에폭시수지 접착제는 접착성, 내약품성, 내열성, 기계특성, 전기특성이 뛰어나며,

그 높은 신뢰성으로 인해 차량, 토목건축, 전자기기, 우주산업 등 장시간 큰 하중을 받는 접합부에서도 폭 넓게 활약 하고있다.

본고에서는 이러한 접착제용도에 대해서, 최근 요구되는 환경 대응이나 내구성향상 등의 요구에 응한 당사의 에폭시수지 시스템에 대해 소개한다.

에폭시수지란, 분자내에 에폭시기를 2개 이상 가진 화합물로, 통상은 에폭시수지 경화제(이하, 경화제)와 합을 이루어 사용되며,

반응에 따라 다앙향 특성을 가진 에폭시수지 경화물(이하, 경화물)을 얻을 수 있다. 대표적인 에폭시수지로는 전기절연성, 내약품성이 뛰어난 비스페놀A형 에폭시수지,

다관능으로 내열성이 뛰어난 노볼락형, 저점도에 색안정성이 좋은 지환식에폭시수지 등이 있으며, 각각의 특징에 따라 목적에 맞는 곳에 적절하게 사용되고있다.

당사에는 폴리에틸을 글리시딜에틸화한 『グリシエールPP－300P』를 출시하고있다. 비스페놀A형 에폭시수지 등과 병용해서 경화하면 가요성이 뛰어난 경화물을 얻을 수 있다.

표1 에 그 성상 예를 나타냈다.  

에폭시수지 경화제는 종류가 다방면에 걸쳐, 그 종류나 사용량에따라 경화 조건이나 사용가능 시간이 결정되며, 경화물에 다양한 특성을 부여하고있다.(표2)

◆폴리아미드 폴리아민계 경화제

경화제 중에서도 폴리아민계는 가장 종류가 많고, 접착성이 뛰어난 경화물을 얻을 수 있다.

그 중 폴리아미드 폴리아민은 카르본산과 폴리아민과의 탈수축합반응에 의해 합성되며, 그 원료와 구성비율에 따라, 점도, 아민가, 반응성이 상이한 다양한 생성물을 얻을 수 있다.

에폭시수지에 대한 배합 비율의 허용범위가 비교적 넓고, 가사시간이 길다. 특히 분자량이 큰 것은 피층자극성이 작고, 가소성, 가요성이 풍부한 경화물을 얻는 것이 가능하며,

경화물의 인성이나 접착성이 좋아진다. 이처럼 뛰어난 특장을 살려 접착제나 도료등 범용성이 높은 용도에 사용되고 있다. 당사에서는 폴리아미드 폴리아민계 경화제를

『ポリマイドL』시리즈로서 출시하고있다.

표3 에 그 개요를 나타냈다. 

◆산무수물계 경화제

그 외의 툭징적인 경화제의 하나로서, 산무수물계 경화제가 있다.

경화에는 고온 가열이 필요하여, 온도에 영향을 받기 쉽다는 결점이 있으나, 저점도 작업성이 좋고, 배합물의 사용가능시간이 길며, 그 외 경화제와 비교하여 경화시의 수축이나 발열량이 적다.

또한, 경화물의 전기절연성, 기계적특성, 내열안정성이 뛰어나, 표피자극성이 아민계에 비해 적은 특장이 있다. 이 때문에 대형 성형물이나 전기・전자용도에 사용된다.

당사에서도 알켄닐석신산무수물 『DSA』『PDSA－DA』을 출시하고 있다.이것들은 산무수물계 중에서도 특히 사용가능 시간이 길고 경화시의 수축이나 발열량이 적기 때문에

다루기 쉬우며, 물리적 특성이나 전기적 특성이 뛰어난 경화물을 얻을 수 있다.

표4 에『DSA』『PDSA－DA』의 성상을 나타냈다. 

에폭시수지와 경화제의 반응에 의해 얻을 수 있는 경화물은, 전기적특성, 개계적특성, 기재와의 밀착성, 내약품성, 내수성, 내열성, 치수 안정성이 양호하여,

전기・전자, 토목건축, 운송기, 선박 등의 접착제, 도료, 본딩재료, 주형용수지에 폭넓게 사용되고 있다. 특히 접착제는 그 뛰어난 접착성으로 주요한 용도로 사용된다.

에폭시수지 접착제는, 액상 타입이 일반적이며, 2액형 또는 1액형으로 분류된다. 그 중에서도 실온에서 반응하는 2액형의 액상 타입은 경화성이나 작업성이 좋아,

경화물의 접착강도나 내구성, 내수성 등의 이점을 포함해 넓게 사용되어지고 있다. 당사는 독자적 변성기술이나 배합기술로, 액상 타입의 2액형 접착제를 토목건축 분야를

중심으로 개발・판매하고있다. 이하, 토목건축용 접착제에 대해 설명한다.

토목건축용 접착제는 건축물의 보강이나 보수, 벽면이나 바닥재의 라이닝, 앵커나 나사의 접착 충진, 콘크리트의 방수 등에 사용되고 있다.

접착제는 친환경이나 공수삭감에 의한 생산효율 향상등이 요구되고 있다.

정수장, 하수처리장, 지하철, 수영장, 건축물기초, 펌프실, 엘레베이터실, 수조등 다양한 방수 공업에는 타공면에 도포해 방수재를 형성하는

에폭시수지 시스템(수지, 경화제, 첨가제 등이 배합된 것)이 사용되고 있다.

이들의 용도에 대해서도 앞에서 언급한 것 처럼 환경고려나 생산성 향상의 Needs가 있다.

당사의 『ダブルコートS』는 환경을 고려한 수계 접착제로, 용제를 포함하지 않은 수계 에폭시 수지, 수계 폴리아미드폴리아민 골재로 이루어진 시스템으로 구성되어 있다.

이들을 타공현장에서 배합하여 콘크리트나 염화비닐판 등의 베이스에 도포하면, 경화하여 베이스와 강하게 부착한 내알카리성 혹은 내산성이 뛰어난 방수층을 형성한다.

베이스에는 코테나 롤러, 스프레이 등으로 비교적 쉽게 도포할 수 있으며 습윤면의 시공도 가능하다. 또한 겹칠한 『ダブルコートS』층끼리의 접착력과 폴리우레탄 도료, 에폭시도료 등과의 접착력도 뛰어나다.

이러한 특징을 살려 『ダブルコートS』시스템은 많은 방수공사에 사용되고 있다. 

표 5, 6은 『ダブルコートS』시스템의 개요 및 성능 예를 나타낸다.

토목건축용 접착제는 지구 환경에의 부하저감 뿐아니라, 작업자 건강에의 영향도 고려해 용제를 사용하지 않은 무용제계나 수계, 포름알데히드를 사용하지 않은 접착제로 변경 돼 가고있다.

당사 2액형 에폭시수지 접착제『エポタイト』는 상온에서 경화해, 용제나 포름알데히드를 함유하지 않고, 극물에 비해당 하도록 설계하고 있다. 

주제인 에폭시수지와 경화제의 폴리아민에 각각의 무기충진제를 분산하여, 실온에서 경화한다. 『エポタイト』는 하기의 특장이 있다.

①작업성, 기계적 특성
타공현장 등에서 사용환경에 맞춰 피착체에 도포 가능한 정당한 점도, 작업시간 확보가 가능한 사용 가능시간, 벽 등 수직면에 타공해도 흘르지 않는 것 등이 요구된다.

무기충진제를 분산시킨 접착제는, 사용시의 흐름이나 충진제의 침강방지를 위해, 일반적인 실리카 등의 Thixo화제가 사용되나,

접착제의 점도가 높아지기 때문에 무기충진제의 사용량을 늘릴 수 없는 결점이 있다. 당사에서는 고분자량 폴리에틸을 병용하여 Thixo화제 사용시에도 무기충진제를

고농도로 충진할 수 있어 뛰어난 작업성을 실현했다. 무기충진제를 많이 함유하게 된 것으로, 높은 압축강도를 가지고 있으며, 장시간 큰 하중이 걸리는 접합부에

사용할 수 있는 접착제(축조용 접착제)로도 사용되고있다. 

②내수성
『エポタイト』는 소수성 원료로 설계되어, 접착제가 미경화 상태여도 물에 의한 영향이 적기 때문에, 옥외 현장 등에서 타공후에 갑작스런 강우가 있는 경우에도 충분한 강도를 발현한다.

또한, 경화물도 내수성이 뛰어나다. 

③에너지절감화
『エポタイト』는 에폭시수지 성분과 폴리아민성분을 각각 카트리지용기에 충진한 2액 카트리지 타입이 있다.

사용시에는 2액 카트리지에 스타팅믹서를 셋팅하여 전용 장치를 이용해 2액을 혼합한다.
2액 카트리지는, 타공현장에서 계량이나 혼합 등의 조합공정이 불필요하기에, 작업자의 소력화, 생산효율의 향상으로 이어져, 접착제의 배합 흔들림이나,

혼합 불량의 우려가 없다. 또한, 필요량만큼만 사용가능하기 때문에 경제적으로도 좋다.  

이처럼 뛰어난 특징을 가진『エポタイト』이지만, 다른 2액형의 접착제와 같이, 굳어지는 과정에 있어서는 내부응력이 발생한다.

내부응력은, 경화시에 발생하는 경화 수축응력과 경화온도부터 상온까지 냉각했을 시에 발생하는 열수축응력이 원인이라는 것이 알려져있다.

내부응력이 커지면 피착체와 접착부의 계면에 걸리는 응력에 의해, 접착강도의 저하나 접합부가 파괴되는 등 문제가 발생한다.（그림1）

당사는 내부응력을 억제해서 내구성을 향상시키기 위해 접착제가경화할 때의 체적수축을 거의 제로에 가깝게 한 무용제의 2액형 에폭시수지 접착제를 개발했다.

『개발품 EP』는, 앞에서 서술한『エポタイト』을 베이스로 반응성의 무기계팽창제를 분산시킨 2액형 에폭시수지 접착제로, 에폭시수지의 경화속도에 맞춰 팽창제가 팽창하도록 조정하는 것으로,

경화물의 체적수축을 거의 제로로 하는데 성공했다. 또한, 무기계 팽창제에 의해, 경화물의 강도가 저하되지 않아,

높은 접착강도를 얻을 수 있다. 토목건축용도 이외에 자동차용도 등의 구조용접착제 등으로도 이용이 기대 된다.

표7, 8에『エポタイト』와『개발품 EP』시스템의 개요를 나타냈다.

토목건축분야는, 공공사업이나 주택착공건수의 증가, 지진재해부흥사업, 올림픽인프라 준비 등, 이후의 수요도 증가가 기대된다.

이에 따라서, 에폭시수지 접착에 요구되는 Needs도 높은 접착강도나 내구성, 환경 대응 등 다양화 되고있다.

이러한 다양한 Needs에 대응하도록, 지속적으로 제품개량과 적용 용도의 확대를 노리고 있다.