KR100684035B1 - 염화물을 이용한 대전방지 접착제, 이를 응용한 제품 개발 - Google Patents

염화물을 이용한 대전방지 접착제, 이를 응용한 제품 개발 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염화물을 이용한 대전방지 접착제, 이를 응용한 제품 개발에 관한 것으로,
공간내에 존재하는 전자파 및 마찰력 등에 의하여 발생하는 정전기 환경을 개선시켜 주며, 아울러 동결방지기능도 가능한 접착제, 이를 응용한 제품을 제공하는데 목적이 있다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 수성 및 유성 접착제에 염화물 용액을 포함시켜 이루어지며,
이를 통해 제조된 제품은 자체 저항성에 의하여 공간내 산재되어 있는 전기장 및 정전기을 미열로써 소멸시킴과 동시에, 추운 겨울철 제품의 동결현상을 방지하는 기능 등도 얻을 수 있는 것이다.
염화물, 대전방지, 전기장, 접착제, 동결

Description

염화물을 이용한 대전방지 접착제, 이를 응용한 제품 개발{The anti-static adhesives by using chloride, and applicable products thereof}
본 발명은 염화물을 이용한 대전방지 접착제, 이를 응용한 제품에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 기존의 접착제에 대전방지 기능, 전자파차단 기능과 동결방지 기능 등을 갖는 제품에 관한 것으로, 공간내에 존재하는 전기장을 집적하여 자체 저항열에 의하여 제거, 불요불급 전자파환경을 개선시키며, 특히 정전기방지를 위한 대전방지기능과 동결방지기능을 갖는 접착제, 이를 이용하여 제조될 수 있는 응용제품에 관한 것이다.
본 발명 이전에 출원된 "대한민국 특허 2002-0027989이나 2003-0004662"은 수성에 한정된 기술이지만, 본 발명에서는 수성뿐만 아니라 유성에도 적용이 가능한 것이다.
전기를 사용하는 전자제품이나 통신 및 방송용 안테나 등지에서 발산하는 전자파 중에서 전기장이 대전체에 집적된 정전기는 인체의 쇼크뿐만 아니라, 순간적인 방전에 의한 정전기는 물질끼리의 마찰, 접촉에 의해 생기기 때문에 발생 자체를 막는 것은 곤란하다. 따라서 이와 같은 정전기 장해를 방지하기 위해서는 발생한 전하를 제거, 중화, 누설시키는 일이 필요하다. 따라서 본 특허의 기본적인 목적인 대전방지 기능을 가진 접착제를 개발하고, 이를 활용하여 제조된 응용제품으로 정전기 제거뿐만 아니라 각종 전기/전자제품, 통신수단 등지에서 필연적으로 발생하는 전자파 중의 전기장을 감쇄시키는 효과도 가진다.
이러한 대전방지 및 전자파의 제거를 위하여 종래에 제안되었던 기술 및 그에 따른 문제점을 이하에서 살펴보기로 한다.
고분자수지에 대전방지제를 넣어 제조된 대전방지수지가 현재 고가에 판매되어지고 있다. 그러나 미량의 대전방지제 사용으로 대전방지 기능은 있을 수도 있으나, 전자파차단 기능은 존재하지 않는다.
기존에 알려진 전자파차단 접착제는;
전도성고분자를 이용하거나, 흑연, 은이나 구리와 같은 금속성 물질을 혼합하여 제조하는 기술이나 제품들이 주류를 이루고 있다.
사용된 전도성 고분자의 물질은 고온에서 가공시에 전도성을 상실하는 문제와 가격이 매우 고가로서 경제성이 떨어져 현재 상업화에 어려움이 많은 물질로 알려져 있다. 그리고 흑연은 검정색만을 나타내는 문제점과 은이나 구리와 같은 금속성 물질도 역시 사용하는 물질의 고유 색상과 고가인 문제점이 존재한다.
본 발명에서 주로 사용하는 염화물 중에서;
염화칼슘을 이용하여 상품된 제품으로는,
습도가 높은 여름철에 플라스틱 상자내 염화칼슘을 넣어 의류 상자나 옷장 속의 건조제로 사용되어 지고 있는데, 이는 염화칼슘의 고흡습성을 이용한 것이고, 겨울철에 주로 사용되는 제품으로는 발열반응을 이용하여 눈을 녹이는 제설제으로 사용되어지고 있다. 그 밖에 제빙용. 냉동용, 화학용, 건축. 토목용, 방진용 등 다양하게 이용되어 지고 있으나, 본 발명과 같은 대전방지 성능으로 개발된 제품은 세계 어디에도 존재하고 있지 않다.
그리고 염화나트륨을 이용하여 상품된 제품으로는,
먹는 식품류에서 맛을 내는 기능으로 주로 사용되어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
염화물을 이용하여 대전방지성능을 가진 접착제를 제조하고, 이를 이용하여 대전방지 기능과 전자파 중에서 전기장을 주로 차폐시키는 응용제품을 개발하였다. 본 발명에서 쉽게 접목 가능한 응용제품으로 건축자재에서 전기/전자제품에 이르기까지 응용분야는 무수히 많으나, 우선적으로 벽지, 타일, 바닥재, 전자레인지, 전등갓, 침대, 의류, 모기장, 파티션를 우선적으로 적용 개발하였다. 본 발명에 주로 사용하는 염화칼슘, 염화나트륨, 그리고 해수는 환경친화적이면서 인체에 무해한 소재로서, 이 소재의 전해질적 성능에 의하여 대전방지기능을 가지게 되면서 아울러 전자파차단 성능도 겸비하게 된다. 그밖에 사용되는 염화물의 종류에 따라서 그 물질 고유 성능에 의하여 다양한 기능을 갖게 하는 것이 본 발명의 또다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 염화물이나 해수를 이용한 대전방지 접착제, 이의 응용제품에 관한 것으로, 대전방지기능과 근거리 전자파의 경우에서는 전기장 차단효과, 원거리 전자파의 경우에는 전기장뿐만 아니라 자기장에서도 차폐효과를 발휘함으로써, 공간내에 산재하는 전자파로 인한 전자파환경 개선과 이들 전자파에 의하여 나타나는 정전기현상 방지인 주기능과 부기능으로 여러가지 기능을 겸비한 대전방지용 접착제, 이의 응용제품을 제공하는데 목적이 있다. 이를 실현하기 위한 본 발명은 접착제에 염화물이나 해수를 혼합하여 이루어진다. 이에 의하여 제조된 염화물을 이용한 접착제, 이를 응용한 제품은 대전방지 성능의 높은 저항을 띄어 공간내에 존재하는 전자파를 흡수, 자체 저항열에 의하여 소멸시킴으로서, 공간내 존재하는 전자파 중에서, 특히 전기장의 제거와 여러 가지 성능이 있어 인체에 유익한 환경을 제공하게 된다.
염화물을 이용한 대전방지 접착제, 이를 응용한 제품의 제조방법으로,
우선 전기가 잘 통하려면 전해질이어야 하며, 전해질과 비전해질의 구분은 전해질은 물에 넣었을 때 이온화가 되는 물질이고 비전해질은 분자상태로 그대로 존재하는 것이다. 이것은 분자가 어떤 결합구조로 이루어져 있는가에 의하여 좌우된다. 물체의 전기적 성질을 나타내는 것으로 금속도체의 경우에는 자유전자에 의한 것이며, 용액상태의 염화물은 이온의 영향에 기인한다. 염화물 중에서 염화칼슘의 전기적 원리는 Ca2+는 음극으로 2Cl-는 양극으로 가서 전자를 받거나 줌으로서 전자의 흐름이 발생하면서 통전이 된다. 통전, 즉 전류가 잘 흐른다는 것은 얼마나 많은 이온이 생성되었는가에 의한 것으로,
염화칼슘은 Ca2+ 와 2Cl-,
염화나트륨은 Na+ 와 Cl-
으로 이온화가 이루어진다. 따라서 같은 양의 염화물 중에서 염화칼슘이 더 많은 이온이 생성됨으로 인하여 통전이 가장 잘 이루어진다. 그리고 용액의 건조후에도 염화물의 용해성에 의하여 지속적인 통전이 이루어짐으로 인하여 본 발명의 목적을 이룰 수 있게 되었다.
따라서 우선 본 발명에 사용하는 염화물에는 염화칼슘, 염화나트륨을 사용하였다. 염화칼슘은 물에 대한 용해도는 매우 크며, 1g의 물에 74.5g 녹는다. 알코올, 아세톤 등에도 녹는다. 염화칼슘을 이용하여 수성 접착제 뿐만 아니라, 휘발성 접착제(이하, 유성 접착제이라고 명명함.)도 개발하였다.
먼저 본 발명에 의한 수성 대전방지 접착제를 제조하기 위한 수성 전해질 용액을 제조함에 있어,
염화칼슘은 물에 0.1∼50중량%을 녹인 전해질 용액을 제조하였고, 염화나트륨은 물에 5∼35.7중량%을 녹인 전해질 용액을 제조하였다. 그리고 해수에서의 부족한 염화나트륨을 보충하기 위하여 실온에서 염화나트륨 성분이 5~35.7중량%이 되도록 염화나트륨을 혼합하여 해수 전해질 용액을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 수성 전해질 용액을 가지고 수지A(아교, 카제인, 아라비아고무, 요소수지, 멜라민수지, 알키수지, 폴리비닐알코올계, EVA(Ethylene-vinly acetate homopolymer)계, 아크릴수지계 중의 어느 하나)에 혼합하여 제조함에 있어, 수성 전해질 용액 5∼80중량%을 수지A 20∼95중량%에 혼합하여 수성 대전방지 접착제로 제조하는 것을 특징으로 한다.
그리고 수지 A에 염화칼슘 전해질 용액 1∼29중량%와 염화나트륨 전해질 용액 1∼34.7중량%을 함께 사용하여, 염화칼슘의 고흡습성, 속건성, 방염 및 동결방지성과 염화나트륨의 항균성, 항곰팡이성, 방염, 방충, 저가로 인한 경제성을 가진 대전방지 접착제의 제조도 가능하였다.
또한 본 발명에 의한 유성 대전방지 접착제를 제조하기 위한 전해질 용액을 제조함에 있어,
알코올에 염화칼슘 0.1∼40중량%을 녹여 만든 알코올 전해질 용액(이하, 유성 전해질 용액이라고 명명함.)을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 유성 전해질 용액을 가지고 수지B(수지A(아교, 카제인, 아라비아고무, 요소수지, 멜라민수지, 알키수지, 폴리비닐알코올계, EVA(Ethylene-vinly acetate homopolymer)계, 아크릴수지계 중의 어느 하나), 천연수지계, 페놀수지계, 푸란수지계, 염화비닐계, 초산비닐계, 폴리아세트산비닐계, 폴리우레탄계, 크실렌수지, 에폭시수지, 이소시아네이트계, 폴리에스테르계, 아크릴레이트계, 시아노아크릴레이트계 중의 어느 하나)에 혼합하여 제조하였다. 이때 사용된 조성물 비율은 유성 전해질 용액 5∼80중량%을 수지B 20∼95중량%에 혼합하여 유성 대전방지 접착제로 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제조되어진 수성과 유성 접착제를 이용하여 벽지, 타일, 바닥재, 전자레인지, 전등갓, 침대, 의류, 모기장, 파티션에 우선적으로 적용 개발하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴본다.
[실시예 1] 수성 전해질 용액에서 염화나트륨이 총 5중량%가 포함되어진 수용성 아크릴수지계 접착제를 제조한 후, 벽지를 제조하였다. 벽지는 2 layer로 이루어진 것으로 2 layer간에 접착시키는 공정으로 본 접착제를 사용하였다.
이와 같이 염화물이나 해수를 이용하여 제조된 접착제는 벽지, 타일, 바닥제, 전등갓, 침대와 같은 목재용 가구, 의류, 모기장 등과 같이 여러가지 제품에 코팅을 통하여 기능성 제품을 개발하였다.
[실시예 2] 수성 전해질 용액을 도료 성분에 적용한 결과, 즉 아크릴계통 수성 도료에 염화나트륨이 10중량%가 포함되어진 수성 도료를 제조함에 있어, 간단한 혼합 공정만으로 쉽게 염화물이 고루 분산되어진 도료 제품을 개발하였다.
[실시예 3] 유성 전해질 용액을 폴리비닐알코올에 혼합하여 제조함에 있어 실시예 2와 같은 간단한 혼합공정으로 제조하였으며, 이때의 염화칼슘 성분의 함량을 5중량% 첨가하였다.
[실시예 4] 염화물 중에서 염화칼슘과 염화나트륨을 각각 1중량%, 5중량% 함께 포함되어진 아크릴계통 접착제도 실시예 2에 설명한 공정으로 제조하였다.
[실시예 5] 염화물이나 전도성 카본블랙과 안티몬과 같은 난연제를 사용하여 대전방지 난연성 폴리비닐알코올 에멀젼 접착제를 제조함에 있어, 폴리비닐알코올 에멀젼에 염화물이나 전도성 카본블랙, 안티몬을 각각 10중량%, 10중량%, 3중량% 칭량후, 고른 분산을 위하여 혼합기에 혼합속도는 100∼300rpm으로 혼합시키고, 혼합용 Blade가 장착된 Mill Type을 장착한 혼합기를 사용하여 제조하였다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 작용예를 살펴보면;
[작용예 1] 대전방지 및 전자파차폐개념은,
상기와 같은 물질과 공정을 거쳐 제조된 염화물을 이용한 접착제, 응용제품은 첨가된 염화물이 용액상에서 이온상태로 존재하므로 고저항 전도성을 가진다. 이와 같이 제조되어진 접착제를 종이에 도포후 4면체 상자로 만든 후 전자파 차폐 정도를 측정한 결과, 본 발명 이전에 출원된 "대한민국 특허 2002-0027989이나 2003-0004662"와 같이, 전자파 차폐효과를 보였다.
그리고 단면 시트의 형태로 제조된 바닥제이나 타일을 건축물 바닥에 시공한 결과 별도의 접지시설이 없어도 전자파가 감쇄되는 것을 알 수 있었는데, 이는 건축물의 바닥도 건축물내의 철골이나 건축물 자체가 지면과 연결되어 있음으로 인하여 전자파 감쇄 또는 대전방지 기능을 발휘하게 된다.
따라서 단면 시트상에서의 전자파감쇄 정도를 측정하기 위하여, 전자파측정기인 TriField를 A4크기의 시트 중앙에 놓고 전자파 감쇄정도를 측정하였다. 일반적으로 시판중인 폴리비닐알코올(PVA) 에멀젼 접착제로 제조된 시트에서는 80V/m인 것이, 전도성 카본블랙 5.92중량%를 혼합한 PVA 에멀젼 접착제로 제조한 시트에서는 70V/m, 10.37중량%일때 10V/m, 염화나트륨 7.35중량%를 혼합한 PVA 에멀젼 접착제를 가지고 제조한 시트에서는 5V/m이하로 감소됨을 알 수 있었다. 이 때 전도성 카본블랙 10.37중량% 접착제로 제조된 시트는 약500∼900KΩ으로 나타났으나, 염화나트륨을 이용하여 제조된 시트의 저항치는 계측기에 표시되지 않을 만큼 높은 상태이었으나, 전자파 감쇄효과는 더 우수하게 나타났다.
아울러 본 발명의 접착제, 응용제품으로 코팅 또는 도배 등으로 사용하는 경우, 전기공학적으로 개회로가 아닌 폐회로 개념으로, 기존의 전도성물질은 무조건 접지를 하여야 한다는 기존 범주와 다른 차원의 자체 전자파 소멸시스템이 작동하게 됨을 실험적으로 알수 있다. 또한 물리학적으로 금속구 내부에 있는 하전된 즉 전자파 성분은 외부로 빠져 나오는 성질로 인하여 무하전, 보다 상세하게는 전자파 중에서 전기장은 제로(0)으로 되려는 성질을 가지게 된다.
따라서 본 발명에 의한 벽지, 침대, 의류, 모기장, 파티션은 상기와 같은 금속구 내부와 같은 전기장 제로상태화를 추구함으로 인한 대전방지 및 전자파 감쇄 기능을 발휘하며, 본 발명에 의한 전등갓은 전등에서 인체로 대전되는 전기장을 스크린 즉 차폐시키는 효과를 발휘한다. 그리고 본 발명에 의한 전자레인지는 전자레인지의 작동주파수 2.45GHz를 가장 효율적으로 차단할 수 있는 제품이다.
또한 본 발명품은 향후에 도래할 부루투스(Bluetooth) 무선통신시대에 공간내에 난무할 부루투스(Bluetooth)대역 전자파(약 2.4GHz)를 가장 효과적으로 제거할 수 있는 수단이 된다. 향후에 도래할 부루투스(Bluetooth) 무선통신을 이용한 제품으로, 예를 들면, 정보통신 분야로 컴퓨터 본체와 복사기(printer)를 보면, 컴퓨터 작업에서 인쇄를 위하여 복사기(printer)로 보내진 명령전달이 유선이 아닌 무선인 관계로 컴퓨터 본체와 복사기(printer)으로 전달되는 과정에서 공간내에 방출되는 명령전달 무선통신 즉 전자파가 인체로 도달되는 것은 피할 수 없다. 특히 이 전자파가 반사되어 인체에 전달되는 전자파에 대하여 본 발명품이 우수한 감쇄 능력을 발휘하며, 공간내 부루투스(Bluetooth) 전자파환경을 감쇄시키는데도 본 발명품의 고유특성에 의하여 가능하다.
[작용예 2] 본 발명에 사용되는 해수의 인체친화성을 보면;
체액에 포함되어진 주된 이온은 나트륨이온(Na+), 칼륨이온(K+), 칼슘이온(Ca2+), 마그네슘이온(Mg2+), 염소이온(Cl-), 중탄산이온(HCO3 -) 등이 있다.
인체의 체액속에서 Na+이온 농도를 100으로 했을 때의 상대이온 농도를 비교한 것을 표 1에 나타내었다. 표 1은 인체의 체액 중의 이온농도와 해수 중의 이온농도를 비교한 결과, 상대이온 농도는 Mg2+이온을 제외하고는 체액과 해수는 유사함을 알 수 있었다.
[표 1]
Figure 112003509802449-pat00002
[작용예 3] 항균적인 측면에서는,
사용하는 염화칼슘, 염화나트륨이나 해수는 본 발명 이전에 출원된 "대한민국 특허 2002-0027989이나 2003-0004662"와 마찬가지로 (+)이온성 세균과 (-)이온성 세균에 대한 항균능력을 발휘하였다.
따라서 첨가된 염화나트륨 중량대비 항균율과 항곰팡이성 측정결과를 [표 2]와 [표 3]에 각각 나타내었다.
[표 2]
Figure 112003509802449-pat00003
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[작용예 4] 염화칼슘을 이용하여 제조된 본 발명품은 고흡습성, 속건성, 방염 및 동결방지성을 발휘한다.
[작용예 5] 염화나트륨이나 해수를 이용하여 제조된 본 발명품은 그밖에 방염, 방충 기능으로 환경친화 및 인체 친화성을 발휘한다.
이상과 같이 본 발명의 접착제, 이를 이용한 응용제품은 투명하면서도 대전방지성과 전자파차폐효과를 발휘함과 동시에, 염화칼슘을 이용한 경우에는 고흡습성, 속건성, 방염 및 동결방지성을 발휘하고, 염화나트륨이나 해수를 이용한 경우에는 항균성, 항곰팡이성, 방염, 방충 기능으로 환경친화 및 인체 친화성을 발휘한다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명의 접착제 및 도료, 이를 이용한 응용제품은 투명하면서도 대전방지성과 전자파차폐효과를 발휘함과 동시에, 염화칼슘을 이용한 경우에는 고흡습성, 속건성, 방염 및 동결방지성을 발휘하고, 염화나트륨이나 해수를 이용한 경우에는 항균성, 항곰팡이성, 방염, 방충 기능으로 환경친화 및 인체 친화성을 발휘한다.

Claims (3)

  1. 수성전해질 용액으로, 염화칼슘은 물에 0.1∼50중량%을 녹인 전해질 용액, 염화나트륨은 물에 5∼35.7중량%을 녹인 전해질 용액, 해수에서의 부족한 염화나트륨을 보충하기 위하여 해수에 염화나트륨 성분이 5~35.7중량%이 되도록 염화나트륨을 실온에서 혼합하여 제조되어진 해수 전해질 용액중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합, 수성 전해질 용액에 수지A(아교, 카제인, 아라비아고무, 요소수지, 멜라민수지, 알키수지, 폴리비닐알코올계, EVA(Ethylene-vinly acetate homopolymer)계, 아크릴수지계 중의 어느 하나)를 혼합하여 대전방지 접착제를 제조함에 있어, 수성 전해질 용액 5∼80중량%을 수지A 20∼95중량%에 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 수성 대전방지 접착제 제조방법.
  2. 수지 A(아교, 카제인, 아라비아고무, 요소수지, 멜라민수지, 알키수지, 폴리비닐알코올계, EVA(Ethylene-vinly acetate homopolymer)계, 아크릴수지계) 36.3~98중량%에 염화칼슘 전해질 용액 1∼29중량%와 염화나트륨 전해질 용액 1∼34.7중량%을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 대전방지 접착제 제조방법.
  3. 알코올에 염화칼슘 0.1∼40중량%을 녹여 제조된 유성 전해질 용액에 수지B(수지A(아교, 카제인, 아라비아고무, 요소수지, 멜라민수지, 알키수지, 폴리비닐알코올계, EVA(Ethylene-vinly acetate homopolymer)계, 아크릴수지계 중의 어느 하나), 천연수지계, 페놀수지계, 푸란수지계, 염화비닐계, 초산비닐계, 폴리아세트산비닐계, 폴리우레탄계, 크실렌수지, 에폭시수지, 이소시아네이트계, 폴리에스테르계, 아크릴레이트계, 시아노아크릴레이트계 중의 어느 하나)를 혼합하여 유성 대전방지 접착제를 제조함에 있어, 유성 전해질 용액 5∼80중량%을 수지B 20∼95중량%에 혼합하여 제조한 것임을 특징으로 하는 유성 대전방지 접착제 제조방법.
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