KR20150012800A - 아미노계 수지 (Super E0급 요소-포름알데히드. 요소-멜라민-포름알데히드 수지)에 대한 TMGU(tetramethylol glycoluril) 첨가에 의한 섬유판 물성개선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유판,파티클 보드를 생산하기 위해 사용되는 포름알데히드 방출량이 super E0(KS규격)인 아미노계(요소-포름알데히드 또는 멜라민-요소-포름알데히드) 접착제에 4개의 methylol기(-CH2OH)를 갖는 4관능성 기능성 모노머인 테트라메티올 그리콜 우릴(tetramethylol glycoluril)를 첨가하여 고밀도,저밀도 섬유보드와 파티클 보드의 물리적 성질을 우수하게 개선시키는데 있다.

Description

아미노계 수지 (Ｓｕｐｅｒ Ｅ0급 요소-포름알데히드. 요소-멜라민-포름알데히드 수지)에 대한 ＴＭＧＵ(ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｏｌ ｇｌｙｃｏｌｕｒｉｌ) 첨가에 의한 섬유판 물성개선{ Reinforcement of fiberboard physical properties by using of TMGU in Super E0 grade amino (UF, UMF) resin }

본 발명은 고밀도(HDF), 중밀도섬유판(MDF)와 같은 목질보드를 제조 시 사용하고 있는 저포름알데히드 방산(super E0 : 0.3mg/L)을 위해 사용되고 있는 아미노수지 (요소수지 접착제 또는 요소.멜라민 접착제)로 인한 물성 저하의 문제점들을 4개의 methylol기를 가지는 기능성 모노머 TMGU(tetramethylol glycoluril)를 소량 첨가함으로써 열경화 시 수지의 가교도를 높여 섬유판의 가장 취약점인 함수에 의한 두께 팽창율(swelling)과 접착력을 개선 시키는 수지 첨가제에 관한 것이다.

합판, MDF, HDF, Particle board와 같은 목질보드 제품에서의 포름알데히드 방산량을 줄이기 위할 목적으로 수지자체의 합성방법에 관한 시험들은 KR 1020030057351, KR 1020010069570, KR 1020040015026등에서, 포름알데히드 흡착제사용에 관한 시험들은 KR 1020000072730, KR 1020060062545등에서 볼 수 있지만 물성의 개선을 위해 첨가제를 사용한 예는 특1996-052384의 저밀도 섬유판의 내수성, 휨강도, 접착력 보강을 위해 MDI(methylene diphenyl diisocyanate)를 적용하는 예와 KR 1020010069570 중밀도 섬유판 물성보강을 위한 EMDI(emulsifiable methylene diphenyl diisocyanate)와 이형제를 혼합하여 적용한 예가 있다.

한편 첨가제로 사용한 TMGU(tetramethylol glycoluril)는 USP 3,758,324 종이 접착제의 가교제로의 사용, USP 4,254,235 USP 4,255,558 열경화형 분체 도료에의 가교제로의 사용, USP 5,182,328 고주파 경화형 목공용 비닐아세테이트 접착제에 적용한 예를 볼 수 있지만 요소-포름알데히드, 요소-멜라민-포름알데히드 수지에 적용한 예는 찾을 수가 없었다.

최근 새집증후군의 문제가 대두되면서 파티클 보드, 합판 및 섬유판에 널리 사용되고 있는 요소수지와 요소.멜라민 수지에서 발생되는 포름알데히드의 실내공기의 방산량에 대한 규제를 강화하고 있다.

따라서 포름알데히드의 방출량을 줄이기 위해 업계에서는 현재까지 많은 노력을 하여 왔으며, 주로 포름알데히드와 요소.멜라민의 몰비를 조절하여 수지속의 잔류 포름알데히드량을 저감하는 합성방법의 개발과 다양한 포름알데히드 포집제(formaldehyde scavenger)의 개발을 통한 방법들이 주류를 이루어 왔다.

위의 방법들을 통하여 E0급(포름알데히드 방출량 : 0.5mg/L미만), Super E0급(포름알데히드 방출량 : 0.3mg/L) 섬유판을 제조하고 있지만 포름알데히드 방출량이 적을수록 섬유판의 물성저하(내수흡수 두께 팽창율의 저하)의 문제점들이 있어왔다.

현재 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 첨가제로 C-MDI(crude methylene diphenyl diisocyanate), EMDI(emulsifiable methylene diphenyl diisocyanate)를 사용하는 방법이 소개되었지만 수용성 요소.멜라민 포름알데히드 수지와의 상용성, 저장성과 제조공정에서의 열판 오염(steel belt sticking)등의 문제점등이 완전히 해결되지 않은 상태로 남아 있다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 Super E0급의 아미노계(요소 또는 요소.멜라민) 수지를 사용하여 포름알데히드 방산량 0.3mg/L을 유지하면서 여기에 첨가제로 TMGU를 3～5％혼합 사용함으로서 섬유판의 물성을 개선시키는데 목적이 있다.

또한, 가교제 TMGU는 45％ 고형분을 갖는 수성 기능성 모노머로 수성 접착제인 아미노계 수지와 혼화성과 저장성이 뛰어나며 100'C이상의 열경화시에만 기능을 발휘하여 공정에서의 문제를 일어 키지않아 기존 공정 변화없이 그대로 사용하여도 전혀 문제가 없다

이미 보드 업체에서의 자체적인 개발로 생산된 저몰비의 요소.멜라민 포름알데히드 수지로 Super E0급의 섬유판 제조는 가능하지만 물성의 저하를 개선하기 위해서는 반드시 수지와의 혼화성과 저장성 그리고 공정 중에 문제가 없는 첨가제를 사용해야 하며, 요소,멜라민 수지와 같은 아미노계 수지의 말단에 있는 methylol기와 동일한 methylol기가 4개가 붙어있는 다관능 모노머를 첨가하여 섬유판의 물리적 성질이 우수하게 개선할 수 있다는 것이다.

본 발명에서 사용된 요소.멜라민 포름알데히드 접착제는 Super E0급 접착제(섬유판의 방산량이 0.3mg/L이하)로 몰비 0.82, 멜라민 함량 10％, 고형분 64％, 점도 94Cps, PH8.4, 비중 1.25의 분석치를 가지는 수지를 준비하였으며, 첨가제로 사용한 TMGU(tetramethylol glycoluril)는 미국 cytec사 제품 Cymel 1172를 사용하였다.

저몰비의 요소.멜라민 포름알데히드 접착제는 분자량이 적고 직선형의 구조를 갖는 것이 일반적으로 여기에 4개의 methylol기 (-CH2OH)를 갖는 tetramethylol glycoluril 모노머는 고온에서 methylene반응이 급속하게 경화되면서 이루어진 망상구조로 섬유판의 물성이 개선되는 것이다.

＜비교 예＞

종래의 MDF용 멜라민-요소-포름알데히드 수지와 경화제로 염화암모늄을 단독으로 사용하여 온도 185'C, 압력 40kgf/Cm2, 시간 12.2sec/mm의 조건으로 2.7mm의 MDF를 제조하였고, 제조된 MDF의 물성치는 다음표 1에 나타내었다.

＜실시 예＞

상기 비교예와 동일한 수지 97중량％와 45％ TMGU 중량 3％를 혼합한 접착제를 사용하여 동일한 조건으로 MDF를 제조하였다. 이와 같이 제조된 MDF의 물성치는 표1에 나타내었다.

[물성 측정 방법]

1. 밀도 : KSF 3202.5.2 밀도 시험에 의거 측정.

2. I.B(interal Bonding strength) : KSF 3202.5.6 박리강도 시험에 의거 측정.

3. 두께 팽창율 : KSF 3202.5.8흡수두께 팽창율 시험에 의거 측정.

4. 포름알데히드 방출량: KSF 3202.5.9포름알데히드 방출량 시험에 의거 측정.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 48％ TMGU 3％를 적용한 실시 예의 결과에서 포름알데히드 방출량이 0.3mg/L이하인 Super E0급이 유지되면서 MDF의 물성 중 가장 취약점인 흡수 두께 팽창율이 우수하게 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (1)

1. 저몰비 Super E0급 아미노계 (요소 포름알데히드 또는 요소.멜라민 포름알데히드)수지 95～97중량％, 45％ TMGU (tetramethylol glycoluril) 3～5중량％가 혼합된 중밀도 또는 고밀도 섬유판용 접착제.