KR101863879B1 - 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법 - Google Patents

천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 코르크 나무 껍질을 이용하여 동물 가죽을 대체하는 코르크 소재를 제작하는 라미네이팅 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법은 천연 코르크 원목으로부터 채취되어 건조된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하는 단계와, 코르크 큐브를 기설정된 두께로 슬라이스하는 단계와, 슬라이스된 코르크 큐브와 부직포를 1차 라미네이팅하는 단계 및 더블프레스 기기를 사용하여 사출 진행 방향에 따라 증가하도록 기설정된 온도 및 압력으로 제1차 라미네이팅의 산출물인 코르크 부직포를 바이오플라스틱 위에 압축 접착하는 2차 라미네이팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법{METHOD FOR LAMINATING NATURAL CORK ON BIO-PLASTIC}
본 발명은 천연 코르크 나무 껍질을 이용하여 이중사출 및 인서트 성형이 가능한 친환경 코르크 바이오플라스틱 라미네이팅 방법에 관한 것이다.
코르크 나무는 참나무 과의 상록 교목으로서, 코르크 나무의 줄기로부터 코르크(cork)가 추출된다.
코르크 나무의 표피 하에서 채취하는 목전질 물질인 코르크는 얇은 세포막으로 구획된 독립세포의 집합체로서, 각 세포는 공기를 내포하고 있다. 이러한 코르크는 기체 및 액체를 투과시키지 않고, 탄성 및 압축성이 풍부하다. 따라서, 코르크 나무로부터 추출된 천연 코르크는 특히 밀폐용 기자재를 만드는 데 재료로 사용된다.
종래 기술에 따르면, 리얼우드 소재는 이중사출 및 인서트 성형을 하는 경우, 쪼개지는 문제점이 발생하였다.
코르크 나무 껍질은 탄성이 강하여, 바이오플라스틱 위에 라미네이팅하게 되면 성형이 가능하게 되는데, 열에 민감한 소재 위에 라미네이팅 하기에는 어려운 문제점이 있다.
즉, 친환경성 소재이나 열에 민감한 소재(예: 전술한 바이오플라스틱) 위에 코르크 필름을 라미네이팅하여 친환경 코르크 소재를 획득하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천연 코르크 원목으로부터 채취된 코르크 껍질을 이용하여 1차 라미네이팅을 통해 코르크 부직포를 생성하고, 이를 열에 민감한 소재 위에 2차 라미네이팅 함으로써, 이중사출 및 인서트성형이 가능한 친환경 코르크 바이오플라스틱 소재를 획득하는 것이 가능한 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일면에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법은 천연 코르크 원목으로부터 채취되어 건조된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하는 단계와, 코르크 큐브를 기설정된 두께로 슬라이스하는 단계와, 슬라이스된 코르크 큐브와 부직포를 1차 라미네이팅하는 단계 및 더블 프레스 기기를 사용하여 사출 진행 방향에 따라 증가하도록 기설정된 온도 및 압력으로 제1차 라미네이팅의 산출물인 코르크 부직포를 바이오플라스틱 위에 압축 접착하는 2차 라미네이팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법은 천연 코르크 원목으로부터 채취된 코르크 껍질을 이용하여 제작한 코르크 큐브를 슬라이스하고, 이를 다른 소재에 열 압축 접착 시켜, 인장 강도 및 내마모도가 우수한 코르크 소재를 획득하는 효과가 있다.
천연 코르크는 탄성이 높아 일정 두께로 슬라이스하기 어려우나, 본 발명에 따르면 코르크 큐브를 제작하고 이를 슬라이스하며, 압축 접착 공정 후 샌딩 처리를 통하여 일정한 두께의 코르크 소재를 획득할 수 있고, 코르크 소재를 열에 민감한 바이오플라스틱에 라미네이팅하기 위한 최적화된 열 및 압축강도 스펙을 제시한다.
본 발명에 따르면, 원적외선 방출, 탈취, 향균 기능이 우수하며, 탄성이 강한 코르크 나무껍질을 바이오플라스틱 위에 라미네이팅하여 이중사출 및 인서트 성형이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기설정 크기의 판 형상으로 규격화된 코르크 껍질을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기설정 크기의 판 형상으로 규격화된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬라이스된 코르크 껍질을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬라이스된 코르크 껍질을 이용하여 제작한 코르크 큐브를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제작된 코르크 큐브를 슬라이스하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 코르크 부직포와 바이오플라스틱을 더블 프레스 기기를 사용하여 라미네이팅하는 과정을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명은 천연 코르크 원목으로부터 채취되어 건조된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하고, 코르크 큐브를 슬라이스하여 이를 TPU 필름을 사이에 두고 부직포와 접착하고(1차 라미네이팅), 1차 라미네이팅의 산출물인 코르크 부직포를 TPU 필름을 사이에 두고 바이오플라스틱과 접착하여(2차 라미네이팅), 인장 강도와 내마모도가 우수한 코르크 소재를 획득하고, 열에 민감한 바이오플라스틱과의 라미네이팅 공정을 최적화하기 위하여 제안된 것이다.
이하에서는 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법은 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하는 단계(S100)와, 코르크 큐브를 기설정된 두께로 슬라이스하는 단계(S200) 및 슬라이스된 코르크 큐브와 부직포를 1차 라미네이팅하는 단계(S300) 및 더블 프레스 기기를 사용하여 사출 진행 방향에 따라 증가하도록 기설정된 온도 및 압력으로 제1차 라미네이팅의 산출물인 코르크 부직포를 바이오플라스틱 위에 압축 접착하는 2차 라미네이팅 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
S100단계는, 천연 코르크 원목으로부터 채취되어 건조된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하는 단계이다.
S100 단계 이전에, 천연 코르크 원목으로부터 채취된 코르크 나무 껍질은 6개월 내지 1년 동안 건조된다. 이러한 과정을 거쳐 건조된 코르크 나무 껍질은 증기에 의하여 삶아진 후 24시간 동안 건조되어, 평평하게 펴지고 조직이 촘촘해지며, 부드러운 촉감을 가지게 된다.
S100 단계는 채취 및 건조된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작한다.
본 발명의 실시예에 따른 S100 단계는 코르크 껍질을 기설정 크기의 판 형상으로 규격화하고, 규격화한 복수의 판 형상 코르크 껍질을 접착제를 이용하여 열 압착하여 제1코르크 큐브를 제작한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 기설정 크기의 판 형상으로 규격화된 코르크 껍질을 나타내는 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, S100 단계는 건조된 코르크 나무 껍질을 기설정 크기(예: 폭 10센치미터, 길이 15센치미터)의 판으로 규격화한다. 또한, S100 단계는 판 형상으로 규격화된 코르크 껍질을 복수 개 적층시키고, 열 압착 처리하여 제1코르크 큐브를 생산한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 기설정 크기의 판 형상으로 규격화된 코르크 껍질을 이용하여 코르크 큐브를 제작하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 S100 단계는 ISAR SC 495/5 접착제를 사용하여 복수의 판 형상의 코르크 껍질을 상호 접착시키고, 접착 온도 섭씨 30도씨 이상, 압착 강도 100 킬로 파스칼(KPa) 이상의 온도 및 압착 강도로 열 압착하여, 일정 사이즈(950밀리미터x 650밀리미터)의 제1 코르크 큐브를 제작한다.
본 발명의 실시예에 따른 S100 단계는, S100 단계 이전에 채취, 건조, 삶기, 건조 처리 과정한 코르크 나무 껍질이 정형화되지 않도록 슬라이스(slice)하고, 슬라이스한 코르크 껍질을 압착하여 제2코르크 큐브를 제작한다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따라 슬라이스된 코르크 껍질을 나타내는 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 S100 단계에서 비정형 슬라이스 처리되어, 일정한 형태를 가지지 않도록 슬라이스된 코르크 껍질을 나타내고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 비정형 슬라이스된 코르크 껍질을 이용하여 제작한 제2 코르크 큐브를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 S100 단계는 이러한 비정형 슬라이스 처리된 코르크 나무 껍질을 기설정 크기(950밀리미터x 650밀리미터) 크기의 틀에 넣고 압착하여, 제2 코르크 큐브를 제작한다. 이 때, 비정형 슬라이스 처리된 코르크 나무 껍질을 압착할 때의 압착 강도는 200킬로파스칼(KPa)이상의 압착 강도인 것이 바람직하다.
기설정된 온도와 압착 강도로 제1 코르크 큐브 및 제2 코르크 큐브를 제작함으로써, 이를 기설정된 두께로 슬라이스 하기에 유리한 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 S200 단계는 S100 단계에서 제작된 코르크 큐브를 기설정된 두께로 슬라이스한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 코르크 큐브를 슬라이스(slice)하는 과정을 나타내는 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 S200 단계는 도 6(a) 내지 6(d)에 도시한 바와 같이, 제1 코르크 큐브 및 제2 코르크 큐브를 함께 슬라이스 기기에 넣어, 기설정된 두께로 슬라이스 한다.
이 때, S200 단계는 제1 코르크 큐브 및 제2 코르크 큐브를 기설정된 두께인 0.8 내지 1.2 밀리미터(mm)의 두께로 슬라이스한다.
일반적인 코르크 소재는 탄성이 높아 일정한 두께로 슬라이스하기 어려움에 반하여, 본 발명의 실시예에 따른 S200단계는 이전 단계에서 기설정된 압축 강도 이상으로 압축하여 제작한 코르크 큐브를 슬라이스 처리하므로, 기설정 두께로 슬라이스하는 것이 용이하다.
S300 단계는 슬라이스된 코르크 큐브와 부직포를 1차 라미네이팅하는 단계로써, 슬라이스된 코르크 큐브(950밀리미터x 650밀리미터, 두께 0.6 밀리미터 내지 0.8 밀리미터)를 TPU 필름을 사이에 두고 부직포(0.05t)와 적층되도록, 기설정된 온도 및 압력값(온도: 120도, 압력: 200bar)로 1차 라미네이팅을 수행한다.
1차 라미네이팅 과정을 통하여, 기설정 압력 및 온도로 열 압착 접착하여 코르프 부직포를 산출함으로써, 인장 강도 및 내마모도가 향상된 코르크 소재를 획득하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 S300 단계 이후 및 S400단계 이전에, 1차 라미네이팅의 결과로 산출된 코르크 부직포에 대하여 샌딩(sanding) 처리하는 단계를 더 포함한다.
즉, 코르크 큐브를 슬라이스하는 S200 단계에서 탄성에 의하여 일정한 두께로 슬라이스되지 않은 부분에 대한 후 처리로서, 최종 코르크 부직포의 두께는 0.35 밀리미터 내지 0.45 밀리미터가 되도록 샌딩 처리를 통하여 일정 두께로 가공하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 코르크 부직포와 바이오플라스틱을 더블 벨트 프레스 기기를 사용하여 라미네이팅(2차 라미네이팅)하는 과정을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 S400 단계는, 전술한 최종 코르크 부직포(200, 두께: 0.35밀리미터 내지 0.45밀리미터)를 TPU필름(300, 두께: 0.1 밀리미터 내지 0.5 밀리미터)를 이용하여 열에 민감한 바이오플라스틱(400, 두께: 0.1 밀리미터 내지 0.2 밀리미터) 위에 라미네이팅하는 단계이다.
도 7에 도시된 바와 같이, S400 단계는 최종 코르크 부직포(200), TPU 필름(300), 바이오플라스틱(400)은 적층되도록 화살표로 표시된 진행 방향에 따라 더블 벨트 프레스 기기로 통과된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 S400 단계는 최종 코르크 부직포(200), TPU 필름(300), 바이오플라스틱(400) 순으로 적층되는 구조를 압축 롤러(110 내지 140)로 구성된 더블 벨트 프레스에 통과시켜 열 압착 접착하며, 도 7에 도시된 화살표는 압축 접착 과정 중 더블 벨트 프레스를 지나는 진행 방향을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 더블 벨트 프레스는 제1 압축 롤러(140), 제2 압축 롤러(130), 제3 압축 롤러(120) 및 제4 압축 롤러(110)를 포함하여 구성되며, 각 압축롤러는 최종 코르크 부직포(200), TPU 필름(300) 및 바이오플라스틱(400)을 각각 기설정된 열 및 압착 강도 스펙에 따라 열 압착시키는 압축 롤러의 쌍으로 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, S400 단계는 더블 벨트 프레스 기기를 사용하여 사출 진행 방향에 따라 증가하도록 기설정된 온도 및 압력으로 제1차 라미네이팅의 산출물인 코르크 부직포(200)를 바이오플라스틱(400) 위에 압축 접착하는 2차 라미네이팅 단계이다.
바람직한 실시예로써, 도 7에 화살표로 표시된 진행 방향 순서에 따르면, 제1 압축 롤러(140)는 열 120도 압착강도 0.5m/bar로, 제2 압축 롤러(130)는 열 180도 압착강도 1m/bar로, 제3 압축 롤러(120)는 열 180도, 압착강도 1m/bar로 그 열 압착 스펙이 설정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사출 진행 방향의 끝단에 배치되는 제4 압축 롤러(110)는 열을 식히는 구간에 배치되는 것으로, 열 90도, 압착강도 1m/bar로 설정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 최종 코르크 부직포(200)를 열에 민감한 바이오플라스틱(400)상에 라미네이팅하는 최적의 열 및 압착강도 스펙을 구비하여, 그 공정을 최적화하는 효과가 있다.
본 발명에서 제1 라미네이팅 단계 및 제2 라미네이팅 단계에서 사용되는 TPU 필름은, 현행 녹색기술인증의 기술수준인 VOCs 방출량(0.4mg/m2 이하)를 만족하기 위하여 사용된다.
또한, TPU 필름은 2중 사출 성형 시 코르크 부직포의 탈착을 방지하기 위하여, 녹는 점이 130도 이상이며, 두께는 0.05 밀리미터 내지 0.1 밀리미터인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법에 따르면, 제1차 라미네이팅 단계 및 제2차 라미네이팅 단계를 거치며, 슬라이스된 코르크 큐브를 TPU 필름을 이용하여 부직포 위에 라미네이팅하고, 이를 TPU 필름을 이용하여 열에 민감한 소재인 바이오플라스틱 위에 라미네이팅하는 공정을 최적화하는 열 및 압착 강도 스펙에 따라, 이중사출 및 인서트성형이 가능한 친환경 코르크 바이오플라스틱 소재를 획득하는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명의 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 120, 130, 140: 압축 롤러 200: 코르크 부직포
300: TPU 필름 400: 바이오플라스틱

Claims (8)

  1. (a) 천연 코르크 원목으로부터 채취되어 건조된 코르크 껍질을 이용하여, 기설정크기의판형상으로규격화하고, 복수 개의 상기 규격화한 판 형상 코르크 껍질을 접착제를 이용하여 기설정된 온도 및 압착 강도에 따라 상호 열 압착하여 제1 코르크 큐브를 제작하고, 상기 코르크 껍질을 비정형 슬라이스 처리하고 이를 기설정 크기의 틀에 넣고 기설정된 온도 및 압착 강도에 따라 압착하여 제2 코르크 큐브를 제작하는 단계;
    (b) 상기 제1 코르크 큐브와 제2 코르크 큐브를 슬라이스 기기에 넣어, 각각0.8 밀리미터 내지 1.2 밀리미터의 두께로 슬라이스하여, 슬라이스된 제1 코르크 큐브 및 슬라이스된 제2 코르크 큐브를 개별적인 형태로 획득하는 단계;
    (c) 가상의 면을 기준으로 부직포, 상기 슬라이스된 제1 코르크 큐브 및 TPU 필름을 적층하고, 가상의 면을 기준으로 부직포, 상기 슬라이스된 제2 코르크 큐브 및 TPU 필름을 적층하며, 이들을 더블 벨트 프레스에 통과시켜, 상기 슬라이스된 제1 코르크 큐브와 제2 코르크 큐브를 TPU 필름에 각각 압축 접착하는 제1차 라미네이팅하여 코르크 부직포를 획득하는 단계; 및
    (d) 바이오플라스틱, TPU 필름 및 상기 제1차 라미네이팅의 산출물인 상기 코르크 부직포를 적층하고, 이를 더블 벨트 프레스에 통과시켜, 기설정된 압력 및 온도로 상기 바이오플라스틱 위에 상기 코르크 부직포를 압축 접착하는 제2차 라미네이팅 단계
    를 포함하는 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후, (d) 단계 이전, 상기 코르크 부직포를 샌딩(sanding) 처리하여, 일정 두께로 가공하는 단계
    를 더 포함하는 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 더블 벨트 프레스 기기를 이용하여 상기 코르크 부직포, TPU 필름 및 바이오플라스틱 순으로 적층되도록 기설정된 압력 및 온도로 라미네이팅하는 것
    인 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 더블 벨트 프레스 기기는 복수의 압축 롤러로 구성되며, 상기 압축 롤러는 상기 라미네이팅을 위한 진행 방향의 전후를 기준으로 열 및 압착 강도 중 적어도 어느 하나가 증가하는 구간을 포함하는 것
    인 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 라미네이팅을 위한 진행 방향의 최후단에 배치되는 압축 롤러는 그 진행방향을 기준으로 직전의 압축 롤러보다 낮은 열로 열 압착을 수행하는 것
    인 천연 코르크 껍질 및 바이오플라스틱 라미네이팅 방법.
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