KR19980072045A

KR19980072045A - 수용성 폴리우레탄의 제조방법

Info

Publication number: KR19980072045A
Application number: KR1019980028779A
Authority: KR
Inventors: 임종원
Original assignee: 김종대; 주식회사 은광
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 1998-10-26

Abstract

본 발명은 습식 스웨드용 수용성 폴리우레탄의 제조 방법에 관한 것으로서, 그 제조방법은 일정량의 폴리올을 반응기에 투입한 후, 약 100℃에서 진공, 건조시켜 수분을 제거하는 제1과정과; 상기 제 1과정의 결과물에 이소시아네이트(몰비 : NCO/OH = 2/1)를 약 60℃에서 20분 간격으로 80%, 10%, 5%, 3%, 2% 순으로 분할 투입하면서 약 90℃까지 승온시키는 제2과정과; 계속해서 90℃를 유지하면서 상기 제2과정의 결과물에 메틸에틸케톤과 디메틸프로피온산을 전체량의 약 1.8∼2.2%를 첨가하여 약 3시간 동안 반응시켜 이소시아네이트기-프리폴리머를 만드는 제3과정과; 약 60℃ 정도에서 상기 이소시아네이트기-프리폴리머에 적당량의 에틸아민을 첨가한 후 약 1시간 동안 중화시키는 제4과정과; 물(

Description

수용성 폴리우레탄의 제조 방법.

본 발명은 폴리우레탄의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 폴리우레탄을 수용화하는 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로, 습식 스웨드(Suede)용에 사용티는 처리제는 DMF, MEK, 톨루엔(Toluene) 등의 유기용제를 함유하고 있으며, 이는 인체에 유해한 물질로서 흡입 혹은 신체에 접촉시 발암성과 구토 및 피부 질환을 일으킬 뿐만 아니라 특히, 장시간 사용할 때 인체에 치명적인 영향을 주며, 또한 토양이나 대기의 환경 오염의 원인이 되었다. 그리고 상기 유기용제가 함유된 종래의 유기제품은 안료의 전이(Migration)가 활발할 뿐만 아니라 자외선에 의해 제품의 색깔이 변하고, 발색도 및 촉감(Touch)성이 현저히 떨어지는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 습식 스웨드용에 함유되는 수용성 폴리우레탄을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수용성 폴리우레탄이 함유된 습식 스웨드용 처리제 및 유색 안료를 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인체에 무해하고 환경오염을 방지할 수 있는 습식 스웨드를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 수용성 폴리우레탄인 제조방법은 일정량의 폴리올을 반응기에 투입한 후, 약 100℃에서 진공, 건조시켜 수분을 제거하는 제1과정과; 상기 제1과정의 결과물에 이소시아네이트(몰비 : NCO/OH = 2/1)를 약 60℃에서 20분 간격으로 80%, 10%, 5%, 3%, 2% 순으로 분할 투입하면서 약 90℃)까지 승온시키는 제2과정과; 계속해서 90℃를 유지하면서 상기 제2과정인결과물에 메틸에틸케톤과 디메틸프로피온산을 전체량의 약 1.8∼2.2%를 첨가하여 약 3시간 동안 반응시켜 이소시아네이트기-프리폴리머를 만드는 제3과정과; 약 60℃ 정도에서 상기 이소시아네이트기-프리폴리머에 적정량의 에틸아민을 첨가한 후 약 1시간 동안 중화시키는 제4과정과; 물()에다 상기 제 4과정의 결과물을 첨가하면서 고속믹서로 유화시키는 제5과정과; 상기 제5과정의 결과물을 약 80℃에서 진공, 감압하여 메틸에틸케톤을 추출하는 제6과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 다른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그리고, 하기의 설명에서는 본 발명에 다른 제조방법을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명의 수용성 폴리우레탄의 제조방법에 따르면, 폴리올(Polyol)을 정량하여 반응기에 가(加)한 후 약 100℃ 정도에서 진공, 건조시켜 수분을 말끔히 제거한다. 이때 상기 폴리올에 수분이 존재할 경우 -NCO와 수분이 먼저 반응을 일으켜 -NCO가 소멸된다. 이후 약 60℃ 정도에서 진공/건조된 폴리올에 적정량의 이소시아네이트(Isocyanate)를 분할 투입하면서 발명반응에 인해 약 90℃ 정도까지 승온시키면서 일정량의 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone : 이하 MEK라 함)과 디메틸프로피온산(Dimethyl Propionic Acid: 이하 DMPA라 함)을 용해하여 가(加)한 다음 약 3시간 동안 반응시킨다. 그러면 이소시아네이트기-프리폴리머(NCO-Pre polymer : 이하 NCO-프리폴리머라 함)가 생성된다. 이후 상기 NCO-프리폴리머의 반응이 완료되면 약 60℃ 정도로 냉각시킨 다음, 60℃에서 산(-COOH)을 중화시키기 위하여 에틸아민(Ethyl Amine)을 소정량 가한 후 약 1시간 동안 중화시킨다. 이어서 중화가 완료되면 고속 믹서(Mixer)로 물()에다 NCO-프리폴리머를 서서히 가하면서 유화시킨다. 이로써, 유화된 수용성 폴리우레탄 용액을 승온에서 진공, 감압하여 메틸에틸케톤을 추출하면 안정된 본 발명의 수용성 폴리우레탄을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 최상의 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

반응기에 폴리올(Polyol), 바람직하게는 폴리에테르(Polyether)류 폴리에스테르(Polyester)류, 폴리카보나이트(Polycobonate)류 중에서 어느 하나를 선택하여 정량하여 첨가한 후, 100℃에서 진공, 건조하여 수분을 제거한다. 이어서 승온 60℃에서 진공/건조된 폴리올에 이소시아네이트(몰비 NCO/OH = 2/1)를 20분 간격으로 80% → 10% → 5% → 3% → 2% 순으로 분할 투입하면서 90℃ 까지 승온시킨다. 이때 상기 이소시아네이트가 첨가되면 상기 폴리올은 발열반응을 일으키면서 소정의 온도를 발생하며, 이 발명반응에 의해 온도가 90℃까지 상승되지 않으면 외부에서 열을 가하여 90℃까지 온도를 맞춘다.

여기서, 상기 이소시아네이트와 폴리올 간의 발열반응을 화학식으로 표기하면 하기와 같다.

이어서, 90℃ 까지 승온되면 MEK와 DMPA를 전체량의 1.8∼2.2%을 용해하여 상기 이소시아네이트와 반응된 폴리올에 첨가시켜 약 3시간 동안 반응시킨다. 그러면 NCO-프리폴리머가 생성된다. 이때, 상기 화학반응을 화학식으로 나타내면 하기와 같다.

이후, 상기 NCO-프리폴리머의 반응이 완료되면 이소시아네이트의 잔존 함량이 5∼7% 정도로 유지한 후 약 60℃로 냉각시킨 다음, 약 60℃에서 상기 NCO-프리폴리머에 함유티어 있는 산(acid: -COOH)을 중화시키기 위하여 에틸아민을 가(加)한 후 약 1시간 동안 중화시킨다. 이때, 상기 화학반응을 화학식으로 나타내면 하기와 같다.

이후, 중화가 완료되면 물()에다 상기 NCO-프리폴리머를 서서히 첨가하면서 고속 믹서(rpm : 800∼1000)로 유화, 분산시킨다. 이어서 분산된 수용성 폴리우레탄 용액을 승온 80℃에서 진공, 감압하여 MEK를 추출한다. 이로써, 본 발명의 안정된 수용성 폴리우레탄의 제조 공정은 완료된다.

여기서, 상기와 같은 과정으로 제조된 수용성 폴리우레탄은 엘라스토마, 접착제, 도료, 인공합성 피혁등의 모든 공업용에 사용될 뿐만 아니라 특히, 습식 스웨드용의 처리제 및 유색 안료(Tonner)를 제조할 때 함유되는 물질이다. 이에 따라, 본 발명에서는 상기 수용성 폴리우레탄을 이용하여 습식 스웨드용의 처리제 및 유색 안료를 제조하는 방법을 바람직한 실시예에 의해 상세히 설명하겠다. 여기서, 상기 처리제는 안료가 이염되는 것을 방지하며, 상기 유색 안료(Tonner)는 제품에 색깔을 내는 물질을 말한다.

[실시예 2]

본 발명의 습식 스웨드용 처리제의 제조방법에 따르면, 상기 실시예 1에 의해 제조된 수용성 폴리우레탄 25%/wt와 견성 아크릴 폴리머(Modified Acrylic Polymer) 0.6%/wt 및 물() 64.5%/wt를 용기에 정량하여 가(加)한 다음, 믹싱(rpm 400∼500)하면서 실리카 1.5%/wt를 서서히 첨가시킨다. 이어서 약 1시간 후 상기 실리카의 젖은(Wetting) 상태를 확인한 다음, 폴리에틸렌 왁스(PE Wax) 0.7%/wt 및 폴리시록산(Polysiloxane) 2.0%/wt을 첨가하여 서서히 약 30분 동안 교반시킨다. 이어서 교반이 끝나면 물() 5%/wt, 소포제(Defoamer) 0.2%/wt 및 증점제(Thickner) 0.5%/wt를 차례로 첨가한 다음 200 메쉬로 여과시킨다. 이로써, 본 발명의 습식 스웨드용 처리제(상품명 : SWF - 300)를 얻을 수 있다.

[실시예 3]

본 발명의 습식 스웨드용 유색 안료(Tonner)의 제조방법에 다르면, 상기 실시예 1 과정으로 제조된 수용성 폴리우레탄 25∼30%/wt와 유기안료 15∼20%/wt를 혼합한 후 믹싱(rpm 500∼600)을 하면서 분산제(Disper-Agent) 3∼5%/wt를 첨가한 다음 약 2시간 동안 프리-믹싱(Pre-Mixing) 한다. 이때 프리-믹싱이라 함은 상기 결과물을 분산시키기 전에 골고루 혼합시키는 과정이다. 이후 상기 수용성 폴리우레탄과 유기안료가 충분히 혼합되면 실리카 1∼1.5%/wt를 서서히 첨가하면서 약 1시간 동안 교반시킨다. 이어서 교반이 완료되면 롤(Roll)에서 입도가 0.1㎛ 이하로 될 때까지 충분히 분산시킨다. 이때 약 3분 동안 3회정도 분산시킨다. 이후 상기 분산된 결과물인 입도가 0.1㎛ 이하로 되면 적정량의 실리카를 가(加)하여 1회 더 분산시킨다. 이어서 분산이 완료되면, 수용성 폴리우레탄 25∼30%/wt와 폴리에틸렌왁스 0.5%/wt, 소포제 0.2%/wt 및 증점제 0.5%/wt를 첨가한 후 30분 동안 믹싱한 다음 200 메쉬로 여과시킨다. 이로써, 본 발명의 습식 스웨드용 유색 안료(상품명 : KWT - 1000∼KWT - 9000)를 얻을 수 있다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 수용성 폴리우레탄은 인체에 전혀 무해할 뿐만 아니만 토양이나 대기의 환경 오염을 예방할 수 있다. 그리고 상기 수용성 폴리우레탄으로 습식 스웨드용 처리제 및 유색 안료를 제조함으로써 완성된 제품의 발색도 및 촉감성을 향상시킬 뿐만 아니라 자외선에서도 색깔이 전혀 변하지 않고, 또한 안료인 전이를 안정화시켰다. 특히, 제품의 물성에 영향을 주는 크록킹(Crocking: 900gr/㎠×10cm×10회)을 완벽하게 보완하여 Nike Spec(4.0급 이상)에 통과하였으며, 이는 본 발명의 수용성 폴리우레탄이 함유된 제품의 품질이 우수하다는 것을 입증하고 있다. 그리고 본 발명의 처리제 및 유색 안료가 인쇄된 제품을 오랜시간 동안 물에 담궈두어도 안료가 전혀 묻어나지 않는 효과가 있다.

Claims

수용성 폴리우레탄의 제조 방법에 있어서, 일정량의 폴리올을 반응기에 투입한 후, 약 100℃에서 진공, 건조시켜 수분을 제거하는 제1과정과, 상기 제1과정의 결과물에 소정량의 이소시아네이트를 약 60℃에서 분할 투입하면서 약 90℃까지 승온시키는 제2과정과, 계속해서 90℃를 유지하면서 상기 제2과정의 결과물에 메틸에틸케톤과 디메틸프로피온산을 전체량의 약 1.8∼2.2%를 첨가하여 약 3시간 동안 반응시켜 이소시아네이트기-프리폴리머를 생성시키는 제3과정과, 약 60℃ 정도에서 상기 이소시아네이트기-프리폴리머에 적정량의 에틸아민을 첨가한 후 약 1시간 동안 중화시키는 제4과정과, 물()에다 상기 제4과정의 결과물을 첨가하면서 고속믹서로 유화시키는 제5과정과, 상기 제5과정의 결과물을 약 80℃에서 진공, 감압하여 메틸에틸케톤을 추출하는 제6과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 폴리우레탄의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 폴리올은 폴리에테르류 혹은 폴리에스테르류 또는 폴리카보나이트류 임을 특징으로 하는 수용성 폴리우레탄의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2과정에서 이소시아네이트는 몰비 NCO/OH = 2/1을 약 20분 간격으로 80%, 10%, 5%, 3%, 2% 순으로 분할 투입함을 특징으로 하는 수용성 폴리우레탄의 제조 방법.
일정량의 폴리올을 반응기에 투입한 후 약 100℃에서 진공, 건조시켜 수분을 제거한 다음, 소정량의 이소시아네이트를 약 60℃에서 분할 투입하면서 약 90℃까지 승온시킨 후 메틸에틸케톤과 디메틸프로피온산을 전체량의 약 1.8∼2.2%를 첨가하여 약 3시간 동안 반응시켜 이소시아네이트기-프리폴리머를 만들고, 약 60℃ 정도에서 상기 이소시아네이트기-프리폴리머에 적정량의 에틸아민을 첨가한 후 약 1시간 동안 중화시킨 다음, 물()에다 상기 중화된 프리폴리머를 첨가하면서 고속믹서로 유화시킨 후, 약 80℃에서 진공, 감압하여 메틸에틸케톤을 추출하는 과정으로 제조된 수용성 폴리우레탄으로 습식 스웨드에 사용되는 처리제의 제조방법에 있어서, 상기 수용성 폴리우레탄 22∼27%/wt와 견성 아크릴 폴리머 0.5∼0.7%/wt 및 물 64.5%/wt를 용기에 투입한 후 실리카 1.3∼1.6%/wt를 첨가하면서 믹싱한 다음, 약 1시간 후 폴리에틸렌 왁스 0.5∼0.8%/wt 및 폴리시록산 1.5∼2.5%/wt를 가한 후 서서히 교반시킨 다음, 물 5%/wt, 소포제 0.1∼0.25%/wt, 증점제 0.4∼0.6%/wt를 첨가한 다음 여과하여 처리제를 제조함을 특징으로 하는 습식 스웨드용 처리제의 제조 방법.
일정량의 폴리올을 반응기에 투입한 후 약 100℃에서 진공, 건조시켜 수분을 제거한 다음, 소정량의 이소시아네이트를 약 60℃에서 분할 투입하면서 약 90℃까지 승온시킨 후 메틸에틸케톤과 디메틸프로피온산을 전체량의 약 1.8∼2.2%를 첨가하여 약 3시간 동안 반응시켜 이소시아네이트기-프리폴리머를 만들고, 약 60℃ 정도에서 상기 이소시아네이트기-프리폴리머에 적정량의 에틸아민을 첨가한 후 약 1시간 동안 중화시킨 다음, 물()에다 상기 중화된 프리폴리머를 첨가하면서 고속믹서로 유화시킨 후, 약 80℃에서 진공, 감압하여 메틸에틸케톤을 추출하는 과정으로 제조된 수용성 폴리우레탄으로 습식 스웨드에 사용되는 유색 안료의 제조방법에 있어서, 상기 수용성 폴리우레탄 25∼30%/wt와 유기안료 15∼20%/wt를 혼합하여 믹싱한 다음, 분산제 3∼5%/wt를 첨가한 후 약 2시간 동안 골고루 혼합시킨 다음, 실리카 1.∼1.5%/wt를 가하여 약 1시간 동안 교반시킨 후 분산시킨 다음, 수용성 폴리우레탄 25∼30%/wt와 폴리에틸렌 왁스 0.5%/wt, 소포제 0.2%/wt 및 증점제 0.5%/wt를 첨가한 후 믹싱, 여과하여 유색 안료를 제조함을 특징으로 하는 습식 스웨드용 유색 안료의 제조 방법.