그레이팅 및 그 제조방법{GRATING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 그레이팅 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강도의 저하를 방지하면서 경량화가 가능한 그레이팅 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로 가장자리의 측구 배수로나 우수 및 하수 집수정 등에는 덮개로 그레이팅이 설치된다. 그레이팅은 우수 및 하수는 용이하게 배수하면서 쓰레기 등의 유입을 차단하고 사람이나 동물들이 배수로나 집수정에 빠지지 않도록 하기 위한 목적으로 설치된다. 통상적으로 사용되는 그레이팅은 외곽면을 이루는 프레임에 일정간격으로 다수의 연결부재가 고정된 구조로 이루어진다. 연결부재는 간격을 유지하며 나란한 방향으로 일자형으로 설치되거나 또는 격자 형태로 설치된다. 이러한 그레이팅은 금속이나 플라스틱 소재로 제조한다. 금속 소재로 이루어진 그레이팅은 판 형태의 소재를 이용하여 절단, 용접, 도금 등의 공정을 거쳐 제조한다. 이러한 금속재의 그레이팅은 다수의 용접공정(Projection Welding, End Plate Welding)이 필요하여 많은 에너지가 필요하고 대규모 제조설비가 필요하며 생산시간이 많아 소요된다. 또한 부식을 방지하기 위하여 도금공정(Hot Dip Galvanizing)을 수반하게 되는데, 이는 환경문제를 야기할 수 있다. 따라서 금속 그레이팅은 큰 하중이 요구되는 용도로는 적합하게 사용할 수 있지만, 제조 시 상기와 같은 많은 문제점을 내포하고 있다. 이에 반하여 플라스틱으로 이루어진 그레이팅은 용접 및 도금공정을 수반하지 않으므로 금속으로 이루어진 그레이팅에 비하여 제조 및 설치의 용이성은 있지만, 금속에 비하여 강도가 낮으므로 프레임 및 연결부재의 두께를 두껍게 제조하여야 하는 단점이 있다. 따라서 제품의 중량이 과도하게 증가되며 두께 증가에 따라 금속 그레이팅에 비해 상대적으로 배수면적이 줄어들 수밖에 없으며 사용할 때 변형의 우려가 매우 높은 단점이 있다. 또 일반 사출공법으로 그레이팅을 제조하게 됨으로 프레임 및 연결부재의 단면이 빈 공간이 없는 꽉 찬 형태로 이루어져 제품의 중량이 과도하게 증가된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 강도를 가지면서 경량화 된 그레이팅 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 제안하는 그레이팅은, 외곽틀을 형성하는 프레임; 상기 프레임 내부에 간격을 유지하며 고정되는 복수의 연결부재; 를 포함하고, 상기 연결부재는 표면은 플라스틱으로 이루어지고, 그 내부에는 보강재가 인서트 된 그레이팅을 제공한다. 상기 프레임은 상단부가 연장부로 이루어지고 이 연장부는 연결부재와 일체형으로 이루어진다. 상기 프레임, 연결부재, 연장부는 다양한 색깔로 형성된다. 상기 보강재는 금속판으로 이루어지고, 이 금속판은 플라스틱과의 계면 접착력을 높이기 위하여 표면에는 돌기가 형성되고 금속판을 관통하여 다수의 구멍이 형성된다. 또한 본 발명은 그레이팅을 제조하기 위한 방법으로서, 금속으로 이루어진 보강재를 금형에 고정 설치하는 공정; 상기 금형에 플라스틱 수지를 사출하여 그레이팅의 외곽틀을 이루는 프레임 및 연장부를 성형하면서 상기 보강재의 표면을 감싸는 연결부재를 성형하는 공정; 상기 금형에 투입된 플라스틱 수지에 공극이 형성되도록 하는 발포공정을 포함하는 그레이팅 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 그레이팅은 플라스틱 내부에 금속으로 이루어진 보강재가 인서트 된 구조이므로 종래의 금속 그레이팅에 비하여 무게를 줄일 수 있고 종래의 플라스틱 그레이팅에 비하여 강도는 높일 수 있다. 또한 연결부재의 두께를 줄일 수 있으므로 종래의 플라스틱 그레이팅에 비하여 배수면적을 더 확보할 수 있다. 또한 그레이팅의 색깔을 다양하게 형성하여 그레이팅이 설치되는 주변환경과 조화를 이룰 수 있다. 또한 연결부재의 내부에 다수의 기공이 형성되어 그레이팅의 중량을 그만큼 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그레이팅의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그레이팅의 배면사시도.
도 3은 본 발명에 따른 그레이팅에 제공된 보강재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 그레이팅의 주요부분 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 그레이팅 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 그레이팅의 사시도 및 배면사시도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 그레이팅에 제공된 보강재를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 그레이팅의 주요부분 확대 단면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 그레이팅은, 외곽틀을 형성하는 프레임(2)과, 상기 프레임(2) 내부에 간격을 유지하며 고정되는 복수의 연결부재(4)를 포함한다. 상기 프레임(2)은 통상적으로 사각형의 형상으로 이루어지며, 측구 배수로나 우수 또는 하수 집수정에 따라서 다양한 크기로 이루어질 수 있다. 프레임(2)의 상부 끝단부에는 대략 직각 방향으로 연장부(6)가 형성되며, 이 연장부(6)는 연결부재(4)의 상부면과 연결되면서 연장된다. 이 연장부(6)로 인하여 그레이팅은 구조적으로 더 튼튼하게 이루어진다. 또 연장부(6)의 표면에 요철을 형성하면 보행 시 미끄러짐을 방지할 수 있다. 상기 연결부재(4)는 격자 형으로 이루어지고 그 끝단부는 프레임(2) 및 연장부(6)에 연결된다. 이러한 연결부재(4)는 본 실시 예에서는 격자 형의 구조로 이루어진 것으로 나타내고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 연결부재를 나란한 간격으로 설치하여 일자형으로 형성할 수도 있다. 프레임(2), 연장부(6), 연결부재(4)는 플라스틱을 사출 성형하여 제조할 수 있으며, 그레이팅이 설치되는 장소의 주변환경과 매치될 수 있도록 다양한 색깔로 제조될 수 있다. 이때 발포방식으로 사출 성형하여 프레임(2), 연장부(6), 연결부재(4) 내부에 는 도 4에 도시된 바와 같이 미세한 기공(8)이 형성되도록 할 수 있는데, 이러한 기공(8)으로 밀도를 줄여 그레이팅의 무게를 경량화 할 수 있고, 플라스틱 원료의 사용량을 그만큼 줄일 수 있다. 그리고 본 발명의 그레이팅을 구성하는 연결부재(4)의 내부에는 보강재(10)가 더 제공된다. 보강재(10)는 그레이팅의 강도를 보강하기 위한 목적으로 제공되는 것으로서, 무거운 하중에도 충분히 견딜 수 있도록 소정의 강도를 갖는 금속판으로 이루어진다. 보강재(10)는 그레이팅의 크기에 따라서 두께 1~3mm, 높이 30~40mm의 철판이 사용될 수 있다. 이러한 보강재(10)는 그레이팅의 구조적으로 강도는 보강할 수 있으면서 그레이팅의 무게는 최소한으로 증가될 수 있도록 연결부재(4)의 일부분에만 제공된다. 즉, 보강재(10)는 연결부재(4)의 가로방향 및 세로방향 중앙부에만 제공된다. 이렇게 보강재(10)를 연결부재(4)의 중앙부에만 제공하는 이유는 연결부재(4)의 중앙부분이 다른 부분에 비하여 구조적으로 가장 취약한 부분이므로 이것을 보강하기 위한 목적이고, 또 보강재(10)를 연결부재의 취약부분에만 제공함으로써 그레이팅의 강도는 충분히 확보하면서 그레이팅의 무게 증가를 최소화 할 수 있다. 보강재(10)는 연결부재(4)의 가로방향 및 세로방향의 길이보다 약간 짧게 절단하여 마련한 후, 이들을 용접 등으로 서로 연결하여 연결부재(4)의 중앙부를 이루는 부분과 동일한 격자 형으로 형성된다. 이때 보강재(10)는 충분한 강도가 확보될 수 있도록 그 끝단부는 연장부(6) 영역으로 위치하는 길이를 갖는다. 그리고 보강재(10)는 플라스틱으로 이루어진 연결부재(4) 내부에 견고하게 고정될 수 있도록 하기 위한 방안으로 계면 마찰력을 높이기 위하여 다수의 구멍(12)이 형성되고, 접촉면적이 넓어질 수 있도록 표면에는 다수의 돌기(14)가 형성된다. 돌기(14)는 올록볼록한 엠보 형상으로 형성되거나 또는 빗살무늬와 같이 직선 또는 곡선의 형태로 형성할 수 있다. 도 5는 상기와 같은 본 발명에 따른 그레이팅의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 먼저 그레이팅의 형상의 캐비티를 갖는 금형(100)의 내부에 금속으로 이루어진 보강재(10)를 고정 설치한다. 그 다음 호퍼(200)에 담긴 플라스틱 수지원료를 사출기(300)를 통하여 금형(100) 내부로 사출하여 그레이팅의 외곽틀을 이루는 프레임(2) 및 연장부(6) 및 연결부재(4)를 성형한다. 이때 플라스틱 수지는 보강재(10)의 표면을 감싸면서 연결부재(4)를 성형하게 된다. 이러한 공정 시 플라스틱 수지 원료를 색상을 갖는 원료를 이용하여 제작하면 그레이팅의 색깔을 다양한 색깔로 제조할 수 있다. 이와 같은 사출성형공정 시 본 발명에서는 플라스틱을 발포방식으로 사출 성형하여 프레임(2), 연장부(6), 연결부재(4) 내부에는 다수의 미세한 기공(8)이 형성되도록 하고 있다. 기공(8)은 화학적 발포 또는 물리적 발포방법을 이용하여 직경이 대략 5~50㎛의 크기로 형성으로 할 수 있다. 기공(8)의 크기가 5㎛ 미만이면 고 배율의 발포공정으로서 강도 증대의 효과는 있지만 발포 후 폐쇄된 형태의 기공을 유지하기 위환 공정조건의 구현이 어려워 지거나 매우 난해하게 되며, 발포 밀도 증대를 위한 다량의 핵제를 사용하게 되어 비용이 증가하는 단점이 있고, 기공(8)의 크기가 50㎛를 초과하면 발포 효율은 증가되며 중량감소 효과는 커질 수 있으나 발포 후 개방된 형태의 기공이 증대할 수 있으며, 이는 제품의 원하는 강도를 만족시키기 어려운 단점이 있다. 따라서 기공(8)의 직경은 5~50㎛의 크기로 이루어진 것이 바람직하다. 화학적 발포는 플라스틱 수지원료가 투입된 호퍼(200)에 소정량의 발포제를 혼합하고 이 원료를 사출기(300)를 통하여 금형(100) 내부로 투입하면 플라스틱 원료가 내부에 기공(8)을 만들면서 성형된다. 물리적 발포는 사출기(300)로 호퍼(200)의 수지원료를 금형(100)으로 투입하면서 이와 함께 초임계 가스 공급부(400)를 통하여 소정량의 초임계 가스를 주입하면 초임계 가스가 혼합된 플라스틱 원료가 금형(100)내부에서 성형되면서 기공(8)을 형성하게 된다. 상기 초임계 가스는 보통의 온도?압력에서는 기체와 액체가 되지만 임계점(Supercritical point)이라고 불려지는 소정의 고온?고압의 한계를 넘으면 증발과정이 일어나지 않아서 기체와 액체의 구별을 할 수 없는 상태, 즉 임계상태가 되는데, 이 상태에 있는 물질을 초임계유체리고 한다. 초임계 상태에서도 저점도, 용해도 및 확산도가 매우 높아지는 특성이 있으며, 이러한 초임계 유체로는 질소가스, 이산화탄소 등이 있으면 본 발명의 그레이팅의 제조 시 이들 가스를 사용한다. 이와 같은 방법을 이용하여 기공(8)을 형성하게 되는데, 상기 화학적 발포 또는 물리적 발포방법을 이용할 때 발포제 또는 초임계가스를 조절하여 금형(100)에 투입되는 플라스틱 원료의 발포율을 5~20% 범위로 조절할 수 있다. 이때 플라스틱 원료의 발포율이 5% 미만이면 발포된 기공의 밀도를 높여 강도 증대의 효과는 있지만 발포 후 폐쇄된 형태의 기공을 유지하기 위한 초임계 가스량의 미세조절의 공정조건 구현 어려움과 동시에 불량율 증대 및 비용 증가의 단점이 있고, 20%를 초과하면 발포 효율은 증가되며 중량감소 효과는 커질 수 있으나 원하는 제품의 강도를 만족시키기 어려운 단점이 있다. 따라서 플라스틱 원료의 발포율을 5~20% 범위로 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 그레이팅에 기공(8)을 형성함으로써 밀도를 줄여 그레이팅의 무게를 경량화 할 수 있고, 플라스틱 원료의 사용량을 그만큼 줄일 수 있다. 그리고 소정의 시간이 경과하여 금형(100) 내부에서 플라스틱 원료가 경화되면서 보강재(10)가 내부에 견고하게 고정되며, 이후에 금형(100) 탈형공정을 행하면 그레이팅의 제조가 완료된다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.
2: 프레임 4: 연결부재
6: 연장부 8: 기공
10: 보강재 12: 구멍
14: 돌기 100: 금형
200: 호퍼 300: 사출기
400: 초임계가스 공급부 |
