KR20220146227A - 친환경 소재를 포함하는 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물을 발포하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법, 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체 - Google Patents
친환경 소재를 포함하는 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물을 발포하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법, 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 친환경 소재를 포함하는 폴리올 혼합물과 이소시아네이트를 혼합 및 발포하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 폴리올 및 포도당을 포함하는 친환경 화합물을 포함하는 폴리올 혼합물을 이용하여 총 휘발성유기화합물 방출량이 저감된 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체를 제공하는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 친환경 소재를 포함하는 폴리올 혼합물과 이소시아네이트를 혼합 및 발포하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 폴리올 및 포도당을 포함하는 친환경 화합물을 포함하는 폴리올 혼합물을 이용하여 총 휘발성유기화합물 방출량이 저감된 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체를 제공하는 것이 특징이다.
차량의 내장재 중 부피가 큰 모듈 부품 중 하나가 바로 시트이다. 시트란 운전자 및 동승자가 편리하게 앉아 운전 및 주행을 할 수 있도록 안전에 대한 법규 만족뿐만 아니라 안락감과 주행 감각 등에 큰 영향을 끼친다.
일반적으로 폴리우레탄 폼은 베이스가 되는 폴리올, 촉매제, 정포제 및 물 등을 함유하는 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 물리적/화학적 고온 합성에 의해 제품화가 된다.
제품화 후 휘발성 유기 화합물의 방출량에 대해 자동차 관리법 제33조의 3의 제1항에 따라 각 물질에 대해 관리를 명시하고 있다.
특히, 최근에는 휘발성 유기화합물의 각 항목인 벤젠, 알데히드에 대한 개별 규제뿐만 아니라 여러 자동차 제조사에서는 휘발성 화합물의 총량인 총 휘발성 유기화합물(TVOC)에 대하여도 내부적인 관리치를 제정하여 제품 관리를 하고 있다.
한국공개특허 제10-2020-0069864호는 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법에 관한 것으로, 폴리올, 이소시아네이트, 정포제, 촉매 및 증류수 등을 이용하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법을 제공하고 있으나, 휘발성 유기화합물 발생을 억제할 수 있는 방법은 별도로 제시하지 않고 있다.
본 발명에 따르면, 총 휘발성유기화합물 발생을 억제할 수 있는 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법을 제공할 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 의하면, 폴리올; 포도당을 포함하는 친환경 화합물; 및 첨가제; 를 포함하고, 상기 친환경 화합물은 상기 폴리올 100 중량부를 기준으로하여 5 내지 30 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리올 혼합물을 제공한다.
상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 폴리올을 포함하는 것일 수 있다.
상기 친환경 화합물은 말토덱스트린을 포함하는 것일 수 있다.
상기 첨가제는 촉매제, 물, 기타첨가제 및 셀오프너 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기의 폴리올 혼합물 50 ~ 70 중량%; 및 이소시아네이트 30 ~ 50 중량%; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기의 폴리올 혼합물 50 ~ 70 중량% 및 이소시아네이트 30 ~ 50 중량% 를 혼합하여 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 발포하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법을 제공한다.
상기 발포는 압력 130 ~ 150 bar 및 온도 28 ~ 32 ℃ 에서 진행되는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 성형체를 제공한다.
상기 폴리우레탄 폼 성형체의 총 휘발성 유기화합물 방출량은 107,000 ㎍/㎥ 이하인 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 총 휘발성유기화합물 발생을 억제할 수 있는 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명은 폴리올 및 포도당을 포함하는 친환경 화합물을 포함하는 폴리올 혼합물을 이용하여 총 휘발성유기화합물 방출량이 저감된 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체를 제공한다.
구체적으로 본 발명은 친환경 화합물을 포함하는 폴리올 혼합물, 상기 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 혼합한 폴리우레탄 수지 조성물, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법 및 상기 제조 방법에 의해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체를 제공하는 것이 특징이다.
폴리올 혼합물
본 발명의 폴리올 혼합물은 폴리올, 친환경 화합물 및 첨가제를 포함한다.
상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 폴리올을 포함할 수 있고, 바람직하게 폴리에테르 폴리올을 포함한다.
상기 친환경 화합물은 바람직하게 포도당(C6H12O6)을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게 말토덱스트린을 포함할 수 있다.
상기 친환경 화합물은 폴리올 혼합물을 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물이 발포될 때 발생되는 산소 등을 제거하는 역할을 하며, 바람직하게 상기 폴리올 100 중량부를 기준으로하여 5 내지 30 중량부 포함된다.
상기 첨가제는 촉매제, 물, 기타첨가제 및 셀오프너 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 첨가제는 상기 폴리올 100 중량부를 기준으로하여 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다.
상기 첨가제는 바람직하게 촉매제, 셀오프너, 기타첨가제 및 물을 포함하고, 더욱 바람직하게 촉매제 5 내지 25 중량%, 셀오프너 5 내지 25 중량%, 기타첨가제 20 내지 60 중량% 및 물 10 내지 30 중량% 포함한다.
상기 촉매제는 알콜기를 포함하는 것이 특징이며, 바람직하게 상기 촉매제는 N,N,N'-트리메틸-N'-히드록시에틸-비스(아미노에틸)에테르(N,N,N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis(aminoethyl)ether), N,N-디메틸에탄올아민(N,N-dimethylethanolamine), 포름산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함한다.
상기 기타첨가제는 바람직하게 디에탄올아민(diethanolamine)을 포함한다.
상기 셀오프너는 수산기값(OH Value)이 50 내지 60 일 수 있고, 바람직하게 Methyloxirane polymer with oxirane, ether with 1,2,3 propanertriaol을 포함한다.
폴리우레탄 수지 조성물
본 발명의 폴리우레탄 수지 조성물은 본 발명의 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함하고, 바람직하게 폴리올 혼합물 50 내지 70 중량% 및 이소시아네이트 30 내지 50 중량% 포함하는 것이 특징이다.
상기 이소시아네이트는 바람직하게 폴리메틸렌폴리페닐포리이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함한다.
폴리우레탄 폼 성형체 제조방법
본 발명의 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법은 상기의 폴리올 혼합물 50 내지 70 중량% 및 이소시아네이트 30 내지 50 중량% 를 혼합하여 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계, 및 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 발포하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로 상기 혼합된 폴리우레탄 수지 조성물을 목적하는 형상의 금형에 발포하여 성형체를 제조하는 것이 특징이다.
상기 발포 압력은 믹싱헤드에서 바람직하게 130 내지 150 bar 이고, 온도는 28 내지 32 ℃ 이다.
폴리우레탄 폼 성형체
본 발명은 상기의 제조방법에 의해 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하게 되는데, 이때의 성형체는 총 휘발성 유기화합물(Total VOC) 방출량이 107,000 ㎍/㎥ 이하인 것이 특징이다.
본 발명은 상기 폴리우레탄 폼 성형체를 바람직하게 차량용 시트 및 단열재 등에 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예1
폴리올(KE-810, KPX Chemical)을 준비하고, 말토덱스트린(MD-10-15, 두산)을 포함하는 친환경 화합물 및 첨가제를 상기 폴리올 100 중량부 기준으로하여 각각 10 중량부 및 9 중량부가 되도록 상기 폴리올과 혼합하여 폴리올 혼합물을 제조하였다.
제조 순서는 폴리올과 말토덱스트린을 우선적으로 혼합하여 혼화성을 안정화 시킨 뒤, 남은 촉매제, 셀오프너, 기타 첨가제 및 물을 순차적으로 배합하여 제조하였다.
(이때 상기 첨가제는 N,N,N'-트리메틸-N'-히드록시에틸-비스(아미노에틸)에테르(N,N,N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis(aminoethyl)ether)를 포함하는 촉매제 15 중량%, Methyloxirane polymer with oxirane, ether with 1,2,3 propanertriaol을 포함하는 셀오프너 15 중량%, 디에탄올아민(Diethanolamine-w, Oxiteno)를 포함하는 기타 첨가제 50.6 중량% 및 물 19.4 중량% 를 포함한다.)
이후 상기 폴리올 혼합물 70 중량% 및 톨루엔 디이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 30 중량% 를 혼합하고 일정한 압력(평균 140 bar) 및 온도(평균 30 ℃)의 조건에서 발포시켜 시트형의 성형체를 제조하였다.
비교예1 내지 비교예3
하기 표 1의 구성을 갖는 폴리올 혼합물을 이용하여 상기 실시예1과 동일한 과정으로 성형체를 제조하였다.
| 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | ||
| 폴리올* | 100 | 100 | 100 | |
| 친환경 화합물* | 0 | 4 | 35 | |
| 첨가제* | 9 | 9 | 9 | |
| 폴리올* = 실시예1과 동잃 친환경 화합물* = 실시예1과 동일 첨가제* = 실시예1과 동일 |
||||
실험예
상기 실시예1, 비교예1 내지 비교예3의 성형체를 1㎥의 크기 챔버에 넣고 2시간 동안 정해진 시험조건(65℃, 상대습도 5%, 환기 속도 0.4회/h)에서 가열했을 때 방출되는 챔버 공기를 채취하여 GC/MSD 와 HPLC 를 이용하여 분석하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| TVOC 방출량(㎍/㎥) | 성형 품질* | ||
| 실시예1 | 107,000 | O | |
| 비교예1 | 118,000 | O | |
| 비교예2 | 117,800 | O | |
| 비교예3 | 106,000 | X | |
| 성형 품질* = 외관상 문제 없을 시 O로 표기, 외관상 불량이 발생할 때 X로 표시 | |||
상기 표 2를 참고하면, 총 휘발성 유기화합물의 방출량 저감 효과는 실시예1 및 비교예3이 가장 높게 나타났으며, 비교예1은 저감 효과가 가장 저조하게 나온 것을 알 수 있다. 다만, 비교예3은 폴리올 혼합물의 교반이 제대로 진행되지 않아 성형 품질이 매우 나빠졌음을 확인하였다.
Claims (9)
- 폴리올;
포도당을 포함하는 친환경 화합물; 및
첨가제; 를 포함하고,
상기 친환경 화합물은 상기 폴리올 100 중량부를 기준으로하여 5 내지 30 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리올 혼합물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 폴리올을 포함하는 것인 폴리올 혼합물. - 제1항에 있어서,
상기 친환경 화합물은 말토덱스트린을 포함하는 것인 폴리올 혼합물. - 제1항에 있어서,
상기 첨가제는 촉매제, 물, 기타첨가제 및 셀오프너 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 폴리올 혼합물. - 제1항의 폴리올 혼합물 50 ~ 70 중량%; 및
이소시아네이트 30 ~ 50 중량%; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 수지 조성물. - 제1항의 폴리올 혼합물 50 ~ 70 중량% 및 이소시아네이트 30 ~ 50 중량% 를 혼합하여 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 폴리우레탄 수지 조성물을 발포하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 발포는 압력 130 ~ 150 bar 및 온도 28 ~ 32 ℃ 에서 진행되는 것인 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법. - 제6항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 성형체.
- 제8항에 있어서,
상기 폴리우레탄 폼 성형체의 총 휘발성 유기화합물 방출량은 107,000 ㎍/㎥ 이하인 것인 폴리우레탄 폼 성형체.
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| KR1020210053239A KR20220146227A (ko) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | 친환경 소재를 포함하는 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물을 발포하여 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하는 방법, 및 이를 통해 제조된 폴리우레탄 폼 성형체 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20200069864A (ko) | 2018-12-07 | 2020-06-17 | 서울시립대학교 산학협력단 | 폴리우레탄 폼 성형체 및 폴리우레탄 폼 제조방법 |
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