KR20170047312A - 충전재 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
충전재(4) 및 이의 제조 방법이 개시되는데, 충전재(4)는 미공성 중합체로 형성되고 줄기(401) 및 줄기(401)로부터 분할됨으로써 형성되는 가지(402)들을 갖는, 가지(402) 및 줄기(401) 구조물을 포함한다. 본 발명의 충전재(4)는 다수회의 세탁 후에도 뭉침 및 엉킴과 같은 현저한 현상 없이, 분산된 충전재 상태를 유지할 수 있다.
Description
본 발명은 충전재(stuffing) 재료, 특히 충전재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
솜털(down), 깃털(feather) 및 다른 벌크 동물 털(bulk animal hair) 등과 같은, 천연 보온 재료가 의류, 침구 제품, 침낭 등의 분야에서 충전재 및/또는 보온 재료로서 빈번하게 사용된다. 동시에, 당업계의 연구자들은 또한 모조 솜털 및 모조 깃털에 관해서 다양한 합성 재료들을 지속적으로 탐구하고 있다.
통상적으로 사용되는 충전재 및/또는 보온 합성 재료는 섬유 클러스터 유형(fiber cluster type) 및 섬유 볼 유형(fiber ball type)을 포함한다. 섬유 클러스터-유형 재료는 일반적으로 초핑(chopping)에 의해 섬유 뭉치 재료(fiber flocculus material)를 섬유 클러스터로 형성하고, 이어서 충전재를 위한 주어진 중량의 섬유 클러스터를 파지함으로써 생성되어, 충전재 및/또는 보온 재료를 제조한다. 반면에 섬유 볼-유형 재료는 우선적으로 스테이플 섬유(staple fiber)들이 오프닝 피킹(opening picking)을 받게 하고, 이어서 소정 방식으로, 섬유들이 서로 상호권취되게 하거나, 섬유들이 접합 지점(bonding point)을 갖는 섬유 볼들을 형성하게 함으로써 생성된다.
기존의 보온 충전재 재료의 예로서, 예를 들어, 미국 특허 제6329052호는 플러피 단열 재료(fluffy insulating material)를 개시하는데, 특허 내의 설명에 따르면, 플러피 단열 재료는 절단 후에 짧은 섬유 클러스터를 형성하는 섬유 배트(fiber batt)를 갖고, 섬유 클러스터는 발수성 또는 실리콘 처리된 섬유, 점착성 섬유, 또는 종래의 건조 섬유를 함유할 수 있다.
중국 특허 공개 제1966789호는 폴리에스테르 섬유 충전재 재료를 개시하는데, 특허 공개 내의 설명에 따르면, 폴리에스테르 섬유 충전재는 초미세 최고급 중공 폴리에스테르 스테이플 섬유와 종래의 중공 폴리에스테르 스테이플 섬유를 혼합함으로써 얻어지고, 스웨이드(suede)의 오프닝 피킹, 혼합, 및 카딩(carding) 그리고 이어서 공기 취입을 받는다.
중국 특허 공개 제101166689호는 충전재 재료를 개시하는데, 특허 공개 내의 설명에 따르면, 충전재 재료는 0.5 내지 2.5 dtex의 평균 크기를 갖고 평활화제(smoothing agent)로 코팅되어진 이중-단부 크림핑된(double-end crimped) 폴리에스테르 섬유를 포함하고, 섬유는 4 내지 15 mm의 평균 길이를 갖도록 절단되고, 이어서 오프닝 피킹을 받는다.
미국 특허 제4618531호는 폴리에스테르 섬유 충전재를 개시하는데, 특허 내의 설명에 따르면, 폴리에스테르 섬유 충전재는 나선형으로 그리고 랜덤으로 권취되는 섬유 볼을 갖는다.
중국 특허 공개 제87107757호는 폴리에스테르 섬유 와딩(wadding)을 나타내는데, 특허 공개 내의 설명에 따르면, 폴리에스테르 섬유 와딩은 결합제 섬유와 함께 배열되고 복잡하게 엉켜 섬유 볼을 형성하는, 나선형으로 크림핑된 폴리에스테르 섬유 와딩을 갖는다.
미국 특허 제7261936B2호는 단열 재료를 개시하는데, 특허 내의 설명에 따르면, 단열 재료는 취입된 형상과 같은 구조를 갖고, "셔틀콕(shuttlecock)"과 유사하게, 필라멘트들의 일단부에서 함께 융합되고 대향 단부에서 개방된 다수의 필라멘트들로 구성된다.
섬유 클러스터는 소정의 벌킹 강도(bulking intensity) 및 응축성을 갖지만, 상당한 양의 섬유들이 섬유 뭉치 내에 등방성으로 배열된 결과로서, 절단 후의 섬유 클러스터는 상당한 양의 극히-짧은 섬유들을 불가피하게 함유하여, 충전된 보온 재료가 누출되기 쉽고, 물 세탁 후의 전체 두께의 감소뿐만 아니라 보온 성능의 열화를 갖는 결과를 초래할 것이다.
섬유 볼들의 내부 연결은 비교적 약하며, 수정된 섬유 볼 구조는 이러한 단점을 극복할 수 있고, 반발 탄성(rebound elasticity) 및 내구성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 섬유 볼은 충전 후의 물-세탁 성능, 및 특히 물 세탁 후의 섬유들의 쉬운 상호 엉킴이라는 단점을 해결할 수 없다.
유사하게, 성기게 충전된 재료는 중량이 가볍고 느낌이 부드럽다. 그러나, 유사한 충전재 재료는 실제의 사용 시에 물 세탁 후의 섬유의 쉬운 상호 엉킴 및 뭉침(conglomeration)의 문제를 해결할 때에 큰 어려움을 가져, 이러한 유형의 성기게 충전된 재료의 적용을 크게 제한한다.
그러므로, 물 세탁 후에 형성되는 다양한 크기의 섬유 덩어리(fiber agglomerate)는 다시 분산시키는 것이 극히 어려워, 의복 등의 분야에서의 그의 적용이 영향을 받을 것인데, 예를 들어, 세탁 후에 다시 착용될 때의 편안한 감각 및 성능이 영향을 받을 것이다. 벌크 스테이플 섬유이든, 섬유 볼이든, 또는 솜털형 볼이든간에 이에 대해서, 물 세탁 후의 뭉침이라는 어려운 문제를 해결할 필요성이 남아 있다.
본 발명의 하나의 목적은 양호한 물-세탁 성능을 갖는 충전재, 즉 뭉침 및 엉킴과 같은 현저한 현상 없이, 물 세탁 후에 균일하게 분산될 수 있는 충전재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 하기의 기술적 해결책, 즉 충전재로서, 충전재가 미공성 중합체(microporous polymer)로 형성되는 가지 및 줄기 구조물(branch and trunk structure)을 포함하고, 가지 및 줄기 구조물이 줄기, 및 줄기로부터 분할됨으로써 형성되는 가지들을 포함하고, 가지 및 줄기 구조물이 평균 약 10 내지 130 mm의 최대 종방향(longitudinal) 길이 및 평균 2 내지 15 mm의 최대 측방향(lateral) 치수를 갖는 충전재가 제공되는 기술적 해결책에 의해 성취된다.
선택적으로, 줄기는 1 내지 10 mm의 평균 측방향 치수를 갖는다.
선택적으로, 가지들은 0.5 내지 5 mm의 평균 측방향 치수를 갖는다.
선택적으로, 줄기 길이는 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이 이하이다.
선택적으로, 가지들은 1 내지 6 mm의 평균 길이를 갖는다.
선택적으로, 가지들은 줄기의 종방향 길이의 방향을 따라 평균 약 1 내지 6 mm의 간격으로 측방향으로 분할됨으로써 형성된다.
선택적으로, 가지들은 줄기의 일단부에서 분할됨으로써 형성된다.
선택적으로, 가지 및 줄기 구조물은 평면형 2차원 구조를 갖는다.
선택적으로, 가지 및 줄기 구조물은 0.25 내지 2 mm의 평균 두께를 갖는다.
선택적으로, 미공성 중합체는 단열 재료들로부터 선택된다.
선택적으로, 단열 재료들은 발포 플라스틱(expanded plastic)들이다.
선택적으로, 발포 플라스틱들은 하기의 재료들: 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌 또는 폴리우레탄으로부터 선택되는 것을 포함한다.
선택적으로, 충전재는 물-세탁 저항성을 갖는다.
본 발명의 다른 목적은 충전재의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적은 하기의 기술적 해결책, 즉 0.25 내지 2 mm의 두께의 미공성 중합체 시트가 제공되고, 절단을 위해 반대 방향들로 회전하는 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(gear blade-bearing roller wheel)들 내로 진입하게 되며, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 사이의 간극이 0 내지 1 mm로 조절되어 시트를 가지 및 줄기 구조물로 절단 및 성형하는, 기술적 해결책에 의해 성취된다.
선택적으로, 기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 그의 축방향 선을 따라 일정 간격으로 배열되고 나선형으로 분포되는 블레이드들을 갖는다.
선택적으로, 기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 약 100 내지 300 mm/초의 선속도(linear velocity)를 갖는다.
본 발명의 이점은, 양호한 물-세탁 성능을 가질 수 있는 충전재를 제조하는 데 비교적 간단한 방법이 사용될 수 있고, 본 발명의 충전재가 기존의 재료들에 비해 다수회의 세탁 후에 뭉침 및 엉킴과 같은 현저한 현상 없이, 분산된 충전재 상태를 여전히 유지할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 개략적이고 축척대로 그려지지 않은 첨부 도면의 구체적인 예시와 연계하여 아래에서 상세하게 추가로 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일례의 충전재를 제조하는 방법의 개략도.
도 2는 본 발명의 일례의 충전재의 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 예의 충전재의 개략도.
도 4는 본 발명의 또 다른 예의 충전재의 개략도.
도 2는 본 발명의 일례의 충전재의 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 예의 충전재의 개략도.
도 4는 본 발명의 또 다른 예의 충전재의 개략도.
본 발명은 충전재 및 이의 제조 방법을 제공한다. 특히, 일 태양에서, 미공성 중합체로 형성되는 가지 및 줄기 구조물을 포함하는 충전재가 제공되는데, 여기서 가지 및 줄기 구조물은 줄기, 및 줄기로부터 분할됨으로써 형성되는 가지들을 포함하고, 가지 및 줄기 구조물은 평균 10 내지 130 mm의 최대 길이방향 강도, 및 평균 1 내지 10 mm의 최대 측방향 치수를 갖는다. 이러한 가지 및 줄기 구조물은 기본적으로 수지상(dendritic) 형상으로서 주어지고, 줄기로부터 분할됨으로써 복수의 가지들이 형성된다. 복수의 가지들은, 예를 들어 줄기의 종방향 길이의 방향을 따라 소정 간격으로 측방향으로, 즉 일측으로 또는 양측으로, 분할됨으로써 형성될 수 있어, 예를 들어 평균 1 내지 6 mm의 간격으로, 길이 방향으로 이격된 복수의 가지들을 갖는, 평면형 가지 및 줄기 구조물이 형성될 수 있다. 예를 들어, E, F, 또는 K 형상과 유사한 형상들로서 개략적으로 표현되는 복수의 가지들이 줄기 상에 형성된다. 대안적으로, 줄기의 일단부 또는 양단부에서 분할됨으로써 2개 이상의 가지들이 형성될 수 있다. 예를 들어, L, T, 또는 Y 형상과 유사한 형상들로서 개략적으로 표현되는 복수의 엽상부(leaf)들이 수목부 정점(treetop) 상에 형성되고, 가지 및 줄기 구조물이 일측으로 또는 양측으로 동일하게 형성될 수 있다.
가지들은 더 작은 예각, 예를 들어, Y 또는 K 형상으로부터, 90°에 가까운 각도, 즉 E, F, L 또는 T 형상까지, 다양한 각도들로 줄기로부터 분할될 수 있다. 제한 없이, 복수의 가지들이 줄기의 종방향 길이의 방향으로 소정 간격으로 측방향으로 분할됨으로써 형성될 때, 가지들은 더 작은 각도, 예를 들어 30°미만의 각도로 줄기로부터 분할될 수 있고, 가지들이 줄기의 일단부 또는 양단부에서 분할됨으로써 형성될 때, 가지들은 더 큰 각도, 예를 들어 60°초과의 각도로 줄기로부터 분할될 수 있다.
줄기 및 가지들의 치수는 상이하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 줄기는 0.2 내지 10 mm의 평균 측방향 치수를 가질 수 있다. 여기에서, 측방향은 형상에 대한 제한 대신에, 길이 방향에 수직인 방향을 의미한다. 예를 들어, 줄기 및 가지들의 단면들은 직사각형, 편원형(oblate), 원형, 타원형 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있고, 따라서 평균 측방향 치수는 단면을 가로지르는 평균 길이 치수 또는 보다 큰 측에서의 치수를 말한다. 예를 들어, 이는 단면의 직경 또는 폭, 또는 불규칙한 형상의 평균 크기, 또는 단면을 가로지르는 최대 크기일 수 있다. 유사하게, 가지들은 선택적으로 0.1 내지 5 mm의 평균 측방향 치수를 갖는다.
충전재를 형성하는 데 사용되는 미공성 중합체 재료의 시트의 두께는 줄기 및 가지들의 측방향 치수, 그리고 가지 및 줄기 구조물의 평면 두께에 영향을 미치거나 이들을 결정할 것이다. 더 큰 변화가 존재할 수 있지만, 바람직하게는, 가지 및 줄기 구조물은 재료의 두께에 따라, 0.25 내지 2 mm의 평균 두께를 갖는다.
길이에 대해, 줄기 길이는 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이 이하일 수 있다. 예를 들어, 줄기의 종방향 길이의 방향을 따라 간격을 두고 분할됨으로써 가지들이 형성되는 것과 관련하여, 줄기 길이는 바람직하게는 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이 이하일 수 있거나, 다시 말하면, 돌출 후의 가지들은 줄기의 길이 방향으로 어떠한 단부도 넘지 않는다. 대안적으로, 일 변형예에서, 돌출 후의 가지들 중 일부가 줄기의 길이 방향으로 소정 단부를 넘을 수 있어, 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이는 줄기 길이보다 크다. 가지들의 평균 길이는, 전술된 바와 같이, 1 내지 6 mm일 수 있거나, 줄기의 길이 방향으로 소정 단부를 넘거나 넘지 않을 수 있다. 다른 태양에서, 줄기의 일단부에서 분할됨으로써 가지들이 형성되는 것과 관련하여, 줄기 길이는 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이보다 대체로 작다. 어떤 경우에도, 바람직하게는, 줄기 길이 그리고 가지 및 줄기 구조물의 최대 종방향 길이는 평균 10 내지 130 mm이다. 가지 및 줄기 구조물의 폭, 즉 최대 측방향 치수는 선택적으로 평균 1 내지 10 mm이다. 일반적으로, 가지들의 연장 정도 및 각도는 그러한 치수에 영향을 미칠 것이다. 그러한 방식으로, 이들 인자는 가지 및 줄기 구조물의 개략 치수를 결정 및 제한한다.
본 발명의 충전재는 미공성 중합체로 제조될 수 있고, 바람직하게는 미공성 중합체 시트, 예를 들어 0.25 내지 2 mm의 두께를 갖는 시트로 제조될 수 있다. 선택적으로, 이러한 미공성 중합체는 단열 재료, 예를 들어 소정의 발포 플라스틱으로 제조되는 몇몇 미공성 중합체들로부터 선택된다. 제한 대신에 예로서, 이는 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌 또는 폴리우레탄 등, 또는 적합한 재료들로 제조되는 다른 발포 재료들로부터 선택되는 것일 수 있다.
선택적으로, 충전재는 물-세탁 저항성을 갖는데, 즉 이는 기본적으로 물 세탁 후에 그의 본래 형상을 유지할 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 충전재의 제조 방법으로서, 0.25 내지 2 mm의 두께의 미공성 중합체 시트가 제공되고, 절단을 위해 반대 방향들로 회전하는 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 내로 진입하게 되며, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 사이의 간극이 0 내지 1 mm로 조절되어 시트를 가지 및 줄기 구조물로 절단 및 성형하는, 충전재의 제조 방법을 제공한다.
미공성 중합체 시트는 일반적으로 코일형(coiled) 재료의 형태로 제공될 수 있고, 따라서 코일형 재료 상에 작업 롤이 장착되어 회전을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 코일형 재료는 견인 롤들 내로 진입하게 되어, 절단을 위해 코일형 재료를 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 내로 견인한다.
기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 다양하고 상이한 형상들 및 분포들을 가질 수 있는 블레이드들을 가져, 시트를 상이한 형상들의 가지 및 줄기 구조물들로 절단한다. 예를 들어, 전형적인 기어 블레이드-지지 롤러 휠은 복수의 치형 구조물들을 가져 나선형 회전을 용이하게 하며, 블레이드들은 상이한 방식들로 배열될 수 있는데, 예를 들어, 치형 구조물들 각각은 상부에서 블레이드를 가질 수 있다. 일례에서, 기어 블레이드-지지 롤러 휠은 그의 축방향 선을 따라 간격을 두고 배열되고 나선형으로 분포되며 치형 구조물들 각각 상에 각각 위치되는 블레이드들을 갖는다. 기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 구매가능한 제품들로부터 선택될 수 있다.
미공성 중합체의 재료의 두께 그리고 기어 블레이드-지지 롤러 휠들의 파라미터, 예를 들어 기어 블레이드-지지 롤러 휠들의 둘레, 회전 속도 또는 대응 선속도(즉, 전방으로 구동되는 미공성 중합체 시트의 재료의 속도), 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 사이의 간극, 블레이드 형상, 간격 및 분포 모드 등의 선택을 통해, 미공성 중합체 시트는 상이한 형상들의 가지 및 줄기 구조물들로 절단될 수 있다. 예를 들어, 기어 블레이드-지지 롤러 휠들이 회전함으로써, 100 내지 300 mm/초일 수 있는 대응 선속도를 발생시키거나, 요컨대, 기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 약 100 내지 300 mm/초의 선속도를 갖고, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 사이의 간극은 0 내지 1 mm일 수 있다.
실시예 1
본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전재(4) 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 모드에 의해 성취될 수 있다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에서, 단열 재료이고 발포 플라스틱으로 제조된 발포 폴리에틸렌 재료(EPE)가 미공성 중합체로서 선택되었다. 본 실시예에서, 0.5 mm의 두께를 갖는 재료가 선택되었고, 감겨진 코일형 재료의 형태로 제공되었다. 본 발명에 따르면, 우선, 작업 롤이 회전을 용이하게 하도록 미공성 중합체 시트(1) 상에 장착되었고, 이어서 시트(1)가 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 내로 견인되었는데, 여기서 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들은 상부에 블레이드를 각각 갖는 복수의 치형 구조물들을 가졌고, 블레이드들은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)의 축방향 선을 따라 간격을 두고 배열되었고 나선형으로 분포되었다. 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격은 0 내지 1 mm로 조절될 수 있었고, 본 실시예에서 0.1 mm로 조절되었다. 전방으로 구동되는 미공성 중합체 시트(1)의 속도, 또는 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 선속도는 본 발명에서 바람직하게는 210 mm/초로서 설정되었고, 그러한 방식으로, 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들은 시트(1)를 가지 및 줄기 구조물을 갖는 충전재(4)로 절단하였다. 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 하단부에 저장통(storage bin)(3)이 제공되었다. 배출 장치(evacuation device)(도시되지 않음)가 저장통(3) 내에 제공되었고, 이 장치는 상단부에서의 기계 성형 후의 충전재(4)를 수집하는 데 사용되었다.
본 실시예에 따르면, 형성된 충전재(4)는 줄기(401) 및 줄기(401)로부터 분할됨으로써 형성되는 복수의 가지(402)들을 포함하는, 가지 및 줄기 구조물을 갖는, 도 2에 도시된 바와 같은 형상을 가졌고, 돌출 후의 가지(402)들은 그의 길이 방향으로 줄기(401)의 어떠한 단부도 넘지 않아, 줄기(401)의 길이가 가지 및 줄기 구조물의 최대 종방향 길이와 동일하였고, 가지 및 줄기 구조물의 폭 또는 최대 측방향 치수는 가지(402)들의 횡단 정도에 의해 결정되었다. 본 실시예에서, 가지 및 줄기 구조물은 평균 10 내지 60 mm의 최대 종방향 길이 및 평균 2 내지 5 mm의 최대 측방향 치수를 가졌는데, 여기서 줄기(401)는 약 10 내지 60 mm의 길이 및 1 내지 3 mm의 측방향 폭을 가졌고, 가지(402)들은 1 내지 6 mm의 길이 및 약 0.5 내지 1.5 mm의 폭을 가졌다. 복수의 가지들이 줄기(401)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 형성되었다. 예를 들어, 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 1 내지 6 mm였다. 줄기(401)의 길이 및 폭, 가지(402)들의 길이 및 폭, 및 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 둘레, 회전 속도 및 대응 선속도, 블레이드들 사이의 간격, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격 등을 조절함으로써 결정될 수 있었다.
본 실시예에서의 복수의 가지(402)들은 모두가 줄기(401)의 일단부를 향해 연장되었지만, 명백하게 이들은 또한 줄기의 양단부들을 향해 각각 연장될 수 있었다.
도 2에 도시된 바와 같은 실시예에서, 가지(402)들은 일반적으로 약 30°이하의 각도의 범위 내에서 분포되는, 더 작은 각도로 줄기(401)로부터 분할되었다.
본 실시예에서, 미공성 중합체 시트(1)는 충전재(4)를 제조하는 데 사용되었고, 평면형 가지 및 줄기 구조물을 갖는 충전재(4)는 그의 가지 및 줄기 구조물의 두께가 본 실시예에서 0.5 mm인 미공성 중합체 시트(1)의 두께에 의존하도록 형성된다. 또한, 본 실시예에서, 줄기(401) 및 가지(402)들 둘 모두의 두께가 미공성 중합체 시트(1)의 두께, 즉 0.5 mm인 것을 이해하기 쉽다.
본 실시예에서, 특정의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 및 특정의 공정 파라미터들의 채용의 결과로서, 줄기(401) 및 가지(402)들의 단면들이 직사각형으로서 형성되었다. 물론, 줄기(401) 및 가지(402)들의 단면들은 또한 본 발명을 참조하여 당업자에 의해 편원형, 원형, 타원형 또는 불규칙한 형상으로서 쉽게 절단될 수 있었다.
본 발명의 방법에 따르면, 그의 공정 및 재료의 특징들의 결과로서, 형성된 충전재(4)의 특정 형상 및 치수는 소정 분포를 갖는다. 예를 들어, 평면형 가지 및 줄기 구조물의 줄기(401) 및 각각의 가지(402)의 길이, 서로들 사이에 형성되는 분할 각도 등은 약간의 변동 및 분포 범위들을 가질 것이고, 따라서 형성된 각각의 단일 충전재(4)는 다소 상이한 특정 형상 및 치수를 갖는다. 그러한 방식으로, 비교적 적절한 모드에서, 최대 크기, 평균 크기 또는 소정 범위는, 가지 및 줄기 구조물의 다양한 치수들, 예를 들어 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이 및 최대 측방향 치수의 평균 값, 줄기(401)의 측방향 치수 및 길이, 가지(402)들의 길이 및 분할 각도, 각각의 가지(402)들 사이의 간격 등을 기술하는 데 사용된다.
실시예 2
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에서 유사하게 도시될 수 있는 바와 같이, 발포 폴리에틸렌 재료(EPE)를 동일하게 사용하여 2 mm의 두께를 갖는 충전재(4)가 제조될 수 있었다. 먼저, 미공성 중합체 시트(1)가 작업 롤 내로 장착되었고, 이어서 시트(1)가 견인에 의해 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 내로 충전되었는데, 여기서 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격이 본 실시예에서 0.5 mm로 조절되었고, 미공성 중합체 시트(1)는 본 실시예에서 300 mm/초로 설정되는 선속도로 전방으로 구동되어, 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들은 시트(1)를 가지 및 줄기 구조물을 갖는 충전재(4)로 절단 및 성형하였다. 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 하단부에 저장통(3)이 제공되었다. 배출 장치(도시되지 않음)가 저장통(3) 내에 제공되었고, 이 장치는 상단부에서의 기계 성형 후의 충전재(4)를 수집하는 데 사용되었다.
본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 줄기(401) 및 줄기(401)로부터 분할됨으로써 형성되는 복수의 가지(402)들을 포함하는, 가지 및 줄기 구조물을 갖는 충전재(4)가 형성되었다. 그러나, 그 치수는, 가지 및 줄기 구조물이 평균 10 내지 40 mm의 최대 종방향 길이 및 평균 약 2 내지 4 mm의 최대 측방향 치수를 가졌고, 줄기(401)가 약 10 내지 40 mm의 길이 및 1 내지 2 mm의 측방향 폭을 가졌고, 가지(402)들이 1 내지 6 mm의 길이 및 약 0.5 내지 1 mm의 폭을 가졌다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예의 치수와 상이하였다. 복수의 가지들이 줄기(401)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 형성되었다. 예를 들어, 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 1 내지 6 mm였다. 유사하게, 줄기(401)의 길이 및 폭, 가지(402)들의 길이 및 폭, 및 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 둘레, 블레이드들 사이의 간격, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격 등을 조절함으로써 결정될 수 있었다.
실시예 3
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 충전재(4) 및 이의 제조 방법이 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같다. 본 실시예에서, 단열 재료이고, 유사하게 또한 발포 플라스틱으로 제조되는, 플라스틱 텍스처의 폴리우레탄 재료(PU)가 미공성 중합체 시트(1)로서 선택되었다. 본 실시예에서, 선택된 재료는 2 mm의 두께를 가졌다. 먼저, 미공성 중합체 시트(1)가 작업 롤 내로 장착되었고, 이어서 미공성 중합체 시트(1)가 견인을 통해 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 내로 충전되었는데, 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들은 상부에 블레이드를 각각 갖는 복수의 치형 구조물들을 가졌고, 블레이드들은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)의 축선을 따라 간격을 두고 배열되었고 나선형으로 분포되었다. 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격이 본 실시예에서 0.2 mm로 조절되었고, 회전 속도는 150 mm/초로 설정되었다. 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 하단부에 저장통(3)이 제공되었다. 배출 장치(도시되지 않음)가 저장통(3) 내에 제공되었고, 이 장치는 상단부에서의 기계 성형 후의 충전재(4)를 수집하는 데 사용되었다.
본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 줄기(401) 및 줄기(401)의 일단부에서 분할됨으로써 형성되는 가지(402)들을 포함하는, 가지 및 줄기 구조물을 갖는 충전재(4)가 형성되었다. 충전재(4)는 평균 10 내지 80 mm의 최대 종방향 길이 및 평균 2 내지 10 mm의 최대 측방향 치수를 가졌는데, 여기서 줄기(401)는 약 10 내지 80 mm의 길이 및 1 내지 6 mm의 측방향 폭을 가졌고, 가지(402)들은 1 내지 6 mm의 길이 및 약 0.5 내지 3 mm의 폭을 가졌다. 하나 이상의 가지(402)들이 줄기(401)의 일단부에서 분할됨으로써 형성될 수 있었다. 예를 들어, 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 1 내지 6 mm였다. 유사하게, 줄기(401)의 길이 및 폭, 가지(402)들의 길이 및 폭, 및 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 둘레, 블레이드들 사이의 간격, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격 등을 조절함으로써 결정될 수 있었다.
실시예 4
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 충전재(4) 이의 제조 방법이 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같다. 이러한 예에서, 단열 재료이고, 유사하게 또한 발포 플라스틱으로 제조되는, 플라스틱 텍스처의 발포 폴리에틸렌(EPE) 재료가 미공성 중합체 시트(1)로서 선택되었다. 본 실시예에서, 0.25 mm의 두께를 갖는 재료가 선택되었다. 먼저, 미공성 중합체 시트(1)가 작업 롤 내로 장착되었고, 이어서 미공성 중합체 시트(1)가 견인을 통해 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 내로 충전되었는데, 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들은 상부에 적어도 하나의 블레이드를 각각 갖는 복수의 치형 구조물들을 가졌고, 블레이드들은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)의 축선을 따라 간격을 두고 배열되었고 나선형으로 분포되었다. 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격이 본 실시예에서 0.3 mm로 조절되었고, 회전 속도는 210 mm/초로 설정되었다. 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 하단부에 저장통(3)이 제공되었다. 배출 장치(도시되지 않음)가 저장통(3) 내에 제공되었고, 이 장치는 상단부에서의 기계 성형 후의 충전재(4)를 수집하는 데 사용되었다.
본 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 줄기(401) 및 줄기(401)로부터 분할됨으로써 형성되는 복수의 가지(402)들을 포함하는, 가지 및 줄기 구조물을 갖는 충전재(4)가 형성되었다. 복수의 가지(402)들은 줄기(401)의 양단부들을 향해 각각 연장되었고, 가지(402)들 중 일부가 줄기의 길이 방향으로 줄기(401)의 소정 단부를 넘을 수 있었다. 가지 및 줄기 구조물은 평균 10 내지 130 mm의 최대 종방향 길이 및 평균 약 5 내지 15 mm의 최대 측방향 치수를 가졌고, 줄기(401)는 약 5 내지 110 mm의 길이 및 3 내지 10 mm의 측방향 폭을 가졌고, 가지(402)들은 5 내지 20 mm의 길이 및 약 1.5 내지 4 mm의 폭을 가졌다. 복수의 가지(402)들이 줄기(401)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 형성되었다. 예를 들어, 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 1 내지 6 mm였다. 유사하게, 줄기(401)의 길이 및 폭, 가지(402)들의 길이 및 폭, 및 각각의 가지(402)들 사이의 평균 간격은 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들의 둘레, 블레이드들 사이의 간격, 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(2)들 사이의 간격 등을 조절함으로써 결정될 수 있었다.
물-세탁 성능을 판정하기 위해, 본 발명의 실시예 1에서 형성된 충전재는 물 세탁 전후의 그의 보온 값들에 대해 시험되었고, 그의 균일성에 대해 관찰되었다. 따라서, 190T 청색 나일론 천을 채용한 50 cm × 50 cm 천 패킷이 구성되었고, 실시예 1에서 형성된 40 g의 충전재가 천 패킷 내에 균일하게 분포되어 시험 샘플 패킷을 제조하였고, 표준 방법에 따라 물 세탁을 수행하고 물 세탁 전후의 보온 값들에 대한 시험을 수행하였다. 여기에서, 물 세탁은 GB/T8629-2001:7A 절차에 따라 10회의 세탁에 의해 수행되었고, 보온 값 시험은 ASTM1868 파트 C에 따라 수행되어 보온 지수(warm-keeping index), 즉 Clo 값을 시험하였다. 보온 지수 Clo 값은 가만히 앉아 있거나 (209.2 KJ/m2
h의 대사 열 생성을 갖는) 가벼운 정신 노동에 관여되는 사람이 편안하게 느낄 때, 21℃의 실온, 50% 미만의 상대 습도, 및 0.1 m/s 이하의 풍속에서, 그 사람에 의해 착용된 의복의 열 저항 값이 1 Clo인 것으로서 표현된다.
시험 결과는 다음과 같았다: 시험 샘플 패킷의 Clo 값은 물 세탁 전에 2.4였고, Clo 값은 10회의 세탁 후에 2.38이었다. 물 세탁 후의 Clo 보존율은 99.1% 정도로 높았다. 이러한 결과는, 물 세탁이 이러한 재료의 보온 성능에 어떠한 영향도 거의 미치지 않아, 물 세탁이 보온 성능의 변동에 영향을 미치는 충전재의 뭉침, 엉킴 등을 유의하게 야기하지 않았음을 나타낸다는 것을 보여주었다. 균일성은 조명을 갖는 유리 테이블 상에 샘플 패킷이 배치되었던 방법에 의해 판정되었고, 샘플 패킷 내에서의 충전재의 분포 상황은 샘플 패킷의 전체 색상 균일성을 관찰함으로써 판정되었다. 보다 균일한 색상은 샘플 패킷 내에서의 충전재의 보다 균일한 분포를 나타낸다. 반대의 경우에, 뭉침 및 엉킴이 존재하는 것을 나타낸다. 다른 태양에서, 충전재가 샘플 패킷으로부터 꺼내졌고, 충전재가 기본적으로 뭉침 및 유의한 변동이 거의 없이 물 세탁 전후 둘 모두에서 단일 섬유들의 상태에 있었다는 것이 관찰에 의해 밝혀졌다.
본 발명에 따르면, 상이한 형상들 및 치수들의 충전재를 얻는, 충전재 및 이의 제조 방법이 제공된다. 특정 형상 및 치수가 변화될 수 있지만, 미공성 중합체에 의해 형성된 가지 및 줄기 구조물은 엉킴 또는 뭉침 없이 매우 우수한 물-세탁 성능을 제공하고, 단일 섬유들의 양호한 상태를 유지하고 나타낼 수 있어, 물 세탁 후에 균일하게 분산된 상태로 남아 있을 수 있다. 가지 및 줄기 구조물이 보온 재료로 사용될 때, 이는 양호한 보온 성능을 유지할 수 있다.
Claims (16)
- 충전재(stuffing)로서,
상기 충전재는 미공성 중합체(microporous polymer)에 의해 형성되는 가지 및 줄기 구조물(branch and trunk structure)을 포함하고,
상기 가지 및 줄기 구조물은 줄기, 및 상기 줄기로부터 분할됨으로써 형성되는 가지들을 포함하고,
상기 가지 및 줄기 구조물은 평균 약 10 내지 130 mm의 최대 종방향(longitudinal) 길이, 및 평균 약 2 내지 15 mm의 최대 측방향(lateral) 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재. - 제1항에 있어서, 상기 줄기는 약 1 내지 10 mm의 평균 측방향 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 가지들은 약 0.5 내지 5 mm의 평균 측방향 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 줄기 길이는 상기 가지 및 줄기 구조물의 종방향 길이 이하인 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 가지들은 1 내지 6 mm의 평균 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 가지들은 상기 줄기의 종방향 길이의 방향을 따라 평균 약 1 내지 6 mm의 간격으로 측방향으로 분할됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 가지들은 상기 줄기의 일단부에서 분할됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 가지 및 줄기 구조물은 평면형 2차원 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제8항에 있어서, 상기 가지 및 줄기 구조물은 0.25 내지 2 mm의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제1항에 있어서, 상기 미공성 중합체는 단열 재료들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제10항에 있어서, 상기 단열 재료들은 발포 플라스틱(expanded plastic)들인 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제11항에 있어서, 상기 발포 플라스틱들은 하기의 재료들: 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌 또는 폴리우레탄으로부터 선택되는 것에 의해 생성되는 발포 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전재는 물-세탁 저항성을 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재.
- 충전재의 제조 방법으로서,
0.25 내지 2 mm의 두께의 미공성 중합체 시트를 제공하는 단계,
절단을 위해 반대 방향들로 회전하는 한 쌍의 기어 블레이드-지지 롤러 휠(gear blade-bearing roller wheel)들 내로 상기 시트가 진입하게 하는 단계, 및
상기 2개의 기어 블레이드-지지 롤러 휠들 사이의 간극을 0 내지 1 mm로 조절하여 상기 시트를 가지 및 줄기 구조물로 절단 및 성형하는 단계를 포함하는, 충전재의 제조 방법. - 제14항에 있어서, 상기 기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 그의 축방향 선을 따라 일정 간격으로 배열되고 나선형으로 분포되는 블레이드들을 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 기어 블레이드-지지 롤러 휠들은 약 100 내지 300 mm/초의 선속도(linear velocity)를 갖는 것을 특징으로 하는, 충전재의 제조 방법.
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