WO2018110905A1 - 매트리스의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

매트리스의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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WO2018110905A1
WO2018110905A1 PCT/KR2017/014355 KR2017014355W WO2018110905A1 WO 2018110905 A1 WO2018110905 A1 WO 2018110905A1 KR 2017014355 W KR2017014355 W KR 2017014355W WO 2018110905 A1 WO2018110905 A1 WO 2018110905A1
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polyurethane foam
foam sample
sample
air
transfer
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PCT/KR2017/014355
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이재준
조성태
신동욱
윤지훈
이건용
이민우
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주식회사 케이디베딩시스템
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    • A47C27/00—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas
    • A47C27/14—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/30—Expanding the moulding material between endless belts or rollers
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/751—Mattresses, cushions

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a mattress to reduce harmful substances.
  • One object of the present invention is to provide an apparatus and method for manufacturing a mattress that can reduce chemicals or harmful substances.
  • the manufacturing apparatus of the mattress of the present invention is provided with an inlet for injecting a polyurethane foam sample, an outlet for discharging, and a space in which the polyurethane foam sample is transportable, while being transported in the space.
  • a transfer chamber to reduce harmful substances in the polyurethane foam sample A sample input part having a fixed frame for accommodating the polyurethane foam sample to be input into the transfer chamber; A transfer unit for transferring the polyurethane foam sample from the sample input part in the transfer chamber; And a sample discharge part connected to the discharge port and discharging the polyurethane foam sample, wherein the transfer chamber is disposed on the inlet side, and the polyurethane foam sample is transferred when the polyurethane foam sample is transferred from an internal heating space.
  • the sample input part includes a sample input robot which cuts the polyurethane foam sample and inputs it to the transfer unit one by one.
  • the transfer unit includes a transfer belt for transferring the polyurethane foam sample introduced through the sample input unit to the outlet side in the transfer chamber; And a fixing belt disposed above the conveying belt and being prevented from being separated from the heating chamber or the cooling chamber by circulating air while being conveyed through the conveying belt.
  • an upper side of the heating chamber is provided with an air discharge system for discharging at least one of harmful gas and heating air
  • the upper side of the cooling chamber has a cooling air outlet for discharging harmful gas It is provided.
  • the sample discharge part after the transfer of the polyurethane foam sample passed through the cooling chamber is finished, contacting to prevent movement of the polyurethane foam sample to the bottom of the table end Transfer stop frame to prevent falling;
  • a discharge plate installed at the discharge port of the transfer chamber and disposed to be adjacent to the transfer unit, and having a polyurethane foam sample discharged to the discharge port;
  • an angle adjusting hinge installed at one side of the discharge plate to enable discharge of the polyurethane foam sample placed on the discharge plate by adjusting the angle of the discharge plate.
  • the manufacturing method of the mattress of the present invention comprises the steps of preheating the polyurethane foam sample at room temperature 40 to 90 °C for at least one hour to increase the cell internal temperature of the polyurethane foam sample; Heating the preheated polyurethane foam sample with air at a temperature of 90 to 110 ° C. and a pressure of 4 to 6 kgf / m 2 ; And cooling the air with a temperature of 10 to 35 ° C. and a pressure of 4 to 6 kgf / m 2 with the heated polyurethane foam sample.
  • the manufacturing method of the mattress of the present invention before the preheating of the polyurethane foam sample, measuring the size, thickness, compressive load, density, hazardous substances items of the polyurethane foam sample Further, if the density is 1 to 39 kg / m 3 , performing the step of heating the pre-heated polyurethane foam sample once, if the density is 40 kg / m 3 or more, the pre-heated polyurethane foam The step of heating the sample is carried out twice or three times.
  • the manufacturing method of the mattress of the present invention further includes the step of storing the polyurethane foam sample for at least one hour in a ventilation storage zone of the internal air temperature of 10 to 35 °C.
  • the step of heating the polyurethane foam sample and the step of cooling the air with a polyurethane foam sample is the polyurethane foam sample in the heating chamber and the cooling chamber, respectively, While being transported.
  • the conveying speed may be 1 to 5 m / min.
  • the air in the heating and cooling steps has a pressure of 4 to 6 kgf / m 2 .
  • the mattress manufacturing apparatus and method of the present invention can heat the polyurethane foam sample in the transfer chamber, supply clean air to the polyurethane foam sample, and discharge the harmful substances to the outside, thereby reducing the harmful substance content. It can protect the user from harmful substances when applied to furniture, automobile interior and garment industry using polyurethane foam.
  • the mattress manufacturing method of the present invention by performing a step of preheating, heating, applying clean air to the polyurethane foam, and storing sequentially, harmful substances in a short time compared to the technology that requires long-term storage such as activated carbon and microbial decomposition Can be removed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an apparatus for manufacturing a mattress of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a sample input portion and a heating chamber of the apparatus for manufacturing a mattress of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing a state in which the discharge plate of the sample discharge portion of the manufacturing apparatus of the mattress of the present invention is rotated downward so as to be inclined with the ground.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state before the discharge plate of the sample discharge unit in Figure 3 is rotated downward.
  • Figure 5 is a flow chart showing a manufacturing method of the mattress of the present invention.
  • Figure 6 is a flow chart showing the entire manufacturing process of the mattress of the present invention.
  • Figure 7 is a table showing the independent, dependent and control parameters of the experiments associated with the manufacturing apparatus and mattress manufacturing method of the mattress of the present invention.
  • Figure 7 is a table showing the independent, dependent and control parameters of the experiments associated with the manufacturing apparatus and mattress manufacturing method of the mattress of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing a result of reducing TVOC by an experiment related to an apparatus for manufacturing a mattress of the present invention and a method for manufacturing a mattress, and a table showing the numerical value thereof.
  • Figure 9 is a graph showing the result of reducing the TVOC by the experiments associated with the manufacturing apparatus of the mattress of the present invention and the manufacturing method of the mattress and a table quantifying it.
  • the apparatus 100 for manufacturing a mattress of the present invention includes a transfer chamber 10, a sample input unit 20, a transfer unit 30, and a sample discharge unit 40.
  • the transfer chamber 10 has an inlet 11a, an outlet 11b and a transfer space 11c.
  • the harmful substance of the polyurethane foam sample is reduced while the polyurethane foam sample is transferred in the transfer space 11c in the transfer chamber 10.
  • Polyurethane foam samples are introduced into the transfer chamber 10 at the inlet 11a and the outlet 11b, respectively, and then discharged.
  • the polyurethane foam sample may be a polyurethane cutting foam sample or a polyurethane roll foam sample.
  • the transfer chamber 10 includes a heating chamber 12 and a cooling chamber 15.
  • the heating chamber 12 is disposed at the inlet 11a side of the transfer chamber 10, and when the polyurethane foam sample is transferred in the heating space therein, the polyurethane foam sample is heated by the heated heated air. .
  • the heating chamber 12 is provided with a heat exchanger for generating high temperature heat and a hot air fan for flowing the generated heat so that the heated air flows in the region for heating the sample to heat the polyurethane foam sample.
  • the heating chamber 12 may be provided with a fabric dryer for drying the fabric, a temperature sensor for measuring the temperature, and a roller 32a for the transfer belt.
  • the temperature is set in the range of 90 ⁇ 110 °C
  • hot air pressure is 4 ⁇ 6kgf / m 2
  • the feed rate of the foam material is controlled to 1 ⁇ 5m / min.
  • the heating chamber 12 is provided with a heating air discharge portion 12a for discharging the discharged harmful substances to the outside.
  • the polyurethane foam sample is injected into the heating chamber 12.
  • the polyurethane foam sample is heated inside the heating chamber 12, and the air temperature inside the heating chamber 12 is raised to activate and force ventilation of kinetic energy. To make it possible.
  • the polyurethane foam sample passing through the heating chamber 12 enters the cooling chamber 15.
  • the sample input part 20 is installed at one side of the heating chamber 12. Referring to FIG. 1, an example in which the sample input unit 20 is installed on the left side of the heating chamber 12 is illustrated.
  • the sample input part 20 includes a foam fixing frame 21 to inject a polyurethane foam sample into the transfer space 11c of the transfer chamber 10, and the foam fixing frame 21 accommodates a polyurethane foam sample. Is formed to be provided.
  • the sample input unit 20 includes a foam fixing frame 21 and a sample input robot 23.
  • the foam fixing frame 21 allows the polyurethane foam sample to be walked in a roll form and then introduced into the conveyance belt 32b.
  • the sample injection robot 23 is to cut the polyurethane foam sample into the conveying belt (32b) one by one to cut the foam.
  • sample input portion 20 is a cutting form for controlling the feeding by sensing the loading height of the sample inlet frame 27 and the large foam to support the conveying belt 32b is installed a part of the roller 32a for the conveying belt (32a) A loading height measuring sensor 29.
  • the polyurethane foam sample is provided to the transfer unit 30 by the sample input unit 20
  • the polyurethane foam sample is transferred by the transfer unit 30 inside the transfer chamber 10, and then inside the transfer chamber 10. After passing through the sample discharge portion 40 is discharged polyurethane foam sample.
  • the transfer unit 30 may include a transfer belt 32b and a fixing belt 34b.
  • the conveying belt 32b is coupled to the conveying belt roller 32a.
  • the conveying belt 32b rotates along the conveying belt roller 32a to transfer the polyurethane foam sample to the inlet 11a of the conveying chamber 10, the heating chamber 12, The cooling chamber 15 and the outlet 11b are sequentially passed through.
  • the fixing belt 34b is installed on the upper side of the conveying belt 32b to be coupled to the fixing belt roller 34a in the conveying chamber 10.
  • the fixing belt 34b is disposed above the conveying belt 32b.
  • the fixing belt 34b is pressed by the fixing belt 34b while the polyurethane foam sample is conveyed through the conveying belt 32b, and is conveyed under a vertical load. Since the polyurethane foam sample is conveyed by the conveying belt while being pressurized by the fixing belt 34b, the polyurethane foam sample is prevented from being separated by the circulation air in the heating chamber 12 or the cooling chamber 15.
  • the temperature is set in the range of 90 ⁇ 110 °C
  • hot air pressure is 4 ⁇ 6 kgf / m 2
  • the feed rate of the foam material is controlled to 1 ⁇ 5m / min.
  • the cooling chamber 15 is a region into which clean air of low temperature and high density is injected.
  • the cooling chamber 15 is disposed at the outlet 11b side of the transfer chamber 10.
  • the clean air injected from the cooling chamber 15 has a temperature of 10 to 35 ° C and a wind pressure of 4 to 6 kgf / m 2 . May be air.
  • the cooling chamber 15 is provided with an air cleaning filter for filtering. Air is permeated into the empty cell at the side and bottom of the polyurethane foam sample. The permeated air is discharged through the cooling air outlet 11b installed at the upper end of the cooling chamber 15 in FIG. 1.
  • the sample chamber 40 is installed in the cooling chamber 15.
  • the sample discharge part 40 includes a transfer stop frame 41, an angle adjusting hinge 43, and a discharge plate 45. After the transfer of the polyurethane foam sample passed through the cooling chamber 15 is finished, the transfer stop frame 41 is contacted to prevent the movement of the polyurethane foam sample to prevent falling to the bottom of the table end.
  • the angle adjustment hinge 43 allows the polyurethane foam sample to be discharged by adjusting the angle of the discharge plate 45 placed after the polyurethane foam sample is transferred by the transfer belt 32b.
  • the transfer stop frame 41 is provided with a transfer stop sensor 41a.
  • the transfer stop sensor 41a transmits a sample preparation signal to the sample loading robot 48 when the polyurethane foam sample comes into contact with the transfer stop frame 41. do.
  • the sample loading robot 48 receives the sample preparation signal, the sample loading robot 48 picks up the polyurethane foam sample in contact with the transfer stop frame 41 and carries it to the pallet.
  • the angle of the discharge plate 45 is inclined with the ground so that the end of the discharge plate 45 is angled so as to be adjacent to the ground, and discharged along the discharge plate 45.
  • the discharged polyurethane foam is bound to the foam take-up frame 46 is wound.
  • a sample outlet frame 47 is fixedly connected to the transfer stop frame 41, and a sample outlet frame transfer wheel 49 is provided at the lower end of the sample outlet frame 47.
  • the sample outlet frame 47 is formed with a long hole 47a formed up and down, and an end of the discharge plate 45 is formed to protrude so as to be inserted into the long hole 47a so that the discharge plate 45 is formed by the angle adjusting hinge 43. When rotated, the sample outlet frame 47 can be moved by the transfer wheel 49.
  • Method of manufacturing the mattress of the present invention (S100), the step of preheating the polyurethane foam sample (S20), the step of heating the polyurethane foam sample (S30), and the step of cooling the air in the polyurethane foam sample (S40) It includes.
  • the polyurethane foam sample in the method of the present invention may be a polyurethane cutting foam sample or a polyurethane roll foam sample.
  • the performing of the methods as the polyurethane cutting foam sample may be a step (S66) of reducing the harmful substances of the polyurethane cutting foam, and the performing of the methods as the polyurethane roll foam sample may be harmful to the polyurethane roll foam. It may be a step (S69) for reducing the substance, which will be described later.
  • the manufacturing method (S100) of the mattress of the present invention may further comprise the step of measuring the polyurethane foam sample (S10) before the step of preheating the polyurethane foam sample (S20).
  • the size, thickness, compressive load, tensile strength, density, harmful substances items of the polyurethane foam sample are measured.
  • Measuring the polyurethane foam sample (S10) may be made in the process of wearing a polyurethane foam sample. At this time, based on the measured density, if the density is 1 to 39 kg / m 3 , performing the step of heating the pre-heated polyurethane foam sample once, if the density is 40 kg / m 3 or more, the preheated polyurethane The step of heating the foam sample is carried out twice or three times.
  • the appearance of the product such as whether the surface of the polyurethane foam sample may be inspected.
  • Measuring the polyurethane foam sample (S10) includes a quality inspection step and the harmful substance concentration measurement step.
  • the quality inspection step may include determining whether the surface of the polyurethane foam sample is damaged and measuring physical properties of density, compressive load, and tensile strength.
  • the measurement of the concentration of harmful substances may be carried out using a TVOC multi-meter for the management of hazardous substances in the sample.
  • the foam sample is loaded in the waiting space before the production process input.
  • the step of preheating the polyurethane foam sample (S20) is carried out in a thermal storage room at a temperature of 40 ⁇ 90 °C room temperature, and after the packaging is removed, the internal temperature of the cell of the polyurethane foam sample is stored in the thermal storage room for at least 1 hour. Adjust to increase.
  • the thermal energy of the heat storage room utilizes the fruit and heat energy used and recovered in the heating chamber 12 of the manufacturing apparatus 100 of the mattress, and when the heat source is insufficient, it is additionally supplied from a heat supply boiler connected to the heat storage room. In the receiving step, it can be loaded onto an eco-friendly coated pallet.
  • the polyurethane cutting foam is removed from the plastic packaging in the wearing step, and loaded on a pallet about 1 m high, and the distance between each pallet is preferably maintained at least 30 cm.
  • Polyurethane roll foam is stored in the vertical direction after removing the plastic packaging in the wearing process, the interval between each roll is preferably disposed between 30 ⁇ 50cm.
  • the step of reducing the harmful substances may be understood as meaning the step of emitting harmful gases or reducing the harmful substances.
  • the step of heating the polyurethane foam sample (S30) by heating the polyurethane foam sample injected into the heating chamber 12 of the manufacturing apparatus 100 of the mattress by activating the kinetic energy for forced ventilation to the heated air outlet (12a) It is discharged through the heated air discharge part 12a so as to be possible.
  • the air temperature is set in the range of 90 ⁇ 110 °C.
  • the hot air pressure of the air is 4 ⁇ 6kgf / m 2
  • the feed rate of the foam material can be adjusted 1 ⁇ 5m / min to heat the polyurethane foam sample.
  • Cooling the air with the heated polyurethane foam sample (S40) is performed by injecting clean air into the polyurethane foam sample entering the cooling chamber 15 after passing through the heating chamber 12.
  • the outside air passes through the air cleaning filter, and the air from which foreign matters are removed from the air is introduced into the cooling chamber 15.
  • Clean air injected from the injected cooling chamber 15 is set to a temperature range of 90 ⁇ 110 °C.
  • the hot air pressure of the air may be 4 ⁇ 6kgf / m 2
  • the feed rate of the foam material may be 1 ⁇ 5m / min.
  • the injected clean air may be introduced after the pollutant is removed through the air purifier from the outside, and is injected into the cell of the polyurethane foam sample by the injected clean air and discharged to the outside through the cooling air outlet 11b. do.
  • Method of manufacturing the mattress of the present invention may further comprise the step of storing a polyurethane foam sample (S50).
  • the step of storing the polyurethane foam sample (S50) is carried out by storing the polyurethane foam sample reduced in harmful substances in the clean air at room temperature 10 ⁇ 35 °C to be vented for at least 1 hour.
  • the air may be introduced after the filtering process through the air cleaning filter.
  • the manufacturing method of the mattress of the present invention the above-described measuring step (S10), preheating step (S20), heating step (S30), cooling the air
  • a process of stacking and assembling the interior material may be performed (S67).
  • Stacking and assembling the interior material is carried out after the step of storing the polyurethane cutting foam sample (S50), and laminated and assembled polyurethane cutting foam sample, the laminated, assembled sample can be injected into the mattress. .
  • the polyurethane foam sample is a polyurethane roll foam sample
  • a continuous quilting process (S74) to be described later is performed after the polyurethane roll foam sample is stored by ventilation.
  • the manufacturing method of the mattress of the present invention the steel wire wearing process (S61), the shape of the roll to manage the quality of the material through the acceptance test and physical property test for the thickness, density, tensile strength of the steel wire which is a spring material of the mattress Spring forming process (S62), which connects the steel wire to the spring coiler and generates independent individual springs through heat treatment and steel wire rotation, wraps the generated spring in each nonwoven fabric, and binds the placement and bonding process siderings according to their hardness.
  • Unit assembly process (S63), the non-woven fabric used for the spring and the surface of the plush or polyurethane foam pieces covering the side of the spring unit to control the material by acceptance inspection and physical property tests for surface damage, density, compressive load and tensile strength
  • the felt padding wearing process (S64), and the sides of the spring unit are covered with felt or padding for durability and surface protection.
  • the interior material stacking and assembly process (S67) is made through the step (S66) to reduce the harmful substances of the polyurethane cutting foam.
  • the step (S66) of reducing the harmful substances of the polyurethane cutting foam includes measuring the polyurethane cutting foam (S10), preheating (S20), heating (S30), and cooling (that is, the aforementioned methods). S40) and the storage step (S50) is made.
  • the body and the interior material assembly process (S68) for assembling the spring body portion and the interior material laminated half material is assembled with the spring unit and the side cover.
  • Reducing the harmful substances of the polyurethane roll foam is the step of measuring the polyurethane roll foam of the above-described method (S10), preheating (S20), heating (S30), It is made by performing the cooling step (S40) and the storage step (S50).
  • the fabric is subjected to the receiving process (S70) and the pretreatment process (S71).
  • Fabric wearing process (S70) is a process of inspecting the quality, such as surface damage, tensile strength of the material, such as the top plate and side edges corresponding to the outer cover of the mattress, synthetic leather, natural leather and the like.
  • the fabric pretreatment process (S71) is a process of proceeding the cutting and hole processing according to the design of the product for the fabric and leather. The fabric may be replaced with leather.
  • the padding roll is subjected to the receiving step (S72) and the ventilation storage step (S73).
  • the padding roll wearing step S72 is a step of testing the density, the load, and the strength of the padding roll used to generate the volume of the upper plate and the side edges.
  • Padding roll ventilation storage step (S73) is a step of storing for 1 hour or more in a clean storage room ventilated with clean air to prevent the adsorption of harmful substances in the air with respect to the padding roll.
  • Cover assembly and mattress sealing process for assembling and finishing the assembled body and interior materials, and the top, side, mid, and bottom plates where cutting, sewing, interlocking and cohesion processes (S75) are performed, and contamination of the finished mattress
  • S75 cutting, sewing, interlocking and cohesion processes
  • S77 finished product quality inspection and packaging process
  • the independent variables are 10 mm general roll foam (tenter deodorization), 12 mm profile roll foam (tenter deodorization) and 10 mm general roll foam (non-deodorization, comparison).
  • the dependent variable was TVOC of the roll foam side sample, and each roll had more than three points on each side.
  • Heating method is steam, heat exchange method (radiator) of external heat source.
  • the temperature may be 80-110 ° C., but heated to 90 ° C.
  • Heat source exposure time 1 ⁇ 2 minutes or 5 ⁇ 6 minutes (condition change according to foam thickness), adjust according to the number and length of chambers, driving method: net conveyor (upper-lower net fixing method), available sample is roll foam, cutting Foam, 10-60 mm thick.
  • Feeding and discharging method, roll form is Winder, Re-winder, tension and rotation speed can be adjusted.
  • the cutting foam is laminated by a six degree of freedom robot arm (Palletizing System), a fallout device.
  • Performance was reduced from 70 to 80 or 100 to 250 ppb at 3000 to 6000 ppb, with a reduction rate of more than 90% (TVOC concentrations lower than the storage site would have external TVOC gas enter the cell depending on storage conditions).
  • the principle is to increase (activate) the kinetic energy of the gas molecules when the temperature increases due to the remaining TVOC gas inside the foam cell, physically remove the TVOC gas released outside the cell through ventilation by the outside air fan, and clean air. It is injected inside the cell to reduce the TVOC concentration of PU foam.
  • the apparatus for manufacturing a mattress 100 and the method for manufacturing a mattress described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments are all or part of each embodiment so that various modifications can be made. May be optionally combined.
  • heating chamber 12a heating air outlet

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mattresses And Other Support Structures For Chairs And Beds (AREA)

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 폼 시료를 각각 투입시키는 투입구, 배출시키는 배출구, 및 상기 폴리우레탄 폼 시료가 이송 가능한 공간을 구비하고, 상기 공간에서 이송되는 동안 상기 폴리우레탄 폼 시료의 유해물질을 저감시키는 이송챔버; 상기 폴리우레탄 폼 시료를 제공 가능하게 수용하는 고정 프레임을 구비하여 상기 이송챔버로 투입하는 시료투입부; 상기 시료투입부로부터 상기 폴리우레탄 폼 시료를 상기 이송챔버 내에서 이송시키는 이송유닛; 및 상기 배출구에 연결되어 상기 폴리우레탄 폼 시료를 배출시키는 시료배출부를 포함하고, 상기 이송챔버는, 상기 투입구 측에 배치되고, 상기 폴리우레탄 폼 시료가 내부의 가열공간에서 이송될 때, 상기 유동되는 가열된 공기에 의해 상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 가열챔버; 및 상기 배출구 측에 배치되고, 공기 청정용 필터를 구비하여, 필터를 통과한 청정공기를 주입시켜서 상기 폴리우레탄 폼 시료를 냉각하는 냉각챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조장치를 제공한다.

Description

매트리스의 제조장치 및 제조방법
본 발명은 유해물질을 저감하는 매트리스의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
일상 생활에서 유해물질과 화학물질에 대한 인체의 영향도 논란이 증가하고 있다. 특히 일생의 30%를 차지하는 수면 시간에서 가장 밀접하게 접촉하고 있는 침구, 침대 특히 매트리스는 화학물질이나 유해물질에 더 민감한 측면이 있다. 그러나 현재의 매트리스들은 친환경 소재만으로 제작할 경우 기하급수적으로 증가하는 비용 문제가 있고, 일반적인 매트리스들은 '폴리우레탄 폼'의 사용으로 유해물질, 특히 TVOC(총휘발성유기화합물)에 대한 논란이 지속되고 있다. 최근 '라텍스'를 적용하여 TVOC의 발산을 최소화 하는 제품이 있으나 일반적인 스프링 매트리스 또는 폼 매트리스와는 수면 환경적(수면 자세, 체압 분산 등) 차이가 있다. 또한 가구에서 발생되는 TVOC는 시간이 지남에 따라 감소한다는 인식이 강하여 TVOC 저감 기술이나 저감 제품에 대한 연구는 미비한 상황이다.
본 발명의 일 목적은 화학물질이나 유해물질을 저감할 수 있는 매트리스의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 매트리스의 제조장치는 폴리우레탄 폼 시료를 각각 투입시키는 투입구, 배출시키는 배출구, 및 상기 폴리우레탄 폼 시료가 이송 가능한 공간을 구비하고, 상기 공간에서 이송되는 동안 상기 폴리우레탄 폼 시료의 유해물질을 저감시키는 이송챔버; 상기 폴리우레탄 폼 시료를 제공 가능하게 수용하는 고정 프레임을 구비하여 상기 이송챔버로 투입하는 시료투입부; 상기 시료투입부로부터 상기 폴리우레탄 폼 시료를 상기 이송챔버 내에서 이송시키는 이송유닛; 및 상기 배출구에 연결되어 상기 폴리우레탄 폼 시료를 배출시키는 시료배출부를 포함하고, 상기 이송챔버는, 상기 투입구 측에 배치되고, 상기 폴리우레탄 폼 시료가 내부의 가열공간에서 이송될 때, 상기 유동되는 가열된 공기에 의해 상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 가열챔버; 및 상기 배출구 측에 배치되고, 공기 청정용 필터를 구비하여, 필터를 통과한 청정공기를 주입시켜서 상기 폴리우레탄 폼 시료를 냉각하는 냉각챔버를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 시료투입부는 폴리우레탄 폼 시료를 재단하여 한 장씩 이송유닛으로 투입하게 하는 시료 투입 로봇을 포함한다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 이송유닛은, 상기 시료투입부를 통하여 투입된 상기 폴리우레탄 폼 시료를 상기 이송 챔버 내에서 상기 배출구 측으로 이송시키는 이송벨트; 및 상기 이송벨트의 상측에 배치되어 상기 이송벨트를 통해 이송되는 동안, 상기 가열챔버 또는 상기 냉각챔버에서 순환공기에 의한 이탈을 방지하는 고정 벨트를 포함한다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 가열챔버의 상측에는 유해 가스 및 가열 공기 중 적어도 하나를 배출시키는 공기 배출 시스템이 구비되고, 상기 냉각챔버의 상측에는 유해 가스를 배출시키는 냉각 공기 배출구가 구비된다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 시료배출부는, 상기 냉각챔버를 통과한 폴리우레탄 폼 시료의 이송이 종료된 후, 폴리우레탄 폼 시료의 움직임을 막도록 접촉하여 테이블 끝 단 바닥으로의 낙하를 방지하는 이송 정지 프레임; 상기 이송챔버의 배출구에 설치되되, 상기 이송유닛에 인접하도록 배치되어, 상기 배출구로 배출된 폴리우레탄 폼 시료가 놓여지는 배출판; 및 상기 배출판의 일 측에 설치되어, 상기 배출판의 각도를 조절함으로써 상기 배출판에 놓여진 상기 폴리우레탄 폼 시료를 배출 가능하게 하는 각도 조절 경첩을 포함한다.
상기의 다른 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 매트리스의 제조방법은 폴리우레탄 폼 시료의 셀 내부 온도를 증가시키도록, 상온 40 내지 90℃로 1시간 이상 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계; 온도는 90 내지 110℃, 압력은 4 내지 6kgf/m2 의 공기로 상기 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계; 및 온도는 10 내지 35℃, 압력은 4 내지 6kgf/m2 의 공기를 상기 가열된 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 본 발명의 매트리스의 제조방법은 상기 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계 전에, 폴리우레탄 폼 시료의 크기, 두께, 압축하중, 밀도, 유해물질 항목들을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 밀도가 1 내지 39 kg/m3 이면, 상기 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계를 1회 수행하고, 상기 밀도가 40 kg/m3 이상이면, 상기 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계를 2회 또는 3회 수행한다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 본 발명의 매트리스의 제조방법은 내부 공기의 온도가 10 내지 35℃인 환기 보관 구역에 1시간 이상 상기 폴리우레탄 폼 시료를 보관하는 단계를 더 포함한다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계 및 상기 공기를 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계는 각각 가열챔버 및 냉각챔버 내에서 상기 폴리우레탄 폼 시료가 이송벨트에 의해 이송되면서 이루어진다.
상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계 및 상기 공기를 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계에서, 이송 속도는 1 내지 5m/min일 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 가열 및 냉각하는 단계에서의 공기는, 압력은 4 내지 6 kgf/m2이다.
본 발명의 매트리스 제조장치 및 제조방법은 이송챔버 내에서 폴리우레탄 폼 시료를 가열하고, 폴리우레탄 폼 시료에 청정공기를 공급하고, 유해물질을 외부로 배출하여 유해물질 함량을 저감시킬 수 있고, 따라서 폴리우레탄 폼을 사용하는 가구, 자동차 내장재, 의복 산업 등에 적용 시에 사용자를 유해물질로부터 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 매트리스 제조방법은 폴리우레탄 폼을 예열하고, 가열하며, 청정 공기를 인가하고 보관하는 단계 등을 순차적으로 수행함으로써 활성탄 및 미생물 분해와 같은 장시간 보관이 필요한 기술에 비하여 단기간에 유해물질을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 매트리스의 제조장치를 도시하는 개념도.
도 2는 본 발명의 매트리스의 제조장치의 시료투입부 및 가열챔버를 도시하는 사시도.
도 3는 본 발명의 매트리스의 제조장치의 시료배출부의 배출판이 지면과 경사지도록 아래쪽으로 회전된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에서 시료배출부의 배출판이 아래쪽으로 회전되기 전 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 매트리스의 제조방법을 도시하는 순서도.
도 6은 본 발명의 매트리스의 제조공정 전체를 도시하는 순서도.
도 7은 본 발명의 매트리스의 제조장치 및 매트리스의 제조방법과 관련된 실험의 독립, 종속 및 통제 변수를 나타내는 표.
도 7은 본 발명의 매트리스의 제조장치 및 매트리스의 제조방법과 관련된 실험의 독립, 종속 및 통제 변수를 나타내는 표.
도 8은 본 발명의 매트리스의 제조장치 및 매트리스의 제조방법과 관련된 실험에 의해 TVOC가 저감된 결과값을 도시하는 그래프 및 이를 수치화한 표.
도 9는 본 발명의 매트리스의 제조장치 및 매트리스의 제조방법과 관련된 실험에 의해 TVOC가 저감된 결과값을 도시하는 그래프 및 이를 수치화한 표.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 매트리스의 제조장치(100)에 대하여 서술한다. 본 발명의 매트리스의 제조장치(100)는, 이송챔버(10), 시료투입부(20), 이송유닛(30) 및 시료배출부(40)를 포함한다.
이송챔버(10)는 투입구(11a), 배출구(11b) 및 이송 공간(11c)을 구비한다. 이송챔버(10) 내의 이송 공간(11c)에서 폴리우레탄 폼 시료가 이송되는 동안 폴리우레탄 폼 시료의 유해물질이 저감된다. 투입구(11a) 및 배출구(11b)에서 각각 폴리우레탄 폼 시료가 이송챔버(10) 내부로 투입되었다가 배출된다.
본 발명에서 폴리우레탄 폼 시료는 폴리우레탄 재단 폼 시료 또는 폴리우레탄 롤 폼 시료일 수 있다.
이송챔버(10)는 가열챔버(12) 및 냉각챔버(15)를 포함한다.
가열챔버(12)는 이송챔버(10)의 투입구(11a) 측에 배치되고, 폴리우레탄 폼 시료가 내부의 가열공간에서 이송될 때, 유동되는 가열된 공기에 의해 폴리우레탄 폼 시료를 가열하도록 한다.
가열챔버(12)에는 고온의 열을 발생시키는 열 교환기 및 발생된 열을 유동하게 하는 열풍 팬이 설치되어서, 시료를 가열하는 영역 내에서 가열된 공기가 유동하여 폴리우레탄 폼 시료를 가열하도록 한다. 가열챔버(12)에는 원단을 건조시키는 원단 건조기, 온도를 측정하는 온도 센서 및 이송 벨트용 롤러(32a)가 설치될 수 있다.
가열챔버(12)에서 온도는 90~110℃ 범위로 설정되고, 열풍 압력은 4~6kgf/m2, 폼 소재의 이송 속도는 1~5m/min으로 제어된다. 가열챔버(12)에는 방출된 유해물질을 외부로 배출하는 가열공기 배출부(12a)가 설치된다.
가열챔버(12)에는 폴리우레탄 폼 시료가 투입되는데, 가열챔버(12)의 내부에서 폴리우레탄 폼 시료는 가열되고, 가열챔버(12) 셀의 내부의 공기 온도를 높여서 운동에너지의 활성화 및 강제 환기를 가능하게 한다. 가열챔버(12)가 가열된 이후, 가열챔버(12)를 통과한 폴리우레탄 폼 시료는 냉각챔버(15)로 진입하게 된다.
가열챔버(12)의 일 측에는 시료투입부(20)가 설치된다. 도 1을 참조하면, 가열챔버(12)의 좌측에 시료투입부(20)가 설치되는 예가 도시된다.
시료투입부(20)는 폼 고정 프레임(21)을 구비하여 이송챔버(10)의 이송 공간(11c)으로 폴리우레탄 폼 시료를 투입하는데, 폼 고정 프레임(21)은 폴리우레탄 폼 시료를 수용하였다가 제공 가능하도록 형성된다.
시료투입부(20)는 폼 고정 프레임(21) 및 시료 투입 로봇(23)을 포함한다. 폼 고정 프레임(21)은 폴리우레탄 폼 시료를 롤 형태로 걸었다가 이송벨트(32b)로 투입 가능하게 한다. 또한, 시료 투입 로봇(23)은 폴리우레탄 폼 시료를 폼을 재단하여 1장씩 이송벨트(32b)로 투입하게 한다.
또한, 시료투입부(20)는 이송벨트용 롤러(32a) 중 일부가 설치되어 이송벨트(32b)를 지지하는 시료입구프레임(27) 및 대단 폼의 적재 높이를 감지하여 투입을 제어하는 재단 폼 적재 높이 측정 센서(29)를 포함한다.
시료투입부(20)에 의해 폴리우레탄 폼 시료가 이송유닛(30)으로 제공되면, 이송유닛(30)에 의해 폴리우레탄 폼 시료가 이송챔버(10) 내부에서 이송되면서, 이송챔버(10) 내부를 지난 후에 시료배출부(40)를 통해서 폴리우레탄 폼 시료가 배출된다.
이송유닛(30)은 이송벨트(32b) 및 고정벨트(34b)를 포함할 수 있다. 이송벨트(32b)는 이송벨트용 롤러(32a)에 결합되는데, 이송벨트용 롤러(32a)를 따라서 회전함으로써 폴리우레탄 폼 시료를 이송챔버(10)의 투입구(11a), 가열챔버(12), 냉각챔버(15) 및 배출구(11b)를 순차적으로 지나가도록 이송한다. 이송벨트(32b)의 상측에는 고정벨트(34b)가 이송챔버(10) 내부의 고정벨트용 롤러(34a)에 결합되도록 설치된다. 고정벨트(34b)는 이송벨트(32b)의 상측에 배치되는데, 이송벨트(32b)를 통해 폴리우레탄 폼 시료가 이송되는 동안 고정벨트(34b)에 의해 눌리게 되어 수직하중을 받으며 이송된다. 폴리우레탄 폼 시료는 고정벨트(34b)에 의해 가압되면서 이송벨트에 의해 이송되기 때문에, 가열챔버(12) 또는 냉각챔버(15)에서 순환공기에 의한 이탈이 방지된다.
가열챔버(12)에서 온도는 90~110℃ 범위로 설정되고, 열풍 압력은 4~6 kgf/m2, 폼 소재의 이송 속도는 1~5m/min으로 제어된다.
냉각챔버(15)는 저온 고밀도의 청정공기가 주입되는 구역이다. 냉각챔버(15)는 이송챔버(10)의 배출구(11b) 측에 배치되는데, 냉각챔버(15)에서 주입되는 청정공기는 온도는 10~35℃, 풍압은 4~6kgf/m2의 조건의 공기일 수 있다. 또한, 냉각챔버(15)에는 필터링하는 공기 청정용 필터가 구비된다. 폴리우레탄 폼 시료의 측면 및 하단 면에서 비어있는 셀 내부로 공기가 투과된다. 투과된 공기는 도 1에서, 냉각챔버(15)의 상단에 설치된 냉각 공기 배출구(11b)를 통해 배출된다.
냉각챔버(15)에는 시료배출부(40)가 설치된다. 시료배출부(40)는 이송 정지 프레임(41), 각도 조절 경첩(43) 및 배출판(45)을 포함한다. 이송 정지 프레임(41)은 냉각챔버(15)를 통과한 폴리우레탄 폼 시료의 이송이 종료된 후, 폴리우레탄 폼 시료의 움직임을 막도록 접촉하여 테이블 끝 단 바닥으로의 낙하를 방지한다. 각도 조절 경첩(43)은 폴리우레탄 폼 시료가 이송벨트(32b)에 의해 이송된 후 놓여지는 배출판(45)의 각도를 조절하도록 하여 폴리우레탄 폼 시료를 배출 가능하도록 한다.
이송 정지 프레임(41)에는 이송 정지 센서(41a)가 설치되는데, 이송 정지 센서(41a)는 폴리우레탄 폼 시료가 이송 정지 프레임(41)과 접촉하면 시료 준비 신호를 시료 적재 로봇(48)에 전송한다. 시료 적재 로봇(48)은 시료 준비 신호를 수신하면, 이송 정지 프레임(41)에 접촉한 폴리우레탄 폼 시료를 들어서 파레트로 운반한다. 폴리우레탄 폼이 배출되는 경우에는 배출판(45)의 각도를 지면과 경사지게 하여 배출판(45)의 단이 지면 부근까지 인접하도록 각도 조절되어 배출판(45)을 따라서 배출된다. 배출된 폴리우레탄 폼은 폼 감개 프레임(46)에 결착되어 감겨지게 된다.
또한, 이송 정지 프레임(41)에는 시료 출구 프레임(47)이 고정 연결되어 있으며, 시료 출구 프레임(47)의 하단에는 시료 출구 프레임 이송 바퀴(49)가 설치되어 있다. 시료 출구 프레임(47)에는 상하로 형성된 장홀(47a)이 형성되고, 배출판(45)의 단부에는 장홀(47a)에 삽입되도록 돌출 형성되어서 배출판(45)이 각도 조절 경첩(43)에 의해 회전되는 경우, 시료 출구 프레임(47)은 이송 바퀴(49)에 의해 움직일 수 있다.
한편, 시료 출구 프레임(47)의 부근에 폼 감개 프레임(46)이 배치되는 예가 도시되는데, 폼 감개 프레임(46)은, 롤 형태의 폼 시료가 배출되는 경우, 롤러를 이용해 배출되는 폼 시료를 감도록 한다.
본 발명의 매트리스의 제조방법(S100)은, 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계(S20), 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계(S30), 및 폴리우레탄 폼 시료에 공기를 냉각하는 단계(S40)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 방법에서 폴리우레탄 폼 시료는 폴리우레탄 재단 폼 시료 또는 폴리우레탄 롤 폼 시료일 수 있다. 폴리우레탄 재단 폼 시료로서 상기 방법들을 수행하는 단계는 폴리우레탄 재단 폼의 유해물질을 저감하는 공정(S66)일 수 있고, 폴리우레탄 롤 폼 시료로서 상기 방법들을 수행하는 단계는 폴리우레탄 롤 폼의 유해물질을 저감하는 공정(S69)일 수 있는데, 이에 관하여 후술한다.
또한, 본 발명의 매트리스의 제조방법(S100)은, 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계 전(S20)에 폴리우레탄 폼 시료를 측정하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있다.
폴리우레탄 폼 시료를 측정하는 단계(S10)에서 폴리우레탄 폼 시료의 크기, 두께, 압축하중, 인장강도, 밀도, 유해물질 항목들을 측정한다. 폴리우레탄 폼 시료를 측정하는 단계(S10)는 폴리우레탄 폼 시료를 입고하는 과정에서 이루어질 수도 있다. 이때, 측정된 밀도에 근거하여, 밀도가 1 내지 39 kg/m3 이면, 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계를 1회 수행하고, 밀도가 40 kg/m3 이상이면, 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계를 2회 또는 3회 수행한다.
폴리우레탄 폼 시료를 입고하는 과정에서 폴리우레탄 폼 시료 표면의 손상여부 등의 제품 외관도 검사가 이루어질 수 있다.
폴리우레탄 폼 시료를 측정하는 단계(S10)는 품질 검사 단계 및 유해물질 농도 측정 단계를 포함한다. 품질 검사 단계는 폴리우레탄 폼 시료의 표면의 손상여부를 확인하는 단계와 밀도, 압축하중 및 인장강도 등에 대한 물성 측정 단계를 포함할 수 있다. 폴리우레탄 폼 시료를 측정하는 단계(S10) 중에서 유해물질의 농도의 측정은 시료의 유해물질관리를 위해서 TVOC 멀티 측정기를 이용하여 진행될 수 있다.
폴리우레탄 폼 시료를 측정하는 단계(S10)가 완료되면, 폼 시료는 생산 공정 투입 전 대기공간에 적재된다. 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계(S20)는 상온 40~90℃ 온도의 온열 보관실에서 수행되는데, 입고되고, 포장이 제거된 후 온열 보관실에 1시간 이상 보관하여 폴리우레탄 폼 시료의 셀 내부 온도가 증가하도록 조정한다. 온열 보관실의 열 에너지는 매트리스의 제조장치(100)의 가열챔버(12)에서 사용되고 회수되는 열매 및 열 에너지를 활용하며, 열원이 부족할 경우, 온열 보관실에 연결된 열 공급 보일러에서 추가로 공급되도록 한다. 입고 단계에서는 친환경 코팅 처리된 팔레트에 적재될 수 있다.
온열 보관실에 폴리우레탄 폼을 보관할 때에 폴리우레탄 폼 자재간 공기 순환이 원활하도록 배치되어야 한다. 이를 위해서 폴리우레탄 재단 폼은 입고 단계에서 비닐 포장을 제거한 후 파레트에 약 1m 높이를 기준으로 적재하며, 각 파레트간 거리는 최소 30cm이상 유지하는 것이 바람직하다. 폴리우레탄 롤 폼은 상기 입고 공정에서 비닐 포장을 제거한 후 세로방향으로 세워서 보관하며, 각 롤 간의 간격은 30~50cm 사이로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 유해물질을 저감시키는 단계는 유해가스를 배출하는 단계 또는 유해물질을 저감하는 단계라는 의미로 이해될 수 있다.
폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계(S30)는 매트리스의 제조장치(100)의 가열챔버(12)에 투입된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하여 운동에너지의 활성화함으로써 가열공기 배출부(12a)으로 강제 환기를 가능하도록 가열공기 배출부(12a)을 통해 배출한다. 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계(S30)에서 공기 온도는 90~110℃ 범위로 설정된다. 또한, 공기의 열풍 압력은 4~6kgf/m2, 폼 소재의 이송 속도는 1~5m/min 조정되어 폴리우레탄 폼 시료를 가열할 수 있다. 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계(S30)에 의해 유해가스가 가열공기 배출부(12a)을 통해서 배출될 수 있다.
공기를 상기 가열된 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계(S40)는 가열챔버(12)를 통과한 후 냉각챔버(15)로 진입한 폴리우레탄 폼 시료에 청정공기를 주입함으로써 수행되게 된다. 외부의 공기는 공기 청정용 필터를 통과하면서 공기에서 이물질 등이 제거된 공기가 냉각챔버(15) 내부로 유입되게 된다. 주입된 냉각챔버(15)에서 주입되는 청정공기는 온도는 90~110℃ 범위로 설정된다. 또한, 공기의 열풍 압력은 4~6kgf/m2, 폼 소재의 이송 속도는 1~5m/min 일 수 있다. 또한, 주입되는 청정공기는 외부에서 공기 청정기를 통하여 오염원이 제거된 후 유입될 수 있고, 주입된 청정공기에 의해 폴리우레탄 폼 시료의 셀 내부로 투과되고 냉각 공기 배출구(11b)를 통해서 외부로 배출된다.
본 발명의 매트리스의 제조방법(S100)은 폴리우레탄 폼 시료를 보관하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
폴리우레탄 폼 시료를 보관하는 단계(S50)는 상온 10~35℃의 청정공기 내에서 유해물질이 저감된 폴리우레탄 폼 시료를 1시간 이상 환기시키도록 보관함으로써 진행된다. 폴리우레탄 폼 시료를 보관하는 단계(S50)는 공기를 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계(S40)에서와 마찬가지로 공기 청정용 필터를 통해서 필터링 과정을 거친 후에 공기가 유입될 수 있다. 폴리우레탄 폼 시료를 보관하는 단계(S50)에 의해 폴리우레탄 폼 시료 내부의 온도를 낮추고, 폴리우레탄 폼 시료 셀 내부의 잔존 가스가 배출되게 된다.
폴리우레탄 폼 시료가 폴리우레탄 재단 폼 시료인 경우, 본 발명의 매트리스의 제조방법은, 전술한 측정하는 단계(S10), 예열하는 단계(S20), 가열하는 단계(S30), 공기를 냉각하는 단계(S40) 및 보관하는 단계(S50) 후에 내장재를 적층하여 조립하는 공정(S67)이 이루어질 수 있다.
내장재를 적층하여 조립하는 단계(S67)는 폴리우레탄 재단 폼 시료를 보관하는 단계(S50) 후에 이루어지는데, 폴리우레탄 재단 폼 시료를 적층하고 조립하고, 적층, 조립된 시료는 매트리스 내부에 주입 가능하다.
폴리우레탄 폼 시료가 폴리우레탄 롤 폼 시료인 경우, 폴리우레탄 롤 폼 시료가 환기하여 보관한 이후에 후술하는 연속 퀼팅 공정(S74)이 수행된다.
또한, 본 발명의 매트리스의 제조방법은, 매트리스의 스프링 소재인 강선에 대하여 굵기, 밀도, 인장 강도에 대한 인수 검사 및 물성 시험을 통하여 소재의 품질을 관리하는 강선 입고 공정(S61), 롤 형태의 강선을 스프링 코일러에 연결하고 열처리 및 강선 회전을 통하여 독립적인 개별 스프링을 생성하는 스프링 성형 공정(S62), 생성된 스프링을 각각의 부직포에 감싸고 각각의 경도에 따른 배치와 접착과정 사이드링을 결착하는 유니트 조립 공정(S63), 스프링에 사용되는 부직포와 스프링 유니트의 측면을 감싸는 견면 또는 폴리우레탄 폼 조각에 대하여 표면 손상, 밀도, 압축하중과 인장 강도에 대한 인수 검사 및 물성 시험으로 소재를 관리하는 팰트 패딩 입고 공정(S64), 및 스프링 유니트의 측면부를 팰트 또는 패딩으로 감싸서 내구성과 표면 보호를 구현하는 바디부 조립 공정(S65)이 이루어지게 된다.
한편, 폴리우레탄 재단 폼의 유해물질을 저감하는 공정(S66)을 거쳐서 내장재 적층 및 조립 공정(S67)이 이루어지게 된다. 폴리우레탄 재단 폼의 유해물질을 저감하는 공정(S66)은 전술한 방법들인, 폴리우레탄 재단 폼을 측정하는 단계(S10), 예열하는 단계(S20), 가열하는 단계(S30), 냉각하는 단계(S40) 및 보관하는 단계(S50)를 수행함으로 이루어지게 된다.
바디부 조립 공정(S65) 이후에, 스프링 유닛과 측면부 커버 조립이 된 스프링 바디부와 내장재 적층 반재를 조립하는 바디 및 내장재 조립 공정(S68)이 수행된다.
한편, 본 발명의 매트리스의 제조방법은, 폴리우레탄 롤 폼, 원단 및 패딩 롤을 이용하여 연속 퀼팅(S74) 공정을 거쳐서 재단, 재봉, 인타 및 봉합 공정(S75)을 수행한다.
폴리우레탄 롤 폼의 유해물질을 저감하는 공정(S69)은 전술한 방법의, 폴리우레탄 롤 폼을 전술한 방법들인 측정하는 단계(S10), 예열하는 단계(S20), 가열하는 단계(S30), 냉각하는 단계(S40) 및 보관하는 단계(S50)를 수행함으로 이루어지게 된다.
원단은 입고 공정(S70) 및 전처리 공정(S71)을 거치게 된다.
원단 입고 공정(S70)은 매트리스의 외부 커버에 해당하는 상판 및 옆단에 들어가는 원단, 합성 피혁, 천연 가죽 등의 소재의 표면 손상, 인장 강도 등 품질에 대한 검수를 진행하는 공정이다. 또한, 원단 전처리 공정(S71)은 상기 원단 및 피혁에 대하여 제품의 디자인에 맞춘 재단 및 홀 가공을 진행하는 공정이다. 원단은 피혁으로 대체될 수도 있다.
또한, 패딩 롤은 입고 공정(S72) 및 환기 보관 공정(S73)을 거치게 된다. 패딩 롤 입고 공정(S72)은 상기 상판 및 옆단의 볼륨감을 생성하기 위해서 사용되는 패딩 롤의 밀도, 하중, 강도를 시험하는 공정이다. 패딩 롤 환기 보관 공정(S73)은 상기 패딩 롤에 대하여 공기 중 유해물질의 흡착을 방지하기 위하여 청정공기로 환기되는 청정 보관실에 1시간 이상 보관하는 공정이다.
원단 또는 피혁, 패딩, 및 폴리우레탄 롤 폼을 대상으로 각 소재의 결합과 디자인적 형상을 구현하는 퀼팅 공정인 연속 퀼팅 공정(S74), 및 연속 퀼팅 공정에서 제작된 상판, 옆단, 중판, 하판 반제품의 바깥 면 처리 및 형상, 크기 재단 작업, 지퍼, 라벨 장착을 진행하는 재단, 재봉, 인타, 및 봉합 공정(S75)을 수행한다.
조립된 바디 및 내장재와, 재단, 재봉, 인타 및 공합 공정(S75) 등이 수행된 상판, 옆단, 중판 및 하판을 조립하고 마감하는 커버 조립 및 매트리스 봉합 공정(S76), 및 완성된 매트리스의 오염, 제작 불량을 검수 및 경도를 측정하여 설계와의 오차를 검사하고, 통과된 제품의 포장을 진행하는 완제품 품질 검사 및 포장 공정(S77)을 수행하여 전체 매트리스가 제조된다.
도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 매트리스의 제조장치(100) 및 매트리스의 제조방법(S100)와 관련된 실험에 대하여 서술한다.
도 7을 참조하면, 독립변수는 10mm일반 롤 폼(텐터기 이용한 탈취), 12mm 프로파일 롤 폼(텐터기 이용한 탈취) 및 10mm 일반 롤 폼(미탈취, 비교용)이다. 또한, 종속변수는 롤 폼 측면시료의 TVOC이며, 각 롤당 양 측면 3점이상으로 하였다. 통제변수는, 텐터기 가열온도는 90℃, 시료온도는 90℃가열(표면온도측정), 가열챔버 3기, 환기 및 냉각챔버 2기, 이송속도: 5m/min, 측정공간TVOC 120~180 ppb, 대기온도 및 습도는 각각 22±7℃, 22±15%이다.
가열방식은 스팀, 외부 열원의 열 교환방식(라디에이터)이다. 온도는 80~110℃일 수 있는데, 90℃로 가열하였다. 열원노출시간: 1~2분 또는 5~6분(폼 두께에 따른 조건변화), 챔버 대수 및 길이에 따라 조정, 구동방식: 네트컨베이어(상-하네트고정방식), 가능시료는 롤폼, 재단폼이되, 두께는 10~60mm이다. 투입 및 배출방식은, 롤폼은 Winder, Re-winder인데, 장력 및 회전속도조절 가능하다. 재단폼은 6자유도 로봇 암(Palletizing System), 진낙 장치에 의해 적층된다.
성능은 3000~6000ppb 에서 70~80 또는 100~250 ppb 저감되었는데, 저감율은 90% 이상(보관 장소보다 낮은 TVOC 농도는 보관조건에 따라 외부 TVOC 가스가 셀 내부로 유입)이다.
원리는 폼 셀 내부의 TVOC 잔존가스로 인해 온도 증가 시 가스분자의 운동 에너지 증가(활성화)하고, 셀 외부로 방출되어 외기Fan에 의해 환기를 통하여 방출된 TVOC 가스를 물리적으로 제거하고, 청정공기의 셀 내부 주입되어 PU Foam의 TVOC 농도가 저감된다.
이상에서 설명한 매트리스의 제조장치(100) 및 매트리스의 제조방법(S100)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
[부호의 설명]
10 : 이송챔버 11a : 투입구
11b : 배출구 11c : 이송 공간
12 : 가열챔버 12a : 가열공기 배출부
12a-1 : 배기관 12a-2 : 환풍기
15 : 냉각챔버 15a : 청정 공기 배출부
20 : 시료투입부 21 : 폼 고정 프레임
23 : 시료 투입 로봇 30 : 이송유닛
32a : 이송벨트용 롤러
32b : 이송벨트 34b : 고정벨트용 롤러
40 : 시료배출부 41 : 이송 정지 프레임
41a : 이송 정지 센서
43 : 각도 조절 경첩 45 : 배출판
S100 : 매트리스의 제조방법
S10 : 측정하는 단계
S20 : 예열하는 단계
S30 : 가열하는 단계
S40 : 냉각하는 단계
S50 : 보관하는 단계

Claims (11)

  1. 폴리우레탄 폼 시료를 각각 투입시키는 투입구, 배출시키는 배출구, 및 상기 폴리우레탄 폼 시료가 이송 가능한 공간을 구비하고, 상기 공간에서 이송되는 동안 상기 폴리우레탄 폼 시료의 유해물질을 저감시키는 이송챔버;
    상기 폴리우레탄 폼 시료를 제공 가능하게 수용하는 고정 프레임을 구비하여 상기 이송챔버로 투입하는 시료투입부;
    상기 시료투입부로부터 상기 폴리우레탄 폼 시료를 상기 이송챔버 내에서 이송시키는 이송유닛; 및
    상기 배출구에 연결되어 상기 폴리우레탄 폼 시료를 배출시키는 시료배출부를 포함하고,
    상기 이송챔버는,
    상기 투입구 측에 배치되고, 상기 폴리우레탄 폼 시료가 내부의 가열공간에서 이송될 때, 상기 유동되는 가열된 공기에 의해 상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 가열챔버; 및
    상기 배출구 측에 배치되고, 공기 청정용 필터를 구비하여, 필터를 통과한 청정공기를 주입시켜서 상기 폴리우레탄 폼 시료를 냉각하는 냉각챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시료투입부는 폴리우레탄 폼 시료를 재단하여 한 장씩 이송유닛으로 투입하게 하는 시료 투입 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송유닛은,
    상기 시료투입부를 통하여 투입된 상기 폴리우레탄 폼 시료를 상기 이송 챔버 내에서 상기 배출구 측으로 이송시키는 이송벨트; 및
    상기 이송벨트의 상측에 배치되어 상기 이송벨트를 통해 이송되는 동안, 상기 가열챔버 또는 상기 냉각챔버에서 순환공기에 의한 이탈을 방지하는 고정 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열챔버의 상측에는 유해 가스 및 가열 공기 중 적어도 하나를 배출시키는 공기 배출 시스템이 구비되고,
    상기 냉각챔버의 상측에는 유해 가스를 배출시키는 냉각 공기 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시료배출부는,
    상기 냉각챔버를 통과한 폴리우레탄 폼 시료의 이송이 종료된 후, 폴리우레탄 폼 시료의 움직임을 막도록 접촉하여 테이블 끝 단 바닥으로의 낙하를 방지하는 이송 정지 프레임;
    상기 이송챔버의 배출구에 설치되되, 상기 이송유닛에 인접하도록 배치되어, 상기 배출구로 배출된 폴리우레탄 폼 시료가 놓여지는 배출판; 및
    상기 배출판의 일 측에 설치되어, 상기 배출판의 각도를 조절함으로써 상기 배출판에 놓여진 상기 폴리우레탄 폼 시료를 배출 가능하게 하는 각도 조절 경첩을 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조장치.
  6. 폴리우레탄 폼 시료의 셀 내부 온도를 증가시키도록, 상온 40 내지 90℃로 1시간 이상 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계;
    온도는 90 내지 110℃, 압력은 4 내지 6kgf/m2 의 공기로 상기 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계; 및
    온도는 10 내지 35℃, 압력은 4 내지 6kgf/m2 의 공기를 상기 가열된 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계를 포함하는 매트리스의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 시료를 예열하는 단계 전에,
    폴리우레탄 폼 시료의 크기, 두께, 압축하중, 밀도, 유해물질 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 밀도가 1 내지 39 kg/m3 이면, 상기 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계를 1회 수행하고,
    상기 밀도가 40 kg/m3 이상이면, 상기 예열된 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계를 2회 또는 3회 수행하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    내부 공기의 온도가 10 내지 35℃인 환기 보관 구역에 1시간 이상 상기 폴리우레탄 폼 시료를 보관하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계 및 상기 공기를 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계는 각각 가열챔버 및 냉각챔버 내에서 상기 폴리우레탄 폼 시료가 이송벨트에 의해 이송되면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 시료를 가열하는 단계 및 상기 공기를 폴리우레탄 폼 시료로 냉각하는 단계에서, 이송 속도는 1 내지 5m/min 인 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 가열 및 냉각하는 단계에서의 공기는,
    압력은 4 내지 6 kgf/m2인 것을 특징으로 하는 매트리스의 제조방법.
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