KR102065447B1 - 폴리우레탄 겔을 포함하는 단층 가요성 발포체 - Google Patents

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Abstract

단층 가요성 발포체는 (A) 이소시아네이트 성분 및 (B) 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분은 (C) 폴리우레탄 겔의 존재 하에 반응한다. 폴리우레탄 겔은 25℃에서의 점도가 약 3,000 내지 약 12,000 cps이며, 이소시아네이트 지수 약 10 내지 약 70으로 반응시켜 수득된, 폴리올 성분 및 제2 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. 단층 가요성 발포체는 또한 상기 폴리우레탄 겔로부터 형성되어 단층 가요성 발포체 내에 분산되어 있는 다수의 응집된 겔 기재를 포함한다. 가요성 발포체는 (A)를 제공하는 단계; (B)를 제공하는 단계; (C)를 제공하는 단계; 및 (C)를, (A) 및 (B)가 (C)의 존재 하에 반응하여 단층 가요성 발포체를 형성하도록, (A) 및 (B)와 합하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.

Description

폴리우레탄 겔을 포함하는 단층 가요성 발포체 {SINGLE LAYER FLEXIBLE FOAM INCLUDING POLYURETHANE GEL}
본 발명은 일반적으로 폴리우레탄 겔을 포함하는 단층 가요성 발포체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 단층 가요성 발포체는 폴리우레탄 겔로부터 형성되어 가요성 발포체 내에 분산되어 있는 다수의 응집된 겔 기재를 포함한다.
관련 기술의 설명
점탄성 메모리 발포체와 같은 일부 발포체는 단단한 정도, 지지력, 탄력성 및 압축 내성과 같은 촉각 특성을 증가시킬 목적으로 사용되는 겔, 플레이크 및/또는 입자의 층을 포함한다. 그러나, 그와 같은 발포체는 제조하기가 어렵다. 예를 들어, 그러한 발포체가 슬랩스톡(slabstock) 발포체로 생산되는 경우, 그러한 발포체를 조각으로 절단하는 것이 어렵다. 또한, 그러한 발포체를 비용- 및 시간-효율적인 방법으로 제조하는 것도 어렵다. 더우기, 발포 매스(mass)를 파괴하지 않으면서 (따라서, 구조적 일체성을 훼손하지 않으면서), 또한 예컨대, 발포체의 바닥에 겔, 플레이크 및/또는 입자의 바람직하지 않은 단일 매스를 포함하는 생성물을 형성하지 않으면서 겔, 플레이크 및/또는 입자의 층을 발포체 내로 혼입시키는 것은 어렵다. 따라서, 개선된 발포체를 개발할 여지가 있다.
본 발명의 개요 및 장점
본 발명은 단층 가요성 발포체를 제공한다. 단층 가요성 발포체는 전형적으로 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분은 폴리우레탄 겔의 존재 하에 반응된다. 폴리우레탄 겔의 점도는 25℃에서 약 3,000 내지 약 12,000 cps이다. 폴리우레탄 겔은 또한 폴리올 성분 및 제2 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함한다. 폴리올 성분 및 제2 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 지수 약 10 내지 약 70으로 반응된다. 단층 가요성 발포체는 또한 폴리우레탄 겔로부터 형성되어 단층 가요성 발포체 내에 분산되어 있는 다수의 응집된 겔 기재를 포함한다. 본 발명은 또한 단층 가요성 발포체의 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 (A) 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계, (B) 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계, (C) 폴리우레탄 겔을 제공하는 단계, 및 (C) 폴리우레탄 겔을, (A) 및 (B)가 (C)의 존재 하에 반응하여 단층 가요성 발포체를 형성하도록, (A) 및 (B)와 합하는 단계를 포함한다.
폴리우레탄 겔은 단층 가요성 발포체가 압축 영구 변형을 개선시키고 사용시 압력점의 형성을 감소시키는 동시에 우수한 물리적, 피로 및 난연 특성을 유지하도록 한다. 폴리우레탄 겔은 또한 단층 가요성 발포체가 전형적으로 발포 매스의 파괴없이 시간 및 비용 효율적인 방법으로 제조될 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 장점은 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 하기 상세한 설명을 통하여 더욱 잘 이해됨에 따라 쉽게 알게될 것이다.
도 1은 단층 가요성 발포체의 한 실시양태의 사진으로서, 단층 가요성 발포체 (백색) 중에 다수의 응집된 겔 기재 (회색)가 비-균일 패턴으로 분산되어 있다.
도 2는 실시예에 기재된 압력 지도를 나타내는 일련의 압력 지도와 상응하는 범례를 포함한다.
도 3은 각각 상이한 폴리우레탄 겔을 포함하는 두 가지 동일한 단층 가요성 발포체의 유리 전이 온도를 나타낸 선 그래프이다. A/B 겔은 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 적절한 비율로 함께 혼합된 이성분 시스템 중 제2 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분으로 제조된다. RM 겔도 또한 당업자에 잘 알려져 있는 바와 같이 A/B 겔과 동일한 제2 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분을 포함하는 원료 물질 레시피로 제조된다. 그러나, RM 겔에서, 제2 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분은 원-샷으로 함께 블렌딩된다. 유리 전이 온도는 단층 가요성 발포체 중 겔 농도 (중량부)의 함수로서 도시되어 있다.
도 4는 발포체 2, 비교 발포체 1 및 비교 발포체 3에서 시간의 함수로서의 온도의 상승과 관련된, 실시예에 기재된 데이터를 나타내는 선 그래프이다.
본 발명은 단층 가요성 발포체 및 단층 가요성 발포체의 형성 방법을 제공한다. "단층 가요성 발포체"란 가요성 발포체가 단층인 (예를 들어, 단층으로 이루어지거나 단층을 갖는) 것을 나타낸다. 달리 말해서, 단층 가요성 발포체는 전형적으로 일체화된 덩어리로서, 분리된 층들로 분할되어 있지 않다. 다시 말해서, 단층 가요성 발포체는 두 개 이상의 분리된 (예를 들어, 구별될 수 있는) 층을 갖지 않는다. 단층 가요성 발포체는 전형적으로 상면, 저면 (바닥면) 및 하나 이상의 측면을 가지며, 여기서, 상면은 제1 최외곽 표면을, 저면은 제2 최외곽 표면을, 하나 이상의 저면 각각은 제3 및/또는 차순위의 최외곽 표면을 정의한다.
단층 가요성 발포체는 특별히 제한되는 것은 아니며, 점탄성 단층 가요성 발포체, 전통적인 단층 가요성 발포체, 고탄력성 단층 가요성 발포체, 폐쇄 셀 단층 가요성 발포체, 개방 셀 단층 가요성 발포체, 성형 단층 가요성 발포체, 슬랩스톡 단층 가요성 발포체, 및/또는 이들의 조합으로서 추가로 정의될 수 있다. 마찬가지로, 단층 가요성 발포체는 폴리우레탄 단층 가요성 발포체, 폴리우레아 단층 가요성 발포체, 중합체 단층 가요성 발포체, 단층 가요성 발포체 고무 등으로 추가로 정의될 수 있다. 한 실시양태에서, 단층 가요성 발포체는 폴리우레탄 단층 가요성 발포체로 추가로 정의될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 단층 가요성 발포체는 폴리우레아 단층 가요성 발포체로 추가로 정의될 수 있다. 단층 가요성 발포체는 슬랩스톡 발포체, 번 (bun) 등으로 성형/제공될 수 있다. 단층 가요성 발포체의 여러 가지 적절하지만 비제한적인 총칭적 예는 플루라셀(Pluracel)® VE 및 플루라셀® HR을 포함하며, 이들은 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
"가요성" 발포체란 당업자에게 이해되는 바와 같으며, 전형적으로는 경질 발포체로 여겨지는 것은 제외한다. 예를 들어, 본 발명의 가요성 발포체는 ASTM, ISO 및/또는 BIFMA 표준 (당업계에 획립된 임의의 다른 표준)에 따라 측정되는 특정의 물리적 특성 및/또는 차별적 특징을 가질 수 있다. 측정되고/거나 차별화시킬 수 있는 각종 물리적 특성의 비제한적인 예는 밀도, 지지 계수 (압축 탄성율), 공기 흐름, 볼 반발탄성, 압축 탄성율, 압축 영구 변형, 내구성, 동적 피로, 굴곡 피로, 히스테리시스, 압입력 변형 (IFD), 회복율, 탄력성, 정적 피로, 표면 경도, 인열 강도, 인장 강도 및/또는 총 수직 이동 (TVM)을 포함한다. 본 발명의 가요성 발포체는 상기한 물리적 특성 중 일부는 갖되 다른 것은 갖지 않을 수 있다. 마찬가지로, 각종 실시양태에서, 본 발명의 가요성 발포체는 상기한 물리적 특성 중 하나 이상의 측정치에 기초하여 당업자에 의해 이해되거나 구별될 수 있다.
단층 가요성 발포체는 물리적 특성에 있어서 특별히 제한되는 것은 아니다. 여러 실시양태에서, 단층 가요성 발포체는 유리 전이 온도 (Tg)가 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1.5 또는 1℃ 미만이며, 예를 들어, 도 3에 나타나 있는 바와 같다. 대안적으로, 단층 가요성 발포체는 상기한 값들 중 임의의 하나 이상의 값들 사이의 유리 전이 온도를 갖는 것으로 표시될 수 있다. 또한, 단층 가요성 발포체는 실시예의 하나 이상의 표에 기재되고/거나 그들 값 ± 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 또는 20+ % 등으로 표시되는 하나 이상의 물리적 특성을 가질 수 있다. 그러나, 실시예의 하나 이상의 표에 기재된 물리적 특성이 필수적인 것은 아니며, 본 발명을 제한하려는 것도 아니다.
단층 가요성 발포체는 전형적으로 (A) 이소시아네이트 성분 및 (B) 이소시아네이트-반응성 성분을 (C) 폴리우레탄 겔의 존재 하에 반응시켜 수득된 반응 생성물이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다. "(그로) 본질적으로 이루어진"이란 단층 가요성 발포체가 (C)의 존재 하에 (A)와 (B)의 반응에 의하여 형성된 것이 아닌 중합체를 함유하지 않는 실시양태를 이른다. 성분 (A), (B) 및 (C) 각각은 이하 더욱 상세히 설명된다.
다른 실시양태에서, 단층 가요성 발포체는 당업계에 알려진 바와 같은 1종 이상의 유기 단량체, 중합체, 예비중합체 등이 반응하여 형성된 반응 생성물인 상기 언급한 유형의 1종 이상의 발포체, 예를 들어, 폴리우레아 발포체, 중합체 발포체, 가요성 발포체 고무 등이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 이들 각종 단량체, 중합체, 예비-중합체 등은 간편성을 위하여 본 명세서에 기재되지는 않지만, 그럼에도 불구하고 당업자에 의해 사용되고 선택될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 1종 이상의 유기 단량체, 중합체, 예비중합체 등은 전형적으로 (C) 폴리우레탄 겔의 존재 하에 반응된다. "(그로) 본질적으로 이루어진"이란 단층 가요성 발포체가 상기 단량체, 중합체, 예비-중합체 등 중의 하나 이상의 반응에 의하여 형성된 것이 아닌 중합체를 함유하지 않는 실시양태를 이른다.
(A) 이소시아네이트 성분:
(A) 이소시아네이트 성분은 1종의 이소시아네이트 또는 2종 이상의 이소시아네이트의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 이소시아네이트는 어느 것이나 전통적인 이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트와 폴리이소시아네이트의 뷰렛, 이소시아네이트와 폴리이소시아네이트의 이소시아누레이트 및 이들의 조합으로 추가로 정의될 수 있다. 한 실시양태에서, (A) 이소시아네이트 성분은 n-관능성 이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 이 실시양태에서, n은 전형적으로 2 내지 8, 2 내지 7, 2 내지 6, 2 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 3, 3 내지 8, 3 내지 7, 3 내지 6, 3 내지 5, 3 내지 4, 4 내지 8, 4 내지 7, 4 내지 6, 4 내지 5, 5 내지 8, 5 내지 7, 5 내지 6, 6 내지 8, 6 내지 7, 또는 7 내지 8의 수이다. n은 정수일 수 있거나 상기한 임의의 범위 내에 드는 2 내지 8 사이의 중간 값일 수 있다. 대안적으로, (A) 이소시아네이트 성분은 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 한 실시양태에서, (A) 이소시아네이트 성분은 지방족 이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다. (A) 이소시아네이트 성분은 또한 개질된 다가 지방족 이소시아네이트, 즉, 지방족 디이소시아네이트 및/또는 지방족 폴리이소시아네이트의 화학적 반응을 통해 수득되는 생성물이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수도 있다. (A) 이소시아네이트 성분은 또한 우레아, 뷰렛, 알로파네이트, 카르보디이미드, 우레톤이민, 이소시아누레이트, 우레탄 기, 이량체, 삼량체 및 이들의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어지거나, 그로부터 형성될 수 있다. (A) 이소시아네이트 성분은 또한 개별적으로 또는 폴리옥시알킬렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리에스테롤, 폴리카프로락톤 및 이들의 조합과의 반응 생성물로 사용되는 개질된 디이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다.
대안적으로, (A) 이소시아네이트 성분은 방향족 이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 방향족 이소시아네이트는 화학식 R'(NCO)z에 해당할 수 있으며, R'는 방향족 기이고, z는 R'의 원자가에 해당하는 정수이다. 전형적으로, z은 2 이상이다. (A) 이소시아네이트 성분은 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 1,4-디이소시아네이토벤젠, 1,3-디이소시아네이토-o-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-p-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-m-크실렌, 2,4-디이소시아네이토-1-클로로벤젠, 2,4-디이소시아네이토-1-니트로벤젠, 2,5-디이소시아네이토-1-니트로벤젠, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1-메톡시-2,4-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 4,4',4"-트리페닐메탄 트리이소시아네이트 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 및 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트와 같은 트리이소시아네이트; 4,4'- 디메틸-2,2'-5,5'-디페닐메탄 테트라이소시아네이트와 같은 테트라이소시아네이트; 톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트, 이들의 상응하는 이성질체 혼합물 및 이들의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 대안적으로, 방향족 이소시아네이트는 m-TMXDI와 1,1,1-트리메틸롤프로판의 트리이소시아네이트 생성물, 톨루엔 디이소시아네이트와 1,1,1-트리메틸롤프로판의 반응 생성물, 및 이들의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다.
한 실시양태에서, (A) 이소시아네이트 성분은 통상의 지방족, 시클로지방족, 아르지방족 및 방향족 이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있는 것으로 추가로 정의된다. 다른 실시양태에서, (A) 이소시아네이트 성분은 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 중합체성 디페닐메탄 디이소시아네이트 (PMDI), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 이소시아네이트이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다. 중합체성 디페닐메탄 디이소시아네이트는 당업계에서는 또한 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트로도 불리운다. 다른 실시양태에서, (A) 이소시아네이트 성분은 유화가능한 MDI (eMDI)이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다. 다른 적절한 이소시아네이트의 예는 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 나프탈렌 디이소시아네이트 (NDI) 및 이들의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 그로 이루어질 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시양태에서, (A) 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트-말단 예비중합체이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다. 이소시아네이트-말단 예비중합체는 전형적으로는 이소시아네이트와 폴리올 및/또는 폴리아민의 반응 생성물이다. 대안적으로, (A) 이소시아네이트 성분은 폴리우레탄 또는 폴리우레아 기술 분야의 전문가에게 알려진 임의의 유형의 이소시아네이트, 예를 들어, 상기 기재되고 예시된 폴리이소시아네이트 중의 하나이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 적절한 이소시아네이트의 비제한적이고 구체적인 예는 바스프 코포레이션 (미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)으로부터 상표명 루프라네이트(LUPRANATE)®로 구입할 수 있으며, 그 예로는 루프라네이트® M, 루프라네이트® MI, 루프라네이트® MM103, 루프라네이트® M20SB, 루프라네이트® M20HB, 루프라네이트® M20FB, 루프라네이트® 280 및 루프라네이트® T-80 TDI 이소시아네이트가 있다. (A) 이소시아네이트 성분은 상기한 이소시아네이트 및/또는 이소시아네이트-말단 예비중합체의 임의의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. (A) 이소시아네이트 성분은 임의의 % NCO 함량 및 임의의 점도를 가질 수 있다.
또한, (A) 이소시아네이트 성분은 (B) 이소시아네이트-반응성 성분과, 당업자에 의해 측정되는, 어떠한 양으로도 반응할 수 있다. (A) 이소시아네이트 성분 및 (B) 이소시아네이트-반응성 성분은 전형적으로는 이소시아네이트 지수 30 내지 150, 40 내지 130, 50 내지 120, 60 내지 110, 70 내지 100, 80 내지 90, 70 내지 90, 75 내지 85, 85 내지 95, 80 내지 90, 또는 75 내지 95로 반응된다. 상기 단락에서, "(그로) 본질적으로 이루어진"이란 전형적으로는 (A) 이소시아네이트 성분이 비-이소시아네이트 중합체와 같은 중합체, 폴리올 등을 함유하지 않을 수 있음을 이른다.
(B) 이소시아네이트-반응성 성분:
(B) 이소시아네이트-반응성 성분도 또한 특별히 제한되는 것은 아니며, 폴리올, 아민, 알콜, 또는 (A) 이소시아네이트 성분과 반응하여 단층 가요성 발포체를 형성하는 것으로 당업계에 알려진 임의의 다른 성분이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있는 것으로 추가로 정의될 수 있다. 한 실시양태에서, (B) 이소시아네이트-반응성 성분은 폴리올로서 추가로 정의된다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분 (B)는 아민으로서 추가로 정의된다. (B) 이소시아네이트-반응성 성분은 당업계에 알려진 임의의 방법으로 형성될 수 있으며, 그러한 방법의 예는 DMC 촉매법을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
폴리올 및/또는 아민도 또한 특별히 제한되는 것은 아니며, 어떠한 개시제로부터나 형성될 수 있고, 임의의 관능가를 가질 수 있다. 여러 실시양태에서, 폴리올 및/또는 아민은 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 관능성 개시제로부터 형성된다. 적절한 개시제의 여러 가지 비-제한적인 예는 다수의 활성 수소 원자를 포함하며, 물, 부탄디올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 톨루엔 디아민, 디에틸 톨루엔 디아민, 페닐 디아민, 디페닐메탄 디아민, 에틸렌 디아민, 시클로헥산 디아민, 시클로헥산 디메탄올, 레조르시놀, 비스페놀 A, 글리세롤, 트리메틸롤프로판, 1,2,6-헥산트리올, 펜타에리트리톨 및 이들의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진다. 한 실시양태에서, 폴리올은 이중 금속 시아나이드 촉매의 존재 하에 임의로 형성된 트리올로서 추가로 정의되며, 글리세린, 트리메릴롤프로판 등의 개시제로부터 형성될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시양태에서, 폴리올은 히드록실가가 20 내지 200, 25 내지 190, 30 내지 180, 40 내지 170, 50 내지 160, 60 내지 150, 70 내지 140, 80 내지 130, 90 내지 120, 또는 100 내지 110 mg KOH/g인 것으로 추가로 정의될 수 있다.
다른 실시양태에서, (B) 이소시아네이트-반응성 성분은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리에테르/에스테르 폴리올 또는 이들의 조합이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어진 것으로 추가로 정의될 수 있다. 폴리올은 지방족 폴리올, 시클로지방족 폴리올, 방향족 폴리올, 헤테로시클릭 폴리올, 그래프트 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 적절한 폴리올의 보다 구체적인 예는 프로필렌 글리콜, 수크로스-개시된 폴리올, 수크로스/글리세린-개시된 폴리올, 트리메틸롤프로판-개시된 폴리올, 바이오폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되나, 그에 한정되는 것은 아니다.
적절한 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 옥시드 (EO), 프로필렌 옥시드 (PO), 부틸렌 옥시드 (BO) 또는 테트라히드로푸란과 같은 시클릭 옥시드를 1종 이상의 개시제의 존재 하에 중합시켜 수득되는 생성물이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 적절한 개시제는 상기 언급한 것들을 포함하나, 그에 한정되는 것은 아니다.
다른 적절한 폴리에테르 폴리올은 폴리에테르 디올 및 트리올, 예컨대, 폴리옥시프로필렌 디올 및 트리올, 및 에틸렌 및 프로필렌 옥시드를 이- 또는 삼관능성 개시제에 동시에 또는 순차적으로 부가하여 수득되는 폴리(옥시에틸렌-옥시프로필렌)디올 및 트리올이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 폴리올 성분의 중량을 기준으로 하여 옥시에틸렌 함량이 약 5 내지 약 90 중량%이며, 폴리올이 블록 공중합체, 랜덤/블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있는 공중합체가 또한 사용될 수 있다. 다른 적절한 폴리에테르 폴리올은 테트라히드로푸란을 중합시켜 수득되는 폴리테트라메틸렌 글리콜을 포함한다.
적절한 폴리에스테르 폴리올은 다가 알콜, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 시클로헥산 디메탄올, 글리세롤, 트리메틸롤프로판, 펜타에리트리톨 또는 폴리에테르 폴리올 또는 그러한 다가 알콜의 혼합물과, 폴리카르복실산, 특히 디카르복실산 또는 이들의 에스테르-형성 유도체, 예를 들어, 숙신산, 글루타르산 및 아디프산 또는 이들의 디메틸 에스테르, 세박산, 프탈산 무수물, 테트라클로로프탈산 무수물, 또는 디메틸 테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물의 히드록실-말단 반응 생성물이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 카프롤락톤과 같은 락톤을 폴리올과 함께, 또는 히드록시 카프로산과 같은 히드록시 카르복실산을 중합시켜 수득되는 폴리에스테르 폴리올이 또한 사용될 수 있다.
적절한 폴리에스테르아미드 폴리올은 에탄올아민과 같은 아미노-알콜을 폴리에스테르화 혼합물 중에 혼입시켜 수득될 수 있다. 적절한 폴리티오에테르 폴리올은 티오디글리콜을 단독으로, 또는 다른 글리콜, 알킬렌 옥시드, 디카르복실산, 포름알데히드, 아미노-알콜 또는 아미노-카르복실산과 함께 축합시켜 수득되는 생성물이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. 적절한 폴리카르보네이트 폴리올은 디올, 예컨대, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜 또는 테트라에틸렌 글리콜을 디페닐 카르보네이트와 같은 디아릴 카르보네이트와, 또는 포스겐과 반응시켜 수득되는 생성물을 포함하거나 그러한 생성물이다. 적절한 폴리아세탈 폴리올은 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 또는 헥산디올과 같은 글리콜을 포름알데히드와 반응시켜 수득되는 생성물을 포함하거나 그러한 생성물이다. 다른 적절한 폴리아세탈 폴리올은 또한 시클릭 아세탈을 중합시켜 제조될 수 있다. 적절한 폴리올레핀 폴리올은 히드록시-말단 부타디엔 호모- 및 공중합체이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있으며, 적절한 폴리실록산 폴리올은 폴리디메틸실록산 디올 및 트리올을 포함한다.
특정 실시양태에서, 폴리올은 천연 오일 폴리올 (NOP)로서 추가로 정의된다. 이들 실시양태에서, 폴리올은 석유계 폴리올, 즉, 석유 생성물로부터 유도된 폴리올 및/또는 석유 부산물이 아니다. NOP는 전형적으로 당업계에 알려져 있는 천연 오일로부터 유도되며, 가장 전형적으로는 식물 또는 너트 오일로부터 유도된다. 적절한 천연 오일의 예는 피마자 오일, 및 대두 오일, 평지씨 오일, 코코넛 오일, 땅콩 오일, 카놀라 오일 등으로부터 유도된 NOP이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 그러한 천연 오일을 사용하는 것은 환경 발자국을 감소시키는데 유용할 수 있다. 상기 단락에서, "(그로) 본질적으로 이루어진"이란 전형적으로는 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 개시제 (B)가 (A)와의 반응성에 영향을 끼칠 수 있는 다른 단량체 또는 중합체를 함유하지 않는다는 것을 이른다.
상기 서두에 기재된 바와 같이, (A) 이소시아네이트 성분 및 (B) 이소시아네이트-반응성 성분은 전형적으로 (C) 폴리우레탄 겔의 존재 하에 반응하여 단층 가요성 발포체를 형성한다. (A)와 (B)는 공지된 어떠한 메카니즘으로나 반응할 수 있다. 가장 전형적으로는, (A)와 (B)는 폴리우레탄 및/또는 폴리우레아 형성 반응으로 반응한다. 그러나, (A)와 (B)는 당업계에 알려져 있는 다른 메카니즘, 예를 들어, 이소시아네이트 반응성 메카니즘으로 반응할 수 있다.
(C) 폴리우레탄 겔:
(C) 폴리우레탄 겔과 관련하여, 이러한 겔은 전형적으로는 (1) 폴리올 성분 및 (2) 제2 이소시아네이트 성분의 반응 생성물이다. 다른 실시양태에서, (C) 폴리우레탄 겔은 (1)과 (2)의 반응 생성물이거나, 그를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. "(그로) 본질적으로 이루어진"이란 전형적으로는 성분 (C)가 다른 단량체 및/또는 중합체의 반응 생성물을 함유하지 않는다는 것을 이른다.
(1) 폴리올 성분은 상기한 (B) 이소시아네이트-반응성 성분과 동일 또는 상이할 수 있다. 마찬가지로, (2) 제2 이소시아네이트 성분은 상기한 (제1) (A) 이소시아네이트 성분과 동일 또는 상이할 수 있다. 그러나, (1) 폴리올 성분이나 (2) 제2 이소시아네이트 성분 중 어느 것도 특별히 제한되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 어떠한 것이라도 무방하다. 한 실시양태에서, (1) 폴리올 성분은 플루라콜(Pluracol)® 4156, 엘라스토판(Elastopan)® S40650R 및/또는 엘라스토판® S40657R이거나 그를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, (2) 제2 이소시아네이트 성분은 루프라네이트® 280, 엘라스토판® S40641T 이소시아네이트 및/또는 엘라스토판® S40642T 이소시아네이트이거나 그를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
(1) 폴리올 성분 및 (2) 제2 이소시아네이트 성분은 전형적으로 이소시아네이트 지수 약 10 내지 약 70으로 반응되어 (C) 폴리우레탄을 형성한다. 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 지수는 약 15 내지 약 65, 약 20 내지 약 60, 약 25 내지 약 55, 약 30 내지 약 50, 약 35 내지 약 45, 또는 약 40 내지 약 45이다. 여러 실시양태에서, 이소시아네이트 지수는 약 25 내지 약 60, 약 25 내지 약 50, 또는 약 30 내지 약 45로 추가로 정의될 수 있다.
(C) 폴리우레탄 겔은 완전히 반응 또는 경화된 것으로 추가로 정의될 수 있다. 예를 들어, 전량 (예를 들어, 95, 96, 97, 98, 99 또는 99+ %)의 성분 (1)이 전량의 성분 (2)와 반응되어 추가의 실질적인 반응이 일어나지 않도록 할 수 있다. 대안적으로, (C) 폴리우레탄 겔은 (1)과 (2)의 부분적 또는 완전하지 않은 반응 생성물인 것으로 추가로 정의될 수 있다. 이 경우에, (C) 폴리우레탄 겔 내에 과량의 (1) 및/또는 (2)가 존재할 수 있다. 이 경우에, (C) 폴리우레탄 겔은 부분적으로 반응되거나 부분적으로 경화된 것이라 할 수 있다.
(C) 폴리우레탄 겔이 과량의 성분 (1) 및/또는 (2)를 포함하는 경우, (1) 및 (2) 중 하나 또는 모두는 반응 중에 (A) 및/또는 (B)와 부분적으로 반응하여 단층 가요성 발포체를 형성할 수 있다. 다시 말해서, (C) 폴리우레탄 겔 중에 과량의 (1) 및/또는 (2)가 존재하는 경우에, (C) 폴리우레탄 겔의 일부가 (A) 및/또는 (B)와의 반응을 통해 단층 가요성 발포체로, 예를 들어, 가능하게는 가교를 통하여 단층 가요성 발포체의 우레탄 또는 우레아 매트릭스로 될 수 있다. 대안적으로, 과량의 (1) 및/또는 (2)가 폴리우레탄 발포체 (C) 내에 존재하는 경우라도, 혼입이나 가교는 일어나지 않을 수 있다. 달리 말해서, 과량의 (1) 및/또는 (2)가 존재하는 경우라도, (1) 및/또는 (2)와 (A) 및/또는 (B)의 식별할 수 있는 반응이 일어나지 않을 수 있다.
(C) 폴리우레탄 겔은 전형적으로 브룩필드(Brookfield) 디지털 점도계로 #63 스핀들을 사용하여 측정되는 25℃에서의 점도가 약 3,000 내지 약 12,000 cps이다. 대안적으로, (C) 폴리우레탄 겔은 브룩필드 디지털 점도계로 #63 스핀들을 사용하여 측정되는 25℃에서의 점도가 약 4,000 내지 약 11,000, 약 5,000 내지 약 10,000, 약 6,000 내지 약 9,000, 또는 약 7,000 내지 약 8,000일 수 있다. 또한, 한 실시양태에서, 폴리우레탄 겔은 브룩필드 디지털 점도계로 #63 스핀들을 사용하여 측정되는 25℃에서의 점도가 약 3,000 내지 약 12,000 cps인 점성 액체로서 기재될 수 있다. 어떠한 특정 이론에 구애받지 않으면서, 한 실시양태에서, 폴리우레탄 겔은 마지막 (최종) 형태의 물리적 상태를 변화시키도록 개질된 액체 중에 현탁되어 있는 고체상 네트워크로서 추가로 정의될 수 있다. 대안적으로, 폴리우레탄 겔은 농후 액체, 점성 페이스트, 부드러운 검 형태, 또는 단단한 고무 재료와 유사한 것으로 시각적으로 표현될 수 있다.
(C) 폴리우레탄 겔은 단층 가요성 발포체 중에 어떠한 양으로나 존재할 수 있다. 그러나, 여러 실시양태에서, 성분 (C)는 단층 가요성 발포체 100 중량부 당 약 30 중량부 이하, 약 25 중량부 이하, 약 20 중량부 이하, 약 15 중량부 이하, 약 10 중량부 이하, 또는 약 5 중량부 이하가 되는 양으로 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, (C) 폴리우레탄 겔은 단층 가요성 발포체 100 중량부 당 약 0.01 내지 약 30 중량부, 약 1 내지 약 5 중량부, 약 5 내지 약 10 중량부, 약 5 내지 약 30 중량부, 약 8 내지 약 25 중량부, 또는 약 10 내지 약 20 중량부의 양으로 존재한다. 양을 나타내는 상기한 값들 사이의 모든 수치 및 수치 범위가 또한 본 발명의 범주 내에 명백히 포함된다.
전형적으로, (C) 폴리우레탄 겔은 단층 가요성 발포체 내에 균질하게 분산되어 있지는 않으나, 균질하게 분산되어 있을 수도 있다. 달리 말해서, (C) 폴리우레탄 겔은 전형적으로는 단층 가요성 발포체 내에 불균질하게 분산되어 있다. 한 실시양태에서, (C) 폴리우레탄 겔은 단층 가요성 발포체로부터 구별된다. 단층 가요성 발포체는 전형적으로 (C) 폴리우레탄 겔로부터 형성되어 단층 가요성 발포체 내에 분산되어 있는 다수의 응집된 겔 기재를 포함한다. "겔 기재"란 전형적으로는 일련의 겔 입자 및/또는 겔 분자의 집단을 일컫는다. "응집된"이란 전형적으로 겔 기재가 단층 가요성 발포체 전체를 통하여 불규칙하게 분산되어 있는 것이 아니라 무리를 지어 분포되어 있는 것을 의미한다. (C) 폴리우레탄 겔 및/또는 겔 기재는 함께 응집될 수 있으며, 겔, 겔 기재 및/또는 응집 부분은 단층 가요성 발포체 내에 소용돌이형 패턴으로 분포될 수 있다. 대안적으로는, (C) 폴리우레탄 겔, 겔 기재 및/또는 응집 부분은 단층 가요성 발포체 내에 비-균일 패턴, 소용돌이-형 패턴, 리본형 패턴, 대리석 패턴, 스파이럴형 패턴, 코일형 패턴, 컬-형 패턴, 뒤틀린형 패턴, 루프형 패턴, 나선형 패턴, 구불구불한 무늬 패턴, S자형 패턴, 바람형 패턴 및/또는 불규칙 패턴 등으로 추가로 표현될 수 있는 패턴으로 분포될 수 있다. 대안적으로, (C) 폴리우레탄 겔, 겔 기재 및/또는 응집 부분은 단층 가요성 발포체 내에 기하학적 및/또는 대칭적 패턴, 구배가 있는 패턴 및/또는 블록 패턴 등으로 분포될 수 있다. 한 실시양태에서, (C) 폴리우레탄 겔, 겔 기재 및/또는 응집 부분은 단층 가요성 발포체의 일부 영역에 분포되며, 단층 가요성 발포체의 다른 영역에는 존재하지 않는다. 적절한 패턴의 비-제한적인 한 예가 도 1에 도시되어 있다.
또한, 단층 가요성 발포체는 한 가지를 초과하는 유형의 폴리우레탄 겔 기재는 함유하지 않을 수 있다. 달리 말해서, 단층 가요성 발포체는 다른 겔 기재를 배제하면서, 상기 언급된 폴리우레탄 겔 기재를 포함할 수 있다.
첨가제:
단층 가요성 발포체 및/또는 (C) 폴리우레탄 겔은 1종 이상의 첨가제의 존재 하에 형성될 수 있거나, 1종 이상의 첨가제를 함유하지 않을 수 있다. 1종 이상의 첨가제는 쇄 연장제, 압축 후 발포체의 회복에 영향을 주기 위해 사용되는 회복 첨가제, 소포제, 가공 보조제, 가소화제, 쇄 종결제, 표면-활성제, 접착 촉진제, 난연제, 항산화제, 수분 제거제, 발연 실리카, 염료, 자외선 안정화제, 충전제, 틱소트로프제, 실리콘, 전이 금속, 촉매, 발포제, 계면활성제, 가교제, 불활성 희석제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 1종 이상의 첨가제는 당업자가 의도하는 어떠한 양으로나 포함될 수 있다.
1종 이상의 첨가제는 아민을 포함할 수 있다. 대안적으로, 1종 이상의 첨가제는 수지 조성물을 안정화시키는 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 음이온성, 양이온성 또는 비-이온성 계면활성제일 수 있거나, 셀 크기를 조절하는데 사용될 수 있는 단층 가요성 발포체 계면활성제와 같은 1종 이상의 계면활성제의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 1종 이상의 첨가제는 발포제 및/또는 발포 촉매를 포함할 수 있다. 또한, 1종 이상의 첨가제는 겔화 촉매를 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 1종 이상의 첨가제는 비-프탈레이트 가소화제를 포함한다.
여러 실시양태에서, 주석 촉매, 아민 촉매 또는 그러한 촉매의 조합이 사용된다. 또한, 주석, 철, 납, 비스무트, 수은, 티타늄, 하프늄 및/또는 지르코늄 촉매와 같은 유기금속 촉매가 사용되는 것도 고려될 수 있다. 주석 촉매의 적절하고도 비-제한적인 예는 유기 카르복실산의 주석(II) 염, 예를 들어, 주석(II) 아세테이트, 주석(II) 옥토에이트, 주석(II) 에틸헥사노에이트 및 주석(II) 라우레이트를 포함한다. 한 실시양태에서, 유기금속 촉매는 유기 카르복실산의 디알킬주석(IV) 염인 디부틸부석 디라우레이트를 포함한다. 유기금속 촉매는 또한 유기 카르복실산의 다른 디알킬주석(IV) 염인 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 말레에이트 및 디옥틸주석 디아세테이트를 포함한다.
적절하나 비-제한적인 촉매의 다른 예는 염화철(II), 염화아연, 납 옥토에이트, 트리스(디알킬아미노알킬)-s-헥사히드로트리아진 (비제한적인 예로는 트리스(N,N-디메틸아미노프로필)-s-헥사히드로트리아진), 테트라알킬암모늄 히드록시드 (비제한적인 예로는 테트라메틸암모늄 히드록시드), 알칼리 금속 수산화물 (비제한적인 예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨), 알칼리 금속 알콕시드 (비제한적인 예로는 나트륨 메톡시드, 칼륜 이소프로폭시드), 및 10 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 측쇄 OH 관능기를 갖는 장쇄 지방산의 알칼리 금속 염을 포함한다. 또 다른 적절한 촉매는 삼량체화 촉매, 예컨대, N,N,N-디메틸아미노프로필헥사히드로트리아진, 칼륨, 칼륨 아세테이트, N,N,N-트리메틸 이소프로필 아민/포르메이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 적절한 촉매의 또 다른 예는 3급 아민 촉매, 예를 들어, 디메틸아미노에탄올, 디메틸아미노에톡시에탄올, 트리에틸아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N-디메틸아미노프로필아민, N,N,N',N',N"-펜타메틸디프로필렌트리아민, 트리스(디메틸아미노프로필)아민, N,N-디메틸피페라진, 테트라메틸이미노-비스(프로필아민), 디메틸벤질아민, 트리메틸아민, 트리에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, N-메틸피롤리돈, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, N,N-디메틸시클로헥실아민 (DMCHA), N,N,N',N',N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, 1,2-디메틸이미다졸, 3-(디메틸아미노)프로필이미다졸 및 이들의 조합을 포함한다.
여러 실시양태에서, 첨가제는 착색제, 예를 들어, 리액틴트(reactint), 안료 및/또는 염료를 포함한다. 착색제는 액체 또는 분말 형태로 사용될 수 있다. 착색제는 백색, 흑색, 적색, 녹색, 청색, 황색, 녹색, 갈색 등 어떠한 색상이라도 무방하다. 착색제의 각종 블렌드가 단층 가요성 발포체 및/또는 (C) 폴리우레탄 겔에 상이한 색상, 색의 강도 및 색조를 부여하기 위해 사용될 수 있다.
단층 가요성 발포체의 형성 방법:
본 발명은 또한 단층 가요성 발포체의 형성 방법을 제공한다. 그러한 방법은, (A) 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계, (B) 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계, (C) 폴리우레탄 겔을 제공하는 단계, 및 (C) 폴리우레탄 겔을, (A) 및 (B)가 (C)의 존재 하에 반응하여 단층 가요성 발포체를 형성하도록, 성분 (A) 및 (B)와 합하는 단계를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 그로 이루어질 수 있다. (A), (B) 및/또는 (C)를 제공하는 단계는 특별히 제한되는 것은 아니다. 한 가지 또는 그 이상이 분무, 붓기 등을 통해 제공될 수 있다. 마찬가지로, (A), (B) 및 (C)는 당업계에 공지된 어떠한 방법으로도 합해질 수 있다. 한 실시양태에서, (C)는 반응기 내에서 하나 이상의 펌프를 통해 (A) 또는 (B), 또는 (A)와 (B)의 혼합물에 가해질 수 있다. 다른 실시양태에서, (A), (B) 및/또는 (C)는 전체 혼합 기술, 웨이브 기술, 대리석/소용돌이(marble/swirl) 기술 및/또는 제 자리 붓기 기술을 사용하여 제공되고/거나 합해진다. 방법은 상기한 단계만을 포함하거나, 당업자에 의해 선택되는 하나 이상의 추가의 단계를 포함할 수 있다.
<실시예>
일련의 단층 가요성 발포체 ((본 발명의) 발포체 1 내지 5)가 본 발명의 방법에 따라 제조되었으며, 본 발명의 폴리우레탄 겔을 포함하였다. 두 가지 비교용 단층 가요성 발포체 (비교 발포체 1 및 2)가 제조되었으나, 본 발명의 폴리우레탄 겔을 포함하지 않았다. 보다 구체적으로, 발포체 1 내지 5 및 비교 발포체 1 및 2를 하기 표 1에 기재된 성분들을 사용하여 제조하였으며, 표에서 모든 값은 달리 언급이 없는 한 개략적인 중량부를 나타낸다.
<표 1>
Figure 112014038642518-pct00001
폴리올 1은 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 플루라콜(Pluracol)® 2100이다.
폴리올 2는 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 플루라콜® 3424이다.
폴리올 3은 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 플루라콜® 593이다.
폴리올 4는 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 플루라콜® 5132이다.
폴리올 5는 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 플루라콜® 1603이다.
계면활성제 1은 에보닉 인더스트리즈(Evonik Industries)로부터 상업적으로 입수가능한 테고스탭(Tegostab)® B8418이다.
계면활성제 2는 에보닉 인더스트리즈로부터 상업적으로 입수가능한 테고스탭® B8707이다.
쇄 연장제는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈 인크.(Air Products and Chemicals, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 답코(DABCO)® DEOA-LF-디에탄올아민/물 (85/15)이다.
회복 모놀 첨가제는 벤질 알콜이다.
촉매 1은 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈 인크.로부터 상업적으로 입수가능한 답코® 33 LV이다.
촉매 2는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈 인크.로부터 상업적으로 입수가능한 답코® BL11이다.
촉매 3은 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈 인크.로부터 상업적으로 입수가능한 답코® T-12이다.
이소시아네이트 1은 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 루프라네이트® 280이다.
이소시아네이트 2는 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 루프라네이트® T-80 TDI이다.
발포체 1 내지 5의 제조에 사용된 폴리우레탄 겔은 하기 표에 기재된 성분들을 사용하여 제조하였으며, 표에서 모든 값은 중량부를 나타낸다.
Figure 112014038642518-pct00002
착색제는 밀리켄 케미컬(Milliken Chemical)로부터 상업적으로 입수가능한 리액틴트 블루(Reactint Blue) X8515이다.
T-9는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈 인크.로부터 상업적으로 입수가능한 답코® T-9 제1주석 옥토에이트 촉매이다.
GBL은 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 감마 부티로락톤이다.
상기한 각종 발포체를 제조한 후에, 표 2에 나타나 있는 바와 같이 표준 ASTM D3574 방법을 사용하여 일련의 물리적 특성, 피로 특성 및 가연 특성을 측정하여 샘플을 평가하였다.
<표 2>
Figure 112014038642518-pct00003
* 습윤 노화, 3시간, 220℉
<표 2> (계속)
Figure 112014038642518-pct00004
* 습윤 노화, 3시간, 220℉
상기 데이터는 본 발명의 폴리우레탄 겔이 다른 허용가능한 가요성 발포체, 즉, 비교 발포체 1 및 2의 특성을 열화시키지 않는다는 것을 보여준다. 사실상, 본 발명의 발포체는 비교 발포체보다 개선된 (즉, 더 낮은) 압축 영구 변형을 나타냈다.
압력 지도 작성:
본 발명의 발포체 2, 4 및 5, 및 비교 발포체 1 및 2를 또한 압력 지도 작성 기술로 평가하여, 본 발명의 발포체가 하향으로 여러 수준의 하중을 받을 때 존재하게 되는 압력점을 감소시키는지 여부를 결정하였다.
보다 구체적으로, 점탄성 메모리 발포체의 상층을 고탄력성 발포체의 바닥층 위에 놓았다. 상층 및 바닥층은 모두 2" x 18" x 20"의 크기를 가졌다. 조립 후, 발포체 상층 및 바닥층을 스윅(Swick) 또는 인스트론(Instron) IFD 테스터에 넣고, 200, 400 및 600 뉴톤의 하중을 가하였다. 스윅 또는 인스트론 IFD 테스터는 앉은 자세의 사람 형태를 흉내내어 형상화된 금속판을 사용하여 발포체에 하향으로 힘을 가하였다. 스윅 또는 인스트론 IFD 테스터로부터 압력 지도를 얻었고, 지도는 도 2에 도시된 바와 같이 나타났으며, 대부분의 소비자는 약 0에서 약 5.1과 5.9사이의 압력을 편안하다고 느꼈으며, 약 5.9를 넘는 압력은 불편하다고 느꼈다.
도 2에서 좌측에서 우측으로 상층과 바닥층은 다음과 같다:
비교 발포체 2 (바닥층) 상에 배치된 비교 발포체 1 (상층);
본 발명의 발포체 4 (바닥층) 상에 배치된 비교 발포체 1 (상층);
비교 발포체 2 (바닥층) 상에 배치된 본 발명의 발포체 2 (상층);
본 발명의 발포체 4 (바닥층) 상에 배치된 본 발명의 발포체 2 (상층);
본 발명의 발포체 5 (바닥층) 상에 배치된 본 발명의 발포체 2 (상층)
상기한 발포체를 시험하여 얻은 이들 압력 지도는 일반적으로 공식 및 압력 지도에 나타난 특정 데이터 점을 사용하여 결정된 바, 압력점의 존재와 강도에 있어서 5 내지 25%의 감소를 나타냈다.
시간의 함수로서의 온도 상승의 평가:
또 다른 발포체 샘플을 제조하였으며, 시간의 함수로서의 온도 상승을 측정하여 평가하였다. 이들 평가 방법은 만졌을 때 발포체가 시원한 상태를 유지하는 능력을 흉내내도록 고안된 것이었다. 어떠한 특정 이론에 구애됨이 없이, 열을 빨아들여 제거하고/거나 (다른 발포체에 비하여) 온도 상승에 필요한 시간이 보다 긴 발포체가 만졌을 때 더 시원하게 느껴지는 것으로 여겨진다. 세 개의 발포체 샘플을 시간의 함수로서 온도 상승을 측정하여 평가하였다. 발포체 2 샘플에 대해 측정하여 비교 발포체 1의 샘플 (폴리우레탄 겔을 함유하지 않음) 및 비교 발포체 3의 샘플과 비교하였다. 비교 발포체 3은 발포체 2를 형성하는데 사용되는 폴리우레탄 겔의 샘플을 비교 발포체 1의 샘플 내로 매립하여 제조한 것이었다. 보다 구체적으로, 비교 발포체 3을 형성하기 위하여, 비교 발포체 1의 샘플의 상부 일부를 절단해내어 발포체 2를 제조하는데 사용된 폴리우레탄 겔 샘플로 충전하였다. 따라서, 비교 발포체 3은 비교 발포체 1과 동일하되, 본 발명의 한 실시양태의 폴리우레탄 겔을 매립한 것이다. 제조 후에, 각각의 샘플을 체온 (~37℃) 및/또는 그를 넘는 온도의 열에 노출시켰다. 샘플이 열에 노출되어 있는 중에, 시간 경과에 따른 샘플 자체의 온도를 측정하고, 그 결과를 도 4에 플롯팅하였다. 도 4의 결과는, 본 발명의 발포체 2가 시간 경과에 따른 온도 상승에 있어서 비교 발포체 1 보다 덜 심하므로 더 우수하게 성능 수행한다는 것을 나타낸다. 결과는 또한 발포체 2가 특히 시간이 경과함에 따라 비교 발포체 3과 유사하게 성능 수행한다는 것을 나타낸다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 발명의 발포체 (예를 들어, 발포체 2)는 전형적으로 비교되는 동종의 발포체 (예를 들어, 비교 발포체 1 및 3) 보다 더 시간- 및 비용-효율적인 방법으로 제조된다.
상기 언급된 하나 이상의 수치는 변화된 값이 여전히 본 발명의 범주 내에 드는 한, ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25%, ± 30% 등의 변화폭을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 첨부된 특허청구범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 명백하고 특정된 화합물, 조성물 또는 방법에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위 내에 드는 각종 실시양태 사이에서 변화될 수 있음이 이해되어야 한다. 여러 실시양태의 특정의 특징 또는 측면을 기술하기 위하여 사용된 마쿠쉬(Markush) 군과 관련하여, 상이하고, 특정하고/거나 예견되지 않은 결과가 각 마쿠쉬 군의 각 구성원으로부터 다른 모든 마쿠쉬 구성원과는 무관하게 얻어질 수 있음이 이해되어야 한다. 마쿠쉬 군의 각 구성원은 개별적으로 또는 조합되어 인용되어 첨부된 특허청구범위 내의 특정 실시양태에 대한 충분한 지지를 제공할 수 있다.
본 발명의 각종 실시양태를 기재함에 있어서 사용된 임의의 범위 및 하위 범위는 독립적으로 또한 총괄적으로 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하며, 본 명세서에 명백히 기재되지 않은 경우라도 그러한 범위에 속하는 정수 및/또는 분수 값을 포함하여 모든 범위를 기재하고 의도한 것임이 이해되어야 한다. 당업자는 열거된 범위 및 하위 범위가 본 발명의 각종 실시양태를 충분히 기술하고 실시가능하게 하며, 그러한 범위 및 하위 범위가 2분의 1, 3분의 1, 4분의 1, 5분의 1 등으로 더 세분화될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 한 예로서, "0.1 내지 0.9"의 범위는 하위 3분의 1인 0.1 내지 0.3, 중위 3분의 1인 0.4 내지 0.6, 및 상위 3분의 1인 0.7 내지 0.9로 더욱 세분화될 수 있고, 이들은 개별적으로 또한 총괄적으로 첨부된 특허청구범위 내에 속하며, 개별적으로 및/또는 총괄적으로 인용되어 첨부된 특허청구범위 내의 특정 실시양태에 대한 충분한 지지를 제공할 수 있다. 또한, 범위를 정의하거나 수식하는 어구, 예컨대, "(적어도) 이상," "(를) 초과하는," "미만," " (최대) 이하" 등과 관련하여, 그러한 어구는 하위 범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 또 다른 예로서, "10 이상"은 본래적으로 10 이상 내지 35의 하위 범위, 10 이상 내지 25의 하위 범위, 25 내지 35의 하위 범위 등을 포함하며, 각 하위 범위는 개별적으로 및/또는 총괄적으로 인용되어 첨부된 특허청구범위 내의 특정 실시양태에 대한 충분한 지지를 제공할 수 있다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개개의 수는 개별적으로 및/또는 총괄적으로 인용되어 첨부된 특허청구범위 내의 특정 실시양태에 대한 충분한 지지를 제공할 수 있다. 예를 들어, "1 내지 9"의 범위는 여러 개개의 정수 (예를 들어, 3) 뿐만 아니라, 소숫점을 포함하는 개개의 수 (또는 분수) (예를 들어, 4.1)를 포함하며, 개별적으로 및/또는 총괄적으로 인용되어 첨부된 특허청구범위 내의 특정 실시양태에 대한 충분한 지지를 제공할 수 있다.
단일 및 다중 인용항을 포함하여 독립 및 종속 청구항의 모든 조합이 본 명세서에 명백히 기재된 것으로 의도되나, 번잡을 피하기 위하여 상세히 기재되지는 않았다. 본 명세서는 예시의 방식으로 기재된 것으로, 사용된 용어들은 본질상 제한의 목적이 아니라 설명의 목적으로 의도된 것임이 이해되어야 한다. 본 발명의 여러 가지 수정 및 변형이 상기 교시 사항에 비추어 이루어질 수 있으며, 본 발명은 구체적으로 기재된 바와 다른 방식으로 실시될 수도 있다.

Claims (26)

  1. 단층 가요성 발포체로서,
    (A) 이소시아네이트 성분; 및
    (B) 이소시아네이트-반응성 성분을
    (C) (1) 폴리올 성분, 및
    (2) 제2 이소시아네이트 성분을, 이소시아네이트 지수 10 내지 70으로 반응시켜 수득된 반응 생성물을 포함하며, 25℃에서의 점도가 3,000 내지 12,000 cps인 폴리우레탄 겔의 존재 하에
    반응시켜 수득된 반응 생성물을 포함하며,
    여기서, 상기 폴리올 성분이 20 내지 200 mg KOH/g의 히드록실가를 갖는 트리올을 포함하는 것이며,
    상기 폴리우레탄 겔로부터 형성되어 상기 단층 가요성 발포체 내에 불균질하게 분산되어 있는 다수의 응집된 겔 기재를 포함하는 단층 가요성 발포체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (B) 이소시아네이트-반응성 성분이, 상기 단층 가요성 발포체가 단층 폴리우레탄 가요성 발포체로서 추가로 정의되도록 폴리올을 포함하는 것인 단층 가요성 발포체.
  3. 제2항에 있어서, 슬랩스톡(slabstock) 점탄성 메모리 단층 폴리우레탄 가요성 발포체로서 추가로 정의되는 단층 가요성 발포체.
  4. 제2항에 있어서, 고탄력성 단층 폴리우레탄 가요성 발포체로서 추가로 정의되는 단층 가요성 발포체.
  5. 제2항에 있어서, 상기 폴리우레탄 겔이 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 100 중량부 당 30 중량부 이하의 양으로 존재하는 것인 단층 가요성 발포체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다수의 응집된 겔 기재가 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 내에 비-균일 패턴으로 불균질하게 분산되어 있는 것인 단층 가요성 발포체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비-균일 패턴이 소용돌이 패턴으로서 추가로 정의되는 것인 단층 가요성 발포체.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 트리올이 이중 금속 시아나이드 촉매의 존재 하에 형성되는 것인 단층 가요성 발포체.
  11. 제2항에 있어서, 상기 폴리우레탄 겔이 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 100 중량부 당 5 내지 15 중량부의 양으로 존재하며, 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체의 유리 전이 온도가 30℃ 미만인 단층 가요성 발포체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 (B) 이소시아네이트-반응성 성분이, 상기 단층 가요성 발포체가 단층 폴리우레탄 가요성 발포체로서 추가로 정의되도록 이중 금속 시아나이드 촉매의 존재 하에 형성된 트리올로서 추가로 정의되고, 상기 다수의 응집된 겔 기재가 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 내에 비-균일 패턴으로 불균질하게 분산되어 있으며, 상기 폴리우레탄 겔이 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 100 중량부 당 5 내지 15 중량부의 양으로 존재하고, 상기 단층 폴리우레탄 가요성 발포체의 유리 전이 온도가 30℃ 미만인 단층 가요성 발포체.
  13. 단층 가요성 발포체의 형성 방법으로서,
    (I) (A) 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계;
    (II) (B) 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계;
    (III) (C) 폴리우레탄 겔을 제공하는 단계; 및
    (IV) (C) 폴리우레탄 겔을, (A) 및 (B)가 (C)의 존재 하에 반응하여 가요성 발포체를 형성하도록, (A) 및 (B)와 합하는 단계를 포함하고,
    여기서, (C) 폴리우레탄 겔은 25℃에서의 점도가 3,000 내지 12,000 cps이며, (1) 폴리올 성분 및 (2) 제2 이소시아네이트 성분을 이소시아네이트 지수 10 내지 70으로 반응시켜 수득된 반응 생성물을 포함하고,
    상기 폴리올 성분이 20 내지 200 mg KOH/g의 히드록실가를 갖는 트리올을 포함하는 것이며,
    단층 가요성 발포체는 폴리우레탄 겔로부터 형성되어 단층 가요성 발포체 내에 불균질하게 분산되어 있는 다수의 응집된 겔 기재를 포함하는 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, (B) 이소시아네이트-반응성 성분이, 단층 가요성 발포체가 단층 폴리우레탄 가요성 발포체로서 추가로 정의되도록 폴리올을 포함하는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 폴리우레탄 겔이 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 100 중량부 당 30 중량부 이하의 양으로 존재하는 것인 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서, 트리올이 이중 금속 시아나이드 촉매의 존재 하에 형성되는 것인 방법.
  19. 제14항에 있어서, 폴리우레탄 겔이 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 100 중량부 당 5 내지 15 중량부의 양으로 존재하며, 단층 폴리우레탄 가요성 발포체의 유리 전이 온도가 30℃ 미만인 방법.
  20. 제13항에 있어서, B) 이소시아네이트-반응성 성분이, 단층 가요성 발포체가 단층 폴리우레탄 가요성 발포체로서 추가로 정의되도록 이중 금속 시아나이드 촉매의 존재 하에 형성된 트리올로서 추가로 정의되고, 다수의 응집된 겔 기재가 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 내에 비-균일 패턴으로 불균질하게 분산되어 있으며, 폴리우레탄 겔이 단층 폴리우레탄 가요성 발포체 100 중량부 당 5 내지 15 중량부의 양으로 존재하고, 단층 폴리우레탄 가요성 발포체의 유리 전이 온도가 30℃ 미만인 방법.
  21. 제1항에 있어서, (1) 폴리올 성분 및 (2) 제2 이소시아네이트 성분의 반응 생성물이 화학양론적 과량의 (1) 폴리올 성분을 포함하는 것인 단층 가요성 발포체.
  22. 제13항에 있어서, (1) 폴리올 성분 및 (2) 제2 이소시아네이트 성분의 반응 생성물이 화학양론적 과량의 (1) 폴리올 성분을 포함하는 것인 방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
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