KR101145944B1 - 접착 촉진 첨가제를 함유하는 기재 및 이들로부터 제조된용품 - Google Patents

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키웨이 헤
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Abstract

기재에 대한 접착제의 접착력은 기재에 접착 강화량의 접착 촉진제를 혼입하여 개선시킬 수 있다.
접착 강화 첨가제, 중합체 기재, 스판덱스

Description

접착 촉진 첨가제를 함유하는 기재 및 이들로부터 제조된 용품 {SUBSTRATES CONTAINING ADHESION PROMOTING ADDITIVES AND ARTICLES PREPARED THEREWITH}
본 발명은 접착 강화 첨가제에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 이러한 첨가제를 함유하는 기재, 예를 들어 중합체 기재 및 이러한 기재를 포함하는 제조된 용품에 관한 것이다.
접착제는 일반적으로 제조된 용품의 상이한 부분을 서로 접착하는데 사용되며, 다양한 상업 및 공업 용도, 예컨대 제품 조립 및 패키징에 널리 사용된다. 고온 용융 접착제는 탄성 구성 요소, 예컨대 허리 밴드 및 다리 커프를 포함하는 것을 비롯한 1회용 흡수 용품, 예컨대 기저귀 등의 제조에 사용된다. 이러한 고온 용융 접착제는 용융된 상태로 기재에 사용되며, 이후 냉각되어 접착제를 경화시켜, 예를 들어 제조된 용품의 상이한 부분을 서로 접합시킨다. 고온 용융 접착제의 사용으로 비용 및 시간 효율적인 제조가 가능한데, 수계 또는 용매계 접착제 계의 경우에서와 같은 증발 단계가 필요 없기 때문이다. 고온 용융물은 일반적으로 케이스 및 상자 밀봉 용도로도 사용된다.
기타 제조 분야, 예컨대 병 라벨링 용도, 코어 및 관 권취 등에서, 수계 또는 기타 용매계 접착제를 바람직하게 선택할 수 있다. 기타 제조 분야, 예컨대 건설 및 자동차 산업에서, 반응성 폴리우레탄 고온 용융 접착제가 사용에 바람직할 수 있다. 사용된 접착제의 유형은 대부분 기재가 사용될 용도 및 또한 기재 물질(들)의 성질에 따른다. 특정 기재, 예컨대 종이, 보드지, 직물 (예컨대 니트, 제직물 및 부직물), 목재, 목재 복합물 및 엘라스토머성 기재 (예를 들어, 스판덱스 (spandex)) 형태인 것을 비롯한 중합체와 사용하고(하거나) 열 또는 습기와 같은 환경 요인에 저항하기 위해 접착제를 선택하고(하거나) 제조할 수 있다.
기재를 또 다른 기재에 접착하기 위해 접착제를 사용하는 경우, 보다 양호한 접착을 촉진하기 위해 변형된 기재에 대한 요구가 계속된다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.
<발명의 개요>
한 측면에서, 본 발명은 폴리에테르, 예컨대 폴리(에틸렌 옥시드), 폴리(프로필렌 옥시드), 폴리(트리메틸렌 옥시드), 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 및 카르복실산 관능기를 함유하는 공중합체, 예컨대 아크릴산 공중합체, 메타크릴산 공중합체 및 이타콘산 공중합체, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 접착 강화량의 첨가제를 기재에 혼입하는 것을 포함하는, 중합체 기재와 같은 기재에 대한 예를 들어 고온 용융 접착제와 같은 접착제의 접착을 강화하는 방법을 제공한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 추가적으로 접착 강화량, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5 중량％의 이러한 첨가제를 포함하는 기재, 예를 들어 중합체 기재, 바람작하게 스판덱스를 제공한다.
추가의 측면에서, 본 발명은 또한 적어도 제1 기재에 접착제, 바람직하게는 고온 용융 접착제를 도포하는 단계, 및 적어도 제2 기재를 제1 기재 상에 존재하는 접착제와 접촉시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 접착 강화량의 이러한 첨가제를 포함하는, 제1 기재를 적어도 제2 기재에 접착시키는 방법을 제공한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 추가적으로 이러한 방법에 의해 제조된 이러한 기재를 포함하는 제조 용품, 바람직하게는 1회용 흡수 용품을 제공한다.
본원에서 언급된 모든 문서는 그 전문이 참고문헌으로 포함된다.
임의로 금속 이온 (예를 들어, Na+, Li+ 및(또는) K+)으로 부분적으로 중화된, 폴리에테르 (예를 들어, 폴리(에틸렌 옥시드), 폴리(프로필렌 옥시드), 폴리(트리메틸렌 옥시드) 및(또는) 폴리(테트라메틸렌 옥시드)) 및 카르복실산 관능기를 함유하는 공중합체 (예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산 및(또는) 이타콘산의 공중합체)로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제의 접착 강화량을 적어도 하나의 기재에 혼입하는 단계를 포함하는 방법에 의해 접착제를 사용한 제1 기재와 제2 기재와의 접착이 개선될 수 있다는 점을 이제 발견하였다. 폴리(에틸렌 옥시드) (PEO), 아크릴산 (AA) 공중합체 및(또는) 메타크릴산 (MAA) 공중합체가 접착 촉진 첨가제로 사용하기에 바람직하다. 예에는 아크릴 고체 수지인 이소크릴 (ISOCRYL®) C-72 및 폴리(메틸 메타크릴레이트-코-메타크릴산) 수지인 에포마트 (Epomatt®) G152 (모두 에스트론 케미칼, 인크 (Estron Chemical, Inc.)에서 시판됨), 및 약 60,000의 수평균 분자량과 70℃의 Tg를 갖는, 산가 124인 폴리(메틸 메타크릴레이트-코-에틸 아크릴레이트-코-메타크릴산)인 엘바시트 (Elvacite®) 2669 (루시트 인터내셔널 (Lucite International)에서 시판됨)가 포함된다. 카르복실산-관능성 공중합체 및 폴리(에틸렌 옥시드)는 약 5,000 내지 150,000의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 첨가제는 수평균 분자량이 약 10,000인 폴리(에틸렌 옥시드)이다.
접착 촉진 첨가제 혼입 방법은 제한되지 않으며, 임의의 통상적인 방법으로 첨가제를 기재에 혼입할 수 있다. 예를 들어, 중합체 기재의 경우, 방사 이전에 첨가제를 중합체 용액과 혼합하여 기재 섬유를 형성한다.
첨가제의 접착 강화량은 표준 및 보통의 시험 절차를 사용하여 당업자에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로, 기재에의 첨가시 기재를 또 다른 기재에 접착하는데 사용되는 접착제의 접착 성능을 첨가제 부재 하의 접착 성능과 비교하여 개선시키는 임의의 양을 접착 강화량으로 고려한다.
한 실시양태에서, 접착 강화량은 접착제, 예를 들어 고온 용융 접착제로 부직물 기재에 접착한 경우에 기재, 예를 들어 중합체 기재의 크리프 성능이 첨가제가 없는 대조 기재의 크리프 성능보다 양호한 것을 의미한다. 또 다른 실시양태에서, 기재의 크리프 성능은 첨가제가 없는 대조 기재의 크리프 성능과 비교해서 상대적으로 약 10％ 이상 개선된다. 예를 들어, 첨가제는 기재의 중량을 기준으로 약 1.5 내지 약 5 중량％, 바람직하게는 2 내지 3 중량％ 존재할 수 있다.
본 발명은 또한 접착 강화량의 접착 강화 첨가제를 포함하는 기재를 제공한다. 기재의 비제한적인 예에는 종이, 의류, 목재 및 목재 복합물, 비닐 및 콘크리트 등이 포함된다. 바람직한 실시양태에서, 첨가제를 포함하는 기재는 엘라스토머성 섬유, 예를 들어 스판덱스이다. 또 다른 실시양태에서, 기재는 부직포이다.
기재 중 1개 이상은 (폴리우레탄 우레아를 비롯한) 폴리우레탄, 예를 들어 폴리에스테르 우레탄 또는 폴리에테르 우레탄, 폴리에테르에스테르, 폴리에스테르아미드, 폴리에테르에스테르아미드, 폴리에테르아미드 또는 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 또는 폴리(테트라메틸렌 테레프탈레이트))일 수 있다. 기재는 조형품, 예를 들어 섬유, 테이프 또는 스트립, 필름 또는 성형품 형태일 수 있다. 바람직한 중합체 기재는 스판덱스이며, 이것은 본원에서 사용될 때, 섬유 형성 물질이 85 중량％ 이상의 세그먼티드(segmented) 폴리우레탄으로 구성된 장쇄 합성 중합체인 인조 섬유를 의미한다. 스판덱스의 비제한적인 예는 윤활 마감제 (lubricating finish)를 거의 또는 전혀 갖지 않는 스판덱스인 라이크라 (Lycra®) 스판덱스 및 라이크라® 엑스에이 (XA®)이다. 라이크라® 스판덱스는 가먼트, 스포츠 의류 및 수영복에서 사용하기 매우 적합한, 거의 이상적이며 온도와 무관한 탄성 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다.
다양한 방법에 의해 접착 촉진 첨가제의 중합체 기재로의 혼입을 달성할 수 있다. 예를 들어, 기재가 용액에서 (예를 들어, 습식 또는 건식 방사에 의해 섬유로, 또는 용액 코팅 또는 용액 캐스팅에 의해 필름으로) 가공되는 경우, 용매 중 슬러리 또는 용액으로서 첨가제를 기재에 혼입할 수 있다. 기재가 용융물에서 가공되도록 하는 경우, 마스터배치 (masterbatch)로서 또는 정밀 공급에 의해 예를 들어 혼합 압출기 또는 중하중용 블레이드 혼합기 (bladed mixer)에 첨가제를 혼입할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 접착 강화량의 첨가제를 포함하는 기재에 관한 것이다. 이러한 첨가제의 예는 본원의 다른 곳에 기재되어 있으며, 예를 들어 폴리(에틸렌 옥시드), 폴리(프로필렌 옥시드), 폴리(트리메틸렌 옥시드), 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 아크릴산 공중합체, 메타크릴산 공중합체, 이타콘산 공중합체 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제가 포함된다. 폴리(에틸렌 옥시드), 아크릴산 공중합체 및 메타크릴산 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제를 포함하는 기재가 바람직하다. 이들의 표면에 배치된 고온 용융 접착제를 추가로 포함하는 기재가 보다 바람직하며, 열가소성 엘라스토머, 점착 부여 수지 (tackifying resin) 및 이오노머 수지를 포함하는 고온 용융 접착제를 포함하는 기재가 보다 더 바람직하다. 이오노머 수지에 존재하는 금속 양이온이 다가 이온, 예를 들어 Ca++, Mg++, Zn++, Ba++ 또는 Al+++인 상기 고온 용융 접착제를 포함하는 기재가 더욱 더 바람직하다. 이오노머 수지 중 양이온이 Zn++인 상기 첨가제가 배치된 기재가 바람직하다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 적어도 제1 기재에 접착제, 예를 들어 고온 용융 접착제를 도포하고, 적어도 제2 기재를 제1 기재 상에 존재하는 접착제와 접촉시키는 것을 포함하며, 여기서 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 접착 강화량의 접착 촉진 첨가제 또는 이들 첨가제의 혼합물을 포함한다. 이러한 접착제의 예는 본원에 기재되어 있으며, 폴리에테르 및 카르복실산 관능기를 함유하는 공중합체, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제가 포함된다. 기재 및 접착제의 바람직한 실시양태에서와 같이, 적합한 폴리에테르 및 카르복실산 공중합체의 예가 본원의 다른 곳에서 제공된다.
기재는 유사하거나 유사하지 않을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 제1 및 제2 기재는 동일하다. 한 실시양태에서, 제1 기재는 그 자체에 접착할 수 있으며, 따라서 제1 및 제2 기재 모두를 포함한다. 한 실시양태에서, 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 중합체이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 1개 이상의 기재는 엘라스토머성 폴리우레탄 섬유 (스판덱스)이며, 접착제는 고온 용융 접착제, 보다 바람직하게는 저 도포 온도 고온 용융 접착제 (즉, 약 200℉ (93℃) 내지 약 300℉ (149℃) 사이의 온도에서 사용될 수 있는 접착제), 보다 더 바람직하게는 열가소성 엘라스토머, 점착 부여 수지 및 이오노머 수지를 포함하는 저 도포 온도 고온 용융 접착제를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 접착 강화량의 접착 촉진 첨가제 또는 이러한 첨가제들의 혼합물을 포함하는 1개 이상의 기재를 포함하는 제조 용품이다. 이러한 첨가제의 예는 본원의 다른 곳에 개시되어 있다. 제조 용품에는 외의, 내복, 스포츠 의류, 차량용 트림, 틈마개, 개스킷, 가구, 실내 장식품, 패키징, 서적, 라벨, 벽지, 바닥재, 상업 및 공업용 코어 및 관, 및 예를 들어 영아 및 유아용 기저귀, 성인 실금 환자용 패드 및 여성 위생 용품과 같은 1회용 흡수 가먼트가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 용품은 첨가제 함유 기재 및 접착제를 포함한다. 사용되는 접착제의 종류는 최종 용도 및(또는) 용품의 제조, 저장 또는 사용 중 직면하는 환경 조건에 의해서만 제한되며, 고온 용융 접착제, 수분 경화성 반응성 폴리우레탄, 수계 접착제 및 또한 기타 용매계 접착제가 포함된다.
제조 용품의 한 실시양태에서, 첨가제를 함유하는 기재는 엘라스토머성 섬유, 테이프, 필름, 스트립, 코팅, 리본 및(또는) 시트, 예를 들어 라이크라® 스판덱스, 라이크라® XA (윤활 마감제를 거의 또는 전혀 갖지 않는 스판덱스), 용융 방사 엘라스토며, 예컨대 폴리에테르에스테르 및 엘라스토머성 폴리올레핀, 또는 섬유 또는 폭 약 10 mm 미만의 스트립 형태의 천연 또는 합성 고무이다. 엘라스토머성 기재는 제조 용품의 구성 요소 1개 이상에 존재할 수 있다. 이러한 구성 요소의 비제한적 예에는 허리 밴드, 다리 밴드, 복부 밴드 등이 포함된다.
접착 강화량의 접착 촉진 첨가제 또는 이러한 첨가제들의 혼합물을 포함하는 기재를 포함하는 바람직한 용품은 1회용 흡수 용품, 예를 들어 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 성인 실금 환자용 제품 또는 생리대이다. 이러한 용품은 (1) 액체 투과성 탑시트, (2) 탑시트에 부착될 수 있는 액체 불투과성 백시트, (3) 탑시트와 백시트 사이에 위치한 흡수 구조체 및 (4) 접착제를 포함할 수 있다. 제조 용품은 또한 바람직하게는 탄성 섬유, 예컨대 스판덱스, 엘라스토머성 테이프 또는 스트립 등을 포함할 수 있다.
탑시트로서 사용하기에 적합한 재료는 통상적으로 m2 당 약 15 내지 25 g의 기본 중량을 갖는 스펀본드 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌일 수 있다.
백시트는 일반적으로 1회용 흡수 용품의 흡수 코어 내에 물, 소변, 월경액 또는 혈액과 같은 액체를 수용할 수 있다. 예로는 '통기성'일 수 있는 폴리올레핀 필름, 예를 들어 충전제를 혼입하고 이후 연신하여 미세다공성으로 제조된 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이 포함된다.
흡수 구조체는 통상적으로 가요성, 다공성 및 보전성의 특징을 갖는 서로 엉킨 섬유 네트워크로 정의할 수 있는 부직포를 포함하며, 여기서 섬유는 합성물, 천연물 또는 이들 2개의 혼합물일 수 있다. 섬유는 예를 들어 스펀본딩, 멜트블로윙 또는 수력 얽힘에 의해 서로 기계적, 화학적 또는 열적 결합될 수 있다. 제1 및 제2 기재(이들 중 1개는 부직물임)를 포함하는 제조된 용품은 또한 단열, 패키징 (육류와 같은 식품용), 가정용 와이프, 외과용 드레이프 및 의료용 드레싱을 비롯한 기타 용도에 사용될 수 있으며, 이러한 용품은 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명의 다양한 실시양태에서 사용되는 접착제는 포지셔닝 접착제, 코어 접착제 또는 탄성 접착제와 같은 용도를 위해 제조될 수 있으며, 용품, 예컨대 1회용 흡수 용품 (기저귀, 성인 실금 환자용 제품, 배변 연습용 팬츠, 침대 패드, 생리대, 턱받이, 상처용 드레싱 및 외과용 모자 또는 드레이프를 포함함)의 제조에 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 접착제는 부직물 또는 (임의로 셀룰로스계) 티슈를 또 다른 기재 또는 구성 요소, 예컨대 또 다른 부직물, 티슈, 엘라스토머성 섬유, 스트립 또는 테이프 등에 접착하는데 사용될 수 있다. 접착제는 탑시트를 백시트에 부착하는데 사용될 수 있다. 별법으로, 접착제는 탑시트 또는 백시트 중 하나를 1회용 흡수 용품의 기타 성분, 예컨대 티슈 층, 다리 플랩부, 체결 이어부, 엘라스토머성 섬유, 테이프, 탭, 또는 당업자에게 잘 알려진 1회용 흡수 용품 제조에 통상적으로 사용되는 기타 구성 요소에 접착하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 차량 도어 및 윈도우 트림, 의류 허리 밴드 실 또는 스트립 및 건축물 틈마개와 같은 내구성의, 바람직하게는 탄성 용품은 잘 알려진 성형, 열성형 및 프로파일 압출 기법에 의해 제조할 수 있다.
착용자에게 양호한 착용성을 제공하며, 액체를 보유하거나 또는 용품의 틀을 수용하기 위한 밀봉부를 제공하기 위해, 탁월한 신축성 및 회복 특성을 갖는 기재가 이러한 각종 1회용 및 내구성 용품의 제조에 종종 필요하다. 이러한 기재에는 섬유, 예컨대 스판덱스, 엘라스토머성 폴리올레핀, 멜트-스펀 엘라스토머 등이 포함되며, 잘 알려진 방법에 의해, 예컨대 용융- 및 용액-방사하고 임의로 권취하여 제조할 수 있다. 엘라스토머성 중합체 필름 및 시트 기재는 압출 및 공압출 기법, 예를 들어 블로운 필름, 캐스트 필름, 프로파일 압출, 사출 성형, 압출 코팅 및 압출 시팅과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.
가해진 힘의 적용 이후 높은 탄성 회복율 (즉, 낮은 영구 변형율)을 갖는 것을 특징으로 하는 경우에, 중합체 기재를 엘라스토머성으로 생각할 수 있다. 따라서, 엘라스토머성 중합체는 통상적으로 희석제가 없는 경우 임의의 권축 (섬유 형태의 경우)과 무관하게 100％ 초과의 파단 신도를 가지며, 길이 방향으로 2배 잡아당기고, 1분간 고정하고, 이후 해제한 경우, 해제 1분 이내에 원래 길이의 1.5 배 미만으로 수축하는 중합체이다. 이러한 중합체에는 천연 고무 또는 합성 고무; 폴리에테르우레탄 및 폴리에스테르우레탄과 같은 세그먼티드 폴리우레탄; 예를 들어 듀폰사 제조의 하이트렐 (Hytrel®)과 같은 폴리에테르에스테르; 예를 들어 엘라스토머성 폴리프로필렌과 같은 엘라스토머성 폴리올레핀; 및 예를 들어 다우 (Dow) 사 제조의 XLA 섬유와 같은 엘라스토머성 폴리에틸렌; 및 엘라스토머성 폴리아미드, 예컨대 폴리에스테르아미드, 폴리에테르에스테르아미드 및 폴리에테르아미드, 예를 들어 아토피나 (Atofine) 사 제조의 페박스 (Pebax®)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
세그먼티드 폴리우레탄은 글리콜 중합체, 디이소시아네이트 및 사슬 연장제로부터 제조될 수 있다. 폴리에테르 글리콜, 폴리에스테르 글리콜 및 폴리카르보네이트 글리콜은 글리콜 중합체의 예이다. 유용한 폴리에테르 글리콜에는, 예를 들어 폴리(테트라메틸렌 에테르) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌 에테르-코-2-메틸-테트라메틸렌 에테르) 글리콜, 폴리(트리메틸렌 에테르) 글리콜 및 폴리(테트라메틸렌 에테르-코-2,3-디메틸-테트라메틸렌 에테르) 글리콜 등이 포함된다. 유용한 폴리에스테르 글리콜에는 폴리-ε-카프로락톤 디올 및 디올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판 디올, 1,4-부탄 디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판 디올, 3-메틸-1,5-펜탄 디올 및 이들의 혼합물과 디카르복실산, 예컨대 아디프산 및 1,12-도데칸디오산 등의 히드록시-말단 반응 생성물이 포함된다. 유용한 폴리카르보네이트 글리콜에는 폴리(펜탄-1,5-카르보네이트) 디올, 폴리(헥산-1,6-카르보네이트) 디올 등이 포함된다. 유용한 디이소시아네이트에는 4-메틸-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토페닐)메틸]벤젠, 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토페닐)메틸]벤젠과 1-이소시아네이토-2-[(4-이소시아네이토페닐)메틸]벤젠의 혼합물, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 1,1'-메틸렌비스(4-이소시아네이토시클로헥산), 2,4-디이소시아네이토-1-메틸시클로헥산, 2,6-디이소시아네이토-1-메틸시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산 및 이들의 혼합물 등이 포함된다. 유용한 디아민 사슬 연장제에는 에틸렌 디아민, 1,2-프로판 디아민, 1,3-프로판 디아민, 1,6-헥사메틸렌 디아민, N-메틸비스(3-아미노프로필)아민, 1,4-시클로헥산디아민, 1,3-시클로헥산디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 1,3-펜탄디아민 및 이들의 혼합물 등이 포함된다. 적합한 저 분자량 디올 사슬 연장제에는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판 디올, 1,2-프로판 디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판 디올, 1,4-부탄 디올, 3-메틸-1,5-펜탄 디올, 1,4-비스(β-히드록시에톡시)벤젠 및 이들의 혼합물 등이 포함된다. 예를 들어, 디에틸아민, 디에틸렌트리아민, 디이소프로필 아민, 부틸메틸 아민, 이소부틸메틸 아민, 디-n-부틸 아민, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, n-펜틸아민, n-헥실아민, 시클로헥실아민, 메틸시클로헥실아민 및 이들의 혼합물인 소량의 일관능성, 또는 3관능가 또는 다관능가 성분 또한 사용될 수 있다.
엘라스토머성 폴리에테르에스테르는 a) 예를 들어 폴리(에틸렌에테르) 글리콜, 폴리(프로필렌 에테르) 글리콜, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 에테르) 글리콜, 폴리(트리메틸렌 에테르) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌 에테르) 글리콜 및 폴리(테트라메틸렌 에테르-코-2-메틸-테트라메틸렌 에테르) 글리콜과 같은 폴리에테르 글리콜, b) 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-트리메틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판 디올 및 3-메틸-1,5-펜탄 디올과 같은 디올, 및 c) 테레프탈산 및 아디프산과 같은 이염기성산의 반응에 의해 제조할 수 있다.
유용한 엘라스토머성 폴리에스테르아미드에는 미국 특허 제3,468,975호에 기재된 것들이 포함된다. 예를 들어, 이러한 엘라스토머는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올, 1,4-디(메틸올)시클로헥산 또는 디에틸렌 글리콜과 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 메틸아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바신산 또는 도데칸디오산 또는 이들의 에스테르의 반응에 의해 제조된 폴리에스테르 세그먼트로 제조될 수 있다. 이러한 폴리에스테르아미드 중 폴리아미드 세그먼트의 예에는 헥사메틸렌 디아민 또는 도데카메틸렌 디아민과 테레프탈산, 옥살산, 아디프산 또는 세바신산의 반응, 및 카프로락탐의 개환 중합에 의해 제조된 것들이 포함된다.
예컨대 미국 특허 제4,230,838호에 기재된, 유용한 폴리에테르에스테르아미드 엘라스토머 또한 사용될 수 있다. 이러한 엘라스토머는, 예를 들어 저 분자량 (예를 들어, 약 300 내지 약 15,000) 폴리카프로락탐, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리(헥사메틸렌 아젤라미드), 폴리(헥사메틸렌 세바카미드) 또는 폴리(헥사메틸렌 도데칸디아미드) 등과 숙신산, 아디프산, 세바신산, 테레프탈산 또는 도데칸디오산 등으로부터 디카르복실산-말단 폴리아미드 예비중합체를 제조하여 제조할 수 있다. 이후, 예비중합체를 히드록시-말단 폴리에테르, 예를 들어 폴리(테트라메틸렌 에테르) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌-코-2-메틸테트라메틸렌 에테르) 글리콜, 폴리(프로필렌 에테르) 글리콜, 폴리(에틸렌 에테르) 글리콜 또는 폴리(트리메틸렌 에테르) 글리콜 등과 반응시킬 수 있다.
임의의 통상적인 접착제를 본 발명의 다양한 실시양태에서 사용할 수 있으며, 고온 용융 접착제가 바람직하다. 중합체 기재가 엘라스토머성인 경우, 이러한 접착제가 탄성 부착 접착제로서 적합한 것이 바람직하다. 당업자에게 잘 알려진 것과 같이, 이러한 접착제 제조에 사용하기 적합한 임의의 베이스 중합체 (base polymer)를 본 발명의 실시에 사용할 수 있다. 이러한 베이스 중합체에는 비정질 폴리올레핀, 에틸렌-함유 중합체 및 고무질 블록 공중합체 및 이들의 혼합물이 포함된다.
비정질 폴리올레핀 베이스 중합체는 폴리프로필렌의 입체특이적 중합에 의해 제조될 수 있다. 적합한 시판품에는 이스트만 (Eastman) 사의 P 1010이 포함된다. 비정질 폴리프로필렌과 에틸렌, 비정질 폴리프로필렌과 부텐, 및 비정질 폴리프로필렌과 헥센의 공중합체뿐만 아니라 프로필렌, 부텐 및 에틸렌의 삼원 공중합체가 적합하다. 시판되는 예에는 렉센 (Rexene) 사에서 시판하는 렉스택 (Rextac) 2315 (비정질 폴리프로필렌 및 에틸렌의 공중합체), 역시 렉센사에서 시판하는 렉스택 2730 (비정질 폴리프로필렌과 부텐의 공중합체), 및 훌스 (Huls) 사에서 시판하는 베스토플라스트 (Vestoplast) 750 및 708 (비정질 프로필렌, 부텐 및 에틸렌의 삼원 공중합체)이 포함된다.
에틸렌-함유 베이스 중합체는 1개 이상의 에틸렌 공중합체를 포함할 수 있으며, 2개 이상의 중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 용어 에틸렌 공중합체는 에틸렌의 단독중합체, 공중합체 및 삼원 공중합체를 의미한다. 에틸렌 공중합체의 예에는 하나 이상의 극성 단량체, 예컨대 비닐 아세테이트 또는 기타 모노카르복실산의 비닐 에스테르, 및 아크릴산 또는 메타크릴산 및 이들과 메탄올, 에탄올 또는 기타 알콜의 에스테르와의 공중합체가 포함된다. 예에는 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트), 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-n-부틸 아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-아크릴산), 폴리(에틸렌-코-메틸 메타크릴레이트) 및 이들의 혼합물이 포함된다.
고무질 블록 베이스 공중합체에는 A-B-A 또는 A-B-A-B-A-B-의 일반적인 배열을 갖는 블록 및 다중 블록 공중합체가 포함되며, 여기서 중합체 블록 A는 단독중합체로서 20℃ 초과의 유리 전이 온도를 갖는 비-엘라스토머성 중합체 블록이며, 엘라스토머성 중합체 블록 B는 예를 들어 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 또는 폴리(부타디엔-코-이소프렌)일 수 있다. 비-엘라스토머성 블록은 비닐 단량체 (예컨대, 비닐 아렌, 비닐 피리딘, 비닐 할라이드 및 비닐 카르복실레이트), 아크릴 단량체 (예컨대, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 아크릴산의 에스테르), 모노비닐 방향족 탄화수소 (예컨대, 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 크실렌 및 에틸 비닐 벤젠) 및 디시클릭 모노비닐 화합물 (예컨대, 비닐 나프탈렌) 등의 단독중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 기타 비-엘라스토머성 중합체 블록은 알파 올레핀, 알킬렌 옥시드, 아세탈 및 우레탄 등으로부터 유도될 수 있다.
고무질 블록 베이스 공중합체의 엘라스토머성 블록 성분 B는 수소화되거나 수소화되지 않을 수 있는 이소프렌 또는 부타디엔일 수 있다. 이러한 성분은 예를 들어 엘라스토머성 부분을 형성하는 선형 또는 분지형일 수 있으며, 여기서 분지 3개 이상이 중앙 허브로부터 방사상으로 퍼져나오거나 또는 달리 서로 결합될 수 있다. 수소화는 부분적이거나 또는 실질적으로 완전할 수 있으며, 수소화 조건은 엘라스토머성 블록을 수소화하되, 비-엘라스토머성 블록은 수소화하지 않도록 선택되거나, 또는 엘라스토머성 및 비-엘라스토머성 블록 모두를 실질적으로 동일한 정도로 수소화하도록 선택된다.
통상적인 고무질 블록 공중합체에는 폴리스티렌-폴리부타디엔-폴리스티렌, 폴리스티렌-폴리이소프렌-폴리스티렌 및 예를 들어 폴리스티렌-폴리-(에틸렌부틸렌)-폴리스티렌 및 폴리스티렌-폴리-(에틸렌프로필렌)-폴리스티렌이 포함된다. 이들 공중합체는 예를 들어 미국 특허 제3,239,478호, 동 제3,427,269호, 동 제3,700,633호, 동 제3,753,936호 및 동 제3,932,327호에서 교시된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 별법으로, 이들은 크라톤 케미칼 코퍼레이션 (Kraton Chemical Co.)으로부터 크라톤 (Kraton) 1101, 1102, 1107, 1650, 1652 및 1657이라는 상표명으로, 에니켐 (Enichem) 사로부터 유로프렌 (Europrene) Sol-T라는 상표명으로, 및 파이어스톤 (Firestone) 사로부터 스테레온 (Stereon) 840A라는 상표명으로 얻을 수 있다. 고무질 블록 공중합체 기재 접착제는 미국 특허 제4,526,577호, 동 제4,944,993호 및 동 제5,603,948호 등에 기재되어 있다.
기타 베이스 중합체에는 이소택틱 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌 및 스티렌-에틸렌-부틸렌 A-B-A 또는 A-B-A-B 블록 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 포함될 수 있다.
이러한 베이스 중합체들의 임의의 혼합물, 예컨대 폴리(에틸렌-코-n-부틸 아크릴레이트)와 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트) 및 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트)와 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물을 고온 용융 접착제 조성물 제조에 사용할 수도 있다. 모든 경우에서, 접착제는 점착 부여 수지, 오일, 가소제 및 왁스, 및 또한 통상적인 첨가제, 예컨대 항산화제 및 안료 등과 조합할 수 있다.
저 도포 온도 고온 용융 접착제, 즉 약 300℉ (149℃) 미만, 바람직하게는 약 200℉ 내지 290℉ (93℃ 내지 143℃)의 온도에서 사용될 수 있는 접착제가 본 발명의 실시양태에 바람직하다. 한 실시양태에서, 접착제는 약 250℉ (121℃) 내지 290℉ (143℃), 바람직하게는 약 255℉ (124℃) 내지 280℉ (138℃)의 온도에서 사용할 수 있다. 저 도포 온도 고온 용융 접착제는 내셔널 스타치 앤드 케미칼 컴퍼니 (National Starch and Chemical Company; 뉴저지주 브릿지워터 (Bridgewater, NJ)소재) 사에서 시판된다.
약 0.5 내지 55 중량％의 열가소성 엘라스토머 (예를 들어, 본원의 다른 곳에서 기재된 "베이스 중합체"), 약 30 내지 90 중량％의 점착 부여 수지 및 약 0.1 내지 40 중량％의 이오노머 수지를 포함하는 고온 용융 접착제가 본 발명의 실시양태에서 특히 유용하다. 바람직하게는, 이러한 접착제는 약 40 중량％ 이하의 희석제 및 약 25 중량％ 이하의 왁스를 추가로 포함한다.
유용한 이오노머 수지에는 Na+, Li+, K+, Ca++, Mg++, Zn++, Ba++ 또는 Al+++, 또는 기타 금속 이온에 의해 적어도 부분적으로 중화된 카르복실레이트, 술포네이트 또는 포스포네이트를 함유하는 화합물의 중합체 또는 공중합체가 포함된다. 금속 양이온이 다가인, 예를 들어 Ca++, Mg++, Zn++, BA++ 또는 Al+++인 이오노머 수지가 바람직하다. Zn++이 보다 바람직하다. 공중합체에서 이온 함량의 백분율은 다양할 수 있으며, 중화 백분율 또한 다양할 수 있다. 적합한 시판 이오노머에는, 예를 들어 에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산의 적어도 부분적으로 중화된 공중합체인 허니웰 (Honeywell) 사의 아클린 (ACLyn®), 듀폰사의 설린 (Surlyn®) 및 엑손모빌 (ExxonMobil) 사의 에스코어 (Escor®) 및 아이오텍 (Iotek®), 및 부타디엔-스티렌-아크릴산 삼원공중합체인 비. 에프. 굳리치 (B. F. Goodrich) 사의 하이카 (Hycar®)가 포함된다. 유용한 이오노머에는 퍼플루오르화 이오노머가 포함된다. 이러한 이오노머는 시판된다. 예에는 듀폰사의 나피온 (Nafion®) 및 아사히 글래스 컴파니 (Asahi Glass Company)의 플레미온 (Flemion®)이 포함된다.
고온 용융 접착제는 당업계에서 알려진 기법을 사용하여 제조할 수 있다. 통상적으로, 접착제 조성물은 균질한 블렌드를 얻을 때까지 약 2시간 동안 약 100 내지 200℃의 온도에서 용융물 중 성분들을 블렌딩하여 제조할 수 있다. 다양한 블렌딩 방법은 공지되어 있으며, 균질한 블렌드를 제조하는 어떠한 방법도 만족스럽다.
본 발명에서 사용될 수 있는 저온 접착제에 유용한 점착 부여 수지에는 탄화수소 수지, 합성 폴리테르펜, 로진 에스테르 및 천연 테르펜 등이 포함된다. 보다 구체적으로 또한 특정 베이스 중합체에 따라서, 유용한 점착 부여 수지에는 임의의 상용성 수지 또는 이들의 혼합물, 예컨대 검 로진, 목재 로진, 톨유 로진, 증류 로진, 수소화 로진, 이량화된 로진 및 중합된 로진을 비롯한 천연 및 개질 로진; 예를 들어 옅은 목재 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화된 로진의 글리세롤 에스테르, 중합된 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화된 로진의 펜타에리스리톨 에스테르 및 로진의 페놀 변형된 펜타에리스리톨 에스테르를 비롯한 천연 및 변형된 로진의 글리세롤 및 펜타에리스리톨 에스테르; 예를 들어 스티렌/테르펜 및 알파 메틸 스티렌/테르펜, ASTM법 E28-58T에 의해 측정시 약 80℃ 내지 150℃의 연화점을 갖는 폴리테르펜 수지를 비롯한 테르펜 성질의 공중합체 및 삼원 공중합체; 예를 들어 산성 매질 중 비시클릭 테르펜 및 페놀의 축합으로부터 생성된 수지 생성물을 비롯한 페놀 변형된 테르펜 수지 및 이들의 수소화 유도체; 약 70 내지 135℃의 환구식 연화점 (Ball and Ring softening point)을 갖는 지방족 석유 탄화수소 수지; 방향족 석유 탄화수소 수지 및 이들의 수소화된 유도체; 및 지환족 석유 탄화수소 수지 및 이들의 수소화된 유도체가 포함될 수 있다. 상기 기재된 점착 부여 수지 중 2개 이상의 혼합물이 몇몇 조성물에 필요할 수 있다.
습윤 작용 및(또는) 점도 조절을 제공하기 위해 다양한 가소화 또는 증량 오일 또한 5 중량％ 내지 약 30 중량％, 바람직하게는 5 내지 25중량％의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 수소화된 미드-블록 (mid-block)을 함유하는 블록 공중합체가 접착제 베이스 중합체로서 사용되는 경우에는 심지어 보다 다량을 사용할 수 있다. 광범위하게는, 상기는 통상적인 가소화 오일을 포함할 뿐만 아니라, 올레핀 올리고머 및 저분자량 중합체, 및 식물성 및 동물성 오일과 이들의 유도체의 사용 또한 고려한다. 사용될 수 있는 석유계 오일은 방향족 탄화수소를 소량으로만 (오일의 바람직하게는 30 중량％ 미만, 보다 바람직하게는 15 중량％ 미만) 함유하는 비교적 고 비점인 물질이다. 별법으로, 오일은 완전히 비-방향족일 수 있다. 올리고머는 약 350 내지 약 10,000 사이의 평균 분자량을 갖는 폴리프로필렌, 폴리부텐, 수소화된 폴리이소프렌 또는 수소화된 폴리부타디엔 등일 수 있다. 식물성 및 동물성 오일에는 통상적인 지방산의 글리세릴 에스테르 및 이들의 중합 생성물이 포함된다.
접착제의 용융된 상태에서의 유동성 및 경화 접착제에서의 가요성을 부여하고 셀룰로스성 섬유 접착에 대한 습윤제로서 기능하기 위해, 다양한 석유계 왁스 또한 조성물의 약 15 중량％ 미만의 양으로 사용될 수 있다. 용어 "석유계 왁스"에는 130℉ 내지 225℉ (54℃ 내지 107℃) 범위 내의 융점을 갖는 미세결정질 왁스 및 파라핀 왁스, 뿐만 아니라 합성 왁스, 예컨대 저분자량 폴리에틸렌 또는 피셔-트로프쉬 (Fisher-Tropsch) 왁스 모두가 포함된다.
항산화제 또는 안정제 또한 약 3 중량％ 이하의 양으로 본원에서 기재된 접착제 조성물에 포함될 수 있다. 이용될 수 있는 항산화제 또는 안정화제에는 고분자량 장애(hindered) 페놀 및 다관능성 페놀, 예컨대 황 및 인-함유 페놀이 있다. 대표적인 장애 페놀에는 1,3,5-트리메틸 2,4,6-트리스 (3,5-디-tert-부틸-4-히드록시-벤질)벤젠, 펜타에리스리톨 테트라키스-3(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트, n-옥타데실-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페놀)-프로피오네이트, 4,4'-메틸렌비스 (2,6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스 (6-tert-부틸-o-크레졸), 2,6-디-tert부틸페놀, 6-(4-히드록시페녹시)-2,4-비스(n-옥틸-티오)-1,3,5-트리아진, 디-n-옥타데실 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시-벤질-포스포네이트, 2-(n-옥틸티오)-에틸 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시-벤조에이트 및 소르비톨 헥사[3-(3,5-디tert-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트]가 포함된다.
상이한 특성을 만족시키며, 특정 사용 요구 사항을 충족시키기 위해 고온 용융 접착제에 통상적으로 사용되는 기타 첨가제 또한 본 발명의 접착제 조성물에 첨가될 수 있다. 이러한 첨가제에는, 예를 들어 충전제, 안료, 흐름 개질제, 염료가 포함되며, 이들은 목적에 따라서 접착제 조성물에 소량 또는 다량 혼입될 수 있다.
추가적으로, 본 발명은 고온 용융 접착제를 사용하여 부직물 기재에 엘라스토머성 기재를 접착시키는 것으로 기술하는 하기 실시예에 의해 예시되지만, 본 발명을 그에 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다.
하기 실시예에서, 달리 언급하지 않는다면 모든 부는 중량부이며 모든 온도는 화씨이다.
접착제 제조
본원에 기술된 모든 접착제 조성물을 시그마 블레이드 (sigma blade)를 갖는 600 g 브라벤더 혼합기 (Brabender mixer)에서 제조하였다. 열가소성 엘라스토머 및 조성물 중 오일 약 20％를 볼 (bowl)에 첨가하고, 이것을 약 325℉ (163℃)로 예열하고, 균질한 혼합물이 얻어질 때까지 블렌딩하였다. 이오노머를 첨가하고, 균질하게 블렌딩하고, 이후 미드-블록 점착 부여 수지를 첨가하고 균질하게 블렌딩하였다. 마지막으로 오일의 나머지와 말단-블록 점착 부여 수지를 첨가하였다. 혼합물이 균질하게 되었을 때 블렌딩 공정을 종료하였다.
하기 재료들을 본 발명에 따른 접착제의 제조에 사용하였다.
벡터 (Vector®) 4411 및 벡터® 4211은 연질 미드-블록으로서 이소프렌을 갖는 스티렌과 이소프렌의 3중 블록 열가소성 엘라스토머 공중합체이며, 엑손모빌 케미칼 컴파니의 제품이다. 벡터® 4411은 약 44 중량％ 스티렌 및 10분 당 약 30 내지 50 g의 용융 흐름 지수를 가지며, 벡터® 4211은 약 30 중량％의 스티렌으로부터 유도되며, 10분 당 약 11 내지 15 g의 용융 흐름 지수를 갖는다.
각 분지의 말단에 스티렌을 갖는 스티렌과 이소프렌의 방사상 공중합체인 열가소성 엘라스토머인 벡터® DPX 552는 엑손모빌 케미칼 컴파니로부터의 제품이다. 이것은 약 30％의 스티렌, 24％의 스티렌-이소프렌 2중 블록 및 10분 당 약 8 내지 14 g의 용융 흐름 지수를 갖는다.
부타디엔-스티렌 다중 블록 공중합체인 열가소성 엘라스토머인 스테레온 (Stereon®) 842A를 파이어스톤 폴리머 사로부터 얻었다. 이것은 약 44％의 스티렌 및 10분 당 8 내지 15 g의 용융 흐름 지수를 갖는다.
이스토택 (Eastotac®) H100R은 95℃ 내지 105℃의 환구식 연화점을 갖는 수소화된 C5/C9 지방족 탄화수소 미드-블록 점착 부여 수지이며, 이스트만 케미컬 컴파니에서 시판한다. 크리스탈렉스 (Kristalex®) 3085, 3100 및 5140은 환구식 연 화점이 각각 82℃ 내지 88℃, 97℃ 내지 103℃ 및 103℃ 내지 137℃인 방향족 탄화수소 수지이다. 이들은 모두 이스트만 케미컬 컴파니에서 시판하며, 말단-블록 점착 부여 수지로서 기능한다.
설린® 9970은 Zn++에 의해 적어도 부분적으로 중화된 에틸렌-아크릴산 공중합체계 이오노머이며, 설린® 8670은 Na+에 의해 적어도 부분적으로 중화된 에틸렌-아크릴산 공중합체계 이오노머이다. 이들 모두는 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 (E. I. du Pont de Nemours and Company)에서 시판한다.
케이돌 (Kaydol®) USP는 크롬프톤 코포레이션 (Crompton Corporation)에서 시판하는 백색 광유이다.
이르가녹스 (IRGANOX®) 1010FF는 시바-가이기 (Ciba-Geigy) 사에서 시판하는 항산화제이다.
사용된 기재
실시예에서 사용된 부직물 기재는 아브골 (Avgol) 사에서 제조된 스펀본드 폴리프로필렌 16.5 g/m2이었다.
실시예에서 사용된 폴리에틸렌 필름은 두께가 0.75 mil인 코로나 처리된 TXEM-244.0 엠보싱 필름이었다. 상기 필름은 플라이언트 코포레이션 (Pliant Corp.)에서 제조하였다.
달리 명시되어 있지 않다면, 실시예에서의 스판덱스 및 필름을 제조하는데 사용된 세그먼티드 폴리우레탄우레아는 수평균 분자량이 1800인 폴리(테트라메틸렌 에테르) 글리콜과 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토페닐)메틸]벤젠을 반응시키고 (캡핑 비 1.67, 2.55％ NCO), 생성된 캡핑된 글리콜을 디메틸아세트아미드에 용해시키고, 그것을 90/10 몰비의 에틸렌 디아민/2-메틸-1,5-펜탄디아민으로 사슬-연장시키고, 생성된 중합체 용액을 추가 디메틸아세트아미드로 희석시켜 제조하였다. 사슬 연장 도중에, 소량의 디에틸아민 및 디에틸렌트리아민을 분자량 및 용액 점도 조절을 위해 첨가하였다. 디메틸아세트아미드 중 2,4,6-트리스(2,6-디메틸-4-t-부틸-3-히드록시벤질)이소시아누레이트 (시아녹스 (Cyanox®) 1790, 사이텍 인더스트리스 (Cytec Industries)의 등록 상표) 1.5 중량％, 비스(4-이소시아네이토시클로헥실)메탄) 및 3-t-부틸-3-아자-1,5-펜탄디올의 중합체 (메타크롤 (Methacrol®) 2462B, 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니의 등록 상표) 0.5 중량％, 약 10 센티스톡의 점도를 갖는 96％ 폴리(디메틸실록산) 및 4％ 폴리(디아밀실록산)의 혼합물 0.6 중량％, 헌티트 및 히드로마그네사이트의 혼합물 4 중량％, 이산화티탄 0.3 중량％, 및 가변량 (시험의 목적에 따름)의 접착 촉진 첨가제의 슬러리를 제조하고, 중합체 용액에 첨가하여 방사 용액을 형성하였다. 중량％에 대한 상기 언급은 스판덱스의 중량을 기준으로 한다. 용액을 질소-충전된, 가열 방사 컬럼 내로 건식 방적하고, 560 데니어 (622 데시텍스)의 스판덱스 멀티필라멘트로 유착시키고, 추가로 윤활 마감제를 첨가하지 않고 권취하였다.
라이크라® 타입 262 스판덱스는 인비스타 인크 (Invista, Inc.)에서 시판된다. "PEO10K"는 약 10,000의 수평균 분자량을 갖는 폴리(에틸렌 옥시드)를 의미하며, 알드리치 케미칼 컴파니 (Aldrich Chemical Company)에서 시판된다.
접촉각
정확한 액적 크기를 분배하기 위한 미량주사기 및 접착제의 표면과 만나는 프로브 액적의 각을 사진 촬영하기 위한 카메라를 갖는 고니오미터 (goniometer)를 사용하여 기재의 접촉각을 측정하였다. 접착제와 (계면에서) 프로브 액적의 접선 사이의 각으로서 접촉각을 측정하였다. 사용된 프로브 용매는 물, 에틸렌 글리콜 및 디요오도메탄이었다. 접촉각은 프로브 액체를 가하고 10초 후에 기록하였다. 접촉각 측정 장비는 트윙-알버트 (Thwing-Albert) 사의 동적 흡수 및 접촉각 시험기였으며, 0.001 sec의 시간 정확도를 갖는다. 각 프로브 용매로 각 필름에 대해 8회 측정시의 표준 편차는 일반적으로 1도 미만이었다.
크리프 성능
4시간 동안 100℉ (38℃)의 최종 사용 온도에서 연신된 조건 하에 자유 말단 탄성 스트랜드가 얼마나 많이 수축하는지를 측정하여 크리프 성능을 평가하였다.
연신 조건에서 2개의 부직 시트 또는 부직 시트와 중합체 필름 사이에 "둘러싸지 않는" 접착제로 접착된 필라멘트 (스판덱스)의 길이 ("출발 길이")를 측정하였다. "둘러싸지 않는"이라는 단어는 접착제를 도포하였을 때 스판덱스가 부직물 또는 폴리에틸렌 필름과 접촉하여, 접착제가 스판덱스 주위를 '둘러싸지' 않는다는 것을 의미한다. 스판덱스의 양 말단을 절단하고 생성된 자유-말단 필라멘트가 수축하는 양을 하기 4시간 동안 100℉ (38℃)에서 측정하였다. 이후, ％크리프를 하기 방법으로 계산하였다.
Figure 112006056128552-pct00001
예를 들어, 표시 사이의 최초 거리가 20 cm이며, 표시 사이의 최종 거리가 15 cm인 경우, ％크리프는 25％이다. 각 조건에서 5개의 샘플을 시험하여, 각 탄성 스트랜드에 대한 결과들을 평균하여 그 결과를 기록하였다.
표면 장력
문헌 [Schultz, J., Tsutsumis, K., and Donnet, J.B., (1977), J. Colloid Interf. Sci., 59, 277]에서 제안된 간단한 모델을 사용하여 표면 장력을 정량화하였다. 상기 모델을 사용하여, 일반적으로 표면 장력은 2개의 항, 즉, 분산 성분 γD와 극성 성분 γP에 의해 표현된다.
Figure 112006056128552-pct00002
표면 장력은 접촉각과 하기 식의 관계가 있다.
Figure 112006056128552-pct00003
식 중, γ프로브는 프로브 용매의 표면 장력이며, 다양한 자료로부터 얻을 수 있다 (문헌 [Kinloch, A.J., (1987), Adhesion and Adhesives, Science and Technology, Chapman and Hall, London] 참조).
실시예 1
상이한 접착 촉진 첨가제를 함유하는 세그먼티드 폴리우레탄의 필름의 접촉각을 측정하고 표면 장력을 계산하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
첨가제 접촉각
(물)		 접촉각
(디요오도메탄)		 접촉각
(에틸렌 글리콜)		 표면 장력
γD 		표면 장력
γp
없음 77.9 27.5 52.7 44.9 4.6
PEO10K
(1 중량％)		 72.1 24.9 51.6 45 5.3
이소크릴® C72
(1 중량％)		 76.0 24.7 50.9 46.1 5.1
상기 데이터는 첨가제가 폴리우레탄 필름의 표면 장력의 분산 및 극성 성분 모두를 증가시켜, 접착제에 의한 접착력이 개선된다는 것을 나타낸다.
실시예 2
표 2에 나타난 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 기재 접착제를 사용하여 폴리에틸렌 필름, 부직물 및 스판덱스 필라멘트 3개의 샘플에 둘러싸지 않은 나선형 방식으로 탄성 결합을 형성하였다.
접착제 1, 부
벡터® DPX 552 18.5
크리스탈렉스® 3100 10.4
이스토택® H100 52.9
케이돌® USP 16.2
설린® 9970 2
이르가녹스® 1010 0.5
표 3에 관해서는, 스판덱스 비교 샘플 1은 접착 촉진 첨가제를 함유하지 않는 620 dtex의 라이크라® 타입 262 스판덱스였다. 언급된 접착 촉진 첨가제를 함유하는 스판덱스 샘플 1 및 2를 본원의 다른 곳에서 개시된 바와 같이 제조하였다. 이오노머 수지가 함유된 접착제 1을 270℉에서 도포하였다. 접착제 첨가량은 섬유 1 인치 당 8 mg이었다. 섬유의 드래프트는 4.0이었다. ％크리프 결과를 표 3에 나타낸다.
비교 샘플 1
(첨가제 없음)		 샘플 1
(PEO10K 2 중량％)		 샘플 2
(이소크릴® C72 2 중량％)
20％ 15％ 12％
표 3에서의 데이터는 이오노머 함유 접착제를 사용하는 경우, 폴리(에틸렌 옥시드) 또는 아크릴산의 산-관능성 공중합체를 함유하는 스판덱스의 개선된 크리프 성능을 나타낸다.
실시예 3
표 4에 나타난 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 기재 접착제를 사용하여 폴리에틸렌 필름, 부직물 및 스판덱스의 필라멘트 3개의 샘플에 둘러싸지 않는 나선형 방식으로 탄성 결합을 형성하였다. 270℉ (132℃)의 도포 온도에서 접착제를 도포하였다. 크리프 성능 결과는 표 5에 제시된다.
접착제 2, 부 접착제 3, 부
벡터® 4211 13.6 18
설린® 8670 3.4 0
설린® 9970 0 1
크리스탈렉스® 3085 8.5 8
이스토택® H100R 59.2 55.9
케이돌® USP 15.3 17.1
비교 샘플 2는 접착 촉진 첨가제를 함유하지 않는 620 dtex의 라이크라® 타입 262 스판덱스였다. 언급된 접착 촉진 첨가제를 함유하는 스판덱스 샘플 3 및 4를 본원의 다른 곳에서 개시된 바와 같이 제조하였다.
비교 샘플 2
(첨가제 없음)		 샘플 3
(PEO10K 2 중량％)		 샘플 4
(이소크릴® C72 2 중량％)
첨가제 2
％크리프		 25 21 23
첨가제 3
％크리프		 33 26 22
표 5에서의 데이터는 접착 강화 첨가제를 스판덱스 제조에 사용하는 경우, 특히 고온 용융 접착제가 다가 양이온, 예컨대 Zn++로 적어도 부분적으로 중화된 이오노머 수지를 포함하는 경우 얻어진 크리프 성능의 개선을 예시한다.
실시예 4
접착제 4, 부
벡터® 4411 16.3
스테레온® 842A 7.1
크리스탈렉스® 3100 8.2
크리스탈렉스® 5140 2.0
이스토택® H100 49
케이돌® USP 17.3
이르가녹스® 1010 0.5
고온 용융 접착제 4를 310℉에서 도포하여 스판덱스 필라멘트 3개, 스펀본드 부직물 및 폴리에틸렌 필름의 샘플에 둘러싸지 않는 나선형 방식으로 탄성 결합을 형성하였다. 표 7에 관해서는, 접착 촉진 첨가제를 함유하지 않는 스판덱스 비교 샘플 3을 본원의 다른 곳에서 개시된 바와 같이 제조하였다. 스판덱스 샘플 4 내지 11은 언급된 접착 촉진 첨가제를 함유하였다.
첨가제 ％크리프
비교 샘플 3 없음 16
샘플 4 PEO 10K 1 중량％ 16
샘플 5 PEO 10K 2 중량％ 15
샘플 6 PEO 10K 3 중량％ 14
샘플 7 이소크릴® C72 1 중량％ 18
샘플 8 이소크릴® C72 2 중량％ 11 (스핀 2개의 평균)
샘플 9 이소크릴® C72 3 중량％ 14
샘플 10 엘바사이트® 2669 2 중량％ 12
샘플 11 에포메이트 G 152 2 중량％ 16
표 7에 나타난 데이터는 (바람직하게는) 폴리에테르 약 3 중량％ 내지 5 중량％ 및 특정 카르복실산-관능성 공중합체 약 1.5 중량％ 내지 4 중량％ (바람직하게는 약 2 중량 내지 3 중량％)가 기재 스판텍스에 존재하는 경우 접착 개선에 효과적이라는 것을 나타낸다.

Claims (18)

  1. 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 폴리(트리메틸렌 옥시드), 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 폴리(테트라히드로푸란), 폴리페닐렌 옥시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제의 접착 강화량을 중합체 기재에 혼입하는 것을 포함하고, 여기서 첨가제를, 기재의 중량을 기준으로 1.5 내지 5 중량％로 혼입하는, 중합체 기재에의 접착제의 접착 강화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 첨가제를, 기재의 중량을 기준으로 1.5 내지 4 중량％로 혼입하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 중합체 기재가 중합체, 종이 또는 보드지, 부직물, 목재 또는 목재 복합물, 및 직물로 구성된 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 제2 기재에 접착되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 중합체 기재가 스판덱스인 방법.
  5. 제2항에 있어서, 첨가제를 2 내지 3 중량％로 혼입하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 접착제가 고온 용융 접착제인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 중합체 기재가 스판덱스이고, 고온 용융 접착제가 열가소성 엘라스토머, 점착 부여 수지 및 이오노머 수지를 포함하는 것인 방법.
  8. 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 폴리(트리메틸렌 옥시드), 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 폴리(테트라히드로푸란), 폴리페닐렌 옥시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제의 접착 강화량이 혼입되어 있으며, 여기서 첨가제는 기재의 중량을 기준으로 1.5 내지 5 중량％로 혼입되고, 다른 중합체 기재 또는 종이 또는 보드지, 부직물, 목재 또는 목재 복합물 또는 직물 기재에의 접착이 개선된 중합체 기재.
  9. 제8항에 있어서, 기재가 스판덱스인 중합체 기재.
  10. 제8항에 있어서, 접착제가 열가소성 엘라스토머, 점착 부여 수지 및 이오노머 수지를 포함하는 고온 용융 접착제인 경우, 중합체 기재가 접착 강화 첨가제 없는 대조 기재의 ％크리프에 비해 10％ 낮은 ％크리프로 다른 기재에 접착하는 중합체 기재.
  11. 적어도 제1 기재에 접착제를 도포하고, 제1 기재와 동일하거나 상이한 적어도 제2 기재를 제1 기재 상에 존재하는 접착제에 접촉시킴으로써, 제1 기재와 제2 기재가 서로 접착되도록 하는 것을 포함하며, 여기서 상기 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 폴리(트리메틸렌 옥시드), 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 폴리(테트라히드로푸란), 폴리페닐렌 옥시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제의 접착 강화량이 혼입된 중합체 기재이고, 여기서 첨가제는 기재의 중량을 기준으로 1.5 내지 5 중량％로 혼입되는, 제1 기재를 제2 기재에 접착시키는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 제1 기재는 중합체이며, 제2 기재는 중합체, 종이 또는 보드지, 부직물, 목재 또는 목재 복합물 또는 직물인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나가 스판덱스인 방법.
  14. 제11항에 있어서, 접착제가 열가소성 엘라스토머, 점착 부여 수지 및 이오노머 수지를 포함하는 고온 용융 접착제인 방법.
  15. 접착제 및 상기 접착제에 의해 다른 기재에 접착된 중합체 기재를 포함하며, 여기서 중합체 기재는 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 폴리(트리메틸렌 옥시드), 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 폴리(테트라히드로푸란), 폴리페닐렌 옥시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제의 접착 강화량이 혼입되고, 여기서 첨가제는 기재의 중량을 기준으로 1.5 내지 5 중량％로 혼입되는 제조 용품.
  16. 제15항에 있어서, 1회용 흡수 용품인 용품.
  17. 제15항에 있어서, 중합체 기재가 스판덱스를 포함하는 것인 용품.
  18. 제17항에 있어서, 접착제가 열가소성 엘라스토머, 점착 부여 수지 및 이오노머 수지를 포함하는 고온 용융 접착제인 용품.
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