KR101068989B1 - 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 및 헥실아크릴레이트의 중합체 또는 공중합체 중에서 선택된 1 종 이상의 아크릴 수지, 가소제, 접착 부여제, 표면처리제로 표면 처리된 탄산칼슘, 탈크, 실리카 및 클레이 중에서 선택된 1 종 이상의 충전제, 희석제, 경화제, 발포제, 흡습제 및 착색제를 포함하는 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 친환경적인 아크릴 수지를 사용함으로써 차량의 하부 패널에 적용 시 환경오염 문제가 없고, 외부의 환경적인 인자로부터 부식에 대한 저항력이 클 뿐만 아니라, 경화시 발포로 인해 형성된 셀이 완충작용을 하여 내마모성이 향상되고 방음 효과가 우수하다.
메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 패널 접착제, 아크릴 수지, 가소제, 접착 부여제, 충전제, 희석제, 경화제, 발포제, 흡습제, 착색제

Description

아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물{ADHESIVE COMPOSITION FOR PANEL USING ACRYLIC RESIN}
본 발명은 아크릴 수지, 가소제, 접착 부여제, 충전제, 희석제, 경화제, 발포제, 흡습제 및 착색제를 포함하는 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 차체 하부 패널에 적용하기 위한 것으로서, 부식에 대한 저항력과 방음효과가 우수하고 친환경적인 조성물이다.
최근 환경적인 문제가 계속 대두 되고 있는데, 자동차 산업에서는 친환경적인 제품을 사용하려는 경향이 빠르게 진행되고 있다. 이에 기존에는 폴리염화비닐(Poly Vinyl Chloride, PVC)계 유형의 차량 하부 패널 접착제 조성물이 사용되어왔다. 그러나 이와 같은 조성물은 차량 조립공정 중 하나인 오븐에 의한 경화 시 다이옥신(Dioxin)이 생성되는 등의 환경에 치명적인 악영향을 주며, 단순히 패널의 코팅으로 패널에 대한 접착 및 내마모성 등의 기능만을 하고 있어 차량의 주행 중에 발생되는 소음에 대한 차음 및 방음 효과는 전혀 없었다. 또한 기후 나 자연광 등의 외부환경으로 부터의 노화로 인한 내후성에 약하여 부식문제 등 차량의 내구성에 좋은 영향을 미치지 못하는 한계가 있었다. 이와 같은 문제를 개선하기 위하여 폴리염화비닐계 수지 대신 친환경적이고 기능적으로 우수한 아크릴수지를 이용하여 특정함량의 첨가제를 추가하여 패널 접착제 조성물의 물성을 향상시키는 연구가 계속 진행 되어왔다
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 감안하여 연구 노력한 결과, 아크릴 수지, 가소제, 접착 부여제, 충전제, 희석제, 경화제, 발포제, 흡습제 및 착색제를 특정 함량 사용 함으로써 차량의 하부 패널에 적용 시 패널에 대한 접착력이 향상되고, 부식에 대한 저항력이 향상되고 방음효과가 우수한 패널 접착제 조성물을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 친환경적이며 접착성능 및 내마모성이 뛰어남과 동시에 방음효과와 내부식성이 개선된 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물은 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레 이트, t-부틸아크릴레이트, 및 헥실아크릴레이트의 중합체 또는 공중합체 중에서 선택된 1 종 이상의 아크릴 수지 25 ~ 35 중량%, 가소제 20 ~ 30 중량%, 접착 부여제 5 ~ 15 중량%, 탄산칼슘, 탈크, 실리카 및 클레이 중에서 선택된 1 종 이상에 표면처리제로 표면 처리된 충전제 20 ~ 30 중량%, 희석제 3 ~ 8 중량%, 경화제 1 ~ 5 중량%, 발포제 1 ~ 5 중량%, 흡습제 1 ~ 5 중량% 및 착색제 1 ~ 5 중량%를 포함하는 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물은 친환경적인 아크릴 수지를 사용함으로써 환경오염 문제가 없고, 패널에 대한 접착력이 우수하고, 부식에 대한 저항력이 클 뿐만 아니라, 경화시 발포로 인해 형성된 셀(cell)이 완충작용을 하여 내마모성을 향상시키는 동시에 방음 효과가 향상되어 차량의 내구성 향상 및 탑승자가 주행 시 좋은 승차감 및 안락함을 느낄 수 있다.
이러한 본 발명을 하기에서 더욱 자세하게 설명하겠다.
본 발명의 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물은 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 및 헥실아크릴레이트의 중합체 또는 공중합체 중에서 선택된 1 종 이상의 아크릴 수지 25 ~ 35 중량%, 가소제 20 ~ 30 중량%, 접착 부여제 5 ~ 15 중량%, 탄산칼슘, 탈크, 실리카 및 클레이 중에서 선택된 1 종 이상에 표면처리제로 표면 처리된 충전제 20 ~ 30 중량%, 희석제 3 ~ 8 중량%, 경화제 1 ~ 5 중량%, 발포제 1 ~ 5 중량%, 흡습제 1 ~ 5 중량% 및 착색제 1 ~ 5 중량%를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 아크릴 수지는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 및 헥실아크릴레이트의 중합체 또는 공중합체 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있으며, 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 25 ~ 35 중량%를 포함한다. 이때, 상기 아크릴 수지의 함량이 25중량% 미만이면 마모성이 저하될 수 있고, 35 중량%를 초과하면 자동차 패널에 대한 조성물의 적용방법 중 스프레이성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기의 기재된 아크릴 수지를 사용함으로써 기존의 폴리염화비닐계 수지보다 친환경적인 장점이 있다. 또한, 소재 자체가 가볍고, 물성적으로 아크릴계 조성물을 자동차 패널에 대한 사용량을 줄이는 경우에도 기존 폴리염화비닐계 제품보다 우수한 접착 및 내마모성능을 낼 수 있어 차량의 원가절감 및 적용량 감소로 경량화에 대한 큰 효과가 있으며, 차음 및 방음 효과가 우수하여 차량의 주행시 하부에서 발생하는 소음을 차단하여 탑승자들에게 더욱더 조용한 실내공간을 제공할 수 있다. 더불어, 내화학성, 자연광 등과 같은 외부환경으로 부터의 내후성이 우수하여 차량의 장기 내구성을 향상시키는데도 큰 효과가 있다.
상기 가소제는 디이소노닐프탈레이트(Di-isononylphtalate, DIPD) 및 디옥틸프탈레이트(Dioctylphthalate, DOP) 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있으며 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 20 ~ 30 중량%를 포함한다. 여기서, 가소제의 함량이 20 중량% 미만이면 아크릴 수지의 가소화가 미비하여 발포율의 저하 및 조성물의 배합 작업성이 저하될 수 있고, 30 중량%를 초과하면 아크릴 수지의 과도한 가소로 인하여 마모성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 범위가 바람직하다.
상기 접착 부여제는 블락 이소시아네이트(Block Isocyarate)수지를 사용할 수 있으며, 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 5 ~ 15 중량% 포함한다. 접착 부여제의 함량이 5 중량% 미만이면 패널과의 접착력 저하로 인해 마모성이 저하될 수 있고, 15 중량%를 초과하면 스프레이성이 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 충전제는 표면처리제로 표면 처리된 탄산칼슘, 탈크, 실리카 및 클레이 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있으며, 상기 표면처리제는 지방족 알코올, 지방산, 지방산 염, 지방족 에스테르, 인산 에스테르 및 이들의 유도체 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 한다. 충전제에는 상기와 같은 표면처리제로 표면 처리 함으로써 배합성능이 개선되는 효과가 있다. 이와 같은 충전제는 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 20 ~ 30 중량%를 포함한다. 상기 충전제의 사용량이 20 중량% 미만이면 유동 현상이 발생할 수 있고, 체적형성이 어려운 문제가 있게 되며, 30 중량%를 초과하면 접착력 저하 및 비 중이 증가되고, 마모성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 희석제는 이소파라핀(Isoparaffin) 수지를 사용할 수 있으며, 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 3 ~ 8 중량% 포함한다. 희석제를 3 중량% 미만 사용하면 스프레이성이 저하될 수 있고, 8 중량%를 초과하면 유동현상이 발생하는 문제가 생길 수 있으므로 상기의 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 경화제는 아디픽에씨드 디하이드라지드(Di-hydrazide)를 사용할 수 있으며,아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5 중량% 포함한다. 경화제의 함량이 1 중량% 미만이면 미경화로 인해 마모성이 저하될 수 있고, 5 중량% 초과시에는 경도의 증가와 저장 안전성이 현저히 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 범위가 바람직하다.
상기 발포제는 변성 아조디카본아미드(Modified Azodicarbonamide)를 사용할 수 있으며, 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5 중량% 포함한다. 발포제의 함량이 1 중량% 미만이면 발포율 저하로 인하여 방음성이 저하될 수 있고, 5 중량%를 초과하면 과발포로 인해 마모성 및 방청성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 흡습제는 제품내의 수분을 제거하기 위하여 산화칼슘(CaO)을 사용할 수 있으며, 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5 중량% 포함한다. 흡습제의 함량이 1 중량% 미만이면 조성물이 경화된 후 기포 및 핀홀 등이 발생할 수 있고, 5 중량%를 초과하면 경도가 증가하고 점도가 상승하는 문제가 발생 할 수 있다.
상기 착색제는 카본블랙을 사용할 수 있으며, 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5 중량% 포함한다.
이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 구체화하여 설명하겠다. 그러나, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 4
다음 표 1에 나타낸 각 성분과 이의 배합량으로 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 제조하였다. 더욱 구체적으로 아크릴 수지를 혼합한 후 충전제를 투입하여 분산을 충분히 시키고 나머지 조성물인 가소제, 접착 부여제, 충전제, 희석제, 경화제, 발포제, 흡습제 및 착색제를 넣어 용융 혼련 교반하여 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 제조하였다. 해당 분야에서 사용하는 통상적인 방법으로 제조가 가능하고 이를 한정하지는 않는다.
구분(중량%) 실시예
1 2 3 4
아크릴 수지 폴리메틸메타크릴레이트(1) 12.5 9.0 20.0 12.5
폴리메틸메타크릴레이트(2) 16.0 16.0 8.5 16.0
가소제 디이소노닐프탈레이트 18.0 19.0 15.0 19.0
디옥틸프탈레이트 9.0 9.0 9.0 7.0
부여제 블락 이소시아네이트(3) 8.0 8.0 8.0 8.0
충전제 탄산 칼슘(4) 22.5 25.0 25.5 21.5
희석재 이소파라핀 6.0 6.0 6.0 8.0
경화제 아디픽에씨드디하이드라지드 11.5 1.5 1.5 1.5
발포제 변성 아조디카본아미드(5) 2.0 2.0 2.0 2.0
흡습제 산화 칼슘 3.5 3.5 3.5 3.5
착색제 카본블랙 1.0 1.0 1.0 1.0
합 계 100
(1) 폴리메틸메타크릴레이트 : Partical : 50㎛ , Bulk density : 410 g/l
(2) 폴리메틸메타크릴레이트 : Density : 1.17-1.2
(3) 블락 이소시아네이트 : Viscosity:20000 cps,Diisononyl phthalate 함량 : 20%
(4) 탄산칼슘 : Density(ISO 787/10):2.7, Carbonate content :min 98%
(5) 변성 아조디카본아미드 : Gas volume : 160180 ml/g,

비교예 1 ~ 4
다음 표 2에 나타낸 각 성분과 이의 배합량으로 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 실시예 1 ~ 4와 같은 방법으로 제조하였다.
구분(중량%) 비교예
1 2 3 4
아크릴 수지 폴리메틸메타크릴레이트 14.5 14.0 16.0 14.5
폴리메틸메타크릴레이트 18.0 16.0 8.5 16.0
가소제 디이소노닐프탈레이트 12.0 19.0 15.0 19.0
디옥틸프탈레이트 5.0 9.0 9.0 7.0
접착 부여제 블락 이소시아네이트 8.0 3.0 8.0 8.0
충전제 탄산 칼슘 25.0 25.0 25.5 21.5
희석재 이소파라핀 8.0 6.0 10.0 8.0
경화제 아디픽에씨드디하이드라지드 3.0 1.5 1.5 1.5
발포제 변성 아조디카본아미드 2.0 2.0 2.0
흡습제 산화 칼슘 3.5 3.5 3.5 3.5
착색제 카본블랙 1.0 1.0 1.0 1.0
합 계 100

실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 하기 실험방법에 따라 이들의 물리적, 기계적 특성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3, 4에 나타내었다.
1. 마모성
시험편을 아래 그림에 나타낸 마모성시험기의 도관 하단 30 mm 위치에 조정한 시험편 도포면의 중앙이 오도록 60도의 경사로에 고정한다. 시험편을 장착한 후 1회에 3kg의 너트를 낙하시켜 시험편의 패널면이 노출될 때까지 요한 너트의 총 중량을 조사한다.
너트 : JIS B-1181의 3종 M-4 황동제 육각 너트
Figure 112008085885006-pat00003
2. 발포율
Figure 112008085885006-pat00004
3. 유동성
아래 그림에 나타내 바와 같이 300×100×0.8 패널 한쪽 끝 50 m 의 폭을 마스킹(masking)한 후, 상기에서 언급한 조성물을 2.0 mm가 되도록 균일하게 도포 후 , 곧바로 마스킹을 떼어내어 마스킹부를 아래로 하여 시험편을 수직으로 유지하고 실온에서 30분간 방치한 후 150 ℃를 유지한 항온기안에 그대로 넣고, 30분간 가열 후 꺼내어 도막의 흘러내린 길이를 조사한다.
Figure 112008085885006-pat00005
4. 저장 안정성(%)
미리 20 ± 1 ℃로 조절한 접착제 300 ㎖ 이상을 밀폐된 용기에 액면이 바닥으로부터 100 ~ 150 ㎜ 되도록 넣어 교반 후, 점도계의 스핀들(SPINDLE)을 2분간 회전시킨 다음 점도눈금을 읽어 점도(POISE)를 구했다. 점도계는 직접식 회전 점도계를 사용하고, 로타 No 7, 회전수 2 rpm으로 측정했다. 그리고 40 ℃±1의 항온챔버(Chamber)에 168 시간 보관 후 다시 위와 같은 방법으로 점도를 측정했다. 항온챔버에 보관 전 점도와 보관 후 점도의 변화율을 구했다.
실시예 1 ~ 4의 물성 측정 실험 결과는 표3에 나타내었고, 비교예 1 ~ 4의 물성 측정 실험 결과는 표 4에 나타내었다.
Figure 112008085885006-pat00006
Figure 112008085885006-pat00007
표 3과 4를 살펴보면 본 발명의 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물을 사용한 실시예 1 ~ 4의 마모성, 발포율, 유동성, 저장안정성 및 스프레이성의 물성이 비교예 1 ~ 4보다 월등히 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시예 1과 비교예 1의 실험결과를 통하여, 가소제의 함량이 27 중량%인 실시예 1이 가소제의 함량이 17 중량%인 비교예 1보다 발포율이 약 6.5 배 향상되었음을 알 수 있었다. 이를 통하여 가소제의 함량이 적으면 상기 아크릴 수지의 가소화가 미비하여 발포율이 저하됨을 알 수 있었다.
접착 부여제를 8 중량% 포함하는 실시예 2와 접착 부여제를 3 중량% 포함하는 비교예 2의 경우, 실시예 2가 비교예 2보다 마모성이 2 배 향상되었음을 알 수 있었다. 이는 접착 부여제를 5 ~ 15 중량% 포함하는 본 발명의 마모성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.
희석재의 함량이 6 중량%인 실시예 3과 희석제의 함량이 10 중량%인 비교예 3을 통하여 보면, 실시예 3의 유동성은 0 mm 이었으나, 비교예 3의 유동성은 11.5 mm 로 너무 많은 양의 희석제을 첨가하는 것은 유동성에 악영향을 준다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 실시예 4와 비교예 4를 통하여, 발포제를 포함하지 않는 비교예 4의 조성물은 발포율이 17 %로 물성이 우수하지 못하였으나 발포제를 2중량% 포함한 실시예 4의 경우 발포율 99 %로 비교예 4의 발포율 보다 약 5.8 배 향상되었음을 확인할 수 있었다. 이는 발포제를 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물에 첨가함으로써 조성물을 경화할 때 셀(cell)이 형성되어 마모 작용 시 완충작용을 통하여 내마모성을 향상 시키는 동시에 방음성을 보다 향상시키는 효과를 가짐을 확인할 수 있었다.
이와 같은 본 발명은 차체 하부 패널용 접착제로서 사용하기에 매우 적합하다.

Claims (2)

  1. 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 및 헥실아크릴레이트의 중합체 또는 공중합체 중에서 선택된 1 종 이상의 아크릴 수지25 ~ 35 중량%, 가소제 20 ~ 30 중량%, 접착 부여제 5 ~ 15 중량%, 표면처리제로 표면 처리된 탄산칼슘, 탈크, 실리카 및 클레이 중에서 선택된 1 종 이상인 충전제 20 ~ 30 중량%, 희석제 3 ~ 8 중량%, 경화제 1 ~ 5 중량%, 발포제 1 ~ 5 중량%, 흡습제 1 ~ 5 중량% 및 착색제 1 ~ 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가소제는 디이소노닐프탈레이트 및 디옥틸프탈레이트 중에서 선택된 1 종 이상의 성분, 상기 접착 부여제는 블락이소시아네이트 수지, 상기 희석제는 이소파라핀 수지, 상기 경화제는 디하이드라지드, 상기 발포제는 변성 아조디카본아미드, 상기 흡습제는 산화칼슘 및 상기 착색제는 카본블랙인 것을 특징으로 하는 아크릴 수지를 이용한 패널 접착제 조성물.
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