KR19990021995A - 2성분 중합체 조성물 - Google Patents

Abstract

성분A 와 성분B를 포함하는 팩에 있어서, 성분A가 Ai) 히드록실기를 갖는 단위를 포함하는 중합체로 구성되는 용액 또는 분산물 과, Aii) 카르복실기를 갖는 단위를 포함하는 중합체를 함유하며, 성분B는 Bi) 적어도 하나의 카르복실기와 적어도 하나의 히드록실기와 가교결합할 수 있는 다관능성 아지리딘 가교제로 구성되어 있다. 성분A 와 B는 접착제, 특히 목재기판용으로 제공할 수 있다. 성분 A 와 B는 또한 목재기판상에 보호피막을 형성하는 데 사용될 수도 있다. 성분Ai)의 예로는 폴리비닐알콜의 용액, 또는 폴리비닐알콜중에 폴리비닐아세테이트/에틸렌비닐아세테이트등의 기타 중합체의 분산물이 있다. 적합한 성분A로는 카르복실계 스티렌 부타디엔 고무 라텍스가 있다. 성분A는 또한 예를들면, 방수성을 개선하기 위하여 충전재를 포함할 수도 있다. 가교제는 화학식 I (R : 중합체 사슬, Y : 탄소원자수가 1∼4인 저급알킬기)과 같은 다관능성 아지리딘일 수 있다.

Description

2성분 중합체 조성물

본 발명은 특히 제지와 목공 및 관련분야에 사용하기 적합한 조성물에 관한 것이다. 본 조성물은 특히 접착제, 결합제, 피복재 및 밀봉재로서 사용되지만, 이에 독점적으로 사용되지는 않는다.

현재 목공품에 특히 유용한 많은 접착제로는 폴리비닐알콜(PVOH) 또는 폴리비닐알콜중에 폴리비닐아세테이트등의 다른 중합체의 분산물(PVAc) (PVOH)이 있다. 접착제는 목재기판과 물리적결합을 형성함으로써 작용한다. 이 점에서, 접착조성물중의 -OH기와 목재기판중의 셀루로즈로 부터의 -OH기는 함께 강한 수소결합을 형성한다. 이러한 접착제로는 방수성이 열악하다는 문제가 있다. 또한 이러한 접착제에 있어서는 목재기판의 고유 수분함량을 갖는 것이 어려운 점이 있다.

또한, 목공분야에 사용하는 현존하는 많은 제품들은 예를들면 염화알루미늄과 질화크롬등과 같이 가교반응 또는 경화반응에 금속염촉매를 필요로 한다. 이러한 금속염을 사용하면 접착제의 제조와 취급에 대한 안전성에 있어서 불리점이 있다. 또한, 현재 유용한 많은 구조는 타닌산을 함유하는 목재의 변색을 일으킬 수 있는 낮은 pH값(약 3)을 갖는다.

영국특허 GB1423558호에는 폴리이소시아네이트 가교제를 사용하는 목재아교가 개시되어 있다. 그러나, 이 가교제는 독성이 높고 환경상 유해한 화학약품이다. 중합체 사출성형 조성물의 가교제(GB1424041)로서, 아민함유합성물의 아교(JP1026689)에 아지리딘을 사용하였다.

본 발명은 적어도 상술한 문제점중 몇가지를 해소하고자 시도한 것이다.

이 목적을 감안하여, 한 양상에 있어서 본 발명은 이하의 성분A와 성분B를 포함하는 2개의 부분 팩(pack)에 관한 것이다.

성분A는 Ai) 히드록실기를 갖는 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 용액 또는 분산물 과, Aii) 카르복실기를 갖는 단위를 포함하고, 선택적으로 치환된 스티렌 단량체로 부터 얻어진 중합체를 함유하며, 성분B는 Bi) 다관능성 아지리딘으로 이루어지고 적어도 하나의 카르복실기와 적어도 하나의 히드록실기와 가교결합할 수 있는 가교제로 구성되어 있다.

본 발명의 이러한 양상에 있어서는, 성분A와 B는 액체형태로 존재한다. 바람직한 실시형태로는, 팩은 성분Ai) 와 Aii)를 함유하는 제1의 개방성 칸막이(openable compartment)와 성분Bi)를 함유하는 제2의 개방성 칸막이를 포함한다.

다른 양상에 있어서 본 발명은 Ai) 히드록실 단위를 포함하는 중합체와 Aii) 카르복실 단위를 포함하고 선택적으로 치환된 스티렌 단량체로 부터 얻어진 중합체를, Bi) 히드록실기와 카르복실기와 가교결합할 수 있는 다관능성 아지리딘 가교제와 가교결합하여 얻어지는 조성물을 제공한다.

다른 양상에 있어서, 본 발명은 또한 Ai) 히드록실 단위를 포함하는 중합체와 Aii) 카르복실 단위를 포함하고 선택적으로 치환된 스티렌 단량체로 부터 얻어진 중합체를, Bi) 특히 셀루로즈로 부터 얻어지거나 이를 함유하는 제지 및 목재품등의 제품에 대한 보호피막으로서의 다관능성 아지리딘 가교제와 가교결합하여 얻어진 조성물의 사용에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양상은 Ai) 히드록실 단위를 포함하는 중합체와 Aii) 카르복실 단위를 포함하고 선택적으로 치환된 스티렌 단량체로 부터 얻어진 중합체를, Bi) 특히 셀루로즈로 부터 얻어지거나 이를 함유하는 목재품등에 대한 접착제로서의 다관능성 아지리딘 가교제와 가교결합하여 얻어진 조성물의 사용에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양상은 특히 목재 및 제지품에 대한 보호피막을 제공하는 방법과, 목재 및 제지품의 표면을 다른 기판에 부착하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 피막방법은 본 조성물을 스프레이형태로 도포하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 기판부착방법은 브러쉬, 롤러등을 이용하여 조성물을 하나의 기판에 도포하는 단계를 포함한다.

몇가지 바람직한 실시형태에서는, 성분Ai)는 수용액형태의 폴리비닐알콜 로 존재한다. 폴리비닐알콜은 저분자량의 중합체와 고분자량의 중합체로 부터 선택될 수가 있다. 또한, 여러가지 가수분해도를 갖는 폴리비닐알콜을 사용할 수도 있다. 적절한 폴리비닐알콜의 선택은 조성물의 소망의 특성, 예를들면 소망의 점도에 따라 의존한다.

다른 바람직한 실시형태에서는, 성분Ai)는 안정제로서 폴리비닐알콜을 포함하는 수용성 중합체 분산물이다. 바람직하게는 이러한 중합체는 목공분야에 사용하는 데 인기있는 아세테이트를 갖는 단위를 포함하지만, 많은 다른 종류의 중합체도 적합하다. 아세테이트기를 갖는 단위를 포함하는 바람직한 중합체로는 가장 바람직하게는 폴리비닐알콜을 갖는 분산물로서 폴리비닐아세테이트 호모폴리머 또는 코폴리머가 있다. 성분 Ai)로서 다른 예의 중합체로서는 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머와 터폴리머 분산물이 있다. 바람직하게는 성분Ai)는 물과의 혼화성을 갖는다. 또한 중합체가 23℃에서 측정하였을 때 약 20,000∼80,000 mPas의 점도를 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는 이러한 분산물은 약 35%∼65%의 고체함량을 갖는다. 아세테이트기를 갖는 단위를 포함하는 이러한 중합체는 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.

바람직하게는, 성분Aii)는 카르복실계 스티렌 부타디엔 고무 라텍스로 구성되어 있다. 또한 성분Aii)는 물과 혼화하기 쉬운 것이 바람직하다. 바람직하게는 성분은 약 30%∼70%의 고체함량을 갖는다.

Ai) 와 Aii) 이외에, 성분A는 선택적으로 추가로 충전재를 포함할 수도 있다. 이러한 충전재는 방수성 개선을 위해 바람직하다. 충전재의 예로는 활석, 실리카, 카올린 또는 탄산칼슘등이 있다. 바람직하게는 이러한 충전재 1종 또는 2종이상을 미세분말 형태로 또는 물중에 현탁액으로서 제공한다.

조성물의 소망의 목적 물성에 따라 사용되는 충전재의 양을 변화시킬 수도 있다. 충전재는 기판내로 조성물이 과잉침투하는 것을 방지한다. 또한 충전재는 최종 접착제/피막에 보다 양호한 방수성과 막경도를 부여할 수도 있다. 바람직하게는 성분A는 약 70중량% 이하의 충전재를 포함한다. 바람직하게는 성분A는 약 50중량%까지, 더 바람직하게는 약 1중량%∼50중량%, 가장 바람직하게는 30중량%∼45중량%의 충전재를 포함한다. 성분A는 또한 가교결합된 막제품의 물성을 변경하기 위해 다른 약품을 포함할 수도 있다. 선택적인 추가의 약품/성분으로는 최종 중합체막의 가요성을 부여하기 위하여 침전농축제 (thickening agents ; 예를들면 폴리아크릴계 침전농축제 또는 금속 셀루로즈 또는 히드록실 에틸셀루로즈등의 셀루로즈 침전농축제), 방향족 용매, 및 가소제 (예를들면 디부틸프탈레이트 또는 부틸벤질프탈레이트)등이 있다.

조성물의 소망의 특성에 따라 성분Ai) 와 Aii)의 각종의 중량비율을 사용할 수도 있다. 바람직하게는 Ai) : Aii)의 비율은 약 1 : 10 ∼ 10 : 1 이다. 가장 바람직하게는 성분A는 Ai) 와 Aii)의 거의 동등한 중량치를 포함한다. Ai)의 상대량이 이 수치를 벗어나 증가하면, 차후의 조성물의 방수성과 내열성이 감소하게 된다. 한편, 성분Aii)의 수치가 증가하면, 차후의 조성물의 결합강도가 감소하게 된다.

본 발명의 각종의 양상에 있어서, 다관능성 가교제는 성분Ai)에서의 히드록실기와 성분Aii)에서의 카르복실기와 가교결합할 수 있는 것이다.

가교제Bi)는 다관능성 아지리딘 가교제로 구성된다. 아지리딘 가교제가 삼관능성인 것이 특히 바람직하고, 가장 바람직하게는 화학식 I을 갖는다.

여기서, Y는 탄소원자수가 1∼4인 저급알킬기이다. 바람직하게는 Y는 메틸기이다. R은 중합체 사슬이다. 특히 바람직한 다관능성 아지리딘 가교제(Y가 메틸인 경우)는 상업적으로 입수가능하다. 이 가교제는 CAS No. 64265-57-2로 표시되어 있다.

바람직하게는 성분B는 성분A에 약 10중량% 이하의 수치, 더 바람직하게는 약 1∼5중량%의 수치, 가장 바람직하게는 약 3중량%의 수치로 첨가된다.

가장 바람직하게는, 가교제는 물과의 혼화성을 갖는다. 가교제의 수용성 분산물은 예를들면 메틸글리콜 아세테이트 및 글리콜 용매등의 용매에 의해 안정될 수도 있다.

이러한 삼관능성 아지리딘 가교제는 성분Ai) 와 Aii)를 목재기판에 다음과 같이 가교결합할 수도 있다.

Aii)에서의 카르복실기와의 반응

Ai)에서의 히드록실기와 목재기판과의 반응

적절한 아지리딘 가교제는 표준실온에서 카르복실기와 반응할 수 있다 그 결과, 본 조성물과 팩은 실온에서 접착효과를 일으킬 수 있고, 또는 보호피막을 형성할 수 있다.

발명의 바람직한 실시형태에서는, 성분Ai), Aii) 및 B의 적당한 선택은 예를들면, 종래 조합물(調合物 ; formulation)에서 요구한 바와 같이 추가의 촉매를 필요함이 없이 실온에서 사용할 수 있는 접착 또는 피막 조성물을 제공할 수도 있다.

본 발명에 따라 성분A 와 B를 조합하면 현재 유용한 제품과 비교하여 접착성과 방수성이 개선된 조성물을 얻을 수 있다. 본 발명에 대한 주요 바람직한 응용분야는 내마모성, 화학약품성 및 방수성을 개선하기 위한, 목재결합, 목재조각의 접합에 의한 파티클 보드(particle board)의 형성과 목제피복등의 목재가공산업이다. 그러나, 본 발명은 또한 제지산업, 특히 방수성과 강도성을 개선하기 위한 피복제지에 응용할 수 있다. 이는 제지상자의 제조에 유용할 수도 있다.

이 점에서, 본 발명의 다른 양상은 목재조각을 상기 정의한 바와 같은 성분Ai), Aii) 및 Bi)로 구성되는 조성물과 결합함으로써 얻어지는 파티클 보드에 관한 것이다.

바람직하게는, 성분Bi)로서의 이지리딘 가교제는 약 10∼11, 특히 약 10.5의 pH를 갖는다. 전형적으로 성분Ai)는 약 4∼5의 pH를 갖는다. 이 점에서, 성분 Ai), Aii) 및 Bi)로 구성되는 조성물은 전형적으로 종래의 조성물의 pH 3값 보다 높은 pH를 갖는다. 본 발명의 실시형태는 약 6.5∼8.5, 특히 약 7/8의 pH를 갖는 조성물을 제공한다. 이는 타닌산을 함유하는 목재의 변색을 초래할 가능성을 감소시키는 데 이점이 있다.

바람직하게는, 성분Ai), Aii) 및 B는 1∼5시간, 바람직하게는 3∼4시간의 포트수명(pot life)을 갖는 접착제를 제공하기 위해 선택된다.

상술한 바와 같이, 바람직하게는 성분Ai), Aii) 및 B는 물과 혼화성을 갖도록 선택된다. 따라서, 본 발명은 또한 포름알데히드와 페놀등의 바람직하지 않은 용매가 없는 비용면에서 효과적인 수상수송시스템을 제공하는 데 이점이 있다. 이 점에서, 본 발명은 종래의 조성물보다 우수한 이점이 있다.

이하의 실시예에 의하여 본 발명의 실시형태를 더 설명한다.

실시예1

다음과 같이 제1의 실시예 조합물을 제조하였다.

성분 중량부

Ai) 호모폴리머 폴리비닐아세테이트

분산물 (PVOH) 30

(고체함량 약 60%)

Aii) 카르복실계 스티렌부타디엔

라텍스 분산물 30

(고체함량 약 46-52%)

Aiii) 충전재 - 페이스트 형태 40

(물중에 탄산칼슘분말 60-70%)

캔 방부제 0.5

팩은 2개 칸막이, 즉 하나의 수납부A와 다른 수납부B를 포함한다.

수납부A는 상기 바람직한 Ai)∼Aiii)의 배합물이다. 수납부B(가교제)는 사용전에 배합분산물(수납부A)에 3중량부 첨가량으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 B는 Y가 메틸인 화학식 I를 갖는다.

제1의 실시예 조합물의 물성을 측정하여 상업적으로 입수가능한 현존하는 첨가제의 물성과 비교하였다. 시험결과는 이하에 나타나있다.

시험결과

실시예1 상업적으로 입수

가능한 첨가제

가교제 다관능성 아지리딘 금속염 촉매

결합효과 화학결합 물리적 결합

방수성 적당함 적당함

용매저항성 적당함 불량

내마모성 적당함 불량

pH 약 7-8 약 3

변색효과 낮음 변색효과 높음

설정속도 빠름-즉시 조정가능 알맞음-조정곤란

노화시간^*빠름-3시간 미만 느림-적어도 6시간

^*노화는 기판을 톱질 또는 샌딩(sanding)등의 처리에 적합될 수 있게 프레싱한 후에 실온에서 지탱하도록 기판을 잔류시키는 시간에 대한 것이다.

본 실시예1 조합물의 모든 비율은 소기의 적용분야와 비용에 적합하게 변화될 수 있다. 그러나, 상술된 조합물은 접착, 점착 및 막경도등의 목적물성에 있어서 소망의 균형을 제공하기 위해 개발되었다.

실시예1 조합물이 동량의 성분Ai)와 Aii)를 포함하였음을 알 수가 있습니다. 이하의 실시예 2와 3은 가교결합된 생산물의 최종물성에 대하여 2개의 성분의 분자비율을 변화시키는 효과를 예시한 것이다.

실시예2

성분 중량부

Ai) PVAc 호모폴리머(PVOH) 분산물 54

Aii) XSBR 6

Aiii) 충전재 페이스트 40

B 실시예1과 동일

실시예3

성분 중량부

Ai) PVAc 호모폴리머(PVOH) 분산물 6

Aii) XSBR 54

Aiii) 충전재 페이스트 40

B 실시예1과 동일

성분Ai)∼Aiii)의 제1의 용기와 성분B만을 포함하는 제2의 용기를 포함하는 팩을 제조하였다.

실시예1의 조합물과 비교하여, 실시예2의 조합물은 결합강도, 방수성 및 내열성이 낮았다. 또한 실시예1의 조합물과 비교하여, 실시예3의 생산물은 점도가 매우 낮았고, 이로 인해 목재기판에 도포하는 것이 더 어렵웠다. 또한 목재기판의 성질에 따라 여러가지 레벨의 결합강도를 나타냈다. 그러나, 방수성과 내열성은 양호하였다.

상기 실시예들은 본 발명의 팩과 조성물중의 각각의 성분의 레벨을 변화시키는 효과를 예시한 것으로서, 상기 실시예들에 대하여 각종의 변경을 할 수도 있다.

Claims (27)

1. 성분A 와 성분B를 포함하는 팩에 있어서, 성분A가 Ai) 히드록실기를 갖는 단위를 포함하는 중합체로 구성되는 용액 또는 분산물 과, Aii) 카르복실기를 갖는 단위를 포함하고, 선택적으로 치환된 스티렌 단량체로 부터 얻어진 중합체를 함유하며, 성분B는 Bi) 적어도 하나의 카르복실기와 적어도 하나의 히드록실기와 가교결합할 수 있는 다관능성 아지리딘 가교제로 구성되어 있는 팩.
2. 제 1항에 있어서, Ai)가 호모폴리머의 용액 또는 분산물인 팩.
3. 제 2항에 있어서, Ai)가 폴리비닐알콜의 용액인 팩.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, Ai)가 폴리비닐알콜을 함유하는 분산물인 팩.
5. 제 4항에 있어서, Ai)가 폴리비닐아세테이트 호모폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 분산물인 팩.
6. 제 5항에 있어서, Ai)가 폴리비닐아세테이트 호모폴리머플 포함하는 분산물인 팩.
7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한항에 있어서, Ai)가 에틸렌비닐아세테이트 코폴리머 또는 터폴리머를 포함하는 팩.
8. 전항중 어느 한항에 있어서, Aii)가 카르복실계 스티렌 부타디엔 고무 라텍스로 구성되는 팩.
9. 전항중 어느 한항에 있어서, 성분A가 Ai) 와 Aii)를 1:10 ∼ 10:1의 중량비율로 포함하는 팩.
10. 제 9항에 있어서, 성분A가 Ai) 와 Aii)를 1:5 ∼ 5:1의 중량비율로 포함하는 팩.
11. 제 10항에 있어서, 성분A가 Ai) 와 Aii)를 약 1:1의 중량비율로 포함하는 팩.
12. 전항중 어느 한항에 있어서, 성분A가 Aiii) 1종 또는 2종이상의 충전재 및/또는 Aiv) 1종 또는 2종이상의 방부제를 더 포함하는 팩.
13. 제 12항에 있어서, 성분B가 Bi) 화학식 I의 삼관능성 아지리딘 가교제로 구성되는 팩.

    화학식 I

    (단, R은 폴리머 사슬이고, Y는 탄소원자수가 1∼4인 저급알킬기)
14. 제 13항에 있어서, Bi)가 Y가 메틸인 삼관능성 아지리딘 가교제인 팩.
15. 전항중 어느 한항에 있어서, Bi)가 물과 혼화하기 쉬운 팩.
16. 전항중 어느 한항에 있어서, Ai) 와 Aii)가 물과 혼화하기 쉬운 팩.
17. 전항중 어느 한항에 있어서, 성분A 와 B가 100:10 ∼ 100:0.1의 중량비율로 제공되는 팩.
18. 제 17항에 있어서, 성분A 와 B가 100:5 ∼ 100:0.1의 중량비율로 제공되는 팩.
19. 첨부한 실시예들과 관련하여 상술된 팩.
20. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한항에 정의된 바와 같은 성분Ai) 와 Aii)를 제 13항 내지 제 15항중 어느 한항에 정의된 바와 같은 성분Bi)와 가교결합하여 얻어지는 조성물.
21. 제 20항에 있어서, 조성물이 셀루로즈로 부터 얻어지거나 이를 함유하는 기판에 대한 보호피막으로서 사용되는 조성물.
22. 제 20항에 있어서, 조성물이 셀루로즈로 부터 얻어지거나 이를 함유하는 기판에 대한 접착제로서 사용되는 조성물.
23. 제1의 셀루로즈기판을 제2의 셀루로즈기판에 부착하는 방법으로서, 제 1항 내지 제 16항중 어느 한항에 정의된 바와 같은 성분A 와 B를 배합하여 접착제 배합물을 제공하고, 이 배합물을 제1의 기판에 도포하고, 도포된 접착제 배합물의 영역에 제1의 기판과 제2의 기판을 함께 갖다놓는 단계로 구성되는 방법.
24. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한항에 정의된 바와 같은 성분A 와 B를 배합하고, 이 배합물을 기판에 도포하여 보호성 피막을 제공하는 셀루로즈기판의 보호방법.
25. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한항에 정의된 바와 같은 성분 A와 B의 혼합물로 구성되는 조성물과 함께 목재조각을 부착하여 얻어지는 파티클 보드.
26. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한항에 정의된 바와 같은 성분A 와 B의 혼합물로 구성되는 조성물과 함께 목재기판을 부착하여 얻어지는 목재품.
27. Ai) 히드록실기를 갖는 단위를 포함하는 중합체로 구성되는 용액 또는 분산물, Aii) 카르복실기를 갖는 단위를 포함하는 중합체, Bi) 적어도 하나의 카르복실기와 적어도 하나의 히드록실기와 가교결합할 수 있는 다관능성 아지리딘 가교제의 혼합물의사용.