KR101249556B1

KR101249556B1 - 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물

Info

Publication number: KR101249556B1
Application number: KR1020060087469A
Authority: KR
Inventors: 황정준; 황동준; 김상묵
Original assignee: 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2013-04-01
Also published as: WO2008032964A1; KR20080023501A

Abstract

본 발명은 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 폴리카보네이트, 아크릴릭과 같은 타 비결정성 범용폴리머와 다르게 내화학적 특성이 우수하여 폴리카보네이트와 아크릴릭에서 사용하는 일반적인 솔벤트 접착제로는 양호한 접착력과 접착 작업성을 구현하는 것이 불가능한 폴리에스테르계 폴리머를 기존의 접착제와 대응되는 우수한 접착력과 작업성이 구현되도록 접착시키는 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물에 관한 것이다.

폴리에스테르, 솔벤트 접착, 헥사플루오로 이소프로판올, 테트라클로로 에탄, 오르소 클로로 페놀, 트리플루오로 아세트산, 메틸렌 크로라이드, 클로로포름

Description

폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물 {Solvent adhesive composition for polyester}

본 발명은 폴리에스테르용(Polyester) 솔벤트 접착 조성물에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 기존에 아크릴과 폴리카보네이트의 접착에서 발휘되는 것과 대등하거나 더 우수한 접착력을 나타내는 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물에 관한 것이다.

폴리에스테르는 기계적 강도, 내열성, 투명성 및 가스베리어성이 우수하기 때문에, 특히 주스, 청량 음료, 탄산 음료 등의 음료 충전용 용기나, 포장용 필름, 오디오, 비디오용 필름 등의 소재로서 가장 적합하여 대량으로 사용되고 있다. 또한, 의료용 섬유나 타이어코드 등의 산업자제로서도 세계적인 규모로 대량으로 사용되고 있다.

그런데, 폴리에스테르는 내화학적 특성이 우수하여, 폴리에스테르로 가공된 시트나 사출제품에 접착이 필요할 때, 기존에 흔히 사용하고 있던 메틸렌클로라이드(methylenechloride)와 클로로포름(chloroform)을 사용하여 폴리에스테르 제품을 접착하면 양호한 접착력이 발휘되지 않고 쉽게 접착한 부분에서 파손이 발생한 다. 또한, 접착제로 상품화된 에폭시 및 아크릴레이트계 접착제를 사용하여도 접착부가 쉽게 파손되는 것은 마찬가지이다. 이는 폴리에스테르와의 용해성 및 상용성이 좋지 않아 발생하는 문제로 이해된다.

따라서 폴리에스테르 성형물을 접착할 때에는 동종 또는 상용성이 가까운 이종의 피착재의 경우, 용제계의 접착제가 사용된다. 이와 같은 용제계의 접착제로서 다음과 같은 것이 알려져 있다.

일본 공개특허 제1999-311421호에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylenee terephthalate, 이하 "PET"이라 함)의 접착제로서 그 PET 가용의 용제, 예를 들면, 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone)에 알코올(메탄올 또는 에탄올)을 혼합한 것을 이용하는 것이 개시되어 있다.

일본 공개특허 제1999-032823호에는 PET-G로 가능한 카드 케이스를 제작하는데 있어, 접착 용제로서 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 디에틸 에테르(Diethyl ether), 메틸 셀로소브(Methyl cellosolve), 포름산 이소부틸(isobutyl), 초산 이소프로필(isopropyl) 또는 유산 에틸(ethyl)을 이용하는 것에 대한 기재가 있다. 이러한 용제를 범용의 희석 용제로 희석하여 이용하는 것도 가능하다고 기재하고 있다. 또한, 상기 특허에는 아세톤(acetone), 메틸 에틸 케톤, 시클로헥산(cyclohexane), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 초산 에틸, 초산 n-프로필, 초산 n-부틸, 유산 메틸, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 벤젠, 크실렌(xylene), n-헥산, 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane)을 이용한 예도 나타나지만, 이러한 용제에서는 백화 또는 접착 정도의 면에서 약간 뒤떨어진다고 기 술하고 있다.

일본 공개특허 제2000-008017호에는 PET를 기본 구조라고 한 비정질의 폴리에스테르 공중합체로 이루어지는 수지를 접착하기 위한 접착제로서, 메틸 에틸 케톤을 주용제로 하고, 이 주 용제에 비교적 고비등점의 케톤계 보조 용제를 혼합하게 되는 PET계 수지용의 접착제가 나타나 있다. 케톤계 보조 용제의 대표 예는 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논이다.

일본 공개특허 제2000-144081호에는 불소 원자가 4개 이상 결합한 직쇄상 알코올을 주성분으로 하는 폴리에스테르용 접착제가 나타나 있고, 통상은 이것을 범용의 용제로 희석하여 사용한다고 하고 있다. 불소 원자가 4개 이상 결합한 직쇄상 알코올로서 실시예로 언급되고 있는 것은 테트라플루오로 프로판올(tetrafluoro propanol), 옥타플루오로 펜탄올(octafluoro pentanol), 도데카풀루오로 헵탄올(dodecafluoro heptanol)이다.

전술한 선행특허들의 접착제는 접착 강도와 백화 방지를 충족시키도록 개량된 것이지만, 접착부의 내박리성의 점에서 역시 개량의 여지가 있고 약하다는 문제점이 있다. 이것은 성형물을 접착 후 운송중에 조금의 충격으로도 깨지는 위험성이 있다는 것을 의미한다.

상기와 같은 문제로 인하여 폴리에스테르를 재료로 만들어진 가공 제품의 효용성에 한계가 발생하여, 폴리에스테르 수지의 용도 확대에 큰 장애 요소로 존재해 왔다.

이에 본 발명자들은 기존 방법의 문제점을 해결한 폴리에스테르용 접착제를 연구하던 중, 폴리에스테르의 용해성이 우수한 것으로 평가되는 솔벤트들을 선정하고, 각 솔벤트의 휘발성과 용해성 등을 평가하여, 폴리카보네이트와 아크릴릭에 메틸렌클로라이드를 사용할 때 구현되는 접착력과 같이 우수하면서 또한 경제성이 있는 폴리에스테르용 솔벤트 접착제의 특이 조성을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 시중에 제품화된 것이 없는 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물은 테트라클로로 에탄, 오르소클로로 페놀 또는 이들의 혼합물 2∼98중량%, 및 헥사플루오로 이소프로판올, 트리플루오로 아세트산 또는 이들의 혼합물 98∼2중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 폴리카보네이트와 아크릴릭에 메틸렌클로라이드를 사용할 때 구현되는 접착력과 같이 우수하면서 또한 경제성이 있는 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물을 제공하기 위하여, 우선 폴리에스테르의 용해성이 우수한 것으로 평가되는 극성 및 비극성 솔벤트들을 선정하고, 각 솔벤트의 휘발성과 용해성 등을 종합적으로 평가하여, 4가지 솔벤트를 필터링 하였는데, 헥사플루오로 이소프로판올(hexafluoro isopropanol, 이하 HFIP), 트리플루오로 아세트산(trifluoro acetic acid, 이하 TFA), 테트라클로로 에탄(tetrachloro ethane, 이하 TCE), 오르소 클로로 페놀(orthochloroo phenol, 이하 OCP)이 그것이다.

여기서, HFIP와 TFA는 고가의 솔벤트이고, 10∼20초간의 짧은 용해 접착성이 우수하나, 휘발성이 강하여 피접착물과의 접촉시간이 짧게 되어 사용량이 많아지는 단점이 있다. 한편, TCE와 OCP는 저가이면서 상대적으로 휘발성이 약하여 피접착물과의 접촉시간은 길어 사용량을 줄일 수 있지만, 10∼20초간의 짧은 시간의 접착에 양호한 접착력을 발휘하지 못하는 단점이 있다. 이에, 특성이 구별되는 두 가지 솔벤트 그룹간의 장단점을 보완하면서, 이와 함께 피접착물의 원료인 폴리에스테르 수지를 용해시키는 특이 조성을 발견하게 되었다.

폴리에스테르 수지를 포함한 특이 조성의 이유는 접착하는 피접착물의 부착 부분의 불규칙한 표면의 특성이 접착력을 크게 저하시키는 문제가 있어, 이 결점 부분을 같은 소재의 물질로 보완하며, 접촉면적을 넓게 하여 접착력을 향상시키는 목적에 있다.

본 발명에 따르면, 폴리에스테르용 접착 조성물의 특이 조성은 TCE, OCP 또는 이들의 혼합물 2∼98중량%, HFIP, TFA 또는 이들의 혼합물 98∼2중량%의 조성비를 갖는다. 바람직하게는 TCE 또는 OCP는 80∼95중량%이고, HFIP 또는 TFA가 5∼20중량%로 구성되는 것이 좋다. 여기서, TCE와 OCP가 2중량% 미만이고 HFIP와 TFA가 98중량% 초과하면, HFIP와 TFA의 사용비 대비 단기 접착력이 더 이상 향상하지 않기 때문에 바람직하지 않고, TCE와 OCP가 98중량% 초과하고 HFIP와 TFA가 2중량% 미만이면 초기 접착력이 저하되는 문제가 있어 바람직하지 않다. 또한, 상기 TCE 및 OCP의 혼합물 및 HFIP 및 TFA의 혼합물의 비율은 어느 범위여도 상관이 없다.

이하, 본 발명에 따른 폴리에스테르용 접착 조성물의 특이 조성을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

비교예 1

폭 2.5㎝, 길이 7.5㎝, 두께 2㎜의 아크릴 시편 2개를 준비하고, 두 시편에 접착되는 부분을 5㎜로 겹쳐서 메틸렌클로라이드로 접착하였다. 그리고, 상온 조건에서 1시간과 1일 대기후 인장테스트를 실행하였다. 각 3개씩 준비하여 측정하였으며, 비교된 파손강도는 평균치로 비교하였다.

비교예 2

폭 2.5㎝, 길이 7.5㎝, 두께 2㎜의 폴리카보네이트 시편 2개를 준비하고, 두 시편에 접착되는 부분을 5㎜로 겹쳐서 메틸렌클로라이드 0.03∼0.04㎜로 접착하였다. 그리고, 상온 조건에서 1시간과 1일 대기후 인장테스트를 실행하였다. 각 3개씩 준비하여 측정하였으며, 비교된 파손강도는 평균치로 비교하였다.

비교예 3

폭 2.5㎝, 길이 7.5㎝, 두께 2㎜의 폴리에스테르수지인 에스케이케미칼의 BR 제품으로 압출된 시편 2개를 준비하고, 두 시편에 접착되는 부분을 5㎜로 겹쳐 서 메틸렌클로라이드 0.03∼0.04㎜로 접착하였다. 그리고, 상온 조건에서 1시간과 1일 대기후 인장테스트를 실행하였다. 각 3개씩 준비하여 측정하였으며, 비교된 파손강도는 평균치로 비교하였다.

실시예 1

폭 2.5㎝, 길이 7.5㎝, 두께 2㎜의 폴리에스테르수지인 에스케이케미칼의 BR 제품으로 압출된 시편 2개를 준비하고, 두 시편에 접착되는 부분을 5㎜로 겹쳐서 HFIP : TCE = 2 : 98의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였다. 그리고, 상온 조건에서 1시간과 1일 대기후 인장테스트를 실행하였다. 각 3개씩 준비하여 측정하였으며, 비교된 파손강도는 평균치로 비교하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : TCE = 5 : 95의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 3

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : TCE = 10 : 90의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 4

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : TCE = 20: 80의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 5

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : TCE = 30 : 70의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 6

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : OCP = 2 : 98의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 7

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : OCP = 5 : 95의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 8

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : OCP = 10 : 90의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 9

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 TFA : TCE = 2 : 98의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 10

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 TFA : TCE = 5 : 95의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 11

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 TFA : TCE = 10 : 90의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 12

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 TFA : OCP = 2 : 98의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 13

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 TFA : OCP = 5 : 95의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 14

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 TFA : OCP = 10 : 90의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 15

실시예 1과 동일한 시편을 준비하고 겹치는 표면을 사포를 이용하여 거칠 요철을 만들었다. 그리고, HFIP : TCE = 20 : 80의 접착제 조성과 같이 BR을 용해 않은 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

실시예 16

실시예 1과 동일한 시편을 준비하여 HFIP : TFA : OCP = 2 : 3 : 95의 접착제 조성으로 0.03∼0.04㎜로 접착하였고, 동일한 방법으로 파손강도가 측정되었다.

상기 비교예 및 실시예에서 사용된 피접착물, 솔벤트의 조성 및 그에 따른 파손강도를 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.

No.	피접착물	MCW (g)	HFIP (g)	TFA (g)	TCE (g)	OCP (g)	파손강도 (㎏f/㎠)
No.	피접착물	MCW (g)	HFIP (g)	TFA (g)	TCE (g)	OCP (g)	1시간	1일
비교예 1	아크릴	100					70	152
비교예 2	폴리 카보네이트	100					57	128
비교예 3	BR	100					5	75
실시예 1	BR		2		98		10	120
실시예 2	BR		5		95		21	135
실시예 3	BR		10		90		35	141
실시예 4	BR		20		80		45	152
실시예 5	BR		30		70		45	150
실시예 6	BR		2			98	7	125
실시예 7	BR		5			95	25	142
실시예 8	BR		10			90	38	156
실시예 9	BR			2	98		12	126
실시예 10	BR			5	95		29	141
실시예 11	BR			10	90		45	157
실시예 12	BR			2		98	11	123
실시예 13	BR			5		95	28	144
실시예 14	BR			10		90	39	153
실시예 15	BR		20		80		24	115
실시예 16	BR		2	3	95		23	141

상기 표 1로부터, 본 발명에서 사용된 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물을 이용하여 접착한 실시예의 경우, 아크릴, 폴리카보네이트 및 BR에 메틸렌크로라이드로 접착한 접착력과 대등하거나 더 우수한 접착력을 보이는 것을 알 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 통상적으로 사용되는 접착력이 우수한 폴리에스테르용 접착제가 없어, 아크릴 또는 폴리카보네이트에서 사용되는 접착제로는 접착이 불가능하였다. 그러나, 본 발명에서 언급된 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물을 사용하면 기존에 아크릴과 폴리카보네이트의 접착에서 발휘되는 것과 대등하거나 더 우수한 접착력이 폴리에스테르의 접착에서 구현되었다.

Claims

테트라클로로 에탄, 오르소클로로 페놀 또는 이들의 혼합물 2∼98중량%, 및 헥사플루오로 이소프로판올, 트리플루오로 아세트산 또는 이들의 혼합물 98∼2중량%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르용 솔벤트 접착 조성물.
제1항에 있어서, 상기 솔벤트 접착 조성물은 테트라클로로 에탄, 오르소클로로 페놀 또는 이들의 혼합물 80∼95중량%, 및 헥사플루오로 이소프로판올, 트리플루오로 아세트산 또는 이들의 혼합물 5∼20중량%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 접착 조성물.