KR101206126B1 - 연속 폴리우레탄 폼 제조 공정에 의한 카펫 타일의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 폴리우레탄 폼 제조 공정에 의한 카펫 타일의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리올과 폴리올 대비 과당량의 이소시아네이트를 포함하는 1차 중분자 프리폴리머와 이소시아네이트 대비 과당량의 폴리올을 포함하는 2차 중분자 프리폴리머를 각각 제조한 후 이들을 OH : NCO 가 1 : 1.04 몰비에 해당하도록 혼합한 폴리우레탄 발포용 용액을 제조하고, 직물층에 상기 폴리우레탄 발포용 용액을 코팅한 후 그 표면에 파일직물층을 적층한 다음 발포율을 조절하여 고온에서 발포 및 경화시키는 과정을 포함하여 이루어지는 카펫 타일의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 연소시 유해물질이 발생되는 성분을 사용하지 않고, 별도의 접착제를 사용하지 않으면서도 탄성 및 쿠션(cushion)성이 우수하며, 충격방지 및 방음 등의 효과가 좋고, 인장 및 인열 강도가 우수한 연속 공정의 폴리우레탄 발포 폼을 도입하여 내구성 및 탄력성이 우수한 카펫 타일을 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연소시 유해물질이 발생되는 성분을 사용하지 않고, 별도의 접착제를 사용하지 않으면서도 탄성 및 쿠션(cushion)성이 우수하며, 충격방지 및 방음 등의 효과가 좋고, 인장 및 인열 강도가 우수한 연속 공정의 폴리우레탄 발포 폼을 도입하여 내구성 및 탄력성이 우수한 카펫 타일을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 연속 폴리우레탄 폼 제조 공정에 의한 카펫 타일의 제조방법에 관한 것이다.
현재까지 상품화된 카펫 타일은 첫 번째로 일반적으로 가장 많이 사용되는 PVC 카펫 타일로서 이는 테프론으로 구성된 벨트 위에 가소제 및 과량의 탄석 돌가루 등이 배합되어 있는 PVC 졸을 일정 두께로 도포하고, 이 위에 유리섬유를 올려놓고 다시 PVC 졸을 코팅한 다음 양탄자(융단)로 대변되는 파일직물을 위에 덮어 올려놓은 다음 140 내지 150 ℃ 정도의 오븐에서 2 내지 6 분 정도 겔화 시킨 후 이를 테프론 벨트에서 박리시켜 일정 크기로 재단된 제품으로, 이는 화재시에 PVC 재질의 염소기가 유리되어 유독가스를 발생함과 동시에 가소제 등의 휘발에 의해 인체에 유해한 다이옥신(Dioxin) 등 환경호르몬의 발생으로 최근 미국 및 유럽에서는 PVC 졸을 사용한 카펫 타일은 사용을 제한하는 쪽으로 규제가 강화되고 있다.
이에 대한 대체품으로 가장 보편화되고 일반적으로 사용되는 제품이 최근에 개발된 제품으로 이는 첫째로 양탄자(융단)로 대변되는 파일직물과 일정두께의 얇고 단단한 아스타일(axtile)을 접착제를 사용하여 접착한 후에 이를 다시 일정두께의 폴리우레탄 스폰지 시트와 접착제를 사용하여 합지시키고, 또 다시 이를 부직포 등과 접착제를 사용하여 합지시킨 제품이다. 이는 폴리우레탄 스폰지 시트에 의해 쿠션성 등이 상당히 개선되었고 인체에 위해한 환경 호르몬 등이 없다는 장점이 있으나, 단단한 아스타일이 특히 저온에서 충격에 의해 쉽게 크랙이 형성되고 균열되기 쉬우며 실온에서도 조금만 구부러져도 쉽게 깨지는 단점이 있으며, 또한 연질의 폴리우레탄 스폰지 시트가 너무 약하여 쉽게 박리된다든지 뜯기는 등의 단점이 있다.
본 발명은 상기한 카펫 타일의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 미리 과당량의 이소시아네이트와 과당량의 폴리올을 포함하는 폴리우레탄 발포 폼 제조용 프리폴리머를 각각 제조한 후 이들 점도를 조절하여 혼합한 후 CO2를 발생시키는 발포제를 혼합한 용액을 직물층 위에 코팅하고, 여기에 파일직물층을 압력처리 없이 올려놓은 후 고온에서 발포 및 경화시킬 경우, 단시간에 균일한 셀이 일정량 생성된 카펫 타일이 제조됨을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 별도의 접착제를 사용하지 않는 직물층-폴리우레탄 발포 폼층-파일직물층으로 이루어지는 간단한 구조를 가지며 내구성 및 탄성이 우수한 카펫 타일(Carpet tile)을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명의 카펫 타일의 제조방법은,
S1) 폴리올과 폴리올 당량보다 큰 당량의 이소시아네이트를 80~90℃에서 혼합하고, 여기에 쇄연장제를 투입하여 80~90℃에서 반응시켜 평균분자량 590 내지 3만 범위의 1차 중분자 프리폴리머를 제조하는 과정; S2) 폴리올과 쇄연장제를 혼합하고, 여기에 폴리올과 쇄연장제의 혼합 당량보다 작은 당량의 이소시아네이트 및 Tin계 촉매를 투입하여 80~90℃에서 반응시킨 후 30~35℃에서 CO2 발생용 발포제를 투입하여 평균분자량 380 내지 3만 범위의 2차 중분자 프리폴리머를 제조하는 과정; S3) 상기 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머를 OH:NCO가 1:1.04몰비에 해당하도록 혼합한 폴리우레탄 발포용 용액을 제조하는 과정; 및 S4) 직물층에 상기 폴리우레탄 발포용 용액을 1 내지 2㎜ 두께로 코팅한 후 그 표면에 파일직물층을 적층한 다음 100 내지 200℃에서 발포율 150 내지 800% 범위로 발포 및 경화시키는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
S1) 폴리올과 폴리올 당량보다 큰 당량의 이소시아네이트를 80~90℃에서 혼합하고, 여기에 쇄연장제를 투입하여 80~90℃에서 반응시켜 평균분자량 590 내지 3만 범위의 1차 중분자 프리폴리머를 제조하는 과정; S2) 폴리올과 쇄연장제를 혼합하고, 여기에 폴리올과 쇄연장제의 혼합 당량보다 작은 당량의 이소시아네이트 및 Tin계 촉매를 투입하여 80~90℃에서 반응시킨 후 30~35℃에서 CO2 발생용 발포제를 투입하여 평균분자량 380 내지 3만 범위의 2차 중분자 프리폴리머를 제조하는 과정; S3) 상기 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머를 OH:NCO가 1:1.04몰비에 해당하도록 혼합한 폴리우레탄 발포용 용액을 제조하는 과정; 및 S4) 직물층에 상기 폴리우레탄 발포용 용액을 1 내지 2㎜ 두께로 코팅한 후 그 표면에 파일직물층을 적층한 다음 100 내지 200℃에서 발포율 150 내지 800% 범위로 발포 및 경화시키는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명의 카펫 타일은, 상기한 방법에 의하여 제조된 것으로, 위로부터 파일직물층, 폴리우레탄 발포 폼층 및 직물층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 카펫 타일의 제조방법을 과정별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 폴리우레탄 발포용 용액을 제조하는 과정이다. 이를 위하여, 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머를 제조한다.
상기 1 차 중분자 프리폴리머는 폴리올과 폴리올 대비 과당량의 이소시아네이트를 80 내지 90 ℃에서 혼합하고, 여기에 쇄연장제를 투입하여 80 내지 90 ℃에서 반응시켜 제조한다. 얻어진 1차 중분자 프리폴리머는 평균 분자량 590 내지 3 만 범위인 것이 바람직하다.
상기 2 차 중분자 프리폴리머는 이소시아네이트와 쇄연장제를 혼합하고, 여기에 이소시아네이트 대비 과당량의 폴리올과 Tin 계 촉매를 투입하여 80 내지 90 ℃에서 반응시킨 후 30 내지 35℃에서 CO2 발생용 발포제를 투입하여 제조한다. 얻어진 2차 중분자 프리폴리머는 평균분자량 380 내지 3 만 범위인 것이 바람직하다.
상기 폴리올은 분자량 400 내지 4000 범위의 폴리에테르계 폴리올(polyeter polyol), 폴리에스테르계 폴리올(polyester polyol) 및 지방산 폴리에스테르 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하기로는 수분 등에 의한 가역반응이 이루어지지 않아 내가수분해성이 우수하며 내구성이 우수한 폴리에테르 폴리올을 사용하는 것이 바람직하며, 한정하는 것은 아니지만 구체적으로 예를 들면, PTMEG(poly-tetra-methylene-eter-glycol), PPG(poly propylene glycol), PEG(poly ethylene glycol) 등 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 이소시아네이트(isocyanate)는 방향족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트, 및 지방족 이소시아네이트 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 가장 빠른 시간 안에 챔버 내에서 발포되어 경화가 일어나야 하며, 원료의 단가가 저렴해야하므로 이를 감안하여 선택할 수 있으므로, MDI(di-phenyl methane-2,4'-isocyanate), 실온에서 액상인 PMDI(polymethylene- polyphenyl- Di-isocyanate) 등 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
쇄연장제(chain extender) 역시 여러 종류가 있으나 내가수분해성이 우수한 것을 선택하여 사용하는 것이 좋다. 한정하는 것은 아니지만 구체적으로 예를 들면, 상기 쇄연장제는 1,4-BG(1,4-butenediol), 1,6-HG(1,6-hexanediol), 1,8-OG(1,8-octanediol) 등 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 바람직하기로는 내가수분해성이 우수한 1,6-헥산디올(HG, hexanediol) 을 사용하는 것이 좋다.
상기 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머는 점도가 1만 내지 10만 Cps / 25℃ 범위가 되는 것이 바람직하며, 상기 프리폴리머의 점도가 상기 범위보다 적으면 너무 묽어서 추후 카펫 타일 제조를 위하여 직물층에 코팅이 불가능해지고, 점도가 상기 범위보다 클 경우에는 너무 딱딱해져서 역시 코팅이 어려워진다.
상기와 같이 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머를 제조한 다음에는 폴리우레탄 발포용 용액을 제조한다.
상기 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머는 OH : NCO 가 1 : 1.04 몰비에 해당하도록 혼합하여 약 2 분 정도 잘 교반하여 폴리우레탄 발포용 용액을 제조하며, 이때 폴리우레탄 발포용 용액을 구성하는 분자 중 양 말단에 이소시아네이트 그룹을 갖는 분자의 총량이 전체 폴리우레탄 발포용 용액 중 15 내지 60 중량% 범위로 포함되도록 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머의 혼합량을 조절하는 것이 좋다.
상기 발포제는 폴리우레탄 발포용 용액 전체 합량 중 0.1 내지 5.0 중량% 범위로 포함되는 것이 좋다. 상기 발포제는 고온에서 CO2 가스를 배출시킬 수 있는 형태의 화합물이면 충분하며, 구체적으로 예를 들면 중탄산나트륨 등을 사용할 수 있을 것이다. 본 발명에서 카펫 타일의 직물층과 파일직물층 사이에 도입되는 폴리우레탄 발포 폼은 상기와 같은 특성을 가지는 발포제를 도입하여 고온(100 내지 200 ℃)에서 빠른 시간 안에(1 ~ 20 분) CO2 가스를 95% 이상 거의 다 방출시켜 균일한 셀을 형성한 일정 두께의 카펫 타일을 제조할 수 있게 한다.
상기 폴리우레탄 발포용 용액은 카펫 타일에 사용되는 직물층이나 파일직물층의 종류와 특성에 따라 다르지만 점도를 1만 내지 10만 Cps/25℃ 범위로 조정하여 사용하는 것이 침투도 측면에서 좋다.
한편, 폴리우레탄 발포용 용액의 점도에 따라 파일직물층을 위에 올려놓을 경우 용액이 파일직물층 속으로 침투되는 침투도가 각기 다르게 나타나기 때문에 폴리우레탄 발포용 용액의 점도 조절이 중요하다. 이는 부직포나 유리섬유 등으로 이루어진 직물층의 종류에 따라서도 마찬가지이다. 일반적으로 침투도가 10 내지 20 % 정도가 부직포의 접착성 및 파일직물층 표면 섬유의 박리 강도를 높이는데 효과적이다.
본 발명의 카펫 타일 제조방법은, 기존과 상이한 방법으로 제조된 폴리우레탄 발포 폼을 카펫 타일에 도입하였다.
기존의 경우 폴리우레탄 발포 폼을 제조하기 위하여 폴리올과 쇄연장제 및 이소시아네이트를 동시에 혼합하여 물발포를 시켰다. 즉, 하이드록시 그룹(-OH)과 이소시아네이트 그룹(-NCO)이 OH : NCO = 1 : 1.04 (몰비) 정도의 배합으로 이루어져야, 고온에서 급속한 반응이 이루어질 수 있는데 폴리올(30 내지 70 중량%) + 쇄연장제(5 내지 10 중량%) + 이소시아네이트(15 내지 65 중량%)을 각기 혼합해서는 맨 처음의 모노머 상태에서부터 반응을 시작하기 때문에 고분자 합성물로 변환되는 반응속도가 매우 느려진다. 이러한 경우에는 폴리우레탄 발포용 용액의 점도조절이 거의 불가하며, 또한 폴리우레탄 발포용 용액의 가사시간(Pot-Life)조절이 거의 불가한 상태로 되어 폴리우레탄 발포용 용액의 코팅이 불가능하게 된다.
본 발명에서는 미리 과당량의 이소시아네이트를 포함하는 1차 중분자 프리폴리머와 과당량의 폴리올을 포함하는 2차 중분자 프리폴리머를 제조한 후 이들을 폴리우레탄 발포 폼에 적합한 몰비로 혼합하여 고점도의 폴리우레탄 발포용 용액을 얻는데, 이때는 거의 상당부분 중합이 이미 이루어진 상태이기 때문에 아주 빠른 시간 이내에 고분자 합성물로 변환되는 반응속도가 매우 빠르게 진행이 된다.
이와같이 원하는 점도의 안정된 프리폴리머를 제조한 다음 고온에서 CO2를 발생시키는 발포제를 혼합 사용하여 발포시킴으로써 얻어진 폴리우레탄 발포 폼은 탄성이 높고 장기간 카펫 타일을 사용한 경우에도 카펫 타일을 구성하는 폴리우레탄 발포 폼이 찌그러지는 등의 변형이 발생하지 않게 된다.
상기와 같이 제조된 폴리우레탄 발포용 용액을 사용하여 카펫 타일을 제조하는데, 이를 위하여 직물층에 상기 폴리우레탄 발포용 용액을 1 내지 2 mm 두께로 코팅한 후 그 표면에 파일 섬유층을 적층한 다음 100 내지 200 ℃에서 발포율 150 내지 800 % 범위로 발포 및 경화시킨다.
상기 코팅은 나이프 혹은 롤에 의한 콤마 코팅(comma coating)에 의하여 연속적으로 이루어질 수 있다.
상기 직물층은 부직포, 유리섬유 직물 등과 같은 고밀도의 직물을 사용할 수 있는데, 상기 직물층은 그 위에 코팅되는 폴리우레탄 발포용 용액이 새어나가지 않을 정도의 밀도를 가진 것이면 충분하다.
상기 파일(pile) 직물층은 컷 파일 또는 루프 파일 형태 등으로 다양하게 적용할 수 있으며, 용도에 따라 구성 섬유를 다르게 선택할 수 있음은 물론이다. 즉,내마모도가 각기 다른 실의 종류에 따라 나일론6, 나일론66, PP(polypropylene) 등으로 구성된 파일직물층이 사용될 수 있으며, 파일 직물층의 이면에 EVA(ethylene vinyl acetate) 및 투습방수성 PU 수지 등이 얇게 도포되어 있는 것도 사용할 수 있다.
이때 요구되는 발포배율은 150 내지 800 % 정도가 적당하며, 바람직하기로는 400 내지 500 % 수준이 적당하다. 5 X 5 ㎡ 로 펀칭시켜 제품의 상태가 컬링(curling) 현상 없이 아스타일이나 두꺼운 합판처럼 구부러짐 현상이 없어야 하고, 쿠션성이 우수해야 하며, 발포된 폼의 강도가 약해서는 다른 보강재로 폼층을 보강해야 되기 때문에 발포제의 혼합배율을 잘 조정해서 배합하여야 한다.
한편, 본 발명의 카펫 타일 제조방법은, 부직포, 유리섬유 직물 혹은 공간도가 적은 고밀도의 직물층 위에, 상기 제조된 폴리우레탄 발포용 용액을 1 내지 2 mm 의 두께로 연속적으로 코팅시키고, 그 위에 파일직물층을 압력이 없이 판판하게 살짝 연속적으로 올려놓는다. 그 이후에 고온의 오븐에서 약 5 내지 20 분 정도 가열시키면 CO2 가스에 의한 미세한 기포 셀이 형성되어 발포되면서 가교 및 경화되며 일정한 판상의 시트를 요구되는 일정크기(5 X 5 ㎡)로 펀칭(punching)시켜 완제품을 제조할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 카펫 타일 제조방법은, 파일직물층의 뒷면에 폴리우레탄 발포용 용액을 코팅하고, 그 위에 부직포, 유리섬유 혹은 공간도가 적은 고밀도의 직물층을 압력이 없이 연속적으로 올려놓고 고온에서 가열, 발포 및 경화시킬 수 있는데, 부직포 또는 유리섬유가 다소 얇아도 뒷면에 폴리우레탄 발포용 용액이 배이지 않는 장점도 있다. 다만, 파일직물층의 뒷면이 요철이 심한 것도 있어 발포 후에 완제품의 이면상태가 다소 고르게 나오지 못하는 경우도 있으므로 상황에 따라 그 작업 방법을 조절해야 할 것이다.
상기한 본 발명에 의하면, 부직포 등의 직물층과 파일직물층 사이에 본 발명에서 제조한 폴리우레탄 발포용 용액을 코팅한 발포폼을 형성시키는 간단한 카펫 타일 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 의하면 직물층-폴리우레탄 발포 폼층- 파일직물층으로 이루어지는 간단한 구조의 카펫 타일을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 PVC 등 연소시 유해물질이 발생되는 성분을 사용하지 않고, 별도의 접착제를 사용하지 않으면서도 탄성 및 쿠션(cushion)성이 우수하며, 충격방지 및 방음 등의 효과가 좋고, 인장 및 인열 강도가 우수한 연속 공정의 폴리우레탄 발포 폼을 도입하여 내구성 및 탄력성이 우수한 카펫 타일을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 제품의 설비공정에 있어 비싼 테프론 벨트를 사용하지 않고 일반 합성피혁 라인이나 섬유 코팅라인, PVC 캐스팅 라인 등에서 별다른 큰 추가설비 없이 손쉽게 카펫 타일의 생산이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의하여 제조된 카펫 타일의 단면 모식도이다.
도 2는 기존의 아스타일을 이용한 카펫 타일의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명에 의한 카펫 타일을 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 기존의 아스타일을 이용한 카펫 타일의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명에 의한 카펫 타일을 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 실시예 등에 의하여 구체적으로 설명하겠는 바, 다음 실시예 등에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
참고예
.
이하 실시예 등에 사용된 성분들은 다음과 같다. 하기 표 1 및 표 2의 단위는 g이다.
PTMEG (Mw:2000, Korea BASF 사 제품)
PPG (Mw: 2000, Korea Polyol 사 제품)
PureMDI (Mw: 250, NCO%: 33.6%, 당량: 125, KoreaBASF 사 제품)
액상 PMDI (Mw: 289.7, NCO%: 29%, 당량: 144.8, 금호미쯔이 사 제품
1,4 BG (Mw: 90, Korea BASF 사 제품)
1,6 HG (Mw: 118, Korea BASF 사 제품)
PU 촉매(DBTDL:Di-Buthyl-Tin-Di-Laulate, 한국 코오롱화학 사 제품 )
PU 발포제(중탄산나트륨)
실시예
1.
1) 1차 중분자 프리폴리머 제조
다음 표 1에 제시된 성분 및 함량으로 1차 중분자 프리폴리머 제조 하였다. 먼저, 표 1에서 1), 2), 5) 6) 을 먼저 투입하고 85 ℃에서 3 시간을 유지한 후 3) 및 4)를 60 ℃ 이하에서 분할 투입후 85 ℃에서 3 시간 다시 반응시킨 후에 종결하여, 1차 중분자 프리폴리머 제조하였다. 제조된 1차 중분자 프리폴리머의 물성은 표 1에 나타낸 바와 같다.
2) 2차 중분자 프리폴리머 제조
다음 표 1에 제시된 성분 및 함량으로 2차 중분자 프리폴리머 제조 하였다. 먼저, 표 1에서 1), 2), 3) 및 4)를 먼저 투입한 후 5), 6) 및 7)을 투입하였다. 이후 80~90 ℃에서 3 시간을 유지한 후 30 ℃ 이하에서 8)을 투입한 후 2 시간 교반하여 완료 후 2차 중분자 프리폴리머를 제조하였다. 제조된 2차 중분자 프리폴리머의 물성은 표 1에 나타낸 바와 같다.
3) 폴리우레탄 발포용 용액의 제조
상기 1차 및 2차 중분자 프리폴리머를 배합시 분자의 양 말단에 하이드록실 그룹을 갖는 1), 2), 3) 4) 의 중량과 분자의 양말단에 이소시아네이트 그룹을 갖는 5), 6)의 전체 중량 합계에서 분자의 양말단에 이소시아네이트 그룹을 갖는 5), 6)의 중량비율이 16.5%가 되도록 하였다.
1차 중분자 프리폴리머 | 2차 중분자 프리폴리머 | |
1) PTMEG | 500 | 500 |
2) PPG | 1500 | 1500 |
3) 1,4-BG | 22.5 | 22.5 |
4) 1,6-HG | 29.5 | 29.5 |
5) pure MDI | 720 | 112.5 |
6) 액상 PMDI | 510 | 87 |
7) PU 촉매 | 0 | 0.5 |
8) PU 발포제 | 0 | 50 |
합계 | 3282 | 2302 |
점도 Cps/25℃ | 3만 | 3만 |
1차 및 2차 프리폴리머 배합 | 100 중량부 | 270 중량부 |
가사시간(25℃) | 120 분 | |
2.0mm 도포시 발포배율(%) | 150% |
실시예
2.
1) 1차 중분자 프리폴리머 제조
다음 표 2에 제시된 성분 및 함량으로 1차 중분자 프리폴리머 제조 하였다. 먼저, 표 2에서 1), 2), 5) 6) 을 먼저 투입하고 85℃ 에서 3 시간을 유지한 후 3) 및 4)를 60 ℃ 이하에서 분할 투입후 85℃ 에서 3 시간 다시 반응시킨 후에 종결하여, 1차 중분자 프리폴리머 제조하였다. 제조된 1차 중분자 프리폴리머의 물성은 표 2에 나타낸 바와 같다.
2) 2차 중분자 프리폴리머 제조
다음 표 1에 제시된 성분 및 함량으로 2차 중분자 프리폴리머 제조 하였다. 먼저, 표 1에서 1), 2), 3) 및 4)를 먼저 투입한 후 5), 6) 및 7)을 투입하였다. 이후 80 내지 90 ℃에서 3 시간을 유지한 후 30 ℃ 이하에서 8)을 투입한 후 2 시간 교반하여 완료 후 2차 중분자 프리폴리머를 제조하였다. 제조된 2차 중분자 프리폴리머의 물성은 표 2에 나타낸 바와 같다.
3) 폴리우레탄 발포용 용액의 제조
상기 1차 및 2차 중분자 프리폴리머를 배합시 분자의 양 말단에 하이드록실 그룹을 갖는 1), 2), 3) 4) 의 중량과 분자의 양말단에 이소시아네이트 그룹을 갖는 5), 6)의 전체 중량 합계에서 분자의 양말단에 이소시아네이트 그룹을 갖는 5), 6)의 중량비율이 39.8%가 되도록 하였다.
1차 중분자 프리폴리머 | 2차 중분자 프리폴리머 | |
1) PTMEG | 500 | 500 |
2) PPG | 1500 | 1500 |
3) 1,4-BG | 180 | 180 |
4) 1,6-HG | 236 | 236 |
5) pure MDI | 1300 | 375 |
6) 액상 PMDI | 3000 | 290 |
7) PU 촉매 | 0 | 0.5 |
8) PU 발포제 | 0 | 50 |
합계 | 6716 | 3131.5 |
점도 Cps/25℃ | 3만 | 3만 |
1차 및 2차 합성품 배합 | 100 중량부 | 160 중량부 |
가사시간(25℃) | 60 분 | |
2.0mm 도포시 발포배율(%) | 450% |
상기한 방법으로 제조된 본 발명의 카펫 타일은 도 1에 나타낸 바와 같이 위로부터 파일직물층(300), 폴리우레탄 발포 폼층(200) 및 직물층(100) 으로 이루어진 간단한 구조를 갖게 되며, 폴리우레탄 발포 폼층(200)이 점도를 높게 조절한 중분자 프리폴리머를 혼합하여 CO2 발포시켰으므로 높은 탄성 및 강도를 나타내고 저온에서 균열되는 현상이 발생되지 않는다. 또한 PVC 나 화학 접착제를 별도로 사용하지 않으므로 환경에 대한 안정성이 높은 잇점을 가진다.
반면, 기존의 아스타일 등을 사용한 카펫 타일은 도 2에 도시한 바와 같이, 위로부터 파일직물층(60), 아스타일 층(50), 접착제층(40), 폴리우레탄 발포 스폰지 층(30), 접착제층(20) 및 직물층(10)으로 이루어져 본원의 카펫 타일보다 복잡하고 화학 접착제층이 필수적으로 필요함을 확인할 수 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 카펫 타일을 제조하는 일련의 공정을 간단하게 도시하였다. 이러한 공정은 기존의 일반 합성피혁 라인이나 섬유 코팅라인, PVC 캐스팅 라인 등에서 별다른 큰 추가설비 없이 적용가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10, 100 : 직물층 20, 40 : 접착제층
30 : 폴리우레탄 발포 스폰지 층 50 : 아스타일 층
60, 300 : 파일직물층 200 : 폴리우레탄 발포 폼 층
30 : 폴리우레탄 발포 스폰지 층 50 : 아스타일 층
60, 300 : 파일직물층 200 : 폴리우레탄 발포 폼 층
Claims (12)
- S1) 폴리올과 폴리올 당량보다 큰 당량의 이소시아네이트를 80~90℃에서 혼합하고, 여기에 쇄연장제를 투입하여 80~90℃에서 반응시켜 평균분자량 590 내지 3만 범위의 1차 중분자 프리폴리머를 제조하는 과정;
S2) 폴리올과 쇄연장제를 혼합하고, 여기에 폴리올과 쇄연장제의 혼합 당량보다 작은 당량의 이소시아네이트 및 Tin계 촉매를 투입하여 80~90℃에서 반응시킨 후 30~35℃에서 CO2 발생용 발포제를 투입하여 평균분자량 380 내지 3만 범위의 2차 중분자 프리폴리머를 제조하는 과정;
S3) 상기 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머를 OH:NCO가 1:1.04몰비에 해당하도록 혼합한 폴리우레탄 발포용 용액을 제조하는 과정; 및
S4) 직물층에 상기 폴리우레탄 발포용 용액을 1 내지 2㎜ 두께로 코팅한 후 그 표면에 파일직물층을 적층한 다음 100 내지 200℃에서 발포율 150 내지 800% 범위로 발포 및 경화시키는 과정;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폴리올은 분자량 400 내지 4000 범위의 폴리에테르계 폴리올, 폴리에스테르계 폴리올 및 지방산 폴리에스테르계 폴리올 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 2에서,
상기 폴리올은 PTMEG(poly-tetra-methylene-eter-glycol), PPG(poly propylene glycol), PEG(poly ethylene glycol) 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 이소시아네이트는 방향족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트, 및 지방족 이소시아네이트 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 4 에 있어서,
상기 이소시아네이트는 MDI(di-phenyl methane-2,4'-isocyanate), PMDI(polymethylene polyphenyl di isocyanate) 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 쇄연장제는 1,4-BG(1,4-betenediol), 1,6-HG(1,6-hexanediol), 및 1,8-OG(1,8-octanediol) 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머는 점도가 1만 내지 10만 Cps/25℃ 범위인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폴리우레탄 발포용 용액을 구성하는 폴리머 중 양 말단에 이소시아네이트 그룹을 갖는 분자의 총량이 1차 중분자 프리폴리머와 2차 중분자 프리폴리머 총합량 중 15 내지 60 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발포제는 폴리우레탄 발포용 용액 전체 합량 중 0.1 내지 5.0 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폴리우레탄 발포용 용액은 점도가 1만 내지 10만 Cps/25℃ 범위인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 직물층은 부직포, 유리섬유 직물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 카펫 타일의 제조방법.
- 청구항 1 내지 11 항 중에서 선택된 어느 하나의 항에 의하여 제조된 것으로, 위로부터 파일직물층, 폴리우레탄 발포 폼 층 및 직물층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 카펫 타일
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