KR101519614B1 - 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 조성물 - Google Patents

온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼을 형성하는데 사용되는 조성물을 제공하고자 한다. 본 발명의 일 측면에 따라 제공되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물은, 프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제1 폴리올; 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제2 폴리올; 2,4'-MDI(methylene diphenyl diisocyanate) 이성체 함량이 약 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물; 2,4'-MDI 이성체 함량이 약 50 몰% 이상인 카르보디이미드(carbodiimide) 변성 MDI; 2,4'-MDI 이성체 함량이 약 50 몰% 이상인 우레톤이민(uretonimine) 변성 MDI; 및, 이들의 혼합물; 중에서 선택되는 다가 이소시아네이트 화합물; 및 발포제;를 포함한다.

Description

온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 조성물{Composition for forming temperature-insensitive polyurethane memory foam}
본 발명은 폴리우레탄 메모리폼에 관한 것이다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 폴리우레탄 메모리폼은 개방세포 구조를 갖는 점탄성(visco-elastic) 소재이다. 메모리폼은 압력 경감 특성을 갖는다. 즉, 폴리우레탄 메모리폼은 어떤 물체에 의하여 가해지는 압력에 반응하여 점차적으로 부드럽게 그 물체의 전체 윤곽에 따라 형상화되며, 그에 따라, 가해지는 압력을 모두 흡수하면서 그 물체를 지지한다. 또한, 폴리우레탄 메모리폼은, 압력이 제거되면, 점차 원래의 모습으로 되돌아 온다.
폴리우레탄 메모리폼은 산업 및 생활환경 분야에서 다양한 용도로 활용되고 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 메모리폼은 침구류에 사용될 수 있다. 폴리우레탄 메모리폼으로 제작된 침구류는 인체의 하중을 흡수 또는 분산시켜 부드럽게 몸 전체를 감싸준다. 폴리우레탄 메모리폼 침구류는 몸의 전체 윤곽에 따라 형상화되어 사용자가 안락감을 느끼게 하고 편안한 숙면을 취할 수 있게 한다. 또한, 사용자가 방출하는 체온에 의하여, 접촉 부위의 메모리폼은 더욱 부드러워질 수 있고, 그에 따라, 사용자는 훨씬 편안하고 부드러운 느낌을 가질 수 있게 된다. 다른 예를 들면, 폴리우레탄 메모리폼은 자동차 시트 및 건강의료기기 분야에서도 사용될 수 있다.
그러나, 폴리우레탄 메모리폼은 온도에 따라 그 특성이 민감하게 변한다. 특히, 메모리폼은 낮은 온도에서 그 유연성을 상실한다. 폴리우레탄 메모리폼은 약 10 ℃ 이상의 온도에서는 점탄성을 유지한다. 그러나, 폴리우레탄 메모리폼은 약 0 ℃ 이하의 온도에서는 점탄성을 완전히 상실하여 돌처럼 단단하게 굳는다. 이와 같이, 온도가 낮은 곳에서는 메모리폼이 원하는 기능을 하지 못하기 때문에, 폴리우레탄 메모리폼의 응용범위는 매우 제한되고 있다.
본 발명에서는, 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼을 형성하는데 사용되는 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따라 제공되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물은,
프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제1 폴리올;
에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제2 폴리올;
2,4'-MDI(methylene diphenyl diisocyanate) 이성체 함량이 약 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물; 2,4'-MDI 이성체 함량이 약 50 몰% 이상인 카르보디이미드(carbodiimide) 변성 MDI; 2,4'-MDI 이성체 함량이 약 50 몰% 이상인 우레톤이민(uretonimine) 변성 MDI; 및, 이들의 혼합물; 중에서 선택되는 다가 이소시아네이트 화합물; 및
발포제;를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따라 제공되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은, 본 발명의 일 측면에 따라 제공되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물을 사용하여 얻은 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라 제공되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은 -20 ℃에서, 약 30 이하의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 갖는다.
본 발명에서 제공하는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물을 사용하여, 폴리우레탄 메모리폼을 형성하면, 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 조성물을 사용하여 형성되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은, 예를 들어, -20 ℃에서, 약 30 이하의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 가질 수 있다. 그에 따라, 온실 또는 따뜻한 실내에서만 사용할 수 있는 종래의 폴리우레탄 메모리폼의 사용용도의 한계를 극복할 수 있고, 외부환경에서도 계절에 관계없이 사용할 수 있는 폴리우레탄 메모리폼을 얻을 수 있다. 그에 따라, 폴리우레탄 메모리폼의 응용범위는 베게, 침구류, 등에 국한되지 않고 그 응용범위가 크게 확대될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에서 제공하는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에서 제공하는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물의 일 구현예는,
프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제1 폴리올;
에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제2 폴리올;
2,4'-MDI(methylene diphenyl diisocyanate) 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물; 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물로부터 얻은 카르보디이미드(carbodiimide) 변성 MDI; 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물로부터 얻은 우레톤이민(uretonimine) 변성 MDI; 및, 이들의 혼합물; 중에서 선택되는 다가 이소시아네이트 화합물;
발포제; 및
기공 개방제;를 포함한다.
제1 폴리올은 프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올은, 예를 들면, 촉매의 존재하에서, 프로필렌 옥사이드를 다관능기 개시제와 반응시켜서 얻을 수 있다. 이때, 다관능기 개시제로서는, 예를 들면, 수산기(-OH) 또는 아민기(-NH2)를 2 개 이상 갖는 화합물이 사용될 수 있다. 단관능기 개시제로서는, 구체적인 예를 들면, 글리세린, 트리메틸올프로판, 트리에탄올아민, 펜타에리트리톨, 에틸렌글리콜, 수크로스, 등이 사용될 수 있다. 이때, 촉매로서는, 예를 들면, 수산화칼륨, 징크 헥사시아노코발테이트-t-부탄올 착물, 등이 사용될 수 있다. 프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올은, 촉매의 존재하에서 프로필렌 옥사이드를 다관능기 개시제와 반응시켜서 얻은 폴리에테르 폴리올 뿐만 아니라, 이와 균등한 구조를 갖는 폴리에테르 폴리올을 포괄한다. 구체적인 예를 들면, 제1 폴리올은 폴리프로필렌글리콜, 폴리옥시프로필렌트리올, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 제1 폴리올은 폴리옥시프로필렌트리올일 수 있다. 제1 폴리올의 중량평균 분자량은, 예를 들면, 약 700 내지 약 1,000 일 수 있다. 제1 폴리올의 평균관능기수(즉, 제1 폴리올 1 분자당 OH기의 평균 개수)는, 예를 들면, 약 2 내지 약 3일 수 있다. 바람직하게는, 제1 폴리올의 평균관능기수는, 약 3일 수 있다. 제1 폴리올의 OH기값은, 예를 들면, 약 200 내지 약 330 mg-KOH/g 일 수 있다.
제2 폴리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올은, 예를 들면, 촉매의 존재하에서, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 함께 또는 순차적으로 다관능기 개시제와 반응시켜서 얻을 수 있다. 반응에 사용되는 에틸렌 옥사이드 대 프로필렌 옥사이드의 몰비는, 예를 들면, 약 10 : 90 내지 약 30 : 70일 수 있다. 바람직하게는, 반응에 사용되는 에틸렌 옥사이드 대 프로필렌 옥사이드의 몰비는, 예를 들면, 약 15 : 85 내지 약 20 : 80 일 수 있다. 다관능기 개시제로서는, 예를 들면, 글리세린, 펜타에리트리톨, 에틸렌글리콜, 수크로스, 등이 사용될 수 있다. 촉매로서는, 예를 들면, 수산화칼륨, 징크 헥사시아노코발테이트-t-부탄올 착물, 등이 사용될 수 있다. 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올은, 촉매의 존재하에서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 함께 또는 순차적으로 다관능기 개시제와 반응시켜서 얻은 폴리에테르 폴리올 뿐만 아니라, 이와 균등한 구조를 갖는 폴리에테르 폴리올을 포괄한다. 구체적인 예를 들면, 제2 폴리올은 폴리에테르 폴리머 폴리올(polyether polymer polyol)일 수 있다. 제2 폴리올의 중량평균 분자량은, 예를 들면, 약 4,000 내지 약 6,000 일 수 있다. 제2 폴리올의 평균관능기수(즉, 제2 폴리올 1 분자당 OH기의 평균 개수)는, 예를 들면, 약 2 내지 약 3일 수 있다. 제2 폴리올의 사용량은, 예를 들면, 제1 폴리올 100 중량부를 기준으로 하여, 약 10 중량부 내지 약 40 중량부일 수 있다. 제2 폴리올의 사용량이 너무 작으면 점탄성 시간이 짧아지는 현상이 발생할 수 있다.
다가 이소시아네이트 화합물은, 2,4'-MDI(methylene diphenyl diisocyanate) 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물; 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 카르보디이미드(carbodiimide) 변성 MDI; 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 우레톤이민(uretonimine) 변성 MDI; 및, 이들의 혼합물; 중에서 선택된다.
일 구현예에 있어서, 다가 이소시아네이트 화합물은, 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 mol% 이상인 MDI 이성체 혼합물이다. MDI(methylene diphenyl diisocyanate)에는 2,2'-MDI 이성체, 2,4'-MDI 이성체 및 4,4'-MDI 이성체의 3 종의 이성체가 존재한다.
<화학식 1>
2,2'-MDI :
Figure 112013059961783-pat00001

<화학식 2>
2,4'-MDI :
Figure 112013059961783-pat00002

<화학식 3>
4,4'-MDI :
Figure 112013059961783-pat00003

그에 따라, MDI 이성체 혼합물은 2,2'-MDI 이성체 및 2,4'-MDI 이성체의 혼합물일 수 있다. 또는, MDI 이성체 혼합물은 2,4'-MDI 이성체 및 4,4'-MDI 이성체의 혼합물일 수 있다. 또는, MDI 이성체 혼합물은 2,2'-MDI 이성체, 2,4'-MDI 이성체 및 4,4'-MDI 이성체의 혼합물일 수 있다. 어느 경우이든지, MDI 이성체 혼합물 중의 2,4'-MDI 이성체 함량은 50 몰% 이상이다. 경우에 따라서, MDI 이성체 혼합물은 2,4'-MDI 이성체 만을 함유할 수도 있다. 2,2'-MDI 이성체, 2,4'-MDI 이성체 및 4,4'-MDI 이성체는 각각 상업적으로 입수가능하다. 그에 따라, 원하는 조성의 MDI 이성체 혼합물을 용이하게 얻을 수 있다.
다른 구현예에 있어서, 다가 이소시아네이트 화합물은, 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 mol% 이상인 카르보디이미드(carbodiimide) 변성 MDI이다. 카르보디이미드 변성 MDI는, 두 개의 MDI 분자가 "이소시아네이트기 축합반응"을 통하여 축합된 화합물이다. 예를 들어, 두 개의 4,4'-MDI 이성체 분자가 축합되어 형성된 카르보디이미드 변성 MDI는 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
<화학식 4>
Figure 112013059961783-pat00004
카르보디이미드 변성 MDI 중에는, 2,2'-MDI와 2,2'-MDI의 축합물, 2,2'-MDI와 2,4'-MDI의 축합물, 2,2'-MDI와 4,4'-MDI의 축합물, 2,4'-MDI와 4,4'-MDI의 축합물 등이 함유될 수 있다. 그에 따라, 카르보디이미드 변성 MDI 중의 2,4'-MDI 이성체 함량은, 카르보디이미드 변성 MDI 형성에 참여한 각 MDI 이성체 분자의 개수를 기준으로 하여 계산된다. 카르보디이미드 변성 MDI 중의 2,4'-MDI 이성체 함량은, 예를 들면, 약 50 몰% 내지 약 100 몰%일 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 다가 이소시아네이트 화합물은, 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 우레톤이민(uretonimine) 변성 MDI이다. 우레톤이민 변성 MDI는, 카르보디이미드 변성 MDI 1분자의 카르보디이미드기와 MDI 1분자의 이소시아네이트기 축합되어 형성된 화합물이다. 즉, 우레톤이민 변성 MDI는 세 개의 MDI 분자가 축합된 축합물의 형태이다. 우레톤이민 변성 MDI와 카르보디이미드 변성 MDI는 서로 가역적이다. 예를 들어, 세 개의 4,4'-MDI 이성체 분자가 축합되어 형성된 우레톤이민 변성 MDI는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
<화학식 5>
Figure 112013059961783-pat00005
우레톤이민 변성 MDI 중에는, 예를 들면, 2,2'-MDI, 2,2'-MDI 및 2,2'-MDI의 축합물; 2,2'-MDI, 2,2'-MDI 및 4,4'-MDI의 축합물; 2,2'-MDI, 2,2'-MDI 및 2,4'-MDI의 축합물; 2,2'-MDI, 2,4'-MDI 및 4,4'-MDI의 축합물; 2,4'-MDI, 2,4'-MDI 및 2,4'-MDI의 축합물; 2,4'-MDI, 2,4'-MDI 및 2,2'-MDI의 축합물; 2,4'-MDI, 2,4'-MDI 및 4,4'-MDI의 축합물; 4,4'-MDI, 4,4'-MDI 및 4,4'-MDI의 축합물; 4,4'-MDI, 4,4'-MDI 및 2,2'-MDI의 축합물; 4,4'-MDI, 4,4'-MDI 및 2,4'-MDI의 축합물; 등등이 함유될 수 있다. 그에 따라, 우레톤이민 변성 MDI 중의 2,4'-MDI 이성체 함량은, 우레톤이민 변성 MDI 형성에 참여한 각 MDI 이성체 분자의 개수를 기준으로 하여 계산된다. 우레톤이민 변성 MDI 중의 2,4'-MDI 이성체 함량은, 예를 들면, 약 50 몰% 내지 약 100 몰%일 수 있다.
다가 이소시아네이트 화합물의 사용량은, 이소시아네이트 인덱스로 표현될 수 있다. 본 발명의 조성물에 있어서, 이소시아네이트 인덱스는, 예를 들면, 약 70 내지 약 100 일 수 있다. 이소시아네이트 인덱스가 너무 작으면, 형성되는 메모리폼의 점탄성이 낮아지고, 형성되는 메모리폼의 리커버리 시간이 길어질 수 있다. 이소시아네이트 인덱스가 너무 크면, 형성되는 메모리폼의 점탄성이 높아지고, 형성되는 메모리폼의 경도가 상승하는 현상이 발생할 수 있다.
발포제는, 예를 들면, 물, 메틸렌클로라이드, 시클로헥산, 또는 이들의 조합일 수 있다. 발포제의 사용량은, 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 내지 약 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 조성물의 또 다른 구현예는 기능성 무기 충진제를 더 포함할 수 있다. 기능성 무기 충진제는, 예를 들면, 원적외선 방출성 무기 충진제, 항균성 무기 충진제, 음이온 방출성 무기 충진제, 또는 이들의 조합일 수 있다. 원적외선 방출성 무기 충진제는, 예를 들면, SiO2, Al2O3, 또는 이들의 조합일 수 있다. 항균성 무기 충진제는, 예를 들면, SiO2, Al2O3, 또는 이들의 조합일 수 있다. 음이온 방출성 무기 충진제는, 예를 들면, SiO2, Al2O3, 또는 이들의 조합일 수 있다. 무기 충진제의 사용량은, 예를 들어, 제1 폴리올 및 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 3 중량부 내지 약 15 중량부일 수 있다.
본 발명의 조성물의 또 다른 구현예는 촉매를 더 포함할 수 있다. 촉매는, 예를 들면, 겔링 촉매(gelling catalyst)일 수 있다. 겔링 촉매는, 예를 들면, 폴리올 화합물과 이소시아네이트 화합물이 반응하여 폴리우레탄 수지를 형성하는 것을 촉진한다. 촉매는, 다른 예를 들면, 겔링 촉매 및 블로잉 촉매(blowing catalyst)의 조합일 수 있다. 블로잉 촉매는, 예를 들면, 이소시아네이트 화합물이 물과 반응하여 이산화탄소를 형성하는 것을 촉진한다. 블로잉 촉매로서는, 구체적인 예를 들면, 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물에 있어서, 트리에틸렌디아민 대 디프로필렌글리콜의 중량비는 약 40 : 60 내지 약 30 : 70 일 수 있다. 가장 바람직하게는, 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물에 있어서, 트리에틸렌디아민 대 디프로필렌글리콜의 중량비는 약 33:67 일 수 있다. 겔링 촉매로서는, 구체적인 예를 들면, 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물에 있어서, 디메틸아미노에틸에테르 대 디프로필렌글리콜의 중량비는 약 60 : 40 내지 약 70 : 30 일 수 있다. 가장 바람직하게는, 디메틸아미노에틸에테르 대 디프로필렌글리콜의 중량비는 약 70 : 30일 수 있다. 블로잉 촉매의 사용량은, 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 0.5 중량부일 수 있다. 겔링 촉매의 사용량은, 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 1.2 중량부일 수 있다.
본 발명의 조성물의 또 다른 구현예는 기공 개방제(cell opener)를 더 포함할 수 있다. 기공 개방제는, 형성되는 메모리폼의 기공을 열어주어 기공이 수축되지 않고 부피를 유지하게 하는 역할을 한다. 구체적인 예를 들면, 기공 개방제로서는, 에틸렌옥사이드와 1,4-부탄디올의 혼합물이 사용될 수 있다. 에틸렌옥사이드와 1,4-부탄디올의 혼합물에 있어서, 에틸렌옥사이드 대 1,4-부탄디올의 중량비는 약 60 : 40 내지 약 90 : 10 일 수 있다. 가장 바람직하게는, 에틸렌옥사이드 대 1,4-부탄디올의 중량비는 약 80 : 20 일 수 있다. 기공 개방제의 사용량은, 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 2 내지 약 8 중량부일 수 있다.
본 발명의 조성물의 또 다른 구현예는 정포제를 더 포함할 수 있다. 정포제는 조성물 원료의 혼합을 용이하게 하고 조성물 원료의 표면장력을 낮추어, 형성되는 메모리폼의 기공 성장을 용이하게 하고, 형성되는 메모리폼의 기공간 압력차를 낮추어 발생가스의 확산을 막아주고, 형성되는 메모리폼의 기공이 커지고 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 조성물 원료의 점도가 상승하는 경우, 기공 불안정화로 인한 기공의 파괴, 합일 및 기공막 엷어짐 현상을 방지하여, 메모리폼의 꺼짐(collapse) 현상을 방지하고, 원료 토출 후 원료의 유동성을 향상시키고, 메모리폼의 밀도를 균일하게 할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 정포제로서는 실리콘글리콜코폴리머(silicone glycol copolymer)가 사용될 수 있다. 정포제의 사용량은, 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.5 내지 약 1.5 중량부일 수 있다.
본 발명의 조성물은, 예를 들면, 중합 및 발포 공정에 사용되기 직전에, 약 20 ℃ 내지 약 26 ℃의 온도에서, 제1 폴리올, 제2 폴리올 및 발포제를 포함하는 예비 중합성 조성물과 다가 이소시아네이트 화합물을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 상기 예비 중합성 조성물은, 기능성 무기충진제, 촉매, 기공 개방제 및 정포제 중의 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 제조 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 제조 방법은, 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물을 발포하는 단계를 포함한다.
발포 압력은, 예를 들면, 약 100 bar 내지 약 120 bar 일 수 있다. 발포 압력은, 발포기에서 폴리우레탄 발포성 조성물을 토출하는 압력을 의미한다.
본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 제조 방법의 또 다른 구현예는, 폴리우레탄 발포체를 성형하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, 상기 발포 단계와 상기 성형 단계는 동시에 수행될 수 있다. 상기 발포 단계와 상기 성형 단계의 동시 수행은, 예를 들면, 폴리우레탄 발포성 조성물을 몰드 내로 직접 발포함으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 제조 방법의 구현예들에 의하여 제조되는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은, -20 ℃에서, 약 30 이하의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 가질 수 있다. 또는, 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은, 예를 들어, -20 ℃에서, 약 5 내지 약 30의, 약 10 내지 약 30의, 약 20 내지 약 30의, 또는 약 25 내지 약 28의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 가질 수 있다.
25% IFD 값은, 가로 300 mm, 세로 300 mm, 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 메모리폼을 200 mm 직경의 디스크로 두께 방향으로 25% 압축(즉, 폴리우레탄 메모리폼의 두께를 50 mm로부터 37.5 mm로 압축)하여 걸리는 힘(단위: kgf/314cm2)을 의미한다.
본 발명에서는 또한, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼을 제공한다. 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼의 일 구현예는, 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 제조 방법에 의하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼이다. 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은, 예를 들어, -20 ℃에서, 약 30 이하의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 가질 수 있다. 또는, 본 발명의 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼은, 예를 들어, -20 ℃에서, 약 5 내지 약 30의, 약 10 내지 약 30의, 약 20 내지 약 30의, 또는 약 25 내지 약 28의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 가질 수 있다.
<실시예>
실시예 1
하기 표 1과 같은 조성의 중합성 조성물(25 ℃)을 120 bar의 발포압력으로 발포한 후, 50 ℃ 몰드에서 성형하여, 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 65 kg/m3 (25 ℃, 1 atm 기준)이었다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 절단하여 가로 300 mm, 세로 300 mm, 두께 50 mm의 시료를 얻은 다음, 이 시료에 대하여 온도별 25% IFD를 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
항목 성분 사용량 중량부
제1폴리올 폴리옥시프로필렌트리올
중량평균분자량 : 750
입수처 : 대한민국, KPX Chemical, SR-240		 75
제2폴리올 폴리에테르 폴리머 폴리올
평균관능기수: 3
중량평균분자량 : 5700
에틸렌옥사이드 대 프로필렌옥사이드 몰비 = 20:80
입수처 : 대한민국, KPX Chemical, KE-878		 25
다가 이소시아네이트 우레톤이민 변성 MDI
2,2'-MDI : 2,4'-MDI : 4,4'-MDI 몰비 = 20:60:20		 중량부 : 39
(이소시아네이트 인덱스: 90)
발포제 물
 2.0
블로잉 촉매 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물
(33 wt% : 67 wt%)		 0.2
겔링 촉매 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물 (70 wt% : 30 wt%) 0.5
기공 개방제 에틸렌옥사이드와 1,4-부탄디올의 혼합물
(80 wt% : 20 wt%)		 4
정포제 실리콘글리콜코폴리머
입수처 : 미국, GE, L-580		 0.8
기능성
무기충진제		 SiO2 10
비교예 1
하기 표 2와 같은 조성의 중합성 조성물(25 ℃)을 120 bar의 발포압력으로 발포한 후, 50 ℃ 몰드에서 성형하여, 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 65 kg/m3 (25 ℃, 1 atm 기준)이었다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 절단하여 가로 300 mm, 세로 300 mm, 두께 50 mm의 시료을 얻은 다음, 이 시료에 대하여 온도별 25% IFD를 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
항목 성분 사용량 중량부
제1폴리올 폴리옥시프로필렌트리올
중량평균분자량 : 750
입수처 : 대한민국, KPX Chemical, SR-240		 100
다가 이소시아네이트 우레톤이민 변성 MDI
2,2'-MDI : 2,4'-MDI : 4,4'-MDI 몰비 = 20:60:20		 중량부 : 35
(이소시아네이트 인덱스: 80)
발포제 물
 2.1
블로잉 촉매 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물
(33 wt% : 67 wt%)		 0.1
겔링 촉매 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물 (70 wt% : 30 wt%) 0.7
기공 개방제 에틸렌옥사이드와 1,4-부탄디올의 혼합물
(80 wt% : 20 wt%)		 4
정포제 실리콘글리콜코폴리머
입수처 : 독일, Evonik, B-8002		 1
기능성
무기충진제		 SiO2 10
비교예 2
하기 표 3과 같은 조성의 중합성 조성물(25 ℃)을 120 bar의 발포압력으로 발포한 후, 50 ℃ 몰드에서 성형하여, 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 65 kg/m3 (25 ℃, 1 atm 기준)이었다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 절단하여 가로 300 mm, 세로 300 mm, 두께 50 mm의 시료를 얻은 다음, 이 시료에 대하여 온도별 25% IFD를 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
항목 성분 사용량 중량부
제2폴리올 폴리에테르 폴리머 폴리올
평균관능기수: 3
중량평균분자량 : 5700
에틸렌옥사이드 대 프로필렌옥사이드 몰비= 15:85
입수처 : 대한민국, KPX Chemical, KE-878		 100
다가 이소시아네이트 우레톤이민 변성 MDI
2,2'-MDI : 2,4'-MDI : 4,4'-MDI 몰비 = 20:60:20		 중량부 : 43
(이소시아네이트 인덱스: 85)
발포제 물
 2
블로잉 촉매 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물
(33 wt% : 67 wt%)		 0.05
겔링 촉매 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물 (70 wt% : 30 wt%) 0.5
기공 개방제 에틸렌옥사이드와 1,4-부탄디올의 혼합물
(80 wt% : 20 wt%)		 3
정포제 실리콘글리콜코폴리머
입수처 : 미국, GE, L-580		 0.8
비교예 3
하기 표 4와 같은 조성의 중합성 조성물(25 ℃)을 120 bar의 발포압력으로 발포한 후, 50 ℃ 몰드에서 성형하여, 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 65 kg/m3 (25 ℃, 1 atm 기준)이었다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 절단하여 가로 300 mm, 세로 300 mm, 두께 50 mm의 시료를 얻은 다음, 이 시료에 대하여 온도별 25% IFD를 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
항목 성분 사용량 중량부
제1폴리올 폴리옥시프로필렌트리올
중량평균분자량 : 750
입수처 : 대한민국, KPX Chemical, SR-240		 90
제2폴리올 폴리에테르 폴리머 폴리올
평균관능기수: 3
중량평균분자량 : 5700
에틸렌옥사이드 대 프로필렌옥사이드 몰비= 15:85
입수처 : 대한민국, KPX Chemical, KE-878		 10
다가 이소시아네이트 우레톤이민 변성 MDI
2,2'-MDI : 2,4'-MDI : 4,4'-MDI 몰비 = 20:40:40		 중량부 : 43
(이소시아네이트 인덱스: 90)
발포제 물
 2.5
블로잉 촉매 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물
(33 wt% : 67 wt%)		 0.25
겔링 촉매 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물 (70 wt% : 30 wt%) 0.4
기공 개방제 에틸렌옥사이드와 1,4-부탄디올의 혼합물
(80 wt% : 20 wt%)		 4
정포제 실리콘글리콜코폴리머
입수처 : 미국, GE, L-580		 1.0
기능성
무기충진제		 SiO2 10
온도 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
25 ℃ 5.3 6 12.3 7.1
0 ℃ 6.9 39 52.3 11.3
-10 ℃ 12.2 105.1 123.7 52.9
-20 ℃ 27.3 180.3 193.2 132.6

Claims (15)

  1. -20 ℃에서, 30 이하의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 갖는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼을 형성하기 위한 중합성 조성물로서,
    프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제1 폴리올;
    에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 제2 폴리올;
    2,4'-MDI(methylene diphenyl diisocyanate) 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물; 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물로부터 얻은 카르보디이미드(carbodiimide) 변성 MDI; 2,4'-MDI 이성체 함량이 50 몰% 이상인 MDI 이성체 혼합물로부터 얻은 우레톤이민(uretonimine) 변성 MDI; 및, 이들의 혼합물; 중에서 선택되는 다가 이소시아네이트 화합물; 및
    발포제;를 포함하는,
    온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 폴리올은 폴리옥시프로필렌트리올인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 폴리올이, 에틸렌 옥사이드 대 프로필렌 옥사이드의 몰비가 10 : 90 내지 30 : 70인 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로부터 유래한 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 폴리올은 폴리에테르 폴리머 폴리올인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 폴리올의 사용량은, 제1 폴리올 100 중량부를 기준으로 하여, 10 중량부 내지 40 중량부인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물의 이소시아네이트 인덱스는, 70 내지 100인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 발포제의 사용량은, 상기 제1 폴리올 및 상기 제2 폴리올의 합계량 100 중량부를 기준으로 하여, 1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 원적외선 방출성 무기 충진제, 항균성 무기 충진제, 음이온 방출성 무기 충진제, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 겔링 촉매 및 블로잉 촉매(blowing catalyst)의 조합을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 블로잉 촉매는 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 겔링 촉매는 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서, 기공 개방제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서, 정포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼 형성용 중합성 조성물을 사용하여 얻은 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼으로서, -20 ℃에서, 30 이하의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 갖는 온도둔감형 폴리우레탄 메모리폼.
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