KR102024790B1

KR102024790B1 - 발포수지성형품 접합장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102024790B1
Application number: KR1020170028749A
Authority: KR
Inventors: 이경철
Original assignee: 주식회사 베프; 이경철
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: KR20180102713A

Abstract

대면적 발포수지성형품 제작을 위한 발포수지성형품 접합장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 발포수지성형품 접합장치는, 접합대상 발포수지성형품의 접합면이 절개부를 사이에 두고 서로 대면하도록 놓여지는 테이블, 테이블 측부의 대기위치에서 상기 절개부 내측의 히팅위치로 수평 이동되어 서로 대면하는 접합면에 열을 가하는 히터유닛, 지지축을 포함하며 대기위치와 히팅위치 사이를 움직이도록 히터유닛을 좌우로 이동시키는 좌우이송유닛, 히터유닛이 상기 절개부 내에서 전후로 임의 거리 이동 가능하도록 지지축 상에 슬라이딩 결합되는 전후이송유닛 및 히터유닛에 의해 가열된 접합대상 발포수지성형품의 접합면이 서로 접하도록 밀어주는 푸시풀유닛을 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

발포수지성형품 접합장치 및 그 방법{Inosculating device of Expanded Polypropylene molding article and Inosculating methods}

본 발명은 발포수지성형품 접합장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 접합면적이 동일한 두 개의 발포수지성형품을 균일하게 접합시켜 하나의 대면적, 대용적 발포수지성형품을 제작하는 발포수지성형품 접합장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발포수지 성형체는 발포성 수지 입자 예컨대, 발포폴리프로필렌(EPP, Expanded Polypropylene)을 가압 환경에서 가열하여 일정 형태로 성형하는 발포수지 성형방법을 통해 제작된다. 이러한 발포수지 성형체는 내열성, 기계적 강도, 가공성 등이 우수해 포장재나 건축자재, 차량 내장재 등 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

발포성 수지 입자를 원료로 고온, 가압 성형하여 균일한 강도로 발포수지 성형체를 성형하는 데에는 상당한 성형압력이 필요하다. 즉 전반에 걸쳐 고른 밀도와 입자 간 단단한 결합을 유도하기 위해서는 성형과정에서 성형공간(금형 캐비티)에 채워진 발포성 수지 입자들의 엄청난 팽창압력을 견딜 수 있도록 높은 압력으로 가압시킨 상태로 성형하는 것이 필요하다.

한편, 적용 대상품의 최근 대형화 추세에서 발포수지 성형체 역시 대형화, 대면적화가 요구되고 있다. 그러나 발포수지 성형체의 성형에는 전술했듯이 상당한 압력과 고온을 필요로 한다. 때문에 성형체의 크기가 커질수록 기하급수적으로 늘어나는 엄청난 성형압력이 요구되며, 금형 사이즈 역시 목적하는 크기에 맞춰 키워야 하기 때문에 기술적, 공간적으로 상당한 곤란함이 수반될 수 밖에 없다.

전용 접착제를 사용하여 일정 크기의 두 개의 발포수지 성형체를 서로 접합시켜 하나의 대면적 발포수지 성형체를 구현하거나, 발포성 수지 입자가 열 가소성인 점을 이용하여 두 발포수지 성형체의 접합면에 열을 가한 후 소정의 조건에서 두 발포수지 성형체를 열 융착시킴으로써 하나의 대면적 발포수지 성형체를 구현하는 방법이 제안되기도 하였다.

그러나 전자의 경우 고가의 접착제 사용으로 제조원가가 상승하는 문제 및 접착제 도포 후 적절한 타이밍에 접합을 해야 하는 것과 같이 접합 조건이 매우 까다롭다는 문제가 있으며, 후자의 경우 접합면 전체에 걸쳐 열을 균일하게 가해 균일한 품질의 용융상태가 유지되어야 하는데 영역 별 온도 편차가 조금이라도 생기면 균일한 접합이 불가능하다는 단점이 있다.

한국공개특허 제2013-0055986호(공개일자 2013. 05. 29)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 접합면에 열을 가해 융착시키는 열융착 방식으로 재질과 밀도가 동일한 두 개의 발포수지성형품을 균일하게 접합시킬 수 있는 발포수지성형품 접합장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 접합면 전체에 걸쳐 온도 편차 없는 균일한 열을 가할 수 있는 발포수지성형품 접합장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 발포수지성형품 접합 공정의 자동화를 구현하고자 하는 것이다.

과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

재질이 동일한 두 개의 발포수지성형품을 접합시키는 장치로서,

중앙에 절개부가 형성되며, 상부 로딩면에 접합대상 발포수지성형품의 접합면이 상기 절개부를 사이에 두고 서로 대면하도록 놓여지는 테이블;

상기 테이블 측부의 대기위치에서 상기 절개부 내측의 히팅위치로 수평 이동되며, 상기 히팅위치에서 서로 대면하는 상기 접합면에 열을 가하는 히터유닛;

지지축을 포함하며, 상기 대기위치와 히팅위치 사이를 움직이도록 상기 히터유닛을 좌우로 이동시키는 좌우이송유닛;

상기 히터유닛이 상기 절개부 내에서 전후로 임의 거리 이동 가능하도록 상기 지지축 상에 슬라이딩 결합되는 전후이송유닛; 및

상기 히터유닛에 의해 가열된 접합대상 발포수지성형품의 접합면이 서로 접하도록 밀어주는 푸시풀유닛;을 포함하는 발포수지성형품 접합장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 히터유닛은, 상기 접합면에 열을 가하는 판상의 전열판과, 상기 전열판의 측면부에 접하도록 설치되어 전열판에 열을 가하는 하나 이상의 히터로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전열판은 접합대상 발포수지성형품의 접합면의 폭(W1)에 대응되는 폭(W2)으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 전열판의 내부에 수용공간이 다수로 구획된 구성일 수 있으며, 이때 각각의 수용공간에 열매체유(Heating medium oil)가 채워짐으로써 전열판의 온도편차를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 전열판은 그 중앙의 일부가 일측으로 돌출되어 소정의 굴곡부를 형성한 구성일 수도 있다.

또한, 상기 전열판에 보강재 장착홀이 하나 이상 형성되고, 상기 보강재 장착홀에 접합대상 발포수지성형품의 접합부위 보강을 위한 철재 보강재가 착탈 자유롭게 결속될 수도 있다.

본 발명에서 상기 히터는 전열판을 사이에 두고 전열판의 양 측면부에 접하도록 대향 설치될 수 있다.

그리고 상기 좌우이송유닛은, 바닥판과, 바닥판 양측의 측면 지지구, 그리고 양측 측면 지지구에 양단부가 지지되도록 설치되는 상기 지지축을 포함하는 이송대 및 상기 바닥판의 하부면에 장착되고, 베이스 상의 레일을 따라 상기 대기위치에서 히팅위치로 이동되는 리니어 가이드 블록을 포함하는 구성일 수 있다.

또한 상기 전후이송유닛은, 상면에 상기 히터유닛이 장착되는 장착면이 형성되고, 장착면에 상기 히터유닛을 고정시켜주는 한 쌍의 고정부재가 결합된 히터유닛 장착대 및 상기 히터유닛 장착대를 지지축 상에 지지하고, 상기 지지축에 슬라이드 가능하게 결합되는 한 쌍의 이상의 지지대를 포함하는 구성일 수 있다.

그리고, 상기 히터유닛 장착대와 지지대에 방열용 통기홀이 다수 형성되도록 함으로써, 장치 과열로 인한 오작동이나 부품 손상이 방지될 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 히터유닛 장착대의 장착면과 접하는 상기 고정부재의 일측에 슬릿이 형성되고, 상기 슬릿을 통해 히터유닛 장착대에 결속되는 볼트에 의하여 상기 한 쌍의 고정부재가 상기 장착면에 고정되도록 하여, 상기 슬릿에 의하여 고정부재 상호간의 간격 조정이 가능하도록 하고, 이를 통해 히터유닛의 교체가 용이하게 하고 전열판의 두께 변화에 대응할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 히터유닛의 온도를 제어하는 컨트롤러;를 더 포함할 수 있으며, 상기 히터유닛을 통해 가열되는 접합면의 가열온도는 발포수지성형품의 발포배율(밀도)에 따라 130℃ ~ 220℃ 사이가 바람직하다.

과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

테이블의 중앙 절개부를 사이에 두고 접합대상 두 개의 발포수지성형품의 접합면이 서로 대면하도록 로딩시키는 로딩단계;

특정 온도로 가열된 히터유닛을 대면 배치된 상기 접합면 사이로 진입시킨 후 대면하는 접합면이 상기 히터유닛의 양 측면부에 접하도록 접합대상 발포수지성형품을 이동시켜 상기 접합면을 용융시키는 가열단계; 및

상기 접합면이 히터유닛으로부터 이격되도록 접합대상 발포수지성형품을 이동시키는 동시에, 접합면 사이로 진입된 상기 히터유닛을 후퇴시킨 후 용융된 두 접합면이 서로 접하도록 밀착시켜 두 개의 접합대상 발포수지성형품을 접합시키는 접합단계;를 포함하는 발포수지성형품 접합방법을 제공한다.

다른 예로서, 테이블의 중앙 절개부를 사이에 두고 두 개의 접합대상 발포수지성형품의 접합면이 서로 대면하도록 로딩시키는 로딩단계;

특정 온도로 가열되고 철재 보강재가 장착된 히터유닛을 대면 배치된 상기 접합면 사이로 진입시킨 후 대면하는 접합면이 상기 히터유닛의 양 측면부에 접하도록 접합대상 발포수지성형품을 이동시켜 상기 접합면을 용융시키되, 철재 보강재와 마주하는 접합면 측에 상기 철재 보강재의 일부가 내입되도록 하는 가열단계; 및

상기 접합면이 히터유닛으로부터 이격되도록 접합대상 발포수지성형품을 이동시키는 동시에, 접합면 사이로 진입된 상기 히터유닛을 후퇴시킨 후 용융된 두 접합면이 서로 접하도록 밀착시켜 두 개의 접합대상 발포수지성형품을 접합시키되, 상기 철재 보강재의 다른 일부가 반대편 접합면 측에 내입되도록 접합시키는 접합단계;를 포함하는 발포수지성형품 접합방법을 제공한다.

여기서, 상기 가열단계에서의 접합면 가열온도는 발포수지성형품의 발포배율(밀도)에 따라 130℃ ~ 220℃ 사이가 바람직하다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 소정의 간격을 두고 대면 배치되는 두 발포수지성형품의 접합면에 균일하게 열을 가한 뒤 접합시키는 열융착 접합방식으로써, 고가의 전용 접착제 사용 없이도 재질과 크기가 동일한 두 개의 발포수지성형품을 균일한 접합강도로 접합시킬 수 있다.

또한, 접합대상 발포수지성형품의 접합면 형상과 크기에 맞춰 전열판을 자유로이 교체할 수 있어, 접합공정의 효율성을 높일 수 있고 접합면이 다양하게 굴곡진 형태인 경우에도 접합이 가능하다. 또한 접합과정에서 접합부위에 보강재를 내입(Insert)시켜 접합부의 강성을 보강할 수도 있다.

또한, 히터유닛이 이동하면서 접합면에 열을 가하고, 접합면이 적정온도로 가열되어 용융되면 푸시풀유닛이 작동되어 두 발포수지성형품을 접합시키는 것과 같이 자동화 방식으로 접합이 구현됨으로써, 대면적 발포수지성형품 제작에 소요되는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치의 사시도.
도 4는 히터유닛이 장착된 이송유닛의 사시도.
도 5는 히터유닛이 장착된 이송유닛의 정면도.
도 6은 전열판의 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 발포수지성형품의 접합과정을 도시한 도면.
도 8은 발포수지성형품의 다른 접합과정을 도시한 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 자세히 살펴보기로 한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명을 설명함에 있어 사용되는 방향관련 용어 중 '좌우'는 테이블 중앙에 형성된 절개부의 길이 방향을 의미하며, '전후'는 절개부를 사이로 대면 배치되는 두 접합대상 발포수지성형품의 접합면이 서로 마주보는 방향, 즉 상기 절개부의 폭 방향을 의미함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치의 평면도이다. 그리고 도 3은 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치는 재질이 동일한 두 개의 발포수지성형품을 접합시키는 장치로서, 두 개의 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)이 놓여지는 테이블(1)을 포함한다. 테이블(1)의 중앙에는 절개부(10)가 형성되며, 상부 로딩면에 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 절개부(10)를 사이로 대면하도록 테이블(1) 위에 놓여진다.

도시하진 않았으나 테이블(1)에는 정렬유닛이 포함될 수 있다. 정렬유닛은 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 상기 절개부(10)를 사이에 두고 동일한 높이와 정확하게 접할 수 있는 위치에서 서로 마주하도록 테이블(1) 위에 정렬시키는 것으로, 발포수지성형품(P1, P2)의 높이와 좌우 위치를 조정하는 액츄에이터들을 포함할 수 있다.

테이블(1)의 측부에는 히터유닛(2)이 배치된다. 히터유닛(2)은 후술하는 이송유닛(3, 4)에 장착되며 이송유닛(3, 4)에 의하여 테이블(1) 측부의 대기위치에서 상기 절개부(10)를 따라 절개부(10) 내측의 히팅위치로 수평 이동된다. 그리고 상기 히팅위치에서 절개부(10)를 사이에 두고 서로 마주하는 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)에 열을 가한다.

히터유닛(2)은 컨트롤러(6)를 통해 정밀한 온도 제어가 가능하다. 이에 따라 발포수지성형품(P1, P2)의 재질에 따라 접합에 적합한 온도로 상기 접합면(S1, S2)에 열을 가할 수 있다. 바람직하게는, 히터유닛(2)의 온도조절 범위는 130℃ ~ 220℃ 사이일 수 있다. 즉 히터유닛(2)에 의한 접합면(S1, S2)의 가열 온도는 발포수지성형품의 발포배율(밀도)에 따라 130℃ ~ 220℃ 사이가 바람직하다.

히터유닛(2)은 이송유닛(3, 4)에 탑재되어 전후 및 좌우로 이동될 수 있다. 이송유닛은 크게 두 개의 파트로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 히터유닛(2)을 상기 절개부(10)의 길이 방향을 따라 좌우로 이동시키는 좌우이송유닛(3)과, 제한된 범위 내에서 절개부(10)의 폭 방향에 대해 히터유닛(2)이 자유롭게 이동될 수 있도록 하는 전후이송유닛(4)으로 구성될 수 있다.

좌우이송유닛(3)은 지지축(36)을 포함하며, 상기 대기위치와 히팅위치 사이를 움직이도록 히터유닛(2)을 좌우로 이동시킨다. 그리고 전후이송유닛(4)은 접합과정에서 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)이 상기 히터유닛(2)의 양 측면부에 접하는 타이밍이 서로 다른 경우 이에 대응하여 전후로 임의 거리 밀려날 수 있도록 상기 지지축(36) 상에 슬라이딩 결합된다.

즉 좌우이송유닛(3)에 의해 테이블(1) 측부의 대기위치에서 지정된 히팅위치로 히터유닛(2)이 이동될 수 있으며, 전후이송유닛(4)에 의해 제한된 범위(절개부(10)의 폭) 내에서 히터유닛(2)이 전후로 자유롭게 움직일 수 있게 됨으로써 접합 시 어느 한 접합면(S1, S2)이 히터유닛(2)에 먼저 접촉하여 두 접합면(S1, S2)의 용융성이 불균일 해지는 것을 최소화할 수 있다.

테이블(1)의 주변에는 푸시풀유닛(Push-pull unit, 5)이 설치될 수 있다. 푸시풀유닛(5)은 접합대상 두 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 상기 히터유닛(2)에 접하도록 밀거나 히터유닛(2)으로부터 이격되도록 당겨주는 기능을 한다. 또한 상기 히터유닛(2)에 접촉되어 용융된 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 신속하게 서로 접하도록 밀어주는 역할을 한다.

푸시풀유닛(5)은 바람직하게는, 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 양 측면부(또는 접합면 반대편의 후단부)를 홀딩할 수 있는 홀딩부재를 포함한다. 또한 홀딩부재를 통해 홀딩된 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)이 테이블(1) 위에서 전후방향으로 이동될 수 있도록 구동력을 제공하는 액츄에이터, 예컨대 실린더나 모터를 포함할 수 있다.

도면에는 절개부(10)를 기준으로 나뉘어진 각각의 테이블(1) 측부 영역에 좌우 쌍을 이루는 형태로 푸시풀유닛(5)을 배치시킨 구성을 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 테이블(1)의 양 선단부에 배치되어 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2) 반대편에서 두 패널을 접합시키는 방향으로 푸싱력을 가하는 형태를 비롯해 다양한 변형이 있을 수 있다.

도 4와 도 5는 히터유닛이 장착된 이송유닛의 사시도 및 정면도이다. 이를 참조하여 히터유닛과 이송유닛의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 히터유닛(2)은 상기 접합면(S1, S2)에 열을 가하는 판상의 전열판(20)과, 상기 전열판(20)의 측면부에 접하도록 설치되어 전열판(20)에 열을 가하는 하나 이상의 히터(22R, 22L)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전열판(20)을 사이에 두고 전열판(20)의 양 측면부에 접하도록 한 쌍의 히터(22R, 22L)가 대향 설치될 수 있다.

전열판(20)은 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)의 폭(W1)에 대응되는 폭(W2)으로 형성될 수 있다(도 3참조). 또한 알루미늄(Al), 구리(Cu), 황동(Brass)과 같이 열전도율이 높은 금속판재 형태로 구성될 수 있다. 그리고 전열판(20)에 열을 가하는 한 쌍의 히터(22R, 22L)는 전열판(20)보다 낮은 높이로 전열판(20)의 하부 양 측면에 밀착 배치되어 열을 가하도록 구성될 수 있다.

좌우이송유닛(3)은 도면의 예시와 같이, 바닥판(31)과, 바닥판(31) 양측의 측면 지지구(32), 그리고 양측 측면 지지구(32)에 양단부가 지지되도록 설치되는 지지축(36)을 포함하는 이송대(30)를 구비할 수 있다. 또한 상기 바닥판(31)의 하부면에 장착되고, 베이스(B) 상의 레일(37)을 따라 대기위치에서 히팅위치 또는 반대로 이동되는 리니어 가이드 블록(38)을 포함할 수 있다.

전후이송유닛(4)은 상면에 상기 히터유닛(2)이 장착되는 장착면(41)을 형성한 히터유닛 장착대(40)를 포함할 수 있다. 장착면(41)에는 상기 히터유닛(2)을 장착면(41) 상에 고정시켜주는 한 쌍의 고정부재(42)가 결합될 수 있으며, 히터유닛 장착대(40)의 하부에는 상기 히터유닛 장착대(40)가 지지축(36)을 따라 전후로 슬라이드 될 수 있도록 결합되는 한 쌍의 이상의 지지대(44)가 설치될 수 있다.

경우에 따라서는, 전후이송유닛(4)에 탑재된 히터유닛(2)을 지정된 위치(절개부의 정중앙과 대응되는 위치)로 복귀시키는 리턴 스프링(미도시)이 상기 좌우이송유닛(3)과 전후이송유닛(4) 사이에 설치될 수 있다. 바람직하게 리턴 스프링은 상기 지지대(44)와 측면 지지구(32) 사이의 지지축(36)에 서로 대향되는 방향으로 복원력을 발생시키도록 설치될 수 있다.

히터유닛 장착대(40) 및 지지대(44)에는 방열용 통기홀(H)이 다수 형성될 수 있다. 통기홀(H)은 장치의 방열성을 확보하기 위한 것으로, 통기홀(H)을 형성하는 것만으로도 히터(22R, 22L)에 전원을 공급하는 전기선이나 기타 전기적인 부품이 히터(22R, 22L)의 열에 의해 과열되어 손상되거나 오작동되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

히터유닛 장착대(40)의 장착면(41)과 접하는 고정부재(42)의 일측에는 고정부재(42) 상호간의 간격 조정이 가능하도록 슬릿(S)이 형성될 수 있으며, 슬릿(S)을 통해 히터유닛 장착대(40)에 결속되는 볼트(43)에 의하여 상기 한 쌍의 고정부재(42)가 상기 장착면(41)에 견고히 고정될 수 있다. 이에 따라 볼트(43)를 살짝 풀고 서로 이격되는 방향으로 고정부재(42)를 이동시켜 히터유닛(2)을 교체할 수 있다.

즉 슬릿(S)과 볼트(43)로 구성된 고정부재(42)의 간격 조정 기능으로 인하여, 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 형상과 크기에 맞춰 히터유닛(2)의 교체를 필요로 할 때 볼트(43)를 살짝 풀고 고정부재(42)의 간격을 조절하는 작업만으로 히터유닛(2), 바람직하게는 전열판(20)을 신속하게 교체할 수 있으며, 경우에 따라 다른 두께의 전열판(20)이 사용되는 경우 그 두께 변화에 대응할 수 있다.

도 6은 전열판의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.

도 6의 (a)와 같이, 전열판(20)은 내부에 수용공간(200)이 다수로 구획되고, 각 수용공간(200)에 열매체유(Heating medium oil, 202)가 채워진 구성일 수 있다. 이는 열이 가해졌을 때 열매체유(202)의 대류 및 낮은 압력에서 온도가 빠르게 상승하는 원리를 이용한 것으로, 전열판(20)의 온도편차를 최소화할 수 있는 구조이며, 전열판(20)의 온도가 신속하게 상승하므로 작업대기 시간을 줄일 수 있다.

전열판(20)은 또한 도 6의 (b)와 같이, 그 중앙의 일부가 일측으로 돌출되어 소정의 굴곡부(210)를 형성한 구성일 수 있다. 이는 서로 접하는 접합면(S1, S2)의 접합면적을 늘여 접합강도를 충분히 확보하기 위해 접합면(S1, S2)의 단면 형상을 굴곡지게 형성한 경우 적용 가능한 구성으로, 굴곡부(210)의 형상은 도면의 예시와 같은 형상으로 국한되는 것은 아니다.

도 6의 (c)는 접합대상 두 발포수지성형품(P1, P2)을 열융착 방식으로 접합함에 있어, 접합부에 보강재를 인서트시켜 접합강도를 보강할 수 있도록 한 구성으로, 도면의 예시와 같이 전열판(20)에 보강재 장착홀(220)이 하나 이상 형성되고, 보강재 장착홀(220)에 접합부위 보강을 위한 철재 보강재(230)가 착탈 자유롭게 결속되도록 구성될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았으나 본 발명은, 테이블(1) 위에 놓여진 두 개의 발포수지성형품(P1, P2)을 접합하는 과정에서 발포수지성형품(P1, P2)이 들뜨거나 이탈되지 않도록 테이블(1) 쪽으로 살짝 눌러주면서, 전술한 푸시풀유닛(5)에 의한 히터유닛(2) 측으로 이동 또는 히터유닛(2)으로부터 멀어지는 방향으로의 이동을 원활하게 가이드하는 롤링유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 열융착 시 제품 단면부의 이격에 따른 층분리나 과도한 국부가열에 의한 용융 함몰이 일어나지 않도록 히팅 전 접합 주변부위를 소정의 온도로 예열하는 열풍공급수단과, 열풍공급수단에 의한 복사열 또는 전열이 다른 곳으로 확산되지 않고 접합면(S1, S2)에 주변에만 단시간 내에 효율적으로 전달될 수 있도록 절개부(10)를 덮는 터널형 커버를 포함할 수 있다.

이 경우, 열풍 공급 수단은 발열체와, 발열체에 의해 가열된 공기를 상기 터널형 커버 내측에 강제 송풍시키는 송풍기를 포함하는 구성일 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 커버 내측을 향하도록 열풍 분사 노즐을 균일하게 배치하여 가열된 공기를 커버 내부에 고른 분포로 분사하는 구성 등 다양한 변형이 있을 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 발포수지성형품 접합장치를 통해 수행되는 발포수지성형품의 접합과정에 대해 설명한다.

도 7은 발포수지성형품의 접합과정을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 테이블(1) 중앙의 절개부(10)를 사이에 두고 접합면(S1, S2)이 서로 대면하도록 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 로딩시킨다(로딩단계). 발포수지성형품(P1, P2)의 로딩은 수작업 또는 대기부에 위치하는 발포수지성형품(P1, P2)들을 로딩로봇이 로딩하여 테이블(1) 위의 정확한 로딩 위치에 자동으로 로딩시키는 방법이 고려될 수 있다.

로딩이 마무리되면, 특정 온도로 가열된 히터유닛(2)을 대면 배치된 상기 접합면(S1, S2) 사이, 즉 절개부(10)로 진입시킨다. 그리고 대면하는 두 접합면(S1, S2)이 상기 히터유닛(2)의 양 측면부에 접하도록 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 이동시킨다. 히터유닛(2)에 접촉된 접합면(S1, S2)이 히터유닛(2)으로부터 열을 받아 용융되며, 이에 따라 서로 융착 가능한 상태가 된다(가열단계).

접합면(S1, S2)이 융착 가능한 상태가 되면, 접합면(S1, S2) 사이로 진입되어 있던 상기 히터유닛(2)을 원래의 대기위치로 후퇴시킨다. 그리고 융착 가능한 상태의 두 접합면(S1, S2)이 일정 압력으로 접하도록 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 밀착시킨다. 그러면 융착 가능한 두 접합면(S1, S2)이 서로 열 융착되어 단단한 결속을 이룸으로써 접합이 완료된다(접합단계).

한편, 접합 직후 경우에 따라서는, 접합부위에 냉각풍을 분사하여 접합부를 냉각시키는 과정이 더 부가될 수도 있다. 즉 냉각을 통해 접합부위가 열변형되는 것을 방지하는 과정을 더 포함할 수도 있으며, 접합단계를 거쳐 제작된 하나의 대면적 발포수지성형품을 테이블(1)로부터 언로딩시킴으로써 한 싸이클의 접합이 종료된다.

도 8은 다른 실시 예에 따른 발포수지성형품의 접합과정을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 테이블(1) 중앙의 절개부(10)를 사이에 두고 접합면(S1, S2)이 서로 대면하도록 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 로딩시킨다(로딩단계). 발포수지성형품(P1, P2)의 로딩은 수작업 또는 대기부에 위치하는 발포수지성형품(P1, P2)들을 로딩로봇이 로딩하여 테이블(1) 위의 정확한 로딩 위치에 자동으로 로딩시키는 방법이 고려될 수 있다.

로딩 후 특정 온도로 가열되고 철재 보강재(230)가 장착된 히터유닛(2)을 절개부(10)로 진입시킨다. 그리고 두 접합면(S1, S2)이 히터유닛(2)의 양 측면부에 접하도록 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 이동시킨다.

이때 철재 보강재(230) 역시 히터유닛(2)에 의해 특정 온도로 가열된 상태이다. 따라서 철재 보강재(230)의 일부는 일측 발포수지성형품(P2)의 접합면(S2) 측에 자연스럽게 내입(Insert)될 수 있다. 그리고 히터유닛(2)에 접촉된 양 접합면(S1, S2)은 용융되어 서로 융착 가능한 상태가 된다(가열단계).

접합면(S1, S2)의 가열 후 히터유닛(2)으로부터 이격되도록 두 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 이동시키고, 접합면(S1, S2) 사이로 진입되어 있던 상기 히터유닛(2)을 원래의 대기위치로 후퇴시킨다. 그리고 두 발포수지성형품(P1, P2)을 밀착시켜 융착 가능한 상태의 두 접합면(S1, S2)이 일정한 압력으로 서로 접하도록 한다.

이때 철재 보강재(230)는 여전히 상당한 열을 포함하고 있다. 따라서 외부로 노출되어 있던 다른 일부 역시 반대편 접합면(S1) 측에 자연스럽게 내입(Insert)될 수 있으며, 융착 가능한 상태의 두 접합면(S1, S2)이 서로 맞닿아 열 융착되어 단단한 결속을 이룸으로써 접합이 완료된다(접합단계).

이와 같은 다른 접합방법에 의하면, 접합과정에서 접합대상 발포수지성형품의 접합부위에 보강재를 내입시킬 수 있다. 결과적으로, 접합 후 접합부의 물리적인 강성을 증대시킬 수 있어 제품의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

이상의 본 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 : 테이블 2 : 히터유닛
3 : 좌우이송유닛 4 : 전후이송유닛
5 : 푸시풀유닛 6 : 컨트롤러
10 : 절개부
20 : 전열판 22R, 22L : 히터
30 : 이송대 31 ; 바닥판
32 : 측면 지지구 36 : 지지축
37 : 레일 38 : 리니어 가이드 블록
40 : 히어유닛 장착대 41 : 장착면
42 : 고정부재 43 : 볼트
44 : 지지대 200 : 수용공간
202 : 열매체유 210 : 굴곡부
220 : 장착홀 230 : 철재 보강재
B : 베이스 H : 통기홀
S : 슬릿
P1, P2 : 발포수지성형품 S1, S2 : 접합면

Claims

재질이 동일한 두 개의 발포수지성형품(P1, P2)을 접합시키는 장치로서,
중앙에 절개부(10)가 형성되며, 상부 로딩면에 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 상기 절개부(10)를 사이에 두고 서로 대면하도록 놓여지는 테이블(1);
상기 테이블(1) 측부의 대기위치에서 상기 절개부(10) 내측의 히팅위치로 수평 이동되며, 상기 히팅위치에서 서로 대면하는 상기 접합면(S1, S2)에 열을 가하는 히터유닛(2);
지지축(36)을 포함하며, 상기 대기위치와 히팅위치 사이를 움직이도록 상기 히터유닛(2)을 좌우로 이동시키는 좌우이송유닛(3);
상기 히터유닛(2)이 상기 절개부(10) 내에서 전후로 임의 거리 이동 가능하도록 상기 지지축(36) 상에 슬라이딩 결합되는 전후이송유닛(4); 및
상기 히터유닛(2)에 의해 가열된 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 서로 접하도록 밀어주는 푸시풀유닛(5);을 포함하며,
상기 전후이송유닛(4)은, 상면에 상기 히터유닛(2)이 장착되는 장착면(41)이 형성되고 장착면(41)에 상기 히터유닛(2)을 고정시켜주는 한 쌍의 고정부재(42)가 결합된 히터유닛 장착대(40)와, 상기 히터유닛 장착대(40)를 지지축(36) 상에 지지하고 상기 지지축(36)에 슬라이드 가능하게 결합되는 한 쌍 이상의 지지대(44)를 포함하며,
상기 히터유닛 장착대(40)의 장착면(41)과 접하는 상기 고정부재(42)의 일측에 슬릿(S)이 형성되고, 상기 슬릿(S)을 통해 히터유닛 장착대(40)에 결속되는 볼트(43)에 의하여 상기 한 쌍의 고정부재(42)가 상기 장착면(41)에 고정되되, 상기 슬릿(S)에 의하여 고정부재(42) 상호간의 간격 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 1 항에 있어서,
상기 히터유닛(2)은,
상기 접합면(S1, S2)에 열을 가하는 판상의 전열판(20)과;
상기 전열판(20)의 측면부에 접하도록 설치되어 전열판(20)에 열을 가하는 하나 이상의 히터(22R, 22L);로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전열판(20)은 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)의 폭(W1)에 대응되는 폭(W2)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전열판(20)의 내부에 수용공간(200)이 다수로 구획되고, 각각의 수용공간(200)에 열매체유(Heating medium oil, 202)가 채워지는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 전열판(20)의 중앙 일부가 일측으로 돌출되어 소정의 굴곡부(210)가 형성된 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 전열판(20)에 보강재 장착홀(220)이 하나 이상 형성되고, 상기 보강재 장착홀(220)에 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합부위 보강을 위한 철재 보강재(230)가 착탈 자유롭게 결속되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 2 항에 있어서,
상기 히터(22R, 22L)는 전열판(20)을 사이에 두고 전열판(20)의 양 측면부에 접하도록 대향 설치되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
제 1 항에 있어서,
상기 좌우이송유닛(3)은,
바닥판(31)과, 바닥판(31) 양측의 측면 지지구(32), 그리고 양측 측면 지지구(32)에 양단부가 지지되도록 설치되는 상기 지지축(36)을 포함하는 이송대(30)와;
상기 바닥판(31)의 하부면에 장착되고, 베이스(B) 상의 레일(37)을 따라 상기 대기위치와 히팅위치를 이동하는 리니어 가이드 블록(38);을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 히터유닛 장착대(40)와 지지대(44)에 다수의 방열용 통기홀(H)이 형성되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 히터유닛(2)의 온도를 제어하는 컨트롤러(6);를 더 포함하며,
상기 히터유닛(2)을 통해 가열되는 접합면(S1, S2)의 가열온도는 130℃ ~ 220℃ 사이인 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합장치.
삭제
테이블(1)의 중앙 절개부(10)를 사이에 두고 두 개의 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)의 접합면(S1, S2)이 서로 대면하도록 로딩시키는 로딩단계;
특정 온도로 가열되고 철재 보강재(230)가 장착된 히터유닛(2)을 대면 배치된 상기 접합면(S1, S2) 사이로 진입시킨 후 대면하는 접합면(S1, S2)이 상기 히터유닛(2)의 양 측면부에 접하도록 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 이동시켜 상기 접합면(S1, S2)을 용융시키되, 철재 보강재(230)와 마주하는 접합면(S1, S2) 측에 상기 철재 보강재(230)의 일부가 내입되도록 하는 가열단계; 및
상기 접합면(S1, S2)이 히터유닛(2)으로부터 이격되도록 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 이동시키는 동시에, 접합면(S1, S2) 사이로 진입된 상기 히터유닛(2)을 후퇴시킨 후 용융된 두 접합면(S1, S2)이 서로 접하도록 밀착시켜 두 개의 접합대상 발포수지성형품(P1, P2)을 접합시키되, 상기 철재 보강재(230)의 다른 일부가 반대편 접합면(S1, S2) 측에 내입되도록 접합시키는 접합단계;를 포함하는 발포수지성형품 접합방법.
제 14 항에 있어서,
상기 가열단계에서의 접합면(S1, S2)의 가열온도는 130℃ ~ 220℃ 사이인 것을 특징으로 하는 발포수지성형품 접합방법.