KR101710383B1 - 친환경 에폭시 접착제 조성물 - Google Patents

친환경 에폭시 접착제 조성물 Download PDF

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KR101710383B1
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윤석영
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Abstract

본 발명은 친환경 에폭시 접착제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 에폭시 수지; 및 희석제를 포함하고, 상기 희석제는 분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기 및 하이드록시기를 포함한다. 본 발명에 따르면, 희석제가 에폭시 수지와의 상용성이 높아 점도 조절능이 우수하면서도 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화되어 우수한 친환경성을 갖는다.

Description

친환경 에폭시 접착제 조성물 {ENVIRONMENT-FRIENDLY EPOXY ADHESIVE COMPOSITION}
본 발명은 친환경 에폭시 접착제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페놀이나 휘발성 유기용제를 포함하지 않고, 분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기 및 하이드록시기를 가지는 희석제를 포함하여, 적어도 친환경적이고 인체에 무해한 친환경 에폭시 접착제 조성물에 관한 것이다.
에폭시(epoxy) 수지는 내약품성, 내수성 및 내열성 등은 물론 우수한 접착성과 기계적 강도를 갖는다. 또한, 에폭시 수지는 경화 후, 높은 접착 강도와 함께 치수 안정성을 갖는다. 이에 따라, 에폭시 수지는 각종 산업 분야에서 접착제 조성물의 주성분으로 널리 사용하고 있다. 예를 들어, 건축 분야에서는 콘크리트 바닥 면에 합성수지 바닥재나 세라믹 타일 등을 접착하기 위한 접착제로서 에폭시 접착제 조성물을 주로 사용하고 있다.
일반적으로, 에폭시 접착제 조성물은 주성분으로서의 에폭시 수지와, 에폭시 수지의 점도를 낮추기 위한 희석제를 포함한다. 또한, 에폭시 수지의 경화속도를 촉진하기 위한 페놀을 더 첨가하고 있으며, 상기 희석제로는 주로 휘발성 유기용제를 사용하고 있다.
그러나 페놀과 휘발성 유기용제는 환경뿐만 아니라 인체에 유해하여 사용이 규제되어 가고 있다. 이에, 최근에는 친환경 에폭시 접착제 조성물에 대한 기술이 제안되고 있다. 대부분의 경우, 희석제로서 물을 사용한 수용성의 에폭시 접착제 조성물을 제안하고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0632089호(특허문헌 1), 대한민국 등록특허 제10-0167858호(특허문헌 2) 및 대한민국 공개특허 제10-2011-0090637호(특허문헌 3) 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0874351호(특허문헌 4)에는 친환경을 구현하기 위한 희석제로서 지방산 에스테르계 용매를 이용한 에폭시 접착제가 제시되어 있다. 상기 대한민국 등록특허 제10-0874351호(특허문헌 4)는 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 0.25mg/㎡ㆍh 이하로서 주목할 만하다.
그러나 상기 선행 특허문헌들을 포함하는 종래 기술에 따른 에폭시 접착제 조성물은 친환경성의 개선 정도가 낮다. 구체적으로, 종래 기술에 따른 에폭시 접착제 조성물은 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 높고, 또한 시공 후 시간 경과에 따라 휘발성 유기화합물(VOC)이 서서히 방출될 수 있어 친환경적이지 않거나, 친환경성의 개선 정도가 낮은 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0632089호 대한민국 등록특허 제10-0167858호 대한민국 공개특허 제10-2011-0090637호 대한민국 등록특허 제10-0874351호
이에, 본 발명은 개선된 친환경 에폭시 접착제 조성물을 제공하는 데에 목적이 있다. 구체적으로, 본 발명은 특정의 희석제를 사용함으로써, 에폭시 수지와의 상용성이 높아 점도 조절능이 우수하면서도 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화되어 우수한 친환경성을 가지는 에폭시 접착제 조성물을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
에폭시 수지; 및
희석제를 포함하고,
상기 희석제는,
비점이 250℃ 이상이고,
분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기 및 하이드록시기를 포함하는 친환경 에폭시 접착제 조성물을 제공한다.
또한, 상기 희석제는 벤젠 고리를 더 포함하여, 분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기, 하이드록시기 및 벤젠 고리를 동시에 포함할 수 있다.
바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 희석제는, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 2]
R1-(CH2)n-O-CH2-CH(OH)-CH2-Om-(CO)K-R2
위 화학식 2에서,
R1과 R2는 서로 같거나 다르고 수소, 지방족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소이며,
n은 0 또는 1 이상의 정수이고,
m은 0 또는 1이며,
k는 0 또는 1이다.
본 발명에 따르면, 개선된 친환경 에폭시 접착제 조성물이 제공된다. 본 발명에 따르면, 하나의 실시 형태에 따라서, 분자 내에 에스테르기 또는 에테르기와 하이드록시기를 동시에 포함하는 특정의 희석제가 사용되어, 에폭시 수지와의 상용성이 높아 점도 조절능이 우수하고, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화되어 친환경성이 우수한 효과를 갖는다.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다.
본 발명은 적어도 친환경적이고 인체에 무해한 친환경 에폭시 접착제 조성물 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 친환경 에폭시 접착제 조성물(이하, "접착제 조성물"로 약칭한다.)은 에폭시 수지와, 점도 조절을 위한 희석제(용매)를 포함한다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 페놀이나 휘발성 유기용제를 포함하지 않으며, 희석제로서 휘발성 유기용제를 대체하여 친환경 희석제를 포함한다. 상기 희석제는, 본 발명에 따라서 분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기 및 하이드록시기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 희석제가 상기의 작용기를 포함하여, 에폭시 수지와의 상용성(희석능)이 우수하고 친환경성을 개선한다. 이하, 본 발명에 따른 접착제 조성물의 예시적인 실시 형태를 설명한다.
본 발명에서, 상기 에폭시 수지는 분자 내에 적어도 하나 이상의 에폭시기를 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 에폭시 수지는, 예를 들어 주쇄 및/또는 측쇄에 하나 이상의 에폭시 고리를 포함하는 것이라면 그 종류에 관계없이 모두 사용할 수 있다.
상기 에폭시 수지는, 예를 들어 비스페놀 A형, 비스페놀 F형 및/또는 노블락형 등을 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지는, 구체적인 예를 들어 글리시딜 에테르, 디글리시딜 에테르, 노볼락 글리시딜 에테르, 에폭시화 콩기름, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸카르복실레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸카르복실레이트, 테트라글리시딜 디아미노디페닐메탄, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지 및/또는 이들의 공중합체 등으로부터 선택될 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 에폭시 수지는 상용화된 제품으로서, 예를 들어 YD-128, R1475, KEM-128M, KEM-128-70, KEM-134-60, KEM-101-50, KEM-172-60, KEM-638-60, KEM-500-90P40, R-1039, R-1415-1, R-1508(이상, 국도화학 제품) 및/또는 R-828(금호피앤비 제품) 등을 사용할 수 있다. 에폭시 수지는 상기 나열된 제품 중에서도 비스페놀 A형 에폭시 수지로서, YD-128(국도화학 제품) 및/또는 R-828(금호피앤비 제품) 등을 유용하게 사용할 수 있다.
바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지는, 예를 들어 초기 접착성은 물론, 경화 후의 접착 강도가 우수하여 본 발명에 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112016021887388-pat00001
상기 화학식 1에서, n은 0(zero) 또는 1 이상의 정수이다. 상기 화학식 1에서, n의 상한치는 제한되지 않는다. n은, 예를 들어 0(zero) 내지 10 이내의 정수일 수 있으며, 구체적인 예를 들어 0(zero) 내지 5 이내의 정수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서, 상기 에폭시 수지는 접착제 조성물 전체 100 중량부 기준으로, 예를 들어 15 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 이때, 상기 에폭시 수지의 함량이 15 중량부 미만으로서 너무 낮은 경우, 양호한 접착성을 보이기 어려울 수 있다. 또한, 상기 에폭시 수지의 함량이 50 중량부를 초과하여 너무 높은 경우, 예를 들어 점도가 높아 도포 작업성이 떨어지고 비용적인 면에서도 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 에폭시 수지는 접착제 조성물 전체 100 중량부 기준으로 20 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다.
상기 희석제는 점도 조절을 위한 것으로서, 이는 적어도 상기 에폭시 수지를 희석하여 점도를 낮추기 위해 사용된다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 희석제는 본 발명에 따라서, 분자 내에 에스테르기(COO-)와 에테르기(-O-) 중에서 선택된 하나 이상의 작용기(functional group)를 포함한다. 이때, 각 작용기는 적어도 하나 이상이다. 또한, 희석제는 상기 작용기(에스테르기 및/또는 에테르기)와 함께 적어도 하나 이상의 하이드록시기(-OH)를 동시에 포함한다. 아울러, 상기 희석제는 250℃ 이상의 비점을 가지는 것이 좋다. 본 발명에서, 휘발성을 고려한다면 희석제의 비점은 높을수록 좋으므로 비점의 상한치는 제한되지 않는다.
본 발명에 따르면, 상기 희석제가 에스테르기(COO-) 및/또는 에테르기(-O-)와, 하이드록시기(-OH)를 동시에 포함하여, 적어도 친환경적이고 인체에 무해하다. 또한, 적어도 에폭시 수지에 대한 점도 조절능(희석능)이 우수하다.
접착제 조성물의 친환경성을 위해서 가장 중요하게 고려되어야 할 성분이 희석제로 볼 수 있다. 또한, 희석제는 기본적으로 에폭시 수지와 상용성이 좋아 점도를 떨어뜨리는 점도 조절능이 우수하여야 하고, 친환경을 위해 적어도 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 낮아야 한다. 부가적으로, 희석제는 250℃ 이상의 비점을 가지는 경우, 적어도 상온에서는 휘발성이 없거나 최소화되어 일반적인 유기용제의 범주에서 벗어날 수 있다.
본 발명에서 특정하는 상기 희석제는 위와 같은 특성을 만족한다. 상기 희석제는, 먼저 에테르기를 포함하여 우수한 점도 조절능(희석능)을 갖는다. 구체적으로, 에폭시 수지는 주쇄 및/또는 측쇄에 작용기로서 에테르기를 가지고 있는데, 상기 희석제 또한 에스테르기 및/또는 에테르기를 포함하고 있어 에폭시 수지와의 상용성이 높다. 이에 따라, 에폭시 수지의 희석능이 매우 뛰어나 우수한 점도 조절능(희석능)을 갖는다.
또한, 상기 희석제는 하이드록시기(-OH)를 포함하여, 상기 하이드록시기(-OH)의 수소 결합에 의해 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화되어 우수한 친환경성을 도모하고, 이와 함께 점도 조절능(희석능)을 개선한다. 구체적으로, 하이드록시기(-OH)는 희석제 상호간의 수소 결합을 유도하여 희석제의 용출을 막아 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량을 극소화시킨다. 즉, 하이드록시기(-OH)의 O에 H가 결합되어 희석제의 용출이 방지된다. 구체적인 예를 들어, 어느 하나의 희석제에 포함된 하이드록시기(-OH)의 O에 다른 하나의 희석제에 포함된 하이드록시기(-OH)의 H가 끌리어 결합된다.
본 발명에서, 상기 수소 결합은 화학적 결합을 의미하는 것은 아니며, 이는 전기음성도의 차이에 의한 물리적 결합을 의미한다. 구체적으로, 수소(H)의 전기음성도는 약 2.1이고, 산소(O)의 전기음성도는 약 3.5이다. 이러한 전기음성도의 차이(약 1.4)에 의해, 어느 하나의 희석제에 포함된 하이드록시기(-OH)의 O에 다른 하나의 희석제에 포함된 하이드록시기(-OH)의 H가 끌리어 물리적인 인력에 의해 결합된다. 이와 같은 하이드록시기(-OH)의 수소 결합에 의해, 희석제 상호간이 물리적으로 결합되어 희석제의 용출이 방지되며, 이에 따라 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화된다.
또한, 상기 희석제의 하이드록시기(-OH)는 에폭시 수지의 주쇄 및/또는 측쇄에 포함된 수소(H)와도 위와 같은 물리적인 수소 결합을 구현한다. 이러한 에폭시 수지와의 수소 결합에 의해 상용성이 향상되어 점도 조절능(희석능)이 효과적으로 개선된다.
본 발명의 실시 형태에 따라서, 상기 희석제는 분자 내에 적어도 하나의 벤젠 고리를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 희석제는 분자 내에 적어도 하나 이상의 에스테르기 및/또는 에테르기와, 하이드록시기 및 벤젠 고리를 동시에 포함하는 화합물로부터 선택될 수 있다. 이 경우는, 예를 들어 에폭시 수지가 주쇄 및/또는 측쇄에 벤젠 고리를 가지는 경우에 바람직하다. 희석제는 에폭시 수지와의 상용성(희석능)을 고려한다면, 에폭시 수지와 동등 유사한 화학적 구조를 가지는 경우가 최적이라 할 수 있으므로, 에폭시 수지가 벤젠 고리를 포함하는 경우에는 희석제 또한 벤젠 고리를 포함하는 것이 좋다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따라서, 상기 희석제는 분자 내에 하나 이상의 카르보닐기(-CO-) 및/또는 에스테르(-COO-) 등의 작용기를 포함할 수 있다. 상기 희석제는 이러한 작용기의 유무에 따라, 예를 들어 에폭시계 화합물, 에테르계 화합물, 카르보닐계 화합물 및/또는 에스테르계 화합물 등으로 명명될 수 있다.
바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 희석제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 좋다. 구체적으로, 상기 희석제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이거나, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 적어도 포함하되, 여기에 에테르기 및 하이드록시기를 가지는 다른 화합물을 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
R1-(CH2)n-O-CH2-CH(OH)-CH2-Om-(CO)K-R2
상기 화학식 2에서, R1과 R2는 서로 종속적이지 않다. 즉, R1과 R2는 서로 무관하게 독립적으로 단일 원소나 탄화수소계로 구성된다. 상기 화학식 2에서, R1과 R2는 서로 같거나 다르고 수소(H), 지방족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소로부터 선택된다. 상기 R1과 R2는, 예를 들어 지방족 탄화수소로부터 선택되는 경우, 이는 포화 탄화수소 또는 하나 이상의 불포화기(2중결합 및/또는 3중결합)를 가지는 불포화 탄화수소일 수 있다. 이러한 R1과 R2는, 예를 들어 C1 ~ C20의 탄소수를 가질 수 있다. 또한, 상기 R1과 R2는 방향족 탄화수소인 경우, 이는 하나 또는 2 이상의 벤젠 고리를 포함할 수 있다.
상기 화학식 2에서, n은 0(zero) 또는 1 이상의 정수이다. 상기 화학식 2에서, n의 상한치는 제한되지 않는다. n은, 예를 들어 0(zero) 내지 10 이내의 정수일 수 있으며, 구체적인 예를 들어 0(zero) 내지 5 이내의 정수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 화학식 2에서, m과 k는 서로 종속적이지 않고, m은 0(zero) 또는 1이며, k는 0(zero) 또는 1이다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 적어도 하나 이상의 에테르기와 하이드록시기를 포함하여, 본 발명에서 추구하고자 하는 희석제의 최적 특성을 구현한다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 250℃ 이상의 비점을 갖는다. 상기 화학식 2의 화합물은, 예를 들어 R1 및/또는 R2의 분자량에 의해 적어도 250℃ 이상의 높은 비점을 가질 수 있다. 상기 화학식 2의 화합물은 R1 및/또는 R2의 종류에 따라, 예를 들어 250 ~ 350℃의 비점을 가질 수 있다.
상기 희석제는 에폭시 수지 20 내지 40 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 에폭시 수지와 희석제를 20 내지 40 : 0.5 내지 30의 중량비로 포함할 수 있다. 이 때, 희석제의 사용량이 0.2 중량부 미만인 경우, 이의 사용에 따른 점도 조절능(희석능)이 미미하여 작업성이 떨어질 수 있다. 또한, 희석제의 사용량이 30 중량부를 초과하는 경우, 점도가 너무 낮아질 수 있고 상대적으로 에폭시 수지의 함량이 낮아져 접착성이 떨어질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 희석제는 에폭시 수지 20 내지 40 중량부에 대하여 2 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 위와 같은 희석제를 포함함으로 인하여, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 예를 들어 0.1mg/㎡ㆍh 이하일 수 있다. 본 발명에서, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량은 낮을수록 좋으므로 이의 하한치는 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 접착제 조성물은, 바람직하게는 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 0.08mg/㎡ㆍh 이하이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라서, 에폭시 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 포함하고, 희석제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다. 이와 같이, 상기 화학식 1과 화학식 2를 포함하여 조성되는 경우, 높은 접착 특성을 가지면서 상용성이 매우 뛰어나 우수한 점도 조절능(희석능)을 갖는다. 또한, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화된다. 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이, 예를 들어 0.05mg/㎡ㆍh 이하로 구현될 수 있다.
본 발명에서, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량은 당업계에서 통용되는 측정방법에 준하여, 접착제 조성물의 경화 후, 소정 기간 동안 방출된 휘발성 유기화합물(VOC)의 총 방출량(mg/㎡ㆍh)이다. 구체적인 예를 들어, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량은 KS 측정방법에 준하여, KS I ISO 16000－11에 따라 시편을 제작한 후, 상기 시편에 대해 KS I ISO 16000－3과 KS I ISO 16000－6에 규정된 시험방법을 사용하여 오염 물질 방출 시험을 실시하였을 때의 휘발성 유기화합물(VOC)의 방출량일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 제1제와 제2제를 포함하는 2액형의 제형을 가질 수 있다. 상기 제1제는 주제로서, 이는 적어도 에폭시 수지와 희석제를 주성분으로 포함한다. 또한, 상기 제2제는 적어도 경화제를 포함한다. 이때, 제2제는 주제와 반응할 수 있는 경화제의 활성수소 당량 수를 주제의 에폭시 당량 수와 비교하여 조성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 제1제(주제) 100 중량부에 대하여 제2제(경화제) 50 내지 150 중량부를 포함할 수 있다. 일례로, 제1제(주제) 100 중량부에 대하여 제2제(경화제) 100 중량부를 포함할 수 있다.
상기 경화제는 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 경화제는, 예를 들어 아민류, 아미드류, 아미드아민류, 펜알카민류, 이미다졸류 및/또는 이들의 유도체 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 경화제는, 구체적인 예를 들어 폴리아민, 폴리아미드, 폴리아미드아민, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸, 2-헵타데실 이미다졸 등을, 디시안 디아미드, 산 무수물계의 테트라히드로메틸 무수프탈산 및/또는 헥사히드로 무수프탈산 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 경화제는, 하나의 예시에서 활성수소 당량이 20 내지 100인 아민계, 폴리아미드아민계 및 펜알카민계 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 에폭시 수지, 희석제 및 경화제 이외에 충전제 및/또는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 충전제와 첨가제는 접착제 조성물의 사용 용도 및/또는 목적 등에 따라 선택적으로 포함되며, 이는 상기 제1제(주제) 및/또는 제2제(경화제) 조성에 포함될 수 있다.
상기 충전제는, 예를 들어 무기물로부터 선택될 수 있다. 상기 충전제는, 구체적인 예를 들어 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 이산화규소, 질화규소 및/또는 탄화규소 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 충전제는 강도 보강, 내열성 및/또는 접착성 등을 고려하여 에폭시 수지 20 내지 40 중량부에 대해, 예를 들어 20 내지 100 중량부로 포함될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 50 내지 70 중량부로 포함될 수 있다.
상기 첨가제는, 예를 들어 분산제, 소포제, 표면 조정제(평활제), 유동성 개선제, 접착성 부여제, 난연제, 침강 방지제, 색상 안료 및/또는 자외선 차단제 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 첨가제들의 구체적인 종류는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 첨가제들은, 그의 사용 목적에 따라 접착성을 저해하지 않는 범위에서 에폭시 수지 20 내지 40 중량부에 대해, 예를 들어 0.001 내지 10 중량부로 각각 사용될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 0.01 내지 5 중량부로 각각 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 접착제 조성물은 건축 분야에서 접착제의 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 접착제 조성물은, 예를 들어 콘크리트 구조물(콘크리트 바닥 등)에 합성수지 바닥재 및/또는 세라믹 타일 등을 접착하기 위한 접착제로서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은, 전술한 바와 같이 분자 내에 에테르기 및 하이드록시기를 동시에 가지는 특정의 희석제를 포함하여, 에폭시 수지와의 상용성이 높아 점도 조절능이 우수하고, 수소 결합에 의해 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량이 극소화되어 우수한 친환경성을 도모한다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
< 친환경 희석제 제조예 >
깨끗하게 세척된 3리터 4구 플라스크(flask) 반응기에 벤질알콜 432g과 트리프로로보론 0.1g을 넣고, 질소 공급 후 10분간 상온에서 교반하여 주었다. 이후, 반응기에 에피크로로하이드린 372g을 3시간에 걸쳐 적하하였다. 이때, 적하하는 동안 온도가 40℃를 넘지 않도록, 반응기 아래에 냉탕 용기를 받쳐주어 온도를 떨어뜨리면서 적하하였다. 적하가 끝난 후, 1시간 동안 유지 반응을 진행한 다음, 탄산나트륨 500g을 넣고, 2시간에 걸쳐 120℃까지 온도를 승온시켰다.
다음으로, 승온 후에 반응기에 대두유 지방산을 1,200g 3시간에 걸쳐 적하하고, 150℃ 까지 승온시켜 5시간 동안 반응시켰다. 반응이 진행되면서 탄산가스가 발생되었으며, 탄산가스의 발생이 멈추자 약 80℃로 냉각시켰다. 냉각 후, 소금층을 여과 걸러내어, 분자 내에 에폭시기와 하이드록시기를 동시에 가지는 약 1,280g의 1-벤즈옥시-2-하이드록시-지방산 에스테르를 얻었다.
< 접착제 조성물의 제조 >
먼저, 에폭시 수지(국도화학 제품, YD-128)에 상기 제조예에 따른 친환경 희석제(1-벤즈옥시-2-하이드록시-지방산 에스테르)와 3종의 첨가제를 넣고, 약 30분 동안 1,000rpm으로 혼합, 교반하였다. 이후, 충전제를 더 투입한 다음, 약 1시간 동안 1,500rpm으로 고속 교반하여 주제를 제조하였다. 다음으로, 상기 주제 100 중량부에 대하여 경화제 100 중량부를 혼합하여 에폭시 접착제 조성물을 제조하였다. 상기 에폭시 접착제 조성물의 구체적인 조성(성분 및 함량)은 하기 [표 1]에 보인 바와 같다.
상기 에폭시 접착제 조성물에 대하여 점도와 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량(mg/㎡ㆍh)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다. 점도는 25℃에서 측정되었으며, 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량(mg/㎡ㆍh)은 아래의 KS 측정 방법에 준하여 측정하였다.
< TVOC의 방출량 측정 >
(1) KS I ISO 16000－11의 규격에 따라 오염물 방출이 없는 유리판에 접착제 조성물을 도포하여 시편을 제작하였다.
(2) 시편의 지촉건조(손가락으로 가볍게 댔을 때 접착성은 있으나 접착제가 손가락에 묻지 않는 상태)시까지 온도 25 ± 1.0℃, 상대습도 50 ± 5%의 조건에서 경화를 실시한 후, 시편 고정 틀에 시편을 고정하여 챔버 내에 설치하였다. 이후, 시편을 챔버 내에서 7일(168 ± 2시간) 동안 정치시킨 후, KS I ISO 16000－3과 KS I ISO 16000－6에서 규정된 시험방법을 통하여 오염 물질 방출량을 측정하였다.
[비교예 1 및 2]
상기 실시예 1과 비교하여, 희석제의 종류와 함량을 달리한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 희석제로서 벤질알콜(비교예 1)과 자이렌(비교예 2)을 각각 달리 사용하였다. 또한, 실시예 1과 동일한 점도를 갖도록, 희석제의 함량을 달리 사용하였다. 각 비교예에 따른 에폭시 접착제 조성물의 구체적인 조성(성분 및 함량)은 하기 [표 1]에 보인 바와 같다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 총 휘발성 유기화합물(TVOC)의 방출량(mg/㎡ㆍh)을 측정하여, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다.
< 접착제 조성물의 조성 및 TVOC 측정 결과, 단위 : 중량부) >
비 고 실시예 1 비교예 1 비교예 2
수지 YD-128 26 26 26

희석제		 CE-400 12 - -
벤질알콜 - 6 -
자이렌 - - 4
충전제 SHC-300 59 65 67

첨가제		 P-104S 1 1 1
BYK-320 1 1 1
M5 1 1 1
경화제 PHD-100 100 100 100
점도(cps, @25℃) 50,000 50,000 50,000
TVOC의 방출량
(mg/㎡ㆍh)		 0.038 5.235 2.862

* YD-128 : 당량이 190g 당량으로 중합된 에폭시 수지(국도화학 제품)
* CE-400 : 제조예에 따라 제조된 친환경 희석제
* SHC-300 : 입경이 12㎛인 탄산칼슘
* P-104S : BYK 분산제
* BYK 320 : 소포 및 표면 조정제
* M5 : WAKER 사의 유동성 개선제(CAB-O-SIL M5)
* PHD-100 : 활성수소 당량이 110~150인 지환족 변성 아민 혼합물
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 조성물은 비교예들보다 TVOC의 방출량(mg/㎡ㆍh)이 매우 낮게 평가됨을 알 수 있었다. 또한, 상기 실시예의 경우, 비교예 1 및 2보다 희석제의 사용량이 각각 2배 및 3배 더 사용되었음에도 불구하고, 오염물 방출에 대한 휘발성 유기용제(VOC)의 용출은 현저히 낮게 용출됨을 알 수 있었다.
이상의 실험예를 통해 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따라서 분자 내에 에폭시기와 하이드록시기를 동시에 가지는 희석제를 사용하는 경우, TVOC의 방출량이 극소화되어 우수한 친환경성을 가짐을 알 수 있다. 현재, 국내 LH 공사에서 0.1mg/㎡ㆍh 이하일 경우를 친환경 제품으로 인정하고 있음을 볼 때, 상기 실시예에 따른 시편의 경우 TVOC의 방출량이 0.038mg/㎡ㆍh로서, 이는 매우 친환경적이다.

Claims (4)

  1. 에폭시 수지; 및
    희석제를 포함하고,
    상기 희석제는,
    비점이 250℃ 이상이고,
    분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기 및 하이드록시기를 포함하고,
    상기 희석제는, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에폭시 접착제 조성물:
    [화학식 2]
    R1-(CH2)n-O-CH2-CH(OH)-CH2-Om-(CO)K-R2
    위 화학식 2에서,
    R1과 R2는 서로 같거나 다르고 수소, 지방족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소이며,
    n은 0 또는 1 이상의 정수이고,
    m은 0 또는 1이며,
    k는 0 또는 1이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 희석제는 분자 내에 에스테르기와 에테르기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기, 하이드록시기 및 벤젠 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에폭시 접착제 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는, 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에폭시 접착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112016110102512-pat00002

    위 화학식 1에서, n은 0 또는 1 이상의 정수이다.
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