KR102140285B1 - 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법 - Google Patents

폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법 Download PDF

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Abstract

제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 혼합하여 혼합 정포제를 마련하는 단계; 상기 혼합 정포제를 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 이용하여 성형체를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고, 상기 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며, 상기 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상인 폴리우레탄 폼 제조방법이 소개된다.

Description

폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법{POLYURETHANE FOAM AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 경도, 내구성 및 진동특성이 우수하여 착좌감이 훌륭한 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄은 유기 화합물인 이소시아네이트와 폴리올을 혼합 반응시키고, 첨가제 등을 첨가함으로써 여러 가지 물성과 기능성을 실현하는 고분자 화합물(폴리머)이다. 그 물성과 기능성을 살려, 의류부터 시작해서, 안경테, 카메라몸체, 가구, 신발, 건설자재(단열, 방수, 몰딩), 자동차, 전자 공업·산업 자재 심지어 우주공학과 모형, 피규어 분야까지 그 사용범위가 깊고 넓다. 아직도 수많은 폴리우레탄 응용제품이 새롭게 개발되고 있다.
종래의 경우, 폴리우레탄 폼 성형체의 착좌감을 향상시키기 위해 매트릭스의 강도를 증가시켰으나 이 경우, 강도가 과해지게 되면 폴리우레탄 폼 셀(cell)이 열리지 않아 오히려 폴리우레탄 폼의 통기성이 저하되어 착좌감 성능을 악화시키는 문제가 있었다.
경도, 내구성 및 진동특성이 우수하여 착좌감이 훌륭한 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리우레탄 폼 제조방법은 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 혼합하여 혼합 정포제를 마련하는 단계; 상기 혼합 정포제를 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 이용하여 성형체를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고, 상기 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며, 상기 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상이다.
상기 혼합 정포제를 마련하는 단계에서, 상기 혼합 정포제는, 상기 혼합 정포제 전체 100 중량%에 대하여, 93 내지 96 중량%의 제1정포제를 포함하고, 7 중량% 이하의 제2정포제 및 7 중량% 이하의 제3정포제 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 폴리우레탄 폼 조성물은, 상기 폴리우레탄 폼 조성물 전체 100 중량%에 대하여, 0.4 내지 0.7 중량%의 가교제, 0.6 내지 0.9 중량%의 촉매, 2.5 내지 3.0 중량%의 발포제, 0.7 내지 1.0 중량%의 이소시아네이트 화합물, 1.0 내지 1.5 중량%의 혼합 정포제 및 잔부 폴리올 화합물을 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 폴리올 화합물은 제1폴리올 및 제2폴리올을 포함하며, 상기 제1폴리올은 분자량이 5000 내지 7000g/mol이고, 상기 제2폴리올은 분자량이 4800 내지 5500g/mol일 수 있다.
상기 제1폴리올은 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물을 포함하되, 상기 에틸렌 산화물과 상기 폴리필렌 산화물의 중량비(에틸렌 산화물: 폴리필렌 산화물)는 1:99 내지 10:90일 수 있다.
상기 제2폴리올은 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물을 포함하되, 상기 에틸렌 산화물과 상기 폴리필렌 산화물의 중량비(에틸렌 산화물: 폴리필렌 산화물)는 50:50 내지 80:20일 수 있다.
상기 제1폴리올 100 중량부에 대하여, 상기 제2폴리올은 3 중량부 이하일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 가교제는, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1,4-부탄디올 및 에틸렌디아민 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 촉매는 제1촉매 및 제2촉매를 포함하되, 상기 제1촉매는 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리에틸렌아민, 트리에탄올아민, 디메틸시클로헥실아민, 디메틸벤질아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N,N'-디메틸피페라진, N,N'-(디메틸아미노에톡시)에탄올 및 디아자비시클로[2.2.2]옥탄 중에서 1종 이상을 포함하고, 상기 제2촉매는 펜타메틸렌디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민, 트리스(3-디메틸아미노)프로필헥사히드로트리아민 및 비스(2-디메틸아미노메틸)에테르 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1촉매 100 중량부에 대하여, 상기 제2촉매는 10 내지 15 중량부일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 이소시아네이트 화합물은, 폴리메틸렌폴리페닐포리이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트 및 토틸렌디이소시아네이트 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 혼합 정포제를 마련하는 단계에서, 상기 혼합 정포제의 점도는 80 내지 95cps일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리우레탄 폼 성형체는 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상이 포함된 혼합 정포제;를 포함하며, 상기 제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고, 상기 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며, 상기 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상이다.
전체 100 중량%에 대하여, 0.4 내지 0.7 중량%의 가교제, 0.6 내지 0.9 중량%의 촉매, 0.7 내지 1.0 중량%의 이소시아네이트 화합물, 1.0 내지 1.5 중량%의 혼합 정포제 및 잔부 폴리올 화합물을 포함할 수 있다.
상기 혼합 정포제는, 상기 혼합 정포제 전체 100 중량%에 대하여, 93 내지 96 중량%의 제1정포제를 포함하고, 7 중량% 이하의 제2정포제 및 7 중량% 이하의 제3정포제 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
평균 입도 500 내지 600 ㎛의 미세입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법에 따르면 서로 다른 분자량을 갖는 두 종류 이상의 정포제를 혼합한 혼합 경포제를 이용함으로써 경도, 내구성 및 진동특성이 우수하여 착좌감이 훌륭한 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 비교예 1에 따른 미세입자 사진을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 2의 미세입자 사진을 나타낸 도면이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.
보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
폴리우레탄 폼 제조방법
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리우레탄 폼 제조방법은 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 혼합하여 혼합 정포제를 마련하는 단계, 혼합 정포제를 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계 및 폴리우레탄 폼 조성물을 이용하여 성형체를 제조하는 단계를 포함한다.
먼저, 혼합 정포제를 마련하는 단계에서는 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 혼합한다. 다음으로, 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서는 혼합 정포제를 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조한다.
혼합 정포제를 마련하는 단계와 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계는 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있으며, 편의상 단계를 구분한 것일 뿐, 순서에 구애받지 않을 수 있다.
즉, 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조할 수 있다. 또는 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 혼합하여 혼합 정포제를 마련한 다음 혼합 정포제를 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조할 수 있다.
제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고, 폴리실록산, 에틸렌옥사이드, 프로필렌 옥사이드 성분을 포함한다. 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며, 폴리실록산, 에틸렌옥사이드, 프로필렌 옥사이드 성분을 포함한다. 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상이며, 폴리실록산, 에틸렌옥사이드, 프로필렌 옥사이드 성분을 포함한다.
구체적으로, 혼합 정포제는 혼합 정포제 전체 100 중량%에 대하여, 93 내지 96 중량%의 제1정포제를 포함하고, 7 중량% 이하의 제2정포제 및 7 중량% 이하의 제3정포제 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다. 이를테면, 혼합 정포제에 96 중량%의 제1정포제가 포함되고, 4 중량%의 제2정포제가 포함되거나, 4 중량%의 제3정포제가 포함될 수 있다. 또는 2 중량%의 제2정포제 및 2 중량%의 제3정포제가 포함될 수 있다.
상대적으로 분자량이 높은 제2정포제 및 제3정포제의 함량이 과다할 경우, 성형된 폼이 수축하며 무너지는 현상이 문제될 수 있다. 따라서 제2정포제 및 제3정포제의 함량은 각각 7 중량% 이하로 첨가될 수 있다.
폴리우레탄 폼 조성물은 폴리우레탄 폼 조성물 전체 100 중량%에 대하여, 0.4 내지 0.7 중량%의 가교제, 0.6 내지 0.9 중량%의 촉매, 2.5 내지 3.0 중량%의 발포제, 0.7 내지 1.0 중량%의 이소시아네이트 화합물, 1.0 내지 1.5 중량%의 혼합 정포제 및 잔부 폴리올 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 폴리올 화합물은 제1폴리올 및 제2폴리올을 포함하며, 제1폴리올은 분자량이 5000 내지 7000g/mol이고, 제2폴리올은 분자량이 4800 내지 5500g/mol일 수 있다.
제1폴리올은 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물을 포함하되, 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물의 중량비(에틸렌 산화물: 폴리필렌 산화물)는 1:99 내지 10:90일 수 있다. 또한, 관능기 수는 2.8 내지 3.2일 수 있다. 수산기가는 22 내지 36mgKOH/g일 수 있다.
한편, 제2폴리올은 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물을 포함하되, 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물의 중량비(에틸렌 산화물: 폴리필렌 산화물)는 50:50 내지 80:20일 수 있다. 또한, 관능기 수는 2.8 내지 3.2일 수 있다. 수산기가는 29 내지 37mgKOH/g일 수 있다.
제1폴리올 100 중량부에 대하여, 제2폴리올은 3 중량부 이하가 첨가될 수 있다. 제2폴리올의 첨가량이 과다할 경우, 폼이 성형되지 않을 수 있다.
가교제는 0.4 내지 0.7 중량%가 첨가될 수 있다. 가교제의 함량이 너무 적을 경우, 약한 경도로 인해 완성된 폼의 물성이 문제될 수 있고, 너무 많을 경우, 강한 경도로 인해 시트로 사용하고자 하는 우레탄 폼의 품질이 저하될 수 있다. 따라서 가교제의 함량을 0.4 내지 0.7 중량%로 제한할 수 있다.
구체적으로, 가교제는 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1,4-부탄디올 및 에틸렌디아민 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
촉매는 0.6 내지 0.9 중량%가 첨가될 수 있다. 촉매의 첨가량이 너무 적을 경우, 생산 속도 및 성형 시간이 문제될 수 있고, 너무 많을 경우, 반응속도가 매우 빨라 폼 성형성이 문제될 수 있다. 따라서 촉매의 함량을 0.6 내지 0.9 중량%로 제한할 수 있다.
구체적으로, 촉매는 제1촉매 및 제2촉매를 포함하되, 제1촉매는 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리에틸렌아민, 트리에탄올아민, 디메틸시클로헥실아민, 디메틸벤질아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N,N'-디메틸피페라진, N,N'-(디메틸아미노에톡시)에탄올 및 디아자비시클로[2.2.2]옥탄 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 제2촉매는 펜타메틸렌디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민, 트리스(3-디메틸아미노)프로필헥사히드로트리아민 및 비스(2-디메틸아미노메틸)에테르 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
제1촉매 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 폼의 발포를 위해 제2촉매는 10 내지 15 중량부가 첨가될 수 있다.
발포제는 2.5 내지 3.0 중량%가 첨가될 수 있다. 발포제의 첨가량이 너무 적을 경우, 성형하고자 하는 몰드에 혼합물이 덜 채워지는 등 폼의 성형성이 문제될 수 있고, 너무 많을 경우, 내부 셀이 무너져 폼의 형태가 문제될 수 있다. 따라서 발포제의 함량을 2.5 내지 3.0 중량%로 제한할 수 있다.
구체적으로, 발포제는 증류수가 이용될 수 있다.
이소시아네이트 화합물은 0.7 내지 1.0 중량%가 첨가될 수 있다. 이소시아네이트 화합물의 첨가량이 너무 적을 경우, 우레탄반응이 진행되지 않아 폼 발포 및 성형에 문제될 수 있고, 너무 많을 경우, 미반응 잔여물로 인해 사용자에게 건강적으로 해가 될 수 있다. 따라서 이소시아네이트 화합물의 함량을 0.7 내지 1.0 중량%로 제한할 수 있다.
구체적으로, 이소시아네이트 화합물은 폴리메틸렌폴리페닐포리이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트 및 토틸렌디이소시아네이트 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 이소시아네이트 화합물은 NCO index가 0.9 내지 1.05일 수 있으며, NCO%가 28 내지 42%일 수 있다.
혼합 정포제는 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상이 포함되며, 1.0 내지 1.5 중량%가 첨가될 수 있다. 혼합 정포제의 첨가량이 너무 적을 경우, 내부 셀이 불균일하게 형성되는 문제가 생길 수 있고, 너무 많을 경우, 폼의 환기성이 나빠져 탈형 후 수축하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 혼합 정포제의 함량을 1.0 내지 1.5 중량%로 제한할 수 있다.
구체적으로, 혼합 정포제는 실리콘 계면 활성제로서, 점도가 80 내지 95 cps일 수 있다.
폴리우레탄 폼 조성물을 제조한 다음 폴리우레탄 폼 조성물을 몰드에 주입하여 성형체를 제조한다.
폴리우레탄 폼 성형체
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리우레탄 폼 성형체는 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상이 포함된 혼합 정포제;를 포함하며, 제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고, 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며, 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상이다.
혼합 정포제 전체 100 중량%에 대하여, 93 내지 96 중량%의 제1정포제를 포함하고, 7 중량% 이하의 제2정포제 및 7 중량% 이하의 제3정포제 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제에 대한 설명은 상기한 폴리우레탄 폼 제조방법에서 언급한 설명으로 대신하기로 한다.
폴리우레탄 폼 성형체의 전체 100 중량%에 대하여, 0.4 내지 0.7 중량%의 가교제, 0.6 내지 0.9 중량%의 촉매, 0.7 내지 1.0 중량%의 이소시아네이트 화합물, 1.0 내지 1.5 중량%의 혼합 정포제 및 잔부 폴리올 화합물을 포함할 수 있다.
가교제, 촉매, 이소시아네이트 화합물, 혼합 정포제 및 폴리올 화합물의 함량 한정 이유에 대한 설명은 상기한 폴리우레탄 폼 제조방법에서 언급한 설명으로 대신하기로 한다. 다만, 폴리우레탄 폼 성형체의 제조과정에서 발포제로서 첨가된 증류수는 모두 증발되었으므로 폴리우레탄 폼 성형체에 발포제는 포함되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리우레탄 폼 성형체는 평균 입도 500 내지 600㎛의 미세입자를 포함할 수 있다.
이에 따라 전체 밀도가 75kg/m3 이상이며, 코어 밀도가 69 kg/m3 이상일 수 있다.
경도는 25% CLD 기준으로, 4kPa 이상일 수 있고, 65% CLD 기준으로, 12kPa 이상일 수 있다. Hysterisis loss는 16% 이하일 수 있다.
영구 압축 줄음율은 15% 이하였으며, 반복 압축 변화율은 5% 이하로 우수한 내구성을 기대할 수 있다.
또한, 진동전달율은 4% 이하로 진동특성 측면에서도 우수한 효과를 기대할 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(1) 폴리우레탄 폼 성형체의 제조
하기 표 1의 조성을 갖는 폴리우레탄 폼 조성물을 이용하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하였다. 제1폴리올의 경우, 분자량이 6000g/mol이고, 관능기수가 3.0이었으며, 수산기가가 30mgKOH/g이었다. 에틸렌 산화물과 프로필렌 산화물의 비(에틸렌 산화물:프로필렌 산화물)는 1:99이었다.
제2폴리올의 경우, 분자량이 5100g/mol이고, 관능기수가 3.0이었으며, 수산기가가 35mgKOH/g이었다. 에틸렌 산화물과 프로필렌 산화물의 비(에틸렌 산화물:프로필렌 산화물)는 80:20이었다.
가교제는 디에탄올아민이 이용되었고, 제1촉매는 N,N'-(디메틸아미노에톡시)에탄올 및 디아자비시클로[2.2.2]옥탄이 이용되었으며, 제2촉매는 비수(2-디메틸아미노에틸)에테르가 이용되었다.
발포제는 증류수가 이용되었다.
제1정포제는 실리콘 계면 활성제(L-3002, Momentive사)로서, 분자량이 300 내지 500g/mol이었다.
제2정포제는 실리콘 계면 활성제(B 8492, Evonik사)로서, 분자량이 4000 내지 12000g/mol이었다.
제3정포제는 실리콘 계면 활성제(B 8254, Evonik사)로서, 분자량이 20000g/mol 이상이었다.
이소시아네이트 화합물은 디페닐메탄 디이소시아네이트와 톨루엔 디이소시아네이트가 75:25의 비로 이용되었으며, NCO index가 0.95이고, NCO%가 37.5었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3
제1폴리올(중량부) 100 100 100 100 100 100
제2폴리올(중량부) 1 1 1 1 1 1
가교제(중량부) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
제1촉매(중량부) 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72
제2촉매(중량부) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
발포제(중량부) 3 3 3 3 3 3
제1정포제(중량부) 1.25 1.25 1.25 1.32 - -
제2정포제(중량부) 0.03 0.07 - - 1.32 -
제3정포제(중량부) 0.04 - 0.07 - - 1.32
이소시아네이트 화합물(중량부) 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95
(2) 폴리우레탄 폼 성형체의 물성 평가
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 대한 성형성, 크러싱, 밀도, 경도, 내구성 및 진동특성을 평가하였다.
성형성은 폼을 금형에서 탈형 할 때까지 수축 혹은 변형이 일어나지 않은 것을 ○로 평가하였다. 크러싱은 크러싱 작업 후에 폼이 함몰하지 않고 형상을 유지하고 있는 것을 ○로 평가하였다.
경도는 KS M ISO 2439 방법을 통해 25% LCD, 65% LCD 및 Hysterisis loss를 측정하여 평가하였으며, 내구성은 KS M 6672 방법을 통해 영구 압축 줄음율을, ASTM D 3547-I5 방법을 통해 반복 압축 변화율을 측정하여 평가하였다.
진동특성은 KS B ISO 18437-2 방법을 통해 진동전달율을 측정하여 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같았다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3
성형성 ○ ○ ○ ○ 붕괴 붕괴
크러싱 ○ ○ ○ ○
전체 밀도
(kg/m3)		 75.5 75.1 75.2 76.8 측정불가 측정불가
코어 밀도
(kg/m3)		 70.1 69.9 69.5 71.9
25% LCD(kPa) 4.42 4.15 4.32 3.12
65% LCD(kPa) 15.47 12.49 14.17 8.86
Hysterisis loss(%) 14.2 15.5 15.1 22.1
영구 압축 줄음율(%) 14.8 13.2 13.7 19.8
반복 압축 줄음율(%) 4.01 3.27 3.15 5.15
진동전달율(%) 3.28 3.45 3.43 5.57
상기 표 2에서와 같이, 2종 이상의 혼합 정포제가 첨가된 실시예 1 내지 3의 경우, 단일의 정포제만 첨가된 비교예 1 내지 3보다 경도, 내구성 및 진동측성이 우수한 효과를 가짐을 확인할 수 있었다.
(3) 폴리우레탄 폼 성형체의 미세구조 관찰
도 1 및 도 2에서와 같이, 실시예 1의 경우, 미세입자의 평균 입도가 540㎛로서, 비교예 1보다 입자 크기가 더 작음을 관찰할 수 있다. 이에 따라 폴리우레탄 폼 성형체의 내부 균일성이 더 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

  1. 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상을 혼합하여 혼합 정포제를 마련하는 단계;
    상기 혼합 정포제를 폴리올 화합물, 가교제, 촉매 및 이소시아네이트 화합물과 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 폴리우레탄 폼 조성물을 이용하여 성형체를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고,
    상기 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며,
    상기 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 정포제를 마련하는 단계에서,
    상기 혼합 정포제는,
    상기 혼합 정포제 전체 100 중량%에 대하여, 93 내지 96 중량%의 제1정포제를 포함하고, 7 중량% 이하의 제2정포제 및 7 중량% 이하의 제3정포제 중에서 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 폼 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물은,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물 전체 100 중량%에 대하여, 0.4 내지 0.7 중량%의 가교제, 0.6 내지 0.9 중량%의 촉매, 2.5 내지 3.0 중량%의 발포제, 0.7 내지 1.0 중량%의 이소시아네이트 화합물, 1.0 내지 1.5 중량%의 혼합 정포제 및 잔부 폴리올 화합물을 포함하는 폴리우레탄 폼 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서,
    상기 폴리올 화합물은 제1폴리올 및 제2폴리올을 포함하며,
    상기 제1폴리올은 분자량이 5000 내지 7000g/mol이고,
    상기 제2폴리올은 분자량이 4800 내지 5500g/mol인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1폴리올은 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물을 포함하되,
    상기 에틸렌 산화물과 상기 폴리필렌 산화물의 중량비(에틸렌 산화물: 폴리필렌 산화물)는 1:99 내지 10:90인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2폴리올은 에틸렌 산화물과 폴리필렌 산화물을 포함하되,
    상기 에틸렌 산화물과 상기 폴리필렌 산화물의 중량비(에틸렌 산화물: 폴리필렌 산화물)는 50:50 내지 80:20인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1폴리올 100 중량부에 대하여, 상기 제2폴리올은 3 중량부 이하인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서,
    상기 가교제는,
    에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1,4-부탄디올 및 에틸렌디아민 중에서 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 폼 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서,
    상기 촉매는 제1촉매 및 제2촉매를 포함하되,
    상기 제1촉매는 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리에틸렌아민, 트리에탄올아민, 디메틸시클로헥실아민, 디메틸벤질아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N,N'-디메틸피페라진, N,N'-(디메틸아미노에톡시)에탄올 및 디아자비시클로[2.2.2]옥탄 중에서 1종 이상을 포함하고,
    상기 제2촉매는 펜타메틸렌디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민, 트리스(3-디메틸아미노)프로필헥사히드로트리아민 및 비스(2-디메틸아미노메틸)에테르 중에서 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 폼 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1촉매 100 중량부에 대하여, 상기 제2촉매는 10 내지 15 중량부인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서,
    상기 이소시아네이트 화합물은,
    폴리메틸렌폴리페닐포리이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트 및 토틸렌디이소시아네이트 중에서 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 폼 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 정포제를 마련하는 단계에서,
    상기 혼합 정포제의 점도는 80 내지 95cps인 폴리우레탄 폼 제조방법.
  13. 제1정포제, 제2정포제 및 제3정포제 중에서 2종 이상이 포함된 혼합 정포제;를 포함하며,
    상기 제1정포제의 분자량은 500g/mol 이하이고,
    상기 제2정포제의 분자량은 4000 내지 12000g/mol이며,
    상기 제3정포제의 분자량은 20000g/mol 이상인 폴리우레탄 폼 성형체.
  14. 제13항에 있어서,
    전체 100 중량%에 대하여, 0.4 내지 0.7 중량%의 가교제, 0.6 내지 0.9 중량%의 촉매, 0.7 내지 1.0 중량%의 이소시아네이트 화합물, 1.0 내지 1.5 중량%의 혼합 정포제 및 잔부 폴리올 화합물을 포함하는 폴리우레탄 폼 성형체.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 혼합 정포제는,
    상기 혼합 정포제 전체 100 중량%에 대하여, 93 내지 96 중량%의 제1정포제를 포함하고, 7 중량% 이하의 제2정포제 및 7 중량% 이하의 제3정포제 중에서 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 폼 성형체.
  16. 제13항에 있어서,
    평균 입도 500 내지 600 ㎛의 미세입자를 포함하는 폴리우레탄 폼 성형체.
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