KR20190105390A - 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크 - Google Patents

폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크에 관한 것으로, 본 발명은 폐섬유 수거 및 분류단계, 절단 및 타면단계, 혼합단계, 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계, 니들 펀칭단계, 가열 압축단계, 냉각 압축단계 및 재단단계를 포함하는 제조방법을 통해 제조됨으로써 전체적으로 균일한 강도를 가짐과 동시에 합성된 면섬유에 의해 단열, 방음, 보온 및 충격흡수가 이루어질 수 있도록 하는 한편, 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간의 접합이 가능하며, 니들 펀칭 공정에 의해 망상 구조를 갖는 고밀도 제작이 가능하도록 할 수 있으며, 이를 통하여 전체적으로 고르게 균일한 강도를 가질 수 있는 것이다.

Description

폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크{Manufacturing method of functionality park deck utilizing polyester among waste fiber and park deck produced thereby}
본 발명은 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전체적으로 균일한 강도를 가짐과 동시에 합성된 면섬유에 의해 단열, 방음, 보온 및 충격흡수가 이루어질 수 있도록 하는 한편, 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간의 접합이 가능하며, 니들 펀칭 공정에 의해 망상 구조를 갖는 고밀도 제작이 가능하도록 할 수 있으며, 이를 통하여 전체적으로 고르게 균일한 강도를 가질 수 있도록 한 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크에 관한 것이다.
일반적으로, 섬유폐기물을 재활용하는 방법으로서 충전재, 부직포, 매트, 러그, 퀄트, 가방으로 단순 재사용하거나, 강화플라스틱, 카프로락탐, SRF 고형연료로 재활용하는 방법이 알려져 있다.
한편, 국내 기술의 경우, 섬유와 폐플라스틱을 이용 인조목재 제조, 섬유와 석분을 이용 건축내장재 제조, 폐섬유를 이용한 자동차용 내장재, 섬유 및 폐종이를 원료로 한 판재가 알려져 있다.
또한, 해외 기술의 경우 폐섬유를 솜으로 재 제조, 폐섬유를 이용하여 종이제조, 섬유폐기물을 이용한 절연 보드 제조 등이 알려져 있는 실정이다.
그러나 이러한 기술은 면섬유 재활용이 이루어지지 못하고, 수지 접착제의 사용이 필수적이다.
이는 면섬유의 경우 면섬유는 열경화성 성질을 갖기 때문에 열을 가하면 파괴되기 때문에 재사용은 가능하나 재활용은 어렵다.
수지 접착제의 사용은 인체유해물질을 방출하게 되며, 따라서 폐섬유를 이용하되, 유해물질인 수지 접착제가 불필요하고, 균일한 강도를 갖는 페널 및 이의 제조방법이 요구되는 실정이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 먼저, 특허문헌 1(대한민국 등록특허 제0644099호 2006.11.02.등록.)로서, 폐섬유를 절단, 타면, 혼합, 평단, 가압로울러 및 급속냉각 및 절단하는 단계를 포함한 판재의 제조방법이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 2(대한민국 공개특허 제2003-0047237호 2003.06.18.공개.)에서는 폴리에스테르계 및 면 섬유를 절단, 타면, 가열, 가압,냉각한 폐합성섬유판재 제조방법이 제안되어 있다.
그리고 특허문헌 3(대한민국 공개특허 제2002-0060413호 2002.07.18.공개.)에서는 폐섬유를 선별, 절단, 타면, 폴리에스테르 및 면 혼합성형, 냉각, 절단 성형한 건축용 합판의 제조방법에 제안되어 있다.
아울러, 특허문헌 4(일본공개특허 제10292517호 1998311.04.공개.)에서는 폴리에스테르 섬유를 압착하고 섬유 혼합층을 적층 및융착 시켜 제조한 패널재가 제안되어 있는 실정이다.
그러나 상기와 같은 배경기술들은 오버랩핑 및 섬유간의 가결합이 이루어지지 않아 연속성이 부족하고 균일한 강도의 제품을 구현하기가 어렵다는 문제가 있었다.
그러므로, 균일한 강도를 가지면서도 합성된 면섬유에 의해 단열, 방음, 보온 및 충격흡수가 이루어질 수 있도록 한 폐섬유를 이용한 기능성 패널이나 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 패널이나 데크에 대한 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허 제0644099호 2006.11.02.등록. 대한민국 공개특허 제2003-0047237호 2003.06.18.공개. 대한민국 공개특허 제2002-0060413호 2002.07.18.공개. 일본공개특허 제292517호 1998311.04.공개.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전체적으로 균일한 강도를 가짐과 동시에 합성된 면섬유에 의해 단열, 방음, 보온 및 충격흡수가 이루어질 수 있도록 한 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간의 접합이 가능하며, 니들 펀칭 공정에 의해 망상 구조를 갖는 고밀도 제작이 가능하도록 할 수 있으며, 이를 통하여 전체적으로 고르게 균일한 강도를 가질 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법은 폐섬유를 수거하여 폴리에스터, 면, 기타 섬유로 분류하는 폐섬유 수거 및 분류단계; 폐섬유로부터 분류한 폴리에스터, 면, 기타 섬유를 각기 절단기를 통해 일정한 크기로 절단한 후, 타면기를 통해 섬유를 솜 형태가 되도록 풀어주는 절단 및 타면단계; 타면 및 계면된 솜 형태가 된 섬유를 믹싱탱크에 투입시켜 혼합하는 혼합단계; 혼합된 섬유를 카드기와 정면기를 사용하여 일정한 폭과 두께를 갖게 한 후, 성형기를 거쳐 부드럽고 평편한 펠트를 각기 형성하는 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계; 각기 펠트를 니들펀칭기를 이용하여 위아래 긴 바늘로 교차시켜 풀림 섬유가 1.18g/㎠ 이상의 밀도를 균일하게 갖도록 망상구조로 가결합시키는 니들 펀칭단계; 상기 폐섬유 수거 및 분류단계, 절단 및 타면단계, 혼합단계, 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계, 니들 펀칭단계를 거쳐서 가결합 제작된 외측데크패널과 내측데크패널을 복수개 이상 겹쳐서 적층시켜 놓고, 가열 압축성형기를 통해 온도 150℃~220℃, 압력 100㎏/㎠을 가지고 가열 압축시켜 상부 및 하부층을 경화하는 가열 압축단계; 가열 압축된 외측데크패널과 내측데크패널을 냉각프레스를 통해 온도 5℃~15℃, 압력 300㎏/㎠을 가지고 냉각 압축하여 단단하게 경화시켜 고밀도를 이루도록 하는 냉각 압축단계; 및 레이저 또는 워터젯을 이용하여 원하는 크기로 경화된 외측데크패널과 내측데크패널로 구성된 데크를 재단하는 재단단계를 포함하고, 상기 폐섬유 수거 및 분류단계와 절단 및 타면단계 사이에는 상기 폐섬유 수거 및 분류단계를 거쳐 수거 후 분류된 폴리에스터, 면, 기타 섬유에 폐섬유가 아닌 정품섬유로서의 폴리에스터를 상기 폐섬유 수거 및 분류단계를 거쳐 수거 후 분류된 폴리에스터 70중량부에 대한 30중량부로 추가하는 과정이 더 진행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계에서, 폴리에스터의 타면 작업시 타면 정도를 서로 다른 밀도를 갖도록 구성하여 혼합한 후, 이 혼합된 원사(솜)를 적층시 중간 중간에 숯분말을 도포하는 단계가 더 포함된 것이 양호하다.
더욱이, 상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계에서, 분자 물질간의 다공성 결정의 상호 결합성을 높여주기 위해 나노 세라믹 분말(NANO CERAMIC POWDER), 맥반석 분말, 지올라이트(ZEOLITE) 분말, 벤토나이트(BENTONITE), 항균 세라믹 분말(CERAMIC POWDER), 몬모릴로나이트(MONTMORILLONITE) 등의 광물질의 합성물질 중 어느 하나 이상의 물질을 도포하는 단계가 더 포함된 것으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 압축단계에서, 외측데크패널과 내측데크패널의 접합면에 외측데크패널 또는 내측데크패널 100 중량부 대비 논슬립제 2~4 중량부가 포함되고, 이 논슬립제는 비금속 분말, 세라믹 분말, 산화알미늄 분말, 산화철 분말 중에서 1종 또는 이들 종의 혼합물 중에서 선택하여 이루어지고, 입자의 크기가 200 메쉬 이하인 것이 바람직하다.
그리고 상기 가열 압축단계에서, 외측데크패널과 내측데크패널의 접합면에 외측데크패널 또는 내측데크패널 100 중량부 대비 논슬립제 2~4 중량부가 포함되고, 이 논슬립제는 비금속 분말, 세라믹 분말, 산화알미늄 분말, 산화철 분말 중에서 1종 또는 이들 종의 혼합물 중에서 선택하여 이루어지되 길이가 서로 다른 원기둥 막대 형상으로 성형되어 불규칙하게 도포되어 있는 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에 의해 제조된 기능성 공원용 데크는 폴리에스터 섬유 100%로 가공되어 제작된 외측데크패널과; 폴리에스터 섬유 40~70중량%, 면 20~40중량%, 기타 섬유 10~20중량%로 가공되어 제작된 후 상기 외측데크패널을 양측에 두고 그 사이에 개재된 내측데크패널로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간의 접합이 가능하고, 폴리에스터와 면이 니들 펀칭 공정에 의해 망상 구조를 갖아 고밀도 제작이 가능하며, 전체적으로 고르게 균일한 강도를 갖는 고강도의 데크 제품을 확보할 수 있어, 보도용 이나 공원용 등의 데크로 활용이 가능하다.
둘째, 면이 함유된 폐섬유데크패널인 내측데크패널과 100%의 폴리에스터 섬유로 이루어진 외측데크패널이 가열 및 냉각 압축으로 결합을 이루게 됨으로써 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간에 우수한 접합이 이루어진다. 이로써 각종 포름알데히드 등의 유해물질이 배제된 친환경적인 데크 제품을 얻을 수 있다.
셋째, 합성된 면섬유에 의해 단열, 방음, 보온 및 충격흡수가 가능하여 각종 단열재 및 방음재로 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법을 단계별로 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에 의해 제조된 기능성 공원용 데크를 나타낸 단면예시도.
도 3은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에 의해 제조된 기능성 공원용 데크의 요부인 일 실시예에 따른 내측데크패널을 나타낸 사시구성도.
도 4는 본 발명에 적용되는 니들 펀칭 공정을 나타낸 예시도.
도 5는 도 4에서의 니들 펀칭시 위아래 긴 바늘의 작동상태를 나타낸 작동상태예시도.
도 6은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에서의, 가열압축 성형기를 이용한 가열 압축의 과정을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에서의, 냉각프레스를 이용한 냉각 압축의 과정을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법을 단계별로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에 의해 제조된 기능성 공원용 데크를 나타낸 단면예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에 의해 제조된 기능성 공원용 데크의 요부인 일 실시예에 따른 내측데크패널을 나타낸 사시구성도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 니들 펀칭 공정을 나타낸 예시도이며, 도 5는 도 4에서의 니들 펀칭시 위아래 긴 바늘의 작동상태를 나타낸 작동상태예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에서의, 가열압축 성형기를 이용한 가열 압축의 과정을 나타낸 예시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에서의, 냉각프레스를 이용한 냉각 압축의 과정을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법은 크게 분류하면, 폐섬유 수거 및 분류단계(S110), 절단 및 타면단계(S120), 혼합단계(S130), 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140), 니들 펀칭단계(S150), 가열 압축단계(S160), 냉각 압축단계(S170) 및 재단단계(S180)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110)는 폐섬유를 수거하여 폴리에스터, 면, 기타 섬유로 분류하는 과정으로 이루어진다.
이때, 폴리에스터 섬유는 폐플라스틱 예로 페트병에서 재생 처리되어 제조된 것이 될 수 있다.
또한, 상기 절단 및 타면단계(S120)는 폐섬유로부터 분류한 폴리에스터, 면, 기타 섬유를 각기 절단기를 통해 일정한 크기로 절단한 후, 타면기를 통해 섬유를 솜 형태가 되도록 풀어주는 과정으로 이루어진다.
이러한 절단 및 타면단계(S120)는 폐섬유로부터 분류한 면, 폴리에스터 섬유 및 기타 섬유를 알려진 회전절단기를 통해 일정한 크기로 절단한 후, 타면 과정을 거치는 단계이다. 절단 크기는 3~5cm×3~5cm가 될 수 있다. 타면 과정은 타면기(계면기)를 통해 섬유를 솜 형태가 되도록 풀어주는 과정이다.
그리고 상기 혼합단계(S130)는 타면 및 계면된 솜 형태가 된 섬유를 믹싱탱크에 투입시켜 혼합하는 과정으로 이루어진다.
이러한 혼합단계(S130)는 타면 및 계면된 원사들을 주지의 믹싱탱크에 투입시켜 혼합(브렌딩)시키는 것이다.
예를 들어, 외측데크패널(11,12)을 제작하는 경우 100%의 폴리에스터 섬유가 혼합된다. 또한, 아래 표1과 같이 내측데크패널(13)을 제작하는 경우 폴리에스터 섬유 40~70중량%, 면 20~40중량%, 기타 섬유 10~20중량%로 혼합될 수 있다. 이는 폴리에스터 섬유가 40중량% 이내가 되면 가열접합이 불량해지고, 70중량%를 넘게 되면 면의 함량을 줄이게 되어 방음, 보온 및 단열의 기능을 저하시키기 때문이다. 또한 면의 함량이 20중량% 이내가 되면, 방음, 보온 및 단열의 기능을 충분히 발휘하기 어렵고 40중량%를 넘게 되면 폴리에스터 섬유의 함량을 줄이게 되어 가열접합이 불량해지기 때문이다. 이같이 내측데크패널(13)의 제작시, 면 20~40중량%가 함유되면 단열, 방음, 보온 및 충격흡수의 기능을 발휘할 수 있다. 도 3은 아래 실시 예에서 얻어진 어느 하나의 내측데크패널(13)의 사진을 나타낸 것이다.
[내측데크패널의 다양한 실시예]
폴리에스터 면 기타 섬유
실시예1 60 30 10
실시예2 70 20 10
실시예3 40 40 10
단위: 중량%
한편, 상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140)는 혼합된 섬유를 카드기와 정면기를 사용하여 일정한 폭과 두께를 갖게 한 후, 성형기를 거쳐 부드럽고 평편한 펠트를 각기 형성하는 과정으로 이루어진다.
이러한 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140)는 주지의 카드기와 정면기를 거쳐 일정한 폭과 두께를 갖게 한 후, 알려진 성형기의 가압롤러를 거쳐 부드럽고 평편하게 성형된 펠트를 형성한다. 이때 가압롤러의 온도 50℃~70℃, 압력 100Kg/㎠의 분위기에서 이루어질 수 있다.
또한, 상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140)에서는 분자 물질간의 다공성 결정의 상호 결합성을 높여주기 위해 나노 세라믹 분말(NANO CERAMIC POWDER), 맥반석 분말, 지올라이트(ZEOLITE) 분말, 벤토나이트(BENTONITE), 항균 세라믹 분말(CERAMIC POWDER), 몬모릴로나이트(MONTMORILLONITE) 등의 광물질의 합성물질 중 어느 하나 이상의 물질을 도포하는 단계가 더 포함될 수 있다.
더욱이, 상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140)에서는 폴리에스터를 주지의 타면기(계면기) 작업시 타면 정도를 서로 다른 밀도를 갖도록 구성하여 혼합한 후, 이 혼합된 원사(솜)를 적층시 중간 중간에 숯분말이 도포될 수 있다. 숯분말은 수많은 벌집모양의 다공 형태를 갖어 냄새, 습기 및 유해물질을 흡착하고, 적정한 온도 유지 보온성을 갖으며, 수분을 흡착하고 건조한 곳에서는 수분을 방출해 습도조절이 가능하고, 강력한 환원작용과 에너지 상승작용을 지니고 있어 포름알데히드 및 악취, 냄새를 제거하는 공기정화 기능을 갖는다. 여기서 혼합시 중간에 천연섬유인 면을 개재시킬 수 있다.
한편, 상기 니들 펀칭단계(S150)는 각기 펠트를 니들펀칭기(100)를 이용하여 위아래 긴 바늘(101a,102a)로 교차시켜 풀림 섬유가 1.18g/㎠ 이상의 밀도를 균일하게 갖도록 망상구조로 가결합시키는 과정으로 이루어진다.
상세히, 상기와 같은 니들 펀칭단계(S150)는 도 4에서 보는 바와 같이 성형된 펠트(2)를 니들펀칭기(100)를 이용하여, 도 5에서 보는 바와 같이 위아래 긴 바늘(101a,102a)로 교차시켜 펠트(2)를 구성하는 풀림 섬유가 1.18g/㎠ 이상의 고밀도를 갖는 망상구조가 되도록 가결합시키는 것이다.
즉, 니들(101a,102a)이 붙은 침판(101,102)을 상하 반복 운동시켜 2차원적인 랜덤한 섬유배열의 일부를 3차원적인 구조로 결합시키는 것이다. 이 경우, 성형단계보다 부피가 70%로 줄어든다.
전술한 바와 같은 폐섬유 수거 및 분류단계(S110), 절단 및 타면단계(S120), 혼합단계(S130), 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140), 니들 펀칭단계(S150)의 순차적인 공정들을 통해, 외측데크패널(11과 12) 및 내측데크패널(13)이 1차적으로 각각 제작되는 것이다.
한편, 니들 펀칭단계(S150)의 이후에 진행되는 것으로서, 상기 가열 압축단계(S160)는 상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110), 절단 및 타면단계(S120), 혼합단계(S130), 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140), 니들 펀칭단계(S150)를 거쳐서 가결합 제작된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)을 복수개 이상 겹쳐서 적층시켜 놓고, 가열 압축성형기(200)를 통해 온도 150℃~220℃, 압력 100㎏/㎠을 가지고 가열 압축시켜 상부 및 하부층을 경화하는 과정으로 이루어진다.
상세히, 상기 가열 압축단계(S160)는 가결합 제작된 단위데크패널 즉 외측데크패널(11과 12) 및 내측데크패널(13)을 복수개 이상 겹쳐서 적층시켜 놓고, 도 6의 가열 압축성형기(200)를 통해 온도 150℃~220℃, 압력 100㎏/㎠을 가지고 가열 압축시키는 것이다. 이 경우 상부 및 하부층이 경화되어 부피가 15% 축소된다.
한편, 이 단계에서 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)의 접합면에 외측데크패널(11,12) 또는 내측데크패널(13) 100 중량부 대비 논슬립제 2~4 중량부가 포함되어 도포될 수 있다. 이 논슬립제는 비금속 분말, 세라믹 분말, 산화알미늄 분말, 산화철 분말 중에서 1종 또는 이들 종의 혼합물 중에서 선택하여 이루어지고, 입자의 크기가 200 메쉬 이하가 바람직하다. 비금속 분말은 산화티탄으로 이루어진 분말이 될 수 있고, 세라믹 분말은 탄화규소나 질화규소로 이루어진 분말이 될 수 있다.
이같이 외측패널(11,12)과 내측패널(13)의 접합면에 논슬립제가 적정량 도포되면, 접합면에서의 슬립을 억제하여 패널간의 접합 결합성을 더욱 높일 수 있다.
더욱이, 상기 가열 압축단계(S160)에서 다른 실시 예로서, 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)의 접합면에 외측데크패널(11,12) 또는 내측데크패널(13) 100 중량부 대비 논슬립제 2~4 중량부가 포함되고, 이 논슬립제는 비금속 분말, 세라믹 분말, 산화알미늄 분말, 산화철 분말 중에서 1종 또는 이들 종의 혼합물 중에서 선택하여 이루어지되 길이가 서로 다른 원기둥 막대 형상으로 성형되어 불규칙하게 도포되어 있을 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같은 가열 압축단계(S160) 이후에 진행되는 상기 냉각 압축단계(S170)는 가열 압축된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)을 냉각프레스(300)를 통해 온도 5℃~15℃, 압력 300㎏/㎠을 가지고 냉각 압축하여 단단하게 경화시켜 고밀도를 이루도록 하는 과정으로 이루어진다.
상세히, 상기 냉각 압축단계(S170)는 가열 압축된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)로 구성된 데크(10)를 도 7의 냉각프레스(300)를 통해 온도 5℃~15℃, 압력 300㎏/㎠을 가지고 냉각 압축하여 단단하게 경화시켜 고밀도를 이루도록 하는 것이다. 이로 인해 그 부피가 7% 축소된 절단전 기능성 공원용 데크(10)가 제작된다.
전술한 바와 같은 냉각 압축단계(S170) 이후에 진행되는 상기 재단단계(S180)는 주지의 레이저 또는 워터젯을 이용하여 원하는 크기로 경화된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)로 구성된 데크(10)를 재단하는 과정으로 이루어진다.
즉, 상기와 같은 재단단계(S180)를 거쳐서 사용자가 원하는 크기의 기능성 공원용 데크(10)가 제조되는 것이다. 여기서, 레이저 절단은 열에 의하여 절단면이 검정색으로 변화되게 되고, 워터젯 절단은 색상 변화가 없는 이점을 가질 수 있다.
이때, 상기 기능성 공원용 데크(10)는 각 제품에 따른 밀도의 정도가 고밀도 섬유패널 1.18g/㎤, MDF 0.35~0.85g/㎤, 파티션 보드 0.5~0.8g/㎤, 합판 0.4~0.65g/㎤ 이고, 휨강도는 고밀도 섬유패널 76.3N/㎟ , MDF 20~40N/㎟ , 파티션 보드 8~18N/㎟, 합판 16~30N/㎟, 석고보드 5~10N/㎟를 가질 수 있는 것이다.
상기와 같이, 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법을 통해 제조된 기능성 공원용 데크(10)는 균일한 밀도와 높은 강도를 가지므로 기초건축재료인 MDF, 합판, 파티션 보드, 석고보드로 활용이 가능하고, 그 이외의 응용 제품인 보도용이나 공원용의 데크, 벤치, 가구, 내/외장 마감재 등으로 활용이 가능하다.
더욱이, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에서, 상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110)와 절단 및 타면단계(S120) 사이에는 상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110)를 거쳐 수거 후 분류된 폴리에스터, 면, 기타 섬유에 폐섬유가 아닌 정품섬유로서의 폴리에스터를 상기 폐섬유 수거 및 분류단계를 거쳐 수거 후 분류된 폴리에스터 70중량부에 대한 30중량부로 추가하는 과정이 더 진행될 수도 있는 것이다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법을 설명하였으나, 이를 통해 제조된 기능성 공원용 데크(10)에 대하여 설명하면, 기능성 공원용 데크(10)는 도 2에서 보는 바와 같이 폴리에스터 섬유 100%로 가공되어 제작된 외측데크패널(11,12)과, 폴리에스터 섬유 40~70중량%, 면 20~40중량%, 기타 섬유 10~20중량%로 가공되어 제작된 후 상기 외측데크패널(11과 12)을 양측에 두고 그 사이에 개재되어 가열 압축 접합된 내측데크패널(13)로 구성된다.
특히, 상기 외측데크패널(11,12)은 폐섬유로부터 분류된 폴리에스터 70중량부에 대한 정품섬유로서의 폴리에스터 30중량부로 구성된 폴리에스터 섬유 100%로 가공되어 제작되는 것이 더욱 바람직한 것이다.
상기와 같은 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)은 전술한 바와 같은 폐섬유 수거 및 분류단계(S110), 절단 및 타면단계(S120), 혼합단계(S130), 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140), 니들 펀칭단계(S150)의 과정을 통해 하나의 단위데크패널로 각각 제작된 후, 이후의 공정에서 내측데크패널(13)은 외측데크패널(11과 12)의 사이에 개재되어 가열 압축과 냉각 압축의 순차적인 2단 압축 과정을 통해 상호 접합되어지고, 요구되는 크기의 재단 과정을 통해 기능성 패널로 제작되는 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법 및 그에 의해 제조된 기능성 공원용 데크에 의하면, 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간의 접합이 가능하고, 폴리에스터와 면이 니들 펀칭 공정에 의해 망상 구조를 갖아 고밀도 제작이 가능하며, 전체적으로 고르게 균일한 강도를 갖는 고강도의 데크 제품을 확보할 수 있어, 보도용 이나 공원용 등의 데크로 활용이 가능하다.
또한, 면이 함유된 폐섬유데크패널인 내측데크패널과 100%의 폴리에스터 섬유로 이루어진 외측데크패널이 가열 및 냉각 압축으로 결합을 이루게 됨으로써 접착제나 수지의 사용없이 섬유패널간에 우수한 접합이 이루어진다. 이로써 각종 포름알데히드 등의 유해물질이 배제된 친환경적인 데크 제품을 얻을 수 있다.
더욱이, 합성된 면섬유에 의해 단열, 방음, 보온 및 충격흡수가 가능하여 각종 단열재 및 방음재로 활용이 가능하다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
10: 기능성 공원용 데크
11,12: 외측데크패널
13: 내측데크패널
100: 니들펀칭기
101a, 102a: 긴 바늘
200: 가열 압축성형기
300: 냉각프레스

Claims (6)

  1. 폐섬유를 수거하여 폴리에스터, 면, 기타 섬유로 분류하는 폐섬유 수거 및 분류단계(S110);
    폐섬유로부터 분류한 폴리에스터, 면, 기타 섬유를 각기 절단기를 통해 일정한 크기로 절단한 후, 타면기를 통해 섬유를 솜 형태가 되도록 풀어주는 절단 및 타면단계(S120);
    타면 및 계면된 솜 형태가 된 섬유를 믹싱탱크에 투입시켜 혼합하는 혼합단계(S130);
    혼합된 섬유를 카드기와 정면기를 사용하여 일정한 폭과 두께를 갖게 한 후, 성형기를 거쳐 부드럽고 평편한 펠트를 각기 형성하는 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140);
    각기 펠트를 니들펀칭기(100)를 이용하여 위아래 긴 바늘(101a,102a)로 교차시켜 풀림 섬유가 1.18g/㎠ 이상의 밀도를 균일하게 갖도록 망상구조로 가결합시키는 니들 펀칭단계(S150);
    상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110), 절단 및 타면단계(S120), 혼합단계(S130), 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140), 니들 펀칭단계(S150)를 거쳐서 가결합 제작된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)을 복수개 이상 겹쳐서 적층시켜 놓고, 가열 압축성형기(200)를 통해 온도 150℃~220℃, 압력 100㎏/㎠을 가지고 가열 압축시켜 상부 및 하부층을 경화하는 가열 압축단계(S160);
    가열 압축된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)을 냉각프레스(300)를 통해 온도 5℃~15℃, 압력 300㎏/㎠을 가지고 냉각 압축하여 단단하게 경화시켜 고밀도를 이루도록 하는 냉각 압축단계(S170); 및
    레이저 또는 워터젯을 이용하여 원하는 크기로 경화된 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)로 구성된 데크(10)를 재단하는 재단단계(S180)를 포함하고,
    상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110)와 절단 및 타면단계(S120) 사이에 상기 폐섬유 수거 및 분류단계(S110)를 거쳐 수거 후 분류된 폴리에스터, 면, 기타 섬유에 폐섬유가 아닌 정품섬유로서의 폴리에스터를 상기 폐섬유 수거 및 분류단계를 거쳐 수거 후 분류된 폴리에스터 70중량부에 대한 30중량부로 추가하는 과정이 더 진행되는 것을 특징으로 하는 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140)에서, 폴리에스터의 타면 작업시 타면 정도를 서로 다른 밀도를 갖도록 구성하여 혼합한 후, 이 혼합된 원사(솜)를 적층시 중간 중간에 숯분말을 도포하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폭과 두께 조정 및 가압 성형단계(S140)에서, 분자 물질간의 다공성 결정의 상호 결합성을 높여주기 위해 나노 세라믹 분말(NANO CERAMIC POWDER), 맥반석 분말, 지올라이트(ZEOLITE) 분말, 벤토나이트(BENTONITE), 항균 세라믹 분말(CERAMIC POWDER), 몬모릴로나이트(MONTMORILLONITE) 등의 광물질의 합성물질 중 어느 하나 이상의 물질을 도포하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열 압축단계(S160)에서, 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)의 접합면에 외측데크패널(11,12) 또는 내측데크패널(13) 100 중량부 대비 논슬립제 2~4 중량부가 포함되고, 이 논슬립제는 비금속 분말, 세라믹 분말, 산화알미늄 분말, 산화철 분말 중에서 1종 또는 이들 종의 혼합물 중에서 선택하여 이루어지고, 입자의 크기가 200 메쉬 이하인 것을 특징으로 하는 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열 압축단계(S160)에서, 외측데크패널(11,12)과 내측데크패널(13)의 접합면에 외측데크패널(11,12) 또는 내측데크패널(13) 100 중량부 대비 논슬립제 2~4 중량부가 포함되고, 이 논슬립제는 비금속 분말, 세라믹 분말, 산화알미늄 분말, 산화철 분말 중에서 1종 또는 이들 종의 혼합물 중에서 선택하여 이루어지되 길이가 서로 다른 원기둥 막대 형상으로 성형되어 불규칙하게 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 제조방법을 통하여 제조된 기능성 공원용 데크(10)로서,
    폐섬유로부터 분류된 폴리에스터 70중량부에 대한 정품섬유로서의 폴리에스터 30중량부로 구성된 폴리에스터 섬유 100%로 가공되어 제작된 외측데크패널(11,12)과;
    폴리에스터 섬유 40~70중량%, 면 20~40중량%, 기타 섬유 10~20중량%로 가공되어 제작된 후 상기 외측데크패널(11과 12)을 양측에 두고 그 사이에 개재된 내측데크패널(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐섬유 중 폴리에스터 섬유를 활용한 기능성 공원용 데크의 제조방법에 의해 제조된 기능성 공원용 데크.
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