불꽃 라미네이션 특성이 우수한 폴리우레탄 폼 제조용 폴리올 document_id A220623060713

최근 자동차 산업의 발달과 더불어 차종의 고급화가 진행되면서, 헤드라이너, 도어 판넬 패드, 시트 커버 등의 자동차 내장재에도 연질 폴리우레탄 폼이 접착된 섬유 원단을 사용하고 있다. 섬유원단과 폴리우레탄 폼의 접착방법은 접착제를 이용하거나, 양면테이프와 같은 접착 필름을 붙여 접착하는 방식도 있으나, 가공방법이 용이하지 않기 때문에 현재에는 대부분 섬유원단과 연질 폴리우레탄 폼을 불꽃(flame)에 의해 접착시키는 방법이 주로 사용된다. 이렇게 섬유원단에 불꽃을 이용하여 접착시켜 사용하는 연질 폴리우레탄 폼을 불꽃 라미네이션(flame lamination)폼이라고 한다. 차종의 고급화에 따라 다양한 섬유 원단이 사용되고 있으며, 따라서 여러 종류의 섬유 원단과 쉽게 접착될 수 있는 접착 성능이 우수한 폴리우레탄 폼에 대한 요구가 계속되고 있다. 초기에는 불꽃 라미네이션 폼으로 기계적 물성이 우수하고 결합력이 좋은 폴리에스테르계 우레탄 폼이 사용되었지만, 폴리에스테르계 우레탄 폼은 온도가 상승되면 수분에 대한 저항성이 약해지기 때문에, 미국, 일본, 유럽에서는 자동차 내장재 용으로 폴리에스테르 우레탄 폼을 거의 사용되고 있지 않다. 이를 대신하여, 폴리에테르계 우레탄 폼이 주로 사용되는데, 수분에 대한 저항성은 우수하지만, 접착력이 상대적으로 좋지 않다. 따라서, 폴리에테르계 우레탄 폼의 접착력을 향상시킬 수 있는 방안이 개발되고 있으며, 특히 폴리에테르 폴리올을 개선하는 방법들이 제시되고 있다. 일 예로, 폴리에테르 우레탄 폼의 접착력을 향상시키기 위해서 첨가제를 사용하게 되는데, 이러한 첨가제는 폴리에테르 우레탄 폼과 피접착층(섬유원단) 간의 접착력을 향상시키기 위해 사용된다. 미합중국 특허 5,891,928과 5,900,087에서는 접착력을 향상시키기 위하여 폴리에테르 폴리올에 알리파틱 디올과 폴리메릭 디올을 첨가하였으며, 미합중국 특허 4,654,105에서는 한 개 이상의 오르가노포스포러스(organophosphorus) 첨가제(organophosphite, organophos phonate, organophosphate)를 사용하는 방법을 나타내었다. EP-A 25 549에서는 네오펜틸 글리콜 히드록시피발레이트 에스터(neopentyl glycol hydroxypivalate ester)를 적용하였으며, 그 결과 매우 좋은 접착력이 나타났다고 되어 있다. 또한, 미합중국 특허 3,304,273에서는 필러(filler)가 포함된 폴리올이나 필러가 포함된 폴리올을 일반적인 폴리에테르 폴리올에 혼합하여 폴리우레탄 폼의 접착력을 향상시키는 방법에 대해서 나타내고 있다. 필러가 포함된 폴리올은 주로 폴리머 폴리올을 의미하는데 폴리에테르 폴리올을 분산매로 하여 반응성 비닐모노머와 자유 공중합(radical copolymerization)을 통해서 제조된 폴리올 분산체이다. 하지만 이러한 방식들은 영구압축변형률(compression set)과 같은 기계적 물성이 상대적으로 떨어지거나, 폴리머 폴리올을 도입함에 따른 연질 폴리우레탄 폼의 접착성 향상은 크게 증가하지 않으며, 에스테르 첨가제의 경우 특성상 소량 첨가되기 때문에 접착력 개선 특성이 만족하게 나타나지 않고 있다. 폴리에테르 우레탄 폼의 접착성을 향상시키기 위하여 폴리에스테르 폴리올을 일부 적용하는 방법도 있지만 폴리에스테르 폴리올은 친수성을 가지며 폴리에테르 폴리올은 소수성을 가지기 때문에 혼용성이 매우 낮아, 시간이 지남에 따라 폴리에스테르 폴리올 층과 폴리에테르 폴리올 층 사이에 분리가 일어나기 때문에 저장안정성에 문제가 발생된다. 이에 따라, 접착성과 물리적 특성이 우수한 연질의 우레탄 폼에 대한 요구가 계속되고 있다.