KR100712457B1 - High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same - Google Patents

High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same Download PDF

Info

Publication number
KR100712457B1
KR100712457B1 KR1020050123413A KR20050123413A KR100712457B1 KR 100712457 B1 KR100712457 B1 KR 100712457B1 KR 1020050123413 A KR1020050123413 A KR 1020050123413A KR 20050123413 A KR20050123413 A KR 20050123413A KR 100712457 B1 KR100712457 B1 KR 100712457B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyol
polyols
micro
molecular weight
present
Prior art date
Application number
KR1020050123413A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
심진기
이상봉
김기주
Original Assignee
한국생산기술연구원
유랜드 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원, 유랜드 주식회사 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020050123413A priority Critical patent/KR100712457B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100712457B1 publication Critical patent/KR100712457B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/10Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/18Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0008Foam properties flexible

Abstract

본 발명은 마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼과 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 분자량의 폴리올과 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 촉매를 이용하여 최적의 반응 조건 하에서 마이크로셀 구조를 형성하고 탄성과 물리적 성질을 향상시킨 진동 및 충격흡수 효과가 현저히 개선된 폴리우레탄 연질 폼을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-density polyurethane soft foam having a micro-cell structure and a method for preparing the same, and more particularly, to form a micro-cell structure under optimal reaction conditions using polyols of various molecular weights, diphenylmethane diisocyanate and catalysts. The present invention relates to a method for producing a polyurethane flexible foam, which has remarkably improved vibration and shock absorption effects, which have improved elasticity and physical properties.

본 발명의 방법에 따르면 마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼을 제조할 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 제조되는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼은 고탄성, 내한성, 통기성, 내구성 등의 최적 물성을 가지는 진동 및 충격을 흡수하는 고품위의 소재로 이용될 수 있다.According to the method of the present invention, a high density polyurethane flexible foam having a micro cell structure can be produced. High-density polyurethane soft foam prepared according to the method of the present invention can be used as a high quality material that absorbs vibration and shock having optimal properties such as high elasticity, cold resistance, breathability, durability.

폴리우레탄 폼, 이소시아네이트, 폴리올 Polyurethane foam, isocyanate, polyol

Description

마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼과 그의 제조방법{HIGH-DENSITY AND SOFT POLYURETHANE FOAM HAVING MICRO-CELLULAR STRUCTURE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}High-density polyurethane flexible foam having a micro cell structure and a method of manufacturing the same {HIGH-DENSITY AND SOFT POLYURETHANE FOAM HAVING MICRO-CELLULAR STRUCTURE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼과 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 분자량의 폴리올과 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 촉매를 이용하여 최적의 반응 조건 하에서 마이크로셀 구조를 형성하여 탄성과 물리적 성질을 향상시킨 진동 및 충격흡수 효과가 현저히 개선된 폴리우레탄 연질 폼을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high-density polyurethane soft foam having a micro-cell structure and a method for preparing the same, and more particularly, to form a micro-cell structure under optimal reaction conditions using polyols of various molecular weights, diphenylmethane diisocyanate and catalysts. The present invention relates to a method for producing a polyurethane soft foam, which has remarkably improved vibration and shock absorption effects, which improves elasticity and physical properties.

산업 발전과 더불어 늘어나는 환경 공해는 우리의 삶을 심각하게 위협하고 있다. 많은 환경 공해 중에서 진동과 소음은 우리의 생활과 밀접하게 관련되어 있으며 그 피해 또한 늘어나고 있는 실정이다. 진동의 피해는, 예를 들면 지하철, 기차 등과 같은 대형 차량의 이동으로 인하여 발생하거나 지진과 같은 자연 현상에서 발생되며, 소음 또한 진동과 함께 우리 생활 속에서 그 피해가 계속 늘어나고 있다.Increasing environmental pollution along with industrial development is seriously threatening our lives. Among many environmental pollution, vibration and noise are closely related to our lives, and the damage is also increasing. Vibration damage is caused by the movement of large vehicles such as subways and trains, or occurs in natural phenomena such as earthquakes, and noise is also increasing in our lives along with vibrations.

이러한 진동이나 소음 등의 환경 공해를 효과적으로 차단할 수 있는 첨단 소재의 개발이 요구되고 있는데, 유럽에서는 폴리우레탄계 마이크로셀(Micro-cellular) 타입의 엘라스틱 폼(elastic foam)이 개발되어 이미 상용화되어서 많은 부분에서 사용하고 있다.It is required to develop advanced materials that can effectively block environmental pollution such as vibration and noise. In Europe, polyurethane-based elastic foam of micro-cellular type has been developed and commercialized. I use it.

우리나라 또한 진동과 소음 차단을 위한 폴리우레탄계 폼의 수입량이 증가하고 있는 추세이다. 현재 우리나라에서는 교량 및 고속철도, 지하철 등에 진동 및 소음 차단을 위한 수입제품이 사용되기 시작했으며 앞으로 그 수요는 계속 늘어날 것으로 예상된다. 따라서 경제적인 면과 산업적 차원에서 수입제품을 대체할 수 있는 동등 이상의 품질이 유지되는 제품의 개발이 시급하다.In Korea, the import volume of polyurethane foam for vibration and noise isolation is increasing. Currently, imported products for vibration and noise isolation have been used in bridges, high-speed railways, subways, etc., and the demand is expected to continue to increase. Therefore, it is urgent to develop a product that maintains equal or better quality that can replace imported products in terms of economy and industry.

이 분야의 종래기술로써 연질 폴리우레탄 폼의 제조방법으로는 국내 특허출원 제2001-7009037호, 제2002-66607호, 및 제2004-7003172호가 있다. 상기 특허출원들은 발포를 위한 고압의 제공, 연질폼을 위한 폴리에테르 폴리올 및 알킬 옥사이드의 첨가를 특징으로 하고 있다. 특히 상기 국내 특허출원 제2002-66607호의 경우 폴리올로서, (전체 폴리올의 중량에 대해) 적어도 5 중량% 이상의 옥시에틸렌기를 사슬의 내부에 함유하고 말단은 2급 OH기로 봉쇄된 폴리에테르 폴리올을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.As a conventional technique in this field, there are domestic patent applications 2001-7009037, 2002-66607, and 2004-7003172. The patent applications feature the provision of high pressures for foaming, addition of polyether polyols and alkyl oxides for flexible foams. In particular, in the case of the domestic patent application No. 2002-66607, a polyether polyol containing at least 5% by weight or more of oxyethylene groups (with respect to the weight of the total polyol) inside the chain and the terminal of which is sealed with a secondary OH group It is characterized by.

그러나, 상기한 바와 같은 지속적인 연구 노력에도 불구하고 폴리우레탄을 구성하는 폴리올과 디이소시아네이트의 적절한 물성을 가지는 프리폴리머(prepolymer)의 제조 및 혼합비의 부적절성으로 인하여 목적하는 물성에 미치지 못 하는 저품위의 제품이 생산되고 있다. 이에 본 발명에서는 고품위 폴리우레탄계 연질 엔지니어링 폼을 생산하기 위한 최적의 폴리에테르 폴리올의 조성 및 발포조건을 개발하기 위해 예의 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.However, despite the continuous research efforts as described above, due to the inadequate preparation and mixing ratio of the prepolymer having the proper properties of the polyol and diisocyanate constituting the polyurethane, poor quality products that do not reach the desired properties Is being produced. Accordingly, in the present invention, as a result of intensive studies to develop the optimum polyether polyol composition and foaming conditions for producing a high-quality polyurethane-based flexible engineering foam, the present invention has been achieved.

본 발명의 목적은 고탄성, 내한성, 통기성, 및 내구성이 향상된 마이크로셀 구조의 고밀도 폴리우레탄 연질 폼을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a high density polyurethane flexible foam of microcell structure with improved high elasticity, cold resistance, breathability, and durability.

본 발명의 다른 목적은 폴리올 성분과 이소시아네이트 프리폴리머의 최적 혼합비와 반응조건 하에서 마이크로셀 구조를 갖는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a high density polyurethane flexible foam having a microcell structure under the optimum mixing ratio and reaction conditions of the polyol component and the isocyanate prepolymer.

하나의 양태에서, 본 발명은 In one aspect, the invention

1) 분자량이 2500 내지 7000인 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 폴리올, 사슬확장제, 촉매, 발포제, 물 및 첨가제를 혼합하여 폴리올 기재를 제조하고;1) preparing a polyol substrate by mixing two or more polyols, chain extenders, catalysts, blowing agents, water and additives selected from polyols having a molecular weight of 2500 to 7000;

2) 분자량이 4000 내지 7000인 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하여 이소시아네이트 프리폴리머를 준비한 다음;2) preparing an isocyanate prepolymer by mixing two or more polyols selected from polyols having a molecular weight of 4000 to 7000 with isocyanates;

3) 30 내지 40 ℃의 온도 하에서 이소시아네이트 프리폴리머와 상기 폴리올 기재를 혼합한 후 발포하여서 제조되는 것을 특징으로 하는 마이크로셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질폼의 제조방법에 관한 것이다.3) It relates to a method for producing a high-density polyurethane flexible foam having a microcell structure, characterized in that prepared by mixing the isocyanate prepolymer and the polyol substrate at a temperature of 30 to 40 ℃ and then foaming.

일반적으로, 폴리우레탄의 발포공정은 폴리올과 이소시아네이트와의 수지화 반응(Gelling)과, 물과 이소시아네이트의 발포 반응(Blowing)의 균형에 의해 이루어진다. 이러한 균형은 폴리올의 반응성에 따른 적절한 촉매의 선택 등이 중요하게 작용한다.In general, the foaming process of polyurethane is achieved by balancing the resination of polyol with isocyanate and blowing of water and isocyanate. This balance is important because the selection of the appropriate catalyst according to the reactivity of the polyol.

본 발명에 있어서, 폴리올은 분자량이 2500 내지 7000인 폴리올 중에서 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있는데, 바람직하기로는 분자량이 6000 내지 7000인 트리올, 분자량이 3000 내지 5000인 고체 확산형 폴리올 또는 분자량이 2500 내지 4000인 직쇄형 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 폴리올이다. 바람직하기로는, 폴리올은 분자량이 2500 내지 7000의 범위에 있고, 모노올의 함량이 1% 미만인 로우(low) 모노올(monol) 폴리올이다. 폴리올은 사슬에 -OH기가 2개 이상인 것을 말하고, 모노올은 사슬에 -OH기가 1개인 것을 말하는데, 모노올이 적게 함유될수록 폴리올의 반응성이 좋아서 폴리우레탄 폼의 물성이 향상된다.In the present invention, the polyol may be selected from two or more of polyols having a molecular weight of 2500 to 7000, preferably a triol having a molecular weight of 6000 to 7000, a solid diffusion polyol having a molecular weight of 3000 to 5000 or a molecular weight 2 or more types of polyols chosen from linear polyols of 2500-4000. Preferably, the polyol is a low monool polyol having a molecular weight in the range of 2500 to 7000 and a monool content of less than 1%. Polyol refers to having at least two -OH groups in the chain, and monool refers to having one -OH group in the chain. The less the monool is contained, the better the reactivity of the polyol is, thereby improving the physical properties of the polyurethane foam.

본 발명에서 사용가능한 폴리올은, 바람직하기로는 1,4-부탄디올, 폴리옥시프로필렌 디올(Polyoxipropylene Diol), 폴리옥시프로필렌 트리올(Polyoxipropylene Triol), 폴리옥시프로필렌 테트롤(Polyoxipropylene Tetrol) 등이다.Polyols usable in the present invention are preferably 1,4-butanediol, Polyoxipropylene Diol, Polyoxipropylene Triol, Polyoxipropylene Tetrol and the like.

탄성을 증가시키기 위해서 비교적 분자량이 큰 폴리올을 선택하여 사용하고, 또한 가교결합성이 좋은 폴리올을 사용한다. 같은 분자량일 경우 작용기(functionality)가 많을수록(f=2.7 이상) 탄성을 증가시킬 수 있다. 물리적 성질 은 분자량이 클수록 바람직한 특성을 보이고 있으나 작용기가 f=2.8 이상으로 증가하면 물리적 성질이 악화되고 f=3에 접근하면 탄성은 증가하는 반면, 상대적으로 물성이 저하된다.In order to increase elasticity, a polyol having a relatively high molecular weight is selected and used, and a polyol having good crosslinkability is used. If the same molecular weight (functionality) more (f = 2.7 or more) can increase the elasticity. The physical properties show the desirable properties as the molecular weight is larger, but when the functional group is increased to f = 2.8 or more, the physical properties deteriorate, and when f = 3, the elasticity increases, but the physical properties decrease relatively.

상기한 폴리올들 중에서 선택된 2종 이상의 폴리올은 촉매, 발포제 및/또는 용도에 따른 첨가제와 혼합하여 폴리올 기재를 제조한다. Two or more polyols selected from the above polyols are mixed with catalysts, blowing agents and / or additives according to the application to produce a polyol substrate.

폴리올의 반응성을 조절하기 위하여 본 발명에서는 폴리올 기재에 촉매를 첨가하는데, 본 발명에서 사용가능한 촉매로는, 예를 들면 트리에틸렌다이아민, 디부틸 틴 디라우레이트, 1,4-디아자비시클로[2,2,2]옥탄(1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octane), 비스(2-디메틸아미노에에틸)에테르(Bis(2-dimethylaminoethyl)ether), 트리메틸아미노에틸에탄올아민(Trimethylaminoethylethanolamine), N,N,N',N',N"-펜타메틸디에틸렌트리아민(N,N,N',N',N"-Pentamethyldiethylenetriamine), N,N'-디메틸에탄올아민(N,N'-Dimethylethanolamine), 디메틸아미노프로필아민(Dimethylaminopropylamine), N-에틸모르폴린(N-Ethylmorpholine), N,N-디메틸아미노에틸모르폴린(N,N-Dimethylaminoethylmorpholine), N,N-디메틸시클로헥실아민(N,N-Dimethylcyclohexylamine), N,N-디메틸시클로헥실아민(N,N-Dimethylcyclohexylamine) 등이 있으며, 바람직하기로는 트리에틸렌다이아민이다.In order to control the reactivity of the polyol, the present invention adds a catalyst to the polyol substrate, and the catalyst usable in the present invention includes, for example, triethylenediamine, dibutyl tin dilaurate, 1,4-diazabicyclo [ 2,2,2] octane (1,4-Diazabicyclo [2,2,2] octane), bis (2-dimethylaminoethyl) ether, trimethylaminoethylethanolamine ), N, N, N ', N', N "-pentamethyldiethylenetriamine (N, N, N ', N', N" -Pentamethyldiethylenetriamine), N, N'-dimethylethanolamine (N, N '-Dimethylethanolamine), dimethylaminopropylamine, N-Ethylmorpholine, N, N-dimethylaminoethylmorpholine, N, N-dimethylcyclohexylamine N, N-dimethylcyclohexylamine), N, N-dimethylcyclohexylamine, and the like, preferably triethylenediamine .

본 발명에서 발포제로는 폴리올 기재에 포함되는 물을 이용할 수 있다. 폴리올 기재에 들어 있는 물은 최종적으로 폴리올 기재와 이소시아네이트 프리폴리머의 혼합 시에 발포제로 작용한다. 발포제와 계면활성제 등의 첨가제는 이 분야에 서 사용가능한 화합물을 모두 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지는 않는다.In the present invention, as the blowing agent, water included in the polyol substrate may be used. The water contained in the polyol substrate finally acts as a blowing agent upon mixing the polyol substrate with the isocyanate prepolymer. Additives such as blowing agents and surfactants may use all compounds usable in the art, and are not particularly limited.

본 발명에 있어서, 이소시아네이트로는 증기압에 의한 독성이 적고 상대적으로 반응성이 양호한 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI, Diphenylmethane Diisocyanate), 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI, 2,4-Toluen Diisocyanate), 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(TDI, 2,4-Toluen Diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI, Hexamethylene Diisocyanate), 또는 이소포론(IPDI, Isophoron Diisocyanate) 등을 사용할 수 있다.In the present invention, as isocyanate, diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4-toluene diisocyanate (TDI, 2,4-Toluen Diisocyanate), having low toxicity and relatively high reactivity by vapor pressure, 2 , 6-toluene diisocyanate (TDI, 2,4-Toluen Diisocyanate), hexamethylene diisocyanate (HDI, Hexamethylene Diisocyanate), isophorone (IPDI, Isophoron Diisocyanate) and the like can be used.

상기한 이소시아네이트는 분자량이 큰 폴리올, 바람직하게는 분자량이 4000 내지 7000인 폴리올 중에서 선택된 2종 이상의 폴리올과 혼합하여 이소시아네이트 프리폴리머를 제조한다. The isocyanate is mixed with two or more polyols selected from polyols having a high molecular weight, preferably polyols having a molecular weight of 4000 to 7000, to prepare an isocyanate prepolymer.

폴리올 기재와 이소시아네이트 프리폴리머는 따로 준비하여 혼합하는데, 이와 같은 방법으로 이소시아네이트의 %NCO 값을 낮추므로써 균일한 밀도를 가지는, 밀도가 150 이상인 고밀도 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있으며, 또한 반응성을 조절하고 내구성을 향상시켜 원하는 물성을 가지는 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.The polyol base and the isocyanate prepolymer are separately prepared and mixed. In this way, by lowering the% NCO value of the isocyanate, a high density polyurethane foam having a uniform density of 150 or more can be produced, and also the reactivity and durability are controlled. It can be improved to produce a polyurethane foam having the desired physical properties.

본 발명에 따른 이소시아네이트 프리폴리머는 추가로 글리콜을 포함할 수 있다.Isocyanate prepolymers according to the present invention may further comprise glycols.

본 발명에 있어서, 폴리올 기재와 이소시아네이트 프리폴리머의 사용량은 폴리올 기재를 구성하는 원료들 중 관능기를 포함하고 있는 글리콜류의 전체 평균값(OH value)을 계산한 후, 프리폴리머(Prepolymer)의 NCO 백분율 값으로 필요량을 계산하여 배합비를 결정한다. 일반적으로 이소시아네이트 프리폴리머 필요량에 중 량비로 5 % 과량을 투입하는데, 필요에 따라서는 20 내지 30% 정도 부족하게 투입할 수 있다. 정배합비 보다 과량일 경우는 경도가 상승하고 탄력이 줄어들며 정배합비 보다 소량일 경우에는 경도가 하락하며 반응성도 느려지게 된다. 본 발명에서는 폴리올 기재의 중량 대비 약 2 내지 5% 과량의 이소시아네이트 프리폴리머를 사용하는데, 이렇게 함으로써 미반응 글리콜을 최소한으로 줄여 압착 세팅 특성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the amount of polyol base and isocyanate prepolymer used is calculated as the total amount of glycols containing functional groups among the raw materials constituting the polyol base (OH value), and then the required amount as the NCO percentage value of the prepolymer (Prepolymer). Calculate the compounding ratio. Generally, 5% excess of the isocyanate prepolymer is added to the required amount of isocyanate in a weight ratio, and if necessary, 20-30% may be insufficiently added. If it exceeds the blending ratio, the hardness increases and elasticity decreases. If it is less than the blending ratio, the hardness decreases and the reactivity decreases. The present invention uses an isocyanate prepolymer in an amount of about 2 to 5% excess of the weight of the polyol substrate, thereby reducing the unreacted glycol to a minimum to improve the compression setting characteristics.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 다음 실시예에 의하여 제한되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. The following examples are intended to illustrate the invention and the scope of the invention is not limited by the following examples.

실시예 1 : 폴리올 기재의 제조Example 1 Preparation of Polyol Substrates

마이크로 셀 구조를 가지는 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 폴리올 조성물의 혼합비를 다음 표 1에 기재하였다.The mixing ratio of the polyol composition for preparing the polyurethane foam having a micro cell structure is shown in Table 1 below.

폴리우레탄 발포폼을 위한 폴리올 혼합비Polyol Mixing Ratio for Polyurethane Foam 화합물명Compound name 중량비 (%)Weight ratio (%) PU-1PU-1 PU-2PU-2 폴리올 A  Polyol A 4949 폴리올 B  Polyol B 4040 -- 폴리올 C  Polyol C 7474 폴리올 D  Polyol D 2020 사슬확장용 폴리올   Chain extension polyol 9595 5.05.0   water 33 22 2 2 아민 촉매 1  Amine Catalyst 1 22 44 아민 촉매 2  Amine Catalyst 2 66 55 금속 촉매  Metal catalyst 0.30.3 0.030.03 계면활성제  Surfactants 33 44 전체 중량Total weight 100.3 100. 3 100.23 100. 23

폴리올 A : 분자량 6,000의 폴리올Polyol A: Polyol with molecular weight of 6,000

폴리올 B : 분자량 4,000의 폴리올Polyol B: Polyol with molecular weight of 4,000

폴리올 C : 분자량 7,000의 폴리올Polyol C: Polyol with a molecular weight of 7,000

폴리올 D : Solid Dispersion 폴리올(분자량 5,000의 폴리올에 20 내지 40%의 폴리스틸렌 입자가 분산된 형태)Polyol D: Solid Dispersion polyol (20-40% of polystyrene particles dispersed in a 5,000-molecular weight polyol)

실시예Example 2 :  2 : 폴리올Polyol 기재의 제조 Manufacture of substrate

마이크로 셀 구조를 가지는 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 폴리올 조성물의 혼합비를 다음 표 2에 기재하였다.The mixing ratio of the polyol composition for producing the polyurethane foam having a micro cell structure is shown in Table 2 below.

폴리우레탄 발포폼을 위한 폴리올 조성비Polyol Composition for Polyurethane Foam 샘플명Sample name U-1U-1 U-2U-2 U-3U-3 U-4U-4 폴리올 APolyol A 72.8572.85 폴리올 BPolyol B 72.8572.85 폴리올 CPolyol C 72.8572.85 52.8552.85 폴리올 DPolyol D 2020 폴리올 EPolyol E 2020 2020 2020 2020 사슬확장용 폴리올Chain extension polyol 55 55 55 55 water 0.250.25 0.250.25 0.250.25 0.250.25 촉매 1Catalyst 1 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 촉매 2Catalyst 2 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 계면활성제Surfactants 1One 1One 1One 1One 전체 중량Total weight 100100 100100 100100 100100

폴리올 A : 분자량 6,000인 폴리올Polyol A: Polyol having a molecular weight of 6,000

폴리올 B : 분자량 4000인 폴리올Polyol B: Polyol having a molecular weight of 4000

폴리올 C : 분자량 7,000인 폴리올 APolyol C: Polyol A with molecular weight of 7,000

폴리올 D : 분자량 7,000인 폴리올 BPolyol D: Polyol B with molecular weight of 7,000

폴리올 E : 분자량 5,000의 Solid Dispersion 폴리올 Polyol E: Solid Dispersion Polyol with Molecular Weight 5,000

상기 표 2에서 사슬확장용 폴리올로는 1,4-부탄디올(1,4-Butandiol), 촉매 1로는 트리에틸렌 디아민(Triethylene Diamine), 촉매 2로는 비스(n,n-디메틸-3-아미노-프로필)아민(Bis(n,n-dimethyl-3-amino-propyl)amine), 그리고 계면활성제로는 폴리에테르-변성 폴리실록산이 사용되었다.In Table 2, 1,4-butanediol (1,4-Butandiol) as the polyol for chain expansion, triethylene diamine as the catalyst 1, bis (n, n-dimethyl-3-amino-propyl as the catalyst 2) ) Amine (Bis (n, n-dimethyl-3-amino-propyl) amine), and polyether-modified polysiloxane was used as a surfactant.

실시예 3 : 이소시아네이트 프리폴리머의 제조Example 3 Preparation of Isocyanate Prepolymers

MDI 모노머와 분자량이 큰 폴리올을 사용하여 이소시아네이트 프리폴리머를 합성하였다. 합성시간은 평균 2 내지 3시간 사이로 했으며 온도는 80 ℃를 넘지 않았다.Isocyanate prepolymers were synthesized using MDI monomers and high molecular weight polyols. The synthesis time was on average between 2-3 hours and the temperature did not exceed 80 ℃.

이소시아네이트 프리폴리머의 조성Composition of Isocyanate Prepolymer 샘플명Sample name MU-1MU-1 중량비(%)Weight ratio (%) MDI 모노머MDI Monomer 63.063.0 폴리올 A Polyol A 16.516.5 폴리올 C1 Polyol C1 16.516.5 글리콜 Glycol 4.004.00 전체 중량Total weight 100100

폴리올 A : 분자량 6,000의 폴리올Polyol A: Polyol with molecular weight of 6,000

폴리올 C1 : 분자량 7,000의 폴리올 APolyol C1: Polyol A with molecular weight of 7,000

실시예Example 3 : 이소시아네이트  3: isocyanate 프리폴리머의Prepolymer 제조 Produce

표 4에 기재된 조성비에 따라 MDI 모노머와 분자량이 큰 폴리올들을 사용하여 이소시아네이트 프리폴리머를 합성하였고 NCO기의 백분율은 14 내지 18% 로 조정하였다. 합성시간은 평균 2 내지 3시간으로 하였으며 온도는 80 ℃를 넘지 않았다.According to the composition ratios shown in Table 4, isocyanate prepolymers were synthesized using MDI monomers and high molecular weight polyols, and the percentage of NCO groups was adjusted to 14-18%. The synthesis time was an average of 2-3 hours and the temperature did not exceed 80 ℃.

이소시아네이트 프리폴리머 배합비Isocyanate Prepolymer Mixing Ratio M-1M-1 M-2M-2 M-3M-3 MDI 모노머MDI Monomer 45.145.1 40.340.3 53.753.7 액상 MDILiquid MDI 00 17.317.3 2.82.8 폴리올 APolyol A 54.954.9 00 43.543.5 폴리올 DPolyol D 00 42.542.5 00 전체 중량Total weight 100100 100.1100.1 100100 % NCO% NCO 14%14% 18%18% 18%18%

실시예Example 4 :  4 : 폴리올Polyol  And 디이소시아네이트Diisocyanate 반응물 조성비 Reactant Composition Ratio

폴리우레탄 발포폼 물성Polyurethane Foam Properties EPU-1EPU-1 EPU-2EPU-2 배합비(PU-1/MU-1)Compounding ratio (PU-1 / MU-1) 100/45100/45 -- 배합비(PU-2/MU-1)Compounding ratio (PU-2 / MU-1) -- 100/45100/45 밀도(kg/m3)Density (kg / m 3 ) 380380 430430 인장강도(N/mm2)Tensile Strength (N / mm 2 ) 1.901.90 1.781.78 인열강도(N/mm)Tear strength (N / mm) 7.47.4 9.49.4 신율(%)% Elongation 280280 390390 영구압축율(%)Permanent Compression Rate (%) 2.12.1 0.90.9 정적탄성계수Static modulus of elasticity 1.721.72 2.072.07 동적탄성계수Dynamic modulus 3.253.25 3.573.57

실시예 5 : 폴리올 및 디이소시아네이트 반응 조성Example 5 Polyol and Diisocyanate Reaction Composition

폴리올 기재로는 U-1을, 이소시아네이트 프리폴리머로는 M-1, M-2, M-3를 사용하여 각각 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 가장 적절한 이소시아네이트 프리폴리머를 선정하고 다양한 폴리올의 변화 실험을 실시하였다. 시험 결과, 인장강도와 신율은 비례하여 증가하는 반면 탄성과는 반비례함을 알 수 있다. Polyurethane foams were prepared using U-1 as the polyol substrate and M-1, M-2 and M-3 as the isocyanate prepolymer. The most suitable isocyanate prepolymers were selected and varied polyol experiments were conducted. The test results show that the tensile strength and the elongation increase in proportion, but inversely with the elasticity.

U-1 폴리올 기재를 이용한 폴리우레탄 발포폼 물성Polyurethane Foam Properties Using U-1 Polyol Substrate EPU-3EPU-3 EPU-4EPU-4 EPU-5EPU-5 배합비(U-1/M-1)Compounding ratio (U-1 / M-1) 100/59100/59 배합비(U-1/M-2)Compounding ratio (U-1 / M-2) 100/46100/46 배합비(U-1/M-3)Compounding ratio (U-1 / M-3) 100/46100/46 밀도 (kg/m3)Density (kg / m 3 ) 410410 412412 408408 인장강도(N/mm2)Tensile Strength (N / mm 2 ) 0.660.66 0.770.77 0.610.61 인열강도(N/mm)Tear strength (N / mm) 1.431.43 2.112.11 2.072.07 신율(%)% Elongation 244244 257257 147147 영구압축율(%)Permanent Compression Rate (%) 77 1212 55 볼 탄성률Ball modulus 5555 4747 5858

본 발명의 방법에 따르면 마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼을 제조할 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 제조되는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼은 고탄성, 내한성, 통기성, 내구성 등의 최적 물성을 가지는 진동 및 충격을 흡수하는 고품위의 소재로 이용될 수 있다.According to the method of the present invention, a high density polyurethane flexible foam having a micro cell structure can be produced. High-density polyurethane soft foam prepared according to the method of the present invention can be used as a high quality material that absorbs vibration and shock having optimal properties such as high elasticity, cold resistance, breathability, durability.

Claims (5)

1) 분자량이 2500 내지 7000인 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 폴리올, 사슬확장제, 촉매, 발포제, 물 및 첨가제를 혼합하여 폴리올 기재를 제조하고; 1) preparing a polyol substrate by mixing two or more polyols, chain extenders, catalysts, blowing agents, water and additives selected from polyols having a molecular weight of 2500 to 7000; 2) 분자량이 4000 내지 7000인 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하여 이소시아네이트 프리폴리머를 준비한 다음;2) preparing an isocyanate prepolymer by mixing two or more polyols selected from polyols having a molecular weight of 4000 to 7000 with isocyanates; 3) 30 내지 40 ℃의 온도 하에서 이소시아네이트 프리폴리머와 상기 폴리올 기재를 혼합한 후 발포하여서 제조되는 것을 특징으로 하는 마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질폼의 제조방법.3) A method for producing a high-density polyurethane flexible foam having a micro-cell structure, which is prepared by mixing the isocyanate prepolymer and the polyol substrate at a temperature of 30 to 40 ° C. followed by foaming. 제 1항에 있어서, 상기 1)단계에서 상기 폴리올이 분자량이 2500 내지 7000의 범위에 있는 폴리올이고, 모노올의 함량이 1% 미만인 폴리올인 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1, wherein the polyol in step 1) is a polyol having a molecular weight in the range of 2500 to 7000, and a polyol having a monool content of less than 1%. 제 1항에 있어서, 상기 이소시아네이트가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 이소포론을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.The compound of claim 1, wherein the isocyanate is at least one compound selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate and isophorone. Characterized in that the method. 제 1항에 있어서, 상기 촉매가 트리에틸렌다이아민, 디부틸 틴 디라우레이트, 1,4-디아자비시클로[2,2,2]옥탄, 비스(2-디메틸아미노에에틸)에테르, 트리메틸아미노에틸에탄올아민, N,N,N',N',N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, N,N'-디메틸에탄올아민, 디메틸아미노프로필아민, N-에틸모르폴린, N,N-디메틸아미노에틸모르폴린, N,N-디메틸시클로헥실아민, 및 N,N-디메틸시클로헥실아민을 포함하는 군에서 선택되는 1 종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.2. The catalyst of claim 1 wherein the catalyst is triethylenediamine, dibutyl tin dilaurate, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, bis (2-dimethylaminoethyl ethyl) ether, trimethylamino Ethyl ethanolamine, N, N, N ', N', N "-pentamethyldiethylenetriamine, N, N'-dimethylethanolamine, dimethylaminopropylamine, N-ethylmorpholine, N, N-dimethylamino At least one compound selected from the group consisting of ethyl morpholine, N, N-dimethylcyclohexylamine, and N, N-dimethylcyclohexylamine. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조되는 마이크로 셀 구조를 가지는 고밀도 폴리우레탄 연질 폼.A high density polyurethane flexible foam having a micro cell structure made by the method according to any one of claims 1 to 4.
KR1020050123413A 2005-12-14 2005-12-14 High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same KR100712457B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050123413A KR100712457B1 (en) 2005-12-14 2005-12-14 High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050123413A KR100712457B1 (en) 2005-12-14 2005-12-14 High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100712457B1 true KR100712457B1 (en) 2007-04-30

Family

ID=38182555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050123413A KR100712457B1 (en) 2005-12-14 2005-12-14 High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100712457B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098092A (en) * 2017-02-24 2018-09-03 대한폴리텍(주) High density soft urethane foam and manufacturing method for it
CN108794716A (en) * 2017-05-03 2018-11-13 上海豫太海绵有限公司 High-density sponge

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4374935A (en) 1981-01-10 1983-02-22 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of flexible polyurethane foams employing polyester-polyether polyol mixtures
JPH0733422B2 (en) * 1988-11-22 1995-04-12 日本ポリウレタン工業株式会社 Method for manufacturing polyurethane for shoe soles
KR20050026097A (en) * 2002-08-02 2005-03-14 헌트스만 인터내셔날, 엘엘씨 Prepolymer, polyol composition and process for making a flexible foam

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4374935A (en) 1981-01-10 1983-02-22 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of flexible polyurethane foams employing polyester-polyether polyol mixtures
JPH0733422B2 (en) * 1988-11-22 1995-04-12 日本ポリウレタン工業株式会社 Method for manufacturing polyurethane for shoe soles
KR20050026097A (en) * 2002-08-02 2005-03-14 헌트스만 인터내셔날, 엘엘씨 Prepolymer, polyol composition and process for making a flexible foam

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098092A (en) * 2017-02-24 2018-09-03 대한폴리텍(주) High density soft urethane foam and manufacturing method for it
KR101944608B1 (en) * 2017-02-24 2019-01-30 대한폴리텍(주) High density soft urethane foam and manufacturing method for it
CN108794716A (en) * 2017-05-03 2018-11-13 上海豫太海绵有限公司 High-density sponge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2077287B1 (en) Method for producing soft polyurethane foam
EP1921099B1 (en) Composition for polyurethane foam, polyurethane foam obtained from the composition, and use thereof
KR100930000B1 (en) Low-elasticity soft polyurethane foam and its manufacturing method
EP0485953B1 (en) An isocyanate-terminated prepolymer and flexible polyurethane foam prepared therefrom
EP1889861A1 (en) Low-resilience soft polyurethane foam and method for producing same
KR20080099252A (en) Method for the production of open-cell viscoelastic soft polyurethane foams
EP1921098A1 (en) Composition for polyurethane foam, polyurethane foam obtained from the composition, and use thereof
MXPA05011148A (en) Flexible foams with low bulk densities and compressive strengths.
EP2471830A1 (en) Process for production of flexible polyurethane foam
JP5099878B2 (en) Method for producing foamed polyurethane
JP2008247996A (en) Polyisocyanate composition and manufacturing method for soft polyurethane foam using it
EP2439221A1 (en) Expandable polyurethane composition and process for production of polyurethane foam
KR20150024464A (en) Functional polyurethane foam
KR100712457B1 (en) High-density and soft polyurethane foam having micro-cellular structure and method for preparing the same
JP4718158B2 (en) Flexible polyurethane foam
JP5391416B2 (en) Water-resistant polyurethane foam
JP5075386B2 (en) Method for producing flexible polyurethane foam
US6740687B2 (en) Latex replacement polyurethane foams with improved flame retardancy
CN111574685B (en) Cold-resistant polyurethane cushion plate for heavy haul railway and preparation method thereof
JP2003026749A (en) Method for manufacturing flexible polyurethane foam
JP2002322236A (en) Method for producing soft polyurethane slab foam
KR20160139884A (en) Polyurethane resin composition for a microporous foam sheet used bio-polyol
JPH0718055A (en) Flexible polyurethane foam
JPH07224139A (en) Polyurethane elastomer having microcellular structure
JP4597773B2 (en) Method for producing flexible polyurethane foam

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120417

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130423

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee