KR102545318B1 - 탄성 요소, 부직포 재료, 및 열가소성 필름을 결합시키기 위한 핫 멜트 접착제 - Google Patents

탄성 요소, 부직포 재료, 및 열가소성 필름을 결합시키기 위한 핫 멜트 접착제 Download PDF

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겐타 오카자키
킴벌리 이. 시크리스트
스티븐 디. 그레이
질 엠. 슈
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보스틱, 인크.
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Abstract

핫 멜트 접착제 조성물은 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로부터 선택된 제1 폴리머 성분; 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 약 30 중량% 내지 약 75 중량%의 점착부여 수지를 기초로 한 폴리머 블렌드를 포함한다. 본 조성물은 선택적으로, 가소제, 산화방지제, 왁스, 충전제, 착색제, UV 흡수제, 다른 폴리머, 또는 이들의 조합을 추가로 함유한다. 핫 멜트 조성물은 180℃에서 약 80,000 cP 이하의 점도를 가지고, 부직포 층, 탄성 부착물, 및 열가소성 필름(폴리올레핀, 폴리락트산, 등)과 같은, 일회용 위생 제품에서 사용되는 기재와 함께 결합시키는 것을 포함하는 다양한 산업적 적용을 위해 유용하다. 핫 멜트 접착제 조성물은 이중 기능적일 수 있어서, 탄성 요소 접착제 및 구조 접착제로서 역할을 할 수 있다.

Description

탄성 요소, 부직포 재료, 및 열가소성 필름을 결합시키기 위한 핫 멜트 접착제
관련 출원에 대한 상호 참고문헌
본 출원은 2016년 11월 28일에 출원된 미국특허출원 제62/426,774호, 및 2017년 6월 30일에 출원된 미국특허출원 제62/527,444호의 이익을 주장한다.
본 발명은 핫 멜트 접착제, 및 보다 구체적으로, 저융점 폴리프로필렌-기반 폴리머 또는 코폴리머와 비정질 폴리-알파 올레핀(amorphous poly-alpha olefin; APAO)의 블렌드로부터 제조된 핫 멜트 접착제에 관한 것이다. 이러한 접착제는 다양한 기재에 엘라스토머 요소를 결합시키는 데 유용하고, 기저귀, 여성 생리대, 성인 요실금 제품, 의료용 가운, 등과 같은 일회용 소비재 물품의 제작을 위한 구조 접착제로서 유용하다.
핫 멜트 접착제는 광범위한 상업적 최종 용도를 위해 다양한 기재들 사이에 결합을 형성하기 위해 사용된다. 예를 들어, 핫 멜트 접착제는 여러 제작된 물품에서 부직포 재료, 폴리머 필름, 및 엘라스토머 요소를 결합시키기 위해 사용된다. 이러한 적용에서, 핫 멜트 접착제는 엘라스토머 요소, 예를 들어, 가닥, 필름, 부착 탭 또는 패널, 및 직물, 합성 직물, 부직포 재료, 및 다양한 폴리머 필름 사이의 다른 연속 또는 불연속 형태를 결합시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 접착제로 결합된 탄성 가닥은 물품의 다리 및 허리 구역 둘레에 일회용 위생 제품의 적합성을 개선시키기 위해 사용된다. 이러한 적용은 유체를 보유하기 위해 신뢰성 있는 시일을 유지하면서, 착용자의 움직임에 편안하게 적응하기 위해 의복에 대해 요구되는 가닥의 탄성을 손상시키지 않으면서 기재에 강력한 결합을 형성하기 위한 접착제를 필요로 한다. 적어도 하나의 다른 기재에 탄성 요소를 부착하기 위해 사용되는 핫 멜트 접착제는 본원에서 "탄성 요소 접착제"로서 지칭된다.
일회용 소비재 물품용 핫 멜트 "구조 접착제"는 다양한 부직포 재료를 낮은 표면 에너지의 열가소성 필름, 예를 들어, 폴리락트산, 폴리에틸렌, 또는 미처리된 폴리프로필렌과 결합시킨다. 일회용 물품의 제작에서 더 얇은 폴리올레핀 백시트의 사용은 접착제가 적용될 때 용락(burn-through), 및 뒤틀림을 방지하기 위해 저점도의 핫 멜트의 사용을 필요로 한다. 구조 접착제는 양호한 전단 강도를 가져야 하지만, 추가적으로, 강한 박리 강도를 가져야 한다(특히, 낮은 부가물 수준, 예를 들어, 제곱 미터 당 1 또는 2 그램에서). 다른 한편으로, 탄성 요소 접착제는 양호한 내크리프성(creep resistance)을 나타내야 한다.
핫 멜트 접착제는 광범위한 적용 방법 및 공정 조건을 이용하여 적용될 수 있다. 핫 멜트 접착제는 이후에 다양한 재료에 부착되는 탄성 요소에 또는 기재에 다양한 패턴의 얇은 필라멘트 또는 층으로서 스프레이되거나 코팅될 수 있다. 냉각된 직후에, 접착제는 기계적 응력 동안 및/또는 후에 박리력 또는 결합 유지에 의해 측정한 경우 적합한 결합 강도를 나타내는 것과 같은 여러 요건을 충족할 필요가 있다. 특정 적용에서, 장기간 또는 열적으로 가속화된 에이징을 겪은 물품에 기계적 응력이 가해지는 동안 및 후에 결합 성능은 유지되어야 한다.
핫 멜트 접착제는 폴리머, 예를 들어, 폴리올레핀(에틸렌- 또는 프로필렌-기반 폴리머, 등), 또는 작용화된 폴리올레핀(산소 또는 다른 헤테로원자 함유 모노머로 형성된 에틸렌 또는 프로필렌 코폴리머, 등), 또는 적어도 하나의 고무질 상을 함유한 스티렌 블록 코폴리머, 예를 들어, 폴리(스티렌-b-이소프렌-b-스티렌)(SIS) 또는 폴리(스티렌-b-부타디엔-b-스티렌)(SBS)을 기초로 할 수 있다. SIS, SBS, 및 유사한 블록 코폴리머가 사용될 때, 스티렌성 상은 일반적으로, 응집 강도를 제공할 것으로 사료되며, 폴리(디엔) 상은 탄성 요소 접착제와 같은 최종 용도 적용에서 기계적 힘을 견뎌야 하는 제작된 요소의 성능에 대해 중요한 엘라스토머 거동을 부여할 것으로 사료된다.
수 년에 걸쳐, 많은 상이한 올레핀성 폴리머는 핫 멜트 접착제의 제형에서 사용되었다. 이러한 것들 중 첫번째는 폴리머 사슬의 탄소 골격을 따라 펜던트 메틸 기의 랜덤 입체 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 비정질 폴리프로필렌(APP)이었다. 입체 규칙성의 결여는 APP 시스템의 결정도의 발달을 방해하여, 이러한 것을, 접착제의 전체 성능을 조정하기 위해 사용되는 다양한 점착부여제, 가소제, 왁스, 및 충전제와 혼화 가능하게 만든다.
후에, 본래 비정질 폴리프로필렌 폴리머에 비해 개선된 성질을 제공하는 다른 올레핀 폴리머가 입수 가능하게 되었다. 이러한 것은 비정질 폴리-알파 올레핀(APAO)으로서 지칭된다. APAO는 프로필렌, 에틸렌, 및 부텐을 포함하지만, 이로 제한되지 않는, 다양한 모노머를 사용하여 제조된다. 이러한 것은 통상적으로, 상당히 넓은 분자량 분포(3.0 초과의 다분산도 지수)를 지니고 다양한 지글러-나타 촉매 시스템을 이용하여 형성될 수 있는 랜덤 폴리머이다.
그러나, 통상적으로, 오로지 저 결정도 APP 또는 APAO 물질을 기초로 한 핫 멜트 접착제는 이러한 것이 일반적으로 낮은 기계적 힘에서 굴복하고, 불량한 탄성을 가지고, 장기간 또는 열적으로 가속화된 에이징을 겪은 물품에서 강한 결합을 유지하지 못하기 때문에 탄성 적용을 위한 결합 유지 성능 기준을 충족하지 못한다. 추가적으로, 단지 매우 낮은 결정도의 폴리올레핀을 함유한 제형은 성질들을 서서히 발달시키는 경향이 있다. 후자의 문제는 느린 셋-업이 접착제 과-침투를 야기시킬 수 있는 위생 적용에서 일반적으로 사용되는 부직포와 같은 다공성 기재 상에서 사용될 때 문제가 될 수 있는데, 이는 최종 라미네이트의 성능을 손상시키고, 극단적인 경우에, 공정 장비 상에 접착제의 축적을 야기시키고, 잠재적으로 블로킹을 야기시킨다.
더욱 최근에, 이러한 한계들 중 일부를 극복하는 더욱 정밀하게 조정된 성질을 갖는 폴리올레핀을 형성하기 위한 메탈로센 및 다른 단일 사이트 촉매 작용(single site catalysis; SSC)이 개발되었다. 예를 들어, 분자량 분포는 전통적인 지글러-나타 촉매를 사용하여 형성된 것과 비교하여 상당히 더 좁은 다분산도 값을 갖는 폴리머를 제공하기 위해 이러한 타입의 촉매를 사용하여 조절될 수 있다. 좁은 다분산도의 이러한 물질은 물리적 성질을 손상시킬 수 있는 매우 짧은 폴리머 사슬을 함유하지 않는 저점도 접착제를 형성시킬 수 있게 한다. 단일-사이트 촉매는 또한, 지글러-나타 촉매와 비교하여 훨씬 더 높은 수준의 코모노머를 도입할 수 있다. 이는 우수한 기계적 성질을 갖는 높은 투명성의 필름으로 제조될 수 있는 중간 정도 내지 저밀도 폴리에틸렌 코폴리머를 제공하기 위해 높은 수준의 코모노머, 예를 들어, 1-부텐, 1-헥센, 및 1-옥텐을 에틸렌-기반 폴리머 내에 도입할 수 있게 한다. 이러한 부류의 에틸렌-기반 코폴리머의 예는 Dow Chemical Company로부터의 Affinity® 및 Engage® 폴리머를 포함한다. 유사하게, 높은 수준의 에틸렌 및/또는 다른 알파-올레핀을 함유한 프로필렌 기반 코폴리머를 형성할 수 있는 단일-사이트 촉매가 개발되었다. 프로필렌 기반 코폴리머 시스템의 예는 ExxonMobil로부터의 Vistamaxx® 폴리머, 및 Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 Versify® 등급을 포함한다.
단일-사이트 촉매는 폴리올레핀 및 이의 코폴리머의 사슬 아키텍쳐를 조절하기 위해 추가로 이용될 수 있다. 이러한 촉매는 폴리머 사슬을 따라 입체- 및 위치-결함(regio-defect)의 정도, 및 또한, 전체 결정도 및 최종 성질을 좌우한다. 이러한 촉매를 사용한 폴리머 입체-규칙성의 조절은, 이웃하는 골격 탄소("diad")의 펜던트 치환체가 고도로 이소택틱 폴리머를 제공하기 위해 주로 동일한("메소") 방식으로 배열되도록 수행될 수 있다. 상반되게, 단일-사이트 촉매는, 측면-분지 알킬 기가 신디오택틱 폴리머를 제공하기 위해 대립하는("라세믹") 방식으로 배향되도록 설계될 수 있다. 아이소택틱 및 신디오택틱 폴리프로필렌 호모폴리머와 같은, 매우 낮은 수준의 입체-오류(0.50 mol% 미만)를 함유한 고도로 조절된 입체 규칙성을 갖는 물질은 일반적으로 뻣뻣하고 높은 융점의 물질이다.
최근에, 폴리머 성질의 미세한 조절을 가능하게 하기 위해 고정된 수준의 입체-결함을 타겟으로 하는 촉매가 개발되었다. 조절된 수준의 입체-오류를 선택적으로 도입하도록 설계된 촉매의 사용은, 다른 폴리프로필렌 호모폴리머와 조성적으로 동일하지만, 향상된 가요성을 나타내고, 더 낮은 융점을 갖는 물질을 제공할 수 있다. 이러한 부류의 폴리머의 예는 Idemitsu Chemicals로부터 입수 가능한 L-MODU S400, S600, 및 S901 프로필렌-기반 호모폴리머를 포함한다. 이러한 폴리머가 더 양호한 접착 특징을 갖는 핫 멜트 접착제를 제조하기 위해 사용되었지만, 이러한 것은 다양한 열적 조건 하에서 장기 에이징에서 엄격하게 유지되어야 하는 탄성 재료를 포함하는 다양한 기재에 강력한 초기 결합의 형성을 필요로 하는 적용에서 널리 사용되지 않았다. 또한, 구조 접착제 및 탄성 요소 접착제 둘 모두로서(즉, "이중 기능성"임) 잘 수행되는 단일 접착제를 제공하는 것이 유리할 것이다.
이러한 목적을 고려하여, 본 발명의 일 구현예는 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분; 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하는 핫 멜트 접착제 조성물로서, 조성물의 점도는 180℃에서 약 80,000 cP 이하이며, 제1 폴리머 성분, 제2 폴리머 성분, 및 점착부여 수지는 (1) 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도, 및 (2) 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에 적어도 80%의 크리프 유지를 갖는 핫 멜트 접착제 조성물을 제공하기에 효과적인 양으로 존재하는 핫 멜트 접착제 조성물을 제공한다. 본 발명의 구현예는 탄성 요소 접착제 및 구조 접착제로서를 포함하는, 광범위한 접착제 적용에서 기능하고, 이중 기능성인 특정 접착제 제형을 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 핫 멜트 접착제 조성물은 (a) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분; (b) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 (c) 약 30 중량% 내지 약 75 중량%의, 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하며, 여기서, 조성물의 점도(ASTM D3236-88에 의해 측정됨)는 180℃에서 약 80,000 cP 이하이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 라미네이트를 제조하는 방법은 (a) 제1 기재에 핫 멜트 접착제 조성물을 용융 상태로 적용하는 단계로서, 핫 멜트 접착제 조성물은 (i) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분; (ii) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 (iii) 약 30 중량% 내지 약 75 중량%의, 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하며, 여기서, 조성물의 점도(ASTM D3236-88에 의해 측정됨)는 180℃에서 약 80,000 cP 이하인 단계; (b) 제2 기재를 접착제 조성물과 접촉시킴으로써 제1 기재에 제2 기재를 정합시키는 단계; 및 (c) 접착제를 냉각시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가적인 구현예는 제1 기재에 본 발명에 따른 핫 멜트 접착제 조성물을 용융 상태로 적용하고, 제2 기재를 접착제와 접촉시킴으로써 제2 기재를 제1 기재에 정합시키고, 이후에 접착제를 냉각시키는 방법에 의해 제조된 라미네이트를 포함한다. 라미네이트는 일회용 물품에서 탄성 다리 커프, 스탠딩 다리 커프, 또는 탄성 측면 패널로서 사용될 수 있다. 라미네이트는 또한, 접착제가 구조 접착제로서 사용되는 구현예에서 일회용 물품의 코어의 일부로서 사용될 수 있으며; 그러한 경우에, 라미네이트는 통상적으로, 부직포 기재, 구조 접착제, 및 배면 층 또는 필름, 예를 들어, 폴리에틸렌 필름을 포함한다. 본 발명의 구현예는 또한, 본 발명의 접착제 및 적어도 하나의 기재를 포함하는, 일회용 물품, 예를 들어, 기저귀를 포함한다.
본 발명의 추가 구현예는 (1) 용융 접착제를 형성하기 위해 단일 배치의 접착제를 용융시키는 단계; (2) 용융 접착제를 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계; (3) 제1 부분을 플랜트의 제1 영역으로 유도하고, 제1 접착제-보유 표면을 제공하기 위해 제1 영역에서 제1 기재 또는 탄성 요소 중 적어도 하나에 접착제를 적용하는 단계; (4) 제1 접착제-보유 표면에 제1 기재 또는 탄성 요소 중 다른 하나를 부착하는 단계; (5) 제2 부분을 플랜트의 제2 영역으로 유도하고, 제2 접착제-보유 표면을 제공하기 위해 제2 영역에서 제2 기재 또는 부직포 층 중 적어도 하나에 접착제를 적용하는 단계; 및 (6) 제2 접착제-보유 표면에 제2 기재 또는 부직포 층 중 다른 하나를 부착하는 단계를 포함하며, 여기서 접착제는 (1) 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도, 및 (2) 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에 적어도 80%의 크리프 유지를 제공하기에 효과적인, 이중 기능성 접착제를 사용하는 방법에 관한 것이다. 이러한 구현예는 2가지 최종 용도를 제공할 수 있는 접착제를 위한 단일 용융 탱크의 사용을 허용하며, 선택적으로, 이러한 용도 중 하나에서 적용하기 전에 가소제가 첨가된다.
본 발명의 상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명 둘 모두가 예시적이지만, 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 초기에 및 다양한 에이징 환경 후 둘 모두에서, 본 발명의 3개의 예시적인 제형의 박리 성능을 도시한 것으로서, 그래프의 각 섹션은 좌측에서 우측으로, 각각 초기, 1주, 2주, 및 4주 에이징된 값에 대한 박리 강도 값을 나타낸 것이다.
도 2는 초기에 및 다양한 에이징 환경 후 둘 모두에서, 다른 제형과 비교한 본 발명의 예시적인 제형의 박리 성능을 도시한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 핫 멜트 접착제 조성물은 (a) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분; (b) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 (c) 약 30 중량% 내지 약 75 중량%의, 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하며, 여기서, 조성물의 점도(ASTM D3236-88에 의해 측정됨)는 180℃에서 약 80,000 cP 이하이다.
본 발명의 구현예는 적어도 약 30 중량% 양의 점착부여 수지와 함께 저융점 폴리프로필렌 폴리머와 비정질 알파 폴리올레핀의 혼합물을 기초로 한 접착제이다. (본원에서 모든 백분율은 달리 상세하게 주지하지 않는 한, 접착제의 총 중량을 기준으로 한 중량 단위임). 본 발명의 구현예에 따른 접착제는 다양한 기재, 특히, 본질적으로 엘라스토머성인 기재와 우수한 초기 결합을 나타내고, 위생, 구조, 및 패키징 적용을 위해 이를 유용하게 만들도록 장기간 열적 에이징 시에 유지되는 결합을 제공한다. 본 발명의 다른 구현예에 따른 접착제는 양호한 전단 강도를 제공하지만, 특히, 제곱 미터 당 1 또는 2 그램과 같은 낮은 부가물 수준에서, 추가적으로 강한 박리 강도를 제공한다. 양호한 내크리프성 및 박리 강도를 나타내는 본 발명의 특정 접착제가 이중 기능성이라는 것이 확인되었다.
일반적으로, 본 발명의 핫 멜트 접착제 조성물은 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1폴리머 성분을 포함한다. 본원에서 사용되는, 제1 폴리머 성분의 "저융점"은 이러한 것이, 분당 10℃ 대신에 분당 20℃의 주사 온도가 이용된다는 점에서 시험에 대한 하나의 변형을 제외하고 ASTM E-794-01에 따라 시차 주사 열량법(DSC)을 이용하여 측정할 때 130℃ 미만의 융점을 가짐을 의미한다("DSC 융점"). 바람직하게는, 제1 폴리머의 DSC 융점은 95℃ 미만, 더욱 바람직하게는, 92℃ 미만, 및 가장 바람직하게는, 90℃ 미만이다. 더욱 바람직하게는, 제1 폴리머의 DSC 융점은 적어도 60℃, 및 더욱 바람직하게는, 적어도 65℃이다. (범위의 상한치 및 하한치가 본 발명의 접착제 또는 접착제의 구성성분의 임의의 특성 또는 특징을 기술하기 위해 본원에 별도로 제공될 때, 본 발명의 양태는 임의의 나열된 하한치로부터 임의의 나열된 상한치까지 확장하는 범위를 포함함).
본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1 폴리머 성분은 낮은 모듈러스를 갖는데, 이는 파괴되기 전에 비교적 큰 정도로 신축할 수 있음을 의미한다. "낮은 모듈러스"를 갖는 폴리머 성분을 동정하는 하나의 방식은 이의 파단 연신율을 평가하는 것이다. 본 발명의 일 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 ASTM D638에 따라 적어도 20%의 파단 연신율을 갖는다(본원에서 "낮은 모듈러스 값"으로서 규정됨). 바람직하게는, 제1 폴리머 성분은 적어도 100%, 더욱 바람직하게는, 적어도 150%, 및 가장 바람직하게는, 적어도 200%의 낮은 모듈러스 값을 갖는다. 폴리머 성분의 모듈러스를 측정하는 다른 방식은 JIS-K 7113-2에 따라 이의 파단 연신율을 측정하는 것이다. 본 발명의 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 JIS-K 7113-2에 따라 적어도 400%, 더욱 바람직하게는, 적어도 500%, 및 가장 바람직하게는, 적어도 550%의 파단 연신율 값을 갖는다.
본 발명의 제형에서 저융점 폴리프로필렌-기반 폴리머의 타입 및 수준은 다양한 기재에 탄성 요소를 결합시키기 위해 요구되는 결합 강도 및 연성과 함께 다양한 적용 방법을 위해 요구되는 흐름의 적절한 균형을 제공하기 위해 선택되었다. 본 출원을 위해 적합한 저융점 프로필렌-기반 폴리머는 일반적으로 90 mol% 미만의 메소 diad 농도 및 130℃ 미만의 DSC 융점, 바람직하게는, 100℃ 미만의 DSC 융점을 지니는 프로필렌 호모폴리머를 포함한다.
새로운 타입의 폴리올레핀은 Idemitsu Petrochemical, Ltd.에 의해 개발되었다. 이러한 것은 이의 L-MODU 등급으로서 기술되었으며, 이는 축약하면 저분자량 및 낮은 모듈러스 폴리올레핀이다. 이러한 것이 완전히 폴리프로필렌 기반이지만, 이러한 것은 폴리프로필렌과 일반적으로 관련되지 않은 성질을 갖는다. 통상적인 폴리프로필렌 호모폴리머는 결정도 및 융점에 있어서 매우 높은 경향이 있다. 이는 이러한 것이 지글러-나타 또는 메탈로센 촉매 기술을 이용하여 제조되었는지 여부와는 관계 없이 그러하다. 신규한 L-MODU 등급은 폴리머의 입체 규칙성을 조절하는 독특한 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된다. 이는 이전에 달성될 수 없었던 성질을 제공하는 새로운 타입의 폴리머를 야기시킨다. 예를 들어, 이러한 새로운 폴리머의 융점은 임의의 다른 메탈로센 촉매화된 폴리프로필렌 호모폴리머보다 훨씬 더 낮다. 통상적인 폴리프로필렌 호모폴리머는 약 130℃ 내지 170℃의 DSC 융점을 갖는다. L-MODU 폴리머는 ASTM E-28-99에 따라 측정할 때 130℃ 미만의 링 앤드 볼 연화점을 갖는다. 본 발명의 일 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 폴리프로필렌 호모폴리머이고, 100℃ 미만의 DSC 융점을 갖는다.
이러한 폴리머를 제조하기 위한 공정은 미국특허 제6,797,774호(Idemitsu PetroChemical Co., Ltd.(Tokyo, JP)에 양도됨)에서 상세히 기술된다. 이러한 것이 이러한 저융점 및 긴 재결정화 시간을 갖기 때문에, 특별한 고려사항은 수중 펠렛화 장비를 이용하여 이를 가공하기 위해 고려될 필요가 있다. 이는 Idemitsu Kosan Co,. Ltd.(Tokyo, JP)에 양도된 미국특허 제7,776,242호에 기술된다. 미국특허 제6,797,774호 및 미국특허 제7,776,242호에서 확인된 개시내용은 둘 모두 본 특허출원 내에 이에 대한 참고로 상세하게 도입된다. Idemitsu L-MODU 폴리프로필렌 호모폴리머의 특정 특징은 하기 표 1에 나열된다.
[표 1]
Figure 112019066184829-pct00001
# DSC 연화점은 Bostik's Analytical Laboratory에 의해 실행되었다. 다른 값은 이의 웹 사이트 상에서 Idemitsu에 의해 보고된 것이다.
* MFR = 230℃에서 2.16 kg의 L-MODU S901에 대해 50 g/10분
L-MODU 폴리머가 폴리프로필렌 호모폴리머이지만, 이러한 것은 상기에서 언급된 바와 같이, 전통적인 폴리프로필렌 폴리머와는 매우 다르다. DSC에 의해 측정할 때 훨씬 더 저융점을 갖는 것 이외에, 이의 용융 엔탈피 값은 또한, 전통적인 폴리프로필렌 등급보다 훨씬 더 낮다. 분당 10℃ 대신에 분당 20℃의 주사 온도가 사용되는 하나의 변형을 제외하고, ASTM E793-01 "시차 주사 열량법에 의한 융해 및 결정화 엔탈피에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Enthalpies of Fusion and Crystallization by Differential Scanning Calorimetry)"에 따라 분석할 때, 표 2에 나타낸 하기 결과가 얻어졌다.
[표 2]
Figure 112019066184829-pct00002
융점과 용융 엔탈피 값 둘 모두는 가장 전통적인 폴리프로필렌 기반 호모폴리머와 비교하여 매우 낮다. 통상적인 폴리프로필렌 호모폴리머는 약 130℃ 내지 171℃의 융점, 및 약 80 J/g 이상의 용융 엔탈피 값을 갖는다. L-MODU 폴리머는 융점과 용융 엔탈피의 독특한 조합을 갖는다. 그러나, 본 발명자는, 베이스 폴리머로서 이러한 재료들을 사용하여 적합한 핫 멜트 접착제를 제조하기 위해, 제2 폴리머 성분으로서 추가적인 폴리머 성분의 사용을 필요로 한다는 것을 확인하였다.
다른 폴리머는 저융점의 제1 폴리머 성분으로서 사용될 수 있고, 프로필렌과, 에틸렌, 부텐, 헥센, 옥텐 및 이들의 조합으로부터 유도된 랜덤 폴리-알파-올레핀 코폴리머 및 테르폴리머를 포함한다. 일부 특히 바람직한 폴리올레핀 폴리머에는 적어도 하나의 다른 올레핀 모노머와 프로필렌의 코폴리머, 예를 들어, 에틸렌-프로필렌 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 코폴리머가 있다. 바람직한 랜덤 코폴리머는 프로필렌/에틸렌 엘라스토머를 포함하며, 이는 ExxonMobil Chemical로부터 상표명 Vistamaxx®로 얻을 수 있다. 적합한 상업적 등급은 약 5 중량% 내지 약 20 중량% 에틸렌의 범위이고, 약 1 g/10분 내지 약 50 g/10분의 용융 유량, 및 약 0.84 그램/mL 내지 0.88 그램/mL의 밀도의 범위이다. 하나의 특히 바람직한 등급은 Vistamaxx® 6202로서, 이는 약 85% 프로필렌 및 15% 에틸렌을 갖는 폴리(프로필렌-코-에틸렌) 엘라스토머이고, 20 g/10분의 용융 질량-유량(230℃/2.16 kg) 및 0.863 g/cc의 밀도를 갖는다. 제2의 바람직한 등급은 Vistamaxx® 6502로서, 이는 약 87% 프로필렌 및 13% 에틸렌을 갖는 폴리(프로필렌-코-에틸렌) 엘라스토머이고, 45 g/10분의 용융 질량-유량(230℃/2.16 kg) 및 0.865 g/cc의 밀도를 갖는다.
제1 폴리머 성분은 일반적으로, 임의의 사용을 위해 접착제 조성물에 약 2 중량% 내지 약 50 중량%, 바람직하게는, 약 5 중량% 내지 약 45 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 7.5 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 존재한다. 이러한 수준에서의 폴리프로필렌들의 혼합물이 또한 적합하다. 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 하나 이상의 추가적인 폴리머는 요망되는 경우에, 제1 폴리머와 함께 블렌딩될 수 있다. 본 발명의 구현예에 따른 제1 폴리머 성분의 중량평균 분자량은 약 2,000 그램/mol 내지 약 150,000 g/mol, 바람직하게는, 약 20,000 g/mol 내지 약 150,000 g/mol의 범위일 수 있다. 상기 값은 일반적으로 접착제의 사용을 위한 범위이다. 접착제가 탄성 요소 접착제로서 사용되는 바람직한 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 접착제 조성물에, 약 5% 내지 약 35%, 더욱 바람직하게는, 약 10 중량% 내지 약 30 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 접착제가 구조 접착제로서 사용되는 바람직한 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 접착제 조성물에, 약 15% 내지 약 38%, 더욱 바람직하게는, 약 18 중량% 내지 약 33 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 20 중량% 내지 약 32 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 접착제가 이중 기능성(즉, 구조 접착제로서 또는 탄성 요소 접착제로서 사용될 수 있음)인 바람직한 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 접착제 조성물에 약 5% 내지 약 30%, 더욱 바람직하게는, 약 8 중량% 내지 약 25 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 10 중량% 내지 약 17 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 핫 멜트 접착제 조성물은 또한, 임의의 사용을 위해 약 2 중량% 내지 약 50 중량%로 존재하는 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분을 포함한다. 이러한 제2 폴리머 성분, 예를 들어, 비정질 폴리-알파-올레핀(APAO)의 존재는 접착제의 최종 물리적 성질을 개질시킬뿐만 아니라 응집 강도를 제공할 것으로 여겨진다. 특히, 신중하게 선택된 양의 점착부여제와 함께 상술된 저-모듈러스, 저융점의 제1 폴리머 성분과 APAO 폴리머의 조합은 시간에 따라 접착제의 전체 성질이 발달함에 따라, 응력을 받은 탄성 요소에 대한 강력한 결합을 유지하기 위해 요구된 응집 강도를 갖는 접착제를 제공하는 것으로 나타났다. 유사한 셋업 이점을 제공하도록 구상될 수 있는 다른 재료, 예를 들어, 보다 높은 결정도의 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 왁스와는 달리, APAO 재료는 접착제의 장기 상 안정성을 향상시키기 위해 본 발명의 제형의 다른 중요한 성분과의 향상된 혼화성을 제공할 것으로 여겨진다.
본 발명에서 유용한 블렌드의 제2 폴리머 성분은 여러 상이한 카테고리의 저분자량, 저용융 점도, 및 비정질 프로필렌-함유 폴리머를 포함한다. 용어 "비정질"은 본원에서, 고도의 결정질 폴리프로필렌 표준물에 대한 시차 주사 열량법(DSC)에 의해 측정한 경우, 30% 미만의 결정도를 갖는 것으로서 규정된다. 이러한 폴리머는 프로필렌의 호모폴리머, 또는 프로필렌과 하나 이상의 알파-올레핀(1-알켄) 코모노머, 예를 들어, 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 및 1-옥텐의 코폴리머일 수 있다. "부텐 풍부" APAO 폴리머로서 지칭되는 폴리(1-부텐-코-프로필렌) 폴리머는 또한, 본 발명에 대해 적합하다. 폴리머는 유리하게, ASTM E28에 따라 약 80℃ 내지 170℃의 링 앤드 볼 연화점, 및 ASTM D3417에 따라 약 -5℃ 내지 -40℃의 유리전이온도를 나타낸다.
일 구현예에서, 비정질 폴리머는 (ASTM D3236에 따라 측정한 경우) 190℃에서 약 500 cP 초과 내지 약 120,000 cP 및 더욱 바람직하게는, 500 cP 내지 8,000 cP의 용융 점도 범위를 갖는 폴리-알파 올레핀 폴리머이다.
바람직하게는, 제2 폴리머 성분은 폴리-α-올레핀, 바람직하게는, 비정질 폴리-α-올레핀을 포함한다. 바람직한 제2 폴리머 성분은 "프로필렌 풍부" 폴리(1-프로필렌-코-1-부텐) 코폴리머 및/또는 에틸렌 및/또는 1-부텐의 비정질 폴리프로필렌 코- 및 테르폴리머를 포함한다. 예시적인 비정질 폴리-알파 올레핀 코폴리머는 REXtac LLC로부터의 REXtac® 2830, 및 Evonik Industries로부터의 시리즈의 Vestoplast® EP NC 702를 포함한다.
제2 폴리머 성분은 일반적으로, 임의의 사용을 위해 접착제 조성물에서, 2 중량% 내지 약 50 중량%, 바람직하게는, 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재한다. 상기 값은 일반적으로 접착제의 사용을 위한 범위이다. 접착제가 탄성 요소 접착제로서 사용되는 바람직한 구현예에서, 제2 폴리머 성분은 접착제 조성물에, 약 10% 내지 약 45%, 더욱 바람직하게는, 약 20 중량% 내지 약 40 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 접착제가 구조 접착제로서 사용된 바람직한 구현예에서, 제2 폴리머 성분은 접착제 조성물에서, 약 10% 내지 약 40%, 더욱 바람직하게는, 약 15 중량% 내지 약 35 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 20 중량% 내지 약 28 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 접착제가 이중 기능성(즉, 구조 접착제로서 또는 탄성 요소 접착제로서 사용될 수 있음)인 바람직한 구현예에서, 제2 폴리머 성분은 접착제 조성물에서, 약 15% 내지 약 40%, 더욱 바람직하게는, 약 18 중량% 내지 약 32 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 20 중량% 내지 약 26 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
점착부여 수지는, 본 설명에서 규정된 바와 같이, 일반 폴리머와 비교하여, 일반적으로, 최종 핫 멜트 접착제 조성물의 접착력을 향상시키는 천연 공급원으로부터 또는 화학 공정으로부터, 또는 이들의 조합으로부터, 분자 또는 거대-분자, 일반적으로, 화학 화합물 또는 상당한 저분자량 폴리머일 수 있다. 대표적인 수지는 C5/C9 탄화수소 수지, 합성 폴리테르펜, 로진, 로진 에스테르, 천연 테르펜, 등을 포함한다. 보다 구체적으로, 유용한 점착부여 수지는 임의의 혼화성 수지 또는 이들의 혼합물, 예를 들어, (1) 검 로진, 목재 로진, 톨유 로진, 증류된 로진, 수소화된 로진, 다이머화된 로진, 및 중합된 로진을 포함하는 천연 및 개질된 로진; (2) 옅은, 목재 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화된 로진의 글리세롤 에스테르, 중합된 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화된 로진의 펜타에리스리톨 에스테르, 및 로진의 페놀성 개질된 펜타에리스리톨 에스테르를 포함하는, 천연 및 개질된 로진의 글리세롤 및 펜타에리스리톨 에스테르; (3) 천연 테르펜의 코폴리머 및 테르폴리머, 예를 들어, 스티렌/테르펜 및 알파 메틸 스티렌/테르펜; (4) 적당히 저온에서 프리델-크래프트 촉매의 존재 하에서, 피넨으로서 공지된 바이시클릭 모노테르펜과 같은 테르펜 탄화수소의 중합으로부터 일반적으로 형성된 폴리테르펜 수지(또한, 수소화된 폴리테르펜 수지가 포함됨); (5) 페놀 개질된 테르펜 수지 및 이의 수소화된 유도체, 예를 들어, 예컨대, 산성 매질에서 바이시클릭 테르펜 및 페놀의 축합으로부터 형성된 수지 산물; (6) 주로 올레핀 및 디올레핀으로 이루어진 모노머의 중합으로 형성된 지방족 석유 탄화수소 수지(또한, 수소화된 지방족 석유 탄화수소 수지가 포함됨); 및 (7) 환형 석유 탄화수소 수지 및 이의 수소화된 유도체를 포함한다. 상술된 점착부여 수지들 중 둘 이상의 혼합물이 일부 제형을 위해 요구될 수 있다. 또한, 환형 또는 비환형 C5 수지 및 방향족 개질된 비환형 또는 환형 수지가 포함된다.
본 발명의 일 구현예에서, 점착부여제는 지방족 및 지환족 탄화수소 수지 및 이들의 수소화된 유도체, 수소화된 방향족 탄화수소 수지, 방향족으로 개질된 지방족 또는 지환족 수지 및 이들의 수소화된 유도체, 폴리테르펜 및 스티렌화된 폴리테르펜 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 다른 구현예에서, 점착부여제는 C-5 지방족 탄화수소 수지, 수소화된 C-5 수지, 수소화된 C-9 수지, 수소화된 DCPD 수지 및 방향족-개질된 DCPD 수지로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, 점착부여 수지는 적어도 약 40℃, 가장 바람직하게는, 약 80℃ 내지 140℃의 링 앤드 볼 연화점(ASTM E28에 의해 측정됨)을 갖는다. 바람직한 점착부여제는 약 85℃ 내지 135℃의 링 앤드 볼 연화점(RBSP)을 지니고, ExxonMobil Chemical로부터 Escorez 5400, 5600, 및 5615의 상표명으로 얻을 수 있다. 하나의 바람직한 점착부여제는 Kolon으로부터 입수 가능한, 107℃ 내지 114℃의 RBSP를 갖는 수소화된 C5/환형 탄화수소 수지인 Sukorez SU-210이다. 다른 바람직한 점착부여 수지는 Eastman Chemical Company로부터 입수 가능하고, 일부 수소화된 지방족 탄화수소 수지, 예를 들어, Eastotac® H100L 및 Eastotac® H100R, 뿐만 아니라, 비-수소화된 지방족 C5 수지 및 낮은 방향성을 갖는 방향족 개질된 C5 수지, 예를 들어, 각각 Piccotac® 1095 및 Piccotac® 9095를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현예는 약 30 중량% 내지 약 75 중량%의 양으로 점착부여 수지를 포함하는 임의의 사용을 위한 핫 멜트 접착제 조성물을 제공한다. 일반적으로 사용하기 위한 및 탄성 요소 접착제로서의 바람직한 성능에 대하여, 점착부여제는 접착제 조성물에서, 조성물의 약 30 중량% 내지 75 중량%, 바람직하게는, 약 32% 내지 73%, 더욱 바람직하게는, 약 35 중량% 내지 70 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 45 중량% 내지 65 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 구조 접착제로서의 접착제의 사용을 위한 바람직한 구현예에서, 점착부여제는 접착제 조성물에서, 조성물의 약 30 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는, 약 32% 내지 55%, 더욱 바람직하게는, 약 34 중량% 내지 50 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 35 중량% 내지 45 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 접착제가 이중 기능성(즉, 구조 접착제로서 또는 탄성 요소 접착제로서 사용될 수 있음)인 바람직한 구현예에서, 점착부여제는 접착제 조성물에, 약 30 중량% 내지 약 70 중량%, 더욱 바람직하게는, 32 중량%, 34 중량%, 36 중량%, 38 중량%, 또는 40 중량% 내지 약 60 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 45 중량% 내지 약 55 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 둘 이상의 점착부여 수지의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 점착부여 수지와, 제1 점착부여 수지와는 다른 제2 점착부여 수지의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 약 5 중량% 내지 약 70 중량%의 하나 이상의 추가적인 점착부여 수지는 요망되는 경우에 제1 점착부여 수지와 함께 블렌딩될 수 있다.
가소제는 또한, 적용 및 최종 용도 동안 접착제의 거동을 조절하기 위해 본 발명에서 사용될 수 있다. 본 발명에서 유용한 가소제 성분은 임의의 미네랄 기반 오일, 석유 기반 오일, 액체 수지, 액체 엘라스토머, 폴리부텐, 폴리이소부틸렌, 프탈레이트, 및 벤조에이트 가소제, 및 에폭시화된 소야 오일로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 가소제는 미네랄 오일 및 액체 폴리부텐, 및 더욱 더 바람직하게는, 30% 미만의 방향족 탄소 원자를 갖는 미네랄 오일로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가소제는 최종 접착제에서 압출능력, 가요성, 작업성 및 신축성을 개선시키기 위해 열가소성 고무 및 다른 수지에 첨가될 수 있는 통상적으로 유기 조성물로서 넓게 규정된다. 주변 또는 적용 온도에서 흐르고 본 발명의 조성물에서 혼화 가능한 임의의 재료가 유용할 수 있다. 바람직하게는, 가소제는 약 40℃ 초과의 온도에서 낮은 휘발성을 갖는다. 가장 통상적으로 사용되는 가소제는 주로 방향족 함량이 낮고 파라핀성 또는 나프텐성 특징을 갖는, 탄화수소 오일인 오일이다. 오일은 바람직하게는, 휘발성이 낮고, 투명하고, 적은 칼라를 가지고 무시할 정도의 냄새를 갖는다. 본 발명은 또한, 올레핀 올리고머, 저분자량 폴리머, 합성 탄화수소 오일, 식물성 오일 및 이의 유도체 및 유사한 가소화 오일을 포함할 수 있다. 고체 가소제는 또한, 본 발명에 유용할 수 있다. 이러한 가소제의 예는 1,4-사이클로헥산 디메탄올 디벤조에이트, 글리세릴 트리벤조에이트, 펜타에리스리톨 테트라벤조에이트, 및 디사이클로헥실프탈레이트를 포함한다. 석유 기반 오일이 바람직하며, 여기서, 본원에서 상술된 타입의 본 발명에서 유용한 적합한 나프텐성 미네랄 오일은 Nynas로부터 상표명 Nyplast®으로 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 액체 가소제는 폴리부텐, 예를 들어, Ineos에 의해 공급된 Indopol 시리즈 재료를 포함한다. 요구되는 경우에, 가소제들의 블렌드가 또한, 최종 용도 성능 및 최종 성질을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
접착제가 탄성 요소 접착제로서 사용하기에 적합한 구현예에서 사용되는 경우에, 가소제는 접착제의 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 가소제가 사용되지 않는다. 접착제가 구조 접착제로서 사용하기에 적합한 구현예에 대하여, 가소제는 접착제의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 8 중량% 내지 약 17 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 접착제가 이중 기능성인(즉, 구조 접착제로서 또는 탄성 요소 접착제로서 사용될 수 있음) 바람직한 구현예에서, 가소제는 접착제 조성물에, 약 5% 내지 약 20%, 더욱 바람직하게는, 약 8 중량% 내지 20 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 12 중량% 내지 16 중량%, 16.5 중량%, 17 중량%, 17.5 중량%, 또는 18 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 둘 이상의 가소제의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 가소제와, 제1 가소제와는 다른 제2 가소제의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 약 1 중량% 내지 약 19 중량%의 하나 이상의 추가적인 가소제가 상기에 나열된 전체를 달성하기 위해, 요망되는 경우에, 제1 가소제와 함께 블렌딩될 수 있다.
본 발명은 약 0 중량% 내지 약 5 중량% 양의 안정화제 또는 산화방지제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 약 0.1% 내지 2%의 안정화제 또는 산화방지제가 조성물 내에 도입된다. 본 발명의 핫 멜트 접착제 조성물에서 유용한 안정화제는 주변 환경에 대한 최종 생성물의 일반적인 노출에서뿐만 아니라 지시제의 제작 및 적용 동안 일반적으로 일어나는 열적 및 산화성 열화의 효과로부터 상기에 주지된 폴리머 및 이에 의해 전체 접착제 시스템을 보호하는 데 도움을 주기 위해 도입된다. 적용 가능한 안정화제들 중에는 장애 페놀 및 다작용성 페놀, 예를 들어, 황 및 인-함유 페놀이 있다. 산화방지제, 예를 들어, 장애 아민 페놀은 이의 페놀성 하이드록실 기에 매우 가까운 벌크한 라디칼을 또한 함유한 페놀성 화합물로서 특징될 수 있고, 바람직하다. 특히, 3차 부틸 기는 일반적으로, 페놀성 하이드록실 기에 대해 오르쏘 위치들 중 적어도 하나에서 벤젠 고리 상에서 치환된다. 하이드록실 기 부근에 이러한 입체적으로 벌크한 치환된 라디칼의 존재는 이의 연신 빈도 및 상응하여, 이의 반응성을 지연시키는 역할을 하며, 이러한 입체 장애는 페놀성 화합물에 이의 안정화 성질을 제공한다. 대표적인 장애 페놀은 하기 화합물을 포함한다:
1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3-5-디-3차-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠;
펜타에리스리톨 테트라키스-3(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트;
n-옥타데실-3(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트;
4,4'-메틸렌비스(4-메틸-6-3차-부틸페놀);
2,6-디-3차-부틸페놀;
6-(4-하이드록시페녹시)-2,4-비스(n-옥틸티오-1,3,5-트리아진;
2,3,6-트리스(4-하이드록시-3,5-디-3차-부틸-페녹시,3,5-트리아진
디-n-옥타데실-3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시벤질포스포네이트;
2-(n-옥틸티오)에틸-3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시벤조에이트; 및
소르비톨 헥사-3(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시-페닐)프로피오네이트.
폴리올레핀 핵형성제는 또한, 본 발명에서 존재할 수 있다. 본 발명을 위해 적합한 핵형성제는 일반적으로, 빠른 결정화를 촉진시키기 위해 폴리올레핀 첨가제 패키지에서 일반적으로 사용되는 청징제(clarifying agent)로서 공지된 핵형성제의 하위 부류이다. 적합한 물질은 디벤질리덴 소르비톨 유도체, 예를 들어, Milliken에 의해 공급된 Millad 3988 및 Millad NX8000, 뿐만 아니라, BASF에 의해 생산된 Irgaclear D를 포함한다. 다른 적합한 제제는 방향족 아미드 시스템, 예를 들어, New Japan Chemical Company에 의해 제공된 NJ Star NU-100을 포함한다.
포함하는 경우에, 핵형성제는 일반적으로, 접착제 조성물에, 조성물의 약 0.05 중량% 내지 5 중량%의 양으로 존재하며, 바람직하게는, 약 0.1 중량% 내지 2.5 중량%, 및 가장 바람직하게는, 약 0.2 중량% 내지 1.0 중량%가 사용된다. 둘 이상의 핵형성제의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 핵형성제와 제1 핵형성제와는 다른 제2 핵형성제의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 추가적인 핵형성제는 요망되는 경우에, 제1 핵형성제와 함께 블렌딩될 수 있다. 핵형성제는 직접적으로 분말로서, 적합한 가소화제의 일부에서 슬러리로서, 또는 Milliken NX-10과 같은 적합한 폴리머 마스터배치의 마스터배치에서의 하나의 성분으로서 사용될 수 있다. 핫-멜트 접착제의 셋업 속도(set up rate) 및 결합 성질을 조정하기 위해 US 2015/0299526호에 기술된 것과 같은 핵형성 패키지가 또한 포함될 수 있다.
본 접착제 조성물에서 폴리머 성분 이외에, 약 1 중량% 내지 약 15 중량%의, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(PE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리부틸렌(PB), 및 스티렌 블록 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 추가적인 보조 폴리머가 또한 사용될 수 있다. 보조 폴리머는 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-이소프렌(SI), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-부타디엔(SB), 스티렌-이소프렌-부타디엔-스티렌(SIBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔(SEB), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌(SEP), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS), 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEEPS) 및 이들 각각의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 스티렌 블록 코폴리머일 수 있다. 보조 폴리머는 제1 폴리머 성분, 제2 폴리머 성분 및 점착부여 수지와는 다른 폴리머이고, 접착제 조성물의 최종 사용에 따라, 요망되는 물리적 성질을 제공하기 위해 기능한다.
다른 선택적 첨가제가 특정의 물리적 성질을 개질시키기 위해 본 발명의 접착제 조성물 내에 도입될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 것은 예를 들어, 자외선광(UV) 흡수제, 왁스, 계면활성제, 불활성 착색제, 이산화티탄, 형광제 및 충전제와 같은 물질을 포함할 수 있다. 통상적인 충전제는 탈크, 칼슘 카르보네이트, 클레이 실리카, 운모, 규회석, 펠드스파, 알루미늄 실리케이트, 알루미나, 수화된 알루미나, 유리 미소구체, 세라믹 미소구체, 열가소성 미소구체, 중정석 및 목분을 포함하고, 60 중량% 이하, 및 바람직하게는, 1 중량% 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
이러한 선택적 첨가제들 중에서, 왁스는 20 중량% 이하, 바람직하게는, 0.1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 왁스는 석유 왁스, 저분자량 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 합성 왁스 및 폴리올레핀 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 구현예에서, 왁스는 약 400 g/mol 내지 약 6,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 저분자량 폴리에틸렌이다.
본 발명에 따른 접착제 재료의 점도는 일반적으로, 적용되는 기재에 가공되고 적용되기에 적절한 적용 온도에서의 점도이어야 한다. 비교적 저점도를 갖는 접착제는 표준 핫 멜트 접착제 장비를 통해 가공되고, 요망되는 패턴을 달성하고, 결과적으로, 적용 온도에서 적합한 결합 성능을 달성하여야 한다. 일반적으로, 점도는 ASTM D 4287-00(판독이 15초 이하 후 대신에 5분이 소요되는 것을 제외함)에 따라 180℃(356℉)에서 측정한 경우 80,000 센티포이즈(cP) 이하, 및 가장 바람직하게는, 40,000 cP 미만이다. 본원에서 확인된 모든 점도는 이러한 변형된 ASTM 표준에 따라 측정된다. 바람직하게는, 조성물의 점도는 180℃(356℉)에서 약 80,000 cP 이하, 및 180℃에서, 가장 바람직하게는, 40,000 cP 이하이다. 바람직하게는, 조성물의 점도는 모두 180℃에서, 적어도 1,000 cP, 더욱 바람직하게는, 2,500 cP, 더욱 더 바람직하게는, 적어도 5,000 cP, 및 가장 바람직하게는, 적어도 15,000 cP이다. 상기 값은 일반적으로 접착제에 대해 그리고 탄성 요소 접착제로서 사용될 때 적합하다. 접착제가 구조 접착제로서 사용하기에 적합한 구현예에서, 조성물의 점도는 ASTM D 4287-00(판독이 15초 이하 후 대신에 5분이 소요되는 것을 제외함)에 따라, 모두 148.9℃에서, 적어도 500 cP, 더욱 바람직하게는, 1,000 cP 내지 8,000 cP, 더욱 더 바람직하게는, 약 2,000 cP 내지 6,000 cP, 및 가장 바람직하게는, 약 3,000 cP 내지 4,000 cP이다.
본 발명의 구현예에서, 핫 멜트 접착제 조성물은 제1 폴리머 성분, 제2 폴리머 성분, 점착부여 수지, 및 선택적으로, 가소제를 필수적으로 포함하거나, 이로 이루어진다. 일부 구현예에서, 핫 멜트 접착제 조성물은 왁스를 포함하지 않는다.
본 발명의 핫 멜트 접착제 조성물은 당해 분야에 공지된 임의의 기술을 이용하여 제형화될 수 있다. 혼합 절차의 대표적인 예는 로터가 장착된 자켓 장착된 혼합 용기에서 모든 성분들을 배치시키고, 이후에, 혼합물의 온도를 120℃ 내지 230℃의 범위까지 상승시켜 내용물을 용융시키는 것을 포함한다. 이러한 단계에서 사용되는 정밀한 온도가 특정 구성성분의 융점에 의존적일 것으로 이해되어야 한다. 구성성분들은 용기에 교반 하에서 개별적으로 또는 특정 조합으로 도입되며, 혼합은 일정하고 균일한 혼합물이 형성될 때까지 지속될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 접착제는 176.7℃에서 전통적인 오버헤드 믹서를 이용하여 제조된다. 첫째로, 가소제, 점착부여제, 및 임의의 산화방지제(들)는 요망되는 온도까지 가열되며, 교반은 균일성을 위해 개시된다. 폴리머 첨가 순서는 최종 결과에 영향을 미치지 않은 것으로 보이지만, 일부 구현예에서, 제1 폴리머 성분이 먼저 첨가된다. 모든 폴리머가 용해되고 혼합물이 균질하게 나타난 후에, 점도가 시험될 수 있다. 용기의 내용물은 전체 혼합 공정 동안, 질소와 같은 불활성 가스로 보호될 수 있다. 다른 통상적인 방법은 본 발명의 핫 멜트 접착제를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 정적 혼합, 단일 스크류 압출, 트윈 스크류 압출, 및 반죽을 이용한 방법이 이용될 수 있다. 핫 멜트 접착제는 이후에, 실온까지 냉각되고, 수송 및 사용을 위해 그 위에 형성된 보호 스킨을 갖는 처브(chub)로 또는 펠렛으로 형성된다.
얻어진 핫 멜트 접착제는 이후에 다양한 코팅 기술을 이용하여 기재에 적용될 수 있다. 예는 핫 멜트 슬롯 다이 코팅, 핫 멜트 휠 코팅, 핫 멜트 롤러 코팅, 멜트-블로운 코팅뿐만 아니라 슬롯, 나선 스프레이 및 랩핑 스프레이 방법, 예를 들어, 탄성 가닥을 부착하기 위해 사용되는 방법을 포함한다. 스프레이 기술은 다양하고, 접착제 스프레이 패턴을 형상화하는 압축 공기의 도움으로 또는 도움 없이 수행될 수 있다. 핫 멜트 접착제 재료는 일반적으로, 호스를 통해 기재 상의 최종 코팅 스폿으로 용융 상태로 펌핑된다. 접착제 제형의 연화점 초과의 임의의 적용 온도가 적합하다.
본 발명의 접착제 조성물은 다수의 적용에서, 예를 들어, 예컨대, 일회용 부직포 위생 물품, 페이퍼 전환, 플렉서블 패키징, 목재 작업, 카툰 및 케이스 시일링, 라벨링 및 다른 어셈블리 적용에서 사용될 수 있다. 특히 바람직한 적용은 기저귀 및 성인 요실금 짧은 탄성 부착, 일회용 기저귀 및 여성 생리대 구성, 기저귀 및 냅킨 코어 안정화, 기저귀 백시트 라미네이션, 산업용 필터 재료 전환, 수술 가운 및 외과용 드레이프 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 접착제는 임의의 적용에서 사용될 수 있으며, 여기서, 다양한 기재 재료가 포함된다. 예는 가닥, 필름, 탄성 커프, 웹, 스크림, 부직포의 형태 또는 임의의 다른 연속 또는 불연속 형태로, 기저귀와 같은 물품에 있는 부직포 재료, 폴리머 필름, 및 일반적으로 엘라스토머 요소를 포함한다. 임의의 기재 재료 및 임의의 기재 형태는 그 자체 위에 폴딩된 단일 기재 또는 2개 이상의 기재들을 함께 결합시키는 역할을 하는 접착제와 가능한 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 기재는 다중 형태, 예를 들어, 섬유, 필름, 쓰레드, 스트립, 리본, 테이프, 코팅, 포일, 시트, 및 밴드일 수 있다. 기재는 임의의 공지된 조성물, 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 목재, 카드보드 또는 페이퍼와 같은 셀룰로스일 수 있다. 벌크 기재의 기계적 거동은 강성, 가소성, 또는 엘라스토머성일 수 있다. 예를 들어, 접착제는 부직포 또는 플라스틱 필름과 같은 유연한 재료에 탄성 섬유를 적용하기 위해 사용될 수 있다. 엘라스토머 재료들 중에는 천연 또는 합성 고무, 폴리우레탄 기반 코폴리머, 폴리에테르 또는 폴리에스테르 우레탄, 스티렌 또는 아미드의 블록 코폴리머, 또는 올레핀 코폴리머와 같은 다양한 예가 있다. 상기 리스트는 제한적이거나 모두 포괄하는 것은 아니고, 단지 일반적인 예로서 제공된다.
본 발명의 접착제는 또한, 임의의 적용에서 사용될 수 있으며, 여기서, 복합물 및 일회용 제품은 특히 전단 조건 하에서, 낮은, 주변, 및/또는 상승된 온도에서 기계적 응력을 견디기 위하여 접착 결합으로부터 적절한 응집을 얻으면서 기재들을 함께 결합시킴으로써 제조된다. 침대 패드, 흡수 패드, 외과용 드레이프(surgical drape) 및 다른 관련된 의학 또는 외과용 장치뿐만 아니라, 기저귀, 성인용 요실금 제품, 생리대 및 다른 일회용 흡수제 제품은 본 발명의 접착제 조성물에 대한 잠재적인 적용이다. 여기에서 기술된 접착제는 일회용 기저귀 및 다른 위생 제품에서 탄성 부착 적용에서 특히 유용하다.
본 발명의 일 구현예에서, 라미네이트를 제조하는 방법은 (1) 제1 기재에 본 발명의 핫 멜트 접착제 조성물을 용융 상태로 적용하는 단계; 및 (2) 제2 기재를 접착제 조성물과 접촉시키고 이후에 접착제를 냉각시킴으로써 제2 기재를 제1 기재와 정합시킨다. 접착제가 탄성 요소 접착제로서 사용하기에 적합한 구현예에서, 제1 기재는 기저귀의 탄성 부분, 예를 들어, 기저귀의 다리 커프의 일부로서 사용된 탄성 가닥일 수 있다. 이는 바람직하게는, 접착제가 적용될 때 신축된 상태(stretched state)를 갖는다. 이러한 탄성 가닥(또는 밴드) 및 기저귀의 다리 커프의 일부로서의 이의 적용은 미국특허 제5,190,606호에 나타나 있으며, 이러한 문헌은 본원에 참고로 포함된다. 제2 기재는 부직포 재료 또는 필름, 예를 들어, SMS 부직포 폴리에틸렌 필름을 포함할 수 있으며, 본 방법은 탄성 가닥 둘레에 제2 기재를 폴딩하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 단지 제2 기재만이 다리 커프의 가닥 또는 가닥들을 캡슐화하는 기재로서 역할을 할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 제3 기재가 사용되며, 제2 기재 및 제3 기재는 탄성 가닥의 대향 측면 상에서 탄성 가닥에 일치될 수 있다. 이러한 일 구현예에서, 제2 기재는 폴리에틸렌 필름, 제3 기재는 부직포 재료의 필름일 수 있으며, 또는 그 반대일 수 있다. 또한, 부직포에 결합된 열가소성 필름을 포함하는 복합 기저귀 백시트는 또한, 상기에서 언급된 제2 기재 및 제3 기재로서 사용될 수 있다.
접착제가 구조 접착제로서 사용하기에 적합한 구현예에서, 제1 기재는 폴리올레핀 필름일 수 있으며, 제2 기재는 부직포 재료 또는 필름일 수 있다.
본 발명의 대안적인 구현예에서, 접착제는 핫 멜트 어플리케이션의 직접 접촉 방법, 예를 들어, 슬롯 또는 V-슬롯 어플리케이터 헤드를 이용하여 제1 기재에 적용된다. 대안적으로, 접착제는 핫 멜트의 비-접촉 방법, 예를 들어, 스프레이 어플리케이터를 이용하여 제1 기재에 적용될 수 있다. 용융 상태의 접착제가 적용된 제1 기재는 탄성 가닥 또는 부직포일 수 있다. 제1 기재가 탄성 가닥인 구현예에서, 제2 기재는 탄성 가닥 둘레에 랩핑된 부직포일 수 있거나, 제2 기재는 대안적으로, 2개의 부직포 층들 사이에 탄성일 수 있다. 이러한 구현예에서, 본 방법에 의해 제조된 라미네이트는 기저귀와 같은 일회용 물품에서 탄성 다리 커프, 스탠딩 다리 커프, 또는 탄성 측면 패널로서 사용될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 탄성 요소 접착제 및 구조 접착제 둘 모두로서 사용하기에 적합한 핫 멜트 접착제 조성물은 (a) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분; (b) 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 (c) 약 30 중량% 내지 약 75 중량%의, 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하며, 여기서, 조성물의 점도(ASTM D3236-88에 의해 측정됨)는 180℃에서 약 80,000 cP 이하이며, 제1 폴리머 성분 대 제2 폴리머 성분의 중량비는 약 1:3 내지 약 5:4, 바람직하게는, 약 1:2 내지 약 1:1, 더욱 바람직하게는, 약 2:3 내지 약 99:100 및 가장 바람직하게는, 약 3:4 내지 약 24:25에서 다양하다. 접착제가 이중 기능성인 구현예에 대하여, 제1 폴리머 성분 대 제2 폴리머 성분의 중량비는 약 1:5 내지 약 1:1, 바람직하게는, 약 3:10 내지 약 9:10, 더욱 바람직하게는, 약 2:5 내지 약 4:5 및 가장 바람직하게는, 약 1:2 내지 약 7:10에서 다양하다. 더욱 바람직하게는, 전체 폴리머 대 점착부여 수지의 중량비는 약 3:7 내지 약 7:3, 바람직하게는, 약 2:3 내지 약 7:4, 더욱 바람직하게는, 약 5:6 내지 약 7:5 및 가장 바람직하게는, 약 1:1 내지 약 5:4에서 다양하다. 접착제가 이중 기능성인 구현예에 대하여, 전체 폴리머:점착부여 수지의 중량비는 약 1:3 내지 약 3:2, 더욱 바람직하게는, 약 2:5 내지 약 9:8, 및 가장 바람직하게는, 약 3:5 내지 약 5:6에서 다양할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 프로필렌-코-에틸렌 폴리머이며, 제2 폴리머 성분은 APAO, 바람직하게는, 부텐-풍부 APAO이다. 접착제가 이중 기능성인 일 구현예에서, 제1 폴리머 성분은 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하며, 제2 폴리머 성분은 약 15 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 존재하며, 점착부여 수지는 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재하며, 가소제는 접착제 조성물에, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 탄성 요소 접착제 및 구조 접착제 둘 모두로서 사용하기에 적합한 핫 멜트 접착제 조성물은 (a) 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분; (b) 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및 (c) 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하며, 여기서, 조성물의 점도(ASTM D3236-88에 의해 측정됨)는 180℃에서 약 80,000 cP 이하이며, 제1 폴리머 성분, 제2 폴리머 성분, 및 점착부여 수지는 (1) 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도, 및 (2) 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에 적어도 80%의 크리프 유지를 갖는 핫 멜트 접착제 조성물을 제공하기에 효과적인 양으로 존재한다. 이러한 구현예에서, 박리 강도 및 크리프 유지는 본원의 실시예에서 기술되어 있는 바와 같이 결정된다. 특히, 초기 및 에이징된 크리프 유지는 하기 실시예 1에서 기술되어 있는 바와 같이 결정된다(35 mg 접착제/m 가닥의 부가물 수준 타겟을 가짐). 박리 강도는 제곱 미터 당 1 그램의 부가물을 갖는 것을 제외하고, 하기 실시예 8 내지 실시예 12의 설명에 기술되어 있는 바와 같이 결정된다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 이중 기능성 접착제를 사용하는 방법은 (1) 용융 접착제를 형성하기 위해 단일 배치의 접착제를 용융시키는 단계; (2) 용융 접착제를 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계; (3) 플랜트의 제1 영역으로 제1 부분을 유도하고, 제1 접착제-보유 표면을 제공하기 위해 제1 영역에서 제1 기재 또는 탄성 요소 중 적어도 하나에 접착제를 적용하는 단계; (4) 제1 접착제-보유 표면에 제1 기재 또는 탄성 요소 중 다른 하나를 부착하는 단계; (5) 플랜트의 제2 영역에 제2 부분을 유도하고, 제2 접착제-보유 표면을 제공하기 위해 제2 영역에서 제2 기재 또는 부직포 층 중 적어도 하나에 접착제를 적용하는 단계; 및 (6) 제2 접착제-보유 표면에 제2 기재 또는 부직포 층 중 다른 하나를 부착하는 단계를 포함하며, 여기서, 접착제는 (1) 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도 및 (2) 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에 적어도 80%의 크리프 유지를 제공하는 데 효과적이다. 이러한 구현예에서, 박리 강도 및 크리프 유지는 본원의 실시예에 기술되어 있는 바와 같이 결정된다. 특히, 초기 및 에이징된 크리프 유지는 하기 실시예 1에 기술되는 바와 같이 결정된다(35 mg 접착제/m 가닥의 부가물 수준 타겟을 가짐). 박리 강도는 제곱 미터 당 1 그램의 부가물을 갖는 것을 제외하고, 하기 실시예 8 내지 실시예 12의 설명에 기술되어 있는 바와 같이 결정된다.
이러한 구현예에서, 플랜트의 상이한 "영역"은 접착제를 적용하는 상이한 단계들이 수행되는 상이한 구역, 예를 들어, 기저귀 제작 라인의 상이한 섹션을 포함한다. 예를 들어, 플랜트의 제1 영역은 탄성 요소 또는 탄성 요소가 부착된 기재(또는 둘 모두)에 접착제가 적용된 라인의 섹션일 수 있으며, 여기서, 접착제는 탄성 요소 접착제로서 사용된다. 또한, 플랜트의 제2 영역은 부직포 또는 부직포가 부착된 기재(또는 둘 모두)에 접착제가 적용되는 라인의 섹션일 수 있으며, 여기에서, 접착제는 구조 접착제로서 사용된다. 본 발명의 일 구현예에서, 동일한 베이스 접착제는 각 최종 사용을 위해 사용될 수 있지만, 가소제는 제2 영역에서 제2 기재 또는 부직포 층에 접착제를 적용하기 전에 베이스 접착제에 첨가될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 구현예는 접착제가 제2 영역에서 제2 기재 또는 부직포 층에 적용되기 전에, 접착제의 제2 부분에 가소제를 첨가하는 것을 포함한다.
본 발명의 양태
하기 문단은 본 발명의 다양한 양태를 나열한다.
양태 1. 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분;
비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및
적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착 부여 수지를 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물로서,
조성물의 점도는 180℃에서 약 80,000 cP 이하이며, 제1 폴리머 성분, 제2 폴리머 성분, 및 점착부여 수지는 (1) 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도, 및 (2) 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에 적어도 80%의 크리프 유지를 갖는, 핫 멜트 접착제 조성물을 제공하기 위해 효과적인 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 2. 약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 저융점을 가지고 폴리프로필렌 호모폴리머 및 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제1 폴리머 성분;
약 2 중량% 내지 약 50 중량%의, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분; 및
약 30 중량% 내지 약 75 중량%의, 적어도 약 80℃ 내지 약 140℃ 이하의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하는 핫 멜트 접착제 조성물로서,
조성물의 점도는 180℃에서 약 80,000 cP 이하인, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 3. 양태 1 또는 양태 2에 있어서, 점착부여 수지가 약 32 중량% 내지 약 73 중량%의 양, 바람직하게는, 약 32 중량% 내지 약 55 중량%의 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 4. 양태 1 내지 양태 3 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리머 성분 대 제2 폴리머 성분의 중량비가 약 1:3에서 약 5:4까지 다양한, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 5. 양태 1 내지 양태 4 중 어느 하나에 있어서, 점착부여 수지가 적어도 약 85℃ 내지 약 135℃의 RBSP를 갖는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 6. 양태 1 내지 양태 5 중 어느 하나에 있어서, 점착부여제가 지방족 및 지환족 탄화수소 수지 및 이들의 수소화된 유도체, 수소화된 방향족 탄화수소 수지, 방향족으로 개질된 지방족 또는 지환족 수지 및 이들의 수소화된 유도체, 폴리테르펜 및 스티렌화된 폴리테르펜 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 7. 양태 1 내지 양태 5 중 어느 하나에 있어서, 점착부여제가 C-5 지방족 탄화수소 수지, 수소화된 C-5 수지, 수소화된 C-9 수지, 수소화된 DCPD 수지 및 방향족-개질된 DCPD 수지로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 8. 양태 1 내지 양태 7 중 어느 하나에 있어서, 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 양으로 가소제를 추가로 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 9. 양태 8에 있어서, 가소제가 미네랄 오일 및 액체 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 10. 양태 9에 있어서, 가소제가 미네랄 오일이며, 미네랄 오일이 30% 미만의 방향족 탄소 원자를 갖는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 11. 양태 1 내지 양태 10 중 어느 하나에 있어서, 접착제 조성물이 20 중량% 이하의 양으로 왁스를 추가로 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 12. 양태 11에 있어서, 상기 왁스가 석유 왁스, 저분자량 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 합성 왁스 및 폴리올레핀 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 13. 양태 11에 있어서, 상기 왁스가 약 400 g/mol 내지 약 6,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 저분자량 폴리에틸렌인, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 14. 양태 1 내지 양태 13 중 어느 하나에 있어서, 안정화제 또는 산화방지제 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 15. 양태 14에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정화제 또는 산화방지제가 산화방지제이며, 상기 산화방지제가 장애 페놀 화합물인, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 16. 양태 1 내지 양태 13 중 어느 하나에 있어서, 60 중량% 이하의 양으로 충전제를 추가로 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 17. 양태 16에 있어서, 상기 충전제가 탈크, 칼슘 카르보네이트, 클레이, 실리카, 운모, 규회석, 펠드스파, 알루미늄 실리케이트, 알루미나, 수화된 알루미나, 유리 미소구체, 세라믹 미소구체, 열가소성 미소구체, 중정석 및 목분 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 18. 양태 1 내지 양태 17 중 어느 하나에 있어서, 제3 폴리머 성분을 추가로 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 19. 양태 18에 있어서, 상기 제3 폴리머 성분이 EVA, PE, LDPE, LLDPE, PB, 및 스티렌 블록 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 20. 양태 19에 있어서, 상기 제3 폴리머 성분이 상기 스티렌 블록 코폴리머이며, 상기 스티렌 블록 코폴리머가 SIS, SI, SBS, SB, SIBS, SEB, SEBS, SEP, SEPS, SBBS, SEEPS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 21. 양태 1 내지 양태 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 폴리머 성분이 100℃ 미만의 DSC 융점을 갖는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 22. 양태 1 내지 양태 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 폴리머가 ASTM D638에 따라 적어도 20% 파단 연신율의 값을 가짐으로써 규정된 모듈러스를 갖는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 23. 양태 1 내지 양태 22 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리머 성분이 폴리프로필렌 호모폴리머이고, 100℃ 미만의 DSC 융점을 갖는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 24. 양태 1 내지 양태 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 폴리머 성분이 폴리알파올레핀을 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 25. 양태 24에 있어서, 상기 폴리알파올레핀이 폴리(1-부텐-코-프로필렌) 폴리머를 포함하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 26. 라미네이트를 제조하는 방법으로서,
제1 기재에 양태 1 내지 양태 25 중 어느 하나의 핫 멜트 접착제 조성물을 용융 상태로 적용하는 단계; 및
제2 기재를 접착제 조성물과 접촉시킴으로써 제1 기재에 제2 기재를 정합시키는 단계를 포함하는 방법.
양태 27. 양태 26에 있어서, 접착제가 핫 멜트 어플리케이션의 직접 접촉 방법을 이용하여 제1 기재에 적용되는 방법.
양태 28. 양태 26에 있어서, 접착제가 핫 멜트 어플리케이션의 비-접촉 방법을 이용하여 제1 기재에 적용되는 방법.
양태 29. 양태 26 내지 양태 28 중 어느 하나에 있어서, 제1 기재가 탄성 가닥인 방법.
양태 30. 양태 26 내지 양태 28 중 어느 하나에 있어서, 제1 기재가 부직포인 방법.
양태 31. 양태 29에 있어서, 제2 기재가 탄성 가닥 둘레에 랩핑된 부직포인 방법.
양태 32. 양태 29에 있어서, 제2 기재가 폴리에틸렌 필름이며, 제3 기재가 부직포인 방법.
양태 33. 일회용 물품에서 탄성 다리 커프, 스탠딩 다리 커프 또는 탄성 측면 패널로서 사용되는, 양태 26 내지 양태 29, 양태 31 또는 양태 32 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 라미네이트.
양태 34. 양태 1 내지 양태 25 중 어느 하나의 조성물, 및 적어도 하나의 기재를 포함하는 일회용 물품.
양태 35. 양태 26 내지 양태 28 중 어느 하나에 있어서, 제1 기재가 폴리올레핀 필름이며, 제2 기재가 부직포 재료인 방법.
양태 36. 양태 1 내지 양태 25 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리머 성분이 조성물의 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 10% 내지 약 30%, 및 가장 바람직하게는, 약 15% 내지 약 25%의 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 37. 양태 1 내지 양태 25 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리머 성분이 조성물의 약 15 중량% 내지 약 38 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 18% 내지 약 33%, 및 가장 바람직하게는, 약 20% 내지 약 32%의 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 38. 양태 1 내지 양태 25 또는 양태 36 중 어느 하나에 있어서, 제2 폴리머 성분이 조성물의 약 10 중량% 내지 약 45 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 20% 내지 약 40%, 및 가장 바람직하게는, 약 25% 내지 약 35%의 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 39. 양태 1 내지 양태 25 또는 양태 37 중 어느 하나에 있어서, 제2 폴리머 성분이 조성물의 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 15% 내지 약 35%, 및 가장 바람직하게는, 약 20% 내지 약 28%의 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 40. 양태 1 내지 양태 25 또는 양태 36 내지 양태 39 중 어느 하나에 있어서, 전체 폴리머 대 점착부여 수지의 중량비가 약 3:7 내지 약 7:3, 바람직하게는, 약 2:3 내지 약 7:4, 더욱 바람직하게는, 약 5:6 내지 약 7:5 및 가장 바람직하게는, 약 1:1 내지 약 5:4에서 다양한, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 41. 양태 1 내지 양태 25 또는 양태 36 내지 양태 40 중 어느 하나에 있어서, 제1 폴리머 성분이 프로필렌-코-에틸렌 폴리머이며, 제2 폴리머 성분이 APAO, 바람직하게는, 부탄-풍부 APAO인, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 42. 양태 8에 있어서, 제1 폴리머 성분이 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하며, 제2 폴리머 성분이 약 15% 내지 약 40%의 양으로 존재하며, 점착부여 수지가 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재하며, 가소제가 접착제 조성물에 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 43. 양태 42에 있어서, 제1 폴리머 성분 대 제2 폴리머 성분의 중량비가 약 1:5 내지 약 1:1에서 다양하며, 전체 폴리머:점착부여 수지의 중량비가 약 1:3 내지 약 3:2에서 다양한, 핫 멜트 접착제 조성물.
양태 44. 이중 기능성 접착제를 사용하는 방법으로서,
용융 접착제를 형성하기 위해 단일 배치의 접착제를 용융시키는 단계;
용융된 접착제를 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계;
플랜트의 제1 영역에 제1 부분을 유도하고, 제1접착제-보유 표면을 제공하기 위해 제1 영역에서 제1 기재 또는 탄성 요소 중 적어도 하나에 접착제를 적용하는 단계;
제1 접착제-보유 표면에 제1 기재 또는 탄성 요소 중 다른 하나를 부착하는 단계;
플랜트의 제2영역에 제2 부분을 유도하고, 제2접착제-보유 표면을 제공하기 위해 제2 영역에서 제2 기재 또는 부직포 층 중 적어도 하나에 접착제를 적용하는 단계; 및
제2 접착제-보유 표면에 제2 기재 또는 부직포 층 중 다른 하나를 부착하는 단계를 포함하며,
여기서, 접착제는 (1) 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도 및 (2) 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에 적어도 80%의 크리프 유지를 제공하는 데 효과적인 방법.
양태 45. 양태 45에 있어서, 제2 기재의 제2 섹션에 접착제를 적용하기 전에, 접착제의 제2 부분에 가소제를 첨가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
양태 46. 양태 44 또는 양태 45에 있어서, 사용된 접착제가 양태 1 내지 양태 25 또는 양태 40 내지 양태 43 중 어느 하나에 따른 것인 방법.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서, 이를 제한하지 않는다.
점도를 ASTM D 4287-00에 따라 측정하였다(판독은 15초 이하 후 대신에 5분 소요된 것을 제외함). 측정을 달리 주지하지 않는 한, 162.8℃에서 수행하였다. 대략 0.13 g의 샘플을 플레이트의 중심에 배치시키고, 샘플이 완전히 용융될 때까지 콘(Spindle 09)을 서서히 낮추었다. 온도가 타겟에서 안정화된 후(대략 5분) 시험을 시작하였다. 토크 백분율이 45% 내지 90%이도록 스핀들 속도를 조정하였다. 출발 시험을 5분 동안 실행한 후에, 점도 판독을 기록하였다.
링 앤드 볼 연화점을 ASTM E-28에 기술된 방법에 따라 자동화된 Herzog 유닛으로 결정하였다.
원료:
Escorez 5400은 103℃ 연화점을 갖는 수소화된 지환족 탄화수소 수지이다. 이는 ExxonMobil Chemical로부터 입수 가능하다.
Escorez 5615는 118℃ 연화점을 갖는 지환족 탄화수소 수지이다. 이는 ExxonMobil Chemical로부터 입수 가능하다.
Nyflex 222B는 55% 파라핀성 및 44% 나프텐성을 포함하는 가소제로서 사용된 오일이다. 이는 Nynas AB로부터 상업적으로 입수 가능하다.
Sukorez SU-210은 Kolon Chemicals에 의해 생산된 수소화된 탄화수소 점착부여 수지이다.
Sukorez SU-100은 점착부여 수지로서 사용되는 수소화된 디사이클로펜타디엔(DCDP) 탄화수소 수지이고, Kolon Chemicals에 의해 생산된다.
L-MODU S400, L-MODU S600, 및 L-MODU S901은 Idemitsu로부터 입수 가능한 낮은 모듈러스, 조절된 입체 규칙성 폴리프로필렌이다.
Rextac 2330은 190℃(374℉)에서 3,000 cP의 브룩필드 점도 및 141℃(286℉)의 링 앤드 볼 연화점을 갖는 프로필렌/에틸렌 코폴리머이다. 이는 REXtac, LLC(Odessa, TX)로부터 입수 가능하다.
Rextac 2830은 부텐-1 풍부 등급의 APAO이다. 이는 190℃(374℉)에서 3,000 cP의 점도 및 90℃(200℉)의 R&B 연화점을 갖는다. 이는 REXtac, LLC(Odessa, TX)로부터 입수 가능하다.
Vestoplast 508은 190℃에서 8,000 cP의 점도 및 84℃(183℉)의 R&B 연화점을 갖는 부텐-1 풍부 등급의 APAO이다. 이는 Evonik Industries AG로부터 입수 가능하다.
Vestoplast EP NC 702는 190℃에서 2,800 cP의 점도 및 105℃(221℉)의 R&B 연화점을 갖는 프로펜 풍부 APAO 폴리머이다. 이는 Evonik Industries AG로부터 입수 가능하다.
Vistamaxx 6202는 Exxon Mobil Corporation으로부터 입수 가능한 프로필렌-코-에틸렌 폴리머이다.
Irganox 1010 산화방지제는 BASF로부터 입수 가능한 펜타에리스리톨 테트라키스(3-(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)이다.
Irgafos 168 산화방지제는 BASF로부터 입수 가능한 가수분해적으로 안정한 포스파이트이다.
Evernox 1010은 열 안정화를 위한 페놀성 산화방지제이다.
BAS 450 SD는 Borealis로부터 입수 가능한 이종상 충격 폴리프로필렌 타입 물질이다.
실시예 1 내지 실시예 7 - 탄성 부착 적용에서의 시험
접착제를 325℉에서 300% 이의 비변형 길이까지 연신된 Invista 680 dtex 탄성 가닥에 연속 방식으로 코팅하였다. 달리 기술될 때를 제외하고, 코팅을 제조업체에 의해 기술된 사양 내에서 작동되는 Nordson Allegro 슬롯-타입 어플리케이터 및 35 mg 접착제/m 가닥의 부가물 수준 타겟을 이용하여 수행하였다. 모든 시험을 위하여, 5 mm로 이격된 3개의 탄성 가닥들을 부직포 기재(FQN, 3.5" 폭, 평량 15 g/m2)와 통기성 PE 필름(Clopay BR 134, 2.75" 폭) 사이에 라미네이팅하였다. 라인 속도는 900 ft/분이었으며, 40 psi의 닙 압력을 이용하여 탄성, 부직포, 및 PE 필름을 가압하였다. 최종 라미네이트 구조를 각 시도 동안 연신 방식으로 테이크 업 롤(take up roll) 상에 감았다. 비교적 짧은, 즉, 5분 미만의 생산 진행 직후에, 최종 라미네이트의 일부분을 수집하고, 시험 이전에 이완된(풀린) 상태에서 정치시켰다.
내크리프성을 탄성 가닥을 결합시키는 본 발명의 제형의 능력을 추정하기 위해 측정하였다. 이러한 시험에서, 500 mm 길이의 제작된 라미네이트 물품을 부직포 및 PE 필름 기재가 완전히 연신되지만 재료의 응력 수율을 넘어서 변형되지 않을 때까지 Plexiglas 보드를 가로질러 신축시켰다. 라미네이트 물품의 단부를 유지시키기 위해 보드에 고정시켰다. 다음으로, 300 mm 길이 세그먼트의 신축된 라미네이트가 시험 구역으로서 지정되도록 펜을 이용하여 100 mm 및 400 mm에서 탄성체를 가로질러 표시하였다. 탄성 가닥 각각을 100 mm 및 400 mm 마크 상에서 라인으로 절단하고, 변형된 라미네이팅된 물품을 갖는 보드를 이후에, 37.8℃의 오븐에 배치시켰다. 4시간 후에, 구조를 오븐에서 꺼내고, 절단된 탄성 가닥의 단부를 펜으로 표시하였다. 백분율로서 표현되는 크리프 유지를 4시간 동안 37.8℃에 노출 후 절단 가닥의 길이를 절단된 섹션의 본래 길이(300 mm)로 나눔으로써 측정한다. 명시된 시기(1주, 2주 또는 4주) 동안 상승된 온도(54.4℃)까지 라미네이팅된 구조의 일부분을 컨디셔닝시킴으로써 에이징된 내크리프성을 계산하고, 이후에, 초기 내크리프성 시험에 따라 시험하였다.
오프-라인 성능을 추정하기 위하여, 그린 내크리프성을 또한, 제작 직후에 얻어진 샘플에 대해 기록하였다. 이러한 시험에서, 라미네이팅된 구조를 상술된 바와 같이 완전히 연신시키고, 단일 라인을 시편의 중앙에 표시하였다. 탄성 가닥을 절단하고, 30분 후에, 그린 크리프를 중간 마크로부터 이동된 탄성 가닥의 절단 단부의 길이(mm)로서 결정하였다. 5 mm 이하의 그린 크리프는 허용 가능한 것으로 간주된다.
합성 절차: 모든 제형을 하기 방법을 이용하여, 약 2.5 kg 스케일로 생산하였다. 3.875 L 스테인레스강 용기를 점착부여제, APAO 및 산화방지제로 채웠다. 내부 열전쌍이 장착된 디지털로 제어되는 가열 맨틀을 이용하여 제형을 타겟 온도(170℃ 내지 190℃)까지 점진적으로 가열하였다. 혼합물이 용융된 후에, 용액을 피치드-블레이드 임펠러(pitched-blade impeller)를 이용하여 100 rpm 내지 200 rpm에서 기계적으로 교반하였다. 다음으로, 저융점 폴리올레핀을 교반된 혼합물에 점진적으로 첨가하였다. 얻어진 투명한 내지 약간 흐릿한 용융 혼합물을 타겟 온도에서 완전히 균질화된 것으로 나타날 때까지 추가적인 60분 내지 240분 동안 유지시켰다. 이러한 시간 후에, 용기를 가열 맨틀에서 제거하고, 샘플을 시험을 위해 수집하였다.
표 3 및 표 4는 본 발명의 제형(실시예 1, 2, 3, 4, 5, 6, 및 7)뿐만 아니라 종래 기술을 기초로 한 비교예에 대한 물리적 성질 데이터뿐만 아니라 그린 및 에이징된 크리프 유지 성능을 제공한다.
[표 3] 본 발명의 실시예 및 비교예의 포뮬러, 성질, 및 크리프 성능
Figure 112019066184829-pct00003
어려운 탄성 결합 적용을 위하여, 80% 초과의 4주 에이징된 크리프 유지 값이 통상적으로 요구된다. 데이터에 의해 나타낸 바와 같이, 35 중량% 초과의 점착부여제 수준을 사용하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 3은 우수한 장기간 크리프 유지(비교적 낮은 표준 편차 값과 함께 85% 초과의 완전 에이징 후 평균값)를 갖는 핫-멜트 접착제를 제공하였다. 상반되게, 30 중량% 미만의 충전량으로 점착부여제를 사용하여 형성된, 비교예, CE1 및 CE2는 70% 미만의 에이징된 크리프 값을 제공한다. CE1 및 CE2의 에이징된 성능을 나타내는 접착제는 사용되는 부가물 수준에서 여러 적용에 대해 적합하지 않다.
하기 표 4는 높은 점착부여제 제형을 이용하는 본 발명의 전략의 추가 실시예를 제공한다. 나타낸 바와 같이, L-MODU S600을 폴리(프로필렌-코-에틸렌) 물질(실시예 4에서 Vistamaxx 6202), 또는 더 높은 분자량, 낮은 입체 규칙성, 프로필렌 호모폴리머(실시예 5에서 L-MODU S901)로의 대체는 허용 가능한 에이징된 크리프 성능을 갖는 접착제를 제공한다. 실시예 6 및 실시예 7에 의해 나타낸 바와 같이 다른 APAO 시스템 또는 더 낮은 RBSP 점착부여제로 이동하는 경우에 성능은 보존된다.
[표 4] 높은 크리프 성능 접착제의 추가 예
Figure 112019066184829-pct00004
주석: a. 176.7℃에서 측정된 점도
b. 25 mg 접착제/m 가닥까지 감소된 부가물; 두 기재 모두에 대해 사용된 15 gsm FQN
탄성 요소 접착제가 소정 범위의 공정 조건 및 적용 방법 하에서 실행하는 것이 더욱 유리할 수 있다. 닙-롤러 압축을 사용하지 않으면서 실시예 5의 제형 및 실행 조건을 반복하는 실시예 5A는, 크리프 유지 성능이 심지어 비-제한적인 "S-랩(S-wrap)" 라인 구성을 이용하는 경우에도 유지됨을 나타낸다. 실시예 5B는 Nordson Surewrap® 간접 스프레이 어플리케이터를 이용하여 적용된 실시예 5 제형에 대한 성능 데이터를 나타낸다. 여기에서, 실시예 5의 우수한 내크리프성은 보존되며, 본 발명의 제형이 또한, 크리프 성능에 부정적으로 영향을 미치지 않으면서, 스프레이 적용에서 실행될 수 있음을 나타낸다.
[표 5] 추가 공정 파라미터에서의 Ex 5의 크리프 성능
Figure 112019066184829-pct00005
실시예 8 내지 실시예 12 - 구조 접착제 적용에서의 시험
하기 표 6에 나타낸 이러한 실시예의 접착제를 176.7℃에서 전통적인 오버헤드 믹서를 이용하여 제조하였다. 먼저, 오일(Nyflex 222B), 점착부여제(Escorez 또는 Sukorez), 및 산화방지제(Irgafos 및 Irganox)를 요망되는 온도까지 가열하고, 혼합물을 균질하게 하기 위해 교반하였다. 먼저, L-MODU S400을 첨가하고, 이후에, Vestoplast 508을 첨가하였다. 모든 폴리머를 용해시키고, 혼합물이 균질하게 된 후에, 점도를 시험하였다. 특정하지 않는 한, 구성성분의 양은 중량 퍼센트로 표시된다.
[표 6]
Figure 112019066184829-pct00006
접착제를 2-인치 Universal™ Signature™ 스프레이 어플리케이터(Nordson Corporation)를 이용하여 비-통기성 필름(DH284 by Clopay)에 연속 방식으로 코팅하였다. 어플리케이션 온도는 148.9℃이었으며, 라인 속도는 900 ft/분이었으며, 개방 시간은 0.25초이었으며, 압축은 40 psi이었다. 코팅된 제1 기재를 제곱 미터 당 15 그램 부직포(First Quality로부터 입수 가능함)인 제2 기재와 결합하였다. 접착제 박리 성능을 결정하기 위해, 라미네이트를 일정한 23.9℃ 및 50% 상대 습도에서 유지된, 기후 제어 방에서, 분당 12인치의 속도로 Instron 인장 시험기에 의해 당겨지기 전에 24시간 동안 에이징시켰다. 박리력은 그램-힘으로 측정되며, 박리 값은 시험의 출발 및 정지에서의 변동성을 감소시키기 위해 샘플 길이의 최초 및 마지막 5%를 제거한 후에 평균 박리 강도를 결정함으로써 계산되었다. 이러한 시험은 제곱 미터 당 2 그램의 부가물 수준을 사용하여 수행되었다.
도 1은 제곱 미터 당 1 그램에서의 박리 성능을 도시한 것이다. 도 1의 결과는, 모든 제형이 제곱 미터 당 단지 1 그램에서의 허용 가능한 박리 성능을 가짐을 나타낸다. 100 그램 이상의 박리 강도를 갖는 것이 바람직하며, 이에 따라, 실시예 10의 접착제가 특히 바람직하다.
비교 목적을 위하여, 실시예 10의 접착제를 비교예(CE 11)에 대해 시험하였다. 표 7에는 Affinity GA 1900, 프로필렌-에틸렌 코폴리머를 사용한 CE 11의 제형이 제공된다:
[표 7]
Figure 112019066184829-pct00007
도 2는 본 발명이 아닌 제형(CE 11)과 비교하여 본 발명의 폴리올레핀(Ex 10)의 Signature 어플리케이터 노즐의 경우에 제곱 미터 당 2 그램 부가물에서의 개선된 박리 강도를 도시한 것이다. 본 발명의 접착제는 본 발명이 아닌 제형의 박리 강도의 일반적으로 3배 이상의 박리 강도 값을 나타낸다.
접착제의 최소 전단 강도를 또한 시험하였다. 최소 20분의 시간은 무거운 기재에 1초의 개방 시간과 함께 제곱 미터 당 15 그램에서 1인치 패턴을 슬롯 코팅함으로써 결정되었다. 제1 기재 및 제2 기재 둘 모두로서 사용된 기재는 청색 SMS 의료용 드레이프(medical drape)이었다. 라미네이트의 1인치 스트립을 절단하여, 제1 기재를 38.9℃의 오븐에 매달고, 제2 기재는 이로부터 매달려진 250 g 추를 갖는다. 라미네이트가 응집으로 떨어진 직후에, 추는 타이머를 정지시킨다. 바람직하게는, 본 발명의 제형은 1분 미만의 값을 갖는 다른 폴리올레핀-기반 제형과 비교하여 적어도 100분의 전단 강도를 갖는다.
하기 표 8에서 실시예 12로서 확인된 제형을, L-MODU 400 대신에 Vistamaxx 6202를 사용한 것을 제외하고, 실시예 10과 동일하게 제조하였다:
[표 8]
Figure 112019066184829-pct00008
동일한 박리 성능 시험을 상술한 바와 같이 제곱 미터 당 1.0, 2.0, 및 4.2 그램의 부가물 중량에 대해 수행하였다. 하기 표 9에는 3개의 부가물 중량에서 실시예 10 및 실시예 12 둘 모두에 대한 초기 값 및 1주 에이징된 값이 제공된다.
[표 9]
Figure 112019066184829-pct00009
표 9에 나타낸 바와 같이, 실시예 10 및 실시예 12 둘 모두는 초기 및 1주 에이징된 박리 성능 시험 둘 모두에서 잘 수행한다. 일반적으로, 실시예 10은 초기 박리 수행 시험에서 시험된 모두 3개의 부가물 중량에 대해 실시예 12보다 더 잘 수행하였지만, 개선 정도는 1주 에이징된 값에서 덜 분명할 수 있었다. 실제로, 실시예 12는 제곱 미터 당 1 그램의 부가물 중량에 대해 1주 에이징된 값에서 더 잘 수행되었다(그러나 표준 편차 내임).
하기 표 10은 본 발명의 2개의 추가적인 실시예, 즉, 실시예 13 및 실시예 14를 나타낸 것으로서, 이는 주로 Karamay Petrochem Co.로부터 입수 가능한 나프텐성 오일인, 가소제, KN4010의 양에 있어서 상이하다. 이러한 실시예에서, 부가물 중량은 35 mg/m 가닥이었으며, 900 ft/분의 라인 속도가 사용되었다. 탄성 요소 접착제로서의 적합성을 평가하기 위한 크리프 시험에 대해 사용되는 기재는 통기성 BR-134 및 15 gsm FQN NW(상기에서 규정된 바와 같음)이다. 박리 조건은 900 ft/분 라인 속도에서 비-통기성 DH-284 기재 및 15 gsm FQN NW 상에서 1 gsm이었다(상기에서 규정된 바와 같음).
[표 10]
Figure 112019066184829-pct00010
알 수 있는 바와 같이, 실시예 13은 초기에 및 에이징 후의 둘 모두에 적어도 100 gf 박리 강도의 가장 엄격한 초기 박리 성능 기준을 충족하지 못한다. 이러한 접착제는 특정 적용에서, 예를 들어, 탄성 적용에서 적절할 수 있다. 실시예 14는 초기에 및 시험되는 모든 에이징된 시간 둘 모두에서 80% 초과의 크리프 유지, 및 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에 100 gf 초과의 1 gsm 박리 둘 모두를 나타낸다.
값의 범위가 제공되는 경우에, 각 사이 값(intervening value), 및 그러한 범위의 상한치와 하한치 사이의 사이 값의 임의의 조합 또는 하위-조합 및 그러한 기술된 범위에서 임의의 다른 기술된 또는 사이 값은 인용된 값의 범위 내에 포함되는 것으로 이해된다. 또한, 본 발명은 구성성분의 제1 범위의 하한치 및 제2 범위의 상한치인 구성성분의 범위를 포함한다.
특정 범위는 본원에서 용어 "약"이 앞에 있는 수치로 제시된다. 용어 "약"은 본원에서 이러한 용어가 선행되는 정확한 숫자뿐만 아니라 이러한 용어가 선행되는 숫자 부근이거나 대략적인 그러한 숫자인 숫자에 대한 문자 그대로의 지지를 제공하기 위해 사용된다. 숫자가 구체적으로 인용된 숫자 부근이거나 대략적인 그러한 숫자인지의 여부를 결정할 때, 근사 또는 대략적인 인용되지 않은 숫자는, 이것이 제시되는 문맥에서, 구체적으로 인용된 숫자의 실질적인 균등물을 제공하는 숫자일 수 있고, 이에 따라, 통상적으로, 구체적으로 인용된 숫자 또는 값의 10% 미만 또는 초과인 숫자 또는 값을 지칭할 것이다.
달리 규정하지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 상세하게 언급된 모든 문헌 및 특허는 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 문헌에 보고된 화학물질, 기기, 통계학적 분석 및 방법을 기술하고 개시하는 것을 포함하는 모든 목적을 위해 전문이 참고로 포함된다. 본원에서 특정의 특별한 구현예를 참조로 하여 예시되고 기술되지만, 그럼에도 불구하고, 본 발명은 도시된 세부사항으로 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 다양한 변형예는 청구범위 및 이의 균등물의 범위 내에서 그리고 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 상세히 이루어질 수 있다.

Claims (22)

  1. 구조 접착제 및 탄성 요소 접착제 둘 다로서 역할하는 이중 기능성 접착제로서 사용될 수 있는 핫 멜트 접착제 조성물로서,
    상기 조성물은,
    (a) 2 중량% 내지 50 중량%의 제1 폴리머 성분으로서, 폴리프로필렌 호모폴리머를 포함하고, 프로필렌 및 에틸렌의 코폴리머는 포함하지 않으며, 130℃ 미만의 융점을 갖고, 22.6 줄/그램(J/g) 이하의 용융 열을 가지며, ASTM D638에 따라 적어도 100%의 파단 연신율을 갖는, 상기 제1 폴리머 성분;
    (b) 2 중량% 내지 50 중량%의, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 제2 폴리머 성분으로서, 상기 비정질 폴리올레핀은 30% 미만의 결정도를 갖는, 상기 제2 폴리머 성분; 및
    (c) 30 중량% 내지 75 중량%의, 80℃ 이상 140℃ 이하의 링 앤드 볼(Ring & Ball) 연화점을 갖는 점착부여 수지를 포함하고,
    상기 조성물은
    (d) 가소제,
    (e) 왁스,
    (f) 안정화제 및 산화방지제 중 적어도 하나,
    (g) 충전제,
    (h) 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(PE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리부틸렌(PB), 및 스티렌 블록 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 제3 폴리머 성분,
    (i) 핵형성제 및
    (j) 자외선광(UV) 흡수제, 계면활성제, 불활성 착색제, 이산화티탄 및 형광제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제
    를 추가로 포함할 수 있고,
    상기 조성물의 점도는 180℃에서 80,000 cP 이하이고,
    상기 제1 폴리머 성분, 상기 제2 폴리머 성분 및 상기 점착부여 수지는, (1) 기재로서 비-통기성 필름 및 부직포 기재 사용시, 제곱 미터 당 2 그램의 부가물 수준(add-on level)에서, 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에서 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도 및 (2) 기재로서 부직포 기재 및 통기성 폴리에틸렌 필름 사용시, 35 mg 접착제/m 가닥(strand)의 부가물 수준에서, 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에서 적어도 80%의 크리프 유지를 갖는 핫 멜트 접착제 조성물을 제공하기에 효과적인 양으로 존재하는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 점착부여 수지를 32 중량% 내지 73 중량%의 양으로 포함하는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가소제를 0.1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 포함하는, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 왁스를 20 중량% 이하의 양으로 포함하는, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안정화제 또는 산화방지제 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 충전제를 60 중량% 이하의 양으로 포함하는, 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 호모폴리머가 100℃ 미만의 DSC 융점을 갖는, 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 폴리머 성분이 폴리알파올레핀을 포함하는, 조성물.
  9. 제1 기재에 제1항의 핫 멜트 접착제 조성물을 용융 상태로 적용하는 단계; 및
    제2 기재를 상기 접착제 조성물과 접촉시킴으로써 상기 제1 기재에 상기 제2 기재를 정합시키는 단계를 포함하는, 라미네이트를 제조하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 기재가 탄성 가닥(strand)인, 방법.
  11. 일회용 물품에서 탄성 다리 커프, 스탠딩 다리 커프 또는 탄성 측면 패널로서 사용되는, 제9항의 방법에 의해 제조된 라미네이트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 폴리머 성분이 상기 조성물의 5 중량% 내지 35 중량%의 양으로 존재하며, 상기 제2 폴리머 성분이 상기 조성물의 10 중량% 내지 45 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 폴리머 성분이 상기 조성물의 15 중량% 내지 38 중량%의 양으로 존재하며, 상기 제2 폴리머 성분이 상기 조성물의 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 전체 폴리머 대 점착부여 수지의 중량비가 3:7 내지 7:3인, 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 상기 접착제 조성물에 상기 제1 폴리머 성분이 5 중량% 내지 30 중량%의 양으로 존재하며, 상기 제2 폴리머 성분이 15% 내지 40%의 양으로 존재하며, 상기 점착부여 수지가 30 중량% 내지 70 중량%의 양으로 존재하며, 상기 가소제가 5 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 폴리머 성분 대 상기 제2 폴리머 성분의 중량비가 1:5 내지 1:1이며, 전체 폴리머:점착부여 수지의 중량비가 1:3 내지 3:2인, 조성물.
  17. 삭제
  18. 제1항에 기재된 핫 멜트 접착제 조성물에 기반하는 이중 기능성 접착제를 이용하는 방법으로서,
    상기 방법은
    단일 배치의 접착제를 용융시켜 용융 접착제를 형성하는 단계;
    상기 용융된 접착제를 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계;
    상기 제1 부분을 플랜트의 제1 영역으로 유도하고, 상기 제1 영역에서 제1 기재 또는 탄성 요소 중 적어도 하나에 상기 접착제를 적용하여 제1 접착제-보유 표면을 제공하는 단계;
    상기 제1 접착제-보유 표면에 상기 제1 기재 또는 상기 탄성 요소 중 다른 하나를 부착하는 단계;
    상기 제2 부분을 플랜트의 제2 영역으로 유도하고, 상기 제2 영역에서 제2 기재 또는 부직포 층 중 적어도 하나에 상기 접착제를 적용하여 제2 접착제-보유 표면을 제공하는 단계; 및
    상기 제2 접착제-보유 표면에 상기 제2 기재 또는 상기 부직포 층 중 다른 하나를 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 이중 기능성 접착제는, (1) 기재로서 비-통기성 필름 및 부직포 기재 사용시, 제곱 미터 당 2 그램의 부가물 수준(add-on level)에서, 초기에 및 1주 동안 에이징 후의 둘 모두에서 제곱 미터 당 1 그램에서 100 그램-힘 이상의 박리 강도, 및 (2) 기재로서 부직포 기재 및 통기성 폴리에틸렌 필름 사용시, 35 mg 접착제/m 가닥(strand)의 부가물 수준에서, 초기에 및 1주, 2주 및 4주 동안 에이징 후의 둘 모두에서 적어도 80%의 크리프 유지를 제공하기에 효과적인, 이중 기능성 접착제를 이용하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 제2 섹션에서 상기 제2 기재에 상기 접착제를 적용하기 전에, 상기 접착제의 제2 부분에 가소제를 첨가하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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