KR20050111568A

KR20050111568A - 통기성 핫멜트 접착제 조성물

Info

Publication number: KR20050111568A
Application number: KR1020050108062A
Authority: KR
Inventors: 정진웅; 차승훈; 양정태; 박준호
Original assignee: 동아화학 주식회사
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2005-11-25

Abstract

본 발명은 열가소성 폴리우레탄 제조에 있어서 친수성 폴리올 사용하여 통기(투습)성 증대 및 낮은 용융온도(130~140℃)에서 성형가능한 무용제형 환경친화적인 초기능성 접착제로 통기(투습)성 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다. 일반적인 용제형 통기(투습)성 폴리우레탄 제품의 단점인 용제 휘발에 의한 환경적인 문제 해결, 접착 가공시 130~140℃에서 선처리 공정 없이 열융착방식으로 접착, 원단 코팅시 두께를 올리는데 한계가 있었으나 압출가공으로 인해 필름성형이 가능하여 그 단점을 보완 하였으며 더불어 압출과 코팅을 동시에 가능하게 하여 가공 공정의 간소화가 가능하고, 일반적인 핫멜트 열가소성 폴리우레탄에 비해 월등히 우수한 통기성을 나타내고 용제형 통기(투습)과 유사한 통기성과 우수한 접착력을 나타낸다.

Description

통기성 핫멜트 접착제 조성물 {Breathable Hot-melt Adhesive}

본 발명은 통기(투습)성 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것으로, 우수한 통기성과 접착력을 가지고 다양한 압출 성형에 적합한 열가소성 통기성 폴리우레탄 조성물에 관한 것이다.

폴리우레탄계 통기성 접착제는 용제형이 주로 사용되고 있다.

용제형 통기성 폴리우레탄 접착제는 용제의 휘발에 의해 일정량의 고형분(30～50%)이 남은 상태에서 접착이 일어나고 이 때 휘발되는 용제는 환경오염을 유발은 물론 인체에 유해하기 때문에 그 사용에 많은 제약이 따른다.

상기한 용제형 통기성 접착제의 문제점을 개선하여 최근에 개발된 초 통기성 핫멜트 접착제는 100% 고형분으로 되어 있어서 용제형 접착제에 비해 인체에 유해성이 없고 환경친화적인 장점이 있다. 통기성 핫멜트 접착제는 압출 성형이 우수하여 T-Dies 압출성형, Calender 성형, Mixing Roll 성형, Inflation 성형 적용이 가능하며 일반적 열가소성 폴리우레탄에 비해 낮은 용융온도로 성형 가능하여 원단-원단 사이에 필름을 삽입하여 130～140℃ 열을 가하면 고체 상태의 필름이 열에 의해 용해되어 접착되고 통기성이 뛰어나며 낮은 접착온도로 인해 원단에 손상 주지 않고 사용 가능하다.

일반적으로 무용제형 통기성 열가소성 폴리우레탄은 일반적인 열가소성 폴리우레탄에 비해 친수성이 월등히 뛰어나 수분 흡수율이 높기 때문에 제습건조기를 사용하여 가공해야 하는 단점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 통기성 핫멜트 접착제 제조물을 압출 가공을 통해 film 성형하여 Polyester원단을 손상없이 열융착시켜 접착하고 상온에서 빠른 경화가 되며 용제형 통기성 제품에 비해 가공 공정의 간소화와 일반 열가소성 폴리우레탄에 비해 통기성이 뛰어나며, 선형 구조를 가져 리사이클링이 가능함은 물론 환경적인 오염 및 인체적 유해성이 전혀 없는 무용제형 통기성 핫멜트 열가소성 폴리우레탄 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 환경친화적, 인체유해성 보완함은 물론 원단 접착 가공 공정의 단순화, 우수한 통기적 기능성과 접착력을 가지는 무용제형 통기성 폴리우레탄을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 무용제형 통기성 핫멜트 접착제에 관한 것으로 (a)친수성 폴리에테르 폴리올류(Polyethylene Glycol, Polytetramethylene Glycol, Polypropylene Glycol을 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종이상의 혼합물) 45～55중량%, (b)글리콜류(1,4BD, 1,6HD, 1,5PD, HQEE, CHDM, MEG, DEG, MPD 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종이상의 혼합물) 5～15중량%, (c)4,4‘디페닐메탄 디이소시아네이트 50～30중량% 지수 0.90내지 1.01가 되는 양으로 반응시켜 통기(투습)적 물성가지고 저융점(130～140℃) 성형, 고형분 100%인 열가소성 폴리우레탄 수지인 것을 특징으로 한다.

또한 (a)는 평균분자량이 약2000정도의 것을 사용하고 폴리우레탄의 화학구조 중에서 이소시아네이트와 반응하여 soft 세그멘트부분을 이루며 친수성 폴리올을 45～55중량% 사용함으로 인해 일반적인 열가소성 폴리우레탄에 비해 우수한 통기적 물성, 핫멜트에 적합한 압출 가공성을 가지게 한다.

또한 (b)글리콜류 1,4BD(1,4-Butane Diol), 1,6HD(1,6hexane Diol), 1,5PD(1,5Pentane Diol), HQEE(Hydroquinone di-(ß-hydrozyethyl) ether), CHDM(Cyclohexandimethanol), MEG(Ethylene Glycol), DEG(Diethylene Glycol), MPD(3-Methly 1,5-Pentandiol) 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종이상의 평균분자량 약 50～150인 혼합을 사용하며 폴리우레탄 반응의 쇄 연장제로 작용하여 Hard 세그멘트 부분을 이루며 5～15중량% 조성으로 탄성과 유연성을 결정하고 경도 70 ～75A인 저융점 폴리우레탄 핫멜트 특성을 나탄내다.

또한 조성물중 디이소시아네이트(c)는 폴리우레탄 제조에 통상적으로 사용하는 것들이 적합하다. 특히 방향족 디이소시아네이트중 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4’-디페닐메탄 디이소시아네이트 및 2,4’-디페닐메탄 디이소시아네이트을 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이다.

이때의 반응조건으로서는 온도가 20~25℃이며 습도는 30～50%RH(상대습도), 글리콜류 반응용기 내에는 질소를 흘러주어 공기중 수분흡입을 방지하고 온도를 제어 할 수 있어야 하고 반응용기 진공장치를 설치하여 반응물 중의 기포를 제거하여 수분을 500ppm 이하로 제거 가능한 설비를 갖추어야 하고 이소시아네이트 용기에도 질소를 흘러주어 공기중 수분 흡입을 방지함으로 균일한 반응성을 유지 할 수 있다.

본 발명의 세부적인 설명은 다음 실시예에 의해 기술되며, 이러한 실시예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이며, 본 발명을 이러한 실시예로 제한하고자 하는 것은 아니다.

먼저 무용제형 통기성 핫멜트 접착제 샘플의 제조방법을 서술하면 다음과 같다.

100℃에서 용해된 (a)를 반응용기에 투입하고 연속해서 (b)를 투입 100℃유지한 상태에서 교반하고 감압하에서 4시간동안 반응계의 수분을 제거하여 수분함량이 500ppm 이하가 되도록 한다. 이때의 (a), (b) 혼합 글리콜류를 (d)로 표시하고 (d)의 온도는 100℃유지하고 (c)의 온도는 60℃를 유지하여 (c)와 (d) 이소시아네이트 지수 0.90～1.01가 되는 양으로 반응 개시 한다.

반응공정을 세부적으로 말하면 (c), (d)는 오차 범위 ±0.2%이내의 Gear pump를 사용하여 2액형 정량하여 고속 반응형 임펠라로 반응시켜 100℃ 오븐 내에서 3시간 숙성후 분쇄-압출 공정을 거쳐서 열가소성 플라스틱의 소재인 고형분 100% 폴리우레탄을 제조한다.

아래 표1과 같이 동일 중량 %로 반응하여 응용 방법에 따라 실시예1～2를 구분한다

제조조건

	친수성폴리에테르	글리콜류	이소시아네이트류
Mol수	1.00	5.00	6.00
중량%	52.00%	11.00%	37.00%

실시예1

(e) 표1에 나타난 바와 같은 조성에 의해 반응시키고 압출 성형으로 0.1mm 필름을 제조한다. 투습(통기) 물성 결과는 표2와 같다.

실시예2

(e)와 같이 제조한 필름을 Polyester 원단과 원단 사이에 삽입하여 130～140℃ 열융착한 것으로 투습(통기) 물성 결과는 표2와 같다.

비교실시예1

(f)일반 핫멜트형 열가소성 폴리우레탄(BAYER, BASF, DOW, NOVEON 국외제품 중의 1종) 제품을 압출 성형으로 0.1mm 필름 제조한다. 투습(통기)성 물성결과는 표2와 같다.

비교실시예2

(f)와 같이 제조한 필름을 Polyester 원단 사이에 삽입하여 130～140℃ 열융착한 것으로 투습(통기) 물성 결과는 표2와 같다.

비교실시예3

(g)용제형 통기성 제품(자사 통기성 제품)을 용제 휘발하여 0.1mm 필름 제조한다. 투습(통기) 물성결과는 표2와 같다.

비교실시예4

Polyester 원단에 용제형 통기성 제품을 0.1mm 될 때까지 여러 차례 도포, 용제 휘발시켜서 통기(투습) 물성 결과는 표2과 같다.

핫멜트 제품의 물성 결과

구분	실시예1	실시예2	비교실시예1	비교실시예2	비교실시예3	비교실시예4
내수압(mmH2O)	10,000이상	10,000이상	10,000이상	10,000이상	10,000이상	10,000이상
투습도(g/m2?24hr)	17,000이상	3,000이상	600이하	400이하	3,000이상	1,000이상
접착강도(Kg/cm)	-	2.8	-	2.7	-	2.1
인장강도(Kg/cm2)	203	-	348	-	92	-
용융온도(℃)	131	-	126	-	-	-
용융점도(poise/160℃)	52,720	-	47,600	-	-	-
용제함유	무	무	무	무	유	유
접착방식	열융착	열융착	열융착	열융착	용제 휘발	용제 휘발
환경오염성	무	무	무	무	유	유
인체유해성	무	무	무	무	유	유
재생(리사이클)	가능	가능	가능	가능	불가능	불가능
기타	열가소성	-	열가소성	-	열경화성	-

이와 같이 제조된 통기성 핫멜트 열가소성 폴리우레탄의 용융온도, 용융점도, 통기(투습)성, 인장강도, 피착재에 대한 접착력을 아래와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 <표 2>에 나타내었다.

* 용융온도, 용융점도 : SHIMAZU CFT-500D CAPILLRY RHEOMETER측정

용융온도측정, 160℃ 점도(poise)측정

* 통기성(투습도) : ASTM E 96-2000, INVERTED CUP WATER METHOD

필름 성형 후 3일 숙성하여 진행

투습컵의 면적 : 0.0038465 M2

투습컵의 높이 : 53 MM

온도 : 32 ± 0.6 ℃

상대습도 : 50 ± 2 %

단위 : g / m2?24hr

*내수압 : 단위 (mmH2O)

* 인장강도 : KS M3824 에 준해서 사출시험 후 25℃ 상대습도 50%에서 3일 숙성하여 만능시험기를 이용하여 분당 300mm의 속도로 인장강도 측정한다

* 접착방법 및 접착력 : Peel test 진행 (폭 25mm)

원단 : Polyester 원단-원단 사이 접착

접착 필름의 두께 : 0.1mm 공통 적용

핫멜트 통기성 및 일반 : 130～140℃에서 Roll 압출 접착

용제형 통기성 : 접착 연속 3～4회 0.1mm 도포하여 접착

상기 실시예의 결과와 같이 본 발명의 무용제형 통기성 핫멜트 열가소성 폴리우레탄 접착제 수지는 환경오염 유발과 인체적 유해성이 없으며 재활용이 가능한 환경 친화적 제품이고 용제형 통기성 제품에서 코팅시 필름의 두께를 올리는데 한계가 있으나 이 발명된 조성물은 압출하여 필름성형이 가능해 두께의 조절 및 원단의 코팅을 압출시 동시에 가능하여 가공 공정의 간소화, 통기(투습)도와 폴리에스타, 나이론 원단과의 우수한 접착력을 나타낸다.

Claims

전체 조성물 중 (a)친수성 폴리에테르 폴리올류(PTMG, PEG, PPG을 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종이상의 혼합물) 45～55중량%, (b)글리콜류(1,4BD, 1,6HD, 1,5PD, HQEE, CHDM, MEG, DEG, MPD 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종이상의 혼합물) 5～15중량%, (c)4,4‘디페닐메탄 디이소시아네이트 50～30중량% 인 통기성 핫멜트 열가소성 폴리우레탄 접착제 조성물.