KR0184946B1 - 발포성형제품의 발포액 주입방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

차량용 좌석의 머리받침등과 같은 쿠션과 통기성이 구비된 발포성형제품을 만들기 위해, 통기성을 갖는 직물커버의 내부에 발포액을 주입할 때 간단한 방법으로 발포액이 크림상으로 주입되게 하므로 발포액이 직물커버의 조직에 함침되어 발포됨에 따라 발생되던 하드스포트(hard spot) 현상등이 방지되게 한 발포성형제품의 발포액 주입방법 및 장치에 관한 것으로서, 발포액을 공급하는 발포기의 토출관에 비해 확대된 단면적을 갖춘 노즐이 형성된 주입부재를 연결하고, 상기 노즐을 원하는 형태로 봉재된 직물커버의 삽입구에 삽입하여, 토출관을 통과한 발포액이 확대된 노즐의 관로를 통과할 때 토출속도가 감속되어 직물커버에 주입되게 함으로써, 유속의 저하로 인하여 발포액이 크림상태로 주입되게 한 것이다.

Description

발포성형제품의 발포액 주입방법 및 장치

제1도는 본 발명 실시예에 의한 발포액 주입장치의 개략적인 구성도.

제2도는 동 발포액의 주입과정에 따른 변화상태를 보인 과정도.

제3도는 동 주입되는 발포액의 시간경과에 따른 변화상태를 보인 선도.

제4도는 동 발포액 주입장치의 다른 실시예를 보인 것으로서, a도는 동 정면도이고, b도는 동 평면도이며, c도는 우측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 발포기 11 : 토출관

20 : 주입부재 21 : 노즐

30 : 직물커버 40 : 금형

본 발명은 발포성형제품의 발포액 주입방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통기성을 갖는 커버의 내부에 발포액을 주입·발포시켜 쿠션과 통기성을 지닌 발포성형제품을 제조할 때 발포기로부터 공급되는 발포액이 커버의 내부에 균일하게 분산·주입되게 하여 주는 발포액 주입방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 쿠션과 통기성이 구비된 발포성형제품들로는 차량용 좌석의 머리받침(headrest)이나 베개·방석·의자등판 및 좌판 등이 있는데, 이러한 제품들은 원하는 형태로 봉재된 직물커버를 원하는 형태로 제작된 금형에 거치시킨 상태에서 커버의 내부에 우레탄 등의 발포액을 주입함으로써, 이 발포액이 크림상태를 거친 후 발포되어 스펀지(sponge) 형태로 경화됨에 따라 쿠션과 통기성을 갖게 제조되는 것이다.

그러나, 직물커버의 내부에 주입된 발포액이 크림상태를 거쳐 발포가 시작될 때 까지는 약 1~2초의 시간이 소요되고, 최종적인 경화완료까지는 약 2분이 소요되는데, 이때 발포액이 액체상태에서 직물커버의 조직에 함침되어 발포될 경우에는 크림이 제대로 형성되지 않은 채 경화되면서 국부적으로 딱딱해지는 소위 하드 스포트(hard spot)현상이 발생되었다.

또한, 발포액이 직물커버의 외면으로 누출된 상태에서 발포될 경우에는 상기 하드 스포트로 인한 쿠션의 저하는 물론, 노출된 발포물에 의해 상품의 질이 저하되었다.

그런데, 발포액이 직물커버에 함침되는 원인은 발포기로부터 공급되는 발포액의 공급속도 즉, 유속이 빠른데서 기인하는 것이므로, 직물커버를 사용한 발포성형제품의 제조시에는 발포액의 유속을 저하시켜 침투성이 있는 액상의 상태로 직물커버의 조직에 닿지 않도록 기술이 매우 중요하였는데, 종래의 이러한 기술의 일예로서는 일본국 실공평 제6-42816호에서와 같이 발포기에 접속되는 주입구의 선단에 측방토출구와 직진토출구를 각각 형성하고 이에 상응하여 직물커버의 내부에는 분산부와 방해부가 각각 형성된 분산플레이트를 설치한 것이 있었다.

이 기술은, 측방토출구로부터 토출되는 발포액을 분산부에서, 직진토출구로부터 토출된 발포액은 방해부에 의해 각각 유속이 저하 및 분산되면서 간접적으로 직물커버의 조직에 접촉되게 하여 발포액의 함침이 방지되게 한 것으로 요약된다.

그러나, 위의 기술은 분산부와 방해부를 갖춘 분산플레이트를 별도로 제작하여 직물커버의 내부에 착설해야 되므로, 제조가 매우 불편하고 비용이 상승되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 상기에 지적된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 분산플레이트와 같은 구조물을 사용하지 않고도 그와 동일한 작용을 하게 되는 본원 출원인의 선출원 발명(특허출원 제95-18612호)이 제안된 바 있다.

즉, 상기 선출원 발명은 발포액이 토출되는 주입부재의 선단에 다공질 또는 파열이 용이한 연질의 박막주머니나 용기등으로 된 분산부재를 결합하여 분산기능을 제공토록 한 것인데, 이 경우 발포과정에서 분산부재의 일부분이 직물커버의 내면에 접촉된 상태에서 발포가 이루어지게 되므로, 파열된 분산부재가 발포액의 확산을 부분적으로 차단하여 그 부분에 공동이 형성되고, 이러한 공동부분에 비례하여 쿠션이 저하되는 등의 문제점이 발생되었다.

한편, 상기와 같은 발포성형방법과는 달리 비교적 면적이 넓고 다양한 형태의 굴곡을 가진 제품, 예를 들어 의자등판 및 좌판 등의 제품은, 그 사용면이 되는 부분에만 쿠션이 구비되게 부분적으로 발포성형한 후 다른면에는 별도로 제작된 패널등을 접합하였기 때문에, 제조방법과 공정이 번거로웠음은 물론 상품의 질이 낙후되는 결점이 있었다.

본 발명은, 위와 같은 종래의 발포성형제품을 제작할 때 발생되는 제반문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 발포액이 간단히 직물커버에 함침되지 않게 하여 주는 발포성형제품의 발포액 주입방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 발포액을 분산시키는 기구적 구성이 감축되는 발포성형제품의 발포액 주입방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 이러한 목적은, 구조가 간단하며 발포기에서 공급되는 발포액이 직물커버의 내부로 토출될 때, 그 토출속도가 감속되게 하여 주는 주입방법 및 장치를 제공함으로써 달성되는데, 이 방법 및 장치는 발포기의 토출관에 연결되어 직물커버내 발포액을 주입하는 주입부재의 노즐직경을 상기 토출관의 직경보다 크게 하여, 토출관을 통과한 발포액의 최초 토출속도가 주입부재의 노즐을 통과하는 과정에서 저하되게 하고, 이에 따라 유속이 저하된 발포액이 직물커버에 주입될 때에는 크림상태로 변화되어 주입 발포되게 하므로 양질의 발포성형제품을 저렴한 가격으로 제조할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 실시예에 의한 발포액 주입장치를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 발포액 주입장치를 보인 것으로서, 혼합원료를 액상으로 만들어 주는 발포기(10)의 토출관(11) 단부에 주입부재(20)가 연결되며, 이 주입부재의 노즐(21)은 직물커버(30)의 삽입구(31)에 삽입되어 있다.

그리고, 상기 직물커버(30)는 그 최대 팽창범위를 제한하고 형상을 유지토록 하는 금형(40)내에 안착된다.

또한, 주입부재(20)내에 형성된 노즐(21)의 직경은 그 단면적이 토출관(11)의 단면적에 비해 크게 형성되며, 단면은 원형으로 되는 것이 바람직하지만, 타원형이나 다각형으로 형성하여도 무방하다.

한편, 상기 발포기(10)에서는 발포원료인 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocynate)가 약 2 : 1의 비율로 혼합되어 액상의 발포액으로 변화되며, 이 발포액은 토출관(11)과 주입부재(20)를 통해 직물커버(30)내로 토출되는데, 토출시 혼합액의 비중은 1.09333이 된다.

이때, 발포기(10)로부터 공급되어 토출관(11)을 통과하는 발포액의 토출량을 300g/sec로 가정하면, 이 토출량과 주입부재(20)의 노즐(21)의 직경변화에 따른 발포액의 토출속도 즉, 유속은 다음 식으로 구할 수 있고, 그 결과는 표 1과 같다.

·토출량(g/sec)=단면적(cm²) × 유속(cm/sec) × 비중

상기 식의 결과로 얻어진 유속을 비교해 볼 때, 주입부재(20)의 노즐(21) 직경이 클수록 토출되는 발포액의 유속이 저하됨을 알 수 있다.

따라서, 발포액이 포물선형태로 토출되기 위해서는 그 유속이 350cm/sec이하 즉, 주입부재(20)의 노즐직경이 0.999이상으로 확대되는 것이 바람직하다.

또한, 발포기(10)로부터 공급되는 발포액의 토출량도 주입부재(20)의 노즐직경(D)과 비례하여 발포상태에 많은 영향을 미치게 된다.

이렇게 유속이 저하되면 주입부재(20)의 노즐(21)에서 토출되는 발포액은 직진상태로 토출되지 않고 대략 포물선형태를 유지하면서 완만한 속도로 토출된다.

즉, 발포액이 발포기(10)의 토출구(11)를 통과하여 주입부재(20)의 노즐(21)을 지나는 순간부터 액체와 크림이 혼합된 상태로 변화되는데, 이때 노즐(21)로부터 직진상태로 토출될 경우에는 노즐에 마주하는 부위의 직물커버(30) 내면에 발포혼합액이 함침된 상태에서 크림화된 후 발포되기 때문에 국부적인 하드스포트가 발생되지만, 발포액의 유속이 저하되어 포물선형태로 토출되면 액체와 크림의 혼합액중 크림성분이 많아지는 시간적인 여유가 생기게 되므로, 직물커버(30)의 내면에는 거의 크림화된 성분이 접촉된 상태에서 발포가 되어 양호한 발포제품의 얻게되는 것이다.

한편, 주입부재(20)의 노즐(21)을 제4a도~c도에서와 같이 직사각에 가까운 타원형의 단면으로 형성할 경우에도 노즐(21)의 단면이 원형일 경우와 동일한 작용을 하며, 특히 이 경우에는 노즐(21)이 삽입되는 직물커버(30)의 삽입구(31)가 미려한 상태로 되게 하여 주는 효과가 있다.

상기한 결과를 종합하면, 발포량과 주입부재의 노즐직경이 발포성형에 결정적인 작용을 하게 됨을 알 수 있으며, 이에 따라 발포액이 최종적으로 통과하는 노즐에서 발포기로부터 공급되는 최초의 토출속도에 비해 유속이 저하되게 하는 것이 중요하다.

이와 같은 본 발명은, 발포기의 토출관에 연결되는 주입부재에 별도의 기구적인 구조를 설치하지 않고 발포토록하므로 종래에 비해 매우 간단한 방법으로 제작을 할 수 있게 되며, 또 설비공정을 단축함으로써 생산비를 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있고, 특히 균일하고 양호한 상태로 발포가 되는 등의 장점도 있다.

Claims (4)

1. 발포액을 공급하는 발포기(10)의 토출관(11)에 주입부재(20)의 일측을 연결하고 이 주입부재의 노즐(21)은 원하는 형태로 봉재된 직물커버(30)의 삽입구(31)에 삽입하여 상기 노즐(21)을 통해 발포액을 직물커버(30)내로 주입시켜 주도록 한 발포액의 주입방법에 있어서, 상기 주입부재(30)의 노즐(21) 단면적을 상기 토출관(11)의 단면적에 비해 크게 확대하여 발포액이 상기 노즐(21)을 통과할 때의 유속이 최초의 토출관(11)에서의 토출속도에 비해 감속이 되게 하며 이 과정에서 발포액이 크림상태로 변화되어 주입되게 한 것을 특징으로 하는 발포성형제품의 발포액 주입방법.
2. 발포액을 공급하는 발포기(10)의 토출관(11)에 결합되는 주입부재(20)의 노즐(21)을 직물커버(30)의 삽입구(31)에 삽입하여 발포액을 상기 직물커버(30)내로 주입시켜 주도록 된 발포액주입장치에 있어서, 상기 노즐(21)의 단면적을 토출관(41)에 비해 크게 확대하여되는 것을 특징으로 하는 발포성형제품의 발포액 주입장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 노즐(21)의 단면이 원형인 것을 특징으로 하는 발포성형 제품의 발포액 주입장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 노즐(21)의 단면이 직사각형인 것을 특징으로 하는 발포성형제품의 발포액 주입장치.