KR100231970B1 - 경화성 접착제용 비휘발성 접착 촉진조성물 - Google Patents

경화성 접착제용 비휘발성 접착 촉진조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경적으로 무해하고 비휘발성인 접착 촉진조성물에 관한 것으로, 이 접착 촉진조성물은 접착제의 경화와 접착력강화에 유용하며, 접착제 결합 중합반응에 의한 것이다. 접착 촉진조성물이 경화하는 동안 실질적으로 잔존하는 유체캐리어와, 접착제의 경화 혹은 접착력강화 효과가 있으며 유체캐리어내에 혼화되는 활성성분의 혼합물이다.

Description

경화성 접착제용 비휘발성 접착 촉진조성물
1,1,1-트라이클로로에탄과 같은 염소화탄화수소기와 프레온(FREON)으로 알려진 C2F3Cl3과 같은 클로르플루오로 하이드로카본(CFC)은 지난 수년동안 용매로서 많이 사용되어 왔다. 이들 재료는 접착분야에서 사용되는 활성제 및 촉진제 조성물을 제조하고 전달하는데 매우 유용한 것으로 밝혀졌다. 최근에는, 이들 조성물들이 환경에 악영향을 미치기 때문에 실질적으로 사용량이 감소하고 있다. 미국뿐만 아니라 전세계에 걸쳐서 환경파괴용매의 사용에 대한 규제가 가속되고 있으며, 특히 이들 물질들은 오존층 파괴물질로 여겨지고 있다. 게다가, 이들 물질의 사용을 방지하는 법이 제정되었으며, 이러한 물질을 사용할 때 대안으로서 품질보증라벨을 제품에 부착하는 것이 촉진되고 있다. 그렇지만, 이러한 대안은 수용하기에 매우 어렵다는 것이 판명되었다. 예컨대, 접착 촉진조성물과 같은 적용물에 있어서, 용매는 높은 화학적, 안정성, 비가연성, 저독성을 구비해야 하며, 아민 촉진제 또는 활성제와 같은 활성성분이 표면을 벗어나 용이하게 증발할 수 있도록 충분히 휘발성이어야 한다. 이러한 요구에 추가로, 상업적으로 유용하기 위해 가격적인 요인도 고려해야만 한다.
비오존파괴성, 비가연성, 충분한 휘발성을 갖는 양호한 용매계를 얻기 위한 시도는 아직까지 완전하게 성공하지 못하고 있다. 비록 많은 재료들이 상기 특성을 가지고 있다하더라도, 대부분이 이들 특성을 만족시키기에 불충분하다. 예컨대, 헵탄, 아세톤, 메틸에틸 케톤, 아이소프로패놀 및 메탄올 등은 우수한 휘발성 즉 저인화온도와 고증기압을 갖지만, 가연성이 매우 높은 우수한 용매계이다. 아이소파라핀, 프로필렌글리콜과 같은 다른 물질들은 가연성은 낮지만 연소성이 높으며 저속으로 증발한다.
U.S.S.N 322,937호에 개시된 바와 같이, 접착 촉진조성물에서 오존파괴 CFC캐리어를 대신하여 제공한 용액은 퍼플루오로카본과 알킬실옥산의 아조트로픽 혼합물을 포함하는 독특한 공용매 조성물이다. 이 공용매용액은 오존층을 파괴하지 않으며, 시아노아크릴레이트 접착제의 경화를 촉진하거나 접착을 강화시키기 위한 활성제, 가속제, 개시제 등을 포함하는 접착 촉진화합물용 캐리어로서 유용한 성질을 포함한다.
가속제, 활성제, 개시제 등과 같은 종래 기술에서의 접착촉진제는 휘발성 용매내에서 접착조성물과 결합되어 있는 성분을 분리할 때 사용된다. 시아노아크릴레이트 접착제의 경우에 있어서, 가속제는 일반적으로 접착제를 사용하기 이전에 기판표면에 적용된다. 때때로 프리머 조성물로서 언급되는 이들 접착 촉진조성물은 통상 1,1,1-트라이클로로에탄과 같은 CFC 용매내에서 분해된 아민 화합물을 포함하며, 이는 상기한 바와 같이 오존층 파괴 성질에 기인하여 환경적으로 안정한 재료로서 더 이상 고려되지 않는다.
다수의 특허출원에서 활성제, 가속제 등과 같은 접착 촉진조성물용 캐리어로서 휘발성용매의 사용을 기술하고 있다. 이러한 접착 촉진조성물은 시아노아크릴 레이트 접착제, 올레핀 접착제, 무산소성 접착제 및 2부분 아크릴계를 경화접합할 때 사용한다. 예컨대, 미국특허 제3,260,637호는 바람직하게 약 100℃ 아래의 끓는점을 갖는 휘발성캐리어 용매에 분해된 아민을 사용하여 시아노아크릴레이트 접착제를 결합하는 방법을 개시하고 있다. 미국특허 제4,822,426호는 폴리올레핀과 같은 무극성수지와 결합하기 어려운 플루오린함유 화합물과 혼합된 유기금속 화합물로 구성된 프리머 용액을 개시하고 있다.
미국특허 제3,836,377호는 시아노아세트산의 단일에스테르와 휘발성용매로 사용할 수 있는 가속제중합체로 구성된 접착조성물을 개시하고 있다. 미국특허 제4,979,993호는 저표면인장 유기용매에 의해 전달된 3차암모늄 카르복실레이트 화합물로 구성되는 프리머용액의 사용을 개시하고 있다. 이 참조문헌은 또한 용매는 프리머물질과 접착제가 반응하도록 용이하게 증발되어야 함을 개시하고 있다.
2부분 접착조성물에서, 경화성성분이 한 부분에 존재하고, 경화제가 다른 부분에 존재하며, 경화제나 가속제는 일반적으로 저알코올 및 어떤 경우에는 물과 같은 매개물이 가해진다. 예컨대, 미국특허 제4,460,759호는 표면이 결합반응을 개시하기 이전에 용매를 제거하는 것을 개시하고 있다.
미국특허 제4,933,234호에는 하나이상의 유기 친핵그라프트 중합단위체를 갖는 프라임된 중합기판을 개시하고 있다. 다양한 아민단위체가 개시되어 있으며, 이 단위체 조성물은 용매, 크로스연결제, 계면활성제를 사용하여 적용할 수도 있다.
추가적으로, 시아노아크릴레이트 접착제는 그 자체의 결합을 강화시키기 위해 접착제조성물 내에 직접 다양한 첨가제를 첨가한다. 이들 첨가제는 전형적으로 접착제조성물내에 직접 첨가되며, 전형적인 가속제 및 활성제조성물과 달리 단일성분으로 취급되지 않는다. 미국특허 제4,139,693호에 있어서, 이들 첨가제는 다음식의 접착촉진제를 갖는다.
Figure kpo00001
여기서, R′은 1 내지 10의 탄소원자를 갖는 수소 또는 알킬, 아릴 또는 시클로알킬그룹이다. 이러한 분류의 화합물에 주어진 공식명칭은 3,4,5-트라이하이드로시벤젠산 또는 에스테르이다. 접착 촉진제 이외에도, 혼합물을 안정화시키기 위해 영구적인 경화를 억제하는 저해제를 시아노아클릴레이트 접착조성물에 첨가한다.
미국특허 제2,784,127호는 R1OOC-(CH2)n-COOR1의 지방족 디카르복시산내에 알킬에스테르를 첨가하여 소성화시킨 시아노아클릴레이트 접착조성물을 개시하고 있다. 여기서, n은 1∼8 범위의 정수이며, R1은 1 내지 8의 탄소원자를 갖는 알킬그룹이다. 또한, 알킬인산염이 개시되어 있으며, 각 알킬그룹은 트라이페닐-인산염 및 트라이크레실-인산염과 같은 트라이아로매틱-인산염뿐만 아니라 1 내지 8의 탄소원자를 포함한다. 이들 소성제는 시효후에 접착결합이 파괴되는 것을 방지하기 위해 단일 시아노아크릴레이트 접착제에서 분해된다. 이러한 소성제는 20% 이상까지 분해된다. 소성제는 접착정도에 악영향을 미치지 않고 결합에 유연성을 부가하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 접착조성물 자체에 촉진성분을 첨가하는 것은 아직 개시되어 있지않다.
상기한 바와 같이, 종래기술은 접착 촉진조성물용 캐리어로서 휘발성용매의 예에 관한 것으로 일관하고 있다. 이는 접착촉진제가 활성제, 가속제, 촉매이든지 또는 개시제인 경우이다. 용매는 접착결합을 약화시키고, 접착결합과정을 방해하고, 접착제와 기판 사이의 접촉을 방해하고, 접착제 및/또는 기판을 침식하기 때문에, 결합과정에서 환영받지 못한다.
본 발명자들은 휘발성용매보다 유체캐리어를 사용하는 것이 활성성분을 분해하고, 기판에 적용하고, 결합하는 동안 접착조성물내에 스스로 동화하도록하여 상기 문제점들을 감소시킨다는 것을 알아내었다. 따라서, 비오존층파괴 휘발성용매를 사용하여 오존파괴의 환경문제에 접근하는 것보다는, 촉진제에 혼화되기 용이하고 기판표면에 촉진성분을 전달하며 접착제내에 결합된 상태로 남아있는 비휘발성 유체캐리어를 사용한다.
기판표면에 접착 촉진성분을 충분히 전달할 수 있고, 결합과정에서 중합체의 간섭없이 접착조성물 내에 결합될 수 있는 비휘발성 및 비오존파괴성 유체캐리어가 필요하게 되었다.
본 발명은 접착제의 경화성을 촉진시키고, 접착조성물과 함께 사용하는 무해성 및 비휘발성 접착 촉진조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 접착조성물이 경화하는 동안 실질적으로 존재하는 유체캐리어와, 접착조성물의 경화를 촉진시키고 유체캐리어와 용이하게 혼화될 수 있는 접착 촉진성분을 포함하는 접착 촉진조성물에 관한 것이다.
본 발명은 경화를 촉진하고 또한 접착조성물의 접착력을 강화시키는 접착 촉진조성물에 관한 것으로, 이 조성물은 실질적으로 접착조성물이 경화하는 동안 잔존하는 유체캐리어를 포함하며, 이때의 접착 촉진성분은 유체캐리어와 혼화가능하며 접착조성물의 경화를 촉진시킬 수 있다. 접착 촉진조성물의 유체캐리어는 실질적으로 비휘발성이며 경화되는 동안 접착조성물내에 결합된 상태로 잔존한다. 접착 촉진성분은 소정의 활성성분일 수 있으며, 이는 결합될 표면을 준비하거나 결합과정에서 접착제의 경화를 촉진시키는데 사용된다. 본 발명에 있어서,“활성(active)”성분은 접착 촉진성분을 의미한다. 활성성분은 비활성성 유체캐리어와 혼합하여 접착 촉진조성물을 형성한다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 접착 촉진성분은 전형적으로 시아노아크릴레이트 접착조성물을 경화시키기 위해 사용된 아민 또는 아미노 화합물이다. 다른 실시예에서는 무산소성 접착조성물용 프리머로서 사용된 유기금속화합물을 포함한다.
상기한 바와 같이, 이러한 형태의 접착조성물과 결합하는데 이용되는 활성제조성물은 기판표면에 활성성분을 전달하기 위해 휘발성용매를 적용한다. 본 발명에서는 활성성분을 전달하고 그 뒤 계속해서 접착조성물과 접촉하기전에 제거되는 용매캐리어와 전혀 무관하다. 또한, 본 발명은 촉진성분을 전달할 뿐만아니라 경화하는 동안 접착조성물을 소성화(plasticize)시키는 역할을 하는 비휘발성 유체캐리어를 적용한다. 바람직한 실시예에서, 유체캐리어는 소정의 포화에스테르가 플라스틱기판에 침투하는 것을 방지하기 위해 하나이상의 불포화분자결합을 갖는다.
비휘발성 유체캐리어는 일반적으로 약 100℃ 이상의 끓는점을 갖는 에스테르이며, 이는 상온에서 유체상태이다.
본 발명에 따른 접착 촉진조성물은 접착결합에 있어서 접착조성물의 경화에 대한 신규한 접근이다. 촉진조성물은 실질적으로 접착조성물이 경화하는 동안 잔존하는 비휘발성 유체캐리어를 포함하며, 접착 촉진성분과 혼화되는 이 유체캐리어는 경화를 촉진하며 접착조성물의 접착력을 강화시킬 수 있다. 활성제성분이 일단 점착되면 증발경향이 있는 일시적 캐리어인 종래의 휘발성용매와 달리, 본 발명에 따른 유체캐리어는 접착조성물내에 결합된다. 따라서, 종래의 용매가 경화 및 기판의 접착결합에 부정적인 영향을 미치는 반면, 본 발명에 따른 조성물은 접착제의 모든 성질에 긍정적인 효과를 갖는다. 이러한 효과들은 유체캐리어가 증발되지 않거나 또는 원치않는 폐기물의 발생이 없어서 얻어지는 환경적인 장점을 갖는다.
본 발명에 있어서,“촉진조성물”은 2성분계에 사용될 수 있고, 기판이 접착제와 접촉하기 이전에 기판표면에 가해질 수도 있는 가속, 활성, 개시 및 다른 접착 촉진조성물을 포함하기 때문에 넓은 의미로 해석될 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서“비휘발성”은 에스테르의 끓는점이 약 100℃ 이상임을 의미한다.
비록 접착조성물내에 결합된 유체캐리어의 역할이 완전히 이해되지 않더라도, 유체캐리어는 접착제를 소성화시키는 역할을 한다고 여겨진다. 유체캐리어는 기판 상에 접착 촉진성분을 전달하는 주요역할을 행하는 외에 접착조성물 내에서 유용한 첨가제로서 역할을 한다.
보다 상세하게, 비휘발성 유체캐리어는 약 100℃ 이상의 끓는점을 가지며, 상온에서 유체상태인 에스테르로 구성된 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 이들 에스테르는 알킬 또는 방향족카르복시산과 알킬 또는 방향족알코올의 반응으로부터 형성될 수도 있다. 본 발명에서 유용한 에스테르를 제조하는 다른 방법도 또한 고려된다. 보다 상세하게, 유체캐리어는 바람직하게는 C3-C18알킬알코올의 아세트산에스테르, C2-C18알케닐 또는 아릴알코올의 아세트산에스테르, C3-C18알릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18알카릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18아리알킬알코올의 아세트산에스테르 및 그의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 상기한 에스테르는 상업적 유용성과 사용상의 용이함 때문에 특히 유용하다.
본 발명의 개념내에서 고려되는 다른 유용한 비휘발성 유체캐리어는 프탈산과 같은 방향족카르복시산과 알킬알코올의 반응으로 형성된 캐리어들을 포함한다. 디에틸프탈레이트, 디프로필프탈레이트, 디부틸프탈레이트 및 디옥틸프탈레이트는 이들의 전형적인 예이다. 다른 유용한 에스테르는 리날릴아세테이트와 페네틸아세테이트 같은 알킬카르복시산을 갖는 방향족알코올의 에스테르를 포함한다. 유체캐리어는 또한 알킬글리콜의 벤조산디에스테르일 수도 있다.
[화학식]
Figure kpo00002
여기서, 글리콜이 상온에서 액체로 존재하는 경우 x는 2-3이고 n은 1 내지 10이 될 수 있다. 비제한적인 예로서는, 에틸렌글리콜 디벤조에이트, 디에틸렌글리콜 디벤조에이트, 프로필렌글리콜 디벤조에이트, 디프로필렌글리콜디벤조에이트 및 그의 혼합물을 포함한다. 추가로, 유체캐리어는 페놀의 아세트산에스테르일 수도 있다.
유체캐리어는 하나이상의 불포화결합을 갖는 것이 바람직하다. 이는 포화된 에스테르가 소정의 플라스틱기판에 침투하는 경향을 방지한다. 불포화결합이 존재하는 경우, 이러한 경향이 감소하는 것을 발견했다. 플라스틱기판은 많은 접착제, 특히 시아노아크릴레이트 접착제가 결합되는 1차결합면이며 그의 특성은 접착제의 적용에 중요하다.
접착 촉진조성물의 활성성분은 광범위한 접착 촉진화합물과 재료로부터 선택될 수도 있다. 물론 특별한 촉진성분은 적용될 접착조성물과 성분의 역할 및 결합될 기판의 형태에 관계한다. 시아노아크릴레이트, 무산소성아크릴, 에폭시 및 올레핀 각각은 접착제의 경화 또는 접착력의 활성, 가속 혹은 촉진시키는 화합물 종류를 포함한다.
본 발명에 따른 비휘발성 유체캐리어는 시아노아크릴레이트 접착조성물과 함께 사용되는 활성화합물로서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 시아노아크릴레이트 접착제는 다양한 재료를 결합시키는데 우수한 유용성을 갖는다. 시아노아크릴레이트 접착제의 중합반응은 하이드록실-또는 아민 화합물 같은 비이온성재료를 사용하여 촉진시킨다. 본 발명에 있어서, 이들 화합물은 다음을 포함하는 다양한 재료로부터 선택될 수 있다.
a) 1차, 2차 및 3차아민과 이들의 염 등 유기 또는 무기 치환형 및 비치환형 아민,
b) N-치환된 알카노아민,
c) 아크릴레이트 N-치환된 알카노아민,
d) 디아민 같은 폴리아민,
e) 미국특허 제4,869,772호에 개시되고, 다음의 화학식을 갖는 디아자비시클로 (diaza bicyclo)또는 트리아자비시클로 화합물 같은 헤테로시클릭아민,
Figure kpo00003
f) 미국특허 제5,066,743호에 개시되어 있으며, 다음의 화학식을 갖는 3차암모늄 카르복실레이트 화합물,
Figure kpo00004
여기서, R1, R2, R3및 R4는 서로 독립적으로 바뀔 수도 있으며, 알킬, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴 및 아릴알킬로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수도 있으며, 바람직하게는 하나 이상의 R1, R2, R3는 6-20 탄소원자를 갖는 긴고리 알킬부분(moiety)이며, R4는 알킬 및 알케닐로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
g) 미국특허 제4,496,685호에 개시된 바와 같이, 인과 질소원자를 교대포함하는 고리 혹은 사슬형중합체로 구성되는 포스파젠화합물,
h) 미국특허 제5,314,562호에 개시되고, 다음의 화학식을 갖는 에틸렌디아민 화합물,
Figure kpo00005
여기서, R5는 서로 같거나 상이하며 수소, 1 내지 8개의 탄소원자를 갖는 알킬 또는 알콕시그룹, 6 내지 8개의 탄소원자를 갖는 아릴그룹, 1 내지 8개의 탄소원자를 갖는 질소-, 실리콘- 또는 실리콘치환된 그룹 또는 비치환되거나 하이드록시, 산소 또는 황으로 치환될 수 있는 8개 이상의 탄소원자를 갖는 헤테로고리그룹을 나타낸다.
i) 미국특허 제5,079,098호에 개시되어 있으며, 다음의 화학식을 갖는 접착개선을 위한 프리머로서 유용한 4차암모늄 화합물,
Figure kpo00006
여기서, R1, R2, R3및 R4는 서로 독립적으로 바뀔 수도 있으며, 선택적으로 헤테로원자로 치환된 알킬, 하이드록시알킬, 아릴, 알카릴, 아르알킬 및 알케닐로 구성된 그룹으로부터 선택되며, A-는 탈양자 평형반응에서의 pKa값이 0보다 큰 음이온이다.
아민 부류중에서 바람직한 것 중 하나는 디메틸-파라-톨루이딘(DMPT)와 같은 아크릴레이트 N-치환된 알카노아민이다. DMPT는 시아노아크릴레이트 접착제의 경화를 촉진시키는 활성성분으로서 본 발명에서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
일반적으로, 촉진조성물 즉 활성성분은 요구되는 경화속도와 인장강도를 얻기에 충분한 양이 접착 촉진조성물내에 존재한다. 본 발명의 활성성분은 활성제조성물에 약 0.1 내지 10중량%로 함유되기도 한다. 바람직하게는, 활성성분이 조성물에 0.5 내지 5.0 중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 1.0중량%로 존재한다. 가격을 낮추고, 적용을 용이하게 하며, 활성성분이 단일분자층의 두께에 근접하도록 하기 위해, 최하의 유효농도에서 접착 촉진조성물을 적용하는 것이 바람직하다. 전형적으로, 기판의 한 면에 활성제 조성물을 적용하는 것만으로도 충분하며, 다중피복도 가능하다.
유체캐리어와 활성성분 이외에도, 접착 촉진조성물은 다른 재료와 접착 촉진조성물에 유용한 종래의 첨가제를 포함할 수도 있다. 이들은 제한없이 안정제, 점도조정제, 악취제거제, 색소제 등을 포함한다.
본 발명에 따른 활성제조성물은 강, 플라스틱, 유리 및 나무와 같은 결합면에 다양한 형태로 사용될 수 있다. 이들 조성물은 종래의 용매함유 접착 촉진조성물에 비해 환경적인 측면에서 무해하며, 엔지니어링 플라스틱에 침투하지 않는다. 덧붙여서, 이들은 비오존파괴성, 비가연성 및 비연소성을 갖는다.
본 발명에 따른 접착 촉진조성물은 기판에 시아노아크릴레이트 결합제의 경화속도 또한 접착력 강화를 위해 적용할 수도 있다. 예컨대, 접착제를 적용하기 전에 하나 이상의 기판면을 활성제조성물로 스프레잉, 디핑(dipping), 브러싱(brushing), 스웨빙(swabbing), 위핑(wiping), 폴러-코팅처리 등을 행하는 것이 바람직하다.
접착 촉진조성물의 두께 및 접착층은 기판면의 특성 및 조성, 적용될 특별한 접착제 및 활성성분 및 최종결합된 조합체의 사용용도에 따라 폭넓게 변할 수도 있다. 설정된 인자를 이용해서, 다양한 프리머 및 접착층두께에서 특별한 샘플에 대한 랩쉬어(lapshear) 인장강도값을 이용해 수용가능한 최적두께를 결정할 수도 있다. 대부분의 기판에 일반적으로 만족스러운 접착층은“0”에 가까운 값에서 5Mils까지 또한 최대 10 Mils정도이다.
접착 촉진조성물을 갖는 플라스틱재료는 제한없이 폴리카보네이트, 폴리페닐린에테르 합금, 폴리페닐린 설파이드, 폴리페닐린 옥사이드, 나이론, 멜라민, 폴리에스탈, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴, 아크릴로니트릴 부타딘스티렌(ABS), 셀룰로오스 아세테이트, 에틸렌, 비닐, 아세테이트(EVA)이오노머(ionomer), 폴리아루레테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리아로머, 폴리메틸펜탄, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 스티렌 아크릴로니트릴(SAN), 스티렌부타디엔, 에폭시 및 페놀을 포함하는 것이 효과적인 것으로 판명되었다.
본 발명에서 사용되는 적절한 시아노아크릴레이트 접착제는 다음의 화학식으로 나타낸다.
Figure kpo00007
여기서, R6는 알킬, 알케닐, 사이클로알킬, 아릴, 알콕살킬(alkoxalkyl), 아랄킬, 할로알킬 또는 다른 적절한 그룹이다. 저급알킬 알파-시아노아크릴레이트가 바람직하다. 특히, 이들은 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 아이소부틸, 아이소프로필, 알릴, 사이클로헥실, 메톡시에틸, 메톡시프로필, n-페닐 및 에톡시에틸 시아노아크릴레이트이다.
무산소성 접착제와 같은 구조적 엔지니어링접착제가 적용되는 경우에 있어서, 접착 촉진조성물은 경화속도를 향상시키기 위해 접착조성물 내에 존재하는 개시제와 상호반응하는 성분을 포함할 수도 있다. 예컨대, 3차알킬아민, 로다민, 유기 하이드라이즈, 알콕시아민 및 페로센과 같은 유기금속화합물이 전형적으로 사용된다.
본 발명은 또한 접착조성물로 기판면을 결합하는 방법을 설명한다. 이 방법은, 접착 촉진조성물이 경화하는 동안 잔존하는 유체캐리어와 또한 접착 촉진조성물을 경화시키거나 접착력을 촉진시키고 유체캐리어내에 혼화될 수 있는 활성성분을 포함하는 접착 촉진조성물로 하나 이상의 기판면을 처리하는 단계를 포함한다. 접착 촉진조성물로 기판면을 처리한 뒤 계속해서, 처리되거나 처리되지 않은 하나이상의 기판면에 접착조성물을 가하고, 이면들을 서로 접착시켜 중합반응이 일어나도록 하여 기판면을 결합시킨다.
본 발명의 다른 양태에서, 접착제키트는 단일제품내에 공존하는 2개의 부분으로 구성되며, 이중 한 부분은 접착조성물이 경화하는 동안 잔존하는 유체캐리어와 또한 접착조성물의 경화나 접착력촉진을 위해 이 유체캐리어내에 혼화된 촉진성분을 포함하고, 다른 부분은 접착조성물을 포함한다. 이 접착조성물은 상기 접착 촉진조성물에 의해 접착력이 촉진된다.
본 발명의 특징 및 장점은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서, 다음의 바람직한 실시예를 통해 더욱 명백하게 이해될 것이다.
본 발명의 접착 촉진조성물을 대조용 조성물과 함께 아래의 표 1에 나타내었다.
조성물 1∼14는 본 발명의 비휘발성 유체캐리어를 사용하는 활성제 조성물을 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00008
* BBTS : N-t-부틸 1-2-벤조티아졸설펜아미드
* DMPT : 디메틸-p-톨루딘
* FREON TA : 10% 아세톤과 트리플루오로클로카본-113의 혼합물로서 듀폰에서 제조된 상품명
조성물 15∼18은 활성성분을 전달하기 위해 사용된 종래의 휘발성 오존파괴용매를 나타낸다. 표에 나타낸 바와 같이, 다양한 비율의 아민 활성성분이 조성물내에 포함된다.“접착제 형태”로 명명된 부분은 활성제조성물과 혼합되어 사용되는 시아노아크릴레이트의 형태를 나타낸다. 그릿-블라스팅에 연속하여, 랩쉬어 시편에 각각의 활성제조성물을 브러싱하며, 선택된 접착제를 10mil 본드라인 갭을 이용하여 적용한다. 경화는 상온에서 유효하다. 결합력 시험을 표준 ASTM을 이용하여 수행한다. 이들 시험은 랩쉬어부분의 초기매팅(mating) 뿐만 아니라 열시효처리 후에도 다양한 기간동안 수행했다. 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure kpo00009
* 1회 이상 수행된 시험
** 시효 이전에 상온에서 24시간 경화
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 접착 촉진조성물과 함께 사용될 때의 시아노아크릴레이트 접착제조성물의 인장결합강도를 종래의 휘발성 및 오존파괴성 용매를 촉진조성물에 사용할 때의 인장결합강도와 비교하여 나타낸다. 어떤 물질들은 시효후에 결합강도가 증가하였다.(조성물 1∼4). 다른물질들에 있어서, 24시간 경화 후에 얻어진 인장결합강도는 2시간 후에 얻어진 인장결합강도보다 더 낮다. 이는 아민 가속활성제가 시아노아크릴레이트 접착제와 혼합하여 사용될 때 발생하는 것으로 알려진 분자 조정에 기인한 것으로 인정된다. 표에서 볼 수 있는 바와 같이, 어떤 물질들에서 인장결합강도는 열시효후에 증가한다.
다양한 플라스틱기판 상에서 본 발명에 따른 접착 촉진조성물의 유용성을 증명하기 위해, 다양한 플라스틱면을 접착 촉진조성물의 유체캐리어로 코팅하여 그의 효과를 결정한다. 특히 유체캐리어를 플라스틱면 상에 브러싱하고, 클라우딩, 에칭, 또는 플라스틱의 크레이징과 같은 가시적인 변화를 관찰했다. 조성물 1, 7, 9는 본 발명의 유체캐리어를 나타낸다. 조성물 20, 21, 22는 종래의 휘발성 용매캐리어를 나타내며, 각각 디펜틴(dipentene), 테르펜(terpene) 및 아세톤이다. 그 결과는 아래의 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure kpo00010
X는 유체가 플라스틱 상에서 가시적인 효과를 나타내지 못함을 의미함.
O는 유체가 클라우딩, 에칭 또는 크레이징과 같은 가시적인 효과를 갖는 것을 의미함.
* 상품명
상기한 바와 같이 본 발명은 다양한 방법으로 변화될 수도 있다. 또한, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 개조될 수 있다.

Claims (30)

  1. 접착조성물을 경화하거나 접착력을 강화시키는 접착 촉진조성물에 있어서, (i) 상온에서 유체상태이고 약 100℃ 이상의 끓는점을 갖는 에스테르이며 상기 접착조성물이 경화하는 동안 잔존하는 유체캐리어와, (ii) 상기 접착조성물을 경화하거나 접착력을 촉진시킬 수 있으며, 상기 유체캐리어에 혼화될 수 있는 접착 촉진성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체캐리어는 하나이상의 불포화결합을 갖는 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유체캐리어는 C3-C18알킬알코올의 아세트산에스테르, C2-C18알케닐 또는 아릴 알코올의 아세트산에스테르, C3-C18알릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18알킬아릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18아랄킬알코올의 아세트산에스테르, 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체캐리어는 리날릴아세테이트, 페네틸아세테이트, 디에틸프탈레이트, 디프로필 프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유체캐리어는 OH-(CXH2XO)n-H의 화학식을 갖는 알킬글리콜의 벤조산디에스테르이며, 글리콜이 상온에서 유체상태로 존재하는 경우 x는 2-3이고 n은 1 내지 10인 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유체캐리어는 에틸렌글리콜 디벤조에이트, 디에틸렌글리콜 디벤조에이트, 프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 디프로필렌글리콜 디벤조에이트 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착 촉진성분은 염기성인 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접착 촉진성분은 아민함유성분인 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 아민함유성분은 N,N-디메틸-p-톨루딘, t-부틸-2-벤조티아졸설펜아미드, N-옥시디에틸렌 벤조티아졸-2-설펜아미드, 2,2′-(p-톨릴이미노)디에탄올-(하이드록시에틸-p-톨루딘) 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 아민함유성분의 함량은 약 0.01 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  11. 제9항에 있어서, 상기 아민함유성분의 함량은 약 0.5 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 접착 촉진성분은 유기금속물질인 것을 특징으로 하는 접착 촉진조성물.
  13. 접착조성물로 기판면을 결합하는 방법에 있어서, 상온에서 유체상태이고 접착 촉진조성물이 경화하는 동안 잔존하는 유체캐리어와 또한 접착조성물을 경화시키거나 접착력을 촉진할 수 있으며 유체캐리어내에 혼화될 수 있는 활성성분을 포함하는 접착 촉진조성물로 하나이상의 기판면을 처리하는 단계와, 상기 기판면에 접착조성물을 적용하는 단계와, 접착조성물이 적용된 상기 기판면을 서로 접촉시켜 조성물에 결합된 상태로 잔존하는 유체캐리어가 접착 촉진성분을 전달하고 접착조성물을 소성화(plasticize)하여 결합시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 기판면 결합방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유체캐리어는 아세트산에스테르로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 유체캐리어는 하나이상의 불포화결합을 갖는 것을 특징으로 방법.
  16. 제14항에 있어서, C3-C18알킬알코올의 아세트산에스테르, C2-C18알케닐 또는 아릴알코올의 아세트산에스테르, C3-C18알릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18알킬아릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18아랄킬알코올의 아세트산에스테르, 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 유체캐리어는 리날릴아세테이트, 페네틸아세테이트, 디에틸프탈레이트, 디프로필 프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 유체캐리어는 알킬글리콜의 벤조산디에스테르인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 유체캐리어는 에틸렌글리콜 디벤조에이트, 디에틸렌글리콜 디벤조에이트, 프로필렌글리콜 디벤조에이트, 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 접착 촉진성분은 염기성인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 접착 촉진성분은 아민함유성분인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 아민함유성분은 N,N-디메틸-p-톨루딘, t-부틸-2-벤조티아졸설펜아미드, N-옥시디에틸렌 벤조티아졸-2-설펜아미드, 2,2′-(p-톨릴이미노)디에탄올-(하이드록시에틸-p-톨루딘) 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 아민함유성분의 함량은 약 0.01 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 아민함유성분의 함량은 약 0.5 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제13항에 있어서, 상기 접착 촉진성분은 유기금속물질인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 접착제키드(kit)에 있어서, (i) 상온에서 유체상태이고 약 100℃ 이상의 끓는점을 가진 에스테르이며, 접착조성물이 경화하는 동안 잔존하는 유체캐리어와 또한 접착조성물을 경화시키거나 접착력을 촉진할 수 있으며 유체캐리어내에 혼화될 수 있는 접착 촉진성분을 포함하는 접착 촉진조성물과, (ii) 상기 접착조성물에 의해 경화가 촉진되는 접착조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제키트.
  27. 기판면을 결합하는 방법에 있어서, (a) 기판면 사이에 (i) 접착조성물과 또한 (ii) 접착 촉진성분과 상온에서 유체상태이고 접착조성물의 소성화제인 캐리어를 함유한 접착 촉진조성물을 포함하는 경화층을 형성하는 단계와, (b) 상기 경화층을 경화시키는 단계로 구성되며 이에 의해 접착조성물에 전달된 접착 촉진조성물이 접착조성물을 소구성되며 이에의해 접착조성물에 전달된 접착 촉진조성물이 접착조성물을 소성화(plasticize)하고 경화시키며 또한 상기 유체캐리어를 접착조성물에 결합된 상태로 잔존하게 하는 것을 특징으로 하는 기판면 결합방법.
  28. 제27항에 있어서, C3-C18알킬알코올의 아세트산에스테르, C2-C18알케닐 또는 아릴알코올의 아세트산에스테르, C3-C18알릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18알킬아릴알코올의 아세트산에스테르, C7-C18아랄킬알코올의 아세트산에스테르, 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 유체캐리어는 리날릴아세테이트, 페네틸아세테이트, 디에틸프탈레이트, 디프로필 프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 또한 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 유체캐리어는 OH-(CXH2XO)n-H의 화학식을 갖는 알킬그릴콜의 벤조산디에스테르이며, 글리콜이 상온에서 유체상태로 존재하는 경우 x는 2-3이고 n은 1 내지 10인 것을 특징으로 하는 방법.
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