KR102505473B1

KR102505473B1 - 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법

Info

Publication number: KR102505473B1
Application number: KR1020210001883A
Authority: KR
Inventors: 서상천; 곽현주; 김흥수
Original assignee: 서상천
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2023-03-02
Also published as: KR20220099687A

Abstract

본 발명은 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생분해성 솜을 분쇄하는 솜분쇄단계, 상기 솜분쇄단계를 통해 분쇄된 솜의 뭉쳐진 부분을 풀어주는 균질화단계, 상기 균질화단계를 통해 균질화된 솜을 카딩기에 투입하고 카딩하는 카딩단계, 상기 카딩단계를 통해 카딩된 솜을 롤러콘을 이용하여 분리하는 분리단계, 상기 분리단계를 통해 분리된 솜을 결합한 후에 히팅롤러 사이로 통과시켜 열압착하는 열압착단계 및 상기 열압착단계를 통해 제조된 부직포를 컨베이어로 이송하면서 에어챔버를 통과시켜 냉각하는 냉각단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 마스크용 생분해성 부직포는 표면질감, 필터효과 및 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 생분해성을 나타내기 때문에 친환경적인 효과를 나타낸다.

Description

마스크용 생분해성 부직포의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF BIODEGRADABLE NONWOVEN FABRIC FOR MASK}

본 발명은 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면질감, 필터효과 및 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 생분해성을 나타내기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 마스크는 공기 중 미세물질을 차단하여 사람의 호흡기로 유입되는 것을 방지하는데 사용된다. 이러한 마스크는 용도에 따라 여러 형태로 분류되는데, 보건 마스크의 경우 세균이나 바이러스에 의한 감염을 막기위해 사용한다.

국내에서는 보건용 마스크를 미세먼지의 입자 크기 0.4마이크로미터를 여과하는 양에 따라 KF80, KF94, KF99 등급으로 분류하여 제조하고 있는데, 이러한 일회용 마스크는 부직포를 이용하여 제조하게 되며, 부직포는 방직, 제직이나 편성과정을 거치지 않고 기계적, 화학적 또는 열로 섬유 집합체를 접착하거나 엉키게 하여 만든 시트모양의 천으로서, 섬유가 평행, 경위 또는 부정 방향으로 배열된 얇은 펠트(felt) 모양의 웹을 접착제로 결합시킨다든가, 웹 안에 열가소성 섬유를 혼합하여 가열 가압 등의 방법으로 녹여서 결합시킨다.

최근 COVID-19의 재확산으로 인해 전서계적으로 마스크의 수요량이 폭발적으로 증가하고 있는데, 기존의 마스크용 부직포의 제조방법은 이러한 수요를 따라잡지 못해 마스크의 품귀현상과 가격상승을 유발하고 있다.

또한, 종래에는 마스크용 부직포는 용융점이 높은 섬유인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌(PE) 등이 주로 사용되고, 용융점이 낮은 섬유로는 폴리 프로필렌(PP)이 주로 사용되는데, 이러한 화학사의 경우 화학성분의 냄새와 인체에 유해한 성분이 방출될 수 있으며, 자연에서 생분해되는데 100년 이상의 시간이 소요되기 때문에 환경오염을 유발하는 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-1764269호(2017.07.27) 한국특허공개 제10-2020-0095272호(2020.08.10)

본 발명의 목적은 표면질감, 필터효과 및 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 생분해성을 나타내기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 생분해성 솜을 분쇄하는 솜분쇄단계, 상기 솜분쇄단계를 통해 분쇄된 솜의 뭉쳐진 부분을 풀어주는 균질화단계, 상기 균질화단계를 통해 균질화된 솜을 카딩기에 투입하고 카딩하는 카딩단계, 상기 카딩단계를 통해 카딩된 솜을 롤러콘을 이용하여 분리하는 분리단계, 상기 분리단계를 통해 분리된 솜을 결합한 후에 히팅롤러 사이로 통과시켜 열압착하는 열압착단계 및 상기 열압착단계를 통해 제조된 부직포를 컨베이어로 이송하면서 에어챔버를 통과시켜 냉각하는 냉각단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 생분해성 솜은 폴리락트산으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 카딩단계는 1.7 내지 2.0m/min의 공급속도로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 열압착공정은 150 내지 175℃의 온도에서 진행되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 히팅롤러는 평면롤과 오목롤이 마주보도록 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 냉각단계는 2 내지 9℃의 공기를 분사하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 에어챔버는 냉각된 공기를 분사하는 제1에어노즐과 제2에어노즐이 200mm간격으로 반복적으로 배치되며, 제1에어노즐은 0.3Φ의 노즐구멍을 통해 0.2 내지 0.5kgf/cm의 압력으로 냉각된 공기를 분사하고, 상기 제2에어노즐은 3Φ의 노즐구멍을 통해 0.2 내지 0.5kgf/cm의 압력으로 냉각된 공기를 분사하는 것으로 한다.

본 발명에 따른 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법은 표면질감, 필터효과 및 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 생분해성을 나타내기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 마스크용 생분해성 부직포를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 솜을 분쇄하는 분쇄장치를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 뭉친 솜을 풀어주는 균질화장치를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 카딩기를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 히팅롤러를 촬영하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법은 생분해성 솜을 분쇄하는 솜분쇄단계(S101), 상기 솜분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 솜의 뭉쳐진 부분을 풀어주는 균질화단계(S103), 상기 균질화단계(S103)를 통해 균질화된 솜을 카딩기에 투입하고 카딩하는 카딩단계(S105), 상기 카딩단계(S105)를 통해 카딩된 솜을 롤러콘을 이용하여 분리하는 분리단계(S107), 상기 분리단계(S107)를 통해 분리된 솜을 결합한 후에 히팅롤러 사이로 통과시켜 열압착하는 열압착단계(S109) 및 상기 열압착단계(S109)를 통해 제조된 부직포를 컨베이어로 이송하면서 에어챔버를 통과시켜 냉각하는 냉각단계(S111)로 이루어진다.

상기 솜분쇄단계(S101)는 생분해성 솜을 분쇄하는 단계로, 직경이 1.5 내지 4데니어인 솜을 아래 도 2에 나타낸 바와 같은 분쇄장치에 투입하고 0.1 내지 50 밀리미터의 길이로 분쇄하여 이루어지는데, 이때, 상기 생분해성 솜은 생분해성이 우수한 폴리락트산으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 균질화단계(S103)는 상기 솜분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 솜의 뭉쳐진 부분을 풀어주는 단계로, 상기 도 3에 나타낸 균질화장치에 분쇄된 솜을 투입하여 솜이 뭉쳐진 부분을 풀어내어 균질한 솜 분쇄물의 균질화도를 향상시키는 과정으로 이루어진다.

상기와 같은 과정을 통해 균질화된 솜은 면전체에 걸쳐 고른 물성을 나타내는 마스크용 부직포로 제조될 수 있다.

상기 카딩단계(S105)는 상기 균질화단계(S103)를 통해 균질화된 솜을 아래 도 4에 나타낸 바와 같은 카딩기에 투입하고 카딩하는 단계로, 상기 균질화단계(S103)를 통해 균질화된 솜을 카딩기에 투입하고, 카딩기의 입구에 공급롤러를 통해 균질화된 솜을 1.7 내지 2.0m/min의 공급속도로 연사하여 이루어지며, 연사된 솜은 메인 실린더에 도포되는 과정으로 이루어진다.

상기 분리단계(S107)는 상기 카딩단계(S105)를 통해 카딩되어 메인 실린더에 도포된 솜을 롤러콘을 사용하여 분리하는 단계로, 상기 카딩단계(S105)를 통해 카팅된 솜을 롤러콘을 이용하여 2개의 이송로로 나눠서 공급하는 과정으로 이루어진다.

상기와 같은 과정을 통해 2개의 이송로로 나눠서 공급된 솜은 상기 열압착단계(S109)에서 히팅롤러에 적용하기 전에 적층된 후에 히팅롤러를 통과하는 과정을 통해 결합되는데, 상기와 같이 2개의 이송로로 나워진 솜이 하나로 적층되어 열압착의 과정을 거치게 되면 솜의 밀도가 향상되어 우수한 필터효과를 나타내는 부직포를 제공할 수 있게 된다.

상기 열압착단계(S109)는 상기 분리단계(S107)를 통해 분리된 솜을 결합한 후에 히팅롤러 사이로 통과시켜 열압착하는 단계로, 상기 분리단계(S107)를 통해 분리된 솜을 적층한 후에 아래 도 5에 나타낸 히팅롤러를 150 내지 175℃의 온도로 가열한 상타에서 통과시켜 열압착하는 단계다.

이때, 상기 히팅롤러는 평면롤과 오목롤이 마주보도록 이루어지는 것이 바람직한데, 평면롤을 통해 열압착된 부분은 피부와 닿는 마스크의 내면으로 적용되어 우수한 표면질감을 나타내며, 상기 오목롤로 열압착된 부분은 엠보가 형성되어 부직포에 볼륨감을 부여하며, 부직포 내부에는 공간이 확보될 수 있도록 하여 부직포의 상품성과 필터효과를 향상시킨다.

이때, 상기 열압착롤은 스틸(Steel)로 제작하며 롤 내부에 히팅장치가 설치되어 온도를 조절할 수 있는데, 열압착롤의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하기 위해 롤러 내에 기름관을 통해 가열된 기름이 통과하는 방식으로 온도 편차에 의한 두께와 상·하 결합력 등을 균일하게 제어하여 균질한 품질의 부직포를 제조할 수 있다.

또한, 상기 열압착단계(S109)를 통해 제조되는 부직포가 40 내지 50g/m²의 면밀도를 나타낼 수 있도록, 평면롤과 오목롤 사이의 간격을 유지하는 것이 바람직하며, 상기 오목롤의 형상은 오목롤의 적용을 통해 형성되는 엠보가 우수한 형태안정성을 나타낼 수 있도록 격자형 다이아몬드의 형상이 적용되는 것이 바람직하다.

상기 냉각단계(S111)는 상기 열압착단계(S109)를 통해 제조된 부직포를 컨베이어로 이송하면서 에어챔버를 통과시켜 냉각하는 단계로, 상기 열압착단계(S109)를 통해 제조된 부직포는 격자형 다이아 몬드 형상의 오목롤을 통해 제조되기 때문에, 제조된 부직포를 바로 권취하게 되면 부직포에 존재하는 잔열에 의해 부직포 수축이나 변형이 발생되어 처음, 중간 및 내부의 조직이 균일하지 못하게 되는데, 이를 방지하기 위해 권취하기 전에 냉각과정을 진행하여 부직포에 존재하는 잔열을 제거해야 한다.

상기 냉각단계(S111)에서는 상기 열압착단계(S109)를 통해 제조된 부직포를 별도의 냉각시설로 이송시키지 않고, 열압착단계(S109)에서 사용되는 히팅롤러에 컨베이어를 연결하여 열압착된 부직포가 컨베이어를 통해 빠르게 에어챔버로 이송되어 냉각되기 때문에 부직포의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 에어챔버에서는 2 내지 9℃의 냉각된 공기를 분사하여 냉각과정을 진행하는데, 더욱 상세하게는 상기 에어챔버는 2 내지 9℃의 냉각된 공기를 분사하는 제1에어노즐과 제2에어노즐이 200mm간격을 두고 반복적으로 배치되며, 컨베이어에 놓여진 부직포는 컨베이어를 따라 이동하면서 제1에어노즐과 제2에어노즐을 통해 분사되는 냉각된 공기에 의해 교차적으로 노출되는 과정을 통해 냉각된다.

상기 제1에어노즐과 제2에어노즐에서 분사되는 냉각된 공기의 온도가 2℃ 미만이면 부직포가 급속하게 냉각되어 수축으로 인한 변형이 발생할 수 있으며, 상기 제1에어노즐과 제2에어노즐에서 분사되는 냉각된 공기의 온도가 9℃를 초과하게 되면 냉각과정의 효율성이 저하될 수 있다.

이때, 상기 제1에어노즐은 0.3Φ의 노즐구멍을 통해 0.2 내지 0.5kgf/cm의 압력으로 냉각된 공기를 분사하고, 상기 제2에어노즐은 3Φ의 노즐구멍을 통해 0.2 내지 0.5kgf/cm의 압력으로 냉각된 공기를 분사하는데, 제1에어노즐은 노즐의 구멍이 작기 때문에 냉각된 공기가 빠르게 분사되고, 제2에어노즐은 제1에어노즐에 비해 노즐구멍이 크게 때문에 냉각된 공기게 느리게 적용되는데, 이와 같이 냉각된 공기가 빠르고 느리게 분사되는 에어챔버는 부직포에 형성되어 있는 엠보의 형태를 훼손하지 않으면서 부직포를 빠르게 냉각할 수 있다.

또한, 상기 제1에어노즐과 제2에어노즐은 부직포의 면적에 따라 다수개가 일렬로 설치될 수 있는데, 이때, 제1에어노즐간의 간격은 20 내지 30 밀리미터로 설치되는 것이 바람직하며, 제2에어노즐간의 간격도 20 내지 30 밀리미터의 간격으로 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 20 내지 30 밀리미터의 간격으로 제1에어노즐이나 제2에어노즐이 설치되면 면적이 넓은 부직포라고 하더라도 부직포의 표면에 냉각된 공기가 고르게 분사될 수 있기 때문에, 냉각단계(S111)의 효율성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법은 표면질감, 필터효과 및 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 생분해성을 나타내기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 마스크용 생분해성 부직포를 제공한다.

S101 ; 솜분쇄단계
S103 ; 균질화단계
S105 ; 카딩단계
S107 ; 분리단계
S109 ; 열압착단계
S111 ; 냉각단계

Claims

생분해성 솜을 분쇄하는 솜분쇄단계;
상기 솜분쇄단계를 통해 분쇄된 솜의 뭉쳐진 부분을 풀어주는 균질화단계;
상기 균질화단계를 통해 균질화된 솜을 카딩기에 투입하고 카딩하는 카딩단계;
상기 카딩단계를 통해 카딩된 솜을 롤러콘을 이용하여 분리하는 분리단계;
상기 분리단계를 통해 분리된 솜을 결합한 후에 히팅롤러 사이로 통과시켜 열압착하는 열압착단계; 및
상기 열압착단계를 통해 제조된 부직포를 컨베이어로 이송하면서 에어챔버를 통과시켜 냉각하는 냉각단계;로 이루어지며,
상기 에어챔버는 냉각된 공기를 분사하는 제1에어노즐과 제2에어노즐이 200mm간격으로 반복적으로 배치되고,
제1에어노즐은 0.3Φ의 노즐구멍을 통해 0.2 내지 0.5kgf/cm의 압력으로 냉각된 공기를 분사하며,
상기 제2에어노즐은 3Φ의 노즐구멍을 통해 0.2 내지 0.5kgf/cm의 압력으로 냉각된 공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 생분해성 솜은 폴리락트산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 카딩단계는 1.7 내지 2.0m/min의 공급속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 열압착단계는 150 내지 175℃의 온도에서 진행되는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 히팅롤러는 평면롤과 오목롤이 마주보도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각단계는 2 내지 9℃의 냉각된 공기를 분사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크용 생분해성 부직포의 제조방법.
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