KR19980042003A - 발포 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 구성된 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스를 이용하여 제조될 수 있으며, 개선된 내압축성 및 보다 우수한 마모 특성을 갖는, 카페트 아래에 까는(underlay) 쿠션과 같은 복합 연속 기포형(open-cell) 발포 구조체에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은, (a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 구성된 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드로 실질적으로 완전하고 균일하게 함침된 연속 기포형 탄성 폴리우레탄 발포 물질의 담체층(carrier layer)(여기서, 함침된 발포 물질은 상기 함침 후에 건조되어 폴리우레탄 발포 물질의 상기 담체층을 부분적으로 구성하는 연속 기포를 갖는 발포된 연속 기포형 탄성 복합 쿠션 구조체가 형성된다)을 포함하는 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체를 개시한다.

Description

발포 구조체
본 발명은 연속 기포형(open-cell) 탄성 발포 물질 및 특히 카페트 쿠션 밑깔개로 사용되는 탄성 발포 물질에 관한 것이다.
폴리우레탄 발포체는 일반적으로 장쇄 폴리올 화합물과 유기 폴리이소시아네이트의 반응으로 만들어진 다포질(cellular) 플라스틱 물질이다. 다포질 플라스틱은 완충재, 옷심(clothing interliner), 러그(rug) 밑깔개, 스펀지 및 욕실 매트에 유용한, 유연한 가요성 발포체; 특히 안전 패드(crash pad)에 유용한 반경질(semi-rigid) 발포체; 및 구조적 목적 및 절연 목적을 위한 경질 발포체에 이르는 다양한 범위의 경도의 발포체에 사용될 수 있다. 우레탄 발포체의 최종 물성은 주로, 폴리이소시아네이트에 의해 고분자량의 중합체로 전환되는(여기서, 이 중합체는 적합한 발포 시스템, 일반적으로 수지를 목적하는 다포질 플라스틱으로 팽창시키는 이산화탄소를 생성시키는 물과 유리 이소시아네이트를 함유한 중합체와의 반응에 의해 발포된다) 폴리에테르, 폴리에스테르 또는 다른 장쇄 폴리히드록실 화합물의 선택에 따라 달라진다.
반응물의 분지도를 조절하여 최종 발포된 플라스틱 물질의 물성을 매우 다양하게 할 수 있다. 사용된 물의 양에 따라 상기 발포체의 밀도가 상당한 범위로 달라진다. 기포의 형태는 주로, 독립 기포(closed cell) 구조를 생성시키는 장쇄 폴리히드록실 물질의 당량 및 연속 기포 구조를 생성시키는 보다 높은 당량의 폴리히드록실 물질에 따라 달라진다. 폴리히드록실 반응물의 분지도는 또한 기포의 특성에 영향을 미친다.
가요성 및 반경질 발포체는 발포체가 낮은 밀도, 통상적으로 약 1.25lbs/ft3내지 4lbs/ft3및 바람직하게는 적당한 강도를 갖는 생성물을 제공할 정도의 낮은 밀도 등을 갖도록 전술된 용도를 위해 처리된다. 추가로 이러한 가요성 및 반경질 발포체는 대부분의 용도에서 연속 기포 구조를 가져야 하고, 이는 즉 완충재, 옷심, 안전 패드 등에는 발포구조가 필수적이므로 본질적으로 모든 기포(즉 약 90% 이상)가 상호 연결된다(intercommunicate)는 것을 뜻한다. 이와 대조적으로 경질 발포체는 30lbs/ft3이하 또는 그 이상까지로 변화하는 밀도값을 갖고 통상적으로 독립 기포 구조를 가질 수 있다.
그러나, 카페트의 아래에 사용되는 패딩(padding)을 포함하는 특정 용도에서는 바람직하게는 종종 폴리우레탄 이외의 다른 물질이 사용된다. 하지만, 안타깝게도 다른 중합체 시스템은 쉽사리 연속 기포형 탄성 구조체로 형성되지 못한다. 일반적으로 이러한 구조체는 목적하는 중합체를 함유한 라텍스로부터 형성된다. 가장 널리 사용되는 두가지 제조 방법은 소위 던랍(Dunlap) 및 탈랄라이(Talalay) 발포 방법이다.
던랍 방법에서는, 공기를 수성 라텍스 화합물(스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및/또는 천연 라텍스)내로 발포시키는 발포기, 즉 오아케스(Oakes) 발포기 또는 화이어스톤(Firestone) 발포기를 사용한다. 일단 발포되면, 겔화제 (소디움 실리콘 플루오라이드, 포타슘 실리콘 플루오라이드 및/또는 암모늄 아세테이트)를 첨가하여 라텍스 시스템을 응축시켜 반고체(퍼티와 유사한(putty-like)) 점조도를 가지게하고, 이를 가열하고 경화함으로써 목적하는 모양을 갖게할 수 있다. 던랍 방법은 연속적인 기제상에 두꺼운 발포 구조체를 제조할 수 없다. 일반적으로 이 방법은 다양한 두께의 주조된 부품을 제조할 경우 사용된다.
탈랄라이 방법은 화학적 겔화를 사용하는 대신에, 시스템으로 이산화탄소 기체를 도입시켜 라텍스를 응축시킴으로써 발포체를 응고시킨다는 점을 제외하고는 던랍 방법과 많은 점이 유사하다. 일단 응축되면 일반적인 경화 반응이 일어난다.
그러나, 상기 방법으로는 약 1inch 이상의 높이로 연속적으로 또는 크게 발포된 물질을 거의 생산하지 못하는데, 왜냐하면 약 1inch이상의 높이에서는 발포체 기포가 붕괴하여 치수가 불균일하고 물리적 성질이 저하되기 때문이다.
그러나, 이용가능한 중합체들은 합성 및 천연 고무의 내압축성 및 가요성, 폴리비닐 클로라이드의 난연성 등과 같은 성질을 갖기 때문에 이들 시스템이 특정 용도, 즉 패딩 물질, 특히 카페트 패딩 또는 쿠션 밑깔개에 사용하는데 매우 바람직하게 된다.
몇몇 종래 특허는 폴리우레탄 발포체의 특성을 변화시키기 위해 다양한 다른 조성물로 함침된 폴리우레탄 발포 물질을 개시하지만, 다음에 간단하게 설명되는 이들 특허중 어느 것도 카페트 아래에 사용되는 개선된 패딩 또는 쿠션 아래에 까는 물질에 특히 유용한 개선된 물성을 갖는 함침된 폴리우레탄 발포 구조체를 제공하지 못한다.
크러포드(Crawford) 등에 허여된 미국 특허 제 4,008,350 호는 아크릴 라텍스로 함침된 연속 기포형 폴리우레탄 발포체를 개시한다. 상기 생성물의 용도는 발 또는 다리와 스키 부츠 사이에 사용하기 위한 안감 물질(lining material)용 또는 패딩 물질용이다. 상기 특허의 명세서에서 지적한 바와 같이 수지성 아크릴 라텍스는 압축력에 대한 발포체의 반응을 지연시키고 발포체의 원상태로의 복귀를 늦춘다. 이러한 경우 생성물은 카페트 아래에 까는 쿠션으로서의 용도에 다소 부적합하다.
푸팔(Pufahl)에게 허여된 미국 특허 제 4,169,184 호는 감압성 접착 구조체를 개시한다. 상기 특허에 개시된 폴리우레탄 발포체는 어느 정도는 연속 기포화(약 40%)되어 있지만, 이것은 20 내지 60lbs/ft3범위의 높은 밀도의 폴리우레탄이다. 최종 생성물은 15 내지 35mil 범위의 두께를 갖는 높은 밀도의 기제 발포체로부터 제조되고, 폴리클로로프렌(네오프렌) 라텍스로 함침된다. 이러한 생성물은 카페트 아래에 까는 쿠션 물질로서 유용한 물질이 되지 못한다.
일게르(Illger) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,288,559 호는 수산화 알루미늄, 폴리우레탄 라텍스 및 혼합 안정화제의 분산액으로 함침된 발포 물질, 바람직하게는 폴리우레탄 발포체의 사용을 개시한다. 상기 특허의 최종 생성물은 발포체의 기계적 성질을 감소시키지 않고 증가된 내염성(flame resistence)을 갖는 발포 물질을 제공한다. 이전에 지적한 바와 같이, 몇몇 양태에서 폴리우레탄 발포체는 카페트 아래에 까는 쿠션으로서 사용하는 경우 결점을 가진다.
알-타바크찰리(Al-Tabaqchali) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,547,526 호 및 제 4,455,396 호는 아크릴레이트의 수성 분산액 및 알루미늄 트리하이드레이트를 포함한 방염제(flame protection agent)로 함침된 폴리우레탄 발포체를 개시한다. 상기 설명한 일게르 등의 특허에서와 같이, 개시된 생성물은 발포체의 본래의 기계적 성질을 감소시키지 않고 증가된 내염성을 제공하여 준다. 함침제(impregnant)에서 아크릴레이트의 용도는 폴리클로로프렌 라텍스가 제공하는 것보다 더욱 양호한 내노화성(resistance to aging)을 제공하는 것이라고 되어 있다.
코브(Cobb)에게 허여된 미국 특허 제 4,239,571 호는 발포체가 압축되고 있는 동안 경화되는 액체 열경화성 수지로 함침된 폴리우레탄 발포체에 관한 것이다. 생성된 구조체는 연속 기포가 아니고 카페트 아래에 까는 쿠션으로서의 용도에 알맞은 충분한 탄성도 갖지 못한다.
프리스트(Priest)에게 허여된 미국 특허 제 4,224,374 호는 내염성을 증가시키기 위해 포함된 알루미나 트리하이드레이트를 갖는 카복실화된 네오프렌 라텍스 혼합물로 함침된 폴리우레탄 발포체 기재를 개시한다. 일게르 등 및 알-타바크찰리 등의 특허에 개시된 생성물과 같이, 발포체를 함침시키는 목적은 기재의 기계적 성질에 영향을 미치거나 감소시키지 않고 발포체에 내화성 또는 내염성을 부여하려는 것이다.
시몬(Simon)에게 허여된 미국 특허 제 4,260,688 호는 발포된 플라스틱의 물리적 성질을 저해하지 않고 폴리우레탄 발포체에 내염성을 제공하기 위한 또 다른 방법을 개시한다. 상기 특허는 카복실화된 비닐리덴-부타디엔 공중합체, 및 벤젠-인산과 멜라민염의 수성 암모니아 혼합물을 포함한 함침제를 개시한다.
호퍼(Hofer)에게 허여된 미국 특허 제 4,042,746 호는 경질 발포체 코어 요소를 갖는 다층 복합 구조체를 개시한다. 하나 이상의 초기 탄성 연속 기포형 폴리우레탄 발포체층은, 중앙에는 경질 발포체 코어가 있고 외면에는 보강성 유리섬유층이 적층되도록 가압하에서 경화된 열경화성 또는 중합성 액체 수지로 함침된다. 생성된 구조체는 탄성적이지 못해서 이 물질을 카페트용 패딩 또는 쿠션 물질로서 사용할 수는 없다.
바덴(Barden) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,279,953 호는 자동차에서 바닥 널과 바닥 카페트의 사이에 사용되는 내열성 생성물을 개시한다. 본 생성물은 쿠션 또는 패딩으로서 사용하도록 의도된 것이 아닐 뿐더러 이러한 용도에는 특히 부적합하다. 상기 특허는 함침성 물질로서 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 사용함을 교시하지만, 폴리우레탄 발포체의 외면부만이 함침된다. 카복실화된 SBR은 최종 생성물에 매우 미미한 탄성을 제공하거나 탄성을 전혀 제공하지 못하고, 폴리우레탄 발포체의 불완전한 함침이 실질적으로 발포체의 탄성을 개선시키지 못한다.
보그다니(Bogdany)에게 허여된 미국 특허 제 4,957,798 호는, 비카복실화된 스티렌-부타디엔 고무, 천연 고무 및 스티렌-부타디엔과 천연 고무의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체를 함유한 라텍스로 실질적으로 완전하고 균일하게 함침된 연속 기포형 탄성 폴리우레탄 발포 물질의 담체층(여기서, 함침된 발포 물질은 함침후 건조되어 폴리우레탄 발포 물질의 상기 담체층을 일부 구성하는 연속 기포를 갖는 발포된 연속 기포형 탄성 복합 쿠션 구조체가 형성된다)을 포함하는, 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체를 개시한다. 보그다니가 기술한 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체는 일반적으로 양호한 물리적 특성을 가진다. 그러나, 산업상에서는 이러한 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체의 내압축성 및 마모 특성의 개선이 요구된다.
본 발명에서는 내압축성 및 마모 특성이 향상된, 카페트 아래에 까는 쿠션과 같은 복합 연속 기포형 발포 구조체를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 카페트 쿠션 구조체의 입면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 카페트 쿠션 구조체를 제조하도록 디자인된 장치의 입면도이다.
도 3은 본 발명의 카페트 쿠션 구조체의 단면도이다.
본 발명은, (a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어진 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스를 사용하여, 개선된 내압축성 및 보다 우수한 마모 특성을 갖는, 카페트 아래에 까는 쿠션과 같은 복합 연속 기포 발포 구조체를 제조할 수 있다는 발견을 근거로 한다. 이러한 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드를 사용하면 양호한 충전재 결합이라는 잇점이 제공된다. 또한, 폴리우레탄 발포체가 본 발명의 라텍스 블렌드로 함침될 경우 생산 공정에서 보다 빠른 경화율이 달성될 수 있다.
더욱 구체적으로 본 발명은, (a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 구성된 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드로 본질적으로 완전하고 균일하게 함침된 연속 기포형 탄성 폴리우레탄 발포 물질의 담체층(여기서, 함침된 발포 물질은 상기 함침 후에 건조되어 폴리우레탄 발포 물질의 상기 담체층을 부분적으로 구성하는 연속 기포를 갖는 발포된 연속 기포형 탄성 복합 쿠션 구조체가 형성된다)을 포함하는, 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체를 개시한다.
본 발명은, (1)(a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어진 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드로 연속 기포형 탄성 폴리우레탄 발포 물질의 담체층을 함침시키는 단계; (2) 상기 담체층의 표면상에 직조물로 제조된 기재를 가압시키는 단계; 및 (3) 상기 라텍스 블렌드를 건조시키고 경화시켜 부분적으로 상기 발포 물질을 구성하는 연속 기포를 갖는 발포된 연속 기포형 탄성 중합체 구조체를 제조하는 단계를 포함하는, 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체를 제조하기 위한 방법을 추가로 개시한다.
카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 블렌드를 본원에 사용되는 라텍스로 대용한 점을 제외하고, 미국 특허 제 4,957,798 호에 기술된 공정이 본 발명의 실행에 사용된다. 따라서, 미국 특허 제 4,957,798 호의 내용이 전반적으로 본원에 참고로 인용된다.
먼저 도 1을 언급하면, 본 발명에 따른 복합 카페트 패딩 구조체가 일반적으로 숫자(10)로서 기술된다. 카페트 패딩 구조체(10)는 바람직하게는 통상적인 낮은 밀도의 연속 기포형 탄성 발포된 폴리우레탄(폴리에스테르 또는 폴리에테르)인 담체층 또는 기제 발포 물질(12)을 포함하고, 가장 바람직하게는 상기 발포체는 약 1.5lb/ft3(24kg/m3) 미만의 밀도를 갖는다.
기제 발포 물질(12)은 전형적으로 약 0.25inch(6.3mm) 내지 약 0.5inch(12.7mm)의 두께이고 본 발명의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드, 표준 충전재(예: 광물 충전재, 탄산칼슘, 알루미나 하이드레이트, 중정석(baryte), 석회암 및 활석) 및 경화제로 이루어진 카복실화된 라텍스 조성물로 함침된다. 카복실화된 라텍스 조성물은 또한 임의로 착색제, 분해 방지제, 항진균제 및 항균제를 함유할 수 있다.
카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드는 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스와 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스를 단순히 혼합하여 제조될 수 있다. 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드는 (a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어진다. 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드는 전형적으로 약 75중량% 내지 약 92중량%의 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 약 8중량% 내지 약 25중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드는 약 80중량% 내지 약 90중량%의 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 약 10중량% 내지 약 20중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어진다. 더욱 바람직하게는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드는 약 82중량% 내지 약 88중량%의 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 약 12중량% 내지 약 18중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어진다.
표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스내에 존재하는 스티렌-부타디엔 고무는 일반적으로 약 65중량% 내지 약 90중량%의 1,3-부타디엔 및 약 10중량% 내지 약 35중량%의 스티렌을 함유할 것이다. 바람직하게는 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스내에 존재하는 스티렌-부타디엔 고무는 약 70중량% 내지 약 85중량%의 1,3-부타디엔 및 약 15중량% 내지 약 30중량%의 스티렌을 함유할 것이다. 가장 바람직하게는 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스내에 존재하는 스티렌-부타디엔 고무는 약 75중량% 내지 약 80중량%의 1,3-부타디엔 및 약 20중량% 내지 약 25중량%의 스티렌을 함유할 것이다. 본 발명의 라텍스 블렌드를 제조하는 데 사용할 수 있는 표준 스티렌-부타디엔 고무 라텍스는 플리올리테(등록상표, Pliolite) 5356 스티렌-부타디엔 라텍스라는 상품명으로 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로부터 판매된다.
라텍스 블렌드를 제조하는데 사용된 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스내에 존재하는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무는 일반적으로 약 55중량% 내지 약 75중량%의 스티렌, 약 24중량% 내지 약 44중량%의 1,3-부타디엔, 및 약 0.5중량% 내지 약 5중량%의 이타콘산으로 이루어질 것이다. 바람직하게는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스내에 존재하는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무는 약 60중량% 내지 약 68중량%의 스티렌, 약 30중량% 내지 약 39중량%의 1,3-부타디엔, 및 약 1중량% 내지 약 3중량%의 이타콘산으로 이루어질 것이다. 가장 바람직하게는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스내에 존재하는 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무는 약 62중량% 내지 약 66중량%의 스티렌, 약 32중량% 내지 약 36중량%의 1,3-부타디엔, 및 약 1.5중량% 내지 약 2중량%의 이타콘산으로 이루어질 것이다.
바람직하게는 기제 발포 물질(12)은 역전 롤 도포기(reverse roll applicator)에 의해 카복실화된 라텍스 블렌드 조성물로 함침된다. 모든 경우에서, 카복실화된 라텍스 블렌드 조성물은 발포된 물질 전체에 걸쳐 본질적으로 완전하게 함침되거나 배분된다. 고무 블렌드를 낮은 밀도의 연속 기포형 폴리우레탄 발포체에 함침시키면, 고무 블렌드는 개선된 내압축성, 탄성, 및 내전단성 또는 내인열성과 같은 기계적 성질로 인해 특히 카페트 패딩으로 사용하기에 매우 적합한 쿠션 구조체를 생성시킨다. 함침된 발포체는 기제 발포체의 물리적 성질을 유지하는 대신에, 라텍스내에 함유된 고무 블렌드로 만들어진 발포된 생성물과 유사한 기계적 성질을 가진다. 따라서, 발포 기제 물질(12)은 라텍스가 그 주위에서 최종 형태로 건조되어 경화될 수 있는 매트릭스를 제공하는 고무 라텍스를 위한 담체로 간주될 수 있다.
복합 카페트 쿠션 구조체(10)는 또한 바람직하게 제조 과정에서 여기에 적층되는 하나 이상의 기재층(14)을 가진다. 기재(14)는 적절한 물질의 몇가지 유형중 하나로 제조될 수 있고 바람직하게는 통상적으로 터프트(tufted) 카페트를 위한 1차 백킹(backing)으로 사용되는 직물 스크림(scrim)이다. 상기 기재는 일반적으로 단지 약 0.5mil(0.0127mm)의 두께를 가진다. 임의의 적절한 기재는 아모코(Amoco)에 의해 제조되고 등록 상표 엑션-바크(Action-Bac)로 판매된다. 다른 직물, 부직물 또는 다공성 시이트 물질이 기재로서 사용하기에 적합하고, 예를 들면 평방 야드당 약 0.5 내지 4온스의 밀도를 갖는 아크릴, 폴리프로필렌, 나일론, 황마 기포룰로즈이다. 기재(14)는 함침된 발포 구조체의 기계적 성질을 추가로 개선시켜 증가된 치수 안정성 및 넓은 영역에 걸친 압축력의 향상된 분포를 제공하고, 패딩 물질의 내인열성을 추가로 개선시킨다. 이들중 후자는 특히 접착력을 갖는 마루면에 고정되는 카페트 패딩에 중요하다. 본 발명의 패딩의 개선된 내인열성으로 인해, 패딩이 마루면에 부착된 위치에서 찢어질 가능성을 감소시키면서 이러한 패딩을 보다 쉽게 제거하게 된다(예를 들면 교체시에). 기재를 카페트 쿠션 구조체(10)의 상면과 하면 모두에 사용하여 하면을 마루에 부착되게 하면서 카페트가 상면에 더 쉽게 펴지도록 할 수 있다.
지금부터 도 2를 언급하면, 이 측면도는 본 발명의 복합 카페트 패딩 구조체를 제조하는데 사용되는 장치(16)를 도시한다. 바람직하게는 본 발명에서는 라텍스 블렌드가 역전 롤 도포기에 의해 도포된다. 연속 기포형 폴리우레탄 발포 기제 물질(12')이 롤(18)로부터 고무 백킹 롤(20)에 제공된다. 전송 롤(22) 및 계량(metering) 롤(24)은 협동하여 피복 댐(28)으로부터 유입된 예정된 양의 중합체 라텍스(26)를 전송 롤(22)에 적재하고, 발포체가 전송 롤(22)과 고무 백킹 롤(20)의 사이에 존재하는 닙(nip)을 통해 이동하는 동안 카복실화된 라텍스 블렌드가 폴리우레탄 발포체(12')에 도포된다. 전송 롤(22) 및 계량 롤(24) 모두는 라텍스 블렌드의 과도한 축적을 방지하는 작용을 하는 독터 블레이드(doctor blade)(30)를 갖는다. 주지할 것은, 도 2에서의 화살표가 시이트 및 롤러의 이동 방향을 나타내고 있다는 것이다.
라텍스 블렌드가 폴리우레탄 발포 물질에 도포된 후에, 시이트(12')는 발포체를 압축시키고 라텍스를 발포 시이트(12')의 총 두께를 통해 완전히 관통시키고 함침시키는 한 쌍의 스퀴즈 롤(32 및 34) 사이로 통과한다. 건조 단계전에 발포체 시이트는 한 쌍의 적층 롤(36 및 38) 사이로 통과되는데, 이 지점에서 적층된 기재(14')는 발포체 시이트의 한 면과 접촉한다.
적층 기재(14')는 본질적으로 롤(40)로부터, 바람직하게는 접착제 도포기 롤(42)을 가로질러 공급되고, 이후 적층 롤(36 및 38)상의 함침된 발포체 시이트(12')의 하면과 접촉한다. 발포체 시이트 및 기재는 롤(36)과 롤(38)의 사이에서 압축되고, 아직 건조되지 않은 라텍스 블렌드는 기재의 섬유들 사이로 가압되어 결과적으로 라텍스가 실질적으로 섬유를 피복시킨다. 이후 복합 카페트 쿠션 구조체는 가열기(44)를 통과하여 라텍스 블렌드로부터 물이 증발됨으로써 최종 생성물이 제조된다.
본 공정이 발포체 시이트 물질의 접촉단계 전에 접착제를 기재에 도포하는 단계를 포함하는 것으로 기재되어 있으나, 라텍스 자체는 특정 기재 및 특정의 예정된 용도를 위해 발포체와 기재를 충분히 결합시킬 수 있다. 이런 경우, 접착제를 기재에 도포하는 단계를 생략할 수 있다.
최종 생성물(10)의 함침된 발포부는 도 3의 단면도에 도시된다. 발포체의 연속 기포(52)의 내벽(50)이 본 발명에 따른 함침제 조성물(54)로 피복됨을 볼 수 있다. 당해 분야의 숙련자는 유체 중합체의 조성을 조정하여 최종 복합 구조체의 밀도를 조절할 수 있음을 알 것이다.
복합 카페트 쿠션 제품은 일반적으로 약 60mil (1.5mm) 내지 약 650mil (16.5mm) 범위의 두께를 갖는 발포 물질(12)을 사용할 것이다. 발포 물질(12)은 전형적으로 약 250mil (6.3mm) 내지 약 500mil (12.7mm) 범위의 두께를 가질 것이다. 보다 통상적으로 발포 물질(12)은 약 350mil (8.9mm) 내지 약 400mil (10.2mm) 범위의 두께를 가질 것이다.
본 발명은 다음의 실시예에 의해 예시되며, 이 실시예는 단지 예시를 위한 것이며 발명의 범주 또는 실행 방식을 제한하지 않는다. 달리 언급이 없는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.
실시예 1 및 2
본 실험에서는, 카복실화된 스티렌-부타디엔 라텍스 블렌드(실시예 2)를 사용하여 카페트 아래에 까는 쿠션을 제조하였고 이를 표준 스티렌-부타디엔 라텍스(실시예 1)로 제조된 카페트 아래에 까는 쿠션과 비교하였다. 사용된 공정에서, 평방 야드당 4온스(136g/m2)의 밀도를 갖는 3/8inch (9.5mm) 두께의 폴리우레탄 발포체 샘플을 각각의 라텍스 샘플로 제조된 라텍스 조성물로 함침시켰다. 라텍스 조성물은 표 1에 나타낸 바와 같이 충전재(탄산칼슘), 산화 방지제 및 경화제를 함유하였다. 플리올리테 5356 스티렌-부타디엔 라텍스를 표준 스티렌-부타디엔 라텍스로서 사용했다. 플리올리테 5356 라텍스내의 스티렌-부타디엔 고무는 약 23중량%의 결합 스티렌 및 약 77중량%의 결합 1,3-부타디엔을 함유했다. 사용된 라텍스 블렌드는 85%의 플리올리테 5356 스티렌-부타디엔 라텍스 및 15%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 라텍스를 함유했다. 카복실화된 스티렌-부타디엔 라텍스내의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무는 약 64%의 스티렌, 약 34%의 1,3-부타디엔 및 약 2%의 이타콘산을 함유했다.
라텍스 조성물을 발포체 표면에 도포하고, 이후 발포체를 금속 막대로 밀어 누름으로써 라텍스 조성물을 발포체 샘플에 비교적 균일하게 분배시켰다. 이후 라텍스로 포화된 발포체 샘플을 280℉(138℃)에서 14분 동안 오븐에서 건조시키고 경화시켰다. 이후 크기가 1.5inch x 1.5inch(3.81cm x 3.81cm)인 정사각형의 샘플을 경화된 발포체로부터 형판쇠로 눌러 절단하였다.
이후에 경화된 샘플의 무게를 측정하고 내압축성 및 압축 회복성과 같은 물리적 성질을 시험했다. 본 발명의 블렌딩된 라텍스 샘플이 표준 스티렌-부타디엔 라텍스를 사용하여 제조된 샘플보다 더 양호한 내압축성 및 훨씬 더 좋은 압축 회복성을 제공하였다. 사용된 라텍스 조성물의 제조법과 이의 결과로 나타난 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 1 실시예 2
플리올리테 5356 SBR 라텍스 143부 121.6부
카복실화된 SBR 라텍스 - 0 - 28.8부
징크 디에틸디티오카바메이트 2.5부 2.5부
징크 메르캅토벤조티아졸 2.0부 2.0부
황 2.8부 2.8부
산화아연 5.0부 5.0부
윙스테이 엘(Wingstay L) 산화 방지제 1.5부 1.5부
탄산칼슘 200부 200부
샘플의 중량, lbs/yd2 2.297 2.319
내압축성 @ 25% 13,400Pa 15,800Pa
내압축성 @ 50% 20,700Pa 26,000Pa
압축 회복성1 56.8% 76.1%
1. 샘플을 122℃에서 22시간 동안 정치시킨 후에 측정한 압축 회복성
실시예 3 및 4
라텍스 조성물이 다소 다르게 혼합된 점을 제외하고는 실시예 1 및 2에 사용된 일반 공정을 본 실험에 반복해서 사용하였다. 사용된 라텍스 조성물의 제조법 및 이의 결과로 얻어진 물리적 성질을 표 2에 기록한다.
실시예 3 실시예 4
플리올리테 5356 SBR 라텍스1 100부 85부
카복실화된 SBR 라텍스1 - 0 - 15부
징크 디에틸디티오카바메이트 1.3부 1.3부
징크 메르캅토벤조티아졸 1.0부 1.0부
황 2.0부 2.0부
산화아연 3.0부 3.0부
윙스테이 엘 산화 방지제 0.75부 0.75부
탄산칼슘 200부 200부
샘플의 중량, lbs/yd2 1.936 2.181
내압축성 @ 25% 11,100Pa 12,300Pa
내압축성 @ 50% 16,100Pa 19,800Pa
압축 회복성2 64.5% 74.5%
1. 라텍스 샘플의 건조 중량을 기준으로 함2. 샘플을 122℃에서 22시간 동안 정치시킨 후에 측정한 압축 회복성
본 발명을 예시할 목적으로 특정의 대표적인 양태 및 세부사항을 기술하였으나, 당해 본야의 숙련자라면 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 변형이 발생할 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.
본 발명에 의해 내압축성 및 마모 특성이 향상된, 카페트 아래에 까는 쿠션과 같은 복합 연속 기포형 발포 구조체가 제공된다.

Claims (3)

  1. (a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 구성된 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드로 실질적으로 완전하고 균일하게 함침된 연속 기포형(open-cell) 탄성 폴리우레탄 발포 물질의 담체층(여기서, 함침된 발포 물질은 상기 함침 후에 건조되어 폴리우레탄 발포 물질의 상기 담체층을 부분적으로 구성하는 연속 기포를 갖는 발포된 연속 기포형 탄성 복합 쿠션 구조체가 형성된다)으로 이루어짐을 특징으로 하는 카페트 아래에 까는(underlay) 쿠션 구조체.
  2. (1) (a) 약 70중량% 내지 약 95중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 (b) 약 5중량% 내지 약 30중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어진 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드로 연속 기포형 탄성 폴리우레탄 발포 물질의 담체층을 함침시키는 단계; (2) 상기 담체층의 표면상에 직조물로 제조된 기재를 가압시키는 단계; 및 (3) 상기 라텍스 블렌드를 건조시키고 경화시켜 부분적으로 상기 발포 물질을 구성하는 연속 기포를 갖는 발포된 연속 기포형 탄성 중합체 구조체를 제조하는 단계를 포함함을 특징으로하는, 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체의제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 블렌드가 약 75중량% 내지 약 92중량%의 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 및 약 8중량% 내지 약 25중량%의 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스로 이루어짐을 특징으로하고;
    스티렌-부타디엔 고무 라텍스가 약 65중량% 내지 약 90중량%의 1,3-부타디엔 및 약 10중량% 내지 약 35중량%의 스티렌을 함유한 스티렌-부타디엔 고무를 함유함을 특징으로하고;
    카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스가 약 55중량% 내지 약 75중량%의 스티렌, 약 24중량% 내지 약 44중량%의 1,3-부타디엔, 및 약 0.5중량% 내지 약 5중량%의 이타콘산을 함유한 카복실화된 스티렌-부타디엔 고무 라텍스를 함유함을 특징으로하고;
    담체층이 약 80mil 내지 약 650mil 범위내의 두께를 갖고, 입방 피트당 약 1.5lbs 미만의 초기 밀도를 가짐을 특징으로하는 카페트 아래에 까는 쿠션 구조체.
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