KR20020073634A - 기능성부직포와 그 부직포의 표면처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성부직포와 그 부직포의 표면처리방법 및 장치에 관한 것으로, 종래의 부직포는 사용 목적에 따라 화학접착제를 이용하여 이형소재를 접합함으로서 재활용을 할 수 없었고, 접합된 이형소재가 외부충격에 의해 박리현상이 있었으며, 특히 부직포의 길이방향과 부직포의 폭방향의 인장력이 상이하여 제조된 부직포를 후가공하여 활용하는데 여러 가지 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 도 4 내지 도 8에 표현된 바와 같이 서로 교차하도록 설치한 생산부(10)(10')(10")와 1·2차에 걸친 히팅건조부(26)·히팅냉각압출부(30)를 통해 생산된 부직포의 표면을 임의적으로 사용하는 목적에 적합하도록 처리할 수 있으며, 특히 다층을 이루는 부직포는 융점이 다른 원사를 혼합(융점차를 갖는 PE·PP·PET원사 30%이상 혼합)하고, 그 융점차에 의해 일체를 이루게 되어 성형과정에서 발생하는 환경오염을 사전에 방지할 수 있으며, 단일소재로 이루어져 있으므로 재활용이 가능하고, 상기 융점이 낮은 원사의 비율이 크면 부직포의 표면은 매끈하게 처리할 수 있어 방수성을 갖출 수 도 있으며, 이와는 반대로 융점이 낮은 원사의 비율이 작으면 통풍성을 갖출 수 있고, 특히 이형소재정착공정을 통해 표면을 거칠게도 처리할 수 도 있어 그 활용범위를 보다 확대할 수 있는 효과와 성형된 부직포의 인장력이 양방향 동일하여 후가공하는데 용이하다.

Description

기능성부직포와 그 부직포의 표면처리방법 및 장치{Functional non-woven fabric, its surface treating method and apparatus}

본 발명은 기능성부직포와 그 부직포의 표면처리방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등과 같은 유기화학사로 성형되는 부직포에 서로 다른 융용점을 갖는 원사를 일정량 혼합하고, 성형하는 과정에서 성형되는 부직포를 서로 교차되도록 하며, 히팅건조부와 다단으로 이루어진 히팅냉각압출부를 통해 융점차를 갖는 원사를 용융시키면서 압력을 가해 원사의 밀도를 임의적으로 조정하여 방수 방음 또는 흡음 기능을 갖출 수 있도록 한 기능성부직포와 그 부직포의 표면처리방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 부직포는 천을 짜지 않고 원사를 적층시켜서 만들어지는 피륙을 일컫는 것으로, 상기 부직포를 제조하는 방법으로는 크게 화학접착제를 이용하는 접착방법과, 니들펀칭에 의한 기계적인 접착방법, 그리고 열융착에 의한 접착방법 등이 있다.

상기 부직포의 용도는 토목용·농업용·산업용, 또는 쿠션용 등으로 사용되었으나, 부직포를 다층으로 적층시켜서 쿠션력을 살린 매트리스용으로도 많이 사용되며, 최근 들어서는 상기와 같은 부직포를 고온 가압시켜서 하드형의 패널로도 생산하여 자동차의 마감재 또는 건축자재의 마감재로도 사용되고 있는 등, 그 용도가 광범위하게 늘어나고 있는 실정이다.

상기와 같은 부직포의 일반적인 예로서는 도 1 에 표현된 바와 같이, 원사의 밀도는 내부나 외부가 균일하게 성형되며, 원사들이 대부분 수평으로 배열되어 적층된 상태를 이루고, 건조기를 통해 일정한 형상을 이루도록 되어 있다.

상기와 같은 부직포는 도면상 미도시 되었으나 쿠션력을 필요로 할 경우에는 니들펀칭기(Needle Puncher)를 통해 수평으로 배열된 원사를 일부 수직으로 배열되도록 하여 쿠션력과 복원력을 갖추도록 하고, 다층으로 적층시키고, 적층된 각층의 부직포는 열융착에 의해 일체를 이루게 함으로서 매트리스용으로도 사용되고 있다.

상기 다층을 이루는 부직포의 열융착에 관한 기술은 본인이 등록받은 바 있는 특허등록 제 153294 호에 표현된 바와 같이 저융점원사와 고융점원사를 일정량 혼합하여 고온 건조기를 통과시키면 일반원사 내에 혼합되어 있는 저융점원사는 용융된다.

이러한 상태에서 압연로울러를 거치게 되면 부직포는 압축되면서 용융된 저융점원사에 고융점원사가 접합을 이루게 되어 적층된 부직포는 일체를 이루게 되고, 경우에 따라서 접촉하는 면, 즉 부직포 표면의 촉감을 좋게 하기 위해 자연섬유의 원사를 사용할 수도 있어 부직포의 활용범위는 최근 들어 광범위해 지고 있다.

또한, 부직포는 그 표면을 코팅처리하여 인조피혁으로도 사용할 수 있는데 예시도 2에 표현된 바와 같이, 부직포(1)의 일면에 접착제(2)를 도포하고, 그 위에 수지필름(3)을 접합한 후, 엠보싱 처리된 압연로울러(도면상 미도시 되었음)에 상기 부직포를 통과시키게 되면, 부직포의 상면에 접합된 수지필름에는 일정한 형상이 각인되어 인조피혁과 같은 효과를 얻을 수 있다.

특히, 최근들어서 부직포는 자동차용 내장재로도 개발되어 폭넓게 사용되고 있는 바, 이를 설명하면 도 3에 표현된 바와 같이 일차적으로 부직포(1)를 생산하되, 상기 부직포(1)는 온갖 폐기 처리되는 섬유를 화학사(4)나 자연사(5) 구분 없이 혼합하여 이를 원사 상태로 가공하고, 성형기를 거처 부직포의 형상을 갖추게 되는데, 이때 부직포 형성과정에서 화학접착제(6)를 첨가하게 된다.

상기와 같은 화학접착제(6)가 첨가되어 있는 부직포(일명:레진 펠트 Resin Felt)를 고온 고압의 로울러, 또는 고온 고압의 프레스기(7)를 거치게 되면 하드형의 패널을 이루게 되며, 이러한 패널을 이용하여 자동차용 내장재로 사용할 수 있도록 표면에 일반섬유원단을 접합시키거나 수지필름을 접합시겨 리어셀프(Rear shelf), 도어 트림(Door Trim), 헤드 라이너(Head Liner), 본네트 라이너(Bonnet Liner)등으로 사용되고 있다.

이와 같이 종래의 부직포에 대한 제조방법과 상기 제조방법에 의해 제조되는 부직포의 활용 용도는 기술이 발전하면서 그 폭이 광범위해 지고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같은 부직포의 제조방법과 상기 제조방법에 의해 제조된 부직포는 각각 여러 가지 문제점을 갖고 있으며, 이를 보다 구체적으로 설명하면 먼저, 열융착에 의한 부직포의 제조방법은 제조되는 부직포의 표면을 매끄럽게 처리할 수 없고, 따라서 방수성을 전혀 갖출 수 없어 사용하는 용도에 한계가 있다는 문제점이 있었다.

특히, 일반원사에 비해 저융점원사의 구입가가 매우 높아 열융착방법을 이용한 부직포의 생산원가가 높아지게 되고, 따라서 판매가격에 있어 경쟁력을 갖출 수 없는 문제점이 있다.

또한, 화학접착제를 이용한 부직포의 제조방법은 부직포가 성형되는 과정에서 화학접착제를 첨가해야 하는 별도의 공정이 필요하고, 또한 이러한 부직포는 화학접착제가 건조과정을 거치면서 성형이 됨으로 화학접착제 건조시 인체에 유해한 가스가 발생되어 주위 환경에 악영향을 주는 문제점이 있었다.

특히, 상기와 같은 제조방법에 의해 제조되는 부직포를 후가공하여 사용하는 일예로서, 자동차의 룸 또는 엔진룸 및 트렁크룸 마감재로 사용되는데 이러한 마감재를 사용하게 되면 부직포에 첨가되어 있던 화학접착재의 잔류 가스가 자동차의 실내로 발산되어 실내의 공기를 오염시키게 됨으로 결과적으로 운전자의 건강을 해지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 부직포를 이용한 마감재의 원사 성분은 화학사와 자연사가 혼합된 상태이기 때문에 재활용이 불가능하여, 폐기처리 과정으로 소각시키게 되는데 이때, 소각과정에서는 필연적으로 다이옥신과 같은 환경오염물질이 배출되어 환경오염을 일으키며 이러한 문제점을 해소하기 위하여 폐기처리과정에 많은 비용이 드는 문제점을 갖고 있다.

또한, 부직포의 표면을 코팅 처리하는 방법에 의해 제조된 부직포는 부직포와 수지층(3)이 접착제(2)에 의해 접합되어 있으나, 이러한 코팅처리된 부직포를 이용하여 가구의 외피, 예를 들어 의자를 만들어 사용하다보면 수지층과 부직포를 접합시켜주고 있는 매개체인 접착제가 수지층과는 밀착된 상태로 접합되어 있으나 부직포와는 그 표면의 원사들과 접합을 이루고 있으므로 박리현상(수지층과 부직포의 원사가 완전히 융착이 안되어 갈라지는 현상)이 일어나 외부의 작은 충격에도 수지층이 찢어져 사용하던 의자를 버려야 하는 비경제적인 문제점이 있었다.

이와 같은 제조방법에 의해 제조된 부직포들은 상기 열거한 문제점 이외에 공통적인 큰 문제점을 안고 있는데, 이를 설명하면 부직포 제조공정상 종래에는 부직포가 성형되는 방향이 일정하여 인장력 시험에서 부직포의 길이방향과 부직포의 폭방향의 인장력이 상이하여 제조된 부직포를 후 가공하여 활용하는데 여러 가지 문제점을 안고 있었다.

이에 본 발명은 종래의 부직포제조방법에 의해 제조된 부직포의 제반문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 각각 융용점이 상이한 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등과 같은 유기화학사를 일정량 혼합하고, 성형하는 과정에서 성형되는 부직포를 서로 교차되도록 성형하여 히팅건조부와 다단으로 이루어진 히팅냉각압출부를 통해 융점차를 갖는 원사를 용융시키면서 부직포에 압력을 가해 원사의 밀도를 임의적으로 조정하여 방수 방음 또는 흡음 기능을 갖출 수 있도록 한 기능성부직포와 그 부직포의 표면처리방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 성형기에 투입되는 원사에 융점차를 갖는 원사를 용도에 맞게 일정량(30중량% 이상)을혼합하는 원사혼합공정과, 성형되는 다층의 부직포의 원사방향이 서로 교차되도록 하는 부직포성형공정과, 성형된 다층의 부직포를 히팅건조로에 투입하여 융점차를 갖춘 원사를 용융시키는 히팅공정과, 융점차를 갖춘 원사가 용융된 상태에서 이형소재의 알갱이를 표면에 뿌려주는 이형소재정착공정과, 이형소재가 뿌려진 상태에서 히팅과 냉각 또는 냉각과 히팅로울러를 통해 부직포를 압출성형하는 히팅냉각압출공정으로 이루어진다.

상기 원사에 상대적으로 용융점이 낮은 원사(30중량% 이상)를 혼합하여 열융착에 의해 별도의 화학접착재를 사용하지 않고도 다층을 이루는 부직포가 일체를 이루게 되어 성형과정에서 발생하는 환경오염을 사전에 방지할 수 있으며, 단일소재로 이루어져 있으므로 재활용이 가능하고, 상기 융점차가 있는 원사의 혼합비율(용융전이 낮은 원사의 혼합비율)이 크면 클수록 부직포의 표면은 매끈하게 처리할 수 있어 방수기능을 갖출 수 도 있으며, 이와는 반대로 혼합비율이 낮으면 낮을수록 통풍기능도 갖출 수 있고, 특히 이형소재 정착공정을 통해 표면을 거칠게도 처리할 수 도 있으며 경우에 따라 향신료나 방습제 등도 첨가할 수 있어 그 활용범위를 보다 확대할 수 있도록 한 것이다.

도 1 는 종래 부직포를 나타낸 단면도,

도 2 는 도 1 과 다른 부직포를 나타낸 단면도,

도 3 은 종래 부직포를 이용한 내장재의 제작공정도,

도 4 는 본 발명에 따른 부직포의 전체 제조공정 구성도,

도 5 는 본 발명에 따른 제조공정중 적층컨베어부의 사시도,

도 6 은 본 발명에 따른 제조공정중 히팅냉각압출부의 구성도,

도 7 의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 표면처리된 부직포의 확대단면도로서, (a)는 융점차를 갖는 원사가 적게 혼합된 상태의 부직포단면도,

(b)는 융점차를 갖는 원사가 많이 혼합된 상태의 부직포단면도,

도 8 은 본 발명에 따른 부직포를 이용한 마감재의 일 예를 나타낸 단면도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 - 생산부, 12 - 원사호퍼,

14 - 소면기, 16 - 카드기,

18 - 원사공급계량기, 20 - 컨베어적층부,

22 - 니들펀칭기, 24 - 이형소재공급부,

26 - 히팅건조부, 28 - 절단부,

30 - 히팅냉각압출부, 31 - 히팅압출부,

32 - 융점차원사호퍼, 33 - 냉각압출부,

34 - 제1컨베어, 35 - 제2컨베어,

36 - 제3컨베어.

이하 첨부된 예시도면을 참고로 하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

예시도 4 는 본 발명에 따른 부직포의 전체 제조공정 구성도 이고, 도 5 는 본 발명에 따른 제조공정중 컨베어적층부의 사시도 이며, 도 6 은 본 발명에 따른 제조공정중 히팅냉각압출공정의 구성도 이고 , 도 7 의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 표면처리된 부직포의 확대단면도로서, (a)는 융점차를 갖는 원사가 적게 혼합된 상태의 부직포단면도 이고, (b)는 융점차를 갖는 원사가 많이 혼합된 상태의 부직포단면도 이다.

상기 도면에 표현된 바와 같이 본 발명은 원사소면기에 투입되는 원사에 융점차를 갖는 원사를 용도에 맞게 일정량(30중량%이상)을 투입하여 혼합한 후, 성형기에 투입되는 원사혼합공정과, 성형기의 진행방향을 서로 교차되도록 설치하여 성형되는 다층부직포의 원사방향이 각 층 마다 서로 교차되도록 하는 부직포성형공정과, 성형된 다층부직포는 히팅온도가 80℃에서 220℃로 가열된 히팅건조로에 투입하여 융점차를 갖춘 원사를 용융시키면서 압착하는 일차히팅공정과, 융점차를 갖는 원사가 용융된 상태에서 이형소재의 알갱이를 표면에 뿌려주는 이형소재정착공정과, 이형소재가 뿌려진 상태에서 히팅과 냉각 또는 냉각과 히팅로울러를 통해 부직포를 압출성형하는 2차 히팅냉각압출공정으로 이루어진 부직포의 표면처리방법이다.

상기 원사혼합공정에서는 일반원사와 융점차를 갖춘 원사를 혼합하는 공정으로 생산하는 부직포의 용도에 따라 융점차를 갖춘 원사를 일정량(30중량% 이상) 혼합하는 공정으로 융점차를 갖는 원사가 많이 혼합될수록 성형되는 부직포의 밀도는 조밀해 지고, 특히 부직포의 표면은 매우 매끄럽고 딱딱한 하드형으로 성형되어 기밀성과 수밀성을 갖춘 부직포를 제조할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 원사는 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등과 같은 유기화학사를 일컫는 것이며, 융점차를 갖는 원사라 함은 상대적으로 용융점이 낮은 원사, 예를 들어 폴리 에스터 테레프탈레이트원사에 상대적으로 용융점이 낮은 폴리 프로필렌이나 폴리 에틸렌원사를 지칭하는 것이다.

즉, 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등의 원사는 그 용융점이 서로 상이하며, 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)가 용융점이 제일 높고, 그 다음으로 폴리 에틸렌(PE), 그 다음으로 폴리 프로필렌(PP)이 용융점이 높으므로 상기와 같이 용융점이 높은 PET원사나 PE원사에 비해 용융점이 낮은 원사인 PP원사를 일정량(30중량% 이상)을 혼합하여 원사들의 융점차를 이용하는 것이다.

상기 부직포성형공정은 다수개의 성형기로 이루어지고 각각의 성형기의 진행방향이 교차되도록 설치하여 성형되는 부직포의 원사 방향이 서로 교차되며 상중하층으로 적층되는 공정으로 적층된 부직포는 각 층이 교차되어 있으므로 단면상 원사들의 방향이 교차되어 부직포의 인장력, 즉 제조된 부직포의 좌우 인장력이 동일하여 후가공(고온 고압의 로울러 또는 고온 고압의 프레스기를 이용한 가공)에 의한 변형을 줄일 수 있게 된다.

이와 같이 성형된 부직포는 상기 히팅공정을 거치게 되며, 히팅공정의 히팅온도는 80℃에서 220℃정도로 히팅되고, 히팅되는 부직포가 히팅공정에 머무르는 시간은 1분에서 2분간으로 하는 것이 바람직하며, 이렇게 히팅된 부직포는 그 내부에 혼합되어 있는 융점차를 갖춘 원사가 융용되어 일반원사와 접합을 이룬 상태로 이형소재정착공정으로 이동하게 된다.

상기 이형소재정착공정에서는 경질의 수지계열의 알갱이 또는 세라믹 알갱이나 기타고형의 알갱이를 히팅공정을 거쳐 이송된 부직포의 표면에 골고루 뿌려 주는 공정으로 뿌려진 알갱이는 용융된 융점차를 갖춘 원사에 접합된 상태로 히팅냉각압출공정으로 이송하게 된다.

상기 히팅냉각압출공정에서는 히팅과 냉각 또는 냉각과 히팅이 반복적으로 이루어진 공정으로 히팅온도는 150℃에서 230℃가 바람직하며 히팅과 냉각을 반복적으로 수행함으로서 제조되는 부직포의 표면을 용도에 적합하게 처리할 수 있게 된다.

상기 각각의 공정을 거치는 부직포는 공지의 이송컨베어에 의해 이송되어 동일 라인상에서 일괄 처리할 수 있으며, 상기 원사는 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등과 같은 서로 다른 융점차가 있는 유기화학사로 이루어진 것이다.

상기 성형된 부직포의 원사 소재인 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등의 유기화학사는 그 용융점이 상이함으로, 용융점이 상대적으로 높은 원사(PET)에 상대적으로 용융점이 낮은 원사(PP)를 일정량(30중량% 이상)을 혼합하여 히팅공정과 히팅냉각공정을 거치면 용융점이 낮은 원사,즉 폴리 프로필렌원사가 용융되어 폴리 에스터 테레프탈레이트원사와 결합을 이루면서 성형된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 부직포의 표면처리방법을 실현하기 의한 제조장치는 도 4에 표현된 바와 같이, 원사를 공급하는 호퍼(12)와 공급되는 원사를 소면하는 소면기(14), 그리고 소면기(14)로부터 공급되는 원사를 일정폭으로 펼치는 카드기(16)로 이루어진 부직포 생산부(10)와, 생산부(10)로부터 생산되는 부직포를 일정 두께가 되도록 적층시키는 컨베어적층부(20)와, 적층된 부직포를 가열 압착시키는 히팅건조부(26)와, 일정폭이 되도록 양측을 길이방향으로 컷팅하는 절단 부(28)로 이루어지며, 상기 생산부(10)는 동일한 구조의 다수개 생산라인으로 이루어지고, 각각의 컨베어적층부(20)는 이동하는 부직포가 다단계로 적층 할 수 있도록 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)로 이루어지고, 상기 소면기(14)에 공급되는 융점이 낮은 원사가 일정량(30중량% 이상) 혼합하도록 원사공급계량기(18)와 융점차원사호퍼(32)를 설치하고, 생산부(10)를 서로 교차되도록 설치하며, 컨베어적층부 (20)와 히팅건조부(26) 사이에 니들펀칭기(22)를 설치하고, 이어서 이형소재공급부 (24)와 히팅압출부(30)를 순차적으로 설치한 것이다.

상기 부직포 생산부(10)(10')(10")는 도면상 3개 라인만을 표현한 것일 뿐이며, 그 구성이 동일하므로 하나의 라인에만 부호를 표기하여 후술하는 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

도면중 미 설명부호 40은 히팅압출부(30)를 거친 부직포를 냉각시키는 냉각후드이고, 42는 히팅압출부(31)와 냉각압출부(33)의 구동로울러이며, 44는 히팅압출부(30)의 히팅로울러, 46은 히팅압출부(30)의 냉각로울러, 48은 저융점원사가 용융된 상태의 부직포 표면, 50은 용융된 부직포의 표면에 접합된 고형의 알갱이(수지계열의 알갱이 또는 세라믹계열의 알갱이 경우에 따라서 방향제인 향신료나 방습제등의 알갱이)이다.

상기와 같은 부직포의 표면처리장치를 보다 구체적으로 설명하면, 일반원사가 공급되는 라인상에 융점이 틀린 원사가 공급될 수 있도록 별도로 설치된 융점차원사호퍼(32)와 공급계량기(18)를 통해 소면기(14)에 융점차를 갖는 원사가 일정량(30중량% 이상) 공급되면 소면기(14)에서 일반원사와 융점차를 갖는 원사가 골고루 혼합된다.

상기와 같이 일반원사와 융점차를 갖는 원사가 혼합된 상태로 카드기(16)에 공급되고, 혼합된 원사는 카드기(16)를 통해 일정한 폭과 두께로 펼쳐지면서 이송컨베어를 따라 이동하여 컨베어적층부(20)로 공급된다.

상기 컨베어적층부(20)는 다수의 컨베어로 이루어져 다층을 이루고 있으며, 예시도 5에 표현된 바와 같이 도면상 횡방향의 생산부(10)와 종방향의 생산부(10') 및 횡방향의 생산부(10")는 각각의 이송컨베어에 의해 컨베어적층부(20)와 연계되며, 이때, 횡방향의 생산부(10)(10")와 적층컨베어부(20)는 직각을 이루며, 종방향의 생산부(10')는 적층컨베어부(20)와 동일방향으로 이루어져 각각의 이송컨베어에 의해 이송된 부직포는 적층컨베어부(20)를 통해 서로 교차되는 방향으로 적층되는 것이다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 도면상 횡방향의 생산부(10)(10")와 종방향의 생산부(10')는 서로 교차되도록 설치되어 컨베어적층부(20)와 연계되어 지는데, 상기 컨베어적층부(20)는 설치된 생산부(10)(10')(10")의 라인수와 동일하게 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)로 이루어져 있으며, 상기 제1·2·3컨베어 (34)(35)(36)는 서로 별개로 구동이 되나 직각방향 또는 동일한 방향과 속도로 구동되고, 단층을 이루며 설치되어 있어 이송되는 부직포는 자연적으로 적층된다.

즉, 각각의 생산부(10)(10')(10")에서는 부직포를 연속적으로 생산을 하게 되며, 생산된 부직포는 동일업종에서 일반적으로 사용하고 있는 고정로울러와 서로 반대방향으로 이동하는 한쌍의 가변로울러로 이루어진 적층수단을 통해 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)에 쌓이면서 이송된다.

상기 각각의 생산부(10)(10')(10")는 부직포를 생산하는데 있어 시간차를 두고 부직포가 생산되는데, 횡방향의 생산부(10)에서 생산된 부직포는 제1컨베어(34)에 종방향으로 쌓이면서 제2컨베어(35)상으로 이송되고, 종방향 생산부(10')에서 생산된 부직포는 제1컨베어(34)에서 이송된 종방향으로 쌓인 부직포 위에 적층되는 상태로 부직포가 생산되는 방향과 동일한 종방향으로 쌓이면서 제3컨베어(36)측으로 이송되며, 다시 횡방향 생산부(10")에서 생산된 부직포가 적층된 부직포위에 종방향으로 쌓이면서 히팅건조부(26)측으로 이송되는 것이다.

상기 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)는 각각 별개로 설치되어 있으나 경우에 따라서는 하나의 컨베어로 이루어져 있어도 적층된 부직포를 생산하는데 무방하며, 본 발명에서는 각각의 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)상에 쌓이는 부직포를 별도로 후 가공(니들펀칭기에 의한 가공)하여 히팅건조부(26)측으로 이송하기 위해 별개로설치되어 있는 것이다.

상기 후 가공에 대해 설명하면 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)에 쌓이는 부직포가 각각 별도로 니들펀칭기(22)로 이송되어 쿠션력과 복원력을 갖춘 부직포로 가공되면서 별도의 이송컨베어에 의해 적층되어 히팅건조부(26)로 이송될 수도 있으며, 어느 하나의 컨베어 또는 두 개의 컨베어에 쌓이는 부직포만 니들펀칭기(22)로 이송하여 특정한 층만 구션력과 복원력을 갖출 수 있게 할 수 있어 부직포 사용목적에 적합하게 가공할 수 있게되는 것이다.

이와 같이 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)와 경우에 따라 니들펀칭기(22)를 거친 적층된 부직포는 히팅건조부(26)에 이송되는데, 상기 히팅건조부(26)에서는 다층으로 이송된 부직포를 일차적으로 80℃에서 220℃로 열을 가하면서 압력을 가하면 각각 융점차가 있는 원사가 혼합되어 있는 부직포내의 융점이 낮은 원사는 용융된 상태를 이루게 되면서 융점이 높은 원사와 일체를 이루게 되고, 가해지는 압력에 의해 융점차가 있는 원사가 혼합된 부직포는 원사밀도가 높아지면서 딱딱한 하드형의 부직포(가해지는 온도와 압력에 비례)로 성형된다.

상기 히팅건조부(26)에 이송된 부직포가 가공되는 시간은 부직포를 이루는 원사의 종류에 따라 약간의 차이는 있으나 1분 내지 2분 정도 걸리게 되며, 융점이 낮은 원사가 용융된 상태로 이형소재공급부(24)를 거쳐 히팅냉각압출부(30)로 이송된다.

상기 이형소재공급부(24)에서는 입경이 0.5㎜에서 5㎜정도 크기(경우에 따라서는 더 큰 입경일 수도 있음)인 경질의 수지알갱이나 세라믹알갱이를 이송되는 부직포의 표면에 뿌려주게 되는데, 부직포의 표면은 히팅건조부(26)에 의해 직접적으로 히팅되어 융점이 낮은 원사는 완전히 용융상태를 이루고 있으므로 뿌려진 알갱이들은 융점이 낮은 원사와 가접합되어 히팅냉각압출부(26)로 이송된다.

이와 같이 히팅건조부(26)를 거친 부직포의 표면에 이형소재공급부(24)에서 작은 알갱이들이 뿌려진 상태로 제 6 도에 표현된 바와 같은 히팅냉각압출부(30)로 이송되면 이송된 부직포는 이차적으로 가공되는데, 상기 히팅냉각압출부(30)는 히팅압출부(31)와 냉각압출부(33)가 반복적으로 구성되어 있으며, 도면상 히팅·냉각·히팅으로 이루어져 있으나, 이와는 반대로 냉각·히팅·냉각으로 하여도 무방하다.

상기 히팅압출부(31)와 냉각압출부(33)는 상하 중앙에 구동로울러(42)가 설치되어 있으며, 상기 구동로울러(42)의 상·하측에 150℃에서 230℃정도의 히팅로울러(44)와 공냉 또는 수냉식의 냉각로울러(46)가 각각 한쌍으로 설치되어지되, 상기 히팅로울러(44)와 냉각로울러(46)는 상·하 이동 할 수 있도록 설치되어 있어 이송된 부직포에 가해지는 압력을 임의적으로 조정할 수 있도록 되어 있다.

상기 히팅로울러(44)와 냉각로울러(46)의 상·하 이동수단은 일반적인 압연장치에 사용하는 수단으로 이루어져 있어 그 구성과 작용에 대한 설명은 생략한다.

이때, 상기 히팅로울러(44) 또는 냉각로울러(46)중 어느 하나의 구동로울러 (42) 표면을 요철처리(엠보싱처리)하게 되면, 압출 성형되어 나오는 부직포의 표면이 요철형상을 갖추게 되며, 요철처리된 구동로울러는 출구측에 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 일차 히팅건조부(26)와 이차 히팅냉각압출부(30)를 거친 부직포는 냉각후드(40)를 거쳐 표면처리가 되면서 일정한 형상을 갖춘 부직포를 하나의 라인을 통해 사용목적에 따라 다양하게 연속적으로 생산할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 생산된 부직포는 각각 융점차를 갖는 화학원사로 이루어져 있기 때문에 별도의 이차 가공공정, 즉 고온 고압의 로울러, 또는 고온 고압의 프레스기를 이용하여 하드형의 패널로도 가공이 가능하며, 폐기처리시 재활용이 가능하다.

특히, 이형소재공급부(24)에서 투입되는 소재에 따라 생산된 부직포는 다양하게 사용할 수 있게 되는데, 일예를 들어 설명하면 이형소재공급부(24)에 향신료를 투입하면 생산되는 부직포에서는 투입된 향신료의 향이 발산되어 주변의 악취를 제거할 수 있어 자동차용 마감재로 사용할 경우 악세사리용 방향제를 별도로 구입할 필요가 없으며, 또한 이형소재공급부(24)에 방습재를 투입하여 생산된 부직포를자동차용 마감재로 사용할 경우, 차실의 습기를 제거할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 도 4 내지 도 8에 표현된 바와 같이 서로 교차하도록 설치한 생산부(10)(10')(10")와 1·2차에 걸친 히팅건조부 (26)·히팅냉각압출부 (30)를 통해 생산된 부직포의 표면이 임의적으로 사용하는 목적에 접합하도록 처리할 수 있으며, 특히 원사에 30중량% 이상 혼합된 융점차가 있는 원사에 의해 별도의 화학접착재를 사용하지 않고도 다층을 이루는 부직포가 일체를 이루게 되어 성형과정에서 발생하는 환경오염을 사전에 방지할 수 있다.

특히, 각각 별개의 생산부(10)(10')(10")와 컨베어적층부(20)에 의해 생산된각각의 부직포는 경우에 따라 니들펀칭기(22)를 거처 히팅건조부(26)에 공급될 수 도 있으므로 사용목적에 따라 상층은 방수기능을 갖출 수 있고, 중간층은 쿠션기능을 갖출 수 있으며, 하층부는 방음 또는 흡음기능을 갖추는 등, 다층형의 부직포를 각 층마다 다양한 기능을 부여할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 부직포는 단일소재인 화학사로 이루어져 있으므로 재활용이 가능하고, 상기 융점차가 있는 원사의 혼합비율이 크면 클수록 부직포의 표면은 매끈하게 처리할 수 있어 방수기능을 갖출 수 도 있으며, 이와는 반대로 혼합비율이 낮으면 낮을수록 통풍기능도 갖출 수 있고, 특히 이형소재 정착공정을 통해 표면을 거칠게도 처리할 수 도 있어 그 활용범위를 보다 확대할 수 있는 효과와 성형된 부직포의 인장력이 양방향 동일하여 후가공하는데 용이한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 원사소면기에 투입되는 원사에 융점차를 갖는 원사를 30중량%이상 투입하여 혼합한 후, 성형기에 투입되는 원사혼합공정과, 성형기의 진행방향을 서로 교차하게 설치하여 성형하는 다층부직포의 원사방향이 각 층 마다 서로 교차하는 부직포성형공정과, 성형된 다층부직포는 히팅온도가 80℃에서 220℃로 가열된 히팅건조로에 투입하여 각 융점차를 갖는 원사를 용융시키면서 압착하는 일차 히팅공정과, 융점차를 갖는 원사가 용융된 상태에서 이형소재의 알갱이를 표면에 뿌려주는 이형소재정착공정과, 이형소재가 뿌려진 상태에서 히팅과 냉각 또는 냉각과 히팅하여 부직포를 압출성형하는 2차 히팅냉각압출공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부직포의 표면처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 2차 히팅냉각압출공정의 히팅온도가 150℃에서 230℃이며, 냉각수단이 수냉식 또는 공냉식인 것을 특징으로 하는 부직포의 표면처리방법.
3. 용융점이 상이한 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE), 폴리 에스터 테레프탈레이트(PET)등의 원사를 이용하여 상대적으로 용융점이 높은 원사(PET·PE)에 용융점이 상대적으로 낮은 원사(PP)를 일정량(30중량% 이상)을 혼합하여 열융착에 의해 일체를 이루며, 그 표면은 상대적으로 용융점이 낮은 원사(PP)의 혼합량에 따라 방수기능과 통풍기능을 갖는 것을 특징으로 하는 기능성부직포.
4. 원사를 공급하는 호퍼(12)와, 공급되는 원사를 소면하는 소면기(14), 그리고 소면기(14)로부터 공급되는 원사를 일정폭으로 펼치는 카드기(16)로 이루어진 부직포 생산부(10)와, 생산부(10)로부터 생산되는 부직포를 일정 두께가 되도록 적층시키는 컨베어적층부(20)와, 적층된 부직포를 가열 압착시키는 히팅건조부(26))로 이루어지며, 상기 생산부(10)는 동일한 구조의 다수개 생산라인으로 이루어지고, 각각의 컨베어적층부(20)는 이동하는 부직포가 다단계로 적층 할 수 있도록 제1·2·3컨베어(34)(35)(36)로 이루어지며, 상기 소면기(14)에 공급되는 원사가 융점차를 갖는 원사를 30중량% 이상 혼합하는 원사공급계량기(18)와 융점차원사호퍼(32)를 설치하고, 생산부(10)를 서로 교차되도록 설치하며, 컨베어적층부(20)와 히팅건조부(26) 사이에 니들펀칭기(22)를 설치하고, 이형소재공급부(24)와 히팅압출부(30)를 순차적으로 설치한 것을 특징으로 하는 부직포의 표면처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 히팅냉각압출부(30)는 히팅압출부(31)와 냉각압출부(33)가 반복적으로 이루어지되, 히팅압출부(31)와 냉각압출부(33)는 상하 중앙에 구동로울러(42)가 설치되고, 상기 구동로울러(42)의 상·하측에 150℃에서 230℃정도의 히팅로울러(44)와 공냉 또는 수냉식의 냉각로울러(46)가 각각 한쌍으로 설치된 것을 특징으로 하는 부직포의 표면처리장치.
6. 제 4 항에 있어서, 이형소재공급부(24)에는 수지계 ·세라믹계의 알갱이, 또는 방향재·방습재 중 어느것 하나가 투입되어 다양한 기능을 갖춘 부직포를 생산할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 부직포의 표면처리장치.