KR20190057038A - 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법 등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 천연물 유래의 무수당 알코올, 특히 이소소르비드를 포함함으로써 폼의 발포 상태를 포함한 제반 물성을 우수하게 유지하면서 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있는 폴리올 프리믹스 조성물 및 이를 일 성분으로 포함하는 2성분형 폴리우레탄 폼 형성용 조성물, 그리고 이를 사용하여 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법 및 그렇게 제조된 친환경 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.

Description

통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법{Composition for forming eco-friendly polyurethane foam with improved air permeability and antioxidant properties and method for preparing the polyurethane foam}

본 발명은 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법 등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 천연물 유래의 무수당 알코올, 특히 이소소르비드를 포함함으로써 폼의 발포 상태를 포함한 제반 물성을 우수하게 유지하면서 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있는 폴리올 프리믹스 조성물 및 이를 일 성분으로 포함하는 2성분형 폴리우레탄 폼 형성용 조성물, 그리고 이를 사용하여 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법 및 그렇게 제조된 친환경 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.

연질 폴리우레탄 폼은 중량이 가볍고, 수명이 길면서 부드러운 탄성을 나타내는 특성을 갖고 있어 현재 자동차 및 주택용 가구, 내장재를 비롯하여 단열재, 방음재 등으로 널리 사용되고 있다. 자동차 및 주택용 가구의 경우, 쾌적감, 안락감 등이 요구되고 있으며, 환경 규제도 강화되고 있는바, 자동차 및 가구 소재 시장의 환경 변화에 대응하고 소비자 욕구를 신속히 충족시킬 수 있는 자동차 및 가구 소재들에 대한 기술 개발, 품질 향상, 환경 규제에 대응하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 관점에서, 자동차 및 가구 소재 제조업체들은 친환경 물질을 이용한 소재로 제품을 제조하는 것을 제품의 주요한 성능 중 하나로 인식하고 있다. 또한, 이산화탄소 감축과 지구 온난화 방지 및 화석 연료 고갈에 대비하여 이산화탄소 및 유해 가스를 감축할 수 있는 바이오 소재에 대한 관심이 증가하고 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 바이오 소재는 이산화탄소와 휘발성 유기 화합물의 발생을 저감할 수 있으며, 생분해성이 우수하고 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다고 알려져 있다.

폴리우레탄은 이소시아네이트와 폴리올을 주성분으로 하는 중합 반응으로 제조되며, 이 때, 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기와 폴리올의 히드록실기가 반응한다. 폴리우레탄 폼은 이소시아네이트, 폴리올, 물, 첨가제 등을 동시에 혼합하여 발포시키는 방법으로 제조되기도 하고, 다르게는, 폴리올과 디이소시아네이트를 반응시켜 프리폴리머를 만든 후, 여기에 촉매, 발포제 및 첨가제를 혼합하여 발포시키는 프리폴리머 법으로 제조되기도 한다.

폴리우레탄 폼의 제조에 사용되는 대표적인 이소시아네이트계 화합물로는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)계 화합물과 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(MDI)계 화합물을 들 수 있다. TDI는 2,4-TDI와 2,6-TDI 이성체가 각각 80:20 wt%로 이루어진 혼합물로, TDI와 MDI는 일부 유사한 성질을 갖고 있는 동시에, 또한 각기 특이한 물리화학적 성질을 갖고 있어, 폴리우레탄 폼의 용도에 따라 TDI나 MDI를 선택적으로 사용하기도 하며, 이들을 혼합 사용하거나 이들의 유도체들과 혼합하여 사용하기도 한다. 한편, 석유 자원 고갈의 가속화, 기후 변화에 따른 온실 가스 감축 요구, 원료 가격의 상승, 재생 가능한 원료에 대한 필요성 증가와 같은 다양한 이유로 인하여, 우레탄 분야에서는 석유계 원료로부터 제조되는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등 폴리올 분야와 이소시아네이트 분야에서 환경 친화적인 성분으로 기존의 석유계 원료를 부분적으로 또는 완전히 대체하는 방안이 요청되고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 한 것으로, 폼의 발포 상태를 포함한 제반 물성을 우수하게 유지하면서 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있는 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 이를 이용하여 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법 등을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1측면에 따르면, 무수당 알코올 및 무수당 알코올 이외의 폴리올로 이루어진 폴리올 혼합물, 유기 금속 촉매, 아민 촉매, 정포제 및 발포제를 포함하는 폴리올 프리믹스 조성물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제2측면에 따르면, 제1성분으로서 상기 폴리올 프리믹스 조성물; 및 제2성분으로서 폴리이소시아네이트;를 포함하는, 2성분형(two-component type) 폴리우레탄 폼 형성용 조성물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제3측면에 따르면, 상기 폴리올 프리믹스 조성물과 폴리이소시아네이트를 혼합하여 반응시키는 단계를 포함하는, 폴리우레탄 폼의 제조방법 이 제공된다.

또한, 본 발명의 제4측면에 따르면, 상기 폴리올 프리믹스 조성물과 폴리이소시아네이트를 반응시켜 제조되는 폴리우레탄 폼이 제공된다.

본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물 또는 폴리우레탄 폼 형성용 조성물을 사용하면, 폼의 발포 상태를 포함한 제반 물성을 우수하게 유지하면서 통기성 및 산화방지 특성이 향상되고 친환경적인 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물은 무수당 알코올 및 무수당 알코올 이외의 폴리올로 이루어진 폴리올 혼합물, 유기 금속 촉매, 아민 촉매, 정포제 및 발포제를 포함한다.

본 발명에서 사용되는 무수당 알코올은 천연물 유래의 수소화 당으로부터 제조된다.

수소화 당(“당 알코올”이라고도 함)은 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물을 의미하는 것으로, 일반적으로 HOCH₂(CHOH)_nCH₂OH (여기서, n은 2 내지 5의 정수)의 화학식을 가지며, 탄소수에 따라 테트리톨, 펜티톨, 헥시톨 및 헵티톨(각각, 탄소수 4, 5, 6 및 7)로 분류된다.

그 중에서 탄소수가 6개인 헥시톨에는 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 등이 포함되며, 소르비톨과 만니톨은 특히 효용성이 큰 물질이다.

무수당 알코올은 분자 내 하이드록시기가 두 개인 디올(diol) 형태를 가지며, 전분에서 유래하는 헥시톨을 활용하여 제조할 수 있다. 무수당 알코올은 재생 가능한 천연자원으로부터 유래한 친환경 물질이라는 점에서 오래 전부터 많은 관심과 함께 그 제조방법에 관한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 무수당 알코올 중에서 솔비톨로부터 제조된 이소소르비드가 현재 산업적 응용범위가 가장 넓다.

무수당 알코올의 용도는 심장 및 혈관 질환 치료, 패치의 접착제, 구강 청정제 등의 약제, 화장품 산업에서 조성물의 용매, 식품산업에서는 유화제 등 매우 다양하다. 또한, 폴리에스테르, PET, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 에폭시 수지 등 고분자 물질의 유리전이온도를 올릴 수 있고, 이들 물질의 강도 개선효과가 있으며, 천연물 유래의 친환경소재이기 때문에 바이오 플라스틱 등 플라스틱 산업에서도 매우 유용하다. 또한, 접착제, 친환경 가소제, 생분해성 고분자, 수용성 락카의 친환경 용매로도 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 이렇듯 무수당 알코올은 그 다양한 활용가능성으로 인해 많은 관심을 받고 있으며, 실제 산업에의 이용도도 점차 증가하고 있다.

본 발명에 있어서, 무수당 알코올로는 헥시톨의 탈수물인 디안하이드로헥시톨이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 이소소르비드(1,4-3,6-디안하이드로소르비톨), 이소만니드(1,4-3,6-디안하이드로만니톨), 이소이디드(1,4-3,6-디안하이드로이디톨) 및 이들의 혼합물로부터 선택된 것이 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 이소소르비드가 사용된다.

본 발명에서 사용되는, 상기 무수당 알코올 이외의 폴리올로는, 평균활성수소수가 2이상(바람직하게는 2∼4개)이고, 활성수소당량이 600∼7000인, 폴리우레탄 폼의 제조에 통상적으로 사용되는 폴리올을 사용할 수 있다.

보다 구체적으로는, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 상기 폴리올과 비닐 화합물을 중합시켜서 얻어지는 폴리머 폴리올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다. 일 구체예에 따르면, 폴리에테르 폴리올, 또는 폴리에테르 폴리올과 비닐 화합물을 중합시켜서 얻어지는 폴리에테르 폴리머 폴리올이 바람직하게 사용될 수 있다.

무수당 알코올 이외의 폴리올은 단독으로 혹은 조합하여 사용되며, 바람직하게는 연질 폴리우레탄 폼의 물성 조절을 위해서 폴리머 폴리올이 사용될 수 있다. 예컨대, 폴리에테르 폴리올에 폴리비닐 필러(Polyvinyl filler)를 그라프트(graft)시켜 안정한 현탁액 형태로 폴리에테르 폴리머 폴리올을 얻을 수 있다. 폴리머 폴리올의 제조에 사용 가능한 비닐 화합물로는 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 스티렌 모노머(stylene monomer), 메틸메타크릴로니트릴(methylmethacrylonitrile) 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 아크릴로니트릴(acrylonitrile)이 단독으로, 또는 스티렌 모노머(stylene monomer)와 혼합되어 사용될 수 있다. 폴리머 폴리올 내의 비닐 화합물 함량은 20∼50중량%일 수 있다.

일 구체예에서, 상기 폴리올 혼합물 100 중량부 내에는 무수당 알코올이 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 8 중량부, 보다 더 바람직하게는 1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 폴리올 혼합물 내 무수당 알코올 함량이 지나치게 적으면 발포가 되지 않거나, 발포 후에도 폴리우레탄 폼의 통기성과 산화방지 효과가 미미할 수 있고, 반대로 지나치게 많으면 폼을 형성한 후 과량의 무수당 알코올이 가루 형태로 잔존할 수 있고, 물성이 저하된 폼이 형성되거나, 폼이 형성되지 않을 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 유기 금속 촉매는 폴리올과 이소시아네이트 화합물간의 반응을 촉진시키는 역할을 수행한다.

본 발명에서 사용되는 유기 금속 촉매로는 폴리우레탄 폼의 제조에 통상적으로 사용되는 유기 금속 촉매를 사용할 수 있으며, 예컨대, 유기주석 촉매(보다 구체적으로, 디부틸틴 디라우레이트(DBTDL) 또는 틴 비스[2-에틸헥사노에이트])를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명에서 사용되는 아민 촉매는 폴리올과 이소시아네이트 화합물간의 반응을 촉진시키는 역할을 수행한다. 본 발명에 있어서, 아민 촉매의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 3급 아민 촉매 중에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로는 트리에틸렌디아민(Triethylene diamine), 트리에틸아민(Triethylamine), N-메틸몰포린(N-Methyl morpholine), N-에틸몰포린(N-Ethyl morpholine) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물에는, 상기 폴리올 혼합물 100중량부를 기준으로 상기 유기 금속 촉매 및 아민 촉매가 각각 독립적으로0.01∼5 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1∼2.5 중량부로 포함될 수 있다. 이들 촉매의 사용량이 지나치게 적으면 반응이 지연되어 경화 불량이 발생하거나 폼이 형성되는 도중에 주저앉는 문제가 있을 수 있고, 반대로 지나치게 많으면 반응이 너무 빨라지거나 수축이 발생할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 정포제는 폴리우레탄 발포 폼 내부에서 셀(Cell)이 형성될 때 생성된 셀이 합일 또는 파괴되는 것을 방지하고, 균일한 모양 및 크기를 가지는 셀이 형성되도록 조정하는 역할을 한다. 본 발명에 있어서, 정포제로는 폴리우레탄 발포 폼 제조에 통상적으로 사용하는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예컨대, 실리콘계 정포제가 일반적으로 사용될 수 있다. 상기 실리콘계 정포제는 실리콘 오일 및 그 유도체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 구체적으로는 폴리알킬렌옥사이드메틸실록산 공중합체일 수 있다.

본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물에는, 상기 폴리올 혼합물 100 중량부를 기준으로 정포제가 0.01∼5중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1∼2 중량부로 포함될 수 있다. 정포제의 사용량이 지나치게 적으면 폼의 성형이 불균일하게 되는 문제가 있을 수 있고, 반대로 지나치게 많으면 폼의 수축 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 발포제로는, 요구되는 발포 폼의 각종 물성 등을 고려하여, 종래부터 연질 폴리우레탄 폼 제조용으로 사용되고 있는 공지의 발포제 성분을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 이러한 발포제로는 물이 대표적으로 사용될 수 있으며, 그 밖에도 염화메틸렌, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 디메틸에테르, 아세톤, 이산화탄소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다. 이들 발포제는 공지의 사용 방법에 따라, 그리고 요구되는 발포 폼의 밀도나 그 밖의 특성 등에 따라 적절히 사용될 수 있다.

본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물에 있어서 발포제의 사용량에 대해서는 특별한 제한이 없으며, 예컨대, 상기 폴리올 혼합물 100중량부를 기준으로 0.1∼30중량부, 보다 구체적으로는 0.5∼25 중량부의 발포제가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 폴리올 100중량부를 기준으로 발포제로서, 물 0.8∼5.0 중량부 단독, 혹은 이것과 0.1∼18 중량부의 염화메틸렌의 혼합물이 사용될 수 있다.

본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물은, 상기한 성분들 이외에, 난연제, 착색제, UV 안정화제, 증점제, 폼 안정화제, 충전제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 보조 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1성분으로서 상기 폴리올 프리믹스 조성물; 및 제2성분으로서 폴리이소시아네이트;를 포함하는, 2성분형(two-component type) 폴리우레탄 폼 형성용 조성물이 제공된다.

본 발명에서 있어서, 상기 폴리이소시아네이트로는 폴리우레탄 폼의 제조에 사용할 수 있는 것이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 따라서, 예컨대, 지방족 폴리이소시아네이트, 시클로지방족 폴리이소시아네이트, 아르지방족 폴리이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트, 헤테로사이클릭 폴리이소시아네이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는 폴리이소시아네이트가 사용될 수 있으며, 또한, 개질되지 않은 폴리이소시아네이트 또는 개질된 폴리이소시아네이트가 모두 사용될 수 있다.

구체적으로, 상기 폴리이소시아네이트는 메틸렌 디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1-12-도데칸 디이소시아네이트, 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 시클로 헥산-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 2-4-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 2.6-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4‘-디이소시아네이트(HMDI), 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4’-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4‘-디이소시아네이트, 폴리디페닐메탄 디이소시아네이트(PMDI), 나프탈렌-1,5―디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일 구체예에서, 폴리이소시아네이트로는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트와 2,6-톨루엔 디이소시아네이트가 혼합된 톨루엔 디이소시아네이트(2,4-/2,6-이성질체비=80/20)가 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 폴리이소시아네이트의 사용량은, 이소시아네이트 인덱스로 70~130이 되는 양이 바람직하고, 80~120이 되는 양이 특히 바람직하며, 90~110이 되는 양이 더욱 더 바람직하다. 이소시아네이트 인덱스는 우레탄 반응물 중 폴리올 내에 존재하는 히드록시기 당량수와 이소시아네이트의 당량수의 비율로, 이론적 당량에 대한 사용된 이소시아네이트의 양을 의미한다. 이소시아네이트 인덱스가 100 미만인 경우에는 과량의 폴리올이 존재한다는 것을 의미하고, 이소시아네이트 인덱스가 100을 초과하는 경우에는 과량의 이소시아네이트가 존재한다는 것을 의미한다. 이소시아네이트 인덱스가 70 미만인 경우에는 반응성이 떨어져 젤링 반응이 지연되어 경화가 안 되는 문제점이 있고, 이소시아네이트 인덱스가 130초과할 경우에는 하드 세그먼트(hard segment)가 과도하게 증가하게 되어 수축 현상이 일어나는 문제가 있다.

본 발명의 2성분형(two-component type) 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 내에는 상기 제1성분 및 제2성분이 접촉 없이 개별적으로 존재할 수 있으며, 이들은 사용 직전에 혹은 현장에서(in situ) 혼합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 폴리올 프리믹스 조성물과 폴리이소시아네이트를 혼합하여 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조방법, 및 그렇게 하여 제조되는 폴리우레탄 폼, 예컨대, 연질 폴리우레탄 폼이 제공된다.

상기 폴리우레탄 폼의 제조에 본 발명의 폴리올 프리믹스 조성물이 사용되는 경우에는, 폴리올 프리믹스 조성물에 폴리이소시아네이트를 첨가하고 교반한 후, 몰드에 투입하여 경화 및 발포가 진행되도록 함으로써 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.

상기 폴리우레탄 폼의 제조에 본 발명의 2성분형 폴리우레탄 폼 형성용 조성물이 사용되는 경우에는, 그 조성물에 포함되는 상기 제1성분과 제2성분을 혼합하고 교반한 후, 몰드에 투입하여 경화 및 발포가 진행되도록 함으로써 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.

폴리우레탄 폼의 제조에 사용되는 장비 내지 조건(온도, 시간 등)에는 특별한 제한이 없으며, 통상 채택되는 장비 내지 조건들이 그대로, 혹은 적절히 변형되어 사용될 수 있다.

일 구체예에서, 폴리우레탄 폼은 우레탄 발포 반응열로 인하여 고온에서 경화될 수 있고, 바람직하게는 100℃ 내지 180℃, 또는 120℃ 내지 180℃, 보다 바람직하게는 160℃ 내지 180℃에서 경화될 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

비교예 및 실시예 1~5

하기 표 1에 나타낸 성분 및 함량비에 따라 무수당 알코올로서 이소소르비드(ISB), 무수당 알코올 이외의 폴리올(TF-3000), 촉매, 정포제 및 발포제를 혼합하고, 3000 rpm의 교반 속도로 1 내지 3분 동안 충분히 혼합하여 폴리올 프리믹스 조성물을 제조하였다.

제조된 폴리올 프리믹스 조성물에 폴리이소시아네이트를 첨가하고, 3000 rpm의 교반 속도로 7∼10초간 교반하여 폴리우레탄 폼 형성용 조성물을 제조하였다.

250mm×250mm의 정방형인 박스 몰드에 폴리에틸렌 필름을 정방형 형태로 깔고, 그 위에 상기 제조된 폴리우레탄 폼 형성용 조성물을 부었다. 이 때, 초시계를 이용하여 반응 개시 시간(cream time), 최대용적 도달시간(rise time) 및 젤 타임을 측정하여 기록하였고, 건강포(health bubbles)가 발생하는지를 관찰하였다. 폴리우레탄 폼의 경화 반응열을 막대 온도계로 확인한 결과 120℃인 것을 확인하였다. 이후, 제조된 폼 시편의 성형밀도(측정 방법: KS-M-6672) 및 통기성(측정 방법: ASTM D 3574-01)을 측정하였다. 관찰 및 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[사용성분]

1) 폴리올

ISB: 무수당 알코올, 이소소르비드(삼양사)

TF-3000: 무수당 알코올 이외의 폴리올, 활성수소당량 3,000이고, 수산기 값이 54∼58mgKOH/g인 3관능성 폴리에테르 폴리올(Mitsui chemicals & SKC polyurethanes, TF-3000 제품)

2) 정포제

L-580K: 실리콘 정포제, 폴리알킬렌옥사이드메틸실록산 공중합체(모멘티브사, 나이악스 L-580K)

3) 촉매

A-1: 아민계 촉매, 70 중량% 농도의 비스-(20디메틸아미노에틸)에테르/프로필렌글리콜 용액(모멘티브사, 나이악스 카타리스트 A-1)

L-33: 아민계 촉매, 67 중량% 농도의 트리에틸렌디아민/디프로필렌글리콜 용액(도소사의 TEDA L-33)

DBTDL: 유기금속 촉매, 디부틸틴 디라우레이트(시그마알드리치)

4) 발포제

물

5) 이소시아네이트

T-80: 2,4-톨루엔 디이소시아네이트와 2,6-톨루엔 디이소시아네이트가 혼합된 톨루엔 디이소시아네이트(2,4-/2,6-이성질체비=80/20)(한국바스프의 루프라네이트 T-80 제품)

- 크림 타임(초): 폴리우레탄 폼 원액이 혼합된 시점으로부터 원액이 부풀어 오르기 시작하기까지 걸린 시간을 의미한다.

- 라이즈 타임(초): 폴리우레탄 폼 원액이 혼합된 시점으로부터 폼이 최대로 부풀어 올랐을 때까지 걸린 시간을 의미한다.

- 젤 타임(초): 폴리우레탄 폼 원액이 혼합된 시점으로부터 원액이 가벼운 충격에 견딜 수 있는 겔 강도를 가지며, 안정한 공간적 형태를 띄게 되는 시점까지 걸린 시간을 의미하며, 구체적으로는 나무젓가락 등으로 반응 중인 폼을 찔렀을 때 우레탄 섬유가 최소 3~4개 정도 딸려 나오는 시점을 의미한다.

상기 표 1로부터, 실시예 1 내지5의 시편은 폼의 발포 상태 및 제반 물성을 우수하게 유지하였으며, 그 통기성은, 이소소르비드를 사용하지 않고 제조된 비교예 1의 시편에 비하여 현저히 향상되었음을 알 수 있다.

한편, 상기 표 1에 기재된 바와 같이, 실제 공정에서의 경화 온도는 160℃ 이상으로 상승하므로, 비교예 1 및 실시예 1~5의 폴리우레탄 폼 시편을 160℃ 오븐에서 2 시간 동안 후경화시켜 통기성 변화를 확인한 결과, 셀 오프닝(Cell opening) 효과에 의하여 120℃ 경화 시의 통기성 대비 높은 통기성의 증가가 관찰되었으며, 이 경우에도 이소소르비드를 사용하지 않고 제조된 비교예 1의 시편에 비하여 실시예 1 내지 5의 시편의 통기성이 현저히 향상되었음을 알 수 있다.

또한 실제 공정에서의 경화 온도는 160℃ 이상으로 상승하므로, 비교예 1 및 실시예 1 내지 5의 폴리우레탄 폼 시편을 160℃ 오븐에서 2 시간 동안 후경화시킨 후, YI(Yellow Index) 값(측정 방법: ASTM E313-96)을 측정한 결과, YI 값은, 이소소르비드를 사용하지 않고 제조된 비교예 1의 시편에 비하여 실시예 1 내지 5의 시편이 감소하였음을 알 수 있다. 즉 이소소르비드의 함량이 증가할수록 YI 값이 감소하였으며, 이는 이소소르비드의 함량 증가에 따라 산화방지 특성이 향상되었음을 나타낸다.

Claims (13)

1. 무수당 알코올 및 무수당 알코올 이외의 폴리올로 이루어진 폴리올 혼합물, 유기 금속 촉매, 아민 촉매, 정포제 및 발포제를 포함하는 폴리올 프리믹스 조성물.
2. 제1항에 있어서, 무수당 알코올 이외의 폴리올이 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 상기 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올과 비닐 화합물을 중합시켜서 얻어지는 폴리머 폴리올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올 프리믹스 조성물.
3. 제1항에 있어서, 무수당 알코올이 이소소르비드, 이소만니드, 이소이디드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올 프리믹스 조성물.
4. 제1항에 있어서, 폴리올 혼합물 100 중량부를 기준으로 무수당 알코올이 1 내지 10 중량부로 포함되는, 폴리올 프리믹스 조성물.
5. 제1항에 있어서, 유기 금속 촉매가 유기주석 촉매인, 폴리올 프리믹스 조성물.
6. 제1항에 있어서, 아민 촉매가 3급 아민 촉매인, 폴리올 프리믹스 조성물.
7. 제1항에 있어서, 정포제가 실리콘계 정포제인, 폴리올 프리믹스 조성물.
8. 제1항에 있어서, 발포제가 물, 염화메틸렌, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 디메틸에테르, 아세톤, 이산화탄소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올 프리믹스 조성물.
9. 제 1 항에 있어서, 난연제, 착색제, UV 안정화제, 증점제, 폼 안정화제, 충전제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 보조 첨가제를 추가로 포함하는, 폴리올 프리믹스 조성물.
10. 제1성분으로서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 폴리올 프리믹스 조성물; 및 제2성분으로서 폴리이소시아네이트;를 포함하는, 2성분형 폴리우레탄 폼 형성용 조성물.
11. 제10항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 메틸렌 디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1-12-도데칸 디이소시아네이트, 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 2-4-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 2.6-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4‘-디이소시아네이트(HMDI), 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4’-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4‘-디이소시아네이트, 폴리디페닐메탄 디이소시아네이트(PMDI), 나프탈렌-1,5―디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 2성분형 폴리우레탄 폼 형성용 조성물.
12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 폴리올 프리믹스 조성물과 폴리이소시아네이트를 혼합하여 반응시키는 단계를 포함하는, 폴리우레탄 폼의 제조방법.
13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 폴리올 프리믹스 조성물과 폴리이소시아네이트를 반응시켜 제조되는 폴리우레탄 폼.