KR101650668B1 - 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법은, 플라스크에 이온교환수와 계면활성제를 투입한 후 가온하며 교반함으로써 상기 계면활성제를 모두 용해시켜 계면활성액을 제조하는 계면 활성 단계와, 이온교환수에 촉매제를 넣고 용해시킨 촉매 용액을 제조하여 이를 상기 계면활성액에 혼합한 후 소정 시간동안 안정화하여 기초반응액을 생성하는 촉매 투입 단계, 아크릴계 모노머들을 상기 기초반응액에 순차적으로 투입하여 중합 반응을 유도함으로써 1차 반응액을 생성하는 중합 단계, 상기 1차 반응액을 숙성시키는 숙성 단계, 상기 숙성 단계를 거친 1차 반응액을 냉각시킨 후 잔여반응 촉매제를 투입하여 교반함으로써 상기 중합 단계에서 반응되지 않은 미반응 모노머들을 완전히 반응시켜 최종 반응물을 생성하는 후처리 단계 및, 상기 최종 반응물을 상온으로 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 아크릴 중합체 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법으로 제조한 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀은, 비교적 저렴한 국산 재료를 이용함으로써 고가의 수입산 재료에만 의존해오던 업계 관행을 개선할 수 있다는 효과를 가진다.

Description

아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법 {Method of Manufacturing Solid Glue Comprising Acrylic Polymer}
본 발명은 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법으로서, 계면 활성 단계와 촉매 투입 단계, 중합 단계, 숙성 단계, 후처리 단계 및 냉각 단계를 포함하는 아크릴 중합체 제조 단계;를 포함하여, 저렴하면서도 우수한 접착력을 발휘하는 아크릴 중합체를 제조함으로써 공지의 폴리비닐피롤리돈을 대체할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는, 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법에 관한 것이다.
고체풀은 스틱형 용기에 내장되어 용기의 나사를 돌려서 편리하게 인출하며 사용할 수 있는 고체형 접착제(Glue stick)를 뜻하는 것으로, 용기 안에 풀이 들어있기 때문에 손을 더럽히지 않고도 사용할 수 있으며 그러한 편의성으로 인해 사무용이나 문구용으로 널리 쓰이게 되었다.
상기 고체풀을 제조하기 위하여, 일반적으로 N-Vinyl pyrrolidone의 중합체인 PVP(polyvinyl pyrrolidone, 폴리비닐피롤리돈)가 가장 널리 쓰이고 있는데, 상기 PVP 는 가격이 비쌀 뿐만 아니라 세계적으로 몇몇 회사에서만 생산되고 있어 국내 업체들은 이 원료를 수입에 의존할 수밖에 없는 실정으로 고체풀 생산에 경제적인 어려움을 겪고 있는 실정이다.
상술한 경제적인 어려움을 해소하기 위하여, PVA(polyvinyl alcohol, 폴리비닐알콜)을 접착 성분으로 사용하기도 하였으나, PVA는 가격은 저렴하나 냄새가 좋지 않고 안정성이 떨어져 유통기한이 짧아진다는 단점이 있었다.
한국 공개 특허 제 10-2003-0027723호 '고체풀 및 그 제조 방법'에서, PVAc와 PVP를 중량비 20:27로 혼합한 합성수지 접착제 40∼50wt%, 전분 30∼40wt%, 수용성 접착제 10∼20wt%의 비율로 혼합기에서 섞는 과정과, 보습제를 전체 중량의 1∼5wt% 첨가하는 과정과, 상기 총 시료와 동일한 양의 물을 첨가하는 과정과, 상기의 전체 혼합물을 60-70℃의 온도에서 2시간 정도 가열하는 중에 교반되도록 하는 과정과, 중합완료 30분 전에 에스테르를 전 중량의 10wt%-15wt% 정도 중합 중인 접착제에 혼합하여 고형화하는 과정과, 혼화제로 wax를 중합 마지막 단계에 5wt%-10wt% 혼화하는 과정과, 상기의 기열시간이 완료된 전체 시료를 상온에서 냉각하는 과정을 포함한 전분을 이용한 고체풀 제조 방법이 게시되었으나, 전분류의 경우 역시 가격은 저렴하나 황변되거나 부패하기 쉬워 안정적인 제품성을 보장하기 어려워, 실질적으로 PVP를 대체하여 주요 성분으로 사용되기는 어려웠다.
또한, 한국 공개 특허 제 2012-0108436호 '천연수지를 이용한 고체풀의 제조방법'에서는 마늘을 농축하여 접착제인 천연수지를 제조하는 제 1단계와, 상기 천연수지에 충진제를 첨가하는 제 2단계와, 상기 제 2단계의 천연수지를 가열하는 제 3단계와, 상기 제 3단계의 천연수지에 고형화 물질을 하나 이상 첨가하여 교반하는 제 4단계를 포함하여 구성되는 제조 방법을 게시하였으나, 상기 선행 특허의 조성물은 접착성 및 보관성에 대한 보증이 이루어지지 않아 실질적으로 제작 및 유통되기에 어려운 문제점이 있었다.
상술한 선행 특허를 포함하여, 종래 상기 폴리비닐피롤리돈을 대체할 수 있는 다양한 재료들에 대한 연구가 진행되어왔지만 실질적으로 우수한 접착력을 보장하면서도 경제성, 보관성이 우수한 재료가 개발되지 못한 실정이다. 따라서 공지의 폴리비닐피롤리돈을 대체할 수 있는 신규하고 진보한 접착 수지를 제공하되, 폴리비닐피롤리돈보다 가격이 싸면서도 우수한 접착력을 발휘할 수 있는 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀을 개발하여 저렴한 가격으로 시중에 보급될 수 있도록 해야 할 것이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 저렴하면서도 우수한 접착력을 발휘하는 아크릴 중합체를 제조함으로써 공지의 폴리비닐피롤리돈을 대체할 수 있도록 하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 제조 단계에서 이용되는 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS) 수용액의 용매를 편백수로 적용함으로써 포름알데히드의 제거에 도움이 되도록 한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 보습제로서 뮤신을 이용하여 보습력, 분산력 및 점도를 높일 수 있도록 한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법은, 4구 플라스크에 이온교환수와 계면활성제를 투입한 후 가온하며 교반함으로써 상기 계면활성제를 모두 용해시켜 계면활성액을 제조하는 계면 활성 단계와, 이온교환수에 촉매제를 넣고 용해시킨 촉매 용액을 제조하여 이를 상기 계면활성액에 혼합한 후 소정 시간동안 안정화하여 기초반응액을 생성하는 촉매 투입 단계, 아크릴계 모노머들을 상기 기초반응액에 순차적으로 투입하여 중합 반응을 유도함으로써 1차 반응액을 생성하는 중합 단계, 상기 1차 반응액을 숙성시키는 숙성 단계, 상기 숙성 단계를 거친 1차 반응액을 냉각시킨 후 잔여반응 촉매제를 투입하여 교반함으로써 상기 중합 단계에서 반응되지 않은 미반응 모노머들을 완전히 반응시켜 최종 반응물을 생성하는 후처리 단계 및, 상기 최종 반응물을 상온으로 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 아크릴 중합체 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중합 단계는, 메틸렌 비스 아크릴 아마이드를 포함하는 둘 이상의 아크릴계 모노머와 계면활성제, 에탄올 및 연쇄이동제를 혼합하여 프리 에멀젼액을 형성하는 모노머 믹스 형성 단계와, 상기 기초 반응액에 총중량 대비 4 내지 6 퍼센트의 상기 프리 에멀젼액을 투입하여 교반함으로써 초기 입자가 형성된 초기 혼합액을 생성하는 초기 입자 형성 단계 및, 상기 초기 혼합액에 나머지 프리 에멀젼액을 일정한 속도로 투입하여 중합 반응을 유도하여 1차 반응액을 형성하는 전체 반응 진행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 모노머 믹스 형성 단계는, 물에 메틸렌 비스 아크릴 아마이드를 포함하는 모노머와 계면 활성제를 용해시켜 애벌 유화액을 제조하는 애벌 유화 단계와, 상기 애벌 유화액에 메틸 메타 아크릴레이트, 아크릴산, 메타 아크릴산을 차례로 투입한 후, 부틸 아크릴레이트를 투입하고, 에탄올과 연쇄 이동제를 투입하여 교반함으로써 프리 에멀젼액을 형성하는 프리 에멀젼 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 초기 입자 형성 단계와, 상기 전체 반응 진행 단계 및, 상기 후처리 단계는, 각각 80 내지 90도, 82 내지 86도 및, 65 내지 70도로 조절되며 진행되도록 한 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 잔여반응 촉매제는, 터셔리부틸 하이드로퍼옥사이드(t-BHPO)와 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS) 수용액 중 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS) 수용액의 용매는 편백수인 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법은, 용매에 상기 최종 반응물과 유화제 및 보습제를 혼합하고 가온하며 교반하는 주원료 혼합 단계, 증점제와 중화제 및 방부제를 포함하는 첨가물을 투입하여 교반하여 고체풀 조성물을 제조하는 첨가물 투입 단계, 상기 고체풀 조성물을 용기에 넣고 굳히는 포장 단계를 포함하는 고체풀 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 주원료 혼합 단계에서의 상기 보습제는, 뮤신을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법으로 제조한 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀은,
1) 비교적 저렴한 국산 재료를 이용함으로써 고가의 수입산 재료에만 의존해오던 업계 관행을 개선하고,
2) 문구용 및 사무용으로 주로 사용되는 만큼 인체 무해성을 보장하며,
3) 우수하고 안정적인 접착력을 발휘함과 동시에,
4) 다양한 접착 대상에 대해 균일한 접착력을 제공함으로써 효용성을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법의 제조 순서를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 아크릴 중합체 제조 단계의 실시예 1,2,3의 성분별 중량을 나타낸 표.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 유리전이온도를 측정한 표.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 농도별 점도를 나타낸 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법은, 크게 폴리비닐피롤리돈을 대체하는 주 재료로써 아크릴 중합체를 적용하기 위하여 아크릴 중합체를 제조하는 아크릴 중합체 제조 단계(S100)와, 제조된 아크릴 중합체를 이용하여 고체풀을 제조하는 고체풀 제조 단계(S200)로 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법의 제조 순서를 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하여 각 단계를 상세히 후술하기로 한다.
아크릴 중합체 제조 단계(S100)
먼저 상기 아크릴 중합체 제조 단계(S100)는 계면 활성 단계(S110)와 촉매 투입 단계(S120), 중합 단계(S130), 숙성 단계(S140), 후처리 단계(S150) 및 냉각 단계(S160)를 포함함으로써 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 필수적으로 적용되어야 하는 아크릴 중합체를 제조한다.
계면 활성 단계(S110)는, 4구 플라스크에 계면활성제를 용해시키기 위한 용매인 이온교환수와 계면활성제를 투입한 후 가온하며 교반함으로써 상기 계면활성제를 모두 용해시켜 계면활성액을 제조하는 단계이다. 이 때 상기 계면활성제는 소듐 라우릴 설포네이트와 소듐 도데실벤젠 설포네이트 중 하나 이상이 적용될 수 있고, 상기 이온교환수와 계면활성제의 중량비는 280 내지 560 : 1인 것이 바람직하며, 상기 플라스크를 별도로 마련된 워터배스에 적용한 중탕 가열 방식으로 가온하되 가온 온도는 80 내지 85℃일 수 있다.
특히, 상기 계면 활성 단계(S110)에서는 상기 이온교환수와 계면활성제의 투입 이전에 상기 4구 플라스크에 질소가스를 주입하여 플라스크 내 공기를 질소로 전체치환하여 불활성 분위기 하에서 제조 과정이 진행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성액에서 완전히 용해되지 않은 계면활성제가 존재하는 경우 후술할 중합 단계(S130)에서의 중합 반응 중 다량의 덩어리가 형성될 개연성이 있으므로, 완전한 용해가 이루어지도록 해야할 것이며, 또한 기포가 발생하지 않도록 교반 속도를 일정 수준 이하로 낮추어 진행하는 것이 바람직하다.
촉매 투입 단계(S120)는, 촉매를 용해시키기 위한 용매로서의 이온교환수에 촉매제를 넣고 완전히 용해시킨 촉매 용액을 상기 플라스크에 투입한 후, 즉 상기 계면활성액에 상기 촉매 용액을 혼합한 후 5분 내외의 소정 시간동안 방치하며 안정화하여 기초반응액을 생성하는 과정으로, 상기 기초반응액은 후술할 중합 단계(S130)에서 모노머 믹스가 투입됨에 따라 중합 반응이 개시 및 진행될 수 있도록 하는 것이다. 이 때 상기 촉매제는 암모늄 퍼설페이트인 것이 가장 바람직하며, 상기 촉매 용액에서 이온교환수와 촉매제의 중량비는 10 : 1 내지 1.5이며, 상기 계면활성액과 상기 촉매 용액의 중량비는 50 내지 56 : 1이다.
중합 단계(S130)는, 본 발명의 아크릴 중합체를 제조하기 위해 준비되는 모노머들을 혼합하고 이를 상기 기초반응액에 순차적으로 투입하여 중합 반응을 유도하는 과정으로서, 모노머 믹스 형성 단계(S131)와 초기 입자 형성 단계(S132) 및 전체 반응 진행 단계(S133)로 이루어진다.
상기 모노머 믹스 형성 단계(S131)는, 중합 반응에 재료로 이용되는 아크릴계 모노머들을 혼합하여 프리 에멀젼을 형성하는 과정으로서, 고체풀에 적용되는 아크릴 중합체의 분자량을 보다 안정적으로 조절하기 위하여 애벌 유화 단계(S131-1)와 프리 에멀젼 형성 단계(S131-2)로 이루어질 수 있다.
상기 애벌 유화 단계(S131-1)는, 물에 메틸렌 비스 아크릴 아마이드를 포함하는 모노머와 계면 활성제를 용해시켜 애벌 유화액을 제조하는 단계로, 이 때 상기 메틸렌 비스 아크릴 아마이드는 분자량 결정에 중요한 요소를 차지하는 모노머이므로 비율에 오차가 없도록 하여야 한다. 이 때, 전체 아크릴계 모노머의 총량 대비 상기 메틸렌 비스 아크릴 아마이드의 중량비는 3500 내지 4000 : 1 로 형성되는 것이 바람직하다. 프리 에멀젼 형성 단계(S131-2)는, 상기 애벌 유화액에 메틸 메타 아크릴레이트, 아크릴산, 메타 아크릴산을 차례로 투입한 후, 부틸 아크릴레이트를 투입하고, 마지막으로 에탄올과 연쇄 이동제를 투입하여 교반함으로써 프리 에멀젼액을 형성하는 프리 에멀젼 형성 단계(S131-2)로 이루어진다. 이 때, 특히 상기 부틸 아크릴산은 전체 아크릴모노머 중 적어도 10% 이상, 바람직하게는 20% 내외로 적용되는 것이 바람직하며, 상기 연쇄 이동제는 라디칼 연쇄중합반응에서의 연쇄이동반응을 촉진하는 화합물로, N-도데실머캡탄을 이용하는 것이 적당하다.
초기 입자 형성 단계(S132)는, 상기 기초 반응액에 상기 프리 에멀젼액의 일부를 투입하여 5 내지 15분동안 교반함으로써 초기 입자가 형성된 초기 혼합액을 생성하는 단계로, 본 단계에서 투입되는 프리 에멀젼액은 전체 프리 에멀젼액의 중량 대비 4 내지 6 퍼센트인 것이 바람직하다. 상기 초기 입자 형성 단계(S132)를 통하여 초기 입자가 형성되면, 상기 기초 반응액과 상기 프리 에멀젼액의 일부가 혼합된 초기 혼합액이 약간의 푸른 색 또는 흰 색을 띄며 조금씩 탁해지며 색이 진해지는 것을 확인할 수 있다. 이는 자체적으로 라디칼 반응이 진행되는 과정에 나타나는 현상이며, 이러한 과정에서 반응열이 발생함에 따라 상기 초기 혼합액의 온도가 상승하는바, 상기 초기 입자 형성 단계(S132)에서는 상기 초기 혼합액이 담긴 상기 플라스크를 냉각중탕하는 등의 냉각 방법으로 상기 초기 혼합액의 온도가 80 내지 90도로 유지되도록 함으로써 원하는 중합체를 얻을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 초기 입자 형성 단계(S132)에서 상기 초기 혼합액의 색 변화가 없어지고 온도 변화가 적어지면 초기 입자 형성이 완료된 것으로 판단할 수 있으며, 초기 입자 형성이 완료된 것으로 최종 확인되면 전체 반응 진행 단계(S133)를 수행할 수 있다.
전체 반응 진행 단계(S133)는, 상기 초기 입자 형성 단계(S132)에서 투입하고 남은 나머지 프리 에멀젼액을 3 내지 4시간에 걸쳐 소량씩 일정한 속도로 투입하여 1차 중합 반응을 수행하여 1차 반응액을 형성하는 것으로, 특히 상기 전체 반응 진행 단계(S133)에서는 미반응 모노머가 적체되어 추후 급반응을 일으켜 폭발하는 등의 상황을 야기하거나, 또는 중합 반응 중 반응액이 끓어올라 중합체의 입자 크기를 조절할 수 없게 되는 경우를 미연에 방지하기 위하여, 상술한 냉각 방법으로 상기 1차 반응액의 온도가 76 내지 90℃, 바람직하게는 82 내지 86℃를 유지하도록 제어하면서 진행되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 전체 반응 진행 단계(S133)를 거치면서 상기 1차 반응액에서는 모노머의 중합 반응이 전체적으로 일어나게 되고, 본 발명의 목적 구현 수단이 되는 아크릴 중합체의 대부분이 형성된다.
숙성 단계(S140)는, 상기 전체 반응 진행 단계(S133)를 거친 1차 반응액을 숙성시키는 단계로, 숙성 시간은 1시간 내외인 것이 바람직하다. 이 때 별도의 온도 제어를 위한 조절은 하지 않으며, 숙성되는 시간동안 온도의 변화가 크지 않을수록 상기 중합 단계(S130)에서의 중합 반응이 원활히 진행되었다는 것을 의미하므로, 숙성 단계(S140)에서는 상기 1차 반응액의 온도 변화를 관찰할 필요가 있다.
후처리 단계(S150)는, 상기 숙성 단계(S140)를 거친 상기 1차 반응액을 냉각시킨 후 잔여반응 촉매제를 투입하여 교반함으로써 상기 중합 단계(S130)에서 반응되지 않은 미반응 모노머들을 완전히 반응시켜 최종 반응물을 생성하는 단계이다. 이 때 상기 잔여 반응 촉매제는 터셔리부틸 하이드로퍼옥사이드(t-BHPO)와 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS)가 각각 이용될 수 있는데, 상기 터셔리부틸 하이드로퍼옥사이드는 상기 1차 반응액에 직접 첨가하고, 상기 소디움 포름알데히드 술폭시레이트는 물에 용해시킨 수용액으로서 첨가되도록 하는 것이 바람직하다.
특히 이 때 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS)를 사용할 경우 소디움 술피네이트와 포름알데히드로 분해될 것으로 예상되며, 분해된 포름알데히드가 환경호르몬으로써 고체풀에 적용되어 사용 시 인체에 좋지않은 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 제시될 수 있다. 이를 일정수준 해소하기 위하여, 상기 소디움 포름알데히드 술폭시레이트 수용액의 용매로 상기 편백잎수를 적용하는 것이 바람직한바, 편백수는 편백나무 또는 편백잎으로부터 증류법으로 추출한 것으로, 피톤치드를 함유하여 기본적으로 포름알데히드를 제거하는 데 도움을 주며, 또한 완성된 최종 반응물에서 발생할 수 있는 특이취를 감소시키는 효과도 더불어 갖는다.
상기 후처리 단계(S150)는 65 내지 75℃ 사이, 가장 바람직하게는 65 내지 70℃에서 진행되도록 한다. 상기 후처리 단계(S150)에서도 최종 반응물의 온도 변화를 유심히 관찰하여 발열이 진행되면 상술한 온도로 냉각시켜주면서 진행해야 하며, 온도 변화가 없어지면 미반응 모노머의 반응이 완료된 것으로 볼 수 있다.
냉각 단계(S160)는, 상기 최종 반응물을 상온으로 냉각시키는 단계로서, 필요에 따라 소포제, 방부제 등 기타 첨가제를 첨가할 수 있다. 상기 냉각 단계(S160)를 거친 최종 반응물은 기본적으로 후술할 고체풀 제조 단계(S200)에서의 주 재료로 이용되며, 또한 별도로 포장되어 아크릴 중합 수지로서 자체적으로 유통되도록 하는 것도 가능하다.
상술한 세부 단계를 모두 거침으로써 상기 아크릴 중합체 제조 단계(S100)는 최종적으로 고체풀 제조에 주 원료로 이용되어 오던 고가의 수입산 PVP를 대체하여 사용할 수 있는 아크릴 중합 수지를 안정적으로 제조한다.
도 2는 본 발명의 아크릴 중합체 제조 단계의 실시예 1,2,3의 성분별 중량을 나타낸 표이다.
도 2를 참조하여 상기 각각 실시예 1,2,3의 성분별 중량을 기반으로 제조한 최종 반응물 각각과 종래의 폴리비닐피롤리돈-독일산 PVP-K90(비교예)을 기반으로 유리전이온도와 점도를 측정하였다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 유리전이온도를 측정한 표이고, 도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 농도별 점도를 나타낸 그래프이다.
도 3을 보며 설명하면, 상기 실시예 1,2,3과 비교예(PVP) 각각의 유리전이온도는 각각의 시료를 완전히 건조시킨 후 시차주사열량계를 사용하여 측정한 것으로, 각각 55, 82, 22 및 104 였다. 고체풀의 주 원료로 이용되던 PVP 대비 본 발명의 최종 반응물인 아크릴 중합체의 유리전이온도는 상기 PVP보다 낮게 나타난바, 이는 초기 접착력을 증가시키는 데 긍정적으로 적용되는 물성의 차이이다.
또한 도 4에서는 수용액에서의 농도를 기준으로 점도를 측정하여 그래프로 도시하였는데, 이 때 점도는 Brookfield사의 점도계를 이용하여 측정하였다. 비교예의 폴리비닐피롤리돈(PVP-K90)의 경우 점도에 의해 최대 25 중량퍼센트까지밖에 용해되지 못함에 따라, 도 3에서와 같은 그래프 결과가 나타났다.
결론적으로, 본 발명의 실시예를 통해 제조한 최종 반응물은 전체 중량 대비 적어도 50% 중량 이상 포함되어야 일정 수준 점도를 보였으며, 70% 이상 포함되었을 때 고체풀로 이용되기 적합한 점도를 보였다.
실시예 2가 가장 적은 점도를 나타낸 것은 타 실시예에 비해 많은 연쇄이동제를 포함하고 있어, 이에 의한 빠른 반응 종결 때문에 사슬의 성장이 멈추어 분자량이 감소되었기 때문인 것으로 판단되며, 이에 따라 연쇄이동제가 적게 포함된 실시예 1의 조성비가 가장 적당할 것으로 보인다.
고체풀 제조 단계(S200)
고체풀 제조 단계(S200)는 상기 아크릴 중합체 제조 단계(S100)를 모두 거치며 제조완료된 최종 반응물, 즉 아크릴 중합 수지를 기반으로 고체풀을 제조하는 단계로서, 주원료 혼합 단계(S210)와 첨가물 투입 단계(S220) 및 포장 단계(S230)를 포함한다.
주원료 혼합 단계(S210)는, 비커에 상기 최종 반응물과 용매, 유화제 및 보습제를 넣고 75 내지 85℃로 가온하며 혼합하여 주원료 혼합물을 형성하는 단계이다. 상기 용매는 물이 적용되는 것이 보통이나, 아로마를 제공하고 환경 호르몬의 제거에 도움이 되도록 하기 위해 상술한 편백수를 포함하는 식물 증류수를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 주원료 혼합물에 포함되는 상기 보습제는 글리세린이 적용되는 것이 바람직하며, 나아가 상기 주원료 혼합물의 분산을 보다 안정적으로 유지하고 추후 점도 및 접착력에 도움을 주기 위해, 상기 글리세린에 더하여 뮤신이 추가로 첨가되도록 하는 것도 가능하다. 상기 뮤신은, 동식물이 분비하는 점성이 있는 물질로서, 동물성 물질보다는 식물성 물질을 이용하는 것이 보다 환경적일 수 있다. 식물성 뮤신은 특히 마에서 추출한 성분인 것이 바람직하다. 상술한 뮤신이 추가로 포함됨으로써, 주원료 혼합물의 점도가 일정수준 향상될 뿐만 아니라, 용매에의 분산력도 높아져 상기 주원료 혼합물에서의 용매 중량을 일정 비율 낮출 수 있어, 고체풀 사용시 수분의 증발량을 줄임으로써 초기 접착 시간은 단축시킬 수 있다.
첨가물 투입 단계(S220)는, 상기 주원료 혼합물에 필요한 첨가물을 첨가하는 단계로, 상기 첨가물은 크게 증점제와 중화제를 포함한다. 상기 증점제는 Sodium Stearate, Stearic Acid 중 하나 이상으로, 가온된 상기 주원료 혼합물에 첨가되어 완전히 용해되도록 한다. 그 후, 중화제인 가성 소다를 물에 녹인 가성소다 용액을 천천히 투입하며 일정 시간동안 교반하고, 마지막으로 방부제를 첨가하여 천천히 교반함으로써 기포를 제거하여 최종적인 고체풀 조성물을 제조한다. 이 때 필요에 따라 소포제가 첨가되는 것도 가능하다.
포장 단계(S230)에서는, 상기 고체풀 조성물을 70℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 플라스틱 등의 재질로 형성된 롤링 용기에 넣고 굳혀 고체풀 상품의 제조가 완료되도록 한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크릴 수지를 포함하는 고체풀 제조방법을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
S100: 아크릴 중합체 제조 단계
S110: 계면 활성 단계
S120: 촉매 투입 단계
S130: 중합 단계
S131: 모노머 믹스 형성 단계
S131-1: 애벌 유화 단계
S131-2: 프리 에멀젼 형성 단계
S132: 초기 입자 형성 단계
S133: 전체 반응 진행 단계
S140: 숙성 단계
S150: 후처리 단계
S160: 냉각 단계
S200: 고체풀 제조 단계
S210: 주원료 혼합 단계
S220: 첨가물 투입 단계
S230: 포장 단계

Claims (8)

  1. 플라스크에 이온교환수와 계면활성제를 투입한 후 가온하며 교반함으로써 상기 계면활성제를 모두 용해시켜 계면활성액을 제조하는 계면 활성 단계;
    이온교환수에 촉매제를 넣고 용해시킨 촉매 용액을 제조하여 이를 상기 계면활성액에 혼합함으로써 기초반응액을 생성하는 촉매 투입 단계;
    메틸렌 비스 아크릴 아마이드를 포함하는 둘 이상의 아크릴계 모노머와 계면활성제, 에탄올 및 연쇄이동제를 첨가 및 혼합하여 프리 에멀젼액을 형성하는 모노머 믹스 형성 단계와, 상기 기초 반응액에 총중량 대비 4 내지 6 퍼센트의 상기 프리 에멀젼액을 투입하여 교반함으로써 초기 입자가 형성된 초기 혼합액을 생성하는 초기 입자 형성 단계 및, 상기 초기 혼합액에 나머지 프리 에멀젼액을 일정한 속도로 투입하여 중합 반응을 유도하여 1차 반응액을 형성하는 전체 반응 진행 단계를 포함하는 중합 단계;
    상기 1차 반응액을 숙성시키는 숙성 단계;
    상기 숙성 단계를 거친 1차 반응액을 냉각시킨 후 잔여반응 촉매제를 투입하여 교반함으로써 상기 중합 단계에서 반응되지 않은 미반응 모노머들을 반응시켜 최종 반응물을 생성하는 후처리 단계;
    상기 최종 반응물을 상온으로 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 아크릴 중합체 제조 단계;를 포함하되,
    상기 잔여반응 촉매제는 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS) 수용액이되,
    상기 소디움 포름알데히드 술폭시레이트(SFS) 수용액의 용매는 편백나무 및 편백잎 중 어느 하나로부터 증류법으로 추출한 편백수인 것을 특징으로 하는, 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모노머 믹스 형성 단계는,
    물에 메틸렌 비스 아크릴 아마이드를 포함하는 모노머와 계면 활성제를 용해시켜 애벌 유화액을 제조하는 애벌 유화 단계와,
    상기 애벌 유화액에 메틸 메타 아크릴레이트, 아크릴산, 메타 아크릴산을 차례로 투입한 후, 부틸 아크릴레이트를 투입하고, 에탄올과 연쇄 이동제를 투입하여 교반함으로써 프리 에멀젼액을 형성하는 프리 에멀젼 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 입자 형성 단계와, 상기 전체 반응 진행 단계 및, 상기 후처리 단계는,
    각각 80 내지 90℃, 82 내지 86℃ 및, 65 내지 70℃로 조절되며 진행되도록 한 것을 특징으로 하는, 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법은,
    용매에 상기 최종 반응물과 유화제 및 보습제를 혼합하고 가온하여 주원료 혼합액을 생성하는 교반하는 주원료 혼합 단계,
    상기 주원료 혼합액에 증점제와 중화제 및 방부제를 첨가하는 첨가물을 투입하여 교반하여 고체풀 조성물을 제조하는 첨가물 투입 단계,
    상기 고체풀 조성물을 용기에 넣고 굳히는 포장 단계를 포함하는 고체풀 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 주원료 혼합 단계에서의 상기 보습제는,
    뮤신을 포함하는 것을 특징으로 하는, 아크릴 중합체를 포함하는 고체풀 제조 방법.









  7. 삭제
  8. 삭제
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