KR102230237B1 - 이중-발포되는 폴리머 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 높은 접합 강도 및 개선된 압축경도 특징을 갖는 폴리머 발포체를 제공하기 위한 것이다. 이는 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들, 및 또한 폴리머 발포체의 전체 부피를 기준으로 하여, 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 2 내지 20 부피%의 공동들을 포함하는 폴리머 발포체에 의해 달성된다. 또한, 본 발명의 대상은 본 발명의 폴리머 발포체를 제조하는 방법이다.

Description

이중-발포되는 폴리머 조성물 {DUAL-FOAMED POLYMER COMPOSITION}

본 발명은 폴리머 발포체, 보다 특히 중공의 마이크로바디들을 사용하여 제조되고 예를 들어 어셈블리 작업(assembly job), 보다 특히 접착 접합(adhesive bonding)을 위해 사용되는 폴리머 발포체의 기술분야 내에서 고려된다. 본 발명은 특히, 상이하게 둘러싸인 공동들을 포함하는 폴리머 발포체에 관한 것이다.

발포 폴리머 시스템(foamed polymer system)들이 어느 정도 상당한 시간 동안, 알려져 있고 종래 기술에 기술되어 있다. 폴리머 발포체들은 원칙적으로 두 가지 방식으로 제조될 수 있다. 첫째로, 그 자체로 첨가되거나 화학적 반응으로부터 형성되든지 간에 추진제 가스의 작용에 의한 것이며, 둘째로, 소재 매트릭스에 중공 구체들의 도입에 의한 것이다. 후자의 방식으로 제조된 발포체들은 신택틱 발포체(syntactic foam)들로서 지칭된다.

중공 미소구체들로 발포된 조성물들은 균일한 크기 분포의 발포 셀들을 갖는 규정된 셀 구조로 주목할 만하다. 중공 미소구체들을 이용하여, 빈 공간(void)들이 없는 폐쇄형 셀 발포체(closed-cell foam)가 얻어지는데, 이는, 개방형 셀 변형예들과 비교하여, 먼지 및 액체 매질과 관련한 개선된 시일링(sealing)을 포함하는 품질들에 의해 구별된다. 또한, 화학적으로 또는 물리적으로 발포된 물질들은 압력 및 온도 하에서 비가역적 붕괴가 일어나기 더욱 쉽고, 흔히 보다 낮은 응집 강도를 나타낸다.

발포를 위해 사용되는 중공 미소구체들이 팽창 가능한 중공 미소구체들(또한, "마이크로벌룬들"로서 지칭됨)인 경우에 특히 유리한 성질들이 얻어질 수 있다. 이들의 가요성의 열가소성 폴리머 쉘에 의하여, 이러한 발포체들은 비-팽창 가능한 비-폴리머 중공 미소구체들(예를 들어, 중공 유리 비드들)로 채워진 것들에 비해 보다 큰 순응성(conformability)을 지닌다. 이러한 것들은 제작 허용오차(manufacturing tolerance)들의 보정에 더욱 적합한데, 예를 들어 이는 사출 성형에서 일반적인 규칙이며, 이들의 발포 특징을 기준으로 하여, 이러한 것들은 또한 열적 응력을 보다 효과적으로 보정할 수 있다.

또한, 발포체의 기계적 성질들은 폴리머 쉘의 열가소성 수지의 선택을 통하여 추가로 영향을 받을 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 폴리머 매트릭스 만을 갖는 것에 비해 보다 높은 응집 강도를 갖는 발포체들을 제조하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 거친 기판들에 대한 순응성과 같은 통상적인 발포체 성질들은 높은 응집 강도와 결합될 수 있으며, 이러한 결합은 예를 들어, 발포체가 감압 접착제로서 사용될 때 유리할 수 있다.

독일 공개 명세서 21 05 877호에는 캐리어의 적어도 한면 상에 다수의 미세한 구체의 폐쇄형 셀들을 포함하는 감압 접착제가 코팅된 접착 스트립(adhesive strip)이 기재되어 있다. 접착제 층의 빈 부피는 25% 내지 85%이며, 셀 벽들은 접착제에 의해 형성된다.

EP 0 257 984 A1호에는 적어도 한면 상에 발포된 접착제 코팅을 지닌 접착 테이프가 기재되어 있다. 이러한 접착제 코팅 내에, 탄화수소들을 포함하는 유체를 함유하고 상승된 온도에서 팽창하는 폴리머 비드들이 함유되어 있다. 자가-접착제들의 골격 폴리머들은 고무들 또는 폴리아크릴레이트들로 이루어질 수 있다. 중공 마이크로비드들은 중합 전 또는 후 중 어느 하나에서 첨가된다. 마이크로벌룬들을 포함하는 자가-접착제들은 용매로부터 처리되고 형상화되어 접착 테이프들을 형성시킨다. 여기서, 발포 단계는 일관적으로 코팅 후에 일어난다. 이에 따라, 미세하게 거친 표면들이 얻어진다. 이는 특히, 비-파괴적 재탈착성(non-destructive redetachability) 및 재정위성(repositionability)과 같은 성질들을 야기시킨다. 미세-거친 표면들로 형성된 자가 접착제들의 미세-거친 표면들을 통한 보다 양호한 재정위성의 효과가 또한 DE 35 37 433 A1호 또는 WO 95/31225 A1호와 같은 다른 명세서들에 기재되어 있다. EP 0 693 097 A1호 및 WO 98/18878 A1호에 따르면, 버블-부재 접착 접합을 얻기 위해 미세하게 거친 표면이 또한 사용될 수 있다.

그러나, 미세하게 거친 표면들의 유리한 성질들은 항상 접합 강도 또는 박리 강도의 큰 감소에 의해 저지된다. 이에 따라, DE 197 30 854 A1호에서, 마이크로벌룬들을 사용하여 발포되는 캐리어 층이 제안되어 있는데, 이는 발포된 코어 위 및 아래에 발포되지 않은 감압 자가 접착제들의 사용을 제안하고 있다.

캐리어 혼합물은 바람직하게 엘라스토머 배합을 위해 통상적인 내부 믹서에서 제조된다. 제 2의 냉간 작업에서, 혼합물은 가능한 가교제들, 촉진제, 및 요망되는 마이크로벌룬들과 혼합된다. 이러한 제 2 작업은 바람직하게 반죽 장치, 내부 믹서에서, 혼합 롤들 상에서, 또는 트윈-스크류 압출기에서 70℃ 미만의 온도에서 일어난다. 혼합물은 이후에 요망되는 두께로 기계적으로 압출되고/거나 캘린더링된다. 이후에, 캐리어의 양면 상에는 감압 자가 접착제가 제공된다.

벌룬 도입 동안에 작용하는 힘으로부터 마이크로벌룬들에 대한 손상을 방지하기 위하여, 발포(foaming)는 바람직하게 시트 형상화 후에, 가열 터널에서 수행된다. 이러한 작업에서, 특히 발포 이전 및/또는 이후에 일관되지 않는 가공 조건들의 결과로서 요망되는 두께로부터의 평균 캐리어 두께의 매우 큰 편차가 쉽게 일어난다. 두께에 대한 타겟화된 보정은 더 이상 가능하지 않다. 또한, 두께의 상당한 통계학적 편차들을 수용하는 것이 필수적인데, 왜냐하면 마이크로벌룬 농도 및 다른 캐리어 구성성분들의 농도의 국소적 편차들이 두께의 변동으로 직접적으로 분명히 나타나기 때문이다.

WO 95/32851 A1호에 유사한 경로가 기재되어 있다. 발포된 캐리어와 자가 접착제 사이에 추가의 열가소성 층들이 제공된다는 것이 제안되어 있다.

두 경로들 모두는, 높은 박리 강도의 요건을 충족시키지만, 그럼에도 불구하고 전반적으로 현저한 기계적 민감성을 갖는 제품들을 야기시키는데, 왜냐하면 개개의 층들이 하중 하에서 고정 중에 파괴를 나타내는 경향이 있기 때문이다. 또한, 상이한 표면 타입들에 대한 이러한 제품들의 요망되는 적합성은 상당히 제한적인데, 왜냐하면 이러한 시스템의 발포되는 분율이 필연적으로 감소되기 때문이다.

EP 1 102 809 A1호에는 마이크로벌룬들이 코팅 노즐로부터의 출현 전에도 적어도 일부 팽창하고 임의적으로 다운스트림 단계에 의해 완전한 팽창을 야기시키는 방법이 제안되어 있다. 이러한 방법은 보다 상당히 낮은 표면 거칠기 및 수반되는 보다 작은 박리 강도 저하를 갖는 제품들을 야기시킨다.

JP 2006 022189호에는 블리스터 구조 및 구형 중공 마이크로바디들을 특징으로 하는 점탄성 조성물, 및 점탄성 조성물을 사용한, 감압 접착 테이프 또는 감압 접착 시트가 기재되어 있다. 공기 버블들은 시럽-유사 폴리머 조성물에 혼합함으로써 도입된다. 저점도로 인하여, 버블들은 함께 유동하고 보다 큰 공기 버블들을 형성하는데, 이의 크기 및 분포는 조절 가능하지 않다.

이러한 기술로부터 형성된 유리한 성질들을 지니고 불리한 성질들이 방지되거나 적어도 감소된 중공 마이크로바디들을 이용하여 제조된 발포체들이 계속 요구되고 있다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 발포 셀들의 크기 분포의 매우 높은 정도의 균일성으로, 중공 마이크로바디들을 이용하여 제조되고 특히 높은 접합 강도 및 양호한 압축 경도 특징에 의해 구별되는 안정한 폴리머 발포체를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 방법의 가능한 구체예들을 도시한 것이다.

이러한 목적의 달성은 발포체에 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 규정된 분율의 공동들을 도입하는 개념을 기초로 한다. 이에 따라, 먼저, 본 발명은 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들, 및 또한 폴리머 발포체의 전체 부피를 기준으로 하여, 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 2 내지 20 부피%의 공동들을 포함하는 폴리머 발포체를 제공한다. 공동들이 오로지 중공 마이크로바디들에 의해 형성된 발포체와 비교하여, 이러한 부류의 발포체는 상응하는 시험들에서 응집 균열 패턴들에서 나타나는 바와 같이, 증가된 접합 강도를 나타낸다. 또한, 본 발명의 발포체는 더욱 용이하게 압축될 수 있고 개선된 회복력을 나타낸다.

"폴리머 발포체(polymer foam)"는 이의 물질(mass) 전반에 걸쳐 분포되고 골격 물질에 비해 더욱 낮은 조정되지 않은 밀도를 갖는 개방형 및/또는 폐쇄형 셀들을 갖는 물질이다. 골격 물질은 하기에서 폴리머 발포체 매트릭스, 발포체 매트릭스, 매트릭스 또는 매트릭스 물질로서도 지칭되는 것으로서, 이는 본 발명에 따르면, 하나 이상의 폴리머들을 포함하는데, 이러한 폴리머는 어주번트들과 배합될 수 있다.

본 발명의 폴리머 발포체는 바람직하게, 폴리머 발포체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 25 중량%의, 폴리아크릴레이트들, 천연 고무들 및 합성 고무들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리머들을 포함한다. 일반적으로 말하면, 접착제들과 상이한 염기들을 갖는 하이브리드 시스템들이 또한 존재할 수 있으며, 이에 따라, 예를 들어 하기 부류의 화학적 화합물 중 둘 이상을 기반으로 한 블랜드들이 존재할 수 있다: 천연 고무들 및 합성 고무들, 폴리아크릴레이트들, 폴리우레탄들, 실리콘 고무들, 폴리올레핀들. 상기 폴리머 부류로부터의 모노머들 및/또는 추가 모노머들의 코폴리머들이 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 천연 고무들은 원칙적으로 순도 및 점도의 요망되는 수준에 따라, 모든 입수 가능한 등급, 예를 들어 크레이프(crepe), RSS, ADS, TSR 또는 CV 등급들로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 합성 고무들은 바람직하게, 무작위적으로 공중합된 스티렌-부타디엔 고무들(SBR), 부타디엔 고무들(BR), 합성 폴리이소프렌들(IR), 부틸 고무들(IIR), 할로겐화된 부틸 고무들(XIIR), 아크릴레이트 고무들(ACM), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머들(EVA) 및 폴리우레탄들 및/또는 이들의 블랜드들의 군으로부터 선택된다. 또한, 합성 고무들은 또한 열가소성 엘라스토머들을 포함할 수 있으며, 이의 예에는 스티렌 블록 코폴리머들, 예를 들어, 특히 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 및 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 타입들이 있다. 또한, 상이한 천연 고무들 또는 상이한 합성 고무들, 또는 상이한 천연 고무들 및 합성 고무들의 임의의 요망되는 블랜드들을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 폴리머 발포체는 또한 폴리아크릴레이트들의 군으로부터의 폴리머들을 포함할 수 있다. 본원에서, 모 모노머(parent monomer)들의 적어도 일부가 열 가교 반응에서 반응할 수 있고/거나 열 가교 반응을 촉진시키는 작용기들을 갖는 것이 유리하다.

바람직하게, 본 발명에 따르면, 폴리머 발포체는 폴리머 발포체의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 25 중량%의, 하기 모노머 조성물로 기인될 수 있는 폴리아크릴레이트를 포함한다:

a) 하기 화학식의 아크릴 에스테르들 및/또는 메타크릴 에스테르들,

CH₂ = C(R^I)(COOR^II),

(상기 식에서, R^I은 H 또는 CH₃이며, R^II는 4 내지 14개의 C 원자들을 갖는 알킬 라디칼임)

b) 가교제 물질들 또는 가교제 물질들 중 일부와 반응성을 나타내는 작용기들을 갖는 올레핀성 불포화 모노머들,

c) 임의적으로, 성분 (a)와 공중합 가능한, 추가 아크릴레이트들 및/또는 메타크릴레이트들 및/또는 올레핀성 불포화 모노머들.

감압 접착제로서 폴리머 발포체의 바람직한 적용을 위하여, 상응하는 성분 (a), (b) 및 (c)의 분율들은 보다 특히, 중합 생성물이 ≤ 15℃의 유리전이온도(저주파수에서 DMA)를 가지도록 선택된다. 이러한 목적을 위하여, 45 내지 99 중량%의 분율을 갖는 성분 (a)의 모노머들, 1 내지 15 중량%의 분율을 갖는 성분 (b)의 모노머들, 및 0 내지 40 중량%의 분율을 갖는 성분 (c)의 모노머들을 선택하는 것이 유리하며, 이러한 숫자는 "기본 폴리머"에 대한, 즉 수지들 등과 같은, 완료된 폴리머에 가능한 첨가제들이 첨가되지 않은 모노머 혼합물을 기준으로 한 것이다.

핫멜트 접착제로서, 다시 말해서 단지 가열 시에만 감압 점착성을 발달시키는 물질로서 폴리머 발포체의 적용을 위하여, 상응하는 성분들 (a), (b) 및 (c)의 분율은 보다 특히, 코폴리머가 15℃ 내지 100℃, 보다 바람직하게 30℃ 내지 80℃, 및 매우 바람직하게 40℃ 내지 60℃의 유리전이온도(T_g)를 갖도록 선택된다.

예를 들어, 양면 상에 감압 접착제 층들이 라미네이션될 수 있는 점탄성 폴리머 발포체는 바람직하게 -50℃ 내지 +100℃, 더욱 바람직하게 -20℃ 내지 +60℃, 보다 특히 0℃ 내지 40℃의 유리전이온도(T_g)를 갖는다. 여기서, 다시, 성분들 (a), (b) 및 (c)의 분율이 이에 따라 선택될 수 있다.

성분 (a)의 모노머들은 특히 가소화 모노머들 및/또는 무극성 모노머들이다.

모노머들 (a)에 대하여, 아크릴 모노머들을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 4 내지 14개의 C 원자들, 바람직하게 4 내지 9개의 C 원자들을 함유한 알킬 기들을 갖는 아크릴 및 메타크릴 에스테르들을 포함한다. 이러한 모노머들의 예에는 n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, n-펜틸 아크릴레이트, n-펜틸 메타크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, n-헵틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, n-노닐 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소옥틸 메타크릴레이트, 및 이들의 분지된 이성질체들, 예를 들어 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트가 있다.

성분 (b)의 모노머들은 특히 에폭사이드 기들과의 반응에 관여할 수 있는 작용기들을 갖는 올레핀성 불포화 모노머들이다. 이에 따라, 성분 (b)에 대하여, 하기 기로부터 선택된 작용기들을 갖는 모노머들을 사용하는 것이 바람직하다: 하이드록실, 카복실, 설폰산 및 포스폰산 기들, 산 무수물들, 에폭사이드들, 아민들.

성분 (b)의 모노머들의 특히 바람직한 예들에는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 아코니트산, 디메틸아크릴산, β-아크릴로일옥시 프로피온산, 트리클로로아크릴산, 비닐아세트산, 비닐포스폰산, 이타콘산, 말레산 무수물, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 6-하이드록시헥실 메타크릴레이트, 알릴 알코올, 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트가 있다.

성분 (c)의 폴리아크릴레이트들에 대하여, 원칙적으로 성분 (a) 및/또는 성분 (b)와 공중합 가능한 모든 비닐로 작용화된 화합물들을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 모노머들은 바람직하게 또한, 얻어진 폴리머 발포체의 성질들을 조정하기 위해 제공된다.

성분 (c)에 대해 나열될 수 있는 예에는 하기 모노머들이 있다:

메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2차-부틸 아크릴레이트, 3차-부틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 3차-부틸페닐 아크릴레이트, 3차-부틸페닐 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, n-운데실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 트리데실 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 사이클로펜틸 메타크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 페녹시에틸 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 아크릴레이트, 3,3,5-트리메틸사이클로헥실 아크릴레이트, 3,5-디메틸아다만틸 아크릴레이트, 4-쿠밀페닐 메타크릴레이트, 시아노에틸 아크릴레이트, 시아노에틸 메타크릴레이트, 4-비페닐릴 아크릴레이트, 4-비페닐릴 메타크릴레이트, 2-나프틸 아크릴레이트, 2-나프틸 메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 아크릴레이트, 2-부톡시에틸 메타크릴레이트, 메틸 3-메톡시아크릴레이트, 3-메톡시부틸 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 페녹시에틸 메타크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 부틸 디글리콜 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 350, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 500, 프로필렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 부톡시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 에톡시트리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 옥타플루오로펜틸 아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 메타크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 메타크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 메타크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 메타크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필 아크릴아미드, 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드, N-(1-메틸-운데실)아크릴아미드, N-(n-부톡시메틸)아크릴아미드, N-(부톡시메틸)메타크릴아미드, N-(에톡시메틸)아크릴아미드, N-(n-옥타데실)아크릴아미드, 및 N,N-디알킬-치환된 아미드, 예를 들어 N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-벤질아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-3차-부틸아크릴아미드, N-3차-옥틸-아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 비닐 에테르, 예를 들어 비닐 메틸 에테르, 에틸 비닐 에테르 및 비닐 이소부틸 에테르, 비닐 에스테르, 예를 들어 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드, 비닐 할로게나이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐리덴 할라이드, 비닐피리딘, 4-비닐피리딘, N-비닐프탈이미드, N-비닐락탐, N-비닐피롤리돈, 스티렌, α- 및 p-메틸스티렌, α-부틸스티렌, 4-n-부틸스티렌, 4-n-데실스티렌, 3,4-디메톡시스티렌, 및 또한 거대 모노머들, 예를 들어 2-폴리스티렌-에틸 메타크릴레이트 (분자량 Mw 4000 내지 13,000 g/mol) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)에틸 메타크릴레이트 (Mw 2000 내지 8000 g/mol).

성분 (c)의 모노머들은 유리하게 또한 이러한 모노머들이 후속 방사선 가교(예를 들어, 전자빔, UV에 의한)를 지지하는 작용기들을 함유하는 것으로 선택될 수 있다. 적합한 공중합 가능한 광개시제들의 예들은 벤조인 아크릴레이트 및 아크릴레이트-작용화된 벤조페논 유도체들을 포함한다. 전자빔 충격에 의한 가교를 지지하는 모노머들에는 예를 들어, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, N-3차-부틸아크릴아미드 및 알릴 아크릴레이트가 있다.

본 발명의 폴리머 발포체는 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들을 포함한다. "마이크로벌룬들"은 탄성을 나타내고 이에 따라 이들의 기본적인 상태에서 팽창될 수 있는 열가소성 폴리머 쉘을 갖는 중공 미소구체들이다. 이러한 구체들은 저비등 액체들 또는 액화 가스로 채워진다. 폴리아크릴로니트릴, PVDC, PVC 또는 폴리아크릴레이트들은 쉘 물질로서 특별히 사용되는 것으로 확인된다. 적합한 저비등 액체에는 특히, 저급 알칸의 탄화수소, 예를 들어 이소부탄 또는 이소펜탄이 있는데, 이는 압력 하에서 액화 가스 형태로 폴리머 쉘에 둘러싸인다.

보다 특히, 가열 시에 마이크로벌룬들의 작용은 외측 폴리머 쉘의 연화를 야기시킨다. 동시에, 쉘 내의 액체 추진제 가스는 이의 가스 상태로 전이한다. 이는 마이크로벌룬들의 비가역적 3차원 팽창을 동반한다. 팽창은 내부 및 외부 압력이 일치하게 될 때 끝난다. 폴리머 쉘을 보유하고 있기 때문에, 그 결과물은 폐쇄형-셀 발포체이다.

여러 타입들의 마이크로벌룬이 상업적으로 입수 가능하고 기본적으로 이들의 크기(팽창되지 않은 상태에서 6 내지 45 ㎛ 직경) 및 팽창을 위해 이러한 것들이 요구하는 개시 온도(75 내지 220℃)에 대해 다르다. 상업적으로 입수 가능한 마이크로벌룬의 예에는 Akzo Nobel로부터의 Expancel^® DU 제품 (DU = 팽창되지 않은 건조상태)이 있다. 마이크로벌룬의 타입 또는 발포 온도가 조성물의 배합을 위해 요구되는 온도 프로파일 및 기계 파라미터들에 매칭되는 경우에, 이러한 배합 및 발포는 또한 단일 단계에서 한번에 그리고 동시에 일어날 수 있다.

팽창되지 않은 마이크로벌룬 타입들은 또한, 대략 40 내지 45 중량%의 고형물 분율 또는 마이크로벌룬 분율을 갖는 수성 분산물의 형태로 및 또한 예를 들어 에틸렌-비닐 아세테이트 중의, 약 65 중량%의 마이크로벌룬 농도를 갖는 폴리머-결합된 마이크로벌룬들(마스터배치)로서 이용 가능하다. 본 발명의 폴리머 발포체를 제조하기 위해 DU 제품과 같이, 마이크로벌룬 분산물 뿐만 아니라 마스터배치가 적합하다.

본 발명의 폴리머 발포체들은 또한 사전-팽창된 마이크로벌룬들을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 그룹과 관련하여, 팽창은 폴리머 매트릭스에 도입하기 전에도 혼합에 의해 일어난다. 사전-팽창된 마이크로벌룬들은 예를 들어 Dualite^® 상품명으로 또는 타입 명칭 DE (Dry Expanded)으로 상업적으로 입수 가능하다.

바람직하게, 본 발명에 따르면, 마이크로벌룬들에 의해 형성된 모든 공동들 중 적어도 90%는 10 내지 500 ㎛의 최대 직경, 더욱 바람직하게 15 내지 200 ㎛의 최대 직경을 갖는다. "최대 직경"은 임의의 3차원 방향에서 마이크로벌룬의 최대 범위를 지칭한다.

시험들에서, 달성할 수 있는 마이크로벌룬 직경이 사용되는 폴리머 및 공정에 매우 심하게 의존적인 것으로 확인되었다. 공정 선택을 위하여, 최대 팽창을 갖는 마이크로벌룬들을 얻기 위하여, 발포 개시 온도 보다 높은 온도에서 마이크로벌룬들을 대기압 미만의 압력에 노출시키는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 이러한 것이 적은 수의 매우 큰 마이크로벌룬들의 파괴를 수반하지만, 그럼에도 불구하고, 대부분의 마이크로벌룬들은 완전한 팽창을 일으킨다. 이러한 방식으로, 매우 작은 직경 분포를 갖는 고도로 안정한 신택틱 발포체가 얻어질 수 있다. 최대의 달성 가능한 평균 직경들은 발포 온도에서 주변 폴리머의 응집력이 감소함에 따라 증가한다. 특히 바람직하게, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 마이크로벌룬들 및 폴리머들은 25 내지 40 ㎛의 평균 직경을 형성시키며, 개개의 측정들로부터의 평균값들의 편차(scatter)는 샘플에 대한 전체 평균값으로부터 2 ㎛를 넘지 않는다.

이러한 직경들은 500배 배율의 주사전자현미경(SEM) 하에서 냉동파괴 에지(cryofracture edge)를 기초로 하여 결정된다. 직경은 각 개개의 마이크로벌룬에 대해 그래프를 이용하여 결정된다. 개개 측정의 평균값은 냉동파괴 시에 모든 마이크로벌룬들의 직경들의 평균값의 곱이며, 전체 평균은 5회의 단일 측정에 대한 평균값에서 비롯된다. 이러한 공정에 따라, 신택틱 발포체들에서의 개개 마이크로벌룬들은 또한, 매우 좁은 크기 분포를 나타내며, 일반적으로 모든 마이크로벌룬들 중 95%는 평균 값 보다 두 배 작다.

본 발명의 폴리머 발포체는 폴리머 발포체의 전체 부피를 기준으로 하여, 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 2 내지 20 부피%의 공동들을 추가로 포함한다. 표현 "둘러싸인"은 본 발명에 따라, 상응하는 공동들을 완전히 둘러싸는 것을 의미하는 것으로 이해된다. "폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인"은 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들의 경우에서, 공동을 직접적으로 둘러싸는 물질이 마이크로벌룬들의 쉘 물질인 반면, 각 공동의 가스가 발포체의 매트릭스 물질에 의해 직접적으로 둘러싸여지는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 발명의 폴리머 발포체는 이들 자체의 쉘을 갖는 공동들 및 이들 자체의 쉘을 가지지 않는 공동들 둘 모두를 포함하며, 표현 "자체 쉘"은 폴리머 발포체 매트릭스와는 다른 물질을 지칭한다. 이러한 발포체 셀들의 이중성(duality)은 본 발명의 발포체의 뛰어난 성질들을 위해 필수적이다.

폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 공동들은 바람직하게 공기를 함유한다. 이러한 공기는 본 발명의 발포체를 제조하기 위한 본 명세서에서 하기에 제시된 방법으로부터 생성된다.

본 발명의 폴리머 발포체는 각 경우에 폴리머 발포체의 전체 부피를 기준으로 하여, 바람직하게 3 내지 18 부피%, 더욱 바람직하게 6 내지 16 부피%, 보다 특히 9 내지 15.8 부피%, 예를 들어 10 내지 15.5 부피%의, 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 공동들을 포함한다. 이러한 바람직한 부피 분율의 경우에서, 특히, 가장 높은 접합 강도가 달성되는데, 이는 감압 접착제로서 폴리머 발포체의 하나의 바람직한 사용을 위해 매우 중요한 것이다.

폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 공동들에 대한 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들의 부피 비율은 바람직하게 0.5 내지 10, 더욱 바람직하게 0.6 내지 6, 보다 특히 0.7 내지 4, 및 매우 바람직하게 1 내지 3, 예를 들어 2 내지 2.6이다.

폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 모든 공동들 중 적어도 90%는 바람직하게 ≤ 200 ㎛의 최대 직경을 갖는다. "최대 직경"은 임의의 3차원 방향에서 각 공동의 가장 큰 크기를 지칭한다. 바람직한 직경을 갖는 공동들 또는 버블들은 보다 큰 버블들의 연관된 형성과 함께, 함께 유동하는 경향이 보다 낮게 나타난다. 이는 전체 발포체에 대한 성질들의 프로파일의 균질성을 위해 유리하다.

이러한 직경들은 중공 미소구체들에 대해 이미 기술된 바와 같이, 500배 배율의 주사전자현미경(SEM) 하에서 냉동파괴 에지를 기준으로 하여 결정된다. 최대 직경은 각 개개 공동에 대해 그래프를 이용하여 결정된다. 개개 측정의 평균값은 냉동파괴에서 모든 공동들의 직경들의 평균값의 곱이며, 전체 평균은 5회 단일 측정에 대한 평균값으로부터 얻어진다.

바람직하게, 본 발명에 따르면, 폴리머 발포체는 감압 접착제이다. 이러한 경우에, 특히 발포체를 사용하여 형성된 접착제 결합의 보다 높은 달성 가능한 결합 강도 및 보다 높은 접합 강도가 매우 유리하다. 감압 접착제들 또는 자가 접착제들은 실온에서 영구적으로 점착성을 나타내는 접착제이다. 자가 접착제 제품들(즉, 자가 접착 테이프 등과 같은 자가 접착제가 제공된 제품들)은 점탄성 성질 및 심지어 온화한 압력의 적용 시에 대부분의 표면들에 대한 결합을 나타낸다. 수분화 또는 가온에 의한 활성화가 요구되지 않는다.

발포체의 조성물 시스템 및/또는 조성물은 폴리머 발포체가 캐리어 층으로서, 보다 특히 단면 또는 양면 접착 테이프용으로 사용될 수 있도록 추가로 선택될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 본 발명의 폴리머 발포체의 층에는 한 면 또는 양면 상에 접착제 층, 보다 특히 자가 접착제 층이 제공된다. 폴리머 발포체의 화학적 특성과 관련된 상기 설명들이 여기서 유사하게 유효하다. 이러한 부류의 캐리어 층은 반드시 접착제 또는 자가 접착제 성질들을 필요로 하지는 않지만, 물론 필요로 할 수도 있다.

발포된 캐리어 층들은 또한 비-점착성이거나 특히 실온에서 약한 점착성을 가지지만 열 에너지의 공급 시에 활성화되고 점착성을 나타내는 폴리머 조성물, 즉 열-활성화 가능한 접착제를 한면 또는 양면 상에 코팅함으로써 소위 "시일 테이프(seal tape)"용으로 사용될 수 있다. 단지 열 에너지의 공급 시에, 열-활성화 가능한 접착제들은 최종 적용을 위해 요구되는 접착제 성질들을 충분히 발달시킨다. 사용될 수 있는 열-활성화 가능한 접착제들은 핫멜트 접착제로서 알려진 열가소성 열-활성화 가능한 접착제, 및/또는 반응성 열-활성화 가능한 접착제이다. 핫멜트 접착제들은 대개, 단지 열 하에서만 충분한 유동성을 발달시켜 (자가-)접착력을 발달시키는 무용매 접착제이다. 반응성 열-활성화 가능한 접착제들은 열의 공급이 화학적 반응에 의해 수반되어 접착제를 화학적으로 경화시키고 그 결과로 접착 효과를 야기시키는 접착제이다.

시일 테이프들의 한면 상에 열-활성화 가능한 접착제 층이 제공되는 경우에, 캐리어 층 자체는 감압 접착제 디자인일 수 있으며, 이에 따라 제 2 시일-테이프 측면은 자가 접착제 성질들을 갖는다.

자가 접착제의 발포된 층들 및/또는 발포된 캐리어 층들은 이러한 것들이 넓은 두께 범위 내에서 제조될 수 있다는 장점을 제공한다. 그 중에서도, 심지어 매우 두꺼운 층들이 실현될 수 있는데, 이는 유리하게 압력-흡수 및 충격-흡수 성질들 및/또는 거칠기-보정 성질들을 갖는다. 이에 따라, 이러한 방식으로 발포된 하나 이상의 자가 접착제 층, 및/또는 이러한 방식으로 발포된 캐리어 층을 갖는 자가 접착 테이프들은 특히 윈도우와 같은 깨지기 쉬운 부품들을 갖는 디바이스들에서 접착 접합을 위해 적합하다.

본 발명의 폴리머 발포체는 바람직하게 수 밀리미터 이하, 더욱 바람직하게 20 ㎛ 내지 5000 ㎛, 보다 특히 50 ㎛ 내지 3000 ㎛, 매우 바람직하게 400 ㎛ 내지 2100 ㎛의 두께 범위의 층의 형태이다. 자가 접착제의 발포된 층들, 및/또는 발포된 캐리어 층들의 다른 장점은 이들의 뛰어난 저온 내충격성이다.

본 발명의 폴리머 발포체의 단위 부피 당 중량(전체 밀도)은 바람직하게 150 내지 900 kg/㎥, 더욱 바람직하게 350 내지 880 kg/㎥의 범위이다.

본 발명의 폴리머 발포체를 사용하여 제조된 접착 테이프들은 하기 형태들 중 임의의 형태를 취할 수 있다:

- 발포된 자가 접착제의 단일층을 포함하는, "전사 테이프"로서 공지된 단일층, 양면 자가 접착 테이프;

- 단면에 자가 접착제가 제공된 접착 테이프, 하기에서 "단면 자가 접착 테이프", 여기서 자가 접착제 층이 본 발명의 폴리머 발포체 층임; 예를 들어 발포된 자가 접착제, 및 발포되지 않은 자가 접착제 또는 열-활성화 가능한 접착제 또는 발포되거나 발포되지 않은 캐리어 층을 포함하는 2-층 시스템;

- 캐리어 층이 본 발명의 폴리머 발포체 층인 단면 자가 접착 테이프;

- 양면에 자가 접착제가 제공된 접착 테이프, 하기에서 "양면 자가 접착 테이프," 여기서 자가 접착제의 한 층, 보다 특히 양쪽 층 모두가 본 발명의 폴리머 발포체의 층이고/거나 캐리어 층이 본 발명의 폴리머 발포체의 층임;

- 접착 테이프 측면들 중 하나 상에 열-활성화 가능한 접착제 층 및 다른 접착 테이프 측면 상에 자가 접착제 층을 갖는 양면 접착 테이프, 여기서 캐리어 층 및/또는 자가 접착제 층은 본 발명의 폴리머 발포체의 층임;

- 접착 테이프의 두 측면 모두 상에 열-활성화 가능한 접착제 층을 갖는 양면 접착 테이프, 여기서 캐리어 층은 본 발명의 폴리머 발포체의 층임.

여기서, 양면 제품들은, 이러한 것들이 접착 접합 또는 시일링을 위해 의도되는지의 여부와는 무관하게, 대칭 또는 비대칭 구조를 가질 수 있다.

발포체 매트릭스의 폴리머들은 응집력을 개선시키기 위하여 바람직하게 적어도 일부 가교된다. 이에 따라, 폴리머 발포체 매트릭스를 제조하기 위해 조성물에 가교제들 및 임의적으로 촉진제들 및/또는 억제제들(지연제들)을 첨가하는 것이 유리하다. 하기에서, 개시 및 조절을 위해 첨가되는 성분들, 예를 들어 가교제들 및 촉진제들은 또한 공동으로 "가교 시스템"으로서 지칭된다. 적합한 가교 방법들에는 방사선-개시 가교 방법, 보다 특히 화학선 또는 이온화 방사선, 예를 들어 전자빔 및/또는 자외선을 포함하는 방사선-개시 가교 방법, 및/또는 활성화 에너지가 화학선 또는 이온화 방사선과 같은 방사선의 추가 적용 없이 실온 이하에서도 적용될 수 있는 방법을 포함하는 열적 개시 가교 방법이 있다.

방사선-개시 가교는 특히 전자빔 및/또는 UV선과의 충돌에 의해 달성될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 상응하는 방사선-활성화 가능한 가교제들이 가교될 폴리머 조성물에 유리하게 첨가된다. 층들의 경우에, 특히 캐리어 층들 또는 양면에 접착제가 제공된 접착 테이프의 경우에, 양면 상에 균질한 표면을 얻기 위하여, 이러한 생성물들의 양면 상을 동일한 조건들 하에서 조사하는 절차를 채택하는 것이 가능하다.

전자빔으로 가교하는 경우에, 각 경우에 전자빔 가속기로서 구성된, 조사 장치, 예를 들어 선형 캐소드 시스템, 스캐너 시스템 또는 세그멘트화된 캐소드 시스템을 이용하는 것이 유리하다. 통상적인 가속 전압은 50 kV 내지 500 kV, 바람직하게 80 kV 내지 300 kV 범위이다. 사용되는 스캐터 선량(scatter dose)은 예를 들어 5 내지 150 kGy, 보다 특히 20 내지 100 kGy 범위이다. 이러한 목적을 위하여, 일반적인 가교 물질들(전자빔 가교제들)이 폴리머 조성물에 첨가될 수 있다. 질소 또는 비활성 가스들로의 불활성화를 통해 또는 이형 물질, 예를 들어 이형-제공 막으로의 양면 라이닝을 통해 공기를 배제하면서 조사하는 것이 특히 바람직하다.

UV 광으로의 임의적인 가교를 위하여, UV-흡수 광개시제들이 발포체 매트릭스에 첨가될 수 있으며, 이러한 개시제들은 보다 특히 UV 활성화의 결과로서 라디칼들을 형성시키는 화합물들이다. UV 조사 시에 광분절화 반응(photofragmentation reaction), 보다 특히 α-위치에서의 분열을 개시하여 광화학적으로 활성화 가능한(photochemically exitable) 작용기를 형성시키는 화합물들이 매우 적합한 UV 광개시제이다. 이러한 부류의 광개시제들은 노리시(Norrish) I 타입의 광개시제이다. UV 조사 시에 광화학적으로 활성화 가능한 작용기에 의해 촉발된, 보다 특히 γ-위치에서의 분자내 수소 제거와 함께 반응하는 화합물들이 매우 적합한 다른 광개시제이다. 이러한 부류의 광개시제들은 노리시 II 타입 중에 속한다. 또한, 공중합에 의해 가교될 폴리머에, UV선으로의 활성화를 통해 가교 반응들을 개시할 수 있는 작용기들을 갖는 모노머들을 제공함으로써, 공중합 가능한 광개시제들을 사용하는 것이 유리할 수 있다.

폴리머들이 화학선 및/또는 이온화 방사선에 의해 가교되지 않는 것이 유리할 수 있다. 이러한 경우에, 가교는 UV 가교제들 및/또는 전자빔 가교제들의 부재 하에 수행될 수 있으며, 이에 따라, 얻어진 생성물들은 또한 임의의 UV 가교제들 및/또는 임의의 EBC 가교제들 및/또는 이들의 반응 생성물들을 지니지 않는다.

본 발명의 폴리머 발포체는 중공체들을 둘러싸는 폴리머 조성물이 균질하게 가교되는 경우에 특히 유리한 성질들을 나타낸다. 투과 깊이에 대한 방사선 세기의 빠른 감소로 인하여, 두꺼운 층들이 통상적인 전자빔 또는 UV선 처리를 통해 균질하게 가교되기가 아주 용이하지 않지만, 그럼에도 불구하고 열적 가교는 이에 대한 충분한 해결책을 제공한다. 이에 따라, 특히 두꺼운 본 발명의 폴리머 발포체 층들, 보다 특히 150 ㎛ 두께 보다 큰 층들의 제조에서, 발포될 폴리머 조성물이 열적 가교제 시스템을 갖추는 것이 특히 유리하다.

적합한 이러한 가교제들, 특히 폴리아크릴레이트들에 대한 적합한 가교제들에는 각 경우에 이소시아네이트 기들 또는 에폭사이드 기들 각각과 반응할 수 있는 폴리머 거대 분자들에서 작용기들의 존재 하에서의, 이소시아네이트, 보다 특히 삼량체화된 이소시아네이트 및/또는 블로킹제가 존재하지 않는 입체적으로 방해된 이소시아네이트, 또는 에폭사이드 화합물들, 예를 들어 에폭사이드-아민 가교제 시스템이 있다.

이소시아네이트들의 반응성을 약화시키기 위하여, 열적으로 제거될 수 있는 작용기들로 블로킹된 이소시아네이트들을 사용하는 것이 유리하게 가능하다. 블로킹을 위해 지방족 1차 및 2차 알코올들, 페놀 유도체들, 지방족 1차 및 2차 아민들, 락탐들, 락톤들 및 말론산 에스테르들을 사용하는 것이 바람직하다.

에폭사이드-아민 시스템들이 가교제 시스템으로서 사용되는 경우에, 가용 시간(pot life)의 증가를 보장하기 위하여, 아민들은 이들의 염으로 전환될 수 있다. 그러한 경우에, 휘발성 유기 산들(포름산, 아세트산) 또는 휘발성 미네랄 산들(염산, 탄산의 유도체들)이 염 형성을 위해 바람직하다.

열적 가교제들 또는 열적 가교제 시스템들의 사용은, 공동들이 화학선에 의한 층의 투과에 대한 방해물이기 때문에, 본 발명의 폴리머 발포체에 대해 특히 유리하다. 캐버른 쉘(cavern shell)들에서의 상 전이는 굴절 및 산란 효과들을 야기시키며, 이에 따라, 층의 내부 영역들에는 방사선이 전혀 도달하지 않거나 단지 매우 많이 감소된 방식으로 도달될 수 있으며, 또한 이러한 효과는 본질적으로 제한된 투과 깊이의 상술된 효과와 겹쳐진다. 이에 따라, 균질하게 가교된 폴리머 매트릭스를 얻을 목적을 위하여 열적 가교에 큰 장점이 부여된다.

팽창 가능한 마이크로벌룬들의 발포는 상승된 온도에서 일어나는데, 이는 열적 가교제들이 사용될 때 근본적인 문제의 근원(root)이다. 상술된 비교적 느리게 반응하는 가교제들의 선택, 및 가교 반응의 동역학을 조정하기 위한 기술된 가교제-촉진제 시스템들의 선택은 특히, 본 발명의 폴리머 발포체들에 대해 중요한데, 왜냐하면 이러한 가교제들이 발포를 위해 요구되는 온도를 견딜 수 있기 때문이다.

가교제로서 에폭사이드 기들을 함유한 적어도 하나의 물질, 및 촉진제로서 폴리아크릴레이트의 용융 온도 미만의 온도에서 연결 반응에 대해 촉진화 효과를 갖는 적어도 하나의 물질을 포함하는 가교제-촉진제 시스템이 본 발명의 폴리머 발포체에 대해 특히 바람직한 것으로 나타난다. 이러한 시스템은 이러한 폴리머들이 에폭사이드 기들과의 가교 반응에 관여할 수 있는 작용기들을 함유하는 것을 필요로 한다. 에폭사이드 기들을 함유한 적합한 물질들은 다작용성 에폭사이드들, 보다 특히 이작용성 또는 삼작용성 에폭사이드들(즉, 각각 2개 또는 3개의 에폭사이드 기들을 갖는 것들), 및 또한 고급의 다작용성 에폭사이드들 또는 상이한 작용성들을 갖는 에폭사이드들의 혼합물들을 포함한다. 사용될 수 있는 촉진제들에는 바람직하게 아민(형식적으로 암모니아의 치환 생성물로서 해석됨)이 있으며, 이의 예에는 1차 및/또는 2차 아민들이 있으며, 특히, 3차 및/또는 다작용성 아민들이 사용될 수 있다. 또한, 둘 이상의 아민 기들을 갖는 물질들을 사용하는 것이 가능하며, 이러한 경우에, 이러한 아민 기들은 1차 및/또는 2차 및/또는 3차 아민 기들, 보다 특히 디아민들, 트리아민들 및/또는 테트라민들일 수 있다. 선택된 아민들은 특히 폴리머 빌딩 블록들과 어떠한 반응에도 관여하지 않거나 반응에 단지 약간 관여하는 아민들이다. 사용되는 촉진제들에는 또한, 예를 들어 인-기반 촉진제, 예를 들어 포스핀 및/또는 포스포늄 화합물들이 있다.

이러한 시스템들은 특히 아크릴 에스테르들 및/또는 메타크릴 에스테르들을 기반으로 한 폴리머들을 가교시키기 위해 사용될 수 있으며, 유리하게, 이러한 작용기들을 함유한 에스테르들 중 적어도 일부 및/또는 이러한 작용기들을 갖는 코모노머들이 존재한다. 가교될 폴리머, 보다 특히 (메트)아크릴레이트-기반 폴리머에 대한 적합한 작용기들에는 특히 산 기들(예를 들어, 카복실산, 설폰산 및/또는 포스폰산 기들), 및/또는 하이드록실 기들 및/또는 산 무수물 기들 및/또는 에폭사이드 기들 및/또는 아민 기들이 있다. 폴리머가 공중합된 아크릴산 및/또는 메타크릴산을 포함하는 것이 특히 유리하다.

그러나, 또한 촉진제를 사용하지 않는 것이 유리할 수 있는데, 왜냐하면, 예를 들어 촉진제들이 황변화(yellowing)에 대한 경향이 있을 수 있고(특히, 질소-함유 물질들), 이러한 것이 예를 들어 광학 분야에서의 적용을 위한 투명 폴리머들 또는 발포체 조성물들에 대해 지장을 줄 수 있기 때문이다. 촉진제의 첨가 없이 다루어지는 적합한 가교제들의 예는 특히 가교될 폴리머에 카복실산 기들이 존재할 때 에폭시사이클로헥실 유도체들을 포함한다. 이는 예를 들어, 폴리머 중에 적어도 5 중량%의 공중합된 아크릴산을 통해 실현될 수 있다. 가교될 폴리머에는 유리하게, 특히 어떠한 양성자 수용체들, 전자-쌍 도너들(루이스 염기들) 및/또는 전자-쌍 수용체들(루이스 산들)이 존재하지 않는다. 이러한 물질들의 부재는 특히 외부적으로 첨가되는 촉진제들을 언급하는 것으로서, 다시 말해서, 폴리머 프레임워크에 공중합되거나 도입된 촉진제를 언급하는 것은 아니다. 그러나, 특히 바람직하게, 외부적으로 첨가되지 않거나 공중합된 촉진제들이 존재하지 않거나, 보다 특히 촉진제들이 전혀 존재하지 않는다. 에폭시사이클로헥실카복실레이트, 예를 들어 (3,4-에폭시사이클로헥산)메틸 3,4-에폭시사이클로헥실카복실레이트가 특히 유리한 가교제로 나타난다.

본 발명의 폴리머 발포체의 적용 분야 및 요망되는 성질들에 따라, 이러한 폴리머 발포체에, 추가 성분들 및/또는 첨가제들이 각 경우에 단독으로 또는 하나 이상의 다른 첨가제들 또는 성분들과 함께 첨가될 수 있다.

본 발명의 폴리머 발포체는 바람직하게 어주번트들, 예를 들어 수지들, 보다 특히 점착부여 수지들 및/또는 열가소성 수지들과 혼합된다. 본 명세서의 목적을 위한 수지들에는 5000 g/mol 이하의 수평균분자량 M_n을 갖는 올리고머 및 폴리머 화합물들이 있다. 최대 수지 분율은 임의적으로 추가 물질들과 배합된 폴리머들과의 혼화성에 의해 한정되며, 적어도, 수지와 폴리머들 간에 균질한 혼합물이 형성되어야 한다.

사용될 수 있는 점착부여 수지들에는 원칙적으로 당업자에게 공지된 점착부여 수지들이 있다. 언급될 수 있는 전형적인 예는 피넨 수지들, 인덴 수지들 및 로진들, 이들의 불균화, 수소화, 중합화 및 에스테르화 유도체들 및 염들, 지방족 및 방향족 탄화수소 수지들, 테르펜 수지들 및 테르펜-페놀성 수지들, 및 또한 C₅, C₉ 및 다른 탄화수소 수지들을, 각 경우에 단독으로 또는 서로 조합하여 포함한다. 특히 유리하게, 폴리머 조성물과 상용성인, 즉 그 안에 용해 가능한 모든 수지들을 사용하는 것이 가능하며, 보다 특히, 모든 지방족, 방향족 및 알킬방향족 탄화수소 수지들, 순수한 모노머들을 기반으로 한 탄화수소 수지들, 수소화된 탄화수소 수지들, 작용성 탄화수소 수지들, 및 천연 수지들이 언급될 수 있다. 바람직한 테르펜-페놀성 수지들에는, 예를 들어 Dertophene T105 및 Dertophene T110이 있으며, 바람직한 수소화된 로진 유도체는 Foral 85이다.

또한, 임의적으로, 본 발명의 폴리머 발포체가 특히 마모제 및 강화제, 예를 들어 쵸크(CaCO₃), 티탄 디옥사이드, 아연 옥사이드 및/또는 카본 블랙인 것을 포함하는, 분체 및 과립형 충전제들, 염료들 및 안료들을 포함하는 것이 가능하다.

폴리머 발포체는 바람직하게 충전제로서 하나 이상의 형태의 쵸크, 더욱 바람직하게 Mikrosoehl 쵸크(Soehlde로부터의 제품)를 포함한다. 20 중량% 이하의 바람직한 분율에서, 충전제의 첨가는 기술적 접착 성질들(실온에서 전단 강도, 스틸 및 PE에 대한 순간 결합 강도)의 실질적인 변화를 초래하지 않는다. 마찬가지로, 바람직하게, 다양한 유기 충전제들을 포함하는 것이 가능하다.

또한, 다른 첨가제들과 독립적으로 선택된 본 발명의 폴리머 발포체의 적합한 첨가제들에는 비-팽창가능한 중공 폴리머 비드들, 중실 폴리머 비드들, 중공 유리 비드들, 중실 유리 비드들, 중공 세라믹 비드들, 중실 세라믹 비드들 및/또는 중실 카본 비드들("카본 마이크로벌룬들")이 있다.

추가적으로, 본 발명의 폴리머 발포체가 예를 들어 암모늄 폴리포스페이트인 저-가연성 충전제들; 예를 들어 전도성 카본 블랙, 카본 섬유 및/또는 은-코팅된 비드들인 전기 전도성 충전제들; 예를 들어 철(III) 옥사이드인 강자성 첨가제들; 에이징 억제제들, 광 안정화제들 및/또는 오존 보호제들을 포함하는 것이 가능하다.

가소제들이 임의적으로 포함될 수 있다. 첨가될 수 있는 가소제들의 예는 저분자량 폴리아크릴레이트들, 프탈레이트들, 수용성 가소제들, 가소화 수지들, 포스페이트들 또는 폴리포스페이트들을 포함한다.

실리카, 유리하게 디메틸디클로로실란으로 표면-개질된 침전 실리카의 첨가가 폴리머 발포체의 열적 전단 강도를 조정하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명은 또한,

a) 적어도 폴리머 발포체의 매트릭스 물질을 공기와 혼합하는 단계;

b) 마이크로벌룬들을 단계 a)로부터의 혼합물에 혼합하는 단계;

c) 압력 구배를 이용하여, 혼합물로부터 공기 부분들을 제거하는 단계;

d) 혼합물을 운반하는 단계를 포함하며,

여기서, 단계 c)는 단계 a) 이후에 수행되며,

단계 d)는 단계 a) 내지 c) 이후에 수행되는, 폴리머 발포체를 제조하는 방법을 제공한다.

이에 따라, 마이크로벌룬들은 존재하는 매트릭스 물질/공기 혼합물에 첨가될 수 있거나, 매트릭스 물질, 공기 및 마이크로벌룬들은 서로 동시에 혼합된다. 이에 따라, 단계 a) 및 b)는 동시에, 또는 단일 단계로 또는 연속적으로 수행될 수 있다. 단계 c)는 단계 a) 및 b) 후에 수행될 수 있지만, 또한 단계 a) 이후 및 단계 b) 이전에 수행될 수 있다.

"공기 부분을 제거하는"은 공기가 혼합물로부터 완전히 제거되지 않지만 단지 특정 분율로 제거되는 것을 의미한다. 보다 특히, 제거되는 공기의 양은, 폴리머 발포체가 폴리머 발포체의 전체 부피를 기준으로 하여, 2 내지 20 부피%의 공기를 함유하도록 한다.

발포 자체는 이르면 단계 a) 및 b) 후에 일어날 수 있거나, 대안적으로 단지 혼합물이 이송된 후에 일어날 수 있다. 팽창되지 않은 마이크로벌룬들 및/또는 추가 팽창을 위한 마이크로벌룬들이 혼합물에 도입되는 경우에, 이러한 것들은 본 발명에 따라 마이크로벌룬들의 도입 이후 임의의 시간에, 즉, 특히 단계 b), c) 또는 d) 이후에 팽창될 수 있다.

본 발명의 방법의 하나의 바람직한 구체예에서, 폴리머 발포체는, 제조된 이후에, 적어도 두 개의 회전 롤들 사이로 통과되거나 형상화된다. 특히 바람직하게, 폴리머 발포체는, 제조된 이후에, 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하는 적어도 두 개의 롤들 사이에서 두 개의 이형지들 사이에 형상화된다.

본 발명의 방법의 가능한 구체예들은 도 1 내지 4를 참조로 하여 하기에서 설명된다.

도 1에 따른 방법에서, 발포될 매트릭스를 형성시키기 위한 반응물들(E), 및 마이크로벌룬들(MB)이 연속 혼합 어셈블리(2), 예를 들어 유성형 롤러 압출기(PWE)에 공급된다. 동시에, 혼합 어셈블리의 유입 영역에서, 공기는 혼합 섹션(21)으로, 예를 들어 유입 영역에서 사용되는 스터핑 스크류(stuffing screw)를 이용하여 이송된다.

그러나, 다른 가능성은 사전 제조된 무용매 매트릭스 조성물(K)을 주입부(23)를 이용하여 이송 압출기(1), 예를 들어 단일-스크류 압출기(ESE), 및 가열된 호스(11)를 통해, 또는 드럼 멜트(5) 및 가열된 호스(51)를 통해 연속 혼합 어셈블리(2)로 도입하고, 마크로벌룬들(MB)을 유입 영역에 또는 측면 공급기 입구를 통해 혼합 어셈블리의 전면 영역에 첨가하는 것이다. 마이크로벌룬들은 대안적으로, 예를 들어 계량 포인트(24)에서, 과압력(overpressure) 하에서 페이스트에 주입될 수 있다.

마이크로벌룬들(MB)은 이후에 혼합 어셈블리(2)에서 균질한 조성물 시스템을 형성시키기 위하여 무용매 조성물(K)과 또는 반응물들(E)과 혼합되며, 이러한 혼합물은 혼합 어셈블리(2)의 제 1 가열 및 혼합 구역(21)에서 마이크로벌룬들의 팽창을 위해 필수적인 온도로 가열된다.

제 2 주입 고리(24)에서, 추가 첨가제들 또는 충전제들(25), 예를 들어 가교 촉진제들이 혼합물에 첨가될 수 있다.

열적 민감성 첨가제들 또는 충전제들(25)을 도입할 수 있게 하기 위하여, 주입 고리(24) 및 제 2 가열 및 혼합 구역(22)이 바람직하게 냉각된다.

발포된 조성물 시스템(S)은 후속하여 추가의 연속 혼합 어셈블리(3), 예를 들어 트윈-스크류 압출기(DSE)로 전달되고, 이후에 팽창된 마이크로벌룬들(MB)를 파괴시키지 않으면서 중간 정도의 온도에서, 추가 충전제들 또는 첨가제들, 예를 들어 가교 성분들 및/또는 촉매들과 배합될 수 있다. 이러한 성분들은 계량 포인트들(32 및 33)에서 첨가될 수 있다. 자켓 열 제어 시스템(31)을 구비한 혼합 어셈블리(3)의 혼합 구역을 제공하는 것이 바람직하다.

제 1 혼합 어셈블리에서 제 2 혼합 어셈블리로의 이동은 자유 낙하로, 또는 파이프 또는 호스 연결부에 의해 일어날 수 있다. 이러한 경우에, 펌프는 압력의 제어된 증가를 위해 유용한 것으로 입증되었다.

다이로부터 조성물을 배출하기 전에, 도입된 공기는 진공 구역 또는 부압력(underpressure) 구역에서 제어된 방식으로, 적용된 부압력을 통해 제거된다. 최종 계량 포인트와 진공 구역 사이에, 일정한 부압력을 발생시키기 위해 반죽 엘리먼트들 또는 블리스터(blister)를 이용하여 시일이 구성된다. 요망되는 바와 같이 셋팅된 공기/마이크로벌룬 분율을 갖는 발포된 조성물은 다이에 사전 분포되며, 압출기 유출구와 다이 사이의 압력은 여기서도 역시 펌프에 의해 조절된다.

롤 어플리케이터(4)를 이용하여, 발포된 조성물(S)은 캘린더링되고, 웹-형태 캐리어 물질(44) 상에, 예를 들어 이형지 상에 코팅된다. 또한, 롤 닙에서 후발포가 존재할 수 있다. 롤 어플리케이터(4)는 바람직하게 닥터 롤(41) 및 코팅 롤(42)로 이루어진다. 이형지(44)는 픽-업 롤(43)을 통해 코팅 롤(42)로 유도되며, 이에 따라 이형지(44)는 코팅 롤(42)로부터 발포된 조성물(S)을 취한다.

매우 높은 층 두께의 경우에, 발포된 조성물이 이형지들 사이에 존재하도록, 롤(41)과 롤(42)을 통해 통과되는 두 개의 이형지들 사이에서 조성물을 형성화하는 것이 유리하다. 이러한 절차는 코팅 심미성을 개선시킨다.

롤 캘린더링의 경우에, 팽창된 마이크로벌룬들(MB)은 발포된 조성물(S)의 폴리머 매트릭스로 역가압되며, 이에 따라, 매끄럽고, 자가 접착제들의 발포의 경우에, 영구적인(비가역적인) 접착 표면을 150 kg/m³이하의 단위 부피 당 매우 낮은 중량으로 제조한다. 또한, 발포 층의 표면에 존재하는 가스 버블들은 롤들의 작용 하에서, 다시 매트릭스에 역으로 통합되고, 균질하게 분포된다.

본 발명의 방법은 또한, 제 2 연속 혼합 어셈블리(3) 없이 실행될 수 있다. 이에 상응하는 방법 방안은 도 2에 도시되어 있는데, 여기서 기술된 참조번호는 도 1의 번호와 동일하다. 다이 앞에, 도입된 공기는 진공 구역에서 적용된 부압력을 통해 제어된 방식으로 제거된다. 대안적으로, 다이 단면의 적합한 좁아짐을 통하여, 다이에서의 압력은, 원치 않는 부피의 공기가 제어된 방식으로 흐름에 대해 역방향으로 축출되도록 조정될 수 있다.

도 3은 압력의 강하와 함께, 단지 접착제의 최종 배합 후에 그리고 다이로부터의 배출 후에만, 마이크로벌룬들이 팽창하는 방법을 도시한 것이다.

매트릭스 성분들(K)은 공급기 압출기(1), 예를 들어 단일-스크류 이송 압출기에서 용융되며, 폴리머 용융물은 가열 가능한 호스(11) 또는 유사한 연결 피스를 통해 온도-제어 가능한 혼합 구역(21)을 갖는 혼합 어셈블리(2), 예를 들어 트윈-스크류 압출기로 이송된다. 동시에, 공급되는 조성물과 함께, 공기의 흡입이 조절된다. 이후에 계량 개구(22)를 통해 촉진제가 첨가된다. 다른 가능성은 예를 들어 (23)과 같이 존재하는 추가 계량 포인트들을 통해 예를 들어 칼라 페이스트들과 같은 추가의 첨가제들 또는 충전제들을 공급하는 것이다.

이에 따라 배합된 폴리머 용융물이 혼합 어셈블리(2)를 떠나기 전에, 이의 공기 분율은 진공 구역에서 조정된다. 조성물은 후속하여 가열 가능한 호스(24)를 통해 슬라이딩 시일링 고리(36)가 제공된 추가 혼합 어셈블리(3), 예를 들어 유성형 롤러 압출기로 이송된다. 슬라이딩 시일링 고리는 혼합 어셈블리(3)에서 추가 공기 흡입을 억제하는 역할을 한다.

혼합 어셈블리(3)는 폴리머 용융물을 이후에 추가 성분들과 배합하기 위하여, 복수의 온도-제어가능한 혼합 구역들(31, 32)을 지니고, 다양한 주입/계량 설비들(33, 34, 35)을 지닌다. 예를 들어, 계량 포인트(34)를 통해, 수지가 첨가될 수 있으며, 마이크로벌룬/가교제 혼합물은 (35)를 통해 첨가될 수 있으며, 배합에 의한 도입은 혼합 구역(32)에서 일어날 수 있다.

얻어진 용융 혼합물은 연결 피스 또는 다른 이송 유닛, 예를 들어 기어 펌프(37)를 통해 다이(5)로 전달된다. 이러한 것들이 다이로부터 배출된 후에, 다시 말해서, 압력 강하 후에, 도입된 마이크로벌룬들이 팽창되어, 발포된 자가 접착제(S)를 형성하며, 이는 후속하여 롤 캘린더(4)에 의해 웹으로 형상화된다. 도 3에 따른 방법 변형예와 관련하여, 폴리머 용융 혼합물의 가공은 마이크로벌룬들의 조기 팽창을 방지하기 위하여, ≥ 10 bar의 과압력 하에서 제어된 방식으로, 늦어도 마이크로벌룬들의 첨가로부터 다이로부터의 배출 포인트까지 일어난다.

도 4는 또한 단지 접착제의 최종 배합 후 및 압력 강하와 함께, 다이로부터 배출 후에 마이크로벌룬들이 팽창하는 방법을 도시한 것으로서, 기술된 참조번호는 달리 기술하지 않는 한, 도 1과 동일하다.

제조 단계 1 후에 제조된 매트릭스 성분들(K)은 공급기 압출기(1)에서 용융되고, 폴리머 용융물로서 가열 가능한 호스(11) 또는 유사한 연결 피스를 통해 혼합 어셈블리(2), 예를 들어 유성형 롤러 압출기로 이송된다. 추가의 어주번트들은 유입 영역을 통해(예를 들어, 고체, 예를 들어 펠렛), 어프로치 고리들(approach rings, 23, 24)을 통해(액체 매질, 페이스트, 가교 시스템들) 또는 추가적인 측면 공급기를 통해(고체, 페이스트, 등) 혼합 어셈블리에 도입될 수 있다. 공기는 혼합 어셈블리(2)의 유입 영역에서 스크류를 이용하여 혼합 섹션(21)으로 이송된다.

혼합 어셈블리의 기계 파라미터들, 예를 들어 온도, 회전 속도, 등은 발포-유사 일관성을 갖는 균질한 혼합물(S)을 형성시키기 위해 선택된다. 또한, 추가 혼합 어셈블리(3), 예를 들어 트윈-스크류 압출기에서, 첨가제들은 (32)를 통해 첨가될 수 있으며, 이러한 첨가제의 예에는 촉진제들, 칼라 페이스트들 등이 있다. 이에 따라 균질화된 폴리머 혼합물에서의 공기 분율은 이후에 진공 구역에서 조정가능한 펌프들을 통해 조정된다. 블리스터(단면적이 좁아짐)(34)의 설비의 결과로서, 혼합 어셈블리가 시일링되며, 이에 따라, 공기 버블들이 존재하지 않는 마이크로벌룬 페이스트가 계량 포인트(35)를 통해 > 8 bar의 대향 압력(opposing pressure) 하에서 공급될 수 있다. 혼합 어셈블리의 기계 파라미터들은 추가의 어주번트들이 균질하게 도입될 수 있고 마이크로벌룬들이 다이로부터의 배출 후에 발포를 일으킬 수 있도록 선택된다.

얻어진 용융 혼합물(S)은 연결 피스 또는 다른 이송 유닛, 예를 들어 기어 펌프(37)를 통해 다이(6)로 이동된다.

이러한 것들이 다이에서 배출된 후에, 다시 말해서 압력 강하 후에, 도입된 마이크로벌룬들은 팽창을 일으키고, 이에 따라, 발포된 자가 접착제 조성물(S)을 형성시키며, 이는 후속하여 롤 캘린더(4)를 이용하여 웹 형태로 형상화된다.

또한, 도 4에 따른 방법 변형예에서, 폴리머 용융 혼합물은 압출기에서 마이크로벌룬들의 조기 팽창을 방지하기 위하여, ≥ 8 bar의 과압력 하에서 제어된 방식으로, 다이 배출 포인트까지 마이크로벌룬 페이스트의 첨가 후에, 가공된다.

실시예

시험 방법들

달리 명시하지 않는 한, 이러한 시험들을 표준 조건들, 다시 말해서 23 ± 1℃ 및 50 ± 5% 상대습도에서 수행하였다.

단위 부피 당 밀도/중량:

I.1 비중병에 의한 밀도 측정:

측정 원리는 비중병 내에 위치한 액체의 변위를 기초로 한다. 먼저, 빈 비중병 또는 액체로 채워진 비중병을 칭량하고, 이후에 측정되어야 하는 바디를 용기 내에 배치시킨다.

바디의 밀도는 중량 차로부터 계산된다:

·m₀는 빈 비중병의 질량이고,

·m₁은 물로 채워진 비중병의 질량이고,

·m₂는 고체 바디를 지닌 비중병의 질량이고,

·m₃는 물로 채워진 고체 바디를 지닌 비중병의 질량이고,

·ρ_w는 상응하는 온도에서의 물의 밀도이고,

·ρ_F는 고체 바디의 밀도이다.

고체 바디의 밀도는 이후에 하기 수학식에 의해 제공된다:

각 시편에 대해 한번에 3회 측정이 수행된다. 이 방법은 비조정 밀도(다공성 고체 바디의 경우, 본 경우에서 발포체, 기공 공간을 포함하는 부피를 기초한 밀도)를 제공함에 유의해야 한다.

I.2 코트중량 및 막 두께로부터 밀도를 측정하기 위한 신속한 방법:

코팅된 자가 접착제의 단위 부피 당 중량 또는 밀도(ρ)는 각각의 필름 두께 대한 단위 면적 당 중량의 비를 통해 측정된다:

MA = 코트 중량/단위 면적당 중량(라이너 중량 제외), [kg/m²]

d = 막 두께(라이너 두께 제외), [m]

상기 방법은 또한 비조정 밀도를 제공한다.

이러한 밀도 측정은 다층 생성물을 포함하여 최종 생성물의 전체 밀도를 측정하는데 특히 적합하다.

스틸에 대한 90°결합 강도:

스틸의 결합 강도를 23℃ +/- 1℃ 온도 및 50% +/- 5% 상대 습도의 시험 조건하에 측정하였다. 시편을 20mm의 폭으로 절단하고 스틸 플레이트에 부착시켰다. 측정에 앞서, 샌딩처리된 스틸 플레이트(ASTM A 666에 따른 스테인레스 스틸 302; 50mm×125mm×1.1mm; 광휘 어닐링된 표면; 표면 거칠기 50±25nm는 베이스라인으로부터 산출적 편차를 의미함)를 세정하고 컨디셔닝하였다. 이러한 목적을 위해, 플레이트를 먼저 아세톤으로 구석구석 닦은 다음 공기 중에 5분 동안 정치시켜 용매를 증발시킬 수 있도록 하였다. 그 이후에 스틸 기판 상에 시험 시편을 롤링시켰다. 이러한 목적을 위해, 2kg의 롤러를 10m/분의 롤링 속도로 테이프 위를 앞뒤로 5회 롤링 다운시켰다. 롤링 직후에, 스틸 플레이트를 Zwick 인장 시험 기계의 특수한 마운트(mount)에 삽입시켰다. 접착 스트립을 90°의 각도 및 300mm/분의 속도에서 이의 자유 단부를 통해 상향으로 잡아당겨지고, 이를 달성하는데 필수적인 힘을 기록하였다. 측정 결과는 N/cm로 보고되고 이것은 3회 측정으로부터의 평균이다.

폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 공동들의 부피 분율의 측정:

이러한 측정을 위한 출발점은 도입된 공기를 배제한, 발포된 매트릭스 물질(즉, 팽창된 마이크로벌룬들이 제공된 매트릭스 물질)의 밀도이다. 우선, 도입된 공기를 포함하는 폴리머 발포체의 밀도를 확인한다. 단위 부피 당 질량의 차이는 하기 수학식을 통해 이러한 밀도로부터 결정된다:

ρ_{(공기 분율 0%)} - ρ_{(공기 분율 x%)}

V = m / ρ_{(공기 분율 0%)}

상기 식에서, m은 단지 측정된 바에 따른 질량의 차이로서, 도입된 공기를 대체함에 따라, 폴리머 발포체에서 도입된 공기를 뺀 부피를 제공한다. 이러한 부피가 밀도 측정을 위해 사용되는 부피 기준과 관련하여 놓여지는 경우에, 그 결과는 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 공동들의 부피 분율이다.

유사하게, 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들의 부피 분율은 기준 변수로서 (마이크로벌룬들이 없고, 도입된 공기가 없는) 매트릭스 물질의 밀도로 결정된다.

도입된 공기 및 가스-충전된 마이크로벌룬들의 고유 중량은 상응하는 부피 분율들을 측정할 때 무시된다.

압축 강도:

압축 강도는 발포체의 로딩 동안에 규정된 변형 과정에서 측정된 N/cm² 단위의 압축 응력이다.

50 × 50 mm의 치수를 갖는 시험 시편들을 시험 하의 재료로부터 절단하였다. 적절한 크기로 절단된 시편들을 24시간 동안 시험 조건들 하에서 컨디셔닝시키고, 이후에 압축 장비를 구비한 인장/압축 시험 기계의 압력판들 아래의 중앙에 배치하였다. 압력판들을 샘플을 0.1 kPa의 예비-인장력에 노출시킬 정도로 10 mm/분의 속도로 함께 이동시켰다. 이러한 힘의 달성 시에, 압력판들 서로의 거리를 측정하였고, 이에 따라, 압축 전에 시험 시편의 두께를 제공하였다.

이후에, 시험 시편을 50 mm/분의 속도로 명시된 백분율까지 4차례 압축하고, 본래 두께로 되돌아가게 하였으며, 매번 요망되는 변형을 위한 압축 응력을 측정하였다. 기록된 값들을 2500 mm²의 샘플들의 초기 단면에 대해 N/cm²의 단위로 계산하였다. 또한, 각 경우에 제 1 압축 샘플에서의 샘플에 의해 수행된 회복력 일(resilience work)을 측정하고, ΔW로서 보고하였다.

표 1: 사용된 원료 물질들:

베이스 폴리머 K1에 대한 제조 단계 H1:

라디칼 중합을 위한 통상적인 반응기에 54.4 kg의 2-에틸헥실 아크릴레이트, 20.0 kg의 메틸 아크릴레이트, 5.6 kg의 아크릴산 및 53.3 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)을 채웠다. 교반하면서 질소 가스를 반응기를 통해 45분 동안 통과시킨 후에,반응기를 58℃로 가열시키고, 40 g의 AIBN을 첨가하였다. 이후에, 외부 가열욕을 75℃로 가열시키고, 이러한 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간 후에, 추가의 40 g의 AIBN을 첨가하고, 4시간 후에, 이러한 배치를 10 kg의 아세톤/이소프로판올 혼합물(94:6)로 희석시켰다.

5시간 후에, 그리고 다시 7시간 후에, 매번 120 g의 비스(4-3차-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트로 재개시화(re-initiation)를 수행하였다. 22시간의 반응 시간 후에, 중합을 중지시키고, 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 수득된 폴리아크릴레이트는 58.8의 K값, 55.9%의 고형물 함량, M_w = 746,000 g/mol의 평균분자량, 8.9의 다분산도 D(M_w/M_n), 및 -35.6℃의 정적 유리전이온도 T_g를 갖는다.

제조 단계 H2: 핫멜트 감압 접착제의 농축

아크릴레이트 코폴리머들(베이스 폴리머 K1)에는 단일-스크류 압출기(농축 압출기(concentrating extruder), Berstorff GmbH, Germany)에 의해 용매가 거의 존재하지 않는다(잔류 용매 함량 ≤ 0.3 중량%; 개개 샘플들 참조). 여기서 일 예로서 농도 파라미터들이 제공된다. 스크류 속도는 150 rpm이며, 모터 전류는 15A이며, 58.0 kg 액체/h의 처리량이 달성되었다. 농축을 위하여, 3개의 상이한 돔(dome)에서 진공을 적용하였다. 각각, 감압은 20 mbar 내지 300 mbar이었다. 농축된 핫멜트의 배출 온도는 대략 115℃이다. 이러한 농축 단계 이후의 고형물 함량은 99.8%이었다.

표 2: 실시예에서 실험 시편들의 조성

포함된 공기 분율에 따른 결합 강도의 발달:

실시예 1 내지 5의 자가 접착제들을 도 4에 따른 본 발명의 방법에 따라 제조하였다. 이에 따라, 마이크로벌룬들은 Levanyl N-LF에서 > 8 bar의 대향 압력 하에서 41% 분율을 갖는 페이스트로서 계량되었다. 적어도 8 bar의 과압력을 다이로부터 배출될 때까지 유지시키고, 이에 따라, 다이로부터 벗어난 후에만 마이크로벌룬들은 팽창하였다. 발포의 업스트림에서의 탈기 단계는 공기를 조정 가능한 진공 펌프를 통하여 제어된 방식으로 제거할 수 있게 한다.

실시예 1 내지 5의 실험 시편들의 경우에, 각 경우에 적용된 부압(1013-100 mbar 절대)이 상이하였으며, 이에 따라, 접착 시스템에 단계적 공기 분율(graduated air fraction)을 형성시켰다.

모든 시편들은 라이너 상에 코팅된 단일층 접착 시스템이다. 상응하는 시험 결과들은 표 3에 나타내었다.

표 3: 실시예 1 내지 5 - 결과

실시예 1에서와 같이, 공기를 포함하지 않는 경우에, 접착 테이프의 응집력은 3d 필 증가 후 제거 시에 테이프가 조사 중인 접착 기판으로부터 끈끈하게 벗겨지는 정도이다.

여전히 비교적 작은 공기 분율(실시예 2)의 경우에, 접착 테이프는 제거 시에 이미 분할되기 시작하였으며, 측정된 힘은 보다 높은 수준을 달성하였다.

실시예 3에서와 같이 10.6 부피% 공기의 분율의 경우에, 완전한 발포체 분할이 관찰되었으며, 접합 강도는 43%까지 증가하였다.

포함된 공기 분율에 따른 압축 강도 특징:

실시예 6 내지 10의 실험 시편들을 도 1에 따른 방법으로 제조하였다. 다시 말해서, 마이크로벌룬들은 고체(분말)로서 계량되었으며, 발포는 심지어 폴리머 조성물의 최종 배합 이전 및 탈기 이전에도 일어났다.

이미 발포된 폴리머의 탈기, 뿐만 아니라 공기의 제거에서, 고도로 팽창된 마이크로벌룬들의 부분이 또한 파괴되었다. 시험 결과는 표 4에 나타내었다.

표 4: 실시예 6 내지 10 - 결과

공기 버블들 및 팽창된 마이크로벌룬들의 혼합물은 압축 강도 특징에 긍정적인 영향을 미친다. 포함된 공기의 양이 많을수록, 발포된 접착 테이프를 압축하기가 보다 용이하다.

또한, 공기 분율을 증가시킴에 따라, 샘플 두께를 본래 값으로 복원시키기 위해, 압축이 일어난 후 샘플에 의해 수행되는 일이 감소한다(회복력 일 ΔW). 이에 따라, 이러한 회복력은 또한 포함된 공기에 의해 개선된다.

Claims (8)

1. 마이크로벌룬들에 의해 형성된 공동들, 및 또한 폴리머 발포체(polymer foam)의 전체 부피를 기준으로 하여, 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 6.4 내지 15.2 부피%의 공동들을 포함하는 폴리머 발포체.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 폴리머 발포체 매트릭스에 의해 둘러싸인 모든 공동들 중 90% 이상이 ≤ 200 ㎛의 최대 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리머 발포체.
4. 제 1항에 있어서, 폴리머 발포체가 폴리머 발포체의 총 중량을 기준으로 하여, 25 중량% 이상의, 폴리아크릴레이트들, 천연 고무들 및 합성 고무들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리머들을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 발포체.
5. 제 1항에 있어서, 폴리머 발포체가 감압 접착제인 것을 특징으로 하는 폴리머 발포체.
6. 제 1항에 있어서, 마이크로벌룬들에 의해 형성된 모든 공동들 중 90% 이상이 10 내지 500 ㎛의 최대 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리머 발포체.
7. a) 적어도 폴리머 발포체의 매트릭스 물질을 공기와 혼합하는 단계;
   b) 마이크로벌룬들을 단계 a)로부터의 혼합물에 혼합하는 단계;
   c) 폴리머 발포체가 폴리머 발포체의 전체 부피를 기준으로 하여, 6.4 내지 15.2 부피%의 매트릭스 물질에 의해 둘러싸인 공기를 포함하도록 압력 구배를 이용하여, 혼합물로부터 공기 부분(air fraction)들을 제거하는 단계; 및
   d) 혼합물을 운반하는 단계를 포함하며,
   단계 c)가 단계 a) 이후에 일어나며, 단계 d)가 단계 a) 내지 c) 이후에 일어나는, 폴리머 발포체를 제조하는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 폴리머 발포체가, 제조된 후에, 두 개 이상의 회전 롤들 사이에서 형상화되는 것을 특징으로 하는 방법.

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