KR101313693B1 - 준 불연 특성을 갖도록 제공되는 다용도 섬유판재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원은 폐 섬유설이나 이불이나 베개의 직물지, 각종 의류의 폐 섬유를 분진이 집진처리되는 타면기를 이용하여 타면하고 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포를 성형한 재활용으로 얻은 직물지 이든 또는 신 제품으로 제공되는 섬유부직포나 섬유직물지 이든 플렉시블 구조로 제공되는 직물지에 준 불연특성을 부여하여 건축물이나 산업용 내, 외장재, 층간소음재, 방음벽, 천정재, 또는 섬유벽지나 데코시트, 섬유 건축합판재 등으로 제공되는 다용도 섬유판재를 제공하고자 하는 기술에 관한 것이다.
본원에서는 준 불연특성을 갖는 섬유판재를 얻을 때 사용하는 배합조성물에 연탄재, 펄라이트, 패각류 소성분말, 화산토, 황토, 숯, 전기석(토루말린) 중에서 선택되는 음이온 및 원적외선을 방출하는 기능성 물질을 추가하여 함께 사용하거나 또는 상기 준 불연특성을 갖는 배합조성액으로 1차 처리 후 별도의 공정으로 음이온 및 원적외선을 방출하는 물질을 2차적으로 혼합 함침/코팅하여 줌으로 원적외선 및 음이온이 배출되어 쾌적한 주거 환경을 조성하는 섬유판재를 제공할 수 있으며, 기존의 건축자재로서 스치로폼, MDF, 합판, 석고보드, 마이톤 등의 목재나 플라스틱 등으로 된 제품을 대체하여 흡음성, 단열성, 내구성 및 경량성, 성형성 등이 뛰어난 섬유재질의 다용도 섬유판재를 제공하고자 하는 것이다.

Description

준 불연 특성을 갖도록 제공되는 다용도 섬유판재 및 그 제조방법{multi-purpose fiber panel and the manufacturing method having semi-fire-proof function using wasted composed fiber}

본 발명은 준 불연 특성을 갖도록 제공되는 다용도 섬유판재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 종래의 건축자재로서 외장재, 내장재, 층간소음재, 방음벽, 천정재 등으로 제공되는 물품을 섬유재로 대체하여 사용할 수 있는 다용도 섬유판재를 제공하고자 하는 것으로, 폐 섬유나 재생섬유로부터 얻는 섬유부직포나 일반 직물지를 이용하여 본원에서 제공되는 준 불연특성을 부여하는 배합조성물을 통하여 준 불연특성을 갖도록 제공되는 섬유판재에 관한 것이다.

본원에서 '다용도 섬유판재'로 지칭되는 것은 반듯이 섬유판재 형태로 제공되는 것을 한정하는 것이 아니라 일반 건축자재로 사용되는 준. 불연 재생섬유보드(건자재 섬유합판), 준. 불연 재활용섬유합판(건축자재섬유보드), 준. 불연 섬유합판(보온, 흡음, 방음, 단열)등을 포괄하는 개념으로 사용하였다.

석면은 천연적으로 생산되는 전형적인 광물질 섬유로서, 불에 타지 않는 성질과 저렴한 가격으로 인하여 다년간 광범위한 용도로 사용되어온 산업자재, 건축자재로서 전세계 소비량이 년 간 수 백만톤에 이를 정도로 그 수요가 많았으나, 석면 섬유가 인체에 대하여 갖는 유해한 작용, 즉 석면 폐색증이나 암을 유발하는 치명적 유해물질이라는 사실이 밝혀짐에 따라 미국과 일본을 중심으로 그 사용량이 급격히 감소되고 있으며, 국내에서도 지하철 역 구내나, 관공서 대형건물에 설치된 석면 천정재를 점차로 무석면 물질로 대체시키는 작업을 서두르고 있으나 아직까지 석면과 같이 값싸면서 불연 특성을 갖는 대체품을 찾지 못하고 있는 실정이다.

또한, 건축구조물의 내장재, 층간소음재, 방음벽 등으로 사용되어 왔던 스치로폼은 화재에 취약할 뿐 아니라 연소시 유독가스를 방출하는 문제점을 갖고 있고, 유리섬유(글라스울)는 발암물질로 그 사용이 규제되고 있으며, MDF나 베니어판이나 목재보드나 PVC제 데코필름이나 실리콘 벽지 등은 제조공정 중에 화학약품을 사용함에 따라 화재가 발생하는 경우 연소과정 중에 유독물질을 배출하고, 평상 시에도 포르말린 등을 방출하여 새집증후군, 실내증후군을 유발하는 문제점을 갖고 있었다.

국내에서는 2002년 4월 개정된 소방법 시행령 제4조의 6에서는 "다중이용업소에 설치하는 실내장식물은 건축물의 피난 방화구조 등에 관한 규칙 제6조 및 제7조 규정의 불연, 준불연 재료성능 이상의 것으로 설치해야 한다. 는 의무규정을 두고 있음에도, 이 조건을 충족하기 위한 불연특성을 제공하는 대체물질을 찾지 못하고 있는 실정이다.

건축재료에서 준 불연재료란 불꽃을 갖다 대는 경우 불에 잘 타지 않는 특성을 말하는 것으로서, 약 310℃ 이상의 불꽃을 10분간 가열하여도 연소되지 않고, 불꽃을 제거한 후에는 30초 이내에 잔류 불꽃이 없는 상태를 준 불연 재료로 칭하는 것으로, 그동안에도 상기 규정이 무시된 채 음성적으로 내장재, 층간소음재, 방음벽 등으로 가연성 물질들이 사용되어 왔으므로 2003년 1월 대구의 지하철 화재 참사사건, 노래방 화재사건, 콘테이너 화재사건 등으로 각종 화재사건이 터질 때마다 건축자재는 난연, 준 불연재료로 사용해야 한다는 목소리가 있어왔다.

본원에서는 섬유부직포나 섬유직물지에 준 불연특성을 부여하기 위한 수단으로 특정의 배합조성물을 만들어 섬유부직포나 직물지에 함침시켜 준 불연특성을 부여함으로 건축자재의 외장재, 내장재, 층간소음재, 방음벽이나 선박이나 차량 등의 내, 외장재로, 또는 섬유벽지나 데코시트, 섬유 건축합판재로 사용될 수 있는 준 불연 기능을 갖는 섬유판재를 제공하고자 하는 것으로, 예를 들어 섬유판재를 제공하는 원료로 폐 섬유설(纖維屑)이나 이불이나 베개의 직물지, 각종 의류의 폐 섬유를 분진이 집진처리되는 타면기에서 타면하고 필요한 경우 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포를 얻어서 가공원료로 이용하거나 또는 다른 재활용 공법에 의해 얻은 직물지이든 신 제품으로 제공되는 섬유부직포나 섬유직물지이든 플렉시블 구조로 제공되는 직물지에 준 불연특성을 부여하기 위한 수단으로 특정의 배합조성물을 만들어 가공대상 소재에 함침시켜 준 불연특성을 부여함으로 건축자재의 외장재, 내장재, 층간소음재, 방음벽이나 선박이나 차량 등의 내, 외장재, 섬유벽지, 데코시트, 섬유 건축합판 등으로 사용될 수 있는 준 불연 기능을 갖는 섬유판재를 제공하고자 하는 것이다.

따라서 본원에서 폐섬유를 재활용하여 본원의 기술사상에 접목되는 경우 자원이 절약되어 경제적인 효과를 얻음과 동시 섬유의 부드러운 특성을 살리면서 특정원료로 제공되는 배합조성액을 이용하여 준 불연특성을 갖는 플렉시블 구조의 섬유판재를 제공할 수 있으며, 또한 상기 섬유판재를 생활주변의 건축내장재로 이용하고자 하는 경우에는 상기 준 불연특성을 갖는 섬유판재에 추가로 연탄재, 펄라이트, 패각류소성분말, 화산토, 황토, 숯, 전기석 등의 음이온 및 원적외선을 방출하는 기능성 물질을 선택적으로 추가 혼합하여 침적 또는 코팅, 건조, 프레스 등의 공정을 통하여 섬유판재에서 원적외선이나 음이온이 배출되어 쾌적한 주거 환경을 조성하는 환경친화적 섬유판재를 제공하고자 하는 기술사상도 포함한다.

폐섬유는 섬유의 특성상 여러 가지의 굵기와 길이를 갖고 많은 기공을 형성하여 갖고 있음으로 흡음성, 단열성, 내구성 및 경량성 등의 강점과 인장강도와 유연함을 동시에 가지는 기계적성질과 화학적 안정성이 우수한 균일한 품질로 폐 자원을 재활용할 수 있으므로 종래의 건축자재를 대체하는 소재로 부상하고 있다.

종래의 섬유 폐기물을 이용하는 기술로는 섬유회사나 의류제조업체 등의 각종 섬유제품 제조공장에서 섬유제품을 생산하는 과정에서 발생되는 불량제품(Loss)과 짜투리 천조각(Scrap) 및 사용 후 폐기되는 섬유류로서 화학섬유의 특성상 가볍고 튼튼하며, 인장력과 가공성이 우수하여, 강하고 오래 사용할 수 있어서 늘어나고 있는 생산량에 비례하여 폐기량이 급증하고 있다.

종래의 폐 섬유 처리방법은 대부분 소각로의 열원으로 이용하기 위해 소각처리하면서 환경오염을 유발하는 것이 고작이었으나, 최근에는 폐 섬유를 솜처럼 타면하는 방법 등으로 부직포를 만들어 비닐하우스의 보온재와 건축용 자재로 활용하기도 하였으며 이를 개선한 것으로 목재 합판 등을 대체하기 위하여 폐 합성섬유를 이용하여 소재를 절단, 편면.타면하고 결합제를 첨가하여 혼합한 다음 고열과 고압에서 가압, 성형하고 급속냉각시키는 등의 방법으로 섬유판재를 제조하는 방법이 제안되었으나 강도, 가공성 및 화재 시 방염성 등에 문제를 갖고 있어서 만족스러운 상품화를 이루지 못하고 있는 실정이었다.

폐 합성섬유류를 재활용하고자 하는 종래 기술로서 대한민국 특허청 공개특허공보(공개번호: 특1998-0068123호, 공개일자:1998.10.15) "섬유판재의 성형방법 및 성형장치"는 폐 아크릴섬유, 폐 나이론섬유, 폐 폴리에스터섬유, 폐 폴리프로필렌섬유, 폐유리섬유, 폐면섬유, 폐 합성수지류 등의 원재료를 10㎜ - 20㎜로 1차 분쇄하고 솜과 같은 형태로 개면시키도록하는 분쇄공정, 분쇄공정에 의하여 개면 된 원재료를 이송시켜 두께를 일정하게 조정하고 응결재를 혼합하여 매트형태를 형성하는 혼합공정, 혼합된 매트형의 재료를 100℃ - 300℃의 고열 및 고압으로 압입하여 소정의 두께를 가지도록 하는 압축공정, 소정의 두께로 형성된 재료를 냉각시켜 제품 표면을 매끄럽게하는 냉각공정, 제품화된 섬유판재를 원하는 크기로 절단하는 절단공정 등의 처리과정을 거쳐 섬유판재를 만드는 성형방법이 개시되어 있다.

또 다른 특허기술로 공개특허공보(공개번호: 특1997-069268호)의 "섬유폐기물을 재생 가공한 2차 가공 화장판재 제조방법"에서는 화학섬유의 폐 섬유를 수거하여 절단 및 타면시킨 후 이 타면설에 열경화성 수지인 바인다접착수지를 결합체로 첨가하여 혼합하고 이 소재를 고열과 고압에서 가압, 성형하여 급속냉각시킨 섬유판재를 1차 성형한 후 이 섬유 판재상에 문양지(Paper), 섬유무늬목(Fancy) 등 을 사용용도에 따라 선택하여 접착가공한 후 열압프레스 또는 냉각압착가공방법으로, 2차 열압하여 화장판재를 얻는 기술이 개시되어 있으나 열경화성 수지인 바인더를 결합제로 첨가하여 혼합하기 때문에 그 제조공정이 까다롭고 품질이 균일한 제품의 대량생산이 어렵고 결과적으로는 형태적 안정성과 기계적 강도가 저하되며 열경화성 수지 사용과 유리섬유 사용에 따라 2차 환경오염을 유발할 수 있는 문제점을 갖고 있다.

또한, 근래에 폐 섬유로 인한 환경오염 문제가 대두되고 있기에, 최근 이슈화되고 있는 녹색성장을 위해서도 섬유의 부드러운 특성을 살리면서 난연 또는 불연특성을 부여하여 재활용할 수 있는 방안이 시급히 모색되어져야 하는 형편이다.

본원은 종래 개시된 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 폐 섬유설(纖維屑)이나 이불이나 베개의 직물지, 각종 의류의 폐 섬유를 분진이 집진처리되는 타면기를 이용하여 타면하고 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포를 성형한 재활용으로 얻은 직물지이든 또는 신 제품으로 제공되는 섬유부직포나 섬유직물지이든 플렉시블 구조로 제공되는 직물지에 준 불연특성을 부여하여 건축물이나 산업용 내, 외장재, 층간소음재, 방음벽, 천정재, 또는 섬유벽지나 데코시트, 섬유 건축합판재 등으로 제공되는 다용도 섬유판재를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

또한, 본원은 상기 준 불연특성을 갖는 섬유판재를 얻을 때 사용하는 배합조성액에 연탄재, 펄라이트, 패각류 소성분말, 화산토, 황토, 숯, 전기석(토루말린) 중에서 선택되는 음이온 및 원적외선을 방출하는 기능성 물질을 추가하여 함께 사용하거나 또는 상기 준 불연특성을 갖는 배합조성액으로 1차 처리 후 별도의 공정으로 음이온 및 원적외선을 방출하는 물질을 2차적으로 혼합 함침/코팅하여 줌으로 원적외선 및 음이온이 배출되어 쾌적한 주거 환경을 조성하는 환경친화적 섬유판재를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원은 상기 목적을 달성하기 위한 일 적용예 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같으며 공지의 기술에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본원의 기술사상은 재활용으로 얻은 직물지이든 또는 신 제품으로 제공되는 섬유부직포나 섬유직물지 이든 플렉시블 구조로 제공되는 부직포 형태이든 또는 얇은 형태의 직물지이든 최종 사용 목적에 따라 선택되는 가공소재에 준 불연특성을 부여하는 함침액을 침적시켜 준 불연특성을 부여하고, 건축물이나 산업용 내, 외장재, 층간소음재, 방음벽, 천정재, 또는 섬유벽지나 데코시트, 섬유 건축합판재 등으로 제공되는 다용도 섬유판재로 제공될 수 있다.

출원인은 본 발명의 실시형태로서 섬유가 흡음성, 단열성, 내구성 및 경량성, 성형성 등 유용한 기계적 물성을 가진 채 용처를 찾지 못하여 폐기되는 섬유설(纖維屑)을 재활용하고자 하는 목적과 동시에 원료비용 절감 효과를 도모하기 위하여 직물의 재단 시 발생되는 폐 섬유를 수집 선별하고 100㎜~150㎜ 크기규격으로 절단하여 믹싱기에서 혼합 분쇄한 폐 섬유 원료를 분진이 집진처리되는 타면기(개면기)에서 분당 7~10㎏/분 속도로 솜 형태로 타면한 것(웹, web)을 이용하여 본원에서 불연특성을 제공하기 위한 배합조성물을 이용하여 함침 처리시킴으로 준 불연특성을 갖는 섬유시트나 섬유부직포를 얻고자 하는 기술사상을 적용 가능성을 찾고자 하였다.

본원에서 다용도 섬유판재, 섬유부직포 또는 섬유시트 등으로 여러 형태로 칭하여 사용하게 되는 것은 최종 제공되는 준 불연특성을 갖는 섬유제품의 두께나 강도 차이에 의해 섬유합판재로 적용될 수도 있고, 섬유보드로 적용될 수도 있으며, 얇은 직물지로 제공되는 경우에는 섬유벽지나 데코시트지로 제공될 수도 있는 것이므로, 명칭에는 큰 의미를 갖지 않는 것으로, 본원에서 섬유부직포로 표현하는 것은 얇은 섬유시트나 일정강도를 갖는 섬유판재를 모두 포함하는 개념으로 이해하여야 할 것이다.

본 발명은 융점 등 물성이 상이한 다양한 폐 합성섬유를 원료로 재활용하여 섬유부직포나 섬유시트를 얻고자 할 때, 기계적 강도와 화학적 안정성, 난연성 등 제품의 품질이 균일하지 못한점, 제조공정이 복잡하여 생산성이 떨어지며 환경오염을 발생시키는 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 먼저 폐 섬유설(纖維屑)이나 이불이나 베개의 직물지, 각종 의류의 폐 섬유를 분진이 집진처리되는 타면기(개면기)에서 분당 7~10㎏/분 속도로 타면하고 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포 형태로 성형하는 공정을 수행하고, 상기 섬유부직포에 난연특성을 부여하기 위한 본원에서는 핫멜트제와 접착제를 일정비율로 혼합하여 얻은 제1액과, 물과 규산소다 와 PVA를 일정비율로 혼합하여 얻은 제2액과 물유리와 화산내화제와 접착제 및 물 을 일정비율로 혼합하여 얻은 제3액 조성을 만들어 놓고 제1액과 제2액 및 제3액을 1 : 2 : 3 비율로 혼합한 불연특성을 갖는 배합조성액을 만들어 놓고 불연특성 함침액 조성물에 섬유부직포를 함침시켜 섬유부직포에 준 불연특성을 부여한 후 준 불연특성을 갖는 섬유부직포를 양방향롤러를 이용하여 압착시키되 1단계 및 2단계 압착 및 건조공정을 통하여 원하는 두께로 압착된 준 불연 기능을 갖는 건축자재로서 보온성, 단열성, 내구성, 흡음성, 방염성을 동시에 만족시킬 수 있는 특징을 갖는 섬유판재를 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

예를 들어 이불 솜에 사용되는 천연섬유인 면은 일반적으로 고온 가열조건에서는 타버리기 때문에 용융 압출성형이 불가능한 것으로 인식되었으나, 본 발명에서는 저 융점 섬유와 고 융점 섬유가 혼합되어 타면 공정을 거치며 섬유부직포를 이루고 섬유부직포가 에멀젼타입 핫멜트제와 접착제가 특정비율로 혼합된 제1액과, 규산소다와 PVA가 특정비율로 혼합된 제2액과, 물유리 및 화산내화제, 불소실리콘 접착제가 특정비율로 혼합된 제3액 조성을 만들어 놓고 제1액과 제2액 및 제3액을 특정 비율로 혼합되어 불연특성을 부여하는 배합조성액을 만들어 함침공정을 수행하고 제1차 및 제2차 건조공정을 거치게 되면서 900~1200 ℃ 의 고온조건에서 불연특성을 나타내는 섬유판재 제품을 얻을 수 있음을 확인하게 되었다.

따라서 본원은 섬유재로 부직포나 직물지를 이용하여 준불연 기능을 갖는 섬유판재로 제공하기 위한 구성을 폐 섬유를 이용하는 수단으로 구체화하여 설명하여 보면, 폐 섬유설(纖維屑)이나 이불이나 베개의 직물지, 각종 의류의 폐 섬유를 분진이 집진처리되는 타면기(개면기)에서 분당 7~10㎏/분 속도로 타면하고 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포를 성형하는 제1단계 공정과 상기 제1단계 공정에서 얻은 섬유부직포에 난연특성을 부여하기 위한 배합조성물로 에멀젼타입 핫멜트제 8±1 : 접착제 2±1 중량비율로 혼합된 제1액과, 물 5±0.5 : 규산소다 4.5±0.5 : PVA 0.5±0.2 중량비율로 혼합된 제2액과, 물유리 3.4±0.5 : 화산내화제 1.6±0.5 : 불소실리콘 접착제 0.8±0.3 : 물 4.2±0.5 중량비율로 혼합된 제3액 조성을 만들어 놓고 제1액과 제2액 및 제3액을 1 : 2 : 3 중량비율로 혼합한 불연특성을 갖는 배합조성액을 만들어 준비하는 제2단계 공정과, 상기 제2단계 공정에서 만들어진 배합조성액에 제1단계 공정을 통하여 얻은 섬유부직포를 함침시켜 준 불연특성을 갖는 섬유부직포를 만들어 양방향 롤러를 이용하여 압착시킨 후 건조로를 통과시켜 건조공정을 수행하는 제3단계 공정을 통하여 본원에서 제공하고자 하는 준 불연특성을 갖는 섬유판재 제품을 얻을 수 있다.

이하 상기의 기술사상이 구현되는 본 발명의 바람직한 실시형태는 하기의 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 란 기재에서 구체적으로 설명하기로 한다.

본원에서 제공되는 폐 섬유를 이용한 다용도 섬유판재는 흡음성, 단열성, 내구성 및 경량성, 성형성 등의 인장 강도와 유연함을 동시에 가지는 기계적 강도와 준 불연성과 습기 안정성의 화학적 안정성이 우수한 균일한 품질로 폐자원을 재활용하여 섬유판재를 제공하는 효과를 갖는다.

본원에서 제공되는 섬유판재는 더욱 얇은 형태로 제공되고 데코시트 필름이 일측으로 합침되어 제공되는 경우 각종가구의 인테리어제품, 건축내장재, 인테리어 장식재 등으로 대체되어 사용될 수 있으며 폐자원을 유효하게 재활용하는 효과를 갖는다.

또한 본원에서 제공되는 섬유판재는 수명이 다하여 폐기될 시 다시 분쇄하여 재활용할 수 있으며, 본원에서 제공되는 섬유판재는 시멘트콘크리트보다 비중이 10% 정도밖에 되지 않으므로 물에 뜰 수 있는 부력을 갖고 있으므로, 이를 이용하여 양식장에 필요한 자재나 부표나 더 나아가 조선산업에서도 화재발생시 인명을 구원하는 용도 등에 적용범위를 확대해 나갈 수 있을 것이다.

도 1 : 본원에서 준 불연특성을 갖는 섬유판재를 얻기 위한 가공장치 예시도

이하 본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 설명하고자 하는바, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 발명의 기술사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 또한 본원 도면에 제시되는 실시양태는 본원의 목적을 달성하기 위한 하나의 적용예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

이하 출원인이 본원 발명의 목적을 이루기 위해 적용한 기술수단을 실시예 형식으로 기재하고자 하는바, 먼저 섬유부직포를 얻는 실시 적용예 1과 불연 특성을 갖는 배합조성액을 얻는 실시 적용예 2와 원적외선 방사 기능성을 부여하기 위한 실시 적용예 3과 상기 실시 적용예의 1, 2, 3 결과물을 이용하여 준 불연특성을 갖는 섬유판재를 얻기 위한 장치의 적용예를 도면을 통하여 제시하여 본원의 기술구성을 상세하게 설명하고자 한다.

실시 적용예 1.

폐 섬유를 수집 선별한 결과 총중량 대비 폴리에스터 섬유가 30%, 아크릴 섬유 20%, 나일론 섬유 20%, 면 섬유 15%, PP 및 재생섬유 15% 범위로 혼합된 폐섬유를 100㎜~150㎜ 크기 규격으로 절단하여 믹싱기에서 혼합 분쇄하고, 혼합 분쇄된 폐 섬유 원료를 분진이 집진처리되는 타면기(개면기)에서 분당 7~10㎏/분 속도로 솜형태로 타면한 것(웹, web)을 낮은 온도에서 잘 녹는 저융점 섬유로서 섬유와 같이 혼합기에서 혼합하고 두께를 균일하게 하고, 균일한 두께로 형성된 솜 형상의 혼합 웹을 캐비넷 형의 오토탱크로 이송되는 솜 형상의 섬유를 콘베이어로 안내하여 열풍 압축로를 통과시키면서, 1단계로 100℃∼120℃의 열을 가하여 서서히 부피를 줄이고(가열공정), 2단계로 온도범위 130℃~160℃의 열을 가하고 유압프레스를 이용하여 300∼1000톤의 고압으로 압축시키며 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포를 형성하였다.

실시 적용예 2.

본원의 섬유부직포에 불연특성을 부여하기 위한 배합조성물1은 독성이 없는 독일 바이엘사의 폴리우레탄계 에멀젼타입 핫멜트제 8±1과 국내의 영일화성에서 제공되는 규산소다계 접착제를 2±1 중량비율로 혼합된 제1액으로 제공되고, 배합조성물2는 물 5±0.5 : 규산소다 4.5±0.5 : PVA 0.5±0.2 중량비율로 혼합되어 제2액으로 제공되며, 배합조성물3은 물유리 3.4±0.5와 문경소재에서 제공되는 화산내화제 1.6±0.5와 듀폰사나 일본 아사히에서 제공되는 불소실리콘계 접착제 0.8±0.3 : 물 4.2±0.5 중량비율로 혼합된 제3액을 얻는 방법으로 적용될 수 있는바, 실제적으로 본원의 기술에 적용할 때는 상기 제1액과 제2액 및 제3액을 1 : 2 : 3 중량비율로 혼합한 배합조성액을 만들어 도 1에 제시되는 함침조(20)에 넣어 이용하는 방법으로 적용하고자 하였으며, 상기의 화산내화재는 질석을 1500℃ 범위로 고온에서 소성시켜 분쇄된 것으로 대체되어 사용될 수 있다.

실시 적용예 3.

발명자가 실시한 원적외선 방사조성물은, 황토분말 5 kg, 맥반석 분말 4 kg, 옥 0.4 kg, 게르마늄 0.2 kg, 전기석 0.4 kg 비율로 분말상태로 혼합하고 물을 부어서 점도가 느껴지지 않는 묽은 죽 상태로 만들어 도 1에 제시되는 원적외선 방사물질 침적조(40)에 넣고 섬유판재에 분사 또는 도포시켜 원적외선 방사기능을 부여하도록 이용하고자 하였다.

그러나 상기 실시 적용예 3 기술은 본원에서 반듯이 필요한 기술이 아니며, 본원은 기본적으로 섬유부직포에 불연특성을 부여하기 위한 수단으로 실시적용예2에서 제시되는 배합조성액을 만들어 함침조(20)에 준비하여 부직포원단(10) 대상소재에 합침시키는 구성이 기본구성을 이루는 것이고, 이후 원적외선 및 음이온 발산기능을 갖는 섬유부직포를 얻기 원하는 경우 실시 적용예 3의 원적외선 방사물질 이 이용될 수 있다.

도 1은 상기의 실시 적용예 1, 2, 3 결과물을 이용하여 본원에서 제공하고자 하는 준 불연특성을 갖는 섬유판재를 얻기 위한 가공장치의 예시도를 나타낸 것이다.

도 1에서는 상기 실시 적용예 1에서 얻은 부직포원단(10)이 적치롤(1)에 감겨서 제공되고 함침조(20)에는 상기 실시 적용예 2에서 얻은 배합조성액이 담겨 저류되어 있는 상태로, 부직포원단(10)은 텐션롤러(2)를 경유하여 함침조(20)로 유입되어 지지롤러 3, 4를 걸쳐 부직포원단(10)에 불연특성을 갖는 배합조성물을 함침시키고 함침 두께 조절용 압압롤러 5, 6을 걸쳐 일정두께로 배합조성물을 함유시킨 부직포원단이 가열압착롤러(7, 8)를 거치며 원하는 두께로 압착되고 텐션롤러(9, 11, 12)를 거치며 건조로1(30)을 통해 1차 건조된 후 불연특성을 갖는 1차제품인 부직포원단을 얻을 수 있다.

도 1에서는 부직포원단(10)에 불연특성을 갖는 배합조성액을 함침시킬 뿐 아니라 실시 적용예 3에서 얻은 원적외선 방사 기능액(13)이 저류조(40)에 담기고 연속적으로 부직포원단의 폭 길이로 원적외선 방사 기능액을 도포시키는 공정을 수행할 수 있는 실시양태를 나타내고자 한 것으로, 함침조(20)에서 불연특성을 갖는 배합조성물을 함침시킨 후 건조로 1(30)을 거쳐 건조된 부직포원단에 다시 실시 적용예 3에서 얻은 원적외선 방사기능액(13)을 부직포원단의 폭 길이로 도포시킨 후 가열압착롤러(14, 15)를 거치며 원하는 두께로 압착되고, 건조로 2(50)을 통해 2차 건조된 후 찬공기를 불어조는 냉각조(60)를 거친 후 원하는 사이즈로 컷팅되는 절단기(70)를 통하여 불연특성과 원적외선 방사특성을 갖는 부직포원단(100)으로 제공될 수 있음을 나타낸 것이다.

또한 상기의 도면에서는 도시되지 않았으나, 본원의 완성된 섬유판재를 원재료로 하여 일측의 표면에 데코시트필름을 통상의 방법으로 접착가공하는 방법으로 각종가구의 인테리어제품, 건축내장재, 인테리어 장식재 등으로 대체되어 사용할 수 있음도 물론이다.

본 발명에 의해 제조된 준 불연 섬유판재를 시험실에서 자체적으로 시험한 결과, 밀도나, 휨강도, 함수율, 흡수율과 형태적 안정성, 기계적 강도가 통상의 시판 제품에 비하여 양호한 것 뿐 아니라, 준 불연 테스트로 500℃의 고온조건에서 10분간 가열에도 연소되지 않으며, 한국소방방제청의 방염성 기준을 모두 만족시킴을 확인할 수 있었는바, 방염성 실험결과 잔염시간(sec) : 0, 잔진시간(sec) : 0, 탄화거리(cm) : 0.5를 나타내는 실험결과를 얻을 수 있었다.

또한 본원에서 얻은 섬유판재는 아래와 같은 내염성 시험 조건을 만족하는 것으로 밝혀졌다.

① 공기 중의 산소농도가 20%~30%에서는 연소가 일어나지 않는다.

② 직접, 강열한 화염에 접촉하여도 융착이나 접착이 일어나지 않는다.

③ 스파크(Spark)에 대한 내성이 우수하다. 등의 내염성과 내열성을 겸비하고 있기 때문에 본원의 방법으로 가공된 섬유가 고온의 분위기에 폭로되는 경우 에도 인체에 점착 또는 융착되어 화상 등이 발생하는 문제점을 회피할 수 있다.

1 : 원단 적치롤 2, 9. 11, 12 : 텐션롤러
3, 4 : 지지롤러 5, 6 : 압압롤러
7, 8, 14, 15 : 가열압착롤러 10 : 미가공 부직포원단
13 : 원적외선 방사 기능액 20 : 함침조
30 : 건조로 1 40 : 기능액 저류조
50 : 건조로 2 60 : 냉각조
70 : 절단기 100 : 가공 부직포원단.

Claims (5)

1. 폐 섬유나 재생섬유로부터 얻는 섬유부직포나 일반 직물지를 이용하여 준 불연특성을 갖도록 제공되는 섬유판재의 제조방법에 있어서,
   섬유부직포나 일반 직물지에 준 불연특성을 부여하기 위한 배합조성물 제1액으로 에멀젼타입 핫멜트제 8±1 : 규산소다계접착제 2±1 중량비율로 혼합조성물을 얻고, 배합조성물 제2액으로 물 5±0.5 : 규산소다 4.5±0.5 : PVA 0.5±0.2 중량비율로 혼합조성물을 얻으며, 배합조성물 제3액으로 물유리 3.4±0.5 : 화산내화제 1.6±0.5 : 불소실리콘 접착제 0.8±0.3 : 물 4.2±0.5 중량비율로 혼합조성물을 만들어 놓고 상기의 배합조성물 제1액과 제2액 및 제3액을 각각 1 : 2 : 3 중량비율로 혼합하여 혼합조성액을 만들어 준비하는 제1단계 공정;
   상기 제1단계 공정에서 만들어진 혼합조성액에 섬유부직포나 일반 직물지를 함침시켜 준 불연특성을 갖는 섬유부직포나 직물지를 만들어 양방향 롤러를 이용하여 압착시킨 후 건조로를 통과시켜 건조공정을 수행하는 제2단계 공정;
   을 포함하여 섬유부직포나 직물지에 준 불연특성을 부여하는 것을 특징으로 하는 섬유판재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계 공정을 수행하여 얻은 준 불연특성을 갖는 섬유부직포나 직물지가 황토분말 50중량부, 맥반석 분말 40중량부, 옥 분말 4중량부, 게르마늄 분말 2중량부, 전기석 분말 4중량부 비율로 혼합되고 물이 추가되어 묽은 죽 상태로 만들어진 기능성배합조성액에 침적되거나 코팅된 후 건조공정을 수행하여 음이온 및 원적외선을 방출하는 기능을 갖도록 적용되는 것을 특징으로 하는 섬유판재의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 1단계 공정에서 마련되는 배합조성물 중 제3액의 화산내화재는 질석을 1500℃ 범위로 고온에서 소성시켜 분쇄된 것으로 대체되어 사용되는 것을 특징으로 하는 섬유판재의 제조방법.
4. 폐 섬유를 이용하여 준 불연특성을 갖도록 제공되는 섬유판재에 있어서,
   폐 섬유설(纖維屑)이나 이불이나 베개의 직물지, 각종 의류의 폐 섬유를 분진이 집진처리되는 타면기(개면기)에서 분당 7~10㎏/분 속도로 타면하고 니들펀칭 한 후 롤러로 압축하여 섬유부직포를 성형하는 제1단계 공정;
   제1단계 공정에서 얻은 섬유부직포에 난연특성을 부여하기 위한 배합조성물 제1액으로 에멀젼타입 핫멜트제 8±1 : 규산소다계접착제 2±1 중량비율로 혼합된 제1액과, 배합조성물 제2액으로 물 5±0.5 : 규산소다 4.5±0.5 : PVA 0.5±0.2 중량비율로 혼합된 제2액과, 배합조성물 제3액으로 물유리 3.4±0.5 : 화산내화제 1.6±0.5 : 불소실리콘 접착제 0.8±0.3 : 물 4.2±0.5 중량비율로 혼합된 제3액 조성을 만들어 놓고 제1액과 제2액 및 제3액을 1 : 2 : 3 중량비율로 혼합한 불연특성을 갖는 혼합조성액을 만들어 준비하는 제2단계 공정;
   제2단계 공정에서 만들어진 혼합조성액에 제1단계 공정을 통하여 얻은 섬유부직포를 함침시켜 준 불연특성을 갖는 섬유부직포를 만들어 양방향 롤러를 이용하여 압착시킨 후 건조로를 통과시켜 건조공정을 수행하여 준 불연특성을 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 섬유판재.
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