제2차 세계대전시 타이어와 고무 접착제를 개발하는 노력의 일환으로 아이소시아네이트가 만능 접착용으로 급속히 알려지기 시작하였다.
그러나 가격이 비싸고 독성이 있기 때문에 목재용으로 적용하기에는 그 발전이 느렸다.
그럼에도 불구하고 목재 접착기술을 주도하는 대표적인 접착제가 되었다.
아이소시아네이트 접착제는 고반응성의 -N=C=O기를 가진 물질로서 강한 극성기를 형성하여 좋은 접착력을 가질 뿐만 아니라 반응성 수소를 가진 매질과 공유결합을 이루어 강한 결합을 하는 능력을 지니고 있다.
수분에 노출되면 반응하여 amine을 형성하기 때문에 보관 및 적용시 특별히 주의해야 한다.
또한 독성을 줄이기 위한 방법으로는 주로 고분자량을 지닌 화합물을 유도하여 휘발성을 감소하는 방법이 있다.
따라서 주로 사용되는 아이소시아네이트는 휘발성이 낮은 MDI (diphenylmethane diisocyanate)이다.
또 다른 아이소시아네이트로는 TDI(toluene diisocyanate)가 있는데 휘발성이 높아 목재용 접착제로는 사용되지 않는다.
가장 간단한 접착제 도포 방법은 목재 입자 위에 분무법을 이용하여 MDI를 고분자 형태 그대로 직접 도포하는 것이다.
비록 페놀수지에 비하여 가격은 비싸지만 다음과 같은 장점을 지닌다.
......① 같은 강도를 지닌 보드 생산시 소용되는 접착제 양의 감소
......② 열압시간의 단축
......③ 높은 매트(mat) 함수율 적용 가능
......④ 건조 비용 절감
......⑤ 보드의 치수안정성 개선
......⑥ 포름알데히드 방산문제 해결
한편, 아이소시아네이트의 단점으로는 다음과 같다.
...... ① 간판(콜: caul)이나 열판에 부착
......② 인체에 유해하여 사용시 주의를 기울여야 함
......③ 수분에 민감하기 때문에 보관 주의
아이소시아네이트가 -OH기와 반응하여 공유결합을 하기 때문에 이는 목재의 -OH기와 반응하여 같은 결합을 할 가능성이 높다. 만약 공유결합을 하게 되면 아이소시아네이트의 접착력이 우수하다고 해석할 수 있으며 이것으로 제조된 패널의 치수안정성 또한 향상될 것이다.
화학적인 특성
1) 반응
-N=C=O기를 가진 아이소시아네이트는 1849년 Wurtz에 의해 최초로 개발되었다.
여기에 착안을 하여 1937년 Bayer에 의해 최초로 우레탄을 합성하였다.
제2차 세계대전 이후 아이소시아네이트/폴리우레탄이 급성장하게 되었다.
오늘날 아이소시아네이트를 이용하여 여러 가지 발포제품, 도막, 고분자 주물, 접착제 등을 제조하고 있다.
-N=C=O기는 산 또는 알칼리 조건 하에서 활성 수소와 반응을 할 수 있다.
가장 흔한 예로 수산기(-OH)와 반응하여 우레탄을 생성한다.
....................R-N=C=O + HO-R'.....→.....R-NH-CO-OR'(urethane carbamate)
소위 carbamate라고 불리는 우레탄 구조는 아이소시아네이트계 고분자의 기초를 이룬다.
또한 아이소시아네이트는 아민류와 반응하여 요소를 형성한다.
....................R-N=C=O + H-N-R'(amine).....→.....R-HN-CO-NH-R'(Urea)
..........................................H
또한 아이소시아네이트는 주로 물과 반응하여 1차 아민과 이산화탄소를 발생시킨다.
....................R-N=C=O + HOH.....→.....R-NH2 + CO2 ↑
마지막으로 세 분자의 아이소시아네이트가 반응하여 환상 구조를 이루기도 한다.아이소시아네이트는 반응온도와 촉매에 매우 민감하다. 촉매로는 주석(tin), 티타늄(titanium), 코발트(cobalt), 납(lead)으로