KR101357845B1 - 점착성이 우수한 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널의 접착용 접착제 조성물 - Google Patents

점착성이 우수한 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널의 접착용 접착제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 종래 시멘트계 단열패드용 접착제에 비교하여 1일 정도의 짧은 시간에도 양생이 가능하며, 내수성과 동결융해성 시험에서도 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 사이의 부착강도가 2.5 kg/cm2 이상을 나타내었다. 또한, 본 발명의 조성물은 점도가 낮아 붓 또는 로울러 도포작업성에서도 우수한 효과를 보여주었다. 따라서, 본 발명의 조성물은 내수와 동결융해에도 우수한 저항성을 보여주고, 붓 또는 로울러로 쉽게 도포가 가능하여 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널 사이의 접착제로서 충분한 성능으로 적용이 가능하다.

Description

점착성이 우수한 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널의 접착용 접착제 조성물{Adhesive Composition for Binding of Insulation Pad and Metal Panel Having Excellent Adhesivity}
본 발명은 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물에 관한 것이다.
건물의 단열에서도 외부에서 단열하는 방식인 외단열은 가장 효율적인 단열방법으로 평가되고 있으나 여러 가지 단점들로 의해 그 쓰임이 널리 확대되지 못하고 있는 실정이다.
첫 번째는 외단열용 마감방법의 단조로움에서 찾아볼 수 있는데 단순히 면의 단조로움을 피해 골재의 크기를 다르게 혼합한 수성페인트와 유사한 조합의 제품으로 마감을 하여 오염에 쉽게 노출될 뿐만 아니라 또한 크기가 다른 골재로 인해 오히려 청소 또한 쉽지 않다는 단점이 있고, 두 번째 원인은 단열패드(즉, 단열보드)로 이용되는 대부분의 재료인 스티로폼이 충격에 매우 약하다는 것이다.
이를 극복하기 위해, 대한민국 특허 제10-0549403호는 분말타입의 접착 및 단열패드 표면처리 몰탈로서 디자인 제30-0353550호의 빨래판 모양의 단열패드에 도포함으로써 접착 몰탈의 두께를 늘리고, 면적을 넓게 하여 충격을 줄이는 방법을 선택하여 평평한 단열패드 면에 표면처리 몰탈을 시공하는 기존의 방식보다는 충격 흡수 면에서 큰 발전을 보였으나 시멘트의 비율이 너무 높아 탄성 부족으로 역시 면으로 오는 충격을 충분히 받아내지는 못하며, 일부 현장에서 사용되는 기술은 단열패드를 기존의 패드 크기보다 작게 일정 크기로 미리 재단한 후 보조 철물과 접착 몰탈로 부착하여 충격으로 일부가 파손되었을 시에 손상을 입은 부분의 보수가 간단하도록 설계된 공법들도 있으나 이는 전체적인 강성을 올리는 것이 아닌 손상 부분의 보수를 편리하도록 한 공법들이었다.
이에, 특허 제10-1056125호의 단열패드에 알루미늄 금속 패널을 부착하는 방법으로 충격에 강하도록 단열보드를 강화시킴과 동시에 단열성능 증대 및 단열재 휨 방지까지 달성하여 외단열의 문제점을 해결하고자 하였으나, 특허 제10-0586634호, 제10-0944221호 및 제10-0549403호와 같은 시멘트계 또는 시멘트를 혼합하여 사용해야 하는 접착제나 특허 제10-0718308호와 같은 핫멜트 접착제도 알루미늄 금속 패널과 접착이 어려우며, 특허 제10-0865123호의 수성바인더를 적용한 접착제도 금속판과의 접착은 어려워, 종래의 단열패드용 접착제 기술로는 알루미늄 금속 패널과의 부착이 불가능하였다.
기존의 단열패드용 접착제는 대부분 시멘트계이거나 시멘트를 혼합하여 접착하는 방식의 자재로서 단열재 표면에 얇게 도포하거나 단열재 뒷면에 주먹 정도 크기의 덩어리로 떠 붙여 콘크리트 면에 부착시키는 방법으로 적용된다.
표면에 도장마감을 위해 얇게 면 처리하는 부분은 접착제에 포함된 수분이 쉽게 건조가 가능하고, 콘크리트 면과 접착되는 부분은 두께가 두꺼워 쉽게 건조되지는 않지만 접착제 덩어리 사이의 공간들에 공기가 있어 건조가 가능하여 기존의 접착제로 충분한 성능의 시공이 가능하지만, 단열패드와 알루미늄 금속 패널 사이의 접착은 면과 면이 밀착 형태의 접착으로 공기가 순환될 수 없어 기존의 접착제로는 부착이 어렵다.
그리고, 특허 제10-1056125호의 단열패드는 알루미늄 금속 패널 배면과 부착안정성을 높이기 위해 에어벤트가 설치되어 있어 접착제 건조가 가능하지만 그 공간이 매우 작아 쉽게 도포가 가능하고 빠르게 건조되며, 이에 충격 등에 의해 탈락이 없도록 점착성이 뛰어난 외장 단열패드와 알루미늄 금속 패널용 전용 접착제의 개발이 시급하다고 할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0586634호
본 발명자들은 점착성이 뛰어난 단열패드 및 알루미늄 금속 패널용 접착제를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물을 제조한 결과, 종래 시멘트계 단열패드용 접착제에 비교하여 짧은 시간에도 양생이 가능하며 내수성 및 동결융해성 시험에서도 높은 접착력을 보였으며 점도가 낮아 우수한 작업성을 보이는 효과를 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널의 접착용 접착제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널의 접착용 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명자들은 점착성이 뛰어난 단열패드 및 알루미늄 금속 패널용 접착제를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물을 제조한 결과, 종래 시멘트계 단열패드용 접착제에 비교하여 짧은 시간에도 양생이 가능하며 내수성 및 동결융해성 시험에서도 높은 접착력을 보였으며 점도가 낮아 우수한 작업성을 보이는 효과를 확인하였다.
본 발명의 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물은 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 초산비닐수지 50-60 중량%, 천연로진 5-10 중량%, 무기증점제 5-8 중량%, 분산제 0.1-0.5 중량%, 무기필러 20-30 중량%, 희석용제 4-8 중량%를 포함한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 초산비닐수지는 초산비닐 모노머를 중합하여 만들어지는 열가소성 수지로 에멀젼 타입과 용제형 타입이 있는데 본 발명에서는 빠른 건조를 목적으로 하여 용제형 타입을 적용한다. 초산비닐수지는 조성물의 총 중량에 대하여 50-60 중량% 포함되며, 50 중량% 미만인 경우에는 접착력의 확보가 어려우며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 건조시간이 길어져 동일시간에 접착력의 저하가 발생하게 된다. 또한, 동일 비율에서 충분한 성능과 작업성을 확보하기 위해 고형분은 38-40%, 점도는 8,000-10,000 cps 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조성물에 포함되는 천연로진(송진)은 Gum Rosin 상태의 것을 받아서 미리 메탄올에 녹여 고형분이 60%로 만든 상태에서 투입하였으며, 바람직하게는 조성물의 총 중량에 대하여 5-10 중량%를 사용한다. 천연로진이 상기 함량으로 포함되는 이유는 천연로진이 접착제의 유연성 및 점착성을 부여하지만 사용량 과다 시 접착력의 저하나 건조시간의 증가를 불러올 수 있으며 냄새 등의 단점도 있어 이를 방지하기 위해서이다.
본 발명의 특징 중 하나는 본 발명의 조성물에 천연로진을 사용함으로써 점착성을 증대하여 양생 후에도 접착제가 너무 강성이 세지 않고 유연하도록 하여 피착제와의 접착안정성이 향상되도록 하였다는 것이다.
본 발명의 조성물에 포함되는 무기증점제는 입도가 너무 크면 혼합작업 시 파손되는 부분이 많아 증점제로서의 역할이 어려우며, 비중이 크면 증점 및 침강방지제로서의 역할을 할 수 없어 비중이 0.2-0.3 g/cm3, 평균입도가 30-40 ㎛인 중공필러를 적용하여 증점 겸 침강방지제 용도로서 적용하는데, 용제 속에서도 중공상태를 유지할 수 있도록 발수 및 발유 코팅 처리된 제품을 적용하여야 한다. 그리고, 상기 무기증점제는 MICRO SHELL MSD series가 바람직하고, 보다 바람직하게는 MICRO SHELL MSD-1000이다.
본 발명의 조성물에서 무기증점제의 함량은 조성물의 총 중량에 대하여 5-8 중량% 포함되며, 이는 적절한 점도와 작업성을 유지하면서 경제성을 고려하여 채택되었다.
본 발명의 특징 중 다른 하나는 본 발명의 조성물에 무기증점제를 소량 혼합하여 단열패드 및 알루미늄 금속 패널의 휨 등의 문제에도 접착이 가능하도록 하였다.
또한, 본 발명의 조성물에 포함되는 분산제는 분자 내에 친유성과 친수성의 상반되는 성질을 가지는 일종의 계면활성제이며, 조성물 중에서 분산하기 어려운 고체 입자를 균일하게 분산시켜, 고체 입자의 침강이나 응집을 방지하여 안정적인 서스펜션을 형성하는 기능을 한다. 본 발명에서는 침강방지 성능이 우수한 폴리카르복실산아민염 또는 고급지방산 아미드계의 제품을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리카르복실산아민염을 이용할 수 있다.
바람직한 구현예로서, 본 발명의 조성물에 포함되는 분산제의 함량은 조성물의 총 중량에 대하여 0.1-0.5 중량% 포함된다.
또한, 본 발명에서는 적당한 입경을 유지하여 건조시간을 단축시키며, 시공작업성을 유지하기 위하여 무기필러를 포함한다. 바람직하게는 탄산칼슘(CaCO3)을 사용하고, 여기서 상기 탄산칼슘은 평균입도 4-8 ㎛, 겉보기 비중이 (0.7±0.1) g/ml이다.
본 발명의 조성물에 포함되는 무기필러의 함량은 조성물의 총 중량에 대하여 20-30 중량% 포함되고, 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 부착성능은 좋지만 점도의 저하 등으로 작업성이 떨어지고 경제성이 작아지는 단점이 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 부착강도가 작아지고 적당한 두께로 도포할 수가 없어 작업성도 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 특징 중 또 다른 하나는 무기필러를 이용하여 본 발명의 조성물이 부드럽게 도포되도록 하였다.
마지막으로, 본 발명의 조성물에 포함되는 희석용제는 당 업계에 공지된 다양한 알콜을 이용할 수 있으며, 휘발속도 외에 경제성 및 환경을 고려하여 메탄올이 바람직하다. 본 발명의 조성물에 상기 희석용제는 조성물의 총 중량에 대하여 4-8 중량% 포함되는 것이 바람직한데, 상기 함량으로 포함되는 경우에 작업성, 점도 또는 양생속도 등에 있어서 본 발명에서 달성하고자 하는 효과를 달성한다.
본 발명의 특징 중 다른 하나는 희석용제의 사용으로 빠른 시간에 건조를 통한 양생이 가능하도록 하였다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 초산비닐수지 51.2-58.9 중량%, 천연로진 7-9 중량%, 무기증점제 5-7 중량%, 분산제 0.1-0.3 중량%, 무기필러 24-26 중량%, 희석용제 5-6.5 중량%를 포함한다.
본 발명의 조성물은 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널을 접착하기 위한 접착제로 이용된다.
본 발명의 조성물은 단열패드 전면에 페인트처럼 얇게 도포하고 알루미늄 금속 패널을 부착하는 방식으로 시공한다.
본 발명의 조성물은 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 사이의 부착강도가 2.5 kg/cm2 이상이고, 보다 바람직하게는 부착강도가 2.5-3.5 kg/cm2 이다.
본 발명은 대부분 적용되던 종래 시멘트계 접착제와는 달리 초산비닐수지와 휘발성이 강한 메탄올 등의 유성 용매를 적용하여 시멘트계와 비교하여 매우 빠른 시간에 충분한 양생이 가능하며, 특히 특허 제10-1056125호의 단열패드에 적용하여 알루미늄 금속 패널과 부착 시 비흡수면인 단열패드와 알루미늄 금속 패널로 접착제를 덮더라도 단열패드 표면의 통기 홈을 이용하여 접착제의 양생이 가능한 효과가 있다. 또한, 천연로진의 첨가로 양생된 후에도 접착제가 유연성을 가지며 점착력을 가져 외부충격 등에도 좀 더 안정된 접착력을 확보하는 것이 가능하다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(ⅰ) 본 발명은 초산비닐수지, 천연로진, 무기증점제, 분산제, 무기필러 및 희석용제를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물에 관한 것이다.
(ⅱ) 본 발명의 조성물은 종래 시멘트계 단열패드용 접착제에 비교하여 1일 정도의 짧은 시간에도 양생이 가능하며, 내수성과 동결융해성 시험에서도 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 사이의 부착강도가 2.5 kg/cm2 이상을 나타내었다.
(ⅲ) 또한, 본 발명의 조성물은 점도가 낮아 붓 또는 로울러 도포작업성에서도 우수한 효과를 보여주었다.
(ⅳ) 따라서, 본 발명의 조성물은 내수와 동결융해에도 우수한 저항성을 보여주고, 붓 또는 로울러로 쉽게 도포가 가능하여 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널 사이의 접착제로서 충분한 성능으로 적용이 가능하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 %는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
제조예 1: 외장 단열패드 및 알루미늄 금속 패널용 접착제 조성물의 제조
다음 표 1과 같은 조성으로 접착제 조성물을 제조하였고, 이를 실시예 1로 이용하였다:
원료명 비율(%) 비 고
초산비닐수지 55 용제형 타입
고형분 함량: 38-40%
점도: 8,000-10,000 cps
천연로진 8 -
무기증점제 6 -
분산제
(폴리카르복실산아민염)		 0.2 -
무기필러
(탄산칼슘)		 25 평균입도: 4-8 ㎛
겉보기 비중: (0.7±0.1) g/ml
희석용제
(메탄올)		 5.8 -
총중량 100 -
천연로진은 Gum Rosin 상태로 구입을 하여 미리 메탄올에 녹여 고형분 60%로 만든 상태에서 이용하였다.
실험예 : 접착제 조성물의 특성 시험
단열패드용 접착제의 특성 시험은 다음과 같은 조건으로 실시하였다: 비교예로는 기존의 시멘트계 단열패드용 접착제를 이용하였다.
- 시료 및 시험체의 제작 및 시험조건은 특별히 지정하지 않는 한 동일하게 온도 23±2℃, 습도 60±5%를 따른다.
- 알루미늄 금속 패널을 40x40 mm, 단열패드를 70x70 mm로 각각 판을 제작하여 기존의 시멘트계 접착제 및 본 발명의 접착제로 동일한 크기의 모자이크 타일을 시공한 후 상기의 조건에서 7일간 양생한다.
- 시험에 사용하는 재료는 시험 전 12시간 동안 방치해 두어야 하고, 비교예로 적용되는 시멘트계 접착제는 각각의 시방에 따라 시멘트와의 혼합비율을 정하여 충분히 교반하여 사용한다.
(1) 부착강도 시험
70x70 mm인 단열패드에 접착제를 두께 2 mm로 도포하고, 70x70 mm로 제작된 알루미늄 금속 패널을 부착하고 온도 23±2℃, 습도 60±5%에서 1일, 3일 및 7일간 양생한 후 알루미늄 금속 패널에 4x4 cm의 철편을 붙여 부착강도를 측정하였다. 부착강도는 측정된 강도를 철편의 면적으로 나누어 구하였다.
(2) 내수성 시험
70x70 mm인 단열패드에 접착제를 두께 2 mm로 도포하고, 70x70 mm로 제작된 알루미늄 금속 패널을 부착하고 온도 23±2℃, 습도 60±5%에서 7일간 양생한 후 시험편을 그대로 물 속에 넣어 7일간 침지한 후, 7일 후 물에서 꺼내어 상온에서 한 시간 방치한 후 알루미늄 금속 패널에 4x4 cm의 철편을 붙여 부착강도를 측정하였다.
(3) 동결 융해성 시험
70x70 mm인 단열패드에 접착제를 두께 2 mm로 도포하고, 70x70 mm로 제작된 알루미늄 금속 패널을 부착하고 온도 23±2℃, 습도 60±5%에서 7일간 양생한 후 시험편을 온도 -15±2℃에서 4시간 동결 후 꺼내어 상온의 물속에 한 시간 침지하는 것을 1 사이클로 하여 10 사이클을 돌린 후 부착강도를 측정하였다.
(4) 작업성
접착제의 붓 및 로울러 도포작업성을 붓 및 로울러로 도포 시험 후 작업성에 대한 도포성에 따라 그 정도를 1에서 5로 단계를 정하여 표시하며 5가 가장 도포성이 좋은 것으로 하였다.
시험항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 비 고
부착강도 1일 1.2 1.4 2.8 kg/cm2
3일 1.7 1.8 2.9
7일 2.8 2.7 2.8
내수성 0.6 0.5 2.8
동결 융해성 0.2 0.2 2.9
작업성 3 3 4 -
비교예 1은 H사 접착제 그리고 비교예 2는 Y사 접착제를 이용하였다.
상기 실험결과에서 부착강도가 2.6 kg/cm2 이상이면 단열패드가 파단되어 더 이상의 부착강도를 측정할 수 없었으며, 그보다 낮은 부착강도는 알루미늄 금속 패널과 접착제 사이가 파단된 것으로 접착제로서 사용이 불가한 조건이라 할 수 있다.
상기의 결과와 같이 실시예 1의 경우 비교예 1 및 2에 비해 박막의 상태에서 1일 정도의 짧은 시간에도 양생이 가능하며, 본 발명의 접착제는 내수성과 동결융해성 시험에서도 기존의 접착제에 비해 높은 접착력을 보여주었으며, 점도가 낮아 붓 또는 로울러 도포작업성에서도 좀 더 좋은 작업성을 보여주었다.
따라서, 본 발명의 접착제는 내수와 동결융해에도 저항성을 보여주며 붓 또는 로울러로 쉽게 도포가 가능하여 외벽 측에서 적용되는 외단열용 단열패드와 알루미늄 금속 패널 사이의 접착제로서 충분한 성능으로 적용이 가능하도록 설계되었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 점도 8,000-10,000 cps의 초산비닐수지 50-60 중량%, 천연로진 5-10 중량%, 무기증점제 5-8 중량%, 폴리카르복실산아민염 0.1-0.5 중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 20-30 중량% 및 메탄올 4-8 중량%를 포함하는 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 접착용 접착제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 외단열용 단열패드 및 알루미늄 금속 패널 사이의 부착강도가 2.5-3.5 kg/cm2 인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 삭제
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