KR20030096169A - 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은 폴리올을 생성하는 폴리올 생성단계와, 상기 폴리올 생성단계에서 생성된 폴리올에 숯가루와 음이온 파우더와 대전방지제을 첨가하여 교반하는 기능물질 첨가단계와, 상기 기능물질 첨가단계에서 각각의 기능물질이 첨가된 폴리올에 이소시아네이트와 물과 촉매와 정포제를 첨가하여 교반하여 발포하는 발포단계 및 상기 발포단계를 거친 폴리우레탄 발포체를 자연건조하여 숙성하는 숙성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 흡습성, 방취성, 방곰팡이성, 방충성, 보온성이 뛰어나고 음이온을 방사가 양호한 폴리우레탄 발포체를 성형할 수 있는 효과가 있다.

Description

폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법{Poly urethane foam and the manufacture method thereof}

본 발명은 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 숯가루와 음이온 파우더가 내재된 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리우레탄 발포체는 다포성 또는 스폰지형의 폴리우레탄 수지로 폴리에스테르 또는 폴리에테르계 폴리올과 2관능 또는 다관능의 디이소시아네이트와 발포체, 촉매 등의 원료 및 각종 첨가제와 혼합 반응시켜서 성형된다.

이러한 혼합 반응에서는 가교반응이 일어나고, 발열하여 결국에는 수지화가 된다. 이러한 반응의 진행 중에 발생하는 이산화탄소 때문에 발포 다공질이 되며, 기계적 강도도 크고, 내열성, 내용제성, 내노화성, 접착성이 양호하며, 원료 조건을 택하는 것에 의해 상당히 연질탄력성이 있는 것에서 경질 내마모성의 것까지 제조되고 있다.

특히, 그 경도에 따라 연질, 반경질, 경질의 3종류로 나누어진다. 여기서 연질 발포체는 자동차 등의 쿠숀재, 충진재, 필터용 등으로 사용되고 있고, 반경질 발포체는 열이나 전기의 절연재료로, 경질 발포체는 가볍고, 탄성이 적으며, 하중부담능력이 크고 단열성도 우수하여 항공기 및 기계부품재료, 공업용 및 가정용 단열재료와 방음판 등으로 널리 이용되고 있다.

특히 요즈음에는 저반발탄성을 가지는 메모리 폼(memory foam)이 개발되어 어떤 변형에서 아주 느린 회복성을 가지므로 에너지 흡수성이 양호하고 하중 분상성이 높은 특성으로 인하여, 인체의 머리를 받치는 베개에 이용되기도 한다.

그러나, 종래의 폴리우레탄 발포체는 사용 용도에 따라 요구되는 특성이 많이 있어 이를 충족시키기 위한 각종 첨가제가 첨가되고 있는 실정이지만, 인체에 유익한, 특히 습기와 냄새를 흡수하고, 방곰팡이성과 방충성과 보온성이 뛰어난 폴리우레탄 발포체는 종래에 없었다.

또한, 종래의 폴리우레탄 발포체는 인체에 유익한 음이온을 방출하지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 저렴한 비용으로 흡습성, 방취성, 방곰팡이성, 방충성, 보온성이 뛰어나며, 음이온의 방사율이 양호한 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1a는 종래의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율의 시험결과

도 1b는 종래의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사에너지를 도시한 그래프

도 1c는 종래의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율을 도시한 그래프

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율의 시험결과

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사에너지를 도시한 그래프

도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율을 도시한 그래프

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 항균성 시험결과

도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 항균성 시험결과의 자료사진

도 4a는 종래의 폴리우레탄 발포체의 음이온 수를 측정한 시험결과

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 음이온 수를 측정한 시험결과

도 5a는 종래의 폴리우레탄 발포체의 마찰대전압을 측정한 시험결과

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 마찰대전압을 측정한 시험결과

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체 제조방법은 폴리올을 생성하는 폴리올 생성단계와, 상기 폴리올 생성단계에서 생성된 폴리올에 숯가루와 음이온 파우더와 대전방지제을 첨가하여 교반하는 기능물질 첨가단계와, 상기 기능물질 첨가단계에서 각각의 기능물질이 첨가된 폴리올에 이소시아네이트와 물과 촉매와 정포제를 첨가하여 교반하여 발포하는 발포단계 및 상기 발포단계를 거친 폴리우레탄 발포체를 자연건조하여 숙성하는 숙성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체는 흡습성과 방취성과 방곰팡이성과 방충성과 보온성을 향상시키고 음이온을 발생시키기 위하여, 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르계의 폴리올의 중량비로 0.5 내지 10 퍼센트(%)의 숯가루와, 0.5 내지 10 %의 음이온 파우더가 내재된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법을 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1a는 종래의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율의 시험결과를, 도 1b는 종래의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사에너지를 도시한 그래프를, 도 1c는 종래의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율을 도시한 그래프를, 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율의 시험결과를, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사에너지를 도시한 그래프를, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율을 도시한 그래프를, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 항균성 시험결과를, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 항균성 시험결과의 자료사진을, 도 4a는 종래의 폴리우레탄 발포체의 음이온 수를 측정한 시험결과를, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 음이온 수를 측정한 시험결과를, 도 5a는 종래의 폴리우레탄 발포체의 마찰대전압을 측정한 시험결과를, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체의 마찰대전압을 측정한 시험결과를 각각 나타낸 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체에는 숯가루와, 음이온 파우더와, 대전방지제가 포함되어 있다.

상기 숯가루는 흡습성과 방취성과 방곰팡이성와 방충성과 보온성을 향상시키고, 음이온을 발생시키기 위하여 첨가되는 것으로, 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 계의 폴리올의 중량비로 0.5 내지 10 퍼센트(%)의 구성 비율을 가지고 있다.

기존의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율에 대한 시험결과를 도 1a 내지 도 1c 에 도시하였다. 상기 시험은 한국건자재시험연구원에서 이루어졌다.

기존의 폴리우레탄 발포체의 원적외선 방사율은 0.886 이고, 방사에너지는 3.57 × 102 (W/m2) 인데 비하여, 본 발명의 실시예와 같이 숯을 첨가한 경우에는 원적외선 방사율이 0.893 이고, 방사에너지가 3.60 × 102 (W/m2) 인 것으로 측정되었다. 숯을 첨가한 경우의 원적외선 방사율에 대한 시험결과를 도 2a 내지 도 2c 에 도시하였다.

또한, 숯을 첨가한 경우의 항균성에 대한 시험결과를 도 3a 및 도 3b에 도시하였다. 시험결과에서도 알 수 있듯이 균주들이 자라지 못함을 알 수가 있다.

상기 음이온 파우더는 음이온을 방출하기 위하여 첨가되는 것으로, 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 계의 폴리올의 중량비로 0.5 내지 10 퍼센트(%)의구성 비율을 가지고 있다.

상기 음이온은 세포를 활성화하고, 혈액정화에 도움이 되며, 피로를 회복하고, 자율신경을 안정시키며, 정신을 안정되게 하고, 면역력을 높이며, 통증을 완화하고, 알레르기 체질을 개선하는 것으로 알려져 있다.

통상적인 폴리우레탄 발포체와 음이온 파우더를 첨가한 경우의 음이온 수의 비교를 도 4a 및 도 4b에 도시하였다. 시험결과를 보면 알 수가 있듯이 음이온 파우더를 첨가한 경우에 음이온 수가 통상적인 폴리우레탄의 경우는 258 인데 비하여, 음이온 파우더를 첨가한 경우는 300 으로 음이온 수가 급격히 증가되었음을 알 수가 있다.

상기 대전방지제는 정전기를 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 계의 폴리올의 중량비로 1.0 내지 20 %의 구성 비율을 가지고 있다.

통상적인 폴리우레탄 발포체와 대전방지제를 첨가한 경우의 마찰대전압의 결과의 비교를 도 5a 및 도 5b에 도시하였다. 시험결과를 보면 알 수가 있듯이, 통상적인 폴리우레탄 발포체의 경우는 마찰대전압이 면포와 모포에서 각각 460 (V)와 30 (v) 였는데 비하여, 대전방지제를 첨가한 경우는 마찰대전압이 면포와 모포에서 각각 630 (V)와 80 (V) 로 측정되었다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 폴리올을 생성한다. (폴리올 생성단계)

이어서, 상기 폴리올 생성단계에서 생성된 폴리올에 숯가루와 음이온 파우더와 대전방지제을 첨가하여 교반한다. (기능물질 첨가단계)

이 때, 상기 기능물질의 중량비율은 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 계의 폴리올의 중량비로, 숯가루는 0.5 퍼센트(%) 내지 10 퍼센트(%)이며, 상기 음이온 파우더는 0.5 % 내지 10 % 이며, 상기 대전방지제는 1.0 % 내지 20 % 인 것은 상술한 바와 같다.

이어서, 상기 기능물질 첨가단계에서 각각의 기능물질이 첨가된 폴리올에 이소시아네이트와 물과 촉매와 정포제를 첨가하여 교반하여 발포한다. (발포단계)

이어서, 상기 발포단계를 거친 폴리우레탄 발포체를 자연건조하여 숙성한다. (숙성단계)

한편, 상술한 제조방법에서는 폴리올에 숯가루와 음이온 파우더와 대전방지제가 먼저 투입되어 교반되는 것으로 설명하였으나, 여기에 한정되는 것은 물론 아니다.

즉, 폴리올과, 이소시아네이트와, 숯가루와 음이온 파우더와, 대전방지제와, 물과, 촉매와, 정포제 등을 각각 별토의 탱크에 독립하여 보관한 뒤, 상기 각각의 탱크에 보관된 물질들을 동시에 혼합기로 이송시켜 한꺼번에 발포시켜도 동일한 효과를 가져온다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 폴리우레탄 발포체는, 저렴한 비용으로 두통 해소 및 숙면에 도움이 되며, 원적외선 방사율이 양호하며, 항균 작용이 뛰어나며, 음이온의 방출이 양호하고, 정전기의 발생이 방지될 수 있는 폴리우레탄 발포체를 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 폴리올과 이소시아네이트가 반응하여 만들어지는 폴리우레탄 발포체에 있어서,

   습기와 냄새를 흡수하고, 곰팡이의 번식을 방지하고, 방충성, 보온성을 높이고, 음이온을 발생시키기 위하여,

   상기 폴리우레탄 발포체 내부에 내재되는 숯가루와,

   상기 폴리우레탄 발포체 내부에 내재되는 음이온 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 발포체.
2. 제 1 항에 있어서,

   정전기의 발생을 방지하기 위하여,

   대전방지제가 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 발포체.
3. 제 2 항에 있어서,

   사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 계의 폴리올의 중량비로,

   상기 숯가루는 0.5 퍼센트(%) 내지 10 퍼센트(%)이며,

   상기 음이온 파우더는 0.5 % 내지 10 % 이며,

   상기 대전방지제는 1.0 % 내지 20 % 인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 발포체.
4. 폴리올을 생성하는 폴리올 생성단계;

   상기 폴리올 생성단계에서 생성된 폴리올에 숯가루와 음이온 파우더와 대전방지제을 첨가하여 교반하는 기능물질 첨가단계;

   상기 기능물질 첨가단계에서 각각의 기능물질이 첨가된 폴리올에 이소시아네이트와 물과 촉매와 정포제를 첨가하여 교반하여 발포하는 발포단계; 및

   상기 발포단계를 거친 폴리우레탄 발포체를 자연건조하여 숙성하는 숙성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 발포체 제조방법.
5. 폴리올과, 이소시아네이트와, 숯가루와, 음이온 파우더와, 대전방지제와, 물과, 촉매와, 정포제 등을 각각 별토의 탱크에 독립하여 보관하는 보관단계;

   상기 각각의 탱크에 보관된 물질들을 동시에 혼합기로 이송시켜 한꺼번에 발포시키는 발포단계; 및

   상기 발포단계를 거친 폴리우레탄 발포체를 자연건조하여 숙성하는 숙성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 발포체 제조방법.