KR102107425B1 - 레이저를 사용한 pet 소재의 보냉 용기용 단열재 제조방법 - Google Patents

레이저를 사용한 pet 소재의 보냉 용기용 단열재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, PET 필름의 상측에 PET 부직포를 로딩하는 제1단계; 및 상기 PET 부직포 표면에 레이저를 조사하여, 상기 PET 부직포 표면에 그루브 접이선를 형성하면서 상기 그루브 접이선에서 상기 PET 필름과 PET 부직포를 합지하는 제2단계;로 이루어지는 보냉 용기용 단열재 제조방법을 제공함으로써, 필름과 PET 부직포를 합지한 것으로, PET 필름이 기체가 관통하는 것을 막고, PET 부직포가 단열재 역할을 하면서 열전달을 차단하기 때문에 단열성능을 높아지고, 또한, PET 필름과 PET 부직포를 레이저를 이용하여 합지시킴으로써 생산효율을 높이고, 동시에 접착제 사용을 피할 수 있어서 사용 후 재활용이 가능하여 친환경적인 단열재를 제공한다.

Description

레이저를 사용한 PET 소재의 보냉 용기용 단열재 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING PET INSULATOR USING LASER}
본 발명은 보냉 용기 내부에 구비되는 단열재에 관한 것으로, PET 부직포와 PET 필름을 레이저를 이용하여 결합 합지하여 단열재를 제조하는 기술에 관한 것이다.
유통기술의 발전에 따라 먼 거리까지 물품을 운반하거나 운송하는 물류산업이 발전하고 다양한 물품에 대한 운송수요가 점점 증가하고 있다. 물품 중에는 신선도 유지가 상품의 품질과 직결되는 식품이나 수산물 또는 야채나 과일 등 냉장 또는 냉동제품은 운반이나 운송과정에서 쉽게 변질 될 수 있기 때문에 판매나 운반을 위해서는 냉동차를 이용하여 운반하거나 운반과정에서의 단열을 유지할 수 있게 포장상자 내부를 일정한 온도로 유지하는 상자 내부의 보냉 기술이 필요하다.
종래, 보냉 상자는 상자 내부에 냉매와 함께 보냉이 필요한 물품을 수용하며 벽체 안쪽에는 발포 폴리스티렌(EPS, Expanded PolyStyrene) 소재의 단열재를 배치하여 내부와 외부 단열을 하는 경우가 많았다.
그러나, 이러한 종래기술은 1) EPS의 단열성능이 충분하지 않은 점, 2) EPS의 두께와 부피가 커서 실사용에 한계가 발생하고, 3) EPS는 환경을 오염시키게 되고, 4) EPS는 벽면과 바닥에 별도의 직사각형 구조로 배치되어 모서리 부분 열교 현상으로 단열이 유지되기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 환경오염의 주범인 EPS를 대체하는 보냉 용기용 단열재를 제공하고 또한 재활용이 가능한 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, PET 필름의 상측에 PET 부직포를 로딩하는 제1단계; 및 상기 PET 부직포 표면에 레이저를 조사하여, 상기 PET 부직포 표면에 그루브 접이선를 형성하면서 상기 그루브 접이선에서 상기 PET 필름과 PET 부직포를 합지하는 제2단계;로 이루어지는 보냉 용기용 단열재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, PET 제1필름의 상측에 PET 부직포를 로딩하는 제1단계; 상기 PET 부직포 상측에 PET 제2필름을 로딩하는 제2단계; 상기 PET 제2필름의 표면에 레이저를 조사하여, 상기 PET 제2필름 표면에는 개구를 형성하면서 상기 PET 부직포 표면에는 그루브 접이선를 형성하고, 상기 그루브 접이선에서 상기 PET 제1 및 제2필름과 상기 PET 부직포를 동시에 합지하는 제3단계;로 이루어지는 단열재 제조방법을 제공한다.
상기 PET 필름의 두께는 10μm ~ 36μm 인 것이 바람직하고, 상기 PET 부직포의 단위 면적당 중량은 100 GSM ~ 600 GSM(Gram/Square meter)인 것이 바람직하고, 상기 PET 부직포 표면에 조사되는 레이저의 강도는 10W ~ 1000W인 것이 좋다.
그리고, 상기 PET 필름 또는 상기 PET 부직포는 복수개의 층으로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 상기 구성에 의해서, PET 필름과 PET 부직포를 합지한 것으로, 기체가 관통하거나 누설되는 것을 막는 역할을 하는 PET 필름과, 단열 성능이 우수한 PET 부직포로 구성되어 열전달을 차단하여 단열성능이 높아지고, 또한, PET 필름과 PET 부직포를 레이저를 이용하여 합지시키는 기술을 통해서 생산효율이 매우 높아지는 효과가 발생하고, 동시에 접착제 사용을 피할 수 있어서 사용 후 재활용이 가능하여 친환경적인 단열재를 제공하는 우수한 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명에 따른 단열재의 소재인 PET 부직포와 PET 필름을 보여주며,
도 2은 본 발명에 따른 단열재를 제조하는 과정으로, PET 부직포와 PET 필름을 겹쳐 놓은 상태에서 레이저 가공을 하는 모습이며,
도 3은 도 2의 과정을 거쳐서 제조된 단열재의 모습으로, PET 필름 면의 모습이며,
도 4는 도 2의 과정을 거쳐서 제조된 단열재의 모습으로, PET 부직포 면의 모습으로, 상기 도 2의 레이저에 의해 형성된 그루브가 보이고 있으며,
도 5는 도 4에 도시된 그루브 선 확대 사진이며,
도 6은 본 발명에 따른 단열재를 ㄷ형태로 꺽은 이미지이며,
도 7은 도 6의 다른 쪽 모습이며, 레이저에 의해 형성된 그루브가 보이고 있으며,
도 8은 본 발명에 따른 단열재 2장을 ㄷ형태로 꺽어서 종이상자의 벽체 내측에 배치한 모습이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 PET(polyethylene terephthalate) 소재를 이용하여 밀폐구조를 가지는 보냉용기를 구성하기 위한 단열재 제조 방법 또는 가공 방법이다. 여기서 밀폐구조란, 기체가 관통하거나 누설되는 것을 막는 구조이며, 본 발명에서는 이하 설명할 PET 필름으로 밀폐구조를 구현하였다.
본 발명에 따른 단열재는 PET 섬유로 구성된 쉬트(이하, 'PET 부직포'라고 함)와 PET 필름으로 이루어지며, 이들을 레이저를 활용하여 효율적으로 결합(합지)하는 기술이다. 본 발명의 단열재에 사용되는 PET 부직포는, 섬유경은 2~20 데니어이다. 2 데니어 이하는 경제성이 떨어지고 20 데니어 이상이면 단열 성능이 떨어지기 때문이다.
일반적으로 실로 짜서 옷감처럼 만든 섬유를 직포라고 하며, 실로 짜지 않고 포를 만든 것을 부직포라고 한다. 부직포를 제조하는 방법은 물리적 방법(니들펀칭) 화학적 방법(접착제) 등이 있으며, 재료로는 다양한 화학섬유(PET, PP, Nylon 등)로 제조가 가능하다. 본 발명에서는 이중 재료로서 PET소재를 사용하며 물리적 방법으로 제조된 부직포를 사용하며 따라서 PET 부직포라고 한다.
본 발명은, PET 섬유로 이루어진 PET 부직포와 PET 필름을 레이저 가공을 통해 절단 및 합지과정을 거치게 함으로서, 접착제를 사용하지 않고 두 소재를 결합시키기 때문에 사용 후 재활용이 가능한 것이 특징이다. 만약 접착제를 사용해서 합지하게 되면, 사용 후 재활용이 불가하여 환경오염 문제가 발생하게 되는데, 본 발명은 이를 방지하기 위해 접착제 사용을 배제하였다.
PET 부직포와 합지되는 PET 필름은 하나의 필름일 수도 있고, 다른 소재와 함께 여러 겹이 합지된 다중필름일 수도 있다. 예를 들어, PET 필름은 1)PET 단독, 2)VM-PET(알루미늄 증착한 PET), 3)PET-LLDPE 합지품 등 형태일 수 있다. 위 1),2),3)의 경우에도 PET 면이 PET 부직포와 마주보고 맞닿아야 한다. 다중필름을 쓰더라도 한쪽 면을 PET로 구성하고, 그 PET 면이 PET 부직포와 마주보고 맞닿아야만 레이저로 쏠 때 서로 합지되어 붙을 수 있기 때문이다. 다만, 바람직하게는 PET 필름 하나로 이루어진 PET 단독 필름인 것이 좋다.
[PET 필름 두께]
그리고, PET 필름의 두께는 바람직하게는 10μm ~ 36μm 범위인 것이 좋다. PET 필름의 두께가 10 μm 이하일 때는 필름 두께가 너무 얇아 레이저 주사 시 섬유와 붙는 단면적이 줄어들어 결합력 저하 문제 발생함을 확인 하였고, PET 필름 두께가 36 μm 이상일 때는 필름 두께가 두꺼워 레이저 주사 시 필름이 유연하지 못하고 뻣뻣하여 인접한 부직포와 접촉하여 결합하지 못하는 문제가 발생하고 특히 PET 필름 두께가 36um 이상에서는 필름의 강성이 높아서, 제품을 접었을 때 필름과 부직포 사이 접착부위가 벌어지는 문제가 발생하는 것을 확인하였기 때문이다.
즉, PET 필름의 두께에 대한 접착강도를 시험한 결과 아래와 같은 결과를 도출하였다(재생 PET 400GSM 기준, GSM은 단위면적당 중량, Gram/Square meter).
Figure 112019101211370-pat00001
[PET 부직포 중량]
PET 부직포는 재생 PET를 사용하며, 재생 PET의 단위 면적 당 중량은 100 GSM ~ 600 GSM (Gram/Square meter)인 것이 바람직하다. 테스트 결과, 중량 100 GSM 이하일 때는 보냉 성능 미비하며, 부직포 제조를 위한 방식인 니들 펀칭 제조가 어려운 단점이 있고, 중량 600 GSM 이상일 때는 부직포 섬유 쉬트가 너무 두꺼워져, 레이저가 주사되는 깊이가 상당히 깊어지기 때문에 균일한 커팅 및 합지가 어려워지는 문제가 발생한다. 즉, PET 필름이 PET 부직포 섬유 위쪽에 위치할 때는 너무 강한 레이저를 맞게 되어 오히려 결합력이 떨어지는 문제가 발생하고, PET 필름이 PET 부직포 섬유 아래쪽에 위치할 때는 너무 약한 레이저를 맞게 되어 결합력이 떨어지는 문제가 발생한다. 다시 말해, 100 GSM 이하에서는 단열 성능이 제대로 발휘되지 않고, 600 GSM 이상에서는 필름과 부직포간 접착력이 떨어지기 시작하는 것을 확인한 결과 본 발명에서는 재생 PET의 단위 면적 당 중량은 100 GSM ~ 600 GSM (Gram/Square meter)인 것이 바람직하다는 결론을 도출하였다.
이것은 아래와 같은 접착강도 테스트 결과에서 확인할 수 있었다(PET 필름 25um 기준).
Figure 112019101211370-pat00002
PET 부직포도 한 겹으로 될 수도 있고, 여러 겹을 겹쳐서 사용할 수도 있다(도 1 참조). 여러 겹을 겹쳐서 사용하는 경우에는 복수 층의 PET 부직포의 외측에 PET 필름이 배치되어 레이저에 의해 전체적으로 결합(합지)되는 것이며, 300 GSM 중량의 부직포를 2장 겹쳐서 사용하는 것은 600 GSM 부직포로 본다.
실시예 1 [PET 필름-PET 부직포 구조]
도 1은 본 발명에 따른 단열재의 소재인 PET 필름(10)과 PET 부직포(20)를 보여주며, 도 2은 본 발명에 따른 단열재를 제조하는 과정으로, PET 부직포와 PET 투명 필름을 겹쳐 놓은 상태에서 레이저장비(L)를 이용하여 가공을 하는 모습이다.
도 2에서 세로 선은 레이저에 의해 절단되는 절단선(22)이며, 상기 절단선(22)은 본 발명에 따른 단열재의 외곽선을 이루는 선으로, 절단 되면서 동시에 PET 부직포와 PET 필름이 레이저에 의해 합지되는 선이다. 도 2에서 도시된 가로선은 PET 부직포 표면에 레이저에 의해 형성된 접이선(25)이며 표면에 형성된 그루브이다. 접이선(25)은 본 발명의 단열재를 보냉 상자 내부에 넣기 위해서는 단열재를 특정 형태로 접어야 하는데, 이 접는 과정에서 접히는 모서리가 되는 선을 의미한다(도 7 참조).
도 3은 도 2의 과정을 거쳐서 제조된 본 발명에 따른 단열재(100)의 모습으로, 단열재의 면 중에서 PET 필름이 합지된 면의 모습이며, 도 4는 도 2의 과정을 거쳐서 제조된 본 발명에 따른 단열재의 모습으로, 단열재 면에서 PET 부직포가 합지된 면의 모습으로 도 4에서는 상기 도 2의 레이저장치에 의해 형성된 그루브 형태의 접이선(25)이 보이고 있다. 도 5는 도 4에 도시된 그루브 접이선(25)의 확대 사진이다. 이때, 레이저 조사과정에서 그루브를 너무 강하게 주면 뒤쪽에 있는 PET 필름이 손상되므로 그 강도를 적절히 조절하여야 한다.
본 발명에서는 PET 필름과 PET 부직포의 합지와 접이선 형성을 위해, 레이저의 강도는 10W ~ 1000W로 하도록 하였다. 레이저 강도가 10W보다 약하면 레이저를 천천히 이동시켜야 하는데 이것은 제조 효율이 좋지 않은 문제가 발생하고, 레이저 강도가 1000W 이상이면 PET 부직포 표면이 완전히 절단될 수 있어서 그루브 접이선 형성이 안 되기 때문이다.
삭제
즉, 본 발명은, PET 필름으로 이루어진 제1레이어와, 상기 제1레이어에 일면에 위치하며 PET 부직포로 이루어진 제2레이어에 레이저 조사를 통한 합지로 단열재를 제조하는 방법으로서, 상기 제1레이어 상측에 상기 제2레이어를 로딩하는 1단계; 및 상기 제2레이어 표면에 레이저를 조사하여 제1레이어와 제2레이어를 합지하면서 동시에 외곽을 절단하는 2단계;로 이루어지는, 보냉 용기용 단열재 제조방법이다. 상기 제2레이어 표면에 레이저를 조사하여 접이선 그루브를 형성하는 3단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 단열재(100)는 보냉 상자에 내장되어 보냉 상자 내외부의 단열 기능을 하게 되는데 이를 위하여 단열재는 다양한 방식으로 접어서 보냉 상자에 내장하게 된다. 도 6에서 도 8은 그 하나의 예로서 ㄷ 형상으로 접은 두 장의 단열재를 보냉 상자 내부에 배치하는 형태를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 단열재(100)를 ㄷ형태로 꺽은 이미지이며, 도 7은 도 6의 다른 쪽 모습이며, 레이저에 의해 형성된 그루브 접이선 보이고 있으며, 도 8은 본 발명에 따른 단열재 2장을 ㄷ형태로 접어서 종이상자의 벽체 내측에 배치한 모습이다. 도 6 내지 도 8은 ㄷ 형상의 두장의 단열재를 이용하여 육면체 보냉 상자 내부에 배치되는 구조이지만 ㄷ 형상이 아닌 다른 형태로 접어서 보냉 상자 내부에 배치할 수 있음은 물론이다.
실시예 2 [PET 필름-PET 부직포-PET 필름 구조]
이상 설명에서는 PET 부직포 한쪽에만 PET 필름이 배치되어 결합되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, PET 부직포를 기준으로 양쪽에 모두 PET 필름이 합지되도록 할 수도 있다. 즉, PET 부직포 양면에 필름이 위치한다는 것 외에는 기본적으로 위 실시예 1에서 설명한 바와 유사하다.
다만, PET 부직포에 그루브 접이선를 형성하는 과정에 필연적으로 PET 필름을 통과하여 레어저가 조사되어야 하므로 그루브가 형성되는 곳의 PET 필름은 레이저에 의해 뚫려서 개구가 생기게 된다. 그리고, 이 PET 필름의 개구 부분은 내부 PET 부직포와 합지되게 된다.
삭제
이 과정을 보면, PET 필름으로 이루어진 제1레이어; 상기 제1레이어에 상측에 위치하며, PET 부직포로 이루어진 제2레이어; 및 상기 제2레이어 상측에 위치하며, PET 필름으로 이루어진 제3레이어;를 합지하여 단열재를 제조하는 방법으로서, 상기 제3레이어 표면에 레이저를 조사하여 제1, 제2 및 제3레이어를 합지하면서 동시에 외곽을 절단하는 합지_절단 단계;를 포함하는, 보냉 용기용 단열재 제조방법이며, 상기 제3레이어 표면에 레이저를 조사하여, 제2레이어와 제3레이를 합지시키면서 동시에 상기 제2레이어에 그루브를 형성하는 합지_그루브 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 위 설명한 구조에서와 같이, PET 필름으로 밀폐구조를 구현하여 기체가 관통하거나 누설되는 것을 막아서 단열성능을 높인 것이며, 또한, PET 필름과 PET 부직포를 레이저를 이용하여 합지시키기 때문에 접착제 사용을 피할 수 있어서 사용 후 재활용이 가능한 단열재이며, 레이저를 활용하여 생산 효율을 높였다. 또한, 본 발명의 단열재를 레이저로 표면에 형성한 그루브를 따라 접어서(EX: ㄷ형상) 상자 내부에 배치하여 모서리 부분 열전달도 차단하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

  1. PET 제1필름의 상측에 PET 부직포를 로딩하는 제1단계;
    상기 PET 부직포 상측에 PET 제2필름을 로딩하는 제2단계;
    상기 PET 제2필름의 표면에 레이저를 조사하여, 상기 PET 제1필름과, PET 부직포와 PET 제2필름을 절단하면서 동시에 합지하는 제3단계;로 이루어지고,
    상기 PET 제1필름 및 PET 제2필름의 두께는 10μm ~ 36μm이고, 상기 PET 부직포의 단위 면적당 중량은 100 GSM ~ 600 GSM(Gram/Square meter)이고, 상기 레이저는 10W ~ 1000W의 강도로 조사되는 것을 특징으로 하는 보냉 용기용 단열재 제조방법.
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020190122592A 2019-03-06 2019-10-02 레이저를 사용한 pet 소재의 보냉 용기용 단열재 제조방법 KR102107425B1 (ko)

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