KR102199512B1 - 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치 - Google Patents

진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치는 다공성 기재의 오픈 셀(open cell) 구조 기공 내부에 기공 폐쇄없이 함침용 기능성 물질이 배치되도록 하여 다공성 기재의 높은 통기성이 유지될 수 있고, 함침용 기능성 물질이 다공성 기재 내부에만 배치되도록 함으로써 다공성 기재 표면의 접착성이 향상되어 타요소의 표면 접착이 원활해지며, 아쿠아젤, PCM(Phase Change Material) 등의 온도조절 소재를 함침용 기능성 물질로 사용하게 될 시 온도조절 소재의 기능성이 극대화되는 기술적 특징을 갖는다.

Description

진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치{Functional materials with vacuum impregnation component, manufacturing method thereof and manufacturing machine}
본 발명은 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 다공성 기재의 오픈 셀(open cell) 구조 기공 내부에 기공 폐쇄없이 함침용 기능성 물질이 배치되어 다공성 기재의 높은 통기성이 유지될 수 있고, 함침용 기능성 물질이 다공성 기재 내부에만 배치되면서 다공성 기재 표면의 접착성이 향상되어 타요소의 표면 접착이 원활해지며, 아쿠아젤, PCM(Phase Change Material) 등의 온도조절 소재를 함침용 기능성 물질로 사용하게 될 시 온도조절 소재의 기능성이 극대화되는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치에 관한 것이다.
상변화물질(PCM:Phase Change Material)은 물질이 갖고 있는 잠열의 흡수 또는 방출 효과를 이용하여 에너지를 저장하거나 온도를 일정하게 유지하는 목적으로 사용되는 물질을 말한다. 여기서 잠열이란, 물질이 상변화 될 때 즉, 고체에서 액체 또는 액체에서 고체, 액체에서 기체 또는 기체에서 액체로 변할 때에, 같은 온도에서 흡수하거나 방출하는 열을 의미하는 것으로서, 잠열은 현열 즉 상변화가 일어나지 않은 상태에서의 흡수 또는 방출되는 열의 양보다 매우 크다. 이에 따라 상변화물질을 각종 제품에 적용하는 기술들이 개발되고 있는데, 이와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0823613호 "상변화물질을 포함한 인조피혁을 이용한 시트", 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0080629호 "상변화물질과 항균제를 함유하는 탄성부직포를 이용한 기능성 인솔 및 그 제조방법" 등이 안출되어 있다.
상기 "상변화물질을 포함한 인조피혁을 이용한 시트"는 복수 종류의 상변화물질이 마이크로캡슐에 독립적으로 채워진 상태로 기지에 내재되거나, 복수 종류의 상변화물질이 다공체들에 독립적으로 침추된 상태로 기지에 내재되는 기술구성을 제안하고 있고, 상기 "상변화물질과 항균제를 함유하는 탄성부직포를 이용한 기능성 인솔 및 그 제조방법"은 상변화물질(PCM: Phase Change Materials)과 항균제를 함유하는 마이크로캡슐이 부착된 탄성부직포에 대한 기술구성을 제안하고 있다.
이와 같이 종래 PCM 적용기술의 경우, 마이크로캡슐을 사용하는 것임에 따라 PCM이 적용된 소재의 통기성이 떨어지는 단점이 있었으며, 제조공정이 번거롭고 복잡해지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0823613호 "상변화물질을 포함한 인조피혁을 이용한 시트" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0080629호 "상변화물질과 항균제를 함유하는 탄성부직포를 이용한 기능성 인솔 및 그 제조방법"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 함침용 기능성물질을 감압에 의해 다공성 기재 내부로 침투시키는 진공함침기술을 적용함으로써 다공성 기재의 오픈 셀(open cell) 구조 기공 내부에 기공 폐쇄없이 함침용 기능성물질이 배치되어 다공성 기재의 높은 통기성이 유지되면서도 함침용 기능성물질에 의한 특정기능도 원활하게 발현될 수 있도록 하는 새로운 형태의 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 함침용 기능성물질이 다공성 기재 표면으로 분사되어 분산배치되도록 하는 동시에 다공성 기재에 설정크기의 진공압이 부과되도록 함으로써 함침용 기능성 물질이 다공성 기재 내부에만 배치될 수 있어 다공성 기재 표면의 접착성이 향상되고, 이에 따라 타요소의 표면 접착이 원활해지는 새로운 형태의 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명은 아쿠아젤, PCM(Phase Change Material) 등의 온도조절 소재를 함침용 기능성 물질로 사용하고, 폴리우레탄 폼과 같은 폼(foam) 성형체를 다공성 기재로 사용하게 될 시 온도조절 소재의 기능성이 극대화될 수 있는 새로운 형태의 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 오픈셀(open cell) 구조의 기공(111)이 형성되어 있는 다공성 기재(110); 진공함침에 의해 기공 폐쇄없이 상기 기공(111) 내부에 배치되고, 물질특성에 따른 기능을 수행하는 함침용 기능성물질(120);을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재에서 상기 함침용 기능성물질(120)은 상기 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되어 있는 기공(111)을 둘러싸는 내주면에 부착되어 상기 기공(111)에 공기와 물이 통과할 수 있는 유로(112)가 형성되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재에서 상기 다공성 기재(110)는 폴리우레탄 폼을 포함하는 폼(foam) 성형체, 스폰지, 부직포 군 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재에서 상기 함침용 기능성물질(120)은 아쿠아젤, PCM을 포함하는 온도조절 소재일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 오픈셀(open cell) 구조의 기공(111)이 형성되어 있는 다공성 기재(110)가 배치되는 다공성 기재 배치단계; 입상체와 액상체 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 함침용 기능성물질(120)을 상기 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사시키는 함침용 기능성물질 분사단계; 상기 다공성 기재(110)의 하부표면에 설정크기의 진공압이 부여되면서 상기 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사되어 분산배치되는 상기 함침용 기능성물질(120)이 상기 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되는 기공(111)으로 침투하고, 기공(111)으로 침투한 상기 함침용 기능성물질(120)이 기공 폐쇄없이 상기 기공(111) 내부에 배치되는 기능성물질 진공함침단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법에서 상기 함침용 기능성물질 분사단계의 함침용 기능성물질 분사와 기능성물질 진공함침단계의 진공압 부여가 동시에 수행될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법에서 상기 함침용 기능성물질 분사단계는 함침용 기능성물질(120)이 다공성 기재(110) 상부표면의 폭방향(w) 배치되는 기능성물질 분사기(224)가 설정속도로 길이방향으로 전진이동하면서 함침용 기능성물질(120)을 분사하도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법에서 상기 기능성물질 진공함침단계는 다공성 기재(110) 하부표면의 폭방향(w) 배치되는 진공함침장치(230)에 의해 폭방향 전체부위에서 동시적으로 함침용 기능성물질(120)이 진공함침되도록 할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명은 설정높이로 설치되고, 상부프레임(211)의 개방면에 다공성 기재(110)가 수평하게 배치 고정되는 고정테이블(210); 상기 고정테이블(210)에 이동가능하게 고정되고, 상기 상부프레임(211)으로부터 상측으로 이격된 위치에 상기 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되는 분사장치 본체(222)가 설정속도로 길이방향으로 전진이동하면서 함침용 기능성물질(120)을 상기 다공성 기재(110)의 상부표면으로 분사시키는 함침용 기능성물질 분사장치(220); 상기 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면 하부에 형성되어 진공압을 발생시키고, 상기 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되어 폭방향 전체부위에서 동시적으로 함침용 기능성물질(120)을 진공함침시키는 진공함침장치(230); 및 상기 함침용 기능성물질 분사장치(220)와 진공함침장치(230)의 동작을 제어하는 컨트롤러(240);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치에서 상기 함침용 기능성물질 분사장치(220)는, 상기 고정테이블(210)의 상부프레임(211) 폭방향 좌우측에 배치되는 한쌍의 이송레일(221); 상기 상부프레임(211)으로부터 상측으로 이격된 위치에 상기 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되고, 상기 이송레일(221)을 따라 상기 고정테이블(210)의 길이방향으로 이동하는 분사장치 본체(222); 상기 분사장치 본체(222) 하부에 배치되어 상기 다공성 기재(110) 표면으로 상기 함침용 기능성물질(120)을 분사시키는 복수의 분사노즐(223);을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치에서 상기 진공함침장치(230)는, 상기 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면과 연통되고, 상기 개방면의 폭방향(w)과 길이방향(d)으로 하나 이상의 행과 열을 이루며 배치되는 진공흡입용 호퍼(231); 상기 진공흡입용 호퍼(231)의 하단부에 연결되고, 진공압을 발생시키는 진공펌프(232);를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치에서 상기 진공함침장치(230)는 길이방향으로 전진이동하는 상기 분사장치 본체(222)의 현재 위치에 맞추어진 부위에 진공압을 형성시킬 수 있다.
본 발명에 의한 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치에 의하면, 함침용 기능성물질을 감압에 의해 다공성 기재 내부로 침투시키는 진공함침으로 기능성 소재를 제조하게 되므로, 다공성 기재의 오픈 셀(open cell) 구조 기공 내부에 기공 폐쇄없이 함침용 기능성 물질이 배치되어 다공성 기재의 높은 통기성이 유지되면서도 함침용 기능성물질에 의한 특정기능도 원활하게 발현되는 기술적 효과를 갖는다. 또한 본 발명에 의한 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치에 의하면, 함침용 기능성물질이 다공성 기재 표면으로 분사되어 분산배치되는 동시에 다공성 기재에 설정크기의 진공압이 부과되면서 기능성 소재가 제조되므로, 함침용 기능성 물질이 다공성 기재 내부에만 배치되면서 다공성 기재 표면의 접착성이 향상되고, 타요소의 표면 접착이 원활해지는 기술적 효과가 있다. 그리고 본 발명의 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치가 아쿠아젤, PCM(Phase Change Material) 등의 온도조절 소재를 함침용 기능성 물질로 사용하고, 폴리우레탄 폼과 같은 폼(foam) 성형체를 다공성 기재로 사용하는 기능성 소재에 적용될 시 온도조절 소재의 기능성이 극대화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 구성 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 기재의 내부 기공 상세 구성도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법의 순서 블록도;
도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법을 보여주기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 함침용 기능성물질 분사단계에서 사용되는 아쿠아젤/PCM의 제작 순서도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 함침용 기능성물질 분사단계에서 기능성물질 분사기에 의한 함침용 기능성물질 분사 예시도;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기능성물질 진공함침단계에서 진공함침장치에 의한 함침용 기능성물질의 진공함침 예시도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기능성물질 진공함침단계를 통해 다공성 기재 내부에만 함침용 기능성물질이 배치되는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 내부 깊이별 함침용 기능성물질 밀도 분포 특성을 보여주기 위한 도면;
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재에 대한 공기투과 테스트 결과를 보여주기 위한 도면;
도 13 내지 도 15는 복수의 진공흡입용 호퍼를 갖는 본 발명~의 실시예에 따른 기능성 물질 진공함침형 기능성 소재 제조장치를 보여주기 위한 도면;
도 16은 단일한 진공흡입용 호퍼를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 물질 진공함침형 기능성 소재 제조장치를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 16에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 다공성 기재, 폴리우레탄 폼(PU FOAM), 오픈 셀(open cell) 구조, 스폰지, 부직포, 아쿠아젤, PCM(Phase Change Material), 온도조절 소재, 냉감 소재, 진공함침, 진공압, 분사노즐, 호퍼, 진공펌프 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재(100)는 도 1에서와 같이 다공성 기재(110)와 함침용 기능성물질(120)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
다공성 기재(110)는 오픈셀(open cell) 구조의 기공(111)이 형성되어 있는 것으로, 다공성 기재(110)로는 폴리우레탄 폼을 포함하는 폼(foam) 성형체, 스폰지, 부직포 등이 사용될 수 있다.
함침용 기능성물질(120)은 진공함침에 의해 기공 폐쇄없이 기공(111) 내부에 배치되는 것으로, 물질특성에 따른 기능을 수행하게 된다. 함침용 기능성물질(120)로는 아쿠아젤, PCM 등의 온도조절 소재나 냉감 소재가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 함침용 기능성물질(120)은 도 2에서와 같이 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되어 있는 기공(111)을 둘러싸는 내주면에 부착되어 기공(111)에 공기와 물이 통과할 수 있는 유로(112)가 형성되도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법은 도 3과 도 4에서와 같이 다공성 기재 배치단계, 함침용 기능성물질 분사단계, 기능성물질 진공함침단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.
다공성 기재 배치단계는 도 4의 (a)에서와 같이 오픈셀(open cell) 구조의 기공(111)이 형성되어 있는 다공성 기재(110)가 배치되는 단계이다.
함침용 기능성물질 분사단계는 입상체나 액상체로 이루어진 함침용 기능성물질(120)을 도 4의 (b)에서와 같이 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사시키는 단계이다. 함침용 기능성물질 분사단계는 도 5에서와 같이 고체상의 아쿠아젤이나 PCM 등의 기능성물질을 융해한 후 희석시킨 액상의 아쿠아젤이나 PCM 등의 기능성물질을 분사시키게 된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 함침용 기능성물질 분사단계는 도 6에서와 같이 다공성 기재(110) 상부표면의 폭방향(w) 배치되는 기능성물질 분사기(224)가 설정속도로 길이방향으로 전진이동하면서 함침용 기능성물질(120)을 분사하도록 한다. 이를 통해 함침용 기능성물질(120)은 다공성 기재(110) 상부표면의 폭방향(w)으로 균일하게 분산되어 특정 부위에 함침용 기능성물질(120)이 집중되는 것이 방지된다. 여기서 기능성물질 분사기(224)는 후술(後述)할 함침용 기능성물질 분사장치(220)의 분사장치 본체(222)와 복수의 분사노즐(223)을 지칭한다.
기능성물질 진공함침단계는 도 4의 (c)에서와 같이 다공성 기재(110)의 하부표면에 설정크기의 진공압이 부여되면서 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사되어 분산배치되는 함침용 기능성물질(120)이 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되는 기공(111)으로 침투하고, 기공(111)으로 침투한 함침용 기능성물질(120)이 기공 폐쇄없이 기공(111) 내부에 배치되는 단계이다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 기능성 물질 진공함침단계는 도 7에서와 같이 다공성 기재(110) 하부표면의 폭방향(w) 배치되는 진공함침장치(230)에 의해 폭방향 전체부위에서 동시적으로 함침용 기능성물질(120)이 진공함침되도록 한다. 이를 통해 함침용 기능성물질(120)은 다공성 기재(110) 내부의 기공(111)에 균일하게 분산되어 진공함침되고, 특정 부위에 함침용 기능성물질(120)이 집중되는 것이 방지된다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법에서는 함침용 기능성물질 분사단계의 함침용 기능성물질 분사와 기능성물질 진공함침단계의 진공압 부여가 동시에 수행되는데, 이를 통해 도 8에서와 같이 다공성 기재(110) 표면에 함침용 기능성물질(120)이 분포되는 것이 방지되는 한편, 다공성 기재(110) 표면 아래의 내부 기공(111)에만 함침용 기능성물질(120)이 배치된다. 이에 따라 다공성 기재(110) 표면의 접착성이 향상되어 핫멜트와 같은 접착물질 없이도 표면에서의 각종 물질 접착이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법의 적용시 공정특성에 의해 도 9에서와 같이 다공성 기재(110) 내부로 진공함침된 함침용 기능성물질(120)의 내부 깊이별 밀도 분포가 다공성 기재(110) 표면의 경사도 분포에 대응하게 된다.
한편 상기와 같은 본 발명에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재에 대한 공기투과 테스트를 한국의류시험연구원에 의뢰하였으며, PCM이 50% 용해된 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110)에 진공함침시킨 시료(시료1, 시료2), PCM이 100% 용해된 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110)에 진공함침시킨 시료(시료3, 시료4), PCM이 50% 용해된 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110) 표면에 코팅시킨 시료(시료5), PCM이 100% 용해된 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110) 표면에 코팅시킨 시료(시료6)를 도 10에서와 같이 구비하여 공기투과 테스트를 수행한 결과는 도 11과 도 12에 도시되어 있다. 시료 1과 시료 3은 10초간 진공함침을 수행한 것이며, 시료 2와 시료 4는 60초간 진공함침을 수행한 것이다.
이와 같은 공기투과 테스트를 통해 PCM이 100% 용해된 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110)에 진공함침시킨 경우 기존의 코팅 방법에 비해 24%의 공기투과성이 향상되었음을 확인할 수 있고, PCM이 500% 용해된 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110)에 진공함침시킨 경우 저점도로 인하여 10초간 진공함침시킨 것이 공기투과성이 우수하고, 기존의 코팅 방법에 비해 22%의 공기투과성이 향상되었음을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치(200)는 도 13 내지 도 16에서와 같이 고정테이블(210), 함침용 기능성물질 분사장치(220), 진공함침장치(230), 컨트롤러(240)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
고정테이블(210)은 설정높이로 설치되는 것으로, 상부프레임(211)의 개방면에 다공성 기재(110)가 수평하게 배치 고정된다. 본 발명의 실시예에 따른 고정테이블(210)은 하부에 수평하게 배치되는 베이스 프레임(212) 저면에 바퀴(213)가 장착되어 이동이 가능하도록 하고, 베이스 프레임(212)의 상면 가장자리 부위에 복수의 지지대(214)가 수직으로 배치되어 복수의 지지대(214)에 의해 상부프레임(211)이 지지고정되도록 한다.
함침용 기능성물질 분사장치(220)는 고정테이블(210)에 이동가능하게 고정되는 것으로, 상부프레임(211)으로부터 상측으로 이격된 위치에 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되는 분사장치 본체(222)가 설정속도로 길이방향으로 전진이동하면서 함침용 기능성물질(120)을 다공성 기재(110)의 상부표면으로 분사시키게 된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 함침용 기능성물질 분사장치(220)는 한쌍의 이송레일(221), 분사장치 본체(222), 복수의 분사노즐(223)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
한쌍의 이송레일(221)은 고정테이블(210)의 상부프레임(211) 폭방향 좌우측에 배치된다.
분사장치 본체(222)는 상부프레임(211)으로부터 상측으로 이격된 위치에 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되는 것으로, 이송레일(221)을 따라 고정테이블(210)의 길이방향으로 이동하게 된다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 분사장치 본체(222)는 이송레일(221)에 각각 장착되어 슬라이딩 이동하게 되는 한쌍의 슬라이딩 이동블록(2221), 각 슬라이딩 이동블록(2221) 상면에 수직으로 세워지는 한쌍의 수직프레임(2222), 한쌍의 수직프레임(2222)에 양단부위가 연결되는 수평프레임(2223)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 그리고 분사장치 본체(222)의 수평프레임(2223)에 복수의 분사노즐(223)이 고정된다.
복수의 분사노즐(223)은 분사장치 본체(222) 하부에 배치되어 다공성 기재(110) 표면으로 함침용 기능성물질(120)을 분사시키는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 분사노즐(223)은 분사장치 본체(222)의 수평프레임(2223) 전면에 출구가 아래를 향하도록 배치된다.
진공함침장치(230)는 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면 하부에 형성되어 진공압을 발생시키는 것으로, 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되어 폭방향 전체부위에서 동시적으로 함침용 기능성물질(120)을 진공함침시키게 된다.
이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 진공함침장치(230)는 진공흡입용 호퍼(231), 진공펌프(232)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
진공흡입용 호퍼(231)는 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면과 연통되는 것으로, 개방면의 폭방향(w)과 길이방향(d)으로 하나 이상의 행과 열을 이루며 배치된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 진공흡입용 호퍼(231)는 도 13 내지 도 15에서와 같이 복수 행과 복수 열로 배치된다. 이를 통해 길이방향으로 전진이동하는 분사장치 본체(222)의 현재 위치에 맞추어진 부위에 진공압을 형성시킬 수 있게 된다.
이와 달리 도 16에서와 같이 단일한 진공흡입용 호퍼(231)가 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면과 연통되게 설치될 수도 있다. 이와 같이 단일한 진공흡입용 호퍼(231)가 설치될 경우, 길이방향으로 이격된 위치에 복수의 진공펌프(232)를 각각 연결시켜 각 진공펌프(232)의 동작을 제어함으로써 길이방향으로 전진이동하는 분사장치 본체(222)의 현재 위치에 맞추어진 부위에 진공압을 형성시키게 된다.
진공펌프(232)는 진공흡입용 호퍼(231)의 하단부에 연결되는 것으로, 진공압을 발생시켜 진공흡입용 호퍼(231)로 전달한다. 진공흡입용 호퍼(231)가 도 9 내지 도 11에서와 같이 복수 행과 복수 열로 배치될 경우, 폭방향으로 단일한 행에 배치되어 있는 진공흡입용 호퍼(231)는 복수의 파이프(233)와 덕트(234)를 통해 하나의 진공펌프(232)에 연결될 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 진공흡입용 호퍼(231)는 서로 이웃하는 2개의 행에 배치되어 있는 진공흡입용 호퍼(231)가 복수의 파이프(233)와 덕트(234)를 통해 하나의 진공펌프(232)에 연결된다. 이와 달리 도 16에서와 같이 단일한 진공흡입용 호퍼(231)가 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면과 연통되게 설치될 경우 단일한 진공흡입용 호퍼(231)의 길이방향으로 이격된 위치에 복수의 진공펌프(232)가 연결된다.
이와 같은 진공펌프(232)의 배치구성을 통해 본 발명의 실시예에 따른 진공함침장치(230)는 길이방향으로 전진이동하는 분사장치 본체(222)의 현재 위치에 맞추어진 부위에 진공압을 형성시킬 수 있게 된다.
컨트롤러(240)는 함침용 기능성물질 분사장치(220)와 진공함침장치(230)의 동작을 제어하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치는 함침용 기능성물질(120)을 감압에 의해 다공성 기재(110)의 내부로 침투시키는 진공함침기술을 적용하므로, 다공성 기재(110)의 오픈 셀(open cell) 구조 기공(111) 내부에 기공 폐쇄없이 함침용 기능성물질(120)이 배치되어 다공성 기재(110)의 높은 통기성이 유지되면서도 함침용 기능성물질(120)에 의한 특정기능도 원활하게 발현될 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치는 함침용 기능성물질(120)이 다공성 기재(110)의 표면으로 분사되어 분산배치되도록 하는 동시에 다공성 기재(110)에 설정크기의 진공압이 부과되도록 하므로, 함침용 기능성물질(120)이 다공성 기재(110)의 내부에만 배치될 수 있어 다공성 기재(110) 표면의 접착성이 향상되고, 이에 따라 타요소의 표면 접착이 원활해지게 된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치에서 아쿠아젤, PCM(Phase Change Material) 등의 온도조절 소재를 함침용 기능성물질(120)로 사용하고, 폴리우레탄 폼과 같은 폼(foam) 성형체를 다공성 기재(110)로 사용하게 될 경우, 온도조절 소재의 기능성이 극대화될 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 기능성 물질 진공함침형 기능성 소재
110 : 다공성 기재
111 : 기공
112 : 유로
120 : 함침용 기능성 물질
200 : 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치
210 : 고정테이블
211 : 상부프레임
212 : 베이스 프레임
213 : 바퀴
214 : 지지대
220 : 함침용 기능성물질 분사장치
221 : 이송레일
222 : 분사장치 본체
2221 : 슬라이딩 이동블록
2222 : 수직프레임
2223 : 수평프레임
223 : 분사노즐
224 : 기능성물질 분사기
230 : 진공함침장치
231 : 진공흡입용 호퍼
232 : 진공펌프
233 : 파이프
234 : 덕트
240 : 컨트롤러

Claims (12)

  1. 폴리우레탄 폼을 포함하는 폼(foam) 성형체, 스폰지, 부직포 군 중에서 선택된 어느 하나이고, 오픈셀(open cell) 구조의 기공(111)이 형성되어 있는 다공성 기재(110);
    상기 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사되는 동시에 상기 다공성 기재(110)의 하부표면에 부여된 설정크기의 진공압에 의한 진공함침으로 기공 폐쇄없이 상기 기공(111) 내부에 배치되고, 아쿠아젤과 PCM 중에서 선택된 어느 하나인 온도조절 소재로 이루어지는 함침용 기능성물질(120);을 포함하는 구성으로 이루어지고,
    상기 함침용 기능성물질(120)은 상기 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되어 있는 기공(111)을 둘러싸는 내주면에 부착되어 상기 기공(111)에 공기와 물이 통과할 수 있는 유로(112)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 오픈셀(open cell) 구조의 기공(111)이 형성되어 있는 다공성 기재(110)가 배치되되, 상기 다공성 기재(110)는 폴리우레탄 폼을 포함하는 폼(foam) 성형체, 스폰지, 부직포 군 중에서 선택된 어느 하나인 다공성 기재 배치단계;
    입상체와 액상체 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 함침용 기능성물질(120)을 상기 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사시키되, 아쿠아젤과 PCM 중에서 선택된 어느 하나인 온도조절 소재로 이루어지는 상기 함침용 기능성물질(120)이 다공성 기재(110) 상부표면의 폭방향(w) 배치되는 기능성물질 분사기(224)가 설정속도로 길이방향으로 전진이동하면서 함침용 기능성물질(120)을 분사하도록 하는 함침용 기능성물질 분사단계;
    상기 다공성 기재(110)의 하부표면에 설정크기의 진공압이 부여되면서 상기 다공성 기재(110) 상부표면으로 분사되어 분산배치되는 상기 함침용 기능성물질(120)이 상기 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되는 기공(111)으로 침투하고, 기공(111)으로 침투한 상기 함침용 기능성물질(120)이 기공 폐쇄없이 상기 기공(111) 내부에 배치되되, 상기 다공성 기재(110) 하부표면의 폭방향(w) 배치되는 진공함침장치(230)에 의해 폭방향 전체부위에서 동시적으로 함침용 기능성물질(120)이 진공함침되도록 하는 기능성물질 진공함침단계;를 포함하고,
    상기 함침용 기능성물질 분사단계의 함침용 기능성물질 분사와 기능성물질 진공함침단계의 진공압 부여가 동시에 수행되면서 상기 함침용 기능성물질(120)은 상기 다공성 기재(110) 표면 아래측에 배치되어 있는 기공(111)을 둘러싸는 내주면에 부착되어 상기 기공(111)에 공기와 물이 통과할 수 있는 유로(112)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 설정높이로 설치되고, 상부프레임(211)의 개방면에 다공성 기재(110)가 수평하게 배치 고정되는 고정테이블(210);
    상기 고정테이블(210)에 이동가능하게 고정되고, 상기 상부프레임(211)으로부터 상측으로 이격된 위치에 상기 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되는 분사장치 본체(222)가 설정속도로 길이방향으로 전진이동하면서 함침용 기능성물질(120)을 상기 다공성 기재(110)의 상부표면으로 분사시키는 함침용 기능성물질 분사장치(220);
    상기 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면 하부에 형성되어 진공압을 발생시키고, 상기 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되어 폭방향 전체부위에서 동시적으로 함침용 기능성물질(120)을 진공함침시키는 진공함침장치(230); 및
    상기 함침용 기능성물질 분사장치(220)와 진공함침장치(230)의 동작을 제어하는 컨트롤러(240);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 함침용 기능성물질 분사장치(220)는,
    상기 고정테이블(210)의 상부프레임(211) 폭방향 좌우측에 배치되는 한쌍의 이송레일(221);
    상기 상부프레임(211)으로부터 상측으로 이격된 위치에 상기 고정테이블(210)의 폭방향(w)으로 배치되고, 상기 이송레일(221)을 따라 상기 고정테이블(210)의 길이방향으로 이동하는 분사장치 본체(222);
    상기 분사장치 본체(222) 하부에 배치되어 상기 다공성 기재(110) 표면으로 상기 함침용 기능성물질(120)을 분사시키는 복수의 분사노즐(223);을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 진공함침장치(230)는,
    상기 고정테이블(210)의 상부프레임(211)의 개방면과 연통되고, 상기 개방면의 폭방향(w)과 길이방향(d)으로 하나 이상의 행과 열을 이루며 배치되는 진공흡입용 호퍼(231);
    상기 진공흡입용 호퍼(231)의 하단부에 연결되고, 진공압을 발생시키는 진공펌프(232);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 물질 진공함침형 기능성 소재 제조장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 진공함침장치(230)는 길이방향으로 전진이동하는 상기 분사장치 본체(222)의 현재 위치에 맞추어진 부위에 진공압을 형성시키는 것을 특징으로 하는 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재 제조장치.
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