KR102125182B1 - 다기능 에어캡 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 완충작용을 하는 에어캡을 통해 어린이, 노약자 및 장애인 등 취약계층들의 신체를 보호하여 안정성을 확보하고 결로방지 및 보온성을 향상시킨 다기능 에어캡 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 가해지는 충격을 흡수하면서 일차적으로 유효 저항을 발휘하고 탄성 변형되는 외부층(100); 설정 폭을 가지면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전하는 필름층(200); 점착력을 가지면서 점성 유동되어 외부층과 필름층의 경계 영역에 분포되는 수지층(300); 돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)이 다수 구비되어 전 표면상에 볼록부와 간극부를 반복 형성하고 이차적으로 유효 저항을 발휘하는 에어캡층(400); 양면이 점착면으로 이루어지되 어느 일면이 에어캡층(400)에 접착되어 에어캡(410) 내측을 저압 상태로 구성하는 마감층(500); 마감층 어느 일면의 점성을 보호하기 위해 선택적 박리 가능한 형태로 부착되는 이형층(600);으로 이루어져 수지층(300)의 점성 유동에 기인하여 외부층(100)과 필름층(200)을 서로 일체화되게 구성한다.

Description

다기능 에어캡 시트 및 이의 제조방법{Air cap sheet and manufacturing method thereof}

본 발명은 다기능 에어캡 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 완충 작용에 기여하는 설정 형상 내지 구조의 에어캡을 통해 어린이, 노약자 및 장애인 등 취약계층들의 신체를 보다 적극적으로 보호하여 안정성을 확보할 뿐 아니라 자체 보유한 구조적 특성에 의해 결로방지 및 보온성을 더욱 극대화 유도하는 다기능 에어캡 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 벽지는 비닐이나 종이로 이루어져 그라비아 인쇄나 엠보싱 처리 또는 이중 배접 용지를 실처럼 연사하여 편직 및 배접 처리하는 방식을 채용하여 벽지를 제조하였다. 이렇게 제조된 벽지는 동조 비닐 벽지 내지 염화 비닐 벽지로 구분되었다. 해당 벽지는 내구성, 내오염성, 다양한 디자인 표현효과 등의 장점이 있다.

한편, 건축물의 대부분은 콘크리나 벽돌로 건축하는데 자재의 특성상 미세한 기공이 존재하여 외부에서 들어오는 냉, 열기 및 냉풍이 실내로 유입된다. 벽지는 미세기공을 차단하는 역할을 하여야 하는데 그 역할을 다하지 못하고 있는 실정이다. 유입되는 공기를 차단하기 위해 스티로폼 등을 단열재로 사용하여 시공 중에 부착하는 등 다양한 방법이 사용되었지만 그 성능이 소비자의 요구에 미치지 못하고 있다.

콘크리트나 벽돌에서 나오는 습기 또한 문제가 되고 이를 해결하지 못한다면 벽지 시공 후 습기 등의 문제로 곰팡이 발생 및 악취가 발생한다.

아울러, 벽지는 위와 같은 자연적 현상의 단점을 보완하는 것 외 거주자들이 콘크리트나 벽돌에 직접적인 접촉을 차단하는 역할을 한다. 그러나 단순 접촉만 차단할 뿐 거주자들의 신체를 보호해주는 기능은 없어 특히 신체적으로 나약한 취약계층들이 벽돌 등의 모서리 부분에 충돌하여 상처를 입고 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 끊임없이 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어 공개특허 제10-2013-0112097호에 단열 필름 벽지가 게시되어 있고 해당 기술사상은 공기가 채워지는 에어캡이 평면적으로 배열되도록 형성되고, 상기 에어캡에 의해 열의 전도를 억제하도록 하는 단열에어캡층, 상기 단열에어캡층의 양측면에 각각 접합되고, 단열을 위한 재질로 이루어지는 보조단열필름층, 상기 보조단열필름층 중에서 어느 하나의 외측면에 마련되고, 외부로 표현되기 위한 디자인이 마련되는 표면필름층 및 상기 보조단열필름층 중에서 다른 하나의 외측면에 마련되고, 건축물의 내벽에 부착되기 위한 접착력을 가지도록 마련되는 접착층을 포함하여 단열, 차열, 보온 등의 장점이 있을지언정 여전히 사용자 신체 보호적인 측면은 고려하지 않은 기술사상이다.

공개특허 제10-2013-0112097호(공개일자 2013.10.14.)

본 발명은 위의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 어린이, 노약자 및 장애인 등 취약계층들의 신체를 보호하여 안정성을 확보하고 결로방지 및 보온성을 향상시킨 다기능 에어캡 시트 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 다기능 에어캡 시트의 구성은 다음과 같다.

가해지는 충격을 흡수하면서 일차적으로 유효 저항을 발휘하고 탄성 변형되는 외부층(100); 설정 폭을 갖으면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전하는 필름층(200); 점착력을 갖으면서 점성 유동되어 외부층과 필름층의 경계 영역에 분포되는 수지층(300); 돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)이 다수 구성되어 전 표면상에 볼록부와 간극부를 반복 형성하고 이차적으로 유효 저항을 발휘하는 에어캡층(400); 양면이 점착면으로 이루어지되 어느 일면이 에어캡층(400)에 접착되어 에어캡(410) 내측을 저압상태로 구성하는 마감층(500); 마감층 어느 일면의 점성을 보호하기 위해 부착되되 선택적 박리 가능한 이형층(600);으로 구성되고, 상기 수지층(300)이 점성 유동 됨에 따라 외부층(100)과 필름층(200)이 일체화한다.

상기 외부층(100)은 설정 온도로 열처리하여 가교 발포시킨 폴리에틸렌으로 형성되거나 네트워크 구조를 갖는 형상기억 폴리우레탄으로 이루어지는 것을 포함한다.

상기 외부층(100)은 외부에 노출되어 사용자에 의해 가해지는 충격의 형상을 기억하도록 네트워크 구조를 갖는 형상기억 폴리우레탄으로 이루어지는 제1흡수단(110); 제1흡수단과 일체로 이루어지되 설정 온도로 열처리하여 가교 발포시킨 폴리에틸렌으로 이루어지는 제2흡수단(120);으로 구분 구성된다.

상기 외부층(100)에는 친수성을 나타내는 코팅층(130)을 더 형성한다.

상기 수지층(300)은 폴리에틸렌 수지(polvethvlene resin)로 구성한다.

상기 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 다기능 에어캡 시트의 제조방법의 단계적 순서는 다음과 같다.

가해지는 충격을 흡수하면서 일차적으로 유효 저항을 발휘하고 탄성 변형되는 외부층(100)을 형성하는 외부층 형성단계(S100); 설정 폭을 갖으면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전하는 필름층(200)을 형성하는 필름층 형성단계(S200); 외부층과 필름층의 경계 영역에 점성 유동되는 수지를 분포한 상태로 성형롤러를 통과하여 수지층(300)을 형성하는 수지층 형성단계(S300); 돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)을 밀착 형성하여 전 표면상에 볼록부와 간극부를 형성하되, 상기 필름층(200)과 면 접촉한 상태로 압출하여 에어캡층(400)을 형성하는 에어캡층 형성단계(S400); 양면이 점착면으로 이루어진 마감층(500)을 구비한 다음 어느 일면에 접착제를 더 도포하여 상기 에어캡층(400)과 접합시키고 또 다른 일면에는 점착면 보호 및 선택적 박리가 가능한 이형층(600)을 형성하는 마감단계(S500);로 구성된다.

상기 외부층 형성단계(S100)는 설정 프리폴리머에 사슬연장제 및 가교제를 투입하여 화학적 가교 구조를 갖는 폴리우레탄으로 제1흡수단(110)을 형성하는 제1흡수단 형성단계(S110); 제1흡수단과 일체화하되 가교 발포 유도된 폴리에틸렌으로 제2흡수단(120)을 형성하는 제2흡수단 형성단계(S120); 제1흡수단에 친수성 코팅액을 도포하여 코팅층(130)을 형성하는 코팅층 형성단계(S130); 를 더 포함하여 상기 외부층(100)에 가해지는 충격 유효 저항 및 탄성력을 상승시킨다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 완충작용을 하는 에어캡을 통해 어린이, 노약자 및 장애인 등 취약계층들의 신체를 보호하여 안정성을 확보하고 결로방지 및 보온성이 향상된다. 아울러, 원재료 절감, 단열, 방음, 외관의 미려함을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명인 다기능 에어캡 시트의 구성도.
도 2는 본 발명인 다기능 에어캡 시트의 구성도.
도 3은 본 발명인 다기능 에어캡 시트의 제조방법의 흐름도.
도 4는 본 발명인 다기능 에어캡 시트의 제조방법의 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

우선, 도 1의 첨부도면을 참고하여 다기능 에어캡 시트 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인 다기능 에어캡 시트는 가해지는 충격을 흡수하면서 일차적으로 유효 저항을 발휘하고 탄성 변형되는 외부층(100); 설정 폭을 갖으면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전하는 필름층(200); 점착력을 갖으면서 점성 유동되어 외부층과 필름층의 경계 영역에 분포되는 수지층(300); 돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)이 다수 구성되어 전 표면상에 볼록부와 간극부를 반복 형성하고 이차적으로 유효 저항을 발휘하는 에어캡층(400); 양면이 점착면으로 이루어지되 어느 일면이 에어캡층(400)에 접착되어 에어캡(410) 내측을 저압상태로 구성하는 마감층(500); 마감층 어느 일면의 점성을 보호하기 위해 부착되되 선택적 박리 가능한 이형층(600); 으로 구성되고 상기 수지층(300)이 점성 유동 됨에 따라 외부층(100)과 필름층(200)이 일체화한다.

상기 외부층(100)은 설정 온도로 열처리하여 가교 발포시킨 폴리에틸렌으로 형성되거나 네트워크 구조를 갖는 형상기억 폴리우레탄으로 이루어진다.

폴리에틸렌의 폴리머 내에 분산되어 있는 고무사슬들을 연결시키기 위해 기설정된 가교제를 첨가한 후 설정 온도로 열처리를 가하여 변성시키고 이에 발포제를 첨가하여 가공하면 쿠션능력 향상 및 밀도가 감소된 폴리에틸렌 폼이 형성된다. 이를 외부층(100)으로 구성하여 사용자에 의해 가해지는 충격을 일차적으로 흡수한다.

폴리우레탄은 segmented block copolymer로서 hard segment와 soft segment의 ABABABAB 교호 공중합체이다. hard segment는 경직된 분자사슬로 구성되어 상온보다 높은 유리전이온도를 가지며 soft segment는 상온보다 낮은 유리전이온도를 갖는 유연한 분자사슬로 이루어진다. 이들을 미세 상분리 구조를 갖고 있으므로 형상기억효과를 유발한다. 더욱이 폴리우레탄은 가공성이 우수하기 때문에 보통의 가공기술에 의해서도 쉽게 성형될 수 있으며, 유기용매에 대한 저항성 뿐만 아니라, 물 가솔린 및 세제 용액에서도 우수한 화학적 성질을 나타낸다. 또한, 햇빛 아래서 300여 시간의 장기간에도 탄성계수의 저하를 가져오지 않으며 생체적합성 면에서도 우수한 효과가 있다. 이러한 폴리우레탄은 단순 선형의 구조를 갖는데 이는 본 발명이 추구하는 충격완화 목적에 부합하지 않는 내구성을 가질 수 있다.

따라서, 일반 폴리우레탄 선형 구조에 사슬연장제를 첨가하되 일정 시간의 간격을 두고 가교제를 투입하여 hard segment를 통해 화학적 가교가 도입된 가교 형태 즉, 네트워크 구조를 갖는 폴리우레탄을 형성하여 내구성을 향상시킨 다음 외부층(100)으로 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 네트워크 구조를 갖는 폴리우레탄으로 외부층을 구성하면 사용자에 의해 가해지는 압력에 대응하여 적극 수용하면서 추후 서술할 에어캡층(400)이 잔존 압력을 흡수함에 따라 취약계층의 신체 보호를 적극 실현한다.

상기 코팅층(130)은 실란커플링제(Silane Coupling agent)물질이 첨가된 코팅액으로 코팅된 층으로서 친수성을 나타낸다.

실란커플링제(Silane Coupling agent)물질은 같은 분자에 유기와 무기, 두 개의 서로 다른 반응기를 가지고있는 실리콘을 기반으로 혼합된 물질을 지칭한다. 유기 물질과 무기 물질의 결합에 실란커플링제 물질을 사용한다면 무기소재의 습윤성을 향상, 곡강도의 실질적인 증가, 코팅과 접착제의 부착력 증가, 내습성 및 내후성 증가 등의 효과를 얻을 수 있다. 실란커플링제(Silane Coupling agent)물질을 첨가하면서 무기질인 콜로이드 실리카(Colloidal silica(Silica Sol)에 아미노실란(aminosilane)을 반응시킨 물질로 코팅한다.

상기 코팅층(130)은 코팅액을 외부층(100)에 분사하는 방법으로 외부층에 존재하는 미세 기공영역까지 코팅 유도할 수 있으며, 별도의 필름지 표면에 코딩한 다음 이를 외부층(100)에 접합할 수도 있을 것이다.

예컨대, 일반 소수성 표면에 물방울이 접촉한다면 물방물과 접촉표면은 약 90°로 이루어져 이는 표면 물방울 맺힘 없이 직접적으로 낙하하여 낙하지점의 물체에 손상을 가할 수 있다.

위 문제점을 적극 개선하기 위해 코팅액은 친수성을 나타내도록 하는데 이는 높지 않은 가능성으로 표면 결로 현상이 나타나거나 사용자가 의도치 않게 시트를 향해 물을 분사할 때 시트 표면이 친수성을 나타내도록 한다. 이는 물방울과 표면이 접촉하는 각을 40°이하로 형성시켜 물방울이 해당 표면을 타고 흐르게끔 유도하여 물방울로 인해 발생할 타 물품의 손상을 적극 방지한다.

상기 필름층(200)은 설정 폭을 갖으면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전한다. 구성 전체로 설명하면 에어캡층(400)의 형태를 보호하고 외부층(100)의 변형을 적극 방지하기 위해 구성된다. 따라서 재질의 한정 없이 위 목적을 달성을 할 수 있다면 어느 것이라도 무방하다 할 것이다.

상기 수지층(300)은 점착력을 갖으면서 점성 유동되어 외부층과 필름층의 경계 영역에 분포된다. 여기서 수지는 열가소성 합성수지를 지칭하며 그 종류로는 PVC수지, 폴리에틸렌수지, 폴리스틸렌수지가 있다.

종래에는 외부층(100)과 필름층(200)을 접합하기 위해 열융착 방식을 사용하여왔다. 해당 방식은 일정 온도 이상의 열을 사용하여 필름층을 가열시켜 외부층에 접합되도록 유도하는 것인데 표면적이 넓은 필름층을 모두 가열시키는데 많은 시간이 소요되어 종국적으로 작업시간의 증대 및 가열 중인 작업자는 화상 등의 위험에 노출되고 있었다.

이에 상기 수지층(300)의 수지는 약 60~80℃로 용융이 가능한 폴리에틸렌 수지(polvethvlene resin)로 구성한다. 해당 수지는 내약품성, 전기 절연성, 성형성이 뛰어나고 타 합성수지에 비해 충격강도가 양호하며 저온에서도 충분한 유연성을 갖으며 특히 기계적 성질이 우수한 저압법에 의해 제조된 저압 폴리에틸렌 수지로 구성함이 바람직하다. 위 폴리에틸렌 수지(polvethvlene resin)를 외부층과 필름층 경계 영역에 분포시킴으로써 외부층과 필름층은 일체화되고 작업 소요시간 단축 및 작업자의 신체보호 효과를 얻는다.

상기 에어캡층(400)은 필름층과 합지되어 일체를 이루되 볼록부와 간극부가 반복 형성된다. 상기 에어캡층(400)은 반원으로 이루어지는 에어캡(410)을 포함하고 상기 에어캡(410)은 상호 간 밀착하여 볼록부와 간극부를 반복 형성하는 것을 더 포함한다.

상기 에어캡(410)의 특히 돌출된 볼록부는 돌출된 거리만큼 내부공간에 공기를 수용한다. 공기 수용량는 돌출 거리에 비례하나 단순 하나의 에어캡(410)의 구성이 수용하는 공기량만 판단할 것이 아니라 에어캡층(400) 전체의 공기 수용량을 평가하여야 한다. 본 발명은 적어도 2.5 mm로 협소한 돌출 거리를 갖는 에어캡을 형성하고 에어캡 상호 간 밀착하여 배치한다. 전체로 에어캡 상호 간의 간격은 존재하지 않는다. 이로써 에어캡층(400) 표면에 에어캡 갯수는 종래의 4.5mm 내지 5mm로 상호 등 간격으로 이루어지는 에어캡층 보다 증대된다. 따라서 본 발명은 종래의 기술보다 더 많은 양의 공기를 수용하여 개선된 완충 효과를 얻을 수 있다. 이 외 위와 같이 구성하면 외관의 미려함, 원자재 절감 및 단열, 방음, 방습의 효과가 상승한다.

상기 마감층(500)은 양면이 점착면으로 이루어지되 어느 일면이 에어캡층(400)에 접착되어 에어캡(410) 내측을 저압상태로 구성한다.

일면이 에어캡층과 접착하기 위해 해당 면에는 접착제를 도포하는바, 해당 접착제는 위 목적 달성을 할 수 있다면 어느 것이라도 무방하다 할 것이다. 결과적으로 마감층(500)이 에어캡층(400)과 접합하면 에어캡(410)의 내측 공간이 저압상태로 형성되어 수용된 공기의 유실을 방지하고 해당 공기를 통해 완충작용이 실현된다.

상기 이형층(600)은 마감층 어느 일면의 점성을 보호하기 위해 부착되되 선택적 박리 가능하도록 구성된다.

즉, 마감층(500)은 실질적으로 외벽 내지 창문 등에 부착되어야 하므로 이형층(600)이 부착되는 면의 점착력을 사용하기 전까지 보전한다. 이러한 이형층(600)은 원지, PE, 실리콘 등 점착면을 보호하는 목적에 부합하는 것이라면 어느 것이라도 무방하다 할 것이다.

이하, 앞서 설명한 구성 내지 효과와 중복되는 설명은 피하고, 도 2의 첨부도면을 참고하여 에어캡 시트의 바람직한 실시예의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 외부층(100)은 외부에 노출되어 사용자에 의해 가해지는 충격의 형상을 기억하도록 네트워크 구조를 갖는 형상기억 폴리우레탄으로 이루어지는 제1흡수단(110); 제1흡수단과 일체로 이루어지되 설정 온도로 열처리하여 가교 발포시킨 폴리에틸렌으로 이루어지는 제2흡수단(120);으로 구분 구성될 수 있다.

상세하게는 외부층(100)을 직접적인 충격이 가해지는 제1흡수단(110)과, 제2흡수단(120)으로 구분 구성하여 취약계층의 신체 보호에 집중하도록 할 수 있다.

앞서 설명한 폴리우레탄의 형상기억 및 복원, 쿠션능력을 향상시킨 폴리에틸렌을 제1·2흡수단(110, 120)으로 구성하여 보다 완충능력을 향상되도록 하는 것이다. 제1·2흡수단(110, 120) 및 에어캡층(400)을 통해 에어캡 시트 자체적으로 총 세 차례 충격완화 작용을 발휘하도록 하여 사용자 신체보호의 목적을 적극 달성할 수 있다.

또한, 상기 구분 구성된 외부층(100)에 실란커플링제(Silane Coupling agent)물질을 이용하여 친수성을 나타내는 코팅층(130)을 더 형성할 수 있으며 해당 구성을 통한 작용 및 효과는 상술된 바와 같다.

위와 같은 구성을 갖는 본 발명인 에어캡 시트는 외부로부터 가해지는 충격을 외부층(100)이 흡수하면서 응력을 발휘하여 일부 힘을 상쇄시킨 다음 잔존 힘을 에어캡층(400)이 완충함에 따라 어린이, 노약자 및 장애인 등 취약계층들의 신체를 보호하도록 하여 안정성을 확보한다. 또한, 에어캡층(400)의 협소한 돌출 거리를 갖는 에어캡(410)이 상호 밀착하여 반복 형성됨에 따라 종래에 발생한 문제점들을 모두 개선하여 사용자의 만족감을 향상시키는 이점이 있다.

아울러 상기 제1흡수단(110), 제2흡수단(120) 에어캡층(400)의 연쇄작용을 유도하여 충격완화 작용을 적극 발현되도록 한다. 이로써 본 발명이 추구하는 목적 중 하나인 취약계층의 신체를 적극 보호하는 이점이 있다.

이하, 도 3 내지 4의 첨부도면을 참고하여 에어캡 시트의 제조방법에 관하여 단계적 흐름 및 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 하기로 한다.

도 3 내지 4에 도시된 바와 같이, 가해지는 충격을 흡수하면서 일차적으로 유효 저항을 발휘하고 탄성 변형되는 외부층(100)을 형성하는 외부층 형성단계(S100); 설정 폭을 갖으면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전하는 필름층(200)을 형성하는 필름층 형성단계(S200); 외부층과 필름층의 경계 영역에 점성 유동되는 수지를 분포한 상태로 성형롤러를 통과하여 수지층(300)을 형성하는 수지층 형성단계(S300); 돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)을 밀착 형성하여 전 표면상에 볼록부와 간극부를 형성하되, 상기 필름층(200)과 면 접촉한 상태로 압출하여 에어캡층(400)을 형성하는 에어캡층 형성단계(S400); 양면이 점착면으로 이루어진 마감층(500)을 구비한 다음 어느 일면에 접착제를 더 도포하여 상기 에어캡층(400)과 접합시키고 또 다른 일면에는 점착면 보호 및 선택적 박리가 가능한 이형층(600)을 형성하는 마감단계(S500);로 구성된다.

또한, 상기 외부층 형성단계(S100)는 설정 프리폴리머에 사슬연장제 및 가교제를 투입하여 화학적 가교 구조를 갖는 폴리우레탄으로 제1흡수단(110)을 형성하는 제1흡수단 형성단계(S110); 제1흡수단과 일체화하되 가교 발포 유도된 폴리에틸렌으로 제2흡수단(120)을 형성하는 제2흡수단 형성단계(S120); 제1흡수단에 친수성 코팅액을 도포하여 코팅층(130)을 형성하는 코팅층 형성단계(S130); 를 더 포함하여 상기 외부층(100)에 가해지는 충격 유효 저항 및 탄성력을 상승시킬 수 있다.

더욱 상세하게는 상기 외부층 형성단계(S100)는 통상적으로 사용하는 가교 발표 폴리에틸렌으로 외부층(100)을 형성하거나 네트워크 구조를 갖는 형상기억 폴리우레탄으로 외부층(100)을 형성할 수 있다.

상기 폴리우레탄은 4,4'-methylene bis, poly(tetramethylene glycol), poly(ethylene glycol)을 기초로 프리폴리머(prepolymer)를 제조한 다음 N,N-dimethylformamide(DMF)에 용해시켜 사슬연장제와 가교제 1,4-butanediol와 글리세롤(glycerol)을 사용하고 폴리우레탄의 OH value 적정은 가교제의 OH를 가교 포인트로 하여 MDI와 PEG를 첨가해 가교 포인트 사이 또 다른 우레탄 사슬을 인위적으로 도입한다. 이렇게 중합된 폴리우레탄은 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide, DMF)에 용해시킨 후 60℃에서 50시간 열처리하여 설정 두께의 층으로 형성한다.

상기 화학적 가교로 중합된 네트워크 구조를 갖는 폴리우레탄과 단순 선형 구조의 폴리우레탄에 각각 압력을 가하여 형상 고정한 후 시간에 따른 형상 회복률을 비교한 결과는 아래와 같다.

시간(min)	네트워크 구조(%)	선형 구조(%)
2	86	80
6	92	82
12	96	85

이와 같이 화학적 가교를 이루는 폴리우레탄은 그 형상 회복률이 다소 높은 것을 확인할 수 있는바, 이는 선형구조보다 균일한 네트워크 구조로 이루어진 것에 기인한다. 위 표 1은 가교제의 선정, OH value 적정 등을 통해 균일한 구조를 갖는다면 위 결과보다 더 빠르게 형상을 회복할 수 있음을 암시한다.

따라서 상기 외부층(100)을 폴리우레탄으로 형성하고자 한다면 사용자에 의해 가해지는 충격을 적극 흡수한 후 탄성 변형에 대한 회복문제의 여지를 제거하고자 한다면 화학적 가교가 이루어진 네트워크 구조로 형성케 함이 바람직하다 할 것이다.

또 다른 실시예인 외부층(100)을 제1흡수단(110)과 제2흡수단(120)으로 구분 구성케 함에 있어서도 제1흡수단(110)의 구성은 위와 같다.

상기 코팅층 형성단계(S130)는 외부층 형성단계(S100)를 통해 형성된 외부층(100)에 실란커플링제(Silane Coupling agent)물질을 첨가하여 친수성을 나타내는 코팅층(130)을 형성한다.

상기 코팅층(130)을 형성하기 위해 코팅액은 실란커플링제(Silane Coiupling agent)인 각각 3-(트라이에톡시실레인)프로필아민(3-aminopropyltriethoxysilane)과 3-아미노프로핀트라이메톡시실레인(3-aminopropyltrimethoxysilane)를 사용하고 콜로이드 실리카(Colloidal Silica(Silica Sol)에 아미노실란(aminosilane)을 반응시켜 친수성 코팅액을 제조한다.

한편, 친수성 코팅액 제조시 일반적으로 많이 사용되는 에폭시실란(epoxysilane)은 사용하여도 무방하나 제조시 별도의 가교제가 필요하고 코팅액 사용성이 떨어지는 문제점이 있으므로 지양하여야 한다.

그러므로 반응물질 중 아미노실란(aminosilane)을 활용하여 사용성을 향상시킴이 바람직할 것이다. 이렇게 혼합된 코팅액을 별도의 필름지에 코팅한 다음 외부층(100)에 접합시키거나 외부층(100)에 직접적으로 코팅할 수 있을 것이다.

상기 코팅층(130)은 외부에 노출되는 단면에 형성되어 내수성이 있어야 하는바, 특히 코팅두께가 내수성에 미치는 영향을 살펴보기 위해 40℃ 항온조에 각기 다른 두께의 코팅층(130)을 형성한 별도의 필름지를 투입하였고 이에 대한 결과는 아래와 같다.

	1,020nm	102nm
10일 경과	1,020nm	102nm
30일 경과	1,020nm	82nm

위와 같이 코팅두께 1,020nm를 가지고 있는 코팅필름은 30일이 경과한 상태임에도 코팅층 손실은 전혀 없었고, 코팅두께 102nm를 가지고 있는 코팅필름은 30일이 경과한 후에는 82nm로 코팅층이 손실된 것을 확인할 수 있다.

이로써 두께가 두꺼울수록 친수성의 기능이 향상되며 시간이 경과함에도 코팅층의 내구성은 감소하지 않으므로 사용처에 따라 그 상황에 부합하게 일정 두께 이상의 코팅층(130)을 형성함이 바람직하다 할 것이다.

상기 필름층 형성단계(S200)은 외부층과 대응된 단면을 갖도록 구성하되 외부층 후면에 배치되는 필름층(200)을 형성하고 해당 필름층은 통상적으로 사용되는 필름지로 구성할 수 있으며 추후 압출 접합 됨에 따라 에어캡층의 표면을 보호하면서 외부층과 에어캡층을 일체화시킨다. 티다이(T die)를 통해 일체화할 수 있다.

상기 수지층 형성단계(S300)은 외부층과 필름층의 경계 영역에 점성 유동되는 수지를 분포한 상태로 성형롤러를 통과하여 수지층(300)을 형성한다.

상기 수지는 약 60~80℃로 용융시키는 저압법에 의해 제조된 저압 폴리에틸렌 수지를 구비한다.

이렇게 점성의 수지를 분포시키는 것은 종래의 열융착 방식에 문제점을 개선하고자 함에 있는 것으로서 용융상태인 액상의 수지를 도포한 후 티다이(T die)를 통해 외부층(100)과 필름층(200)을 일체화되도록 한다. 이러한 공정을 채용함에 따라 열융착시 가열에 소요되는 작업시간의 문제점을 개선하고 가열 과정에 작업자의 화상 등에 노출되는 위험을 제거할 수 있다.

상기 에어캡층 형성단계(S400)은 돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)을 밀착 형성하여 전 표면상에 볼록부와 간극부를 형성하되, 상기 필름층(200)과 면 접촉한 상태로 압출하여 에어캡층(400)을 형성한다.

상기 에어캡층(400)은 반원의 형상을 갖는 에어캡(410)이 그 표면적을 둘러 형성되고 해당 에어캡을 통해 에어캡층은 볼록부와 간극부가 반복 형성된다. 상기 에어캡(410)의 특히 돌출된 볼록부는 돌출된 거리만큼 내부공간에 공기를 수용한다. 공기 수용량는 돌출 거리에 비례하나 단순 하나의 에어캡(410)의 구성이 수용하는 공기량만 판단할 것이 아니라 에어캡층(400) 전체의 공기 수용량을 평가하여야 한다. 본 발명은 적어도 2.5 mm로 협소한 돌출 거리를 갖는 에어캡을 형성하고 에어캡 상호 간 밀착하여 배치한다. 전체로 에어캡 상호 간의 간격은 존재하지 않는다. 이로써 에어캡층(400) 표면에 에어캡 갯수는 종래의 4.5mm 내지 5mm로 상호 등 간격으로 이루어지는 에어캡층 보다 증대된다. 따라서 본 발명은 종래의 기술보다 더 많은 양의 공기를 수용하여 개선된 완충 효과를 얻을 수 있다. 이 외 위와 같이 구성하면 외관의 미려함, 원자재 절감 및 단열, 방음, 방습의 효과가 상승한다.

위와 같은 에어캡(410)을 에어캡층(400)에 형성한 다음 티다이(T die)를 통해 필름층(200)과 합지되어 전체로는 외부층(100) 및 필름층(200)과 일체화된다.

상기 마감단계(S500)은 양면이 점착면으로 이루어진 마감층(500)을 구비한 다음 어느 일면에 접착제를 더 도포하여 상기 에어캡층(400)과 접합시키고 또 다른 일면에는 점착면 보호 및 선택적 박리가 가능한 이형층(600)을 형성한다.

종국적으로 본 발명은 콘크리트, 벽돌에 벽지로 활용되고 또 다르게는 창문의 단열시트로 사용될 수 있다. 사용 전에는 점착면을 보호하기 위해 이형층(600)을 부착한 상태가 유지되도록 하고 사용시 사용자의 선택에 따라 이형층(600)을 박리시킴으로써 이형/박리의 메커니즘이 발휘되도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 외부층 200 : 필름층
300 : 수지층 400 : 에어캡층
410 : 에어캡 500 : 마감층
600 : 이형층
S100 : 외부층 형성단계 S200 : 필름층 형성단계
S300 : 수지층 형성단계 S400 : 에어캡층 형성단계
S500 : 마감층형성단계

Claims (3)

1. 충격을 흡수하면서 일차적으로 유효 저항을 발휘하고 탄성 변형되는 외부층(100)을 형성하는 외부층 형성단계(S100);
   설정 폭을 갖으면서 외부층의 어느 일면에 배치되어 휨응력을 발휘하고 외부층의 단면 형태를 보전하는 필름층(200)을 형성하는 필름층 형성단계(S200);
   외부층과 필름층의 경계 영역에 점성 유동되는 수지를 분포한 상태로 성형롤러를 통과하여 수지층(300)을 형성하는 수지층 형성단계(S300);
   돌출 거리가 제한된 반원의 에어캡(410)을 밀착 형성하여 전 표면상에 볼록부와 간극부를 형성하되, 상기 필름층(200)과 면 접촉한 상태로 압출하여 에어캡층(400)을 형성하는 에어캡층 형성단계(S400);
   양면이 점착면으로 이루어진 마감층(500)을 구비한 다음 어느 일면에 접착제를 더 도포하여 에어캡층(400)과 접합시키고, 또 다른 일면에는 점착면 보호 및 선택적 박리가 가능한 이형층(600)을 형성하는 마감단계(S500);
   로 이루어지고,
   상기 외부층 형성단계(S100)는,
   설정 프리폴리머에 사슬연장제 및 가교제를 투입하여 화학적 가교 구조를 갖는 폴리우레탄으로 제1흡수단(110)을 형성하는 제1흡수단 형성단계(S110);
   제1흡수단과 일체화하되 가교 발포 유도된 폴리에틸렌으로 제2흡수단(120)을 형성하는 제2흡수단 형성단계(S120);
   제1흡수단에 친수성 코팅액을 도포하여 코팅층(130)을 형성하는 코팅층 형성단계(S130);
   로 이루어짐으로써 외부층(100)에 가해지는 충격 유효 저항 및 탄성력을 상승되게 유도하는 것을 특징으로 하는 다기능 에어캡 시트의 제조방법.
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