KR102420582B1 - Aqueous binder composition and fibrous materials using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수성 바인더 조성물 및 이를 적용한 섬유상 재료에 관한 것으로서, 환원당, 아미노산, 콜로이드성의 금속산화물, 알콕시 실란, 2가 이상의 양이온 금속을 포함하는 이온성 화합물을 포함하는 수성 바인더 조성물 및 이를 적용한 섬유상 재료에 관한 것이다. The present invention relates to an aqueous binder composition and a fibrous material to which the same is applied, and to an aqueous binder composition comprising an ionic compound including a reducing sugar, an amino acid, a colloidal metal oxide, an alkoxysilane, and a cationic metal of divalent or higher, and a fibrous material to which the same is applied it's about
Description
본 발명은 수성 바인더 조성물 및 이를 적용한 섬유상 재료에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous binder composition and a fibrous material to which the same is applied.
유리면 및 암면 등의 섬유상 재료의 접착을 위한 바인더로서 가격이 저렴하고 물성이 우수한 페놀 포름알데히드 수지(PFR)가 주로 사용되어 왔다. 그러나, 페놀 포름알데히드 수지는 제조공정 중에, 심지어는 시공 후에도 발암물질인 포름알데히드를 방출하며, 또한 독성물질인 미반응 페놀이 지속적으로 외부환경에 누출되어 악영향을 줄 수 있다.As a binder for bonding fibrous materials such as glass wool and rock wool, phenol formaldehyde resin (PFR), which is inexpensive and has excellent physical properties, has been mainly used. However, the phenol formaldehyde resin emits formaldehyde, a carcinogen, during the manufacturing process and even after construction, and unreacted phenol, a toxic substance, continuously leaks to the external environment and may adversely affect it.
이를 개선하고자 대한민국 등록특허 제240044호는 천연물질에서 유래한 풀루란(pullulan)과 당류를 주성분으로 하는 접착제 및 이를 함유한 성형물을 개시하고 있다. 그러나 이 특허에 개시된 접착제는, 섬유상 재료의 접착을 위한 바인더 용도로 쓰기에는 경화도가 너무 낮아 내수성 등의 충분한 물성을 확보할 수 없다. In order to improve this, Korean Patent Registration No. 240044 discloses an adhesive containing pullulan and saccharides derived from natural substances as main components, and a molded product containing the same. However, the adhesive disclosed in this patent cannot secure sufficient physical properties such as water resistance because the degree of curing is too low to be used as a binder for bonding fibrous materials.
미국 공개특허 제2012-0133073호에는 당밀과 다가산을 고온에서 반응시켜 얻어진 멜라노이딘 및 폴리에스테르 중합체의 접착제 용도가 개시되어 있다. 그러나, 당밀은 원료 자체의 특성상 성분의 종류와 함량이 일정하게 관리되기가 어려운 단점이 있다.US Patent Publication No. 2012-0133073 discloses an adhesive use of melanoidin and polyester polymer obtained by reacting molasses and polyacid at high temperature. However, molasses has a disadvantage in that it is difficult to constantly manage the types and contents of the components due to the characteristics of the raw material itself.
대한민국 공개특허 제1999-0037115호는 폴리사카라이드의 수산기와 다관능의 카르복시산 작용기를 지닌 화합물을 이용하여 에스테르화 반응으로 경화시키는 바인더 조성물을 개시하고 있다. 그러나 에스테르 축합반응은 반응속도가 느리며, 원하는 반응속도를 얻기 위해서는 충분한 고온조건과 경화시간을 주어야 하는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open No. 1999-0037115 discloses a binder composition that is cured by esterification using a compound having a hydroxyl group and a polyfunctional carboxylic acid functional group of a polysaccharide. However, the ester condensation reaction has a problem in that the reaction rate is slow, and a sufficient high temperature condition and curing time must be given to obtain a desired reaction rate.
대한민국 공개특허 제2008-0049012호는 중화된 다관능 산 화합물과 환원 당의 메일러드 반응물을 포함하는 접착제를 개시하고 있다. 그러나 이 접착제는 고온에서 경화반응 후 충분한 강도를 얻기가 힘들고, 물에 침적시 수용성의 갈색 저분자량 화합물들이 용출되는 단점이 있다. 또한 상기의 바인더를 그라스울이나 미네랄울 등의 무기섬유에 적용하여 얻은 제품을 절단시 절단면에 보푸라기가 발생하여 이를 제거해야 하는 공정이 추가로 더 필요하게 된다.Korean Patent Laid-Open No. 2008-0049012 discloses an adhesive comprising a Maillard reactant of a neutralized polyfunctional acid compound and a reducing sugar. However, this adhesive has disadvantages in that it is difficult to obtain sufficient strength after curing at a high temperature, and water-soluble brown low molecular weight compounds are eluted when immersed in water. In addition, when cutting a product obtained by applying the binder to inorganic fibers such as glass wool or mineral wool, lint is generated on the cut surface, and a process for removing it is further required.
본 발명의 목적은 섬유상 재료의 접착에 이용되던 기존의 페놀 포름알데히드 수지보다 저렴하면서도 우수한 물성을 발현하는 수성 바인더 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an aqueous binder composition that exhibits excellent physical properties while being cheaper than the conventional phenol formaldehyde resin used for bonding fibrous materials.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 환원당, 아미노산, 금속산화물, 알콕시 실란 및 2가 이상의 양이온 금속을 포함하는 이온성 화합물을 포함하는 수성 바인더 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, an aspect of the present invention provides an aqueous binder composition comprising an ionic compound comprising a reducing sugar, an amino acid, a metal oxide, an alkoxy silane and a cationic metal having a divalent or higher.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 수성 바인더 조성물에 의해 결속된 섬유상 재료를 제공한다.In addition, another aspect of the present invention provides a fibrous material bound by the aqueous binder composition.
본 발명의 수성 바인더 조성물은, 기존의 페놀 포름알데히드 수지에 비해 저렴하고, 포름알데히드나 페놀 같은 유독물을 방출하지 않아서 친환경적이면서도, 내수성, 인장강도, 침수성 및 절단 가공성이 우수하고 분진율이 낮은 물성을 나타낸다.The aqueous binder composition of the present invention is inexpensive compared to conventional phenol formaldehyde resins, does not emit toxic substances such as formaldehyde or phenol, and is eco-friendly. indicates
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. 수성 바인더 조성물1. Aqueous Binder Composition
본 발명의 일 측면은 수성 바인더 조성물을 제공한다.One aspect of the present invention provides an aqueous binder composition.
상기 수성 바인더 조성물은 환원당, 아미노산, 콜로이드성의 금속산화물, 알콕시 실란 및 2가 이상의 양이온 금속을 함유한 이온성 화합물을 포함한다.The aqueous binder composition includes an ionic compound containing a reducing sugar, an amino acid, a colloidal metal oxide, an alkoxy silane, and a divalent or higher cationic metal.
상기 환원당은 유기경화 성분으로, 상기 수성 바인더 조성물의 섬유 집속력 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 환원당은 알데히드를 보유하고 있거나 이성질화에 의하여 알데히드 구조를 지닐 수 있는 알도스 또는 케토스 당류를 지칭한다. The reducing sugar is an organic curing component, and serves to improve the fiber focusing power and strength of the aqueous binder composition. The reducing sugar refers to an aldose or ketose sugar that has an aldehyde or can have an aldehyde structure by isomerization.
구체적으로, 상기 환원당은 포도당, 맥아당, 과당, 갈락토오스, 유당, 셀로비오스, 겐티오비오스, 루티노오스 등의 단당류 또는 이당류가 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Specifically, as the reducing sugar, monosaccharides or disaccharides such as glucose, maltose, fructose, galactose, lactose, cellobiose, gentiobiose, and rutinose may be used alone or in combination, but is not limited thereto.
본 발명의 수성 바인더 조성물에 포함되는 환원당의 고형분 함량은, 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 40 내지 95 중량부를 사용할 수 있고, 다른 예로는 60 내지 90 중량부를 사용할 수 있다. 상기 함량이 40 중량부 미만이면 바인더 조성물로부터 형성된 경화물의 경도가 저하될 수 있으며, 95 중량부를 초과하면 조성물의 안정성 및 경화물의 경화도가 떨어질 수 있다.The solid content of the reducing sugar contained in the aqueous binder composition of the present invention may be 40 to 95 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid, and as another example, 60 to 90 parts by weight may be used. If the content is less than 40 parts by weight, the hardness of the cured product formed from the binder composition may be reduced, and if it exceeds 95 parts by weight, the stability of the composition and the degree of curing of the cured product may be deteriorated.
상기 아미노산은 유기경화 성분으로, 상기 수성 바인더 조성물의 섬유 집속력, 내수성 및 유연성을 부여하는 역할을 한다.The amino acid is an organic curing component, and serves to impart fiber focusing power, water resistance and flexibility of the aqueous binder composition.
상기 아미노산은 한 분자에 아미노기와 카르복시기를 각각 1개 이상 가지고 있는 화합물을 사용할 수 있다. As the amino acid, a compound having at least one amino group and at least one carboxy group in one molecule may be used.
구체적으로, 상기 아미노산은 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 트레오닌, 세린, 시스테인, 메티오닌, 아스파르트산, 아스파라긴, 글루탐산, 디요드티로신, 라이신, 아르기닌, 히스티딘, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판, 프롤린, 옥시프롤린, 글루타민 등이 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Specifically, the amino acids are glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, threonine, serine, cysteine, methionine, aspartic acid, asparagine, glutamic acid, diiodotyrosine, lysine, arginine, histidine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, proline, oxy Proline, glutamine, etc. may be used alone or in combination, but is not limited thereto.
본 발명의 수성 바인더 조성물에 포함되는 아미노산의 고형분 함량은, 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 5 내지 60 중량부를 사용할 수 있고, 다른 예로는 10 내지 40 중량부를 사용할 수 있다. 상기 함량이 5 중량부 미만이면 조성물의 안정성 및 경화물의 경화도가 떨어질 수 있으며, 60 중량부를 초과하면 바인더 조성물로부터 형성된 경화물의 경도가 저하될 수 있다.The solid content of the amino acid contained in the aqueous binder composition of the present invention may be 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid, and as another example, 10 to 40 parts by weight may be used. If the content is less than 5 parts by weight, the stability of the composition and the degree of curing of the cured product may be deteriorated, and if it exceeds 60 parts by weight, the hardness of the cured product formed from the binder composition may be reduced.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 아미노산의 물에 대한 용해도를 높이기 위해서, 상기 아미노기의 일부 또는 전부(예컨대, 아미노산에 포함된 아미노기의 20 내지 100당량%, 다른 예로는 30 내지 100당량%)가 산으로 중화된 아미노산이 바람직하게 사용된다. 아미노산의 중화에 사용되는 산의 예로는 황산, 인산, 카르복시산, 유기 술폰산 등을 들 수 있으며, 그 형태로는 단량체, 이량체, 삼량체, 올리고머 또는 고분자 형태의 산 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 경우에 따라 아민 화합물이나 암모니아로 중화된 형태로 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 후술하는 상온 및 상압의 조건(즉, 25℃, 1기압)에서 끓는점이 300℃ 이상(예컨대, 300-500℃)인 고비점의 산 화합물을 사용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in order to increase the solubility of the amino acid in water, some or all of the amino group (eg, 20 to 100 equivalent% of the amino group included in the amino acid, in another example 30 to 100 equivalent%) An amino acid neutralized with an acid is preferably used. Examples of the acid used for neutralization of amino acids include sulfuric acid, phosphoric acid, carboxylic acid, organic sulfonic acid, and the like, and as the form, an acid compound in the form of a monomer, a dimer, a trimer, an oligomer, or a polymer can be used without limitation. In some cases, it may be used in a neutralized form with an amine compound or ammonia. Preferably, an acid compound having a high boiling point having a boiling point of 300° C. or higher (eg, 300-500° C.) under conditions of room temperature and pressure (ie, 25° C., 1 atm) described later may be used.
상기 환원당과 상기 아미노산은 식물에서 채취한 전분, 당밀 등이 가수분해나 발효공정을 거쳐 얻어지는 것으로, 이들 모두 자원의 고갈을 걱정할 필요가 없고, 제조시 및 폐기시 발생하는 이산화탄소의 양을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 수성 바인더 조성물을 사용하는 제품의 제조공정 또는 최종 제품 내에 페놀, 포름알데히드 등의 유독물질을 미포함하거나 발생시키지 않아 친환경적일 수 있다.The reducing sugar and the amino acid are obtained through hydrolysis or fermentation process of starch, molasses, etc. collected from plants, and there is no need to worry about the depletion of resources. In addition, it can be eco-friendly because it does not contain or generate toxic substances such as phenol and formaldehyde in the manufacturing process or final product of a product using the aqueous binder composition.
상기 콜로이드성의 금속산화물은 무기경화 성분으로, 상기 수성 바인더 조성물의 강도 및 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 콜로이드성의 금속산화물은 금속산화물이 물 또는 수용성 유기용매에 콜로이드 상으로 분산된 것이다. The colloidal metal oxide is an inorganic curing component, and serves to improve the strength and heat resistance of the aqueous binder composition. The colloidal metal oxide is one in which the metal oxide is colloidally dispersed in water or a water-soluble organic solvent.
상기 금속산화물은 마그네슘 산화물, 규소 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 인듐 산화물, 게르마늄 산화물, 주석 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 세슘 산화물, 이트륨 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 비스무트 산화물, 인듐 주석 산화물 및 주석 안티몬 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.The metal oxide is magnesium oxide, silicon oxide, calcium oxide, barium oxide, boron oxide, aluminum oxide, indium oxide, germanium oxide, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, zirconium oxide, cesium oxide, yttrium oxide, copper oxide, cobalt One selected from the group consisting of oxide, bismuth oxide, indium tin oxide, and tin antimony oxide or a mixture thereof may be used.
구체적으로는 SiO2, ZrO2, TiO2, Al2O3, ZnO, CeO2, SnO2, ITO, ATO, MgO, Y2O3, Bi2O3, B2O3, CuO, CoO, AZO, GZO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물일 수 있다.Specifically, SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, CeO 2 , SnO 2 , ITO, ATO, MgO, Y 2 O 3 , Bi 2 O 3 , B 2 O 3 , CuO, CoO, It may be one selected from the group consisting of AZO, GZO, or a mixture thereof.
상기 금속산화물은 5 내지 200nm의 평균입경을 갖는 것을 사용할 수 있으며, 다른 예로는 5 내지 50nm의 평균입경을 갖는 것을 사용할 수 있고, 예컨대 5 내지 200nm의 평균입경을 갖는 SiO2를 사용할 수 있다.As the metal oxide, one having an average particle diameter of 5 to 200 nm may be used, and as another example, one having an average particle diameter of 5 to 50 nm may be used, for example, SiO 2 having an average particle diameter of 5 to 200 nm may be used.
본 발명의 수성 바인더 조성물에 포함되는 콜로이드성의 금속산화물의 고형분 함량은, 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 5 내지 150 중량부를 사용할 수 있고, 다른 예로는 20 내지 100 중량부를 사용할 수 있다. 상기 함량이 5 중량부 미만이면 최종 성형제품의 충분한 인장강도, 경도 및 절단 가공성 등의 기계적 물성을 확보하기가 어렵고, 150 중량부를 초과 하면 수성 바인더 조성물이 접착제로 사용될 때, 깨어지기 쉬운 상태로 변하여 분진율이 높아지고 섬유 접착력이 저하되는 문제점이 있다.The solid content of the colloidal metal oxide contained in the aqueous binder composition of the present invention may be 5 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid, and as another example, 20 to 100 parts by weight may be used. . If the content is less than 5 parts by weight, it is difficult to secure mechanical properties such as sufficient tensile strength, hardness, and cutting workability of the final molded product, and if it exceeds 150 parts by weight, the aqueous binder composition becomes brittle when used as an adhesive. There is a problem in that the dust ratio is increased and the fiber adhesion is decreased.
상기 콜로이드성의 금속산화물은 금속원자-산소원자의 반복으로 구성되는데, 말단 부위에는 금속원자와 결합하지 않는 산소원자의 결합 손(예를 들어 히드록시기, 카르복실기 같은 형태)이 존재하며, 상기 결합 손은 후술하는 알콕시 실란의 가수분해 후 형태인 SiOH와 반응할 수 있다.The colloidal metal oxide is composed of a repetition of a metal atom-oxygen atom. At the terminal site, there is a bonding hand of an oxygen atom that does not bind to a metal atom (for example, a form such as a hydroxyl group or a carboxyl group), and the bonding hand is described later. can react with SiOH in the form after hydrolysis of the alkoxy silane.
상기 알콕시 실란은 무기경화 성분과 유기경화 성분을 가교시켜, 상기 수성 바인더 조성물의 안정성을 향상시키고, 최적의 내수성, 강도 및 내열성을 부여하는 역할을 한다. 상기 알콕시 실란은 3관능 또는 4관능의 알콕시 실란 모노머를 사용할 수 있다.The alkoxy silane serves to crosslink the inorganic curing component and the organic curing component to improve the stability of the aqueous binder composition, and to provide optimum water resistance, strength and heat resistance. The alkoxy silane may be a trifunctional or tetrafunctional alkoxy silane monomer.
상기 알콕시 실란은 3관능 또는 4관능 알콕시 실란 모노머가 물에 용해될 수 있도록 부분적으로 또는 완전하게 가수분해시켜 사용할 수 있다.The alkoxy silane may be partially or completely hydrolyzed so that the trifunctional or tetrafunctional alkoxy silane monomer can be dissolved in water.
예컨대, 상기 알콕시 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 테트라이소부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, γ-아크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-아크릴록시프로필트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, γ-아크릴록시프로필메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-우레이도프로필트리메톡시실란, γ-우레이도프로필트리에톡시실란, γ-이소시아네이토프로필트리메톡시실란, γ-이소시아네이토프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란 및 페닐트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.For example, the alkoxy silane is tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyl Triethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxy Silane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ -acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, selected from the group consisting of γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-isocyanatopropyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane and phenyltrimethoxysilane One type or a mixture thereof may be used.
본 발명의 수성 바인더 조성물에 포함되는 알콕시 실란의 함량은, 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 20 중량부를 사용할 수 있고, 구체적으로 0.5 내지 10중량부를 사용할 수 있다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 무기섬유 제품 내 유기성분과 무기성분과의 커플링이 부족하여 내수성 등의 물성을 확보하기 어렵고, 20 중량부를 초과하면 제품 내 유기성분의 함량이 낮아져 충분한 강도를 발현하기 어려운 문제점이 있다.The content of the alkoxysilane included in the aqueous binder composition of the present invention may be 0.1 to 20 parts by weight, specifically 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid. If the content is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to secure physical properties such as water resistance due to insufficient coupling between the organic and inorganic components in the inorganic fiber product. There is a difficult problem.
상기 2가 이상의(예컨대, 2 내지 7가) 양이온 금속을 포함하는 이온성 화합물은 상기 수성 바인더 경화물 내 금속 배위결합을 통해 가교밀도를 높여 강도 및 내수성을 향상시키는 역할을 한다.The ionic compound containing the divalent or higher (eg, 2 to 7) cationic metal serves to increase the crosslinking density through metal coordination bonds in the cured aqueous binder to improve strength and water resistance.
본 발명의 수성 바인더 조성물은 후술될 섬유상 재료에 도포되기 이전에는 수용액 혹은 수분산액의 형태로 되어 있기 때문에, 상기 2가 이상의 양이온 금속을 포함하는 이온성 화합물의 수용해도가 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 수용해도가 5 중량% 이상(예컨대, 5-50 중량%)인 2가 이상의 양이온 금속 착화합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 2가 이상의 양이온 금속 착화합물의 수용해도가 지나치게 낮으면, 바인더 수용액 제조시 금속 착화합물이 잘 용해되지 않아 충분한 경화성능을 발휘하지 못하거나 섬유상 재료에 분무 전에 수불용성 킬레이트가 형성되어 접착기능을 상실할 수 있다.Since the aqueous binder composition of the present invention is in the form of an aqueous solution or aqueous dispersion before being applied to a fibrous material to be described later, it is preferable that the aqueous solubility of the ionic compound containing the divalent or higher cation metal is high. Specifically, a divalent or higher cation metal complex compound having a water solubility of 5 wt% or more (eg, 5-50 wt%) may be preferably used. If the water solubility of the divalent or higher cationic metal complex is too low, the metal complex does not dissolve well in the preparation of the binder aqueous solution, so that it does not exhibit sufficient curing performance, or a water-insoluble chelate is formed before spraying the fibrous material to lose the adhesive function. can
상기 이온성 화합물은 2가 이상의 양이온 금속이 유기산 또는 무기산의 음이온과 이온결합 되어 있는 형태이다. 상기 금속의 예로는 Co, Cu, Ni, Cd, Mn, Mg, Zn, Fe, Al 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있고, 상기 유기산 또는 무기산의 음이온의 예로는 할로겐 음이온, 황산 음이온, 탄산 음이온, 인산 음이온, 질산 음이온, 티오시아네이트 음이온 및 유기산의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. 또한 바람직하게는, 설비 부식방지 목적의 pH 조절, 수용해도 개선 및 접착제 용액의 안정성을 위해서 2가 이상의 양이온 금속 착화합물은 암모늄염을 추가로 포함할 수 있으며, 수화물 형태나 혹은 수용액을 사용할 수도 있다.The ionic compound is a form in which a cationic metal having a divalent or higher value is ionically bonded to an anion of an organic acid or an inorganic acid. Examples of the metal include at least one selected from the group consisting of Co, Cu, Ni, Cd, Mn, Mg, Zn, Fe, Al and Zr, and examples of the anion of the organic acid or inorganic acid include a halogen anion, sulfuric acid and at least one selected from the group consisting of anions, carbonate anions, phosphate anions, nitrate anions, thiocyanate anions and organic acid anions. Also, preferably, for the purpose of preventing corrosion of equipment, for pH control, water solubility improvement, and stability of the adhesive solution, the divalent or higher cationic metal complex may further include an ammonium salt, and may be in the form of a hydrate or an aqueous solution.
본 발명에서 사용 가능한 2가 이상의 양이온 금속 착화합물의 구체적인 예로는 암모늄 코발트(II) 티오시아네이트, 암모늄 코발트(II) 설페이트, 암모늄 코발트(II) 포스페이트, 암모늄 구리(II) 설페이트, 암모늄 구리(II) 카보네이트, 암모늄 니켈(II) 설페이트, 암모늄 니켈(II) 포스페이트, 암모늄 망간(II) 설페이트, 암모늄 망간(III) 디포스페이트, 암모늄 망간(II) 포스페이트, 암모늄 아연(II) 설페이트, 암모늄 아연(II) 포스페이트, 암모늄 아연(II) 카보네이트, 암모늄 철(II) 설페이트, 암모늄 철(III) 설페이트, 암모늄 철(III) 시트레이트, 암모늄 철(II) 포스페이트, 암모늄 철(III) 포스페이트, 암모늄 알루미늄(III) 설페이트, 암모늄 알루미늄(III) 포스페이트, 암모늄 알루미늄(III) 카보네이트, 암모늄 지르코늄(IV) 설페이트, 암모늄 지르코늄(IV) 포스페이트 및 암모늄 지르코늄(IV) 카보네이트 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있으나, 상기 예로서 본 발명에서 사용할 수 있는 금속 착화합물의 종류를 한정하는 것은 아니다. 즉 다양한 2가 이상의 양이온 금속이 다양한 종류의 음이온들과 결합하여 수용성 화합물을 형성할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. Specific examples of the divalent or higher cationic metal complexes usable in the present invention include ammonium cobalt (II) thiocyanate, ammonium cobalt (II) sulfate, ammonium cobalt (II) phosphate, ammonium copper (II) sulfate, ammonium copper (II) Carbonate, Ammonium Nickel(II) Sulfate, Ammonium Nickel(II) Phosphate, Ammonium Manganese(II) Sulfate, Ammonium Manganese(III) Diphosphate, Ammonium Manganese(II) Phosphate, Ammonium Zinc(II) Sulfate, Ammonium Zinc(II) phosphate, ammonium zinc(II) carbonate, ammonium iron(II) sulfate, ammonium iron(III) sulfate, ammonium iron(III) citrate, ammonium iron(II) phosphate, ammonium iron(III) phosphate, ammonium aluminum(III) at least one selected from the group consisting of sulfate, ammonium aluminum (III) phosphate, ammonium aluminum (III) carbonate, ammonium zirconium (IV) sulfate, ammonium zirconium (IV) phosphate and ammonium zirconium (IV) carbonate and hydrates thereof However, the above example is not intended to limit the type of the metal complex compound that can be used in the present invention. That is, various divalent or higher cation metals may combine with various types of anions to form a water-soluble compound, all of which may be included in the scope of the present invention.
본 발명의 수성 바인더 조성물에 포함되는 2가 이상의 양이온 금속을 포함하는 이온성 화합물의 함량은, 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 5 중량부를 사용할 수 있고, 예로는 0.1 내지 3 중량부를 사용할 수 있으며, 다른 예로는 0.1 내지 1 중량부를 사용할 수 있다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 다른 유기 바인더 조성물과의 배위결합에 의한 착체 형성이 부족하게 되어 제품의 내수성 등의 물성이 떨어질 수 있으며, 5 중량부를 초과하면 접착제 경화물이 부숴지기 쉽게 되거나 미 경화된 이온성 물질들이 잔존하게 되어 역시 제품 물성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.The content of the ionic compound containing the divalent or higher cationic metal included in the aqueous binder composition of the present invention may be 0.1 to 5 parts by weight, for example, 0.1 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid. Part by weight may be used, and as another example, 0.1 to 1 part by weight may be used. If the content is less than 0.1 parts by weight, complex formation by coordination with other organic binder compositions may be insufficient, and physical properties such as water resistance of the product may be deteriorated. As the ionic substances remain, it may also adversely affect the physical properties of the product.
본 발명의 수성 바인더 조성물은 상온 및 상압(즉, 25℃, 1기압) 조건에서 끓는점이 300℃ 이상(예컨대, 300-500℃)인 고비점 산 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 고비점 산 화합물은 아미노산의 물에 대한 용해도를 높이고, 또한 섬유상 집합체에 분무 후 고온 소부공정에서의 경화반응속도를 높이기 위해서 사용될 수 있으며, 고온 경화반응시 휘발을 방지하기 위하여 상온 및 상압 조건에서 끓는점이 300℃ 이상인 것이 바람직하다. 고비점 산 화합물의 예로는, 황산, 인산, 카르복시산, 유기 술폰산 등을 들 수 있으며, 그 형태로는 단분자, 이량체, 삼량체, 올리고머 또는 고분자 형태의 산 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 경우에 따라 아민 화합물이나 암모니아로 중화된 형태로 사용할 수도 있다.The aqueous binder composition of the present invention may further include a high boiling point acid compound having a boiling point of 300° C. or higher (eg, 300-500° C.) at room temperature and atmospheric pressure (ie, 25° C., 1 atm). These high boiling point acid compounds can be used to increase the solubility of amino acids in water and also to increase the curing reaction rate in the high-temperature baking process after spraying on the fibrous aggregate. It is preferable that a boiling point is 300 degreeC or more. Examples of the high boiling point acid compound include sulfuric acid, phosphoric acid, carboxylic acid, organic sulfonic acid, and the like, and as the form, an acid compound in the form of a single molecule, a dimer, a trimer, an oligomer, or a polymer may be used without limitation. In some cases, it may be used in a neutralized form with an amine compound or ammonia.
본 발명의 수성 바인더 조성물에 고비점 산 화합물이 포함되는 경우, 그 함량은, 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 10 중량부를 사용할 수 있으며, 구체적으로 0.1 내지 5 중량부를 사용할 수 있고, 좀더 구체적으로 0.1 내지 3 중량부일 수 있다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 미경화가 발생하여 경화물의 물성이 떨어질 수 있으며, 10 중량부를 초과하면 부숴지기 쉬운 경화물이 발생할 수 있다.When the high boiling point acid compound is included in the aqueous binder composition of the present invention, the content may be 0.1 to 10 parts by weight, specifically 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid. and, more specifically, may be 0.1 to 3 parts by weight. If the content is less than 0.1 parts by weight, non-curing may occur and the physical properties of the cured product may be deteriorated, and if the content is more than 10 parts by weight, a brittle cured product may occur.
본 발명의 수성 바인더 조성물은 상기 성분들 이외에 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 필요에 따라 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 유용한 추가의 첨가제로는 섬유상 집합체의 내수성을 높이기 위한 발수제, 설비의 부식을 방지하기 위한 방청제, 제품의 분진 발생율을 낮추기 위한 방진유, pH를 조절하기 위한 완충제, 부착향상을 위한 커플링제 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이 기술분야에서 통상 사용되는 첨가제를 사용할 수 있다. 이러한 추가의 첨가제의 사용량에도 특별한 제한은 없으며, 예컨대 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 각각의 첨가제를 0.1 내지 10 중량부 범위로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition to the above components, the aqueous binder composition of the present invention may optionally further include one or more additives as needed within a range capable of achieving the object of the present invention. Useful additional additives include a water repellent to increase the water resistance of the fibrous aggregate, a rust preventive to prevent corrosion of equipment, a dustproof oil to lower the dust generation rate of the product, a buffer to adjust the pH, and a coupling agent to improve adhesion. However, the present invention is not limited thereto, and additives commonly used in the art may be used. There is no particular limitation on the amount of these additional additives, for example, based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid, each additive may be used in the range of 0.1 to 10 parts by weight, but is not limited thereto.
상기한 성분들을 섬유상 재료에 골고루 도포시키기 위한 희석제로서 물(공업용수, 지하수, 공정수 등)을 사용하여, 필요에 따라 그 고형분 함량을 2 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%(즉, 조성물 총 100중량%를 기준으로 물의 함량이 50-98중량%, 바람직하게는 80-95중량%)로 조절할 수 있다. 희석제로서 물의 양이 지나치게 많으면 물을 휘발시키기 위한 에너지가 과도하게 소요되고, 반대로 지나치게 적으면 바인더 조성물이 섬유상 재료 상에 잘 도포되지 않으며, 결과 제품 내의 바인더 함량이 불필요하게 높아지므로 바람직하지 않다. Water (industrial water, groundwater, process water, etc.) is used as a diluent for uniformly applying the above components to the fibrous material, and the solid content thereof is reduced as needed by 2 to 50% by weight, preferably 5 to 20% by weight ( That is, the water content may be adjusted to 50-98% by weight, preferably 80-95% by weight) based on 100% by weight of the total composition. If the amount of water as a diluent is too large, energy for volatilizing the water is consumed excessively. On the contrary, if the amount of water is too small, the binder composition is not well applied on the fibrous material, and as a result, the binder content in the product is unnecessarily high, which is undesirable.
본 발명의 바인더 조성물을 예컨대, 120℃ 이상의 온도에서 열처리하면 환원당의 알데히드기와 아미노산의 아민기와의 아마도리 중간체에서 일어나는 메일러드(Maillard) 반응, 아미노산의 카르복시산기와 아민기와의 자체 아마이드 반응, 환원당의 히드록시기와 아미노산의 카르복시산기와의 에스테르 반응, 금속이온과 유기 관능기와의 배위결합, 금속산화물과 알콕시 실란과의 축합반응, 알콕시 실란과 유기 관능기와의 가교반응 등의 고 가교밀도를 지닌 다양한 경화반응이 일어나게 되고, 이를 통해서 수불용성의 고분자가 형성되므로, 내수성 및 기계적 강도 등의 물성이 매우 우수한 접착제로 사용될 수 있다.When the binder composition of the present invention is heat-treated at a temperature of, for example, 120° C. or higher, the Maillard reaction that occurs in the Amadori intermediate between the aldehyde group of the reducing sugar and the amine group of the amino acid, the amide reaction between the carboxylic acid group of the amino acid and the amine group, and the hydroxyl group of the reducing sugar Various curing reactions with high crosslinking density, such as an ester reaction between an amino acid and a carboxylic acid group, a coordination bond between a metal ion and an organic functional group, a condensation reaction between a metal oxide and an alkoxysilane, and a crosslinking reaction between an alkoxysilane and an organic functional group, occur. and, through this, a water-insoluble polymer is formed, so that it can be used as an adhesive having very excellent physical properties such as water resistance and mechanical strength.
본 발명의 바인더 조성물의 pH는 특별히 한정되지는 않으나 무기섬유 제품 제조시의 설비가 스테인레스 재질이 아닌 일반적인 탄소강으로 설계되었을 경우 설비 부식성을 최소화시키기 위하여 염기성 분위기로 조절하는 것이 바람직하다. 사용되는 pH 조절제의 경우에는 제품의 물성에 영향을 주지 않는 휘발성 암모니아나 아민류를 사용하는 것이 바람직하며 범위로는 pH 6-10, 구체적으로는 7-9 사이가 선호된다. 이보다 pH가 낮으면 철 재질의 설비에 대한 부식성이 높아지고 높으면 바인더 제조시 휘발성 암모니아나 아민 냄새가 문제가 될 수 있다.The pH of the binder composition of the present invention is not particularly limited, but when the equipment for manufacturing inorganic fiber products is designed with general carbon steel instead of stainless material, it is preferable to adjust the pH to a basic atmosphere in order to minimize equipment corrosiveness. In the case of the pH adjusting agent used, it is preferable to use volatile ammonia or amines that do not affect the physical properties of the product, and the range is preferably between pH 6-10, specifically 7-9. If the pH is lower than this, corrosiveness to iron equipment increases, and if the pH is high, volatile ammonia or amine smell may become a problem during binder manufacture.
2. 섬유상 재료2. Fibrous material
본 발명의 다른 측면은, 상기 수성 바인더 조성물에 의해 결속된 섬유상 재료를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a fibrous material bound by the aqueous binder composition.
상기 섬유상 재료의 예로는 무기질 섬유(예컨대 암면, 유리면, 세라믹 섬유 등)나 천연 및 합성수지에서 얻어진 섬유 등의 단섬유 집합체를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Examples of the fibrous material include, but are not limited to, inorganic fibers (eg, rock wool, glass wool, ceramic fibers, etc.) or short fiber aggregates such as fibers obtained from natural and synthetic resins.
상기 수성 바인더 조성물은 상기 섬유상 재료 총 중량을 기준으로 2 내지 15 중량% 사용될 수 있다. 만약, 수성 바인더 조성물의 함량이 2중량% 미만이면 섬유 결속력이 저하되어 최종 제품의 강도가 열세해지는 문제가 있고, 15중량%를 초과하면 과도한 강도상승으로 인해 최종제품의 재단 가공성이 열세해질 수 있다. The aqueous binder composition may be used in an amount of 2 to 15% by weight based on the total weight of the fibrous material. If the content of the aqueous binder composition is less than 2% by weight, there is a problem in that the strength of the final product is deteriorated due to the decrease in fiber binding force, and if it exceeds 15% by weight, the cutting processability of the final product may be inferior due to excessive increase in strength. .
구체적으로, 상기 섬유상 재료는 상기 수성 바인더 조성물 2 내지 15 중량%를 섬유상 재료에 분무하고, 상기 수성 바인더 조성물이 분무된 섬유상 재료를 열경화시켜 결속된 섬유상 재료를 형성할 수 있다.Specifically, the fibrous material may be formed by spraying 2 to 15% by weight of the aqueous binder composition onto the fibrous material, and thermosetting the sprayed fibrous material with the aqueous binder composition to form a bound fibrous material.
이때, 경화를 위한 열처리 온도는 120℃ 이상(예컨대, 120-300℃, 다른 예로 150-250℃)이 적당한데, 만약 열처리 온도가 지나치게 낮으면 미경화가 발생하고, 반대로 지나치게 높으면 과경화가 발생하여 분진의 발생이 문제될 수 있다.At this time, the heat treatment temperature for curing is 120 ° C. or higher (for example, 120-300 ° C, 150-250 ° C for another example) is suitable. occurrence may be problematic.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
[실시예][Example]
실시예 1Example 1
글루코오스(D-glucose, 고형분: 91중량%) 100.6kg, 콜로이달 실리카졸(SNOWTEX-N; NISSAN chemical社; 고형분: 20 중량%) 229kg을 상온에서 승온장치와 교반장치가 구비 된 반응조에 투입하여 교반 조건 하에 용해하였다. 투명한 상태로 용해가 완료된 후 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(Silquest A-187, Momentive Performance Materials社) 2.3kg을 10분간 투입 후 30분 간 교반시킨다. 교반 완료 후, 85±3℃로 승온하여 2시간 교반하였다. 이후 25±5℃로 냉각 후 증류수 1191kg, 황산으로 중화된 고상 라이신(L-lysine sulfate, 고형분: 98 중량%) 49kg, 암모늄 알루미늄(III) 설페이트 수화물(AASD) 1.1kg, 실리콘계 발수제(KCC-SI1402Z) 2.3kg을 반응조에 투입 후, 30분 간 추가 교반 실시하여 수성 바인더 조성물을 제조하였다. 제조된 바인더 조성물의 고형분은 약 12 중량%이었다.Glucose (D-glucose, solid content: 91% by weight) 100.6kg, colloidal silica sol (SNOWTEX-N; NISSAN chemical company; solid content: 20% by weight) 229kg at room temperature was put into a reactor equipped with a heating device and a stirring device. Dissolve under stirring conditions. After dissolution in a transparent state, 2.3 kg of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Silquest A-187, Momentive Performance Materials) was added for 10 minutes and stirred for 30 minutes. After completion of stirring, the temperature was raised to 85±3° C. and stirred for 2 hours. After cooling to 25±5℃, distilled water 1191 kg, solid lysine (L-lysine sulfate, solid content: 98 wt%) 49 kg neutralized with sulfuric acid, ammonium aluminum (III) sulfate hydrate (AASD) 1.1 kg, silicone water repellent (KCC-SI1402Z) ) After putting 2.3 kg into the reaction tank, additional stirring was performed for 30 minutes to prepare an aqueous binder composition. The solid content of the prepared binder composition was about 12% by weight.
실시예 2 - 3Examples 2 - 3
실시예 1과 동일한 제조 방법으로 다음의 표 1의 배합비율을 적용하여 바인더 조성물을 제조하였다. 제조된 바인더 조성물의 고형분은 12±1 중량% 수준이었다.A binder composition was prepared by applying the mixing ratios in Table 1 below in the same manner as in Example 1. The solid content of the prepared binder composition was 12±1% by weight.
[비교예][Comparative example]
비교예 1: 페놀/포름알데히드 수지를 사용한 바인더 제조Comparative Example 1: Preparation of binder using phenol/formaldehyde resin
페놀/포름알데히드 수지(KCC 제조) 404kg, 증류수 3020kg, 발수제(KCC-SI1402Z) 2kg 및 방진유(Garo217S) 3kg을 혼합용기에 투입하고 교반기로 30분간 교반시켜 바인더를 제조하였다. 제조된 바인더의 고형분은 약 12 중량%이었다.404 kg of phenol/formaldehyde resin (manufactured by KCC), 3020 kg of distilled water, 2 kg of water repellent (KCC-SI1402Z) and 3 kg of anti-vibration oil (Garo217S) were put into a mixing container and stirred with a stirrer for 30 minutes to prepare a binder. The solid content of the prepared binder was about 12% by weight.
비교예 2: 폴리카르복시산을 사용한 바인더 제조(한국공개특허 제2008-0049012호의 실시예 1)Comparative Example 2: Preparation of a binder using polycarboxylic acid (Example 1 of Korean Patent Application Laid-Open No. 2008-0049012)
글루코오스(D-glucose; 고형분: 91 중량%) 158kg, 시트르산(citric acid)(고형분: 98 중량%) 44kg, 암모니아수(25%) 50kg, 증류수 3800kg, 발수제(KCC-SI1402Z) 2kg 및 방진유(Garo217S) 3kg을 혼합용기에 투입하고 교반기로 30분간 교반시켜 바인더를 제조하였다. 제조된 바인더의 고형분은 약 4.5%이었다.Glucose (D-glucose; solid content: 91 wt%) 158 kg, citric acid (solid content: 98 wt%) 44 kg, ammonia water (25%) 50 kg, distilled water 3800 kg, water repellent (KCC-SI1402Z) 2 kg, and dustproof oil (Garo217S) ) 3 kg was put into a mixing container and stirred with a stirrer for 30 minutes to prepare a binder. The solid content of the prepared binder was about 4.5%.
비교예 3: 콜로이드성의 금속산화물 및 알콕시실란 미함유 Comparative Example 3: Colloidal metal oxide and alkoxysilane free
글루코오스(D-glucose; 고형분: 91 중량%) 96kg, 황산으로 중화된 고상 라이신(L-lysine)(고형분: 98 중량%) 35kg, 암모늄 알루미늄(III) 설페이트 수화물(AASD) 1kg, 실리콘계 발수제(KCC-SI1402Z) 1.5kg 및 증류수 870kg을 혼합용기에 투입하고 교반기로 30분간 교반시켜 바인더를 제조하였다. 제조된 바인더의 고형분은 약 12 중량%이었다.Glucose (D-glucose; solid content: 91 wt%) 96 kg, solid lysine (L-lysine) neutralized with sulfuric acid (solid content: 98 wt%) 35 kg, ammonium aluminum (III) sulfate hydrate (AASD) 1 kg, silicone water repellent (KCC) -SI1402Z) 1.5 kg and distilled water 870 kg were put into a mixing container and stirred with a stirrer for 30 minutes to prepare a binder. The solid content of the prepared binder was about 12% by weight.
[실험예][Experimental example]
고온의 유리물을 스피너에 통과시켜 시간당 2100kg/hr의 속도로 섬유화시키면서, 집면실로 내려오는 유리 섬유에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각각의 바인더를 47L/분의 양으로 분사한 후, 건조공정을 거쳐 유리면 단열재를 얻었다. Each of the binders prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was applied to the glass fibers descending into the collecting chamber while passing high-temperature glass water through the spinner and fiberizing it at a rate of 2100 kg/hr per hour at 47 L/min. After spraying positively, a glass surface insulating material was obtained through a drying process.
상기와 같이 하여 제조된 각각의 유리면에 대하여 하기 항목들의 실험을 수행하였다. Experiments of the following items were performed for each glass surface prepared as described above.
내수성water resistance
100mm(가로)x100mm(세로)x50mm(두께)의 유리면 샘플을 준비한 후, 기본 48시간의 내수성 시험을 진행하였다. 청수를 담은 비이커에 샘플을 띄워서 완전히 가라앉을 때까지의 걸리는 시간을 측정하였다. 내수성 등급은 0에 가까울수록 불량하고, 5에 가까울수록 우수함을 나타낸다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다. After preparing a glass surface sample of 100 mm (horizontal) x 100 mm (length) x 50 mm (thickness), a basic 48-hour water resistance test was performed. The time it takes for the sample to sink completely was measured by floating the sample in a beaker containing fresh water. Water resistance ratings indicate that the closer to 0, the worse, and the closer to 5, the better. The experimental results are shown in Table 2 below.
침수성submersible
100mm(가로)x100mm(세로)x50mm(두께)의 유리면 샘플을 준비한 후, 기본 72시간의 침수성 시험을 진행하였다. 청수를 가득 채운 2L 비이커 내에 샘플을 완전히 침수시켜 72시간 동안 색변화를 측정하였다. 이때 농도에 따라 색이 변하는 정도를 객관적으로 수치화하였다. 침수성 등급은 0에 가까울수록 불량하고, 5에 가까울수록 우수함을 나타낸다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다.After preparing a glass surface sample of 100mm (horizontal) x 100mm (length) x 50mm (thickness), a basic 72-hour immersion test was performed. The color change was measured for 72 hours by completely immersing the sample in a 2L beaker filled with fresh water. At this time, the degree of color change according to the concentration was objectively quantified. The water permeability rating closer to 0 indicates poor, and closer to 5 indicates excellent. The experimental results are shown in Table 2 below.
포름알데히드 방출량Formaldehyde emission
소형 챔버법에 따라 시편을 소형 챔버에 방치한 후 7일째의 챔버 공기를 포집하고, 포집한 공기를 HPLC(액체크로마토그래피)로 분석하였다. 구체적인 시험방법은 공기청정협회에서 설정한 방법(KS M ISO 16000, KS M 1998)을 따랐으며, 결과 판정은 7일째에 하였다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다.After leaving the specimen in the small chamber according to the small chamber method, the chamber air was collected on the 7th day, and the collected air was analyzed by HPLC (liquid chromatography). The specific test method followed the method set by the Air Cleaning Association (KS M ISO 16000, KS M 1998), and the results were determined on the 7th day. The experimental results are shown in Table 2 below.
인장강도The tensile strength
측정시료를 각 3개씩 폭 4cm의 크기로 제작하였다. 인장봉을 시료의 길이보다 짧게 위치시키고, 인장봉에 시료를 수평이 되도록 고정시킨 뒤, 지지봉에 시료를 수직이 되도록 조였다. 인장강도 시험기의 속도를 15mm/분으로 하고, 로드 디스플레이 영점을 잡은 후, 작동시켰다. 시험기가 자동으로 멈춘 뒤 디스플레이 되는 최대하중을 측정하여 평균값을 취하였다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다.Three measurement samples were prepared each having a size of 4 cm in width. The tensile bar was positioned shorter than the length of the sample, and the sample was fixed to the tensile bar so as to be horizontal, and then the sample was tightened to the support bar so as to be vertical. The speed of the tensile strength tester was set to 15 mm/min, and after zeroing the load display, it was operated. After the tester stops automatically, the displayed maximum load is measured and the average value is taken. The experimental results are shown in Table 2 below.
분진율dust rate
측정시료를 각 4개씩 폭 1.5cm, 너비 10cm의 크기로 제작하였다. 측정 전 무게를 계량한 후, 시료를 분진율 측정기에 위치시키고, 1m/분의 속도로 전후좌우로 흔들었다. 총 측정시간은 시료당 10분을 기준으로 하였고, 시험기가 자동으로 멈춘 뒤 시료 무게를 계량하였다. 분진율 = [(측정 후 계량 무게/측정 전 계량 무게) 1]*100의 계산식으로 분진율을 산출하였으며 %로 표기하였다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다.Four measurement samples were prepared each having a width of 1.5 cm and a width of 10 cm. After weighing the weight before measurement, the sample was placed in a dust rate meter and shaken back and forth at a speed of 1 m/min. The total measurement time was based on 10 minutes per sample, and after the tester stopped automatically, the weight of the sample was measured. Dust rate = [(Weighing weight after measurement / Weighing weight before measurement) 1]*100 The dust rate was calculated and expressed as %. The experimental results are shown in Table 2 below.
복원율recovery rate
10m(가로)×1m(세로)×0.05m(두께)의 유리면 샘플을 준비하고, 이를 롤(Roll) 형태로 감아서 상온에서 8주 동안 보관한 후, 원래 상태로 풀어서 두께 변화를 확인하였다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다.A glass surface sample of 10 m (horizontal) × 1 m (length) × 0.05 m (thickness) was prepared, wound in a roll form and stored at room temperature for 8 weeks, and then released to the original state to confirm the thickness change. The experimental results are shown in Table 2 below.
곰팡이 저항성fungal resistance
곰팡이 저항성은 ASTM G21-09 시험방법에 의하여 시편에서의 곰팡이 성장율을 1달간 관찰하여 측정하였다. 실험 결과를 하기 표 2에 기재하였다.The mold resistance was measured by observing the mold growth rate on the specimen for 1 month according to the ASTM G21-09 test method. The experimental results are shown in Table 2 below.
내열성 _ 고온(1,000℃) 노출 질량 보존률(%)Heat resistance _ High temperature (1,000℃) exposure mass retention (%)
각 바인더 조성물을 유리판상에 도포하여 230±10℃에서 15분간 노출시켜 건조 및 경화가 완료된 바인더 경화물을 얻었다. 이렇게 얻어진 고상의 바인더 경화물을 열질량 분석법(Thermo Gravimetric Analyzer)을 통해 내열특성을 확인하였다. 시험 온도조건은 초기 20℃에서 분당 10℃씩 승온하여 최종 1,000℃까지 승온시켜 바인더 경화물의 질량보존률을 측정하였으며, 통상적으로 고온에서 질량보존률(%)이 높을수록 내열성이 우수하다고 판단할 수 있다. 시험 결과는 하기 표 2에 기재하였다.Each binder composition was applied on a glass plate and exposed at 230±10° C. for 15 minutes to obtain a cured binder product after drying and curing. The heat resistance properties of the solid binder cured product thus obtained were confirmed through a thermogravimetric analyzer. As for the test temperature conditions, the mass retention rate of the cured binder was measured by raising the temperature at a rate of 10°C per minute from the initial 20°C to the final 1,000°C. In general, the higher the mass retention (%) at high temperature, the better the heat resistance. have. The test results are shown in Table 2 below.
(질량보존률)heat resistance
(mass retention rate)
Claims (5)
아미노산,
콜로이드성의 금속산화물,
알콕시 실란 및
2가 이상의 양이온 금속을 포함하는 이온성 화합물을 포함하고,
상기 환원당과 아미노산의 고형분 합계 100 중량부를 기준으로, 콜로이드성의 금속산화물의 고형분 함량 20 내지 100 중량부 및 알콕시 실란의 함량 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 수성 바인더 조성물.reducing sugar,
amino acid,
colloidal metal oxides,
alkoxy silanes and
Including an ionic compound containing a divalent or more cationic metal,
An aqueous binder composition comprising 20 to 100 parts by weight of a solid content of a colloidal metal oxide and 0.5 to 10 parts by weight of an alkoxysilane content based on 100 parts by weight of the total solid content of the reducing sugar and the amino acid.
상기 알콕시 실란은 3관능 또는 4관능의 알콕시 실란인 것인 수성 바인더 조성물.The method according to claim 1,
The alkoxy silane is an aqueous binder composition of a trifunctional or tetrafunctional alkoxy silane.
상기 수성 바인더 조성물은 2 내지 15 중량%인 것인 섬유상 재료.5. The method according to claim 4,
The aqueous binder composition is 2 to 15% by weight of the fibrous material.
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