KR20020074456A - 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록공중합체에 의해 점도가 증가된 카펫 지지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카펫 지지물을 제조하기 위한 수 분산된 중합체 조성물을 제공한다. 당해 수 분산된 중합체 조성물은 수 분산된 중합체성 재료 및 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체를 포함한다. 바람직한 양태에서, 당해 수 분산된 중합체성 재료는 수성 폴리우레탄 분산 조성물이다. 또한, 당해 수 분산된 중합체 조성물을 사용하여 카펫 지지물을 제조하는 방법이 제공된다.

Description

소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체에 의해 점도가 증가된 카펫 지지 조성물{Carpet backing compounds thickened by hydrophobically-modified ethylene-oxide based urethane block copolymers}
본 발명은 카펫 지지물에 관한 것이다. 보다 특정하게는, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체를 증점제로서 함유하는 수 분산된 중합체 조성물 및 이로부터 카펫 지지물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
카펫 가공은 카펫의 다양한 층의 유동학적 특성에 따라 좌우된다. 이들 층의 유동학적 특성에 영향을 미치기 위해 증점제를 첨가한다. 안타깝게도, 산업 표준 증점제는 가공된 카펫 터프트 결합력과 방수성에 악영향을 미치는 나트륨 폴리아크릴레이트이다. 따라서, 가공된 카펫 터프트 결합력과 방수성에 악영향을 미치지 않으면서 우수한 카펫 가공성을 부여하는 증점제가 요구된다. 이러한 요구는 특히 터프티드 카펫(tufted carpet)에 적용된다.
일반적으로, 터프티드 카펫은 필수적으로 기본 지지물 및 하도물을 통과하는 터프티드 섬유로 이루어진다. 터프티드 카펫은 또한 라미네이트층, 제2층 및 발포층과 같은 추가의 층을 가질 수 있다. 더욱이, 터프티드 카펫은 하나 이상의 제2층을 가질 수 있다.
하도물은 기본 지지물에 카펫 터프트를 고정시키는데 필요하다. 이는 또한추가층 또는 하부층에 터프티드 카펫을 고착시키기 위해 접착제를 함유할 수 있다. 하도물은 카펫의 터프트 결합력, 촉감, 탈층 특성, 습윤 강도 특성, 내마모성 및 차단 성능에 영향을 미칠 수 있다. 또는, 하도물 없이 라미네이트 층이 적용될 수 있다. 그러나, 라미네이트 층이 단독으로 적용되는 경우보다는 하도물도 또한 적용되는 경우에 보다 우수하게 고정된다.
하도물, 라미네이트 및 발포체 층은 부타디엔-아크릴로니트릴 라텍스, 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스, 스티렌-부타디엔-부틸 아크릴레이트 라텍스, 폴리클로로프렌 라텍스, 폴리에틸렌 공중합체 라텍스, 에틸렌-스티렌 라텍스, 스티렌-부타디엔-비닐리덴 클로라이드 라텍스, 스티렌-알킬 아크릴레이트 라텍스, 비닐 라텍스, 아크릴계 라텍스로부터 제조될 수 있다. 그러나, 이들은 통상 폴리우레탄 재료 또는 스티렌-부타디엔 라텍스로부터 제조된다.
폴리우레탄 층에 관하여, 카펫 제조 산업에서의 통상적인 실시의 경우, 폴리우레탄 층은 카펫 제조 위치에서 이소시아네이트 조성물(A측 조성물) 및 폴리올 조성물(B측 조성물)로부터 제조될 수 있다. 이는 종종 "A+B 화학기술"로 지칭된다. A+B 화학기술에 의한 폴리우레탄 층의 제조는 당해 방법의 이례적인 성능 특성을 성취하기 위해 특수 설비에 대한 상당한 투자를 필요로 한다.
다른 방법으로는, 폴리우레탄 층은 수성 폴리우레탄(PU) 분산물으로서 적용될 수 있다. 수성 PU 분산물은 유기 용매 속에서 폴리우레탄 반응물을 중합시킨 다음, 생성된 용액을 물 속에서 분산시키고, 임의로, 유기 용매를 제거함으로써 제조될 수 있다[참고: 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제3,437,624호,제4,092,286호, 제4,237,264호, 제4,742,095호, 제4,857,565호, 제4,879,322호, 제5,037,864호 및 제5,221,710호]. 또한, 수성 폴리우레탄 분산물은, 본원에 참고로 인용되는 1998년 9월 24일자로 공개된 WO 98/41552에 기재되어 있는 바와 같이, 예비 중합체를 우선 형성시킨 다음, 형성된 예비 중합체를 물 속에 분산시키고, 최종적으로 물 속에서 쇄 연장 공정을 수행함으로써 제조할 수 있다. 이 경우, 수성 폴리우레탄 분산물은 연속상으로서 물을 갖는 것이 바람직하다. 젠킨스(Jenkines) 등의 미국 특허 제4,296,159호는 터프티드 또는 제직 제품에 폴리우레탄 형성 조성물을 적용함으로써 제조된 일체형 지지물을 갖는 터프티드 또는 제직 제품의 제조방법을 기재한다.
폴리우레탄 분산물로서, 폴리우레탄층은 발포된 조성물로서 작용될 수 있다. 발포된 조성물은 통상 A측 성분을 기계적으로 도입되거나 화학적으로 생성된 기체의 존재하에 B측 성분과 혼합시켜서 경화된 폴리우레탄에 기포형 구조를 제공하는 기포를 형성하도록 함으로써 제조한다. 기체를 폴리우레탄 조성물 속으로 기계적으로 도입시키는 것을 "발포"라고 한다.
산업 표준인 나트륨 폴리아크릴레이트 증점제는 수 분산된 중합체성 조성물로 제조한 카펫의 유동학적 특성을 개선시킨다. 안타깝게도, 이는 카펫의 터프트 결합력 및 방수성에도 악영향을 미친다. 따라서, 가공된 카펫의 터프트 결합력과 방수성에 악영향을 미치지 않으면서 유사한 유동학적 특성을 부여하는 증점제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 카펫 지지물을 제조하기 위한 수 분산된 중합체성 조성물이제공된다. 바람직한 양태에서, 수 분산된 중합체성 조성물은 수 분산된 중합체성 재료 및 소수성화 개질된 에틸렌 산화물계 우레탄 블록 공중합체를 포함한다. 보다 바람직한 양태에서 수 분산된 중합체성 재료는 수성 폴리우레탄 분산 조성물이다. 추가로, 당해 수 분산된 중합체성 조성물을 사용하여 카펫 지지물을 제조하는 방법이 제공된다.
바람직한 양태에서, 카펫 지지물을 제조하기 위한 수 분산된 중합체 조성물은 수 분산된 중합체성 재료와 증점제로서의 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체를 포함한다. 수 분산된 중합체성 재료는 수성 폴리우레탄 분산 조성물, 스티렌-부타디엔 라텍스, 부타디엔-아크릴로니트릴 라텍스, 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스, 스티렌-부타디엔-부틸 아크릴레이트 라텍스, 폴리클로로프렌 라텍스, 폴리에틸렌 공중합체 라텍스, 에틸렌-스티렌 라텍스, 스티렌-부타디엔-비닐리덴 클로라이드 라텍스, 스티렌-알킬 아크릴레이트 라텍스, 비닐 라텍스, 아크릴계 라텍스, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 보다 바람직한 양태에서, 수 분산된 중합체 재료는 수성 폴리우레탄 분산 조성물이다.
본 발명에서, 폴리우레탄은 폴리우레탄 화합물, 폴리우레아 화합물 또는 이들의 혼합물을 지칭할 수 있다. 폴리우레탄 화합물은 폴리올과 폴리이소시아네이트와의 반응에 의해 수득될 수 있다. 폴리우레아 화합물은 아민을 폴리이소시아네이트와 반응시킴으로써 수득할 수 있다. 폴리우레탄 화합물 또는 폴리우레아 화합물은 당해 화합물이 A측 및/또는 B측 제형에 포함되었는지의 여부에 따라 우레아 및 우레탄 작용기를 함유할 수 있다. 본원의 목적상, 폴리우레탄 화합물과 폴리우레아 화합물 사이에 추가의 구분은 없다. 용어 "폴리우레탄"은 일반적으로 폴리우레탄 화합물, 폴리우레아 화합물, 및 이들의 혼합물을 기술하는 데 사용된다.
본 발명의 실시에 유용한 수성 폴리우레탄 분산 조성물은 물과, 폴리우레탄 화합물, 폴리우레판 형성 화합물의 혼합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 중합체성 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 수성 폴리우레탄 분산 조성물은 물을 연속상으로서 갖는다. 본 발명에서 사용되는 폴리우레탄 형성 화합물은 폴리우레탄 중합체를 형성시킬 수 있는 화합물이다. 폴리우레탄 형성 화합물은, 예를 들면, 폴리우레탄 예비 중합체를 포함한다. 본 발명의 실시에 유용한 예비 중합체는 활성 수소 재료를, 활성 수소 재료에 대해 과량인 임의량의 이소시아네이트와 반응시켜 제조한다. 이소시아네이트 작용기는 약 0.2 내지 약 40중량%의 양으로 존재할 수 있다. 적합한 예비 중합체의 분자량 범위는 약 100 내지 약 10,000이다. 본 발명의 실시에 유용한 예비 중합체는 분산물 상태에서 실질적으로 액상이어야 한다.
활성 수소 화합물은 질소, 산소 또는 황과 같은 음전하 원소에 직접 결합된 하나 이상의 수소 원자를 함유하는 작용기를 갖는 화합물로서 기술될 수 있다. 적합한 활성 수소 화합물은 분자량이 약 6000 미만인 폴리올일 수 있다.
본원에서 기술되는 수성 폴리우레탄 분산 조성물은 쇄 연장제, 촉매, 충전재, 충전재 습윤화제, 계면활성제, 발포제, 기포생성제, 분산제, 발포체 안정화제, 기타 증점제, 난연제, 탈포제, 안료, 대전방지제, 강화용 섬유, 산화방지제, 방부제, 산 소거제, 및 폴리우레탄 조성물에서 유용한 기타 재료를 포함할 수 있다.쇄 연장제는, 폴리우레탄 예비 중합체 중의 이소시아네이트 작용기를 갖는 쇄 연장제와의 반응에 의해 폴리우레탄 예비 중합체의 분자량을 증가시키기 위해, 즉 폴리우레탄 예비 중합체의 쇄를 연장시키기 위해 본원에서 사용된다.
적합한 쇄 연장제는 전형적으로 분자당 활성 수소 그룹이 약 2 이상인 당량이 낮은 활성 수소 함유 화합물이다. 당해 활성 수소 그룹은 하이드록실, 머캅틸 또는 아미노 그룹일 수 있다. 아민 쇄 연장제는 차단되거나 캡슐화되거나 기타 다른 방법으로 반응성이 감소될 수 있다. 다른 재료, 특히 물이 쇄 길이를 연장하는 기능을 수행할 수 있으므로, 본 발명의 목적에 맞는 쇄 연장제이다. 폴리아민이 바람직한 쇄 연장제이다. 특히 바람직하게는, 쇄 연장제는 아민 말단화 폴리에테르[예: 헌츠만 케미칼 캄파니(Huntsman Chemical Company)로부터의 TEXRIM TR401TM], 아미노 에틸 피페라진, 2-메틸 피페라진, 1,5-디아미노-3-메틸-펜탄, 이소포론 디아민, 에틸렌 디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라민, 테트라에틸렌 펜타민, 에탄올아민, 라이신(이의 모든 입체이성체 형태 및 염 포함), 헥산 디아민, 하이드라진 및 피페라진으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 실시에 있어서, 쇄 연장제는 종종 쇄 연장제 수용액으로서 사용된다.
소량의 쇄 연장제가 유리하게 사용될 수 있다. 일반적으로, 쇄 연장제는, 쇄 연장제 1당량과 반응하는 이소시아네이트 1당량을 기준으로 하여, 예비 중합체에 존재하는 이소시아네이트 작용기의 약 0 내지 약 100%와 반응하기에 충분한 농도로 사용된다. 특정한 조건하에서, 물이 쇄 연장제로서 작용하여 이소시아네이트작용기의 일부 또는 전부와 반응하는 것이 바람직하다.
촉매가 쇄 연장제와 이소시아네이트 사이의 반응을 촉진하기 위해 사용될 수 있다. 적합한 촉매는 3급 아민, 유기 금속 화합물, 유사한 화합물 및 이들의 혼합물을 포함한다. 예를 들면, 적합한 촉매는 디-n-부틸틴 비스(머캅토아세트산 이소옥틸 에스테르), 디메틸틴 디라우레이트, 디부틸틴 디라우레이트, 디부틸틴 설파이드, 제1주석 옥토에이트, 납 옥토에이트, 철 아세틸아세토네이트, 비스무트 카복실레이트, 트리에틸렌디아민, N-메틸 모르폴린, 유사한 화합물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 촉매의 양은, 비점착 상태로 비교적 신속하게 경화될 수 있도록 사용되는 것이 유리하다. 유기 금속성 촉매가 사용되는 경우, 당해 촉매는 폴리우레탄 형성 조성물 100중량부당 당해 3급 아민 촉매를 약 0.01 내지 약 0.5중량부의 양으로 사용하여 상기한 바와 같이 경화시킬 수 있다. 3급 아민 촉매가 사용되는 경우, 당해 촉매는 폴리우레탄 형성 조성물 100중량부당 약 0.01 내지 약 3중량부를 사용하여 상기한 바와 같이 경화시킬 수 있다. 아민형 촉매와 유기 금속성 촉매를 둘 다 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액 조성물은 제분 유리, 탄산칼슘, 알루미늄 3수화물, 활석, 벤토나이트, 삼산화안티몬, 카올린, 비산회, 또는 기타 공지된 충전재와 같은 통상적인 충전재를 포함할 수 있다. 폴리우레탄 분산물에 충전되는 적합한 충전재는 폴리우레탄 화합물 100부당 약 100 내지 약 1000부일 수 있다. 바람직하게는, 충전재는 약 200pph 이상, 보다 바람직하게는 약 300pph 이상, 가장 바람직하게는 약 400pph 이상의 양으로 충전될 수 있다.
본 발명의 수성 폴리우레탄 분산 조성물은 충전재 습윤화제를 포함할 수 있다. 충전재 습윤화제는 일반적으로 충전재가 폴리우레탄 형성 조성물과 혼화 가능하도록 한다. 유용한 습윤화제는 나트륨 헥사메타포스페이트와 같은 포스페이트 염을 포함한다. 충전재 습윤화제는 충전재 100중량부당 약 0.1중량부 이상의 농도로 본 발명의 폴리우레탄 형성 조성물에 포함될 수 있다.
수성 폴리우레탄 분산 조성물에 대한 유용한 계면활성제는 양이온성 및 음이온성 계면활성제를 포함한다. 음이온성 계면활성제의 예는 설포네이트, 카복실레이트 및 포스페이트를 포함한다. 양이온성 계면활성제의 예는 4급 아민을 포함한다. 계면활성제는 외부 또는 내부 계면활성제일 수 있다. 외부 계면활성제는 분산물 제조 동안 중합체 내로 화학적으로 반응하지 않는다. 내부 계면활성제는 분산물 제조 동안 중합체 내로 화학적으로 반응한다. 계면활성제는 폴리우레탄 성분 100중량부당 약 0.01 내지 약 20중량부 범위의 양으로 포함될 수 있다.
적합한 발포제의 예는 기체(예: 공기, 이산화탄소, 질소, 아르곤 및 헬륨), 액체(예: 물, 저분자량 탄화수소, 및 휘발성 할로겐화 알칸), 및 아조계 발포제(예: 아조비스(포름아미드))이다. 휘발성 할로겐화 알칸은 각종 클로로플루오로메탄 및 클로로플루오로에탄을 포함한다. 발포제 또는 기포생성제로서 공기를 사용하는 것이 바람직하다. 기포생성제(frothing agent)는 통상 폴리우레탄 제형물로 기계적인 휩핑(whipping)에 의해 도입되다는 점에서 발포제(blowing agent)와 상이할 수 있다.
본 발명의 수성 폴리우레탄 분산 조성물은 카펫의 배면에 나중에 적용되도록저장될 수 있다. 이러한 목적에 맞게 저장하기 위해, 당해 분산물은 저장 안정성이어야 한다. 다른 방법으로는, 폴리우레탄 분산물은 카펫 기본 지지물의 배면에 연속식으로 적용될 수 있다. 즉, 당해 분산물은 분산물이 수득됨에 따라 카펫의 배면에 적용될 수 있다. 연속식으로 카펫에 적용되는 폴리우레탄 분산액은 저장 안정성일 필요가 없으며, 전형적인 저장 안정성 폴리우레탄 분산물 제형보다 고형분이 보다 높고/높거나, 평균 입자 크기가 더 클 수 있다.
본원에서 정의되는 적합한 저장 안정성 수성 폴리우레탄 분산 조성물은 평균 입자 크기가 약 5μm 미만, 보다 바람직하게는 약 1μm 미만인 폴리우레탄 분산 조성물이다. 저장 안정성이 아닌 폴리우레탄 분산물은 평균 입자 크기가 5μm 이상이다. 예를 들면, 적합한 분산물은 폴리우레탄 예비 중합체를 물과 혼합하고 대규모 혼합기를 사용하여 물 속에서 예비 중합체를 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 다른 방법으로는, 적합한 분산물은 물과 함께 정적 혼합기내로 예비 중합체를 공급하고 정적 혼합기에서 물 및 예비 중합체를 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 폴리우레탄의 수성 분산물을 제조하기 위한 연속식 방법이 공지되어 있으며, 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제3,437,624호, 제4,092,286호, 제4,237,264호, 제4,742,095호, 제4,857,565, 제4,879,322호, 제5,037,864호 및 제5,221,710호는 수성 폴리우레탄 분산물을 수득하는 데 유용한 연속식 방법을 기술한다. 또한, 내부 상 비가 높은 수성 폴리우레탄 분산물을 제조하기 위한 연속식 공정은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,539,021호에 기재되어 있다.
발포된 폴리우레탄 지지물을 제조하는 데 있어서, "B"측 성분을 형성하기 위해 폴리이소시아네이트( 및 기체가 사용되는 경우 발포제)를 제외한 모든 성분을 예비혼합하는 것이 종종 바람직하다. 폴리이소시아네이트 및 B측 성분을 혼합한 다음, 발포제 기체를, 예를 들면, OAKES FROTHER*(*OAKES FROTHER는 E.T.Oakes Corporation)의 상표명임을 사용하여 혼합한다. 당해 조성물은 바람직하게는 상당한 수준으로 경화되기 전에 층을 도포 및 측량하는 닥터 나이프, 에어 나이프와 같은 장치를 사용하여 섬유 또는 기타 기질에 도포한다. 다른 방법으로는, 당해 조성물은 이동 벨트 또는 기타 적합한 장치 위에 층을 형성하는 단계(1), 탈수화시키거나 부분적으로 경화시키는 단계(2) 및 최종적으로 이를 카펫 기본 지지물에 결합시키는 단계(3)에 의해 적용될 수 있다. 이는 적용된 발포체 쿠션이 구비된 이동 벨트 또는 벨트 라미네이터(이는 더블 밴드로도 공지되어 있다) 와 같은 장치로 카펫 기본 지지물에 결합시킬 수 있다. 이어서, 폴리우레탄이 적외선 오븐, 개방 플레임 강제 드래프트 대류 충돌 오븐, 열판 등에 의해 가열함으로써 경화시킨다.
본 발명에 따라 폴리우레탄 지지된 카펫을 제조하면서, 수성 폴리우레탄 분산물을 카펫 기본 지지물의 한 표면에 바람직하게는 균일한 두께의 층으로서 도포한다. 본 발명의 수성 폴리우레탄 분산물은 하도물, 라미네이트 층, 또는 발포체 층으로서 도포될 수 있다. 폴리우레탄 하도물, 라미네이트 층 및 발포체 층은 당해 분야에 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 라텍스로부터 제조된 하도물, 라미네이트 층 및 발포체 층은 문헌에 기재되어 있다[참고: P.L.Fitzgerald, "Integral Latex Foam Carpet Cushioning", J. Coat. Fab. 1977, Vol. 7(pp. 107-120);R.P.Brentin, "Latex Coating Systems for Carpet Backing", J. Coat. Fab. 1982, Vol. 12(pp. 82-91)].
폴리우레탄 발포 조성물은 비점착 상태로 경화되기 전에 카펫 기본 지지물의 한 표면에 도포될 수 있다. 다른 방법으로는, 비반응 이소시아네이트 작용기를 함유하지 않는 폴리우레탄 분산물을 적용함으로써 중합체를 경화시킬 필요가 없을 수 있다. 전형적으로, 폴리우레탄 형성 조성물은 기본 지지물에 부착된 표면에 도포된다. 사용되는 폴리우레탄 형성 조성물의 양은 섬유의 특성에 따라 약 5 내지 약 500ounce/yard2(0.17 내지 16.95kg/m2)로 광범위할 수 있다.
본 발명을 실시하기에 유용한 스티렌-부타디엔 라텍스는 본원에 참고로 인용되는 두 문헌에 기재되어 있다[참고: P.L.Fitzgerald, "Integral Latex Foam Carpet Cushioning", J.Coat.Fab. 1977, Vol.7(pp.107-120); R.P.Brentin, "Latex Coating Systems for Carpet Backing", J.Coat.Fab. 1982, Vol.12(pp.82-91)]. 본 발명을 실시하는 데 유용한 스티렌-부타디엔-비닐리덴 클로라이드 라텍스는 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,741,393호에 기재되어 있다.
본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,770,660호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 부타디엔-아크릴로니트릴 라텍스의 제조방법을 기술한다. 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제3,644,262호 및 제4,164,489호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 에틸렌-비닐 아세테이트 락텍스를 제조하는 방법을 기술한다. 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,591,806호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 에틸렌 아크릴산 수성 분산액을 제조하는 방법을 기술한다.
본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제3,890,261호 및 제5,661,205호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 폴리클로로프렌 라텍스의 제조방법을 기술한다. 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,380,785호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 부틸 아크릴레이트-아크릴로니트릴-스티렌 라텍스의 제조방법을 기술한다. 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,689,256호 및 제5,300,551호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 비닐 클로라이드 중합체 라텍스의 제조방법을 기술한다.
본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,591,806호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 에틸렌 아크릴산 공중합체 라텍스의 제조방법을 기술한다. 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,714,728호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 산성 에틸렌 인터폴리머의 수성 분산액의 제조방법을 기술한다.
본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,228,058호는 본 발명을 실시하는 데 유용한 비닐리덴 클로라이드 라텍스 및 스티렌-부타디엔 라텍스의 혼합물의 제조방법을 기술한다. 유용한 수 분산된 중합체성 조성물을 제조하는 다른 방법은 본 명세서에 비추어 당해 분야의 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. 이들 방법 및 수 분산된 중합체성 조성물은 유용한 수 분산된 중합체성 조성물의 제조와 관련하여 본 발명의 범주 내에 포함된다.
본 발명의 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체는 가공된 카펫의 터프트 결합력과 방수성에 악영향을 미치지 않으면서 수성 폴리에틸렌분산물에 우수한 유동학적 특성을 부여하는 증점제이다. 증점제의 예는 ACRYSOLTM이라는 상표명으로 룀 앤 하스 캄파니(Rohm and Haas Company)로부터 시판되는 것이다. ACRYSOLTM의 특정 예는 표 1에 제시되어 있다.
당해 증점제는 중합체 고형분 100부당 증점제 고형분의 부를 기준으로 하여 0.01 내지 약 1.5부의 양으로 카펫 지지 제형 혼합물에 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 당해 증점제는 약 0.05 내지 약 1.0부, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.75부, 가장 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.5부의 양으로 첨가된다.
당해 증점제는 단독으로 첨가되거나 바람직한 뉴톤식 또는 비뉴톤식 유동학적 거동을 제공하기 위해 다른 증점제와 함께 혼합될 수 있다. 뉴톤식 유통 특성의 경우, RM 825, RM 8W, RM 1020 및 RM 2020 NPR이 바람직하다. 이들 증점제는 단독으로 사용되거나, 바람직하게는 증점제가 첨가됨에 따른 합성 쇼크를 방지하기 위해 고형분이 약 10 내지 약 15%가 되도록 물로 희석하여 사용한다. 비뉴톤식 유동 특성의 경우, SCT 275 또는 RM 12W가 바람직하다. 이러한 증점제는 물로 희석되어 화합물을 감소시킨다. 가장 바람직한 증점제는 RM 8W와 RM 12W가 1:2의 비율로 혼합된 혼합물이다. 혼합된 증점제는 물로 희석되어 고형분이 약 13.2%인 혼합물이 된다. 특히, 혼합된 증점제는 증점제 고형분이 아주 낮은 상태에서(중합체 100부당 약 0.5부) 개질된 비뉴톤 거동을 제공한다.
본원에 기술된 양태는 본 발명의 범주 및 요지를 설명하기 위해 제공된 것이다. 당해 분야의 기술자들은 본원의 양태로부터 다른 양태가 또한 사용될 수 있음을 명백하게 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 본원에 주어진 양태에 의해서라기 보다는 첨부된 특허청구의 범위 및 이에 상응하는 법적으로 보장되는 권리 범위에 의해 결정되어야 한다.
다음 실시예는 단지 본 발명의 다양한 양태를 예시하기 위해 기술되었다. 다음 실시예가 본 발명을 추가로 설명하기 위해 제공되었음을 이해해야 한다. 이들은 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.
화합물의 표
다음 증점제들은 예시된 폴리우레탄 카펫 지지물의 제조시에 사용되는 것들이다. 아래의 표에서 증점제의 관용명, 상표명 및 제조원을 기재하였다.
관용명 상표명 제조원
아크릴계 유액 공중합체(알카리 가용성 또는 팽윤성 유액), 28% 고형분 ACRYSOL ASE-60 룀 앤 하스 캄파니
아크릴계 유액 공중합체(알카리 가용성 또는 팽윤성 유액), 40% 고형분 ACRYSOL ASE-75 룀 앤 하스 캄파니
소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계우레탄 블록 공중합체, 17.5% 고형분 ACRYSOL RM-8W 룀 앤 하스 캄파니
소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계우레탄 블록 공중합체, 19% 고형분 ACRYSOL RM-12W 룀 앤 하스 캄파니
소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계우레탄 블록 공중합체, 25% 고형분 ACRYSOL RM-825 룀 앤 하스 캄파니
소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계우레탄 블록 공중합체, 20% 고형분 ACRYSOL RM-2020NPR 룀 앤 하스 캄파니
소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계우레탄 블록 공중합체, 17.5% 고형분 ACRYSOL SCT-275 룀 앤 하스 캄파니
소수성화 개질된 알칼리 가용성 유액,30% 고형분 ACRYSOL TT-935 룀 앤 하스 캄파니
비이온성 비우레탄계 혼화성 증점제 NOPCO DSX 2000 헨켈 코포레이션
나트륨 폴리아크릴레이트 증점제 PARAGUM 241 파라-켐 서던 인코포레이티드
우레탄 작용성 알칼리 팽윤성 혼화성 증점제 UCAR POLYPHOBE 101 유니온 카바이드 코포레이션
우레탄 작용성 알칼리 팽윤성 혼화성 증점제 UCAR POLYPHOBE 102 유니온 카바이드 코포레이션
우레탄 작용성 알칼리 팽윤성 혼화성 증점제 UCAR POLYPHOBE 106HE 유니온 카바이드 코포레이션
우레탄 작용성 알칼리 팽윤성 혼화성 증점제 UCAR POLYPHOBE 108 유니온 카바이드 코포레이션
우레탄 작용성 알칼리 팽윤성 혼화성 증점제 UCAR POLYPHOBE 9829 유니온 카바이드 코포레이션
우레탄 작용성 알칼리 팽윤성 혼화성 증점제 UCAR POLYPHOBE 9831 유니온 카바이드 코포레이션
비이온성 혼화성 증점제 RHEOLATE 310 레옥스 인코포레이티드
폴리우리탄 혼화성 증점제 TAFIGEL PUR 46 킹 인더스트리즈
실시예 1-8
실시예 1 내지 8에서는 표준 폴리우레탄 카펫 지지용 조성물이 사용되었다. 실시예 1은 또한 소수성화 개질제로서 스테아르산아연 2.5부를 함유한다.
당해 카펫 지지물을 분석하여 침지 24시간 후 수분 흡수율을 중량%로서 측정한다. 당해 샘플은 80℃에서 밤새 건조시킨 다음, 100℃에서 파사데나 하이드라울릭 인코포레이티드(Pasadena Hydraulic Inc.)의 프레스로 10,000lbs(4545kg) 피스톤 압력하에 박막을 형성하도록 프레싱하여 제조한다. 결과는 표 2에 기록하였다.
당해 데이타는, 산업 표준인 PARAGUM 241, 나트륨 폴리아크릴레이트 증점제를 사용하여 제조한 샘플이 비이온성 혼화성 증점제 및 우레탄 혼화성 증점제를 사용하여 제조한 샘플에 비해 수분 흡수율이 최대임을 나타낸다.
실시예 14 내지 20
실시예 14 내지 20에서는 표준 폴리우레탄 카펫 지지용 조성물이 사용되었다. 당해 카펫 지지물을 분석하여 침지 24시간 후 수분 흡수율을 중량%로서 측정한다.
당해 샘플은, 80℃에서 밤새 건조시킨 다음, 100℃에서 파사데나 하이드라울릭 인코포레이티드의 프레스로 20,000lbs(9090kg) 피스톤 압력하에 박막을 형성하도록 프레싱한 다음, 추가로 5시간 동안 건조시켜 제조한다. 결과는 표 3에 기록하였다.
아크릴계 중합체 증점제를 사용하여 제조한 샘플을 소수성화 개질된 증점제와 비교한다. 당해 샘플의 두께는 약 1.50mm이다. 당해 데이타는, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체를 사용하여 제조된 샘플들이 최소량의 물을 흡수함을 나타낸다.
실시예 21 내지 26
실시예 21 내지 26에서, 생산량의 표준 폴리우레탄 카펫 지지용 조성물이 제조된다. 비발포형 및 발포형 수성 폴리우레탄 분산물이 카펫 지지물로서 사용된다.
사용 방법은 목적하는 점도를 지시한다. 목적하는 점도는 20RPM(브룩필드 RPM 전단력)에서 제형화된 조성물에 대해 측정된다. 목적하는 점도를 수득하기 위해, 소정량의 증점제가 요구된다. 각각의 증점제에 대해 요구되는 양을 이의 효율로서 정의한다.
비발포형 실시예의 경우, 목적하는 점도는 제6호 스핀들을 사용하여 측정하는 경우 약 24,000 내지 약 35,000센티포이즈(cP)이다. 발포형 실시예의 경우, 목적하는 점도는 제6호 스핀들을 사용하여 측정하는 경우 약 12,000 내지 약 24,000센티포이즈(cP)이다.
당해 카펫 지지물을 산업 표준에 따라 분석한다. 그 결과를 표 4에 기록하였다.
비발포형 시스템의 데이타는, 산업 표준인 PARAGUM 241, 나트륨 폴리아크릴레이트 증점제를 함유하는 카펫 지지물이, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체 증점제를 함유하는 카펫 지지물에 비해, 가장 불량한 습윤 터프트 결합력과 터프트 결합력 보존율을 나타냄을 보여준다. 게다가, 상기 카펫 지지물은 24시간 후 물무늬까지 나타난다.
발포형 시스템의 경우, ACRYSOL RM 8W 및 ACRYSOL RM 12W의 혼합물을 함유하는 카펫 지지물은 PARAGUM 241 또는 ACRYSOL RM-825를 함유하는 카펫 지지물보다 탁월하다. 가장 우수한 습윤 터프트 결합력 및 터프트 결합 보존 특성을 갖는다. 또한 24시간 후 물무늬를 나타내지 않으면서 브리티쉬 스필(British Spill) 시험을통과한다.
당해 데이타는 또한, 산업 표준인 PARAGUM 241이 목적하는 점도를 성취하기 위해 보다 많은 증점제의 사용을 필요로 하면서 효율은 떨어짐을 나타낸다.

Claims (9)

  1. 수 분산된 중합체성 재료(a) 및 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체(b)를 포함하는, 카펫 지지물을 제조하기 위한 수 분산된 중합체 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수 분산된 중합체성 재료가, 수성 폴리우레탄 분산 조성물, 스티렌-부타디엔 라텍스, 부타디엔-아크릴로니트릴 라텍스, 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스, 스티렌-부타디엔-부틸 아크릴레이트 라텍스, 클로로프렌 라텍스, 폴리에틸렌 공중합체 라텍스, 에틸렌-스티렌 라텍스, 스티렌-부타디엔-비닐리덴 클로라이드 라텍스, 스티렌-알킬 아크릴레이트 라텍스, 비닐 라텍스, 아크릴 라텍스 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 수 분산된 중합체 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체가, 중합체 고형분 100부당 고형분의 부(pph)를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1.5부의 농도로 존재하는 수 분산된 중합체 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 수 분산된 중합체 재료가 수성 폴리우레탄 분산 조성물인 수 분산된 중합체 조성물.
  5. 수 분산된 중합체성 재료(i) 및 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드계 우레탄 블록 공중합체(ii)를 혼합시킴으로써 수 분산된 중합체 조성물을 형성시키는 단계(a) 및
    수 분산된 중합체 조성물을 카펫에 도포하는 단계(b)를 포함하는, 중합체 지지된 카펫의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 수 분산된 중합체성 재료가, 수성 폴리우레탄 분산 조성물, 스티렌-부타디엔 라텍스, 부타디엔-아크릴로니트릴 라텍스, 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스, 스티렌-부타디엔-부틸 아크릴레이트 라텍스, 클로로프렌 라텍스, 폴리에틸렌 공중합체 라텍스, 에틸렌-스티렌 라텍스, 스티렌-부타디엔-비닐리덴 클로라이드 라텍스, 스티렌-알킬 아크릴레이트 라텍스, 비닐 라텍스, 아크릴 라텍스 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 중합체 지지된 카펫의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 수 분산된 중합체성 재료가 수성 폴리우레탄 분산 조성물인, 중합체 지지된 카펫의 제조방법.
  8. 제7항에 따라 제조된 중합체 지지된 카펫.
  9. 제8항에 있어서, 수 분산된 중합체 조성물이 하도층, 라미네이트 층 및 발포체 층으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 카펫 층으로서 도포되는, 중합체 지지된 카펫.
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