CN112080242B - 兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物及基于此的家具成型用材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括优秀的粘结力和热稳定性在内的、耐久性和传热性得到极大化诱导的家具成型用粘结组合物及基于此的家具成型用材料，其特征在于，包含聚氨酯(Polyurethane)60～80重量百分比、聚酰胺(Poly amide)10～20重量百分比、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylene‑vinyl acetate copolymer)10～20重量百分比及剩余部分的添加剂，添加剂为平均粒子具有30～50nm直径的包含羟基的二氧化硅杂化化合物。因此，本发明不仅具有优秀的粘结力，而且具有100℃以上的热稳定性，提高自身耐久性的同时得到改善而具有快速的传热性，由此整体上可期待卓越的质量。

Description

兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物及基 于此的家具成型用材料

技术领域

本发明改善有关家具成型用粘结剂的技术思想，更具体地涉及包括优秀的粘结力和热稳定性在内的、耐久性和传热性得到极大化诱导的家具成型用粘结组合物及基于此的家具成型用材料。

背景技术

粘结是指因分子、原子、离子之间的引力而使两个表面相贴的状态，粘结现象不仅是胶带、粘合剂等日常生活用品还是汽车、最前沿半导体器件，在我们生活中广泛应用，最近根据显著的工业发展，对各领域的粘结剂要求变得多样化。

高分子粘结剂根据固化的工序可划分为化学反应型、溶剂型、热熔融型等。其中，热熔胶是使用简便，可满足最近兴起的对环境的要求事项的代表性例子。

其中，热熔胶(热熔融粘结剂)是在常温下呈固态的物质，其为溶解于溶剂中或者不分散在溶剂中，将100％固体粉末进行热熔融，制备成液态来使用的粘结剂。对于热熔胶而言，在1960年代由杜邦(DuPont)公司最初开发乙烯醋酸乙烯酯树脂(EVA)，由此具有通过工序自动化的高生产率和环保特征、广泛的可适用性、重新粘结可能性等优点，相比于以往的溶剂型粘结剂，呈现高的成长率。

这种热熔胶在熔融状态下涂布于粘附面之后，向粘附面表面及周围发热，由此实现冷却固化。热熔胶相比于其他溶剂型粘结剂或水分散型粘结剂等，无需干燥过程，因此具有工作空间小，粘结速度快的特征。

另一方面，家具利用贴合板或木材等制备，为了美丽地收尾家具边缘(edge) 部位，使用印刷指定纹路的收尾材料封边条(edge band)来收尾。

以往的封边条在由热塑性树脂形成的基材的一面，通过转印纸形成指定的纹路，在基材的另一面涂布底漆，形成底漆层来制得，利用热来将封边条的底漆层附着在家具边缘部位。

但是，涂布底漆时难以调节浓度，导致工作性降低，因底漆中所含的有机溶剂等而导致工作场所污染，还存在给工作人员的健康带来坏影响的严重问题。

因此，为了解决这些问题，提出了韩国授权专利公报第10-1875343号(发明名称：封边条及其制备方法)。

根据提出的文献，由形成在基底片层下部的底漆片层形成，底漆片层包括形成在第一粘结层下部的印刷片层及形成在印刷片层下部的第二粘结层，第一粘结层及第二粘结层中的一个以上由乙烯醋酸乙烯酯-氯乙烯共聚物100重量份及二氧化硅(silica)0.1～10重量份组成。

结果显示，基底片层及底漆片层之间的附着力、耐久性、耐水性及耐化学性优秀，相比于制备封边条时通过热转印形成底漆片层并涂布底漆液以及干燥的以往技术，可缩短底漆片层的固化时间，并可省略底漆液成分的调节，由此生产效率优秀，并可防止在工作场所因使用于底漆液的溶剂而导致工作场所污染，从而工作性得以提高。

但是，因用于提高粘结力的粘结剂的不可避免的容量增加，制造费用增长，因不足的热稳定性，存在材料的耐久性甚微的问题。而且，导致熔融粘结剂时所需的能源浪费，故而仍然存在改善的余地。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)韩国授权专利公报第10-1875343号(发明名称：封边条及其制备方法)

发明内容

本发明是为了更加积极解除以上诸般问题而创作的，其目的在于，提供不仅具有优秀的粘结力而且具有100℃以上的热稳定性，提高自身耐久性的同时得到改善而具有快速的传热性，由此整体上可期待卓越的质量的家具成型用粘结组合物及基于此的家具成型用材料。

为了实现以上要解决的问题，本发明提出的家具成型用粘结组合物的结构如下。

上述家具成型用粘结剂，其特征在于，包含聚氨酯(Polyurethane)60～80 重量百分比、聚酰胺(Poly amide)10～20重量百分比、乙烯醋酸乙烯酯共聚物 (ethylene-vinylacetate copolymer)10～20重量百分比及剩余部分的添加剂。

此时，本发明的特征在于，上述添加剂为平均粒子具有30～50nm直径的包含羟基的二氧化硅杂化化合物。

并且，本发明的特征在于，上述化合物包含3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (3-aminopropyltriethyoxysilane)5.5～6.0重量百分比、异佛尔酮二异氰酸酯(isophoronediisocyanate)5.5～6.0重量百分比、聚乙二醇(poly glycol，tetramethylene ether)15～20重量百分比、二丁基锡二月桂酸酯(dibutyltindilaurate)0.01～0.1重量百分比、原硅酸四甲酯(tetraethoxyothosilicate)50～55重量百分比、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)15～20重量百分比、净化水 4.0～5.0重量百分比。

并且，本发明的特征在于，上述化合物将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯混合，在常温下反应90～150分钟之后投入聚乙二醇，在75～85℃下反应2小时之后，添加原硅酸四甲酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、净化水及0.1N HCI水溶液，以pH5调节的状态下搅拌24小时。

并且，本发明的特征在于，上述化合物与聚氨酯合成之前，利用分子筛(molecular sieve)去除水分。

并且，本发明的特征在于，上述粘结组合物还包含占粘结组合物总重量的 0.2～1.5％的抗氧化剂，上述抗氧化剂以1:1～2或1～2:1重量比配合作为酚类的四季戊四醇酯(Pentaerythrityl-tetrakis)和作为亚磷酸类的亚磷酸烷基酯 (Alkylesterphosphite)。

并且，本发明的特征在于，上述粘结组合物还包含占粘结组合物总重量的 1.0～2.0％的抗菌催化剂，上述抗菌催化剂以1:1:2重量比混合平均粒子以 10～15μm大小粉碎的绢云母(Sericite)、二氧化钛(TiO₂)及氧化钨(WO₃)粉末。

并且，本发明的特征在于，上述粘结组合物具有-32℃的玻璃转化温度、 120℃的存储模量及10MPa以上的抗张强度、250MPa以上的纵向弹性模数及2～5kgf/25mm的粘结强度。

本发明的特征在于，薄片或块类型的家具成型用材料适用通过本发明组成的粘结组合物。

根据由上述结构形成的本发明，添加包含羟基的二氧化硅杂化化合物，由此提供如下效果，不仅具有优秀的粘结力，而且具有100℃以上的热稳定性，提高自身耐久性的同时得到改善而具有快速的传热性，由此整体上可期待卓越的质量。

附图说明

图1为表示本发明的粘结剂的制备过程的流程图。

图2为表示本发明的粘结剂的成分的材料证明书。

图3为表示本发明的添加剂的制备工程的流程图。

图4为表示本发明的粘结剂的生产线的设备图。

图5为本发明的粘结剂的添加剂SEM分析结果表。

图6为本发明的粘结剂的物性及热特性分析结果表。

图7为本发明的添加剂的粘弹性特性分析表。

具体实施方式

以下，参照附图一并描述本发明的结构及其结构带来的作用、效果。

本发明的优点及特征以及实现这些的方法参照与附图一起详细后述的实施例将变得明确。但是，本发明不局限于以下揭示的实施例，而是能够以互不相同的多种实施方式实现，只是，本实施例使本发明的揭示变得完整，并且为了给本发明所属技术领域的普通技术人员完整的告诉发明的范畴而提供，本发明仅由权利要求的范畴而定义。并且，在说明书全文中相同的附图标记指称相同的结构要素。

本发明涉及家具成型用粘结剂，并涉及由聚氨酯(Polyurethane)、聚酰胺 (Polyamide)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer) 及剩余部分的添加剂组成的家具成型用粘结组合物及基于此的家具成型用材料。

本发明的粘结组合物由聚氨酯60～80重量百分比、聚酰胺10～20重量百分比、乙烯醋酸乙烯酯共聚物10～20重量百分比及剩余部分的添加剂组成。聚氨酯是由通过结合醇基和异氰酸基而形成的聚氨酯键形成的高分子化合物，优选地，相对于粘结剂总重量，以70％组成。

并且，聚酰胺为具有酰胺键-CONH-的聚合物，优选地，相对于粘结组合物总重量，以15％组成，乙烯醋酸乙烯酯共聚物为由乙烯和醋酸乙烯酯单体共聚合而成的聚合物，优选地，相对于粘结组合物总重量，以15％组成。

剩余的添加剂用于提高粘结力和热稳定性及耐久性和传热性，相对于粘结组合物总重量，以1.0～2.0重量百分比组成为宜。其中，添加剂由平均粒子具有30～50nm直径的包含羟基的二氧化硅杂化化合物组成为宜。

这种化合物包含3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (3-aminopropyltriethyoxysilane)5.5～6.0重量百分比、异佛尔酮二异氰酸酯(isophoronediisocyanate)5.5～6.0重量百分比、聚乙二醇(poly glycol， tetramethylene ether)15～20重量百分比、二丁基锡二月桂酸酯 (dibutyltindilaurate)0.01～0.1重量百分比、原硅酸四甲酯(tetraethoxyothosilicate)50～55重量百分比、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)15～20重量百分比、净化水 4.0～5.0重量百分比。

优选地，可包含3-氨基丙基三乙氧基硅烷5.7重量百分比、异佛尔酮二异氰酸酯5.6重量百分比、聚乙二醇16.8重量百分比、二丁基锡二月桂酸酯0.012 重量百分比、原硅酸四甲酯51.7重量百分比、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷15.5重量百分比、剩余的净化水4.688重量百分比。

即，化合物预混合3-氨基丙基三乙氧基硅烷、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯，在常温下反应90～150分钟，在异氰酸末端生成硅烷化合物。并且，投入聚乙二醇之后，在75～85℃下反应2小时，生成包含羟基的硅烷醇盐化合物。

最终，添加原硅酸四甲酯和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和净化水及0.1NHCI水溶液，以pH5调节的状态下搅拌24小时，经过水解和冷凝过程，完成包含羟基的二氧化硅杂化化合物。完成的化合物与聚氨酯合成之前，利用分子筛(molecular sieve)完全去除净化水。

这种组合物以图1所示的含量配合之后，经过熔融挤压之后，冷却，以设定大小切割，干燥，或者经过与其余的物质混合的过程来完成。完成的粘结剂具有-32℃的玻璃转化温度、120℃的存储模量及10MPa以上的抗张强度、250MPa 以上的纵向弹性模数及2～5kgf/25mm的粘结强度。

另一方面，本发明的粘结组合物还可包含占粘结组合物总重量的0.2～1.5％的抗氧化剂，上述抗氧化剂以1:1～2或1～2:1重量比配合作为酚类的四季戊四醇酯(Pentaerythrityl-tetrakis)和作为亚磷酸类的亚磷酸烷基酯 (Alkylesterphosphite)。

即，四季戊四醇酯阻断基于自由基的链增长反应，亚磷酸烷基酯分解过氧化物，由此抑制基于自由基的交联现象，由此可期待卓越的质量和长寿命。

并且，本发明的粘结组合物还可包含占粘结组合物总重量的1.0～2.0％的抗菌催化剂，上述抗菌催化剂以1:1:2重量比混合平均粒子以10～15μm大小粉碎的绢云母(Sericite)、二氧化钛(TiO₂)及氧化钨(WO₃)粉末。

虽然绢云母比沸石价格低廉，但具有与沸石类似的抗菌性，二氧化钛和氧化钨不仅在紫外线还是在可见光线都诱导光催化剂活性，来持续发挥抗菌性。

其中，二氧化钛通过还原沉淀法涂布硝酸银(AgNO₃)，氧化钨利用在 700～100℃下进行3小时热处理的氧化钨。这种绢云母和二氧化钛及氧化钨通过一般粉碎机分别进行粉末处理，并利用喷气干式研磨机，将粉末转换为超微粒子。

即，干式研磨机喷射强的空气压力，使粉末粒子之间相互碰撞，将粉末粒子的大小转换为10至15μm的超微粒子，将粒子的形态从均匀的球形变形为压缩的椭圆形或角形。

因此，由于金属粉末的粒子转换为超微粒子，因此分散性得到提高，粒子的表面变粗糙而变宽，来加倍提高抗菌催化剂具有的抗菌性。

以下，为了证明本发明的粘结剂的效果，做如下实验。

<实验>

利用扫描显微镜观察由本发明的组合物制备的粘结剂，来了解一下物性和热特性及粘弹性特性。

<制备添加剂>

在安装搅拌器、冷却器、温度计的反应器中通过前述过程，利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷22g、异佛尔酮二异氰酸酯22g、聚乙二醇65g、二丁基锡二月桂酸酯0.05g、原硅酸四甲酯200g、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷60g、剩余的净化水17.3g来合成二氧化硅杂化添加剂。

<制备粘结剂>

在聚氨酯13kg、聚酰胺3.0kg、乙烯醋酸乙烯酯共聚物3.0kg中混合去除净化水的添加剂0.4kg，然后熔融挤压之后，在冷却的状态下以20x100x4mm大小切割。

<粘结剂SEM分析>

切割制备好的粘结剂之后，以5％浓度稀释于MEK(Junsei Chemical)，然后以10～20kHz进行10分钟声波处理之后，干燥，利用扫描显微镜放大观察切割面。

<粘结剂物性及热分析>

使用差示扫描量热仪(Differential scanning calorimeter，DSC， DSC-Q100)来确认制备好的粘结剂和市面上销售的粘结剂的物性和热特性。升温速度为5℃/min，以-80～100℃的温度范围进行评价。

<粘结剂粘弹性分析>

利用动态热机械分析仪(dynamic mechanical thermal Analyzer，DMA-RSA3， TAinstruments)来评价制备好的粘结剂和市面上销售的粘结剂的粘弹性。粘弹性以单悬臂弯曲模式(single cantilever bending mode)进行评价，频率设定为1Hz，升温速度设定为2℃/min。

<添加剂SEM分析结果>

由图5所示的分析结果可见，包含羟基的二氧化硅粒子被确认为具有 30～45nm直径的球形的化合物，其呈现比较均匀的分布，共价结合(covalent binding)在高分子结构内。

<粘结剂物性及热特性分析结果>

由图6所示的分析结果可见，市面上销售的粘结剂(绿色)的玻璃转化温度为-35.8℃，包含二氧化硅粒子的粘结剂(黑色)的玻璃转化温度为-32℃，其相比于市面上的粘结剂，上升3.8℃。

<粘弹性特性分析>

由图7所示的分析结果可见，虽然市面上销售的粘结剂(虚线)的温度变高的同时存储模量持续减少，然而包含二氧化硅粒子的粘结剂(实线)的存储模量保持到120℃。

<结果及考察>

由实验结果可见，具有30～45nm直径的球形的二氧化硅粒子共价结合在聚氨酯结构内，保持-32℃的玻璃转化温度和120℃左右的存储模量，由此具有满足粘结剂所需的耐热特性的100℃以上的优秀的热稳定性。

如上所述，本发明添加包含羟基的二氧化硅杂化化合物，由此不仅具有优秀的粘结力，而且具有100℃以上的热稳定性，提高自身耐久性的同时通过快速的传热性，由此整体上可期待卓越的质量。

Claims (7)

1.一种兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物，其包含聚氨酯60~80重量百分比、聚酰胺10~20重量百分比、乙烯醋酸乙烯酯共聚物10~20重量百分比及剩余部分的添加剂1.0~2.0重量百分比，所述添加剂为平均粒子具有30~50nm直径的包含羟基的二氧化硅杂化化合物，其特征在于，

所述化合物包含3-氨基丙基三乙氧基硅烷5.5~6.0重量百分比、异佛尔酮二异氰酸酯5.5~6.0重量百分比、聚乙二醇15~20重量百分比、二丁基锡二月桂酸酯0.01~0.1重量百分比、原硅酸四甲酯50~55重量百分比、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷15~20重量百分比、净化水4.0~5.0重量百分比，所有原料成分的重量百分比总和为100%。

2.根据权利要求1所述的兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物，其特征在于，所述化合物将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基锡二月桂酸酯混合，在常温下反应90~150分钟之后，投入聚乙二醇，在75~85℃下反应2小时之后，添加原硅酸四甲酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、净化水及0.1 N HCI水溶液，以pH5调节的状态下搅拌24小时。

3.根据权利要求1或者2所述的兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物，其特征在于，所述化合物与聚氨酯合成之前，利用分子筛去除水分。

4.根据权利要求1所述的兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物，其特征在于，所述粘结组合物还包含占粘结组合物总重量的0.2~1.5%的抗氧化剂，所述抗氧化剂以1:1~2或1~2:1重量比配合作为酚类的四季戊四醇酯和作为亚磷酸类的亚磷酸烷基酯。

5.根据权利要求1所述的兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物，其特征在于，所述粘结组合物还包含占粘结组合物总重量的1.0~2.0%的抗菌催化剂，所述抗菌催化剂以1:1:2重量比混合平均粒子以10~15μm大小粉碎的绢云母、二氧化钛（TiO₂）及氧化钨（WO₃）粉末。

6.根据权利要求1所述的兼有优秀的粘结力和热稳定性的家具成型用粘结组合物，其特征在于，所述粘结组合物具有-32℃的玻璃转化温度、120℃的存储模量及10MPa以上的抗张强度、250MPa以上的纵向弹性模数及2~5kgf/25mm的粘结强度。

7.一种薄片或块类型的家具成型用材料，其特征在于，其中包含权利要求1所述的粘结组合物。

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