KR100528611B1

KR100528611B1 - 전도성 일액형 폴리우레탄계 접착제 조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100528611B1
Application number: KR10-2003-0019651A
Authority: KR
Inventors: 최현수; 장영규
Original assignee: 주식회사화성
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2005-11-21
Also published as: KR20030063246A

Abstract

본 발명은 pvc타일,고무타일, 중보행용 상재등의 전도성 바닥 장식재를 시공 접착시 전도성 기능을 갖을수 있도록하는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 조성물및 제조방법에 관한것으로, 대기중의 수분과 반응하여 경화되며,도전성물질을 제품전체에 고루 분포시켜 정전기 방지효과및 높은 접착강도를 가지며, 온돌등 고온에서도 전혀 문제점이 없이 사용할수 있도록 내열성을 향상시키는 동시에,여름 장마철등의 높은 습도에서도 견딜수있는 내수성이 우수한 접착제를 제공하는것을 특징으로하며, 특히 반도체 공장의 클린룸시설등의 전도성 바닥장식재 사용장소 및 건축현장의 타일등의 마감재 시공시 전도성이 가능토록 함으로서 정전기 방지효과를 가져올수 있는 접착제 및 그의 제조방법에 관한것으로, 폴리올과 다량의 이소시아네이트를 반응시켜 말단 이소시아네이트기를 함유한 프레폴리마를 용액중합으로 합성하며 이에 전도성기능을 갖을수 있도록 하는동시에 상기 동절기의 습도와 온도가 낮은 상태에서 사용시, 경화시간 단축을 위하여 tin계 촉매를 비롯한 경화촉진제를 별도로 추가 사용하여야 하는 기존방식에서 탈피, 별도의 경화촉진제 사용없이 본발명의 일액형타입의 접착제 조성 만으로 경화시간 단축및 시공후 높은 접착강도를 갖는 접착제및 그의 제조방법을 제공 하는데 있다.

Description

전도성 일액형 폴리우레탄계 접착제 조성물 및 그의 제조 방법{polyurethane conductive one type adhesive composition for conductive flooring and process}

본 발명은 폴리우레탄계 전도성 일액형 접착제 및 그의 제조방법에 관한것으로, 특히 전도성 pvc타일등의 바닥장식재에 사용시 뛰어난 전기 내저항성 및 높은 접착력을 구비하는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 조성물및 그의 제조방법에 관한것이다.

종래 반도체공장의 클린룸시설,병원수술실,마취실,전산실,컴퓨터실 등에서 정전기가 발생되면 전자기기의 오작동이 발생되므로 상기한장소에서는 통상 전도성 pvc타일등의 바닥장식재를 사용한다.

또한,일반적인 바닥장식재용 접착제는 건축현장의 타일등의 마감재 시공,접착시

정전기 현상이 발생하여 작업자가 불편하였다.

이를 개선코저, 수성 아크릴타입(type)및 에폭시2액타입(type),고무계타입(Rubber type)등의 전도성 접착제가 사용되어지고 있으나 수성 아크릴 타입 접착제는 내수성이 약하고 전기저항이 높으며,에폭시 2액형 접착제는 사용전 주재료와 경화제를 균일한 배합비로 혼합하여 사용해야하는 번거러움이 있으며,고무계 접착제는 피착물과 바닥면에 양면으로 접착제를 도포 해야 하며 내열성이 낮은등의 문제점이 있었다.

또한, 통상의 접착제는 상온 및 표준 습도하에서 사용하는것을 기준으로 제조함으로, 여름 장마철등의 고온,고습하에서 접착제를 사용 시공시 고온,고습으로 인하여 접착력이 떨어지는 문제점이 발생하였으며, 특히 겨울철 습도와 온도가 낮은 상태에서 접착 시공시에는 경화되기까지 많은 시간이 경과되는등의 문제점이 있었다. 이를 개선키위하여, 시중에 tin계 촉매를 비롯한 별도의 경화촉진제를 투입하여 단기간에 경화 시키는방식이 있었으나, 이또한 접착제 사용시마다 별도로 촉매를 접착제에 투입, 사용하여야 하므로 작업 불편및 원가상승의 요인이 되었다.

상기와 같은 종래의 pvc타일등의 전도성 바닥장식재에 사용하는 접착제의 한계를 보완하기 위하여, 습기경화형으로서 대기중의 수분과 화학적인 결합으로 강한접착력을 가지며,타일등의 바닥장식재의 표면에 발생되는 정전기를 접착제층이 흡수하여 정전기에 의한 피해를 방지할수 있는 일액형 습기경화타입의 접착제를 제공하는 동시에 시공후에도 내열성,내수성 등이 우수하며,접착강도 향상을 가져올수있는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 및 그의 제조방법을 제공 하는것을 본 발명의 기술적 과제로 하고 있다.

상기와 같이, pvc 타일등의 전도성 바닥 장식재를 접착시공시 전기 내저항성이 우수하며,정전기를 방지할수 있고 접착강도등의 물성 저하없이 손쉽게 접착,경화될수 있는 구조의 접착제 개발이 절실히 요구되는 상황이다.

본발명은 전자산업의 발달로 반도체공장의 클린름시설,병원수술실,전산실등에서 정전기를 방지해야하는 시대적 요구에 부응하기 위하여 내수성 및 내열성이 높으며 일액 타입으로 편리한 시공성 및 접착강도 향상을 가져올수 있는 구조의 접착제및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

우선 본 발명에 의한 접착제의 조성물에 관하여 알아보기로 한다.

본 발명에 의한 접착제 조성물은

1.폴리올과 다량의 이소시아네이트를 사용한 프레폴리마 로서

1)2관능성 폴리에테르 포리올,

2)3관능성 폴리에테르 포리올,

3)디이소시아네이트(diisocyanate),

4)2관능성 글리콜(glycol)로 구성되어지며,

2.충진재

3.용제

4.반응억제제

5.수분흡수제

6.도전성물질로 조성된다

본발명의 조성물은 그 완성물의 중량%를 100으로 보았을 때, 접착제 원료의 프레포리마로서,수평균분자량 1000-3000의 2관능성 폴리에테르 포리올 20-40중량%와 수평균분자량 3000-6000의 3관능성 폴리에테르 포리올 15-20중량%와 톨루엔 디이소시아네이트(toluene di-isocyanate) 10-13중량%, 디 페닐 메탄 디이소시아네

이트(di-phenyl methene di isocianate)10-15중량%의 디-이소시아네이트 (di isocy

anate)로 폴리우레탄 프레 포리마를 형성한다.

본발명에 사용되는 쇄연장제(chain extender)로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 1,4부타네디올(1,4butanediol)등의 2관능성 글리콜류를 0.5중량% 사용하는것이 바람직하며 상기와같이 형성된 폴리우레탄 프레포리마의 저장중의 자체 반응을 억제하기위한 반응억제제로서 벤조일코로라이드(benzoyl chloride)를 0.2-0.5 중량%를 투입하며,수분을 흡수하기위한 수분흡수제로 서드움실리코 알루미 네이트 (sodium sillico alluminate) 0.8-1.0 중량%를 투입하고, 톨루엔(toluene) 12-15중량%,에틸아세테이트(ethyl acetate) 11-14중량%,메틸에틸케톤(methyl ethyl keton) 0.5-1.0중량%의 용제를 투입하여 중간제품인 습기경화형 폴리우레탄 일액형 접착제를 생성한다.

상기와 같이 생성된 습기경화형 폴리우레탄 일액형 접착제100 중량부를 기준으로 전도성 접착제 조성물을 얻기위해 도전성물질인 흑연,카본블랙(carbon black)등을 사용하며 바람직하게는 카본블랙을 5-10중량부 사용하며,충진재로 탈크 또는 탄산칼슘,크레이(clay)등을 사용할수 있으며,분산성을 고려하여 크레이(clay)를 5-15 중량부를 사용하는것이 바람직하다.

다음은 상기의 전도성 폴리우레탄 일액형 접착제를 제조하기위한 제조방법에 대한 것으로, 상기 조성에서 언급한 각각의 조성비로,

(1) 2관능성의 포리에테르 포리올과 3관능성의 포리에테르 포리올을 펌핑하여 반응기에투입하고,온도 70。C -120。C로 가열,포리올이 가지고있는 수분을 제거함과 동시에 균일한 액상이 되도록 45-60RPM으로 교반한후,

(2)톨루엔 디이소시아네이트(TDI),디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI),폴리머릭 MDI등의 디-이소시아네이트를 투입하여 상압,질소분위기 상태에서 75℃이상으로 10-14시간 반응시켜, 말단 NCO기를 갖는 1차 폴리우레탄 프레포리마를 생성하고,

(3)상기와 같이 생성된 1차 폴리우레탄 프레 포리마에 쇄연장제인 에틸렌 글리콜, 1,4 브타네디올 등의 2관능성 글리콜을 투입하여 2차 폴리우레탄 프레포리마를 생성한다.

(4)상기 2차 폴리우레탄 프레포리마에 반응억제제로 벤조일 코로라이드및 수분흡수제인 서드움실리코 알루미네이트를 투입하여 합성물의 안정화를 꾀한후,

(5)톨루엔, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤등의 용제를 투입하여 45-60 rpm 으로 4시간 이상 혼합하여 폴리우레탄 일액형 접착제를 제조하며,

(6)상기와 같이 제조된 폴리우레탄 일액형 접착제 100중량부에 대하여, 흑연, 카본블랙등의 도전성물질 5-15중량부 및 충진재인 크레이 5-15중량%를 투입한후, 45-60 rpm 으로 4시간이상 교반하여 본발명이 원하는 최종제품인 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제를 제조하게 된다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명 하고자 한다.

(실시예 1)

본 발명의 1실시예에 따른 원료 및 첨가제를 중량%로 나타내면 다음과 같다.

2관능성 폴리에테르포리올 35중량%

3관능성 폴리에테르포리올 20중량%

톨루엔 디이소시아네이트 13중량

에틸렌 글리콜 0.5중량

벤조일 코로라이드 0.5중량%

서드움 실리코 알루미네이트 1.0중량%

톨루엔 15중량%

에틸아세테이트 14중량%

메틸에틸케톤 1.0중량%

상기 2관능성 폴리에테르포리올(수평균분자량 1,000-3000의것) 35중량%와 3관능성 폴리에테르 포리올(수평균분자량 3,000-6,000의것) 20중량%를 반응기에 펌핑하여 투입하고,70℃ -120℃로 가열,포리올이 가지고있는 수분을 제거함과 동시에 균일한액상이 되도록 45-60 RPM으로 교반한후,당량비 NCO/OH=6.0 이하의 톨루엔 디이소시아네이트 13중량%를 투입하여 상압,질소분위기 상태에서 75℃이상으로 10-14시간 반응시켜 말단 NCO기를 갖는 1차 폴리우레탄 프레포리마를 생성하고,이에 쇄연장제로 에틸렌글리콜을 0.5중량% 사용하여 2차 폴리우레탄 프레 포리마를 생성하였다.

상기와같이 생성된 폴리우레탄 프레포리마에 저장중 자체반응을 억제 하기위한 반응억제제로 벤조일코로라이드 0.5중량%및 수분을 흡수하기위한 수분흡수제인 서드움 실리코 알루미네이트 1.0중량%를 투입하여,합성물의 안정화를 기한후, 용제로서 톨루엔 15중량% 및 에틸 아세테이트 14중량%, 메틸 에틸케톤 1.0중량%를 투입하여,45-60 rpm으로 교반기에서 4시간이상 혼합하여 점도400-600 CPS/20℃, 고형분 60-70%의 습기경화형 폴리우레탄 일액형 접착제를 제조하였다.

상기와같이 제조된 폴리우레탄 일액형 접착제 100중량부를 기준으로, 도전성물질인 카본블랙(carbon black) 5중량부,흑연 3중량부 및 충진제인 크레이(clay) 10중량부를 투입,45-60 rpm으로 4시간이상 교반시켜 최종제품인 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제를 제조 하였으며,중요한 물성인 90°박리접착강도에 대한 물성검사 결과는 표1과같다.

[접착강도 시험방법]

상온(25±2℃)접착강도

슬레이트판에 접착제를 헤라로 도포한후,오픈타임을 약 15-20분 준후 pvc타일 시편을 슬레이트판에 압착하여 붙인다음 상온에서 각각 2시간,8시간,24시간, 48시간 경과후 시편을 90°박리하여 측정한다.

물 성		실 시 예
		20℃
90°박리 접착강도 O/T : 15분(단위 :kgf/25mm)	2 시간후	1.2
	8 시간후	2.74
	24 시간후	5.85
	48 시간후	6.12

상기와 같이, 24시간 경과후 5.85 이며,48시간 경과후는 6.12 로 접착력은 비교적 양호하였다

또한,전기저항에 대한 물성은 표2와 같다.

[전기저항 측정방법]

상온에서 900mm ×70mm 판위에 접착재를 0.5mm 두께로 끊어짐없이 도포후,도포된 접착제의 좌우에 동선을 부착하며 저항측정기를 사용하여 일자별 전기저항치를 측정한다.(전기저항 측정시 전압은 125V를 사용한다)

일자	전기저항측정치(Ω)	일자	전기저항측정치(Ω)
0	870,000	10	3,670,000
1	1,370,000	20	3,790,000
2	2,230,000	30	4,100,000
3	2,400,000

상기와 같이,당일부터 30일경과후의 전기저항이 870,000 Ω- 4,100,000 Ω 으로서 전기 저항치가 높은것으로 나타나었다.

(실시예2)

본발명의 제2실시예에 따른 원료및 첨가제를 중량%로 나타내면 다음과 같다.

2관능성 폴리에테르포리올 33중량%

3관능성 폴리에테르포리올 20.0중량%

디페닐메탄 디이소시아네이트 15.0중량%

1,4 부타네디올 0.5중량%

벤조일 코로라이드 0.5중량%

서드움 실리코 알루미네이트 1.0중량%

톨루엔 15중량%

에틸아세테이트 14중량%

메틸에틸케톤 1.0중량%

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 중간제품인 폴리우레탄 일액형 접착제 100중량부를 기준,도전성물질인 카본블랙(carbon black) 10중량부및 충진제인 크레이 (clay) 10중량부를 45-60 rpm으로 4시간 교반시켜 최종제품인 전도성 폴리우레탄 접착제를 제조하였으며,실시예 1과 동일한 방법으로 검사한 결과 90° 박리 접착강도 검사결과는 표3과 같으며, 전기저항에 대한 검사결과는 표4와같다.

물 성		실 시 예
		20℃
90°박리 접착강도O/T : 15분(단위 :kgf/25mm)	2 시간후	1.26
	8 시간후	3.02
	24 시간후	6.59
	48 시간후	8.34

상기와 같이 24시간 경과후 6.59, 48시간 경과후는 8.34로 접착력이 우수하게 측정되었다.

일자	전기저항측정치(Ω)	일자	전기저항측정치(Ω)
0	16,000	10	8,000
1	7,000	20	8,000
2	7,000	30	8,000
3	7,000

상기와 같이 당일부터 30일 경과후의 전기저항이 16,000 Ω-8,000 Ω으로서, 전기저항 측정치가 낮아 우수한 전기전도성을 갖는것으로 나타났다.

본 발명에 의한 전도성 폴리우레탄 일액형 접착제를 사용하여 pvc타일,고무타일,중보행용 상재등의 전도성 바닥장식재를 시공, 접착시는 일액형이므로 편리한시공성과 높은 접착강도및 내열성,내수성을 가지므로, 온돌등 고온에서도 전혀 문제점이 없이 사용을 할수가 있으며,여름 장마철등의 높은 습도에서도 견딜수있으며,반도체공장의 클린룸시설,병원수술실,마취실,전산실 등 전자장비 사용시설에서정전기를 방지할수 있으므로 정전기발생으로 인한 피해를 최대한 방지할수 있는 효과를 얻을수 있는 유익한 발명이다.

Claims

PVC 타일,고무타일 등의 바닥 장식재에 사용하는 접착제에 있어서;

(1)수평균분자량 1000-3000의 2관능성 폴리에테르 포리올 20-40중량%,

(2)수평균분자량 3000-6000의 3관능성 폴리에테르 포리올 15-20중량%,

(3)톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 10-13중량%, 디페닐메탄 디이소시아네트 10-15중량%,

(4)1,4 부타네디올로 구성된 2관능성 글리콜 0.5중량%,

(5)벤조일 코로라이드 0.2-0.5중량%,

(7)서드움실리코 알루미네이트 0.8-1.0중량%,

(8)톨루엔 12-15중량%, 에틸아세테이트 11-14중량%, 메틸에틸케톤 0.5-1.0 중량%로 구성됨을 특징으로 하는 일액형 폴리우레탄 접착제 조성물 100중량부;

크레이로 구성된 충진제 5-15중량부;

카본블랙으로 구성된 도전성물질 5-15중량부로 이루어 지는것을 특징으로 하는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 조성물.
다음과 같은 단계로 이루어지는 폴리우레탄 접착제 제조방법;

(1) 2관능성 포리에테르 폴리올 20-40중량%와 3관능성 포리에테르 폴리올15-20중량%를 펌핑하여 반응기에 투입하고, 온도70℃-120℃로 가열,포리올이 가지고있는 수분을 제거함과 동시에 균일한 액상이 되도록 45-60RPM 으로 교반한후,

(2)톨루엔 디이소시아네이트(TDI)10-13중량%,디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI) 10-15중량%로 구성된 디이소시아네이트를 투입하여 상압,질소분위기 상태에서 75℃ 이상으로 10-14시간 반응시켜,말단 NCO기를 갖는 1차 폴리우레탄 프레포리마를 생성하고, 2관능성 글리콜인 1,4 부탄디올 0.5중량%를 투입하여 2차 폴리우레탄 프레포리마를 생성하며,

(3)상기2차 폴리우레탄 프레포리마에 반응억제제로 벤조일코로라이드0.2-0.5중량%및 수분흡수제인 서드움실리코 알루미네이트0.8-1.0중량%를 투입하여 합성물의 안정화를 기한후,

(4)톨루엔 12-15중량%엔,에틸아세테이트 11-14중량%,메틸에틸케톤 0.5-1.0중량%의 용제를 투입하여 4시간이상 혼합하여 일액형 폴리우레탄 접착제를 제조하며,

(5)상기 일액형 폴리우레탄 접착제 100 중량부를 기준으로,충진제인 크레이 5-15 중량부 및 도전성물질인 카본블랙 5-15 중량부를 투입한후, 45-60rpm 으로 4시간 이상 교반하는것을 특징으로 하는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 제조방법
제1항에 있어서, 2관능성 글리콜이 에틸렌 글리콜 임을 특징으로하는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 충진제가 흑연임을 특징으로하는 전도성 일액형 폴리우레탄 접착제 조성물.