KR20020014662A

KR20020014662A - 스프링구조를 갖는 수지성형품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020014662A
Application number: KR1020010028049A
Authority: KR
Inventors: 니시보리사다오; 나카무라유이치로
Original assignee: 니시보리 사다오; 아인 코산 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-02-25
Also published as: DE60139294D1; JP2002061059A; AU779009B2; CA2352717A1; CA2352717C; PL348701A1; HUP0102423A3; AU3891501A; EP1182286B1; HU0102423D0; KR100810593B1; MXPA01007863A; US20020041949A1; TW522189B; HK1042450A1; RU2274689C2; CN1205018C; CN1338371A; BR0102975A; HUP0102423A2

Abstract

높은 충격 흡수능과 내하중성을 가지는 성형품이 개시되어 있다. 본 발명의 스프링구조를 갖는 수지 성형품은 폴리올레핀계 수지와 VAC, EVA 또는 SBS와의 혼합물로 이루어진 고형 및/또는 중공형의 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트의 임의의 루프 또는 컬들의 서로 인접한 것들을 엮고 모아서 만들어진 공극이 형성된 삼차원 구조체이다.

Description

스프링구조를 갖는 수지성형품 및 그 제조방법{Resin molded article having a spring structure and method of producing the resin molded article}

본 발명은 스프링구조를 갖는 수지 성형품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내충격성과 내하중성이 우수하고, 또한 여과재 등의 용도로도 적합한 스프링구조를 갖는 수지 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재, 시트 또는 침대 등에 사용되는 쿠션재로는 폴리우레탄폼(polyurethane foam)이 주류를 이룬다.

또한, 일본특허공개 제 2000-51011호에는 1 내지 20 데니어의 합성섬유, 천연섬유를 합성고무계 접착제로 부분적으로 접착한 쿠션이 제안되고 있다.

부가적으로, 일본특허 제 2,995,325호에는 자동차용 시트 쿠션패드가 제안되고 있는데, 상기 쿠션패드는 그 좌면부(seat surface part)가 일층구조로 된 고탄성 폼으로 이루어져 있으며, 상기 고탄성 폼은 톨리렌 디이소시아네이트(tolylene diisocyanate, TDI)를 10중량% 이하의 비율로 함유하는 폴리우레탄 폼과, 나머지가 디페닐메탄 디이소시아네이트로 구성된 이소시아네이트로 이루어져 있다.

일반적으로, 폴리우레탄폼은 깊이 가라앉지만, 사용자가 장시간동안 앉아있게 되면 피로감을 느끼게 된다. 또한, 폴리우레탄폼은 열경화성 수지이기 때문에 재활용이 곤란하다. 따라서, 폴리우레탄폼은 분쇄기에서 칩화시킨 것을 접착성형에 의해 칩폼(리본 데드폼)이라 불리는 재료로 재생하거나, 또는 연소시켜 열에너지로서 회수될 수만 있다. 폴리우레탄폼의 폐기처분방법으로는 매립처리와 소각처리가 권장되지만, 벌크밀도가 작고 유연성이 있는 우레탄폼의 매립처리는 지반의 안정화가 곤란하고 매립장소가 한정되어 있다. 또한, 폴리우레탄폼의 소각시에는 소각로의 손상이 크고 유독가스의 제거에 필요한 경비가 많이 소요된다. 그러나, 시트, 베드 등의 쿠션재로 사용될때 폴리우레탄폼과 동등한 성능을 가지며 저가로 제조될 수 있는 대체재료가 존재하지 않았다.

더구나, 폴리우레탄폼은 너무 유연하기 때문에, 밑으로부터의 찌르는 듯한 느낌과 부딪히는 느낌을 받을 수 있다. 따라서, 장시간동안 운전하게 되면 다리의 마비와 강한 피로감을 느끼게 된다. 부가적으로, 폴리우레탄폼은 다음과 같은 해결과제를 가지고 있다.

폴리우레탄 폼은 세정 및 리사이클이 곤란하며, 제조시에 사용되는 아민 촉매는 폼내에 잔존하여 악취가 발생시킨다.

폴리우레탄폼은 축열성이 있어서 통풍이 안되기 쉽고, 장시간동안 연속해서 집중광선을 받게 되면 연소될 위험성이 있다. 더욱이, 연소될때에는 시안, 염화수소 및 암모니아 가스를 발생시킨다.

발포제로서 사용되고 있는 대체 CHFs의 사용기한이 2020년이지만, 대체 CHFs보다 발포성능이 우수한 대체제가 아직도 발견되지 않고 있다.

연질 폴리우레탄폼의 제조에 통상 사용되는 TDI는 독성이 매우 높은 물질로서, 일본 노동성 규정 제 25호에서는 그 농도를 0.005 ppm이하로 사용하도록 규정하고 있다. 실제 많은 제조현장에서는 TDI의 관리가 철저하지 않아 작업자의 건강을 해치고 있다.

상술한 바에 있어서, 일본특허 제 2,995,325호에 개시된 자동차용 시트 쿠션패드는 연질 폴리우레탄폼의 특성이 개량되어 있지만 폴리우레탄폼의 단점을 가지고 있다.

일본 특허공개 제 2000-51011호에 제안된 쿠션재는 환기성이 좋고 세정이 가능한 장점을 가지지만, 내구성이 떨어지고 제조공정이 복잡해 가공비용이 현저히 높은 단점을 가진다. 또한, 고무계 접착제 및 가교성 폴리우레탄은 열경화성 수지로 리사이클이 어려우며, 그 쿠션재는 단일조성이 아니기 때문에 리사이클이 어렵다.

일본특허 제 2,548,477호에 개시된 쿠션재는 저융점의 열가소성 에라스토머와 함께 고융점의 폴리에스터 섬유를 융합하여 제조되므로 리사이클이 곤란하며 제조공정이 복잡해 가공 비용이 현저히 높은 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리사이클이 곤란하고 폐기 처리시 상술한 문제점을 가지는 폴리우레탄폼을 대체하는 것으로, 저비용으로 제조 및 리사이클이 가능하며 또한 깊이 가라앉지 않아 장시간동안 사용해도 사용자가 피로감을 느끼지 않는 스프링구조를 갖는 수지 쿠션재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 열가소성 수지인 식용유 포장용기 및 폐기농업용 플라스틱 필름의 재이용 용도로서의 재생수지인 PE 등의 수지를 고부가가치 제품으로서 재생할 수 있다. 본 발명에 따른 스프링구조를 갖는 수지 쿠션재는 필요에 따라 여러차례 재생이 가능이다. 또한, 본 발명에 따른 쿠션 구조체는 원료로서 PE, PP 등의 폴리올레핀계 수지와 초산비닐수지(vinyl acetate resin, 이하 VAC), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer, 이하 EVA) 또는 스티렌부타디엔 스티렌(styrene butadiene styrene, 이하 SBS)의 혼합물을 사용하여 제조된다. 본 발명의 다른 목적은, 침대 또는 좌석용 쿠션재로 사용될때 쿠션특성이 뛰어난 스프링구조를 갖는 수지 성형품을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또다른 목적은 성형공정에서 성형의 자유도가 높고 내하중 강도와 내충격성 등의 원하는 물성을 가지는 성형품을 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)은 소정의 벌크밀도를 갖는 삼차원 구조체를 포함한다. 상기 삼차원 구조체는 폴리올레핀계 수지와 VAC, EVA 또는 SBS와의 혼합물로 이루어진 고형 및/또는 중공형의 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트의 임의의 루프 또는 컬들의 서로 인접한 것들을 엮고 모아서 형성된다.

본 발명은 또한 삼차원 구조체가 저밀도 및 고밀도를 구비한 공극을 가지는 것에 특징이 있다.

폴리올레핀계수지와 VA C또는 EVA의 비닐 아세테이트 함량의 혼합비율은 70∼97wt% : 3∼30wt%, 바람직하기로는 80∼90wt% : 10∼20wt%이다. 만약 VAC 함량이 3wt% 이하이면 삼차원 구조체의 충격탄성이 낮아지는 반면, 30wt% 이상이 되면 열적 특성이 저하된다.

폴리올레핀계수지와 SBS의 혼합비는 50∼97wt% : 3∼50wt%, 바람직하기로는 70∼90wt% : 10∼30wt%이다. 폴리올레핀계수지는 재생수지로도 가능하다.

고형의 연속 필라멘트 및 짧은 필라멘트는 0.3∼3.0mm, 바람직하기로는 0.7∼1.0mm의 직경을 가지며, 중공형의 연속 필라멘트 및 짧은 필라멘트는 1.0∼3.0mm, 바람직하기로는 1.5∼2.0mm의 직경을 가진다. 더욱이, 삼차원구조체는 예를 들면 0.001∼0.2g/㎤, 바람직하기로는 0.02∼0.1g/㎤의 부피밀도를 가진다. 고형 필라멘트 또는 중공형 필라멘트만이 삼차원 구조체의 제조가 가능하지만, 고형 필라멘트와 중공형 필라멘트의 혼합비는 0∼50 : 50∼100이다. 또한, 그 구조물의 중심부에 중공형 필라멘트가 사용되고 고형 필라멘트로 피복하면 촉감이 좋아진다.

본 발명은 자동차 등의 시트 또는 침대의 쿠션재에 관한 것이다. 삼차원 구조체의 부피밀도가 0.001g/㎤ 이하일 경우 강도가 저하된다. 부피밀도가 0.08g/㎤이상일 경우 중량감소가 불가능하고 탄성이 소실된다.

필라멘트의 직경이 0.3mm 일 경우, 필라멘트의 저항이 없어지고, 융착부가 많게 되어 삼차원 구조체의 공극율이 저하된다. 3.0mm 이상일 경우, 필라멘트의 저항률을 넘어 루프 또는 컬을 형성하지 못하고, 융착부가 적어져 강도가 저하된다. 중공형 필라멘트의 직경은 1.0∼3.0 mm, 바람직하기로는 1.5∼2.0mm이다. 만약 중공형 필라멘트의 비율이 10% 이하인 경우 중량 감소에 기여하지 못하며, 반면 80%이상일 경우 쿠션특성이 떨어진다.

쿠션재로서 구조체의 탄성과 강도를 유지하고 중량을 감소시키기 위하여, 삼차원 구조체의 공극율은 91∼99%, 바람직하기로는 93∼96%일 것이 요구된다.

[공극율(%)]=(1-[부피밀도] / [수지의 밀도]) × 100

본 발명은 스프링 구조를 갖는 수지 성형품의 제조방법에 관한 것으로, 상기 제조방법은 폴리올레핀계 수지 또는 열가소성 에라스토머를 복수의 필라멘트로 용융압출하는 단계와, 연속 필라멘트의 임의의 루프 또는 컬들의 서로 인접한 것들을 엮고 모아서 소정의 부피밀도를 갖는 공극이 형성된 삼차원 구조체를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 제조방법에 있어서, 압출된 연속 필라멘트를 인취하기 위한 인취속도를 변화시켜 부피밀도가 증가된 고밀도부를 형성하며, 상기 각각의 필라멘트는 삼차원 구조체의 폭방향으로 연장되며 삼차원 구조체의 길이방향으로 적정한 간격을 두고 배열된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스프링구조를 갖는 수지 성형품의 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 실시하는 장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 방법을 실시하는 장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 방법을 실시하는 장치의 또다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.

도 5는 실시예 1의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 6은 실시예 2의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 7은 실시예 3의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 8은 실시예 4의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 9는 실시예 5의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 10은 실시예 6의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 11은 실시예 7의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 12는 실시예 8의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 13은 실시예 9의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 14는 실시예 10의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 15는 실시예 11의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 16은 비교예 1의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 17은 비교예 2의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 18은 비교예 3의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

도 19는 비교예 4의 하중-압축 변형률을 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 압출성형기 11 : 호퍼(hopper)

12 : 성형다이 13 : 인취기

14 : 인취롤러 15 : 배쓰

16 : 권취롤러 19 : 절단장치

25 : 급수밸브 26 : 배수밸브

30 : 성형품 A : 저밀도부

B : 고밀도부

(삼차원 구조체)

본 발명에서 사용하는 삼차원 구조체는 공극을 가지며 무작위로 엉키고 모인 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트로 이루어져 있다. 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트는 복수의 루프 또는 컬을 형성하고 있다. 상기 삼차원 구조체는 예를 들면 폴리에틸렌 등의 열가소성 수지와 VAC, EVA 또는 SBS를 텀블러(tumbler) 또는 컷팅피더(cutting feeder)를 이용하여 정량 및 혼합된다. 그 혼합물은 복수의 노즐을 통해 소정의 속도로 용융압출되고, 인취기(winder)에 의해 인취되어, 600∼90,000 데니어, 바람직하기로는 3,000∼30,000 데니어, 보다 바람직하기로는 6,000∼10,000 데니어의 고형 및 중공형 연속 필라멘트를 형성한다. 용융상태의 필라멘트들은 예를 들면 직경 1∼10mm, 바람직하기로는 직경 1∼5mm의 루프를 형성하고, 수중에서 인취기에 의해 인취되고, 인접한 필라멘트들이 서로 접촉하여 엮어져 랜덤한 루프를 형성한다. 필라멘트의 인취시, 인취기의 인취속도는 두께 10∼200mm, 폭 2,000mm의 삼차원 스프링 구조체를 형성할 수 있도록 예를들면 3∼5m 간격으로 저속으로 조정된다. 상기 삼차원 구조체는 압출재가 저속을 받을때 형성된 종방향으로 30∼50cm의 길이를 갖는 고부피밀도의 고밀도부와, 저밀도부를 구비한다. 필라멘트의 접촉되고 엉킨 부위는 적어도 부분적으로 용해, 접합된다.

연속 및/또는 짧은 필라멘트는 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론, PVC의 에라스토머와 같은 열가소성 에라스토머로 이루어진다.

필요에 따라, 삼차원 구조체의 부피밀도에 있어서 저밀도부와 고밀도부가 형성될 수 있다. 저밀도부에서는 0.005∼0.03 g/㎤, 바람직하기로는, 0.008∼0.03 g/㎤, 특히 바람직하기로는 0.01∼0.03g/㎤의 부피밀도를 가지며, 고밀도부에서는 0.03∼0.08g/㎤, 바람직하기로는 0.04∼0.07g/㎤, 특히 바람직하기로는 0.05∼0.06g/㎤의 부피밀도를 가진다.

삼차원 구조체의 저밀도부에서의 공극율은 96∼99%, 바람직하게는 97∼99%, 특히 바람직하기로는 97∼98%이고, 고밀도부에서는 91∼97%, 바람직하게는, 92∼96%, 특히 바람직하게는 93∼94%이다.

(제조 방법)

본 발명의 스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)의 제조방법에 대해서 설명한다. 원료 수지는 텀블러 또는 정량 공급기(metering feeder) 등을 이용해 건식혼합되거나, 또는 혼합 또는 용해되어 펠렛을 형성하는 것이 바람직하고, 이후 압출성형기의 호퍼(hopper)로 공급된다.

폴리에틸렌과 SBS와 같은 원료수지는 텀블러(카토리키 세이사쿠쇼사의 KR 블렌더)에서 40rpm의 속도로 15분간 혼합된다(도 1 참조).

이 혼합물은 φ65mm 단축 압출성형기(10)의 호퍼(11)에 투입되고, 60rpm, 인취속도 1.0/min로 인취된다. 수지 온도는 실시예 1∼6에서는 200℃, 실시예 7∼9에서는 260℃로 용융혼합해, 성형다이(12)로 형성된 소정 직경의 다수의 사출구를 통해 압출된다. 즉, 상기 혼합물은 복수의 노즐을 통해 소정의 압출속도로 용융압출되고, 인취기에 의해 인취되어 소정의 직경을 가진 고형 또는 중공형 연속 필라멘트를 형성한다. 용융상태의 필라멘트는 루프를 형성하며, 임의의 루프를 형성하기위해 수중에서 접촉시켜 필라멘트를 인접시켜 수중에서 와이더로 인취한다. 필라멘트를 인취할 때, 인취기의 인취속도는 소정의 간격으로 저속으로 조정된다. 예를들어, 인취롤러(14)와 인취기(13)의 인취속도를 타이머 등에 의해 설정시간마다 저속으로 조정한다. 설정시간동안 저속으로 하면, 스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)의 종방향에 있어서, 소정의 간격마다 설정 길이의 부피밀도의 큰 부분을 갖는 고밀도부와 저밀도부를 구비한 스프링구조 수지 성형품(30)을 얻을 수 있다. 이것은 인취속도가 저속일 때 형성된 부피밀도가 큰 부분(고밀도부 B)와 그 이외의 저밀도부(A_를 가지는 삼차원 스프링 구조를 형성함으로써 제조될 수 있다(도 2 참조). 랜덤한 컬상 또는 루프상으로 성형된 인취재들은 배쓰(15)내 수중에서 고화되어 권취롤러(16)에 의해 권취되어 스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)으로 제공된다. 배쓰(15)내 인취기(13)의 인취롤러(14)간에 두께 및 부피밀도가 설정된다. 재료가 인취될 때에는, 인취롤러(14)에 의해 재료를 구부리는 것이 곤란한 경우가 있다. 이러한 불편함을 제거하기 위해, 저밀도부보다 훨씬 낮은 밀도부를 형성함으로써 그 부위를 구부려 수중에서 꺼내진다(도 3 참조).

도 4는 배쓰(15)내에 설치된 절단장치를 보여주고 있다. 절단장치(19)는 인취기(13)의 하부 근방에 배치된다. 절단장치(19)에 대향하는 배쓰(15)의 내측벽에는 절단부위에서 절단된 각각의 단일성형 공극에 삽입되는 다수의 돌기를 가진 콘베이어로 구성된 이송장치가 설치된다. 도면중 부호 25는 급수밸브, 26은 배수밸브를 나타낸다(도 4). 필라멘트는 무작위로 엉켜 배쓰(15)내 수중에서 고화되어 스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)으로서 권취롤러(16)에 의해 권취된다.

상술한 바와 같이, 일예로서 3m의 길이를 갖는 저밀도부마다 길이 30cm의 고밀도부를 포함하는 두께 30mm의 스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)을 얻었다.

스프링구조를 갖는 수지 성형품(30)은 각자 1종 또는 서로 다른 복수종의 특성을 갖는 삼차원 구조를 이용하여 제조될 수 있다.

실시예

수지 재료의 배합비가 다른 성형품의 예

스프링 구조체의 실시예는 PE+VAC, PE+EVA, PP+SBS를 각 조합물의 배합비를 달리하여 제조되었다. 배합비를 표 1에, 제조조건을 표 2에, 부피밀도 등의 제품 고유값을 표 3에 나타내었다.

실시예 1∼3 : PE+VAC

실시예 4∼6 : PE+EVA

실시예 7∼9 : PP+SBS

실시예 1∼9의 배합비

	PE (wt%)	PP (wt%)	VAC (wt%)	EVA (wt%)	SBS (wt%)
실시예 1	95		5
실시예 2	90		10
실시예 3	70		30
실시예 4	89			11
실시예 5	78			22
실시예 6	34			66
실시예 7		95			5
실시예 8		90			10
실시예 9		70			30

실시예 1∼9의 제조 조건

성형 다이	배출속도	인취속도
300 mm(W) ×50 mm(T)	28 kg/h	1.0 m/min

실시예 1∼9의 제품 고유값

부피 밀도	직경	면적	두께
0.03 g/cm³	1.5 mm (중공)	300 mm ×300 mm	50 mm

부피밀도가 다른 제품의 제조예

PE : VAC = 90 : 10의 원료를 대상으로 하고, 부피밀도를 변화시킨 스프링 구조체를 제작했다. 그 제조공정을 설명하기로 한다. 혼합기로는 카토리키 세이사쿠쇼사의 KR 블렌더(type : KRT-100) 텀블러를 사용하며, 40rpm으로 15분간 혼합했다. 성형은 φ65mm 단축 압출성형기를 사용하고, 스크류 회전수 60rpm으로, 인취속도 3.1m/min, 0.6m/min로 인취했다. 수지 온도는 200℃이다.

배합비를 표 4에, 제조조건을 표 5에, 부피밀도 등의 제품 고유값을 표 6에 나타낸다.

실시예 10 및 11 (PE + VAC)

실시예 10 및 11의 배합비

	PE (wt%)	VAC (wt%)
실시예 10	90	10
실시예 11	90	10

실시예 10 및 11의 제조 조건

	성형 다이	배출속도	인취속도
실시예 10	300 mm(W) ×(T)	28 kg/h	3.1 m/min
실시예 11	300 mm(W) ×(T)	28 kg/h	0.6 m/min

실시예 10 및 11의 제품 고유값

	부피 밀도	직경	면적	두께
실시예 10	0.01 g/cm³	1.5 mm (중공)	300 mm ×300 mm	50 mm
실시예 11	0.05 g/cm³	1.5 mm (중공)	300 mm ×300 mm	50 mm

비교예

폴리우레탄 폼

쿠션체로서 주재료인 연질 폴리우레탄폼을 비교예 1로 했다. 연질 폴리우레탄의 제조조건 및 제품 특성을 표 7에 나타내었다.

비교예 1　(폴리우레탄 폼)

비교예 1의 주원료 및 제조 조건

성형 방법	냉각 성형폼
폴리올	타입	폴리에테르 폴리올 (말단 1차 OH)
	작용기수	3
	분자량	4500-6000
폼 안정화제	저활성 실리콘폼 안정화제
이소시아네이트	TDI-80
발포기계	소성분(2 내지 3)용 발포기계
다이온도	분사중	50℃
다이온도	성형 배출중	50℃
경화시간	14 min.

종래의 스프링 구조체

PP(다른 조성이 혼합되지 않음)

원료를 PP만으로 부피밀도를 변화시켜 스프링 구조체를 제작했다.

스프링 구조체는 φ65mm 단축 압출성형기를 사용하고, 스크류 회전수 60rpm으로 인발속도 0.6m/min, 1.0m/min, 3.1m/min로 성형했다. 수지 온도는 260℃이다. 배합비를 표 8에, 제조조건을 표 9에, 부피밀도 등의 제품 고유값을 표 10에 나타내었다.

비교예 2, 3, 4 (PP 단독)

비교예 2∼4의 배합비

	PP (wt%)
비교예 2	100
비교예 3	100
비교예 4	100

비교예 2∼4의 제조 조건

	성형다이	배출속도	인취속도
비교예 2	300 mm(W) ×50 mm(T)	28 kg/h	3.1 m/min.
비교예 3	300 mm(W) ×50 mm(T)	28 kg/h	1.0 m/min.
비교예 4	300 mm(W) ×50 mm(T)	28 kg/h	0.6 m/min.

비교예 2∼4의 제품 고유값

	부피밀도	직경	면적	두께
비교예 2	0.01 g/cm³	1.5 mm (중공)	300 mm ×300 mm	50 mm
비교예 3	0.03 g/cm³	1.5 mm (중공)	300 mm ×300 mm	50 mm
비교예 4	0.05 g/cm³	1.5 mm (중공)	300 mm ×300 mm	50 mm

시험예

시험예에서는, 하기의 특성들을 시험하였다.

시험예 1 :　압축 특성

시험예 2 :　압축 잔류변형

시험예 3 :　충격 탄성률

시험예 1 : 압축 특성

시험은, JIS K 6400 연질 폴리우레탄폼 시험방법 부록 (참고)1에 준거해 행하였다. 시편의 치수는 300(W)×300(L)×50(T)이다. 하중-압축변형률 도면을 도 5 ∼ 도 19에 나타내었다.

모든 실시예인 스프링구조를 갖는 쿠션체와, 비교예 1인 폴리우레탄 폼을 비교한다. 모든 실시예는 비교예 1에서 보이는 현저한 항복점을 가지지 않았다. 현저한 항복점을 가지지 않는다는 것은 쿠션 구조체가 소량의 국부적인 침하(sinkage)를 가지며, 쿠션 구조체에 접촉하는 부위 전체에서 균일한 하중을 받을 수 있다는 점을 의미한다.

그 다음, 비교예 1에 있어서, 굴곡율 50% 이후로 하중의 상승이 보이지만, 모든 실시예에 있어서는 그것이 보이지 않는다. 또한, 구조체 두께의 약 90%까지 유효하게 변형된다. 이것은 접촉감이 적은 것을 나타내고 하중의 제거시 신속히 복원되며 고저항특성을 가지는 것을 나타낸다.

그 다음, 모든 실시예인 스프링 구조 쿠션체와, 비교예 2∼4의 종래의 스프링 구조체를 비교한다. 비교예 2는 항복점을 가지며 압축변형에 대한 하중도 높고 소성 변형을 일으키며 탄성복원이 없다. 비교예 3, 4는 항복점은 가지지 않지만, 변형률 50% 초과시 하중이 상승하고, 저촉감을 주게된다. 또한, 소성 변형을 일으키며 탄성복원이 없다.

배합비 및 부피밀도를 변화시킴에 의해, 적절할 딱딱함을 주는 쿠션 구조체를 제조하는 것이 가능하다.

시험예 2 : 압축 잔류 변형

시험은, JIS K 6400연질 폴리우레탄 폼 실험방법 8.1A에 준거해 행하였다. 시편의 치수는 300(W)×300(L)×50(T)이다.

시험 대상을, 실시예 2 (PE+VAC 부피밀도 0.03), 비교예 1, 비교예 3(PP 부피밀도 0.03)에, 시험결과를 표 11에 나타내었다.

압축 잔류 비틀림 측정 결과

	반복압축후의 잔류변형 (%)
실시예 1	93
비교예 1	95
비교예 3	75

실시예 1과 비교예 1은 거의 동등한 성능을 나타낸다. 실시예 2와 비교예 3은 구조는 같고 수지만 다르지만, 소성 변형을 일으키는 비교예 3은 75%로 대폭 줄었다. 본 발명의 수지 성형품은 폴리우레탄 폼과 동등한 저항성을 가진다.

시험예 3 : 충격 탄성률

시험은, JIS K 6400연질 폴리우레탄 폼 실험방법 9.2B법에 준거해 행하였다. 시편의 치수는 300(W)×300(L)×50(T)이다. 시험 대상은 시험예 2와 동일하다. 결과를 표 12에 나타내었다.

반발 탄성률 측정 결과

	충격 탄성 (%)
실시예 1	91
비교예 1	65
비교예 3	70

폴리우레탄 폼에 비교해 본 발명의 수지 성형품은 1.4배의 충격탄성을 가진다.

폴리우레탄 폼은 리사이클이 곤란하지만, 본 발명의 수지 성형품은 사용뒤 재차 제품에 재생하는 것이 가능하여 리사이클 특성이 뛰어나다.

리사이클 수지의 사용이 가능하므로 염가로 제조하는 것이 가능하다.

저촉감이 없고 국부적 침하가 적으며, 쿠션 구조체에 접촉하는 부위 전체에서 균일한 하중을 받아내는 것이 가능하고, 폴리우레탄 폼보다 피로가 적다.

본 발명의 수지 성형품은 완전한 연속 공극을 가지는 구조체로서 폴리우레탄 폼에 비교해 환기성이 훨씬 우수하다.

폴리우레탄 폼의 제조시에는 TDI 등 독성이 높은 원료를 사용하지만, 본 발명은 제조시에 유독 가스를 발생하는 것이 없기 때문에 작업 환경이 좋다.

또한, 재생 처리된 수지를 고부가가치를 붙여 리사이클링하는 것이 가능하다.

Claims

폴리올레핀계 수지와 VAC, EVA 또는 SBS와의 혼합물로 이루어진 고형 및/또는 중공형 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트의 임의의 루프 또는 컬의 인접한 것들을 접촉, 엉킴, 집합시켜서 형성되며, 그 폭방향으로는 부피밀도가 증가되고 그 길이방향으로 적정한 간격으로 배치되며 소정의 부피밀도를 갖는 공극들이 형성된 삼차원 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항에 있어서, 상기 삼차원 구조체는 저밀도와 고밀도를 제공하는 공극들을 구비한 것을 특징으로 하는 따른 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 수지와 VAC 또는 EVA의 혼합비는 70∼97wt% : 3∼30wt%, 바람직하기로는 80∼90wt% : 10∼20wt%인 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 수지와 SBS의 혼합비는 50∼97wt% : 3∼50wt%, 바람직하기로는 70∼90wt% : 10∼30wt%인 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고형의 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트는 0.3∼3.0mm, 바람직하게는 0.7∼1.0mm의 직경을 가지며, 중공형 연속 필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트는 1.0∼3.0mm, 바람직하게는 1.5∼2.0mm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 삼차원 구조체는 0.001∼0.08g/㎤, 바람직하기로는 0.02∼0.06g/㎤의 부피밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한항에 있어서, 상기 삼차원 구조체가 자동차 시트용 또는 침대용 쿠션재임을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
폴리올레핀계 수지를 복수의 필라멘트로 용융압출하는 단계와,

연속 필라멘트의 임의의 루프 또는 컬들의 인접하는 것들을 접촉, 엉킴, 집합시켜, 소정의 부피밀도를 갖는 공극이 형성된 삼차원 구조체를 제조하는 단계를 포함하며,

상기 압출성형된 연속 필라멘트의 인취속도를 변화시켜, 그 각각이 삼차원 구조체의 폭방향으로 연장되고 길이방향을 따라 적정한 간격으로 배열된 증가된 부피밀도를 갖는 고밀도부를 형성한 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품의 제조방법.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 삼차원 구조체의 부피밀도는, 저밀도부에서는 0.005∼0.03g/㎤, 바람직하기로는 0.008∼0.03g/㎤, 보다 바람직하기로는 0.01∼0.03g/㎤이며, 고밀도부에서는 0.03∼0.08g/㎤, 바람직하기로는 0.04∼0.07g/㎤, 보다 바람직하기로는 0.05∼0.06g/㎤인 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 9항에 있어서, 상기 삼차원 구조체의 공극율은, 저밀도부에서는 96∼99%, 바람직하기로는 97∼99%, 보다 바람직하기로는 97∼98%이고, 고밀도부에서는 91∼97%, 바람직하기로는 92∼96%, 보다 바람직하기로는 93∼94%인 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 고형 필라멘트와 중공형 필라멘트의 혼합비가 0∼50 : 50∼100인 것을 특징으로 하는 스프링구조를 갖는 수지 성형품.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 중공형 필라멘트의 외주면이 고형 필라멘트로 피복되어 이루어진 것을 특징으로 하는 스프링 구조를 갖는 수지 성형품.