KR100559740B1 - 폴리우레탄 접착제 및 이를 이용한 후렴용 폴리에스테르메탈릭 얀사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 접착제 및 이를 이용한 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 내열성이 우수한 폴리우레탄 접착제 및 이를 이용하여 고온의 후렴과정에서 우수한 접착성 및 내열성을 갖는 폴리에스테르 메탈릭 얀사를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 알코올기와 이소시아네이트기의 몰비가 일정하게 조절된 폴리우레탄 접착제를 사용하여, 면, 마, 인견사, 화학사 및 폴리에스테르사 등과의 혼합직조 후 고온의 후렴공정에서도 우수한 접착성 및 내열성을 발현할 수 있는 폴리에스테르 메탈릭 얀사가 제공된다.

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Description

폴리우레탄 접착제 및 이를 이용한 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법{Polyurethane adhesive and preparing method of polyester metallic yarn using the same}

본 발명은 폴리우레탄 접착제 및 이를 이용한 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 면, 마, 인견사, 나이론사, 화학사 및 폴리에스테르사 등과의 혼합직조 후 고온의 후렴공정에서도 우수한 접착성 및 내열성을 발현할 수 있는 폴리우레탄 접착제 및 이를 이용한 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법에 관한 것이다.

폴리우레탄은 일반적으로 신발 및 가죽 제품의 접착제의 용도 이외에도, 코팅용으로 사용되거나 페인트 등과 같은 도료에도 적용된다. 이때, 폴리우레탄이 접착제의 용도로서 사용시는 그 대상 물질의 재질에 따라 접착성도 달라지게 된다.

일례로, 갑피 재질에 적용하는 경우는 이들의 종류에 따라서 그 접착성이 달라지게 되는데, 즉 천연피혁과 인조피혁으로 나뉘어지는 가죽의 경우에서 천연피혁은 접착이 용이한 편이지만, 인조피혁의 경우는 이형제나 오일이 처리되어 있어 부 착이 어려운 문제가 있다. 또 다른 재질로서 다양한 종류의 매쉬(mash)는 폴리에스테르, 나일론 등이 있다.

한편, 면, 마, 인견사, 나이론사, 화학사 및 폴리에스테르사 등의 실과 혼합직조용으로 사용되는 폴리에스테르 메탈릭 얀사는 통상적으로 폴리에스테르 필름의 베이스 투명 필름 위에 알루미늄 진공 증착을 하여 증착된 필름 상에 금, 은사에서 검정까지 다양한 색상으로 코팅기계 및 인쇄기계를 이용하여 코팅 및 인쇄를 하여 마이크로 스릿타 반짝이 실로 0.18㎜∼5㎜ 이상 메탈릭 얀 작업을 하여 연사, 편직기, 직물기 등의 작업을 통해서 액세서리 제품에 사용되고 있다.

상기 코팅 및 인쇄방법을 살펴보면, 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 알루미늄 진공 증착을 하여(일면만 진공 증착을 하여도 투명한 폴리에스테르 필름이기에 양면 효과를 냄) 알루미늄 진공 증착 상의 반대편 폴리에스테르 필름 위에 멜라민 수지와 에폭시 수지를 혼합하여 염료(각 색상을 신나, 용제에 녹임)를 첨가한 후, 코팅 및 인쇄를 하여 마이크로 스릿타를 하여 금, 은사(메탈릭 얀)를 작업한다.

그러나, 상기 알루미늄 진공 증착면은 후렴 및 물 염색 등의 온도에 약하여 알루미늄 진공 증착과 코팅 및 인쇄면에 있는 색상이 탈색되기 쉬운 문제점이 있다. 따라서, 면, 화학사, 인견사, 폴리에스테르사 등을 먼저 선염색한 후, 폴리에스테르 메탈릭 얀사와 혼합하여 직물기, 편직기 등의 작업을 통해서 액세서리에 사용해야 한다. 또한, 선염색된 면, 화학사, 인견사, 폴리에스테르사와의 색상 조화를 맞추기 위해서는 폴리에스테르 필름을 적절한 색상으로 따로 코팅 및 인쇄를 해 야 하기 때문에 이중의 공정이 필요하여 경제적으로 불리한 문제점이 있다.

따라서, 면, 화학사, 인견사, 폴리에스테르사 등과의 혼합 직조 후 고온의 후렴공정에서 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 접착성 및 내열성을 우수하게 유지시킬 수 있는 방법이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구를 거듭한 결과, 알코올기와 이소시아네이트기의 몰비가 일정하게 조절된 폴리우레탄 접착제를 사용하여, 면, 마, 인견사, 화학사 및 폴리에스테르사 등과의 혼합직조 후 고온의 후렴공정에서도 우수한 접착성 및 내열성을 발현할 수 있는 폴리에스테르 메탈릭 얀사를 얻을 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 내열성이 우수한 폴리우레탄 접착제를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 폴리우레탄 접착제를 사용하여 접착성 및 내열성이 우수한 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리우레탄 접착제는 주접착 성분(a) 및 가교결합 성분(b)으로 이루어진 폴리우레탄 접착제에 있어서, a) 이소시아네이트 화합물, 분자량이 400∼4000인 폴리에스테르 폴리올, 분자량이 400∼3000인 폴리프로필렌 글리콜 및 쇄연장제를 반응시킨 후, 불휘발분이 30∼70%가 되도록 유기 용제로 희석하여 제조되며, 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기 대비 상기 폴리올, 글리콜 및 쇄연장제 중의 알코올기의 몰비가 1: 1.1∼2.0인 주접착 성분; 및 b) 트리메틸올프로판, 에틸렌글리콜 및 1,4-부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나의 알코올과 이소시아네이트 화합물을 1: 2∼4의 몰비로 반응시킨 후, 불휘발분이 50∼80%가 되도록 유기 용제로 희석하여 제조된 가교결합 성분으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법은 면, 마, 인견사, 화학사 또는 폴리에스테르사 혼합직조용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법에 있어서, 상기 폴리우레탄 접착제를 사용하여 폴리에스테르 알루미늄 진공 증착 필름 및 폴리에스테르 투명 베이스 필름을 합지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 접착제는 주접착 성분(a) 및 가교결합 성분(b)으로 이루어진다.

상기 주접착 성분(a)은 이소시아네이트 화합물, 분자량이 400∼4000인 폴리에스테르 폴리올, 분자량이 400∼3000인 폴리프로필렌 글리콜 및 쇄연장제를 반응시킨 후, 불휘발분이 30∼70%가 되도록 유기 용제로 희석하여 제조된다.

본 발명에서 사용되는 이소시아네이트 화합물은 디페닐-4,4'-메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 톨리딘디이소시아네이트 등이 있고, 이들 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 폴리에스테르 폴리올은 분자량이 400∼4000인 것이 좋고, 아디프산(adipic acid), 이소프탈산(isopropic acid) 및 세바신산(sebacic acid) 중에서 선택된 1종 이상의 산과, 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올 및 네오펜틸글리콜 중에서 선택된 1종 이상의 글리콜을 반응시켜 제조된다. 이때, 상기 폴리에스테르 폴리올의 분자량이 400 미만이면 경과 후 너무 딱딱하고, 4000을 초과하면 필요 이상의 고분자로 진행되어 접착 강도가 저하된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 글리콜은 분자량이 400∼3000인 것이 좋고, 상기 분자량이 400 미만이면 경과 후 너무 딱딱하고, 3000을 초과하면 필요 이상의 고분자로 진행되어 접착 강도가 저하된다.

본 발명에서 사용되는 사슬 연장제는 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올 및 트리메틸올프로판 등이 있고, 이들 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 폴리우레탄 접착제의 주접착 성분(a)은 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기 대비 상기 폴리올, 글리콜 및 쇄연장제 중의 알코올기의 몰비가 1: 1.1∼2.0이 되도록 각 성분의 함량을 조절하여 급격한 발열에 주의하면서 60∼100℃의 온도에서 반응시킨 후, 불휘발분이 30∼70%가 되도록 유기 용제로 희석하여 제조된다. 이때 사용가능한 유기 용제로는 아세트산에틸, 메틸에틸케톤 및 톨루엔 등이 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기 대비 상기 폴리올, 글리콜 및 쇄연장제 중의 알코올기의 몰비는 1: 1.1∼2.0인 것이 좋고, 상기 몰비 가 1.1 미만이면 너무 고분자가 되어 점도가 높거나 겔화의 위험이 있고, 2.0을 초과하면 저분자량이 되어 접착력이 현저하게 감소한다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 접착제의 가교결합 성분(b)은 트리메틸올프로판, 에틸렌글리콜 및 1,4-부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나의 알코올과 이소시아네이트 화합물을 1: 2∼4의 몰비로 40∼80℃의 온도에서 반응시킨 후, 불휘발분이 50∼80%가 되도록 유기 용제로 희석하여 제조된다. 이때 사용되는 이소시아네이트 화합물 및 유기 용제는 전술한 바와 같다.

한편, 상기 알코올과 이소시아네이트 화합물의 몰비는 1: 2∼4인 것이 좋고, 상기 몰비가 2 미만이면 분자량이 높아 겔화의 위험이 있고, 4를 초과하면 저분자량으로 반응물이 다량 존재하여 경화 반응시 기포를 생성하거나 접착강도가 저하된다.

한편, 상술한 본 발명의 폴리우레탄 접착제는 면, 마, 인견사, 화학사 또는 폴리에스테르사 혼합직조용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조시 폴리에스테르 알루미늄 진공 증착 필름 및 폴리에스테르 투명 베이스 필름의 합지과정에 사용하여 접착성 및 내열성이 우수한 폴리에스테르 메탈릭 얀사를 제조할 수 있다.

상기 폴리우레탄 접착제는 우수한 내열성을 갖기 때문에 고온의 후염과정에서도 탈착되거나 또는 탈색/변색의 우려가 없어 종전의 코팅 및 인쇄과정을 생략하고 알루미늄 진공 증착면에 상기 폴리우레탄 접착제를 적용하여 투플라이 합지를 통해서 폴리에스테르 알루미늄 진공 증착 필름과 폴리에스테르 투명 베이스 필름을 합지하여 폴리에스테르 메탈릭 얀사를 0.18㎜∼5㎜ 이상 생산할 수 있다. 또한, 이렇게 얻어진 폴리에스테르 메탈릭 얀사는 면, 마, 인견사, 나이론사, 화학사, 폴리에스테르사 등과 같이 혼합하여 연사, 직물기, 편직기 등등에서 작업을 하여 고온 후렴 염색을 하여도 변형되지 않기 때문에 종래기술에서와 같이 각각 선염색하여 사용할 필요 없이, 혼합 직조한 후 한번의 후렴을 통해서 원하는 색상을 구현할 수 있다.

일례로, 각 직물의 후렴 공정온도 및 공정시간은 다음과 같다:

- 나이론 염색 온도: 60∼90℃ (20∼40분)

- 기타 면사 및 화학사 염색 온도: 80∼100℃ (20∼40분)

- 폴리에스테르사 염색 온도: 90∼130℃ (20∼40분)

따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 메탈릭 얀사는 고온에 견디는 폴리에스테르 90∼130℃까지 후렴색 사용이 가능하기 때문에, 0.18㎜∼5㎜ 이상으로 생산된 폴리에스테르 반짝이실 은사를 면, 마, 인견사, 나이론사, 화학사, 폴리에스테르사를 혼합하여 액세서리 등의 제품을 만들어 후렴 염색을 함으로써 간단하고 경제적인 공정을 통해서 다양한 색상의 폴리에스테르 반짝이 효과를 낼 수 있는 장점이 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

제조예 1

- 폴리에스테르 폴리올의 제조

본 발명에서 사용하기 위한 폴리에스테르 폴리올을 제조하기 위하여, 아디프산과 1,4-부탄디올 및 네오펜틸글리콜을 40:30:30의 몰비로 180∼240℃의 온도에서 6∼7시간 동안 에스테르화 반응시켜 분자량이 1000∼2000인 폴리에스테르 폴리올을 제조하였다

실시예 1

A. 주접착 성분(a)의 제조

아세트산 에틸 용매에 디페닐-4,4'-메탄디이소시아네이트, 상기 제조예 1에서 얻은 폴리에스테르 폴리올, 분자량이 400∼3000인 폴리프로필렌 글리콜(한국 포리올 PPG) 및 트리메틸올프로판을 각각 몰비로 0.8: 0.4: 0.4: 0.05로 혼합 및 용해시켜 급격한 발열에 주의하면서 약 80℃의 온도에서 반응시킨 후, 불휘발분이 60%가 되도록 메틸아세테이트(EA용제)로 희석하였다.

B. 가교결합 성분(b)의 제조

메틸아세테이트(EA용제) 용매에 트리메틸올프로판과 톨리렌 디이소시아네이트를 1:3의 몰비로 혼합하여 넣고 약 60℃의 온도에서 반응시킨 후, 불휘발분이 75%가 되도록 메틸아세테이트(EA)로 희석하였다.

C. 폴리우레탄 접착체의 제조

톨루엔에 상기 A에서 얻은 주접착 성분을 용해시키고, 여기에 상기 B에서 얻은 가교결합 성분을 배합시켜 목적하는 폴리우레탄 접착제를 제조하였다.

실시예 2

폴리에스테르 베이스 투명 필름(KOLON) 위에 전기적 전처리를 실시한 후 알루미늄 진공 증착을 실시하여 된 폴리에스테르 알루미늄 증착된 베이스 투명 필름 위에 상기 실시예 1에서 얻은 분단의 폴리우레탄 접착제를 도포하고, 여기에 폴리에스테르 베이스 투명 필름을 합지하여 투플레이 합지를 한 후 약 80℃의 온도에서 약 100시간 정도를 숙성시킨다.

상기 숙성된 필름을 마이크로 스릿터 폭에 맞추어 약 50∼250㎜ 폭으로 재단한 후 재단된 필름을 마이크로 스릿터에서 약 0.18∼0.5㎜ 정도로 마이크로 스릿팅하여 폴리에스테르 메탈릭 얀을 얻었다.

상기 메탈릭 얀을 폴리에스테르 얀과 혼합 직조한 후, 다음과 같은 염색공정을 거쳐 반짝이 원단을 얻었다.

염색공정:

1) 전처리: 원단의 오염을 제거하고 염료의 침투를 용이하게 하기 위하여 약재와 물이 혼합된 전처리 용액에 20∼30분간 열을 가하여 침염시킨다.

2) 염색: 원단을 염색기에 투입하고 염료가 담긴 염욕에 넣고 약 130℃에서 20∼40분간 유지시켜 염색한다.

3) 탈수: 염색기에서 나온 원단의 수분을 제거한다.

4) 건조: 원단을 원하는 폭과 중량으로 고정한다.

※ 접착성 시험

상기 실시예 2에서 얻은 메탈릭 얀의 초기 접착력 및 상태 접착력을 다음과 같은 방법으로 측정하였다.

1) 초기 접착력 : 압착 후, 10분이 경과후 접착력을 필(peel)박리 시험하였다.

2) 상태 접착력 : 1일 동안 방치 후, 박리된 정도를 인장기에서 박리속도 100 ㎜/min하여 측정하였다.

3) 그린 강도(Green Strength) : 폴리우레탄 접착제를 적용한 다음, 즉시 접착력을 측정하였다.

상기 접착력 실험 결과, 초기접착력 (0.5∼1㎜)폭 및 상태접착력 (1∼3(25㎜))폭이고 그린 강도가 우수하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리우레탄 접착제는 우수한 접착성 및 내열성을 나타내어, 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조시 사용하기에 적합하고, 각종 색상을 내기 위한 코팅 및 인쇄가 필요치 않는 폴리에스테르 반짝이 투플라이 합지 은사 필름을 0.18㎜∼5㎜ 이상 생산하여 면, 마, 인견사, 나이론사, 화학사, 폴리에스테르사를 혼합하여 액세서리 등의 제품을 만들어 후렴 염색을 함으로써 간단하고 경제적인 공정을 통해서 다양한 색상의 폴리에스테르 반짝이 효과를 낼 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 주접착 성분(a) 및 가교결합 성분(b)으로 이루어진 폴리우레탄 접착제에 있어서,

   a) 이소시아네이트 화합물, 분자량이 400∼4000인 폴리에스테르 폴리올, 분자량이 400∼3000인 폴리프로필렌 글리콜 및 쇄연장제를 반응시킨 후, 불휘발분이 30∼70%가 되도록 상기 유기 용제로 희석하여 제조되며, 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기 대비 상기 폴리올, 글리콜 및 쇄연장제 중의 알코올기의 몰비가 1: 1.1∼2.0인 주접착 성분; 및

   b) 트리메틸올프로판, 에틸렌글리콜 및 1,4-부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나의 알코올과 이소시아네이트 화합물을 1: 2∼4의 몰비로 반응시킨 후, 불휘발분이 50∼80%가 되도록 유기 용제로 희석하여 제조된 가교결합 성분

   으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 접착제.
2. 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 화합물은 디페닐-4,4'-메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 톨리딘디이소시아네이트 중에서 하나 이상 선택됨을 특징으로 하는 폴리우레탄 접착제.
3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 아디프산(adipic acid), 이소프탈산(isopropic acid) 및 세바신산(sebacic acid) 중에서 선택된 1종 이상의 산과, 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올 및 네오펜틸글리콜 중에서 선택된 1종 이상의 글리콜이 반응되어 제조된 것임을 특징으로 폴리우레탄 접착제.
4. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제가 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올 및 트리메틸올프로판 중에서 하나 이상 선택됨을 특징으로 하는 폴리우레탄 접착제.
5. 면, 마, 인견사, 화학사 또는 폴리에스테르사 혼합직조용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법에 있어서,

   제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄 접착제를 사용하여 폴리에스테르 알루미늄 진공 증착 필름 및 폴리에스테르 투명 베이스 필름을 합지하는 것을 특징으로 하는 후렴용 폴리에스테르 메탈릭 얀사의 제조방법.