KR101665110B1

KR101665110B1 - 항균기능을 갖는 폴리우레탄폼의 제조방법

Info

Publication number: KR101665110B1
Application number: KR1020140135068A
Authority: KR
Inventors: 이정학
Original assignee: 이정학
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-10-24
Also published as: KR20160041360A

Abstract

본 발명은 항균기능을 갖는 폴리우레탄폼의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배합기에 상기 폴리올과 폴리올 중량대비 분말형태의 항균제 0.8%를 넣어 배합물을 형성하되, 상기 배합기에 배합물 중량대비 발포반응 억제제 0.05%를 첨가하여 2시간 동안 배합 하는 1차배합물형성단계와, 상기 1차 발포 배합물형성단계 후 금형의 온도를 50°C ~ 60°C로 설정하고 발포기의 압력, RPM, 온도를 세팅한 후, 상기 배합물을 원료탱크로 이동시키고, 상기 원료탱크의 배합물에 중량대비 발포반응촉매제 0.05%를 첨가하여 3시간동안 배합하는 2차 배합물형성단계와, 상기 2차 배합물형성단계에서 형성된 배합물을 금형에 발포하여 폴리우레탄폼을 형성한 다음 꺼내어 건조기에 넣어 6시간 동안 건조하는 건조단계로 이루어지는 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법에 있어서, 상기 1차배합물형성단계에서 상기 분할형태의 항균제에 지연제 0.1중량부가 포함되고, 상기 2차배합물형성단계 후 배합물 100중량부, 발포제인 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)35~40중량부를 배합하는 3차배합물형성단계가 포함되어 이루어지도록 하여 폴리우레탄 폼을 제조하게 됨으로써, 항균우레탄폼의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에 단순히 폼의 내부에 포함된 것이 아닌 결속된 개념으로 반영구적인 항균효과 및 탈취작용과 내열성이 매우 우수한 발명인 것이다.

Description

항균기능을 갖는 폴리우레탄폼의 제조방법{Method for producing a polyurethane foam having an antibacterial function}

본 발명은 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올과 인체에 무해한 항균제를 이용하여 폴리우레탄 폼을 제조하되,

3회에 걸친 배합을 통해 금형에 완전히 발포하여 단순히 폴리우레탄 폼의 내부에 포함된 게 아닌 완전히 배합되도록 하여 항균효과의 지속성, 탈취작용 및 내열성이 우수한 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 폴리우레탄 폼은 매트리스나 베개 등의 침구, 가정용 의자나 자동차용 시트 등의 쿠션재로서 사용하게 되는데, 이러한 폴리우레탄 폼은 사용자의 땀에 의해, 또 여름과 같은 고온 다습의 환경에 있어서는 공기 중의 습기에 의해 진드기나 곰팡이 등이 발생하기 쉬워진다. 상기한 바와 같은 용도에 사용되는 폴리우레탄 폼은 사용자와 직접 접촉할 기회가 많기 때문에 진드기나 곰팡이 등의 발생은 위생적으로 바람직한 것은 아니었다．

또한, 경우에 따라서는 진드기나 곰팡이 등이 대량으로 번식하여 아토피성 피부염이나 천식 등의 알레르기성 질환의 원인이 된 경우가 있다.

이러한 종래의 문제점을 보완하고자 폴리우레탄 폼 내에서 진드기나 곰팡이 등의 번식을 억제하는 것을 목적으로 항균제를 첨가하는 것이 시도되고 있으나, 폴리우레탄 폼에 자체적으로 항균기능을 갖는 폴리우레탄폼을 구현하지 못하고, 폼 외부에 항균제를 뿌리거나 바르는 방법으로 항균기능을 부여해 왔는데 이 방법은 항균효과가 떨어지며 오래 지속되지 못하는 단점을 갖고 있다.

이에 종래에는 등록특허 10-0847882호의 ‘냄새 저감 및 항균성이 부가된 연질 폴리우레탄 폼 조성물 및 폼의 제조방법’, 등록특허 10-1321845호의‘통기성이 향상된 항균 폴리우레탄 폼 제조용 이소시아네이트 조성물’, 등록특허 10-0448091호의‘항균 폴리우레탄 폼의 제조방법’, 등록특허 10-0879756호의‘항균 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물’, 공개특허 10-2001-0112833호의‘폴리우레탄 발포체 및 이의 제조방법’이 개시되어 있지만, 상기한 종래기술에서도 앞서 언급한 종래의 기술처럼 항균효과가 반영구적이지 못한 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로,

폴리우레탄 폼의 제조 시 원재료인 폴리올과 무기질인 항균제를 배합하되, 수분함량을 4~6%가 유지될 수 있도록 하고, 폴리올과 무기질인 항균제를 배합하는 과정에서 화학소재를 첨가하여 발포반응을 억제시켜 1차 10% 발포를 시켜 화학적 배합물질로 만들어 주며, 2차 발포를 위해 발포반응촉매제를 더 첨가하여 발포반응을 촉진시키도록 한 항균제를 포함하고, 최종적으로 한 재료를 발포할 최적의 작업조건으로 제조되는 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 창안해낸 것이다.

이에 본 발명은 배합기에 폴리올과 상기 폴리올 중량대비 분말형태의 항균제 0.8%를 넣어 배합물을 형성하되, 상기 배합기에 배합물 중량대비 발포반응 억제제 0.05%를 첨가하여 2시간 동안 배합 하는 1차배합물형성단계와, 상기 1차 발포 배합물형성단계 후 금형의 온도를 50°C ~ 60°C로 설정하고 발포기의 압력, RPM, 온도를 세팅한 후, 상기 배합물을 원료탱크로 이동시키고, 상기 원료탱크의 배합물에 중량대비 발포반응촉매제 0.05%를 첨가하여 3시간동안 배합하는 2차 배합물형성단계와, 상기 2차 배합물형성단계에서 형성된 배합물을 금형에 발포하여 폴리우레탄폼을 형성한 다음 꺼내어 건조기에 넣어 6시간 동안 건조하는 건조단계로 이루어지는 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법에 있어서, 상기 1차배합물형성단계에서 배합되는 배합물이 고착되지 않고 액체상태를 유지할 수 있도록 상기 분말형태의 항균제에 지연제 0.1중량부가 포함되고, 상기 2차배합물형성단계 후 배합물 100중량부, 발포제인 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)35~40중량부를 배합하는 3차배합물형성단계가 포함되어 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항균기능을 갖는 폴리우레탄폼의 제조방법에 의하면, 친환경적이고 무취에 탈취작용까지 지니게 되고, 원적외선 방사효과는 물론 우수한 항균효과를 가질 수 있되, 수회에 걸친 배합을 통해 단순히 폴리우레탄 폼의 내부에 포함된 것이 아닌 결속되는 개념으로써 지속성을 통해 반영구적으로 항균효과를 가질 수 있어, 경제적 효율성을 높이고, 열안정성 및 항균효과가 한정적이지 않고 MRSA를 비롯한 광범위한 세균, 곰팡이 및 바이러스에 효과를 발휘할 수 있으며, 본 발명에서 제공하는 방법을 통해 베게와 장난감 등 모든 우레탄발포 제품에 항균기능 및 다양성을 부여할 수 있도록 한 획기적인 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면

본 발명은 폴리올과 인체에 무해한 항균제를 이용하여 폴리우레탄 폼을 제조하되, 3회에 걸친 배합을 통해 금형에 완전히 발포하여 단순히 폴리우레탄 폼의 내부에 포함된게 아닌 완전히 배합되도록 하여 항균효과의 지속성, 탈취작용 및 내열성이 우수한 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 2를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 살펴보면, 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이 배합기에 상기 폴리올과 폴리올 중량대비 분말형태의 항균제 0.8%를 넣어 배합물을 형성하되, 상기 배합기에 배합물 중량대비 발포반응 억제제 0.05%를 첨가하여 2시간 동안 배합 하는 1차배합물형성단계와, 상기 1차 발포 배합물형성단계 후 금형의 온도를 50°C ~ 60°C로 설정하고 발포기의 압력, RPM, 온도를 세팅한 후, 상기 배합물을 원료탱크로 이동시키고, 상기 원료탱크의 배합물에 중량대비 발포반응촉매제 0.05%를 첨가하여 3시간동안 배합하는 2차 배합물형성단계와, 상기 2차 배합물형성단계에서 형성된 배합물을 금형에 발포하여 폴리우레탄폼을 형성한 다음 꺼내어 건조기에 넣어 6시간 동안 건조하는 건조단계로 이루어지는 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법에 있어서, 상기 1차배합물형성단계에서 상기 분할형태의 항균제에 지연제 0.1중량부가 포함되고, 상기 2차배합물형성단계 후 배합물 100중량부, 발포제인 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)35~40중량부를 배합하는 3차배합물형성단계가 포함되어 이루어지는 것이다.

다시 말해 본 발명은 폴리우레탄폼에 항균효과를 가지도록 하되, 일반적으로 사용되는 분사방식을 통해 폴리우레탄 폼의 표면으로 분사하여 항균작업을 하지 않고 폴리우레탄폼을 형성할 시 재료로 사용되는 폴리올에 항균제를 배합 시켜 완성하여 단순히 도포 개념이 아닌 완전히 일체되는 결속되는 개념으로 폴리우레탄 폼을 형성하여 반영구적인 항균효과를 가질 수 있도록 제조하는 것이다.

상기 1차배합물형성단계는 표 1 내지 표 2에 나타내는 바와 같이 배합물을 형성함에 있어 배합기에 폴리올과 상기 폴리올 중량대비 분말형태의 항균제 0.8%를 넣어 배합하여 배합물을 형성하되, 상기 배합물에 중량대비 발포반응 억제제 0.05%를 더 첨가시켜 2시간 동안 배합하여 1차 10% 발포 배합물을 1차적으로 배합물을 형성하게 된다.

여기서, 상기 폴리올에는 중량대비 수분함량이 4.15%~4.25%가 포함되어 있고, 상기 항균제 또한 중량대비 수분함량이 4.15%~4.25%가 포함되어 있다. 즉, 상기 폴리올과 항균제에는 각각 중량대비 수분함량이 4.15%~4.25%가 포함되어 있는 것이다.

통상적으로 폴리올은 종류에 따라 차이가 있으나 어느 정도 수분을 포함하고 있는데 분발형태의 무기질 항균제를 폴리올과 배합할 때 99.9%의 항균효과를 얻기 위해서는 최소 0.8%의 항균제를 배합해야 한다. 여기서, 상기 0.8%의 항균제에는 0.1중량부의 지연제가 더 포함 구성되어 상기 1차배합물형성단계에서 배합되는 배합물이 고착되지 않고 액체 상태를 유지할 수 있도록 포함되는 구성인 것이다.

종래에 있어서 폴리올과 항균제를 배합 하는 과정에 있어 분말형태를 갖는 항균제가 폴리올에 함유된 수분을 흡수하기 때문에 이렇게 형성된 배합물을 발포하게 되면 정상적인 발포가 이루어지지 않았지만 그러나, 본 발명에서는 폴리올과 항균제를 배합 시 각각 중량대비 4.15%~4.25%의 수분을 함량 되도록 구성됨으로써, 배합 시 수분을 흡수하지 않고 배합물에도 중량대비 4.15%~4.25%의 수분이 함량 되어 있어 하기될 단계에서 정상적인 발포가 가능하게 되는 것이다.

또한, 폴리우레탄 발포과정에서 폴리올은 항균제 혹은 촉매제가 될 만한 화학물질이 들어오면 발포가 진행되며, 한번 1차 발포가 된 소재는 고체상태의 배합물이 되기 때문에 2차 발포가 되지 않는다. 또한 폴리올과 항균제가 단순이 배합되어 있다면, 상기 배합된 화학물질의 항균효과는 한시적 일 수밖에 없다.

그러나 본 발명에서는 폴리올과 항균제를 배합 시 1차 발포 상태를 만들되 발포반응 억제제 0.05%를 첨가하여 10%내외 발포배합물로 만든다. 이로써 폴리올의 발포반응을 억제함과 동시에 항균제와 단순배합이 아닌 1차 화학적배합물로 만들어 반영구적인 항균효과를 지닐 수 있게 하였다.

한편, 종래에 가장 큰 문제로 지적되어 왔던 발포과정에서 이물질 입자가 있으며 그 물질이 구성체(입자형성의 중심체) 역할을 하여 부분적으로 딱딱하게 굳어 정상적인 발포가 되지 않도록 발포반응을 억제 시킬 수 있게 배합기 및 원료탱크의 온도를 25°C ~ 30°C로 설정하여 종래의 문제점을 해소시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 2차 배합물형성단계는 표 3에 나타내는 바와 같이 상기 1차 배합물형성단계 후 금형의 내부 온도를 50°C ~ 60°C로 설정하고 발포기의 압력, RPM, 온도 를 세팅한 후, 상기 배합기에 배합된 배합물을 원료탱크로 이동시키고, 상기 원료탱크의 배합물에 중량대비 발포반응촉매제 0.05%를 첨가하여 3시간동안 배합하게 되는 것이다.

한편, 표 4에 도시된 바와 같이 금형의 내측 표면으로 먼지 및 기타 이물질을 깨끗이 제거한 후, 하기될 배합물이 금형의 내부로 발포되어 제조되는 폴리우레탄 폼의 표면으로 먼지 및 기타 이물질이 붙는 것을 방지함과 더불어 폴리우레탄 폼을 탈거 시 금형의 표면에 붙는 것을 방지할 수 있도록 이형제를 분사하게 된다.

즉, 금형의 표면을 청소하여 발포되어 제조되는 폴리우레탄 폼을 깨끗한 상태로 만들 수 있음과 더불어, 이형제를 통해 손쉽게 탈거할 수 있어 작업시간을 단축시킴 및 작업의 편리성을 부여할 수 있게 되는 것이다.

이렇게, 2차 배합물형성단계를 거친 후에는 표 5에 나타내는 바와 같이 3차배합물형성단계를 더 수행한 후, 상기 금형에 배합물을 발포하게 되는데, 여기서 배합물이 발포상태를 미리 확인하여 부합된 조건에 맞는 발포가 제대로 이루어지는지 확인 할 수 있도록 금형의 내부로 바로 배합물을 발포하지 않고, 사전 발포를 상태 발포되는 배합물의 상태를 점검하게 된다.

상기 사전발포를 통해 발포되는 배합물을 점검한 후 정상상태를 확인하게 되면 정상적으로 금형을 발포기의 하부에 위치시켜 발포를 하게 된다. 이때, 금형의 내부로 발포되는 배합물은 2차배합물형성단계에서 배합된 배합물 100중량부와, 발포제인 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)35~40중량부가 배합된 배합물이 발포되게 되는 것이다.

즉, 최종적으로 금형의 내부로 배합물을 발포함에 있어서, 최초 1차배합물형성단계에서 배합물을 형성하고, 상기 1차배합물형성단계에서 형성된 배합물을 발포반응촉매제를 혼합하여 2차배합물형성단계를 진행하게 되고, 상기 2차배합물형성단계에서 형성된 배합물에 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)를 넣어 상호 배합하여 최종적으로 금형의 내부로 3회에서 걸쳐 배합된 배합물을 발포하게 되는 것이다.

또한, 발포 시 상기 원료탱크는 1기압, 발포기는 6기압의 압력인 것으로 하

여 발포 하였고, 발포를 함에 있어 최적의 조건인 것이다.

이렇게 금형에 발포하게 되면 일정시간이 지나게 되면 폴리우레탄폼이 형성되고 형성된 상기 폴리우레탄폼을 표 6에 나타내는 바와 같이 금형에서 탈거시킨 후 1시간 정도 별도로 보관한 뒤, 형성된 폴리우레탄폼의 냄새와 가스를 제거할 수 있도록 열습성실의 건조기에 넣어 5~6시간 동안 건조하는 건조단계를 하게 된다.

여기서, 상기 건조단계에서 건조 시 온도는 40°C의 온도로 건조하게 되는데, 건조기에서 폴리우레탄 폼을 건조할 때에는 자체적으로 건조기에 자동적으로 설정을 해놓게 되면, 상기 건조기를 40°C의 온도로 설정하여 건조하게 되는 것이며, 상기 건조기의 온도를 설정하기 위해서는 별도의 제어부가 구성되는 것이 바람직하다.

종래에 있어서, 폴리우레탄폼을 형성할 수는 있었으나, 항균효과에 있어서 표면에만 분사방식으로 분사하거나 폴리우레탄 폼 내부에 별도의 항균효과를 갖는 제품을 포함시켜 구성하였을 뿐만 아니라, 배합물을 형성하는 과정에 있어서 발포시 고착상태가 되어 제대로 된 발포가 이루어지지 않았다.

그러나 상기한 바와 같은 본 발명의 1,2,3회에 걸쳐 최종적으로 금형의 내부로 발포를 하게 됨으로써, 단순히 표면으로 붙음 또는 내부에 포함된게 아닌 전체적으로 결속되는 개념으로 구성됨으로써 항균효과의 지속성, 내열성, 인체에 무해한 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있게 되는 것이다.

또한, 폴리우레탄 폼을 세척을 한다 하더라도 표면에 붙어 있는 구조가 아니다 보니 항균이 증발하지 않게 되어 재차 폴리우레탄 폼을 소비자들이 구비하지 않고 일회성이 아닌 반영구적으로 사용이 가능한 경제적 효율성이 높은 제품인 것이다.

상기 건조단계 후 표 7에 나타내는 바와 같이 건조가 완료 된 폴리우레탄 폼을 반제품 사상 및 불량유무를 확인하고, 내피 포장작업과 외피포장작업을 통해 최종적으로 폴리우레탄 폼을 제품화 시키게 된다.

이러한 방법을 통해 배게, 유아용 장난감 등을 제조하여 다양한 방면에서 사용이 가능한 것이다.

Claims

배합기에 폴리올과 상기 폴리올 중량대비 분말형태의 항균제 0.8%를 넣어 배합물을 형성하되, 상기 배합기에 배합물 중량대비 발포반응 억제제 0.05%를 첨가하여 2시간 동안 배합 하는 1차배합물형성단계와, 상기 1차 발포 배합물형성단계 후 금형의 온도를 50°C ~ 60°C로 설정하고 발포기의 압력, RPM, 온도를 세팅한 후, 상기 배합물을 원료탱크로 이동시키고, 상기 원료탱크의 배합물에 중량대비 발포반응촉매제 0.05%를 첨가하여 3시간동안 배합하는 2차 배합물형성단계와, 상기 2차 배합물형성단계에서 형성된 배합물을 금형에 발포하여 폴리우레탄폼을 형성한 다음 꺼내어 건조기에 넣어 6시간 동안 건조하는 건조단계로 이루어지는 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법에 있어서,
상기 1차배합물형성단계에서 배합되는 배합물이 고착되지 않고 액체상태를 유지할 수 있도록 상기 분말형태의 항균제에 지연제 0.1중량부가 포함되고,
상기 2차배합물형성단계 후 배합물 100중량부, 발포제인 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)35~40중량부를 배합하는 3차배합물형성단계가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균기능을 갖는 폴리우레탄 폼의 제조방법.