KR102285194B1 - 조합된 핫-멜트 접착제 및 감압 접착제 시스템 및 이로부터 제조된 복합 물질 - Google Patents

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Abstract

기재된 기술은 예를 들어, 텍스타일, 가죽, 합성 합성 또는 부직 기재를 포함하는 기재에 핫멜트 본딩 필름을 일시적으로 접착시킴으로써 핫멜트 필름이 기재의 하나 이상의 다른 부품으로의 핫멜트 본딩 전 및 동안 제 위치에 머무르게 하고, 필요에 따라 심지어 재배치될 수 있고, 이후에 핫멜트 본딩 공정 전 및 동안 제 위치에 계속해서 머무를 수 있게 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, (i) 핫멜트 접착제 및 (ii) 감압 접착제를 포함하는 접착제 시스템으로서, 핫멜트 접착제가 연속 필름의 형태로 존재하고, 감압 접착제가 상기 연속 필름의 적어도 하나의 표면 상에 불연속 패턴으로 분포되는, 접착제 시스템이 기술된다. 바람직한 구체예에서, 상기 핫멜트 접착제는 열가소성 폴리우레탄을 포함하고, 상기 감압 접착제는 아크릴계 폴리머 분산물을 포함한다.

Description

조합된 핫-멜트 접착제 및 감압 접착제 시스템 및 이로부터 제조된 복합 물질 {A COMBINED HOT-MELT ADHESIVE AND PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE SYSTEM AND COMPOSITE MATERIALS MADE FROM THE SAME}
기재되는 기술은 예를 들어, 강성(rigid) 또는 비강성(non-rigid) 기재(substrate)를 포함하는 기재에 핫멜트 본딩 필름(hot-melt bonding film)을 일시적으로 접착시킴으로써 핫멜트 필름이 기재의 하나 이상의 다른 부품으로의 핫멜트 본딩 전 및 동안 제 위치에 머무르게 하고, 필요에 따라 심지어 재배치될 수 있고, 이후 핫멜트 본딩 공정 전 및 동안 제 위치에 계속해서 머무를 수 있게 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
"본딩된(bonded)" 복합 엘리먼트(element)는 서로 본딩되는 대용 엘리먼트(예를 들어, 텍스타일(textile)의 패널 또는 다른 물질)를 포함하는 엘리먼트이다. 본딩은 글루(glue) 또는 그 밖의 접착제 사용을 통한, 본딩 물질의 용융 및 이후 고화(solidification)를 통한, 및/또는 대용 엘리먼트의 용융 및 이후 고화를 통한 본딩을 포함하나, 스티칭(stitching), 스테플링(stapling) 또는 유사한 타입의 기계적 부착을 포함한다. 본딩된 복합 엘리먼트가 스티칭 또는 다른 유형의 기계적 부착(예를 들어, 본딩된 복합 엘리먼트를 또 다른 엘리먼트에 부착하거나, 본딩된 복합 엘리먼트를 성형함)을 포함할 수 있지만, 본딩된 복합체는 본딩된 복합체의 대용 엘리먼트를 구조적으로 연결시키는데 그러한 스티칭 또는 그 밖의 기계적 부착에 의존하지 않는다.
핫 글루(hot glue)로서도 공지되어 있는 핫 멜트 접착제 (HMA)는 종종 열가소성 접착제의 형태로 존재한다. HMA은 보편적으로 전기 핫 글루 건(electric hot glue gun)으로 용융되도록 설계된, 다양한 직경의 단단한 실린더형 스틱으로 제공되지만, 가열되는 경우에 점착성이 되는 기재 상의 필름 형태로 사용될 수도 있다. HMA는 고온이 되면 점착성이고, 냉각됨에 따라 빠르게 고화된다.
핫멜트 본딩은 기술되는 HMA가 기술되는 대용 엘리먼트 중 하나 이상을 기술되는 복합체에 본딩시키는데 사용되는 공정이다. 전형적으로, 또 다른 엘리먼트에 본딩되어야 하는 기재는 다른 엘리먼트에 본딩되도록 표면 상에 HMA의 필름을 갖는다. 기재 및 엘리먼트는 요망하는 위치 사이에서 HMA와 함께 배치되고, 열 및 압력이 가해져 HMA를 용융시키고, 본딩되는 엘리먼트들 간의 우수한 접촉을 보장한다. 압력 및 열이 제거되면, 기재 및 엘리먼트는 HMA에 의해 함께 본딩된다.
종종 핫멜트 본딩을 위한 부품들이 조립되어, 하나 이상의 엘리먼트를 함께 층형성시킴으로써 핫멜트 본딩되면 요망하는 부품을 형성할 조립체(assembly)를 형성한다. 개별 엘리먼트는 종종 본딩된 부품이 요망에 따라 나오도록 완벽하게 정렬/배치되어야 한다. 부품들의 조립 시간과 이들이 핫멜트 본딩되는 시간 사이에 부품이 배열된 채로 있도록 보장하기 위해 예비-본딩된 부품이 서로에 대해 약간의 일시적 접착을 가질 수 있는 경우가 바람직할 것이다. 그러나, 이러한 일시적 접착은 부품이 핫멜트 본딩 공정이 완료된 후에 가질 최종 핫멜트 접착제 결합(bond)을 방해하지 않아야 한다.
추가로, 부품들은 때때로 이들의 제조 동안 잘못 배열되고/거나 부적절하게 조립된다. 그러므로, 층들 간의 어떠한 일시적 접착은 부품들의 조립 시간과 이들이 핫멜트 본딩되는 시간 사이에 배열되는 부품을 유지하도록 충분히 강하지만, 작업자가 부품의 배열을 조정하지 못하게 하고/거나 핫멜트 본딩 전에 보여지는 어떠한 부적절한 조립들을 수정하지 못하게 할 정도로 강하지 않은 것이 또한 바람직할 것이다.
본 발명의 기술은 이들 요구를 다루는 시스템 및 방법을 제공한다.
발명의 요약
기재되는 기술은 (i) 핫멜트 접착제(hot-melt adhesive) 및 (ii) 감압 접착제(pressure sensitive adhesive)를 포함하는 접착제 시스템으로서, 핫멜트 접착제가 연속 필름의 형태로 존재하고, 감압 접착제가 상기 연속 필름의 적어도 하나의 표면 상에 불연속 패턴으로 분포되는 접착제 시스템을 제공한다.
접착제 시스템의 핫멜트 접착제는 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
접착제 시스템의 감압 접착제는 아크릴계 폴리머 분산물을 포함할 수 있다.
감압 접착제는 그것이 존재하는 상기 연속 필름 표면의 5 내지 60 퍼센트를 차지할 수 있다.
기재되는 기술은 또한 기재, 및 기재의 제1 주표면 상의 접착제 시스템을 포함하는 접착제 물품으로서, 접착제 시스템이: (i) 핫멜트 접착제; 및 (ii) 감압 접착제를 포함하고; 핫멜트 접착제가 상기 기재의 제1 주표면 상에 연속 필름의 형태로 존재하고; 감압 접착제가 기재 맞은 편의 핫멜트 접착제의 필름 상에 불연속 층의 형태로 존재하는, 접착제 물품을 제공한다.
접착제 물품의 핫멜트 접착제는 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
접착제 물품의 감압 접착제는 아크릴계 폴리머 분산물을 포함할 수 있다.
접착제 물품의 감압 접착제는 그것이 존재하는 상기 연속 필름 표면의 5 내지 60 퍼센트를 차지할 수 있다.
기재는 하나 이상의 필름(film), 시트(sheet), 멤브레인(membrane), 필터(filter), 부직 또는 직조 섬유, 중공 또는 솔리드 비드(solid bead), 병, 플레이트(plate), 튜브(tube), 로드(rod), 파이프(pipe), 웨이퍼(wafer), 또는 이들의 어떠한 조합물을 포함할 수 있다.
접착제 물품의 기재는 다층 기재일 수 있다.
기재되는 기술은 또한 하나 이상의 부품 및 적어도 하나의 접착제 물품을 포함하는 물품으로서, 상기 접착제 물품은 압력, 온도, 또는 이 둘 모두의 적용을 통해 상기 부품에 결합하여 상기 물품을 형성시키고, 상기 접착제 물품은 기재, 및 기재의 제1 주표면 상의 접착제 시스템을 포함하고, 접착제 시스템이: (i) 핫멜트 접착제; 및 (ii) 감압 접착제를 포함하고; 핫멜트 접착제가 상기 기재의 제1 주표면 상에 연속 필름의 형태로 존재하고; 감압 접착제가 기재 맞은 편의 핫멜트 접착제의 필름 상에 불연속 층의 형태로 존재하는, 접착제 물품을 제공한다.
물품의 핫멜트 접착제는 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
물품의 감압 접착제는 아크릴계 폴리머 분산물을 포함할 수 있다.
물품의 감압 접착제는 그것이 존재하는 상기 연속 필름 표면의 5 내지 60 퍼센트를 차지할 수 있다.
물품은 하나 이상의 필름, 시트, 멤브레인, 필터, 부직 또는 직조 섬유, 중공 또는 솔리드 비드, 병, 플레이트, 튜브, 로드, 파이프, 웨이퍼, 또는 이들의 어떠한 조합물을 포함할 수 있다.
물품의 기재는 다층 기재일 수 있다.
발명의 상세한 설명
여러 바람직한 특징들 및 구체예들이 비제한적 예시에 의해 하기에서 기술될 것이다.
기재되는 기술은 접착제 시스템, 이러한 접착제 시스템을 사용하여 제조된 접착제 물품, 및 접착제 물품을 사용하여 제조된 물품을 제공한다.
본원에서 기재되는 접착제 시스템은 (i) 핫멜트 접착제 및 (ii) 감압 접착제를 포함하며, 핫멜트 접착제는 연속 필름의 형태로 존재하고, 감압 접착제는 상기 연속 필름의 적어도 하나의 표면 상에 불연속 패턴으로 분포된다.
본 발명에 유용한 핫멜트 접착제는 열가소성 폴리우레탄을 포함한다. 선택되는 특정 핫멜트 접착제 및/또는 특정 열가소성 폴리우레탄은 고려되는 분야 및/또는 최종 용도, 본딩되어야 하는 물질의 상세항목, 요망되는 용융 온도 및/또는 결합 강도, 또는 이들 파라미터의 소정의 조합에 의존할 수 있다.
고려되는 이들 파라미터에 의하면, 다양한 열가소성 폴리우레탄이 기술되는 시스템의 핫멜트 접착제로서, 또는 기술되는 시스템의 핫멜트 접착제의 한 성분으로서 유용할 수 있다.
열가소성 폴리우레탄(TPU), 이의 조성물은 일반적으로 a) 폴리이소시아네이트 성분; b) 폴리올 성분; 및 c) 사슬 연장제 성분의 반응으로부터 제조되며; 이 반응은 촉매의 존재 하에서 수행되거나 수행되지 않을 수 있다.
본원에서 기술되는 TPU 조성물은 폴리이소시아네이트 성분을 사용하여 제조된다. 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 디이소시아네이트를 포함한다.
적합한 폴리이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 지방족 디이소시아네이트를 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다. 다른 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 지방족 디이소시아네이트를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 방향족 디이소시아네이트를 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다.
유용한 폴리이소시아네이트의 예는 방향족 디이소시아네이트, 예컨대 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트) (MDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), m-자일렌 디이소시아네이트 (XDI), 페닐렌-1,4-디이소시아네이트, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 및 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI); 뿐만 아니라 지방족 디이소시아네이트, 예컨대 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트 (CHDI), 데칸-1,10-디이소시아네이트, 라이신 디이소시아네이트 (LDI), 1,4-부탄 디이소시아네이트 (BDI), 이소포론 디이소시아네이트 (PDI), 3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐렌 디이소시아네이트 (TODI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 (NDI), 및 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트 (H12MDI)를 포함한다. 둘 이상의 폴리이소시아네이트의 혼합물들이 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 MDI 및/또는 H12MDI이다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 MDI를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 H12MDI를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 H12MDI, 및 MDI, HDI, TDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, 및 NDI 중 적어도 하나를 포함하는 (필수적으로 포함하거나, 심지로 구성되는) 폴리이소시아네이트 성분으로 제조된다.
본원에서 기술되는 TPU 조성물은 b) 폴리올 성분을 사용하여 제조된다. 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 폴리실록산 폴리올, 및 이들의 조합물을 포함한다.
하이드록실 종결된 중간체로서도 기술될 수 있는 적합한 폴리올은 존재하는 경우, 하나 이상의 하이드록실 종결된 폴리에스테르, 하나 이상의 하이드록실 종결된 폴리에테르, 하나 이상의 하이드록실 종결된 폴리카르보네이트, 하나 이상의 하이드록실 종결된 폴리실록산, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
적합한 하이드록실 종결된 폴리에스테르 중간체는 약 500 내지 약 10,000, 약 700 내지 약 5,000, 또는 약 700 내지 약 4,000의 수평균 분자량 (Mn)을 갖는 선형 폴리에스테르를 포함하고, 일반적으로 1.3 미만 또는 0.5 미만의 산가를 일반적으로 갖는다. 분자량은 말단 작용기의 검정에 의해 결정되고, 수평균 분자량과 관련된다. 폴리에스테르 중간체는 (1) 하나 이상의 글리콜의 하나 이상의 디카르복실산 또는 무수물과의 에스테르화 반응 또는 (2) 트랜스에스테르화 반응, 즉, 하나 이상의 글리콜과, 디카르복실산의 에스테르와의 반응에 의해 생성될 수 있다. 말단 하이드록실기가 우세한 선형 사슬을 얻도록 일반적으로 산에 대해 1몰 초과의 과량의 글리콜의 몰비가 바람직하다. 적합한 폴리에스테르 중간체는 또한 여러 락톤, 예컨대 전형적으로 ε-카프롤락톤 및 이작용성 개시제, 예컨대 디에틸렌 글리콜로부터 제조된 폴리카프롤락톤을 포함한다. 요망하는 폴리에스테르의 디카르복실산은 지방족, 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있는 적합한 디카르복실산은 일반적으로 총 4 내지 15개의 탄소 원자를 가지며, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸디오산, 이소프탈산, 테레프탈산, 사이클로헥산 디카르복실산 등을 포함한다. 상기 디카르복실산의 무수물, 예컨대 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물 등이 또한 사용될 수 있다. 아디프산이 바람직한 산이다. 반응하여 바람직한 폴리에스테르 중간체를 형성하는 글리콜은 지방족, 방향족, 또는 이들의 조합물일 수 있으며, 사슬 연장제 부분에서 상기 기술된 글리콜 중 어느 하나를 포함하며, 총 2 내지 20개 또는 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 예는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 데카메틸렌 글리콜, 도데카메틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
폴리올 성분은 또한 하나 이상의 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올을 포함할 수 있다. 본원에 기술되는 기술에 유용한 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올은 카프롤락톤 모노머로부터 유래되는 폴리에스테르 디올을 포함한다. 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올은 일차 하이드록실기에 의해 종결된다. 적합한 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올은 ε-카프롤락톤 및 이작용성 개시제, 예컨대 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 또는 본원에서 열거되는 다른 글리콜 및/또는 디올 중 어느 하나로부터 제조될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올은 카프롤락톤 모노머로부터 유래되는 선형 폴리에스테르 디올이다.
유용한 예는 2000 수평균 분자량 (Mn) 선형 폴리에스테르 디올인 CAPA™ 2202A, 및 3000 Mn 선형 폴리에스테르 디올인 CAPA™ 2302A를 포함하며, 이둘 모두는 Perstorp Polyols Inc.로부터 상업적으로 입수가능하다. 이들 물질은 또한 2-옥세파논 및 1,4-부탄디올의 폴리머로서 기술될 수 있다.
폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올은 2-옥세파논 및 디올로부터 제조될 수 있으며, 디올은 1,4-부탄디올, 디에틸렌 글리콜, 모노에틸렌 글리콜, 헥산 디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 또는 이들의 어떠한 조합물일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올을 제조하는데 사용되는 디올은 선형이다. 몇몇 구체예에서, 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올은 1,4-부탄디올로부터 제조된다. 몇몇 구체예에서, 폴리카프롤락톤 폴리에스테르 폴리올의 수평균 분자량은 500 내지 10,000, 또는 500 내지 5000, 또는 1000 또는 심지어 2000 내지 4000 또는 심지어 3000이다.
적합한 하이드록실 종결된 폴리에테르 중간체는 총 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 디올 또는 폴리올로부터 유래된 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 하이드록실 종결된 폴리에테르는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 옥사이드, 전형적으로 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 에테르와 반응하는 알킬 디올 또는 글리콜이다. 예를 들어, 하이드록실 작용성 폴리에테르는 먼저 프로필렌 글리콜을 프로필렌 옥사이드와 반응한 후 에틸렌 옥사이드와의 후속 반응에 의해 생성될 수 있다. 에틸렌 옥사이드로부터 유도되는 일차 하이드록실기는 2차 하이드록실기보다 더욱 반응성이며, 이에 따라 바람직하다. 유용한 상업적 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 옥사이드의 에틸렌 글리콜과의 반응을 포함하는 폴리(에틸렌 글리콜), 프로필렌 옥사이드의 프로필렌 글리콜과의 반응을 포함하는 폴리(프로필렌 글리콜), 중합된 테트라하이드로푸란으로서도 기술될 수 있고 일반적으로 PTMEG로 나타내는, 물의 테트라하이드로푸란과의 반응을 포함하는 폴리(테트라메틸렌 글리콜)을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리에테르 중간체는 PTMEG를 포함한다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 또한 알킬렌 옥사이드의 폴리아미드 부가물을 포함하고, 예를 들어, 에틸렌디아민과 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 에틸렌디아민 부가물, 디에틸렌트리아민과 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 디에틸렌트리아민 부가물, 및 유사한 폴리아미드 타입의 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다. 또한, 코폴리에테르가 본 발명에 사용될 수 있다. 전형적인 코폴리에테르는 THF와 에틸렌 옥사이드 또는 THF와 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함한다. 이들은 블록 코폴리머인 PolyTHF® B, 및 랜덤 코폴리머인 PolyTHF®R로서 BASF로부터 입수가능하다. 여러 폴리에테르 중간체는 일반적으로 말단 작용기의 검정에 의해 결정되는 수평균 분자량 (Mn)를 가지며, 이는 약 700 초과, 예컨대 약 700 내지 약 10,000, 약 1000 내지 약 5000, 또는 약 1000 내지 약 2500의 평균 분자량이다. 몇몇 구체예에서, 폴리에테르 중간체는 둘 이상의 상이한 분자량 폴리에테르의 블렌드, 예컨대 2000 Mn과 1000 Mn PTMEG의 블렌드를 포함한다.
적합한 하이드록실 종결된 폴리카르보네이트는 글리콜을 카르보네이트와 반응시킴으로써 제조된 것들을 포함한다. U.S. 특허 제4,131,731호는 본원에서 그것의 하이드록실 종결된 폴리카르보네이트 및 이들의 제법의 기재에 대해 참조로 포함된다. 이러한 폴리카르보네이트는 선형이고, 다른 말단기는 필수적으로 배제된 말단 하이드록실기를 갖는다. 필수 반응물은 글리콜 및 카르보네이트이다. 적합한 글리콜은 4 내지 40개, 및/또는 심지어 4 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 지환족 및 지방족 디올로부터, 그리고 각 알콕시기가 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유하는 분자당 2 내지 20개의 알콕시기를 함유하는 폴리옥시알킬렌 글리콜로부터 선택된다. 본 발명에 사용하기에 적합한 디올은 4 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디올, 예컨대 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 1,10-데칸디올, 수소화된 디리놀레일글리콜, 수소화된 디올레일글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올; 및 지환족 디올, 예컨대 1,3-사이클로헥산디올, 1,4-디메틸올사이클로헥산, 1,4-사이클로헥산디올-, 1,3-디메틸올사이클로헥산-, 1,4-엔도메틸렌-2-하이드록시-5-하이드록시메틸 사이클로헥산, 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 반응에 사용되는 디올은 최종 생성물에서 요망되는 성질에 의거한 단일 디올 또는 디올의 혼합물일 수 있다. 하이드록실 종결된 폴리카르보네이트 중간체는 일반적으로 당해 및 문헌에 공지되어 있는 것들이다. 적합한 카르보네이트는 5 내지 7원 고리로 구성된 알킬렌 카르보네이트로부터 선택된다. 본원에 사용하기에 적합한 카르보네이트는 에틸렌 카르보네이트, 트리메틸렌 카르보네이트, 테트라메틸렌 카르보네이트, 1,2-프로필렌 카르보네이트, 1,2-부틸렌 카르보네이트, 2,3-부틸렌 카르보네이트, 1,2-에틸렌 카르보네이트, 1,3-펜틸렌 카르보네이트, 1,4-펜틸렌 카르보네이트, 2,3-펜틸렌 카르보네이트, 및 2,4-펜틸렌 카르보네이트를 포함한다. 또한, 디알킬카르보네이트, 지환족 카르보네이트, 및 디아릴카르보네이트가 본원에 적합하다. 디알킬카르보네이트는 각 알킬기에 2 내지 5개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 이의 특정 예는 디에틸카르보네이트 및 디프로필카르보네이트이다. 지환족 카르보네이트, 특히 디지환족(dicycloaliphatic) 카르보네이트는 각 환형(cyclic) 구조에 4 내지 7개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 하나 또는 두 개의 이러한 구조가 있을 수 있다. 하나의 기가 지환족인 경우, 다른 하나는 알킬 또는 아릴일 수 있다. 한편, 하나의 기가 아릴인 경우, 다른 하나는 알킬 또는 지환족일 수 있다. 각 아릴기에 6 내지 20개의 탄소 원자를 함유할 수 있는 적합한 디아릴카르보네이트의 예는 디페닐카르보네이트, 디톨릴카르보네이트, 및 디나프틸카르보네이트이다.
적합한 폴리실록산 폴리올은 알파-오메가-하이드록실 또는 아민 또는 카르복실산 또는 티올 또는 에폭시 종결된 폴리실록산을 포함한다. 예는 하이드록실 또는 아민 또는 카르복실산 또는 티올 또는 에폭시기로 종결된 폴리(디메티실록산)을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 폴리실록산 폴리올은 하이드록실 종결된 폴리실록산이다. 몇몇 구체예에서, 폴리실록산 폴리올은 300 내지 5000, 또는 400 내지 3000 범위의 수평균 분자량의 갖는다.
폴리실록산 폴리올은 알코올성 하이드록시기를 폴리실록산 골격에 도입시키기 위해 폴리실록산 하이드라이드 및 지방족 다가 알코올 또는 폴리옥시알킬렌 알코올 간의 탈수소화 반응에 의해 얻어질 수 있다.
몇몇 구체예에서, 폴리실록산은 하기 화학식을 갖는 하나 이상의 화합물에 의해 표현될 수 있다:
Figure 112016039013074-pct00001
상기 식에서,
각각의 R1 및 R2은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자 알킬기, 벤질, 또는 페닐기이고; 각각의 E는 OH 또는 NHR3(여기서, R3는 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자 알킬기, 또는 5 내지 8개의 탄소 원자 사이클로-알킬기임)이고; a 및 b는 각각 독립적으로 2 내지 8의 정수이고; c는 3 내지 50의 정수이다. 아미노-함유 폴리실록산에서, E 기들 중 적어도 하나는 NHR3이다. 하이드록실-함유 폴리실록산에서, E 기들 중 적어도 하나는 OH이다. 몇몇 구체예에서, R1 및 R2는 둘 모두 메틸기이다.
적합한 예는 알파-오메가-하이드록시프로필 종결된 폴리(디메티실록산) 및 알파-오메가-아미노 프로필 종결된 폴리(디메티실록산)을 포함하고, 이둘 모두는 상업적으로 입수가능한 물질이다. 추가의 예는 폴리(디메티실록산) 물질과 폴리(알킬렌 옥사이드)와의 코폴리머를 포함한다.
존재하는 경우, 폴리올 성분은 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(테트라메틸렌 글리콜), 폴리(트리메틸렌 옥사이드), 에틸렌 옥사이드 캡핑된 폴리(프로필렌 글리콜), 폴리(부틸렌 아디페이트), 폴리(에틸렌 아디페이트), 폴리(헥사메틸렌 아디페이트), 폴리(테트라메틸렌-코-헥사메틸렌 아디페이트), 폴리(3-메틸-1,5-펜타메틸렌 아디페이트), 폴리카프롤락톤 디올, 폴리(헥사메틸렌 카르보네이트) 글리콜, 폴리(펜타메틸렌 카르보네이트) 글리콜, 폴리(트리메틸렌 카르보네이트) 글리콜, 다이머 지방산 기반 폴리에스테르 폴리올, 식물성 오일 기반 폴리올, 또는 이들의 어떠한 조합물을 포함할 수 있다.
적합한 폴리에스테르 폴리올을 제조하는데 사용될 수 있는 다이머 지방산의 예는 Croda로부터 상업적으로 입수가능한 Priplast™ 폴리에스테르 글리콜/폴리올 및 Oleon로부터 상업적으로 입수가능한 Radia® 폴리에스테르 글리콜을 포함한다.
본 발명의 TPU 조성물은 c) 사슬 연장제 성분을 사용하여 제조된다. 사슬 연장제는 디올, 디아민, 및 이들의 조합물을 포함한다.
적합한 사슬 연장제는 상대적으로 작은 분자량의 폴리하이드록시 화합물, 예를 들어 2 내지 20, 또는 2 내지 12, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는, 저급 지방족 또는 단쇄 글리콜을 포함한다. 적합한 예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올 (BDO), 1,6-헥산디올 (HDO), 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올 (CHDM), 2,2-비스[4-(2-하이드록시에톡시) 페닐]프로판 (HEPP), 헥사메틸렌디올, 헵탄디올, 노난디올, 도데칸디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 에틸렌디아민, 부탄디아민, 헥사메틸렌디아민, 및 하이드록시에틸 레소르시놀 (HER) 등, 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 사슬 연장제는 BDO, HDO, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 사슬 연장제는 BDO를 포함한다. 그 밖의 글리콜, 예컨대 방향족 글리콜이 사용될 수 있지만, 몇몇 구체예에서 본 발명의 TPU는 이러한 물질을 본질적으로 함유하지 않거나 심지어 완전히 함유하지 않는다.
몇몇 구체예에서, TPU를 제조하는 데 사용되는 사슬 연장제는 1,6-헥산디올을 실질적으로 함유하지 않거나 심지어 완전히 함유하지 않는다. 몇몇 구체예에서, TPU를 제조하는데 사용되는 사슬 연장제는 환형 사슬 연장제를 포함한다. 적합한 예는 CHDM, HEPP, HER, 및 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, TPU를 제조하는데 사용되는 사슬 연장제는 방향족 환형 사슬 연장제, 예를 들어 HEPP, HER, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, TPU를 제조하는데 사용되는 사슬 연장제는 지방족 환형 사슬 연장제, 예를 들어, CHDM를 포함한다. 몇몇 구체예에서, TPU를 제조하는데 사용되는 사슬 연장제는 방향족 사슬 연장제, 예를 들어, 방향족 환형 사슬 연장제를 실질적으로 함유하지 않거나 심지어 완전히 함유하지 않는다. 몇몇 구체예에서, TPU를 제조하는데 사용되는 사슬 연장제는 폴리실록산을 실질적으로 함유하지 않거나 심지어 완전히 함유하지 않는다.
몇몇 구체예에서, 사슬 연장제 성분은 1,4-부탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2,2,4-트리메틸 펜탄-1,3-디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산 디메틸올, 1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 사슬 연장제 성분은 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 또는 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 사슬 연장제 성분은 1,4-부탄디올을 포함한다.
몇몇 구체예에서, 핫멜트 접착제는 폴리에스테르 폴리올 기반 열가소성 폴리우레탄 (즉, 폴리에스테르 폴리올을 사용하고, 그것을 하나 이상의 이소시아네이트과, 그리고 임의로 하나 이상의 사슬 연장제와 반응시켜 제조된 열가소성 폴리우레탄)을 포함한다.
몇몇 구체예에서, 핫멜트 접착제의 열가소성 폴리우레탄은 170℃에서 100-300 Pa·s의 용융 점도를 가지고, 폴리카프롤락톤 세그먼트를 포함하고, 추가로 하이드록실기를 함유한다.
열가소성 폴리우레탄은 실온에서 고체이고, 폴리카프롤락톤 세그먼트를 포함하고, 하이드록실기를 함유하는 선형 폴리우레탄일 수 있다. 폴리우레탄은 DIN 53735에 따라 측정되는 경우, 170℃에서 100-300 Pa·s, 바람직하게는 100-150 Pa·s의 용융 점도를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 5 mg KOH/g 미만의 하이드록실가를 가질 수 있다.
몇몇 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 실온에서 고체이고, 더욱 특히 적어도 50℃, 전형적으로 60 내지 80℃, 또는 심지어 60 내지 70℃의 융점을 갖는다. 언급되는 융점은 더욱 특히 물질이 고체에서 액체 상태로의 전이가 일어나는 가열 작업 동안, 동적 시차 열량 측정법(dynamic differential calorimetry) (DSC, 시차 주사 열량 측정법(differential scanning calorimetry))에 의해 측정되는 곡선의 최대값이다.
열가소성 폴리우레탄은 선형일 수 있고, 구조적 엘리먼트로서 폴리카프롤락톤 세그먼트를 포함한다. 더욱 특히 1000 g/mol 미만의 분자량을 갖는 적어도 하나의 디이소시아네이트 및 적어도 하나의 폴리카프롤락톤 디올로부터의 부가 반응에 의해 제조될 수 있으며, 또한 단쇄 디올이 사슬 연장제로서 사용될 수 있다. 부가 반응은 폴리카프롤락톤 디올의 하이드록실기와 임의로 사용되는 사슬 연장제의 총량이 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트 기에 대해 화학량론적 과량으로 존재하도록 수행될 수 있다.
일 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 알킬렌 디올, 더욱 특히 부탄 디올에 의해 연장되고, 1000 g/mol 미만의 분자량을 갖는 디이소시아네이트 및 폴리카프롤락톤으로부터 형성되는 폴리우레탄 사슬이다.
이러한 구체예에서, 디이소시아네이트는 4,4'-, 2,4'- 및/또는 2,2'-디페닐-메탄 디이소시아네이트 및 이들 이성질체의 어떠한 요망하는 혼합물 (MDI), 2,4- 및 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트 및 이들 이성질체의 어떠한 요망하는 혼합물 (TDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸사이클로헥산 (즉, 이소포론 디이소시아네이트 또는 IPDI) 및 퍼하이드로-2,4'- 및 -4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (HMDI)를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 이소시아네이트는 MDI를 포함한다.
일 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 DIN 53735에 따라 측정되는 경우, 30-100 g/10 분, 더욱 특히 70-90 g/10 분의 용융 흐름 지수(melt flow index (MFI))를 갖는다.
적합한 열가소성 폴리우레탄은 Lubrizol로부터의 상표명 Pearlbond®로 입수가능한 소정의 것들, 예를 들어 Pearlbond® DIPP-523, Pearlbond® 503, Pearlbond® DIPP-521, Pearlbond® 125, 및 Pearlbond® 501를 포함하고, 또한 SK Chemicals로부터 입수가능한 TPU HMA인 SKYTHANE® UB410, 및 Lubrizol로부터 입수가능한 TPU HMA인 ESTANE® 58271를 포함한다.
접착제 시스템의 핫멜트 접착제는 일반적으로 필름, 더욱 구체적으로 연속 필름의 형태로 존재할 것이다. 필름의 두께는 지나치게 제한되지 않는다. 몇몇 구체예에서, 필름은 약 0.1 mil 내지 약 50 mil, 또는 약 0.5 mil 내지 약 20 mil, 또는 0.7 mil 내지 약 10 mil, 또는 심지어 1 mil 내지 약 5 mil의 두께를 가질 것이다. 접착제 시스템이 접착제 물품, 또는 접착제 물품으로부터 제조되는 물품을 제조하는데 사용되는 경우, 핫멜트 접착제는 기재 상에 필름 형태로 존재할 수 있으며, 기재 및 접착제 시스템은 접착제 물품을 구성할 수 있고, 접착제 물품은 기재되는 물품 중 하나 이상을 만드는데 사용될 수 있다.
기재되는 기술에 유용한 감압 접착제는 러버(rubber) 기반 감압 접착제, 아크릴계 폴리머 기반 감압 접착제 및 이들의 조합물을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 감압 접착제는 러버 기반 감압 접착제를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 감압 접착제는 고분자 분산물 형태의 것들을 포함하여 아크릴계 폴리머 기반 감압 접착제를 포함한다.
유용한 러버 기반 감압 접착제는 U.S. 특허 제5,705,551호(Sasaki et al.) 및 U.S. 특허 제4,080,348호(Korpman)에 교시된 것들을 포함하며, 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다. 고분자 러버 베이스(base)의 예는 스티렌-이소프렌-스티렌 폴리머, 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 폴리머를 포함하는 스티렌-올레핀-스티렌 폴리머, 폴리이소부틸렌, 스티렌-부타디엔-스티렌 폴리머, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 천연 러버, 실리콘 러버, 아크릴로니트릴 러버, 니트릴 러버, 폴리우레탄 러버, 폴리이소부틸렌 러버, 부틸 러버, 브로모부틸 러버를 포함하는 할로부틸 러버, 부타디엔-아크릴로니트릴 러버, 폴리클로로프렌, 및 스티렌-부타디엔 러버 중 하나 이상을 포함한다.
특히 유용한 러버 기반 접착제는 열가소성 엘라스토머성 성분 및 수지 성분을 갖는 것이다. 열가소성 엘라스토머성 성분은 약 55-85 부의 단순한 A-B 블록 코폴리머로서 A-블록은 스티렌 동족체로부터 유래되고, B-블록은 이소프렌으로부터 유래되는 A-B 블록 코폴리머, 및 약 15-45 부의 선형 또는 라디칼 A-B-A 블록 코폴리머로서, A-블록은 스티렌 또는 스티렌 동족체로부터 유래되고, B-블록은 컨쥬게이트된(conjugated) 디엔 또는 저급 알켄으로부터 유래되는 A-B-A 블록 코폴리머를 함유하고, A-B 블록 코폴리머 중 A-블록은 A-B 코폴리머의 약 10-18 중량 퍼센트를 구성하고, 전체 A-B 및 A-B-A 코폴리머는 약 20 퍼센트 또는 그 미만의 스티렌을 함유한다. 수지 성분은 엘라스토머성 성분에 대한 점착부여제 수지를 필수적으로 포함한다. 일반적으로, 어떠한 적합한 통상적인 점착부여제 수지 또는 이러한 수지의 혼합물이 사용될 수 있다. 이들은 탄화수소 수지, 로진 및 로진 유도체, 폴리테르펜 및 그 밖의 점착부여제를 포함한다. 접착제 조성물은 100 중량부의 열가소성 엘라스토머성 성분 당 약 20-300 부의 수지 성분을 함유한다. 한 가지 이러한 러버 기반 접착제는 이제 Bostik의 일부인 Ato Findley로부터 상표명 HM-3210로 상업적으로 입수가능하다.
유용한 아크릴 기반 감압 접착제는 U.S. 특허 제5,947,917호(Carte), 및 U.S. 특허 제5,164,444호(Bernard, 아크릴계 에멀젼), U.S. 특허 제5,623,011호(Bernard, 점착부여된 아크릴계 에멀젼)에 교시된 것들을 포함한다. 또한 모노머와 개시제 및 그 밖의 성분들의 조사 경화성 혼합물, 예컨대 U.S. 특허 제5,232,958호 (Ang, UV 경화 아크릴계) 및 U.S. 특허 제5,232,958호 (Mallya et al, EB 경화)에 교시된 것들일 수 있다. 이들 특허 및 계류중인 출원의 개시 내용은 이들이 아크릴계 접착제와 관련되어 있으므로 본원에 참조로 포함된다.
기재에 대해 충분한 점착성을 지닌 접착제 층을 형성할 수 있는 어떠한 아크릴계 기반 폴리머가 본 발명에서 작용할 수 있는 것으로 고려된다. 특정 구체예에서, 감압 접착제 층에 대한 아크릴계 폴리머는 적어도 하나의 알킬 아크릴레이트 모노머 또는 메타크릴레이트, 불포화 카르복실산 및 임의로 비닐 락탐의 중합으로부터 형성된 것들을 포함한다. 적합한 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르의 예는 부틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소노닐 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸부틸 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트, 2차-부틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 등, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 적합한 에틸렌계 불포화 카르복실산의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 이타콘산 등, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 바람직한 에틸렌계 불포화 카르복실산 모노머는 아크릴산이다. 적합한 비닐 락탐의 예는 N-비닐 카프로락탐, 1-비닐-2-피페리돈, 1-비닐-5-메틸-2-피롤리돈, 비닐 피롤리돈 등, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.
핫멜트 접착제 및/또는 감압 접착제는 또한 점착부여제를 포함할 수 있다. 점착부여제는 일반적으로 탄화수소 수지, 목재 수지, 로진(rosin), 로진 유도체 등이다. 엘라스토머성 폴리머 조성물과 상용성인 당업자들에게 공지되어 있는 어떠한 점착부여제가 본 발명의 구체예에 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 유용한 것으로 나타난 한 가지 이러한 점착부여제는 실온에서 액체이고 Cray Valley Exton(Pennsylvania)에 의해 판매되는 합성 폴리테르펜 수지인 Wingtack®10이다. Wingtack 95는 주로 피페릴렌 및 이소프렌으로부터 유래된 폴리머를 포함하는, 또한 Cray Valley로부터 입수가능한 합성 점착부여제 수지이다. 그 밖의 적합한 점착부여 첨가제는 지방족 탄화수소 수지인 Escorez 1310, 및 C5 내지 C9 (방향족 개질된 지방족) 수지인 Escorez 2596를 포함할 수 있으며, 이둘 모두는 Exxon( Irving, Tex)에 의해 제조된다. 물론, 당업자들에게 인지될 수 있는 바와 같이, 매우 다양한 점착부여 첨가제가 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있다.
점착부여제 이외에, 그 밖의 첨가물은 요망하는 특성을 부여하기 위해 핫멜트 접착제 및/또는 감압 접착제 중에 포함될 수 있다. 예를 들어, 가소제가 포함될 수 있으며, 가소제는 엘라스토머성 폴리머를 함유하는 접착제 조성물의 유리 전이 온도를 감소시키는 것으로 알려져 있다. 유용한 가소제의 예는 Shell Oil Company(Houston, Tex)로부터 입수가능한 나프텐계 공정 오일인 Shellflex® 371이다. 또한, 산화방지제가 접착제 조성물에 포함될 수 있다. 적합한 산화방지제는 BASF로부터 입수가능한 Irgafos® 168 및 Irganox® 565를 포함한다. 또한, 커팅제(Cutting agent), 예컨대 왁스 및 계면활성제가 접착제 중에 포함될 수 있다.
핫멜트 접착제 및/또는 감압 접착제에 소량(전형적으로 전체 물질의 약 25 중량% 미만)으로 첨가될 수 있는 그 밖의 임의의 물질은 pH 조절제, 의약, 항균제, 성장 인자, 상처 치유 성분, 예컨대 콜라겐, 산화방지제, 탈취제, 향수, 항미생물제 및 살진균제를 포함한다.
유용한 실리콘 감압 접착제는 Dow Corning Corp., Medical Products로부터 상업적으로 입수가능한 것들 및 General Electric로부터 상업적으로 입수가능한 것들을 포함한다. Dow Corning로부터 입수가능한 실리콘 접착제의 예는 상표명 BIO-PSA X7-3027, BIO-PSA X7-4919, BIO-PSA X7-2685, BIO-PSA X7-3122 및 BIO-PSA X7-4502로 판매되는 것들을 포함한다. 본 발명에 유용한 실리콘 감압 접착제의 추가의 예는 본원에 참조로 포함되는 U.S. 특허 제4,591,622호, 제4,584,355호, 제4,585,836호 및 제4,655,767호에 기술되어 있다.
감압 접착제는 핫멜트 접착제의 상부 상에 존재한다. 접착제 물품에 사용되는 경우, 감압 접착제는 핫멜트 접착제 상에 존재하고, 핫멜트 접착제는 기재 상에 존재한다. 따라서, 접착제 물품은 또 다른 엘리먼트와 접촉될 수 있으며, 감압 접착제는 접착제 물품과 엘리먼트 간에 초기 및/또는 일시적 접착을 제공할 것이고, 이후 핫멜트 본딩 공정을 통해, 핫멜트 접착제는 접착제 물품과, 또는 더욱 구체적으로 접착제 물품의 기재와, 엘리먼트 간에 장기간(또는 심지어 영구적인) 결합을 형성한다.
일반적으로, 감압 접착제는 핫멜트 접착제 상에 불연속 패턴으로 존재하는 것으로서 기재될 수 있다. 핫멜트 접착제가 연속 필름의 형태로 존재하는 경우, 감압 접착제는 필름 상에 핫멜트 접착제를 완전히 덮지 않고, 오히려 감압 접착제가 존재하지 않는 영역을 남기고, 핫멜트 접착제가 덮히지 않은 채로 있는 부분에 존재할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 감압 접착제는 패턴을 규정하는 복수의 불연속 접착제 비함유 영역을 갖는 층의 형태로 존재하며, 패턴은 접착제 층의 적용과 동시에 형성되고, 복수의 불연속 접착제 비함유 영역의 전체 면적은 층의 형태, 더욱 구체적으로 필름의 형태로도 존재할 수 있는 핫멜트 접착제의 전체 표면적의 50%, 25%, 20%, 15%, 10%, 또는 심지어 5% 미만이다.
감압 접착제는 핫멜트 접착제 상에 패턴을 형성할 수 있다. 감압 접착제는 어떠한 수의 패턴으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 한 가지 가능성 있는 패턴은 함께 밀착 패킹되는 유연한 패턴(smooth pattern) (둥근파(rounded wave)) 또는 날카로운 패턴 (삼각파(triangle shaped waves))를 사용하는 사인파(sine wave)일 것이다. 또 다른 구체예에서, 접착제는 연속 망상구조를 형성함으로써 접착제 비함유 영역이 상호연결되지 않는다. 또 다른 구체예에서, 접착제는 불연속 망상구조를 형성함으로써 접착제 비함유 영역이 모두 상호연결되어 도트(dot) 또는 그 밖의 유사한 불연속 모양의 형태로 감압 접착제를 남긴다.
감압 접착제 층은 전형적으로 약 10 내지 약 80, 또는 약 15 내지 약 70, 또는 약 20 내지 60 제곱미터당 그램의 코트(coat) 중량으로 존재한다.
일 구체예에서, 감압 접착제는 "벌집(honeycomb)" 디자인의 패턴으로 존재한다. "벌집" 디자인은 다양한 구성에서 다양한 접착제-비함유 모양을 사용하는 어떠한 적합한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 접착제-비함유 영역은 원형 도트, 육각형 도트, 사각형 도트, 또는 어떠한 기하학적 모양의 형태로 존재한다. 이들 도트는 줄지어 늘어서거나 줄들 간에 오프셋(offset) 되도록 구성된다. 일 구체예에서, 육각형 도트는 줄들 간에 오프셋되고, 이는 접착 커버리지(adhesion coverage)와 접착제-비함유 영역 간의 요망하는 균형을 달성하는 경향이 있다.
요망하는 패턴은 당업자들에게 공지되어 있는 어떠한 수단에 의해 준비될 수 있다. 패턴은 감압 접착제를 분무함으로써 또는 감압 접착제를 용융 블로잉(melt blowing)함으로써 형성될 수 있다. 패턴은 접착제를 프린팅함으로써 형성될 수 있다. 프린팅은 패턴을 형성할 수 있는 어떠한 수단일 수 있다. 유용한 프린팅 수단의 예는 그라비어(gravure), 리소그래픽(lithographic), 스크린, 또는 플렉소그래픽(flexographic) 프린팅을 포함한다.
상기에서 명시된 바와 같이, 이러한 불연속 패턴으로 접착제를 적용시키는데 적합한 기술은 접착제의 그라비어 코팅, 분무 코팅, 용융 블로잉, 플레소그래픽 프린팅, 예컨대, 오프셋 플렉소그래픽 프린팅 또는 스크린 프린팅을 포함한다. 프린팅 기술의 부가되는 이점은 그러한 부분의 패턴에서 감압 접착제의 양을 증가시킴으로써 농축된 감압 접착제의 영역, 또는 대조적으로 그러한 부분의 패턴에서 감압 접착제의 양을 감소시킴으로써 최소화된 감압 접착제의 영역(그리고 이에 따라 농축된 핫멜트 접착제 본딩)을 설계하는 가능성이다. 따라서, 패턴은 고려되는 접착제 물품 및 궁극적으로 기술되는 시스템 및/또는 물품을 사용하여 제조될 부분 및/또는 물품에 알맞게 맞추어질 수 있다.
도트 또는 유사한 어떠한 것의 형태로 존재할 수 있는 감압 접착제는 불연속 층(또는 비연속 층(non-continuous layer))으로서 지칭될 수 있는 것을 형성할 수 있으며, 이러한 층은 약 0.1 mil 내지 약 50 mil, 또는 약 0.5 mil 내지 약 20 mil, 또는 0.7 mil 내지 약 10 mil, 또는 심지어 1 mil 내지 약 5 mil의 두께를 가질 수 있다. 이러한 불연속 층의 두께는 또한 감압 접착제의 도트의 높이 및/또는 세그먼트의 높이로서 기술될 수 있다.
다른 구체예에서, 감압 접착제 층은 5 내지 1000 마이크론 또는 10 내지 350 마이크론의 두께를 가질 수 있다.
또 다른 구체예에서, 감압 접착제는 핫멜트 접착제 상의 불연속 아일랜드(island)로 구성되는 뚜렷한 기하학적 패턴으로서 존재하고, 감압 접착제의 아일랜드는 약 0.25 mm x 0.25 mm 내지 약 4 mm x 4 mm의 치수를 갖고, 이러한 아일랜드 간의 코팅되지 않은 브릿지(bridge)는 격자를 형성하고, 각각의 브릿지는 약 0.25 mm 내지 약 1.0 mm의 폭을 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 아일랜드는 약 0.50 mm x 0.50 mm 내지 약 3 mm x 3 mm의 치수를 갖는다. 브릿지는 0.75 mm 이하, 또는 심지어 약 0.25 mm 내지 약 0.50 mm의 폭일 수 있다. 코팅된 영역이거나 코팅되지 않은 영역이거나 간에 패턴에 존재하는 아일랜드는 사각형, 원형, 삼각형, 타원형, 마름모형 또는 그 밖의 규정된 기하학적 모양일 수 있다. 이후, 브릿지는 관련 격자를 형성한다. 예를 들어, 아일랜드가 원형인 경우, 브릿지는 인접하는 원(circle) 사이에서 좁고, 브릿지의 교차점은 확대되고; 아일랜드가 정사각형인 경우, 브릿지는 대각선으로 마주하는 동일선을 형성한다.
기재된 기술은 (i) 상기 기술된 하나 이상의 핫멜트 접착제 및 (ii) 상기 기술된 하나 이상의 감압 접착제를 포함하는 접착제 시스템을 제공한다. 핫멜트 접착제는 연속 필름의 형태로 존재할 수 있으며, 감압 접착제는 상기 기술된 하나 이상의 패턴으로 상기 연속 필름의 적어도 하나의 표면 상에 분포될 수 있다. 따라서, 시스템은 몇몇 구체예에서 불연속 패턴으로 필름의 하나 이상의 면 상에 존재하는 감압 접착제를 지닌 핫멜트 접착제의 필름으로서 기술될 수 있다. 이 시스템은 부품의 조립, 특히 핫멜트 본딩을 사용하는 제조된 부품의 조립에 사용될 수 있으며, 이때 감압 접착제는 조립 및 핫멜트 본딩 공정에 이르기까지 동안에 부품들 간의 초기 및/또는 일시적 본딩을 제공할 수 있으며, 이후 핫멜트 접착제는 일차 및/또는 장기 접착을 형성하는데 사용될 수 있다.
또한, 기재되는 기술은 기재, 및 상기 기술된 하나 이상의 접착제 시스템을 포함하는 접착제 물품을 제공한다. 이들 구체예에서, 접착제 시스템은 기재 상에 존재한다. 전형적으로, 기재는 하나 이상의 추가의 엘리먼트에 본딩되는 것으로 여겨진다. 기재 및 엘리먼트는 그 사이에 접착제 시스템이 존재하면서 요망에 따라 배열될 수 있다. 이후, 감압 접착제는 상기 기술된 초기 및/또는 일시적 본딩을 제공하는데 사용될 수 있고, 이후 핫멜트 접착제는 상기 기술된 일차 및/또는 장기 접착을 형성할 수 있다.
기재 자체는 지나치게 제한되지 않는다. 기재는 가요성(즉, 비-강성) 기재, 예를 들어 텍스타일, 가죽, 합성 가죽, 또는 부직 기재일 수 있다. 기재는 비-가요성 (즉, 강성) 기재, 예를 들어, 유리섬유, 금속, 플라스틱 또는 목재 기재일 수 있다. 또한, 몇몇 구체예에서 상기 기술된 접착제 시스템은 핫 멜트 접착제 필름의 주요 양 표면 상에 감압 접착제 층을 가지며, 이후 시스템은 두 기재 사이에 배치되어 함께 이들을 본딩하는데 사용되는 것이 주지된다.
기재되는 기술은 또한 하나 이상의 부품 및 상기 기술된 적어도 하나의 접착제 물품을 포함하는 물품을 제공한다.
실시예
본원에서 기재되는 기술은 하기 비제한 예언적 실시예를 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다.
일련의 실시예를 하기 감압 접착제 (PSA)를 사용하여 제조하였다:
표 1
Figure 112016039013074-pct00002
일련의 실시예는 또한 하기 핫멜트 접착제 (HMA)를 사용하였다:
표 2
Figure 112016039013074-pct00003
일련의 실시예는 또한 핫멜트 접착제 상의 감압 접착제에 대해 하기 디자인 및/또는 패턴을 사용하였다:
표 3
Figure 112016039013074-pct00004
실시예의 요약이 하기 표에 제시된다. 각 실시예는 직물 기재를 사용하여 제조되었으며, 핫멜트 접착제가 10 mil 두께의 연속 필름으로서 기재에 적용되었다. 이후, 감압 접착제를 5 mil 두께의 특정 패턴으로 핫멜트 접착제 필름 상에 적용하였다. 이후, 각 실시예가 엘리먼트와 조립되고, 감압 접착제가 기재 (및/또는 접착제 물품)와 엘리먼트 간에 초기 및 일시적 접착을 제공하고, 이후 부품이 핫멜트 본딩되었으며, 핫멜트 접착제는 기재 (및/또는 접착제 물품)와 엘리먼트 간에 장기간 본딩을 제공하였다.
표 4
Figure 112016039013074-pct00005
기술은 하기 비제한적 실시예를 참조하여 훨씬 더 잘 이해될 수 있다.
일련의 실시예를 하기 감압 접착제 (PSA)를 사용하여 제조하였으며, 이중 일부가 상기 표에 있다.
표 5
Figure 112016039013074-pct00006
일련의 실시예는 또한 하기 핫멜트 접착제 (HMA)를 사용하였으며, 이중 일부가 또한 상기 표에 있다.
표 6
Figure 112016039013074-pct00007
일련의 실시예는 또한 핫멜트 접착제 상의 감압 접착제에 대해 하기 디자인 및/또는 패턴을 사용하였다:
표 7
Figure 112016039013074-pct00008
일련의 실시예는 또한 하기 기재를 사용하였으며, HMA이 제1 기재에 적용되었고, PSA가 지정된 디자인으로 HMA에 적용되었다. 이후, 제2 기재가 PSA 층에 적용되었다.
표 8
Figure 112016039013074-pct00009
실시예의 요약이 하기 표에 제시된다. 각 실시예는 특정 제1 기재를 사용하여 제조되었으며, 핫멜트 접착제가 10 mil 두께의 연속 필름으로서 기재에 적용되었다. 이후, 감압 접착제를 약 3 내지 4 mil 두께로 특정 패턴으로 핫멜트 접착제 필름 상에 적용하였다. 이후, 특정 제2 기재를 적용하였다. 이후, 각 실시예가 조립되었으며, 감압 접착제가 제1 기재와 제2 기재 간에 초기 및 일시적 접착을 제공하였으며, 이는 2일 후, 그리고 5개의 1 kg 롤(2 일 점착성으로서 지칭됨)의 결합 강도로 시험되었고, 이후, 부품이 85℃에서 핫멜트 본딩되었으며, 이때 핫멜트 접착제는 기재 층들 간에 장기간 본딩을 제공하였다. 이 최종 결합 강도가 또한 시험되었다. 두 경우에서, 점착성 및/또는 결합 강도는 제1 기재로부터 제2 기재를 떼어내는데 요구되는 힘을 측정함으로써 시험되었다.
표 9
Figure 112016039013074-pct00010
결과는 PSA를 HMA 상에 불연속 패턴으로 사용하는 기재된 기술이 단기 점착성 및 최종 결합 강도 분야에서 우수한 성능을 제공하여 기재된 기술을 여러 분야에서 매우 유용할 수 있게 함을 보여준다. 또한, 결과는 HMA과 PSA 물질의 특정 조합이, PSA가 특정 피쳐(feature)를 갖는 불연속 패턴으로 적용되는 경우에 두 분야에서 우수한 성능을 제공할 수 있음을 보여준다.
구체적으로 상기 열거되어 있거나 그렇지 않은 어떠한 선행 출원을 포함하여, 우선권이 주장되는 상기에 언급된 문헌들 각각은 본원에 참고로 포함된다. 어떠한 문헌에 대한 언급은 이러한 문헌이 선행 기술로서 자격을 주거나, 어떠한 관할구역에서 당업자들의 일반적인 지식을 구성함을 인정하는 것은 아니다. 실시예를 제외하거나, 달리 명확하게 지시되지 않는 경우에, 물질의 양, 반응 조건, 분자량, 탄소 원자의 수 등을 명시하는 본 명세서에서 모든 수치들은 단어 "약"에 의해 수정되는 것으로 이해될 것이다. 본원에서 언급되는 상하 및 하한의 양, 범위 및 비율은 독립적으로 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 본 발명의 각 엘리먼트의 범위 및 양은 다른 엘리먼트 중 어느 하나에 대한 범위 또는 양과 함께 사용될 수 있다.
"포함하는(including)", "함유하는" 또는 "특징으로 하는"과 동의어인 본원에서 사용되는 통상적인 용어 "포함하는(comprising)"은 포괄적이거나 개방형(open-ended)이고, 추가의 인용되지 않은 엘리먼트 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 그러나, 본원에서 "포함하는"의 각 언급에서, 상기 용어는 또한 대안의 구체예로서, 어구 "필수적으로 포함하는" 및 "구성되는"을 포함하며, "구성되는"은 명시되지 않은 어떠한 엘리먼트 또는 단계를 배제하며, "필수적으로 포함하는"은 고려되는 조성물 또는 방법의 기본적이고 신규한 특징들에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가의 인용되지 않은 엘리먼트 또는 단계의 포함을 허용하는 것으로 의도된다.
특정 대표적인 구체예 및 세부사항이 본 발명을 예시할 목적으로 기재되어 있지만, 당업자들에게는 여러 변경 및 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 그 안에서 이루어질 수 있음이 자명할 것이다. 이와 관련하여, 본 발명의 범위는 하기 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (16)

  1. (i) 핫멜트 접착제(hot-melt adhesive) 및 (ii) 감압 접착제(pressure sensitive adhesive)를 포함하는 접착제 시스템으로서, 핫멜트 접착제가 연속 필름의 형태로 존재하고, 감압 접착제가 상기 연속 필름의 적어도 하나의 표면 상에 불연속 패턴으로 분포되고,
    상기 핫멜트 접착제가 열가소성 폴리우레탄을 포함하고,
    상기 감압 접착제가 아크릴계 폴리머 분산물을 포함하고,
    상기 감압 접착제가 핫멜트 접착제 상의 불연속 아일랜드(island)로 구성되는 기하학적 패턴으로서 존재하고, 상기 감압 접착제의 아일랜드는 0.25 mm x 0.25 mm 내지 4 mm x 4 mm의 치수를 갖고, 상기 아일랜드 간의 코팅되지 않은 브릿지(bridge)는 격자를 형성하고, 각각의 브릿지는 0.25 mm 내지 1.0 mm의 폭을 갖는, 접착제 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 감압 접착제가 존재하는 상기 연속 필름의 표면의 5 내지 60 퍼센트를 감압 접착제가 덮는, 접착제 시스템.
  5. 기재(substrate), 및 기재의 제1 주표면 상의 접착제 시스템을 포함하는 접착제 물품으로서, 접착제 시스템이:
    (i) 핫멜트 접착제; 및
    (ii) 감압 접착제를 포함하고;
    핫멜트 접착제가 상기 기재의 제1 주표면 상에 연속 필름의 형태로 존재하고;
    감압 접착제가 기재 맞은 편의 핫멜트 접착제의 필름 상에 불연속 층의 형태로 존재하고,
    상기 핫멜트 접착제가 열가소성 폴리우레탄을 포함하고,
    상기 감압 접착제가 아크릴계 폴리머 분산물을 포함하고,
    상기 감압 접착제가 핫멜트 접착제 상의 불연속 아일랜드(island)로 구성되는 기하학적 패턴으로서 존재하고, 상기 감압 접착제의 아일랜드는 0.25 mm x 0.25 mm 내지 4 mm x 4 mm의 치수를 갖고, 상기 아일랜드 간의 코팅되지 않은 브릿지(bridge)는 격자를 형성하고, 각각의 브릿지는 0.25 mm 내지 1.0 mm의 폭을 갖는, 접착제 물품.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서, 감압 접착제 층이 존재하는 상기 연속 필름의 표면의 5 내지 60 퍼센트를 감압 접착제 층이 덮는, 접착제 물품.
  9. 제5항에 있어서, 기재가 필름(film), 시트(sheet), 멤브레인(membrane), 필터(filter), 부직 또는 직조 섬유, 중공 또는 솔리드 비드(solid bead), 병, 플레이트(plate), 튜브(tube), 로드(rod), 파이프(pipe) 또는 웨이퍼(wafer)를 포함하는, 접착제 물품.
  10. 제5항에 있어서, 기재가 다층인, 접착제 물품.
  11. 하나 이상의 부품 및 적어도 하나의 접착제 물품을 포함하는 물품으로서, 상기 접착제 물품은 압력, 온도, 또는 이 둘 모두의 적용을 통해 상기 부품에 결합하여 상기 물품을 형성시키고,
    상기 접착제 물품은 기재, 및 기재의 제1 주표면 상의 접착제 시스템을 포함하고, 접착제 시스템이:
    (i) 핫멜트 접착제; 및
    (ii) 감압 접착제를 포함하고;
    핫멜트 접착제가 상기 기재의 제1 주표면 상에 연속 필름의 형태로 존재하고;
    감압 접착제가 기재 맞은 편의 핫멜트 접착제의 필름 상에 불연속 층의 형태로 존재하고,
    상기 핫멜트 접착제가 열가소성 폴리우레탄을 포함하고,
    상기 감압 접착제가 아크릴계 폴리머 분산물을 포함하고,
    상기 감압 접착제가 핫멜트 접착제 상의 불연속 아일랜드(island)로 구성되는 기하학적 패턴으로서 존재하고, 상기 감압 접착제의 아일랜드는 0.25 mm x 0.25 mm 내지 4 mm x 4 mm의 치수를 갖고, 상기 아일랜드 간의 코팅되지 않은 브릿지(bridge)는 격자를 형성하고, 각각의 브릿지는 0.25 mm 내지 1.0 mm의 폭을 갖는, 물품.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 감압 접착제 층이 존재하는 상기 연속 필름의 표면의 5 내지 60 퍼센트를 감압 접착제 층이 덮는 물품.
  15. 제11항에 있어서, 기재가 필름, 시트, 멤브레인, 필터, 부직 또는 직조 섬유, 중공 또는 솔리드 비드, 병, 플레이트, 튜브, 로드, 파이프, 또는 웨이퍼를 포함하는 물품.
  16. 제11항에 있어서, 기재가 다층인 물품.

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