KR100369413B1

KR100369413B1 - 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지 및 그의제조방법

Info

Publication number: KR100369413B1
Application number: KR10-2000-0074102A
Authority: KR
Inventors: 최진석; 김진홍
Original assignee: 호성케멕스 주식회사
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2003-01-24
Also published as: KR20020044866A

Abstract

본 발명은 접착제를 사용치 않으면서 폴리우레탄 필름과 부직포를 합지시켜 투습성과 방수성을 갖는 합지 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름이 점착성을 갖는 상태에서 부직포와 합지시켜서 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면 우수한 투습성과 방수성을 가지며, 특히 우수한 유연성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지를 제공하는 효과가 있다.

Description

투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지 및 그의 제조방법 {Polyurethane-nonwoven fabric pasteboard having water-permeability and waterproof and manufacturing method thereof}

본 발명은 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 접착제를 사용치 않으면서 폴리우레탄 필름과 부직포를 합지시켜 투습성과 방수성을 갖는 합지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

폴리우레탄 필름은 우수한 투습성과 방수성을 가지며, 우수한 연신율을 나타낸다. 그러나, 폴리우레탄 필름 자체만으로는 오히려 우수한 연신율로 인하여 형태안정성이 낮아 산업적으로 직접 응용하기에는 문제점이 있었다.

한편, 합성수지 필름의 표면에 부직포와 같은 필라멘트 또는 직포를 접착시킨 합지가 널리 사용되고 있다. 이러한 합지는 주로 의료용 드레싱재(dressing material), 부목재(splint material), 유아용 기저귀(diaper) 등의 제조에 사용된다.

종래의 합성수지 필름의 합지는 얇은 합성수지 필름의 표면에 접착제를 코팅한 후, 부직포를 적층하고, 가압하여 서로 긴밀하게 부착되도록 하는 것에 의하여 제조되어왔다. 상기에서 가압은 통상 상하 또는 좌우로 배열되는 두 개의 닙로울러 사이로 적층된 합성수지 필름과 부직포를 통과시키는 방법에 의하여 수행된다. 그러나, 접착제를 사용하여 제조되는 합지의 경우, 접착제 자체의 물성에 의하여 합지가 과도하게 경질화되는 문제점이 있었다. 더우기, 접착제의 사용량이 증가할 수록 적층되는 부직포 내로의 접착제의 침투 후 부직포내에서의 경화에 의하여 부직포 부분의 경화가 심화되는 문제점이 있었다.

한편, 접착제를 사용하지 않는 합지의 제조방법이 개발되어 사용되어 왔으며, 이는 주로 열가소성 수지의 필름과 부직포를 가열된 닙로울러 사이로 통과시켜, 가열, 가압에 의하여 열가소성 수지의 부분적인 용융에 의하여 나타나는 접착성을 이용하여 합지를 제조할 수 있다. 그러나, 이러한 합지의 제조의 경우, 주로 접합이 점접합의 형태로 이루어지게 되며, 합지는 부분적인 결합에 기인하는 불균일한 접착력을 나타내는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 제191175호는 접착제를 사용하지 않고, 다이아퍼 필름과 폴리프로필렌 부직포를 엠보싱 패턴롤에서 열 접착함에 있어서, 열 접착용 다이아퍼 필름과 폴리프로필렌 부직포를 마이크로 엠보싱 패턴을 분포시킨 은폐 엠보싱 롤에서 연면적 15 내지 40%의 은폐 엠보싱 패턴으로 열 접합한 다음 2차 엠보싱 패턴에 의한 열 접합을 행하여 패턴의 파괴가 없고 접착력을 향상시킨 다이아퍼 필름과 폴리프로필렌 부직포의 합지에 관하여 기술하고 있다. 그러나, 이 합지 역시 연면적 15 내지 40%의 은폐 엠보싱 패턴으로 열 접합하는 것으로 수행되기 때문에 부분적인 결합에 기인하는 불균일한 접착력을 나타내는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 접착제를 사용하지 않고, 액상의 폴리우레탄 프리폴리머로 캐스팅된 필름에 부직포를 직접 적층, 결합시켜 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 접착제를 사용하지 않고, 액상의 폴리우레탄 프리폴리머로 캐스팅된 필름에 부직포를 직접 적층, 결합시켜 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지는, 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름이 점착성을 갖는 상태에서 부직포와 합지시켜서 이루어진다.

상기 부직포는 바람직하게는 폴리프로필렌 부직포가 될 수 있다.

본 발명에 따른 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지의 제조방법은, (1) 폴리올 및 글리콜과 같은 다가알코올과 디이소시아네이트 등으로부터 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 폴리우레탄 프리폴리머 제조단계; (2) 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름으로 성형하는 필름성형단계; (3) 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름을 부분적으로 건조시키는 건조단계; (4) 부분건조된 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름에 부직포를 적층시키는 적층단계; (5) 폴리우레탄 프리폴리머 필름과 부직포의 적층체를 80 내지 90℃의 온도로 가열, 가압하여 합지시키는 합지단계; 및 (6) 상기 합지를 실온으로 냉각시키는 냉각단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 필름성형단계는 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 이형지 상에 도포하는 것으로 이루어진다.

상기 건조단계에서는 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름이 끈적이는 정도의 점착성을 갖는 정도로 건조시키는 것으로 이루어진다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지는, 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름이 점착성을 갖는 상태에서 부직포와 합지시켜서 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름의 제조에 사용되는 폴리우레탄은 폴리올및 글리콜과 같은 다가알코올과 디이소시아네이트 등과 같은 공지의 폴리우레탄 제조에 사용되는 원료들의 중합에 의하여 수득되는 것으로서, 범용 수지의 일종이다. 본 발명에서 사용되는 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름은 다가알코올의 히드록시기나 디이소시아네이트의 이소시아네이트기 등의 관능기들이 잔류하지 않거나 거의 잔류하지 않는 정도로 완전히 중합되기 전의 프리폴리머 상태로 상기 관능기들, 특히 히드록시기가 잔류하는 상태의 폴리우레탄을 이형지 상에 코팅하는 등의 방법으로 필름상으로 성형한 것을 의미하는 것이다. 본 발명에서 특히 적절하게 사용될 수 있는 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름에서의 폴리우레탄 프리폴리머는 30℃에서 1,000 내지 2,000cps의 점도를 나타내며, 고형분이 20 내지 50%인 것이 될 수 있다.

상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름의 제조에 사용되는 폴리우레탄 프리폴리머는 폴리올 및 글리콜과 같은 다가알코올을 먼저 용제에 용해시키고, 여기에 디이소시아네이트를 분할 투입하면서 이소시아네이트기가 완전히 소멸되고, 점도가 30℃에서 1,000 내지 2,000cps를 나타낼 때 중합반응을 종료시키는 방법으로 수득되는 것이 사용될 수 있다.

상기 부직포로는 여러 종류의 천연섬유 또는 합성섬유로부터 수득되는 부직포가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌 부직포가 될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지의 제조방법은, (1) 폴리올 및 글리콜과 같은 다가알코올과 디이소시아네이트 등으로부터 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 폴리우레탄 프리폴리머 제조단계; (2) 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름으로 성형하는 필름성형단계; (3) 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름을 부분적으로 건조시키는 건조단계; (4) 부분건조된 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름에 부직포를 적층시키는 적층단계; (5) 폴리우레탄 프리폴리머 필름과 부직포의 적층체를 80 내지 90℃의 온도로 가열, 가압하여 합지시키는 합지단계; 및 (6) 상기 합지를 실온으로 냉각시키는 냉각단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 (1)의 폴리우레탄 프리폴리머 제조단계에서는 폴리올 및 글리콜과 같은 다가알코올과 디이소시아네이트 등으로부터 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계로서, 다가알코올의 히드록시기나 디이소시아네이트의 이소시아네이트기 등의 관능기들이 잔류하지 않거나 거의 잔류하지 않는 정도로 완전히 중합되기 전의 프리폴리머 상태로 상기 관능기들, 특히 히드록시기가 잔류하는 상태로 폴리우레탄을 제조하는 단계이다.

상기 폴리우레탄 프리폴리머 제조단계에서 수득된 폴리우레탄 프리폴리머는 상기 (2)의 필름성형단계에서 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름으로 성형하는 것으로 달성된다. 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 필름으로의 성형은 통상 이형지 상에 일정한 두께로 코팅하고, 냉각시키는 방법으로 달성될 수 있다.

상기 (3)의 건조단계는 상기 필름성형단계에서 수득된 필름을 부분적으로 건조시켜 필름의 형태가 쉽게 변형되지 않으면서도 적절한 점착성을 가지도록 한다.

계속해서, 부분건조된 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름은 상기 (4)의 적층단계에서 합지의 다른 하나의 성분인 부직포와 함께 적층된다. 이 적층단계에서의 적층만으로도 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름의 점착성으로 인해 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름과 부직포는 일단 약하게나마 서로 점착되어 서로에 대하여 고정된다. 이후, 후속하는 합지단계에서 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름과 부직포의 적층체를 80 내지 90℃의 온도로 가열, 가압하여 완전히 합지시킬 수 있다. 이러한 합지공정에 의하여 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름과 부직포는 전면적으로 서로 긴밀하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 합지단계에서 가해지는 열에 의하여 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름을 구성하는 폴리우레탄 프리폴리머는 완전히 중합되어 경화되어 폴리우레탄 필름을 형성하게 된다.

이후에는 상기 (6)의 냉각단계를 거치면서 실온으로 냉각되며, 냉각에 의하여 상기 폴리우레탄 필름가 상기 부직포의 적층에 의하여 형성되는 상기 폴리우레탄-부직포 합지가 완성된다.

상기 필름성형단계는 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 이형지 상에 도포하는 것으로 이루어진다. 이형지 상에의 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 도포는 통상의코팅기에 의하여 균일한 두께로 코팅하는 것으로 달성될 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예

단계 1 ; 폴리우레탄 프리폴리머의 제조단계

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 폴리우레탄의 제조에 사용되는 성분들을 준비하였다. 다가알코올인 폴리올(K-340, K-320)과 글리콜(1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜)들을 전량 순서대로 반응기에 투입하였다. 다가알코올의 투입 후, 용제인 디메틸포름아미드의 60%를 투입하고, 교반기 속도를 40 내지 50rpm의 범위의 속도로 교반하였다. 교반을 진행하면서 반응기 내의 온도가 45 내지 55℃가 되도록 승온시키고, 상기 온도범위에 도달하면 디이소시아네이의 80%를 투입한 후, 교반속도를 50 내지 60rpm으로 올려서 교반을 진행하고, 교반 5 내지 10분 후에 상용화된 주석 계열의 폴리우레탄 중합촉매를 반응혼합물에 대하여 0.0003중량%를 투입하고, 반응온도를 65 내지 85℃로 유지시켰다. 그 후, 디이소시아네이트 5%를 더 투입하고, 30분이 경과한 후, 적외선분광분석기(IR Spectrophotometer) 등을 이용하여 이소시아네이트기의 존재유무를 확인하면서 반응을 진행시켰다. 이소시아네이트기가 소멸하면 용제인 디메틸포름아미드의 잔량 40%를 투입하고, 반응을 더 진행시킨 후,이소시아네이트기가 소멸하면 다시 디이소시아네이트 3%를 더 투입한 후, 30분 이상 경과한 후, 이소시아네이트기가 잔류하면 반응을 더 진행시키고, 이소시아네이트기가 소멸하면 용제인 메틸에틸케톤 전량을 투입하였다. 이후부터는 이소시아네이트기가 소멸될 때 마다 디이소시아네이트를 0.5%씩 분할 투입하여 반응생성물의 점도를 상승시켰다. 이 디이소시아네이트의 분할 투입은 수득되는 폴리우레탄 프리폴리머의 점도를 수시로 확인하면서 폴리우레탄 프리폴리머의 점도가 30℃에서 1,000 내지 2,000cps가 될 때까지 진행시켰으며, 상기 점도가 달성되면 폴리우레탄의 중합반응을 종료시켰다. 수득된 폴리우레탄 프리폴리머의 고형분은 30% 정도가 되는 것으로 확인되었다.

	구 분	중량%
다가알코올	폴리올(K-340)	5.5
	폴리올(K-320)	10.5
	1,4-부탄디올	0.5
	에틸렌글리콜	1.0
디이소시아네이트	디페닐-4,4'-디이소시아네이트	12.5
용제	디메틸포름아미드	45.0
용제	메틸에틸케톤	25.0
* 폴리올(K-340) ; 동성화학사 상품명 폴리올(K-320) ; 동성화학사 상품명1,4-부탄디올 ; 바스프사 상품명 에틸렌글리콜 ; 현대석유화학사 상품명디페닐-4,4'-디이소시아네이트 ; 니폰폴리우레탄사 상품명디메틸포름아미드 ; 듀폰사 상품명 메틸에틸케톤 ; 토넨사 상품명

단계 2 ; 합지 제조단계

상기 단계 1에서 수득된 폴리우레탄 프리폴리머를 사용하여 직접폴리우레탄-부직포 합지를 제조하였다.

우선, 이형지를 통상의 코팅기에 연결하고, 장력조절기를 이용하여 일정한 장력을 유지시키면서 코팅기내로 공급되도록 하였다. 코팅기 내의 건조기의 건조온도는 80 내지 90℃로 승온시켰다. 코팅기의 코터(coater)는 통상의 콤마코터(comma coater)를 사용하였으며, 폴리우레탄 프리폴리머의 두께를 30 내지 40㎜로 조정하기 위해 크팅 클리어런스(clearance)를 0.18㎜로 조절하였다. 상기 단계 1에서 수득된 폴리우레탄 프리폴리머를 코팅기내로 공급하여 상기 이형지 상에 코팅시켰다. 코팅기의 건조기를 통과하여 나오는 폴리우레탄 프리폴리머 필름에 직접 폴리프로필렌 부직포를 합지시키고, 계속해서 압착로울러에 통과시켜 합지시켰다. 합지 후, 계속해서 냉각로울러에 통과시켜 합지를 실온으로 냉각시켰다.

상기한 바와 같이 수득된 폴리우레탄-부직포 합지의 접착강도를 측정하여 하기 표 2에 그 결과를 나타내었다.

구 분	접착력	비 고
본 발명의 합지	박리 불가	필름 부분 파괴
접착제를 사용한 상용화된 종래의 합지	박리 불가	필름 부분 파괴

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리우레탄-부직포 합지는 접착제를 사용한 상용화된 종래의 합지와 비교하여 거의 동일한 수준의 접착력을 보이고 있음을 확인할 수 있었다.

그러나, 본 발명에 따른 폴리우레탄-부직포 합지는 접착제를 사용하지 않기 때문에 접착제의 부직포로의 침투 및 부직포 내에서의 경화 등이 없어 보다 유연한감을 가지며, 특히 부직포에 기인하는 투습성 및 방수성이 유지되는 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름이 점착성을 갖는 상태에서 부직포와 합지시켜서 이루어짐을 특징으로 하는 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지.
제 1 항에 있어서,

상기 부직포가 폴리프로필렌 부직포 임을 특징으로 하는 상기 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지.
(1) 폴리올 및 글리콜과 같은 다가알코올과 디이소시아네이트 등으로부터 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 폴리우레탄 프리폴리머 제조단계;

(2) 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 두께 20 내지 40㎛, 인장강도 400 내지 600kgf/cm², 연신율 300 내지 500%, 100% 모듈러스 30 내지 50kgf/cm²및 투습도 300 내지 600g/m²ㆍ24hrs를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머 필름으로 성형하는 필름성형단계;

(3) 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름을 부분적으로 건조시키는 건조단계;

(4) 부분건조된 상기 폴리우레탄 프리폴리머 필름에 부직포를 적층시키는 적층단계;

(5) 폴리우레탄 프리폴리머 필름과 부직포의 적층체를 80 내지 90℃의 온도로 가열, 가압하여 합지시키는 합지단계; 및

(6) 상기 합지를 실온으로 냉각시키는 냉각단계;

를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지의 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 필름성형단계가 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 이형지 상에 도포하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 투습성과 방수성을 갖는 폴리우레탄-부직포 합지의 제조방법.