KR20050004073A - 핫멜트 접착제 - Google Patents

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모리슨브라이언디.
윌리비로피델린엔.
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Abstract

본 발명은 300℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착 및 응력 부과 시, 100℉ 이내의 도포 온도를 견딜 수 있는 핫멜트 접착제에 관한 것이다.

Description

핫멜트 접착제 {HOT MELT ADHESIVE}
본 발명은 고도의 내열성을 가지는 저온 도포 핫멜트 접착제(low application temperature hot melt adhesive) 조성물에 관한 것이다. 상기 접착제는 저온 도포용으로 조제(formulate)되며, 고온 성능을 갖는다.
핫멜트 접착제는 용융 상태에서 기판에 도포된 뒤, 제2 기판과 접촉되게 배치되고, 이때 접착제를 냉각시켜, 접착제층을 경화(harden)시켜 부착(bond)을 성립시킨다. 핫멜트는 공업용 접착 용도로 널리 사용되며, 케이스 실링(sealing) 및 지함(carton) 밀봉(closing) 작업과 같은 포장 용도 및 제품 조립에 광범위하게 사용된다.
상업적으로 입수 가능한 접착제는 최근까지 모든 성분을 완전 용융시키고 충분한 도포 점도(application viscosity)를 달성하기 위하여, 350℉(177℃) 이상의 온도에서 도포되어 왔다. 그러한 승온에 대한 필요는, 잔류 휘발성 물질의 흡입 및 화상과 관련된 조작자의 위험을 증가시키고, 보다 많은 에너지를 요하며, 이는 제조 설비에 대한 요구를 증가시킨다. 최근, 약 250℉ 이하의 온도에서 도포될 수 있는 핫멜트 접착제가 개발되었으나, 보다 더 낮은 온도에서 도포될 수 있고, 제조 및 사용에 있어 비용 및 편의성 측면에서 가중된 절감 효과 및 성능 개선을 제공하는, 접착제를 포함하는 저온 도포 접착제에 대한 요구는 여전히 남아 있다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.
본 발명은 보다 더 낮은 온도에서 도포될 수 있고, 제조 및 사용에 있어 비용 및 편의성 측면에서 절감 효과 및 성능 개선을 제공하는 저온 도포 핫멜트 접착제를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 접착제의 결정화 프로필을 예시한 도면.
도 2의 A 및 B는 접착제 비드의 배치 및 접착제 부착의 내열성 측정에 사용된 기타 매개변수를 나타내는 측면도.
도 3은 본 발명의 핫멜트 접착제()와 종래의 핫멜트 접착제()를 비교한 도면.
본 발명은 350℉ 미만, 특히 약 300℉ 이하, 바람직하게는 약 200℉ 이하의 온도에서 도포될 수 있으며, 고온 및 응력에서 잘 실시되는 개선된 핫멜트 접착제를 제공한다. 본 발명의 핫멜트 접착제는, 부착 및 응력 부과 시, 그들의 도포 온도인 100℉ 이내, 보다 바람직하게는 약 100℉ 이내, 더욱 더 바람직하게는 약 90℉ 이내의 온도를 견디도록 조제된다.
본 발명은 반결정형 폴리머, 왁스, 및 증점 수지(tackifying resin)를 포함하는 핫멜트 접착제를 제공한다. 에티렌 코폴리머, 특히 에틸렌 비닐 아세테이트 및 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트의 혼합물이 본 발명의 실시 용도에 바람직하다. 본 발명의 접착제는 제조되어, 300℉ 이하, 보다 통상적으로 바람직하게는 약 250℉ 이하, 더욱 바람직하게는 약 200℉의 온도로 재가열되어 선택된 기판에 도포될 수 있으므로, 핫멜트 접착제 혼입용으로 지금까지 고려되어 온 첨가제들이 본 발명의 조성물에 포함될 수 있다. 이처럼, 열분해에 민감한 다양한 IR, UV, 및 형광성 염료, 상기 온도, 예를 들면 250℉에서 안정되지 않은 열가소성 마이크로스피어 캡슐화제(microsphere encapsulant) 등이 핫멜트에 첨가될 수 있다.
본 발명은 또한 케이스, 지함, 트레이, 박스 또는 백의 실링 및/또는 제조 또는 형성 방법을 제공한다. 상기 방법은 300℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착된 접착제 열응력값(heat stress value)과 접착제 도포 온도가 110℉ 이하로 분리되는 핫멜트 접착제의 사용을 포함한다.
본 발명은 또한 300℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착된 접착제 열응력값과 접착제 도포 온도가 110℉ 이하로 분리되는 핫멜트 접착제를 포함하는 제품을 제공한다. 바람직한 제품은 지함, 케이스, 트레이, 백, 및 핫멜트 접착제를 이용해 형성 및/또는 실링되는 산물 포장에 사용되는 포장 제품 등이 포함된다. 포장 제품은 그러한 핫멜트 접착제에 의하여 접착된 카드보드(cardboard) 또는 페이퍼보드를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 제조 도중에 예컨대 지함, 케이스, 트레이, 또는 백과 같은 제품에 접착제를 사전 도포하고, 재활성화한 뒤, 산물을 포장할 수 있다. 기타 제품에는, 비제한적으로, 케이스메이킹(casemaking) 및 부직포(예를들어, 지저귀) 등이 포함된다.
본 발명은 또한, 포장된 식품과 같은, 지함, 케이스, 트레이, 또는 백 내에 함유된 포장된 제품을 제공하며, 상기 지함, 케이스, 트레이, 또는 백은 300℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착된 접착제 열응력값과 접착제 도포 온도가 100℉ 이하로 분리되는 핫멜트 접착제를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면은 본 발명의 핫멜트 접착제를 이용하여, 제1 기판을 동종 또는 이종의 제2 기판에 부착시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 용융된 핫멜트 접착제 조성물을 적어도 제1 기판에 도포하는 단계; 및 제2 기판을 상기 제1 기판 상에 존재하는 접착제와 접촉시킴으로써, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 부착시키는 단계를 포함한다. 일면에 있어서, 상기 용융된 접착제는 제1 기판에 도포(즉, 사전도포)되어, 응고된다. 이어서, 상기 접착제는 제2 기판을 제1 기판 상의 접착제와 접촉시키기 전 또는 접촉시킨 뒤에 재활성화된다. 함께 부착될 기판은 동종이거나 이종(상이)일 수 있다. 바람직한 일면에 있어서, 함께 부착될 기판은 셀룰로오스 기판이다.
본 발명의 접착제의 제조 및 도포에 사용될 수 있는 저온에 기인하여, 지금까지 당 기술 분야에서 활용 불가능하던 접착제의 제조 방법 및 수단이 본 발명에 의하여 가능해지고 제공된다. 따라서, 본 발명은, 역사적으로 핫멜트 접착제의 블렌딩 또는 분배에 부적합했던 에너지 효율적이고 저렴한 혼합 및 저장 설비를 이용하는 제조 방법을 제공한다. 예컨대, 저압 스팀(< 20 psig 포화된 스팀)을 씌운(jacketed) 용기(vessel)는 고융점, 저온에서의 고점도, 및 스팀에 의해 달성되는 온도에서 요구되는 실행 불가능한 혼합 시간으로 인하여, 통상 350℉의 온도에서 도포되는 접착제의 멜트 블렌딩에는 불충분하였다. 낮은 용융 온도 및 저점도 또한 효과적이고 신속한 인라인(inline) 혼합 방법을 실시 가능하게 한다. 현재는 균질 접착제 블렌드를 얻기 위하여, 인라인 방식의 정적이고 역학적이거나 순환적인 혼합이 이용될 수 있다. 이전에는 종래의 접착제의 제조 및 분배에 활용 불가능하였던, 과자의 제조 및 운반에 이용되는 것들과 같은, 비용 효율적이고 효과적인 용융 운송에, 본 명세서에 개시된 접착제가 이용될 수 있다.
본 명세서에서 인용하는 모든 서류는 완전히 참고로 제시된다.
낮은 도포 온도와 함께 고도의 내열성을 달성할 수 있는 핫멜트 접착제가 발견된다. 본 발명의 핫멜트 접착제에 의하여 형성되는 부착은 그들의 도포 온도인 110℉ 이내, 보다 바람직하게는 100℉ 이내, 더욱 바람직하게는 90℉ 이내의 온도에서 고도의 응력에 견딜 수 있다. 고도의 내열성 외에도, 본 발명의 핫멜트 접착제는 실온 이하의 온도에서 부착될 수 있는 능력을 보유한다. 이들 핫멜트 접착제는 케이스, 지함, 또는 트레이 형성 용도로 이상적으로 적합하다.
본 발명은, 통상 반결정형 폴리머, 왁스, 및 증점 수지를 포함하는 고도 내열성의 저온 도포 핫멜트 접착제에 관한 것이다. 본 발명의 접착제는, 조립 속도가 분당 수천 단위에 달할 수 있는 대규모 공업용 용융 시스템으로부터 접착제가 도포되는, 비제한적으로 지함, 케이스, 또는 트레이 형성과 같은 자동화된 조립 용도에 사용될 수 있다.
본 발명은, 300℉ 이하의 온도에서 도포될 수 있고, 고온 및 응력에서 실질적으로 개선된 부착 성능을 나타내는 새로운 부류의 핫멜트 접착제를 포함한다. 본 발명의 접착제는, 지금까지 종래 기술에 의해 달성되었던 접착제의 도포 온도에 실질적으로 근접한 온도에서 응력에 견디도록 조제된다. 이미 공지된 종래(350℉ 이상) 및 저온 도포 접착제에 비하여, 고온 및 응력에 대한 내성은 본 발명의 접착제의 도포 온도에 훨씬 더 가깝다.
핫멜트 접착제는 그의 낮은 도포 온도에 도달 시, 용융하기 시작할 것이기 때문에, 본 발명의 접착제의 고온 성능은 기대하지 못한 것이다. 본 발명의 접착제는, 접착제의 도포 온도와 부착된 접착제 응력값 사이에 좁은 온도 범위(110℉ 이하)를 가지며, 여전히 현재 상업적으로 사용되고 있는 종래 기술의 핫멜트 접착제의 통상적인 접착, 기계가공 특징, 및 비용 특성을 나타낸다.
본 발명의 접착제의 제조에 사용되는 성분의 유형은 화학적 및 물리적 특성에 있어 상당히 가변적일 수 있다. 그러나, 이들 성분은, (1) 선택된 기판에 접착제를 도포하기에 적합한 점도, 통상 약 2,000 cps의 점도(즉, 접착제에 의한 기판의 투과 또는 습식, 및 접착제의 기계가공이 가능한 점도)를 가지며; (2) 약 110℉의 도포 온도 이내의 온도에서만 응력 부착(stressed bond)의 파괴를 나타내며; (3) 접착제의 용융 상태로부터의 고체 결정화가 기판과 핫멜트 접착제가 접촉된 즉시 발생하며; (4) 재료의 접착이 실온 주위의 온도에서 발생하는, 접착제를 조제하기 위하여 선택된다.
도포 온도
도포 온도는 주로 기계가공 요건 및 부착의 표적이 되는 기판에 의하여 결정된다. 핫멜트 접착제의 분배에 사용되는 자동화 설비는 통상 펌프 작용에 의하여 제한된다. 케이스 및 지함 실링을 위한 통상의 점도는 2,000 센티푸아즈(cps) 미만이 바람직하고, 상업적으로 이용되는 핫멜트 도포 설비의 대부분에는 약 1,500 cps 이하의 점도가 장려된다. 이보다 높은 점도를 가지는 접착제를 사용하는 경우에는, 통상 노즐로부터 접착제의 스트링(string) 및 기판으로의 접착제 전달에 부적합한 탑재 또는 조절이 초래된다. 또한, 이보다 높은 점도의 접착제는 통상 분배 부재(part)의 수명을 감소시키며, 기계 유지비를 증가시킬 것이다. 나아가, 셀룰로오스로 구성된 기판과 같은 다공성 포장 기판은, 압축 하에 확산 감소로 인하여 고점도 접착제에 의한 습식에 대하여 덜 감수성이다. 본 명세서에 개시한 바와 같이, 도포 온도는 거의 25℉ 증가에 대하여, 접착제 점도가 약 800cps와 1500cps 사이로 감소하는 온도를 의미한다.
열응력
본 명세서에서, 열응력은 응력 부착이 파괴되는 온도로서 정의된다. 부착의 내열성은 도 2의 A 및 B를 참조하여, 이하에 설명한 바와 같이 측정한다. 요컨대, 응력 부착에 대한 파괴 온도는 2개의 주름진 기판을 함께 부착시키고, 3000g 중량으로 부착에 응력을 가한 뒤, 24시간 동안 오븐 내에 배치한 후, 부착이 여전히 온전한 상태인지의 여부를 조사함으로써 측정한다.
사용된 주름진 기판은 이중으로 홈이 진 형태이다. 도 2의 A와 관련하여, 접착제 비드는 홈이 접착제 비드의 방향과 수직 방향으로 진행되도록 기판에 도포된다. 접착제 비드는 기저 기판의 전방 에지로부터 1인치 거리, 및 상부 기판의전방 에지로부터 5인치 거리에 배치된다. 기판 상의 비드의 폭은 압축 전에 1인치 너비의 8/100인치이다. 2000g 중량으로 상부 기판과 기저 기판 사이의 접착제 비드를 압착한 후에는 2인치 부착 폭은 존재한다.
도 2의 B에 도시된 바와 같이, 3000g 중량을 상부 기판의 전방 에지에 인가한다. 이어서, 브레이스(brace)를 사용해, 접착제 비드의 바로 아래에 지점(fulcrem point)을 창출한다. 그런 다음, 중량이 인가된 브레이스 처리된 부착을 접착제의 도포 온도 이하의 100℉으로 설정된 오븐에 배치한다. 부착을 오븐 내에서 24시간 동안 방치한 뒤, 부착이 여전히 온전한 지의 여부를 측정하는 조사를 실시한다. 온전한 상태로 남아있는 부착은 테스트 온도에 통과한 것으로 기록한다. 이 테스트를 통과한 부착에 대해서는 파손될 때까지 상기 온도보다 높은 온도에서 반복 도포한다. 부착이 통과한 최고 온도를 그 접착제의 내열 온도로서 기록한다.
개방 시간(open time) 및 결정화
용융 기판과 응고 기판 사이의 결정화 시간은 기판을 부착시키는 데 요구되는 접합한 강도로 부착을 설정하는 속도에 결정적으로 중요하다. 기판 접촉 후의 신속한 응고만이, 부착된 물질의 고속 생산을 실현하는 신속한 접착제 도포를 가능하게 한다.
접착제 결정화 동력학을 특징짓는 데 사용되는 방법은 시차 주사 열량계(DSC)를 이용한 소등 냉각(quench coolling) 단계를 포함한다. DSC는 가열 또는 냉각 과정 동안 접착제 샘플의 열역학적 변화를 기록한다. DSC를 통해, 도포온도로부터 실온까지 150℃/분 속도로 접착제를 냉각시켜, 결정화 동력학을 기록한다. 이러한 DSC 방법으로부터 얻어지는 결정화 시간의 분석 결과는, 다양한 접착 용도에 적합한 부착을 형성하는 핫멜트 접착제의 시간과 상관이 있다. 이러한 분석에 사용되는 샘플의 크기는 15-25mg이다. 결정화 시간(dtcryst)은, 접착제의 결정화가 시작되는 시간(tonset)에서 DSC 셀 냉각이 시작되는 시간(tcool)을 공제하여 산출한다. 상기 방법에 의하여 0.35분 이상의 결정화 시간을 나타내는 본 발명의 접착제가 특히 바람직하다. 이에 대해서는, 본 발명의 접착제의 결정화 특성을 나타낸 도 1을 참조한다.
도 1과 관련하여, 선형 곡선은 접착제 샘플의 온도이고, 비선형 곡선은 DSC에 의해 기록된 열역학 데이터이다. 도 1은 150℃/분의 냉각 속도 하의 DSC 테스트에서의 샘플 온도 및 가열 플로우를 그래프로 나타낸 것이다. 이 샘플의 경우, tcool= 3.96, tonset= 4.64분, tcryst= 0.68분이 얻어졌다. 도 1에 도시된 테스트 샘플에서, 접착제의 결정화 피크는, 접착제가 도포 온도로부터 냉각되기 시작한 후 실온에 도달하기까지 0.68분 동안 발생하지 않았다.
0.35분 후 결정화하는 핫멜트 접착제가 가지는 가치는 접착제가 부착의 응고 및 고정이 발생하기 전에 기판을 투과하는 적합한 시간을 가지며, 부착이 형성되는 적합한 시간을 갖는다는 것이다. 상기 DSC 방법에서 0.35분 이전에 결정화되는 접착제는, 부착의 표적이 되는 기판을 투과하기에 접합한 시간을 갖지 않으므로, 불충분한 접착이 초래된다.
접착제 조성물
본 발명에 포함되는 접착제는 부착된 접착제 열응력값과 접착제 도포 온도가 110℉ 이하로 분리되고 접착제가 300℉ 이하의 온도에서 도포되는 임의의 접착제이다. 부착된 접착제 열응력값과 접착제 도포 온도는 바람직하게는 100℉ 이하, 더욱 바람직하게는 90℉ 이하로 분리된다. 바람직하게는, 접착제의 도포 온도는 250℉ 이하인 것이다. 더욱 더 바람직한 것은 접착제의 도포 온도가 약 200℉인 것이다. 당업자는, 부착된 접착제 열응력값과 접착제 도포 온도가 110℉으로 분리되는지의 여부는 본 명세서에 개시한 방법 및 계산법을 이용하여, 용이하게 측정할 수 있다.
부착된 접착제 열응력값 및 접착제 도포 온도 외에도, 도포 온도에서 실온까지 150℃/분의 냉각 속도 하에 DSC에 의한 분석 시 조성물의 결정화는 초기 냉각과 결정화 사이에 0.35분 이상의 시간을 소요하는 것이 바람직하다. 바람직한 접착제는 실온에서 접착이 달성될 것이다.
특히 바람직한 일면에 있어서, 본 발명의 핫멜트 접착제는 24시간 동안, 최초 도포 점도의 +/-10% 이내의 점도 변화를 나타냄으로써, 도포 온도에서 열적으로 안정될 것이다.
본 발명에 따라 조제될 수 있는 접착제 성분, 및 본 발명의 조성물의 예는 이하에서 설명한다. 그러나, 당업자는 이들 성분 및 기타 성분을 다양한 양으로 조제할 수 있으며, 본 발명에 포함되는 기타 조성물을 제조하기 위하여 본원에서 제시 및 교시하는 성능 특성에 대하여 그러한 조성물을 테스트할 수 있음을 이해할것이다.
i) 폴리머 성분
본 발명의 접착제는 적어도 1종의 에틸렌 폴리머를 포함하는 것이 바람직하며, 2종 이상의 폴리머 블렌드를 포함할 수 있다. 본원에서, 에틸렌 폴리머란 용어는, 에틸렌의 호모폴리머, 코폴리머, 및 터폴리머를 일컫는다. 1종 이상의 극성(polar) 모노머와 에틸렌의 코폴리머, 예컨대 모노카르복시산, 또는 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 그들의 에스테르와 메탄올 또는 그들의 알코올의 기타 비닐 에스테르 또는 비닐 아세테이트가 바람직하다. 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메타크릴레이트, 에틸렌 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸렌 옥텐, 및 그의 혼합물 및 블렌드가 포함된다. 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 및 에틸렌 비닐 아세테이트의 혼합물이 특히 바람직하다.
본 발명에 이용될 수 있는 기타 폴리머에는, 프로필렌, 옥텐, 헥센, 헵텐, 부텐, 및 에틸렌 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머가 포함된다. 이들 폴리머는 단일 부위 촉매(single site catalysis)에 의하여 합성되는 것이 바람직하다. 메탈로센(metallocene)은 본 발명에 이용되는 폴리머의 합성에 적합한 단일 부위 촉매의 일례이다. Dow Chemical은 상품명 Insight 하에 메탈로센 촉매된 폴리머를 상업적으로 시판하고 있다.
특히 바람직한 접착제는 약 45 중량%, 통상적으로 15 내지 35 중량%의 n-부틸 아크릴레이트를 함유하는 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 코폴리머를 포함하며, 적어도 약 300의 용융 지수를 갖는다. 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 코폴리머는 PA 필라델피아 소재의 Eif Atochem North America로부터 상품명 Lotryl(R), 및 Exxo Chemical Co.로부터 상품명 Enable(예컨대, 약 330g/10분의 용융 지수를 가지며, 코폴리머 내에 약 33 중량%의 n-부틸 아크릴레이트 함량을 가지는 EN33330, 및 약 900의 용융 지수 및 약 35 중량%의 n-부틸 아크릴레이트 함량을 가지는 EN33900), 및 Millennium Petrochemicals사로부터 상품명 Enathene(R)(예컨대, 약 400g/10분의 용융 지수를 가지며, 코폴리머 내에 약 35 중량%의 n-부틸 아크릴레이트 함량을 가지는 EA 89822) 하에 입수 가능하다.
본 발명의 실시에 사용될 수 있는 에틸렌 비닐 아크릴레이트 폴리머는 일반적으로 적어도 약 300g/10분의 MI를 가지며, 약 10 내지 약 45 중량%의 함량의 비닐 아크릴레이트, 및 그들의 블렌드를 함유할 것이다. 에틸렌 비닐 아크릴레이트 코폴리머는 DE 윌밍톤 소재의 DuPont Chemical Co.로부터 상품명 Elvax(R)(예컨대, Elvax(R)205W, 800의 용융 지수를 가지며, 코폴리머 내에 약 28 중량%의 비닐 아세테이트 함량을 가짐) 하에 입수 가능하다. 기타 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머는 Exxon Chemical Co.로부터 상품명 Escorene(R)(예컨대, UL 7505) 하에 입수 가능하며,
IL 롤링 메도우 소재의 Millennium Petrochemicals 제조의 상품명Ultrathene(R)(예컨대, UE 64904) 및 NC 샤로테 소재의 AT Polymers & Film Co. 제조의 상품명 AT(R)코폴리머(예컨대, AT(R)1850M) 및 PA 필라델피아 소재의 Atofina Chemicals 제조의 상품명 Evantane(R)을 입수 가능하다.
폴리머 성분은 통상 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 보다 바람직하게는 약 20 중량% 내지 약 40 중량%, 더욱 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재할 것이다.
ii) 증점 성분
본 발명의 접착제 조성물은 증점되는 것이 바람직하다. 증점제 성분은 통상 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 보다 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 45 중량%, 더욱 바람직하게는 약 30 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 존재할 것이다. 증점 수지는 통상, ASTM 방법 E28에 의한 측정 시, 약 70℃ 내지 150℃, 보다 바람직하게는 약 90℃ 내지 120℃, 가장 바람직하게는 약 95℃ 내지 110℃의 링-볼(Ring and Ball) 연화점을 가질 것이다. 일부 조성물에는 이하에 제시하는 증점 수지의 2종 이상의 혼합물이 요구될 수 있다.
유용한 증점 수지는, 다음과 같은 임의의 혼화 가능한 수지 또는 그의 혼합물을 포함할 수 있다: 예컨대, 검 로진, 목질 로진, 톨 오일(tall oil) 로진, 증류 로진, 수소화 로진, 다이머화 로진, 레지네이트, 및 폴리머화 로진을 포함하는 천연 및 변형 수지; 예컨대, 옅은 색의(pale) 목질 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화 로진의 글리세롤 에스테르, 폴리머화 로진의 글리세롤 에스테르, 폴리머화 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화 로진의 펜타에리스리톨 에스테르, 로진의 페놀-변형된 펜타에리스리톨 에스테르를 포함하는 천연 및 변형 로진의 글리세롤 및 펜타에리스리톨 에스테르; 예컨대, 스티렌/테르펜 및 알파 메틸 스티렌/테르펜을 포함하는 천연 테르펜의 코폴리머 및 터폴리머; ASTM 방법 E28-58T에 의한 측정 시, 약 70℃ 내지 150℃의 연화점을 가지는 폴리테르펜 수지; 예컨대, 산성 매질 중에서의 이환식 테르펜과 페놀의 축합의 결과로서 얻어지는 수지 산물을 포함하는 페놀 변형 테르펜 수지 및 그의 수소화 유도체; 약 70℃ 내지 135℃의 링-볼 연화점을 가지는 지방족 석유 탄화수소 수지; 방향족 석유 탄화수소 수지 및 그의 수소화 유도체; 및 지환식 석유 탄화수소 수지 및 그의 수소화 유도체. 또한, 환형 및 비환형(acyclic) C5수지 및 변형된 방향족 환형 또는 비환형 수지도 포함된다. 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 상업적으로 입수 가능한 로진 및 로진 유도체의 예로는, Arizona Chemical로부터 입수 가능한 SYLVALITE RE 110L, SYLVARES RE 115, 및 SYLVARES RE 104; DRT로부터 입수 가능한 Dertocal 140; Arakawa Chemical로부터 입수 가능한 Limed Rosin No. 1, GB-120, 및 Pencel C가 포함된다.
증점제로서는 합성 탄화수소 수지가 바람직하다. 비제한적인 예로는, Goodyear로부터 상품명 Wingtack(R)하에 시판되는 것, 및 Exxon으로부터 Escorez(R)1300 하에 시판되는 것들과 같은 지방족 올레핀 유도된 수지가 포함된다. 이러한 부류에 속하는 통상의 C5증점 수지로는, 약 95℃의 연화점을 가지는 피페릴렌과 2-메틸-2-부텐의 디엔-올레핀 코폴리머가 있다. 이러한 수지는 상품명 Wingtack 95하에 상업적으로 입수 가능하다. 가장 바람직한 것은 C9방향족/지방족 올레핀-유도된 방향족 탄화수소 수지이며, 이는 Startomer 및 Cray Valley로부터 상품명 Norsolene 및 KT 방향족 탄화수소 수지의 Rutger 시리즈를 입수 가능하다. Norsolene M1090은, 90-105℃의 링-볼 연화점을 가지는 주로 알파-피엔으로부터 유도되는 저분자량 열가소성 탄화수소 폴리머로서, Cray Valley로부터 상업적으로 시판되고 있다. 이들 C9계 탄화수소 수지는 알파-피넨, 스티렌, 테르펜, 알파-메틸스티렌, 및/또는 비닐 톨루엔, 및 이들의 폴리머, 코폴리머 및 터폴리머, 테르펜, 테르펜 페놀류, 변형 테르펜, 및 그의 조합물을 이용해 합성하는 경우 특히 유용하다. 이들 수지의 증대된 방향족 구조는 수지를 더욱 더 극성으로 만들며, 이는 본 발명의 접착제의 원하는 혼화성 및 성능에 기여한다.
소량의 알킬 페놀계 증점제는 이들 접착제의 고온 성능을 개선시키기 위하여 상술한 부가의 증점제와 블렌드될 수 있다. 전체 조성물의 20 중량% 미만의 양으로 첨가되는 알킬 페놀류는 혼화 가능하며, 적당한 조합 시, 고온 접착제 성능을 증가시킨다. 알킬 페놀류는 Arakawa Chemical로부터 상품명 Tamanol 하에 상업적으로 입수 가능하며, Schenectady International로부터 여러 제품 라인을 입수 가능하다.
iii) 왁스 성분
본 발명의 용도로 적합한 왁스는 파라핀 왁스, 미세결정형 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 부산물 폴리에틸렌 왁스, Fischer-Tropsh 왁스, 산화된Fischer-Tropsh 왁스, 및 작용화된 왁스, 예컨대 하이드록시 스테아르아미드 왁스 및 지방 아미드 왁스를 포함한다. 당업계에서는 통상, 고밀도 저분자량 폴리에틸렌 왁스, 부산물 폴리에틸렌 왁스, 및 Fischer-Tropsh 왁스를 포함하는, 전문용어로 합성 고융점 왁스를 사용한다. 변형된 왁스, 예컨대 변형된 비닐 아세테이트, 변형된 말레산 무수물, 및 산화된 왁스도 사용될 수 있다.
본 발명의 실시에 사용될 수 있는 파라핀 왁스는, GA 도라빌 소재의 Astor Wax Corporation으로부터 입수 가능한 Okerin(R)236 TP; TX 휴스턴 소재의 Pennzoil Products Co.로부터 입수 가능한 Penreco(R)4913; CN 쉘톤 소재의 Moore & Munger로부터 입수 가능한 R-7152 Paraffin Wax; 캐나다 온타리오 소재의 International Waxes로부터 입수 가능한 Paraffin Wax 1297, Citgo로부터 입수 가능한 Pacemaker, 및 Moore & Munger로부터 입수 가능한 R-2540; 및 CP Hall로부터 입수 가능한 제품 등록명 1230, 1236, 1240, 1245, 1255, 1260 & 1262와 같은 기타 파라핀 왁스를 포함한다. CP Hall 1246 파라핀 왁스는 CP Hall(스토우, 오하이오)로부터 입수 가능하다.
왁스는 통상 약 10 내지 약 60 중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 45 중량%, 더욱 더 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 양으로 본 발명의 조성물 내에 존재할 것이다. 바람직한 왁스는 120℉ 내지 200℉, 보다 바람직하게는 130℉ 내지 170℉, 가장 바람직하게는 145℉ 내지 165℉의 용융 온도를 갖는다.
iv) 기타 임의의 및/또는 바람직한 성분
본 발명의 접착제는 비제한적으로 기능성 첨가제(functional additive)를 포함하는 기타 성분을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 본원에서, 기능성 첨가제는 제조 또는 사용 시 접착 특징에는 관계가 없는 특징에 영향을 주는, 저온 접착제에 혼입 또는 보유되기 용이한 특정한 물리적 또는 화학적 특성을 부가하는 성분으로서 정의된다. 이러한 기능성 성분의 예로는, 살생물제, 온천-크롬 물질(therma-chromic material)(예컨대, 개입 흔적 또는 온도 센서), 항-위조 태그, 방향제, 신선함 증강제(예컨대, O2스캐빈저, 항균제, 방충제, 부패 검출제, 저온 캡슐화제(예컨대, 250℉ 이상의 온도에서 안정되지 않은 열가소성 마이크로스피어) 등이 포함된다.
물리적 특성에 영향을 주지 않는 기타 성분으로서 첨가될 수 있는 것으로는, 색상을 부여하는 안료, 형광제를 들 수 있다. 이와 같은 첨가제들은 당업계에 공지되어 있다. 고려하는 접착제의 최종 용도에 따라, 핫멜트 접착제에 통상적으로 첨가되는 가소화제, 안료, 및 염료와 같은 기타 첨가제가 포함될 수 있다. 또한, 소량의 추가적인 증점제 및/또는 왁스, 예컨대 미세결정형 왁스, 수소화 캐스터(castor) 오일 및 비닐 아세테이트 변형 합성 왁스 또한 미량, 즉 10 중량% 이하의 양으로 본 발명의 조성물로 혼입될 수 있다.
낮은 도포 온도 및 실온 접착에 기인하여, 본 발명의 접착제는 방향성 접착제의 조제에 특히 유용하다. 본 발명의 핫멜트는 효과적인 가향(perfuming)이 가능하다. 방향성 물질을 본 발명의 핫멜트 접착제에 첨가하고, 방향의 유의한 손실없이 사용 전과 후에 접착제를 안정되게 유지시킬 수 있다. 효과적인 가향이란 용어는 접착제를 생산하는 동안, 사용 전까지 접착제를 저장하는 동안, 접착제를 사용한 후 운반 가능한 상태에서, 방향이 안정되게 유지되는 것을 의미한다. 운반이란, 냄새가 접착제에 근접한 환경으로 접착제로부터 전개되는 것을 의미한다. 안정되다함은, 접착제를 제조한 뒤, 접착제를 저장한 뒤, 접착제를 사용하여 제품을 제조한 뒤, 제조된 제품을 저장하는 동안, 및 최종 소비자가 제조된 제품을 사용하는 동안 향기가 감지 가능한 수준을 유지함을 의미한다. 방향 및 향기 발산이란 용어는, 방향성 물질 또는 천연(즉, 꽃, 허브, 과수의 꽃, 식물에 의하여 얻어지는), 인공(즉, 천연 오일 또는 오일 성분의 혼합물), 및 합성을 통해 생산된 물질 및 향기 성분을 포함하는 혼합물을 일컫거나 포괄하는 그 본래의 의미로서 사용된다.
대부분의 경우, 방향 조성물은, 일반적으로 접착제를 이용해 제조된 제품의 사용자 또는 조성물을 사용하고자 하는 사람에게 적어도 불쾌감을 주지 않고 만족시키는 방향을 갖도록 조제된다. 방향 조성물은 또한 적당한 냄새가 필요 불가결하거나 요구되는 임의의 산물 및/또는 피부에 원하는 냄새를 부여하기 위하여 사용될 수 있다. 방향 조성물은 또한 보통 좋지 않거나 불쾌한 냄새를 가지는 산물에서 냄새를 차폐하고, 덜 좋지 않거나 불쾌한 냄새를 생성시키기 위하여 사용되기도 한다. (유쾌한) 방향 특징은 방향 조성물 혼입된 산물의 주용 기능일 수도 있고, 산물의 주요 기능에 부수적인 것일 수도 있다.
본 발명의 핫멜트 접착제에 첨가될 수 있는 방향은 100℉ 이상, 바람직하게는 약 200℉ 이상의 밀폐된 컵 인화점(closed cup flash point)을 가지도록 선택되는 것이 바람직하다. 그의 변형물 및 조성물, 예컨대 변형된 필수 오일 조성물을 포함하는 방향 물질은 ASTM 방법 D93-00(Pensky-Martens Closed Cup Tester에 의한 인화점)에 따라 측정되는 밀폐된 컵 인화점에 대하여 테스트될 수 있다.
본 발명의 접착제는 안정화제 또는 항산화제를 함유하는 것이 바람직할 것이다. 이들 화합물은 증점 수지와 같은 원료로부터 열, 빛, 또는 잔류 촉매와 같은 것들에 의하여 도입되는 산소와의 반응에 의하여 초래되는 분해로부터 접착제를 보호하기 위하여 첨가된다.
본원에 포함되는 도포 가능한 안정화제 또는 항산화제 중에는, 고분자량 힌더드(hindered) 페놀 및 다작용성 페놀, 예컨대 황 및 인 함유 페놀이 있다. 힌더드 페놀은 당업계에 공지되어 있으며, 페놀의 하이드록시기에 매우 근접한 입체적으로 거대한 라디칼을 추가로 함유하는 페놀계 화합물로서 특징지어질 수 있다. 특히, 3차 부틸기는 일반적으로 벤젠 고리에서 페놀의 하이드록시기로부터 적어도 하나의 오르토 위치에 치환된다. 하이드록시기 부근의 이러한 입체적으로 거대한 치환 라디칼의 존재는 그의 신장 빈도를 감소시키며, 상응하여 그의 반응성을 감소시킨다. 따라서, 이러한 장애는 안정한 특성을 가지는 페놀계 화합물을 제공한다. 대표적인 힌더드 페놀에는, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질)-벤젠; 펜타에리스리틸 테트라키스-3(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트; n-옥타데실-3(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트; 4,4'-메틸렌비스(2,6-tert-부틸-페놀); 4,4'-티오비스(6-tert-부틸-o-크레솔); 2,6-디-tert-부틸페놀; 6-(4-하이드록시페녹시)-2,4-비스(n-옥틸-티오)-1,3,5-트리아진; 디-n-옥틸티오-에틸-3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시-벤조에이트; 및 소르비톨 헥사[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시-페닐)-프로피오네이트]가 포함된다.
이들과 함께, 공지된 상승제(synergist), 예컨대 티오프로피오네이트 에스테르 및 포스파이트를 이용하면, 이들 항산화제의 성능을 추가로 향상시킬 수 있다. 디스테아릴티오디프로피오네이트가 특히 유용하다. 이들 안정화제는, 사용되는 경우, 일반적으로 약 0.1 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.25 내지 1.0 중량%의 양으로 존재한다.
이러한 항산화제는 NY 호토른 소재의 Ciba-Geigy사로부터 상업적으로 입수 가능하며, 힌더드 페놀인 Irganox(R)565, 1010, 및 1076을 포함한다. 이들은 라디칼 스캐빈저로서 작용하는 1차 항산화제로서, 단독으로 사용될 수도 있고, 기타 항산화제, 예컨대 Ciba-Geigy사로부터 입수 가능한 Irgafos(R)와 같은 포스파이트 항산화제와 함께 사용될 수도 있다. 포스파이트 촉매는 2차 촉매로서 고려되며, 일반적으로 단독으로는 사용되지 않는다. 이들은 주로 퍼옥사이드 분해제로서 사용된다. 기타 이용 가능한 촉매로는 CN 스탬포드 소재의 Cytec Industries로부터 입수 가능한 Cyanox(R)LTDP, 및 LA 발톤 로그 소재의 Albemarle Corp.로부터 입수 가능한 Ethanox(R)1330이 있다. 이러한 항산화제의 대부분은 단독으로 사용되거나기타 항산화제와 함께 사용된다. 이들 화합물은 소량으로 핫멜트에 첨가되며, 기타 물리적 특성에 영향을 주지 않는다.
v) 사전-도포 접착제의 재활성화를 위한 성분
본 발명의 접착제는 기판에 사전 도포되고, 이후 재활성화될 수 있다. 재활성화는 본 발명의 접착제에 대하여 보다 저온에서 달성될 수 있으므로, 이용되는 재활성화 방법에 따라 재활성화 과정에 더 적은 에너지가 요구된다. 보다 적은 에너지를 이용해 재활성화하는 능력은 이들 접착제로 하여금 생산라인에서 재활성화를 위하여 보다 신속한 생산 속도로 가동되며, 보다 적은 공간을 요하도록 한다.
본 발명의 일면에 있어서, 접착제는 기판에 사전 도포된 뒤, 응고되고, 이후 예컨대 통상의 가열 실(seal) 도포를 이용하여 재활성화된다. 바람직한 일면에 있어서, 본 발명의 접착제는 사전 도포/재활성화 목적으로 조제된다. 기판에 사전 도포하기 바람직한 재활성화 가능한 접착제는 에너지 흡수 성분을 포함한다. 안료 및 염료는 특히 바람직한 에너지 흡수 성분으로서, 근적외선 흡수 염료 및 안료가 특히 바람직하다.
본 발명의 실시에 사용할 수 있는 에너지 흡수 성분은 통상적으로 약 400nm 내지 약 100,000nm, 보다 바람직하게는 약 700nm 내지 약 10,000nm, 더욱 더 바람직하게는 약 750nm 내지 약 5000nm 범위를 흡수한다. 에너지 흡수 성분은 염료, 안료, 충전재, 폴리머, 및 수지, 또는 에너지를 흡수할 수 있고, 최적의 흡수, 반사, 전달, 및 전도 균형을 제공하는 기타 성분을 포함한다. 안료 및 염료가 특히 바람직한 에너지 흡수 성분이며, 근적외선 흡수 염료 및 안료가 특히 바람직하다.
본 발명의 실시에 사용하기 바람직한 에너지 흡수 성분은 넓은 밴드의 근적외선 흡수제, 예컨대 Epolight 1125(Epolene, Inc.), SDA6248(H.W. Sands Corp.), SDA2072(H.W. Sands Corp.), 및 카본 블랙이다. 카본 블랙은 상품명 Monarch, Regal, Black Pearl, 및 Elftex 하의 Cabot, 또는 Degussa(FW 시리즈), 또는 Columbian Chemical Company(Raven 시리즈)로부터 구입할 수 있다. 카본 블랙은, 퍼니스(furnace) 블랙 방법, 가스(채널) 블랙 방법, 및 램프 블랙 방법과 같은 상이한 방법에 의하여 제조될 수 있다. 이러한 다양한 방법에 의하여 제조되는 카본 블랙의 라디안 에너지 흡수에 영향을 주는 주요 매개변수는 주로 입경, 표면의 화학적 성질, 및 응집체 구조이다. 본 발명의 접착제는 방사 에너지의 단기 노출 시 재활성화되어, 우수한 온라인 성능 및 설정 속도를 제공함으로써, 보다 신속한 생산 속도를 가능하게 한다.
본 발명의 접착제의 재활성화 방식은, 비제한적으로, 가열, 고온 공기, 스팀, 초음파, e-빔, 라디오 주파, 및 마이크로파를 포함한다.
용도 및 활용
본 발명의 접착제 조성물은 약 90℃ 이상의 온도, 통상 약 110℃ 온도에서 균질 블렌드가 얻어질 때까지, 통상 약 2시간 동안, 성분들을 용융 상태로 블렌딩함으로써 제조한다. 다양한 블렌딩 방법이 당업계에 공지되어 있으며, 균질 블렌드를 생성하는 방법이면, 모두 만족스럽다.
본 발명의 핫멜트 접착제는, 예컨대 포장, 전환, 북바인딩(bookbinding), 백 마감, 및 부직포 마켓에 사용된다. 접착제는 특히, 케이스, 지함, 및 트레이 형성, 및 예컨대 씨리얼, 케이커, 및 맥주 제품의 포장에 있어서의 가열 실링 용도를 포함하는 실링 접착제로서 사용된다. 본 발명에는 컨테이너, 예컨대 지함, 케이스, 박스, 백, 트레이 등도 포함된다.
포장용 핫멜트 접착제는 일반적으로 피스톤 또는 기어 펌프 압출 설비를 이용해 기판에 비트 형태로 압출된다. 핫멜트 도포 설비는 Nordson, ITW, 및 Slautterback을 포함하는 여러 공급업체로부터 입수 가능하다. 휠 도포기는 통상 핫멜트 접착제 도포 용도로 사용되나, 압출 설비보다 낮은 빈도로 사용된다. 대안적으로, 접착제는 포장기(packager)로 운송되기 전에 포장 컨버터(converter)에 의하여 도포될 수 있다. 즉, 컨테이너는 사전 도포된 접착제를 포함한다. 컨테이터를 포장한 뒤, 상기 컨테이너는 통상의 수단에 의하여 가열 밀봉될 수 있으며, 접착제를 적당한 부착 온도로 가열하는 대안적인 임의의 에너지 공급원에 도포될 수 있다. 본 발명의 저온 접착제는, 부착 형성에 적합한 온도로 재활성화 또는 재가열하는 데에 보다 적은 에너지가 요구되기 때문에, 이러한 용도에 특히 적합하다. 바람직한 일면에 있어서, 사전 도포될 접착제는 에너지 흡수 성분을 포함한다.
부착될 기판은 신생(virgin) 및 재생 크래프트, 고밀도 및 저밀도 크래프트, 칩보드(chipboard), 및 다양한 유형의 가공 및 코팅 크래프트 및 칩보드를 포함한다. 복합 재료(composite material) 또한 알코올 음료의 포장과 같은 포장 용도로 사용된다. 이들 복합 재료는 폴리에틸렌, Myler, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 에틸렌 비닐 아세테이트, 및 다양한 기타 유형의 필름과 같은 필름 재료에 추가로 적층되는 알루미늄박에 적층된 칩보드를 포함할 수 있다. 추가적으로,이들 필름 재료는 또한 칩보드 또는 크래프트에 직접 부착될 수 있다. 방대한 종류의 기판, 특히 복합 재료는 포장 산업에서 효용을 찾을 수 있으므로, 상술한 기판들은 결코 모든 목록 전체를 나열한 것이 아니다.
가공 설비
본 발명의 접착제의 제조 및 사용에 요구되는 저온에 기인하여, 생산성 증대, 그리고 생산 및 분배 비용의 감소가 달성된다. 이는 200℉ 이하를 표적으로 하는 도포 온도를 가지는 접착제에 특히 부합된다. 이들 접착제는 300℉ 이상에서 도포되는 접착제의 경우 존재하지 않는 핫멜트 생산 분야에 새로운 가능성을 열어 주었다. 이들 제조 가능성의 일부는 이하에서 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 핫멜트 접착제의 제조에는, 15-25 psig의 스팀을 씌운 용기를 이용할 수 있으며, 이는 현재의 고온 혼합 기술의 가열 히스토리 및 유해한 충돌이 없는 독특하고 안정된 접착제를 제공한다. 이러한 혼합 절차는 나아가 감열성 물질(예컨대, 저비점 또는 가열 반응성 물질)의 혼입을 허용한다.
접착제 성분이 역학적 혼합 구역을 통해 용융 형태, 예비-용융 형태 또는 슬러리 형태로 펌프되는 연속식 유동 혼합 기술은, 혼합 효율의 지대한 증가 및 배치(batch) 사이클 시간의 감소를 가져온다. 바람직하게는, 이러한 연속식 유동 혼합 기술은, 원료를 펌프하고 혼합하는 스팀을 씌우거나 저온 전기 임피던스로 가열된 배관(piping)의 네트워크를 활용한다.
이들 동일한 시스템은 또한, 최소의 가열 및 전기를 요하므로, 본 발명의 접착제의 용융 분배, 전달 및 도포를 위한 소형(compact)의 저렴한 장치에 사용될 수있다.
따라서, 본 발명은 본 발명에 따라 조제된 핫멜트 접착제의 제조, 전달 및/또는 도포 방법 및 수단을 제공한다. 그러한 수단은 통상적으로 약 250℉ 미만의 온도, 보다 통상적으로는 최대 약 225℉ 미만의 온도에서 작동될 것이다. 본원에서, 가열 수단은 저압 스팀(약 25 psi 미만) 또는 고온수를 포함할 수 있다. 나아가, 가열된 IBC(단열된 대용량 컨테이너) 또는 기타 운반 컨테이너가, 저온 도포용으로 조제된 접착제의 혼합, 및 저장, 분배, 및/또는 전달을 위한 주요 용기로서 사용될 수 있다.
이하의 실시예는 단지 예시만을 목적으로 하며, 특별히 지적하지 않는 한, 모든 부(part)는 중량 기준이며, 모든 온도는 화씨 온도를 나타낸다. 열응력은 이상에서 설명하고 도 2의 A 및 B에 예시한 방법에 의해 측정된다. 이들 실시예에서, "델타"란 단어는 상술한 테스트에 의하여 측정된 핫멜트 접착제 도포 온도와 그 접착제의 최고 내열성 사이의 도수를 화씨 온도로 나타내는 데 사용된다.
실시예 1
본 발명의 접착제를 종래의 핫멜트 기술과 비교하였다. 도 3은 이들 두 접착제의 레올로지 기록이다. Eta*는 접착제의 접도를 의미하는 것으로서, 온도에 대한 함수로서 나타낸다.곡선은 종래 기술의 접착제(National Starch 34-250A)를 나타내고,곡선은 본 발명의 접착제(표, 샘플 2)를 나타낸다.
이들 두 접착제 모두 상술한 테스트에 의한 측정 시 110℉의 동등한 열응력값을 가지나, 본 발명의 접착제()는 그의 용융 온도에서 현저히 낮은 점도를 갖는다. 용융 온도는 점도가 작은 온도 상승에 대해 급속히 감소하고 있는 곡선의 수직 구획에 해당한다. 종래 접착제는 적어도 250℉ 이상의 온도에서 도포되어야 하는 반면, 용융 온도 바로 이상에서의 이러한 낮은 점도는 본 발명의 접착제로 하여금 200℉ 온도에서의 도포를 허용한다. 도포 온도와 내열성 사이의 차이는, 각각 85℉ 및 140℉의 델타값으로 종래의 핫멜트보다 본 발명의 접착제의 경우 현저히 협소하였다.
실시예 2
단일 블레이드 믹서 내에서 접착제 샘플을 제조하여, 성분들이 균질 혼합물이 될 때까지 가열하였다.
왁스(35 중량%의 Pacemaker 53), 에틸렌 코폴리머(20 중량%의 Enable EN 3390 및 10 중량%의 Escorene XX-65. 12), 및 표 1에 제시된 성분들을 200℉의 온도에서 약한 전단 하에 블렌딩하여 본 발명의 접착제 조성물(샘플 1-10)을 제조하였다. 결과는 표 2에 나타낸다. 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 접착제는 완전 접착 시 100℉ 미만의 델타값을 갖는다.
[표 1]
[표 2]
실시예 3
왁스(35 중량%의 Pacemaker 53), 증점제(35 중량%의 Rutgers TK110H), 및 표 3에 제시된 성분들을 200℉의 온도에서 약한 전단 하에 블렌딩하여 본 발명의 접착제 조성물(샘플 11-13)을 제조하였다. 결과는 표 4에 나타낸다. 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 접착제는 완전 접착 시 100℉ 미만의 델타값을 갖는다.
[표 3]
[표 4]
실시예 4 (비교용)
표 5는 본 발명의 범위 이외의 조성물과 현재 기술의 대표적인 조성물을 비교한다. 상업적으로 입수 가능한 이들 제품 모두 100℉보다 현저히 큰 델타값을 갖는다.
[표 5]
당업자들은, 본 발명이 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다양하게변형 및 변경될 수 있음을 명백히 이해할 것이다. 본원에 개시된 특정 구현형태는 단지 예로써 제시한 것으로서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 부여된 등가체의 전체 범위에 따라, 그러한 특허청구범위에 의해서만 제한된다.
본 발명은 보다 더 낮은 온도에서 도포될 수 있고, 제조 및 사용에 있어 비용 및 편의성 측면에서 절감 효과 및 성능 개선을 제공하는 저온 도포 핫멜트 접착제를 제공한다.

Claims (21)

  1. 300℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착된 접착제의 열응력값(heat stress value)과 접착제의 도포 온도(application temperature)가 100℉ 이하로 분리되는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제(low application temperature hot melt adhesive).
  2. 제1항에 있어서,
    250℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착된 접착제의 열응력값과 접착제의 도포 온도가 100℉ 이하로 분리되는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제.
  3. 제2항에 있어서,
    200℉ 이하의 온도에서 도포되며, 부착된 접착제의 열응력값과 접착제의 도포 온도가 100℉ 이하로 분리되는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착제의 결정화가, 도포 온도에서 실온까지 150℃/분의 냉각 속도로 시차 주사 열량계(differential scanning calorimeter)에 의해 분석 시, 초기 냉각과 결정화 사이에 0.35분 이상의 시간을 소요하는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착제가, 도포 온도에서 100시간 동안, 최초 도포 점도의 10% 내외의 점도 변화를 나타내는 열안정성을 가지는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제.
  6. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 성분(energy absorbing ingredient)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제.
  7. 제1항에 있어서,
    방향(fragrance)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 도포 핫멜트 접착제.
  8. 제1항의 저온 도포 핫멜트 접착제를 포함하는 제품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접착제의 결정화가, 도포 온도에서 실온까지 150℃/분의 냉각 속도로 시차주사 열량계에 의해 분석 시, 초기 냉각과 결정화 사이에 0.35분 이상의 시간을 소요하며, 도포 온도에서 100시간 동안, 최초 도포 점도의 10% 내외의 점도 변화를 나타내는 열안정성을 가지는 것을 특징으로 하는 제품.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제품이 지함(carton), 케이스(case), 트레이(tray), 백(bag), 또는 책인 것을 특징으로 하는 제품.
  11. 제1항의 저온 도포 핫멜트 접착제를 도포하여, 지함, 케이스, 트레이, 백, 또는 책을 실링(sealing) 및/또는 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지함, 케이스, 트레이, 백, 또는 책의 실링 및/또는 형성 방법.
  12. 지함, 케이스, 트레이, 또는 백이 제1항의 저온 도포 핫멜트 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지함, 케이스, 트레이, 또는 백에 함유된 포장 제품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제품이 포장된 식품인 것을 특징으로 하는 포장 제품.
  14. 제1항의 용융된 핫멜트 접착제 조성물을 적어도 하나의 기판에 도포하는 단계; 및
    상기 기판을 함께 부착시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 동종 기판 또는 이종 기판의 부착 방법.
  15. 약 225℉ 미만의 온도에서 작동하는 핫멜트 전달(delivery) 및/또는 도포 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항의 핫멜트 접착제의 도포 장치.
  16. 접착제 성분을 약 250℉ 이하의 온도로 가열하여, 균질 접착제 블렌드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항의 핫멜트 접착제의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 가열 단계가 약 25 psi 미만의 저압 스팀 또는 고온수(hot water)를 이용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    혼합, 저장, 분배, 및/또는 전달하기 위한 주요 용기(vessel)로서 가열된 IBC(insulated bulk container) 또는 기타 운반 컨테이너(transit container)를 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    연속식 유동 혼합 공정을 이용해 상기 균질 블렌드를 얻는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 접착제 성분이 용융된, 사전-용융된 물질인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 약 225℉ 미만의 최대 작동 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 핫멜트 접착제의 도포 장치.
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