KR101392705B1 - 핫멜트 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫멜트 접착제 조성물에 있어서, 지방족 폴리카보네이트를 포함하는 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 핫멜트 접착제 조성물은 열분해 온도가 낮아 페기물 처리시에 환경 친화성이 우수하고, 용융온도가 낮아 저온에서 사용이 가능하면서도 접착력이 충분히 발휘되는 장점이 있다.

Description

핫멜트 접착제 조성물{Hot melt composition}

본 발명은 지방족 카보네이트를 포함하는 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것으로, 특히 본 발명은 낮은 연화점을 가지고 있으며 용융 점도가 낮아 상대적으로 낮은 온도에서의 적용이 가능하면서 동시에 접착력이 우수하며, 폐기시 유해물질이 방출되지 않아 친환경적인 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 핫멜트 접착제는 핫멜트 접착제는 실온에서 고체물질이지만 열을 가하면 액체 등의 유체상태로 용융되어 피착재에 대해 접착력을 갖게 된다. 용융된 유체 상태의 핫멜트 접착제를 냉각시키면 고체형태로 회복되어 응집력을 회복한다. 그리고 열가소성 물질로 이루어져 고온에서 용융시켜 형태를 만들고 냉각시켜서 급히 접착시킨다. 핫멜트 접착제는 표면의 반데르발스 힘과 극성 결합을 주로 이용하여 접착제와 피접착제를 접합시킨다. 접착력은 표면의 구멍이나 요철에 의해 액상의 접착제가 흘러 들어가 접착력을 높이는 투모효과에 영향을 받는데, 이 효과를 잘 이용하기 위해서 핫멜트 접착제는 용융되었을 때, 충분한 흐름성이 필요하며, 이를 위해 가능한 한 높은 온도에서 용융시킬 필요가 있다.

종래의 범용 핫멜트 접착제는 주로 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 이용하며, 판지 박스, 건축 내장재의 접착 등에 널리 사용되는데, 에틸렌비닐아세테이트(EVA)에 포함된 마이크로왁스(Microwax)의 양은 용융점도를 조절하는 역할을 한다.

낮은 용융온도에서 충분한 흐름성을 갖고 접착력이 높은 핫멜트 접착제는 적용시의 에너지 효율이 높을 뿐만 아니라 접착력에 따른 용제를 사용하지 않는 핫멜트의 장점을 살릴 수 있어 환경적으로 우수하다. 또한 사용 후의 폐기물 처리에서 종래의 핫멜트 접착제보다 열분해 온도가 낮은 수지를 사용하면 폐기물의 처리 비용을 낮출 수 있어 환경적이 친화성을 강화한다.

일본공개특허 제2003-246830호(공개일자 2003. 09. 05)

본 발명에 따른 핫멜트 접착제는 극성이 높아, 종이, 목재, 금속 등에 대하여 접착력을 향상시킬 수 있으며, 열분해 온도가 낮고 연소 시 유해 가스가 발생하지 않아 폐기물의 처리시 에너지 소모가 적고 대기 오염이 없어 환경 친화성이 높은 핫멜트 접착제를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 핫멜트 접착제 조성물에 있어서, 지방족 폴리카보네이트를 포함하는 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 핫멜트 접착제 조성물은 열분해 온도가 낮아 페기물 처리시에 유독가스가 나오지 않아, 환경 친화성이 우수할 뿐 아니라, 용융온도가 낮아 저온에서 사용이 가능하면서도 접착력이 충분히 발휘되는 장점이 있다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 지방족 폴리카보네이트를 포함하는 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것으로 상기 지방족 폴리카보네이트는 이산화탄소와 서로 다른 1종이상의 에폭사이드 화합물을 반응시킨 것을 특징으로 한다.

상기 에폭사이드 화합물은 할로겐 또는 알콕시로 치환 또는 비치환된 (C2-C10)알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 알콕시로 치환 또는 비치환된 (C4-C20)사이클로알킬렌옥사이드; 및 할로겐, 알콕시, 알킬 또는 아릴로 치환 또는 비치환된 (C8-C20)스타이렌옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이다.

상기 알콕시는 구체적으로 알킬옥시, 아릴옥시, 아르알킬(aralkyl)옥시 등이 있고, 상기 아릴옥시는 페녹시, 바이페닐옥시, 나프틸옥시 등을 예로 들 수 있다. 상기 알콕시, 알킬 및 아릴은 할로겐 원소 또는 알콕시기로부터 선택되는 치환기를 가지는 것일 수 있다.

보다 구체적으로 상기 지방족 폴리카보네이트는 하기 화학식1일 수 있다.

[화학식1]

[상기 화학식 1에서, m은 2 ~ 10이고, n은 1~3이고, R은 수소, (C1-C4)알킬 또는 -CH₂-O-R'(R'는 (C1-C8)알킬)이고, x : y는 5 : 95 ~ 99.99 : 0.01이다.]

본 발명에서 상기 에폭사이드 화합물의 구체적인 예를 들면, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부텐 옥사이드, 펜텐 옥사이드, 헥센 옥사이드, 옥텐 옥사이드, 데센 옥사이드, 도데센 옥사이드, 테트라데센 옥사이드, 헥사데센 옥사이드, 옥타데센 옥사이드, 부타디엔 모녹사이드, 1,2-에폭사이드-7-옥텐, 에피플루오로하이드린, 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, 아이소프로필 글리시딜 에테르, 부틸 글리시딜 에테르, t-부틸 글리시딜 에테르, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르, 알릴 글리시딜 에테르, 사이클로펜텐 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드, 사이클로옥텐 옥사이드, 사이클로도데센 옥사이드, 알파-파이넨 옥사이드, 2,3-에폭사이드노보넨, 리모넨 옥사이드, 디엘드린, 2,3-에폭사이드프로필벤젠, 스타이렌 옥사이드, 페닐프로필렌 옥사이드, 스틸벤 옥사이드, 클로로스틸벤 옥사이드, 디클로로스틸벤 옥사이드, 1,2-에폭시-3-페녹시프로판, 벤질옥시메틸 옥시란, 글리시딜-메틸페닐 에테르, 클로로페닐-2,3-에폭사이드프로필 에테르, 에폭시프로필 메톡시페닐 에테르 바이페닐 글리시딜 에테르, 글리시딜 나프틸 에테르 등이 있다.

상기 지방족 폴리카보네이트를 중합하는 방법으로는 용액중합 또는 벌크중합이 가능하며, 보다 구체적으로는 유기 용매를 반응 매질로 사용하여 에폭사이드 화합물과 촉매의 존재하여 이산화탄소를 투입하여 중합할 수 있다.

상기 용매로는 펜탄, 옥탄, 데칸 및 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소, 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌 등과 같은 방향족 탄화수소, 클로로메탄, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 카본테트라클로라이드, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로에탄, 에틸클로라이드, 트리클로로에탄, 1-클로로프로판, 2-클로로프로판, 1-클로로부탄, 2-클로로부탄, 1-클로로-2-메틸프로판, 클로로벤젠 및 브로모벤젠 등과 같은 할로겐화 탄화수소 중 단독 또는 2 개 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이산화탄소의 압력은 상압에서 100 기압까지 가능하며, 바람직하게는 5기압 내지 30기압이 적당하다. 상기 공중합 반응 시 중합 온도는 20 ~ 120℃까지 가능하고, 바람직하게는 50 ~ 90℃가 적당하다. 더욱 바람직하게는 단량체 자체를 용매로 사용하는 벌크중합을 할 수 있다.

상기 지방족 폴리카보네이트는 본 출원인에 의해 출원된 한국공개특허공보 제2008-0015454호, 제2009-0090154호, 제2010-067593호 및 제2010-0013255에 기재된 것을 바탕으로 제조된 폴리알킬렌 카보네이트인 것으로서, 알킬렌은 에틸렌, 프로필렌, 1-부틸렌, 사이클로헥센, 알킬글리시딜에테르, n-부틸, n-옥틸 등을 포함하는 것으로, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명은 상기 화학식1의 지방족 폴리카보네이트는 유리전이온도(Tg)가 40 ~ 110℃인 핫멜트 접착제 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 핫멜트 접착제 조성물의 연화점은 70~130℃인 것을 특징으로 한다. 이는 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물이 낮은 연화점에도 불구하고, 접착력이나 점도가 우수하여 저온에서의 적용이 뛰어난 장점을 갖는 것이다.

본 발명은 핫멜트 접착제에 사용되는 지방족 폴리카보네이트의 촉매 잔량이 3ppm 이하인 것을 특징으로 하며, 촉매 잔량을 최소화함으로써 접착력 향상뿐만 아니라, 열안정성을 기대할 수 있다.

본 발명에 따른 핫멜트 접착제 조성물은 열분해 온도가 낮아 페기물 처리시 유독가스가 나오지 않아, 환경 친화성이 우수할 뿐 아니라, 용융온도가 낮아 저온에서 사용이 가능하며, 동시에 접착력이 뛰어나다. 또한, 촉매의 잔량이 3PPM 이하로 낮아 열에 노출되었을 때 쉽게 열분해 되지 않는 장점이 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위한 일 예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

베이스 수지로 분자량 290,000g/mol의 폴리프로필렌 카보네이트를 5m 길이의 이축압출기(Twin extruder)를 이용해 230℃에서 1.6kg/h의 속도로 압출하여 분자량 50,000g/mol의 폴리프로필렌 카보네이트를 얻는다. 이 저분자량의 폴리프로필렌 카보네이트에 가소제로 프로필렌카보네이트(propylene carbonate) 10 중량부를 혼합하고, Twin extruder를 이용해 190℃에서 압출하여 펠렛으로 만든다. 이렇게 제조한 핫멜트 접착제의 점도는 10 Pa·sec를 나타내었다. 이 핫멜트 접착제를 190℃에서 녹여 PVC 시트와 목재 사이에 바르고 접합시켜 접착력을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

상기 실시예 1의 방법에 따라 제조한 분자량 50,000g/mol의 폴리프로필렌 카보네이트에 가소제로 프로필렌카보네이트(propylene carbonate) 10 중량부, 카르나우바 왁스 5 중량부를 혼합하고 Twin extruder를 이용해 190℃에서 압출하여 펠렛으로 제조하였으며, 이렇게 제조된 핫멜트 접착제의 점도는 180℃에서 5 Pa·sec를 나타내었다. 이 핫멜트 접착제를 190℃에서 녹여 PVC 시트와 목재 사이에 바르고 접합시켜 접착력을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

비닐아세테이트(Vinyl acetate) 함량이 20%인 에틸렌 비닐아세테이트 40g에 연화점이 90℃인 로진에스터 40g, 녹는점이 60℃인 파라핀 왁스 20g을 잘 혼합하여 핫멜트 접착제를 제조하였다. 이 핫멜트 접착제의 점도는 10 Pa·sec이었다. 이 핫멜트 접착제를 190℃에서 녹여 PVC 시트와 목재 사이에 바르고 접합시켜 접착력을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(표 1) 물성 측정 결과

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2는 연화점이 각각 100℃ 및 110℃를 나타내어 용융온도가 낮아 저온에서 사용이 가능하면서도 접착력이 충분히 발휘되는 것을 확인할 수 있다. 본원발명에 따른 핫멜트 접착제는 비교예 1에 비해 낮은 연화점을 갖고 있으면서도 접착력이 저하되지 않아 환경친화적인 핫멜트 접착제를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 하기 화학식 1의 지방족 폴리카보네이트를 포함하는 핫멜트 접착제 조성물.
   [화학식 1]
   

   

   
   (상기 화학식 1에서, m은 2 내지 10이고, n은 1 내지 3이고, R은 수소, (C1 내지 C4)알킬 또는 -CH₂-O-R'(R'는 (C1 내지 C8)알킬)이고, x:y=5:95 내지 99.99:0.01이다.)
2. 제1항에 있어서,
   상기 지방족 폴리카보네이트는 이산화탄소와 서로 다른 1종 이상의 에폭사이드 화합물을 반응시킨 핫멜트 접착제 조성물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 에폭사이드 화합물은 할로겐 또는 알콕시로 치환 또는 비치환된 (C2-C10)알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 알콕시로 치환 또는 비치환된 (C4-C20)사이클로알킬렌옥사이드; 및 할로겐, 알콕시, 알킬 또는 아릴로 치환 또는 비치환된 (C8-C20)스타이렌옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 핫멜트 접착제 조성물.
4. 삭제
5. 제 2항에 있어서,
   상기 지방족 폴리카보네이트는 225~240℃, 1.0~2.0kg/h에서 압출경로의 길이가 4~6M인 이축압출기를 이용하여 분자량을 50,000g/mole로 조절한 것을 포함하는 핫멜트 접착제 조성물.
6. 제1항에 있어서,
   상기 지방족 폴리카보네이트는 유리전이온도(Tg)가 40 ~ 110℃인 핫멜트 접착제 조성물.
7. 제1항 내지 3항, 5항 및 6항 중에서 선택되는 어느 한 항의 조성물의 연화점은 70 ~ 130℃인 핫멜트 접착제 조성물.
8. 제7항에 있어서,
   상기 조성물은 지방족 폴리카보네이트의 촉매 잔량이 3PPM 이하인 것을 특징으로 하는 핫멜트 접착제 조성물.