KR102465828B1 - 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 함유하는 물유리계 접착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 예는 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 조성물 형태의 물유리계 접착제를 제공한다. 본 발명에 따른 물유리계 접착제는 주성분으로 물유리를 포함하고 있어서 건축 마감재 등의 접착제로 사용할 경우 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound;VOC)의 배출을 최소화시킬 수 있고 친환경적이다. 또한, 본 발명에 따른 물유리계 접착제는 부착하고자 하는 기재들의 표면이 불규칙하거나 기재들 사이의 간극이 클 때에도 서로 다른 기재들을 양호하게 부착시킬 수 있고, 이취가 없으며 동시에 우수한 진동 흡수 성능 및 소음 감소 성능을 발휘한다. 따라서, 본 발명에 따른 접착제는 간극이 크거나 표면이 불규칙한 콘크리트 바닥면 등과 같은 건축물의 일 면에 나무 또는 합성수지와 같이 다른 재료로 이루어진 건축 마감재를 시공할 때 매우 유용하고, 다층 건물의 층간 소음 문제를 일정 부분 해소할 수 있다.

Description

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 함유하는 물유리계 접착제 및 이의 제조방법{Water glass-based hybrid adhesives comprising thermoplastic polyurethane elastomer particles and manufacturing method of the same}

본 발명은 접착제 등에 관한 것으로서, 더 상세하게는 친환경적이고 적정 수준의 접착력 외에 진동 흡수 기능 또는 소음 감소 기능을 가지는 물유리계 접착제에 관한 것이다.

건축 마감재란 통상의 건축 내외장 자재를 의미하는 것으로, 타일이나 마루, 석재 판넬 등 건축물의 내벽, 바닥면, 외벽에 부착되어 각각 고유한 기능을 수행하기 위한 건축자재이다. 이러한 건축 마감재는 건축물의 내벽, 바닥면, 외벽에 각각 부착되어 외관적 미려함이나 단열, 방수 등의 부가적인 기능을 수행하게 되므로, 필수적인 건축자재이다. 이때, 유리, 금속 또는 콘크리트로 이루어진 건축물의 내벽, 바닥면, 외벽에 나무 또는 합성수지와 같이 다른 재료로 이루어진 건축 마감재 등을 부착하기 위하여 건축용 접착제가 사용된다. 특히, 건축용 온돌마루 바닥재를 시멘트 몰탈처리된 바닥면 위에 부착하기 위해 사용되는 접착제는 시멘트 몰탈처리된 바닥면과 온돌마루 바닥재 간에 서로 다른 성질을 가지기 때문에 피착재와 바닥재 모두에 대해 양호한 접착력을 가져야 한다.

종래 사용된 온돌마루 바닥재용 접착제는 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 우레탄 수지 등을 주성분으로 하는 유기계 접착제와 규산나트륨, 규산칼륨과 같은 규산염을 주성분으로 하는 무기계 접착제로 구분된다. 일반적으로 유기계 접착제에는 포름알데히드와 유기용매(톨루엔, 자일렌) 등의 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound;VOC)이 함유되어 있어서 공기 중에 방출되면 대기오염과 수질오염의 원인이 되고, 호흡에 의해 인체에 유입되면 두통, 현기증, 구토를 유발하거나 기도를 자극하여 인체에 유해하다. 특히, 유기계 접착제를 사용하여 건축 마감재를 시공할 때 발생하는 포름알데히드는 심한 약품냄새를 유발하여 새집 증후군의 주범이 되고 있다. 또한, 유기계 접착제는 내열성 또는 내후성이 불량하여 가열·냉각 반복에 의해 접착면이 파괴되는 문제점도 지니고 있다. 한편, 무기계 접착제는 유기계 접착제와 달리 열 안정성이 높고 접착제 도포시나 건조시 유해물질이 발생할 소지가 없기 때문에 내열, 내화학 또는 방수가 요구되는 분야에 널리 사용되고 있다. 그러나, 무기계 접착제는 일반적으로 건조 속도가 느리고, 도포 두께에 제약이 있으며, 접착력도 높지 않아 건축 자재용으로 사용하기에는 한계가 있다. 무기계 접착제와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1240667호(선행기술 1)에는 액상 규산나트륨과 활성카올린, 소다장석, 탄산칼슘, 무석면탈크, 수산화알루미늄, 이산화티탄 및 마그네시아를 혼합한 원료 혼합물에, 내수성 및 접착강도를 증진시키기 위해 수성 타입의 변성 SBR (스틸렌 부타디엔 고무), 또는 변성 아크릴 수지 또는 변성 폴리우레탄 수지 또는 변성 라텍스, 변성 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나의 첨가제와 아크릴계 증점제가 혼합된 무기 접착제 조성물이 개시되어 있다. 또한, 상기 선행기술 1에 개시된 무기 접착제 조성물은 상기 원료 혼합물 100중량%에 대하여 상기 액상 규산나트륨 40~60 중량%, 상기 활성 카올린 15~25 중량%, 상기 소다장석 5~10 중량%, 상기 탄산칼슘 5~10 중량%, 상기 무석면탈크 5~10 중량%, 상기 수산화알루미늄 1~5 중량%, 상기 이산화티탄 1~5 중량% 및 상기 마그네시아 1~5 중량%를 1차적으로 혼합한 후 상기 첨가제 2~7 중량% 및 상기 아크릴계 증점제 0.1~0.3 중량%를 첨가하여 2차 혼합한 것을 특징으로 한다. 그러나, 상기 선행기술에 개시된 무기 접착제는 활성 카올린, 소다장석, 탄산칼슘, 무석면탈크, 수산화알루미늄, 이산화티탄 및 마그네시아와 같은 다양한 원료를 필수 성분으로 포함하고 있어서 원료 확보 및 관리의 문제점 또는 원가 상승에 의해 경제성이 떨어지고 변성 고분자 수지의 첨가에 따른 접착력의 증가도 건축 자재용으로 쓰기에는 미비한 편이다. 따라서, 접착강도가 높고 친환경적이며 나아가 경제성이 확보되는 건축 자재용 접착제의 개발이 여전히 필요하다.

건축 마감재 부착용 접착제와 관련하여 친환경성 및 우수한 접착력을 확보하기 위해 최근 물유리와 에폭시 수지를 혼용하는 연구가 진행되었다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1600819호(선행기술 2)에는 물유리 100 중량부 대비 에폭시 수지 6~14 중량부 및 실란계 커플링제 4~9 중량부를 포함하는 조성물 형태의 접착제로서, 상기 조성물 내에서 에폭시 수지 대 실란계 커플링제의 중량비는 1:1 내지 3:1이고, 상기 실란계 커플링제는 아미노 실란인 것을 특징으로 하는 건축 마감재 부착용 접착제가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허 제10-2017-0094028호(선행기술 3)에는 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 무기 필러를 포함하는 조성물 형태의 접착제로서, 상기 실란계 커플링제는 아미노 실란이고, 상기 무기 필러는 실리카 입자, 알루미나 입자, 유리 입자, 탄화 규소(silicon carbide) 입자 및 모래로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 무기 필러의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 25~55 중량%인 것을 특징으로 하는 건축 마감재 부착용 접착제가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 10-1817967호(선행기술 4)에는 물유리, 에폭시 수지 및 커플링제를 포함하는 조성물 형태의 접착제로서, 상기 커플링제는 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)와 결합한 상태로 존재하고 아미노 실란 단량체의 중합체 형태를 가지며, 상기 에폭시 수지의 함량은 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부이고, 상기 커플링제의 함량은 물유리 100 중량부 당 2~10 중량부인 것을 특징으로 하는 물유리계 유무기 하이브리드 접착제가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-2024067호(선행기술 5)에는 물유리, 에폭시 수지 및 커플링제를 포함하는 조성물로서, 상기 커플링제는 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)와 결합한 상태로 존재하고 아미노 실란 단량체의 중합체 형태를 가지며, 상기 조성물 100 중량부 대비 5 내지 30 중량부의 열전도성 분말을 포함하는 목질 바닥재 부착용 물유리계 접착제가 개시되어 있다.

상기 선행기술 2 내지 선행기술 5의 물유리계 접착제는 주로 아파트, 연립주택 등와 같은 건축물의 콘크리트 바닥면에 목질 바닥재 등 목재로 이루어진 온돌마루 바닥재를 시공할 때 사용된다. 최근 다층으로 이루어진 건축물의 경우 층간 소음이 사회적인 문제로 대두되고 있고, 이를 해결하기 위해 다양한 소재의 적용 내지 법적 기준이 마련되고 있다. 따라서, 물유리계 접착제에도 층간 소음을 저감 시킬 수 있는 기능성이 부여될 필요가 있다.

본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 접착력이 우수하고 동시에 진동 흡수 기능 또는 소음 감소 기능을 가지는 물유리계 접착제 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 발명자들은 이전에 대한민국 등록특허 제10-1600819호, 대한민국 공개특허 제10-2017-0094028호, 대한민국 등록특허 10-1817967호 및 대한민국 등록특허 제10-2024067호를 특허출원한바 있다. 본 발명의 발명자들은 이전에 특허출원한 내용을 기초로 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 필수 성분으로 포함하는 물유리계 접착제를 구축하고, 여기에 다양한 탄성중합체 입자(또는 고무 입자)를 첨가하여 접착력, 이취 여부, 진동 흡수 성능, 소음 감소 성능 등을 조사한 결과, 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 소정의 함량으로 첨가하였을 때 접착력이 우수하고 이취가 없으며, 진동 흡수 성능 및 소음 감소 성능이 우수하다는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 대한민국 등록특허 제10-1600819호, 대한민국 공개특허 제10-2017-0094028호, 대한민국 등록특허 10-1817967호 및 대한민국 등록특허 제10-2024067호에 개시된 물유리계 접착제의 구성성분, 함량 관계, 제조방법 등을 모두 참조한다. 대한민국 등록특허 제10-1600819호, 대한민국 공개특허 제10-2017-0094028호, 대한민국 등록특허 10-1817967호 및 대한민국 등록특허 제10-2024067호에 개시된 물유리계 접착제의 주요 구성성분들로는 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제, 에폭시 수지 경화제 등이 있다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 조성물 형태의 물유리계 접착제를 제공한다. 상기 조성물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.09 내지 1:0.36의 범위를 갖는다. 또한, 상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택된다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 에폭시 수지를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 물유리계 접착제의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 예는 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 에폭시 수지를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 혼합물에 에폭시 수지 경화제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 물유리계 접착제의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 예는 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 에폭시 수지 및 에폭시 수지 경화제를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 물유리계 접착제의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 물유리계 접착제 제조방법에서, 상기 제3 혼합물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.09 내지 1:0.36의 범위를 갖는다. 또한, 상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택된다.

본 발명에 따른 물유리계 접착제는 주성분으로 물유리를 포함하고 있어서 건축 마감재 등의 접착제로 사용할 경우 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound;VOC)의 배출을 최소화시킬 수 있고 친환경적이다. 또한, 본 발명에 따른 물유리계 접착제는 부착하고자 하는 기재들의 표면이 불규칙하거나 기재들 사이의 간극이 클 때에도 서로 다른 기재들을 양호하게 부착시킬 수 있고, 이취가 없으며 동시에 우수한 진동 흡수 성능 및 소음 감소 성능을 발휘한다. 따라서, 본 발명에 따른 접착제는 간극이 크거나 표면이 불규칙한 콘크리트 바닥면 등과 같은 건축물의 일 면에 나무 또는 합성수지와 같이 다른 재료로 이루어진 건축 마감재를 시공할 때 매우 유용하고, 다층 건물의 층간 소음 문제를 일정 부분 해소할 수 있다.

도 1은 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 포함하는 종래 물유리계 접착제의 건조 후 미세조직을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 신규 물유리계 접착제의 건조 후 미세조직을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 사용한 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 분말(thermoplastic polyurethane elastomer powder; 입도 범위 : 10~90 ㎛)의 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 사용한 실리콘 탄성중합체 분말(silicone elastomer powder; 입도 범위 : 10~90 ㎛)의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 사용한 타이어 고무 분말(입도 범위 : 10~90 ㎛)의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 수행한 진동 흡수 성능 측정 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명의 일 측면은 친환경적이고 부착하고자 하는 기재들의 표면이 불규칙하거나 기재들 사이의 간극이 클 때에도 서로 다른 기재들을 양호하게 부착시킬 수 있으며 동시에 우수한 진동 흡수 성능 및 소음 감소 성능을 발휘하는 물유리계 접착제에 관한 것이다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제는 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 조성물의 형태를 갖는다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 접착제는 바람직하게는 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제, 에폭시 수지 경화제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 조성물의 형태를 갖는다. 도 1은 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 포함하는 종래 물유리계 접착제의 건조 후 미세조직을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 신규 물유리계 접착제의 건조 후 미세조직을 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 물유리계 접착제는 접착제 내부에 진동 또는 소리를 흡수할 수 있는 탄성중합체 입자가 다른 성분들과 물리적 또는 화학적으로 결합을 형성하여 균일하게 분포되어 있으며 그로 인해 물유리계 접착제의 건조 후 형성되는 접착층에 유연성을 부여하고 진동 흡수 및 소음 감소 성능을 발휘하게 한다.

이하, 본 발명의 일 예에 따른 접착제를 구성성분별로 나누어 설명한다.

물유리

본 발명의 일 예에 따른 접착제의 일 구성성분인 물유리는 유리, 콘크리트 또는 금속 재료로 이루어진 건축물의 일 면에 대해 접착제가 소정의 접착 강도를 가지게 하는 역할을 한다. 물유리(Water Glass)는 수용성 규산염 중 가장 널리 사용되고 있는 무기 화합물로서, 일반적으로 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함한다.

[화학식 1]

M₂O-nSiO₂-H₂O (M은 알칼리 금속, n은 1-8의 수)

상기 화학식 1로 표시되는 물유리는 이산화규소와 알칼리 금속을 융해하여 얻은 규산알칼리염의 수용액으로, 물유리에 포함되는 규산알칼리염의 예로는 Na₂O·SiO₂, K₂O·SiO₂, Li₂O·SiO₂ 등이 있다.

본 발명에서 물유리는 상기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으나, 접착제의 접착력, 아미노 실란 단량체와의 결합 용이성, 상업적 입수 용이성 등을 고려할 때 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함한다.

[화학식 2]

Na₂O-nSiO₂-xH₂O

상기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함하는 물유리는 산화나트륨(Na₂O), 이산화규소(SiO₂) 및 물(H₂O)과 같은 단위성분들로 이루어진다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함하는 물유리의 상업적 규격으로는 KS-1호, KS-2호, KS-3호, KS-4호 등이 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 물유리는 접착제의 접착력, 아미노 실란 단량체와의 결합 용이성 등을 고려할 때 바람직하게는 산화나트륨(Na₂O) 5~20 중량%, 이산화규소(SiO₂) 20~40 중량% 및 잔량으로 물을 포함하고, 더 바람직하게는 산화나트륨(Na₂O) 8~12 중량%, 이산화규소(SiO₂) 25~32 중량% 및 잔량으로 물을 포함한다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 물유리의 함량은 에폭시 수지에 비해 상대적으로 크고, 구체적으로 접착제의 친환경성, 접착제의 유리, 콘크리트 또는 금속 표면에 대한 접착력 및 다른 구성성분들과의 상용성 등을 고려할 때 접착제 조성물 전체 중량을 기준으로 50~90 중량%인 것이 바람직하고, 55~85 중량%인 것이 더 바람직하고, 60~80 중량%인 것이 가장 바람직하다.

에폭시 수지

본 발명의 일 예에 따른 접착제의 일 구성성분인 에폭시 수지는 나무나 합성수지 등과 같은 소수성 재료 또는 유기질 재료로 이루어진 건축 마감재에 대해 접착제가 소정의 접착 강도를 가지게 하는 역할을 한다.

본 발명에서 에폭시 수지는 적어도 2개의 관능기를 가지는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않는다. 상기 에폭시 수지에 포함된 관능기는 에폭시기 또는 에폭시기로부터 유래된 아민기 등을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지, 말단 아민 변성 에폭시 수지 등이 있으며, 이들 중 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 말단 아민 변성 에폭시 수지와 관련하여 본 발명은 미국등록특허 제3321548호, 제6329473호 및 제6054033호에 개시된 내용을 포함한다. 예를 들어, 말단 아민 변성 에폭시 수지는 에폭시 수지를 m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 메틸렌다이아닐린, 자일렌 다이아민, 다이아민 피리딘 등과 같은 방향족 다이아민과 반응시켜 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 할로겐화되어 있을 수도 있고, 수소 첨가되어 있을 수도 있다.

본 발명에서 에폭시 수지는 접착제의 소수성 재료 또는 유기질 재료에 접착력, 실란계 커플링제와의 결합 용이성 등을 고려할 때 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지 및 말단 아민 변성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하고, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지 및 말단 아민 변성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명에서 에폭시 수지는 고상 형태 또는 액상 형태일 수 있고, 고상 형태 및 액상 형태의 조합일 수도 있다. 또한, 본 발명에서 에폭시 수지는 100~1500 g/eq의 에폭시 당량을 가질 수 있고, 150~800 g/eq의 에폭시 당량을 가지는 것이 바람직하며, 150~400 g/eq의 에폭시 당량을 가지는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 에폭시 수지의 함량은 물유리에 비해 상대적으로 작고, 구체적으로 접착제의 친환경성, 접착제의 소수성 재료 또는 유기질 재료에 대한 접착력 및 다른 구성성분들과의 상용성 등을 고려할 때 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부인 것이 바람직하고, 6~18 중량부인 것이 더 바람직하고, 8~18 중량부인 것이 가장 바람직하다.

실란계 커플링제

본 발명의 일 예에 따른 접착제의 일 구성성분인 실란계 커플링제는 물유리에 포함된 무기 성분과 에폭시 수지 간의 상용성을 증가시켜 접착제의 상 안정성을 담보하는 것과 동시에 접착제의 점도를 증가시켜 간극이 큰 피착재들의 접착을 용이하게 하는 역할을 한다.

일반적으로 실란계 커플링제는 규소 원자에 4개의 사슬이 결합된 구조를 가지며, 적어도 1개의 사슬은 알콕시기를 포함하고, 적어도 1개의 사슬은 머캅토기, 비닐기, 에폭시기, 아미노기, 메타크릴기, 페닐기 등과 같은 관능기를 포함한다. 본 발명에서 실란계 커플링제로 적어도 1개의 사슬이 알콕시기를 포함하고 적어도 1개의 사슬이 아미노기를 포함하는 아미노 실란에서 선택된다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 상기 실란계 커플링제는 바람직하게는 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)와 결합한 상태로 존재한다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 상기 실란계 커플링제와 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)의 결합은 수소 결합 또는 공유 결합일 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 상기 실란계 커플링제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 아미노 실란이라면 그 종류가 제한되지 않으며, 예를 들어 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-다이메틸-뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시-에톡시-에톡시)실란, N-메틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 및 트리아미노프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 상기 실란계 커플링제는 1종의 아미노 실란으로 구성될 수도 있고, 2종 이상의 아미노 실란으로도 구성될 수도 있으며, 접착제의 상 안정성 및 접착제의 접착력 등을 고려할 때 1개 또는 2개의 아미노기를 가진 아미노 실란인 것이 더 바람직하다. 1개의 아미노기를 가진 바람직한 아미노 실란으로는 3-아미노프로필트리메톡시실란이 있다. 또한, 2개의 아미노기를 가진 바람직한 아미노 실란으로는 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드 등이 있다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 실란계 커플링제의 함량은 접착제의 상 안정성, 접착력 및 도포 용이성 등을 고려할 때 물유리 100 중량부 당 2~10 중량부인 것이 바람직하고, 3~8 중량부인 것이 더 바람직하고, 4~5.5 중량부인 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 실란계 커플링제의 함량이 물유리 100 중량부 당 2 중량부 미만인 경우 커플링제 첨가에 따른 효과가 미비할 염려가 있고 10 중량부를 초과하면 접착제의 점도가 너무 커서 도포가 원할하지 않을 염려가 있다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 에폭시 수지 대 실란계 커플링제의 중량비는 접착제의 상 안정성 및 접착력 등을 고려할 때 1:0.05 내지 1:0.6인 것이 바람직하고 1:0.1 내지 1:0.5인 것이 더 바람직하고 1:0.25 내지 1:0.45인 것이 가장 바람직하다.

에폭시 수지 경화제

본 발명의 일 예에 따른 접착제는 에폭시 수지의 경화를 촉진하기 위해 바람직하게는 에폭시 수지 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제는 분자 내에 에폭시기와 경화 반응할 수 있는 관능기를 적어도 2 개 갖는 것이면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 그 관능기가 아미노기인 아민계 경화제, 그 관능기가 수산기인 페놀계 경화제, 그 관능기가 카르복실기인 산무수물계 경화제 등을 들 수 있으며, 아민계 경화제 또는 페놀계 경화제인 것이 바람직하고, 아민계 경화제인 것이 더 바람직하다.

상기 아민계 경화제는 에틸렌다이아민, 트리메틸렌다이아민, 테트라메틸렌다이아민, 헥사메틸렌다이아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 탄소수 2 ∼ 20 의 지방족 다가 아민; p-자일렌다이아민, m-자일렌다이아민, 1,5-다이아미노나프탈렌, m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 4,4'-다이아미노다이페닐메탄, 4,4'-다이아미노다이페닐에탄, 4,4'-다이아미노다이페닐프로판, 4,4'-다이아미노다이페닐에테르, 1,1-비스(4-아미노페닐)시클로헥산, 4,4'-다이아미노다이페닐술폰, 비스(4-아미노페닐)페닐메탄 등의 방향족 다가 아민; 4,4'-다이아미노디시클로헥산, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 등의 지환식 다가 아민; 및 다이시안다이아미드 등에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 접착제의 접착력 및 접착제의 상 안정성 등을 고려할 때 방향족 다가 아민이 바람직하고, 4,4'-다이아미노다이페닐메탄, 4,4'-다이아미노다이페닐에탄, 1,5-다이아미노나프탈렌, p-페닐렌다이아민이 더 바람직하다.

상기 페놀계 경화제로는 페놀 수지, 페놀아르알킬 수지 (페닐렌 골격, 다이페닐렌 골격 등을 갖는다), 나프톨아르알킬 수지, 폴리옥시스티렌 수지 등을 들 수 있다. 페놀 수지로는 아닐린 변성 레졸 수지, 다이메틸에테르레졸 수지 등의 레졸형 페놀 수지; 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지, tert-부틸페놀노볼락 수지, 노닐 페놀노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지; 다이시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지, 트리페놀메탄형 수지 등의 특수 페놀 수지 등을 들 수 있고, 폴리옥시스티렌 수지로는 폴리(p-옥시스티렌) 등을 들 수 있다.

상기 산무수물계 경화제로는 무수 메틸헥사하이드로프탈산(MethylHexahydrophthalic Anhydride), 무수 메틸테트라하이드로프탈산, 무수 나드산메틸(Methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride), 무수 헥사하이드로프탈산, 무수 테트라하이드로프탈산, 무수 도데실숙신산, 무수 프탈산, 무수 숙신산, 무수 말레산, 무수 피로멜리트산, 무수 트리멜리트산 등을 들 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 에폭시 수지 경화제의 함량은 접착제의 접착력 및 접착제의 도막 형성 용이성 등을 고려할 때 에폭시 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것이 바람직하고, 30~50 중량부인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 접착제 내에서 경화제의 함량은 에폭시기와 경화 반응할 수 있는 관능기의 총량으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 에폭시 수지 경화제는 그 경화제 중의 에폭시기와 경화 반응할 수 있는 관능기의 총량이 에폭시 수지 중의 에폭시기의 총량에 대해, 통상적으로 0.5 ∼ 1.5 배, 바람직하게는 0.9 ∼ 1.1 배가 되는 양이 사용된다.

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자

본 발명의 일 예에 따른 접착제의 일 구성성분인 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자는 물유리계 접착제를 구성하는 성분들과 결합이 가능하여 혼화성이 우수하고 그로 인해 접착력을 향상시키고, 이취가 없으며 동시에 물유리계 접착제의 건조에 의해 생성되는 접착층에 유연성을 부여하여 우수한 진동 흡수 및 소음 감소 성능을 발휘하게 하는 역할을 한다.

상기 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane, TPU)는 경질부(hard segment) 및 연질부(soft segment)로 이루어진 선형 블록 공중합체의 구조를 가지며 열가소성 탄성중합체(Thermoplastic elastomer)의 일종이다. 또한, 열가소성 폴리우레탄은 크게 폴리에스터계 TPU 및 폴레에테르계 TPU와 같이 2개의 군으로 나누어질 수 있다.

본 발명에 일 예에 따른 접착제에서 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 입도는 다른 구성성분들과의 혼화성, 접착제의 상 안정성, 접착력 및 도포 용이성, 접착제의 도막 형성 등을 고려할 때 1~200 ㎛의 범위를 갖는 것이 바람직하고, 5~100 ㎛의 범위를 갖는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 함량은 다른 구성성분들과의 혼화성, 접착제의 상 안정성, 접착력 및 도막 형성, 접착층의 진동 흡수 성능, 소음 감소 성능을 고려할 때 소정의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 일 예에 따른 접착제 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.09 내지 1:0.36의 범위에서 선택될 수 있고, 1:0.1 내지 1:0.35의 범위에서 선택되는 것이 바람직하고, 1:0.15 내지 1:0.3의 범위에서 선택되는 것이 더 바람직하다.

기타 첨가제

본 발명의 일 예에 따른 접착제는 기타 첨가제로 용융 파쇄 실리카 분말, 용융 구상 실리카 분말, 결정 실리카 분말, 2 차 응집 실리카 분말 등의 실리카 분말; 이산화티탄, 수산화알루미늄, 탈크, 클레이, 마이카, 유리 섬유, 알루미나 등의 충전재; 트리페닐포스핀, 1,8-아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 2-메틸이미다졸 등의 경화 촉진제; 카본블랙 등의 착색제; 실리콘 오일, 실리콘 고무 등의 저응력 성분; 산화 방지제 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 접착제는 기타 첨가제로 접착제의 점도 등과 같은 유변학적 특성을 조절하거나 구성 성분들의 분산성을 개선하기 위해 희석 액체를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 희석 액체는 물, 알코올, 다양한 공지의 유기 용매 등에서 선택될 수 있으며, 본 발명에 따른 접착제의 친환경성을 담보하는 측면에서 물(water)인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 상기 첨가제의 함량은 접착제 내 물유리와 에폭시 수지의 상용성, 접착제의 접착력, 접착제의 도포 작업성, 접착제의 도막 형성 등과 같은 성능을 해치지 않는 한도 내에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 예에 따른 접착제에서 기타 첨가제의 함량은 물유리 100 중량부 당 1~10 중량부일 수 있고, 2~8 중량부일 수 있다.

본 발명의 일 측면은 친환경적이고 부착하고자 하는 기재들의 표면이 불규칙하거나 기재들 사이의 간극이 클 때에도 서로 다른 기재들을 양호하게 부착시킬 수 있으며 동시에 우수한 진동 흡수 성능 및 소음 감소 성능을 발휘하는 물유리계 접착제의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 접착제의 제조방법에서 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제, 에폭시 수지 경화제, 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자에 대한 자세한 내용은 전술한 내용과 동일하므로 설명을 생략한다.

본 발명의 일 예에 따른 접착제의 제조방법은 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 에폭시 수지를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 접착제의 제조방법은 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 에폭시 수지를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 혼합물에 에폭시 수지 경화제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 접착제의 제조방법은 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1 혼합물에 에폭시 수지 및 에폭시 수지 경화제를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 접착제 제조방법에서 상기 제3 혼합물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.09 내지 1:0.36이고, 1:0.1 내지 1:0.35인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 접착제 제조방법에 상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택되며, 예를 들어 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-다이메틸-뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시-에톡시-에톡시)실란, N-메틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 및 트리아미노프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 3-아미노프로필트리메톡시실란인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 접착제 제조방법 중 상기 제 1혼합물을 형성하는 단계에서 실란계 커플링제는 소정의 온도 및 시간에 걸쳐 처리되고 이로 인해 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)와 결합한다.

또한, 본 발명의 접착제 제조방법 중 상기 제1 혼합물을 형성하는 단계에서 실란계 커플링제의 첨가량은 물유리 100 중량부 당 2~10 중량부인 것이 바람직하고, 3~8 중량부인 것이 더 바람직하고, 4~5.5 중량부인 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 접착제 제조방법 중 상기 제2 혼합물을 형성하는 단계에서 에폭시 수지의 첨가량은 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 접착제 제조방법 중 상기 제2 혼합물을 형성하는 단계 또는 제3 혼합물을 형성하는 단계에서 에폭시 수지 경화제의 첨가량은 에폭시 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 접착제의 제조방법에서 기술하지 않은 구성 성분들의 구체적인 기술적 특징 또는 구성성분들의 사용량 등은 접착제 부분에서 전술한 내용을 참고한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호 범위를 한정하는 것은 아니다.

1. 물유리계 접착제의 제조

제조예 1.

혼합기에 물유리(규격: KS-3호; 성분비 : Na₂O 9~10 중량%, SiO₂ 28~30 중량% 및 잔량은 물임) 100 중량부 및 아미노 실란 단량체인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; 제품명 : KBM-903; 제조사 : Shinetsu, 일본) 4.6 중량부를 첨가하고 90℃에서 약 90rpm의 속도로 90분 동안 교반하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물에 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국) 13 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 제1혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 분말(thermoplastic polyurethane elastomer powder; 입도 범위 : 10~90 ㎛) 11 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 물유리계 접착제를 제조하였다.

제조예 2.

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 분말의 첨가량을 11 중량부 대신 24 중량부로 변경한 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 물유리계 접착제를 제조하였다.

제조예 3.

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 분말의 첨가량을 11 중량부 대신 42 중량부로 변경한 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 물유리계 접착제를 제조하였다.

제조예 4.

혼합기에 물유리(규격: KS-3호; 성분비 : Na₂O 9~10 중량%, SiO₂ 28~30 중량% 및 잔량은 물임) 100 중량부 및 아미노 실란 단량체인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; 제품명 : KBM-903; 제조사 : Shinetsu, 일본) 4.6 중량부를 첨가하고 90℃에서 약 90rpm의 속도로 90분 동안 교반하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물에 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국) 13 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 제1혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 제2 혼합물에 아민계 경화제인 4,4'-다이아미노다이페닐메탄(DDS; 제조사 : sigma-aldrich, 미국) 4.7 중량부 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 분말(thermoplastic polyurethane elastomer powder; 입도 범위 : 10~90 ㎛) 24 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 물유리계 접착제를 제조하였다.

비교제조예 1.

혼합기에 물유리(규격: KS-3호; 성분비 : Na₂O 9~10 중량%, SiO₂ 28~30 중량% 및 잔량은 물임) 100 중량부 및 아미노 실란 단량체인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; 제품명 : KBM-903; 제조사 : Shinetsu, 일본) 4.6 중량부를 첨가하고 90℃에서 약 90rpm의 속도로 90분 동안 교반하여 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물에 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국) 13 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 물유리계 접착제를 제조하였다.

비교제조예 2.

혼합기에 물유리(규격: KS-3호; 성분비 : Na₂O 9~10 중량%, SiO₂ 28~30 중량% 및 잔량은 물임) 100 중량부 및 아미노 실란 단량체인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; 제품명 : KBM-903; 제조사 : Shinetsu, 일본) 4.6 중량부를 첨가하고 90℃에서 약 90rpm의 속도로 90분 동안 교반하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물에 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국) 13 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 제1혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 제2 혼합물에 실리콘 탄성중합체 분말(silicone elastomer powder; 입도 범위 : 10~90 ㎛) 24 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 물유리계 접착제를 제조하였다.

비교제조예 3.

혼합기에 물유리(규격: KS-3호; 성분비 : Na₂O 9~10 중량%, SiO₂ 28~30 중량% 및 잔량은 물임) 100 중량부 및 아미노 실란 단량체인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; 제품명 : KBM-903; 제조사 : Shinetsu, 일본) 4.6 중량부를 첨가하고 90℃에서 약 90rpm의 속도로 90분 동안 교반하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물에 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국) 13 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 제1혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 제2 혼합물에 스티렌-부타디엔 고무 분말(styrene-butadiene rubber powder; 입도 범위 : 10~90 ㎛) 24 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 물유리계 접착제를 제조하였다.

비교제조예 4.

혼합기에 물유리(규격: KS-3호; 성분비 : Na₂O 9~10 중량%, SiO₂ 28~30 중량% 및 잔량은 물임) 100 중량부 및 아미노 실란 단량체인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; 제품명 : KBM-903; 제조사 : Shinetsu, 일본) 4.6 중량부를 첨가하고 90℃에서 약 90rpm의 속도로 90분 동안 교반하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물에 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국) 13 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 제1혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 제2 혼합물에 타이어 고무 분말(입도 범위 : 10~90 ㎛) 24 중량부를 첨가하고 상온에서 약 90rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 물유리계 접착제를 제조하였다.

2. 물유리계 접착제의 물성 평가

(1) 이취

제조예 1 내지 제조예 4 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 제조한 물유리계 접착제의 이취 여부를 관능적으로 평가하였다. 그 결과, 제조예 1 내지 제조예 4, 비교제조예 1 및 비교제조예 2에 제조한 물유리계 접착제의 경우 이취가 거의 발생하지 않았으나, 비교제조예 3 및 비교제조예 4에서 제조한 물유리계 접착제는 유황 화합물에 의한 냄새가 발생하였고 건축 마감재 시공에 적용하는데에 부적합한 것으로 평가되었다.

(2) 부착 강도, 흡음 성능 및 진동 흡수 성능

상기 제조예 1 내지 제조예 4 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 제조한 물유리계 접착제의 부착강도, 흡음 성능 및 진동 흡수 성능을 아래와 같은 방법으로 측정하였다.

* 시편의 제조 : 레미탈(시멘트+모래 혼합제품, 유니온 그라우트HS)에 정량의 물을 섞어서 제조한 모르타르 기재(가로 70㎜, 세로 70㎜, 두께 25㎜)와 마루 바닥재로 사용되는 목질 기재(가로 40㎜, 세로 40㎜, 두께 20㎜)를 준비하였다. 이후, 목질 기재의 한쪽 면에 물유리계 접착제를 약 0.6㎜의 두께로 도포하고 모르타르 기재 및 목질 기재를 접착제의 도포면이 서로 닿게 포갠 후, 상온에서 약 7일 동안 방치하여 시편을 제작하였다.

* 접착제의 부착강도 : 인장시험기(제품명: LLOYD LR30K+; 제조사 : LLOYD INSTRUMENT LTD., GK)를 이용하여 시편의 부착강도를 측정하였다.

* 접착제의 흡음 성능 : 시편으로부터 수직으로 50㎝ 떨어진 높이에서 500g 무게의 추를 자유낙하시키고 시편에 닿았을 대 발생하는 소음 크기(데시벨, dB)를 측정하였다.

* 접착제의 진동 흡수 성능 : 도 6은 본 발명의 실시예에서 수행한 진동 흡수 성능 측정 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 6에서 보이는 바와 같이 시편을 줄을 이용하여 천장과 수직이 되게 고정하고, 시편의 오른쪽에 시편과 동일 무게의 추를 소정의 거리만큼 이격하여 천장과 수직이 되게 고정한 후, 추를 오른쪽으로 소정의 각도(충격각도)만큼 올리고 진자 운동을 유발하여 시편을 타격하였다. 이후, 추로부터 전달받은 충격에 의해 시편이 왼쪽으로 움직이는 각도(반동각)을 측정하였다. 충격각도는 90도를 적용하였고, 시편의 반동각이 작을 수록 물유리계 접착제의 진동 흡수 성능이 우수한 것으로 평가하였다.

하기 표 1에 상기 제조예 1 내지 제조예 4 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 제조한 물유리계 접착제의 부착강도, 흡음 성능, 진동 흡수 성능을 나타내었다.

접착제 제조예 구분	부착강도(N/㎟)	흡음 성능(dB)	진동 흡수 성능(반동각)
제조예 1	4.7	94.2	62
제조예 2	5.0	93.5	58
제조예 3	4.8	92.7	51
제조예 4	5.2	93.1	56
비교제조예 1	4.4	110.5	80
비교제조예 2	3.5	98.7	65
비교제조예 3	3.8	102.4	69
비교제조예 4	3.7	100.7	67

이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명의 보호범위가 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

1. 물유리, 에폭시 수지, 실란계 커플링제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 포함하는 조성물 형태의 접착제로서,
   상기 조성물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.15 내지 1:0.36이고,
   상기 물유리의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 55~80 중량%이고,
   상기 조성물 내에서 에폭시 수지의 함량은 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부이며,
   상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택되는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 실란계 커플링제는 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)와 결합한 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 물유리는 산화나트륨(Na₂O) 5~20 중량%, 이산화규소(SiO₂) 20~40 중량% 및 잔량으로 물(H₂O)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지 및 말단 아민 변성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 실란계 커플링제는 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-다이메틸-뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시-에톡시-에톡시)실란, N-메틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 및 트리아미노프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 조성물 내에서 실란계 커플링제의 함량은 물유리 100 중량부 당 2~10 중량부인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 에폭시 수지 경화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 에폭시 수지 경화제는 에틸렌다이아민, 트리메틸렌다이아민, 테트라메틸렌다이아민, 헥사메틸렌다이아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, p-자일렌다이아민, m-자일렌다이아민, 1,5-다이아미노나프탈렌, m-페닐렌다이아민, p-페닐렌다이아민, 4,4'-다이아미노다이페닐메탄, 4,4'-다이아미노다이페닐에탄, 4,4'-다이아미노다이페닐프로판, 4,4'-다이아미노다이페닐에테르, 1,1-비스(4-아미노페닐)시클로헥산, 4,4'-다이아미노다이페닐술폰, 비스(4-아미노페닐)페닐메탄, 4,4'-다이아미노디시클로헥산, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산 및 다이시안다이아미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 조성물 내에서 에폭시 수지 경화제의 함량은 에폭시 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제.
   
10. 삭제
11. 삭제
12. 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 제1 혼합물에 에폭시 수지를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로서,
    상기 제3 혼합물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.15 내지 1:0.36이고,
    상기 물유리의 함량은 제3 혼합물 전체 중량을 기준으로 55~80 중량%이고,
    상기 제3 혼합물 내에서 에폭시 수지의 함량은 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부이며,
    상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택되는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.
    
13. 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 제1 혼합물에 에폭시 수지를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 혼합물에 에폭시 수지 경화제 및 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로서,
    상기 제3 혼합물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.15 내지 1:0.36이고,
    상기 물유리의 함량은 제3 혼합물 전체 중량을 기준으로 55~80 중량%이고,
    상기 제3 혼합물 내에서 에폭시 수지의 함량은 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부이며,
    상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택되는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.
    
14. 물유리에 실란계 커플링제를 첨가하고 60~150℃에서 10~240분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 제1 혼합물에 에폭시 수지 및 에폭시 수지 경화제를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 혼합물에 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자를 첨가하고 혼합하여 제3 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로서,
    상기 제3 혼합물 내에서 물유리, 에폭시 수지 및 실란계 커플링제를 합한 총 중량과 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체 입자의 중량 비는 1:0.15 내지 1:0.36이고,
    상기 물유리의 함량은 제3 혼합물 전체 중량을 기준으로 55~80 중량%이고,
    상기 제3 혼합물 내에서 에폭시 수지의 함량은 물유리 100 중량부 당 5~20 중량부이며,
    상기 실란계 커플링제는 아미노 실란에서 선택되는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.
    
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에서 있어서, 상기 실란계 커플링제는 물유리에 존재하는 이산화규소(SiO₂)와 결합한 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.
    
16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에서 있어서, 상기 실란계 커플링제는 N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-다이메틸-뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시-에톡시-에톡시)실란, N-메틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 및 트리아미노프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.
    
17. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물유리 100 중량부를 기준으로 실란계 커플링제의 첨가량은 2~10 중량부인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.
    
18. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 에폭시 수지 경화제의 첨가량은 에폭시 수지 100 중량부 당 20~60 중량부인 것을 특징으로 하는 물유리계 접착제의 제조방법.

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