KR101949472B1 - 비 가황 코팅 장갑의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지방족 다기능 공중합체를 이용한 엔비알 라텍스 가교 반응 메커니즘을 적용한 코팅과정을 통해, 코팅 장갑에 강한 인장 강도와 탄성을 부여하면서도 사용 후 폐기물로 처리될 수 있도록 하는 비 가황 코팅 장갑을 제안(introduce) 한다. 상기 비 가황 코팅 장갑의 제조방법은, 내피 투입 단계, 응고액 침전 단계, 응고액 함수율 조절단계, 코팅 단계, 세척 단계 및 건조단계를 수행한다.

Description

비 가황 코팅 장갑의 제조방법{Manufacturing method for non-vulcanized coating glove}

본 발명은 코팅 장갑에 관한 것으로, 지방족 다기능 공중합체를 이용한 엔비알 라텍스 가교 반응 메커니즘을 적용한 코팅과정을 통해, 코팅 장갑에 강한 인장 강도와 탄성을 부여하면서도 사용 후 폐기물로 처리될 수 있도록 하는 비가황 코팅 장갑에 관한 것이다.

생고무에 황(sulfur)을 넣고 가열하면 온도 변화에 의한 생고무의 탄성의 변화가 감소되고 인장 강도도 증대하여 탄성이 강한 고무로 바뀌는데, 이러한 조작을 가황(vulcanization 또는 curing) 이라고 한다. 천연고무(latex, 라텍스) 및 특수 합성고무인 아크릴로니트릴부타디엔고무(acryloNitrile-Butadiene Rubber; NBR 이하 엔비알)에 황, 아연 및 가황촉진제(BZ, MZ, EZ)를 첨가하여, 아연에 의한 이온결합 및 황에 의한 가황조건에 따라 제조되는 코팅을 직조 된 면장갑의 손가락 및 손바닥 부분에 형성시킴으로써 코팅 장갑을 제조한다.

일반적으로 액체 상태 폐기물 및 고체 상태의 폐기물은 열에 의한 분해 후 폐기물로 처리할 수 있는데, 폐기물에 황 성분이 포함되어 있는 경우에는 폐기물로 처리할 수 없다. 가황에 의해 코팅된 엔비알 라텍스 장갑은, 작업 중 발생 된 수지 등이 황 성분과 화학작용을 일으켜 사용 후의 라텍스 장갑은 폐기물로 처리가 되지 않는다는 문제가 있다.

또한, 미반응된 황이나 아연 및 가황촉진제 등이 장갑 표면에 표출되는 블루밍 현상 등이 발생하는 경우도 자주 발견되는데, 이러한 현상이 발생하면 장갑 표면에 분말이 형성됨으로 사용자의 안전을 위협할 수 있다.

대한민국 등록특허 10-1505265호(2015년 3월 17일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 지방족 다기능 공중합체를 이용한 엔비알 라텍스 가교 반응 메커니즘을 적용한 코팅과정을 통해, 코팅 장갑에 강한 인장 강도와 탄성을 부여하면서도 사용 후 폐기물로 처리될 수 있도록 하는 비가황 코팅 장갑을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비 가황 코팅 장갑의 제조방법은, 내피 투입 단계, 응고액 침전 단계, 응고액 함수율 조절단계, 코팅 단계, 세척 단계 및 건조단계를 수행한다.

상기 내피 투입 단계에서는 코팅이 되기 전의 면장갑의 내피를 손 형태의 금형에 끼운다. 상기 응고액 침전 단계에서는 면장갑의 내피가 끼워진 금형을 물+ 질산칼슘, 물+염화칼슘, 메탄올+질산칼슘 및 메탄올+염화칼슘 중 하나를 포함하는 응고액에 침전시킨다. 상기 응고액 함수율 조절단계에서는 상기 응고액 침전 단계를 거친 면장갑에 포함되는 응고액 함수율을 조절한다. 상기 코팅 단계에서는 함수율이 조절된 면장갑을 끼운 금형을 코팅액에 침전시켜 면장갑의 외피에 코팅을 형성한다. 상기 세척 단계에서는 코팅이 형성된 면장갑에 포함되어 있는 응고액을 세척한다. 상기 건조단계에서는 상기 세척 단계에서 상기 응고액을 제거할 때 사용한 세척수를 제거하고, 상기 코팅 내에서 가교 결합을 진행할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 비 가황 코팅 장갑의 제조방법을 사용하여 제조한 코팅 장갑은, 지방족 다기능 공중합체를 이용한 엔비알 라텍스 가교 반응 메커니즘을 적용한 코팅과정에 의해 강한 인장 강도와 탄성을 가지면서도 사용 후 폐기물로 처리될 수 있어 사용 및 처리가 친환경적이라는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비 가황 코팅 장갑의 제조방법을 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 비 가황 코팅 장갑의 제조방법을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비 가황 코팅 장갑의 제조방법(100)은, 내피 투입 단계(110), 응고액 침전 단계(120), 응고액 함수율 조절단계(130), 코팅 단계(140), 세척 단계(150) 및 건조단계(160)를 수행한다.

내피 투입 단계(110)에서는 코팅이 되기 전의 면장갑의 내피를 손 형태의 금형에 끼운다. 여기서, 면장갑은 나일론사, 면사, 폴리사 및 HPPE사 중 하나를 이용하여 직조한다.

응고액 침전 단계(120)에서는 면장갑의 내피가 끼워진 금형을 응고액에 침전한다. 침전은 수분을 잘 함유하는 원사로 직조한 면장갑은 5초 내외로 하면 되지만, 수분을 함유하지 않는 원사로 직조한 면장갑은 응고액에 계면활성제를 혼합하고 15초 내외로 하면 된다.

응고액에 금형을 침전하는 시간 및 응고액의 농도는 면장갑을 직조하는데 사용된 원사의 종류와 두께, 편직기의 게이지 수에 따른 면장갑의 밀도와 조직, 및 원사가 수분을 함유하는 특성에 따라 조절하여야 한다.

응고액으로는 질산칼슘 및 염화칼슘이 물과 혼합된 것을 사용할 수도 있고, 질산칼슘 및 염화칼슘이 메탄올과 결합한 것을 사용할 수도 있다.

사용되는 응고액이 질산칼슘 및 염화칼슘이 물과 혼합된 것으로 준비될 경우, 질산칼슘과 염화칼슘의 농도의 단위는 Brix% 이고, 농도가 10% 이상이 되도록 할 것을 제안한다. 이는 실험 결과 10%보다 낮을 경우 코팅액의 응고속도가 느리고, 코팅액이 면장갑 내에 침투하는 현상이 발생하는 단점을 발견하였기 때문이다.

면장갑이 수분을 함유하는 나일론 제품일 때의 농도는 10~25%가 적당하며, 기능성 안전 장갑에 사용하기 위해 PE 원사를 사용한 제품일 때에는 8~20%의 농도가 적당하다. 수분을 함유하지 않는 원사를 사용할 때에는 응고액에 계면활성제를 첨가하는데, 계면활성제와 응고액의 응집현상이 발행하지 않도록 농도를 조절하여야 한다.

사용되는 응고액이 질산칼슘 및 염화칼슘이 메탄올과 혼합된 것으로 준비할 경우, 질산칼슘과 염화칼슘의 농도의 단위는 중량% 이고, 메탄올 100kg당 질산칼슘이나 염화칼슘 2~8kg을 사용하는 것이 바람직하며, 나머지 부분은 물과 혼합되는 경우와 동일하므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.

응고액 함수율 조절단계(130)에서는 응고액에서 금형을 꺼낸 후 면장갑의 응고액 함수율을 조절한다. 면장갑의 응고액 함수율을 조절하기 위해서는, 면장갑의 손가락 끝 부분으로 응고액을 자유 낙하시키는 방식, 금형에 열을 가하는 방식 및 열풍을 이용하는 방식 중 하나를 적용하거나 이들을 결합하여 사용할 수 있다.

일반원사로 제조된 면장갑의 응고액 함수율은 면장갑의 무게를 기준으로 할 때 100~200%가 되는 것이 바람직하고, 특수원사 즉 PE사, glass사 및 스틸사와 일반원사를 혼합한 복합사로 제조된 면장갑의 응고액 함수율은 50~150%가 되는 것이 바람직하다.

응고액의 함수율이 최저치보다 낮을 때에는 이후의 진행하는 코팅공정에서 코팅액이 면장갑의 내부로 침투하는 현상과 수지의 응고속도가 느리고, 응고액의 함수율이 최고치보다 높을 때에는 면장갑과 코팅이 분리되고 수지가 응고되면서 코팅면 끝부분에 수분이 흘러내리는 불량이 발생된다는 단점이 있다.

코팅 단계(140)에서는 적절한 값으로 함수율이 조절된 면장갑의 외피를 코팅하며, 코팅액 준비단계(141), 코팅액 침전단계(142) 및 코팅액 응고단계(143)를 수행한다.

코팅액 준비단계(141)에서는 엔비알 100kg, 5% KOH 수용액 2.5kg 및 지방족 다기능 공중합체 2,5kg을 교반기에서 순서대로 투입하여 혼합하고, 이어서 45%로 희석시킨 유화된 파라핀 왁스 0.375kg, 15%로 희석시킨 라우릭산 0.375kg, 적절한 양의 안료 및 3.5%로 희석시킨 증점제 5kg를 추가로 투입하여 코팅액을 만든다. 여기서 증점제 5kg는 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxy-Methyl Cellulose, CMC) 분자량 1000을 사용했을 때를 가정한 것이고, 아크릴계 및 우레탄계 증점제 모두 사용이 가능하다. 사용되는 증점제에 따라서 희석비율 및 첨가량을 변한다.

여기서 적절한 양의 안료의 의미는, 원하는 색상의 코팅액이 만들어 질 때까지 안료를 일정한 속도로 투입한다는 것을 의미하므로, 그 양을 한정하는 것은 의미가 없기 때문이다. 제조하고자 하는 코팅 장갑에 폼 형성을 할 경우에는 15%로 희석시킨 사포닌을 추가하게 된다. 지방족 다기능 공중합체의 점도는 180~300cps 정도이다. 여기서 점도의 단위 cps는 centi poise의 약자이다.

코팅액 침전단계(142)에서는 적정 수준의 응고액 함수량을 가지며 금형에 끼워진 면장갑을 준비된 코팅액에 담근 후 천천히 빼낸다. 코팅하고자 하는 부분에 따라 침전시의 방향을 결정하면 되며, 예를 들어, 면장갑의 손가락을 코팅하고자 한다면 손가락의 끝에서 손바닥의 방향으로 서서히 담근 후에 원하는 깊이에서 다시 끌어올리면 될 것이다.

코팅액 응고단계(143)에서는 코팅된 면장갑의 외면에 남은 코팅액을 1차로 제거시킨 후 면장갑의 최하에 위치하는 손가락 말단 부분의 코팅액이 자연응고되도록 한다. 실온 상태에서 그대로 두면서 자연응고를 기다릴 수도 있지만, 금형 전체를 상하로 왕복 운동을 시키면서 강제응고를 추진하는 방식도 가능하다. 코팅액 응고단계(143)는 최소 5분에서 최대 15분 정도 소요하면 된다. 코팅액이 응고하면서 면장갑의 외피에 얇은 박막을 형성하기 때문에 이를 코팅이라고도 한다.

코팅액을 응고시킬 때, 코팅된 면장갑의 손끝이 지면 방향으로 향하도록 하여 손바닥 면 코팅액이 지면으로 흘러내리도록 한다. 이러한 상태에서 일정시간이 지나도 코팅액이 흘러내리지 않으면 비로소 면장갑에 코팅면이 고르게 분포되고 지방족 다기능 공중합체의 흐름이 없이 코팅 면이 응고될 때까지 면장갑의 상하운동을 반복한다. 단순하게 면장갑의 손가락 말단 부분의 코팅액이 응고되도록 하면 손끝 부분에 코팅액이 뭉친 현상이 발생하며 이는 외관상 품질의 불량으로 평가되기 때문에 면장갑을 상하 운동하여야 한다.

세척 단계(150)에서는 코팅이 완료되며 표면에 코팅이 형성된 면장갑을, 세척수의 농도를 서로 다르게 한 복수의 세척 조 (washing tank)를 순차적으로 거치도록 함으로써 면장갑의 내피에 존재하는 응고액을 세척한다. 코팅이 완료된 면장갑이 최초로 담기는 세척 조에 포함된 세척수의 농도가 가장 높고 이어지는 세척 조에 포함된 세척수의 농도를 서서히 감소시키는 방식이 바람직하다. 특히 각각의 세척 조에 에어버블(air bubble)이나 스프레이 노즐(spray nozzle)을 설치함으로써 세척 효율을 증대시킬 수 있다. 에어버블은 세척 조에 세척수가 채워져 있는 경우에 사용하며, 스프레이 노즐은 세척 조에 세척수가 채워있지 않는 경우에 사용하는 것이 효과적일 것이다.

세척시간은 세척수의 농도 및 세척수의 온도에 따라 결정될 것이다. 세척수의 온도가 35℃ 이하일 때에는 세척시간이 30분 이상 걸리고, 세척수의 온도가 60℃ 이상일 때에는 세척시간은 단축되지만 세척 중 코팅 면이 갈라지는 현상과 과도한 에너지가 소요된다는 단점이 있으므로, 세척시간을 30분 정도로 맞추기 위해서는 세척수의 온도는 35℃~45℃가 적당하다는 것이 실험 결과를 확인하고 내린 결론이다. 상기의 설명에서는 세척시간을 30분으로 한정하였지만, 세척시간은 늘어나면 늘어날 수록 세척효과는 더 좋아질 것이다.

건조단계(160)에서는 응고액을 제거하기 위해 사용한 세척수를 제거하며, 금형에 열을 가하는 방식 및 금형으로 열풍을 가하는 방식 중 하나의 방식을 이용하거나, 두 방식을 혼합하여 코팅 장갑에 포함된 세척액을 제거하도록 한다.

코팅 단계(140)를 수행함으로써 면장갑의 외피에 코팅이 형성되기는 했지만, 코팅이 완벽하게 형성되기 위해서는 코팅에서 가교 결합이 형성되어야 하는데, 가교 결합의 가속을 위해 열을 공급하는 것이 바람직하며, 이러한 가교 결합의 형성 및 세척액의 제거를 위해서 건조단계(160)를 수행하는 건조실의 온도는 120℃~140℃가 적당하며, 금형에 가하는 열이나 공급하는 열풍의 온도를 100℃ 정도로 하면서 약 40분 정도 건조하는 것이 바람직하다.

건조조건 즉 온도 및 건조시간은 면장갑을 구성하는 원사의 종류에 따라 변경하는 것이 효율적일 것이다.

가교 반응(bridging reaction)은 지방족 다기능 공중합체의 분자가 서로 다리를 놓는 것처럼 결합하는 것이고, 가교 결합은 사슬(chain) 모양으로 결합해 있는 어떤 원자와 원자 사이에 다리를 걸치듯이 형성되는 결합을 의미한다.

가교 반응 즉 Aliphatic Multifunctional copolymer(지방족 다기능 공중합체)를 사용하여 엔비알 라텍스 카르복시기에 지방족 다기능 공중합체 작용기를 도입하여 분자 간 가교 결합을 시켜 코팅에 강한 인장 강도와 탄성을 부여하도록 하는데, 이를 위해 본 발명에서는 가교 반응을 일으킬 수 있도록 엔비알 100kg과 지방족 다기능 공중합체 2,5kg을 포함하는 코팅액을 사용하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 가황제를 사용하지 않고 경화를 일으키도록 함으로써, 사용 후의 코팅 장갑이 폐기물로 처리될 수 있도록 하였다. 사용 후 면장갑 및 지방족 다기능 공중합체 코팅 공정 중에 발생하는 지방족 다기능 공중합체 잔액에 대해서도 폐기물 처리가 가능하다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

110: 내피 투입 단계
120: 응고액 침전 단계
130: 응고액 함수율 조절단계
140: 코팅 단계
150: 세척 단계
160: 건조단계

Claims (9)

1. 코팅이 되기 전의 면장갑의 내피를 손 형태의 금형에 끼우는 내피 투입 단계;
   면장갑의 내피가 끼워진 금형을 메탄올+질산칼슘 및 메탄올+염화칼슘 중 하나를 포함하는 응고액에 침전시키는 응고액 침전 단계;
   상기 응고액 침전 단계를 거친 면장갑에 포함되는 응고액 함수율을 조절하는 응고액 함수율 조절단계;
   함수율이 조절된 면장갑을 끼운 금형을 코팅액에 침전시켜 면장갑의 외피에 코팅을 형성하는 코팅 단계;
   코팅이 형성된 면장갑에 포함되어 있는 응고액을 세척하는 세척 단계; 및
   상기 세척 단계에서 상기 응고액을 제거할 때 사용한 세척수를 제거하고, 상기 코팅 내에서 가교 결합을 진행할 수 있도록 하는 건조 단계; 를
   수행하는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
2. 제1항에서,
   상기 응고액에 금형을 침전하는 시간, 상기 응고액의 농도 및 상기 응고액의 온도는 상기 면장갑을 직조하는데 사용된 원사의 종류와 두께, 편직기의 게이지 수에 따른 면장갑의 밀도와 조직 및 원사의 수분 함량 특성에 따라 결정되는 것을 특징으로하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
3. 제2항에서, 금형을 침전하는 시간은,
   수분을 잘 함유하는 원사로 직조한 면장갑은 5초 내외로 하고, 수분을 함유하지 않는 원사로 직조한 면장갑은 응고액에 계면활성제를 혼합하고 15초 내외로 하는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
4. 제1항에서,
   상기 응고액에서 상기 질산칼슘이나 상기 염화칼슘은 메탄올 100kg당 2~8kg을 사용하는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
5. 제1항에서, 상기 응고액 함수율 조절단계에서,
   일반원사로 제조된 면장갑의 응고액 함수율은 면장갑의 무게를 기준으로 할 때 100~200%이며,
   PE사, glass사 및 스틸사와 일반원사를 혼합한 복합사로 제조된 면장갑의 응고액 함수율은 50~150%가 되는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
6. 제5항에서, 상기 응고액 함수율 조절단계에서는,
   면장갑의 손가락 끝 부분으로 응고액을 자유 낙하시키는 방식;
   상기 금형에 열을 가하는 방식; 및
   열풍을 이용하는 방식; 중
   적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
7. 제1항에서, 상기 코팅 단계에서는,
   엔비알 100kg, 5% KOH 수용액 2.5kg 및 지방족 다기능 공중합체 2,5kg을 교반기에서 순서대로 투입하여 혼합하고, 이어서 45%로 희석시킨 유화된 파라핀 왁스 0.375kg, 15%로 희석시킨 라우릭산 0.375kg, 적절한 양의 안료 및 3.5%로 희석시킨 증점제 5kg을 추가로 투입하여 코팅액을 만드는 코팅액 준비단계;
   상기 코팅액 준비단계를 거친 금형에 끼워진 면장갑을 준비된 코팅액에 담근 후 일정한 시간이 경과 한 후 다시 빼내는 코팅액 침전단계; 및
   상기 코팅액 침전단계를 거친 코팅된 면장갑의 외면에 남은 코팅액을 제거시킨 후 면장갑에 도포된 코팅액이 응고되도록 하는 코팅액 응고단계; 를
   수행하는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
8. 제1항에서, 상기 세척단계에서는,
   상기 코팅 단계를 거친 면장갑을 세척수의 농도를 서로 다르게 한 복수의 세척조를 순차적으로 거치도록 하며,
   상기 복수의 세척조 각각에는 에어버블 및 스프레이 노즐 중 적어도 하나가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
9. 제8항에서, 상기 세척단계에서는,
   35℃~45℃의 온도의 세척수에서 적어도 30분 정도 세척하는 것을 특징으로 하는 비 가황 코팅 장갑의 제조방법.
   

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