KR20180097065A - 압축 스펀지의 제조방법 및 그 압축 스펀지 - Google Patents

Abstract

열 압착에 의한 쿠션력을 유지함과 동시에 밀도를 높여 높은 강도를 가지면서 압축복원력이 뛰어날 뿐만 아니라 신장률 또한 탁월할 수 있도록 0.5~100㎜ 이하의 두께를 가지는 폴리우레탄 스펀지를 180~230℃의 온도로 3초 내지 16분 동안 열 압착에 의해 0.1~30㎜의 압축 스펀지로 압착하는 단계; 및 상기 열 압착시 발생하는 기체를 배출하는 단계;를 포함하는 압축 스펀지의 제조방법 및 그 압축 스펀지를 제공한다.
그에 따라 필요로 하는 다양한 제품에 적정한 용도의 압축 스펀지를 제공할 수 있는 효과와 함께 간단한 방식에 의해 제조됨으로 인한 높은 경제성과 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 효과 또한 가진다.

Description

압축 스펀지의 제조방법 및 그 압축 스펀지{METHOD FOR MANUFACTURING COMPRESSION SPONGE AND COMPRESSION SPONGE}

본 발명은 압축 스펀지에 관한 것으로, 더 상세하게는 열 압착에 의한 쿠션력을 유지함과 동시에 밀도를 높여 높은 강도를 가지면서 압축복원력이 뛰어날 뿐만 아니라 신장률 또한 탁월할 수 있도록 한 압축 스펀지의 제조방법 및 그 압축 스펀지에 관한 것이다.

일반적으로 자동차핸들, 카시트열선, 자동차공조 패드, 그라이스울 패드, 신발, 가방, 산업용 쿠션, 패드, 가스 켓 등에는 용도에 따라 상이하지만 두꺼운 용도보다는 얇은 두께로 형성되어 쿠션력을 유지하면서 높은 강도가 요구될 뿐만 아니라 어느 정도의 압축복원력이 요구됨은 물론 신장률 또한 우수해야 하는 조건을 가지는 쿠션 폼이 구비된다.

이러한 종래 통상적으로 사용되는 쿠션 폼의 대표적인 것으로는, 대부분이 발포성 합성수지인 폴리우레탄 스펀지가 사용되는 것이 일반적이다.

그러나 폴리우레탄 스펀지는 발포성 합성수지로서 그 재질의 특성상 얇은 두께가 요구되는 부분에 적용하지 못하는 단점을 가진다.

상기와 같이 쿠션 폼과 관련된 종래 선행기술에는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0029309호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 발포 폴리우레탄 폼의 셀 구조를 변경하여 그 중량의 증가를 최소화(레진 펠트나 글래스 울 대비 경량화)하면서도 1,200㎐ 이상의 중고주파 대역에서 NVH 성능을 향상할 수 있게 한 자동차의 인슐레이션용 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법·인슐레이션 제조방법 및 인슐레이션과 같은 기술이 제안된 바 있다.

또한, 일본 공개특허공보 특개평10-218050호(이하 '선행기술문헌 2'라 한다)에 개시된 바와 같이 다품종소량생산 타입인 자동차용 보디 프로텍터를 저렴하게 제공하는 것이며 특히 피조립 부재의 피보호 부분의 외형에 대응시킨 형상으로 형성한 연질 시트 소재로 구성되는 본체 시트와 상기 본체 시트의 표면에 이 본체 시트의 변형을 방지하기 위하여 일체로 접합한 강성을 가지는 강화재와 상기 피보호 부분의 외주부에 걸림하기 위하여 상기 비금속 재료 시트의 측단부로 돌출 형성한 걸림편를 구비하는 곳(중)에 구성 특징을 가지는 자동차용 보디 프로텍터와 같은 기술도 제안된 바 있다.

또, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0226004호(이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 신발의 뒷굽과 신발의 중창 및 깔창 사이에 부착되는 완충부를 장치하되, 비교적 얇게 구성되고 탄성이 우수한 열압착 강화합성수지제로 제조하여 이를 착용하고 보행할 때 중추신경을 통해 머리로 전달되는 충격을 최소화시켜 장시간 걷거나 운동을 한 후에도 피로감을 완화 시켜줌과 동시에 이로 인한 질병 등을 예방할 수 있는 신발의 완충장치와 같은 기술도 제안된 바 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0029309호 일본 공개특허공보 특개평10-218050호 대한민국 등록실용신안공보 제20-0226004호

그러나 선행기술문헌 1 내지 2는 제조가 상당히 번거롭고 불편할 뿐만 아니라 얇은 두께로의 제작이 원활하게 않게 이루어지는 단점을 가진다.

선행기술문헌 3 또한 용도에 적정한 두께를 가지는 이 또한 얇은 두께로 제작이 이루어지지 않는 단점을 가진다.

특히, 얇은 두께에서도 높은 강도를 가지면서 압축복원력이 뛰어날 뿐만 아니라 신장률 또한 탁월할 수 있도록 하는 기술은 찾아 볼 수 없었다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 해결과제는 열 압착에 의한 쿠션력을 유지함과 동시에 밀도를 높여 높은 강도를 가지면서 압축복원력이 뛰어날 뿐만 아니라 신장률 또한 탁월할 수 있도록 한 압축 스펀지의 제조방법 및 그 압축 스펀지를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 폴리우레탄 스펀지를 열 압착에 의해 압축 스펀지를 제조하는 방법으로서, 0.5~100㎜ 이하의 두께를 가지는 상기 폴리우레탄 스펀지를 180~230℃의 온도로 3초 내지 16분 동안 열 압착에 의해 0.1~30㎜의 압축 스펀지로 압착하는 단계; 및 상기 열 압착시 발생하는 기체를 배출하는 단계;를 포함한다.

상기 폴리우레탄 스펀지는 밀도: 0.014kg/m3 이상 ~ 180kg/m3 이하이며, 내열성은 140~180℃이다.

상기 기체의 배출은 100~180℃의 온도를 유지한 상태로 배출된다.

상기 압착은 한 쌍의 히팅판 또는 한 쌍의 히팅롤에 의해 이루어진다.

본 발명은 열 압착에 의한 쿠션력을 유지함과 동시에 밀도를 높여 높은 강도를 가지면서 압축복원력이 뛰어날 뿐만 아니라 신장률 또한 탁월한 조건을 가질 수 있도록 함으로써, 필요로 하는 다양한 제품에 적정한 용도의 압축 스펀지를 제공할 수 있는 효과와 함께 간단한 방식에 의해 제조됨으로 인한 높은 경제성과 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 효과 또한 가진다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 블록도이다.

도시된 바와 같이 폴리우레탄 스펀지를 열 압착에 의해 제조된 압축 스펀지는 쿠션 폼 중의 하나로 자동차핸들, 카시트열선, 자동차공조 패드, 그라이스울 패드, 신발, 가방, 산업용 쿠션, 패드, 가스 켓 등에 사용된다.

본 발명은 열 압착에 의한 쿠션력을 유지함과 동시에 밀도를 높여 높은 강도를 가지면서 압축복원력이 뛰어날 뿐만 아니라 신장률 또한 탁월할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명에 따른 압축 스펀지를 제조하는 방법은 0.5~100㎜ 이하의 두께를 가지는 상기 폴리우레탄 스펀지를 180~230℃의 온도로 3초 내지 16분 동안 열 압착에 의해 0.1~30㎜의 압축 스펀지로 압착하는 단계(S1)를 행한다.

여기서, 폴리우레탄 스펀지는 공지된 방식에 의해 발포 성형된 것으로, 밀도: 0.014kg/m3 이상 ~ 180kg/m3 이하이며, 내열성은 140~180℃이다. 이때, 상기 폴리우레탄 스펀지의 밀도를 상기한 범위 내로 한정하는 것은 0.014kg/m3 이하의 물성에서의 폴리우레탄 발포 소재로는 생산이 이루어지지 않는 조건을 가지며, 180kg/m3 이상의 물성 또한 폴리우레탄 발포 소재로는 생산이 이루어지지 않는 조건으로 인해 상기한 범위의 내의 밀도를 가지는 폴리우레탄 스펀지를 사용하는 것이 바람직하다 할 것이다.

아울러, 압축하기 전의 원자재인 폴리우레탄 스펀지는 0.5㎜ 이하는 스펀지의 특성상 수평 재단에 한계가 있으며, 100㎜ 이상의 경우에는 압착 가열도가 두 배 이상이 소요됨에 따라 경쟁력이 떨어지는 조건으로 인해 가공성이 우수한 상기 범위 내의 폴리우레탄 스펀지를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 가압시 온도에 있어, 180℃ 이하의 온도에서는 폴리우레탄 스펀지의 최저 내열성이 140℃이므로 오랜 가압시간이 소요됨에 따라 생산능률이 저하되어 경쟁력이 떨어진다. 또, 가압 온도가 230℃ 이상일 때에는 폴리우레탄 스펀지의 최고 내열성은 180℃이므로 물성 변화가 빨리 이루어져 일정한 품질을 보장할 수 없는 관계로, 가압시의 온도는 180~230℃가 적정하다 할 것이다.

또, 상기한 가압 시간은 3초 이하일 때, 압축된 두께 0.1㎜에서의 180℃의 경우 내열 변화가 없으며, 16분 이상 시간은 폴리우레탄 스펀지 두께 100㎜라도 180℃의 온도에서 적응 온도가 한계인 관계로, 온도와 가압하고자 하는 두께에 비례하여 상기한 시간 내에 가압하는 것이 바람직하다.

그리고 열 압착에 의한 압축 스펀지의 0.1㎜ 이하는 압축하는 방식에 한계가 있으며, 30㎜ 이상은 압축 스펀지의 내열 균형도를 조절하는 데 한계가 있는 관계로, 압축 스펀지의 두께는 0.1~30㎜로 제작하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 폴리우레탄 스펀지의 압착은 통상적인 알루미늄판에 세라믹 히터 등이 내장된 한 쌍의 히팅판의 가압에 의해 이루어지거나 또는 오일 히터가 적용된 통상적인 한 쌍의 히팅롤 사이를 통과시켜 압착하는 과정에 의해 이루어진다. 또, 상기한 방식에 이외에 전술한 조건에 의해 폴리우레탄 스펀지를 가압할 수 있는 공지된 어떠한 방식을 적용하더라도 무방하다 할 것이다.

한편, 상기와 같이 폴리우레탄 스펀지를 열 압착하여 압축 스펀지로 제조하는 과정에서 그 폴리우레탄 스펀지를 열 압착시 발생하는 가스나 연기 등과 같은 기체를 배출하는 단계(S1A);를 포함한다.

다시 말해서, 원자재인 폴리우레탄 스펀지를 상기한 온도로 열 압착할 때, 발포성 합성수지의 특성상 가스와 연기 등과 같은 기체가 발생하게 되는 데, 이는 제품의 품질을 저하시킬 수 있는 요인으로 이는 열 압착과 동시에 배출하도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 기체의 배출은 공지된 방식에 의한 것으로 통상적인 흡착기를 사용하여 압착시 발생하는 기체를 흡착시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 흡착은 습기의 흡수는 물론 통풍 또한 원활하게 이루어질 수 있는 조건을 가진다. 또, 흡착기 이외에 송풍기 등을 통하여 압착 시 발생하는 기체를 배출시키도록 하여도 무방하다.

아울러, 상기 기체의 배출은 100~180℃의 온도를 유지한 상태로 배출하는 것이 바람직하다. 즉, 열 압착과 동시에 기체를 배출함에 따라 열 압착에 따른 온도 변화가 이루어질 수 있는 관계로, 기체를 배출하는 과정에서도 열 압착에 따른 분위기 온도를 그대로 유지할 수 있도록 함으로써, 원활한 열 압착은 물론 품질 저하를 방지할 수 있도록 배출 온도 또한 열 압착 조건을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직한 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의해 제조된 압축 스펀지를 토대로 아래와 같은 시험 조건과 [표 1] 내지 [표 3]과 같은 시험한 시험 데이터를 참조하면 다음과 같다.

시험기관 : FITI 시험연구원

시험결과 발급일자 : 2017-02-17

시료명 : #1 PU FOAM(25T, WHITE)

#2 PU FOAM(7T, WHITE 압축 스펀지)

#3 PU FOMA(10T, DARK GRAY)

#4 PU FOMA(2T, DARK GRAY 압축 스펀지)

경도 (ASTM D3574-16): N

	#1	#2	#3	#4
	99.0	238.5	166.5	247.5

주) 시험편 두께 : #1-25㎜, #2-14㎜, #3-10㎜, #4-10㎜

#2- 2겹, #4- 5겹

압축복원율 : %

	#1	#2	#3	#4
	99.1	98.0	99.6	99.4

주) 경도시험(ASTM D3574-16) 전,후의 두께를 측정하여 압축복원율을 계산하였음.

경도시험 후의 두께는 1분 회복 후 측정하였음.

프레서푸트 지름: 50.5㎜

적용압력 : 0.2kPa

신장율 : %

	#1	#2	#3	#4
	281.8	283.1	140.2	183.1

주) 시험방법 : 스트립법

시험속도 : 100mm/min

파지거리 : 200㎜

시험편 폭 : 50㎜

#1, #2, #3, #4 - 시험편의 파괴형태 : 물림부 파단

이와 같이 본 발명의 압축 스펀지는 상기한 시험 데이터에서와같이 압축된 후에도 쿠션력을 유지하면서 높은 경도를 가짐은 무론 압축 복원율 뛰어날 뿐만 아니라 신장율 또한 탁월한 조건을 가지는 것을 확인할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 폴리우레탄 스펀지를 열 압착에 의해 압축 스펀지를 제조하는 방법으로서,
   0.5~100㎜ 이하의 두께를 가지는 상기 폴리우레탄 스펀지를 180~230℃의 온도로 3초 내지 16분 동안 열 압착에 의해 0.1~30㎜의 압축 스펀지로 압착하는 단계; 및
   상기 열 압착시 발생하는 기체를 배출하는 단계;를 포함하는 압축 스펀지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폴리우레탄 스펀지는 밀도: 0.014kg/m3 이상 ~ 180kg/m3 이하이며, 내열성은 140~180℃인 압축 스펀지의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기체의 배출은 100~180℃의 온도를 유지한 상태로 배출되는 압축 스펀지의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 압착은 한 쌍의 히팅판 또는 한 쌍의 히팅롤에 의해 이루어지는 압축 스펀지의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 압축 스펀지.
   

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