KR100838820B1 - 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물은, 열가소성 폴리우레탄 수지 60 내지 93중량%, 발포제 1.5 내지 8.0중량%, 안정제 0.5 내지 2.0중량%, 안료 4.0 내지 10중량%, 우레탄계 충전제 1.0 내지 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
우레탄, 충전제
Description
본 발명은 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인조피혁의 원료가 되는 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 조성물로부터 발포성형된 발포성형체, 특히 인조피혁에 관한 것이다.
종래, 폴리우레탄 수지를 발포시키고 제품화하기 위해서는, 일반적으로 열경화성 수지를 이용한 건식법을 사용하여 왔다. 반면, 습식 형태로 폴리우레탄 제품을 제조하기 위한 방법으로는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF)와 물을 이용해 기포지에 함침한 후 미세한 셀을 형성하는 방법이 제공되어 왔으나, 이는 발포에 의한 후물화(厚物化)에 한계가 있었다. 또한, 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate)를 주원료로 하여 특정 설비에서만 생산이 가능한 우레탄 폼(foa
m)이 제공되어 왔으나, 이는 스폰지 형태로 단열재 등의 건축 자재로 사용되고 있을 뿐 인조피혁으로서 사용될 수는 없는 것이었다.
최근 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 개방형 압연기 등의 기존 설비를 사용하여 물성이 우수하고, 고배율 발포를 하기 위한 다양한 방법들이 연구되어 왔다. 그러나, 이러한 개방형 압연기는 개방된 부분이 있어 롤과 개방된 부분의 온도 차이로 인해 폴리우레탄 수지 조성물이 롤에 점착되는 문제점이 있었고, 대한민국 특허공개공보 제 10-2004-0077103 호 등에서는 가소제나, 고무 계열의 첨가제 또는 활제 등을 부가하여 점착을 방지하였다.
고무계열의 첨가제는 우레탄 수지와의 상용성에 문제점이 있고, 가소제나 활제 등은 시간이 경과하면 폴리우레탄 인조피혁의 표면에 마이그래이션(Migration)되는 현상이 나타나 제품의 품질을 떨어뜨리는 단점이 있었다.
또, 열가소성 폴리우레탄을 인조피혁으로 사용하려면 경도가 매우 중요하고, 통상적으로 쇼어 A 경도로 70 전후가 바람직하다. 그러나 대부분 열가소성 폴리우레탄의 경우 열경화성 폴리우레탄과 달리 압출이나 사출용 수지의 경우 쇼어 A 경도로 85-90정도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 가소제나 고무 계열의 첨가제 또는 활제를 사용하지 않고도 우수한 작업성과 경도를 비롯한 우수한 물성을 갖는 인조피혁을 제조할 수 있는 열가소성 폴리우레탄 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 고발포 배율로 발포가 가능한 열가소성 폴리우레탄 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 난연성을 갖는 인조피혁을 제공하는 것이다.
이 목적을 위해, 본 발명에 의한 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물은, 본 발명에 의한 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물은, 열가소성 폴리우레탄 수지 60 내지 93중량%, 발포제 1.5 내지 8.0중량%, 안정제 0.5 내지 2.0중량%, 안료 4.0 내지 10중량%, 우레탄계 충전제 1.0 내지 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발포제의 작용을 돕기 위하여 발포조제를 혼합하는 경우에는, 조성물 전체 중량에서 대해 상기 발포제의 비율을 1.0 내지 6.0중량%, 발포조제의 비율을 0.5 내지 2.0중량%로 하여 본 발명에 의한 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물을 구성할 수도 있다.
본 발명의 따라 첨가되는 우레탄계 충전제는 폴리우레탄 섬유를 일정크기로 절단한 후 분쇄하여 분말화시킨 것으로, 열가소성 폴리우레탄 수지와 유사한 물성을 가지고 사용성이 있는 폴리우레탄 섬유를 분말화하여 충진시킴으로써, 롤에 점착되는 문제를 해결하여 작업성을 개선시키고, 경도를 적정 경도로 맞출 수가 있었다. 또한, 고배율 저밀도의 연속적인 발포가 가능하다.
안정제는 열화(劣化) 등으로 인한 물성 저하를 방지 또는 억제하기 위해 첨가되며, 안정제를 첨가함으로써 색상의 변화 및 이에 따른 완제품의 물성저하를 막을 수 있다. 본 발명에서는 금속 비누계 안정제가 사용될 수 있다. 이는 지방산 금 속염이 주체인 안정제로서, 금속종으로는 Ba, Ca, Zn 등이 사용되고, 주로 Ba/Zn 비누, Ca/Zn 비누와 같이 두 가지 이상의 금속 비누가 짝지워져 사용된다. 본 발명에서는 Ba/Zn계 안정제가 사용되는 것이 바람직하다.
발포제는 화학적으로 분해하여 가스를 발생하는 물질로서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 수지를 발포시키기 위하여 첨가된다. 본 발명에 따라 발포제는 아조디카본 아미드(ADCA azodicarbonamide), 아조비스 이소프틸로니트릴 (AIBN), 디아조 아미노 벤젠, N,N-디니트로소 벤젠 메틸렌 테트라민, N,N-디메틸N,N-디니트로 테레프탈 아미드 등의 유기계 발포제나 중탄산 나트륨, 탄산나트륨, 중탄산 암모늄, 아초산 암모늄 등의 무기계 발포제가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아조디카본 아미드(ADCA)가 선택될 수 있다.
수지의 용융 온도에 발포제의 분해온도를 적합화시키기 위하여 발포조제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아조디카본아미드에 조제로서 우레아, 붕소, 에탄올아민, 산화아연, 탄소염 등을 첨가하면 분해온도를 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물과 그것을 이용한 제품에 색상을 부여하기 위해 안료가 첨가된다. 안료로서는 무기 및 유기 안료 등이 있으며, 기존의 파우더 형태나 정제 형태의 것들 중에서 임의적으로 선택되어 첨가될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물에는 난연제를 더 부가할 수 있다. 일반적으로 흔히 사용되는 인계 난연제나 수산화마그네슘이나 수산화알루미늄 등의 수산화 화합물은 초기에는 효과가 있지만 계속 성능이 저하되어 난연화에 어려움이 있었으며, 본 발명에서는 멜라민계 분말 형태의 난연제를 사용하여 완전한 난연 효과를 얻을 수 있었다.
난연제는 전체 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 20중량부로 첨가된다.
상기와 같은 성분들로 구성된 본 발명에 따르는 조성물을 사용하여 종래에 알려진 방식으로 오픈형 압연기를 이용해 열가소성 폴리우레탄 단독의 연속 발포체 인 시트(sheet)를 제조할 수 있고, 라미네이팅, 직물원단과의 합포 등을 통한 제품의 생산이 가능하다. 본 발명에 따르는 조성물이 합포되는 경우 사용되는 직물 원단(backig cloth)으로는 폴리에스테르계, 나일론계, 폴리에스테르와 면(cotton)의 혼방사, 면 등 다양한 종류가 가능하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 조성물에 의해 제조되는 인조피혁을 제작하는 제 1 단계는 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물을 블렌더(Blender) 또는 한셀 혼합기(Hansel Mixer)를 사용하여 1차 예열하는 단계이다. 조성물을 밴버리 혼합기(Banbury Mixer)를 사용하여 혼합하는데, 그 비율은 열가소성 폴리우레탄 수지 60 내지 93중량%, 발포제 1.5 내지 8.0중량%, 안정제 0.5 내지 2.0중량%, 안료 4.0 내지 10중량%, 우레탄계 충전제 1.0 내지 20중량%이다. 우레탄계 충전제는 폴리우레탄 섬유를 절단하고 분쇄한 것을 사용한다. 멜라민계 분말을 전체 중량 100중량부에 대해 10 내지 20중량부로 첨가할 수 있다.
혼합 롤(Mixing Roll)에서 원료를 분산시키고, 가열 롤(Warming-Roll)에 원료를 투입하고 압연하며, 기포지를 합포하고(Calendering 공정), 냉각 및 권취단계(Cooling and Winder)로 반제품을 형성하는 단계를 거치게 된다.
위 단계에서 형성된 반제품은 다음 공정인 열풍 건조 및 발포 오븐에서 고배율의 셀(Cell)을 형성하는 단계를 거친다. 발포공정은 발포체를 형성하여 쿠션감을 부여하기 위한 공정으로, 통과하는 오븐 내에 통상적으로 온도 구배를 3가지 영역으로 형성하여 건조와 발포, 냉각을 동시에 이루는 공정으로 구성하였다. 온도의 범위는 150℃ ~ 250℃이었으며, 체류시간은 1 ~ 5분이 소요되었다. 일반적인 인조피혁이 300% 전후의 발포 배율을 갖는데 비해, 본 발명의 조성물은 800 ~ 1,000%의 발포배율로 고배율의 탄성체를 얻을 수 있었다.
본 발명의 열가소성 폴리우레탄 조성물은 가소제나 고무 계열의 첨가제 또는 활제를 사용하지 않고도 롤에 점착되는 문제가 없어 작업성이 우수하다. 또한, 쇼어 A 경도 70 내외의 경도를 나타내는 등 우수한 물성을 갖는 인조피혁을 제조할 수 있고, 800 ~ 1,000%의 고발포 배율로 연속 발포가 가능하다. 또한, 220 ~ 250℃의 고온에서 발포셀을 형성하는 경우에도 난연성을 부여할 수 있는 난연제를 사용하여 우수한 난연성을 지속적으로 부여할 수 있다.
Claims (3)
- 열가소성 폴리우레탄 수지 60 내지 93중량%, 발포제 1.5 내지 8.0중량%, 안정제 0.5 내지 2.0중량%, 안료 4.0 내지 10중량%, 폴리우레탄 섬유 분말로 구성된 우레탄계 충전제 1.0 내지 20중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 피혁용 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물 100중량부에 대해 멜라민계 난연제를 10 내지 20중량부 더 부가한 것을 특징으로 하는 인조 피혁용 열가소성 폴리우레탄 수지 조성물.
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