KR102024870B1

KR102024870B1 - 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법 및 폴리우레탄폼의 표면 강화용 강화코팅제

Info

Publication number: KR102024870B1
Application number: KR1020190022697A
Authority: KR
Inventors: 김원수; 안동복
Original assignee: 주식회사 유니크라미; 애디언트코리아 주식회사
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-09-24

Abstract

본 발명은 폴리우레탄폼의 제조과정에서 부여된 난연성이 그대로 유지되도록 하면서 외장재와 봉제작업이 폴리우레탄폼의 표면에서 바로 가능하도록 하는 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법은 차량내장재용으로 사용되는 폴리우레탄폼(10)을 롤형태로 구비하여 폴리우레탄폼(10)을 권출 및 안내하는 단계(S1); 폴리우레탄폼(10)의 표면에 봉제슬립성을 형성하고 부식방지를 위한 내마모성을 향상시키도록 하는 강화용 코팅제(21)의 준비 및 용융단계(S2); 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포 및 건조하여 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하는 강화코팅단계(S3); 표면에 강화코팅필름층(20)이 일체 형성된 폴리우레탄폼(10)을 권취 및 상온건조하는 제품완성단계(S4);를 포함하며, 상기 폴리우레탄폼의 표면 강화를 위한 강화용 코팅제의 준비 및 용융단계(S2)의 강화용 코팅제(21)는 폴리우레탄 수지 70~75중량부, 방염제 15~20중량부, 기타첨가제 10중량부로 중합한 1액형의 반응성 폴리우레탄 핫멜트를 유기용제나 물을 전혀 함유하지 않은 100% 고형분으로 150℃ 가공 점도가 10,000~50,000 cps를 갖도록 조성하여 드럼멜트(100)로 용융하여 열호스(201)로 (S3)단계로 공급하는 하며, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 75~85중량%와, pure MDI15~25중량%로 하여 최종 분자량이 3,000~10,000으로 중합하고, 폴리올은 유리전이온도가 20~40℃ 사이에서 반응하도록 중합하여 강화용 코팅제(21)를 폴리우레탄폼(10)의 표면에 도포한 후 25℃ 이하에서 냉각건조시 표면에서 경화됨과 동시에 끈적임이 제거되도록 하여 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하고 바로 권취가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법 및 폴리우레탄폼의 표면 강화용 강화코팅제 {Surface strengthening method of seal slip with reinforced coating agent to enhance the porosity and abrasion of polyurethane foam and reinforcing coating for surface reinforcement of polyurethane foam}

본 발명은 자동차 시트 및 도어트림과 같은 차량내장재의 쿠션재로 사용되는 폴리우레탄폼이 제조과정에서 부여한 난연성을 보호하면서 표면을 코팅처리하여 봉제슬립성을 형성하고, 내마모성은 보다 향상시킨 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법 및 그 강화용 코팅제에 관한 것이다.

자동차 시트 및 도어트림과 같은 차량내장재는 폴리우레탄 액상 수지를 발포 가교시킨 폴리우레탄폼을 쿠션재로 사용되며, 상기 폴리우레탄폼과 가죽, 원단, 합성피혁 등의 표면기재부와 접착 또는 재봉하여 자동차내장재로 제작하고 있다.

그러나 자동차내장재의 경우 중금속, 포름알데히드, 휘발성유기화합물(VOCs) 및 유기주석화합물과 같은 화학 합성물질의 사용을 최소한으로 저감해야 하며, 특히 화재 등에 대비하도록 난연성은 기준은 법제화되어 있다.

종래 자동차 시트의 쿠션재로는 대한민국 공개특허 2005년 제118571호(2005년 12월 19일자 공개)에 게재된 바와 같이 펠트(felt)로 이루어질 수도 있고, 일본 특허 제2616054호(1997년 6월 4일자 공고)나 일본 공개특허 2005년 제320431호(2005년 11월 17일자 공개)에 게시된 바와 같이 폴리우레탄폼(poly urethane foam)으로 이루어질 수도 있으며, 이와 같이 펠트나 폴리우레탄폼으로 이루어지는 자동차시트용 쿠션재는 화재방지를 위해서 난연성분이 함유되어 있으며, 종래 자동차시트용 쿠션재는 외측으로 가죽이나 천 및 각종 부직포 등의 외피를 입히기 전에 대한민국 공개특허 2016년 제72666호(2016년 6월 23일자 공개)에 게재된 바와 같이 접착필름(film)이 흡착되는바, 이와같이 접착필름을 폴리우레탄폼 등의 쿠션재에 열접착시키기 위한 과정에서 발생되는 열에 의해 폴리우레탄폼이 갖는 난연성분이 소멸되는 문제점이 있었다.

따라서 쿠션재의 난연성분을 보호하기 위해 필름을 일부만 열융착하게될 경우 쿠션재와 필름 사이에 이격이 발생되어 자동차시트로 사용되는 과정에서 필름과 함께 가죽 외피에 주름이 대거 발생되는 문제점이 있었다.

그리고 상기와 같이 필름 접착을 위해서 열을 가할 시 난연성분이 소멸됨과 아울러 가해지는 열에 의해 폴리우레탄폼의 외부가 부식되면서 내구성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 또 폴리우레탄 폼은 오픈 셀(Open cell)로서 셀 구조가 내부까지 관통되어 있는 구조상 세균의 침투로 인해 각종 세균의 온상이 될 우려가 있는 등 다수의 문제점이 발생되었다.

한편 대한민국 특허 제1326686호에서는 폴리우레탄 폼을 대체하여 올레핀 블록 공중합체 및 스티렌 블록 공중합체를 고분자 기재로 하여 가교제 및 발포제로 포함한 조성물을 가압발포하여 가공한 폼을 몸체로 하는 자동차시트를 개시하고 있으나, 올레핀 필름(oleffin film)이 표면에 흡착되어 있는 경우에도 내구성이 떨어지며, 특히 필름(film)의 롤러 흡착 방식에 따라 사용자의 반복적이 사용에 의해 올레핀 필름이 벗겨지는 현상이 나타나며 이로 인해 재봉 공정에서 분진이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

그리고 유기용제를 사용시 작업장의 유독성 냄새로 인해 작업환경이 매우 열악한 문제점이 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 대한민국 특허 제1549368호(특허문헌6)에 의해 폴리우레탄 스폰지층; 및 상기 폴리우레탄 스폰지층 상부에 형성되며 수분산 폴리우레탄 또는 수성 아크릴수지 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 코팅제 총 100 중량부에 대해 인계 방염제를 20내지 50 중량부와 증점제를 1 내지 5 중량부로 함유하는 수성수지층을 포함하는 구성을 통해 내구성, 슬립성 및 난연성을 크게 증가시켜 사용자의 편의와 안전을 도모하고, 유해한 화학물질의 사용을 배제하여 환경친화적인 자동차 내장재용 조성물 및 이의 제조방법에 대한 공지한 바 있다.

그러나 상기 특허문헌6의 기술은 수분산 폴리우레탄의 초기합성시 사용되는 유기용제와 미반응 중화제로 사용되는 아민을 완벽하게 추출하지 못해 환경보건성에 완벽을 기할 수 없는 문제점이 있어 친환경성에서 많이 떨어지고, 특히 코팅한 후 수분을 제거하기 위한 건조공정중 잔류된 유기용제, 유화제 등의 영향으로 냄새와 건조시간이 많이 소요됨에 따라 작업성 및 생산성에서 아주 비효율적인 문제점이 있었다.

KR 10-2005-0118571 A 2005. 12. 19. JP 2616054 B 1997. 6. 4. JP 2005-320431 A 2005. 11. 17. KR 10-2016-0072666 A 2016. 6. 23. KR 10-1326686 B1 2013. 11. 08. KR 10-1549368 B1 2015. 09. 02.

이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 폴리우레탄폼의 제조과정에서 부여된 난연성이 그대로 유지되도록 하면서 외장재와 봉제작업이 폴리우레탄폼의 표면에서 바로 가능하도록 폴리우레탄폼 표면으로 환경 친화적으로 조성된 강화용 코팅제를 용융, 도포, 냉각건조하는 공정에 의해 강화코팅필름층을 일체 형성하는 코팅방법을 구성함으로써 폴리우레탄폼 자체에 봉제슬립성 및 내마모성을 형성하여 가죽, 천 등의 외장재와 봉제작업이 가능한 것은 물론 내마모성을 높혀 오랜시간 사용에도 부식됨이 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유기용제나 수분을 전혀 함유하지 않은 100% 고형분으로 이루어진 1액형의 반응성 핫멜트형 폴리우레탄수지를 폴리우레탄폼의 표면으로 봉제슬립성을 형성하고, 내마모성을 반영구적으로 높이는 우레탄폼의 표면 강화용 코팅제를 개발한데 있다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로, 차량내장재용으로 사용되는 폴리우레탄폼(10)을 롤형태로 구비하여 폴리우레탄폼(10)을 권출 및 안내하는 단계(S1); 폴리우레탄폼(10)의 표면에 봉제슬립성을 형성하고 부식방지를 위한 내마모성을 향상시키도록 하는 강화용 코팅제(21)의 준비 및 용융단계(S2); 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포 및 건조하여 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하는 강화코팅단계(S3); 표면에 강화코팅필름층(20)이 일체 형성된 폴리우레탄폼(10)을 권취 및 상온건조하는 제품완성단계(S4);를 포함하며, 상기 폴리우레탄폼의 표면 강화를 위한 강화용 코팅제의 준비 및 용융단계(S2)의 강화용 코팅제(21)는 폴리우레탄 수지 70~75중량부, 방염제 15~20중량부, 기타첨가제 10중량부로 중합한 1액형의 반응성 폴리우레탄 핫멜트를 유기용제나 물을 전혀 함유하지 않은 100% 고형분으로 150℃ 가공 점도가 10,000~50,000 cps를 갖도록 조성하여 드럼멜트(100)로 용융하여 열호스(201)로 (S3)단계로 공급하는 하며, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 75~85중량%와, pure MDI15~25중량%로 하여 최종 분자량이 3,000~10,000으로 중합하고, 폴리올은 유리전이온도가 20~40℃ 사이에서 반응하도록 중합하여 강화용 코팅제(21)를 폴리우레탄폼(10)의 표면에 도포한 후 25℃ 이하에서 냉각건조시 표면에서 경화됨과 동시에 끊적임이 제거되도록 하여 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하고 바로 권취가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기타첨가제는 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)에 의한 강화코팅필름층(20)의 형성 시 코팅처리된 표면의 식별이 용이하도록 색상으로 표시하는 이산화티타늄(Tio2) 5중량부와, 끈적임을 제거하고 코팅제의 역할을 강화시키기 위한 흄드실리카(Fumed Silica) 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하는 강화코팅단계(S3)는 는 강화용 코팅제(21)를 히팅도포롤(300)에 공급하게 되면, 안내 이송되는 폴리우레탄폼(10)이 도포롤(400)을 통과하면서 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포하고, 0℃~25℃의 냉각롤(500) 사이를 통과시키도록 하여 강화용 코팅제(21)를 경화함과 동시에 끈적임이 제거된 강화코팅필름층(20)을 형성하게 되며, 상기 냉각건조시 냉각롤(500)을 통과하기 전에 강화용 코팅제(21)가 도포된 폴리우레탄폼(10)의 표면으로 가습장치(600)에 의한 수분을 공급하여 경화작용을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 폴리우레탄 표면에 봉제슬립성과 내마모성을 부여하도록 폴리우레탄 수지 70~75중량부, 방염제 15~20중량부, 기타첨가제 10중량부로 중합된 강화용 코팅제로 구성되며, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 75~85중량%와, 이소시아네이트에서 선택된 pure MDI 15~25중량%로 하여 최종 분자량이 3,000~10,000으로 중합되며, 상기 폴리에스테르 폴리올(Polyol)은 유리전이온도가 20~40℃ 사이에서 반응하도록 분자량이 500~3000으로 아디프산(Adipic acid), 이소프탈산(iso Phthalic acid), 네오펜틸글리콜(neo pentyl glycol), 1,6헥산디올(Hexanediol)이 중합되고, 상기 pure MDI(di phenyl methane diisocyante)가 사용되며, 몰 비는 [NCO]/[OH =2/1 - 4/3 수준에서 합성되며, 상기 방염제는 상용성이 좋은 인계 난연제로 이루어지되, Phenyl cresyl phosphate, Triphenylphosphate를 혼합한 것으로 구성되고, 상기 기타첨가제는 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)에 의한 강화코팅필름층(20)의 형성 시 코팅처리된 표면의 식별이 용이하도록 색상으로 표시하는 이산화티타늄(Tio2) 5중량부와, 끈적임을 제거하고 코팅제의 역할을 강화시키기 위한 흄드실리카(Fumed Silica) 5중량부를 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 폴리우레탄 수지를 이용한 표면 강화방법에 의하면, 차량내장재의 쿠션재로 사용되는 폴리우레탄폼의 표면에 환경 친화적인 1액형의 반응성 핫멜트형 폴리우레탄 수지로 이루어진 강화용 코팅제를 도포 및 냉각건조하여 강화코팅필름층을 형성함으로써, 폴리우레탄폼이 갖는 난연성이 그대로 유지되도록 하면서 봉제슬립성 및 내마모성이 부여됨에 따라 외장재와 신속한 봉제작업이 가능하고 장시간 사용하더라도 쉽게 부식되거나 부서지지 않는 등 폴리우레탄폼의 품질을 보다 격상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한 유기용제를 사용하지 않기 때문에 역한냄새나 유독성이 전혀 없는 친환경적인 작업환경을 제공할 수 있고, 공정의 간소화는 물론 공정시간을 단축하여 제조단가를 낮추어 저렴한 단가로 고효율의 폴리우레탄폼을 제공할 수 있다.

따라서 종래에 유독성의 문제가 있던 유기용제형을 환경친화적으로 다소 개선했으나 수분을 제거하는 건조공정중 잔류 유기용제, 유화제 등의 영향으로 인해 냄새와 공정시간이 많이 소요되던 수성코팅제가 해결하지 못한 문제점을 완벽하게 해소할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법의 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법의 공정흐름도 도시한 도면
도 3 내지 도 4는 본 발명에 의한 폴리우레탄 폼과 종래의 폴리우레탄 폼의 난연성 성능 실험 사진

이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 구성 실시예에 따른 하기 도면은 구성과 작용효과를 구체적으로 설명하기 위한 실시예로서, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 좁게 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 따라서 이러한 실시예에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형실시가 가능함은 통상의 기술자에게는 당연하다할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어들은, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 기술용어의 의미로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에서 봉제슬립성이라 함은 봉제작업시 노루발의 슬라이딩 작용이 원활히 하도록 매끈한 정도를 의미한다.

본 발명에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 폴리우레탄 수지를 이용한 코팅방법은 폴리우레탄폼을 쿠션재로 하여 가죽, 원단, 합성피혁 등의 외장재와 합하는 봉제작업 시 폴리우레탄폼의 표면 자체에서 봉제작업이 원활히 이루어지도록 폴리우레탄폼의 표면으로 봉제슬립성을 부여하고, 반영구적으로 사용하더라도 색상의 변화가 없고 부식되지 않는 내마모성을 부여하도록 폴리우레탄폼의 표면을 강화시키는 코팅방법을 구성한데 기술적 특징이 있다.

이를 위해 본 발명은 기존에 접착제로 주로 제조 및 사용되던 반응성 폴리우레탄 핫멜트를 100% 고형분으로 이루어진 1액형의 핫멜트형 강화용 코팅제로 구성하였다.

그리고 상기 강화용 코팅제에 의해 강화용 코팅제를 용융하여 도포롤에 의해 폴리우레탄폼의 표면에 도포시킨 후, 바로 롤형태로 권취할 수 있도록 강화용 코팅제가 도포된 폴리우레탄폼의 표면을 냉각건조하여 폴리우레탄폼의 표면에 강화코팅필름층을 형성하는 코팅방법을 구현하게 됨으로써 폴리우레탄폼의 표면으로 코팅 시 유기용제의 사용이 없기 때문에 환경 친화적인 작업환경을 작업자에게 제공할 수 있게됨과 아울러 코팅공정 자체가 신속하여 생산성 및 작업성은 보다 극대화된다.

특히, 본 발명은 종래에 폴리우레탄폼의 봉제슬립성을 형성하기 위해 올레핀필름이나 접착필름을 고열에서 열융착하여 접착함으로 인한 열처리 과정에서 폴리우레탄폼으로 제조과정에서 부여한 난연성이 소멸되던 문제를 완벽히 일소하게 되었으며, 그에 따라 폴리우레탄폼이 갖는 난연성은 그대로 유지토록 하면서 강화코팅필름층에 의한 봉제슬립성을 부여함과 아울러 반영구적으로 사용시에도 부식되지 않도록 내마모성을 보다 향상시키는 폴리우레탄폼의 표면 코팅방법을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법의 공정흐름도 도시한 도면을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 폴리우레탄 수지를 이용한 표면 강화방법은 폴리우레탄폼(10)을 권출 및 안내하는 단계(S1); 폴리우레탄폼(10)의 표면 강화를 위한 강화용 코팅제(21)의 준비 및 용융단계(S2); 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포 및 건조시켜 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하는 강화코팅단계(S3); 표면에 강화코팅필름층(20)이 일체 형성된 폴리우레탄폼(10)을 권취 및 상온건조하는 제품완성단계(S4);를 포함한다.

1) 폴리우레탄폼을 권출 및 안내하는 단계(S1);

롤 형태로 권취된 폴리우레탄폼(10)을 안내롤(100)에 의해 권출함과 동시에 표면에 강화코팅필름층(20)을 형성하도록 하기 위해 평평한 상태로 후속단계로 안내하게 된다.

2) 폴리우레탄폼의 표면 강화를 위한 강화용 코팅제의 준비 및 용융단계(S2);

강화용 코팅제(21)는 기존에 접착제로 주로 사용되던 반응성 폴리우레탄 핫멜트를 100% 고형분으로 된 코팅제로 개발하여 별도의 경화제 사용없이 경화작용이 신속하고 코팅처리 후 코팅작용을 높이기 위해 20℃~25℃ 에서 건조시 끈적임(Tacky)이 획기적으로 제거할 수 있도록 하여 바로 권취가 가능하면서 폴리우레탄폼(10)의 표면에 봉제슬립성과 내마모성을 강화시키는 코팅처리가 가능하게 된다.

이러한 강화용 코팅제(21)는 유기용제나 물을 전혀 함유하지 않은 100% 고형분의 150℃ 가공 점도가 10,000~50,000 cps를 갖는 반응성 폴리우레탄 핫멜트로 이루어지며 드럼멜트(200)에 의해 용융하여 열호스(201)로 히팅도포롤(300) 및 도포롤(400)에 공급하게 된다. 그리고 NCO 말단 프리플리머(Prepolymer) 우레탄으로 이론 분자량이 3,000~10,000 사이의 가공점도로 상온에서 습기에 의해 일주일 이후 완전 경화되는 1액형으로 이루어진다.

보다 구체적으로 상기 강화용 코팅제(21)는 폴리우레탄 수지 70~75중량부, 방염제 15~20중량부, 기타첨가제 10중량부를 포함한다.

여기서 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Icocyante)를 중합한 것으로, 상기 폴리에스테르 폴리올(Polyol)은 분자량이 500~3000으로 아디프산(Adipic acid), 이소프탈산(iso Phthalic acid), 네오펜틸글리콜(neo pentyl glycol), 1,6헥산디올(Hexanediol)이 중합된 것이고,

상기 이소시아네이트는 pure MDI(di phenyl methane diisocyante)가 사용되며, 몰 비는 [NCO]/[OH =2/1 - 4/3 수준에서 합성된다.

이와 같은 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 75~85중량%와, pure MDI15~25중량%로 하여 최종 분자량이 3,000~10,000으로 중합된다.

그리고 상기 폴리에스테르 폴리올은 유리전이온도가 20~40℃ 사이에서 반응하도록 중합됨에 따라 강화용 코팅제(21)를 폴리우레탄폼(10)으로 도포한 후 0℃~25℃ 에서 냉각건조시 표면에서 경화됨과 동시에 끈적임이 제거되어 롤형태로 권취한 후 제품보관 및 포장이 가능하게 된다.

한편, 강화 코팅제를 조성시 pure MDI가 많게 중합되는 경우 도막이 딱딱해져 접착력과 탄성력을 저하시키고, 적게 중합되는 경우 표면 끈적임(Tacky)으로 인한 도막물성 저하와 롤 적재시 뒷면 오염으로 불량을 초래할 수 있다.

여기서 폴리우레탄은 고분자 화합물 중에 우레탄그룹(-NHCOO)을 가지고 있다. 우레탄그룹은 활성 수산기(-OH)를 포함하고 있는 폴리올과 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하고 있는 화합물의 반응에 의해 생성된다.

폴리우레탄은 비교적 낮은 온도에서도 반응이 잘 일어나고 말단기를 -OH 또는 -NCO로 하는 프로폴리머(prepolymer)를 만들고 경화제는 역으로 -NCO 또는 -OH 를 포함하는 화합물을 사용한다. 폴리올과 이소시아네이트 중합물의 종류와 배합비의 변경으로 폴리우레탄의 물성을 조절하게 된다.

따라서 분자량이 큰 폴리올을 Soft segment로 정하고, NCO와 OH의 결합부위를 hard segment로 정한후, 가교 정도를 조절하여 경도, 열안정성, 접착력 등 물리적 특성의 변화가 가능하다.

본 발명은 Soft segment의 길이가 평균 2,000~4,000으로 비교적 소프트하여 접착력을 발휘하기에 적당하였으나 폴리우레탄수지를 코팅제로 사용하기 위해서는 반복단위를 평균 700~1,500으로 하여 접착성을 발휘하기보다는 피막강도를 빨리 형성시키도록 하는데 중점을 둔 것이다.

이에 Harad segment가 자주 반복되는 정도에 따라 접착력, 피막 형성속도, 피막 강도, 브로킹성, 재봉성등 여러 물성이 조정됨에 따라 평균 분자량을 700~1,500으로 조정하는 데는 첫번째 균일한 분자량을 가진 폴리올을 선정하여 일정하게 segment를 반복시키는 방법이 있는데 반응이 손쉬우나 물성이 단조롭고, 두번째 우선 접착성과 탄성을 가진 2,000~4,000의 폴리올을 선정한뒤 EG,BG,HG,NPG와 같이 분자량 100전후의 저분자량 글리콜(GLYCOL)과 적정비로 혼합하여 평균 반복단위를 낮게 하는 방법이 있는데 원료 선정과 배합비에 따라서 여러 장점을 두루 취할 수 있는 장점이 있다

상기 방염제는 상용성이 좋은 인계 난연제로 이루어지되, Phenyl cresyl phosphate, Triphenylphosphate를 혼합하여 이루어진 것이다.

상기 기타첨가제는 이산화티타늄(Tio2) 5중량부와, 흄드실리카(Fumed Silica) 5중량부를 포함한다.

여기서 상기 이산화티타늄(Tio2)은 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)에 의한 강화코팅필름층의 형성 시 코팅처리된 표면의 식별이 용이하도록 색상으로 표시할 수 있도록 하게 된다.

그리고 상기흄드실리카(Fumed Silica)는 끈적임을 없애고 코팅제의 역할을 강화시키는 기능을 제공하도록 중합되는 것이다.

상기와 같은 강화용 코팅제(21)는 폴리에스테르 폴리올과, 인계 난연제와, 기타첨가제를 교반하여 중합한 후, pure MDI를 투입하여 적정온도에서 중합하게 된다. 이때 각 원료의 비율과 반응시간, 조건을 조절하여 코팅이 용이한 점도 10,000~50,000cps/150℃로 이루어지게 된다.

이와 같은 강화용 코팅제(21)에 의해 폴리우레탄 폼으로 실시되는 코팅공정은 그 공정 자체가 간단하고 신속하게 이루어지게 된다.

3) 폴리우레탄폼의 표면에 강화용 코팅제를 도포 및 건조하여 강화코팅필름층을 일체 형성하는 강화코팅단계(S3);

100% 고형분으로 준비되는 강화용 코팅제(21)를 드럼멜트(200)에 의해 용융시키면서 히팅도포롤(300)에 공급하게 되면, 안내 이송되는 폴리우레탄폼(10)이 도포롤(400)을 통과하면서 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포시키게 된다.

그리고 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)가 도포된 후, 20℃ 이하의 냉각롤(500) 사이를 통과시키도록 함으로써 강화용 코팅제(21)를 경화함과 동시에 끈적임을 제거하여 강화코팅필름층(20)을 형성하게 된다.

한편, 상기 냉각건조시 냉각롤을 통과하기 전에 강화용 코팅제(21)가 도포된 폴리우레탄폼(10)의 표면으로 가습장치(600)에 의한 수분을 공급하여 경화를 보다 빠르게 촉진시키도록 할 수 있다.

4) 표면에 강화코팅필름층이 일체 형성된 폴리우레탄폼을 권취 및 상온건조하는 제품완성단계(S4);

폴리우레탄폼(10)으로 강화용 코팅제(21)를 도포한 후, 냉각건조하여 끈적함 또는 점성이 제거된 상태로 경화된 강화코팅필름층(20)이 폴리우레탄폼(10)의 표면에 일체 형성됨에 따라 안내롤(100)로 이송과 동수에 롤형태로 권취하여 상온에서 일정시간 방치하여 완전 건조함으로써 표면에 봉제슬립성 및 내마모성이 증진된 폴리우레탄폼(10)이 완성되게 된다.

상기와 같이 본 발명은 반응성 폴리우레탄 핫멜트를 100% 고형분으로 이루어진 1액형의 핫멜트형 강화용 코팅제(21)에 의해 권출, 안내, 용융, 도포, 냉각건조, 권취로 이루어진 간단한 코팅공정을 통해 폴리우레탄폼(10)을 안내롤(100)을 따라 이송시키는 과정에서 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화코팅필름층(20)을 형성할 수 있게 되며, 강화용 코팅제(21)는 유기용제나 수분이 전혀 포함되지 않기 때문에 건조과정에서 유독성이나 자극적인 냄새가 발생되지 않으며 친환경적인 작업환경에서 공정 자체가 신속히 이루어지게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 폴리우레탄 폼에 고열의 열처리 자체가 불필요함으로 인해 폴리우레탄폼(10)이 갖는 난연성 자체를 그대로 유지함과 아울러 봉제슬립성 및 내구성을 부여할 수 있으며, 강화용 코팅제(21) 자체에 방염제가 추가 조성됨에 따라 난연성은 더욱 높히는 장점을 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 폴리우레탄 폼과 종래의 폴리우레탄 폼의 난연성 실험 사진을 나타낸 것으로, 도 3은 본 발명에 따른 강화코팅층이 부여된 폴리우레탄 폼의 난연성 실험 성능 사진이고, 도 4는 종래의 폴리우레탄 폼의 난연성 실험 성능 사진이다.

도 3 내지 도 4를 참조하여 확연히 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 강화코팅필름층이 일체 형성된 폴리우레탄 폼의 난연성이 보다 더 우수한 것을 나타내고 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

10:폴리우레탄 폼
20:강화코팅필름층 21:강화용 코팅제
100:안내롤
200:드럼멜트 201:열호스
300:히팅도포롤
400:도포롤
500:냉각롤
600:가습장치

Claims

차량내장재용으로 사용되는 폴리우레탄폼(10)을 롤형태로 구비하여 폴리우레탄폼(10)을 권출 및 안내하는 단계(S1);
폴리우레탄폼(10)의 표면에 봉제슬립성을 형성하고 부식방지를 위한 내마모성을 향상시키도록 폴리우레탄폼의 표면 강화를 위한 강화용 코팅제(21)의 준비 및 용융단계(S2);
폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포 및 건조하여 강화코팅필름층(20)을 일체 형성하는 강화코팅단계(S3);
표면에 강화코팅필름층(20)이 일체 형성된 폴리우레탄폼(10)을 권취 및 상온건조하는 제품완성단계(S4);를 포함하며,
상기 강화용 코팅제(21)는 폴리우레탄 수지 70~75중량부, 방염제 15~20중량부, 기타첨가제 10중량부로 중합한 1액형의 반응성 폴리우레탄 핫멜트를 유기용제나 물을 전혀 함유하지 않은 100% 고형분으로 150℃ 가공 점도가 10,000~50,000 cps를 갖도록 조성하여 드럼멜트(200)로 용융하여 열호스(201)로 강화코팅단계(S3)로 공급하게 구성되며,
상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 75~85중량%와, pure MDI15~25중량%로 하여 최종 분자량이 3,000~10,000으로 중합하고, 폴리올은 유리전이온도가 20~40℃ 사이에서 반응하도록 중합하여 강화용 코팅제(21)를 폴리우레탄폼(10)의 표면에 도포한 후 25℃ 이하에서 냉각건조시 표면에서 경화됨과 동시에 끈적임이 제거되도록 하여 강화코팅필름층(20)을 일체 형성한 후 바로 권취가 가능하도록 형성되며,
상기 기타첨가제는 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)에 의한 강화코팅필름층(20)의 형성 시 코팅처리된 표면의 식별을 위해 색상으로 표시하는 이산화티타늄(Tio2) 5중량부와, 끈적임을 제거하고 코팅제의 역할을 강화하도록 흄드실리카(Fumed Silica) 5중량부로 이루어지며,
상기 강화코팅단계(S3)는 강화용 코팅제(21)를 히팅도포롤(300)에 공급하게 되면, 안내 이송되는 폴리우레탄폼(10)이 도포롤(400)을 통과하면서 표면에 강화용 코팅제(21)를 도포하고, 0℃~25℃의 냉각롤(500) 사이를 통과시키도록 하여 강화용 코팅제(21)를 경화함과 동시에 끈적임이 제거된 강화코팅필름층(20)을 형성하게 되며,
상기 냉각건조시 냉각롤(500)을 통과하기 전에 강화용 코팅제(21)가 도포된 폴리우레탄폼(10)의 표면으로 가습장치(600)에 의한 수분을 공급하여 경화작용을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄폼의 봉제슬립성 및 내마모성을 증진시키는 강화용 코팅제를 이용한 표면 강화방법.
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폴리우레탄 표면에 봉제슬립성과 내마모성을 부여하도록 폴리우레탄 수지 70~75중량부, 방염제 15~20중량부, 기타첨가제 10중량부로 중합된 강화용 코팅제로 구성되며,
상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 75~85중량%와, 이소시아네이트에서 선택된 pure MDI 15~25중량%로 하여 최종 분자량이 3,000~10,000으로 중합되며,
상기 폴리에스테르 폴리올은 유리전이온도가 20~40℃ 사이에서 반응하도록 분자량이 500~3000으로 아디프산(Adipic acid), 이소프탈산(iso Phthalic acid), 네오펜틸글리콜(neo pentyl glycol), 1,6헥산디올(Hexanediol)이 중합되고, 상기 pure MDI(di phenyl methane diisocyante)가 사용되며, 몰 비는 [NCO]/[OH =2/1 - 4/3 수준에서 합성되며,
상기 방염제는 상용성이 좋은 인계 난연제로 이루어지되, Diphenyl cresyl phosphate, Triphenylphosphate를 혼합한 것으로 구성되고,
상기 기타첨가제는 폴리우레탄폼(10)의 표면에 강화용 코팅제(21)에 의한 강화코팅필름층(20)의 형성 시 코팅처리된 표면의 식별이 용이하도록 색상으로 표시하는 이산화티타늄(Tio2) 5중량부와, 끈적임을 제거하고 코팅제의 역할을 강화시키기 위한 흄드실리카(Fumed Silica) 5중량부를 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리우레탄폼의 표면 강화용 강화코팅제.