KR101552811B1 - 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법 - Google Patents

흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 고온을 발생시키는 빔과 가스를 이용하여 절단된 표면의 단섬유가 탄화되지 않고 미려하게 절단되도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 홈 및 홀 가공이 가능하여 흡음용 또는 인테리어용 등으로 사용할 수 있는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 관한 것인바, 본 발명은 상기 적층된 단섬유를 고온의 열로 가열 후 로울러로 압착하는 가열압착공정과; 상기 가열압착공정을 경유후 냉각하여 형성된 단섬유 적층체에 노즐을 이용하여 가스 분사하되 상기 분사되는 가스의 중심부를 고온을 발생시키는 빔이 관통하도록 하여 빔에 의해 압착된 단섬유가 절단될 때 절단면의 주변이 빔에 의해 탄화되는 것을 방지하면서 절단된 슬라이스칩이 가스에 의해 배출하도록 한 절단공정 순에 의해 제조되는 것에 특징이 있다.

Description

흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법{Manufacture for laminated short fiber having the function of sound absorption and the function of interior}
본 발명은 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 고온을 발생시키는 빔과 가스를 이용하여 절단된 표면의 단섬유가 탄화되지 않고 미려하게 절단되도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 홈 및 홀 가공이 가능하여 흡음용 또는 인테리어용 등으로 사용할 수 있는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르재의 단섬유를 적층하여 형성되는 방음재는 판재 또는 보드 내부에 수많은 기공으로 인하여 흡음성능이 뛰어나고 가벼워서 시공이 용이하며 인체에 무해하고, 재활용이 가능한 환경친화적인 소재라는 특징이 있어 단열재, 흡음재 등으로 크게 각광받고 있다.
상기와 같이 단섬유를 적층하여 형성되는 일반적인 방음 및 흡음재의 제조 방법으로는 융점이 서로 다른 저융점 단섬유와 고융점 단섬유를 개섬수단을 이용하여 새털 같은 원사로 개섬하고 개섬된 섬유를 일정한 두께와 폭을 갖는 카딩수단을 이용하여 웹을 형성한다.
상기 카딩수단에 의하여 형성된 웹을 이송벨트 상에 골고루 펼쳐지게 깔고 일정한 두께를 형성하도록 웹적층수단을 이용하여 웹을 수회 적층하여 수평상태의 조직을 갖는 웹적층체를 형성시킨다.
상기 웹적층수단에 의하여 일정한 높이로 적층되어 형성된 웹적층체를 이송벨트로 이송하면서 가열/압착수단을 경유시 가열과 동시에 압착되어 일정한 두께 예컨대 100mm로 적층된 웹적층체를 20mm의 두께를 갖도록 형성하고 냉각시켜 고밀도를 갖는 일반적인 방음 및 흡음재를 제조한다.
한편 상기의 카딩수단에 의해 제조된 웹을 웹적층수단에 의하여 여러 겹으로 적층한 후 웹적층물의 일부 또는 전부를 니들펀칭하여 가열/압착수단에 의해 가열하고 압착한 후 냉각수단을 이용하여 냉각하는 순서에 의해 방음 및 흡음재를 제조한다.
상기에서와 같이 제조되는 종래 방음 및 흡음재에 있어서 기능성과 심미감 향상을 위해 홈과 홀의 가공방법이 요구되는데, 먼저 홈을 형성시키는 방법으로는 방음 및 흡음재 형성공정 중 또는 완성 후에 드릴작업 및 절단칼과 같이 절삭수단을 이용하여 홈을 형성시키는 방법과 방음 및 흡음재를 형성시킨 후 고온의 온도를 갖는 금형을 이용하여 가열 가압하는 방법이 있다.
상기 절삭수단을 이용하여 홈을 형성시키는 방법은 압축되어 있는 단섬유의 특성상 탄성력에 의해 변형이 심하게 발생 되어 정밀한 가공이 불가능하며 절삭된 표면이 거칠게 형성되며, 금형을 이용하여 홈을 형성시키는 방법은 한번 가열 압착되어 형성된 방음 및 흡음재를 다시 가열 가압하여야 하기 때문에 가열 압착되는 부분에 물성변화가 심하게 발생 되어 후 가공이 어렵게 되고 가공에 많은 시간과 비용이 발생되는 문제가 있다.
한편 종래 방음 및 흡음재에 홀을 형성시키는 방법으로는 일정한 지름 또는 크기를 갖는 형태의 홀 가공은 프레스 작업으로 홀을 형성시키고 있으나 크기가 작고 많은 수의 홀 가공은 불가능하였다.
방음 및 흡음재의 홀 가공에 있어서 크기가 작게 형성시키는 프레스 작업이 불가능한 이유는 홀이 크게 되면 슬라이스칩이 크게 형성됨으로 단섬유가 적층되어 있는 조직의 특성상 절단이 이루어질 수 있으나 크기가 작으면 작을수록 단섬유가 절단되지 않고 뜯어지는 현상으로 홀 형성이 어렵고 또한 절단면이 가지런하게 정리되지 않고 불규칙하게 형성되어 제품의 품질이 저하되며 미관이 미려하지 못하고 상기한 이유에 의해 원이 변형되어 찌그러진 원이 형성되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점들에 의해 방음 및 흡음재에 무늬 모양을 형성시키기 위해서는 대한민국 특허등록 제939960호 열수축방지 패턴견면의 제조방법에서와 같이 방음 및 흡음재의 일면에 무늬 및 모양을 형성시킨 패턴견면을 부착하여 사용하고 있으나 상기 패턴견면을 부착한 상태에서는 홀 또는 홈 가공이 불가능하였으며, 또한 상기 패턴견면을 부착하게 되면 인테리어용으로 사용 가능 하지만 흡음 보드로는 사용할 수 없고 또한 두께가 5mm 이상의 단섬유 적층체에 홈 및 홀 가공이 거의 불가능한 문제점이 있다.
대한민국 특허등록 제939960호. 대한민국 특허등록 제1253731호.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 이의 목적은 단섬유 적층체에 홀 또는 홈을 가공하여 흡음 성능을 향상시키고 또한 인테리어용으로도 사용가능한 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법을 제공하는데 있다.
이러한 상기 본 발명의 목적은 단섬유를 일정한 두께로 적층시켜 웹적층물을 형성시키는 적층공정과; 상기 웹적층물이 오븐을 통과하면서 고온의 열로 가열 후 로울러로 압착하는 가열압착공정과; 상기 가열압착공정 후 냉각하여 형성된 단섬유 적층체에 가스를 노즐을 이용하여 분사하되 상기 분사되는 가스의 중심부를 고온을 발생시키는 빔이 관통하도록 하여 빔에 의해 단섬유가 절단될 때 절단면의 주변이 빔에 의해 탄화되는 것을 방지하면서 절단된 슬라이스칩이 가스에 의해 배출하도록 한 절단공정 순에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 다른 발명으로는 단섬유를 일정한 두께로 적층시키는 적층공정과; 상기 적층된 웹적층물이 오븐을 통과하면서 고온의 열로 가열된 후 로울러로 압착되는 가열압착공정과; 상기 가열압착공정 후 냉각하여 형성된 단섬유 적층체에 가스를 분사하되 상기 분사되는 가스의 중심부를 고온을 발생시키는 빔이 관통하도록 하되 빔에 의해 절단면이 탄화되는 것을 방지하면서 적층체의 일부분만 절단되되 절단된 스트립부재가 가스에 의해 압축되는 절단공정 순을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 절단공정에 의해 형성된 홈 속의 스트립부재는 단면 형상이 "
Figure 112015041995503-pat00001
" 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 홈 속의 스트립부재를 스틱을 이용하여 가압하면 홈 내측으로 들어가도록 한 마무리공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 적층공정 후 형성된 웹적층물의 일부 또는 전부를 니들펀칭하는 니들펀칭공정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법에 의하여 달성된다.
이와 같은 본 발명은 본 발명은 고온을 발생시키는 빔과 가스를 이용하여 절단된 표면의 단섬유가 탄화되지 않고 미려하게 절단되도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 흡음보드 또는 인테리어용 보드 등으로도 사용할 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법을 보여주는 예시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 다른 제조방법을 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명에 사용되는 빔과 가스의 관계를 보여주는 개략도.
도 4a는 빔만을 이용한 절단한 제품의 표면 상태를 보여주는 정면사진.
도 4b는 빔만을 이용한 절단한 제품의 표면 상태를 보여주는 저면사진.
도 5a는 빔과 가스를 이용한 절단한 제품의 표면 상태를 보여주는 정면사진.
도 5b는 빔과 가스를 이용한 절단한 제품의 표면 상태를 보여주는 저면사진.
도 6은 본 발명의 기술에 의해 가공된 제품의 실모습을 보여주는 사진.
도 7은 본 발명의 기술에 의해 홈 가공된 제품의 단면을 보여주는 사진.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 공정 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법을 보여주는 예시도로서 이에 따르면 본 발명은 융점이 서로 다른 저융점 단섬유와 고융점 단섬유를 개섬수단을 이용하여 새털 같은 원사로 개섬하고 개섬된 섬유를 일정한 두께와 폭을 갖도록 적층공정(S10)에 의해 압착되지 않은 단순한 웹적층물을 형성시킨다.
상기 압착되지 않은 단순한 단섬유 적층체는 이송벨트로 이송하면서 오븐과 로울러를 통과하는 가열/압착공정(S20)을 수행하면서 고밀도로 압착된다.
이때 상기 저융점 단섬유는 일부가 용융되어 접착제 역할을 하여 단섬유와 단섬유가 접착 연결되도록 하여 하나의 적층체를 형성하게 된다.
상기 가열과 동시에 압착되어 일정한 두께 예컨대 100mm로 적층된 적층체를 20mm의 두께를 갖도록 형성하고 냉각시켜 고밀도를 갖는 단섬유 적층체로 제조 후 미도시된 냉각수단을 이용하여 냉각하는 순서에 의해 단섬유 적층체를 제조한다.
한편 첨부도면 도 8a 내지 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 적층공정 후 형성된 웹적층물의 일부 또는 전부를 니들펀칭하는 니들펀칭공정(S40)을 더 포함시키면 웹 적층체의 밀도를 증가시켜 딱딱한 보드 또는 판넬의 형태로도 제조할 수 있다. 즉 상기 니들펀칭된 부분은 니들펀칭이 안된 단섬유 적층체 보다 상대적으로 딱딱한 강도를 갖게 되기 때문이다.
본 발명은 단섬유 적층체로서 재료의 특성상 흡음성능을 갖고 있으나 홈 또는 홀을 형성하면 적층체의 표면적과 골곡면이 증가되어 흡음율과 하우림(울림)이 개선되고 또한 건축 내장재로서 인테리어 장식기능이 뛰어나게 되는 기능성과 심미감을 동시에 향상시키는 이점을 가지게 된다.
첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 원형, 사각, 삼각, 다각형(이하 통공이하 칭함) 등의 형상중 어느 하나를 형성시키면 적층체의 표면적이 증가 되어 하우림(울림)이 적게 되어 흡음성능을 향상시킬 수 있음과 더불어 인테리어 효과도 얻을 수 있다. 상기에서와 같이 다수의 통공을 형성시키면 흡음성능을 향상시킬 수 있음과 더불어 인테리어 효과도 얻을 수 있다.
상기 빔과 가스의 관계는 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 노즐에서 가스가 분사될 때 노즐의 중앙을 빔이 관통하게 된다. 온도가 상대적으로 저온 상태인 가스는 CO2 또는 질소 가스 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하며 가스 분사시 가스가 흔들리면 안 되기 때문에 노즐을 사용하며 노즐은 절단면에 접촉되지 않는 거리에서 최대로 근접시킨다. 이는 마치 가스가 빔을 보호하기 위해 빔을 가스가 둘러싸고 있는 형상이다.
상기 홈 또는 홀 가공되는 단섬유 적층체의 두께가 얇으면 가스의 공급량을 적게 공급하고 상대적으로 홈 또는 홀 가공되는 단섬유 적층체의 두께가 두꺼우면 가스의 공급량을 많이 공급하여 절단되는 면과 산소의 접촉을 차단하도록 한다.
즉, 두께가 얇으면 노즐로부터 분사되는 가스의 압력이 적어도 절단면의 산소 차단이 용이하나 단섬유 적층체의 두께가 두꺼우면 절단될수록 노즐과의 거리차가 생기게 되고 노즐로부터 분사되는 가스의 분사압 또는 가스의 양이 변하지 않으면 절단면이 노즐과 멀어질수록 가스가 흐트러지게 되어 산소의 차단이 용이하지 않게 되므로, 이를 방지하기 위해 분사압과 가스의 공급량을 조절하여야 만이 절단된 표면의 단섬유가 끝까지 탄화되지 않고 미려하게 절단되도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
상기에서와 같이 제조된 본 발명의 단섬유 적층체의 절단공정(S30)에 있어서 빔만을 사용시와 빔과 가스를 동시에 사용하여 절단시를 비교하여 보면 첨부도면 도 4a에 도시된 바와 같이 빔만을 이용하여 절단을 하고자 할 때 상부의 표면에 탄화된 부분이 나타나게 되며, 가스 분사 없이 빔 만을 이용하여 절단한 제품의 배면을 살펴보면 4b에 도시된 바와 같이 열에 녹아 달라붙어 제품의 품질을 크게 저하시키며 특히 절단된 내측 면은 탄화된 부분과 녹아 흘러내려 표면이 혼재됨과 동시에 딱딱한 층을 형성시켜 흡음을 할 수 없으며 관상이 미려하지 못하게 되는 문제가 있다.
상기 빛 에너지를 열에너지로 변환시킨 빔은 높은 온도를 갖게 되는데 빔이 절단면의 표면에 닿게 되면 절단되는 주변에도 열이 전달되게 되며 금속 또는 나무와 같은 것은 높은 온도에도 절단되는 주변이 변형되지 않으나 단섬유는 재료의 특성상 쉽게 변형이 일어난다.
그러나 빔과 함께 가스를 이용한 절단상태를 살펴보면 첨부도면 도 5a 내지 5b에 도시된 바와 같이 마치 칼로 절단한 것과 같이 상면과 하면 내지 절단된 내측면 모두 매끈하게 정리되어 절단된 것을 확인할 수 있습니다.
상기 가스는 압축된 가스를 사용하는 것이 바람직하며 상기 가스는 절단공정에 의해 단섬유가 절단될 때 절단면이 탄화되는 것을 방지하면서 절단된 슬라이스칩이 가스의 분사압력에 의해 밀려 배출된다. 따라서 가스는 열 전달을 차단하면서 절단면 및 그 주변을 냉각시키는 효과와 절단된 슬라이스칩을 배출시키는 효과를 같게 된다.
한편 상기 설명은 홀을 형성시키는 방법을 설명하고 있으나 홈을 형성시키는 방법으로는 융점이 서로 다른 저융점 단섬유와 고융점 단섬유를 개섬수단을 이용하여 새털 같은 원사로 개섬된 단섬유를 일정한 두께와 폭을 갖도록 적층공정(S10)에 의해 압착되지 않은 단순한 웹적층물을 형성하고 이송벨트로 이송하면서 오븐과 로울러를 통과하는 가열/압착공정(S20)을 수행하면서 고밀도로 압착된다.
이때 상기 웹적층물의 일부가 용융되어 접착제 역할을 하여 단섬유와 단섬유가 접착 연결되도록 하여 하나의 적층체를 형성하게 된다.
상기 가열과 동시에 압착되어 일정한 두께 예컨대 100mm로 적층된 적층체를 20mm의 두께를 갖도록 형성하고 냉각시켜 고밀도를 갖는 단섬유 적층체로 제조 후 미도시된 냉각수단을 이용하여 냉각하는 순서에 의해 단섬유 적층체를 제조한다.
상기의 단섬유 적층체에 가스를 분사하되 상기 분사되는 가스의 중심부를 고온을 발생시키는 빔이 관통하도록 하여 빔에 의해 단섬유가 적층체의 일부만 절단되도록 한 절단공정을 수행한다.
이때 상기 절단공정에 의해 단섬유가 절단될 때 절단면이 탄화되는 것을 방지하면서 일측은 적층체과 일체로 형성된 절단물인 스트립부재가 가스에 의해 홈 내측으로 압축된다. 상기 절단공정에 의해 형성된 홈 속의 스트립부재는 단면 형상이 "
Figure 112015041995503-pat00002
" 모양으로 형성되면서 압축되어 형성된다.
한편 상기 홈 속의 스트립부재를 스틱 등을 이용하여 가압하면 홈 내측으로 들어가도록 하는 마무리공정을 이용하여 빔과 가스에 의해 형성된 홈의 깊이보다 더 깊은 홈을 갖도록 할 수 있다.
한편 첨부도면 도 8a 내지 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 적층공정 후 형성된 웹적층물의 일부 또는 전부를 니들펀칭하는 니들펀칭공정(S40)을 수행하면 단섬유 적층체의 밀도를 증가시켜 딱딱한 보드 또는 판넬의 형태로도 제조할 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명은 고온을 발생시키는 빔과 가스를 이용하여 두께에 따라서 가스의 공급량을 조절하여 절단된 표면의 단섬유가 탄화되지 않고 미려하게 절단되도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 따라서 단섬유 적층체의 두께와 관계없이 홈 및 홀 가공이 가능하여 흡음보드 또는 인테리어용 보드 등으로도 사용할 수 있는 유용한 발명이다.
S10 : 적층공정 S20 : 가열/압착공정
S30 : 절단공정 S40 : 니들펀칭공정

Claims (6)

  1. 단섬유를 일정한 두께로 웹적층물을 적층시키는 적층공정과;
    상기 웹적층물이 오븐을 통과하면서 고온의 열로 가열 후 로울러로 압착하는 가열압착공정과;
    상기 가열압착공정을 경유 후 냉각하여 형성된 단섬유 적층체에 노즐을 이용하여 가스를 분사하되 상기 분사되는 가스의 중심부를 고온을 발생시키는 빔이 관통하도록 하여 빔에 의해 단섬유 적층체가 절단될 때 절단면의 주변이 빔에 의해 탄화되는 것을 방지하면서 절단된 슬라이스칩이 가스에 의해 배출하도록 한 절단공정 순에 의해 제조하되 상기 가스의 공급량을 단섬유 적층체 또는 웹 적층체의 두께에 따라서 조절 공급하는 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법.
  2. 단섬유를 일정한 두께로 웹적층물을 적층시키는 적층공정과;
    상기 웹적층물이 오븐을 통과하면서 고온의 열로 가열된 후 로울러로 압착하는 가열압착공정과;
    상기 가열압착공정을 경유후 냉각하여 형성된 단섬유 적층체에 노즐을 이용하여 가스를 분사하되 상기 분사되는 가스의 중심부를 고온을 발생시키는 빔이 관통하도록 하여 빔에 의해 단섬유 적층체가 일부분만 절단될 때 절단면의 주변이 빔에 의해 탄화되는 것을 방지하면서 절단된 슬라이스칩이 가스의 압력에 의해 압축되도록 하며, 상기 가스의 공급량을 단섬유 적층체 또는 웹 적층체의 두께에 따라서 조절 공급하는 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 절단공정에 의해 형성된 홈 속의 스트립부재는 단면 형상이 "
    Figure 112015041995503-pat00003
    " 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 홈 속의 스트립부재를 스틱을 이용하여 가압하면 홈 내측으로 들어가도록 한 마무리공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층공정 후 형성된 웹적층물의 일부 또는 전부를 니들펀칭하는 니들펀칭공정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 흡음기능과 인테리어 기능을 동시에 갖는 단섬유 적층체의 제조방법.
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KR100512204B1 (ko) 2002-10-04 2005-09-07 동진이공(주) 자동차용 플로어 카페트의 제조방법

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