KR101790375B1 - 표면코팅용 조성물 및 이를 적용한 자동차용 시트 - Google Patents

표면코팅용 조성물 및 이를 적용한 자동차용 시트 Download PDF

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Abstract

한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는 표면코팅용 조성물을 제공한다.
또한, 상기 표면 코팅용 조성물을 포함하는 표면코팅층; 상기 표면코팅층 하부에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 하부에 형성된 기재층을 포함하는 자동차용 시트를 제공한다.

Description

표면코팅용 조성물 및 이를 적용한 자동차용 시트{COMPOSITION FOR COATING A SURFACE AND A SEAT COVER FOR AUTOMOBILE APPLIED THE SAME}
표면코팅용 조성물 및 이를 적용한 자동차용 시트에 관한 것이다.
일반적으로 염화비닐수지(PVC)는 저가이고, 열에 강하며, 연성 및 강성에 있어서 다양한 형태를 취할 수 있어서 바닥재, 의료장비, 전선 절연체, 인테리어시트, 간판 또는 실내외 장식시트의 원료로 사용될 수 있는 것으로, 예를 들어, 염화비닐수지는 자동차시트의 원료로 사용될 수 있다.
그러나, 현재 자동차는 제 2의 주거공간으로 부각되고 있는바, 자동차시트가 차내에서 가장 많은 부분을 차지하고 있어, 자동차라는 공간에서 높은 수준을 유지할 수 있는 자동차용 시트에 대한 소비자의 관심이 증대되고 있고, 차내의 깨끗한 환경을 보존하기 위하여 방오성이 높은 자동차용 시트에 대한 연구의 필요성이 확대되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 일정 폴리올 화합물를 포함하는 주제 및 일정 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제를 포함함으로써 내오염성 및 슬립성이 우수한 표면코팅용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 인조피혁 등의 기재층에 상기 표면코팅용 조성물을 도포함으로써 내오염성 및 슬립성이 우수한 자동차용 시트를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는 표면코팅용 조성물을 제공한다.
상기 주제는 상기 폴리올 화합물의 주사슬에 우레탄기를 포함한 프리폴리머( Prepolymer)일 수 있다.
상기 프리폴리머 100당량에 대하여 이소시아네이트 화합물을 약 1당량 내지 약 10당량 혼합할 수 있다.
상기 프리폴리머의 수산기가(OH Value)는 약 2 내지 약 1,000일 수 있다.
상기 프리폴리머의 분자량이 약 100 내지 약 300,000일 수 있다.
상기 주제는 상기 폴리올 화합물의 주사슬에 실록산기를 포함한 실리콘 함유 프리폴리머일 수 있다.
상기 실리콘 함유 프리폴리머 100당량에 대하여 이소시아네이트 화합물을 약 1당량 내지 약 10당량 혼합할 수 있다.
상기 실리콘 함유 프리폴리머의 수산기가(OH Value)가 약 2 내지 약 1,000일 수 있다.
상기 실리콘 함유 프리폴리머의 분자량이 약 100 내지 약 100,000일 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물 총 중량을 기준으로 하여, 상기 주제를 약 90중량% 내지 약 100중량%, 상기 경화제를 약 10중량% 이하로 포함할 수 있다.
상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물 외에 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물 총 중량을 기준으로 하여, 상기 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 1중량% 내지 10중량% 포함할 수 있다.
상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물의 가교밀도가 약 60% 내지 약 95%일 수 있다.
상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물이 3차원 가교결합 반응에 의해 형성된 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 포함할 수 있다.
상기 3차원 가교 결합반응은 상온 또는 약 40℃ 내지 약 1,400℃ 온도에서 에이징 하거나 약 20℃ 내지 약 200℃ 온도에서 가열되어 수행될 수 있다.
상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물은 망상구조일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 표면 코팅용 조성물을 포함하는 표면코팅층; 상기 표면코팅층 하부에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 하부에 형성된 기재층을 포함하는 자동차용 시트를 제공한다.
상기 표면코팅층은 상기 표면코팅용 조성물이 약 1㎛ 내지 약 20㎛로 도포 후 건조되어 형성될 수 있다.
상기 프라이머층은 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함하는 우레탄계 접착수지 또는 아크릴계 접착수지를 포함할 수 있다.
상기 기재층은 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 열가소성 폴리올레핀(Thermoplastic Polyolefins, TPO), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethanes, TPU)수지를 포함할 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물은 내오염성이 우수하여 방오성을 향상시킬 수 있고, 슬립성능을 개선함으로써 마찰소음으로 인한 문제점을 최소화 할 수 있다.
상기 자동차용 시트를 사용함으로써, 차내에 깨끗한 실내환경을 확보할 수 있고, 우수한 내오염성으로 인해 개선되어 밝은 색상의 자동차용 시트 사용시에도 탁월하게 적용될 수 있다.
도 1은 자동차용 시트를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 4는 우레탄계 아크릴레이트 화합물의 가교결합 전, 후를 도식화하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
표면코팅용 조성물
본 발명의 일 구현예에서, 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는 표면코팅용 조성물을 제공한다.
구체적으로, 상기 폴리올 화합물은 폴리에스테르계 폴리올, 락톤계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리에테르계 폴리올 및 이들의 조합으로 형성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물일 수 있다.
또한, 상기 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 변성 디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 이소시아네이트, 사이클로헥산 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 메틸렌디페닐 이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 노르보넨 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 폴리페닐 폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 카보디이미드기를 포함하는 폴리이소시아네이트, 알로파네이트기를 포함하는 폴리이소시아네이트, 이소시아누레이트기를 포함하는 폴리이소시아네이트 및 이들의 조합으로 형성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 이소시아네이트 화합물은 뷰렛(biuret)형, 삼량체(trimer)형, 어덕트(adduct)형을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 뷰렛형 이소시아네이트 화합물을 하기 [화학식 1]로 상기 삼량체형 이소시아네이트 화합물은 하기 [화학식 2]로 상기 어덕트형 이소시아네이트 화합물은 하기 [화학식 3]을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013043092422-pat00001

[화학식 2]
Figure 112013043092422-pat00002

[화학식 3]
Figure 112013043092422-pat00003

최근 차내의 깨끗한 환경을 보존하기 위하여 방오성이 높은 자동차용 시트에 대한 소비자들의 관심이 증대되고, 특히 소비자들의 필요에 맞추어 청바지 오염(Blue Jean Dye Soil)에 대한 문제가 대두되었는바, 청바지 오염은 기존의 자동차용 시트 또는 자동차용 시트의 우레탄으로 처리된 표면박막에 오염물이 염착되며 시트를 세척한 후에도 지워지지 않는 문제점을 의미한다. 이 때, 상기 청바지 오염에 대한 청바지 오염성은 마틴데일 마멸 시험기(Martindale Abrasion Tester)를 이용하여 자동차용 시트를 일정한 하중으로 마모시킨 후에 블루염료(bule dye)가 전이되는 정도의 비율로 측정될 수 있는 것으로 그레이 스케일(Gray Scale) 등급으로 나타낼 수 있고, 그레이 스케일 등급은 총 5급으로 나누어지며 급이 높을수록 양호한 수치이다.
이때, 종래 자동차용 시트의 표면을 코팅하는 1액형 타입의 표면 코팅용 조성물은 청바지 오염성이 4급 미만으로 나타낸다. 그러나, 상기 표면코팅용 조성물은 2액형 타입의 표면 코팅용 조성물로써, 통상의 자동차용 시트를 기재층으로 하여 일정 두께로 도포될 수 있고 내오염성 및 슬립성을 우수하게 하는바, 청바지 오염성이 4급 이상을 나타낸다.
청바지 오염성 외에, 차량 내에서의 활동이 활발해지면서, 음식물, 외부 먼지 및 기타 다양한 종류의 원인에 의한 일반적인 오염이 존재할 수 있다. 일반적인 오염을 수치화한 오염성은 자동차용 시트를 유니버셜형 마멸 시험기(Universal Wear Tester)에 장착하여 측정할 수 있는 것으로, 결과값은 %로 나타낼 수 있고, 결과값이 17%이하여야만 오염성이 낮음이 일반적이다.
구체적으로, 종래 자동차용 시트의 표면을 코팅하는 1액형 타입의 표면 코팅용 조성물을 사용한 자동차용 시트는 약 30% 이상의 높은 오염수준을 나타내나, 상기 2액형 타입의 표면 코팅 조성물을 사용한 자동차용 시트는 약 10%이하로 낮은 오염수준을 나타내었다.
이처럼, 본 발명의 일실시예인 표면코팅용 조성물은 종래의 1액형 타입의 표면코팅용 조성물을 개선한 것으로, 그라비아 코팅법에 의해 자동차용 시트 표면에 코팅될 수 있다. 상기 2액형 타입의 표면코팅용 조성물은 자동차용 시트의 내오염성을 개선시킬 수 있어, 방오성이 뛰어나 밝은 색상의 자동차용 시트를 사용할 수 있다.
또한, 내오염성과 함께 슬립성을 개선시키는바, 자동차용 시트로 인한 자동차내의 소음을 최소화 할 수 있고, 자동차용 시트와 탑승자와의 마찰로 인한 마찰계수를 감소시킬 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물은 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는바, 상기 주제는 상기 폴리올 화합물의 주사슬에 우레탄기를 포함한 프리폴리머( Prepolymer)일 수 있다.
프리폴리머는 성형하기 쉽게하기 위하여 중합반응을 중도 단계에서 중지시킨 비교적 중합도가 낮은 중합체를 의미하는바, 프리폴리머는 특정구조의 폴리올 화합물과 폴리이소시아네이트를 반응시켜 생성되는 것으로, 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물의 주사슬에 우레탄기를 포함하며, 상기 프리폴리머는 수지 말단에 이소시아네이트 반응기를 갖게 된다. 예를 들어, 상기 프리폴리머는 하기 [화학식 4]를 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112013043092422-pat00004
(n= 100 내지 200의 정수)
또한, 상기 프리폴리머 100당량에 대하여 이소시아네이트 화합물을 약 1당량 내지 약 10당량 혼합할 수 있다. 당량(equivalent weight)은 어떤 반응에서 임의로 그 양이 고정된 물질과 정확히 반응하거나 또는 그 물질과 결합하는 다른물질의 양을 나타내는바, 상기 프리폴리머 100당량에 대하여 상기 이소시아네이트 화합물을 약 1당량 내지 약 10당량이 혼합하여 반응함으로써 형성된 표면코팅용 조성물은 크랙발생을 저하시킬 수 있고, 오염성 상승 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
반대로, 상기 프리폴리머와 이소시아네이트 화합물이 상기 범위의 혼합비를 벗어나서 반응하는 경우, 프리폴리머의 하이드록시기 또는 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기가 잔류물로 남아 반응 후 결합된 조성물 중에 결합이 약한 지점(Weak Point)을 형성할 수 있고 이로 인해 반응에 의해 형성된 조성물이 쉽게 분해될 수 있다. 또한 초기반응이 과도하게 일어나 조기경화될 소지가 있다.
상기 프리폴리머의 수산기가(OH Value)는 약 2 내지 약 1,000일 수 있다. 상기 프리폴리머는 수산기-(OH)를 포함하는바, 수산기가를 계산할 수 있다. 구체적으로 상기 수산기가는 상기 프리폴리머 1g을 아세틸화하고, 이것을 가수분해하여 생기는 아세트산을 중화시키는데 필요한 수산화칼륨의 mg수를 일컫는다.
통상적으로 낮은 수산기가를 가지는 폴리올 화합물은 연질의 폴리우레탄 제조에 사용되고, 높은 수산기가를 가지는 폴리올 화합물은 경질의 폴리우레탄 제조에 사용된다. 즉, 수산기가가 높다는 것은 폴리올 화합물의 분자량이 낮아지는 것을 의미하며 폴리우레탄의 하드 세그먼트(Hard segment)를 구성하는 이소시아 네이트 화합물의 구성비가 높아지기 때문에 경질의 물성을 가지게 된다.
그러므로, 상기 프리폴리머의 수산기가(OH value)가 상기 범위를 벗어나는 경우 표면코팅용 조성물이 경질화되기 때문에 크랙이 발생할 우려가 있으며, 프리폴리머의 밀도가 저하되어 표면코팅용 조성물이 내오염성을 확보할 수 없다. 그러므로, 상기 범위의 수산기가를 유지함으로써 탁월한 내오염성을 확보할 수 있으며, 표면코팅용 조성물이 경질화 되는 단점을 보완할 수 있다.
상기 프리폴리머의 분자량이 약 100 내지 약 300,000일 수 있다. 상기 프리폴리머의 분자량이 상기 범위 내를 유지함으로써 내오염성 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 상기 표면코팅용 조성물은 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는바, 상기 주제는 상기 폴리올 화합물의 주사슬에 실록산기를 포함한 실리콘 함유 프리폴리머일 수 있다.
실록산기는 규소원자와 산소원자가 교대로 결합한 관능기를 일컬으며, -Si-O-Si-로 표현할 수 있고, 상기 실리콘 함유 프리폴리머는 실록산기를 관능기로 가지는 다관능성 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 함유 프리폴리머는 실록산기-다관능성 아크릴레이트-OH의 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 실리콘 함유 프리폴리머는 하기 [화학식 5]의 구조를 포함할 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112013043092422-pat00005
(n=100 내지 200의 정수)
상기 [화학식 5]와 같이 -Si-에 한 개 이상의 메틸기를 포함함으로써 상기 실리콘 함유 프리폴리머가 방오성(오염에 대한 저항성)을 확보할 수 있고, 아크릴레이트를 포함함으로써 폴리우레탄계 화합물과의 우수한 상용성을 유지할 수 있다. 또한, 실리콘 함유 프리폴리머를 폴리올 화합물에 도입함으로써, 유기 알콕시실란 화합물과 반응하도록 하여 가교밀도를 증대시킬 수 있고, 경도, 내지문성, 내약품성, 내수성, 접착성 등의 물리적 화학적 특징을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 실리콘 함유 프리폴리머 100당량에 대하여 이소시아네이트 화합물을 약 1당량 내지 약 10당량 혼합할 수 있다. 상기 실리콘 함유 프리폴리머 100당량에 대하여 상기 이소시아네이트 화합물을 약 1당량 내지 약 10당량 혼합하여 반응함으로써 외부 오염물의 침투 또는 외부 오염물의 부착을 최소화 할 수 있고, 그에 따라 방오 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 실리콘 함유 프리폴리머의 수산기가(OH Value)가 약 2 내지 약 1,000일 수 있다. 상기 실리콘 함유 프리폴리머는 수산기를 포함하는바 수산기가를 계산할 수 있고, 상기 수산기가가 상기 범위를 유지함으로써 높은 방오성을 유지하는 데에 유리하다.
상기 실리콘 함유 프리폴리머의 분자량이 약 100 내지 약 100,000일 수 있다. 상기 실리콘 함유 프리폴리머의 분자량이 상기 범위 내를 유지함으로써 내오염성 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물 총 중량을 기준으로 하여, 상기 주제를 약 90중량% 내지 약 100중량%, 상기 경화제를 약 10중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 폴리올 화합물을 포함하는 주제와 상기 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제의 가교반응에 의해서 표면코팅용 조성물이 형성될 수 있는바, 예를 들어, 상기 표면코팅용 조성물은 약 94중량% 내지 약 96중량%의 주제 및 약 4중량% 내지 약 6중량%의 경화제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 표면코팅용 조성물이 상기 함량 범위의 주제 및 경화제를 포함함으로써 탁월한 내오염성의 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물 외에 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 를 포함함으로써 상기 표면 코팅용 조성물의 슬립성을 개선할 수 있다.
상기 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상의 소수성에 의하여 오염물에 대한 저항성을 증가시킬 수 있으며, 상기 표면 코팅용 조성물의 표면 장력을 감소시킴으로써 표면 코팅용 조성물에 슬립성을 부여할 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물 총 중량을 기준으로 하여, 상기 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 약 1중량% 내지 약 10중량% 포함할 수 있다. 상기 범위내의 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 포함함으로써 표면코팅용 조성물에 기타 물질이 염료, 염착되는 문제점의 발생을 저하시킬 수 있고, 표면에너지 감소의 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 상기 표면코팅용 조성물의 역할에 따라 상기 실리콘 비드, 우레탄 비드, 아크릴 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상 외에 기타 첨가제들을 추가적으로 첨가할 수 있다.
상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물의 가교밀도가 약 60% 내지 약 95%일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물이 화학적으로 결합하여 망상구조의 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물의 가교밀도는 상기 형성된 우레탄계 아크릴레이트 화합물의 전체구성 단위수에 대한 가교점 수의 비율을 일컫는바, 상기 가교밀도는 하기의 가교도 측정법(KS M 3357)에 의해 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 범위의 가교밀도를 유지함으로써, 청바지 염료 등의 오염물이 표면코팅용 조성물을 침투하지 못함으로써 내오염성의 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 표면코팅용 조성물은 상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물이 3차원 가교결합 반응에 의해 형성된 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 표면코팅용 조성물이 포함하는 상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물은 상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물의 3차원 가교결합 반응에 의해 형성될 수 있다.
상기 3차원 가교결합이란 분자와 분자간에 공유 결합이나 이온 결합과 같은 완전한 화학 결합을 의미하는 바, 상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물은 상기 3차원 가교결합에 의해 망상구조의 분자를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 우레탄계 아크릴레이트 화합물의 가교결합 전, 후를 도식화하여 나타낸 것이다. 도 2를 참고하면, 폴리올 화합물의 하이드록시기와 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기가 가교반응하여 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성할 수 있다. 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기는 상기 폴리올 화합물의 하이드록시기와 결합할 수 있는 활동범위(Active Site)를 부여하는바, 각 작용기의 개수 등에 따라 가교밀도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참고하면, 폴리올 화합물에 하기 [화학식 6]의 삼분체형 이소시아네이트 화합물을 결합시킴으로써 3차원 가교결합이 형성될 수 있는 활동범위를 적게 부여하는바, 가교 후에 가교밀도가 낮은 망상구조의 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성할 수 있다.
또한, 도 4를 참고하면, 폴리올 화합물에 하기 [화학식 7]의 다관능형 이소시아네이트 화합물을 결합시킴으로써 3차원 가교결합이 형성될 수 있는 활동범위를 다수 부여할 수 있고, 가교 후에 가교밀도가 높은 삼차원적인 망상구조의 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성할 수 있다.
그러므로, 이소시아네이트 화합물의 종류를 통해 가교밀도를 용이하게 조절할 수 있고, 폴리올 화합물의 수산기가에 따른 이소시아네이트 화합물의 함유량을 통해서도 가교밀도를 용이하게 조절할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112013043092422-pat00006

[화학식 7]
Figure 112013043092422-pat00007

구체적으로, 상기 3차원 가교 결합반응은 상온 또는 약 40℃ 내지 약 1,400℃ 온도에서 에이징 하거나 약 20℃ 내지 약 200℃ 온도에서 가열되어 수행될 수 있다.
상기 에이징은 상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물의 3차원 가교반응을 숙성시키는 단계로 약 15℃ 내지 약 20℃, 또는 약 40℃ 내지 약 1,400℃ 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 에이징 외에 직접 가열되어 3차원 가교반응이 수행될 수 있는바, 상기 약 20℃ 내지 약 200℃ 온도로 상기 폴리올 화합물과 이소시아네이트 화합물을 가열하여 3차원 가교 결합반응을 수행하는 경우, 가교 결합과정 중 화합물 등의 미반응을 막을 수 있고, 가교밀도의 결합효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물은 망상구조일 수 있다. 상기 망상 구조는 특정한 다각형이 이어진 평면 그물 모양의 구조 또는 다면체의 정점, 모서리, 면 등을 공유하여 형성된 3차원 골격구조를 일컫는바, 예를 들어, 상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물이 3차원 가교결합된 우레탄계 아크릴레이트 화합물이 망상구조일 수 있다.
자동차용 시트
본 발명의 다른 구현예에서, 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는 표면코팅용 조성물을 포함하는 표면코팅층; 상기 표면코팅층 하부에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 하부에 형성된 기재층을 포함하는 자동차용 시트를 제공한다.
도 1은 자동차용 시트를 도식화하여 나타낸 것으로, 도 1을 참조하면, 자동차용 시트(100)는 표면코팅층(10), 프라이머층(20), 기재층(30)을 포함할 수 있다.
상기 표면코팅층(10)은 한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하는 표면코팅용 조성물로 형성될 수 있고, 표면 코팅용 조성물에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 표면코팅층(10)은 상기 표면코팅용 조성물이 약 1㎛ 내지 약 20㎛로 도포 후 건조되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 표면 코팅용 조성물이 상기 프라이머층 상부에 도포됨으로써, 두께가 약 1㎛ 내지 약 20㎛인 표면코팅층을 형성할 수 있고, 표면코팅층의 두께를 상기 범위내로 유지함으로써 상기 자동차용 시트 표면의 유연성을 유지한 상태로 내오염성을 동시에 확보할 수 있다.
상기 프라이머층(20)은 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함하는 우레탄계 접착수지 또는 아크릴계 접착수지를 포함할 수 있다. 상기 우레탄계 접착수지는 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함하는바, 상기 우레탄 아크릴레이트 화합물은 상기 표면코팅층을 형성하는 표면코팅용 조성물과 성질이 유사하다 할 것이어서 표면코팅층과의 접착력이 우수하여 기재층과 표면코팅층과의 접착이 안정될 수 있게 한다.
예를 들어, 상기 우레탄계 접착수지는 상기 표면코팅층과 같은 2액형 타입의 표면코팅용 조성물과 같은 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함할 수 있는바, 표면코팅층 뿐 아니라 프라이머층에도 2액형 타입의 우레탄 아크릴레이트 화합물을 사용함으로써 내오염성을 더욱 확보할 수 있어, 우수한 방오성으로 인해 밝은 색상의 기재층을 사용할 수 있다.
상기 기재층(30)은 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 열가소성 폴리올레핀(Thermoplastic Polyolefins, TPO), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethanes, TPU)수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층은 자동차용 시트에 가장 많이 사용되는 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있고, 가죽, 인조가죽 등에 가장 많이 활용되는 폴리비닐클로라이드 수지 및 이를 포함하는 합성수지를 사용할 수 있다.
상기 기재층 상부에 전술한 프라이머층 및 표면코팅층을 부여함으로써 방오성 및 슬립성이 확보된 자동차용 시트를 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예1
상기 [화학식 4], n=100의 프리폴리머 90중량%에 상기 [화학식 2]의 이소시아네이트 화합물을 5중량% 혼합하고, 100℃의 온도로 2분동안 가열하여 3차원 망상구조의 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성하였다. 상기 화합물에 실리콘 비드를 5중량% 첨가하여 표면코팅용 조성물을 형성하였다.
폴리비닐클로라이드 수지를 포함하는 인조가죽 상부에 상기 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함하는 우레탄계 접착수지를 도포하여 프라이머층을 형성하였고, 상기 프라이머층 상부에 상기 표면코팅용 조성물을 5㎛의 두께로 도포하여 표면코팅층을 형성한 후, 자동차용 시트를 제조하였다.
실시예2
상기 [화학식 4], n=150의 프리폴리머 90중량%에 상기 [화학식 3]의 이소시아네이트 화합물 5중량%를 혼합하고, 20℃에서 에이징하여 3차원 망상구조의 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성하고, 불소 왁스를 5중량% 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 자동차용 시트를 제조하였다.
실시예3
상기 [화학식 5], n=100의 실리콘 함유 프리폴리머 90중량%에 상기 [화학식 3]의 이소시아네이트 화합물 5중량%를 혼합하고, 40℃에서 에이징하여 3차원 망상구조의 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 형성하고, 우레탄 비드를 5중량% 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 자동차용 시트를 제조하였다.
비교예1
폴리올 화합물 PTMG(poly(tetramethyle ether) glycol)와 이소시아네이트 화합물 IPDI(Isoporon Diisocyanate)를 혼합하고, 100℃의 온도로 2분동안 가열하여 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함하는 폴리우레탄 수지를 형성하였다.
폴리비닐클로라이드 수지를 포함하는 인조가죽 상부에 상기 폴리우레탄 수지를 포함하는 우레탄계 접착수지를 도포하여 프라이머층을 형성하였고, 상기 프라이머층 상부에 상기 표면코팅용 조성물을 5㎛의 두께로 도포하여 표면코팅층을 형성한 후, 자동차용 시트를 제조하였다.
비교예2
상기 인조가죽 상부에 프라이머층을 제외하고 바로 상기 표면코팅용 조성물을 도포하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 자동차용 시트를 제조하였다.
비교예3
상기 비교예 1의 폴리우레탄 수지를 프라이머층에 도포하여 상기 표면코팅층을 형성하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 자동차용 시트를 제조하였다.
Figure 112013043092422-pat00008
< 실험예 > - 표면코팅용 조성물의 물리적 성질
1) 청바지 오염성: 마틴데일 마멸 시험기(Martindale Abrasion Tester)를 이용하여 상기 실시예 및 비교예의 자동차용 시트에 12KPA를 주어, 1,000cycle로 마모시킨 후, Grey Scale로 오염정도를 급수화하고, 비눗물 0.5%용액으로 오염된 부위를 세척하고, 세척된 부위의 오염도를 측정하였다.
2) 오염성: 상기 실시예 및 비교예의 자동차용 시트를 유니버어설형 마멸 시험기(Universal Wear Tester)에 장착 한 후 상기 자동차용 시트 상부에 Cotton Soil Test Cloth 조각을 올리고 0.9kg의 일정한 하중을 가하였다. 이때, 러버 다이어프램(Rubber Diaphragm)에 0.14Kgf/㎠의 압력을 주어, 상기 자동차용 시트를 500Cycle 오염시키고, 오염포를 교체한 후 상기 자동차용 시트를 다시 500Cycle 오염시켰다.
상기 오염된 자동차용 시트를 색도계의 개구부(Opening)에 놓고 그린필터 (Green filter)를 장착하여 자동차용 시트의 오염되지 않은 부분에서의 반사값을 측정한다. 오염된 부분의 중앙과 외곽 사이의 중간 연마된 부분에서 반사값(%)을 측정하여 오염성의 평균값(%)을 계산하였다.
3) 스퀵(Squeak) 지수: 만능재료시험기(Universal Testing Machine)을 이용하여 상기 실시예 및 비교예의 자동차용 시트 각각을 아래위로 포개어 4.5Kg의 추로 누르고, 100mm/min의 속도로 당기는데 필요한 힘의 편차(△F) 및 평균힘(Fa)을 측정하였고, △F/ Fa으로 스퀵 지수를 계산하였다.
4) 가교밀도: 가교도 측정법(KS M 3357)을 이용하여 상기 실시예 및 비교예의 표면코팅용 조성물의 가교도(%)를 측정하였다.
Figure 112013043092422-pat00009
Figure 112013043092422-pat00010
상기 표2에는 실시예 1 내지 3의 청바지 오염성, 오염성, 스퀵지수, 가교밀도의 측정값을 나타내었고, 상기 표3에는 비교예 1 내지 3의 청바지 오염성, 오염성, 스퀵지수, 가교밀도의 측정값을 나타내었다.
상기 표 2 및 3을 참조하면, 주제 및 경화제로 형성된 2액형 타입의 표면코팅용 조성물을 포함하는 표면코팅층, 우레탄계 접착수지를 포함하는 프라이머층으로 형성된 실시예 1 내지 3의 자동차용 시트는 청바지 오염성 등급이 비교예 1 내지 3에 비해 높음을 확인하였는바, 비교예 1 내지 3에 비해 내오염성이 우수함을 확인하였다.
청바지 오염성과 달리 오염성은 일반적인 오염에 대한 수치를 나타내는 것으로, 오염성이 약 17%이하 일 때 방오성이 확보되는 것이 일반적이다. 이 때, 실시예 1 내지 3의 방오성이 약 15%이하로 계산되는 것에 비해, 비교예 1 내지 3은 약 30%이상으로 계산되었는바, 실시예의 자동차용 시트가 비교예의 자동차용 시트에 비해 내오염성이 개선되었음을 알 수 있었다.
또한, 스퀵 지수는 자동차용 시트와 인체, 즉 탑승자와의 마찰에 있어서 발생되는 소음의 수치를 의미한다. 이 때, 실시예 1 내지 3이 비교예 1 내지 3에 비해 스퀵 지수가 낮게 측정된 것으로 보아, 실시예 1 내지 3의 자동차용 시트가 슬립성 또한 우수함을 알 수 있었다.
나아가, 실시예 1 내지 3의 표면코팅용 조성물이 비교예 1 내지 3의 표면코팅용 조성물에 비하여 가교밀도가 높게 측정되었는바, 실시예 1 내지 3의 표면코팅용 조성물이 주제와 경화제로 형성된 2액형 타입으로써 비교예 1 내지 3에 비해 높은 가교밀도를 가짐을 알 수 있었다. 이에, 상기 실시예 1 내지 3의 표면코팅용 조성물이 가교밀도가 높아 견고하고 치밀한 망상구조를 형성함으로써 비교예 1 내지 3의 자동차용 시트 보다 우수한 내오염성 및 슬립성을 나타냄을 확인하였다.
100: 자동차용 시트
10: 표면코팅층
20: 프라이머층
30: 기재층

Claims (20)

  1. 표면 코팅용 조성물을 포함하는 표면코팅층;
    상기 표면코팅층 하부에 형성된 프라이머층; 및
    상기 프라이머층 하부에 형성된 기재층을 포함하고,
    상기 표면 코팅용 조성물은
    한 분자당 적어도 2개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 주제; 및 한 분자당 적어도 3개의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하고,
    상기 주제는 상기 폴리올 화합물의 주사슬에 우레탄기를 포함한 프리폴리머(Prepolymer)이고,
    상기 표면코팅용 조성물 총 중량을 기준으로 하여, 상기 주제를 90중량% 내지 96중량%, 상기 경화제를 10중량% 이하로 포함하고,
    상기 프리폴리머 100당량에 대하여 이소시아네이트 화합물을 1당량 내지 10당량 혼합하고,
    상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물 외에 우레탄 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하고,
    상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물의 가교밀도가 60% 내지 95%이고,
    상기 폴리올 화합물 및 상기 이소시아네이트 화합물이 3차원 가교결합 반응에 의해 형성된 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 포함하고,
    상기 프라이머층은 상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물을 포함하는 우레탄계 접착수지를 포함하는
    자동차용 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프리폴리머의 수산기가(OH Value)는 2 내지 1,000인
    자동차용 시트.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 주제는 상기 폴리올 화합물의 주사슬에 실록산기를 포함한 실리콘 함유 프리폴리머인 자동차용 시트.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 프리폴리머 100당량에 대하여 이소시아네이트 화합물을 1당량 내지 10당량 혼합하는
    자동차용 시트.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 프리폴리머의 수산기가(OH Value)가 2 내지 1,000인
    자동차용 시트.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 표면코팅용 조성물 총 중량을 기준으로 하여, 상기 우레탄 비드, 불소첨가 왁스 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상을 1중량% 내지 10중량% 포함하는 자동차용 시트.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 3차원 가교 결합반응은 상온 또는 40℃ 내지 1,400℃ 온도에서 에이징 하거나 20℃ 내지 200℃ 온도에서 가열되어 수행되는 자동차용 시트.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 우레탄계 아크릴레이트 화합물은 망상구조인 자동차용 시트.
  17. 삭제
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 표면코팅층은 상기 표면코팅용 조성물이 1㎛ 내지 20㎛로 도포 후 건조되어 형성된 자동차용 시트.
  19. 삭제
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 열가소성 폴리올레핀(Thermoplastic Polyolefins, TPO) 또는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethanes, TPU)수지를 포함하는 자동차용 시트.
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JP2004017617A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Toppan Printing Co Ltd 耐汚染化粧材

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