KR101978328B1 - 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법 - Google Patents

감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법은, 전체 원료 용액 중량 대비, 폴리옥시 알킬렌 디올(Polyoxy alkylene diol) 30 내지 60중량%, 폴리옥시 알킬렌 트리올(Polyoxy alkylene triol) 30 내지 60중량%, 가교제 0.1 내지 10중량%, 균질화 촉매 0.1 내지 5중량%, 겔(Gel)화 촉매 0.1 내지 5중량%, 물 1 내지 10중량%, 실리콘계 계면활성제 0.1 내지 5중량%, 감온 변색 안료 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 원료 용액을 제조하는, 원료 용액 제조 단계; 전체 중간 용액 중량 대비, 상기 원료 용액 30 내지 70중량%, 이소시아네이트 30 내지 70중량%를 혼합하여 중간 용액을 제조하는, 중간 용액 제조 단계; 상기 중간 용액을 발포 시킨 후 금형에 주입하여 24 내지 72시간 숙성 시키는, 숙성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ACUPUNCTURE-TYPE FOAM INCLUDING THERMAL DECOMPOSITION FUNCTION}
본 발명은 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 감온 변색 안료를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트의 폴리우레탄 폼 제작 과정으로 온도 변화에 의한 변색을 통한 시각적 흥미 유발 및 심미적 효과를 기대할 수 있는, 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 메모리 폼을 제작하고 있는데, 이러한 메모리 폼은 침대 매트리스, 베개, 쿠션, 매트, 신발 안창 등에 다양하게 활용되고 있다.
특히 메모리 폼이 이용된 침대 매트리스를 제조하는 기술과 관련하여, 한국 등록 실용신안 제 20-0358587호(고안의 명칭 : 마블과 메모리폼을 심재로 한 침대용 메트리스)는 메모리폼을 심재로 한 메트리스에 관한 것이다.
상기 고안은, 저탄성 폴리우레탄 메모리폼으로 이루어진 제1심재와; 폐기된 스펀지를 분쇄하여 접착제를 혼합한 후 압착시켜 제조된 마블로 이루어지고 상기 제1심재의 형태와 동일한 형태로 상기 제1심재의 하면에 접착 결합되는 제2심재와; 상기 제1심재와 제2심재 전체를 감싸도록 씌워지는 섬유직의 심재피를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마블과 메모리폼을 심재로 한 침대용 메트리스를 제시하고 있다.
또한, 메모리 폼이 이용된 베개를 제조하는 기술과 관련하여, 한국 공개 실용신안 제 20-2008-0005793호(고안의 명칭 : 메모리 폼 숯 베개)는 인체구조에 적합한 형상의 메모리 폼 베개에 숯을 접목함으로써, 메모리 폼 베개에 의해 의한 안락함과 숯의 기능에 의한 악취제거 및 땀의 제거 효과를 얻기 위해, 메모리 폼의 하단에 숯 팩을 붙이고 그 하단에 밑받침을 붙이는 구조를 특징으로 하는 다용도의 베개에 관한 것이다.
상기 고안은, 머리 및 목 부분을 받쳐주기에 적합한 형상으로 곡면 가공된 메모리 폼의 머리 뒷부분이 닿는 부분에 공기구멍을 만들고, 밑면의 일부를 횡 방향으로 절개하여 제거한 후에 그 자리에 숯 팩을 붙이고, 메모리 폼의 밑면과 숯 팩을 덮어 메모리 폼의 형태 유지를 위한 밑받침을 붙인 후, 이를 다시 베개 형상에 적합하게 재단하여 가공된 천으로 베개 내피를 제작하여 감싸줌으로써 메모리 폼의 형상을 초기에 가공된 형태로 유지시키며, 베개 외피에 덮개를 부착하는 구조를 특징으로 하는 메모리 폼을 통해 제작 한 베개를 제시하고 있다.
상기 두 고안은 공통적으로 점탄성을 가지고 사용자에게 안락한 사용감을 제공한다는 특성을 가지나 시인성을 부여하고 생동감을 부여하기 위해 감온 변색 안료를 함유한 침구형 폼을 제조하는 기술을 개발할 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 폴리올과 이소시아네이트의 반응으로 생성되는 기존의 폴리우레탄 폼 제작 과정에 감온 변색 안료를 추가하여 감온 변색이 되는 침구형 폼을 제작하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 기존 감온 변색 안료에 비해 온도에 더 민감하게 반응하여 변색이 가능한 감온 변색 안료를 첨가하여 침구형 폼을 제조하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 항균성을 부여할 수 있는 카다놀을 포함하는 기능성 폴리올을 제조하여 이로부터 침구형 폼을 제조하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법은, 전체 원료 용액 중량 대비, 폴리옥시 알킬렌 디올(Polyoxy alkylene diol) 30 내지 60중량%, 폴리옥시 알킬렌 트리올(Polyoxy alkylene triol) 30 내지 60중량%, 가교제 0.1 내지 10중량%, 균질화 촉매 0.1 내지 5중량%, 겔(Gel)화 촉매 0.1 내지 5중량%, 물 1 내지 10중량%, 실리콘계 계면활성제 0.1 내지 5중량%, 감온 변색 안료 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 원료 용액을 제조하는, 원료 용액 제조 단계; 전체 중간 용액 중량 대비, 상기 원료 용액 30 내지 70중량%, 이소시아네이트 30 내지 70중량%를 혼합하여 중간 용액을 제조하는, 중간 용액 제조 단계; 상기 중간 용액을 발포 시킨 후 금형에 주입하여 24 내지 72시간 숙성 시키는, 숙성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감온 변색 안료는, PCDA(Pentacosadynoic acid)를 유효 성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 감온 변색 안료는, 전체 출발 용액 중량 대비, PCDA 20 내지 45중량%, DMPC(1,2- Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphorulcholine) 1 내지 15중량%, 클로로포름(Chloroform) 50 내지 70중량%를 포함한 혼합 물질을 함유한 출발 용액을 제조하는, 출발 용액 제조 단계; 상기 출발 용액에 질소 가스를 주입하여 제 1 건조물을 생성하는, 제 1 건조물 생성 단계; 상기 제 1 건조물을 60 내지 90℃에서 5 내지 30분 동안 건조시켜 제 2 건조물을 생성한 후 10 내지 40분 동안 초음파 처리하는, 제 2 건조물 처리 단계; 초음파 처리된 상기 제 2 건조물에 자외선을 조사하여 감온 변색 안료를 완성하는, 감온 변색 안료 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 원료 용액은, 전체 원료 용액 중량 대비, 폴리옥시 알킬렌 디올 25 내지 45중량%, 폴리옥시 알킬렌 트리올 25 내지 45중량%, 기능성 폴리올 10 내지 25중량%, 가교제 0.1 내지 10중량%, 균질화 촉매 0.1 내지 5중량%, 겔(Gel)화 촉매 0.1 내지 5중량%, 물 1 내지 10중량%, 실리콘계 계면활성제 0.1 내지 5중량%, 감온 변색 안료 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법은,
1) 침구형 폼의 물리적 탄력 변화를 시각적으로 확인할 수 있으므로 사용자로 하여금 침구형 폼의 생동감 부여할 수 있고,
2) 침구형 폼을 사용하는 사용자의 체온에도 민감하게 반응하여 변색이 가능함으로써, 침구형 폼의 시인성을 극대화시킬 수 있으며,
3) 항균성을 가지는 기능성 폴리올을 통해 침구형 폼의 세균 번식을 억제시켜 쾌적한 사용감을 제공할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 침구형 폼을 제조하는 기본 프로세스를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 감온 변색 안료를 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 기능성 폴리올을 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 침구형 폼을 제조하는 기본 프로세스를 나타낸 순서도이다.
본 발명의 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조 방법은 온도 변화를 감지함에 따라 색이 변하는 침구형 폼을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이때 침구형 폼이라 함은 기존의 폴리우레탄 폼 제작 과정에서 감온 변색 안료를 첨가하여 감온 변색 효과를 가지는 폼을 의미한다.
이러한 본 발명의 침구형 폼은 베개, 침대 매트리스와 같은 침구류에 사용되며, 침구형 폼의 탄력성에 대한 시인성을 부여할 뿐 아니라 사용자가 본 발명의 침구형 폼에 생동감을 느끼도록 한다.
도 1을 참조하면, 이러한 본 발명의 침구형 폼의 제조 방법은 기본적으로 원료 용액 제조 단계(S100), 중간 용액 제조 단계(S200), 중간 용액 숙성 단계(S300)로 이루어진다.
먼저, 원료 용액 제조 단계(S100)는 전체 원료 용액 중량 대비, 폴리옥시 알킬렌 디올(Polyoxy alkylene diol) 30 내지 60중량%, 폴리옥시 알킬렌 트리올(Polyoxy alkylene triol) 30 내지 60중량%, 가교제 0.1 내지 10중량%, 균질화 촉매 0.1 내지 5중량%, 겔(Gel)화 촉매 0.1 내지 5중량%, 물 1 내지 10중량%, 실리콘계 계면활성제 0.1 내지 5중량%, 감온 변색 안료 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 원료 용액을 제조하는 과정이다.
이때 폴리올(본 발명의 설명에서는 폴리옥시 알킬렌 디올, 폴리옥시 알킬렌 트리올을 모두 총칭하여 폴리올이라고 기술하도록 한다.)은 본 발명의 침구형 폼 제조의 기본 구조가 되는 폴리우레탄을 구성하는 주 원료이며 가교 밀도를 증대시키는 동시에 물리적 유동성을 증진시켜 폼의 품질을 향상시켜주는 역할을 수행한다. 구체적으로, 폴리옥시 알킬렌 디올은 2개, 폴리옥시 알킬렌 트리올은 3개의 하이드록시기(-OH)를 가지며, 폴리옥시 알킬렌 디올은 폴리옥시 에틸렌 디올 및 폴리옥시 프로필렌 디올이 사용될 수 있고, 폴리옥시 알킬렌 트리올은 폴리옥시 에틸렌 트리올 및 폴리옥시 프로필렌 트리올이 사용될 수 있다.
더하여, 균질화 촉매는 반응의 속도를 촉진하며 폼 발포의 균형을 잡아주는 역할을 한다. 균질화 촉매는 DMEA(Dimethylethanolamine)가 포함될 수 있으며 원료 용액을 균질화 할 수 있다면 다른 종류의 촉매가 사용되어도 상관없다.
가교제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 1,4-부탄디올(1,4-butanediol)이 사용될 수 있으며, 원료 용액을 이루는 분자들 사이의 브릿지(Bridge)역할을 하여 원료 용액의 분자 구조적 안정화를 향상시키는 효과가 있다.
실리콘계 계면활성제는 용액의 안정성을 향상시켜주며 상술한 원료 용액을 이루는 물질들의 혼합을 용이하게 한다.
겔(Gel)화 촉매는 트리에틸렌디아민(triethylene diamine) 및 디프로필렌글리콜(dipropyleneglycol)이 사용될 수 있으며 폴리우레탄 반응을 촉진하여 원료 용액의 겔(Gel)화를 진행시켜 폼이 형상을 갖출 수 있도록 기여하는 역할을 한다.
더하여, 감온 변색 안료는 본 발명의 침구형 폼을 사용 시 온도의 변화를 감지함에 따라 침구형 폼의 색이 변할 수 있는 특성을 갖는다.
다음, 중간 용액 제조 단계(S200)는 전체 중간 용액 중량 대비, 원료 용액 30 내지 70중량%, 이소시아네이트 30 내지 70중량%를 혼합하여 중간 용액을 제조하는 과정이다.
이소시아네이트는 원료 용액의 폴리올과 반응하여 폴리우레탄을 생성하는 반응물로서, 예를 들어 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 이소포론디이소시안산 등이 될 수 있다. 이 과정을 원료 용액의 겔화 촉매나 가교제가 도움을 줄 수 있는데, 앞에서 상술한 바에 따르면 가교제는 이소시아네이트와 폴리올이 반응하여 폴리우레탄을 생성하면 그 생성 분자들 사이에서 브릿지(Bridge)역할을 함으로써 중간 용액의 고분자화를 촉진시키고 용액의 분자 구조적 안정화를 향상시킨다.
마지막으로, 숙성 단계(S300)는 중간 용액을 발포 시킨 후 금형에 주입하여 24 내지 72시간 숙성 시키는 과정이다.
중간 용액을 발포하는 과정은 중간 용액으로부터 형성된 침구형 폼이 부드러운 촉감을 갖도록 하고 침구형 폼의 탄력성을 향상시키는 과정이다. 또한, 숙성된 중간 용액을 금형에 주입하는 과정은 중간 용액을 틀에 넣어 특정 형상으로 고정 되도록 하는 과정이다.
이러한 과정을 통해 제조된 본 발명의 침구형 폼은 상술한 바와 같이 여러 가지 용도로 사용 될 수 있으며, 본 발명의 침구형 폼이 베개로 쓰인다면 사용자의 목 디스크를 예방 할 수 있는 인체 공학적으로 효과적인 형상으로 제작 될 수 있을 것이고, 침대 매트릭스로 쓰인다면 직육면체의 형상으로 제작 될 수 있다. 이러한 본 발명의 침구형 폼은 신체와 직접 접촉되어 체온에 의해 변색됨에 따라 침구형 폼의 사용 여부를 육안으로 쉽게 파악할 수 있다.
본 발명의 침구형 폼은 감온 변색 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 기능을 수행하기 위해 사용되는 감온 변색 안료는 기존의 열변색 안료, 시광안료, 시온안료를 이용할 수 있으나, 온도 변화 혹은 열에 민감하게 반응하여 변색이 가능한 감온 변색 안료를 통해 시인성을 제공할 수 있다. 이러한 감온 변색 안료를 제조하는 과정을 도 2와 함께 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 감온 변색 안료를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 감온 변색 안료는 PCDA를 유효 성분으로 하는 것으로서, PCDA는 온도에 따라 색이 변색된다는 특징을 가지는데, 구체적으로 온도가 30 내지 70℃에서 변색되어 사용자의 체온에 의해 변색될 수 있다는 특징을 가진다.
이러한 감온 변색 안료를 제조하는 단계는 구체적으로 출발 용액 제조 단계(S400), 제 1 건조물 생성 단계(S410), 제 2 건조물 처리 단계(S420), 감온 변색 안료 완성 단계(S430)를 포함할 수 있다.
먼저, 출발 용액 제조 단계(S400)는 전체 출발 용액 중량 대비, PCDA 20 내지 45중량%, DMPC(1,2- Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphorulcholine) 1 내지 15중량%, 클로로포름(Chloroform) 50 내지 70중량%를 포함한 혼합 물질을 함유한 출발 용액을 제조하는 과정으로서, 온도에 의해 변색되는 특징을 가지는 PCDA(Pentacosadynoic acid)를 유효 성분으로 하는 출발 용액을 제조하여 열 변색(즉, 감온 변색)을 특징으로 하는 감온 변색 안료를 제조하기 위한 준비 과정이라고 할 수 있다.
여기서, DMPC는 인지질로서, PCDA가 리포솜(liposome)의 형태를 가지도록 하여 온도에 의해 변색되는 PCDA가 외부 환경에 쉽게 유출되지 않도록 하는 기능을 제공한다. 나아가, 클로로포름은 상술한 PCDA와 DMPC의 용매로서의 역할을 수행한다.
다음으로, 제 1 건조물 생성 단계(S410)는 출발 용액에 질소 가스를 주입하여 제 1 건조물을 생성하는 과정으로서, 질소 가스를 통해 출발 용액 내의 용매(즉, 클로로포름)를 제거하여 PCDA와 DMPC를 유효 성분으로 하는 제 1 건조물을 생성하는 단계이다.
이후, 제 2 건조물 처리 단계(S420)는 제 1 건조물을 60 내지 90℃에서 5 내지 30분 동안 건조시켜 제 2 건조물을 생성한 후 10 내지 40분 동안 초음파 처리하는 과정으로서, 건조 과정을 통해 제 1 건조물 내에 함유된 기타 수분 및 용매를 추가적으로 제거하여 제 1 건조물보다 수분 및 용매 함유량이 적은 제 2 건조물을 생성하고, 초음파 처리를 통해 제 2 건조물이 고르게 분산되도록 하는 단계이다.
마지막으로, 감온 변색 안료 완성 단계(S430)는 초음파 처리된 제 2 건조물에 자외선을 조사하여 감온 변색 안료를 완성하는 과정으로서, 자외선 조사를 통해 제 2 건조물을 경화 및 건조시켜 제 2 건조물로부터 감온 변색 안료를 완성하여 수득하는 과정이다.
이러한 과정을 통해 제조된 감온 변색 안료는 기존에 존재하는 감온 변색 안료에 비해 온도에 민감하게 반응하여 색을 변화할 수 있으며, 이를 통해 온도 변화에 민감한 침구형 폼을 제조할 수 있다.
상술한 바에 따르면 본 발명의 침구형 폼을 제조하는데 있어서 폴리올과 이소시아네이트의 화학 반응을 통해 생성된 폴리우레탄으로부터 본 발명의 침구형 폼을 제조할 수 있는데, 이때 생성된 폴리우레탄의 반응물인 폴리올에 항균성을 부여함으로써 쾌적한 침구형 폼을 제조할 수 있게 된다. 이에 대한 구체적인 설명을 도 3과 함께 하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 기능성 폴리올을 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 침구형 폼은 주 원료인 폴리우레탄에 감온 변색 안료를 더 첨가하여 제조된다고 상술하였는데, 이러한 본 발명의 침구형 폼은 주로 침대 및 베개와 같은 침구류에 많이 쓰이기 때문에 사용자의 땀과 노폐물로 인해 오염되기 쉬우며 세균이 번식될 가능성이 높다.
이러한 본 발명의 침구형 폼의 세균 번식을 억제하고 위생성을 향상시키기 위해 상술한 원료 용액 제조 시 항균 기능을 수행하는 기능성 폴리올을 첨가할 수 있다.
즉 구체적으로 설명하면, 상술한 원료 용액은 전체 원료 용액 중량 대비, 폴리옥시 알킬렌 디올 25 내지 45중량%, 폴리옥시 알킬렌 트리올 25 내지 45중량%, 기능성 폴리올 10 내지 25중량%, 가교제 0.1 내지 10중량%, 균질화 촉매 0.1 내지 5중량%, 겔(Gel)화 촉매 0.1 내지 5중량%, 물 1 내지 10중량%, 실리콘계 계면활성제 0.1 내지 5중량%, 감온 변색 안료 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 제조될 수 있다.
이렇게 항균 기능을 제공하는 기능성 폴리올이 원료 용액에 더 첨가됨으로써 세균의 번식을 방지하며 위생성이 향상된 침구형 폼을 제조할 수 있다.
이렇게 항균 기능을 제공하는 기능성 폴리올을 제조하는 과정은 제 1 혼합액 제조 단계(S500), 제 2 혼합액 제조 단계(S510), 세척 단계(S520), 기능성 폴리올 완성 단계(S530)를 포함할 수 있다.
먼저, 제 1 혼합액 제조 단계(S500)는 전체 제 1 혼합액 중량 대비, 디에탄올아민(Diethanol amine, DEA) 1 내지 20중량%, 탄산포타슘(K2CO3) 10 내지 30중량%, 테트라부틸암모늄 브로마이드(Tetrabutylammonium bromide, TBAB) 1 내지 10중량%, 기능성 촉매 1 내지 10중량%, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF) 50 내지 80중량%를 혼합 교반하여 제 1 혼합액을 제조하는 과정이다.
이때 디에탄올아민은 후술할 단계를 통해 생성될 기능성 폴리올에 알코올기(-OH)기를 부여하는 역할을 수행하며, 탄산포타슘은 기능성 폴리올 제조 시 반응 촉매로서의 역할을 수행한다. 또한, TBAB는 상전이 촉매로서의 역할을 수행하여 반응의 원활한 진행이 이루어지도록 한다.
다음으로, 제 2 혼합액 제조 단계(S510)는 제 1 혼합액에 항균 보조제를 적가한 후 20 내지 30시간 동안 반응시킨 후 여과하여 제 2 혼합액을 제조하는 과정으로서, 이때 제 1 혼합액에 항균 보조제를 적가하는 비율은 전체 제 2 혼합액 중량 대비, 제 1 혼합액 90 내지 99중량% 및 항균 보조제 1 내지 10중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이때 항균 보조제는 기능성 폴리올에 항균 기능을 부여하는 역할을 수행하는 것으로서, 카다놀을 유효 성분으로 함유하여 항균성을 제공할 수 있는데 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
이후, 세척 단계(S520)는 제 2 혼합액을 에틸아세테이트 및 물로 1 내지 10회 세척하는 과정이다.
이때 에틸아세테이트와 물은 반응 용매로서, 제 2 혼합 용액 제조 시 잔여하는 염과 촉매를 세척하여 제거하는 기능을 수행한다. 구체적으로 에틸아세테이트는 친유성의 잔여 물질을 제거할 수 있고, 물은 친수성의 잔여 물질을 제거하는 기능을 제공할 수 있으며, 분액깔때기에 제 2 혼합액과 에틸아세테이트 및 물을 투입하여 세척을 수행할 수 있다.
이러한 에틸아세테이트와 물의 세척 과정을 통해 제 2 혼합액 내의 미반응 물질을 충분히 제거하여 순도 높은 기능성 폴리올을 제조할 수 있게 되는데, 10회를 초과하여 세척할 시 반응에 의해 생성된 물질까지 제거될 가능성이 있으므로 1 내지 10회의 횟수로 제 2 혼합액을 세척하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 기능성 폴리올 완성 단계(S530)는 세척된 제 2 혼합액의 수분을 제거하여 기능성 폴리올을 완성하는 과정으로서, 황산마그네슘(MgSO4)를 이용하여 세척된 제 2 혼합액에 잔여하는 수분(이는 상술한 세척 단계(S520)에서 사용된 물로부터 기인된 수분이라고 할 수 있다.)을 제거함으로써 액상의 기능성 폴리올을 얻는 단계이다.
이때 상술한 기능성 촉매는 상술한 단계들에 의해 생성되는 기능성 폴리올의 생성 속도를 촉진시키는 역할을 수행함과 동시에 기능성 폴리올의 균질성을 향상시키는 기능을 제공한다.
특히 이러한 기능성 촉매(즉, 본 발명의 설명에서 기능성 촉매는 항균 기능을 제공하는 기능성 폴리올이 균질하게 생성되도록 하는 기능을 수행하는 촉매라고 할 수 있다.)는 두 가지 금속을 결합하여 제조함으로써 기능성 폴리올의 생성 시간을 단축시킬 뿐 아니라 기능성 폴리올 제조를 위해 유해한 용매를 사용하지 않아도 되어 친환경적이라는 특성을 가진다. 또한, 폴리올 제조 시 보편적으로 사용되는 염기성 촉매에 비해 고분자량의 폴리올을 용이하게 생산할 수 있다는 특성을 가진다.
이와 같은 특성을 지니는 기능성 촉매를 제조하는 과정은 1차 용액 제조 단계, 2차 용액 제조 단계, 기능성 촉매 완성 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 1차 용액 제조 단계는 전체 1차 용액 중량 대비, 염화아연(ZnCl2) 30 내지 50중량%, 부탄올(Butanol) 수용액 50 내지 70중량%를 질소 분위기 하에서 40 내지 60℃의 온도 조건으로 혼합하여 1차 용액을 제조하는 과정이다.
이때 염화아연은 후술할 단계를 통해 제조될 기능성 촉매의 주재료가 되는 물질이며, 부탄올은 용매로서의 역할을 함과 동시에 전자를 제공하는 배위자로서의 역할을 수행한다.
다음으로, 2차 용액 제조 단계는 1차 용액에 포타슘헥사시아노코발레이트(K3Co(CN)6)를 적가한 후 10 내지 50분 동안 교반하여 2차 용액을 제조하는 과정이다.
이때 포타슘헥사시아노코발레이트는 염화아연과 함께 기능성 촉매의 주재료가 되는 물질로서, 1차 용액에 포함된 부탄올이 배위자로서의 역할을 수행함으로써 아연과 포타슘헥사시아노코발레이트의 코발트의 결합이 가능하게 된다. 이로써 기능성 촉매는 아연을 함유한 1차 용액과 코발트를 함유한 포타슘헥사시아노코발레이트의 반응을 통해 아연 및 코발트의 결합이 형성됨으로써 제조될 수 있는 것이다.
이때 적가 속도는 1 내지 3mL/분으로 하고 교반 시간을 10 내지 50분으로 하여 1차 용액과 포타슘헥사시아노코발레이트 간의 반응이 충분히 일어나도록 하며, 이를 통해 아연 및 코발트가 결합된 2차 용액을 제조할 수 있다.
마지막으로, 기능성 촉매 완성 단계는 2차 용액을 여과한 후 건조하여 기능성 촉매를 완성하는 과정으로서, 여과 시 공기 또는 질소 분위기에서 진행하고 50 내지 100℃의 조건으로 건조시켜 기능성 촉매를 완성하는 단계이다.
이때 건조 온도가 50℃ 미만 또는 100℃를 초과하면 기능성 촉매의 효율이 좋지 않을 수 있으므로, 50 내지 100℃의 조건에서 여과된 2차 용액을 건조시키는 것이 바람직하다.
이와 같은 단계를 통해 제조된 기능성 촉매는 상술한 기능성 폴리올의 생산 시간을 단축시킴으로써 같은 시간 내에 보다 많은 기능성 폴리올을 생산할 수 있으며, 나아가 대량 생산된 기능성 폴리올을 통해 같은 시간 내에 본 발명의 침구형 폼을 다량으로 생산할 수 있다.
상술한 기능성 폴리올에 대해 이어서 설명하면, 제 2 혼합액 제조 단계(S510)에서 첨가되는 항균 보조제는 기능성 폴리올을 제조하기 위해 첨가하는 물질이라고 하였는데, 이는 기능성 폴리올이 항균성을 가지도록 항균 기능을 부여하는 역할을 제공한다.
이러한 항균 보조제를 제조하는 과정은 제 1 용액 제조 단계, 제 2 용액 제조 단계, 제 3 용액 제조 단계, 항균 보조제 완성 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 제 1 용액 제조 단계는 전체 제 1 용액 중량 대비, 탄산포타슘(K2CO3) 5 내지 20중량%, 디브로모부탄(Dibromo butane) 10 내지 30중량%, 아세톤 60 내지 80중량%를 혼합 교반하여 제 1 용액을 제조하는 과정이다.
이때 탄산포타슘은 상술한 제 1 혼합액 제조 단계(S500)에서와 마찬가지로 반응 촉매로서의 역할을 하며, 디브로모부탄은 브롬 치환체로서 후술할 카다놀의 페놀기를 브롬기로 치환하는 역할을 수행하게 된다. 또한, 아세톤은 이러한 탄산포타슘과 디브로모부탄의 용매로서의 역할을 제공한다.
다음으로, 제 2 용액 제조 단계는 전체 제 2 용액 중량 대비, 카다놀 10 내지 40중량%와 아세톤 60 내지 90중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 과정이다.
이때 카다놀은 재생 가능하고 지속 가능한 바이오매스의 한 종류로서, 친환경적인 소재로 기능성 폴리올에 항균 기능을 부여하는 항균 보조제의 주원료이다. 이러한 카다놀은 캐슈넛(cashew nut)으로부터 증류 방법에 의해 생산되는 비식용 자원으로 1,2세대 바이오매스의 단점을 보완한다는 특성을 가진다.
또한 카다놀은 포화 정도가 다른 알킬 사슬을 가지고 있는 페놀 유도체로서, 다양한 이중 결합으로 인해 화학적 개질 및 가교 반응이 용이하다는 특징이 있다. 나아가, 카다놀은 항균성을 부여할 수 있어 상술한 단계와 후술할 단계를 통해 제조될 항균 보조제가 항균 기능을 수행하도록 한다.
이때 아세톤은 앞서 설명한 단계에서와 마찬가지로 카다놀을 용해하는 용매로서의 역할을 수행한다.
이후, 제 3 용액 제조 단계는 제 1 용액에 제 2 용액을 적가하여 20 내지 30시간 동안 교반한 후 여과함으로써 제 3 용액을 제조하는 과정이다.
구체적으로, 제 3 용액 제조 단계는 브롬기를 다량으로 함유한 제 1 용액에 카다놀을 함유한 제 2 용액을 적가하여 브롬기로 치환된 카다놀을 함유하는 제 3 용액을 제조하는 과정이다. 이때 제 1 용액에 제 2 용액을 적가한 후 여과함으로써 남은 염 및 제 1 용액에 함유된 탄산포타슘을 제거할 수 있으며, 이를 통해 제 3 용액에서 브롬기로 치환된 카다놀의 함유량을 높일 수 있다.
마지막으로, 항균 보조제 완성 단계는 제 3 용액을 메탄올로 1 내지 5회 세척하여 항균 보조제를 완성하는 과정이다.
이때 메탄올은 제 3 용액의 세척액으로 사용되는 물질로서, 이러한 세척 과정을 통해 제 3 용액에 잔존하는 미반응의 디브로모부탄을 제거하여 브롬기로 치환된 카다놀의 함유량을 더욱 높일 수 있으며, 이로써 브롬기로 치환된 카다놀을 함유한 항균 보조제를 완성할 수 있다.
이와 같이 제조된 항균 보조제는 항균성을 부여하는 카다놀을 유효 성분으로 하여, 기능성 폴리올 제조 시 이러한 항균 보조제를 첨가함으로써 기능성 폴리올 역시 항균성을 지닐 수 있게 된다. 따라서 상술한 바와 같이 원료 용액 제조 시 이러한 기능성 폴리올을 첨가한다면 본 발명의 침구형 폼의 세균 번식을 억제할 수 있고, 본 발명의 침구형 폼으로부터 제작된 침구류를 사용하는 사용자는 보다 위생적이고 쾌적한 환경에서 숙면을 취할 수 있게 된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
S100 : 원료 용액 제조 단계 S200 : 중간 용액 제조 단계
S300 : 숙성 단계 S400 : 출발 용액 제조 단계
S410 : 제 1 건조물 생성 단계 S420 : 제 2 건조물 처리 단계
S430 : 감온 변색 안료 완성 단계 S500 : 제 1 혼합액 제조 단계
S510 : 제 2 혼합액 제조 단계 S520 : 세척 단계
S530 : 기능성 폴리올 완성 단계 S600 : 1차 혼합 용액 제조 단계
S610 : 2차 혼합 용액 제조 단계

Claims (6)

  1. 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법으로서,
    전체 원료 용액 중량 대비,
    폴리옥시 알킬렌 디올(Polyoxy alkylene diol) 25 내지 45중량%, 폴리옥시 알킬렌 트리올(Polyoxy alkylene triol) 25 내지 45중량%, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)을 포함한 기능성 폴리올 10 내지 25중량%, 가교제 0.1 내지 10중량%, 균질화 촉매 0.1 내지 5중량%, 겔(Gel)화 촉매 0.1 내지 5중량%, 물 1 내지 10중량%, 실리콘계 계면활성제 0.1 내지 5중량%, PCDA(Pentacosadynoic acid)를 포함한 감온 변색 안료 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 원료 용액을 제조하는, 원료 용액 제조 단계;
    전체 중간 용액 중량 대비, 상기 원료 용액 30 내지 70중량%, 이소시아네이트 30 내지 70중량%를 혼합하여 중간 용액을 제조하는, 중간 용액 제조 단계;
    상기 중간 용액을 발포 시킨 후 금형에 주입하여 24 내지 72시간 숙성 시키는, 숙성 단계;를 포함하되,
    상기 기능성 폴리올은,
    전체 제 1 혼합액 중량 대비, 디에탄올아민(Diethanol amine, DEA) 1 내지 20중량%, 탄산포타슘(K2CO3) 10 내지 30중량%, 테트라부틸암모늄 브로마이드(Tetrabutylammonium bromide, TBAB) 1 내지 10중량%, 염화아연(ZnCl2)을 포함한 기능성 촉매 1 내지 10중량%, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF) 50 내지 80중량%를 혼합 교반하여 제 1 혼합액을 제조하는, 제 1 혼합액 제조 단계와,
    상기 제 1 혼합액에 항균 보조제를 적가한 후 20 내지 30시간 동안 반응시킨 후 여과하여 제 2 혼합액을 제조하는, 제 2 혼합액 제조 단계 및,
    상기 제 2 혼합액을 에틸아세테이트 및 물로 1 내지 10회 세척하는, 세척 단계와,
    세척된 상기 제 2 혼합액의 수분을 제거하여 기능성 폴리올을 완성하는, 기능성 폴리올 완성 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감온 변색 안료는,
    전체 출발 용액 중량 대비, PCDA 20 내지 45중량%, DMPC(1,2- Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphorulcholine) 1 내지 15중량%, 클로로포름(Chloroform) 50 내지 70중량%를 포함한 혼합 물질을 함유한 출발 용액을 제조하는, 출발 용액 제조 단계;
    상기 출발 용액에 질소 가스를 주입하여 제 1 건조물을 생성하는, 제 1 건조물 생성 단계;
    상기 제 1 건조물을 60 내지 90℃에서 5 내지 30분 동안 건조시켜 제 2 건조물을 생성한 후 10 내지 40분 동안 초음파 처리하는, 제 2 건조물 처리 단계;
    초음파 처리된 상기 제 2 건조물에 자외선을 조사하여 감온 변색 안료를 완성하는, 감온 변색 안료 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기능성 촉매는,
    전체 1차 용액 중량 대비, 염화아연(ZnCl2) 30 내지 50중량%, 부탄올(Butanol) 수용액 50 내지 70중량%를 질소 분위기 하에서 40 내지 60℃의 온도 조건으로 혼합하여 1차 용액을 제조하는, 1차 용액 제조 단계;
    상기 1차 용액에 포타슘헥사시아노코발레이트(K3Co(CN)6)를 적가한 후 10 내지 50분 동안 교반하여 2차 용액을 제조하는, 2차 용액 제조 단계;
    상기 2차 용액을 여과한 후 건조하여 기능성 촉매를 완성하는, 기능성 촉매 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 항균 보조제는,
    전체 제 1 용액 중량 대비, 탄산포타슘(K2CO3) 5 내지 20중량%, 디브로모부탄(Dibromo butane) 10 내지 30중량%, 아세톤 60 내지 80중량%를 혼합 교반하여 제 1 용액을 제조하는, 제 1 용액 제조 단계;
    전체 제 2 용액 중량 대비, 카다놀 10 내지 40중량%와 아세톤 60 내지 90중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는, 제 2 용액 제조 단계;
    상기 제 1 용액에 상기 제 2 용액을 적가하여 20 내지 30시간 동안 교반한 후 여과함으로써 제 3 용액을 제조하는, 제 3 용액 제조 단계;
    상기 제 3 용액을 메탄올로 1 내지 5회 세척하여 항균 보조제를 완성하는, 항균 보조제 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 감온 변색 기능을 포함한 침구형 폼의 제조방법.
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