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KR100502364B1 - 온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 접착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 접착제 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR100502364B1
KR100502364B1 KR1020050004045A KR20050004045A KR100502364B1 KR 100502364 B1 KR100502364 B1 KR 100502364B1 KR 1020050004045 A KR1020050004045 A KR 1020050004045A KR 20050004045 A KR20050004045 A KR 20050004045A KR 100502364 B1 KR100502364 B1 KR 100502364B1
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김도수
이병기
이시구
한승구
윤길호
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Abstract

본 발명은 일반적으로 온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 친환경 접착제에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 무용제형 액상 아크릴 변성 실리콘 고분자를 테트라에틸오르소실리케이트(tetraethylorthosilicate; TEOS)에 용해시킨 주제와 무기질 충전제로서 탄산칼슘 및 이산화규소를 함유하는 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 아크릴 변성 실리콘 고분자를 TEOS에 용해시키는 단계 및 이 혼합물에 이산화규소와 탄산칼슘을 첨가하는 단계를 포함하는 온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 접착제 조성물의 제조방법도 제공한다. 이와 같은 본 발명의 접착제는 유·무기 복합 형태의 고분자를 사용하여 인체에 유해한 휘발성 유기 화합물(VOC)을 발생시키지 않기 때문에 친환경적일 뿐만 아니라 강력한 접착강도를 나타내어 온돌용 마루바닥재 시공에 매우 바람직할 것이다.

Description

온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 접착제 및 이의 제조방법 {Housing Wood Flooring Adhesive and Manufacturing Method}
본 발명은 일반적으로 온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 친환경 접착제에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 무용제형 액상 아크릴 변성 실리콘 고분자를 테트라에틸오르소실리케이트(tetraethylorthosilicate; TEOS)에 용해시킨 주제와 무기질 충전제로서 탄산칼슘 및 이산화규소를 함유하는 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
종래 사용된 온돌용 마루바닥재 접착용 접착제에는 에폭시수지, 아크릴수지 및 폴리우레탄수지 등을 주성분으로 하는 유기계 접착제가 대부분이다. 일반적으로 유기계 접착제에는 벤젠, 톨루엔, 키시렌 등 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOC, volatile organic compounds)이 함유되어 있어서 새집증후군의 원인을 제공하고, 또한 무기질의 시멘트 온돌 바닥과 접착성이 양호하지 못하며, 내열성, 내후성 불량 및 가열·냉각 반복에 의해 발생되는 응력에 의해 접착면이 파괴되는 문제점도 제기되었다.
이러한 유기계 접착제 관련 선행 기술에는, 에폭시 수지와 경탄을 주성분으로 하고, 여기에 경화제 및 안정제와 용제로서 폴리아미드 수지와 소량의 아세톤, 키시렌 및 메탄올과, 적량의 원적외선 세라믹을 첨가하여 내열, 내수성이 우수하고 보온과 보건효과를 높인 온돌용 마루판 접착제의 제법(대한민국 특허공개번호 1995-0023692), 유연성을 부여함으로써 여름철 과습 조건과 겨울 난방시 과건조 조건의 변화에 따른 목질 마루판과의 수축·팽창을 보상하고, 마루판 하부의 시멘트 몰탈의 바닥 크랙으로 인한 마루판 벌어짐이 최소화될 수 있도록 한 에폭시수지계 마루 바닥재 시공 접착제의 제법(대한민국 특허공개번호 2001-0027629), 및 주제와 경화제 혼합물 중에 구성부 40% 이상을 차지하는 무기질 충전제를 모두 황토로 대체하여 원적외선 방산 및 습도 조절, 탈취, 항균 등의 유용한 효과를 부여하기 위해 고안된 에폭시계 접착제의 제법(대한민국 특허공개번호 2001-0027630) 등이 있다.
그러나 접착제의 주성분이 에폭시계 수지를 사용하고 있어, 소량의 키시렌 및 메탄올 등의 인체에 유해한 휘발성유기화합물이 함유되기 때문에 시공시 작업환경이 열악하고, 지속적인 환기를 통하여 휘발성 유기 화합물을 제거해야하는 문제점이 남아있다.
한편, 유·무기 복합형태로 상기와 같은 휘발성유기화합물이 첨가되지 않은 접착제로서 실리콘 감압성 접착제 조성물 및 제조방법(대한민국 특허 공개번호1998-0009415), 접착성 조성물과 그의 경화방법(대한민국 특허 공개번호 1997-7000744), 접착첨가제 및 이를 함유하는 경화성 오가노실록산 조성물(대한민국 특허등록번호 10-0344475), 부가 경화성 무용매 실리콘 조성물(대한민국 특허등록번호 10-0225019) 및 접착성 조성물 및 그의 경화물(대한민국 특허등록번호 10-0163961) 등도 제시되어 있다.
그러나, 상기의 변성 실리콘계 접착제의 경우 고온에서 사용하고, 특수 목적에 사용하기 위하여 개발된 접착제로서 온돌 바닥에 마루바닥재를 접착시키는 용도로는 부적합하다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로 인체에 유해한 휘발성유기화합물이 포함되지 않고, 접착력이 우수한 온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 친환경 접착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 시멘트 온돌 바닥과 마루바닥재에 침투되어 강력한 접착성을 유지하도록 하기 위해서 접착제의 주성분으로서 무용제타입의 액상 아크릴변성실리콘고분자를 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)에 용해시킨 유·무기 복합형태의 고분자를 사용함으로써, 인체에 유해한 휘발성유기화합물을 포함하지 않는 무용제 형태의 액상형 접착제 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
제1 관점으로서, 본 발명은 접착제의 주성분으로서 무용제형 액상 아크릴 변성 실리콘 고분자를 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)에 용해시킨 유·무기 복합형태의 고분자 용액과, 부성분으로서 탄산칼슘과 이산화규소를 함유하는 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물에서, 주성분인 아크릴 변성 실리콘 고분자는 하기 화학식 1로 표시되는 분자구조를 갖고, 테트라에틸오르소실리케이트(이하, TEOS라 지칭함)는 하기 화학식 2와 같은 분자구조를 갖는다:
이 식에서, l은 7.12, m은 3.52, n은 1.84 이다.
바람직한 구체예에서, 아크릴변성실리콘고분자는 경화 후에 뛰어난 물성을 나타내어야 하기 때문에 25℃에서의 점도가 100 내지 100,000cp 범위로 하는 것이 가능하나, 실온에서 온돌 바닥에서 경화되어 마루바닥재와 접착시키는데 있어서 작업성을 고려하면 10,000 cp 정도의 고점도인 것이 가장 바람직하다. 이러한 아크릴 변성 실리콘 고분자가 본 발명의 실리콘 고분자계 접착제에 사용되는 양은 30 내지 40중량% 정도가 적당하다.
상기 테트라에틸오르소실리케이트는 에탄올에 용해된 것으로서 농도가 75 내지 80중량%로 조절된 것이 바람직하다. 이러한 TEOS는 본 발명의 실리콘 고분자계 접착제에 약 23 내지 35중량% 정도의 양으로 사용될 수 있다.
이와 같이 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)에 용해된 아크릴 변성 실리콘 고분자 용액은 이를 함유하는 접착 조성물을 마루바닥재 시공에 실제 사용한 경우 온돌 바닥인 시멘트 몰탈의 내부 및 목질로 구성된 마루바닥재 내부로 침투하면서 공기 및 수분과 접촉 시 하기 반응식 1과 같은 가교결합을 진행시킨다.
하지만, 테트라에틸오르소실리케이트에 용해시킨 아크릴 변성 실리콘 고분자 용액만을 접착제로 사용하면, 이 고분자 용액은 공기 혹은 수분 등과 접촉시 경화속도가 빨라지게 되어 3± 1mm의 두께로 도포하는 경우 접착제의 표면만 경화되는 문제점을 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 접착되는 표면에 미세한 공기층을 형성시키기 위하여 평균 입도가 비교적 큰 이산화규소를 무기질 충전제로서 첨가할 수 있다. 이러한 이산화규소는 접착도막의 접착강도를 향상시킬 뿐만 아니라 온돌 바닥과 마루바닥재 사이에 미세한 공기층을 형성시키기 위해, 입도가 1.0~1.5mm 범위인 것이 바람직하다. 이러한 이산화규소는 본 발명의 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로 10 ~ 20중량%의 함량으로 첨가될 수 있다.
또한, 추가로 접착도막의 강도를 향상시키기 위해 무기충진제로 탄산칼슘을 첨가할 수 있다. 이러한 탄산칼슘은 입도가 0.5mm 이하의 것이 바람직하다. 사용될 수 있는 탄산칼슘의 함량은 본 발명의 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 30중량% 범위일 수 있다.
이와 같은 무기질 충전제가 부성분으로 첨가된 본 발명의 실리콘 고분자계 접착제 조성물은 접착강도가 우수하고, 내열 내수성이 우수하며 휘발성유기화합물을 포함하지 않은 온돌용 마루바닥재 시공에 유용한 친환경 접착제이다.
제2 관점으로서, 본 발명은 아크릴 변성 실리콘 고분자를 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)에 용해시키는 단계 및 이 혼합물에 무기질 충전제로서 이산화규소와 탄산칼슘을 첨가하는 단계를 포함하는, 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 제조방법도 제공한다.
이러한 본 발명의 제조방법에 사용되는 접착제 주성분과 부성분의 함량과 특성은 전술한 제1 관점의 바람직한 구체예에 기술한 바를 참조할 수 있다.
제3 관점으로서, 본 발명은 제1 관점에 기재한 본 발명의 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물을 시멘트 몰탈에 도포하여 온돌용 마루바닥판을 시공하는 것을 포함하여, 유기휘발성화합물의 발생이 없는 온돌용 마루바닥판 시공 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제의 제조방법 및 시공방법을 보다 상세히 설명하고자 한다. 당업자라면 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않는다는 것을 잘 알고 있을 것이다.
[실시예]
실시예 1: 실리콘 고분자계 접착제 제조방법
아크릴 변성 실리콘 고분자 34질량%를 농도 75중량%로 조절한 테트라에틸오르소실리케이트 30질량%에 용해시키고, 여기에 탄산칼슘 20질량%, 이산화규소 11질량%를 첨가하여 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 2: 실리콘 고분자계 접착제의 인장접착강도
실시예 1에서와 같이 제조된 접착제의 인장접착강도를 측정하기 위해서, 7 × 7 cm2 크기의 시멘트 몰탈 시편을 2cm 두께로 거푸집에 제작하여 온도 20± 3℃, 습도 80% 이상의 상태에서 24시간 양생시키고, 탈형한 후 6일 동안 20± 2℃의 물속에서 양생하였다. 다시 7일 이상 양생실에서 양생시킨 뒤 KS L 6003에 규정하는 150번 연마지를 사용하여 표면을 연마하였다. 접착제를 시멘트 몰탈 시편의 표면에 4× 4cm2 넓이로 2mm 두께를 바르고 상부 인장용 지그(강철제)를 올려놓고 가볍게 문질러 접착시킨 후 다시 그 위에 무게 1kg의 추를 얹고, 주위에 비어져나온 접착제를 제거하였다. 24시간이 지난 후 추를 제거하였고, 총 48시간이 지난 후에 인장접착강도 시험기를 사용하여 수직 방향으로 인장력을 가해 최대 인장하중을 구하였다. 부착강도는 다음 식에 의해 계산하였다.
여기에서 T : 최대 인장 하중(N)
상기와 같은 방법으로 3번의 인장접착강도를 측정하였고, 평균값을 구한 결과는 표 1과 같다.
인장접착강도 측정 결과
횟 수 1회 2회 3회 평균
인장접착강도(N/mm2) 1.3 1.4 1.5 1.4
실시예 3: 실리콘 고분자계 접착제를 이용한 온돌용 마루바닥판의 시공방법
실시예 1에서와 같이 제조된 접착제를 시멘트 몰탈의 표면에 두께 300g/m2이 되도록 도포한 후 1시간 이내에 마루바닥판을 접착하였다. 접착제가 제품 표면에 묻었을 경우 에탄올이나 아세톤을 이용하여 즉시 제거하고 바닥과 제품과의 밀착상태가 좋지 않아 접착상태가 의심나는 곳은 중량체를 얹어 가압한 상태에서 60~90분 경과하면 접착 상태가 고정되어 있다. 이때에는 중량체를 제거하면 된다.
그리고 난방목적으로 온돌에 열을 가할 경우에는 최소한 접착제가 완전 경화된 후가 바람직한 바 이는 약 48시간 정도이면 된다.
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제는 온돌용 마루바닥재의 친환경 접착제로 아크릴변성실리콘고분자를 테트라에틸오르소실리케이트에 용해시키고 적절한 입도범위를 갖는 탄산칼슘과 이산화규소를 적당량 혼합함으로써 접착강도가 높고 작업성이 우수한 접착제를 수득하였으며, 인체에 유해한 휘발성유기화합물이 전혀 포함되어 있지 않기 때문에 작업환경이 좋고 마루바닥재의 친환경적 시공을 가능케 해준다.

Claims (12)

  1. 접착제의 주성분으로서 하기 화학식 1로 표시되는 분자구조를 갖는 무용제형 액상 아크릴 변성 실리콘 고분자를 화학식 2와 같은 분자구조를 갖는 테트라에틸오르소실리케이트(이하, TEOS라 지칭함)에 용해시킨 유·무기 복합형태의 고분자 용액과, 부성분으로서 탄산칼슘과 이산화규소를 함유하는 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물.
    화학식 1
    이 식에서, l은 7.12, m은 3.52, n은 1.84 이다.
    화학식 2
  2. (삭제)
  3. 제1항에 있어서, 아크릴변성실리콘고분자는 25℃에서의 점도가 100 내지 100,000cp 범위인 것이 특징인 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 아크릴 변성 실리콘 고분자가 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 충 중량을 기준으로 30 내지 40중량% 정도의 범위로 사용되는 것이 특징인, 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 테트라에틸오르소실리케이트는 에탄올에 용해된 것인 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 테트라에틸오르소실리케이트는 농도가 75 내지 80중량% 범위인 것이 특징인 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서, TEOS는 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 23 내지 35중량% 범위의 양으로 사용되는 것이 특징인 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 이산화규소는 입도가 1.0~1.5mm 범위인 것이고, 실리콘 고분자계 접착제 총 중량을 기준으로 10 ~ 20중량% 범위의 함량으로 첨가되는 것이 특징인, 아크릴 변성 실리카 고분자계 접착제 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 탄산칼슘은 입도가 0.5mm 이하의 것이고, 실리콘 고분자계 접착제 총 중량을 기준으로 20 내지 30중량% 범위의 함량으로 첨가되는 것이 특징인, 아크릴 변성 실리카 고분자계 접착제 조성물.
  10. 아크릴 변성 실리콘 고분자를 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)에 용해시키는 단계 및 이 혼합물에 무기질 충전제로서 이산화규소와 탄산칼슘을 첨가하는 단계를 포함하는, 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 아크릴 변성 실리콘 고분자는 총 조성물의 중량을 기준으로 30 ~ 40중량% 범위로 첨가되고 테트라에틸오르소실리케이트는 농도가 70 내지 80중량% 범위인 것이 23 ~ 35중량% 범위로 첨가되며, 탄산칼슘은 20 ~ 30중량% 범위로 첨가되고, 이산화규소는 10 ~ 20중량%로 첨가되는 것이 특징인, 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물의 제조방법.
  12. 제1항에 기재한 아크릴 변성 실리콘 고분자계 접착제 조성물을 시멘트 몰탈에 도포하여 온돌용 마루바닥판을 시공하는 것을 포함하여, 유기휘발성화합물의 발생이 없는 온돌용 마루바닥판 시공 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109609084A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 广州市白云化工实业有限公司 硅酮密封胶及其制备方法

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