KR20220125456A - 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것으로, 우레탄(urethane)의 P액과 폴리올(polyol)의 R액의 2액을 혼합 및 교반한 후 경화시켜 제조하는 건식법을 이용함으로써, DMF 등의 발암물질 용제를 사용하지 않아, 인체 및 환경에 친화적이고, 제조공정이 간단해지면서 작업성을 향상시키는 것이 가능하며, 내마모성, 내열성, 내가수분해성 및 인장ㆍ인열강도를 향상시킬 수 있는 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것이다.
Description
본 발명은 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것으로, 건식법으로 제조됨으로써, 인체 및 환경 친화적이며, 내마모성, 내열성, 내가수분해성, 인장 및 인열강도를 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것이다.
폴리우레탄(Polyurethane)은 알코올의 하이드록시기와 아이소사이안산기의 결합으로 만들어진 것으로, 우레탄 결합(-OCONH-)을 가진 중합체이다. 폴리우레탄은 일반적으로 다이올 또는 폴리올과 다이아이소사이아네이트(diisocyanate) 또는 폴리아이소사이아네이트(polyisocyanate)를 반응시켜 합성하는 것으로, 내오존성, 내마모성 등이 우수하여, 차량 및 가정에서 사용하는 침구 또는 매트리스에도 사용된다.
특허문헌 1은 습식 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 내열성, 내수성, 응고속도 등의 물성을 향상시킬 수 있으며, 특히 차량용 합성피혁의 제조를 위한 함침수지로서 적합하며, 가구 또는 인테리어부품 등에 사용되는 합성피혁의 제조에도 응용이 가능하도록 한 것이다.
그렇지만, 특허문헌 1은 폴리우레탄 수지 조성물이 습식법으로 제조되는 것으로, DMF(Dimethylforamide), MEK(Methyl ethyl ketone), 톨루엔(Toluene) 등의 유기 용제가 사용되어 환경오염의 문제를 초래할 수 있으며, 디메틸포름아미드(DMF), 메틸에틸케톤(MEK) 및 톨루엔(Tolunene)은 독성이 있는 것으로, 인체에 유해하여, 치명적인 손상을 입힐 수 있는 문제점이 있다.
특허문헌 2는 무용제 폴리우레탄 합성피혁과 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리올 함유 혼합물(원료 A)과 디이소시아네이트(원료 B)를 교반시켜 제조하는 것으로 유기용제를 사용하지 않아, 환경공해가 없으며, 인체 유해한 유기용제가 합성피혁제품에 잔류하는 문제를 해결하는 것이 가능하고, 열경화성 폴리우레탄 수지가 형성되도록 하는 방법으로, 물성 및 감촉을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
그렇지만, 특허문헌 2는 폴리올 혼합물(원료 A)와 디이소시아네이트(원료 B)의 교반 공정이 20~60℃의 온도에서 진행되는 것으로, 40℃이상의 온도에서 교반이 진행되어, 혼합 시 가사시간(pot-life)이 급격하게 짧아져 작업성이 떨어질 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것으로, 건식법을 사용하여, 인체 및 환경에 친화적이며, 작업성 및 기능성을 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 합성 피혁의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 합성피혁을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것으로, 상기 폴리우레탄 합성피혁은 우레탄(urethane) 성분의 P액과 폴리올(polyol) 성분의 R액을 준비하는 준비단계, 상기 준비된 P액과 R액을 100:84의 중량비로 혼합하고, 고속 믹서기에서 약 2분간 교반하여 혼합액을 제조하는 혼합액 제조 단계, 상기 제조된 혼합액을 수성 수지가 도포된 박리지 위에 도포하는 코팅단계, 상기 코팅물을 챔버에 넣어 오븐에서 건조하는 건조단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합액 제조단계에서는 P액과 R액이 40℃ 미만의 온도에서 교반되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것으로, 건식법을 사용하여, 내마모성, 내열성, 내가수분해성 및 인장ㆍ인열강도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 건식법을 사용하여, 작업공정이 간편해짐으로써 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 건식법을 사용하여, 인체 및 환경 친화적인 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 따른 공정 순서를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 따라 제조된 폴리우레탄 합성피혁의 단면도.
본 발명은 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 관한 것으로, 상세한 설명은 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 공정 순서를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 준비단계(10)→혼합액 제조단계(20)→코팅단계(30)→건조단계(40)를 거쳐 제조된다. 먼저, 준비단계(10)에서는 우레탄(urethane)성분의 P액과 폴리올(polyol) 성분의 R액을 각각 준비한다. 이때, 사용되는 P액과 R액의 특성은 다음과 같다.
| P액(urethane) | R액(polyol) | |
| 구분 | NCO | OH |
| 점도(25℃/cps) | 3000~5000 | 800~1100 |
| 배합비 | 100 | 84 |
<표 1. P액과 R액의 특성>
표 1은 본 발명에서 사용되는 P액과 R액의 특성을 나타낸 표이다. 본 발명에서는 P액과 R액을 교반하여 경화시키는 2액형 타입이 사용되며, 이때, 사용되는 P액과 R액은 각각 25℃~30℃의 온도에서 보관된 것이다.
먼저, P액은 (-N=C=O-)의 아이소사이안산기를 가진 것으로, 주제이며, 25℃의 상온에서 점도가 3000~5000cps인 우레탄(urethane)이다. 우레탄(urethane)은 우레탄 반응에서 두 개의 액체 반응에 의해 만들어지는 모든 수지를 말하는 것으로, 카밤산 에스터ㆍ카밤산 에틸을 총칭하는 것이다. 우레탄은 굳기에 따라 쓰임새가 다양하며, 무발포 우레탄은 스판덱스, 합성피혁에서 코팅 및 실란트, 몰드 성형용으로 사용된다.
다음, R액은 (-OH)의 하이드록시기를 가진 것으로, 경화제이며, 25℃의 상온에서 점도가 800~1100cps인 폴리올(polyol)이다. 폴리올은 다가 알코올로, 2개 이상의 하이드록시기(수산기)를 가진 지방족 화합물을 말한다. 하이드록시기를 2개 가진 것을 글리콜 또는 디올이라고 하며, 그 밖에 에틸렌글리콜 또는 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등이 있다. 폴리올은 1가 알코올과 마찬가지로 물과 잘 섞이며, 에스터ㆍ에테르 등을 만들며, 용제로 많이 사용된다.
다음은 혼합액 제조단계(20)이다.
먼저, R액을 상, 하 전체로 교반하여, 종이컵에 P액과 R액을 적정량으로 계량한다. 이때, 표 1에 도시된 바와 같이, P액과 R액은 100:84 중량비로 혼합된다. 따라서, P액이 47.6g 계량된 경우, R액은 배합된 중량비에 따라 39.984g(≒40g)이 계량된다.
다음, 배합비(중량비)에 맞게 계량된 P액과 R액을 고속 믹서기에서 약 2분간 교반하여 P액과 R액의 혼합액을 제조한다. 이때, 교반 온도는 40℃ 미만의 온도에서 진행된다. 이는 40℃ 이상의 온도에서 교반하게 되면 pot-life(가사 시간)가 급격히 짧아져, 경화가 빨리 진행되어 코팅 시 작업성이 떨어지게 되므로, 이를 방지하기 위함이다. 위와 같이, 40℃ 미만으로 교반한 경우의 pot-life(가사 시간)는 상온에서 약 10분 정도이다. 즉, 혼합액은 상온에서 약 10분간 고화되지 않고 점도를 유지할 수 있다.
다음은 코팅단계(30)이다.
위의 혼합액 제조단계(20)를 통해 제조된 P액과 R액의 혼합액을 박리지 위에 도포하여 코팅한다. 이때, 박리지에는 수성안료가 포함된 수성 수지가 도포된 상태이며, 수성 수지는 겔(gel)상태로 도포된다. 박리지는 점착테이프, 라벨 등 점착면에 접촉시켜 면을 보호하는 것이고, 도포되는 수성 수지는 점착제 역할을 하는 것이다.
다음은 건조단계(40)이다.
위의 코팅단계(30)를 거친 코팅물을 챔버에 넣어 80℃~120℃ 온도의 오븐에서 3분40초~3분50초 정도 건조하여 폴리우레탄 합성피혁을 제조한다. 이후, 박리지를 제거하여, 원단 등에 융착하여 사용하는 것이 가능하다.
도 2는 제조된 폴리우레탄 합성피혁의 단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 박리지(100) 위에는 수성안료가 포함된 수성 수지(200)가 도포되며, 그 위로는 P액과 R액의 혼합액(300)이 도포되어 접착제 및 필름과 같이 형성된다. 본 발명은 위와 같이 건식법으로 제조되어, DMF 등의 발암물질인 용제가 사용되지 않아 인체 및 환경에 친화적이며, 더불어, 제조공정이 훨씬 간단해지면서 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 내마모성, 내열성, 내가수분해성 및 인장ㆍ인열 강도 등의 기능성을 향상시킬 수 있다.
Claims (3)
- 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁에 있어서,상기 폴리우레탄 합성피혁은 우레탄(urethane) 성분의 P액과 폴리올(polyol) 성분의 R액을 준비하는 준비단계(10);상기 준비된 P액과 R액을 100:84의 중량비로 혼합하고, 고속 믹서기에서 약 2분간 교반하여 혼합액을 제조하는 혼합액 제조 단계(20);상기 제조된 혼합액(300)을 수성 수지(200)가 도포된 박리지(100) 위에 도포하는 코팅단계(30);상기 코팅물을 챔버에 넣어 오븐에서 건조하는 건조단계(40);를 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁.
- 제 1항에 있어서,상기 혼합액 제조단계(20)에서 P액과 R액은 40℃ 미만의 온도에서 교반됨을 특징으로 하는 무용제 건식 폴리우레탄 합성피혁의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 합성피혁.
- 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조된 합성피혁.
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2021
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Patent Citations (2)
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