KR102217542B1 - Pu올리고머 혼합물의 코팅방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리에스터 폴리올, 쇄연장제 및 이소시아네이트와 Blocking시켜 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1 PU Olig를 합성하는 단계; 화학식 1의 PU Olig, 쇄연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고, 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학 공명을 일으키는 Capping Agents 로 Capping 하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU 올리고머를 합성하는 단계; 화학식 4의 올리고머를 합성하는 단계; 화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계; 상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계; 코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 2-30분간 경화시키는 단계;로 유동성이 큰 중저 고분자의 PU올리고머를 특히 간격이 큰 위, 경사 제직물 하부면에 코팅한 다음, 열실에서 고분자화로 경화시키는 유해한 유기용제를 사용하지 않고 미려한 코팅을 형성하는 PU올리고머 혼합물 코팅방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 Blocking시켜 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1 의 폴리에스터 폴리올을 합성하는 단계;
화학식 1의 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 PU올리고머와 고분화 반응하는 화학식 4의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계;
상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계;
코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 고분자화시켜 경화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PU올리고머 혼합물의 코팅방법에 관한 것이다.
화학식 1:
단, 화학식 1 의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서, 합성물질로는 석시닌 산, 글루타린 산, 아디핀산, 이소말레인산, 무수말레인산, 테 레말레인산 중에서 선택된 것과, 다가 알코올로인 에틸렌글리콜, 디에 틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디 올, 헥산디올, 헵탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리 톨, 메틸글루코시드 중에서 선택된 것을 합성한 것이며, R1 은 탄소수 2 ~ 10 의 알킬렌기, 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이다.
상기 알 킬렌기는 화학식 1의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서 알킬렌기(2 중결합을 포함하는 지방족탄화수소의 통칭)이므로 에스테르기와 알콜기 가 부착된 알킬렌기를 나타내는 것이다.
화학식 2: [HO - R³ - [U.L]m - R² - [U.L ]m - R³ - OH]n
단, 화학식 2에서, [U.L]m은 PU linage이 며, R2는 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기, 탄소수 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화 학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이며, R³는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, n은 0 ~ 3의 정 수이고, m은 2 ~ 10의 정수이다.
화학식 3:
단 , 화학식 3 유기금속화합물로서 M은 비스머스(B), 로디움(Rh), 주석, 납의 유기 금속화합물이며 할로겐(X) 및 유기화합물(R)은 통상 촉매인 화학식 3의 기능에 맞춘 적합성의 할로겐 및 유기화합물이 선택된다.
화학식 4: OCN - R- OH
단, 화학식 4는 폴리우레탄 올리고머의 유형이며, R은 알킬, 알킬렌, 방향족 또는 지환족 탄화수소로서 탄소수가 15 이상이며, 비휘발분(고형분) 이 90%이상이며, 상온에서 액상이다.
화학식 4는 폴리우레탄 올리고머로서 알킬, 알킬렌, 방향족 또 는 지환족 탄화수소이므로 내부에 -NH·CO·O-가 포함하는 것이다.
화학식 1의 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 PU올리고머와 고분화 반응하는 화학식 4의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계;
상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계;
코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 고분자화시켜 경화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PU올리고머 혼합물의 코팅방법에 관한 것이다.
화학식 1:
단, 화학식 1 의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서, 합성물질로는 석시닌 산, 글루타린 산, 아디핀산, 이소말레인산, 무수말레인산, 테 레말레인산 중에서 선택된 것과, 다가 알코올로인 에틸렌글리콜, 디에 틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디 올, 헥산디올, 헵탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리 톨, 메틸글루코시드 중에서 선택된 것을 합성한 것이며, R1 은 탄소수 2 ~ 10 의 알킬렌기, 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이다.
상기 알 킬렌기는 화학식 1의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서 알킬렌기(2 중결합을 포함하는 지방족탄화수소의 통칭)이므로 에스테르기와 알콜기 가 부착된 알킬렌기를 나타내는 것이다.
화학식 2: [HO - R³ - [U.L]m - R² - [U.L ]m - R³ - OH]n
단, 화학식 2에서, [U.L]m은 PU linage이 며, R2는 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기, 탄소수 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화 학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이며, R³는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, n은 0 ~ 3의 정 수이고, m은 2 ~ 10의 정수이다.
화학식 3:
단 , 화학식 3 유기금속화합물로서 M은 비스머스(B), 로디움(Rh), 주석, 납의 유기 금속화합물이며 할로겐(X) 및 유기화합물(R)은 통상 촉매인 화학식 3의 기능에 맞춘 적합성의 할로겐 및 유기화합물이 선택된다.
화학식 4: OCN - R- OH
단, 화학식 4는 폴리우레탄 올리고머의 유형이며, R은 알킬, 알킬렌, 방향족 또는 지환족 탄화수소로서 탄소수가 15 이상이며, 비휘발분(고형분) 이 90%이상이며, 상온에서 액상이다.
화학식 4는 폴리우레탄 올리고머로서 알킬, 알킬렌, 방향족 또 는 지환족 탄화수소이므로 내부에 -NH·CO·O-가 포함하는 것이다.
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일반적으로 PU은 하기 반응식 1과 같이 이소시아네이트기(-NCO)를 함유하는 물질과 활성수소를 가진 화합물과의 화학반응에 의해 얻어지는 우레탄 결합을 갖는 고분자 화합물이다.
반응식 1:
반응식 1의 폴리올은 여러 종류가 있으나 대표적인 것이 폴리에스터 폴리올과 폴리에테르 폴리올이 있으며, 폴리에테르 폴리올을 사용하여 합성된 PU수지는 폴리에스터 폴리올을 사용하여 합성된 PU수지보다 비교적 점도가 낮아 코팅하기에는 유리한 측면이 있으나 제품의 물성, 가공 후의 외관 등에서 폴리에스터 폴리올을 사용한 PU수지보다 부족하다는 양면성이 있어 특수한 경우를 제외하고는 단독으로 사용되기보다는 이들 2가지 PU수지를 어덕트(공중합 등)된 상태로 사용되고 있다.
이러한 제품에서 요구되는 물성 및 가공 후의 외관 등의 유리한 점 때문에 대부분의 코팅용 PU수지는 폴리에스터 폴리올을 사용하여 왔으며, 합성한 PU수지를 유기용제로 희석하여 사용하는 것이 주류를 이루어왔다.
폴리에스터 폴리올은 다염기산과 다가알코올의 축합반응에 의해 생성되어 지는데 이때 다염기산으로는 석시닌산, 글루타린산, 아디핀산, 이소말레산, 무수말레인산 및 테레말레인산 등이며, 다가 알코올로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 헵탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 메틸글루코시드 등이다.
폴리에스터 폴리올을 사용하여 합성된 고분자 상태의 PU수지는 점도가 높아 고형분으로 30~60%로 낮게 잡아 합성되는데 이때 사용하는 유기용제로는 BTX(톨루엔, 크실렌, 벤젠), Acetone, MEK, MIBK 등의 Ketone류, DMF, DMAc 등의 Amide류 및 Ethyl-acetate, Butyl-acetate 등의 Alkylate로 발암 물질이거나 인체에 유해한 성분 및 악취를 지닌 것이 대부분이었다.
본 발명은 화학식 다수의 쇄연장제 및 Ether 구조의 폴리올을 각 종 이소시아네이트와 Blocking 하여 분자의 운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1 PU Olig를 합성하고,
화학식 1 PU Olig를 사용하여 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping 하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU 올리고머를 합성한 다음, 화학식 2의 PU 올리고머와 금속유기화합물 및, 화학식 2와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 PU 올리고머를 혼합한 혼합물을 제품에 코팅한 다음, 열실을 통과 경화함으로써 유기용제의 희석없이 코팅하여 코팅면을 균일하고 미려한 코팅면을 얻을 수 있는 방법을 얻을 수 있었다.
종래기술로서 등록특허 제10-0604444호에 PU올리고머를 표면개질한 실리카 나노입자를 사용하는 코팅방법이 공지되어 있다.
본 발명은 유해한 유기용제를 사용하지 않는 저점도의 화학식 1 PU Olig를 합성, 이를 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents 로 Capping 하고, 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU 올리고머를 합성한 다음, 화학식 2의 PU 올리고머, 화학식 4의 PU올리고머 및 화학식 3의 금속유기화합물을 혼합한 혼합물을 코팅한 다음, 열실에서 고분자화 결화를 형성함으로써 균일하고 미려한 코팅을 형성하는 PU올리고머 혼합물의 코팅방법을 제공함을 발명의 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 Blocking시켜 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1 의 폴리에스터 폴리올을 합성하는 단계;
화학식 1의 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 PU올리고머와 고분화 반응하는 화학식 4의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계;
상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계;
코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 고분자화시켜 경화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PU올리고머 혼합물의 코팅방법에 관한 것이다.
화학식 1:
단, 화학식 1 의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서, 합성물질로는 석시닌 산, 글루타린 산, 아디핀산, 이소말레인산, 무수말레인산, 테 레말레인산 중에서 선택된 것과, 다가 알코올로인 에틸렌글리콜, 디에 틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디 올, 헥산디올, 헵탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리 톨, 메틸글루코시드 중에서 선택된 것을 합성한 것이며, R1 은 탄소수 2 ~ 10 의 알킬렌기, 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이다.
상기 알 킬렌기는 화학식 1의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서 알킬렌기(2 중결합을 포함하는 지방족탄화수소의 통칭)이므로 에스테르기와 알콜기 가 부착된 알킬렌기를 나타내는 것이다.
화학식 2: [HO - R³ - [U.L]m - R² - [U.L ]m - R³ - OH]n
단, 화학식 2에서, [U.L]m은 PU linage이 며, R2는 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기, 탄소수 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화 학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이며, R³는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, n은 0 ~ 3의 정 수이고, m은 2 ~ 10의 정수이다.
화학식 3:
단 , 화학식 3 유기금속화합물로서 M은 비스머스(B), 로디움(Rh), 주석, 납의 유기 금속화합물이며 할로겐(X) 및 유기화합물(R)은 통상 촉매인 화학식 3의 기능에 맞춘 적합성의 할로겐 및 유기화합물이 선택된다.
화학식 4: OCN - R- OH
단, 화학식 4는 폴리우레탄 올리고머의 유형이며, R은 알킬, 알킬렌, 방향족 또는 지환족 탄화수소로서 탄소수가 15 이상이며, 비휘발분(고형분) 이 90%이상이며, 상온에서 액상이다.
화학식 4는 폴리우레탄 올리고머로서 알킬, 알킬렌, 방향족 또 는 지환족 탄화수소이므로 내부에 -NH·CO·O-가 포함하는 것이다.
화학식 1의 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 PU올리고머와 고분화 반응하는 화학식 4의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계;
상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계;
코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 고분자화시켜 경화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PU올리고머 혼합물의 코팅방법에 관한 것이다.
화학식 1:
단, 화학식 1 의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서, 합성물질로는 석시닌 산, 글루타린 산, 아디핀산, 이소말레인산, 무수말레인산, 테 레말레인산 중에서 선택된 것과, 다가 알코올로인 에틸렌글리콜, 디에 틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디 올, 헥산디올, 헵탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리 톨, 메틸글루코시드 중에서 선택된 것을 합성한 것이며, R1 은 탄소수 2 ~ 10 의 알킬렌기, 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이다.
상기 알 킬렌기는 화학식 1의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole 의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서 알킬렌기(2 중결합을 포함하는 지방족탄화수소의 통칭)이므로 에스테르기와 알콜기 가 부착된 알킬렌기를 나타내는 것이다.
화학식 2: [HO - R³ - [U.L]m - R² - [U.L ]m - R³ - OH]n
단, 화학식 2에서, [U.L]m은 PU linage이 며, R2는 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기, 탄소수 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화 학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이며, R³는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, n은 0 ~ 3의 정 수이고, m은 2 ~ 10의 정수이다.
화학식 3:
단 , 화학식 3 유기금속화합물로서 M은 비스머스(B), 로디움(Rh), 주석, 납의 유기 금속화합물이며 할로겐(X) 및 유기화합물(R)은 통상 촉매인 화학식 3의 기능에 맞춘 적합성의 할로겐 및 유기화합물이 선택된다.
화학식 4: OCN - R- OH
단, 화학식 4는 폴리우레탄 올리고머의 유형이며, R은 알킬, 알킬렌, 방향족 또는 지환족 탄화수소로서 탄소수가 15 이상이며, 비휘발분(고형분) 이 90%이상이며, 상온에서 액상이다.
화학식 4는 폴리우레탄 올리고머로서 알킬, 알킬렌, 방향족 또 는 지환족 탄화수소이므로 내부에 -NH·CO·O-가 포함하는 것이다.
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본 발명은 코팅을 위하여 점도를 낮추기 위해 사용하는 유해한 유기용제를 사용하지 않도록 하기 위하여 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1 의 폴리에스터 폴리올을 합성하고, 이를 사용하여 유해한 유기용제를 사용하지 않아도 되는 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 2의 PU올리고머를 합성, 이의 혼합물을 코팅하는 것이다.
코팅혼합물은 화학식 2의 PU올리고머, 화학식 3의 유기금속화합물 및 화학식 4의 PU올리고머로 혼합되며, 코팅단계에서는 유동성이 있는 저점도로서 코팅이 되며, 이 때 원단 코팅의 경우에는 원단의 하부면을 코팅하게 되며 이는 위, 경사가 큰 직물원단의 경우 틈새로 빠져 흘러내리기 때문에 이를 방지하기 위하여 원단 하부면에 코팅하게 된다.
코팅된 원단이 열실을 통과하는 동한 화학식 2의 PU올리고머와 화학식 4의 PU올리고머는 화학식 3의 유기금속화합물의 촉매역할에 의해 서로 연결되면서 신속하게 고분자화되어 경화되도록 형성된 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 PU올리고머 혼합물의 코팅방법은 1차적으로 코팅단계에서는 따로 분리상태의 혼합물로 유기용제 없이 코팅이 되었다가 바로 열실에 들어가 서로 상호작용에 의해 고분자를 형성하면서 경화되면서, 코팅표면이 균일하고 미려한 코팅을 형성하는 것이다.
화학식 1의 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU올리고머를 합성한다.
화학식 2 는 폴리이소시아네이트의 구조로서 본래 이소시아네이트는 반응성이 큰 관능기이나 본 발명에서는 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학 공명을 일으키는 Capping Agents 로 Capping 하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행하여 고 기능의 고분자 PU 물성을 실현한 것이다.
화학식 3은 목표 제품의 롤러코팅 전 단계에서 화학식 1 과 화학식 2 의 배합 시 필요에 따라 첨가하게 되는 Additives Mixture로서 반응속도의 촉진 등 조절과 요구되어지는 물성 및 코팅외관에 따라 다양하게 사용하게 된다.
화학식 4는 폴리우레탄 올리고머의 유형으로서 여기에서 R은 알킬, 알킬렌 및 방향족 또는 지환족 탄화수소를 포함한다. 보통 탄소 수가 15 이상인 올리고머 합성체이며 비 휘발분(고형분)이 90% 이상이며 상온에서 액상을 유지하는 특징을 지닌다. 본 발명의 공정 조건에 따라서 탄소의 수를 조절하며 반응이 신속하게 진행될수록 탄소 수는 15에 근접하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 발암 등 인체에 유해한 유기용제의 사용없이 중저 고분자인 PU올리고머 혼합물 상태로 코팅하여 이들의 상호작용을 열실에서 유도하여 분자량이 큰 고분자를 형성하여 경화되도록 형성한 새로운 PU올리고머의 코팅방법게 관한 것이다.
본 발명은 폴리에스터 폴리올, 쇄연장제 및 이소시아네이트와 Blocking시켜 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1 PU Olig를 합성하는 단계; 화학식 1의 PU Olig, 쇄연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고, 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학 공명을 일으키는 Capping Agents 로 Capping 하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU 올리고머를 합성하는 단계; 화학식 4의 올리고머를 합성하는 단계; 화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계; 상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계; 코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 2-30분간 경화시키는 단계;로 코팅함으로써 유해한 유기용제를 사용하지 않고 PU올리고머를 코팅하는 효과가 있으며, 또한 큰 간격의 위, 경사 제직물 등 코팅면의 틈새가 비교적 큰 표면에 유동성이 좋은 PU올리고머 혼합물을 용제없이 코팅 후 바로 열실에서 고분자화를 거쳐 경화되도록 함으로써 틈새로 빠져 흘러내리지 않으면서 매끈하고 미려한 코팅면을 형성하는 효고가 있으며, 또한 코팅 후에도 오랜시간 동안 방출되는 발암성 등의 유기용제에 의한 문제점을 해결하여 환경 위생에 크게 기여하는 것이다.
도 1: 본 발명의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2: 본 발명의 코팅장치를 도시한 것이다
도 2: 본 발명의 코팅장치를 도시한 것이다
이하에서 본 발명의 폴리에스터 폴리올, PU Olig 수지의 합성 및 코팅 가공 기술의 방법을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
교반기와 온도계, 발생수 제거 장치가 부착된 4구 1000 mL의 둥근 플라스크에 Sebasic Acid 와 Adipic Acid 216.43g, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 406.1g을 투입한 후 240℃까지 4 ~ 5시간 동안 천천히 승온하여 대부분의 반응을 수행하였다.
이후 촉매인 테트라이소프로필티타네이트(tetraisopropyltitanate) 0.144 g을 넣어주고, 비말동반 물질(entrainer)인 톨루엔을 이용하여 발생수를 제거하며 반응을 완결시킨다.
반응 후, 243℃에서 진공 펌프로 50 ㎜Hg 까지 감압하여 톨루엔 및 수분을 제거하면, 점도 3,500 cps, OH가 114 mgKOH/g, 산가 0.83 mgKOH/g의 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻을 수 있었다.
점도는 브룩필드(brookfield)점도계를 이용하여 측정하였고, 수분은 Karl Fischer를 이용하여 측정하였으며, OH가와 산가는 각각 JIS K1525와 JIS K6751에 의거하여 습식으로 분석하였다.(화학식 1 의 폴리에스터 폴리올 합성)
합성한 학식 1 의 폴리에스터 폴리올 1 mole에 쇄연장제 에칠렌글리콜 2.2 mole, 메타 메칠렌디이소시아네이트 0.8 mole을 One Shot 반응을 진행하였으며, 반응온도는 75℃ , 반응시간은 2Hrs로 합성하여 올리고머를 합성하였다.(화학식 2의 PU올리고머 합성)
2,4 톨릴렌디이소시아네이트 0.5 mole 과 2,4 페닐렌디이소시아네티트 2.5 mole을 1000 ml 4구 플라스크에 넣고 교반시키면서 트리메칠올프로판을 1 mole을 60 ℃에서 Drop Charge 하면서 반응시킨 후, 이소부탄올 4 mole을 투입한 후 1 Hr 합성한다. (화학식 4의 PU올리고머 합성)
화학식 2와 화학식 4의 PU올리고머는 서로 반응하여 고분자화 되기 때문에 몰 단위로 1:1정도로 혼합하는 것이 좋으며, 분자 종류와 크기에 따라 배합비율은 달라질 수 있으며, 어떤 경우에도 열실을 통과하는 시간 동안에 고분자화되어 경화되는 비율로 혼합되며, 화학식 3의 첨가제는 반응 속도를 조절하는 촉매제 역할을 하게 된다.
화학식 2의 PU올리고머 1 mole 에 화학식 4의 PU올리고머 1 mole 을 혼합하고 전체 무게의 50 ppm의 비스머스계 금속 촉매 (화학식 3)를 넣고 1200 RPM 의 전동 교반기를 사용하여 2분간 혼합한 후, 도 2의 혼합조(115)에 혼합물을 넣고 옥스퍼드 원단에 Roll 코팅하였다.
코팅된 원단은 위경사의 간극이 큰 것으로 도 2와 같이 배면에 Roll 코팅을 한 후 130℃의 히팅 텐터 내부를 1.8 분간 통과하여 균일하고 미려한 높은 품질의 가공 원단을 얻을 수 있었다.
실시예 2
실시예 1에서와 같이 폴리에스터 폴리올의 분자량이 1800 g/mole인 폴리에스터 폴리올을 합성하여 실시예 1과 같은 방법으로 합성, 혼합, 코팅 및 열실 경화를 수행하였으며, 열실 통과시간을 2.5분으로 수행하여 원하는 제품을 얻을 수 있었다.
| 구분 |
점도
(m.Pa/25℃) |
고형분
(%) |
100%Md.
(Kg/㎠) |
300%Md.
(Kg/㎠) |
Tensile-Strength
(Kg/㎠) |
Elongation
(%) |
비 고 |
| 1 | 2200 | 90 | 43 | 188 | 385 | 550 |
실시 예 1 과
기존제품 비교 |
| 2 | 75000 | 40 | 41 | 208 | 362 | 520 | |
| 3 | 3400 | 92 | 55 | 240 | 494 | 580 |
실시 예 2 와
기존제품 비교. |
| 4 | 120000 | 30 | 57 | 245 | 471 | 530 |
본 발명의 코팅 혼합물은 기존의 유기용제로 희석사용하는 제품에 비하여 현저하게 점도가 낮고 유동성이 있기 때문에 유해한 유기용제를 사용하지 않고 코팅할 수 있도록 형성된 것이다.
그 대신에 2가지 PU올리고머와 반응촉진용 금속유기화합물에 의해 열실에서 신속하게 고분자화 되면서 경화되도록 형성된 것이다.
도 2는 코팅 일 실시예를 도시한 것으로 위, 경사가 비교적 큰 원단이 감긴 원단롤(131)에서 공급되는 원단은 코팅롤러(111,112)를 통과하면서 원단의 하부면이 코팅되며, 코팅된 원단은 120-160℃ 열실(120)에서 15-30분간 거치면서 고분자화 반을이 진행되어 경화되도록 형성된 것이다.
원단 하부면을 코팅하는 것은 원단의 배면인 위로 코팅액이 빠져 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 구성은 상기 일 실시예에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술범주 내에서 실시할 수 있는 다양한 실시예를 포함하는 것이다.
111,112:코팅롤러 115:혼합조 120:열실 131:원단롤 132:제품롤
Claims (2)
- 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 Blocking시켜 분자운동이 자유로운 저 점도의 화학식 1의 폴리에스터 폴리올을 합성하는 단계;
화학식 1의 폴리에스터 폴리올, 쇄 연장제 및 이소시아네이트를 반응시키고 반응성을 지연시키기 위하여 폴리이소시아네이트의 말단의 관능기를 화학공명을 일으키는 Capping Agents로 Capping하고 일정한 조건에서 다시 반응성을 갖게 하는 화학공명 상태를 유지하도록 종결반응을 수행한 화학식 2의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 PU올리고머와 고분자화 반응하는 화학식 4의 PU올리고머를 합성하는 단계;
화학식 2의 올리고머, 화학식 2의 올리고머와 열실에서 고분자를 형성하는 화학식 4의 올리고머 및, 화학식 3의 유기금속화합물을 소정량씩 배합하여 코팅혼합물을 얻는 단계;
상기 코팅혼합물을 코팅하는 단계;
코팅된 코팅물을 120-160℃ 열실에서 고분자화시켜 경화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PU올리고머 혼합물의 코팅방법.
화학식 1:
단, 화학식 1의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서, 합성물질로는 석시닌산, 글루타린산, 아디핀산, 이소말레인산, 무수말레인산, 테 레말레인산 중에서 선택된 것과, 다가 알코올로인 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 헵탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 메틸글루코시드 중에서 선택된 것을 합성한 것이며, R1 은 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기, 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기임.
상기 알킬렌기는 화학식 1의 R₁은 분자량 300~2000 g/mole의 멀티 히드록시 폴리머구조의 폴리올로서 알킬렌기(2 중결합을 포함하는 지방족탄화수소의 통칭)이므로 에스테르기와 알콜기가 부착된 알킬렌기를 나타내는 것임.
화학식 2: [HO - R³ - [U.L]m - R² - [U.L ]m - R³ - OH]n
단, 화학식 2에서, [U.L]m은 PU linage이며, R2는 탄소수 2 ~ 10의 알킬렌기, 탄소수 2 ~ 10의 알콕시 알킬렌기, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시 알킬기이며, R³는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, n은 0 ~ 3의 정 수이고, m은 2 ~ 10의 정수임.
화학식 3:
단 , 화학식 3 유기금속화합물로서 M은 비스머스(B), 로디움(Rh), 주석, 납의 유기 금속화합물이며 할로겐(X) 및 유기화합물(R)은 통상 촉매인 화학식 3의 기능에 맞춘 할로겐 및 유기화합물이 선택됨.
화학식 4: OCN - R- OH
단, 화학식 4는 폴리우레탄 올리고머의 유형이며, R은 알킬, 알킬렌, 방향족 또는 지환족 탄화수소로서 탄소수가 15 이상이며, 비휘발분(고형분)이 90% 이상이며, 상온에서 액상임. - 삭제
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