KR101816334B1 - 압출에 의한 접착제 제조 방법 - Google Patents

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페트라 파두어셀
토마스 묄러
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마타스 호르디 로마게라
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Abstract

본 발명은 압출에 의해 접착제를 제조하는 방법에 관한 것으로, 접착제는 적어도 하나의 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 및 적어도 하나의 부가적 첨가제를 포함한다.

Description

압출에 의한 접착제 제조 방법{PROCESS FOR MANUFACTURING AN ADHESIVE BY MEANS OF EXTRUSION}
본 발명은 압출에 의한 접착제의 제조 방법에 관한 것으로, 접착제는 적어도 하나의 분해된 (degraded) 폴리프로필렌 (코)폴리머 및 적어도 하나의 부가적 첨가제를 포함한다.
압출기의 도움으로 폴리프로필렌 (코)폴리머를 분해 (degradation) 시키는 것은 잘 알려져 있다. 고온에서 전단력의 작용에 의해, 폴리프로필렌 (코)폴리머의 분자량은 결과적 열역학적 응력으로 인해 제어된 방식으로 감소 또는 분해될 수 있다. 인용된 프로세스가 예를 들어 퍼옥사이드와 같은 라디칼 공여체의 존재하에 수행될 때 분해 프로세스의 효율성이 추가로 증가 가능하다.
이와 관련해서, 예를 들어 DE 4000695 C2 는 라디칼 공여체의 존재하에 연화점을 초과해 전단 응력을 가함으로써 고분자량 무정형 폴리알파올레핀으로부터 제조되는 본질적으로 무정형의 폴리알파올레핀을 제조하는 프로세스를 기술하는데, 고분자량 무정형 폴리알파올레핀의 용융 점도는 적어도 반감된다. 이런 식으로 제조된 무정형 폴리알파올레핀은 카펫 (carpets) 또는 핫 멜트 접착제를 위한 중부하 (heavily loaded) 코팅 화합물에 사용될 수 있다.
게다가, WO 2001/46277 A2 는 분해된 에틸렌 프로필렌 코폴리머를 포함하는 핫 멜트 접착제 조성물 제조 프로세스를 개시하는데, 출발 폴리머는 라디칼 공여체의 존재하에 열역학적 응력에 의해 분해된다. 분해된 에틸렌 프로필렌 코폴리머는 폴리머 블렌드를 얻기 위해서 그것의 제조 전 또는 후에 추가 폴리머와 블렌딩될 수 있다.
종래의 프로세스에서, 분해 프로세스 중 어렵게 제어할 수 있는 화학적 가교 또는 상호작용이 폴리머와 첨가제 사이에서 일어날 수 있으므로 압출기에서 분해 프로세스를 수행하기 전 폴리머로 추가 첨가제를 첨가하는 것은 불리하다. 유사하게, 접착제를 제조하기 위해 추가 첨가제를 나중에 첨가하는 것은 불리하다. 이것은 일반적으로 이미 분해된 압출 생성물이 재용융되도록 요구하는데, 이는 높은 에너지 소비 및 분해된 폴리머의 새로운 열역학적 응력을 필요로 하여서, 예를 들어 부하 하에 생성물의 열 안정성 및/또는 응집력과 같은 생성물의 특성이 악화될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 예를 들어 핫 멜트 접착제와 같은 접착제를 제조하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 목적은 압출에 의해 접착제를 제조하는 본 발명의 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법에서, 폴리프로필렌 (코)폴리머의 열역학적 분해는 제 1 압출 섹션에서 전단 응력을 가함으로써 발생하고, 반면에 제 2 압출 섹션에서 접착제는 전단 응력하에 적어도 하나의 첨가제를 첨가하고 블렌딩함으로써 제조되는데, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 용융 상태에서 제 1 압출 섹션으로부터 제 2 압출 섹션으로 이송되도록 제 1 및 제 2 압출 섹션이 링크된다.
따라서, 본 발명은 압출에 의한 접착제의 제조 방법에 관한 것으로, 접착제는 적어도 하나의 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 및 적어도 하나의 부가적 첨가제를 포함한다. 본 방법은,
a) 제 1 압출 섹션에 폴리프로필렌 (코)폴리머를 공급하고, 추후 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 제조하기 위해서 전단 응력에 의해 상기 제 1 압출 섹션에서 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머를 열역학적 분해시키는 단계로서, 상기 제 1 압출 섹션의 온도는 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점을 초과하는, 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머를 공급하고 열역학적 분해시키는 단계;
b) 상기 제 1 압출 섹션으로부터 제 2 압출 섹션으로 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 이송하는 단계; 및
c) 상기 제 2 압출 섹션에 적어도 하나의 첨가제를 공급하고, 추후 상기 접착제를 제조하기 위해서 전단 응력하에 제 2 압출 섹션에서 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 블렌딩하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 압출 섹션으로 유입될 때, 200 ℃ 에서 결정된, 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는, 마찬가지로 200 ℃ 에서 결정된 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도의 70 % 미만이고, 상기 제 2 압출 섹션에서의 최고 온도는 상기 제 1 압출 섹션의 최고 온도 미만이고 상기 제 1 및 제 2 압출 섹션은, 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 용융 상태로 상기 제 1 압출 섹션으로부터 상기 제 2 압출 섹션으로 이송되도록 연결된다.
본 발명에 따른 방법은 높은 프로세스 효율성 및 낮은 에너지 소비를 특징으로 하여서, 프로세스는 생태적 관점에서 유리한 것으로 고려될 수도 있다. 더구나, 종래에 생산된 접착제와 비교해, 결과적인 접착제는 특히 부하 작용하에 열 안정성 및/또는 응집력에 대해 일반적으로 개선된 특성을 가진다.
본 발명과 관련해, 폴리프로필렌 (코)폴리머는 폴리프로필렌 호모폴리머뿐만 아니라 에틸렌 및/또는 C4 ~ C20 알파올레핀과 같은 다른 코모노머와 프로필렌의 코폴리머 양자를 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명과 관련해, 용어 "폴리프로필렌 (코)폴리머" 는, 폴리프로필렌 (코)폴리머 이외에, 상이한 폴리프로필렌 (코)폴리머들의 혼합물 또는 폴리프로필렌 (코)폴리머와 다른 폴리머의 혼합물을 또한 포함한다.
본 발명과 관련해, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 상태는, 점도 계수 (G") 대 탄성 계수 (G') 의 비율이 1 이상인 조건으로서 정의된다. 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 점도 계수 (G") 및 탄성 계수 (G') 는 동일한 조건하에서 측정된다. 본 발명의 일 실시형태에서 점도 계수 (G") 및 탄성 계수 (G') 는 각각 Malvern Instruments GmbH 로부터의 Bohlin Gemini HR 나노 계기 (플레이트-플레이트 기하학적 구조, 20 ℃ ~ 200 ℃ 의 온도) 를 사용함으로써 결정된다.
본 발명의 임의의 실시형태에서, 용융 상태에서 제 1 압출 섹션으로부터 제 2 압출 섹션으로 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 이송은, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 그것의 연화점을 초과하여 제 1 압출 섹션으로부터 제 2 압출 섹션으로 이송되는 것을 의미한다
폴리프로필렌 (코)폴리머 및 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 "연화점" 은, 바람직하게 Walter Herzog GmbH company 로부터의 링 엔드 볼 (ring and ball) 기계 HRB 754 를 사용해 ASTM E-28 의 "링 엔드 볼" 방법에 의해 결정된다.
본 발명과 관련해, 각 폴리머의 용융 점도는 바람직하게 Brookfield Thermosell RVT 점도계 (미국 매사추세츠 스토턴 소재의 Brookfield Engineering Laboratories, Inc. 로부터 입수 가능) 를 사용해 200 ℃ 에서 결정된다. 스핀들 (27) 은 최대 100,000 mPaㆍs 의 점도에 대해 사용되고, 반면에 스핀들 (29) 은 100,000 mPaㆍs 초과의 용융 점도를 결정하는데 사용된다. 바람직하게, 선택된 스핀들의 회전 속도는, 200 ℃ 에서 토크 판독이 10 ~ 95 %, 보다 바람직하게 약 50 % 가 되도록 조절된다.
본 발명과 관련해, 용어 "열역학적 분해" 는, 열 및 전단 응력의 작용하에 압출기에서 발생하는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 폴리머 쇄 (chain) 단축 및 분자량 감소 분해 프로세스를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명과 관련해, "분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머" 는 압출기에서 열역학적 분해에 의해 폴리프로필렌 (코)폴리머로부터 제조되는 폴리머를 의미하는 것으로 이해된다. 여기에서, 비슷한 조건하에 측정된 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 은 항상 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 보다 작다.
본 발명과 관련해, "첨가제" 는 열역학적 분해를 수행한 후 또는 열역학적 분해의 종료시에 첨가되는 접착제 성분을 의미하는 것으로 이해되고, 첨가제는 본질적으로 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 화학 반응을 발생시키지 않는다. 본 발명과 관련해, 용어 "본질적으로 화학 반응을 발생시키지 않음" 은, 배합 (formulation) 프로세스 중 또는 말에 0.5 중량% 미만, 바람직하게 0.1 중량% 미만 및 특히 0.01 중량% 미만의 첨가된 첨가제가 예를 들어 접합 (grafting) 반응의 형태로 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 화학 반응을 겪는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
압출기의 설명과 관련해 사용되는 용어 "폴리머" 는, 폴리프로필렌 (코)폴리머뿐만 아니라 본 발명의 대응하는 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 양자를 의미하는 것으로 이해된다. 게다가, 용어는 적어도 하나의 전술한 폴리머를 포함하는 임의의 혼합물을 포함한다.
본 발명과 관련해, 용어 "압출기" 는 바람직하게 단축 (single-screw) 압출기뿐만 이축 (twin-screw) 압출기 양자를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이축 압출기는 기술적으로 보다 복잡하고 다양한 유형으로 이용할 수 있다. 동방향-회전 (co-rotating) 및 이방향-회전 (counter-rotating), 상호맞물림 또는 접선방향, 종방향 또는 횡방향, 개방 또는 폐쇄형 및 원통형 또는 원뿔형 모델을 구별한다. 혼합기 (compounders), 확장 압출기 또는 유성 압출기가 또한 사용될 수 있다. 바람직하게, 적어도 하나의 이축 압출기가 본 발명에 따른 프로세스에 사용된다.
사용가능한 압출기는 공급측 및 배출측을 갖는 하우징을 포함할 수 있고, 하우징은 적어도 하나의 회전 스크류에 위치할 수 있는데, 그것의 스크류 루트로부터 예를 들어 나선형으로 뻗어있는 원주 플라이트 (flight) 가 연장된다. 공급측에서 하우징은 압출기에서 프로세싱될 폴리머를 위한 적어도 하나의 공급 개구뿐만 아니라 선택적으로 첨가제, 애주번트 (adjuvants) 및/또는 보조제를 위한 하나 이상의 공급 개구를 가질 수 있고, 적어도 배출측 가까이에 적어도 하나의 탈가스 개구를 가질 수 있는데, 특히 폴리머로부터 휘발성 성분을 흡입 제거하기 위해 예를 들어 진공이 탈가스 개구에 적용될 수 있다.
하우징, 특히 하나 이상의 압출기 스크류를 위한 배럴은 폴리머의 온도에 영향을 미치도록 적어도 일부 구간에서 바람직하게 가열 및/또는 냉각될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 스크류에 열교환 액체를 위한 관류 (flow-through) 수단을 설치하는 것을 또한 생각할 수 있다. 이런 식으로, 압출기는 하나 이상의 온도 구간을 포함할 수 있다. 압출기는 바람직하게 복수의 상이한 온도 구간을 가지는데, 이 온도 구간의 온도는 서로 독립적으로 조정될 수 있다.
사용가능한 압출기는 또한 복수의 압출기 구간을 가질 수 있다. 본 발명과 관련해, "압출기 구간" 은, 예를 들어, 프로세싱될 폴리머가 예를 들어 호퍼를 통하여 공급 개구로 압출기 내부로 공급되고 예를 들어 하나 이상의 압출기 스크류에 의해 추가 운반되는 공급 구간, 특히 폴리머의 용융 또는 가소화를 위한 계량 구간 또는 압축 구간, 또는 분해 구간 또는 고온 구간과 같은 압출기의 작용 구간을 의미하는 것으로 이해된다. 사용될 수 있는 압출기 구간의 다른 예로는 혼합 구간, 탈가스 구간 또는 배출 또는 계량 구간이 있는데, 여기에서 예를 들어 폴리머 용융물은 균질화되고 원하는 프로세싱 온도로 될 수 있다.
압출기는 적어도 2 개의 압출 섹션을 추가로 포함한다. 본 발명과 관련해, 용어 "압출 섹션" 은 임의의 개선 및 복수의 압출기 구간을 포함할 수 있는 크기를 갖는 작용 섹션을 의미하는 것으로 이해된다. 제 1 압출 섹션에서, 공급 개구를 통하여 도입되는 폴리머는 열역학적으로 분해된다. 제 2 압출 섹션은, 본 발명의 적어도 하나의 첨가제가 첨가되는 공급 영역으로 시작된다. 본 발명에 따라 하나의 압출기 내부에 두 압출 섹션 및 선택적으로 추가 압출 섹션이 제공되는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 대안적으로, 별도의 압출기가 각각의 이용되는 압출 섹션에 제공되는 것을 또한 생각할 수 있다. 하지만, 바람직하게, 단 하나의 압출기가 두 압출 섹션에 사용되는데 왜냐하면 이 구성은, 예를 들어, 특히 2 개의 압출기에 대한 감소된 바닥 공간으로 인해 더 높은 효율성을 가질 수 있고; 게다가 그것은 더 낮은 유지 보수를 요구하고 압출기 스크류를 위해 단 하나의 구동부를 필요로 하기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 온도 판독 및 온도 비율은 압출기의 구성요소, 압출기 구간 또는 압출 섹션 그 자체의 온도 또는 온도 비율을 말하지 않고, 오히려 대응하는 구성요소, 구간 또는 섹션에 위치한 폴리머의 온도를 말한다. 이 영역에서 폴리머의 온도는 본 기술분야의 당업자에게 알려져 있고 압출 기술에서 통상적으로 사용되는 다양한 측정 기법에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 압출 섹션은 적어도 하나의 고온 구간을 가지는데 이 구간은 바람직하게 폴리머가 전체 프로세스의 최고 온도를 가지는 구간이고, 이 구간에서 온도는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점을 초과한다. 이 온도는, 압출기 또는 각각의 압출기 구간에서 폴리프로필렌 (코)폴리머의 내부 마찰로부터, 또는 부가적으로 또는 대안적으로 이를 위해 제공된 가열 기기에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게, 원하는 온도는 고온 구간에서 압출기의 명시적 (explicit) 설계에 의해 폴리머의 내부 마찰을 통하여 주로 얻어지는데, 부가적 가열 및/또는 냉각 기기는 온도의 미세 조절 가능성을 제공하도록 배럴 및/또는 압출기 스크류(들)에 제공된다.
더구나, 본 발명에 의하면, 제 2 압출 섹션 전체에서 폴리머의 온도는 제 1 압출 섹션의 전술한 고온 구간에서 폴리머의 온도보다 낮도록 되어 있다. 제 2 압출 섹션이 복수의 압출기 구간을 포함하는 경우에 대해, 모든 압출기 구간의 온도는 제 1 압출 섹션의 고온 구간의 온도보다 낮다. 제 2 압출 섹션에서 온도는 폴리머의 내부 마찰에 의해 그리고/또는 이것을 위해 제공된 가열 및/또는 냉각 기기에 의해 전술한 대로 또한 조정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이런 식으로 특히 양호한 균질성을 나타내는 접착제가 얻어지기 때문에, 제 1 압출 섹션의 최고 온도, 바람직하게 고온 구간의 온도 대 제 2 압출 섹션의 최고 온도의 비율이 1.05 ~ 1.55 일 때 또한 유리하다.
사용되는 압출기는 바람직하게 공급 구간, 가소화 구간, 분해 구간 및 선택적으로 바람직하게 제 1 압출 섹션에서 온도를 높이기 위한 구간을 가진다. 여기에서, 10 ℃ ~ 40 ℃ 의 폴리머 온도가 공급 구간에서 달성될 수 있고, 10 ℃ ~ 200 ℃ 의 온도가 가소화 구간에서 달성될 수 있고, 150 ℃ ~ 350 ℃ 의 온도가 분해 구간에서 달성될 수 있고, 200 ℃ ~ 400 ℃ 의 온도가 온도를 높이기 위한 선택적 구간에서 달성될 수 있도록 압출기가 설계되는 것이 바람직하고, 마지막 구간은 바람직하게 부가적 10 ℃ ~ 50 ℃ 의 고온 구간에 대한 온도 상승에 대응한다. 바람직하게, 온도는 적합한 설계의 압출기 스크류에 의해 달성되는데, 가열 및/또는 냉각 기기는 단지 온도의 미세 조절 및 프로세스의 온도 제어를 위해 선택적으로 이용될 수 있다. 온도를 높이기 위한 구간이 또한 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 압출 섹션에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 용융 상태에서 제 1 압출 섹션으로부터 제 2 압출 섹션으로 이송되게 제 1 및 제 2 압출 섹션이 연결된다. 압출 섹션들이 하나의 압출기 내에 형성된 경우에 대해, 제 2 압출 섹션에서 온도는 전술한 대로 폴리머의 내부 마찰 및/또는 이것을 위해 제공된 가열 및/또는 냉각 기기에 의해 또한 조정될 수 있다. 압출기가 각각의 압출 섹션을 위해 사용될 때 그러면 용융 상태로 폴리머를 유지하기 위한 적합한 수단이 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우에 적합한 가열 기기에 의해 가열되고 제 1 압출기의 배출측과 제 2 압출기의 공급측 사이에 위치한 이송 시스템을 사용하는 것을 생각할 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스로 제조되는 접착제는 특히 핫 멜트 접착제에 관련된다. 본 발명과 관련해, "핫 멜트 접착제" 는 본딩될 부품상에 용융물로서 도포되고 냉각되었을 때 굳어져 고화되는 접착제를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 프로세스에 의해 핫 멜트 접착제를 제조하는 것이 유리한데, 왜냐하면 핫 멜트 접착제는 폴리머의 새로운 용융을 포함한 다른 요구되는 부가적 배합 단계를 수행하지 않고 직접 얻어질 수 있기 때문이다.
본 발명의 프로세스에서 상이한 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 하나 또는 혼합물이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 프로세스에 사용되는 폴리프로필렌 (코)폴리머는 특히 폴리올레핀 코폴리머인데 이 코폴리머는 프로필렌 이외에 중합된 형태로 적어도 하나의 다른 코모노머를 포함하고 이 코모노머는 바람직하게 에틸렌 및/또는 C4 ~ C20 알파올레핀에서 선택된다. 바람직한 C4 ~ C20 알파올레핀은 부텐, 펜텐, 헥센, 헵텐, 옥텐, 노넨, 데센, 도데센, 4-메틸-1-펜텐, 3,5,5-트리메틸-1-헥센, 및 5-에틸-1-노넨을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 프로필렌, 에틸렌 및 C4 ~ C20 알파올레핀을 기반으로 한 터폴리머가 폴리프로필렌 (코)폴리머로서 사용된다.
예를 들어, 폴리프로필렌 (코)폴리머와 EPR 고무 및/또는 EPDM 고무의 폴리머 혼합물이 본 발명에 따른 프로세스에서 사용될 수 있다.
본 발명과 관련해, 용어 "EPR 고무" 는 에틸렌 및 프로필렌의 엘라스토머 코폴리머를 말하고, 인용된 폴리머는 선택적으로 작용 모노머 및/또는 작용기로 개질된다.
용어 "EPDM 고무" 는 프로필렌, 에틸렌 및 적어도 하나의 디엔을 포함하는 엘라스토머 터폴리머를 말하고, 디엔은 바람직하게 1,4-헥사디엔, 노르보나디엔, 에틸리덴 노르보르넨, 디시클로펜타디엔, 부타디엔 및 이소프렌에서 선택된다. 인용된 폴리머는 선택적으로 부가적 작용 모노머 및/또는 작용기로 개질될 수 있다.
EPR 및 EPDM 고무는, 예를 들어, 상표명 Vistalon® 로 Exxon Chemical Company 로부터 그리고 상표명 Kelton® 으로 DMS Polymers, Inc. 로부터 상업적으로 이용가능하다. 무수물기를 포함하는 작용 개질된 EPDM 고무는 상표명 Exxelor® 로 Exxon Chemical Company 에 의해 시판된다.
기술한 폴리머 혼합물은 예를 들어 적어도 하나의 EPR/EPDM 고무와 적어도 하나의 폴리프로필렌 (코)폴리머를 기계적으로 블렌딩함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 전술한 폴리머 혼합물은 단일 반응기 또는 일련의 병렬 반응기에서 단계적 중합에 의해 폴리머 합금 형태로 현장에서 또한 제조될 수 있다. 이러한 현장 제조의 예시는 Montell North America Inc. 에 의해 개발된 Catalloy 프로세스이다. Catalloy 프로세스는, 예를 들어, 폴리프로필렌 (코)폴리머와 EPR 고무의 혼합물 또는 합금을 나타내는 Adflex 유형 (LyondellBasell) 의 열가소성 올레핀 (TPO) 을 얻는데 사용될 수 있고, 본 발명과 관련해 본 발명에 따른 프로세스에서 출발 재료로서 유리하게 사용될 수 있다.
폴리프로필렌 (코)폴리머와 EPR 고무 및/또는 EPDM 고무의 폴리머 혼합물이 본 발명에 따른 프로세스에서 사용된다면, EPR 또는 EPDM 고무의 함유량은 5 중량% ~ 80 중량%, 바람직하게 20 중량% ~ 70 중량% 를 이루는 것이 바람직하고, 각각은 폴리프로필렌 (코)폴리머와 EPR 고무 및/또는 EPDM 고무의 총량을 기초로 한다. 이런 식으로, 본 발명에 따른 프로세스가 수행된 후, 높은 응집력과 유연성을 나타내는 예를 들어 핫 멜트 접착제와 같은 접착제가 얻어질 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 프로필렌 분획은 바람직하게 50 ~ 99 중량%, 특히 60 ~ 95 중량% 및 특히 바람직하게 65 ~ 90 중량% 이고, 각각은 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기초로 한다. 본 발명에 따른 프로세스에서 인용된 (코)폴리머는 분자량의 현저한 감소 및 감소된 점도를 가져오는 열역학적 분해에 의해 각각의 분해 생성물로 특히 효과적으로 변환될 수 있으므로 전술한 중량 분획의 프로필렌을 가지는 폴리프로필렌 (코)폴리머가 특히 유리하다.
존재하는 한, 본 발명의 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 에틸렌 분획은 바람직하게 1 ~ 35 중량%, 특히 바람직하게 2 ~ 25 중량% 이고, 각각은 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총 중량을 기초로 한다. 전술한 중량 분획의 에틸렌을 갖는 폴리프로필렌 (코)폴리머는 마찬가지로 효과적으로 각각의 분해 생성물로 변환될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 은 바람직하게 100,000 g/mol ~ 3,000,000 g/mol, 특히 바람직하게 150,000 g/mol ~ 1,000,000 g/mol 및 아주 특히 바람직하게 250,000 ~ 750,000 g/mol 이고, 본 발명과 관련해 중량 평균 분자량은 폴리스티렌 표준 (standard) 을 사용해 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 결정된다.
인용된 (코)폴리머는 비용 효과적으로 제조될 수 있고 본 발명의 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머로 효율적으로 분해될 수 있으므로 적어도 100,000 g/mol, 바람직하게 적어도 150,000 g/mol 및 특히 적어도 250,000 g/mol 의 중량 평균 분자량을 갖는 고분자량 폴리프로필렌 (코)폴리머의 사용이 유리하다.
본 발명에 따른 프로세스로 수행되는 열역학적 분해 및 연관된 분자량 감소로 인해, 출발 재료로서 100,000 g/mol 미만의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 가지는 저분자량 폴리프로필렌 (코)폴리머를 사용하는 것이 일반적으로 편리하지 않다.
바람직하게 본 발명에 따른 프로세스의 a) 단계는, 제 2 압출 섹션으로 유입될 때 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 이 동일한 조건하에 측정된 첨가된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 의 70 % 미만, 바람직하게 50 % 미만, 특히 바람직하게 30 % 미만, 가장 바람직하게 20 % 미만이 되게 수행된다. 첨가된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 은, 그것의 초기 분자량, 즉 본 발명에 따른 프로세스를 수행하기 전 폴리프로필렌 (코)폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 의미하는 것으로 이해된다.
전술한 분자량의 감소로 인해, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 점도 및 프로세싱 온도가 상당히 감소되어서, 본 발명에 따른 프로세스의 c) 단계에서, 본 발명의 적어도 하나의 첨가제와 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 특히 효과적인 블렌딩이 심지어 저온에서도 달성된다.
게다가, 본 발명과 관련해, 제 2 압출 섹션으로 유입될 때 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의, 200 ℃ 에서 측정된, 용융 점도는, 마찬가지로 200 ℃ 에서 측정된 초기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도의 70 % 미만, 바람직하게 50 % 미만, 특히 바람직하게 30 % 미만, 가장 바람직하게 20 % 미만인 것이 중요하다. 이 폴리머는 일반적으로 예를 들어 핫 멜트 접착제와 같은 접착제에 적합한 매트릭스 수지 (matrix resin) 가 아니므로 초기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도 (200 ℃) 의 70 % 를 초과하는 용융 점도 (200 ℃) 를 갖는 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 사용은 불리하다.
여기에서, 이용된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 "용융 점도" 는, 그것의 초기 용융 점도, 즉 본 발명에 따른 프로세스를 수행하기 전 200 ℃ 에서 결정된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도를 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게 폴리프로필렌 (코)폴리머는, 200 ℃ 에서 측정된, 적어도 300,000 mPaㆍs 의 용융 점도를 가진다. 특히, 200 ℃ 에서 측정된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 350,000 mPaㆍs ~ 20,000,000 mPaㆍs, 바람직하게 400,000 mPaㆍs ~ 10,000,000 mPaㆍs, 특히 바람직하게 450,000 mPaㆍs ~ 5,000,000 mPaㆍs 이다.
200 ℃ 에서 측정된 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 바람직하게 500 mPaㆍs ~ 1,000,000 mPaㆍs, 특히 바람직하게 1,000 mPaㆍs ~ 500,000 mPaㆍs, 극히 바람직하게 2,000 mPaㆍs ~ 250,000 mPaㆍs, 아주 특히 바람직하게 2,500 mPaㆍs ~ 150,000 mPaㆍs 이다.
특히 200 ℃ 에서 측정된 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 바람직하게 1,000,000 mPaㆍs 미만, 특히 바람직하게 500,000 mPaㆍs 미만, 극히 바람직하게 250,000 mPaㆍs 미만, 아주 특히 바람직하게 150,000 mPaㆍs 미만이다.
본 발명에 따른 프로세스의 특정 실시형태에서, 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 적어도 300,000 mPaㆍs 이고 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 500 ~ 1,000,000 mPaㆍs, 보다 바람직하게 1,000 ~ 100,000 mPaㆍs 이고, 용융 점도는 각각 200 ℃ 의 온도에서 결정된다.
용융 점도는 전술한 대로 측정된다.
본 발명의 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점은 바람직하게 90 ℃ ~ 170 ℃, 특히 바람직하게 100 ℃ ~ 160 ℃, 가장 바람직하게 120 ℃ ~ 150 ℃ 이다. 90 ℃ ~ 170 ℃ 의 연화점을 가지는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 사용은, 그것이 특히 유리하게도 핫 멜트 접착제용 기본 폴리머로서 적합하기 때문에, 본 발명에 따른 프로세스와 관련해 유리하다.
본 발명의 별도의 실시형태에서, 본 발명의 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점은 120 ℃ ~ 160 ℃, 특히 바람직하게 125 ℃ ~ 150 ℃, 가장 바람직하게 130 ℃ ~ 145 ℃ 이다.
연화점은 전술한 대로 측정된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 발명의 접착제 중 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량은 10 ~ 85 중량%, 보다 바람직하게 30 ~ 70 중량%, 특히 바람직하게 40 ~ 60 중량% 이다.
열역학적 분해의 효율성을 높이도록, 적어도 하나의 라디칼 공여체의 존재하에 그리고/또는 산소의 존재하에 본 발명에 따른 프로세스의 a) 단계에서 열역학적 분해를 수행하는 것이 특히 유리하다.
본 발명과 관련해, "라디칼 공여체" 는 열 및/또는 방사 (radiation) 와 같은 외부 영향하에 라디칼로 분해되는 물질을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명에 사용되는 라디칼 공여체는 주로 퍼옥소 또는 디아조기를 포함하는 화합물이고, 예를 들어 유기 퍼옥사이드와 같은 퍼옥사이드가 그것의 상업적 이용가능성 및 취급의 용이성 때문에 바람직하다. 적합한 라디칼 공급원은 예를 들어 다음 생성물 또는 화합물 및/또는 이들의 임의의 혼합물에서 선택될 수 있다. AKZO 로부터 둘 다 상업적으로 이용가능한, TRIGONOX 101® (2,5-디메틸-2,5-디-[tert-부틸퍼옥시]헥산), TRIGONOX 301® (3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난), DTAP® 로 CK Witco 로부터 그리고 Trigonox 201® 로 AKZO 로부터 상업적으로 이용가능한 디-tert-아밀 퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 디-tert-부틸 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸 퍼옥시)-3-헥신, 1,3-비스(tert-부틸 퍼옥시 이소프로필)벤젠, 1,1-비스(tert-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, n-부틸-4,4-비스(tert-부틸 퍼옥시)발레레이트, 벤조일 퍼옥사이드, p-클로로벤조일 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트, tert-부틸 퍼옥시 이소프로필 카보네이트, 디아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, tert-부틸 큐밀 퍼옥사이드, tert-부틸 퍼옥시 2-에틸헥사노에이트.
바람직한 퍼옥사이드는, 150 ℃ 에서 모노클로로벤젠으로 결정된, 0.01 시 ~ 10 시, 바람직하게 0.1 시 ~ 5 시, 특히 바람직하게 0.3 시 ~ 3 시의 반감기를 가진다.
본 발명에 따른 프로세스와 관련해, 라디칼 공여체는 유리하게도 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기초로 0.02 ~ 5 중량%, 바람직하게 0.05 ~ 2 중량%, 특히 0.1 ~ 1 중량% 의 양으로 첨가된다.
바람직하게, 퍼옥사이드는, 각각 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기초로 0.05 ~ 3 중량%, 바람직하게 0.1 ~ 2 중량%, 특히 0.2 ~ 1 중량% 의 양으로 라디칼 공여체로서 첨가된다.
기술한 양의 라디칼 공여체 또는 퍼옥사이드를 사용함으로써, 열역학적 분해는 100 ℃ ~ 350 ℃, 바람직하게 120 ℃ ~ 320 ℃, 특히 바람직하게 140 ℃ ~ 300 ℃ 의 온도에서 수행될 수 있고, 0.1 분 ~ 3 분의 비교적 짧은 체류 시간이 제 1 압출 섹션에서 실현될 수 있다.
효율적으로 열역학적 분해를 제어하기 위해서, 예를 들어 질소 분위기와 같은 불활성 가스의 분위기하에 본 발명에 따른 프로세스의 a) 단계를 수행할 수 있다.
특히, 제 2 압출 섹션으로 유입될 때, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 0.01 중량% 미만, 바람직하게 0.005 중량% 미만, 특히 바람직하게 0.001 중량% 미만의 라디칼 공여체를 포함하는 것이 바람직하고, 각각은 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기초로 한다.
제 2 압출 섹션으로 유입될 때 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 라디칼 공여체의 양은, 적합한 반감기를 가지는 라디칼 공여체를 선택함으로써, 각각의 압출 구간에 적합한 온도를 설정함으로써, 그리고 제 1 압출 섹션에서 폴리프로필렌 (코)폴리머의 적합한 체류 시간에 의해 영향을 받거나 제어될 수 있다.
제 2 압출 섹션으로 유입될 때 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 0.01 중량% 미만의 라디칼 공여체의 잔류 농도가 유리한데, 왜냐하면 이것은 예를 들어 부하 작용하의 개선된 열 안정성 및/또는 응집력과 같은 개선된 특성을 특징으로 하는 예를 들어 핫 멜트 접착제와 같은 접착제를 얻을 수 있기 때문이다. 게다가, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 라디칼 공여체의 낮은 잔류 농도는 본 발명에 따른 프로세스의 c) 단계에서 접착제의 특히 효과적인 배합을 가능하게 하는데, 왜냐하면 제 2 압출 섹션에서 더 높은 온도에서도 바로 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 추가 분해가 발생하지 않고 게다가 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 첨가된 첨가제 사이의 화학 반응이 회피되기 때문이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 발명의 접착제 중 첨가제의 총량이 적어도 10 중량%, 바람직하게 적어도 20 중량%, 보다 바람직하게 적어도 30 중량%, 특히 바람직하게 적어도 40 중량% 이도록 첨가제의 양이 첨가된다. 바람직하게, 본 발명의 접착제 중 첨가제의 총량은 10 ~ 90 중량%, 보다 바람직하게 30 ~ 75 중량%, 특히 바람직하게 35 ~ 65 중량% 이다.
본 발명에 따른 프로세스의 c) 단계에서 첨가되는 첨가제는 바람직하게 점착 (tackifying) 수지, 왁스, 안정제, 가교제, 충전제 (fillers), 조핵제 (nucleating agents), 산화방지제, 접착 촉진제, 오일, 가소제, 엘라스토머, 폴리머 및/또는이들의 임의의 혼합물에서 선택되고, 점착 수지의 첨가가 특히 바람직한데, 왜냐하면 그것은 접착제에 부가적 점착성 (tack) 을 제공할 수 있기 때문이다.
"점착 수지" 는 그것의 자가 접착성 (점착성, 고유 점착성, 자체 접착성) 을 증가시키는 본 발명의 폴리프로필렌 (코)폴리머를 위한 특히 폴리머 첨가제를 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게, 본 발명의 접착제 중 점착 수지의 총량이 10 ~ 85 중량%, 바람직하게 20 ~ 70 중량%, 가장 바람직하게 25 ~ 60 중량% 의 범위에 있도록 점착 수지의 양이 첨가된다.
점착 수지는 특히 다음 물질 및/또는 임의의 그 물질의 혼합물로부터 선택될 수 있다:
(a) 예를 들어 고무 나무 수지, 목재 수지, 큰 피마자 나무 수지 (tall oil tree resins), 증류된 (distilled) 나무 수지, 수소화된 나무 수지, 이량화된 나무 수지 및 중합된 나무 수지와 같은, 천연 발생 및 개질된 나무 수지;
(b) 예를 들어 담목재 (pale wood) 나무 수지의 글리세린 에스테르, 수소화된 나무 수지의 글리세린 에스테르, 중합된 나무 수지의 글리세린 에스테르, 담목재 나무 수지의 펜타에리스리톨 에스테르, 수소화된 나무 수지의 펜타에리스리톨 에스테르, 큰 피마자 나무 수지의 펜타에리스리톨 에스테르 및 나무 수지의 페놀 개질된 펜타에리스리톨 에스테르와 같은 천연 발생 및 개질된 나무 수지의 글리세린 및 펜타에리스리톨의 에스테르;
(c) 저온에서 Friedel-Crafts 촉매의 존재하에 예를 들어 피넨과 같은 테르펜 탄화수소의 중합에 의해 일반적으로 제조되는, 60 ℃ ~ 140 ℃ 의 연화점을 갖는 폴리테르펜 수지 (ASTM 방법 E28-58T);
(d) 천연 발생 테르펜, 예컨대 스티렌/테르펜, α-메틸 스티렌/테르펜 및 비닐톨루엔/테르펜의 코폴리머와 터폴리머;
(e) 예를 들어 테르펜 및 페놀의 산 제조 축합 생성물과 같은 페놀 개질된 테르펜 수지;
(f) 특히 올레핀 및/또는 디올레핀의 중합에 의해 제조되는, 지방족, 선택적으로 수소화된 탄화수소.
바람직하게, 왁스는 1 ~ 45 중량%, 바람직하게 5 ~ 35 중량% 의 양으로 첨가되고, 각각은 접착제의 총량을 기초로 한다. 한편으로는, 점도가 요구되는 범위로 감소되고, 다른 한편으로는 접착성이 악영향을 받지 않도록 양이 게이지된다. 왁스는 천연 또는 합성 기원을 가질 수 있고 선택적으로 또한 화학적으로 개질된 형태일 수 있다. 첨가될 수 있는 천연 발생 왁스는 식물성 왁스, 동물성 왁스, 광물성 왁스 또는 석유화학적 (petrochemical) 왁스이다. 적합한 화학적으로 개질된 왁스는 Montan 에스테르 왁스, Sasol 왁스 등과 같은 하드 왁스이다. 적합한 합성 왁스는 폴리알킬렌 왁스 및 폴리에틸렌 글리콜 왁스이다. 바람직하게, 바셀린, 파라핀 왁스, 미정질 왁스뿐만 아니라 합성 왁스와 같은 석유화학적 왁스가 첨가된다.
바람직하게, 안정제는 0.1 ~ 3 중량%, 바람직하게 0.2 ~ 1.5 중량% 의 양으로 첨가되는데, 각각은 접착제의 총량을 기초로 한다. 일반적으로 안정제는 저장 및/또는 적용시 발생할 수 있는 산화 또는 열적 분해 반응에 대해 본 발명에 따른 프로세스의 최종 생성물로서 접착제를 보호하도록 통합된다. 바람직하게, 사용가능한 안정제는 예를 들어 황 함유 및/또는 인 함유 페놀과 같은 장애 (hindered) 페놀 및/또는 다작용 페놀을 포함한다. 장애 페놀은 예를 들어 tert-부틸기와 같은 적어도 하나의 입체 장애기가 페놀에 결합되는 화합물을 의미하는 것으로 이해되는데, 입체 장애기는 페놀의 OH 기에 특히 오쏘 및/또는 파라 위치에 위치한다.
적합한 안정제인 예시적 장애 페놀은 다음 화합물 또는 이들의 임의의 혼합물로부터 선택될 수 있다: 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 펜타에리스리톨 테트라키스-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, n-옥타데실-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 4,4'-메틸렌 비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(6-tert-부틸-o-레졸), 2,6-디-tert-부틸페놀, 6-(4-하이드록시펜옥시)-2,4-비스(n-옥틸티오)-1 ,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(4-하이드록시-3,5-디-tert-부틸펜옥시)-1,3,5-트리아진, 디-n-옥타데실-3,5-디-tert-부틸벤질 포스포네이트, 2-(n-옥틸티오)에틸-3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤조에이트 및 소르비톨 헥사-(3,3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트.
본 기술분야의 당업자에게 알려져 있고 원하는 특성에 따라 다수의 상업적으로 이용가능한 생성물로부터 선택될 수 있는 예를 들어 가교제, 충전제, 조핵제, 산화방지제, 접착 촉진제, 오일, 가소제, 엘라스토머와 같은 추가 첨가제가 첨가될 수 있다. 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머보다 높거나 낮은 분자량 (Mw) 의 부가 폴리머가 접착성을 바꾸기 위해서 첨가될 수 있다. 이 폴리머는, Paul CW (2002) 핫 멜트 접착제: Chaudhury M and Pocius AV (ed) Surfaces, Chemistry and Applications: The Netherlands 711 ~ 757 페이지의 Adhesion Science and Engineering, Elsevier Science B.V. 에 기술한 바와 같은 종래의 핫 멜트 폴리머 중 임의의 것일 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스로 제조되는 예를 들어 핫 멜트 접착제와 같은 접착제는 보통의 코팅 기법에 부합되는 점도를 가진다. 접착제 또는 핫 멜트 접착제의 점도는 100 mPaㆍs ~ 200,000 mPaㆍs, 바람직하게 500 mPaㆍs ~ 100,000 mPaㆍs, 특히 700 mPaㆍs ~ 50,000 mPaㆍs 이다.
본 발명과 관련해, 접착제의 점도는 바람직하게 Brookfield Thermosell RVT 점도계 (미국 매사추세츠 스토턴 소재의 Brookfield Engineering Laboratories, Inc. 로부터 입수 가능) 를 사용해 160 ℃ 에서 결정될 수 있다. 스핀들 (27) 은 최대 100,000 mPaㆍs 의 점도에 대해 사용되고, 반면에 스핀들 (29) 은 100,000 mPaㆍs 를 초과하는 점도를 결정하는데 사용된다. 바람직하게, 선택된 스핀들의 회전 속도는 160 ℃ 에서 토크 판독이 10 ~ 95 % 의 범위에 있도록, 보다 바람직하게 약 50 % 이도록 조절된다.
본 발명의 대안적인 실시형태에서, 접착제의 점도는 바람직하게 Brookfield Thermosell RVT 점도계 (미국 매사추세츠 스토턴 소재의 Brookfield Engineering Laboratories, Inc. 로부터 입수 가능) 를 사용해 200 ℃ 에서 결정될 수 있다. 스핀들 (27) 은 최대 100,000 mPaㆍs 의 점도에 대해 사용되고, 반면에 스핀들 (29) 은 100,000 mPaㆍs 를 초과하는 점도를 결정하는데 사용된다. 바람직하게, 선택된 스핀들의 회전 속도는 200 ℃ 에서 토크 판독이 10 ~ 95 % 의 범위에 있도록, 보다 바람직하게 약 50 % 이도록 조절된다.
본원에 대해, 적용 온도에서 가능한 최저 점도를 가지는 접착제 또는 핫 멜트 접착제를 사용하는 것이 편리하다. 이것은, 접착제 또는 핫 멜트 접착제가 보다 양호하게 적용될 수 있고 보다 쉽게 펌핑될 수 있도록 보장한다. 마찬가지로, 기재 (substrate) 를 적시는 것이 용이하게 된다. 기재 표면상에 적용 후, 공기를 향하는 접착제 또는 핫 멜트 접착제 측은 가능한 오랫동안 점착성 및 부착성을 유지해야 한다. 이 오픈 타임 (open time) 은 접착제 또는 핫 멜트 접착제의 용융 거동 및 결정화 거동에 의해 좌우된다.
미페인팅 또는 미코팅된 종이, 전함침 및 후함침된 여러 장의 종이 또는 대응하는 판지, 필름, 플라스틱 또는 유리와 같은 기재를 본딩하는데 뿐만 아니라 다른 용도로 사용될 수 있다. 다층 (multi-ply) 필름, 패키징, 목재 본딩된 기재, 서적, 필터, 부직포, 합성 터프 (turf) 또는 카펫 배킹 (backing) 또는 접이 상자, 외부 판지 상자 또는 트레이와 같은 용기는 본 발명에 따른 프로세스로 제조되는 접착제 또는 핫 멜트 접착제의 도움으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스를 위해 사용될 수 있는 압출기 장치 (set-up) 가 첨부 도면에 도시된다.
도 1 은 각각 압출 섹션을 포함하는 2 개의 압출기로 이루어진 압출기 장치의 개략적 상면도이다.
도 2 는 단면 선 A-A 를 따라서 본 도 1 의 압출기 장치의 개략적 측단면도이다.
도 3 은 두 압출 섹션을 포함하는 결합 압출기의 개략적 측단면도이다.
도 1 은 연결 구간 (30) 에 의해 함께 연결되는 2 개의 압출기 (10, 20) 로 이루어진 압출기 장치 (1) 의 상면도를 나타내었다. 제 1 압출기 (10) 는, 제 1 압출기 (10) 의 하우징 (11) 의 공급측에서 공급 개구 (13) 를 통하여 도입되는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 열역학적 분해를 수반하는 제 1 압출 섹션 (2) 을 포함한다. 제 2 압출기 (20) 는 적어도 하나의 첨가제를 첨가함으로써 접착제에 폴리머의 배합을 수반하는 제 2 압출 섹션 (3) 을 포함한다.
폴리머를 공급 개구 (13) 안으로 제 1 압출기 (10) 안으로 공급하기 위해서, 압출기는 호퍼 (14) 를 구비하고 있다. 하우징 (11) 은 하우징 (11) 주위에 재킷의 형태로 배치되고 하우징 (11) 내부의 폴리머 온도에 영향을 줄 수 있는 복수의 가열 요소 (17) 를 구비한다. 가열 요소 (17) 는 폴리머의 온도를 감소시키도록 냉각 요소로서 동일하게 설계될 수 있다. 게다가, 온도는 바람직하게 하우징 (11) 에 위치한 압출기 스크류 (미도시) 의 명시적 설계에 의한 폴리머의 내부 마찰에 의해 영향을 받아서, 가열 요소 (17) 는 단지 온도를 유지하기 위해 또는 폴리머 온도의 미세 조절을 위해 사용될 수 있다. 더구나, 배출측에서 제 1 압출기 (10) 는, 예를 들어 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 휘발성 성분을 흡입 제거하도록, 압출기 (10) 에 진공을 적용할 수 있는 탈가스 개구 (16) 를 가진다. 더구나, 하우징 (11) 은 예를 들어 하우징 (11) 또는 폴리머의 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 부가적 탈가스 개구 및/또는 부가적 보조제, 첨가제 또는 개시제를 공급하기 위한 부가적 공급 개구와 같은 부가적 요소 (미도시) 를 구비할 수 있다.
연결 구간 (30) 은 제 1 압출기 (10) 의 배출측에 부착되어서, 제 1 압출기 (10) 와 제 2 압출기 (20) 사이에 연결부를 제공하고 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 압출기 (10) 의 배출측 상의 배출 개구로부터 제 2 압출기 (20) 의 하우징 (21) 의 측면 공급부로 이송될 수 있도록 한다. 측면 공급부는 공급측과 공급측에 가까운 압출기 (20) 의 배출측 사이에 위치한다. 호퍼 (24) 를 구비한 공급 개구 (23) 는 또한 제 2 압출기 (20) 의 공급측에서 하우징 (21) 에 제공된다. 압출기 (20) 의 제 2 압출 섹션 (3) 에서 배합을 위한 첨가제가 호퍼를 통하여 공급될 수 있다.
마찬가지로, 제 2 압출기 (20) 의 하우징은 가열 요소 (27) 를 구비하는데 이것은 여기에서 역시 냉각 요소로서 또한 설계될 수 있다. 배출측에서, 제 2 압출기 (20) 는 추가 탈가스 개구 (26) 를 가지고 부가적 탈가스 개구 및/또는 부가적 첨가제의 공급 및/또는 기기 측정을 위한 부가적 공급 개구를 구비할 수 있다.
제조된 접착제를 위한 입상화 수단 (40) 은, 접착제가 배출 개구 (미도시) 를 통하여 제 2 압출기 (20) 에서 제 2 압출 섹션을 이탈할 때 벌크 (bulk) 재료로 변환될 수 있도록 제 2 압출기 (20) 의 배출측에 제공된다.
도 2 는 도 1 의 압출기 장치 (1) 의 단면 선 A-A 를 따라서 본 측단면도를 나타낸다. 제 1 압출기 (10) 의 하우징 (11) 의 호퍼 (14) 와 공급 개구 (13) 를 공급측에서 볼 수 있다. 여기에서 폴리프로필렌 (코)폴리머는 압출기 (10) 로 공급된다. 사용되는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 적어도 300,000 mPaㆍs 이고, 용융 점도는 200 ℃ 의 온도에서 측정된다.
전술한 대로, 압출기 (10) 는 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 제조하기 위해 전단 응력에 의한 제 1 압출 섹션 (2) 에서 폴리프로필렌 (코)폴리머의 열역학적 분해를 수반하고, 제 1 압출 섹션 (2) 의 온도는 적어도 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점을 초과하는 범위에 있고, 제 2 압출 섹션 (3) 으로 유입될 때, 200 ℃ 에서 측정된, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 마찬가지로 200 ℃ 에서 측정된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도의 70 % 미만이다. 이 경우에 폴리프로필렌 (코)폴리머의 요구되는 온도는 바람직하게 압출기 (10) 내부에서 폴리머 자체의 내부 마찰에 의해 달성된다. 그러므로 하우징 (11) 내부에 제공된 2 개의 인접 배치된 압출기 스크류 (18) 가 이것을 위해 설계된다. 압출기 스크류 (18) 는, 압출기 스크류 (18) 를 가열 또는 냉각 중 어느 하나를 수행하기 위해서, 열 이송 액체가 펌핑될 수 있는 채널 (19) 을 부가적으로 가진다. 재킷 형상의 가열 요소 (17) 는, 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도에 영향을 미치고 프로세스의 온도를 유지하도록, 하우징 (11) 에 제공되고 하우징 (11) 주위에서 작동한다.
도시된 압출기 (10) 는 복수의 압출기 구간을 포함한다. 이것은, 예를 들어, 폴리프로필렌 (코)폴리머가 예를 들어 공급 개구 (13) 를 통하여 압출기 (10) 안으로 공급되고 추가로 압출기 스크류 (18) 에 의해 운반되는 공급 구간; 개시제 (미도시), 본원의 경우에, 적어도 하나의 라디칼 공여체, 예를 들어 퍼옥사이드가 첨가되는 폴리프로필렌 (코)폴리머를 특히 용융 또는 가소화하기 위한 가소화 구간 또는 압축 구간과 같은 압출기 (10) 의 작용 구간을 의미하는 것으로 이해된다. 하지만, 대안적으로, 또한 공급 구간에 개시제를 이전에 첨가할 수 있다. 더구나, 개시제가 분해되는 분해 구간 또는 고온 구간뿐만 아니라, 잔류 개시제를 추가 분해하기 위해서 온도를 높이기 위한 제 1 압출 섹션 (2) 의 말단에 위치하는 선택적 구간이 제공된다. 제 2 압출 섹션 (3) 으로 유입될 때, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 개시제 분획물, 본원의 경우에 라디칼 공여체가 0.01 중량% 미만이도록 개시제를 분해하기 위한 고온 구간이 설계된다. 아울러, 선행 실시형태에서 제 1 압출 섹션 (2) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 500 ~ 1,000,000 mPaㆍs 이고, 용융 점도는 200 ℃ 의 온도에서 측정된다. 물론, 적합한 훨씬 더 많은 압출기 구간이 제공될 수 있다.
10 ℃ ~ 40 ℃ 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 온도가 공급 구간에서 달성될 수 있고, 10 ℃ ~ 200 ℃ 가 가소화 구간에서 달성될 수 있고, 150 ℃ ~ 350 ℃ 는 분해 구간 또는 고온 구간에서 달성될 수 있고, 200 ℃ ~ 400 ℃ 가 온도를 높이기 위한 선택적 구간에서 달성될 수 있도록 사용되는 압출기 (10) 가 설계되는 것이 바람직하고, 마지막 구간은 바람직하게 부가적 10 ℃ ~ 50 ℃ 의 고온 구간에 대한 온도 증가에 대응한다. 압출기 스크류 (18) 및 열교환 액체를 위한 채널 (19) 은 바람직하게 이런 식으로 설계되고, 분리하여 조절할 수 있는 가열 요소 (17) 는 각각의 구간에 제공되어서, 각각의 압출기 구간에 대해 요구되는 온도가 달성되고 유지될 수 있다.
그것의 배출측에서, 제 1 압출기 (10) 는 탈가스 개구 (16) 뿐만 아니라 하우징 (11) 의 배출 개구 (12) 에서 개방되는 테이퍼링 (15) 을 가지고, 이 테이퍼링으로부터 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 분배될 수 있다. 연결 구간 (30) 은, 제 1 압출기 (10) 의 제 1 압출 섹션으로부터 제 2 압출기 (20) 의 제 2 압출 섹션 (3) 으로 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 이송하기 위해 제공된다. 이것을 위해, 제 1 압출기 (10) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머는 압출기 (10) 의 배출 개구 (12) 를 통하여 배출되고 연결 구간 (30) 의 채널 (32) 에 도달하는데, 연결 구간은 제 1 압출기 (10) 의 배출 개구 (12) 와 제 2 압출기 (20) 의 하우징 (21) 내 측면 공급부 (22) 를 연결한다.
연결 구간 (30) 은, 폴리머의 용융 상태에서 제 1 압출 섹션 (2) 으로부터 제 2 압출 섹션 (3) 으로 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 이송하도록 채널 (32) 에 재킷을 씌우는 가열 맨틀 (31, heating mantel) 을 구비한다.
가열 맨틀 (31) 은, 아연 도금된 백색 플레이트 및 파이어 알루미네이트 플레이트 (fire-aluminated-plate) 로 만들어진 히터 재킷을 둘러싸는 파이어 알루미네이트 플레이트로 만들어진 외부 냉각 재킷을 포함하고, 히터 재킷은 채널 (32) 및 채널 (32) 을 수용하는 관형 벽을 각각 둘러싼다. 더구나, 가열 맨틀 (31) 은 절연 재료, 이용할 수 있는 경우에 운모를 포함한다. 이러한 가열 맨틀 (31) 로 채널 (32) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도는 그것의 연화점을 초과해 유지되고 채널 (32) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머는 용융 상태로 제 1 압출 섹션 (2) 으로부터 제 2 압출 섹션 (3) 으로 각각 이송된다. 도시된 실시형태에서, 채널 (32) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도는 적어도 180 ℃ 를 초과한다. 채널 (32) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도를 측정하여 상기 온도를 유지하기 위해서 가열 맨틀 (31) 의 히터를 제어하도록 도시되지 않은 온도계를 또한 사용할 수 있다. 본 기술분야의 당업자에게 알려져 있고 도시된 실시형태에 적합한 가열 맨틀 (31) 로서 그 밖의 다른 가열 가능성을 또한 사용할 수 있다. 예를 들어, 절연 재료로서 세라믹과 파이어 알루미네이트 플레이트로 만들어진 냉각 재킷뿐만 아니라 톱니형 립 (indented lip) 을 갖는 파이어 알루미네이트 플레이트로 만들어진 클램프 밴드를 갖는 파이어 알루미네이트 플레이트로 만들어진 히터를 사용할 수 있다. 대안으로서, 외부가 파형인 스테인리스 강으로 만들어진 가열부, 절연 재료로서 광물 및 파이어 알루미네이트 플레이트로 만들어진 냉각 재킷을 또한 사용할 수 있다. 대안으로서, 가열 맨틀 (31) 은 채널 (32) 및 채널 (32) 을 수용하는 관형 벽을 각각 둘러싸는 가열 밴드, 예를 들어 전기 구동된 세라믹 가열 밴드 또는 전기 구동된 원형 가열 밴드로서 만들어질 수 있다. 이러한 가열 밴드는 본 기술분야의 당업자에게 알려져 있고 수년 동안 압출기의 기술 분야에서 사용되고 있다.
공급측에서, 제 2 압출기 (20) 는 호퍼 (24) 와 내재된 공급 개구를 가지고, 적어도 하나의 부가적 첨가제, 본 실시형태에서 예를 들어 점착 수지, 왁스, 가교제, 충전제, 조핵제, 산화방지제, 접착 촉진제, 오일, 가소제, 엘라스토머 또는 폴리머 및/또는 복수의 전술한 첨가제 및/또는 전술한 첨가제의 임의의 혼합물이 호퍼로 공급될 수 있고, 첨가제는 접착제를 제조하기 위해서 2 개의 압출기 스크류 (28) 에 의한 전단 응력하에 제 2 압출 섹션 (3) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 블렌딩된다. 제 2 압출 섹션 (3) 은 또한 복수의 압출 구간, 특히 공급 구간, 압축 구간, 혼합 구간, 탈가스 구간 및 배출 구간을 포함할 수 있다.
제 2 압출기 (20) 는 제 2 압출 섹션 (3) 또는 제 2 압출 섹션 (3) 의 상이한 압출기 구간에서 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도에 영향을 주도록 냉각 기기로서 또한 설계될 수 있는 가열 요소 (미도시) 를 가진다. 아울러, 압출기 스크류 (28) 는 열교환 액체를 위한 채널 (29) 을 구비한다. 이 보조제 및 압출기 스크류 (28) 의 적합한 설계는, 제 2 압출 섹션 (3) 에서 최고 온도 또는 바람직하게 제 2 압출 섹션에서 폴리머의 최고 온도가 제 1 압출 섹션 (2) 에서 최고 온도 미만이 되거나 제 1 압출 섹션 (2) 에서 폴리머의 최고 온도 미만이 되도록 보장할 수 있다. 본 실시형태에서, 제 1 압출 섹션 (2) 의 최고 온도 대 제 2 압출 섹션 (3) 의 최고 온도의 비율은 1.05 ~ 1.55 의 범위에 있다.
도 3 은 제 1 압출 섹션 (102) 과 제 2 압출 섹션 (103) 을 포함하는 결합 압출기 (100) 의 개략적 측단면도이다. 도시된 압출기 (100) 는 다축 스크류 압출기, 보다 정확하게 이축 압출기에 관한 것으로, 이 압출기에 하우징 (101) 의 종방향으로 연장되고 공동 (104) 에 서로 평행하게 배치되는 2 개의 회전 가능한 압출기 스크류 (105) 가 제공되고, 압출기는 둘러싸고 있는 하우징 (101) 내에서 숫자 8 형상의 단면을 가진다. 압출기 스크류 (105) 는 하우징 (101) 의 일측에서 압출기 (100) 의 공급측 (106) 에 장착되고 예를 들어 스플린트 (splinted) 샤프트 연결부 또는 기어 조립체 (미도시) 와 연결된 평행 키 연결부를 통하여 그리고 전기 모터 (미도시) 에 의해 구동된다. 본 기술분야의 당업자에게 알려진 임의의 설계, 특히 동방향-회전 접선방향 이축 압출기, 동방향-회전 상호맞물림 이축 압출기, 이방향-회전 접선방향 이축 압출기 또는 이방향-회전 상호맞물림 이축 압출기가 고려될 수 있다.
공급측 (106) 의 반대측에서, 하우징 (101) 은 배출 개구 (114) 를 갖는 배출측 (107) 을 가진다. 여기에서, 압출물, 본원의 경우에 특히 폴리프로필렌 (코)폴리머로 제조되는 핫 멜트 접착제가 압출기로부터 배출되고 부착된 입자 제조기 (granulator, 115) 로 이송되어서, 접착제를 벌크 형태의 접착제로 변형한다. 또한, 압출기 (100) 는 하우징 (101) 및 압출기 (100) 에 위치한 폴리머를 가열하고 바람직하게 서로 독립적으로 조절할 수 있는 복수의 가열 요소 (113) 를 가진다. 가열 요소 (113) 는 또한 냉각 요소와 동시에 구비될 수 있다. 가열 요소 (113) 는 특히 전기 카트리지 히터 또는 가열 디시 (heating dishes) 의 형태로 구비될 수 있다. 아울러, 개별적으로 조절할 수 있는 물 순환 시스템 (미도시) 은 예를 들어 특히 하우징 (101) 을 냉각하는데 사용될 수 있다. 이런 식으로 재료 분해와 연관된 폴리머의 과열이 회피될 수 있다. 바람직하게, 이 가능성들은 즉 폴리머의 용융이 아니라 가열 및/또는 냉각을 위해 프로세스의 온도를 유지하는 역할을 한다. 용융의 대부분은 압출기 스크류 (105) 의 회전으로 인한 에너지 입력 (전단 응력) 으로부터 발생된다.
공급측 영역에서, 압출기 (100) 는, 폴리프로필렌 (코)폴리머와 선택적 부가 첨가제가 공급될 수 있는 호퍼 (109) 를 갖는 제 1 공급 개구 (108) 를 가진다. 본 실시형태에 이용되는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 적어도 300,000 mPaㆍs 이고, 용융 점도는 200 ℃ 의 온도에서 측정된다. 도시된 압출기 (100) 는 제 1 압출 섹션 (102) 에 복수의 압출기 구간을 포함한다. 이것은, 예를 들어 폴리프로필렌 (코)폴리머가 공급 개구 (108) 를 통하여 압출기 (100) 로 공급되고 압출기 스크류 (105) 에 의해 추가 운반되는 공급 구간; 개시제 (미도시), 본원의 경우에 적어도 하나의 라디칼 공여체, 예를 들어 퍼옥사이드가 첨가되는 특히 폴리프로필렌 (코)폴리머를 용융 또는 가소화하기 위한 가소화 구간 또는 압축 구간과 같은 작용 구간을 의미하는 것으로 이해된다. 대안적으로, 가소화 구간에서 초기에 개시제를 첨가하지 않고, 오히려 폴리프로필렌 (코)폴리머와 공급 구간에 또는 공급 개구로 이전에 첨가할 수 있다. 더구나, 개시제가 분해되는 분해 구간 또는 고온 구간뿐만 아니라, 잔류 개시제를 추가 분해하기 위해서 온도를 높이기 위해 제 1 압출 섹션 (102) 의 말단에 위치한 선택적 구간이 제공된다. 여기에서, 고온 구간은 프로세스의 최고 온도 구간을 의미하는 것으로 이해되고, 인용된 온도는 폴리머의 온도를 말한다. 사용되는 압출기 (100) 는, 10 ℃ ~ 40 ℃ 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 온도가 공급 구간에서 달성될 수 있고, 10 ℃ ~ 200 ℃ 가 가소화 구간에서 달성될 수 있고, 150 ℃ ~ 350 ℃ 가 분해 구간 또는 고온 구간에서 달성될 수 있고, 200 ℃ ~ 400 ℃ 의 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 온도가 온도를 높이기 위한 선택적 구간에서 달성될 수 있도록 설계되는데, 바람직하게 마지막 구간은 부가적 10 ℃ ~ 50 ℃ 의 고온 구간에 대한 온도 상승에 대응한다.
압출기 (100) 및 특히 압출기 스크류 (105) 는, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 제조하기 위해서 폴리프로필렌 (코)폴리머의 열역학적 분해가 전단 응력에 의해 제 1 압출 섹션 (102) 에서 발생하도록 설계되고, 제 1 압출 섹션 (102) 의 온도, 바람직하게 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도는 적어도 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점을 초과하는 범위에 있다. 본원의 경우, 공급 개구 (108) 또는 공급 개구 (미도시) 를 통하여 압출기 (100) 로 도입되는, 적어도 하나의 라디칼 공여체, 특히 퍼옥사이드의 존재하에 분해가 발생한다. 제 1 압출 섹션 (102) 의 말단 구역에서, 압출기는 특히 라디칼 공여체 부산물의 휘발성 성분을 탈가스 개구 (112) 에 적용될 진공에 의하여 배출시키도록 탈가스 개구 (112) 를 가진다. 제 1 압출 섹션 (102) 에서 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 500 ~ 1,000,000 mPaㆍs 이고, 용융 점도는 200 ℃ 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 온도에서 측정된다.
분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머는 그 후 제 1 압출 섹션 (102) 을 뒤따르는 제 2 압출 섹션 (103) 으로 이송되고, 제 2 압출 섹션 (103) 으로 유입될 때 200 ℃ 에서 측정된 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도는 마찬가지로 200 ℃ 에서 측정된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 용융 점도의 70 % 미만이다. 제 2 압출 섹션 (103) 은 또한 복수의 압출 구간, 특히 공급 구간, 압축 구간, 혼합 구간, 탈가스 구간 및 배출 구간을 포함할 수 있다. 더구나, 제 1 압출 섹션 (102) 은, 제 2 압출 섹션 (103) 으로 유입될 때 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중 라디칼 공여체의 함유량이 0.01 중량% 미만이도록 설계된다. 이것은 예를 들어 내부 마찰에 의해 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도를 증가시키기 위해서 제 1 압출 섹션 (102) 의 말단 구간에서 압출기 스크류 (105) 의 적합한 치수화와 설계에 의해 가능해질 수 있어서, 라디칼 공여체의 분해를 보장하고, 예를 들어, 휘발성 성분이 제 1 압출 섹션 (102) 의 말단 구간에서 탈가스 개구 (112) 를 통하여 배출될 수 있다.
더구나, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 용융 상태에서 제 1 압출 섹션 (102) 으로부터 제 2 압출 섹션 (103) 으로 이송되게 제 1 및 제 2 압출 섹션 (102, 103) 은 천이 구간 (116) 에 의하여 연결된다. 이것을 위해, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 내부 마찰로 인해 상기 폴리머가 용융 상태를 유지하도록 보장하게 압출기 스크류 (105) 는 천이 구간 (116) 에서 설계된다. 아울러, 온도를 유지하기 위해, 가열 요소 (113) 는, 예컨대 하우징에서 조절 가능한 냉각수 순환 시스템 (미도시) 에 의해 하우징 (101) 을 냉각시키기 위한 가능성과 함께 제공된다.
제 2 압출 섹션 (103) 에서, 적어도 하나의 첨가제, 예를 들어 본 실시형태에서, 점착 수지, 왁스, 가교제, 충전제, 조핵제, 산화방지제, 접착 촉진제, 오일, 가소제 또는 엘라스토머 및/또는 복수의 전술한 첨가제 및/또는 전술한 첨가제의 임의의 혼합물이 예를 들어 제 2 압출 섹션 (103) 의 출발 구간에 위치한 호퍼 (111) 를 구비한 제 2 공급 개구 (110) 를 통하여 공급된다. 바람직하게, 접착제 중 첨가제의 총량이 적어도 20 중량%, 특히 바람직하게 적어도 40 중량% 이도록 첨가제의 양이 공급된다. 바람직하게, 본 발명의 접착제 중 첨가제의 총량은 30 ~ 75 중량%, 특히 바람직하게 35 ~ 65 중량% 이다.
첨가제를 공급한 후, 첨가제는 핫 멜트 접착제를 제조하기 위해서 전단 응력 하에 압출기 스크류 (105) 에 의해 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 블렌딩된다. 여기에서, 압출기 (100) 및 특히 제 2 압출 섹션 (103) 에서 압출기 스크류 (105) 는, 제 2 압출 섹션 (103) 에서 최고 온도 또는 바람직하게 제 2 압출 섹션 (103) 에서 폴리머의 최고 온도가 제 1 압출 섹션 (102) 의 최고 온도 또는 제 1 압출 섹션 (102) 에서 폴리머의 최고 온도 미만이 되게 설계된다. 본 실시형태에서, 제 1 압출 섹션 (102) 의 최고 온도 대 제 2 압출 섹션 (103) 의 최고 온도의 비율은 1.05 ~ 1.55 의 범위에 있다.
제 2 압출 섹션 (103) 에서, 압출기 (100) 는 또한 복수의 가열 요소 (113) 를 가지고 냉각 기기 (미도시) 를 갖추고 있다. 아울러, 휘발성 성분을 배출하기 위한 다른 탈가스 개구 (112) 는 압출기 (100) 의 배출측 (107) 에서 제 2 압출 섹션 (103) 의 말단 구간에 제공된다. 압출기 (100) 의 공동 (104) 은 배출측 (107) 을 향하여 가늘어지고 배출 개구 (114) 로 개방된다. 입자 제조기 (115) 는 배출측 (107) 의 압출기 (100) 에 부착된다. 접착제를 벌크 재료로 변형하기 위해 이용될 수 있는 입자 제조기 (115) 는 특히 스트랜드 펠리타이저 (strand pelletizers), 수중 펠리타이저 또는 다이-면 (die-face) 펠리타이저이다.
실시예
다음의 재료들이 사용되었다:
폴리프로필렌 (코)폴리머 합금: LyondellBasell (2,800,000 mPaㆍs (200 ℃), Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (29)) 로부터 적어도 60 중량% 의 에틸렌 프로필렌 고무 함유량을 갖는 폴리프로필렌 코폴리머 합금;
폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 1: 70 중량% 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 합금 및 30 중량% 의 엘라스토머 고무 1 (2,700,000 mPaㆍs (200℃), Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (29));
폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2: 70 중량% 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 (4,000,000 mPaㆍs (200℃), Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (29)) 및 30 중량% 의 엘라스토머 고무 2 (450,000 mPaㆍs (200℃), Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (29));
Arkon P125: Arakawa Chemicals 로부터의 수소화된 탄화수소 수지 (점착 수지);
Escorez 5400: ExxonMobile 로부터의 수소화된 폴리시클로펜타디엔 수지 (점착 수지);
Irganox 1010: BASF SE 로부터의 펜타에리스리톨 테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트] (안정제);
Trigonox® 301: Akzo Nobel로부터의 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난, 이소파라핀 탄화수소 중 41 % 용액.
실시예 1
5,000 g 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 1 에 30 g 의 Trigonox® 301 이 첨가되었다. 220 ℃ 로 25 ㎜ 동방향-회전 이축 압출기 (ZSK 25/40D; Werner & Pfleiderer) 에서 결과적 혼합물을 처리함으로써, 34,000 mPaㆍs 의 용융 점도 (200 ℃) 를 나타내는 열역학적 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 1 이 얻어졌다 (Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (27)).
비교예 1
5,000 g 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 1 과 2,264 g 의 Arkon P125 의 혼합물에, 30 g 의 Trigonox® 301 이 첨가되었다. 220 ℃ 로 25 ㎜ 동방향-회전 이축 압출기 (ZSK 25/40D; Werner & Pfleiderer) 에서 결과적 혼합물을 처리함으로써, 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 1 및 Arkon P125 점착 수지의 열역학적 분해된 혼합물이 얻어졌다. 상기 열역학적 분해된 혼합물의 결과적인 용융 점도 (200 ℃) 는 68,000 mPaㆍs (Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (27)) 이었다.
실시예 1 은, 열역학적 분해 단계가 완료된 후 점착 수지를 첨가하는 것이 유리하다는 것을 보여주는데, 그렇지 않으면 폴리머의 분해가 덜 효과적이기 때문이다. 실시예 1 에서, 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 1 은 34,000 mPaㆍs 의 용융 점도를 가지는 저점도 폴리머로 효율적으로 분해되는 반면, 비교예 1 에서 점착 수지 Arkon P125 의 존재는 덜 효율적인 분해 프로세스를 야기한다.
실시예 2
5,000 g 의 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2 에 125 g 의 Trigonox® 301 이 첨가되었다. 220 ℃ 로 25 ㎜ 동방향-회전 이축 압출기 (ZSK 25/40D; Werner & Pfleiderer) 에서 결과적 혼합물을 처리함으로써, 1,614 mPaㆍs 의 용융 점도 (200 ℃) 를 나타내는 열역학적 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2 가 얻어졌다 (Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (27)).
분해 단계가 완료된 후 남아있는 퍼옥사이드의 효과를 시뮬레이팅하도록, 상이한 양의 Trigonox® 301 (실시예 2a 에서 O g, 실시예 2b 에서 0.015g, 및 실시예 2c 에서 0.075g) 이 200 rpm 에서 프로펠러 교반기로 교반하면서 69.95 g 의 열역학적 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2 에 첨가되었다. 혼합물은 180 ℃ 에서 부가적 30 분 동안 교반되었다. 그 후, 29.98 g 의 Escorez 5400 및 0.6 g 의 Irganox 1010 이 180 ℃ 에서 첨가되었다. 균질화 (약 30 분) 후, 결과적 접착제의 용융 점도 (180 ℃) 는 Brookfield Thermosell RVT 점도계, 스핀들 (27) 을 사용함으로써 측정되었다.
실시예 180 ℃ 에서 30 분 후 접착제의 용융 점도 퍼옥사이드[1]의 중량%
2a 1,480 mPaㆍs 0 %
2b 1,510 mPaㆍs 0.0088 %
2c 1,210 mPaㆍs 0.044 %
[1] 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2 의 총량을 기초로 함; 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난의 유효 농도
실시예 2 는, 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2 에 0.01 중량% 미만의 잔류 농도의 라디칼 공여체 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난을 가짐으로써, 개선된 열 안정성을 나타내는 접착제 배합을 얻을 수 있음을 설명한다. 실시예 2a 및 실시예 2b 에서, 단지 소량의 퍼옥사이드가 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 블렌드 2 에 첨가되었기 때문에 라디칼 공여체의 유효 농도는 0.01 중량% 미만이고, 반면에 실시예 2c 에서는 상당한 다량의 퍼옥사이드가 첨가되었다. 그 결과, 실시예 2c 에서 유효 퍼옥사이드 농도는 0.01 중량% 를 초과한다. 실시예 2c 의 접착제는, 상기 접착제가 열 응력에 노출될 때 접착제의 용융 점도는 1,480 mPaㆍs 로부터 1,210 mPaㆍs 로 감소하기 때문에 불충분한 열 안정성을 나타낸다.
1 압출기 장치 30 연결 구간
2 제 1 압출 섹션 31 가열 재킷
3 제 2 압출 섹션 32 채널
10 제 1 압출기 40 입상화 수단
11 하우징 100 결합 압출기
12 배출 개구 101 하우징
13 공급 개구 102 제 1 압출 섹션
14 호퍼 103 제 2 압출 섹션
15 테이퍼 104 공동
16 탈가스 개구 105 압출기 스크류
17 가열 요소 106 공급측
18 압출기 스크류 107 배출측
19 채널 108 제 1 공급 개구
20 제 2 압출기 109 호퍼
21 하우징 110 제 2 공급 개구
22 측면 공급부 111 호퍼
23 공급 개구 112 탈가스 개구
24 호퍼 113 가열 요소
26 탈가스 개구 114 배출 개구
27 가열 요소 115 입자 제조기
28 스크류 116 천이 구간
29 채널

Claims (15)

  1. 압출에 의해,
    i) 적어도 하나의 분해된 (degraded) 폴리프로필렌 (코)폴리머, 및
    ⅱ) 적어도 하나의 부가적 첨가제
    를 포함하는 접착제를 제조하는 방법으로서,
    a) 제 1 압출 섹션 (2, 102) 에 폴리프로필렌 (코)폴리머를 공급하고, 그 후 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 제조하기 위해, 적어도 하나의 라디칼 공여체의 존재하에서, 전단 응력에 의해 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 에서 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 열역학적 분해를 행하는 단계로서, 적어도 하나의 구간에서 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 의 온도는 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 연화점을 초과하는, 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 공급 및 열역학적 분해 단계;
    b) 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 으로부터 제 2 압출 섹션 (3, 103) 으로 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 이송하는 단계로서, 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 으로 유입될 때의 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중의 라디칼 공여체의 함유량은 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기준으로 0.01 중량% 미만인, 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 이송하는 단계; 및
    c) 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 에 적어도 하나의 첨가제를 공급하고, 그 후 상기 접착제를 제조하기 위해 전단 응력하에 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머와 첨가제를 블렌딩하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 으로 유입될 때의 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 200 ℃ 에서의 용융 점도는 상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 200 ℃ 에서의 용융 점도의 70 % 미만이고, 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 에서의 최고 온도는 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 의 최고 온도 미만이고, 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 및 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 은, 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머가 용융 상태로 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 으로부터 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 으로 이송되도록 연결되어 있는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제는 핫 멜트 접착제인, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 상기 적어도 하나의 라디칼 공여체는 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기준으로 0.02 ~ 5 중량% 존재하는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    퍼옥사이드가 상기 a) 단계에서 상기 라디칼 공여체로서 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기준으로 0.05 ~ 3 중량% 첨가되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 으로 유입될 때의 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머 중의 라디칼 공여체의 함유량은 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 총량을 기준으로 0.005 중량% 미만인, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는, 상기 접착제 중의 상기 첨가제의 총량이 10 ~ 90 중량% 가 되게 하는 양만큼 첨가되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는, 점착 수지, 왁스, 안정제, 가교제, 충전제, 조핵제, 산화방지제, 접착 촉진제, 오일, 가소제, 엘라스토머, 폴리머 및/또는 이들의 임의의 혼합물로부터 선택되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 첨가제는 점착 수지인, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 (코)폴리머의 상기 용융 점도는 적어도 300,000 mPaㆍs 이고, 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 상기 용융 점도는 500 mPaㆍs ~ 1,000,000 mPaㆍs 이고, 상기 용융 점도들은 각각 200 ℃ 의 온도에서 결정되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 의 상기 최고 온도 대 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 의 상기 최고 온도의 비율은 1.05 ~ 1.55 인, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 을 이탈한 후 벌크 재료로 변형되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2 개의 압출기들 (10, 20) 이 이용되고, 적어도 하나의 압출기 (10, 20) 는 상기 제 1 및 제 2 압출 섹션 (2, 3) 의 각각에 제공되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 압출 섹션 (102, 103) 을 포함하는 압출기 (100) 가 제공되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머를 용융 상태로 유지하기 위해, 상기 제 1 압출 섹션 (2, 102) 으로부터 상기 제 2 압출 섹션 (3, 103) 으로의 천이 구간 (30, 116) 에, 상기 분해된 폴리프로필렌 (코)폴리머의 온도에 영향을 주는 수단 (31, 113) 이 제공되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제의 용융 점도가 100 mPaㆍs ~ 200,000 mPaㆍs 이고, 상기 용융 점도는 200 ℃ 의 온도에서 결정되는, 압출에 의한 접착제의 제조 방법.
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