KR20100097279A - 알칼리 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 고형 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물은, 아크릴폴리머 100중량 %를 기준으로 고형분 30중량% 및 수분 70 중량%로 이루어진 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 내지 70중량%, 폴리비닐피롤리돈 20 이하의 중량%, 카르복실산염 3 내지 20중량%, 다가 알코올 3 내지 20 중량%, 물 15 내지 40 중량%, 가성 소다 1 내지 3 중량%로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물에 의하면, 제작가격이 저렴할 뿐 아니라 우수하고 안정적인 접착력을 발휘할 수 있고, 일상생활에서 사용되는 고형 접착제로서의 인해 무해성 및 안정적인 사용성과 접착성을 제공할 수 있으며, 양한 접착 대상에 걸쳐 균일한 접착력을 제공하면서, 고형 상태로 제작이 될 경우 보다 안정적이고 지속적인 고형성질을 유지하도록 하는 효과를 가진다.

고체 풀, 고형 접착제, 아크릴 폴리머, 폴리비닐피롤리돈

Description

알칼리 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 고형 접착제 조성물{SOLID ADHESIVE COMPOSITION HAVING ALKALI SWELLING TYPE ACRYLIC COPOLYMER}

본 발명은 알칼리 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물에 관한 갓으로서, 보다 상세히는 전체 아크릴 폴리머 중 30 중량% 가량의 고형분을 포함하는 알칼리 팽윤성 아크릴 폴리머를 50 내지 70 중량% 가량 포함함으로써 보다 저렴한 가격으로 제작되면서도 우수한 접착력을 발휘할 수 있는 알칼리 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다.

고체 풀과 같이 일상생활에서 널리 사용되고 있는 일명 글루스틱(딱풀)이라 명명되는 고형 접착제는 접착성분을 발휘하는 주성분으로서 폴리비닐아세테이트(PVA) 등의 다양한 성분들이 사용되고 있지만, 특히 폴리비닐피롤리돈을 주로 사용하고 있다.

폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone: PVP)은 N-Vinyl pyrrolidone 을 모노머(monomer)로 하여 중합하여 제조한 수용성 폴리머이다.

PVP는 물과 극성용매에 용해되는 분말상의 물질로서, 흡습성(팽윤성)이 있어 대기에서 수분을 자기 중량 대비 18%까지 흡수하는 성질을 가지고 있고, 수용액에서 물이 증발하면 피막을 형성하는 성질이 있어 헤어스프레이, 헤어젤 등과 같은 모발 관련 제품에서 코팅제로 이용되고 있을 뿐 아니라, 이러한 피막 형성 기질을 이용하여 고체풀과 같은 고형 접착제의 성분으로 활용되고 있는 것이다.

그런데 이러한 PVP를 주성분으로 하는 접착제는 가격이 비쌀 뿐 아니라 가격 대비로 보았을 때 상대적으로 경화성 내지 부착성이 떨어진다는 문제점이 존재하고 있다.

이러한 문제, 특히 높은 PVP의 가격적인 부담을 해결하기 위하여 전분, 폴리비닐알콜, 당류 등을 접착 성분으로 사용하기도 하였으나 접착 보조제로서의 지위만 차지할 뿐 주요 성분으로 사용되기에는 접착력의 저하 및 지속적이지 못한 접착 상태를 제공할 뿐 아니라 가격이 그리 낮아지지도 않는다는 문제점이 따랐다.

일상생활에 사용되는 고형 접착제는 특히 인체에 무해하면서도 경화성 및 부착성이 우수해야하는데, 예를 들어 폴리우레탄 핫멜트 접착제는 경화성 및 부착성은 우수하여 목재, 금속재, 세라믹재의 접착력을 제공하기 위하여 널리 이용되고 있으나 일상생활에서의 고형 접착제로 사용하기에는 지나친 접착력을 발휘한다는 문제가 따른다.

따라서 이러한 공지의 폴리비닐피롤리돈을 대체할 수 있는 신규하고 진보한 접착 성분을 제공하되, 폴리비닐피롤리돈보다 가격이 싸면서도 우수한 접착력을 발휘할 수 있는 접착 성분을 포함하는 고형 내지 기타 성상의 접착제 조성물을 제시할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 일상생활에서 사용되는 접착제, 특히 고형 접착제의 접착 성능을 제공하기 위한 알칼리 팽윤성 아크릴폴리머를 일정량 포함함으로써 저렴한 비용으로 제작이 가능하면서도 가격 대비 우수한 접착력을 발휘할 수 있도록 하는 접착제 조성물을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 투명하면서도 고체 성질을 가지도록 하여, 고형 접착제로서 높은 활용성을 갖도록 하는 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 아크릴폴리머에 카르복실산염과, 다가 알콜 및 글리세린 중 어느 하나의 성분을 포함하여 안정적인 고형 성질을 유지하도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 접착력이 초기에서 후기에 이르기까지 균일하고 안정된 접착력을 제공하기 위한 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물은, 아크릴폴리머 100중량 %를 기준으로 고형분 30중량% 및 수분 70 중량%로 이루어진 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 내지 70중량%, 폴리비닐 피롤리돈 20 이하의 중량%, 카르복실산염 3 내지 20중량%, 다가 알코올 3 내지 20 중량%, 물 15 내지 40 중량%, 가성 소다 1 내지 3 중량%로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 접착제 조성물의 가장 바람직한 배합비는 아크릴폴리머 100중량 %를 기준으로 고형분 30중량% 및 수분 70 중량%로 이루어진 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 중량%, 폴리비닐피롤리돈 5 중량%, 카르복실산염 9 중량%, 다가 알코올 및 5 중량%, 물 30 중량%, 가성 소다 1 중량%로 구성된 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 다가 알코올은 글리세롤, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 솔비톨, 폴리에틸렌글리콜 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물에 의하면,

1) 제작가격이 저렴할 뿐 아니라 우수하고 안정적인 접착력을 발휘할 수 있고,

2) 일상생활에서 사용되는 고형 접착제로서의 인해 무해성 및 안정적인 사용성과 접착성을 제공하며,

3) 다양한 접착 대상에 걸쳐 균일한 접착력을 제공하면서, 고형 상태로 제작이 될 경우 보다 안정적이고 지속적인 고형성질을 유지할 수 있을 뿐 아니라,

4) 고형 접착제 분야에서 널리 이용되나 가격이 비싼 폴리비닐피롤리돈을 대 체할 수 있다는 효과를 가진다.

이하, 상기 제시된 목적을 극복하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 접착제 조성물은, 특히 아크릴폴리머를 고형분을 포함하도록 하여 이를 통해 폴리비닐피롤리돈의 대체 성분으로 사용할 수 있도록 한 것으로, 고형 접착제의 고형 성질을 유지하되 보다 우수한 접착력을 제공할 수 있도록 하는 것을 주요 목적으로 한다.

정리하면, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 내지 70중량%(아크릴폴리머 전체 중량 대비로 고형분은 30중량% 함유), 폴리비닐피롤리돈 10 이하(0.5 내지 10)의 중량%, 카르복실산염 3 내지 20중량%, 다가 알콜 3 내지 20 중량%, 물 30 내지 60 중량%, 가성 소다 1 내지 3 중량%로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

가장 바람직하게는, 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 중량%(아크릴폴리머 전체 중량 대비로 고형분은 역시 30중량% 함유), 폴리비닐피롤리돈 5 중량%, 카르복실산염 9 중량%, 다가 알코올 5 중량%, 물 30 중량%, 가성 소다 1 중량%로 이루어질 때 가장 안정적이면서 내구성이 있는 접착력을 발휘할 수 있다.

본 발명에 사용되는 아크릴폴리머는 수용성 플라스틱 물질 혼합으로서 전체 아크릴폴리머 중량 중 30%의 고형분 및 수분 70 중량%를 포함하고 있는 본 발명 의 핵심 성분으로서, 수용성 성질을 가져 계면활성제와의 공기 중 습기를 흡수하여 팽윤성을 가질 뿐 아닌 계열을 선택하여 수분 함유에 의한 젤 또는 고형성 유지를 유지할 수 있도록 할 뿐 아니라 알칼리 성질을 가져 계면활성제와의 혼합으로 안정적인 고형 성질을 갖는 기능을 수행한다. 다시 말해, 다양한 종류의 아크릴폴리머 중 수분을 흡수하여 팽윤성 기능을 가짐과 동시에 알칼리성을 띠는 물질을 선택할 수가 있다.

상기 아크릴폴리머는 약 50 중량% 미만의 작용성 모노머 성분 및 약 40 중량% 초과의 낮은 Tg를 가진 알킬 아크릴레이트 성분을 포함하는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.

이러한 아크릴폴리머는 기존의 폴리비닐피롤리돈에 비하여 가격이 저렴하면서도 대등한 접착강도를 제공할 수 있는 특성을 가진다.

카르복실산염은 무극성 계면활성제로 본 발명에 따른 조성물이 고형성을 촉진 및 유지하는 기능을 제공하는 것으로, 3 내지 20 중량%를 포함하고 6 중량%가 가장 바람직하다 할 것이다.

본 발명에 포함되는 다가 알코올은 분자 내 2개 이상의 수산기(OH)를 함유하고 있는 알코올의 일종으로서, 글리세롤, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 솔비톨, 폴리에틸렌글리콜 중 어느 하나, 특히 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜의 선택으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

상기 다가 알코올은 3 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 중량%로서 본 발명에 따른 조성물에 포함이 된다.

실험예

본 발명의 접착 성능을 테스트하기 위하여 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 중량%(아크릴폴리머 전체 중량 대비로 고형분은 30중량%, 수분은 70% 함유), 폴리비닐피롤리돈 5 중량%, 카르복실산염 9 중량%, 다가 알코올 5 중량%, 물 30 중량%, 가성 소다 1 중량%로 조성물(이를 '조성물' 1이라 한다)을 구성하고, 시중에서 판매되고 있는 한국법인 (주)아모스의 상표명 '딱풀'에 관한 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 고형 접착제 조성물(이를 '조성물 2'라 한다) 및 폴리비닐아세테이트를 포함하는 접착제 조성물(이를 '조성물 3'이라 한다)에 대해 각각 30g을 마련하였다.

접착 대상으로 종이재로 이루어진 2개의 대상물을 준비하여 접착 대상물 사이에 충분한 양의 조성물 1 내지 3을 도포 처리한 다음, 접착 대상물을 상하로 적층시켜 상하 높이 차이를 가지게 하고 하부 접착 대상물의 무게를 증가시키면서 하부 접착 대상물의 무게를 견딜 수 있는 범위를 측정함(물리적 인장강도 측정방식)과 아울러, 이를 보다 정밀히 파악하기 위하여 접착강도 측정기로 접착강도를 측정하였다.

이러한 실험을 통하여, 다음과 같은 표를 얻을 수 있었다.

본 발명의 조성물과 공지 접착 조성물의 성능 비교 테스트

테스트 대상	조성물 1	조성물 2	조성물 3
외관 성상	투명/고형	불투명/고형	반투명/젤 또는 액상
접착강도(kg/cm2)	0.37	0.32	0.35
내수강도(5점법)	3.5	3.2	3.0

상기 표를 보아 알 수 있듯이, 조성물 1의 경우 우수한 접착강도를 나타냄과 동시에 내수성도 우수하여 기존 고형 또는 액상 접착제 조성물을 충분히 대체할 수 있는 성능을 보유하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물로서,

   아크릴폴리머 100중량 %를 기준으로 고형분 30중량% 및 수분 70 중량%로 이루어진 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 내지 70중량%, 폴리비닐피롤리돈 20 이하의 중량%, 카르복실산염 3 내지 20중량%, 다가 알코올 3 내지 20 중량%, 물 15 내지 40 중량%, 가성 소다 1 내지 3 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는, 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   아크릴폴리머 100중량 %를 기준으로 고형분 30중량% 및 수분 70 중량%로 이루어진 알칼리계 팽윤성 아크릴폴리머 50 중량%, 폴리비닐피롤리돈 5 중량%, 카르복실산염 9 중량%, 다가 알코올 및 5 중량%, 물 30 중량%, 가성 소다 1 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는, 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 다가 알코올은 글리세롤, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 솔비톨, 폴리에틸렌글리콜 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 아크릴 폴리머는,

   50 중량% 미만의 작용성 모노머 성분 및 약 40 중량% 초과의 낮은 Tg를 가진 알킬 아크릴레이트 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 팽윤성 아크릴 폴리머를 포함하는 접착제 조성물.