KR102035319B1

KR102035319B1 - 퍼티 조성물 제조방법 및 이를 통해 제조된 퍼티재

Info

Publication number: KR102035319B1
Application number: KR1020190004635A
Authority: KR
Inventors: 김유진
Original assignee: 김유진
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2019-10-22

Abstract

본 발명은 생산량을 향상시키고 제조 원가를 절감하며 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 퍼티재 제조방법 및 이를 통해 제조된 퍼티재를 위하여, PPG(폴리프로필렌글리콜), 아민계가교제 및 가소제를 포함하는 원재를 준비하는 단계; 상기 원재에 충전재 및 증점제를 투입하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 착색제를 투입하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제2 혼합물에 요변성제를 투입하여 제3 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제3 혼합물을 800rpm 내지 1000rpm으로 고속 회전시켜 제1 믹싱하는 단계; 상기 제3 혼합물에 반응촉진제를 투입하여 제4 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제4 혼합물을 1200rpm 내지 1400rpm으로 고속 회전시켜 제2 믹싱하는 단계를 포함하는, 퍼티 조성물 제조방법을 제공한다.

Description

퍼티 조성물 제조방법 및 이를 통해 제조된 퍼티재{Method of manufacturing putty composition and putty composition manufactured thereby}

본 발명은 교량 교면 방수제 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 생산량을 향상시키고 제조 원가를 절감하며 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 퍼티재 제조방법 및 이를 통해 제조된 퍼티재에 관한 것이다.

일반적으로 퍼티(putty)용　수지는 가격이 비교적 저렴하고, 상온에서 단시간 내에 경화되는 작업성과, 주원료의 다양한 선택에 따라 각종의 물리적, 화학적 특성을 나타낼 수 있기 때문에 다양한 분야에 적용되고 있다. 예를 들어, 욕조, 정화조와 같은 건축자재, 탱크, 파이프 등과 같은 공업재료, 선박, 자동차 등의 수송기기, 전기절연재료, 겔 코트, 레진 콘크리트, 퍼티도료 등 각종용도로 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 퍼티 재료는 첫째, 녹이나 부식에 대한 방지성이 우수해야 하며, 둘째, 상온에서 빠른 경화성을 나타내야 하며, 셋째, 기존 재료와의 부착성이 우수하여야 하며, 넷째, 강도가 우수해야 하는 성능이 요구된다.

퍼티용 수지는 요변성을 부여 하여야 하므로 자체 점성이 높기 때문에 1회 생산량을 늘리기에는 한계가 있으며, 이러한 공정 상 한계로 인해 퍼티용　수지의 제조는 1회 생산(Batch 공정)의 생산량이　500kg~1000kg으로 한정될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 생산량을 향상시키고 제조 원가를 절감하며 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 퍼티재 제조방법 및 이를 통해 제조된 퍼티재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, PPG(폴리프로필렌글리콜), 아민계가교제 및 가소제를 포함하는 원재를 준비하는 단계; 상기 원재에 충전재 및 증점제를 투입하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 착색제를 투입하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제2 혼합물에 요변성제를 투입하여 제3 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제3 혼합물을 800rpm 내지 1000rpm으로 고속 회전시켜 제1 믹싱하는 단계; 상기 제3 혼합물에 반응촉진제를 투입하여 제4 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제4 혼합물을 1200rpm 내지 1400rpm으로 고속 회전시켜 제2 믹싱하는 단계를 포함하는, 퍼티 조성물 제조방법이 제공된다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 혼합물을 형성하는 단계 전에, 상기 원재를 30분간 800rpm으로 믹싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 제2 혼합물을 형성하는 단계 전에, 상기 제1 혼합물을 400rpm 내지 500rpm으로 믹싱하여 제1 혼합물의 온도를 60℃ 이상으로 올리는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 제3 혼합물을 형성하는 단계에서, 상기 요변성제는 1회에 1/5의 양을 5회에 걸쳐 나누어 투입하는 단계일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 제2 믹싱하는 단계는, 제3 혼합물을 70℃ 내지 80℃까지 도달하도록 믹싱하는 단계일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 믹싱하는 단계를 거친 제3 혼합물의 분산입도는 50μ이하일 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기의 제조방법으로 제조된 퍼티 조성물이 제공된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 생산량을 향상시키고 제조 원가를 절감하며 제조공정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 퍼티재 제조방법 및 이를 통해 제조된 퍼티재를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 퍼티 조성물의 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 퍼티 조성물의 제조방법과 종래의 제조방법을 비교한 비교표이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

한편, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 퍼티 조성물의 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 조성물의 제조를 위해 먼저 원재를 준비하는 단계(S10)를 거칠 수 있다. 원재는 PPG(폴리프로필렌글리콜, Polypropylene glycol), 아민계 가교제 및 가소제를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 원재는 PPG(폴리프로필렌글리콜) 15~20중량%, 가교제 5~10중량% 및 가소제 5~10중량%를 포함할 수 있다.

PPG(폴리프로필렌글리콜)은 예컨대 약 2000 내지 5000 분자량을 가질 수 있다.

아민계 가교제는 예컨대, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy) phenyl]propane와 같은 물질을 포함할 수 있다.

가소제는 유연성 및 탄성을 주어 물질을 성형하기 쉽도록 하는 등 제품으로서의 특성을 갖출 수 있도록 첨가되는 물질로, 예컨대 GL-100, GL-300(LG화학) 등 시중에 널리 알려진 제품을 사용할 수 있다.

그 후, 원재를 믹싱(mixing)하는 단계(S20)를 거칠 수 있다. 이하에서 퍼티 조성물의 제조 과정 중 생성되는 혼합물을 "믹싱"하는 과정들을 수 회 거치게 되는데, 이 과정에서 재료들의 "믹싱"을 위해 고속회전 혼합기를 사용할 수 있다. 이러한 고속회전 혼합기는 최대 2000rpm의 회전력을 가지며, 회전력은 가변 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 조성물의 제조 공정에서 이러한 고속회전 혼합기를 사용하는 이유는, 고속회전에 의해 혼합물 자체의 온도를 올리기에 용이하기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 조성물은 요변성(搖變性, thixotrophy)을 구비해야 하므로, 자체 점성이 높기 때문에 1회 생산량을 늘리는데 한계가 있으며, 점성에 의해 제조 공정 상 핸들링이 어렵다는 문제점이 존재하였다. 따라서, 고속회전 혼합기를 통해 제조 과정에서 혼합물의 온도를 일정 이상으로 상승시켜 혼합물의 점성을 낮추고, 추가 재료를 투입시켜 완재가 될 때까지 단계적으로 점성을 높여줌으로써, 제조 과정에서 재료의 핸들링을 용이하게 하며, 1회당 생산량을 획기적으로 증가시킬 수 있다.

비교예로서, 종래의 일반 혼합기의 경우 40rpm 내지 60rpm의 저속회전, 80rpm 내지 120rpm의 고속회전으로 작동하는 2단 정속 회전만이 가능했다. 이와 같이 120rpm 이하의 회전력은 재료간의 혼합에는 적합하나 그 회전력 자체로 물질의 온도를 올리기에는 적합하지 않다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 조성물의 제조방법에서는 재료 간 "믹싱" 과정에서 고속회전 믹싱장치를 사용함에 따라 제조 과정에서 재료의 핸들링을 용이하게 하며, 1회당 생산량을 획기적으로 증가시켰다.

원재를 믹싱(mixing)하는 단계(S20)에서, 일 실시예로 원재를 800rpm으로 믹싱할 수 있으며, 이 과정은 30분간 지속한다.

그 후 제1 혼합물을 형성하는 단계(S30)을 거칠 수 있다. 제1 혼합물은 약 30분간 믹싱한 원재에 충전재 및 증점재를 투입함으로써 형성할 수 있다.

일 실시예로, 퍼티 조성물은 상술한 원재 20~40중량%에, 충전재 30~40중량%, 증점재 1~5중량%을 포함할 수 있다.

충전재는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 조성물의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하기 위해 첨가되는 것으로, 예컨대 칼슘옥사이드, 산화마그네슘, 알루미늄실리케이트, 탄산칼슘, 옥염화, 탈크에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.　충전제의 함량이 30중량%미만이면 퍼티 조성물의 기계적 물성을 떨어뜨리고, 40중량%를 초과하면 주제조성물의 점도가 높아져 탈포효과가 떨어짐은 물론 작업성이 저하되고, 제조 과정 상 생산성 역시 저하된다.

그 후 제1 혼합물의 온도를 상승시키는 단계(S40)을 거칠 수 있다. 일 실시예로, 제1 혼합물을 약 400rpm 내지 500rpm으로 믹싱하여 재료들이 제1 혼합물 내에서 완전 분산되도록 하며, 이때 제1 혼합물의 온도는 약 60℃ 이상이 되도록 할 수 있다. 이를 위해 평균적으로 약 400rpm 내지 500rpm의 회전력으로 약 1시간 정도 믹싱 과정을 지속해야 한다. 이와 같이 제1 혼합물의 온도를 약 60℃ 이상으로 상승시킴으로써 제조 과정에서 제1 혼합물의 점섬을 낮출 수 있다.

그 후 제1 혼합물에 착색제를 투입하여 제2 혼합물을 형성하는 단계(S50)를 거칠 수 있다. 착색제를 투입하여 제2 혼합물 내의 재료들이 완전 분산이 되었는지 확인할 수 있다.

일 실시예로, 착색제는 5~10중량%을 포함할 수 있다. 착색제는 예컨대, 이산화티탄, 카본블랙, 산화철 등의 유·무기 안료에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 원재 20~40중량%에, 제품이 요구하는 색상을 나타내기 위해 착색제는 5~10중량% 첨가하는 것이 바람직하다.

그 후 요변성제를 투입하여 제3 혼합물을 형성하는 단계(S60)를 거칠 수 있다.

일 실시예로, 요변성제는 5~10중량%을 포함할 수 있다. 요변성제는 예컨대, 다당류, 젤라틴(gelatine) 등의 천연고분자(天然高分子), 셀룰로오스 에테르류(cellulose ether類), 폴리아크릴산 나트륨(sodium polyacrylate)이나 카르복시비닐 폴리머(carboxyvinyl polymer) 등의 합성고분자, 흄드 실리카(fumed silica)와 같은 널리 알려진 물질에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.

이때, 요변성제는 총량의 1/5씩 나누어 5회에 걸쳐 투입해야 한다. 요변성제는 퍼티 조성물에 요변성을 부여하는 물질로, 한꺼번에 투입하는 경우 제3 혼합물의 점성이 높아져 공정 상 핸들링이 용이하지 않다.

그 후 제3 혼합물을 약 800rpm 내지 1000rpm으로 고속 회전시켜 제1 믹싱하는 단계(S70)를 거칠 수 있다. 제1 믹싱 과정을 통해 제3 혼합물을 약 70℃ 내지 80℃까지 상승시킬 수 있다. 제3 혼합물이 약 70℃ 내지 80℃에 도달하면 1시간 이상 혼합과정을 더 지속할 수 있다. 이와 같이 1시간 이상 혼합과정을 지속한 제3 혼합물 내의 재료들이 완전 분산된 것을 확인할 수 있다. 이때, 완전 분산된 제3 혼합물의 분산입도는 약 50μ 이하일 수 있다.

그 후 제3 혼합물에 반응촉진제를 투입하여 제4 혼합물을 형성하는 단계(S80)를 거칠 수 있다.

일 실시예로, 반응촉진제는 1~3중량%을 포함할 수 있다. 반응촉진제는 반응성 외에 반응 혼합물의 유동성과 생성물의 물성에 영향을 미치는 물질로, 예컨대, 디메틸시클로헥실아민(DMCHA), 테트라메틸렌디아민(TEMED), 디메틸디오톨루엔디아민(DMTDA), 디에틸디오톨루엔디아민(DETDA)과 같은 3급 아민 화합물과 스타너스옥테이트, 디부틸틴디라우레이트, 테트라부틸티타네이트, 비스무트옥테이트(bismuth Octoate)와 같은 금속계 촉매에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.

그 후 제4 혼합물을 약 1200rpm 내지 1400rpm으로 고속 회전시켜 제2 믹싱하는 단계(S90)를 거칠 수 있다. 이때, 제2 믹싱 시간은 약 30분 이상 진행될 수 있다.

이렇게 제조된 퍼티 조성물은 최종 제품 테스트를 거쳐 취출 후 포장될 수 있다. 이때, 높은 온도를 이용하여 자유낙하 방법으로 포장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 퍼티 조성물의 제조방법과 종래의 제조방법의 비교표이다.

도 2를 참조하면, 종래의 퍼티 조성물의 제조는 플랜타리 혼합기(plantary mixer)를 사용하여 투입되는 재료들을 동일한 속도의 회전력으로 믹싱하여 제조하였다. 이 경우 플랜타리 혼합기는 단순히 퍼티 조성물에 포함되는 각 재료들을 서로 혼합시키는 역할에 그치며, 해당 공정으로는 퍼티 조성물의 1회 생산 공정(Batch 공정)의 생산량이 약 500kg~1000kg에 한정된다. 퍼티 조성물은 요변성이 요구되고 자체 점성이 높기 때문에 1회 생산량을 늘리기에는 한계가 존재하였다. 또한, 종래에는 1회 공정 당 총 생산시간이 약 6~8 시간 소요된다.

따라서 이러한 공정 상 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼티 조성물에서는 배합되는 재료들의 특성을 이용함으로써 생산 공정을 개선하였다. 구체적으로, 퍼티 조성물에 요변성을 부여하기 위해 요변성제를 투입하기 전에 제2 혼합물을 고속 회전으로 완전 분산시킨 후, 이를 약 60℃ 이상으로 상승시켜 점성을 낮춘 후, 요변성제를 수회에 걸쳐 나누어 투입함으로써 단계적으로 점성을 높여 생산한다.

이를 위해 본 발명에서는 약 1500rpm까지 회전이 가능한 고속회전 혼합기를 사용한다. 이러한 고속회전 혼합기는 회전력 가변이 가능해 공정마다 그에 적합한 회전력을 부여할 수 있으며, 고속회전을 통해 별도의 열원 없이 혼합되는 물질 자체의 온도를 상승시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공정에 의해 생산된 퍼티 조성물은 1회 공정 당 2000kg~3000kg의 생산량을 가져 종래의 제조방법 보다 최소 2배 이상으로 생산량을 획기적으로 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 1회 공정 당 총 생산시간이 약 4~6 시간으로 20%~30% 축소되어 더 적은 시간에 더 많은 생산량을 생산할 수 있어, 제조자 입장에서는 생산원가를 20~30% 이상으로 절감할 수 있는 효과 역시 기대할 수 있다.

지금까지는 퍼티 조성물 제조방법에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 퍼티 조성물 제조방법을 이용하여 제조된 퍼티 조성물 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 퍼티 조성물은 원재 20~40중량%, 충전재 30~40중량%, 증점재 1~5중량%, 착색제 5~10중량%, 요변성제 5~10중량%, 반응촉진제 1~3중량%를 포함할 수 있다.

일 실시예로, 원재는 PPG(폴리프로필렌글리콜) 15~20중량%, 아민계가교제 5~10중량% 및 가소제 5~10중량%을 포함할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.

S10 ~ S90: 각 제조단계

Claims

PPG(폴리프로필렌글리콜) 15~20중량%, 아민계가교제 5~10중량% 및 가소제 5~10중량%를 포함하는 원재를 준비하는 단계;
상기 원재에 충전재 30~40중량% 및 증점제 1~5중량%를 투입하여 제1 혼합물을 형성하는 단계;
상기 제1 혼합물을 400rpm 내지 500rpm으로 믹싱하여 제1 혼합물의 온도를 60℃ 이상으로 올리는 단계;
상기 제1 혼합물에 착색제 5~10중량%를 투입하여 제2 혼합물을 형성하는 단계;
상기 제2 혼합물에 요변성제 5~10중량%를 1회에 총량의 1/5의 양을 5회에 걸쳐 나누어 투입하여 제3 혼합물을 형성하는 단계;
상기 제3 혼합물을 800rpm 내지 1000rpm으로 고속 회전시켜 제3 혼합물을 70℃ 내지 80℃까지 도달하도록 제1 믹싱하는 단계;
상기 제3 혼합물에 반응촉진제 1~3중량% 를 투입하여 제4 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 제4 혼합물을 1200rpm 내지 1400rpm으로 고속 회전시켜 제2 믹싱하는 단계;
를 포함하고,
상기 요변성제는 다당류, 젤라틴(gelatine), 셀룰로오스 에테르류(cellulose ether), 폴리아크릴산 나트륨(sodium polyacrylate), 카르복시비닐 폴리머(carboxyvinyl polymer), 흄드 실리카(fumed silica)에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는, 퍼티 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 혼합물을 형성하는 단계 전에, 상기 원재를 30분간 800rpm으로 믹싱하는 단계를 더 포함하는, 퍼티 조성물 제조방법.
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제1항에 있어서,
상기 제1 믹싱하는 단계를 거친 제3 혼합물의 분산입도는 50μ이하인, 퍼티 조성물 제조방법.
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