KR101200635B1 - 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드 - Google Patents

생체 친화적 복합 기능성 한지 카드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 생체 친화적으로 개질된 시트가 적층식으로 이루어지는 다층 일체형 구조의 복합 기능성 한지 카드로서,
고기능성 천연 지료로서 입경이 닥나무 분체 65%(중량비)와 기능성 물질로서 옥분 5%(중량비), 게르마늄의 흑운모분 5%(중량비)이 혼합된 환경 친화적 혼합 원료에 무기 바인더로서 입경이 30 내지 50 ㎚인 나노 기공의 실리카 분말 5%(중량비), 분산성 수지로서 폴리에틸렌 수지 20%(중량비)가 균일하게 혼합하고 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 170～250℃ 이상의 온도에서 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 나노 분체 내부까지 수지가 침투될 수 있도록 압축 성형하여 상대밀도가 강화되고 원적외선 방사 및 항균, 살균기능을 가지는 두께 0.2㎜의 평판형 나노 물질 복합 기능성 시트를 제조한 다음, 나노 물질 복합 기능성 시트로 상부 보호시트와 하부보호시트 및 베이스 시트를 형성하고. 상기 상부 보호시트와 하부보호시트 사이에 RFID 칩과 상기 전도성 고분자 잉크로 인쇄 형성한 RF 안테나 스위치를 포함하는 RFID 태그가 적층된 다층의 적층시트를 압축 성형한 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드에 관한 것이다.

Description

생체 친화적 복합 기능성 한지 카드{Multiple funcion RFID card using Korea paper}
본 발명은 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드에 관한 것으로서,
본 발명은 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 생체 친화적으로 개질된 시트가 적층식으로 이루어지는 다층 일체형 구조의 복합 기능성 한지 카드로서,
고기능성 천연 지료로서 입경이 닥나무 분체 65%(중량비)와 기능성 물질로서 옥분 5%(중량비), 게르마늄의 흑운모분 5%(중량비)이 혼합된 환경 친화적 혼합 원료에 무기 바인더로서 입경이 30 내지 50 ㎚인 나노 기공의 실리카 분말 5%(중량비), 분산성 수지로서 폴리에틸렌 수지 20%(중량비)가 균일하게 혼합하고 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 170～250℃ 이상의 온도에서 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 나노 분체 내부까지 수지가 침투될 수 있도록 압축 성형하여 상대밀도가 강화되고 원적외선 방사 및 항균, 살균기능을 가지는 두께 0.2㎜의 평판형 나노 물질 복합 기능성 시트를 제조한 다음, 나노 물질 복합 기능성 시트로 상부 보호시트와 하부보호시트 및 베이스 시트를 형성하고. 상기 상부 보호시트와 하부보호시트 사이에 RFID 칩과 상기 전도성 고분자 잉크로 인쇄 형성한 RF 안테나 스위치를 포함하는 RFID 태그가 적층된 다층의 적층시트를 압축 성형한 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드에 관한 것이다.
일반적으로 플라스틱카드(plastic card)는 특정의 회원에게 상품, 서비스 대금의 회수를 일정기간 유예하기 위하여 발행하는 플라스틱 머니(plastic money)의 일종으로 주로 신용카드(credit card), 현금카드(cash card), 교통카드와 같이 현금을 대신하여 사용하거나 각종 진료카드, 멤버십 카드 등으로 널리 활용되는 것으로서 현대에는 고객의 신용등급에 따라 차별화된 다양한 종류의 플라스틱카드들이 고객들에 제공되고 있다.
이와 같은 플라스틱카드들은 주로 4～6장의 얇은 합성수지 시트들을 적층한 후 열 접착시켜 약 0.8mm 정도의 두께를 갖는 카드로 제작되고, 주로 상부 코팅지, 상부 인쇄지, 코어시트, 하부 인쇄지, 하부 코팅지 등이 차례로 적층된 상태에서 열접착되어 1장의 플라스틱카드를 구성할 수 있도록 되어 있다.
그런데 상기한 종래의 플라스틱 카드는 석유를 원료로 사용해 제조 및 소각시 각종 암과 유전적 장애를 일으키는 다이옥신?납?카드늄과 같은 유독성 가스와 중금속, 그리고 휘발성유기화합물(VOC) 등을 생성함은 물론 매립시 수백년동안 분해가 되지 않아 심각한 2차 오염을 발생시키게 되는 문제점이 있다.
특히 세균은 많은 사람들의 손이 많이 닿는 곳에 가장 많이 잠복해 있으며 사람들은 대부분 이 사실을 모르고 있는바 특히 사람들이 매일 사용하는 지갑과 더불어 카드는 세균의 수치가 다른 것에 비하여 월등히 높다고 알려져 있다.
특히 플라스틱카드는 지갑 등에 보관하여 휴대하고, 주로 손을 씻지 않은 상태에서 수시로 사용하게 되는데 플라스틱카드의 표면에는 대장균과 같은 각종 세균이 기생하기 쉬우므로 손과 더불어 통하여 직접 또는 간접적으로 세균 등을 전파시키는 매개체 역할을 하게 되므로 항상 청결하게 유지, 관리하여야 하는 문제점이 있다
상기한 종래 플라스틱카드의 문제점을 해결한 것으로서,
플라스틱카드 표면 전면 또는 일부분에 바이오 세라믹, 옥 분말, 자석분말, 유기 게르마늄 분말 등의 기능성 물질을 전부 혹은 일부 선택하여 코팅 구성한 것이 있으나,
이는 구조가 간단하여 대량생산이 용이하고 가벼운 장점이 있는 반면에 상기한 세라믹 등의 입자는 고분자와의 친화력이 없기 때문에 기능성 입자와 고분자와의 결합이 용이하지 않는 문제점이 있어,
코팅제와 세라믹 분체가 표면에 경화됨으로써 가공면이 거칠며 표면에서 분말이 쉽게 박리되어 내구성이 없으며, 비표면적이 작아서 극소량의 기능성 세라믹 분체 투입에 따른 제한적 효과만 구현할 수 있어서 항균, 탈취 효과, 원적외선 효과와 음이온 방출효과에 의한 혈액순환과 신진대사 촉진, 세포의 면역기능 강화 등 질병을 예방하는 건강증진 기능성 효과를 충분히 구현할 수 없는 문제점이 있었다
또한 한지 소재인 닥나무 원료로 초지한 한지 시트를 여러 겹으로 접착 처리해 제작한 한지 카드가 있으나 이 또한 장식성은 있으나 항균, 탈취 효과, 원적외선 효과 등을 충분히 구현할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명자는 종래의 플라스틱 카드가 가지고 있는 상기한 문제점을 개선하고 자주 사용하게 되는 카드의 용도 특성에 따른 위생상의 문제점을 하나로 해결하고 장식적 효과도 구현할 수 있는 항균 기능성의 카드를 구성하고자 노력한 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.
전술한 바와 같이 종래의 플라스틱 카드는 세균 오염원으로서 위생상의 제반 문제점을 가지고 있는바,
한지로 형성된 기능성 시트로 카드를 제작함에 있어서 종래 종이로서만 사용되어 온 한지 사용의 한계에서 벗어나 한지 고유 질감이나 촉감을 유지하면서도 항균 기능성을 부여하여 위생성을 높이되, 기능성 물질을 고유 물성의 저하 없이 닥나무 분체에 견고하게 고착시켜 한지가 가지고 있는 기능적 특성을 최대한 활용하면서 항균 기능 등 다양한 기능의 복합 상승효과를 구현하여야 하는 기술적 과제가 대두되어 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,
발명은 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 생체 친화적으로 개질된 시트가 적층식으로 이루어지는 다층 일체형 구조의 복합 기능성 한지 카드로서,
고기능성 천연 지료로서 입경이 닥나무 분체 65%(중량비)와 기능성 물질로서 옥분 5%(중량비), 게르마늄의 흑운모분 5%(중량비)이 혼합된 환경 친화적 혼합 원료에 무기 바인더로서 입경이 30 내지 50 ㎚인 나노 기공의 실리카 분말 5%(중량비), 분산성 수지로서 폴리에틸렌 수지 20%(중량비)가 균일하게 혼합하고 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 170～250℃ 이상의 온도에서 1시간 동안 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 나노 분체 내부까지 수지가 침투될 수 있도록 압축 성형하여 상대밀도가 강화되고 원적외선 방사 및 항균, 살균기능을 가지는 두께 0.2㎜의 평판형 나노 물질 복합 기능성 시트를 제조한 다음, 나노 물질 복합 기능성 시트로 상부 보호시트와 하부보호시트 및 베이스 시트를 형성하고. 상기 상부 보호시트와 하부보호시트 사이에 RFID 칩과 상기 전도성 고분자 잉크로 인쇄 형성한 RF 안테나 스위치를 포함하는 RFID 태그가 적층된 다층의 적층시트를 압축 성형한 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드를 제공하는데 목적이 있다.
특히 본 발명은 단위 체적당 원적외선 방사 면적이 종래 기술에 비하여 대폭 향상된 고 비표면적 기공구조의 한지 카드를 형성하여,
사용자가 손으로 카드를 잡아서 사용하게 되면 세공의 고 비표면적의 기공을 통하여 접촉하는 내내 원적외선에 의한 온열효과, 세균 서식방지 항균 효과 및 탈취효과를 복합적으로 구현하는 복합 기능성 한지 카드를 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 닥나무 분체와 기능성 물질을 나노화시켜 압착 성형함으로써 본래의 조직보다 더 고운 초미립자의 나노물질로 친화력 있게 성형한 나노 복합체로서 기능성 시트를 형성하고 이를 적층시키는 방법으로 카드에 항균 탈취 등의 기능성을 부여하고 강도도 보강된 복합 기능성 한지 카드를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같이 된 본 발명의 복합 기능성 한지 카드는,
종래 단순 기능의 플라스틱 카드를 대체할 획기적인 신소재로 기능성 시트를 형성하고 이를 적층 복합 기능성 한지 카드를 제조함으로서,
한지가 원래 가지는 부드러운 질감과 완충성, 보온성, 흡습성, 통기성, 항균성, 속건성, 소취성, 원적외선 방사 기능에다 칼슘, 철, 마그네슘 등의 미네랄을 다량 함유하고 있어서 혈액순환 및 신진대사를 촉진시키는 옥분과 항균, 방균, 항곰팡이 기능의 게르마늄이 함유된 흑운모분으로 이루어지는 기능성 물질이 가지는 기능적 특성이 보강되어 본 발명의 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드를 사용자가 손에 잡고 휴대하는 일상 생활 내내 카드의 고유 기능에 더하여 원적외선 방사에 의한 온열효과와 항균, 탈취기능 등이 상호 보완적으로 작용하는 복합 상승효과를 구현하게 된다.
따라서 본 발명의 복합 기능성 한지 카드는 기존 플라스틱카드의 물성기준을 초과하면서도 잔존하는 세균 등에 의한 손의 2차 오염이 방지될 수 있어 청결하면서도 위생적이므로 질병을 예방할 수 있고 장식적인 효과가 대폭 향상된다.
또한 본 발명은 RF카드 이외에 금융 및 결제용 카드로 사용되는 마그네틱 자성카드, IC카드, 멤버쉽 카드 등 각종 카드에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법 전체적인 흐름을 도시한 흐름도
도 2는 본 발명의 전체 구성을 도시한 분해 사시도
도 3은 본 발명의 제조장치 중 분쇄기를 도시한 단면 구성도
도 4는 본 발명의 제조장치 중 분급기를 도시한 단면 구성도
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세하게 기술하면 다음과 같으며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 생체 친화적으로 개질된 시트가 적층식으로 이루어지는 다층 일체형 구조의 복합 기능성 한지 카드로서,
고기능성 천연 지료로서 입경이 300메시로 미분쇄된 닥나무 분체 65%(중량비)와 기능성 물질로서 옥분 5%(중량비), 게르마늄의 흑운모분 5%(중량비)이 혼합된 환경 친화적 혼합 원료에 무기 바인더로서 입경이 30 내지 50 ㎚인 나노 기공의 실리카 분말 5%(중량비), 분산성 수지로서 폴리에틸렌 수지 20%(중량비)가 균일하게 혼합하고 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 170～250℃ 이상의 온도에서 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 나노 분체 내부까지 수지가 침투될 수 있도록 압축 성형하여 상대밀도가 강화되고 원적외선 방사 및 항균, 살균기능을 가지는 두께 0.2㎜의 평판형 나노 물질 복합 기능성 시트로 맨 위 및 맨 아래를 마감하는 마감층으로서 상기 나노 물질 복합 기능성 시트로 폭이 좁고 얇은 직사각 평판 형상의 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)를 형성하고. 상기 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 사이에 구비되는 베이스 시트(120)에 카드의 데이터 저장 및 데이터를 연산하는 RFID 칩(141)과 상기 RFID 칩(142)에 전원을 공급하면서 단락 또는 개방 상태를 유지하도록 환경 친화적인 전도성 고분자 잉크를 인쇄 형성하여 이루어진 RF 안테나(141)를 포함하여 일체로 형성되는 RFID 태그(알 에프 아이디 태그)(140)가 샌드위치식으로 적층된 다층의 적층시트를 다시 170～250℃ 이상의 온도에서 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 압축 성형하고 합체시켜 일체화된 구조로 형성된 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드(100)이다.
나노 분쇄 및 분급 기술과 진공열간압축성형이 적용되어 상기와 같이 형성된 본 발명의 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드(100)는 나노화된 닥나무와 성분 자체에서 항균 및 살균기능을 가지는 기능성 물질 초미립자 분체를 포함하고 수지입자가 나노레벨에 균일하게 혼합,분산되어 압축 형성된 개선된 물성의 나노 물질 복합체로서 압축 성형시 나노 분체에 의하여 다공성을 유지하는 기능성 시트로서 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)로 적층되고 압축 성형됨으로써,
한지가 원래 가지는 부드러운 질감과 완충성, 보온성, 흡습성, 통기성, 항균성, 속건성, 소취성, 원적외선 방사 기능에다 칼슘, 철, 마그네슘 등의 미네랄을 다량 함유하고 있어서 혈액순환 및 신진대사를 촉진시키는 옥분과 항균, 방균, 항곰팡이 기능의 게르마늄이 함유된 흑운모분으로 이루어지는 기능성 물질이 가지는 기능적 특성이 보강되어 본 발명의 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드를 사용자가 손에 잡고 휴대하는 일상 생활 내내 카드의 고유 기능에 더하여 원적외선 방사에 의한 온열효과와 항균, 탈취기능 등이 상호 보완적으로 작용하는 복합 상승효과를 구현하게 된다.
특히 본 발명의 나노화된 닥나무 분체 및 기능성 물질 보강 기능성 시트로서 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)는 기존 방법에서 탈피한 새로운 공법으로 차별화되는 새로운 구조변환을 통해 나노 물질화된 닥나무 분체와 기능성 물질로 보다 강하고 유연하게 기능성 시트를 형성하게 되는데 닥나무 분체 등을 소량만 첨가해도 눈에 띄는 강도 향상 효과를 구현할 수 있는데 나노 크기로 잘라 분쇄된 닥나무 분체와 기능성 물질간 치밀한 결합을 통해 사이의 공간을 최대한 없애고 3차원 입체구조를 갖게 해 강도를 높이게 되며 나노입자의 안정화를 구현함으로써 기능성 시트를 구성하는 각 기능별 나노 물질의 초미립자가 세균에 직접 작용하여 세포막을 녹이고 세균의 대사기능과 호흡기능을 차단하여 세균의 증식과 존속을 근본적으로 차단하는 방법으로 유해균에 직접 작용하고 유해균의 전달계를 방해함으로써 탁월한 항균력과 항균의 지속성을 가지게 되는 것이다.
더 강하면서도 가벼운 물질을 제조할 수 있게 하는 나노 입자는 소량의 첨가만으로도 그 표면적이 극도로 커지기 때문에 특히 본 발명은 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120) 등 기능성 시트에 분포되어 있는 닥나무 분체 및 기능성 물질 주변에 나노 기공이 구성되어 미량의 공기가 유통되게 되며 또한 나노 기공을 통하는 공기는 이물질이 제거되고 항균 살균력을 갖게 되며 기능성 기공을 통해 숨을 쉬게 되고 세균에 감염됨을 막아주는 효과를 가지게 되므로 본 발명의 기능성 시트가 적층 압착된 카드는 인체에 유익한 원적외선을 다량으로 방출하게 인체에 유해한 세균 및 바이러스 균에 노출에 안전하고 청정한 항상 멸균상태를 유지할 수 있게 된다.
출원인의 실험 결과 지력 증강제를 투입하고 벌크상태의 통상의 방법으로 제조된 일반 닥나무 분체를 사용하는 한지 카드보다 인장강도와 인열 강도, 유연성을 측정하는 내절도 모두 대폭 향상되어 형태적으로 안정성이 있고 박테리아를 걸러내거나 병원균의 확산을 저지하는 살균 항균성이나 고온에서 견디는 내열성도 구현되며 천공 내성을 가지면서도 수분이나 열에 의한 수축,팽창에도 변형이 없도록 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
그리고 상기 기능성 시트로서 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)에 포함하는 나노 기공 실리카는 나노크기의 실리카 벽으로 작용하여 강성을 가지도록 기능을 수행하며 상기 나노 크기의 닥나무 분체와 기능성 물질은 기능성 시트 전체 표면적을 넓어지게 하고 입자간의 접촉 면적을 극대화시켜 결착력이 강해져서 카드에 요구되는 강도를 유지시키게 한다.
옥분은 고유효능이 함유된 시트를 제조할 뿐 아니라, 첨가된 옥분이 나노 물질 사이이의 간격과 틈을 채워서 시트의 밀도, 백색도 등의 물리적 성질을 개선 시켜 준다.
그리고 본 발명의 기능성 시트로서 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)는 압축강도가 우수하고 내구,내수,내충격성이 탁월하며 표면은 인쇄할 수 있을 정도의 깨끗하고 매끄러운 마감층이 형성되며 물기를 잘 빨아들이는 한지의 특성으로 수묵화 등 종래 플라스틱 카드로는 표현하기 힘들었던 그림도 새겨 넣을 수 있다.
본 발명의 기능성 한지 카드(100)는 RF 단말기(리더기) 안테나(미도시함)와 카드에 내장된 RF 안테나(141)의 상호 간의 전자 유도 작용에 의하여 아이 씨 칩이 활성화되어 RF 통신으로 무선 식별 시스템을 수행하는 접촉 카드 또는 접촉식/비접촉식 카드 형태의 폭이 좁고 얇은 직사각 평판 형상의 시트가 수평으로 배열 적층된 적층체로 형성된 통상의 카드 외관으로서,
RFID 태그(140)를 보호하는 상부 보호시트(110)와 하부보호 시트(130) 사이에 삽입되는 인레이 시트로서 베이스 시트(120)에는 RFID 태그(알 에프 아이디 태그)(140)를 배치 장착하되 상기 RFID 태그(알 에프 아이디 태그)(140)는 카드의 데이터 저장 및 데이터를 연산하는 RFID 칩(142)과 상기 RFID 칩(142)에 전원을 공급하면서 안테나의 단락 또는 개방 상태를 유지하도록 환경 친화적인 전도성 고분자 잉크를 인쇄 형성하여 이루어진 RF 안테나(141)를 포함하여 일체로 형성된다.
특히 본 발명은 전도성 고분자 잉크를 인쇄 형성하여 이루어진 RF 안테나(141)가 장착한 비접촉식 카드로서 비접촉식 카드의 단락된 RF 안테나를 전도성 고분자에 의해 연결시키므로 외부의 불법적인 RF 신호에 대하여 반응을 하지 않아 정보 유출을 방지하고, RF 단말기의 신호를 전달받아 RF 안테나의 단락부를 연결시키므로 응답 신호 대기 시간이 짧은 효과가 있으며 소각 처리시 상부 보호시트(110)와 하부보호 시트(130) 및 베이스 시트(130)와 함께 완전히 소각되어 잔존물이 남지 않게 된다.
본 발명의 기능성 시트를 구성하는 원료로서 닥나무 분체 및 기능성 물질 분쇄 시스템은 조입자로 구성된 닥나무 재료와 기능성 물질을 포함한 복합 원료 조성물을 미분쇄하여 카드를 구성하는 기능성 시트로서 상부 보호시트(110)와 하부보호 시트(130) 및 베이스 시트(130)의 직접원료로 사용 가능한 미세입자로 만들어주는 시스템으로서,
닥나무 분체와 기능성 물질 상호 간 복합결합시에 미세 기공을 유지하면서도 조직이 치밀성하게 하여 고강도 및 다 기능성의 기능을 발휘할 수 있도록 나노 크기의 입자로 분쇄하게 되는데,
분체 원료를 미분쇄하는 기류식 분쇄기(200)와 분쇄된 분체를 포집하는 사이클론을 포함하며 사이클론으로 포집된 분체로부터 조분을 분리하는 복식 사이클론 분급기(300)로 이루어지며 기류식 분쇄기(200)와 복식 사이클론 분급기(300)는 폐회로로 연결되어 복식 사이클론 분급기(300)에서 분급된 미분을 미분이송관(미도시함)을 통해 기류식 분쇄기(200)로 돌려보내서(피드백, Feedback) 다시 분쇄하는 동작을 반복하여 나노 사이즈의 초미분으로 분급시키는 폐회로(Closed Circuit System) 분쇄를 수행하게 된다
따라서 본 발명의 기능성 시트를 구성하는 원료로서 닥나무 분체를 포함한 복합 수지 조성물을 나노 크기의 미세 조분으로 제조하는 프로세서는 몸체(201) 일단의 원료 투입구(202)을 통해 도입된 원료가 기류식 분쇄기(200)에 의해 분쇄된 후, 사이클론 작용으로 포집되어, 복식 사이클론 분급기(300)에 유입되며, 복식 사이클론 분급기(300)에서는 상기와 같이 분쇄된 원료를 분쇄물과 미분으로 분류 배출하는, 폐회로 분쇄를 수행하게 되는데 조분은 회수관으로 돌려 보내져서 다시 분쇄되는 것이다.
본 발명이 적용되는 기류식 분쇄기(200)는 케이스(몸체)(201)의 상부 중앙에 분쇄원료 투입구(202)가 구비되고, 그리고 이에 대향되는 하부 타측으로는 분쇄가 완료된 입자를 외부로 토출시키는 분쇄 원료 토출구(203)가 각각 구비되고, 상부 분쇄원료 투입구(202)의 일측에는 공기유입구(204)와 고정부재(205)가 구비되어 있으며, 케이스(201)의 중심에는 모터(M)로 연동되는 벨트(V)와 풀리(P)로 연결되여며 토출팬(241)이 일체로 구비된 임펠러(240)가 회전축(241) 상부에 회전축으로 구동되게끔 설치된 구성이다.
그리고 상기와 같이 구성된 기류식 분쇄기(200)는 고정부재(205)에 연동되는 회전판(206)이 구비된 1차 분쇄실(210), 회전판(221)이 구비된 2차 분쇄실(220), 회전판(231)이 구비된 3차 분쇄실(230)이 구비되어 있다.
상기한 구성의 본 발명이 적용되는 기류식 분쇄기(200)는,
임펠러(240)의 상부 중앙에서 난류를 형성하여 닥나무 섬유 입자가 상호 충돌하면서 1차 분쇄실(210)에서 1차 분쇄되도록 하고(1차 분쇄실 충격 전단), 2차 분쇄실(220)에서는 1차 분쇄실(210)에서 1차 분쇄된 입자의 체류시간을 지연시킴과 동시에 절단되면서 2차 미분쇄되도록 하며(1차 분쇄실 절단), 3차 분쇄실(230)에서는 2차 분쇄된 입자를 고속으로 교란시켜 입자가 반복적이고 연속적으로 상호 충돌하면서 상승적인 자기분쇄로 3차 분쇄되어 미분말을 형성하도록 함으로서(3차 분쇄실 마모), 닥나무 섬유질 원료를 미세한 상태로 건식으로 분쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라 분쇄과정에서 발생하는 마찰열을 최소화하고 효과적으로 방출시키는 냉각 효과로 열에 민감한 닥나무 섬유질 성분을 분쇄할 때 성분이 분해되거나 변색이 되지 않게끔 충격, 절단, 마모의 3단계 과정으로 건식 분쇄를 수행하게 된다.
즉 본 발명의 기류식 분쇄기(200)는 이송된 분쇄 대상물로 닥나무가 분쇄기(200)로 유입되어 넓게 확산된 후 고속회전하는 임펠러에 의해 외부 공기가 유입되어 심한 공기 와류가 발생되는데 이때 분쇄 매체끼리 충돌하여 분쇄되는 자기분쇄와 새로운 원료가 차례로 자유롭게 분쇄되는 자유분쇄가 이루어지고, 작아진 입자들은 지속적인 충돌이 발생하게 되고 하부에 도달된 분쇄물은 충분히 분쇄되어 하단으로 떨어져서 미세분말을 제공하게 되는 것이다.
또한 복식 사이클론 분급기(300)는 기류식 분쇄기(300)에 의해 분쇄되고 사이클론 현상으로 포집된 분체(粉體)에 미분(微粉)과 조대(粗大) 입자가 혼입(混入)되는 것을 방지함으로써 효율적으로 분급을 행함으로써 분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기(粒度)의 분체만을 분급해내는 기류 분급 장치로서, 몸체(301)의 상부에 기류식 분쇄기에서 분쇄된 입자와 1차 공기가 유입되는 제1유입구(302)가 일측으로 연통된 1차 가이드베인(311)(안내부)을 상부에 구비한 1차분급실(310)과 이의 직하방으로 2차 공기가 유입되는 제2유입구(322)가 일측으로 연통된 2차 가이드베인(321)을 상부에 구비한 2차분급실(320)로 형성되는 2단 구성으로,
상기 1차분급실(310)의 내부로는 모터에 연동되는 임펠러가 구비되어 있으며 하단으로는 중력에 의해 정량 낙하되어 공급되는 분체(조분)를 아래로 배출시키며 하부에서 상부로 공기가 역류하는 현상을 방지하도록 구성된 로터리 밸브가 장착되어 있다.
그리고 상기 1차분급실(310)에는 제1유입구(312)로 유입되어 하강하는 입자와 상승하는 미분의 이동 경로를 간극(313)이 생기게끔 외측과 내측으로 분리하는 분리부재로서 깔대기형 분리구(312)가, 2차분급실(32)의 상기 제2유입구(322)를 통해 유입되는 공기가 2차분급실(32)의 상부에서 충돌하지 않고 균형있게 배분되어 상승하도록 안내하는 안내구(322)가 각각 구비되어,
회전하는 임펠러(314)와 입자에 주어진 원심력의 작용으로 미립자에
가해지는 힘이 작아져서 미립자는 사이클론 분급기(300)내에서 상승하는 공기를 타고 동반하여 임펠러(314)를 통해 외부로 배출되게 하고, 상기 사이클론 분급기(300)에서 하부로 낙하하는 조분은 기류식 분쇄기(200)로 되돌려져서 리사이클링(recycle)되는 과정을 반복적으로 수행하게 되며 이때 역지 댐퍼(역류 방지 댐퍼, backdraft damper)(D)는 공기가 역류되지 않도록 공기 흐름을 조절한다.
결국 본 발명의 복식 사이클론 분급기(300)는 호퍼 형상의 1차 분급실(310)에서 분쇄기에서 토출된 공기와 분쇄입자가 임펠러(314)의 원심력을 통과함으로써 분산 분리되어 미분은 상승하는 공기를 타고 상부의 미분 출구로 배출되고 무거운 조분은 중력방향으로 떨어지게 되며, 2차 분급실(320)에서는 제 2유입구(303)를 통하여 흡인되는 2차 공기에 의하여 선회류가 가속되며 미분과 함께 혼재되어 떨어지는 조분을 다시 미분과 조분으로 분리시켜 미분은 원심력에 의해 안내구(322)의 중심부로 회수하고 조분은 간극(313)을 통과여 2차 분급을 수행하게 됨으로써 분급실의 상부로 유입된 입자 및 공기와 분급실의 하부로 유입되어 상승하는 공기가 충돌하는 현상을 방지하고, 분급실 내부의 회전력을 강화시켜 압력의 손실을 줄이고 입자의 부유시간을 길게 하는 방법으로 조분과 미분의 분리가 신속하고 원활하게 이루어져서 하나의 분급기 내에서 더블 사이클론(DOUBLE CYCLONE)의 2단 분급으로 나노 크기 급의 미분으로 분급시키게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 생체 친화적으로 개질된 시트가 적층식으로 이루어지는 다층 일체형 구조의 복합 기능성 한지 카드로서,
한지가 원래 가지는 기능을 유지하면서도 옥분과 게르마늄이 함유된 흑운모분으로 이루어지는 기능성 물질이 가지는 기능적 특성이 보강되어 원적외선 방사에 의한 온열효과와 항균, 탈취기능 등이 상호 보완적으로 작용하는 복합 상승효과를 구현하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
100:한지 카드
110:상부 보호시트 120:베이스 시트
130:하부 보호시트
140:RFID 태그 141:RF 안테나
142:RFID 칩
200:기류식 분쇄기 201:몸체
202:분쇄원료투입구 203:분쇄원료토출구
204:공기유입구 205:고정부재
206:회전부재
210:1차분쇄실 211:회전반
220:2차분쇄실 221:회전반
230:2차분쇄실 231:회전반
240:임펠러 241:토출팬
242:회전축
300:사이클론 분급기 301:몸체
302:제1유입구 303:제2유입구
304:배출구
310:1차분급실 311:1차가이드베인
312:분리구 313:간극
314:임펠러
320:2차분급실 321:2차가이드베인
322:안내구

Claims (2)

  1. 고속 순간 반응의 나노 분쇄 및 분급 기술이 적용되어 압축 성형되어 생체 친화적으로 개질된 시트가 적층식으로 이루어지는 다층 일체형 구조의 복합 기능성 한지 카드로서,
    고기능성 천연 지료로서 입경이 300메시로 미분쇄된 닥나무 분체 65%(중량비)와 기능성 물질로서 옥분 5%(중량비), 게르마늄의 흑운모분 5%(중량비)이 혼합된 환경 친화적 혼합 원료에 무기 바인더로서 입경이 30 내지 50 ㎚인 나노 기공의 실리카 분말 5%(중량비), 분산성 수지로서 폴리에틸렌 수지 20%(중량비)가 균일하게 혼합하고 20 ㎛ 이하의 나노 크기의 초미립자 상태로 미세분말화 시킨 복합 원료 분말을 진공 열간압축성형장치(Vaccum Hot Press)를 이용하여 170～250℃ 이상의 온도에서 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 나노 분체 내부까지 수지가 침투될 수 있도록 압축 성형하여 상대밀도가 강화되고 원적외선 방사 및 항균, 살균기능을 가지는 두께 0.2㎜의 평판형 나노 물질 복합 기능성 시트로 맨 위 및 맨 아래를 마감하는 마감층으로서 상기 나노 물질 복합 기능성 시트로 폭이 좁고 얇은 직사각 평판 형상의 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)를 형성하고. 상기 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 사이에 구비되는 베이스 시트(120)에 카드의 데이터 저장 및 데이터를 연산하는 RFID 칩(141)과 상기 RFID 칩(142)에 전원을 공급하면서 단락 또는 개방 상태를 유지하도록 환경 친화적인 전도성 고분자 잉크를 인쇄 형성하여 이루어진 RF 안테나(141)를 포함하여 일체로 형성되는 RFID 태그(알 에프 아이디 태그)(140)가 샌드위치식으로 적층된 다층의 적층시트를 다시 170～250℃ 이상의 온도에서 70～350㎏/㎠의 압력을 가하고 압축 성형하고 합체시켜 일체화된 구조로 형성됨을 특징으로 하는 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드(100)
  2. 제 1항에 있어서,
    기능성 시트로서 상기 상부 보호시트(110)와 하부보호시트(130) 및 베이스 시트(120)는 분체 원료를 미분쇄하는 기류식 분쇄기(200)와 분쇄된 분체를 포집하는 사이클론을 포함하며 사이클론으로 포집된 분체로부터 조분을 분리하는 복식 사이클론 분급기(300)로 이루어지며 기류식 분쇄기(200)와 복식 사이클론 분급기(300)는 폐회로로 연결되어 복식 사이클론 분급기(300)에서 분급된 미분을 미분이송관(미도시함)을 통해 기류식 분쇄기(200)로 돌려보내서(피드백, Feedback) 다시 분쇄하는 동작을 반복하여 나노 사이즈의 초미분으로 분급시키는 폐회로(Closed Circuit System) 분쇄를 수행하는 닥나무 분체 및 기능성 물질 분쇄 시스템에 의하여 나노 크기의 입자로 분쇄된 닥나무 분체와 기능성 물질로서 옥분, 게르마늄의 흑운모분이 혼합된 환경 친화적 혼합 원료로 형성됨을 특징으로 하는 생체 친화적 복합 기능성 한지 카드(100)
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