KR101087255B1 - 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법 - Google Patents

고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법에 관한 것으로, 압착롤러를 이용하여 의류나 신발, 가방 등의 섬유에 합성수지 로고를 부착시키는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법에 관한 것이다. 투입부(10) 상부에서 하부로 친환경소재 권취롤(11), 합성수지 권취롤(12), 친환경소재 권취롤(13)이 차례로 세팅되는 제1단계(S1)와; 상기 권취롤(11,12,13)에 권취된 친환경소재와 합성수지가 작업대(20) 전단의 제1롤러(21)로 투입되어 압착되는 제2단계(S2)와; 상기 제1롤러(21)에서 압착된 가공전 소재(30)가 컨베이어(25)로 이송되어 제2,3롤러(22,23)로 투입되어 접착되는 제3단계(S3)와; 상기 제3롤러(23)를 통과한 가공후 소재(30a)가 권취롤(24)에 권취되는 제4단계(S4)를 포함한다. 따라서, 본 발명은 이종 소재간 접착이 가능한 유전가열을 이용하여 섬유 등의 소재에 합성수지 재질의 로고를 부착시킬 수 있으며, 상기 유전가열에 의한 로고 부착은 표현가능한 로고의 디자인 도출을 극대화하고, 섬유 제품의 품질 고급화에 기여하며, 친환경성 섬유 등의 접착기술로 적용가능한 효과가 있다.

Description

고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법{Method adhesion of Environment Friendly Materials using high frequency compressed roller}
본 발명은 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 압착롤러를 이용하여 의류나 신발, 가방 등의 섬유에 합성수지 로고를 부착시키는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법에 관한 것이다.
기존에 신발이나 가방류 등의 합성수지 및 피혁을 접착하는 과정에 가장 많이 사용되는 기술은 가장 쉽게 할 수 있는 첫 번째 방법은 접착제를 이용한 기술과 두 번째 방법은 접착제를 첨가한 고주파 유전가열에 의한 방법이 있다.
상기 유전가열에 의한 방법은 동종의 소재간 접착시에는 접착강도가 우수한 장점을 제공하였으나, 이종의 소재간 접착시에는 유전율이 낮은 친환경 소재 접착시에는 고주파 가열이 어렵고, 외부 환경에 의해 접착된 부위가 약화되는 문제점을 가진다.
특히, 합성수지와 섬유간 접착은 접착제가 섬유에 접착성 물질을 침투시켜 피부자극을 유발하는 문제를 발생시킬 수 있으며, 접착제의 유해성분이 작업자에 장시간 노출되는 문제점을 가지고 있으므로, 피부와 접촉되지 않는 부분에 제한적으로 사용된다.
또한, 섬유에 부착되는 상표의 접착기술로는 상기 접착제 외에 오버로크(Overlock)를 이용한 방법이 있으며, 상기 오버로크의 경우에는 복잡한 디자인을 가진 로고를 작업하는 경우 기술적인 어려움이 따른다.
상기와 같은 접착제 및 오버로크로 작업되는 부분은 장시간 세탁 및 열건조에 노출될 경우 접착부위가 약화되는 문제점을 갖고 있다.
상기 유전가열을 이용한 접착 방법은 통상적으로 합성수지 소재에 국한되어 운용되어 왔으나 최근 환경오염 등의 각종 문제 대두로 인하여 친환경소재의 도입을 필요로 하고 있으며, 친환경소재의 경우에는 유전율이 낮아 유전가열기를 이용한 접착이 어렵기 때문에 이러한 문제를 보완하기 위한 접착관련 기술 확보가 시급하다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고주파유도가열에 효과적으로 반응하는 합성수지를 소재로 각종 로고를 제작하고 이를 롤러의 고주파를 통해 섬유 등의 친환경소재에 접합하는 것으로, 합성수지 등의 소재는 유도가열을 가하면 가하면 쌍극자 회전에 의한 마찰열로 가열되어 부하의 내부와 외부가 효율적으로 동시에 가열되어 용융되면서 섬유의 공극에 흡수 결합으로 접착되며, 상기 유도가열은 일반적인 열전도에 의한 가열방식이 아닌 가열시 접착소재의 내부부터 가열되는 특성으로 인하여 에너지 손실이 적으며 효율이 좋고, 형상이 복잡하더라도 균일한 가열이 가열하기 때문에 로고 부착과 같은 선택적 가열에 적합한 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법을 제공하는데 목적이 있다.
목적을 달성하기 위한 방법으로는 투입부 상부에서 하부로 친환경소재 권취롤, 합성수지 권취롤, 친환경소재 권취롤이 차례로 세팅되는 제1단계와; 상기 권취롤에 권취된 친환경소재와 합성수지가 작업대 전단의 제1롤러로 투입되어 압착되는 제2단계와; 상기 제1롤러에서 압착된 가공전 소재가 컨베이어로 이송되어 제2,3롤러로 투입되어 접착되는 제3단계와; 상기 제3롤러를 통과한 가공후 소재가 권취롤에 권취되는 제4단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징으로는 상기 제2롤러 내부에는 고주파 롤러 전극이 구비되어 합성수지의 용융온도로 투입되는 가공전 소재를 가압하여 친환경소재 사이에 구비되는 합성수지를 유전가열로 용융시켜 2장의 친환경소재를 접착시킨다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 제1~3롤러 외주면에는 테프론 또는 세라믹 코팅층이 형성된다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 가공전 소재의 두께가 두꺼울 경우 고주파 유전가열장치로부터 공급되는 고주파 전력이 많이 인가되도록 제2롤러의 상단을 비접촉형태로 덮는 반원형부재가 구비된다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 가공전 소재의 두께가 얇을 경우 고주파 유전가열장치로부터 공급되는 고주파 전력이 적게 인가되도록 제2롤러의 축이 내부로 삽입되는 비접촉형태의 원통형캡부재가 구비된다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 가공전 소재의 두께에 관계없이 고주파 유전가열장치로부터 공급되는 고주파 전력을 가변할 수 있도록 제2롤러 일측에 비접촉형태의 원판부재가 구비되며, 상기 가공전 소재의 두께가 두꺼울 경우 두꺼운 원판부재를 구비하고, 가공전 소재의 두께가 얇을 경우 얇은 원판부재를 구비한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 이종 소재간 접착이 가능한 유전가열을 이용하여 섬유 등의 소재에 합성수지 재질의 로고를 부착시킬 수 있으며, 상기 유전가열에 의한 로고 부착은 표현가능한 로고의 디자인 도출을 극대화하고, 섬유 제품의 품질 고급화에 기여하며, 친환경성 섬유 등의 접착기술로 적용가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경소재 접착을 위한 압착롤러의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 고주파 압착롤러의 제1실시 예.
도 4는 본 발명에 따른 고주파 압착롤러의 제2실시 예.
도 5는 본 발명에 따른 고주파 압착롤러의 제3실시 예.
도 6과 도 7은 본 발명에 따라 접착된 친환경 소재의 실시 사진.
도 1은 본 발명에 따른 친환경소재 접착을 위한 압착롤러의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법의 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고주파 압착롤러의 제1실시 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 고주파 압착롤러의 제2실시 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 고주파 압착롤러의 제3실시 예이고, 도 6과 도 7은 본 발명에 따라 접착된 친환경 소재의 실시 사진이다.
이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고주파 압착롤러의 고주파 유전가열을 이용한 친환경소재에 합성수지를 접착시키는 것으로, 도 1과 같이 소재 투입을 위한 투입부(10)와, 투입되는 소재를 접착하는 작업대(20)로 구성된다.
상기 투입부(10)는 다단으로 형성되되, 본 발명에서는 3단으로 구성되며, 상단과 하단에는 친환경소재가 권취된 권취롤(11,13)이 구비되고, 상기 친환경소재 권취롤(11,13) 사이에는 합성수지 권취롤(12)이 구비된다.
상기 작업대(20) 전단에는 제1롤러(21)가 구비되어, 상기 권취롤(11,12,13)에 권취된 친환경소재와 합성수지가 상기 제1롤러(21)로 투입되며, 상기 제1롤러(21)는 별도로 구비되는 모터에 의해 회전되도록 하여 상기 권취롤(11,12,13)에 권취된 소재의 투입을 원활하게 한다.
상기 작업대(20) 상부면에는 컨베이어(25)가 구비되어 제1롤러(21)를 통과한 소재가 작업대(20) 후단으로 이송되며, 작업대(20) 중앙부에는 제2롤러(22)와 제3롤러(23)가 구비되되, 상기 제2롤러(22) 내부에는 고주파 롤러 전극이 구비되어, 제2롤러(22)를 통과하는 소재를 접착시키게 되며, 작업대(20) 후단에는 권취롤(24)이 구비되어 가공이 완료된 소재를 권취하게 된다.
또한, 상기 제2롤러(22)로 고주파를 인가하기 위한 고주파 유전가열장치(26)가 구비된다.
상기 친환경 소재 중에는 유전가열에 반응하지 않는 쌍극자 회전에 의해 마찰열이 발생하기 위한 중심주파수가 일치하지 않는 소재가 대부분으로, 본 발명에서는 접착을 필요로 하는 친환경 소재 사이에 합성수지를 위치시켜 고주파 유전가열이 가해졌을 때 합성수지만 유전가열에 반응하여 용융되며, 이 과정에서 양측에 구비되는 친환경 소재에 용융된 합성수지가 스며들어 친환경 소재를 접착시키게 되는데, 이와 같은 방식은 친환경 소재 재질의 섬유에 적용되는 로고를 합성수지로 구성하여 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법의 흐름도로서, 권취롤을 세팅하는 제1단계(S1)와, 제1롤러(21)로 소재를 투입하는 제2단계(S2)와, 컨베이어(25) 이송 후 제2,3롤러(22,23)로 소재를 투입하는 제3단계(S3)와, 가공 후 권취하는 제4단계(S4)로 이루어진다.
상기 제1단계(S1)는 투입부(10) 상부에서 하부로 친환경소재 권취롤(11), 합성수지 권취롤(12), 친환경소재 권취롤(13)이 차례로 세팅된다.
상기 제2단계(S2)는 상기 권취롤(11,12,13)에 권취된 친환경소재와 합성수지 및 친환경소재가 작업대(20) 전단의 제1롤러(21)로 투입되어 압착된다.
상기 제3단계(S3)는 상기 제1롤러(21)에서 압착된 가공전 소재(30)가 컨베이어(25)로 이송되어 제2,3롤러(22,23)로 투입되어 접착된다.
상기 제2롤러(22) 내부에는 고주파 롤러 전극이 구비되어 합성수지의 용융점 온도로 투입되는 가공전 소재(30)를 가압하여 친환경소재 사이에 구비되는 합성수지를 유전가열로 용융시켜 2장의 친환경소재를 접착시키며, 상기 제1~3롤러(21,22,23) 외주면에는 테프론 코팅층이 형성된다.
상기 제4단계(S4)는 상기 제3롤러(23)를 통과한 가공후 소재(30a)가 권취롤(24)에 권취된다.
고주파 유전가열을 이용하여 접착하고자 하는 소재의 두께와 소재의 특성에 따른 효율적인 접착을 위해서는 부하 매칭이 될 수 있도록 L과 C값이 최적으로 선택되어야 하므로, 비접촉형 커패시터의 결합에 의한 고주파 전극 형태 설계 방법은 도 3 내지 도 5와 같이 3가지 방법에 의해 설계할 수 있다.
도 3과 같이, 접착하는 소재의 두께가 두꺼운 경우에는 고주파 전력이 많이 가해져야 하기 때문에 고주파 전극은 넓고 두껍게 형성되어 커패시터 값이 크게 설계되어야하므로, 상기 가공전 소재(30)의 두께가 두꺼울 경우 고주파 유전가열장치(26)로부터 공급되는 고주파 전력이 많이 인가되도록 제2롤러(22)의 상단을 비접촉형태로 덮는 반원형부재(27)로 구성된다.
도 4와 같이, 접착하는 소재의 두께가 얇을 경우에는 고주파 전력이 작에 인가되어 고주파 전극에 형성되는 커패시터의 값이 작아야하므로, 상기 가공전 소재(30)의 두께가 얇을 경우 고주파 유전가열장치(26)로부터 공급되는 고주파 전력이 적게 인가되도록 제2롤러(22)의 축이 내부로 삽입되는 비접촉형태의 원통형캡부재(28)가 구비된다.
도 5와 같이, 접착하는 소재의 두께가 관계없이 가변될 수 있는 형태의 고주파 전극을 설계하는 방법은 상기 가공전 소재(30)의 두께에 관계없이 고주파 유전가열장치(26)로부터 공급되는 고주파 전력을 가변할 수 있도록 제2롤러(22) 일측에 비접촉형태의 원판부재(29)가 구비되며, 상기 가공전 소재(30)의 두께가 두꺼울 경우 두꺼운 원판부재(29)를 구비하고, 가공전 소재(30)의 두께가 얇을 경우 얇은 원판부재(29)를 구비한다.
상기 도 3 내지 도 5와 같이 압착롤러 타입의 비접촉형 고주파 전극에 고주파를 인가하는 방법은 회전형 롤러에 비접촉형으로 형성되는 커패시터에 의하여 고주파 발생장치로부터 고주파를 인가받아 L-C부하로 작용하여 고주파가 인가된다.
이때, 비접촉으로 형성되는 커패시터 값은 C=0.0885×유전율×A/d[pF]으로 d[cm]는 간격이며, A[cm]는 단면적으로 넓은 면적으로 인하여 커패시터의 값은 비교적 큰 값으로 형성된다.
상기 L,C에 의한 부하의 공진주파수와 고주파 발생장치의 발진주파수를 일치시키기 위해서는 인덕터 L값을 조절함으로써 최대의 효율을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
- 실시 예
작업대(20)에 구비되는 제2롤러(22) 내부를 진공관 방식의 고주파 유전가열기를 이용하여 친환경 소재로 각광받는 천염섬유인 한지섬유에 합성수지를 이용하여 로고 등을 접착하는 실험을 수행하였다.
도 6은 기존의 방식인 고주파 유전가열에 의해 친환경 소재에 대해서 접착을 수행한 결과로 기존의 P.P나 P.E 소재와 달리 친환경 소재인 천연섬유에서는 유전율 등의 파라미터가 상이하여 접착은 어려웠으며 대부분이 접착과정에서 열에 의한 소재의 손상 등 순간가열에 의해 접착하는 기존 기술에는 적합하지 않는 것으로 확인되었다.
도 7은 친환경 소재 사이에 기존의 접착에 사용한 합성수지를 위치시켜 유전가열로 용융시켜 고주파 유전가열이 가해졌을 때 합성수지만 유전가열에 반응하여 용융되고 이 과정에서 양쪽 친환경 소재에 스며드는 방식의 접착과정으로 매우 양호하게 접착한 결과이다.
상기와 같은 실시 예와 같이, 유전가열시 발생하는 열에 의해 천연섬유가 손상되는 문제점 없이 로고가 부착됨을 알 수 있으며, 이러한 실험은 유전율이 낮은 친환경 소재를 부착하거나 소재에 로고 등을 접착하기 위해서는 합성수지와 같은 유전율이 높은 소재를 일부 사용하여 유전가열에 반응하고 용융되는 과정을 통해 섬유와 결합하는 방식으로 접착이 이루어진다.
따라서, 본 발명은 고주파 유도가열에 효과적으로 반응하는 합성수지를 소재로 각종 로고를 제작하고 이를 고주파 롤러를 통해 섬유 등의 친환경소재에 접합하는 것으로, 합성수지 등의 소재는 유전가열을 가하면 쌍극자 회전에 의한 마찰열로 가열되어 부하의 내부와 외부가 효율적으로 동시에 가열되어 용융되면서 섬유의 공극에 흡수 결합으로 접착되며, 상기 유전가열은 일반적인 열전도에 의한 가열방식이 아닌 가열시 접착소재의 내부와 외부가 동시에 가열되는 특성으로 인하여 에너지 손실이 적으며 효율이 좋고, 형상이 복잡하더라도 균일한 가열이 가열하기 때문에 로고 부착과 같은 선택적 가열에 적합한 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
10 : 투입부 11 : 친환경소재 권취롤
12 : 합성수지 권취롤 13 : 친환경소재 권취롤
20 : 작업대 21 : 제1롤러
22 : 제2롤러 23 : 제3롤러
24 : 권취롤 25 : 컨베이어
26 : 고주파 유전가열장치 27 : 반원형부재
28 : 원통형캡부재 29 : 원판부재
30 : 가공전 소재 30a : 가공후 소재

Claims (6)

  1. 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법에 있어서,
    투입부(10) 상부에서 하부로 친환경소재 권취롤(11), 합성수지 권취롤(12), 친환경소재 권취롤(13)이 차례로 세팅되는 제1단계(S1)와;
    상기 권취롤(11,12,13)에 권취된 친환경소재와 합성수지가 작업대(20) 전단의 제1롤러(21)로 투입되어 압착되는 제2단계(S2)와;
    상기 제1롤러(21)에서 압착된 가공전 소재(30)가 컨베이어(25)로 이송되어 제2,3롤러(22,23)로 투입되어 접착되는 제3단계(S3)와;
    상기 제3롤러(23)를 통과한 가공후 소재(30a)가 권취롤(24)에 권취되는 제4단계(S4)를 포함하며,
    상기 제2롤러(22) 내부에는 고주파 롤러 전극이 구비되어 합성수지의 용융온도로 투입되는 가공전 소재(30)를 가압하여 친환경소재 사이에 구비되는 합성수지를 유전가열로 용융시켜 2장의 친환경소재를 접착시키는 것을 특징으로 하는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1~3롤러(21,22,23) 외주면에는 테프론 또는 세라믹 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가공전 소재(30)의 두께가 두꺼울 경우 고주파 유전가열장치(26)로부터 공급되는 고주파 전력이 많이 인가되도록 제2롤러(22)의 상단을 비접촉형태로 덮는 반원형부재(27)가 구비되는 것을 특징으로 하는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가공전 소재(30)의 두께가 얇을 경우 고주파 유전가열장치(26)로부터 공급되는 고주파 전력이 적게 인가되도록 제2롤러(22)의 축이 내부로 삽입되는 비접촉형태의 원통형캡부재(28)가 구비되는 것을 특징으로 하는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 가공전 소재(30)의 두께에 관계없이 고주파 유전가열장치(26)로부터 공급되는 고주파 전력을 가변할 수 있도록 제2롤러(22) 일측에 비접촉형태의 원판부재(29)가 구비되며, 상기 가공전 소재(30)의 두께가 두꺼울 경우 두꺼운 원판부재(29)를 구비하고, 가공전 소재(30)의 두께가 얇을 경우 얇은 원판부재(29)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 압착롤러에 의한 친환경소재 접착 방법.
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JPS63308080A (ja) * 1987-01-26 1988-12-15 Michie Miyamoto 誘導加熱接着方法とそれに用いる複合接着剤及び誘導加熱接着装置

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