KR100530811B1 - 수분발포형에너지흡수발포체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히드록실 관능가가 1.5 내지 3이고, 분자량이 1,500 내지 8,000인 1종 이상의 비충전 폴리에테르 폴리올 약 17 내지 약 85 중량%, 히드록실 관능가가 3 내지 8이고, 분자량이 150 내지 1,000이고, 비3급 아민을 함유하는 1종 이상의 폴리에테르 폴리올 약 12 내지 약 80 중량%, 1종 이상의 1급 또는 2급 디아민 또는 아미노 알콜 약 0 내지 약 4 중량% 및 물 약 3 내지 약 12 중량%를 포함하는 이소시아네이트 반응성 혼합물을 제공한다. 또한, 본 발명은 이소시아네이트 반응성 혼합물로 제조된 수분 발포형 에너지 흡수 발포체를 제공한다.

Description

수분 발포형 에너지 흡수 발포체{Water Blown, Energy Absorbing Foams}
우레탄 화학에 바탕을 둔 에너지 흡수 발포체는 당 업계에 공지되어 있다. 초기 문헌에는 할로카본 발포제를 주로 이용하였다 (예를 들면, 미국 특허 제3,926,866호 참조). 폴리에테르 중의 스티렌/아크릴로니트릴 단량체 혼합물의 중합에 의해 제조된 폴리올 ("충전 폴리올")계 수분 발포형 에너지 흡수 발포체에 관한 많은 특허들이 허여되어 왔다 (예를 들면, 미국 특허 제4,116,893호, 동 제4,190,712호, 동 제4,212,954호, 동 제4,866,102호, 동 제5,216,041호 및 동 제5,232,957호 참조). 다른 특허 문헌에서는 비교적 저분자량의 가교 결합제의 사용 (예를 들면, 미국 특허 제4,282,330호, 동 제5,143,941호 및 동 제5,167,884호 참조) 또는 다양한 폴리올류, 예를 들면 만니흐 (Mannich) 축합체의 에틸렌 옥시드 부가 생성물 (예를 들면, 미국 특허 제4,371,629호 참조), 알콕시화 톨루엔 디아민 (예를 들면, 미국 특허 제4,614,754호 참조), 또는 프로필렌 글리콜 또는 에틸렌 디아민으로부터 유도된 폴리올류 (예를 들면, 미국 특허 제5,187,204호 참조)의 사용을 기재하고 있다. 다른 특허 문헌에서는 가요성 발포체로서 수분 발포형 에너지 흡수 발포체를 기재하고 있다. (예를 들면, 미국 특허 제4,981,880호 및 동 제5,489,618호 참조).
상기한 몇몇 특허에 바탕을 둔 시스템들이 상업적으로 사용되고는 있지만, 예를 들면 포드 (Ford)사가 요구하고 있는 규격과 같은 다양한 규격을 충족시키고, 또한 17초를 초과하는 폐형 (閉型) 시간 및 많아야 3분의 성형품 취출 시간 등 상업적인 생산 공정 조건들을 충족시키는 에너지 흡수 발포체를 제조할 수 있는 시스템에 대한 연구가 지속되고 있다. 12초 미만의 폐형 시간을 갖는 시스템이 미국 특허 제5,449,700호에 공지되어 있다. 그러나, 이 시스템은 연속 기포형 계면 활성제를 사용하지 않을 뿐만 아니라, 고분자량의 폴리에테르 폴리올을 필요로 하지도 않는다. 용어 "폐형 (mold closing) 시간"은 발포성 반응물을 주형에 도입하기 시작할 때부터 주형을 닫을 때까지의 시간으로 정의된다. 용어 "취출 시간"은 발포성 반응물을 주형에 도입하기 시작할 때부터 완성품을 주형으로부터 꺼낼 때까지의 시간으로 정의된다.
본 발명은 이소시아네이트 반응성 혼합물 및 그로부터 제조되는 발포체에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 이소시아네이트 반응성 혼합물은
a) 히드록실 관능가가 1.5 내지 3이고, 분자량이 1,500 내지 8,000인 1종 이상의 비충전 폴리에테르 폴리올 약 17 내지 약 85 중량%;
b) 히드록실 관능가가 3 내지 8이고, 분자량이 150 내지 1,000이며, 비3급 아민을 함유하는 1종 이상의 폴리에테르 폴리올 약 12 내지 약 80 중량%;
c) 1종 이상의 2급 또는 1급 디아민 또는 아미노 알콜 약 0 내지 약 4 중량%; 및
d) 물 약 3 내지 약 12 중량%
를 포함하며, 여기서 중량%는 이소시아네이트 반응성 혼합물의 총량을 기준으로 하며, 이때 총중량%는 100 %이다.
또한, 본 발명은
A) 상기 이소시아네이트 반응성 혼합물;
B) 메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)를 약 40 내지 약 85 중량% 함유하고, 이소시아네이트기 함량이 약 20 내지 약 35 중량%인 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트) (여기서, 상기 이소시아네이트의 양은 모든 이소시아네이트 반응성 성분 및 상기 이소시아네이트의 혼합물의 이소시아네이트 지수가 약 150 내지 약 250이 되는 양임);
C) 성분 A) 100 중량부 당 연속 기포형 실리콘 계면 활성제 약 0.3 내지 약 4 중량부;
D) 성분 A) 100 중량부 당 2종 이상의 상이한 삼량체화 촉매 약 2 내지 약 13 중량부;
E) 성분 A) 100 중량부 당 이소시아네이트기와 히드록실기 사이의 반응을 촉매하는 1종 이상의 3급 아민 촉매 약 0.5 내지 약 5.5 중량부
를 반응시킴으로써 제조되는 수분 발포형 에너지 흡수 발포체에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 상기 언급한 포드 규격을 충족시키고, 폐형 시간이 17초를 초과하고, 취출 시간이 3분 미만인 상업적인 생산 조건을 충족시키는 에너지 흡수 발포체의 제조를 가능케 하는 신규 폴리올 혼합물을 개발하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 양호한 치수 안정성과 매우 균일한 유형의 에너지 흡수를 나타내는, 다양한 밀도의 이소시아뉴레이트기 함유 성형 발포체 (삼량체)를 생산하는데 있어서 광범위한 농도의 수분을 사용 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 발포체가 상기한 포드 규격을 층종시키도록 발포체 밀도를 조절할 수 있는 정도로 수분 농도를 쉽게 조절할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 독립 기포의 함량을 증가시킴으로써 주형 중의 발포 압력을 증가시키는 경향이 있고, 발포체의 반응 속도에 기여하는 3급 아민 폴리올의 사용을 방지하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 양호한 성형성을 가지면서 매우 낮은 성형 압력을 나타내는 발포체의 생산을 여전히 가능케 하면서 고가의 충전 폴리올의 사용을 필요로 하지 않는 것이다.
본 발명의 발포체는 대체로 특정 이소시아네이트 반응성 혼합물과 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트)를 반응시킴으로써 제조되는 수분 발포형 에너지 흡수 발포체이다.
이소시아네이트 반응성 혼합물 A)는
a) 히드록실 관능가가 1.5 내지 3이고, 분자량이 1,500 내지 8,000이며, 히드록실가가 10 내지 112인 비충전 폴리에테르 폴리올;
b) 히드록실 관능가가 3 내지 8이고, 분자량이 150 내지 1,000이며, 히드록실가가 168 내지 1250인 비3가 아민 함유 폴리에테르 폴리올;
c) 임의로, 1종 이상의 1급 또는 2급 디아민 또는 아미노 알콜; 및
d) 물 약 3 내지 약 12 중량%
의 특정 성분들을 포함한다.
성분 A)a) 및 A)b)에 사용된 폴리에테르 폴리올 및 그의 제조 방법은 당 업계에 일반적으로 공지되어 있다. 폴리히드록시 관능성 개시제, 예를 들면 글리세린, 프로필렌 글리콜, 수크로오스는 KOH와 같은 염기성 촉매를 이용하여 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드나 이 두가지 모두와 순차적으로 또는 무작위 블록으로 반응한다.
1급 또는 2급 아미노 알콜은 암모니아 (1 몰)을 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드 (1 또는 2몰)와 반응시켜 제조한다. 1급 디아민, 예를 들면 디에틸톨루엔디아민 ("DEDTA")은 톨루엔을 이니트로화 시킨 뒤, 이어서 디아민으로 환원시킴으로써 제조한다. 이어서, 고리의 프리델 크래프트 (Friedel Crafts) 에틸화가 수반된다. 적당한 1급 또는 2급 디아민 또는 아미노 알콜에는 디에탄올아민, 모노에탄올아민, DETDA 및 2-메틸-1,5-펜탄디아민 (듀폰 (DuPont) 사에서 시판하는 다이텍 A (DYTEK A))가 있다.
본 발명에 유용한 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트)는 당 업계에 공지되어 있으며, 포스겐과 아닐린/포름알데히드 축합체를 반응시킴으로써 제조한다. 아닐린/포름알데히드 축합체를 제조하는 공지된 방법 및 생성된 폴리이소시아네이트는 문헌 및 많은 특허, 예를 들면 미국 특허 제2,683,730호, 동 제2,950,263호, 동 제3,012,008호, 동 제3,344,162호 및 동 제3,362,979호에 기재되어 있다. 본 발명에 유용한 이소시아네이트는 약 40 내지 약 85 중량%의 메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)를 함유하며, 이소시아네이트기 함량은 약 20 내지 약 35 중량%, 바람직하게는 약 30 내지 약 35 중량%, 더욱 바람직하게는 약 31 내지 약 33 중량%이다. 상기한 바와 같이, 시스템의 총 이소시아네이트 지수는 약 150 내지 약 250이다.
물은 약 3 내지 약 12 중량%, 바람직하게는 약 4 내지 10 중량% 범위의 양으로 사용된다.
연속 기포형 실리콘 계면활성제는 당 업계에 공지되어 있으며, 약 0.3 내지 약 4 중량%의 양으로 사용된다. 바람직한 실시양태에서, 연속 기포형 실리콘 계면활성제는 약 0.5 내지 약 2.0 중량%의 양으로 사용된다. 폴리에테르 실록산이 연속 기포형 실리콘 계면활성제로서 특히 적당하며, 특히 수용성인 것이 유용하다. 이러한 화합물은 일반적으로 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드의 공중합체와 결합하는 폴리디메틸 실록산기를 가지고 있다. 유용한 연속 기포형 실리콘 계면활성제의 예로서는 에어 프로덕츠 (Air Products) 사에서 시판하는 DC-5244, 위트코 (WITCO) 사에서 시판하는 L-3801 및 L-3803이 있다. 또한, 폴리우레탄 업계에서 일반적으로 사용하는 공지된 폴리실록산 계면활성제도 유용하다.
또한, 반응 혼합물은 2종 이상의 상이한 삼량체화 촉매를 약 2 내지 약 13 중량% 함유해야 한다. 바람직하게는, 반응 혼합물 중의 삼량체화 촉매의 양은 약 3 내지 약 10 중량%이다. 삼량체화 촉매 (즉, 이소시아네이트기의 자가 중합 반응을 촉진하는 촉매)가 당 업계에 공지되어 있다. 적당한 삼량체화 촉매에는 강 염기, 예를 들면, 4급 암모늄 수산화물 (예를 들면, 벤질 트리메틸 암모늄 히드록시드), 알칼리 금속 수산화물 (예를 들면, 수산화 칼륨), 및 알칼리 금속 알콕시드 (예를 들면, 나트륨 메톡시드)가 있다. 다른 적당한 촉매에는 약 염기성 물질, 예를 들면 카르복실산의 알칼리 금속염 (예를 들면, 아세트산 나트륨, 아세트산 칼륨, 칼륨 2-에틸헥소에이트, 아디핀산 칼륨 및 벤조산 나트륨), N-알킬-에틸렌이민류, 트리스(3-디메틸-아미노프로필)헥사히드로-s-트리아진, 칼륨 프탈이미드 및, 예를 들면 미국 특허 제4,169,921호에 기재된 것과 같은 3급 아미노 페놀 (예를 들면, 2,4,6-트리스-(N,N-디메틸아미노메틸)페놀)이 있다. 시판 삼량체화 촉매의 예에는 에어 프로덕츠사에서 폴리캣 46 (Polycat 46)으로서 시판하는 에틸렌 글리콜 중의 아세트산 칼륨; 에어 프로덕츠사에서 다브코 K-15 (Dabco K-15)로서 시판하는 디에틸렌 글리콜 중의 칼륨 2-에틸헥소에이트; 에어 프로덕츠사에서 다브코 TMR-5로서 시판하는 포름산 4급 암모늄 및 3급 아민의 배합물; 엘레 캄파니 (Ele Company)에서 펠-캣 9640 (Pel-Cat 9640) 및 에어 프로덕츠사에서 폴리캣 41로서 시판하는 헥사-히드로-1,3,5-트리스(3-디메틸아미노-프로필)-트리아진; 엘레사에서 펠-캣 9529 및 에어 프로덕츠사에서 TMR-30로서 시판하는 2,4,6-트리스-(N,N-디메틸-아미노메틸)페놀; 헥스켐 (Hexchem) 사에서 시판하는 헥스켐 977 및 엘레사에서 시판하는 펠-캣 9540A가 있다.
또한, 반응 혼합물은 이소시아네이트기와 히드록실기 사이의 반응을 촉매하는 적어도 1종의 3급 아민 촉매 (즉, 우레탄 촉매)를 약 0.5 내지 약 5.5 중량% 함유할 수 있다. 바람직한 실시양태에서는, 반응 혼합물 중의 3급 아민 촉매가 약 1 내지 약 4 중량% 범위이다. 우레탄 촉매는 일반적으로 공지되어 있으며, 3급 아민, 예를 들면 트리에틸아민, 트리부틸아민, N-메틸모르폴린, N-에틸-모르폴린, N-코코-모르폴린, N,N,N',N''-테트라메틸-에틸렌-디아민, 1,4-디아자-비시클로-(2,2,2)-옥탄, N-메틸-N'-디메틸-아미노-에틸피페라진, N,N-디메틸벤질아민, 비스-(N,N-디에틸-아미노에틸)-아디페이트, N,N-디에틸벤질아민, 펜타메틸-디에틸렌트리아민, N,N-디메틸-시클로헥실아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N-디메틸-β-페닐에틸아민, 1,2-디메틸-이미다졸, 2-메틸이미다졸 등이 있다. 또한, 시판 3급 아민, 예를 들면 유니온 카바이드 (Union Carbide) 사에서 시판하는 니악스 A1 (Niax A1) 및 니악스 A107; 텍사코 (Texaco) 사에서 시판하는 탄캣 DD (Thancat DD)등이 유용하다. 2급 아민 (예를 들면, 디메틸아민) 및 알데히드, 바람직하게는 포름알데히드 또는 케톤 (예를 들면, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 또는 시클로헥사논) 및 페놀 (예를 들면, 페놀 노닐페놀 또는 비스페놀)로부터 얻어진 공지된 만니흐 염기를 촉매로서 이용할 수 있다. 예를 들면, 독일 특허 제1,229,290호 및 미국 특허 제3,620,984호에 기재된 탄소-규소 결합을 갖는 실라아민도 촉매로서 이용할 수 있다. 그 예로는, 2,2,4-트리메틸-2-실라모르폴린 및 1,3-디에틸아미노-에틸테트라메틸디실록산이 있다.
또한, 반응 혼합물은 3급 아민 촉매를 증화시키기 위한 충분량의 카르복실산을 함유할 수 있다. 또한, 카르복실산염 삼량체화 촉매의 총당량의 10 내지 100 % 범위 내에서 카르복실산 과량을 가할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 성분들을, 예를 들면 미국 특허 제2,764,565호에 기재된 것과 같은 기계 장치를 종종 사용하는 공지된 방법에 따라 함께 반응시킬 수 있다. 본 발명에 따라 사용할 수 있는 공정 장치에 관한 세부 사항은, 예를 들면 문헌 쿤스트스토프-한트부흐 [Kunststoff-Handbuch, Volume VII, Vieweg and Hoechtlen 출판, Carl-Hanser-Verlag, Munich, 1966, pp 121∼205]에서 볼 수 있다.
발포체 생성물의 제조를 위한 발포 반응은 주형 내부에서 수행된다. 이 과정에서, 발포성 반응 혼합물은 금속 (예를 들면, 알루미늄) 또는 플라스틱재 (예를 들면, 에폭시드 수지)로 제조될 수 있는 주형에 도입된다. 반응 혼합물이 주형 내부에서 발포되어, 성형품을 제조한다. 주형 중에서의 발포 과정은 주형 표면 상의 비기포성 구조 (스킨)을 갖는 생성물을 제조하기 위해 수행된다. 본 발명에 따르면, 바람질한 결과는 반응이 완료된 후에 발포체로 주형이 채워지도록 단지 충분한 발포성 반응 혼합물을 도입시킴으로써 얻을 수 있다.
당 업계에 공지되어 있는 일명 외부 이형제, 예를 들면 실리콘 왁스 및 오일이 주형 내부에서 발포가 수행될 때 종종 사용된다. 또한, 이 과정은 일명 내부 이형제와, 필요하다면 외부 이형제와의 조합물을 사용하여 수행할 수도 있다 (예를 들면, 독일 특허 공개 제2,121,670호 및 동 제2,307,589호 참조).
하기의 실시예에 의해 본 발명을 추가로 설명하였으나, 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 실시예 중의 모든 부 및 %는 다른 언급이 없는 한 중량 기준이다.
〈실시예〉
하기 실시예에서는, 하기의 재료를 사용하였다.
A) 폴리올 A (Polyol A) : 아르코 케미칼스 (Arco Chemicals) 사에서 아르콜 E-519 (Arcol E-519)로서 시판하는, 고체 함량이 약 28 %인 스티렌 아크릴로니트릴 중합체 폴리올. 이 중합체 폴리올은 OH가 약 25.4, 관능가 약 3 및 PO:EO의 중량비 81:19이다.
B) 폴리올 B : 고체 함량이 45 %인 스티렌 아크릴로니트릴 중합체 폴리올. 이 중합체 폴리올은 OH가 28, 관능가 약 3 및 PO 100 % 이다.
C) 폴리올 C : 평균 히드록실 관능가 약 5.24 및 히드록실가 470인 수크로오스/프로필렌 글리콜 개시- 프로필렌 옥시드 폴리에테르.
D) 폴리올 D : 히드록실 관능가 3 및 히드록실가 1050인 글리세린 개시- 프로필렌 옥시드 폴리에테르.
E) 폴리올 E : 히드록실 관능가 3 및 히드록실가 56인 글리세린 개시- 프로필렌 옥시드 폴리올.
F) 폴리올 F : 히드록실 관능가 3 및 히드록실가 28인 글리세린 개시- 프로필렌 옥시드/ 에틸렌 옥시드 폴리에테르 (PO 대 EO의 중량비는 약 5:1임).
G) 폴리올 G : 평균 히드록실 관능가 약 6.18 및 히드록실가 340인 수크로오스/프로필렌 글리콜 개시- 프로필렌 옥시드 폴리에테르.
H) 폴리올 H : 히드록실 관능가 3 및 히드록실가 46이며, 옥시드의 11 중량%가 에틸렌 옥시드로부터 유도된 글리세린 개시 폴리올.
I) 폴리올 I : 관능가 약 2.9 및 히드록실이 56이며, 옥시드의 10 중량%가 에틸렌 옥시드로부터 유도된 글리세린/프로필렌 글리콜 개시 폴리에테르.
J) DEOA-LF : 디에탄올아민 85 %/물 15 %.
K) DC-5244 : 에어 프로덕츠사에서 시판하는 연속 기포형 실리콘 계면활성제.
L) L3801 : 위트코사에서 시판하는 연속 기포형 실리콘 계면활성제.
M) L3803 : 위트코사에서 시판하는 연속 기포형 실리콘 계면활성제.
N) 다브코 X8136 : 에어 프로덕츠사에서 시판하는 포름산 4급 암모늄 및 3급 아민의 배합물인 삼량체화 촉매.
O) 다브코 K-15 : 에어 프로덕츠사에서 시판하는 디에틸렌 글리콜 중의 칼륨 2-에틸헥소에이트.
P) PC-46 : 에어 프로덕츠사에서 폴리캣 46로서 시판하는 에틸렌 글리콜 중의 아세트산 칼륨.
Q) 니악스 A1 : 유니온 카바이드사에서 시판하는 3급 아민 촉매 (비스(디메틸아미노에틸)에테르 70 % 용액).
R) 다브코 33LV : 에어 프로덕츠사에서 시판하는 트리에틸렌 디아민 33 % 용액.
S) 다브코 TMR-5 : 에어 프로덕츠사에서 시판하는 포름산 4급 암모늄 및 3급 아민의 배합물인 삼량체화 촉매.
T) 물.
U) 2-에틸헥산.
V) ISO1 : 바이엘 코포레이션 (Bayer Corporation)에서 시판하는, 디이소시아네이트를 약 45 % 함유하고, 이소시아네이트기 함량이 약 31.5 %이고, 약 133의 당량과, 25 ℃에서의 점도가 약 200 mPa.s인 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트).
W) ISO2 : 바이엘 코포레이션에서 몬두어 (MONDUR)로서 시판하는, 이소시아네이트기 함량이 약 32.2 중량%이고, 디이소시아네이트를 약 58 중량% 함유하며, 이때 디이소시아네이트는 2,4'-메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트) 약 13 중량% 및 4,4'-메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트) 약 45 중량%를 포함하는, 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트).
25.4 ㎝ × 25.4 ㎝ × 6.35 ㎝ (10×10×2.5 인치)의 성형 블록을 만들기 위해 사용되는, 고압 발포계에 2개의 렉스로스 (REXROTH) 12축 피스톤 펌프 및 헨네케 (HENNECKE) mQ-8 혼합 헤드를 장착하였다. 알루미늄 주형 중에서 개방 주입 공정으로 부품들을 만들었다. 주입 압력은 폴리올에 대해서는 135 bar이고, 이소시아네이트에 대해서는 145 bar이었다. 혼합 헤드에서의 원료 처리량은 약 136 g/초로 유지하였다. 폴리올 배합물은 지시된 비율로 배합하여 이소시아네이트와 함께 30 ℃로 가열하였다. 비교예는 72 ℃의 주형 온도에서 수행하였다. 본 발명의 실시예는 66 ℃의 주형 온도에서 수행하였다. 모든 블록들을 3분 후에 취출하였고, 외부 이형제로서 켐트렌드 RCTW A-6040 (Chemtrend RCTW A-6040)을 사용하였다.
사용된 배합 조성은 하기의 표 1 (여기서, 모든 양은 중량부임)에 나타낸 바와 같다. 실시예 1은 비교예이다. 실시예 1은 11초의 폐형 시간 (컵의 정점 시간)을 갖는 충전 폴리올 시스템이다. 실시예 1과 동일한 조성인 실시예 9는 동일한 밀도 (2.0 pcf)에서 뿐만 아니라, 보다 고밀도 (2.55 pcf)에서도 수행하였다. 2.55 pcf의 밀도에서 수행한 실시예 6을 제외하고는, 다른 모든 실시예는 2.0 pcf 밀도에서 수행하였다. 모든 시스템의 컵 정점 반응성은 18 내지 21초의 범위이고, 놀랍게도 64 내지 90 %가 비교예 보다 증가하였다. 취출 시간은 모두 3분에서 지속되었고, 이는 비교예에서 보여준 것과 동일한 취출 시간이었다.
슬레드 충격 시험에서, 25.4 ㎝ × 25.4 ㎝ × 6.35 ㎝ (10 × 10 × 2.5 인치) 발포체 블록에 15.24 ㎝ (6 인치)의 원통형 헤드, 19.5 ㎏ (43 lb)의 금속제 타면 (tup)으로 12 마일/시간의 운동 속도로 충격이 가해진 충격력에 대한 휨 곡선을 얻었다. 최대 충격력, 최대 휨 및 발포체에 전달된 에너지 효율을 표에 기록하였다. 20 pcf의 중심 밀도 수준에서, 모든 실시예에서는 최대 충격력이 약 990 ㎏ ± 45 ㎏ (약 2200 ± 100 파운드)이었다. 모든 최대 휨은 4.8 ± 0.25 ㎝ (1.9 ± 0.1 인치)이었다. 또한, 모든 발포체는 약 90 %의 효율을 가졌다. 이것은 충격에 의해 재결합이 거의 일어나지 않았고, 대부분의 에너지가 발포체 붕괴를 가져오는 것을 의미한다. 고밀도에서, 실시예 6 및 9는 유사한 최대 충격력 1080 ㎏ (∼2400 파운드) 및 효율 (∼90 %)을 나타내었다.
배합 조성
1 2 3 4
폴리올 A 36.1
폴리올 B 31.6
폴리올 C 17
폴리올 D 0.5
폴리올 E 18 18 18
폴리올 F 28.6 28.6 28.6
폴리올 G 39.6 39.6 39.6
DEOA-LF 1 1 1
글리세린 1.5
DE-5244 0.5 1
L3801 1
L3803 1
다브코 X8136 3.1
K-15 3
다브코 33-LV 0.9
다브코 TMR-5 3 3 3
PC-46 3 3 3
니악스 A-1 0.5 0.3 0.3 0.3
물 6.8 6.8 6.8 6.8
Iso 2 269
Iso 1 270 270 270
공정
지수 200 180 180 180
밀도 (pcf) 1.99 2 2.01 2.04
슬레드 충격 원통형 헤드 15.2 ㎝(6 인치) 19.5 ㎏ (43 lb). 타면 12 MPH
최대 충격력 ㎏ (lbs.) 950.9 (2113) 1052.1 (2338) 1037.7 (2306) 1007.6 (2239)
최대 휨 ㎝(인치) 4.83 (1.9) 5.16 (2.03) 5.13 (2.02) 4.88 (1.92)
효율 % 92.2 91.5 89 89.2
반응성
크림 시간 (초) 3 5 4 4
컵의 정점 시간 (초) 11 18 21 21
스트링 겔 시간 (초) 16 24 24 24
무점착 시간 (초) 23 34 35 35
배합 조성
5 6 7 8 9
폴리올 G 42.8 39.6 42.8 39.6
폴리올 H 42.8
폴리올 F 28.6 28.6
폴리올 C 17
폴리올 E 18 18
폴리올 D 0.5
폴리올 I 42.8
2-에틸헥산산 2.4
폴리올 A 36.1
폴리올 B 31.6
글리세린 1.5
DC 5244 0.5
DEOA-LF 1 1
L-3803 1.5 1 1.5 1
다브코 33-LV 0.5 1 0.5 0.9
다브코 TMR-5 3 3 3
다브코 K-15 3 3
니악스 A-1 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3
다브코 X8136 3.1
PC-46 3 3 3 3
물 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8
Iso 1 270.9 280.6 277.1 271.7
Iso 2 271.1
공정
지수 180 180 180 180 200
밀도 (pcf) 2.00 1.98 2.54 1.94 2.41 2 2.56
슬레드 충격 원통형 헤드 15.2 ㎝(6 인치) 19.5 ㎏ (43 lb.) 타면 12 MPH
최대 충격력 ㎏ (lbs.) 1018.8 (2264) 1036.8(2304) 1093.1(2429) 1029.6 (2288) 1054.4 (2343) 1004.4(2232) 1065.6(2368)
최대 휨 ㎝ (인치) 4.85(1.91) 4.67 (1.84) 3.91 (1.54) 5.03 (1.98) 4.11(1.62) 4.47 (1.76) 5.21 (2.05)
효율 % 88.5 90.2 88.2 90.7 89.8 92.7 93.5
반응성
크림 시간 (초) 5 4 5 4
컵의 정점 시간 (초) 18 21 18 21
스트링 겔 시간 (초) 22 24 22 26
무점착 시간 (초) 34 35 34 39
이상, 본 발명의 예시 목적상 본 발명을 상세하게 기재하였으나, 이러한 기재는 단지 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 당 업계의 숙련자들은 청구의 범위로 한정될 수 있는 것을 제외하고는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 변형시킬 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 기존의 수분 발포형 발포체 제조에서 사용되어 주형 중의 발포 압력을 증가시키는 3급 아민 폴리올 및 고가의 충전 폴리올을 사용하지 않으면서, 폐형 시간이 17초를 초과하고 취출 시간이 3분 미만인 상업적인 생산 조건을 충족시키는 효과를 제공하는, 비3급 아민 및 비충전 폴리올 함유 이소시아네이트 반응성 혼합물과 폴리 메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트)의 반응으로부터 제조되는 수분 발포형 에너지 흡수 발포체를 제공한다.

Claims (10)

  1. A) a) 히드록실 관능가가 1.5 내지 3이고, 분자량이 1,500 내지 8,000인 1종 이상의 비충전 폴리에테르 폴리올 17 내지 85 중량%;
    b) 히드록실 관능가가 3 내지 8이고, 분자량이 150 내지 1,000인 1종 이상의 비3급 아민 폴리에테르 폴리올 12 내지 80 중량%;
    c) 1종 이상의 2급 또는 1급 아민 또는 아미노 알콜 0 내지 4 중량%; 및
    d) 물 3 내지 12 중량%
    를 포함하는 이소시아네이트 반응성 혼합물 (여기서, 중량%는 이소시아네이트 반응성 혼합물의 총량을 기준으로 한 것이며, 이때 총 중량%는 100 %임);
    B) 메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)를 40 내지 85 중량% 함유하고, 이소시아네이트기 함량이 20 내지 35 중량%인 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트) (이때, 이소시아네이트 B)의 양은 모든 이소시아네이트 반응성 성분 및 상기 이소시아네이트의 혼합물의 이소시아네이트 지수가 150 내지 250이 되는 양임);
    C) 성분 A) 100 중량부 당 연속 기포형 실리콘 계면활성제 0.3 내지 4 중량부;
    D) 성분 A) 100 중량부 당 2종 이상의 상이한 이소시아네이트 삼량체화 촉매 2 내지 13 중량부;
    E) 성분 A) 100 중량부 당 이소시아네이트기와 히드록실기 사이의 반응을 촉매하는 촉매 0.5 내지 5.5 중량부
    를 반응시킴으로써 제조되는 수분 발포형 에너지 흡수 발포체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아민이 디에탄올아민, 모노에탄올아민, 디에틸톨루엔디아민 및 2-메틸-1,5-펜탄디아민으로 구성되는 군으로부터 선택되는 발포체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아민이 디에탄올아민인 발포체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 성분 E)를 중화시키기 위한 충분량의 카르복실산이 첨가되는 발포체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 성분 B)의 이소시아네이트기 함량이 30 내지 35 중량%인 발포체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 성분 B)의 이소시아네이트기 함량이 31 내지 33 중량%인 발포체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 물이 4 내지 10 중량% 범위인 발포체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 계면활성제가 상기 성분 A) 100 중량부 당 0.5 내지 2.0 중량부인 발포체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 2종 이상의 상이한 삼량체화 촉매가 상기 성분 A)의 3 내지 10 중량부인 발포체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 3급 아민 촉매가 상기 성분 A)의 1 내지 4 중량부 범위인 발포체.
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