KR101181377B1

KR101181377B1 - 폴리스틸렌 발포립 제조방법 및 이에 의해 제조되는 폴리스틸렌 발포립, 그리고 폴리스틸렌 발포립을 이용한 유연성 충진제품

Info

Publication number: KR101181377B1
Application number: KR1020120015737A
Authority: KR
Inventors: 심숙희
Original assignee: 주식회사 다우그룹
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-09-19

Abstract

폴리스틸렌 발포립 제조방법 및 이에 의해 제조되는 폴리스틸렌 발포립, 그리고 폴리스틸렌 발포립을 이용한 유연성 충진제품이 개시되어 있다.
개시된 폴리스틸렌 발포립 제조방법은,
원료 저장조, 원료 공급조, 계근조, 발포조, 건조유닛 및 숙성유닛으로 구성된 발포장치를 이용한 폴리스틸렌 발포볼 제조방법으로서,
상기 원료 저장조에 저장된 직경 0.35 ~ 0.5mm의 폴리스틸렌 원입자들을 에어압에 의해 상기 원료 공급조로 공급하는 공급단계(S10); 상기 원료 공급조로부터 배출되는 폴리스틸렌 원입자들을 설정된 계량값 만큼 계량하여 계근조로 주입하는 계량주입단계(S20); 상기 계근조 내의 폴리스틸렌 원입자를 발포조로 투입함과 아울러 스팀과 에어를 함께 투입하여 원입자를 직경 1 ~ 1.5mm로 확대 발포하는 발포단계(S30); 상기 발포가 완료된 폴리스틸렌 발포립을 송풍기에 의해 건조하는 건조단계(S50); 및 상기 건조가 완료된 폴리스틸렌 발포립을 사이로에 포집한 채 8시간 동안 대기중에서 숙성하여 발포립의 경화도 및 탄력도를 향상시키는 숙성단계(S70)를 포함하는 것이다.

Description

폴리스틸렌 발포립 제조방법 및 이에 의해 제조되는 폴리스틸렌 발포립, 그리고 폴리스틸렌 발포립을 이용한 유연성 충진제품{polystyrene form particle manufacturing process and manufactured by them polystyrene form particle, and using a flexible polystyrene foam particle product description}

본 발명은 폴리스틸렌 발포립 제조방법 및 이에 의해 제조되는 폴리스틸렌 발포립, 그리고 폴리스틸렌 발포립을 이용한 유연성 충진제품에 관한 것이다.

더 상세하게는 폴리스틸렌 발포립을 특정 크기로 발포하기 위한 폴리스틸렌 발포립 제조방법을 제공함과, 이러한 제조방법에 의해 제조된 폴리스틸렌 발포립을 제공함과, 폴리스틸렌 발포립을 이용한 유연성 충진제품을 제공하는데 특징을 두고 있다.

일반적으로 인형, 베개, 쿠션 등의 유연성 충진제품 유연성 및 탄력성을 위해 섬유제의 외피 내부에 솜, 폐원단과 같은 충전물을 충진한 후 외피를 봉합하는 방식으로 제조되고 있다.

하지만, 솜 또는 폐원단 등의 내용물은 장기간 사용시 충진물의 뭉침형상으로 인해 외부형태의 변형, 질감저하가 발생하게 되고, 충진물이 뭉쳐진 부분에서 탄력성 또는 유연성이 감소하는 문제가 발생하였다.

이를 개선하기 위해, 국내특허등록 제10-466762호(이하 "특허문헌"이라 함)에서는 투웨이 스판 원단으로 된 외피의 내부에 0.3mm 직경 미만의 발포성 폴리스틸렌 수지 입자들을 28 ~ 35배로 발포된 내용물을 충진한 것이 개시된 바 있다.

그러나, 상기한 폴리스틸렌 수지 입자의 크기가 0.2mm를 35배로 발포할 경우 7mm가 되고, 0.2mm를 28배로 발포할 경우 5.6mm가 되는데, 이러한 크기의 내용물은 크기가 비교적 크기 때문에 신축성 및 유연성이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.

아울러, 상기한 특허문헌은 폴리스틸렌 수지 입자를 발포하기 위한 정형화되고 구체적인 방법을 제시하고 있지 않아서 실제 발포할 경우 발포물의 크기가 불규칙하여 이를 제품에 적용할 경우 앞서 밝힌바 있듯이 신축성 및 유연성이 떨어지는 또 다른 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 폴리스틸렌 수지 입자를 발포하기 위한 조건들을 구체적이고 정형화하여 발포립의 발포크기가 고르게 발포되도록 함과 아울러 발포립의 크기를 최적의 상태로 제한함으로써 신축성 및 유연성을 배가시킬 수 있는 폴리스틸렌 발포립 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 폴리스틸렌 발포립을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 상기 폴리스틸렌 발포립을 이용한 유연성 충진제품을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 관점에 따르면,
원료 저장조, 원료 공급조, 계근조, 발포조, 건조유닛 및 숙성유닛으로 구성된 발포장치를 이용한 폴리스틸렌 발포립 제조방법으로서,
상기 원료 저장조에 저장된 직경 0.35 ~ 0.5 mm의 폴리스틸렌 원입자들을 에어압에 의해 상기 원료 공급조로 공급하는 공급단계(S10); 상기 원료 공급조로부터 배출되는 폴리스틸렌 원입자들을 원료 공급조의 직하방의 계근조의 로드셀에 의해 설정된 만큼을 정밀하게 계량하여 아래로 내려 보내고 초과분은 차단하여 더 이상 공급되지 않도록 하는 계량주입단계(S20); 상기 계근조 내의 직경 0.35 ~ 0.5 mm의 폴리스틸렌 원입자를 발포조 내용량의 2/3가 채워지도록 투입하고 스팀과 에어를 함께 투입하여 발포하는 발포단계로서, 발포조 내의 분위기 온도가 80℃가 되도록 스팀의 온도를 100~105℃로 하며 챔버압이 0.2㎏/㎠으로 유지되도록 스팀의 초기압이 7㎏/㎠으로 공급하고 서서히 감압하여 1㎏/㎠로 공급하여 상기 폴리스틸렌 원입자를 직경 1 ~ 1.5mm로 확대 발포하는 발포하는 발포단계(S30); 상기 발포단계의 발포립 중 과발포 또는 미발포된 원입자를 적정 크기의 발포가 이루어지도록 에어의 주입량을 가감하여 챔버압력을 조절하는 챔버압 조절단계(S40); 상기 발포가 완료된 폴리스틸렌 발포립을 컨베이어에 의해 이송시켜가면서 송풍기에 의해 건조하는 건조단계(S50); 상기 건조단계(S50)에서 발포립이 1 ~ 1.5mm로 확대 발포되었는지 검사하는 배율검사단계(S60); 및 상기 건조가 완료된 폴리스틸렌 발포립을 블로워를 이용하여 사이로에 포집한 채 8시간동안 대기중에서 숙성하여 발포립의 경화도및 탄력도를 향상시키는 숙성단계(S70);를 포함하는 폴리스틸렌 발포립 제조방법이다.

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또한, 본 발명은 상기 폴리스틸렌 원입자의 진비중은 1.02g/cm³ 이며, 상기 폴리스틸렌 원입자를 용기에 담은 상태에서의 겉보기 비중은 0.667g/cm³ 이고, 발포 후의 겉보기 비중은 0.0333g/cm³인 것을 특징으로 한다.

삭제

이상의 본 발명은, 폴리스틸렌 원입자를 폴리스틸렌 발포립으로 발포하기 위한 구체적인 조건 및 방법을 정형화하여 발포립이 일정한 크기로 발포되게 함으로써 이를 제품에 적용하였을 때 신축성 및 유연성을 배가시킬 수 있다.

또한, 원입자 및 발포립의 크기범위를 제한하고 발포립의 최대 크기도 기존 대비 축소 제한함으로써 신축성 및 유연성을 배가시킬 수 있다.

도 1은 종래 발포립 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발포립 제조방법을 시행하기 위한 발포립 제조장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발포립 제조방법에 대한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예가 개시된다.

개시되는 실시예들은 본 발명의 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 다른 형태로 변형될 수 있다. 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다. 본 명세서에서 다른 구성요소 '상에' 위치한다는 것은 일 구성요소 상에 다른 구성요소가 직접 위치한다는 의미는 물론, 상기 일 구성요소 상에 제 3의 구성요소가 더 위치할 수 있다는 의미도 포함한다. 본 명세서 각 구성요소 또는 부분 등을 제1, 제2 등의 표현을 사용하여 지칭하였으나, 이는 명확한 설명을 위해 사용된 표현으로 이에 의해 한정되지 않는다. 도면에 표현된 구성요소들의 두께 및 상대적인 두께는 본 발명의 실시예들을 명확하게 표현하기 위해 과장된 것일 수 있다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 발포립 제조방법을 시행하기 위한 발포립 제조장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 발포립 제조방법에 대한 흐름도이다.

본 발명의 발포립 제조방법은 도 2의 발포립 제조장치가 이용된다.

1 단계, 공급단계( S10 )

공급단계는, 원료 저장조에 저장된 폴리스틸렌 원입자를 원료 공급조로 공급하는 단계이다.

구체적으로 보면, 도 2에서와 같이, 발포립 제조장치(가압식 예비 발포장치)는 최상측에 원료 공급조(2)가 배치되어 있다. 이 원료 공급조(2)로는 작업장의 바닥에 설치되며 폴리스틸렌 원입자가 저장되어 있는 원료 저장조(1)로부터 라인을 통해 폴리스틸렌 원입자가 에어압에 의해 공급된다.

이때, 상기 폴리스틸렌 원입자의 직경은 0.35 ~ 0.5mm로 되는 것이 바람직하다. 상기 원입자의 직경은 기존의 0.3mm 이하로 규정되었던 것에 비해 직경이 커지긴 하였으나, 직경의 범위를 협소하게 제한함으로써 이를 발포하였을 때 발포 균일도를 높일 수 있게 된다.

2 단계, 계량주입단계( S20 )

계량주입단계는, 상기 원료 공급조(2)로부터 공급되는 폴리스틸렌 원입자를 설정량 만큼 계량하여 하부로 공급하는 단계이다.

구체적으로 보면, 상기 원료 공급조(2)의 직하방에 계근조(3)를 배치하여 원료 공급조(2)로부터 공급되어온 폴리스틸렌 원입자를 로드셀(미도시)에 의해 설정량 만큼을 정밀하게 계량하여 아래로 내려보내고 초과분은 차단하여 더 이상 공급되지 않도록 함으로써 아래에서 설명될 발포조의 능력에 맞는 양만큼만 공급되도록 한다.

3 단계, 발포단계( S30 )

발포단계는, 상기 계근조(3)로부터 배출되어지는 폴리스틸렌 원입자를 소정 크기로 발포하는 단계이다.

구체적으로 보면, 상기 계근조(3)의 직하방에는 발포조(4)가 배치된다. 따라서 계근조(3)로부터 배출되는 폴리스틸렌 원입자는 발포조(4)의 내부로 투입된다. 이때, 발포조(4)의 내부로 투입되는 원입자의 양에 따라 발포수율에 영향을 미칠 수 있으므로 발포조(4) 내용량의 2/3정도 채워지도록 투입되는 것이 바람직하다.

발포조(4)는 폴리스틸렌 원입자를 발포하기 위해 소정의 발포온도와 발포압력이 필요한데, 본 발명에서는 직경 0.35 ~ 0.5mm의 원입자를 1 ~ 1.5mm로 확대 발포하기 위해서 발포조(4)의 내부로 스팀과 에어를 투입한다. 이때, 스팀의 온도는 발포조(4) 내의 분위기 온도가 80℃가 되도록 스팀의 온도를 100 ~ 105℃로 하고, 발포조 내부의 챔버압은 0.2kg/cm²로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 스팀의 온도와 챔버압력을 상기와 같이 설정하게 되면 앞의 바램처럼 직경 0.35 ~ 0.5mm의 원입자를 1 ~ 1.5mm로 확대 발포할 수 있게 된다. 여기서, 상기 스팀의 초기압은 7kg/cm²이나 초기압으로 투입하면 과발포의 우려가 있으므로 1kg/cm²로 감암하여 투입하는 것이 바람직하다.

만약 스팀의 온도가 상기 온도보다 낮고 챔버압력이 낮으면 미발포되어 발포립의 크기가 상기 범위(1 ~ 1.5mm)에 비해 작아지게 되고, 스팀의 온도가 상기 온도보다 높으면서 챔버압력이 높으면 과발포되어 발포립의 크기가 상기 범위(1 ~ 1.5mm)에 비해 커지게 된다.

상기 발포립의 직경을 1 ~ 1.5mm로 한정한 이유는 발포립이 이보다 작으면 경도가 크고 동일체적당 무게가 증가하게 되어 딱딱한 질감을 갖게 되고, 이보다 크면 발포립 간의 공극이 커져서 발포립간의 유연성이 급격히 저하되어 베개나 쿠션 등의 충진물로 사용하는 경우 부드러운 질감을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 배김성이 발생되어 사용감이 좋지 못하게 된다.

참고로, 상기 폴리스틸렌 원입자의 진비중(공극이 없는 상태)은 1.02g/cm³ 이며, 상기 폴리스틸렌 원입자를 용기에 담은 상태에서의 겉보기 비중(공극률이 포함된 상태)은 0.667g/cm³ 이고, 발포 후의 겉보기 비중은 0.0333g/cm³이다.

앞서에서는 원입자의 직경으로 기준으로 발포과정을 설명하였으나, 상기 참고로 설명된 비중을 기준으로 발포과정을 진행하여도 무방하다.

4 단계, 챔버압 조절단계이다( S40 ).

챔버압 조절단계는 발포립이 원입자 대비 설정 크기로 발포되었는지를 검사하는 단계로서, 만약 설정 크기로 발포되지 않은 미발포 상태라면 발포조(4)의 챔버압력을 좀더 높이고, 설정 크기 보다 큰 과발포 상태라면 발포조(4)의 챔버압력을 낮춰서 적정 크기의 발포가 이루어지도록 조절해야 한다. 이때, 챔버압력은 에어의 투입량에 따라 조절되므로 에어의 주입량 가감에 따라 챔버압력을 조절하면 된다.

5 단계, 건조단계이다( S50 ).

건조단계는, 발포가 완료되어 발포조(4)로부터 배출되는 발포립을 컨베이어에 의해 이송시켜가면서 송풍기에 의해 강제 건조하는 단계이다. 건조과정은 발포립의 경도를 보다 강화시키는 효과를 얻게 된다.

6 단계, 배율검사단계이다( S60 ).

건조단계(S50)와 후술될 숙성단계(S70) 사이에, 발포립이 1 ~ 1.5mm로 확대 발포되었는지를 검사하는 단계이다. 과발포나 미발포라고 판정되면 상기 4 단계에서 설명하였듯이 발포조(4)의 챔버압력을 조절하면서 정상발포가 되도록 교정하는 작업이 필요하다.

7 단계, 숙성단계이다( S70 ).

건조가 완료된 플로스틸렌 발포립을 블로워를 이용하여 사이로(5)에 포집한 채 8시간동안 대기중에서 숙성하는 단계로서, 숙성단계를 거치게 되면 발포립의 경화도 및 탄력도가 배가된다.

이와 같이 방법에 의해 발포 제작된 폴리스틸렌 발포립은 인형, 베개, 쿠션 등의 유연성 충진제품에 적용될 수 있다.

즉, 직물제의 외피를 일측에 주입구를 갖는 포켓형태로 만들고, 그 내부에 앞서의 방법에 의해 제조된 폴리스틸렌 발포립을 외피의 내체적에 대해 75 ~ 97 체적% 충진한 후, 외피의 주입구를 밀봉함으로써 인형, 베개, 쿠션 등의 유연성 충진제품이 만들어지게 된다.

1 : 원료 저장조 2 : 원료 공급조
3 : 계근조 4 : 발포조
5 : 사이로

Claims

원료 저장조, 원료 공급조, 계근조, 발포조, 건조유닛 및 숙성유닛으로 구성된 발포장치를 이용한 폴리스틸렌 발포립 제조방법으로서,
상기 원료 저장조에 저장된 직경 0.35 ~ 0.5 mm의 폴리스틸렌 원입자들을 에어압에 의해 상기 원료 공급조로 공급하는 공급단계(S10);
상기 원료 공급조로부터 배출되는 폴리스틸렌 원입자들을 원료 공급조의 직하방의 계근조의 로드셀에 의해 설정된 만큼을 정밀하게 계량하여 아래로 내려 보내고 초과분은 차단하여 더 이상 공급되지 않도록 하는 계량주입단계(S20);
상기 계근조 내의 직경 0.35 ~ 0.5 mm의 폴리스틸렌 원입자를 발포조 내용량의 2/3가 채워지도록 투입하고 스팀과 에어를 함께 투입하여 발포하는 발포단계로서, 발포조 내의 분위기 온도가 80℃가 되도록 스팀의 온도를 100~105℃로 하며 챔버압이 0.2㎏/㎠으로 유지되도록 스팀의 초기압이 7㎏/㎠으로 공급하고 서서히 감압하여 1㎏/㎠로 공급하여 상기 폴리스틸렌 원입자를 직경 1 ~ 1.5mm로 확대 발포하는 발포하는 발포단계(S30);
상기 발포단계의 발포립 중 과발포 또는 미발포된 원입자를 적정 크기의 발포가 이루어지도록 에어의 주입량을 가감하여 챔버압력을 조절하는 챔버압 조절단계(S40);
상기 발포가 완료된 폴리스틸렌 발포립을 컨베이어에 의해 이송시켜가면서 송풍기에 의해 건조하는 건조단계(S50);
상기 건조단계(S50)에서 발포립이 1 ~ 1.5mm로 확대 발포되었는지 검사하는 배율검사단계(S60); 및
상기 건조가 완료된 폴리스틸렌 발포립을 블로워를 이용하여 사이로에 포집한 채 8시간동안 대기중에서 숙성하여 발포립의 경화도및 탄력도를 향상시키는 숙성단계(S70);를 포함하는 폴리스틸렌 발포립 제조방법.
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제1항에 있어서,
상기 폴리스틸렌 원입자의 진비중은 1.02g/cm³이며, 상기 폴리스틸렌 원입자를 용기에 담은 상태에서의 겉보기 비중은 0.667g/cm³이고, 발포 후의 겉보기 비중은 0.0333g/cm³인 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 발포립 제조방법.
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