KR20080084625A - 생산효율이 향상된 칫솔모의 테이퍼 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산효율이 향상된 칫솔모의 테이퍼 가공방법에 관한 것으로, 절단된 모 번들 전체를 약품에 침지하여 모의 양측을 동시에 테이퍼 시키는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의하여 침상모의 생산효율이 약 3배 정도 향상되고 공정생략으로 재료의 손실도 많이 줄일 수 있게 되었다.

침상모, 테이퍼, 예비침지, 일측 테이퍼, 양측 테이퍼, 공정생략

Description

생산효율이 향상된 칫솔모의 테이퍼 가공방법{Processing method for taper of needle-shaped bristle enhanced throughput}

본 발명은 생산효율이 향상된 칫솔모의 테이퍼 가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 생산성이 3배 이상 향상된 칫솔모의 테이퍼 가공방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 계열의 칫솔모 테이퍼 가공방법은 폴리에스테르 계열의 섬유를 가열된 가성소다 용액에 침적시키게 되면 섬유의 일부분이 가수분해 되는 원리를 이용한 것으로, 이 원리를 이용해서 처음으로 일본국 도레이사에서 폴리에스테르 계열의 모 묶음을 필요한 길이로 절단 후 20%농도, 100℃ 이상의 가성소다 용액에 모 묶음을 수직으로 5mm 담군 다음 용해(가수분해)시켜 끝부분을 테이퍼 시키는 방법이 소개되었고(일 실공소50-40195호).

또한 본 발명자의 한국특허 제10-0130932호로 80-90%농도, 80-200℃ 온도의 황산에 칫솔모 번들을 용해하여 테이퍼시키는 칫솔용 모노필라멘트의 테이퍼 가공 방법이 소개된 바도 있다.

도레이사와 같은 계열회사인 도레이 필라멘트사에서 위의 방법으로 일면 테이퍼 모를 직접 또는 양면 테이퍼 모를 반으로 접어서 식모하여 브러쉬류를 만든다는 기술을 개시한 바가 있고(일 실개소57-12934), 또 동일회사가 테이퍼 된 부분은 길게 비테이퍼부분은 짧도록 접어서 칫솔 제조하는 방법을 개시한 바도 있다(일 실공소61-10495).

나아가 상기 회사는 양쪽 테이퍼 시킨 칫솔모를 반으로 접어 칫솔 머리 부분에 식모한다는 칫솔 제조방법을 개시하였으며(일 실개평5-15834), 지금까지 널리 사용되고 있다.

즉 칫솔모를 필요한 규격으로 절단 후 한쪽 면을 수직으로 약품에 끝부분을 침지시켜 용해시킨 후 다시 다른 면을 동일한 방법으로 용해시킨 다음 냉각시키고 중화, 수세, 건조하여 양쪽 테이퍼 된 칫솔모를 제조하여 반으로 절곡하여 칫솔대 머리 부분에 식모한다는 것을 소개하였다.

그러나 상기 방법은 테이퍼 가공공정에 많은 시간이 소요되고 작업이 번거롭다는 문제점을 가지고 있다. 예컨대, 110℃, 40% 농도의 가성소다 용액으로 처리할 경우, 일측면의 테이퍼 가공에 80분 정도가 소요되며, 일측 가공 후, 다시 다른 측을 테이퍼 가공하여야 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 테이퍼 가공시간이 1/3 이내로 단축된 테이퍼 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 공정이 간편하며, 좁은 공간에서도 테이퍼 가공을 행할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 절단된 모 번들 전체를 약품에 완전히 침지시키게 되면 양측을 동시에 테이퍼 가공할 수 있음을 밝혀 내게 되었다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

종래의 침지방법은 모 번들을 수직으로 5mm 정도 약품에 침지하여 모세관 현상에 의하여 약품이 모 번들 사이의 공간부로 침투되도록 하는 것이었다.

일측을 이러한 방법으로 침지하여 테이퍼 가공을 한 다음, 다시 다른 측을 수직으로 약품에 침지하여 테이퍼 가공을 하고 냉각 및 수세하는 일련의 과정을 거친다.

약품에 칫솔모 번들을 수직으로 세워야만 모가 약품에 용해시 밑으로 흘러내리면서 끝부분이 바늘모양으로 된다고 생각해 왔고 지금까지도 그렇게 생각하고 있어 비능률적으로 수직으로 세워서 칫솔모를 테이퍼시켜 왔던 것이다.

그러나 모 번들 사이로 약품이 침투하게 되는 모세관 현상은 모 번들이 약품에 수직으로 침지되지 않아도 발생한다는 것을 본 발명자들은 인식하게 되었다.

개개의 칫솔모는 밀집하여 묶여진 상태로 모 번들을 이루며, 묶여진 모 사이에는 공간부가 형성됨은 전술한 바와 같다. 이러한 공간부가 형성되기 때문에 모 번들을 수직으로 약품에 침지시키지 않더라도 수직으로 침지하였을 때와 거의 동일한 정도의 모세관 현상이 발생하여 모 번들의 공간부로 약품이 자연스럽게 침투하게 된다.

이러한 원리를 응용하여 모 번들을 전체적으로 무방향성으로 약품에 침지한 결과 모 번들을 수직으로 약품에 침지하였을 때와 거의 동일할 정도로 약품이 모 번들의 공간부를 침투하게 되었으며, 이에 따라 칫솔모의 양쪽 끝 부분이 동시에 테이퍼 가공됨을 확인하였다.

모 번들을 전체적으로 침지하는 경우는 모 양쪽을 동시에 테이퍼 가공할 수 있다는 이점 외에 다른 이점도 있다. 모 번들을 수직으로 일부분만 약품에 침지하는 경우는 침지되지 아니하는 부분의 온도가 낮아서 테이퍼 되는 속도가 비교적 느리지만, 모 번들을 전체적으로 침지하는 경우는 모 번들 전체가 높은 온도의 약품과 접촉하기 때문에 반응속도가 빨라져서 테이퍼 가공시간도 단축된다.

종래의 방법으로 양측을 테이퍼 처리하는 데에는 2시간 정도가 소요되지만, 본 발명의 방법을 채택하게 되면 30분 이내의 시간이 소요된다. 이러한 방법으로 얻어진 모는 종래의 수직으로 부분적으로 침지하여 테이퍼 처리한 것과 비교했을 때 테이퍼가 약간 불균일하고 끝점 후도가 약간 불균일한 점을 제외하고는 품질상 의 큰 문제는 없다.

테이퍼 길이는 모 번들을 약품에 침지하기 전에 물, 알콜, 에틸렌글리콜, 계면활성제 등과 같은 친수성 액체에 예비침지하는 과정을 통하여 조절될 수 있다. 예비침지를 통하여 친수성 용액이 모 번들의 공간부에 먼저 침투하게 되므로 약품이 모 번들의 공간부로 침투하는 것을 저해하게 되며, 이에 따라 테이퍼의 길이도 조절되는 것이다.

사용가능한 친수성 액체는 칫솔모와 급격하게 반응하지 않는 친수성 물질 또는 이들의 수용액이면 모두 사용이 가능하다. 소수성 물질은 약품 처리 후 물로 세척하는 과정에서 세척이 어렵기 때문에 사용이 불가능하다. 가장 바람직한 친수성 액체는 테이퍼에 사용되는 약품(수산화나트륨 또는 황산 용액)을 저농도로 한 것이다. 그 이유는 이러한 액체는 약품과 화학적 반응을 하지 않을 뿐만 아니라, 모의 중간부분을 미세하게 용해할 수 있기 때문이다.

액체에 예비침지 시키지 않더라도 증기상의 챔버에 일정시간(5~60분) 방치하게 되면 예비침지한 것과 같은 효과를 나타낸다. 따라서 본 발명에서의 “예비침지”는 액체상에 담구어서 예비침지하는 것은 물론, 증기상에 일정시간 방치하는 것도 포함하는 의미이다.

예비침지에 사용되는 물 등의 친수성 액체는 액체로 유지되는 범위 내에서 온도가 낮을수록 테이퍼 길이를 줄이게 된다. 그 이유는 약품의 온도가 높을수록 모를 잘 분해시키므로 낮은 온도의 액체가 모 번들의 중심으로 침투하는 약품의 온 도를 떨어뜨려 분해속도를 줄이기 때문이다.

예비 침지에 사용되는 액체의 종류에 따라 테이퍼 길이가 차이가 나므로 액체를 적절히 선택함으로써 테이퍼 길이를 조절할 수 있다.

물과 같이 표면장력이 높은 액체가 사용될 경우에는 상대적으로 모 번들의 공간부에 침투하는 양이 적기 때문에 약품 침지시 약품이 공간부로 침투하기가 용이하여 테이퍼의 길이가 길어지고, 알콜이나 계면활성제와 같이 표면장력이 비교적 낮은 액체가 예비침지에 사용될 경우에는 반대의 이유로 테이퍼 길이가 짧아지게 된다.

친수성 액체상의 물질에 예비침지할 시 모 번들을 전체적으로 액체상의 물질에 침지하지 아니하고 일측만 액체상의 물질과 접촉하도록 예비침지를 한다면 모의 양쪽 끝의 테이퍼 길이가 서로 다르게 테이퍼 가공을 할 수도 있다.

모 번들을 약품 면에 수직하게 5mm 정도 침지시키는 종래의 방법에서는 모 번들을 고정하는 장치가 별도로 소요될 뿐만 아니라, 모 번들이 적층되어 침지될 수가 없기 때문에 비교적 넓은 장소가 요구되지만, 본 발명에서와 같이 전체적으로 침지시키게 되면 모 번들 고정장치가 불필요하게 되며, 여러 개의 모 번들이 무작위로 적층되어 전체적으로 침지되므로 좁은 공간에서도 작업이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 양상으로 일측만 테이퍼 시키는 경우가 있다. 일측 테이퍼 된 침상모는 종래방법인 앙카로 고정시키는 식모방법과 앙카 없이 식모하는 방법이 있는데 앙카 없이 식모하는 방법은 다양한 패턴의 식모군을 형성할 수 있는 장점이 있으므로 최근 많이 사용되고 있다.

그러나 앙카 없이 식모하는 방법에 사용되는 칫솔모는 종래방법인 앙카로 고정시키는 칫솔모 길이의 1/2 정도이기 때문에 수직으로 테이퍼시킬 시 번들 길이가 짧아서 용해시키기 힘들고 테이퍼 길이가 길어서 수세, 건조 후 고무줄로 권취하기 힘들고 기계적성이 맞지 않아서 칫솔생산이 거의 불가능하다. 이럴 때 해결방법은 종래방법인 앙카로 고정시키는 칫솔모 길이의 칫솔모를 식모 후 필요한 길이만 절단하고 나머지는 버리는 비효율적인 방법밖에 없다.

본 발명의 방법으로 이러한 문제점을 모두 해결할 수 있다.

일측만 테이퍼 시키고자 할 때에는 모 번들 2개를 적층하고 적층부을 테이프로 밀봉하여 약품이 침투하지 않도록 한 다음, 양측을 테이퍼 시키는 경우와 같은 모 번들을 전체적으로 약품에 침지시키는 침지공정을 행하면 된다.

본 발명의 또 다른 양상은 종래 약품처리를 2번 하던 것을 1회로서 일측은 테이퍼 시키고 다른 쪽은 날카로운 끝부분을 약간 용해시키는 것이다. 쇄소성의 향상을 위하여 한 쪽은 테이퍼 되고 다른 쪽은 테이퍼 되지는 아니하나 절단시 형성된 날카로운 면을 둥글게 연마시킨 후 반으로 절곡하여 식모하는 경우도 있다. 통상 둥글게 연마시키는 것은 기계적 방법에 의하지만 약품침지공정을 1회 추가함으로써 끝 부분의 날카로운 절단부를 용해시키기도 한다.

본 발명에서는 2개의 번들을 적층하고 밀봉 테이프로 밀봉하여 일측 테이퍼 된 침상모를 제조함에 있어서, 밀봉 테이퍼에 직경 0.5~1.0mm 범위의 좁은 구멍을 2~6개 뚫어 약품이 조금만 침투하도록 하여 테이퍼 되지 아니하는 끝 부분은 부분적으로 용해되어 절단 시 형성된 날카로운 부분이 용해되도록 한다.

이상의 실시예 및 비교예를 통하여 확인되는 바와 같이, 본 발명에 의하여 침상모의 생산효율이 약 3배 정도 향상되고 공정생략으로 재료의 손실도 많이 줄일 수 있게 되었다. 침지공정을 1회만 거치므로 2회의 침지공정을 거치는 종래의 방법에 비하여 2배의 생산효율 향상을 얻을 수 있으며, 모 번들의 거치에 따르는 시간이 절약될 뿐만 아니라, 침지시간도 전체적으로 침지시키는 본 발명의 방법이 일측만 침지시키는 종래의 방법에 비하여 짧은 시간이 소요된다. 그 이유는 모 번들이 전체적으로 약품에 침지됨이 따라 끝 부분만이 침지되는 종래의 방법에 비하여 높은 온도가 유지되기 때문으로 추정된다.

본 발명의 실시예는 아래와 같다.

(실시예 1)

일본 도레이사에서 제조한 직경이 0.2mm인 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 520 번들을 31mm로 절단 후 온도 130℃인 30% 농도의 가성소다 용액에 완전히 침지시켰다. 35분간 유지시킨 후 꺼내어서 찬물에 침지하여 냉각시킨 다음 약산으로 중화시키고 물로 세척하고 건조시켰다.

얻어진 모는 양쪽 끝 점이 직경이 0.01-0.02mm이었고, 테이퍼 길이는 7-9mm의 범위였다.

양쪽을 테이퍼 가공하는데 걸린 시간은 25분이었다.

(실시예 2)

실시예1과 동일하게 시행하되, 모 반들을 절단 후, 물에 완전히 침지 후 물이 흐르지 않을 때까지 방치한 다음, 가성소다 용액에 완전히 침지시켰다. 얻어진 모는 양쪽 끝 점이 직경이 0.01-0.02mm이었고, 테이퍼 길이는 6-8mm의 범위로 비교적 균일하였다.

(실시예 3)

실시예2와 동일하게 시행하되, 예비침지시 사용되는 액체를 20% 에틸알콜로 변경하였다.

얻어진 모의 끝 점 직경은 0.01-0.02mm로 실시예2와 동일하였으나, 테이퍼 길이는 5-8mm로 약간 줄어들었다.

(실시예 4)

실시예2와 동일하게 시행하되, 예비침지시 사용되는 액체를 2% 양이온성 계면활성제 용액으로 변경하였다.

얻어진 모의 끝 점 후도는 0.01-0.02mm로 실시예2와 동일하였으나, 테이퍼 길이는 5-7mm로 상당히 줄어들었다.

(실시예 5)

실시예2와 동일하게 시행하되, 예비침지시 사용되는 액체를 에틸렌글리콜로 변경하였다.

얻어진 모의 끝 점 후도는 0.01-0.02mm로 실시예2와 동일하였으나, 테이퍼 길이는 4-6mm 였다.

(실시예 6)

실시예2와 동일하게 시행하되, 예비침지시 사용되는 액체를 5% NaOH 용액으로 변경하였다.

얻어진 모의 끝 점 후도는 0.01-0.02mm로 실시예2와 동일하였으나, 테이퍼 길이는 4-5mm 였다.

(실시예 7)

폴리부틸렌테레프탈레이드(PBT)와 폴리에스테르 계열 엘라스토마와 혼합방사한 직경 0.18mm 번들을 길이 20.5mm로 절단 후 이 2개의 번들들을 절단면끼리 맞붙인 후 20mm폭의 내열성 마스킹테이프로 붙인 면에 약품이 침투되지 않도록 테이핑한 다음 5% 계면활성제 용액에 침지 후 온도 130℃인 30% 농도의 가성소다 용액에 완전히 침지시켰다. 20분간 유지시킨 후 꺼내어서 찬물에 침지하여 냉각시킨 다음 약산으로 중화시키고 물로 세척하고 건조시켰다.

얻어진 모는 끝 점의 직경이 0.01-0.02mm이었고, 테이퍼 길이는 4-7mm의 범 위로 비교적 균일하였다.

(실시예 8)

실시예 7과 같은 방법으로 하되 내열 마스킹테이프 둘레에 직경 0.7mm 정도의 작은 구멍을 일정 간격으로 4개 내어 소량의 약품이 침투되도록 하였다. 그 결과 마스킹테이프를 붙인 면(테이퍼 되지 아니하는 면)도 약간 용해되어 절단시 형성된 날카로운 부분이 없어져서 잇몸 손상을 방지할 수 있는 일측 테이퍼 된 칫솔모를 얻었다.

(비교예)

실시예1에서 사용된 모 번들을 실시예1에서 사용된 약품에 수직으로 5mm가 침지되도록 한 상태에서 40분간 유지시킨 다음 꺼내어서 실시예1에서와 같이 냉각, 중화 및 세척 공정을 거친 다음, 다시 반대편을 약품에 침적하여 동일한 공정을 거쳐 양측 테이퍼된 칫솔모를 얻었다.

얻어진 모의 끝 점 후도와 테이퍼 길이는 실시예1에서 얻어진 모와 동일하였으며, 양측을 테이퍼 가공하는데 걸린 시간은 180분이었다.

Claims (8)

1. 가성소다용액 또는 황산용액 중 선택된 1종의 약품용액에 칫솔모를 침지하여 테이퍼 가공하는 통상의 칫솔모의 테이퍼 가공방법에 있어서, 절단된 다량의 모 번들 전체를 약품용액에 무방향성으로 침지하여 모의 양측을 동시에 테이퍼 시키는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
2. 제1항에 있어서,

   절단된 모 번들을 칫솔모와 급격하게 반응하지 않는 친수성 액체상의 물질에 예비침지한 다음, 모 번들 전체를 약품용액에 침지하여 모의 양측을 동시에 테이퍼 시키는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
3. 제1항에 있어서,

   테이퍼 길이는 액체상의 물질의 종류 및 농도에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
4. 제1항에 있어서,

   액체상의 물질은 물, 친수성 유기용매, 계면활성제, 알카리, 에틸렌글리콜 중 선택된 1종 또는 이들의 수용액인 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
5. 제1항에 있어서,

   테이퍼 길이는 액체상의 물질의 온도에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
6. 절단된 모 번들 2개를 적층하고, 적층부를 테이프로 밀봉한 후 밀봉된 모 번들 전체를 약품에 침지하여 모의 일측을 테이퍼 시키는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
7. 제6항에 있어서,

   절단된 모 번들을 칫솔모와 급격하게 반응하지 않는 친수성 액체상의 물질에 예비침지한 다음, 모 번들 전체를 약품용액에 침지하여 모의 일측을 테이퍼 시키는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.
8. 제6항에 있어서,

   밀봉 테이프에 직경 0.5~1.0mm 범위의 좁은 구멍을 2~6개 형성하여 적층부에 약간의 약품이 침투되도록 함으로써 모의 일측은 테이퍼 처리되고 다른 측은 날카로운 절단면이 용해 처리되는 것을 특징으로 하는 칫솔모의 테이퍼 가공방법.