KR20200086229A - 세탁 가능한 항균성 베개 - Google Patents

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시몬 시몬센
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Abstract

세탁 가능한 네팅 및 슬리브에 둘러싸인 항균 내성을 갖는 성형된 폼 코어로 구성된 세탁 가능한 베개는 알레르기 항원 장벽을 제공한다. 상기 베개는 기계적 특성의 유의한 손상 또는 손실 없이 통상적인 가정의 방법을 사용하여 세탁 및 건조될 수 있다.

Description

세탁 가능한 항균성 베개 {ANTIMICROBIAL WASHABLE PILLOW}
우선권 청구
가특허원이 아닌 본 특허원은, 2019년 1월 7일자로 출원되고 발명의 명칭이 "세탁 가능한 항균성 베개"이며 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 가특허원 일련번호 제62/789,076호에 대한 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 우선권 및 상기 가특허원의 이점을 청구한다.
발명의 분야
본원은 일반적으로 베개 및 쿠션에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 성형된 점탄성 폼(foam) 코어를 포함하는 세탁 가능한 베개 또는 쿠션에 관한 것이다.
앙와위 또는 옆으로 눕는 자세로 누워 있는 사람의 목은 종종 사람의 척추와의 정렬로부터 벗어난다. 이는 일반적으로 사람의 목이 하나의 베개 또는 복수의 베개에 의해 지지되어 목이 변형된 높이의 베개(들)에 의해 한정되는 각도로 놓이는데, 상기 각도가 전형적으로 척추와 동일 평면 상에 있지 않는 경우이다. 베개의 변형된 높이는 구성 재료에 의해 부여된 강성과 밀접한 관련이 있다. 점탄성 폼을 함유하는 베개는 적절한 목 정렬을 장려하기 위해 사용될 수 있다.
적어도 부분적으로 점탄성 폼으로 구성된 베개는 많은 바람직한 특성을 갖지만, 많은 점탄성 폼은 설계 문제를 일으킬 수 있는 특성을 갖는다. 예를 들면, 일부 점탄성 폼은 다른 유형의 폼에 비해 내구성이 더 적고/적거나 (예를 들면, 인열 강도, 인장 강도 등이) 더 취약하다. 또 다른 예로서, 일부 점탄성 폼은 다량의 물을 보유하여 세탁 및 건조시키기 어려울 수 있다. 이러한 특성에 비추어, 베개 및 쿠션에서 사용되는 점탄성 폼의 용도에 관한 개선, 특히 이들의 세탁성과 관련된 개선은 당 분야에서 계속해서 환영받는 주제이다.
본 발명의 다양한 실시양태는, 성형된 점탄성 폼 코어와 상기 성형된 점탄성 폼 코어 내에 포함된 항균제로 구성되어, 기계적 특성의 손상 또는 손실 없이 통상적인 세제 및 세탁기를 사용한 반복적인 세탁 및 건조를 견딜 수 있는 베개를 제공한다.
본 발명은, 한 양태에서, 약 0 %(w/w) 내지 약 30 %(w/w)의 세탁 전 수분 함량에 의해 규정되는 소수성을 갖고 평균 기포 크기가 약 0.16 mm 내지 약 3 mm이며 공기 투과도가 약 1.0 리터/초 내지 약 6.0 리터/초인 성형된 점탄성 폼 코어로서, 성형된 점탄성 폼 코어가 세탁 및 건조 후 측정된 수분 함량의 감소에 의해 규정된 건조 용량을 갖고 건조 후 측정된 수분 농도가 약 20% 미만인, 성형된 점탄성 폼 코어; 및 상기 성형된 점탄성 폼 코어를 생성하는데 사용되는 폼 제형물 내로 혼입된 항균제로 구성된 세탁 가능한 베개를 제공한다.
일부 실시양태에서, 성형된 폼 코어를 형성하는데 사용되는 점탄성 폼은 약 25%(w/w) 내지 약 30%(w/w)의 소수성을 갖는다. 다른 실시양태에서, 성형된 폼 코어의 점탄성 폼은 평균 기포 크기가 약 0.17 mm 내지 약 2mm이다. 또 다른 실시양태에서, 성형된 폼 코어의 성형된 점탄성 폼은 공기 투과도가 약 2.0 리터/초 내지 약 4.0 리터/초이다.
일부 실시양태에서, 세탁 가능한 베개는 공동을 규정하는 슬리브를 추가로 포함하며, 슬리브는 함께 연결된 제1 및 제2 네팅(netting) 층을 포함하여 이들 사이에 공동을 형성한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 네팅 층은 폴리에스테르 재료로 구성된다.
일부 실시양태에서, 성형된 폼 코어 내의 항균제는 은 이온 또는 아연을 활성 성분으로서 포함한다. 다른 실시양태에서, 성형된 폼 코어 내의 항균제는 아연 오마딘, 티아벤다졸 및 옥시디프로필 디벤조에이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 항균제는 약 500 ppm 내지 약 700 ppm 범위의 농도로 첨가된다. 또 다른 실시양태에서, 세탁 가능한 베개는 성형된 점탄성 폼 코어에 사용된 폼 제형물 내로 혼입된 가교결합제를 포함한다. 이러한 실시양태에서, 사용되는 가교결합제의 양은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물 및 연쇄연장제의 중량을 기준으로 하여 약 0.8 내지 5 중량%의 범위이다.
또 다른 양태에서, 성형된 폼 코어 베개를 세탁하는 방법이 기재되어 있으며, 상기 방법은 성형된 점탄성 폼 코어로부터 커버를 제거하는 단계로서, 성형된 점탄성 폼 코어가 네팅 내에 남아 있고, 성형된 점탄성 폼 코어가 0%(w/w) 내지 약 30%(w/w)의 세탁 전 측정된 수분 함량에 의해 규정되는 소수성을 갖고 평균 기포 크기가 약 0.16 mm 내지 약 3 mm이며 공기 투과도가 약 1.0 리터/초 내지 약 6.0 리터/초이며, 항균제가 성형된 점탄성 폼 코어에 사용된 폼 제형물 내로 혼입되어 있는 단계; 성형된 점탄성 폼 코어를 세탁 사이클로 세탁하는 단계; 및 성형된 점탄성 폼 코어를 고열로 건조시키는 단계로서, 상기 건조 단계는 상기 성형된 점탄성 폼의 측정된 수분 함량을 예정 시간 내에 상기 성형된 점탄성 폼 코어의 두번째로 측정된 수분 농도로 약 20 % 미만으로 감소시키는 단계를 포함한다.
세탁 단계에 관하여, 일부 실시양태에서, 세탁 사이클의 세탁 온도는 약 30 ℃ 내지 약 60 ℃이다. 일부 실시양태에서, 측정된 수분 함량(세탁 후)은 약 25% 내지 약 30%이다. 또 다른 실시양태에서, 성형된 점탄성 폼 코어의 두번째로 측정된 수분 농도(건조 후)는 약 11% 내지 약 14%이다.
건조 단계에 관하여, 일부 실시양태에서, 베개를 건조시키는 데 사용되는 고열은 약 50℃ 내지 약 65℃ 또는 그 이상의 온도에 달한다. 다른 실시양태에서, 베개 건조를 위한 예정 시간은 약 60분 내지 약 120분이다. 또 다른 실시양태에서, 예정 건조 시간은 약 60분이다.
또 다른 양태에서, 세탁 가능한 항균성 베개가 기재되며, 상기 베개는 약 25 %(w/w) 내지 약 30 %(w/w)의 수분 함량에 의해 규정되는 소수성을 갖고 평균 기포 크기가 약 0.17 mm 내지 약 3.0 mm이고 공기 투과도가 약 2.0 리터/초 내지 약 4.0 리터/초인 성형된 점탄성 폼 코어와 함께, 상기 성형된 폼 코어의 생성에 사용되는 폼 제형물 내에 혼입되어 있는, 아연 오마딘, 티아벤다졸 및 옥시디프로필 디벤조에이트를 약 500 ppm 내지 약 7000 ppm 범위의 농도로 포함하는 항균제; 및 공동을 규정하여 공동 내에 상기 성형된 폼 코어가 봉입되는 폴리에스테르 네팅 슬리브를 포함한다. 본 발명의 다른 특징 및 양태는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 명세서의 설명에 따른 베개의 예시적인 실시양태의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 베개의 조립된 부분 단면도이다.
도 3은 본 명세서의 설명에 따른 성형된 폼 코어 베개를 세탁하는 방법의 예시적 개략도이다.
본 발명의 임의의 실시양태를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 설명에서 제시되거나 첨부 도면에 도시된 구성 요소의 구성 및 배열의 세부 사항에 대한 이의 적용에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시양태들이 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명을 목적으로 하며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.
개시된 베개는 때때로 "메모리 폼" 또는 "저탄성 폼"으로 지칭되는 성형된 점탄성 폼 코어를 포함한다. 점탄성 폼은 다양한 밀도, 압력 반응성, 다공성, 열 전도성, 열 확산성 등을 가질 수 있다. 그러나, 점탄성 폼은 전형적으로 회복이 느리고 탄성이 낮다는 특징이 있다. 점탄성 폼을 사용하면 베개를 상기 베개와 접촉하는 신체 부위의 형상에 맞출 수 있다. 통상적인 재료는 전형적으로 온도 변화에 반응하여 일정한 강성 또는 경도를 나타내지만, 점탄성 폼의 강성 또는 경도는 종종 온도 의존적이고, 많은 경우에 사용자의 체온에 기초하여 온도 의존적이다(비교적 저온에서의 강성에 비해 승온에서 강성 또는 경도가 더 낮다). 사용자의 체온은 신체와 접촉하는 베개 부분을 부드럽게 하지만, 신체와 접촉하지 않는 베개 부분은 더 단단하게 유지된다. 결과적으로, 개시된 베개는 각 사용자의 신체 형태를 수용함으로써 기존의 베개보다 더 편안하다.
통상적으로, 점탄성 폼 재료는 비파괴적으로 세탁 및 건조될 수 없다. 예를 들어, 대부분의 점탄성 폴리우레탄 폼은 실질적으로 친수성이며, 그 결과 액체를 흡수 및 보유하는 경향이 있으며, 세탁되거나 물에 노출될 때 팽윤된다. 종래의 점탄성 폼에서의 친수성 및 제한된 공기 투과도는 점탄성 함유 베개, 쿠션 등의 완전한 건조를 어렵게 한다. 또한, 이러한 폼의 인장 강도는 습윤될 때 종종 감소하여, 전형적인 세탁 및 건조 절차와 관련된 기계적 응력에 노출시 폼 구조의 취약성 및 빈번한 왜곡, 균열, 파괴 또는 파편화와 점탄성 특성의 손실을 초래한다. 결과적으로, 세탁은 기존의 점탄성 폼 베개의 경우 일반적으로 권장되지 않는다.
도 1 및 도 2는 고체의 연속적인 피스(piece)의 폼인 성형된 점탄성 폼 코어(12)를 갖는 세탁 가능한 항균성 베개(10)를 도시한다. 일부 예에서, 점탄성 폼 코어(12)는 단독으로 사용될 수 있는 반면, 다른 예에서 점탄성 폼 코어(12)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공동을 형성하고 공동 내부에 점탄성 폼 코어(12)가 배치될 수 있는 퀼팅된 다층 슬리브(14a, 14b)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 성형된 점탄성 폼 코어(12)는 밀도가 약 55 kg/m3일 수 있다. 그러나, 평균 중량 베개용으로 상기 성형된 점탄성 폼 코어(12)에 적합한 밀도는 (예를 들어) 약 30 내지 약 140 kg/m3일 수 있고, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 100 kg/m3, 다른 실시양태에서는 약 45 내지 약 80 kg/m3, 특히 약 50 내지 약 70 kg/m3일 수 있다. 추가로, 경량 베개용으로 상기 성형된 점탄성 폼 코어(12)에 대한 적절한 밀도는 (역시, 예시로서) 약 50 kg/m3 미만일 수 있다. 마찬가지로, 평균 중량을 넘는 베개용으로 상기 성형된 점탄성 폼 코어(12)에 적합한 밀도는, 예를 들어, 약 110 kg/m3 초과일 수 있다. 대안으로, 성형된 점탄성 폼 코어(12)는 베개(10)의 바람직한 특징에 따라 임의의 밀도를 가질 수 있다. 또한, 성형된 점탄성 폼 코어(12)는, 일부 실시양태에서, 100 내지 500 N의 하중에서 압입 하중 변형(indentation load deflection) 또는 "ILD"가 65 %이고 ASTM-D-1564 표준에 의해 관리되는 시험 절차에 따른 리바운드가 최대 10%일 수 있다. 또한, 성형된 점탄성 폼 코어(12)의 경도는 약 30 N 내지 약 70 N일 수 있고, 일부 실시양태에서는 약 35 N 내지 약 60 N이고 다른 실시양태에서는 약 37 N 내지 약 55 N일 수 있다.
성형된 점탄성 폼 코어(12)는, 일부 실시양태에서, 통상적인 베개의 크기, 예를 들어 약 584 mm 길이, 약 393 mm 폭 및 약 104 mm의 높이일 수 있고, 또한 상술한 바와 같이 열-반응 특성을 가질 수있다. 다른 실시양태에서, 성형된 폼 코어는 상술한 바와 같은 열-반응 특성을 가지면서 약 609 mm 길이, 약 393 mm 폭 및 약 134 mm 높이일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 성형된 폼 코어는 예를 들어 여행 베개로서 사용되는 말굽 형태일 수 있다. 이러한 실시양태에서, 베개는 각각 약 284 mm 길이, 약 152 mm 폭, 및 약 74 mm 높이의 치수를 갖는 2개의 별개의 성형된 폼 코어로 구성될 수 있다. 당업자는 본원에 기술된 상기 성형된 폼 코어가 원하는 다른 치수 및 형상일 수 있음을 인식할 것이므로, 상술한 치수는 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 성형된 점탄성 폼 코어(12)는 추가로 설명되는 바와 같이 세탁 가능한 점탄성 폴리우레탄 폼 재료로 구성되거나 이로부터 성형될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 성형된 점탄성 폼 코어(12)는, 일부 실시양태에서, 상기 성형된 점탄성 폼 코어(12)의 외부 표면을 덮는 슬리브(14a, 14b)를 또한 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 슬리브(14a, 14b)는 함께 재봉되어 슬리브(14a, 14b)를 형성하는 제1 직물 층(14a) 및 제2 직물 층(14b)을 포함할 수 있지만; (도시되지 않은) 다른 실시양태에서, 슬리브는 단일 피스의 직물로 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들 직물 슬리브는 세탁 가능한 네팅이다. 일부 실시양태에서, 이러한 네팅은 편직물로 구성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 네팅은 직조물로 구성될 수 있지만; 또 다른 실시양태에서, 네팅은 부직포로 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 직물은 폴리에스테르 재료일 수 있고; 다른 실시양태에서, 네팅은 폴리에스테르-혼방물일 수 있다.
도 1을 참조하면, 베개(10)가 나중에 커버(36) 내에 삽입될 수 있다. 커버(36)는 베개(10)를 둘러싸서 베개(10)의 형상에 맞출 수 있다. 커버(36)는, 일부 실시양태에서, 면/폴리에스테르 혼방물과 같은 내구성 있고 세탁 가능한 직물 재료로부터 제조된다. 다른 재료도 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 개구(40)는 커버의 가장자리를 따라 커버(36)를 가로질러 연장된다. 베개(10)는 개구(40)를 통해 커버(36) 내로 삽입될 수 있다. 베개(10)는 또한 커버(36)의 분리 세정을 용이하게 하기 위해 개구(40)를 통해 커버(36)으로부터 제거될 수 있다. 일부 예에서, 세탁 가능한 베개(10)보다는 커버(36)를 보다 빈번하게 세정하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 예에서, 베개 커버는 다양한 알레르기가 있는 사람들이 사용하기에 적합한 것이 바람직할 수 있고; 이와 같이, 일부 실시양태에서, 상기 커버는 미국 알레르기 및 천식 재단에 의해 인증될 수 있다. 일부 실시양태에서, 개구(40)는 베개(10) 주위의 커버(36)를 폐쇄하고 베개(10)를 제거하기 위해 커버(36)를 개방하도록 폐쇄 가능하다. 이러한 실시양태에서, 폐쇄 장치(44)는 개구(40)를 개방 및 폐쇄하는데 사용될 수 있다. 예시된 실시양태에서, 폐쇄 장치(44)는 지퍼이지만, 폐쇄 장치(44)는 대안으로 스냅, 버튼, 후크 및 루프 잠금 장치 재료, 중첩 플랩, 레이스 또는 다른 적절한 잠금 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 개구(40)는 기존의 베개 케이스와 유사하게 개방된 채로 있을 수 있다.
성형된 폼 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 폴리우레탄 폼 재료로부터 제조될 수 있다. 점탄성 폼은 임의의 온도 범위에 대한 반응성에 맞게 선택될 수 있다. 그러나, 일부 실시양태에서, 사용자의 체온 범위(또는 베개(10) 위에 놓인 사용자 신체에 근접하여 베개(10)가 노출되는 온도 범위)에서의 온도 반응성이 바람직할 수 있다. 본원에서 사용된 점탄성 폼은 온도 변화에 대해 "반응성"인 것으로 간주되는데, 상기 점탄성 폼은 10 내지 30 ℃의 온도 범위를 통해 ISO 표준 3386에 의해 측정된 경도 변화가 적어도 10 %이다. 이 재료의 "반응성" 특성 및 잠재 수분 함량 또는 흡수량(예를 들어, 주변 조건에서의 수분 함량)를 추가로 설명하기 위해, 점탄성 폼을 다양한 습도 조건에서 조사하였다. 베개 코어의 ILD 및 중량은 25℃ 및 55% 상대 습도(RH)에서 측정하였다. 이어서, 베개 코어를 25℃의 습도 챔버에 놓고 24 시간 동안 30-90 % RH 범위의 습도 조건에 두었다. 순응 후 ILD 및 중량을 측정하였다. 25 ℃에서 상대 습도 범위 30-90 %에서 10 %의 최대 경도 변화가 관찰되었다. 7 %의 최대 중량 변화가 관찰되었다.
성형된 점탄성 폼 코어(12)는 실질적인 소수성을 나타낼 수 있는데, 이는 세탁 동안 팽윤 및 수분 흡수를 제한하여 베개(10)의 건조를 용이하게 할 수 있다. 재료의 소수성을 측정하기 위해 무수한 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제품 표면과 제품 표면에 침착된 물방울의 가장자리 사이의 접촉각을 측정하여 소수성을 평가할 수 있다. 일반적으로, 접촉각이 높을수록 소수성이 더 크다. 소수성을 측정하는 또 다른 일반적인 방법은 표준 물 등급을 사용하는데, 이는 물을 함유하는 액적의 흡수 및 이소프로판올의 비율 증가에 대해 재료를 시험한다. 표준 등급 척도에서 W0는 100 % 물에 해당하고 W10은 100 % 이소프로판올에 해당한다. 이소프로판올의 비율이 증가할수록 액적 내의 응집 특성이 저하되어 액적이 재료에 흡수되기 쉬워진다. 소수성을 측정하기 위한 추가의 방법은 세탁 중에 제품, 예를 들어 베개(10)의 수분 함량(예를 들어, 흡수량)을 측정하는 것을 포함한다. 제품(예를 들어, 베개(10))은 시판 중인 세탁기에서, 예를 들면, 60℃의 수온에서 세탁될 수 있다. 본 명세서에서 언급되고 달리 정의되지 않는 한, 용어 "세탁" 또는 "세탁 사이클"은 가정용 및 산업용 세탁기 모델 모두를 포함하여 시판 중인 세탁기로부터의 사이클을 의미하도록 의도된다. 세탁 사이클의 특정 사양은 사이클 시간, 속도, 온도 등을 포함하여 세탁기마다 다양할 수 있다. 그러나, 세탁 사이클은 적어도 세탁 단계 및 헹굼 단계를 포함하는 것으로 규정될 수 있다. 세탁 단계 동안, 세탁기는 특정 수위로 채워질 수 있다. 수위 뿐만 아니라 수온은 세탁기에 대한 다양한 사전 설정 사이클(예를 들어, 섬세, 강력 등)의 선택을 포함하여 사용자에 의해 설정될 수 있고/있거나 세탁기의 센서에 의해 결정될 수 있다. 세탁 사이클은 또한 디스펜서(사용자가 사전 로딩할 수 있음)로부터 임의의 세제, 얼룩 처리제, 섬유 유연제 등의 분배, 특정 시간 동안 세탁기의 내용물의 교반(사용자가 설정할 수 있고/있거나 센서에 의해 결정됨) 및 물 배출을 포함한다. 헹굼 단계 동안, 세탁기는 특정한 수위로 채워질 수 있으며, 이는 수온과 함께 세탁기에 대한 다양한 사전 설정 사이클의 선택(예를 들어, 섬세, 강력 등)을 통하는 것을 포함하여 사용자에 의해 설정될 수있고/있거나 센서에 의해 결정된다. 이후, 세탁물은 특정 시간 동안(사용자에 의해 설정되고/되거나 센서에 의해 결정될 수 있음) 교반 될 수 있고, 물은 세탁기로부터 배출될 수 있다. 일부 예에서, 세탁 사이클은 임의로 예비 세탁 사이클, 회전 사이클, 추가의 헹굼 사이클 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는 추가 단계를 포함할 수 있다. 이러한 임의의 추가 사이클은 또한 세탁기 및/또는 사용자 선택에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 회전 사이클은 세탁기의 내용물로부터 추가 액체를 "짜내기" 위해 세탁기의 통을 회전시킴으로써 세탁기의 내용물로부터 수분을 추출할 수 있다. 일부 예에서, 용도가 회전 사이클의 속도를 규정할 수 있으며; 전형적으로, 더 빠른 회전(예를 들어, 통의 분당 회전 수가 더 높음)은 더 많은 액체가 제거되게 한다.
이어서, 물품은 예를 들어 시판 중인 회전식 건조기에서 2시간 동안 건조될 수 있다. 본 명세서에서 언급되고 달리 정의되지 않는 한, 용어 "건조" 또는 "건조 사이클"은 주거용 및 산업용 의류 건조기 모델 모두를 포함하여 시판 중인 의류 건조기로부터의 사이클을 의미하는 것으로 의도된다. 건조 사이클의 특정 사양은 사이클 시간, 온도 등을 포함하여 세탁기마다 다양할 수 있다. 그러나, 건조 사이클은 적어도 공기(가열된 공기일 수도 있고 아닐 수도 있음)의 주입 또는 이입과 건조기의 내용물이 드럼에서 회전함에 따른 수분의 배출을 포함하는 것으로 규정될 수 있다. 일부 예에서, 사용자는 다양한 사전 설정 사이클, 사이클 온도 및 사이클 길이의 선택을 통해 수동으로 선택할 수 있다. 비제한적인 예로서, 많은 의류 건조기는 "높은", "중간" 및 "낮은" 온도 설정을 갖지만, 이 용어는 제한적이지 않으며 다른 제조업체에 의해 다르게 언급될 수 있다. 일례로서, "높은" 열은 약 50 ℃ 내지 약 65 ℃ 또는 그 이상의 온도를 의미할 수 있지만, 이는 또한 건조기의 다양한 브랜드 및/또는 모델에 따라 변할 수 있다.
물품의 중량은 세탁 처리 전후에, 그리고 1시간 건조 후 및 2시간 완전 건조 처리 후에 측정된다. 이들 중량을 비교하고, 세척 및 건조 처리 후 물품의 중량 증가 %가 있는 경우 이를 사용하여 수분 흡수 측면에서 소수성을 결정할 수 있다. 세탁 및 건조 처리 직후 상기 성형된 점탄성 폼 코어에 남아 있는 임의의 물은 후속 사용 중에 증발될 수 있다.
성형된 폼 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 건조를 촉진하고 베개의 건조 용량을 증가시키기 위해 폼 매트릭스 내에 비교적 큰 연속 기포를 가질 수 있다. 점탄성 폼의 기포는 본질적으로 하나의 기포를 다른 기포로부터 분리하는 다수의 (실질적으로 전부는 아닌) 기포벽이 존재하지 않는 골격 구조일 수 있으며, 여기서 기포는 복수의 지지체 또는 "윈도우"에 의해 규정되며, 실질적으로 기포벽이 없거나 다른 유형의 점탄성 폼과 비교하여 실질적으로 감소된 수의 기포벽에 의해 규정된다. 일부 실시양태에서, 기포는 실질적으로 둥글고 크기 및 형상이 균일하다. 다른 실시양태에서, 기포는 오각형 십이면체 형태일 수 있고 불규칙한 기포 크기 분포를 나타낼 수 있다. 기포 크기는 당업자에게 익숙한 다양한 방법을 사용하여 측정될 수 있으며; 예를 들어, 기포 크기는 Porescan 장비를 사용하여 측정될 수 있다. 베개(10)의 성형된 폼 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 평균 기포 크기(수직 및/또는 수평 직경)가 약 0.16 mm 내지 약 3 mm일 수 있고, 일부 실시양태에서 약 0.17 mm 내지 약 2 mm일 수 있고, 다른 실시양태에서 약 0.17 mm 내지 약 1 mm일 수 있다. 환언하면, 성형된 폼 코어(12)에 사용되는 폼은 평균 기포 밀도가 약 10 내지 약 65 기포/cm일 수 있고, 일부 실시양태에서 약 12 내지 63 기포/cm일 수 있고, 다른 실시양태에서 약 14 내지 약 62 기포/cm일 수 있다. 또한, 성형된 폼 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 높은 공기 투과도를 나타낼 수 있는데, 이는 또한 건조를 빠르게 하고 개선시킬 수 있다. 공기 투과도는 당업자에게 공지된 다양한 방법을 사용하여, 예를 들어, ASTM D3574 또는 EN ISO 7231에 따라, 125 Pa의 일정 압력에서 38 cm2 또는 25 cm2의 크기를 갖는 시험 샘플을 사용하여 측정될 수 있다. 125 Pa의 일정 압력 하에서 38 cm2의 샘플 크기로 시험되는 경우, 베개(10)의 성형된 폼 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 공기 투과도가 적어도 약 1.0 리터/초(L/s), 적어도 약 2.0 L/s, 적어도 약 3.0 L/s, 또는 적어도 약 4.0 L/s일 수 있다. 베개(10)의 성형된 폼 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 공기 투과도가 약 1.0 L/s 내지 약 5.0 L/s일 수 있고, 다른 실시양태에서 약 2.0 내지 약 5.0 L/s일수 있고, 또 다른 실시양태에서 약 2.0 내지 약 6.0 L/s일 수 있다.
성형된 폼 코어(12)에 적합한 점탄성 폼은 예를 들어 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물을 포함하는 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 이러한 점탄성 폼은 미국 특허 출원 공개 번호 제2013/0150476호에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있으며, 상기 출원의 전문은 본원에 참고로 포함된다. 또한, 일부 실시양태는 연쇄연장제 또는 가교결합제, 하나의 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 화합물, 촉매, 항균성 생성물, 발포제, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
유용한 폴리이소시아네이트는 원칙적으로 분자 내에 2개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 임의의 공지된 화합물을 단독으로 또는 조합해서 포함한다. 일부 예에서, 디이소시아네이트가 바람직할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 또는 MDI-TDI 혼합물을 사용할 수 있다. 사용된 디페닐메탄 디이소시아네이트는 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 또는 이들 이성체 중의 2개 또는 전부 3개의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단량체성 디페닐 디이소시아네이트일 수 있고, 또한 하나 이상의 단량체성 디페닐메탄 디이소시아네이트와 디페닐메탄 디이소시아네이트의 고급 핵상 동족체와의 혼합물일 수 있다. 20℃에서 디페닐메탄 디이소시아네이트의 점도는 200 mPas 미만, 150 mPas 미만, 또는 100 mPas 미만일 수 있다. 일부 예에서, 2,2'- 디페닐메탄 디이소시아네이트의 비율은 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 하여 5 중량% 미만인 것이 바람직할 수 있다. MDI 이성체 블렌드를 언급할 때, 고농도 또는 저농도의 2,4-MDI 또는 4,4'-MDI가 주목될 수 있다. 고농도 4,4'-MDI 블렌드는 MDI 이성체 블렌드의 50-80 %에 해당한다. 반면, 저농도 4,4'-MDI는 MDI 이성체 블렌드의 15-50 %에 해당할 것이다. 대안으로, 고농도 2,4-MDI는 15-50 % 2,4-MDI를 포함하고 저농도 2,4-MDI는 0-25 %를 포함한다. 이러한 실시양태에서, 고농도 4,4'-MDI 블렌드가 사용되는 경우 전체 MDI 블렌드(4,4'-MDI 및 2,4-MDI의 조합)는 총 제형물 중량의 30-37 % 중의 임의 %에서 사용될 수 있다. 다른 예에서, 고농도 2,4'-MDI 블렌드가 사용되는 경우 31-37% MDI가 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 예에서, 고농도 4,4 MDI 및 고농도 2,4 MDI 조합을 갖는 제형물을 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 약 30 내지 37 중량%의 총 제형물은 고농도 4,4 MDI이고, 31 내지 38 중량 %의 총 제형물이다.
TDI가 사용되는 경우, 이는 사용되는 2,4- 및 2,6- 이성체의 혼합물일 수 있다. 80 % 2,4 및 60 % 2,6 TDI 및 35 % 2,4 및 35 % 2,6 TDI와의 시판 중인 혼합물이 사용될 수 있다.
순수하거나 블렌딩된 이소시아네이트 대신, 개질된 이소시아네이트가 사용될 수 있다. 이들 개질된 이소시아네이트는 예를 들어 그룹들을 폴리이소시아네이트에 혼입함으로써 형성될 수 있다. 이러한 그룹의 예는 우레탄, 알로파네이트, 카보디이미드, 우레톤이민, 이소시아누레이트, 우레아 및 비우레트 그룹을 포함한다.
일부 예에서, 우레탄 그룹으로 개질된 폴리이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 이들 폴리이소시아네이트는 이소시아네이트를 2개 이상의 이소시아네이트 반응성 수소 원자를 갖는 결핍 화합물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이로부터 형성된 화합물은 NCO 프리폴리머로서 지칭될 수 있다. 사용되고 2개 이상의 이소시아네이트-반응성 수소 원자를 갖는 화합물은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체성 화합물 및/또는 연쇄연장제 및/또는 가교결합제일 수 있다. 일부 실시양태에서, 카보디이미드- 또는 우레톤이민-함유 폴리이소시아네이트가 바람직할 수 있으며, 이는 이소시아네이트와 그 자체와의 특정 촉매화된 반응에 의해 형성될 수 있다. 추가로, TDI 및 MDI의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물은 평균 분자량이 적어도 450 g/mol이고, 460 내지 12,000 g/mol의 범위일 수 있으며; 이들 그룹은 또한 분자당 2개 이상의 이소시아네이트 반응성 수소 원자를 가질 수 있다. 이소시아네이트 반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물은 2 내지 8개, 보다 특히 2 내지 6개, 더욱 특히 2 내지 4개의 작용기를 갖는 폴리에스테르 알코올 및/또는 폴리에테르 알코올을 포함할 수 있고 평균 등가 분자량은 400 내지 3000g/mol의 범위일 수 있고, 일부 실시양태에서 1000 내지 2500 g/mol의 범위일 수 있다.
일부 실시양태에서, 폴리에테르 알코올이 사용된다. 폴리에테르 알코올은 공지된 방법에 의해, 통상적으로 H-작용성 출발 물질에 대한 알킬렌 옥사이드, 특히 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드의 촉매 부가반응을 통해, 또는 테트라하이드로푸란의 축합반응을 통해 수득될 수 있다. 알킬렌 옥사이드가 사용되는 경우, 생성물은 또한 폴리알킬렌 옥사이드 폴리올로서 공지되어 있다. 유용한 H-작용성 출발 물질은 특히 다작용성 알코올 및/또는 아민을 포함할 수 있다. 물, 2가 알코올 (예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 부탄 디올), 3가 알코올(예를 들어, 글리세롤 또는 트리메틸올 프로판) 및/또는 보다 고가의 알코올 (예를 들어, 펜타에리트리톨, 당 알코올, 예를 들어 수크로스, 포도당 또는 소르비톨)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시양태에서, 아민은 탄소수 10 이하의 지방족 아민, 예를 들어 에틸렌 디아민, 디에틸렌트리아민, 프로필렌 디아민이다. 다른 실시양태에서, 아민은 에탄올아민 또는 디에탄올아민과 같은 아미노 알코올이다. 사용된 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드일 수 있고; 가요성 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 폴리에테르 알코올은 종종 쇄 말단에 부가된 에틸렌 옥사이드 블록을 갖는다. 알킬렌 옥사이드의 부가 반응에 유용한 촉매는 특히 염기성 화합물(예 : 수산화칼륨)을 포함할 수 있다. 폴리에테르 알코올에서 불포화 성분의 농도가 낮을 때, 이중 또는 다중 금속 시아나이드 화합물(소위 DMC 촉매)이 또한 촉매로 사용될 수 있다. 점탄성 가요성 폴리우레탄 폼은 특히 2-작용성 및/또는 3-작용성 폴리알킬렌 옥사이드 폴리올을 사용하여 제조될 수 있다.
2개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 유용한 화합물은 예를 들어 탄소수 2 내지 12의 유기 디카복실산, 바람직하게는 탄소수 8 내지 12의 지방족 디카복실산, 및 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 탄소수 2 내지 6의 다가 알콜, 바람직하게는 디올로부터 수득 가능한 폴리에스테르 폴리올을 추가로 포함할 수 있다. 유용한 디카복실산은 예를 들어 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 세박산, 데칸디카복실산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 및 이성체 나프탈렌 디카복실산을 포함한다. 일부 실시양태에서, 아디프산을 사용하는 것이 바람직하다. 디카복실산은 단독으로 사용될 수 있고. 서로 혼합될 수도 있다. 또한, 유리 디카복실산 대신, 상응하는 디카복실산 유도체, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 알콜의 디카복실산 에스테르 또는 디카복실산 무수물을 사용하는 것도 가능할 수 있다.
2개 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 알코올, 특히 디올의 예는 에탄 디올, 디에틸렌 글리콜, 1,2- 프로판디올, 1,3-프로판디올, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올, 글리세롤 및 트리메틸올프로판을 포함한다. 일부 예에서, 에탄디올, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산 디올, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물, 특히 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올 및 1,6-헥산디올의 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 락톤(예를 들어, ε-카프로락톤) 또는 하이드록시 카복실산(예를 들어, ω- 하이드록시카프로산 및 하이드록시 벤조산)으로부터 형성된 폴리에스테르 폴리올을 사용하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 일부 실시양태에서, 디프로필렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직하다.
이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물은 (1) 3 내지 6-작용성 출발 분자를 기준으로 하이드록실가 90 내지 300 mg KOH/g을 갖고 알킬렌 옥사이드 함량을 기준으로 80 내지 100 중량%의 프로필렌 옥사이드 분획을 갖는 적어도 하나의 폴리알킬렌 옥사이드 10 내지 40 중량%; (2) 2 내지 4-작용성 출발 분자를 기준으로 하이드록실가 10 내지 60 mg KOH/g을 갖고 알킬렌 옥사이드 함량을 기준으로 하여 80 내지 100 중량%의 프로필렌 옥사이드 분획을 갖는 적어도 하나의 폴리알킬렌 옥사이드 5 내지 20 중량%; (3) 2 내지 4-작용성 출발 분자를 기준으로 하이드록실가 10 내지 55 mg KOH/g을 갖고 알킬렌 옥사이드 함량을 기준으로 하여 70 내지 100 중량%의 에틸렌 옥사이드 분획을 갖는 적어도 하나의 폴리알킬렌 옥사이드 10 내지 50 중량%; 및 (4) 2-작용성 출발 분자를 기준으로 하이드록실가 50 내지 20 mg KOH/g, 바람직하게는 56 내지 200 mg KOH/g을 갖고 알킬렌 옥사이드 함량을 기준으로 하여 80 내지 100 중량%의 에틸렌 옥사이드 분획을 갖는 적어도 하나의 폴리알킬렌 옥사이드 0 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량%를 포함하고, 이들은 모두 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 예에서, 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물로서 배타적으로 폴리에테르 폴리올만을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 예에서, 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물은 폴리에테르올 (1) 내지 (4)를, 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물의 총 중량을 기준으로 하여, 80 중량% 이상, 바람직하게는 85 중량% 이상,보다 바람직하게는 90 중량% 이상, 특히 95 중량% 이상 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 일부 이러한 실시양태에서, 폴리에테르올 (1) 내지 (4) 이외에 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 임의의 추가의 중합체 화합물을 함유하지 않을 수 있다.
일부 실시양태에서, 출발 물질을 제외하고, 폴리에테르올이 본질적으로 배타적으로 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 단위만을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 본원에서 사용되는 "본질적으로"는 소량의 다른 알킬렌 옥사이드 단위가 불리하지 않다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 단위 이외의 알킬렌 옥사이드 단위의 분율은 모두 알킬렌 옥사이드 단위의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만, 1 중량% 미만, 또는 심지어 0 중량%일 수 있다.
일부 실시양태에서, 사용된 연쇄연장제 및/또는 가교결합제는 분자량이 400 g / mol 미만, 일부 예에서 바람직하게는 60 내지 350 g/mol의 범위인 물질일 수 있으며, 연쇄연장제는 2개의 이소시아네이트-반응성 수소 원자를 갖고, 가교결합제는 3개 이상의 이소시아네이트-반응성 수소 원자를 갖는다. 이들은 개별적으로 또는 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 분자량이 400 미만, 60 내지 300의 범위, 또는 60 내지 150의 범위인 디올 및/또는 트리올을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 예는 탄소수 2 내지 14, 바람직하게는 2 내지 10의 지방족, 지환족 및/또는 방향족 디올, 및 방향족 구조를 갖는 디올, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,10-데칸디올, o-디하이드록시사이클로헥산, m-디하이드록시사이클로헥산, p-디하이드록시사이클로헥산, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 바람직하게는 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 비스(2-하이드록시에틸)하이드로퀴논; 트리올, 예를 들면, 1,2,4-트리하이드록시사이클로헥산, 1,3,5-트리하이드록시사이클로헥산, 글리세롤 및 트리메틸올 프로판; 및 에틸렌 옥사이드 및/또는 1,2-프로필렌 옥사이드 및 출발 분자로서 상기 언급한 디올 및/또는 트리올 기재의 저분자량 하이드록실-함유 폴리알킬렌 옥사이드를 포함한다. 일부 예에서, 모노에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올 및/또는 글리세롤이 연쇄연장제로서 바람직할 수 있다.
연쇄연장제, 가교결합제 또는 이들의 혼합물이 사용되는 실시양태에서, 이들이 사용되는 양은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물 및 연쇄연장제의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 20 중량%, 0.5 내지 10 중량%, 또는 0.8 내지 5 중량%의 범위일 수 있다.
이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물 이외에, 임의로 단 하나의 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 하나 이상의 화합물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 이들 화합물은, 예를 들면, 폴리에테르, 폴리에스테르 또는 폴리에테르-폴리에스테르를 기본으로 하는, 예를 들면, 모노아민, 모노티올 및/또는 모노알코올이다. 사용된 모노알코올은 1작용성 출발 분자, 예를 들면, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르를 기본으로 하여 수득된 폴리에테르 모노올일 수 있다. 이들은 출발 분자에 대한 알킬렌 옥사이드의 중합을 통해 상술한 폴리에테르올과 유사하게 수득될 수 있다. 폴리에테르 모노올은 높은 비율의 1차 OH 그룹을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 에틸렌 옥사이드를 유일한 알킬렌 옥사이드로서 사용하여 폴리에테르 모노올을 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 모노올은 방향족 그룹을 갖는 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 화합물의 평균 분자량은 50 내지 1000 g/mol, 80 내지 300 g/mol, 또는 100 내지 200 g/mol의 범위일 수 있다. 하나의 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 화합물이 사용될 때, 이들은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물 및 단 하나의 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 화합물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 5 중량% 또는 0.5 내지 4.5 중량%의 비율로 사용될 수 있다.
성형된 코어(12)를 형성하는데 사용되는 점탄성 폴리우레탄 폼을 제조하는데 유용한 촉매는 하이드록실-함유 성분과 폴리이소시아네이트의 반응 및/또는 이소시아네이트와 물의 반응을 크게 가속화시키는 화합물일 수 있다. 이들의 예는 아미딘, 예를 들면, 2,3-디메틸-3,4,5,6-테트라하이드로피리미딘, 3급 아민, 예를 들면, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디메틸벤질아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N-사이클로헥실모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라메틸헥산디아민, 펜타메틸디에틸렌-트리아민, 테트라메틸디아미노에틸 에테르, 비스(디메틸아미노프로필)우레아, 디메틸피페라진, 1,2-디메틸이미다졸, 1-아자비사이클로-(3,3,0)-옥탄 및 바람직하게는 1,4-디아자비사이클로-(2,2,2)-옥탄, 및/또는 알칸올아민 화합물, 예를 들면, 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸-디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민 및 디메틸에탄올아민을 포함할 수 있다. 유기 금속 화합물, 바람직하게는 유기 주석 화합물, 예를 들면, 유기 카복실산의 주석(II) 염, 예컨대, 주석(II) 아세테이트, 주석(II) 옥토에이트, 주석(II) 에틸헥사노에이트 및 주석(II) 라우레이트, 및 유기 카복실산의 디알킬주석(IV) 염, 예를 들면, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 말레에이트 및 디옥틸주석 디아세테이트, 및 또한 비스무트 카복실레이트, 예를 들면, 비스무트(III) 네오데카노에이트, 비스무트 2-에틸헥사노에이트 및 비스무트 옥타노에이트, 또는 이들의 혼합물이 유사하게 적합할 수 있다. 유기 금속 화합물은 단독으로 또는 강염기성 아민과 조합하여 사용될 수 있다. 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물이 에스테르인 경우, 배타적으로 아민 촉매만을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시양태에서, 사용된 촉매 또는 촉매 배합물은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물의 중량을 기준으로 하여 0.001 내지 5 중량% 또는 0.05 내지 2 중량%의 범위일 수 있다.
폴리우레탄 폼은 하나 이상의 발포제의 존재하에 제조될 수 있다. 또한, 폴리우레탄 폼과 반응할 수 있는 화학적 작용 발포제 및/또는 물리적 작용 화합물을 사용하는 것이 가능하다. 화학적 작용 발포제는 이소시아네이트와 반응하여 기체 생성물, 예를 들어 물 또는 포름산을 형성할 수 있는 화합물이다. 물리적 작용 발포제는 폴리우레탄 합성 반응물에 용해 또는 유화되고 폴리우레탄 형성 조건 하에서 기화되는 화합물이다. 이들의 예는 탄화수소, 할로겐화 탄화수소 및 다른 화합물, 예를 들어 과불소화 알칸, 예컨대 퍼플루오로헥산, 클로로플루오로카본 및 에테르, 에스테르, 케톤 및/또는 아세탈, 예를 들어 탄소수 4 내지 8의 지방족(지환족) 탄화수소, Solkanes® 365 mfc와 같은 하이드로플루오로카본, 또는 이산화탄소와 같은 가스를 포함한다. 한 실시양태에서, 사용된 발포제는 물을 포함하거나 배타적으로 물만을 포함하는 이들 발포제의 혼합물일 수 있다.
존재하는 경우, 물리적 작용 발포제의 양은 1 내지 20 중량% 또는 5 내지 20 중량%의 범위일 수 있고; 물의 양은 상기 반응의 다른 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 8 중량%, 0.8 내지 6 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 범위일 수 있다.
추가의 첨가제, 보조제 및/또는 기타 성분은 표면-활성 물질; 폼 안정제; 기포 조절제; 외부 및 내부 이형제; 충전제; 안료; 염료; 난연제; 정전기 방지제; 가수 분해 조절제; 및/또는 살균제 또는 정균제(예를 들어, 하기에 기술되는 바와 같음)를 포함할 수 있지만 이로 제한되지 않는다.
개시된 베개(10)의 성형된 코어(12)에 사용하기 위한 예시적인 점탄성 폴리 우레탄 폼을 생성하기 위해, 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물, 연쇄연장제 및/또는 가교결합제(임의 성분), 하이드록실가가 100 내지 500 mg KOH/g인 하나의 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 화합물(임의 성분), 촉매, 발포제 및 보조제 및/또는 첨가제(임의 성분)를 혼합하여 폴리올 성분을 형성하고 그 형태로 폴리 이소시아네이트와 반응시킬 수 있다. 폴리이소시아네이트 프리폴리머는 폴리올 성분과 반응할 수 있다. 폴리올 성분을 구성하는 화합물의 반응성 수소 원자의 총합에 대한 폴리 이소시아네이트의 NCO 그룹의 당량비가 0.65 내지 1.2:1의 범위, 바람직하게는 0.7 내지 1.1:1의 범위, 특히 0.1 내지 1:1의 범위가 되도록 혼합비를 선택할 수 있다. 여기서 1:1의 비는 이소시아네이트 지수 100에 해당한다.
성형된 코어(12)에 사용되는 점탄성 폼은 예를 들어 고압 또는 저압 기술을 사용하여 원샷 방법에 의해 제조될 수 있다. 이러한 원샷 방법에서, 주형은 연속적으로 회전할 수 있는 캐러셀 또는 원형 컨베이어 상에 배치될 수 있으며, 여기서 제형물이 주형 내로 주입 또는 "샷(shot)"된다. 코어가 회로를 완료하면 캐러셀 또는 원형 컨베이어에서 이동하고 반응 물질의 또 다른 샷이 주형에 가해진다. 일부 실시양태에서, 주형은 개방 주형이지만, 다른 실시양태에서 주형은 폐쇄 주형이다. 주형은 당분야에 공지된 금속, 목재, 유리섬유, 에폭시 또는 임의의 다른 적합한 재료 또는 재료 배합물로 구성될 수 있다.
2-성분 방법이 사용되는 실시양태에서, 폴리올 성분이 생성되고 폴리이소시아네이트로 발포된다. 이어서, 성분을 약 18 내지 약 27 ℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 25 ℃ 범위의 온도에서 혼합한 후 주형에 도입할 수 있다. 주형 내의 온도는 약 15 내지 약 120 ℃, 바람직하게는 약 30 내지 약 80 ℃의 범위일 수 있다. 샷 경로와 주형 각도는 다를 수 있다. 샷 경로는 반응하는 폼 혼합물이 주형 내로 분배되는 경로이다. 일부 실시양태에서, 경로는 주형의 중심에서 시작하여 그 지점에서 완전히 분배 될 수 있으며, 이를 "고정 샷"이라고 지칭할 수 있다. 또한,이 고정 샷은 주형의 중심이 아니라 주형의 4개의 사분면 중 임의의 영역에서 발생할 수도 있다. 다른 실시양태에서, 샷 경로는 오른쪽 상단 사분면(또는 주형의 임의의 다른 사분면)에서 시작하여 하단 왼쪽 사분면 (또는 주형의 다른 사분면)으로 이동하여 상기 경로의 전체 길이에 대해 분배할 수 있다. 주형 각도는 샷 각도 및 경화 각도 둘 다를 포함할 수 있다. 샷 각도는 반응하는 폼 혼합물이 주형 내로 발사되는 주형 기울기이다. 샷 각도는 약 90도(평지에 붓기)에서 발생하지만 폼의 가공 요구 사항에 따라 각도를 전방으로(약 5도) 또는 후방으로(약 5도) 조정할 수 있다. 경화 각도는 발포 재료의 적절한 경화 및 탈기가 가능하도록 폐쇄 주형이 회전되는 각도이다. 경화 각도는 0 내지 180도에서 변할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 성형된 폼 코어의 제조에 이용되는 경화 각도는 약 10 내지 180도일 수 있고; 다른 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 성형된 폼 코어의 제조에 이용되는 경화 각도는 약 0 내지 90 도일 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 본 명세서에 기술된 바와 같은 성형된 폼 코어 베개를 세탁하는 방법(300)의 예시적인 실시양태의 개략도가 도시되어있다. 단계 (310)에서, 베개의 커버(302)는 세탁을 위해 제거될 수 있고, 성형된 폼 코어 (304)를 슬리브 또는 네팅(306) 내에 남겨둔다. 일부 실시양태에서, 커버(302)는 슬리브 또는 네팅 (306) 내에서 상기 성형된 폼 코어 (304)와 함께 세탁될 수 있고; 다른 실시양태에서, 커버(302)는 별도로 세탁될 수 있다. 또한, 또 다른 실시양태에서, 성형된 폼 코어를 세탁하지 않으면서 커버(302)를 제거하여 세탁할 수 있으며; 예를 들어, 일부 예에서 (예를 들어, 사용자가 알레르기를 갖는 경우), 커버 (302)를 제거하여 이를 보다 빈번하게 세탁하는 것이 바람직할 수 있다.
단계(320)에서, 슬리브 또는 네팅(306) 내의 성형된 폼 코어(304)는 통상의 가정용 세탁기에서 임의로 회전 사이클에 의해 세탁될 수 있다. 예를 들면, 슬리브 또는 네팅(306) 내의 성형된 폼 코어(304)는 가정용 세탁기의 "온수" 사이클에서의 세탁을 견딜 수 있다. "온수"로 지정되는 수온은 가정용 세탁기의 다양한 브랜드 및/또는 모델에 따라 다를 수 있지만, "온수"는 적어도 30 ℃, 적어도 약 40℃, 적어도 약 50℃, 적어도 약 60 ℃, 또는 적어도 약 70℃의 온도를 의미한다. 도 3의 단계(320)에 도시된 바와 같이, 슬리브 또는 네팅(306) 내의 성형된 폼 코어(304)는 65 ℃에서 세탁되지만, 이로 제한하는 것으로 이해하면 안된다.
단계(330)에서, 슬리브 또는 네팅(306) 내의 성형된 폼 코어(304)는 회전식 건조된다. 도 3에 도시된 바와 같은 일부 실시양태에서, 폼 코어(304) 및 슬리브(306)는 가정용 건조기에서 "고" 열 사이클로 회전식 건조된다. "고" 열로 간주되는 온도는 가정용 건조기의 다양한 브랜드 및/또는 모델에 따라 다를 수 있지만 "고" 열은 약 50 ℃ 내지 약 65 ℃ 또는 그 이상의 온도를 의미할 수 있다(세 점 기호로 표시). 이후, 폼 코어(304) 및 슬리브(306)는 폼의 균열과 같은 손상 또는 기계적 특성 및 점탄성 특성의 손실 없이 고열 사이클에서 약 0.5 시간, 약 1 시간, 약 1.5 시간 또는 약 2 시간 동안 회전식 건조될 수 있다.
일부 실시양태에서, 성형된 폼 코어(12)는 폼 제형물에 혼입된 항균제를 추가로 포함하여 다양한 진균 또는 박테리아 종, 예를 들어 베개 위 또는 베개 내에서 성장하여 악취 또는 얼룩이 생기게 하는 종에 내성이 있는 폼 코어가 생성되게 할 수 있다. 다양한 유형의 항균제가 시판 중이어서 사용될 수 있고; 이들 시판 중인 항균제는, 예를 들어, 은 및/또는 아연과 같은 활성 성분을 포함할 수 있다. 시판 중인 제제의 일부 예는, 예를 들어, 활성 성분으로서 은 이온을 사용하고 인산지르코늄계 담체를 갖는 AlphaSan®(Milliken, Spartanburg, SC), 및 아연 오마딘, 티아벤다졸 및 옥시디프로필 디벤조에이트를 함유하는 DW30(Thomson Research Associates, Toronto, Ontario)을 포함한다. AlphaSan®을 항균성 첨가제로 사용하는 실시양태에서, 미생물을 손상시키는 미생물과 상호작용하는 은 이온의 제어 방출을 위한 저장소로서 기능할 수 있다. 다른 실시양태에서, 항균제는 아연 피리티온 기술을 이용하여 미생물의 운반 메커니즘을 방해할 수 있다. 사용된 항균제는 피리티온 화합물, 티아벤다졸, 과산화수소, 은, 2-부틸-1,2-벤조티아 졸-3(2H)-온, 옥시디프로필 디벤조에이트 또는 유사한 활성 살생물제 성분을 포함 할 수 있으나, 이로 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 선택된 항균제는 약 500 ppm 내지 약 7000 ppm의 농도에서 첨가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 선택된 항균제는 성형된 폼 코어가 적어도 약 5회, 적어도 약 7회 또는 적어도 약 10회의 세척 및 건조 사이클 동안 ASTM E2149 살생물제 시험을 통과하게 할 수 있다.
실시예
실시예 1
점탄성 폼 샘플의 수분 흡수를 다음과 같이 시험하였다. 두 샘플 각각의 중량을 측정하고, 높은 회전 사이클에서 60 ℃의 수온에서 가정용 세탁기로 세탁한 후 다시 중량을 측정하였다. 이어서, 샘플을 1 시간 동안 회전식 건조시키고 회수하고, 3회 계량하였다. 이어서, 샘플을 건조기에 다시 넣어 추가로 1 시간 동안 회전식 건조시키고 회수하여 다시 계량하였다(4 회째). 이 방법을 각각의 샘플에 대해 18회 반복하고, 이러한 결과의 평균을 본 명세서의 표 1에 제시하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 제1 건조 사이클 후 남아 있는 평균 수분은 11% 내지 14%이며, 이는 사용자가 건조하다고 느낄 것이다.
미국의 알레르기 및 천식 재단은 천식 및 알레르기 친화성 인증을 받기 위해 특정한 특징을 갖는 베개를 요구한다. 이들 특징에는 18회의 세탁 사이클을 견디는 능력이 포함된다. 견고성 또는 강성의 척도인 ILD(압입 하중 변형) 및 CLD(압축 하중 변형)를 포함하는 다양한 물리적 특성이 측정되었다. 제어된 시간 및 온도에 대해 2개의 금속판 사이의 압축 후 영구 변형의 척도인 다양한 열 압축 경화가 또한 조사되었다. 폼을 인장하여 분리시킴에 따라 폼의 영역을 파괴하는 데 요구되는 힘의 양을 측정하는 인장 강도, 및 폼이 파괴되기 전에 신장될 수 있는 정도를 측정하여 원래 길이의 백분율로서 표현한 신도가 또한 측정되었다. 마지막으로, 폼의 탄성, 바운스 또는 탄력을 측정하는 볼 리바운드가 측정되었다. 세탁 전 베개와 세탁 후 베개 사이에 유의한 변화가 발견되지 않았다. 이러한 다양한 물리적 특성 시험의 결과는 본 명세서의 표 2에 예시되었다. 통상적으로, 성형된 코어 베개는 세척시 물리적 무결성을 유지하는데 문제가 있다. 표 2에 예시된 바와 같이, 샘플 베개의 물리적 특성에는 거의 변화가 없는데, 이는 세탁 및 건조 사이클을 거쳐도 물리적 무결성을 유지한다는 것을 나타낸다.
미국 알레르기 및 천식 재단 인증에 요구되는 다른 특징은 다음 특징들을 포함한다: 1) 알레르기 항원 통과에 대한 효과적인 장벽을 제공한다; 2) 베개의 외부 표면에 축적될 수 있는 임의의 알레르기 항원은 규정된 간격으로 권장되는 박멸 기법(예 : 세탁)으로 제거할 수 있어야 한다; 3) 사용자의 편안함을 위해 베개의 직물은 '통기성'이어야 한다; 그리고 4) 베개는 인증 농도 이상으로 존재할 때 알레르기 반응 또는 자극 반응을 유발하는 것으로 알려진 화학 물질을 포함해서는 안된다.
샘플 평균 중량
세척 전
(kg)		 평균 중량
세척 후
(kg)		 평균 중량
건조 후
사이클 1		 평균 중량
건조 후
사이클 2		 평균
물 흡수율
(%)		 1 건조 사이클 후 남은 평균 수분(%)
1 1.35 1.66 1.46 1.37 30 14
2 1.32 1.86 1.66 1.57 25 11
시험 시험 표준 세척 전 세척 후
ILD 40% ISO 2439 48.77 51.43
CLD 40% (10x10x5cm) (kPa) ISO 3386 0.87 0.98
밀도 (kg/m3) ASTM D3574 시험 A 56.10 56.42
열 압축 경화 높이 손실 (%) ASTM D3574 시험 D 1.37% 1.17%
열 압축 경화 경도 손실 (%) ASTM D3574 시험 D 11.03% 13.52%
습식 압축 경화 높이 손실 (%) 내부 표준 0.16% 0.60%
습식 압축 경화 경도 손실 (%) 내부 표준 7.2% 11.36%
동적 피로 높이 손실 (%) 내부 표준 0.12% 0.05%
동적 피로 경도 손실 (%) 내부 표준 0.65% 0.36%
90% 열 압축 경화 높이 손실 (%) ASTM D3574 시험 D 2.01% 1.21%
90% 열 압축 경화 경도 손실 (%) ASTM D357 시험 D 14.33% 12.11%
볼 리바운드 (%) ASTM D3574 시험 H 0 2
인장 강도 (kPa) 내부 표준 44.1 52.5
신도 (%) 내부 표준 270 296
Resimat 회복 (s) 내부 표준 1.0 1.2
실시예 2
실시예 1과 관련하여 기술한 바와 같이 물 흡수 분석 동안, "건조한"에 대한 정의를 결정하기 위해 자원자를 조사하였다. 중량 측정을 위해 60 분 후에 샘플 베개를 건조기에서 회수했을 때, 지원자들에게 이들이 샘플 베개를 건조하다고 느꼈는 지와 샘플 베개를 다시 건조기에 넣어 또 다른 사이클을 돌릴 지에 대해 질문하였다.
13%의 수분이 샘플 베개에 남아 있는 샘플에서, 12명의 지원자 중의 11명이 상기 샘플 베개가 건조하다고 생각한다고 기술하였다. 29%의 수분이 샘플 베개에 남아 있는 샘플에서, 6명의 지원자 중의 6명이 상기 샘플 베개가 건조하다고 생각한다고 기술하였다. 이러한 결과에 기초하여, "건조한"이란 1회 60분의 고열 건조 사이클 후에 20 % 미만의 물이 남아있는 것으로 정의되었다.
본 발명의 다양한 특징은 다음 청구범위에 나타내었다.

Claims (20)

  1. 약 0 %(w/w) 내지 약 30 %(w/w)의 세탁 전 측정된 수분 함량에 의해 규정되는 소수성을 갖고 평균 기포 크기가 약 0.16 mm 내지 약 3 mm이며 공기 투과도가 약 1.0 리터/초 내지 약 6.0 리터/초인 성형된 점탄성 폼(foam) 코어로서, 세탁 및 건조 후 측정된 수분 함량의 감소에 의해 규정되는 건조 용량을 갖고 건조 후 측정된 수분 농도가 약 20% 미만인, 성형된 점탄성 폼 코어; 및
    상기 성형된 점탄성 폼 코어 내로 혼입된 항균제
    를 포함하는, 세탁 가능한 베개.
  2. 제1항에 있어서, 점탄성 폼이 약 25 %(w/w) 내지 약 30 %(w/w)의 소수성을 갖는, 세탁 가능한 베개.
  3. 제1항에 있어서, 점탄성 폼이 약 0.17 mm 내지 약 2 mm의 평균 기포 크기를 갖는, 세탁 가능한 베개.
  4. 제1항에 있어서, 점탄성 폼이 약 0.17 mm 내지 약 1 mm의 평균 기포 크기를 갖는, 세탁 가능한 베개.
  5. 제1항에 있어서, 성형된 점탄성 폼이 약 2.0 리터/초 내지 약 4.0 리터/초의 공기 투과도를 갖는, 세탁 가능한 베개.
  6. 제1항에 있어서, 공동을 규정하는 슬리브를 추가로 포함하며, 슬리브는 함께 연결된 제1 네팅(netting) 층 및 제2 네팅 층을 포함하여 이들 사이에 공동을 형성하는, 세탁 가능한 베개.
  7. 제6항에 있어서, 제1 네팅 층 또는 제2 네팅 층이 직조물, 부직포, 폴리에스테르 재료, 폴리에스테르-혼방물, 또는 이들의 조합으로 구성된, 세탁 가능한 베개.
  8. 제1항에 있어서, 건조 후 측정된 수분 농도가 약 11% 내지 약 14%인, 세탁 가능한 베개.
  9. 제1항에 있어서, 성형된 점탄성 폼 코어 내의 항균제가 은 이온 또는 아연을 활성 성분으로서 포함하는, 세탁 가능한 베개.
  10. 제1항에 있어서, 성형된 점탄성 폼 코어 내의 항균제가 아연 오마딘, 티아벤다졸, 및 옥시디프로필 디벤조에이트를 포함하는, 세탁 가능한 베개.
  11. 제1항에 있어서, 항균제가 약 500 ppm 내지 약 7000 ppm 범위의 농도로 첨가되는, 세탁 가능한 베개.
  12. 제1항에 있어서, 성형된 점탄성 폼 코어 내로 혼입된 가교결합제를 추가로 포함하는, 세탁 가능한 베개.
  13. 제11항에 있어서, 사용된 가교결합제의 양은 이소시아네이트-반응성 그룹을 갖는 중합체 화합물 및 연쇄연장제의 중량을 기준으로 하여 약 0.8 내지 5 중량%의 범위인, 세탁 가능한 베개.
  14. 성형된 폼 코어 베개를 세탁하는 방법으로서, 상기 방법이
    성형된 점탄성 폼 코어로부터 커버를 제거하는 단계로서, 성형된 점탄성 폼 코어가 네팅 내에 남아 있고, 성형된 점탄성 폼 코어가 0 %(w/w) 내지 약 30 %(w/w)의 세탁전 측정된 수분 함량에 의해 규정되는 소수성을 갖고 평균 기포 크기가 약 0.16 mm 내지 약 3mm이며 공기 투과도가 약 1.0 리터/초 내지 약 6.0 리터/초이며, 항균제가 성형된 점탄성 폼 코어에 사용된 폼 제형물 내로 혼입되어 있는 단계;
    성형된 점탄성 폼 코어를 세탁 사이클로 세탁하는 단계; 및
    성형된 점탄성 폼 코어를 고열로 건조시키는 단계로서, 상기 건조 단계는 상기 성형된 점탄성 폼의 측정된 수분 함량을 예정 시간 내에 상기 성형된 점탄성 폼 코어의 두번째로 측정된 수분 농도로 약 20 % 미만으로 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 세탁 사이클 상의 세탁이 약 30 ℃ 내지 약 60 ℃의 세탁 온도에서의 세탁을 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 세척 전 측정된 수분 함량이 약 25% 내지 약 30%인 방법.
  17. 제14항에 있어서, 성형된 점탄성 폼 코어의 두번째로 측정된 수분 농도가 약 11% 내지 약 14%인 방법.
  18. 제14항에 있어서, 고열이 약 50℃ 내지 약 65℃ 또는 그 이상의 온도에 도달하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 예정 시간이 약 60분 내지 약 120분인 방법.
  20. 성형된 점탄성 폼 코어로서, 성형된 점탄성 폼 코어가 약 25 %(w/w) 내지 약 30 %(w/w)의 수분 함량에 의해 규정되는 소수성을 갖고 평균 기포 크기가 약 0.17 mm 내지 약 3.0 mm이고 공기 투과도가 약 2.0 리터/초 내지 약 4.0 리터/초인, 성형된 점탄성 폼 코어;
    성형된 점탄성 폼 코어 내로 혼입된 항균제로서, 항균제가 아연 오마딘, 티아벤다졸 및 옥시디프로필 디벤조에이트를 약 500 ppm 내지 약 7000 ppm 범위의 농도로 포함하는, 항균제; 및
    공동을 규정하는 폴리에스테르 네팅 슬리브로서, 성형된 점탄성 폼 코어가 공동 내에 봉입되는, 폴리에스테르 네팅 슬리브
    를 포함하는, 세탁 가능한 항균성 베개.
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