KR20120125626A - 폴리우레탄 발포체를 포함하는 기기 - Google Patents

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KR20120125626A
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polyurethane
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astm
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레이몬드 에이. 네프
데이비드 알. 펠프스
루시안느 카르모나
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바스프 에스이
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Abstract

기기는 서로 대향 배치되는 상부 및 저부 패널, 및 상부 및 저부 패널에 연결되는 다수의 벽체를 갖는 하우징을 포함한다. 상기 상부 및 저부 패널 및 다수의 벽체는 기기의 공강을 한정한다. 상기 하우징은 또한 그 주위에 폴리우레탄 발포체가 배치되는 최외곽 표면을 갖는다. 상기 폴리우레탄 발포체는 사용시 기기로부터 방출되는 소음 및 진동을 감소시키며, 세제곱 피트 당 (pcf) 20 내지 50 파운드의 밀도를 갖는다. 폴리우레탄 발포체는 또한 40℃ 내지 60℃의 온도에서 결정하였을 때 0.2 이상의 감쇠 계수를 갖는다. 또한, 폴리우레탄 발포체는 2.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만의 k-계수를 가지며, 이것은 기기를 가동하는 데에 요구되는 에너지의 양을 감소시킨다. 기기는 상부 패널, 저부 패널 및 다수의 벽체 중 적어도 하나에 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계에 의해 형성된다.

Description

폴리우레탄 발포체를 포함하는 기기{APPLIANCE COMPRISING POLYURETHANE FOAM}
본 발명은 일반적으로는 기기 및 기기의 형성 방법에 관한 것이다. 상기 기기는 고유한 감쇠 및 열적 특성을 가지고 있어서 기기의 소음, 진동 및 에너지 소비를 감소시키는 폴리우레탄 발포체를 포함한다.
식기세척기, 세척기 및 빨래 건조기와 같은 기기들은 통상적으로 다른 금속 및 플라스틱과 함께 스테인레스 스틸을 사용하여 제작된다. 사용시, 이러한 기기들은 금속에서 반향되는 높은 수준의 소음 및 진동을 생성시키는 경향이 있는데, 이는 상업적으로 바람직하지 않다. 식기세척기의 경우, 소음 및 진동은 통상적으로 물 분무로부터, 워터 펌프로부터, 그리고 다양한 내부 기작으로부터 비롯된다.
이러한 소음 및 진동을 최소화하기 위한 노력들이 이루어져 왔다. 통상적으로는, 소음을 감소시키고 진동을 흡수하기 위하여, 아스팔트 매스틱(asphalt mastic) 덮개 및/또는 유리섬유 덮개가 기기의 외부 표면에 부착된다. 그러나, 이러한 덮개들은 기기의 열질량(thermal mass)을 상당히 증가시키며, 이는 더 큰 에너지 소비 및 더 높은 사용 비용으로 이어진다. 예를 들어, 식기세척기가 가동될 때, 내부는 사전-선택된 온도로 가열된다. 그러나, 기기 내부로부터 금속을 통한 기기 외부 표면으로의 열 전달로 인하여, 아스팔트 매스틱 덮개 역시 가열된다. 기기와 아스팔트 매스틱 덮개는 합쳐서 높은 열질량을 가지기 때문에, 오랜 가열 시간 및 다량의 에너지가 요구된다. 이는 에너지 사용을 증가시킬 뿐만 아니라, 비용도 증가시키는데, 모두 상업적으로는 바람직하지 않다.
현행 연방 표준은 2012년에 제안된 연방 에너지 스타(Federal Energy Star) 요건과 함께 통상적인 기기가 소비할 수 있는 에너지의 양을 대단히 엄격하게 제한하고 있다. 또한, 에너지 소비를 감소시키는 것은 상업적으로도 바람직하다. 따라서, 감소된 소음 및 진동으로 가동되면서 동시에 에너지 효율적인 기기를 개발할 여지는 남아 있다. 그와 같은 개선된 기기의 형성 방법을 개발할 여지 역시 남아 있다.
<발명의 개요 및 이점>
본 발명은 서로 대향 배치되는 상부 패널 및 저부 패널을 갖는 하우징을 포함하는 기기를 제공한다. 상기 하우징은 상부 및 저부 패널에 연결된 다수의 벽체도 갖는다. 상기 상부 및 저부 패널과 다수의 벽체는 공강(cavity)을 한정한다. 하우징은 또한 그 주위에 폴리우레탄 발포체가 배치되는 최외곽 표면을 갖는다. 상기 폴리우레탄 발포체는 이소시아네이트 조성물 및 1종 이상의 폴리올을 포함하는 수지 조성물의 반응 생성물을 포함한다. 폴리우레판 발포체는 또한 ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 (pcf) 20 내지 50 파운드의 밀도, 및 ASTM D 4065에 따른 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정되는 0.2 이상의 감쇠 계수(damping factor)를 갖는다. 또한, 폴리우레탄 발포체는 ASTM C 518에 따른 결정에서 2.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만의 k-계수(k-factor)를 갖는다. 기기는 상부 패널, 저부 패널 및 다수의 벽체 중 적어도 하나에 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 형성된다. 본 발명의 폴리우레탄 발포체는 기기에 의해 생성되는 소음 및 진동을 감소시키면서도, 동시에 기기를 가동하는 데에 요구되는 에너지의 양을 감소시킨다.
첨부된 도면과 함께 고찰하면, 하기의 상세한 설명을 참조하여 본 발명이 더 잘 이해될 것이므로, 본 발명의 기타 장점들을 쉽게 알 수 있을 것인 바, 여기서:
도 1은 식기세척기 최외곽 표면 (S) 주위에 배치된 아스팔트 매스틱 덮개 (M)를 포함하는 선행 기술 식기세척기 (D)의 사시도이고;
도 2는 도 1 식기세척기의 확대 사시도로서, 역시 선행 기술을 나타내고;
도 3은 식기세척기 최외곽 표면의 적어도 일부의 주위에 배치되는 폴리우레탄 발포체 적용 전의, 본 발명 식기세척기 실시양태의 사시도이고;
도 3A는 도 3 식기세척기의 확대 사시도이고;
도 4는 식기세척기 최외곽 표면의 적어도 일부의 주위에 폴리우레탄 발포체가 배치되어 있는 본 발명 식기세척기 실시양태의 분해사시도이고;
도 5는 상부 패널 및 2개 측면 패널의 적어도 일부의 주위에 폴리우레탄 발포체가 배치되는 것을 예시하는 본 발명 식기세척기 실시양태의 정면도이고;
도 6은 상부 패널 및 2개 측면 패널의 적어도 일부의 주위에 배치되어 있는 폴리우레탄 발포체를 예시하는 또 다른 본 발명 식기세척기 실시양태의 전면 사시도이고;
도 7은 저부 패널, 후면 벽체 및 일 측면 벽체의 적어도 일부의 주위에 배치되어 있는 폴리우레탄 발포체를 예시하는 도 6 식기세척기의 후면 사시도이고;
도 8은 실시예 발포체 1의 E' (저장 모듈러스), E" (손실 모듈러스), 탄젠트 델타 (E'/E") 및 Tm (용융 온도)을 도시하는 그래프이고;
도 9는 실시예 발포체 2의 E' (저장 모듈러스), E" (손실 모듈러스), 탄젠트 델타 (E'/E") 및 Tm (용융 온도)을 도시하는 그래프이고;
도 10은 표준 세척 모드로 가동되는 실시예 식기세척기 1-4의 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서의 음압 수준 (dBA)을 도시하는 그래프이고;
도 11은 표준 세척 모드로 가동되는 실시예 식기세척기 5-8의 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서의 음압 수준 (dBA)을 도시하는 그래프이고;
도 12는 표준 배수 모드로 가동되는 실시예 식기세척기 1, 2 및 9의 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서의 음압 수준 (dBA)을 도시하는 그래프이고;
도 13A는 대략 27℃ - 31℃의 온도에서 0-800 Hz의 스펙트럼에 걸쳐 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정된, 실시예 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1의 구조적 공명 시험 (즉, 감쇠) 데이터를 도시하는 그래프이고;
도 13B는 대략 27℃ - 31℃의 온도에서 800-1600 Hz의 스펙트럼에 걸쳐 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정된, 실시예 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1의 구조적 공명 시험 (즉, 감쇠) 데이터를 도시하는 그래프이고;
도 14A는 대략 40℃ - 42℃의 온도에서 0-800 Hz의 스펙트럼에 걸쳐 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정된, 실시예 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1의 구조적 공명 시험 (즉, 감쇠) 데이터를 도시하는 그래프이고;
도 14B는 대략 40℃ - 42℃의 온도에서 800-1600 Hz의 스펙트럼에 걸쳐 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정된, 실시예 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1의 구조적 공명 시험 (즉, 감쇠) 데이터를 도시하는 그래프이고;
도 15A는 대략 55℃ - 59℃의 온도에서 0-800 Hz의 스펙트럼에 걸쳐 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정된, 실시예 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1의 구조적 공명 시험 (즉, 감쇠) 데이터를 도시하는 그래프이고;
도 15B는 대략 55℃ - 59℃의 온도에서 800-1600 Hz의 스펙트럼에 걸쳐 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정된, 실시예 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1의 구조적 공명 시험 (즉, 감쇠) 데이터를 도시하는 그래프이다.
<발명의 상세한 설명>
본 발명은 도 3-7에 나타낸 바와 같은, 최외곽 표면 (S)을 갖는 하우징 (22)을 포함하는 기기 (20)를 제공한다. 상기 기기 (20)는 또한 하우징 (22) 최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위에 배치되는 폴리우레탄 발포체 (34)를 포함한다. 상기 용어 "적어도 일부의 주위"는 통상적으로 폴리우레탄 발포체 (34)가 하우징 (22) 및/또는 하기에 더욱 상세하게 기술되는 임의의 패널, 벽체, 또는 측면 최외곽 표면 (S)의 모든 부분, 일부분, 또는 전체 부분 미만의 주위에 배치된다는 것을 말한다.
상기 기기 (20)는 비제한적으로 식기세척기, 쓰레기 압축기, 세탁기 (세척기), 빨래 건조기 (건조기) 등을 포함하여, 당업계에 알려져 있는 임의의 것일 수 있다. 한 실시양태에서, 기기 (20)는 식기세척기 및 빨래 건조기의 군으로부터 선택된다. 통상적으로, 상기 기기 (20)는 역시 도 3-7에 나타낸 식기세척기로서 추가 한정된다. 식기세척기는 통상적으로 "언더-더-카운터형(under-the-counter)" 식기세척기일 수 있거나, 또는 당업계에 인식되어 있는 바와 같은 하기 식기세척기 유형들 중 하나로 분류될 수 있다: (a) 컴팩트형(compact); (b) 카운터탑형(countertop); (c) 인-싱크형(in-sink); (d) 이동형(portable); (e) 단일 서랍형(single drawer); (f) 이중 서랍형(double drawer); (g) 긴통형(tall-tub); 또는 (h) 언더-싱크형(under-sink).
도 3-7에 나타낸 바와 같이, 기기 (20)는 상부 패널 (예컨대 상부 측면) (24), 저부 패널 (26) (예컨대 저부 측면), 및 상부 및 저부 패널 (24)(26)에 연결된 다수의 벽체를 갖는 하우징 (22)을 포함한다. 상기 다수의 벽체는 통상적으로 전면 벽체 (28) 및 후면 벽체 (30), 그리고 2개 이상의 측면 벽체 (32)를 포함한다. 다수의 벽체는 기기 (20) 내에 공강 (C)을 한정한다. 상기 공강은 당업계에서 통, 수반(basin), 또는 드럼으로도 알려져 있다. 통상적으로, 식기, 빨래 등이 세척 및/또는 건조를 위하여 공강에 삽입된다. 한 실시양태에서는, 금속 또는 플라스틱 라이너가 공강 내에 배치된다.
통상적으로, 전면 벽체 (28)는 기기 (20)의 도어로서 기능한다. 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 다수의 벽체들 중 하나 이상은 비제한적으로 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 철, 플라스틱, 중합체 및 그의 조합을 포함하여, 당업계에 알려져 있는 임의의 재료를 포함하거나, 그로부터 제조될 수 있다. 통상적으로, 상부 패널 (24), 저부 패널 (26) 및 다수의 벽체들 중 하나 이상은 스테인레스 스틸을 포함한다. 상부 패널 (24), 저부 패널 (26) 및 다수의 벽체는 동일하거나 상이할 수 있다. 통상적으로, 상부 패널 (24), 저부 패널 (26) 및 다수의 벽체는 스테인레스 스틸 및/또는 알루미늄을 포함한다. 더욱 통상적으로, 상부 패널 (24), 저부 패널 (26) 및 다수의 벽체들 중 하나 이상은 스테인레스 스틸 시트이다. 상부 및 저부 패널 (24)(26)은 통상적으로 식기세척기의 상부 및 저부 패널 (24)(26)로서 추가 한정된다. 전면 벽체 (28)는 통상적으로 식기세척기의 도어로서 추가 한정된다. 저부 패널 (26) 및 측면 벽체 (32)는 통상적으로 각각 식기세척기의 저부 패널 (26) 및 측면 벽체 (32)로서 추가 한정된다.
폴리우레탄 발포체 (34)를 포함하는 기기 (20)는 통상적으로 18 내지 42 인치, 보다 통상적으로는 18 내지 36 인치, 보다 더 통상적으로는 18 내지 24 인치의 폭 (WA)을 갖는다. 한 실시양태에서, 기기 (20)는 약 18 인치의 폭 (WA)을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 기기 (20)는 약 22 인치의 폭 (WA)을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 기기 (20)는 약 24 인치의 폭 (WA)을 갖는다. 기기 (20)는 또한 통상적으로 16 내지 40 인치, 보다 통상적으로는 18 내지 36 인치, 보다 더 통상적으로는 30 내지 36 인치의 높이 (HA)를 갖는다. 한 실시양태에서, 기기 (20)는 18 내지 22 인치의 높이 (HA)를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 기기 (20)는 16 내지 17 인치의 높이 (HA)를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 기기 (20)는 30 내지 36 인치의 높이 (HA)를 갖는다. 기기 (20)는 또한 통상적으로 18 내지 24 인치의 깊이 (DA)를 갖는다. 다양한 추가 실시양태에서, 기기 (20)는 식기세척기로서 추가 한정되며, 하기의 치수를 갖는다.
Figure pct00001
물론, 본 발명이 상기 특정 식기세척기 유형 또는 상기 특정 치수로 제한되는 것은 아니다. 해당 유형의 식기세척기들은 상기언급된 치수 (HA, WA, DA) ±5 %, ±10 %, ±15 %, ±20 %, 또는 ±25 %일 수 있거나, 또는 완전히 다른 치수를 가질 수도 있다. 기기 (20)는 임의의 높이, 폭, 및 깊이 (HA, WA, DA)를 가질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다양한 실시양태에서, 기기 (20)는 상기 제시된 범위들 중 하나 이상에 속하는 임의의 값 또는 값의 범위인 높이, 폭, 및 깊이 (HA, WA, DA)를 갖는다.
상부 및 저부 패널 (24)(26)의 높이 (HT, HB)는 전면 및 후면 벽체 (28)(30)의 두께에 따라, 기기 (20)의 깊이 (DA) ± 1/2 내지 3 인치와 대략 동일하다. 상부 및 저부 패널 (24)(26)의 폭 (WT, WB)은 역시 측면 벽체 (32) 및 폴리우레탄 발포체 (34)의 두께에 따라, 기기 (20)의 폭 ± 1/2 내지 3 인치와 대략 동일하다. 상부 및 저부 패널 (24)(26)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 당업자에 의해 선택될 수 있다.
전면 및 후면 벽체 (28)(30) 역시 상부 및 저부 패널 (24)(26)의 두께에 따라, 기기 (20) ± 1/2 내지 3 인치와 대략 동일한 높이 (HF, HR)를 갖는다. 전면 및 후면 벽체 (28)(30)의 폭 (WF, WR) 역시 측면 벽체 (32) 및 폴리우레탄 발포체 (34)의 두께에 따라, 기기 (20)의 폭 ± 1/2 내지 3 인치와 대략 동일하다. 전면 및 후면 벽체 (28)(30)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 당업자에 의해 선택될 수 있다.
측면 벽체 (32) 역시 상부 및 저부 패널 (24)(26) 및 폴리우레탄 발포체 (34)의 두께에 따라, 기기 (20) ± 1/2 내지 3 인치와 대략 동일한 높이 (HS)를 갖는다. 측면 벽체 (32)의 폭 (WS) 역시 전면 및 후면 벽체 (28)(30) 및 폴리우레탄 발포체 (34)의 두께에 따라, 기기 (20)의 깊이 (DA) ± 1/2 내지 3 인치와 대략 동일하다. 측면 벽체 (32)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 당업자에 의해 선택될 수 있다. 통상적으로, 전면 벽체 (28), 후면 벽체 (30), 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 측면 벽체 (32)는 1/16 내지 6 인치의 두께를 갖는다. 보다 통상적으로는, 후면 벽체 (30), 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 측면 벽체 (32)는 1/16 내지 3, 1/16 내지 1, 1/16 내지 3/4, 1/16 내지 1/2, 또는 1/16 내지 1/8 인치의 두께를 갖는다. 기기 (20)가 식기세척기로서 추가 한정될 경우, 전면 벽체 (28)는 통상적으로 후면 벽체 (30), 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 측면 벽체 (32)에 비해 더 두껍다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, 전면 벽체 (28)는 전자장치들을 포함할 수 있다.
전면 벽체 (28), 후면 벽체 (30), 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 다수의 벽체들 중 하나 이상은 단일 층일 수 있거나, 2개 층을 포함할 수 있거나, 또는 3개 이상 층의 복합체로서 추가 한정될 수 있다. 이러한 층들은 당업계에 알려져 있는 어떠한 재료도 포함할 수 있으나, 통상적으로는 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 철, 플라스틱, 중합체 및/또는 그의 조합을 포함한다. 통상적으로, 전면 벽체 (28)는 다수의 층들을 포함하며, 전자 회로 기판과 같은 전자장치의 배치 및 기능을 가능케 하기 위한 약 1 인치의 공기 갭(gap)을 포함할 수도 있다. 더욱 통상적으로, 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 다수의 벽체는 단일의 시트 금속 층을 포함한다. 그러나, 추가적인 금속 층, 중합체 층, 또는 플라스틱 층이 상부 패널 (24), 저부 패널 (26) 및/또는 다수의 벽체들 중 하나 이상에 배치될 수 있는 것 역시 가능하다.
다시 하우징 (22)에 대하여 말하자면, 상부 및 저부 패널 (24)(26)은 통상 실질적으로 서로 평행하다. 전면 및 후면 벽체 (28)(30) 및 측면 벽체들 (32) 역시 통상 각각 실질적으로 서로 평행하다. 전면 벽체 (28), 후면 벽체 (30), 및 측면 벽체 (32)는 각각 상부와 저부 패널 (24)(26) 사이에 배치된다. 상부 및 저부 패널 (24)(26)은 하나 이상의 지점에서 다수의 벽체와 연결된다. 예를 들면, 전면 벽체 (28)가 후면 벽체 (30)에 대략 평행하게 배치되는 경우, 예컨대 식기세척기 또는 빨래 건조기의 전면이 도어이고, 도어가 폐쇄되는 경우, 상부 패널 (24)은 통상적으로 전면 벽체 (28)와 연결된다.
앞서 상기에서 소개한 바와 같이, 기기 (20)는 하우징 (22) 최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위에 배치되는 폴리우레탄 발포체 (34)도 포함한다. 폴리우레탄 발포체 (34)는 하우징 (22)의 최외곽 표면 (S)을 부분적으로, 또는 완전히 덮을 수 있다. 한 실시양태에서는, 폴리우레탄 발포체 (34)가 최외곽 표면 (S) 주위의 하나 이상의 부분 또는 띠(strip)에 배치됨으로써, 폴리우레탄 발포체 (34)는 최외곽 표면 (S)을 완전히 덮지 않는다. 폴리우레탄 발포체 (34)가 최외곽 표면 (S)보다 크기가 더 작은 구획 또는 부분에 배치될 수 있는 것도 가능하다. 한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위의 모터 또는 기기 (20)의 다른 구성요소의 위치와 대략 동일한 위치에 배치된다. 또 다른 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 측면 벽체 (32) 및 후면 벽체 (30)의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 또 다른 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 상부 패널 (24), 측면 벽체 (32), 및 후면 벽체 (30)의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 또 다른 실시양태에서, 다수의 벽체는 4개의 벽체로서 추가 한정되며, 폴리우레탄 발포체 (34)는 상부 패널 (24) 및 4개 벽체 중 적어도 3개의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 통상적으로, 기기 (20)가 식기세척기인 경우, 폴리우레탄 발포체 (34)는 전면 벽체 (28)의 적어도 일부의 주위에는 배치되지 않는다. 한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 기기 (20)의 5개 측면/벽체 전체의 주위에 배치된다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 당업계의 임의의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 분무를 통하여, 접착제를 사용하여, 라미네이트화를 통하여, 또는 반응 사출 성형과 연계되어 최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위에 배치될 수 있다. 폴리우레탄 발포체 (34)는 또한 기기 (20)의 조립 전, 동안 또는 후에 최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위에 배치될 수 있다. 한 실시양태에서, 상부 및 저부 패널 (24)(26), 전면 및 후면 벽체 (28)(30), 및/또는 다수의 측면 벽체들 (32) 중 하나 이상을 형성하는 데에 사용되는 금속 시트는 기기 (20)가 조립되기 전에 폴리우레탄 발포체 (34)에 의해 코팅된다. 또 다른 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 기기 (20)를 형성하기 위하여 상부 및 저부 패널 (24)(26), 전면 및 후면 벽체 (28)(30), 및/또는 다수의 측면 벽체들 (32) 중 하나 이상이 조립되는 것과 동시에 최외곽 표면 (S)에 적용된다. 다르게는, 폴리우레탄 발포체 (34)는 기기 (20)가 조립된 후에 최외곽 표면 (S)에 적용될 수 있다.
상기 폴리우레탄 발포체 (34)는 ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 (pcf) 10 내지 90 파운드의 밀도를 갖는다. 보다 통상적으로는, 폴리우레탄 발포체 (34)는 ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 20 내지 60, 20 내지 50, 또는 25 내지 40 파운드의 밀도를 갖는다. 어떠한 특정 이론에 의해서도 얽매이고자 하는 것은 아니나, 폴리우레탄 발포체 (34)의 상기 밀도는 에너지 면에서 바람직한 열질량에 기여함으로써, 기기 (20)를 가동하는 데에 감소된 에너지량이 요구되도록 하는 것으로 여겨진다. 다른 말로 하면, 폴리우레탄 발포체 (34)의 상기 밀도는 그것이 뛰어난 단열재가 되는 것을 가능케 한다. 그와 동시에, 폴리우레탄 발포체 (34)의 상기 밀도는 기기 (20)로부터의 음향 및 진동의 감소에도 기여한다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 또한 ASTM D 4065에 따른 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시 0.2 이상의 감쇠 계수를 갖는다. 상기 감쇠 계수에 의해 알 수 있는 바와 같이, 상기 폴리우레탄 발포체 (34)는 통상적으로 반-경질의 발포체이다. 한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 "메모리" 특성을 갖는다.
감쇠 계수는 진동 시스템에서의 감쇠량의 치수이다. 이 경우에, 폴리우레탄 발포체 (34)는 온도에 대비한 모듈러스를 측정하기 위하여 동적 기계 분석 (DMA)을 사용하여 측정된다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, 강성 및 감쇠 계수 역시 모듈러스 및 온도를 바탕으로 측정된다. 감쇠 계수는 통상적으로 탄젠트-델타 (tan δ)로서 계산된다. ASTM D 4065에 따라 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시, 본 발명 폴리우레탄 발포체 (34)의 피크 탄젠트 델타가 0.2까지 낮을 수 있다. 감쇠 계수에 특별한 상위 한계는 없다. 다양한 실시양태에서, 폴리우레탄은 ASTM D 4065를 사용한 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시 0.2 내지 2, 0.5 내지 1.5, 또는 1 내지 1.5의 감쇠 계수를 갖는다.
폴리우레탄 발포체 (34)의 감쇠 특성은 폴리우레탄 발포체 (34)에서의 진동의 발생 및 이후의 감쇠를 통하여 평가될 수도 있다. 이와 같은 유형의 감쇠 평가는 통상적으로 당업계에서 구조적 공명 시험으로 지칭되며, 0 내지 500 Hz 스펙트럼에 걸친 주파수의 함수로서 생성되는 데시벨 (db)을 측정한다. 통상적으로, 구조적 공명 시험은 정성적이다. 하기 표 7에 제시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시양태는 구조적 공명 시험에서 0 내지 500 Hz 스펙트럼에 걸쳐 0 내지 75 사이의 데시벨을 생성시킨다.
상기 폴리우레탄 발포체 (34)는 통상적으로 표준 세척 모드로 가동될 경우, 기기 (20)의 소음 및 진동을 100 내지 10,000 Hz의 음향 스펙트럼에 걸쳐, 보다 특히는 IEC 60704-2-3에 따른 하기의 주파수들 중 임의의 하나 이상에서, 35 db 미만, 30 db 미만, 또는 25 db 미만의 데시벨 수준 (db)까지 감소시킨다: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 또는 10000 Hz. 다양한 실시양태에서, 표준 세척 모드로 가동될 때의 기기 (20)의 소음 및 진동은 100 내지 1000 Hz의 주파수에서 25 db 미만이며, 1250 내지 10000 Hz의 주파수에서 20 db 미만이다. 어떠한 특정 이론에 의해서도 얽매이고자 하는 것은 아니나, 상기 IEC 60704-2-3 시험은 표준 세척 모드에서의 식기세척기에서의 물 튀김 (> 1000 Hz) 및 식기세척기 모터에 의해 생성되는 소리 (< 1000 Hz)를 설명하는 것으로 여겨진다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 또한 통상적으로 표준 배수 모드로 가동될 경우, 기기 (20)의 소음 및 진동을 100 내지 10,000 Hz의 음향 스펙트럼에 걸쳐, 보다 특히는 IEC 60704-2-3에 따른 하기의 주파수들 중 임의의 하나 이상에서, 일반적으로 50 db 미만, 보다 통상적으로는 45, 40 및 30 db 미만의 데시벨 수준 (db)까지 감소시킨다: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 또는 10000 Hz. 다양한 실시양태에서, 표준 배수 모드로 가동될 때의 기기 (20)의 소음 및 진동은 100 내지 1000 Hz의 주파수 및 1250 내지 10000 Hz의 주파수에서 30 db 미만이다. 어떠한 특정 이론에 의해서도 얽매이고자 하는 것은 아니나, 상기 IEC 60704-2-3 시험은 표준 배수 모드에서의 식기세척기에서의 물 튀김 (> 1000 Hz) 및 식기세척기 모터에 의해 생성되는 소리 (< 1000 Hz)를 설명하는 것으로 여겨진다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 또한 통상적으로 ASTM C 518에 따른 결정에서 5.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만, 4.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만, 3.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만, 또는 2.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만의 K-계수를 갖는다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, 열은 영국 열량 단위(British Thermal Unit) (BTU)로 측정된다. 1 BTU는 물 1 파운드의 온도를 화씨 1도 상승시키는 데에 요구되는 열량이다. 열 전도도 (k-계수)는 열을 전달하는 폴리우레탄 발포체 (34) 능력의 척도이다. K-계수는 표면들 사이에 1℉의 온도 차이를 갖는 폴리우레탄 발포체 (34)의 1 인치 (1") 두께 × 1 피트 (1') 정사각형 구획을 통과하는 시간 당 BTU 수를 바탕으로 한다. 따라서, 감소된 K-계수 값은 폴리우레탄 발포체 (34)의 증가된 단열 특성을 나타낸다. 통상적으로, 폴리우레탄 발포체 (34)는 ASTM C 518에 따른 결정에서 0.1 내지 2, 0.2 내지 1, 또는 0.6 내지 1 btu-in/hr-ft2-℉의 K-계수를 갖는다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 또한 K-계수와 연관된 R-값을 갖는다. R-값이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상적으로는 열을 전달하는 대신 열의 흐름을 지연시키는 폴리우레탄 발포체 (34) 능력의 척도이다. 증가된 R-값은 폴리우레탄 발포체 (34)의 증가된 단열 특성을 나타낸다. 폴리우레탄 발포체 (34)의 R-값은 통상적으로 하기의 수학식에 따라 K-계수와 연관된다: R-값 = 폴리우레탄 발포체 (34)의 두께 (인치) / K-계수 (btu-in/hr-ft2-℉). 하우징 (22)의 최외곽 표면 (S)에 배치될 경우, 본 발명의 폴리우레탄 발포체 (34)는 통상적으로 0.5 인치 두께에서 0.3 내지 5.0, 0.5 내지 2.5, 또는 0.8 내지 2.5의 R-값을 갖는다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 상기한 바와 같은 DMA 및 ASTM D 4065에 따른 결정에서 10℃ 이상일 수 있는 유리 전이 온도 (Tg)를 갖는다. 한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 DMA 및 ASTM D 4065를 사용하여 결정하였을 때 10℃ 내지 65℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 DMA 및 ASTM D 4065를 사용하여 결정하였을 때 25℃ 내지 35℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 DMA 및 ASTM D 4065를 사용하여 결정하였을 때 10℃ 내지 60℃, 20℃ 내지 60℃, 30℃ 내지 60℃, 40℃ 내지 60℃, 또는 50℃ 내지 60℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 어떠한 특정 이론에도 얽매이고자 하는 것은 아니나, 최고 수준의 감쇠는 통상적으로 40℃ 내지 60℃의 유리 전이 온도와 일치하는 것으로 여겨진다. 예를 들면, 기기 (20), 그리고 외부 표면의 적어도 일부의 주위에 배치되며 40℃ 내지 60℃의 Tg를 갖는 폴리우레탄 발포체 (34)가 40℃ 내지 60℃의 온도로 가열되는 경우, 이 온도 범위에서의 최대 감쇠가 발생하는 것으로 여겨진다. 폴리우레탄 발포체 (34)는 상기언급된 범위 내의 어떠한 유리 전이 온도 또는 유리 전이 온도 범위도 가질 수 있는 것으로 생각된다.
최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위에 배치되는 폴리우레탄 발포체 (34)는 어떠한 두께도 가질 수 있다. 통상적으로, 상기 두께는 적용분야의 요구사항을 바탕으로 결정된다. 다양한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 1/16 내지 6, 1/16 내지 3, 1/16 내지 1, 1/16 내지 3/4, 1/8 내지 3/4, 또는 1/2 내지 3/4 인치의 두께를 갖는다. 폴리우레탄 발포체 (34)는 상기언급된 범위 내의 어떠한 두께 또는 두께 범위도 가질 수 있는 것으로 생각된다.
폴리우레탄 발포체 (34)는 이소시아네이트 조성물과 수지 조성물의 반응 생성물을 포함한다. 다른 말로 하면, 폴리우레탄 발포체는 통상적으로 수지 조성물과 이소시아네이트 조성물의 반응 생성물로부터 형성된다. 상기 수지 조성물은 각각 독립적으로 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 또는 그의 조합으로서 추가 한정될 수 있는 적어도 1종의 폴리올, 즉 1종 이상의 폴리올을 포함한다. 보다 더 통상적으로, 상기 1종 이상의 폴리올 각각은 폴리에테르 폴리올로서 추가 한정된다. 1종 이상의 폴리올은 각각 통상적으로 개시제와 알킬렌 옥시드의 반응으로부터 형성된다. 수지 조성물은 또한 1종 이상의 폴리아민을 포함할 수 있는 것으로도 생각된다.
통상적으로, 상기 개시제는 지방족 개시제, 방향족 개시제 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 개시제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 글리세롤, 1,1,1-트리메틸올프로판, 1,1,1-트리메틸올에탄, 1,2,6-헥산트리올, α-메틸 글루코시드, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 아닐린, o-클로로아닐린, p-아미노아닐린, 1,5-디아미노나프탈렌, 메틸렌 디아닐린, 아닐린과 포름알데히드의 축합 생성물, 2,3-, 2,6-, 3,4-, 2,5-, 및 2,4-디아미노톨루엔 및 이성질체 혼합물, 메틸아민, 트리이소프로판올아민, 에틸렌디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,3-디아미노부탄, 1,4-디아미노부탄 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, 개시제는 글리세롤, 1,1,1-트리메틸올프로판 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 그러나, 당업계에 알려져 있는 어떠한 적합한 개시제도 본 발명에 사용될 수 있는 것으로 생각된다.
통상적으로, 개시제와 반응할 수 있는 알킬렌 옥시드는 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드, 아밀렌 옥시드, 테트라히드로푸란, 알킬렌 옥시드-테트라히드로푸란 혼합물, 에피할로히드린, 아랄킬렌 옥시드 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 알킬렌 옥시드는 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, 알킬렌 옥시드는 에틸렌 옥시드를 포함한다. 그러나, 역시 당업계에 알려져 있는 어떠한 적합한 알킬렌 옥시드도 본 발명에 사용될 수 있는 것으로 생각된다.
수지 조성물은 상기한 바와 같은 단일 폴리올, 2종의 폴리올, 또는 다종의 폴리올을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 수지 조성물은 2종의 폴리올을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 수지 조성물은 3종의 폴리올을 포함한다. 통상적으로, 수지 조성물은 400 내지 700 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 제1 폴리올을 포함한다. 더욱 통상적으로, 상기 제1 폴리올은 트리올이다. 보다 더 통상적으로, 제1 폴리올은 약 700 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 트리올이다. 수지 조성물은 또한 약 400 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 제2 폴리올을 포함할 수 있다. 더욱 통상적으로, 상기 제2 폴리올은 디올이다. 보다 더 통상적으로, 제2 폴리올은 약 400 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 디올이다. 수지 조성물은 또한 1,500 내지 10,000 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 제3 폴리올을 포함할 수 있다. 더욱 통상적으로, 상기 제3 폴리올은 트리올이다. 보다 더 통상적으로, 제3 폴리올은 4,000 내지 6,000 g/mol 또는 약 5,000 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 트리올이다.
한 실시양태에서, 수지 조성물은 바로 아래에 제시되어 있는 바와 같은 3종의 폴리올을 포함한다.
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통상적으로, 상기 1종 이상의 폴리올은 10 내지 500 mgKOH/g의 히드록실가를 갖는다. 1종 이상의 폴리올은 또한 통상적으로 1 내지 8, 보다 통상적으로는 2 내지 4의 공칭 관능도를 갖는다. 보다 더 통상적으로, 1종 이상의 폴리올은 2 또는 3의 공칭 관능도를 갖는다. 또한 추가적으로, 1종 이상의 폴리올은 카르복실 기, 아민 기, 카르바메이트 기, 아미드 기 및 에폭시 기의 군으로부터 선택되는 유기 관능기를 포함할 수도 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 통상적인 폴리에테르올에는 플루라콜(Pluracol)® GP430, 플루라콜® GP730, 플루라콜® P410 및 그의 조합과 같이, 미시시피 위안도트 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corp.)으로부터 시중에서 구입가능한 것들이 포함된다.
다양한 실시양태에서, 수지 조성물은 수지 조성물 100 중량부 당 25 내지 95, 35 내지 75, 40 내지 60, 또는 45 내지 55 중량부의 양으로 존재하는 제1 폴리올을 포함한다. 다른 실시양태에서, 수지 조성물은 수지 조성물 100 중량부 당 70 중량부 미만, 5 내지 70, 10 내지 60, 40 내지 60, 또는 45 내지 55 중량부의 양으로 제2 폴리올을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 이소시아네이트 조성물과의 반응 후 폴리우레탄 100 중량부 당 10 내지 50, 20 내지 40, 20 내지 30, 또는 22 내지 28 중량부의 양으로 존재하는 제1 폴리올을 포함한다. 폴리우레탄 발포체 (34)는 또한 이소시아네이트 조성물과의 반응 후 폴리우레탄 100 중량부 당 35 중량부 미만, 2 내지 35, 5 내지 30, 20 내지 30, 또는 22 내지 28 중량부의 양으로 존재하는 제2 폴리올을 포함할 수 있다. 또한 추가적으로, 폴리우레탄은 이소시아네이트 조성물과의 반응 후 폴리우레탄 100 중량부 당 5 내지 50, 10 내지 30, 또는 10 내지 20 중량부의 양으로 존재하는 제3 폴리올을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 폴리올은 상기언급된 범위에 속하는 어떠한 양 또는 어떠한 양의 범위로도 존재할 수 있는 것으로 생각된다.
지금부터 처음에 상기 소개되었던 이소시아네이트 조성물에 대하여 말하자면, 이소시아네이트 조성물은 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 방향족 이소시아네이트를 포함한다. 이소시아네이트 조성물이 방향족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 상기 방향족 이소시아네이트는 바람직하게는 화학식 R'(NCO)z에 해당하며, 여기서 R'는 방향족인 다가의 유기 라디칼이고, z는 R'의 원자가에 해당하는 정수이다. 바람직하게는, z는 2 이상이다.
이소시아네이트 조성물은 예비중합체 및/또는 개질된 다가의 이소시아네이트, 즉 방향족 디이소시아네이트 및/또는 방향족 폴리이소시아네이트들의 화학 반응을 통하여 수득되는 생성물을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 반응된 상기 제3 폴리올의 예비중합체를 포함한다. 다른 다양한 실시양태에서, 제3 폴리올의 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 중량부가 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 반응되어 예비중합체를 형성한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 우레톤이민 개질된 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 포함한다.
이소시아네이트 조성물에 포함될 수 있는 성분의 비제한적인 예는 비제한적으로 에스테르, 우레아, 뷰렛, 알로파네이트, 카르보디이미드, 우레톤이민 및 이소시아누레이트를 포함하는 폴리이소시아네이트, 및/또는 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트를 포함하는 우레탄 기이다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 개별적으로 사용되거나, 또는 디- 및/또는 폴리옥시알킬렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌 글리콜 및 그의 조합과의 혼합물로서 사용되는 개질 벤젠 및 톨루엔 디이소시아네이트의 군으로부터 선택되는 이소시아네이트를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 4-디이소시아네이토벤젠, 1,3-디이소시아네이토-o-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-p-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-m-크실렌, 2,4-디이소시아네이토-1-클로로벤젠, 2,4-디이소시아네이토-1-니트로-벤젠, 2,5-디이소시아네이토-1-니트로벤젠, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1-메톡시-2,4-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트리이소시아네이트 예컨대 4,4',4"-트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 및 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트, 테트라이소시아네이트 예컨대 4,4'-디메틸-2,2'-5,5'-디페닐메탄 테트라이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 및 그의 조합의 군으로부터 선택되는 이소시아네이트를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 4,4', 2,4'- 및 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트의 상응하는 이성질체 혼합물, 4,4'- 및 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트의 상응하는 이성질체 혼합물, 및 그의 조합의 군으로부터 선택되는 이소시아네이트를 포함한다. 통상적으로, 중합체성 MDI의 양은 이소시아네이트 조성물의 약 30 중량% 이하로 감소된다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트는 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 통상적인 예는 루프라네이트(Lupranate)® MP102라는 상표명으로 미시시피 위안도트 소재 바스프 코포레이션으로부터 시중에서 구입가능하다. 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 통상적인 예는 루프라네이트® MM103이라는 상표명으로 미시시피 위안도트 소재 바스프 코포레이션으로부터 시중에서 구입가능하다.
이소시아네이트 조성물은 임의의 %NCO 함량 및 임의의 점도를 가질 수 있다. 이소시아네이트 조성물은 또한 당업자에 의해 결정되는 바와 같은 어떠한 양으로도 수지 조성물과 반응할 수 있다. 바람직하게는, 이소시아네이트 조성물과 수지 조성물은 70 내지 150, 보다 바람직하게는 80 내지 105, 보다 더 바람직하게는 85 내지 95의 이소시아네이트 지수에서 반응된다.
한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 수지 조성물과 이소시아네이트 조성물의 반응 생성물을 포함하며, 여기서 수지 조성물은 각각 1,000 g/mol 미만의 수 평균 분자량을 갖는 디올 및 트리올을 포함하고, 이소시아네이트 조성물은 이소시아네이트 예비중합체를 포함한다. 유사한 실시양태에서, 이소시아네이트 조성물은 30 중량% 미만의 중합체성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함한다.
상기 수지 조성물 및/또는 이소시아네이트 조성물은 또한 사슬 연장제, 소포제, 가공 첨가제, 가소제, 사슬 종결제, 표면-활성제, 부착 촉진제, 난연제, 항산화제, 수분 포집제, 발연 실리카, 염료, 자외선 광 안정화제, 충전제, 요변성제, 실리콘, 아민, 전이 금속, 촉매, 발포제, 계면활성제, 가교제, 불활성 희석제, 사슬 연장제, 난연제 및 그의 조합의 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 당업자가 원하는 바와 같은 어떠한 양으로도 포함될 수 있다.
수지 조성물은 또한 1종 이상의 중합 촉매를 포함할 수 있다. 그와 같은 경우, 중합 촉매는 아민을 포함할 수 있다. 중합 촉매가 아민을 포함하는 경우, 상기 아민에는 통상적으로 디메틸에탄올아민, 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, 디에틸에탄올아민, N-코코모르폴린, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸피페리진, 3-메톡시프로필디메틸아민, N,N,N'-트리메틸이소프로필 프로필렌디아민, 3-디에틸아미노프로필디에틸아민, 디메틸벤질아민, 에틸헥산산 블로킹된 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔 및 그의 조합이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 중합 촉매는 주석 촉매와 같은 금속 촉매, 예컨대 디메틸주석 메르캅티드로서 추가 한정될 수 있다. 중합 촉매는 어떠한 양으로도 수지 조성물 중에 존재할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 중합 촉매는 수지 조성물 100 중량부 당 10 중량부 이하의 양으로, 또는 1 내지 8, 1 내지 7, 1 내지 6, 1 내지 5, 1 내지 4, 1 내지 3, 또는 1 내지 2 중량부의 양으로 수지 조성물 중에 존재한다. 중합 촉매가 상기언급된 양으로 제한되는 것은 아니며, 상기 범위들 중 1종 이상에 속하는 양으로 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 어떠한 특정 이론에도 얽매이고자 하는 것은 아니나, 이용되는 중합 촉매의 양은 폴리우레탄 발포체 (34)의 겔화-시간(gel-time)에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 다양한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 60초 미만, 50초 미만, 40초 미만, 30초 미만, 또는 20초 미만의 겔화 시간을 갖는다.
다시 기기 (20)에 대해 말하자면, 기기 (20)는 폴리우레탄 발포체 (34)의 적어도 일부의 주위에 배치되는 최외곽 층 (36)을 포함함으로써, 폴리우레탄 발포체 (34)가 최외곽 층 (36)과 하우징 (22) 최외곽 표면 (S)의 사이에 삽입되도록 할 수도 있다. 상기 최외곽 층 (36)은 폴리우레탄 발포체 (34)를 부분적으로 또는 완전히 덮을 수 있다. 한 실시양태에서는, 최외곽 층 (36)이 폴리우레탄 발포체 (34) 주위의 하나 이상 부분 또는 띠로 배치됨으로써, 최외곽 층 (36)이 폴리우레탄 발포체 (34)를 완전히 덮지는 않는다. 한 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 측면 벽체 (32) 및 후면 벽체 (30) 상 폴리우레탄 발포체 (34)의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 또 다른 실시양태에서는, 최외곽 층 (36)이 상부 패널 (24), 측면 벽체 (32), 및 후면 벽체 (30) 상 폴리우레탄 발포체 (34)의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 또 다른 실시양태에서는, 다수의 벽체가 4개의 벽체로서 추가 한정되며, 최외곽 층 (36)은 상부 패널 (24) 및 4개 벽체 중 적어도 3개 상의 폴리우레탄 발포체 (34)의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 통상적으로, 기기 (20)가 식기세척기인 경우, 상기 최외곽 층 (36)은 전면 벽체 (28) 주위에는 배치되지 않는다. 한 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 기기 (20)의 5개 측면/벽체 전체의 주위에 배치된다.
최외곽 층 (36)은 통상적으로 폴리우레탄 발포체 (34)의 밀도보다 더 큰 밀도를 갖는다. 다양한 실시양태에서, 최외곽 층 (36)의 밀도는 폴리우레탄 발포체 (34)의 밀도보다 적어도 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 또는 60 % 더 크다. 또 다른 실시양태에서, 최외곽 층 (36)의 밀도는 세제곱 피트 당 (pcf) 50 내지 60, 50 내지 70, 50 내지 80, 50 내지 90, 또는 50 내지 100 파운드이다. 최외곽 층 (36)의 밀도가 상기언급된 값들의 1종 이상 범위에 속할 수 있는 것으로도 생각된다. 한 실시양태에서는, 최외곽 층 (36)의 밀도가 비제한적으로 황산바륨, 탄산칼슘, 무기질 및 그의 조합을 포함한 충전제의 사용을 통하여 증가된다. 최외곽 층 (36)은 통상적으로 엘라스토머성이나, 발포체일 수도 있다. 대안적인 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같은 아스팔트 매스틱이다. 특정 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니나, 폴리우레탄 발포체 (34)의 것에 비해 더 큰 밀도를 갖는 최외곽 층 (36)의 사용은 폴리우레탄 발포체 (34)와 최외곽 층 (36) 조합의 전체적인 질량을 증가시키고, 소음 및 진동의 감소를 증가시키는 것으로 여겨진다. 또한, 최외곽 층 (36)은 기기 (20)의 에너지 효율을 최대화하도록 배치될 수 있다.
최외곽 층 (36)은 임의의 두께를 가질 수 있다. 통상적으로, 상기 두께는 적용분야의 요구사항을 바탕으로 결정된다. 다양한 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 1/16 내지 6, 1/16 내지 3, 1/16 내지 1, 1/16 내지 3/4, 또는 1/8 내지 1/4 인치의 두께를 갖는다. 최외곽 층 (36)은 상기언급된 범위에 속하는 어떠한 두께 또는 두께 범위도 가질 수 있는 것으로 생각된다.
다양한 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리우레아 엘라스토머, 폴리우레탄-폴리우레아 공중합체 (예컨대 폴리우레탄-폴리우레아 혼성 엘라스토머) 또는 그의 조합을 포함한다. 한 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 폴리우레탄 엘라스토머를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 폴리우레아 엘라스토머를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 폴리우레탄-폴리우레아 혼성 엘라스토머를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 최외곽 층 (36)은 아스팔트 매스틱 엘라스토머를 포함한다.
본 발명은 기기 (20)의 형성 방법도 제공한다. 상기 방법은 기기 (20)의 최외곽 표면 (S) 주위에 폴리우레탄 발포체 (34)를 적용하는 단계를 포함한다. 한 실시양태에서, 하우징 (22)은 서로 대향 배치되는 상부 패널 (24) 및 저부 패널 (26)을 가지며, 또한 상부 및 저부 패널 (26)에 연결된 다수의 벽체를 갖는다. 이와 같은 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)를 적용하는 단계는 상부 패널 (24)과 저부 패널 (26)이 다수의 벽체에 의해 연결되기 전에 상부 패널 (24), 저부 패널 (26) 및 다수의 벽체 중 적어도 하나에 폴리우레탄 발포체 (34)를 적용하는 단계로서 추가 한정될 수 있다. 보다 특히, 폴리우레탄 발포체 (34)는 저부에는 적용되지 않고, 상부 및 저부 패널 (24)(26), 및 다수의 벽체 각각에 적용될 수 있다. 반대로, 폴리우레탄 발포체 (34)를 적용하는 단계는 상부 패널 (24)과 저부 패널 (26)이 다수의 벽체에 의해 연결된 후에 상부 패널 (24), 저부 패널 (26), 및 다수의 벽체 중 하나 이상에 폴리우레탄 발포체 (34)를 적용하는 단계로서 추가 한정될 수 있다. 상기 방법은 폴리우레탄 발포체 (34) 상에 최외곽 층 (36)을 적용함으로써, 최외곽 층 (36)과 하우징 (22) 최외곽 표면 (S)의 사이에 폴리우레탄 발포체 (34)가 삽입되도록 하는 단계를 포함할 수도 있다.
상부 및 저부 패널 (24)(26), 전면 및 후면 벽체 (28)(30), 및 다수의 벽체를 정렬하고 연결하는 것과 관련하여 기기 (20)를 조립 또는 구성하는 데에 사용되는 단계는 특별히 제한되지 않는다. 다른 말로 하면, 기기 (20)의 형성 단계는 당업계에 알려져 있는 임의의 것일 수 있다. 한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 분무를 통하여 최외곽 표면 (S)의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 분무 단계는 충돌 혼합기(impingement mixer)를 사용하여 수지 조성물과 이소시아네이트 조성물의 반응 혼합물을 분무하는 단계로서 추가 한정될 수 있다. 이와 같은 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 최외곽 표면 (S) 상에 형성된다.
다양한 실시양태에서, 폴리우레탄 발포체 (34)는 시중의 고압 분배 유닛 (예컨대 구스메르(Gusmer) H-20/35 또는 글라스크라프트(Glascraft) 모델 MH-22300 01)과 같은 장치를 사용하여, 글라스크라프트 프로블러(Glascraft Probler) 2와 같은 분무 건을 사용하여, 00 믹스 챔버(mix chamber)를 사용하여, 및/또는 01 콘 팁(cone tip) 더하기 36/40 팬 팁(fan tip) (~0.036 인치 직경, ~40 ° 팬 각도)을 사용하여 반응 혼합물을 분무함으로써 배치될 수 있다. 통상적으로, 폴리우레탄 발포체 (34)는 1500 내지 2000, 1600 내지 1900, 1700 내지 1900, 또는 약 1800 psi의 압력에서 수지 조성물 및 이소시아네이트 조성물을 분무함으로써 배치된다. 통상적으로, 수지 조성물 및/또는 이소시아네이트 조성물은 120 내지 170, 130 내지 160, 140 내지 150℉의 온도, 또는 약 150℉의 온도까지 독립적으로 가열된다. 호스 온도 역시 이와 같은 온도 범위에 속할 수 있다. 400 내지 800, 500 내지 700, 또는 약 600 psi의 수압이 이용될 수도 있다. 한 실시양태에서, 최외곽 표면 (S)는 주위 온도에서 분무된다. 그러나, 최외곽 표면 (S)이 가열 또는 냉각될 수 있는 것으로도 생각된다.
다르게는, 상기 적용 단계는 최외곽 표면 (S)에 폴리우레탄 발포체 (34)를 부착하는 단계 (여기서 상기 폴리우레탄 발포체 (34)는 최외곽 표면 (S)과 별도로 형성되어 나중에 표면 (S)에 적용됨)로서 추가 한정될 수 있다. 또한 추가적으로, 상기 적용 단계는 라미네이트화 단계로서 추가 한정될 수 있다. 다른 말로 하면, 폴리우레탄 발포체 (34)는 기기의 조립 전에 기기 (20)의 다양한 구성요소의 최외곽 표면 (S)에 적용될 수 있다. 적용 또는 라미네이트화에 이어 다음에, 다양한 구성요소들이 조립되어 이미 거기에 폴리우레탄 발포체 (34)가 형성되어 있는 기기 (20)가 형성될 수 있다. 반응 사출 성형과 연계되어 적용 단계가 사용될 수 있는 것으로도 생각된다.
[실시예]
본 발명에 따라 3종의 폴리우레탄 발포체 (발포체 1-3)가 형성된다. 비교용 발포체 (비교용 발포체 1)와 함께 비교용 아스팔트 매스틱 (매스틱 1) 역시 제조된다. 상기 발포체 1-3 및 비교용 발포체 1은 하기 표 1에 제시되어 있는 처방에 따라 배합되는데, 다르게 주지되지 않는 한, 여기서 모든 부는 그램으로 나타낸 것이다. 보다 특히, 발포체 1-3 각각은 수지 조성물과 이소시아네이트 조성물의 반응 생성물을 포함한다. 형성 후에는, 발포체 1-3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1을 평가하여 다양한 물리적 특성들을 측정한다.
<표 1>
Figure pct00003
폴리올 1은 대략 398 mgKOH/g의 히드록실가 및 약 400 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 삼관능성 폴리올이다.
폴리올 2 역시 대략 230 mgKOH/g의 히드록실가 및 약 700 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 삼관능성 폴리올이다.
폴리올 3은 대략 260 mgKOH/g의 히드록실가 및 약 400 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 폴리프로필렌 글리콜이다.
폴리올 4는 약 5.6의 평균 관능도 및 약 470 mgKOH/g의 히드록실가 및 약 670 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 수크로스 및 글리세린 개시 폴리프로필렌 폴리올이다.
폴리올 5는 약 4.5의 평균 관능도 및 약 360 mgKOH/g의 히드록실가 및 약 700 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 수크로스 및 글리세린 개시 폴리프로필렌 폴리올이다.
폴리올 6은 약 800 mgKOH/g의 히드록실가 및 약 280 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 에틸렌디아민 개시 폴리올이다.
사슬 연장제 1은 대략 840의 히드록실가를 갖는 디프로필렌 글리콜이다.
촉매 1은 폴리카트(Polycat)® 43이라는 상표명으로 시중에서 구입가능한 삼량체화 촉매이다.
촉매 2는 디메틸에탄올아민이다.
촉매 3은 다브코(Dabco)® 33-LV라는 상표명으로 시중에서 구입가능한 겔화 촉매이다.
촉매 4는 폼레즈(Fomrez)® UL-28이라는 상표명으로 시중에서 구입가능한 디메틸주석 메르캅티드이다.
계면활성제 1은 테고스타브(Tegostab)® B8404라는 상표명으로 시중에서 구입가능한 실리콘 계면활성제이다.
계면활성제 2는 노닐페놀 매 1 몰마다 10 몰의 에틸렌 옥시드를 갖는 노닐페놀 에톡실레이트이다.
가소제는 프로필렌 카르보네이트이다.
난연제는 TCPP (트리스(1-클로로이소프로필)포스페이트)이다.
이소시아네이트 1은 우레톤이민-개질 4,4'-MDI 70 중량%, 및 84 중량%의 폴리프로필렌 단위, 16 %의 에틸렌 옥시드 캡(cap)을 가지며 약 35 mgKOH/g의 히드록실가를 갖는 글리세린 개시 폴리올 30 중량%의 예비중합체이다.
이소시아네이트 2는 대략 2.7의 관능도를 갖는 중합체성 MDI이다.
밀도는 ASTM D 1622를 사용하여 측정된다.
K-계수는 폭스(FOX)50 열 흐름 측정기 설비 (레이저콤프, 인크.(LaserComp, Inc.))를 사용하고 단일 두께법을 사용하여, ASTM C 518-04에 따라 결정된다. 43℃의 평균 온도 및 20℃의 온도 차이가 사용된다. 샘플은 디스크 형상으로서, 직경이 50 mm, 두께가 4 mm ± 1 mm이다.
DMA는 ASTM D 4065에 따라 측정된다. TA 인스트루먼츠(Instruments) RSA 3을 사용하여, 주파수 = 1 Hz, 변형률 = 0.05 %, 및 -100℃로부터 100℃까지 5℃/분의 온도 경사율을 사용하는 3-점 굽힘 모드에서 25 mm × 12 mm × 12 mm 치수의 샘플이 측정된다.
DMA 결과는 각각 발포체 1 및 2를 나타내는 도 8 및 9에도 제시되어 있다. 해당 도면들은 E' (저장 모듈러스), E" (손실 모듈러스), 감쇠 계수로도 알려져 있는 탄젠트 델타 (E'/E"), 및 Tm (용융 온도)을 도시한다. 보다 특히, E'는 강성, 즉 다양한 온도에서의 발포체의 압축 강도에 해당한다. 상기 값은 발포체의 밀도에 따라 달라진다. 통상적으로, 발포체의 강성은 감쇠 (즉 탄젠트 델타)가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다. E"는 발포체 내에서의 소산/흡수의 에너지에 해당한다. E"의 피크는 발포체의 유리-전이의 개시 또는 연화 전이의 개시를 나타낸다. 그것이 발생하는 온도는 유리 전이 온도 Tg로 알려져 있다. 상기 값 역시 발포체의 밀도에 따라 달라진다. 탄젠트 델타 곡선의 피크 역시 유리-전이 온도 Tg에 해당한다. 탄젠트 델타 피크의 넓이는 특정 전이를 겪고 있는 발포체 내 중합체 사슬의 분자량 분포에 해당한다. 더 좁은 피크는 경화의 완료 또는 균질한 이소시아네이트 혼합물/폴리올 혼합물의 존재로 인한 균질한 폴리우레탄/우레아 구조를 나타낸다. 피크의 높이는 가교의 강도를 나타낸다. 더 높은 피크는 더 낮은 가교 강도를 나타낸다. 상기 값은 발포체의 밀도와 관계없다. 용융 온도는 발포체가 흐르기 시작하는 온도 및 대규모 중합체 사슬 누출(slippage)이 발생하는 온도이다. 상기 값은 E' 또는 E" 플롯으로부터 얻을 수 있다.
식기세척기 평가:
IEC 60704-2-3에 따라 1/3 옥타브 중심 주파수(Third Octave Center Frequency) (Hz)의 함수로서 음압 수준 (db)을 측정함으로써, 9개의 동일한 식기세척기 (식기세척기 1-9)를 평가한다. 이러한 평가는 식기세척기가 표준 세척 또는 배수 모드로 가동될 때 이루어진다. 다른 말로 하면, 표준 사용시 생성되는 소음의 양을 측정함으로써, 9개의 식기세척기를 평가한다.
식기세척기는 하기의 대략적인 치수를 갖는 프리미엄 소비자 모델이다: 24 인치 폭 × 34 인치 높이 × 24 인치 깊이. 일부 식기세척기는 개조 없이, 즉 시중에서 구입가능한 그대로 평가한다. 이와 같은 식기세척기는 비교 목적으로 사용된다. 다른 식기세척기들은 통상적으로 상업적 사용시 포함되는 모든 외부 단열 및 방음 재료들이 제거되도록 개조된다. 이와 같은 식기세척기 역시 비교 목적으로 사용된다. 다른 식기세척기들은 상기한 비교용 발포체 1을 사용하여 개조된다. 이와 같은 식기세척기 역시 비교 목적으로 사용된다. 추가적인 식기세척기들은 발포체 1-3을 사용하여 개조되며, 본 발명의 실시예를 나타낸다. 이러한 다양한 식기세척기들 및 실시예들을 하기에 기술한다.
식기세척기 1-4의 분무된 도어:
IEC 60704-2-3에 따라 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서 음압 수준 (db)을 측정함으로써, 식기세척기 1-4를 평가한다. 식기세척기 1-4는 식기세척기 도어 상 또는 도어의 단열 및 방음 재료의 양에 있어서 서로 다르다.
식기세척기 1은 어떠한 단열 및 방음 재료도 첨가하거나 제거하지 않고, 그의 시중에서 구입가능한 구성으로 평가한다. 따라서, 원래의 제조자에 의한 것으로서, 식기세척기의 측면 벽체, 후면 벽체, 상부 패널, 및 저부 패널 상에는 대략 1/8 내지 1/4 인치의 매스틱 1이 배치되어 있다. 원래의 제조자는 또한 측면 벽체 및 상부 패널, 그리고 전면 패널 (도어) 내부에 걸쳐 1/2 내지 3/4 인치 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 섬유 블랭킷(blanket)을 배치하였다.
식기세척기 2의 도어는 도어 전체에 걸쳐 대략 1/2 인치의 두께로 분무된 상기 비교용 발포체 1을 사용하여 개조된다. 식기세척기의 측면 벽체, 후면 벽체, 상부 패널, 및 저부 패널 상에는 원래의 제조자에 의하여 대략 1/8 내지 1/4 인치의 매스틱 1이 배치되어 있다. 원래의 제조자는 또한 측면 벽체 및 상부 패널에 걸쳐 1/2 내지 3/4 인치 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 섬유 블랭킷을 배치하였는데, 전면 패널 (도어) 내부에는 배치하지 않았다. 추가적인 단열 또는 방음 재료는 첨가되거나 제거되지 않는다.
식기세척기 3의 도어는 도어 전체에 걸쳐 대략 1/2 인치의 두께로 분무된 상기한 바와 같은 발포체 1을 사용하여 개조된다. 식기세척기의 측면 벽체, 후면 벽체, 상부 패널, 및 저부 패널 상에는 원래의 제조자에 의하여 대략 1/8 내지 1/4 인치의 매스틱 1이 배치되어 있다. 원래의 제조자는 또한 측면 벽체 및 상부 패널에 걸쳐 1/2 내지 3/4 인치 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 섬유 블랭킷을 배치하였는데, 전면 패널 (도어) 내부에는 배치하지 않았다. 추가적인 단열 또는 방음 재료는 첨가되거나 제거되지 않는다.
식기세척기 4의 도어는 도어 전체에 걸쳐 대략 1/2 인치의 두께로 분무된 상기한 바와 같은 발포체 2를 사용하여 개조된다. 식기세척기의 측면 벽체, 후면 벽체, 상부 패널, 및 저부 패널 상에는 원래의 제조자에 의하여 대략 1/8 내지 1/4 인치의 매스틱 1이 배치되어 있다. 원래의 제조자는 또한 측면 벽체 및 상부 패널에 걸쳐 1/2 내지 3/4 인치 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 섬유 블랭킷을 배치하였는데, 전면 패널 (도어) 내부에는 배치하지 않았다. 추가적인 단열 또는 방음 재료는 첨가되거나 제거되지 않는다.
IEC 60704-2-3에 따라 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서 음압 수준 (db)을 측정함으로써, 식기세척기 1-4를 평가한다. 이러한 평가의 결과를 하기 표 2에 제시하고, 도 10에도 그래프로 나타낸다.
<표 2>
Figure pct00004
바로 위에 제시되어 있는 데이터는 본 발명의 식기세척기 3 및 4 (발포체 1 및 2 포함)은 소음 감소와 관련하여 식기세척기 1 (발포체 없음)과 마찬가지로 일반적으로 우수하게 작동한다는 것을 암시한다. 또한, 상기 데이터는 식기세척기 3 및 4가 비교용 발포체 1을 포함하는 식기세척기 2에 비해 더 우수하게 작동한다는 것을 암시한다. 다른 말로 하면, 식기세척기 3 및 4는 대략 식기세척기 1 만큼의 소음을 생성시키며, 식기세척기 2보다는 적은 소음을 생성시킨다.
분무된 식기세척기 5-8:
식기세척기 5-8 역시 IEC 60704-2-3에 따라 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서 음압 수준 (db)을 측정함으로써 평가한다. 이러한 평가는 식기세척기가 표준 세척 모드로 가동될 때 이루어진다. 식기세척기 5-8은 식기세척기의 모든 면 상에 적용되는 단열 및 방음 재료의 양에 있어서 서로 다르다.
평가 전에, 식기세척기 5는 외부로부터 모든 단열 및 방음 재료가 제거되도록 개조된다. 추가적인 단열 또는 방음 재료는 첨가되거나 제거되지 않는다.
식기세척기 6은 어떠한 단열 및 방음 재료도 첨가하거나 제거하지 않고, 식기세척기 1과 관련하여 기술된 바와 같이, 그의 시중에서 구입가능한 구성으로 평가한다.
식기세척기 7은 외부로부터 모든 단열 및 방음 재료가 제거되도록 개조된다. 이어서, 식기세척기 7은 대략 1/2 인치의 두께로 모든 면 (전면 벽체, 측면 벽체, 후면 벽체, 상부 패널, 및 저부 패널) 상에 분무되는 발포체 3을 사용하여 개조된다. 추가적인 단열 또는 방음 재료는 첨가되거나 제거되지 않는다.
식기세척기 8은 외부로부터 모든 단열 및 방음 재료가 제거되도록 개조된다. 이어서, 식기세척기 8은 대략 1/2 인치의 두께로 모든 면 (전면 벽체, 측면 벽체, 후면 벽체, 상부 패널, 및 저부 패널) 상에 분무되는 발포체 3을 사용하여 개조된다. 추가적으로, 폴리우레탄 엘라스토머가 최외곽 층으로서 대략 1/2 인치 두께로 발포체 3 상에 분무된다. 상기 폴리우레탄 엘라스토머는 이소시아네이트 조성물과 반응되는 수지 조성물로부터 형성된다. 이러한 조성물의 성분은 하기에 중량부로 제시되어 있다.
Figure pct00005
IEC 60704-2-3에 따라 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서 음압 수준 (db)을 측정함으로써, 식기세척기 5-8을 평가한다. 이러한 평가의 결과를 하기 표 4에 제시하고, 도 11에도 그래프로 나타낸다.
<표 4>
Figure pct00006
바로 위에 제시되어 있는 데이터는 본 발명의 식기세척기 7 및 8 (발포체 3 포함)은 소음 감소와 관련하여 식기세척기 6과 마찬가지로 일반적으로 우수하게 작동한다는 것을 암시한다. 또한, 상기 데이터는 식기세척기 7 및 8이 식기세척기 5에 비해 더 우수하게 작동한다는 것을 암시한다. 다른 말로 하면, 식기세척기 7 및 8은 대략 식기세척기 6 만큼의 소음을 생성시키며, 식기세척기 5보다는 적은 소음을 생성시킨다.
분무된 식기세척기 1, 2 및 9:
식기세척기 1, 2 및 9 역시 표준 배수 모드로 가동하면서 IEC 60704-2-3에 따라 1/3 옥타브 중심 주파수 (Hz)의 함수로서 음압 수준 (db)을 측정함으로써 평가한다. 식기세척기 9의 도어는 도어 전체에 걸쳐 대략 1/2 인치의 두께로 분무되는 상기한 바와 같은 발포체 3을 사용하여 개조한다. 추가적으로, 상기한 폴리우레탄 엘라스토머가 최외곽 층으로서 대략 1/2 인치 두께로 발포체 3 상에 분무된다.
이러한 평가의 결과를 하기 표 5에 제시하고, 도 12에도 그래프로 나타낸다.
<표 5>
Figure pct00007
바로 위에 제시되어 있는 데이터는, 표준 배수 모드시의 소음 감소와 관련하여, 본 발명의 식기세척기 9는 식기세척기 1과 마찬가지로 일반적으로 우수하게 작동하며, 식기세척기 2에 비해 더 우수하게 작동한다는 것을 암시한다. 다른 말로 하면, 식기세척기 9는 표준 배수 모드시 대략 식기세척기 1 만큼의 소음을 생성시키며, 식기세척기 2보다는 적은 소음을 생성시킨다.
10 CFR §430에 제시되어 있는 소비재 제품 에너지 보존 프로그램(Energy Conservation Program for Consumer Products)에 따라 표준 세척 모드에서 에너지 소비 (와트)를 측정함으로써, 식기세척기 6 및 7을 추가적으로 평가한다. 이러한 평가의 결과를 완전 표준 세척 및 건조 주기에 걸친 2회 측정의 평균으로서 바로 아래의 표 6에 제시한다. 이와 같은 데이터는 본 발명의 식기세척기 7이 더 적은 에너지를 사용하며, 그에 따라 식기세척기 6에 비해 가동하는 데에 비용이 덜 든다는 것을 암시한다.
<표 6>
Figure pct00008
구조적 공명/감쇠의 평가:
또한, 대략 27℃ - 31℃, 40℃ - 42℃, 및 55℃ - 59℃의 다양한 온도에서, 0-1600 Hz의 스펙트럼에 걸친 주파수 (Hz)의 함수로서의 음향 수준 (db)으로 측정되는 구조적 공명 시험 (즉 감쇠 시험)으로 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1을 평가한다.
본 평가에서는, 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1 각각을 대략 0.5 인치의 두께로 동일한 스테인레스 스틸 패널 (광택 어닐링된(bright annealed) AK 스틸 430, 12 인치 폭 × 12 인치 길이 × 0.02 인치 두께)의 일 측면에 독립적으로 적용한다. 평가에 앞서, 원하는 온도 (즉, 27℃ - 31℃, 40℃ - 42℃, 또는 55℃ - 59℃)의 대류 오븐에서 각 스테인레스 스틸 패널을 예비-컨디셔닝한다.
고무 밴드를 사용하여, 상기 스테인레스 스틸 패널들을 정사각형 프레임에 코팅되지 않은 면을 위로하여 매단다. 각 스테인레스 스틸 패널의 일 구석으로부터 4.5 인치 × 4.5 인치에 가속도계(accelerometer) (PCB 모델 352C68)를 위치시키고, 접착제 (록타이트(Loctite) 454)를 사용하여 고정한다. 다음에, 모드 튜닝된(modally tuned) 충격 해머 (PCB 모델 086CO3 및 중간 팁)를 사용하여 대각선으로 대향하는 구석으로부터 4.5 인치 × 4.5 인치 지점에서 상기 스테인레스 스틸 패널을 타격한다. 펄스(PULSE) 데이터 획득 시스템 및 소프트웨어 (브루얼 앤드 짜에르(Bruel and Kjaer) 사)를 사용하여 진동 주파수 (Hz)의 함수로서의 데시벨 (db)로 나타낸 음향 수준 (즉, 진동 응답)을 측정, 계산 및 기록한다. 해머에 의해 적용된 최대 힘에 대하여 각 진동 응답을 잰 후, 10회 측정의 평균으로 기록한다. 구조적 공명의 평가에서 획득되는 데이터는 도 13-15에 그래프로 나타낸다.
구조적 공명 시험의 결과를 분석함에 있어서, 넓은 피크 및 낮은 데시벨 측정치는 가장 바람직한 것으로서, 효과적인 감쇠 및 음향 감소를 나타낸다. 도 13-15에 제시되어 있는 데이터는 온도가 증가함에 따라 피크가 좁아지고 날카로워진다는 것을 암시한다. 통상적으로, 온도가 증가함에 따라, 발포체 1, 2 및 3, 비교용 발포체 1, 및 매스틱 1은 탄성이 증가함으로써, 더 작은 감쇠를 나타낸다. 종합하면, 도 13-15에 제시되어 있는 데이터는 본 발명의 발포체 1-3이 대략 비교용 발포체 1 및 매스틱 1 만큼, 또는 그보다 더 우수하게 소음 및 진동을 효과적으로 소산시킨다는 것을 암시한다. 비교용 발포체 1과 관련하여, 해당 발포체는 통상적으로, 특히 날카로운 피크가 관찰되는 높은 주파수에서는, 큰 감쇠를 제공하지 않는 경질의 발포체로 분류된다. 상기한 향상된 감쇠 이외에도, 본 발명은 동시에 식기세척기를 가동하는 데에 요구되는 에너지의 양을 감소시킨다.
실시예에서 제시된 데이터는 식기세척기와 같은 기기의 최외곽 표면 주위에 본 발명의 폴리우레탄 발포체를 배치하는 것이 상승적인 결과를 생성시킨다는 것을 증명한다. 보다 특히, 본 발명의 폴리우레탄 발포체는 소음 및 진동을 최소화할 뿐만 아니라, 그와 동시에 기기를 가동하는 데에 요구되는 에너지의 양도 감소시킨다. 상기 일부 비교 실시예가 유사한 소음 및 진동의 감소를 나타내기는 하지만, 비교 실시예 모두는 가동을 위한 더 많은 에너지를 요구하며, 그에 따라 본 발명에 비해 가동에 더 큰 비용이 들어간다. 본 발명에서, 특정 폴리우레탄 발포체의 사용은 기기가 더 에너지 효율적이 되고 더 조용해지도록 해주는데, 이들 모두는 상업적으로 바람직한 것이다. 또한, 본 발명은 기기가 감소된 소음 및 진동으로 가동된다는 상업적 바람을 훼손하지 않으면서도, 연방 현행 및 미래 에너지 스타 요건을 충족시키도록 해준다. 따라서, 본 발명은 음향을 감소시키기 위한 제1 재료 및 단열을 위한 제2 재료를 사용한다는 단순한 첨가 효과를 훨씬 더 넘어서는 효과를 나타낸다.
예시 방식으로 본 발명을 기술한 바, 사용된 용어는 제한이라기 보다는 기술상 용어의 특성을 가져야 한다는 것이 이해되어야 한다. 분명히, 상기 교시로 비추어 볼 때, 본 발명의 많은 변형 및 변종들이 가능하므로, 본 발명은 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수도 있다.

Claims (28)

  1. A. 서로 대향 배치되는 상부 패널 및 저부 패널을 가지며, 또한 상기 상부 및 저부 패널에 연결되는 다수의 벽체를 갖는 하우징이고, 여기서 상기 상부 및 저부 패널과 상기 다수의 벽체는 공강(cavity)을 한정하며, 상기 하우징은 최외곽 표면을 갖는 것인 하우징, 및
    B. 이소시아네이트 조성물 및 1종 이상의 폴리올을 포함하는 수지 조성물의 반응 생성물을 포함하고, 상기 하우징의 상기 최외곽 표면의 적어도 일부의 주위에 배치되며,
    (1) ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 20 내지 50 파운드의 밀도;
    (2) ASTM D 4065에 따른 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시 0.2 이상의 감쇠 계수; 및
    (3) ASTM C 518에 따른 결정에서 2.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만의 K-계수
    를 갖는 폴리우레탄 발포체
    를 포함하는 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물이 상기 수지 조성물 100 중량부 당 1 내지 2 중량부의 중합 촉매를 포함하는 것인 기기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다수의 벽체가 4개의 벽체로서 추가 한정되고, 상기 폴리우레탄 발포체가 상기 상부 패널의 적어도 일부 및 상기 4개 벽체 중 3개의 적어도 일부의 주위에 배치되는 것인 기기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포체가 ASTM D 4065에 따른 결정에서 30℃ 내지 60℃의 유리 전이 온도를 갖는 것인 기기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리우레탄 발포체의 적어도 일부의 주위에 배치되는 최외각 층을 추가로 포함하여, 상기 폴리우레탄 발포체가 상기 최외곽 층과 상기 하우징의 상기 최외곽 표면의 사이에 끼이게 하고, 상기 최외각 층은 상기 폴리우레탄 발포체의 밀도보다 더 큰 밀도를 갖는 것인 기기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 최외곽 층이 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리우레아 엘라스토머, 폴리우레탄-폴리우레아 혼성 엘라스토머 또는 그의 조합을 포함하는 것인 기기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 최외곽 층이 폴리우레탄-폴리우레아 혼성 엘라스토머를 포함하는 것인 기기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 수지 조성물이 각각 1,000 g/mol 미만의 수 평균 분자량을 갖는 디올 및 트리올을 추가로 포함하며, 상기 이소시아네이트 조성물이 이소시아네이트 예비중합체를 포함하는 것인 기기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이소시아네이트 조성물이 30 중량% 미만의 중합체성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함하는 것인 기기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물이 각각 1,000 g/mol 미만의 수 평균 분자량을 갖는 디올 및 트리올을 포함하며, 상기 이소시아네이트 조성물이 이소시아네이트 예비중합체를 포함하는 것인 기기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이소시아네이트 조성물이 30 중량% 미만의 중합체성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함하는 것인 기기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 밀도가 ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 25 내지 35 파운드로서 추가 한정되는 것인 기기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 계수가 ASTM D 4065에 따른 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시 0.5를 초과하는 것으로서 추가 한정되는 것인 기기.
  14. 제1항에 있어서, 식기세척기로서 추가 한정되는 기기.
  15. 서로 대향 배치되는 상부 패널 및 저부 패널을 가지며, 또한 상부 및 저부 패널에 연결되는 다수의 벽체를 갖는 하우징이고, 여기서 상부 및 저부 패널과 다수의 벽체는 공강을 한정하며, 상기 하우징은 최외곽 표면을 갖는 것인 하우징을 포함하는 기기의 형성 방법이며,
    최외곽 표면의 적어도 일부의 주위에 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계를 포함하고, 여기서 폴리우레탄 발포체는 이소시아네이트 조성물 및 1종 이상의 폴리올을 포함하는 수지 조성물의 반응 생성물을 포함하며, (1) ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 20 내지 50 파운드의 밀도, (2) ASTM D 4065에 따른 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시 0.2 이상의 감쇠 계수, 및 (3) ASTM C 518에 따른 결정에서 2.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만의 K-계수를 갖는 것인
    기기 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 수지 조성물이 수지 조성물 100 중량부 당 1 내지 2 중량부의 중합 촉매를 포함하는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계가, 상부 패널 및 저부 패널이 다수의 벽체에 의해 연결되기 전에 상부 패널, 저부 패널 및 다수의 벽체 중 적어도 하나에 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계로서 추가 한정되는 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 폴리우레탄 발포체를 상부 및 저부 패널 및 다수의 벽체 각각의 적어도 일부에 적용하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 폴리우레탄 발포체를 상부 패널 및 다수의 벽체 각각의 적어도 일부에 적용하는 방법.
  20. 제15항에 있어서, 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계가, 상부 패널과 저부 패널이 다수의 벽체에 의해 연결된 후에 상부 패널, 저부 패널 및 다수의 벽체 중 적어도 하나의 적어도 일부에 폴리우레탄 발포체를 적용하는 단계로서 추가 한정되는 것인 방법.
  21. 제20항에 있어서, 추가로 폴리우레탄 발포체를 상부 및 저부 패널 및 다수의 벽체 각각의 적어도 일부에 적용하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 폴리우레탄 발포체를 상부 패널 및 다수의 벽체 각각의 적어도 일부에 적용하는 방법.
  23. 제15항에 있어서, 폴리우레탄 발포체의 적어도 일부 상에 최외곽 층을 적용하는 단계를 추가로 포함하여, 폴리우레탄 발포체가 최외곽 층과 하우징의 최외곽 표면의 사이에 끼이게 하고, 여기서 최외곽 층은 폴리우레탄 발포체의 밀도보다 더 큰 밀도를 갖는 것인 방법.
  24. 제23항에 있어서, 최외곽 층이 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리우레아 엘라스토머, 폴리우레탄-폴리우레아 혼성 엘라스토머 또는 그의 조합을 포함하는 것인 방법.
  25. 제23항에 있어서, 수지 조성물이 각각 1,000 g/mol 미만의 수 평균 분자량을 갖는 디올 및 트리올을 포함하며, 이소시아네이트 조성물이 이소시아네이트 예비중합체를 포함하는 것인 방법.
  26. 제25항에 있어서, 이소시아네이트 조성물이 30 중량% 미만의 중합체성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함하는 것인 방법.
  27. 제15항에 있어서, 수지 조성물이 각각 1,000 g/mol 미만의 수 평균 분자량을 갖는 디올 및 트리올을 포함하며, 이소시아네이트 조성물이 이소시아네이트 예비중합체를 포함하는 것인 방법.
  28. A. 서로 대향 배치되는 상부 패널 및 저부 패널을 가지며, 또한 상기 상부 및 저부 패널에 연결되는 4개의 벽체를 갖는 하우징이고, 여기서 상기 상부 및 저부 패널과 상기 4개의 벽체는 공강을 한정하며, 상기 하우징은 최외곽 표면을 갖는 것인 하우징;
    B. 상기 하우징의 상기 최외곽 표면의 적어도 일부의 주위에 배치되고,
    (1) ASTM D 1622에 따른 결정에서 세제곱 피트 당 20 내지 50 파운드의 밀도,
    (2) ASTM D 4065에 따른 결정에서 40℃ 내지 60℃의 온도에서 측정시 0.2 이상의 감쇠 계수,
    (3) ASTM C 518에 따른 결정에서 2.0 btu-in/hr-ft2-℉ 미만의 K-계수, 및
    (4) ASTM D 4065에 따른 결정에서 30℃ 내지 60℃의 유리 전이 온도
    를 가지며, 이소시아네이트 조성물과 수지 조성물의 반응 생성물을 포함하고, 여기서 상기 수지 조성물은 각각 1,000 g/mol 미만의 수 평균 분자량을 갖는 디올 및 트리올을 포함하고 수지 조성물 100 중량부 당 1 내지 2 중량부의 중합 촉매를 포함하며, 상기 이소시아네이트 조성물은 이소시아네이트 예비중합체를 포함하는 것인 폴리우레탄 발포체; 및
    C. 상기 폴리우레탄 발포체의 적어도 일부의 주위에 배치되는 최외각 층으로서, 상기 폴리우레탄 발포체가 상기 최외곽 층과 상기 하우징의 상기 최외곽 표면의 사이에 끼이게 하고, 상기 폴리우레탄 발포체의 밀도보다 더 큰 밀도를 가지며, 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리우레아 엘라스토머, 폴리우레탄-폴리우레아 혼성 엘라스토머 또는 그의 조합을 포함하는 최외곽 층
    을 포함하는 식기세척기.
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