KR20030014131A

KR20030014131A - 신축성 폴리우레탄 발포체, 그의 제조 방법 및 그의제조용 물질계

Info

Publication number: KR20030014131A
Application number: KR1020020046313A
Authority: KR
Inventors: 도요따요시노리; 와다히로시; 아까기에쯔꼬
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2003-02-15
Also published as: CN1406999A; KR100731949B1; TW593396B; CN1321143C; US6759448B2; EP1283231A1; US20030114550A1; AU2002300415B2; CA2396679A1

Abstract

신축성 폴리우레탄 발포체의 하중 시험에서 수득된 하중 (load) (N) - 편향 (deflection) (mm) 만곡선 (loop) 에서, 하기 수학식 1 로부터 계산된 X 값이 4.2 이하인 신축성 폴리우레탄 발포체:

[수학식 1]

X = (883N 의 하중에서의 정적 (static) 스프링 상수)/(98N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)

Description

신축성 폴리우레탄 발포체, 그의 제조 방법 및 그의 제조용 물질계 {FLEXIBLE POLYURETHANE FOAM, ITS PRODUCTION METHOD AND MATERIAL SYSTEM FOR ITS PRODUCTION}

본 발명은 신축성 폴리우레탄 발포체, 그의 제조 방법 및 그의 제조용 물질계에 관한 것이다.

최근 몇년간, 자동차 산업의 발전과 더불어, 자동차 성능의 개선 뿐만 아니라 높은 수준의 차량 인테리어 및 인테리어 안락성의 개선이 요구되어 왔으며, 착석 안락성 및 시승 안락성의 개선의 관점에서 보다 뛰어난 쿠션 특성을 갖는 시트용 신축성 폴리우레탄 발포체 (이하에서 신축성 발포체로 불림) 의 개발이 강하게요구되어 왔다.

지금까지는 시트 쿠션으로서, 금속 스프링 및 신축성 발포체를 포함하는 패드 물질의 조합이 널리 사용되어 왔다. 그러나 최근 몇년간, 비용 절감, 중량 절감 등의 요구에 따라, 신축성 발포체 자체가 스프링 특성을 갖도록 제조되어 금속 스프링이 사용되지 않는 소위 완전 발포체 유형 자동차용 시트가 채택되는 경향이 있다. 완전 발포체 유형 시트는 금속 스프링이 함께 사용되지 않기 때문에 두꺼워지는 경향이 있고, 신축성 발포체의 특성이 시트의 착석 안락성 및 시승 안락성에 크게 기여하는 요인이다. 즉, 신축성 발포체의 개발에 있어서, 착석 안락성 및 시승 안락성의 지표로서, 정적 (static) 특징 및 동적 특징이 중요하다. 특히 정적 특징 가운데, 착석 초기 단계의 지지감 및 착석 말기 단계의 바닥이 꺼지는 느낌의 조절이 중요하다.

개인이 신축성 발포체로 만들어진 패드 물질이 갖춰진 시트에 실제로 착석하는 경우, 신축성 발포체는 압축되어 만입되고, 예컨대 바닥의 위치가 특정 높이로 내려가게 된다. 정적 특징 (정적 시트 느낌) 의 측정 방법으로서, 편향 (deflection) 을 측정하여 하중 (load) - 편향 만곡선 (loop) 을 수득하는, JASO (일본 자동차 표준 협회) B408-89 에서 자동차용 시트를 위한 패드 물질의 성능 시험 방법에 따른 하중 시험이 이용된다. 도 2 에서, 통상적 신축성 발포체의 하중 - 편향 만곡선을 나타낸다. 하중 - 편향 만곡선에서, 각 하중에서의 압착면 (도 2 에서 상부면) 의 접선의 탄젠트값이 정적 스프링 상수이다. 즉, 정적 스프링 상수가 높으면 곡선은 가파른 기울기를 갖고, 정적 스프링 상수가 낮으면 곡선은 완만한 기울기를 갖는다.

신축성 발포체의 하중 - 편향 만곡선은 보통 하중 적용의 초기 단계에서 빠르게 상승한 후 굴곡점 1 에서 완만히 증가하고, 하중의 추가 적용으로 굴곡점 2 에서 빠르게 증가한다. 지지감이 뛰어난 신축성 발포체는 하중 적용의 초기에 곡선이 빠르게 상승하고, 정적 스프링 상수가 출발점에서부터 굴곡점 1 의 근처까지 높은 신축성 발포체로 생각된다. 나아가, 바닥이 꺼지는 느낌을 주지 않고 훌륭한 착석 안락성을 제공하는 신축성 발포체는, 굴곡점 2 이후의 고하중 영역에서도 정적 스프링 상수가 낮은 신축성 발포체로 생각된다. 신축성 발포체의 경도 조절은 통상 지지감을 수득하기 위해 수행되지었만, 이런 경우 고하중 영역에서의 정적 스프링 상수가 높아지는 경향이 있어서 바닥이 꺼지는 느낌이 극복될 수 없다.

일반적으로, 시트용 완전 발포체 유형 신축성 발포체는 금속 스프링과 조합되는 시트용 발포체와 비교하여, 정적 특징으로서 고하중 영역에서 적은 편향을 나타내고, 바닥이 꺼지는 느낌을 주며 착석 안락성이 저하되는 경향이 있다. 상기 문제점을 극복하기 위해, 발포체를 두껍게 만들거나 밀도를 증가시켜 편향을 크게 만드는 방법이 공지되어 있지만, 비용 증가 및 시트 중량 증가의 문제점이 극복될 수 없다.

JP-A-11-322875 에는 편향을 증가시키기 위해, 주로 폴리올 및 이소시아네이트 성분으로 구성된 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질에 특정한 불소 유형 계면활성제를 첨가하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 지지감이 불충분하고, 불소 유형 계면활성제 자체가 비싸서 비용이 증가하며, 계면활성제의 표면 장력이 낮아서 발포체 제조시 성형물의 내부가 오염될 수 있다는 문제점들이 있다.

나아가, JP-A-5-320304 에는, 바닥이 꺼지는 느낌을 주지 않고, 부드러움, 내려가는 느낌 및 진동 특성 간이 잘 균형잡힌, 폴리올, 촉매, 취입제 및 기타 첨가제를 함유하는 폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 성분을 반응시키는 것을 포함하는 폴리우레탄 발포체의 제조 방법이 제안되어 있으며, 여기서 특정한 이중관능성 2 차 아민이 첨가되어 바닥이 꺼지는 느낌의 평가용 특징으로서 75% 편향 시 압착면 곡선의 경사가 적은 발포체가 제조된다. 그러나 지지감이 불충분하고, 내구성, 특히 열 및 습식 퍼머넌트 압축 세트가 불충분하다.

즉, 저하중 영역에서 정적 스프링 상수가 높고, 지지감 및 강도가 만족스러우며, 나아가 고하중 영역에서 정적 스프링 상수가 낮고 편향이 크고 바닥이 꺼지는 느낌이 극복된 신축성 발포체는 존재하지 않는다.

이러한 상황 하에, 본 발명의 목적은 바닥이 꺼지는 느낌이 극복되고, 지지감이 만족스러우며, 착석 안락성이 상당히 개선되고, 만족스러운 진동 특성 및 내구성을 갖는 자동차 시트용 신축성 발포체, 및 상기 발포체의 제조 방법과 상기 발포체의 제조용 물질계를 제공하는 것이다.

수반되는 도면에서:

도 1 은 본 발명의 신축성 폴리우레탄 발포체의 하중 - 편향 만곡선의 한 예이다.

도 2 는 통상적 신축성 폴리우레탄 발포체의 하중 - 편향 만곡선의 한 예이다.

본 발명자들은 상기 문제점들을 극복하기 위해 광범위한 연구를 수행하여, 그 결과 신축성 발포체의 하중 시험이나 그 중심부의 하중 시험에서 특징적 조건들을 만족시키는 하중 - 편향 만곡선을 나타내는 발포체를 발견하고, 상기 특징적인하중 - 편향 만곡선을 갖는 발포체가 자동차 시트가 성형될 때 정적 시트 느낌으로서 착석 안락성을 상당히 개선시킴을 발견하였다 (도 1 참고). 상기 조건을 만족시키는 발포체는 하중 적용의 초기 단계에서 편향이 적고, 지지감이 충분하며, 그 영역 후 정적 스프링 상수의 변화가 적고, 곡선이 완만하게 증가되는 특징을 갖는다. 즉, 착석 초기단계에서 지지감이 충분하여 발포체가 체중 지지에 있어서 뛰어나며, 개인이 발포체에 착석한 후 잘 굽혀져서 체중이 부드럽게 지지되고, 따라서 바닥이 꺼지는 느낌이 극복되며, 착석 안락성이 만족스러워지는 것으로 추정된다.

즉, 본 발명은 신축성 폴리우레탄 발포체의 하중 시험에서 수득된 하중 (N) - 편향 (mm) 만곡선에서, 하기 수학식 1 로부터 계산된 X 값이 4.2 이하인 신축성 폴리우레탄 발포체를 제공한다:

X = (883N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)/(98N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)

나아가 본 발명은 신축성 폴리우레탄 발포체의 중심부의 하중 시험에서 수득된 하중 (N) - 편향 (mm) 만곡선에서, 하기 수학식 2 로부터 계산된 Y 값이 1.8 이하인 신축성 폴리우레탄 발포체를 제공한다:

Y = (127.4N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)/(19.6N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)

나아가, 본 발명은 5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리올 (랜덤 사슬 중 옥시에틸렌기 함량은 3 내지 40 질량% 이고, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이다) 과 폴리이소시아테이트를, 취입제 및 촉매의 존재 하에 반응시키는 것을 포함하는 상기 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법을 제공한다.

나아가, 본 발명은 5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리올 (랜덤 사슬 중 옥시에틸렌기 함량은 3 내지 40 질량% 이고, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이다) 을 포함하는 폴리올계 액체 및 폴리이소시아테이트를 포함하는, 상기 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계를 제공한다.

이제, 본 발명을 바람직한 구현예를 참조로 상세히 설명할 것이다.

본 발명에서의 하중 시험은 JASO (일본 자동차 표준 협회) B408-89 의 자동차 시트용 패트 물질의 성능 시험 방법에 따른 시험이다. 압착 플레이트로서, 200 ±2 mm 의 직경 및 50 내지 100 mm 의 두께를 갖는 디스트가 사용된다. 시험 표본을 시험 장치의 수평 스탠드 상에 놓고, 시험 장치에 부착된 압착 플레이트를 시험 표본 최상부의 중심부에 놓는다. 예비 압축으로서, 시험 표본을 700N 하중으로 1 회 압축한 후 하중을 제거하고, 시험 표본을 3 내지 5 분 동안 방치한 후 5N 의 초기 하중을 적용하여 두께 (t0) 를 측정하고, 이를 초기 두께로 취한다. 이 시점에서 압착된 면의 중심점을 출발점으로 취하고, 하중 미터를 0 으로 세팅하여, 압착및 압착 제거를 150 내지 300 mm/분의 속도로 수행하고, 하중에 대한 편향을 측정한다. 측정 결과로부터, 하중 및 편향 간의 상관관계에 대한, 도 1 에 나타낸 바와 같은 하중 - 편향 만곡선을 만든다. 시험 표본으로서, 발포체 또는 발포체의 중심부 (가로 및 세로 100 m 및 두께 50 mm) 의 기본적 물리적 특성의 측정을 위한 박스형 성형물 전체 시험 조각 (크기: 가로 및 세로 400 mm 및 두께 100 mm) (박스형 성형물에서 방출됨, 표피층은 제거되지 않음) 을 사용한다. 중심부는 박스형 성형물 시험 조각의 중심부로부터, 가로 및 세로 100 mm 및 두께 50 mm 의 크기로 펀칭된 시험 표본이다. 나아가, 시트 쿠션용 실제 성형 발포체로부터 펀칭된 가로 및 세로 100 mm 및 두께 50 mm 크기의 시험 표본의 물리적 특성값은 상기 시험 조각으로부터 절단된 시험 표본의 물리적 특성값과 실질적으로 동일하였고, 따라서 상기 시험 표본은 중심부에서 시험 표본으로 사용될 수 있다.

정적 스프링 상수는 하중 - 편향 만곡선에서 각 하중에서의 압착면 상의 접선의 탄젠트값이다.

본 발명의 신축성 발포체는 하중 시험에서 수득된 하중 (N) - 편향 (mm) 만곡선에서, 하기 수학식 1 로부터 계산된 4.2 이하의 X 값을 갖는 것을 특징으로 한다:

[수학식 1]

이와는 달리, 발명의 신축성 발포체는 중심부의 하중 시험에서 수득된 하중(N) - 편향 (mm) 만곡선에서, 하기 수학식 2 로부터 계산된 1.8 이하의 Y 값을 갖는 것을 특징으로 한다:

[수학식 2]

883N 하중에서의 정적 스프링 상수는 수득된 하중 - 편향 만곡선에서 하중이 883N 인 경우 압착면에서 접선의 탄젠트 값이다. 유사하게, 98N 하중에서의 정적 스프링 상수, 127.4N 하중에서의 정적 스프링 상수 및 19.6N 하중에서의 정적 스프링 상수는 수득된 하중 - 편향 만곡선에서, 하중이 각각 98N, 127.4N 및 19.6N 인 경우 압착면에서 접선의 탄젠트 값이다.

98N 하중 근처의 저하중 영역에서의 정적 스프링 상수는 착석 초기 단계에서 자동차 시트상 착석 안락성에 대한 효과를 갖는다. 98N 하중 근처에서의 정적 스프링 상수는 바람직하게는 높아서, 지지감이 수득될 수 있고, 착석 초기 단계에서 착락 안락성이 바람직한 경향이 있다. 나아가, 883N 하중 근처의 고하중 영역에서의 정적 스프링 상수는 바닥이 꺼지는 느낌에 대한 효과를 갖는다. 883N 하중 근처에서 정적 스프링 상수는 바람직하게는 낮아서, 편향이 크고, 바닥이 꺼지는 느낌이 극복되는 경향이 있으며 착석 안락성이 바람직한 경향이 있다.

본 발명은 수학식 1 에서의 X 값이 4.2 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 X 값의 범위를 만족시키는 신축성 발포체의 하중 - 편향 만곡선에 관해서, 곡선은 98N 하중의 근처의 저하중 영역에서 빠르게 상승하고, 정적 스프링 상수가 높다.이어서, 883N 하중의 근처에서 정적 스프링 상수의 변화 속도가 낮고, 곡선이 완만하게 증가하며, 정적 스프링 상수의 증가 속도가 낮다. 즉, 저하중 영역에서 정적 스프링 상수가 높아짐에 따라 지지감이 수득될 것이며, 고하중 영역에서 정적 스프링 상수가 낮아짐에 따라 편향이 커지고 바닥이 꺼지는 느낌이 극복될 수 있으며, 바람직한 착석 안락성이 수득될 수 있다. 신축성 발포체의 X 값은 보다 바람직하게는 4.1 이하이며, 더욱 바람직하게는 4.0 이하, 가장 바람직하게는 3.9 이하이다.

실제 시트 쿠션은 일반적으로 그 부분에 따라 크기 및 두께가 상이하므로, 동일 표본에서조차 측정 부분에 따라 값이 다양하고, 따라서 상이한 모양을 갖는 상이한 유형의 표본을 비교하는 것이 어려웠다. 따라서, 본 발명자들은 신축성 발포체의 중심부의 하중 - 편향 만곡선을 측정함으로써, 임의 모양을 갖는 표본을 비교할 수 있게 하는 방법을 발견하였다. 나아가, 이들은 뛰어난 착석 안락성을 제공하는 신축성 발포체가 신축성 발포체의 중심부의 하중 - 편향 만곡선에서 특정 조건을 만족시킬 수 있음을 발견하였다. 즉, 본 발명은 수학식 2 에서 Y 값이 1.8 이하인 것을 특징으로 한다.

신축성 발포체의 중심부에 대하여, 19.6N 하중 근처의 저하중 영역에서의 정적 스프링 상수는 자동차 시트의 착석의 초기 단계에서 착성 안락성에 대한 효과를 갖는다. 19.6N 하중 근처에서의 정적 스프링 상수는 바람직하게는 높아서, 지지감이 수득될 것이며, 착석의 초기 단계에서 착성 안락성이 바람직해지는 경향이 있다. 나아가, 127.4N 하중 근처의 고하중 영역에서의 정적 스프링 상수는 바닥이꺼지는 느낌에 대한 효과를 갖는다. 127.4N 하중 근처에서 정적 스프링 상수는 바람직하게는 낮아서, 편향이 크고, 바닥이 꺼지는 느낌이 극복될 것이며, 착석 안락성이 좋아지는 경향이 있다.

1.8 이하의 Y 값을 갖는 신축성 발포체의 하중 - 편향 만곡선에 관하여, 곡선은 19.6N 하중 근처의 저하중 영역에서 빠르게 상승하며, 정적 스프링 상수가 높다. 이 영역 후에는, 정적 스프링 상수의 변화 속도가 낮고, 곡선이 완만하게 증가하며, 정적 스프링 상수의 증가 속도가 127.4 N 하중의 근처에서 적다. 즉, 저하중 영역에서 정적 스프링 상수가 높아질수록 지지감이 수득될 것이며, 고하중 영역에서 정적 스프링 영역이 낮아질수록 편향이 커지고, 바닥이 꺼지는 느낌이 극복될 것이며, 착석 시 바람직한 안락성이 수득될 것이다. 신축성 발포체의 Y 값은 바람직하게는 1.75 이하, 보다 바람직하게는 1.7 이하, 가장 바람직하게는 1.68 이하이다.

나아가, 본 발명자들은 신축성 발포체의 중심부의 하중 - 편향 만곡선 및 박스형 성형물 전체 시험 조각의 하중 - 편향 만곡선의 모양이 실질적으로 동일한 경향을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 따른 신축성 발포체의 중심부의 하중 - 편향 만곡선을 측정함으로써, 박스형 성형물 전체 시험 조각의 하중 - 편향 만곡선을 유추할 수 있다. 나아가, 상기 시험 표본이 제조된 물질계를 사용하여 시트 쿠션이 성형된 경우 착석시 안락성을 유추할 수 있고, 따라서 상기 방법은 매우 유용하다.

본 발명의, 4.2 이하인 수학식 1 로부터 계산된 X 값을 갖는 신축성 발포체 및 1.8 이하인 수학식 2 로부터 계산된 Y 값을 갖는 신축성 발포체를 예를 들어 하기와 같이 제조할 수 있다.

본 발명의 신축성 발포체는 이하에 기재된 바와 같은 폴리올 (Z) 를 함유하는 폴리올과 폴리이소시아네이트 화합물을, 취입제 및 촉매의 존재 하에, 필요하다면 가교제, 발포 안정화제 및 기타 첨가제를 이용하여 반응시킴으로써 제조될 수 있다.

상기 폴리올 (Z) 은 5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이며, 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리옥시알킬렌 폴리올로, 랜덤 사슬에서 옥시에틸렌기의 함량은 3 내지 40 질량% 이다.

현재까지는, 통상적 폴리올만을 이용하여 4.2 이하인 수학식 1 의 X 값을 만족시키는 발포체 또는 1.8 이하인 수학식 2 의 Y 값을 만족시키는 발포체를 제조하기 어려웠다. 그러나, 낮은 불포화도를 갖고 랜덤 사슬을 갖는 폴리올인 상기 폴리올 (Z) 를 이용하여, 상기 조건을 만족시키고 착석 안락성이 뛰어난 신축성 발포체를 용이하게 수득할 수 있다.

본 발명의 폴리올 (Z) 은 개환 첨가 중합 촉매의 존재 하에 개시제로 알킬렌 옥시드를 개환 첨가 중합시켜 수득되는 폴리옥시알킬렌 폴리올이다.

개시제의 예에는 다가 알콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 글리세롤, 트리메틸롤프로판, 펜타에리트리톨, 디글리세롤, 메소-에리트리톨, 메틸글루코시드, 글루코오스 및 소르비톨; 아민, 예컨대 에틸렌디아민, 디에틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 헥사메틸렌디아민 및 프로필렌디아민; 및 축합형 화합물, 예컨대 페놀 수지 및 노보락 (novolak) 수지가 포함된다. 상기 활성 수소 화합물을 2 개 이상의 혼합물로서 조합하여 사용하거나, 수크로오스와 같이 7 개 이상 활성 수소를 갖는 활성 수소 화합물과 함께 사용할 수 있다. 상기 활성 수소 화합물 중에서, 다가 알콜이 바람직하다. 나아가, 상기 개시제로 프로필렌 옥시드와 같은 알킬렌 옥시드를 개환 첨가하여 수득되는 화합물도 개시제로서 사용할 수 있다.

개시제로 개환 첨가 중합될 알킬렌 옥시드는, 예를 들어 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 1,2-부틸렌 옥시드, 2,3-부틸렌 옥시드, 에피클로로히드린 또는 스티렌 옥시드일 수 있지만, 폴리올 (Z) 의 제조를 위해 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드 이상이 함께 사용된다.

폴리올 (Z) 의 제조에 사용되는 개환 첨가 중합 촉매로서, 낮은 불포화도를 갖는 폴리옥시알킬렌 폴리올이 수득되는 통상적 공지 촉매를 사용할 수 있고, 이는 예를 들어 세슘 유형 촉매, 이중 금속 시아니드 착물 촉매 또는 포스파젠 유형 화합물 촉매일 수 있다.

이들 중, 이중 금속 시아니드 착물 촉매가 바람직하다. 이중 금속 시아니드 착물 촉매가 사용되는 경우, 낮은 불포화도를 갖는 폴리올을 수득할 수 있다. 내구성이 뛰어난 신축성 발포체는 낮은 불포화도를 갖는 폴리올을 재료로 사용하여 수득될 수 있다.

이중 금속 시아니드 착물로서, 아연 헥사시아노코발테이트를 주성분으로 함유하는 착물이 바람직하며, 그의 에테르 및/또는 알콜 착물이 바람직하다. 그 조성은 본질적으로 JP-B-46-27250 에 개시되어 있다. 에테르로서, 예컨대 모노에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 (glyme), 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 (diglyme), 에틸렌 글리콜 모노-t-부틸 에테르 (METB), 에틸렌 글리콜 모노-t-펜틸 에테르 (METP), 디에틸렌 글리콜 모노-t-부틸 에테르 (DETB) 또는 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (TPME) 가 바람직하다. 알콜로서, JP-A-4-145123 에 개시된 바와 같은 t-부틸 알콜이 바람직하다.

세슘 유형 촉매는, 예를 들어 세슘 금속, 세슘 알콕시드, 에컨대 세슘 메톡시드, 세슘 히드록시드 또는 세슘 카르보네이트일 수 있다.

폴리올 (Z) 는 그 분자 내에 랜덤 사슬을 가지며, 그 말단에 옥시에틸렌 블록 사슬을 갖는다. 랜덤 사슬은 선정된 비율로 2 개 유형 이상의 알킬렌 옥시드를 랜덤하게 첨가하여 수득되는 첨가 구조이다. 이하에서 랜덤 사슬을 갖는 폴리올을 랜덤 폴리올로 언급할 것이다. 나아가, 블록 사슬은 알킬렌 옥시드만을 첨가하여 수득되는 첨가 구조이다.

폴리올 (Z) 는 랜덤 사슬로서, 소정 비율로 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드를 랜덤하게 첨가하여 수득되는 랜덤 사슬 (옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬) 을 갖는다. 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖는 폴리올이 재료로서 사용되는 경우, 신축성 발포체의 제조시 성형성이 특히 바람직해지는 경향이 있다. 나아가, 상기 이중 금속 시아니드 착물 촉매가 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬의 제조용 촉매로서 사용되는 경우, 낮은 불포화도를 갖는 랜덤 폴리올이 제조될 수 있다. 낮은 불포화도를 갖는 랜덤 폴리올은 바람직한 성형성에 덧붙여 바람직한내구성의 관점에서 보다 바람직하다.

폴리올 (Z) 에서 랜던 사슬의 함량은 전체 폴리올 분자를 기준으로 5 내지 85 질량%, 바람직하게는 10 내지 80 질량% 이다. 랜덤 사슬의 함량이 상기 범위내인 경우, 신축성 발포체의 성형성이 바람직해지는 경향이 나타날 뿐 아니라, 지지감도 수득될 것이다.

폴리올 (Z) 에서 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬 내 옥시에틸렌기의 함량은 3 내지 40 질량%, 바람직하게는 5 내지 20 질량% 이다.

폴리올 (Z) 는 랜덤 사슬에 덧붙여 이중 금속 시아니드 착물 촉매를 이용하여 제조되는 옥시프로필렌 블록 사슬을 가질 수 있다. 랜덤 폴리올이 옥시프로필렌 블록 사슬을 갖는 경우, 신축성 발포체의 경도가 바람직하게 수득될 것이다. 이런 경우, 옥시프로필렌 블록 사슬은 바람직하게는 개시제로부터 유래된 부분에 인접하여, 발포체의 제조시 성형성이 바람직해지는 경향이 있다. 폴리올 분자 중 옥시프로필렌 블록 사슬의 함량은 보다 바람직한 성형성이 수득될 수 있는 관점에서, 바람직하게는 1 내지 50 질량%, 보다 바람직하게는 1 내지 35 질량% 이다. 여기에서, 폴리올이 옥시프로필렌 블록 사슬을 갖는 경우에라도, 이중 금속 시아니드 착물 촉매를 이용하여 제조되지 않았다면 사슬은 상기 옥시프로필렌 블록 사슬과 구별된다.

폴리올 (Z) 는 그 말단에 옥시에틸렌 블록 사슬을 갖는다. 그 말단에 옥시에틸렌 블록 사슬을 갖는 폴리올은 알킬렌 옥시드가 적절한 촉매를 이용하여 개시제에 첨가된 후 에틸렌 옥시드가 수산화칼륨 촉매와 같은 알칼리 금속 촉매를 이용하여 여기에 첨가되고, 이어서 제조가 종료되는 방식으로 수득될 수 있다.

폴리올 (Z) 에서, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 전체 폴리올을 기준으로 3 내지 40 질량%, 보다 바람직하게는 5 내지 30 질량% 이다. 말단 옥시에틸렌 블록 사슬이 40 질량% 를 초과하는 경우, 압착 처리 후에도 수축이 일어날 수 있다. 나아가, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬이 3 질량% 미만인 경우, 에컨대 신축성 발포체의 제조시 발포체의 붕괴가 일어날 수 있고, 제조가 어려워지는 경향이 있다.

폴리올 (Z) 에서 총 옥시에틸렌기 함량 (즉, 예컨대 개시제, 랜덤 사슬 및 옥시에틸렌 블록 사슬로부터 유래된 부분에 포함되는 전체 옥시에틸렌기의 총량) 은 바람직하게는 5 내지 60 질량%, 특히 바람직하게는 10 내지 50 질량% 이다. 총 옥시에틸렌기 함량이 5 질량% 미만인 경우, 예컨대 발포체의 붕괴가 일어날 수 있고, 만약 60 질량% 를 초과한다면 발포체의 폐쇄 셀이 증가할 것이고, 압착 처리시 발포체가 부서지거나 압착 처리 후에라도 수축이 일어날 것이다.

본 발명의 폴리올 (Z) 로서, 그 분자에 랜덤 사슬을 갖고 그 말단에 옥시에틸렌 블록 사슬을 갖는 폴리올, 또는 이중 금속 시아니드 착물 촉매를 이용하여 제조된 옥시프로필렌 블록 사슬을 갖고 그 분자에 랜덤 사슬을 가지며 그 말단에 옥시에틸렌 블록 사슬을 갖는 폴리올을 이용하는 것이 하기 관점에서 유리하다. 상기 구조를 갖는 폴리올이 사용되는 경우, 상기 기재된 바와 같은 바람직한 성형성, 지지감 및 내구성 뿐만 아니라 바람직한 진동 특성 등을 갖고 물리적 특성이 잘 균형잡힌 신축성 발포체를 수득할 수 있다.

폴리올 (Z) 의 히드록실값은 10 내지 56 mgKOH/g 이지만, 보다 바람직하게는 10 내지 45 mgKOH/g 이다. 히드록실값이 10 mgKOH/g 미만이라면, 신축성 발포체의 경화가 일부 경우 불충분할 수 있다. 나아가, 56 mgKOH/g 을 초과한다면, 신축성 발포성의 탄성이 불충분해지는 경향이 있다.

폴리올 (Z) 의 히드록실기의 수는 바람직하게는 2 내지 8, 보다 바람직하게는 2.8 내지 5.2 이다. 히드록실기의 수가 2 미만이라면, 신축성 발포체가 부드러워지는 경향이 있고, 퍼머넌트 압축 세트가 저해되는 경향이 있다. 나아가, 히드록실기의 수가 8 을 초과한다면, 신축성 발포체가 딱딱해지는 경향이 있고, 발포체의 신장과 같은 기계적 특성이 저해되는 경향이 있다.

본 발명에 사용되는 폴리올 (Z) 의 불포화도는 0.04 meq/g 미만, 바람직하게는 0.035 meq/g 미만이다. 불포화도가 0.04 meq/g 를 초과하는 경우, 신장 및 강도와 같은 신축성 발포체의 물리적 특성이 손상될 수 있고, 착석 안락성의 특징으로서 내충격 계수 및 진동 특성이 일부 경우 저해될 수 있다. 이는, 폴리올에 포함되는 불포화 모노올의 양이 커서, 히드록실기의 수가 실질적으로 감소되는 것에 기인된다고 여겨진다. 0.04 meq/g 미만인 불포화도의 낮은 불포화도를 갖는 폴리올은 이중 금속 시아니드 착물 촉매를 이용하여 제조될 수 있다.

폴리올 (Z) 는 하기 기재되는 바와 같은 중합체 분산 폴리올로서 사용될 수 있다.

폴리올 (Z) 는 또 다른 폴리올과 함께 사용될 수 있다. 폴리올 (Z) 는 바람직하게는 전체 폴리올의 30 질량% 이상, 특히 40 질량% 이상이다.

또 다른 폴리올로서, 예를 들어 폴리올 (Z) 를 제외한 폴리옥시알킬렌 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 또는 상기 폴리올 중에 안정하게 분산된 중합체 미립을 갖는 중합체 분산 폴리올이 언급될 수 있고, 이들의 2 개 이상의 유형이 함께 사용될 수 있다. 또 다른 폴리올로서, 폴리올 (Z) 이외의 폴리옥시알킬렌 폴리올이 바람직하며, 40 내지 85 질량% 의 옥시프로필렌 블록 사슬을 함유하는 것이 보다 바람직하고, 50 내지 75 질량% 의 옥시프로필렌 블록 사슬을 함유하는 것이 특히 바람직하다. 나아가, 상기 폴리옥시알킬렌 폴리올로서, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖는 것이 보다 바람직하다. 또 다른 폴리올에 관하여, 히드록실값은 바람직하게는 10 내지 65 mgKOH/g, 특히 바람직하게는 20 내지 45 mgKOH/g 이다. 나아가, 또 다른 폴리올에 관하여, 불포화도는 바람직하게는 0.03 내지 0.07 meq/g, 특히 바람직하게는 0.04 내지 0.065 meq/g 이다. 상기 또 다른 폴리올은 바람직하게는 하기 기재되는 바와 같은 중합체 분산 폴리올로서 사용된다.

본 발명에 사용되는 폴리올은 중합체 미립을 함유하는 중합체 분산 폴리올일 수 있다. 중합체 분산 폴리올은 중합체 미립 (분산상) 이 기재 폴리올 (분산 매질) 중에 안정하게 분산된 분산계이며, 중합체로서 첨가 중합 유형 중합체 또는 축합 중합 유형 중합체를 언급할 수 있다.

기재 폴리올이 통상적 폴리올인 중합체 분산 폴리올이 공지되어 있고, 신축성 폴리우레탄 발포체용 폴리올로서 널리 사용된다. 본 발명에서의 중합체 분산 폴리올은 상기 폴리올 (Z) 를 기재 폴리올로서 채택하여 제조되거나, 폴리올 (Z) 이외의 폴리올을 기재 폴리올로서 채택하여 제조될 수 있다.

중합체 분산 폴리올 중의 중합체 미립은 첨가 중합 유형 중합체, 예컨대 아크릴로니트릴, 스티렌, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트와 같은 비닐 단량체의 동종중합체 또는 공중합체, 또는 축합 중합 유형 중합체, 예컨대 폴리에스테르, 폴리우레아, 폴리우레탄 또는 멜라민 수지로 구성된다. 이들 중, 아크릴로니트릴/스티렌 공중합체가 바람직하다. 중합체 미립의 존재로 인해, 전체 중합체 분산 폴리올의 히드록실값은 보통 기재 폴리올의 히드록실값보다 낮다.

혼합 폴리올 중 중합체 미립의 함량은 보통 바람직하게는 50 질량% 이하이다. 중합체 미립의 양은 특별히 크게 요구되는 것은 아니다. 너무 크면, 일부 경우 비용 및 점도의 관점에서 불리할 수 있다. 함량은 바람직하게는 많은 경우 3 내지 35 질량% 이다.

여기에서, 폴리올로서 중합체 분산 폴리올의 물리적 특성 (예컨대 불포화도 및 히드록실값) 은 중합체 미립을 배제한 기재 폴리올의 것이다.

본 발명에 사용되는 폴리이소시아네이트 화합물은, 예를 들어 두 개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 지방족, 방향족 또는 지환족 폴리이소시아네이트, 2 개 이상의 상기 폴리이소시아네이트의 혼합물 또는 이들의 변형으로 수득된 변형 폴리이소시아네이트일 수 있다. 이들의 구체적 예에는 방향족 폴리이소시아네이트, 예컨대 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 (일반명: 조 MDI) 및 자일릴렌 디이소시아네이트 (XDI); 지환족 폴리이소시아네이트, 예컨대 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI); 및 지방족 폴리이소시아네이트, 예컨대 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HMDI), 및 이들의 예비중합체 유형 변형 산물, 이소시아네이트 유형 변형 산물, 우레아 변형 산물 및 카르보디이미드 변형 산물이 포함된다. 이들 중, TDI, TDI 및 조 MDI 의 혼합물 및 이들의 예비중합체 유형 변형 산물이 바람직하다.

예컨대 가교제의 활성 수소의 총 수를 기준으로, 이소시아네이트기의 수의 비율에 100 을 곱하여 나타내는 폴리이소시아네이트의 양 (보통 100 을 곱하여 나타내는 값을 이소시아네이트 지수로 부른다) 은 바람직하게는 80 내지 120, 보다 바람직하게는 85 내지 110 이다.

본 발명에서, 취입제로서, 물 및 불활성 기체로부터 선택되는 하나 이상의 취입제를 사용하는 것이 바람직하다. 불활성 기체로서, 예를 들어 구체적으로 대기, 질소 또는 이산화탄소 기체를 언급할 수 있다. 취입제로서 물만을 사용하는 것이 바람직하다. 취입제의 양은 특별히 제한되지 않으며, 물만이 사용되는 경우, 폴리올 100 질량부 당 10 질량부 이하, 특히 0.1 내지 8 질량부인 것이 적절하다. 또 다른 취입제도 또한 필요에 따라, 예컨대 신장비에 따라 적절한 양으로 사용될 수 있다.

폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물이 반응하는 경우, 촉매를 사용하는 것이 필요하다. 본 발명에서, 우레탄 형성을 가속화시키는 모든 촉매를 사용할 수 있으며, 예를 들어 아민 화합물 또는 유기 금속 화합물을 사용할 수 있다.

나아가, 자동차용 유리의 농무 (fogging) 를 방지하기 위해, 낮은 승화성을 갖는 아민 화합물, 유기 금속 화합물, 또는 히드록실기 또는 아미노기가 아민 화합물 구조의 일부 내로 도입되어 아민 화합물이 이소시아네이트와 반응하게 되는 반응성 아민을 요구되는 최소량으로 사용할 수 있다. 나아가, 예컨대 금속 카르복실레이트의 이소시아네이트기가 반응하게 만드는 중합 촉매도 또한 필요한 경우 사용할 수 있다.

예를 들어, 아민 화합물은 트리에틸렌디아민 또는 비스[(2-디메틸아미노)에틸]에테르일 수 있다.

반응성 아민 화합물의 구체적 예에는 디메틸에탄올아민, 트리메틸아미노에틸에탄올아민 ((CH₃)₂NC₂H₄N(CH₃)C₂H₄OH) 및 디메틸아미노에톡시에톡시에탄올 ((CH₃)₂N(CH₂CH₂O)₃H) 이 포함된다.

아민 화합물 유형 촉매의 양은 폴리올 100 질량부 당, 바람직하게는 1.0 질량부 이하이고, 특히 바람직하게는 0.05 내지 1.0 질량부이다.

유기 금속 화합물 유형 촉매는, 예를 들어 유기 주석 화합물, 유기 비스무스 화합물, 유기 납 화합물 또는 유기 아연 화합물일 수 있고, 이들의 구체적 예에는 디-n-부틸주석 옥시드, 디-n-부틸주석 디라우레이드, 디-n-부틸주석, 디-n-부틸주석 디아세테이트, 디-n-옥틸주석 옥시드, 디-n-옥틸주석 디라우레이트, 모노부틸주석 트리클로라이드, 디-n-부틸주석 디알킬메르캅탄 및 디-n-옥틸주석 디알킬메르캅탄이 포함된다.

유기 금속 화합물 유형 촉매의 양은 폴리올 100 질량부 당, 바람직하게는 1.0 질량부 이하, 특히 바람직하게는 0.005 내지 1.0 질량부이다.

바람직한 셀 구조를 형성하기 위해 발포체 안정화제가 많은 경우 사용된다.발포체 안정화제로서, 예를 들어 실리콘 유형 발포체 안정화제가 보통 사용되며, 예컨대 불소 유형 발포체 안정화제도 필요한 경우 사용될 수 있다. 발포체 안정화제의 양은 폴리올 및 기타 고분자량 활성 수소 화합물의 총 100 질량부 당, 바람직하게는 0.1 내지 10 질량부이다.

본 발명에서 가교제가 사용될 수 있다. 가교제로서, 히드록실기, 1 차 아미노기 및 2 차 아미노기로부터 선택된 2 개 이상의 활성 수소 함유기를 갖는 화합물이 바람직하다. 활성 수소 함유기의 수는 바람직하게는 2 내지 8 이다. 2 개 이상의 가교제를 함께 사용할 수 있다. 활성 수소 함유기 당 분자량은 바람직하게는 1,000 미만, 특히 바람직하게는 600 이하이다. 가장 바람직하게는 300 이하이다.

이들의 구체적 예에는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리세롤, 트리메틸롤프로판, 펜타에리트리톨, 디글리세롤, 덱스트로오스, 소르비톨, 수크로오스, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 비스페놀 A, 에틸렌디아민, 3,5-디에틸-2,4 (또는 2,6)-디아미노톨루엔 (DETDA), 2-클로로-p-페닐렌디아민 (CPA), 3,5-비스(메틸티오)-2,4 (또는 2,6)-디아미노톨루엔, 1-트리플루오로메틸-3,5-디아미노벤젠, 1-트리플루오로메틸-4-클로로-3,5-디아미노벤젠, 2,4-톨루엔디아민, 2,6-톨루엔디아민, 비스-(3,5-디메틸-4-아미노페닐)메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, M-자일릴렌디아민, 1,4-디아미노헥산, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 및 이소포론 디아민과 같은 화합물, 및 비교적 소량의 알킬렌 옥시드를 여기에 첨가하여 수득되는 화합물이 포함된다.

가교제의 양은 폴리올 100 질량부 당, 바람직하게는 0.1 내지 10 질량부이다.

본 발명의 신축성 발포체의 제조 방법에 있어서, 또 다른 첨가제를 필요한 경우 사용할 수 있다. 상기 또 다른 첨가제는, 예를 들어 계면활성제, 예컨대 유화제 또는 발포체 안정화제; 노회 방지제, 예컨대 항산화제 또는 자회선 흡수제; 충진제, 예컨재 탄산칼슘 또는 황산바륨; 또는 공지된 첨가제, 예컨대 난연제, 가소제, 착색제 또는 항진균제일 수 있다.

본 발명의 신축성 발포체의 제조용 재료는 물질계로서 사용된다. 물질계는 보통 폴리이소시아네이트 화합물 (폴리올계 액체로 불림) 을 제외한 모든 물질을 혼합하여 수득되는 액체 및 폴리이소시아네이트 화합물 재료 액체의 두 성분으로 구성된다. 폴리올계에는 상기 기재된 폴리올 및 취입제, 및 필요한 경우 우레탄 형성 가속화 촉매, 발포체 안정화제, 가교제 및 기타 첨가제가 함유된다. 일부 경우, 3 개 이상의 성분으로 구성되어, 우레탄 형성 가속화 촉매 또는 셀 개방제 (보통 폴리올 부분에 분산 또는 용해됨) 가 또 다른 성분으로서 채택된다.

신축성 발포체의 형성 방법으로서, 저압 발포기 또는 고압 발포기에 의해 물질계를 주형에 직접 붓고 반응시키는 방법 또는 개방 주형내로 반응성 혼합물을 붓는 방법이 바람직하다.

고압 발포기는 바람직하게는 물질계의 2 성분을 혼합하는 일반적 유형이다. 물질계가 3 개 이상 성분으로 구성된 경우, 3 개 이상 성분으로 반응성 혼합물을 형성한 후 부을 수 있다. 본 발명의 신축성 발포체는 냉각 경화법 또는 열 경화법으로 제조될 수 있지만, 냉각 경화법이 바람직하다. 본 발명의 신축성 발포체의 제조 조건은, 그 조건 하에 신축성 발포체가 제조될 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 물질계의 폴리이소시아네이트 화합물 성분 및 폴리올계 액체를 각각 15 내지 40℃ 의 온도로 조절하고, 폴리올계 액체 및 폴리이소시아네이트 화합물 성분을 고압 발포기에 의해 혼합하여, 혼합물을 즉시 30 내지 80℃ 로 가열된 주형 내로 붓고 폐쇄하여 4 내지 20 분 동안 반응시켜, 신축성 발포체를 제조한다.

본 발명의 신축성 발포체의 시승 안락성 (동적 시트감) 은 공명 빈도에 의해 평가될 수 있다. 구체적으로, 공명 빈도는 바람직하게는 3.6 Hz 이하, 보다 바람직하게는 3.5 Hz 이하이다. 본 발명의 신축성 발포체의 내구성은 퍼머넌트 압축 세트에 의해 평가될 수 있다. 건조 열 퍼머넌트 압축 세트는 바람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 4% 이하이고, 열 및 습식 퍼머넌트 압축 세트는 바람직하게는 14% 이하, 보다 바람직하게는 13% 이하이다.

본 발명으로 수득되는 신축성 발포체는 예컨대 쿠션 또는 시트용으로 유용하며, 특히 자동차와 같은 차량용 시트로서 적합하다.

이제, 본 발명을 실시예를 참조로 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명이 이러한 구체적 실시예에 절대 제한되는 것이 아님이 이해되어야 한다.

실시예 및 비교예에서 발포 제형물의 값은 질량부(들)로 나타낸다.

실시예 및 비교예에서 사용되는 폴리올에서, 개시제에 인접한 옥시프로필렌 블록 사슬의 함량 (단위: 질량%) (이하 "PO 부분" 으로 불림), 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬의 함량 (단위: 질량%) (이하 "랜덤 부분" 으로 불림), 랜덤 부분에서 옥시에틸렌기 함량 (단위: 질량%) (이하 "EO 양" 으로 불림), 말단에서 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량 (단위: 질량%) (이하 "EO 부분" 으로 불림), 히드록실값 (단위: mgKOH/g) 및 불포화도 (단위: meq/g) 를 표 1 에 나타낸다. 불포화도는 JIS K1557 에 따른 방법으로 측정되었다.

폴리올의 제조예에서, DMC-METB 착물 촉매는 아연 헥사시아노코발테이트-모노에틸렌 글리콜 모노-t-부틸 에테르 착물 촉매를 의미하며, KOH 촉매는 수산화칼륨 촉매를 의미하고, CsOH 촉매는 수산화세슘 촉매를 의미한다.

개시제 1: 프로필렌 옥시드를 글리세롤에 첨가하여 수득된 168 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 화합물.

개시제 2: 프로필렌 옥시드를 펜타에리트리톨에 첨가하여 수득된 224 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 화합물.

폴리올 A 의 제조

8 질량% 의 에틸렌 옥시드를 함유하는 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 혼합물 4,229 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 DMC-METB 착물 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,071 g 을 약 120℃ 에서 KOH 촉매를 이용하여 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 29 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 A 를 수득하였다.

폴리올 B1 의 제조

프로필렌 옥시드 2,466 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 DMC-METB 착물 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 11.2 질량% 의 에틸렌 옥시드를 함유하는 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 혼합물 1,881 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 이어서 에틸렌 옥시드 871 g 을 약 120℃ 에서 KOH 촉매를 이용하여 이들과 반응시키고 제조를 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 28 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 B1 을 수득하였다.

폴리올 B2 의 제조

프로필렌 옥시드 2,279 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 DMC-METB 착물 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 14.4 질량% 의 에틸렌 옥시드를 함유하는 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 혼합물 2,278 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 이어서 에틸렌 옥시드 905 g 을 약 120℃ 에서 KOH 촉매를 이용하여 이들과 반응시키고 제조를 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 28 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 B2 를 수득하였다.

폴리올 B3 의 제조

프로필렌 옥시드 1,525 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 DMC-METB 착물 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 11.6 질량% 의 에틸렌 옥시드를 함유하는 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 혼합물 2,833 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 이어서 에틸렌 옥시드 1,097 g 을 약 120℃ 에서 KOH 촉매를 이용하여 이들과 반응시키고 제조를 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 28 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 B3 을 수득하였다.

폴리올 C 의 제조

7.5 질량% 의 에틸렌 옥시드를 함유하는 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 혼합물 4,211 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 DMC-METB 착물 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,067 g 을 약 120℃ 에서 KOH 촉매를 이용하여 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 28 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 C 를 수득하였다.

폴리올 E 의 제조

프로필렌 옥시드 4,292 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 CsOH 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,008 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 27.9 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 E 를 수득하였다.

폴리올 F 의 제조

프로필렌 옥시드 4,865 g 을 약 120℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 DMC-METB 착물 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,117 g 을 약 120℃ 에서 KOH 촉매를 이용하여 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 24.8 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 F 를 수득하였다.

폴리올 G1 의 제조

프로필렌 옥시드 5,177 g 을 약 110℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 KOH 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,143 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 27.8 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 G1 을 수득하였다.

폴리올 G2 의 제조

프로필렌 옥시드 7,539 g 을 약 110℃ 에서 개시제 2 의 1,000 g 의 존재 하에 KOH 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,320 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 28.2 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 G2 를 수득하였다.

폴리올 G3 의 제조

프로필렌 옥시드 5,024 g 을 약 110℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 KOH 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,296 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 중합을 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 28.3 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 G3 을 수득하였다.

폴리올 G4 의 제조

프로필렌 옥시드 5,078 g 을 약 110℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 KOH 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 1,257 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 제조를 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 27.6 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 G4 를 수득하였다.

폴리올 G5 의 제조

프로필렌 옥시드 4,462 g 을 약 110℃ 에서 개시제 1 의 1,000 g 의 존재 하에 KOH 촉매를 이용하여 반응시킨 후, 에틸렌 옥시드 788 g 을 약 120℃ 에서 이들과 반응시키고, 제조를 종료하였다. 반응 후, 흡착제 (합성 규산마그네슘) 로 처리하고 여과하여, 34 mgKOH/g 의 히드록실값을 갖는 폴리올 G5 를 수득하였다.

수득한 폴리올 A 내지 G5 의 특성을 표 1 에 나타낸다.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4

신축성 발포체를 표 3 에 나타낸 양 (수치는 질량부(들)로 나타낸다) 으로 표 2 에 나타낸 재료를 사용하여 제조하였다. 재료 중, 폴리올계 액체 및 폴리이소시아네이트 화합물은 각각 25 ±1℃ 의 액체 온도를 갖도록 조절되었고, 폴리이소시아네이트 화합물은 소정량이 폴리올계 액체에 첨가된 후 5 초 동안 고속 혼합기로 교반 혼합되고, 혼합물은 즉시 60℃ 로 가열된 가로 및 세로 400 mm 및 높이 100 mm 인 알루미늄 주형에 부어져서 폐쇄되었다. 6 분 동안 경화시킨 후, 신축성 발포체를 꺼내어 24 시간 이상 방치하고, 이어서 다양한 물리적 특성을 측정하였다. 측정 결과를 표 3 에 나타낸다. 여기에서, 발포체 물리적 특성의 측정 방법은 하기 방법을 따랐으며, 중심 밀도에 관해서는 발포체의 중심부로부터 표피부가 제거된 가로 및 세로 100 mm 및 높이 50 mm 로 절단된 것을 측정에 사용하였다. 공명 빈도에 관해서, 가로 및 세로 400 mm 및 높이 100 mm 크기를 갖는 시험 조각용 성형 발포체 및 시트 쿠션용 실제 성형 발포체간에는 상관관계가 있으며, 실제 성형 발포체는, 예컨대 일반적으로 두께 및 모양에 따라, 시험 조각에 비해 약 0.2 내지 약 1 Hz 의 더 높은 공명 빈도를 갖는 경향이 있다. 표 3 에서의 불포화도는 폴리올, 또는 중합체 분산 폴리올 중 기재 폴리올의 총 불포화도이며, 단위는 meq/g 이다.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4 에서 제조된 각각의 발포체의 박스형 성형물 시험 조각 (크기: 가로 및 세로 400 mm 및 높이 100 mm) 에 대한 하중 시험을 수행하여 수득된 정적 스프링 상수, 수학식 1 로부터 계산된 X 값, 각각의 발포체의 중심 (크기: 가로 및 세로 100 mm 및 높이 50 mm) 에 대한 하중 시험을 수행하여 수득된 정적 스프링 상수, 및 수학식 2 로부터 계산된 Y 값을 표 3 에 나타낸다.

나아가, 착석 안락성에 대하여, 인간 감각에 의한 평가를 수행하였다. 개인이 실제로 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4 의 각각의 신축성 발포체에 착석하여, 착석 초기 단계에서의 착석 안락성 (지지감) 및 바닥이 꺼지는 느낌을 하기 3 등급으로 평가하였다; ×: 매우 나쁨, △: 나쁨 및 ○: 좋음.

이제, 신축성 발포체의 물리적 특성의 측정에 사용되는 표준을 하기에 나타낸다.

전체 밀도 (단위: kg/㎥), 중심 밀도 (단위: kg/㎥), 25%-ILD 경도 (단위: N/314 ㎠), 중심 내충격 계수 (단위: %), 인열 강도 (N/㎝), 인장 강도 (kPa), 신장, 건조 열 퍼머넌트 압축 세트 (단위: %) 및 열 및 습식 퍼머넌트 압축 세트 (단위: %) 는 JIS K6400 에 따른 방법으로 측정되었다. 이력 현상 (Hysteresis) 소실 (단위: %) 은 JASO B407-87 에 따른 방법으로 측정되었다. 공명 빈도 (단위: Hz) 및 6 Hz 에서의 유전성은 JASO B407-87 (여기 진폭: ±2.5 ㎜, 압착 플레이트: 철 연마 플레이트, 하중: 490N) 에 따른 방법으로 측정되었다. 정적 스프링 상수 (단위: N/㎜) 및 편향 (단위: ㎜) 은 JASO B408-89 에 따른 방법으로 측정되었다.

가교제 a1	소르비톨의 프로필렌 옥시드/에틸렌 옥시드 첨가 산물, 히드록실값: 450 mgKOH/g
가교제 a2	디에탄올아민
촉매 b1	트리에틸렌디아민 (TEDA L-33, 상표명, TOSOH CORPORATION 제조) 의 디프로필렌 글리콜 (DPG) 용액
촉매 b2	비스-[(2-디메틸아미노)에틸]에테르 (TOYOCAT ET, 상표명, TOSOH CORPORATION 제조) 의 DPG 용액
발포체 안정화제 c1	실리콘 발포체 안정화제 (SRX-274C, 상표명, TORAY SILICONE 제조)
발포체 안정화제 c2	실리콘 발포체 안정화제 (L-5309, 상표명, Nippon Unicar Company Limited 제조)
발포체 안정화제 c3	실리콘 발포체 안정화제 (L-3601, 상표명, Nippon Unicar Company Limited 제조)
취입제	물
폴리올 J	아크릴로니트릴/스티렌 공중합체 입자 (20 질량%) 가 분산 매질로서 폴리올 G4 (80 질량%) 중에 분산된 중합체 분산 폴리올
폴리올 K	아크릴로니트릴/스티렌 공중합체 입자 (35 질량%) 가 분산 매질로서 폴리올 G5 (65 질량%) 중에 분산된 중합체 분산 폴리올
폴리이소시아네이트	TDI-80 (2,4-TDI/2,6-TDI=80/20 질량%)/조 MDI=80/20 질량%, 이소시아네이트기 함량: 44.8 질량% 의 혼합물 (Coronate 1021, 상표명, NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO., LTD. 제조)

실시예 1 내지 5 의 신축성 발포체는 4.2 이하의 X 값 및 1.8 이하의 Y 값을만족시키고, 바람직한 착석 안락성을 제공하는 신축성 발포체이다. 즉, 하중 적용 초기 단계에서의 하중 - 편향 만곡선에 대하여, 곡선이 빠르게 상승하고 정적 스프링 상수가 높으며 지지감이 충분하다. 고하중 영역에서, 정적 스프링 상수가 낮고 바닥이 꺼지는 느낌이 극복된다. 실제로, 감각에 의한 착석 안락성 평가 결과는 바람직했다. 나아가, 실시예 1 내지 5 의 신축성 발포체는 성형성, 진동 특성 및 내구성과 같은 바람직한 물리적 특성을 갖는다. 나아가, 실시예 5 에서와 같이 밀도가 낮은 경우에라도 바람직한 신축성 발포체가 수득될 수 있다.

비교예 1 내지 4 의 신축성 발포체는 4.2 이상의 X 값 및 1.8 이상의 Y 값을 갖는 신축성 발포체로서, 바람직하지 못한 착석 안락성을 제공한다. 즉, 하중 적용 초기 단계에서의 하중 - 편향 만곡선에 대하여, 곡선이 빠르게 상승하지 않고 정적 스프링 상수가 낮으며 지지감이 불충분하다. 고하중 영역에서, 정적 스프링 상수가 실시예와 비교하여 높고 바닥이 꺼지는 느낌이 충분히 극복되지 않는다. 실제로, 감각에 의한 착석 안락성 평가 결과는 바람직하지 못했다. 비교예 3 및 4 에서도 진동 특성과 같은 착석 안락성이 저해된다.

본 발명은 하중 시험에서 특징적인 하중 - 편향 만곡선을 나타내는 신축성 폴리우레탄 발포체를 제공하며, 상기 특징적 만곡선을 나타내는 발포체가 자동차용 시트 쿠션으로서 사용되는 경우, 착석 초기 단계의 지지감이 바람직하고 바닥이 꺼지는 느낌이 극복된 바람직한 착석 안락성이 수득될 수 있다. 나아가, 신축성 폴리우레탄 발포체는 예컨대 진동 특성 및 내구성도 뛰어나며, 자동차용 쿠션 시트로서 유용하다.

명세서, 청구범위, 도면 및 요약을 포함하는 2001. 8. 6. 일자로 출원된 일본 특허 출원 제 2001-238125 호의 전체 개시가 본원에 그 전문이 참고문헌으로 삽입된다.

Claims

신축성 폴리우레탄 발포체의 하중 시험에 의해 수득되는 하중 (load) (N) - 편향 (deflection) (mm) 만곡선 (loop) 에서, 하기 수학식 1 로부터 계산되는 X 값이 4.2 이하인 신축성 폴리우레탄 발포체:

[수학식 1]

X = (883N 의 하중에서의 정적 (static) 스프링 상수)/(98N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)
신축성 폴리우레탄 발포체의 중심부의 하중 시험에서 수득된 하중 (N) - 편향 (mm) 만곡선에서, 하기 수학식 2 로부터 계산된 Y 값이 1.8 이하인 신축성 폴리우레탄 발포체:

[수학식 2]

Y = (127.4N 의 하중에서의 정적 스프링 상수)/(19.6N 의 하중에서의 정적하중에서의 정적
5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리올 (랜덤 사슬 중 옥시에틸렌기 함량은 3 내지 40 질량% 이고, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이다) 과 폴리이소시아테이트를, 취입제 및 촉매의 존재 하에반응시키는 것을 포함하는, 제 1 항에 따른 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 취입제로서 물 및 불활성 기체로부터 선택되는 하나 이상의 취입제가 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 폴리이소시아네이트로서 방향족 폴리이소시아네이트 화합물이 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리올 (랜덤 사슬 중 옥시에틸렌기 함량은 3 내지 40 질량% 이고, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이다) 과 폴리이소시아테이트를, 취입제 및 촉매의 존재 하에 반응시키는 것을 포함하는, 제 2 항에서 정의된 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 취입제로서 물 및 불활성 기체로부터 선택되는 하나 이상의 취입제가 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 폴리이소시아네이트로서 방향족 폴리이소시아네이트 화합물이 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리올 (랜덤 사슬 중 옥시에틸렌기 함량은 3 내지 40 질량% 이고, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이다) 을 포함하는 폴리올계 액체 및 폴리이소시아테이트를 포함하는, 제 1 항에서 정의된 바와 같은 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계.
제 9 항에 있어서, 취입제로서 물 및 불활성 기체로부터 선택되는 하나 이상의 취입제가 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계.
제 9 항에 있어서, 폴리이소시아네이트로서 방향족 폴리이소시아네이트 화합물이 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계.
5 내지 85 질량% 의 옥시에틸렌/옥시프로필렌 랜덤 사슬을 갖고 10 내지 56 mgKOH/g 의 히드록실값 및 0.04 meq/g 이하의 불포화도를 갖는 폴리올 (랜덤 사슬 중 옥시에틸렌기 함량은 3 내지 40 질량% 이고, 말단 옥시에틸렌 블록 사슬의 함량은 3 내지 40 질량% 이다) 을 포함하는 폴리올계 액체 및 폴리이소시아테이트를 포함하는, 제 2 항에서 정의된 바와 같은 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계.
제 12 항에 있어서, 취입제로서 물 및 불활성 기체로부터 선택되는 하나 이상의 취입제가 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계.
제 12 항에 있어서, 폴리이소시아네이트로서 방향족 폴리이소시아네이트 화합물이 사용되는 신축성 폴리우레탄 발포체의 제조용 물질계.