롤러 사이에는 전열히터가 각각 배치되어, 전열히터에서 발산되는 전열에 의해 인접된 열간 압착롤러와, 상기 열간 압착롤러에 견착된 열간 압착벨트가 가열되도록 구성하고, 상기 전열히터는 발열면에 면상 발열편들이 폭방향으로 이격되게 배치된 형태로 이루어진다.

보다 바람직하게는, 상기 열간 압착롤러 사이에는 길이방향으로 이동하면서 면상 발열편에 의해 고온 가열되는 열간 압착벨트의 좌우 구간 온도를 좌우 폭방향으로 계측하는 구간 온도 계측모듈이 배치되고,

상기 구간 온도 계측모듈에 의해 계측된 열간 압착벨트의 좌우 폭방향 온도에 따라, 다음 구간의 열간 압착벨트의 가열을 도모하는 전열히터는 대응되는 위치의 면상 발열편의 온도를 조절하여서, 열간 압착벨트는 좌우 폭방향으로 균일한 온도를 유지하도록 구성한다.

그리고, 상기 열간 성형로의 입구부와 출구부의 상부와 하부에는 경사지게 공기를 토출하는 송풍 안내로를 형성하고, 상기 송풍 안내로에 열풍댐퍼를 연통되게 배치한다.

또한, 상기 냉간 성형부는, 열간 융착된 강화직물들의 표면과 이면에 각각 저온의 냉풍을 직접적으로 분사하여 냉각시키는 하나 이상의 냉풍 분사모듈과; 냉풍 분사모듈에 의해 1차 냉각된 강화직물들을 냉간롤러를 통해 냉간하는 하나 이상의 냉간 롤러모듈을 포함한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 적층된 강화직물의 열간 압축시켜 강화패널을 성형하는 열간 성형부와, 열간 압축에 의해 열간 성형된 강화패널을 냉각하는 냉간 성형부를 순차적으로 형성하여, 적층된 강화직물들을 연속적으로 길이방향으로 이동시켜 강화패널을 연속적으로 성형하도록 하고 있다.

이와 같이 강화직물의 연속적인 공급과 열간 및 냉간 성형을 통해 강화패널을 성형하면, 강화패널의 제작에 따른 연속성이 확보되므로 부대비용이 절감과 함께 생산성이 향상되므로, 양질의 강화패널을 저렴한 가격으로 시장에 공급하는 것이 가능하다.

특히, 본 발명에서는 상기 열간 융착되는 강화직물은 열간 압착롤러에 의해 국부적으로 열간 압착되지 아니하고, 열간 압착벨트에 의해 균일한 면압력으로 열간 압착된 관계로, 적층된 상태로 열간 융착된 강화직물들 사이에 치밀한 조직이 형성되고 또 열간 압착과정에 직조된 위사나 경사의 직물패턴이 변형되는 현상이 방지되어, 결과적으로 이를 통해 성형된 강화패널은 정형화된 직물패턴을 갖는다.

또한, 본 발명에서는 열간 성형부와 냉간 성형부 사이에 열간 융착된 강화직물들의 형상을 교정하는 형상 교정부를 형성하여, 이를 통해 성형된 강화패널은 평면이 아닌 돌출구간과 요입구간을 갖는 입체적인 형상을 갖도록 하고 있다.

따라서, 본 발명에 의해 성형된 강화패널은 지지강도의 한계성에 의해 적용이 어려웠던, 높은 지지강도를 요하는 다양한 구조물의 외벽이나 내장재 또는 지지체 등으로 활용될 수 있다.

도 1과 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치에 있어, 열간 성형부의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이고,
도 7은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치에 있어, 형상 교정부의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이고,
도 8 내지 도 10은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치에 있어, 냉간 성형부의 세부구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치에 있어, 열간 성형부의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이고, 도 7은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치에 있어, 형상 교정부의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 강화패널 성형장치에 있어, 냉간 성형부의 세부구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.

먼저, 본 발명에 의해 강화패널(20)로 성형되는 강화직물(10)은 강화 필름사를 직조하여 성형된 것으로, 상기 강화직물(10)에서 위사와 경사를 형성하는 강화 필름사는 일방향으로 정렬된 보강사들에 매트릭스 수지를 함침, 또는 도포시켜 매트릭스 수지에 의해 일방향으로 정렬된 보강사들이 정형화되게 고착된 형태로 이루어진다.

여기서, 상기 보강사는 카본사, 아라미드사, 유리 섬유사, 자기 강화 필름사 등이 채택되며, 상기 정렬된 보강사들의 고착을 도모하는 매트릭스 수지로는 PP나 PE, PET, PA, TPU, PC, PEEK 등의 다양한 열가소성 수지나, 열경화성 수지가 채택될 수 있다.

본 발명에서는 일 예로 일방향으로 정렬된 보강사인 카본사에 열간 용융된 매트릭스 수지인 PP 수지를 도포시켜, 냉각된 PP 수지에 의해 일방향으로 정렬된 카본사들이 정형화되게 고착된 강화 필름사를 연속적으로 성형하고 있다.

이러한 강화 필름사들을 필름 직물 제직기에서 직조시켜 강화직물(10)을 제작하고, 상기 강화직물(10)들은 공급롤러부(500)의 각 공급롤러(510)에 권취되고, 각 공급롤러(510)에 권취된 강화직물(10)들은 본 발명에 따른 강화패널 성형장치(1)에 적층된 상태로 일괄하여 투입되어 길이방향으로 이동하면서 고강도의 강화패널(20)로 연속하여 제작된다.

한편, 본 발명에 따른 강화패널 성형장치(1)는 복층으로 적층된 강화직물(10)들을 열간 압착하여 강화직물(10)들이 열간 융착시키는 열간 압착공정과, 상기 열간 압착된 강화직물을 냉각시켜 고형시키는 냉간 성형공정을 순차적으로 수행하여, 열간 융착된 강화직물들로 고형된 강화패널(20)을 연속적으로 제작한다.

상기 강화패널 성형장치(1)는, 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이 기본적으로 적층된 강화직물(10)을 열간 압착시켜 적층된 강화직물(10)들을 열간 융착시키는 열간 성형부(100)와, 상기 열간 성형부(100)를 통과하면서 열간 용융된 강화직물(10)들을 냉각시켜 고형의 강화패널(20)로 제작하는 냉간 성형부(300)를 포함한다.

본 실시예에서는 상기 열간 성형부(100)와 냉간 성형부(300) 사이에, 열간 성형부(100)를 통과하면서 열간 융착된 강화직물(10)들의 형상을 교정하는 형상 교정부(200)를 부가하여 배치하고 있다.

그리고, 성형이 완료된 강화패널(20)이 배출되는 냉간 성형부(300)의 출구측에는 승강부재(420)에 의해 승강하면서 성형된 강화패널(20)을 설정된 길이로 재단하는 재단부(400)를 배치하여서, 강화패널(20)를 설정된 길이로 재단하여 배출되도록 한다.

여기서, 상기 열간 성형부(100)는 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이 적층된 강화직물(10)의 열간 융착공간을 제공하는 터널형의 열간 성형로(110)를 포함하고, 상기 형상 교정부(200)는 열간 성형부(100)를 길이방향으로 통과하면서 열간 융착된 강화직물(10)들의 형상 교정공간을 제공하는 터널형의 형상 교정로(210)를 포함한다.

그리고, 상기 열간 성형로(110) 내에 고온의 열풍을 송풍하는 하나 이상의 열풍댐퍼(120)가 배치되어, 상기 열간 성형로(110) 내에는 열풍에 의해 고온의 열기가 잔류하도록 한다.

본 실시예에서는 도 3과 도 4a와 같이 상기 열간 성형로(110)의 입구부와 출구부의 상부와 하부에는 경사지게 공기를 토출하는 송풍 안내로(111)를 형성하고, 상기 송풍 안내로(111)에 열풍댐퍼(120)를 연통되게 배치하고 있다.

따라서, 상기 열풍댐퍼(120)를 통해 주입된 고온의 열풍은 각 송풍 안내로(111)를 통해 열간 성형로(110)의 입구부와 출구부의 상부와 하부에서 경사지게 토출되어서, 열간 성형로(110) 내부를 가열하는 한편, 열간 성형로(110)의 양측을 차폐하는 에어 차폐층을 형성함으로써, 열간 성형로(110)에 토출된 열풍이 외부로 유출되는 현상을 최소화한다.

본 발명에서는 이러한 강화패널 성형장치(1)를 구현함에 있어, 상기 열간 성형로(110) 내에 독특한 구조의 열간 압착구조를 배치하여, 열간 성형로(110)를 따라 길이방향으로 이동하는 적층된 강화직물(10)의 안정된 열간 압착을 도모하고, 특히 열간 압축과정에 정형화된 조직패턴으로 직조된 강화직물(10)의 조직패턴이 국부적으로 변형되는 현상이 억제되도록 하여, 이를 통해 성형된 강화패널(20)은 정형화된 조직패턴을 갖도록 한다.

상기 열간 성형로(110) 내에 배치되는 열간 압착구조는, 도 3 내지 도 6에서 보는 바와 같이 열간 성형로(110) 내에 상하 밀착되게 배치되는 상부 열간 압착유닛(130A)과, 하부 열간 압착유닛(130B)을 포함하는 열간 압착모듈(130)을 포함한다.

상기 각 열간 압착유닛(130A, 130B)은 열간 성형로(110) 내에 이격되게 배치되는 열간 압착롤러(131)들과; 상기 열간 압착롤러(131)들 사이에 견착되는 열간 압착벨트(132)와, 및 상기 열간 압착롤러(131) 사이에 배치되어 전열을 발생시켜 열간 압착롤러(131)와 열간 압착벨트(132)의 급속 가열을 도모하는 전열히터(133)를 포함한다.

상기 열간 압착롤러(131)들 중 어느 하나 이상의 열간 압착롤러는 이송모터(미도시)로부터 회전력을 제공받아 일방향으로 회전하도록 구성되어서, 열간 압착롤러(131)들 사이에 견착된 열간 압착벨트(132)를 길이방향으로 무한 이송시키는 기능을 수행한다.

상기 각 전열히터(133)는 도 6에서 보는 바와 같이 발열면에 면상 발열편(133a)들을 폭방향으로 이격되게 배치한 형태로 이루어져, 면상 발열편(133a)의 개별적인 발열에 의해 열간 압착롤러(131) 및 이를 견착한 열간 압착벨트(132)가 균일한 온도로 급속 가열이 이루어진다.

따라서, 상기 열간 성형로(110)를 길이방향으로 이동하는 적층된 강화직물(10)들은 열풍댐퍼(120)를 통해 토출되는 고온의 열풍에 의해 예열되고, 상기 예열된 강화직물(10)들은 열간 압착벨트(132)를 상호 밀착시킨 상부 열간 압착유닛(130A)과 하부 열간 압착유닛(130B) 사이를 통과하면서 열간 압착되어서, 적층된 강화직물(10)들은 상호 열간 융착된 상태를 형성한다.

본 실시예에 따르면, 상기 열간 압착벨트(132)는 우수한 열전도성과 내열성을 갖는 스테인레스 스틸, 아라미트 섬유, 또는 테프론으로 이루어져, 전열히터(133)에서 발산하여 전도되는 전열에 의해 고온으로 급속 가열되어서, 열간 압착벨트(132) 사이를 통과하는 적층된 강화직물(10)들을 열간 압착하면서 길이방향으로 이동시키게 된다.

이때, 상기 열간 융착되는 강화직물(10)은 열간 압착롤러에 의해 국부적으로 열간 압착되지 아니하고 열간 압착벨트(132)에 의해 균일한 면압력으로 열간 압착된 관계로, 적층된 상태로 열간 융착된 강화직물(10) 사이에 치밀한 조직이 형성되고 또 열간 압착과정에 직조된 위사나 경사의 직물패턴이 변형되는 현상이 방지되어, 결과적으로 이를 통해 성형된 강화패널은 정형화된 직물패턴을 갖는다.

그리고, 상기 전열히터(133)는 발열면에 제어유닛(미도시)의 제어에 의해 개별적인 온도로 가열되는 면상 발열편(133a)들이 폭방향으로 좌우로 이격되게 배치된 형태로 이루어져, 각 면상 발열편(133a)의 독립된 발열제어를 통해 이를 통과하는 열간 압착벨트(132)는 폭방향으로 구간 온도 조절이 가능하도록 한다.

여기서, 상기 면상 발열편(133a)은 저항 발열체인 니크롬으로 이루어지고, 각 면상 발열편은 제어유닛과 개별적으로 회로 구성되어서, 제어부의 제어에 의해 인가되는 전류에 의해 급속 가열이 도모된다.

또한, 상기 면상 발열편(133a)에 의해 고온 가열되는 열간 압착벨트(132)의 지점 온도를 좌우 폭방향으로 계측하는 구간 온도 계측모듈(140)을 배치하여서, 구간 온도 계측모듈(140)에 의해 계측된 열간 압착벨트(132)의 좌우 폭방향 온도에 따라 다음 구간의 열간 압착벨트(132)의 가열을 도모하는 전열히터(133)는 대응되는 위치의 면상 발열편(133a)의 온도를 조절하여서 열간 압착벨트(132)는 전체적으로 강화직물(10)의 융착에 최적의 온도를 유지한다.

즉, 본 발명에서는 구간 온도 계측모듈(140)을 구성하는 온도 계측센서(141)들을 통해 길이방향으로 이동하면서 적층된 강화직물(10)의 열간 압착을 도모하는 열간 압착벨트(132)의 폭방향 온도를 구간 계측하고, 상기 계측되는 열간 압착벨트(132)의 구간 온도에 따라 전열히터의 제어유닛은 해당 면상 발열편(133a)의 온도를 개별적으로 조절하여서, 열간 압착벨트(132)는 폭방향으로 좌우 편차 없이 적층된 강화직물의 열간 융착에 따른 최적의 온도를 균일하게 유지하도록 한다.

즉, 도 6에서 보는 바와 같이 제 1 구간에 배치된 온도 계측모듈의 각 온도 계측센서들에 의해 제 1 구간을 통과하여 제 2 구간으로 이동하는 열간 압착벨트의 좌우 양편의 온도가 낮게 계측되면, 제 2 구간에 배치된 전열히터는 좌우 양편에 배치된 면상 발열편의 온도를 상승시켜서 열간 압축벨트는 좌우 폭방향으로 적층된 강화직물들의 열간 압착에 최적의 온도를 유지하도록 한다.

그리하여, 상기 열간 압축모듈은 열간 압착벨트의 온도를 좌우 폭방향으로 개별 제어하여서, 열간 성형로를 따라 길이방향으로 이동하는 강화직물들을 좌우 온도편차 없이 열간 압착에 따른 최적의 온도로 열간 압착시켜서, 이들 강화직물들을 열간 융착시켜 배출하도록 한다.

한편, 상기 적층된 강화직물(10)을 열간 융착한 각 열간 압착모듈(130)의 열간 압착벨트(132)의 표면에는 강화직물(10)의 열간 압착과정에 생성된 슬러지들이 표면에 달라붙는 현상이 불가피하게 발생된다.

그리고, 상기 열간 압착벨트(132)의 표면에 고착된 슬러지는 후속적으로 이루어지는 강화직물(10)의 열간 압착과정에 열간 압착되는 강화직물(10)의 표면에 고착되는 현상이 야기할 수 있고, 이러한 슬러지는 최종 성형된 강화패널(20)의 외관 불량을 야기하기도 한다.

이를 해소하기 위해, 본 발명에서는 도 3과 도 4c에서 보는 바와 같이 상기 열간 성형부(100)를 구성하는 열간 압착벨트(132)의 표면에, 열간 압착벨트(132)의 표면에 고착된 슬러지를 스크래핑하여 제거하는 스크래퍼(151)와, 상기 스크래퍼(151)에 의해 제거된 슬러지(S)를 포집하는 포집조(152)로 이루어진 슬러지 수거모듈(150)을 배치한다.

따라서, 강화직물(10)들을 열간 압착한 각 열간 압착모듈(130)의 열간 압착벨트(132)는 도 6에서 보는 바와 같이 슬러지 수거모듈(150)을 구성하는 스크래퍼(151)에 의해 표면이 스크래핑되어 표면에 고착된 슬러지가 분리되어 제거되고, 상기 분리 제거된 슬러지는 포집조(152)에 포집되어서, 강화직물(10)들을 열간 압착시킨 각 열간 압착벨트(132)는 항시 청결한 상태를 유지하여, 추후 열간 압착되는 강화직물(10)의 오염을 방지한다.

그리하여, 상기 열간 성형로(110)에 진입하여 예열된 강화직물(10)들은 길이방향으로 이송되는 열간 압착부(130)의 열간 압착벨트(132) 사이를 통과하면서 면상으로 예열 압착되고, 후술되는 냉간 성형부(300)를 길이방향으로 통과하면서 급속 냉각되어 고형의 강화패널(20)로 제작된다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 열간 성형부(100)에서 열간 융착된 강화직물(10)들의 형상을 교정하는 형상 교정부(200)를 부가하여, 열간 성형부(100)를 통과하면서 열간 융착된 강화직물(10)들은 정형화된 형상으로 형상 교정된 다음, 냉간 성형부(300)를 통과하면서 냉간 성형되어 최종 성형된 강화패널(20)은 형상 교정부(200)를 통한 형상 교정에 의해 높은 지지강도를 갖도록 한다.

즉, 본 실시예에서는 도 1과 도 2 및 도 7에서 보는 바와 같이 상기 열간 성형부(100)와 냉간 성형부(300) 사이에 형상 교정로(210) 내에, 상부 형상 교정롤러(220a)와 하부 형상 교정롤러(220b)가 상호 밀착된 하나 이상의 형상 교정모듈(220)을 배치하여서, 열간 성형부(100)를 길이방향으로 통과하면서 열간 융착된 강화직물(10)들은 상하 밀착된 형상 교정롤러(220a, 220b) 사이를 통과하면서 굴곡지게 형상 교정되도록 한다.

본 실시예에 따르면, 상기 각 형상 교정롤러(220a, 220b)는 외벽에 돌출 성형구간(221)과 요입 성형구간(222)이 교번되게 형성된 형태로 구성하여, 이를 통과하면서 성형된 강화직물(10)들은 돌출구간과 요입구간이 교번되게 형성된 형태로 굴곡지게 성형되어, 교번하여 형성된 돌출구간과 요입구간에 의해 향상된 지지강도를 갖도록 한다.

여기서, 상기 형상 교정롤러(220a, 220b)의 표면에 형성된 돌출 성형구간(221)과 요입 성형구간(222)의 폭과 간격, 그리고 형상은, 제작을 요하는 강화패널의 규격에 따라 당업자에 의해 적의 선택될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 상기 형상 교정로(210) 내에 등간격으로 배치된 형상 교정모듈(220)의 형상 교정롤러(220a, 220b)에 돌출 성형구간(221)과 요입 성형구간(222)의 형성 개수를 단계적으로 증가시켜, 형상 교정로(210)를 길이방향으로 통과하는 열간 융착된 강화직물(10)들은 각 형상 교정모듈(220)들을 순차적으로 통과하면서 단계적으로 형상 교정되어, 폭이 급속으로 감축되지 아니하고 단계적으로 감축되도록 한다.

예컨대, 상기 제 1 형상 교정모듈의 형상 교정롤러에는 중앙에 3조의 돌출 성형구간과 요입 성형구간을 형성하고, 제 2 형상 교정모듈의 형상 교정롤러에서는 7조의 돌출 성형구간과 요입 성형구간을 형성하고, 또 제 3 형상 교정모듈에서는 11조의 돌출 성형구간과 요입 성형구간을 형성하여서, 형상 교정로를 길이방향으로 통과하는 열간 융착된 강화직물들은 각 형상 교정모듈들을 순차적으로 통과하면서 단계적으로 형상 교정되어, 폭이 급속으로 감축되지 아니하고 단계적으로 감축되도록 한다.

이와 같이 단계적인 형상교정을 실시하면, 급속한 형상 변형에 의해 열간 융착된 강화직물들의 조직패턴이 손상되거나 흐트러지는 현상이 방지될 수 있다.

그리고, 상기 형상 교정부(200)를 길이방향으로 통과하면서 형상 교정된 강화직물(10)들은 냉간 성형부(300)를 통과하면서 냉간 경화되어 고강도의 강화패널(20)로 제작된다.

이와 같이 형상 교정부(200)를 부가하여 성형된 강화패널(20)은 교번하여 형성된 돌출구간과 요입구간에 의해 지지강도가 향상되고, 결과적으로 인서트 사출 등을 통해 별도의 보강층을 형성하지 않고도 높은 지지강도를 요하는 다양한 구조물의 외벽이나 내장재 또는 지지체 등으로 활용될 수 있다.

한편, 상기 열간 성형부(100)와 형상 교정부(200)를 길이방향으로 통과하면서 열간 융착 및 형상 교정된 강화직물(10)의 냉각을 도모하는 냉간 성형부(300)는, 도 9와 도 10에서 보는 바와 같이 열간 융착된 강화직물(10)들의 표면과 이면에 각각 저온의 냉풍을 직접적으로 분사하여 냉각시키는 하나 이상의 냉풍 분사모듈(310)과; 냉풍 분사모듈(310)에 의해 1차 냉각된 강화직물(10)을 냉간롤러(320A, 320B)를 통해 냉각하는 하나 이상의 냉간 롤러모듈(320)을 포함한다.

여기서, 상기 냉풍 분사모듈(310)은 강화직물(10)의 상부면에 냉풍을 분사하는 상부 냉풍 분사유닛(310A)과, 강화직물의 하부면에 냉풍을 분사하는 하부 냉풍 분사유닛(310B)을 포함한다.

그리고, 상기 각 냉풍 분사유닛(310A, 310B)은 외부 공기를 열교환시켜 냉각하는 냉각 교환기(311)와, 상기 냉각 교환기(311)에 의해 열교환되어 냉각된 냉기를 길이방향으로 이동하는 강화직물(10)의 상부면, 또는 하부면에 토출하는 분사헤드(312)를 포함하며, 상기 분사헤드(312)에는 하나 이상의 분사공(312a)들이 형성된다.

따라서, 상기 각 냉풍 분사모듈(310)들은 길이방향으로 이동하는 강화직물(10)의 상부면과 하부면에, 냉각 교환기(311)와의 열교환에 의해 생성된 냉기를 분사공(312a)들을 통해 강화직물(10)의 상부면과 하부면에 각각 근접되게 분사시켜서, 강화직물(10)의 1차적인 냉각을 도모한다.

이후, 상기 냉풍 분사모듈(310)을 길이방향으로 통과하면서 1차 냉각이 이루어진 강화직물(10)들은 상부 냉간롤러(320A)와 하부 냉간롤러(320B)로 이루어진 냉간 롤러모듈(320)을 순차적으로 통과하면서 열간 융착된 강화직물들을 냉간 압축하여 강화패널(20)로 제작되고, 상기 제작된 강화패널(20)들은 재단부(400)의 재단날(410)을 통해 설정된 길이로 재단되어 외부로 배출된다.

여기서, 상기 냉간롤러들은 내부에 냉매가 순환하도록 구성되어, 냉매와의 열교환을 통해 지속적인 냉각이 도모되도록 구성된다.

그리고, 본 실시예에 따르면 상기 냉간 성형부를 통과하면서 냉각되는 강화패널이 평판인 경우에는 도 8과 같이 수축 방지롤러를 배치하지 아니한다.

그러나, 상기 냉간 성형부를 통과하면서 냉각되는 강화직물들이 형상 교정부(200)에 의해 돌출구간과 요입구간이 교번하여 형성된 굴곡진 형상으로 성형된 경우에는, 도 9에서 보는 바와 같이 냉각과정에 형상의 보존을 위해 외벽에 돌출 지지구간과 요입 지지구간이 교번하여 형성된 수축 방지롤러(330)를 상하로 배치하여 수축 방지롤러(330)의 돌출 지지구간과 요입 지지구간에 의해, 냉간 성형부를 길이방향으로 통과하면서 냉각되는 강화직물(20)의 돌출구간과 요입구간이 지지되어서, 냉각 과정에 강화직물의 형상이 기형적으로 변형되는 것을 방지하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 강화패널 성형장치(1)는 적층된 강화직물(10)들을 길이방향으로 이동시키면서 열간 압축하는 열간 융착공정과; 상기 열간 융착된 강화직물들을 형상 교정하는 형상 교정공정과; 상기 형상 교정된 강화직물들을 냉각 경화하는 냉간 경화공정; 및 상기 냉간 경화된 강화패널을 설정길이로 재단하여 배출하는 재단공정을 포함하는 일련의 공정을 연속적으로 수행한다.

1. 강화패널 성형장치
10. 강화직물 20. 강화패널
100. 열간 성형부 110. 열간 성형로
111. 송풍구 120. 열풍댐퍼
130. 열간 압축모듈
130A. 상부 열간 압축유닛 130B. 하부 열간 압축유닛
131. 열간 압축롤러 132. 열간 압축벨트
133. 전열히터 133a. 면상 발열편
140. 구간 온도 계측모듈 141. 온도 계측센서
150. 슬러지 수거모듈 151. 스크래퍼
152. 포집조
200. 형상 교정부 210. 형상 교정로
220. 형상 교정모듈 220a. 상부 형상교정롤러
220b. 하부 형상교정롤러 221. 돌출구간
222. 요입구간
300. 냉간 성형부 310. 냉풍 토출모듈
310A. 상부 냉풍 분사유닛 310B. 하부 냉풍 분사유닛
311. 냉각 교환기 312. 분사헤드
312a. 분사구
320. 냉간롤러모듈 320A. 상부 냉간롤러
320B. 하부 냉간롤러 330. 수축 방지롤러
400. 재단부 410. 재단날
420. 승강부재
500. 공급 롤러부 510. 공급롤러

Claims (8)

1. 적층된 강화직물을 열간 압착시켜 적층된 강화직물들이 상호 열간 융착시켜 배출하는 열간 성형부와, 상기 열간 성형부를 통과하면서 열간 융착된 강화직물의 냉각시키는 냉간 성형부를 포함하여 구성되고,
   상기 열간 성형부는, 적층된 강화직물의 열간 융착공간을 제공하는 열간 성형로와; 상기 열간 성형로 내에 상하 밀착되게 배치되어 열간 성형로를 통과하는 적층된 강화직물을 열간 압착하는 상부 열간 압착부와 하부 열간 압착부를 포함하여 구성되고,
   상기 열간 성형부는, 상호 이격하여 배치된 복수의 열간 압착롤러와; 상기 열간 압착롤러들 사이에 견착되어 견착된 열간 압착롤러들을 따라 길이방향으로 무한 이동하는 열간 압착벨트; 및 상기 열간 압착롤러와 열간 압착벨트의 가열을 도모하는 전열히터를 포함하여 구성되어,
   상기 상부 열간 압착부와 하부 열간 압착부 사이를 길이방향으로 통과하는 적층된 강화직물들은, 열간 압착벨트에 의해 면상 압착된 상태로 열간 융착되도록 구성되고,
   상기 열간 성형로의 입구부와 출구부의 상부와 하부에는 경사지게 공기를 토출하는 송풍 안내로가 형성되고, 상기 송풍 안내로에 열풍댐퍼가 연통되게 배치되며,
   상기 열간 성형부와 냉간 성형부 사이에, 형상 교정로와, 상기 형상교정로 내에 배치되며, 외벽에 돌출 성형구간과 요입 성형구간이 교번되게 형성된 형태로 이루어진 상부 및 하부 형상 교정롤러로 이루어진 복수의 형상 교정모듈들을 포함하여 구성된 형상 교정부가 구비되어, 열간 성형부를 길이방향으로 통과하면서 열간 융착된 강화직물들은 상하 밀착된 형상 교정롤러 사이를 통과하면서 돌출구간과 요입구간이 교번되게 형성된 형태로 굴곡지게 형상 교정되고,
   상기 복수의 형상 교정모듈들의 형상 교정롤러에 형성된 돌출 성형구간과 요입 성형구간의 개수는 단계적으로 증가되어, 형상 교정로를 길이방향으로 통과하는 열간 융착된 강화직물들은 각 형상 교정모듈들을 순차적으로 통과하면서 단계적으로 형상 교정되어, 폭이 급속으로 감축되지 아니하고 단계적으로 감축되도록 구성되며,
   상기 냉간 성형부에는 외벽에 돌출 지지구간과 요입 지지구간이 교번하여 형성된 수축 방지롤러가 상하로 배치되어,
   상기 수축 방지롤러의 돌출 지지구간과 요입 지지구간에 의해 냉각 성형부를 길이방향으로 통과하면서 냉각되는 강화직물의 돌출구간과 요입구간이 지지되어서, 냉각 과정에 강화직물의 형상이 변형되는 것을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 강화패널 성형장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열간 압착롤러 사이에는 전열히터가 각각 배치되어, 전열히터에서 발산되는 전열에 의해 인접된 열간 압착롤러와, 상기 열간 압착롤러에 견착된 열간 압착벨트가 가열되도록 구성하고, 상기 전열히터는 발열면에 면상 발열편들이 폭방향으로 이격되게 배치된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 강화패널 성형장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열간 압착롤러 사이에는 길이방향으로 이동하면서 면상 발열편에 의해 고온 가열되는 열간 압착벨트의 좌우 구간 온도를 좌우 폭방향으로 계측하는 구간 온도 계측모듈이 배치되고,
   상기 구간 온도 계측모듈에 의해 계측된 열간 압착벨트의 좌우 폭방향 온도에 따라, 다음 구간의 열간 압착벨트의 가열을 도모하는 전열히터는 대응되는 위치의 면상 발열편의 온도를 조절하여서, 열간 압착벨트는 좌우 폭방향으로 균일한 온도를 유지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 강화패널 성형장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 열간 성형부를 구성하는 열간 압착벨트의 외벽에는 열간 압착벨트의 외벽에 고착된 슬러지를 제거하는 스크래퍼와; 상기 스크래퍼에 의해 제거된 슬러지를 포집하는 포집조로 이루어진 슬러지 수거모듈이 마련된 것을 특징으로 하는 강화패널 성형장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 냉간 성형부는 열간 융착된 강화직물들의 표면과 이면에 각각 저온의 냉풍을 직접적으로 분사하여 냉각시키는 하나 이상의 냉풍 분사모듈과; 냉풍 분사모듈에 의해 냉각된 강화직물들을 냉간롤러를 통해 냉간 압착하는 하나 이상의 냉간 롤러모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강화패널 성형장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 냉풍 분사모듈은 강화직물의 상부면에 냉풍을 분사하는 상부 냉풍 분사유닛과, 강화직물의 하부면에 냉풍을 분사하는 하부 냉풍 분사유닛을 포함하여 구성되고,
   상기 각 냉풍 분사유닛은, 외부 공기를 열교환시켜 냉각하는 냉각 교환기와, 상기 냉각 교환기에 의해 열교환되어 냉각된 냉기를 길이방향으로 이동하는 강화직물의 상부면 또는 하부면에 토출하는 분사헤드를 포함하며, 상기 분사헤드에는 하나 이상의 분사공들이 형성되어서,
   상기 각 냉풍 분사모듈들은 길이방향으로 이동하는 강화직물의 상부면과 하부면에, 냉각 교환기와의 열교환에 의해 생성된 냉기를 분사공들을 통해 강화직물의 상부면과 하부면에 각각 근접되게 분사시켜서, 강화직물의 냉각을 도모하도록 구성된 것을 특징으로 하는 강화패널 성형장치.
8. 삭제

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