KR102676305B1 - 테프론 라이닝 시트용 접착제 조성물 및 이를 포함하는 테프론 라이닝 시트용 접착제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 톨루엔 등의 방향족계 용제를 사용하지 않은 접착제 조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경적인 접착제에 관한 것으로서, 테프론 소재뿐만 아니라, 스틸 및/또는 스테인인레스 스틸과 같은 금속재에 대한 접착성이 우수한 접착제에 관한 발명이다.
Description
본 발명은 접착제 조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경적인 테프론 라이닝 시트용 접착제에 관한 것이다.
일반적으로 부식성이 강한 산이나 알칼리 또는 염류 등의 화학약품을 저장하는 저장탱크나 이들의 서로 반응시키는 반응탱크 등은 탄소강이나 스테인리스강과 같은 강판(steel plate)로 제작된 금속재 탱크를 사용한다. 그리고, 상기 금속재 탱크에는 화학약품과의 접촉으로 인한 부식을 방지하기 위해 내벽에 폴리염화비닐이나 고무 또는 불소계 수지 등과 같은 내약품성 재료인 라이닝 시트를 접착하는 시트 라이닝(heet lining)을 행하게 된다.
즉, 황산, 불산, 염산 등 맹독성 화학물질을 저장하는 금속재 화학탱크는 내벽이 상기 맹독성 화학물질과의 접촉에 의해 부식되거나 화학반응을 일으키는 등에 의해 훼손됨으로써, 상기 맹독성 화학물질이 탱크 외부로 누출되는 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 금속재 탱크 내벽 전체에 내약품성 재료인 라이닝 시트를 접착시켜 화학물질로 인해 탱크가 부식되는 것을 방지하도록 하고 있다.
종래의 금속재 탱크 내벽에 라이닝 시트를 부착하는 방법은 시트 형태로 이루어진 라이닝 시트를 탱크 내벽에 접착한 후 이와 인접하게 또 다른 라이닝 시트를 접착하는 방식으로 접착하고 마지막으로 라이닝 시트와 라이닝 시트 사이의 틈으로 화학약품 등이 침투하지 못하도록 작업자가 테프론으로 용접작업을 행하게 된다.
상기 라이닝 시트 접착에 사용되는 접착제는 일반적으로 방향족계 용제를 적용하여 제조한 접착제를 사용하는데, 방향족계 용제를 사용한 접착제는 인체 유해 물질을 다량 발생시켜서 친환경적이지 못한 문제가 있어서, 작업성을 떨어뜨리는 문제가 있었다.
이에 방향족계 용제인 톨루엔을 사용하지 않으면서도 우수한 접착성을 가지는 새로운 접착제 개발이 요구되고 있는 실정이다.
기존 접착제는 톨루엔 등과 같은 방향족계 용제를 사용하여 제조하여, 인체에 유해하고, 작업성을 떨어뜨리는 문제가 있으며, 비방향족계 용제를 사용하여 제조한 접착제는 테프론 및/또는 스틸과 같은 금속재에 대한 접착성이 부족하여 그 적용 분야에 한계가 있었는데, 본 발명은 방향족계 용제로서 톨루엔을 사용하지 않으면서도, 테프론, 금소재에 대한 접착성이 우수한 최적의 접착제의 조성을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. 즉, 본 발명은 친환경적인 테프론 라이닝 접착제 조성물 및 이를 이용하여 제조한 접착제를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 테프론 라이닝 시트용 접착제 조성물은 바인더 수지, 접착부여제, 내열성 향상제 및 용제를 포함하다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 이용한 1액형 접착제로서, 테프론 라이닝 시트용 접착제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 접착제를 이용하여 스틸(steel) 또는 스테인레스 스틸(stainless steel) 탱크의 내벽을 테프론 라이닝 시트가 접착시, 상기 접착제를 이용하여 접착시킬 수 있다.
본 발명의 접착제는 인체 유해한 극성 유기용제 중 하나인 톨루엔을 사용하지 않는 바, 인체 유해성이 크게 낮아서 작업 환경성을 개선시킬 수 있으면서도, 테프론 시트뿐만 아니라, 스틸 및/또는 스테인레스 스틸과 같은 금속재에 대한 접착성이 우수하다.
이하 본 발명을 더욱 자세하게 설명한다.
본 발명의 접착제는 방향족계 용제를 사용하지 않는 1액형 접착제로서, 테프론 소재의 시트뿐만 아니라, 스틸(steel) 및/또는 스테인레스 스틸과 같은 금속재에 대해서 우수한 접착성을 가지는 친환경 접착제이다.
본 발명의 접착제는 끓는점(boiling point) 98.0 ~ 121.0℃ 및 인화점(flash point) -15.0 ~ -10.0℃이고, 바람직하게는 끓는점 101.5 ~ 120.0℃ 및 인화점 -13.6 ~ -11.0℃이고, 더욱 바람직하게는 끓는점 105.0 ~ 118.0℃ 및 인화점 -13.0 ~ -12.0℃일 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제는 20℃에서 비중 1.25 ~ 1.50 및 증기압 12 ~ 14 mmHg일 수 있으며, 바람직하게는 20℃에서 비중 1.27 ~ 1.35 및 증기압 12 ~ 14 mmHg, 더욱 바람직하게는 비중 1.27 ~ 1.32 및 증기압 12.5 ~ 13.8 mmHg일 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제는 20℃에서 점도 80 ~ 90 poise일 수 있다.
그리고, 본 발명의 접착제는 KS M 1993 방법에 의거하여 측정시, 톨루엔이 검출되지 않는다.
또한, 본 발명의 접착제는 180° 박리 시험시, 스테인레스 스틸에 대한 접착강도가 15.0 ~ 19.0 N/25mm(=kgf/cm)일 수 있고, 바람직하게는 접착강도가 15.5 ~ 18.5 N/25mm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 접착강도가 16.0 ~ 18.0 N/25mm일 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 접착제는 바인더 수지, 접착부여제, 내열성 향상제 및 용제를 혼합 및 교반하여 제조할 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물 중 상기 바인더 수지는 호모폴리머를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소부틸렌 호모 폴리머, 에피클로르히드린 고무, 클로로프렌 호모 폴리머, 이소프렌 호모 폴리머, 브로모부틸 호모 폴리머 및 클로로부틸 호모 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 클로로프렌 호모 폴리머를 포함할 수 있다. 그리고, 바인더 수지의 접착제 내 함량은 접착제 전체 중량% 중 18 ~ 25 중량%, 바람직하게는 18.5 ~ 22.5 중량%, 더욱 바람직하게는 19.0 ~ 21.0 중량%이며, 이때, 바인더 수지 함량이 18 중량% 미만이면 접착제 도포성이 떨어지고, 내열성 향상제가 이탈하는 문제가 있을 수 있고, 25 중량%를 초과하면 접착제 점도가 너무 높아서 작업성이 떨어지고, 오히려 접착력이 감소하는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물 중 상기 접착부여제는 접착제에 추가적인 접착성을 증대시키는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 접착부여제를 사용할 수 있고, 일례를 들면, 로진 에스테르를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글리세롤 아베에트(Glyceryl abietate)를 사용할 수 있다. 그리고, 접착제 내 접착부여제 함량은 접착제 전체 중량% 중 12 ~ 17 중량%, 바람직하게는 13.0 ~ 16.5 중량%, 더욱 바람직하게는 14.0 ~ 16.0 중량%이며, 이때, 접착부여제 함량이 12 중량% 미만이면 접착제의 접착강도가 부족한 문제가 있을 수 있고, 17 중량%를 초과하면 오히려 코팅성이 떨어져서 작업성이 나빠지고, 끓는점이 낮아져서 내열성이 저하되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 접착제 조성물 중 상기 내열성 향상제는 무기산화물계 내열성 향상제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 분말 타입의 삼산화철(Iron Trioxide) 및 탄산니켈(Nickel carbonate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 삼산화철 분말 및 탄산니켈 분말을 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 삼산화철 분말 및 탄산니켈 분말을 1 : 0.3 ~ 0.8 중량비로, 더 더욱 바람직하게는 삼산화철 분말 및 탄산니켈 분말을 1 : 0.4 ~ 0.6 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 내열성 향상 및 조성물 간 혼화성 등의 측면에서 유리하다. 그리고, 접착제 내 내열성 향상제의 함량은 접착제 전체 중량% 중 10 ~ 20 중량%, 바람직하게는 12.0 ~ 18.0 중량%, 더욱 바람직하게는 13.5 ~ 16.5 중량%이며, 이때, 내열성 향상제 함량이 10 중량% 미만이면 접착제의 내열성이 부족하여 끓는점이 낮은 문제가 있을 수 있고, 20 중량%를 초과하면 과량 사용으로 인해 접착제의 접착성이 오히려 크게 감소하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 내열성 향상제의 분말 크기는 평균입경 1.0 ~ 10.0㎛인 것을, 바람직하게는 평균입경 1.0 ~ 6.0㎛인 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 접착제 조성물 중 상기 용제는 N-헥산(N-hexane) 및 페닐아세틸클로라이드(phenylacetyl chloride)를 1 : 0.50 ~ 0.80 중량비로 포함하는 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 N-헥산 및 페닐아세틸클로라이드를 1 : 0.57 ~ 0.80 중량비로, 더욱 바람직하게는 N-헥산 및 페닐아세틸클로라이드를 1 : 0.60 ~ 0.72 중량비로 포함할 수 있다. 상기 페닐아세틸클로라이드는 방향족 용제인 톨루엔의 대체 용제로서 상기 바인더 수지에 대한 용해성이 우수한 용제로서, N-헥산에 대해 그 사용량이 0.50 중량비 미만이면 용제의 용해성이 떨어져서, 접착제 조성물간 혼화성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 0.80 중량비를 초과하면 과량 사용으로 인해 오히려 접착부여제가 잘 용해되지 않는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다. 그리고, 접착제 내 용제의 함량은 앞서 설명한 바인더 수지, 접착부여제, 내열성 향상제를 제외한 접착제 전체 중량% 중 나머지 잔량의 중량%이다.
앞서 설명한 본 발명의 접착제 조성물을 이용하여 제조한 본 발명의 접착제는 테프론 소재뿐만 아니라, 금속재에 대한 접착성이 우수한 바, 테프론 라이닝 시트용 접착제 및/또는 금속재에 대한 접착제로 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 스틸(steel) 또는 스테인레스 스틸(stainless steel) 등과 같은 금속재 탱크의 내벽에 테프론 라이닝 시트 접착시 사용하는 접착제로 사용하기 적합하다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
[실시예]
실시예 1 : 접착제의 제조
바인더 수지로서 클로로프렌 호모 폴리머 20 중량%, 접착부여제로서 글리세롤 아베에트(Glyceryl abietate) 15 중량%, 삼산화철 분말(평균입경 2.3㎛) 및 탄산니켈 분말(평균입경 3.2㎛)을 1 : 0.5 중량비로 포함하는 내열성 향상제 15 중량% 및 100 중량% 중 나머지 잔량의 용제를 혼합 및 교반하여, 연한 노란색의 액상 접착제(1액형 접착제)를 제조하였다.
이때, 상기 용제는 N-헥산 및 페닐아세틸클로라이드를 1: 0.67 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제를 제조하되, 내열성 향상제로서, 삼산화철 분말만을 15 중량%로 사용하여 접착제를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제를 제조하되, 용제로서, N-헥산 및 페닐아세틸클로라이드를 1:0.2 중량비로 사용하여 접착제를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제를 제조하되, 용제로서, N-헥산 및 페닐아세틸클로라이드를 1:1 중량비로 사용하여 접착제를 제조하였다.
실시예 2 ~ 5 및 비교예 4 ~ 7
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제를 제조하되, 하기 표 1과 같은 함량으로 조성물을 혼합 및 교반하여 실시예 2 ~ 5 및 비교예 3 ~ 7을 각각 실시하여, 접착제를 각각 제조하였다.
| 구분(중량%) | 바인더수지 | 접착부여제 | 내열성향상제 | 용제 |
| 실시예1 | 20 | 15 | 15 | 100 중량% 중 나머지 잔량 |
| 실시예2 | 18.5 | 15 | 15 | |
| 실시예3 | 22.5 | 16 | 13.5 | |
| 실시예4 | 20 | 12 | 15 | |
| 실시예5 | 20 | 15 | 18.5 | |
| 비교예1 | 20 | 15 | 15 | |
| 비교예2 | 20 | 15 | 15 | |
| 비교예3 | 20 | 15 | 15 | |
| 비교예4 | 17 | 15 | 15 | |
| 비교예5 | 26 | 15 | 15 | |
| 비교예6 | 20 | 10 | 15 | |
| 비교예7 | 20 | 15 | 21 |
실험예 1 : 물성 측정
(1) 상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 7에서 제조한 접착제 각각의 끓는점, 인화점, 비중, 증기압 및 점도를 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 구분(중량%) | 끓는점(℃) | 인화점(℃) | 20℃에서의 비중 |
20℃에서의 증기압(mmHg) |
20℃에서의 점도(poise) |
| 실시예1 | 109.6 | -12.5 | 1.29 | 13 | 85 |
| 실시예2 | 108.8 | -12.2 | 1.26 | 12 | 82 |
| 실시예3 | 105.9 | -13.0 | 1.33 | 14 | 89 |
| 실시예4 | 111.4 | -11.7 | 1.28 | 13 | 80 |
| 실시예5 | 115.6 | -11.3 | 1.38 | 14 | 87 |
| 비교예1 | 98.8 | -13.8 | 1.32 | 13 | 88 |
| 비교예2 | 105.3 | -12.0 | 1.25 | 14 | 78 |
| 비교예3 | 109.2 | -12.6 | 1.29 | 13 | 81 |
| 비교예4 | 103.4 | -12.7 | 1.25 | 12 | 79 |
| 비교예5 | 110.8 | -12.1 | 1.32 | 14 | 92 |
| 비교예6 | 109.8 | -12.7 | 1.27 | 12 | 83 |
| 비교예7 | 116.5 | -10.6 | 1.43 | 14 | 90 |
(2) 또한, 상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 7에서 제조한 접착제 각각에 대해 톨루엔 검출 여부를 KS M 1993 방법에 의거하여 측정하였다.
그리고, 접착강도는 상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 7에서 제조한 접착제 각각을 테프론 시트의 일표면에 0.15mm 두께로 코팅시켜 테프론 라이닝 시트를 제조한 후, 스테인레스 스틸 금속재에 대한 접착강도를 UTA◎-500N 장비를 이용하여 180°박리 테스트를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 그리고, 접착강도는 5회 반복실시한 후, 평균값을 나타낸 것이다.
| 구분(중량%) | 톨루엔 검출 여부 | 접착강도 N/25mm(=kgf/cm) |
| 스테인레스스틸 금속재 | ||
| 실시예1 | 불검출 | 17.3 |
| 실시예2 | 불검출 | 17.1 |
| 실시예3 | 불검출 | 17.6 |
| 실시예4 | 불검출 | 16.7 |
| 실시예5 | 불검출 | 17.0 |
| 비교예1 | 불검출 | 17.4 |
| 비교예2 | 불검출 | 13.9 |
| 비교예3 | 불검출 | 13.4 |
| 비교예4 | 불검출 | 16.2 |
| 비교예5 | 불검출 | 16.7 |
| 비교예6 | 불검출 | 13.3 |
| 비교예7 | 불검출 | 13.9 |
상기 표 2 및 표 3의 물성 측정 결과를 보면, 실시예 1 내지 실시예 5는 끓는점 98.0 ~ 121.0℃ 및 인화점 -15.0 ~ -10.0℃의 우수한 내열성을 가지면서, 20℃에서 비중 1.25 ~ 1.50, 증기압 12 ~ 14 mmHg 및 적정 점도를 가지고, 스테인레스 스틸에 대한 우수한 접착강도를 가짐을 확인할 수 있었다.
이에 반해, 내열성 향상제로서, 탄산니켈 분말을 사용하지 않고, 삼산화철 분말만을 사용한 비교예 1의 경우, 접착강도는 우수하나, 실시예 1과 비교할 때, 끓는점이 크게 낮아지고, 인화점이 낮아지는 문제가 있었다.
그리고, 용제로서 N-헥산에 대해 페닐아세틸클로라이드를 0.5 중량비 미만인 0.2 중량비로만 사용한 비교예 2의 경우, 바인더 수지가 잘 용해되지 않고, 성분들간 뭉치는 문제가 있었다. 또한, 용제로서 N-헥산에 대해 페닐아세틸클로라이드를 0.8 중량비를 초과한 1 중량비를 사용한 비교예 3의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 스테인레스 스틸 금속재에 대한 접착강도가 상대적으로 낮아지는 문제가 있었으며, 제조시, 접착부여제가 잘 용해되지 않는 문제가 있었다.
그리고, 바인더 수지를 18 중량% 미만으로 사용한 비교예 4의 경우, 점도가 다소 낮았으며, 실시예 1 및 실시예 2와 비교할 때, 접착강도가 다소 떨어지고, 끓는점이 상대적으로 크게 낮아졌는데, 이는 바인더 수지를 너무 적게 사용하여 제조시 내열성 향상제가 이탈하고, 접착제 내 조성물의 균질성이 부족하기 때문이다. 또한, 바인더 수지를 25 중량% 초과 사용한 비교예 5의 경우, 접착제 점도가 너무 높아서 접착시트 제조시 작업성 및 코팅성이 좋지 못했고, 그 결과, 실시예 1 및 실시예 3과 비교할 때, 접착력이 오히려 감소하는 문제가 있었다.
그리고, 접착부여제를 12 중량% 미만인 10 중량%로 사용한 비교예 6의 경우, 실시예 1 및 실시예 4와 비교할 때, 접착강도가 급격하게 떨어지는 문제가 있었으며, 내열성 향상제를 20 중량% 초과하여 과량 사용한 비교예 6의 경우, 실시예 1 및 실시예 5와 비교할 때, 접착강도가 크게 감소하는 문제가 있었다.
상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 접착제가 방향족계 용제를 사용하지 않는 친환경적인 접착제이면서도, 테프론 소재뿐만 아니라, 금속재에 대한 접착성이 우수함을 확인할 수 있었다.
Claims (9)
- 바인더 수지 18 ~ 25 중량%, 접착부여제 12 ~ 17 중량%, 내열성 향상제 10 ~ 20 중량% 및 전체 100 중량% 중 나머지 잔량의 용제를 포함하고,
상기 바인더 수지는 이소부틸렌 호모 폴리머, 에피클로르히드린 고무, 클로로프렌 호모 폴리머, 이소프렌 호모 폴리머, 브로모부틸 호모 폴리머 및 클로로부틸 호모 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 접착부여제는 로진 에스테르를 포함하며,
상기 내열성 향상제는 무기산화물계 내열성 향상제를 포함하고,
상기 용제는 N-헥산 및 페닐아세틸클로라이드(phenylacetyl chloride)를 1 : 0.50 ~ 0.80 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 테프론 라이닝 시트용 접착제 조성물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 1액형 접착제이며, 제1항의 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 테프론 라이닝 시트용 접착제.
- 제5항에 있어서, 끓는점(boiling point) 98.0 ~ 121.0℃, 인화점(flash point) -15.0 ~ -10.0℃인 것을 특징으로 하는 테프론 라이닝 시트용 접착제.
- 제5항에 있어서, 20℃에서 비중 1.25 ~ 1.50, 증기압 12 ~ 14 mmHg 및 점도 80 ~ 90 poise인 것을 특징으로 하는 테프론 라이닝 시트용 접착제.
- 제5항의 테프론 라이닝 시트용 접착제가 적용된 테프론 라이닝 시트.
- 스틸(steel) 또는 스테인레스 스틸(stainless steel) 탱크로서, 상기 탱크 내벽이 제8항의 테프론 라이닝 시트가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 금속재 탱크.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102676305B1 true KR102676305B1 (ko) | 2024-06-28 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007246903A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Lanxess Inc | 表面接着力を向上したブチルアイオノマー |
| KR101885856B1 (ko) * | 2018-05-18 | 2018-08-06 | 권병수 | 해수의 염류를 이용한 이온 에너지 발전 방법 |
Patent Citations (2)
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