KR100876714B1 - 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 연질 폴리우레탄포옴의 제조 장치 - Google Patents

연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 연질 폴리우레탄포옴의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

톨릴렌디이소시아네이트, 2종 또는 3종만의 폴리올 중 적어도 2종이, 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 3종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 3종의 중합체 폴리올로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올, 발포제로부터, 동일 생산 장치에 의해 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법으로서, 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써 경도, 밀도 및 반발 탄성 등에 있어서 원하는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있다. 특히, 밀도를 20 kg/m3 이상 70 kg/m3 이하, 25 ％ ILD 경도를 50 N/314 cm2 이상 400 N/314 cm2 이하의 범위에서 변경할 수 있다.
톨릴렌디이소시아네이트, 폴리올, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올, 폴리이소시아네이트, 연질 폴리우레탄 포움, 경도, 밀도, 반발 탄성

Description

연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 장치 {Process for Producing Flexible Polyurethane Foams and Apparatus for Producing Flexible Polyurethane Foams}
본 발명은 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 상이한 2종 이상의 폴리올을 적절하게 혼합하여 경도, 밀도 등의 물성이 광범위한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 간편하게 얻을 수 있는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
연질 폴리우레탄 포옴은 적절한 쿠션성을 갖는 것에서부터 차량(예를 들면 자동차용 시트 등), 가구(예를 들면 침구 등), 잡화 등에 폭넓게 사용되고, 이들 각 용도마다 상이한 물성 또는 형상이 요구된다. 또한, 동일한 시트나 침구에 있어서도 각 부품마다 형상, 크기, 밀도, 진동 특성 등이 상이한 제품 형상이나 품질이 요구된다.
예를 들면, 자동차용 시트의 경우, 시트 쿠션은 둔부에 맞는 형상으로 비교적 고밀도이고 반발 탄성이 높으며, 경도가 높은 것이 요구되고, 한편 등을 지지하는 시트 백(seat back)은, 예를 들면 배면부로부터 상체를 홀드하기 쉬운 형상으로 저밀도이고, 경도가 비교적 작은 것이 요구된다. 또한, 시트 쿠션 중 사용 빈도가 높고, 고내구성이 요구되는 전면 시트 쿠션은, 후면 시트 쿠션과 비교하여 더욱 고밀도의 포옴이 요구되는 등, 사용 용도, 필요성에 따라서 경도, 밀도 및 반발 탄성 등의 물성이 상이한 연질 폴리우레탄 포옴의 제공이 요망되고 있다.
이러한 물성이 상이한 연질 폴리우레탄 포옴을 제공하기 위해서는, 예를 들면 폴리올의 종류, 수산기가 등의 물성, 발포제의 종류 등을 여러 가지 선택하는 것이 필요하다. 종래, 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 경우에는, 예를 들면 요구되는 연질 폴리우레탄 포옴의 물성에 대응한 폴리올종을 미리 복수개 준비하고, 그 수만큼 수지 프리믹스를 준비할 필요가 있었다. 이 때문에, 수지 프리믹스 제조 드럼이나 저장조 등을 복수개 준비할 필요가 있었다. 또한, 각각의 제품마다 개별 생산 장치를 조합하는 것이 필요한 경우도 있고, 복수개의 생산 라인을 조합하는 것이 곤란한 경우에는, 각각의 제품의 생산이 종료할 때마다, 생산 장치의 세정 및 원료의 교체가 필요한 경우도 있었다.
포옴 물성을 필요에 맞게 조정하는 것, 예를 들면 경도 등이 크게 상이한 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 것은, 폴리올 성분의 수산기가 및(또는) 관능기수를 변경함으로써 가능하지만, 이 때 개별로 원하는 수산기가 및 관능기수를 갖는 폴리올종을 제조하거나 또는 입수하고, 각각의 폴리올종에 대응한 생산 설비에서 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 필요가 있고, 각각의 폴리올종에 대응한 생산 설비가 없는 경우에는 경도 등을 대폭 변화시키는 것이 곤란하다고 하는 문제점도 있었다.
또한, 예를 들면 원하는 특성을 갖는 폴리올 및(또는) 중합체 폴리올(중합체 분산 폴리올이라고 함)을 이용하여 제조한 수지 프리믹스를 변경하지 않고 경도나 밀도 등의 물성이 상이한 시트 쿠션용 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 경우, 폴리이소시아네이트의 지수나 연질 폴리우레탄 포옴의 밀도를 변화시킴으로써 연질 폴리우레탄 포옴의 경도를 조정할 수 있지만, 경도를 유지한 채로 또한 밀도를 광범위하게 변경하는 것은 곤란하거나 불가능하고, 더구나 상기 수지 프리믹스를 이용하여 시트 백 등의 상이한 용도의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하고, 또한 광범위하게 밀도 등의 물성을 변경하는 것은 곤란하거나 불가능하였다.
특히, 연질 폴리우레탄 포옴의 경량화를 위해 폴리이소시아네이트로서 톨릴렌디이소시아네이트를 사용한 경우, 종래의 생산 방법에서는 원하는 특성을 갖는 폴리올종에서 결정되는 물성 외에 연질 폴리우레탄 포옴의 물성을 변경할 수 있는 범위는 더욱 좁아지고, 물성이 광범위한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 것은 곤란하였다.
또한, 최근 자동차의 승차감 개선이 강하게 요구되고, 연질 폴리우레탄 포옴의 반발 탄성에 대해서도 광범위하게 변경할 수 있는 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 어떤 차종에서는 반발 탄성이 70 ％를 초과하는 시트 쿠션이 요구되고, 다른 차종에서는 반발 탄성이 60 ％ 이하인 시트 쿠션이 요구되며, 이들을 종래의 방법에서 수지 프리믹스를 변경하지 않고 제조하는 것은 곤란하였다.
그러나, 예를 들면 자동차용 시트에 있어서는 경량화나 승차감 등의 성능 뿐만 아니라, 여러 가지 성능의 향상이 요구되고, 이 때문에 경도, 밀도, 통기성, 공진배율(供振倍率) 및 고주파 영역에서의 전달율 등에 변화가 풍부한 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴의 제공이 한층 요망되고 있다. 또한, 이들 요구에 대응하기 위해서, 종래의 제조 방법에서는 원재료의 증가, 공정의 증가 또는 설비의 개량 등이 필요하고, 이들을 최소한으로 억제하거나 또는 필요로 하지 않는 제조 방법의 제공이 요망되었다. 또한, 제품의 재고 압축이나 생산성 향상 등의 요구에 대응하고, 단기간에 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제공하는 것이 요구되고 있으며, 연질 폴리우레탄 포옴의 경도, 밀도 및 반발 탄성 등이 폭넓은 물성 변경에 대응한, 보다 간편하고 또한 효율적인 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법의 제공이 요망되었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위해서, 폭넓은 물성 요구에 대응할 수 있는 경도, 밀도 등의 물성이 광범위한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 간편히 얻을 수 있는 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
<발명의 개요>
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 폴리이소시아네이트로서 톨릴렌디이소시아네이트를 함유한 폴리이소시아네이트를 사용하고, 폴리올로서 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올을 사용하여 폴리올의 수산기가, 중합체 폴리올의 함유 중량 백분율 등의 여러 물성을 임의로 조정하면, 폭넓은 물성 요구에 대응할 수 있는 경도, 밀도, 반발 탄성 등의 물성이 광범위한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 간 편하게 얻을 수 있는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법은, 동일 생산 장치에 의해 적어도 폴리올과 폴리이소시아네이트와 발포제를 접촉시켜 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법으로서,
상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 함유하고,
상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중 적어도 2종이,
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 3종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 3종의 중합체 폴리올
로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올이고,
적어도 상기 폴리이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 발포제와, 적어도 3개의 공급구를 갖는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드)를 이용하여 혼합하고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써 여러 가지의 물성을 변경할 수 있고, 원하는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법은,
상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 20 중량％ 이상 함유하고,
상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 3종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 3종의 중합체 폴리올
로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 코어 밀도를 20 kg/m3 이상 70 kg/m3 이하의 범위에서 변경할 수 있고, 25 ％ ILD 경도를 50 N/314 cm2 이상 400 N/314 cm2 이하의 범위에서 변경할 수 있는 것을 특징으로 하고,
얻어지는 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 적외분광광도계로 측정한 스펙트럼이 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 밀도 및(또는) 경도가 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 연속 제조하는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올의 혼합 비율은 각각 0 내지 100 중량부의 범위에서 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 1종을 사용하여 수지 프리믹스를 제조하고, 수지 프리믹스끼리 및(또는) 수지 프리믹스와 폴리올을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 수지 프리믹스는,
상기 2종 또는 3종의 폴리올이 실질적으로,
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 1종 또는 2종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 1종의 중합체 폴리올, 또는
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 1종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 2종의 중합체 폴리올만을 포함하고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올을 혼합하여 제조되는 폴리올의 혼합 비율이 상이한 복수종, 예를 들면 2종 이상 5종 이하, 바람직하게는 2종 또는 3종의 수지 프리믹스인 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올에 포함되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올은, 전부 총 불포화도가 0.04 meq/g 미만인 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 1종은, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올과 10 중량％ 이상의 비닐 중합체를 함유하는 중합체 폴리올을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴의 제조시, 화학 발포제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제를, 적어도 3개의 공급구, 원료 혼합부 및 혼합물을 토출하는 토출부를 갖는 다성분 헤드를 이용하여 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올 및 상기 폴리이소시아네이트의 토출 압력은 8 MPa 이상인 것이 바람직하다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴의 습열 압축 영구 왜곡은 0 내지 25 ％인 것이 바람직하다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴이 반복 압축 시험에서의 경도 변화율은 1 내지 18 ％인 것이 바람직하다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴은 자동차용 시트 쿠션의 메인부, 자동차용 시트 쿠션의 사이드부, 자동차용 시트 백의 메인부 또는 자동차용 시트 백의 사이드부에 이용되고, 그 용도에 따라서 경도가 상이한 연질 폴리우레탄 포옴이고,
경도가 상이한 적어도 2종류의 상기 연질 폴리우레탄 포옴을 조합하여 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 장치는, 폴리이소시아네이트를 공급하기 위한 적어도 1개의 공급구를 가지고, 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올을 공급하기 위한 1개 또는 복수개의 공급구를 갖는 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위한 장치로서,
상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 함유하고,
상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이,
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 3종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 3종의 중합체 폴리올
로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올이고,
적어도 상기 폴리이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 발포제를, 적어도 3개의 공급구를 갖는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드)를 이용하여 혼합할 수 있고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써 여러 가지 물성을 변경할 수 있고, 원하는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 장치는, 폴리이소시아네이트를 공급하기 위한 적어도 1개의 공급구를 가지고, 2종 또는 3종의 폴리올을 공급하기 위한 1개 또는 복수개, 예를 들면 1개 이상 5개 이하의 공급구를 갖는 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위한 장치로서,
상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 20 중량％ 이상 함유하고,
상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이,
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 3종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻 어지는 3종의 중합체 폴리올
로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 코어 밀도를 20 kg/m3 이상 70 kg/m3 이하의 범위에서 변경할 수 있고, 25 ％ ILD 경도를 50 N/314 cm2 이상 400 N/314 cm2 이하의 범위에서 변경할 수 있는 것을 특징으로 하고,
적외분광광도계로 측정한 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 스펙트럼이 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써 밀도 및(또는) 경도가 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 연속 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올의 혼합 비율을 각각 0 내지 100 중량부의 범위에서 변화시킬 수 있는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올을 공급하기 위한 1개 또는 복수개, 예를 들면 1개 이상 5개 이하의 공급구 중의 적어도 1개가 수지 프리믹스를 공급하기 위한 공급구이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 1종을 사용하여 수지 프리믹스를 제조하고, 수지 프리믹스끼리 및(또는) 수지 프리믹스와 폴리올을 혼합할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올을 공급하기 위한 1개 또는 복수개, 예를 들면 1개 이상 5개 이하의 공급구가, 복수종의 수지 프리믹스를 공급하기 위한 1개 또는 복수개, 예를 들면 1개 이상 5개 이하의 공급구이고,
상기 수지 프리믹스를,
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 1종 또는 2종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 1종의 중합체 폴리올, 또는
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 1종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 2종의 중합체 폴리올
을 포함하는 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올을 혼합하여 제조되는 폴리올의 혼합 비율이 상이한 복수종, 예를 들면 2종 이상 5종 이하, 바람직하게는 2종 또는 3종의 수지 프리믹스로서 공급할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올로서, 모두 총 불포화도가 0.04 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올을 포함하는 폴리올을 공급할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 1종의 폴리올로서, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올과 10 중량％ 이상의 비닐 중합체를 함유하는 중합체 폴리올을 공 급할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 발포제로서, 화학 발포제를 공급할 수 있는 것이 바람직하다.
적어도 3개의 공급구, 원료 혼합부 및 혼합물을 토출하는 토출부를 갖는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드)를 가지고, 상기 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제를 상기 다성분 헤드를 이용하여 혼합할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 폴리올 및 상기 폴리이소시아네이트를 8 MPa 이상의 토출 압력으로 토출할 수 있는 것이 바람직하다.
습열 압축 영구 왜곡이 0 내지 25 ％인 상기 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
반복 압축 시험에서의 경도 변화율이 1 내지 18 ％인 상기 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴이 자동차용 시트 쿠션의 메인부, 자동차용 시트 쿠션의 사이드부, 자동차용 시트 백의 메인부 또는 자동차용 시트 백의 사이드부에 이용되고, 그의 용도에 따라 경도가 상이한 연질 폴리우레탄 포옴이고,
경도가 상이한 적어도 2종류의 상기 연질 폴리우레탄 포옴을 조합하여 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 보다 구체적으로는, 예를 들면 2종의 폴리올을 사용하고, 상기 2종의 폴리올의 혼합 비율이 상이한 3종의 수지 프리믹스를 제조하고, 상기 3종의 수지 프리믹스의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 얻어지는 연질 폴리우레탄 포옴의 밀도, 경도 및 반발 탄성 등의 물성을 종래보다도 광범위하게 변경하고, 고반발 탄 성의 시트 쿠션, 경량 시트 쿠션, 시트 쿠션의 고경도부, 시트 백 및 시트 백의 고경도부의 적어도 5종류의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 제조 장치에 의해 생산할 수 있는 연질 폴리우레탄 포옴 제조 방법 및 제조 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 관한 자동차용 시트의 개략도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 다중 혼합 헤드의 개략도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 다중 혼합 헤드의 상면도이다.
도 4는 통상 이용되는 혼합 헤드의 개략도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 혼합 헤드의 상면도이다.
도 6은 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴 제조 장치의 개략도이다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법은, 동일 생산 장치에 의해 적어도 폴리올과 폴리이소시아네이트와 발포제를 접촉시켜 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법으로서,
상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 함유하고,
상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이 특정 폴리올이고,
적어도 상기 폴리이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 발포제를, 적어도 3개의 공급구를 갖는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드)를 이용하여 혼합하고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써 여러 가지 물성을 변경할 수 있고, 원하는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법은, 상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 20 중량％ 이상 함유하고,
상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이, 특정 폴리올을 포함하고, 상기 폴리올 또는 상기 폴리올을 포함하는 수지 프리믹스를 혼합하고, 상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 코어 밀도, 25 ％ ILD 경도 등의 물성을 광범위하게 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.
[폴리올]
본 발명에서 사용되는 폴리올은 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종은,
총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 3종의 폴리에테르폴리올 및 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 3종의 중합체 폴리올
로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올을 포함한다.
3종의 폴리올을 사용하는 경우에는, 그 중 1종의 폴리올이 총 불포화도가 0.06 meq/g 이상인 폴리에테르폴리올을 포함하는 폴리올일 수도 있다.
이와 같은 총 불포화도가 낮은 폴리올을 사용함으로써, 경도, 밀도, 통기성, 공진배율 및 고주파 영역에서의 전달률 등의 물성이 광범위하고 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있다.
「실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올」이란, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서, 예를 들면 상기 2종 또는 3종의 폴리올과 상이한 폴리올을 폴리올의 총량에 대하여 5 중량％ 미만 함유할 수도 있음을 의미한다.
상기 폴리올은 폴리에테르폴리올 및 중합체 폴리올을 동시에 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 폴리올은 구체적으로는,
상기 폴리에테르폴리올로부터 1종, 상기 중합체 폴리올로부터 1종 선택되는 2종의 폴리올,
상기 폴리에테르폴리올로부터 1종, 상기 중합체 폴리올로부터 2종 선택되는 3종의 폴리올, 또는
상기 폴리에테르폴리올로부터 2종, 상기 중합체 폴리올로부터 1종 선택되는 3종의 폴리올
을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리올은 상기 폴리에테르폴리올만으로부터, 또는 상기 중합체 폴리올만으로부터 2종 또는 3종의 폴리올을 선택할 수도 있다.
하기에 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올, 중합체 폴리올 등에 대하여 설명한다.
<폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올>
본 발명에서 사용되는 폴리올에 포함되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올이란, 활성 수소 화합물을 개시제로서 알킬렌옥시드를 개환 중합시켜 얻어지는 올리 고머 또는 중합체이다.
또한, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올은 「폴리옥시알킬렌폴리올」이라고 불리는 경우도 있다.
(활성 수소 화합물)
폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 제조에 있어서 개시제로서 사용되는 활성 수소 화합물로서는, 산소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물, 질소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물 등을 들 수 있다.
산소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물로서는, 예를 들면,
물;
포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 이소부티르산, 라우르산, 스테아르산, 올레산, 페닐아세트산, 디히드로계피산 또는 시클로헥산카르복실산, 벤조산, 팔라듐메틸벤조산 또는 2-카르복시나프탈렌 등의 탄소 원자수 1 내지 20의 카르복실산;
옥살산, 말론산, 숙신산, 말레산, 푸마르산, 아디프산, 이타콘산, 부탄테트라카르복실산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산 또는 피로멜리트산 등의 탄소 원자수 2 내지 20의, 2 내지 6개의 카르복실기를 갖는 다가 카르복실산류;
n,n-디에틸카르밤산, n-카르복시피롤리돈, n-카르복시아닐린 또는 n,n'-디카르복시-2,4-톨루엔디아민 등의 카르밤산류;
메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, tert-부틸알코올, 이소펜틸알코올, tert-펜틸알코올, n-옥틸알코올, 라우릴알코올, 세틸알코올, 시클로펜탄올, 시클로헥산올, 알릴알코올, 크로틸알코올, 메틸비닐카르비놀, 벤질알코올, 1-페닐에틸알코올, 트리페닐카르비놀 또는 신나밀알코올 등의 탄소 원자수 1 내지 20의 알코올류;
에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디올, 트리메틸올프로판, 글리세린, 디글리세린, 펜타에리스리톨 또는 디펜타에리스리톨 등의 탄소 원자수 2 내지 20의, 2 내지 8개의 수산기를 갖는 다가 알코올류:
글루코오스, 소르비톨, 덱스트로스, 프럭토오스 또는 슈크로오스 등의 당류 또는 그의 유도체;
페놀, 2-나프톨, 2,6-디히드록시나프탈렌 또는 비스페놀 A 등의 탄소 원자수 6 내지 20의, 1 내지 3개의 수산기를 갖는 방향족 화합물류;
폴리에틸렌옥시드, 폴리프로필렌옥시드 또는 이들의 공중합체 등으로서, 2 내지 8개의 말단을 가지고, 그 말단에 1 내지 8개의 수산기를 갖는 폴리알킬렌옥시드류 등을 들 수 있다.
질소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물로서는, 예를 들면 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, sec-부틸아민, tert-부틸아민, 시클로헥실아민, 벤질아민, β-페닐에틸아민, 아닐린, o-톨루이딘, m-톨루이딘 또는 p-톨루이딘 등의 탄소 원자수 1 내지 20의 지방족 또는 방향족 1급 아민류;
디메틸아민, 메틸에틸아민, 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 에틸-n-부틸아민, 메틸-sec-부틸아민, 디펜틸아민, 디시클로헥실아민, n-메틸아닐린 또는 디페닐아민 등의 탄소 원자수 2 내지 20의 지방족 또는 방향족 2급 아민류;
에틸렌디아민, 디(2-아미노에틸)아민, 헥사메틸렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 트리(2-아미노에틸)아민, N,N'-디메틸에틸렌디아민, N,N'-디에틸에틸렌디아민 또는 디(2-메틸아미노에틸)아민 등의 탄소 원자수 2 내지 20의, 2 내지 3개의 1급 또는 2급 아미노기를 갖는 다가 아민류:
피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린 또는 1,2,3,4-테트라히드로퀴놀린 등의 탄소 원자수 4 내지 20의 포화 환상 2급 아민류;
3-피롤린, 피롤, 인돌, 카르바졸, 이미다졸, 피라졸 또는 푸린 등의 탄소 원자수 4 내지 20의 불포화 환상 2급 아민류;
피페라진, 피라진 또는 1,4,7-트리아자시클로노난 등의 탄소 원자수 4 내지 20의, 2 내지 3개의 2급 아미노기를 포함하는 환상의 다가 아민류;
아세트아미드, 프로피온아미드, n-메틸프로피온아미드, n-메틸벤조산아미드 또는 n-에틸스테아르산아미드 등의 탄소 원자수 2 내지 20의 비치환 또는 n-일치환의 산아미드류;
2-피롤리돈 또는 ε-카프로락탐 등의 5 내지 7원환의 환상아미드류;
숙신산이미드, 말레산이미드 또는 프탈이미드 등의 탄소 원자수 4 내지 10의 디카르복실산의 이미드류 등을 들 수 있다.
이들 중 바람직하게는 다가 알코올류, 당류 또는 이들의 유도체 등의 활성 수소 화합물을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리메틸올프로판, 글리세린, 디글리세린, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 글루코오스, 소르비톨 등의 활성 수소 화합물을 들 수 있다.
(알킬렌옥시드 화합물)
본 발명에서 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올을 제조할 때에 사용되는 알킬렌옥시드 화합물로서는, 구체적으로는 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드, 1,2-부틸렌옥시드, 2,3-부틸렌옥시드, 스티렌옥시드, 시클로헥센옥시드, 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, 메틸글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르 또는 페닐글리시딜에테르 등의 에폭시 화합물을 들 수 있다.
이들 알킬렌옥시드 화합물 중 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드, 1,2-부틸렌옥시드 또는 스티렌옥시드가 바람직하고, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드가 보다 바람직하다.
이들 화합물은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 이들 화합물을 병용하는 경우에는, 에틸렌옥시드를 함유하는 것이 바람직하고, 알킬렌옥시드 중의 에틸렌옥시드의 비율을 바람직하게는 5 내지 25 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 중량％로 하는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌옥시드 유래의 수산기는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 분자의 말단에 존재하는 것이 바람직하다.
(폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 제조 방법)
본 발명에 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올은 공지된 방법에 의해 제조할 수 있고, 통상은 촉매의 존재하에 상기 활성 수소 화합물을 개시제로서 상기 알킬렌옥시드를 개환 중합시켜 얻을 수 있다.
구체적으로는, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 제조 방법으로서는, 개시제인 활성 수소 화합물에, 중합 촉매의 존재하에 고압하에서 알킬렌옥시드를 부가 중합할 수 있다. 이들 활성 수소 화합물, 알킬렌옥시드는 각각 1종 단독으로, 또는 복수개를 병용하여 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올은, 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만, 바람직하게는 0.04 meq/g 미만, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.030 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.026 meq/g인 것이 바람직하다.
폴리올에 포함되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 총 불포화도를 낮게 함으로써, 보다 광범위하게 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있다.
또한, 총 불포화도가 상기 범위에 있는 경우, 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 수산기가는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 15 내지 60 mgKOH/g, 보다 바람직하게는 20 내지 45 mgKOH/g, 더욱 바람직하게는 25 내지 40 mgKOH/g인 것이 바람직하다.
특히, 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 중 어느 하나가 총 불포화도가 0.03 meq/g 미만인 경우에는, 상기 2종 또는 3종의 폴리올의 혼합 비율을 조정함으로써 습열 압축 왜곡을 작게 할 수 있고, 종래보다 습열 압축 왜곡이 광범위에 걸 친 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있다.
<중합체 폴리올>
본 발명의 중합체 폴리올이란, 아크릴로니트릴 또는 스티렌 등의 비닐기를 갖는 화합물(이하「비닐 화합물」이라고 하는 경우가 있음)을 폴리올 중에서 분산 중합시켜 얻어진 비닐 화합물 유래의 중합체(이하,「비닐 중합체」라고 하는 경우가 있음)를 포함하는 폴리올을 말한다. 상기 비닐 중합체는 통상 입자형으로 폴리올 중에 분산되어 있다.
상기 비닐 중합체는 비닐 화합물의 단독 중합체일 수도 있지만, 본 발명에서는 분산 중합시에 아크릴로니트릴 등의 비닐 화합물의 일부가 분산매인 폴리올에 그래프트화한 것인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 비닐 화합물이란, 분자중에 비닐기를 갖는 화합물이고, 예를 들면 아크릴로니트릴, 스티렌, 아크릴아미드 등을 들 수 있다.
이들 화합물은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 중 본 발명에서는 아크릴로니트릴, 스티렌을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 중합체 폴리올은 공지된 방법에 의해 제조할 수 있고, 폴리올 중에서 소정량의 상기 비닐 화합물을 아조비스이소부티로니트릴 등의 라디칼 개시제등을 이용하여 분산 중합함으로써 얻을 수 있다.
또한, 중합체 폴리올을 제조할 때에 비닐 화합물 이외에 분산 안정화제나 연쇄 이동제 등을 병용할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 1종은, 폴리옥시 알킬렌폴리에테르폴리올 중에서 차지하는 비닐 중합체의 비율이 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올에 대하여 바람직하게는 10 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 10 내지 50 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 45 중량％, 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량％인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 폴리올은, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 상기 폴리올과는 상이한 그 밖의 폴리올을 함유할 수도 있다.
이러한 그 밖의 폴리올로서는, 예를 들면,
에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 2가 알코올류;
글리세린, 트리메틸올프로판 등의 3가 알코올류;
펜타에리스리톨, 디글리세린 등의 4가 알코올류;
상기 폴리에테르폴리올과 상이한 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올;
상기 중합체 폴리올과 상이한 중합체 폴리올;
폴리에스테르폴리올 등을 들 수 있다.
이들 그 밖의 폴리올은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
이러한 2종 또는 3종의 폴리올의 혼합 비율은, 요구하는 연질 폴리우레탄 포옴의 물성에 따라 다르고, 특별히 한정되지 않는다.
또한, 톨릴렌디이소시아네이트를 함유하는 폴리이소시아네이트와 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리올을 사용하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법을 케이스 1로 하는 경우가 있다.
[수산기가가 20 내지 38 meq/g인 폴리올을 적어도 1종 사용하는 경우의 연질 폴리우레탄 포옴 제조용 폴리올]
케이스 1에서는 폴리이소시아네이트로서 톨릴렌디이소시아네이트를 함유한 폴리이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하지만, 수산기가가 20 내지 38 meq/g인 특정 폴리올을 조합하여 사용하고, 광범위에 걸쳐 물성이 상이한 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 경우에는, 임의의 이소시아네이트를 사용할 수 있다(케이스 2). 또한, 25 ％ ILD 경도 및 코어 밀도를 광범위하게 변경할 필요가 없는 경우에는, 이소시아네이트가 특별히 한정되지 않고, 케이스 2가 바람직하게 이용된다.
케이스 2에 의한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법은, 폴리올과 폴리이소시아네이트와 화학 발포제를 반응시켜 얻어지는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법으로서, 상기 폴리올이 특정 폴리올 a, b 및 c에서 선택되는 적어도 2종의 폴리올 또는 상기 폴리올을 포함하는 수지 프리믹스를 혼합하여 사용할 수 있다.
케이스 2에서 사용되는 폴리올은 특정 폴리올 a, 폴리올 b 및 폴리올 c 중 적어도 2종을 포함하고, 바람직하게는 폴리올 a, 폴리올 b 및 폴리올 c의 3종을 포함하고 있다. 또한, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 폴리올 a, b, c와 상이한 폴리올 d를 포함할 수도 있다.
상기 폴리올 a는,
수산기가가 20 내지 38 mgKOH/g, 총 불포화도가 0.060 meq/g 이하인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1), 또는
상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1)과 비닐 중합체를 함유하는 중합체 폴리올(a-2)를 포함하고,
상기 폴리올 b는,
수산기가가 20 내지 38 mgKOH/g, 총 불포화도가 0.060 meq/g 이하인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(b-1)과 비닐 중합체를 함유하는 중합체 폴리올(b-2)를 포함하고, 상기 (a-1)과 상기 (b-1)이란 상호 동일할 수도 상이할 수도 있고,
상기 폴리올 b에 포함되는 비닐 중합체의 함유 중량 백분율 b(폴리올 b에 대한 비닐 중합체의 비율)와, 상기 폴리올 a에 포함되는 비닐 중합체의 함유율 a(폴리올 a에 대한 비닐 중합체의 비율)와의 차(b-a)가 2 내지 30 중량％이고,
폴리올 c는, 수산기가가 28 내지 60 mgK0H/g이고, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1) 및 (b-1)보다도 수산기가가 5 mgKOH/g 이상 큰 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(c-1), 또는 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(c-1)과 비닐 중합체를 포함하는 중합체 폴리올(c-2)를 포함한다.
이하에 케이스 2에서 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올, 중합체 폴리올 등에 대하여 설명한다.
<케이스 2에서 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올>
케이스 2에서 사용되는 폴리올 a, b 및 c에 포함되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올이란, 활성 수소 화합물을 개시제로서 알킬렌옥시드를 개환 중합시켜 얻어지는 올리고머 또는 중합체이다.
(케이스 2에서 사용되는 활성 수소 화합물)
폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 제조에 있어서 개시제로서 사용되는 활성 수소 화합물로서는, 산소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물, 질소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물 등을 들 수 있다.
산소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물로서는, 예를 들면 상기 산소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물과 동일한 것을 들 수 있다.
질소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물로서는, 예를 들면 상기 질소 원자상에 활성 수소 원자를 갖는 활성 수소 화합물과 동일한 것을 들 수 있다.
이들 중 바람직하게는 다가 알코올류, 당류 또는 이들의 유도체 등의 활성 수소 화합물을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리메틸올프로판, 글리세린, 디글리세린, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 글루코오스, 소르비톨 등의 활성 수소 화합물을 들 수 있다.
(케이스 2에서 사용되는 알킬렌옥시드 화합물)
케이스 2에서 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올을 제조시 사용되는 알킬렌옥시드 화합물로서는, 구체적으로는 상기 알킬렌옥시드 화합물과 동일한 것을 들 수 있다.
이들 알킬렌옥시드 화합물 중, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드, 1,2-부틸렌옥시드 또는 스티렌옥시드가 바람직하고, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드가 보다 바람직하다.
이들 화합물은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 이 들 화합물을 병용하는 경우에는 에틸렌옥시드를 함유하는 것이 바람직하고, 알킬렌옥시드 중의 에틸렌옥시드의 비율을 바람직하게는 5 내지 25 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 중량％로 하는 것이 바람직하다.
(케이스 2에서 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 제조 방법)
케이스 2에서 사용되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1), (b-1) 및 (c-1)은 공지된 방법에 의해 제조할 수 있고, 통상은 촉매의 존재하에 상기 활성 수소 화합물을 개시제로서 상기 알킬렌옥시드를 개환 중합시켜 얻을 수 있다.
구체적으로는, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 제조 방법으로서는, 개시제인 활성 수소 화합물에, 중합 촉매의 존재하에서 고압하에 알킬렌옥시드를 부가 중합할 수 있다. 이들 활성 수소 화합물, 알킬렌옥시드는 각각 1종 단독으로 또는 복수개를 병용하여 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1)은, 수산기가가 20 내지 38 mgKOH/g, 바람직하게는 22 내지 35 mgKOH/g, 더욱 바람직하게는 28 내지 35 mgKOH/g인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1)은 총 불포화도가 0.060 meq/g 이하, 바람직하게는 0.005 내지 0.050 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.040 meq/g인 것이 바람직하다.
상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(b-1)은, 수산기가가 20 내지 38 mgK0H/g, 바람직하게는 22 내지 35 mgK0H/g, 더욱 바람직하게는 28 내지 35 mgK0H/g인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(b-1)은, 총 불포화도가 0.060 meq/g 이하, 바람직하게는 0.005 내지 0.050 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.040 meq/g인 것이 바람직하다.
이러한 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1)과 (b-1)은 상호 동일하거나 상이할 수도 있다.
케이스 2에서 사용되는 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(c-1)은, 수산기가가 28 내지 60 mgK0H/g, 바람직하게는 33 내지 50 mgK0H/g, 더욱 바람직하게는 38 내지 45 mgKOH/g인 것이 바람직하고, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1) 및 (b-1) 보다도 수산기가가 5 mgKOH/g 이상 크고, 바람직하게는 7 mgKOH/g 이상 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(c-1)은, 총 불포화도가 0.060 meq/g 이하, 바람직하게는 0.005 내지 0.050 meq/g인 것이 바람직하다.
폴리올에 포함되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올의 총 불포화도를 낮게 함으로써, 보다 광범위에 걸쳐 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있다.
(케이스 2에서 사용되는 중합체 폴리올)
케이스 2에 있어서 폴리올 a, 폴리올 b 및 폴리올 c에는, 각각 중합체 폴리올(a-2), 중합체 폴리올(b-2) 및 중합체 폴리올(c-2)를 함유하고 있다.
이러한 중합체 폴리올이란, 아크릴로니트릴 또는 스티렌 등의 비닐기를 갖는 화합물(이하「비닐 화합물」이라고 하는 경우가 있음)을 폴리올 중에서 분산 중합 시켜 얻어진 비닐 화합물 유래의 중합체(이하, 「비닐 중합체」라고 하는 경우가 있음)를 포함하는 폴리올을 말한다. 상기 비닐 중합체는 통상 입자형으로 폴리올 중에 분산되어 있다.
비닐 중합체는 비닐 화합물의 단독 중합체일 수도 있지만, 케이스 2에서는 분산 중합시에 아크릴로니트릴 등의 비닐 화합물의 일부가 분산매인 폴리올에 그래프트화한 것인 것이 바람직하다.
케이스 2에서 사용되는 비닐 화합물이란, 분자중에 비닐기를 갖는 화합물이고, 예를 들면 아크릴로니트릴, 스티렌, 아크릴아미드 등을 들 수 있다.
이들 화합물은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 중 케이스 2에서는 아크릴로니트릴, 스티렌을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 중합체 폴리올은 공지된 방법에 의해 제조할 수 있고, 폴리올 중에서 소정량의 비닐 화합물을 아조비스이소부티로니트릴 등의 라디칼 개시제 등을 사용하여 분산 중합함으로써 얻을 수 있다.
또한, 중합체 폴리올을 제조할 때에 비닐 화합물 이외에 분산 안정화제나 연쇄 이동제 등을 병용할 수도 있다.
케이스 2에 있어서는, 상기 폴리올 a에 포함되는 비닐 중합체의 함유 중량 백분율 a(폴리올 a에 대한 비닐 중합체의 중량 비율)와, 폴리올 b에 포함되는 비닐 중합체의 함유 중량 백분율 b(폴리올 b에 대한 비닐 중합체의 중량 비율)는 다르고, 그 차(b-a)가 2 내지 30 중량％, 바람직하게는 5 내지 25 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 중량％인 것이 바람직하다.
케이스 2에서 사용되는 상기 중합체 폴리올(a-2)에 포함되는 비닐 중합체의 함유량으로서는, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1) 중에서 차지하는 비닐 중합체의 비율이 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(a-1)에 대하여 바람직하게는 5 내지 40 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량％인 것이 바람직하다.
또한, 케이스 2에서 사용되는 중합체 폴리올(b-2)의 경우, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(b-1) 중에서 차지하는 비닐 중합체의 비율은 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(b-1)에 대하여 바람직하게는 5 내지 40 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량％인 것이 바람직하다.
또한, 케이스 2에서 사용되는 중합체 폴리올(c-2)의 경우, 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(c-1) 중에서 차지하는 비닐 중합체의 비율은 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올(c-1)에 대하여 바람직하게는 5 내지 40 중량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량％인 것이 바람직하다.
케이스 2에서 사용되는 폴리올은, 케이스 2의 목적을 손상하지 않는 범위에서 상기 폴리올 a, b 및 c와는 상이한 그 밖의 폴리올 d를 함유할 수도 있다.
이러한 그 밖의 폴리올 d로서는, 예를 들면,
에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 2가 알코올류;
글리세린, 트리메틸올프로판 등의 3가 알코올류;
펜타에리스리톨, 디글리세린 등의 4가 알코올류;
폴리올 a-1, c-1과 상이한 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올;
폴리에스테르폴리올 등을 들 수 있다.
이들 중 그 밖의 폴리올 d는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
이러한 폴리올 a, 폴리올 b, 폴리올 c의 혼합 비율은, 요구되는 연질 폴리우레탄 포옴의 물성에 따라서 상이하고 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면, 폴리올이 폴리올 a, b 및 c에서 선택되는 2종을 포함하는 경우에 있어서, 폴리올 a와 폴리올 b를 이용하는 경우에는 이들 배합 비율을 적절하게 설정함으로써 반발 탄성이 비교적 높고, 폭넓은 경도를 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 적절하게 제조할 수 있다.
폴리올 b와 폴리올 c를 이용하는 경우에는, 이러한 배합 비율을 적절하게 설정함으로써 비교적 경도가 크고, 폭넓은 반발 탄성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 적절하게 제조할 수 있다.
이러한 배합 비율은, 예를 들면 바람직하게는 폴리올 b를 0 중량％ 초과 100 중량％ 미만, 폴리올 c를 0 중량％ 초과 100 중량％ 미만으로 할 수 있다.
폴리올 a와 폴리올 c를 이용하는 경우에는, 이러한 배합 비율을 적절하게 설정함으로써 경도가 비교적 작고, 폭넓은 반발 탄성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 적절하게 제조할 수 있다.
이러한 배합 비율로서는, 예를 들면 바람직하게는 폴리올 a를 0 중량％ 초과 100 중량％ 미만, 폴리올 c를 0 중량％ 초과 100 중량％ 미만으로 할 수 있다.
또한, 폴리올 a, b 및 c의 3종의 폴리올을 병용하는 경우에는, 각각의 함유율을 적절하게 설정함으로써 폭넓은 범위에서 반발 탄성, 경도를 갖는 연질 폴리우 레탄 포옴을 적절하게 제조할 수 있다.
[발포제]
케이스 1에서 사용되는 발포제로서는, 물리 발포제와 화학 발포제 중 어느 하나를 사용할 수도 있지만, 화학 발포제를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 물, 포름산 등을 들 수 있다. 이 중에서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 물은 폴리이소시아네이트와 반응하여 발생하는 탄산 가스에 의해 폴리우레탄 수지를 발포시킬 수 있다.
상기 화학 발포제의 양은 폴리올 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 7 중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 6 중량부, 더욱 바람직하게는 2.2 내지 5.5 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 물리 발포제로서는 탄산 가스, 액화 탄산 가스, 시클로펜탄 등의 탄화수소류, HCFC-141b 등의 프론 등을 사용할 수 있다. 이 중에서 물리 발포제로서는, 보다 바람직하게는 탄산 가스, 액화 탄산 가스, 특히 바람직하게는 액화 탄산 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 물리 발포제는 폴리올 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0 내지 3 중량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3 중량％, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2.8 중량％, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량％인 것이 바람직하다.
<케이스 2에서 사용되는 발포제>
케이스 2에서 사용되는 발포제로서는 화학 발포제가 바람직하고, 예를 들면 물, 포름산 등을 들 수 있다. 이 중에서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 물은 폴리이소시아네이트와 반응하여 발생하는 탄산 가스에 의해 폴리우레탄 수지를 발포시킬 수 있다.
화학 발포제의 양은 폴리올 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 7 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 6 중량부, 특히 바람직하게는 2.2 내지 5.5 중량부인 것이 바람직하다.
케이스 2에서는 상기 화학 발포제와 함께 물리 발포제를 병용할 수 있다. 이러한 물리 발포제로서는 탄산 가스, 액화 탄산 가스, 시클로펜탄 등의 탄화수소류, HCFC-141b 등의 프론 등을 사용할 수 있다. 이 중에서 물리 발포제로서는, 보다 바람직하게는 탄산 가스, 액화 탄산 가스, 특히 바람직하게는 액화 탄산 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 물리 발포제는 폴리올 100 중량부에 대하여 0 내지 3 중량％, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량％, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2.8 중량％, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량％인 것이 바람직하다.
[촉매]
본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조에 있어서 사용되는 촉매로서는 종래 공지된 촉매를 사용할 수 있고, 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 트리에틸렌디아민, 비스(N,N-디메틸아미노에틸)에테르, 모르폴린류 등의 지방족 아민류; 옥탄산주석, 디부틸주석디라우레이트 등의 유기 주석 화합물 등을 사용할 수 있다.
이들 촉매는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
촉매의 사용량은 폴리올 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.05 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
[그 밖의 첨가제]
본 발명에서는 가교제, 기포 조절제 등의 기타 첨가제를 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 사용할 수 있다.
(가교제)
본 발명에서 가교제를 사용하는 경우에는 수산기가가 200 내지 1800 mgKOH/g인 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
이러한 가교제로서는, 예를 들면 글리세린 등의 지방족 다가 알코올류; 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알칸올아민류 등이 사용된다.
또한, 수산기가가 200 내지 1800 mgKOH/g인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올을 가교제로서 사용할 수도 있고, 또한 종래 공지된 가교제를 사용할 수도 있다.
가교제를 사용하는 경우의 사용량은, 폴리올 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부 사이에서 임의의 양을 사용할 수 있다.
(기포 조절제)
본 발명에서 필요에 따라 사용되는 기포 조절제로서는 통상 사용되는 유기 규소계 계면 활성제를 들 수 있다.
이러한 유기 규소계 계면 활성제로서는, 예를 들면 시판용 SRX-274C, SF-2969, SF-2961, SF-2962(이상, 상품명, 도레이ㆍ다우코닝ㆍ실리콘사 제조), L-5309, L-5366, L-3601, L-5307, L-3600(이상, 상품명, 닛본 유니카사 제조) 등을 사용할 수 있다.
기포 조절제의 사용량은, 폴리올 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.2 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부이다.
[수지 프리믹스]
케이스 1의 2종 또는 3종의 폴리올, 또는 케이스 2의 폴리올 a, b 및 c는, 그 중 적어도 1종은 발포제, 필요에 따라서 촉매, 가교제, 계면 활성제 등을 혼합한 수지 프리믹스로서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 수지 프리믹스는 상기 2종 또는 3종의 폴리올을 혼합하여 제조할 수도 있고, 또는 1종만의 폴리올을 사용하여 제조할 수도 있다.
또한, 상기 2종 또는 3종의 폴리올을 상이한 혼합 비율로 혼합한 수지 프리믹스를, 상이한 복수종의 수지 프리믹스로서 연질 폴리우레탄 포옴의 제조에 사용할 수 있다.
상기 복수종의 수지 프리믹스는 바람직하게는 2종 이상 5종 이하, 보다 바람직하게는 2종 이상 3종 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수지 프리믹스는 기타 보조제로서 난연제, 안료, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등을 함유할 수도 있다.
수지 프리믹스의 점도는 발포기에서의 혼합성, 포옴의 성형성의 관점에서 4000 mPㆍs 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3500 mPaㆍs 이하, 특히 바람직하게는 2500 mPaㆍs 이하인 것이 바람직하다.
[폴리이소시아네이트]
케이스 1에서 사용되는 폴리올 또는 수지 프리믹스와 반응시키는 폴리이소 시아네이트는, 톨릴렌디이소시아네이트(2,4-체나 2,6-체 등의 이성체 비율은 특별히 한정되지 않지만, 2,4-체/2,6-체가 80/20의 비율인 것이 바람직하게 사용됨)와 그 밖의 폴리이소시아네이트와의 혼합물이 바람직하고, 톨릴렌디이소시아네이트를 바람직하게는 20 중량％ 이상 100 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25 중량％ 이상 100 중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 45 중량％ 이상 100 중량％ 이하, 특히 바람직하게는 65 중량％ 이상 100 중량％ 이하 함유하는 폴리이소시아네이트가 바람직하다. 상기 톨릴렌디이소시아네이트와 혼합되는 폴리이소시아네이트는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 폴리이소시아네이트를 사용할 수 있다. 이러한 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들면 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트(예를 들면, 코스모네이트 M-200(상품명, 미츠이 다케다 케미칼사 제조)) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트의 조성물인 폴리이소시아네이트 또는 그의 우레탄 변성체와 톨릴렌디이소시아네이트의 혼합물도 바람직하게 사용할 수 있다.
폴리이소시아네이트 중의 이소시아네이트기의 총수를, 폴리올의 수산기나 가교제 등의 아미노기, 물 등의 이소시아네이트기와 반응하는 활성 수소의 총수로 나눈 값을 NCO 지수로 하면, 본 발명에서 NCO 지수는 바람직하게는 0.70 내지 1.40, 더욱 바람직하게는 0.80 내지 1.30의 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한, 톨릴렌디이소시아네이트를 20 중량％ 이상 함유하는 폴리이소시아네이트를 사용하면, 얻어지는 연질 폴리우레탄 포옴의 경량화를 한층 도모할 수 있고, 또한 상술한 바와 같이 총 불포화도가 0.06 meq/g 미만, 바람직하게는 0.04 meq/g 미만, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.030 meq/g, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.026 meq/g의 폴리올을 사용함으로써, 톨릴렌디이소시아네이트를 사용한 경우, 보다 저밀도이고 내구성이 우수한 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있고, 광범위에 걸쳐 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 얻을 수 있다.
<케이스 2에서 사용되는 폴리이소시아네이트>
25 ％ ILD 경도 및 코어 밀도를 광범위하게 변경할 필요가 없는 경우에 사용되는 폴리올 또는 수지 프리믹스와 반응시키는 폴리이소시아네이트는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 폴리이소시아네이트를 사용할 수 있다. 이러한 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들면 톨릴렌디이소시아네이트(2,4-체나 2,6-체 등의 이성체 비율은 특별히 한정되지 않지만, 2,4-체/2,6-체가 80/20의 비율인 것이 바람직하게 사용됨), 메틸렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트와 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트(예를 들면, 코스모네이트 M-200(상품명, 미츠이 다케다 케미칼사 제조) 등의 혼합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트와 메틸렌디이소시아네이트 등의 그 밖의 폴리이소시아네이트와의 혼합물인 경우, 톨릴렌디이소시아네이트가 20 중량％ 미만인 혼합물이 바람직하게 사용된다.
또한, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트의 조성물인 폴리이소시아네이트 또는 그의 우레탄 변성체와 톨릴렌디이소시아네이트의 혼합물도 바람직하게 사용할 수 있다.
폴리이소시아네이트 중의 이소시아네이트기의 총수를, 폴리올의 수산기나 가교제 등의 아미노기, 물 등의 이소시아네이트기와 반응하는 활성 수소의 총수로 나눈 값을 NCO 지수로 하면, 본 발명에서 NCO 지수는 바람직하게는 0.70 내지 1.40, 더욱 바람직하게는 0.80 내지 1.30의 범위에 있는 것이 바람직하다.
[연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 제조 장치]
본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에서는, 상기 2종 또는 3종의 폴리올을 원하는 양으로 혼합하고, 폴리이소시아네이트, 발포제 등과 접촉시킨다.
상기 폴리올은 각각 수지 프리믹스로 한 후, 폴리이소시아네이트와 접촉시키는 것이 바람직하다.
이러한 폴리올 또는 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트와의 혼합 방법은 특별히 한정되지 않지만, 통상 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트를 고압 발포기 또는 저압 발포기 등을 사용하여 혼합하는 방법이 바람직하게 이용된다.
본 발명에 관한 고압 발포기 또는 저압 발포기 등의 연질 폴리우레탄 포옴 제조 장치는, 상기 폴리이소시아네이트를 공급하기 위한 공급구와, 상기 2종 또는 3종의 폴리올(또는 상기 폴리올을 포함하는 복수종의 수지 프리믹스)를 공급하기 위한 1개 또는 복수개의 공급구를 가지고 있다. 또한, 상기 연질 폴리우레탄 포옴 제조 장치는, 발포제를 공급하기 위한 공급구 및 기타 보조제를 공급하기 위한 공급구를 갖고 있을 수도 있다.
또한, 상기 연질 폴리우레탄 포옴 제조 장치는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드) 를 갖고 있을 수도 있다. 다중 혼합 헤드란, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 복수개의 폴리올 또는 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트를 다른 공급구로부터 임의의 혼합 비율로 공급, 혼합할 수 있는 장치로서, 적어도 3개의 공급구(51), 혼합부(52) 및 혼합액 토출부(53)으로 이루어지고, 상기 공급구 중의 적어도 1개가 폴리올 또는 수지 프리믹스를 공급하기 위한 공급구이고, 적어도 1개가 폴리이소시아네이트를 공급하기 위한 공급구이고, 각 공급구의 공급 유량을 개별적으로 제어함으로써 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율을 임의로 제어할 수 있고, 공급된 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제를 혼합부에서 정적(static) 혼합하고, 토출구로부터 혼합액을 토출할 수 있는 연질 폴리우레탄 포옴용 원료의 토출 장치이다.
종래의 혼합 헤드는, 도 4에 나타낸 바와 같이 폴리올 또는 수지 프리믹스를 공급하기 위한 1개의 공급구(61)과 폴리이소시아네이트를 공급하기 위한 1개의 공급구(62), 혼합부(63) 및 혼합액 토출부(64)로 이루어지고, 폴리올의 혼합 비율은 수지 프리믹스를 제조시에 한정되지만, 상기 다중 혼합 헤드를 이용함으로써 폴리올과 폴리이소시아네이트와의 혼합시에 폴리올의 혼합 비율도 임의로 조정할 수 있다.
상기 폴리올 또는 수지 프리믹스를 공급하기 위한 1개 또는 복수개의 공급구는, 바람직하게는 1개 이상 5개 이하, 바람직하게는 1개 이상 3개 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에서 이용되는 동일 생산 장치 란, 2개 또는 3개의 폴리올 탱크, 폴리이소시아네이트 탱크, 수지 프리믹스 제조 드럼, 폴리이소시아네이트와 폴리올 또는 수지 프리믹스를 혼합하기 위한 장치(이하, 혼합 장치라고 함), 및 발포를 위한 장치(이하, 발포 장치라고 함)가 조합되어 이루어지는 일계열의 연질 폴리우레탄 포옴 생산 장치인 것이다.
상기 혼합 장치로서 다중 혼합 헤드를 사용할 수 있다.
혼합 장치 및 발포 장치는 분리되어 있을 수도 있고, 일체화되어 있을 수도 있다.
이하, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 제조 장치에 대하여, 예를 들면 3개의 수지 프리믹스 제조 드럼 및 3개의 폴리올 또는 수지 프리믹스를 공급하기 위한 공급구를 갖는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 장치에 대하여 도 6을 이용하여 상세하게 설명하지만, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 장치는 도 6에 한정되는 것은 아니다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 동일 생산 장치는 폴리이소시아네이트 탱크(11), 폴리올 1 탱크(12), 폴리올 2 탱크(13), 폴리올 3 탱크(14), 발포제용 탱크(15), 기타 보조제용 탱크(16), 수지 프리믹스 1 제조 드럼(17), 수지 프리믹스 2 제조 드럼(18), 수지 프리믹스 3 제조 드럼(19), 혼합 장치(20), 발포 장치(21), 폴리이소시아네이트 공급 라인(22), 폴리올 1 공급 라인(23), 폴리올 2 공급 라인(24), 폴리올 3 공급 라인(25), 발포제 공급 라인(26), 기타 보조제 공급 라인(27), 수지 프리믹스 1 공급 라인(28), 수지 프리믹스 2 공급 라인(29), 수지 프리믹스 3 공급 라인(30), 폴리이소시아네이트 공급 구(31), 수지 프리믹스 1 공급구(I)(32), 수지 프리믹스 2 공급구(II)(33) 및 수지 프리믹스 3 공급구(III)(34)로부터 구성된다.
(1) 수지 프리믹스의 제조
상기 폴리올은 혼합 장치(20)에서 직접 혼합할 수도 있지만, 수지 프리믹스를 제조하는 것이 바람직하다. 이하, 수지 프리믹스의 제조에 대하여 설명한다.
폴리올 1 탱크(12)의 폴리올 1, 폴리올 2 탱크(13)의 폴리올 2 및 폴리올 3 탱크(14)의 폴리올 3을, 각각 폴리올 1 공급 라인(23), 폴리올 2 공급 라인(24) 및 폴리올 3 공급 라인(25)를 통해서 원하는 폴리올의 혼합 비율로 수지 프리믹스 1 제조 드럼(17)에 공급하고,
필요에 따라서, 발포제용 탱크(15)의 발포제를 공급하고, 또한 기타 보조제용 탱크(16)의 기타 보조제를 공급하고,
상기 폴리올과 발포제와 기타 보조제를 혼합하고, 수지 프리믹스 1을 제조한다.
동일하게 하여, 폴리올의 혼합 비율이 상이한 수지 프리믹스 2 및 3을 제조한다. 이 때, 필요에 따라서 발포제와 기타 보조제를 혼합할 수도 있다.
상기 수지 프리믹스는 상기 폴리올을 혼합하지 않고, 상기 폴리올 중의 1종만을 사용하여 제조할 수도 있다.
상기 발포제 및(또는) 기타 보조제는 수지 프리믹스 제조 드럼(17) 내지 (19)에 공급할 수도 있고, 폴리올 공급 라인(23) 내지 (25)에 공급할 수도 있다.
(2) 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트와의 혼합
수지 프리믹스 제조 드럼(17) 내지 (19)의 상기 수지 프리믹스 1, 2 및 3을 각각 수지 프리믹스 1 공급 라인(28)을 통해서 공급구(I)(32)로부터 수지 프리믹스 2 공급 라인(29)를 통해서 공급구(II)(33)으로부터, 및 수지 프리믹스 3 공급 라인(30)을 통해서 공급구(III)(34)로부터, 혼합 장치(20)에 공급하고, 폴리이소시아네이트 공급 라인(22)와 폴리이소시아네이트 공급구(31)를 통해서 폴리이소시아네이트 탱크(11)의 폴리이소시아네이트를 혼합 장치(20)에 공급하고, 상기 폴리올과 폴리이소시아네이트와 발포제와 기타 보조제를 혼합하여 접촉시킨다.
상기 혼합 조작은 정적 혼합에 의해 행하는 것이 바람직하다. 정적 혼합은 통상 이용되는 특정 혼합 소자를 이용하여 행할 수도 있지만, 폴리이소시아네이트와 폴리올을 고압력에서 충돌 혼합함으로써 행하는 것이 바람직하고, 상기 충돌 혼합과 혼합 소자를 병용할 수도 있다.
상기 혼합에 있어서, 발포제 및(또는) 기타 보조제는 어느 하나의 폴리올 또는 복수개의 폴리올과 함께 공급할 수도 있고, 폴리이소시아네이트와 함께 공급할 수도 있으며, 또는 단독으로 다른 공급구로부터 공급할 수도 있다.
이들 폴리올, 폴리이소시아네이트 등의 액체의 토출 압력은 폴리올, 폴리이소시아네이트, 발포제 및 기타 보조제를 균일하게 혼합할 수 있는 압력일 수 있고, 바람직하게는 5 MPa 이상, 보다 바람직하게는 7 MPa 이상 50 MPa 이하, 특히 바람직하게는 7 MPa 이상 20 MPa 이하로 행하는 것이 바람직하다. 토출 압력이 5 MPa 이상인 경우, 액체가 충분히 혼합되어 원하는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 안정적으로 얻을 수 있다.
상기 토출 압력의 제어로서, 혼합 장치내 혼합액의 압력 또는 다중 혼합 헤드의 혼합액의 토출구 압력을 제어할 수도 있지만, 폴리이소시아네이트 공급구 및 수지 프리믹스 공급구에서의 각 액체의 공급 압력을 독립적으로 제어하는 것이 바람직하다. 각 액체의 공급 압력을 제어하는 장치는 공급 라인 중 어느 한 곳에 설치할 수도 있지만, 각 공급구 또는 그 직전에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 폴리올 1, 상기 폴리올 2, 상기 폴리올 3, 상기 폴리이소시아네이트, 발포제 및 기타 보조제의 혼합 비율은, 상기 수지 프리믹스의 혼합 비율을 변화시킴으로써 임의로 변화시킬 수 있고, 원하는 연질 폴리우레탄 포옴의 물성에 의해 결정할 수 있다.
상기 수지 프리믹스 1, 2 및 3은 각각 3개의 폴리올 공급구 (32), (33) 및 (34)로부터 혼합 장치(20)에 공급할 수도 있고, 미리 혼합한 후, 1개 또는 2개의 폴리올 공급구로부터 혼합 장치(20)에 공급하고, 폴리이소시아네이트와 혼합할 수도 있다.
또한, 필요에 따라서 발포제 및(또는) 기타 보조제를 혼합할 수도 있다.
(3) 발포
혼합 장치(20)으로부터 상기 혼합물을 발포 장치(21)내의 금형에 공급하고, 발포, 충전, 경화시켜 일정 형상의 연질 폴리우레탄 포옴을 얻는다.
혼합 장치(20) 및 발포 장치(21)은 분리되어 있을 수도 있고, 일체화되어 있을 수도 있다. 혼합 장치(20)과 발포 장치(21)가 일체화되어 있는 경우에는, 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트와의 혼합과 동시 또는 혼합 후에 곧 발포시킬 수 있다.
상기 발포제 및(또는) 기타 보조제는, 상기 (1) 수지 프리믹스의 제조에 있어서 상기 수지 프리믹스 1, 2 및 3 중 적어도 하나의 수지 프리믹스에 혼합하는 것이 바람직하지만, 혼합 장치(20)에 직접 혼합할 수도 있고, 수지 프리믹스 공급 라인(28) 내지 (30)에 공급할 수도 있다.
상기 폴리올 1, 2 및 3 중 적어도 1종이 수지 프리믹스인 것이 바람직하고, 수지 프리믹스를 제조하지 않은 폴리올은 혼합 장치(20)에 수지 프리믹스 제조 드럼을 통하지 않고 직접 공급할 수도 있다.
상기 폴리올 중 어느 하나에 대해서도 수지 프리믹스를 제조하지 않은 경우에는 폴리올, 발포제 및 기타 보조제를 직접 혼합 장치(20)에 공급할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제조 방법은 저온(cold) 경화 몰드 포옴법, 고온(hot) 경화 몰드 포옴법, 스랩(slab) 포옴법 등 공지된 폴리우레탄 포옴의 제조 방법을 사용할 수 있다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법이, 예를 들어 저온 경화 몰드 포옴법에 의한 경우, 경화 시간은 통상 1 분 내지 10 분이고, 형틀 온도는 실온 내지 70 ℃ 정도이고, 경화 온도는 실온 내지 100 ℃이다. 본 발명의 목적ㆍ 효과를 손상하지 않는 범위에서 경화 후 80 내지 180 ℃까지 가열할 수도 있다.
본 발명에서 상기 2종 또는 3종의 폴리올을 사용하여 제조된 연질 폴리우레탄 포옴은, 적외분광광도계로 측정한 스펙트럼이 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 피크를 갖는다.
이러한 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에 따르면, 실질적으로 특정한 2종 또는 3종만의 폴리올을 적절하게 혼합함으로써, 폴리올의 수산기가, 중합체 폴리올의 함유율 등의 여러 물성을 임의로 제어할 수 있기 때문에, 폭넓은 물성 요구에 대응할 수 있는 특정한 왜곡률, 폭넓은 범위의 경도, 폭넓은 범위의 밀도를 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 임의로 얻을 수 있다.
구체적으로는, 상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 얻어지는 연질 폴리우레탄 포옴의 코어 밀도를 20 내지 70 kg/m3, 보다 바람직하게는 25 내지 65 kg/m3의 범위에서 변경할 수 있고, 25 ％ ILD 경도를 50 내지 400 N/314 cm2, 보다 바람직하게는 55 내지 380 N/314 cm2의 범위에서 변경할 수 있고, 습열 압축 영구 왜곡을 바람직하게는 0 내지 25 ％, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 ％, 특히 바람직하게는 2 내지 15 ％의 범위에서 변경할 수 있다.
상기 2종 또는 3종의 폴리올의 혼합 비율은 각각 0 내지 100 중량부의 범위에서 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴은 반복 압축 시험에서의 경도 변화율이 바람직하게는 1 내지 18 ％, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 ％, 특히 바람직하게는 1 내지 13 ％의 범위에 있다.
또한, 상기 연질 폴리우레탄 포옴은, 반발 탄성이 바람직하게는 45 내지 80 ％, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 ％, 특히 바람직하게는 55 내지 73 ％의 범위에 있다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴의 반발 탄성은, 종래 방법에 따르면 특정 원료 또는 특정 수지 프리믹스를 사용한 경우에도 최고값과 최저값과의 차는 3 내지 4 ％이고, 예를 들면 반발 탄성이 70 ％인 연질 폴리우레탄 포옴과 반발 탄성이 60 ％인 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치로부터 조합하여 제조하는 것은 곤란하였다. 본 발명의 방법에 따르면 반발 탄성의 최고값과 최저값과의 차가 적어도 6 ％, 바람직하게는 10 ％ 이상이기 때문에, 상기 반발 탄성이 상이한 2종류의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 조합하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 반발 탄성의 최고값과 최저값 사이의 반발 탄성(예를 들면, 65 ％)을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에 의해, 상기 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 연속 제조할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 「연속 제조한다」란 폴리올 또는 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트와의 혼합 공정과, 발포 공정을 반복하여 복수개의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 것을 의미하고, 「물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 연속 제조한다」란, 구체적으로는 예를 들면, 혼합 공정과 발포 공정을 반복하여 복수개의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조시, 1개의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 때마다 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율, 또는 수지 프리믹스의 혼합 비율을 변화시켜 혼합함으로써 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 순서없이 제조하는 것을 의미한다.
상기 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴은, 적어도 2종류의 경도가 상이한 연질 폴리우레탄 포옴을 조합하여 제조할 수 있고,
상기 연질 폴리우레탄 포옴의 조합은 자동차용 시트 쿠션의 메인부, 자동차용 시트 쿠션의 사이드부, 자동차용 시트 백의 메인부 및 자동차용 시트 백의 사이드부에서 선택되는 적어도 2종류의 부분이 바람직하지만, 경도가 상이한 동일 부분이 포함되어 있을 수도 있다.
구제적으로는,
자동차용 시트 쿠션의 메인부와 자동차용 시트 쿠션의 사이드부와의 조합,
자동차용 시트 쿠션의 메인부와 자동차용 시트 백의 메인부와의 조합,
자동차용 시트 쿠션의 메인부와 자동차용 시트 백의 사이드부와의 조합,
자동차용 시트 쿠션의 사이드부와 자동차용 시트 백의 메인부와의 조합,
자동차용 시트 쿠션의 사이드부와 자동차용 시트 백의 사이드부와의 조합,
자동차용 시트 백의 메인부와 자동차용 시트 백의 사이드부와의 조합,
경도가 상이한 자동차용 시트 쿠션의 메인부끼리,
경도가 상이한 자동차용 시트 쿠션의 사이드부끼리,
경도가 상이한 자동차용 시트 백의 메인부끼리, 또는
경도가 상이한 자동차용 시트 백의 사이드부끼리
등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경도가 상이한 조합일 수 있다.
본 명세서에 있어서,
자동차용 시트 쿠션의 메인부란 시트 쿠션의 중앙부에 사람이 앉는 움푹들어간 부분이고, 자동차용 시트 쿠션의 사이드부(고경도부라고도 함)란 시트 쿠션의 사람이 앉는 부분의 양쪽에 설치된 제방형으로 솟아오른 부분이고, 시트 쿠션의 메인부보다 고경도이고, 사람이 앉을 때에 둔부를 안정시키는 역할을 한다. 또한, 필요에 따라서 시트 쿠션의 메인부의 전단부 상면에 메인부보다 경도가 낮은 전연부 이(異)경도부를 설치할 수 있고, 대퇴부의 압박감을 감소하여 페달 조작을 쉽게 할 수 있다.
또한, 자동차용 시트 백의 메인부란 시트의 등받이 부분의 중앙부이고, 자동차용 시트 백의 사이드부(고경도부라고도 함)란 시트의 등받이 부분의 중앙부 양쪽에 설치된 제방형으로 솟아오른 부분이고, 시트 백의 메인부보다 고경도이고, 사람이 앉을 때에 등부분을 안정시키는 역할을 한다.
구체적으로는, 자동차용 시트 쿠션의 메인부 및 사이드부, 및 자동차용 시트 백의 메인부 및 사이드부는 각각 도 1의 1 내지 4의 부분을 가리키고, 사용 빈도, 용도에 따라서 반발 탄성, 경도, 밀도 등의 물성이 상이한 연질 폴리우레탄 포옴이다.
자동차용 시트 쿠션의 메인부에 대하여, 코어 밀도는 바람직하게는 30 내지 60 kg/m3, 보다 바람직하게는 35 내지 58 kg/m3, 더욱 바람직하게는 37 내지 55 kg/m3의 범위가 바람직하지만, 자동차용 시트 쿠션 중 운전자용 시트 쿠션은 사용 빈도가 높고, 내구성이 요구되기 때문에, 코어 밀도는 바람직하게는 40 내지 60 kg/m3, 보다 바람직하게는 42 내지 58 kg/m3, 더욱 바람직하게는 45 내지 55 kg/m3 의 범위가 바람직하다. 한편, 조수석이나 뒷좌석용 시트 쿠션의 코어 밀도는 바람직하게는 30 내지 45 kg/m3, 보다 바람직하게는 35 내지 43 kg/m3, 더욱 바람직하게는 37 내지 40 kg/m3의 범위가 바람직하다. 또한, 25 ％ ILD 경도는 바람직하게는 150 내지 280 N/314 cm2, 보다 바람직하게는 160 내지 270 N/314 cm2, 더욱 바람직하게는 170 내지 260 N/314 cm2의 범위가 바람직하다. 반발 탄성은 바람직하게는 60 내지 75 ％, 보다 바람직하게는 65 내지 73 ％, 더욱 바람직하게는 67 내지 70 ％의 범위에 있는 것이 바람직하지만, 자동차의 종류에 따라서 자동차용 시트 쿠션에 요구되는 성능이 크게 다른 것이 많고, 진동 전달을 억제하거나, 체압을 분산시키는 것을 목적으로 한 저반발 탄성의 시트 쿠션의 경우에는, 반발 탄성은 바람직하게는 50 내지 70 ％, 보다 바람직하게는 55 내지 65 ％, 더욱 바람직하게는 57 내지 63 ％의 범위에 있는 것이 바람직하다.
자동차용 시트 쿠션의 사이드부에 대해서는, 코어 밀도가 바람직하게는 38 내지 65 kg/m3, 보다 바람직하게는 40 내지 60 kg/m3, 더욱 바람직하게는 43 내지 65 kg/m3의 범위에 있고, 25 ％ ILD 경도가 바람직하게는 180 내지 400 N/314 cm2, 보다 바람직하게는 190 내지 380 N/314 cm2, 더욱 바람직하게는 200 내지 360 N/314 cm2의 범위에 있고, 반발 탄성이 바람직하게는 50 내지 75 ％, 보다 바람직하게는 55 내지 70 ％, 더욱 바람직하게는 60 내지 70 ％의 범위에 있는 것이 바람직하다.
자동차용 시트 백의 메인부에 대해서는, 코어 밀도가 바람직하게는 25 내지 40 kg/m3, 보다 바람직하게는 28 내지 35 kg/m3, 더욱 바람직하게는 30 내지 32 kg/m3의 범위에 있고, 25 ％ ILD 경도가 바람직하게는 50 내지 180 N/314 cm2, 보다 바람직하게는 60 내지 170 N/314 cm2, 더욱 바람직하게는 70 내지 160 N/314 cm2의 범위에 있고, 반발 탄성이 바람직하게는 55 내지 75 ％, 보다 바람직하게는 60 내지 70 ％, 더욱 바람직하게는 65 내지 70 ％의 범위에 있는 것이 바람직하다.
자동차용 시트 백의 사이드부는, 코어 밀도가 바람직하게는 30 내지 50 kg/m3, 보다 바람직하게는 32 내지 45 kg/m3, 더욱 바람직하게는 35 내지 40 kg/m3 의 범위에 있고, 25 ％ ILD 경도가 바람직하게는 100 내지 400 N/314 cm2, 보다 바람직하게는 150 내지 300 N/314 cm2, 더욱 바람직하게는 180 내지 250 N/314 cm2의 범위에 있고, 반발 탄성이 바람직하게는 50 내지 75 ％, 보다 바람직하게는 55 내지 70 ％, 더욱 바람직하게는 60 내지 70 ％의 범위에 있는 것이 바람직하다.
<케이스 2에 의한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법 및 제조 장치>
케이스 2에 의한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에서는, 상기 특정 폴리올 a, b, c에서 선택되는 적어도 2종의 폴리올을 원하는 양으로 혼합하고, 요구하 는 연질 폴리우레탄 포옴의 물성에 따라서 폴리올 a, 폴리올 b 및 폴리올 c의 3종을 혼합하고, 폴리이소시아네이트, 발포제 등과 반응시킨다.
또한, 폴리올은 각각 수지 프리믹스로서, 폴리이소시아네이트와 반응시킬 수도 있다.
이러한 폴리올 또는 수지 프리믹스와, 폴리이소시아네이트와의 혼합 방법은 특별히 한정되지 않지만, 통상 수지 프리믹스와 폴리이소시아네이트를 고압 발포기 또는 저압 발포기 등을 사용하여 혼합하는 방법이 바람직하게 이용된다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 경우의 이러한 고압 발포기 또는 저압 발포기 등의 폴리우레탄 제조 장치는, 상기 폴리올 a(또는 폴리올 a를 포함하는 수지 프리믹스), 폴리올 b(또는 폴리올 b를 포함하는 수지 프리믹스) 및 폴리올 c(또는 폴리올 c를 포함하는 수지 프리믹스)를 각각 공급하기 위한 공급구(I), 공급구(II) 및 공급구(III)을 갖는다.
상기 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에서는, 상기 폴리올은 예를 들면 이러한 공급구(I), (II) 및 (III)을 갖는 폴리우레탄 제조 장치에 의해 폴리이소시아네이트와 함께 금형(몰드)안에 공급되고, 발포, 충전, 경화시켜 일정 형상의 연질 폴리우레탄 포옴을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명의 제조 방법은 저온 경화 몰드 포옴법, 고온 경화 몰드 포옴법, 슬랩 포옴법 등 공지된 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에 사용할 수 있다.
연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법이, 예를 들어 저온 경화 몰드 포옴법에 의한 경우, 경화 시간은 통상 1 분 내지 10 분이고, 형틀 온도는 실온 내지 70 ℃ 정도이고, 경화 온도는 실온 내지 100 ℃이다. 본 발명의 목적ㆍ 효과를 손상하지 않는 범위에서 경화 후 80 내지 180 ℃까지 가열할 수도 있다.
본 발명에서 상기 폴리올 a, b, c의 2종 이상의 폴리올 등을 사용하여 제조된 연질 폴리우레탄 포옴은, 적외분광광도계로 측정한 스펙트럼이 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 피크를 갖는다.
이러한 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에 따르면, 특정한 폴리올 a, b, c를 적절하게 혼합함으로써, 폴리올의 수산기가, 중합체 폴리올의 함유율 등의 여러 물성을 임의로 제어할 수 있기 때문에, 폭넓은 물성 요구에 대응할 수 있는 특정한 왜곡률, 폭넓은 범위의 경도, 폭넓은 범위의 밀도를 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 임의로 얻을 수 있다.
구체적으로는, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 연질 폴리우레탄 포옴의 습열 압축 영구 왜곡은 바람직하게는 0 내지 25 ％, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 ％, 특히 바람직하게는 2 내지 15 ％의 범위에 있다.
이러한 연질 폴리우레탄 포옴은, 반복 압축 시험에서의 경도 변화율이 바람직하게는 1 내지 18 ％, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 ％, 특히 바람직하게는 1 내지 13 ％의 범위에 있다.
또한, 연질 폴리우레탄 포옴은, 반발 탄성이 바람직하게는 45 내지 80 ％, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 ％, 특히 바람직하게는 55 내지 73 ％의 범위에 있다.
(물성 평가 방법)
(1) 수산기가
JlS K-1557에 기재된 방법에 의해 수산기가를 측정하였다.
(2) 총 불포화도
JIS K-1557에 기재된 방법에 의해 총 불포화도를 측정하였다.
(3) 습열 압축 영구 왜곡
JIS K-6400에 기재된 압축 잔류 변형의 측정 방법에 의해, 습열 압축 영구 왜곡을 측정하였다. 측정에 있어서는 성형된 연질 포옴의 코어부를 50×50×25 mm 잘라내고, 이것을 시험편으로 사용하였다. 시험편을 50 ％의 두께까지 압축하고, 평행 평면판에 끼우고, 50 ℃, 상대 습도 95 ％의 조건하에서 22 시간 방치하였다. 그리고, 22 시간 방치 후 이 시험편을 추출하고 30 분 후 그의 두께를 측정하고, 시험전 두께의 값과 비교하여 왜곡률을 측정하고, 이 왜곡률을 습열 압축 영구 왜곡으로 하였다. 단위는 습열 내구성(Wet set[％])으로 표시하였다.
(4) 반복 압축 시험에서의 경도 변화율
JIS K-6400에 기재된 반복 압축 잔류 변형의 측정 방법(A 방법)에 의해, 반복 압축 시험에서의 경도 변화율을 측정하였다. 측정에 있어서는, 성형된 연질 포옴의 코어부를 100×100×50 mm 잘라내고, 이것을 시험편으로서 사용하였다. 시험편을 평행 평면판에 끼우고, 상온에서 매분 60 회의 속도로 두께의 50 ％로 연속 8만회 반복하여 압축하였다. 시험편을 추출하고 30 분 후, 그의 경도를 측정하고, 시험 전의 경도의 값과 비교하여 경도 변화율을 측정하였다.
또한, 경도에는 25 ％ CLD 변화율을 이용하였다. 25 ％ CLD의 측정에는 25 ％ ILD와 동일한 장치를 이용하여 하기의 조건으로 실시하였다.
ㆍ 50 mm/분의 압축 속도에서, 샘플 두께에 대하여 75 ％ 압축한다 (예비 압축).
ㆍ 압축을 개방하고, 1 분간 정치한다.
ㆍ 50 mm/분의 압축 속도로 25 ％ 압축한다.
ㆍ 압축한 채로 20 초 유지한 후, 항력을 읽는다 (이 항력이 경도/25 ％ CLD).
ㆍ 기술한 대로 샘플 형상은 100×100×50 mm(두께 50 mm).
(5) 반발 탄성
JIS K-6400에 기재된 방법에 따라서 측정하였다.
<발명의 효과>
지금까지 물성이 광범위한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 얻기 위해서는, 폴리올 등을 다시 채우거나 또는 다른 폴리올을 준비할 필요가 있었지만, 본 발명에 관한 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법에 따르면, 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올을 사용하여 폭넓은 물성 요구에 대응할 수 있는 경도, 밀도 등의 물성이 광범위한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 간편히 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 제조예, 발포예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 제조 예, 발포예에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하, "부"란 중량부를 나타낸다.
제조예, 발포예에서 사용된 원료는 이하와 같다. 폴리에테르폴리올 및 중합체 폴리올의 총 불포화도, 수산기가는 JIS K-1557의 방법에 의해 측정하였다.
폴리올 A1:
촉매로서 테트라키스[트리스(디메틸아미노)포스포라닐리덴아미노]포스포늄히드록시드를 사용하고, 글리세린에 프로필렌옥시드와 쇄말단에 에틸렌옥시드를 블럭부가하여 얻어진 옥시에틸렌기 함량 15 중량％, 총 불포화도 0.025 meq/g, 수산기가 34 mgKOH/g의 폴리에테르폴리올.
폴리올 A2:
촉매로서 테트라키스[트리스(디메틸아미노)포스포라닐리덴아미노]포스포늄히드록시드를 사용하고, 글리세린에 프로필렌옥시드와 쇄말단에 에틸렌옥시드를 블럭부가하여 얻어진 옥시에틸렌기 함량 15 중량％, 총 불포화도 0.017 meq/g, 수산기가 34 mgKOH/g의 폴리에테르폴리올.
폴리올 A3:
촉매로서 수산화칼륨을 사용하고, 펜타에리스리톨에 프로필렌옥시드와 쇄말단에 에틸렌옥시드를 블럭 부가하여 얻어진 옥시에틸렌기 함량 14 중량％, 총 불포화도 0.040 meq/g, 수산기가 45 mgKOH/g의 폴리에테르폴리올.
폴리올 B1:
폴리올 A1 중에서 아크릴로니트릴 및 스티렌을 그래프트 중합시켜 얻어진 비닐 중합체 함량 20 중량％, 수산기가 28 mgKOH/g의 중합체 폴리올.
폴리올 B2:
폴리올 A3 중에서 아크릴로니트릴 및 스티렌을 그래프트 중합시켜 얻어진 비닐 중합체 함량 20 중량％, 수산기가 34 mgK0H/g의 중합체 폴리올.
폴리올 B3:
폴리올 A2 중에서 아크릴로니트릴 및 스티렌을 그래프트 중합시켜 얻어진 비닐 중합체 함량 20 중량％, 수산기가 28 mgK0H/g의 중합체 폴리올.
폴리이소시아네이트 1:
2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트의 64:16:20 중량비의 혼합물. NCO ％= 44.8 ％.
폴리이소시아네이트 2:
2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트의 20:5:45:30 중량비의 혼합물.
폴리이소시아네이트 3:
2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 오르토 풍부 디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트의 68 내지 60:32 내지 40의 혼합물, 미츠이 다케다 케미칼사 제조 MDI-OR), 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트의 10:2.5:25:25:37.5 중량비의 혼합물.
물: 이온 교환수
가교제 1: 액트콜 KL-210(수산기가 830 mgK0H/g의 가교제)(미츠이 다케다 케미칼사 제조)
가교제 2: 디에탄올아민
셀오프너-1: 액트콜 EP-505S(수산기가 51 mgK0H/g의 폴리에테르폴리올)(미츠이 다케다 케미칼사 제조)
촉매 1: Minico L-1020(트리에틸렌디아민의 33 ％ 디프로필렌글리콜 용액)(가쯔자이 케미칼사 제조)
촉매 2: Minico TMDA(비스(디메틸아미노에틸)에테르의 70 ％ 디프로필렌글리콜 용액)(가쯔자이 케미칼사 제조)
기포 조절제 1: L-5309(실리콘계 기포 조절제)(닛본 유니카사 제조)
기포 조절제 2: L-3601(실리콘계 기포 조절제)(닛본 유니카사 제조)
기포 조절제 3: SF-2962(실리콘계 기포 조절제)(도레이ㆍ다우코닝 실리콘사 제조)
기포 조절제 4: SF-2969(실리콘계 기포 조절제)(도레이ㆍ다우코닝 실리콘사 제조)
물리 발포제: 액화 탄산 가스.
본 실시예에서의 액화 탄산 가스의 첨가량은 폴리올/중합체 폴리올을 100부로 한 경우, 1.5부 사용하였다.
물성 측정은 JIS K-6400에 의해 행하였다.
연질 폴리우레탄 포옴을 하기에 나타낸 순서에 의해 제조하였다. 또한, 이 소시아네이트 지수란 반응계 중의 활성 수소와 이소시아네이트기의 당량비이고, 1.0 미만인 경우에는 활성 수소에 대하여 이소시아네이트기가 부족하고, 1.0을 초과하는 경우에는 과잉인 것을 나타낸다.
우선, 이하의 수지 프리믹스(폴리올 및 보조제의 혼합물)을 제조하였다.
[실험 1]
<제조예>
(수지 프리믹스의 제조)
상기에 나타낸 화합물에 대하여, 표 1에 나타낸 비율로 수지 프리믹스-1 내지 3을 제조하였다.
Figure 112003002385308-pct00001
<발포예>
상기 수지 프리믹스 및 폴리이소시아네이트를 3개의 수지 프리믹스 공급구 및 1개의 폴리이소시아네이트 공급구를 갖는 고압 발포기에 투입하고, 액체 온도를 24 내지 25 ℃로 조정하고, 각 수지 프리믹스를 표 2에 나타낸 비율로 토출시키고, 내부 치수 400×400×100 mm의 알루미늄제 금형에 주입하였다. 금형은 미리 63 ℃로 조정해 두고, 주입 후 즉시 덮개를 닫아 발포시켰다. 6 분간 형틀 온도를 유지한 상태로 경화하고, 그 후 연질 폴리우레탄 포옴을 추출하여 크랏싱(crushing)(셀의 기계적 연통화 처리) 처리를 행하였다.
수지 프리믹스와 이소시아네이트와의 혼합시의 토출 압력은, 모든 발포예에서 9 내지 11 MPa의 범위내이었다.
얻어진 연질 폴리우레탄 포옴을 JlS K-6400에 따라서 물성 측정에 사용하였다. 물성 측정의 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, FT-IR 측정에서 모든 연질 폴리우레탄 포옴이 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 흡수 피크를 확인하였다.
또한, 표 2에는 수지 프리믹스의 혼합 비율과 함께, 제조된 수지 프리믹스의 혼합 비율로부터 계산할 수 있는 「각 성분의 배합 비율」을 동시에 나타내었다.
Figure 112003002385308-pct00002
표 2에 3종의 폴리올(폴리올 A1, B1 및 B2)를 이용하여 3종의 수지 프리믹스(수지 프리믹스 1, 2 및 3)을 제조하고, 이소시아네이트 1을 사용한 경량 시트 백의 메인부, 경량 시트 쿠션의 메인부, 시트 쿠션용 및 시트 백용 고경도부, 통상의 시트 백의 메인부, 저반발 탄성 시트 쿠션의 메인부, 통상의 시트 쿠션의 메인부의 합계 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 제조예를 나타내었다. 본 발명에 의하지 않은 종래의 제조 방법에서는, 3종의 수지 프리믹스로부터는 3종의 연질 폴리우레탄 포옴밖에 생산할 수 없었다. 또한, 6종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해서는, 적어도 6종의 폴리올 또는 수지 프리믹스가 필요하였다.
수지 프리믹스 1을 사용한 발포예 1-1 내지 1-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 29.0 내지 30.3 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 77 내지 134 N/314 cm2인 것으로, 매우 경량인 시트 백에 사용할 수 있고, 수지 프리믹스 2를 사용한 발포예 3-1 내지 3-3에서는 25 ％ ILD 경도가 276 내지 380 N/314 cm2인 고경도의 연질 폴리우레탄 포옴이 얻어지고, 시트 쿠션용 및 시트 백용 이경도 포옴의 고경도부에 바람직하게 사용할 수 있다.
수지 프리믹스 3을 사용한 발포예 4-1 내지 4-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 58.2 내지 58.4 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 179 내지 334 N/314 cm2이고, 반발 탄성이 55 내지 59 ％인 것으로, 저반발 탄성의 시트 쿠션에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 1과 2를 토출시에 발포기로 혼합(혼합 비율: 50/50)한 발포예 2-1 내지 2-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 37.2 내지 37.6 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 130 내지 212 N/314 cm2인 것으로, 경량 시트 쿠션으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 수지 프리믹스 1과 2의 혼합 비율을 변화(혼합 비율: 90/10)시킨 발포예 5-1 내지 5-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 31.5 내지 31.9 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 85 내지 148 N/314 cm2인 것으로, 발포예 1-1 내지 1-3 보다 약간 고밀도의 시트 백의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 1, 2 및 3을 발포기로 혼합(혼합 비율: 30/60/10)한 발포예 6-1 내지 6-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 46.7 내지 47.8 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 186 내지 306 N/314 cm2이고, 반발 탄성이 64 ％인 것으로, 약간 저반발 탄성인 시트 쿠션의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
3종의 폴리올(폴리올 A1, B1 및 B2)로부터 제조되는 3종의 수지 프리믹스를 사용하고, 원하는 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 선택함으로써, 코어 밀도가 29.0 내지 58.4 kg/m3, 25 ％ ILD 경도가 77 내지 380 N/314 cm2, 반발 탄성이 55 ％ 내지 69 ％인 광범위에 걸쳐 물성이 크게 상이한 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 제조가 가능하게 되었다.
또한, 상기 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 적절하게 변화시킴으로써 상기 6종류 이상의 연질 폴리우레탄 포옴을 연속 제조하는 것이 가능해졌 다.
[실험 2]
<제조예>
(수지 프리믹스의 제조)
상기 나타낸 화합물에 관해서, 표 3에 나타낸 비율로 수지 프리믹스-4 내지 6을 제조하였다.
Figure 112003002385308-pct00003
<발포예>
내부 치수 400×400×100 mm 또는 내부 치수 400×400×70 mm 중 어느 하나의 알루미늄제 금형을 사용하고, 표 4에 나타낸 비율로 수지 프리믹스를 토출시킨 것 이외에는, 실험 1과 동일하게 하여 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하였다.
얻어진 연질 폴리우레탄 포옴을 JlS K-6400에 따라서 물성 측정에 사용하였다. 물성 측정의 결과를 표 4에 나타내었다. 또한, FT-IR 측정에 있어서 모든 연질 폴리우레탄 포옴은 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 흡수 피크를 확인하였다.
또한, 표 4에는 수지 프리믹스의 혼합 비율과 함께, 제조된 수지 프리믹스의 혼합 비율로부터 계산할 수 있는 「각 성분의 배합 비율」을 동시에 나타내었다.
Figure 112003002385308-pct00004
표 4에 2종의 폴리올(폴리올 A2 및 B3)을 사용하여 3종의 수지 프리믹스(수지 프리믹스 4, 5 및 6)을 제조하고, 이소시아네이트 1을 사용한 통상의 시트 백의 메인부, 시트 백용 고경도부, 경량 시트 쿠션의 메인부, 시트 쿠션용 고경도부, 통상의 시트 쿠션의 메인부, 약간 경량화된 시트 쿠션의 메인부의 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 제조예를 나타내었다. 본 발명에 의하지 않은 종래의 제조 방법에서는 3종의 수지 프리믹스로부터 3종의 연질 폴리우레탄 포옴밖에 생산할 수 없었다. 또한, 6종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해서는, 적어도 6종의 폴리올 또는 수지 프리믹스가 필요하였다.
수지 프리믹스 4를 사용한 발포예 7-1 내지 7-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 31.3 내지 32.4 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 57 내지 112 N/314 cm2인 것으로, 통상의 시트 백의 메인부에 사용할 수 있고, 수지 프리믹스 5를 사용한 발포예 10-1 내지 10-3에서는, 25 ％ ILD 경도가 144 내지 293 N/314 cm2인 고경도의 연질 폴리우레탄 포옴이 얻어지고, 시트 쿠션용 이경도 포옴의 고경도부에 바람직하게 사용할 수 있다.
수지 프리믹스 6을 사용한 발포예 11-1 내지 11-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 50.6 내지 50.8 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 131 내지 245 N/314 cm2인 것으로, 통상의 시트 쿠션의 메인부에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 4와 5를 토출시에 발포기로 혼합(혼합 비율: 40/60)한 발포예 8-1 내지 8-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 35.1 내지 35.7 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 90 내지 180 N/314 cm2인 것으로, 시트 백용 고경도부로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 수지 프리믹스 4, 5 및 6을 발포기로 혼합(혼합 비율: 30/50/20)한 발포예 9-1 내지 9-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 38.6 내지 39.3 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 85 내지 198 N/314 cm2이고, 반발 탄성이 70 ％인 것으로, 경량 시트 쿠션의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다. 수지 프리믹스 4와 6을 토출시에 발포기로 혼합(혼합 비율: 10/90)한 발포예 12-1 내지 12-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 48.4 내지 48.6 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 121 내지 228 N/314 cm3인 것으로, 발포예 11-1 내지 11-3 보다 약간 저밀도의 시트 쿠션의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
2종의 폴리올(폴리올 A2 및 B3)으로부터 제조되는 3종의 수지 프리믹스를 사용하고, 원하는 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 선택함으로써 코어 밀도가 31.3 내지 50.8 kg/m3, 25 ％ ILD 경도가 57 내지 293 N/314 cm2인 광범위에 걸쳐 물성이 크게 상이한 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 생산이 가능하게 되었다.
또한, 상기 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 적절하게 변화시킴으로써 상기 6종류 이상의 연질 폴리우레탄 포옴을 연속 제조하는 것이 가능해졌다.
[실험 3]
<제조예>
(수지 프리믹스의 제조)
상기 나타낸 화합물에 관해서, 표 5에 나타낸 비율로 수지 프리믹스 7 내지 9를 제조하였다.
Figure 112003002385308-pct00005
<발포예>
내부 치수 400×400×100 mm 또는 내부 치수 400×400×70 mm 중 어느 하나의 알루미늄제 금형을 이용하고, 표 6에 나타낸 비율로 수지 프리믹스를 토출시킨 것 이외에는, 실험 1과 동일하게 하여 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하였다.
얻어진 연질 폴리우레탄 포옴을 JlS K-6400에 따라서 물성 측정에 사용하였다. 물성 측정의 결과를 표 6에 나타내었다. 또한, FT-IR 측정에 있어서 모든 연질 폴리우레탄 포옴은 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 흡수 피크를 확인하였다.
또한, 표 6에는 수지 프리믹스의 혼합 비율과 같이, 제조된 수지 프리믹스의 혼합 비율로부터 계산할 수 있는「각 성분의 배합 비율」을 동시에 나타내었다.
Figure 112003002385308-pct00006
표 6에 2종의 폴리올(폴리올 A2 및 B3)을 이용하여 3종의 수지 프리믹스(수지 프리믹스 7, 8 및 9)를 제조하고, 이소시아네이트 2를 이용한 통상의 시트 백의 메인부, 시트 백용 고경도부, 경량 시트 쿠션의 메인부, 시트 쿠션용 고경도부, 통상의 시트 쿠션의 메인부, 시트 쿠션의 메인부의 전연 이경도부의 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 제조예를 나타내었다. 본 발명에 의하지 않은 종래의 제조 방법에서는, 3종의 수지 프리믹스로부터 3종의 연질 폴리우레탄 포옴밖에 생산할 수 없었다. 또한, 6종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해서는, 적어도 6종의 폴리올 또는 수지 프리믹스가 필요하였다.
수지 프리믹스 7을 사용한 발포예 13-1 내지 13-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 30.8 내지 31.2 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 66 내지 143 N/314 cm2인 것으로, 경량 시트 백의 메인부에 사용할 수 있고, 수지 프리믹스 8을 사용한 발포예 16-1 내지 16-3에서는, 25 ％ ILD 경도가 165 내지 332 N/314 cm2의 고경도의 연질 폴리우레탄 포옴이 얻어지고, 시트 쿠션용 이경도 포옴의 고경도부에 바람직하게 사용할 수 있다.
수지 프리믹스 9를 사용한 발포예 17-1 내지 17-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 52.7 내지 53.1 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 148 내지 268 N/314 cm2인 것으로, 통상의 시트 쿠션의 메인부에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 7과 8을 토출시에 발포기로 혼합(혼합 비율: 10/90)한 발포예 14-1 내지 14-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 35.4 내지 35.9 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 139 내지 256 N/314 cm2인 것으로, 시트 백용 고경도부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 7, 8 및 9를 발포기로 혼합(혼합 비율: 25/65/10)한 발포예 15-1 내지 15-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 36.4 내지 36.9 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 137 내지 261 N/314 cm2이고, 반발 탄성이 60 ％인 것으로, 경량 시트 쿠션의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다. 수지 프리믹스 7, 8 및 9를 토출시에 발포기로 혼합(혼합 비율: 10/10/80)한 발포예 18-1 내지 18-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 48.9 내지 49.5 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 122 내지 236 N/314 cm2인 것으로, 발포예 17-1 내지 17-3 보다 약간 저밀도의 쿠션의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
2종의 폴리올(폴리올 A2 및 B3)으로부터 제조된 3종의 수지 프리믹스를 사용하고, 원하는 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 선택함으로써, 코어 밀도가 30.6 내지 53.1 kg/m3, 25 ％ ILD 경도가 66 내지 332 N/314 cm2인, 광범위에 걸쳐 물성이 크게 상이한 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 생산이 가능하게 되었다.
또한, 상기 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 적절하게 변화시킴으로써, 상기 6종류 이상의 연질 폴리우레탄 포옴을 연속 제조하는 것이 가능해졌 다.
[실험 4]
<발포예>
내부 치수 400×400×100 mm 알루미늄제 금형을 이용하고, 발포제로서 화학 발포제인 물과 물리 발포제인 액화 탄산 가스를 병용하여 사용한 것 이외에는, 실험 3의 발포예 17과 동일하게 하여 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하였다.
얻어진 연질 폴리우레탄 포옴을 JlS K-6400에 따라서 물성 측정에 사용하였다. 물성 측정의 결과를 표 7에 나타내었다. 또한, FT-IR 측정에 있어서 모든 연질 폴리우레탄 포옴은 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 흡수 피크를 확인하였다.
또한, 표 7에는 수지 프리믹스의 혼합 비율과 함께, 제조된 수지 프리믹스의 혼합 비율로부터 계산할 수 있는 「각 성분의 배합 비율」을 동시에 나타내었다.
Figure 112003002385308-pct00007
표 7에 나타낸 바와 같이, 액화 탄산 가스를 사용함으로써 발포예 17의 연질 폴리우레탄 포옴으로부터 밀도를 저하시킬 수 있었다. 쿠션 메인부에 바람직하게 사용할 수 있는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 제조할 수 있었다.
[실험 5]
<제조예>
(수지 프리믹스의 제조)
상기 나타낸 화합물에 대하여, 표 8에 나타낸 비율로 수지 프리믹스 10 내지 12를 제조하였다.
Figure 112003002385308-pct00008
<발포예>
내부 치수 400×400×100 mm 또는 내부 치수 400×400×70 mm의 알루미늄제 금형을 이용하고, 표 9에 나타낸 비율로 수지 프리믹스를 토출시킨 것 이외에는, 실험 1과 동일하게 하여 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하였다.
얻어진 연질 폴리우레탄 포옴을 JIS K-6400에 따라서 물성 측정에 사용하였다. 물성 측정의 결과를 표 9에 나타내었다. 또한, FT-IR 측정에 있어서 모든 연질 폴리우레탄 포옴은 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 흡수 피크를 확인하였다.
또한, 표 9에는 수지 프리믹스의 혼합 비율과 함께, 제조된 수지 프리믹스의 혼합 비율로부터 계산할 수 있는 「각 성분의 배합 비율」을 동시에 나타내었다.
Figure 112003002385308-pct00009
표 9에 2종의 폴리올(폴리올 A2 및 B3)을 이용하여 3종의 수지 프리믹스(수지 프리믹스 10, 11 및 12)를 제조하고, 이소시아네이트 3을 사용한 통상의 시트 백의 메인부, 시트 백용 고경도부, 경량 시트 쿠션의 메인부, 시트 쿠션용 고경도부, 통상의 시트 쿠션의 메인부의 5종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 제조예를 나타내었다. 본 발명에 의하지 않은 종래의 제조 방법에서는, 3종의 수지 프리믹스로부터 3종의 연질 폴리우레탄 포옴밖에 생산할 수 없었다. 또한, 5종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해서는, 적어도 5종의 폴리올 또는 수지 프리믹스가 필요하였다.
수지 프리믹스 10을 사용한 발포예 20-1 내지 20-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 34.2 내지 36.1 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 76 내지 157 N/314 cm2인 것으로, 경량 시트 백의 메인부에 사용할 수 있고, 수지 프리믹스 11을 사용한 발포예 23-1 내지 23-3에서는, 25 ％ ILD 경도가 188 내지 345 N/314 cm2인 고경도의 연질 폴리우레탄 포옴이 얻어지고, 시트 쿠션용 이경도 포옴의 고경도부에 바람직하게 사용할 수 있다.
수지 프리믹스 12를 사용한 발포예 24-1 내지 24-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 54.6 내지 55.2 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 156 내지 304 N/314 cm2인 것으로, 통상의 시트 쿠션의 메인부에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 10과 11을 토출시에 발포기로 혼합(혼합 비율: 10/90)한 발포예 21-1 내지 21-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 43.2 내지 43.8 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 159 내지 288 N/314 cm2인 것으로, 시트 백용 고경도부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 수지 프리믹스 10, 11 및 12를 발포기로 혼합(혼합 비율: 50/30/20)한 발포예 22-1 내지 22-3의 연질 폴리우레탄 포옴은, 코어 밀도가 42.2 내지 43.2 kg/m3, 또한 25 ％ ILD 경도가 149 내지 286 N/314 cm2인 것으로, 경량 시트 쿠션의 메인부로서 바람직하게 사용할 수 있다.
2종의 폴리올(폴리올 A2 및 B3)으로부터 제조되는 3종의 수지 프리믹스를 사용하고, 원하는 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 선택함으로써, 코어 밀도가 34.2 내지 55.2 kg/m3, 25 ％ ILD 경도가 76 내지 345 N/314 cm2인, 광범위에 걸쳐 물성이 크게 상이한 5종류의 연질 폴리우레탄 포옴의 생산이 가능하게 되었다.
또한, 상기 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합 비율을 적절하게 변화시킴으로써, 상기 6종류의 연질 폴리우레탄 포옴을 연속 제조하는 것이 가능해졌다.

Claims (28)

  1. 동일 생산 장치에 의해 적어도 폴리올과 폴리이소시아네이트와 발포제를 접촉시켜 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법으로서,
    상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 함유하고,
    상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
    상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이,
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 1종 이상 및
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 중합체 폴리올 1종 이상
    으로 이루어지는 군에서 선택되고,
    적어도 상기 폴리이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 발포제를, 적어도 3개의 공급구를 갖는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드)를 이용하여 혼합하고,
    상기 2종 또는 3종의 폴리올, 폴리이소시아네이트 및 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써 여러 가지 물성을 변경할 수 있고, 원하는 물성을 갖는 연질 폴리우레탄 포옴을 얻을 수 있는, 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  2. 동일 생산 장치에 의해 적어도 폴리올과 폴리이소시아네이트와 발포제를 접촉시켜 물성이 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법으로서,
    상기 폴리이소시아네이트가 톨릴렌디이소시아네이트를 20 중량％ 이상 함유하고,
    상기 폴리올이 실질적으로 2종 또는 3종만의 폴리올이고,
    상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 2종이,
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 1종 이상 및
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 중합체 폴리올 1종 이상
    으로 이루어지는 군에서 선택되고,
    상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 코어 밀도를 20 kg/m3 이상 70 kg/m3 이하의 범위에서 변경할 수 있고, 25 ％ ILD 경도를 50 N/314 cm2 이상 400 N/314 cm2 이하의 범위에서 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    적외분광광도계로 측정한 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 스펙트럼이 1645 내지 1700 cm-1의 범위에서 피크를 갖는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2종 또는 3종의 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 밀도 및(또는) 경도가 상이한 복수종의 연질 폴리우레탄 포옴을 동일 생산 장치에 의해 연속 제조하는 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2종 또는 3종의 폴리올 중 적어도 1종을 사용하여 수지 프리믹스를 제조하고, 수지 프리믹스끼리 및(또는) 수지 프리믹스와 폴리올을 혼합하는 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 2종 또는 3종의 폴리올이 실질적으로,
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 1종 또는 2종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 1종의 중합체 폴리올, 또는
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 1종의 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올 및
    총 불포화도가 0.06 meq/g 미만인 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올로부터 얻어지는 2종의 중합체 폴리올만을 포함하고,
    상기 수지 프리믹스가, 상기 2종 또는 3종의 폴리올을 혼합하여 제조되는, 폴리올의 혼합 비율이 상이한 복수종의 수지 프리믹스인 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2종 또는 3종의 폴리올에 포함되는 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올이 총 불포화도가 0.04 meq/g 미만인 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2종 또는 3종의 폴리올 중의 적어도 1종이 폴리옥시알킬렌폴리에테르폴리올과 10 중량％ 이상의 비닐 중합체를 함유하는 중합체 폴리올을 포함하는 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학 발포제를 사용하는 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리올, 상기 폴리이소시아네이트 및 상기 발포제를, 적어도 3개의 공급구, 원료 혼합부 및 혼합물을 토출하는 토출부를 갖는 다중 혼합 헤드(다성분 헤드)를 이용하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리올 및 상기 폴리이소시아네이트의 토출 압력이 8 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 습열 압축 영구 왜곡이 0 내지 25 ％인 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연질 폴리우레탄 포옴의 반복 압축 시험에서의 경도 변화율이 1 내지 18 ％인 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연질 폴리우레탄 포옴이 자동차용 시트 쿠션의 메인부, 자동차용 시트 쿠션의 사이드부, 자동차용 시트 백의 메인부, 또는 자동차용 시트 백의 사이드부에 이용되고, 그 용도에 따라서 경도가 상이한 연질 폴리우레탄 포옴이고,
    경도가 상이한 적어도 2종의 상기 연질 폴리우레탄 포옴을 조합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 연질 폴리우레탄 포옴의 제조 방법.
  15. 삭제
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