KR100425027B1

KR100425027B1 - 표면에 요철을 갖는 우레탄 시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100425027B1
Application number: KR1020020073782A
Authority: KR
Inventors: 권정훈; 손영용
Original assignee: 삼화페인트공업주식회사
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-04-03

Abstract

본 발명은 요철을 갖는 우레탄 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 우레탄 시트의 표면에 합성수지칩을 사용하지 않고도 높은 미끄럼 저항성을 가지면서도 탄성을 유지할 수 있는 요철을 갖는 우레탄 시트와 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있으며, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 우레탄수지 기재층과; 상기 우레탄수지 기재층 상단에 요변성 수지층이 형성된 것을 특징으로 하는 요철을 갖는 우레탄 시트를 제공한다. 또한 본 발명은 우레탄수지 기재층 상단으로 통상의 우레탄 프리폴리머 주제와 요변성을 갖는 경화제를 스프레이로 나선형으로 뿜칠하는 것을 특징으로 하는 요철을 갖는 우레탄 시트의 제조방법을 제공한다.

Description

표면에 요철을 갖는 우레탄 시트 및 그 제조방법{Urethane sheet having the irregularities of surface and manufacturing method of the same}

본 발명은 요철을 갖는 우레탄 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 육상트랙이나 스포츠시설을 포함하여 각종 바닥재 또는 장식재로 널리 사용될 수 있는 요철을 갖는 우레탄 시트와 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 육상트랙이나 스포츠시설 등에는 사용자들을 부상으로부터 보호하기 위하여 탄성력이 우수한 우레탄 시트를 바닥재로 사용하여 왔다. 그러나, 우레탄 시트는 표면이 평활함과 동시에 흡수성이 부족하여 약간의 강우에 의해서도 표면이 습윤상태로 되어 미끄러지기 쉬운 단점이 있다.

그에 따라 현재 대부분의 육상트랙이나 운동시설에는 미끄럼 저항성을 높임과 동시에 탄성을 부여하여 사용자들을 부상에서 보호하고, 운동 효율을 극대화시키기 위하여 표면에 요철을 형성한 우레탄 시트를 바닥에 설치하여 사용하고 있으며, 그 유용성으로 인해 수요가 점진적으로 증가되고 있다.

우레탄 표면에 요철을 형성하는 방법은 통상적으로 유동성의 우레탄수지 조성물을 일정한 두께로 성형한 후 우레탄수지 조성물이 완전히 경화되지 않은 상태에서 직경이 3∼8mm 정도의 합성수지칩(폴리우레탄 칩 또는 EPDM 칩)을 살포함으로서 이루어진다. 즉, 살포된 합성수지칩은 완전히 경화되지 않은 우레탄 수지 내부로 부분 침투되어 고착되게 된다.

도 1에 종래의 방법에 의해 제조되는 요철을 갖는 우레탄 시트의 평면도를 나타내었으며, 도 2에는 도 1에 도시한 우레탄 시트의 사시도를 나타내었으며, 도시된 바와 같이 종래의 요철을 갖는 우레탄 시트는 합성수지칩(120)이 우레탄수지 기재층(110) 상단에 부분적으로 함침되어 고착된 구조를 갖는다.

이렇게 제조된 우레탄 시트는 육상트랙이나 스포츠시설 등의 바닥면에 별도의 접착제에 의해 부착되어 설치되게 되는데, 그 표면에 탄성의 요철이 형성됨에 따라 미끄럼 저항성이 극대화됨과 동시에 운동효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 선수들을 부상으로부터 보호할 수 있게 된다.

그러나, 이러한 방법에 의해 제조된 요철을 갖는 우레탄 시트를 제조하는 경우 우레탄수지 조성물의 점도가 경화의 진행정도에 따라 다르기 때문에 합성수지칩(120)이 우레탄수지 기재층(110)으로 침투되는 정도가 다르게 되므로 우레탄수지 기재층(110) 표면에 고착되는 합성수지칩(120)의 고착정도를 조절하는 것이 매우 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 합성수지칩(120)이 우레탄수지 기재층(110) 표면에 약하게 고착된 경우에는 작은 충격에 의해서도 기재층(110) 표면으로부터 쉽게 이탈되는 문제점이 있으며, 합성수지칩(120)이 우레탄수지 기재층(110) 내부로 많이 침투하여 고착된 경우에는 기재층(110) 표면에 요철이 부여되지 않게 되는 문제점이 있다. 결국 이러한 문제점은 합성수지칩(120)의 이탈과 파손으로 균일한 상태의 표면을 유지할 수 없으며, 보수 및 재도장을 실시해야 하는 문제점을 유발하게 된다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 우레탄 시트의 표면에 합성수지칩을 사용하지 않고도 높은 미끄럼 저항성을 가지면서도 탄성을 유지할 수 있는 요철을 갖는 우레탄 시트를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 우레탄 시트를 용이하게 제조할 수 있는 요철을 갖는 우레탄 시트의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래의 방법에 의해 제조된 요철을 갖는 우레탄 시트의 평면도.

도 2는 도 1에 도시한 우레탄 시트의 사시도.

도 3은 본 발명의 방법에 의해 제조된 요철을 갖는 우레탄 시트의 평면도.

도 4는 도 3에 도시한 우레탄 시트의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 우레탄수지 기재층

20 : 요변성 수지층

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

우레탄수지 기재층과; 상기 우레탄수지 기재층 상단에 요변성 수지층이 형성된 것을 특징으로 하는 요철을 갖는 우레탄 시트를 제공한다.

상기 우레탄 시트를 보다 용이하게 제조하기 위하여 본 발명에서는

우레탄수지 기재층 상단으로 통상의 우레탄 프리폴리머 주제와 요변성을 갖는 경화제를 스프레이로 나선형으로 뿜칠하는 것을 특징으로 하는 요철을 갖는 우레탄 시트의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 요철을 갖는 우레탄 시트의 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 우레탄 시트의 사시도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 우레탄수지 기재층(10)과; 상기 우레탄수지 기재층(10) 상단에 요변성 수지층(20)이 형성된다.

상기에서 우레탄 수지 기재층(10)은 통상의 우레탄수지 조성물을 이용하여 용이하게 제조될 수 있는 것으로서 그 조성물의 조성을 특별히 제한할 필요는 없으며, 그 상단에 형성되는 요변성 수지층(20)과 충분한 결합력을 가지는 것이라면 모두 사용 가능하다.

본 발명에 따르면 우레탄수지 기재층(10) 상단으로 요변성 수지층(20)이 형성되는데, 상기 요변성 수지층(20)은 통상의 우레탄 프리폴리머 주제와 요변성을 갖는 경화제를 스프레이를 이용하여 나선형으로 뿜칠하여 형성된다.

상기 우레탄 프리폴리머 주제는 통상의 이액형 우레탄 수지에 적용되는 수지조성물을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 두 개 이상의 이소시아네이트기를 갖는방향족 이소시아네이트와 2 내지 3개의 활성화 수소기를 갖고 분자량이 1,000 내지 4000인 폴리올 화합물로 구성된 이소시아테이트 프리폴리머를 사용하였다.

이때, 이소시아네이트와 활성수소기의 당량비(NCO/OH)는 1.2 내지 5.0이 바람직하며, 이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물 중 이소시아네이트기와 수산기의 당량비가 1.2미만이면 점도가 높아 사용에 문제가 될 수 있으며, 5.0이상이면 우레탄 프리폴리머의 저장안정성이 불량해지므로 NCO/OH 당량비는 1.2 내지 5.0이 바람직하며, 특히 1.5 내지 2.5가 더욱 바람직하다. 상기 이소시아네이트 화합물로는 톨루엔디이소시아네이트 또는 메틸렌디이소시아네이트를 사용할 수 있다.

또한 폴리올 화합물은 활성화수산기가 2 내지 3가로 분자량이 1,000 내지 4000인 폴리프로필렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위내에서 최종적으로 발현하고자 하는 물성 및 특성에 맞게 적절히 조절하여 사용한다.

본 발명에 따른 요변성을 갖는 경화제는 폴리에테르폴리올을 주성분으로 하는데, 상기 폴리에테르폴리올은 일반적으로 주제인 우레탄 프리폴리머의 말단 반응기인 이소시아네이트와 반응하여 탄성체를 형성하는 것으로서, 본 발명에서는 상기 폴리에테르폴리올로 분자량이 1,000 내지 6,000이고, 히드록시가가 20 내지 150인 것을 사용하였으며, 총 경화제 조성물 100중량%에 대하여 20 내지 40중량% 포함되도록 첨가하였다.

이때, 본 발명에서는 경화제에 요변성을 부여하여 나선형 뿜칠용 스프레이기구를 이용하여 입상으로 뿜칠 마감함으로써 요철 모양의 탄성 표면 마감을 얻는 것에 특징이 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 경화제에 요변성제를 투입하게 되는데, 상기 요변성제로는 무정형 이산화규소, 벤토나이트 또는 디메틸디옥타데실 암모늄염으로부터 얻을 수 있는 분체물을 사용하거나 지방산금속염으로 처리된 탄산칼슘을 사용할 수 있는데, 지방산금속염으로 처리된 탄산칼슘이 바람직하다.

이때, 상기 요변성제는 주제와 혼합시 점도 조정 작용을 하는 것으로서 그 첨가량이 총 경화제 조성물 100중량%에 대하여 20중량% 미만일 경우 내흐름성이 불량한 문제점이 발생하게 되고, 그 함량이 40중량%를 초과할 경우 고점도로 인한 작업성이 불량한 문제점이 발생하므로 상기 요변성제는 총 경화제 조성물 100중량%에 대하여 20 내지 40중량% 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 경화제에는 전술한 폴리에테르폴리올과 요변성제 이외에도 통상의 경화제 제조에 첨가되는 가교결합제, 충진제, 가소제, 안료, 촉매 및 수분흡수제가 첨가된다.

가교결합제로는 메틸렌비스 올소클로로 아닐린, 디에틸톨루엔디아민 등에서 선택된 것을 첨가할 수 있으며, 그 첨가량은 총 경화제 조성물 100중량%에 대하여 2 내지 5중량%가 바람직하다. 또한, 충진제는 탄산칼슘을 사용할 수 있으며, 그 첨가량은 10 내지 50중량%가 바람직하다. 안료로는 이산화지당, 카본블랙 등의 유무기안료에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 그 첨가량은 0.2 내지 0.5중량%가 바람직하다. 경화촉매로는 유기금속촉매인 디부칠틴디라우레이트, 테트라부틸티타네이트, 스타너스옥테이트 또는 피비옥테이트를 사용할 수 있으며, 그 첨가량은 0.05 내지 0.3중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 또, 경화도막의 발포억제를 위하여 포마이딘 아세테이트, 2-메톡시-1,3-디옥소탄, 트리에틸아세테이트, 트리에틸포메이트, 트리에칠프로피네이트, 트리이소프로필포메이트, 트리에틸아세테이트, 트리메틸포메이트에서 선택된 수분흡수제를 첨가할 수 있는데, 그 첨가량은 0.5 내지 5.0중량%가 바람직하다.

이외에도 상기 경화제에 자외선 안정제로 벤조페논계, 벤조구아닌계 또는 힌더드아민계 화합물을 첨가할 수도 있으며, 탈포를 위해 소포제를 더 첨가할 수도 있다. 상기 자외선 안정제와 소포제는 통상의 경화제 제조과정에서 첨가되는 범위 내에서 첨가할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 주제인 우레탄 프리폴리머와 경화제를 우레탄수지 기재층(10) 상단으로 스프레이로 나선형으로 뿜칠하면 본 발명에 따른 요철을 갖는 우레탄시트가 제조된다. 이때, 상기 스프레이로는 Φ5∼10mm인 본타일 건을 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

<우레탄 프리폴리머의 제조예 1>

평균분자량이 2,000인 폴리프로필렌글리콜 디올 300중량부와 평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌글리콜 트리올 400중량부에 디옥틸프탈레이트 100중량부를 첨가혼합하여 수분함량이 0.1% 이하가 되도록 탈수시킨 후 톨루엔디이소시아네이트 200중량부를 첨가하여 반응온도 80 내지 90℃로 유지시키면서 유리이소시아네이트 함량이 5.5%인 우레탄 프리폴리머를 제조하였다.

<경화제의 제조예 1 내지 5>

가교결합제인 메틸렌비스아닐린, 평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌글리콜 디올, 평균분자량이 4000인 폴리프로필렌글리콜 트리올, 가소제인 디옥틸프탈레이트(DOP), 수분흡수제인 트리에틸올소포메이트(TEP), 촉매로 피비옥테이트, 자외선안정제(Tinuvin 328; Ciba-Geigy 사), 소포제(Flowsen AC-2000; 일본 공영사), 착색안료로 산화철적색, 탄산칼슘, 지방산금속염으로 처리된 탄산칼슘을 하기 표 1에 나타낸 량만큼 첨가하여 균일하게 혼합하여 경화제를 제조하였다.

구분	제조예 1	제조예 2	제조예 3	제조예 4	제조예 5
메틸렌비스아닐린	30	30	30	30	30
PPG 디올	270	270	270	270	270
PPG 트리올	60	60	60	60	60
DOP	20	20	20	20	20
소포제	2	2	2	2	2
자외선안정제	1	1	1	1	1
TEP	2	2	2	2	2
피비옥테이트	15	15	15	15	15
탄산칼슘	490	310	260	190	100
지방산금속염 처리한 탄산칼슘	85	265	315	385	475
산화철적색	25	25	25	25	25

<실험예 1>

상기 우레탄 프리폴리머의 제조예 1에서 제조한 우레탄 프리폴리머와 상기 경화제 제조예 1 내지 5에서 제조한 경화제를 2.5:1의 무게비로 혼합하여 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 물성은 KS F 6518(가황고무 물리 시험방법)에 준하여 실시하였다.

구분	제조예 1	제조예 2	제조예 3	제조예 4	제조예 5
혼합점도(25℃,cps)	7500	12000	15500	28000	41000
경도(Shore A)	57	54	55	55	52
인장강도(kgf/㎠)	33	31	32	31	29
신율(%)	620	620	610	610	520
인열강도(kgf/cm)	18	17	18	20	19
반발탄성(%)	50	52	53	55	51

상기 표 2에서 보는 바와 같이 물성은 본 발명에 따라 경화제를 제조한 제조예 2 내지 4의 경우가 우수함을 확인할 수 있으며, 특히 제조예 4의 경우가 그 물성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.

<실시예 1 내지 5>

폴리 프로필렌글리콜 67%, 1,3-부틸렌글리콜 1.5%, 디옥틸프탈레이트 10%, 톨루엔디이소시아네이트 20%를 질소기류 중에서 80℃의 온도로 6시간 반응해서 얻은 말단 이소시아네이트기를 갖는 NCO가 5.3%인 우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 이때 점도는 25℃에서 6000cps이다.

이와는 별도로 폴리프로필렌글리콜의 분자량 3000, 히드록시가가 35.5인 것을 15%, 히드록시가가 15인 것을 13%, 메틸렌 비스올소 클로로 아틸린 3%, 디옥틸프탈레이트 5%, 탄산칼슘 55%, 반응촉매로 납함유량이 24%인 옥테이트산 1%, 자외선안정제 1%, 착색안료를 혼합한 후 균일하게 교반하여 경화제를 제조하였다. 이때, 점도는 25℃에서 9000cps이다.

상기 우레탄 프리폴리머와 경화제를 1:2.5의 무게비로 혼합하여 아스콘의 피도면에 13mm의 두께로 도포하여 24시간 경화시켜 도 4에 도시된 우레탄수지 기재층(10)을 형성하였다.

상기 우레탄수지 기재층(10) 상단에 상기 우레탄 프리폴리머의 제조예 1에서제조한 우레탄 프리폴리머와 상기 경화제 제조예 1 내지 5에서 제조한 각각의 경화제를 2.5:1의 무게비로 혼합하여 나선형 뿜칠용 스프레이 기구를 이용하여 평균도막의 두께가 2mm가 되도록 도포하고 상온에서 24시간 경화시켜 도 4에 도시된 요변성 수지층(20)을 형성하여 요철을 갖는 우레탄 시트를 제조하였다. 이때, 뿜칠용 스프레이 기구의 공기압은 5kgf/㎠, 사출구 노즐구경은 5mm로 도포량은 2.6kg/㎡이다.

상기 제조된 우레탄 시트를 하기한 방법으로 마찰력, 표면 마모성, 반발탄성 및 신장률을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

- 마찰력 -

ASTM E 303 표면마찰력 시험방법에 따라 습윤상태에서의 마찰력을 측정하였으며, 측정결과는 ASTM E303에서 지정한 시험장비의 계기판에서 읽는 수치로 나타내었으며, 값이 클수록 마찰력이 높다.

- 표면 마모성 -

신발사이즈가 260mm인 보행자(65kg)를 상기 제조된 우레탄 시트 상단으로 100,000회 반복 보행을 실시하여 평가하였다.

- 반발탄성 -

KS M 6518의 가항고무 물리시험방법에 따라 측정하였다.

- 신장률 -

KS M 6518의 가항고무 물리시험방법에 따라 측정하였다.

<비교예 1>

상기 우레탄 프리폴리머와 경화제를 1:2.5의 무게비로 혼합하여 아스콘의 피도면에 11mm의 두께로 도포하여 우레탄수지 기재층을 형성하되 경화되기 전 우레탄 분쇄칩(직경 3∼6mm, 경도 Shore A:60)을 충분히 살포한 후 미고착된 우레탄칩을 제거하여 도 2에 도시된 요철을 갖는 우레탄 시트를 제조하였다.

제조된 우레탄 시트를 상기 실시예와 동일한 방법으로 마찰력, 표면 마모성, 반발탄성 및 신장률을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 1
마찰력	76	83	84	84	80	80
표면마모성	양호	양호	양호	양호	양호	불량
반발 탄성율(%)	36	38	34	39	35	38
신장률(%)	65	108	120	110	100	105

상기 표 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 바람직한 범위 내에서 실시한 실시예 2 내지 4의 경우 그 특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 우레탄 시트의 표면에 합성수지칩을 사용하지 않고도 높은 미끄럼 저항성을 가지면서도 탄성을 유지하는 요철을 우레탄 시트와 그 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims

삭제
삭제
삭제
우레탄수지 기재층과, 상기 우레탄수지 기재층 상단에 우레탄 프리폴리머 주제와 요변성제를 0.5 내지 20중량% 포함하는 요변성을 갖는 경화제를 스프레이로 나선형으로 뿜칠하여 형성된 요변성 수지층으로 이루어지는 요철을 갖는 우레탄 시트에 있어서,

상기 요변성제가 지방산금속염으로 처리된 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 요철을 갖는 우레탄 시트.
삭제
삭제
우레탄수지 기재층 상단으로 우레탄 프리폴리머 주제와 요변성제를 0.5 내지 20중량% 포함하는 요변성을 갖는 경화제를 스프레이로 나선형으로 뿜칠하여 요변성 수지층을 형성하는 요철을 갖는 우레탄 시트의 제조방법에 있어서,

상기 요변성제가 지방산금속염으로 처리된 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 요철을 갖는 우레탄 시트의 제조방법.