KR101911538B1

KR101911538B1 - 친환경 핫멜트 접착필름

Info

Publication number: KR101911538B1
Application number: KR1020160150977A
Authority: KR
Inventors: 황지환; 함진수; 김춘기; 류승우; 최재민; 선우예림
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-10-25
Also published as: KR20180053880A

Abstract

본 발명은 융점이 70~120℃인 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 공중합체 및 폴리에틸렌(PE)으로 구성된 폴리올레핀계 수지 제1접착층; 및 에틸렌바이닐아세테이트(EVA) 수지 중 비닐아세테이트(VA) 함량이 10~50 중량%이고, 50~90℃에서 접착력(kgf/in)이 2.0~5.7인 제2접착층이 적층결합된 친환경 핫멜트 접착필름에 관한 것이다.

Description

친환경 핫멜트 접착필름{Eco-friendly Hot Melt Adhesive Film}

본 발명은 친환경 핫멜트 접착필름에 관한 것으로 폴리올레핀계 수지와 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지로 구성된 접착필름으로 저온에서 접착력이 우수하고 연소시 유독가스 배출이 적은 친환경 핫멜트 접착필름에 관한 것이다.

자동차의 내장재는 외부로부터의 소음을 저감시키는 카페트, 트렁크, 패키지 트레이 등의 흡차음재 사용이 필수적이다. 흡음 소재인 폴리우레탄 폼을 자동차 내장재 부직포 소재에 적층시켜서 제조하기 위해서는 중간에 접착 성분이 필요한데 기존에는 주로 폴리에스테르 부직포가 사용되었다. 최근에는 폴리에스테르 강성펠트, 폴리프로필렌 등을 포함하는 올레핀계 소재 등 소재의 다양화로 다양한 소재와의 접착력이 필요하다.

친환경 자동차가 대두됨에 따라 자동차 소재 또한 친환경 소재를 개발하는 추세로 바뀌고 있다. 폴리에스테르 소재는 연소시 시안화가스 등의 유해 가스가 배출되지 않고 재활용(Recycle)이 가능하기 때문에 친환경 소재라 할 수 있다.

대한민국 등록특허 10-0193692호에서는 열접착성 폴리에스테르 필름에 대해 소개되어 있다. 기존의 자동차 내장재 흡음 소재는 폴리우레탄폼에 폴리에틸렌 필름이 합포된 것을 원단에 부착하여 사용한다. 원단과 흡음재를 적층하는 과정에서 180℃ 이상의 오븐에서 부직포 원단을 가열시켜 접착한 후, 이를 냉각 금형을 통하여 성형하는 방법으로 흡차음 복합형 카페트를 제작하고 있다.

기존에는 폴리에틸렌(PE) 등의 올레핀계 접착필름이 사용되는데, 소재의 융점이 100℃ 이상이기 때문에 70℃ 이하의 저온에서 오븐에서 가열 후 꺼낸 부직포의 잠열만으로 접착이 불가능한 단점이 존재한다. 마찬가지로 폴리에스테르 필름의 경우도 융점이 150 내지 230℃이기 때문에 70℃ 이하의 저온에서, 오븐에서 가열 후 꺼낸 부직포의 잠열에 의한 접착이 불가능하고 접착을 위해 소재 융점 이상의 높은 공정온도 설정으로 인하여 매우 많은 에너지를 사용하게 된다. 따라서 저온에서의 접착 및 리사이클이 가능한 친환경 접착필름의 개발이 필요하다.

대한민국 등록특허 10-1620004호에서는 폴리올레핀 및 폴리에틸렌-말레산무수물 그라프트 공중합체로 구성된 층과 폴리아미드로 구성된 층으로 구성된 복합필름에 대해 소개되어 있다.

기존의 흡차음 복합형 카페트는 폴리에틸렌(PE) 또는 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 코팅면에 접착필름이 접착되는 공정으로 제작되며 이와 같은 형태의 카페트는 코팅층의 기공이 모두 막혀있는 구조이기 때문에 흡음성이 떨어지는 문제점이 존재한다.

이와 같은 종래의 기술은 흡음성이 개선된 고강성 폴리에스테르 펠트(PET Felt)에 대한 70℃에서의 저온접착이 불가능한 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해서, 흡음성이 뛰어난 고강성 폴리에스테르 펠트(PET Felt)를 이용한 카페트가 개발되었으며 고강성 폴리에스테르 펠트(PET Felt)를 접착시키기 위해서는 저온에서의 접착이 가능한 접착필름의 개발이 필요하다.

이와 같은 종래의 기술은 흡음성이 개선된 고강성폴리에스테르 펠트(PET Felt)에 대한 70℃에서의 저온접착이 불가능한 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 에틸렌비닐아세테이트(EVA)의 비닐아세테이트(VA)의 함량에 따른 저융점 조절이 가능한 접착필름을 이용하되, 기재층의 제조 후 남은 잠열로도 접착이 가능한 접착필름층 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 접착필름의 기재층과의 접착에 요구되는 온도를 낮춤으로써 제작공정 생산성이 향상되는 효과를 가지며 연소시 유독가스가 발생하지 않아 안전성이 향상된 친환경적인 친환경 핫멜트 접착필름를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 융점이 70~120℃인 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 공중합체 및 폴리에틸렌(PE)으로 구성된 폴리올레핀계 수지 제1접착층; 및 에틸렌바이닐아세테이트(EVA) 수지 중 비닐아세테이트(VA) 함량이 10~50 중량%이고, 50~90℃에서 접착력(kgf/in)이 2.0~5.7인 제1접착층(20)이 적층결합된 친환경 핫멜트 접착필름을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 제1접착층의 폴리올레핀계 수지의 조성은 에틸렌/α-올레핀 공중합체 15~40 중량%, 비닐아세테이트(VA)가 25~40 중량%로 함유된 에틸렌바이닐아세테이트(EVA) 공중합체 20~30 중량%, 및 폴리에틸렌(PE) 30~55 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 핫멜트 접착필름을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 제1접착층은 두께가 5 ~ 100㎛이고, 상기 제2 접착층은 두께가 5 ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 친환경 핫멜트 접착필름을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 친환경 핫멜트 접착필름을 사용하여, 제1접착층 상단에는 발포된 폴리우레탄폼층, 제2접착층 하단에는 고강도 폴리에스테르 펠트 또는 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나의 기재층 흡차음 복합 카페트를 제공한다.

본 발명에 따른 친환경 핫멜트 접착필름은 폴리프로필렌(PP) 등을 포함하는 올레핀계 소재, 고강성 폴리에스테르 펠트층과 70℃ 이하의 저온에서 접착성이 우수한 효과가 있다.

또한 본 발명은 저온에서 접착이 가능함으로 공정 온도를 낮춤으로써 공정 생산성이 향상되는 효과를 갖는다.

또한 본 발명의 접착필름은 연소시 유독가스가 발생하지 않은 소재를 사용하여 자동차 카페트, 트렁크 및 패키지 트레이 등의 층간 접착에 유용한 특징이 있다.

도 1은 본 발명인 제1,2접착층이 적층결합된 단면도이다.
도 2는 본 발명인 제1,2접착층과 그 상하면에 폴리우레탄폼층 및 기재층이 적층된 단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명인 제1,2접착층이 적층결합된 단면도이고 도 2는 본 발명인 제1,2접착층과 그 상하면에 폴리우레탄폼층(40) 및 기재층(30)이 적층된 단면도이다.

본 발명은 융점이 70~120℃인 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 공중합체 및 폴리에틸렌(PE)으로 구성된 폴리올레핀계 수지 제1접착층(10); 및 에틸렌바이닐아세테이트(EVA) 수지 중 비닐아세테이트(VA) 함량이 10~50 중량%이고, 50~90℃에서 접착력(kgf/in)이 2.0~5.7인 제2접착층(20)이 적층결합된 친환경 핫멜트 접착필름에 관한 것이다.

본 발명인 접착필름은 자동차 카페트, 트렁크 및 패키지 트레이에서 제조 공정상 고강도 폴리에스테르 펠트 또는 폴리프로필렌의 기재층(30)과 폴리우레탄폼층(40)의 흡음재를 적층할 때 접착층으로 사용된다.

이때 180℃ 이상의 오븐에서 기재층(30)을 가열시키고 남은 잠열로 상기 기재층(30)과 제2접착층으로 구성된 접착필름을 용융시켜 열접착시키는데, 실질적으로 오븐에서 가열 후 꺼낸 부직포의 잠열에 의해 접착필름에 전달되는 잠열 온도는 70℃ 이하로 매우 낮기 때문에 저온에서 접착필름의 접착력이 중요하다.

상기 폴리올레핀계 수지로 이루어진 제1접착층은 흡음재인 폴리우레탄폼층(40)과 접착되는 부분이다. 제1 접착층인 폴리올레핀계 수지의 조성은 에틸렌/α-올레핀 공중합체 15~50 중량%, 비닐아세테이트함량(VA)이 25~40 중량%인 EVA 공중합체 10~40 중량%, 및 폴리에틸렌(PE) 20~50 중량%로 구성된다.

이러한 제1접착층(10)은 상기 폴리우레탄폼층(40)과 접착성이 좋고 상용성이 우수하며, 발포 접착 및 발포 온도와 압력으로 인한 누액이 발생되는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 제1접착층(10)은 그 두께가 5 ~ 100㎛인 것이 접착성 면에서 바람직하다.

다음으로 본 발명에 따른 제2접착층(20)은 바람직하게는 70℃ 이하의 저온 접착이 가능하고, 더욱 바람직하게는 50℃ 이하에서 저온 접착이 가능한 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지로 이루어진 것을 특징으로 한다.

제1접착층(10)에 의해 결합된 흡읍층인 폴리우레탄폼층(40)과 고강도 폴리에스테르 펠트 또는 폴리프로필렌(PP)인 기재층(30)과의 접착을 위하여 제1접착층(10) 하면에 결합된 제2결합층(20)이 상기 기재층(30)의 잠열인 90℃ 이하의 저온에서 기재층(30)과 접착된다. 상기 제1접착층(10)은 두께가 5 ~ 100㎛인 것이 가장 바람직하다.

상기 제2접착층(20)은 에틸렌비닐아세테이트(EVA)으로 구성되되, 비닐아세테이트(VA)의 함량은 10~50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 비닐아세테이트(VA)함량이 25~40 중량%로 구성되는 것이 타당하다. 상기와 같은 조성으로 구성하면, 50~90℃에서 접착력(kgf/in)이 2.0~5.7인 에틸렌비닐아세테이트(EVA)로 구성된 제2접착층(20)을 얻을 수 있다.

에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 에틸렌(Ethylene)과 비닐아세테이트(VA)의 공중합체를 뜻하는 용어로서 일반적으로 폴리에틸렌(Polyethylene)의 주쇄(Backbone)에 비닐아세테이트(VA)가 랜덤하게 중합된 공중합체를 의미한다.

에틸렌비닐아세테이트(EVA)는 LDPE(Low Density Polyethylene)에 비닐아세테이트(VA)가 랜덤하게 섞여서 고분자 주쇄를 형성하고 있다. 따라서 기본적으로 LDPE의 성질을 띠면서 비닐아세테이트(VA)가 어느 정도 포함되어 있느냐에 따라서 성질이 좌우되기에 비닐아세테이트(VA)의 함량에 따라 에틸렌비닐아세테이트(EVA)의 기본 성질을 설명할 수 있다.

일반적으로 비닐아세테이트(VA)의 함량이 5중량%에서 30중량%로 증가함에 따라 결정화도, 녹는 점, 유연성은 감소하고 약 50%이상인 경우에는 완전히 무정형(Amorphous)이 되어 점성이 있는 액체(Liquid)형태가 된다.

본 발명에 따른 친환경 핫멜트 접착필름은 T 다이 방식과 에어브로잉(Airblowing) 방식으로 제조될 수 있다.

본 발명의 상기 내용에 따른 제1접착층(10)과 제2접착층(20)으로 구성된 2-Layer 필름은 T-Die 방식으로 제조할 수 있으며, 2-Layer를 동시에 제조하는 방식과, 제1 접착층 필름을 제조 후 그 위에 제2 접착층을 코팅형식으로 2-Layer로 제조하는 방식이 있다.

흡차음 복합형 카페트의 성형은 필름위에 폴리우레탄 폼을 발포하여 흡음재를 제조하는 공정, 제조된 흡음재를 카페트용 부직포와 함께 성형하여 접착하는 공정으로 이루어진다.

상세하게는, 폴리우레탄 폼 몰드의 하부에 제1,2접착층으로 구성된 접착필름을 깔고 폴리우레탄 폼을 발포후 경화시키면서 상기 접착필름과 폴리우레탄 폼을 접착시켜서 흡음재를 제조한다. 그 후, 오븐에서 180℃ 조건 1~2분 가열시킨 카페트 원단을 준비한다. 제조된 흡음재의 상기 접착필름의 제2접착층이 위를 향하도록 바닥에 놓고 그 위에 가열시킨 카페트 원단을 적층하고 프레스기로 일정 압력의 힘으로 눌러서 흡차음 복합형 카페트 시트를 완성한다. 이때, 오븐에서 가열 후 꺼낸 카페트 원단의 잠열만으로 접착필름의 제2접착층이 융해되면서 기재층의 카페트 원단과 폴리우레탄 폼이 열접착하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 설명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이며, 하기 실시예는 예시적인 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석될 수 없다.

실시예 1~3

제1 접착층, 제2 접착층으로 구성된 친환경 핫멜트 접착필름을 제조하였다. 제1 접착층은 에틸렌/α-올레핀 공중합체와 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 및 폴리에틸렌(PE)로 구성된 올레핀 블랜드 수지를 이용한 15㎛ 두께의 필름을 사용하고, 제2 접착층은 표 1에서와 같은 물성과 함량을 가지는 비닐아세테이트(VA)가 포함된 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 사용하여 두께가 30㎛인 것으로 구성하여 친환경 핫멜트 접착필름을 제조하였다. 이때 얻어진 제1 접착층 및 제2 접착층의 물성 및 제2 접착층의 고강도 폴리에스테르 펠트(PET Felt) 또는 폴리프로필렌(PP)에 대한 접착력을 측정하였다. 접착필름의 구성 및 접착력 측정 결과는 표 1에 제시된다.

비교예 1~2

제1 접착층과 제2 접착층은 표 1에서와 같은 물성을 가지는 시장에서 통용되는 폴리에스테르 소재 및 올레핀 블랜드 소재를 구입하여 두께가 각각 15㎛, 30㎛인 것으로 구성하여 제조하였다. 이때 얻어진 제1 접착층 및 제2 접착층의 물성 및 제2 접착층의 고강성 폴리에스테르 펠트(PET Felt) 또는 폴리프로필렌(PP)에 대한 접착력을 측정하였다. 접착필름의 구성 및 접착력 측정 결과는 표 1에 제시된다.

상기 실시예 및 비교예에서 나타난 평가 항목의 측정은 다음과 같이 하였다.

◎ 융점: 열시차주사열량계(Perkin Elmer, DSC-Diamond)를 이용하여 측정하였으며 열 흡수 피크가 존재하지 않는 경우(융점이 존재하지 않는 경우) 동적 열특성 측정기(Perkin Elmer, DMA-7; TMA 모드)를 이용하여 연화거동을 측정하였다.

◎ 필름 두께 : Mitutoyo社의 547-401 후도계를 사용하여 측정하였다.

◎ PU폼 접착력 : 실시예들과 비교예들을 필름형상으로 시료를 제조하고, 도 1에서와 같이 시료사이에 우레탄을 발포한 후 1kg 추로 눌러서 접착한 후 24시간 후 ASTM D 882(Tensile Testing of Thin Plastic Sheeting) 측정방법으로 시료의 인장력을 측정하여 접착력을 평가하였다.

◎ 접착력 : 실시예들과 비교예들을 필름형상으로 시료를 제조하고, 도 1에서와 같이 원단(기재) 사이에 시료를 넣고 Hot Press에서 일정 압력 및 온도를 부여하여 열 접착한 후 ASTM D 882(Tensile Testing of Thin Plastic Sheeting) 측정방법으로 시료의 인장력을 측정하여 접착력을 평가하였다.

				실시예			비교예
				1	2	3	1	2
접착필름	제1접착층	소재	폴리머	올레핀 블랜드	올레핀 블랜드	올레핀 블랜드	폴리에스테르	올레핀 블랜드
		융점	℃	110	110	110	220	110
		필름두께	㎛	15	15	15	15	15
	제2접착층	소재	폴리머	EVA	EVA	EVA	공중합 PET	올레핀블랜드
		VA	중량%	40	33	28	-	-
		융점	℃	57	62	71	150	150
		필름두께	㎛	30	30	30	30	30
기재층	고강도PET 펠트	제2접착층 접착력(kgf/in)	55℃	2.2	1.2	×	×	×
			60℃	2.6	1.3	×	×	×
			70℃	5.4	3.2	0.4	×	×
			90℃	5.7	5.4	4.1	×	×
			110℃	5.3	5.2	5.3	×	1.2
			130℃	4.7	4.5	4.8	×	2.3
			150℃	4.3	4.2	3.7	0.9	4.2
			170℃	4.2	4.1	3.5	2.3	4.1
	pp	제2접착층 접착력(kgf/in)	55℃	2.5	1.5	×	×	×
			60℃	3.1	1.6	×	×	×
			70℃	5.2	3.5	1.2	×	×
			90℃	5.4	5.7	4.7	×	×
			110℃	5.1	5.2	5.5	×	2.3
			130℃	4.8	5	4.9	×	4.2
			150℃	4.5	4.7	4.5	0.1	5.6
			170℃	4.3	4.2	4.0	0.3	5.3

상기 표2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~3과 비교예 1~2의 접착력 비교를 통해 제2접착층으로 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 사용할 경우, 실시예가 50~90℃에서 기재층와의 접착력이 비교예보다 뛰어남을 알 수 있다.

특히 제2접착층(20)에서 비닐아세테이트(VA)를 함량비가 증가하여 40중량%일 때 융점이 가장 낮아지고 이에 따른 저온에서 접착력이 향상됨을 알 수 있다. 보다 자세히 살펴보면 실시예 1은 70℃에서도 접착력이 5.4kgf/in 정도이며, 110℃의 5.3kgf/in과 비슷한 값을 갖는다. 또한 실시예 2,3은 비닐아세테이트(VA)의 함량비 줄어듦에 융점이 증가하고 따라서 70℃의 접착력이 줄어들지만 0.4kgf/in 이상의 접착력은 유지한다.

그러나 비교예 1,2은 제2접착층(20)의 구성이 일반적인 공중합 폴리에스테르 또는 올레핀 블랜드인 경우로 90℃이하에서 접착력이 없음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

10: 제1접착층 20: 제2접착층
30: 기재층 40: 폴리우레탄폼층

Claims

융점이 70~120℃인 에틸렌/α-올레핀 공중합체 15~40 중량%, 비닐아세테이트(VA)가 25~40 중량%로 함유된 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 공중합체 20~30 중량% 및 폴리에틸렌(PE) 30~55 중량%으로 구성된 폴리올레핀계 수지 제1접착층; 및
에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지 중 비닐아세테이트(VA) 함량이 33~40 중량%이고, 70~90℃에서 고강도 폴리에스테르 펠트 또는 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나의 기재층과의 접착력(kgf/in)이 3.2~5.7이고 90℃에서 최고값인 5.7을 갖는 것에 특징이 있는 제2접착층이 적층결합된 친환경 핫멜트 접착필름.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1접착층은 두께가 5 ~ 100㎛이고, 상기 제2 접착층은 두께가 5 ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 친환경 핫멜트 접착필름.
청구항 1 또는 청구항 3 중 어느 하나의 친환경 핫멜트 접착필름을 사용하여,
제1접착층 상단에는 발포된 폴리우레탄폼층, 제2접착층 하단에는 고강도 폴리에스테르 펠트 또는 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나의 기재층으로 구성된 흡차음 복합 카페트..