KR100435223B1 - 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저탄성 고밀도의 폴리올에 경화제(MDI)를 첨가 혼합시켜 베개를 비롯하여 쿠션·방석·등받이 등과 같은 폴리우레탄 쿠션제품을 제조하도록 하는 방법에 관한 것으로서, 저탄성 고밀도의 폴리우레탄으로 제조되므로 사용자의 특성과 하중에 따라 목과 두부를 받쳐주는 부분이 불 특정한 형상과 모양으로 변형되어지면서 보다 안정되고 편안한 자세를 유지할 수 있는 기존의 베개와는 전혀 다른 개념의 쿠션제품을 제공하고, 경화제의 혼합비에 따라 특성(경도)이 다른 다양한 제품을 제공하여 사용자들이 자신의 특성에 적합한 제품을 선택할 수 있도록 하며, 제조 공정을 실시할 때에 성형틀에 의해 성형된 성형물을 최종적으로 열건조시켜 외면을 다소 경화시켜 줌으로서 반복적으로 압력이 가해지더라도 원상태로 즉시 복귀하여 장기간 사용하더라도 외관이 변형되거나 손상되지 않도록 된 쿠션제품 즉, 베개를 제공할 수 있다.

Description

폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법{Pillow Product Methode}
본 발명은 저탄성 고밀도의 폴리올에 경화제(MDI)를 첨가 혼합시켜 베개를 비롯하여 쿠션·방석·등받이 등과 같은 폴리우레탄 쿠션제품을 제조하도록 하는 방법에 관한 것이다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 폴리올(Polyol)에 경화제인 MDI(Diphenyl Methane Diisocyanate)를 정량계량펌프에 의해 일정한 비율(량)로 믹싱헤드에 공급할 수 있도록 하고, 믹싱헤드를 통하여 공급되는 MDI와 폴리올을 히팅수단에 구비된 성형틀에 주입하여 일정한 시간동안 방치 숙성시켜 성형하며, 성형틀에서 성형된 성형물을 인출하여 밀폐열실에서 소정의 시간동안 건조시켜 주도록 하는 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 베개와 같은 쿠션제품은 주머니의 내부에 솜을 비롯하여 스폰지 등 을 충진시켜 일정한 높이로 형성하여서 된 본체의 외부에 외피를 씌워서 된 것이 널리 알려져 있는데, 이와 같은 베개와 같은 종래의 쿠션제품은 높이가 일정하게 되어 있으므로 사용자의 신체조건과 특성에 맞도록 하여 사용할 수 없는 문제가 있었고, 탄력성이 강하여 쉽게 변형되거나 또는 탄력성이 너무 약하여 변형이 이루어지지 않아 사용자의 신체조건 특히 두부의 무게와 크기 및 경추 등에 적합하도록 제조할 수 없는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소할 수 있도록 하기 위하여 제안된 것으로서는 국내 실용신안 등록 제 168645호 "베개"와 국내 실용신안 등록 제 178642호 "베개"가 알려져 있다.
전자는 소정의 높이와 폭을 갖는 사각형몸체의 내부에 경질의 탄성부재 또는 솜, 스폰지와 같은 연질의 탄성부재를 충진시키고, 사각형몸체의 중간부에 중간막을 형성하여서 된 것이다. 그러나, 이와 같이 형성된 종래의 베개는 두부를 받쳐주는 중간막이 너무 얇게 형성되어 있으므로 두부를 충분하게 받쳐주지 못하게 되는 문제가 있었고, 그로 인하여 목뼈(경부)가 수평상태를 이루지 못하고 과도하게 상측으로 만곡 변형되면서 경추가 손상되는 문제가 있었다.
또한, 후자는 베개케이스의 내부를 별도의 천(직물)에 의해 중앙부에서부터 양측으로 높이가 낮은 경추 및 후주지지부, 경사면으로 되는 뒤척임이행부, 높이가 높은 뒤척임대응부로 각각 형성하여 각 내부에는 심층진재를 내장시키되, 베개의 정면을 내측으로 만곡되게 형성하여서 된 것이다. 그러나, 이와 같이 형성된 종래의 베개는 베개케이스의 내부에 내장된 심층진재가 면으로 형성되어 있으므로 사용자의 두부와 경추의 조건에 맞게 변형되지 못하여 사용에 불편함이 있었다. 또한 바로 누웠을 때에 경추와 두부를 받쳐주는 경추지지부와 후두지지부가 동일한 높이를 유지하고 있고 측면으로 누울 때에 경추와 후두를 받쳐주는 뒤척임대행부도 동일한 높이(수평)로 되어 있으므로 경추지지부 또는 뒤척임대행부의 전반부가 경추를 용이하게 받쳐 지지해주지 못하게 되고, 그로 인하여 경추가 무리하게 변형되어 통증을 유발시키는 문제가 있었다.본 발명과 같이 폴리올과 경화제인 MDI를 이용하는 제품의 제조방법 또는 제품으로서는, 국내 공개특허공보 공개번호 제 1999-45668호 "폴리우레탄 몰딩 제작방법 및 장치"와, 공개특허공보 공개번호 제 1999-89887호 "바이오세라믹이 함유된 참대스프링 보강용 발포제와 그 제조방법"이 알려져 있다.전자는 폴리올과 경화제(MDI)를 각각의 저장탱크에 충진하고, 각 저장탱크에 충진된 폴리올과 경화제(MDI)를 스크류스핀들펌프와 피스톤계량펌프가 각각 구비된 공급라인을 통하여 배출구가 구비된 고압사출혼합헤드에 공급시킬 수 있도록 하며, 고압사출혼합헤드에 공급되는 폴리올과 경화제(MDI)는 고압사출혼합헤드에 연결된 각 복귀(순환)라인을 통하여 각 폴리올저장탱크 및 경화제(MDI)가 저장탱크에 복귀(공급)시킬 수 있도록 된 것이나, 이는 각 저장탱크에 저장되어 있는 폴리올과 경화제(MDI)를 고압사출혼합헤드에 동시에 공급할 수 있도록 하고, 고압사출혼합헤드에 공급되는 폴리올과 경화제(MDI)중에서 배출구룰 통하여 배출되지 않은 잔류물 또는 순환되는 폴리올과 경화제(MDI)를 고압사출혼합헤드에서 각 폴리올저장탱크 및 경화제(MDI)저장탱크에 복귀(공급)시키도록 하는 순환 및 배출시키는 컨트롤방법(장치)에 관한 것일 뿐이며, 따라서 고압사출혼합헤드를 통하여 배출되는 폴리올과 경화제(MDI)의 혼합물을 이용하여 실질적으로 성형품을 제조(성형)하도록 하는 방법에 관해서는 전혀 알 수 없는 것이다.또 후자는 통상의 폴리올과 경화제(MDI)를 이용하여 발포체를 성형함에 있어, 25℃로 가열된 폴리올 65 ~ 70중량%에 경화제를 30 ~ 35중량%와 바이오세라믹분말 1 ~ 3중량%를 혼합하여 50℃로 가열된 성형틀에 주입하여 2 ~ 3분후에 탈형하여서 된 침대스프링 보강용 발포체를 제조하도록 하는 것이나, 이는 폴리올(65 ~ 70중량%)에 경화제(30 ~ 35중량%)를 많이 혼합시키고 가열된 성형틀을 이용하여 일시에 성형시키므로 발포체는 아주 단단하게 굳어지게 되고 여기에 바이오세락믹분말이 첨가되어지므로 발포체는 더욱 단단하게 굳어져 거의 고형화 된 상태를 유지하게 되며, 따라서 이와 같이 성형된 발포체는 거의 탄력을 잃게 되고 단순히 첨가된 바이오세막분말에 의해 원적외선이 다소 발생될 뿐이다.더구나 발포체자체가 단단하게 굳어진 상태를 유지하므로 이를 스프링과 함께 침대(메트리스)에 설치하게 되더라도 탄력이 거의 없는 발포체자체에 충격이 가해지게 되면 복귀능력이 거의 상실된 상태에서 부서지거나 파손되어지는 현상이 발생하고, 뿐만 아니라 장기간 사용하게 되면 고형된 발포체는 거의 제 기능을 상실하게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 된 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명은 저 탄성 고 밀도의 폴리올과 경화제인 MDI를 정량계량펌프에 의해 일정한 비율(량)로 믹싱헤드에 공급할 수 있도록 하고, 믹싱헤드를 통하여 공급되는 폴리우레탄과 폴리올을 히팅수단이 구비된 성형틀에 주입하여 일정한 시간동안 방치 숙성하여 성형물을 성형시키는 것에 있어서, 상기와 같이 성형된 성형물을 밀폐열실에서 소정의 시간동안 건조시켜 주도록 하는 공정을 추가적으로 실시하여 주도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 저탄성 고밀도의 폴리올을 주재로 하여 경화제(MDI)를 첨가시키되, 경화제의 첨가량을 변화시켜 경도(탄력성)를 다양하게 하여 사용자의 신체조건과 개성에 따라 취사 선택할 수 있도록 된 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 성형틀에 의해 성형된 성형물을 밀폐열실에서 열건조시켜 외면을 다소 경화시켜 줌으로서 반복적으로 압력이 가해지더라도 원상태로 즉시 복귀하여 장기간 사용하여도 외관이 변형되거나 손상되지 않도록 된 쿠션제품 즉, 베개를 제공할 수 있도록 된 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 상기한 목적은,
MDI탱크(1)와 폴리올탱크(2)에 각각 충진되어 있는 MDI와 폴리올을 정량계량펌프(3)에 의해 지속적으로 순환시켜 주는 순환공정과, MDI와 폴리올을 정량계량펌프(3)에 의해 일정한 비율로 믹싱헤드(4)에 공급하고 믹싱헤드(4)를 통해서 히팅수단(5-1)에 의해 소정의 온도로 가열된 성형틀(5)에 충진시켜 주는 믹싱 및 충진공정과, MDI와 폴리올의 혼합물이 충진된 성형틀(5)을 소정시간동안 방치하여 혼합물을 발포물(7)로 성형시켜 주는 발포성형공정을 실시하는 것에 있어서,상기 믹싱 및 충진공정에서 폴리올과 MDI의 혼합비율은 폴리올 100g당 MDI를 30~40g의 비율로 혼합시키는 것과,상기 믹싱 및 충진공정은 MDI와 폴리올의 혼합물이 충진되는 성형틀(5)을 52~70℃의 상태에서 4 ~ 10분간 가열시켜 성형물(7)로 발포성형시키는 것과,
상기 발포성형공정에 의해 발포 성형된 발포물(7)을 성형틀(5)에서 인출하여 소정의 온도로 유지되는 밀폐열실(6)에서 건조시켜 주는 건조공정을 실시하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법에 의해 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리우레탄쿠션제품의 제조방법을 보인 제조공정의 계통도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의해 제조되는 베개를 보인 예시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1. MDI탱크 2. 폴리올탱크 3. 정량계량펌프
4. 믹싱헤드 5. 성형틀 6. 밀폐열실
10.10-1. 폴리우레탄베개
본 발명의 상기한 목적과 특징은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
첨부도면 도1은 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법의 공정을 보인 계통도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의해 제조되는 폴리우레탄베개(10)·(10-1)를 보인 예시도이다.
MDI탱크(1)에는 주재료로서 통상의 MDI(Diphenyl Methane Diisocyanate)를 충진시켜 주고, 폴리올탱크(2)에는 통상의 폴리올(Polyol)을 충진시켜 준다.
MDI탱크(1)와 폴리올탱크(2)에 충진된 MDI와 폴리올은 정량계량펌프(3)와 믹싱헤드(4)로 구성되는 주입발포기에 의해 성형틀(5)에 주입시켜 주게 된다.
회전수를 조절할 수 있도록 되어 있는 정량계량펌프(3)는 MDI탱크(1)와 폴리올탱크(2)에 충진된 MDI와 폴리올을 믹싱헤드(4)로 공급시켜주게 되는데, 믹싱헤드(4)를 경유하여 MDI와 폴리올을 MDI탱크(1)와 폴리올탱크(2)로 되돌려 순환시켜주는 과정을 지속적으로 실시하여 MDI와 폴리올이 응고와 같이 변화되는 것을 방지하게 되고, 기계적인 변속기를 사용하거나 전기적인 인버터(Inverter)를 사용하여 회전수를 조절하여 MDI와 폴리올의 공급량을 조절할 수 있게 된다.
이러한, 정량계량펌프(3)의 작동원리는 기히 공지된 기술사상이므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
특히, 정량계량펌프(3)는 MDI와 폴리올의 공급량을 조절하여 공급하게 되는데, 예컨데 믹싱헤드(4)를 조작하여 MDI와 폴리올을 공급 토출시킬 때에 MDI가 공급되는 공급량과 폴리올이 공급되는 공급량을 적절하게 조정하여 제조되는 폴리우레탄베개의 탄성력을 조절할 수 있게 되는데, 폴리올의 공급량을 1초당 100g으로 하였을 때에 경화제인 MDI가 30~40g 공급되어지도록 한다.
이와 같이 폴리올을 기준으로 경화제인 MDI의 공급량을 조정하여 줌으로써 성형 제조되는 폴리우레탄 쿠션제품의 특성(경도)을 변화시켜 줄 수 있게 되며, 다음 표와 같은 특성을 얻을 수 있게 된다.
표 1.
제 품 폴 리 올(g) M D I(g) 특 성
1 0 0 40 ~ 45 아주단단
1 0 0 38 ~ 40 단 단
1 0 0 36 ~ 38 보 통
1 0 0 34 ~ 36 부드러움
1 0 0 30 ~ 34 아주부드러움
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 폴리올을 기준으로 하여 첨가되는 MDI의 공급량에 따라 제품의 특성을 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.
상기 정량계량펌프(3)를 통해서 공급되는 MDI와 폴리올을 믹싱헤드(4)를 기히 설정되어 있는 시간동안 작동시켜 기히 설정되어 있는 량만큼을 성형틀(5)에 충진시켜 준다.
성형틀(5)은 본체에서 두껑을 개폐할 수 있도록 되어 있고, 본체와 두껑의 내부에는 발포를 빠르게 진행시킬 수 있도록 하기 위하여 히팅수단(5-1)을 구비하였다. 성형틀(5)은 히팅수단(5-1)에 의해 52 ~ 70℃로 유지시켜 주는 것이 바람직하고, MDI와 폴리올을 혼합하여 충진시킨 상태에서 4 ~ 10분간 방치하여 발포가 충분히 진행되어지도록 하는 것이 바람직한데, 발포성형시간이 짧게 하게 되면 발포가 충분히 이루어지지 않고 성형이 불량하게 이루어지게 되고, 발포성형시간을 길게 유지시키면 성형을 완전하게 이룰 수 있으나 생산성이 떨어지게 된다.
상기와 같이 성형틀(5)에서 발포 및 성형이 완성된 성형품(7)을 인출하여 밀폐열실(6)에서 건조시켜준다. 밀폐열실(6)의 온도는 60~90℃로 너무 높지 않게 유지시켜 성형품(7)이 변형되는 것을 방지 할 수 있도록 하고, 60분 내지 180분간 방치하여 충분히 건조되어지도록 한다.
건조를 완료한 후에 건조된 성형품(7)을 밀폐열실(6)에서 인출함으로써 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 폴리우레탄베개(10)·(10-1)를 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법은 베개를 제조하는 다음의 실시예에 의하여 더욱 명확하게 이해 할 수 있으며, 다음의 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정(축소)되지 않음을 밝혀둔다.
실시예
정량계량펌프(3)를 조정하여 폴리올이 2초에 377g 배출되어지도록 하고 MDI가 2초에 145g이 배출되어지도록 하여 폴리올과 MDI의 비율이 100:38.46이 되도록 하였고, 성형틀(5)은 히팅수단(5-1)을 가동시켜 65℃로 유지시켰으며, 밀폐열실(6)은 90℃로 유지시켜 주었다.
정량계량펌프(3)를 가동시키고 있는 상태에서 믹싱헤드(4)를 4.6초 동안 작동시켜 총량 1200g을 65℃로 유지되고 있는 성형틀(5)에 충진시켰다.
폴리올과 MDI가 충진된 성형틀(5)을 5분간 방치하여 충분히 발포 및 성형이 이루어져 성형물(7)을 성형하였다.
성형물(7)을 성형틀(5)에서 인출하여 90℃ 상태로 유지되고 있는밀폐열실(6)에 넣어 120분간 방치하여 완전히 건조시켜 주었다.
완전히 건조된 성형물(7)을 밀폐열실(6)에서 인출하여 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 폴리우레탄베개(10)·(10-1)를 얻었다.
이상과 같은 실시예에 의해 얻어지는 폴리우레탄베개(10)·(10-1)는 다음과 같이 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 폴리우레탄베개(10)·(10-1)를 사용할 때에, 높은베개부(12)가 목을 받쳐주도록 하여 바르게 눕게 되면 후두부가 머리받침부(11)의 중앙에 형성된 후두받침홈(14)에 안치되어지는데, 높은베개부(12)의 만곡받침부(14)와 후두받침홈(14)이 목과 두부의 하중에 의해 눌려지면서 소정의 형상과 모양으로 변형되어 목과 후두부를 받쳐주게 된다.
또한 높은베개부(12)를 이용하여 측면으로 눕게 되면 높은베개부(12)에 의해 목의 측면이 받쳐지게 되고 얼굴의 측면이 머리받침부(11)에 의해 받쳐지게 되는데, 목과 얼굴이 바르게 누웠을 때보다 높아지게 되므로 높은 베개부(12)와 머리받침부(11)는 바르게 누울 때보다 덜 변형되어진 상태를 유지하게 된다.
또한 폴리우레탄베개(10)·(10-1)의 낮은베개부(13)를 이용하여 사용할 경우, 낮은베개부(13)를 이용하여 바르게 눕게 되면 낮은베개부(13)에 의해 목이 받쳐지고 후두부가 후두받침홈(14)에 안치되어 받쳐지면서 하중에 의해 낮은베개부(13)와 후두받침홈(14)이 불특정한 형상과 모양으로 변형되어지고, 옆으로 눕게되면 어깨의 높이가 높으므로 낮은베개부(13)는 바르게 누울 때 보다 덜 찌그러진 상태를 유지하게 되고 얼굴의 측면은 머리받침부(11)의 위에 가볍게 얹혀진상태를 유지하게 된다.
특히, 도 2b에 도시된 바와 같이, 머리받침부(11)에 요철부(15)를 형성하게 되면 머리받침부(11)는 보다 경도를 높일 수 있게 되고, 요부를 통하여 공기가 유통되므로 보다 시원한 상태를 유지할 수 있게 되며, 지압효과도 함께 얻을 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법은, 저탄성 고밀도의 폴리우레탄으로 제조되므로 사용자의 특성과 하중에 따라 목과 두부를 받쳐주는 부분이 불 특정한 형상과 모양으로 변형되어지면서 보다 안정되고 편안한 자세를 유지할 수 있는 기존의 베개와는 전혀 다른 개념의 쿠션제품을 제공할 수 있고, 경화제의 혼합비에 따라 특성(경도)가 다른 다양한 제품을 제공하여 사용자들이 자신의 특성에 적합한 제품을 선택할 수 있도록 하며, 제조 공정을 실시할 때에 성형틀에 의해 송형된 성형물을 최종적으로 열건조시켜 외면을 다소 경화시켜 줌으로서 반복적으로 압력이 가해지더라도 원상태로 즉시 복귀하여 장기간 사용하여도 외관이 변형되거나 손상되지 않도록 된 쿠션제품 즉, 베개를 제공할 수 있게 되는 것이다.

Claims (4)

  1. MDI탱크(1)와 폴리올탱크(2)에 각각 충진되어 있는 MDI와 폴리올을 정량계량펌프(3)에 의해 지속적으로 순환시켜 주는 순환공정과, MDI와 폴리올을 정량계량펌프(3)에 의해 일정한 비율로 믹싱헤드(4)에 공급하고 믹싱헤드(4)를 통해서 히팅수단(5-1)에 의해 소정의 온도로 가열된 성형틀(5)에 충진시켜 주는 믹싱 및 충진공정과, MDI와 폴리올의 혼합물이 충진된 성형틀(5)을 소정시간동안 방치하여 혼합물을 발포물(7)로 성형시켜 주는 발포성형공정을 실시하는 것에 있어서,
    상기 믹싱 및 충진공정에서 폴리올과 MDI의 혼합비율은 폴리올 100g당 MDI를 30~40g의 비율로 혼합시키는 것과,
    상기 믹싱 및 충진공정은 MDI와 폴리올의 혼합물이 충진되는 성형틀(5)을 52~70℃의 상태에서 4 ~ 10분간 가열시켜 성형물(7)로 발포성형시키는 것과,
    상기 발포성형공정에 의해 발포 성형된 발포물(7)을 성형틀(5)에서 인출하여 소정의 온도로 유지되는 밀폐열실(6)에서 건조시켜 주는 건조공정을 실시하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 건조공정에서 건조온도 및 건조시간은,
    밀폐열실(6)을 60~90℃로 유지시킨 상태에서 성형물(7)을 60분 내지 180분간 건조시켜주는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 쿠션제품의 제조방법.
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