KR102065622B1 - 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물 - Google Patents

척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의자의 등받이를 척추형태로 변형되게 제조할 때 휨 변형 강도를 높이도록 등받이의 세로뼈대인 굴곡탄성부와의 교합성을 높여 계면분리를 억제하고, 부착고정 안정성을 높여 휨 변형시 쉽게 부러지지 않고 안정적인 굴곡강도를 확보하여 안락한 의자 특성을 제공할 수 있도록 조성된 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성복합체(40) 수지 조성물은 코폴리머 폴리프로필렌수지와 호모폴리머 폴리프로필렌수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합 폴리프로필렌수지 15-30중량%와, 유동파라핀 오일 20-35중량%와, 옥타데실 3.5디-터셔리-부틸-4-하이드록시-하이드로 신나메이트 0.5-1.5중량%와, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논 0.5-1.0중량% 및 나머지 TPE로 이루어진 것을 기술적 구성상의 특징으로 함과 더불어, 상기 TPE는 스티렌-이소프렌-스티렌의 트리 블록을 공중합시킨 SEPS를 사용하되 SEPS는 스티렌을 말단블록으로 하고, 에틸렌과 프로필렌을 중심블록으로 하여 중심블록과 말단블록의 구성비율이 70:30의 중량비로 유지되며, 점도는 20wt% 톨루엔 용액에서 10,000-80,000CST로 유지되도록 한 것을 다른 기술적 특징으로 하는 것이다.

Description

척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물{Composite elastomer composition for chair back which is deformed into vertebral form}
본 발명은 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의자의 등받이를 척추형태로 변형되게 제조할 때 휨 변형 강도를 높이도록 등받이의 세로뼈대인 굴곡탄성부와의 교합성을 높여 계면분리를 억제하고, 부착고정 안정성을 높여 휨 변형시 쉽게 부러지지 않고 안정적인 굴곡강도를 확보하여 안락한 의자 특성을 제공할 수 있도록 조성된 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 의자는 사용자의 둔부를 지지하는 좌판부와, 좌판부에 수직하게 위치되되 좌판부의 배면에 고정되는 사용자의 등을 지지하는 등받이부와, 등받이부 또는 별도의 지지대에 구비되어 사용자의 등의 일부인 요추를 지지하는 요추받이를 포함한다.
이때, 등받이부의 상단은 그 하단을 중심으로 하여 전/후 방향으로 회동되므로 사용자가 기지개를 펴거나 휴식을 위해 등을 뒤로 젖힐 때 등받이부가 이에 따라 전,후 회전됨에 따라 사용자의 체중을 안정적으로 지지할 수 있다.
그런데, 등받이부는 장시간 사용에 따른 반복적인 외력에 의해 장기간 노출되어 지속적이고 반복적인 탄성 변형이 일어나는 관계로 이러한 외력에 대한 안정적인 탄성변형과 효과적인 탄성복원력이 작용할 수 있는 최적의 설계가 요구되며, 나아가 등받이가 쉽게 파손되지 않고 안정적인 내구성을 유지할 수 있는 구조적 설계가 필요하게 되었다.
이와 관련하여, 최근에는 도 1, 도 2 및 도 3의 예시와 같은 의자용 등받이가 개시(開示)되고 있다.
예컨대, 도 2의 예시와 같이, 등받이(10)는 가로뼈대인 굴곡대(20)와, 세로뼈대를 이루면서 상기 굴곡대(20)의 양단에 일체로 성형되는 굴곡탄성부(30)로 이루어지되, 상기 굴곡탄성부(30)는 상기 굴곡대(20) 보다 두께를 얇게 하여 탄성변형, 즉 등받이(10)의 휨 변형에 대한 피로강도를 높이도록 구성된다.
특히, 이들은 폴리프로필렌수지로 성형하고 있는데, 이는 폴리프로필렌수지가 성형이 자유롭고, 파열강도가 높으며, 내열성과 내약품성이 좋고, 우수한 탄성력을 가지고 있기 때문이다.
때문에, 도 2와 같은 형태로 성형된 후 두께가 얇은 부분을 도 3과 같이 복합탄성체(40)로 막아 굴곡대(20)와 굴곡탄성부(30)가 동일 높이를 갖도록 함으로써 외관 불량을 막고, 품질 향상에 기여하게 된다.
이때, 상기 복합탄성체(40)는 다른 몰드에서 사출성형됨으로써 일체화되며, 사출성형액은 탄성변형성을 저해하지 않으면서 적절한 굴곡강도 및 내구성을 가져야 하기 때문에 주로 열가소성 엘라스토머(TPE:Thermo Plastic Elastomer)가 사용되고 있다.
그런데, 상기 TPE는 굴곡탄성부(30)의 성분인 폴리프로필렌수지와 교합성이 나빠 접착력이 떨어지므로 장시간 사용시 계면 분리에 의한 탈락 현상이 유발되는 등 많은 불편이 파생되었다.
이에, 복합탄성체(40)를 굴곡탄성부(30)에 긴밀하게 밀착 접합되게 하면서 부착안정성을 높이고, 교합력이 우수하여 계면 분리가 일어나지 않을 뿐만 아니라 등받이(10)의 휨 변형시 파단도 생기지 않고 높은 굴곡강도를 유지할 수 있는 성형조성물의 개발이 시급히 요청되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0031988호(2018.03.29.), 관절타입의 등받이를 갖는 관절의자
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 의자의 등받이를 척추형태로 변형되게 제조할 때 휨 변형 강도를 높이도록 등받이의 세로뼈대인 굴곡탄성부와의 교합성을 높여 계면분리를 억제하고, 부착고정 안정성을 높여 휨 변형시 쉽게 부러지지 않고 안정적인 굴곡강도를 확보하여 안락한 의자 특성을 제공할 수 있도록 조성된 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 가로뼈대인 다수의 굴곡대(20)와, 세로뼈대를 이루면서 상기 굴곡대(20)들의 양단에 일체로 성형되는 폴리프로필렌수지의 굴곡탄성부(30)로 이루어지되, 상기 굴곡대(20)들 사이에 형성되는 굴곡탄성부(30)는 상기 굴곡대(20) 보다 얇은 두께로 성형되며; 상기 굴곡탄성부(30)의 양측면에는 의자(10)용 탄성복합체(40)가 사출성형되어 일체를 이룰 때 상기 탄성복합체(40)를 만드는 수지 조성물은 코폴리머 폴리프로필렌수지와 호모폴리머 폴리프로필렌수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합 폴리프로필렌수지 15-30중량%와, 유동파라핀 오일 20-35중량%와, 옥타데실 3.5디-터셔리-부틸-4-하이드록시-하이드로 신나메이트 0.5-1.5중량%와, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논 0.5-1.0중량% 및 나머지 TPE(Thermo Plastic Elastomer)로 이루어진 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물에 있어서;
상기 TPE는 스티렌-이소프렌-스티렌의 트리 블록(Tri Block)을 공중합시킨 SEPS(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene)를 사용하되,
상기 SEPS는 스티렌을 말단블록(END-Block)으로 하고, 에틸렌과 프로필렌을 중심블록(CENTER-Block)으로 하여 중심블록과 말단블록의 구성비율이 70:30의 중량비로 유지되며, 점도는 20wt% 톨루엔 용액에서 10,000-80,000CST로 유지되는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물을 제공한다.
삭제
본 발명에 따르면, 의자의 등받이를 척추형태로 변형되게 제조할 때 휨 변형 강도를 높이도록 등받이의 세로뼈대인 굴곡탄성부와의 교합성을 높여 계면분리를 억제하고, 부착고정 안정성을 높여 휨 변형시 쉽게 부러지지 않고 안정적인 굴곡강도를 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 복합탄성체 조성물이 적용된 의자 등받이 설치 사용상태 예시도이다.
도 2는 의자용 등받이의 복합탄성체 접합 전 상태를 보인 예시도 이다.
도 3은 의자용 등받이의 복합탄성체 접합 후 상태를 보인 예시도 이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물은 도 3의 예시와 같은 복합탄성체(40)를 만들기 위한 수지 조성물을 말한다.
이를 위해, 본 발명에서는 상기 수지조성물을 고접착성 중합체인 열가소성 엘라스토머(TPE:Thermo Plastic Elastomer)에 도 2의 예시와 같은 굴곡탄성부(30)에 잘 교합되도록 폴리프로필렌수지를 혼합 조성하고, 여기에 탄성력을 높여 피로강도와 굴곡강도를 함께 높여 쉽게 부러지지 않는 강한 내구성을 갖도록 하면서 무엇보다도 골곡탄성부(30)와의 긴밀한 접합안정성을 유지하여 오래 사용하여도 계면에서의 층분리나 파단이 발생하지 않도록 한 것에 특징이 있다.
보다 구체적으로, 상기 복합탄성체(40)를 형성하기 위한 수지조성물은 폴리프로필렌수지 15-30중량%와, 유동파라핀 오일 20-35중량%와, 옥타데실 3.5디-터셔리-부틸-4-하이드록시-하이드로 신나메이트 0.5-1.5중량%와, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논(2-Hydroxy-4-octoxybenzophenone) 0.5-1.0중량% 및 나머지 TPE(Thermo Plastic Elastomer)로 이루어진다.
이때, 상기 폴리프로필렌수지는 대표적인 열가소성 범용수지로서 특히, 범용수지중 유일하게 내열성이 있고, 내약품성에도 뛰어나며, 고결정성에서 강성은 높지만 내충격성에서는 약점이 있다.
본 발명에서는 이러한 약점을 보완하여 인장강도를 높이면서 내충격성도 확보할 수 있도록 코폴리머 폴리프로필렌수지와, 호모폴리머 폴리프로필렌수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합 폴리프로필렌수지를 사용함이 특히 바람직하다.
그리고, 상기 유동파라핀 오일은 열적안정성을 높이는 무색무취의 무해한 성분으로서, 특히 유화성을 증진시키면서 방부(청)성을 확보하고, TPE의 증량 및 윤활성을 강화시키기 위해 첨가 사용된다.
특히, 상기 유동파라핀 오일의 경우에는 혼합성과 분산안정성 및 사출 성형성을 고려하여 ASTM D445에 의거 100 ℉에서 50-100CST(Centistokes)의 점도를 유지해야 한다. 이렇게 특정해야만 본 발명이 목적하는 특성인 유화성과 TPE의 증량 및 윤활성 강화에 더하여 분산안정성 및 사출 성형성을 얻을 수 있다.
아울러, 상기 옥타데실 3.5디-터셔리-부틸-4-하이드록시-하이드로 신나메이트(Octadecyl 3.5di-tert-bytyl-4-hydroxy hydrocinamate)는 산화억제를 통해 조직이 경화되는 것을 방지하고, 이를 통해 크랙 발생과 미소 부서짐을 차단하기 위해 첨가된다.
또한, 상기 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논은 자외선에 대한 경화 억제 기능을 수행하여 휨변형시 굴곡강도의 저하를 막기 위한 것으로, 내광성도 함께 높일 수 있도록 이와 함께 힌 더드 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizers)인 Poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-s-triazine-2,4-diyl]-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexamethylene-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]를 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하면 더욱 좋다.
그리고, 상기 TPE는 베이스수지로서, 본 발명에서는 스티렌-이소프렌-스티렌의 트리 블록(Tri Block)을 공중합시킨 공중합수지, 즉 SEPS(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene)를 사용한다.
이것은 중요한 사항으로서 TPE를 SEPS로 한정하는 이유는 SEPS의 경우 별도의 가황 공정없이도 상온에서 탄성특성을 가지고 있고, 고온에서 소성변형이 가능하며, 일반 압출성형, 사출성형, 진공성형이 모두 가능한 우수한 특성이 있기 때문이다.
특히, 본 발명에서는 높은 탄성과 성형온도의 사용범위를 넓히면서 내후성, 내황성 및 폴리프로필렌수지와의 상용성을 강화시켜 오버몰딩이 양호하도록 하기 위해 스티렌을 말단블록(END-Block)으로 하고, 에틸렌과 프로필렌을 중심블록(CENTER-Block)으로 하는 블록 공중합체로서 중심블록과 말단블록의 구성비율이 70:30의 중량비로 유지되며; 점도는 20wt% 톨루엔 용액에서 10,000-80,000CST를 유지한 것으로 특정함이 바람직함과 더불어, 본 발명에서는 상기 수지조성물 100중량부에 대해 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone) 혼합용액 30중량부를 더 첨가할 수 있다.
이것은 상기 굴곡탄성부(405a)~(405g)가 마찰저항성과 화학적 안정성을 높이고, 내플러핑성을 확보하면서 방열에 따른 열화 억제력을 더욱 더 높여 장수명화를 유지할 수 있도록 하기 위한 것이며, 이를 위해, 상기 NMP 혼합용액은 PTFE(polytetrafluoroethylene) 6.5중량%와, PEBAX(Polyether-block-amide) 4.5중량%와, 폴리카르복시산소다염 3.5중량%와, 과황산 암모늄 2.0중량%와, 질화붕소 5.0중량% 및 나머지 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)로 이루어진다.
이때, 상기 PTFE는 고분자 소재중에서도 화학적 안정성이 뛰어나고, 무엇보다도 내약품성, 내열성 및 마찰특성이 우수하여 마모를 억제하고 특히, 플러핑(Flipping) 현상 방지에 유효하게 작용한다.
또한, 상기 PEBAX(Polyether-block-amide)는 저온에서도 경도변화가 작고 내피로성이 뛰어나며 비중이 작아 성형가공성이 우수할 뿐만 아니라, 흡습성이 낮고, 내굴곡 피로성, 내후성, 유연성, 내크립성, 접착성을 강화시키기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 상기 폴리카르복시산소다염은 액상의 고성능 분산제로서 조색성 및 점도안정성이 우수하며, 본 발명에서는 성형시 비균일 분산에 따른 핀홀 생성 등 성형불량을 방지하기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 과황산 암모늄(Ammonium Persulfate)은 산도를 조절하여 내산화성을 강화시킴으로써 열변형을 억제하기 위해 첨가된다.
아울러, 상기 질화붕소는 열전도율이 높고 열을 효과적으로 반사시켜 방열성을 유지하여 전하 전송층(104)을 안정화시키는데 기여한다.
또한, 상기 NMP는 용제이면서 거품 발생을 억제하는 소포 기능이 있기 때문에 혼합액의 균일 분사도를 유지시키기 위한 베이스 용액이다.
이와 같이 구성하게 되면 상기 굴곡탄성부(405a)~(405g)의 휨변형시 탄성안정성을 완벽하게 유지하여 얇은 두께를 가지면서도 쉽게 파단되지 않고, 쉽게 절곡 절단되지 않으면 안정적인 완충동작이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 수지조성물로 성형한 의자의 해당 부위에 대한 성능을 테스트 하였으며, 아래 표 1과 같이 모든 스펙을 완벽하게 만족시키고 있음을 확인할 수 있었다.
Figure 112019050143197-pat00001
10: 등받이
20: 굴곡대
30: 굴곡탄성부
40: 복합탄성체

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 가로뼈대인 다수의 굴곡대(20)와, 세로뼈대를 이루면서 상기 굴곡대(20)들의 양단에 일체로 성형되는 폴리프로필렌수지의 굴곡탄성부(30)로 이루어지되, 상기 굴곡대(20)들 사이에 형성되는 굴곡탄성부(30)는 상기 굴곡대(20) 보다 얇은 두께로 성형되며; 상기 굴곡탄성부(30)의 양측면에는 의자(10)용 탄성복합체(40)가 사출성형되어 일체를 이룰 때 상기 탄성복합체(40)를 만드는 수지 조성물은 코폴리머 폴리프로필렌수지와 호모폴리머 폴리프로필렌수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합 폴리프로필렌수지 15-30중량%와, 유동파라핀 오일 20-35중량%와, 옥타데실 3.5디-터셔리-부틸-4-하이드록시-하이드로 신나메이트 0.5-1.5중량%와, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논 0.5-1.0중량% 및 나머지 TPE(Thermo Plastic Elastomer)로 이루어진 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물에 있어서;
    상기 TPE는 스티렌-이소프렌-스티렌의 트리 블록(Tri Block)을 공중합시킨 SEPS(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene)를 사용하되,
    상기 SEPS는 스티렌을 말단블록(END-Block)으로 하고, 에틸렌과 프로필렌을 중심블록(CENTER-Block)으로 하여 중심블록과 말단블록의 구성비율이 70:30의 중량비로 유지되며, 점도는 20wt% 톨루엔 용액에서 10,000-80,000CST로 유지되는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 척추형태로 변형되는 의자 등받이용 복합탄성체 조성물.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101440118B1 (ko) * 2014-05-13 2014-09-12 유한회사 애니체 관절의자
KR20150131104A (ko) * 2013-03-14 2015-11-24 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. 개선된 몰드 이형성을 갖는 블렌딩된 폴리머 조성물
KR20180031500A (ko) * 2016-09-20 2018-03-28 현대자동차주식회사 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품
KR20180031988A (ko) 2016-09-21 2018-03-29 유한회사 애니체 관절타입의 등받이를 갖는 관절의자

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