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바카라 전략 가세이 뉴스 No.504
2017.09.01
자동차의 승차감은 시트의 성능에 따라 달라진다고 해도 과언이 아님。자동차 시트에、다공성 때문에 가볍게、다양한 형상을 만들기 쉽다는 특징으로부터、금형에서 성형된 연질 폴리우레탄 폼이 사용됨。
당사는 1960년대에 폴리우레탄 폼의 원료인 폴리올(PPG)을 일본에서 처음으로 생산한 실적을 가지고、자동차 시트용 PPG를 다품종 상시하고 있습니다。
본고에서는、자동차 시트의 승차감 향상용으로 개발한 「프라임 폴 FL-6037」 및 「산닉스 KC-737」에 대해 소개한다。
자동차 시트의 승차감 성능、크게 두 개의 요소로 구성。1번째는 도로나 차체에서 전해지는 진동에 대한 편안함、인간의 몸은 6Hz 근처의 진동을 가장 불편하게 느끼기 때문에、특히 6Hz의 전송률을 낮추는 것이 효과적이라고 생각된다[그림 1]。두 번째 점、착용감。좌석이 탑승자의 몸 모양과 움직임에 맞는、자세 안정성이 높아져서 편안함이 향상된다[그림 2]。자세 안정성은 장시간 착석한 후에도 시트의 편향(응력 완화)이 없는 것도 중요하다[그림 3]。몸에 대한 부담뿐만 아니라 승차 초기와 장시간 승차 후에 운전자의 시선 위치가 변화하면 안전 문제도 발생하기 때문。
폴리우레탄 폼은、폴리올 성분과 바카라 전략 화학 반응시켜 얻어진 중합체를、반응과 동시에 발생시킨 가스(이산화탄소)를 이용하여 발포시킨 다공질 수지이다[그림 4]。
자동차 시트용 폴리우레탄 폼은 일반적으로 표 1과 같은 배합 처방으로 구성된다。폴리올 성분의 주요 원료로서、폴리옥시프로필렌 폴리올(PPG) 사용。PPG는、다관능성 알코올에 프로필렌 옥사이드(PO) 및 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가 중합시킴으로써 제조됨。관능기수나 분자량을 조정할 수 있기 때문에 폭넓은 물성의 폴리우레탄 폼(이하 폼)을 제조할 수 있다。또、폴리머 폴리올(POP)은 PPG에서 비닐 단량체를 중합하여 분산시킨 것、폼에 경도를 부여하는 목적으로 사용。자동차 시트의 승차감 향상과 폼 원료의 관계에 대해 아래에 설명。
진동 특성을 향상시키기 위해서는 인간이 불편하다고 느끼는 6Hz의 진동 전달율을 낮추는 것이 효과적。물질에는 각각 고유 진동이 있습니다、같은 주파수의 진동을 받으면、진동이 증폭됨。이 현상을 공진이라고 함。6Hz 전송률을 낮추는 일반적인 방법으로、양식의 물성을 변경하는 등、도로와 차체와 자동차 시트가 공진하는 주파수(공진 주파수)를 낮추는 방법、공진시의 진동 전달율(공진 배율)을 낮게 억제할 수 있다[그림 1]。
주파수는 초당 진동하는 빈도를 나타냅니다、질량이 크고 성장하기 쉬운 물질일수록 고유 진동의 주파수는 낮아지는 경향이 있다。즉、공진 주파수를 줄이려면、양식을 고탄성화하는 것이 효과적。고탄성화에 대한 자세한 내용은 나중에 설명합니다。
한쪽、공진 배율 감소와 관련하여、폼의 점성이 높을수록 진동 감쇠율(히스테리시스 손실)이 커집니다、차체의 진동을 폼으로 흡수、승객에게 전해지지 않을 수 있습니다。
그러나、일반적인 발포체에서는 이전의 고탄성화와 고점성화가 상반되기 때문에、우레탄 수지 조성만의 제어에 의해 공진 주파수와 공진 배율의 감소를 달성하는 것은 어렵다。거기、공진 주파수는 폼을 고탄성화함으로써 감소、공진 배율、폼의 통기성을 낮추고 겉보기 점성을 높임으로써 줄이는 방법이 있습니다。또、모든 주파수 영역에서 진동 전달을 낮게 억제할 목적으로、바카라 전략 현재 주류 TDI/MDI 블렌드로부터、보다 진동 특성이 양호해지는 All-MDI계로 변경하는 방안 등도 있다。
앉는 기분에 기여하는 자세 안정성을 높이려면、시트가 신체의 모양과 움직임에 대해 변형됨、접촉 면적을 늘려 착용성을 높여야 함。그러나 너무 부드러워도 몸이 가라앉는다、자세가 나빠지기 때문에、체중이 많은 고하중 영역에서 변위량을 최대한 억제하면서、저하중에서도 몸에 닿는 표층의 변위는 큰 것이 바람직하다。거품 내부는 경도를 유지하면서 표층의 경도를 줄이는 것이 효과적。표층 경도 감소와 관련하여、폴리이소시아네이트 성분의 영향이 크다、TDI/MDI 블렌드보다 All-MDI계가 더 효과적이라는 보고가 있다。당사는、폼의 표층 경도 감소에、우리의 독자 기술로 생산하는 PPG '프라임 폴'이 효과적임을 발견했습니다。'프라임 폴'을 All-MDI계에 사용한 경우에는 폼의 표층 경도를 더욱 저감할 수 있다。
우리의 '프라임 폴'은 트리스(펜타플루오로페닐)보란을 촉매로 사용함으로써、종래의 PPG에서는 약 2%의 1급 수산기(OH) 비율을 70%로 높일 수 있다。또한 이 PPG에 소량의 EO(OH기당 0~6몰)를 부가함으로써、1급 OH 비율을 효율적으로 70~95%로 높일 수 있다[그림 5]。'프라임 폴'은 적은 EO 부가 몰수로 기존의 PPG와 동등한 1급 OH 비율(반응성)을 유지할 수 있기 때문、소수성이고 고반응성이 특징입니다。지금까지、이 기능을 활용、양식의 내구성 향상 및 경량화에 기여해 왔습니다。
우리는 프라임 폴을 사용하는 것이 표층 경도를 줄이는 데에도 효과적이라는 것을 발견했다[그림 6]。기존 PPG에 비해、표층(1층째)이 현저하게 부드러워지는 것을 알 수 있다。
'프라임 폴'과 기존 PPG를 비교한 경우、폼의 표층과 내부의 밀도나 셀 상태에는 차이 없음、경도의 차이는 수지 조성의 차이로 인한 것으로 생각된다。폴리우레탄은 폴리에테르 폴리올과 같은 소프트 세그먼트와、이소시아네이트의 반응에 의한 우레탄 결합과 물과 이소시아네이트의 반응에 의한 우레아 결합과 같은 하드 세그먼트로 구성。경도에는 하드 세그먼트가 기여하지만、우레아 결합은 우레탄 결합보다 응집력이 강하기 때문에、우레아 결합이 많을수록 고경도가 됨。PPG는 물과 폴리이소시아네이트를 연결하는 매체이기 때문에、당사에서는、PPG가 소수성인 것이 물과 폴리이소시아네이트의 반응을 늦출 것이다、반응 초기(폼의 표층부)의 우레아기의 생성량이 적어져 표면 경도가 저하되었다고 생각하고 있다。당사는 이 특성을 활용、자동차 시트 쿠션의 승차감 향상용으로서 「프라임 폴 FL-6037」(개발품)을 개발했다。
착용감을 높이려면 장시간 착좌 후 양식의 처짐(응력 완화)을 억제하는 것도 중요합니다。이를 위해 폼의 고탄성화가 효과적。
양식의 고탄성화는 공진 주파수 감소 전략으로도 효과적임을 앞에서 설명했다。폼의 고탄성화는 우레탄 수지의 분자량을 크게 함으로써 달성할 수 있다。PPG에 의한 폼의 고탄성화、PPG의 분자량을 높이거나、PPG에 존재하는 부산물을 감소、효능 관능기 수를 늘리는 것이 효과적。폴리이소시아네이트 측 대응에서는 TDI 비율을 높이는 것이 효과적이지만、진동 흡수 특성이나 표층 경도 저감에는 All-MDI계의 폼이 우수하기 때문에、향후 All-MDI(TDI 비율 0)계의 폼이 늘어날 것으로 예상된다。그러므로、고탄성화에서 PPG의 역할이 점점 더 중요해지고 있습니다。
PPG의 유효 작용기 수를 낮추는 요인인 부산물、PO의 메틸기로부터의 수소 추출에 의해 이성화 된 말단 불포화 결합을 갖는 모노올。일반적으로 PPG가 고분자량화됨에 따라 모노올이 증가하기 때문에、종래의 제조 방법에서는 실효 관능기수를 낮추지 않고 고분자량화하는 것이 어려웠다。이 문제를 해결하는 방법、일반적으로 이온 반경이 큰 알칼리 촉매(수산화세슘) 등을 이용하는 것이 알려져 있다[그림 7]。그러나、실용화에는 생산 공정 등에 과제가 있었다。
거기、우리는 생산 프로세스를 검토하여、모노올 함량이 적은 고분자량 PPG『산닉스 KC-737』(개발품)을 개발했다[표 2]。
『산닉스 KC-737』과 당사 기존품을 사용하여、표 1에 기재된 처방으로 폼을 작성하여 진동 특성을 비교한 결과、「Sannics KC-737」을 이용한 폼은 공진 주파수가 저감된다、6Hz의 진동 전달율도 감소했다[표 3]。또、「Sannics KC-737」을 All-MDI계 처방으로 평가한 경우는、PPG의 유효 관능기 수가 증가함、수지의 가교 밀도가 높아졌기 때문에、동등한 히스테리시스 손실을 유지하면서、보다 응력 완화를 줄일 수 있다[그림 8]。
이렇게 '산닉스 KC-737'은 폼을 고탄성화할 수 있다、진동 특성 향상 및 응력 완화 감소와 같은 승차감 향상에 효과적。
근년、자동차 시트를 포함한 자동차 내장재는 건강과 환경에 대한 배려도 요구된다。회사는 이러한 요구에 부응하는 PPG 개발도 진행、자동차 성능 향상에 기여하겠습니다。
