KR19990082035A - 에폭시 관능성을 갖는 공중합체를 기재로 하는 고온 용융 접착제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 단위들을 함유하는 공중합체 (A) 를 기재로 하는 고온 용융 접착제에 관한 것이다:
- 에틸렌,
- 임의로 비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 단량체,
- 하나 이상의 불포화 에폭시드.
이는 점착화 수지 및 왁스와 함께 조제될 수 있다.
에틸렌, n-부틸 아크릴레이트 및 글리시딜 메트아크릴레이트의 공중합체를 사용하는 것이 유리하다.
Description
본 발명은 에폭시드기를 갖는 공중합체를 기재로 하는 고온 용융 접착제, 및 보다 특히 에틸렌 및 에폭시드기를 갖는 단량체(그라프트화 또는 공중합화될 수 있음)의 공중합체를 기재로 하는 고온 용융 접착제에 관한 것이다.
고온 용융 접착제는 실온에서 고형이며, 가열할 경우 점성이 있는 액체가 되는 열가소성 플라스틱이다. 상기 점성이 있는 액체를 후에 두 번째 표면으로 덮히게 되는 첫 번째 기재에 적용한다. 상기 기재 및 두 번째 표면 사이의 접착력은 냉각에 의해 수득된다. 개방시간은 실온의 기재에 적용된 접착제가 접착을 유지하는 시간, 즉 두 번째 표면에 적용하고, 냉각에 의해, 기재 및 두 번째 표면 사이에 접착력을 수득할 수 있는 시간이다.
개방시간의 끝 무렵에는, 더 이상 기재 및 두 번째 표면 사이에 충분한 접착성을 수득할 수 없다.
경화시간은 결합된 후 기재 및 두 번째 표면 사이의 접착력이 이들의 긴밀한 결합을 유지하기 위해 충분한 수치에 이르는데 필요한 시간이다.
접착력은 또한, 접착제가 교차결합가능한 기, 예를 들어 주변 습도내에서 교차결합할 수 있는 이소시아네이트기를 함유하는 경우, 시간 경과에 따라 발달된다.
박리력 (peel strength) 으로 측정될 수 있는 기재 및 두 번째 표면 사이의 접착력과 더불어, 고온 용융 접착제는 또한 온도의 함수에 따른 그들의 전단강도 (shear strength) 로 특징지워진다 (SAFT 테스트 : SHEAR ADHESION FAILURE TEMPERATURE).
상기 고온 용융 접착제 일반적으로 하기 두 개의 주요성분으로 갖는다: 양호한 기계적 및 열성질의 원인인 열가소성 중합체 및 접착성, 고온 점착성, 유동성 및 습윤성에 관계된 점착화 수지. 왁스, 안정화제 및 충진재와 같은 다수의 첨가제가 주로 자주 첨가된다. 왁스 (예를 들어 파라핀 왁스) 는 유동성, 개방시간 및 경화시간의 조절을 가능하게 한다. 가장 널리 사용되는 열가소성 중합체는 공중합체 에틸렌/비닐 아세테이트 (이하 EVA 라 칭함), 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트, 불규칙배열 폴리-알파올레핀 (APAO), 열가소성 러버 등이다. 점착화 수지는 대개 콜로판류 (colophanes) (및 그의 유도체), 터르펜계 수지류 및 페트롤륨(지방족, 방향족 등)으로부터 유도된 수지류의 3 개의 큰 범주에 속한다.
EP 547 798, US 4 874 804 및 US 5 242 980 은 에틸렌/n-부틸 아크릴레이트 공중합체를 기재로 하는 이러한 유형의 고온 용융 접착제를 기재하고 있다.
EP 380 379 및 EP 600767 은 습기내에서 교차결합할 수 있고 유리 이소시아네이트기를 갖는 예비중합체를 기재로 하는 고온 용융 접착제를 개시하고 있다.
US 5 242 980 은 가열시 교차결합할 수 있고 카르복실산기를 갖는 에틸렌 및 둘 이상의 에폭시드기를 갖는 교차결합제, 예를 들어 비스페놀-A-디글리시딜에테르의 공중합체의 혼합물로 구성된 고온 용융 접착제를 개시하고 있다. 교차결합제는 기재에 사용하기 위하여 상기 접착제를 가열중인 경우 때 이른 교차결합을 방지하기 위하여 캡슐화될 필요가 있다. 이제, 에폭시드 단위를 함유하는 에틸렌의 공중합체를 사용함으로써, 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체를 기재로 하는 접착제보다 우수한 성질을 갖는 접착제를 수득할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 특히, 동일한 온도에 대해, 에틸렌/부틸아크릴레이트/글리시딜 메트아크릴레이트 공중합체를 기재로 하는 접착제의 알루미늄상에서의 박리력은 에틸렌/부틸 아크릴레이트 공중합체를 기재로 하는 접착제의 박리력보다 크다.
본 발명은 하기 단위들을 함유하는 공중합체 (A) 를 기재로 하는 고온 용융 접착제에 관한 것이다:
- 에틸렌,
- 임의로 비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 단량체,
- 하나 이상의 불포화 에폭시드.
언급될 수 있는 비닐 에스테르로는 2 내지 6 탄소원자를 갖는 포화 카르복실산의 비닐 에스테르, 예를 들어 비닐 아세테이트 또는 비닐 프로피오네이트가 있다.
언급될 수 있는 알킬 (메트)아크릴레이트로는 알킬기가 1 내지 10 탄소원자를 갖는 것, 예를 들어 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트 및 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트가 있다. N-부틸 아크릴레이트를 사용하는 것이 유리하다.
중합체 (A) 의 성분으로 사용될 수 있는 불포화 에폭시드의 예로는, 특히:
- 지방족 글리시딜 에스테르 및 에테르, 예를 들어 알릴글리시딜 에테르, 비닐글리시딜 에테르, 글리시딜 말리에이트 및 이타코네이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트, 및
- 지환족 글리시딜 에스테르 및 에테르, 예를 들어 2-시클로헥센-1-글리시딜 에테르, 시클로헥센-4,5-디글리시딜 카르복실레이트, 시클로헥센-4-글리시딜 카르복실레이트, 5-노르보르넨-2-메틸-2-글리시딜 카르복실레이트 및 엔도시스-비시클로[2.2.1]-5-헵텐-2,3-디글리시딜 디카르복실레이트가 있다.
상기 불포화 에폭시드 에틸렌 및 다른 단량체와 공중합화되거나, 또는 에틸렌 및 다른 단량체의 공중합체상에 그라프트화될 수 있다.
글리시딜 메트아크릴레이트를 사용하는 것이 유리하다.
불포화 에폭시드의 양은 공중합체 (A) 의 10 중량% 이하, 유리하게는 0.1 내지 8%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량% 일 수 있다 [본 명세서에서 백분율 및 부는 따로 명시하지 않는 한 중량에 대한 것이다].
공단량체 (비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트) 의 양은 공중합체 (A) 의 0 내지 50%, 및 바람직하게는 25 내지 40% 일 수 있다.
고온 용융 접착제를 조제할 수 있고 이렇게 조제된 접착제가 1000 내지 10,000 mPa.s, 바람직하게는 2000 내지 8000 의 브룩필드 점도 (170℃, 하기 조건하에서 측정: ASTM D 3236 에 따라 니들 27 및 10 rpm) 를 갖는 한, 용융지수 (The melt index: MI) 는 임의의 값을 가질 수 있다.
용융지수는 0.1 내지 1500, 바람직하게는 50 내지 900 (g/10 분, 190℃, 2.16 kg ASTM D 1238 하).
(A) 의 연화점은 링-및-볼 (ring-and-ball) 온도라고도 칭해지고, ASTM E28 표준에 따라 측정되며, 60 내지 110℃, 유리하게는 70 내지 90℃ 일 수 있다.
본 발명의 특정 형태에 따르면, 공중합체 (A) 는 에틸렌 및 비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 하나 이상의 단량체의 공중합체인 중합체 (B), 및
- 에틸렌,
- 비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 하나 이상의 단량체, 및
- 하나 이상의 불포화 에폭시드의 공중합체인 중합체 (A1) 의 혼합물일 수 있다.
비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트는 이미 상기에 언급된 단량체로부터 선택될 수 있다. 상기 단량체는 중합체 (A1) 및 (B) 에서와 동일할 수 있다.
중합체 (A1) 및 (B) 는 에폭시드 및 MI 의 비율이 유리하게는 (A) 에 대해 언급된 범위내인 한 임의의 유형일 수 있다.
중합체 (B) 및 에폭시드가 그라프트화되지 않은 공중합체 (A) 는 퍼록시드와 같은 유리-라디칼 개시제의 존재하에 500 및 2800 바 사이에서의 라디칼 중합체반응에 의해 제조될 수 있다. 에폭시드가 그라프트화된 공중합체 (A) 의 경우, 이들은, 예를 들어, by starting with of 에틸렌 및 비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 임의로 단량체의 공중합체에서 출발하여, 이후 퍼록시드와 같은 개시제의 존재하에 불포화 에폭시드와 접촉시켜 제조될 수 있다. 이는 용융상태로 또는 용매내에서 수행될 수 있다.
공중합체 (A) 는 에틸렌, 알킬기가 1 내지 4 탄소원자를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트, 및 (메트)아크릴레이트 25 내지 35% 및 에폭시드 O.8 내지 5% 를 함유하고 용융지수 180 내지 250 인 글리시딜 메트아크릴레이트의 공중합체인 것이 유리하다. 알킬 (메트)아크릴레이트는 n-부틸 아크릴레이트인 것이 유리하다.
유리하게는, 본 발명의 접착제는 하나 이상의 점착화 수지, 왁스, 가소제, 충진재 및 안정화제를 더 함유할 수 있다.
적합한 점착화 수지로는, 예를 들어, 콜로판, 콜로판의 에스테르, 수소화 콜로판, 폴리터르펜 및 유도체, 방향족 또는 지방족 페트롤륨 수지, 수소화 고리형 수지가 있다. 상기 수지는 대개 25℃ 내지 180℃, 바람직하게는 50℃ 내지 135℃ 의 링-및-볼 온도를 갖는다.
점착화 수지의 양은 공중합체 (A) 100 부당 50 내지 180 부, 바람직하게는 100 내지 150 부일 수 있다.
왁스는 오일분획의 정련도중 회수될 수 있다. 예를 들어, 파라핀계 탄화수소로 주요구성되고 파라핀보다 결정성이 훨씬 낮은 충분한 양의 측쇄, 고리형 및 방향족 탄화수소를 함유하는 왁스가 있다. FISCHER TROPSCH 왁스와 같은 합성왁스도 사용될 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 접착제에 사용되는 파라핀 왁스는 50℃ 초과, 바람직하게는 60℃ 내지 70℃ 의 용융점을 갖는다.
왁스의 양은 공중합체 (A) 100 부당 30 내지 80 부일 수 있다.
유리한 조성은 공중합체 (A) 100 부당 점착화 수지 120 내지 130 부 및 왁스 45 내지 65 부이다.
본 발명의 접착제에 사용될 수 있는 가소제로는, 예를 들어, 광물성, 파라핀계, 방향족 또는 나프텐계 오일이 있다. 이들은 점도를 낮추고 점성을 제공하기 위하여 필수적으로 사용된다. 가소제의 양은 공중합체 (A) 100 부당 10 내지 30 부일 수 있다.
충진재의 예로는, 실리카, 알루미나, 유리, 유리비드, 탄산칼슘, 섬유 및 금속 수산화물을 들 수 있다. 상기 충진재는 사용된 후 접착제의 점성 또는 기계적 성질을 감소시키지 말아야 한다. 충진재의 양은 공중합체 (A) 100 부당 100 부 이하일 수 있다.
산화방지제와 같은 안정화제를 첨가하는 것이 권장되며, 열가소성 플라스틱용의 통상적인 산화방지제가 사용될 수 있다.
본 발명 접착제의 링-및-볼 온도는 유리하게는 50℃ 내지 100℃, 바람직하게는 60℃ 내지 80℃ 이다.
유리하게는, 본 발명 접착제의 담점(曇点)은 180℃ 이하, 유리하게는 65℃ 이하이다.
담점은 하기에 따라 결정된다: 접착제를 175℃ 로 가열하고 한 방울을 ASTM 온도계 전구상에 떨어뜨린 후, 냉각중 클라우딩이 나타나는 온도를 기록한다. 높은 담점은 양립할 수 없는 성분들로 구성되고 따라서 사용중 다양한 가열 및 냉각 주기동안 다수의 상으로 분리되는 경향이 있는 접착제임을 나타낸다.
본 발명의 고온 용융 접착제는 균질의 혼합물이 수득될 때까지 130℃ 내지 200℃ 의 온도에서 용융상태로 혼합함으로써 제조된다. 혼합은 30 분 내지 3 시간동안 지속될 수 있다. 열가소성 플라스틱용의 통상적인 장치, 예를 들어 압출기, 롤, 밴배리(Banbury) 또는 브라벤더(Brabender) 혼합기가 사용된다.
SAFT 테스트 (ASTM D4498) 는 주어진 하중하에서 접착제 접합이 견딜 수 있는 최대 온도를 측정하는 테스트이다. 하기 방법을 채택한다: 직경이 약 1 mm 이고 약 15 mm 간격의 두 접착제 라인을 130℃ 에서 너비 25 mm 의판 샘플상에 떨어뜨린다. 첫 번째와 동일한 두 번째 샘플을 즉시 가하고, 이렇게 수득된 접착제-접합 결합물을 냉각시킨다. 상기 수득된 접합면적은 약 2.5 x 2.5 = 6.25 ㎠ 이다. 접합된 결합물을 그후 스토브내에 수직으로 늘어뜨리고, 500 g 중량을 매단 후, 0.4℃/분 의 속도로 25℃ 에서 200℃ 로 온도상승을 실시한다. SAFT 수치는 결합이 분리되는 온도이다. 상기 테스트는 접합후 23℃ 에서 4 시간 이상 수행된다.
하기 실시예에서는, 28% 의 n-부틸 아크릴레이트, 1% 의 글리시딜 메트아크릴레이트를 함유하고, 나머지는 에틸렌이며, MI 가 175 (190℃ - 2.16 kg) 인, 로테이더 A (LOTADER A) 라 불려지는 공중합체 (A) 가 사용된다. 이는 하기 비율로 조제된다:
35 부의 LOTADER A (ELF ATOCHEM 사제),
45 부의 FORAL-AX (완전히 수소화된 콜로판, HERCULES 사제),
20 부의 파라핀 (용융점 68/70℃, CIBA 사제 페놀형 IRGANOX 1010 산화방지제 0.5 ppm 첨가).
상기 방식으로 조제된 접착제 및 단지 로테이더만으로 구성된 접착제를 사용하였다.
28% 의 n-부틸 아크릴레이트, 5% 의 글리시딜 메트아크릴레이트를 함유하고, 나머지는 알킬렌이며, MI 가 175 인, 로테이더 (B) 라 칭해지는 공중합체 (A) 도 사용하였다.
또한, 비교를 위하여, 28% 의 n-부틸 아크릴레이트 및 72% 의 에틸렌을 함유하고, MI 가 166 (190℃ - 2.16 kg) 인, 로트릴 A (LOTRYL A) 라 칭해지는 공중합체를 사용하였으며, 로테이더 A 와 동일한 비율 및 동일한 성분으로 조제한 후, 상기 조제된 접착제 및 로트릴만을 함유하는 접착제를 사용하였다.
결과를 하기 표 1 에 나타낸다.
로트릴(A)순수 | 로트릴(A)조제 | 로테이더(A)순수 | 로테이더(A)조제 | 로테이더(B)순수 | ||
용융지수190℃/2.16 kg ASTM-D-1238 | g/10분 | 166 | 171 | 175 | ||
담점 | ℃ | 60 | 60 | |||
브룩필드 점도170℃, ASTM D 323610 rpm-니들 27 | mPa.s | 1150 | 1250 | |||
링-및-볼 연화점ASTM-E28 | ℃ | 89.9 | 70.9 | 86.5 | 69.0 | 79 |
S.A.F.T.(ALU)500 G, ASTM D 4498 | ℃ | 85.3 | 68.8 | 82.8 | 66.1 | 75.5 |
23℃에서의T-peel Alu50℃에서의 실패유형실패유형ASTM D1876.72 | N/cmN/cm | 1.1 (0.2)AF Alu0.2 (0.1)AF Alu | 3.4 (0.2)AF Alu0.3 (0)AF Alu | 2.8 (0.3)AF Alu1.6 (0.4)AF Alu | 4.3 (0.3)AF Alu0.5 (0.1)AF Alu | 365 |
Claims (5)
- 하기 단위를 함유하는 공중합체 (A) 를 기재로 하는 고온 용융 접착제:- 에틸렌,- 임의로 비닐 에스테르 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 단량체,- 하나 이상의 불포화 에폭시드.
- 제 1 항에 있어서, (A) 가 에틸렌, 알킬기가 1 내지 4 탄소원자를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트, 및 (메트)아크릴레이트 25 내지 35 중량% 및 에폭시드 O.8 내지 5 중량% 를 함유하고 용융지수가 180 내지 250 인 글리시딜 메트아크릴레이트의 공중합체인 것을 특징으로 하는 접착제.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,- 100 중량부의 공중합체 (A),- 50 내지 180 중량부의 점착화 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 접착제.
- 제 3 항에 있어서, 30 내지 80 중량부의 파라핀 왁스를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 접착제.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 알킬 (메트)아크릴레이트가 n-부틸 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 접착제.
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