KR102584659B1 - 접착성 핫-멜트 글루용 커버 물질 - Google Patents

접착성 핫-멜트 글루용 커버 물질 Download PDF

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에크하르트 퓌르크너
게랄트 페트리
리주 다비스
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헨켈 아게 운트 코. 카게아아
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Abstract

본 발명은 비-접착성 필름-형성 중합체 조성물 (커버 물질) 및 펠렛 형태의 접착성 핫-멜트 글루에 관한 것으로서, 이는 상기 중합체 조성물로 커버되어 있으며 핫-멜트 글루 및 커버 물질의 공압출에 의해 제조될 수 있다. 필름-형성 조성물은 5 내지 40 wt% 의 > 95 ℃ 의 융점을 갖는 적어도 하나의 피셔-트롭쉬 왁스 및 30 내지 70 wt% 의 > 95 ℃ 의 연화점 및 ≤ 1000 및 ≥ 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230 ℃, 2.16 kg) 를 갖는 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀을 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 핫-멜트 글루의 적합한 용도, 상기 핫-멜트 글루의 사용 방법, 및 상기 글루를 함유하는 제품에 관한 것이다.

Description

접착성 핫-멜트 글루용 커버 물질 {COVERING MATERIAL FOR ADHESIVE HOT-MELT GLUES}
본 발명은 점착성인 핫 멜트 접착제 코어를 갖고, 중합체성 필름으로 제조된 특수화된 비점착성 커버 물질로 코팅되어 있고, 핫 멜트 접착제 코어 및 커버 물질의 공압출에 의해 제조 가능한, 펠렛 형태의 핫 멜트 접착제에 관한 것이다. 생성되는 핫 멜트 접착제 펠렛은, 이들의 작은 크기 및 낮거나 존재하지 않는 표면 점착성 때문에, 최종 사용자를 위한 자동 투여(dosing) 시스템에 적합하며, 또한 커버 물질이 생성되는 핫 멜트 접착제의 특성, 특히 그의 가공성에 악영향을 미치지 않고, 핫 멜트 접착제 코어의 저-분자 성분에 대하여 우수한 장벽 특성을 가지며, 예를 들어 식품 포장에서 최종 용도로 승인된 원료 물질을 기반으로 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 이러한 유형의 핫 멜트 접착제의 적합한 용도, 그 사용 방법, 및 이러한 접착제를 함유하는 제품이 기재된다.
비점착성 필름-형성 물질 (커버 물질) 로 코팅되어 있는 핫 멜트 접착제는 예를 들어 US 2013/0143997 A1 에 공지되어 있다. 이러한 유형의 펠렛 형태의 핫 멜트 접착제는 표면 코팅이 제조, 운송, 및 저장 동안 각각의 핫 멜트 접착제 펠렛이 서로 달라붙는 것을 방지하여, 펠렛 형태가 간단한 투여 및 취급을 가능하게 한다는 이점을 갖는다.
그러나, 공지되어 있는 커버 물질은 예를 들어 노즐 시스템 (분무성) 을 통해 핫 멜트 접착제를 가공하는 방식으로 레올로지 특성을 변경시킴으로써, 생성되는 핫 멜트 접착제 펠렛의 가공성에 큰 영향을 미치고, 커버 물질을 포함하지 않는 접착제의 경우보다 훨씬 높은 온도, 전형적으로 대략 20 K 만큼 높은 온도가 필요하다는 단점을 갖는다.
따라서, 목적은 한편으로는 자동화된 방식으로 투여될 수 있는 과립 형태의 점착성 핫 멜트 접착제의 제조, 수송, 및 저장을 가능하게 하며, 다른 한편으로는 용융 동안 핫 멜트 접착제 코어와 균질하게 혼화성이며, 그 가공 특성에 악영향을 미치지 않으며, 커버 물질로서 적합한 개선된 중합체 조성물을 공급하는 것이다. 따라서, 이러한 유형의 중합체 조성물은 유리하게는 하기 특성을 갖는다:
- 낮은 점착성 또는 비점착성 표면
- 코팅되는 핫 멜트 접착제와의 상용성(compatibility) (균질한 혼화성 포함)
- 핫 멜트 접착제의 가공성에 악영향을 거의 또는 전혀 미치지 않음
- 핫 멜트 접착제의 저-분자 성분, 예컨대 가소제 오일에 대한 우수한 장벽 특성
- 예를 들어 식품 포장 분야에서 최종 용도로 승인된 원료 물질을 기반으로 함.
이러한 목적은 올레핀-기반 접촉 접착제와 상용성이며 상기 언급한 특성 모두를 갖는 중합체 조성물을 공급함으로써 본 발명에 의해 달성된다. 특히, 본 발명은 당해 커버 물질을 포함하지 않는 핫 멜트 접착제에 비해 제한 또는 각색 없이 노즐 시스템을 통한 핫 멜트 접착제 펠렛의 가공 (즉, 분무) 을 가능하게 한다.
따라서, 제 1 양태에서, 본 발명은 그 총 중량을 기준으로 하기를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것이다:
a) 5 내지 40 중량%, 특히 10 내지 20 중량% 의, > 95℃ 의 융점을 갖는 적어도 하나의 피셔-트롭쉬 왁스(Fischer-Tropsch wax);
b) 30 내지 70 중량%, 특히 40 내지 65 중량% 의, > 95℃ 의 연화점 및 ≤ 1000 및 ≥ 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌;
c) 0 내지 65 중량%, 특히 20 내지 40 중량% 의, > 85℃ 의 연화점 및 > 1000 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌;
d) 0 내지 40 중량% 의, > 115℃ 의 연화점 및 < 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌;
e) 0 내지 60 중량% 의, < 140,000 g/mol 의 분자량 Mn 을 갖는, b) 내지 d) 와 상이한, 적어도 하나의 폴리올레핀, 특히 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀; 및
f) 0 내지 20 중량% 의, 항산화제, 안정화제, 가소제, 기타 중합체, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 첨가제 및 보충제.
추가 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 펠렛 형태의 핫 멜트 접착제에 관한 것이다:
(1) 적어도 하나의 폴리올레핀 및 적어도 하나의 점착부여 수지를 함유하는, 65 내지 140℃ 의 연화점을 갖는 핫 멜트 접착제로 제조된 코어; 및
(2) 코어를 본질적으로 완전히 코팅하며 바람직하게는 20℃ 내지 60℃ 의 온도에서 비점착성인, 본 발명에 따른 중합체 조성물로 제조된 필름.
본 발명의 추가 양태는 예를 들어 필름 형태의 기판을 비직조물에 접착 결합시키기 위한 접촉 접착제로서 본원에 기재된 핫 멜트 접착제 펠렛의 용도 및 본원에 기재된 하나 이상의 핫 멜트 접착제 펠렛을 운반 장치, 특히 진공 운반 장치에 의해 용융 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용융 장치에 핫 멜트 접착제를 공급하는 방법에 관한 것이다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 제시되는 분자량은 수평균 분자량 (Mn) 을 지칭한다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 언급되는 분자량은 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 수득 가능한 값을 지칭한다. 폴리스티렌이 기준으로 사용된다.
본원에 사용되는 "적어도 하나" 는 1 이상, 즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 이상을 의미한다. 성분과 관련하여, 표시는 성분의 유형을 지칭하며 분자의 절대 수를 지칭하지 않는다. 따라서, "적어도 하나의 중합체" 는, 예를 들어, 적어도 하나의 유형의 중합체; 즉, 하나의 유형의 중합체 또는 다수의 상이한 중합체의 혼합물이 사용될 수 있다. 중량 표시와 함께, 표현은 조성물/혼합물에 함유되어 있는 지시되는 유형의 모든 화합물을 지칭하며; 즉, 조성물은 당해 화합물의 지시되는 양 이외에 이 유형의 추가 화합물을 함유하지 않는다.
본 발명에 있어서, 용어 "본질적으로" 는 이것이 지칭하는 특정 값의 97%, 바람직하게는 98%, 더 바람직하게는 99%, 가장 바람직하게는 100% 에 상응한다. 예를 들어, "본질적으로 완전히 코팅된" 은 점착성 핫 멜트 접착제로 제조된 코어의 적어도 97% 가 본 발명의 중합체 조성물의 필름으로 코팅되어 있는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
달리 명확하게 명시되지 않는 한, 본원에 기재된 조성물과 함께 사용된 모든 언급된 백분율은 각 경우에 당해 혼합물을 기준으로 하는 중량% 를 지칭한다.
수치 값과 관련하여 본원에 사용되는 "대략" 은 수치 값 ± 10%, 바람직하게는 ± 5% 를 지칭한다.
본원에 사용되는 융점은 ISO 11357-3:2011 에 따라 시차 주사 열량계 (DSC) 로 측정될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 기재된 값은 이 방법을 사용하여 측정된 값을 지칭한다.
본원에 사용되는 연화점은 ISO 4625-1:2004 에 따라 환구법으로 측정될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 기재된 값은 이 방법을 사용하여 측정된 값을 지칭한다.
본원에 사용되는 용융 흐름 지수 (MFI) 는 230℃ 의 시험 온도 및 2.16 kg 의 시험 중량에서 DIN EN ISO 1133 또는 ASTM D1238 에 따른 방법으로 측정될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 기재된 값은 이 방법을 사용하여 측정된 값을 지칭한다.
본원에 사용되는 용어 "펠렛" 은 대칭 또는 비대칭 형태 및 15 g 이하, 바람직하게는 10 g 이하, 더 바람직하게는 5 g 이하의 중량을 갖는 핫 멜트 접착제의 작은 바디를 포함한다. 펠렛의 최대 크기는 모든 방향으로, 바람직하게는 가장 긴 연장선으로, 25 mm, 바람직하게는 20 mm 이하이고, 가장 작은 연장선의 방향으로, 적어도 1 mm, 바람직하게는 3 mm 이다. 펠렛의 형태는 제조 과정에 따라 다를 수 있다. 따라서, 펠렛은 베개-형태 (예를 들어 대략 15 mm x 5 mm x 5 mm 의 치수를 가짐), 거의 구형, 예를 들어 볼-형태 (선택적으로 10 내지 20 mm 의 직경을 가짐), 또는 실린더형 (예를 들어 25 mm 의 길이 및 2 내지 10 mm 의 직경을 가짐) 일 수 있다. 형태는 균일할 필요가 없기 때문에, 구형 형태는 예를 들어 압축 또는 신장될 수 있다. 펠렛은 상이한 형태를 갖는 펠렛의 혼합물일 수 있지만; 그러나, 이들 모두가 거의 동일한 형태를 갖는 것이 바람직하다. 펠렛이 작을수록 전형적으로 더 우수한 유동 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 중합체 조성물 및 핫 멜트 접착제 펠렛은 표면이 비점착성이다. 이와 관련하여, 본 발명에 있어서 "비점착성" 은 20 내지 60℃ 의 온도에서 "자유-유동(free-flowing)" 으로서 정의된다. "자유-유동" 은 명시된 온도 (20 내지 60℃) 에서, 상당량의 핫 멜트 접착제 펠렛 또는 중합체 조성물 (마찬가지로 펠렛으로서) 이 10 cm 의 직경 및 50 cm 의 길이를 갖는 수직 튜브를 통과하여 중력의 영향 하에 유동할 때, 튜브의 달라붙음(sticking), 응집(clumping), 또는 막힘(clogging)이 관찰되지 않는 것을 의미한다. 이 특성은 승온에서의 장기간의 저장 후에도 유지되어야 한다. 이는 다음과 같이 시험된다: 10 cm 직경을 갖는 금속 또는 플라스틱 튜브에 10 cm 의 높이까지 펠렛을 채운다 (바람직하게는 각 경우에 15 mm x 5 mm x 5 mm 의 양으로). 이어서, 무게가 500 g 인 플레이트를 펠렛 상에 배치하고, 시험 장치를 60℃ 또는 20℃ 에서 7 일 동안 오븐에서 보관한다. 이 시간 후, 필요할 경우, 펠렛을 20℃ 로 냉각시키고, 상기 기재한 방법 (10 cm 의 직경 및 50 cm 의 길이를 갖는 수직 튜브에 부음) 을 사용하여 그 유동 특성을 시험한다.
본원에서 "커버 물질" "필름-형성 중합체 조성물" 또는 "필름-형성 조성물" 로도 지칭되는 본 발명의 필름-형성 비점착성 중합체 조성물은 또한 적어도 하나의 왁스를 함유하며, 왁스는 95℃ 초과의 융점을 갖는 피셔-트롭쉬 왁스이다. 본원에 사용되는 피셔-트롭쉬 왁스는 탄화수소로 구성되며 피셔-트롭쉬 방법을 사용하여 제조되는 합성 왁스이다. 각종 구현예에서 왁스는 합성 파라핀이다. 이들 왁스는, 미네랄 오일 기원의 제품과는 달리, 주로 비분지형 n-알칸으로 구성된다.
중합체 조성물에 사용되는 왁스는 각 경우에 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 13 내지 17 중량%, 더 바람직하게는 대략 15 중량% 의 양으로 사용된다.
뿐만 아니라, 필름-형성 조성물은 메탈로센-촉매화된 중합에 의해 수득 가능한 적어도 하나의 폴리올레핀을 함유한다. 폴리올레핀의 제조에 사용되는 단량체는 특히 프로필렌이며; 즉, 폴리올레핀은 각종 구현예에서 폴리프로필렌이다. 그러나, 대안적으로는, 에틸렌 또는 프로필렌과 공중합 가능한 공지된 에틸렌 또는 C4 내지 C20 올레핀 단량체가 또한 사용될 수 있다. 공중합 가능한 단량체는 특히 선형 또는 분지형 C4 내지 C20 올레핀 (α-올레핀로도 지칭됨), 예컨대 부텐, 헥센, 메틸펜텐, 옥텐; 시클릭 불포화 화합물 예컨대 노보넨 또는 노보나디엔; 대칭 또는 비대칭 치환된 에틸렌 유도체 (여기서, C1 내지 C12 알킬 작용기가 치환기로서 적합함); 및 선택적으로 불포화 카복실산 또는 카복실산 무수물이다. 일반적으로, 본 발명에 따라 사용되는 폴리올레핀은 단독중합체, 공중합체, 또는 삼원중합체일 수 있으며, 이는 또한 추가 단량체를 함유할 수 있다. 그러나, 단독중합체, 특히 폴리프로필렌 단독중합체가 바람직하다.
커버 물질에 사용되는 폴리올레핀의 중요한 특성은 그의 점도이다. 용융 가능한 화합물이 용융물로서 사용되기 때문에, 점도는 MFI 로 측정되어 명시된다. 본 발명에 따라 사용되는 폴리올레핀은 > 95℃ 의 연화점 (ISO 4625) 및 300 내지 1000 g/10 분의 MFI (ISO 1133 에 따라 2.16 kg 의 시험 중량 및 230℃ 의 온도에서 측정됨) 를 갖는다. 바람직한 구현예에서, MFI 는 350 내지 1000 g/10 분 또는 400 내지 1000 g/10 분이다. 이들 폴리올레핀의 분자량은 전형적으로 100,000 g/mol 미만, 특히 90,000 g/mol 미만, 매우 특히 바람직하게는 80,000 g/mol 미만이다. 하한은 50,000 g/mol (수평균 분자량, GPC 로 측정 가능함) 이다. 이들 중합체는 좁은 분자량 분포를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 중합체는 문헌에 공지되어 있으며, 다양한 제조사들로부터 상업적으로 입수 가능하다. 예를 들어, 하나의 적합한 중합체는 상표명 L-Modu™ S600 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.) 하에 입수 가능하다. 이 폴리올레핀은 350 의 MFI, 70,000 g/mol 의 분자량, 및 100℃ 의 연화점을 갖는다.
중합체 조성물의 > 95℃ 의 연화점을 갖는 폴리올레핀은 30 내지 70 중량%, 바람직하게는 40 내지 65 중량%, 더 바람직하게는 55 내지 65 중량% 의 양으로 사용된다.
상기 기재한 폴리올레핀 이외에, 메탈로센 촉매작용에 의해 수득 가능한 추가의 폴리올레핀이 사용될 수 있다. 본원에서 상호교환적으로 사용되는 "메탈로센 촉매작용" 또는 "메탈로센-촉매화된 중합" 은 촉매로서 메탈로센을 사용하여 촉매화되는 올레핀의 중합을 지칭한다. 예를 들어, 고도의 이소택틱 폴리프로필렌이 이러한 방식으로 제조될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 기재한 폴리올레핀 이외에, 예를 들어, 메탈로센 촉매작용에 의해 수득 가능하며 > 85℃ 의 연화점 및 > 1000 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는 폴리올레핀을 사용하는 것이 가능하다. 폴리올레핀은 상기 정의된 바와 같을 수 있지만, 바람직하게는 폴리프로필렌이다. 이들 폴리올레핀의 분자량은 전형적으로 50,000 g/mol 미만 (수평균 분자량, GPC 로 측정 가능함) 이다. 이들 폴리올레핀은 각 경우에 중합체 조성물을 기준으로 바람직하게는 0 내지 65 중량%, 더 바람직하게는 20 내지 40 중량%, 특히 바람직하게는 22 내지 27 중량%, 가장 바람직하게는 대략 25 중량% 의 양으로 사용된다. 예를 들어, 하나의 적합한 중합체는 상표명 L-Modu™ S400 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.) 하에 입수 가능하다. 이 폴리올레핀은 대략 2000 의 MFI, 45,000 g/mol 의 분자량, 및 90℃ 의 연화점을 갖는다.
바람직한 구현예에서, 상기 기재한 폴리올레핀 또는 폴리올레핀들 이외에, 예를 들어, 메탈로센 촉매작용에 의해 수득 가능하며 > 115℃ 의 연화점 및 > 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는 폴리올레핀을 사용하는 것이 가능하다. 폴리올레핀은 상기 정의된 바와 같을 수 있지만, 바람직하게는 폴리프로필렌이다. 이들 폴리올레핀의 분자량은 전형적으로 100,000 g/mol 초과 200,000 g/mol 미만 (수평균 분자량, GPC 로 측정 가능함) 이다. 이들 폴리올레핀은 바람직하게는 중합체 조성물을 기준으로 0 내지 40 중량% 의 양으로 사용된다. 예를 들어, 하나의 적합한 중합체는 상표명 L-Modu™ S901 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.) 하에 입수 가능하다. 이 폴리올레핀은 대략 50 의 MFI, 120,000 g/mol 의 분자량, 및 120℃ 의 연화점을 갖는다.
필름-형성 중합체 조성물에 함유될 수 있는 추가적인 중합체는 < 140,000 g/mol 의 분자량 Mn 을 갖는 추가의 폴리올레핀, 예를 들어 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 이들 중합체는 커버 물질의 총 중량을 기준으로 0 내지 60 중량% 의 양으로 커버 물질에 함유될 수 있다.
본 발명에 따른 커버 물질로서 사용되는 필름-형성 조성물은 또한 선행 기술에서 그 자체로 공지된 첨가제 및 보조제 0 내지 20 중량% 를 함유할 수 있다. 이러한 첨가제 및 보충제는 특히 항산화제, 안정화제, 가소제, 기타 중합체, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
적합한 가소제는 하기에 기재되며, 특히 탄화수소 오일 예컨대 파라핀 오일, 나프텐 오일, 및/또는 미네랄 오일, 및 폴리(이소)부틸렌을 포함한다. 가소제는 용융 및 핫 멜트 접착제 펠렛의 사용 동안 필름-형성 중합체 조성물과 핫 멜트 접착제 코어의 균질한 혼합물을 수득하는데 기여할 수 있다.
각종 구현예에서, 필름-형성 조성물은 하기를 함유한다:
a) 10 내지 20 중량%, 특히 13 내지 17 중량% 의, > 95℃ 의 융점을 갖는 적어도 하나의 피셔-트롭쉬 왁스;
b) 40 내지 65 중량%, 특히 55 내지 65 중량% 의, > 95℃ 의 연화점 및 ≤ 1000 및 ≥ 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌;
c) 20 내지 40 중량%, 특히 22 내지 27 중량% 의, > 85℃ 의 연화점 및 > 1000 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌; 및
d) 0 내지 2 중량%, 특히 0.5 중량% 의, 항산화제.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 필름-형성 물질은 < 130℃ 의 융점을 갖는다.
코어 물질은 하기에서 더 상세히 기재된다.
본 발명의 핫 멜트 접착제의 코어 물질은 적어도 하나의 열가소성 중합체, 특히 적어도 하나의 폴리올레핀, 및 적어도 하나의 점착부여 수지를 함유한다. 사용되는 중합체는 바람직하게는 비반응성이다. 점착부여 수지의 사용으로 인해, 25℃ 에서 표면의 점착성을 갖는 핫 멜트 접착제가 수득된다.
적합한 중합체의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들의 공중합체뿐 아니라 무정형 폴리-α-올레핀 (APAO) 을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 각종 구현예에서, 핫 멜트 접착제 조성물의 베이스 중합체 (코어 물질) 는 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 또는 폴리올레핀/알파-올레핀 상호중합체, 뿐만 아니라 무정형 폴리-알파-올레핀 예컨대 에틸렌, 부텐, 헥산, 및 옥탄과의 어택틱 프로필렌 및 프로필렌 공중합체, 또는 에틸렌 또는 프로필렌 단독중합체 또는 공중합체 및 상기 언급한 중합체의 혼합물로부터 선택된다.
상기 기재한 중합체는 점착성 핫 멜트 접착제에서의 사용에 대해 공지되어 있고, 여러 조성 및 분자량으로 상업적으로 입수 가능하다. 이 분야의 당업자는 원하는 적용 분야에 따라 다른 특성 중에서도 융점, 점도, 및 접착성(adherence)에 관하여 적합한 열가소성 중합체를 쉽게 선택할 수 있다.
명시된 중합체는 적어도 하나의 점착부여 수지와 함께 및 선택적으로 또한 적어도 하나의 가소제와 함께 점착성 핫 멜트 접착제로 제형화된다.
베이스 중합체에 점착성을 부여하기 위한 수지는 일반적으로 각 경우에 점착성 핫 멜트 접착제 조성물, 즉, 본 발명에 따른 핫 멜트 접착제의 코어 물질을 기준으로 10 내지 60 중량%, 특히 20 내지 60 중량% 의 양으로 사용된다.
원칙적으로, 공지된 수지, 예를 들어 방향족, 지방족, 또는 지환족 탄화수소 수지를, 각 경우에 또한 완전히 또는 부분적으로 수소첨가된 형태, 뿐만 아니라 개질된 또는 수소첨가된 천연 수지로 사용하는 것이 가능하다. 본 발명의 범위 내에서 사용 가능한 적합한 수지는 테르펜 수지 예컨대 테르펜의 삼원중합체 또는 공중합체, 로진 수지 또는 톨 수지 기반 천연 수지 (이들의 유도체, 예를 들어 이들의 펜타에리트롤 또는 글리세롤 에스테르 포함), 기타 개질된 천연 수지 예컨대 발삼 수지, 톨 수지, 또는 목재 로진으로부터의 수지 산, 선택적으로 또한 하이드로아비에틸 알콜 및 이의 에스테르, 아크릴산 공중합체 예컨대 스티렌-아크릴산 공중합체 또는 에틸렌의 공중합체, 아크릴레이트 에스테르, 및 말레산 무수물, 또는 관능성 탄화수소 수지 기반 수지를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 이들은 때때로 또한 첨가제 또는 보충제로서 사용 가능하다.
적어도 하나의 점착부여 수지는 개별 수지, 또는 바람직하게는 수지 혼합물일 수 있다.
각종 구현예에서, 수지는 완전히 또는 부분적으로 수소첨가된 탄화수소 수지 및/또는 로진 수지 또는 톨 수지 기반의 적어도 하나의 천연 수지 또는 이들의 펜타에리트롤 또는 글리세롤 에스테르를 포함한다. 적어도 하나의 완전히 또는 부분적으로 수소첨가된 탄화수소 수지는 특히 방향족 개질된 수지, 폴리테르펜, 테르펜 페놀 수지, 1,3-펜타디엔 수지, 시클로펜타디엔 수지, 2-메틸-2-부텐 공중합체, 또는 상기 언급한 수지의 유도체를 포함할 수 있다.
점착부여 수지가 대략 80℃ 내지 150℃ 의 연화점 (환구법; ISO 4625 또는 ASTM E28-58) 을 갖는 것이 바람직하다.
가소제는 핫 멜트 접착제의 코어에 함유될 수 있는 또 다른 성분이다. 이들은 미네랄 오일, 폴리(이소)부틸렌, 액체 또는 페이스트 수소첨가된 탄화수소, 및 저-분자 폴리올레핀으로부터 선택될 수 있다. 적합한 가소제는 의약용 화이트 오일, 나프텐 미네랄 오일, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 폴리이소프렌 올리고머, 수소첨가된 폴리이소프렌 및/또는 폴리부타디엔 올리고머, 벤조에이트 에스테르, 프탈레이트, 아디페이트, 식물 또는 동물 오일, 및 이들의 유도체를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 수소첨가된 가소제는, 예를 들어, 파라핀계 탄화수소 오일의 군으로부터 선택된다. 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리부틸렌 글리콜뿐 아니라 폴리메틸렌 글리콜이 또한 적합하다. 폴리알킬렌 글리콜 또는 폴리부틸렌 올리고머의 분자량은 바람직하게는 200 내지 6000 g/mol 범위여야 하며, 폴리올레핀은 대략 2000 g/mol 이하, 특히 이하 1000 g/mol 이하의 분자량을 가져야 한다.
에스테르, 예를 들어 액체 폴리에스테르 및 글리세롤 에스테르 예컨대 글리세롤 디아세테이트, 글리세롤 트리아세테이트, 네오펜틸 글리콜 디벤조에이트, 글리세롤 트리벤조에이트, 펜타에리트리톨 테트라벤조에이트, 및 1,4-시클로헥산디메탄올 디벤조에이트가 또한 가소제로서 사용될 수 있다. 방향족 디카복실산 에스테르, 예를 들어 프탈산, 이소프탈산, 또는 테레프탈산 에스테르가 또한 사용될 수 있다. 술폰산 에스테르 또는 지방산이 또한 가소제로서 사용가능하다.
특히, 화이트 오일, 미네랄 오일, 폴리(이소)부틸렌, 및 액체 또는 페이스트 수소첨가된 탄화수소가 바람직하다.
점착성 핫 멜트 접착제 중 가소제의 양은 0 내지 25 중량%, 특히 5 내지 20 중량% 이어야 한다. 지나치게 높은 비율의 가소제는 접착제의 감소된 응집 특성을 산출한다.
왁스는 또한 선택적으로 0 내지 20 중량% 의 양으로 핫 멜트 접착제의 코어에 첨가될 수 있다. 양은 한편으로는 점도를 원하는 범위로 낮추지만, 다른 한편으로는 접착성에 악영향을 미치지 않는 정도이다. 왁스는 천연 기원, 선택적으로 또한 화학적으로 개질된 형태, 또는 합성 기원일 수 있다. 식물 왁스 및 동물 왁스, 또는 미네랄 왁스 또는 석유화학 왁스가 천연 왁스로서 사용될 수 있다. 경질 왁스 예컨대 몬탄 에스테르 왁스, 사솔 왁스(Sasol wax), 등이 화학적으로 개질된 왁스로서 사용될 수 있다. 폴리알킬렌 왁스 및 폴리에틸렌 글리콜 왁스가 합성 왁스로서 사용된다. 석유화학 왁스 예컨대 페트롤라텀, 파라핀 왁스, 미정질 왁스, 및 합성 왁스가 바람직하게는 사용된다. ASTM D-3954 에 따라 측정되는 130 내지 170℃ 의 적점(dropping point)을 갖는, 파라핀 및/또는 미정질 왁스 및/또는 이들의 수소첨가된 버젼, 특히 폴리프로필렌 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스가 특히 바람직하다.
상기 언급한 성분 이외에, 본 발명에 따른 핫 멜트 접착제의 코어는 핫 멜트 접착제에 전형적으로 사용되는 추가 성분을 첨가제로서 함유할 수 있다. 이들은, 예를 들어, 안정화제, 접착 촉진제, 항산화제, 충전제, 안료, 또는 이들의 조합을 포함한다. 접착제의 특정한 특성 예컨대 응집성, 안정성, 접착성, 또는 강도는 이러한 방식으로 영향을 받을 수 있다. 첨가제 및 보충제의 양은 바람직하게는 0 내지 3 중량%, 전형적으로 0.1 내지 2 중량% 일 수 있다. 특히 바람직한 첨가제는 열 및 산화 분해, 및 UV 방사선에 의한 분해에 대한 안정화제를 포함한다.
첨가제 예컨대 안정화제 또는 접착 촉진제는 당업자에게 공지되어 있다. 이들은 시판 제품이며, 원하는 특성에 따라 당업자에 의해 선택 가능하다. 중합체 혼합물과의 상용성을 보장하는 것이 중요하다.
핫 멜트 접착제는, 공지된 방법을 사용하여, 용융물에서 혼합함으로써 제조된다. 모든 성분을 동시에 공급하고, 가열한 후, 균질화하거나, 또는 처음에 보다 용이하게 용융 성분을 공급하고 혼합한 후, 다른 수지 성분을 첨가할 수 있다. 또한, 핫 멜트 접착제를 압출기에서 연속적으로 제조하는 것이 가능하고 바람직하다. 적합한 핫 멜트 접착제는 고체이며, 불순물을 제외하고는, 용매가 본질적으로 없다.
핫 멜트 접착제의 코어는 바람직하게는 65 내지 140℃, 바람직하게는 130℃ 이하, 특히 120℃ 미만의 연화점 (환구법, ASTM E 28) 을 갖는다.
핫 멜트 접착제 펠렛은 하기에서 더 상세히 기재된다.
각종 구현예에서, 필름-형성 중합체 조성물은 핫 멜트 접착제 코어를 본질적으로 완전히 커버하는 본질적으로 연속적인 필름을 형성한다. 이는 적용을 위한 필름-형성 조성물을 그의 용융 온도 이상으로 가열한 다음 이것을 용융된 상태로 적용함으로서 달성될 수 있다. 적용은 바람직하게는 공압출에 의해 수행된다. 쉘 및 코어의 두 물질은 바람직하게는 용융 시 안정하고, 균질한 혼합물을 형성하는 방식으로 상용성이다. 본 발명의 한 구현예에서, 쉘 물질은 코어 물질의 융점과 동일하거나 그 보다 낮은 융점을 갖는다.
상기 정의된 필름-형성 중합체 조성물은 바람직하게는 20℃ 내지 60℃ 의 온도에서 비점착성이며 환경으로부터의 영향으로부터 접착제 코어를 보호하는 코팅 또는 필름을 형성한다. 본 발명에 따른 핫 멜트 접착제를 펠렛 형태로 적용하는 동안, 이는 융융되어, 쉘 물질 및 코어 물질의 균질한 혼합물을 산출한다. 이 과정은 혼합 장치 예컨대 정적 또는 동적 혼합기, 또는 펌프에 의해 가속될 수 있다. 산출되는 용융물은 균질한 접촉 접착제이며, 이러한 액체 형태로 사용/적용된다.
중합체성 필름은 전형적으로 2 내지 200 μm 범위, 특히 10 내지 100 μm, 매우 특히 바람직하게는 대략 20 μm 의 두께를 갖는다. 그러나, 필름의 두께는 또한 펠렛의 크기에 따라 다르다. 따라서, 펠렛 형태의 핫 멜트 접착제 중 중합체성 필름의 양은 핫 멜트 접착제 펠렛의 총 중량을 기준으로 일반적으로 12 중량% 이하, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 3 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 7 중량% 이다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 펠렛 형태 핫 멜트 접착제는 바람직하게는 공압출에 의해 제조된다. 공압출 과정에서, 핫 멜트 접착제 또는 그 성분은 혼합 장치에서 용융되고 균질화되며, 그 후에 압출기 개구 또는 노즐을 통해 압출된다. 노즐은 임의의 통상적인 형태를 가질 수 있지만, 그러나 전형적으로 슬롯이 있는(slotted) 또는 원형의 개구 (이것을 통과하여 조성물이 펌핑됨) 를 갖는다. 압출기 노즐은 일반적으로 물질의 융점 이상의 온도에서, 일반적으로 80 내지 150℃ 범위에서 유지된다. 공압출 동안, 필름-형성 중합체 조성물은 특히 연속적인 필름으로서 코팅되는 코어를 본질적으로 커버하는 방식으로 압출기 노즐로부터 동시에 압출되므로, 핫 멜트 접착제를 본질적으로 에워싼다. 이러한 공압출 과정 및 그 안에서 사용되는 장치는 선행 기술에 공지되어 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 제조는 냉각수에서 닙 롤러(nip roller)로 펠렛을 형성함으로써 수행되며, 이때 핫 멜트 접착제 및 중합체성 필름이 공압출된다. 개별 펠렛은 그 후에 원심 건조기에서 서로 분리된다. 이는 당업자에게 공지되어 있는 방법이다.
냉각 후, 펠렛은 수송을 위해 용기, 상자, 또는 백에 패키징될 수 있다. 용기는 기계적으로 안정한 물질로 제조될 수 있어, 다량의 펠렛의 수송 및 취급이 또한 가능하다.
펠렛은 바람직하게는 20℃ 내지 60℃ 의 온도에서 비점착성이며, 따라서 서로 달라붙지 않고 저장 및 수송될 수 있다.
본원에 기재된 핫 멜트 접착제 펠렛은 특히 접촉 접착제 (감압 접착제 (PSA)) 로서 적합하며 이러한 목적을 위해 사용된다. 예를 들어, 적용 분야는, 예를 들어 위생 용품, 특히 기저귀의 제조에서 서로에 대한 또는 다른 기판 예컨대 직조 또는 비(非)직조 패브릭에 대한 필름의 접착 결합이다. 따라서, 본 발명의 핫 멜트 접착제를 사용하여 접착 결합된 제품은 마찬가지로 본 발명의 일부이다.
본 발명의 핫 멜트 접착제 펠렛의 사용 동안, 이들은 전형적으로 상당히 큰 용기에 배치되며, 제 1 단계에서, 이후 펠렛을 용융 장치로 수송하는 운반 장치에 공급된다. 이러한 운반 장치는 스크류 컨베이어, 컨베이어 벨트, 등일 수 있지만; 그러나, 펠렛은 바람직하게는 기체 스트림, 예를 들어 압축 공기 또는 음의 압력 (진공) 에 의해 수송된다. 이러한 운반이 입자 표면 사이의 기계적 마찰을 산출하기 때문에, 여기서 또한 코팅은 운반 장치에서의 달라붙음(sticking) 및 응집(clumping)을 방지한다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 다수의 핫 멜트 접착제 펠렛을 운반 장치, 특히 진공 운반 장치에 의해 용융 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용융 장치에 핫 멜트 접착제를 공급하는 방법에 관한 것이다. 펠렛이 용융 장치에서 용융된 후, 용융물은 이후 적합한 디스펜싱 장치, 예를 들어 분무 노즐 또는 롤러로 수송되고, 전형적으로 펌핑되어, 이를 통해 접착 결합이 요구되는 기판에 적용된다.
본원에 기재된 핫 멜트 접착제 펠렛은 핫 멜트 접착제 펠렛의 핫 멜트 접착제를 적용하기 위한 자동화된 방법에 사용될 수 있다.
펠렛은 비교적 작은 부피를 가질 수 있기 때문에, 이들은 예를 들어 운반 장치에서의 간단하고, 목표로 하는 분할(portioning)을 가능하게 한다. 따라서, 용융 장치에 존재하는 접착체의 양은 동시에 감소될 수 있으므로, 접착제 성분의 분해를 산출할 수 있는, 용융 장치에서의 긴 용융 시간, 과다 투여(overdosing), 또는 긴 유지 시간을 방지한다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 사용되지만; 그러나, 본 발명은 그에 제한되지 않는다.
실시예
실시예 1: 접착제 제형
조성 (중량 %) 에 대하여 하기 성분을 함유하는 필름-형성 조성물을 제조하였다:
합성 파라핀 왁스: Sasolwax® H1 (Sasol)
메탈로센-촉매화된 PP, MFI 2000: L-Modu™ S400 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.), 연화점 90℃, Mn 45,000
메탈로센-촉매화된 PP, MFI 350: L-Modu™ S600 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.), 연화점 100℃, Mn 70,000
메탈로센-촉매화된 PP, MFI 50: L-Modu™ S901 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.), 연화점 120℃, Mn 120,000
실시예 2: 레올로지 시험
이어서, 실시예 1 의 본 발명에 따른 제형 E3 (도면 1 에서 DM 2900 + 6% 본 발명에 따른 보호제로 나타냄) 의 레올로지 특성을 실시예 1 의 종래의 제형 (도면 1 에서 DM 2900 + 6% 종래의 보호제로 나타냄) 의 레올로지 특성과 비교하였다. 이 목적을 위해, 각 경우에 6 중량% 의 필름-형성 조성물을 시판 핫 멜트 접착제 (Technomelt® DM2900, Henkel AG) 에 첨가하고, 저장 모듈러스 G', 즉, 손실 모듈러스 (점성 모듈러스) 대 메모리 모듈러스 (탄성 모듈러스) 의 비를 손실 인자 (tan △) 로 결정하였다.
이들 측정의 결과를 도면 1 에 나타냈다. 결과는 본 발명에 따른 필름-형성 조성물의 사용이 종래 사용된 코팅 물질과 비교하여 핫 멜트 접착제의 가공성을 손상시키지 않는다는 것을 명확하게 보여준다. 특히, 필름-형성 조성물이 생략될 때와 동일한 온도에서 핫 멜트 접착제를 가공 (분무) 하는 것이 가능하였지만, 공지된 코팅 제형의 경우, 대략 20℃ 만큼의 온도 증가가 분무성를 보장하기 위해 필요했다.
이들 레올로지 시험은 필드 시험에 의해 입증되었다. 신규한 커버 물질이 다른 중요한 접착제 파라미터, 특히 접착제 특성에 악영향을 미치지 않는다는 것이 필드 시험에 의해 마찬가지로 확인되었다.

Claims (13)

  1. 중합체 조성물이, 그의 총 중량을 기준으로, 하기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 조성물:
    a) 5 내지 40 중량% 의, > 95℃ 의 융점을 갖는 적어도 하나의 피셔-트롭쉬 왁스(Fischer-Tropsch wax);
    b) 30 내지 70 중량% 의, > 95℃ 의 연화점 및 ≤ 1000 및 ≥ 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌;
    c) 0 내지 65 중량% 의, > 85℃ 의 연화점 및 > 1000 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌;
    d) 0 내지 40 중량% 의, > 115℃ 의 연화점 및 < 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌;
    e) 0 내지 60 중량% 의, < 140,000 g/mol 의 분자량 Mn 을 갖는, b) 내지 d) 와 상이한, 적어도 하나의 폴리올레핀, 또는 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀; 및
    f) 0 내지 20 중량% 의, 항산화제, 안정화제, 가소제, 및/또는 기타 중합체로부터 선택되는 첨가제 또는 보충제,
    여기서, 중합체 조성물은 20℃ 내지 60℃ 의 온도에서 비점착성임.
  2. 제 1 항에 있어서, 피셔-트롭쉬 왁스가 합성 파라핀인 것을 특징으로 하는 중합체 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 가소제가 탄화수소 오일, 또는 파라핀 오일, 나프텐 오일, 및/또는 미네랄 오일, 및 폴리(이소)부틸렌으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중합체 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 중합체 조성물의 융점이 ≤ 130℃ 인 것을 특징으로 하는 중합체 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 중합체 조성물이, 그의 총 중량을 기준으로, 하기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 조성물:
    a) 10 내지 20 중량% 의, > 95℃ 의 융점을 갖는 적어도 하나의 피셔-트롭쉬 왁스;
    b) 40 내지 65 중량% 의, > 95℃ 의 연화점 및 ≤ 1000 및 ≥ 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌;
    c) 20 내지 40 중량% 의, > 85℃ 의 연화점 및 > 1000 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌; 및
    d) 0 내지 2 중량% 의, 항산화제.
  6. 제 1 항에 있어서, 중합체 조성물이, 그의 총 중량을 기준으로, 하기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 조성물:
    a) 13 내지 17 중량% 의, > 95℃ 의 융점을 갖는 적어도 하나의 피셔-트롭쉬 왁스;
    b) 55 내지 65 중량% 의, > 95℃ 의 연화점 및 ≤ 1000 및 ≥ 300 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌;
    c) 22 내지 27 중량% 의, > 85℃ 의 연화점 및 > 1000 g/10 분의 용융 흐름 지수 (MFI) (230℃, 2.16 kg) 를 갖는, 적어도 하나의 메탈로센-촉매화된 폴리올레핀, 또는 폴리프로필렌; 및
    d) 0 내지 0.5 중량% 의, 항산화제.
  7. 하기를 포함하는, 펠렛 형태의 핫 멜트 접착제:
    (1) 적어도 하나의 폴리올레핀 및 적어도 하나의 점착부여 수지를 함유하는, 65 내지 140℃ 의 연화점을 갖는 핫 멜트 접착제로 제조된 코어; 및
    (2) 코어를 본질적으로 완전히 코팅하며 20℃ 내지 60℃ 의 온도에서 비점착성인, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 중합체 조성물로 제조된 필름.
  8. 제 7 항에 있어서, 펠렛이 하기를 특징으로 하는 핫 멜트 접착제:
    (1) 각각 15 g 미만의 중량을 가짐;
    (2) 임의의 치수로 25 mm 미만의 직경을 가짐;
    (3) 실린더형, 구형, 또는 베개형(pillow-like) 형태를 가짐; 및/또는
    (4) 코어 및 중합체 조성물로 제조된 필름의 공압출에 의해 제조됨.
  9. 제 7 항에 있어서, 하기를 특징으로 하는 핫 멜트 접착제:
    a) 중합체 조성물로 제조된 필름이 2 내지 200 μm, 또는 2 내지 20 μm 의 두께를 가짐; 및/또는
    b) 핫 멜트 접착제가 핫 멜트 접착제의 총 중량을 기준으로 12 중량% 미만, 또는 1 내지 10 중량%, 또는 3 내지 8 중량% 의 양으로 쉘 물질을 함유함.
  10. 제 7 항에 있어서, 적어도 하나의 점착부여 수지가 완전히 또는 부분적으로 수소첨가된 탄화수소 수지 및/또는 로진 수지 또는 톨 수지 기반의 적어도 하나의 천연 수지 또는 이들의 펜타에리트롤 또는 글리세롤 에스테르를 포함하는 수지 또는 수지 혼합물인 것을 특징으로 하는 핫 멜트 접착제.
  11. 제 7 항에 있어서, 하기를 특징으로 하는 핫 멜트 접착제:
    a) 펠렛은 20 내지 60℃ 범위의 온도에서 비점착성임; 및/또는
    b) 펠렛은 용융 상태에서 균질한 혼합물을 형성함.
  12. 제 7 항에 따른 펠렛 형태의 핫 멜트 접착제로서, 상기 핫 멜트 접착제는 접촉 접착제로서 사용되는, 핫 멜트 접착제.
  13. 제 7 항에 따른 하나 이상의 핫 멜트 접착제 펠렛을 운반 장치, 또는 진공 운반 장치에 의해 용융 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용융 장치에 핫 멜트 접착제를 공급하는 방법.
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