KR20220148989A - 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼 - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼에 관한 것으로서, 본 실시예들에 의하면, 저온 환경에서 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않으며, 공기 순환이 가능하여, 온도둔감 특성 및 통기성이 향상된 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
Description
본 실시예들은 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼에 관한 것이다.
폴리우레탄 메모리폼은 개방세포 구조를 갖는 점탄성(visco-elastic) 소재로서, 압력 경감 특성을 갖는다. 즉, 폴리우레탄 메모리폼은 어떤 물체에 의하여 가해지는 압력에 반응하여 점차적으로 부드럽게 그 물체의 전체 윤곽에 따라 형상화되며, 그에 따라, 가해지는 압력을 모두 흡수하면서 그 물체를 지지한다. 또한, 폴리우레탄 메모리폼은 압력이 제거되면 점차 원래의 모습으로 되돌아온다.
폴리우레탄 메모리폼은 산업 및 생활환경 분야에서 다양한 용도로 활용되고 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 메모리폼은 침구류에 사용될 수 있다. 폴리우레탄 메모리폼으로 제조된 침구류는 인체의 하중을 흡수 또는 분산시켜 부드럽게 몸 전체를 감싸준다. 폴리우레탄 메모리폼 침구류는 몸의 전체 윤곽에 따라 형상화되어 사용자가 안락감을 느끼게 하고 편안한 숙면을 취할 수 있게 한다.
폴리우레탄 메모리폼은 온도에 따라 그 특성이 민감하게 변한다. 특히, 폴리우레탄 메모리폼은 낮은 온도에서 그 유연성을 상실하여 경도가 상승하는 특성을 가진다. 예를 들어, 폴리우레탄 메모리폼은 약 10℃이상의 온도에서는 점탄성을 유지하지만, 약 0℃이하의 온도에서는 점탄성을 상실하여 돌처럼 단단하게 굳는다. 이와 같이, 온도가 낮은 곳에서는 소비자가 원하는 메모리폼의 기능을 발현 하지 못하기 때문에, 폴리우레탄 메모리폼의 응용범위는 매우 제한되고 있다.
또한, 종래의 폴리우레탄 메모리폼은 통기성이 거의 없어 내부 공기와 외부 공기의 순환이 원활히 이루어지지 않으므로 열이 축적될 수 있고, 이에 따라, 사용자는 더운 느낌을 받게 되어 불편함을 느끼게 되고, 또한 세균이 번식하거나 곰팡이가 발생할 수 있다.
본 실시예들은 저온 환경에서 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않으며, 공기 순환이 가능하여, 온도둔감 특성 및 통기성이 향상된 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은 분자내 2 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트, 발포제 및 폴리올 혼합물을 포함하며, 폴리올 혼합물은, 프로필렌 옥사이드로부터 유래하며 관능기수 1 내지 3, 분자량 1000 내지 6000, 수산기가 20 내지 150 mgKOH/g인 제1 폴리올 5 내지 25 중량부, 프로필렌 옥사이드로부터 유래하며 관능기수 4 내지 8, 분자량 400 내지 1000, 수산기가 300 내지 800 mgKOH/g인 제2 폴리올 5 내지 25 중량부, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 제3 폴리올 20 내지 90 중량부 및 폴리에테르 폴리머 폴리올인 제4 폴리올 10 내지 30 중량부를 포함하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들의 일 측면에 따라 제공되는 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 사용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 저온 환경에서 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않으며, 공기 순환이 가능하여 온도둔감 특성 및 통기성이 향상된 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
따라서, 본 실시예들에 의하며, 온실 또는 따뜻한 실내에서만 사용할 수 있는 종래의 폴리우레탄 메모리폼의 사용 용도의 한계를 극복할 수 있고, 외부환경에서도 계절에 관계없이 사용할 수 있으므로, 폴리우레탄 메모리폼의 응용범위가 크게 확대될 수 있는 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 의하면, 통기성이 높아 사용자의 뒤척임에 의한 압력으로 인해 공기가 방출되거나 유입될 때 공기가 순환되도록 함으로써 폴리우레탄 메모리폼 내부에 습기가 차거나 냄새가 발생하는 것을 방지하고, 곰팡이 및 세균 증식을 억제하여 위생적이고 청결하게 사용할 수 있는 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
한편, 구성 요소에 대한 수치가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치는 각종 요인(예: 제조상의 요인 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
이하에서는, 본 실시예들에 의해 제공되는 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 더욱 상세하게 설명한다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼 조성물은 분자내 2 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트, 발포제 및 폴리올 혼합물을 포함할 수 있다.
폴리이소시아네이트는 분자내 2 이상의 이소시아네이트기를 가지는 화합물로서, 폴리우레탄의 제조에 있어서 공지된 모든 모든 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리이소시아네이트는 공지된 지방족, 고리지방족 및 방향족의 2가 또는 다가 이소시아네이트를 포함할 수 있으며, 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
폴리이소시아네이트는 디이소시아네이트일 수 있다. 예를 들어, 폴리이소시아네이트는 톨릴렌 디이소시아네이트(tolylene diisocyanate, 이하, 'TDI'라고 함) 또는 디페닐메탄 디이소아네이트(diphenylmethane diisocyanate, 이하 'MDI'라고 함)일 수 있으며, TDI와 MDI의 혼합물일 수도 있다.
TDI는 2,4-TDI 이성체와 2,6-TDI 이성체의 혼합물일 수 있고, 바람직하게는, 80 중량% 2,4-TDI 이성체 및 20 중량% 2,6-TDI 이성체 혼합물이거나 65 중량% 2,4-TDI 이성체 및 35 중량% 2,6-TDI 이성체 혼합물인 시판 혼합물일 수 있다.
MDI는 순수한 4, 4'-MDI 이성체, 순수한 2,4'-MDI 이성체 및 5 중량% 이하의 2,2'-MDI 이성체를 추가로 포함할 수 있는 이들 두 이성체의 임의의 혼합물일 수 있다. 고체 상태의 순수한 MDI는 가공이 어렵기 때문에, MDI는 순수한 이소시아네이트 대신에 개질된 이소시아네이트 또는 이와 혼합된 혼합물일 수 있다.
개질된 이소시아네이트는, 예를 들면 작용기를 폴리이소시아네이트에 도입시켜 제조될 수 있으며, 이러한 작용기의 예로는 우레탄, 알로페네이트(allophanate), 카보디이미드(carbodiimide), 우레톤이민, 이소시아누레이트, 우레아 또는 뷰렛(biuret) 등이 있다. 이 중에서, 우레탄기로 개질된 이소시아네이트가 특히 바람직하며, 이는 일반적으로 이소시아네이트를 화학량론적 양 이하의 H-작용성 화합물과 반응시켜 제조되고, 이러한 화합물은 NCO 프리폴리머로 지칭될 수 있다.
폴리이소시아네이트는 이소시아네이트들의 타겟화된 촉매 반응에 의해 형성될 수 있는 카보디이미드 또는 우레톤이민을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
폴리이소시아네이트의 사용량은 이소시아네이트 인덱스로 표현될 수 있다. 본 실시예들의 조성물의 이소시아네이트 인덱스는 70 내지 110일 수 있고, 바람직하게는 90 내지 110일 수 있다. 이소시아네이트 인덱스가 너무 작으면, 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 점탄성이 낮아지고, 리커버리 시간이 길어질 수 있다. 반면, 이소시아네이트 인덱스가 너무 크면 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 점탄성이 높아지고, 경도가 상승할 수 있다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼 조성물은 발포제를 포함할 수 있다. 발포제는 전술한 폴리이소시아네이트와 후술할 폴리올 혼합물이 반응하여 제조된 폴리우레탄을 발포시키는 역할을 하며, 발포된 폴리우레탄은 발포과정에서 다수의 기공이 형성되어 중량이 내충격성과 탄성이 향상된다.
발포제는 물, 메틸렌클로라이드, 시클로헥산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발포제는 물, 메틸렌클로라이드, 시클로헥산 중 2 이상의 조합일 수 있으나, 바람직하게는, 물일 수 있다. 또한, 발포제는 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 5 중량부일 수 있다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼 조성물은 폴리올 혼합물을 포함할 수 있다. 폴리올 혼합물은 프로필렌 옥사이드로부터 유래하며 관능기수 1 내지 3, 분자량 1000 내지 6000, 수산기가 20 내지 150 mgKOH/g인 제1 폴리올 5 내지 25 중량부, 프로필렌 옥사이드로부터 유래하며 관능기수 4 내지 8, 분자량 400 내지 1000, 수산기가 300 내지 800 mgKOH/g인 제2 폴리올 5 내지 25 중량부, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 제3 폴리올 20 내지 90 중량부 및 폴리에테르 폴리머 폴리올인 제4 폴리올 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
본 실시예들에서 관능기수는 폴리올 1 분자당 OH기의 평균 개수이고, 분자량은 평균 분자량이며, 수산기가는 폴리올 1g으로부터 얻어진 아세틸화합물에 결합되어 있는 초산을 중화하는데 필요한 KOH의 mg수를 의미할 수 있다.
제1 폴리올 및 제2 폴리올은 프로필렌 옥사이드로부터 유래할 수 있다. 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올은 촉매의 존재하에서, 프로필렌 옥사이드를 다관능 개시제와 반응시켜 얻을 수 있다. 이때, 다관능기 개시제는 수산기(-OH) 또는 아민기(-NH2)를 2 개 이상 갖는 화합물일 수 있다. 예를 들면, 다관능기 개시제는 글리세린, 트리메틸올프로판, 트리에탄올 아민, 펜타에리트리톨, 에틸렌글리콜, 수크로스 등일 수 있다. 이때, 촉매는, 예를 들면 수산화칼륨, 징크 헥사시아노코발테이트-t-부탄올 착물 등일 수 있다.
프로필렌 옥사이드로부터 유래하는 제1 폴리올 및 제2 폴리올은 촉매의 존재하에서 프로필렌 옥사이드를 다관능기 개시제와 반응시켜서 얻은 폴리올 뿐만 아니라 이와 균등한 구조를 갖는 폴리올을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 폴리올 및 제2 폴리올은 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리옥시프로필렌트리올 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 제1 폴리올 및 제2 폴리올은 폴리옥시프로필렌글리콜일 수 있다.
제1 폴리올 및 제2 폴리올은 동일하게 프로필렌 옥사이드로부터 유래할 수 있으며, 동일한 성분, 즉 폴리옥시프로필렌글리콜일 수 있으나, 관능기수, 분자량 및 수산기가가 다를 수 있다.
예를 들면, 제1 폴리올은 관능기수는 1 내지 3이며, 분자량은 1000 내지 6000이고, 수산기가는 20 내지 150 mgKOH/g일 수 있고, 바람직하게는, 관능기수는 3이며, 분자량은 3000 내지 5000이고, 수산기가는 20 내지 60 mgKOH/g일 수 있다. 반면, 제2 폴리올은 관능기수가 4 내지 8이며, 분자량은 400 내지 1000이고, 수산기가는 300 내지 800 mgKOH/g일 수 있고, 바람직하게는 관능기수는 6이며, 분자량은 600 내지 800이고, 수산기가는 300 내지 550 mgKOH/g일 수 있다. 제1 폴리올의 사용량은 5 내지 25 중량부일 수 있고, 제2 폴리올의 사용량은 5 내지 25 중량부일 수 있다.
제3 폴리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래할 수 있다. 제3 폴리올은 촉매의 존재 하에서, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드를 함께 또는 순차적으로 다관능기 개시제와 반응시켜 얻을 수 있다. 반응에 사용되는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비는 90:10 내지 60:40일 수 있으며, 바람직하게는, 80:20 내지 70:30일 수 있다. 다관능기 개시제는 글리세린, 펜타에리트리톨, 에틸렌글리콜, 수크로스 등이 사용될 수 있다. 촉매는 수산화칼륨, 징크 헥사시아노코발테이트-t-부탄올 착물 등이 사용될 수 있다.
에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 제3 폴리올은 촉매의 존재하에서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 함께 또는 순차적으로 다관능기 개시제와 반응시켜서 얻은 폴리올 뿐만 아니라 이와 균등한 구조를 갖는 폴리올을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 폴리올은 폴리옥시프로필렌트리올일 수 있다.
제3 폴리올은 관능기수는 1 내지 5이며, 분자량은 2000 내지 6000이고, 수산기가 20 내지 100 mgKOH/g일 수 있고, 바람직하게는, 관능기수는 3이며, 분자량은 3000 내지 4500이고, 수산기가는 20 내지 내지 60 mgKOH/g일 수 있다. 제3 폴리올의 사용량은 20 내지 90 중량부일 수 있다.
제3 폴리올인 폴리옥시프로필렌트리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비, 분자량 및 수산기가가 다른 제1 폴리옥시프로필렌트리올 및 제2 폴리옥시프로필렌트리올을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 폴리옥시프로필렌트리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비가 70:30이고, 분자량은 3700 내지 4300이며, 수산기가는 35 내지 45 mgKOH/g일 수 있다. 반면, 제2 폴리옥시프로필렌트리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비가 80:20이고, 분자량은 3100 내지 3700이며, 수산기가는 45 내지 55 mgKOH/g일 수 있다. 제1 폴리옥시프로필렌트리올의 사용량은 10 내지 50 중량부일 수 있고, 제2 폴리옥시프로필렌트리올의 사용량은 10 내지 40 중량부일 수 있다.
제4 폴리올은 폴리에테르 폴리머 폴리올일 수 있다. 폴리에테르 폴리머 폴리올은 스티렌 모노머와 아크릴로니트릴로부터 만들어진 솔리드 폴리머가 폴리에테르 폴리올에 그래프트 또는 분산된 것을 의미할 수 있다.
솔리드 폴리머는 주로 비닐 모노머의 라디칼 중합반응에 의해 만들어 지는데, 이때 생성되는 라디칼이 불안정할수록 반응성이 높아 그래프트가 잘되는 경향이 있다. 그러나, 라디칼이 안정하면 반응성이 낮아 솔리드 폴리머가 불안정하게 된다. 아크릴로니트릴은 불안정한 라디칼을 형성하기 때문에 그래프트가 잘 이루어지나, 단독 사용시 변색되는 경향이 있어 스티렌 모노머와 혼합하여 사용하게 된다. 솔리드 폴리머가 그래프트 또는 분산되는 폴리에테르 폴리올은 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드의 조합으로부터 유래할 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비가 10:90 내지 40:60일 수 있으며, 바람직하게는, 10:90일 수 있다. 또한, 제4 폴리올의 SAN(Styrene-Acrylonitrile) 함량은 30% 내지 50%일 수 있다.
제4 폴리올은 관능기수는 1 내지 5이며, 분자량 1000 내지 6000이고, 수산기가는 10 내지 170 mgKOH/g일 수 있고, 바람직하게는, 관능기수는 3이며, 분자량은 2000 내지 5000이고, 수산기가는 20 내지 80 mgKOH/g일 수 있다. 제4 폴리올의 사용량은 10 내지 30 중량부일 수 있다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼 조성물은 정포제를 더 포함할 수 있다.
정포제는 폴리우레탄 메모리폼 조성물 원료의 혼합을 용이하게 하고 폴리우레탄 메모리폼 조성물 원료의 표면장력을 낮출 수 있다. 따라서, 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 사용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 기공 성장을 용이하게 하며, 기공간 압력차를 낮추어 발생가스의 확산을 막아주고, 기공이 커지고 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 폴리우레탄 메모리폼 조성물 원료의 점도가 상승하는 경우, 기공 불안정화로 인한 기공의 파괴, 합일 및 기공막 엷어짐 현상을 방지하여, 메모리폼의 꺼짐(collapse) 현상을 방지하고, 원료 토출 후 원료의 유동성을 향상시키고, 메모리폼의 밀도를 균일하게 할 수 있다.
정포제는 실리콘글리콜코폴리머(silicone glycol copolymer)일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리우레탄 제조에 사용되는 상용화된 물질을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 정포제는 실리콘계 정포제, 유기 규소계 정포제, 불소계 정포제, 이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제 중 어느 하나이거나, 2이상이 혼합된 물질일 수도 있다. 정포제의 사용량은 0.5 내지 2 중량부일 수 있다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼 조성물은 촉매를 더 포함할 수 있으며, 촉매는 겔링 촉매(gelling catalyst) 및 블로잉 촉매(blowing catalyst)의 조합일 수 있다.
겔링 촉매는 폴리이소시아네이트와 폴리올 혼합물이 반응하여 폴리우레탄을 형성하는 것을 촉진한다.
겔링 촉매는 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물일 수 있다. 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물에서 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 중량비는 60:40 내지 70:30일 수 있으며, 바람직하게는, 70:30일 수 있다.
블로잉 촉매는 폴리이소시아네이트가 물과 반응하여 이산화탄소를 형성하는 것을 촉진한다.
블로잉 촉매는 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물일 수 있다. 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물에서 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 중량비는 40:60 내지 30:70일 수 있으며, 바람직하게는, 33:67일 수 있다.
겔링 촉매의 사용량은 0.5 내지 2 중량부일 수 있고, 블로잉 촉매의 사용량은 0.1 내지 0.5 중량부일 수 있다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼은 전술한 실시예들에 의한 폴리우레탄 메리폼 조성물을 사용하여 제조될 수 있다.
폴리우레탄 메모리폼은 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 혼합하여 원샷 공정(one-shot process)으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 메모리폼은 분자내 2 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트, 발포제 및 폴리올 혼합물, 바람직하게는 정포제, 촉매를 더 포함하여, 이들이 혼합된 다음 슬랩스톡 폼(slabstock foam) 형태로 발포될 수 있다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼은 -10℃에서 15 내지 30의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼은 -10℃에서 17 내지 28의 25% IFD 값을 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 19 내지 26의 25% IFD 값을 가질 수 있다.
25% IFD 값은, 가로 300mm, 세로 300mm, 두께 50mm 크기의 폴리우레탄 메모리폼 시료를 200mm 직경의 디스크로 두께 방향으로 25% 압축(즉, 폴리우레탄 메모리폼의 두께를 50mm로부터 37.5mm로 압축)하여 걸리는 힘을 의미하며, 그 단위는 kgf/314cm2이다.
본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼은 200 내지 300 L/min의 공기투과율을 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 실시예들에 의한 폴리우레탄 메모리폼은 200 내지 250 L/min의 공기투과율을 가질 수 있다.
공기투과율은 가로 50mm, 세로 50mm, 두께 25mm 크기의 폴리우레탄 메모리폼 시료를 통풍구에 장작한 후, 폴리우레탄 메모리폼 시료의 두께 방향으로 앞면과 뒷면 간의 차압이 125Pa이 되도록 흡입 팬을 조절하여 압력을 가하고, 이 때 시료를 통과하여 측정되는 공기의 양을 의미하며, 그 단위는 L/min이다.
[실시예]
실시예 1
하기 표 1과 같은 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 25℃에서 120bar의 발포 압력으로 발포하여 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 50 kg/m3(25 ℃, 1 atm 기준)이었다.
| 항목 | 성분 | 중량부 |
| 제1 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 2 분자량: 4000 수산기가: 28mg KOH/g |
15 |
| 제2 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 6 분자량: 700 수산기가: 480mg KOH/g |
12 |
| 제3 폴리올 | 폴리옥시프로필렌트리올관능기수: 3 분자량: 3500 수산기가: 45mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 70 : 30 |
65 |
| 제4 폴리올 | 폴리에테르 폴리머 폴리올관능기수: 3 분자량: 3000 수산기가: 30mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 10 : 90 |
20 |
| 정포제 | 실리콘글리콜코폴리머 | 1.5 |
| 겔링 촉매 | 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물(70 wt% : 30 wt%) | 1 |
| 블로잉 촉매 | 트리에틸렌디아민과디프로필렌글리콜의 혼합물 (33 wt% : 67 wt%) |
0.2 |
| 발포제 | 물 | 2.1 |
| 폴리이소시아네이트 | 디페닐메탄 디이소아네이트(MDI) | 54.87 (이소시아네이트 인덱스: 103) |
실시예 2
하기 표 2와 같은 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 25℃에서 120bar의 발포 압력으로 발포하여 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 50 kg/m3(25 ℃, 1 atm 기준)이었다.
| 항목 | 성분 | 중량부 | |
| 제1 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 2 분자량: 4000 수산기가: 28mg KOH/g |
15 | |
| 제2 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 6 분자량: 700 수산기가: 480mg KOH/g |
12 | |
| 제3 폴리올 | 제1 폴리옥시프로필렌트리올 관능기수: 3 분자량: 4000 수산기가: 40mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 70 : 30 |
35 | |
| 제2 폴리옥시프로필렌트리올 관능기수: 3 분자량: 3400 수산기가: 50mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 80 : 20 |
30 | ||
| 제4 폴리올 | 폴리에테르 폴리머 폴리올 관능기수: 3 분자량: 3000 수산기가: 30mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 10 : 90 |
20 | |
| 정포제 | 실리콘글리콜코폴리머 | 1.5 | |
| 겔링 촉매 | 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물(70 wt% : 30 wt%) | 1 | |
| 블로잉 촉매 | 트리에틸렌디아민과디프로필렌글리콜의 혼합물 (33 wt% : 67 wt%) |
0.2 | |
| 발포제 | 물 | 2.1 | |
| 폴리이소시아네이트 | 디페닐메탄 디이소아네이트(MDI) | 54.87 (이소시아네이트 인덱스: 103) |
|
비교예 1
하기 표 3과 같은 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 25℃에서 120bar의 발포 압력으로 발포하여 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 50 kg/m3(25 ℃, 1 atm 기준)이었다.
| 항목 | 성분 | 중량부 |
| 제1 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 2 분자량: 4000 수산기가: 28mg KOH/g |
20 |
| 제3 폴리올 | 폴리옥시프로필렌트리올관능기수: 3 분자량: 3500 수산기가: 45mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 70 : 30 |
50 |
| 제4 폴리올 | 폴리에테르 폴리머 폴리올관능기수: 3 분자량: 3000 수산기가: 30mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 10 : 90 |
30 |
| 정포제 | 실리콘글리콜코폴리머 | 1.5 |
| 겔링 촉매 | 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물(70 wt% : 30 wt%) | 1 |
| 블로잉 촉매 | 트리에틸렌디아민과디프로필렌글리콜의 혼합물 (33 wt% : 67 wt%) |
0.2 |
| 발포제 | 물 | 2.2 |
| 폴리이소시아네이트 | 디페닐메탄 디이소아네이트(MDI) | 55.3 (이소시아네이트 인덱스: 103) |
비교예 2
하기 표 4와 같은 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 25℃에서 120bar의 발포 압력으로 발포하여 폴리우레탄 메모리폼을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 메모리폼의 밀도는 50 kg/m3(25 ℃, 1 atm 기준)이었다.
| 항목 | 성분 | 중량부 |
| 제1 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 2 분자량: 4000 수산기가: 28mg KOH/g |
20 |
| 제2 폴리올 | 폴리옥시프로필렌글리콜관능기수: 6 분자량: 700 수산기가: 480mg KOH/g |
2 |
| 제3 폴리올 | 폴리옥시프로필렌트리올관능기수: 3 분자량: 3500 수산기가: 45mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 70 : 30 |
70 |
| 제4 폴리올 | 폴리에테르 폴리머 폴리올관능기수: 3 분자량: 3000 수산기가: 30mg KOH/g 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비 = 10 : 90 |
10 |
| 정포제 | 실리콘글리콜코폴리머 | 1.5 |
| 겔링 촉매 | 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물(70 wt% : 30 wt%) | 1 |
| 블로잉 촉매 | 트리에틸렌디아민과디프로필렌글리콜의 혼합물 (33 wt% : 67 wt%) |
0.2 |
| 발포제 | 물 | 2.1 |
| 폴리이소시아네이트 | 디페닐메탄 디이소아네이트(MDI) | 43.5 (이소시아네이트 인덱스: 103) |
[실험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리우레탄 메모리폼의 저온 환경에서의 경도변화를 측정하고자, 제조된 각각의 폴리우레탄 메모리폼을 절단하여 가로 300mm, 세로 300mm, 두께 50mm의 시료를 얻은 다음, 이 시료에 대하여 온도별 25% IFD 값(단위: kgf/314cm2)을 측정하여, 그 값을 표 5에 나타내었다.
| 25% IFD | 온도 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 25℃ | 2.21 | 2.16 | 3.02 | 3.49 | |
| 0℃ | 10.03 | 8.6 | 19 | 37.06 | |
| -10℃ | 25.7 | 19.7 | 54.8 | 64.7 |
또한, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리우레탄 메모리폼의 공기투과율을 측정하고자, 제조된 각각의 폴리우레탄 메모리폼을 절단하여 가로 50mm, 세로 50mm, 두께 25mm 크기의 시료를 얻은 다음, 이 시료에 대해 두께 방향으로 앞면과 뒷면 간의 차압이 125Pa이 되도록 흡입 팬을 조절하여 압력을 가하고, 이 때 시료를 통과하여 측정되는 공기의 양(단위: L/min)을 측정하여, 그 값을 표 6에 나타내었다.
| 공기투과율 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 211 | 243 | 3 | 105 |
표 5 및 표 6을 참조하면, 프로필렌 옥사이드로부터 유래한 폴리옥시프로필렌글리콜을 사용하되, 제1 폴리올만 포함하여 사용한 비교예 1보다, 관능기수, 분자량 및 수산기가가 다른 제1 폴리올과 제2 폴리올을 포함하여 사용한 실시예 1이 저온 환경에서 경도 변화가 작고, 공기투과율이 높은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 제1 폴리올 내지 제4 폴리올을 포함하여 사용하되, 중량부가 다른 실시예 1과 비교예 2를 비교하면, 비교예 2보다 실시예 1이 저온 환경에서 경도 변화가 작고, 공기투과율이 높은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, 제3 폴리올로서 폴리옥시프로필렌트리올을 포함하여 사용한 실시예 1보다, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비, 분자량 및 수산기가가 다른 제1 폴리옥시프로필렌트리올 및 제2 폴리옥시프로필렌트리올을 포함하여 사용한 실시예 2가 저온 환경에서 경도 변화가 더욱 작고, 공기투과율이 더욱 높은 것을 확인할 수 있었다.
전술한 본 실시예들에 의하면, 저온 환경에서 점탄성 특성이 온도에 따라 민감하게 변하지 않으며, 공기 순환이 가능하여, 온도둔감 특성 및 통기성이 향상된 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
따라서, 본 실시예들에 의하면, 온실 또는 따뜻한 실내에서만 사용할 수 있는 종래의 폴리우레탄 메모리폼의 사용 용도의 한계를 극복할 수 있고, 외부환경에서도 계절에 관계없이 사용할 수 있으므로, 폴리우레탄 메모리폼의 응용범위가 크게 확대될 수 있는 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 의하면, 통기성이 높아 사용자의 뒤척임에 의한 압력으로 인해 공기가 방출되거나 유입될 때 공기가 순환되도록 함으로써 폴리우레탄 메모리폼 내부에 습기가 차거나 냄새가 발생하는 것을 방지하고, 곰팡이 및 세균 증식을 억제하여 위생적이고 청결하게 사용할 수 있는 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (16)
- 분자내 2 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트, 발포제 및 폴리올 혼합물을 포함하며,
상기 폴리올 혼합물은,
프로필렌 옥사이드로부터 유래하며 관능기수 1 내지 3, 분자량 1000 내지 6000, 수산기가 20 내지 150 mgKOH/g인 제1 폴리올 5 내지 25 중량부;
프로필렌 옥사이드로부터 유래하며 관능기수 4 내지 8, 분자량 400 내지 1000, 수산기가 300 내지 800 mgKOH/g인 제2 폴리올 5 내지 25 중량부;
에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 조합으로부터 유래하는 제3 폴리올 20 내지 90 중량부; 및
폴리에테르 폴리머 폴리올인 제4 폴리올 10 내지 30 중량부를 포함하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리이소시아네이트는 디이소시아네이트이며,
상기 조성물의 이소시아네이트 인덱스는 70 내지 110인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 발포제는 물, 메틸렌클로라이드, 시클로헥산 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 발포제는 1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 제1 폴리올 및 상기 제2 폴리올은 폴리옥시프로필렌글리콜인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 제3 폴리올은 관능기수 1 내지 5, 분자량 2000 내지 6000, 수산기가 20 내지 100 mgKOH/g이고,
상기 제4 폴리올은 관능기수 1 내지 5, 분자량 1000 내지 6000, 수산기가 10 내지 170 mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 제3 폴리올은 폴리옥시프로필렌트리올인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제7항에 있어서,
상기 폴리옥시프로필렌트리올은,
에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비가 70:30이고, 분자량 3700 내지 4300, 수산기가 35 내지 45 mgKOH/g인 제1 폴리옥시프로필렌트리올 10 내지 50 중량부; 및
에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 몰비가 80:20이고, 분자량 3100 내지 3700, 수산기가 45 내지 55 mgKOH/g인 제2 폴리옥시프로필렌트리올 10 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
정포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제9항에 있어서,
상기 정포제는 0.5 내지 2 중량부인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항에 있어서,
촉매를 더 포함하며, 상기 촉매는 겔링 촉매 및 블로잉 촉매의 조합인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제11항에 있어서,
상기 겔링 촉매는 디메틸아미노에틸에테르와 디프로필렌글리콜의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제11항에 있어서,
상기 블로잉 촉매는 트리에틸렌디아민과 디프로필렌글리콜의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제11항에 있어서,
상기 겔링 촉매는 0.5 내지 2 중량부이며,
상기 블로잉 촉매는 0.1 내지 0.5 중량부인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼 조성물. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한항에 따른 폴리우레탄 메모리폼 조성물을 사용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼.
- 제15항에 있어서,
상기 폴리우레탄 메모리폼은,
-10℃에서 15 내지 30의 25% IFD(indentation force deflection) 값을 갖고,
200 내지 300 L/min의 공기투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 메모리폼.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210055927A KR20220148989A (ko) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210055927A KR20220148989A (ko) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼 |
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| KR1020210055927A KR20220148989A (ko) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 폴리우레탄 메모리폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 메모리폼 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20220148989A (ko) |
-
2021
- 2021-04-29 KR KR1020210055927A patent/KR20220148989A/ko not_active Application Discontinuation
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