KR101864845B1

KR101864845B1 - Pvc용 친환경 접착제

Info

Publication number: KR101864845B1
Application number: KR1020180001564A
Authority: KR
Inventors: 윤지상
Original assignee: 주식회사 태림산업
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2018-06-05

Abstract

본 발명은 PVC용 친환경 접착제에 관한 것으로, 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 아크릴 수지 50 ~ 170 중량부, 계면활성제 0.05 ~ 5 중량부, 촉매 5 ~ 13 중량부, 카본나노튜브 0.03 ~ 0.5 중량부, 동결 방지제 0.1 ~ 0.3 중량부 및 정제수 320 ~ 500 중량부를 함유하여 구성됨으로써, PVC 시트면과의 접착력이 우수하고, 유기 용제를 사용하지 않아 건축자재의 접착시 VOC가 발생되는 않는 효과가 있다.

Description

PVC용 친환경 접착제 {Eco-friendly adhesive for PVC}

본 발명은 PVC용 친환경 접착제에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제1067537호(등록일자: 2011.9.19., 발명의 명칭: 겨울철 동결된 제품을 재 용해 후 사용이 가능한 내한성 PVC 바닥 타일 접착제)는 전체 조성물 기준으로 Monomer의 조성 변환을 통하여 Tg을 상승, 산(Acid)의 함량 조정, 반응성 계면활성제를 도입하여 제조한 아크릴 에멀젼 40∼48중량％, 분산제 0.5∼0.9중량％, Ph 조절제 0.4∼0.6중량％, 소포제 0.4∼0.6중량％ , 동결 방지제 1.0∼1.5중량％, 방부제 0.3∼0.5중량％, 로진 5∼10중량％, 회합형 아크릴증점제 2.5∼3.5중량％, 충전제 35∼45중량％로 구성된 겨울철 동결된 제품을 재 융해 후 사용이 가능한 내한성 PVC 바닥 타일 접착제가 개시되어 있다.

이러한 종래 기술은, 겨울철 동결된 제품을 재 융해시 원래의 물성으로 빠르게 회복되어 사용할 수 있는 효과가 있으나, 아크릴 에멀젼을 베이스로 하는 접착제의 단점을 해소한 것에 불과하고 내수성 및 내열성이 양호하지 못한 근원적인 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명의 목적은, 유기 용제를 사용하지 않는 내한성, 내열성 및 내수성이 양호한 PVC용 친환경 접착제를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 아크릴 수지 50 ~ 170 중량부, 계면활성제 0.05 ~ 5 중량부, 촉매 5 ~ 13 중량부, 카본나노튜브 0.03 ~ 0.5 중량부, 동결 방지제 0.1 ~ 0.3 중량부 및 정제수 320 ~ 500 중량부를 함유하되, 상기 촉매는 나노실리카 100 중량부에 대하여, 입경이 0.01 ~ 0.01mm인 실버 분말 0.1 ~ 0.3 중량부를 함유하고, 상기 동결 방지제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 에탄올 및 메탄올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 PVC용 친환경 접착제에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 산도 조절제인 수산화나트륨 1 ~ 1.5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 분산제인 나노선형체를 더 포함하되, 상기 나노선형체는 나노화이바 100 중량부에 대하여 나노와이어 13 ~ 17 중량부를 함유하고, 상기 나노화이바는 알루미나나노화이바 또는 메타티탄산염나노화이바이며, 직경은 80 ~ 150㎚이고 길이는 2,500 ~ 5,000㎚이고, 상기 나노와이어는 골드나노와이어, 니켈나노와이어, 니켈옥사이드나노와이어, 망간옥사이드나노와이어, 몰리브덴옥사이드나노와이어, 바나듐옥사이드나노와이어, 산화니켈나노와이어, 산화텅스텐나노와이어, 수산화니켈나노와이어, 실리콘카바이드나노와이어, 이산화티탄나노와이어, 산화아연나노와이어 또는 탄화규소나노와이어 중 하나 이상이고, 직경 150 ~ 350㎚이고, 길이 3,000 ~ 4,500㎚인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 충전제인 탄산칼슘 1 ~ 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 충전제인 크레이 3 ~ 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 PVC 시트면과의 접착력이 우수하고, 유기 용제를 사용하지 않아 건축자재의 접착시 VOC가 발생되는 않는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하기로 한다.

가. 접착제 조성

본 발명의 실시예는 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 아크릴 수지 50 ~ 170 중량부, 계면활성제 0.05 ~ 5 중량부, 촉매 5 ~ 13 중량부, 카본나노튜브(Carbon Nanotube) 0.03 ~ 0.5 중량부, 동결 방지제 0.1 ~ 0.3 중량부 및 정제수 320 ~ 500 중량부를 함유한다.

동결 방지제는 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol), 프로필렌글리콜(Propyleneglycol), 에탄올 및 메탄올 중 어느 하나이다.

또한, 본 실시예는 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 산도 조절제인 수산화나트륨 1 ~ 1.5 중량부를 더 포함한다.

또한, 본 실시예는 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 충전제인 탄산칼슘 1 ~ 15 중량부를 더 포함한다.

또한, 본 실시예는 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 충전제인 크레이 3 ~ 5 중량부를 더 포함한다.

에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)는 중합도와 초산비닐의 함유량에 의해 결정되며, 분자량이 클수록 강인성과 가소성, 내스트레스크래킹성, 내충격성이 향상되는 반면 성형성이나 표면광택은 저하되는 특성을 갖는다. 한편, 초산비닐 함량이 증가하면 밀도와 고무탄성, 유연성이 다른 폴리머나 가소제와의 상용성이 향상하여 온화온도는 저하된다. 초산비닐 함량이 적은 EVA는 통상 PE와 같은 가공이 되며 인쇄 적성도 양호하므로 필름이나 라미네이트, 발포제품, 중포장용 포대 등으로 이용된다.

그리고 초산비닐이 10 ~ 20%이면 PVC 또는 기타 수지와 블랜드하여 성형성이 저온으로 유연성을 향상시키는데 이용되며, 25 ~ 30%일 때는 왁스에 첨가하여 취약성과 탁월한 접착제로서 핫멜트형 접착제의 주 원료로 사용되고 있다. 이러한 EVA는 사출성형에 있어 PVC의 온도변화에 약한 결정을 보완하는데 특징이 있으며, 발포했을 때는 미세한 기포체가 되며 가볍고 마모성도 양호한 장점을 갖는다.

아크릴 수지는 아크릴산 또는 메타아크릴산의 유도체를 중합하여 만든 수지이다. 여기서, 아크릴산은 프로필렌의 직접 산화 혹은 아크릴로니트릴의 황산에 의한 가수분해에 의해 수득되고, 메타아크릴산의 유도체는 메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 이소프로필에스테르, 부틸에스테르, sec-부틸에스테르, tert-부틸에스테르, 이소부틸에스테르, 알릴에스테르, 페닐에스테르, 벤질에스테르이다.

계면활성제는 음이온계, 양이온계, 비이온계 또는 양쪽성 계면활성제를 모두 사용할 수 있다. 특히, 본 실시예서는 수성 음이온계를 사용하는 것이 바람직하다.

음이온계 계면활성제는 현재가지 가장 많이 이용되어 왔기 때문에 그 사용량이 가장 많다. 음이온 계면활성제는 수용액 중에서 이온 해리하여 음이온 부분이 계면활성을 나타내며, 친수기로 가장 중요하며 많은 제품에 존재하는 것은 카르복시산염(carboxylates), 아미노산염(amino acid salts), 황산염(sulfates), 설폰산염(sulfonates), 알파 설폰화지방산염(α-sulfo-carboxylates), 인산에스테르염 등이 있다.

또한, 양이온 계면활성제는 사차암모늄(quaternary ammonium염), 설폭소니움(sulfoxonium)과 설포늄(sulfonium)염, 인계인 포스포니움(phosphonium)염, 요오드화합물, 비소 화합물(arsonium salt) 등이 있다.

또한, 비온계 계면활성제는 친수기가 전하를 띠지 않는 계면활성제를 의미한다. 따라서, 비이온 계면활성제는 이온성 계면활성제와는 달리 수용액상에서 작용기의 해리가 일어나지 않는다. 용액에서 해리되지 않는 친수기는 수산기(hydroxy), 에테르기(ether), 아민기(amine)와 아미드기(amide)와 같은 것이며, 이들은 쌍극자모멘트(dipole moment)를 가지고 있어 물분자와 수소 결합을 통하여 수화됨으로써 친수기로 작용하게 된다. 이러한 작용기의 수가 증가할수록 물에 수화가 더 잘 됨으로써 물에 대한 용해도가 증가한다. 비이온계 계면활성제의 친수기는 물과 수소 결합을 통하여 수화도기 때문에 계면활성제 수용액의 온도를 증가시키면 용해도가 감소하여 용액이 뿌옇게 변하는 특징이 있다. 이 온도를 운점(cloud point)이라 한다. 비이온계 계면활성제의 종류는 ethoxylates, alkanolamides, amine oxides, acetylene glycols, polyols(sugar ester, sorbitan esters, glycerol esters, glycosides) 등이 있다. 비이온계 계면활성제를 화학결합의 형태의 따라 분류하면 에테르형, 에스테르형, 에스테르에테르형, 아미드형 등이 있다.

또한, 양쪽성 계면활성제는 친수기가 두 개의 서로 다른 음이온성과 양이온 성질을 가진 계면활성제로서, 주로 용액의 pH가 변화할 때 양이온성에서 음이온성(pH가 높아질 때)으로 또는 음이온성에서 양이온성(pH가 낮아질 때)으로 상호 변화한다. 이러한 계면활성제의 특징은 경수 연화적 성질, 금속이온의 가용화, 독성이 적고 강한 살균력, 피부나 눈에 저자극성, 음이온 계면활성제와의 혼용시 상승효과(synergistic effect), 강산과 강염기에 안정, 기름과 물에 잘 녹는 것 등이 있다. 이들 양쪽성 계면활성제에는 아미노산계, 베타인(betaine)계, 이미다 졸린계와 알킬폴리아미노산계가 있다.

촉매는 나노실리카(Nano-silica) 100 중량부에 대하여, 실버 분말 0.1 ~ 0.3 중량부를 함유한다.

나노실리카는 나노미터 크기의 입자뿐만 아니라 나노미터 수준의 미세구조 제어에 의하여 합성된 실리카를 의미하며, 밀리미터 크기의 입자라도 내부에 나노수준의 기술이 적용된 규칙적 기공을 포함하고 있는 경우 등은 나노실리카로 볼 수 있다.

여기서, 촉매는 실버 분말의 함량에 따라 반응속도가 비례하며, 실버 분말의 함량이 0.05 중량부 이하인 경우에는 촉매로서 기능을 수행하지 못하고 0.5 중량부 이상인 경우에는 유의미한 반응속도의 변화가 나타나지 않는다.

또한, 실버 분말은 입경이 0.01 ~ 0.01mm인 것을 특징으로 한다. 여기서, 실버 분말의 입경이 0.005mm 이하인 경우에는 촉매 효과가 없으며 0.5mm 이상인 경우에는 접착력이 저하되는 문제점이 발생된다.

본 발명의 분산제로 사용되는 카본 나노튜브는 하기와 같은 규격을 갖는 소재를 사용한다.

(a) 외경(Outside Diameter): 10 ~ 25㎛

(b) 내경(Inside Diameter): 5 ~ 8㎛

(c) 길이(Length): 10 ~ 50㎛

(d) 비표면적(Specific Surface Area): 180 ~ 200㎡/g

본 실시예는 분산제로서 사용되는 나노선형체를 더 포함하되, 나노선형체는 나노화이바(Nanofiber) 100 중량부에 대하여 나노와이어(Nano Wires) 13 ~ 17 중량부를 함유한다.

본 실시예의 나노화이바는 알루미나나노화이바 또는 메타티탄산염나노화이바(Metatitanate Nanofiber)이며, 직경은 80 ~ 150㎚이고 길이는 2,500 ~ 5,000㎚이다.

본 실시예의 나노와이어는 골드나노와이어, 니켈나노와이어, 니켈옥사이드나노와이어, 망간옥사이드나노와이어, 몰리브덴옥사이드나노와이어, 바나듐옥사이드나노와이어, 산화니켈나노와이어, 산화텅스텐나노와이어, 수산화니켈나노와이어, 실리콘카바이드나노와이어, 이산화티탄나노와이어, 산화아연나노와이어 또는 탄화규소나노와이어 중 하나 이상이다.

여기서, 나노와이어의 규격은 직경 150 ~ 350㎚이고, 길이 3,000 ~ 4,500㎚이다.

나. 실시예의 성상 및 성능

(a) 고형분: 55 ± 2%

(b) 점도: 30,000 ~ 40,000CPS(25℃, 1기압)

(c) pH: 6 ~ 8

(d) 비중: 1.08 ± 0.04(20℃, 1기압)

(e) 박리 접착력: 2kg/25mm 이상

(f) 하기 표 1과 같이, 건축 자재오염 물질 방출량 시험결과 소형 챔버법(시료부하율 0.4m²/m³)에 의해 측정된 총휘발성 유기화합물(TVOC)는 0.016mg/m²h 이하이며, 포름알데히드(HCHO)는 0.002mg/m²h 이하로서 유기 용제가 사용되지 않은 것으로 판명되었다.

이상과 같은 본 발명은 일 실시예에 한정되어 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 토대로 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 속함이 분명하다.

Claims

에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 아크릴 수지 50 ~ 170 중량부, 계면활성제 0.05 ~ 5 중량부, 촉매 5 ~ 13 중량부, 카본나노튜브 0.03 ~ 0.5 중량부, 동결 방지제 0.1 ~ 0.3 중량부 및 정제수 320 ~ 500 중량부를 함유하되,
상기 촉매는 나노실리카 100 중량부에 대하여, 입경이 0.01 ~ 0.01mm인 실버 분말 0.1 ~ 0.3 중량부를 함유하고,
상기 동결 방지제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 에탄올 및 메탄올 중 어느 하나이고,
상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 산도 조절제인 수산화나트륨 1 ~ 1.5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PVC용 친환경 접착제.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, 분산제인 나노선형체를 더 포함하되, 상기 나노선형체는 나노화이바 100 중량부에 대하여 나노와이어 13 ~ 17 중량부를 함유하고,
상기 나노화이바는 알루미나나노화이바 또는 메타티탄산염나노화이바이며, 직경은 80 ~ 150㎚이고 길이는 2,500 ~ 5,000㎚이고,
상기 나노와이어는 골드나노와이어, 니켈나노와이어, 니켈옥사이드나노와이어, 망간옥사이드나노와이어, 몰리브덴옥사이드나노와이어, 바나듐옥사이드나노와이어, 산화니켈나노와이어, 산화텅스텐나노와이어, 수산화니켈나노와이어, 실리콘카바이드나노와이어, 이산화티탄나노와이어, 산화아연나노와이어 또는 탄화규소나노와이어 중 하나 이상이고, 직경 150 ~ 350㎚이고, 길이 3,000 ~ 4,500㎚인 것을 특징으로 하는 PVC용 친환경 접착제.
제 1 항에 있어서,
상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 충전제인 탄산칼슘 1 ~ 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PVC용 친환경 접착제.
제 1 항에 있어서,
상기 에틸렌비닐아세테이트 100 중량부에 대하여 충전제인 크레이 3 ~ 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PVC용 친환경 접착제.