KR102000105B1

KR102000105B1 - 친환경 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102000105B1
Application number: KR1020170174731A
Authority: KR
Inventors: 임주혁
Original assignee: 주식회사 아트캠
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-07-15
Also published as: KR20190073672A

Abstract

본 발명은, 환경 규제 물질인 4대 유해 중금속과, 프탈레이트계 가소제를 포함하지 않으며, 나아가 MOCA(4,4'-Methylenebis(2-chloroaniline))를 포함하지 않아, 친환경적이면서도 우수한 인장 강도, 신장율, 경도 등의 특성을 갖는 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

친환경 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법{ECO-FRIENDLY POLYURETHANE COMPOSITION AND ITS PREPARING METHOD}

본 발명은, 주제(prepolymer part) 및 경화제의 2액형으로 구성된 친환경 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

폴리우레탄은 내산성, 내알카리성, 내유성, 내마모성, 저온 특성과 우수한 인장강도 및 탄성에 의한 충격흡수성을 나타내면서 비교적 저렴하고 간편하게 시공할 수 있는 특징을 가지고 있어, 조깅 또는 자전거용 도로, 어린이 놀이터, 운동장 트랙 등의 체육시설 탄성 포장재, 폴리우레탄 방수재, 폴리우레탄 바닥재 등 일상 생활과 밀접한 관계를 가지는 시설물에 주로 사용되고 있다.

그러나, 이들 시설물에 사용되는 폴리우레탄 조성물에서 4대 유해 중금속인 납, 크롬, 수은, 카드뮴 등이 기준치보다 수십 배 이상 검출되어 인체 유해성에 대한 논란이 대두되어 왔다.

여기서, 폴리우레탄 조성물은, 우레탄 결합을 갖는 폴리머 조성물을 총칭하는 것으로서, 알코올기(-OH)와 이소시아네이트기(-NCO)의 화학적 결합으로 우레탄 결합이 만들어지고, 경화해서 제조되고 있다. 이러한 폴리우레탄 조성물의 제조방법은, 크게 1액형과 2액형으로 분류되는데, 이 중 2액형 폴리우레탄 조성물은, 주제(prepolymer part) 및 경화제의 2액형으로 구성되며, 주제 부분과 경화제 부분을 별도로 분리하여 제조한 후, 이를 사용하는 단계에서 혼합하여 사용하도록 제조되고 있다.

이러한 2액형 폴리우레탄 조성물의 주제 부분에는, 종래 프탈레이트계 가소제가 사용되어 왔는데, 프탈레이트계 가소제는 환경호르몬 추정물질로 구분되어,　현재는 국내외적으로 그 사용이 금지되었는바, 어린이 놀이터, 벽지, 바닥재 등에 사용되는 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조에 사용할 수 없었다.

또한, 이러한 2액형 폴리우레탄 조성물의 경화제 부분에는, 인장강도, 경도, 항장적과 같은 기계적 물성을 향상시키기 위해, 사슬 연장제로서 MOCA(4,4'-Methylenebis(2-chloroaniline))를 주로 사용해 왔다. 그러나, MOCA는 발암물질로서 유해 화학 물질로 지정되었으며, MOCA를 0.1 % 이상 함유한 혼합물도 유해 화학 물질로 지정되어, 제조 및 시공 현장에서 사용하기에 많은 제약 요인이 발생하고 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 창안된 것으로, 환경 규제 물질인 4대 유해 중금속과, 프탈레이트계 가소제를 포함하지 않으며, 나아가 발암물질인 MOCA(4,4'-Methylenebis(2-chloroaniline))를 포함하지 않으면서도 그와 동등한 정도의 인장 강도, 신장율, 경도 등의 물성을 갖는 친환경 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 친환경 폴리우레탄 제조방법은,

[1] 이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%인 주제(prepolymer part)와,

중량 평균 분자량 500 ~ 5000, 평균 관능기수 2 ~ 3 인 폴리올, 및 사슬 연장제를 포함하는 경화제

를 혼합하여 이루어지는 2액형 폴리우레탄 조성물의 제조방법에 있어서,

상기 사슬 연장제가, DMTDA(Dimethyl Thio Toluene Diamine)와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올의 혼합물인 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

[2] 상기 주제와 경화제를, 주제의 NCO당량 : 경화제의 OH당량 비 = 1.1 ~ 1.3 이고, 상기 주제와 상기 경화제의 무게 비로 1 : 2 ~ 3.5 로 혼합하는 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

[3] 상기 주제에서 폴리올은, 디올 : 트리올 : 1,3-부틸렌글리콜 = 1 : 0.8 ~ 1.3 : 1 ~ 2 의 당량비로, 폴리올을 포함하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

[4] 상기 경화제는, 분자량 500 ~ 5000, 평균 관능기수 2 ~ 3 인 폴리올 20 ~ 40 중량%, 사슬 연장제 1 ~ 3 중량%, 비스무스계 촉매 0.5 ~ 2 중량%, 안료 1 ~ 3 중량%, 가소제 2 ~ 10 중량% 및 잔량으로서 중탄을 포함하며,

23℃에 있어서의 점도가 3000 cP,23℃ ~ 9000 cP,23℃이고, 가사시간 40 분 ~ 100 분인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

[5] 상기 사슬 연장제의 DMTDA : 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올의 당량비가, 1 : 0.1 ~ 0.2 인 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

[6] 상기 경화제는, 상기 사슬 연장제가, 폴리올 당량에 대해 0.41 ~ 1.13 으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

[7] 상기 주제는, 23℃에 있어서의 점도가 2000 cP,23℃ ~ 8000 cP,23℃인 것을 특징으로 하는, [1]에 기재된 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법,

인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 [1] ~ [7] 중 어느 하나에 기재된 방법으로 제조된, 친환경 폴리우레탄 조성물인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 [1] ~ [7] 중 어느 하나에 기재된 방법으로 제조된 폴리우레탄 조성물로 제조된, 친환경 폴리우레탄 탄성 포장재인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 환경 규제 물질인 4대 유해 중금속과, 프탈레이트계 가소제를 포함하지 않으며, 나아가 종래 사슬 연장제로서 사용되던 MOCA를 친환경 물질로 대체하여, MOCA를 사용하지 않고도 그와 동등한 정도의 인장 강도, 신장율, 경도 등의 물성을 갖는 친환경 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 구현예를 들어 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 통상의 기술자가 공지 기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 폴리우레탄 조성물의 제조 방법은,

이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%인 주제(prepolymer part)와,

상기 사슬 연장제가, DMTDA(Dimethyl Thio Toluene Diamine)와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따르면 종래의 폴리우레탄 조성물의 제조방법에 있어서, 폴리우레탄 조성물의 신장률, 인장 강도 및 경도, 특히 경도를 증가시키기 위하여 널리 사용되던 MOCA가 작업자에게 암을 유발시킬 수 있는 발암물질이며, 환경 호르몬을 발생시키는 등 작업 환경에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 납 등의 4대 유해 중금속을 포함하는 화합물 및 프탈레이트계 가소제를 사용하기 때문에 친환경적이지 못하다는 단점이 있어 이를 개선하고, 이들 유해한 물질들을 사용하지 않고도 그와 동등한 정도의 인장 강도, 신장율, 경도 등의 물성을 갖는 폴리우레탄 조성물을 수득할 수 있는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 본 발명에서는, 4대 유해 중금속을 포함하는 화합물을 사용하지 않고, 친환경 가소제를 사용하며, 또한 주제 부분의 이소시아네이트기 함량(NCO %)을 조절함과 동시에, 경화제 부분의 사슬 연장제로서 특정 사슬 연장제를 사용함으로써, 유해한 물질들을 사용하지 않아 친환경적이면서도 신장률, 인장 강도, 경도, 황변성 등의 물성이 우수한 폴리우레탄 조성물을 제조할 수 있다는 점에 특징이 있는 것이다.

먼저, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리우레탄 조성물의 주제 부분은, 이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%인 것을 특징으로 한다. 상기 주제의 이소시아네이트기 함량이 4 중량% 미만인 경우에는, 후술하는 바와 같이, 사슬 연장제의 함량이 낮아지게 되어, 폴리우레탄 조성물의 인장 강도, 경도가 뒤떨어지며, 이소시아네이트기 함량이 6 중량% 초과인 경우에는, 사슬 연장제의 함량이 높아지게 되어, 신장률이 뒤떨어지기 때문이다.

본 명세서에서, 「~」 는 양단의 값 「이상」 및 「이하」의 범위를 의미한다. 예를 들면, 「A ~ B」는 A 이상이고 B 이하인 것을 의미한다.

상기 주제는, 이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%인 것으로서, 폴리올에 대하여 디이소시아네이트를 반응시키고, 주제의 이소시아네이트기 함량이 5.0±1 중량%가 될 때까지 반응시켜서 제조할 수 있다. 여기서, 상기 폴리올 및 디이소시아네이트는, 서로 반응하여 이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%인 주제를 형성할 수 있는 것이면 그 구체적인 종류에 특별히 제한은 없다.

상기 폴리올로서는, 다가 알콜류, 폴리에테르폴리올류, 폴리에스테르폴리올류 등 공지된 화합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 다가 알콜류의 예로서는, 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(DEG), 프로필렌글리콜(PG), 디프로필렌글리콜(DPG), 1,3-부틸렌글리콜(1,3-BG), 1,4-부틸렌글리콜(1,4-BG) 등의 디올; 글리세롤, 1,1,1-트리메틸올프로판(TMP), 1,2,5-헥산트리올 등의 트리올; 글루코스, 소르비톨 등의 분자 중에 4개 이상의 수산기를 지닌 다가 알콜류 등을 들 수 있다.

폴리에테르폴리올류의 예로서는, 상기 1 종 이상의 다가 알콜류에 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 부틸렌옥사이드 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 옥사이드류를 부가중합해서 얻어진 폴리에테르폴리올, 및 테트라히드로푸란을 개환중합해서 얻어진 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMEG) 등을 들 수 있다.

폴리에스테르폴리올류의 예로서는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판 등 혹은 다른 저분자량 폴리올의 적어도 1 종과, 글루타르산, 아디프산, 세바스산, 테레프탈산, 이소프탈산, 다이머산류 등 혹은 다른 저분자량 디카르복시산류 및 올리고머산류로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종의 산과의 축합 중합에 의해 얻어진 폴리에스테르폴리올류, 및 카프로락톤의 개환중합에 의해 얻어진 폴리에스테르폴리올류 등을 들 수 있다.

나아가, 상기 폴리올은, 그 중에서도 디올과, 트리올과, 1,3-부틸렌글리콜(1,3-BG)을 포함하는 것이 바람직하며, 우수한 인장 강도, 경도, 신장률 등이 얻어지는 관점에서 디올과, 트리올과, 1,3-BG는, 1 : 0.8 ~ 1.3 : 1 ~ 2 의 당량비로 혼합되는 것이 더 바람직하다. 또한, 폴리올은, 중량 평균 분자량이 500 ~ 5000 인 것이 바람직하다.

상기 디이소시아네이트로서는, 바람직하게는, 예를 들어 2,4-톨루엔디이소시아네이트 (TDI), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 1,4-페닐렌디이소시아네이트(HDI), 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트(HMDI), 나프탈렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트(XDI) 등의 지방족 및 방향족 디이소시아네이트류를 사용할 수 있다. 반응성의 관점에서 TDI, MDI 등이 보다 바람직하며, 상기 디이소시아네이트는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상의 혼합물로 사용해도 된다.

나아가, 상기 주제는, 디올과, 트리올과, 1,3-BG가 혼합된 폴리올에 대하여 톨루엔디이소시아네이트를 반응시켜서, 주제의 이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%가 될 때까지 제조하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 주제는, 폴리올 및 디이소시아네이트에 더하여, 필요에 따라, 가소제, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 가소제로는, 프탈레이트를 포함하지 않는, 비프탈레이트계 친환경 가소제이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 에스테르계, 카르복실레이트계, 지방족계 및 벤조에이트계 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 단일물 또는 둘 이상을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가소제는, 2 ~ 10 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가소제의 함량이 2 중량% 미만인 경우, 가소제의 효과가 충분히 발현되지 못하며, 10 중량% 초과하는 경우, 다른 성분들의 함량 저감으로 인해, 인장 강도, 신장률, 경도 등에 있어서, 원하는 우수한 물성을 얻을 수 없게 된다는 문제점이 있을 수 있다.

또한, 첨가제로는, 본 발명의 효과를 현저히 해치지 않는 한, 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로는, 소포제, 산화방지제, 반응성 조절제 등을 들 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제가 사용될 수 있다. 상기 첨가제는, 물성 증진과 전체 성분과의 조화를 위하여 0.01 ~ 1 중량부 첨가되는 것이 바람직하다.

상기 주제는, 바람직하게는, 이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%이며, 폴리올 조성이 당량비로, 디올 : 트리올 : 1,3-부틸렌글리콜(1,3-BG) = 1 : 0.8 ~ 1.3 : 1 ~ 2 로 포함하며, 나아가 가소제 2 ~ 10 중량%, 첨가제 0.01 ~ 1 중량%를 더 포함하는 것이다.

또한, 상기 주제는, 23℃에 있어서의 점도가 2000 cP,23℃ ~ 8000 cP,23℃ 인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 따른 폴리우레탄 조성물의 상기 경화제는, 중량 평균 분자량이 500 ~ 5000 이고, 평균 관능기수가 2 ~ 3 인 폴리올 및 사슬 연장제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 폴리올은, 중량 평균 분자량이 500 ~ 5000 이고, 평균 관능기수가 2 ~ 3 인 폴리올이면, 특별히 제한되지 않는다. 상기 폴리올의 분자량이 500 미만이거나, 평균 관능기수가 2 미만인 경우, 인장 강도 및 경도가 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 상기 폴리올의 분자량이 5000 을 초과하거나, 평균 관능기수가 3 초과인 경우, 기포 발생이 많아서 표면이 거칠어지고, 신장률이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.

상기 폴리올로서는, 다가 알콜류, 폴리에테르폴리올류, 폴리에스테르폴리올류 등 공지된 화합물을 특별한 제한없이 사용할 수 있다.

보다 구체적으로는, 다가 알콜류의 예로서는, 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(DEG), 프로필렌글리콜(PG), 디프로필렌글리콜(DPG), 1,3-부틸렌글리콜(1,3-BG), 1,4-부틸렌글리콜(1,4-BG) 등의 디올; 글리세롤, 1,1,1-트리메틸올프로판(TMP), 1,2,5-헥산트리올 등의 트리올; 글루코스, 소르비톨 등의 분자 중에 4개 이상의 수산기를 지닌 다가 알콜류 등을 들 수 있다.

또한, 상기 폴리올은, 경화제 중에서 20 ~ 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리올의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우, 기계적 강도, 신장률 등의 관점에서 우수하다.

상기 사슬 연장제는, 분자구조 연장을 통하여 경화물의 기계적 강도를 향상시키기 위한 것으로, 종래 폴리우레탄 조성물의 제조 시에는, MOCA가 사용되어 왔으나, MOCA는 작업자에게 암을 유발시킬 수 있는 발암물질이라는 치명적인 단점이 있어, MOCA를 0.1 % 이상 함유한 혼합물은 유해 화학 물질로 지정되었다. 본 발명에서는, 상기한 단점을 해결하여, 친환경적이면서도 우수한 물성을 갖는 폴리우레탄 조성물을 제공하기 위하여, 사슬 연장제로서, DMTDA(Dimethyl Thio Toluene Diamine)와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다. 사슬 연장제로서, DMTDA만을 사용하는 경우는, MOCA를 사용하는 경우에 비하여, 경도가 낮고 황변이 심하다는 문제가 있었다. 반면, 사슬 연장제로서 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올만을 사용하는 경우에는, 인장 강도, 신장률이 나쁘다는 문제가 있었다. 이에, 본 발명자는, 상기 경화제에서, 사슬 연장제로서 DMTDA와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올을 소정 비율로 혼합하여 사용하는 경우, MOCA를 사용하는 경우와 동등한 정도의, 우수한 인장 강도, 신장율, 황변성 등이 얻어지는 것을 알아내었다.

상기 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올은, 그 구체적인 종류에 관계없이 사용할 수 있으며, 대표적인 예로서는 국도화학주식회사의 YU-300 등을 들 수 있다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 사슬 연장제는, 폴리올 당량에 대해 0.41 ~ 1.13 의 비율로 혼합하는 것이, 얻어지는 폴리우레탄 조성물의 인장 강도, 신장율, 경도, 황변성 등의 물성이 발란스 좋게 얻어지는 관점에서 바람직하다.

또, 상기 사슬 연장제는, DMTDA와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올을, 당량비로 1 : 0.1 ~ 0.3 으로 혼합하여 사용하는 것이, 보다 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 0.2 로 혼합하여 사용하는 것이 얻어지는 폴리우레탄 조성물의 인장 강도, 신장율, 경도, 황변성 등의 물성이 발란스 좋게 얻어지는 관점에서 바람직하다.

또한, 상기 경화제는, 중량 평균 분자량 500 ~ 5000, 평균 관능기수 2 ~ 3 인 폴리올 20 ~ 40 중량%, 사슬 연장제 1 ~ 3 중량%, 비스무스계 촉매 0.5 ~ 2 중량%, 안료 1 ~ 3 중량%, 가소제 2 ~ 10 중량% 및 잔량으로서 중탄을 포함하는 것이 바람직하다. 또, 상기 경화제는, 그 점도가 3000 cP,23℃ ~ 9000 cP,23℃인 것이 바람직하다. 또, 상기 경화제의 가사시간은 40 분 ~ 100 분인 바람직하며, 40 분 ~ 80 분인 것이 더 바람직하다.

상기 비스무스계 촉매는, 제조되는 폴리우레탄 조성물에 친환경적이면서도 충분한 기계적 물성을 부여할 수 있다. 상기 비스무스계 촉매로는, 예를 들어, 비스무스 옥토에이트, 비스무스 나프테네이트, 비스무스 프로피오네이트 등의 비스무스 화합물을 포함하는 촉매를 사용할 수 있다. 또한, 상기 비스무스계 촉매는, 기계적 물성, 작업 시간 등의 측면에서 0.5 ~ 2 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 안료는, 착색제의 역할을 하는 것으로, 이산화티탄(TiO₂), 카본블랙, 프탈로시아닌블루, 디아조엘로우 등과 같은 공지된 유기 또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 이러한 안료를 상기 경화제 중에 1 ~ 3 중량%의 함량으로 포함하는 것으로, 원하는 색상을 구현할 수 있다. 상기에서 안료가 1 중량% 미만으로 사용되는 경우, 원하는 색상을 충분히 부여할 수 없게 될 우려가 있을 수 있으며, 3 중량%를 초과하는 경우, 다른 성분들의 함량 저감으로 인해, 인장 강도, 신장률, 경도 등에 있어서, 원하는 우수한 물성을 얻을 수 없게 된다는 문제점이 있을 수 있다.

상기 가소제로는, 프탈레이트를 포함하지 않는, 비프탈레이트계 친환경 가소제이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 에스테르계, 카르복실레이트계, 지방족계 및 벤조에이트계 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 단일물 또는 둘 이상을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가소제는, 2 ~ 10 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가소제의 함량이 2 중량% 미만인 경우, 가소제의 효과가 충분히 발현되지 않을 우려가 있으며, 10 중량% 초과하는 경우, 다른 성분들의 함량 저감으로 인해, 인장 강도, 신장률, 경도 등에 있어서, 원하는 우수한 물성을 얻을 수 없게 된다는 문제점이 있을 수 있다.

상기에서 중탄은, 수지 중의 무기 충진제(filler)로 기능하며, 수지의 체적을 증가시키는 기능을 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 주제와 경화제를 혼합하여 이루어지는 폴리우레탄 조성물의 제조방법에서는, 상기 주제의 NCO당량과, 상기 경화제의 OH당량의 비가, 1.1 ~ 1.3 이 되도록 혼합하는 것이 바람직하고, 또한 상기 주제와 경화제의 무게 비가, 1 : 2 ~ 3.5 가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다. 이로써, 본 발명이 목적하는 친환경 폴리우레탄 조성물을 제조할 수 있게 된다. 보다 구체적으로는, 상기 주제의 NCO당량 : 경화제의 OH당량 비 = 1.1 ~ 1.2 이고, 상기 주제와 경화제의 무게 비가 1 : 2 ~ 3 의 비율인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 상기 주제의 NCO당량과, 상기 경화제의 OH당량의 비, 및/또는 상기 주제와 경화제의 무게의 비가 상기한 범위를 벗어나는 경우, 경화가 잘 이루어지지 않거나, 작업시간이 너무 짧아지거나 또는 너무 길어지는 문제점이 있을 수 있다. 작업시간이 너무 짧은 경우, 넓은 면적에서의 작업을 수행할 때 너무 빨리 경화되어 연속면을 형성하는 작업이 불가능하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 작업시간이 너무 긴 경우, 작업에 많은 시간이 소요되어 역시 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조 방법으로 제조된 친환경 폴리우레탄 조성물을 제공하는 것이다. 상기 친환경 폴리우레탄 조성물은, 그 상용성의 관점에서 점도가 4000 cP,23℃ ~ 9000 cP,23℃인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 친환경 폴리우레탄 조성물로 제조된, 친환경 폴리우레탄 방수 바닥재를 제공하는 것이다. 상기 친환경 폴리우레탄 방수 바닥재는 통상적으로 본 발명이 속한 분야에서 공지된 방법을 채용하여, 친환경 폴리우레탄 조성물로부터 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명에 대해 실시형태 및 예시물을 나타내어 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태 및 예시물로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 청구 범위 및 그 균등 범위를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.

[실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3]

하기 표 1에 기재된 함량에 따라, 폴리올, 사슬 연장제, 비스무스계 촉매(JY-101, 진양화성), 안료, 가소제(GL-300, LG화학) 및 CaCO₃를 포함하여 경화제 부분을 제조하고, 이하에 따라 제조된 주제 부분을 배합하여, 폴리우레탄 조성물을 제조하였다.

여기서, 주제는, NCO %(이소시아네이트기 함량)이 5 중량%이며, 폴리올은 디올(당량 1000):트리올(당량 1500):1,3-BG(당량 45.06) = 1 : 1 : 2 이며, 가소제(GL-300, LG화학)는 7 중량%를 포함하고, 주제의 점도를 23℃에 있어서, 5300 cP로 하여 제조하였다.

상기에 따라 제조된 폴리우레탄 조성물을 하기 방법에 따라, 물성 평가를 하였다. 물성 테스트용 도막은, 이형 필름에 도포하여 제조하였으며, 소요량은 가로(cm)×세로(cm)×높이(cm)×비중으로 계산하여 제조하였다. 물성 테스트용 도막의 경화는 25℃×168 시간 동안 경화하였다.

[인장 강도 및 신장률]

만능 재료 시험기(5965, INSTRON Inc.)를 사용하여, KS F 3211 규격에 따라, 측정하였다.

[경도]

쇼어 경도 시험기를 사용하여, 측정하였다.

[황변성]

황변 시험에 있어서, Toner는 회색을 사용하였으며, 황변도는, 1(황변 없음) ~ 5(황변 심함)의 5 단계로 나누어 평가했다.

상기 표 1 에 나타낸 바와 같이, 사슬 연장제로서 DMTDA와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올(국도화학, YU-300)을 소정 당량비로 혼합하여 사용하는 경우(실시예 1 ~ 5), 사슬 연장제로서 MOCA를 사용하는 비교예 1 과 동등한 정도의, 인장 강도, 신장률, 경도, 황변성을 나타내는 것을 알 수 있다. 반면, 사슬 연장제로서 DMTDA를 단독으로 사용하고 있는 비교예 2 에서는, 경도 및 황변성이 뒤떨어지며, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올만을 단독으로 사용하고 있는 비교예 3 에서는, 인장 강도 및 신장률이 뒤떨어지는 것을 알 수 있다.

[실시예 6 ~ 11]

하기 표 3 에 기재된 함량에 따라, 폴리올, 사슬 연장제, 비스무스계 촉매(JY-101, 진양화성), 안료, 가소제(GL-300, LG화학) 및 CaCO₃를 포함하여 경화제를 제조하였다. 나아가, 주제의 이소시아네이트기 함량 및 점도를 표 2 에 기재된 바와 같이 변경하고, 폴리올의 비율을 디올(당량 1000):트리올(당량 1500):1,3-BG(당량 45.06) = 1 : 1 : 2 로 하고, 가소제(GL-300, LG화학)는 7 중량%로 한 주제를 제조하였다. 제조된 주제와 경화제를, 표 3 에 기재된, NCO 당량 : OH 당량 비, 및 무게 비로 배합하여, 폴리우레탄 조성물을 제조하였다.

상기 표 3 에 나타낸 바와 같이, 주제의 NCO %가 4 중량%인 경우, 경화제의 사슬 연장제의 함유량이 낮아지면서, 인장 강도, 경도가 뒤떨어지는 반면, 신장률이 우수한 것을 알 수 있다(실시예 6 ~ 8). 또한, 주제의 NCO %가 6 중량%인 경우, 경화제의 사슬 연장제의 함유량이 높아지면서, 신장률은 다소 뒤떨어지나 인장 강도, 경도가 우수한 것을 알 수 있다(실시예 10 및 11).

또한, 본 발명의 폴리우레탄 조성물의 제조방법으로 제조된 폴리우레탄 조성물은, 주제의 NCO %가 4 ~ 6 중량%이고, 또한 경화제 부분의 사슬 연장제로서 DMTDA와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올로서의 YU-300을 소정 비율로 혼합하여 제조함으로써, MOCA를 사용하지 않아 친환경적이면서도, 인장 강도, 신장률, 경도, 및 황변성의 관점에서 MOCA를 사용하는 경우와 동등한 정도의 물성을 만족시키는 것임을 알 수 있다.

Claims

이소시아네이트기 함량이 4 ~ 6 중량%인 주제(prepolymer part)와,
중량 평균 분자량 500 ~ 5000, 평균 관능기수 2 ~ 3 인 폴리올, 및 사슬 연장제를 포함하는 경화제
를 혼합하여 이루어지는 2액형 폴리우레탄 조성물의 제조방법에 있어서,
상기 사슬 연장제가, DMTDA(Dimethyl Thio Toluene Diamine)와, 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올의 혼합물인 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주제와 경화제를, 주제의 NCO당량 : 경화제의 OH당량 비 = 1.1 ~ 1.3 이고, 상기 주제와 상기 경화제의 무게 비로 1 : 2 ~ 3.5 로 혼합하는 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주제에서 폴리올은, 디올 : 트리올 : 1,3-부틸렌글리콜 = 1 : 0.8 ~ 1.3 : 1 ~ 2 의 당량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경화제는, 중량 평균 분자량 500 ~ 5000, 평균 관능기수 2 ~ 3 인 폴리올 20 ~ 40 중량%, 사슬 연장제 1 ~ 3 중량%, 비스무스계 촉매 0.5 ~ 2 중량%, 안료 1 ~ 3 중량%, 가소제 2 ~ 10 중량% 및 잔량으로서 중탄을 포함하며,
23℃에 있어서의 점도가 3000 cP,23℃ ~ 9000 cP,23℃이고, 가사시간 40 분 ~ 100 분인 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 사슬 연장제의 DMTDA : 수산기를 포함하는 에폭시 변성 폴리올의 당량비가, 1 : 0.1 ~ 0.2 인 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경화제는, 상기 사슬 연장제가, 폴리올 당량에 대해 0.41 ~ 1.13 으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주제는, 23℃에 있어서의 점도가 2000 cP,23℃ ~ 8000 cP,23℃인 것을 특징으로 하는, 2액형 친환경 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된, 친환경 폴리우레탄 조성물.
제 8 항에 기재된 폴리우레탄 조성물로 제조된, 친환경 폴리우레탄 탄성 포장재.