KR100622678B1 - 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스수지로서 50 내지 100중량%의 BPA계 에폭시 수지와, 첨가제로서 0.5 내지 5중량%의 분산제와 0.5 내지 5중량%의 유동성 조절제와, 충진제로서 0 내지 50중량%의 필러(filler)로 이루어지는 에폭시 수지계 주접착제 성분과; 베이스수지로서 아민중합체(polymeric amine) 15 내지 50중량%와, 첨가제로서 아민-터미네이티드 반응성 고무 1 내지 99중량% 및 침강방지제 0.5 내지 5중량%와, 촉매로서 3급 아민 0.1 내지 10중량% 및, 충진재로서 0 내지 60중량% 필러로 이루어지는 경화제;로 구성되며, 상기 주접착제 성분과 상기 경화제 성분이 1:2 내지 2:1의 중량비로 혼합되는 접착제 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 접착제 조성물는 접착박리강도가 뛰어나 특히 SMC 판재의 PVC재 또는 목재에 대한 접착력을 향상시킬 수 있다.

접착제, 접착경도, 박리강도, 에폭시 수지

Description

접착제 조성물{Composition for an addisive agent}

도 1은 도어용 SMC 판재와 PVC 심재를 보여주는 사진.

도 2는 기존의 접착제를 도포하여 접착한 SMC 판재와 PVC 심재를 보여주는 사진.

도 3은 본 발명의 조성물에 따른 접착제를 도포하여 접착한 SMC 판재와 PVC 심재를 보여주는 사진.

도 4a는 기존의 접착제를 도포하여 접착한 Fe 판재의 박리강도 측정결과를 보여주는 그래프.

도 4b는 본 발명의 조성물에 따른 접착제를 도포하여 접착한 Fe 판재의 박리강도 측정결과를 보여주는 그래프.

도 5a는 기존의 접착제를 도포하여 접착한 Al 판재의 박리강도 측정결과를 보여주는 그래프.

도 5b는 본 발명의 조성물에 따른 접착제를 도포하여 접착한 Al 판재의 박리강도 측정결과를 보여주는 그래프.

본 발명은 접착제 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 건축물의 실내 및 실외 도어의 제조에 사용되는 접착제 조성물에 관한 것으로서 특히, 도어의 새로운 재료인 SMC(sheet molding compound)판재와 목재간 또는 SMC판재와 PVC간의 접착강도 및 박리강도를 향상시킨 접착제 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 하나의 재료를 다른 재료와 접착시키려면 접착제를 하나의 재료에 도포하고 다른 재료와 접촉시킨 상태에서 응고(solidification)시켜야 한다. 따라서 접착제는 처음에는 액상이지만 응고된 경우, 쉽게 분리되지 않고(즉, 접착력이 우수함), 접착제 자체가 부서지지 않는(즉, 박리강도가 우수함) 중합체어야 한다.

접착제는 일반적으로 다음 세 가지, 예컨대 물에 녹인 점분, 가솔린에 녹인 고무, 시너(thinner)에 녹인 폴리아세트산비닐 등과 같은 고분자 용액으로 구성된 접착제, 도포 후 중합반응으로 중합체가 되는 액상의 시아노아크릴산 단량체 및 비스아크릴산 단량체로 구성된 접착제 및 가열에 의해 용융될 고형 중합체로 구성된 접착제로 대별될 수 있다.

접착제는 또한 화학구조에 따라서는 천연 접착제와 합성고분자 접착제로 분류될 수 있다. 이들 중에서 접착강도가 우수하기 때문에 에폭시 수지가 공업적으로 많이 사용되고 있다.

일반적인 에폭시 수지를 주성분하고 폴리아마이드를 경화제로 첨가한 접착제의 경우, 경화상태의 강도가 강하다 장점은 있으나 취성(brittle) 및 박리강도가 매우 약하다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 접착된 두 재료간에 충격이 가해지거나 급격한 온도 변화가 반복되면 접착 상태가 현저히 열화되는 문제점이 있다.

특히, 상온에서 BPA(Bisphenol-A) 에폭시 수지계 접착제는 금속에 대한 인장접착강도가 우수하지만, 저온에서는 접착박리강도가 급격히 감소되며, 또한 경질 플라스틱(hard plastic)에 대한 접착력이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 에폭시 수지계 접착제의 단점을 해결하기 위한 방안으로 에폭시 수지에 탄성을 주는 방법이 제안되어 왔다.

즉, 에폭시 수지 대신, NBR(nitrile butadiene rubber) 개질 에폭시 수지, CTBN(carboxyl-terminated butadiene acrylonitrile copolymer) 개질 에폭시 수지, 또는 우레탄 개질 에폭시 수지 등을 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 고무 개질 에폭시 수지를 사용하려면, BPA계 에폭시 수지를 개질시킨 후 사용해야 하기 때문에 제조원가가 상승하고, 저온에서의 접착력 및 박리강도를 소망 수준으로 향상시키기 어렵다.

건축물의 실내 또는 실외 도어의 경우 철재 또는 목재로 만들어지는 경우가 일반적이지만, 철재 도어는 무겁고 내부식성이 좋지 않은 단점이 있다. 한편, 목재 도어는 철재 도어보다는 상대적으로 가볍지만, 이 역시 긁힘 및 내구성 측면에서 한계를 갖고 있다. 따라서 플라스틱재와 목재 또는 다른 플라스틱재의 복합재로 구성된 새로운 타입의 도어, 예컨데 SMC(sheet molding compound)재 도어가 개발되었다. 상기 판재 도어에 있어서, 도어의 내구성을 결정하는 서로 다른 재료간의 접착력이 중요한 요소로 대두되고 있다.

그런데, 기존의 에폭시 수지계 접착제는 SMC재와 목재간 또는 SMC재와 PVC간의 접착강도가 매우 떨어질 뿐 아니라 요구되는 접착력을 유지하기 위해서는 과다한 양의 접착제를 사용하여야 한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 에폭시 수지계 접착제의 단점을 개선하여 저온에서의 접착력 및 박리강도를 향상시킨 새로운 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 SMC 소재와 목재간 또는 SMC 소재와 PVC간 접착시 접착력을 크게 향상시키는 접착제를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 에폭시 수지계 주접착제 및, 아민중합체와 아민-터미네이티드 반응성 고무(amine-terminated reactive rubber)로 구성되는 경화제로 이루어진다.

주접착제 성분과 경화제 성분의 혼합비는 사용온도, 사용환경에 따라 변경될 수 있으나 무게비로 1:2 내지 2:1의 범위가 적당하다. 바람직하게는 1:1의 비율로 혼합한다.

상기 에폭시 수지계 주접착제 성분은 베이스수지로서 50 내지 90중량%의 BPA계 에폭시 수지와, 첨가제로서 0.5 내지 5중량%의 분산제와 0.5 내지 5중량%의 유동성 조절제와, 충진제로서 0 내지 50중량%의 필러(filler)로 구성된다.

상기 BPA계 에폭시 수지로는 일반적인 BPA계 에폭시 수지 이외에도 고무(NBR, CTBN) 개질 BPA계 에폭시 수지, 우레탄 개질 BPA계 에폭시 수지 및 다이머산(dimer acid) 개질 BPA계 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

상기 경화제 성분은 베이스수지로서 아민중합체(polymeric amine) 15 내지 50중량%와, 첨가제로서 아민-터미네이티드 반응성 고무 1 내지 80중량% 및 침강방지제 0.5 내지 5중량%와, 촉매로서 3급 아민 0.1 내지 10중량% 및, 충진재로서 0 내지 60중량% 필러로 구성된다.

본 발명은 아민-터미네이티드 반응성 고무를 경화제에 혼합하여 사용함으로써 에폭시 수지에 탄성을 부여하여 저온에서의 접착력 및 박리강도를 향상시켰으며, 특히 기존의 방법과 달리 제조공정상의 복잡함을 없앨 수 있었다.

또한, 에폭시 수지를 포함하는 주접착제 성분과 경화제 성분의 혼합에 따른 최종 물질의 기본물성과 각 성분의 기본물성간 오차를 줄일 수 있었다.

본 발명에 따른 접착제 조성물을 불포화폴리에스터(UPE)재 SMC 판재와 경질발포 PVC 사이와, SMC판재와 목재 사이에 도포한 결과, 이들 사이의 접착력이 크게 향상되었으며, 특히 박리강도가 현저히 향상되었다. 따라서, 기존의 철재 도어의단점인 무게와 부식문제를 해결한 새로운 도어를 제조할 수 있었다.

본 발명에 따른 접착제 조성물을 준비하는 과정에 있어서, 접착제 조성물의 각각 성분들이 칭량되고, 소정 시간동안 균일하게 혼합된다. 이 때, 혼합 온도는 상온으로 일정하게 유지할 수도 있으며 경우에 따라서 온도를 상승시켜 더욱 원할하게 혼합시킬 수 있다.

본 발명에 따른 접착제 조성물의 주접착제 성분과 경화제 성분의 기본 물성을 측정한 결과 다음과 같은 물성이 확인되었다.

먼저, 주접착제 성분의 경우, 상온(25℃)에서 250g의 시편에 대해 BH 비스코미터(viscometer)로 점도를 측정한 결과 약 10,000cps였다. 또한 시편을 150℃에서 25분간 유지시킨 후 잔류물의 무게비율을 측정한 결과 고형분이 99% 이상이었다.

한편, 경화제 성분의 경우, 상온(25℃)에서 250g의 시편에 대해 BH 비스코미터로 점도를 측정한 결과 약 30,000 내지 60,000cps였다. 이 경우 시편을 150℃에서 25분간 유지시킨 후 잔류물의 무게비율을 측정한 결과 고형분이 99% 이상이었다.

주접착제 성분과 경화제를 혼합한 조성물에 대한 물성은 다음과 같았다. 먼저 주접착제 성분과 경화제 성분을 무게비 1:1로 균일하게 혼합하였다.

앞서, 각 성분에 대해 측정한 것과 동일한 방법으로 점도를 측정한 결과 혼합물의 점도는 15,000 내지 30,000cps였다. 따라서 두 성분의 혼합에 따른 점도의 오차가 크게 달라지지 않는 것으로 확인되었다.

또한, 상온(25℃)에서 시편 중량 250g에 대하여 혼합물이 경화되는 정도를 측정하였다. 최초 혼합점도의 2배가 되는 시간을 기준으로 측정한 결과 동절기와 하절기에 따라 약간의 차이가 있으나 50 내지 100분의 시간이 소요되었다.

두 성분을 혼합하여 경화시킨 최종적인 경화체의 경도를 확인한 결과, 시편 5g을 60℃에서 두 시간 유지시킨 후의 경도는 D 타입 쇼어경도(shore-D type) 50 이상의 매우 우수한 경도를 가졌다.

이와 같은 기본물성을 보이는 본 발명의 접착제를 경질 플라스틱재인 PVC재 심재와 SMC판재 사이에 도포하여 도어(도 1 참조)를 제작한 결과 접착제의 경도가 매우 우수한 것을 확인하였다.

도 2는 기존의 BPA계 에폭시 수지계 접착제를 PVC재 심재와 SMC 판재 사이에 도포하여 제작한 도어의 접착강도를 확인하는 사진으로, 접착된 심재와 판재에 외력을 가하여 분리시켰을 때 판재에 접착제가 남아있는 상태로 접착이 해제되는 것을 보인다. 반면, 도 3은 본 발명에 따른 접착제 조성물을 PVC재 심재와 SMC 판재 사이에 도포하여 제작한 도어의 접착강도를 확인하는 사진으로, 심재와 판재 사이의 접착강도가 매우 강하여 외력을 가하여도 쉽게 분리되지 않고 결국에는 심재와 판재의 일부분이 파괴되어 버리는 것을 보인다. 이러한 결과로부터 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경우 접착력이 매우 우수한 것을 알 수 있었다.

한편, 본 발명에 따른 접착제 조성물의 박리강도의 향상 여부를 확인하기 위하여 다음과 같은 비교실험을 하였다.

먼저, 기존의 에폭시 수지계 접착제와 본 발명에 따른 접착제 조성물을 금속 판재 사이에 도포한 후 그 박리성을 테스트하였다. 시편으로 철판(Fe/Fe) 및 알루미늄판(Al/Al)을 사용하였다. 철판에 대한 기존의 접착제와 본 발명에 대한 접착제의 박리강도의 비교결과를 각각 도 4a 및 도 4b에 나타내었고, 알루미늄판에 대한 기존의 접착제와 본 발명에 대한 접착제의 박리강도의 비교결과를 도 5a 및 5b에 나타내었다.

각각의 도면을 보면 본 발명의 경우 박리강도가 매우 향상되었음을 확인할 수 있다.

이러한 결과는 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경우 아민-터미네이티드 반응성 고무에 의해서 최종적인 경화체가 경도를 유지하면서도 탄성을 가지므로 충격강도가 현저히 보강되는 특성을 가지기 때문이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 일반적인 에폭시 접착제의 경우 경질 플라스틱등에 대하여 접착력이 약하나, 본 발명에 의한 접착제의 경우 아민-터미네이티드 반응성 고무로 인하여 SMC 판재나, 심재로 사용되는 PVC재 및 목재에 대하여 탁월한 접착력을 가져올 수 있다.

또한, 일반적인 에폭시계 수지 접착제의 최종적인 경화체의 경우, 저온에서 취성(brittle)이 더욱 심화되어 작은 충격에도 깨지는 단점을 가지고 있었으나, 본 발명에 따른 최종적인 경화체의 경우, 아민-터미네이티드 반응성 고무가 저온에서취성의 저하를 보강함으로써 온도에 상관없이 항상 일정한 접착력을 유지할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 접착제 조성물을 사용함으로써 철재 또는 목재만을 사용하여 제작하는 기존의 도어 대신에 새로운 재질, 특히 SMC 판재와 PVC재 또는 목재 등을 혼합하여 제작하는 새로운 도어를 이용할 수 있다.

Claims (4)

1. 베이스수지로서 50 내지 90중량%의 BPA계 에폭시 수지와, 첨가제로서 0.5 내지 5중량%의 분산제와 0.5 내지 5중량%의 유동성 조절제와, 충진제로서 0.1 내지 50중량%의 필러(filler)로 이루어지는 주접착제와;

   베이스수지로서 아민중합체(polymeric amine) 15 내지 50중량%와, 첨가제로서 아민-터미네이티드 반응성 고무 1 내지80중량% 및 침강방지제 0.5 내지 5중량%와, 촉매로서 3급 아민 0.1 내지 10중량% 및, 충진재로서 0.1 내지 60중량% 필러로 이루어지는 경화제로 구성되며;

   상기 주접착제와 상기 경화제가 1:2 내지 2:1의 중량비로 혼합되고,

   상기 주접착제의 점도는 10,000cps이고, 상기 경화제의 점도는 30,000 내지 60,000cps이며, 상기 주접착제와 상기 경화제의 혼합물의 점도는 15,000 내지 30,000cps인 것을 특징으로 하는 접착제 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 경화체의 경도는 D타입 쇼어경도(shore-D type) 50 이상인 것을 특징으로 하는 접착제 조성물.

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