KR20180000505A - 아교를 포함하는 접착제 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20180000505A
KR20180000505A KR1020160078555A KR20160078555A KR20180000505A KR 20180000505 A KR20180000505 A KR 20180000505A KR 1020160078555 A KR1020160078555 A KR 1020160078555A KR 20160078555 A KR20160078555 A KR 20160078555A KR 20180000505 A KR20180000505 A KR 20180000505A
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Abstract

본 발명은 아교 및 탄소 입자를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의한 접착제 조성물은 점도가 낮아 사용이 편리하면서도 접착강도가 높은 장점이 있다.

Description

아교를 포함하는 접착제 조성물 및 이의 제조 방법{Adhesive composition containing animal glue and preparation method thereof}
본 발명은 아교를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 점도가 낮아 사용이 편리하면서도 점착강도가 높은 아교를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다.
동물의 가죽, 창자, 힘줄, 뼈 등을 고아 액체를 고형화한 물질을 아교라 한다. 이러한 아교는 주로 소, 말, 당나귀 등의 가죽을 가열한 다음 추출하여 지방을 제거하는 방법으로 제조한다. 아교는 젤라틴(gelatin)이 주성분이며 상온에서는 보통 황갈색의 고체이고, 물을 가하면 콜로이드가 되며, 가열하면 졸 상태가 된다.
이러한 아교는 접착력을 가지고 있는 대표적인 동물성 접착제로, 예로부터 목재, 종이, 천 등의 접착제로 널리 이용되어 왔다. 아교를 접착제로 이용할 경우, 물과 혼합하여 접착하려는 표면에 도포하여 접착하는 방법을 이용한다. 그러나 아교는 물과 혼합이 어려우며, 물과 혼합하더라도 점도가 너무 높아 고른 도포가 어렵고, 경화 시간이 지나치게 짧아 사용에 어려움이 많았다. 이러한 어려움으로 최근에는 아교와 같은 천연 접착제 보다는 고분자 등을 이용한 화학 접착제를 많이 이용하였다. 그러나 화학 접착제는 사용이 편리한 반면, 이러한 접착제들에서 휘발성 유기 화합물(VOC)들이 발생하여 건강에 위협을 주는 문제점이 있다. 최근 이러한 휘발성 유기 화합물(VOC)에 대한 경각심이 높아짐에 따라 다시금 천연 접착제에 대한 관심이 높아지고 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0133471에서는 아교 및 옻을 포함하는 접착제 조성물에 대해 기재하고 있으나, 옻을 혼합하는 경우에도 상온에서는 점도가 높아 이용이 어려운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0133471(2013.12.09)
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결한 아교를 포함한 접착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상온에서 점도가 현저히 낮은 아교를 포함한 접착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 충분한 경화시간이 확보되어 사용이 용이한 아교를 포함한 접착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접착강도가 높은 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열 전도성 및 전기 전도성이 뛰어난 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 공정으로 취급이 용이한 접착제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결한 접착제 조성물 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 접착제 조성물은 아교 및 평균 길이 100 내지 500 ㎛, 평균 직경 0.1 내지 20 ㎛인 탄소 입자를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 상기 탄소 입자는 분쇄 탄소 섬유(Milled Carbon Fiber) 또는 탄소 나노 튜브일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 아교 : 용매를 1 : 0.5 내지 5 중량비로 혼합한 혼합액 99.9 내지 95.0 중량% 및 상기 탄소 입자 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 접착제 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 25 ℃에서 점도가 40 내지 1000 cP일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물의 제조 방법은
아교와 용매를 혼합한 혼합액을 가열하는 단계; 및
상기 혼합액에 장방형 탄소 입자를 혼합하는 혼합 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물의 제조 방법에서 상기 가열하는 단계에서 혼합액의 온도는 100 내지 200 ℃일 수 있다.
본 발명에 따른 아교를 포함하는 접착제 조성물은, 기존 아교 접착제와 달리 점도가 현저히 낮아 사용이 편리한 장점이 있다.
본 발명에 따른 아교를 포함하는 접착제 조성물은 경화시간이 길어 사용이 편리한 장점이 있다.
본 발명에 따른 아교를 포함하는 접착제 조성물은 접착강도가 높은 장점이 있다.
본 발명에 따른 아교를 포함하는 접착제 조성물은 열전도성 및 전기전도성이 뛰어난 장점이 있다.
본 발명에 따른 아교를 포함하는 접착제 제조 방법은 간단한 공정으로 취급이 용이한 접착제를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물의 제조 방법 및 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 접착제 조성물을 도시한 도면이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 접착제 조성물을 이용하여 나무를 접착한 뒤 단면을 관찰한 사진이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 접착제 및 실시예 1 및 비교예 1의 점도를 육안으로 관찰한 사진이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 열 전도성을 80 ℃에서 측정한 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1의 열 전도성을 150 ℃에서 측정한 결과를 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 아교를 포함하는 점착제 조성물 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확하게 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 출원인은 천연재료인 아교의 장점을 살리면서도 기존 아교 접착제, 즉 아교풀의 단점을 보완하기 위한 연구를 지속적으로 수행하였다. 기존 아교풀은 천연 소재로서 전통적으로 많이 이용되어 왔으나, 지나치게 높은 점도로 인해 균일한 도포가 어려우며, 경화 시간이 지나치게 짧아 사용에 어려움이 많았다.
이러한 단점의 보완을 위해 장기간 연구한 결과 놀랍게도 평균 길이 100 내지 500 ㎛, 평균 직경 0.1 내지 20 ㎛ 탄소 입자를 아교에 혼합하는 경우 점도가 현저히 낮아지며, 경화시간이 길어져 충분한 도포시간을 확보할 수 있으면서도 응집이 적고, 기존 아교풀에 비해 열 전도 및 전기 전도성이 우수한 특징이 있는 것을 발견하였다.
이에 본 발명은,
아교 및 평균 길이 100 내지 500 ㎛, 평균 직경 0.1 내지 20 ㎛인 탄소 입자를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 기존 아교풀에 비해 상온에서 점도가 현저히 낮으며, 낮은 점도로 인하여 균일한 도포가 가능하고, 아교의 응집이 적으면서도, 기존 아교풀에 비해 접착강도가 뛰어난 장점이 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제는 기존 아교풀에 비해 열 전도성 및 전기 전도성이 뛰어난 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제에서 상기 아교는 동물의 가죽, 창자, 힘줄 및 뼈 등을 고아 고형화한 것으로, 동물성 천연 접착제의 일종이며 오래 전부터 회화, 목가구, 공예 등 다양한 분야에서 접착제, 보존제, 도포제 등으로 이용되었다. 이러한 아교는 표면에 히드록시기, 아미노기 또는 카르복실기를 많이 가지고 있어 피착제의 표면과 강한 결합을 일으켜 피착제와 접착되게 된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 상기 아교는 당 업계에서 통상적으로 이용되는 아교인 경우 제한이 없으나, 구체적으로 소 아교, 말 아교, 사슴 아교, 토끼 아교, 돼지 아교 또는 생선에서 추출한 어교일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 상기 탄소 입자는 접착제 조성물에서 점도를 낮추면서도 접착강도를 강화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 아교에 상기 탄소 입자를 혼합하는 경우 상온에서 점도가 현저히 낮아지고 충분한 경화시간을 확보할 수 있어 사용이 편리하며, 피착제의 표면에 도포가 용이하고, 접착제 조성물에서 응집이 적으면서도 접착강도가 높아지는 장점이 있다.
상세하게는 통상적으로 아교 및 물을 혼합하여 제조한 아교풀의 점도는 아교의 종류, 제조방법, 원료 또는 배합비율 등에 따라 차이가 있으나, 보통 25 ℃에서 10000 내지 15000 cP이다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 아교풀 대비 점도가 최대 99.5%까지 낮아질 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 25 ℃에서 40 내지 1000 cP, 바람직하게는 50 내지 500 cP일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물의 점도가 상술한 점도 범위인 경우, 낮은 점도로 인하여 도포가 용이함은 물론이며, 피착제의 표면에 균일한 도포가 가능한 장점이 있다. 이러한 장점은 본 발명의 접착제 조성물을 실제로 이용할 때, 아교풀은 고점도로 인하여 두껍게 도포되는 반면, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 얇은 도포가 가능하여, 목공예품 또는 종이 공예품 등 외관이 중요한 물품의 제작 시 특히 유용하다고 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탄소 입자는 장방형 탄소 입자일 수 있다. 장방형 탄소 입자를 아교와 혼합하는 경우 점도가 현저하게 낮아지는 결과를 나타낼 수 있다. 이때, 장방형 탄소 입자라 함은 장축직경이 100 내지 500 ㎛이고, 단축직경이 0.1 내지 20 ㎛인 탄소 입자일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 장축직경이라 함은, 입자에서 가장 긴 직경을 의미하며, 단축직경이라 함은 입자의 직경 중 가장 짧은 직경을 의미한다. 탄소 입자의 크기가 상술한 범위 보다 작거나 큰 경우, 접착제 조성물의 점도가 높아 사용이 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 이에 더하여, 탄소 입자의 크기가 상술한 범위보다 큰 경우 입자 크기에 의해 도포된 접착제 조성물에서 접착강도의 저하를 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 상기 탄소 입자는 전체 접착제 조성물 중 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 4 중량% 포함될 수 있다. 탄소 입자가 상술한 범위 보다 적게 첨가되는 경우, 점도가 충분히 낮아지지 않는 문제점이 발생할 수 있으며, 탄소 입자가 상술한 범위 보다 많이 첨가되는 경우, 다량의 탄소입자가 접착제 조성물의 표면에서 피착제와의 접착을 방해하여 접착강도가 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 탄소 입자는 탄소를 80 중량% 이상 포함하며, 상술한 크기 범위를 만족하는 경우 제한이 없으나, 구체적으로는 분쇄 탄소 섬유(Milled carbon fiber) 또는 탄소 나노 튜브일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 분쇄 탄소 섬유일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 탄소 섬유는 통상적으로 판매 혹은 사용되는 탄소 섬유인 경우 제한이 없으나, 구체적으로 팬(PAN)계 탄소섬유, 피치(Pitch)계 탄소섬유, 셀룰로오스계 탄소섬유 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 의한 탄소 나노 튜브는 통상적으로 판매 혹은 사용되는 탄소 나노 튜브인 경우 제한이 없으나, 구체적으로 단일벽 탄소 나노 튜브(SWNT), 다중벽 탄소 나노 튜브(MWNT), 텅스텐 디설피드 나노 튜브 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 탄소 입자로 분쇄 탄소 섬유를 이용할 경우, 폐기되는 탄소 섬유를 분쇄하여 사용할 수 있으며, 이 경우 버려지는 탄소 섬유를 재활용 할 수 있을 뿐만 아니라, 접착제 조성물의 생산에 필요한 비용을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 아교를 용해하는 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 아교를 용해하는 용매는 물, C1 내지 C4의 알코올 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 구체적으로는 물, 메탄올 또는 에탄올의 혼합물일 수 있고, 더욱 구체적으로는 물을 이용할 수 있다. 물을 용매로 이용할 경우 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제를 이용하여 접착 시 피착제의 표면에서 접착을 용이하게 하며, 알코올 등을 이용하는 경우와 달리 피착제의 표면 손상을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
이에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물에서 용매의 비율은, 아교와 혼합되어 아교의 접착력을 나타낼 수 있는 범위인 경우 제한이 없으나, 바람직하게는 아교 1 중량 대비 0.5 내지 5 중량비, 더욱 바람직하게는 아교 1 중량 대비 1 내지 3 중량비로 포함될 수 있다. 상기 접착제 조성물에서 아교 1 중량 대비 용매가 0.5 중량비 보다 적게 첨가되는 경우, 상술한 탄소 입자에 의한 점도 조절 효과가 충분히 나타나지 않으며, 아교 1 중량 대비 용매가 5 중량비 보다 많이 첨가되는 경우, 접착제 조성물에서 접착력을 충분히 나타내지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 통상의 아교풀과 같이 도포 후 건조하는 방법으로 경화시킬 수 있으나, 구체적으로는 도포 후 50 내지 120 ℃ 조건에서 30분 내지 3 시간동안 경화하는 단계를 거칠 수 있다. 상술한 범위에서 경화하는 단계를 거치는 경우, 접착강도가 더욱 향상될 뿐만 아니라, 열 전도성 및 전기 전도성이 뛰어난 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물의 사용 시 도포하는 두께는 접착제 조성물의 접착력을 충분히 나타낼 수 있는 두께인 경우 제한이 없으나, 구체적으로는 10 내지 300 ㎛, 더욱 구체적으로는 30 내지 200 ㎛일 수 있다. 상술한 두께 범위로 접착제를 도포하는 경우 본 발명의 접착제 조성물의 접착력을 충분히 나타내면서도, 접착제가 지나치게 두껍게 도포되지 않으므로 외관상으로도 뛰어난 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 접착하고자 하는 물건의 표면인 경우 제한 없이 사용이 가능하나, 구체적으로 목재, 코르크, 가죽, 종이, 천, 금속, 유리, 세라믹 또는 플라스틱의 접착에 사용될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 목재 또는 종이의 접착에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 결합제, 부형제, 염료, 안료, 방부제 및 계면활성제에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 또한 아교 및 본 발명의 탄소 입자를 포함하는 접착제 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 접착제 조성물의 제조 방법은,
아교와 용매를 혼합한 혼합액을 가열하는 단계; 및
평균 길이 100 내지 500 ㎛, 평균 직경 0.1 내지 20 ㎛인 탄소 입자를 혼합하는 혼합 단계;를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 아교와 물을 혼합한 혼합액을 가열한 후 상기 탄소 입자를 혼합하는 경우 접착제 조성물 상에 상기 탄소 입자가 균일하게 혼합되어 점도를 낮추는 효과를 충분히 발휘할 수 있으며, 접착제를 도포하여 접착 시 접착면에서 접착강도를 고르게 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 상기 탄소 입자는 상술한 크기 범위를 만족하는 경우 제한이 없으나, 구체적으로 분쇄 탄소 섬유 또는 탄소 나노 튜브일 수 있고, 더욱 구체적으로 분쇄 탄소 섬유일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물 제조 방법에서 상기 가열하는 단계는 혼합액을 100 내지 200 ℃, 바람직하게는 120 내지 180 ℃로 가열하는 단계일 수 있다. 혼합액을 상기 범위로 가열하는 경우 고온에 의해 아교, 상기 탄소 입자의 손상을 예방하면서도, 혼합액의 점도가 충분히 낮아져, 상기 분쇄 탄소 섬유 또는 탄소 나노 튜브의 혼합 시 빠른 시간 내에 균일하게 혼합될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물 제조 방법에서 아교를 용해하는 용매는 물 , C1 내지 C4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 구체적으로는 물, 메탄올 또는 에탄올의 혼합물일 수 있고, 더욱 구체적으로는 물을 이용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 아교 및 본 발명의 탄소 입자를 포함하는 수분산액일 수 있다. 물을 용매로 이용할 경우 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제를 이용하여 접착 시 피착제의 표면에서 접착을 용이하게 하며, 알코올 등을 이용하는 경우와 달리 피착제의 표면 손상을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 또한 상기 혼합 단계 또는 가열 단계에서, 혼합액을 균일하게 분산하기 위한 통상의 교반 과정을 병행할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물 제조 방법에서, 상기 혼합 단계이후에 탈포 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 탈포 단계는 가열 단계 또는 혼합 단계를 거치면서 생성된 기포를 제거하는 단계로, 통상적으로 혼합액 등에 포함된 기포를 제거하기 위해 사용되는 방법 또는 수단을 이용하는 경우 제한이 없다. 구체적으로는 진공 오븐을 이용할 수 있다. 상세하게는, 진공 오븐에서 20 내지 100 ℃로 30 분 내지 3시간 동안 보관하는 방법으로 탈포할 수 있다. 상술한 범위로 탈포 과정을 거치는 경우, 탈포를 위한 에너지를 지나치게 소비하지 않으면서도 접착제 조성물을 충분히 탈포할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물의 제조 방법에서, 상기 혼합 단계 이후 상온으로 온도를 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 접착제 조성물의 온도를 상온으로 낮추는 경우, 통상의 아교풀과 달리 점도는 크게 높아지지 않으면서도, 이용이 편리한 장점이 있다. 구체적으로, 25 ℃에서 상기 혼합 단계와 비교하여 점도가 30 % 이상 상승되지 않으므로, 접착제를 균일하게 도포할 수 있으며, 고온에 의한 피착제 표면의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래에서 설명하는 실시예는 당 업계의 기술자에게 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래 실시예에 의해 한정되지 않는다.
[실시예 1]
아교 400 g과 물 600 g을 혼합하고 150 ℃에서 1시간동안 100rpm으로 교반하여 혼합액 제조한다. 평균 직경이 7 ㎛인 탄소 섬유(효성, H2550 6K)를 평균 길이가 300 ㎛가 되도록 분쇄하여 탄소 입자를 제조한 후, 상기 혼합액 99.5 g과 상기 탄소 입자 0.5 g을 혼합하고, 상온에서 1시간 동안 100rpm으로 교반한다. 교반하면서 발생한 기포들을 30 ℃의 진공 오븐에서 1시간동안 탈포 과정을 거쳐 접착제 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 탄소 섬유의 평균 길이가 150 ㎛가 되도록 분쇄한 후 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 탄소 섬유의 평균 길이가 450 ㎛가 되도록 분쇄한 후 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 같은 방법으로 제조 하되, 탄소 섬유의 평균 길이가 600 ㎛가 되도록 분쇄한 후 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 같은 방법으로 제조 하되, 탄소 섬유의 평균 길이가 80 ㎛가 되도록 분쇄한 후 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
아교 400 g과 물 600 g을 혼합하여 150 ℃에서 1시간 동안 100 rpm으로 교반하여 혼합한 후, 상온으로 식혀 아교풀을 제조하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 탄소 섬유를 분쇄한 탄소 입자 대신 그라파이트(graphite)를 평균 입경이 200 ㎛가 되도록 분쇄한 후, 분쇄된 그라파이트(graphite) 0.5 g을 탄소 섬유를 분쇄한 탄소 입자 대신에 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
[접착제의 도포 두께 확인]
실시예 1 및 비교예 1의 접착제를 이용하여 각각 나무에 도포한 뒤 70 ℃에서 3 시간 동안 경화시킨 후, 단면을 확인하고 도 2로 나타내었다. 실시예 1로 접착한 나무의 단면은 (a), 비교예 1로 접착한 나무의 단면은 (b)로 나타내었다.
도 2를 참고하면, (a)의 경우 접착제가 얇게 도포되어 나무와 나무 사이의 빈틈을 육안으로 확인하기 어려우나, (b)의 경우 접착제의 두께가 두꺼워 육안으로 확인 가능할 정도로 나무와 나무 사이의 빈틈이 생긴 것을 확인할 수 있다.
[점도의 확인]
실시예 1(a) 및 비교예 1(b)의 접착제를 각각 세라믹판에 1 g씩 올린 후, 지면과 수직으로 세워 흘러내리는 정도를 육안으로 관찰하고 도 3으로 나타내었다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물은 육안으로 확인 가능할 정도로 점도가 낮은 것을 확인할 수 있다.
[구체적인 점도 측정]
실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 및 비교예 2의 접착제를 각각 25 ℃, 40 ℃ 및 60 ℃에서 ASTM D2196 Brookfield type에 의거하여 점도를 측정하고 표 1로 나타내었다.
25 ℃ 40 ℃ 60 ℃
실시예 1 180 cP 160 cP 150 cP
실시예 2 220 cP 200 cP 170 cP
실시예 3 250 cP 230 cP 190 cP
실시예 4 8000 cP 6000 cP 200 cP
실시예 5 7000 cP 5500 cP 180 cP
비교예 1 13000 cP 9000 cP 170 cP
비교예 2 11000 cP 8500 cP 210 cP
표 1을 참고하면, 장방형 탄소입자를 혼합하는 경우 점도가 낮아지는 현상을 보이나, 특히 평균 길이 100 내지 500 ㎛, 평균 직경 0.1 내지 20 ㎛ 범위의 장방형 탄소 입자를 혼합하는 경우 점도가 두드러지게 낮아지는 현상이 발생하는 것을 알 수 있다.
[접착 강도 확인]
실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 및 비교예 2의 접착제 조성물을 각각 15*20 ㎜ 아크릴 판에 각각 50 ㎛ 두께로 도포한 뒤 100 ℃에서 한 시간 동안 경화 후 ASTM D1002에 의거하여 싱글랩 기준으로 접착강도를 측정한 후 표 2로 나타내었다.
접착 강도(MPa)
실시예 1 4.6
실시예 2 4.7
실시예 3 4.6
실시예 4 4.0
실시예 5 3.9
비교예 1 3.8
비교예 2 3.9
표 2를 참고하면, 아교풀이나 그라파이트를 혼합한 경우 보다 장방형의 탄소 입자를 혼합하는 경우 접착강도가 대체적으로 높으며, 장방형 입자 중에서도 장축 직경이 100 내지 500 ㎛인 탄소입자를 혼합하는 경우 접착강도가 특히 높은 것으로 나타났다.
[열 전도성 확인]
소재가 동일하며 두께가 5 ㎝인 목재를 준비하고, 실시예 1 및 비교예 1의 접착제 조성물을 각각 50 ㎛ 두께로 도포하여 목재끼리 접착시킨다. 접착된 목재를 60 ℃에서 3시간동안 경화시켰다. 완전히 경화된 뒤, 아래 부분의 목재를 각각 80 ℃ 및 150 ℃의 열판에 올리고, 각 온도에 따른 윗부분 목재 표면에서의 온도 변화를 확인 온도센서를 이용하여 측정하고 각각 도 4 및 도 5로 나타내었다. 상기 열판의 온도가 80 ℃인 경우 도 4, 상기 열판의 온도가 150 ℃인 경우 도 5로 나타내었다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 실시예 1이 비교예 1 보다 열 전도성이 높아 본 발명의 분쇄 탄소 섬유 또는 탄소 나노 튜브를 포함하는 접착제 조성물이 열 전도성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
[전기 전도성 확인]
실시예 1 및 비교예 1을 각각 목재 위에 50 ㎛ 두께로 도포한 뒤, 구리 선을 각각 아교 층에 형성시켜 멀티미터를 이용한 전기 저항을 측정하고 표 3으로 나타내었다.
전기 저항(kΩ)
실시예 1 9 kΩ
비교예 1 42 kΩ
표 3을 참고하면, 비교예 1에 비하여 실시예 1의 전기 저항이 현저히 낮은 것을 알 수 있다. 이에 따라 실시예 1의 접착제 조성물의 전기 전도성이 현저히 높으며, 이는 이러한 전기 전도성을 필요로 하는 분야에도 본 발명의 일 실시예에 의한 접착제 조성물을 사용할 수 있음을 의미한다.

Claims (7)

  1. 아교 및 장방형 탄소 입자를 포함하는 접착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장방형 탄소 입자는 장축 직경이 100 내지 500 ㎛, 단축 직경이 0.1 내지 20 ㎛인 접착제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소 입자는 분쇄 탄소 섬유(Milled Carbon Fiber) 또는 탄소 나노 튜브인 접착제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 아교 : 용매를 1 : 0.5 내지 5 중량비로 혼합한 혼합액 95 내지 99.9 중량% 및 상기 탄소 입자 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 접착제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 25℃에서 점도가 40 내지 1000 cP인 접착제 조성물.
  6. 아교와 용매를 혼합한 혼합액을 가열하는 단계; 및
    상기 혼합액에 장방형 탄소 입자를 혼합하는 혼합 단계;를 포함하는 접착제 조성물 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가열하는 단계에서 혼합액의 온도는 100 내지 200 ℃인 접착제 조성물 제조 방법.
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