KR102106593B1 - Pvc 바닥재용 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경화 후에 열적 변형이 적은 PVC 바닥재용 접착제 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 아크릴 에멀젼 50-90중량% 및 우레탄 에멀젼 10-50중량%로 이루어진 에멀젼 혼합물을 포함하는 PVC 바닥재용 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 PVC 바닥재용 접착제 조성물을 이용하여 PVC 바닥재를 시공시 난방에 따라 바닥재의 수축-팽창에 따른 틈벌어짐 정도가 종래의 수성 아크릴 에멀젼계 접착제를 이용하여 시공된 경우에 비해 매우 개선된 효과가 있다.

Description

PVC 바닥재용 접착제 조성물{An adhesive composition for Polyvinyl chloride flooring material}
본 발명은 PVC 바닥재용 접착제 조성물로서, 구체적으로는 경화 후에 열적 변형이 적은 PVC 바닥재용 접착제 조성물에 관한 것이다.
최근에 PVC 타일등 바닥재의 시공성을 위해 수성 아크릴 에멀젼계 접착제가 널리 사용되고 있다. 아크릴 에멀젼계 접착제는 점착력이 강하고, 초기 끈적임이 우수하여 타일과 같은 피스형(piece type) 바닥재를 시공하더라도 밀림성이 생기지 않으며, 경화가 완료되는 시간이 길어 충분한 시공시간을 가질 수 있으므로 전반적인 시공성이 우수한 장점이 있다. 이러한 장점으로 인하여, PVC 바닥재의 시공시에는 용제형 접착제인 우레탄계 접착제나 에폭시계 접착제에 비해 주된 접착제로 사용되어 왔다.
그러나 이러한 수성 아크릴 에멀젼계 접착제는 시공성이 우수하고 사용이 편리한 반면, 온도변화에 따른 수축팽창 정도가 커서, 이를 이용하여 PVC 바닥재를 시공 후 바닥난방시 바닥재의 틈벌어짐이 발생되는 문제점이 있었다.
이에 더하여, PVC 바닥재 자체도 플라스틱 고유의 열팽창 및 저온 수축으로 인하여 시공 후에 저온에서 바닥재 피스(piece)간 틈 벌어짐을 가중되었다. 특히 치수안정층, 예를 들어, PVC 졸에 함침된 유리섬유층이 경화된 층을 포함하지 않는 PVC 바닥재를 시공하는 경우 틈벌어짐 정도가 더 심한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 경우 끈적임이 강한 Rosin계 점착부여제의 함량을 조정하거나 분자량이 낮거나 끈적임이 강한 아크릴계 접착제를 선택함으로써 경화 후 접착강도를 상승시킴으로써 상기 문제점을 해결하고자 하였으나, 상기와 같은 방법으로는 PVC 바닥재의 틈벌어짐 방지에 큰 효과를 발휘하지 못하였다.
종래의 수성 아크릴 에먼젼계 접착제의 일예로 2006. 9. 27.자로 공개된 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0102197호 등이 있다.
KR 10-2006-0102197 A (2006. 9. 27.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 경화 후에 열적 변형이 적은 PVC 바닥재용 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아크릴 에멀젼 50-90중량% 및 우레탄 에멀젼 10-50중량%로 이루어진 에멀젼 혼합물을 포함하는 PVC 바닥재용 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 PVC 바닥재용 접착제 조성물은 아크릴 에멀젼에 이종(異種) 수지인 우레탄 에멀젼을 포함함으로 인해 경화 후에 열적 변형이 적은 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 PVC 바닥재용 접착제 조성물을 이용하여 PVC 바닥재를 시공시 난방에 따라 바닥재의 수축-팽창에 따른 틈벌어짐 정도가 종래의 수성 아크릴 에멀젼계 접착제를 이용하여 시공된 경우에 비해 매우 개선된 효과가 있다.
본 발명은 아크릴 에멀젼 50-90중량% 및 우레탄 에멀젼 10-50중량%로 이루어진 에멀젼 혼합물을 포함하는 PVC 바닥재용 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 아크릴 에멀젼은 아크릴계 단량체를 중합개시제, 유화제를 이용하여 물에서 에멀젼 중합한 것으로서, 상기 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 사이크로헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 펜타데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페녹시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 또는 알릴메타크릴레이트와 같은 알킬메타크릴레이트 단량체, 또는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 사이크로헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 펜타데실아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트 또는 알릴아크릴레이트와 같은 알킬아크릴레이트 단량체 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼에는 아크릴산 또는 메타크릴산과 같은 관능성 아크릴계 단량체를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 단량체로 글리시딜메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 아크릴산을 이용하여 유화중합하는 것이 바람직하다.
이러한 아크릴 에멀젼의 제조방법의 개략적인 일 예로, 계면활성제가 용해된 물에 상기 단량체를 투입하고 혼합하여 프리에멀젼 용액을 제조한 후, 계면활성제와 물을 포함하는 반응기 내로 상기 프리에멀젼 용액과 개시제를 분할 또는 적하 투입하며 아크릴 공중합체를 유화중합한 것일 수 있으나, 상기 제조방법으로 반드시 제한되지는 않는다.
상기 아크릴 에멀젼 내 아크릴계 공중합체의 유리전이온도(Tg)는 -60℃ 내지 -30℃일 수 있다.
본 발명에서 상기 아크릴 에멀젼은 에멀젼 혼합물 내 50-90중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 아크릴 에멀젼의 함량이 상기 범위 미만이면 접착력이 약하고 상기 범위를 초과하는 경우 접착제의 열적 변형을 방지하는 효과가 미미하므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 우레탄 에멀젼은 물에 폴리우레탄을 유화시켜 분산시킨 것이거나, 이오노머화(ionomerization)를 통해 폴리우레탄 자체를 유화시켜 분산시킨 것, 또는 물 내에서 폴리우레탄의 분자량을 증가시킨 것 등을 통해 제조된 것일 수 있다.
이러한 우레탄 에멀젼의 구체적인 제조방법의 일 예는, 분자 내에 활성 소수기를 포함하지 않는 유기용매 중에서, 유기 폴리이소시아네이트와 폴리올을 이소시아네이트기(이하, NCO기로 약술함) 및 수산기(이하, OH기로 약술함)와의 당량비가 NCO기:OH기=(3~1):1의 범위에서, 원샷(one shot)법 혹은 다단법에 의해, NCO기가 잔존하는 프리폴리머로 한 후, 상기 프리폴리머를 중화한 다음 또는 중화하면서 물, 또는 디알킬설포숙신산형 금속염 또는 유기염으로부터 선택되는 적어도 1종의 계면활성제를 폴리우레탄 수지 고형분에 대하여 0.05~5.0%의 범위에서 포함하는 수용액을, 상기 프리폴리머 중에 적하 또는 분할 투입하는 것으로 유화를 행한다. 이어서, 수득한 NCO기가 잔존하는 유화분산액 중에 아민 화합물을 함유하는 수용액을 첨가한 것으로 사슬연장을 행하는 제조방법일 수 있다.
또는, 상기와 같이 프리폴리머를 중화한 후, 또는 중화하면서 물, 또는 디알킬설포숙신산형 금속염 또는 유기염 및 알킬벤젠설폰산형 금속염 또는 유기염에서 선택되는 적어도 1종의 계면활성제를 폴리우레탄 수지 고형분에 대하여 0.05~5.0%의 범위에서 포함하는 수용액을, 상기 프리폴리머 중 한 번에 투입한 다음, 호모믹서 등에 의한 기계적 전단력을 이용하여 유화한 후, 수득한 NCO기가 잔존하는 유화분산액 중에 아민 화합물을 함유하는 수용액에 첨가하는 것으로 사슬연장을 행하는 제조방법일 수 있다.
또는, 상기와 같이 프리폴리머를 중화한 후, 또는 중화하면서 사슬연장제로 사용하는 아민 화합물을 함유하는 물, 또는 디알킬설포숙신산형 금속염 또는 유기염 및 알킬벤젠설폰산형 금속염 또는 유기염으로부터 선택되는 적어도 1종의 계면활성제를 폴리우레탄 수지 고형분에 대하여 0.05~5.0 %의 범위에서 포함하는 수용액을, 상기 프리폴리머 중에 한 번에 투입하여 유화분산 및 사슬연장 공정을 동시에 행하는 제조방법일 수 있다.
또는, 상기와 같이 NCO기가 잔존하는 프리폴리머를 제조한 후, 아민 화합물을 상기 프레폴리머 중에 투입하여 사슬연장을 행하고, 폴리우레탄 수지 용액으로 한다. 계속해서, 물, 또는 디알킬설포숙신산형 금속염 또는 유기염 및 알킬벤젠설폰산형 금속염 또는 유기염으로부터 선택되는 적어도 1종의 계면활성제를 폴리우레탄 수지 고형분에 대하여 0.05~5.0%의 범위에서 포함하는 수용액을 교반하면서 상기 폴리우레탄 수지 수용액 중량에 대하여 40~500%의 범위에서, 적하 또는 분할 투입하는 것으로 유화를 행하는 제조방법일 수 있다.
또는, 분자 내에 활성 수소기를 포함하지 않는 유기용매 중에서, 유기 폴리이소시아네이트와 폴리올을 NCO기 및 OH기의 당량비를, NCO기:OH기=1:1로, 원샷법 또는 다단법에 의해 유기용매 속에서 고분자량의 폴리우레탄 수지로 한 후, 상기 폴리우레탄을 중화한 다음, 또는 중화하면서 물, 또는 디알킬설포숙신산형 금속염 또는 유기염 및 알킬벤젠설폰산형 금속염 또는 유기염으로부터 선택되는 적어도 1종의 계면활성제를 폴리우레탄 수지 고형분에 대하여 0.05~5.0%의 범위에서 포함하는 수용액을, 상기 폴리우레탄 수지 수용액 중에 적하 또는 분할 투입하는 것으로 유화를 행하는 제조방법일 수 있다.
본 발명에서 상기 우레탄 에멀젼은 에멀젼 혼합물 내 10-50중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 우레탄 에멀젼의 함량이 상기 범위 미만이면 접착제의 열적 변형을 방지하는 효과가 미미하고, 상기 범위를 초과하여 포함시 접착력이 약해질 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 PVC 바닥재용 접착제 조성물은 상기 에멀젼 혼합물 외에 무기계 충진제, 점도조절제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 충진제는 접착제의 점도를 조절하고, 접착제의 경화시 수축정도를 감소시키며, 내열성, 내습성, 내구성을 향상시키기 위한 것으로, 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 규석분 및 규조토 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 비용이 저렴한 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 무기계 충전제의 사용함량은 상기 에멀젼 혼합물 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 이 범위 외로 사용시 접착강도의 저하 및 점착성능의 저하가 발생할 수 있다.
상기 점도조절제는 접착제 조성물의 점도를 조절하기 위해 사용되는 것으로, 폴리에틸렌 글리콜 등의 폴리알콕사이드계 고분자, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀롤로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 등의 셀롤로오스 유도체, 양이온화 전분, 에테르화 전분 등의 전분 유도체, 아라비아검, 구아검, 잔탄검 등의 식물 검(gum), 카세인, 키토산, 키틴 등의 동물성 고분자 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 점도조절제의 사용함량은 상기 에멀젼 혼합물 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위 외로 사용시에는 접착제 도포시 도막의 형성이 어렵거나 점도가 너무 높아 시공상의 어려움이 발생할 수 있다.
상기 기타 첨가제는 선택적으로 접착제 조성물의 물성을 조절하기 위해 더 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가제로는 점착부여제, 가소제, 안료, 방부제, 소포제, 난연제, 대전방지제 등 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 이들의 종류 및 함량은 특별히 제한되지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 PVC 바닥재용 접착제 조성물의 점도는 20,000-50,000cps일 수 있다. 상기 범위 보다 점도가 낮으면 충분한 도막두께가 어렵고, 상기 범위 보다 높으면 접착제 도포시 힘에 부쳐 시공이 용이하지 않으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 접착제 조성물 내 전체 고형분의 함량은 60-80중량%인 것이 바람직하다. 고형분의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 접착강도 저하의 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 저장안정성이 좋지 않으므로 상기 범위 내인 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
아크릴 에멀젼 80중량%, 우레탄 에멀젼 20중량%로 이루어진 에멀젼 혼합물 100중량부에 대하여 탄산칼슘 25중량부, 폴리에틸렌 글리콜계 점도조절제 2중량부를 혼합하여 PVC 바닥재용 접착제 조성물을 제조하였다.
상기 PVC 바닥재용 접착제의 점도는 25,000cps이고, (RVT 점도계, #6, 20rpm, 25℃), 전체 고형분 함량은 약 70% 수준이었다.
비교예 1
수성 아크릴 에멀젼계 접착제(스노젠, PA 800H)를 이용하였다.
[실험예]
1. 시공 후 바닥난방에 따른 PVC 바닥재의 틈벌어짐 정도 측정
PVC 바닥재(LG하우시스, HOW0021-A1) 시편을 5cm×25cm의 크기로 재단한 다음, 시멘트 보드 상에 실시예 1 및 비교예 1의 접착제를 각각 도포하고, 10분 정도 후에 PVC 바닥재 시편을 상기 접착제가 도포된 시멘트 보드 상에 시공하였다.
그후 PVC 바닥재 시편이 부착된 시멘트 보드를 80℃ 오븐에 6시간 방치 후 상온(25℃)으로 꺼내어 최초 시공 대비 틈벌어진 정도를 측정하였다.
그 결과 비교예 1의 접착제로 시공한 경우 PVC 바닥재 시편 간의 벌어짐이 0.5-0.6mm 정도였으나, 실시예 1의 접착제로 시공한 경우 PVC 바닥재 시편 간의 벌어짐이 0.1-0.2mm 수준으로 바닥재간 틈벌어짐이 크게 개선됨을 확인할 수 있었다.
2. 접착제의 인장전단 강성 시험
접착제의 도막두께는 1mm로 제작하였고, 100mm/min의 속도로 인장 시험하여 접착제 자체의 인장 강성(Tensile Modulus)을 측정한 결과 비교예 1의 접착제의 경우 2-4 kgf/cm2 정도였으나, 실시예 1의 접착제의 경우에는 15-19 kgf/cm2으로 측정되었다.
따라서, 본 발명의 PVC 바닥재용 접착제 조성물은 경화 후의 접착제 자체의 강성(Modulus)가 상승되어 인해 열적 변형이 적은 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (14)

  1. 유리전이온도가 -60℃ 내지 -30℃인 아크릴계 공중합체를 포함하는 아크릴 에멀젼 50-90중량% 및 우레탄 에멀젼 10-50중량%로 이루어진 에멀젼 혼합물을 포함하는 PVC 바닥재용 접착제 조성물로서,
    상기 PVC 바닥재용 접착제 조성물의 점도는 20,000-50,000cps이고, 전체 고형분의 함량은 60-80중량%인 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 에멀젼은 알킬메타크릴레이트 단량체 및 알킬아크릴레이트 단량체 중 선택된 1종 또는 2종을 포함하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 알킬메타크릴레이트 단량체로 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 사이크로헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 펜타데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페녹시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 및 알릴메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 알킬아크릴레이트 단량체로 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 사이크로헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 펜타데실아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트 및 알릴아크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 아크릴 에멀젼은 아크릴산 또는 메타크릴산 중에서 선택되는 관능성 아크릴계 단량체를 더 포함하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PVC 바닥재용 접착제 조성물은 무기계 충진제 또는 점도조절제를 더 포함하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무기계 충진제는 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 규석분 및 규조토 중 선택된 1종 또는 2종 이상인 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무기계 충진제는 상기 에멀젼 혼합물 100중량부에 대하여 10-50중량부의 범위로 포함하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 점도조절제는 폴리알콕사이드계 고분자, 셀롤로오스 유도체, 전분 유도체, 식물 검(gum), 동물성 고분자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 점도조절제는 상기 에멀젼 혼합물 100중량부에 대하여 1-10중량부의 범위로 포함되는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 PVC 바닥재용 접착제 조성물은 점착부여제, 가소제, 안료, 방부제, 소포제, 난연제 및 대전방지제 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 것인 PVC 바닥재용 접착제 조성물.
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