KR100208650B1 - 수성 분산액 조성물 및 그로부터 제조한 조성물 - Google Patents

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Abstract

종이 코팅용 인쇄성 개선제, 종이 첨가제, 시멘트 혼합물, 코팅 물질, 접착제 등의 기재 조성물로서 탁월한 특성을 갖는 수성 분산액 조성물; 및 이로부터 제조된 코팅액 조성물, 펄프 조성물 및 모르타르 조성물. 수성 분산액 조성물은 100 중량부의 에폭시 수지, 0.1 내지 5.0 중량부의 미세 결정성 셀룰로오스 및 0.1 내지 10 중량부의 계면활성제로 이루어진 수성 에폭시 수지 조성물 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 포함한다. 수성 분산액 조성물의 사용은 접착성 및 점도와 같은 취급성 및 경화후 안정성이 탁월한 코팅 조성물, 펄프 조성물 및 모르타르 조성물을 제공한다.

Description

[발명의 명칭]
수성 분산액 조성물 및 그로부터 제조한 조성물
[발명의 기술분야]
본 발명은 인쇄성 개전용 종이 코팅제, 종이 강화제, 시멘트 혼합 첨가제, 페인트, 접착제 등의 기재 조성물로서 탁월한 특성을 제공하는 수성 분산액 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 경화시에 내수성 및 경화된 제품의 접착성의 감소를 야기시키지 않으면서 에폭시 수지가 보유하는 모든 특성을 나타내는 에폭시 수지의 수성 분산액 조성물 및 각각 이수성 분산액 조성물을 사용하는 코팅 조성물, 펄프 조성물 및 모르타르(mortar)조성물에 관한 것이다.
[발명의 배경]
근년에는 아크릴계, 아크릴레이트-스티렌계, 비닐 아세테이트계, 에틸렌-비닐 아세테이트계 등의 유화 중합에 의해 수득된 열가소성 수지의 수성 중합체 분산액이 페인트, 접착제 또는 시멘트용 혼합 첨가제로서 산업 분야에서 광범위하게 사용되어 왔다. 또한, 폴리아미드 우레아-포름알데히드 수용액, 우레아-포름알데히드 수지 수용액 및 멜라민-포름알데히드 수지 수용액이 인쇄성 개선용 종이 코팅제, 종이 강화제 등으로서 사용되어 왔다.
이와 같은 통상적 수성 중합체 분산액으로 형성된 필름은 금속, 목재, 경화 시멘트, 플라스틱 등에 대한 접착성이 불충분하고, 내수성 및 내열성이 불충분하므로, 종종 습윤 상태 또는 고온에서 분리되거나 부풀게 된다. 열가소성 수지 수성 분산액의 이와 같은 결함을 개선시키기 위하여, 중합체의 골격에 관능기를 도입시켜 가교된 구조를 형성하는 것이 제안되어 왔으나, 효과는 여전히 불충분하다. JP-A-61-87722(여기서 사용된 JP-A라는 용어는 일본 특허 출원 공개를 의미한다)에는 분말상 유화제의 존재하에 유화된 에폭시 화합물의 유화액을 아민계 경화제를 사용하여 경화시켜 에폭시 수지의 구형 입자를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 에폭시 수지 구형 입자의 제조를 위한 경화제는 수용성이므로, 생성된 유화액은 점도가 높고, 에폭시 수지 구형 입자는 경화제에 의해 이미 가교된 구조를 가지므로, 이들은 접착성을 전혀 나타내지 않는다. JP-B-59-34670(여기서 사용된 JP-B라는 용어는 일본 특허 출원 공고를 의미한다)에 개시된 모르타르 조성물은, 사용된 에폭시 수지 분산액이 비교적 고연화점을 가지므로, 실온에서 거의 접착성이 없다. 또한, 포름알데히드 골격의 수용액은 내수성이 만족스러움에도 불구하고, 건조 상태에서 접착성이 감소된다. 이외에도, 필수적으로 포르말린의 생성이 수반되어, 환경 문제를 야기시킨다.
본 발명의 목적은 상기한 문제들이 없고, 접착성 및 점도에서 탁월한 취급성 및 고온 및 고습 조건 또는 저온 및 저습 조건하에서도 탁월한 경화후 안정성을 나타내는 수성 분산액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 코팅 조성물 및 펄프 조성물 또는 모르타르 조성물에 실용적인 탁월한 특성을 보유한 수성 분산액 조성물을 혼합시킨 조성물을 제공하는 것이다.
[발명의 개시]
광범위한 연구의 결과로서, 통상적 수성 중합체 분산액에 수반되는 상기한 문제들을 열경화성 수지인 에폭시 수지의 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 조합하여 해결될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명은 100 중량부의 에폭시 수지, 0.1 내지 5.0 중량부의 미세 결정성 셀룰로오스 및 0.1 내지 10 중량부의 계면활성제로 이루어진 에폭시 수지 수성 분산액; 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 포함하는 수성 분산액 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 종이용 안료 100 중량부당 각각 0.1 내지 5 중량부의 상기한 수성 분산액 조성물 및 6 내지 20 중량부의 안료용 결합제를 함유하는, 주로 종이용 안료 및 안료용 결합제로 이루어진 코팅 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 펄프 100 중량 부당 0.1 내지 5.0 중량부의 상기 수성 분산액 조성물을 함유하는, 주로 펄프로 이루어진 펄프 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 시멘트 100 중량부당 3 내지 35 중량부의 상기한 수성 분산액 조성물 및 50 내지 500중량부의 골재를 함유하는, 주로 시멘트 및 골재로 이루어진 모르타르 조성물을 제공한다.
본 발명은 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 에폭시 수지는 분자당 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 단량체, 예를 들어, 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르, 글리시딜아민, 선형 지방족 에폭시드 및 지환족 에폭시드를 중합시켜 수득한 중합체이다.
글리시딜 에테르는 비스페놀의 디글리시딜 에테르, 페놀계 노볼락의 폴리글리시딜 에테르 및 알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 글리콜의 디글리시딜 에테르를 포함한다. 비스페놀 디글리시딜 에테르의 예는 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 테트라메틸비스페놀 A 및 테트라브로모비스페놀 A와 같은 2가 페놀의 디글리시딜 에테르이다. 페놀계 노볼락 폴리글리시딜 에테르의 예는 페놀계 노볼락, 크레졸 노볼락 및 브롬화 페놀계 노볼락과 같은 노볼락 수지의 폴리글리시딜 에테르이다. 알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 글리콜의 디글리시딜 에테르의 예는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 부탄디올과 같은 글리콜의 디글리시딜 에테르이다.
글리시딜 에스테르는 헥사히드로프탈산의 디글리시딜 에스테르 및 이량체 산의 디글리시딜 에스테르를 포함한다.
글리시딜아민은 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, 테트라글리시딜-m-크실렌디아민, 트리글리시딜아미노페놀 및 트리글리시딜 이소시아누레이트를 포함한다. 선형 지방족 에폭시드는 에폭시화 폴리부타디엔 및 에폭시화 대두유를 포함한다. 지환족 에폭시드는 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸 카복실레이트 및 3,4-에폭시시 클로헥실메틸 카복실레이트를 포함한다.
바람직한 에폭시 수지는 글리시딜 에테르, 글리시딜아민, 또는 글리시딜 에스테르의 중합체이며, 글리시딜 에테르의 중합체가 보다 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르가 단량체로서 특히 바람직하다. 이들 에폭시 수지를 개별적으로 또는 그의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
사용되는 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 1500, 바람직하게는 150 내지 750이다.
본원에서 사용되는 미세 결정성 셀룰로오스라는 단어는 문헌(O.A. Battista, Industrial Engineering Chemistry, Vol. 42, pp. 502-507(1950))에 정의된 바와 같다. 이는 셀룰로오스의 산 가수분해 또는 알칼리 산화성 분해에 의해 수득되는 실질적으로 일정한 중합도를 갖는 셀룰로오스 단결정의 응집물을 의미한다.
본 발명의 미세 결정성 셀룰로오스는 바람직하게는 스토크(Stokes) 직경 1㎛ 미만인 결정성 셀룰로오스를 5 중량% 이상 함유하므로, 본 발명의 효과를 증대시킬 수 있다. 미세 결정성 셀룰로오스를 물의 존재하에 분쇄시키는 경우, 수득되는 분쇄된 미세 결정성 셀룰로오스는 바람직하게는 스토크 직경을 기준하여 평균 입자 크기 5㎛미만이다.
본 발명에서 바람직하게 사용되는 미세 결정성 셀룰로오스는 결정성 셀룰로오스 및, 수용성 고무와 같은 분산제 및 필요하다면 전분 분해 제품과 같은 봉해제를 물의 존재하에 분쇄시킨 후, 건조하여 수득된 것을 포함한다. 이와 같은 미세 결정성 셀룰로오스의 제조 방법의 예는 JP-B-40-12174, JP-B-57-14771(1983년 5월 10일에 허여된 미합중국 특허 제4,383,111호에 대응) 및 일본 특허 출원 제259396/92호에 개시되어 있다. 미세 결정성 셀룰로오스는 바람직하게는 에폭시 수지 100중량부당 0.1 내지 5.0 중량부의 양으로 사용한다. 미세 결정성 셀룰로오스의 비율이 0.1 중량부 미만이면, 에폭시 수지가 물에 충분히 분산되지 않고 침전 분리되는 경향이 있다. 미세 결정성 셀룰로오스의 비율이 5 중량부를 초과하면, 중합체 분산액의 경화된 필름이 너무 감소되어 실용적 사용에 적합치 않다. 미세 결정성 셀룰로오스 보다 바람직한 비율은 에폭시 수지 100 중량부당 0.3 내지 3.0 중량부이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 포함한다. 음이온성 계면활성제는 지방산염, 고급 알콜의 황산에스테르염, 액체 지방유의 황산에스테르염, 지방족 아민 또는 아미드 황산염, 지방족 알콜의 인산에스테르, 이염기성 지방산 에스테르의 술폰산염, 지방족 아미드 술폰산염, 알킬알릴술폰산염 및 포르말린-축합된 나프탈렌 술폰산염을 포함한다. 양이온성 계면활성제는 1급 아민염, 2급 아민염, 3급 아민염, 4급 암모늄염 및 피리디늄염을 포함한다. 양쪽성 계면활성제는 카르복실산계(베타인), 황산에스테르계 및 술폰산계를 포함한다. 비이온계 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에스테르, 솔비탄 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 알킬 에스테르 및 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드 블록 공중합체를 포함한다.
계면활성제는 바람직하게는 에폭시 수지 100중량부당 0.1 내지 10 중량부의 양으로 사용한다. 계면활성제의 양이 0.1 중량부 미만이면, 에폭시 수지는 불량한 수분산성에 기인하여 석출된다. 10 중량부를 초과하면, 경화된 필름은 내수성 및 접착성이 실용적으로 불충분하다. 계면활성제의 바람직한 비율은 에폭시 수지 100중량부당 0.5 내지 8 중량부이다.
에폭시 수지 수성 분산액은 상기한 계면활성제 이외에, 추가로 분산제, 수용성 중합체 보호 콜로이드 등을 함유할 수 있다. 예를 들면, 폴리포스페이트, 폴리아크릴레이트, 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐알콜, 히드록시에틸 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 젤라틴, 알부민 또는 아라비아 고무를 함유할 수 있다.
본 발명의 수성 분산액 조성물의 성분인 에폭시 수지 수성 분산액은 바람직하게는 평균 분산된 입자 크기가 10㎛ 미만이다. 평균 입자 크기가 10㎛를 초과하면, 분산된 에폭시 수지 입자가 석출 및 응집하는 경향이 있고, 경화된 제품은 접착성 및 내수성이 현저하게 감소된다.
본 발명의 수성 분산액 조성물의 성분으로서 에폭시 수지 수성 분산액은 전단력을 이용하는 분산 장치를 사용하여 상기 에폭시 수지, 미세 결정성 셀룰로오스, 계면활성제 및 물을 분산시켜 수득할 수 있다. 전단력을 이용하는 분산 장치의 예는 균질화 혼합기, 회전 균질화기, 피스톤 균질화기 및 유성형 혼합기를 포함한다. 분산 장치에 물질을 첨가하는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 모든 물질을 함께 혼합하고 유화시키거나, 목적에 따라 특별히 선택된 순서로 첨가할 수도 있다. 미세 결정성 셀룰로오스는 바람직하게는 분산 장치를 사용하여 미리 제조한 수성 분산액의 2 내지 5 중량%로서 첨가한다.
본 발명에서 사용할 수 있는 수불용성 폴리아민계 경화제는 자체 유화가능한 폴리아민계 경화제를 포함한다.
이와 같은 경화제는 에폭시 수지로 변성된 변성 지방족 또는 지환적 폴리아민계 경화제를 포함한다. 또한 지방족 폴리아민 및 중합된 지방산간의 반응 생성물인 폴리아미노아미드계 경화제를 포함한다.
상기한 폴리아미노아미드계 경화제는 그밖의 지방산을 사용하거나 사용하지 않은 천연 불포화 지방산으로부터 유도된 폴리알킬렌 폴리아민 및 중합된 지방산(소위 이량체 산)의 축합 반응에 의해 제조되는 지방족 폴리아민 축합물과 같은, 다수의 활성 아미노기 및 1개 이상의 아미도기를 갖는 화합물이다. 폴리알킬렌 폴리아민의 전형적인 예는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민 등과 같은 폴리에틸렌 폴리아민이다. 중합된 지방산은 천연 오일 (예를 들면, 톨유, 대두유 및 잇꽃유)로부터 산출된 다수의 불포화 결합을 함유하는 지방산(예를 들면, 리놀레산 및 리놀렌산)을 점토, 알루미나 실리케이트 등과 같은 촉매의 존재 또는 부재하에 가열하여 공업적으로 제조한다.
시판 입수가능한 경화제 제품은 안카미드(Ancamide) 500 및 502(지방족 폴리알킬렌 폴리아민 축합물을 포함하는 폴리아미노아미드계 경화제의 상품명, ACI Japan), 안카민 1618(변성 아크릴산 폴리아민계 경화제의 상품명 ACI Japan) 및 카사미드(Casamid)2221(변성 지방족 폴리아민계 경화제의 상품명, ACI Japan)이다.
본 발명에서 사용하는 수불용성 폴리아민계 경화제는 디에틸렌테트라민 또는 N-아미노에틸렌피페라진과 같은 수용성 경화제와 조합하여 다양한 용도에 사용할 수 있다.
사용되는 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지 수성 분산액의 비(고체 기준)에 대한 특별한 제한은 없으며, 목적하는 용도에 따라 변화할 수 있다.
본 발명의 수성 분산액 조성물은 물에서 혼합시에 수불용성 미세 입자에 기인하여 유화될 수 있다. 또한, 본 발명의 수성 분산액 조성물은 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 미반응된 상태로 함유하며, 의도하는 목적을 위해서는 수성 분산액 조성물을 기타 조성물과 혼합한 후, 수득된 조성물을 의도하는 목적에 이용하면, 에폭시 수지 수성 분산액은 조성물을 가열하거나 실온에서 건조시 수불용성 폴리아민계 경화제와의 반응에 의해 경화된다.
본 발명의 한 태양에 따른 코팅 조성물은 주로 종이용 안료 및 안료용 결합제로 구성되며, 종이용 안료 100 중량부당 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 함유하는 0.1 내지 5.0 중량부의 상기한 수성 분산액 조성물 및 6 내지 20 중량부의 안료용 결합제를 함유한다.
코팅 조성물중의 수성 분산액 조성물의 비율이 0.1 중량부 미만인 경우, 본 발명의 효과는 수득될 수 없다. 5.0 중량부를 초과하면, 코팅 조성물의 점도가 증가하여 가공성이 열화된다.
코팅 조성물중에 사용하는 수성 분산액 조성물은 바람직하게는 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지의 중량비가 0.1 내지 2.0이다. 에폭시 수지 및 수부용성 폴리아민계 경화제의 중량비가 0.1 미만인 경우, 인쇄지의 중요한 특성인 충분한 습윤 필(pick) 강도 및 습윤 잉크 접착성을 수득할 수 없다. 2.0을 초과하는 경우, 코팅 조성물의 점도가 너무 증가할 뿐만 아니라 인쇄시의 건조 픽 강도가 감소할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 결합제는 예를 들면, SB 라텍스, 아크릴 라텍스 및 비닐 아세테이트 라텍스와 같은 합성 결합제; 및 전분 및 카제인과 같은 천연 결합제와 같은 일반적으로 사용되는 안료용 결합제를 포함한다. 안료 결합제는 종이용 안료 100 중량부당 6 내지 20 중량부로 사용한다. 안료 결합제의 비율이 6 중량부 미만인 경우, 건조 픽 강도 및 습윤 픽 강도가 심하게 감소된다. 20 중량부를 초과하면, 잉크 부착성 및 잉크 고정성이 현저하게 감소된다.
코팅 조성물에 사용할 수 있는 안료는 점토, 탄산칼슘, 산화티타늄 및 백색 새틴과 같은 종이용 코팅 조성물에서 일반적으로 사용되는 무기 안료; 및 폴리스티렌 미세 입자와 같은 플라스틱 안료로 불리우는 유기 안료를 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물은 추가로 분산제, 증점제, 중화제, 항박테리아제, 변형제 등과 같은 일반적으로 사용되는 다양한 첨가제를 함유할 수 있다.
코팅 조성물의 제조 방법은 특정한 방법에 제한되지 않고, 안료, 결합제 및 다양한 첨가제와 미리 제조된 수성 분산액 조성물을 혼합하거나, 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 별도로 혼합하여, 즉, 수성 분산액 조성물을 미리 제조하지 않고, 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 펄프 조성물은 주로 펄프로 구성되며, 펄프 100중량부당 0.1 내지 5.0 중량부의 수성 분산액 조성물을 함유한다.
수성 분산액 조성물의 비율이 0.1 중량부 미만인 경우, 본 발명의 효과가 발휘될 수 없다. 5.0 중량부를 초과하는 경우, 펄프 조성물을 혼합한 펄프 슬러리는 점도가 증가되며, 수득된 종이는 형성성이 열화되고, 내굴곡 강도가 심각하게 감소된다.
펄프 조성물에서 사용하는 수성 분산액 조성물은 바람직하게는 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지의 중량비가 0.1 내지 2.0이다. 에폭시 수지 및 수불용성 폴리아민계 경화제의 중량비가 0.1 미만 또는 2.0 초과인 경우, 내굴곡 강도가 급격하게 감소된다.
본 발명의 수성 분산액 조성물을 함유하는 펄프 조성물은 펄프 슬러리에 직접 가할 수 있으나, 바람직하게는 적절한 농도로 희석시켜 사용한다. 로진 사이징제(sizing agent) 또는 황산 알루미늄과 같은 그밖의 첨가제와 조합하여 사용할 수 있다.
펄프 조성물의 제조는 특정한 방법에 제한되는 것은 아니며, 펄프 농도가 적절히 조절된 펄프 슬러리와 미리 제조된 수성 분산액 조성물을 혼합하거나, 미리 제조된 수성 분산액 조성물과 혼합하는 대신에 별도로 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 주로 시멘트 및 골재로 이루어진 모르타르 조성물은 시멘트 100 중량부당 3 내지 35 중량부, 바람직하게는 5 내지 30 중량부의 수성 분산액 조성물을 함유한다. 수성 분산액 조성물의 비율이 3 중량부 미만이면, 인장 결합 강도 및 내수 강도가 충분히 개선되지 않는다. 35 중량부를 초과하면, 시멘트 모르타르에 필수적인 강성이 손실된다.
모르타르 조성물중의 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지의 중량비는 특히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 0.5 내지 2.5이다. 0.5 미만 또는 2.5를 초과하면 인장 결합 강도 및 내수 강도가 심하게 감소된다.
본 발명의 모르타르 조성물의 효과는 보수제를 사용하여 강화될 수 있다. 보수제는 모르타르 조성물에서 통상적으로 사용된다. 적당한 보수제의 예는 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스 및 나트륨 아크릴레이트를 포함한다. 시멘트 100 중량부당 0.05 내지 2.0 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량부로 사용한다. 0.05 중량부 미만의 보수제를 첨가하면 본 발명의 효과의 증대가 수득되지 않는다. 2.0중량부 초과의 보수제를 첨가하면 모르타르 조성물의 점도가 증가되어 가공성이 열화될 뿐 아니라 내수 강도가 감소된다.
본 발명의 모르타르 조성물을 약 10℃ 이하의 저온에서 사용하는 경우, 에폭시 수지 수성 분산액 100 중량부당 10 내지 120 중량부의 스티렌 부타디엔 공중합체 라텍스 및 (또는) 아크릴 공중합체 라텍스를 가하는 것이, 저온에서의 인장 결합강도를 현저하게 개선시키므로 추천할만 하다. 10 중량부 미만으로 가하면, 이들 공중합체 라텍스는 저온에서의 인장 결합 강도의 개선 효과를 나타내지 않는다. 120 중량부 초과의 공중합체 라텍스의 첨가는 압축 강도의 감소를 야기 시킨다. 사용되는 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 및(또는) 아크릴산 공중합체 라텍스는 바람직하게는 유리 전이 온도가 -25℃ 내지 5℃이다. 유리 전이 온도가 -25℃미만이면, 압축 강도가 감소된다. 5℃를 초과하면, 모르타르 조성물은 필름 형성성이 불충분하며, 모르타르의 내수성이 감소되는 경향이 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 시멘트는 통상적 포틀랜드 시멘트, 급속 경화 포틀랜드 시멘트, 초급속 경화 포틀랜드 시멘트, 중열 포틀랜드 시멘트, 백시멘트 등과 같은 단일 시멘트; 및 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트 등과 같은 혼합 시멘트를 포함하는 수경 규산칼슘 시멘트이다. 이와 같은 유형의 시멘트를 개별적으로 또는 그의 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 골재는 규산질 모래, 강 모래, 석재 분쇄물, 자기 분쇄물, 유리 분쇄물 및 유리 비드를 포함한다. 이와 같은 유형의 재를 개별적으로 또는 그의 2 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 골재를 시멘트 100 중량부당 50 내지 500 중량부, 바람직하게는 70 내지 300 중량부의 시멘트와 혼합할 수 있다. 필요하다면, 모르타르 조성물을 추가로 변형제, 발포제, 경화 가속화제, 지연제, 녹방지제, 발수제, 팽창제 및 분산제와 같은 일반적으로 사용되는 다양한 첨가제를 함유할 수 있다.
모르타르 조성물의 제조는 특정한 방법에 제한되는 것은 아니나, 시멘트, 골재 및 다양한 첨가제를 미리 제조된 수성 분산액 조성물과 혼합하거나, 미리 제조된 수성 분산액 조성물과 혼합하는 대신에 별도로 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제와 혼합하여 제조할 수 있다.
[발명을 수행하는 최적 양태]
본 발명은 실시예 및 비교예를 참고로 보다 상세히 기술될 것이나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아님을 주지하여야 할 것이다.
다양한 물리적 특성을 하기 방법에 따라 측정한다.
에폭시 수지 수성 분산액의 측정:
(1) 평균 입자 크기:
레이저형 입자 크기 분포계 LA-700(Horiba 제)을 사용하여 측정한다.
코팅 조성물의 측정:
(1) 점도 :
25℃에서 BL형 점도계(60 rpm, 3번 스핀들)를 사용하여 측정한다.
(2) 건조 픽 강도:
코팅지를 각 인쇄에 대하여 0.4 cc 인쇄 잉크(SD Super Deluxe 50 Beni B; 접착치: 15; Toka Shikiso K.K. 제조)를 사용하는 RI 인쇄 시험기상에서 3 회 인쇄한다. 고무 롤상의 픽킹(picking)을 다른 대지로 전달하고, 픽킹도를 관찰한다. 5점 비교 평가법을 사용하여 평가를 수행하고, 픽킹이 덜 된 코팅지를 높은 등급으로 한다.
(3) 습윤 픽 강도:
가습 형성 롤러를 사용하여 표면이 가습된 코팅지를 0.4cc 인쇄 잉크를 사용하는 RI 인쇄 시험기(SD Super Deluxe 50 Beni B; 접착치: 10; Toka Shikiso K.K. 제조)상에서 인쇄한다. 고무 롤상의 픽킹을 다른 대지로 전달하고, 픽킹도를 관찰한다. 5 점 비교 평가법을 사용하여 평가를 수행하고, 픽킹이 덜 된 코팅지를 높은 등급으로 한다.
(4) 잉크 부착성:
몰톤(molleton) 롤을 사용하여 코팅지에 물을 도포한 후, 픽킹을 야기시키지 않는 조건하에 RI 인쇄 시험기를 사용하여 인쇄를 수행한다. 잉크 전달도(인쇄된 잉크 밀도)를 육안으로 관찰한다. 5 점 비교 평가법을 사용하여 평가를 수행하고, 잉크 전달도가 높은 코팅지를 높은 등급으로 한다.
(5) 종이 광택:
코팅지의 표면 광택을 75° -75°에서 무라카미(Murakami)형 광택계 GM-26D를 사용하여 측정한다. 수치가 높을 수록 광택이 높다.
(6) 인쇄 광택
코팅지를 0.4 cc 인쇄 잉크(SD Super Deluxe 50 Ai, Toka Shikiso K.K. 제조)를 사용하여 RI 인쇄 시험기상에서 솔리드(solid)인쇄한다. 건조 후, 인쇄된 표면의 광택을 60°-60°에서 무라카미형 광택계 GM-26D를 사용하여 측정한다. 수치가 높을 수록 광택도가 높다.
펄프 조성물의 측정:
(1) 내굴곡 강도:
JIS P8115에 따라 MIT형 내굴곡 강도 시험 장치를 사용하여 측정한다.
(2) 상대 파열 강도:
JIS P8112에 따라 물렌(Mullen)형 파열 강도 장치를 사용하여 측정한다. 파열 강도는 표준물로서 본 발명의 수성 분산액 조성물을 함유하지 않은 종이의 파열 강도를 상대적으로 취하여 나타낸다.
(3) 상대 링(ring) 파쇄 강도:
JIS P8116에 따라 링 파쇄 시험기를 사용하여 측정한다. 결과는 상기 (2)에 서와 동일한 방법으로 나타낸다.
(4) 표면 강도:
왁스에 대한 픽킹 정도로 평가한다. 수치가 높을 수록 표면 강도가 높다.
모르타르 조성물의 측정:
(1) 가공성:
상기한 방법으로 제조된 모르타르 조성물을 콘크리트판에 도포하고, 흙손(trowel) 및 약스푼를 사용한 도포성을 육안으로 평가한다.
(2) 인장 결합 강도:
2mm 높이의 거푸집을 JSI A5304에서 특정화된 콘크리트 판상에 설치하고, 상기한 방법으로 제조된 모르타르 조성물을 그안에서 주조하고 흙손으로 평평하게 한다. 20℃, 습도 65%에서 7일 동안, 5℃, 습도 65%에서 7일 동안 열 누수검출기에서 시험편을 경화시킨 후, 수직 방향에서 인장 결합 강도를 인장 시험기(Building Research Institute, Ministry of Construction, Japan)를 사용하여 측정한다.
(3) 내수 강도:
상기 (2)에서 제조한 시험편(인장 시험기(Building Research Institute 개발)의 부속 장치로 고정됨)을 사용하여 1 일 동안 물에서 침지시킨다. 시험편을 물에서 꺼내고, 부속 장치 주위의 물을 제거하고, 시험편을 수직 방향으로 인장하여 인장 시험기를 사용하여 결합 강도를 측정한다.
(4) 압축 강도:
JIS K6911에 기재된 압축 강도를 위한 시험 방법에 따라 측정한다.
[실시예 1]
하기한 방법으로 하기 나타낸 조성에 따라 하기한 바와 같은 0.3 중량부의 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제로서 지방족 폴리알킬렌 폴리아민 축합물 Ancamide 502(ACI JAPAN)를 함유하는 0.2 중량부의 폴리아미노아미드계 경화제를 사용하여 코팅 조성물을 제조하였다.
[에폭시 수지 수성 분산액의 제조]
비이온계 계면활성제를 25 중량% 수용액으로 미리 제조하였다. 미세 결정성 셀룰로오스를 5 중량% 수성 분산액으로 미리 제조하였다. 모든 성분을 6000rpm에서 15분 동안 균질화 혼합기내에서 균질하게 분산시켜 평균 입자 크기 3㎛인 에폭시 수지 수성 분산액을 수득하였다.
[코팅 조성물의 조성]
소정량의 물에 70 중량부의 점토, 30 중량부의 탄산칼슘, 0.2 중량부의 분산제(나트륨 폴리아크릴레이트) 및 0.1 중량부의 중화제(수산화나트륨)을 분산시켜 안료 슬러리를 제조하였다. 슬러리에 미리 용해되고 용액으로 조성된 3 중량부의 전분(Oji Ace A), 11 중량부의 카복실화 SB-기재 라텍스(L1608), 0.3 중량부의 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제(Ancamide 502)을 가한 후, 교반하여 혼합시켰다. 이에 적정량의 물을 가하여 최종 고형분 함량 65 중량%인 종이용 코팅 조성물을 수득하였다.
수득된 코팅 조성물을 와이어 바를 사용하여 확산폭 14 g/m2로 기재 종이에 도포시키고, 고온 공기 건조기(150℃×30초)에서 건조하였다. 코팅지를 수퍼캘린더(supercalender; 롤 온도: 50℃; 롤 압력: 150 kg/cm)를 2회 통과시킨 후, 열 항습기내에서 23℃ 및 RH 65%에서 조절하여 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성을 측정하였다. 수득된 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
0.1 중량부의 실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제로서 지방족 폴리알킬렌 폴리아민 축합물 Ancamide 500(ACI JAPAN)을 포함하는 0.3 중량부의 폴리아미노아미드계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
0.1 중량부의 실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제로서 지방족 폴리알킬렌 폴리아민 축합물 Ancamide 503(ACI JAPAN)을 포함하는 0.4 중량부의 폴리아미노아미드계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
2 중량부의 실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제로서 2 중량부의 변성 지환족 폴리아민계 경화제 Ancamine 1618(ACI JAPAN)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
코팅 조성물의 제형에서 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 제거시키는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2 내지 5]
표 1에 나타낸 바와 같은 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 6]
0.3 중량부의 실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 수용성 폴리아민계 경화제로서 테트라에틸렌테트라민 화합물 TETA(ACI JAPAN)을 포함하는 0.2 중량부의 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 7]
0.1 중량부의 실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 수용성 폴리아민계 경화제로서 N-아미노에틸렌피페라진 화합물 N-AEP(ACI JAPAN)을 포함하는 0.3 중량부의 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 8]
실시예 1에서 사용된 바와 같은 에폭시 수지 수성 분산액의 동일 성분을 감소된 회전수(1000 rpm)로 균질화 혼합기에서 분산시켜 평균 입자 크기 14㎛인 에폭시 수지 수성 분산액을 수득하였다. 0.3 중량부의 상기 수득한 에폭시 수지 수성 분산액 및 0.2 중량부의 수불용성 폴리아민계 경화제 Ancamide 500(ACI JAPAN)을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 종이용 코팅 조성물 및 코팅지의 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
캐나다 표준 여수도(CSF) 400 ml로 타융된 펄프(LBKP)를 슬러리 농도 1.0 중량%로 조절하고, 1 분 동안 교반하였다. 펄프 슬러리에 0.3 중량부의 실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 0.2 중량부의 수불용성 폴리아민계 경화제 Ancamide 502(ACI JAPAN)를 가한 후, 5분 동안 더 슬러리를 교반하였다. 수득된 슬러리를 TAPPI 사각형 시트 장치에서 가공하고, 종이를 가압하고 회전 건조기에서 건조하여 시험편을 제조하였다. 시험편을 사용하여 다양한 특성을 측정하였다. 수득된 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 6 내지 8]
표 2에 나타낸 수성 분산액 조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 9]
펄프 농도 1.0 중량%이고, 수성 분산액 조성물을 함유하지 않는 펄프 슬러리를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 10 내지 13]
표 2에 나타낸 수성 분산액 조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 14 및 15]
실시예 1에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 표 2에 나타낸 수용성 폴리아민계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 16]
비교예 8에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 표 2에 나타낸 수용성 폴리아민계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 9]
15 중량부의 하기 나타낸 에폭시 수지 수성 분산액 및 수불용성 폴리아민계 경화제로서 지방족 폴리알킬렌 폴리아민 축합물 Ancamide 502(ACI JAPAN)을 포함하는 7 중량부의 폴리아미노아미드계 경화제, 100 중량부의 통상적 포틀랜드 시멘트, 100 중량부의 규산질 모래 6번 및 제조를 위한 소정량의 물을 철저하게 혼련하여 균질한 모르타르 조성물을 수득하였다. 다양한 물리적 특성의 측정을 위하여, 수득된 모르타르 조성물로부터 시험편을 제조하고, 측정을 수행하였다. 수득된 결과를 표 3에 나타낸다.
비이온계 계면활성제를 미리 25 중량% 수용액으로 제조하였다. 미세 결정성 셀룰로오스를 미리 5 중량% 수성 분산액으로 제조하였다. 모든 성분을 균질화 혼합기에서 6000 rpm으로 15분 동안 균질하게 분산시켜 평균 입자 크기 2.5㎛의 에폭시 수지 수성 분산액을 수득하였다.
[실시예 10 내지 11]
실시예 9에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 표 3에 나타낸 수불용성 폴리아민계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정의 결과를 표 3에 나타낸다.
[실시예 12]
실시예 9에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액, 아크릴 라텍스 A1500(Asahi Kasei Kogyo K.K., 유리 전이 온도 -7℃) 및 수불용성 폴리아민계 경화제로서 Ancamide 502(ACI JAPAN)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정의 결과를 표 3에 나타낸다.
[실시예 13]
실시예 12에서 사용한 Ancamide 502(ACI JAPAN)의 일부를 수불용성 폴리아민계 경화제로서 변성 폴리아미드 화합물 Casamid 2221을 포함하는 경화제로 대체하는 것을 제외하고, 실시예 12와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정의 결과를 표 3에 나타낸다.
[실시예 14]
보수제로서 Metolose 90SH400(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)을 추가로 사용하는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정의 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 17 내지 20]
실시예 9에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 표 3에 나타낸 다양한 수불용성 폴리아민계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정의 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 21 및 22]
실시예 9에서 제조한 에폭시 수지 수성 분산액 및 표 3에 나타낸 다양한 수용성 폴리아민계 경화제를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 측정의 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 23]
실시예 9에서 사용된 바와 같은 에폭시 수지 수성 분산액의 동일한 성분을 균질화 혼합기에서 감소된 회전수(1000 rpm)로 분산시켜 평균 입자 크기 12㎛인 에폭시 수지 수성 분산액을 수득하였다. 15 중량부의 상기 수득한 에폭시 수지 수성 분산액 및 7 중량부의 수불용성 폴리아민계 경화제 Ancamide 502(ACI JAPAN)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다. 다양한 물리적 특성의 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 24]
미세 결정성 셀룰로오스 AVICEL RC 591(Asahi Kasei Kogyo, K.K.)을 조성물로부터 제거시키는 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 에폭시 수지 수성분산액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 에폭시 수지 분산액을 사용하여 실시예 9와 동일한 방법으로 시험편을 제조하고, 다양한 물리적 특성을 측정하였다. 수득된 결과를 표 3에 나타낸다.
[산업상 이용가능성]
본 발명에 따른 수성 분산액 조성물은 탁월한 내수성, 내열성 및 부착성을 나타내며, 예를 들면, 페인트, 접착제, 자체 접착제, 가공지, 섬유용 보조제, 건축용 재료, 코팅 종이용 내수성 강화제 등에 광범위하게 사용가능하다. 페인트는 콘크리트 페인트, 목재 페인트, 금속 페인트, 가정용 페인트, 가죽용페인트 및 바닥 연마제를 포함한다. 접착제는 목재 접착제, 포장 물질 적층용 접착제, 통조림 제조용 접착제 , 타일용 접착제 및 바닥용 접착제를 포함한다. 자체 접착제는 포장 접착제 테이프, 접착성 라벨, 냉동 식품용 라벨, 제거가능한 라벨, POS 라벨, 접착성 벽지 및 접착성 바닥재를 포함한다. 가공지는 아트지, 코팅지, 경량 코팅지, 주조 코팅지, 코팅보드, 비탄소 복사지 및 함침지를 포함한다. 섬유용 보조제는 부직포, 카페트, 전기 담요, 적층된 직물, 인쇄된 직물 및 타이어 코팅용 보조제를 포함한다. 건축용 재료는 밀봉재, 시멘트 첨가제 및 방수 물질을 포함한다.

Claims (12)

100 중량부의 에폭시 수지, 0.1 내지 5.0 중량부의 미세 결정성 셀룰로오스 및 0.1 내지 10 중량부의 계면활성제로 이루어진 에폭시 수지 수성 분산액; 및 수불용성 폴리아민계 경화제를 포함하는 수성 분산액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수불용성 폴리아민계 경화제가 지방족 폴리아민 축합물, 변성 지환족 폴리아민 화합물 및 변성 지방족 폴리아민 화합물로 구성된 군으로 부터 선택된 수성 분산액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 수성 분산액이 평균 입자 크기 10㎛ 미만인 수성 분산액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량이 100 내지 1,500인 수성 분산액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지가 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르, 글리시딜아민, 선형 지방족 에폭시드 및 지환족 에폭시드로 구성된 군으로 부터 선택된 1 종 이상의 단량체를 중합시켜 수득된 중합체인 수성 분산액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온계 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택된 수성 분산액 조성물.
종이용 안료 100 중량부당 각각 0.1 내지 5 중량부의 제1항에 정의된 바와 같은 수성 분산액 조성물 및 6 내지 20 중량부의 안료용 결합제를 함유하는, 주로 종이용 안료 및 안료용 결합제로 이루어진 코팅 조성물.
제7항에 있어서, 상기 수성 분산액 조성물이 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지의 중량비가 0.1 내지 2.0인 코팅 조성물.
펄프 100 중량부당 제1항에 정의된 바와 같은 0.1 내지 5 중량부의 수성 분산액 조성물을 함유하는, 주로 펄프로 이루어진 펄프 조성물.
제9항에 있어서, 상기 수성 분산액 조성물이 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지의 중량비가 0.1 내지 2.0인 펄프 조성물.
시멘트 100 중량부당 제1항에 정의된 바와 같은 3 내지 35 중량부의 수성 분산액 조성물 및 50 내지 500 중량부의 골재를 함유하는, 주로 시멘트 및 골재로 이루어진 모르타르 조성물.
제11항에 있어서, 상기 수성 분산액 조성물이 수불용성 폴리아민계 경화제에 대한 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 2.5인 모르타르 조성물.
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