KR20240054816A - Polyurethane foam composition containing biomaterial, polyurethane foam molded body to which it is applied, and method for manufacturing the polyurethane foam molded body - Google Patents

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고재용
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강준석
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허철영
유병식
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Abstract

본 발명은 바이오 소재를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물 및 이를 적용한 폴리우레탄 폼 성형체, 그리고 상기 폴리우레탄 폼 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 조성물은 바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함한다.
The present invention relates to a polyurethane foam composition containing biomaterials, a polyurethane foam molded body using the same, and a method of manufacturing the polyurethane foam molded body.
Specifically, the polyurethane foam composition according to the present invention includes an eco-friendly compound containing dextrin, a biomaterial, polyol, a polyol mixture containing melamine resin and additives, and isocyanate.

Description

바이오 소재를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물 및 이를 적용한 폴리우레탄 폼 성형체, 그리고 상기 폴리우레탄 폼 성형체의 제조방법{POLYURETHANE FOAM COMPOSITION CONTAINING BIOMATERIAL, POLYURETHANE FOAM MOLDED BODY TO WHICH IT IS APPLIED, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE POLYURETHANE FOAM MOLDED BODY}Polyurethane foam composition containing biomaterial, polyurethane foam molded body to which the same is applied, and method of manufacturing the polyurethane foam molded body MOLDED BODY}

본 발명은 바이오 소재를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물 및 이를 적용한 폴리우레탄 폼 성형체, 그리고 상기 폴리우레탄 폼 성형체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polyurethane foam composition containing biomaterials, a polyurethane foam molded body using the same, and a method of manufacturing the polyurethane foam molded body.

일반적으로 폴리우레탄 폼은 베이스가 되는 폴리올, 촉매제, 정포제 및 물 등을 함유하는 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 물리적/화학적 고온 합성에 의해 제품화가 된다.In general, polyurethane foam is commercialized through physical/chemical high-temperature synthesis of isocyanate and a polyol mixture containing base polyol, catalyst, foam stabilizer, and water.

한편, 최근 기후변화 위기에 대응하는 이산화탄소 감소를 위한 기업들의 EGS정책 일환으로 이산화탄소 발생량을 줄이기 위한 방법으로 차량 내장재로 바이오 소재 플라스틱의 적용 범위를 늘리고 있으며 최근에는 자동차 시트 폼, 시트커버, 헤드라이닝. 카펫 등에서 다양한 바이오 소재들을 적용하고 있다.Meanwhile, as part of companies' EGS policy to reduce carbon dioxide in response to the recent climate change crisis, the scope of application of bio-based plastics as vehicle interior materials is increasing as a way to reduce carbon dioxide emissions, and recently, automobile seat foam, seat covers, and headlining. Various bio materials are being used in carpets, etc.

한편, 자동차 시트 폼의 경우 VOCs, 영구압축줄음율, 반발탄성, 신율, 인장강도, 경도, 응력완화에 대한 규격 사항이 존재하고 있다. 하지만 종래의 다양한 바이오 소재만을 100% 적용하여 자동차 시트 폼을 제조하는 경우, 물성 저하되기 때문에 상기 규격 사항에 만족하지 못하고 있다.Meanwhile, in the case of automobile seat foam, there are specifications for VOCs, permanent compression set, rebound elasticity, elongation, tensile strength, hardness, and stress relief. However, when automobile seat foam is manufactured by applying only various conventional bio materials, the above specifications are not satisfied because the physical properties are deteriorated.

이에 피마자유, 콩기름, 팜유 등 다양한 바이오 오일을 화학적으로 개질시켜 물성저하를 개선하려는 연구가 진행되고 있다. 하지만 이는 실제적으로 자동차 시트 폼에 적용되는 바이오매스 함량은 극히 적으며 화학적 개질에 따른 2차 가공비 증가로 제품 원가에 증가되는 문제점이 발생한다.Accordingly, research is being conducted to improve the decline in physical properties by chemically modifying various bio-oils such as castor oil, soybean oil, and palm oil. However, the biomass content actually applied to automobile seat foam is extremely small, and the increase in secondary processing costs due to chemical modification causes the problem of increased product costs.

따라서, 상기와 같은 배경 하에, 자동차 시트 폼에 적용시 친환경적이면서도 반발탄성, 신율, 영구압축줄음율, 응력완화, 경도 및 압축에너지손실율 등의 물성이 우수한 폴리우레탄 폼 조성물에 대한 연구가 지속적으로 필요하다.Therefore, under the above background, there is a continued need for research on polyurethane foam compositions that are environmentally friendly when applied to automobile seat foams and have excellent physical properties such as rebound elasticity, elongation, permanent compression set, stress relief, hardness, and compression energy loss rate. do.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0069864호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0069864

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 친환경적이면서도 반발탄성, 신율, 영구압축줄음율, 응력완화, 경도 및 압축에너지손실율 등의 물성이 우수한 바이오 소재를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물 및 이를 적용한 폴리우레탄 폼 성형체, 그리고 상기 폴리우레탄 폼 성형체의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and is an eco-friendly polyurethane foam composition containing bio-materials with excellent physical properties such as rebound elasticity, elongation, compression set, stress relief, hardness, and compression energy loss rate, and a polyurethane foam composition to which the same is applied. The purpose is to provide a polyurethane foam molded body and a method for manufacturing the polyurethane foam molded body.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.The object of the present invention is not limited to the objects mentioned above. The object of the present invention will become clearer from the following description and may be realized by means and combinations thereof as set forth in the claims.

본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 조성물은 바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함한다.The polyurethane foam composition according to the present invention includes an eco-friendly compound containing dextrin, a biomaterial, polyol, a polyol mixture containing melamine resin and additives, and isocyanate.

상기 친환경 화합물은 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 포함할 수 있다.The eco-friendly compound may be included in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 7,000 내지 8,000인 제1 폴리올 및 중량평균분자량(Mw)이 5,000 내지 6,000인 제2 폴리올를 포함하고, 상기 폴리올은 그 전체 중량을 기준으로, 상기 제1 폴리올 55 내지 65 중량% 및 상기 제2 폴리올 35 내지 45 중량%를 포함할 수 있다.The polyol includes a first polyol having a weight average molecular weight (Mw) of 7,000 to 8,000 and a second polyol having a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 6,000, and the polyol is, based on the total weight, the first polyol 55 to 65% by weight and may include 35 to 45% by weight of the second polyol.

상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The polyol may include any one selected from polyethylene glycol (PEG), poly(tetramethylene ether) glycol (PTMG), and polypropylene glycol (PPG).

상기 멜라민 수지는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 포함할 수 있다.The melamine resin may be included in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 멜라민 수지는 멜라민포스페이트, 멜라민폴리포스페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The melamine resin may include at least one selected from the group consisting of melamine phosphate, melamine polyphosphate, and combinations thereof.

상기 첨가제는 실리콘 정포제, 촉매제, 물, 가교제, 셀오프너 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The additive may include at least one selected from the group consisting of a silicone foam stabilizer, catalyst, water, cross-linking agent, cell opener, and combinations thereof.

상기 셀오프너는 중량평균분자량(Mw)이 4,000 내지 6,000이고, 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide, EO)를 70 내지 80 중량%로 포함하는 것일 수 있다.The cell opener may have a weight average molecular weight (Mw) of 4,000 to 6,000 and contain 70 to 80% by weight of ethylene oxide (EO).

상기 이소시아네이트는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 포함할 수 있다.The isocyanate may be included in an amount of 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

그리고 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법은 바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 준비하는 단계, 상기 폴리올 혼합물에 이소시아네이트를 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계 및 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 발포하는 단계를 포함한다.And the method of manufacturing a polyurethane foam molded body according to the present invention includes preparing a polyol mixture by mixing an eco-friendly compound containing dextrin, a bio material, polyol, melamine resin, and additives, and mixing isocyanate into the polyol mixture to prepare a polyurethane foam composition. It includes preparing and foaming the polyurethane foam composition.

상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 상기 폴리올에 상기 멜라민 수지는 첨가하여 혼합하는 단계 및 상기 혼합물에 상기 친환경 화합물을 분산시키는 단계를 포함할 수 있다.Preparing the polyol mixture may include adding and mixing the melamine resin to the polyol and dispersing the eco-friendly compound in the mixture.

상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 상기 친환경 화합물을 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 혼합할 수 있다.In the step of preparing the polyol mixture, the eco-friendly compound may be mixed in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 상기 멜라민 수지를 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 혼합할 수 있다.In the step of preparing the polyol mixture, the melamine resin may be mixed in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 20 내지 60 초 동안 300 내지 1,000 rpm의 속도로 혼합할 수 있다.The step of preparing the polyol mixture may be performed at a speed of 300 to 1,000 rpm for 20 to 60 seconds.

상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계는 상기 이소시아네이트를 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 혼합할 수 있다.In the step of preparing the polyurethane foam composition, the isocyanate may be mixed in an amount of 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 발포는 압력 100 내지 150 bar 및 온도 20 내지 50 ℃에서 수행할 수 있다.The foaming can be performed at a pressure of 100 to 150 bar and a temperature of 20 to 50 °C.

그리고 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체는 상기 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.And the polyurethane foam molded body according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the polyurethane foam molded body manufacturing method.

상기 폴리우레탄 폼 성형체의 총 휘발성 유기화합물 방출량은 2,497 ㎍/㎥이하인 것일 수 있다.The total volatile organic compound emission amount of the polyurethane foam molded body may be 2,497 ㎍/㎥ or less.

본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 조성물은 가격경쟁력이 우수한 바이오 소재로 사용된 덱스트린과 분산안정성이 우수한 멜라민 유도체를 적절한 함량으로 혼합함으로써, 바이오 소재 함량을 높이더라도 우수한 물성을 가지는 효과가 있다.The polyurethane foam composition according to the present invention has the effect of having excellent physical properties even when the content of the bio material is increased by mixing dextrin, which is used as a bio material with excellent price competitiveness, and a melamine derivative with excellent dispersion stability in an appropriate amount.

본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체는 친환경적이면서도 반발탄성, 신율, 영구압축줄음율, 응력완화, 경도 및 압축에너지손실율 등의 우수한 물성을 가지기 때문에 자동차용 시트폼에 유용하게 적용될 수 있다.The polyurethane foam molded body according to the present invention is environmentally friendly and has excellent physical properties such as rebound elasticity, elongation, permanent compression set, stress relief, hardness, and compression energy loss rate, so it can be usefully applied to automobile seat foam.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above. The effects of the present invention should be understood to include all effects that can be inferred from the following description.

도 1은 폴리올 혼합물에서 멜라민 수지의 적용 유무에 따른 저장 안정성을 확인한 것이다.
도 2는 비교예에 따른 폴리우레탄 폼 성형체의 모습을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예를 실제 자동차 몰드에 적용하여 성형성을 확인한 것이다.
Figure 1 confirms the storage stability according to the presence or absence of melamine resin in the polyol mixture.
Figure 2 shows the appearance of a polyurethane foam molded body according to a comparative example.
Figure 3 shows the formability confirmed by applying the example to an actual automobile mold.

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.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

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. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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.Unless otherwise specified, all numbers, values, and/or expressions used herein expressing quantities of components, reaction conditions, polymer compositions, and formulations are intended to represent, among other things, how such numbers inherently occur in obtaining such values. Since they are approximations reflecting the various uncertainties of measurement, they should be understood in all cases as being qualified by the term "approximately". Additionally, where a numerical range is disclosed herein, such range is continuous and, unless otherwise indicated, includes all values from the minimum to the maximum of such range inclusively. Furthermore, when such range refers to an integer, all integers from the minimum value up to and including the maximum value are included, unless otherwise indicated.

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.In this specification, when a range is stated for a variable, the variable will be understood to include all values within the stated range, including the stated endpoints of the range. For example, the range "5 to 10" includes the values 5, 6, 7, 8, 9, and 10, as well as any subranges such as 6 to 10, 7 to 10, 6 to 9, 7 to 9, etc. It will be understood that it also includes any values between integers that fall within the scope of the stated range, such as 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 to 8.5, and 6.5 to 9, etc. Also, for example, the range "10% to 30%" includes values such as 10%, 11%, 12%, 13%, etc. and all integers up to and including 30%, as well as 10% to 15%, 12% to 12%, etc. It will be understood that it includes any subranges, such as 18%, 20% to 30%, etc., and any value between reasonable integers within the range of the stated range, such as 10.5%, 15.5%, 25.5%, etc.

본 발명은 바이오 소재를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polyurethane foam composition containing biomaterials.

본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 조성물은 바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 이소시아네이트를 포함한다.The polyurethane foam composition according to the present invention includes an eco-friendly compound containing dextrin, a biomaterial, polyol, a polyol mixture containing melamine resin and additives, and isocyanate.

이어서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 조성물을 구성하는 각 성분에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.Next, each component constituting the polyurethane foam composition according to the present invention will be described in more detail as follows.

(A) 폴리올 혼합물(A) Polyol mixture

상기 폴리올 혼합물은 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 포함한다. The polyol mixture includes an eco-friendly compound, polyol, melamine resin, and additives.

상기 친환경 화합물은 바이오 소재인 덱스트린을 포함한다. 상기 덱스트린은 고상의 형태를 가진 것으로, 옥수수 전분에서 추출한 바이오 매스 일 수 있다. 상기 덱스트린은 바이오 함량이 100% 물질이다.The eco-friendly compound includes dextrin, a biomaterial. The dextrin is in the form of a solid phase and may be biomass extracted from corn starch. The dextrin is a material with 100% bio content.

상기 고상의 덱스트린은 우레탄 폼에 적용하면 경도를 보강하는 효과가 발생한다. 따라서, 본 발명은 상기 덱스트린을 적용함으로써, 조성물에서 경도를 상승시켜 최종적으로 폴리올을 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있다.When the solid dextrin is applied to urethane foam, it has the effect of reinforcing hardness. Therefore, by applying the dextrin, the present invention can increase the hardness of the composition and ultimately significantly reduce the amount of polyol used.

상기 친환경 화합물은 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 포함할 수 있다. The eco-friendly compound may be included in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The polyol may include any one selected from polyethylene glycol (PEG), poly(tetramethylene ether) glycol (PTMG), and polypropylene glycol (PPG).

상기 폴리올은 그 전체 중량을 기준으로, 상기 제1 폴리올 55 내지 65 중량% 및 상기 제2 폴리올 35 내지 45 중량%를 포함할 수 있다.The polyol may include 55 to 65% by weight of the first polyol and 35 to 45% by weight of the second polyol, based on the total weight.

상기 제1 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 7,000 내지 8,000인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 폴리올은 3관능기를 가지며, 글리세린 개시재 및 세슘촉매를 적용한 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용할 수 있다.The first polyol may have a weight average molecular weight (Mw) of 7,000 to 8,000. Specifically, the first polyol has a trifunctional group, and polyethylene glycol (PEG) using a glycerin initiator and a cesium catalyst may be used.

상기 제2 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 5,000 내지 6,000인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 폴리올은 3관능기를 가지며, 글리세린 개시재 및 KOH 촉매를 적용한 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용할 수 있다.The second polyol may have a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 6,000. Specifically, the second polyol has a trifunctional group, and polyethylene glycol (PEG) using a glycerin initiator and a KOH catalyst may be used.

상기 멜라민 수지는 조성물에서 액상인 상기 폴리올에 고상인 덱스트린을 안정하게 분산시켜 장기적으로 저장안정성을 확보하기 위한 것이다.The melamine resin is used to secure long-term storage stability by stably dispersing solid dextrin in the liquid polyol in the composition.

상기 멜라민 수지는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 포함할 수 있다. The melamine resin may be included in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 멜라민 수지는 멜라민포스페이트, 멜라민폴리포스페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The melamine resin may include at least one selected from the group consisting of melamine phosphate, melamine polyphosphate, and combinations thereof.

상기 첨가제는 폴리우레탄 접착제 조성물에 다양한 기능성을 부여하기 위한 구성으로서, 첨가제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 특별한 제한은 없이 공지된 것을 사용할 수 있다. The additive is a component for imparting various functionalities to the polyurethane adhesive composition, and known additives can be used without particular limitations as long as they do not impair the effect of the present invention.

상기 첨가제는 실리콘 정포제, 촉매제, 물, 가교제, 셀오프너 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The additive may include at least one selected from the group consisting of a silicone foam stabilizer, catalyst, water, cross-linking agent, cell opener, and combinations thereof.

상기 실리콘 정포제는 본 발명에서 셀 붕괴를 방지하고 구조적 안정화를 높이고 탄성력을 부여하기 위한 목적으로 사용하며, 부가적으로 셀오프닝(Cell opening)을 부여하고자 적용하고, 또한 셀을 조밀하게 하고 균질하게 하여 안정성을 확보할 수 있다.The silicone stabilizer is used in the present invention to prevent cell collapse, increase structural stabilization, and provide elasticity, and is additionally applied to provide cell opening, and also to make cells dense and homogeneous. This ensures stability.

상기 실리콘 정포제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 폼 기술분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 실리콘 정포제는 유기 실록산(organo polysiloxane), 유기 변성 폴리실록산(organo modified polysiloxane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.The silicone foam stabilizer may be a known silicone foam stabilizer commonly used in the field of foam technology, as long as it does not impair the effect of the present invention. For example, the silicone foam stabilizer may include one selected from the group consisting of organo polysiloxane, organo modified polysiloxane, and combinations thereof.

상기 실리콘 정포제는 상기 폴리올 100중량부 기준 0.5 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다.The silicone foam stabilizer may be included in an amount of 0.5 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 촉매제는 특별히 제한되지 않고, 폼 기술분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매제는 이중금속시안염 촉매(Double metal cyanides catalyst) 등과 같은 금속 촉매를 사용할 수 있다. 상기 촉매제는 알콜기를 포함할 수 있으며, N,N,N'-트리메틸-N'-히드록시에틸-비스(아미노에틸)에테르(N,N,N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis(aminoethyl)ether), N,N-디메틸에탄올아민(N,Ndimethylethanolamine), 포름산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 사용할 수 있다.The catalyst is not particularly limited, and known catalysts commonly used in the foam technology field can be used. For example, the catalyst may be a metal catalyst such as a double metal cyanides catalyst. The catalyst may include an alcohol group, and N,N,N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis(aminoethyl) ether (N,N,N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis(aminoethyl) )ether), N,N-dimethylethanolamine (N,Ndimethylethanolamine), formic acid, and a combination thereof may be used.

상기 촉매제는 상기 폴리올 100중량부 기준 0.1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.The catalyst may be included in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 셀오프너는 중량평균분자량(Mw)이 4,000 내지 6,000이고, 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide, EO)를 70 내지 80 중량%로 포함하는 것일 수 있다.The cell opener may have a weight average molecular weight (Mw) of 4,000 to 6,000 and contain 70 to 80% by weight of ethylene oxide (EO).

구체적으로, 상기 셀오프너는 3관능기를 가지며, 글리세린 개시재 및 KOH촉매를 적용한 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용할 수 있다.Specifically, the cell opener has a trifunctional group and can use polyethylene glycol (PEG) using a glycerin initiator and a KOH catalyst.

상기 셀오프너는 상기 폴리올 100중량부 기준 0.5 내지 3중량부로 포함될 수 있다.The cell opener may be included in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 가교제는 고분자사슬을 가지달린 사슬로 만들거나 망사구조를 만드는 물질로 본 발명에서는 견고함 및 셀 안정화를 부여하기 위한 목적으로 사용된다.The cross-linking agent is a substance that turns polymer chains into branched chains or creates a network structure, and is used in the present invention for the purpose of providing rigidity and cell stability.

상기 가교제는 상기 폴리올 100중량부 기준 0.1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.The cross-linking agent may be included in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 가교제는 특별히 제한되지 않고, 폼 기술분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 것을 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 가교제는 디에탄올아민(diethanolamine)을 사용할 수 있다.The crosslinking agent is not particularly limited, and known agents commonly used in the foam technology field can be used. Preferably, the crosslinking agent may be diethanolamine.

상기 물은 본 발명에서 적절한 농도를 맞추기 위한 용매로 사용될 수 있다. 상기 물은 상기 폴리올 100중량부 기준 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.The water can be used as a solvent to adjust the appropriate concentration in the present invention. The water may be included in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

(B) 이소시아네이트(B) Isocyanate

이소시아네이트는 폴리우레탄 제조시 첨가되는 필수 성분이며, 상기 폴리올과 화학 반응을 일으키게 하는 역할을 한다. 상기 이소시아네이트는 상기 폴리올의 화학 반응을 통하여 폴리우레탄 구조 내의 경질구조 부분(Hard segment)과 연질구조 부분(Soft segment)의 분포를 균일하게 만드는 역할을 할 수 있다.Isocyanate is an essential ingredient added when manufacturing polyurethane, and serves to cause a chemical reaction with the polyol. The isocyanate can play a role in equalizing the distribution of hard segments and soft segments within the polyurethane structure through the chemical reaction of the polyol.

상기 이소시아네이트는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 포함할 수 있다. The isocyanate may be included in an amount of 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 이소시아네이트는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 특별한 제한은 없이 공지된 것을 사용할 수 있다. 바람직하게, 상기 이소시아네이트는 NCO 함량이 35 내지 40 중량%인 것을 사용할 수 있다.The isocyanate may be used without any particular limitation as long as it does not impair the effect of the present invention. Preferably, the isocyanate may be used having an NCO content of 35 to 40% by weight.

다른 관점으로, 본 발명은 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법은 바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 준비하는 단계, 상기 폴리올 혼합물에 이소시아네이트를 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계 및 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 발포하는 단계를 포함한다.From another perspective, the present invention relates to a method for producing a polyurethane foam molded body. The method of manufacturing a polyurethane foam molded body according to the present invention includes preparing a polyol mixture by mixing an eco-friendly compound containing dextrin, a bio material, polyol, melamine resin, and additives, and mixing isocyanate with the polyol mixture to prepare a polyurethane foam composition. It includes manufacturing and foaming the polyurethane foam composition.

상기 제조방법을 설명하기에 앞서, 상기 폴리우레탄 폼 성형체에서 사용된 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지, 첨가제 및 이소시아네이트에 관한 구체적인 설명은 앞에서 전술하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.Before explaining the manufacturing method, a detailed description of the eco-friendly compounds, polyol, melamine resin, additives, and isocyanate used in the polyurethane foam molded body has been previously described, so detailed description will be omitted.

본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법의 각 단계에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Each step of the polyurethane foam molded product manufacturing method according to the present invention will be described in detail as follows.

상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 상기 폴리올에 상기 멜라민 수지는 첨가하여 혼합하는 단계 후 상기 혼합물에 상기 친환경 화합물을 분산시키는 단계가 수행될 수 있다.The step of preparing the polyol mixture may include adding and mixing the melamine resin to the polyol and then dispersing the eco-friendly compound in the mixture.

먼저, 상기 폴리올에 상기 멜라민 수지는 첨가하여 혼합하는 단계에서는 상기 멜라민 수지를 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 혼합하여 상기 혼합물을 제조할 수 있다. 이때, 상기 혼합물은 20 내지 60 초 동안 300 내지 1,000 rpm의 속도로 혼합된 것일 수 있다.First, in the step of adding and mixing the melamine resin to the polyol, the mixture can be prepared by mixing 0.5 to 3 parts by weight of the melamine resin with respect to 100 parts by weight of the polyol. At this time, the mixture may be mixed at a speed of 300 to 1,000 rpm for 20 to 60 seconds.

이이서, 상기 친환경 화합물을 분산시키는 단계는 상기 혼합물에 상기 친환경 화합물을 분산시켜 상기 폴리올 혼합물을 제조할 수 있다. Then, in the step of dispersing the eco-friendly compound, the polyol mixture can be prepared by dispersing the eco-friendly compound in the mixture.

여기서, 상기 친환경 화합물을 분산시키는 단계에서는 상기 친환경 화합물을 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 혼합하여 상기 폴리올 혼합물을 제조할 수 있다. 이때, 상기 폴리올 혼합물은 20 내지 60 초 동안 300 내지 1,000 rpm의 속도로 혼합된 것일 수 있다.Here, in the step of dispersing the eco-friendly compound, the polyol mixture can be prepared by mixing 5 to 15 parts by weight of the eco-friendly compound with 100 parts by weight of the polyol. At this time, the polyol mixture may be mixed at a speed of 300 to 1,000 rpm for 20 to 60 seconds.

이어서, 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계는 상기 폴리올 혼합물에 이소시아네이트를 혼합할 수 있다. Next, in the step of preparing the polyurethane foam composition, isocyanate may be mixed with the polyol mixture.

상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계에서는 상기 폴리올 혼합물에 상기 이소시아네이트를 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 혼합하여 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조할 수 있다.In the step of manufacturing the polyurethane foam composition, the isocyanate may be mixed with the polyol mixture in an amount of 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

마지막으로, 상기 발포하는 단계는 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 발포하여 최종적으로 상기 폴리우레탄 폼 성형체를 제조할 수 있다. 이때, 상기 발포하는 단계에서는 압력 100 내지 150 bar 및 온도 20 내지 50℃ 의 조건으로 하여 발포를 수행할 수 있다. Finally, in the foaming step, the polyurethane foam composition can be foamed to finally manufacture the polyurethane foam molded body. At this time, in the foaming step, foaming may be performed under the conditions of a pressure of 100 to 150 bar and a temperature of 20 to 50°C.

구체적으로, 상기 발포하는 단계에서는 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 금형에 의하여 발포할 수 있다. 이때 발포 압력은 100 내지 150bar인 것이 바람직하며, 상기 금형의 온도는 20 내지 50℃인 것이 바람직하다.Specifically, in the foaming step, the polyurethane foam composition may be foamed using a mold. At this time, the foaming pressure is preferably 100 to 150 bar, and the temperature of the mold is preferably 20 to 50°C.

또 다른 관점으로, 본 발명은 폴리우레탄 폼 성형체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체는 상기 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다. 최종적으로 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 상기 폴리우레탄 폼 성형체의 총 휘발성 유기화합물 방출량은 2,497 ㎍/㎥이하인 것일 수 있다.From another aspect, the present invention relates to a polyurethane foam molded body. The polyurethane foam molded body according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the above polyurethane foam molded body manufacturing method. Finally, the total volatile organic compound emission amount of the polyurethane foam molded body manufactured by the manufacturing method according to the present invention may be 2,497 ㎍/㎥ or less.

한편, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체는 그 이용되는 분야에 제한이 없으나, 자동차 분야에서 사용될 수 있다. 상기 특히 상기 폴리우레탄 폼 성형체는 친환경적이면서도 반발탄성, 신율, 영구압축줄음율, 응력완화, 경도 및 압축에너지손실율 등의 우수한 물성을 나타내기 때문에 자동차용 시트폼으로 유용하게 적용될 수 있다. Meanwhile, the polyurethane foam molded body according to the present invention is not limited to the fields in which it is used, but can be used in the automobile field. In particular, the polyurethane foam molded body is environmentally friendly and exhibits excellent physical properties such as rebound elasticity, elongation, compression set, stress relief, hardness, and compression energy loss rate, so it can be usefully applied as a seat foam for automobiles.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실험예 1 (저장 안정성)Experimental Example 1 (Storage Stability)

먼저 실험을 진행하기에 앞서, 폴리올과 이소시아네이트는 대부분 액상 형태로 우레탄 발포기를 통해 성형을 한다. 따라서 고상인 덱스트린을 첨가하기 위해서는 액상인 폴리올 시스템에 균일하게 분산시키는 것이 중요하다. Before conducting the experiment, polyol and isocyanate are mostly in liquid form and molded through a urethane foamer. Therefore, in order to add solid dextrin, it is important to uniformly disperse it in the liquid polyol system.

만약 덱스트린이 균일하게 분산되어 안정성을 유지하지 않는다면 우레탄 폼 발포 시 폴리올과 이소시아네이트의 화학적 최적 반응 비율이 깨지게 되어 성형 불량이 발생한다.If dextrin is not uniformly dispersed and maintains stability, the optimal chemical reaction ratio between polyol and isocyanate is broken when foaming urethane foam, resulting in molding defects.

따라서 본 발명에서는 덱스트린 첨가 시 분산안정성을 확보하기 위하여, 하기 표 1에 나타낸 성분과 함량으로 혼합하고, 상기 혼합물을 일주일 동안 상온에서 방치한 후 상기 혼합물의 상태를 확인하였다. 그리고 층 분리 시점에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Therefore, in the present invention, in order to ensure dispersion stability when adding dextrin, the ingredients and amounts shown in Table 1 below were mixed, and the mixture was left at room temperature for a week to check the state of the mixture. And the results of the layer separation time are shown in Table 1 below.

이때, 폴리올에 분산안정제를 투입한 후, 500pmp 속도로 30분 동안 혼합하였다. 이어서, 상기 혼합물에 덱스트린을 첨가한 후 500pmp 속도로 30초 동안 혼합하였다.At this time, the dispersion stabilizer was added to the polyol and mixed for 30 minutes at a speed of 500 pmp. Then, dextrin was added to the mixture and mixed for 30 seconds at a speed of 500 pmp.

성분
(중량부)
ingredient
(part by weight)
비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2
폴리올polyol 100100 100100 100100 100100 100100 덱스트린dextrin 1010 1010 1010 1010 1010 분산안정제Dispersion stabilizer 멜라민 수지melamine resin 00 00 00 55 1One 실리콘 정포제silicone foaming agent 00 1One 1One 00 1One 안정제stabilizator 00 00 1One 00 00 층 분리 시점Layer separation point 겔화(고상화)Gelation (solidification) 3days3days 2days2days stablestable stablestable 1. 폴리올: PPG6001 제품
2. 멜라민 수지: 멜라민포스페이트, 멜라민폴리포스페이트 등의 멜라민 난연제
3. 안정제: 폴리올을 분산매로 하여 스타일렌과 아크릴로나이트 공중합 폴리올을 제조할 때 사용하는 분산안정제
1. Polyol: PPG6001 product
2. Melamine resin: Melamine flame retardants such as melamine phosphate and melamine polyphosphate.
3. Stabilizer: A dispersion stabilizer used when producing styrene and acrylonite copolymer using polyol as a dispersion medium.

도 1은 폴리올 혼합물에서 멜라민 수지의 적용 유무에 따른 저장 안정성을 확인한 것이다.Figure 1 confirms the storage stability according to the presence or absence of melamine resin in the polyol mixture.

도 1 및 표 1을 참고하면, 분산안정제를 사용하지 않은 비교예 1은 겔화가 발생하였다. 그리고, 실리콘 정포제만을 사용한 비교예 2와 실리콘 정포제와 종래의 일반적인 안정제를 사용한 비교예 3은 분산안정성은 향상되었으나 저장 안정성 효과가 적어 (A) 및 (B) 부분과 같이 2~3일 뒤 침전이 폴리올 혼합물에서 발생하였다. Referring to Figure 1 and Table 1, gelation occurred in Comparative Example 1 in which no dispersion stabilizer was used. In addition, Comparative Example 2 using only a silicone foam stabilizer and Comparative Example 3 using a silicone foam stabilizer and a conventional stabilizer had improved dispersion stability, but the storage stability effect was low, and as in parts (A) and (B), after 2 to 3 days. Precipitation occurred in the polyol mixture.

한편, 멜라민 첨가제를 첨가한 실시예 1, 2는 분산안정성이 증가하여 1주동안 침전이 발생하지 않았다. 이는, 실시예 1, 2는 사용된 멜라민 수지가 점증제로 작용하여 소폭의 점도 상승을 통해 고상입자들이 급속히 침전되는 것을 방지하기 때문이다.On the other hand, in Examples 1 and 2 in which melamine additives were added, dispersion stability increased and precipitation did not occur for one week. This is because the melamine resin used in Examples 1 and 2 acts as a thickener and prevents solid particles from rapidly settling through a slight increase in viscosity.

따라서, 본 발명은 분산안정제로 사용된 멜라민 수지를 사용함으로써, 덱스트린과 폴리올의 혼화성을 향상시켜 덱스트린의 침전을 막아 분산안정성을 확보하였다.Therefore, in the present invention, by using melamine resin used as a dispersion stabilizer, the miscibility of dextrin and polyol was improved and precipitation of dextrin was prevented, thereby ensuring dispersion stability.

실험예 2 (바이오 시트 폼 성형)Experimental Example 2 (Bio-sheet foam molding)

이어서, 폴리우레탄 폼 조성물에서 덱스트린의 함량에 대한 성능을 확인하기 위하여, 하기 표 2에 나타낸 성분과 함량으로 덱스트린, 폴리올 및 이소시아네이트를 혼합한 후 발포시켜 자동차용 폴리우레탄 폼 성형체를 제조하였다. Next, in order to confirm the performance of the dextrin content in the polyurethane foam composition, dextrin, polyol, and isocyanate were mixed with the ingredients and amounts shown in Table 2 below, and then foamed to prepare a polyurethane foam molded body for automobiles.

이때, 덱스트린의 함량 별로 제조된 폴리우레탄 폼 성형체에 대한 스펙을 하기 표 2에 나타냈다. 여기서, 이소시아네이트는 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 사용하였다.At this time, the specifications for the polyurethane foam molded products manufactured by dextrin content are shown in Table 2 below. Here, isocyanate was used in an amount of 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of polyol.

구분division 비교예 4Comparative Example 4 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 5 Comparative Example 5 원료Raw material 천연
소재
natural
Material
소재명Material name -- 덱스트린dextrin 덱스트린dextrin 덱스트린dextrin
형태form -- SolidSolid SolidSolid SolidSolid 첨가량
(폴리올 100중량부 기준)
Addition amount
(based on 100 parts by weight of polyol)
-- 5 중량부5 parts by weight 10 중량부10 parts by weight 15 중량부15 parts by weight
폴리올polyol 비중 (-, 25℃)Specific gravity (-, 25℃) 1.01.0 1.11.1 1.21.2 1.31.3 점도 (cps, 25℃)Viscosity (cps, 25℃) 2,1502,150 2,1502,150 2,3502,350 2.4202.420 저장안정성Storage stability 안정stability 안정stability 안정stability 안정stability IsocyanateIsocyanate NCO%NCO% 36.8%36.8% 36.8%36.8%
(성형체)
form
(molded body)
Ratio (Polyol:Isocyanate)Ratio (Polyol:Isocyanate) 100:33100:33 100:33100:33
Cream Time (s)Cream Time (s) 1010 1111 88 99 Rise Time (s)Rise Time(s) 156156 180180 186186 207207 Settling (s)Settling(s) 44 1616 3939 4545 Max. Height (mm)Max. Height (mm) 163163 159159 148148 136136 비고note -- -- -- CollapseCollapse

표 2를 참고하면, 자동차용 폴리우레탄 폼 성형체에서 상기 덱스트린 함량이 많을수록 우레탄 셀이 커지고 폼이 성형이 안되고 무너지는(Collapse) 불량이 발생하였다. 이는 고상인 덱스트린이 발포과정에서 셀 스트럭처를 파괴하는 셀오프너 작용을 하는 것으로 판단된다.Referring to Table 2, in the polyurethane foam molded body for automobiles, as the dextrin content increased, the urethane cells grew larger and the foam failed to form and collapsed. It is believed that solid dextrin acts as a cell opener, destroying the cell structure during the foaming process.

그리고 도 2는 비교예 5에 따른 폴리우레탄 폼 성형체의 모습을 나타낸 것이다.And Figure 2 shows the appearance of the polyurethane foam molded body according to Comparative Example 5.

도 2 의 (A), (B), (C)를 참고하면 덱스트린 15 중량부로 사용한 비교예 5는 덱스트린의 셀오픈 작용으로 셀이 크고 불균일한 셀이 형성되게 된다. 이러한 불균일한 셀은 자동차 시트 폼의 진동 전달율을 저하시키는 등의 안락성 요소에서 단점으로 작용한다. Referring to Figures 2 (A), (B), and (C), in Comparative Example 5, where 15 parts by weight of dextrin was used, large and non-uniform cells were formed due to the cell-opening effect of dextrin. These non-uniform cells act as a disadvantage in terms of comfort, such as lowering the vibration transmission rate of the automobile seat foam.

따라서 폴리우레탄 폼 조성물에서 폴리올 100 중량부에 대하여 덱스트린 함량을 15 중량부 이상으로 사용하게 되면 분산안정제가 추가적으로 필요하다는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that when the dextrin content is used in a polyurethane foam composition of more than 15 parts by weight based on 100 parts by weight of polyol, an additional dispersion stabilizer is required.

따라서, 본 발명에서는 하기 표 3에 나타낸 성분과 함량으로 하여 실리콘 정포제와 각종 첨가제를 폴리올 혼합물에 첨가시켰다. Therefore, in the present invention, a silicone foam stabilizer and various additives were added to the polyol mixture in the components and amounts shown in Table 3 below.

성분
(중량부)
ingredient
(part by weight)
비교예 6Comparative Example 6 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6
(A)친환경 화합물(A) Eco-friendly compound 00 1010 1515 (B-1)폴리올1(B-1) polyol 1 6060 6060 6060 (B-2)폴리올2(B-2) polyol 2 3535 00 00 (B-3)폴리올3(B-3) polyol 3 00 4040 4040 (C)멜라민 수지(C)Melamine resin 1One 1One 1One (D)셀오프너(D)Cell opener 22 1.61.6 1.61.6 (E)가교제(E) Cross-linking agent 0.90.9 0.30.3 0.30.3 (F-1)촉매제 1(F-1) Catalyst 1 0.150.15 00 00 (F-2)촉매제2(F-2) Catalyst 2 00 0.40.4 0.40.4 (F-3)촉매제3(F-3) Catalyst 3 0.150.15 0.150.15 0.150.15 (F-4)촉매제4(F-4) Catalyst 4 0.50.5 0.20.2 0.20.2 (G-1)실리콘 정포제1(G-1) Silicone foam stabilizer 1 0.70.7 0.30.3 0.30.3 (G-2)실리콘 정포제2(G-2) Silicone foam stabilizer 2 0.30.3 0.70.7 0.70.7 (H)물(H)water 2.602.60 2.32.3 2.32.3 (A)친환경 화합물: 덱스트린 (Dextrin)
(B-1): 3관능기, 글리세린 개시재 및 세슘촉매를 적용한 PPG, 분자량(Mw): 7000 g/mol
(B-2): SM, AN을 분산중합한 Polymer polyol
(B-3): 3관능기, 글리세린 개시재 및 KOH촉매를 적용한 PPG, 분자량(Mw): 6000 g/mol
(C): 멜라민 첨가제
(D): 3관능기, 글리세린 개시재 및 KOH촉매를 적용한 PPG, 분자량(Mw): 5000 g/mol, Ethylene oxide 70~80% 함유
(E): Diethanolamine
(F-1~4): 아민 또는 주석계 촉매 : 디프로필렌글리콜에 트리에탄올 아민 33%농도 촉매 혹은 트리에탄올아민 유도체 혹은 틴옥테이트 혹은 에탄타이올 60%-트리에탄올 아민 40% 혼합액
(G-1~2): 실리콘 정포제: 폴리실록산 에테르 유도체
(A) Eco-friendly compound: Dextrin
(B-1): PPG using trifunctional group, glycerin initiator and cesium catalyst, molecular weight (Mw): 7000 g/mol
(B-2): Polymer polyol obtained by dispersion polymerization of SM and AN
(B-3): PPG using trifunctional group, glycerin initiator and KOH catalyst, molecular weight (Mw): 6000 g/mol
(C): Melamine additive
(D): PPG with trifunctional group, glycerin initiator and KOH catalyst, molecular weight (Mw): 5000 g/mol, contains 70-80% of ethylene oxide
(E): Diethanolamine
(F-1~4): Amine or tin-based catalyst: 33% concentration catalyst of triethanolamine in dipropylene glycol or triethanolamine derivative or tinoctate or 60% ethanethiol-40% triethanolamine mixture.
(G-1~2): Silicone foam stabilizer: polysiloxane ether derivative

이에, 본 발명에 따른 폼 성형체는 우레탄 셀을 작고 균일하게 개선하였다.Accordingly, the foam molded body according to the present invention has improved urethane cells to be small and uniform.

따라서, 본 발명은 기존 처방에서 셀오프너 함량을 감소시켜 덱스트린에 의한 셀오프너 효과를 방지하고 실리콘 정포제의 함량 증가시켜 셀을 균일하게 향상시켰으며, 멜라민 수지를 분산안정제로 첨가시켜 침전을 방지하고 저장안정성을 향상시켰다. Therefore, the present invention prevents the cell opener effect caused by dextrin by reducing the cell opener content in the existing prescription, improves cell uniformity by increasing the content of silicone stabilizer, and prevents precipitation by adding melamine resin as a dispersion stabilizer. Storage stability has been improved.

실험예 3 (고상 덱스트린 적용 바이오 시트 폼 최적화)Experimental Example 3 (Optimization of bio-sheet foam using solid dextrin)

계속해서, 본 발명품을 자동차 시트용 쿠션으로 활용 가능한지 확인하기 위해, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 6를 현대자동차 소나타 (DN8) Front Back 금형과 로봇기계발포기를 이용하여 Pilot-Test(성형성 평가)를 진행하였다.Continuing, in order to confirm whether the present invention can be used as a car seat cushion, Example 5, Example 6, and Comparative Example 6 were subjected to a Pilot-Test (molding) using a Hyundai Motor Company Sonata (DN8) Front Back mold and a robot machine foaming machine. gender evaluation) was conducted.

여기서 성형성 평가는 로봇기계발포기를 이용해 원료를 혼합하고 금형 내에 분사하여, 폼의 미성형 없이 형성되는지 확인하는 과정이다. Here, the formability evaluation is a process of mixing raw materials using a robotic mechanical foamer and spraying them into the mold to check whether the foam is formed without unmolding.

도 3은 본 발명에 따른 실시예를 실제 자동차 몰드에 적용하여 성형성을 확인한 것이다. 도 3을 참고하면, 성형성 평가 결과, 폴리올 100 중량부에 대하여 덱스트린을 10 내지 15 중량부로 사용한 실시예 5 및 6은 모두 Collapse 등의 미 성형 없이 양호한 결과를 얻었다.Figure 3 shows the formability confirmed by applying the embodiment according to the present invention to an actual automobile mold. Referring to Figure 3, as a result of the moldability evaluation, Examples 5 and 6, in which 10 to 15 parts by weight of dextrin were used based on 100 parts by weight of polyol, all achieved good results without any unmolding such as collapse.

이어서, 실시예 5, 실시예 6에 대한 정하중 시험을 실시한 후, 결과를 하기 표 4에 나타냈다. 여기서, 정하중 시험은 시트용 쿠션 착좌부에 일정한 하중을 가하여 변위를 측정하는 시험으로, 자동차 시트용 쿠션의 지지 성능을 확인하기 위해 시행된다.Next, after conducting a static load test for Examples 5 and 6, the results are shown in Table 4 below. Here, the static load test is a test that measures displacement by applying a certain load to the seat cushion seating area, and is conducted to check the support performance of the automobile seat cushion.

구분division 액비(중량비)
(Polyol:Iso)
Liquid ratio (weight ratio)
(Polyol:Iso)
성형성Formability 정하중 (mm)Static load (mm) 비고note
기준standard 측정값Measures 실시예 5Example 5 (Dextrin
10 중량부)
(Dextrin
10 parts by weight)
100:34100:34 양호Good 31 ± 331 ± 3 33.333.3 합격pass
100:36100:36 양호Good 29.529.5 합격pass 100:38100:38 양호Good 29.329.3 합격pass 100:39100:39 양호Good 24.424.4 불합격fail 실시예 6Example 6 (Dextrin
15 중량부)
(Dextrin
15 parts by weight)
100:32100:32 양호Good 33.033.0 합격pass
100:34100:34 양호Good 28.428.4 합격pass 100:36100:36 양호Good 27.127.1 불합격fail 100:38100:38 양호Good 24.524.5 불합격fail

표 4를 참고하면, 정하중 시험 결과 폴리올 100 중량부에 대하여 덱스트린을 10 내지 15 중량부로 사용한 실시예 5 및 6은 모두 정하중 기준치를 만족하는 발포조건을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 폴리올과 이소시아네이트의 중량비가 100: 32 ~ 34일 때 성형성 및 정하중 기준치가 우수한 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 4, as a result of the static load test, it was confirmed that the foaming conditions of Examples 5 and 6, in which 10 to 15 parts by weight of dextrin were used based on 100 parts by weight of polyol, satisfied the constant load standard. Specifically, it was confirmed that the moldability and static load standards were excellent when the weight ratio of polyol and isocyanate was 100:32 to 34.

계속해서, 정하중 시험을 합격한 시편을 선택하여 자동차 시트용 폼 재료 물성 시험을 진행하였으며, 이에 대한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.Subsequently, the specimens that passed the static load test were selected to test the physical properties of foam materials for automobile seats, and the results are shown in Table 5 below.

구분division 비교예 6
(관리기준)
Comparative Example 6
(Management standards)
실시예 5Example 5 실시예 6Example 6
제작
조건
produce
condition
덱스트린 첨가량Dextrin addition amount -- 10 중량부10 parts by weight 15 중량부15 parts by weight
액비(중량비)
(Polyol:Iso)
Liquid ratio (weight ratio)
(Polyol:Iso)
-- 100:36100:36 100:34100:34
정하중 (mm)Static load (mm) 31 ± 331 ± 3 30.330.3 28.428.4 컴포트
물성
comfort
Properties
Core Density (kg/m3)Core Density (kg/m3) 6565 68.568.5 71.771.7
40% 압축강도 (Kpa)40% compressive strength (Kpa) -- 6.86.8 5.85.8 압축에너지손실율 (%)Compression energy loss rate (%) 21↓21↓ 20.720.7 27.427.4 기계적
물성
mechanical
Properties
인장강도 (Kpa)Tensile strength (Kpa) 100↑100↑ 132132 102102
신율 (%)Elongation (%) 120↑120↑ 124124 120120 내구성durability 반복압축변화율 (%)Repeated compression change rate (%) 4↓4↓ 1.31.3 00 비고note 전체합격Passed overall 2개 불합격2 failed

표 5를 참고하면, 폴리올 100 중량부에 대하여 덱스트린을 10 중량부로 사용한 실시예 5에 따른 시편은 모든 물성 시험에서 모두 합격한 것을 확인하였다 Referring to Table 5, it was confirmed that the specimen according to Example 5 using 10 parts by weight of dextrin based on 100 parts by weight of polyol passed all physical property tests.

계속해서, 상기 성형성 평가, 정하중 시험, 재료 물성 시험 등 자동차 시트용 쿠션 규격을 만족하는 실시예 5에 따른 시편에 대하여 TVOCs, Bio-mass함량, 냄새 평가를 진행한 후, 이에 대한 결과를 하기 표 6에 나타내었다.Subsequently, TVOCs, bio-mass content, and odor evaluation were conducted on the specimen according to Example 5 that satisfied the automobile seat cushion specifications, such as the formability evaluation, static load test, and material property test, and the results were as follows. It is shown in Table 6.

NO.NO. 항목item 비교예 6Comparative Example 6 실시예 5Example 5 비고note 일반 PU폼
(Dextrin 미사용)
General PU foam
(Dextrin not used)
Dextrin 10 중량부Dextrin 10 parts by weight
1One TVOCs 방출량 (㎍/㎥)TVOCs emissions (㎍/㎥) 8,0928,092 2,4972,497 MS300-55MS300-55 22 냄새smell DryDry 3.03.0 2.52.5 MS300-34MS300-34 WetWet 3.03.0 2.82.8 33 Bio-mass 함량 (%)Bio-mass content (%) 1One 66 ISO-16620ISO-16620

표 6를 참고하면, 폴리올 100 중량부에 대하여 덱스트린을 10 중량부로 사용한 바이오 시트 폼(실시예 5)은 TVOCs 방출량은 일반 PU폼 대비 약 70%가 저감되는 것을 확인하였고, 냄새평가 또한 기존대비 우세한 결과를 얻었다. 구체적으로, 상기 바이오 시트 폼의 총 휘발성 유기화합물 방출량은 2,497 ㎍/㎥이하로 측정된 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 6, it was confirmed that the bio sheet foam (Example 5) using 10 parts by weight of dextrin per 100 parts by weight of polyol reduced TVOCs emissions by about 70% compared to general PU foam, and the odor evaluation was also superior to the existing one. I got the result. Specifically, it can be confirmed that the total volatile organic compound emission amount of the bio sheet foam was measured to be 2,497 ㎍/㎥ or less.

따라서, 본 발명은 고상의 바이오소재로 덱스트린을 사용함으로써, TVOC가 거의 검출되지 않으며 우레탄 조성물에 첨가할 경우 덱스트린이 유기충전재로 작용하여 경도가 상승하는 효과가 있다. 따라서, 종래에 사용하는 SAN 공중합체 폴리올을 함량을 낮추거나 아예 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. Therefore, in the present invention, by using dextrin as a solid biomaterial, TVOC is hardly detected, and when added to a urethane composition, dextrin acts as an organic filler and has the effect of increasing hardness. Therefore, there is an advantage that the content of the conventionally used SAN copolymer polyol does not need to be reduced or used at all.

또한, 본 발명은 옥수수 전분에서 유래된 덱스트린의 경우 석유계 폴리올 대비 낮은 단가를 나타내고 있으며, 상대적으로 TVOC를 낮출 수 있는 장점 때문에 추가로 첨가되는 VOCs 저감제를 낮추거나 아예 미첨가할 수 있는 장점이 있다. 이로 인해 상대적으로 원가 절감에 장점을 가진다.In addition, in the case of dextrin derived from corn starch, the present invention has a lower unit price compared to petroleum polyol, and has the advantage of lowering the TVOC relatively, so that the additional VOCs reducing agent can be lowered or not added at all. there is. This has the advantage of relatively reducing costs.

한편, 실시예 5에서 재료의 Bio-mass 함량을 측정한 결과, 폼기준 1% 수준이었던 Bio-mass 함량이 6%로 증대된 것을 확인할 수 있었다.Meanwhile, as a result of measuring the bio-mass content of the material in Example 5, it was confirmed that the bio-mass content, which was 1% based on the foam, increased to 6%.

또한, 본 발명은 옥수수 녹말 전분류에서 유래된 물질인 덱스트린은 바이오함량 100% 물질을 바이오 시트 폼 내에 적용하여, 시트 폼 내에 바이오 함량을 6%까지 향상시켰다. 이는 통상적인 기존 공법으로 바이오 시트를 제조하였을 때바이오 함량이 3% 내외인 점을 확인하면 물성 저하없이 바이오 함량을 올릴 수 있는 장점으로 작용한다.In addition, in the present invention, dextrin, a material derived from corn starch, with 100% bio content was applied to the bio sheet foam, thereby improving the bio content in the sheet foam to 6%. This serves as an advantage in that the bio content can be increased without deteriorating physical properties, as it is confirmed that the bio content is around 3% when the bio sheet is manufactured using a typical existing method.

따라서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 조성물은 가격경쟁력이 우수한 바이오 소재로 사용된 덱스트린과 분산안정성이 우수한 멜라민 유도체를 적절한 함량으로 혼합함으로써, 바이오 소재 함량을 높이더라도 우수한 물성을 가지는 효과가 있다.Therefore, the polyurethane foam composition according to the present invention has the effect of having excellent physical properties even when the content of the bio material is increased by mixing dextrin, which is used as a bio material with excellent price competitiveness, and a melamine derivative with excellent dispersion stability in an appropriate amount.

또한, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 성형체는 친환경적이면서도 반발탄성, 신율, 영구압축줄음율, 응력완화, 경도 및 압축에너지손실율 등의 우수한 물성을 가지기 때문에 자동차용 시트폼에 유용하게 적용될 수 있다.In addition, the polyurethane foam molded body according to the present invention is environmentally friendly and has excellent physical properties such as rebound elasticity, elongation, permanent compression set, stress relief, hardness, and compression energy loss rate, so it can be usefully applied to automobile seat foam.

이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. . Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (18)

바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 포함하는 폴리올 혼합물; 및
이소시아네이트;를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
A polyol mixture containing an eco-friendly compound containing dextrin, a biomaterial, polyol, melamine resin, and additives; and
A polyurethane foam composition containing isocyanate.
제1항에 있어서,
상기 친환경 화합물은 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부;로 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
A polyurethane foam composition comprising the eco-friendly compound in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.
제1항에 있어서,
상기 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 7,000 내지 8,000인 제1 폴리올; 및
중량평균분자량(Mw)이 5,000 내지 6,000인 제2 폴리올;를 포함하고,
상기 폴리올은 그 전체 중량을 기준으로,
상기 제1 폴리올 55 내지 65 중량%; 및
상기 제2 폴리올 35 내지 45 중량%;를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
The polyol is a first polyol having a weight average molecular weight (Mw) of 7,000 to 8,000; and
It includes a second polyol having a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 6,000,
The polyol is based on its total weight,
55 to 65% by weight of the first polyol; and
A polyurethane foam composition comprising 35 to 45% by weight of the second polyol.
제1항에 있어서,
상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG) 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것인 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
A polyurethane foam composition wherein the polyol includes any one selected from polyethylene glycol (PEG), poly(tetramethylene ether) glycol (PTMG), and polypropylene glycol (PPG).
제1항에 있어서,
상기 멜라민 수지는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부;로 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
The polyurethane foam composition comprising 0.5 to 3 parts by weight of the melamine resin based on 100 parts by weight of the polyol.
제1항에 있어서,
상기 멜라민 수지는 멜라민포스페이트, 멜라민폴리포스페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
The melamine resin is a polyurethane foam composition comprising at least one selected from the group consisting of melamine phosphate, melamine polyphosphate, and combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 실리콘 정포제, 촉매제, 물, 가교제, 셀오프너 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
The additive is a polyurethane foam composition comprising at least one selected from the group consisting of a silicone foam stabilizer, catalyst, water, crosslinking agent, cell opener, and combinations thereof.
제7항에 있어서,
상기 셀오프너는 중량평균분자량(Mw)이 4,000 내지 6,000이고, 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide, EO)를 70 내지 80 중량%로 포함하는 것인 폴리우레탄 폼 조성물.
In clause 7,
The cell opener is a polyurethane foam composition having a weight average molecular weight (Mw) of 4,000 to 6,000 and containing 70 to 80% by weight of ethylene oxide (EO).
제1항에 있어서,
상기 이소시아네이트는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부;로 포함하는 폴리우레탄 폼 조성물.
According to paragraph 1,
The polyurethane foam composition comprising 30 to 40 parts by weight of the isocyanate based on 100 parts by weight of the polyol.
바이오 소재인 덱스트린을 포함하는 친환경 화합물, 폴리올, 멜라민 수지 및 첨가제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 준비하는 단계;
상기 폴리올 혼합물에 이소시아네이트를 혼합하여 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 발포하는 단계;를 포함하는 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
Preparing a polyol mixture by mixing an eco-friendly compound containing dextrin, a biomaterial, polyol, melamine resin, and additives;
Preparing a polyurethane foam composition by mixing isocyanate with the polyol mixture; and
A method of manufacturing a polyurethane foam molded body comprising the step of foaming the polyurethane foam composition.
제10항에 있어서,
상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 상기 친환경 화합물을 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 혼합하는 것인 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
According to clause 10,
The step of preparing the polyol mixture includes mixing 5 to 15 parts by weight of the eco-friendly compound with respect to 100 parts by weight of the polyol.
제10항에 있어서,
상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 상기 멜라민 수지를 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 혼합하는 것인 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
According to clause 10,
The step of preparing the polyol mixture is a method of manufacturing a polyurethane foam molded body in which the melamine resin is mixed in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.
제10항에 있어서,
상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는
상기 폴리올에 상기 멜라민 수지는 첨가하여 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물에 상기 친환경 화합물을 분산시키는 단계;를 포함하는 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
According to clause 10,
The step of preparing the polyol mixture is
Adding and mixing the melamine resin to the polyol; and
A method of manufacturing a polyurethane foam molded body comprising the step of dispersing the eco-friendly compound in the mixture.
제10항에 있어서,
상기 폴리올 혼합물을 준비하는 단계는 20 내지 60 초 동안 300 내지 1,000 rpm의 속도로 혼합하는 것인 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
According to clause 10,
The method of preparing the polyol mixture is mixing at a speed of 300 to 1,000 rpm for 20 to 60 seconds.
제10항에 있어서,
상기 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계는 상기 이소시아네이트를 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 혼합하는 것인 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
According to clause 10,
In the step of manufacturing the polyurethane foam composition, the isocyanate is mixed in an amount of 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.
제10항에 있어서,
상기 발포는 압력 100 내지 150 bar 및 온도 20 내지 50 ℃ 에서 수행되는 것인 폴리우레탄 폼 성형체 제조방법.
According to clause 10,
A method of manufacturing a polyurethane foam molded body, wherein the foaming is performed at a pressure of 100 to 150 bar and a temperature of 20 to 50 ° C.
제10항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 성형체.
A polyurethane foam molded body manufactured by the manufacturing method of claim 10.
제17항에 있어서,
상기 폴리우레탄 폼 성형체의 총 휘발성 유기화합물 방출량은 2,497 ㎍/㎥이하인 것인 폴리우레탄 폼 성형체.
According to clause 17,
A polyurethane foam molded body wherein the total volatile organic compound emission amount of the polyurethane foam molded body is 2,497 ㎍/㎥ or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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