KR100944507B1 - 실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드 특성을 지닌 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법 - Google Patents

실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드 특성을 지닌 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수한 실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드(Slow rebound) 특성을 지닌 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 따라 형성된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 밀도는 0.07~0.1g/㎤이며, 아주 소프트(Extra-soft)한 특성을 나타내고, 압축력이 향상되어 먼지와 같은 오염물질이 외부로부터 유입되는 것을 방지한다.
Figure R1020090100103
저밀도 폴리우레탄 폼 시트, 실링성, 고분자 발포 조성물, 충격흡수성

Description

실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드 특성을 지닌 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법{Manufacturing method for Low density polyurethane Foam sheet having sealing, shock absorbing and slow rebound properties}
본 발명은 실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드(Slow rebound) 특성을 지닌 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법에 관한 것으로, 각종 전자기기의 내외장에 도입되어 외부 충격에 의한 부품의 파손을 방지하고 외부 오염물질로 부터의 유입을 방지할 수 있는 실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드(Slow rebound) 특성을 지닌 저밀도 폴리우레탄 폼 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전자, 통신 산업이 급속도로 발전하면서, 컴퓨터, 휴대전화, 네비게이션 또는 노트북 같은 전자제품들이 고기능화, 고경량화 및 고집적화 되면서 충격이나 진동 및 먼지 등의 외부환경에 대해 더욱 민감하게 작용하고 있다.
일예로, 소형 전자기기인 Mobile Phone 케이스 내에 다수의 부품이 집적될 경우 케이스의 맞물리는 부분을 비롯하여 그 내부구조가 더욱 복잡해지게 되고, 케이스 내부에 배치된 각종 부품과 케이스 간에 간극이 형성될 수 있어 외부환경에 강하도록 그 간극 부분을 채워 넣어야하는데, 이에 실링 및 충격흡수 부재의 배치가 필요하게 된다.
간극크기의 다양화와 케이스 표면이 불규칙적인 요철에 대응해서 압축비가 우수하고 실링성 및 충격흡수성 우수한 부자재를 제공하지 않으면 안된다. 일반적으로, 실링 및 충격흡수 부재가 하중에 의해 용이하게 변형되는지의 여부에 의해 그 기능의 좋고 나쁨이 평가된다.
종래에는 각종 전자기기의 실링 및 충격흡수 부재로 고밀도 폴리우레탄 폼이많이 이용되고 있으며, 이 외에도 폴리에틸렌 발포 폼, 폴리프로필렌 발포 폼, 폴리올레핀 발포 폼, 고무계 발포 폼 등이 사용되고 있다.
그런데, 종래 전자기기의 실링 및 충격흡수 부재로 사용되고 있는 고밀도 폴리우레탄 발포 폼의 경우 폼의 밀도가 높기 때문에 전자기기 케이스 간의 공극을 효과적으로 채우지 못하는 단점이 있으며, 탄성률이 비교적 높아 반발특성이 강하므로 압축률이 떨어지는 경향이 있다. 또한, 폴리올레핀 발포 폼의 경우 고밀도 폴리우레탄 폼에 비해 낮은 탄성률을 지니고 있으나 압축 후 자기복원(compression set)성이 떨어지는 문제점을 보이고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드(Slow rebound) 특성 및 자기복원(Compression set) 특성을 갖도록 한 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조를 위한 제 1 양태는
a) 테프론 재질의 컨베이어 벨트 위에 제 1 기재막을 투입한 후, 상기 제 1기재막의 상부에 폴리우레탄 발포 조성물을 주입하는 단계;
b) 상기 주입된 발포조성물이 일정 두께가 되도록 캐스팅 롤러를 이용하여 캐스팅하는 단계;
c) 상기 캐스팅 된 발포조성물의 상부에 높이 간격 보정롤을 이용하여 제 2 기재막을 적층하는 단계;
d) 1차 가열부에서 25 ~ 60℃로 폼을 발포 시키는 단계;
e) 2차 가열부에서 70 ~ 100℃로 1차 경화하는 단계;
f) 열건조기에서 100 ~ 130℃로 2차 경화 및 건조하는 단계;
g) 제 2 기재막을 제거하는 단계; 및
h) 제 2 기재막이 제거된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 코팅기로 이송하여 표면에 코팅조성물을 도포한 후, 건조시키는 단계;
를 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 양태는
a) 테프론 재질의 컨베이어 벨트 위에 제 1 기재막을 투입한 후, 상기 제 1기재막의 상부에 폴리우레탄 발포 조성물을 주입하는 단계;
b) 상기 주입된 발포조성물이 일정 두께가 되도록 캐스팅 롤러를 이용하여 캐스팅하는 단계;
c) 상기 캐스팅 된 발포조성물의 상부에 코팅기로 코팅조성물을 도포하는 단계;
d) 상기 코팅조성물이 도포된 발포조성물의 상부에 높이 간격 보정롤을 이용하여 제 2 기재막을 적층하는 단계;
e) 1차 가열부에서 25 ~ 60℃로 폼을 발포 시키는 단계;
f) 2차 가열부에서 70 ~ 100℃로 1차 경화하는 단계;
g) 열건조기에서 100 ~ 130℃로 2차 경화 및 건조하는 단계; 및
h) 제 2 기재막을 제거하는 단계;
를 포함한다.
또한, 제 3 양태는
a) 테프론 재질의 컨베이어 벨트 위에 제 1 기재막을 투입한 후 제 2기재막을 캐스팅 롤러 안으로 투입되게 하고 제 1 기재막과 제 2 기재막사이에 폴리우레 탄 발포 조성물을 주입하는 단계;
b) 제 1기재막과 제 2기재막 사이에 주입된 발포조성물이 일정 두께가 되도록 캐스팅 롤러를 이용하여 캐스팅하는 단계;
c) 1차 가열부에서 25 ~ 60℃로 폼을 발포 시키는 단계;
d) 발포되는 폼의 두께를 보정하는 단계;
d) 2차 가열부에서 70 ~ 100℃로 1차 경화하는 단계;
e) 열건조기에서 100 ~ 130℃로 2차 경화 및 건조하는 단계;
f) 제 2 기재막을 제거하는 단계; 및
g) 제 2 기재막이 제거된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 코팅기로 이송하여 표면에 코팅조성물을 도포한 후, 건조시키는 단계;
를 포함한다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트는 상부 면 즉 제 2기재막(이형필름)이 없이 제조되는 기존의 폴리우레탄 폼에 비해 스킨 층이 얇고 더 부드러운 장점을 지니고 있다. 또한, 저온 범위에서 가열을 하여 폼을 발포시킴으로 인하여 밀도가 낮고 셀이 치밀한 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트는
제 1기재막(support layer);
상기 제 1 기재막의 상부에 적층되는 저밀도 폴리우레탄 폼 층; 및
상기 저밀도 폴리우레탄 폼 층의 상부에 코팅된 표면 코팅층;
을 포함한다.
상기 저밀도 폴리우레탄 폼 층은 폼의 두께가 0.25~5.0mm, 밀도 0.07~0.1g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.08~0.15kgf/㎠ 이고, 경도는 쇼어(shore)경도로 5내지 25범위의 물성을 가진다.
상기 표면 코팅층은 폼 표면의 내마모성, 내오염성 및 폼 표면의 택키(tacky)성을 방지하기 위한 역할을 하기 위한 것으로 우레탄수지, 아크릴수지, 우레탄-아크릴 공중합체 수지, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지 등의 표면코팅용 수지를 사용할 수 있다.
이하, 도 1 내지 4를 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 제조되는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이 제 1기재막(support layer)(2)과, 그 위에 저밀도 폴리우레탄 폼 층(4), 및 상기 저밀도 폴리우레탄 폼 표면에 코팅된 표면코팅층(6)으로 이루어진다.
본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조 공정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 공정 전반부에 제 1기재막(2)을 준비하고, 상기 제 1기재막 위에 폴리우레탄 발포 조성물(20)을 토출시킨다. 폴리우레탄 발포 조성물을 일정한 두께로 보정해주는 캐스팅롤러(30)를 통과 하여 캐스팅한다. 이때 캐스팅 롤러를 통해 미리 표면을 캐스팅함으로써, 표면이 평활한 폼을 제조할 수 있다. 캐스팅 된 폴리우레탄 발포 조성물 위에 제 2기재막(이형필름 또는 이형지 )(40)이 일정한 간격높이를 보정해주기 위한 높이 간격 보정 롤(41) 밑으로 투입된다. 이때 롤(41)과 제 2기재막 사이에는 테프론 시트(42)를 끼워 제 2 기재막(40)이 원활히 투입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
제 2 기재막(40)이 투입된 후 폴리우레탄 폼을 발포(Foam blowing) 시키기 위해 낮은 열구간인 제 1 가열부(50) 및 제 2 가열부(60)를 통과한다. 즉, 낮은 열 구간인 제 1 가열부에서 발포를 시킨 후, 제 2 가열부에서 경화열 구간을 통과하는데 본 발명은 이러한 두 단계의 가열구간을 통과하도록 함으로써, 폼의 밀도가 낮으며, 셀이 균일하고, 최종 생산된 폼의 내부에 미휘발된 용매가 남자있지 않아서 사용 시 지속적인 이행(migration)이 발생하지 않는다. 특히 제 1 가열부 및 제 2 가열부의 온도를 통상의 폴리우레탄 발포 온도보다 낮은 온도 범위에서 행함으로써 폼의 밀도를 더욱 낮추고, 아주 소프트하며, 표면이 평활한 저밀도 폴리우레탄 폼을 생산할 수 있다.
상기 제 1 가열부는 제 1상부열(51)과 제 1하부열(52)구간으로 나누어 열을 가하는 것이 바람직하다. 바람직한 온도는 25~60℃이며, 25 ℃미만인 경우는 발포가 제대로 일어나지 않으며, 60℃를 초과하는 경우 폼 발포(Blowing)가 일어나기 전에 먼저 폼 경화가 진행되어 폼의 밀도가 높아진다. 발포가 원활히 진행되기 위해서는 두께에 따라 차이가 있으나, 보통 저온에서 10~15초 사이가 가장 적절하다. 제 2 가열부도 제 2상부열(51)과 제 2하부열(61)구간으로 나누어 열을 공급한다. 바람직한 온도는 70 ~ 100℃이며, 70℃ 미만에서는 반응열이 낮아 경화되기까지 시간이 지연되며, 100℃를 초과하는 경우 과열로 인한 폼의 셀이 균일하지 않게 된 다. 제 2 가열부를 통과한 고분자 탄성체층(저밀도 폴리우레탄 폼)은 열 건조기(70) 구간을 통과하여 다시 한번 경화시켜 폴리우레탄 반응이 완전하게 이루어지도록 하며, 제 2기재막을 제거하여 회수롤(80)에 회수 된다. 고분자 탄성체는 이후 표면처리를 하기 위해 코팅기(90)로 이송되고 다시 열 건조기(71)를 통과하여 최종 저밀도 폴리우레탄 폼 시트로 권취롤(100)에 권취된다.
본 발명에서 상기 코팅하는 단계는 도 2와 같이, 폼을 경화 및 건조시킨 후에 하는 것도 가능하나, 필요에 따라서는 상기 폴리우레탄 발포 조성물의 도포 후 발포 전에 도포하는 것도 가능하다. 즉, 도 3과 같이, 폴리우레탄 발포 조성물(20)의 도포 후, 코팅기(90)를 이용하여 코팅조성물을 도포한 후, 제 1 가열부(50), 제 2 가열부(60) 및 열건조기(70)를 통과하여 경화, 건조되도록 함으로써 코팅조성물이 폼의 내부로 침투되어 코팅층의 접착성을 더욱 강하게 할 수 있다. 이때 코팅기는 스프레이형 코팅기를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2기재막(40)을 코터(30)안으로 투입되게 하고 제 1기재막(2)과 제 2기재막(40) 사이에 폴리우레탄 발포 조성물을 투입한 후, 코터(30) 부분에서 일정한 두께로 보정시켜 통과 시킨다. 발포(foam blowing)를 시키기 위한 제 1 가열부와 제 2 가열부 사이에 발포되는 폼의 두께를 보정하기 위한 장치인 평판(43)을 통과 시킨다. 상기 평판은 제 1 가열부에서 발포된 폼의 두께를 조절하고, 발포밀도를 조절하기 위한 수단으로 두께가 낮은 폼(1.0mm 이하)을 제조 할 때는 필요하지 않으나, 높은 두께(2.0mm 이상)의 폼 제조 시 발포되는 폼의 두께를 보정하기 위한 장치로 평판을 사용하는 것이 적절하다. 제 2 가열부를 통과 한 고분자 탄성체층은 열 건조기(70) 구간을 통과하여 다시 한번 경화시키고 나서, 제 2기재막을 제거하여 회수롤(80)에 회수 한다. 고분자 탄성체는 이후 표면처리를 하기 위해 코팅기(90)로 이송되고 다시 열 건조기(71)를 통과하여 최종 저밀도 폴리우레탄 폼 시트로 권취롤(100)에 권취된다.
본 발명의 표면코팅에 사용되는 코팅제는 사용용도에 따라 슬립(Slip), 세미슬립(Semi-slip), 안티슬립(anti-slip), 대전방지특성, 도전특성 또는 광택 특성을 지닌 코팅제를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되어지는 제 1기재막의 재질로는 이 분야에 통상적으로 사용되는 모든 플라스틱 재질을 사용할 수 있으나, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트을 포함하는 폴리에스터계, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 폴리올레핀계, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트 등의 필름, 부직포, 섬유류, 직물류로서 전기적 도전특성을 지니거나 지니지 않은 것이 사용될 수 있으나 열 안정성 및 작업성을 고려해 볼 때 널리 통용되는 것은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제 1기재막의 두께는 10㎛내지 200㎛ 범위가 가능하나, 저밀도 폴리우레탄 폼의 실링과 충격흡수 특성을 잘 나타내기 위해서는 10㎛~ 50㎛두께를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되어지는 제 2기재막은 실리콘 및 불소표면처리가 된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 이형지 및 기타 이형 처리가 된 필름류를 사용할 수 있다. 제 2기재막으로 사용하기 위해서는 내열 특성 및 이형특성이 우수해야만 안정적인 폼 표면특성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서 저밀도 폴리우레탄 폼은 폴리올, 가교제, 촉매, 계면활성제, 충진제, 안료, 산화방지제등을 혼합 교반한 후 기계적인 방법에 의해 이소시아네이트 혼합물을 투입 교반하여 반응시키는 2액형 혼합공정에 의해서 이루어진다.
본 발명에 의한 저밀도 폴리우레탄 폼의 조성물은 활성수소를 함유한 폴리올(관능기가 2 ~ 3, 평균분자량이 200 ~ 6000인 폴리에스테르계 및 폴리에테르계)에 가교제, 충진제, 촉매, 계면활성제, 발포제, 안료 및 산화방지제등을 투입, 혼합한 후 이 혼합물에 일정량의 이소시아네이트 혼합물과 기계적으로 교반, 발포시켜 반응시키는 단계로 이때 발포제는 물 또는 용제와 불활성 기체를 함께 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 용제로는 메틸렌클로라이드 및 휘발성 알코올을 사용할 수 있으며, 이외에 카르복실산, 포름산, 아세트산 등을 발포제로 사용할 수 있다. 또한, 불활성 기체로는 네온, 아르곤, 크세론, 헬륨, 질소 등이 사용 가능하다.
본 발명의 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 폴리올 성분으로는 통상적으로 사용되어지는 폴리에테르계 폴리올과 폴리에스테르계 폴리올 등을 포함하며, 제한 없이 사용할 수 있다. 이들 폴리올 성분을 1종 이상 혼용하여 사용하고 사용하는 폴리올성분의 적절한 평균분자량은 200~8000인 것이 바람직하다.
본 발명의 저밀도 폴리우레탄 폼 시트 제조에 사용되는 이소시아네이트 화합물로는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI), 카르보디이미드(Carbodiimide) 변성 MDI, 우레톤이민(Uretonimine) 변성 MDI 및 방향족계, 지방족계, 지환족계 폴리이소시아네이트로 이들의 혼합물과 이들 성분을 변성하여 얻어지는 변성이소시아네 이 등을 1종 이상 혼용할 수 있다.
본 발명은 발포제로 물 또는 용제와 불활성 기체를 함께 사용하는 것을 특징으로 하여 제조되는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트로서 기존 불활성 기체를 사용하여 제조되는 고밀도 폴리우레탄 폼 제품에 비해 폼의 밀도를 더 낮게 조정할 수 있으므로 낮은 하중에도 용이하게 변형되는 특성을 가지게 되며, 기존에 비해 탄성계수가 낮기 때문에 압축률 향상에 의한 실링성을 개선할 수 있다. 또한 종래에 낮은 탄성계수를 지니고 있어 압축력이 우수한 반면 자기복원(Compression set)이 나빴던 폴리올레핀 발포 폼의 문제점을 동시에 개선할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 제조방법은 실링성과 충격에 대한 흡수성, 슬로우 리바운드(Slow rebound) 특성 및 자기복원(Compression set) 특성을 갖는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제조할 수 있다.
특히, 폼의 두께가 0.25~5.0mm, 밀도 0.07~0.1g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.08~0.15kgf/㎠ 이고, 경도는 쇼어(shore)경도로 5 내지 25범위의 물성을 갖는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제조할 수 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예1 내지 6에 따라 제조된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트에 대해 물성평가 는 다음과 같다.
1) 밀도(g/㎤) : ASTM D3574의 방법에 따라 측정함.
2) 65%CFD : ASTM D3574방법에 따라 만능재료시험기로 측정함.
3) 경도(경도계 :　shore "oo") : ASTM D2240의 방법에 따라 측정함.
4) 압축영구변형률(compression set :%) : ASTM D3574의 방법에 따라 측정함. (%가 낮을수록 변형이 적음을 의미한다.)
5) 실링성(Sealing property) : 내관지름 5㎝× 높이 10㎝, 내관과 외관사이의 폭 1㎝인 원형 테프론 케이스 내에 미세분말(밀가루)을 넣고 폭 2mm 두께(한쪽 면은 양면테이프로 고정)로 가스켓 형태로 만들어 테프론 케이스 하단면에 가스켓에 붙어 있는 양면테이프와 붙게 하고 테프론 케이스 상단면은 저밀도 폴리우레탄 폼과 맞닫게 하여 실링재가 75% 두께가 되도록 압착을 한 후 쉐이커를 이용하여 흔들어 준다. 12시간 정도 흔들어 준 후 시험 전/후 미세분말의 무게 차를 측정하여 평가하였다. (실링성 평가는 %로 평가; "◎" :　95％초과, "△" : 95-80%, “× ” : 80% 미만)
실시예
도 2에 도시된 공정에 따라 도 1의 저밀도 폴리우레탄 폼 시트 구조체를 제조하였다. 실시예에 있어서 폴리올은 하기 폴리에테르 폴리올-A, 폴리에테르 폴리올-B, 폴리에테르 폴리올-C를 사용하였다.
폴리에테르 폴리올-A : 중량평균분자량 4000, 수산기 28, 에틸렌옥사이 드(EO) 함량 20%,
폴리에테르 폴리올-B : 중량평균분자량 700, 수산기 240, 에틸렌옥사이드(EO) 함량 0%
폴리에스테르 폴리올-C : 중량평균분자량 530, 수산기 210, 에틸렌옥사이드(EO) 함량 0%
(실시예 1)
폴리우레탄 발포 조성물 제조
폴리올(폴리에테르 폴리올-A 60 중량%, 폴리에테르 폴리올-B 20중량%, 폴리에스테르 폴리올-C 20 중량%) 100중량부에, 가교제(Polyethylene Glycol) 5중량부, 촉매(1.8-diaza-bicyclo[5,4,0] undecene-7/octanoic acid salt) 0.35중량부, 계면활성제(Polyalkyleneoxidemethylsiloxane copolymer) 1.5중량부, 평균입경 5㎛인 탄산칼슘 30중량부, 카본블랙 0.5중량부 및 물 0.25중량부를 혼합해서 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 기포형성용 가스인 질소의 혼합비(용적; %)를 90으로 하고 이소시아네이트 인덱스가 90으로 하여 폴리우레탄 발포 조성물(20)을 제조하였다.
저밀도 폴리우레탄 폼 시트 제조
제 1기재막(두께가 50㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트) 위에 상기 제조된 폴리우레탄 발포 조성물(20)을 토출시키고, 코터(30)에서 0.46mm 두께로 캐스팅 한 다음 그 위에 제 2기재막(75㎛ 이형필름 : Silicone treatment film)(40)을 0.64mm 높이로 조정된 롤(41) 밑으로 투입하였다. 이때, 제 2기재막은 코팅된 폴리우레탄 발포 조성물 위에 자연스럽게 놓이도록 하였다. 롤(41)과 제 2기재막 사이에는 100㎛ 두께의 테프론 시트(42)를 끼워 제 2 기재막(40)이 원활히 투입될 수 있도록 하였다. 제 2 기재막(40)이 투입된 후 폼 발포(Foam blowing)를 시키기 위해 1차 가열부(IR로 45℃)에서 가열하였다. 이 구간에서 발포된 폼의 전체 두께는 0.50mm이며, 이렇게 발포 된 폼을 2차 가열부를 통과시켜 경화시켰다. 경화열 구간의 제 2상부열(51)은 90℃, 제 2하부열(61)은 95℃ 나누어 공급하였다. 열 경화구간을 통과 한 폴리우레탄 폼 층은 120℃의 열 건조기(70) 구간을 통과하여 다시 한번 경화시키고 나서 제 2기재막을 제거하여 회수롤(80)에 회수하였다. 고분자 탄성체는 이후 표면처리를 하기 위해 코팅기(90)로 이송되어 5㎛ 두께로 표면코팅(폴리우레탄-아크릴 UV 경화용 수지 : 점도 3000cps)을 하고, 다시 120℃의 열 건조기(70’)를 통과하여 최종 저밀도 폴리우레탄 폼 시트로 권취롤(100)에 권취했다.
이렇게 제조된 상기 저밀도 폴리우레탄 폼 시트는 폼의 두께가 0.5mm, 밀도 0.09g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.1kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 12 이었다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일하게 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되 폼 두께를 1.0mm가 되도록 하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 밀도는 0.085g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.095kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 10 이었다.
(실시예 3)
실시예 1과 동일하게 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되 폼 두께를 2.0mm가 되도록 하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 밀도는 0.07g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.09kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 < 10 이었다.
(실시예 4)
실시예 1과 동일한 제조 방법으로 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되 물의 함량을 0.05중량부를 더 첨가한 0.3 중량부 하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 두께는 1.0mm, 밀도 0.07g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.09kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 < 10 이었다.
(실시예 5)
실시예 4와 동일한 제조 방법으로 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되 기포형성용 가스인 질소의 혼합비(용적; %)를 95로 하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 폼 두께는 1.0mm, 밀도 0.07g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.09kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 < 10 이었다.
(실시예 6)
실시예 5와 동일한 제조 방법으로 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되, 폼 두께를 2.0mm가 되도록 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 밀도는 0.07g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.085kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 < 10 이었다.
(실시예 7)
실시예 1과 동일한 제조 방법으로 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되, 물 대신 메틸렌클로라이드를 0.5중량부를 첨가하여 폼 두께를 2.0mm가 되도록 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 밀도는 0.07g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.085kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 < 10 이었다.
(실시예 8)
폴리우레탄 발포 조성물은 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
저밀도 폴리우레탄 폼 시트 제조
제 1기재막(두께가 50㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트) 위에 상기 제조된 폴리우레탄 발포 조성물(20)을 토출시키고, 코터(30)에서 0.46mm 두께로 캐스팅 한 다음 그 위에 스프레이 형태의 코팅기(90)로 이송되어 5㎛ 두께로 표면코팅(폴리우레탄-아크릴 UV 경화용 수지 : 점도 3000cps)을 한 후, 제 2기재막(75㎛ 이형필름 : Silicone treatment film)(40)을 0.64mm 높이로 조정된 롤(41) 밑으로 투입하였다. 이때, 제 2기재막은 코팅된 폴리우레탄 발포 조성물 위에 자연스럽게 놓이도록 하였다. 롤(41)과 제 2기재막 사이에는 100㎛ 두께의 테프론 시트(42)를 끼워 제 2 기재막(40)이 원활히 투입될 수 있도록 하였다. 제 2 기재막(40)이 투입된 후 폼 발포(Foam blowing)를 시키기 위해 1차 가열부(IR로 45℃)에서 가열하였다. 이 구간에서 발포된 폼의 전체 두께는 0.50mm이며, 이렇게 발포 된 폼을 2차 가열부를 통과시켜 경화시켰다. 경화열 구간의 제 2상부열(51)은 90℃, 제 2하부열(61)은 95℃ 나누℃)공급하였다. 열 경화구간을 통과 한 폴리우레탄 폼 층은 120℃의 열 건조기(70) 구간을 통과하여 다시 한번 경화시키고 나서 제 2기재막을 제거하여 회수롤(80)에 회수하였다. 다시 120℃의 열 건조기(70’)를 통과하여 최종 저밀도 폴리우레탄 폼 시트로 권취롤(100)에 권취했다.
이렇게 제조된 상기 저밀도 폴리우레탄 폼 시트는 폼의 두께가 0.5mm, 밀도 0.09g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.1kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 12 이었다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 제조 방법으로 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제작하되, 1차 가열부의 온도를 90℃로 하고, 2차 가열부의 온도를 150℃에서 경화하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 두께는 0.48mm, 밀도 0.18g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.15kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 20 이었다.
(비교예 2)
폴리우레탄 발포 조성물의 제조 시 물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 제조하였다. 즉, 발포제로 질소(용적; 90%)만을 사용하였다. 제조된 폴리우레탄 폼의 두께는 0.48mm, 밀도 0.22g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection) 0.2kgf/㎠ 이고 경도는 쇼어(shore “oo")경도로 30 이었다.
표 1. 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 물성측정치
Figure 112009064358931-pat00001
상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼 시트는 밀도 0.07~0.1g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.08~0.15kgf/㎠, 쇼 어(shore)경도가 5 ~ 25의 범위를 만족하였다. 특히, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 폴리우레탄 폼 시트는 밀도가 0.1g/㎤이하로 매우 낮으면서도 압축영구변형률이 낮고, 경도가 12이하로 낮아 자기복원력이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 8의 경우 표면코팅층이 폴리우레탄 폼 시트 표면에서 내부로 일부 침투되어 폴리우레탄 폼 시트와의 밀착성이 더욱 향상되었다.
반면, 가열온도 및 경화온도를 높인 비교예1의 경우 밀도 0.18g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.15kgf/㎠, 쇼어(shore)경도가 20 이었으며, 발포제로 질소가스만 사용한 비교예 2의 경우는 밀도 0.22g/㎤로 매우 높았으며, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.15kgf/㎠, 쇼어(shore)경도가 20 이었다.
도 1은 본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 적층구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조과정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 또 다른 제조과정을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 또 다른 제조과정을 나타낸 것이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 설명 -
2 : 제 1기재막 4 : 저밀도 폴리우레탄 폼 층
6 : 표면코팅층
20 : 폴리우레탄 발포 조성물 30 : 캐스팅롤러(코터)
40 : 제 2기재막 41 : 높이 간격 보정롤
42 : 테프론 시트 43 : 평판
44 : 테프론 재질의 컨베이어벨트
50 : 제 1 가열부 (51 : 제 1 상부열, 52 : 제 1 하부열)
60 : 제 2 가열부 (61 : 제 2 상부열, 62 : 제 2 하부열)
70, 71 : 열건조기 80 : 회수롤
90 : 코팅기 100 : 권취롤

Claims (14)

  1. a) 테프론 재질의 컨베이어 벨트 위에 제 1 기재막을 투입한 후, 상기 제 1기재막의 상부에 폴리우레탄 발포 조성물을 주입하는 단계;
    b) 상기 주입된 발포조성물이 일정 두께가 되도록 캐스팅 롤러를 이용하여 캐스팅하는 단계;
    c) 상기 캐스팅 된 발포조성물의 상부에 높이 간격 보정롤을 이용하여 제 2 기재막을 적층하는 단계;
    d) 1차 가열부에서 25 ~ 60℃로 폼을 발포 시키는 단계;
    e) 2차 가열부에서 70 ~ 100℃로 1차 경화하는 단계;
    f) 열건조기에서 100 ~ 130℃로 2차 경화 및 건조하는 단계;
    g) 제 2 기재막을 제거하는 단계; 및
    h) 제 2 기재막이 제거된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 코팅기로 이송하여 표면에 코팅조성물을 도포한 후, 건조시키는 단계;
    를 포함하는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 발포 조성물은 발포제로 물 또는 용제;와 불활성기체;를 함께 사용하는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보정롤은 테프론이 코팅되거나, 테프론 시트가 부착된 것을 사용하는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1기재막은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 부직포, 섬유, 직물에서 선택되는 어느 하나인 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2기재막은 실리콘 또는 불소표면처리가 된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 이형지인 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 시트는 두께 0.25~5.0mm, 밀도 0.07~0.1g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.08~0.15kgf/㎠, 쇼어(shore)경도가 5 ~ 25인 저밀도 폴리우레탄 폼 시트.
  8. a) 테프론 재질의 컨베이어 벨트 위에 제 1 기재막을 투입한 후 제 2기재막을 캐스팅 롤러 안으로 투입되게 하고 제 1 기재막과 제 2 기재막사이에 폴리우레탄 발포 조성물을 주입하는 단계;
    b) 제 1기재막과 제 2기재막 사이에 주입된 발포조성물이 일정 두께가 되도록 캐스팅 롤러를 이용하여 캐스팅하는 단계;
    c) 1차 가열부에서 25 ~ 60℃로 폼을 발포 시키는 단계;
    d) 평판을 이용하여 발포되는 폼의 두께를 보정하는 단계;
    e) 2차 가열부에서 70 ~ 100℃로 1차 경화하는 단계;
    f) 열건조기에서 100 ~ 130℃로 2차 경화 및 건조하는 단계;
    g) 제 2 기재막을 제거하는 단계; 및
    h) 제 2 기재막이 제거된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트를 코팅기로 이송하여 표면에 코팅조성물을 도포한 후, 건조시키는 단계;
    를 포함하는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  9. a) 테프론 재질의 컨베이어 벨트 위에 제 1 기재막을 투입한 후, 상기 제 1기재막의 상부에 폴리우레탄 발포 조성물을 주입하는 단계;
    b) 상기 주입된 발포조성물이 일정 두께가 되도록 캐스팅 롤러를 이용하여 캐스팅하는 단계;
    c) 상기 캐스팅 된 발포조성물의 상부에 코팅기로 코팅조성물을 도포하는 단계;
    d) 상기 코팅조성물이 도포된 발포조성물의 상부에 높이 간격 보정롤을 이용하여 제 2 기재막을 적층하는 단계;
    e) 1차 가열부에서 25 ~ 60℃로 폼을 발포 시키는 단계;
    f) 2차 가열부에서 70 ~ 100℃로 1차 경화하는 단계;
    g) 열건조기에서 100 ~ 130℃로 2차 경화 및 건조하는 단계; 및
    h) 제 2 기재막을 제거하는 단계;
    를 포함하는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 발포 조성물은 발포제로 물 또는 용제;와 불활성기체;를 함께 사용하는 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1기재막은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 부직포, 섬유, 직물에서 선택되는 어느 하나인 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2기재막은 실리콘 또는 불소표면처리가 된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 이형지인 저밀도 폴리우레탄 폼 시트의 제조방법.
  13. 제 10항의 제조방법에 의해 제조된 저밀도 폴리우레탄 폼 시트.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 시트는 두께 0.25~5.0mm, 밀도 0.07~0.1g/㎤, 65% CFD(Compression Force Deflection)가 0.08~0.15kgf/㎠, 쇼어(shore)경도가 5 ~ 25인 저밀도 폴리우레탄 폼 시트.
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