KR20090062155A - Polyurethane foam acoustic absorbent using dash-panel of automobile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일관능성 수산기를 포함하는 모노올을 3% 이하로 함유한 폴리에테르 폴리올을 사용하여 폴리우레탄 폼 흡음재를 제조함으로서, 기존의 산화프로필렌계 폴리에테르 폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼 흡음재에 비하여 소음 흡수의 경로를 확대 및 흡수된 소음을 저감시킬 수 있는 폴리우레탄 발포 폼 흡음재에 관한 것이다.The present invention is to prepare a polyurethane foam sound absorbing material using a polyether polyol containing 3% or less monool containing a monofunctional hydroxyl group, to a polyurethane foam sound absorbing material prepared using a conventional propylene oxide-based polyether polyol Compared with the polyurethane foam foam sound-absorbing material which can expand the path of the sound absorption and reduce the absorbed noise in comparison.
이를 위하여 본 발명은 일반적으로 산화프로필렌을 반응시켜 제조되는 폴리에테르 폴리올을 제조 후, 크기배제분리(size exclusion separation) 방식을 사용하여 상기 폴리에테르 폴리올 전체 중량에 대하여 저분자량 폴리올이 3 중량% 이하가 되도록 저분자량 폴리올을 분리한 폴리에테르 폴리올을 함유하는 폴리우레탄 발포 폼 흡음재를 제조함으로써, 흡음특성 즉 방진성을 대폭 향상시켰다.To this end, in the present invention, after preparing a polyether polyol prepared by reacting propylene oxide, a low molecular weight polyol is 3 wt% or less based on the total weight of the polyether polyol using a size exclusion separation method. By manufacturing the polyurethane foam foam sound absorbing material containing the polyether polyol from which the low molecular weight polyol was separated as much as possible, the sound absorption property, that is, dustproofness was greatly improved.
일반적으로 자동차의 실내로 유입되는 대표적인 소음으로는 엔진에서 발생하 여 차체 또는 공기를 통해 전달되는 엔진투과소음이 있으며, 이러한 엔진 투과 소음을 억제하기 위하여 통상의 자동차에서는 엔진 커버 또는 후드 인슐레이터 등을 사용하고 있으나, 이들만을 통해서는 소음을 원하는 수준으로 제거하는 데에는 한계가 있고 미흡한 점이 있다.In general, typical noise flowing into a vehicle interior includes engine permeation noise generated from an engine and transmitted through a vehicle body or air.In order to suppress such engine permeation noise, an engine cover or a hood insulator is used in a typical vehicle. However, through these alone there is a limit and insufficient in removing the noise to the desired level.
좀 더 구체적으로 자동차에는 여러 위치에 흡음재를 적용하고 있는데, 예컨데 엔진룸에서 발생하는 소음을 차단하기 위하여 엔진룸과 차실을 구분하는 대쉬 패널에 흡음재가 설치되고 있으며, 또한 차량 바닥으로부터 전달되는 소음을 차단하기 위한 흡음재가 플로어 패널 등에 설치되고 있다.More specifically, sound absorbing materials are applied to various locations in automobiles. For example, sound absorbing materials are installed in a dash panel that separates an engine compartment from a compartment to block noise generated from an engine compartment. A sound absorbing material for blocking is installed in the floor panel or the like.
대쉬 패널에서는 차량의 실외에 부착된 대쉬 아우터(dash outer) 및 실내에 부착된 대쉬 이너(dash inner)가 대부분의 소음을 제거하는 역할을 하고 있다.In the dash panel, a dash outer attached to the exterior of the vehicle and a dash inner attached to the interior serve to remove most of the noise.
그리고, 플로어 패널(floor panel)에 설치되는 흡음재는 플로어 카페트의 저면에 깔리면서 설치되는데, 자동차에서 플로어 카페트에 의해 유입되는 소음은 엔진에서 발생한 음이 차체를 통해서 유입되는 소음과 타이어와 노면과의 접촉시 발생되는 소음이 차체를 통해서 유입되는 소음으로 크게 대별되며, 이러한 소음을 개선하는 방법에는 흡음성능을 개선하는 것과 차음성능을 개선하는 두 가지 방법이 있다.And, the sound absorbing material installed on the floor panel (floor panel) is installed on the floor of the floor carpet, the noise introduced by the floor carpet in the car is the noise generated from the engine flows through the body and the tire and the road surface The noise generated at the time of contact is largely classified into the noise flowing through the vehicle body. There are two ways to improve the noise, and to improve the sound absorbing performance and the sound insulating performance.
보통 흡음이란 발생한 음 에너지가 소재의 내부경로를 통해 전달되면서 열에너지로 변환되어 소멸하는 것이며, 차음은 발생한 음 에너지가 차폐물에 의해 반사되어 차단되는 것이다. In general, sound absorption means that the generated sound energy is converted into thermal energy and extinguished as it is transmitted through the inner path of the material, and the sound insulation is reflected by the shield and blocked.
흡음성능은 주로 소재의 내부 형태 및 기공 구조와 관련이 있으며, 차음성능 은 소재의 밀도 및 구조와 깊은 관련이 있다. 즉, 흡음성능을 만족하기 위해서는 우레탄 폼과 같이 미세한 오픈 셀 입자가 많이 존재해야 하며, 펠트(felt)의 경우에는 섬도가 낮은 파이버를 사용해야 한다는 것은 이미 주지의 사실이다. The sound absorption performance is mainly related to the internal shape and pore structure of the material, and the sound insulation performance is closely related to the density and structure of the material. That is, in order to satisfy the sound absorbing performance, many fine open cell particles such as urethane foam should be present, and in the case of felt, it is already known that fibers having low fineness should be used.
폴리우레탄 폼에 있어서 흡음 메커니즘을 설명하자면 폼 표면에서의 입사. 반사에 의한 감쇄, 셀 내부에 있는 공기의 점성저항과 진동에 의한 음 감쇄, 폼에 전달된 진동에너지의 열에너지 변환에 의해 이루어진다. 이러한 흡음 메커니즘을 기본으로 할 때 흡음성능은 형태학적 측면에서 폼의 표면 상태, 밀도와 두께, 셀의 크기와 형상에 의해서, 재료적 측면에서는 폴리우레탄 미세구조와 이에 연계된 물리적 특성에 의해서 영향을 받는다. 형태학적 인자들 중 하나인 셀 구조는 폴리우레탄 원소재를 구성하는 성분들을 비롯한 발포제, 계면활성제, 기포개방제의 종류와 함량 및 촉매나 반응온도에 따른 폴리우레탄 합성반응과 발포반응의 상대적 속도 등에 의해 영향을 받으며, 셀 구조를 변화시키는 개개의 인자들은 또 다른 한편으로 폴리우레탄의 미세구조 형성과정에 직접적으로 영향을 주게 된다. The sound absorption mechanism for polyurethane foams is the incidence at the foam surface. Attenuation by reflection, viscous resistance of air inside the cell and sound attenuation by vibration, and thermal energy conversion of vibration energy delivered to the foam. On the basis of this sound absorption mechanism, sound absorption performance is influenced by the surface condition, density and thickness of the foam, the size and shape of the cell in terms of morphology, and by the polyurethane microstructure and its physical properties in material terms. Receive. One of the morphological factors of the cell structure is the type and content of foaming agents, surfactants, and bubble openers, including components constituting polyurethane raw materials, and the relative speeds of polyurethane synthesis and foaming reactions according to catalyst or reaction temperature. Individual factors that affect the cell structure, on the other hand, directly affect the formation of polyurethane microstructures.
또한, 흡음재에서 면과 면의 밀도 차이가 발생할 때, 이에 따른 에너지의 손실이 커지는 원리를 이용하여 흡음재의 면밀도를 다르게 함으로써 동일 면밀도에 비해 보다 향상된 성능을 나타낼 수 있다.In addition, when the difference between the density of the surface and the sound absorbing material in the sound absorbing material, by using the principle that the energy loss is increased according to the different surface density of the sound absorbing material can exhibit more improved performance than the same surface density.
차음성능을 개선하기 위해서는 별도의 차음재인 헤비레이어 소재를 사용하는 것이 일반화된 기술이다.In order to improve sound insulation performance, it is a general technique to use a heavy insulation material, which is a separate sound insulation material.
상술한 바와 같이 자동차에서는 소음이 가장 많이 유입되는 부분인 대쉬 패널 및 플로어 패널, 도어 패널, 루프 패널의 실내 측과 그 밖의 각종 내장재 등을 포함한 여러 위치에 흡음재가 적용되고 있다. 이러한 흡음재의 재질로는 폴리우레탄 폼 또는 섬유질 펠트가 사용되고 있으며, 특히 최근에는 흡음 및 단열성능의 향상을 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtalate, 이하, "PET"로 정의한다.) 펠트가 널리 사용되고 있다. 소음을 억제하기 위하여 흡음소재로는 폴리우레탄 폼을 일반적으로 많이 사용하고 있다. As described above, in automobiles, sound absorbing materials are applied to various locations including the dash panel, the floor panel, the door panel, the interior side of the roof panel, and various other interior materials, which are the parts where noise is most introduced. Polyurethane foam or fibrous felt is used as the material of the sound absorbing material, and recently, polyethylene terephtalate (hereinafter, referred to as "PET") felt is widely used to improve sound absorption and thermal insulation performance. In order to suppress noise, a polyurethane foam is generally used as a sound absorbing material.
상기 폴리우레탄 폼과 같은 차량용 흡음재료는 그 자체 내부에 기공이 있어서 소리가 들어갈 수 있고, 그렇게 들어간 소리들은 재료 속에서 부딪히면서 흡수된다. 이해를 돕기 위하여 소음저감에 대해 보다 상세하게 설명하면 소음이 어떤 재료에 부딪치게 되면 일부는 반사되고 일부는 흡수된다. 여기서 흡수된 소리는 재료의 구조를 진동시키고, 그로 인해 발생된 진동에너지가 열에너지로 바뀌어 그 열에너지가 소산되는데 이런 원리로 소음을 저감시키게 되는 것이다. The vehicle sound absorbing material such as polyurethane foam has pores inside itself so that sound can enter, and the sound so absorbed is bumped into the material. To better understand noise reduction in more detail, when noise hits a material, some of it is reflected and some is absorbed. The absorbed sound vibrates the structure of the material, and the vibration energy generated by the sound is converted into heat energy, and the heat energy is dissipated. In this way, the noise is reduced.
일반적으로 제조되는 폴리우레탄 폼은 글리세린과 산화폴리프로필렌의 반응을 통하여 제조되는 폴리에테르 폴리올과 이소시아네이트와의 반응으로 제조되다. 그런데 상기 폴리에테르 폴리올은 반응과정에서 필연적으로 일관능성(mono-functional)수산기를 포함하는 모노올이 생성이 되는데, 상기 폴리에테르 폴리올의 분자량이 3000 g/mol 이상인 경우 일관능성 수산기를 포함하는 모노올을 약 10 중량%가 발생된다. 이로 인하여 이소시아네이트와 반응 후에 얻어지는 폴리우레탄 발포 폼에는 이소시아네이트와의 반응에 의해 도 4에 나타낸 것과 같이 망상구조를 이루지 못하는 폴리올이 존재하게 되어 흡음 특성에서 매우 불리하게 작용하는 문제점이 있다. Polyurethane foams are generally produced by the reaction of polyether polyols and isocyanates prepared through the reaction of glycerin and polypropylene oxide. By the way, the polyether polyol inevitably generates a monool containing a mono-functional hydroxyl group in the reaction process, when the molecular weight of the polyether polyol is more than 3000 g / mol monool containing a monofunctional hydroxyl group About 10% by weight. For this reason, in the polyurethane foam obtained after the reaction with isocyanate, a polyol which does not form a network structure as shown in FIG. 4 by the reaction with the isocyanate is present, which is very disadvantageous in sound absorption characteristics.
이에 자동차 업계 등에서는 기존의 폴리우레탄 폼의 장점을 최대한 살릴 수 있으면서도 흡음 효과가 우수한 폴리우레탄 폼 흡음재의 요구가 증대되고 있다.Accordingly, in the automotive industry, there is an increasing demand for a polyurethane foam sound absorbing material having excellent sound absorbing effect while maximizing the advantages of the existing polyurethane foam.
상기 기존의 폴리우레탄 폼 흡음재의 문제점과 산업계의 요구에 대하여 해결하고자 본 발명자들이 끊임없이 연구 및 노력한 결과, 폴리우레탄 폼 흡음재 제조에 사용되는 폴리에테르 폴리올로부터 일관능성 수산기를 포함하는 모노올(이하, "일관능성 모노올"로 정의한다.)을 제거하면 즉, 폴리에테르 폴리올 자체 내부에 일관능성 수산기를 포함하는 모노올 함유량을 최소화시킴으로써 상대적으로 다관능성 수산기를 포함하는 모노올(이하, "다관능성 모노올"로 정의한다.)의 양이 증가시킨 폴리에테르 폴리올을 사용하여 제조한 폴리우레탄 폼은 그 내부구조가 망상구조를 지니게 됨을 안출하게 되었고, 이를 흡음재로 이용함으로써, 기존의 폴리우레탄 폼 조성물이 갖는 장점을 최대한 살리면서도 기존의 흡음재보다 주요 주파수 영역에서 흡음효과가 우수한 폴리우레탄 폼 흡음재를 제공하고자 한다.As a result of continuous studies and efforts by the present inventors to solve the problems of the conventional polyurethane foam sound absorbing material and the industrial demand, monool containing a monofunctional hydroxyl group from the polyether polyol used in the production of polyurethane foam sound absorbing material (hereinafter, " Removing mono), i.e., monools containing relatively polyfunctional hydroxyl groups by minimizing the content of monools containing monofunctional hydroxyl groups within the polyether polyols themselves (hereinafter referred to as "polyfunctional monools"). Polyurethane foam produced using polyether polyol with an increased amount of polyol) has been developed to have a network structure, and by using it as a sound absorbing material, a conventional polyurethane foam composition Sound-absorbing effect in the main frequency range than existing sound absorbing materials while making the most of its advantages And to provide a superior polyurethane foam sound-absorbing material.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 The present invention for solving the above problems
일관능성 수산기를 포함하는 모노올 0.01 ~3 중량%를 함유하는 폴리에테르 폴리올 100 중량부에 대하여 아민계 촉매 0.5 ~ 2 중량부, 정포제 0.5 ~ 3 중량부 및 발포제 2 ~ 7 중량부를 함유한 레진프리믹스; 및Resin containing 0.5 to 2 parts by weight of amine catalyst, 0.5 to 3 parts by foaming agent and 2 to 7 parts by weight of blowing agent based on 100 parts by weight of polyether polyol containing 0.01 to 3% by weight of monool containing monofunctional hydroxyl group Premix; And
상기 레진프리믹스와 이소시아네이트의 중량비가 레진프리믹스 : 이소시아네이트 = 1 : 0.75 ~ 1.2 로 포함하고 있는 것을 그 특징으로 하는 자동차 대쉬 판넬 용 폴리우레탄 폼 흡음재에 관한 것이다.It relates to a polyurethane foam sound absorbing material for automobile dash panel, characterized in that the weight ratio of the resin premix and the isocyanate is contained in the resin premix: isocyanate = 1: 0.75 to 1.2.
본 발명은 폴리우레탄 폼 흡음재에 관한 것으로서, The present invention relates to a polyurethane foam sound absorbing material,
본 발명의 폴리우레탄 폼 흡음재는 그 내부구조가 도 3과 같은 망상구조를 같기 때문에 기존의 폴리우레탄 폼 흡음재에 비하여 소음 흡수의 경로가 확대되었고 흡수된 소음을 저감시키는 효과가 우수하다.Polyurethane foam sound absorbing material of the present invention because the internal structure is the same as the network structure as shown in Figure 3 compared to the existing polyurethane foam sound absorbing material is expanded path of the sound absorption and excellent in reducing the absorbed noise.
기존의 폴리우레탄 폼 흡음재는 도 4와 같은 내부구조를 같기 때문에 흡음효과가 떨어지는 문제가 있었으나, 본 발명자가 이에 대하여 부단히 연구한 결과, 도 3과 같은 망상구조를 같기 때문에 흡음 효과가 우수한 폴리우레탄 폼 흡음재를 발명하게 되었다. 상기의 폴리우레탄 폼 흡음재가 도 3과 같은 망상구조를 갖기 위해서는 특정 기술을 사용하여 폴리우레탄 폼 흡음재의 조성물질인 폴리에테르 폴리올로부터 일관능성 수산기를 포함하는 모노올(이하, "일관능성 모노올"로 정의한다.)을 제거해야 함을 알게 되었다. Existing polyurethane foam sound-absorbing material had a problem that the sound absorption effect is inferior because of the same internal structure as shown in Figure 4, the inventors have studied steadily about this, the same as the network structure as shown in Figure 3 polyurethane foam excellent sound absorption effect The sound absorbing material was invented. In order for the polyurethane foam sound absorbing material to have a network structure as shown in FIG. 3, a monool containing a monofunctional hydroxyl group from a polyether polyol which is a composition of the polyurethane foam sound absorbing material using a specific technique (hereinafter, “monofunctional monool”). We'll need to remove it.
이하에서, 본 발명에 대하여 자세하게 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 폴리우레탄 폼 흡음재에 관한 것으로서,The present invention relates to a polyurethane foam sound absorbing material,
일관능성 수산기를 포함하는 모노올을 0.01 ~ 3 중량%로 함유하는 폴리에테르 폴리올, 아민계 촉매, 정포제 및 발포제를 함유한 레진프리믹스; 및Resin premixes containing a polyether polyol containing an monool containing a monofunctional hydroxyl group in an amount of 0.01 to 3% by weight, an amine catalyst, a foam stabilizer and a blowing agent; And
이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by including an isocyanate.
일반적으로 폴리에테르 폴리올은 일반적으로 글리세롤(C3H8O3, 글리세린의 정식명칭이다.)과 산화폴리프로피렌을 반응시켜서 얻는데, 이때 일관성 모노올 및 다(多)관성 모노올이 필연적으로 발생을 한다. 통상적으로 평균 분자량이 6500 g/mol 이하인 폴리올을 저분자 폴리올이라고 하며 본 발명에서도 평균 분자량이 6500 g/mol 미만인 폴리에테르 폴리올을 저분자 폴리에테르 폴리올로 정의한다. 또한 일반적으로 폴리에테르 폴리올의 평균 분자량이 3000 g/mol 이상인 경우 보통 일관성 모노올을 약 10 중량% 이상을 포함하고 있는데, 이러한 일관성 모노올의 함유에 의하여 폴리에테르 폴리올로 제조된 폴리우레탄 폼 흡음재는 다관성 모노올의 함유량이 상대적으로 적게 되어, 도 3과 같은 망상구조를 갖지 못하고, 도 4와 같은 내부구조를 갖게 되는 것이다.In general, polyether polyols are generally obtained by reacting glycerol (C 3 H 8 O 3 , the official name of glycerin) with polypropylene oxide, in which coherent monools and multi-integral monools inevitably occur. Do it. Typically, polyols having an average molecular weight of 6500 g / mol or less are called low molecular polyols, and in the present invention, polyether polyols having an average molecular weight of less than 6500 g / mol are defined as low molecular polyether polyols. In general, when the average molecular weight of the polyether polyol is more than 3000 g / mol, it usually contains about 10% by weight or more of the coherent monool, the polyurethane foam sound absorbing material made of a polyether polyol by the inclusion of this coherent monool The content of the multi-integral monool is relatively low, so that it does not have a network structure as shown in FIG. 3 and has an internal structure as shown in FIG.
본 발명은 일관성 모노올을 폴리에테르 폴리올로부터 제거하기 위하여 크기배제분리 방식(size exclusion separation) 및 당업계에서 통상적으로 사용되는 분리 기구(Gel Permeation Chromatography) 사용하였고, 이를 통하여 일관능성 모노올 함량을 폴리에테르 폴리올 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 3 중량% 이하의 폴리에테르 폴리올을 제조, 사용하였다. 여기서, 분리 전 폴리에테르 폴리올은 평균 분자량이 4000 ~ 6500 g/mol인 저분자 폴리에테르 폴리올을 사용하였는데, 평균 분자량이 4000 g/mol 미만인 것을 사용하면 최종 제품의 기계적 물성이 저하되어 산업적으로 적용하는데 문제가 발생하고, 6500 g/mol 초과한 것을 사용하면 높은 점 도로 인하여 폼 셀 구조의 균일성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.In order to remove the coherent monool from the polyether polyol, a size exclusion separation and a gel permeation chromatography commonly used in the art are used. 0.01-3 wt% or less of polyether polyol based on the total weight of the ether polyol was prepared and used. Here, the polyether polyol before separation was used a low molecular weight polyether polyol having an average molecular weight of 4000 ~ 6500 g / mol, when the average molecular weight of less than 4000 g / mol is used to reduce the mechanical properties of the final product industrial problem This is because a problem occurs that the uniformity of the foam cell structure is lowered due to the high viscosity.
그리고 그 분리 여부는 GPC(gel permeation chromatography)로 검증이 가능하다. The separation can be verified by gel permeation chromatography (GPC).
상기 일관능성 모노올 0.01 ~ 3 중량%를 함유하는 폴리에테르 폴리올은 평균 관능기가 2 ~ 5이고, 수산기가 300 ~ 700 mg KOH/g인 것을 사용하는 것이 바람직한데 여기서, 상기 평균 관능기가 2 미만이면 폼 성형기 가교성이 떨어져 폼 성형이 원할하지 않으며, 5 초과시 과도한 가교가 발생하고 반응물의 점도가 급격히 증가하여 폼 성형이 이루어지지 않는 문제점이 발생하기 때문이다. 또한 수산기가 300 mg KOH/g 미만 시 이소시아네이트와 반응할 수 있는 폴리올의 반응기가 낮아 정상적인 폼이 형성되지 못하는 문제점이 있고 700 mg KOH/g 초과 시 과도한 가교반응이 발생하여 점도가 급격히 올라가는 문제점이 발생하기 때문이다.The polyether polyol containing 0.01 to 3% by weight of the monofunctional monool preferably has an average functional group of 2 to 5 and a hydroxyl group of 300 to 700 mg KOH / g, where the average functional group is less than 2 This is because the foam molding machine crosslinkability is poor, and the foam molding is not desired. When the crosslinking property exceeds 5, excessive crosslinking occurs and the viscosity of the reactant increases sharply, resulting in a problem that foam molding is not performed. In addition, when the hydroxyl value is less than 300 mg KOH / g polyol reactor that can react with the isocyanate is a problem that does not form a normal foam, when the excess of 700 mg KOH / g there is a problem that the viscosity rises rapidly due to excessive crosslinking reaction occurs Because.
상기 일관성 모노올은 평균분자량이 600 g/mol 이하인 저분자 모노올인 것이 특징인데, 이는 글리세롤(C3H8O3, 글리세린의 정식명칭이다.)과 산화폴리프로피렌을 반응시 반응 균일성이 완전하지 않기 때문에 발생한다. The coherent monool is characterized by a low molecular monool having an average molecular weight of 600 g / mol or less, which is completely uniform in the reaction between glycerol (C 3 H 8 O 3 , the official name of glycerin) and polypropylene oxide. It happens because you don't.
이하에서 본 발명의 조성물질 및 그 조성비에 대해서 더욱 상세하게 설명을 하겠다.Hereinafter, the composition of the present invention and its composition ratio will be described in more detail.
본 발명은 The present invention
일관능성 수산기를 포함하는 모노올 0.01 ~3 중량%를 함유하는 폴리에테르 폴리올 100 중량부에 대하여 아민계 촉매 0.5 ~ 2 중량부, 정포제 0.5 ~ 3 중량부 및 발포제 2 ~ 7 중량부를 함유한 레진프리믹스; 및Resin containing 0.5 to 2 parts by weight of amine catalyst, 0.5 to 3 parts by foaming agent and 2 to 7 parts by weight of blowing agent based on 100 parts by weight of polyether polyol containing 0.01 to 3% by weight of monool containing monofunctional hydroxyl group Premix; And
상기 레진프리믹스와 이소시아네이트의 중량비가 레진프리믹스 : 이소시아네이트 = 1 : 0.75 ~ 1.2 로 포함되어 있는 것을 그 특징으로 한다.It is characterized in that the weight ratio of the resin premix and the isocyanate is included as the resin premix: isocyanate = 1: 0.75 to 1.2.
상기 아민계 촉매는 이소시아네이트와 폴리올의 반응을 촉진하여 망상구조를 가지게 하는 역할을 하며, 상기 아민계 촉매는 펜타메틸렌디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민(dimethylcyclohexylamine), 트리스(3-디메틸아미노)프로필헥사히드로트리아민{tris(3-dimethylamino)propylhexahydrotriamine}, 트리에틸렌디아민(triethylenediamine) 및 이들의 유도체들 중에서 선택된 1 종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 가교반응 촉진특성이 우수한 펜타메틸렌디에틸렌트리아민을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 상기 아민계 촉매가 0.5 중량부 미만 시 반응이 지연되어 경화불량이 발생하고, 2 중량부를 초과하게 되면 반응이 빨라 미충진 및 발포체의 크랙이 발생하는 문제점이 발생한다.The amine catalyst serves to promote the reaction of the isocyanate and polyol to have a network structure, the amine catalyst is pentamethylene diethylenetriamine, dimethylcyclohexylamine, tris (3-dimethylamino) propyl It is preferable to use at least one selected from hexahydrotriamine {tris (3-dimethylamino) propylhexahydrotriamine}, triethylenediamine and derivatives thereof, but pentamethylenediethylenetriamine having excellent crosslinking reaction promoting properties may be used. It is more preferable to use. In this case, when the amine catalyst is less than 0.5 parts by weight, the reaction is delayed, and curing failure occurs. When the amine catalyst is more than 2 parts by weight, the reaction occurs quickly, resulting in unfilled and cracked foam.
본 발명의 성분 중 하나인 상기 정포제는 발포체에 셀이 형성될 때 생성된 셀이 합일, 파괴되는 것을 방지하고 균일한 셀이 형성되도록 조정하는 역할을 하며, 그 종류는 당 분야에서 사용하는 것으로 특별히 한정하지 않으나 일관능성 모노올을 함유한 폴리에테르 폴리올과 이소시아네이트의 반응시 반응물 분산성 측면에서 우수한 유기 규소계 정포제를 사용할 수 있으며, 유기 규소계 정포제 중에서 실리콘 오일 및 그 유도체 등 중에서 선택된 1 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 3 중량부 범위로 사용하는데, 0.5 중량부 미만 시 폼 성형이 불균일 해지는 문제가 있으며 3 중량부 초과 시 폼 성형성 속도가 늦어지는 문제점이 발생한다.The foam stabilizer, which is one of the components of the present invention, serves to adjust the formation of uniform cells and to prevent the cells from being combined when the cells are formed in the foam, and to form a uniform cell. Although not particularly limited, it is possible to use an organosilicon foam stabilizer having excellent reactant dispersibility in the reaction of a polyether polyol containing a monofunctional monool and an isocyanate, and selected from silicone oil and derivatives thereof among the organosilicon foam stabilizers. It can mix and use species. When used in the range of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyether polyol, there is a problem that the foam molding becomes non-uniform when less than 0.5 parts by weight, and a problem that the foam formability is slowed when it exceeds 3 parts by weight.
본 발명의 또 다른 성분 중 하나인 상기 발포제는 물 또는 시클로펜탄(Cyclopentane)을 사용할 수 있으며, 상기 폴리에테르 폴리올 100 중량부에 대하여 2 ~ 7 중량부, 더욱 바람직하게는 2 ~ 5 중량부를 사용할 수 있다. 여기서, 2 중량부 미만이면 폴리우레탄 폼이 충분하게 발포되지 않는 문제가 발생하며, 7 중량부 초과시에는 급격한 발포로 인하여 폴리우레탄 폼 내부에 균열이 생기는 문제가 발생한다.One of the other components of the present invention, the blowing agent may use water or cyclopentane (Cyclopentane), 2 to 7 parts by weight, more preferably 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyether polyol. have. Here, if the content is less than 2 parts by weight, the polyurethane foam may not be sufficiently foamed, and if it exceeds 7 parts by weight, a problem may occur in the polyurethane foam due to rapid foaming.
본 발명의 폴리우레탄 폼 흡음재는 상기 레진프리믹스와 이소시아네이트를 레진프리믹스 : 이소시아네이트 = 1 : 0.75 ~ 1.2 의 중량비로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 레진프리믹스에 대하여 이소시아네이트의 중량비가 1 : 0.75 미만이면 최종 폴리우레탄 폼 흡음재의 경도저하 문제가 발생하고, 1 : 1.2 중량비를 초과하면 경도 증강에 의하여 탄성이 떨어지는 문제가 발생한다.As for the polyurethane foam sound absorption material of this invention, it is preferable to use the said resin premix and an isocyanate in the weight ratio of resin premix: isocyanate = 1: 1: 0.75-1.2. If the weight ratio of the isocyanate to the resin premix is less than 1: 0.75, the hardness decrease problem of the final polyurethane foam sound absorbing material occurs, and if the weight ratio exceeds 1: 1.2, the elasticity decreases due to the hardness increase.
상기 이소시아네이트는 특별히 한정하지는 않으나, 모노이소시아네이트, 디이소시아네이트 등을 사용하는 데 본 발명에서는 디이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 디이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트(toluene diisocyanate, 이하 "TDI"로 정의한다.), 디페닐메탄디이소시아네이트(Diphenyl-methane diisocyanate, 이하 "MDI"로 정의한다.) 및 토릴렌디이소시아네이트(Torilene diisocyanate) 및 이들의 유도체 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다.Although the said isocyanate is not specifically limited, Monoisocyanate, diisocyanate, etc. are used, but diisocyanate is preferable in this invention. The diisocyanate used in the present invention is toluene diisocyanate (hereinafter defined as "TDI"), diphenylmethane diisocyanate (hereafter defined as "MDI") and toylene diisocyanate ( Torilene diisocyanate) and derivatives thereof may be used.
특히, 상기 디페닐메탄디이소시아네이트는 모노머릭(monomeric) 4,4-디페닐 메탄디이소시아네이트(Diphenyl-methane diisocyanate), 모노머릭(monomeric) 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,2-디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리머릭 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리머릭 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리머릭 2,2-디페닐메탄디이소시아네이트 및 이들의 유도체 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직한데, 특히, 본 발명에서 사용되는 MDI는 하기 화학식 1의 분자구조를 포함하고 평균 작용기가 2.0 ~ 3.1 인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In particular, the diphenylmethane diisocyanate is monomeric (4,4-diphenyl methane diisocyanate), monomeric (monomeric) 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 2,2-di At least one selected from phenylmethane diisocyanate, polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate, polymeric 2,4-diphenylmethane diisocyanate, polymeric 2,2-diphenylmethane diisocyanate and derivatives thereof It is preferable to use, and in particular, MDI used in the present invention more preferably comprises a molecular structure of the formula (1) and the average functional group is 2.0 to 3.1.
상기 화학식 1에 있어서, n은 정수를 의미한다.In Formula 1, n means an integer.
이하, 본 발명은 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
실시예Example 1 One
글리세롤(Akzo Nobel, Glycerine) 100 g과 산화폴리프로필렌(SKC, PO) 100 g을 고압 반응용기에서 반응온도 60oC 조건에서 반응을 시켜 폴리에테르 폴리올을 제조한 후, 고분자 컬럼 분리 원리가 적용되는 기구를 이용하여 크기배제분리 방식을 사용하여 일관성 모노올 2 중량%를 함유하도록 폴리에테르 폴리올을 제조하였으 며, 분리 여부는 GPC(gel permeation chromatography)로 도 2와 같이 확인하였다. 100 g of glycerol (Akzo Nobel, Glycerine) and 100 g of polypropylene oxide (SKC, PO) were reacted at a reaction temperature of 60 o C in a high pressure reactor to prepare a polyether polyol. Polyether polyols were prepared to contain 2% by weight of monolithic monool using a size exclusion separation method using the apparatus, and separation was confirmed as shown in FIG. 2 by GPC (gel permeation chromatography).
20 + 1oC 온도하에서 하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 평균분자량 6000g/mol인 폴리에테르 폴리올, 아민계 촉매인 펜타메틸렌디에틸렌트리아민, 유기규소 정포제인 실리콘 오일 및 발포제인 물을 혼합하여 레진프리믹스를 제조한 후, 상기 레진프리믹스에 대하여 이소시아네이트의 중량비가 1 : 0.91 이 되게끔 상기 레진프리믹스와 이소시아네이트를 혼합하여 7 초간 격렬하게 교반한 후, 100 x 100 x 2.5 cm3 금형에 주입하여 폴리우레탄 폼 흡음재를 제조하였다. Resin premix by mixing polyether polyol having an average molecular weight of 6000 g / mol, an amine catalyst pentamethylenediethylenetriamine, a silicon oil as an organosilicon foaming agent, and water as a blowing agent at a temperature of 20 + 1 o C. After the preparation, the resin premix was mixed with the resin premix and the isocyanate so that the weight ratio of isocyanate is 1: 0.91 and stirred vigorously for 7 seconds, and then injected into a mold 100 x 100 x 2.5 cm 3 polyurethane foam A sound absorbing material was prepared.
실시예Example 2 ~ 6 2 to 6
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖도록 실시예 2 ~ 6을 각각 실시하여 폴리우레탄 폼 흡음재를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, except that Examples 2 to 6 to have a composition shown in Table 1 to prepare a polyurethane foam sound absorbing material.
비교예Comparative example 1 ~ 6 1 to 6
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖도록 비교예 1 ~ 6을 각각 실시하여 폴리우레탄 폼 흡음재를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, except that Comparative Examples 1 to 6 to have a composition shown in Table 1 to prepare a polyurethane foam sound absorbing material.
다만, 비교예 3, 5 및 6를 제외한 나머지 비교예는 일관성 모노올을 별도로 제거하지 않았다.However, Comparative Examples except Comparative Examples 3, 5 and 6 did not remove the coherent monool separately.
실험예Experimental Example
상기 실시예 및 비교예를 통하여 제조한 폴리우레탄 폼 흡음재를 하기와 같이 폼 성형성 평가, 흡음율 평가, GPC(gel permeation chromatography) 분석실험, 압축강도 및 압축경도를 수행하였다.Polyurethane foam sound absorbing material prepared through the above Examples and Comparative Examples was carried out as follows, foam formability evaluation, sound absorption rate evaluation, gel permeation chromatography (GPC) analysis, compressive strength and compressive hardness.
실험예Experimental Example 1 One
폼 외관 및 성형성 평가Foam appearance and formability evaluation
폼 외관 측정은 제조가 완성된 폴리우레탄 폼 흡음재의 표면을 육안으로 확인하여 평가하였다.The foam appearance measurement was evaluated by visually confirming the surface of the polyurethane foam sound absorbing material in which the production was completed.
폼 성형성 평가는 폼 제조시 크림타임(cream time, 이하 "CT"로 칭한다.)와 발포시간(rise time, 이하 "RT"로 칭한다.)를 측정하였다. CT는 발포 조성물들의 혼합시부터 이들 반응혼합물의 부피와 점도의 변화가 시각적으로 관찰되는 시점까지의 시간간격을 나타내며, RT는 발포 조성물의 혼합부터 발포체의 발포가 끝나는 시점까지의 시간을 나타낸다. 고분자량 정제분리 폴리올 첨가 폼과 일반 고탄성 폼을 동일 조성조건에서 성형하여 폼 성형성을 비교, 평가하였으며 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The foam formability evaluation measured the cream time (hereinafter referred to as "CT") and the rise time (hereinafter referred to as "RT") at the time of foam preparation. CT represents the time interval from the mixing of the foaming compositions to the time when changes in the volume and viscosity of these reaction mixtures are visually observed, and RT represents the time from mixing of the foaming composition to the end of foaming of the foam. The high molecular weight tablet-separated polyol-added foam and the general high elastic foam were molded under the same composition conditions to compare and evaluate foam formability, and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에 나타낸 폴리우레탄 폼 흡음재의 외관 및 성형성 평가를 보면,Looking at the appearance and moldability evaluation of the polyurethane foam sound absorbing material shown in Table 2,
본 발명의 폴리우레탄 폼 흡음재가 종전의 폴리우레탄 폼 흡음재와 비교하여 외관 및 성형성이 거의 동등함을 확인할 수 있다.It can be confirmed that the polyurethane foam sound absorbing material of the present invention is almost equal in appearance and formability as compared with the conventional polyurethane foam sound absorbing material.
실험예Experimental Example 2 2
흡음율Sound absorption 평가 evaluation
폴리우레탄 폼 재료의 흡음율 평가에 사용되는 수직입사 흡음률 관내법 평가 방법으로 1 ~ 5000 Hz 주파수 범위에서 평가하였다. 평가법에 대하여 자세히 설명하면 통상 단면치수가 25 ~ 110㎜ 정도이고 길이가 45 ~ 25㎝ 정도의 충분히 단단한 벽면을 가진 관을 사용한 관을 사용하여 관내의 길이방향으로 음의 감쇠시간에서 흡음율을 계산하였으며 그 결과는 하기 표 3에 나타내었고 흡음율 평가에 사용된 측정장치의 구성은 하기와 같다.It was evaluated in the frequency range of 1 to 5000 Hz by the vertical incidence sound absorption rate evaluation method used to evaluate the sound absorption rate of the polyurethane foam material. In detail, the sound absorption rate was calculated from the negative decay time in the longitudinal direction of the tube using a tube having a sufficiently rigid wall surface having a cross-sectional dimension of 25 to 110 mm and a length of 45 to 25 cm. The results are shown in Table 3 below, and the configuration of the measuring device used for sound absorption evaluation is as follows.
흡음률 α0 는 하기 수학식 1 에 의하여 구한다.Sound absorption coefficient (alpha) 0 is calculated | required by following formula (1).
: 관 길이, c : 음속 : Tube length, c: Sound velocity
: 시료가 없는 시료측을 완전 반사면으로 하였을 때 잔향시간. : Reverberation time when the sample side without sample is the complete reflection surface.
: 시료를 붙였을 때의 잔향시간. : Reverberation time when sample is attached.
흡음률 α0 의 값이 1에 가까울수록 재료의 흡음 특성이 우수함을 의미한다.The closer the value of sound absorption coefficient (alpha) 0 is to 1, the more excellent the sound absorption characteristic of a material is.
상기 흡음률 평가실험의 결과인 표 3을 살펴보건데, 1000 Hz ~ 2000 Hz 사이에서는 실시예와 비교예가 비교적 유사한 흡음율을 보이고 있으나, 2500 Hz 부터 4500 Hz 사이의 주파수에서 실시예 1 ~ 6에서 제조한 폴리우레탄 폼 흡음재가 비교예의 폴리우레탄 폼 흡음재보다 흡음률이 크게 차이가 남을 확인할 수 있다. Looking at Table 3, the results of the sound absorption rate evaluation experiment, although the Example and Comparative Example shows a relatively similar sound absorption rate between 1000 Hz to 2000 Hz, the poly produced in Examples 1 to 6 at a frequency between 2500 Hz and 4500 Hz It can be seen that the urethane foam sound absorbing material is significantly different sound absorption rate than the polyurethane foam sound absorbing material of the comparative example.
특히, 일관성 모노올 3.5 중량% 함유한 폴리에테르 폴리올을 사용하여 폴리우레탄 폼 흡음재를 제조한 비교예 3의 경우, 비교예 1, 2 및 4 보다는 흡음률이 높지만, 실시예 보다는 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 일관성 모노올 3 중량% 함유한 폴리에테르 폴리올을 사용하여 폴리우레탄 폼 흡음재를 제조하는 것이 바람직하다는 결론을 내릴 수 있다.Particularly, in Comparative Example 3, in which a polyurethane foam sound absorbing material was manufactured using a polyether polyol containing 3.5 wt% of a coherent monool, the sound absorption rate was higher than that of Comparative Examples 1, 2, and 4, but it was confirmed that the lower than the Example. From this it can be concluded that it is desirable to produce polyurethane foam sound absorbing materials using polyether polyols containing 3% by weight of a coherent monool.
그리고, 실시예와는 다르게 레진프리믹스 : 이소시아네이트 = 1 : 0.75~1.2 의 범위를 벗어나게 제조한 비교예 5, 6의 흡음률 측정 결과를 보면, 흡음률이 다른 비교예 보다는 높음을 알 수 있고, 또한, 실시예만큼 높은 흡음율 측정결과를 보였다. 이로부터 레진프리믹스와 이소시아네이트의 중량비와 흡음율 간에는 상관관계가 없다는 결론에 도달할 수 있다.And, unlike the Examples, when looking at the sound absorption rate measurement results of Comparative Examples 5 and 6 prepared out of the range of resin premix: isocyanate = 1: 0.75 to 1.2, it can be seen that the sound absorption rate is higher than that of other comparative examples, Sound absorption rate was as high as the example. From this, it can be concluded that there is no correlation between the weight ratio of the resin premix and the isocyanate and the sound absorption rate.
흡음율 실험결과를 종합해보면, 본 발명의 제조방법을 통해 제작된 폴리우레탄 발포 폼 재료의 흡음율 평가 실험 결과에서 볼 수 있는 바와 같이 관심 주파수 영역인 1000 ~ 5000Hz, 더욱 바람직하게는 2500 ~ 5000 Hz에서 자동차용 흡음재로 적용될 경우 우수한 방음성능을 구현할 수 있음을 보여주고 있다.As a result of the sound absorption rate test results, as can be seen from the sound absorption rate evaluation test results of the polyurethane foam material produced by the manufacturing method of the present invention, the vehicle in the frequency region of interest 1000 ~ 5000Hz, more preferably 2500 ~ 5000 Hz When applied as a sound absorbing material for the excellent sound insulation performance has been shown.
실험예Experimental Example 3 3
GPCGPC 분석실험 Assay
실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 폴리우레탄 폼 흡음재를 GPC(gel permeation chromatography)측정분석실험을 하였고, 그 결과는 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다. 기존의 폴리우레탄 폼 흡음재의 실험결과인 도 2에 있어서, 화살표로 표시한 부분을 살표보면, 그래프가 약간 올라와 있는 것을 볼 수 있으며 이는 일관능 모노올이 다량 존재함을 알 수 있으며, 이와 비교하여 도 1을 살펴보면, 도 2의 결과와는 달리 일관능 모노올의 함량이 매우 낮기 때문에 도 2의 화살표 표시 부분과는 달리 동일한 부분의 그래프가 완만함을 알 수 있다. 이를 통하여 크기배제분리 방식을 사용하여 폴리에테르 폴리올로부터 일관성 모노올이 제거됨을 확인할 수 있다.Polyurethane foam sound absorbing material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to gel permeation chromatography (GPC) measurement and analysis, and the results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. In FIG. 2, which is the experimental result of the conventional polyurethane foam sound absorbing material, when the area indicated by the arrow is shown, it can be seen that the graph is slightly raised, which indicates that a large amount of monools having a consistent capacity exist. Looking at Figure 1, unlike the results of Figure 2, since the content of the monofunctional monool is very low, it can be seen that the graph of the same portion is gentle, unlike the arrow display portion of FIG. This confirms that the coherent monool is removed from the polyether polyol using the size exclusion separation method.
실험예Experimental Example 4 4
압축강도 및 Compressive strength and 압축경도Compression hardness 실험 Experiment
KS M 3808에 의거하여 압축강도를 평가하였으며, KS M 3015 에 의거하여 압축평가를 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The compressive strength was evaluated based on KS M 3808, and the compressive evaluation was evaluated based on KS M 3015. The results are shown in Table 4 below.
상기 표 4에 나타낸 압축강도와 압축경도 결과를 살펴보면, 실시예 및 비교예에서 레진프리믹스에 대하여 이소시아네이트의 중량비가 증가하면 압축강도와 압축경도가 비교적 증가함을 확인할 수 있다. 그리고 레진프리믹스:이소시아네이트 = 1 : 0.75 ~ 1.2를 초과한 비교예 5의 경우 압축강도 및 압축경도가 너무 낮거나, 너무 높아서 폴리우레탄 폼 흡음재로서 활용하기가 부적합하다. Looking at the results of the compressive strength and compressive hardness shown in Table 4, it can be seen that the compressive strength and the compressive hardness are relatively increased when the weight ratio of the isocyanate to the resin premix is increased in the Examples and Comparative Examples. In the case of Comparative Example 5 in which resin premix: isocyanate = 1: 0.75 to 1.2 is exceeded, the compressive strength and the compressive hardness are too low or too high, making it unsuitable to use as a polyurethane foam sound absorbing material.
상기 실험예를 종합해보면, 본 발명의 폴리우레탄 폼 흡음재는 기존의 폴리우레탄 흡음재 보다 흡음성능이 우수하면서도 물성면에서도 기존의 것보다 동등함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 각종 기계류, 자동차용 흡음재로 적합하며, 특히 자동차용 인너 또는 아우터 대쉬 판넬용 폴리우레탄 폼 흡음재로 사용하는 것이 좋다.Summarizing the experimental example, it can be seen that the polyurethane foam sound absorbing material of the present invention is superior to the conventional one in terms of physical properties while excellent sound absorption performance than the conventional polyurethane sound absorbing material. Accordingly, the present invention is suitable for various machinery and sound absorbing materials for automobiles, and in particular, it is preferable to use the polyurethane foam sound absorbing materials for automotive inner or outer dash panels.
도 1은 실험예 3에 의하여 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 폼 흡음재의 GPC(gel permeation chromatography) 측정결과이다.1 is a GPC (gel permeation chromatography) measurement results of the polyurethane foam sound absorbing material prepared in Example 1 by Experimental Example 3.
도 2는 실험예 3에 의하여 비교예 1에서 제조된 기존의 폴리우레탄 폼 흡음재의 GPC 측정결과이다.2 is a GPC measurement result of the existing polyurethane foam sound absorbing material prepared in Comparative Example 1 by Experimental Example 3.
도 3은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 흡음재의 내부구조의 개괄도이며, 망사구조를 이루고 있음을 확인할 수 있다.Figure 3 is a schematic diagram of the internal structure of the polyurethane foam sound absorbing material of Example 1, it can be confirmed that the mesh structure.
도 4는 비교예 1의 기존 폴리우레탄 폼 흡음재의 내부구조의 개괄도이며, 부분적으로 구조가 끊어져 있어서, 망사구조를 이루지 못하고 있음을 확인할 수 있다.Figure 4 is a general view of the internal structure of the existing polyurethane foam sound absorbing material of Comparative Example 1, the structure is partially broken, it can be confirmed that the mesh structure is not achieved.
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KR20190053437A (en) | 2017-11-10 | 2019-05-20 | 서울시립대학교 산학협력단 | Polyurethane composition, acoustic absorbent comprising the same and manufacturing method polyurethane foam |
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Publication number | Publication date |
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KR101240928B1 (en) | 2013-03-08 |
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