KR19990081750A - 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents
수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조방법 및 그 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따라 음양각이 견고하고 뚜렷하게 형성된 무공해 수성타잎 엠보싱 발포벽지가 제공된다. 본 발명 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조는 발포와 엠보싱이 동시에 일어나도록 하는 새로운 구조의 제조장치에 의해 달성된다. 본 발명의 제조장치는, 원단공급부인 언와인더(11)와 공급된 원단의 테두리를 맞추어 주기 위한 엣지파워컨트롤러(16), 공급되는 원단의 장력을 유지하기 위한 인휘딩(12), 상,하 2개의 히터로 구성된 전기로(13), 전기로(13)의 출구와 마주하여 상, 하로 배치된 엠보싱로울러(14)와 고무로울러(15), 상기 고무로울러(15)를 지지하기 위한 보조로울러(16), 냉각로울러(17) 및 제품의 테두리 컷터인 슬리터(18)와 최종 제품의 장력을 유지하기 위한 아웃휘딩(19) 등으로 구성되어 있으며, 상기 제조장치의 엠보싱로울러(14)와 고무로울러(15)는 상, 하단 2단으로 배치함으로써 엠보싱과 발포가 동시에 이루어지도록 되어 있다.
Description
본 발명은 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 입체무늬가 뚜렷하고 표면이 견고한 엠보싱무늬를 갖는 무공해 수성타잎 엠보싱 발포벽지를 제조하는 방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
현대사회에서 화학물질들은 모든 산업분야에 유용하게 사용되고 있지만, 일부 유해한 성분이 자연과 인간의 건강에 미치는 영향은 심각한 수준에 이르고 있다. 그래서 이제 환경문제는 어느 한 산업, 혹은 어느 한 국가만의 문제가 아닌 세계적인 공통의 문제로 대두되고 있는 것이다.
현재 생산되고 있는 종래기술의 비닐발포벽지는 원지에 PVC졸을 도포하고 발포시켜 제조하는데, 발포원의 주성분은 PVC와 DOP 그리고 유기발포제로 그 전형적인 구성비율은 PVC 100중량부에 DOP 70중량부와 안정제 및 발포제 각 3∼5중량부로 구성된다.
종래 비닐발포벽지의 제조공정을 도 1에 의거 설명하면, 코팅조성물을 공지의 코타방식에 의해 벽지원지에 도포하여 100∼150℃의 열함을 통과시켜 고착화 하고 냉각시킨 다음 일단 롤에 감아서 인쇄원단을 만들고, 이를 다시 언와인딩기(unwinding)(01)에 걸어서 인쇄공정과 발포 및 엠보싱공정을 일련공정으로 끝내게 된다. 즉, 여러개의 인쇄기(02a∼02f)로 구성된 인쇄공정(02)을 거쳐 발포원단을 만들고, 140∼180℃의 히팅쳄버(03)에서 온풍기(04b)로 뜨거운 공기를 불어 넣어 열을 가하면 도포층이 겔화되면서 발포가 이루어지고, 이를 다시 보조가열기(04a)에서 200∼230℃로 가열하여 노골노골 하여진 상태에서 음양각을 조각한 냉각 엠보싱로울러(05)로 엠보싱을 하여 재차 쿨링로울러(06)에서 냉각시키면 음양각이 고정되면서 엠보싱 발포벽지가 완성된다.
그러나, 이 발포벽지 제조 기술은 유기발포제의 발포온도인 150∼230℃에서 인체에 유해한 DOP가스가 발생하게 되므로 작업환경을 훼손시킴과 동시에 별도의 배기시설과 집진장치가 필요하게 된다. 미국노동안전위생국(OSHA)은 물질안전규격(Material Safety Data Sheet)에서 DOP를 유해물질로 규정하고 있어 미국 및 선진국에서는 그 사용을 엄격히 제한하고 있다.
또한 종래기술에 의하여 제조된 발포 벽지제품은 그 표면에 잔류하고 있는 DOP가 상온에서 서서히 휘발하게 되므로 이를 사용한 벽지의 경우 수주일 내지 수개월간 허용치 이상의 DOP가스가 발생하게 되어 인체에 유해(DOP의 인체허용농도: 5mg/m3) 할 뿐만아니라 화재시에는 PVC가 유독한 염소가스를 발생시킨다.
최근에 이러한 종래기술 발포벽지의 문제점들을 해결하기 위한 기술이 특허공고 제97-9998호에 개시된 바 있는데, 이 선기술에서는 발포제로 액화 이소부탄 또는 이소펜탄을 염화비닐리덴아크릴로니트릴계 코폴리머로 마이크로캡슐화한 발포제를 사용하고 벽지 표면의 무늬부여용 수지로는 수용성 아크릴계 수지 및 비닐아세테이트 에틸렌 코폴리머를 사용하여 인체에 무해한 수성타잎 발포벽지를 제조하고 있다. 그러나, 수용성 아크릴계수지를 이용한 엠보싱 발포벽지의 제조는 이 물질이 매우 점조하여 함몰성 및 유연성이 부족하게 되고, 일반 PVC 발포벽지와 같은 공정으로 엠보싱 과정을 거치게 되면 음양각의 효과가 잘 나타나지 않는 등의 문제가 있어 수요자로부터 외면을 당하고 있는 형편이었다. 이러한 제조상의 문제점은 수성타잎 발포벽지가 무공해 제품이라는 장점에도 불구하고 산업상으로 실용화되지 못하고 있는 실정이어서, 당업계에서는 수성 발포코팅제를 사용하는 엠보싱 발포벽지의 제조를 위해 여러 가지 제조방법을 시도하였는바, 함몰성과 유연성을 개선하는 방법으로는 인쇄공정을 개선하면 되지만, 엠보싱 공정에서 음양각이 뚜렷이 나타나지 않는 문제점은 아직까지도 해결되지 않는 과제로 남아있다. 본 발명자등이 출원한 특허출원 제98-14178호에서는 발포공정에서 상, 하 2개의 전기로내 히터로 고르게 벽지가 가열되도록 하고, 엠보싱공정에서는 상기 발포된 벽지를 냉각로울러를 거쳐 냉각시킨 후에 다시 고열의 엠보싱로울러로 엠보싱을 행하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지를 제조하는 방법을 소개하고 있으나, 이 역시 만족할 만큼 음양각이 뚜렷이 나타나는 엠보싱 발포벽지가 되지 못하고 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 여러 가지로 연구를 거듭한 끝에 벽지 제조공정중 엠보싱 단계에서 형압과정에 문제점이 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 상기 선원기술은 벽지를 전기로(13)에서 일단 발포 시킨 후에 냉각로울러를 거쳐 고열 엠보싱로울러로 보내져서 엠보싱을 행하게 되는데, 이때 발포와 엠보싱이 별도로 행해짐으로써 엠보싱된 요철면에 복원력이 생겨 음양효과가 확실하게 나타나지 않는 문제점을 발견하게 되었고, 또 엠보싱로울러와 맞물려 돌아가는 보조로울러(고무로울러)는 끊임없이 고열의 엠보싱로울러와 접하게 됨으로 로울러속으로는 냉각수가 흐르게 하여 로울러를 식혀주어야 되는데, 이때 이들 로울러들을 평행선상에 배치하게 되면, 전기로에서 나온 인쇄원단은 냉각된 고무로울러를 거쳐서 1/4 바퀴를 돌아 엠보싱로울러와 만나게 되므로 냉각된 상태에서 엠보싱이 행해져서 엠보싱이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있음을 발견하게 되었다. 이에 본 발명자는 벽지가 엠보싱 되기 전에 냉각 고무로울러와의 접촉을 최소화 하도록 엠보싱로울러와 고무로울러를 상, 하단 2단으로 배치하여 전기로에서 나온 벽지가 바로 엠보싱공정으로 들어가게 함으로써 엠보싱과 동시에 발포가 순간적으로 일어나게 하여 엠보싱 된 요철면의 복원력을 근본적으로 제거하였다.
본 발명의 목적은 음양각이 뚜렷하고 견고하게 형성된 수성타잎 엠보싱 발포벽지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 확실한 엠보싱 효과를 나타낼 수 있는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 발포벽지의 제조장치를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명 제조장치의 개략도,
도 3은 본 발명 엠보싱로울러와 고무로울러의 측단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 언와인더; 12: 인휘딩; 13: 전기로;
14: 엠보싱로울러; 15: 고무로울러; 16: 보조로울러;
17: 냉각로울러; 18: 슬리터
본 발명은 엠보싱 발포벽지를 제조함에 있어, 발포와 엠보싱을 동시에 진행시키는 것에 의해 달성된다. 이의 실현을 위해 본 발명에서는 엠보싱로울러와 고무로울러를 상, 하단으로 배치하여 전기로에서 나온 인쇄원단이 고온으로 가열된 엠보싱 로울러에 의해 발포가 되면서 동시에 엠보싱이 되도록 하였다. 따라서, 본 발명의 전기로는 단순히 인쇄원단의 예비조화를 위해 온도와 습도를 일정하게 유지시키는 항온항습조의 역할을 담당하게 되어있고, 발포와 엠보싱은 엠보싱로울러와 고무로울러에 의해 동시에 진행된다.
이하 본 발명 장치의 바람직한 구체예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제조장치를 나타내는 도면으로서, 발포조성물의 도포 및 인쇄가 완료된 벽지원단공급부인 언와인더(11)와 공급된 원단의 테두리를 맞추기 위한 엣지파워컨트롤러(EPC)(21), 공급되는 원단의 장력(tension)을 유지하기 위한 인휘딩(infeeding)(12), 전기로(13), 엠보싱로울러(14), 고무로울러(15), 보조로울러(16), 냉각로울러(17) 및 제품의 테두리 컷터인 슬리터(slitter)(18)와 최종제품의 장력을 유지하기 위한 아웃휘딩(19) 등이 순서대로 도시되어 있다. 도 3을 참조하여, 도 3은 본 발명의 엠보싱로울러(14)와 고무로울러(15)의 우측단면도로서, 엠보싱로울러(14)의 표면에는 음양각의 엠보싱 무늬(14a)가 조각되어 있고 속은 비어 있으며, 중심축상에는 전기열매히터(electric thermal medium oil heater)로부터 공급된 150∼400℃의 열매가 이동할 수 있는 배관(14b)이 설치되어 있다. 배관(14b)에는 수십개의 구멍(14c)이 나 있어서 고온의 열매는 이 구멍(14c)들을 통해서 로울러 속으로 들어가서 로울러를 데운후, 열매 배관(14b)을 감싸고 있는 후렌지(14d)를 통해서 다시 전기열매히터(30)로 순환하게 된다. 상기 구멍(14c)은 입구로부터 멀리 갈수록 차차 크게 되어 있는데, 이는 끝부분에서 열매가 가장 많이 공급되어 엠보싱로울러(14)가 전체적으로 균등하게 가열되도록하기 위함이다. 고무로울러(15)의 표피고무는 경도가 95 이상이고, 두께가 2∼2.5㎝ 정도인 고무판을 금속로울러에 피복시켜 제조하는데, 항상 고온의 엠보싱로울러(14)와 접하고 있으므로 고무를 보호하기 위하여 엠보싱로울러와 같은 방법으로 열매 대신에 냉각수를 공급하여 로울러의 고무 안쪽을 식혀준다. 즉, 로울러의 내부는 비어 있고, 중심축상에는 냉각수가 이동할 수 있는 배관이 설치되어 있으며, 상기 배관에는 수십개의 구멍이 나 있어서 냉각수는 이 구멍을 통해서 로울러 속으로 들어가서 로울러를 식힌후, 냉각수 배관을 감싸고 있는 후렌지를 통해서 다시 냉각수조(도시안됨)로 순환되도록 구성되어 있다. 보조로울러(16) 또한 고무로울러(15)와 같은 냉각구조로 되어 있어, 냉각된 보조로울러(16)의 스테인레스 표면에 의해 고무로울러(15)의 외부 표면이 냉각된다. 보조로울러(16)는 이밖에도 고무로울러(15)가 일정한 텐숀을 유지하도록 중심을 지지해 주는 역할도 한다. 냉각로울러(17) 또한 보조로울러(16)와 동일한 냉각구조를 갖고 있어 벽지를 냉각시켜 슬리터(18)로 이송한다.
본 발명에 사용되는 무늬 부여용 수지로는 에멀전 상태의 공지된 수용성 아크릴계 수지가 사용되고, 발포제로는 염화비닐리덴 아크릴로니트릴 코폴리머로 캡슐화시킨 액화 이소부탄 또는 이소펜탄이 사용된다. 이외에, 필요에 따라, 유동성 향상 조제로 글리세린이 사용될 수 있으며, 혼합시 발생되는 거품제거를 위하여 소포제가 사용될 수 있고, 점도조절을 위한 증점제, 기능성 부여를 위한 원적외선 방사 칼슘복합 바이오세라믹, 그리고 색상 부여를 위한 안료등이 첨가될 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일뿐 본 발명을 한정하려는 의미로 해석해서는 아니된다.
실시예 1
발포조성물은 아크릴산에스테르 에멀젼 340부, 비닐아세테이트에틸렌 코폴리머 400부, 5중량%의 이소부탄을 캡슐화 한 아크릴로니트릴 비닐리덴클로라이드 코폴리머 80부, TiO270부, 글리세린 80부, 폴리실옥산 10부, 칼슘복합 바이오세라믹(Al2O3·SiO2·Ca) 180부, 그리고 물 20부를 균일하게 혼합하여 제조한다. 이 엠보싱 발포조성물을 사용하여 아래와 같은 공정에 따라 엠보싱 발포벽지를 제조한다.
벽지원지는 공지의 코터(coater)기를 사용하여 상기 발포조성물로 도포 되고, 도 1과 같은 인쇄장치(02)에서 인쇄가 완료되면, 이 벽지원단(A)은 리와인더에 감겨져서 본 발명의 언와인더(11) 장치로 옮겨지게 된다. 언와인더(11)에서 급송로울러에 의해 풀려나온 벽지원단(A)은 일단 이동 평로울러(20)로 옮겨져서 재차 가이드로울러를 따라 EPC(16)에 이르게 되는데, 여기서는 인쇄무늬가 바르게 놓여지도록 벽지원단(A)의 테두리를 잡아주는 역할을 한다. 벽지원단(A)은 인휘딩(12)에서 장력이 주어져서 팽팽하게 되고 여러개의 가이드로울러에 의해 25∼30m/분의 속도로 전기로(13)로 이송된다. 이송된 벽지원단(A)은 전기로(13)내에서 온도와 습도가 상온과 실내습도로 조화된 후, 이어서 엠보싱로울러(14)로 진행하여, 전술한 바와 같이, 발포와 엠보싱이 동시에 행해 진다. 이때 전기로(13)는 겨울철 등 특별히 기온이 낮은 경우가 아니면 가열할 필요가 없고, 엠보싱로울러(14)의 온도는 무늬 음양각의 심도에 따라 조절되는데, 로울러로 들어 가는 열매의 유속과 온도를 조절하여 항온을 유지시킨다.
표 1은 심도에 따른 적용온도의 변화를 예시한 것이다.
| 온도℃＼심도㎜ | 0.07∼0.09 | 0.15∼0.20 | 0.25∼0.33 | 0.40∼0.54 | 0.85∼0.98 |
| 150∼170 | ○ | ||||
| 170∼200 | ○ | ||||
| 200∼250 | ○ | ||||
| 250∼300 | ○ | ||||
| 300∼400 | ○ |
상기 표 1에서 심도의 변화가 단속적으로 되어 있는 것은 통상 얕은뫼, 얕은 중간뫼, 중간뫼, 깊은 중간뫼, 깊은뫼로 구분하여 엠보싱무늬를 제조하게 되어 있는 업계의 표준화작업에 기인된 것이고, 부득이 엠보싱무늬를 상기 표준뫼에 속하지 않는 심도(예: 0.1∼0.14㎜, 0.21∼0.24㎜ 등)로 제작할 경우는 상기 표 1의 온도와 심도비를 참조하여 온도를 조절하면 된다.
이렇게 엠보싱 된 벽지는 냉각로울러(17)에서 무늬가 냉각 고착된 후, 가이드로울러에 의해 슬리터(18)로 옮겨져서 제품의 테두리 정리(컷트)를 하게 된다. 테두리 정리가 끝난 최종제품은 아웃휘팅(19)에 의해 당겨져서 롤로 감겨 출하하게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 종래 까다롭고 곤란했던 수성 발포벽지의 엠보싱과 발포공정을 간단하고 용이하게 달성할 수 있게 하였음은 물론, 음양각이 뚜렷하고 견고하게 형성된 무공해 엠보싱 발포벽지를 제조하게 되어, 종래 PVC 발포벽지에서와 같은 공해물질의 배출을 억제하고 작업환경을 개선하는 효과를 달성하였으며, 환경친화적인 수성타잎 엠보싱 발포벽지를 제조할 수 있는 계기를 창출하게 한 것이다.
Claims (8)
- 수성타잎 엠보싱 발포벽지를 제조함에 있어서, 공지의 발포조성물이 도포되고 인쇄가 완료된 벽지원단을 150∼400℃의 고온으로 가열된 엠보싱로울러와 고무로울러 사이로 25∼30m/분의 속도로 통과시켜 발포와 동시에 엠보싱이 되도록 함을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발포조성물의 무늬 부여용 수지로는 에멀전 상태의 수용성 아크릴계 수지가 사용되고, 발포제로는 염화비닐리덴 아크릴로니트릴 코폴리머로 캡슐화시킨 액화 이소부탄 또는 이소펜탄이 사용됨을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조방법.
- 벽지원단공급부인 언와인더(11)와 공급되는 원단의 테두리를 맞추어 주기 위한 엣지파워컨트롤러(21), 공급되는 원단의 장력을 유지하기 위한 인휘딩(12), 전기로(13), 엠보싱로울러(14), 고무로울러(15), 보조로울러(16), 냉각로울러(17) 및 제품의 테두리 컷터인 슬리터(18)와 최종 제품의 장력을 유지하기 위한 아웃휘딩(19)이 순서대로 배치되어 구성됨을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기한 엠보싱로울러(14)와 고무로울러(15)는 상, 하단 2단으로 배치된 구조임을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 엠보싱로울러(14)의 표면에는 음양각의 엠보싱 무늬(14a)가 조각되어 있고 내부는 비어 있으며, 중심축상에는 전기열매히터(30)로부터 공급된 150∼400℃의 열매가 이동할 수 있는 배관(14b)이 설치되어 있고, 상기 배관(14b)에는 수십개의 구멍(14c)이 나있어서 고온의 열매는 이 구멍(14c)을 통해서 로울러 속으로 들어가서 로울러를 데운후, 열매 배관(14b)을 감싸고 있는 후렌지(14d)를 통해서 다시 전기열매히터로 순환되도록 구성됨을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 열매 배관(14b)의 구멍(14c)은 입구로부터 멀리 갈수록 차차 크게 되어 있어서 열매 배관(14b)의 끝에서 열매가 가장 많이 공급되어 엠보싱로울러(14)가 전체적으로 균등하게 가열되도록 함을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 고무로울러(15)는 표피고무의 경도가 95 이상이고, 두께가 2∼2.5㎝ 이며, 내부는 비어 있고, 중심축상에는 냉각수가 이동할 수 있는 배관이 설치되어 있고, 상기 배관에는 수십개의 구멍이 나있어서 냉각수는 이 구멍을 통해서 로울러 속으로 들어가서 로울러를 식힌후, 냉각수 배관을 감싸고 있는 후렌지를 통해서 다시 냉각수조로 순환하도록 구성됨을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 보조로울러(16)는 스테인레스 재질로 되어 있으며, 내부는 비어 있고, 중심축상에는 냉각수가 이동할 수 있는 배관이 설치되어 있으며, 상기 배관에는 수십개의 구멍이 나 있어서 냉각수가 이 구멍을 통해서 로울러 속으로 들어가서 로울러를 식힌후, 냉각수 배관을 감싸고 있는 후렌지를 통해서 다시 냉각수조로 순환하도록 구성되어 있으며, 고무로울러(15)와 접하고 있어서 이를 지지해 주고, 동시에 고무 표면을 식혀주게 되어 있음을 특징으로 하는 수성타잎 엠보싱 발포벽지의 제조장치.
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