KR100385277B1 - 섬유 결합체를 성형하는 방법, 그 방법에 의해 성형된 섬유결합체 및 섬유결합체 성형장치 - Google Patents

섬유 결합체를 성형하는 방법, 그 방법에 의해 성형된 섬유결합체 및 섬유결합체 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유들이 가열되어 서로 결합된 섬유 결합체를 성형하는 방법으로서, 섬유 블록의 바닥에 상향 가열 공기를 가하여 이 가열 공기가 섬유 블록을 통과하도록 하여서 섬유 블록이 부상하도록 함으로써 섬유 블록이 부상하고 있는 동안에 적어도 일부의 섬유가 용융되게 하는 가열 단계와; 가열된 섬유 블록을 수직 방향으로 소정의 높이만큼 실질적으로 압축하는 압축 단계와; 섬유들이 서로 교차하는 부분에서 섬유의 용융된 부분이 고화될 수 있도록 압축된 섬유 블록을 냉각하는 냉각 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

섬유 결합체를 성형하는 방법, 그 방법에 의해 성형된 섬유 결합체 및 섬유 결합체 성형 장치{FIBROUS AGGREGATE FORMING METHOD, FIBROUS AGGREGATE FORMED BY SAID METHOD, AND FIBROUS AGGREGATE FORMING APPARATUS}
본 발명은, 섬유들을 포함하는 섬유 재료를 처리함으로써 성형된 섬유 결합체, 특히 밀도가 비교적 낮으며 비교적 두꺼운 섬유 결합체(fibrous aggregate)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기와 같은 섬유 결합체를 성형하기 위한 가열 방법 및 상기와 같은 섬유 결합체를 성형하는 장치에 관한 것이다.
섬유 결합체를 성형하기 위하여 널리 사용되고 있는 종래의 방법은 일반적으로 바늘 천공법 그룹과 가열법 그룹의 2가지 그룹으로 분류된다. 바늘 천공법과 가열법은 어떤 경우에는 서로 독립적으로 사용되고, 반면에 다른 어떤 경우에는 서로 조합되어 사용된다.
이어서, 상기 두 그룹의 섬유 결합체 성형 방법에 대하여 간단히 설명한다.
(1) 바늘 천공법
이 방법은 섬유들이 그들 사이에서 서로 뒤얽히게 함으로써 섬유 결합체 시트를 연속적으로 성형하는 방법으로서, 여기서 다층 섬유 재료는 소위 펠팅 바늘(felting needle)이라고 하는 바늘을 사용하는 바늘 천공기에 의해 왕복하면서 천공된다.
(2) 가열법
이 방법은 섬유들이 서로 가열 결합되게 함으로써 섬유 결합체를 성형하는 방법으로서, 여기서 용융점이 다른 여러 종류의 섬유들을 포함하는 다층 섬유 재료에 소정 열량의 열이 가해지는데, 이에 따라 용융점이 낮은 섬유(결합재)가 용융되어서 용융점이 높은 섬유와의 교차점에서 용융점이 높은 섬유(구조재)에 접합된다. 즉, 가열법에 따르면, 용융점이 높은 섬유는 구조재 역할을 하고, 반면에 용융점이 낮은 섬유는 결합제 역할을 한다. 통상의 가열법에 있어서는, 다층 섬유 재료가가열 공기 컨베이어 가열 챔버 안으로 연속적으로 공급되어 연속 형태의 섬유 결합체를 성형하는 소위 가열 공기 컨베이어 가열 챔버법(heated air conveyer heating chamber method)이라고 하는 방법과, 다층 섬유 재료를 소정의 크기의 주형 안에 채운 후에 가열하여서 소정의 크기(크기 및 형상)를 갖는 블록 형태의 섬유 결합체를 성형하는 소위 주형법 혹은 배치(batch)법이라고 하는 방법이 있다.
이어서, 바로 위에 설명된 두 가지 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.
(2-a) 가열 공기 컨베이어 가열 챔버법
도12는 가열식 섬유 결합체 성형 방법에 사용되는 종래의 가열 공기 컨베이어 가열 챔버법의 개략적 단면도이다. 도12로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 가열 공기 컨베이어 가열 챔버(500)는 한 쌍의 망상 벨트(mesh belt)(510, 520)를 구비하고 있고, 상기 망상 벨트들은 서로간에 소정의 간극을 가지고 서로가 수직 방향으로 대향되게 배치되는데, 이는 다층 섬유 재료(600)가 도면에서 상부 우측 방향에서 공급됨에 따라 다층 섬유 재료(600)를 상부 측과 하부 측에서 압축하면서 다층 섬유 재료(600)를 도면에서 좌측 방향으로 이송시키기 위함이다. 다층 섬유 재료(600)는 실질적으로는 피복된 섬유 웨브(web)의 층이다. 각각의 웨브는 카딩 머신(carding machine)(미도시) 또는 크로스 레잉 머신(cross-laying machine)(미도시) 등을 사용하여 성형되고, 각 웨브 내의 섬유는 다소 평행하게 배열된다. 다층 섬유 재료(600)의 단위 면적 당 중량은 그 용도에 따라 선택된다. 또한, 다층 섬유 재료(600)는 용융점이 다른 여러 종류의 섬유들을 포함한다.
2개의 망상 벨트(510, 520) 사이의 거리는 최종 제품 또는 연속 섬유결합체(650)의 두께와 거의 같은데, 필요에 따라 조정될 수 있다. 가열 공기 컨베이어 가열 챔버(500) 내로 공급되는 연속 다층 섬유 재료(600)의 두께(H)는 2개의 망상 벨트(510, 520) 사이의 간극(h)보다 크다. 연속 다층 섬유 재료(600)는 가열 공기 컨베이어 가열 챔버(500) 내로 공급된 후에 망상 벨트(510, 520)에 의해서 한번에 두께(h)로 모두 압축되고, 이러한 압축된 상태가 유지되면서 연속 다층 섬유 결합체(650)로 가열 성형된다.
연속 다층 섬유 재료(600)를 연속 다층 섬유 결합체(650)로 가열 성형하기 위해, 공기를 송풍하는 공기 공급 챔버(530)와 이 공기 공급 챔버(530)로부터 송풍된 가열 공기를 흡입하는 공기 수용 챔버(540)가 상기 가열 공기 컨베이어 가열 챔버(500) 내에 마련된다. 공기 공급 챔버(530)에는 급기공(531)과 다수의 천공 구멍들이 성형되는데, 이 공기 공급 챔버(530)는 가열 공기 컨베이어 가열 챔버(500) 내의 다층 섬유 재료(600)의 경로 위에 위치된다. 가열 공기는 급기공(531)을 통해서 공기 공급 챔버(530) 안으로 취입되고, 이어서 다층 섬유 재료(600)에 취입될 수 있도록 다수의 천공 구멍(532)을 통해서 상기 공기 공급 챔버(530)로부터 송풍된다. 공기 수용 챔버(540)는 다층 섬유 재료(600)의 경로 아래에 위치되는데, 이 공기 수용 챔버(540)에는 다수의 천공 구멍(542)과 다수의 공기 흡입 구멍(541)이 마련된다. 공기 공급 챔버(530)로부터 다층 섬유 재료(600)에 상기한 바와 같이 송풍되는 가열 공기가 다층 섬유 재료(600)를 통과함에 따라서, 그 가열 공기는 다수의 천공 구멍(542)을 통해서 공기 수용 챔버(540) 안으로 흡입되어서 다수의 공기 흡입 구멍(541)을 통하여 배출된다.
연속 다층 섬유 재료(600)가 가열 공기 컨베이어 가열 챔버(500) 안으로 도입될 때에, 상기 연속 다층 섬유 재료(600)는 공기 공급 챔버(530)로부터 취출되는 가열 공기에 의해서 그 온도가 소정의 온도로 상승할 때까지 가열된다. 위에서 설명한 바와 같이, 연속 다층 섬유 재료(600)는 용융점이 다른 여러 종류의 섬유의 연속 층이다. 따라서, 비교적 용융점이 낮은 섬유의 용융점보다는 높고 비교적 용융점이 높은 섬유의 용융점보다는 낮은 온도로 가열 공기의 온도를 설정함으로써 용융점이 낮은 섬유가 용융될 수 있고, 이에 따라 비교적 용융점이 높은 섬유들은 결합제로서 작용하는 용융점이 낮은 용융 섬유와의 교차점에서 서로 결합되어서 소정의 두께를 가지는 연속 섬유 결합체(650)가 이루어지게 된다.
(2-b) 주형을 사용한 방법(mold based method)
도13은 섬유 결합체를 성형하는 종래의 방법 중 한 방법을 도시하는 도면이다. 다층 섬유 재료(600)의 블록은 블록의 형태라는 것을 제외하고는 가열 공기 컨베이어 가열 챔버를 사용한 방법(heated air conveyer heating chamber based method)에 사용되는 연속 다층 섬유 재료(600)와 재료가 동일하다. 보다 상세하게는, 도13의 (a)에 도시된 바와 같이, 다층 섬유 재료 블록(610)은 섬유들이 특정 방향(a)으로 거의 평행하게 정렬된 다수의 섬유층으로서 섬유들이 각각의 층 내에 정렬되어 있는 방향과 수직한 방향(b)으로 적층된 다수의 섬유층을 포함한다. 다층 섬유 재료 블록(610)은 도13의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이 알루미늄 주형(700) 내에 놓여져서 뚜껑(710)으로 덮여진다. 이 단계에서, 주형(700) 내의 다층 섬유 재료 블록(610)은 주형(700) 내에서 적층 방향(b)으로 간단하게 압축된다. 그 후, 주형(700)을 상기한 조건이 만족될 때까지 가열함으로써 섬유 결합체 블록이 얻어진다.
그러나, 섬유 결합체 블록을 성형하기 위한 상기와 같은 방법들은 아래에 기술하는 바와 같은 그 방법들 자체의 문제점들을 갖고 있다.
(1) 바늘 천공 방법
바늘 천공 방법은 펠팅 바늘을 사용함에 따라 섬유들이 물리적으로 서로 뒤얽히게 한다. 따라서, 바늘 천공 방법에 의해 제조된 섬유 결합체는 단단하고, 얇으며, 그 용적 밀도(bulk density)도 높다. 즉, 바늘 천공 방법을 이용해서는 용적 밀도가 낮은 연성의 두꺼운 섬유 결합체를 제조하기가 어렵다.
(2a) 가열 공기 컨베이어 가열 챔버를 사용하는 방법
가열 공기 컨베이어 가열 챔버를 사용하는 방법에 있어서, 가열 공기는 다층 섬유 재료에 위로부터 송풍되므로, 이에 따라 상부 측의 층 내의 섬유들은 하부 측의 층 내의 섬유들이 연화되기 전에 연화되는 경향이 있다. 이 결과, 상부 측의 층들은 위에서 나오는 가열 공기에 의한 압력과 그리고 섬유층의 자중에 의해서 내려앉게 되는데, 이에 의해 상부 측 층의 용적 밀도는 하부 측 층에 비해 높게 된다. 즉, 가열 공기 컨베이어 가열 챔버를 사용하는 방법을 이용해서는 밀도가 균일한 섬유 결합체를 제조하기가 어렵다. 이러한 문제에 대한 해결책 중 하나는 가열 공기의 속도를 감소시키는 것이다. 그러나, 가열 공기 속도가 감소되면 가열 공기가 다층 섬유 재료를 통과할 수 없게 되어서 다층 섬유 재료의 바닥 부분을 가열하는 것이 실질적으로 불가능해진다.
따라서, 가열 공기 컨베이어 가열 챔버를 사용하는 방법을 이용하여 용적 밀도가 낮고 균일한 연성의 두꺼운 섬유 결합체를 제조하는 것은 바늘 천공 방법을 이용하여 제조하는 것만큼이나 어려운데, 물론 용적 밀도가 비교적 높은 비교적 경성의 섬유 결합체 시트는 후자의 방법에 의해서도 전자의 방법만큼이나 쉽게 제조될 수 있음은 인정된다. 또한, 적층 섬유 재료는 망상 컨베이어에 의해 압축된 상태로 유지되면서 가열되므로, 이에 따라 망상 컨베이어의 형상(이랑과 골의 형상)이 다층 섬유 재료의 표면 층에 찍히는 문제점이 있다.
(2b) 주형을 사용하는 방법
도14를 참고하여 섬유 결합체를 성형하는 방법과 관련된 문제점들에 대해 설명한다. 도14는 주형을 사용하여 섬유 결합체를 제조하는 중의 주형 내부의 상태를 나타내는 도면이다.
다층 섬유 재료 블록(610)이 주형 내에 채워져서 주형(700)이 뚜껑(710)으로 밀봉된 후에 주형(700)이 가열됨에 따라 다층 섬유 재료 블록(610)은 가장자리로부터 시작해서 중력 방향으로 점차 내려앉기 시작한다. 이러한 현상은, 예를 들어 다층 섬유 재료 블록(610) 내의 어느 한 섬유 군이 폴리에틸렌으로 성형되고 다른 섬유 군은 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 성형된 경우처럼 다층 섬유 블록(610) 내의 여러 종류의 섬유들의 용융점이 아주 다른 경우에는 현저하지 않다. 그러나, 2개 군의 섬유가 올레핀 재료들 중에서만 선택되는 경우에는 그러한 현상은 아주 두드러지게 나타난다. 이 방법에 있어서의 이러한 사항은, 2개 군의 섬유간의 용융점이 약간 다르고 그에 따라 주형(700)으로부터 전달되는 열의 효과는 다층 섬유재료 블록(610)의 가장자리 부분 내에서 우선적으로 명백히 나타난다는 점에 기인하고 있는 것이다.
주형(700)이 계속 가열됨에 따라서 열은 다층 섬유 재료 블록(610)의 중심을 향해 모든 방향으로 전도되는데, 이에 의해 다층 섬유 재료 블록(610)의 바닥면에 인접한 부분 전체가 도14의 (b)에 도시된 바와 같이 내려앉게 된다. 다층 섬유 재료 블록(610)이 이와 같은 상태에 있을 때, 다층 섬유 재료 블록(610)의 용적 밀도는 중력 방향에서 균일하지 않게 된다. 즉, 다층 섬유 재료 블록(610)의 바닥 측은 다층 섬유 재료 블록(610)의 자중에 의해 더 영향을 받게 되므로, 다층 섬유 재료 블록(610)의 상부 부분의 용적 밀도는 다층 섬유 재료 블록(610)의 바닥 부분보다 낮다. 즉, 고 용적 밀도 영역(610a)과 저 용적 밀도 영역(610b)이 다층 섬유 재료 블록(610) 내에 공존하게 되어, 바람직하지 않은 용적 밀도 구배가 성형된다.
앞에서 설명한 바와 같이, 종래의 주형을 사용하는 방법(mold based method)에 있어서는, 용적 밀도의 구배가 발생하고, 그에 따라 종래의 가열 공기 컨베이어 가열 챔버를 사용하는 방법(heated air conveyer heating chamber based method)에 의해 성형될 수 있는 것과 같이 경도와 용적 밀도가 비교적 높은 섬유 결합체 블록은 쉽게 성형되지만, 용적 밀도가 균일하고 낮은 연성의 두꺼운 섬유 결합체는 제조하기가 곤란하다.
또한, 섬유들이 접촉하게 되는 주형(700)의 내면 부분을 가로질러서 용융 섬유(용융점이 비교적 낮고 결합제 역할을 하는 섬유)가 평평하게 퍼진다. 이 결과, 다층 섬유 재료 블록(610)의 내부 부분보다 유공성(porosity)이 작은 다공성표피(porous skin)가 주형(700)의 내면을 따라서 다층 섬유 재료 블록(610)을 감싸는 방식으로 성형된다. 이와 같은 표피는 섬유 결합체의 용도에 따라서 바람직하지 않을 수가 있고, 그에 따라 표피를 제거하는 공정이 필요하게 되는데, 표피 제거는 원재료의 양에 대한 수율을 감소시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 용적 밀도가 낮고 균일한 보다 두꺼운 섬유 결합체를 성형할 수 있는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 섬유 결합체를 성형하는 데 사용되는 다층 섬유 재료 내의 섬유들의 물성이 동일하고 용융점이 아주 다르지 않고 그리고/또는 용융점이 비교적 낮은 경우라 하더라도 상기 섬유 결합체를 성형할 수 있는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 섬유 결합체 성형 방법은 섬유 재료를 가열 처리하여 섬유 결합체를 성형하는 방법으로서, 가열 공기를 섬유 재료의 아래로부터 섬유 재료를 통하여 상향으로 송풍하고, 섬유 재료를 떠 있는 상태로 유지하고 또한 가열 공기 송풍 전과 동일한 상태로 유지하면서 섬유 재료 내의 소정의 섬유 군의 각각의 섬유의 적어도 일부분을 용융시키는 가열 공정과; 가열된 섬유 재료를 상부 측과 하부 측으로부터 소정의 두께로 압축하는 압축 공정과; 각각의 섬유의 용융된 부분이 고화될 수 있도록 섬유 재료를 냉각하여 섬유들이 그들의 교차점에서 서로 견고하게 결합되게 하는 냉각 공정을 포함한다.
본 발명에 따른 섬유 결합체 성형 장치는 섬유 재료를 가열 처리하여 섬유 결합체를 성형하는 장치로서, 상기 섬유 재료가 위에 장착되는 지지 수단과; 각각의 섬유의 적어도 일부분을 용융시키기 위한 가열 공정을 위하여 가열 공기를 섬유 재료 아래로부터 상향으로 송풍하고 섬유 재료를 지지 수단으로부터 들어올려서 떠 있는 상태로 유지하는 가열 공기류 발생 수단과; 섬유 재료를 지지 수단 쪽으로 압축하는 압축 수단과; 가열 공기에 의해 떠 있는 섬유 재료의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 섬유 재료가 가열 처리되는 동안에, 섬유 재료는 섬유 재료 바로 아래로부터 섬유 재료에 상향으로 송풍되는 가열 공기에 의해 들어 올려져서 떠 있는 상태로 유지되고, 떠 있는 상태의 섬유 재료의 자세도 조정된다. 그 결과, 섬유 결합체의 성형에 영향을 미치는 중력의 효과가 제거되고, 이에 따라 용적 밀도가 비교적 낮은 비교적 두꺼운 섬유 결합체가 용이하게 얻어진다.
특히, 통기 시트(ventilatory sheet)가 섬유 재료의 상면과 저면에 접촉하는 상태로 배치되는데, 이에 따라 섬유 재료를 압축하는 데 사용되는 부재의 표면 형상이 표피 층이나, 상부 층이나, 혹은 섬유 재료에 찍히지 않는다.
본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적과, 특징과, 이점들은 첨부된 도면과 관련하여 이하에서 설명하는 본 발명의 양호한 실시예를 숙고하면 보다 명확해질 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 섬유 결합체를 성형하기 위한 가열-가열 챔버의 개략적 단면도.
도2는 본 발명에 따른 섬유 재료 내의 섬유 스트랜드의 일례를 도시하는 단면도.
도3은 도1에 도시된 가열-가열 챔버를 사용하여 섬유 결합체의 블록을 성형하는 방법을 도시하는 개략도로서, 다이들이 다층 섬유 재료 블록의 상면과 저면에 하나씩 접촉하면서 놓여진 상태를 도시하는 개략도.
도4는 도1에 도시된 가열-가열 챔버를 사용하여 섬유 결합체의 블록을 성형하는 방법을 도시하는 개략도로서, 가열-가열 챔버 내에 설치된 하부 주형과 상부 주형간의 위치 관계를 나타내는 개략도.
도5는 도1에 도시된 가열-가열 챔버를 사용하여 섬유 결합체의 블록을 성형하는 방법을 도시하는 개략도로서, 가열 공기가 다층 섬유 재료에 하부로부터 송풍되는 상태를 나타내는 개략도.
도6은 폴리프로필렌과 폴리에틸렌으로 각각 성형된 중심부와 피복부를 구비하는 섬유로 성형된 다층 섬유 재료의 블록에 있어서의 온도 증가에 따른 특성을 도시하는 그래프.
도7은 도1에 도시된 가열-가열 챔버를 사용하여 섬유 결합체의 블록을 성형하는 방법을 도시하는 개략도로서, 섬유층 블록이 상부 다이와 하부 다이에 의해 압축되는 상태를 나타내는 개략도.
도8은 도1에 도시된 가열-가열 챔버를 사용하여 섬유 결합체의 블록을 성형하는 방법을 도시하는 개략도로서, 압축 과정과 냉각 과정이 완료된 후에 통기 시트가 벗겨지는 상태를 나타내는 개략도.
도9는 도1에 도시된 가열-가열 챔버를 사용하여 성형한 섬유 결합체의 블록의 사시도.
도10은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 섬유 결합체 성형 장치의 개략적 단면도.
도11은 도10에 도시된 섬유 결합체 성형 장치를 선 A-A로 나타낸 평면에서 도시한 개략적 단면도.
도12는 가열 성형법을 사용하는 종래의 가열 공기 컨베이어 가열 챔버의 개략적 단면도.
도13은 종래의 주형을 사용한 방법(mold based method)을 이용하여 섬유 결합체의 블록을 성형하는 방법을 도시하는 도면.
도14는 종래의 주형을 사용한 섬유 결합체 성형 방법에 있어서의 문제점을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 100: 가열-가열 챔버 11, 105: 가열 공기류 발생 장치
12: 가열기 13, 106: 공기 송풍 팬
14: 천공 스테인리스 판 15: 복귀 경로
20: 성형 유닛 21: 하부 다이
22: 상부 다이 23, 25, 111, 112: 통기 시트
24: 추 블록 26: 상부 다이 가이드
50: 다층 섬유 재료 블록 51: 섬유
51a: 중심부 51b: 피복부
55: 섬유 결합체 블록 101, 102, 103: 망상 벨트
102a, 103a: 컨베이어 롤러 107: 가열기
113: 고정 부재 120: 가열 영역
121, 141: 공기 수용 챔버 121a, 141a: 공기 흡입 구멍
121b, 122b, 141b, 142b: 천공 구멍
122, 142: 공기 공급 챔버 122a, 142a: 공기 공급 구멍
140: 냉각 영역 150: 연속 다층 섬유 재료
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
도1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 섬유 결합체를 성형하기 위한 가열-가열 챔버(heating heating chamber)의 개략적 단면도이다.
도1에 도시된 가열-가열 챔버(10)는 가열 공기류를 발생시키기 위한 가열 공기류 발생 장치(11)를 내장한다. 가열 공기류 발생 장치(11)는, 가열-가열 챔버(10)의 바닥 부분에 위치되며, 열을 발생시키기 위한 다수의 가열 봉(12)과, 상향 가열 공기류를 발생시키기 위하여 가열 봉(12) 아래에 위치된 공기 송풍 팬(13)과; 가열기, 즉 가열 봉(12) 위에 위치된 천공 스테인리스 판(14)을 포함한다. 이러한 구조적 배치에 따르면, 가열-가열 챔버(10) 내의 공기가 가열 공기 송풍 팬(13)에 의해 상향으로 송풍되어서 가열 봉(12)에 의해 가열된다. 이어서, 가열 공기류가 천공 판(14)을 통과함에 따라 균일하게 확산된다. 가열 공기류는 천공 판(14)을 통과한 후에는 가열-가열 챔버의 상부 벽을 치고서 복귀 경로(15)를 통해서 하향으로 이동하여 공기 송풍 팬(13)에 의해 흡수되는데, 이는 다시 가열-가열 챔버(10)를 순환 통과하도록 상향으로 송풍된다. 가열-가열 챔버(10)의 내부 온도는 도면에 도시되지 않은 제어 수단에 의해 일정하게 유지된다.
가열 공기류 발생 장치(11) 위에는 다층 섬유 재료의 블록(50)을 상부와 하부로부터 지지하는 성형 유닛(molding unit)(20)이 위치된다. 성형 유닛(20)은 서로가 독립적으로 가열-가열 챔버(10) 안에 배치되거나 그로부터 제거될 수 있도록 한 구조를 가지는 상부 다이(22)와 하부 다이(21)를 구비한다. 상부 다이(22)는 도면에 도시되지 않은 구동 수단에 의해 상향 또는 하향으로 이동하는 상부 다이가이드(26)에 의해 지지되므로, 상부 다이(22)는 가열-가열 챔버(10) 내에서 상하로 움직일 수 있다. 도1의 좌측 절반부는 상부 다이(22)가 상향으로 이동한 상태를 나타내는 것이고, 반면에 우측 절반부는 상부 다이(22)가 하향으로 이동한 상태를 나타내는 것이다. 상부 다이(22)와 하부 다이(21)는, 이하에서 설명하는 바와 같이 가열 공기가 이들을 통해서 상향으로 통과할 수 있도록 하고, 또한 다층 섬유 재료(50)가 압축될 때에 변형되지 않도록 하는 구조로 되어 있다. 따라서, 상부 다이(22) 및 하부 다이(21)는 천공된 스텐레스강 판이다.
이하에서는, 다층 섬유 재료(50)에 대해서 설명한다. 다층 섬유 재료(50)는 섬유들의 다층 웨브의 블록이고, 섬유들은 다소 평행하게 연장된다. 이것은 카딩 머신(carding machine)(미도시) 또는 크로스 레잉 머신(cross laying machine)(미도시) 등에 의해 제조된다. 다층 섬유 재료(50)의 단위 면적 당 중량은 완제품의 용도에 따라 결정된다. 그 크기는 소정의 크기로 주어진다. 웨브가 적층되는 방향은 중력 방향과 평행하고, 도1의 수직 방향과 일치한다. 섬유들이 연장되는 방향은 웨브들이 적층되는 방향과 거의 수직을 이루고, 도1에서의 좌우 방향이나 전후 방향과 일치한다. 본 실시예에서, 상기 카딩 머신 또는 크로스 레잉 머신 등을 이용하여 제조되는 대형의 다층 섬유 재료 시트는 약 1,000mm ×약 1,000mm의 치수를 갖는 거의 정방형의 조각으로 절단되고, 이들 조각들은 다층 섬유 재료 블록(50)으로 사용된다. 여기서 주목해야 할 점은, 다층 섬유 재료(50)가 방향성을 가지는 것과 다층 섬유 재료(50) 내의 섬유들이 불규칙한 방향으로 연장되는 것이 항상 필요한 것은 아니라는 점이다. 다층 섬유 재료(50)의 용적 밀도는 거의균일한 것이 바람직하다.
다층 섬유 재료(50) 내의 섬유(51)용 재료에 있어서, 2개의 부분, 즉 도2에 도시된 바와 같이 폴리프로필렌으로 이루어진 중심부(51a)와 이 중심부(51a)를 피복하는 폴리에틸렌으로 이루어진 피복부(51b)로 조직된 형태의 섬유(이하에서는, 피복 섬유라 함)가 본 실시예에서의 섬유로서 사용된다. 폴리프로필렌의 용융점은 약 180℃이고, 폴리에틸렌의 용융점은 약 130℃이다. 따라서, 상기 두 재료간의 용융점의 차는 약 50℃이다. 섬유의 직경에 있어서는, 5㎛ 내지 50㎛의 직경을 갖는 섬유가 일반적으로 사용된다. 본 실시예에서는 직경이 약 18㎛(2 데니어)인 섬유가 사용된다.
본 실시예에서는 앞에서 설명한 바와 같은 피복 섬유(51)가 사용되지만, 섬유 조직을 이와 같은 조직으로 한정할 필요는 없다. 일례로, 순수 폴리프로필렌 섬유와 순수 폴리에틸렌 섬유와의 혼방(blend)이나 혹은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 성형된 피복 섬유와 순수 섬유와의 혼방(blend)이 사용될 수 있다. 피복된 섬유(51)가 사용되는 경우, 폴리에틸렌은 완전히 섬유들 간의 교차점에 존재하고, 이에 따라 실질적으로 모든 섬유들이 교차점에서 섬유들과 서로 접촉하면서 견고하게 고착된다. 그 결과, 튼튼한 섬유 결합체가 제조된다. 폴리에틸렌 섬유와 폴리프로필렌 섬유와의 혼방이 사용되는 경우, 섬유들이 교차점에서 섬유들과 접촉하면서 고착되는 비율은 폴리에틸렌 섬유와 폴리프로필렌 섬유와의 혼방비에 따라 변한다. 즉, 섬유간 고착은 폴리에틸렌 섬유가 다른 폴리에틸렌 섬유와 접촉하는 교차점에서만 발생한다. 따라서, 상기한 바와 같은 혼방을 채택하게 되면 비교적 연성의 섬유 결합체를 얻는 데 있어 유용하다. 또한, 본 실시예에서는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이 섬유 결합체용의 재료로서 사용되지만, 선택되는 다수의 섬유들의 용융점이 서로 다른 한은 섬유의 선택은 본 실시예의 섬유로 제한되지 않는다. 또한, 서로 다른 섬유들의 수를 2개로 한정할 필요는 없고, 3개 이상으로 할 수도 있다.
이어서, 도1에 도시된 가열-가열 챔버(10)를 사용하는 섬유 결합체 성형 방법에 대해서, 외관 밀도가 0.038 내지 0.043 g/cm3이고 두께가 35mm인 섬유 결합체를 성형하는 경우를 참고하여 설명한다.
(1-1) 준비 공정
상기 피복 섬유를 사용하여 외관 밀도가 0.038 내지 0.043 g/cm3이고 두께가 35mm인 섬유 결합체를 성형하기 위하여, 다층 섬유 재료 블록(50)이 준비된 후, 즉 섬유 스트랜드 웨브가 수직으로 적층되고 약간 압축되어서 압력이 해제된 후의 다층 섬유 재료 블록(50)의 두께는 약 120mm(100 내지 150mm)가 되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 두께가 120mm인 다층 섬유 재료 블록(50)이 사용되었다.
우선, 도3을 참조하면, 하부 다이(21)가 가열-가열 챔버(10, 도1)로부터 제거되고, 통기 시트(23)가 하부 다이(21) 상에 펼쳐진다. 그 후, 다층 섬유 재료 블록(50)이 통기 시트(23) 상에 놓인다. 통기 시트(23)의 가장자리 부분은 추 블록(24)을 가지고 하부 다이(21)에 고정된다. 통기 시트(23)를 고정시키기 위하여추 블록(24)에 의해 사용되는 가장자리의 충분한 크기가 확보될 수 있도록 하기 위하여, 그리고 통기 시트(23)가 이하에서 설명하는 가열 공정 중에 하부 다이(21)로부터 뜨도록 하기 위하여, 통기 시트(23)의 크기(다층 섬유 재료 블록(50)이 위에 놓여지는 표면 전체의 크기)는 다층 섬유 재료 블록(50)이 위에 놓여지는 바로 그 표면 부분의 크기보다는 충분히 크게 한다.
다층 섬유 재료 블록(50)의 상면에는 통기 시트(23)와 유사한 통기 시트(25)가 놓인다. 통기 시트(25)의 크기는 다층 섬유 재료 블록(50)의 크기와 거의 같다. 두 개의 통기 시트(23, 25) 중에서 저면의 통기 시트(23)는 이하에서 설명하는 가열 공정 동안 다층 섬유 재료 블록(50)을 유지시킬 수 있어야 하고, 이에 따라 통기 시트(23)는 다층 섬유 재료 블록(50)의 섬유들과 충분히 결합되거나 혹은 얽혀질 수 있어야 하며 또한 열이 가해지는 분위기에서 연신 또는 수축될 수 있어야 한다. 다층 섬유 재료 블록(50)이 통기 시트(23)와 얽혀지지 않는다면, 다층 섬유 재료 블록(50)이 뜨게 될 때에 다층 섬유 재료 블록(50)이 통기 시트(23)로부터 분리되고, 이에 따라 통기 시트(23)는 다층 섬유 재료 블록(50)과 접촉하는 상태를 유지할 수 없게 된다.
한편, 상부 다이(22, 도1)는 가열-가열 챔버(10) 내에 앞서서 설치된다. 이 상태에서, 상부 다이(22)는 이하에서 설명하는 바와 같이 가열-가열 챔버(10)의 소정의 내부 온도로까지 가열되는 것이 요구된다. 상부 다이(22)의 온도가 너무 낮으면, 섬유들이 급속하게 냉각되어서 고화되고, 이에 의해 하부 다이(22)가 이하에서 설명하는 바와 같은 압축 공정에서 다층 섬유 재료 블록(50)과 접촉하게 될 때에 다층 섬유 재료 블록(50)을 균일하게 압축하는 것이 불가능해진다.
(1-2) 가열 공정
다층 섬유 재료 블록(50)이 상기한 바와 같이 하부 다이(21) 상에 장착된 후, 다층 섬유 재료 블록(50)이 위에 장착된 하부 다이(21)는 가열-가열 챔버(10) 안에 설치된다. 이 단계에서, 상부 다이(22)의 위치는, 다층 섬유 재료 블록(50)이 가열-가열 챔버(10) 안에 설치되도록 하며 도4에 도시된 바와 같이 다층 섬유 재료 블록(50)과 상부 다이(22) 사이에 간극이 성형되도록 한다. 또한, 가열-가열 챔버(10)의 내부는 앞서서 소정의 온도로 가열된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 다층 섬유 재료 블록(50)은 앞에서 설명한 피복 섬유, 즉 폴리프로필렌과 폴리에틸렌으로 각각이 성형된 중심부와 피복부를 갖는 섬유로 성형되는데, 이에 따라 가열-가열 챔버(10)의 내부가 가열되는 온도는 폴리에틸렌의 용융점(약 130℃)과 폴리프로필렌의 용융점(약 180℃) 사이에만 있어야 하고 또한 폴리프로필렌의 연화 온도(약 120℃)보다는 높아야 한다. 본 실시예에서 가열-가열 챔버(10)의 내부 온도는 140℃로 설정되었다.
하부 다이(21)를 가열-가열 챔버(10) 내에 설치한 후에, 공기 송풍 팬(13)을 구동시켜서 가열 공기가 다층 섬유 재료 블록(50)을 향해서 다층 섬유 재료 블록(50)의 아래로부터 송풍되게 하여 다층 섬유 재료 블록(50)을 가열한다. 공기 송풍 팬(13)은 이 공기 송풍 팬(13)에 의해 발생되는 상향 기류의 속도가 0.3 내지 0.8m/sec가 되도록 설치된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 하부 다이(21)와 상부 다이(22)는 천공 판으로 성형되고, 다층 섬유 재료 블록(50)은 하부 통기 시트(23)와상부 통기 시트(25) 사이에 개재된다. 따라서, 가열 공기가 다층 섬유 재료 블록(50)을 보다 균일하게 통과한다. 한편, 하부 다이(21)와 상부 다이(22)가 통기 시트(23, 25)의 성능을 방해하지 않게 하기 위하여, 하부 다이(21)와 상부 다이(22)의 구멍들의 크기와 밀도는 하부 다이(21)와 상부 다이(22)의 통기 성능이 통기 시트(23, 25)의 통기 성능과 거의 동일하거나 혹은 그보다 크도록 선택된다. 공기 송풍 팬(13)은, 다층 섬유 재료 블록(50)이 상부 다이(22)에 의해 압축되지는 않으면서 상부 다이(22)와 접촉 유지되게 하는 방식으로 다층 섬유 재료 블록(50)이 중력(G)에 대항해서 하부 다이(21) 위에서 뜨게 하는 가열 공기류를 발생시기 위하여 구동된다. 즉, 섬유들은 아래로부터 송풍되는 가열 공기에 의해 뜬 상태로 유지되고, 다층 섬유 재료 블록(50)은 그 상면에 의해서 상부 다이(22)에 의해 유지된다. 따라서, 각각의 섬유에 영향을 미치는 중력의 효과가 감소된다. 또한, 다층 섬유 재료 블록(50)의 상면과 상부 다이(22) 사이에 개재된 통기 시트(25)는 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 층의 용적 밀도가 국부적으로 높아지는 것을 방지한다. 즉, 상기 가열 장치를 마련하게 되면, 다층 섬유 재료 블록(50)은 가열되기 전의 용적밀도를 실질적으로 유지하면서 가열된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 다층 섬유 재료 블록(50)은 가열 공기에 의해 떠 있게 된다. 그러나, 다층 섬유 재료 블록(50)의 섬유 스트랜드(fiber stand)는 통기 시트(23)와 충분히 얽혀 있고 그리고 통기 시트(23)의 가장자리 부분은 추 블록(24)에 의해 하부 다이(21)에 고정된다. 따라서, 통기 시트(23)는 도5에 도시된 바와 같이 부풀어오르게 되는데, 다층 섬유 재료 블록(50)이 들어올려지는 크기와다층 섬유 재료 블록(50)의 자세는 다층 섬유 재료 블록(50)이 가열 공기에 의해 들어올려질 때에 통기 시트(23)에 의해 조정된다. 다층 섬유 재료 블록(50)이 가열 공기에 의해 떠 있은 동안에 다층 섬유 재료 블록(50)의 위치와 자세를 조정함으로써, 다층 섬유 재료 블록(50)이 가열 공기에 의해 균일하게 가열되는 것이 보장된다.
추 블록(24)이 사용되지 않는 경우에는 다음과 같은 문제점들이 발생한다. 즉, 다층 섬유 재료 블록(50)의 바로 아래로부터 상향으로 송풍되는 가열 공기의 속도가 과도하게 높고, 다층 섬유 재료 블록(50)이 과도한 힘으로 상부 다이(22)에 대해 가압되고, 이에 따라 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 부분의 용적 밀도가 다층 섬유 재료 블록(50)의 바닥 부분의 용적 밀도보다 커지게 된다. 한편, 가열 공기의 속도가 과도하게 낮은 경우, 다층 섬유 재료 블록(50)이 들어올려지지 않으며 가열 공기에 의해 연화된 섬유가 아래로 처지게 되고, 이에 의해 다층 섬유 재료 블록(50)의 바닥 부분의 용적 밀도가 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 부분의 용적 밀도보다 커지게 된다. 위의 어느 경우에서나 가열 공기가 적절한 속도로 상향으로 송풍되지 않으면, 다층 섬유 재료 블록(50)의 용적 밀도는 가열 후에는 균일하게 되지 않는다. 한편, 다층 섬유 재료 블록(50)이 들어올려져서 떠 있는 상태로 유지될 수 있도록 가열 공기의 속도를 조절할 수 있으며 그리고 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 부분이 상부 다이(22)에 대해 압축되지 않으면서 다층 섬유 재료 블록(50)의 상면 전체가 상부 다이(22)와 실질적으로 균일하게 접촉 유지되는 경우라면, 추 블록(24)은 불필요하다.
또한, 통기 시트(23)는 다층 섬유 재료 블록(50)의 섬유들과 적절한 정도로 뒤얽히는데, 이는 결국 통기 시트(23)와 다층 섬유 재료 블록(50) 사이의 마찰 저항을 증가시킨다. 따라서, 다층 섬유 재료 블록(50)을 통기 시트(23)에 대해 수평으로 들어올려지는 것이 어려워진다. 따라서, 다층 섬유 재료 블록(50)은 이 가열 공정, 압축 공정 및 냉각 공정 중의 물리적 외력에 의해 들어올려지거나, 연신되거나, 혹은 압축되는 것이 방지된다. 그 결과, 밀도가 균일한 섬유 결합체의 블록이 제조된다.
이상에서 설명한 바와 같은 다층 섬유 재료 블록(50)의 들어올림 및 부상 유지와 관련하여, 다층 섬유 재료 블록(50)의 다각형 평탄 바닥면과 접촉하도록 배치된 통기 시트(23)의 대향하는 두 가장자리 부분은 추 블록(24)에 의해 고정됨으로써 들어올려지는 것이 방지되고, 통기 시트(23)가 가열 공기에 의해 상향으로 부풀려지기 때문에 통기 시트(23) 상의 다층 섬유 재료 블록(50)이 실질적으로 하부 다이(21)로부터 들어올려져서 떠 있은 상태로 유지된다. 따라서, 가열 공기의 상향류가 다층 섬유 재료 블록(50)의 측면으로부터 빠져나가는 것이 방지된다. 그 결과, 다층 섬유 재료 블록(50)의 용적 밀도가 수직 방향, 즉 다층 섬유 재료 블록(50)의 거의 표면까지의 두께 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 가능한 한 바람직하게 유지된다.
지금부터는, 폴리프로필렌 중심부와 폴리에틸렌 피복부를 갖는 피복 섬유로 성형된 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도 증가에 대한 특성에 대해 설명한다. 도6은 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도 증가에 대한 특성을 나타내는 그래프이다.도6에서, 종축은 온도를 나타내고, 횡축은 경과 가열 시간을 나타낸다.
다층 섬유 재료 블록(50)이 폴리프로필렌의 용융점(S2)(약 180℃)보다 낮은 목표 온도(S3)까지 가열된 가열-가열 챔버(10) 내에 배치되면, 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도는 경과 시간(T1) 후에 용융점(S1)(약 130℃)까지 상승한다. 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도가 S1에 이르게 되면 폴리에틸렌이 용융되기 시작하는데, 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도는 피복부의 재료인 폴리에틸렌이 완전히 용융될 때까지 S1로 유지된다.
그 후, 경과 시간(T2) 후, 즉 폴리에틸렌이 완전히 용융된 후에, 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도는 다시 상승하기 시작하여 경과 시간(T3) 후에는 가열-가열 챔버(10)의 목표 온도(S3)에 도달한다. 온도(S3)는 폴리프로필렌의 용융점(S2)보다 낮게 설정되어 있으므로, 폴리프로필렌이 용융되어서 다층 섬유 재료 블록(50)의 조직이 내려앉는 경우는 발생하지 않는다.
본 실시예에서의 다층 섬유 재료 블록(50)에 있어서, 그 크기는 1,000mm ×1,000mm이고, 경과 시간(T1, T2, T3)의 적절한 길이는 각각 10 내지 15분, 10 내지 20분, 20 내지 25분이다.
이 공정에서 다층 섬유 재료 블록(50)을 뜨게 하는 것은 통기 시트(23)를 사용하는 것과는 무관하게 유리하다. 다층 섬유 재료 블록(50)이 뜨지 않게 되면, 가열되는 상태가 본 실시예에서는 스테인리스강 천공 판인 하부 다이(21)의 개방 부분 인접부와 폐쇄 부분 인접부 사이에서 다르고, 또한 가열 공기는 개방 부분을 통과하게 되는데, 이에 따라 개방부에 인접한 부분은 보다 신속하게 가열되고, 이결과 다층 섬유 재료 블록(50) 내의 온도 분포가 균일하지 않게 되어서 제조된 섬유 재료는 불균일하게 된다. 그러나, 다층 섬유 재료 블록(50)을 본 실시예에서처럼 뜨게 하면, 하부 다이(21)와 다층 섬유 재료 블록(50)의 바닥 부분 사이에 간극이 성형된다. 구멍들과 간극은 고온 공기가 다층 섬유 재료 블록(50)의 바닥에 비교적 균일하게 도달하여 다층 섬유 재료 블록(50)이 균일하게 가열되게 하는 통풍조절기(damper)와 같은 기능을 한다. 따라서, 균일한 섬유 재료 블록이 제조될 수 있다.
(1-3) 압축 공정
도7을 참고하면, 다층 섬유 재료 블록(50) 전체가 만족스럽게 가열된 후에 상부 다이(22)가 하강하여 다층 섬유 재료 블록(50)을 소정의 두께(용적 밀도)로 압축한다. 이 단계에서, 상부 다이(22)는 다층 섬유 재료 블록(50)과 거의 같은 온도로 가열된다. 이는 다음과 같은 이유 때문이다. 상부 다이(22)의 온도가 결합제로 작용하는 폴리에틸렌의 용융점보다 낮은 경우에는 다층 섬유 재료 블록(50)의 최상부가 고화되어 섬유들이 인접하는 섬유에 결합되게 된다. 이 결과, 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 부분의 용적 밀도가 국부적으로 높아지는 문제, 즉 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 부분의 용적 밀도가 나머지 부분의 용적 밀도보다 바람직하지 않게 더 높아지는 문제가 발생한다.
이 압축 공정에서는 가열 공기류가 정지하게 되고, 이에 따라 다층 섬유 재료 블록(50)은 각각의 섬유에 작용하는 중력이 기류에 의해 상쇄되는 동안에 압축된다. 이 결과, 다층 섬유 재료 블록(50)은 그 전체에 걸친 용적 밀도가 균일하게유지되면서 압축된다. 다층 섬유 재료 블록(50)이 압축됨에 따라 다층 섬유 재료 블록(50)의 용적 밀도는 점차 증가하는데, 이에 의해 가열 공기가 다층 섬유 재료 블록(50)을 통과하는 것이 어려워지고 또한 열이 다층 섬유 재료 블록(50)으로 전도되는 것이 어려워진다. 이에 따라, 다층 섬유 재료 블록(50)을 압축하는 동안에는 가열 공기류가 약간만 감소되는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유 때문이다. 용적 밀도가 증가하면 증가된 용적 밀도는 다층 섬유 재료 블록(50)의 통기성과 열전도성을 감소시키게 되는데, 이는 결국 다층 섬유 재료 블록(50) 전체가 가열 공기류에 의해서 상향으로 날리어서 상부 다이(22)에 대해 가압되게 하고, 이 결과 다층 섬유 재료 블록(50)의 상부 부분의 용적 밀도가 국부적으로 증가하는 문제점 또는 기타의 문제점이 야기된다. 본 실시예에서 압축 공정에서의 가열 공기류의 속도는 0.2 내지 0.4m/sec로 설정되었다.
압축 속도(본 실시예에서 상부 다이(22)가 하강하는 속도)에 있어서, 고 용적 밀도(0.15g/cm3이상)의 섬유 결합체 블록을 얻기 위한 경우라면 속도의 문제는 아주 작다. 그러나, 저 용적 밀도의 섬유 결합체 블록을 얻기 위한 경우라면, 다층 섬유 재료 블록(50)을 보다 낮은 속도로 압축하는 것이 바람직하다. 이는 이하의 이유 때문이다. 다층 섬유 재료 블록(50) 전체를 압축하기 전에 압축 속도가 높다면, 다층 섬유 재료 블록(50)의 용적 밀도는 상부 다이(22)와 접촉하는 측에서는 증가하고, 이 측면의 용적 밀도가 높게 유지되는 동안에 이 측면 상의 섬유들이 서로 결합된다. 이 결과, 상부 부분의 용적 밀도가 국부적으로 증가하는 문제점또는 기타의 문제점들이 발생한다.
분명히, 압축 공정 중에도, 가열 공기류를 다층 섬유 재료 블록(50)의 바로 아래에서부터 상향으로 송풍함으로써 다층 섬유 재료 블록(50)이 떠 있는 상태로 유지되는 동안에 상부 다이(22)가 직상방으로부터 하강하는 것이 바람직하다.
(1-4) 냉각 공정
다층 섬유 재료 블록(50)을 소정의 두께로 압축한 후에, 상부 다이(22)와 하부 다이(21)는 다층 섬유 재료 블록(50)을 상기 두 다이 사이에 압축된 상태로 유지하면서 가열-가열 챔버(10)로부터 제거되고, 이어서 상기 두 개의 다이(22, 21)와 다층 섬유 재료 블록(50) 전체가 냉각된다. 이 냉각 과정 중에, 상부 다이(22)는 추 등을 사용해서 그리고 상부 다이(22)와 하부 다이(21) 사이에 배치되는 소정의 높이를 가진 스페이서(미도시)를 사용해서 하부 다이(21)를 향해 가압 유지시킬 수 있으므로, 다층 섬유 재료 블록(50)이 가열-가열 챔버(10)에서 압축 유지된 상태가 냉각 과정 동안에 정확히 유지될 수 있다. 냉각 방법에 있어서는, 자연 냉각, 냉각 팬 등에 의한 강제 냉각의 어떤 방법도 가능하다. 또한, 냉각은 가열-가열 챔버(10) 내에서 행해지는데, 가열-가열 챔버(10)의 내부는 상부 다이(22)와 하부 다이(21)가 가열-가열 챔버(10)로부터 제거되지 않은 상태에서 냉각된다.
다층 섬유 재료 블록(50)의 표면 층의 온도, 즉 상부 다이(22) 및 하부 다이(21)와 각각 접촉하는 다층 섬유 재료 블록(50)의 상면과 저면 각각의 온도가 폴리에틸렌의 용융점 아래로 하강한 후에, 다층 섬유 재료 블록(50)은 천공된 시트(23, 25)가 상기 다층 섬유 재료 블록(50)과 함께 유지된 상태에서 상부다이(22)와 하부 다이(21)로부터 분리된다. 이 단계에서, 다층 섬유 재료 블록(50)은 이미 다층 섬유 결합체 블록(55, 도9)으로 전환되었다. 즉, 천공된 시트(23, 25)는 이 단계에서의 다층 섬유 재료 블록(50)과 여전히 견고하게 접촉 유지되지만 다층 섬유 재료 블록(50)은 섬유 결합체 블록(55)과 실제로 동일하다. 따라서, 냉각 공정 후의 다층 섬유 재료 블록(50)은 섬유 결합체 블록(55)이라 칭한다.
상부 다이(22)와 하부 다이(21)가 섬유 결합체 블록(55)으로부터 분리된 후에, 천공된 시트(23, 25)가 도8에 도시된 바와 같이 섬유 결합체 블록(55)으로부터 벗겨져서 도9에 도시된 상태의 섬유 결합체 블록(55)을 얻게 된다.
이상에서 설명한 각 공정을 거치게 되면, 외관 비중이 0.038 내지 0.043g/cm3이고 두께가 35mm인 섬유 결합체 블록(55)이 얻어진다. 얻어진 섬유 결합체 블록(55)은 소정의 크기의 보다 작은 조각으로 절단되거나, 아니면 용도에 따라서 다른 섬유 결합체 블록(55)과 조합하여 사용된다.
본 실시예의 이상의 설명에서는, 상기한 바와 같은 외관 비중과 두께를 갖는 섬유 결합체 블록(55)이 폴리프로필렌 중심부 및 폴리에틸렌 피복부를 갖는 피복 섬유를 사용하여 성형된 것으로 설명되었다. 그러나, 가열-가열 챔버(10)의 내부 온도 설정 또는 가열 공기류의 속도와 같은 여러 가지 제조 조건들은 성형할 섬유 결합체 블록의 형태, 두께, 및 물리적 특성에 따라서 조정될 수 있다. 본 실시예에서 사용된 방법에 따르면, 약 0.02g/cm3의 용적 밀도를 갖는 다층 섬유 재료블록(50)을 사용하여 용적 밀도의 범위가 0.03 내지 0.3g/cm3인 두껍고 균일한 섬유 결합체 블록(55)이 제조될 수 있다.
이렇게 제조된 섬유 결합체 블록(55)은 적절한 양의 전기를 지니게 되므로 승용차용의 좌석, 팔걸이, 머리받침 등의 용도의 바람직한 내장 재료로 사용되거나 혹은 침대 및 소파로 대표되는 가구용의 바람직한 쿠션 재료로 사용될 수 있다. 또한, 섬유 결합체 블록(55)은 물 보유력이 뛰어나므로 여러 종류의 액체들이 안에 유지되는 여러 종류의 액체 용기 내에 배치되는 물 보유 부재용의 바람직한 재료로도 사용될 수 있다.
섬유들의 교차점에서 결합되는 섬유들을 포함하는 섬유 결합체는 비융접 섬유(non-welded fibers) 결합체에 비해 다음과 같이 유리하다.
비융접 섬유 결합체가 쿠션으로 사용되는 경우, 섬유들이 교차점에서 서로 고정되지 않기 때문에 섬유들이 외력에 의해 서로에 대해서 미끄러지므로 쿠션의 모양을 비교적 쉽게 잃어버리게 되어 쿠션 성능이 변한다. 본 발명에 따르면, 섬유들 간의 위치 관계는 압력에 의해서도 거의 변하지 않으므로, 쿠션의 모양이 유지될 수 있어서 쿠션 성능이 유지된다.
비융접 섬유 결합체가 물 보유 재료로 사용되는 경우, 섬유들은 충격이나 물 흡수 작용에 의해 불균일하게 되고, 이 결과 결합체의 용적 밀도가 변하게 되어 의도하는 바의 물 보유 성능은 제공되지 않는다. 이와 같은 문제점들은 섬유들을 교차점에서 결합시킴으로써 피할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 용적 밀도가 낮고 두께가 두꺼운 융접 섬유 결합체가 제공된다. 밀도의 하한은 섬유의 직경(데니어)에 따라 변한다. 일반적으로, 제조의 곤란성은 두께의 증가에 따라서 더 커진다. 본 발명에 따르면, 두께가 45mm일 때에 밀도가 0.025g/cm3이고 두께가 60mm일 때에 밀도가 0.03g/cm3인 저밀도 섬유 결합체가 제조될 수 있다. 종래의 방법에 의하면, 밀도가 0.06g/cm3인 결합체를 제조하기도 곤란했다. 본 발명에 따르면, 두께가 15mm 이상 60mm 이하일 때에 밀도가 0.03g/cm3이하인 섬유 결합체를 쉽게 제조할 수 있다. 이와 같은 저밀도의 섬유 결합체는, 압력에 대한 변형 정도가 크므로 이에 따라 자동차용 시트용 또는 가구용 쿠션용으로 사용될 수 있거나 혹은 전기가 적은 완충재나 높은 회복 성능이 요구되는 고가 금속의 장신구, 보석, 깨지기 쉬운 재료 등을 특별히 포장하는 재료로 사용될 수 있다는 점에서 장점을 갖는다.
앞에서 설명한 바와 같이, 가열-가열 챔버(10)를 사용하는 본 실시예에서의 섬유 결합체 성형 방법에 따르면, 가열 공정 동안에 가열 공기가 압축되지 않은 다층 섬유 재료 블록(50)에 그 아래로부터 상향으로 송풍되고, 이에 따라 가열 공기는 다층 섬유 재료 블록(50)과 열교환하면서 다층 섬유 재료 블록(50)을 통하여 서서히 올라가므로, 다층 섬유 재료 블록(50)이 효과적으로 가열되고 이에 따라 가열 시간이 감소된다. 결국, 용적 밀도가 낮고 두꺼운 섬유 결합체 블록이 성형될 수 있다.
지금부터는, 천공된 시트(23, 25)에 대해 보충 설명한다.
앞에서 설명한 바와 같이, 바닥 측에 있는 천공된 시트(23)는, 다층 섬유 재료 블록(50)이 가열 공정 중에 하부 다이(21)로부터 분리되는 것을 방지함으로써 용적 밀도가 낮고 균일한 후판 섬유 결합체 블록(55)을 제조하는 데 있어 효과적으로 기여한다. 섬유 결합체 제품의 이러한 양상만을 고려할 때, 상부 측에 있는 천공된 시트(25)는 불필요하다. 그러나, 천공된 상부 시트(25)는, 다층 섬유 재료 블록(50)이 떠 있은 채로 가열되는 동안에 다층 섬유 재료 블록(50)의 상면이 교란되는 것을 방지하는 데 기여하며, 또한 가열된 상부 다이(22)로부터 열이 급작스럽게 전도됨으로써 다층 섬유 재료 블록(50) 내에 예기치 않은 용적 밀도 분포가 발생하는 현상을 방지하는 데에도 기여한다. 또한, 가열 공정에 이어지는 공정으로서 폴리에틸렌이 용융 상태로 유지되는 동안에 다층 섬유 재료 블록(50)을 상부 다이(22)와 하부 다이(21)에 의해 압축하는 압축 공정을 고려할 때, 천공된 시트(23, 25)가 사용되지 않으면 상부 다이(22)와 하부 다이(21)의 표면의 조직이 다층 섬유 재료 블록(50)에 찍히게 되고, 그 결과 다층 섬유 재료 블록(50)의 상면과 저면은 소위 표피 층(skin layer)으로 변하게 된다. 다층 섬유 재료 블록(50)을 압축하기 위하여 사용되는 2개의 부재 사이에 천공된 시트(23, 25)를 개재시키게 되면 위와 같은 표피 층의 성형이 효과적으로 방지된다.
위의 설명에서 분명한 바와 같이, 천공된 시트(23, 25)의 재료는, 다층 섬유 재료 블록(50)의 섬유들과 충분히 얽혀질 수 있고 가열 분위기에서 연신 또는 수축될 수 있으며 가열 공정 중에 용융되지 않는 재료가 바람직하다. 또한, 천공된 시트(23, 25)의 표면의 조직이 다층 섬유 재료 블록(50)의 표면에 작지 않은 범위로찍힐 수 있으므로, 천공된 시트(23, 25)용의 판재는 그 유공성에 있어서 다층 섬유 재료 블록(50)의 내부와 유사한 판재가 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 공동(cell)의 수가 약 16/cm인 발포 폴리우레탄 시트가 천공된 시트(23, 25)용의 판재로 사용되었다.
예를 들어 발포 폴리우레탄 시트와 같이 발포 성형 후에 공동 막(cell membrane)을 제거하여 제조한 판 형태의 재료는, 공기 유동 저항이 높은 영역과 공기 유동 저항이 낮은 영역 사이의 공동 수준(cell level)(약 300 내지 600㎛)에서의 공기 유동 저항의 국부적 차이에 있어서는 다층 섬유 재료 블록과 크게 다르지 않다. 두 가지를 치수로 나타내면, 다층 섬유 재료는 다수의 인접하는 작은 방들의 모든 벽을 제거함으로써 성형된 큰방에 비유될 수 있다(기둥은 섬유에 비유될 수 있음). 그러나, 우레탄 스펀지의 공동(cell)을 건물의 방들과 비유한다면, 방들은 크기(공동(cell)의 크기)가 다르다. 또한, 벽의 일부는 제거하지만 다른 벽은 제거하지 않으면 건물을 통하는 교통이 방해된다(공기 유동 저항이 증가한다). 발포 재료 시트를 통기 시트로서 다층 섬유 재료의 상면 또는 저면과 접촉하게 위치시키면, 가열 기류가 통과하는 전체 표면을 가로지르는 공기류를 정류하는 효과가 제공된다.
일반적으로 설명하면, 합성 섬유는, 이들 섬유에 수렴성과 매끄러움을 제공하고 정전기 발생을 방지하는 등의 목적을 제공하기 위하여 여러 가지 유성 물질로 피복되는데, 유성 물질은 방적 공정 중에 섬유에 부착된다. 그러나, 의료 또는 정밀 기계 분야에 있어서, 상기 유성 물질은 어떤 경우에는 아주 좋지 않다. 그와같은 경우에, 유성 물질의 양은 아주 낮은 수준으로 감소시켜야 한다. 본 발명을 위와 같은 섬유에 적용하는 경우에, 섬유들이 그들 사이에서 의도하지 않은 방식으로 얽히게 되며 용적 밀도가 교란되는 등의 여러 가지 문제점들이 정전기가 존재하는 경우에 가끔 발생한다. 따라서, 상기와 같은 문제점에 대한 해결책으로서 섬유 결합체를 제조할 때에 웨브 전체를 배출되는 바람에 쏘이는 것이 바람직하다. 또한, 이온 교환수 또는 비이온성 계면 활성제의 수용액을 섬유에 분무하는 공정을 바람 배출 공정에 추가하여 제공할 수도 있다. 이와 같이 공정을 추가하는 것도 아주 유효할 수 있다.
(실시예 2)
도10은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 섬유 결합체 성형 장치의 개략적 단면도이고, 도11은 도10에 도시된 장치를 도10의 선 A-A로 나타낸 평면에서 도시한 개략적 단면도이다.
본 실시예에서의 섬유 결합체 성형 장치에 있어서, 섬유 결합체는 통기 시트(111, 112)에 의해 상측과 하측으로부터 개재된 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 가열-가열 챔버(100) 내에서 제1 내지 제3 망상 벨트(101, 102, 103)를 사용하여 도면에서 우측으로부터 좌측으로 이동시킴으로써 성형된다.
제1 망상 벨트(101)는 가열-가열 챔버(100)의 하부에 있다. 제1 망상 벨트(101)는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 이동하는 전 범위에 걸쳐서 연장된다. 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 가열-가열 챔버(100) 안으로 공급된 후에 제1 망상 벨트(101) 상에서 이송되면서 가열-가열 챔버(100)를 관통하여도면에서 좌측 방향으로 이동하고, 이어서 가열-가열 챔버(100)로부터 배출된다. 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 이동하는 방향과 관련하여, 공급 컨베이어가 제1 망상 벨트(101)의 상류 측에 위치하고, 배출 벨트가 제1 망상 벨트(101)의 하류 측에 위치한다. 제1 망상 벨트(101)가 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 이송하는 수직 높이는 공급 컨베이어와 배출 컨베이어가 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 이송하는 수직 높이와 일치한다. 이와 같은 장치를 마련하게 되면, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 공급 컨베이어로부터 제1 망상 벨트(101) 상으로 원활하게 이송되고, 이어서 제1 망상 벨트(101)로부터 배출 컨베이어 상으로 원활하게 이송된다. 즉, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 연속적으로 이송될 수 있다. 제1 망상 벨트(101)용 재료로는, 일례로, 약 4메쉬/cm의 메쉬 수를 갖는 금속 벨트가 있다.
한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 그 저면과 상면이 이들 면과 대응하여 접촉되게 배치된 통기 시트(111, 112)로 씌워진 상태에서 가열-가열 챔버(100) 안으로 공급된다. 도11을 참고하면, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 저면과 접촉하게 배치된 통기 시트(111)는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)보다 넓고, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 대응하는 가장자리를 지나서 연장되는 통기 시트(111)의 대향하는 가장자리 부분은 고정 부재(113)를 사용하여 제1 망상 벨트(101)에 지지된다. 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 상부에 배치된 통기 시트(112)의 폭은 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 폭과 같다. 본 실시예에서의 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 재료 및 구조와, 통기 시트(111,112)의 재료 및 구조는, 제1 실시예의 것과 동일하다.
가열-가열 챔버(100)의 내부는 2개의 분할 부분, 즉 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 이동하는 방향과 관련한 상류 측의 가열 영역(120) 및 하류 측의 냉각 영역(140)을 구비한다.
먼저, 가열 영역에 대하여 설명한다. 가열 영역(120)은 제1 망상 벨트(101)와 대향되게 제1 망상 벨트(101) 위에 위치된 제2 망상 벨트(102)를 구비한다. 제2 망상 벨트(102)는 제1 망상 벨트(101)와 동일한 속도로 제1 망상 벨트(101)와 동기하여 회전한다. 제2 망상 벨트(102)는, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 제1 망상 벨트(101)에 의해 이동할 때에 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 통기 시트(112) 바로 아래에 지지되게 하면서 안내한다. 제2 망상 벨트(102)는 일례로, 유압 실린더 등과 같은 승강 기구(미도시)에 의해 수직 방향으로 이동 가능한데, 제1 망상 벨트(101)로부터의 그 이동 거리는 통기 시트(111, 112)를 포함한 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 두께보다 크도록 조정되고, 이에 따라 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 상면은 이 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 제1 망상 벨트(101) 위에 이륙되어 있을 때에만 제2 망상 벨트(102)와 접촉하게 된다. 제2 망상 벨트(102)의 바람직한 재료로는, 일례로 메쉬 수가 약 4메쉬/cm인 금속 벨트가 있다.
제1 공기 공급 챔버(122)와 제1 공기 수용 챔버(121)가 소정의 이격 거리로 위와 아래에 각각 마련되는데, 이들 챔버 사이를 관통하는 통로에서는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 제1 망상 벨트(101)와 제2 망상 벨트(102)에 의해 이동한다. 제1 공기 공급 챔버(122)는 그 측벽에 개방된 공기 공급 구멍(122a)과, 그 상부 벽에 균일하게 분포된 다수의 천공 구멍(122b)을 구비한다. 제1 공기 수용 챔버(121)의 구조는 제1 공기 공급 챔버(122)의 구조와 유사하다. 즉, 그 측벽에는 공기 흡입 구멍(121a)이 있고 그 바닥 벽에는 균일하게 분포된 다수의 천공 구멍(121b)이 있다. 도10을 참고하면, 제2 망상 벨트(102)가 둘레에 지지된 한 쌍의 컨베이어 롤러(102a)가 공기 수용 챔버(121) 내에 있는 것처럼 도시되어 있다. 그러나, 상기 한 쌍의 컨베이어 롤러(102a)는 도11에 도시된 바와 같이 공기 수용 챔버 외측의 각 측면에 위치되고, 이에 따라 상기 컨베이어 롤러는, 이하에서 설명하겠지만, 공기 공급 구멍(122a)으로부터 나오는 가열 공기류에는 영향을 미치지 않는다.
도11을 참고하면, 공기 흡입 구멍(121a)과 공기 공급 구멍(122a)이 대응하는 공기 덕트에 의해 가열 공기류 발생 장치(105)에 연결된다. 가열 공기류 발생 장치(105)는 가열기(107)와, 공기 흡입 구멍(121a) 측으로부터 공기 공급 구멍(122a) 측을 향해 유동하는 공기류를 발생시키는 공기 송풍 팬(106)을 포함한다. 가열 공기류 발생 장치(105)가 구동되면, 공기 공급 구멍(122a)을 향해 유동하는 가열 공기류가 가열 공기류 발생 장치(105) 내에 생성된다. 이 가열 공기는 공기 공급 구멍(122a)을 통해서 공기 공급 챔버(122)로 공급되고 이어서 천공 구멍(122b)을 통해서 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)에 바로 그 아래에서부터 송풍된다. 가열 공기는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150) 내로 송풍된 후에 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 통과하여 상향으로 이동하고, 천공 구멍(121b)을 통하여 공기 수용 챔버(121) 안으로 흡입되고, 공기 흡입 구멍(121a)을 통해서 가열 공기류 발생 장치(105) 안으로 되돌아간다. 즉, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 가로질러 이동하는 범위를 가로질러서 가열 공기의 상향류가 발생한다.
이하에서 설명하는 바와 같이, 본 실시예에서는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 압축되는 중에도 가열 공기가 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 향하여 상향으로 송풍될 수 있도록 하기 위하여 제1 공기 공급 챔버(122)와 제1 공기 수용 챔버(121)가 한 쌍의 컨베이어 롤러(103a), 즉 제3 망상 벨트(103)를 이하에서 설명하는 냉각 영역(140) 내에서 둘레에 각각 지지하는 최상류측 컨베이어 롤러들의 위와 아래의 영역 안으로 연장된다. 이들 컨베이어 롤러(103a)는 또한 전술한 한 쌍의 컨베이어 롤러(102a)처럼 공기 수용 챔버(121) 외측에 위치되므로, 이들 컨베이어 롤러들은 공기 공급 구멍(122a)으로부터 나오는 가열 공기류에 영향을 미치지 않는다.
이어서, 냉각 영역(140)에 대해 설명한다. 냉각 영역(140)의 기본 구조는 가열 영역(120)의 기본 구조와 동일하다. 즉, 냉각 영역은 제1 망상 벨트(101)와 대향되게 제1 망상 벨트(101) 위에 위치되는 제3 망상 벨트(103)와, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 관통하여 이송되는 경로 아래에 위치된 제2 공기 공급 챔버(142)와, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 관통하여 이송되는 경로 위에 위치된 제2 공기 수용 챔버(141)를 구비한다. 그러나, 이 냉각 영역(140)은 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 압축된 후에 그 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 신속하게 냉각시켜야 하므로, 전술한 가열 공기류 발생 장치 대신에냉각 공기류 발생 장치(미도시)가 제2 공기 공급 챔버(142)와 제2 공기 수용 챔버(141)에 연결된다.
제3 망상 벨트(103)는 제1 망상 벨트(101)와 동일한 속도로 제1 망상 벨트(101)와 동기하여 회전한다. 제3 망상 벨트는, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 제1 망상 벨트(101)에 의해 이송될 때에 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 통기 시트(112) 아래에 지지되게 하면서 안내한다. 제3 망상 벨트(103)는 제2 망상 벨트(102)에서처럼 도면에 도시되지 않은 승강 기구에 의해 수직 방향으로 이동 가능한데, 제1 망상 벨트(101)로부터의 그 이동 거리는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 최종 제품 또는 한 단위의 연속 섬유 결합체의 두께로 압축될 수 있도록 조정된다. 제1 망상 벨트(101)의 바람직한 재료로는, 일례로 메쉬 수가 약 4메쉬/cm인 금속 벨트가 있다.
제2 공기 공급 챔버(142)는 제1 공기 공급 챔버(122)의 공기 공급 구멍(122a) 및 천공 구멍(122b)과 유사한 공기 공급 구멍(142a) 및 천공 구멍(142b)을 구비하고, 상기 냉각 공기류 발생 장치에 의해 발생된 냉각 공기는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 아래로부터 상향으로 송풍된다. 제2 공기 수용 챔버(141)는 제1 공기 수용 챔버(121)의 공기 흡입 구멍(121a) 및 천공 구멍(121b)과 유사한 공기 흡입 구멍(141a) 및 천공 구멍(141b)을 구비하고, 냉각 공기는 제2 공기 공급 챔버(142)로부터 상향으로 송풍되어서 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 통해 흡수된 후에 냉각 공기류 발생 장치로 되돌아간다.
냉각 영역(140) 내에서 가열된 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 관통하여 송풍되는 냉각 공기에 있어서, 정상 온도를 갖는 공기(외기)가 사용된다. 이와 같은 경우, 상기 냉각 공기류 발생 장치는, 가열-가열 챔버(100) 밖에서 공기를 빨아들여서 이 공기를 제2 공기 수용 챔버(141)로부터 배출하는 간단한 송풍기로 구성된다. 제2 공기 수용 챔버(141) 내의 공기를 제2 공기 수용 챔버(141)의 공기 흡입 구멍(141a)에서 강제로 배출시키기 위한 송풍기 등을 마련하게 되면, 공기 배출 효율의 향상을 기대할 수 있다.
제1 내지 제3 망상 벨트(101 내지 103)가 둘레에 지지되어 있는 롤러들 중 적어도 하나에는 전기 열선 부품 등으로 구성된 보조 가열 수단이 마련되어서, 제1 내지 제3 망상 벨트(101 내지 103)의 임의의 소정의 부분들은 이 부분들이 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)와 접촉하기 전에 가열-가열 챔버(100) 내에서 필요한 온도와 거의 동일한 온도로 예열된다.
보다 상세하게 설명하면, 제1 망상 벨트(101)의 소정 부분의 온도는 그 소정의 부분이 냉각 영역(140)을 관통하여 이동함에 따라 하강하게 되는데, 이에 따라 제1 망상 벨트(101)의 그 부분은 가열 영역(120) 안으로 들어가기 전에 소정의 온도로 예열되므로, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 가열 영역(120) 내에서 가열되는 효율이 저하되는 것이 방지된다. 또한 제2 망상 벨트(102)의 소정 부분의 온도는 그 부분이 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)로부터 분리되기 시작한 후부터 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)와 접촉하기 전에 하강하게 되는데, 이에 따라 제2 망상 벨트(102)의 그 부분도 역시 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)와 다시 접촉하기 전에 소정의 온도로 가열되므로, 한 단위의 연속 다층섬유 재료(150)가 가열 영역(120) 내에서 가열되는 효율이 저하되는 것이 방지된다. 제3 망상 벨트(103)의 소정 부분의 온도는 그 부분이 제2 공기 공급 챔버(142)와 제2 공기 수용 챔버(141) 사이에서 이동하는 동안에 냉각 공기와 접촉하면서 하강하게 되는데, 이에 따라 제3 망상 벨트(103)의 그 부분도 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)와 접촉하기 전에 소정의 온도로 가열되므로, 압축된 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 상부 부분의 온도가 급속히 떨어지는 것이 방지된다. 이 결과, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 이것이 가열 영역(120) 내에서 가열되는 온도로 유지되는 동안에 표면을 가로질러 중심부까지 그 전체가 균일하게 압축되고, 이에 따라 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 온도 하강에 의해 고화되기 시작한 후에 압축되는 문제점을 피할 수 있다.
이어서, 도10에 도시된 성형 장치를 사용하여서 2 내지 6 데니어의 품질을 갖는 피복 섬유를 공급하여 외관 용적 밀도가 0.038 내지 0.043g/cm3이고 두께가 35mm인 한 단위의 연속 섬유 재료를 연속적으로 성형하는 공정의 예에 대해 설명한다.
(2-1) 준비 공정
우선, 제1 실시예의 다층 섬유 재료 블록(50)과 유사한 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 준비한다. 이어서, 제2 망상 벨트(102)의 위치가 조정되는데, 상기 제2 망상 벨트(102)는, 2개의 통기 시트(111, 112)에 의해 개재되어서 제1 망상 벨트(101) 상에 장착된 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 상기 제2 망상벨트(102)와는 접촉하지 않게 되는 위치까지 수직 방향으로 이동된다. 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 성형되는 그 두께는 35mm이므로, 제3 망상 벨트(103)의 위치가 조정되는데, 상기 제3 망상 벨트(103)는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 두께가 냉각 영역(140) 내에서 35mm가 되도록 수직 방향으로 이동된다. 제1 내지 제3 망상 벨트(101 내지 103)의 회전 속도는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 이송 속도가 0.5m/sec가 되도록 설정된다.
가열 영역(120)에 있어서, 공기가 가열되는 온도, 공기가 송풍되는 속도 등의 인자들은 섬유의 물성에 따라 설정된다. 보다 상세하게 설명하면, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 앞에서 설명한 바와 같이 폴리에틸렌으로 된 중심부와 폴리프로필렌으로 된 피복부를 갖는 피복 섬유의 스트랜드(strand)로 성형된다. 따라서, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 이것이 가열 영역(120)의 하류측 단부까지 이송되는 동안에 폴리에틸렌의 용융점보다는 높고 폴리프로필렌의 용융점보다는 낮은 온도까지 가열되어야 한다. 본 실시예에서, 가열 공기의 온도는 약 140℃로 설정되었고, 가열 공기의 속도는 0.3 내지 0.8m/sec 범위 내의 속도로 설정되었다.
냉각 영역(140)에 있어서, 냉각 공기의 온도와 속도 등의 인자들은, 가열 및 압축된 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 압축 영역의 하류측 단부까지 이송되는 동안에 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 구성 요소 중의 하나인 폴리에틸렌이 폴리에틸렌의 용융점보다 낮은 온도로까지 냉각되어야 한다는 사실에 기초하여 설정되었다. 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 저면(제1 망상벨트(101) 측)으로부터 상면을 향하여(제3 망상 벨트(103)를 향하여) 두께 방향에서 균일하게 냉각시키는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서, 냉각 공기의 온도는 거의 규정(normal) 온도로 설정되었고, 냉각 공기의 속도는 0.2 내지 0.3m/sec의 범위 내의 속도로 설정되었다.
여러 영역들이 상기한 바와 같이 조정된 후에, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 통기 시트(112, 111)에 의해 상부 측과 하부 측으로부터 각각 개재된 상태에서 가열-가열 챔버(100) 안으로 공급된다.
(2-2) 가열 공정
한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 가열-가열 챔버(100) 안으로 공급된 후, 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 우선 가열 영역(120) 안으로 이송된다. 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 가열 영역(120)을 관통하여 이송되는 동안에 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 바로 아래에서부터 상향으로 송풍되는 가열 공기에 의해 가열된다. 이 결과, 섬유의 피복부를 구성하는 폴리에틸렌이 용융되고, 그에 따라 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 섬유들이 서로 융접된다. 이 공정 중에, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 도11에 도시된 바와 같은 가열 공기의 상향류에 의해 제1 망상 벨트(101) 위에 떠 있게 되는데, 섬유 각각에 작용하는 중력은 상기 상향류에 의해 상쇄된다. 따라서, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150) 내의 섬유들은 이들이 가열되기 전과 동일한 상태를 유지하면서 서로 열 결합된다. 통기 시트(111, 112)에 요구되는 물성은 제1 실시예의 물성과 동일하고, 본 실시예에서 요구되는 한 쌍의 추 블록(113)은 제1 실시예에서 요구되는 추 블록(24)과 동일하다. 따라서, 여기에서는 이들에 대해 상세하게 설명하지 않는다.
(2-3) 압축 공정
한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 압축된 후에, 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 제1 망상 벨트(101)와 제3 망상 벨트(103)에 의해 압축된 상태를 유지하면서 냉각 영역(140)을 관통하여 이송된다. 냉각 영역(140)에서, 냉각 공기는 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 경로 바로 아래에서부터 상향으로 송풍된다. 따라서, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 점진적으로 냉각되고, 섬유의 폴리에틸렌 부분은 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 제1 망상 벨트(101)와 제3 망상 벨트(103)의 압축 영향으로부터 벗어나기 전에 고화된다.
한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 냉각 영역(140)을 통과한 후, 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 가열-가열 챔버(100)로부터 배출되고, 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)로부터 통기 시트(111, 112)가 제거된다. 그 결과, 한 단위의 연속 섬유 결합체가 얻어진다. 이렇게 얻어진 한 단위의 연속 섬유 결합체는 용도에 따라 크기가 다른 다수의 작은 섬유 결합체 조각으로 절단된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)는 컨베이어 상에 장착되어서 가열-가열 챔버(100) 안으로 공급되는데, 상기 가열-가열 챔버(100)는 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 압축하지 않으면서 소정의 온도까지 연속적으로 가열하고 이어서 가열 직후에 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)를 압축 상태로 유지하면서 연속적으로 냉각시킨다. 따라서, 소정의 용적 밀도와 소정의 두께를 갖는 한 단위의 섬유 결합체가 연속적으로 성형된다. 가열 공기를 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 바로 아래에서부터 상향으로 송풍함으로써 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)가 떠 있도록 유지시키는 효과와, 통기 시트를 상기 한 단위의 연속 다층 섬유 재료(150)의 적어도 저면과 접촉하게 배치하는 효과는 제1 실시예의 것들과 동일하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 제1 실시예에 사용된 다수 쌍의 상부 다이 및 하부 다이와, 다수 쌍의 상부 다이 및 하부 다이를 연속적으로 이동시킬 수 있는 가열-가열 챔버가 한 단위의 연속 섬유 결합체를 성형하는 데에 사용된다. 본 실시예에서의 준비 공정은 앞에서 설명한 제1 실시예의 준비 공정과 동일하므로, 이에 대해서는 여기서 설명하지 않는다. 따라서, 이하에서는 본 실시예에서의 가열 공정, 압축 공정 및 냉각 공정에 관한 세부에 대하여 설명한다.
(실시예 3)
본 발명의 본 실시예에서, 한 단위의 연속 섬유 결합체는, 본 발명의 제1 실시예에 사용된 다수 쌍의 상부 다이 및 하부 다이와 이러한 다수 쌍의 상부 다이 및 하부 다이를 연속적으로 이동시킬 수 있는 가열-가열 챔버를 마련함으로써 성형된다.
(3-1) 준비 공정
본 실시예에서의 준비 공정은 앞에서 설명한 제1 실시예에서의 준비 공정과 동일하므로, 준비 공정의 세부에 대해서는 여기서 설명하지 않고, 본 실시예에서의가열 공정, 압축 공정 및 냉각 공정의 세부에 대해서는 이하에서 설명한다.
(3-2) 가열 공정
다층 섬유 재료 블록(50)이 제1 실시예와 마찬가지로 각각의 하부 다이(21) 위에 배치된다. 이 단계에서, 상부 다이(22)의 위치는, 상부 다이(22)와 이 상부 다이(22) 위에 있는 통기 시트(25) 사이에 간극이 성형되도록 한다. 가열-가열 챔버(10)의 내부는 가열기(12)에 의해 소정의 온도로 예열된다. 이 단계에서, 다층 섬유 재료 블록(50)이 위에 놓이는 하부 다이(21)와, 다층 섬유 재료 블록(50) 상에 설치되는 상부 다이(22)가 가열-가열 챔버 안으로 이동된다. 가열-가열 챔버는 상부 다이(22)와 하부 다이(21)를 이동시키는 다이 이동 수단을 포함한다. 가열-가열 챔버에서, 하부 다이(21)와 상부 다이(22) 간의 거리는 상기 다이 이동 수단에 의해 소정의 거리로 유지된다. 하부 다이와 상부 다이 간의 거리는 선택적으로 설정될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 다수 쌍의 상부 다이 및 하부 다이가 마련되어서 가열-가열 챔버를 순차적으로 통과한다. 가열-가열 챔버의 크기(길이)는 필요한 가열 시간 및 다이 이동 속도에 따라 결정된다. 가열-가열 챔버 내에서 다층 섬유 재료 블록(50)을 가열하는 방법은 앞에서 설명한 실시예에서의 방법과 동일하므로, 이에 대해서는 여기서 설명하지 않는다.
(3-3) 압축 공정
다층 섬유 재료 블록(50) 전체가 가열-가열 챔버 내에서 가열된 후에, 각각의 상부 다이(22)가 하강하여 다층 섬유 재료 블록(50)을 소정의 두께(용적 밀도)로 압축한다. 각각의 하부 다이(21)에는 제1 실시예에서의 하부 다이(21)처럼 소정의 높이의 스페이서가 마련되고, 각각의 상부 다이(22)는 이것이 스페이서와 접촉하게 될 때까지 하강된다. 상부 다이(22)의 이동 수단은 이 압축 영역 안에서 수직 방향으로 이동될 수 있다. 각각의 상부 다이(22)는, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 다이 이동 수단에 의해 가열-가열 챔버를 통과하는 동안에 다층 섬유 재료 블록(50)의 온도와 실질적으로 동일한 온도까지 가열된다.
또한, 이 압축 공정에서, 가열 공기는 제1 실시예에서와 마찬가지로 정지되지 않으므로, 다층 섬유 재료 블록(50)은 각각의 섬유에 작용하는 중력이 가열 공기류에 의해 상쇄되는 동안에 압축된다. 이 압축 공정에서도 분명한 점은, 다층 섬유 재료 블록(50)의 바로 아래로부터 나오는 상향의 가열 공기류에 의해서 상기 다층 섬유 재료 블록(50)이 떠 있는 상태로 유지되는 동안에 상부 다이가 상기 다층 섬유 재료 블록(50)의 위에서부터 하강하는 것이 요구된다는 점이다.
(3-4) 냉각 공정
소정의 두께로 압축된 후에, 다층 섬유 재료 블록(50)을 압축 유지하는 상부 다이(22)와 하부 다이(21)는, 상기 다이 이동 수단에 의해 가열-가열 챔버 밖으로 이동되고, 가열-가열 챔버 밖으로 이동된 상태가 그대로 유지되는 동안에 그 전체가 냉각된다. 냉각 방법에 있어서, 상부 다이 및 하부 다이는 자연 냉각되거나, 혹은 냉각 팬 등을 사용하여 강제 냉각될 수 있는데, 어떠한 냉각 수단도 본 실시예의 냉각 수단으로 채택될 수 있다. 적어도 다층 섬유 재료 블록(50)의 표면 층의 온도, 즉 상부 다이(22)와 하부 다이(21)와 접촉하는 다층 섬유 재료 블록(50)의 표면의 온도가 폴리에틸렌의 용융점 이하로 떨어진 후에, 상부 다이(22)를 상향으로 이동시키고, 다층 섬유 재료 블록(50)을 하부 다이(21) 밖으로 이동시킨다. 이 단계에서도, 다층 섬유 재료 블록(50)은 여전히 통기 시트(23, 25)와 견고하게 접촉한다. 그러나, 실제로는 다층 섬유 재료 블록(50)은 다층 섬유 재료 블록(55, 도9)과 동일하다. 본 실시예에 따르면, 다층 섬유 재료 블록(50)이 취출된 후에 다음의 다층 섬유 재료 블록(50)이 설치되어서 가열-압축-냉각 공정을 반복하므로, 다수의 섬유 결합체 블록을 연속적으로 제조할 수 있을 것으로 생각된다. 앞에서 설명한 실시예와는 다른 본 실시예의 구조와 그 효과는 앞에서 설명한 실시예에서의 구조 및 효과와 동일하다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예에서의 구조에서도 다수의 섬유 결합체 블록이 효과적으로 제조된다. 장치의 크기와 쌍을 이루는 상부 다이 및 하부 다이의 수는 다층 섬유 재료 블록(50)을 위한 가열 시간, 압축 시간, 냉각 시간, 및 다층 섬유 재료 블록(50)이 이동하는 속도에 따라 결정된다.
여기에 개시된 구조를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 여기에서 설명된 세부 사항에 한정되지 않으며, 본 발명의 목적 및 특허 청구의 범위의 범주 내에서 이루어질 수 있는 여러 가지 수정과 변경은 본 발명에 포함된다.
본 발명에 따르면, 섬유 재료가 가열 처리되는 동안에, 섬유 재료가 섬유 재료 바로 아래로부터 섬유 재료에 상향으로 송풍되는 가열 공기에 의해 들어올려져서 떠 있는 상태로 유지되고, 떠 있는 상태의 섬유 재료의 자세도 조정되므로, 섬유 결합체의 성형에 영향을 미치는 중력의 효과가 제거되고, 이에 따라 용적 밀도가 비교적 낮은 비교적 두꺼운 섬유 결합체가 용이하게 얻어진다. 또한, 섬유 재료를 압축하는 데 사용되는 부재의 표면 형상이 표피 층이나, 상부 층이나, 혹은 섬유 재료에 찍히지 않는다.
또한, 본 발명에 의해 제조되는 저밀도의 섬유 결합체는 압력에 대한 변형 정도가 크므로, 자동차용 시트용 또는 가구용 쿠션용으로 사용될 수 있거나 혹은 전기가 적은 완충재나 높은 회복 성능이 요구되는 고가 금속의 장신구, 보석, 깨지기 쉬운 재료 등을 특별히 포장하는 재료로 사용될 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 섬유 결합체는 물 보유력이 뛰어나므로 여러 종류의 액체들이 안에 유지되는 여러 종류의 액체 용기 내에 배치되는 물 보유 부재용의 바람직한 재료로도 사용될 수 있다.

Claims (30)

  1. 섬유들을 가열하여 서로 결합시키는 섬유 결합체 성형 방법에 있어서,
    상향 가열 공기를 섬유 블록의 바닥으로 가하여서, 가열 공기가 섬유 블록을 통과하도록 하고 섬유 블록이 뜨도록 하여 섬유 블록이 떠 있는 동안에 적어도 일부의 섬유가 용융되게 하는 가열 단계와,
    가열된 섬유 블록을 실질적으로 수직 방향에서 소정의 높이로 압축하는 압축 단계와,
    섬유들이 서로 교차하는 부분에서 용융된 섬유 부분들이 고화되도록, 압축된 섬유 블록을 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 섬유 블록은 섬유들이 실질적으로 동일한 방향으로 연장되어 있는 적층 섬유 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압축 단계에서, 상향 가열 공기가 섬유 블록을 통과하도록 상향 가열 공기를 섬유 블록의 바닥으로 인가하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 압축 단계에서, 섬유 블록을 상향 가열 공기에 의해뜨게 하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 압축 단계에서의 가열 공기의 속도는 상기 가열 단계에서의 속도보다 낮은 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 압축 단계는, 섬유 블록과 접촉하기 전에 가열된 가압 부재를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  7. 제1항에 있어서, 공기 투과성 시트가 사이에 개재되어 있는 공기 투과성 지지 부재 상에 섬유 블록을 배치하는 준비 단계를 상기 가열 단계 이전에 더 포함하고, 상기 공기 투과성 시트는 섬유 블록과 결합되는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공기 투과성 시트가 상기 공기 투과성 지지 부재의 적어도 일부분에 고정되고, 상기 가열 단계에서 상기 섬유 블록은 상기 공기 투과성 시트 상에 있는 동안에 상기 공기 투과성 지지 부재로부터 뜨는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 준비 단계는 섬유 블록의 상부에 공기 투과성 시트를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 공기 투과성 시트는 섬유의 용융점보다 높은 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 공기 투과성 시트는 상기 가열 단계에서 팽창할 수 있는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 공기 투과성 시트는 섬유 블록의 유공성과 유사한 유공성을 갖는 발포 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 냉각 단계 후에 공기 투과성 시트를 섬유 블록으로부터 분리하는 분리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  14. 제1항에 있어서, 섬유들은 용융점이 다른 재료들로 각각 제조되고, 상기 가열 단계에서 섬유 블록을 통과하는 가열 공기는, 상기 재료들 중 용융점이 상대적으로 낮은 재료의 용융점보다 높고 상기 재료들 중 용융점이 상대적으로 높은 재료의 연화점보다 높으며 상기 재료들 중 용융점이 상대적으로 높은 재료의 용융점보다는 낮은 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 섬유들은 올레핀 수지 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 방법.
  16. 제1항에 정의된 방법에 의해서 제조된 섬유 결합체.
  17. 섬유들을 가열하여 서로 결합시키는 섬유 결합체 성형 장치에 있어서,
    섬유 블록을 지지하는 지지 수단과,
    가열 공기가 섬유 블록을 통과하도록 하고 섬유 블록이 상기 지지 수단으로부터 뜨도록 하여 섬유 블록이 떠 있는 동안에 적어도 일부의 섬유가 용융되도록, 상향 가열 공기를 섬유 블록의 바닥으로 가하기 위한 가열 공기 발생 수단과,
    가열된 섬유 블록을 실질적으로 수직 방향에서 소정의 높이로 압축하는 압축 수단과,
    떠 있는 섬유 블록의 자세를 조정하는 자세 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 압축 수단은 상향 가열 공기가 섬유 블록의 바닥으로 가해지는 동안에 섬유 블록을 압축하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 섬유 블록은 공기 투과성 시트가 사이에 개재되어 있는 상기 지지 수단 상에 지지되고, 상기 공기 투과성 시트는 섬유 블록과 결합되는것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 자세 조정 수단은 상기 공기 투과성 시트의 적어도 일부를 고정하는 고정 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 공기 투과성 시트는 섬유 블록의 상부에 놓이는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  22. 제17항에 있어서, 상기 압축 수단은 실질적으로 수직인 운동을 위하여 상기지지 수단 위에 대향되게 배치되는 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 판은, 가열 공기에 의해 뜨게 되는 상기 섬유 블록의 상부를 정지시키기 위하여 상기 자세 조정 수단으로도 기능하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  24. 제17항에 있어서, 상기 지지 수단은 섬유 블록을 이송하고 공급하는 공급 벨트의 형태인 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 자세 조정 수단은 가열 공기가 섬유 블록에 부딪치는 영역 내에서 공급 벨트와 대향되게 배치된 안내 벨트이고, 상기 안내 벨트는 섬유 블록이 접촉되도록 하여서 섬유 블록을 안내하기 위한 것임을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 압축 장치는, 섬유 블록의 공급 방향에 대해서 상기 가열 공기 발생 장치의 하류 측에서의 섬유 결합체의 두께에 대응하는 간극을 가지고 상기 공급 벨트에 대향되게 배치된 압축 벨트인 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  27. 제24항에 있어서, 가열 공기에 의해 가열되고 상기 압축 벨트에 의해 압축된 섬유 블록을 냉각하기 위하여, 상기 공급 벨트와 상기 압축 벨트가 서로 대향하는 영역에 배치된 냉각 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체 성형 장치.
  28. 섬유들의 교차점에서 서로 결합된 섬유들을 포함하고 용적 밀도가 0.06g/cm3이하인 것을 특징으로 하는 섬유 결합체.
  29. 제28항에 있어서, 섬유 결합체의 용적 밀도가 0.03g/cm3이하인 것을 특징으로 하는 섬유 결합체.
  30. 제28항에 있어서, 섬유 결합체의 두께가 15mm이상, 60mm이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 결합체.
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