KR100730663B1 - 동절기용 타일 접착제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동절기용 타일 접착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 영하의 온도에서도 잘 얼지 않고 완전히 동결된 후에도 융해시키면 겔화되지 않고 원상태로 복원되어 접착력을 유지함은 물론 그동안 겨울철 영하의 기온 하에서 시공하자로 인해서 불가능했던 겨울철 시공을 가능하게 함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 동절기용 타일 접착제 조성물은, 전체 100중량%에 대하여 아크릴수지 25 내지 30 중량%, 충진제 40 내지 45중량%, 물 25 내지 30중량%, 증점제 2 내지 3중량%, 보조증점제 1 내지 5 중량% ,분산제 0.05-0.1 중량% , ph 조절제 0.05-0.1 중량%, 방부제 0.05 내지 0.2중량% 및 알콜류 동결방지제 1 내지 3중량% 혼합되어 이루어진다. 그리고, 동절기용 타일 접착제 조성물 제조방법은, 접착제 전체 100중량%에 대하여 아크릴수지 25 내지 30 중량%, 물 25 내지 30중량%, 증점제 2 내지 3중량%, 분산제 0.05-0.1 중량% , ph 조절제 0.05-0.1 중량%, 방부제 0.05 내지 0.2중량% 및 알콜류 동결방지제 1.0 내지 3중량% 혼합하는 단계와; 접착제 전제 100중량%에 대하여 충진제 40 내지 45중량%를 혼합하는 단계와; 접착제 전체 100중량%에 대하여 증점제 2 내지 3중량%, 보조 증점제 1 내지 5중량%를 혼합하는 단계로 이루어진다.

접착제, 동결방지제, 알콜, 보조 증점제

Description

동절기용 타일 접착제 조성물 및 그 제조방법{Tile adhesive composition for winter season}

본 발명은 접착제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 온도가 낮아 동결되더라도 원래의 물성으로 유지됨과 아울러 건조시간을 단축할 수 있도록 하고

겨울철 영하의 기온 하에서도 시공이 가능하게 하는 동절기용 타일 접착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 타일용 접착제는 겨울철 온도가 영하로 떨어지는 우리나라의 경우 낮은 온도로 인하여 제품의 보관시 및 시공시 동결되어 사용이 불가능하다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 난방을 통해 창고 내의 온도와 시공장소의 온도를 상온으로 유지하고 있지만, 이는 막대한 인력 및 유지비용이 소요되기 때문에 현실적이지 못하다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 국내 특허공개 제2006-0036864호가 제안된 바 있다.

상기한 종래 기술은 일반적인 동결방지제로 쓰이는 글리콜류를 첨가 접착제 의 빙점을 낮춤과 동시에 동결 후 융해시켜도 원상태로 돌아올 수 있는 특징을 이용 겨울철 보관 및 운반을 편리하게 할 수 있는 장점을 갖고 있으나, 일반적으로 사용되어지는 글리콜류의 경우 동결방지효과는 뛰어나나 접착제의 접착강도 및 도막강도를 현격히 떨어뜨림은 물론 동결방지 효과를 얻기위해서는 다량을 이용해야 하고 겨울철 낮은 온도에서 잘 건조되지 않는 단점이 있다.

그리고, 겨울철 제품의 보관에만 중점을 두고 개발이 이루어지다 보니 제품의 물성의 저하 및 건조시간 등에 문제점을 가지고 있으며, 단지 보관과 운반에 관련한 것은 해결할 수 있으나 실질적으로 필요한 겨울철 공사를 하는 것에는 여전히 많은 문제점을 가지고 있다.

또한, 상기 종래 기술에 의하면, 일반적으로 알카리로 염처리되어진 증점제만을 사용하고 있으나, 이 증점제만을 사용할 경우 피착재가 도기질 타일인 경우 물 흡수 현상이 심하게 나타나 접착력을 저하시킴은 물론 타일부착 가능시간도 짧아져 접착제로서 제 기능을 발휘하기 힘들다.

또한, 종래 타일 접착제의 제조공정은 수지를 혼합기에 넣고 그 밖의 모든 재료를 넣은 다음 증점제로 증점을 시킨 후 충진제를 넣는 공정으로 이루어지는데, 이때, 충진제를 넣기 전에 굉장히 유동성이 없는 고점도를 유지하는 반제품의 형태로 충진제를 넣어도 잘 풀리지 않으며 완전 분산하기 위해서 진공 및 많은 시간이소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 낮은 온도로 인하여 제품을 보관 및 운송하는 과정 중에 제품이 동결되어도 용해 후 원래의 물성으로 회복됨은 물론 겨울철 시공까지도 가능하게 해줄 수 있고 겨울철 시공의 경우 시공 후 시공부위가 동결된 후 다음날 상온의 기온으로 돌아와 자연스럽게 융해되어지면 원래의 물성을 발휘하도록 함으로써 추운 겨울 영하의 낮은 온도에서도 빠른 건조를 유도하고 접착성, 흐름성, 작업성, 기계적 강도 등의 물성이 변함없도록 한 타일 접착제 조성물 및 그 제조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 타일 접착제의 제조시 진공을 유지하지 않더라도 혼합물의 유동성을 확보할 수 있도록 하려는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 동절기용 타일 접착제 조성물은, 아크릴수지, 충진제, 증점제, 보조증점제, 분산제, ph조절제, 방부제 및 동결방지제가 혼합되어 이루어지며, 상기 동결방지제는 알콜류인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 동절기용 타일 접착제 조성물은, 전체 100중량%에 대하여 물 25 ~ 30중량%, 아크릴수지 25 ~ 30 중량%, 충진제 40 ~ 45중량%, 증점제 2내지 3중량%, 보조증점제 1 내지 5 중량% , 분산제 0.05-0.1 중량% , ph 조절제 0.05-0.1 중량%, 방부제 0.05-0.2 중량% 및 동결방지제 1-3 중량% 등으로 이루어진다.

상기 아크릴수지는 평균 분자량 8.000-10.000, 고형분 50%이고 산가 45mgKOH/g, 점도는 600cps 이다.

이러한 아크릴수지의 합성은 다음과 같이 실시하였다.

2리터의 4구 플라스크에 물 300g을 넣고 반응기내에 질소가스를 충진한후 교반하면서 80℃로 온도를 올렸다. 메칠메타크릴레이트 100g ,스칠렌 110g 2-에칠헥실 아크릴레이트 115g 2-하이드록시에칠메타크릴레이트 45g, 디메칠아미노메칠아크릴레이트 65g, 아크릴산 30g,의 혼합물에 중합개시제로서 아조비스이소부칠니트릴 12을 완전히 용해한 후 3시간에 걸쳐 적하하며 중합반응을 실시했다.

다음 물 190g에 암모늄포스페이트 2g을 용해한 것을 1시간에 걸쳐 적하한 후 4시간에 걸쳐 수지합성 중합반응을 완결시켰다.

여기에, 수지 전체 100중량%의 0.5 내지 1.5%의 동결방지제(본 발명에 의한 동결방지제)를 넣어 분산한 수지 완제품을 제조한다. 앞서 동결방지제의 투입량을 1~ 3중량%로 기재하였으며, 이 투입량 중 절반은 수지 제조시 투입되며 나머지 절반은 추후 제조시 투입되는 것이다.

이렇게 되면, 겨울철 수지를 보관 및 사용하는데 공장 내부의 난방이 필요없을 정도로 탁월한 저온 안정성을 갖는 수지를 만들 수 있다. 또한 수지에 일정 부분의 동결방지제를 넣음으로서 타일접착제 최종 완제품 생산시 다량의 동결방지제를 한 번에 투입할 경우 ph 트러블이 일어날 수 있지만, 이처럼, 동결방지제를 나누어 혼합할 경우 ph 트러블을 최소화 할 수 있다.

상기 충진제는, 실리카, 탄산칼슘, 탈크 , 규사 등 다양한 종류의 돌가루를 사용할 수 있으나 본 발명의 경우 이 중에서 입도 안정성과 기계적인 물성이 뛰어난 탄산칼슘이 사용된다. 본 발명에 사용되어진 탄산칼슘의 화학적인 물성은 caco3 98.5%이상 평균입도 9.0-11.0㎛ 정도이다. 충진제가 40%이하인 경우 도막강도 및 접착제의 흐름저항성이 나빠지고 45%이상을 사용 할 경우 충진제가 수지분을 흡수하는 비율이 높아져 접착력 저하의 원인이 된다.

상기 증점제는 고점도를 유지할 수 있게 해주면서 피착제가 벽면에서 흐르지 않도록 해줌은 물론 점도로 인한 작업성에도 영향을 주면 안되는 관계로 2-3가지 정도의 증점제가 복합적으로 사용된다. 본 발명의 경우는 무기 광물계 증점제와 아크릴 염처리 증점제 등을 혼합 사용한다 이때 사용되는 무기광물계 증점제의 경우

미누겔 , 해포석 ,클레이클레이, 제오라이트 등의 다양한 종류의 것들이 있으나 본 발명의 경우 해포석을 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다 아크릴을 염처리한 증점제와 무기 광물 증점제의 비율은 95중량%의 아크릴 염처리 증점제에 5 중량%의 무기광물계 증점제를 사용한다.

상기 증점제는 아크릴을 염처리한 증점제와 무기 광물계 증점제가 사용되나 이 증점제들의 경우 적은 양으로 고점도를 유지시켜 주는 기능은 탁월하나 과량 사용할 경우 내수성이 현격히 떨어지고 작업성에도 많은 영향을 미치는 관계로 1-2가지의 셀룰로즈 계통의 보조증점제가 혼용 사용되는 것이다.

상기 보조증점제는 셀루로즈계 증점제가 사용되며, 내수성의 현격한 감소를 방지하고 작업성이 떨어지는 문제점을 해결함은 물론 접착제를 시공하는 경우 피착면이 수분함수율이 낮거나 물 흡수가 심한 면의 경우 접착제의 급격한 물 흡수 현상으로 인한 접착력저하의 원인을 차단할 수 있으며, 결과적으로 타일 부착 가능 시간도 늘릴 수 있다.

상기 분산제는 고분자량의 분산제가 사용되며, 충진제나 아크릴수지의 입체적인 안정화를 통하여 응집을 방지하고, 충진제를 미립화하여 고형물들이 고르게 분산되게 도와주는 역할을 하는 것으로 실록산계열의 분산제가 사용된다.

상기 ph조절제는 강 염기성의 수산화암모늄이 사용된다.

상기 동결방지제는 여러 종류의 알콜류가 혼합 사용되며, 주로 에탄올과 메탄올이 사용되고 여기에 아디프산디옥틸이 일부 첨가되어 사용된다. 예컨대, 알콜 : 물 : 아디프산디옥틸 : 계면활성제가 중량비로 1 : 0.8 내지 1.2 : 0.08 내지 0.12 : 0.008 내지 0.012 비율로 혼합되어 이루어진다. 알콜류의 경우 과량사용하면 접착제의 점도가 묽어져 접착제로서의 기능을 제대로 발휘할 수 없고 소량사용하면 동결방지효과를 제대로 얻을 수 없다.

알콜류의 경우 에탄올 및 메탄올 중 택일 사용이 가능하며 기능상의 차이는 없으나 본 발명의 경우 메탄올을 주로 사용하였으며 본 발명의 동결방지제 조성물의 혼합물인 아디프산디옥틸의 경우 우수한 동결방지 효과는 물론 뛰어난 가소제 역할을 해줌으로 일반적으로 많이 사용되어지는 텍사놀 가소제를 제외하고 메탄올 90중량 %와 아디프산디옥틸 10중량%를 혼합 동결방지제를 만들었다.

아디프산디옥틸의 경우 옥틸 알콜과 무수프탈산의 에스테르화반응으로 얻어지는 제품으로 내한성이 뛰어난 장점을 가지고 있는 물질로 알콜류와 혼합함으로 극저온에서도 안정적인 동결방지효과 및 작업이 가능하게 해주는 역할을 해 준다.

방부제는 0.05-0.2 중량%가 혼합된다. 방부제의 경우는 일반적인 CMIT계통의 방부제를 사용하였으며 혼합량 0.05중량% 이하를 넣으면 방부효과를 기대하기 어렵고 0.2중량% 이상을 넣을 경우 방부제의 과다사용으로 제품의 물성에는 커다란 영향은 없으나 인체에 관련한 유해성이 커진다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 자세하게 설명하고자 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

타일 접착제 조성물의 제조예

제조예 1 아크릴수지의 제조

본 제조예 1에서 사용하는 아크릴수지의 합성은 다음과 같이 실시하였다

2리터의 4구 플라스크에 물 300g을 넣고 반응기내에 질소가스를 충진한후 교반하면서 80℃로 온도를 올렸다. 메칠메타크릴레이트 100g ,스칠렌 110g 2-에칠헥실 아크릴레이트 115g 2-하이드록시에칠메타크릴레이트 45g, 디메칠아미노메칠아크릴레이트 65g, 아크릴산 30g,의 혼합물에 중합개시제로서 아조비스이소부칠니트릴 12을 완전히 용해한 후 3시간에 걸쳐 적하하며 중합반응을 실시했다.

다음 물 190g에 암모늄포스페이트 2g을 용해한 것을 1시간에 걸쳐 적하한 후 2시간에 걸쳐 수지합성 중합반응을 완결시켰다.

이어서, 제조된 수지 조성물의 100중량%에 대하여 0.25 내지 1중량%의 동결방지제를 혼합하여 수지를 제조한다.

이렇게 얻어진 수지의 중량 평균 분자량은 8.000-10.000, 고형분은 50%이고 산가는 45mgKOH/g, 점도는 600cps 였다.

제조예 2 동결방지제의 제조

알콜(메탄올 또는 에탄올)을 1000g을 물 1000g 혼합 전체용액을 pH 9로 조절한 후, 계면활성제 10g을 첨가한 후 곧바로 아디프산디옥틸을 100g을 첨가한 다음, 5분 동안 1000rpm으로 교반한 후, 이 용액을 상온에서 안정화 단계를 거처 알콜농도 50%의 동결방지용액을 제조하였다.

동절기용 타일접착제의 제조

실시예 1

1. 물, 아크릴수지, 보조 증점제, 분산제, ph 조절제, 방부제 및 동결방지제를 혼합기에 투입하여 혼합한다.

2. 상기 1의 혼합물에 충진제를 혼합한다.

3. 상기 2의 혼합물에 증점제와 보조 증점제를 혼합하여 500-700RPM정도의 속도를 유지하며 10분정도 혼합하여 타일 접착제를 제조한다.

4. 포장용기에 타일 접착제를 포장한다.

본 발명의 결과를 더욱더 상세히 하기 위해 실시예 및 비교예를 측정방법을 하기의 표 1로 나타내었다.

[표 1]

*동절기용 수지는 글리콜류를 섞어서 제조

측정방법

측정방법은 KS L 1593의 시험방법에 의해서 진행한다.

시험에 사용하는 재료 및 용구

(1) 시험에 사용하는 재료 및 용구는 표 2에 따른다.

[표 2] 재료 및 용구

품명	재질
석면 슬레이트	KS L 5114에 규정하는 플렉시블 판
도자기질 타일	KS L 1001에 규정한 내장 도자기질 타일로서 100㎜각, 뒷면 무 처리의 것으로서 8.의 적용 타일에 규정하는 것.
유리판	KS L 2012에 규정하는 것.
표준 빗	KS D 3503에 규정하는 것.
철편, 인장 지그	KS D 3503에 규정하는 것.

품명	재질
모르타르 판	모르타르의 배합은 무게비로 시멘트 1, 표준 모래 2, 물시멘트 비 0.65 로 한다. 1회 혼련한 시멘트, 표준 모래, 물의 채취량은 시멘트 520g, 표준 모래 1040g, 물 338g으로 하고 모르타르의 혼합 방법은 KS L 5109의 6.(모르타르의 혼합 방법)에 따라 조제한 모르타르를 안쪽 치수 70ㅧ70ㅧ20㎜인 금속제 형틀을 사용하여 성형한 후 온도 20ㅁ3℃, 습도 80% 이상의 상태로 24시간 양생한 후 탈형하고, 그 후 6일간, 20ㅁ2℃ 의 물 속에서 양생한다. 다시 7일 이상 양생실에서 양생한 후 KS L 6003에 규정하는 150번 연마지를 사용하여 싱형시의 아랫면을 충분히 연마하여 시험용 기판으로 한 것.

(2) 시험에 사용하는 도포기구는 표준 빗으로 한다.

(3) 시험체의 제작에 사용하는 철편의 접착 면적은 40×40㎜로 한다.

1. 시험 방법

1. 저장 안정성 (1액형에 적용)

1통에 4㎏ 이상씩 들어간 접착제 2통을 1㎏씩 나누어서 8통을 준비한다. 이중의 4통을 저장 안정성 시험에 사용한다. 4주간 중 최초의 2주간은 20±2℃, 후반의 2주간은 50±2℃에 저장하고 그 후의 부피와 점도에 현저한 변화 유무를 육안으로 조사한다. 또한 남은 1㎏통 4개의 접착제는 다른 시험에 사용한다.

2 접착 강도 시험 방법

(1) 시험용 재료

가. 바탕재

바탕재는 모르타르 판으로 하고 크기 70×70㎜, 두께 20㎜로 한다.

표면은 먼지, 그 밖의 이물질이 부착되지 않도록 청소한다.

나. 도자기질 타일

도자기질 타일은 미리 40×40㎜의 크기로 절단한 것을 사용한다.

(2) 시험체의 제작

가. 바탕재의 처리

타입 Ⅰ에 공시하는 모르타르판은 각 시험 모두 20±2℃의 물속에 7 일간 침지시킨 것을 사용한다. 물 속에서 꺼낸 모르타르판은 헝겊 등 으로 가볍게 접착면을 닦은 후, 즉시 접착제를 도포한다.

나. 접착제의 도포

바탕재에 접착제의 도포는 철제 도포용 보조틀에 평활면을 위로 하여 바탕판 5매를 틈이 없이 삽입 고정하고, 공시 접착제의 적당량을 취하고 표준 빗으로 도포한다. 접착제의 도포 조작을 할 때에는 바탕재에 KS A 1527에 규정하는 테이프를 나비 7㎜가 덮이도록 부착하고 적당량의 접착제를 올려놓고, 주걱 등을 사용하여 두께 약 3㎜로 도포한 후, 표준 빗을 각도 약 60°로 세워서 양손으로 단번에 자기 앞으로 당겨 접착제를 5매의 바탕재에 균일하게 도포한다. 테이프는 접착제 도포 후, 즉시 서서히 벗겨진다.

다. 타일 부착

접착제 도포 후 원칙적으로 20분 후에 (1) 2)에 규정하는 타일을 접착제가 도포된 바탕재의 중앙에 가만히 올려놓고 다시 그 위에 무게 1㎏의 추를 약 30초간 올려놓은 후, 추를 제거하여 7일간 양생한다.

라. 철편의 장치

양생 4일에서 6일 사이에 5.4.2 (3)에 규정하는 철편을 표준 상태 속에서 에폭시 수지계 접착제 등(단 이 접착제는 표 2에 규정하는 접착제의 접착 강도보다 큰 것을 사용한다)으로 타일에 접착하고 정치하여 둔다(시험체를 작성할 때 타일의 시유면을 샌드 페이퍼 등으로 거칠게 하여 두면 된다).

(4) 접착 강도 시험

가. 시험기

시험기는 파괴 하중이 시험기 용량의 15∼85%에 들 수 있는 인장 시험기로서, 인장 속도를 3㎜/min로 조절할 수 있는 것으로 한다.

나. 접착 강도

접착 강도는 (2)에 따라 제작한 시험체를 표 2에 따라 양생을 한 후, 별도의 지그를 사용하여 시험기에 장치하고, 인장 속도 3㎜/min로 인장 시험을 하고 끊어질 때까지의 최대 하중을 측정하고 끊어진 상태를 기록한다. 또한 인장 시험은 양생 종료 후 즉시 한다. 다만 건조 · 습윤 되풀이 양생 및 열노화 양생을 한 시험체는 표준 상태로 24시간 정치한 후 한다.

*위의 시험방법에 의해서 시험한 결과는 표 3과 같다.

[표 3] 시료별 접착강도 및 동결융해 실험 결과

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 동절기용 타일접착제 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 접착성, 작업성, 저온 안정성 등의 물성이 우수하고, 이를 이용하여 제조된 타일접착제 조성물은 동절기 영하의 온도에서도 잘 동결되지 않으며 영하의 온도에서도 시공이 가능할 뿐 만 아니라 접착제가 추운날씨에 완전 동결되어도 상온의 기온에서 자연스럽게 융해하면 원래의 물성을 발휘함은 물론 겨울철 시공 후 시공부위가 동결되어도 융해 후 원래의 물성과 변함없는 기능을 발휘하는 접착제이다.

그리고, 접착제의 제조시 진공을 유지하지 않아도 재료들의 유동성을 확보하여 진공 조성을 위한 비용을 절감할 수 있으면서 제조 시간을 단축할 수 있다.

또한, 보조 증점제를 통해 물 흡수 현상을 최대로 줄이고, 이로써, 타일부착 가능시간도 늘릴 수 있으므로 접착제의 효용성 및 신뢰성을 향상할 수 있는 등의 효과가 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 전체 100중량%에 대하여 아크릴수지 25 내지 30 중량%, 충진제 40 내지 45중량%, 물 25 내지 30중량%, 증점제 2 내지 3중량%, 보조증점제 1 내지 5 중량% ,분산제 0.05-0.1 중량% , ph 조절제 0.05-0.1 중량%, 방부제 0.05 내지 0.2중량% 및 알콜류 동결방지제 1 내지 3중량% 혼합되어 이루어지고,

   상기 동결방지제는 알콜 : 물 : 아디프산디옥틸 : 계면활성제가 중량비로 1 : 0.8 내지 1.2 : 0.08 내지 0.12 : 0.008 내지 0.012 비율로 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 동절기용 타일 접착제 조성물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 접착제 전체 100중량%에 대하여 아크릴수지 25 내지 30 중량%, 물 25 내지 30중량%, 증점제 2 내지 3중량%, 분산제 0.05-0.1 중량% , ph 조절제 0.05-0.1 중량%, 방부제 0.05 내지 0.2중량% 및 알콜류 동결방지제 1 내지 3중량% 혼합하는 단계와;

   접착제 전제 100중량%에 대하여 충진제 40 내지 45중량%를 혼합하는 단계와;

   접착제 전체 100중량%에 대하여 증점제 2 내지 3중량%, 보조 증점제 1 내지 5중량%를 혼합하는 단계를 포함하고,

   상기 동결방지제는, 알콜과 물이 중량비로 1 : 0.8 내지 1.2 혼합하고, 여기에 계면활성제를 상기 알콜에 대해 중량비로 0.008 내지 0.012 혼합한 후 아디프산디옥틸을 상기 알콜의 중랑비로 0.08 내지 0.12 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 동절기용 타일 접착제 조성물 제조방법.
6. 삭제