KR101964339B1 - 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, (A) 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르 베이스를 갖는 에테르형 폴리올의 주제를 구비하되, 상기 주제에 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖도록 결합하는 단계; (B) 상기 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르형 폴리올 100중량부에 대해서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부와 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제 10~30중량부를 투입하여 반응시킨 후, 주제 측 입자안정성 및 고형분에 대해 재현성을 갖게 하여 동일한 접착물성을 갖도록 아세톤으로 희석시키는 단계; (C) 상기 (B)단계를 거친 혼합물에 대해 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) 및 피페라진(Piperazine)에 의한 쇄연장제 10~20중량부와 내부유화제 1~5중량부를 투입하여 쇄연장함과 더불어 주제 측 고형분 량을 결정하는 단계; (D) 상기 (C)단계를 거친 결과물에 물을 가해 수분산시켜 수분산된 수성 폴리우레탄 접착제로 제조하는 단계; (E) 상기 (D)단계를 거친 결과물을 감압 증류하여 아세톤을 제거 및 수분산된 폴리우레탄 접착제를 완성하는 단계;를 포함하며, 고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하도록 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 입자안정성을 가지고 우수한 접착성을 발휘하며 휘발성유기화합물을 배출하지 않아 친환경성을 갖는 자동차 내장재용 수성계 접착제를 제조 및 제공할 수 있으며, 특히 TPO 소재의 자동차 내장재에 더욱 적합한 접착성 및 안정성을 갖는 수성계 접착제를 제조할 수 있으며, 초기접착력 및 접착강도를 유지할 수 있어 내구성 있는 자동차 내장재의 생산을 가능하게 한다.

Description

자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법{WATER BASED ADHESIVE FOR INTERIOR MATERIAL OF AUTOMOBILE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입자안정성을 가지고 우수한 접착성을 발휘할 수 있도록 하며 휘발성유기화합물을 배출하지 않는 형태로 친환경성을 구현하여 제조할 수 있도록 한 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내장재 중 대표적인 것은 도어 패널(Door Panel)과 대시보드 중에서 운전석 정면에 각종 기계장치 및 전자장치가 장착되는 부분인 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)이라 할 수 있으며, 이러한 자동차 내장재는 접착을 통해 제조되고 있다.
예를 들어, 상기 자동차 내장재인 도어 패널(10)(20) 측에는 도 1의 (a)에서와 같이 PVC시트(11)와 PP폼(12)을 접착제(13)를 사용하여 접착하고 있고, 도 1의 (b)에서와 같이 TPO시트(21)와 PP폼(22)을 접착제(23)를 사용하여 접착하고 있으며, 대부분이 유성계 접착제를 사용하고 있다.
이러한 자동차 내장재는 최근에 경량화 및 친환경성을 요구하고 있는 추세이고, 가격적인 장점 및 자원재활용의 중요성으로 인해 기존에 많이 사용되던 PVC 소재의 내장재 사용이 억제되고 있으며, 열가소성 폴리머인 TPO(Thermoplastic Polyolefin) 소재의 내장재 사용이 증가하고 있는 실정에 있다.
하지만, 자동차 내장재로 TPO 소재의 사용이 증가하고 있으나, 이는 표면장력이 매우 낮은 특징이 있어 이를 해소하기 위해 접착공정 시 표면 개질용 프라이머가 사용되어야 하고 이러한 프라이머와 접착을 위해 사용되는 접착제 등에 독성이 있는 유기용제가 사용되고 있음은 물론 접착증진제의 사용을 통해 접착력을 확보하고 있는 실정에 있으며, 현재 사용중인 접착제들은 내열성이 약하여 여름철 온도상승시 자동차용 내장재가 박리되는 등 접착물성 및 안정성이 떨어지므로 개선이 요구되고 있다.
이로 인해, 종래 PVC 소재에서 TPO 소재로의 변화가 있음에도 불구하고 접착제를 사용함에 있어 유기용제 및 이를 포함하는 화합물의 적용은 여전히 증가하고 있는 추세로서 작업자의 작업환경이 개선되지 못하고 있을 뿐만 아니라 유기용제의 사용에 의한 새차증후군의 발생 등 작업자 및 소비자의 안전을 확보하지 못하는 여건에 있다.
또한, 미주와 유럽 등 선진국을 기준으로 자동차 내장재의 VOC(휘발성유기화합물) 규제를 강화하고 있는 추세로서, 이에 대응하기 위해 자동차 내장재용 프라이머 및 접착제에 대한 수성화 연구 및 개발이 활발히 추진되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0128625호 대한민국 등록특허공보 제10-1349848호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 입자안정성을 가지고 우수한 접착성을 발휘할 수 있도록 하며 휘발성유기화합물을 배출하지 않는 형태로 친환경성을 구현하여 제조할 수 있도록 한 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 자동차 내장재의 제조에 사용시 작업자 및 소비자의 안전을 확보할 수 있도록 함과 더불어 새차증후군의 발생을 방지할 수 있도록 하며, 접착강도를 높일 수 있도록 하면서 내열성과 내후성을 확보하여 강한 접착성을 유지할 수 있도록 한 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 TPO 소재의 자동차 내장재에 더욱 적합한 접착성 및 안정성을 갖는 수성계 접착제를 제조할 수 있도록 한 자동차 내장재용 수성계 접착제 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착제는, 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르 베이스를 갖는 에테르형 폴리올에 의한 주제 100중량부에 대해서 초기 접착강도를 높이기 위한 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부, 주제에 친수성을 부여하여 접착제 내 입자 안정성을 갖게 하면서 접착제 내 고형분 양을 결정하기 위한 내부유화제 1~5중량부, 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) 및 피페라진(Piperazine)에 의한 쇄연장제 10~20중량부, 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제 5~10중량부를 포함하는 혼합 조성으로 이루어지며; 고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 폴리에스테르형 폴리올은, 1,4 부탄글리콜아디프산(1,4 Butane glycol/Adipic acid) 폴리에스테르이고; 상기 에테르형 폴리올은, 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(Poly tetramethyle ether glycol)이며; 상기 내부유화제는, 술폰산염 디올(Sulfonate diol), 디메틸올 부탄산(Dimethylol butanoic acid)의 이온성 내부유화제 중에서 선택된 어느 1종을 단독 사용하거나 또는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제와 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제를 혼합한 혼합유화제로 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 내부유화제에 대해 혼합유화제를 사용하는 경우, 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제 : 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제 = 1~2 : 8~9의 중량비율로 혼합 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 주제인 폴리올은 분자량 2000~3000이고, 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 결합하여 갖도록 함으로써 분자 구조 내에서 경화제와 후반응할 수 있게 하여 내열성과 내후성을 향상시킴에 의해 온도 상승으로 인한 자동차 내장재 측 재질박리를 방지할 수 있도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 수성계 접착제는, 규조토, 황토, 제올라이트, 숯, 활성탄, 은행잎, 솔잎, 홍삼, 대나무의 항균재료 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하되, 나노 또는 미크로 크기의 미세 분말입자나 추출물 형태로 첨가되며; 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 5~20중량부로 배합할 수 있다.
여기에서, 상기 수성계 접착제는, 자동차 내장재 측 화학적 처리에 의한 표면개질을 유도 및 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)을 첨가제로 첨가하되, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 첨가제 10~30중량부를 배합하며; 상기 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol) : 올레핀 디올(Olefine diol) = 2~3 : 1~1.2의 중량비율로 혼합 사용할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착제의 제조방법은, 자동차 내장재용 접착제로 사용하기 위한 친환경 수성계 접착제를 제조하기 위한 자동차 내장재용 수성계 접착제의 제조방법에 있어서, (A) 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르 베이스를 갖는 에테르형 폴리올의 주제를 구비하되, 상기 주제에 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖도록 결합하는 단계; (B) 상기 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르형 폴리올 100중량부에 대해서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부와 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제 5~10중량부를 투입하여 반응시킨 후, 화합물 측 입자안정성 및 고형분에 대해 재현성을 갖게 하여 동일한 접착물성을 갖도록 아세톤으로 희석시키는 단계; (C) 상기 (B)단계를 거친 화합물에 대해 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) 및 피페라진(Piperazine)에 의한 쇄연장제 10~20중량부와 내부유화제 1~5중량부를 투입하여 쇄연장함과 더불어 화합물 측 고형분 함량을 결정하는 단계; (D) 상기 (C)단계를 거친 화합물에 물을 가해 수분산시켜 수분산된 수성 폴리우레탄 접착제로 제조하는 단계; (E) 상기 (D)단계를 거친 화합물을 감압 증류하여 아세톤을 제거 및 수분산된 폴리우레탄 접착제를 완성하는 단계;를 포함하며, 고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하도록 제조하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 폴리에스테르형 폴리올은, 1,4 부탄글리콜아디프산(1,4 Butane glycol/Adipic acid) 폴리에스테르이고; 상기 에테르형 폴리올은, 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(Poly tetramethyle ether glycol)이고; 상기 내부유화제는, 술폰산염 디올(Sulfonate diol), 디메틸올 부탄산(Dimethylol butanoic acid)의 이온성 내부유화제 중에서 선택된 어느 1종을 단독 사용하거나 또는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제와 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제를 혼합한 혼합유화제를 사용하되, 상기 혼합유화제는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제 : 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제 = 1~2 : 8~9의 중량비율로 혼합 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 (C)단계와 (D)단계의 사이 또는 상기 (D)단계와 (E)단계의 사이에는 규조토, 황토, 제올라이트, 숯, 활성탄, 은행잎, 솔잎, 홍삼, 대나무의 항균재료 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하되, 나노 또는 미크로 크기의 미세 분말입자나 추출물 형태로 된 항균재료를 첨가하여 혼합하는 단계;를 개재하며, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 5~20중량부를 첨가할 수 있다.
여기에서, 상기 (B)단계에서는, 자동차 내장재 측 화학적 처리에 의한 표면개질을 유도 및 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)을 첨가제로 첨가하되, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 첨가제 10~30중량부를 첨가하며; 상기 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol) : 올레핀 디올(Olefine diol) = 2~3 : 1~1.2의 중량비율로 혼합 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 입자안정성을 가지고 우수한 접착성을 발휘하며 휘발성유기화합물을 배출하지 않아 친환경성을 갖는 자동차 내장재용 수성계 접착제를 제조할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명은 자동차 내장재의 제조에 사용시 작업자 및 소비자의 안전을 확보할 수 있고 휘발성유기화합물을 배출하지 않으므로 새차증후군의 발생을 방지할 수 있으며, 기존 수성계 접착제에 비해 접착강도를 높일 수 있으면서 내열성과 내후성을 확보하여 강한 접착성을 유지할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명은 TPO 소재의 자동차 내장재에 더욱 적합한 접착성 및 안정성을 갖는 수성계 접착제를 제조할 수 있으며, 내구성 있는 자동차 내장재의 생산을 가능하게 하는 유용함을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 일반적으로 사용되고 있는 자동차 내장재의 구조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착제의 제조방법를 나타낸 공정도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착제는 최근에 많이 사용되는 TPO 소재의 자동차 내장재에 더욱 적합한 접착성 및 안정성을 갖는 수성계 접착제를 제공할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 주제인 폴리올과 내부유화제, 쇄연장제, 경화제, 첨가제를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 주제인 폴리올은 기본적인 접착물성을 갖게 하기 위한 주원료로서, 에스테르(ester) 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르(ether) 베이스를 갖는 에테르형 폴리올을 사용함이 바람직하다.
특히, 상기 폴리에스테르형 폴리올은 1,4 부탄글리콜아디프산(1,4 Butane glycol/Adipic acid) 폴리에스테르가 가장 바람직하고, 상기 에테르형 폴리올은 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(Poly tetramethyle ether glycol)이 가장 바람직하다.
상기 주제인 폴리올에 있어서는 초기 접착강도를 극대화할 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 것을 사용함이 바람직하다.
상기 주제인 폴리올에 있어서는 여름철 차량의 내부온도 상승에 따라 접착 결합된 내장재의 박리될 우려가 있으므로 내열성을 확보할 수 있도록 함이 바람직한데, 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 결합하여 갖도록 함이 바람직하다.
이와 같이, 주제인 폴리올에 있어 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 결합하여 갖도록 구비함으로써 분자 구조 내에서 경화제와 후반응할 수 있게 할 수 있고, 이를 통해 내열성과 내후성을 향상시킬 수 있어 여름철 내부온도의 상승으로 인한 자동차 내장재 측 재질박리를 방지할 수 있으며, 우수한 내열성과 더불어 접착물성을 갖게 할 수 있다.
이때, 상기 OH기를 측쇄에 결합하기 위해 OH기를 갖는 실리콘오일을 첨가할 수 있으며, 이를 통해 낮은 표면장력, 비이온성, 소수성 및 발수성, 내열성, 화학적 불활성, 환경친화성, 무독성의 특성을 보유하도록 할 수 있다.
상기 내부유화제는 주제인 폴리올 측에 친수성을 부여하여 접착제 내 입자 안정성을 갖게 하면서 접착제 내 접착성을 위한 고형분 양을 결정하는데 사용하는 것으로서, 술폰산염 디올(Sulfonate diol), 디메틸올 부탄산(Dimethylol butanoic acid)의 이온성 내부유화제 중에서 선택된 어느 1종을 단독 사용할 수 있다.
또한, 상기 내부유화제는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제와 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제를 혼합한 혼합유화제를 사용할 수 있다.
이때, 상기 내부유화제에 대해 혼합유화제를 사용하는 경우, 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제 : 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제 = 1~2 : 8~9의 중량비율로 혼합 사용함이 바람직하다.
여기에서, 상기 이온성 내부유화제를 비이온성 내부유화제에 비해 많이 사용하게 되면, 전단응력 안정성이 현저히 떨어지면서 접착물성의 향상을 저해할 수 있다.
상기 쇄연장제는 화합물의 반응에 대해 최저에너지로 당겨 사슬을 연장시킬 수 있으면서 접착물성과 내열성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서, 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol)과 피페라진(Piperazine)을 함께 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 쇄연장제에 있어서는 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) : 피페라진(Piperazine) = 3~5 : 1~1.5의 중량비율로 혼합 사용함이 바람직하다.
여기에서, 상기 네오펜틸 글리콜에 비해 피페라진을 더 많이 사용하는 경우, 내열성 향상을 기대하기 어렵고 쇄연장효율을 저해할 수 있다.
상기 경화제는 비교적 빠른 경화를 가능하게 하여 작업시간을 단축시킬 수 있도록 하면서 부착성을 높일 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이소시아네이트기(NCO-)를 갖는 화합물인 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)를 사용함이 바람직하다.
상기 첨가제는 주제로 폴리올을 사용함에 따른 초기 접착강도를 높이기 위해 첨가하는 것으로서, 주제인 폴리올 측 주쇄에 규칙적인 구조 도입 및 결합을 쉽게 유리할 수 있도록 이소시아네이트계인 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate)를 사용함이 바람직하다.
상기 첨가제는 냄새 탈취 및 항균성을 발휘할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 은행잎, 솔잎, 홍삼, 대나무의 항균재료 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하되, 나노 또는 미크로 크기의 미세 분말입자나 추출물 형태로 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 자동차 내장재 측, 특히 TPO 소재 사용시 화학적 처리에 의한 표면개질을 유도 및 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)을 첨가제로 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol) : 분자량올레핀 디올(Olefine diol) = 2~3 : 1~1.2의 중량비율로 혼합 사용함으로써 화학적 처리에 의한 표면개질의 유도율을 높이면서 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 함이 바람직하다.
본 발명에서는 우수한 접착성 및 입자 안정성을 발휘할 수 있으면서 휘발성유기화합물을 배출하지 않는 형태로 친환경성을 구현하여 제조하고, 우수한 접착강도와 내열성 및 내후성을 확보하여 재질박리를 방지할 수 있도록 하며, 특히 TPO 소재의 자동차 내장재에 더욱 적합한 접착성 및 안정성을 갖는 수성계 접착제를 제조할 수 있도록 하기 위해 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르 베이스를 갖는 에테르형 폴리올에 의한 주제 100중량부에 대해서 상술한 바와 같이 기술한 내부유화제 1~5중량부, 쇄연장제 10~20중량부, 경화제 5~10중량부, 첨가제인 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부로 조성함이 바람직하다.
또한, 상기 첨가제인 항균재료는 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 첨가제 5~20중량부로 조성하여 첨가할 수 있다.
또한, 상기 첨가제인 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)은 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 10~30중량부로 조성하여 첨가할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같은 조성성분과 조성비로 이루어지는 본 발명에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착계는 고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하는 범위로 제조할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 조성성분과 조성비로 이루어지는 본 발명에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착계는 주제에 활성기를 결합하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조할 수 있는데, 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
구체적으로, 본 발명에서는 자동차 내장재의 접착용도로 사용하기 위한 친환경 수성계 접착제를 제조하기 위한 것으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 활성기(-OH) 결합단계(S10), 원료반응 및 희석단계(S20), 쇄연장단계(S30), 수분산단계(S40), 증류감압단계(S50)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 활성기 결합단계(S10)는 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르 베이스를 갖는 에테르형 폴리올의 주제를 구비하되, 상기 주제에 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖도록 결합하는 단계이다.
이때, 상기 주제인 폴리올은 분자량 2000~3000인 것을 사용함이 바람직하다.
여기에서, 상기 폴리에스테르형 폴리올은 1,4 부탄글리콜아디프산(1,4 Butane glycol/Adipic acid) 폴리에스테르를 사용할 수 있고, 상기 에테르형 폴리올은 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(Poly tetramethyle ether glycol)을 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 OH기를 측쇄에 결합하기 위해 OH기를 함유한 실리콘오일을 첨가할 수 있는데, 이를 통해 낮은 표면장력, 비이온성, 소수성 및 발수성, 내열성, 화학적 불활성, 환경친화성, 무독성의 특성을 보유하도록 할 수 있다.
상기 원료반응 및 희석단계(S20)는 상기 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖는 폴리에스테르형 폴리올 또는 에테르형 폴리올 100중량부에 대해서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부와 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제 10~30중량부를 투입하여 반응시킨 후, 주제 측 입자안정성 및 고형분에 대해 재현성을 갖게 하여 동일한 접착물성을 갖도록 아세톤으로 희석시키는 단계이다.
이때, 상기 아세톤에 대해서는 사용량에 따라 입자안정성 및 접착물성에 영향을 미치므로 최적화시키고자 하는 고형분 함량 대비 100~200%를 사용함이 바람직하다 할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에서는 우수한 접착강도와 내열성 및 입자안정성을 확보할 수 있도록 하기 위해 상술한 바와 같은 조성성분과 조성비를 통해 고형분 45~55%를 유지하고자 하는데, 이와 같은 고형분 함량 대비 100~200%를 사용할 수 있다.
또한, 상기 원료반응 및 희석단계(S20)에서는 자동차 내장재 측 화학적 처리에 의한 표면개질을 유도 및 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)을 첨가제로 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 첨가제로 사용되는 폴리카보네이트 폴리올과 올레핀 디올은 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 10~30중량부로 첨가함이 바람직하다.
여기에서, 상기 수치 한정된 첨가량 중에서 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol) : 올레핀 디올(Olefine diol) = 2~3 : 1~1.2의 중량비율로 혼합 사용함이 바람직하다.
상기 쇄연장단계(S30)는 상기 원료반응 및 희석단계(S20)를 거친 화합물에 대해 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) 및 피페라진(Piperazine)에 의한 쇄연장제 10~20중량부와 내부유화제 1~5중량부를 투입하여 쇄연장함과 더불어 화합물 측 고형분 함량을 결정하는 단계이다.
이때, 상기 쇄연장제를 투입함에 있어서는 상기 수치 한정된 첨가량 중에서 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) : 피페라진(Piperazine) = 3~5 : 1~1.5의 중량비율로 혼합 사용함이 바람직하다.
여기에서, 상기 내부유화제는 술폰산염 디올(Sulfonate diol), 디메틸올 부탄산(Dimethylol butanoic acid)의 이온성 내부유화제 중에서 선택된 어느 1종을 단독 사용하거나 또는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제와 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제를 혼합한 혼합유화제를 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 혼합유화제를 사용하는 경우에는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제 : 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제 = 1~2 : 8~9의 중량비율로 혼합 사용함이 바람직하다.
상기 수분산단계(S40)는 상기 쇄연장단계(S30)를 거친 화합물에 물을 가해 수분산시켜 수분산된 수성 폴리우레탄 접착제로 제조하는 단계이다.
상기 증류감압단계(S50)는 상기 수분산단계(S40)를 거친 화합물을 감압 증류하여 희석제로 사용된 아세톤을 제거 및 수분산된 폴리우레탄 접착제를 완성하는 단계이다.
이때, 상기 증류감압단계(S50)에서는 희석제로 사용된 아세톤을 제거함으로써 휘발성유기화합물(VOC)이 검출되지 않는 친환경 수성계 접착제를 제조할 수 있다.
또한, 상기 쇄연장단계와 수분산단계의 사이 또는 상기 수분산단계와 증류감압단계의 사이에는 은행잎, 솔잎, 홍삼, 대나무의 항균재료 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하되, 나노 또는 미크로 크기의 미세 분말입자나 추출물 형태로 된 항균재료를 첨가하여 혼합하는 단계를 개재할 수 있으며, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 5~20중량부를 첨가하여 사용할 수 있다.
이를 통해, 냄새 탈취는 물론 항균성을 갖는 수성계 접착제를 제조할 수 있다.
즉, 이와 같은 단계 및 제조방식을 통해 제조되는 본 발명에 따른 자동차 내장재용 수성계 접착계는 고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하는 범위로 제조할 수 있다.
여기에서, 각 단계별 구체적으로 기술하지 않는 구성 및 작용들에 대해서는 이미 상술하게 기재한 내용들을 준용하기로 한다.
이에 따라, 본 발명에서는 입자안정성을 가지고 우수한 접착성을 발휘할 수 있으며 휘발성유기화합물(VOC)을 배출하지 않는 형태의 친환경적 자동차 내장재용 수성계 접착제를 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 보다 구체적인 실시예를 통해 자동차 내장재용 수성계 접착제를 제조하고, 그에 대한 기계적 물성을 평가하여 그 결과를 나타내었다.
(실시예 1)
분자량 3000을 갖는 1,4 부탄글리콜아디프산 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 OH기를 함유한 실리콘오일을 반응시켜 3000분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖도록 결합하고, 여기에 헥사메틸렌 디이소시아네이트 50중량부와 경화제로 폴리이소시아네이트 5중량부를 투입하여 반응시킨 후 아세톤으로 희석시키며, 쇄연장제 15중량부와 내부유화제 3중량부 투입하여 쇄연장하고, 이에 물을 가해 수분산시켜 수분산된 수성 폴리우레탄 접착제를 제조한 후 감압 증류하여 아세톤을 제거하였다.
여기에서, 쇄연장제는 네오펜틸 글리콜 : 피페라진 = 3 : 1의 중량비율로 사용하였으며, 내부유화제는 술폰산염 디올을 사용하였으며, 고형분 함량 50%를 유지하도록 제조하였다.
(실시예 2)
분자량 3000을 갖는 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 폴리올 100중량부에 OH기를 함유한 실리콘오일을 반응시켜 3000분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖도록 결합하고, 여기에 헥사메틸렌 디이소시아네이트 50중량부와 경화제로 폴리이소시아네이트 5중량부를 투입하여 반응시킨 후 아세톤으로 희석시키며, 쇄연장제 15중량부와 내부유화제 3중량부 투입하여 쇄연장하고, 이에 물을 가해 수분산시켜 수분산된 수성 폴리우레탄 접착제를 제조한 후 감압 증류하여 아세톤을 제거하였다.
여기에서, 쇄연장제는 네오펜틸 글리콜 : 피페라진 = 3 : 1의 중량비율로 사용하였으며, 내부유화제는 디메틸올 프로피온산 : 폴리글리세린지방산에스테르 = 1 : 8의 중량비율로 혼합 사용하였으며, 고형분 함량 50%를 유지하도록 제조하였다.
이와 같은 실시예 1과 실시예 2에 대해 초기접착력 시험, 접착력 시험, 내열습성 시험을 각각 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(초기접착력 시험)
0.3㎜(두께)×50㎜(폭)×100㎜(길이)의 TPO 시편과 0.5㎜(두께)×50㎜(폭)×100㎜(길이)의 PP폼 시편을 각각 구비하고 이들을 80℃의 열풍으로 건조 처리 후, TPO 시편과 PP폼 시편에 각각 100g/㎡의 양으로 접착제를 도포하고, 90℃의 열풍으로 30초 동안 건조한 후 접착제가 묻은 면끼리 4kg/㎠의 압력으로 10초 동안 압착하였으며, 이를 인장강도 테스트기에서 박리 테스트를 실시하였다. 박리강도 측정시 박리속도는 100㎜/분으로 실시하였으며 압착 후 1분 경과시 측정하였다.
(접착력 시험)
0.3㎜(두께)×50㎜(폭)×100㎜(길이)의 TPO 시편과 0.5㎜(두께)×50㎜(폭)×100㎜(길이)의 PP폼 시편을 각각 구비하고 이들을 80℃의 열풍으로 건조 처리 후, TPO 시편과 PP폼 시편에 각각 100g/㎡의 양으로 접착제를 도포하여 25℃에서 1시간 건조시켰고, 90℃의 열풍으로 30초 동안 숙성시킨 후 접착제가 묻은 면끼리 4kg/㎠의 압력으로 20초 동안 압착하였으며, 이를 인장강도 테스트기에서 박리 테스트를 실시하여 측정하였다. 박리강도 측정시 박리속도는 100㎜/분으로 실시하였다.
(내열습성 시험)
0.3㎜(두께)×50㎜(폭)×100㎜(길이)의 TPO 시편을 구비하되 80℃의 열풍으로 건조 처리하고, 이 TPO 시편에 각각 100g/㎡의 양으로 접착제를 도포한 후 25℃에서 24시간 방치하였으며, 이러한 시편에 대해 80℃의 온도 및 50%의 상대습도 상태에서 1Kg의 하중을 30분 동안 가압한 후, 접착면의 박리된 길이를 자로 측정하였다.
구분 초기접착력
(kgf/inch)		 접착력
(kgf/inch)		 내열습성
(mm)
실시예 1 3.8 5.4 0.7
실시예 2 3.9 5.7 0.8
표 1에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 자동차 내장재용 수성계 접착제는 초기접착력과 접착물성 및 내열습성이 우수한 수치를 나타내고 있으며, 접착물성에 대해서는 본 발명이 요구하는 접착력 4.5~6.0kgf/inch의 범위 내에 있음을 보여주고 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 단순한 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.
S10: 활성기 결합단계
S20: 원료반응 및 희석단계
S30: 쇄연장단계
S40: 수분산단계
S50: 증류감압단계

Claims (10)

  1. 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올을 주제로 하고, 여기에 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate)와 내부유화제, 쇄연장제, 및 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제를 혼합 조성으로 하여 이루어지는 자동차 내장재용 수성계 접착제에 있어서,
    에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올에 의한 주제 100중량부에 대해서 초기 접착강도를 높이기 위한 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부, 주제에 친수성을 부여하여 접착제 내 입자 안정성을 갖게 하면서 접착제 내 고형분 양을 결정하기 위한 내부유화제 1~5중량부, 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) 및 피페라진(Piperazine)에 의한 쇄연장제 10~20중량부, 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제 5~10중량부를 포함하는 혼합 조성으로 이루어지되, 고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하며;
    상기 폴리에스테르형 폴리올은 1,4 부탄글리콜아디프산(1,4 Butane glycol/Adipic acid) 폴리에스테르이고;
    상기 내부유화제는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제와 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제를 혼합한 혼합유화제를 사용하되, 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제 : 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제 = 1~2 : 8~9의 중량비율로 혼합 사용하며;
    상기 쇄연장제는 네오펜틸 글리콜 : 피페라진 = 3~5 : 1~1.5의 중량비율로 혼합 사용하며;
    상기 주제인 폴리올은 분자량 2000~3000이고, 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 결합하여 갖도록 함으로써 분자 구조 내에서 경화제와 후반응할 수 있게 하여 내열성과 내후성을 향상시킴에 의해 온도 상승으로 인한 자동차 내장재 측 재질박리를 방지할 수 있도록 구성하되, OH기를 측쇄에 결합하기 위해 OH기를 갖는 실리콘오일을 첨가하여 낮은 표면장력과 비이온성, 소수성 및 발수성, 내열성, 화학적 불활성을 보유하도록 하며;
    은행잎, 솔잎, 홍삼, 대나무의 항균재료 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하되, 나노 또는 미크로 크기의 미세 분말입자나 추출물 형태로 더 첨가하고, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 5~20중량부로 배합하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수성계 접착제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수성계 접착제는,
    자동차 내장재 측 화학적 처리에 의한 표면개질을 유도 및 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)을 첨가제로 첨가하되, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 첨가제 10~30중량부를 배합하며;
    상기 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol) : 올레핀 디올(Olefine diol) = 2~3 : 1~1.2의 중량비율로 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수성계 접착제.
  7. 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올을 주제로 하고, 여기에 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocynate)와 내부유화제, 쇄연장제, 및 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제를 혼합 조성으로 하여 자동차 내장재용 접착제로 사용하기 위한 친환경 수성계 접착제를 제조하기 위한 자동차 내장재용 수성계 접착제의 제조방법에 있어서,
    (A) 에스테르 베이스를 갖는 폴리에스테르형 폴리올에 의한 주제를 구비하되, 상기 주제에 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖도록 결합하는 단계;
    (B) 상기 2000~3000 분자량 당 1몰의 OH기를 측쇄에 갖는 폴리에스테르형 폴리올 100중량부에 대해서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocynate) 30~80중량부와 폴리이소시아네이트(Polyisocynate)에 의한 경화제 5~10중량부를 투입하여 반응시킨 후, 화합물 측 입자안정성 및 고형분에 대해 재현성을 갖게 하여 동일한 접착물성을 갖도록 아세톤으로 희석시키는 단계;
    (C) 상기 (B)단계를 거친 화합물에 대해 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol) 및 피페라진(Piperazine)에 의한 쇄연장제 10~20중량부와 내부유화제 1~5중량부를 투입하여 쇄연장함과 더불어 화합물 측 고형분 함량을 결정하는 단계;
    (D) 상기 (C)단계를 거친 화합물에 물을 가해 수분산시켜 수분산된 수성 폴리우레탄 접착제로 제조하는 단계;
    (E) 상기 (D)단계를 거친 화합물을 감압 증류하여 아세톤을 제거 및 수분산된 폴리우레탄 접착제를 완성하는 단계; 를 포함하되,
    고형분 45~55%를 유지하고 점도 200~300cps 및 접착력 4.5~6.0kgf/inch를 만족하도록 제조하며;
    상기 폴리에스테르형 폴리올은 1,4 부탄글리콜아디프산(1,4 Butane glycol/Adipic acid) 폴리에스테르이고;
    상기 내부유화제는 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제와 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제를 혼합한 혼합유화제를 사용하되, 디메틸올 프로피온산(Dimethylol propionic acid)의 이온성 내부유화제 : 폴리글리세린지방산에스테르의 비이온성 내부유화제 = 1~2 : 8~9의 중량비율로 혼합 사용하며;
    상기 쇄연장제는 네오펜틸 글리콜 : 피페라진 = 3~5 : 1~1.5의 중량비율로 혼합 사용하며;
    상기 (A)단계에서는 OH기를 측쇄에 결합하기 위해 OH기를 갖는 실리콘오일을 첨가함으로써 낮은 표면장력, 비이온성, 소수성 및 발수성, 내열성, 화학적 불활성을 보유하도록 하고;
    상기 (C)단계와 (D)단계의 사이 또는 상기 (D)단계와 (E)단계의 사이에는 은행잎, 솔잎, 홍삼, 대나무의 항균재료 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하되, 나노 또는 미크로 크기의 미세 분말입자나 추출물 형태로 된 항균재료를 더 첨가하여 혼합하는 단계; 를 개재하며, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 5~20중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수성계 접착제의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 (B)단계에서는,
    자동차 내장재 측 화학적 처리에 의한 표면개질을 유도 및 접착제의 부착성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 분자량 2000~3000인 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol)과 분자량 2000~3000인 올레핀 디올(Olefine diol)을 첨가제로 첨가하되, 주제인 폴리올 100중량부에 대해서 첨가제 10~30중량부를 첨가하며;
    상기 폴리카보네이트 폴리올(Polycarbonate polyol) : 올레핀 디올(Olefine diol) = 2~3 : 1~1.2의 중량비율로 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수성계 접착제의 제조방법.
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