KR20140059855A - 방수 통기성 코팅물을 위한 수성 폴리우레탄 분산액 - Google Patents

방수 통기성 코팅물을 위한 수성 폴리우레탄 분산액 Download PDF

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토마스 펠러
토마스 미카엘리스
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바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하
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Abstract

수성 폴리우레탄 분산액은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 A)와 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리우레탄 중합체를 포함하며, 여기서 이소시아네이트-관능성 예비중합체 A)는 지방족 디카르복실산, 및 선형 지방족 디올 및 분지형 지방족 디올로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 디올을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리올 성분; 및 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 50 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있다. 이소시아네이트-반응성 성분 B)는 술포네이트 기를 포함하는 화합물을 포함하며, 상기 술포네이트 기를 포함하는 화합물은 폴리올 성분, 폴리이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 3.5 중량% 내지 ≤ 10 중량%의 양으로 사용된다. 본 발명은 또한 코팅을 위한 그러한 수성 폴리우레탄 분산액의 용도, 코팅된 기재의 제조 방법 및 코팅된 기재에 관한 것이다.

Description

방수 통기성 코팅물을 위한 수성 폴리우레탄 분산액 {AQUEOUS POLYURETHANE DISPERSION FOR WATERPROOF BREATHABLE COATINGS}
본 발명은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 A)와 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리우레탄 중합체를 포함하는 수성 폴리우레탄 분산액에 관한 것이며, 여기서 이소시아네이트-관능성 예비중합체 A)는 지방족 디카르복실산, 및 선형 지방족 디올 및 분지형 지방족 디올로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 디올을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리올 성분; 및 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 50 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있다. 본 발명은 또한 코팅물을 위한 그러한 수성 폴리우레탄 분산액의 용도, 코팅된 기재의 제조 방법 및 코팅된 기재에 관한 것이다.
최근 수년, 여러 제조업체들이 원하는 방수성 및 수증기 투과성 둘 모두를 갖는 많은 직물이 개발되어 왔다. 이들 재료는 일반적으로 방수 통기성 직물(waterproof breathable fabric)(WBF)로 기술되며, 이들은 통상적으로 연속 중합체 막(membrane)을 포함시킨다. 이 막은 직물에 직접 적용된 박형 코팅된 층의 형태일 수 있거나, 또는 예비-주조 필름으로서 후속으로 접착제 층을 사용하여 직물에 접합될 수 있다. 직접 코팅물은 하나의 완전한 층을 포함하거나 보다 통상적으로는 일련의 상이한 층들, 예를 들어 직물에 직접 부착된 베이스 코트(base coat) 또는 타이 코트(tie coat), 하나 이상의 중간 코트, 및 최외 또는 상부 코트를 포함할 수 있다. 따라서, 직접 코팅물은 전체에 걸쳐 동일한 중합체 조성을 가질 수 있지만, 보다 통상적으로는 연속 코팅 작업에 의해 적용된 일련의 상이한 중합체 조성물을 포함하며, 특히 베이스 코트 및 상부 코트는 통상 실질적으로 상이한 중합체 조성을 갖는다.
WBF에 사용되는 중합체는 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리에스테르, 폴리아미드, 및 특히 폴리우레탄을 포함한다. 이들 완전한 코팅물, 분리된 코팅된 층, 예비-주조 필름 및 접착제는 미세다공성 중합체 또는 친수성 중합체로부터 형성될 수 있거나, 그의 다양한 조합이 WBF의 제조에서 사용될 수 있다. 제조 기술 및 기계에 대한 설명을 포함한 이러한 기술에 대한 유용한 참고 서적은 문헌 ["New Materials Permeable to Water Vapour", Dr Harro Traubel, Springer-Verlag (Berlin), 1999]이다.
WBF의 주된 용도는 방수 의복 부문에서이지만, 이들 재료는 또한 신발류 및 산업용 의복뿐만 아니라 일부 다른 비-어패럴 응용에서도 사용된다. 이러한 중합체 막의 수증기 투과성은 지각가능한 땀 및 지각 불가능한 땀이 신체로부터 발산되어 나가게 하는 데 충분하다.
코팅물에 대한 미세기공은, 기재에 중합체 용액을 적용하고 이 필름을 중합체 용매와 혼화성인 이 중합체의 비-용매와 접촉시킴으로써 물리적으로 제조될 수 있다. 액체의 증발은 수증기 수송을 위한 미세채널로 이어진다.
수증기 투과성 필름에 대한 화학적 경로는 폴리옥시알킬렌 단위와 같은 코팅물의 친수성 성분에 기초하는데, 이때 폴리옥시알킬렌 단위는 코팅물을 통한 수증기 수송을 용이하게 한다.
이에 관하여, US 5,700,867은 이온성 관능기, 폴리옥시에틸렌 단위 및 말단 히드라진 관능기를 갖는 수성 폴리우레탄의 수성 분산액을 개시한다. 이온성 관능기의 함량은 수성 폴리우레탄 100 g당 약 5 내지 약 180 밀리당량이고, 폴리옥시에틸렌 단위의 함량은 수성 폴리우레탄 중량의 약 20 중량% 이하이다. 이 수성 분산액은 잉크, 코팅물 또는 접착제용 조성물에 사용된다. 이 수성 분산액 및 그 조성물의 저장 안정성, 내수성, 안료 분산성, 및 다양한 종류의 기재, 특히 비-극성 기재에 대한 접착력은 탁월한 것으로 보고되어 있다. 그러나, 수증기 투과성에 대한 언급은 없다.
US 4,190,566은 실질적으로 선형인 분자 구조 및 에틸렌 옥시드 단위를 함유하는 폴리알킬렌 옥시드 폴리에테르 측쇄를 갖는 비이온성 수분산성 폴리우레탄이며, 상기 폴리알킬렌 옥시드 폴리에테르 측쇄의 알킬렌 옥시드 단위의 약 40 내지 95%가 에틸렌 옥시드 단위로 이루어지고, 약 5 내지 60%가 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드 또는 스티렌 옥시드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비이온성 수분산성 폴리우레탄, 이들 비이온성 수분산성 폴리우레탄의 수성 분산액, 및 이들 비이온성 수분산성 폴리우레탄의 제조 방법에 관한 것이다. 여기서도 역시 수증기 투과성에 대한 언급이 없다.
US 2003/0195293 A1은 입위 수증기 투과율(moisture vapor transmission rate)(MVTR)이 약 500 g/m2/24 hr 초과인 통기성 폴리우레탄을 기술하는데, 이 통기성 폴리우레탄은 (a) 상기 폴리우레탄의 약 12 중량% 내지 약 80 중량%의 양을 구성하는 폴리(알킬렌 옥시드) 측쇄 단위로서, (i) 상기 폴리(알킬렌 옥시드) 측쇄 단위 내의 알킬렌 옥시드 기가 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖고 비치환되거나, 치환되거나, 또는 비치환 및 치환 둘 모두로 되고, (ii) 상기 알킬렌 옥시드 기의 약 50 중량% 이상이 에틸렌 옥시드이고, (iii) 상기 측쇄 단위의 상기 양이, (i) 상기 측쇄 단위의 분자량이 약 600 g/mol 미만인 경우 약 30 중량% 이상이고, (ii) 상기 측쇄 단위의 분자량이 약 600 내지 약 1,000 g/mol 인 경우 약 15 중량% 이상이고, 상기 측쇄 단위의 분자량이 약 1,000 g/mol 초과인 경우 약 12 중량% 이상인 것인 폴리(알킬렌 옥시드) 측쇄 단위; 및 (b) 상기 폴리우레탄의 약 25 중량% 미만의 양을 구성하는 폴리(에틸렌 옥시드) 주쇄 단위를 포함한다. 그러한 폴리우레탄을 사용하는 텍스타일 및 다른 물품 및 응용을 위한 코팅물 및 필름은 탁월한 통기성, 즉 높은 수증기 투과율 (MVTR)을 갖는 것으로 보고되어 있다.
WO 2006/075144 A1은 (a) 디이소시아네이트 또는 디이소시아네이트의 혼합물; (b) 일반 화학식 -[(CH2)mO]- (여기서, 각각의 m은 동일 또는 상이하고 3 또는 4임)의 반복 단위를 포함하는 폴리에테르 폴리올, 또는 상기 폴리에테르 폴리올의 혼합물; 및 (c) 디아민 또는 디아민의 혼합물로부터 유도된 세그먼트들을 포함하는 폴리(우레탄-우레아)에 관한 것이며, 상기 폴리에테르 폴리올 세그먼트(들) (b)는 건조 폴리(우레탄-우레아)의 70 중량% 이상을 구성하고, 상기 폴리에테르 폴리올 세그먼트(들) (b)의 에테르 산소 원자는 건조 폴리(우레탄- 우레아)의 15 중량% 이상을 구성하고; 상기 폴리(우레탄-우레아)은 아민 말단 기 함량이 최대 0.2 중량%이다. 이들 폴리(우레탄-우레아)는 1성분 및 2성분 코팅 배합물을 제공하도록 제조되고 배합될 수 있는데, 상기 코팅 배합물은 보고된 우수한 배리어 특성을 갖는 재료, 예컨대 방수 통기성 직물, 악천후 방호복, 및 의료용 필름 및 기타 응용 재료를 제조하는 데 사용될 수 있는 것이다.
US 5,629,402는 (A) 블로킹된 이소시아네이트 예비중합체 및 가교제로부터 제조된, 폴리우레탄 함유 이온성 기 및 폴리에틸렌 옥시드 단위 또는 그의 전구체를 함유하는 폴리우레탄 시스템, 및 임의적으로는 (B) 유기 용매를 함유하는 코팅 조성물을 기술한다. 이 특허는 추가로 수증기에 대해 투과성인 코팅물을 제조하기 위한 그러한 코팅 조성물의 용도에 관한 것이다.
다른 예는 US 5,716,676 및 US 5,747,582를 포함하는데, 이들은 코팅 조성물 및 일일 2500 g/m2 이상의 수증기 투과성 (DS 2109 TM1 방법)을 갖는 코팅물을 제조하기 위한 코팅 조성물의 용도에 관한 것이며,
상기 코팅 조성물은 (A) (1) 0.1 내지 75 meq/100 g의 이온성 기, 및 (2) (I) 하나 이상의 폴리이소시아네이트, (II) 수평균 분자량이 350 내지 5000인 하나 이상의 폴리올이되, 단 임의의 그러한 폴리올이 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 화학식 군을 갖는 술폰화 폴리에테르 디올이고, m 및 n이 1 내지 10이고, p가 0, 1, 또는 2이고, M이 암모늄 또는 알칼리 금속 양이온인 경우에는, 추가의 에톡시-함유 폴리에테르 폴리올이 존재해야 하는 것인 폴리올, 및 (III) 분자량이 32 내지 349인 하나 이상의 사슬 연장제를 포함하는 반응성 성분들로부터 제조된 주쇄 내로 포함된, 11 내지 50 중량%의 -(CH2CH2O)n- 단위 (여기서, n은 2 내지 25임)를 함유하는 폴리우레탄; 및 (B) 성분 (A) 및 성분 (B)의 합계를 기준으로 30 내지 80 중량%의 수성 상을 함유한다.
폴리우레탄 성분으로서의 폴리옥시알킬렌 글리콜, 특히 폴리에틸렌 글리콜의 용도는 생성된 폴리우레탄 분산액의 점도가 다소 높다는 단점을 갖는다. 이는 가공 관점에서 바람직하지 않다. 더욱이, 친수성 폴리우레탄 중합체 세그먼트는 더 가수분해되기 되기 쉬우며, 이는 통기성 직물이 낮은 내세탁성(laundry-proof)을 갖게 한다.
따라서, 본 발명은 개선된 내세탁성을 갖는 방수 및 수증기 투과성 코팅물의 제조에 사용될 수 있는 폴리우레탄 분산액을 제공하는 목적을 갖는다.
요약하면, 본 발명은 폴리우레탄 중합체의 연성 세그먼트는 특정 지방족 폴리에스테르 폴리올을 기재로 하고, 그의 경성 세그먼트는 특정 지방족 폴리이소시아네이트를 기재로 하고, 중합체는 특정량의 이온성 사슬 연장제를 함유하는 것인 폴리우레탄 분산액을 제공한다.
따라서, 본 목적은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 A)와 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리우레탄 중합체를 포함하는 수성 폴리우레탄 분산액에 의해 본 발명에 의해 해결되었는데, 여기서
이소시아네이트-관능성 예비중합체 A)는
적어도 하나의 지방족 디카르복실산, 및 선형 지방족 디올 및 분지형 지방족 디올로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 디올을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리올 성분; 및
폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 50 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분
을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있고;
이소시아네이트-반응성 성분 B)는 술포네이트 기를 포함하는 화합물을 포함하며, 상기 술포네이트 기를 포함하는 화합물은 폴리올 성분, 폴리이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 3.5 중량% 내지 ≤ 10 중량%의 양으로 사용된다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 분산액은 높은 수증기 투과성을 갖는 코팅물로 이어진다는 것을 알아내었다. 동시에, 본 코팅물은 폴리우레탄 중합체의 연성 세그먼트로서의 비-친수성 폴리에스테르 폴리올의 사용으로 인해 개선된 내세탁성을 나타낸다.
폴리올 성분은 폴리에스테르 폴리올을 포함한다. 이 폴리에스테르 폴리올은 폴리올 성분의 유일한 폴리올인 것이 가능하다. 지방족 디카르복실산의 예는 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산, 시클로헥산디카르복실산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 글루타르산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 말론산, 수베르산, 2-메틸숙신산, 3,3-디에틸글루타르산 및/또는 2,2-디메틸숙신산을 포함한다. 상응하는 무수물이 또한 산 공급원으로서 사용될 수 있다. 이들 지방족 디카르복실산은 이들의 상응하는 디에스테르 유도체, 특히 이들의 디메탄올 또는 디에탄올 에스테르 유도체 중 하나 이상의 형태로 사용될 수 있다.
선형 지방족 디올의 예는 1,2-에탄디올(즉, 에틸렌 글리콜), 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 및 1,3-부탄디올을 포함한다. 바람직하게는, 선형 지방족 디올은 1,3- 및 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및/또는 1,8-옥탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된다.
분지형 지방족 디올의 예는 네오펜틸 글리콜, 1,2-프로판디올, 2-메틸-1,2-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 메소-2,3-부탄디올, 2,3-디메틸-2,3-부탄디올 (피나콜), 1,2-펜탄디올, 2,3-펜탄디올, 2,4-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 1,3-헥산디올, 1,4-헥산디올, 1,5-헥산디올, 2,5-헥산디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 1,3-시클로부탄디올, 2,2,4,4-테트라메틸시클로부탄디올, 1,2-시클로펜탄디올, 1,3-시클로펜탄디올, 1,3-디메틸-1,3-시클로펜탄디올, 1,2-시클로헥산디올, 1,3-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디올 및 1,4-디메틸올시클로헥산을 포함한다. 바람직하게는, 분지형 지방족 디올은 네오펜틸 글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올 및/또는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면, 폴리이소시아네이트 성분은 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 50 중량%, 바람직하게는 ≥ 80 중량%, 보다 바람직하게는 100 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 (H12-MDI)를 포함한다. 이에 관하여, H12-MDI의 모든 이성질체 및 이성질체 혼합물이 본 발명의 범주 내에 있다.
추가 폴리이소시아네이트가 사용되는 경우, 이는 당업자에게 그 자체로 알려진, NCO 관능가가 2인 방향족, 방향지방족, 지방족 또는 시클로지방족 폴리이소시아네이트일 수 있다.
적합한 폴리이소시아네이트의 예는 1,4-부틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및/또는 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 2,2'- 및/또는 2,4'- 및/또는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3- 및/또는 1,4-비스(2-이소시아네이토프로프-2-일)벤젠 (TMXDI), 1,3-비스(이소시아네이토메틸)벤젠 (XDI), 및 C1-C8-알킬 기를 함유하는 알킬 2,6-디이소시아네이토헥사노에이트 (리신 디이소시아네이트)이다.
상기 언급된 폴리이소시아네이트 외에도, 우레트디온, 이소시아누레이트, 우레탄, 알로파네이트, 비우레트, 이미노옥사디아진디온 및/또는 옥사디아진트리온 구조를 갖는 개질된 디이소시아네이트 및 분자당 2개 초과의 NCO 기를 함유하는 비개질 폴리이소시아네이트, 예를 들어 4-이소시아네이토메틸옥탄 1,8-디이소시아네이트 (노난 트리이소시아네이트) 또는 트리페닐메탄 4,4',4"-트리이소시아네이트를 비례해서 사용하는 것이 또한 가능하다.
바람직하게는, 상기 언급된 유형의 폴리이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트 혼합물은 오로지 지방족 및/또는 시클로지방족 결합된 이소시아네이트 기 함유하고, 혼합물의 평균 NCO 관능가가 2 내지 4, 바람직하게는 2 내지 2.6, 특히 바람직하게는 2 내지 2.4이다.
더욱이, 이소시아네이트-반응성 성분 B)는 술포네이트 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물을 포함한다. 적합한 화합물의 예는 모노- 및 디아미노술폰산 및 그의 염이다. 이러한 유형의 음이온성 또는 잠재적으로 음이온성인 친수화제의 예는 2-(2-아미노에틸아미노)-에탄술폰산, 에틸렌디아민프로필- 또는 -부틸술폰산, 1,2- 또는 1,3-프로필렌디아민-β-에틸술폰산이다. 더욱이, 시클로헥실아미노프로판술폰산 (CAPA) (이는 WO 01/88006 A1로부터 알려짐)이 음이온성 또는 잠재적으로 음이온성인 친수화제로서 사용될 수 있다.
술포네이트 기를 포함하는 화합물은 바람직하게는 폴리올 성분, 폴리이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 3.5 중량% 내지 ≤ 8 중량%의 양으로 사용된다. 술포네이트 기를 포함하는 화합물은 보다 바람직하게는 폴리올 성분, 폴리이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 3.5 중량% 내지 ≤ 6 중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 목적을 위하여, 특히 이소시아네이트-반응성 성분 B)에 대한 용매로서 사용될 수 있는 물은 이 성분 B)의 일부인 것으로 간주되지 않는다.
폴리우레탄 분산액의 제조는, 균일계 또는 다단계 반응에서, 일부는 분산상에서, 하나 이상의 단계로 수행될 수 있다. 완전 또는 부분 중부가 후에, 분산, 유화 또는 용해 단계를 수행한다. 필요한 경우, 분산상에서의 추가 중부가 또는 개질을 후속으로 수행한다.
선행 기술로부터 공지된 모든 공정, 예컨대 예비중합체 혼합 공정, 아세톤 공정 또는 용융 분산 공정이 본원에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 아세톤 공정이 사용된다.
아세톤 공정에 의한 제조의 경우, 폴리올 성분 및 폴리이소시아네이트 성분은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체의 제조를 위해 통상 초기에 도입되고, 임의적으로는 물과는 혼화성이지만 이소시아네이트 기에 대해서는 불활성인 용매로 희석되고, 50 내지 120℃ 범위의 온도로 가열된다. 이소시아네이트 부가 반응을 가속하기 위하여, 폴리우레탄 화학에서 공지된 촉매가 사용될 수 있다.
적합한 용매는 통상의 지방족 케토-관능성 용매, 예컨대 아세톤, 2-부탄온이며, 이는 제조의 시작시에 첨가될 수 있을 뿐만 아니라 필요한 경우 또한 부분적으로 추후에 첨가될 수 있다. 아세톤 및 2-부탄온이 바람직하다.
다른 용매, 예컨대 크실렌, 톨루엔, 시클로헥산, 부틸 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, 에테르 또는 에스테르 단위를 함유하는 용매가 추가로 사용될 수 있으며, 이들은 완전히 또는 부분적으로 증류 제거될 수 있거나, 또는 N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈의 경우에는 분산액 중에 완전히 남아 있을 수 있다. 그러나 바람직하게는, 통상의 지방족 케토-관능성 용매 외의 다른 용매는 사용되지 않는다.
폴리우레탄 예비중합체의 제조에서, 이소시아네이트 기 대 이소시아네이트-반응성 기의 몰비는 일반적으로 1.05 내지 3.5, 바람직하게는 1.2 내지 3.0, 특히 바람직하게는 1.3 내지 2.5이다.
예비중합체로의 전환은 부분적으로 또는 완전히 수행되지만, 바람직하게는 완전히 수행된다. 이로써, 유리 이소시아네이트 기를 함유하는 폴리우레탄 예비중합체가 고상 또는 용액으로 수득된다.
필요한 경우 중화 단계를 추가하는 것이 가능하다. 잠재적으로 이온성인 기의 이온성 기로의 부분 또는 완전 전환을 위한 중화 단계에서는, 염기, 예컨대 3급 아민, 예를 들어 각각의 알킬 라디칼 내에 1 내지 12개의 C 원자, 바람직하게는 1 내지 6개의　C 원자, 특히 바람직하게는 2개 또는 3개의 C 원자를 갖는 트리알킬아민, 또는 알칼리 금속 염기, 예컨대 상응하는 수산화물이 사용된다.
그의 예는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 트리프로필아민, N-메틸모르폴린, 메틸디이소프로필아민, 에틸디이소프로필아민 및 디이소프로필에틸아민이다. 알킬 라디칼은 또한 예를 들어, 디알킬모노알칸올아민, 알킬디알칸올아민 및 트리알칸올아민의 경우에서와 같이, 하이드록실 기를 가질 수 있다. 필요한 경우, 사용될 수 있는 중화제는 또한 무기 염기, 예컨대 수성 암모니아 용액 또는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이다.
암모니아, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸에탄올아민 또는 디이소프로필에틸아민뿐만 아니라, 수산화나트륨 및 수산화칼륨이 바람직하며, 특히 바람직하게는 수산화나트륨 및 수산화칼륨이다.
염기의 몰량은 중화하고자 하는 산 기의 몰량의 50 내지 125 몰%, 바람직하게는 70 내지 100 몰%이다. 분산수(dispersion water)가 이미 중화제를 포함하는 경우, 중화는 또한 분산과 동시에 수행될 수 있다.
추가 공정 단계에서는, 용해가 아직 일어나지 않았거나 단지 부분적으로만 일어났다면, 생성된 예비중합체를 지방족 케톤, 예컨대 아세톤 또는 2-부탄온을 이용하여 후속으로 용해시킨다.
사슬 연장 단계에서는, NH2- 및/또는 NH-관능성 성분들을 예비중합체의 남아 있는 이소시아네이트 기와 부분적으로 또는 완전히 반응시킨다. 사슬 연장/종결은 바람직하게는 물 중에의 분산 전에 수행된다.
부분 또는 완전 사슬 연장은 NH2 또는 NH 기를 함유하는 음이온성 또는 잠재적으로 음이온성인 친수화제를 사용하여 수행되기 때문에, 예비중합체의 사슬 연장은 바람직하게는 분산 전에 수행된다.
분산은 바람직하게는 사슬 연장 후에 수행된다. 이를 위하여, 용해되고 사슬-연장된 폴리우레탄 중합체를, 임의적으로는 고전단, 예컨대 격렬한 교반과 함께 분산수 내로 도입하거나, 또는 역으로 분산수를 사슬-연장된 폴리우레탄 중합체 용액 내로 교반한다. 물은 바람직하게는 용해된 사슬-연장된 폴리우레탄 중합체에 첨가된다.
분산 단계 후에 분산액 중에 여전히 존재하는 용매는 증류에 의해 통상 후속 제거된다. 분산 동안의 제거가 마찬가지로 가능하다.
폴리우레탄 분산액 내의 유기 용매의 잔류 함량은 전형적으로 전체 분산액을 기준으로 1.0 중량% 미만이다.
폴리우레탄 분산액의 pH는 전형적으로 9.0 미만, 바람직하게는 8.5 미만, 특히 바람직하게는 8.0 미만, 매우 특히 바람직하게는 6.0 내지 7.5이다. 폴리우레탄 분산액의 고체 함량은 40 내지 70 중량%, 바람직하게는 50 내지 65 중량%, 특히 바람직하게는 55 내지 65 중량%이다.
본 발명을 추가의 측면 및 실시양태를 참고하여 설명할 것이다. 이들은 그 내용이 명백히 달리 나타내지 않는 한 자유롭게 조합될 수 있다.
분산액의 한 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올의 수평균 분자량은 ≥ 1000 g/mol 내지 ≤ 2000 g/mol이다. 수평균 분자량은 폴리스티렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정될 수 있다. 바람직한 범위는 ≥ 1500 g/mol 내지 ≤ 2000 g/mol이다. 폴리에스테르 폴리올의 OH 가(OH number) (DIN 53240 part 2)가 ≥ 50 mg KOH/g 내지 ≤ 80 mg KOH/g의 범위인 것이 추가로 바람직하다.
분산액의 또 다른 실시양태에서, 적어도 하나의 지방족 디카르복실산, 적어도 하나의 선형 지방족 디올 및 적어도 하나의 분지형 지방족 디올을 포함하는 혼합물을 반응시킴으로써 폴리에스테르 폴리올이 수득될 수 있는 반응 혼합물.
분산액의 또 다른 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올이 수득될 수 있는 반응 혼합물에서, 지방족 디카르복실산은 아디프산이고, 선형 지방족 디올은 헥산 디올 (바람직하게는, 헥산-1,6-디올)이고, 분지형 지방족 디올은 네오펜틸 글리콜이다. 바람직하게는, 헥산 디올의 몰량은 네오펜틸 글리콜의 몰량을 초과한다. 예를 들어, 헥산 디올 대 네오펜틸 글리콜의 몰비는 ≥ 1.5:1 내지 ≤ 2.5:1의 범위일 수 있다.
분산액의 또 다른 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올이 수득될 수 있는 반응 혼합물은 폴리테트라메틸렌 글리콜 폴리올 및/또는 폴리카르보네이트 폴리올을 추가로 포함한다. 폴리테트라메틸렌 글리콜 폴리올에 관하여, 바람직한 수평균 분자량은 ≥ 500 g/mol 내지 ≤ 2000 g/mol의 범위이고, 바람직한 OH 가(DIN 53240 part 2)는 50 ≥ mg KOH/g 내지 ≤ 150 mg KOH/g의 범위이다.
폴리카르보네이트 폴리올에 관하여, 400 내지 8000 g/mol, 바람직하게는 600 내지 3000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 하이드록실-함유 폴리카르보네이트, 바람직하게는 폴리카르보네이트 디올이 사용될 수 있다. 이들은 카르본산 유도체, 예컨대 디페닐 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트 또는 포스겐과 폴리올, 바람직하게는 디올의 반응에 의해 수득될 수 있다. 이러한 유형의 디올의 예는 에틸렌 글리콜, 1,2- 및 1,3-프로판디올, 1,3- 및 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-비스히드록시메틸시클로헥산, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 디프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 디부틸렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜, 비스페놀 A 및 상기 언급된 유형의 락톤-개질된 디올이다.
폴리카르보네이트 디올은 바람직하게는 40 내지 100 중량%의 헥산디올, 바람직하게는 1,6-헥산디올, 및/또는 헥산디올 유도체를 포함한다. 이러한 유형의 헥산디올 유도체는 헥산디올을 기재로 하고, 말단 OH 기 외에도 에스테르 또는 에테르 기를 함유한다. 이러한 유형의 유도체는 헥산디올과 과량의 카프로락톤의 반응에 의해 수득될 수 있거나, 또는 헥산디올 그 자체에 의한 에테르화에 의해 디- 또는 트리헥실렌 글리콜을 제공함으로써 수득될 수 있다.
분산액의 또 다른 실시양태에서, 폴리이소시아네이트 성분은 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 99 중량% 내지 ≤ 100 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함한다. 따라서, 불순물은 무시하고, H12-MDI가 유일한 폴리이소시아네이트 성분인 것이 바람직하다.
분산액의 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분 B)는 2-[(2-아미노에틸)아미노]에탄술폰산 및/또는 그의 염을 포함한다. 실질적으로 사용될 수 있는 또는 수용액으로서 사용될 수 있는 나트륨 염(AAS 염)이 가장 바람직하다.
분산액의 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분 B)는 폴리아민 사슬 연장제를 추가로 포함한다. 이들은 바람직하게는 지방족 또는 시클로지방족 디아민이지만, 필요한 경우, 특별한 특성을 달성하기 위해 삼관능성 폴리아민 또는 다관능성 폴리아민을 사용하는 것이 또한 가능하다. 일반적으로, 추가 관능기, 예컨대 OH 기를 함유하는 폴리아민을 사용하는 것이 가능하다. 적합한 지방족 폴리아민의 예는 에틸렌디아민, 1,2- 및 1,3-프로필렌디아민, 1,4-테트라메틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민의 이성질체 혼합물, 2-메틸펜타메틸렌디아민 및 디에틸렌트리아민이다. 폴리아민 사슬 연장제의 바람직한 양은 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 5 중량% 내지 ≤ 15 중량%이다.
게다가, 1급 아미노 기 외에도 2급 아미노 기를 또한 함유하거나, 아미노 기 (1급 또는 2급) 외에도 OH 기를 또한 함유하는 화합물이 또한 첨가될 수 있다. 그의 예는 1급/2급 아민, 예컨대 디에탄올아민, 3-아미노-1-메틸아미노프로판, 3-아미노-1-에틸아미노프로판, 3-아미노-1-시클로헥실아미노프로판, 3-아미노-1-메틸아미노부탄, 및 알칸올아민, 예컨대 N-아미노에틸에탄올아민, 에탄올아민, 3-아미노프로판올, 및 네오펜탄올아민이다.
더욱이, 일관능성 이소시아네이트-반응성 아미노 화합물, 예컨대 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 옥틸아민, 라우릴아민, 스테아릴아민, 이소노닐옥시프로필아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, N-메틸아미노프로필아민, 디에틸(메틸)아미노프로필아민, 모르폴린, 피페리딘, 또는 그의 적합한 치환 유도체, 디1급 아민(diprimary amine) 및 모노카르복실산으로부터 제조된 아미도아민, 디1급 아민의 모노케팀(monoketime), 1급/3급 아민, 예컨대 N,N-디메틸아미노프로필아민이 또한 첨가될 수 있다.
본 발명은 추가로 수증기-투과성 코팅물의 제조를 위한 본 발명에 따른 수성 폴리우레탄 분산액의 용도에 관한 것이다. 특히, 수증기-투과성 코팅물은 하기의 프로토콜에 따라 ≥ 10000 g/m2/d의 습윤 필름의 수증기 투과율 (WVTR)을 갖는 코팅물로서 이해되어야 한다: 150 μm 두께의 습윤 필름을 이형지 상에 적용한다. 이어서, 이 필름을 50℃에서 10분 동안 및 150℃에서 3분 동안 건조시킨다. 이어서, 영국 맨체스터 소재의 브리티시 텍스타일 테크놀로지 그룹(British Textile Technology Group)의 간행물 DS 2109 TM1에 따라 WVTR을 측정한다.
본 발명의 추가 측면은 코팅된 기재의 제조 방법이며, 본 방법은 기재를 제공하는 단계 및 본 발명에 따른 수성 폴리우레탄 분산액으로 기재를 코팅시키는 단계를 포함한다. 공기압 분무 방법, 무공기 분무 방법 또는 정전기 분무 방법과 같은 다양한 분무 방법 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 그러나, 분산액은 또한 다른 공정에 의해, 예를 들어 브러싱, 롤링 또는 나이프 코팅에 의해 적용될 수 있다.
한 실시양태에서, 본 방법은 수성 폴리우레탄 분산액을 건조시키는 단계를 추가로 포함한다. 이는 기재 상에의 폴리우레탄 필름의 형성으로 이어진다. 건조는 먼저 100℃ 미만의 온도에서 건조시키고, 이어서 100℃ 초과의 온도에서 건조시킴으로써 단계적으로 수행될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 기재는 텍스타일, 금속 표면, 유리 표면, 세라믹 표면, 콘크리트 표면, 석재 표면, 가죽 표면 및 합성 중합체 표면으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 방수 통기성 직물을 제조하기 위하여 텍스타일이 특히 바람직하다. 텍스타일의 예는 울 텍스타일, 면 텍스타일 및 합성 (중합체) 텍스타일을 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 수성 또는 건조된 폴리우레탄 분산액을 포함하는 코팅물을 포함하는 코팅된 기재에 관한 것이다. 건조된 분산액의 경우에, 폴리우레탄 필름이 기재 상에 형성된다. 이 필름은 기재 상에 라미네이팅되거나 그의 고유 특성에 따라 기재에 접착될 수 있다.
코팅된 기재의 한 실시양태에서, 기재는 텍스타일, 금속 표면, 유리 표면, 세라믹 표면, 콘크리트 표면, 석재 표면, 가죽 표면 및 합성 중합체 표면으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 방수 통기성 직물을 얻도록 하기 위하여 특히 바람직하게는 텍스타일이다. 텍스타일의 예는 울 텍스타일, 면 텍스타일 및 합성 (중합체) 텍스타일을 포함한다.
코팅된 기재의 또 다른 실시양태에서, 코팅물의 수증기 투과율은 ≥ 10000 g/m2/d 내지 ≤ 25000 g/m2/d이다. 수증기 투과율 (WVTR)은 하기의 프로토콜에 따라 측정될 수 있다: 150 μm 두께의 습윤 필름을 이형지 상에 적용한다. 이어서, 이 필름을 50℃에서 10분 동안 및 150℃에서 3분 동안 건조시킨다. 이어서, 영국 맨체스터 소재의 브리티시 텍스타일 테크놀로지 그룹의 간행물 DS 2109 TM1에 따라 WVTR을 측정한다.
실시예 :
본 발명을 실시예를 참고하여 설명하지만, 이들은 제한적인 것으로 이해해서는 안 된다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 정량적 데이터, 분율 및 백분율은 조성물의 중량 및 총량을 기준으로 하거나 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 달리 기재되지 않는 한, 모든 분석적 측정은 23℃의 온도에서의 측정을 지칭한다.
고체 또는 고형체(solid-body) 함량은 칭량된 샘플을 125℃에서 일정 중량으로 가열함으로써 측정하였다. 일정 중량에서, 고형체 함량은 샘플을 재칭량함으로써 계산된다.
명확히 달리 언급되지 않는 한, NCO 함량은 DIN-EN ISO 11909에 따라 부피측정으로 측정하였다. IR 분광법 (2260 cm-1에서의 밴드)에 의해 유리 NCO 기에 대한 제어를 수행하였다.
언급된 점도는 독일 오스트필데른 소재의 안톤 파르 저머니 게엠베하(Anton Paar Germany GmbH)로부터의 회전 점도계를 사용하여 23℃에서 DIN 53019에 따라 회전 점도측정에 의해 측정하였다.
폴리우레탄 분산액의 평균 입자 크기 (수평균이 제공됨)는 탈이온수에 의한 희석 후, 레이저 상관 분광법 (기기: 말버른 제타사이저 1000(Malvern Zetasizer 100), 말버른 인스트. 리미티드(Malvern Inst. Limited))에 의해 측정하였다.
용어:
디아미노술포네이트: NH2-CH2CH2-NH-CH2CH2-SO3Na (소듐 2-[(2-아미노에틸)아미노]-에탄술포네이트, 물 중 45% 농도); 실시예에서 제공된 양은 이 물 중 45 중량% 용액에 관한 것이다.
데스모펜(Desmophen)® 2020/C2200: 폴리카르보네이트 폴리올, OH 가 56 mg KOH, 수평균 분자량 2000 g/mol (바이엘 머티리얼사이언스 아게(Bayer MaterialScience AG), 독일 레버쿠젠 소재)
PolyTHF® 2000: 폴리테트라메틸렌 글리콜 폴리올, OH 가 56 mg KOH, 수평균 분자량 2000 g/mol (바스프 아게(BASF AG), 독일 루트비히스하펜 소재)
PolyTHF® 1000: 폴리테트라메틸렌 글리콜 폴리올, OH 가 112 mg KOH, 수평균 분자량 1000 g/mol (바스프 아게, 독일 루트비히스하펜 소재)
폴리에테르 LB 25: 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드를 기재로 하는 일관능성 폴리에테르, 수평균 분자량 2250 g/mol, OH 가 25 mg KOH (바이엘 머티리얼사이언스 아게, 독일 레버쿠젠 소재)
데스모두르(Desmodur)® W: 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 (H12-MDI)
실시예 1 ( 비교 실시예 )
987.0 g의 PolyTHF® 2000, 375.4 g의 PolyTHF® 1000, 761.3 g의 데스모펜® C2200 및 44.3 g의 폴리에테르 LB 25를 표준 교반 장치 내에서 70℃로 가열하였다. 이어서, 237.0 g의 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 313.2 g의 이소포론 디이소시아네이트의 혼합물을 첨가하고, 이 혼합물을 이론 NCO 값에 도달할 때까지 120℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 4830 g의 아세톤으로 용해시키고 그렇게 해서 50℃로 냉각시키고, 이어서 25.1 g의 에틸렌디아민, 116.5 g의 이소포론디아민, 61.7 g의 디아미노술포네이트 및 1030 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 10분이었다. 이어서, 이 혼합물을 1250 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하였다.
생성된 백색 분산액은 하기의 특성을 가졌다:
고체 함량: 61%
입자 크기 (LCS): 312 nm
점도 (점도계, 23℃): 241 mPas
pH (23℃): 7.15
실시예 2 ( 비교 실시예 )
450 g의 PolyTHF® 1000 및 2100 g의 PolyTHF® 2000을 70℃로 가열하였다. 이어서, 225.8 g의 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 298.4 g의 이소포론 디이소시아네이트의 혼합물을 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 100 내지 115℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 5460 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 29.5 g의 에틸렌디아민, 143.2 g의 디아미노술포네이트 및 610 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 1880 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 56%
입자 크기 (LCS): 276 nm
점도: 1000 mPas
실시예 3 ( 비교 실시예 )
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 1649.0 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 291.7 g의 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 100 내지 115℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 3450 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 16.8 g의 에틸렌디아민, 109.7 g의 디아미노술포네이트 및 425 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 1880 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 42%
입자 크기 (LCS): 168 nm
점도: 425 mPas
pH: 7.07
실시예 4 ( 비교 실시예 )
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 340 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 60.1 g의 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 105℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 711 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 2.1 g의 에틸렌디아민, 32.4 g의 디아미노술포네이트 및 104.3 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 1880 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 40%
입자 크기 (LCS): 198 nm
점도: 700 mPas
pH: 6.31
실시예 5 ( 비교 실시예 )
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 340 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 60.1 g의 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 105℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 711 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 46.9 g의 디아미노술포네이트 및 129 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 477 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 33%
입자 크기 (LCS): 168 nm
점도: 410 mPas
pH: 7.3
실시예 6 ( 비교 실시예 )
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 318.8 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 74.5 g의 이소포론 디이소시아네이트를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 125℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 700 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 44.0 g의 디아미노술포네이트 및 121 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 470 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 29%
입자 크기 (LCS): 29 nm
점도: 450 mPas
pH: 6.9
실시예 7 ( 비교 실시예 )
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 318.8 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 87.9 g의 데스모두르® W를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 125℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 720 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 20.6 g의 디아미노술포네이트, 4.1 g의 에틸렌 디아민 및 87 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 520 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 40.2%
입자 크기 (LCS): 172 nm
점도: 23 mPas
pH: 8.7
실시예 8
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 318.8 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 87.9 g의 데스모두르® W를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 125℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 720 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 32.9 g의 디아미노술포네이트, 1.6 g의 에틸렌 디아민 및 102 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 520 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 40.5%
입자 크기 (LCS): 148 nm
점도: 30 mPas
pH: 7.3
실시예 9
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 318.8 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 87.9 g의 데스모두르® W를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 125℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 720 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 44.0 g의 디아미노술포네이트 및 121 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 500 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 40.0%
입자 크기 (LCS): 215 nm
점도: 48 mPas
pH: 9.0
실시예 10
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 318.8 g의 폴리에스테르를 65℃로 가열하였다. 이어서, 87.9 g의 데스모두르® W를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 125℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 720 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 41.8 g의 디아미노술포네이트, 1.5 g의 에틸렌 디아민 및 127 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 480 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 39.4%
입자 크기 (LCS): 149 nm
점도: 108 mPas
pH: 8.9
실시예 11
1700 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸 글리콜의 148.8 g의 폴리에스테르 및 175.0 g의 데스모펜® C 2200을 65℃로 가열하였다. 이어서, 82.1 g의 데스모두르® W를 첨가하고, 이 혼합물을 실제 NCO 값이 이론 NCO 값 미만으로 떨어질 때까지 125℃에서 교반하였다. 완성된 예비중합체를 50℃에서 720 g의 아세톤으로 용해시키고, 이어서 41.1 g의 디아미노술포네이트 및 113 g의 물의 용액을 계량해서 넣었다. 후 교반 시간은 15분이었다. 이어서, 이 혼합물을 500 g의 물을 첨가함으로써 분산시켰다. 용매를 진공 중에서의 증류에 의해 제거하고, 저장-안정성 분산액을 수득하였다.
고체 함량: 40.9%
입자 크기 (LCS): 182 nm
점도: < 50 mPas
pH: 8.5
실시예 12: 수증기 투과율 ( WVTR ) 시험
정확한 거리로 설정된 2개의 연마된 롤을 구비한 필름 주조 기기에서, 이형지를 후방 롤의 앞쪽에 삽입하였다. 이형지와 전방 롤 사이의 거리를 필러 게이지(feeler gauge)에 의해 조절하였다. 이 거리는 생성된 코팅물의 (습윤) 필름 두께에 상응하며, 이를 각각의 코트에 대해 원하는 침착이 되게 조절하였다. 코팅은 또한 수 개의 코트들로 연속해서 수행할 수 있었다.
(독일 랑겐펠트 소재의 보르허스(Borchers)의 보르히 겔 ALA(Borchi Gel ALA)의 첨가에 의해 4500 mPas의 점도로 설정된) 생성물을 이형지와 전방 롤 사이의 갭 상에 붓고 이형지를 수직 하향으로 당김으로써 개별 코트들을 적용하고, 그럼으로써 상응하는 필름을 이형지 상에 형성하였다. 수 개의 코트들을 적용해야 하는 경우에는, 각각의 개별 코트를 건조시키고 이형지를 다시 삽입하였다.
수증기 투과율 (WVTR)을 측정하기 위하여, 150 μm의 습윤 필름을 타입 VEZ 매트의 이형지 상에 적용하였다. 이 필름을 50℃에서 10분 동안 및 150℃에서 3분 동안 건조시켰다. 영국 맨체스터 소재의 브리티시 텍스타일 테크놀로지 그룹의 간행물 DS 2109 TM1에 따라 WVTR을 측정하였다.
그 결과가 하기 표에 요약되어 있다.
Figure pct00001
실시예 13: 정수압 시험
37.4 g/cm2의 강도를 갖는 필름을 DIN 53886에 따라 실시예 8로부터 제조하였다. 20℃에서 DIN EN 20811:1992에 따라 정수압 시험(ISO 811:1981)의 측정을 행하였다. 그 결과는 6000 mm의 정수압에서 어떠한 누설도 검출할 수 없었다는 것이다.

Claims (15)

  1. 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 A)와 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리우레탄 중합체를 포함하는 수성 폴리우레탄 분산액이며,
    여기서 이소시아네이트-관능성 예비중합체 A)는
    - 적어도 하나의 지방족 디카르복실산, 및 선형 지방족 디올 및 분지형 지방족 디올로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 디올을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있는 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리올 성분; 및
    - 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 50 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분
    을 포함하는 혼합물의 반응에 의해 수득될 수 있고;
    이소시아네이트-반응성 성분 B)는 술포네이트 기를 포함하는 화합물을 포함하며, 상기 술포네이트 기를 포함하는 화합물은 폴리올 성분, 폴리이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 3.5 중량% 내지 ≤ 10 중량%의 양으로 사용된 것
    을 특징으로 하는 수성 폴리우레탄 분산액.
  2. 제1항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올의 수평균 분자량이 ≥ 1000 g/mol 내지 ≤ 2000 g/mol인 분산액.
  3. 제1항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올이 수득될 수 있는 반응 혼합물에서, 폴리에스테르 폴리올이 적어도 하나의 지방족 디카르복실산, 적어도 하나의 선형 지방족 디올 및 적어도 하나의 분지형 지방족 디올을 포함하는 혼합물을 반응시키는 것에 의해 수득될 수 있는 것인 분산액.
  4. 제1항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올이 수득될 수 있는 반응 혼합물이 폴리테트라메틸렌 글리콜 폴리올 및/또는 폴리카르보네이트 폴리올을 추가로 포함하는 것인 분산액.
  5. 제1항에 있어서, 폴리이소시아네이트 성분이 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 ≥ 80 중량% 내지 ≤ 100 중량%의 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함하는 것인 분산액.
  6. 제1항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 B)가 2-[(2-아미노에틸)아미노]에탄술폰산 및/또는 그의 염을 포함하는 것인 분산액.
  7. 제1항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 B)가 폴리아민 사슬 연장제를 추가로 포함하는 것인 분산액.
  8. 제1항에 있어서, 술포네이트 기를 포함하는 화합물이 폴리올 성분, 폴리이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분 B)의 총 중량을 기준으로 ≥ 3.5 중량% 내지 ≤ 8 중량%의 양으로 사용된 것인 분산액.
  9. 수증기-투과성 코팅물을 제조하기 위한, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 수성 폴리우레탄 분산액의 용도.
  10. 기재를 제공하는 단계, 및
    기재를 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 수성 폴리우레탄 분산액으로 코팅시키는 단계
    를 포함하는, 코팅된 기재의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 수성 폴리우레탄 분산액을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 기재가 텍스타일, 금속 표면, 유리 표면, 세라믹 표면, 콘크리트 표면, 석재 표면, 가죽 표면 및 합성 중합체 표면으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 수성 또는 건조된 폴리우레탄 분산액을 포함하는 코팅물을 포함하는 코팅된 기재.
  14. 제13항에 있어서, 기재가 텍스타일, 금속 표면, 유리 표면, 세라믹 표면, 콘크리트 표면, 석재 표면, 가죽 표면 및 합성 중합체 표면으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 코팅된 기재.
  15. 제13항에 있어서, 코팅물의 수증기 투과율이 ≥ 10000 g/m2/d 내지 ≤ 25000 g/m2/d인 코팅된 기재.
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