KR100201337B1 - 콤비네이션매트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유 직조매트와 찹스트랜드매트의 기능을 동시에 가지고, 시공시 매트간의 접착에 따른 문제점을 해결할 수 있는 매트인 유리섬유를 이용한 콤비네이션매트의 제조방법에 관한 것으로, 유리섬유공급장치에서 수많은 가닥의 유리섬유를 공급하는 공급단계(S1), 공급되는 유리섬유를 적절한 길이로 자르는 절단단계(S2), 일정속도로 공급되는 유리섬유 직조매트상에 절단된 유리섬유를 고르게 뿌리는 적층단계(S3), 물과 접착제분말을 유리섬유가 적층된 직조매트상에 고르게 뿌리는 분사단계(S4), 습기제거 및 접착제분말의 용융을 위한 가열단계(S5), 이를 압착하고 냉각하는 콤비네이션매트의 성형단계(S6), 상기 콤비네이션매트를 제단, 검사, 저장, 권취하는 마무리단계(S7)로 구성된 상기 콤비네이션매트의 제조방법을 제공한다.

Description

콤비네이션매트의 제조방법

본 발명은 유리섬유를 이용한 콤비네이션매트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 유리섬유 다발인 로빙(roving)으로 직조된 직조매트(woven roving)상에서 유리섬유조각과 접착분말을 고르게 섞어서 펼친 후, 이를 가열해 접착분말을 용융시키고 이를 압착 냉각하여 제조하는 콤비네이션매트의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리섬유는 유리를 융해가공하여 아주 가는 섬유로 만든 것으로, 그 조성은 소오다석회유리에 가까운 것부터 알칼리가 아주 적은 것까지 있고, 그 제조방법은 융해유리를 급속히 잡아당겨 긴 유리섬유를 만드는 장섬유법과 융해유리를 공기 또는 공기와 수증기로 날려서 짧은 섬유를 만드는 단섬유법이 있는데, 장섬유법으로 제조된 유리섬유는 탄성이 적고, 직물로는 적합하지 않으나, 가볍고, 인장력이 강해 요트나 항공기 선체의 구조재로 사용되어 지는데, 이와 같이 벽체에 가해지는 충격 등을 견딜 수 있는 구조재로 사용하기 위하여 다수의 유리섬유 다발로써 직조된 도 7a에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 직조매트가 시판되어 사용되어 지며, 또한 장섬유법으로 제조된 유리섬유를 짧게 잘라 평판상에 접착제와 함께 고르게 뿌려 이를 압착하여 접착하여 만든 찹스트랜드매트(chopped strand mat)는 도 7b에 도시된 바와 같이, 다수의 유리섬유조각이 무질서하게 놓여 서로간에 접착된 구조로 되어 있어 보강재 등으로 사용되어 지는 한편, 상기 단섬유법으로 제조된 유리섬유는 유리면(glass wool)이라고 불리며 단열재, 흡음재, 충진재 등으로 사용되어 진다.

상기 직조매트와 찹스트랜드매트를 보강재로써 사용하기 위한 일반적인 시공방법은 벽체에 직조매트와 찹스트랜드매트를 번갈아 덧붙인 후 마감재로 마감하는 것이다.

그러나, 상기 시공방법에서 상기 직조매트, 찹스트랜드매트의 사용은 시공상의 문제점을 야기 하게 되는데, 즉 찹스트랜드매트는 각 유리섬유조각들이 접착제로 쓰이는 고분자물질이 경화되면서 접착되어 있어서 매트자체로 흐물거림이 없으나 유리섬유조각들이 떨어져 나오기 쉬워 작업환경을 오염시키기 쉬우며, 상기 직조매트는 유리섬유자체로만 이루어져 이를 접착하려 할 때 매트의 흐물거림으로 인해 시공상의 장애가 있었고, 또한 접착제의 함침속도가 느려 그 접착이 완벽하지 못했다. 그리고 직조매트와 찹스트랜드매트를 접착하기 위한 접합제를 도포하는 과정이 수작업으로 이루어짐으로 인해 불균일하게 접착되어 매트간의 긴밀성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 단순한 공정으로 직조매트와 찹스트랜드매트의 기능을 동시에 가지고, 시공시 매트간의 접착에 따른 문제점을 해결할 수 있는 콤비네이션매트를 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 도 1 에 도시된 제조구성도에 따른 제조방법을 제공하는데, 유리섬유공급장치에서 여러가닥의 유리섬유를 공급하는 공급단계(S1), 공급되는 유리섬유를 소정의 길이로 자르는 절단단계(S2), 이송장치상에 적재되어 일정속도로 공급되는 유리섬유 직조매트상에 절단된 유리섬유를 고르게 뿌리는 적층단계(S3), 물과 접착제분말을 유리섬유가 적층된 직조매트상에 고르게 뿌리는 분사단계(S4), 습기제거 및 접착제분말의 용융을 위한 가열단계(S5), 이를 압착하고 냉각하는 콤비네이션매트의 성형단계(S6), 콤비네이션매트를 제단, 검사, 저장, 권취하는 마무리단계(S7)로 이루어진 콤비네이션매트의 제조방법을 제공한다.

상기 제조방법의 각 구성단계별로 그 작용을 살펴보면, 상기 공급단계(S1)는 유리섬유 적재실에 많은 수의 유리섬유 크릴을 적재하여 각 크릴에서 나오는 유리섬유가닥이 모아져 수많은 가닥이 일정속도로 유리섬유 절단장치로 공급되게 하는 단계이며, 상기 절단단계(S2)는 공급되는 유리섬유를 절단장치(chopper)를 이용해 적절한 크기로 잘라주는 단계로서 상기 절단장치는 압력롤, 보조롤, 커터롤로써 이루어지며 압력롤과 보조롤이 상하로 맞물려 회전하게끔 장치되고, 상기 보조롤의 측면에 보조롤과 맞물려 회전하는, 날을 가진 커터롤을 장치하여, 공급되는 유리섬유가 압력롤과 보조롤의 사이, 커터롤과 보조롤사이로 통과하게끔 하여 압력롤과 보조롤을 통과하는 유리섬유에 장력이 걸려 커터롤로써 용이하게 유리섬유를 절단하게끔 한다. 즉, 상기 압력롤은 유리섬유 공급속도의 조절역할을 하게 되는 것이다.

그 후의 상기 적층단계(S3)는 상기 절단장치에서 절단된 유리섬유조각을 분산시켜 일정속도로 공급되는 직조매트상에 골고루 뿌려주는 단계이다. 이때 유리섬유조각을 분산시켜 직조매트상에 일정두께로 고르게 펼치는 공정은 컴비네이션 매트의 품질의 고저를 평가하는 유리섬유 분포의 균일성에 지대한 영향을 미치기 때문에 아주 중요한 공정인 바, 이 유리섬유조각을 분산시키는 방법의 예로서 노즐로써 기류를 형성하여 분산시키는 방법과 원통형 축의 외주면에 얇은 판이 부착된 패들(paddle)을 회전시켜 분산시키는 방법을 들 수 있다.

그런 다음 단계인 상기 분사단계(S4)는 본 발명에 따른 제조방법중의 핵심을 이루는 단계로서 유리섬유조각이 적층된 직조매트에 적절한 습기를 제공하고, 직조매트상의 유리섬유조각 사이로 접착제분말을 고르게 뿌려주는 단계이다. 즉, 우선 유리섬유조각과 직조매트에 물분사기로써 수분을 공급하고, 접착분말분사장치로써 접착제분말을 뿌린 후, 접착제분말과 유리섬유조각이 직조매트상에서 고루 섞이게끔 직조매트 이송장치하부에 진동기(vibrator)를 장치하여 직조매트를 진동시키고, 다시 물분사기로써 수분을 공급하여 상기 분사단계(S4)를 끝내게 된다. 또한, 접착제분말과 매트상의 분포도를 더욱 향상시키기 위해 여러개의 접착분말분사장치와 물분사기, 진동기를 설치하여 필요한 접착제 분말의 양을 나누어 공급할 수 있는데, 이때 접착제분말 공급량을 처음 접착분말분사장치에서는 많이하고, 그 후부터 점차 줄여나가는 것이 바람직하다.

그 후의 상기 가열단계(S5)는 습기를 머금은 상기 매트가 고온의 오븐내부로 이송되어 습기를 제거하고, 접착제분말이 용융되게끔하는 단계이다. 여기서 중요한 점은 유리섬유의 물성은 변화가 없어야하며, 단지 접착제분말만이 용융되는데 필요한 열만 공급해야 한다는 점이다.

그리고, 상기 성형단계(S6)는 상기 가열단계(S5)를 거친 고온의 매트를 두 개의 롤이 맞물려 회전하는 압착롤사이로 통과시키고 냉각하여 콤비네이션매트를 만드는 단계이다. 이때 사용하는 냉각장치는 공랭식장치가 바람직하다.

상기 콤비네이션매트 제조의 마무리단계(S7)로서 모서리를 절단하고 적정길이로 매트를 자르는 제단과 제품의 하자여부 검사, 권취하여 포장하는 통상의 과정이다.

상기 단계들로 이루어진 컴비네이션매트 제조방법은 유리섬유 직조매트와 유리섬유 크릴을 공급하여 상기 직조매트 이송장치를 따라 각 단계를 수행하는 장치들이 배치되어 일련의 공정으로 직조매트의 기능과 찹스트랜드의 기능을 갖고, 직조매트와 찹스트랜드 접착에 관련된 문제점을 해결했으며, 직조매트의 흐물거림을 없애 작업성을 개선한 콤비네이션매트를 제조할 수 있다는 점에서 획기적이다 할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 제조구성도,

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 공정도,

도 3 은 유리섬유절단장치의 구성도,

도 4 는 적층단계에 관련된 장치의 구성도,

도 5 는 분사단계에 관련된 장치의 구성도,

도 6 은 오븐의 구조를 도시한 단면도,

도 7a 는 유리섬유 직조매트의 사시도,

도 7b 는 유리섬유 찹스트랜드매트의 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 유리섬유공급장치101 :유리섬유 적재실102 : 크릴

110 : 절단장치111 : 압력롤112 : 보조롤

113 : 커터롤114 : 감김방지패드120 : 포밍후드

121 : 패들122 : 분산노즐123 : 포밍팬

124 : 포밍덕트125 : 리턴덕트130 : 이송장치

140 : 집진장치 150 : 물분사기160 : 접착분말분사장치

161 : 호퍼162 : 롤170 : 진동기 180 : 오븐181 : 버너190 : 압착롤200 : 냉각기 210 : 제단기220 : 권취롤

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 콤비네이션매트 제조방법에 따른 일 실시예는 도 2에 도시된 바와 같은 장치배열에 따른 공정을 나타내었다.

그 제조장치의 구성은 도 1의 각단계에 따라 나열하면 공급단계(S1)에는 유리섬유공급장치(100), 절단단계(S2)에는 유리섬유 절단장치(110), 적층단계(S3)에는 포밍후드(Forminghood,120), 이송장치(130), 집진장치(140), 분사단계(S4)에는 몇 개의 물분사기(150), 접착분말분사장치(160), 진동기(170), 가열단계(S5)에는 4개의 가열장치인 오븐(180), 성형단계(S6)에는 압착롤(190), 냉각기(200), 그리고 최종단계(S7)에는 제단기(210), 권취롤(220) 등의 장치 및 기기가 설치되는 한편, 상기 적층단계(S3)의 이송장치(130)는 상기 공급단계(S1)를 제외한 모든 단계의 장치와 관련되어 장치되어 있다.

상기 유리섬유공급장치(100)는 통상의 섬유공급장치와 같이 유리섬유적재실(101)에 많은 수의 유리섬유 크릴(102)을 적재하여 각 크릴에서 나오는 유리섬유가닥이 모아져 수많은 가닥이 일정속도로 유리섬유 절단장치(110)로 공급되게 하는 장치이다.

유리섬유 절단장치(110)의 구성은 도 3에 도시된 바와 같이 압력롤(111), 보조롤(112), 커터롤(113)과 감김방지패드(114)로써 이루어지며 압력롤(111)과 보조롤(112)이 상하로 맞물려 회전하게끔 장치되고, 상기 보조롤(112)의 측면에 보조롤(112)과 맞물려 회전하는, 날을 가진 커터롤(113)이 장치되며, 상기 압력롤(111)상부에 유리섬유가 압력롤(111)에 감기는 것을 막아주는 감김방지패드(114)가 설치되어 있다. 이 장치는 공급되는 유리섬유를 압력롤(111)과 보조롤(112)의 사이, 커터롤(113)과 보조롤(112)사이로 통과하게끔 하여 압력롤(111)과 보조롤(112)을 통과하는 유리섬유에 장력이 걸려 커터롤(113)로써 용이하게 유리섬유를 절단하게끔 한다. 이때 상기 압력롤(111)은 보조롤(112)과 유리섬유간의 마찰을 증가시켜 미끄러짐을 방지하여 유리섬유의 공급속도를 조절할 수 있게끔 하고 또한 원활한 유리섬유 공급을 도와 주는 역할을 한다. 즉 압력롤(111)이 불균일한 압력으로 보조롤(112)을 압착하면 유리섬유의 공급속도가 불규칙하게 변화하여 공정상의 문제가 발생하게 되나, 균일한 압력을 가할 때는 균일한 공급속도를 유지하게 된다.

적층단계(S3)에 관련된 장치는 도 4와 같은 구성을 갖는데, 그 중 포밍후드(120)는 공기의 흐름을 조절하여 매트에 고르게 적층되게 하고 여기에 보조적으로 패들(121)을 이용해 분산효과를 높이게 되어 있는데, 전체적인 구성은 공기의 흐름을 따라 하나의 덕트라고 보면 된다. 즉 절단장치(110)를 시작으로 반시계방향으로 절단장치(110) 하부에 공기를 불어 넣어 유리섬유조각을 분산시키는 분산노즐(122)이 있고, 그 하부에 유리섬유조각의 분산을 돕는 원통형 축의 외주면에 얇은 판이 부착된 패들(121)이 있으며, 그 하부 측면에 포밍후드(120)가 있어 유리섬유조각이 외부로 유출되지 않고 매트상에 고르게 뿌려질 수 있도록 한다.

여기서 상기 패들(121), 분산노즐(122)과 상기 포밍후드(120)의 벽면에 보조적 수단을 장치하여, 포밍후드(120)내의 공기흐름을 조절하여 유리섬유조각을 고르게 분산시키게 되는데, 그 상부에는 난류(turbulent flow)가 하부에는 층류(laminar flow)가 형성되게 한다.

한편, 상기 포밍후드(120)의 하부에는 이송장치(130)가 있어 그 상부에 매트가 놓여 유리섬유조각이 적층되어 다음 단계의 장치로 이송되게 되어 있고, 이송장치(130) 하부에 포밍팬(123)이 있는 포밍덕트(124)가 있어 매트상부로 유리섬유조각을 이송한 공기가 흡입되게 되고, 그 후 그 공기는 집진장치(140)로 들어가 먼지 등이 제거되어 다시 리턴덕트(return duct,125)를 통해 다시 절단장치(110)로 가게된다.

그리고, 상기 분사단계(S4)의 물분사기(150)와 접착분말분사장치(160), 진동기(170)의 상세한 구조는 도 5에 도시한바와 같은데, 물분사기(150)는 스프레이노즐을 통해 수분이 공급되게 하며, 접착분말분사장치(160)는 고체인 접착제원료를 공급하는 호퍼(161)와 그 하단에 입자가 미세한 분말로 분쇄하는 롤(162)이 장치되어 있는데, 그 두 개의 롤(162)이 회전하여 그 롤(162)사이로 통과하는 덩어리가 미세한 입자를 가진 분말로 분쇄되고, 분쇄된 그 분말이 매트상에 뿌려지게 된다. 이 분말은 매트상에 뿌려지며, 이때 매트 이송장치(130)의 하단부의 진동기(170)가 진동하며 매트상의 유리섬유조각과 접착분말이 고르게 섞이게 하고, 그 섞인 것이 매트상에 균일한 두께가 되게 한다. 본 실시예는 세 개의 물분사기(150)와 두 개의 접착분말분사장치(160), 두 개의 진동기(170)로 구성되어 있는데, 이는 보다 매트상의 고른 접착분말입자의 분포를 위한 것이다. 이때 사용하는 접착제의 원료의 예로서 가용성 폴리에스터와 폴리비닐아세테이트 이멀젼 등을 들 수 있고, 제 1 접착분말분사기에서 공급되는 접착분말의 양은 약 75%, 제 2 접착분말분사기에서는 약 25%가 공급되게 함이 바람직하다.

가열단계(S5)의 오븐(180)의 구조를 도시한 도 6과 같이 본 실시예에서 온풍가열식을 채용하며 네 개의 오븐(180)이 설치되어 각 오븐(180)당 유지되는 온도를 약간씩 차이를 두어 가열효율을 높이고 있고, 이 오븐(180)의 역할은 매트를 건조시키며, 매트상의 접착분말을 용융시키는 것이다. 그리고 오븐(180) 하부의 버너(181)는 이송장치(130)로 스며드는 접착분말의 용융물을 태워 이송장치(130)를 깨끗이 유지하는 기능을 갖는다.

상기 성형단계(S6)의 압착롤(190)은 매트상의 접착분말이 유리섬유조각 사이사이에서 용융된 상태에서 이를 압착하여 매트와 유리섬유조각 사이 뿐만 아니라 유리섬유 사이에 긴밀한 접착을 하게하여 컴비네이션매트로 성형한다. 이렇게 성형된 고온의 컴비네이션매트는 냉각기(200)를 통과하면서 냉각되게 된다. 본 실시예의 냉각기는 단순한 공기송풍장치로 구성하였다.

마지막으로 통상의 장치를 이용하여 제품검사, 제품제단, 권취를 하게한다.

따라서, 상기 제조장치에 따른 전체공정은 유리섬유 직조매트는 이송장치(130)를 통해 공급 및 이송되는 한편, 유리섬유공급장치(100)에서 공급되는 유리섬유는 절단장치(110)를 거치면서 절단되고, 이 절단된 유리섬유는 포밍후드(120)를 통해 직조매트상에 고르게 펼쳐지며, 그 후 이 직조매트는 물분사기(150), 접착분말분사장치(160), 진동기(170)를 거치면서 공급되는 수분 및 접착분말이 유리섬유와 잘 섞이게 되고, 이 직조매트는 오븐(180)을 통과하면서 건조되며 직조매트상의 접착분말이 용융되고, 다시 이것은 압착롤(190)과 냉각기(200)를 통과하면서 콤비네이션매트로 성형된 후 제단되어 최종제품이 되게 된다.

상기 콤비네이션 제조장치는 각 장치별로 종래의 것을 그대로 사용하는 것과 종래의 것을 개량한 것이 있는데, 이들 중 어떤 것은 신규하다거나 진보된 것이라고 보기 어려운 점이 있다 하더라도 이들이 조합된 장치 전체는 콤비네이션매트를 제조하는 장치로서 획기적인 특징을 가지게 된다.

본 발명에 따른 콤비네이션매트 제조방법은 종래의 찹스트랜드매트 제조방법에 단순한 몇가지 공정을 추가하여 일련의 단순한 공정으로 이루어져 있어, 복잡하지 않은 공정으로 여러 가지 기능의 상기 콤비네이션매트를 제조할 수 있게 한다.

또한, 그 단순한 제조방법으로 제조된 상기 콤비네이션매트는 종래의 직조매트, 찹스트랜드매트 각각을 별개로 구입하여 이를 접착하여 시공하여야 하는 불편한 점을 개선하고, 또한 수작업에 따른 접착의 불균일성과 완전치 못한 접착 등의 문제점을 해결할 수 있다는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 유리섬유공급장치에서 여러가닥의 유리섬유를 공급하는 공급단계(S1), 공급되는 유리섬유를 소정의 길이로 자르는 절단단계(S2), 이송장치상에 적재되어 일정속도로 공급되는 유리섬유 직조매트상에 절단된 유리섬유를 고르게 뿌리는 적층단계(S3), 물과 접착제분말을 유리섬유가 적층된 직조매트상에 고르게 뿌리는 분사단계(S4), 습기제거 및 접착제분말의 용융을 위한 가열단계(S5), 이를 압착하고 냉각하는 콤비네이션매트의 성형단계(S6), 콤비네이션매트를 제단, 검사, 저장, 권취하는 마무리단계(S7)로 이루어진 콤비네이션매트의 제조방법에 있어서,

   상기 절단단계(S2)에는 절단장치(110), 즉, 원통형의 압력롤(111), 보조롤(112), 커터롤(113)로써 이루어지며 압력롤(111)과 보조롤(112)이 상하로 맞물려 회전하게끔 장치되고, 상기 보조롤(112)의 측면에 보조롤과 맞물려 회전하는, 날을 가진 커터롤(113)이 장치되어, 공급되는 상기 유리섬유가 압력롤(111)과 보조롤(112)의 사이, 커터롤(113)과 보조롤(112)사이로 통과하게끔 하여 압력롤(111)과 보조롤(112)을 통과하는 유리섬유에 장력이 걸려 커터롤(113)로써 용이하게 유리섬유를 절단하게 하고, 상기 적층단계(S3)에는 상기 절단장치(110)의 하부와 상기 직조매트 상부의 공간을 밀폐하여 풍향이 상부의 절단장치에서 하부의 직조매트로 되게끔 포밍팬(123)이 구비된 포밍후드(120)가 장치되고, 그 내부의 상부에 난류가 형성되게끔 패들(121) 또는 공기노즐(122)이 장치되어 절단된 유리섬유조각이 상기 직조매트상에 고르게 적층되게 하며, 상기 분사단계(S4)에는 직조매트상부에 접착분말을 뿌리는 접착분말분사장치(160)와 그 전후에 직조매트상부나 하부에 물을 분사하는 물분사기(150)가 장치되고, 직조매트의 직조매트상에서 상기 유리섬유조각과 접착분말을 고르게 섞어주는 진동기(170)가 이송장치(130)의 하부에 장치되어, 적층된 직조매트에 적절한 습기를 제공하고 직조매트상의 유리섬유조각 사이로 접착제분말이 침투할 수 있게 하며, 상기 가열단계(S5)에는 상기 이송장치(130)가 관통하는 오븐(180)을 장치하고 약 100℃내지 250℃의 온도로 상기 직조매트를 가열하는 것을 특징으로 하는 콤비네이션매트의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적층단계(S3)에는 추가적으로, 별도의 집진장치(140)가 설치되고, 상기 이송장치(130)하부에 상기 포밍후드(120)에서 빠져나온 공기를 흡입하여 상기 집진장치(140)로 배출하는 포밍덕트(124)가 구비되며, 상기 집진장치(140)를 거친 공기를 다시 상기 절단장치(110)상부로 이송시키는 리턴덕트(125)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 콤비네이션매트의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 분사단계(S4)의 접착분말분사장치(160)는, 수개의 접착분말분사장치(160)로 나누어 장치하여, 이송장치(130)상에 적재되어 이송되는 상기 직조매트상에 공급하는 접착분말 총공급량중, 처음의 접착분말분사장치(160)의 접착분말 공급량이 가장많고 그다음부터의 접착분말분사장치(160)의 접착분말 공급량은 점차 줄여가는 방법으로 접착분말을 공급하는 것을 특징으로 하는 콤비네이션매트의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 가열단계(S5)의 오븐(180)은, 수개의 오븐(180)으로 장치하여 상기 온도범위내에서 상기 직조매트가 처음 관통하는 오븐(180)의 온도는 낮게하고, 그 후의 오븐(180)들의 온도는 그보다 점차 올려 가는 방법으로 가열하는 것을 특징으로 하는 콤비네이션매트의 제조방법.