KR102184968B1 - 반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제 - Google Patents

반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제의 제조방법은 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 준비하여 혼합한 후 축합반응을 진행하여 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)을 합성하고, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 및 디이소시아네이트(Diisocyanate)에 사슬연장제(Chain extender) 및 점착제(Tackifier)를 투입하고 반응시켜 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane)을 제조한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제의 제조방법은 종래 용제형 접착제와 달리 환경 문제를 야기하지 않고 친환경적으로 제조할 수 있으며 유해물질의 발생없이 알루미늄, PVC 샤시(sash) 또는 MDF 등과 같은 다양한 기재에 대한 접착성이 우수한 반응성 열용융 접착제를 제조할 수 있다.

Description

반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제{METHOD FOR MANUFACTURING REACTIVE HOT-MELT ADHESIVE AND ADHESIVE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 용제형 접착제와 달리 환경 문제를 야기하지 않고 친환경적으로 제조할 수 있으며 유해물질의 발생없이 알루미늄, PVC 샤시(sash) 또는 MDF 등과 같은 다양한 기재에 대한 접착성이 우수한 반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제에 관한 것이다.
열용융 접착제는 실온에서 고체상의 열가소성 수지로, 용매에 용해하거나 분산시키지 않고 100% 고형분만을 열로 용융시켜 액상으로 만들어 사용하는 접착제이다. 열용융 접착제는 1960년대에 DuPont사가 에틸렌-비닐아세테이트 수지(EVA)를 최초로 개발함에 따라 공정 자동화를 통한 높은 생산성과 환경친화적 특징, 광범위한 적용가능성, 재접착 가능성 등의 장점으로 기존의 용제형 접착제를 대체하는 접착제로 각광받고 있다. 또한, 열용융 접착제는 용융상태에서 피착면에 도포된 후 피착제 표면 및 주위에 열을 발산함으로 냉각고화되어 접착된다.
종래 열용융 접착제는 사용되는 기본 수지에 따라, 에틸렌-비닐아세테이트닐계, 폴리올레핀계, 스티렌 블록 공중합체계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계, 우레탄계(반응성 핫멜트) 등이 있으며, 기본 수지는 열용융 접착제의 물성 중 가장 중요한 접착력과 응집력에 큰 영향을 준다.
그 중 폴리에스테르계 열용융 접착제는 통상적으로 결정성 고분자인 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 포함하여, 우수한 내열성, 빠른 결정화 속도 및 뛰어난 초기 접착력을 나타낸다. 그러나 PBT로 이루어진 열용융 접착제는 냉각 과정 중 피착면에서 부피수축이 일어나 접착제가 떨어지는 접착 불량이 발생하는 단점이 있었다.
한편, 상술한 바와 같은 PBT를 포함하는 열용융 접착제의 단점을 해결하고자 폴리올레핀 수지와 폴리카보네이트 수지를 혼합하거나(대한민국 공개특허 제2014-0111061호 참조), 에폭시 수지와 폴리올레핀 수지를 혼합하는 방법이 제시되었다.
그러나 상술한 바와 같은 2종 이상의 수지를 혼합하는 방법은 수지의 중합공정 이외에 혼합 공정을 추가해야 하기 때문에 제품 단가가 증가하는 단점이 있다.
국내공개특허 제10-2019-0057578호(2019년 05월 29일 공개) 국내등록특허 제10-1624522호(2016년 05월 20일 등록) 국내공개특허 제10-2018-0098287호(2018년 09월 03일 공개)
본 발명은 종래 용제형 접착제와 달리 환경 문제를 야기하지 않고 친환경적으로 제조할 수 있으며 유해물질의 발생없이 알루미늄, PVC 샤시(sash) 또는 MDF 등과 같은 다양한 기재에 대한 접착성이 우수한 반응성 열용융 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 접착제를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제의 제조방법은 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 준비하여 혼합한 후 축합반응을 진행하여 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)을 합성하고, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 및 디이소시아네이트(Diisocyanate)에 사슬연장제(Chain extender) 및 점착제(Tackifier)를 투입하고 반응시켜 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane)을 제조한다.
상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid)은 아디픽산(Adipic Acid), 세바식산(Sebacic Acid), 도데칸디오산(Dodecanedioic Acid), 이소프탈산(Isophthalic Acid) 및 테레프탈산(Terephthalic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 디올(Diol)은 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol), 부탄디올(Butanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 및 네오펜틸글라이콜(Neopentyl Glycol)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 디이소시아네이트(Diisocyanate)는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 사슬연장제(Chain extender)는 트리메틸롤프로판(trimethylol propane)이 사용될 수 있다.
상기 점착제(Tackifier)는 폴리스티렌(polystyrene) 또는 검로진(gum rosin) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 혼합한 후 230 내지 250℃의 온도에서 24시간 동안 축합반응을 진행함으로써 생성될 수 있다.
상기 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane)은 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 80 내지 85 중량부 및 디이소시아네이트(Diisocyanate) 10 내지 20 중량부에 사슬연장제(Chain extender) 0.1 내지 0.5 중량부 및 점착제(Tackifier) 2 내지 5 중량부를 투입하고 120 내지 140℃의 온도에서 질소를 퍼징(N2 gas purging)하면서 4시간 동안 반응시켜 제조될 수 있다.
상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 중량평균분자량(Mw)이 3,500 내지 5,000g/mol이고, 상기 반응성 열용융 폴리우레탄은 점도가 10,000 내지 40,000cps/130℃일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 방법으로 제조된 반응성 열용융 접착제를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제의 제조방법은 종래 용제형 접착제와 달리 환경 문제를 야기하지 않고 친환경적으로 제조할 수 있으며 유해물질의 발생없이 알루미늄, PVC 샤시(sash) 또는 MDF 등과 같은 다양한 기재에 대한 접착성이 우수한 반응성 열용융 접착제를 제조할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 접착제를 이용하여 알루미늄 기재에 PVC 필름을 랩핑(wrapping)한 상태를 보여주는 사진이다.
도 1b는 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 접착제를 이용하여 MDF 기재에 PVC 필름을 랩핑(wrapping)한 상태를 보여주는 사진이다.
도 1c는 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 접착제를 이용하여 PVC 기재에 PVC 필름을 랩핑(wrapping)한 상태를 보여주는 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제의 제조방법에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제를 제조하기 위하여, 먼저, 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 준비하여 혼합한 후 축합반응을 진행하여 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)을 합성할 수 있다.
상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid)은 아디픽산(Adipic Acid), 세바식산(Sebacic Acid), 도데칸디오산(Dodecanedioic Acid), 이소프탈산(Isophthalic Acid) 및 테레프탈산(Terephthalic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 디올(Diol)은 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol), 부탄디올(Butanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 및 네오펜틸글라이콜(Neopentyl Glycol)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 혼합한 후 230 내지 250℃의 온도에서 24시간 동안 축합반응을 진행함으로써 생성될 수 있다.
다음으로, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 및 디이소시아네이트(Diisocyanate)에 사슬연장제(Chain extender) 및 점착제(Tackifier)를 투입하고 반응시켜 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU))을 제조할 수 있다.
상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 상기 축합반응을 통해 제조될 수 있는데, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 중량평균분자량(weight-average molecular weight; Mw)이 3,500 내지 5,000g/mol인 폴리에스테르 디올이 사용될 수 있다.
또한, 상기 디이소시아네이트(Diisocyanate)는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 사슬연장제(Chain extender)는 트리메틸롤프로판(trimethylol propane)이 사용될 수 있다.
또한, 상기 점착제(Tackifier)는 폴리스티렌(polystyrene) 또는 검로진(gum rosin) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU))은 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 80 내지 85 중량부 및 디이소시아네이트(Diisocyanate) 10 내지 20 중량부에 사슬연장제(Chain extender) 0.1 내지 0.5 중량부 및 점착제(Tackifier) 2 내지 5 중량부를 투입하고 120 내지 140℃의 온도에서 질소를 퍼징(N2 gas purging)하면서 4시간 동안 반응시키고, 상기와 같은 반응에 의해 점도가 10,000 내지 40,000cps/130℃인 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU))이 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 반응성 열용융 접착제의 실시예를 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
먼저, 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)을 합성하였다.
다음으로, 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 및 디이소시아네이트(Diisocyanate)에 사슬연장제(Chain extender) 및 점착제(Tackifier)를 투입하고 135℃의 온도에서 질소를 퍼징(N2 gas purging)하면서 4시간 동안 반응시켜 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane(RHM PU))을 제조하였다.
도 1a는 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 접착제를 이용하여 알루미늄 기재에 PVC 필름을 랩핑(wrapping)한 상태를 보여주는 사진이고, 도 1b는 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 접착제를 이용하여 MDF 기재에 PVC 필름을 랩핑(wrapping)한 상태를 보여주는 사진이며, 도 1c는 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 접착제를 이용하여 PVC 기재에 PVC 필름을 랩핑(wrapping)한 상태를 보여주는 사진이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 상기와 같이 제조된 반응성 열용융 폴리우레탄은 알루미늄, MDF, PVC 기재에 대한 접착성이 좋고, 이를 통해 본 발명에 따라 제조된 반응성 열용융 폴리우레탄은 기존에 사용되는 용제형 접착제를 대체할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 준비하여 혼합한 후 축합반응을 진행하여 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)을 합성하고,
    상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 및 디이소시아네이트(Diisocyanate)에 사슬연장제(Chain extender) 및 점착제(Tackifier)를 투입하고 반응시켜 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane)을 제조하되,
    상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid)은 아디픽산(Adipic Acid), 세바식산(Sebacic Acid), 도데칸디오산(Dodecanedioic Acid), 이소프탈산(Isophthalic Acid) 및 테레프탈산(Terephthalic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고,
    상기 디올(Diol)은 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol), 부탄디올(Butanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol) 및 네오펜틸글라이콜(Neopentyl Glycol)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며,
    상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 디올(Diol)을 혼합한 후 230 내지 250℃의 온도에서 24시간 동안 축합반응을 진행함으로써 생성되되, 상기 축합반응을 진행해 생성된 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol)은 중량평균분자량(weight-average molecular weight; Mw)이 3,500 내지 5,000g/mol이고,
    상기 디이소시아네이트(Diisocyanate)는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고,
    상기 사슬연장제(Chain extender)는 트리메틸롤프로판(trimethylol propane)이 사용되며,
    상기 점착제(Tackifier)는 폴리스티렌(polystyrene) 또는 검로진(gum rosin) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고,
    상기 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane)은 상기 폴리에스테르 디올(Polyester Diol) 80 내지 85 중량부 및 디이소시아네이트(Diisocyanate) 10 내지 20 중량부에 사슬연장제(Chain extender) 0.1 내지 0.5 중량부 및 점착제(Tackifier) 2 내지 5 중량부를 투입하고 120 내지 140℃의 온도에서 질소를 퍼징(N2 gas purging)하면서 4시간 동안 반응시켜 제조되며, 상기 반응성 열용융 폴리우레탄은 점도가 10,000 내지 40,000cps/130℃이고,
    상기 반응성 열용융 폴리우레탄(Reactive Hot Melt Polyurethane)은 알루미늄 기재, MDF 기재 및 PVC 기재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 기재에 PVC 필름을 접착하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 반응성 열용융 접착제의 제조방법.
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