핵심 정의: 초음파 밀봉 및 절단 기술은 용접 헤드를 통해 열가소성 구성 요소가 포함된 직물에 가해지는 고주파 기계적 진동(초음파)을 활용합니다. 이로 인해 직물은 접촉면의 마찰을 통해 순간적으로 열을 발생시키고, 압력을 가해 녹았다가 다시 응고되므로 절단 및 밀봉이라는 물리적 과정이 동시에 완료됩니다. 이 기술을 원형직기에 접목시키면 '제직-길이 고정-밀봉 및 절단'의 통합적 연속 생산이 가능해진다.
기술 통합 작업 원리 및 프로세스: 이는 정밀한 메카트로닉스 통합 협업 프로세스입니다.
신호 트리거: 원형 직기의 PLC 제어 시스템은 인코더가 피드백한 직물 길이 또는 스핀들 회전 수를 기반으로 사전 설정된 값에 도달하면 절단 명령을 내립니다.
기계적 클램핑: 공압식 또는 서보 구동식 상부 및 하부 클램프가 빠르게 움직이며 미리 결정된 절단 지점의 양쪽에 직물을 단단히 고정하여 절단 중에 직물이 완전히 평평하고 늘어나는 변형이 없도록 보장합니다.
초음파 활동:
발생기는 고주파 전기 신호(일반적으로 20kHz 또는 15kHz)를 생성합니다.
변환기는 전기 에너지를 동일한 주파수의 종방향 기계적 진동으로 변환합니다.
진폭 증폭기(증폭기)는 진동 진폭을 적절한 수준으로 증폭시킵니다.
용접 헤드(공구 헤드): 최종 작동 구성 요소인 날카로운 모서리가 압력을 받고 있는 직물에 접촉하여 초음파 진동 에너지를 매우 작은 절단 영역에 집중시킵니다.
순간 밀봉 절단: 초음파 진동, 압력 및 직물 자체의 장력이 결합된 작용으로 접촉점의 섬유(특히 PP, PE 등)가 즉시 녹아 절단되며, 재료 융합으로 인해 절단 가장자리가 자동으로 밀봉됩니다.
재설정 사이클: 용접 헤드가 올라가고, 그리퍼가 풀리고, 절단된 직물 시트가 제거되고(적재 또는 이송), 시스템이 재설정되고 다음 사이클을 기다립니다. 전체 프로세스는 밀리초 내에 완료되며 고속 직조 리듬과 완벽하게 통합됩니다.
기존의 핫 나이프 또는 기계식 나이프와 비교하여 다음과 같은 업계 문제점을 해결합니다.
문제점
초음파 밀봉 및 절단 솔루션
닳아 해어짐
근본적인 해결책: 절단 부분이 서로 융합되어 강력한 폴리머 씰을 형성하여 위사가 떨어지는 것을 방지합니다.
이후 과정이 복잡하다
오버록, 제본, 모소 등의 공정을 생략하여 재봉하거나 사용할 수 있는 반제품을 직접 얻을 수 있습니다.
생산 속도 병목 현상
밀봉 및 절단 작업은 매우 빠르며(<0.5초) 200-300rpm의 고속 원형 직기에 적합하여 연속 생산이 가능합니다.
환경오염
무연, 무취, 독성 가스가 없어 환경 보호 요건을 충족하는 깨끗한 작업 환경을 제공합니다.
에너지 소비 및 열 손상
에너지는 고도로 집중되어 적용 지점에서 국부적인 순간 고온만 발생합니다. 열 영향 부위가 극히 작고, 원단 구조가 손상되지 않아 전체적인 에너지 소비가 낮아집니다.
절단 일관성
디지털 제어 및 일정한 매개변수는 수천 번의 절단에서 길이와 절단 품질이 완벽하게 일관되도록 보장합니다.
응용 시나리오 :
이 기술은 절단 무결성과 강도에 대한 요구 사항이 매우 높은 관형 편조 제품을 생산하는 데 특히 적합합니다.
고급형 FIBC(Flexible Intermediate Bulk Container): 고정 길이의 관형 베이스 원단을 강력한 컷팅으로 직접 생산하여 가방 본체를 직접 재봉할 수 있어 FIBC의 전반적인 인열 저항성과 내구성이 크게 향상됩니다.
소방 호스(핵심 응용 분야):
그 가치를 가장 잘 보여주는 사례입니다. 소방 호스는 고압에서 작동해야 합니다. 브레이드 층 절단이 풀리면 압력 지지력이 급격히 떨어집니다. 초음파 밀봉은 파열 압력을 보장하는 핵심 기술 중 하나인 원활한 융합 절단을 제공합니다.
고성능 산업용 호스 보강 레이어:
유압 호스, 자동차 연료 라인, 에어컨 파이프 등 내부 편조 보강층은 내부 고무층의 펑크 또는 응력 집중 지점 생성을 방지하기 위해 부드럽고 강한 절단이 필요합니다.
특수 리프팅 슬링 및 안전 웨빙: 리프팅 및 바인딩에 사용되는 웨빙의 최종 처리는 매우 중요합니다. 초음파 밀봉은 고강도의 버(burr) 없는 끝부분을 제공합니다.
지반공학 및 농업용 파이프: 배수 파이프 및 침투 파이프와 같이 사용 중 추가 찢어짐을 방지하기 위해 깔끔한 절단이 필요합니다.
시스템 구성 및 선택 주요 요소: 성공적인 통합은 다음 요소에 따라 달라집니다.
전력 및 주파수:
전력(1500W-4000W): 원단 무게, 너비, 생산 속도에 따라 다릅니다. 더 두껍고 빠른 생산에는 더 많은 전력이 필요합니다.
주파수(15kHz 또는 20kHz): 20kHz가 더 일반적이고 조용합니다. 15kHz는 진폭이 더 크고 두꺼운 재료에 적합합니다.
용접 헤드(금형) 설계: 맞춤화가 필요한 핵심 소모품입니다. 재료는 일반적으로 티타늄 합금(경량 및 효율성) 또는 금형강(내마모성)입니다.
절삭날 형상(각도, 곡률)은 절삭 저항, 절삭 모양 및 수명을 직접적으로 결정합니다.
동기화 제어 시스템: 이것이 '두뇌'입니다. 직기 스핀들, 트랙션 롤러, 그리퍼 및 초음파 트리거의 타이밍은 정확한 절단 위치(일반적으로 위사 밀도가 동일한 지점)를 보장하기 위해 정밀하게 동기화되어야 합니다.
클램핑 및 압력 시스템: 안정적이고 균일한 압력을 제공합니다. 압력이 부족하면 융합이 약해집니다. 과도한 압력은 용접 헤드 마모를 가속화하거나 직물을 손상시킵니다.
한계와 과제 :
재료 제한사항: 충분한 비율의 열가소성 섬유(예: PP, PE, PET, PA)를 포함해야 합니다. 순면, 린넨, 유리섬유, 아라미드 등에 대해서는 효과가 없거나 효과가 낮습니다.
높은 초기 투자 비용: 수입 또는 고급 초음파 시스템은 비용이 많이 듭니다.
전문적인 프로세스 디버깅: 경험에 따라 다양한 재료 및 사양에 대한 진폭, 압력, 트리거 시간 및 절단 속도와 같은 매개변수 조합을 조정해야 합니다.
용접 헤드 유지 관리: 용접 헤드는 장기간 사용하면 마모되므로 최적의 절단 결과를 유지하려면 전문적인 수리 또는 교체가 필요합니다.
향후 개발 동향 :
지능형 및 적응형 제어: 에너지 모니터링, 주파수 추적 및 기타 센서를 통합하여 밀봉 및 절단 품질에 대한 실시간 피드백을 제공하고 용접 헤드 마모 또는 재료 변경을 자동으로 보상하여 '결함 없음' 생산을 달성합니다.
더 높은 출력 및 속도: 초고속 원형 직기 및 매우 두꺼운 다층 복합 재료의 요구 사항에 적응합니다.
모듈식 및 표준화된 설계: 초음파 밀봉 모듈을 다양한 브랜드 및 모델의 원형 직기에 쉽게 설치하고 업그레이드할 수 있습니다.
지속 가능성: 에너지 소비를 더욱 줄이고 재활용 가능한 바이오 기반 폴리머 편조 재료를 더 잘 처리합니다.
결론 : 초음파 밀봉 기술은 자동차의 자동 변속기와 마찬가지로 현대 원형 직기에 있어서 단순한 구성 요소가 아니라 생산성을 높이고 제품 품질을 개선하며 고급 제조를 정의하는 핵심 시스템입니다. 이산적인 '편조-절단-후처리' 워크플로우를 연속적이고 효율적이며 깔끔하게 자동화된 프로세스에 성공적으로 통합하여 고성능, 고신뢰성 관형 편조 제품을 생산하는 데 없어서는 안 될 프로세스 선택이 되었습니다. 생산 라인을 업그레이드하고 고급 시장에 진출하려는 제조업체에게 이 기술에 대한 투자는 불가피한 전략적 선택이 되었습니다.
