KR102152969B1 - 폴리우레탄 접착제 제조 방법 - Google Patents

폴리우레탄 접착제 제조 방법 Download PDF

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박정미
이규열
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Abstract

본 발명은 여러 성분의 혼합액을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제를 제조할 수 있도록 구현한 폴리우레탄 접착제 제조 방법에 관한 것으로, 폴리우레탄 접착제 조성물 제조를 위한 여러 성분들을 혼합시키는 혼합 단계; 및 상기 혼합 단계에서 혼합된 혼합액을 기 설정된 온도에서 교반기를 이용하여 교반시키면서 반응되도록 하여 폴리우레탄 접착제 조성물 제조하는 교반 반응 단계;를 포함한다.

Description

폴리우레탄 접착제 제조 방법{POLYURETHANE ADHESIVE MANUFATURING METHOD}
본 발명은 폴리우레탄 접착제 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 여러 성분의 혼합액을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제를 제조할 수 있도록 구현한 폴리우레탄 접착제 제조 방법에 관한 것이다.
폴리우레탄(polyurethane)은 1937년 독일의 Otto bayer에 의해 개발되었으며, 다양한 구성성분을 가지고 있고 반응성이 우수하여 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.
폴리우레탄은 분자 내에 2개 이상의 알코올기(-OH)를 가진 polyol과 2개 이상의 이소시아네이트기(-NCO)를 가진 polyisocyanate의 결합으로 생성되는 다수의 우레탄결합(-NHCOO-)을 가지는 고분자 화합물이다. 폴리우레탄은 연질부분(soft segment)과 경질부분(hard segment)으로 나눌 수 있으며 연질부분에 속하는 폴리올(polyol)은 폴리에스테르형 폴리올(polyesterpolyol)과 폴리에테르형 폴리올(polyether polyol)로 구성되어 있다.
한편, 폴리우레탄은 원료의 종류나 배합 비율을 달리함에 따라 경도, 열안정성, 접착강도 등 물리적 특성의 조절이 가능하여 경질·연질 폼, 고무탄성체, 도료, 접착제, 합성피혁, 실링제 등에 적용이 가능하다. 신발 산업에 사용되는 대부분의 접착제는 천연고무 또는 클로로프렌 고무를 이용한 용제형 접착제가 주로 제조되어 왔으나, 현재는 폴리우레탄 접착제가 가장 많이 사용되고 있다.
주로 사용되는 폴리우레탄 접착제는 용매를 사용한 용제형(solvent-borne)의 형태로 도포 공정에서 휘발성 유기물질(volatile organic compounds, VOCs)에 의한 공해 물질의 배출로 인한 환경오염과 인체에 대한 유해성 등의 문제가 있다.이와 같은 문제로 인해 점차 유기용제를 거의 사용하지 않거나 최종 공정에서 모두 제거하기 때문에 유독성 용제가 거의 없고, 환경에 대한 오염이나 인체에 일으킬 수 있는 유해성, 화재의 위험이 용제형 접착제에 비해 낮은 수성폴리우레탄 접착제로 전환되고 있는 추세이다.
하지만, 수성 폴리우레탄 접착제는 접착강도, 인장강도, 열적 특성, 내약품성 등을 고려하여 주로 에스테르(ester)계 폴리올(polyol), 지방족 이소시아네이트(isocyanate) 및 디올(diol)로 합성되는데, 에스테르계 폴리올은 구조 내에 에스테르 그룹(ester group)을 가지며 이러한 구조는 수분에 의해 쉽게 분해를 일으킬 수 있고, 우레탄 결합 자체도 수분이나 알칼리에 의해 쉽게 분해될 수 있다. 또한 수성 폴리우레탄을 제조하기 위해 사용된 카르복실기를 가지고 있는 이오노머(ionomer)의 영향으로 폴리우레탄의 내가수분해성, 내열성 및 특히 내수성이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국등록특허 제10-1666464호 한국등록특허 제10-1998781호
본 발명의 일측면은 여러 성분의 혼합액을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제를 제조할 수 있도록 구현한 폴리우레탄 접착제 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법은, 폴리우레탄 접착제 조성물 제조를 위한 여러 성분들을 혼합시키는 혼합 단계; 및 상기 혼합 단계에서 혼합된 혼합액을 기 설정된 온도에서 교반기를 이용하여 교반시키면서 반응되도록 하여 폴리우레탄 접착제 조성물 제조하는 교반 반응 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법은, 상기 교반 반응 단계 이전에 혼합액에 교반에 따른 반응을 촉진시키기 위한 촉매를 투입하는 촉매 추가 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법은, 상기 교반 반응 단계 이전에 상기 교반기의 내부 공간으로 수분이 혼입되는 것을 차단할 수 있도록 상기 교반기의 내부 공간을 질소로 충진시키는 질소 충진 단계;를 더 포함할 수 있다.
여러 성분의 혼합액을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제 조성물을 제조하기 위한 교반기;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 폴리우레탄 접착제 조성물은, i) 폴리올 화합물 10 내지 40 중량%, ii) 유색안료 5 내지 30 중량%, iii) 글리시딜 에스테르계 수지, 에폭시노볼락계 수지 또는 비스페놀 A형 노볼락계 수지로 이루어진 탄성수지 5 내지 40 중량%, iv) 0.01 내지 10 중량%의 충진제, 및 상온경화 촉진을 위한 제1 경화 촉진제로서 디부틸 틴 디라우레이트(DBTL) 및 고온경화 촉진을 위한 제2 경화 촉진제로서 아민계 화합물 포함하는 v) 경화 촉진제 5 내지 20 중량%로 이루어진 제2 성분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교반기는, 상기 혼합액을 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 수용 용기; 상기 수용 용기의 바닥면에 안착되며, 자전하는 동시에 상기 수용 용기의 바닥면을 따라 공전하면서 상기 혼합액을 교반시켜 주는 회전 교반부; 및 상기 수용 용기의 하측에 설치되며, 상기 수용 용기의 바닥면을 사이에 두고 자기력에 의한 인력을 이용하여 상기 회전 교반부를 자전 및 공전되도록 구동시켜 주는 구동부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동부는, 상기 수용 용기의 하측을 덮으며 내부 공간을 형성하는 하부 커버; 링 형태로 형성되어 상기 수용 용기의 하측면과 대향하며 상기 하부 커버의 내부 공간의 상측에 설치되며, 내주면을 따라 제1 렉기어가 형성되는 링형 기어; 상기 링형 기어의 내측 중심에 설치되는 센터 기어; 상기 센터 기어와 상기 링형 기어 사이에서 상기 센터 기어와 상기 제1 렉기어 각각에 맞물려 연결 설치되며, 상기 센터 기어가 회전함에 따라 회전되면서 상기 링형 기어의 내주면을 따라 이동되며, 상기 수용 용기의 바닥면을 사이에 두고 상기 회전 교반부와 자기력에 의한 인력을 통해 체결되어 상기 회전 교반부를 자전 및 공전시켜 주는 중간 기어; 상기 센터 기어의 하측에 설치되어 상기 센터 기어를 회전시켜 주는 구동 모터; 및 상기 링형 기어가 상측에 설치될 수 있도록 상기 링형 기어의 형태에 대응하는 원판 형태로 형성되는 지지 원판;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 중간 기어는, 상기 센터 기어와 상기 링형 기어 사이에서 상기 센터 기어와 상기 링형 기어 각각에 맞물려 연결 설치되는 기어 본체; 상기 기어 본체의 중심을 관통하고 형성되는 중심홀의 일측에서 상기 기어 본체를 상하 방향으로 관통하고 형성되는 제1 관통홀; 상기 중심홀의 다른 일측에서 상기 기어 본체를 상하 방향으로 관통하고 형성되는 제2 관통홀; 상기 제1 관통홀에 회전 가능하도록 수평 방향으로 연결 설치되어 자력을 발생시키는 제1 회전 자석; 및 상기 제2 관통홀에 회전 가능하도록 수평 방향으로 연결 설치되어 자력을 발생시키는 제2 회전 자석;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 회전 자석은, 각 면마다 N극 또는 S극이 교대로 형성되는 8각 기둥 형태로 형성되는 자석 본체; 및 상기 자석 본체의 일측에 설치되며, 상기 지지 원판의 상측면을 따라 연장 형성되는 제2 렉기어에 하부가 맞물려 연결 설치되며, 상기 제2 렉기어를 따라 회전하면서 이동하여 상기 자석 본체를 회전시켜 주는 회전 기어;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 렉기어는, 상기 회전 기어가 설치되는 상기 제1 회전 자석의 일측의 궤적에 대응하는 위치를 따라 상기 지지 원판의 상측면에서 연장 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전 교반부는, 상기 수용 용기의 바닥면에 안착되어 자전하는 동시에 상기 수용 용기의 바닥면을 따라 공전하는 교반 본체; 상기 제1 회전 자석과 대향하며 상기 교반 본체에 설치되며 상기 제1 회전 자석의 자기력에 의한 인력으로 상기 제1 회전 자석에 체결되는 제1 체결 자석; 상기 제2 회전 자석과 대향하며 상기 교반 본체에 설치되며 상기 제2 회전 자석의 자기력에 의한 인력으로 상기 제2 회전 자석에 체결되는 제2 체결 자석; 및 상기 교반 본체의 외측을 따라 다수 개가 설치되어 상기 교반 본체가 회전함에 따라 함께 회전하면서 상기 혼합액을 교반시켜 주는 교반 날개;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 체결 자석은,상기 제1 회전 자석의 형태에 대응하여 각 면마다 N극 또는 S극이 교대로 형성되는 8각 기둥 형태로 형성되며, 상기 제1 회전 자석과 동일한 극성의 경우에는 상기 제1 회전 자석과의 반발력에 의해 상기 교반 본체를 상기 수용 용기의 바닥면으로부터 승강시켜 주고, 상기 제1 회전 자석과 반대 극성의 경우에는 상기 제1 회전 자석과의 인력에 의해 상기 교반 본체를 상기 수용 용기의 바닥면과 밀착되도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교반 날개는, 회전하면서 상기 혼합액을 교반시켜 줄 수 있도록 서로 직각되도록 설치되는 4 개의 날개; 및 상기 4 개의 날개의 중심으로부터 상기 제1 체결 자석의 회전축으로 연장 형성되며, 상기 제1 체결 자석이 회전함에 따라 회전되어 상기 4 개의 날개를 회전시켜 주는 회전 바아;를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 여러 성분의 혼합액을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제를 제조함으로써, 보다 양질의 접착제를 제조하여 제품의 품질을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 교반에 사용되는 교반기를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 교반기의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 구동부를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 중간 기어를 보여주는 도면들이다.
도 7은 도 6의 제1 회전 자석을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 자석 본체의 단면도를 보여주는 도면이다.
도 9은 도 3의 회전 교반부를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 3의 회전 교반부의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법은, 우선, 폴리우레탄 접착제 조성물 제조를 위한 여러 성분들을 혼합시킨다(S110).
여기서, 폴리우레탄 접착제 조성물 제조를 위한 여러 성분은, i) 폴리올 화합물 10 내지 40 중량%, ii) 유색안료 5 내지 30 중량%, iii) 글리시딜 에스테르계 수지, 에폭시노볼락계 수지 또는 비스페놀 A형 노볼락계 수지로 이루어진 탄성수지 5 내지 40 중량%, iv) 0.01 내지 10 중량%의 충진제, 및 상온경화 촉진을 위한 제1 경화 촉진제로서 디부틸 틴 디라우레이트(DBTL) 및 고온경화 촉진을 위한 제2 경화 촉진제로서 아민계 화합물 포함하는 v) 경화 촉진제 5 내지 20 중량%로 이루어진 제2 성분을 포함할 수 있다.
여기서, 이소시아네이트는, 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(methylenediphenyl diisocyante, MDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hezamethylene diisocyanate, HDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate, PPDI), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(1,5-naphthalene diisocyanate, NDI), 이소포론 디이소시아네이트(isoporon diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 자이렌 디이소시아네이트( Xylene diisocyanate, XDI), 노보네인 디이소시아네이트(Norbornane diisocyanate, NBDI) 및 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Trimethyl hexamethylene diisocyanate, TMDI)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
그리고, 폴리올 화합물은, 폴리부타디엔 디올, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌 옥사이드 클리콜, 폴리프로필렌 옥사이드 트리올, 폴리부틸렌 옥사이드 글리콜, 폴리부틸렌 옥사이드 트리온 및 저분자 글리콜류로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예들을 들어 본 발명에 따른 폴리우레탄 접착제 조성물을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
PTMEG계 이소시아네이트(E530D, Chemtura社 제조) 100g을 용기에 덜어 혼합물 A를 준비하였다. 폴리프로필렌글라이콜(PPG2000D, 금호석유화학社 제조) 43.35g, 카본 블랙(TBK 1099R, CABOT社 제조) 19.70g, 폴리부타디엔에폭시수지(PB3600, DALCEL chemical社 제조) 29.56g, 디부틸틴 디라우레이트(Aldrich社 제조) 0.99g, 1,8-디아자-비시클로[5.4.0]운데센-7(Aldrich社 제조) 0.49g 및 발연 실리카(aerosil8200, EVONIK社 제조) 5.91g을 혼합물 A와는 별도의 용기에 준비하였다. 이 때 RE-215U(Toki Sangyo社)로 측정한 혼합물 A 및 혼합물 B의 점도는 각각 38,300cPs 및 6,000cPs였다. 혼합물 A 및 혼합물 B는 50:50의 부피비로 50mL의 원통형 이액형 시린지 용기에 투입한 후, 압출하였다.
실시예 2
PTMEG계 이소시아네이트(E530D, Chemtura社 제조) 100g을 용기에 덜어 혼합물 A를 준비하였다. 폴리프로필렌글라이콜(PPG2000D, 금호석유화학社 제조) 43.44g, 카본 블랙(TBK 1099R, CABOT社 제조) 19.74g, 폴리부타디엔에폭시수지(PB3600, DALCEL chemical社 제조) 29.62g, 디부틸틴 디라우레이트(Aldrich社 제조) 0.99g, 1,8-디아자-비시클로[5.4.0]운데센-7(Aldrich社 제조) 0.30g 및 발연 실리카(aerosil8200, EVONIK社 제조) 5.91g을 혼합물 A와는 별도의 용기에 준비하였다. 이 때 RE-215U(Toki Sangyo社)로 측정한 혼합물 A 및 혼합물 B의 점도는 각각 38,300cPs 및 5,700cPs였다. 혼합물 A 및 혼합물 B는 50:50의 부피비로 50mL의 원통형 이액형 시린지 용기에 투입한 후, 압출하였다.
비교예 1
PTMEG계 이소시아네이트(E530D, Chemtura社 제조) 100g을 용기에 덜어 혼합물 A를 준비하였다. 폴리프로필렌글라이콜(PPG2000D, 금호석유화학社 제조) 48.89g, 카본 블랙(TBK 1099R, CABOT社 제조) 22.22g, 폴리부타디엔에폭시수지(PB3600, DALCEL chemical社 제조) 26.67g, 디부틸틴 디라우레이트(Aldrich社 제조) 2.22g을 혼합물 A와는 별도의 용기에 준비하였다. 이 때 RE-215U(Toki Sangyo社)로 측정한 혼합물 A 및 혼합물 B의 점도는 각각 38,300cPs 및 6,100cPs였다. 혼합물 A 및 혼합물 B는 50:50의 부피비로 50mL의 원통형 이액형 시린지 용기에 투입한 후, 압출하였다.
비교예 2
PTMEG계 이소시아네이트(E530D, Chemtura社 제조) 100g을 용기에 덜어 혼합물 A를 준비하였다. 폴리프로필렌글라이콜(PPG2000D, 금호석유화학社 제조) 37.93g, 카본 블랙(TBK 1099R, CABOT社 제조) 17.24g, 폴리부타디엔에폭시수지(PB3600, DALCEL chemical社 제조) 25.86g, 디부틸틴 디라우레이트(Aldrich社 제조) 13.79g 및 발연 실리카(aerosil8200, EVONIK社 제조) 5.18g을 혼합물 A와는 별도의 용기에 준비하였다. 이 때 RE-215U(Toki Sangyo社)로 측정한 혼합물 A 및 혼합물 B의 점도는 각각 38,300cPs 및 9,230cPs였다. 혼합물 A 및 혼합물 B는 50:50의 부피비로 50mL의 원통형 이액형 시린지 용기에 투입한 후, 압출하였다.
접착성능 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 접착제 조성물을 유리판에 두께 500㎛, 폭 10㎛로 도포하였다. 12시간 경과한 후, 경화된 시편으로 신장률을 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.
빛샘 현상 방지 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 접착제 조성물을 유리판에 500㎛ 두께로 도포하였다. 12시간 경과 후, UV를 사용하여 400-600nm 파장에서 흡수율을 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.
신장률 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 접착제 조성물을 유리판에 두께 500㎛, 폭 10㎛로 도포하였다. 12시간 경과한 후, 경화된 시편으로 신장률을 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.
경도 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 접착제 조성물을 유리판에 두께 500㎛, 넓이 4cmⅩ_4cm 로 도포하였다. 12시간 경과한 후, 경화된 시편으로 경도을 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.
표면경화시간 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 접착제 조성물을 유리판에 두께 500㎛, 폭 10㎛로 도포한 후, 50 내지 150℃_로 열처리 후 경화 표면 경화 시간을 측정하고 이 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112020065300011-pat00001
이상의 결과를 살펴보면, 실시예 1 및 2의 접착 조성물은 표면 경화시간 평가에 있어 비교예의 조성물에 비하여 2배에서 최대 6배 정도까지 단축되었으며, 유리-SUS간 접착력 면에서는 비교예에 비하여 3배 이상의 우수한 접착력을 나타내었다.
혼합 단계(S110)에서 혼합된 혼합액을 기 설정된 온도(예를 들어, 10℃_ 내지 50℃_ 등)에서 도 2 이하에서 후술하는 교반기(10)를 이용하여 교반시키면서 반응되도록 하여 폴리우레탄 접착제 조성물 제조한다(S120).
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법은, 교반 반응 단계(S120) 이전에 혼합액에 교반에 따른 반응을 촉진시키기 위한 촉매를 투입할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 접착제 제조 방법은, 교반 반응 단계(S120) 이전에 교반기(10)의 내부 공간으로 수분이 혼입되는 것을 차단할 수 있도록 교반기(10)의 내부 공간을 질소로 충진시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 교반에 사용되는 교반기를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 교반에 사용되는 교반기(10)는, 여러 성분의 혼합액(예를 들어, POLYOL(일반적으로 POLYETHER TYPE의 POLYOL), ISOCYANATE(일반적으로 PURE MDI) 및 필요 시는 용제를 사용(일반적으로 EA))을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제 조성물을 제조한다.
도 3은 도 2의 교반기의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 교반기(10)는, 수용 용기(100), 회전 교반부(200) 및 구동부(300)를 포함한다.
수용 용기(100)는, 혼합액을 수용하기 위한 내부 공간을 형성하며, 내부 공간의 바닥면에 회전 교반부(200)아 안착된다.
회전 교반부(200)는, 수용 용기(100)의 바닥면(110)에 안착되며, 자전하는 동시에 수용 용기(100)의 바닥면(110)을 따라 공전하면서 혼합액을 교반시켜 준다.
구동부(300)는, 수용 용기(100)의 하측에 설치되며, 수용 용기(100)의 바닥면(110)을 사이에 두고 자기력에 의한 인력을 이용하여 회전 교반부(200)를 자전 및 공전되도록 구동시켜 준다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 일 실시예에 따른 교반기(10)는, 여러 성분의 혼합액을 균일하게 교반시켜 폴리우레탄 접착제를 제조함으로써, 보다 양질의 접착제를 제조하여 제품의 품질을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 4는 도 3의 구동부를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 구동부(300)는, 하부 커버(310), 링형 기어(320), 센터 기어(330), 중간 기어(340), 구동 모터(350) 및 지지 원판(360)을 포함한다.
하부 커버(310)는, 수용 용기(100)의 하측을 덮으며 링형 기어(320), 센터 기어(330), 중간 기어(340), 구동 모터(350) 및 지지 원판(360) 등의 구성이 설치되기 위한 내부 공간을 형성한다.
링형 기어(320)는, 링 형태로 형성되어 수용 용기(100)의 하측면과 대향하며 하부 커버(310)의 내부 공간의 상측에 설치되며, 내주면을 따라 제1 렉기어(321)가 형성된다.
센터 기어(330)는, 링형 기어(320)의 내측 중심에 설치되며, 하측에 설치되는 구동 모터(350)의 구동에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 상측에 설치되는 중간 기어(340)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 준다.
중간 기어(340)는, 센터 기어(330)와 링형 기어(320) 사이에서 센터 기어(330)와 제1 렉기어(321) 각각에 맞물려 연결 설치되며, 센터 기어(330)가 회전함에 따라 회전되면서 링형 기어(320)의 내주면, 즉 제1 렉기어(321)를 따라 이동되며, 수용 용기(100)의 바닥면(110)을 사이에 두고 회전 교반부(200)와 자기력에 의한 인력을 통해 체결되어 회전 교반부(200)를 자전 및 공전시켜 준다.
즉, 중간 기어(340)가 자전함에 따라 회전 교반부(200) 역시 자전하고, 중간 기어(340)가 공전함에 따라 회전 교반부(200) 역시 공전하게 된다.
구동 모터(350)는, 센터 기어(330)의 하측에 설치되어 센터 기어(330)를 회전시켜 준다.
지지 원판(360)은, 링형 기어(320)가 상측에 설치될 수 있도록 링형 기어(320)의 형태에 대응하는 원판 형태로 형성된다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 구동부(300)는, 회전 교반부(200)와 중간 기어(340)가 자기력에 의해 연결되어 회전 교반부(200)를 공전 및 자전시키면서 혼합액이 교반되도록 구동시킴으로써 보다 균일한 접착제의 제조가 수행되도록 할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 4의 중간 기어를 보여주는 도면들이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 중간 기어(340)는, 기어 본체(341), 제1 관통홀(342), 제2 관통홀(343), 제1 회전 자석(344) 및 제2 회전 자석(345)을 포함한다.
기어 본체(341)는, 센터 기어(330)와 링형 기어(320) 사이에서 센터 기어(330)와 링형 기어(320) 각각에 맞물려 연결 설치되어 센터 기어(330)가 회전함에 따라 이에 의한 구동력에 의해 자전 및 공전하면서 센터 기어(330)와 링형 기어(320) 사이를 이동하게 된다.
제1 관통홀(342)은, 제1 회전 자석(344)이 연결 설치될 수 있도록 기어 본체(341)의 중심을 관통하고 형성되는 중심홀(3411)의 일측에서 기어 본체(341)를 상하 방향으로 관통하고 형성된다.
제2 관통홀(343)은, 제2 회전 자석(345)이 연결 설치될 수 있도록 중심홀(3411)의 다른 일측에서 기어 본체(341)를 상하 방향으로 관통하고 형성된다.
제1 회전 자석(344)은, 제1 관통홀(342)에 회전 가능하도록 수평 방향으로 연결 설치되며, 수용 용기(100)의 바닥면(110)을 사이에 두고 자력을 발생시켜 자기력에 의해 제1 체결 자석(220)을 체결한다.
제2 회전 자석(345)은, 수용 용기(100)의 바닥면(110)을 사이에 두고 제2 관통홀(343)에 회전 가능하도록 수평 방향으로 연결 설치되어 자력을 발생시켜 자기력에 의해 제2 체결 자석(230)을 체결한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 중간 기어(340)는, 기어 본체(341)의 자전 및 공전을 이용하여 회전 교반부(200)를 자기력에 의해 자전 및 공전되도록 구동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 제1 회전 자석(344)과 제2 회전 자석(345)의 별도의 회전에 의해 교반부(200)를 상하 방향으로 진동시킴으로써, 교반부(200)의 혼합물의 교반이 보다 효율적으로 수행되도록 할 수 있다.
도 7은 도 6의 제1 회전 자석을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 회전 자석(344)은, 자석 본체(3441) 및 회전 기어(3442)를 포함한다.
여기서, 후술하는 제1 회전 자석(344)의 각각의 구성 및 기능은 제2 회전 자석(345)에도 동일하게 적용될 수 있는 것으로서, 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
자석 본체(3441)는, 제1 관통홀(342)에 가로로 누인 상태로 회전 가능하도록 연결 설치되며, 제1 체결 자석(220)과 자기력에 의해 체결될 수 있도록 도 8에 도시된 바와 같이 각 면마다 N극 또는 S극이 교대로 형성되는 8각 기둥 형태로 형성된다.
회전 기어(3442)는, 자석 본체(3441)의 일측에 설치되며, 지지 원판(360)의 상측면을 따라 연장 형성되는 제2 렉기어(361)에 하부가 맞물려 연결 설치되며, 제2 렉기어(361)를 따라 회전하면서 이동하여 자석 본체(3441)를 회전시켜 준다.
일 실시예에서, 제2 렉기어(361)는, 도 4에 도시된 바와 같이 회전 기어(3442)가 설치되는 제1 회전 자석(344)의 일측의 궤적에 대응하는 위치를 따라 지지 원판의 상측면에서 연장 형성될 수 있다.
도 9는 도 3의 회전 교반부의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 교반부(200)는, 교반 본체(210), 제1 체결 자석(220), 제2 체결 자석(230) 및 교반 날개(240)를 포함한다.
교반 본체(210)는, 중간 기어(340)의 자전 및 공전 운동에 따라 수용 용기(100)의 바닥면(110)에 안착되어 자전하는 동시에 수용 용기(100)의 바닥면(110)을 따라 공전한다.
제1 체결 자석(220)은, 제1 회전 자석(344)과 대향하며 교반 본체(210)에 설치되며 제1 회전 자석(344)의 자기력에 의한 인력으로 제1 회전 자석(344)에 체결된다.
제2 체결 자석(230)은, 제2 회전 자석(345)과 대향하며 교반 본체(210)에 설치되며 제2 회전 자석(345)의 자기력에 의한 인력으로 제2 회전 자석(345)에 체결된다.
교반 날개(240)는, 교반 본체(210)의 외측을 따라 다수 개가 설치되어 교반 본체(210)가 회전함에 따라 함께 회전하면서 혼합액을 교반시켜 준다.
도 10은 도 3의 회전 교반부의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 다른 실시예에 따른 회전 교반부(200a)는, 제1 회전 자석(344)의 형태에 대응하여 각 면마다 N극 또는 S극이 교대로 형성되는 8각 기둥 형태로 형성되며, 제1 회전 자석(344)과 동일한 극성의 경우에는 제1 회전 자석(344)과의 반발력에 의해 교반 본체(210)를 수용 용기(100)의 바닥면(110)으로부터 승강시켜 주고, 제1 회전 자석(344)과 반대 극성의 경우에는 제1 회전 자석(344)과의 인력에 의해 교반 본체(210)를 수용 용기(100)의 바닥면(110)과 밀착되도록 하는 제1 체결 자석(220a)을 포함한다.
여기서, 교반 본체(210)는, 도 9의 구성요소와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다.
다른 실시예에 따른 회전 교반부(200a)는, 제1 회전 자석(344)과 반대의 극성이 제1 회전 자석(344)과 대향하도록 위치하는 경우에는 제1 회전 자석(344) 방향으로의 인력이 작용하여 수용 용기(100)의 바닥면(110)과 밀착되고, 제1 회전 자석(344)과 동일한 극성이 제1 회전 자석(344)과 대향하도록 위치하는 경우에는 제1 회전 자석(344) 방향으로의 반발력이 작용하여 수용 용기(100)의 바닥면(110)으로 승강되면서 교반 본체(210)가 상하 방향으로 승강 또는 하강하면서 진동되도록 할 수 있는 것이다.
그리고, 다른 실시예에 따른 교반 날개(240a)는, 4 개의 날개(241) 및 회전 바아(242)를 포함할 수 있다.
4 개의 날개(241)는, 회전하면서 혼합액을 교반시켜 줄 수 있도록 서로 직각되도록 설치된다.
회전 바아(242)는, 4 개의 날개(241)의 중심으로부터 제1 체결 자석(220)의 회전축으로 연장 형성되며, 제1 체결 자석(220)이 회전함에 따라 회전되어 4 개의 날개(241)를 회전시켜 준다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 다른 실시예에 따른 회전 교반부(200a)는, 단순히 자전 및 공전하면서 혼합액을 교밭하는 2차원적 평면적 구동을 넘어서 상하 방향의 진동이 가능함으로써 입체적인 구동함에 따라 혼합액을 보다 효율적으로 교반시킬 수 있게 되는 것이다.
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 교반기
100: 수용 용기
200: 회전 교반부
300: 구동부

Claims (2)

  1. 폴리우레탄 접착제 조성물 제조를 위한 여러 성분들을 혼합시키는 혼합 단계;
    혼합액에 교반에 따른 반응을 촉진시키기 위한 촉매를 투입하는 촉매 추가 단계; 및
    상기 혼합 단계에서 혼합된 혼합액을 기 설정된 온도에서 교반기를 이용하여 교반시키면서 반응되도록 하여 폴리우레탄 접착제 조성물 제조하는 교반 반응 단계;를 포함하되,
    상기 교반 반응 단계 이전에 상기 교반기의 내부 공간으로 수분이 혼입되는 것을 차단할 수 있도록 상기 교반기의 내부 공간을 질소로 충진시키는 질소 충진 단계;를 더 포함하며,
    상기 폴리우레탄 접착제 조성물은, i) 폴리올 화합물 10 내지 40 중량%, ii) 유색안료 5 내지 30 중량%, iii) 글리시딜 에스테르계 수지, 에폭시노볼락계 수지 또는 비스페놀 A형 노볼락계 수지로 이루어진 탄성수지 5 내지 40 중량%, iv) 0.01 내지 10 중량%의 충진제, 및 상온경화 촉진을 위한 제1 경화 촉진제로서 디부틸 틴 디라우레이트(DBTL) 및 고온경화 촉진을 위한 제2 경화 촉진제로서 아민계 화합물 포함하는 v) 경화 촉진제 5 내지 20 중량%로 이루어진 제2 성분을 포함하며,
    상기 교반기는, 상기 혼합액을 수용하기 위한 내부 공간을 형성하는 수용 용기; 상기 수용 용기의 바닥면에 안착되며, 자전하는 동시에 상기 수용 용기의 바닥면을 따라 공전하면서 상기 혼합액을 교반시켜 주는 회전 교반부; 및 상기 수용 용기의 하측에 설치되며, 상기 수용 용기의 바닥면을 사이에 두고 자기력에 의한 인력을 이용하여 상기 회전 교반부를 자전 및 공전되도록 구동시켜 주는 구동부;를 포함하며,
    상기 구동부는, 상기 수용 용기의 하측을 덮으며 내부 공간을 형성하는 하부 커버; 링 형태로 형성되어 상기 수용 용기의 하측면과 대향하며 상기 하부 커버의 내부 공간의 상측에 설치되며, 내주면을 따라 제1 렉기어가 형성되는 링형 기어; 상기 링형 기어의 내측 중심에 설치되는 센터 기어; 상기 센터 기어와 상기 링형 기어 사이에서 상기 센터 기어와 상기 제1 렉기어 각각에 맞물려 연결 설치되며, 상기 센터 기어가 회전함에 따라 회전되면서 상기 링형 기어의 내주면을 따라 이동되며, 상기 수용 용기의 바닥면을 사이에 두고 상기 회전 교반부와 자기력에 의한 인력을 통해 체결되어 상기 회전 교반부를 자전 및 공전시켜 주는 중간 기어; 상기 센터 기어의 하측에 설치되어 상기 센터 기어를 회전시켜 주는 구동 모터; 및 상기 링형 기어가 상측에 설치될 수 있도록 상기 링형 기어의 형태에 대응하는 원판 형태로 형성되는 지지 원판;을 포함하며,
    상기 중간 기어는, 상기 센터 기어와 상기 링형 기어 사이에서 상기 센터 기어와 상기 링형 기어 각각에 맞물려 연결 설치되는 기어 본체; 상기 기어 본체의 중심을 관통하고 형성되는 중심홀의 일측에서 상기 기어 본체를 상하 방향으로 관통하고 형성되는 제1 관통홀; 상기 중심홀의 다른 일측에서 상기 기어 본체를 상하 방향으로 관통하고 형성되는 제2 관통홀; 상기 제1 관통홀에 회전 가능하도록 수평 방향으로 연결 설치되어 자력을 발생시키는 제1 회전 자석; 및 상기 제2 관통홀에 회전 가능하도록 수평 방향으로 연결 설치되어 자력을 발생시키는 제2 회전 자석;을 포함하며,
    상기 제1 회전 자석은, 각 면마다 N극 또는 S극이 교대로 형성되는 8각 기둥 형태로 형성되는 자석 본체; 및 상기 자석 본체의 일측에 설치되며, 상기 지지 원판의 상측면을 따라 연장 형성되는 제2 렉기어에 하부가 맞물려 연결 설치되며, 상기 제2 렉기어를 따라 회전하면서 이동하여 상기 자석 본체를 회전시켜 주는 회전 기어;를 포함하며,
    상기 제2 렉기어는, 상기 회전 기어가 설치되는 상기 제1 회전 자석의 일측의 궤적에 대응하는 위치를 따라 상기 지지 원판의 상측면에서 연장 형성되며,
    상기 회전 교반부는, 상기 수용 용기의 바닥면에 안착되어 자전하는 동시에 상기 수용 용기의 바닥면을 따라 공전하는 교반 본체; 상기 제1 회전 자석과 대향하며 상기 교반 본체에 설치되며 상기 제1 회전 자석의 자기력에 의한 인력으로 상기 제1 회전 자석에 체결되는 제1 체결 자석; 상기 제2 회전 자석과 대향하며 상기 교반 본체에 설치되며 상기 제2 회전 자석의 자기력에 의한 인력으로 상기 제2 회전 자석에 체결되는 제2 체결 자석; 및 상기 교반 본체의 외측을 따라 다수 개가 설치되어 상기 교반 본체가 회전함에 따라 함께 회전하면서 상기 혼합액을 교반시켜 주는 교반 날개;를 포함하며,
    상기 제1 체결 자석은, 상기 제1 회전 자석의 형태에 대응하여 각 면마다 N극 또는 S극이 교대로 형성되는 8각 기둥 형태로 형성되며, 상기 제1 회전 자석과 동일한 극성의 경우에는 상기 제1 회전 자석과의 반발력에 의해 상기 교반 본체를 상기 수용 용기의 바닥면으로부터 승강시켜 주고, 상기 제1 회전 자석과 반대 극성의 경우에는 상기 제1 회전 자석과의 인력에 의해 상기 교반 본체를 상기 수용 용기의 바닥면과 밀착되며,
    상기 교반 날개는, 회전하면서 상기 혼합액을 교반시켜 줄 수 있도록 서로 직각되도록 설치되는 4 개의 날개; 및 상기 4 개의 날개의 중심으로부터 상기 제1 체결 자석의 회전축으로 연장 형성되며, 상기 제1 체결 자석이 회전함에 따라 회전되어 상기 4 개의 날개를 회전시켜 주는 회전 바아;를 포함하는, 폴리우레탄 접착제 제조 방법.
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