KR102663307B1 - Manufacturing method of water-dispersible resin binder for cork pigment coating and manufacturing method of color coated cork elastic floor material using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에틸렌아크릴산 공중합체 수지를 물 및 염기성 수용액과 혼합하여 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더를 제조하고, 이를 이용해 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조하는 방법을 제공하여, 수지의 점성이 생겨 과립들이 서로 엉겨 붙는 기존의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 본 발명을 통해 코팅 공정이 정교해져서 다양한 색상의 바닥재 색상의 제품을 얻을 수 있어서, 바닥재 시공 사업을 발전시킬 수 있다.The present invention provides a method of producing a water-dispersed resin binder for cork pigment coating by mixing an ethylene acrylic acid copolymer resin with water and a basic aqueous solution, and using the same to produce a color-coated cork elastic floor material. The resin becomes viscous and granules form. It can solve existing problems that are tangled together. In addition, through the present invention, the coating process has become more sophisticated, allowing products with various colors of flooring to be obtained, thereby advancing the flooring construction business.
Description
본 발명은 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더 제조방법 및 이를 이용한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a water-dispersed resin binder for cork pigment coating and a method for manufacturing a color-coated cork elastic floor material using the same.
현장 포설용 탄성 바닥재는 일반 놀이 공원과 스포츠센터, 그 외 보육 및 요양시설을 포함해서 선박 또는 일반 교통수단에까지 그 용도가 확대 되고 있는 추세이다. 여기에 사용하는 소재들은 초기에 주로 폐타이어 분쇄고무를 사용하였었고, 폐타이어 분쇄 고무에 포함된 중금속과 환경 호르몬에 관한 문제가 끊임없이 제기 되고 있었지만, 아직도 대부분의 탄성바닥재에 적용되고 있다. The use of elastic flooring for on-site installation is expanding to include general amusement parks, sports centers, other childcare and nursing facilities, as well as ships and general transportation. The materials used here were initially mainly made of crushed rubber from waste tires, and although problems were constantly being raised about heavy metals and environmental hormones contained in crushed rubber from waste tires, it is still applied to most elastic flooring materials.
시장이 점점 확대 되면서, 많은 부분이 폐타이어 분쇄 고무를 탈피하여, 새로운 소재로의 접근은 있었으나, 그 방향은 재생 수지 중심 이였으며, 이로 인해, 환경과 인체의 안전성에 관한 문제는 끊임없이 제기 되고 있는 실정이다.As the market gradually expanded, many areas moved away from crushed waste tires and approached new materials, but the focus was on recycled resin. As a result, issues regarding the safety of the environment and the human body are constantly being raised. This is the situation.
근자에 와서 이와 같은 환경적, 인체 안전성 문제에 자유로운 코르크를 이용한 바닥재가 개발되어 시장에 많은 호응을 얻고 있다. 4대 중금속을 포함한 6대 금기 물질을 포함하여 대부분의 유해 물질이 포함되지 있지 않기 때문에, 소비자의 불만에 의한 시공자의 부담이 많이 저감되고, 믿고 사용할 수 있는 많은 장점이 있다.Recently, flooring materials using cork that are free from environmental and human safety issues have been developed and are receiving a lot of response in the market. Since it does not contain most harmful substances, including the four major heavy metals and the six major taboo substances, the burden on constructors due to consumer complaints is greatly reduced, and it has many advantages in that it can be used with confidence.
이와 같은 많은 장점을 지니고 있는 코르크가 지니고 있는 문제점은 외관이 단조로움이다. 수지 제품의 경우, 압출하여 원형의 제품을 압출할 때 안료를 투입하면 다양한 색상의 제품을 제조할 수 있지만, 코르크의 경우, 조립 형태로 분쇄된 코르크에 별도의 색상을 코팅 하여야 한다. 이러한 과정은 바인더의 선택과 코팅 공정이 정교하지 않으면, 건조 과정에서 바인더간의 결합으로 인해 덩어리가 되며, 이를 분쇄하게 되면, 정교하고 단일한 색상의 제품을 얻을 수가 없다.The problem with cork, which has many advantages, is its monotonous appearance. In the case of resin products, products of various colors can be manufactured by adding pigments when extruding a circular product, but in the case of cork, cork crushed into granulated form must be coated with a separate color. In this process, if the selection of the binder and the coating process are not precise, the bonding between binders during the drying process causes lumps to form, and if this is pulverized, it is impossible to obtain a product with a precise and single color.
근본적으로 바인더를 활용한 과립의 코팅 과정에서 바인더에 의한 과립의 뭉침 현상을 개선하는 것은 상당히 어려운 난제이다. 이는 수지가 지니고 있는 점탄성의 성질 때문인데, 점성은 수지의 유동특성에 의한 가공 특성에, 탄성은 수지의 물리적 특성에 깊이 관여하고 있다. 이러한 점탄성은 수지의 평균 분자량과 깊은 연관이 있으며, 일반적으로 접착제와 코팅용 바인더는 점성이 보다 높고, 범용 플라스틱 수지는 탄성이 높은 편이다.Fundamentally, it is a very difficult problem to improve the agglomeration of granules caused by the binder during the coating process of granules using a binder. This is due to the viscoelastic properties of the resin. Viscosity is deeply involved in the processing characteristics due to the flow characteristics of the resin, and elasticity is deeply involved in the physical properties of the resin. This viscoelasticity is closely related to the average molecular weight of the resin. Adhesives and coating binders generally have higher viscosity, and general-purpose plastic resins tend to have higher elasticity.
따라서 안료를 과립입자에 코팅 시키는 바인더는 점성이 높은 특성 때문에 과립들이 서로 엉겨 붙어서 뭉치는 현상이 발생하며, 이를 해결하는 것이 가장 중요하다.Therefore, the binder that coats the pigment on the granule particles has high viscosity, which causes the granules to stick together and clump together. It is most important to solve this problem.
이에, 본 발명은 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더 제조방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention seeks to provide a method for manufacturing a water-dispersed resin binder for cork pigment coating.
또한, 본 발명은 상기 제조된 수분산 수지 바인더를 이용한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a method for manufacturing a color-coated cork elastic floor material using the water-dispersed resin binder prepared above.
본 발명은 1) 에틸렌아크릴산 공중합체 수지를 물 및 염기성 수용액과 혼합하는 단계; 2) 상기 혼합물을 수지의 용융온도보다 높은 온도로 승온시키고 2 내지 4시간 교반하여 중화반응 시키는 단계; 및 3) 상기 중화시킨 혼합물을 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더 제조방법을 제공한다.The present invention includes the steps of 1) mixing an ethylene acrylic acid copolymer resin with water and a basic aqueous solution; 2) heating the mixture to a temperature higher than the melting temperature of the resin and stirring for 2 to 4 hours to neutralize it; and 3) cooling the neutralized mixture. A method for producing a water-dispersed resin binder for cork pigment coating is provided.
본 발명은 a) 청구항 1에 따라 제조된 수분산 수지의 용융온도 이하의 온도로 유지된 배합기에 코르크를 투입하고 교반하는 단계; b) 상기 배합기에 안료 및 청구항 1에 따라 제조된 수분산 수지 바인더를 투입하는 단계; c) 상기 배합기를 승온시키고, 온도를 유지하여 경화하는 단계; 및 d) 상기 배합기를 냉각시킨 후, 교반하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조방법을 제공한다.The present invention includes the steps of a) adding cork to a blender maintained at a temperature below the melting temperature of the water-dispersion resin prepared according to claim 1 and stirring it; b) adding a pigment and a water-dispersible resin binder prepared according to claim 1 into the blender; c) raising the temperature of the compounder and curing it by maintaining the temperature; and d) cooling the mixer and stirring it.
본 발명은 에틸렌아크릴산 공중합체 수지를 물 및 염기성 수용액과 혼합하여 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더를 제조하고, 이를 이용해 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조시 안료를 과립입자에 코팅 시킬 때, 수지의 점성이 생겨 과립들이 서로 엉겨 붙는 현상을 방지할 수 있다. 또한 본 발명을 통해 코팅 공정이 정교해져서 다양한 색상의 바닥재 색상의 제품을 얻을 수 있어서, 바닥재 시공자의 부담이 많이 저감되고 믿고 사용할 수 있다.The present invention mixes ethylene acrylic acid copolymer resin with water and a basic aqueous solution to produce a water-dispersed resin binder for cork pigment coating, and uses this to adjust the viscosity of the resin when coating the pigment on granular particles when producing a color-coated cork elastic floor material. This can prevent the granules from sticking together. In addition, through the present invention, the coating process has become more sophisticated, allowing products with various colors of flooring to be obtained, greatly reducing the burden on flooring installers and allowing them to be used with confidence.
도 1은 에틸렌아크릴산 공중합체 수지를 이용한 수분산 수지 바인더 제조 공정을 나타낸다.
도 2는 상기 도 1에 의해 제조된 수분산 수지 바인더를 이용한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조 공정을 나타낸다.
도 3은 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조 공정 중 경화 단계에서 경화 온도에 따른 코르크 뭉침 현상을 비교한 것을 나타낸다.
도 4는 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조 공정 중 교반 단계에서 교반 속도에 따른 코르크 상태 비교한 것을 나타낸다.Figure 1 shows a process for manufacturing a water-dispersed resin binder using ethylene acrylic acid copolymer resin.
Figure 2 shows a manufacturing process for a color-coated cork elastic floor material using the water-dispersed resin binder prepared in Figure 1.
Figure 3 shows a comparison of the cork agglomeration phenomenon according to the curing temperature in the curing step during the manufacturing process of the color-coated cork elastic floor material.
Figure 4 shows a comparison of cork conditions according to stirring speed in the stirring step during the color-coated cork elastic floor material manufacturing process.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 발명자는 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재에 대해 연구 개발 하던 중, 에틸렌아크릴산 공중합체 수지를 이용한 수분산 수지 바인더 제조 공정을 개발하였고, 이를 이용해 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조 시 안료를 과립입자에 코팅 시킬 때, 수지의 점성이 생겨 과립들이 서로 엉겨 붙는 현상을 방지할 수 있음을 밝혀내 본 발명을 완성하였다.While researching and developing color-coated cork elastic flooring materials, the inventor of the present invention developed a process for manufacturing a water-dispersed resin binder using ethylene acrylic acid copolymer resin, and used this to add pigments to granular particles when manufacturing color-coated cork elastic flooring materials. The present invention was completed by discovering that when coating, the resin becomes viscous and prevents the granules from sticking together.
본 발명은 1) 에틸렌아크릴산 공중합체 수지를 물 및 염기성 수용액과 혼합하는 단계; 2) 상기 혼합물을 수지의 용융온도보다 높은 온도로 승온시키고 2 내지 4시간 교반하여 중화반응 시키는 단계; 및 3) 상기 중화시킨 혼합물을 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더 제조방법을 제공한다.The present invention includes the steps of 1) mixing an ethylene acrylic acid copolymer resin with water and a basic aqueous solution; 2) heating the mixture to a temperature higher than the melting temperature of the resin and stirring for 2 to 4 hours to neutralize it; and 3) cooling the neutralized mixture. A method for producing a water-dispersed resin binder for cork pigment coating is provided.
상기 에틸렌아크릴산 공중합체는 에틸렌 17 내지 23 중량% 및 아크릴산 77 내지 83 중량%로 공중합체 될 수 있다.The ethylene acrylic acid copolymer may be copolymerized with 17 to 23% by weight of ethylene and 77 to 83% by weight of acrylic acid.
상기 1) 단계는 상기 에틸렌아크릴산 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 물 280 내지 320 중량부 및 염기성 수용액 0.10 내지 0.15 중량부로 혼합 될 수 있다.In step 1), 280 to 320 parts by weight of water and 0.10 to 0.15 parts by weight of basic aqueous solution may be mixed with 100 parts by weight of the ethylene acrylic acid copolymer resin.
상기 염기성 수용액은 암모니아수, 수산화칼륨 수용액, 수산화나트륨 수용액, 수산화리튬 수용액 및 아민류 수용액으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 그것에 한정되는 것은 아니다.The basic aqueous solution may be one or more selected from the group consisting of ammonia water, potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, and amine aqueous solution, but is not limited thereto.
상기 암모니아수는 수용액 중 25 내지 30 중량% 암모니아를 포함할 수 있다.The ammonia water may contain 25 to 30% by weight ammonia in an aqueous solution.
상기 수산화칼륨 수용액, 수산화나트륨 수용액 또는 수산화리튬 수용액은 수용액 중 수산화칼륨, 수산화나트륨 또는 수산화리튬을 7 내지 13 중량%를 포함할 수 있다.The potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, or lithium hydroxide aqueous solution may contain 7 to 13% by weight of potassium hydroxide, sodium hydroxide, or lithium hydroxide in the aqueous solution.
상기 수지의 용융온도보다 높은 온도는 90 내지 95 ℃ 일 수 있다.The temperature higher than the melting temperature of the resin may be 90 to 95°C.
상기 중화반응을 70 내지 80 % 수준으로 부분 중화할 수 있다.The neutralization reaction can be partially neutralized at a level of 70 to 80%.
상기 3)단계는 40 내지 50 ℃으로 냉각할 수 있다.Step 3) may be cooled to 40 to 50°C.
상기 수분산 수지는 중량 평균 분자량 60,000 내지 80,000일 수 있다.The water dispersion resin may have a weight average molecular weight of 60,000 to 80,000.
상기 수분산 수지 바인더는 고형분 20 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.The water-dispersible resin binder may contain 20 to 50% by weight of solid content.
본 발명은 a) 상기 제조된 수분산 수지의 용융온도 이하의 온도로 유지된 배합기에 코르크를 투입하고 교반하는 단계; b) 상기 배합기에 안료 및 청구항 1에 따라 제조된 수분산 수지 바인더를 투입하는 단계; c) 상기 배합기를 승온시키고, 온도를 유지하여 경화하는 단계; 및 d) 상기 배합기를 냉각시킨 후, 교반하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조방법을 제공한다.The present invention includes the steps of a) adding cork to a blender maintained at a temperature below the melting temperature of the water-dispersion resin and stirring it; b) adding a pigment and a water-dispersible resin binder prepared according to claim 1 into the blender; c) raising the temperature of the compounder and maintaining the temperature to cure it; and d) cooling the mixer and stirring it.
상기 a) 단계에서 상기 배합기는 67 내지 73 ℃로 유지될 수 있다.In step a), the blender may be maintained at 67 to 73 °C.
상기 a) 단계에서 120 내지 150 rpm으로 교반될 수 있다.In step a), it may be stirred at 120 to 150 rpm.
상기 b) 단계에서 상기 코르크 100 중량부에 대하여 상기 안료 3 내지 5 중량부 및 상기 수분산 수지 바인더 40 내지 50 중량부로 혼합할 수 있다.In step b), 3 to 5 parts by weight of the pigment and 40 to 50 parts by weight of the water dispersion resin binder may be mixed with 100 parts by weight of the cork.
상기 c) 단계는 20 내지 30분간 110 내지 120 ℃까지 승온시키고, 8 내지 12분간 상기 온도를 유지하여 경화시킬 수 있다.In step c), the temperature may be increased to 110 to 120° C. for 20 to 30 minutes, and the temperature may be maintained for 8 to 12 minutes to cure.
상기 d) 단계는 65 내지 75 ℃로 냉각 후, 4 내지 6분간 교반할 수 있다.In step d), the mixture may be cooled to 65 to 75°C and then stirred for 4 to 6 minutes.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples to aid understanding. However, the following examples only illustrate the content of the present invention and the scope of the present invention is not limited to the following examples. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
<실시예 1> 수분산 수지 바인더의 제조공정<Example 1> Manufacturing process of water dispersion resin binder
1. 에틸렌아크릴산 공중합체 수분산 수지의 준비1. Preparation of ethylene acrylic acid copolymer water dispersion resin
본 발명에 사용한 수지는 에틸렌아크릴산(ethylene acrylic acid) 수지인데, 이 수지는 에틸렌과 아크릴산의 공중합체 수지이며, 이 수지가 지니고 있는 장점은 부가중합형 에틸렌계 수지이기 때문에 장기 옥외 시험에서 내가수분해와 내광성 등 내구성이 매우 우수하고, 아크릴산염이 공중합체의 단량체로 되어 있기 때문에 일반적인 탄성바닥재 포설과정에서 사용하는 우레탄계 접착제와 강한 접착력을 형성하여, 높은 품질의 탄성 바닥재를 제조할 수 있다.The resin used in the present invention is ethylene acrylic acid resin, which is a copolymer resin of ethylene and acrylic acid. The advantage of this resin is that it is resistant to hydrolysis in long-term outdoor tests because it is an addition polymerization ethylene-based resin. It has excellent durability, including light resistance, and because acrylate is a monomer of the copolymer, it forms strong adhesion with the urethane-based adhesive used in the general elastic flooring laying process, making it possible to manufacture high-quality elastic flooring.
본 발명에서는 상기 수분산 수지는 수용성에서는 낮은 pH 조건을 유지했다. 여기에 물속에서 온도를 올려주면서, 암모니아수 또는 염기를 투입하여, 중성 조건으로 해주었고, 이때 형성된 아크릴산염이 형성 되어 물에 완전히 녹는 수분산 수지를 제조했다. 상기 수분산 수지의 중량 평균 분자량 60,000 내지 80,000 정도이며, 아크릴산의 함량은 20 %, 에틸렌의 함량은 80 % 의 특성을 가졌다.In the present invention, the water dispersion resin maintained a low pH condition in water solubility. While raising the temperature in water, ammonia water or a base was added to create neutral conditions, and the acrylate formed at this time was formed to prepare an aqueous dispersion resin that is completely soluble in water. The water dispersion resin had a weight average molecular weight of about 60,000 to 80,000, an acrylic acid content of 20%, and an ethylene content of 80%.
2. 수분산 수지 바인더의 제조 공정2. Manufacturing process of water dispersion resin binder
도 1에서와 같이, 50L SUS 파이롯트 반응기(질소 공급장치, 교반기, 온도계, 가열 장치 그리고 환류 장치가 부착된 반응기)에 상기 에틸렌아크릴산 공중합체 수지 6 Kg과 물 18 Kg 그리고 28% 암모니아수 760 g을 투입하고, 온도를 서서히 상승 시키면서 교반했다. 온도는 수지의 용융온도보다 높은 95℃까지 승온하여 중화반응 시켰고, 이 조건에서 3시간 동안 교반을 했다. 승온 후 1시간 단위로 반응물의 pH를 측정해 주는데, 목표 pH는 6으로 했다. As shown in Figure 1, 6 Kg of the ethylene acrylic acid copolymer resin, 18 Kg of water, and 760 g of 28% ammonia water were added to a 50L SUS pilot reactor (a reactor equipped with a nitrogen supply device, stirrer, thermometer, heating device, and reflux device). and stirred while gradually increasing the temperature. The temperature was raised to 95°C, which is higher than the melting temperature of the resin, to cause a neutralization reaction, and the mixture was stirred for 3 hours under these conditions. The pH of the reactant was measured every hour after the temperature was raised, and the target pH was 6.
중화반응은 75 % 수준으로 부분중화 했는데, 이는 안정적인 용액을 점도를 유지하고, 용융된 수지 바인더의 점성으로 발생한 유동성으로 인해 끈적거림이 발생하여 코르크의 뭉침 현상을 방지하기 위함이다. 완전 중화가 된다면, 수지간의 접착력, 수지와 가공설비의 금속 표면과 접착력이 급속히 증가하여, 코르크의 뭉침 현상이 증가 한다. 반대로 중화 반응이 50 % 이하를 유지한다면, 점도는 낮아지는 장점은 있지만, Gel 형태의 수지의 입자가 커지기 때문에 균일한 코팅을 기대하기 어렵다.The neutralization reaction was partially neutralized to a level of 75%, which is to maintain the viscosity of the stable solution and prevent the cork from clumping due to stickiness caused by the fluidity caused by the viscosity of the molten resin binder. If completely neutralized, the adhesion between the resin and the adhesion between the resin and the metal surface of the processing equipment rapidly increases, increasing the phenomenon of cork clumping. Conversely, if the neutralization reaction is maintained below 50%, there is an advantage in lowering the viscosity, but it is difficult to expect uniform coating because the particles of the gel-type resin become larger.
전체 반응시간 3시간 이후, pH를 확인한 후, 냉각을 시키는데, 제품의 점도를 감안하여, 45℃까지 냉각 시켰다.After 3 hours of total reaction time, the pH was checked and cooled to 45°C, taking into account the viscosity of the product.
상기 제조공정에 의해서, 고형분 25% 에틸렌계 코르크 안료 코팅용 수분산 수지바인더, 24Kg을 제조했다.Through the above manufacturing process, 24 kg of water-dispersed resin binder for ethylene-based cork pigment coating with a solid content of 25% was manufactured.
<실시예 2> 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조공정<Example 2> Color coated cork elastic floor material manufacturing process
일반적으로 바인더와 안료에 의한 코르크와 같은 과립입자의 표면 코팅은 바인더간의 엉겨 붙어서 뭉쳐지는 현상이 가장 큰 문제다. 이는 단순히 수용성 바인더의 선택으로 부분적으로 해결이 가능하지만, 수지만으로는 완전한 해결이 불가능했다. 이는 앞에서 언급한 것처럼 수분이 증발하고 난 이후부터 수지의 점성이 발생하기 시작하고, 이 점성에 의해서 바인더간의 결합력이 생기는 자연적 현상이기 때문이었다. 이를 해결하기 위해서는 고속의 배합기에서 교반을 해주어야 하는데 이렇게 되면, 코르크의 분쇄와 안료의 탈락 등이 발생하여 입자와 색상의 균일성이 담보가 되지 않는다. 따라서 적절한 바인더의 선택에서 수지로 해결할 수 있는데 까지 해결하고 나머지 부분은 설비와 코팅 조건에서 해결해야 했다.In general, the biggest problem with surface coating of granular particles such as cork by binders and pigments is the phenomenon of coagulation between binders. This could be partially solved by simply selecting a water-soluble binder, but it could not be completely solved with resin alone. This is because, as mentioned earlier, the viscosity of the resin begins to develop after moisture evaporates, and this viscosity is a natural phenomenon in which the bonding force between binders is created. To solve this problem, it is necessary to stir in a high-speed mixing machine, but in this case, the cork is crushed and the pigment falls off, and uniformity of particles and color is not guaranteed. Therefore, the problem had to be solved by selecting an appropriate binder and using resin, and the rest had to be solved by equipment and coating conditions.
본 발명에 사용한 코팅 설비는 일반적으로 고무배합기에 사용하는 니더형 고무 배합기를 사용하였다. 이 설비의 특성과 코르크 코팅과정에 효율성은 교반의 강한 힘과 낮은 회전수(최대 200rpm) 이다. 또한 스팀 또는 온수, 냉각수 자켓이 구비되어 있어, 온도를 상온에서 150 ℃까지 조절이 가능했다.The coating equipment used in the present invention used a kneader-type rubber mixing machine that is generally used in rubber mixing machines. The characteristics of this equipment and its efficiency in the cork coating process are the strong stirring force and low rotation speed (maximum 200 rpm). Additionally, steam, hot water, and cooling water jackets were provided, allowing the temperature to be adjusted from room temperature to 150°C.
이를 이용한 코팅과정은 하기와 같다.The coating process using this is as follows.
도 2에서와 같이, 110 L 배합기의 오픈 니더의 온도를 80 ℃를 유지한 상태에서, 24 Kg(100 L, 코르크의 비중 0.24)의 코르크를 투입했다. 회전속도 150 rpm으로 회전하면서, 1 Kg의 안료(코르크 대비 4 %)와 12 Kg의 상기 실시예 1에서 제조된 수분산 수지 바인더(고형분 25 %, 고형분 기준으로 코르크 대비 12 %)를 투입한 후, 니더의 뚜껑을 덮고, 온도를 10분 동안 120 ℃까지 상승 시켰다. 120 ℃ 조건에서 10분을 유지하고, 냉각수를 투입하여, 70 ℃까지 냉각시킨다. 그리고 5분간 교반을 시켰다.As shown in Figure 2, while maintaining the temperature of the open kneader of the 110 L mixer at 80°C, 24 Kg (100 L, cork specific gravity of 0.24) was added. While rotating at a rotation speed of 150 rpm, 1 Kg of pigment (4% compared to cork) and 12 Kg of the water-dispersed resin binder prepared in Example 1 (25% solid content, 12% compared to cork based on solid content) were added. , the lid of the kneader was covered, and the temperature was raised to 120 °C for 10 minutes. Maintain the temperature at 120°C for 10 minutes, add cooling water, and cool to 70°C. And stirred for 5 minutes.
총 작업 시간은 25분이며, 70 ℃까지 냉각을 시켜야 하는 이유는 수지의 용융온도 이하를 유지하여, 상기 수분산 수지 바인더 표면의 끈적거림을 최소화하여, 코르크가 뭉쳐서 덩어리로 엉기는 현상을 방지하기 위함이다. 이 부분에서 중요한 것은 냉각 온도뿐만 아니라, 상기 수분산 수지 바인더의 첨가량인데, 만약 바인더의 첨가량을 코르크 기준 50 % 초과 하면, 바인더간의 부착이 증가하여 코르크가 엉겨 붙어서 뭉치는 현상이 발생하기 때문이다.The total working time is 25 minutes, and the reason for cooling to 70 ℃ is to maintain the melting temperature of the resin or less, minimize stickiness on the surface of the water-dispersed resin binder, and prevent the cork from clumping into lumps. It is for this purpose. What is important in this part is not only the cooling temperature, but also the amount of the water-dispersed resin binder added. If the amount of binder added exceeds 50% of the cork basis, the adhesion between binders increases, causing the cork to clump and stick together. This is because.
상기 제조 공정에 의해서, 선명하고 균일한 유색 코르크 25 Kg을 생산하였다.Through the above manufacturing process, 25 kg of clear and uniform colored cork was produced.
<실험예 1> 중화도 차이에 따른 점도 비교<Experimental Example 1> Comparison of viscosity according to differences in neutralization degree
칼라 코팅을 위해서는 보다 낮은 점도가 유리하다. 다만, 중화도가 낮으면, 분산된 수지의 입자가 커지며(Gel이 커짐), 이는 코팅면의 균일성이 나빠지기 때문에 적절한 중화도가 필요하다.For color coating, lower viscosity is advantageous. However, if the degree of neutralization is low, the dispersed resin particles become larger (gel becomes larger), which worsens the uniformity of the coating surface, so an appropriate degree of neutralization is necessary.
본 실험은 실시예 1에서 준비된 에틸렌아크릴산 공중합체 수지에 암모니아수 또는 수산화칼륨수용액을 혼합한 것을 기준으로 중화도 차이에 의한 점도의 차이를 비교했다. 브룩필드 점도계 스핀들 LV-2 LV Spindle (62)을 사용하였고, 25 ℃에서 70 rpm 조건에서 실험하였다.This experiment compared the difference in viscosity due to the difference in neutralization degree based on mixing ammonia water or potassium hydroxide aqueous solution with the ethylene acrylic acid copolymer resin prepared in Example 1. Brookfield viscometer spindle LV-2 LV Spindle (62) was used, and the experiment was conducted at 25°C and 70 rpm.
그 결과, 표 1에 의할 때, 암모니아는 상대적으로 금속 염기보다 부피가 크며, 중화 이후에 아크릴산염의 회합 클러스트(Hard segment)가 커지기 때문에, 수지 체인간의 간격이 넓어져서, 보다 유연하며, 점도에 유리한 것이 나타났다.As a result, according to Table 1, ammonia has a relatively larger volume than the metal base, and after neutralization, the associative cluster of acrylate (hard segment) increases, so the gap between resin chains widens, making it more flexible and viscosity was found to be advantageous.
표 2에 의할 때, 수산화칼륨으로 실험 시에는 이온의 크기가 암모니아 보다 적어 아크릴산염의 회합 클러스트(Hard segment)가 작고, 이온간 상호작용이 컸다. 이는 회합 클러스트(Hard segment)가 보다 강했으며, 체인간의 인력이 강해지는 경향이 있어서, 이러한 이유로 암모니아수용액과 같은 농도의 경우에는 중화도에 따른 점도의 상승폭이 크기, 수지간의 결합력을 증가되어 점도가 높아졌다.According to Table 2, when testing with potassium hydroxide, the size of the ion was smaller than that of ammonia, so the acrylate association cluster (hard segment) was small and the interaction between ions was large. This means that the hard segment is stronger and the attractive force between chains tends to be stronger. For this reason, in the case of a concentration such as ammonia solution, the increase in viscosity depending on the degree of neutralization is large, and the bonding force between resins increases, increasing the viscosity. It got higher.
이를 근거로 할 때, 암모니아수나 수산화금속류수용액의 농도를 낮춰서 중화하는 것이 가장 적당하다고 판단했다.Based on this, it was judged that neutralization by lowering the concentration of ammonia water or metal hydroxide solution was most appropriate.
<실험예 2> 수분산 수지 바인더의 첨가량에 따른 코르크 뭉침 정도<Experimental Example 2> Degree of cork agglomeration according to the amount of water-dispersible resin binder added
상기 실시예 1에 의해 제조된 수분산 수지 바인더의 첨가비율에 따라 탄성바닥소재 제조 시 코르크 뭉침 정도를 비교했다. 뭉침 정도를 비교하기 위해서 4mm 망체를 사용하여 미통과분을 측정하였고, 2mm 망체로 통과분을 측정하였다.The degree of cork agglomeration when manufacturing an elastic floor material was compared according to the addition ratio of the water-dispersed resin binder prepared in Example 1. To compare the degree of agglomeration, the portion that did not pass was measured using a 4mm mesh sieve, and the portion that passed was measured using a 2mm mesh sieve.
그 결과, 표 3에 의할 때, 수지 바인더의 첨가비율이 낮을수록, 코르크의 뭉침 현상과 미분이 더 적을 수 있었으나, 탄성바닥재 제조 시 칼라의 균일성과 칼라의 전이형상이 현저히 높아졌다. 다만, 바인더양의 증가는 당연히 코르크의 뭉침 현상을 증가시킴을 볼 때, 수분산 수지 바인더(고형분 25 %)는 고형분 기준으로 코르크 대비 12 %를 투입함이 적절하다고 판단되었다.As a result, according to Table 3, the lower the addition ratio of the resin binder, the less clumping and fine powdering of the cork, but the color uniformity and color transition shape were significantly improved when manufacturing elastic flooring. However, considering that an increase in the amount of binder naturally increases the clumping phenomenon of cork, it was judged appropriate to add 12% of the water-dispersed resin binder (25% solid content) compared to cork based on solid content.
<실험예 3> 수분산 수지 바인더의 중화도에 따른 코르크 뭉침 정도<Experimental Example 3> Degree of cork agglomeration according to neutralization degree of water-dispersed resin binder
상기 실시예 1에 의해 제조된 수분산 수지 바인더의 중화도에 따라 탄성바닥소재 제조시 코르크 뭉침 정도를 비교했다. 뭉침 정도를 비교하기 위해서 4mm 망체를 사용하여 미통과분을 측정하였고, 2mm 망체로 통과분을 측정하였다.The degree of cork agglomeration during the manufacture of the elastic floor material was compared according to the degree of neutralization of the water-dispersed resin binder prepared in Example 1. To compare the degree of agglomeration, the portion that did not pass was measured using a 4 mm mesh sieve, and the portion that passed was measured using a 2 mm mesh sieve.
그 결과, 표 4에 의할 때, 수지 바인더의 중화도는 수지 뭉침 현상에 많은 영향을 줌을 알 수 있었다. 첨가량의 영향보다 확연히 크다는 것을 알 수 있었고, 그 임계점은 본 실험예와 상기 실험예들을 토대로 볼 때, 75 %의 중화도가 적절함도 확인했다. As a result, according to Table 4, it was found that the neutralization degree of the resin binder had a significant effect on the resin agglomeration phenomenon. It was found to be significantly greater than the effect of the addition amount, and the critical point was confirmed to be a neutralization degree of 75% based on this and the above experimental examples.
<실험예 4> 경화 온도에 따른 코르크 뭉침 정도<Experimental Example 4> Degree of cork agglomeration according to curing temperature
적절한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재를 제조하기 위해서 경화단계에서, 경화 온도에 의한 코르크의 뭉침 현상의 정도를 비교하였다. 코르크 24 kg, 수분산 수지 바인더(에틸렌아크릴산 공중합체수지에 75% 암모니아수로 중화한 수분산 바인더)는 12 kg 및 안료는 1 kg을 혼합하고, 경화 시간은 10분으로 하여서 실험했다.In order to manufacture an appropriate color-coated cork elastic floor material, the degree of cork agglomeration according to the curing temperature was compared during the curing step. 24 kg of cork, 12 kg of water-dispersed resin binder (water-dispersed binder neutralized with 75% aqueous ammonia in ethylene acrylic acid copolymer resin), and 1 kg of pigment were mixed, and the curing time was 10 minutes.
그 결과, 도 3 및 표 5에 의할 때, 100 ℃ 이하의 조건에서는 수분이 남아 있으면, 이로 인해 수분산 수지 바인더의 유동성과 끈적임 현상이 잘 나타났다. 뭉침 현상이 많이 나타났으며, 따라서 수지의 유동성과 끈적임은 운동에너지 흡수 또는 손실 탄성율이 높기 때문에 코르크에 가해지는 힘이 분산되어 미분의 발생이 현저히 낮아짐을 알 수 있었다. 130 ℃ 이상의 조건에서는 수분은 완전히 제거 되었지만, 수지의 녹는점에 접근하기 때문에 이때에도 역시 수지의 유동성 증가, 끈적임 증가로 이어지며, 동일한 이유로 뭉침 현상이 다시 증가하면서, 에너지 흡수 효과로 미분의 발생은 억제됨을 알 수 있었다.As a result, according to Figure 3 and Table 5, if moisture remained under conditions of 100 ℃ or less, the fluidity and stickiness of the water-dispersed resin binder appeared well. A lot of clumping occurred, and it was found that the fluidity and stickiness of the resin is due to high kinetic energy absorption or loss modulus, so the force applied to the cork is dispersed and the generation of fine powder is significantly reduced. In conditions above 130℃, moisture is completely removed, but since it approaches the melting point of the resin, it also leads to increased fluidity and stickiness of the resin. For the same reason, the agglomeration phenomenon increases again, and the generation of fine powder due to the energy absorption effect It was found that it was suppressed.
이와 같은 실험의 결과로 110 내지 120 ℃에서 미분의 증가는 상승하겠지만, 뭉침 현상과 전체 공정의 용이성 관점에서는 가장 적당한 경화 온도임을 확인할 수 있었다.As a result of this experiment, it was confirmed that although the increase in fine powder would increase at 110 to 120 ℃, it was the most appropriate curing temperature in terms of agglomeration phenomenon and ease of the overall process.
<실험예 5> 경화 온도까지의 승온 시간에 의한 코르크 뭉침 정도 및 안료의 분산성 정도<Experimental Example 5> Degree of cork agglomeration and dispersibility of pigment according to temperature rise time to curing temperature
적절한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재를 제조하기 위해서 경화단계에서, 경화 온도까지의 승온 시간에 의한 코르크의 뭉침 현상의 정도와 추가적으로 안료의 분산성 정도를 비교하였다. 코르크 24 kg, 수분산 수지 바인더(에틸렌아크릴산 공중합체수지에 75% 암모니아수로 중화한 수분산 바인더)는 12 kg 및 안료는 1 kg을 혼합하였고, 70 ℃에서 출발하여 경화 온도인 120 ℃로 승온하였으며, 경화 온도까지의 도달시간을 변량으로 하여 비교하였다.In order to manufacture an appropriate color-coated cork elastic floor material, the degree of agglomeration of cork and the degree of pigment dispersibility were compared in the curing step according to the temperature rise time to the curing temperature. 24 kg of cork, 12 kg of water-dispersed resin binder (water-dispersed binder neutralized with 75% ammonia water in ethylene acrylic acid copolymer resin), and 1 kg of pigment were mixed, starting at 70 ℃ and raising the temperature to 120 ℃, which is the curing temperature. , the time to reach the curing temperature was compared as a variable.
그 결과, 표 6에 의할 때, 경화온도까지의 승온 시간은 수지의 뭉침 현상에는 별 차이를 확인할 수 없었다. 하지만, 미분 발생에서는 현저한 차이가 발생하였는데, 이유가 수분산 수지 바인더의 특성 또는 온도의 특성은 아닌 것으로 판단되며, 단순히 배합 니더의 교반 시간이 길어지는 관계로 코르크 간의 마찰이 증가하고, 이로 인한 붕괴 현상이 발생하기 때문이었다. 특이한 것은 승온 시간이 짧을수록, 안료 분산성에 문제가 발생함을 확인하였다. 이는 상대적으로 높은 기울기의 온도 상승은 수분의 증발을 가속 시키고, 수지의 유동성의 급격한 저하로 인해 안료의 분산에 문제가 발생하기 때문이다. 반대로 온도 상승시간이 길어지면, 충분한 유동성 확보로 인해 안료의 분산성은 증가하고, 채도의 균일성은 많이 개선됨을 확인했다. 이를 근거로 할 때, 10분 내외로 경화 하는 조건이 가장 적당하다고 판단했다.As a result, according to Table 6, there was no significant difference in the agglomeration phenomenon of the resin in the temperature rise time to the curing temperature. However, a significant difference occurred in the generation of fine powder, and it is believed that the reason is not the characteristics of the water-dispersed resin binder or the characteristics of the temperature, but simply because the mixing time of the mixing kneader is longer, the friction between corks increases, resulting in collapse. This was because a phenomenon occurred. What is unique is that it was confirmed that the shorter the temperature rise time, the more problems occur in pigment dispersibility. This is because a relatively high gradient of temperature rise accelerates the evaporation of moisture and causes problems with pigment dispersion due to a rapid decrease in the fluidity of the resin. Conversely, it was confirmed that as the temperature rise time becomes longer, the dispersibility of the pigment increases due to sufficient fluidity, and the uniformity of saturation is greatly improved. Based on this, it was judged that curing in about 10 minutes was the most appropriate condition.
<실험예 6> 냉각 온도에 의한 코르크 뭉침 정도 <Experimental Example 6> Degree of cork agglomeration according to cooling temperature
적절한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재를 제조하기 위해서 냉각단계에서 냉각 온도에 따른 코르크 뭉침 현상의 정도를 비교하였다. 코르크 24 kg, 수분산 수지 바인더(에틸렌아크릴산 공중합체수지에 75% 암모니아수로 중화한 수분산 바인더)는 12 kg 및 안료는 1 kg을 혼합하였고, 경화 온도 120 ℃에서 최종 냉각 온도를 변량으로 하여 비교하였다.In order to manufacture an appropriate color-coated cork elastic floor material, the degree of cork aggregation according to cooling temperature was compared during the cooling stage. 24 kg of cork, 12 kg of water-dispersed resin binder (water-dispersed binder neutralized with 75% ammonia water in ethylene acrylic acid copolymer resin), and 1 kg of pigment were mixed, and compared using the final cooling temperature as a variable at a curing temperature of 120 ℃. did.
그 결과, 표 7에 의할 때, 전반적으로 냉각온도는 코르크의 뭉침 현상에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 다만, 냉각 온도까지 도달하는 시간의 차이가 뭉쳐진 코르크를 분리시키거나, 코르크의 마찰 시간 증가로 미분 발생에 관한 우려도 있어, 경제성에 영향을 줄 수 있다고 판단된다. 이를 근거로 할 때, 70 ℃ 내외로 냉각 하는 조건이 가장 적당하다고 판단했다.As a result, according to Table 7, overall cooling temperature was found to have a significant effect on the agglomeration phenomenon of cork. However, there are concerns that the difference in time to reach the cooling temperature may separate the clumped cork or generate fine powder due to increased friction time of the cork, which may affect economic feasibility. Based on this, it was judged that cooling conditions to around 70°C were most appropriate.
<실험예 7> 배합기 니더의 회전속도 변화에 의한 코르크 뭉침 정도 <Experimental Example 7> Degree of cork agglomeration due to change in rotation speed of mixer kneader
적절한 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재를 제조하기 위해서 배합기 니더의 회전속도 변화에 따른 코르크 뭉침 형상의 정도를 비교하였다. 코르크 24 kg, 수분산 수지 바인더(에틸렌아크릴산 공중합체수지에 75% 암모니아수로 중화한 수분산 바인더)는 12 kg 및 안료는 1 kg을 혼합하였고, 배합기의 니더의 회전속도를 변량으로 하여 비교하였다.In order to manufacture an appropriate color-coated cork elastic floor material, the degree of cork agglomeration shape was compared according to changes in the rotation speed of the mixer kneader. 24 kg of cork, 12 kg of water-dispersed resin binder (water-dispersed binder neutralized with 75% ammonia water in ethylene acrylic acid copolymer resin), and 1 kg of pigment were mixed, and compared using the rotation speed of the kneader of the mixer as a variable.
그 결과, 도 4 및 표 8에 의할 때, 배합 니더의 회전수는 전체 코르크의 상태에 많은 영향을 주는바, 이는 코르크에 가해지는 에너지의 차이 이며, 이로 인한 최적의 조건은 분명히 존재하는 것을 확인 하였다. 회전수가 높으며, 뭉침현상이 현저히 낮아지지만, 미분 발생량이 급격히 증가하고, 회전수가 낮으면, 뭉침현상이 상당량 발견 되기만, 미분 발생량이 현저히 줄어 들었다. 이를 근거로 할 때, 120 내지 150 rpm의 조건이 가장 적당하다고 판단했다.As a result, according to Figure 4 and Table 8, the number of rotations of the mixing kneader has a great influence on the condition of the entire cork, which is the difference in energy applied to the cork, and the optimal conditions due to this clearly exist. Confirmed. When the rotation speed is high, the clumping phenomenon is significantly reduced, but the amount of fine powder generated increases rapidly. When the rotation speed is low, a significant amount of clumping phenomenon is found, but the amount of fine powder generation is significantly reduced. Based on this, it was judged that the condition of 120 to 150 rpm was most appropriate.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, it is clear to those skilled in the art that these specific techniques are merely preferred embodiments and do not limit the scope of the present invention. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (17)
2) 상기 혼합물을 수지의 용융온도보다 높은 온도로 승온시키고 2 내지 4시간 교반하여 중화반응 시키는 단계 및
3) 상기 중화시킨 혼합물을 냉각하는 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더 제조방법으로,
상기 2) 단계의 중화반응은 상기 1)단계에서 암모니아수를 혼합하는 경우, 75 % 수준으로 부분 중화하고, 수산화칼륨 수용액을 혼합하는 경우, 55 % 수준으로 부분 중화하는 것을 특징으로 하는 코르크 안료 코팅용 수분산 수지 바인더 제조방법.1) Water ethylene acrylic acid copolymer resin; and one of aqueous ammonia and aqueous potassium hydroxide solution.
2) heating the mixture to a temperature higher than the melting temperature of the resin and stirring for 2 to 4 hours to neutralize it, and
3) Cooling the neutralized mixture
A method for manufacturing a water-dispersed resin binder for cork pigment coating, comprising:
The neutralization reaction in step 2) is partially neutralized to a 75% level when mixing ammonia water in step 1), and is partially neutralized to a 55% level when mixing an aqueous potassium hydroxide solution. Water dispersion resin binder manufacturing method.
b) 상기 a) 단계 후, 배합기에 안료 및 청구항 1에 따라 제조된 수분산 수지 바인더를 투입하는 단계;
c) 상기 b) 단계 후, 배합기를 8 내지 12분간 110 내지 120 ℃까지 승온시키고, 상기 온도를 유지하여 경화시키는 단계; 및
d) 상기 c) 단계 후, 배합기를 65 내지 75 ℃로 냉각 후, 4 내지 6분간 교반하는 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 코팅 코르크 탄성바닥소재 제조방법.a) adding cork to a blender maintained at a temperature below the melting temperature of the water-dispersed resin prepared according to claim 1 and stirring at 120 to 150 rpm;
b) after step a), adding the pigment and the water-dispersible resin binder prepared according to claim 1 into the blender;
c) after step b), raising the temperature of the compounder to 110 to 120° C. for 8 to 12 minutes and curing by maintaining the temperature; and
d) After step c), cooling the blender to 65 to 75°C and stirring for 4 to 6 minutes.
A method for manufacturing a color-coated cork elastic floor material comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210073556A KR102663307B1 (en) | 2021-06-07 | Manufacturing method of water-dispersible resin binder for cork pigment coating and manufacturing method of color coated cork elastic floor material using the same |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020210073556A KR102663307B1 (en) | 2021-06-07 | Manufacturing method of water-dispersible resin binder for cork pigment coating and manufacturing method of color coated cork elastic floor material using the same |
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| KR20220165064A KR20220165064A (en) | 2022-12-14 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102001829B1 (en) * | 2018-09-21 | 2019-07-19 | 지수건설산업(주) | Cork Chip Elastic Packaging Material and method of packaging using the same |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102001829B1 (en) * | 2018-09-21 | 2019-07-19 | 지수건설산업(주) | Cork Chip Elastic Packaging Material and method of packaging using the same |
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