KR20180109166A - 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난연성 접착제에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,
MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 및 PPG(폴리프로필렌글리콜)을 투입하여 1차 반응시키는 과정(1과정),
난연제를 첨가하는 과정(2과정),
접착성 강화 및 가교 반응을 위하여 사슬 연장제로서 1,3 BD(부틸렌 글라이콜, Butylene Glycol)를 순차적으로 첨가하여 2차 반응을 수행하는 과정(3과정),
반응촉매 DBDTL(디부틸틴디라우레이트)를 첨가하여 반응을 촉진시키는 과정(4과정),
에틸렌아세테이트 투입한 뒤 교반시키는 과정(5과정)을 포함하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 제2과정에 첨가되는 난연제는,
암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 인산암모늄, MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 투입하여 혼합하는 반응(2-1-1과정),
계면활성제를 투입하여 교반하는 과정(2-1-2과정)을 포함한 과정으로 수득한 난연제인 것을 특징으로 하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 방법에 의하여 제조된 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제를 제공한다.

Description

난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제 및 이의 제조방법{an urethane adhesive with flame resistance and the method of the urethane adhesive}

본 발명은 난연성 접착제에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

접착제는 다양한 마킹(marking), 보유, 보호, 밀봉 및 차폐 용도로 사용되어 왔다. 접착 테이프는 일반적으로 배킹(backing) 또는 기재(substrate) 및 접착제를 포함한다. 접착제의 한 타입인 감압 접착제는 많은 응용에 대해 특히 유용하다.

폴리우레탄 접착제는 복잡한 형태를 가지는 구조물의 접착에 적합할 뿐만 아니라, 종이, 유리, 철판, 합성수지 등 다양한 소재와의 접착성이 우수하고, 내약품성, 내구성, 흡음성, 치수 안정성, 신장률 등의 물리 화학적 특성이 우수하므로, 건축물의 내, 외벽 및 바닥 접착제로서 유용하게 사용되고 있다. 예를 들면, 건축물의 벽체 등으로 사용되는 경량 허니컴 샌드위치 패널에 있어서, 알루미늄, 종이, 합성수지 등으로 이루어진 허니컴코어의 상하부에 알루미늄, 철판 등으로 이루어진 스킨층이 폴리우레탄 접착제로 부착된다. 또한, 폴리우레탄 접착제를 이용하여, 합판, 파티클 보드 등의 기재(基材)에 화장 시트 등을 접착하여, 패널의 미관 및 내구성을 향상시키기도 한다.

이와 같은 건축용 패널에 있어서, 코어, 기재, 스킨층 등에는 난연제를 첨가하거나, 난연성물질로 코어, 기재 등을 제조하여 난연성을 용이하게 부여할 수 있으나, 폴리우레탄 접착제 자체에 난연성을 부여하는 것은 실질적으로 구현되지 못하고 있다.

폴리우레탄 접착제는 이액형(二液形)과 일액형(一液形)으로 구분될 수 있다. 이액형 폴리우레탄 접착제의 경우, 이소시아네이트와 장쇄 폴리올이 중합되어 형성된 이소시아네이트 말단 우레탄 프리폴리머(주제 성분) 및 방향족 아민계 경화제와 폴리올의 혼합물(경화제 성분, 필요에 따라, 여기에 유기금속, 납 등의 촉매나 가소제가 첨가됨)을 별도로 준비하고, 이를 정해진 배합비에 따라 시공 현장에서 혼합한 다음, 대상물에 도포하고 경화시켜 사용된다. 이와 같은 이액형 폴리우레탄 접착제는 두 성분을 별도로 관리하여야 할 뿐만 아니라, 주제 성분 및 경화제 성분의 혼합 및 시공 시간을 잘 조절하여야 하고, 시공 상 결함이 발생하기 쉬우므로, 숙련된 전문 인력이 필요한 단점이 있다.

반면, 일액형 폴리우레탄 접착제는 폴리올과 이소시아네이트를 중합 반응시켜 얻은 우레탄 프리폴리머에 충진제, 안정제, 착색제 등을 첨가하여 접착제 성분을 일액형화한 것으로, 대기 중에 노출되었을 때, 습기에 의하여 경화되는 습기 경화형 접착제이다. 상기 일액형 폴리우레탄 접착제는 필요 성분을 모두 포함하는 단일 조성물이므로, 사용 및 시공이 편리한 장점이 있다. 그러나, 보관 중 각 성분이 반응하거나, 서로 극성이나 용해도가 달라 상용성이 부족한 성분들의 상분리가 발생되기 쉬우므로, 각 성분의 선택 및 혼합된 조성물의 관리가 어려운 단점이 있다.

이와 같은 폴리우레탄 접착제 조성물에 통상적인 난연제를 혼합하면, 난연제가 균일 분산되지 않아 실질적인 난연 효과를 얻을 수 없거나 접착성이 저하되는 문제가 있다. 주제와 경화제가 분리되어 있는 이액형 폴리우레탄 접착제의 경우, 난연제를 상대적으로 안정하게 분산시킬 수 있으므로, 난연 3 등급의 획득은 가능하다고 알려져 있지만, 일액형 습기 경화형 폴리우레탄 접착제의 경우, 난연성의 부여에 큰 어려움을 격고 있는 실정이다.

공개특허 10-2016-0096250호(난연성 폴리우레탄 접착제 조성물 및 이를 이용한 건축용 난연 패널, 이하 선행기술)은 "폴리올과 폴리이소시아네이트가 중합 반응하여 생성된 우레탄 프리폴리머 50 내지 70 중량%; 상기 우레탄 프리폴리머의 경화를 촉진하는 경화제 0.1 내지 0.5 중량%; 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 염소화 탄화수소 유기용매 4 내지 20 중량%; 및 평균 직경이 80 내지 300 ㎛인 팽창 흑연 25 내지 45 중량%를 포함하며, 수분 함량이 1 중량% 이하인 난연성 폴리우레탄 접착제 조성물"을 제공한 바 있다.

본 발명은 상기한 종래기술 및 선행기술은 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 난연성을 부여하는 것에 큰 문제점이 있었는바 이를 해결하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 상기한 종래기술 및 선행기의은 습기경화형 일액형 우레탄 접착제는 난연성이 있는 경우 접착력의 효과가 떨어지는 문제점이 있었는바 이를 해결하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,

MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 및 PPG(폴리프로필렌글리콜)을 투입하여 1차 반응시키는 과정(1과정),

난연제를 첨가하는 과정(2과정),

접착성 강화 및 가교 반응을 위하여 사슬 연장제로서 1,3 BD(부틸렌 글라이콜, Butylene Glycol)를 순차적으로 첨가하여 2차 반응을 수행하는 과정(3과정),

반응촉매 DBDTL(디부틸틴디라우레이트)를 첨가하여 반응을 촉진시키는 과정(4과정),

에틸렌아세테이트 투입한 뒤 교반시키는 과정(5과정)을 포함하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 제2과정에 첨가되는 난연제는,

암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 인산암모늄, MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 투입하여 혼합하는 반응(2-1-1과정),

계면활성제를 투입하여 교반하는 과정(2-1-2과정)을 포함한 과정으로 수득한 난연제인 것을 특징으로 하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 방법에 의하여 제조된 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제를 제공한다.

본 발명에 따른 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제는 종래기술 및 선행기술에 비하여 난연성이 현저히 상승하는 효과가 나타난다.

또한 본 발명에 따른 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제는 난연성이 현저히 상승하였음에도 접착력의 효과가 전혀 감소하지 않는 효과가 나타난다.

도 1은 본 발명에 따른 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법 순서도.

이하 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 난연성이 강화된 습기경화형 일액형 우레탄 접착제를 제공한다.

본 발명의 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법은 아래에서 설명하는 방법으로 수행된다.

본 발명은 반응조에 MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 및 PPG(폴리프로필렌글리콜)을 투입하여 1차 반응시키는 과정을 수행한다.(1과정)

투입량은 MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 100중량부에 PPG(폴리프로필렌글리콜) 100~200중량부를 혼합한다. 더욱 바람직하게는 MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 100중량부에 PPG(폴리프로필렌글리콜) 140중량부를 혼합하는 것이 효율적이다.

상기 물질을 투입하는 경우 먼저 반응조 온도를 50도 이상 바람직하게는 60℃로 승온한 뒤 MDI를 투입하여 완전히 용해시킨다.

본 발명의 습기경화형 우레탄을 접착제를 합성하기 위해서는 반드시 우레탄의 주원료인 PPG(폴리프로필렌 글리콜)과 MDI(메틸렌다이이소시아네이트)의 반응으로 인한 프리폴리머 형태가 대부분인 것으로 사용한다.

이때 폴리프로필렌글리콜은 분자량 1000~2000사이, 점도 150~250사이의 OH기가 2관능기인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 MDI(메틸렌다이이소시아네이트)의 경우 NCO 함량은 33%, 비중 1.25, 순도는 99% 이상의 제품을 사용하는 것이 좋다.

본 발명은 상기의 과정에서 MDI가 완전히 용해된 것을 확인한 뒤 위의 중량부에 따라 폴리올인 PPG(폴리프로필렌 글리콜)을 서서히 투입한다.

상기한 MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 및 PPG(폴리프로필렌글리콜)을 투입하여 20~60분 바람직하게는 30분 정도 1차 반응을 시키게 된다.

본 발명은 상기의 1차 반응 후에 난연제를 첨가하는 과정을 수행한다.(2과정)

본 발명의 난연제는 상기 1차 반응물 100중량부를 기준으로 0.5~10 중량부를 포함한다.

바람직하게는 약 1~3 중량부를 첨가하는 것이 점착력을 손상시키지 않고 난연성을 최적화할 수 있다.

본 발명의 기술적 특징은 상기한 난연제를 제조하는 것에 있다.

본 발명의 난연제는 아래와 같은 방법으로 수득한다.

먼저 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 인산암모늄, MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 투입하여 혼합하는 반응을 수행한다.(2-1-1과정)

바람직하게는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 100중량부에 인산암모늄 중량비 40~80중량부, MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 100~200중량부를 투입하여 혼합하는 반응을 수행한다.

바람직하게는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 100중량부에 인산암모늄을 중량비 66.7 중량부 MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 167중량부를 투입하여 혼합하는 것이 반응 효율을 높인다.

상세하게는 먼저 MEG를 반응조 또는 비이커에 넣고 50℃ 이상 바람직하게는 60℃로 가열한 후, 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 인산암모늄을 투입하여 교반해준다.

이때 본 발명은 상기한 인산암모늄은 실리카로 코팅된 인산암모늄을 사용하는 점이 기술적 특징이다.

이와 같이 실리카로 코팅된 인산암모늄을 사용하는 경우 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 점착력을 떨어뜨리지 않으면서 난연성은 현저히 증진되게 된다.

상기의 과정 후에 계면활성제를 투입하여 교반하는 과정을 수행하여 난연재를 수득한다.(2-1-2과정)

바람직하게는 계면활성제를 투입하여 30~90분정도 교반하는 과정을 수행하여 난연재를 수득한다.

상기한 계면활성제는 상기한 1차 반응 혼합물[암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 인산암모늄 MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 혼합물, 이하 '1차 반응 혼합물'] 100중량부를 기준으로 1~5중량부를 혼합할 수 있다.

상기한 계면활성제는 통상의 계면활성제를 사용할 수 있으며, 본 발명은 캐스터 오일(CASTOR OIL, 피마자유) 85몰과 EO(에틸렌옥사이드) 15몰을 부가 반응시켜 제조한 조합 계면활성제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 난연제를 첨가하는 과정을 수행한 후, 접착성 강화 및 가교 반응을 위하여 사슬 연장제로서 1,3 BD(부틸렌 글라이콜, Butylene Glycol)를 순차적으로 첨가하여 2차 반응을 수행한다. (3과정)

바람직하게는 상기 1,3 BD(부틸렌 글라이콜, Butylene Glycol)는 상기한 1차 반응 혼합물 100중량부를 기준으로 0.5~5중량부를 더욱 바람직하게는 1.5~2.5 중량부 더 더욱 바람직하게는 2.0중량부 혼합하는 것이 좋다.

본 발명은 상기한 사슬 연장제 첨가 후 반응촉매 DBDTL(디부틸틴디라우레이트)를 첨가하여 반응을 촉진시키는 과정을 수행한다.(4과정)

상기한 반응촉매 DBDTL(디부틸틴디라우레이트)는 상기한 1차 반응 혼합물 100중량부를 기준으로 0.001~0.1중량부를 더욱 바람직하게는 0.01~0.03 중량부 더 더욱 바람직하게는 0.02중량부 혼합하는 것이 효율적이다.

상기의 반응 촉매 첨가 후 2시간 이상 바람직하게는 2시간 30분간 정도로 2차 반응시킨다.

본 발명은 상기한 2차 반응 후, 에틸렌아세테이트 투입한 뒤 교반시키는 과정을 수행한다.(5과정)

바람직하게는 상기한 2차 반응 후, 반응기 온도를 70℃ 이하 바람직하게는 60℃ 정도로 줄이고 에틸렌아세테이트 투입한 뒤 교반시키는 과정을 수행한다.(5과정)

상기의 에틸렌아세테이트 투입량은 1차 반응 혼합물 100중량부를 기준으로 10~30중량부를 투입하되 바람직하게는 15~25중량부 더욱 바람직하게는 20중량부를 투입하는 것이 좋다.

상기한 교반시간은 10분 이상으로 하며 통상 20분 정도 교반하는 것이 바람직하다.

상기한 에틸렌앙세테이트는 희석용제로서 상기의 반응물을 희석하는 것과 동시에 반응을 촉진하는 기능을 수행한다.

본 발명은 상기의 과정 후 다시 에틸렌아세테이트를 투입하고 교반하여 반응을 종결하여 접착제를 제조하는 과정을 수행한다.(5-2과정)

상기한 에틸렌아세테이트의 투입량은 1차 반응 혼합물 100중량부를 기준으로 10~30중량부를 투입하되 바람직하게는 15~25중량부 더욱 바람직하게는 20중량부를 투입하는 것이 좋다.

상기한 교반시간은 20분 이상으로 하며 통상 30분 정도 교반하는 것이 바람직하다.

상기한 과정으로 난연성이 강화된 습기경화형 일액형 우레탄 접착제가 제조된다.

본 발명은 상기한 반응이 완전히 종료된 후 온도를 50℃ 이상 바람직하게는 60℃로 유지한 상태에서 필요시 추가적으로 필요한 산화방지제, 경화 촉매 등 첨가제를 추가시켜서 접착제의 물성을 증진시키는 과정을 수행할 수 있다.(6과정)

상기한 산화방지제, 경화 촉매 등과 같은 첨가제는 통상의 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조시에 사용되는 것을 사용할 수 있다.

본 발명은 상기한 구성과 기능으로 이루어진 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 난연성이 강화된 습기경화형 일액형 우레탄 접착제를 제공한다.

본 발명은 접착제를 제조, 생산, 판매, 유통, 연구하는 산업에 매우 유용하다.

특히 본 발명은 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제를 제조, 생산, 판매, 유통, 연구하는 산업에 매우 유용하다.

Claims (3)

1. MDI(메틸렌다이이소시아네이트) 및 PPG(폴리프로필렌글리콜)을 투입하여 1차 반응시키는 과정(1과정),
   난연제를 첨가하는 과정(2과정),
   접착성 강화 및 가교 반응을 위하여 사슬 연장제로서 1,3 BD(부틸렌 글라이콜, Butylene Glycol)를 순차적으로 첨가하여 2차 반응을 수행하는 과정(3과정),
   반응촉매 DBDTL(디부틸틴디라우레이트)를 첨가하여 반응을 촉진시키는 과정(4과정),
   에틸렌아세테이트 투입한 뒤 교반시키는 과정(5과정)을 포함하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기한 제2과정에 첨가되는 난연제는,
   암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 인산암모늄, MEG(Ethylene glycol, 에틸렌글리콜) 투입하여 혼합하는 반응(2-1-1과정),
   계면활성제를 투입하여 교반하는 과정(2-1-2과정)을 포함한 과정으로 수득한 난연제인 것을 특징으로 하는 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제의 제조방법.
   
3. 제1항 내지 제2항에 의하여 제조된 난연성을 강화한 습기경화형 일액형 우레탄 접착제.
   
   
   
   
   

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