KR20170122460A - 우레탄 발포기 헤드 - Google Patents

Abstract

폴리올 저장소로부터의 폴리올 주제의 원액과 이소시아네이트 저장소로부터의 이소시아네이트 원액이 액체 원료 공급 실린더에 의해 선택적으로 공급되어 함께 발포되는 우레탄 발포기 헤드가 개시되어 있다. 폴리올 공급 노즐과 이소시아네이트 공급 노즐은 액체 원료 공급 실린더에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄된다. 중공의 반응실에는 폴리올 공급 노즐과 이소시아네이트 공급 노즐의 끝단이 양 측면에서 상호 대칭적으로 위치하여 폴리올 공급 노즐과 이소시아네이트 공급 노즐로부터의 상기 폴리올 주제의 원액과 이소시아네이트 원액이 혼합된다. 토출구는 상기 중공의 반응실의 하부에 위치한다. 상기 폴리올 공급 노즐의 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐의 분사 배향이 상기 토출구 방향에 대하여 반대 방향이 되게 구성된다.

Description

우레탄 발포기 헤드 {Head for Urethane foaming Apparatus}

본 발명은 우레탄 발포기 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 원액이 혼합되어 토출구를 통해 분사되게 하는 우레탄 발포기 헤드에 관한 것이다.

일반적으로, 우레탄 폼은 폴리올을 주성분으로 하여 발포제, 촉매, 난연제 및/또는 계면활성제가 혼합된 폴리올 주제의 성분과 이소시아네트와 같은 경화제의 두 원액을 화학적인 반응을 일으켜 형성된다.

이때 상기한 바와 같이 2종의 원액을 급속하게 혼합하여 화학적 반응을 일으키기 위해서 사용하는 기계를 발포기라 한다. 이러한 발포기는 폴리올 주제의 성분과 이소시아네이트와 같은 경화를 혼합하는 방식에 따라 통상 고압 발포기와 저압 발포기의 두 종류로 구분된다.

고압 발포기는 특히 도 1에 도시된 바와 같이 상기한 주제(1)인 폴리올 시스템과 경화제(2)인 이소시아네이트 원액이 고압 발포 헤드(7) 내부의 좁은 챔버(8) 내부에서 서로 고압으로 만나서 급속하게 섞이게 되는데, 이 원액들이 챔버(8) 내부로 고압으로 분사되기 위해서는, 원액들(1,2)을 고압 하에서도 정량을 공급할 수 있는 고압 정량 펌프(5)로 발포 헤드(7)까지 이송한 후, 헤드 내부 혼합 챔버(8)로 뿜어나오는 말단 노즐(6)을 통해 정량이 빠져나가려는 원액이 결국 100bar (약 102kgf/cm²) 이상의 압력을 만들어 분사되게 하고, 이렇게 분사된 원액(1,2)들은 작은 챔버(8) 내부에서 서로 강력하게 부딪쳐 순식간에 섞이게 되어 높은 효율로 혼합된다. 따라서 화학적 반응이 충실하게 일어나게 되고 결과적으로는 우레탄 폼을 형성하는 셀의 크기가 미세하고 균질한 우수한 폼을 만들 수 있다. 이러한 고압 발포기는 토출 용량이 커서 산업용도로 많이 사용된다.

반면, 저압 발포기는 특히 도 2에 도시된 바와 같이 큰 압력 없이 저압으로 원액(1,2)들을 이송하되, 저압 발포 헤드(9) 안에서 원액(1,2)들을 원활히 섞어주기 위해서 모터(12)에 의해 빠르게 회전하는 회전체(9-1)를 사용하는데, 짧은 시간에 섞임 효율을 좋게 하기 위해서는 회전체(9-1)가 고속으로 돌면서 회전체(9-1)에 돌출된 많은 돌기 형상의 회전날개(9-2)가 주제(1)인 폴리올과 경화제(2)인 이소시아네이트를 짧은 시간 내에 가능한 많이 서로 충돌하게 하여 혼합 효율을 증대하는 방식을 사용한다. 저압 발포기는 토출 용량이 작아 소규모의 신발 종류를 만드는데 사용된다.

저압 발포기는 상기한 바와 같이 폴리올 주제의 성분과 경화제 성분의 효율적인 혼합을 위해 외주면에 다수의 돌기가 형성된 회전체(9-1)가 사용되므로, 그 자체로 중량을 증가시킬 뿐만 아니라 발포 후의 내부를 청소함에 있어서도 폴리이소시아네이트의 빠른 경화로 인해 세척 효율이 떨어지는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-0853252호 (2008년08월13일 등록, 발명의 명칭 "우레탄 저압 발포기 헤드") 한국등록특허 제10-0853251호 (2008년08월13일 등록, 발명의 명칭 "우레탄 고압 발포기 헤드") 한국공개특허 제10-2012-0055088호 (2012년05월31일 공개, 발명의 명칭 "고압 저압 일체형 우레탄 발포장치")

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고압 발포기와 저압 발포기의 중간적 형태로서 필요에 따라 고압 발포기 또는 저압 발포기와 같이 사용할 수 있는 발포기 헤드를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 발포기 내부의 잔류물의 경화 없이 신속하고 정확하게 내부를 세척할 수 있는 형태의 발포기 헤드를 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

폴리올 저장소로부터의 폴리올 주제의 원액과 이소시아네이트 저장소로부터의 이소시아네이트 원액이 액체 원료 공급 실린더에 의해 선택적으로 공급되어 함께 발포되는 우레탄 발포기 헤드에 있어서,

액체 원료 공급 실린더에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 구조의 폴리올 공급 노즐과 이소시아네이트 공급 노즐;

폴리올 공급 노즐과 이소시아네이트 공급 노즐의 끝단이 양 측면에서 상호 대칭적으로 위치하여 폴리올 공급 노즐과 이소시아네이트 공급 노즐로부터의 상기 폴리올 주제의 원액과 이소시아네이트 원액이 혼합되는 중공의 반응실; 및

상기 중공의 반응실의 하부에 위치하는 우레탄 토출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포기 헤드를 제공한다.

본 발명에 있어, 상기 폴리올 공급 노즐의 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐의 분사 배향이 상기 토출구 방향에 대하여 반대 방향이 되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 폴리올 공급 노즐의 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐의 분사 배향의 교차점이 상기 중공의 반응실에 위치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 폴리올 공급 노즐의 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐의 분사 배향의 교차점의 상부에 상기 중공의 반응실을 세척하기 위한 세척용 용제 노즐이 위치하도록 구성된다.

본 발명에 의하면, 사용자의 조작에 따라 저압 또는 고압, 또는 통상의 저압과 고압 사이의 압력으로 우레탄을 선택적으로 발포할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 발포기 헤드를 사용자가 쉽게 운반 또는 이동할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 중공의 반응실 내에 청소를 경화제의 경화 없이 예를 들어 메틸렌클로라이드에 의해 완벽하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 고압 우레탄 발포기의 발포 헤드 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 저압 우레탄 발포기의 발포 해드 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 바람직한 구체예에 따른 우레탄 발포기 헤드를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 우레탄 발포기 헤드의 내부 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 우레탄 발포기 헤드의 구형 반응실에서 각각의 노즐을 통해 공급되는 폴리올 주제 성분과 이소시아네이트 성분의 혼합 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 우레탄 발포기 헤드의 내부를 청소하는 모습을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 3 내지 도 6은 본 발명을 나타낸다. 도 3은 본 발명의 하나의 바람직한 구체예에 따른 우레탄 발포기 헤드를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 우레탄 발포기 헤드의 내부 모습을 보여주는 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 우레탄 발포기 헤드의 내부에서 각각의 노즐을 통한 폴리올 주제 성분과 이소시아네이트 성분의 혼합 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 4에 도시된 우레탄 발포기 헤드의 내부를 청소하는 모습을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 폴리올 저장소(도시되어 있지 않음)로부터의 폴리올 주제의 원액과 이소시아네이트 저장소(도시되어 있지 않음)로부터의 이소시아네이트 원액이 액체 원료 공급 실린더(도시되어 있지 않음)에 의해 선택적으로 공급되어 함께 발포되는 우레탄 발포기 헤드에 관한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 구체예에 따른 우레탄 발포기 헤드는 액체 원료 공급 실린더에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 구조의 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)을 갖는다. 본 발명에서는 발포기 중의 그 헤드 부분만을 특징으로 하기 때문에 헤드 부분 이외의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 구체예에 따른 우레탄 발포기 헤드는 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)의 끝단이 양 측면에서 상호 대칭적으로 위치하여 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 상기 폴리올 주제의 원액과 이소시아네이트 원액이 혼합되는 중공의 반응실(300)을 갖는다.

상기 중공의 반응실(300)의 하부에는 우레탄 토출구(400)가 형성되어 있다.

도 5를 참조하여, 본 발명에서는 상기 폴리올 공급 노즐(100)의 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)의 분사 배향이 상기 토출구 방향에 대하여 반대 방향이 되게 구성된다. 즉, 폴리올 공급 노즐(100)의 끝단(102)과 이소시아네이트 공급 노즐(202)의 끝단(202)이 토출구(400) 방향에 대하여 대체로 반대 방향으로, 보다 정확하게는 도 5에 도시된 바와 같이 폴리올 공급 노즐(100)의 끝단(102)으로부터 공급되는 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 공급 노즐(202)의 끝단(202)으로부터 공급되는 이소시아네이트 원액이 구형 반응실(300)의 내부에서 상호 교차되게 하면서 그 순간부터 강제적으로 혼합되게 하도록 구성된다.

즉, 본 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이 폴리올 주제 원액의 분사 배향과 이소시아네이트 원액의 분사 배향의 교차점이 구형 반응실(300)의 내부 또는 구형 반응실(300)의 표면에서 이루어지도록 구성되는 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서는 상기 폴리올 공급 노즐(100)의 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)의 분사 배향의 교차점의 상부에 상기 중공의 반응실(300)을 세척하기 위한 세척용 용제 노즐(500)이 위치하도록 구성된다. 이와 같이 구형 반응실(300)의 내부로 직접 세척용 용제가 공급되면, 구형 반응실의 내부에는 사실상의 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 원액의 잔여물이 전혀 생성되지 않아 이후 별도의 세척 작업 없이도 우레탄 발포 작업이 즉시 이루어질 수 있게 된다.

이외에도, 상기 우레탄 발포기 헤드에는 금형에 따라 원액을 설정된 압력에 따라 토출하는 토출압력조절장치, 토출 후의 선택적 세척을 위한 세척조작장치가 함께 제공된다(도 3의 조작 버튼 중의 임의 선택). 상기 노즐의 개방 또는 폐쇄는 실린더에 의한 이동에 따른 조작체의 이동에 의해 결정된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 폴리올 공급 노즐
200 : 이소시아네이트 공급 노즐
300 : 구형 반응실
400 : 우레탄 토출구
500 : 세척용 용제 노즐

Claims (5)

1. 폴리올 저장소로부터의 폴리올 주제의 폴리올 원액과 이소시아네이트 저장소로부터의 이소시아네이트 원액이 액체 원료 공급 실린더에 의해 선택적으로 공급되어 함께 발포되는 우레탄 발포기 헤드에 있어서,
   액체 원료 공급 실린더에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 구조의 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200);
   상기 폴리올 공급 노즐과 상기 이소시아네이트 공급 노즐의 끝단이 양 측면에서 상호 대칭적으로 위치하여 상기 폴리올 공급 노즐로부터의 상기 폴리올 주제의 원액과 상기 이소시아네이트 공급 노즐로부터의 이소시아네이트 원액이 혼합되는 중공의 구형 반응실(300); 및
   상기 중공의 구형 반응실의 하부에 위치하는 우레탄 토출구(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포기 헤드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 중공의 구형 반응실(300) 내에서 상기 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 분사 배향이 상기 토출구(400) 방향에 대하여 반대 방향이 되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포기 헤드.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 분사 배향의 교차점이 상기 중공의 구형 반응실(300) 내에 위치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포기 헤드.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 분사 배향과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 분사 배향의 교차점의 상부에 상기 중공의 구형 반응실(300)을 세척하기 위한 세척용 용제 노즐(500)이 위치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포기 헤드.
5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 중공의 구형 반응실에 형성되어 있는 우레탄 토출구의 하단에 스태틱 믹서가 더 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포기 헤드.

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