KR102135469B1 - 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치 - Google Patents

매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치 Download PDF

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Abstract

매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치가 개시되어 있다.
개시된 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치는 프레임; 상기 프레임의 상측에 설치되어 새싹채소의 뿌리가 엉켜서 매트형으로 된 새싹매트의 뿌리를 분리하여 단위 새싹채소로 분할하여주는 뿌리 분리유닛; 및 상기 뿌리 분리유닛으로 새싹매트를 연속적으로 공급하여 주는 공급 컨베이어;로 구성되되, 상기 뿌리 분리유닛은, 드럼하우징; 상기 드럼하우징의 새싹매트 도입측 하부에 마련되어, 드럼하우징으로 도입되는 새싹매트의 저면을 지지하는 도입대; 상기 드럼하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 도입대를 타고 도입되는 새싹매트를 강제 파단하여 엉켜있는 뿌리를 분리하여 주는 다수의 파단돌기가 외주면에 마련된 파단드럼; 상기 드럼하우징의 외부에 설치되어 상기 파단드럼을 회전시켜주는 구동부재;로 구성된 것을 포함하며, 상기 공급 컨베이어의 선단에는, 공급 컨베이어의 상부를 덮는 덮개가 마련되고, 상기 덮개에는 공급 컨베이어로부터 상기 뿌리 분리유닛으로 공급되는 새싹매트의 상부를 눌러주어 들뜸을 방지하는 들뜸방지판을 포함하는 들뜸방지부재가 마련된 것을 더 포함하되, 상기 들뜸방지부재는, 상기 덮개의 통공 상에 적어도 하나 이상 마련되는 가이드 링; 상기 가이드 링 및 통공을 통해 상기 덮개를 관통하고 있으며, 내부에 나사공이 형성된 승강핀; 상기 승강핀의 상측에서 나사공으로 체결되며, 하단에는 상기 들뜸방지판이 결합되어, 상기 들뜸방지판의 상하 위치를 조절하는 높이조절나사; 상기 승강핀의 외주면에 끼워지되, 가이드 링과 승강핀의 헤드 사이에 끼워지는 상부 스프링; 및 상기 승강핀의 외주면에 끼워지되, 덮개와 들뜸방지판 사이에 끼워지는 하부 스프링;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치{Root separator of mat type sprout vegetables}
본 발명은 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 길다란 트레이에서 육묘된 매트형 새싹채소의 엉킨뿌리를 자동으로 파단하여 단위 새싹채소로 개체 분리하기 위한 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치에 관한 것이다.
수경재배는 산업 발달에 따른 농경지 감소 및 신선한 채소를 사계절 소비하고자 하는 현재의 소비패턴을 충족시킬 수 있다는 장점으로 최근 빠르게 보급되고 있다.
수경재배로 이용할 수 있는 작물로는 식용이 가능한 각종 채소(예:새싹채소)를 비롯하여 영돈 및 육우 사육에 필요한 풀 사료 등이 모두 해당된다. 특히, 풀 사료의 경우 재배 면적 감소, 초지 조성 면적 감소 등의 문제로 거의 수입에 의존하고 있으며, 이러한 문제에 대한 해결책으로 수경재배가 활용되고 있다.
일반적으로 수경재배의 방식은 용기, 즉 트레이(tray) 내부에 수용된 배양식물이 외부로부터 공급된 물 또는 양액을 적절하게 공급받아 생육하게 된다.
트레이 내에서 재배되는 새싹채소는 생육과정에서 각 새싹채소의 뿌리가 서로 뒤엉켜서 트레이의 형태와 같이 길다란 매트형태가 되므로 이를 사료로 활용하기 위해서는 적절한 크기로 절단하여야 한다.
기존에는 매트형 새싹채소를 절단하기 위하여 작두를 이용한 수작업에 의존하거나 또는 매트형 새싹채소용 절단장치가 아닌 다른 용도의 절단장치를 이용하여 절단작업을 수행하였다. 그러나, 이 경우 매트형 새싹채소가 단위 새싹채소로 분리되지 않고 일정부분 뭉쳐 있는 상태로 분리되어 사료화 하기에 부적절한 상태가 되므로 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
문헌 1 : 등록특허공보 제10-1457118호 문헌 2 : 등록특허공보 제10-1261472호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 트레이에서 육묘된 길다란 매트형의 새싹채소의 엉킨 뿌리를 자동으로 뜯어내어 단위 새싹채소로 분할해 줌으로써 사료의 원료로 즉시 사용할 수 있는 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치를 제공함에 있다.
본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 프레임; 상기 프레임의 상측에 설치되어 새싹채소의 뿌리가 엉켜서 매트형으로 된 새싹매트의 뿌리를 분리하여 단위 새싹채소로 분할하여주는 뿌리 분리유닛; 및 상기 뿌리 분리유닛으로 새싹매트를 연속적으로 공급하여 주는 공급 컨베이어;로 구성되되, 상기 뿌리 분리유닛은, 드럼하우징; 상기 드럼하우징의 새싹매트 도입측 하부에 마련되어, 드럼하우징으로 도입되는 새싹매트의 저면을 지지하는 도입대; 상기 드럼하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 도입대를 타고 도입되는 새싹매트를 강제 파단하여 엉켜있는 뿌리를 분리하여 주는 다수의 파단돌기가 외주면에 마련된 파단드럼; 상기 드럼하우징의 외부에 설치되어 상기 파단드럼을 회전시켜주는 구동부재;로 구성된 것을 포함하며, 상기 공급 컨베이어의 선단에는, 공급 컨베이어의 상부를 덮는 덮개가 마련되고, 상기 덮개에는 공급 컨베이어로부터 상기 뿌리 분리유닛으로 공급되는 새싹매트의 상부를 눌러주어 들뜸을 방지하는 들뜸방지판을 포함하는 들뜸방지부재가 마련된 것을 더 포함하되, 상기 들뜸방지부재는, 상기 덮개의 통공 상에 적어도 하나 이상 마련되는 가이드 링; 상기 가이드 링 및 통공을 통해 상기 덮개를 관통하고 있으며, 내부에 나사공이 형성된 승강핀; 상기 승강핀의 상측에서 나사공으로 체결되며, 하단에는 상기 들뜸방지판이 결합되어, 상기 들뜸방지판의 상하 위치를 조절하는 높이조절나사; 상기 승강핀의 외주면에 끼워지되, 가이드 링과 승강핀의 헤드 사이에 끼워지는 상부 스프링; 및 상기 승강핀의 외주면에 끼워지되, 덮개와 들뜸방지판 사이에 끼워지는 하부 스프링;으로 구성된 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 도입대는 빗살형태로 되어, 상기 파단드럼에 의해 파단된 단위새싹이 쌓이지 않고 아래로 떨어지도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 프레임 중, 사방에 배치되는 4개의 수직프레임에는 상하방향으로 작동되는 실린더가 각각 마련되고, 상기 각 실린더의 로드에는 상기 뿌리 분리유닛에서 분리되어 떨어지는 단위새싹을 포집하는 포집포대를 걸기 위한 걸고리가 마련될 수 있다.
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바람직하게, 상기 들뜸방지판의 선단에는, 들뜸방지판의 선단에서 상향을 구배지게 마련되어 상기 파단드럼에 의해 파단된 단위새싹이 상기 공급 컨베이어로 유입되는 차단하기 위한 차단판이 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치는 긴 매트형으로 된 새싹채소의 엉켜 있는 뿌리를 파단하여 낱개의 새싹채소로 자동 분리해 줌으로써 별다른 노동력 없이도 사료의 원료로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 뿌리를 파단하는 과정에서 단위새싹의 길이도 사료로 사용하기에 적절한 길이로 절단되는 부수적 장점도 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치의 전체 사시도
도 2는 도 1을 다른 방향에서 바라본 전체 사시도
도 3a는 본 발명의 측면도로서, 매트형 새싹채소가 이송되는 상태도
도 3b는 본 발명의 측면도로서, 매트형 새싹채소가 단위새싹으로 분할되는 상태도
도 4는 도 3a의 A부 확대도
도 5는 파단드럼의 예시도
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치의 전체 사시도, 도 2는 도 1을 다른 방향에서 바라본 전체 사시도, 도 3a는 본 발명의 측면도로서, 매트형 새싹채소가 이송되는 상태도, 도 3b는 본 발명의 측면도로서, 매트형 새싹채소가 단위새싹으로 분할되는 상태도, 도 4는 도 3a의 A부 확대도, 도 5는 파단드럼의 예시도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치(100)는 새싹매트(1)의 엉켜있는 뿌리를 분리하여 단위새싹으로 개체분리하여 주는 장치이다. 여기서, 새싹매트는 길다란 트레이 내에 파종을 하고, 파종된 종자가 적정길이로 성장할 때까지 생육하게 되는데, 이 과정에서 각 새싹채소의 뿌리가 서로 엉켜서 일체화 되어 트레이와 같이 길다란 형태로 형상화된 것을 말한다.
이러한 매트형 새싹채소 뿌리 분리장치(100)는 프레임(200), 뿌리 분리유닛(300) 및 공급 컨베이어(400)를 포함할 수 있다.
프레임(200)은 사각 배열된 4개의 수직프레임(210)과, 상기 수직프레임의 상측에 마련되는 수평프레임(220)으로 구성될 수 있다. 여기서, 각 수직프레임(210)에는 상하방향으로 작동되는 실린더(230)가 각각 마련되고, 상기 각 실린더의 로드에는 상기 뿌리 분리유닛(300)에서 분리되어 떨어지는 단위새싹을 포집하는 포집포대(2)를 걸기 위한 걸고리(231)가 마련될 수 있다.
그리고, 상기 프레임(200)의 하부에는 포집이 완료된 포집포대(2)의 용이한 이송을 위하여 포집포대 이송용 컨베이어(240)가 마련될 수 있다.
뿌리 분리유닛(300)은 상기 수평프레임(220)에 지지된 채, 새싹채소의 뿌리가 엉켜서 매트형으로 된 새싹매트의 뿌리를 분리하여 단위 새싹채소로 분할해주는 역할을 하는 것으로, 드럼하우징(310), 도입대(320), 파단드럼(330) 및 구동부재(340)를 포함할 수 있다.
상기 드럼하우징(310)은 전면(前面)이 개방된 사각박스 형태를 가질 수 있다.
상기 도입대(320)는 상기 드럼하우징(310)의 새싹매트 도입측 하부에 마련되어, 드럼하우징으로 도입되는 새싹매트의 저면을 지지하는 역할을 하는 것이다. 여기서, 도입대(320)는 도 3a에 도시된 바와 같이 빗살형태로 되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 파단드럼(330)에 의해 새싹매트가 파단되는 과정에서 파단된 단위새싹이 도입대(320) 위에 쌓일 수 있기 때문이다. 빗살형태를 취하면 빗살의 틈새 사이로 새싹매트가 아래로 떨어지기 때문에 쌓임을 방지할 수 있다.
파단드럼(330)은 상기 드럼하우징(310)의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 도입대(320)를 타고 도입되는 새싹매트를 강제 파단하여 엉켜 있는 뿌리를 분리하여 주는 역할을 하는 것으로, 도 5에서와 같이, 원통형 드럼의 외주면에 파단을 위하여 다수의 파단돌기(331)가 형성된 구성을 갖는다.
여기서, 파단돌기(331)는 새싹매트(1)를 강제로 파단하여 단위새싹으로 분리하여 주는 것이 주역할이지만, 파단하는 과정에서 단위새싹을 적정 길이로 절단하는 부수적 역할도 하게 된다. 새싹매트(1)의 새싹길이가 지나치게 길면 사료로서 부적합할 수 있으므로 적정길이로 잘라주는 것이 필요한데, 본원의 파단돌기(1)는 의도치 않게 이러한 역할을 병행하게 되므로 두가지 효과를 수득할 수 있다.
구동부재(340)는 상기 파단드럼(330)을 회전시켜주는 동력을 제공하는 것으로, 본 실시예에서 구동부재(340)는 상기 드럼하우징(310)의 상측에 설치되는 구동모터(341)와, 상기 구동모터의 동력을 상기 파단드럼(330)으로 전달 위한 동력전달부재(342)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 동력전달부재(342)는 상기 구동모터(341)의 축에 직결되는 구동벨트풀리와, 상기 파단드럼(330)에 축 결합되는 종동벨트풀리와, 상기 두 벨트풀리를 연결하는 벨트로 구성될 수 있다. 이는 일 예시일 뿐, 벨트 및 벨트풀리, 체인 및 체인풀리, 기어 중 어느 하나로 대체될 수 있음은 물론이다.
공급컨베이어(400)는 상기 뿌리 분리유닛(300)으로 새싹매트(1)를 연속적으로 공급하여 주는 역할을 하는 것으로, 상기 뿌리 분리유닛(300)의 전방에 착탈방식으로 설치된다.
여기서, 상기 공급 컨베이어(400)의 선단(뿌리 분리유닛 방향)에는 공급 컨베이어의 상부를 덮는 덮개(410)가 마련될 수 있고, 상기 덮개에는 공급 컨베이어로부터 상기 뿌리 분리유닛(300)으로 공급되는 새싹매트(1)의 상부를 눌러주어 들뜸을 방지하기 위한 들뜸방지판(421)을 포함하는 들뜸방지부재(420)가 마련될 수 있다. 상기 들뜸방지판(421)은 새싹매트(1)의 들뜸을 방지함으로써 새싹매트가 파단드럼(330)의 하부로 정상진입되도록 하는 가이드 역할을 한다.
상기 들뜸방지부재(420)는 도 4에서와 같이, 상기 덮개(410)의 통공 상에 적어도 하나 이상 마련되는 가이드 링(422)과, 상기 가이드 링 및 통공을 통해 상기 덮개(410)를 관통하고 있으며 내부에 나사공(423a)이 형성된 승강핀(423)과, 상기 승강핀의 상측에서 나사공으로 체결되며 하단에는 상기 들뜸방지판(421)이 결합되어 들뜸방지판의 상하 위치를 조절하는 높이조절나사(424)와, 상기 승강핀(423)의 외주면에 끼워지되, 가이드 링(422)과 승강핀의 헤드 사이에 끼워지는 상부 스프링(425)과, 상기 승강핀(423)의 외주면에 끼워지되, 덮개(410)와 들뜸방지판(421) 사이에 끼워지는 하부 스프링(426)으로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 들뜸방지판(421)의 선단에는 들뜸방지판의 선단에서 상향을 구배지게 마련되어 상기 파단드럼(330)에 의해 파단된 단위새싹이 상기 공급 컨베이어(400)로 유입되는 것을 차단하기 위한 차단판(421a)이 마련될 수 있다.
한편, 상기 파단드럼(330)의 표면에는 표면보호용 코팅층이 도포될 수 있다.
상기 코팅층을 이루는 표면보호용 코팅제는 파단드럼(330)이 가혹한 환경에 설치되더라도 녹이슬거나 또는 부식되는 등의 문제가 발생하지 않도록 방청 및 방식 역할을 한다. 여기서, 파단드럼은 표면보호용 코팅제를 코팅하기 전에 코팅효율을 높이기 위하여 산부식을 이용한 에칭법, 전기화학적 처리법, 샌드 블라스팅법, 브러싱법, 실리콘 코팅법, 프라이머 코팅법으로 이루어진 군으로부터 1종 이상의 방법으로 전처리할 수 있다.
상기 표면보호용 코팅제는 에폭시 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지, 아민계 경화제, 섬유 보강제, 안료, 무기바인더 및 무기질 세라믹을 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 금속구조물(클램프)과의 접착력이 우수하고, 경화 수축율이 낮아 기계적 강도가 우수한 표면 보호 코팅층을 형성하는 역할을 한다. 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 노볼락형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 에폭시 당량(g/eq) 200 내지 800인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 에피클로로히드린(epichlorohydrin)과 비스페놀 A(bisphenol A)를 중합 제조하여 유연성과 내식성이 우수한 비스페놀 A형 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 금속표면 보호용 코팅제 조성물의 접착력을 향상시켜 박리 강도가 높은 표면 보호 코팅층을 형성시키고, 이로 인해, 접착력, 내수성, 방식성 등의 특성이 향상된 표면 보호 코팅층을 형성시키는 역할을 하며, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 아크릴 단량체를 이용해 제조한 것을 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 5 내지 14 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 아크릴계 수지의 함량이 5 중량부 미만일 경우 금속구조물(클램프)과의 접착력이 떨어지고, 14 중량부를 초과할 경우 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 금속구조물(클램프)과의 접착력과 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지는 10 내지 40 중량부가 포함될 수 있으며, 상기 에폭시 수지의 함량이 10 중량부 미만일 경우 접착성과 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 40 중량부를 초과할 경우 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아민계 경화제는 금속표면 보호용 코팅제 조성물에 포함된 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지를 가교시키고 분자간 가교밀도를 증가시켜 경화시키는 역할을 하며, 알킬렌폴리아민, 폴리알킬렌폴리아민 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 아민계 경화제는 5 내지 10 중량부가 포함될 수 있으며, 상기 경화제의 포함함량이 5 중량부 미만일 경우 에폭시 수지의 균일한 경화가 발생되지 않아 프라이머층의 기계적 물성이 저하되며, 10 중량부를 초과할 경우 금속 구조물과의 접착성과, 내구성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 섬유 보강제는 금속표면 보호용 코팅제 조성물에 포함된 고분자 수지와 구조적, 화학적으로 결합되어 물성이 복합화되며, 각각의 고유 물성보다 더욱 우수한 물성을 구현하는 역할을 하고, 이와 같이 섬유 보강제를 포함하는 금속표면 보호용 코팅제는 인장특성과 기계적 물성이 강화되고, 장기 내구성이 우수한 표면 보호 코팅층을 형성시킬 수 있다.
상기 섬유 보강제는 현무암 섬유(basalt fiber), 탄화규소 섬유(SiC fiber), 탄소 섬유(carbon fiber), 유리섬유(glass fiber), 압전섬유(piezoelectric fiber) 또는 이들의 혼합물 등을 대표적인 예로 들 수 있으며, 상기 섬유 보강제는 길이가 0.01 ~ 10 mm이고, 직경이 1 ~ 30 ㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기 섬유 보강제는 15 내지 20 중량부가 혼합할 수 있고, 상기 섬유 보강제의 함량이 15 중량부 미만일 경우 물성 향상이 크게 증가하지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 20 중량부를 초과할 경우 접착력이 감소되어 표면 보호 코팅층이 쉽게 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
특히, 상기 섬유 보강제는 금속표면 보호용 코팅제 조성물에 혼합하기 전에 에폭시 수지 용액에 함침시킨 것을 사용할 수 있으며, 상기와 같이 에폭시 수지에 함침시켜 제조한 현무암 섬유는 금속표면 보호용 코팅제에서 결합력과 분산성이 향상되어 균일한 물성을 나타내는 금속표면 보호용 코팅제를 득할 수 있다.
상기 안료는 이산화티탄, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 탈크, 장석, 바륨설페이트, 실리카, 수산화알루미나, 이산화티탄, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 운모, 올라스토나이트(wollastonite), 탈크 또는 이들의 혼합물과 같이 인체 유해성분을 배출하지 않는 회백색의 세라믹 안료를 포함할 수 있다.
상기 안료는 3 내지 8 중량부가 혼합될 수 있으며, 상기 안료의 함량이 3 중량부 미만일 경우 색상 부여가 어렵고, 8 중량부를 초과할 경우 코팅층의 은폐력이 충분히 확보되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 무기질 세라믹은 졸 상태의 무기바인더와 겔 상태의 무기바인더를 1:1 ~ 1.1:0.7의 중량비로 혼합한 무기바인더 12 중량부 및 아연 아세테이트와 에탄올을 1~4 : 1~8의 몰비로 혼합 교반하여 pH 2~3의 솔(sol)을 취득한 후, 상기 솔에 무기질 세라믹 전체 중량의 0.05 ~ 5 중량부의 글리시돌과, 무기질 세라믹 전체 중량의 0.005 ~ 6 중량부의 축합제를 첨가하고, 30 ~ 50분 동안 반응시켜서 취득되는 것을 적용한다.
이러한 무기질 세라믹은 천연 소재를 사용하되, 다른 소재와의 결속력이 높고, 도막의 경도와 내마모성, 내열성과 내용제성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 무기질 세라믹은 중금속이나 방향족 화합물을 포함하지 않으며, 자연 속에 녹아있는 무기물을 바인더로 사용한다. 이러한 천연 무기 바인더로는 졸 또는 겔 상태의 무기 바인더로서, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 이의 혼합물을 선택 사용할 수 있다. 이와 같이 기존의 표면처리제에 사용하던 것과는 달리 천연물을 사용하게 되므로 환경호르몬 방출 같은 인체에 대한 유해함 등의 문제점을 야기하지 않으며, 천연물의 사용으로 작업환경 개선에 탁월한 특성을 나타낸다.
특히, 상기 무기 바인더는 졸 상태의 무기 바인더와 겔 상태의 무기바인더를 특정비율로 혼합하여 다양한 물성을 나타내는 조성물을 제조할 수 있게 된다.
예를 들어, 졸 상태의 무기 바인더의 함량이 높으면 도막은 형성되나 경도가 매우 높게 이루어져 깨어지지 쉬운 특성이 더욱 크게 나타나고, 겔 상태의 무기바인더의 함량이 높으면 도막이 부서지기 쉽고 도막의 형성이 안 되는 등의 문제점이 더욱 크게 나타난다. 졸 상태의 무기 바인더와 겔 상태의 무기 바인더의 함량비를 1:1 내지 1.1:0.7의 중량비 범위로 하는 것이 바람직하며, 졸 함량이 상기 범위를 벗어나 많아지면 소프트 한 경화나 미경화 현상이 발생할 수 있고, 겔의 함량이 상기 범위를 벗어나 많아지면 크랙이나 브리틀(brittle)한 상태의 도막이 형성되므로 바람직하지 않다. 상기한 범위를 만족시킬 경우 유리나 석영, 합금을 포함하는 금속 등의 소재, 플라스틱 소재 등의 다양한 소재에 적용하고자 할 경우에는 대체적으로 좋다. 또한, 특히 높은 내열성이나, 경도 및 내마모성을 요구하는 제품에 적용할 경우에도 좋다.
또한, 상기 무기질 세라믹은 아연 아세테이트(Zinc acetate):에탄올(ethanol) = 1~4:1~8의 몰비로 혼합하고 교반하여 pH 2~3의 투명한 쏠(sol)을 얻어내고, 상기 쏠에 유기 단량체인 글리시돌(Glycidol)을 무기질 세라믹 전체 중량비의 0.05 ~ 5 중량부를 첨가하며, 축합제로서 무기질 세라믹 전체 중량의 0.005 ~ 6 중량부를 첨가하여 30 ~ 60℃에서 30 ~ 40분 동안 반응시켜서 취득될 수 있다.
한편, 상기한 표면보호용 코팅제는 가교제를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가교제는 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 비닐 실란, 메르캅토 실린 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물로 구성될 수 있다.
이하, 상기한 표면보호용 코팅제를 실시예를 들어 상세히 설명한다.
파단드럼과 동일한 금속 구조물 시편(10×10cm)을 마련하고, 시편의 표면을 샌드 블라스팅 방법으로 1차 전처리하였다. 1차 전처리한 시편의 표면에 프라이머층 코팅한 다음 30시간 동안 경화시켜 표면에 건도 도막의 두께가 20 ~ 30㎛인 프라이머층을 형성하였고,
프라이머층이 형성된 시편에 에폭시 당량(g/eq) 450인 비스페놀 A형 에폭시 수지 50중량부, 아크릴 수지 10중량부, 폴리에스테르 30중량부, 트리메틸헥사메틸렌디아민 경화제 8 중량부, 현무암 섬유 18 중량부, 무기질 세라믹 32 중량부를 포함하는 금속표면 보호용 코팅제 조성물을 코팅한 다음 40시간 동안 경화시켜 시편의 표면에 건도 도막의 두께가 340 내지 350 ㎛인 표면 보호 코팅층을 형성시켰다.
여기서, 상기 무기질 세라믹은 졸 또는 겔 상태의 무기 바인더에 물과 에탄올을 투입한 후 저속으로 교반하되, 교반속도는 200 내지 300 rpm, 교반시간은 1시간으로 하였다.
프라이머층을 형성시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편의 표면에 건도 도막의 두께가 340 내지 350 ㎛인 표면 보호 코팅층을 형성시켰다.
15 중량부의 현무암 섬유를 포함하는 금속표면 보호용 코팅제를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 시편의 표면에 표면 보호 코팅층을 형성시켰다.
[비교예 1]
현무암 섬유를 포함하지 않는 금속표면 보호용 코팅제를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 시편의 표면에 건도 도막의 두께가 200 내지 50 ㎛인 표면 보호 코팅층을 형성시켰다.
[비교예 2]
2 중량부의 현무암 섬유를 포함하는 금속표면 보호용 코팅제를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 시편의 표면에 표면 보호 코팅층을 형성시켰다.
[실험예]
아래의 [표 1]은 미국수도협회(AWWA C222-99)의 규격에 규정된 시험 기준에 따라 시험하여, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 따른 방법으로 금속시편의 표면에 코팅된 표면보호 코팅층의 물성을 평가한 것이다.
성분
(단위:g)		 실시예
 비교예
1 2 3 1 2
부착강도(psi) 2830 2154 2230 1254 1711
내충격성 우수 우수 우수 불량 우수
내마모성
(CS-17 Wheel, 1kg, 500회전)		 9mg 12mg 15mg 31mg 22mg
내산성
(상온 30일 동안 염화나트륨에 침적,
중량변화율, %)		 0.25 0.46 0.71 1.9 0.98
쇼어경도 85 82 75 62 66
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 방법으로 금속 시편에 형성시킨 표면 보호 코팅층은 부착강도가 높고, 내충격성, 내마모성, 쇼어 경도 등이 우수하여 기계적 물성이 우수하여 장기간 안정적으로 활용이 가능하다는 사실을 확인할 수 있었다.특히, 섬유 보강제인 현무암 섬유를 포함하지 않은 비교예 1의 표면 보호 코팅층의 물성이 가장 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 현무암 섬유를 혼합하여 형성시킨 표면 보호 코팅층은 물성이 향상된 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
다른 예로서, 상기 파단드럼()의 표면에는 오염방지를 위하여 내오염 코팅제가 코팅될 수 있다.
상기 코팅제는 폴리올 20~30중량%, 플루오르알콜 또는 실란올 중에서 선택되는 하나 이상의 기능성 알콜 15~20중량%, 이소시아네이트 15~25중량%, 블록화제 5~8중량%, 체질안료 20~40중량%, 아민 단량체 3~10중량%, 첨가제 1~3중량% 및 유기금속 촉매 1~3중량%가 포함될 수 있다.
상기 폴리올은 조성물에 인장강도, 인열강도, 내마모성 등의 기능을 부여하기 위하여 첨가되는 물질로서, 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜 및 폴리이소프렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택할 수 있다. 이 때, 상기 폴리올이 조성물 전체 중량에 대하여 20중량% 미만으로 포함시에는 조성물의 점도상승으로 인해 작업성이 떨어지고 30 중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 경화에 의하여 형성된 도막의 기계적 물성이 현저하게 떨어져 작업성 및 도막 강도의 저하를 가져올 수 있으므로, 20 내지 30 중량%의 범위로 포함되도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 폴리올은 KPX 케미칼사의 PP-3000 및 GP-4000을 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 알콜은 플루오르알콜 또는 실란올 중에서 선택되는 하나 이상의 알콜류로서, 폴리우레아 조성물에 내마모성, 내후성, 내오염성을 부여하기 위하여 첨가된다. 따라서 상기 기능성 알콜이 포함됨으로써 조성물에 난연성을 부여됨은 물론이고 내열성, 내한성, 내후성 및 내노화성 등의 기계적 물성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
상기 기능성 알콜 중 플루오르 알콜은 플루오르알킬기(CnF2n+1)의 말단에 OH가 결합된 구조를 갖는 화합물로서, 구체적인 예를 들면 2,2,2-트리플루오르에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오르-1-프로판올, 2,2,3,3,3-펜타플루오르-1-프로판올, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오르-1-부탄올, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오르-1-부탄올, 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오르-1-펜탄올, 2,2,3,3,4,4,5,5,5-노난플루오르-1-펜탄올, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-펜타데카플루오르-1-옥탄올, 4-플루오르-α-메틸벤질 알콜을 사용할 수 있다. 또한 상기 기능성 알콜 중 실란올은 트리메틸실란올, 트리페닐 실란올, 메틸 페닐 비닐 실란올, 에틸 벤질 비닐 실란올, 디부틸 비닐 실란올, 프로필 페닐알릴 실란올, 에틸 벤질 알릴 실란올 중 선택되는 하나 이상의 실란올 단량체로서 순도가 80~100%인 것을 사용할 수 있다.
이때, 상기 기능성 알콜은 조성물 전체 중량에 대하여 15~20 중량% 범위로 포함되도록 한다. 15 중량% 미만으로 포함시 본 발명에서 요구되는 내후성, 내오염성 및 기계적 물성의 부여 효과가 미미하고, 20 중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 점도가 상승하고, 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어지므로 원하는 물성을 얻기가 어렵게 되는 문제점이 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기능성 알콜은 Aldrich사의 순도가 98~100%인 4-플루오르-a-메틸벤질 알콜 또는 순도 80~100%의 트리메틸 실란올을 단독 또는 혼합하여 사용하였다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate,IPDI), 시클로헥실메탄디이소시아네이트(Cyclohexylmethanediisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 이소시아네이트 혹은 NCO 함량이 높아질수록 경도가 높아지거나 반응 조절이 어려우므로 상기 이소시아네이트의 NCO 함량은 5~10%인 것이 바람직하다. 또한 상기 이소시아네이트의 함량은 15~25 중량%로 포함시키는 것이 바람직한 바, 상기 이소시아네이트가 15 중량%미만으로 포함되면 조성물의 점도가 높아지고 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있으며, 25 중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 점도가 낮아지며 접착력이 낮아지고 경도가 증가되어 바람직하지 않기 때문이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
1 : 새싹매트 100 : 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치
200 : 프레임 300 : 뿌리 분리유닛
310 : 드럼하우징 320 : 도입대
330 : 파단드럼 340 : 구동부재
400 : 공급 컨베이어 410 : 덮개
420 : 들뜸방지부재 421 : 들뜸방지판
422 : 가이드 링 423 : 승강핀
424 : 높이조절나사 425 : 상부 스프링
426 : 하부 스프링

Claims (6)

  1. 프레임;
    상기 프레임의 상측에 설치되어 새싹채소의 뿌리가 엉켜서 매트형으로 된 새싹매트의 뿌리를 분리하여 단위 새싹채소로 분할하여주는 뿌리 분리유닛; 및
    상기 뿌리 분리유닛으로 새싹매트를 연속적으로 공급하여 주는 공급 컨베이어;로 구성되되,
    상기 뿌리 분리유닛은,
    드럼하우징;
    상기 드럼하우징의 새싹매트 도입측 하부에 마련되어, 드럼하우징으로 도입되는 새싹매트의 저면을 지지하는 도입대;
    상기 드럼하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 도입대를 타고 도입되는 새싹매트를 강제 파단하여 엉켜있는 뿌리를 분리하여 주는 다수의 파단돌기가 외주면에 마련된 파단드럼;
    상기 드럼하우징의 외부에 설치되어 상기 파단드럼을 회전시켜주는 구동부재;로 구성된 것을 포함하며,
    상기 공급 컨베이어의 선단에는, 공급 컨베이어의 상부를 덮는 덮개가 마련되고, 상기 덮개에는 공급 컨베이어로부터 상기 뿌리 분리유닛으로 공급되는 새싹매트의 상부를 눌러주어 들뜸을 방지하는 들뜸방지판을 포함하는 들뜸방지부재가 마련된 것을 더 포함하되,
    상기 들뜸방지부재는,
    상기 덮개의 통공 상에 적어도 하나 이상 마련되는 가이드 링;
    상기 가이드 링 및 통공을 통해 상기 덮개를 관통하고 있으며, 내부에 나사공이 형성된 승강핀;
    상기 승강핀의 상측에서 나사공으로 체결되며, 하단에는 상기 들뜸방지판이 결합되어, 상기 들뜸방지판의 상하 위치를 조절하는 높이조절나사;
    상기 승강핀의 외주면에 끼워지되, 가이드 링과 승강핀의 헤드 사이에 끼워지는 상부 스프링; 및
    상기 승강핀의 외주면에 끼워지되, 덮개와 들뜸방지판 사이에 끼워지는 하부 스프링;으로 구성된, 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도입대는 빗살형태로 되어, 상기 파단드럼에 의해 파단된 단위새싹이 쌓이지 않고 아래로 떨어지도록 한 것을 특징으로 하는 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임 중, 사방에 배치되는 4개의 수직프레임에는 상하방향으로 작동되는 실린더가 각각 마련되고, 상기 각 실린더의 로드에는 상기 뿌리 분리유닛에서 분리되어 떨어지는 단위새싹을 포집하는 포집포대를 걸기 위한 걸고리가 마련된 것을 특징으로 하는 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 들뜸방지판의 선단에는, 들뜸방지판의 선단에서 상향을 구배지게 마련되어 상기 파단드럼에 의해 파단된 단위새싹이 상기 공급 컨베이어로 유입되는 차단하기 위한 차단판이 마련된 것을 특징으로 하는 매트형 새싹채소의 뿌리 분리장치.
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