KR100486770B1

KR100486770B1 - 방수테이프용 수용성접착제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100486770B1
Application number: KR10-2002-0070694A
Authority: KR
Inventors: 이성욱
Original assignee: (주)득영
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2005-05-03
Also published as: JP4347023B2; JP2004162070A; KR20020094943A

Abstract

본 발명은 폴리비닐알코올 10∼15 중량%, 폴리비닐아세테이트 1∼3 중량%, 산촉매 0.2∼0.3 중량%, 벤즈알데하이드 1∼1.5 중량%, 0.1N 가성소다0.2∼0.3 중량%, 고흡수성수지 25∼30 중량%, 에어로실 0.5∼0.8 중량%, 글라스 버블 1.5∼2 중량%, 라우릴에테르 2∼2.5 중량%, 용제(solvent) 50∼60 중량%로 조성된 방수테이프용 수용성접착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

방수테이프용 수용성접착제 및 그 제조방법{The manufacturing for method and solubility adhesion of waterproof tape}

본 발명은 방수테이프용 수용성접착제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면, 폴리비닐알코올과 폴리비닐아세테이트를 기본으로 하여 제조된 내수성 및 접착력이 우수하며 수분에 의한 접착제 내의 고흡수성수지의 팽윤 현상을 억제하는 방수테이프용 수용성접착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 접착제는 금속, 비금속, 및 기타의 접착에 사용되는 물질로 동물성과 식물성 및 합성수지로 분류된다. 동물성접착제는 우유속 단백질인 카세인과 동물의 간장이나 근육 등에 함유되어 있는 글리코겐 등이 있으며, 식물성 접착제는 옻, 풀 등이 있다. 그리고 공업용 접착제의 주를 이루는 합성수지로 된 에폭시수지 및 페놀수지가 있다.

비수용성접착제는 유기용매를 사용하는 접착제로서, 유기용매를 사용한 비수용성 접착제는 수용성접착제에 비해 접착력이 우수하나 포장지를 재생하여 사용할 시 접착제의 제거가 어려워 수용성접착제를 개발하려고, 많은 노력이 있어 왔다.

대한민국공개특허공보 공개번호 특2000-0075212호에는 염화아연, 염화칼륨, 제올라이트, 소비탄트리올레이트, 수용성셀룰로오스와 멜라민포름알데히드수지로 조성된 수용성접착제의 제조방법이 기재되어 있으며,

동 공보 공개번호 특1990-0000446호에는 폴리비닐알콜과 요소를 합성하고 알데히드류와 염기산성을 반응시켜 제조된 싸이징용 호부 및 수용성 접착제의 제조방법이 기술되어 있고,

동 공보 공개번호 특1987-0005055호에는 젤라틴,아교,셀룰로즈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈으로 조성된 접착제를 도포하여 접착된 수용성 양면접착테이프가 기재되어 있으나,

상기와 같은 종래의 분리되었던 접착제를 이용한 방수테이프는 고흡수성수지 산포장치의 한계로 인하여 제품의 균일성을 확보하기 어려웠으며 방수(Water Blocking)성 향상을 위한 초미립자 고흡수성수지 사용에 많은 지장을 초래하는 문제점이 있어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리비닐알코올과 폴리비닐아세테이트를 주성분으로 제조된 접착제로서 내수성 및 접착력이 우수하며, 고흡수성수지의 투입 과정을 단일화 및 자동화함으로써 제조공정을 간소화하였으며 접착제가 이미 고흡수성수지의 외부를 감싸고 있어 기존의 방수테이프에서 반드시 사용되었던 박막층을 제거함으로써 방수테이프의 기능인 방수 특성을 배가시킬 수 있는 방수테이프용 수용성접착제를 제공하는 것을 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리비닐알코올 10∼15 중량%, 폴리비닐아세테이트 1∼3 중량%, 산촉매 0.2∼0.3 중량%, 벤즈알데하이드 1∼1.5 중량%, 0.1N 가성소다0.2∼0.3 중량%, 고흡수성수지 25∼30 중량%, 에어로실 0.5∼0.8 중량%, 글라스 버블 1.5∼2 중량%, 라우릴에테르 2∼2.5 중량%, 용제(solvent) 50∼60 중량%로 조성된 방수테이프용 수용성접착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 사용되는 방수테이프용 수용성 접착제의 제조 과정은 다음과 같이 3단계로 구분할 수 있다. Polymer 용융단계, 내수성 보강을 위한 저온 알데하이드 반응단계, 물팽창 기능 추가를 위한 고흡수성수지 및 기타 첨가제 혼합단계 등이다.

본 발명에서 사용되는 폴리머는 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트 등에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용하고, 산촉매는 질산,염산등에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용하며, 알데하이드는 벤즈알데하이드를 사용하고, 고흡수성수지는 폴리아크릴레이트계, 폴리비닐알코올계 또는 이소부틸계 등에서 선택된 어느 하나의 화합물이며, 증점제는 에어로실을 사용하고,

부유제로는 글라스버블을 사용하며, 계면활성제로는 라울에테르계, 노닐페닐계, 폴리에틸렌글리콜계등 HLB값이 높은 계면활성제에서 사용된 어느 하나의 화합물을 사용하고, 용제는 메탄올, 에탄올, 메틸에틸케톤에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용한다.

표 1. 방수테이프용 수용성 접착제의 조성

순 번	명 칭	단 위	함 량	용 도
1	폴리비닐알코올	g	10 ∼ 15	1차 Polymer
2	폴리비닐아세테이트	g	1 ∼ 3	2차 Polymer
3	알데하이드	g	1.0 ∼ 2.0	내수성 보강제
4	질산	g	0.2 ∼ 0.3	산 촉매
5	가성소다	g	0.2 ∼ 0.3	반응종결제, pH 조절제
6	고흡수성수지	g	25 ∼ 30	물팽창수지
7	에어로실	g	0.5 ∼ 0.8	점도 보강제, 침적 방지제
8	글래스버블	g	1.5 ∼ 2.0	흐름성 보강제, 부유제
9	라우릴에테르	g	2.0 ∼ 2.5	계면활성제
10	Solvent	g	50 ∼ 65

본 발명에서 사용되는 방수테이프용 수용성접착제의 제조방법을 간단히 설명하면, 메탄올에 1, 2차 폴리머를 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 산촉매, 알데하이드를 첨가하여 20시간 동안 저온 반응을 진행한다. 반응시간이 종료된 후 가성소다를 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시킴으로써 반응을 종결한다. 반응을 종결한 후 약 500g의 Sample을 채취하여 점도, Solid Content, pH, 내수성 등을 검사하여 반응상태를 확인한다.

상기와 같이 제조된 1차 반응물에 폴리아크릴레이트계 또는 이소부틸계 고흡수성수지를 첨가하여 물팽창 기능을 부여한다. 그러나 액상인 1차 반응물에 고상인 고흡수성수지가 에멀젼 형태로 분산되어 있는 형태이므로 시간이 경과함에 따라 상분리가 발생될 가능성이 매우 높다. 따라서 증점제와 부유제 등을 사용하여 상분리를 최대한 방지하여야 하며 1차 반응물의 경우 고흡수성수지 혼합 시 물에 의한 팽윤 현상을 방지하기 위하여 소수성 기능을 부여하였으므로 제품 제조 후 고흡수성수지의 원활한 팽윤능력을 확보하기 위하여 친수도가 높은 계면활성제를 사용하여야 한다.

본 발명에서 사용되는 방수테이프용 수용성접착제의 반응 메카니즘 (Mechanism)을 살펴보면, 반응 Site는 -OH Group이므로 아래의 반응식에서는 -OH Group만을 표기하였다.

다음에 명시된 내용은 방수테이프용 수용성 접착제의 바람직한 결과를 도출하기 위한 일련의 과정 또는 한 실시 예 일뿐 다음의 실시 예에 본 수용성 접착제가 국한되는 것은 아니다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

메탄올 51.8g에 폴리비닐알콜 10g와 폴리비닐아세테이트1.5g를 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 0.1N 질산 0.2g와 벤즈 알데하이드 1.0g를 첨가하여 20시간 동안 저온 반응시킨 후, 0.1N 가성소다0.2g를 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시켜 1차반응물을 제조한 후에, 상기 1차 반응물에 폴리아크릴레이트계 파우더수지 30g를 첨가하여 증점제로 에어로실 0.8g 과, 부유제로 글라스버블 2.0g를 투입시킨 후에, 라울에테르계계면활성제 2.5g를 첨가하여 점도 2,500∼3,000cps, pH 7.4의 방수테이프용 수용성접착제를 제조하였다.

실시예 2

메탄올 50.7g에 폴리비닐알콜 12g를 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 0.1N 질산 0.25g와 벤즈 알데하이드 1.5g를 첨가하여 20시간 동안 저온 반응시킨 후, 0.1N 가성소다0.25g를 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시켜 1차반응물을 제조한 후에, 상기 1차 반응물에 이소프로필계 파우더수지 30g를 첨가하여 증점제로 에어로실 0.8g 과, 부유제로 글라스버블 2.0g를 투입시킨 후에, 노닐페닐계계면활성제 2.5g를 첨가하여 점도 2,800∼3,000cps, pH 7.6의 방수테이프용 수용성접착제를 제조하였다.

실시예 3

에탄올 50.1g에 폴리비닐알콜 12g를 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 0.1N 질산 0.3g와 벤즈 알데하이드 2.0g를 첨가하여 20시간 동안 저온 반응시킨 후, 0.1N 가성소다0.3g를 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시켜 1차반응물을 제조한 후에, 상기 1차 반응물에 폴리아크릴레이트계 파우더수지 30g를 첨가하여 증점제로 에어로실 0.8g 과, 부유제로 글라스버블 2.0g를 투입시킨 후에, 라울에테르계계면활성제 2.5g를 첨가하여 점도 3,000∼3,300cps, pH 7.4의 방수테이프용 수용성접착제를 제조하였다.

실시예 4

에탄올 51.1g에 폴리비닐알콜 12g를 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 0.1N 질산 0.3g와 벤즈 알데하이드 2.0g를 첨가하여 20시간 동안 저온 반응시킨 후, 0.1N 가성소다0.3g를 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시켜 1차반응물을 제조한 후에, 상기 1차 반응물에 폴리아크릴레이트계 파우더수지 30g를 첨가하여 증점제로 에어로실 0.8g 과, 부유제로 글라스버블 1.5g를 투입시킨 후에, 라울에테르계계면활성제 2.0g를 첨가하여 점도 3,000∼3,300cps, pH 7.3의 방수테이프용 수용성접착제를 제조하였다.

실시예 5

메탄올 50.9g에 폴리비닐알콜 12를 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 0.1N 질산 0.3g와 벤즈 알데하이드 2.0g를 첨가하여 20시간 동안 저온 반응시킨 후, 0.1N 가성소다0.3g를 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시켜 1차반응물을 제조한 후에, 상기 1차 반응물에 폴리아크릴레이트계 파우더수지 30g를 첨가하여 증점제로 에어로실 0.5g 과, 부유제로 글라스버블 2.0g를 투입시킨 후에, 라울에테르계계면활성제 2.0g를 첨가하여 점도 2,500∼2,800cps, pH 7.4의 방수테이프용 수용성접착제를 제조하였다.

표 2. 실시예별 조성

조성물	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
PVA	10.0	12.0	12.0	12.0	12.0
PVAc	1.5	-	-	-	-
알데하이드	1.0	1.5	2.0	2.0	2.0
질산	0.2	0.25	0.3	0.3	0.3
가성소다	0.2	0.25	0.3	0.3	0.3
고흡수성수지	30.0	30.0	30.0	30.0	30.0
에어로실	0.8	0.8	0.8	0.8	0.5
글라스버블	2.0	2.0	2.0	1.5	2.0
계면활성제	2.5	2.5	2.5	2.0	2.0
용제	51.8	50.7	50.1	51.1	50.9
pH	7.4	7.6	7.4	7.3	7.4
점도(cps)	2,500∼3,000	2,800∼3,200	3,000∼3,300	3,000∼3,300	2,500∼2,800

상기 실시 예를 통하여 제조된 접착제의 내수성을 분석한 후, 접착제가 도포된 방수테이프를 제조하여 접착력, 흡수특성(Swelling Speed & Swelling Height), 작업성 등을 측정하였다.

실험예 1 (내수성 분석)

접착제의 내수성은 제조된 접착제의 사용 가능 여부를 결정하는 매우 중요한 항목이므로 다음과 같은 방법을 통하여 실험하였다.

제조 1, 2단계를 거쳐 제조된 1차 Product의 고형분 & pH를 측정하여 폴리비닐알코올 및 폴리비닐아세테이트와 알데하이드의 반응정도를 확인하고 물에 대하여 일정한 중량으로 Dropping하여 엉김 정도를 실험한 다음, 10g의 1차 Product에 일정비율의 고흡수성수지를 첨가한 후 24시간 방치 후 고흡수성수지의 입도를 측정하여 입도의 변화 정도를 실험하였다.

실험예 2 (접착력 Test)

상기 실시예와 같이 접착제를 방수테이프(접착강도를 측정하기 위하여 Cover 박막층을 부착)에 도포한 다음, 폭 30mm, 길이300mm로 3편을 채취하여 데시게이터 속에서 24시간 이상 건조시킨 다음, 측정 보조판(스텐레스강판 : 두께 1.5∼2.0mm, 폭 50mm, 길이 120mm)에 시료의 Base 면을 끝단에서 약 100mm 부분을 양면테이프로 접합시킨 후에, 시료의 측정 보조판에 접합시키지 않은 부분 약 200mm의 Cover 박막층을 벗긴다.

인장시험기의 하체크에 측정 보조판을 고정하고 상체크에 박막층을 고정한 다음, 안장속도 300mm/min으로 180도 박리실험을 통하여 3편의 평균치를 계산하였다.

실험예 3 (흡수력 Test)

상기 실험예2에서 동일한 방법으로 준비한 직경 79.5㎜의 시료를 준비하고 흡수면이 위로 향하게 하여 측정컵에 넣는다.

측정램을 시료 위에 위치시키고 측정장치를 램과 접촉시킨 후 눈금이 0(Zero)위치에 놓여 있는지 확인한 다음, 측정컵에 온도 20±1℃인 증류수 125㎖를 첨가한 후에, 초시계(Stop Watch)를 작동시키고 램의 위치변화를 확인하여 흡수높이를 측정하였다. 측정된 흡수높이를 100분율로 환산하여 흡수율을 계산한다. 125㎖의 증류수는 측정이 종료 시점까지 충분한 양이나 필요 시 추가할 수 있다.

표3. 실시예별 실험결과

항 목	단 위	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
접착력	N/cm	1.47	1.53	1.68	1.62	1.67
내수성	-	△	○	◎	◎	◎
흡수율(%)	% / 1min	65	71	83	74	75
	% / 2min	84	91	100	93	95
	% / 3min	97	100	100	100	100
	% / 6min	100	100	100	100	100
작업성	-	△	◎	○	○	◎

(× : No good △ : Not bad ○ : Good ◎ : Excellent)

상기 물성비교에서 나타난 것처럼 조성의 변화에 따라 제품의 내수성, 접착력, 흡수력, 작업성 등이 차이가 나타나므로 목표품질에 따라 적절하게 조성을 조절하여야 한다.

표 4. 기존 제품과의 물성비교 실험결과

항 목	단 위	실시예 3	실시예 5	기존품 1	기존품 2	기존품 3
단위중량	g/m²	80	80	85	115	145
접착력	N/cm	1.68	1.53	0.76	0.85	0.87
내수성	-	◎	◎	×	×	×
흡수율	% / 1min	83	75	45	49	35
	% / 2min	100	95	78	79	66
	% / 3min	100	100	98	93	85
	% / 6min	100	100	100	100	100
작업성	-	○	◎	△	△	△

(× : No good △ : Not bad ○ : Good ◎ : Excellent)

본 발명의 제품 및 타사에서 생산되고 있는 기존품의 경우 접착제가 도포된 방수테이프의 성능을 결정하는 초기 1분 흡수율이 개발된 수용성접착제를 사용한 제품에 비하여 많은 차이를 나타내며 접착력 및 내수성, 작업성 측면에서 그 성능이 본 수용성 접착제를 사용하여 제조된 제품에 비하여 크게 떨어짐을 알 수 있다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명은 우수한 내수성을 보유하고 있으므로 방수테이프에 사용하여 박막층을 제거하여 초기 흡수율을 향상시킴으로써 방수성능을 극대화하였다. 또한 우수한 접착력 및 작업성을 통하여 방수용 접착제 및 기타 용도로 그 범위가 확대될 것으로 기대된다.

Claims

방수 테이프용 수용성 접착제에 있어서, 폴리비닐알코올 10∼15 중량%, 폴리비닐아세테이트 1∼3 중량%, 산촉매 0.2∼0.3 중량%, 벤즈알데하이드 1∼1.5 중량%, 0.1N 가성소다0.2∼0.3 중량%, 고흡수성수지 25∼30 중량%, 에어로실 0.5∼0.8 중량%, 글라스 버블 1.5∼2 중량%, 계면활성제 2∼2.5 중량%, 용제(solvent) 50∼60 중량%로 조성되어 있음을 특징으로 하는 방수테이프용 수용성 접착제.
청구항 1에 있어서, 상기 산촉매는 0.1N 질산, 염산에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용하며, 상기 고흡수성수지는 폴리아크릴레이트계, 폴리비닐알코올계 또는 이소부틸계 중에서 선택된 어느하나의 화합물이며, 상기 계면활성제로는 라울에테르계, 노닐페닐계, 폴리에틸렌글리콜계와 같이 HLB값이 높은 계면활성제 중에서 선택된 어느하나의 화합물을 사용하고, 용제는 메탄올, 에탄올, 메틸에틸케톤 중에서 선택된 어느 하나의 화합물을 사용함을 특징으로 하는 방수테이프용 수용성 접착제.
방수테이프용 수용성 접착제의 제조방법에 있어서, 메탄올, 에탄올, 메틸에틸케톤 중에서 선택된 어느 하나의 화합물인 용제(solvent) 50∼60중량%에 폴리비닐알코올 10∼15 중량%과 폴리비닐아세테이트 1∼3 중량%을 첨가하여 80∼90℃ 온도로 약 4시간 동안 용융단계를 거친 후 10∼15℃ 온도로 급냉하여 0.1N 질산 0.2∼0.3 중량%와 벤즈 알데하이드 1∼1.5 중량%을 첨가하여 20시간 동안 저온 반응시킨 후, 0.1N 가성소다0.2∼0.3 중량%을 첨가하여 약 1시간 동안 교반하여 촉매로 사용된 질산을 중화시켜 1차반응물을 제조한 후에,

상기 1차 반응물에 폴리아크릴레이트계, 폴리비닐알코올계 또는 이소부틸계 중에서 선택된 어느하나의 화합물인 고흡수성수지 25∼30 중량%을 첨가하여 증점제로 에어로실0.5∼0.8 중량%와, 부유제로 글라스 버블 1.5∼2 중량%를 투입시킨 후에, 라울에테르계, 노닐페닐계, 폴리에틸렌글리콜계와 같이 HLB값이 높은 계면활성제 중에서 선택된 어느 하나의 화합물인 계면활성제 2∼2.5 중량%을 첨가하여 점도 2,500∼3,300cps, pH 7.3~7.6의 물리적특성을 갖도록 제조함을 특징으로 하는 방수테이프용 수용성 접착제의 제조방법.