KR950012343B1 - 연화용 옥피의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연화용 옥피의 제조방법

제1도는 본 발명에 따라 제조된 연화용 옥피의 결합단면도.

제2도는 본 발명에 따라 제조된 연화용 옥피로서, 제2a도는 본 발명의 일실시예를 도시한 것이며, 제2b도는 제2a도의 부분을 도시한 부분 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부옥피 2 : 하부옥피

본 발명은 연화용 옥피(펄프로 구성된 구형 종이공)의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 상·하부 반구형옥피 몸체의 각부분이 거의 유사한 파열강도를 연화용 옥피의 개선된 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 옥피는 밤하늘 불꽃놀이용 연화를 제조하는데 사용되는 것으로서 종래의 제조방법을 살펴보면, 먼저, 0.5∼1.5㎜두께를 갖는 평면의 갈색 종이판지를 가지고 직경 2.5, 3, 4, 5, 6, 8 10 및 12인치의 옥피중에서 제조하고자 하는 크기의 옥피가 성형될 만큼의 충분한 크기를 갖도록 상기 종이판지를 정사각형으로 절단한다.

절단된 정사각형의 종이판지는 반구형으로 가공시 불규칙하게 겹치는 부분이 생기지 않도록 하기위하여 상기 종이판지의 중심에 제조하고자 하는 옥피직경의 대략 3분의 1만큼의 원을 그린 다음, 상기 원주의 외곽으로 4∼12개 정도의 절단선을 그어 종이판지의 중심에서 볼 때 일정한 각도를 갖도록 한다.

이렇게 가공된 정사각형의 종이판지는 2∼6매 정도가 서로 접착할 수 있도록 종이판지의 표면에 접착용 풀을 도포한 다음, 반구형의 형상이 성형되도록 제작된 암·수의 압착금형에서 필요한 만큼의 매수를 동시에 압착하면서 접착한다.

이렇게 압착하여 접착한 분구형 옥피는 각각의 종이판지 자체 4∼12개 소부위에서 겹쳐지는 형태가 같은 방향을 가져야 하며 2∼6매의 접착이 양호하게 이루어져야 한다.

풀을 도포하여 압착한 반구형의 옥피는 도포된 풀을 건조하기 위하여 내부온도가 35∼85℃유지되는 건조실에서 1시간 이상 건조한다.

건조가 완료된 반구형의 이바리부분을 제거하는 작업을 마지막 공정으로하여 정반구형의 옥피가 제조되어진다.

반구형의 옥피 2개를 결합하여 제조된 1개의 구형옥피는 연화 1발을 구성한다.

2개의 반구형 옥피의 내부에 연화용 화약을 장전하고 상기 화약을 점화시키는 목적을 갖는 도화선을 옥피의 외부로 돌출시킨 다음, 상기 2개의 반구형 옥피를 결합하여 옥피결합부위에 접착용풀과 종이를 사용하여서 결합부위를 밀봉하며, 또한 도화선을 외부로 돌출시키기 위하여 천공한 옥피의 천공부분도 함께 밀봉한 다음 건조하면 연화가 제조된다.

여기에서 결합부위를 밀봉할 경우에 연화가 발사된다음 구형의 옥피가 단순하게 2쪽으로 벌어지는 목적만을 갖는 경우에는 결합부위의 파열강도가 옥피몸체의 파열강도보다 낮아야 하며, 불꽃놀이용의 경우처럼 연화가 발사된 다음, 구형의 옥피가 고르게 파열되어 흩어지는 목적만을 갖는 경우에는 옥피내부에서 연화가 점화할 때 생성되는 옥피내부의 압력에서 옥피몸체는 물론 결합부위에도 동일한 파열강도를 가져야만 한다.

그러나, 반구형의 옥피는 제조하는 과정에서 필연적으로 발생하는 겹쳐져서 접착되는 부분은 그렇지 않은 다른부분과 동일한 파열강도를 가질수가 없으며, 밀봉되는 부위와 옥피의 몸체부분과도 항상 유사한 파열강도를 가질수가 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 오랜동안 연구를 수행한 결과 상·하부 반구형옥피 몸체의 각부분이 유사한 파열강도를 가지는 본 발명의 제조방법을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 2.5인치 내지 12인치의 연화에 사용하는 옥피의 개선된 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 옥피의 파열강도를 고르게 유도하는 물리적인 형상을 옥피의 내면에다 성형함으로써 옥피의 특성에서 중요한 파열강도를 옥피의 각 부분에 고르게 부여하고, 또한 옥피의 조성중 파열 강도 분산제를 함유한 연화용 옥피의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 구조용 섬유, 바인더(binder), 파열강도 분산제 및 박테리아(bacteria) 억제재로 구성된 슬러리(slurry)로 연화용 옥피를 제조하는 것으로 구성된다.

이하, 본 발명을 구성하는 각각의 원료에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

이하 ％는 "중량％"를 의미한다.

1)구조용 섬유

옥피에서 조직의 뼈대가 되는 구조용 섬유로는 폐종이 박스, 페종이 판지 또는 폐포장지가 주원료로 사용 되는데, 상기 원료들은 독특한 갈색과 높은 강도를 나타내는 미표백 펄프(Unbleached Kraft Pulp=UKP)로 구성되어 있기 때문에 그래로 사용된다.

이 구조용 섬유들의 세단도(Freeness)와 배수도(Drainage Time)는 옥피의 인장강도(Tensile Strength)의 파열강도(Burtsting strength)와 직접적인 연관이 있는 것으로서, 본 발명에서는 75∼95％를 포함하는데, 75％ 미만이면 상대적으로 바인더인 합성수지의 함유량이 증가되어서 파열된 옥피 조각들이 대지에 흩어져 있을때 자연적으로 분해되지 않는 문제점이 있다.

2)바인더(Binder)

바인더는 옥피의 뼈대가 되는 구조용 섬유들을 서로 접착하는 목적을 가지며, 상기 바인더로는 분말(powder), 유상액(emulsion) 상태의 ABS수지, 또는 유상액상태의 SBR수지가 사용된다.

옥피가 갖는 이 바인더의 함량도 옥피의 파열강도와 관련이 있는 것으로서, 본 발명에서는 5∼25％를 포함한다.

3)파열강도 분산제

파열강도 분산제는 옥피속에 함유되어서 옥피가 파열할 경우, 옥피의 각 부분이 일정한 파열강도를 갖도록 하는 목적으로 사용되며, 이 분산제로는 주로 활석[talc=Mg₃(Si₄O₁)(OH)₂] 또는 쇄목펄프를 사용하며, 본 발명에서는 상기 구조용 섬유의 건조 중량에 대하여 1∼15％를 포함하는데 15％를 초과하면 옥피의 파열강도가 너무 낮아서 연화용으로 사용하기 불가능한 문제가 있다.

4)박테리아 억제재

박테리아 증식억제제는 옥피의 제조공정에서 사용되는 슬러리(slurry) 중에서 악취를 발생하는 요인이 되는 박레티라의 증식을 억제하는 목적과 함께 연화를 장기보관할 경우에 발생할 수 있는 곰팡이균 등의 증식을 억제하는 목적으로 사용되고, 상기 억제재로는 미국의 Nalco chemical사에서 제조하여 판매하는 Nalcon 7620-WB를 사용하며, 본 발명에서는 상기 구조용 섬유의 건조 중량에 대하여 0.001∼1％를 포함하는데 1％를 초과하면 펠팅후 발생되는 폐수중에 다량 함유되어서 폐수처리에 문제점이 있다.

상기에서 언급된 기초 조성물의 조성을 하기 표 1에 기재하였다.

[표 1]

상기 원료들을 가지고 연화에서 요구하는 특성을 만족하는 옥피를 제조하면 본 발명의 방법을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 상술하면 다음과 같다.

먼저, 교반장치의 벽면을 수직으로 배플(baffle)이 부착된 원형의 철재탱크에서 상기 표 1에 기재된 원료들을 물과함께 혼합하여 슬러리를 제조한다.

상기 슬러리중 원료들이 갖는 고형분의 농도는 0.4∼1.5％정도이며, 물속에서 상기 원료들이 최대한 고르게 섞이도록 한다.

상기 고형분의 농도가 0.4％ 이하일 경우에는 옥피의 제조시간과 제조공정에서 물의 사용량이 불필요하게 많이 소요되며, 옥피의 파열 강도가 필요이상으로 높아지게 된다.

또한 고형분의 농도가 1.5％ 이상일 경우에는 습펠트(felt)가 불균일하게 형성되기 때문에 옥피의 파열강도도 또한 각 부분에 걸쳐서 불균일하게 나타나게 된다.

다음은 제1도에서 도시한 바와같이, 반구형 옥피 상(1), 하부(2)의 모양과 같은 펠팅(felting)금형과 500㎜Hg∼720㎜Hg의 진공(vacuum)을 사용하여서 상기 슬러리로 습펠트를 제조한다.

상기 공정에서 습펠트의 수분함량은 50％∼60％정도가 되며, 이때 상기 수분함량이 상기 범위를 유지하는 이유는 습펠트에서 갖는 수분함량을 최소화하여 건조와 압착을 동시에 실시하는 다음공정에서 건조, 압착시간을 단축시키기 때문이다.

상기 습펠트는 다음공정으로 이동한다.

다음공정은 옥피를 제조하는 마지막 공정으로서, 제1도에서 도시한 바와같이 1 및 2의 옥피형상을 건조 하면서 동시에 압착성형하기 위하여 특수하게 제작된 압착금형과 유압프레스를 사용하여서 전 공정에서 나온 습펠트를 건조, 압착하여 제1도의 1 및 2와 같은 옥피 상·하부를 성형한다.

여기서 옥피내부에 분포되어 있는 바인더입자들이 옥피의 압착공정에서 고형성을 갖도록 하기위하여 압착금형의 온도는 110℃∼145℃, 압력은 60Kg/㎠∼150Kg/㎠, 압착시간은 3분∼10분으로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 제2도의 (a)에 도시한 바와같이, 상기 압착공정시 옥피의 내면에 일정각도를 가진 돌기가 방사형으로 형성된 물리적인 형상을 성형함으로써 옥피의 특성에서 중요한 파열강도를 옥피의 각 부분에 고르게 부여함을 특징으로 한다.

본 발명의 연화용 옥피는 상기 압착 공정을 마지막으로 제조가 완료된다.

이하 비교실시예를 통하여 본 발명의 제조방법 및 효과를 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[비교 실시예]

하기 표 2에 기재된 조성으로 교반장치와 벽면에 수직으로 배플이 부착된 원형의 철재탱크에서 물과함께 혼합하여 고형분의 농도가 0.7％인 슬러인을 제조한후, 제1도에서 도시한 바와같은 반구형 옥피상(1), 하부(2)의 모양의 펠팅(felting)금형과 6500㎜Hg의 진공(vacuum)을 사용하여서 상기 슬러리로 습펠트를 제조한다.

상기 공정에서 습펠트의 수분함량은 60％이었다.

그 다음 압착공정과 유압프레스를 사용하여서 전 공정에서 나온 습펠트를 건조, 압착하여 제1도의 1 및 2와 같은 옥피 상·하부를 성형한다.

여기서 압착금형의 온도는 130℃, 압력은 90Kg/㎠, 압착시간은 7분으로 하여 연화용 옥피를 제조하였다.

상기 연화용 옥피와 종래 갈색 종이판지로 제조한 연화용 옥피를 동일한 조건에서 옥피의 중요한 물리적인 특성 즉, 파열강도(bursting strength)와 인장강도(tensile strength)를 비교하였다.

그 결과, 본 발명의 제조방법으로 제조한 연화용 옥피의 물리적인 특성은 하기 표 3와 같이 제조방법의 옥피보다 훨씬 뛰어나게 우수함을 알 수 있으며, 특히 동일한 옥피의 각 부분에서의 물리적특성 즉 두께, 인장강도, 파열강도 등 데이터의 표준편차(Standard Deviation)가 종전의 제품과 비교하여 볼때에 비교되지 않을만큼 우수함을 알 수 있다.

[표 2]

*옥피 접착부위의 접착제-Three Bond 1741(Cyanoacrylate Adhesive

제조회사 : Three Bond, Inc. U. S. A.

[표 3]

*1. 판지, 판지가공=종래의 옥피, 펠트, 펠트압착=본 발명에 따른 옥피.

2. SD=표준편차(Stand ard Deviation)

3. 측정기기-인장강도(Tensile Strength)

기기명 : "Series 400"Universal Tester(TM1417-26-3)

제조업체 : Testing Machine Inc. U.S.A. (Bursting Strength)

-파열강도(Bursting Strength)

기기명 : Junbo Mullen Tester(TMI13-1-4)

제조업체 : Testing maching Inc. U. S. A.

상술한 바와같이, 본발명에 따른 연화용 옥피는 습펠트를 별도의 건조시스템을 거치지 않고 압착과 동시에 상기 습펠트의 건조가 이루어지는 것이며, 제2도의 (a)에 도시한 바와같이 압착 및 건조금형에서 옥피의 파열강도를 고르게 유도하는 물리적인 형상을 옥피의 내면에다 성형함으로써 옥피의 특성에서 중요한 파열강도를 옥피의 각 부분에 고르게 부여되고, 또한 옥피의 조성중 파열강도 분산제를 함유한 것이다.

Claims (9)

1. (가)구조용 섬유, 바인더, 파열강도 분산제 및 박테리아 억제제를 교반기가 부착된 탱크내에서 물과함께 혼합하여 물속의 고형분이 0.4％∼1.5％를 갖는 옥피제조용 슬러리를 제조하는 단계, (나) 500㎜Hg∼720㎜Hg의 진공을 사용하는 펠팅금형으로 상기 슬러리를 습펠트로 제조하는 단계, 및 (다) 상기 습펠트의 압착과 건조가 동시에 실시되는 압착금형을 사용하여서 옥피의 상·하부의 성형하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구조용 섬유가 폐종이 상자, 폐종이 판지 또는 폐포장지임을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구조용 섬유가 전체조성물에 대하여 75％∼95％로 혼합됨을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더가 ABS수지 또는 SBR수지임을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 바인더가 전체조성물에 대하여 5％∼25％로 혼합됨을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 파열강도 분산제가 상기 구조용섬유의 건조중량에 대하여 1％∼15％로 함유됨을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 박테리아 억제제가 구조용 섬유의 건조중량에 대하여 0.001％∼1％로 함유됨을 특징으로 하는 연화용 옥피의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 압착금형의 온도가 110℃∼145℃임을 특징으로 하는 옥피의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 압착금형시 상기 옥피의 내면에 일정각도를 가진 돌기를 방사형으로 형성시킴을 특징으로 하는 옥피의 제조방법.