KR101572920B1 - 복합 파이버 성형물의 제조방법 - Google Patents

복합 파이버 성형물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자재를 성형부가 형성된 금형에 흡착하고 가열된 공기로 고착시킴으로써, 성형부의 깊이가 다르더라도 동일한 밀도를 갖도록 하여 방음 효과를 증가시키고, 원자재의 소모를 감소시킬 수 있는 복합 파이버 성형물의 제조방법를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 복합 파이버 성형물의 제조방법은, 오목한 제1성형부가 형성된 제1차금형에 원자재를 흡입 밀착시키고, 고온의 공기를 공급하여 상기 원자재를 상기 제1성형부에 대응되는 형상으로 가성형시키는 제1성형단계; 상기 제1성형부가 하부에 배치되고 제2성형부가 상부에 배치된 제2차금형에 가성형된 성형물을 배치하고 가압하면서 증기를 분사하여 완전히 성형시키는 제2성형단계; 완전히 성형된 성형물을 냉각시키는 냉각단계; 를 포함하여 이루어진다.

Description

복합 파이버 성형물의 제조방법{Method of manufacturing of fiber products}
본 발명은 복합 파이버 성형물의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 차량 내부에 설치되어 소음 등을 방지하기 위해 사용되며 다양한 두께를 갖는 복잡한 형상의 복합 파이버 성형물의 제조방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 차량의 카페드(CARPET)는 차량의 실내 바닥을 이루는 플로어패널(FLOOR PNL)위에 장착되어 평탄성을 유지하면서 차체 플로어패널을 커버하는 부품이다.
도 1은 종래기술에 따른 복합 파이버 성형물의 단면 구조도이다.
대부분 차체 플로어패널은 평면 구조로 된 것이 아니라, 도 1에 도시된 바와 같이, 여러 개의 복곡면 구조로 되어 있기 때문에, 카페트 상면의 평탄성 및 소음을 줄이기 위해 카페트 저면에 펠트(FELT)를 적용하고 있다.
기존 카페트용 펠트의 제작 방법은 원사를 혼합하여 섞은 다음 얇은 형태의 시트(SHEET) 상태로 뽑은 다음, 이 얇은 시트를 6~7겹씩 적층하여 바늘이 위 아래로 펀칭을 하면서, 시트를 서로 엮어주게 된다.
이 후, 열로 섬유(FIBER)를 본딩하고, 롤러를 통해 일정 두께가 되도록 한 다음, 마지막으로 필요 크기로 절단함으로써, 최종 펠트 제품으로 완성된다.
이렇게 완성된 시트 상태의 펠트 제품을 소정의 크기로 커팅(CUTTING)하여, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 카페트 하부에 여러층으로 접착하거나, 상하형으로 구성된 프레스에서 성형하여 카페트 하부에 접착함으로써, 최종 카페트로 완성된다.
이와 같이, 상기 카페트 하면에 펠트를 적용하는 방법에 있어서, 차체 플로어패널의 깊이에 따라 동일 두께의 펠트 시트를 여러층으로 접착하는 방법과, 동일 두께의 펠트를 금형에서 성형하여 서로 접착하는 방법을 적용하고 있다.
그러나, 여러층 펠트를 카페트 하면에 적용하기 위해서는 각 펠트 층간의 접착이 필요하여 작업성이 떨어지고, 또한 각 펠트의 접착 경계부에서 각 펠트끼리 박리되는 문제가 발생하고 있으며, 또한 플로어패널의 형상에 펠트의 저면이 완전히 밀착되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 금형에서 카페트에 펠트를 성형하여 접착하는 방법은 동일 두께의 펠트 시트를 가지고 성형하므로, 펠트 재료의 양이 많이 소모되어 원가 및 중량이 증대되고, 플로러패널의 깊이에 따라 적게 혹은 많게 압착되므로, 펠트의 부위별 밀도가 달라져 소음을 줄이는 효과가 저감되는 문제점이 있으며, 또한 성형 방법의 경우에는 성형 깊이가 25㎜ 이상일 때는 펠트 두께 문제로 일반적으로 적용이 불가능한 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0055383호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원자재를 성형부가 형성된 금형에 흡착하고 가열된 공기로 고착시킴으로써, 성형부의 깊이가 다르더라도 유사한 밀도를 갖도록 하여 방음 효과를 증가시키고, 원자재의 소모를 감소시킬 수 있는 복합 파이버 성형물의 제조방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 복합 파이버 성형물의 제조방법은, 오목한 제1성형부가 형성된 제1차금형에 원자재를 흡입 밀착시키고, 고온의 공기를 공급하여 상기 원자재를 상기 제1성형부에 대응되는 형상으로 가성형시키는 제1성형단계; 상기 제1성형부가 하부에 배치되고 제2성형부가 상부에 배치된 제2차금형에 가성형된 성형물을 배치하고 가압하면서 증기를 분사하여 완전히 성형시키는 제2성형단계; 완전히 성형된 성형물을 냉각시키는 냉각단계; 를 포함하여 이루어진다.
상기 제1성형부는 성헝물의 두께가 두꺼운 부분일수록 흡입력을 높게 하여 성형한다.
상기 제1성형단계를 마친 후 가성형된 성형물을 제2차금형으로 이동시키되, 상하면이 반전되도록 180도 회전시키는 이송단계; 를 더 포함한다.
상기 제1성형단계의 수행 전, 제1성형부의 하부에 분쇄된 상태의 원자재를 분사 공급하는 자재공급단계; 를 더 포함한다.
상기 냉각단계에서는, 제1성형부와 제2성형부가 상하 형성된 냉각유닛에 성형물을 배치하고 상하 가압하여 냉각시키되, 상기 냉각유닛의 온도는 4℃~10℃로 유지된다.
상기 제1성형단계에서 공급되는 가열된 공기의 온도는 상기 제2성형단계에서 공급되는 증기의 온도보다 낮다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 복합 파이버 성형물의 제조방법는 다음과 같은 효과가 있다.
상기 제1성형단계(S20)와 상기 제2성형단계(S40)을 통해 진공 흡입력으로 원자재를 흡입하여 복합 파이버 성형물을 제작함으로써, 부위별 두께가 다양한 성형물이더라도 밀도 차이가 크지 않도록 하여 방음 효과를 향상시키고, 원자재가 낭비되는 것을 줄여 생산성을 향상시키는 효과가 발생 된다.
또한, 일정한 밀도로 성형됨으로써 사용 후 재생율이 증가하여 경제적 효과 및 친환경적인 제품으로 사용할 수 있는 효과가 발생 된다.
도 1은 종래기술에 따른 복합 파이버 성형물의 단면 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물의 단면 구조도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1차성형유닛을 간략하게 도시한 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1차성형유닛의 제1성형부를 확대 도시한 구조도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이송유닛을 간략하게 도시한 구조도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2차성형유닛을 간략하게 도시한 구조도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물의 단면 구조도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1차성형유닛을 간략하게 도시한 구조도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1차성형유닛의 제1성형부를 확대 도시한 구조도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이송유닛을 간략하게 도시한 구조도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2차성형유닛을 간략하게 도시한 구조도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물 제조장치는 제1차성형유닛(100), 이송유닛(200), 제2차성형유닛(300), 냉각유닛(미도시) 및 절단유닛(미도시)으로 이루어진다.
상기 제1차성형유닛(100)은 일정한 크기로 분쇄된 상태의 원자재를 금형에 흡착시키고 가열된 공기로 가성형시키는 장치로, 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 원자재공급수단(110), 제1차금형(120), 제1흡기수단(130) 및 방진컨테이너(140)로 이루어진다.
상기 원자재공급수단(110)는 분쇄된 상태의 복합 파이버로 이루어진 원자재가 공급되는 부분이다.
여기에서 원자재는 LM(저융점) Fiber0~40%, Regular PET Fiber20~40%, 잡사 20~60% 로 이루어지며, 경우에 따라 PU flake 0~15%가 정도 첨가될 수 있다.
특히, LM Fiber는 상기 제1차성형유닛(100)에서 공급되는 뜨거운 공기에 의해 상기 원자재들을 1차적으로 결속시켜 가성형 되도록 한다.
좀더 구체적으로 상기 원자재공급수단(110)는 이송로(111), 분배수단(112), 배출구(113), 송풍수단(114) 및 히터(115)로 이루어진다.
상기 이송로(111)는 원자재가 이송되는 통로이며, 일단에는 후술할 상기 분배수단(112)이 구비되고, 타단에는 후술할 상기 배출구(113)가 구비된다.
상기 분배수단(112)은 미리 설정된 중량으로 원자재를 분배하여 상기 이송로(111)로 공급하는 장치이다.
본래 상기 원자재들은 각각 덩어리 상태로 수급되며, 이러한 원자재들을 솜을 틀듯이 켜서 작은 칩 상태로 분리하고, 이들을 혼합 장치를 통해 섞은 후 일정한 장소에 보관하게 된다.
상기 분배수단(112)으로 공급되는 원자재들은 상기와 같이 분쇄 및 혼합된 상태로 공급되며, 1회 작업시 미리 설정된 중량만큼 상기 이송로(111)로 공급되게 한다.
도면에 상세히 도시되지 않았지만, 상기 분배수단(112)은 일정한 중량의 원자재가 쌓이면 하방향으로 개방되는 도어의 구조로 구성될 수 있다.
상기 배출구(113)는 상기 이송로(111)와 연결되며, 상기 제1차금형(120)의 하부에 형성되며, 상방향으로 개방 형성된다.
이러한 상기 배출구(113)는 상기 이송로(111)를 통해 이동된 원자재가 후술할 상기 제1차금형(120) 방향으로 공급되도록 한다.
상기 송풍수단(114)은 상기 이송로(111)로 공급된 원자재를 바람을 일으켜 상기 이송로(111)를 통해 상기 배출구(113)로 배출되도록 하는 장치이다.
구체적으로 상기 송풍수단(114)은 프로펠라가 회전하는 팬(Fan)으로 이루어진다.
상기 히터(115)는 상기 이송로(111)로 가열된 공기를 공급하는 장치로, 가스 보일러로 이루어져 공기를 데우는 방식이다.
여기에서 상기 히터(115)에 의해 가열된 공기는 70~80도 이내인 것이 바람직하다.
이와 같이 상기 원자재공급수단(110)는 원자재를 일정 중량으로 자동 공급해주고, 송풍장치로 원자재를 상기 배출구(113)로 공급함으로써, 작업시간을 단축시키고, 생산성을 높이며, 제품의 질을 향상시키는 효과가 발생 된다.
한편, 상기 제1차금형(120)는 상기 원자재공급수단(110)의 상부에 배치되며, 하부에 제1성형부(CA)가 오목하게 형성된다.
상기 제1성형부(CA)는 성형하고자 하는 제품의 일면에 대응되게 상방향으로 오목하게 형성된다.
여기에서 상기 제1성형부(CA)에는 다수개의 흡기공(121)이 형성되는데, 성형하고자 하는 부분의 두께가 두꺼울수록 상기 흡기공(121)의 크기가 크고, 상호 간의 간격이 더 조밀하게 배치된다.
또한, 경우에 따라, 상기 흡기공(121)에 테이프를 붙여 차단하거나, 크기를 줄여 두께가 얇게 성형되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 제1흡기수단(130)는 상기 원자재를 상기 제1성형부(CA)에 채워지도록 흡입하는 장치로, 상기 제1차금형(120)의 상기 흡기공(121)과 연결된다.
상기 제1흡기수단(130)는 일반적인 진공금형의 제1흡기수단(130)과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 방진컨테이너(140)는 대략 육각형의 컨테이너로 이루어지며, 상기 제1차금형(120)와 상기 배출구(113)를 내부에 수용한다.
이러한 상기 방진컨테이너(140)는 일단이 개방되며, 개방된 일단이 개폐문(141)에 의해 개폐된다.
상기 방진컨테이너(140)는 상기 제1차금형(120)에 성형물을 성형시 폐쇄되고, 성형이 완료되면 개방된다.
이와 같이 상기 방진컨테이너(140)는 상기 제1차금형(120)를 이용해 원자재를 성형할 때에 상기 배출구(113)와 상기 제1차금형(120)를 밀폐함으로써, 상기 배출구(113)에서 배출되는 원자재와 먼지 등이 외부로 날리는 것을 방지하고, 이로 인해 작업 환경을 개선 시키는 효과가 발생 된다.
또한, 상기 제1차성형유닛(100)은 성형물의 두께가 두꺼운 부분의 흡입력이 크도록 상기 흡기공(121)의 크기를 다르게 형성함으로써, 성형물의 두께에 차이가 있어도 일정한 밀도로 형성할 수 있어 제품의 품질을 향상시키고, 원자재의 낭비를 방지하는 효과가 발생 된다.
한편, 상기 이송유닛(200)은 상기 제1차성형유닛(100)에서 성형된 성형물을 이동시키는 장치로 회전축(210), 고정대(220) 및 제2흡기수단(230)으로 이루어진다.
상기 회전축(210)은 상기 제1차성형유닛(100)과 상기 제2차성형유닛(300) 사이에서 좌우로 회전되게 구비된다.
상기 고정대(220)는 상기 제1회전축(210)의 선단에 회전 가능하게 장착되며, 상기 제1차성형유닛(100)에서 성형된 성형물이 고정되는 부분이다.
이러한 상기 고정대(220)는 후술할 상기 제2흡기수단(230)에 의해 흡입력이 제공되어 성형물이 흡착 고정된다.
상기 제2흡기수단(230)은 상기 고정대(220)와 연결되어 성형물을 상기 고정대(220)에 흡착 고정되도록 흡입력을 제공한다.
즉, 상기 제2흡기수단(230)은 상기 이송유닛(200)의 고정대(220)가 상기 제1차금형(120)의 하부에 배치될 때 흡입력을 제공하여 성형물이 상기 고정대(220)에 흡착되도록 하고, 상기 고정대(220)가 후술할 상기 제2차금형(310)에 배치되면 흡입력을 제거하여 성형물이 상기 제2차금형(310)에 안착되게 한다.
한편, 상기 제2차성형유닛(300)은 상기 이송유닛(200)을 통해 전달된 성형물을 상하로 가압하면서 증기를 공급하여 완전 경화시키는 장치이다.
구체적으로, 상기 제2차성형유닛(300)은 하부에 제1성형부(CA)가 오목하게 형성되고, 상부에 제2성형부(CB)가 오목하게 형성된 제2차금형(310)으로 이루어진다.
상기 제1성형부(CA)는 제품의 일면 형상과 반전된 형상 대략 유사하게 형성되며, 제1차금형(120)의 제1성형부(CA)와 동일한 형상이다.
상기 제2성형부(CB)는 제품의 타면 형상과 반전된 형상과 유사하다.
또한, 상기 제2차성형유닛(300)의 하부, 즉 상기 제2성형부(CB)에는 흡입력과 증기가 제공되는 다수개의 관통공이 형성된다.
이러한 상기 제2차성형유닛(300)은 상기 제1차성형유닛(100)에서 성형된 성형물이 배치된 상태에서 상하 가압하고, 상기 관통공을 통해 증기를 공급하며, 이 후 진공 흡입하여 밀착 성형되도록 한다.
상기 제2차성형유닛(300)에서 제공되는 증기의 온도는 150~170℃ 이내로 상기 제1차성형유닛(100)에서 공급되는 가열된 공기보다 온도가 높으며, 이로 인해 성형물들을 고온으로 서로 더욱 고착되게 한다.
상기 냉각유닛(미도시)은 완전 경화된 성형물을 가압하면서 일정온도 이하로 냉각시키는 장치이다.
구체적으로 상기 냉각유닛(미도시)은 상기 제2차금형(310)과 마찬가지로 하부에 제1성형부(CA)가 형성되고 상부에 제2성형부(CB)가 형성된 냉각금형(400)으로 이루어지며, 내부에 냉각수가 이동하면서 일정한 온도로 유지시켜 준다,
여기에서 상기 냉각유닛(미도시)의 온도는 약 4~10℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 절단유닛(미도시)은 냉각된 성형물을 일정한 형상으로 절단하는 장치이다.
구체적으로 상기 절단유닛(미도시)은 프레스 금형으로 이루어지며, 가압하여 제거해야 할 부분을 절단한다.
위 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합 파이버 성형물의 제조방법은 원자재공급단계(S10), 제1성형단계(S20), 이송단계(S30), 제2성형단계(S40), 냉각단계(S50) 및 절단단계(S60)로 이루어진다.
상기 원자재공급단계(S10)에서는 상기 원자재공급수단(110)를 통해 제1성형부(CA)의 하부에 분쇄된 상태의 상기 원자재를 공급한다.
구체적으로, 상기 분배수단(112)으로 미리 설정된 일정 중량의 상기 원자재를 상기 이송로(111)에 공급하고, 상기 송풍수단(114)으로 분배된 상기 원자재를 상기 배출구(113)로 배출시킨다.
이 상태에서 상기 제1성형단계(S20)가 수행된다.
상기 제1성형단계(S20)에서는 오목한 제1성형부(CA)가 형성된 상기 제1차금형에 공급된 상기 원자재를 진공압으로 흡입 밀착시키고, 상기 히터(115)에서 공급되는 고온의 공기로 상기 원자재를 상기 제1성형부(CA)에 대응되는 형상으로 적층하여 가성형시킨다.
여기에서 상기 제1성형부(CA)는 성헝물의 두께가 두꺼운 부분일수록 흡입력을 높게 설정하여 성형한다.
즉, 성형물의 두께가 두꺼운 부분은 상기 흡기공(121)의 크기와 배치 간격을 조밀하게 원자재가 두껍게 적층 되게 한다.
또한, 상기 제1성형단계(S20)에서 공급되는 공기의 온도는 70~80℃ 이내이며, 시간은 10~30sec 동안 진행된다.
이와 같이 상기 제1성형단계(S20)에서 70~80℃이내의 온도로 가열된 공기를 공급함으로써, 원자재를 가성형 하여 다음 단계에서 원자재가 흩날리는 것을 방지하는 효과가 발생 된다.
상기 제1성형단계(S20)에서 성형된 성형물은 상기 이송단계(S30)에서 상기 이송유닛(200)을 통해 상기 제2차성형유닛(300)으로 이동된다.
구체적으로 상기 이송단계(S30)에서는 상기 제1성형단계(S20)를 마친 후 가성형된 성형물을 상기 제2차성형유닛(300)의 제2차금형(310)으로 이동시키되, 상하면이 반전되도록 180도 회전시킨다.
즉, 상기 회전축(210)이 좌측에서 우측으로 회전되면서 상기 고정대(220)도 상하 반전되게 180도 회전되며, 이로 인해 상기 제2차금형(310)에 상하 위치가 변경된 상기 성형물이 안착된다.
이 후 상기 제2성형단계(S40)에서는 상기 제2차금형(310)에 가성형된 성형물을 상하 가압하면서 증기를 분사하고, 상기 관통공을 통해 흡입하여 밀착 성형한다.
여기에서 공급되는 증기의 온도는 150~170℃이며, 10~20sec동안 공급된다.
이 후 상기 냉각단계(S50)에서는 온도가 4~10℃인 상기 냉각유닛(미도시)에 완전히 성형된 성형물을 배치하여 냉각시킨다.
경우에 따라 상기 냉각단계(S50)에서는 상기 성형물의 양면에 별도의 필름 등을 부착하여 냉각시킬 수 있다.
위와 같이 상기 제1성형단계(S20)와 상기 제2성형단계(S40)을 통해 진공 흡입력으로 원자재를 흡입하여 복합 파이버 성형물을 제작함으로써, 부위별 두께가 다양한 성형물이더라도 밀도 차이가 크지 않도록 하여 방음 효과를 향상시키고, 원자재가 낭비되는 것을 줄여 생산성을 향상시키는 효과가 발생 된다.
또한, 일정한 밀도로 성형됨으로써 사용 후 재생율이 증가하여 경제적 효과 및 친환경적인 제품으로 사용할 수 있는 효과가 발생 된다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.
100 : 제1성형유닛, 110 : 원자재공급수단,
111 : 이송로, 112 : 분배수단,
113 : 배출구, 114 : 송풍수단,
115 : 히터, 120 : 제1차금형,
130 : 제1흡기수단, 200 : 이송유닛,
210 : 회전축, 220 : 고정대,
230 : 제2흡기수단, 300 : 제2차성형유닛,

Claims (6)

  1. 오목한 제1성형부가 형성된 제1차금형에 원자재를 흡입 밀착시키고, 고온의 공기를 공급하여 상기 원자재를 상기 제1성형부에 대응되는 형상으로 가성형시키는 제1성형단계;
    상기 제1성형부가 하부에 배치되고 제2성형부가 상부에 배치된 제2차금형에 가성형된 성형물을 배치하고 가압하면서 증기를 분사하여 완전히 성형시키는 제2성형단계;
    완전히 성형된 성형물을 냉각시키는 냉각단계; 를 포함하여 이루어지되,
    상기 제1성형부는 성헝물의 두께가 두꺼운 부분일수록 흡입력을 높게 하여 성형하는 것을 특징으로 하는 복합 파이버 성형물의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1성형단계를 마친 후 가성형된 성형물을 제2차금형으로 이동시키되, 상하면이 반전되도록 180도 회전시키는 이송단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 파이버 성형물의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1성형단계의 수행 전, 제1성형부의 하부에 분쇄된 상태의 원자재를 분사 공급하는 자재공급단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 파이버 성형물의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각단계에서는,
    제1성형부와 제2성형부가 상하 배치된 냉각유닛에 성형물을 배치하고 상하 가압하여 냉각시키되, 상기 냉각유닛의 온도는 4℃~10℃인 것을 특징으로 하는 복합 파이버 성형물의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1성형단계에서 공급되는 가열된 공기의 온도는 상기 제2성형단계에서 공급되는 증기의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 복합 파이버 성형물의 제조방법.
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