KR20090097525A - 이형소재를 혼합성형하여 얻어지는 판재와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이형소재를 혼합 성형하여 얻어지는 판재와 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 이형소재로는 폴리에틸렌(PE),폴리프로필렌(PP),폴리우레탄(PU)등을 원료로 한 발포칩 또는 알갱이 상태의 발포칩과 화학사인 폴리에틸렌(PE),폴리프로필렌(PP)등의 단섬유와 혼합 뒤엉키게 하는 혼합공정을 거친 혼합소재에 폴리프로필렌글라이콜(PPG) 또는 톨루엔디이소시아내이트(TDI) 또는 폴리프로필렌파우더 또는 세라믹파우더 등을 일정비율로 혼합한 액상의 접착물질을 분사 상기 뒤엉킨 소재에골고루 분사한 다음 일정한 틀에 열과 압력을 가하여 성형 탈취 후 원하는 폭과 두께로 절단공정을 거치는 것으로 이형소재를 혼합하여 성형하는 판재가 얻어진다.
또한, 상기 성형공정 중 프레스가공시에 가하는 압력을 조절하면 밀도 조정이 가능하며, 또한 상기 화학사에 천연사인 마섬유, 대나무섬유, 코코넛섬유 등의 천연섬유를 혼합 상기 방법으로 가공하면 가벼우면서도 내구성과 내열성 및 고강성을 갖추게 된다.
특히, 성형된 판재에 일정한 열과 압력을 가하면 이차성형이 가능하며 혼합되는 소재의 배합율에 따라 내열성과 내후성 물론 불연성을 갖출 수 있고, 또한 상기소재로 기 상품화되어 폐기되는 성형물 및 각종판재 즉, 스펀치폼, 스치로폼, 우레탄폼 등을 생산할 때 발생되는 스크랩 등을 1~100정도로 잘게 분쇄하여 1차 투입공정에 투입 전술한 제조방법을 통해 재활용할 수 있어 원가절감은 물론 친환경적 인 소재로 거듭날 수 있는 장점이 있다.
이형소재, 저융점화이바, 천연사, 발포칩, 화학사.
Description
본 발명은 이형소재를 이용한 판재와 그 제조방법에 관한 것으로서, 이를 보다 구체적으로 설명하면 폴리계의 발포칩과 폴리계의 저융점 단섬유 또는 천연사의 단섬유를 일정비율로 혼합하면서 접착물질을 분사시켜 가열압축에 의해 판재를 성형함으로서 성형된 판재는 그 중량이 가벼우면서 상대적으로 내구성과 고강성 및 내열성을 갖추게 되며, 혼합되는 이형소재의 혼합비에 따라 유연성과 내열성 및 내후성과 불연성을 갖춘 이형소재를 이용한 판재와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 판재는 목재를 이용한 판재가 주종을 이루고 있으나 용도에 있어 건축자재 또는 가구자재 등으로 생활 전반에 걸쳐 폭넓게 사용되고 있으며, 사용목적에 따라 목재가 아닌 다양한 판재가 개발되고 있는 실정이다.
즉, 사용목적이 단열과 보온을 위한 목적으로 사용되는 건축물의 단열재로는 스티로폼과 우레탄폼이 개발되어 건축물의 내장재나 외장재로 사용되고 있으며, 또한 물품의 운송과정에서 발생 될 수 있는 물품파손을 방지하기 위한 사용목적으로 스티로품과 우레탄폼 및 스폰지 등이 물품의 포장재로 사용되고 있다.
최근 들어서는 상기와 같은 스티로폼과 우레탄폼 및 스폰지 등의 내면과 외 면에 부직포를 부착시켜 흡음을 목적으로 하는 이형소재를 이용한 내장재로서의 이형판재가 개발되어 소음이 발생되는 밀폐된 공간에 많이 사용되고 있으며, 또한 이러한 이형판재를 열과 압력을 이용한 이차가공을 통해 자동차의 내장재로 그게 각광을 받으며 폭 넓게 사용되고 있는 실정이다.
상기와 같은 이형판재는 그 구성이 화학소재로 성형된 스티로폼이나 우레탄폼 또는 스폰지 등과 같은 하나의 주소재에 화학사 또는 천연사의 단섬유가 적층되어 니들펀칭에 의해 일체를 이루는 부직포가 일면 또는 양면에 부착되는 구조로 이루어져 있어 내구성을 갖추면서 판재의 중량은 경량화를 이룸으로써 자동차관련 내장재로 호평을 받고 있다.
상기와 같은 이형소재를 이용한 판재와 그 제조방법에 대해서는 현재 다양하게 개발되고 있으며, 본인이 출원하여 특허등록된 특허 제 707919 호("스티로폼을 소재로 하여 성형이 용이한 판재의 제조방법과 그에 의해 제조된 판재" 이하 종래발명 이라고 함)를 일 예로 들어 설명하면, 폴리에틸렌(Poly Ethylene;PE), 폴리프로필렌(Poly Propylene:PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate:PET)등과 같은 발포칩에 의해 발포된 폼(스티로폼)의 일면 또는 양면에 부직포 또는 직물로 이루어진 섬유층을 열융착시킴과 동시에 압력을 가해 사용목적에 적합한 형상을 이루도록 한 것이다.
상기 종래발명의 제조방법은 부직포나 직물로 이루어진 섬유층의 일면에 접
합층을 형성하는 성형공정; 상기 성형공정의 섬유층을 폴리프로필렌, 볼리에틸렌, 폴리우레탄이 혼합된 소재군 중 어느 하나의 소재인 발포폴리스티렌 칩에 의해 발포된 스티로폼의 일면 또는 양면에 적층시키는 적층공정; 적층공정을 거친 스티로품에 120~250의 열을 20초 내지 60초 정도 가열하여 접합층이 용융상태를 이루게 하여 섬유층이 스티로폼과 가접합을 이루게 하는 히팅공정; 히팅공정을 거친 스티로폼에 열과 압력을 가한 후 냉각시켜 스티로폼의 일면 또는 양면에 부직포나 직물로 이루어진 섬유층을 접합시키는 프레스성형공정으로 이루어져 있다.
상기와 같이 종래발명에 따른 제조방법에 의해 생산되는 판재는 중간기재층이 스티로폼으로 이루어져 있으므로 그 중량이 가벼워 자동차 내장재로 사용할 경우 차음성과 흡음성을 향상시키며, 자동차의 연비와 직접적인 관계를 이루는 차체 중량을 줄일 수 있는 특징이 있고, 특히, 스티로폼의 외면에 접합되어 일체를 이루고 있는 섬유층에 의해 자동차의 내장재로서 보다 품격을 높일 수 있어 중대형 차종에 상대적으로 많이 적용하고 있다.
이러한 종래발명에 따른 이형소재를 이용한 판재는 프레스성형공정에서 어느 정도의 열과 압력으로 성형하는가에 따라 생산된 판재의 경도를 조정할 수 있어 건축물의 내장재로 다양하게 사용할 수 있다.
그러나, 상기 종래발명에 따른 판재는 경질의 자동차 내장재 또는 건축 내장재로 개발된 것으로서 프레스성형공정을 거친 판재는 특정한 형상을 이루고 있어 다른 사용목적의 판재로 성형하는데 곤란한 문제점이 있었다.
즉, 프레스성형공정시 생산되는 판재는 프레스금형의 형상에 따라 특정한 형상으로 성형되면서 냉각되어 생산된 판재는 외면은 부드러운 섬유층으로 이루어져 있으나 중간기재층은 그 부피가 압축되면서 경질상태를 이루게 되어 다른 사용목적의 판재로 성형하는데 곤란한 것이다.
특히, 상기와 같은 제조방법에 의해 제작된 판재는 그 성형과정에서 일정 규격의 판재를 생산하기 위해 절단공정에서 스크랩이 많이 발생됨으로 원자재의 손실이 많아 요즘과 같은 원자재가 상승하는 시점에는 수요자가 요구하는 생산원가를 맞출 수 없어 결과적으로 판재의 생산원가를 높이거나 저품질의 판재를 생산하는 문제점이 있다.
또한 상기 성형과정에서 발생된 스크랩을 소각처리 하거나 매립을 하게 되는데 이로 인해 대기오염을 유발시키고 자연환경을 파괴함으로 해서 결과적으로 환경오염물질로 인해 생활환경을 해치는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같이 종래발명이 지닌 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 폴리계의 발포칩과 폴리계의 저융점 단섬유 또는 천연사의 단섬유 를 를 일정비율로 혼합하면서 접착물질을 분사시켜 가열압축에 의해 판재를 성형함으로서 성형된 판재는 그 중량이 가벼우면서 상대적으로 내구성과 고강성 및 내열성을 갖추게 되며, 혼합되는 이형소재의 혼합비에 따라 유연성과 내열성과 내후성 및 불연성을 갖춘 이형소재를 이용한 판재와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리에틸렌(Poly Ethylene;이하"PE")에 폴리스티렌(Poly Stylene;이하"PS")을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(Expanded Poly Propylene;이하"EPP")소재와 폴리프로필렌(Poly Propylene;이하"PP")소재와 폴리에틸렌(PE)소재와 폴리우레탄(Poly Urethane;이하"PU")소재의 소재군 중 하나의 소재를 원료로 한 발포칩 또는 알갱이 상태의 발포칩과 단섬유 상태의 저융점 화이바인 폴리에틸렌(PE) 단섬유 또는 폴리프로필렌(PP)단섬유를 7:3 내지 3:7의 비율로 혼합시킨 소재 제1혼합공정과; 상기 소재 제1혼합공정을 거친 소재에 천연사를 6:4~4:6으로 혼합시키 뒤엉키는 상태의 이형소재혼합공정; 상기 이형소재혼합공정을 거친 발포칩과 저융점단섬유와 천연사가 뒤엉킨 혼합상태에서 폴리프로필렌글라이콜(Poly Propylene Glycol;이하"PPG") 또는 톨루엔디이소시아내이트(TDI) 또는 폴리프로필렌파우더 또는 세라믹파우더 등을 일정비율로 혼합한 액상의 접착물질을 분사시키는 접착물질투입공정; 상기 접착물질투입공정을 거친 혼합상태의 이형소재에 열과압력을 가해 가접합시킴과 동시에 혼합과정에서 투입된 접착물질의 유기성분을 탈취하는 탈취공정과; 상기 탈취공정을 거친 가접합상태의 혼합소재에 열과 압력을 가해 일체를 이루게 하는 판재성형공정과; 상기 판재성형 공정을 거친 성형된 판재를 일정한 폭과 두께를 이루게 하는 절단공정과; 일정한 폭과 두께를 이루는 판재를 사용목적에 적합하도록 프레스가공공정을 포함하는 이형소재를 혼합성형하여 얻어지는 판재와 그 제조방법을 특징으로 한다.
상기와 같은 제조방법을 통해 평판형을 이루고 있는 판재는 폴리에틸렌(PE)에 폴리스티렌(PS)을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(EPP)소재와 폴리프로필렌(PP)소재와 폴리에틸렌(PE)소재와 폴리우레탄(PU)소재의 소재군 중 하나의 소재를 원료로 한 발포칩과 단섬유 상태의 저융점 화이바인 폴리에틸렌(PE) 단섬유 또는 폴리프로필렌(PP)단섬유를 7:3 내지 3:7의 비율로 혼합시킨 단섬유 화학사에 천연사를 6:4~4:6으로 혼합시켜 뒤엉킨 상태에서 접착물질을 분사시켜 열과 압력에 의해 발포칩과 단섬유 화학사가 용융된 상태를 이루면서 천연사와 함께 일체를 이루는 구조를 특징으로 한다.
상기와 같은 제조방법을 통해 이형소재인 발포칩에 화학사와 천연사가 혼합되어 뒤엉킨 상태에서 접합물질이 투입되어 열과 압력에 의해 일체를 이루도록 성형함으로서 성형된 판재는 섬유사에 혼합되어 있던 저융점 화이바인 화학사가 열에 의해 용융상태를 이루게 되어 발포칩들을 견고하게 일체를 이루어 내구성이 향상되고, 또한 섬유사에 혼합되어 있던 천연사에 의해 일반 발포칩에 의해 제작된 판재와 비교해서 내열성을 갖추게 되며, 특히 발포칩의 소재와 천연사와 화학사의 혼합비에 따라 성형된 판재는 내열성과 내후성은 물론 불연성을 상대적으로 갖추게 되는 효과가 있다.
또한, 이러한 본 발명에 따른 제조방법을 이용하여 폐스티로폼 이나 폐우레탄폼 폐스폰지와 같은 발포성 폐기물이나 이러한 발포성 판재를 생산하는 과정에서 발생되는 스크랩(scrap)을 1~100크기로 작게 분쇄하여 천연사와 화학사가 혼합된 섬유사를 혼합하여 전술한 바와 같은 제조방법을 통해 재활용할 수 있어 생산원가의 절감은 물론 폐기물로 인한 환경피해를 줄이는 효과가 있다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도를 참고로 하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
예시도 1은 본 발명에 따른 이형소재를 이용한 판재의 제조방법에 관한 공정도로서, 상기 도면에 표현된 바와 같이 본 발명은 소재 제1혼합공정렝鎌紈弩英Η卵平ㅇ접착물질투입공정렴뼙諛平ㅇ판재성형공정렝塤丙平ㅇ프레스가공공정을 포함하는 제조방법으로 이루어져 있다.
상기 소재 제1혼합공정은 발포칩과 저융점 화이바를 혼합하는 공정으로 발포칩은 폴리에틸렌(Poly Ethylene;이하"PE")에 폴리스티렌(Poly Stylene;이하"PS")을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(Expanded Poly Propylene;이하"EPP")소재와 폴리프로필렌(Poly Propylene;이하"PP")소재와 폴리우레탄(Poly Urethane;이하"PU")소재의 소재군 중 하나의 소재를 원료로 한 것으로, 상기 저융점 화이바는 단섬유 상태의 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)단섬유를 7:3 내지 3:7의 비율로 혼합시킨 단섬유 화학사이며, 상기 저융점 화이바에 발포칩을 혼합하는 공정이다.
상기 이형소재혼합공정은 소재 제1혼합공정을 거친 상태에서 마럽蹂すシ코코넛열매 등에서 추출한 천연사를 6:4 내지 4:6으로 서로 뒤엉키게 혼합하는 공정이다.
또한, 상기 접착물질투입공정은 발포칩과 저융점화이바와 천연사를 뒤엉키게 혼합하는 상태에서 폴리프로필렌글라이콜(Poly Propylene Glycol;PPG) 또는 톨루엔디이소시아내이트(TDI) 또는 폴리프로필렌파우더 또는 세라믹파우더 등을 일정비율로 혼합한 액상의 접착물질을 분사 투입시키는 공정이다.
상기 가접합탈취공정은 접착물질투입공정을 거쳐 발포칩과 저융점 화이바와 천연사에 접착물질이 분사된 상태에서 열을 가해 가접합을 시킴과 동시에 접착물질투입공정에서 분사 투입된 접착물질의 유기성분을 탈취시키는 공정이다.
상기 판재성형공정은 가접합탈취공정을 거치면서 가접합 상태를 이루고 있는 가접합판재가 히팅가열로를 거치게 되는데, 이때 가접합 상태의 발포칩과 저융점 화이바인 단섬유(폴리에틸렌과 폴리프로필렌이 7:3 내지 3:7로 혼합된 상태)는 부분적으로 용융되면서 일체를 이루게 되며, 상기 발포칩과 저융점 화이바와 뒤엉킨 상태로 혼합되어 있는 천연사는 용융상태의 발포칩와 저융점 화이바와 일체를 이루며, 특히 이형소재혼합공정에서 분사 투입된 접착물질에 의해 천연사는 발포칩과 저융점 화이바와 보다 견고하게 일체를 이루어 판재가 성형되는 공정이다.
여기서, 상기 히팅가열로는 화학사의 소재인 저융점 화이바가 용융되는 정도의 온도를 유지하게 되는데, 그 온도는 마럽蹂すシ코코넛열매 등에서 추출한 천연사가 손상되지 않으면서 저융점 화이바인 화학사가 용융되는 110~180의 온도를 유지하고 있다
이와 같이 성형된 판재는 일정한 폭과 두께를 이루도록 절단공정을 거치게 되며, 상기와 절단공정을 거친 일정한 폭과 두께를 갖춘 판재는 최종적으로 프레스가공공정을 거치게 되는데, 상기 절단공정에서 이형소재를 이용한 판재가 일정한 두께와 폭으로 절단되면서 냉각기능을 갖춘 프레스기에 투입되어 사용목적에 적합하도록 성형가공되어 하나의 판재가 완성된다.
상기와 같이 제조된 판재는 발포칩과 저융점 화이바와 천연사로 이루어져 접합물질과 히팅가열로의 열에 의해 일체를 이루게 됨으로서 순수한 발포칩에 의해 제작된 판재에 비해 내구성과 인장력을 확보할 수 있으며, 특히 냉각기능을 갖춘 프레스기의 압력에 따라 판재의 강도와 유연성 및 성형성을 확보할 수 있다.
즉, 발포성형된 이형소재를 이용한 판재를 일정두께와 폭으로 절단한 후 사용목적에 적합하도록 특정한 형상을 이루고 있는 프레스기의 금형에 투입하게 되는데, 투입되는 판재는 히팅가열로에서 가열된 상태이므로 성형하는데 유연성을 갖추고 있는 상태이므로 프레스기를 작동시키면 투입된 판재는 압축되어 사용목적에 적합한 형상의 판재를 얻을 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 이용소재를 이용한 판재의 제조방법을 이용하면 폐스티로폼과 폐우레탄폼 및 폐스폰지등을 재활용이 가능할 수 있는데, 이를 설명하면 페스티로폼이나 폐우레탄폼 및 폐스폰지등을 1~100크기로 작게 분쇄하여 저융점 화이바인 폴리계의 단섬유와 천연사를 뒤엉키는 상태를 이루게 한 수 전술한 바와 같은 제조방법을 통해 재활용할 수 있다.
특히, 폴리에틸렌(PE)에 폴리스티렌(PS)을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(EPP)소재와 폴리프로필렌(PP)소재와 폴리에틸렌(PE)소재와 폴리우레탄(PU)소재 의 소재군 중 하나의 소재로 이루어진 발포칩을 이용하여 생산되는 스티로폼 이나 우레탄폼 및 스폰지 등을 생산할 때 스크랩이 많이 발생되는데 이러한 스크랩을 본 발명에 따른 이형소재를 이용한 제조방법을 통해 판재를 재생산이 가능하다.
또한 롤 상태로 연속적으로 생산되는 부직포 생산라인에서도 생산되는 부직포의 스크랩이 많이 발생되는데 이러한 스크랩 상태의 부직포는 그 소재가 폴리에틸렌(PE)에 폴리스티렌(PS)을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(EPP)소재와 폴리프로필렌(PP)소재와 폴리에틸렌(PE)소재와 폴리우레탄(PU)소재의 소재군 중 하나의 소재로 이루어진 단섬유와 마럽蹂すシ코코넛열매 등에서 추출한 천연사로 이루어져 있으므로 전술한 바와 같이 부직포의 스크랩을 분쇄하여 발포칩과 혼합하여 본발명에 따른 판재성형공정을 거치는 것으로 이형소재를 이용한 판재를 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 이형소재를 이용한 판재의 제조방법에 관한 공정도.
Claims (2)
- 폴리에틸렌(PE)에 폴리스티렌(PS)을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(EPP)소재와 폴리프로필렌(PP)소재와 폴리에틸렌(PE)소재와 폴리우레탄(PU)소재의 소재군 중 하나의 소재를 원료로 한 발포칩과 단섬유 상태의 저융점 화이바인 폴리에틸렌(PE) 단섬유 또는 폴리프로필렌(PP)단섬유를 7:3 내지 3:7의 비율로 혼합시킨 단섬유 화학사에 천연사를 6:4~4:6으로 혼합시켜 뒤엉킨 상태에서 접착물질을 분사시켜 열과 압력에 의해 발포칩과 단섬유 화학사가 용융된 상태를 이루면서 천연사와 함께 일체를 이루는 구조를 특징으로 하는 이형소재를 혼합성형하여 얻어지는 판재.
- 폴리에틸렌(PE)에 폴리스티렌(PS)을 혼합한 소재와 발포폴리프로필렌(EPP)소재와 폴리프로필렌(PP)소재와 폴리에틸렌(PE)소재와 폴리우레탄(PU)소재의 소재군 중 하나의 소재를 원료로 한 발포칩 또는 알갱이 상태의 발포칩과 단섬유 상태의 저융점 화이바인 폴리에틸렌(PE) 단섬유 또는 폴리프로필렌(PP)단섬유를 7:3 내지 3:7의 비율로 혼합시킨 소재 제1혼합공정과; 상기 소재 제1혼합공정을 거친 소재에 천연사를 6:4~4:6으로 혼합시키 뒤엉키는 상태의 이형소재혼합공정; 상기 이형소재혼합공정을 거친 발포칩과 저융점단섬유와 천연사가 뒤엉킨 혼합상태에서 폴리프로필렌글라이콜(PPG) 또는 톨루엔디이소시아내이트(TDI) 또는 폴리프로필렌파우더 또 는 세라믹파우더 등을 일정비율로 혼합한 액상의 접착물질을 분사시키는 접착물질투입공정; 상기 접착물질투입공정을 거친 혼합상태의 이형소재에 열을 가해 가접합시킴과 동시에 혼합과정에서 투입된 접착물질의 유기성분을 탈취하는 탈취공정과; 상기 탈취공정을 거친 가접합상태의 혼합소재에 열과 압력을 가해 일체를 이루게 하는 판재성형공정과; 상기 판재성형공정을 거친 성형된 판재를 일정한 폭과 두께를 이루게 하는 절단공정과; 일정한 폭과 두께를 이루는 판재를 사용목적에 적합하도록 프레스가공공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이형소재를 혼합성형하여 얻어지는 판재의 제조방법.
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