KR102659220B1 - 이소시아네이트-말단 실란계 2액형 접착제 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

이소시아네이트-말단 실란계 2액형 접착제 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 접착제 조성물은 (A) (i) 이소시아네이트 및 (ii) 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이소시아네이트-말단 실란 화합물 (ii)는 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물이며, 상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬 잔기 또는 지환족 또는 6 내지 12개의 C 원자를 갖는 방향족 잔기를 나타낸다. 다른 실시형태에서, 이소시아네이트-말단 실란 화합물 (ii)는 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물이다. 개시된 2액형 접착제 조성물의 제조 방법 및 이를 포함하는 라미네이트의 형성 방법이 또한 개시된다.

Description

이소시아네이트-말단 실란계 2액형 접착제 조성물 및 이의 제조 방법
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 4월 30일자 출원된 미국 임시 출원 제62/664,420호를 우선권 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 2액형 접착제 조성물에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 접착제 조성물은 (A) (i) 이소시아네이트; 및(ii) 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분을 포함하며, 상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬 잔기, 또는 6 내지 12개의 C 원자를 갖는 지환족(cycloaliphatic) 또는 방향족 잔기를 나타낸다. 접착제 조성물은 (B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 추가로 포함하며, 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재한다.
다른 실시형태에서, 접착제 조성물은 (A) (i) 이소시아네이트; 및 (ii) 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 접착제 조성물은 (B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 추가로 포함하며, 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재한다.
개시된 2액형 접착제의 제조 방법 및 이를 포함하는 라미네이트 구조물의 제조 방법이 또한 개시된다. 개시된 접착제 조성물은 무용매 또는 용매계일 수 있다. 개시된 접착제 조성물은, 연장된 가사 시간을 유지하면서, 기존의 아미노 실란 대체물에 비해서 개선된 결합 강도, 온도 내성 및 내화학성을 나타내고, 음식 포장, 약제 포장 및 산업 라미네이션에 유용하다.
접착제 조성물은 다양한 목적에 유용하다. 예를 들어, 접착제 조성물을 사용하여 기재, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 금속, 금속화지 또는 셀로판을 함께 결합시켜 복합 필름, 즉, 라미네이트를 형성한다. 이러한 유형의 접착제는 일반적으로 "라미네이팅 접착제"라고 지칭된다.
라미네이팅 접착제의 하나의 특별한 유형은 2액형 폴리우레탄계 접착제이다. 전형적으로, 2액형 폴리우레탄계 라미네이팅 접착제는 이소시아네이트-함유 예비중합체 및/또는 폴리이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분 및 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 포함한다. 예비중합체는 과량의 이소시아네이트와 분자당 2개 이상의 히드록실 기를 함유하는 폴리에테르 및/또는 폴리에스테르의 반응에 의해서 수득될 수 있다. 이소시아네이트-반응성 성분은 분자당 2개 이상의 히드록실 기로 개시된 폴리에테르 및/또는 폴리에스테르를 포함한다. 2개의 성분을 전형적으로 미리 결정된 비로 조합하거나 "사전혼합하고" 이어서 제1 기재("캐리어 웹(carrier web)")의 표면 상에 도포한다. 이어서, 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시켜 라미네이트 구조물을 형성한다. 보다 최근에, 각각의 성분이 기재의 표면에 개별적으로 도포되는, 더 신속하게 경화하는 2액형 시스템이 개발되었다. 이어서 각각의 기재의 표면을 접촉시켜 2개의 성분을 혼합함으로써 라미네이트 구조물을 형성한다. 각각의 연속적인 기재 사이에 위치된 접착제 조성물의 추가 층과 함께 기재의 추가 층을 라미네이트 구조물에 첨가할 수 있다. 이어서 접착제를 실온에서 또는 승온에서 경화시킴으로써, 기재를 함께 결합시킨다.
이러한 라미네이팅 접착제는 특히, 식품 포장, 약제 포장 및 산업용 라미네이션을 위한 포장재 산업에서 사용되는 필름/필름 및 필름/포일 라미네이트의 제조에 널리 사용될 수 있고, 여기서 승온에서의 공격형 화학물질에 대한 노출이 전형적이다. 접착제의 온도 내성 및 내화학성을 개선시키기 위해서, 접착 촉진제가 때때로 사용된다. 특히, 실란 접착 촉진제는 개선된 접착 및 열 내성 및 생성물 내성을 위해서 폴리우레탄계 라미네이트 접착제에서 사용된다. 제한된 실란 화합물이 식품 접촉 용도로 유럽위원회(European Commission)에 의해서 승인되어 있다. 승인된 실란 중 하나는 3-아미노프로필트리에톡시실란이다. 이러한 아미노 실란은 보통 라미네이트 접착제의 이소시아네이트-반응성 성분 또는 이소시아네이트 성분에 혼입된다. 라미네이트 접착제의 이소시아네이트-반응성 성분에 혼입되는 경우, 화합물 중의 아민 기의 더 높은 반응성으로 인해서, 특히 그것이 더 높은 로딩 수준으로 혼입되는 경우, 이러한 혼입은 보통 단축된 가사 시간으로 이어지고, 때때로 아미노 실란 및 이소시아네이트의 반응 생성물의 침전으로 이어지기 때문에, 라미네이션 응용에 적합하지 않은 아미노 실란을 제조한다. 다른 한편, 이소시아네이트 성분에 혼입되는 경우, 아미노 실란은 이소시아네이트 성분에 대한 헤이즈(haziness)를 야기할 수 있고, 때로는 아미노 실란과 이소시아네이트의 높은 반응성으로 인해서 침전을 야기할 수 있다.
따라서, 종래의 아미노 실란을 사용한 단점을 극복하는 실란 접착 촉진제를 포함하는 라미네이팅 접착제 조성물이 바람직하다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 아미노 실란 화합물, 예컨대, 3-아미노프로필트리에톡시실란을 먼저 이소시아네이트와 반응시켜 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 형성한다. 이소시아네이트-말단 실란 화합물은 투명하고 안정적이며, 접착제 조성물에서 가사 시간의 단축과 헤이즈 또는 침전의 발달의 트레이드오프(tradeoff) 없이 라미네이팅 접착제 조성물의 이소시아네이트 성분 내에 쉽게 혼입될 수 있다. 또한, 이소시아네이트-말단 실란 화합물은 전통적인 아미노 실란 대체물을 포함하는 것과 비교할 때 개선된 내열성 및 생성물 내성을 나타내는 라미네이팅 접착제 조성물을 제공한다.
일부 실시형태에서, 개시된 접착제 조성물은 (A) (i) 이소시아네이트; 및(ii) 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분을 포함하며, 상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬 잔기 또는 지환족 또는 6 내지 12개의 C 원자를 갖는 방향족 잔기를 나타낸다. 접착제 조성물은 (B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 추가로 포함하며, 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재한다.
다른 실시형태에서, 개시된 접착제 조성물은 (A) (i) 이소시아네이트; 및 (ii) 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 접착제 조성물은 (B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 추가로 포함하며, 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재한다.
일부 실시형태에서, 2액형 접착제 제형의 제조 방법이 개시된다. 일부 실시형태에서, 방법은 (1) 1.05/1.0 내지 20.0/1.0의 화학량론적 비로, 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR(상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬 잔기 또는 6 내지 12개의 C 원자를 지환족 또는 방향족 잔기를 나타냄)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물을 반응시켜, 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 형성하는 단계, (2) 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분과 99.0 내지 1.0 대 0.5 내지 99.5의 혼합비로 혼합하여, 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 형성하는 단계, 및 (3) 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분과 1.0/1.0 내지 5.0/1.0의 화학량론비(NCO/OH)로 혼합하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에서, 방법은 (1) 1.05/1.0 내지 20.0/1.0의 화학량론(NCO/NH)비로, 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트를 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물과 반응시켜, 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 형성하는 단계, (2) 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분과 99.0 대 1.0 내지 0.5 대 99.5의 혼합비로 혼합하여, 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 형성하는 단계 및 (3) 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분과 1.0/1.0 내지 5.0/1.0의 화학량론비 (NCO/OH)로 혼합하는 단계를 포함한다.
촉매, 계면활성제, 레벨링제(leveling agent), 소포제, 레올로지 개질제, 색상 안료, 접착 촉진제, 예컨대, 포스페이트 에스테르 및 에폭시를 포함하는 추가 성분이 특정 성능 속성을 가능하게 하기 위해서 본 발명의 접착제에 혼입될 수 있다.
접착제 조성물은 무용매 또는 용매계일 수 있다. 용매계 실시형태에서, 용매, 예컨대, 에틸 아세테이트, 메틸 에테르 케톤, 톨루엔 및 이들의 혼합물을 조성물에 혼입할 수 있다.
일부 실시형태에서, 라미네이트 구조물의 형성 방법이 개시된다. 일부 실시형태에서, 방법은 (1) 개시된 2액형 접착제 조성물을 제1 기재의 표면 상에 코팅하는 단계, (2) 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시키는 단계, 및 (3) 2개의 기재를 압력 하에서 라미네이팅시켜 라미네이트 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. 다른 실시형태에서, 방법은 (1) 이소시아네이트 성분 (A)을 제1 기재의 표면에 균일하게 도포하는 단계, (2) 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 제2 기재의 표면에 균일하게 도포하고, 제1 기재의 표면 및 제2 기재를 접촉시킴으로써, 이소시아네이트 성분과 이소시아네이트-반응성 성분을 혼합하고, 반응시켜 제1 기재와 제2 기재 사이에 접착제 조성물을 형성하는 단계 및 접착제 조성물을 경화시켜 제1 기재와 제2 기재를 결합시키는 단계를 포함한다.
본 개시내용에 따른 2액형 접착제 조성물은 상기에 논의된 바와 같은, 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분을 포함한다.
(A) 이소시아네이트 성분
본 명세서에 논의된 바와 같이, 일부 실시형태에서 이소시아네이트 성분 (A)는 이소시아네이트 (i) 및 이소시아네이트-말단 실란 화합물 (ii)를 포함한다.
(i) 이소시아네이트
일부 실시형태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이소시아네이트는 이소시아네이트 예비중합체, 이소시아네이트 단량체, 폴리이소시아네이트(예를 들어, 이량체, 삼량체 등) 및 이들의 둘 이상의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "폴리이소시아네이트"는 2개 이상의 이소시아네이트 기를 함유하는 임의의 화합물이다. 이소시아네이트 예비중합체는 이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 반응물의 반응 생성물이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "이소시아네이트 예비중합체"는 폴리이소시아네이트 자체일 수 있다.
일부 실시형태에서, 이소시아네이트는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
적합한 방향족 이소시아네이트는 1,3- 및 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(2,6-TDI), 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(2,4-TDI), 2,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트(2,4′-MDI), 4,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4-MDI), 중합체 이소시아네이트 및 이들의 조합물을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
적합한 지방족 폴리이소시아네이트는 선형 또는 분지형 알킬렌 잔기 내에 이롭게는 3 내지 16개의 탄소 원자, 바람직하게는 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖고, 적합한 지환족 또는 지환족 디이소시아네이트는 시클로알킬렌 잔기 내에 이롭게는 4 내지 18개의 탄소 원자, 바람직하게는 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖는다. 당업자는 지환족 디이소시아네이트가 환식으로 및 지방족으로 결합된 NCO 기, 예컨대, 이소포론 디이소시아네이트를 동시에 의미한다는 것을 적절하게 이해한다. 이에 반해서, 지환족 디이소시아네이트는 지환족 고리에 직접 결합된 NOC 기를 갖는 것을 의미하도록 이해된다(예를 들어, H12MDI).
적합한 지방족 및 지환족 이소시아네이트는 시클로헥산 디이소시아네이트, 메틸시클로헥산 디이소시아네이트, 에틸시클로헥산 디이소시아네이트, 프로필시클로헥산 디이소시아네이트, 메틸디에틸시클로헥산 디이소시아네이트, 프로판 디이소시아네이트, 부탄 디이소시아네이트, 펜탄 디이소시아네이트, 헥산 디이소시아네이트, 헵탄 디이소시아네이트, 옥탄 디이소시아네이트, 노난 디이소시아네이트, 노난 트리이소시아네이트, 예컨대, 4-이소시아네이토에틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트(TIN), 데칸 디- 및 트리이소시아네이트, 운데칸 디- 및 트리이소시아네이트 및 도데칸 디- 및 트리이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디이소시아네이토디시클로헥실메탄(H12MDI), 2-메틸펜탄 디이소시아네이트(MPDI), 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트/2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI), 노르보르난 디이소시아네이트(NBDI), 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI), 테트라메틸자일릴렌 디이소시아네이트 및 이량체, 삼량체 및 이들의 조합물을 포함한다.
추가의 이소시아네이트, 예컨대, 4-메틸-시클로헥산 1,3-디이소시아네이트, 2-부틸-2-에틸펜타메틸렌 디이소시아네이트, 3(4)-이소시아네이토메틸-1-메틸시클로헥실 이소시아네이트, 2-이소시아네이토프로필시클로헥실 이소시아네이트, 2,4′-메틸렌비스(시클로헥실) 디이소시아네이트 및 1,4-디이소시아네이토-4-메틸-펜탄이 또한 본 개시내용에 따라서 사용하기에 적합하다.
적합한 폴리우레탄 예비중합체는 1.5 초과 또는 2 내지 6 또는 2.5 내지 4.0의 화학량론비(NCO/OH)로 반응된 폴리이소시아네이트와 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물을 포함한다. 폴리이소시아네이트는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 폴리이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄 예비중합체를 형성할 수 있는 적합한 이소시아네이트-반응성 화합물은 히드록실 기, 아미노 기 및 티오 기를 갖는 화합물을 포함한다. 이러한 화합물의 예는 폴리에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트 폴리올 및 이들의 조합물을 포함한다. 이소시아네이트-반응성 화합물에 대한 평균 OH 가는 D4274-16에 따라서 시험되는 경우 5 내지 2,000 mg KOH/그램이고, 평균 몰질량은 62 내지 20,000 g/mol이다. 일부 실시형태에서, 이소시아네이트-반응성 화합물의 평균 OH 가는 14 내지 850 mg KOH/그램 또는 56 내지 500 mg KOH/그램 또는 110 내지 450이다. 이소시아네이트-반응성 화합물의 평균 작용가는 1.0 내지 6.0 또는 1.8 내지 4.0 또는 2.0 내지 3.0이다. 이소시아네이트-반응성 화합물의 평균 몰질량은 25 내지 12,000 g/mol 또는 250 내지 6,000 g/mol 또는 350 내지 3,000 g/mol이다.
(ii) 이소시아네이트-말단 실란 화합물
일부 실시형태에서, 이소시아네이트-말단 실란 화합물은 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물이며, 상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 탄소를 갖는 알킬 잔기, 또는 6 내지 12개의 C 탄소를 갖는 지환족 또는 방향족 잔기를 나타낸다.
다른 실시형태에서, 이소시아네이트-말단 실란 화합물은 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물이다.
제조되면, 이소시아네이트-말단 실란 화합물은 99.0 대 1.0 내지 0.5 대 99.5의 혼합비로 이소시아네이트 성분 (A)의 이소시아네이트 (i)와 혼합되어, 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 형성한다.
(B) 이소시아네이트-반응성 성분
일부 실시형태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 히드록실-말단 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 천연 유계 폴리올 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 히드록실-말단 화합물을 포함한다.
히드록실-말단 화합물에 대한 평균 OH 가는 5 내지 2,000 mg KOH/그램 또는 14 내지 850 mg KOH/그램 또는 56 내지 500 mg KOH/그램 또는 110 내지 450일 수 있다. 히드록실-말단 화합물의 평균 작용가는 2.0 내지 6.0 또는 2.0 내지 4.0 또는 2.0 내지 3.0일 수 있다. 히드록실-말단 화합물의 평균 분자량은 25 내지 12,000 g/mol 또는 250 내지 6,000 g/mol 또는 350 내지 3,000 g/mol일 수 있다. 또한, 저분자량 폴리글리콜, 예컨대, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 및 트리이소프로판올아민이 마찬가지로 이소시아네이트-반응성 성분에 포함될 수 있다.
일부 실시형태에서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1.0 내지 5.0의 화학량론비(NCO/OH)로 실란-개질된 이소시아네이트 성분과 혼합된다.
라미네이션
개시된 접착제 조성물의 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 별도로 제형화되고, 라미네이트 구조물을 형성하는 것이 바람직할 때까지 저장된다. 바람직하게는, 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 25℃에서 액체 상태로 존재한다. 성분이 25℃에서 고체인 경우에도, 성분을 액체 상태로 만드는 것이 필요한 경우 성분을 가열하는 것이 허용 가능하다. 개시된 접착제 조성물을 포함하는 라미네이트 구조물은 다양한 방법에 따라서 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 라미네이트 구조물은 혼합된 접착제 조성물을 기재에 도포하기 전에 이소시아네이트 성분 (A)와 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 사전 혼합한 후 형성될 수 있다. 이러한 방법은 이소시아네이트 성분 (A)와 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 1.0 내지 5.0의 화학량론비(NCO/OH)로 혼합하여 2액형 접착제 조성물인 이소시아네이트 (i)과 이소시아네이트-말단 실란 화합물 (ii)를 포함하는 이소시아네이트 성분을 형성하는 것을 포함한다. 방법은 접착제 조성물을 제1 기재의 표면에 도포하고, 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시키는 단계, 및 접착제 조성물을 경화시켜 제1 기재를 제2 기재에 결합시키는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시형태에서, 라미네이트 구조물은 비교적-더 새로운 라미네이팅 기술(즉, 기재를 함께 접촉시켜 성분을 혼합하기 전에 각각의 성분이 개별 기재에 도포되는 더 높은-반응성 시스템)로 형성될 수 있다. 이러한 방법은 이소시아네이트 성분 (A)를 제1 기재의 표면에 균일하게 도포하고, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 제2 기재의 표면에 균일하게 도포하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 기재 상의 각각의 성분의 층의 두께는 0.5 내지 2.5 μm이다. 각각의 기재에 도포된 층의 두께를 제어함으로써, 성분의 비가 제어될 수 있다. 방법은 제1 기재의 표면 및 제2 기재를 접촉시킴으로써, 이소시아네이트 성분과 이소시아네이트-반응성 성분을 혼합하고, 반응시켜 제1 기재와 제2 기재 사이에 접착제 조성물을 형성하는 단계 및 접착제 조성물을 경화시켜 제1 기재와 제2 기재를 결합시키는 단계를 포함한다. 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는, 제1 기재 및 제2 기재가 접촉되어, 성분이 서로 접촉할 때 혼합 및 반응을 시작한다. 이것은 경화 공정의 시작을 나타낸다. 추가 혼합 및 반응은, 제1 기재 및 제2 기재가 다양한 다른 롤러 및 마지막으로 재권취 롤러를 통해 이동함으로써 달성된다. 추가 혼합 및 반응은 제1 기재 및 제2 기재가 롤러를 통해서 통과할 때 일어나는데, 그 이유는 다른 기재가 각각의 롤러를 통과하는 것보다 기재 각각이 더 길거나 더 짧은 경로를 취하기 때문이다. 이러한 방식으로, 2개의 기재는 서로에 대해서 이동하여, 각각의 기재 상의 성분을 혼합한다. 이어서, 경화성 혼합물은 경화되거나 경화가 허용된다.
라미네이트 구조물 내의 적합한 기재는 필름, 예컨대, 종이, 제직물 및 부직포 패브릭, 중합체 필름, 금속 포일 및 금속 코팅된(금속화된) 중합체 필름을 포함한다. 일부 필름은 선택적으로 접착제 조성물과 접촉할 수 있는 잉크로 인쇄된 표면을 갖는다. 기재는 적층되어, 기재 중 하나 이상을 함께 접착시키는 본 개시내용에 따른 접착제 조성물을 사용하여, 라미네이트 구조물을 형성한다.
각종 실시형태에서, 접착제 조성물은 무용매 또는 용매계일 수 있다. 용매계 실시형태에서, 용매, 예컨대, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 톨루엔 및 이들의 조합물은 개시된 2액형 접착제 조성물에 혼입될 수 있다.
일부 실시형태에서, 첨가제가 접착제 조성물에 선택적으로 포함될 수 있다. 이러한 첨가제의 예는 특정 성능 속성을 가능하게 하기 위해서, 촉매, 계면활성제, 레벨링제, 소포제, 레올로지 개질제, 색상 안료, 접착 촉진제(예를 들어, 포스페이트 에스테르 및 에폭시) 및 이들의 조합물을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
본 개시내용의 실시예
본 개시내용을 이제 개시된 접착제 조성물 및 기존의 접착제 조성물(예시적인 실시예 "IE", 비교예 "CE", 총괄적으로, "실시예")을 설명하는 실시예를 설명함으로써 추가로 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 본 개시내용의 범주는 물론 실시예에 제한되지 않는다.
실시예는 표 1에 제시된 원료를 사용하여 제조된다.
결합 강도 측정
15 mm 넓이의 스트립으로 절단된 라미네이트 샘플에서 90° T-박리 시험을 수행하고, 50N 하중의 셀이 장치된 Thwing Albert™ QC-3A 박리 시험기를 1 인치 스트립 상에서 10 인치/min의 속도로 당긴다. 라미네이트의 2개의 필름이 분리(박리)될 때, 당기는 동안의 힘의 평균을 기록한다. 필름 중 하나가 신장되거나 파괴되는 경우, 최대 힘 또는 파괴력을 기록한다. 본 명세서에서 값은 3개의 개별 샘플 스트립의 평균이다. 실패 모드(failure mode: FM) 또는 실패의 모드(mode of failure: MOF)를 하기와 같이 기록한다: "FS"는 필름 신장을 나타내고; "FT"는 필름이 분열되거나 파괴된 것을 나타내고; "DL"은 탈층을 나타내고(2차 필름이 1차 필름으로부터 분리됨); "AT"는 접착제 이동을 나타내고(접착제가 1차 필름에 접착되지 않고, 제1 필름으로 이동함); "AS"는 접착제 분할 또는 응집 실패를 나타내고(접착제가 1차 필름 및 2차 필름 둘 다에서 발견됨); "MT"는 금속화된 필름이 2차 필름으로 이동하는 것을 나타내고; "PMT"는 부분적인 금속 이동을 나타낸다. 초기 또는 "그린" 결합을 가능한 라미네이트가 제조된 직후에 시험한다. 제시된 시간 간격, 보통 1일 및 7일 후에 추가 T-박리 시험을 수행한다.
보일-인-백(Boil-in-Bag) 시험 절차
Prelam Al 및 GF-19 또는 GF-10으로부터 라미네이트를 제조한다. 하나의 층의 PE 필름이 다른 층의 PE 필름과 접촉하도록 라미네이트의 9" x 12"(23 cm x 30.5 cm) 시트 중 하나를 접어서 약 9" x 6"(23 cm x 15.25 cm)의 이중층을 제공한다. 모서리를 종이 절단기로 잘라서 약 5" x 7"(12.7 cm x 17.8 cm)의 접힌 조각을 제공한다. 2개의 긴 면 및 하나의 짧은 면 모서리를 열 밀봉하여 4" x 6"(10.2 cm x 15.2 cm)의 내부 크기를 갖는 최종 파우치를 제공한다. 열 밀봉은 177℃(350℉)에서 1초 동안 276 kpa(40 PSI)의 수압에서 수행한다. 2개 또는 3개의 파우치를 각각의 시험을 위해서 제조한다.
개방된 모서리를 통해서 파우치에 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드) 100±5 ml를 충전한다. 열 밀봉 영역에 충전물이 튀는 것은 시험 동안 열 밀봉의 실패를 야기할 수 있기 때문에 이를 방지한다. 충전 후, 파우치의 내부에 공기 충전을 최소화하는 방식으로 파우치의 상단을 밀봉한다.
파우치의 모든 4개의 면에서 밀봉 온전성을 조사하여 시험 동안 파우치 누출을 야기할 밀봉의 결함이 존재하지 않는 것을 보장한다. 임의의 의심스러운 파우치는 폐기되고, 교체된다. 일부 경우에, 라미네이트의 결합을 표시하여 새로운 추가 결함이 시험 동안 생성되었는지를 확인한다.
냄비(pot)에 물을 2/3로 가득 채우고, 끓인다. 끓고 있는 냄비를 뚜껑으로 덮어 물 및 스팀 손실을 최소화한다. 끓는 것을 유지하기에 충분한 물이 존재하는 것을 보장하기 위해서 시험 동안 냄비를 관찰한다. 파우치(들)를 끓는 물에 넣고, 30분 동안 유지시킨다. 파우치를 꺼내고, 터널링(tunneling), 블리스터링(blistering), 박리(de-lamination) 또는 누출 정도를 표시된 기존의 틈이 있는 임의의 것과 비교한다. 관찰을 기록한다. 파우치를 절단하여 개방하고, 비우고, 비누 및 물로 헹군다. 하나 이상의 1"(2.54 cm) 스트립을 파우치로부터 절단하고, 라미네이트 결합 강도를 이미 기재된 표준 결합 강도 시험에 따라서 10 인치/분에서 측정한다. 이것은 가능하면 파우치 내용물을 제거한 직후에 수행한다. 파우치의 내부를 조사하고, 임의의 다른 가시적인 결함을 기록한다.
화학적 노화 시험 절차
상기에 기재된 Prelam Al/GF-19 및 Prelam Al/CPP로부터 라미네이트를 제조한다. 하나의 층의 PE 필름이 다른 층의 PE 필름과 접촉하도록 라미네이트의 9" x 12"(23 cm x 30.5 cm) 시트 중 하나를 접어서 약 9" x 6"(23 cm x 15.25 cm)의 이중층을 제공한다. 모서리를 종이 절단기로 잘라서 약 5" x 7"(12.7 x 17.8 cm)의 접힌 조각을 제공한다. 2개의 긴 면 및 하나의 짧은 면 모서리를 열 밀봉하여 4" x 6"(10.2 cm x 15.2 cm)의 내부 크기를 갖는 최종 파우치를 제공한다. 열 밀봉은 177℃(350℉)에서 1초 동안 276 kpa(40 PSI)의 수압에서 수행한다. 2개 또는 3개의 파우치를 각각의 시험을 위해서 제조한다.
개방된 모서리를 통해서 파우치에 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드) 100±5 ml를 충전한다. 열 밀봉 영역에 충전물이 튀는 것은 시험 동안 열 밀봉의 실패를 야기할 수 있기 때문에 이를 방지한다. 충전 후, 파우치의 내부에 공기 충전을 최소화하는 방식으로 파우치의 상단을 밀봉한다.
파우치의 모든 4개의 면에서 밀봉 온전성을 조사하여 시험 동안 파우치 누출을 야기할 밀봉의 결함이 존재하지 않는 것을 보장한다. 임의의 의심스러운 파우치는 폐기되고, 교체된다. 일부 경우에, 라미네이트의 결합을 표시하여 새로운 추가 결함이 시험 동안 생성되었는지를 확인한다.
이어서 1:1:1 소스를 함유하는 파우치를 60℃(140℉)로 설정된 대류 오븐에 100시간 동안 넣는다. 노화 후, 파우치를 꺼내고, 터널링, 블리스터링, 박리 또는 누출 정도를 표시된 기존의 틈이 있는 임의의 것과 비교한다. 관찰을 기록한다. 파우치를 절단하여 개방하고, 비우고, 비누 및 물로 헹군다. 하나 이상의 1"(2.54 cm) 스트립을 파우치로부터 절단하고, 라미네이트 결합 강도를 이미 기재된 표준 결합 강도 시험에 따라서 측정한다. 이것은 가능하면 파우치 내용물을 제거한 직후에 수행한다. 파우치의 내부를 조사하고, 임의의 다른 가시적인 결함을 기록한다.
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1
기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기를 사용하여 이소시아네이트 성분을 제조한다. 질소 퍼지 하에서, 101.52 그램의 VESTANAT™ IPDI를 반응기에 로딩한다. 교반하면서, 95.89 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 반응기에 적가한다. DYNASYLAN™ AMEO의 첨가 속도를 제어함으로써 반응기의 온도를 65℃ 또는 더 낮게 유지시킨다. NCO 대 NH 비는 2.10이다. 첨가가 완결된 후, 반응을 60℃에서 1시간 동안 더 유지시킨다. 투명한 점성 액체가 수득되며, NCO 함량은 10.2%로 측정된다.
이소시아네이트-말단 실란 실시예 2
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, DYNASYLAN™ AMEO를 DYNASYLAN™ 1122로 교체한다. 82.13 그램의 VESTANAT™ IPDI IS를 먼저 반응기에 로딩하고, 그 다음 135 그램의 DYNASYLAN™ 1122를 적가한다. NCO 대 NH 비는 2.3이다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 투명한 점성 액체가 수득된다. 반응 생성물은 8.4% NCO 함량으로 측정된다.
이소시아네이트-말단 실란 실시예 3
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, DYNASYLAN™AMEO를 DYNASYLAN™1124로 대체하고, IPDI를 ISONATE™ 50 OP로 대체한다. 79.2 그램의 ISONATE™ OP 50을 먼저 반응기에 로딩하고, 그 다음 103 그램의 DYNASYLAN™ 1124를 적가한다. NCO 대 NH 비는 2.10이다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 투명한 점성 액체가 수득된다. 반응 생성물은 7.6% NCO 함량으로 측정된다.
이소시아네이트-말단 실란 실시예 4
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, IPDI를 COREACTANT 9L10으로 대체한다. 790 그램의 COREACTANT 9L10을 먼저 반응기에 로딩하고, 그 다음 38 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 적가한다. NCO 대 NH 비는 10.5이다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 투명한 점성 액체가 수득된다. 반응 생성물은 11.5% NCO 함량으로 측정된다.
이소시아네이트-말단 실란 실시예 5
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, IPDI를 TAKENATE™ 500으로 대체한다. 94.1 그램의 TAKENATE™500 및 66.5 그램의 에틸 아세테이트를 먼저 반응기에 로딩하고, 혼합하고, 그 다음 105.2 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 적가한다. NCO 대 NH 비는 2.10이다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 투명한 점성 액체가 수득된다. 반응 생성물은 8.2% NCO 함량으로 측정된다.
이소시아네이트-말단 실란 비교예 1
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, IPDI를 ISONATE™ OP 50으로 대체한다. 120 그램의 ISONATE™OP 50을 먼저 반응기에 로딩하고, 그 다음 100 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 적가한다. NCO 대 NH 비는 2.10이다. AMEO의 첨가 직후에 백색 침전물이 관찰된다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 탁한 점성 액체가 수득된다. 불용성 반응 생성물을 함유한 탁한 혼합물은 라미네이트 접착제 응용에 적합하지 않다.
이소시아네이트-말단 실란 비교예 2
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, IPDI를 DESMODUR™ W로 대체한다. 114.9 그램의 DESMODUR™ W 및 69 그램의 에틸 아세테이트를 먼저 반응기에 로딩하고, 그 다음 91.6 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 적가한다. NCO 대 NH 비는 2.10이다. AMEO의 첨가 직후에 백색 침전물이 관찰된다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 탁한 점성 액체가 수득된다. 불용성 반응 생성물을 함유한 탁한 혼합물은 라미네이트 접착제 응용에 적합하지 않다.
이소시아네이트-말단 실란 비교예 3
이소시아네이트-말단 실란 실시예 1에서, IPDI를 DESMODUR™ H로 대체한다. 73 그램의 DESMODUR™ H를 먼저 반응기에 로딩하고, 그 다음 106.7 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 적가한다. NCO 대 NH 비는 2.15이다. AMEO의 첨가 직후에 백색 침전물이 관찰된다. 반응기를 60℃에서 1시간 동안 유지한 후, 탁한 점성 액체가 수득된다. 불용성 반응 생성물을 함유한 탁한 혼합물은 라미네이트 접착제 응용에 적합하지 않다.
예비중합체 실시예 1
기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기를 사용하여 이소시아네이트 성분을 제조한다. 질소 퍼지 하에서, 45℃에서 사전 용융된 196.9 그램의 ISONATE™ 125M을 먼저 플라스크에 로딩한다. 반응기의 온도를 50℃로 설정한다. 교반 하면서, 402.4 그램의 ISONATE™ 143L을 반응기에 충전시키고, 그 다음 0.2 그램의 인산을 적가한다. 10분 동안 혼합한 후, 173.0 그램의 VORANOL™ 220-260을 반응기에 첨가한다. 온도가 75℃를 초과하면 냉각한다. 반응기 온도를 50℃ 내지 60℃로 냉각한 후, 78.1 그램의 VORANOL™CP 450을 반응기에 충전한다. 반응을 75℃에서 2시간 동안 더 유지시킨 후, 그 다음 149.4 그램의 에틸 아세테이트를 첨가한다. 75℃에서 0.5시간 동안 더 혼합한 후, 투명한 저점도 예비중합체가 수득된다. 예비중합체는 NCO 함량이 12.4%이고, 고체 함량이 84%인 것으로 관찰된다.
예비중합체 실시예 2
기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기를 사용하여 이소시아네이트 성분을 제조한다. 질소 퍼지 하에서, 45℃에서 사전 용융된 449.7 그램의 ISONATE™ 125M을 플라스크에 로딩한다. 반응기의 온도를 50℃로 설정한다. 교반하면서, 220.1 그램의 MOR-FREE™ 218을 반응기에 충전시킨다. 온도가 75℃를 초과하면 냉각한다. 반응기 온도를 50℃ 내지 60℃로 냉각한 후, 330.2 그램의 ADCOTE™ X111-43을 반응기에 충전한다. 반응을 75℃에서 2시간 동안 더 유지시킨 후, 그 다음 100 그램의 ISONATE™ 143L을 첨가한다. 75℃에서 1시간 동안 더 유지시킨 후, 투명한 저점도 예비중합체가 수득된다. 예비중합체는 NCO 함량이 13.3%이고, 45℃에서 점도가 6800 cps인 것으로 관찰된다.
이소시아네이트-반응성 실시예 1
기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기를 사용하여 이소시아네이트-반응성 성분을 제조한다. 반응기의 온도를 65℃로 설정한다. 질소 퍼지 하에서 교반하면서, 316 그램의 INTERMEDIATE 88X102를 반응기에 충전시키고, 그 다음 0.6 그램의 인산, 65℃에서 사전 용융된 5 그램의 TMP, 600 그램의 ADCOTE™ 86-116 및 84 그램의 에틸 아세테이트를 첨가한다. 이어서 반응기의 온도를 75℃까지 상승시킨다. 75℃에서 45분 동안 혼합한 후, 투명한 저 점도 액체가 수득된다. 혼합물은 고체 함량이 76.9%이고 OH 가가 40이고, 실온 점도가 890 cps인 것으로 관찰된다.
이소시아네이트-반응성 실시예 2
기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기를 사용하여 이소시아네이트-반응성 성분을 제조한다. 반응기의 온도를 65℃로 설정한다. 질소 퍼지 하에서 교반하면서, 400 그램의 MOR-FREE™ 218을 반응기에 로딩하고, 그 다음 600 그램의 VORAPEL™ T5001을 로딩한다. 이어서 반응기의 온도를 220℃까지 상승시킨다. 연속적으로 질소 퍼징하면서, 220℃에서 5시간 동안 반응시킨 후, 투명한 저 점도 액체가 수득된다. 혼합물은 OH 가가 221인 것으로 발견된다.
이어서, 반응기의 온도를 65℃까지 낮추고, 1,000 그램의 VORAPEL™ T5001을 반응기에 첨가한다. 65℃에서 30분 동안 혼합한 후, 혼합물을 방출하고, 226의 OH가가 측정된다.
라미네이트 실시예 1
1683.22 그램의 이소시아네이트-반응성 실시예 1, 15.5 그램의 이소시아네이트-말단 실란 실시예 1, 604.3 그램의 예비중합체 실시예 1 및 1809.8 그램의 에틸 아세테이트를 혼합하여 50%의 고체 용액을 수득한다. 용액을 1.7 lb/연(ream)의 코트 중량으로 Prelam Al 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 고 슬립 LLDPE 필름(GF-19)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 1에 요약한다.
라미네이트 실시예 2
1400 그램의 이소시아네이트-반응성 실시예 1, 13.3 그램의 이소시아네이트-말단 실란 실시예 2, 518.7 그램의 예비중합체 실시예 1 및1125.6 그램의 에틸 아세테이트를 혼합하여 50%의 고체 용액을 수득한다. 용액을 1.65 lb/연(ream)의 코트 중량으로 Prelam Al 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 LLDPE 필름(GF-10)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 1에 요약한다.
라미네이트 비교예 1
620 그램의 예비중합체 실시예 1을 먼저 65℃에서 1.5시간 동안 15.5 그램의 DYNASYLAN™ GLYMO와 혼합하고, 그 다음 실온까지 냉각한다. 이어서 혼합물을 1683.22 그램의 이소시아네이트-반응성 실시예 1 및 1809.8 그램의 에틸 아세테이트와 혼합하여 50% 고체 용액을 수득한다. 용액을 1.75 lb/연(ream)의 코트 중량으로 Prelam Al 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 고 슬립 LLDPE 필름(GF-19)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 1에 요약한다.
라미네이트 비교예 2
교반하면서, 15.5 그램의 DYNASYLAN™ AMEO를 유리 반응기 내의 620 그램의 예비중합체 실시예 1에 적가한다. 반응기의 온도를 65℃ 이하로 유지시킨다. 65℃에서 1.5시간 동안의 반응 후 탁한 액체가 수득된다. 이어서 혼합물을 실온까지 냉각하고, 1683.22 그램의 이소시아네이트-반응성 실시예 1 및 1809.8 그램의 에틸 아세테이트와 혼합하여 50% 고체 용액을 수득한다. 용액을 1.68 lb/연의 코트 중량으로 Prelam Al 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 고 슬립 LLDPE 필름(GF-19)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 1에 요약한다.
라미네이트 실시예 3
100 그램의 이소시아네이트-반응성 실시예 2, 6.32 그램의 이소시아네이트-말단 실란 실시예 1, 151.68 그램의 예비중합체 실시예 2를 혼합한다. 혼합물을 1.15 lb/연의 코트 중량으로 금속화된 PET 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 고 슬립 LLDPE 필름(GF-19)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 3시간, 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 2에 요약한다.
라미네이트 실시예 4
100 그램의 이소시아네이트-반응성 실시예 2, 6.32 그램의 이소시아네이트-말단 실란 실시예 2, 151.68 그램의 예비중합체 실시예 2를 혼합한다. 혼합물을 1.18 lb/연의 코트 중량으로 금속화된 PET 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 고 슬립 LLDPE 필름(GF-19)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 3시간, 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 2에 요약한다.
라미네이트 비교예 3
질소 퍼지 하에서, 45℃에서 사전 용융된 117.2 그램의 ISONATE™ 125M을 기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기에 로딩한다. 반응기의 온도를 50℃로 설정한다. 교반하면서, 60℃에서 사전 용융된 21. 6 그램의 ADCOTE™ X108-53을 반응기에 충전시킨다. 온도가 75℃를 초과하면 냉각한다. 반응기 온도를 50℃ 내지 60℃로 냉각한 후, 43.1 그램의 BESTER™ 648을 반응기에 충전시키고, 그 다음 40.0 그램의 VORANOL™ 232-034N 및 0.88 그램의 MOR-FREE™ C117을 첨가한다. 75℃에서 2시간 동안 반응시킨 후, 2.3 그램의 ISONATE™ 143L을 반응기에 첨가한다. 1시간 동안 더 75℃에서 혼합한 후, 투명한 저 점도 예비중합체가 수득된다. 예비중합체는 NCO 함량이 14.5%이고, 25℃에서 점도가 3800 cps인 것으로 관찰된다.
질소 퍼지 하에서, 18.6 그램의 MOR-FREE™ 88-138, 65.9 그램의 중간체 88-140 및 140.5 그램의 VORANOL™ CP 1055를 기계 교반기 및 온도 제어기가 장치된 4구 플라스크로 이루어진 실험실 유리 반응기에 로딩한다. 반응기의 온도를 50℃로 설정한다. 그 온도에서 45분 동안 혼합한 후, 투명한 저 점도 액체가 수득된다. 이어서 혼합물을 RT까지 냉각한 후, 이것을 예비중합체를 위한 공반응물로서 사용한다. 혼합물은 OH 가가 160인 것으로 발견된다.
82 그램의 공반응물 및 100 그램의 예비중합체를 혼합한다. 혼합물을 1.15 lb/연의 코트 중량으로 금속화된 PET 기재에 도포하고, 그 다음 Nordmeccanica LABO COMBI™ 파일럿 라미네이터를 사용하여 그것에 고 슬립 LLDPE 필름(GF-19)을 라미네이팅한다. 라미네이션 직후에 그리고 라미네이션 후 3시간, 1일, 7일 및 14일의 간격으로 LDPE와 포일 간의 결합 강도를 측정한다. 7일 후, 라미네이트 구조물을 사용하여 파우치를 제조하고, 보일-인-백 및 열 노화 시험을 위해서 1:1:1 소스(케첩, 식초 및 식물유의 동일 중량부의 블렌드)를 충전시킨다. 결합 강도 및 실패 모드에 대한 결과를 표 2에 요약한다.
표 1에 제시된 바와 같이, 예시적인 용매계 실시예는 보일-인-백 및 60℃ 노화 시험에 의해서 입증된 바와 같이, 비교예에 비해서 개선된 내화학성 및 내열성을 나타낸다.
표 2에 제시된 바와 같이, 예시적인 무용매 실시예는 보일-인-백 및 60℃ 노화 시험에 의해서 입증된 바와 같이, 비교예에 비해서 개선된 내화학성 및 내열성을 나타낸다.
상기에 기재된 실시형태에 더하여, 구체적인 조합의 다수의 실시형태가 본 개시내용의 범주에 포함되며, 이들 중 일부는 하기에 기재되어 있다:
실시형태 1. 2액형 접착제 조성물로서,
(A) 이소시아네이트 성분으로서,
(i) 이소시아네이트; 및
(ii) 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하고, 상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 탄소를 갖는 알킬 잔기, 또는 6 내지 12개의 C 탄소를 갖는 지환족 또는 방향족 잔기를 나타내는, 이소시아네이트 성분; 및
(B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 포함하며,
이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재하는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 2. 2액형 접착제 조성물로서,
(A) 이소시아네이트 성분으로서,
(i) 이소시아네이트; 및
(ii) 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분; 및
(B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 포함하며,
이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재하는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 3. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트는 이소시아네이트 단량체, 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 4. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 톨루엔 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 더 포함하는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 5. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 촉매, 계면활성제, 레벨링제, 소포제, 레올로지 개질제, 색상 안료, 접착 촉진제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함하는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 6. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 천연 유계(natural oil-based) 폴리올 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 7. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 5 내지 2,000 mg KOH/그램의 OH 가를 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 8. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 14 내지 850 mg KOH/그램의 OH 가를 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 9. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 56 내지 500 mg KOH/그램의 OH 가를 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 10. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 2.0 내지 6.0의 작용가를 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 11. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 2.0 내지 4.0의 작용가를 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 12. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 2.0 내지 3.0의 작용가를 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 13. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 25 내지 12,000 g/mol의 분자량을 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 14. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 250 내지 6,000 g/mol의 분자량을 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 15. 임의의 상기 또는 하기 실시형태에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 350 내지 3,000 g/mol의 분자량을 갖는, 2액형 접착제 조성물.
실시형태 16. 2액형 접착제 조성물의 제조 방법으로서,
(1) 1.05/1.0 내지 20.0/1.0의 화학량론적비로, 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR(상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 탄소를 갖는 알킬 잔기, 또는 6 내지 12개의 C 탄소를 갖는 지환족 또는 방향족 잔기를 나타냄)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물을 반응시켜 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 형성하는 단계;
(2) 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분과 99.0 내지 1.0 대 0.5 내지 99.5의 혼합비로 혼합하여, 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 형성하는 단계; 및
(3) 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분과 1.0/1.0 내지 5.0/1.0의 화학량론비(NCO/OH)로 혼합하는 단계를, 포함하는 방법.
실시형태 17. 2액형 접착제 조성물의 제조 방법으로서,
(1) 1.05/1.0 to 20.0/1.0의 화학량론(NCO/NH) 비로, 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트를, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물과 반응시켜 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 형성하는 단계;
(2) 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분과 99.0 내지 1.0 대 0.5 내지 99.5의 혼합비로 혼합하여, 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 형성하는 단계; 및
(3) 실란-개질된 이소시아네이트 성분을 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분과 1.0/1.0 내지 5.0/1.0의 화학량론비(NCO/OH)로 혼합하는 단계를, 포함하는 방법.
실시형태 18. 라미네이트 구조물의 형성 방법으로서,
(1) 임의의 상기 또는 하기 실시형태의 2액형 접착제를 제1 기재의 표면 상에 코팅하는 단계;
(2) 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시키는 단계; 및
(3) 2개의 기재를 압력 하에 라미네이팅시켜 라미네이트 구조물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 19. 라미네이트 구조물의 형성 방법으로서,
(1) 임의의 상기 실시형태의 이소시아네이트 성분 (A)를 제1 기재의 표면 상에 균일하게 도포하는 단계;
(2) 임의의 상기 실시형태의 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 제2 기재의 표면 상에 균일하게 도포하는 단계;
(3) 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시킴으로써, 이소시아네이트 성분 (A)와 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 혼합하고, 반응시켜 제1 기재와 제2 기재 사이에 접착제 조성물을 형성하는 단계; 및
(4) 접착제 조성물을 경화시켜 제1 기재와 제2 기재를 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시형태 20. 실시형태 18 또는 실시형태 19에 따라서 형성된 라미네이트 구조물.
실시형태 21. 임의의 상기 또는 하기 실시형태의 2액형 접착제를 포함하는 라미네이트 구조물.

Claims (10)

  1. 2액형 접착제 조성물로서,
    (A) 이소시아네이트 성분으로서,
    (i) 이소시아네이트; 및
    (ii) 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -OH, -SH 및 -NHR로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하고, 상기 식 중, R은 1 내지 12개의 C 탄소를 갖는 알킬 잔기, 또는 6 내지 12개의 C 탄소를 갖는 지환족(cycloaliphatic) 또는 방향족 잔기를 나타내는, 이소시아네이트 성분; 및
    (B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 포함하며,
    이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1.5 초과 5 이하의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재하는, 2액형 접착제 조성물.
  2. 2액형 접착제 조성물로서,
    (A) 이소시아네이트 성분으로서,
    (i) 이소시아네이트; 및
    (ii) 이소포론 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 이들의 혼합물, 이들의 이량체, 이들의 삼량체, 이들의 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리이소시아네이트와, 실란 기 및 -NH2의 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 이소시아네이트-반응성 화합물의 반응 생성물인 이소시아네이트-말단 실란 화합물을 포함하는 이소시아네이트 성분; 및
    (B) 히드록실-말단 화합물을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 포함하며,
    이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트-반응성 성분 (B)는 1 대 5의 화학량론비(NCO 대 OH)로 존재하는, 2액형 접착제 조성물.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 이소시아네이트는 이소시아네이트 단량체, 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트 예비중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 2액형 접착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 톨루엔 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 더 포함하는, 2액형 접착제 조성물.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 촉매, 계면활성제, 레벨링제(leveling agent), 소포제, 레올로지 개질제, 색상 안료, 접착 촉진제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 더 포함하는, 2액형 접착제 조성물.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 성분 (B)의 히드록실-말단 화합물은 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 천연 유계(natural oil-based) 폴리올 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 2액형 접착제 조성물.
  7. 라미네이트 구조물의 형성 방법으로서,
    (1) 제1항의 2액형 접착제 조성물을 제1 기재의 표면 상에 코팅하는 단계;
    (2) 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시키는 단계; 및
    (3) 2개의 기재를 압력 하에 라미네이팅시켜 라미네이트 구조물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 라미네이트 구조물의 형성 방법으로서,
    (1) 제2항의 이소시아네이트 성분 (A)를 제1 기재의 표면 상에 균일하게 도포하는 단계;
    (2) 제2항의 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 제2 기재의 표면 상에 균일하게 도포하는 단계;
    (3) 제1 기재의 표면을 제2 기재의 표면과 접촉시킴으로써, 이소시아네이트 성분 (A)와 이소시아네이트-반응성 성분 (B)를 혼합하고, 반응시켜 제1 기재와 제2 기재 사이에 접착제 조성물을 형성하는 단계; 및
    (4) 접착제 조성물을 경화시켜 제1 기재와 제2 기재를 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제7항에 따라서 형성된 라미네이트 구조물.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항의 2액형 접착제 조성물을 포함하는 라미네이트 구조물.
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