KR20210043374A - 수성 열경화성 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페놀-포름알데히드 수지, 환원당 및 아미노산을 포함하고, 상기 환원당과 상기 아미노산의 총량 및 상기 페놀-포름알데히드 수지를 1 : 2 내지 5의 중량비로 포함하는, 수성 열경화성 접착제 조성물 에 관한 것이다.

Description

수성 열경화성 접착제 조성물{AQUEOUS THERMOSETTING COMPOSITION FOR ADHESIVE}
본 발명은 제조된 경화물의 포름알데히드 방출량이 적어 친환경적이고, 기계적 물성이 우수한 수성 열경화성 접착제 조성물에 관한 것이다.
페놀-알데히드 수지는 상업적으로 다양한 용도를 가지며, 다양한 알데히드 대비 페놀의 몰비를 갖는 수지가 산업계에 공지되어 있다. 특히, 페놀-알데히드 레졸 수지, 즉 알칼리 촉매의 존재하에 페놀을 알데히드와 축합하여 형성시킨 수지는 페놀-알데히드 수지 중에서도 매우 다양한 산업분야에 적용되고 있다. 상기 페놀-알데히드 레졸 수지는 열에 의해 경화되는 특성을 가져, 흔히 기재에 적용된 후 압력 또는 열을 인가함으로써 경화되는 결합제로 사용되고 있다. 이러한 페놀-알데히드 레졸 수지로는 페놀-포름알데히드 레졸 수지가 대표적이며, 상기 페놀-포름알데히드 레졸 수지는 인조 보드, 합판 목재 (chipboard) 제품, 섬유 제품 또는 적층 제품용 결합제로 사용되고 있다.
그러나, 상기 페놀-포름알데히드 레졸 수지로 처리된 기재는 가공, 저장 및 경화시 주변으로 포름알데히드를 방출하는 문제가 있다. 포름알데히드는 악취가 나며, 인체에 노출될 경우 다양한 질병을 유발하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 수지 중 유리 포름알데히드의 농도를 감소시키고 이러한 수지를 가공하는 동안 주위 환경으로 포름알데히드가 방출되는 양을 감소시키는 것이 요구되고 있다.
이에 대한 대안으로 미국 등록특허 제5,538,761호(특허문헌 1)에는 알칼리성 조건 하에서 페놀과 포름알데히드를 반응시켜 제조된 페놀-포름알데히드 수지가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 방법으로 제조된 페놀-포름알데히드는 포름알데히드 방출량 제어에 한계가 있으며, 조성물이 산성화되는 경우 바인더 용액의 안정성이 떨어져 저장성이 나빠지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 미국 등록특허 제7,854,980호(특허문헌 2)에는 3관능 모노머 산, 환원당 및 암모니아로 이루어진 열경화형 유기 수지가 개시되어 있다. 특허문헌 2의 열경화형 유기 수지는 포름알데히드를 포함하는 원료를 사용하지 않아 근본적으로 포름알데히드의 방출이 없으나, 페놀-포름알데히드 바인더 사용과 비교하여 제조된 제품의 기계적 물성이 부족한 한계가 있었다.
따라서, 포름알데히드 방출량이 적어 친환경적이고, 제조된 경화물의 기계적 물성이 우수한 열경화성 접착제 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
미국 등록특허 제5,538,761호 (공개일: 1996. 7. 23.) 미국 등록특허 제7,854,980호 (공개일: 2010. 4. 1.)
이에, 본 발명은 포름알데히드 방출량이 적어 친환경적이고, 이를 이용하여 제조된 경화물이 내수성, 절단성, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수한 열경화성 접착제 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 페놀-포름알데히드 수지, 환원당 및 아미노산을 포함하고,
상기 환원당과 상기 아미노산의 총량 및 상기 페놀-포름알데히드 수지를 1 : 2 내지 5의 중량비로 포함하는, 수성 열경화성 접착제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 수성 열경화성 접착제 조성물을 사용하여 결속된 섬유상 재료를 제공한다.
본 발명에 따른 수성 열경화성 접착제 조성물은 포름알데히드 방출량이 적어 친환경적이고, 이를 이용하여 결속된 섬유상 재료는 내수성, 절단가공성, 침수성 및 인장강도가 우수하고 분진율이 낮아 종래 페놀-포름알데히드 레졸 수지로 결속된 섬유상 재료와 유사하거나 우수한 기계적 물성을 갖는다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 수지의 "중량평균분자량"은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.
수성 열경화성 접착제 조성물
본 발명에 따른 수성 열경화성 접착제 조성물은 페놀-포름알데히드 수지, 환원당 및 아미노산을 포함한다.
페놀-포름알데히드 수지
페놀-포름알데히드 수지는 접착제 조성물의 주수지로 조성물에 접착성 및 기계적 물성을 부여하는 역할을 한다.
상기 페놀-포름알데히드 수지는 페놀 화합물과 포름알데히드 화합물의 축합생성물로서, 예를 들어, 페놀 화합물 및 포름알데히드 화합물을 포함하는 수지 조성물로부터 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 페놀-포름알데히드 수지는 페놀 화합물과 포름알데히드를 1 : 1.2 내지 2.6, 또는 1 : 1.3 내지 2.2의 몰비로 축합반응시켜 생성된 화합물일 수 있다. 페놀 화합물과 포름알데히드의 반응 몰비가 상기 범위를 벗어날 경우 포르말린 방출량이 높아지는 문제가 있다.
이때, 상기 페놀 화합물은 히드록시기(OH)를 하나 이상 포함하는 페닐 화합물을 의미하며, 예를 들어, 페놀, 크레졸, 크실레놀(xylenols), 쿠밀페놀, 노닐페놀, 부틸페놀, 페닐페놀, 에틸페놀, 옥틸페놀, 아밀페놀, 나프톨, 레조시놀, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 C, 카테콜, 하이드로퀴논, 피로갈롤, 우르시올, 유제놀(eugenol), 탄닌, 리그린 등이나 이들의 혼합물을 이용할 수 있고, 당 업계에서는 경제적 등의 측면에서 페놀을 가장 많이 이용하나, 이에 한정되지 아니한다.
또한, 상기 수지 조성물은 중합 촉매 및 아미드계 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 중합 촉매는 통상적으로 페놀-포름알데히드 레졸 수지 제조시 사용할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 트리에틸아민, 석회(CaO), 및 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 수산화물 등을 들 수 있다. 상기 수산화물은 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 또는 수산화바륨 등을 들 수 있다. 나아가, 상기 중합 촉매는 페놀 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 의 중량부, 또는 10 내지 25 의 중량부의 함량으로 수지 조성물에 포함될 수 있다. 중합 촉매의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 중합 반응 속도 조절이 용이하지 않은 문제가 있다.
상기 아미드계 화합물은 포름알데히드 캐처로서, 통상적으로 페놀-포름알데히드 레졸 수지 제조시 사용할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 요소(urea), 티오우레아, 멜라민, 벤조구안아민 및 디시안디아미드 등을 들 수 있다. 나아가, 상기 아미드계 화합물은 페놀 화합물 100 중량부에 대하여 5 내지 80 중량부, 또는 20 내지 60 중량부의 함량으로 수지 조성물에 포함될 수 있다. 아미드계 화합물의 함량이 상기 범위 보다 적을 경우 포르알데히드 캐처 성능이 떨어지고, 너무 많을 경우 과량의 미반응 물질에 의해 물성 및 내수성이 저하되는 문제가 있다.
후술하는 환원당과 아미노산의 총량 대 페놀-포름알데히드 수지는 1 : 2 내지 5 중량비, 또는 1 : 2 내지 4.5의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위를 초과하는 경우, 즉 과량의 페놀-포름알데히드 수지를 포함하는 경우 포름알데히드 방출량이 높아지는 문제점이 있고, 상기 범위 미만인 경우 제조된 접착제의 강도 특성이 열세한 문제점이 있다.
환원당
환원당은 조성물의 보조 수지로, 조성물의 포름알데히드 방출량을 저감하는 역할을 한다.
상기 환원당은 알데히드기를 포함하거나 이성질체화에 의하여 알데히드 구조를 지닐 수 있는 알도스 또는 케토스 당류를 지칭하며, 예를 들어, 탄소수가 3 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 환원당은 포도당, 맥아당, 과당, 갈락토오스, 유당, 셀로비오스, 겐티오비오스, 루티노오스, 글리세알데히드 등의 단당류 및 이당류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 환원당은 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 5 내지 40 중량부, 또는 10 내지 40 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 환원당의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 포름알데히드 방출량 저감효과가 미미하거나 제품의 강도가 저하될 수 있다.
아미노산
아미노산은 보조 수지로, 조성물의 포름알데히드의 방출량을 저감하는 역할을 한다.
상기 아미노산은 한 분자에 아미노기와 카르복시기 각각을 1개 이상 포함하는 화합물을 지칭하며, 예를 들어, 글리신, 알라닌, 발린, 루신, 이소루신, 트레오닌, 세린, 시스테인, 메티오닌, 아스파르트산, 아스파라긴, 글루탐산, 디요드티로신, 라이신, 아르기닌, 히스티딘, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판, 프롤린, 옥시프롤린, 글루타민, 및 이의 황산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 아미노산은 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 1 내지 20 중량부, 또는 1 내지 15 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 아미노산의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 포름알데히드 방출량 저감효과가 미미하거나 제품의 강도가 저하될 수 있다.
금속 양이온 착화합물
상기 조성물은 금속 양이온 착화합물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 금속 양이온 착화합물은 킬레이트제 및 축합 촉매로 접착제 조성물이 섬유상 재료에 도포된 후 조성물을 경화시키는 역할, 및 이를 사용하여 결속된 섬유상 재료의 내수성을 조절하는 역할을 한다.
이때, 상기 금속 양이온 착화합물은 암모늄염일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 양이온 착화합물은 암모늄 알루미늄(III) 설페이트, 암모늄 코발트(II) 티오시아네이트, 암모늄 코발트(II) 설페이트, 암모늄 코발트(II) 포스페이트, 암모늄 구리(II) 설페이트, 암모늄 구리(II) 카보네이트, 암모늄 니켈(II) 설페이트, 암모늄 니켈(II) 포스페이트, 암모늄 망간(II) 설페이트, 암모늄 망간 (III) 디포스페이트, 암모늄 망간(II) 포스페이트, 암모늄 아연(II) 설페이트, 암모늄 아연(II) 포스페이트, 암모늄 아연(II) 카보네이트, 암모늄 철(II) 설페이트, 암모늄 철(III) 설페이트, 암모늄 철(III) 시트레이트, 암모늄 철(II) 포스 페이트, 암모늄 철(III) 포스페이트, 암모늄 알루미늄(III) 포스페이트, 암모늄 알루미늄(III) 카보네이트, 암모늄 지르코늄 (IV) 설페이트, 암모늄 지르코늄(IV) 포스페이트 및 암모늄 지르코늄 (IV) 카보네이트, 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 양이온 착화합물은 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.1 내지 3 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 금속 양이온 착화합물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 배위 결합에 의한 착제 형성이 부족하거나 이온성 물질이 과도해져 제품의 내수성이 떨어지거나 강도 등 제품 물성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
첨가제
상기 접착제 조성물은 ph 조절제, 커플링제, 산촉매, 경화제 및 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 첨가제는 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 100 내지 1,000 중량부, 또는 300 내지 800 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
ph 조절제는 접착제 조성물의 ph를 조절하여 용액 안정성을 부여하는 역할을 한다. 이때, 상기 ph 조절제로는 통상적으로 접착제 조성물에 사용할 수 있는 것이라면 특별한 한정없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 암모니아수, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 실란, 아미노 알코올, 폴리 아민 등을 들 수 있다. 상기 ph 조절제는 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 0 내지 5 중량부, 또는 0 내지 3 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
커플링제는 섬유상 재료와 접착제 조성물의 계면 부착력을 높이는 역할을 한다. 상기 커플링제는 통상적으로 접착제 조성물에 사용할 수 있는 것이라면 특별한 한정없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 유기 규소 화합물일 수 있다. 상기 유기 규소 화합물은 예를 들어, 아미노 실란일 수 있다. 또한, 상기 커플링제는 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 0.1 내지 1 중량부, 또는 0.1 내지 0.5 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
산촉매는 접착제 조성물 내 축합 반응을 촉진하는 역할을 한다. 상기 산촉매는 통상적으로 접착제 조성물에 사용할 수 있는 것이라면 특별한 한정없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 황산 암모늄(ammonium sulphate), 암모늄 설파메이트, 암모늄 파라톨루엔 설포네이트 및 암모늄 시트릭염 등을 들 수 있다. 또한, 상기 산촉매는 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 1 내지 20 중량부, 또는 1 내지 10 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
경화제는 경화물의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 경화제는 통상적으로 접착제 조성물에 사용할 수 있는 것이라면 특별한 한정 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 지방족 에폭시계 화합물일 수 있다. 또한, 경화제는 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.1 내지 3 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
용제는 조성물의 점도 및 건조성을 조절하는 역할을 한다. 이때, 상기 용제는 물일 수 있으며, 구체적으로, 탈이온수, 순수, 초순수 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 용제는 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 100 내지 900 중량부, 또는 350 내지 800 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 수성 열경화성 접착제 조성물은 포름알데히드 방출량이 0.008mg/m3·hr 이하로 적어 친환경적이고, 이를 이용하여 결속된 섬유상 재료는 내수성, 절단가공성, 침수성 및 인장강도가 우수하고 분진율이 낮아 종래 페놀-포름알데히드 수지로 결속된 섬유상 재료와 유사하거나 우수한 기계적 물성을 갖는다.
섬유상 재료
또한, 본 발명에 따른 섬유상 재료는 상술한 바와 같은 수성 열경화성 접착제 조성물을 사용하여 결속된다.
이때, 결속되는 섬유상 재료는 무기질 섬유(예를 들어, 암면, 유리면, 세라믹 섬유 등), 또는 천연 및 합성 수지에서 얻어진 섬유 등의 유기질 섬유를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 섬유상 재료는 단섬유 또는 중섬유일 수 있다.
또한, 상기 섬유상 재료는 섬유상 재료에 수성 열경화성 접착제 조성물을 분무 또는 도포한 후 상기 접착제 조성물을 열경화하여 결속된 것일 수 있다. 이때, 상기 열경화는 120℃ 이상, 120 내지 300℃, 또는 150 내지 250℃에서 진행될 수 있으며, 120℃ 이상의 온도에서 열처리하면 환원당의 알데히드기와 아미노산의 아민기와의 아마도리(amadori) 중간체에서 일어나는 메일러드(Maillard) 반응, 아미노산의 카르복시산기와 아민기와의 자체 아마이드 반응, 환원당의 히드록시기와 아미노산의 카르복시산기와의 에스테르 반응, 메틸올기와 히드록시와의 축합반응, 메틸올기 간의 자기축합반응 등의 다양한 경화반응이 일어나게 되고, 이를 통해서 수불용성의 고분자가 형성되므로, 내수성 등의 물성이 매우 우수한 접착제로 사용될 수 있다.
나아가, 결속된 섬유상 재료는 원료 섬유상 재료 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부, 또는 2 내지 15 중량부의 수성 열경화성 접착제 조성물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유상 재료는 포름알데히드의 방출량이 0.008 mg/m3·hr 이하, 또는 0.006 mg/m3·hr 이하 일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 섬유상 재료는 내수성, 절단가공성, 침수성, 인장강도, 내후성 및 성형성이 우수하고, 분진율이 낮고 포름알데히드 방출량이 적어 친환경적이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 접착제 조성물의 제조
반응 용기에 페놀 345.3kg 및 37중량% 포름알데히드 417kg을 넣고, 33중량%의 수산화나트륨 62.8kg을 적하했다. 그 후, 60℃에서 5시간 동안 교반한 후 35℃로 냉각하고 50중량%의 우레아 수용액 120.1kg을 사입하여 페놀-포름알데히드 수지를 제조하였다.
제조된 페놀-포름알데히드 수지 156.5kg, 환원당으로 포도당(D-glucose)(고형분: 91 중량%) 30kg, 아미노산으로서 황산으로 중화된 고상 라이신(L-lysine)(고형분: 98 중량%) 8.7kg, 암모늄 알루미늄 설페이트(AASD) 0.3kg, 경화제로 글리세린 트리글리시딜 에테르(JSI사, EJ-300)(고형분: 99 중량%) 0.3kg, 실란 커플링제(Momentive사의 A-1100) 0.5kg, 산촉매로 황산 암모늄(ammonium sulphate)(고형분: 98 중량%) 14.6kg 및 물 789.1kg을 용기에 투입하고 30분간 교반하였다. 이후 암모니아수를 이용하여 pH를 8~9로 조정하고, 10분 동안 추가 교반하여 접착제 조성물을 제조하였다. 제조된 접착제 조성물의 고형분은 12.4중량%이었다.
실시예 2 내지 5.
표 1에 기재된 성분별 함량을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
성분 (중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
페놀-포름
알데히드 수지
조성물		 페놀 345.3 345.3 345.3 286 230
포름알데히드 417 417 417 493.3 497.3
수산화나트륨 62.8 62.8 62.8 52 41.8
우레아 120.1 120.1 120.1 120.1 120.1
포름알데히드 몰 수
/페놀 몰 수		 1.4 1.4 1.4 2 2.5
접착제
조성물		 페놀-포름알데히드 수지 156.5 118.8 169.5 156.5 156.5
포도당 30 45.5 26.0 30.4 30.4
라이신 황산염 8.7 13.9 7.9 8.7 8.7
AASD 0.3 0.5 0.2 0.3 0.3
경화제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
실란 커플링제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
산촉매 14.6 11.1 15.1 14.6 14.6
물 789.1 809.4 780.5 788.7 788.7
총 중량 1000.0 1000.0 1000.0 1000.0 1000.0
고형분 (%) 12.4% 12.4% 12.5% 12.4% 12.2%
비교예 1 내지 7.
표 2에 기재된 성분별 함량을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
성분 (중량부) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
페놀-포름알데히드
수지
조성물		 페놀 345.3 345.3 345.3 419.4 212.5 - 345.3
포름알데히드 417 417 417 361.7 557.5 - 417
수산화나트륨 62.8 62.8 62.8 76.3 38.6 - 62.8
우레아 120.1 120.1 120.1 120.1 120.1 - 120.1
포름알데히드 몰 수 /페놀 몰 수 1.4 1.4 1.4 1.0 3.0 - 1.4
접착제 조성물 페놀-포름알데히드 수지 205.7 164.1 48 230.3 230.3 - 250
포도당 - 31.9 73.6 - - 93.2 30
라이신 황산염 11.4 - 22.4 - - 28.9 8.7
AASD 0.4 0.3 0.8 - - 1.0 0.3
경화제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
실란 커플링제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
산촉매 19.1 15.3 4.4 21.0 21.0 - 14.6
물 762.6 787.6 850 747.9 747.9 876.1 695.6
총 중량 1000.0 1000.0 1000.0 1000.0 1000.0 1000.0 1000.0
고형분 (%) 12.3% 12.1% 12.3% 12.3% 12.3% 12.4% 12.6%
실험예. 수성 접착제 조성물을 이용한 섬유상 재료의 결속
고온의 유리물을 스피너에 통과시켜 시간당 2,100kg의 속도로 섬유화시키면서, 집면실로 내려오는 유리 섬유에 상기 실시예 및 비교예의 접착제 조성물을 16L/분의 양으로 분사한 후, 건조 공정을 거쳐 유리면 단열재를 얻었다. 제조된 유리면 단열재를 대상으로 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 나타냈다.
(1) 수지 부착율
결속된 섬유상 재료 내 접착제 조성물의 함량 측정을 위해, 100mm(가로)x100mm(세로)x50mm(두께)의 유리면 샘플을 준비한 후, 오븐에서 500℃에서 1 시간 동안 열처리 하여 전후 무게감량을 측정하였다.
(2) 압축율
상술한 바와 같이 제조한 유리면 단열재에서 각각 샘플로 3개의 시편(250mmX250mmX100mm, 가로X세로X두께)을 채취했다. 시편의 치수는 균일한 집면을 고려하여, 두께방향과 수직방향으로 이등분 절단하여 채취했다. 압축율 측정용 지그에 시편을 결속한 후, 만능시험기에 중앙에 위치시켰다. 이후 40kgf의 하중일 때 압축된 변위를 측정하였으며, 3회 측정하여 산술평균값을 취했다. 이때 압축율은 하기 수학식 1로 계산하였으며, 압축율은 낮을수록 제품의 강도가 우수함을 나타낸다.
[수학식 1]
압축율(%) = [(초기 두께-압축 변위)/초기두께]x100
(3) 흡수율
유리면 단열재를 254mmX254mmX100mm(길이X너비X두께)의 크기로 자른 3개의 샘플을 준비하고, 0.01g까지 정확하게 무게 (W1)를 측정했다. 이후 수조(Water bath) 내에 상온의 물을 바닥으로부터 10Step(1step당 30mm)까지 채우고 샘플을 넣은 다음 Screen(사각메쉬철망)을 바닥으로부터 7Step에 오게끔 고정했다. (샘플이 부력으로 사각메쉬철망이 고정되지 않는다면, 2kg 이상의 무게를 주어 사각메쉬 철망을 고정시켰다.)
물에 뜨지 않도록 Screen을 고정하고 15분 동안 샘플에 물을 흡수시켰다. 15분 후 샘플을 꺼내고, 한 모서리를 손끝으로 쥐고 150±5초 동안 수직으로 세워 물방울이 떨어지도록 했다. 이후 미리 칭량한 은박접시(W2)에 샘플을 놓은 다음 0.01g까지 정확하게 무게(W3)를 측정하였으며, 3개 샘플의 무게의 평균값을 취했다. 이후, 흡수율을 하기 수학식 2로 계산하였으며, 흡수율이 높을수록 내수성이 낮은 것으로 판단하였다.
[수학식 2]
흡수율 (%) = [(W3 - W2)/W1] X 100
(4) 포름알데히드 방출량
KS M ISO 16000 및 KS M 1998에 규정된 소형 챔버법에 따라 유리면 단열재를 소형 챔버에 방치한 후 7일째의 챔버 공기를 포집하고, 포집한 공기를 HPLC(액체 크로마토그래피)로 분석하였다. 구체적인 시험방법은 공기청정협회에서 설정한 방법을 따랐다.
(5) 분진율
유리면 단열재를 절단하여 4개씩 폭 1.5cm, 너비 10cm의 크기의 샘플을 제작하였다. 분진율 측정 전 샘플의 무게를 계량한 후, 샘플을 분진율 측정기에 위치하고, 1m/분의 속도로 전후 좌우로 흔들었다. 시료당 10분 동안 분진율 측정기에 방치하였으며, 시험기가 멈춘 뒤 시료 무게를 계량하였다. 이때, 분진율은 하기 수학식 3으로 계산하였다.
[수학식 3]
분진율 = [(측정 후 계량 무게/측정 전 계량 무게)-1]Х100
수지부착율(%) 압축율(%) 흡수율(%) 포름알데히드 방출량
(mg/m3·hr)		 분진율 (%)
(목표) 5±1 10 이하 - 0.008 이하 1.0 이하
실시예 1 4.8 8.5 423 0.004 1
실시예 2 4.9 9.1 716 0.002 0.9
실시예 3 5 8.4 371 0.006 1
실시예 4 4.8 8.5 412 0.005 1
실시예 5 5.1 8.2 402 0.006 0.9
비교예 1 5.3 9.7 483 0.006 1.5
비교예 2 4.7 9.8 477 0.006 1.4
비교예 3 5.1 10.7 978 0.002 1.5
비교예 4 4.3 11.1 541 0.001 1.4
비교예 5 5.3 8.7 388 0.01 1.1
비교예 6 5.1 12.2 950 N.D. 1
비교예 7 5 8 380 0.012 0.9
표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 조성물로 결속된 섬유상 재료는 내수성, 절단가공성, 침수성 및 인장강도가 우수하고, 분진율이 낮고, 포름알데히드 방출량도 적었다.
반면, 환원당을 미포함하는 비교예 1 및 아미노산을 미포함하는 비교예 2는 분진 발생율이 높았다. 또한, 페놀과 포름알데히드의 축합반응비가 1:3인 비교예 5, 및 환원당과 상기 아미노산의 총량을 기준으로 과량의 페놀-포름알데히드 수지를 포함하는 비교예 7의 조성물로 결속된 섬유상 재료는 포름알데히드 방출량이 많아 친환경성이 저하됐다. 또한, 페놀과 포름알데히드의 축합반응비가 1:1인 비교예 4, 페놀-포름알데히드 수지를 포함하지 않는 비교예 6, 및 환원당과 상기 아미노산의 총량을 기준으로 소량의 페놀-포름알데히드 수지를 포함하는 비교예 3의 조성물로 결속된 섬유상 재료는 압축률 및 흡수율이 높았다.

Claims (7)

  1. 페놀-포름알데히드 수지, 환원당 및 아미노산을 포함하고,
    상기 환원당과 상기 아미노산의 총량 및 상기 페놀-포름알데히드 수지를 1 : 2 내지 5의 중량비로 포함하는, 수성 열경화성 접착제 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 페놀-포름알데히드 수지는 페놀 화합물과 포름알데히드를 1 : 1.2 내지 2.6의 몰비로 축합반응시켜 생성된 화합물인, 수성 열경화성 접착제 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지, 5 내지 40 중량부의 환원당 및 1 내지 20 중량부의 아미노산을 포함하는, 수성 열경화성 접착제 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 금속 양이온 착화합물을 추가로 포함하는, 수성 열경화성 접착제 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조성물은 100 중량부의 페놀-포름알데히드 수지에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 금속 양이온 착화합물을 포함하는, 수성 열경화성 접착제 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5의 수성 열경화성 접착제 조성물을 사용하여 결속된 섬유상 재료.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 섬유상 재료는 포름알데히드의 방출량이 0.008 mg/m3·hr 이하인 섬유상 재료.
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