KR20100043275A

KR20100043275A - 복합 부재

Info

Publication number: KR20100043275A
Application number: KR1020107005534A
Authority: KR
Inventors: 라이너 슈트릭커
Original assignee: 테사 소시에타스 유로파에아
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-04-28
Also published as: DE102007038458A1; WO2009021801A1; CN101848973A; EP2178995A1; EP2178995B1; PL2178995T3; JP2010535917A; US20100203302A1

Abstract

본 발명은 2개의 플라스틱 부재(1,2)의 영구적 연결을 위한 복합 부재에 관한 것이다. 본 발명은, 복합 부재(3)가 하나 이상의 접착제 조성물을 갖는 시트 유사 부재로서 설계되며 접착제 조성물은 처음에는 접착성이 아니지만 활성화 후에 영구적으로 접착성이 됨을 제안하고 있다.

Description

복합 부재{COMPOSITE ELEMENT}

본 발명은 2개 플라스틱 부재의 영구적 연결을 위한 복합 부재, 상응하는 복합 부재를 갖는 플라스틱 하우징, 및 또한 2개 플라스틱 부재의 연결을 위한 방법에 관한 것이다.

2개 플라스틱이 서로 용접되어 영구적 연결을 제공할 수 있음은 선행 기술에 공지되어 있다. 그러나, 플라스틱의 서로에 대한 용접은 단지 제한된 범위의 환경, 특히 구체적으로는 플라스틱이 비교적 유사한 융점을 갖는 경우에서만 가능하다. 서로 연결시킬 플라스틱이 서로 현격하게 상이한 융점을 가질 경우에, 용접 온도가 적어도 두 융점 중 더 높은 온도로 맞춰져야 하기 때문에 용접 공정은 문제가 된다. 따라서, 더 낮은 융점을 갖는 플라스틱에, 때 이르게 높은 수준의 열적 스트레스가 가해지며, 이것은 연결부에서 바람직하지 않은 변형을 야기할 수 있다.

알려진 대안은, 플라스틱 부재의 영구적 연결을 위해 접착 테이프를 사용하는 것이다. 그러나, 접착 테이프를 사용하면 취급상 어려움이 발생한다. 구체적으로, 플라스틱 부재 및 접착 테이프를 배치시키기 위한 첫번째 시도는, 재배치가 어렵기 때문에 성공적이어야 한다. 따라서 접착 테이프가 적합하지 않은 상황 중 하나는 에어백의 하우징을 형성하는 플라스틱 부재의 연결이다. 구체적으로, 에어백이 플라스틱 하우징 내로 삽입되는 경우에, 적어도 에어백이 접착 테이프와 접촉되어 여기에 접합 되 버릴 위험이 있다.

선행 기술(DE 10 2005 037 662 A1; DE 10 2005 037663 A1)에는 열 용접 과정이 먼저, 한 면 상에서 고분자 기판과 접착 테이프 사이에서 그리고 다른 면 상에서 접착 테이프와 동일한 접착 테이프의 다른 부분 사이에서 영구적인 접착제 연결을 형성하는데 이용되는, 접착 테이프의 사용이 개시되어 있다.

본 발명에 의해 다루어진 문제점은, 취급하기에 용이할 뿐만 아니라 특히 다양한 플라스틱에 대해 제한없이 사용될 수 있는, 2개 플라스틱 부재의 영구적 연결을 위한 복합 부재를 제공하는 것이다.

본 발명은 청구항 제 1항의 특징부의 특징을 이용하여 청구항 제 1항의 전제부의 특징을 갖는 복합 부재, 및 청구항 제 13항의 특징부의 특징을 이용하여 그리고 청구항 제 17항에 따른 2개의 플라스틱 부재의 연결 방법을 이용하여 청구항 제 13항의 전반부의 특징을 갖는 플라스틱 하우징에 대해 상술된 문제를 해결한다. 각각의 종속항들은 바람직한 구체예를 제공한다.

본 발명은 지금까지 일반적으로 사용되어 온 바와 같이, 플라스틱 부재가 서로 직접적으로 용접되지 않고 이들을 영구적으로 연결시키는데 어떠한 통상적인 접착 테이프도 사용되지 않는다는 점에서 상기 문제를 해결한다. 대신, 연결시킬 플라스틱 부재는 이들 사이에 배열된 복합 부재에 의해 서로 연결된다. 이 복합 부재는 시트로 설계되었고, 따라서 이의 면적은 이의 두께에 비해 넓다. 복합 부재는 또한, 처음에는 비-접착성인 접착제 물질을 포함한다. 따라서, 플라스틱 부재뿐만 아니라 복합 부재를, 후에 재배치를 위해 파열되어야 하는 접착제 연결을 생성하지 않고, 반복적으로 재배치하는 것으로 시작될 수 있다. 상기 접착제 물질은 활성화될 수 있는, 즉 활성화 과정이 일어날 때까지는 점착성이 되지 않는 접착제 물질이다.

원칙적으로, 임의의 요망된 열적 효과도 접착제 물질을 활성화시키는데 사용될 수 있다. 그러나, 특히 플라스틱 부재의 연결을 위해서는 초음파 용접 공정 또는 고-주파수 용접 공정에 의한 활성화가 특히 적합함이 확인되었다. 구체적으로, 이 활성화 공정은 실질적으로 온도와 무관하게 일어날 수 있으므로, 가공 시간이 감소될 수 있고, 서로 연결시킬 플라스틱 부재에, 이 물질에 유해한 영향을 미치는 임의의 고온을 가할 필요가 없어질 수 있다.

특히 초음파 용접 및 고-주파수 용접은, 복합 부재의 최대 편재화(localization)가 일어나게 하는 열적 효과가 나타나게 하며, 이에 따라 연결부에서 플라스틱 부재의 임의의 바람직하지 않은 변형이 회피될 수 있게 한다. 실제로 복합 부재는 2개의 플라스틱 부재 사이에서의 영구적인 연결을 제공하며, 따라서 임의의 바람직하지 않은 상이한 플라스틱을 서로 연결시키는데 이러한 유형의 복합 부재를 사용할 수 있다. 특히, 각각의 플라스틱 부재는 상이한 융점, 특히 30℃ 이하, 바람직하게는 50℃ 이하의 융점 차를 가질 수 있다.

초음파 용접은 플라스틱을 연결시키는 공정이다. 이 공정은 임의의 적합한 연결 부재 없이, 원칙적으로 단지 열가소성 물질만을 용접시킬 수 있다. 모든 다른 용접 공정의 경우에서, 열을 도입함으로써 물질은 용접 자리에서 용융될 것이다. 초음파 용접의 경우에, 요구되는 열은 고-주파수의 기계적 진동에 의해 발생된다. 이 방법의 주요한 특징은, 용접 공정에 필요한 열이 성분 내에서의 분자 및 계면 마찰을 통해 성분 사이에서 발생된다는 것이다. 따라서 초음파 용접은 마찰 용접으로 분류된다.

이 목적에 필요한 초음파 용접 장치는 필수적으로 하기 모듈로 구성된다:

ㆍ 발생기

ㆍ스택(소노트로드(sonotrode))

ㆍ모루(anvil).

상기 발생기는 초음파 주파수를 발생시키는데 사용되며, 공급 전압을 고전압 및 고-주파수로 전환시킨다. 차폐 케이블은 전기 에너지를 초음파 컨버터로 전송한다. 컨버터는 압전 효과를 이용하는데, 이는 교류 전기장이 인가되는 경우에 팽창 및 수축되는 어떤 수정에 의해 보유된 특성을 이용한다. 이에 의해 기계적 진동이 발생되며, 이는 부스터에 의해 소노트로드("용접 혼(welding horn)")로 전달된다. 부스터는 진동의 진폭에 영향을 미칠 수 있다. 진동은 2 내지 5N/㎟의 압력 하에 소노트로드와 모루 사이에 클램핑된 워크피스로 전달되며, 이에 따라 분자 및 계면 마찰을 통해 플라스틱화에 필요한 열이 발생된다. 국소 온도는 각각의 플라스틱 또는 본원의 경우에 복합 부재를 연화시키고 감쇠 계수(the coefficient of damping)를 증가시킨다. 감쇠 인자의 증가는 열을 추가로 발생시키며, 결과적으로 자체 가속화되는 반응이 일어난다. 이 과정은, 매우 적은 용접 횟수 및 이에 따라 종종 높은 비용-효과성으로 특징된다.

냉각 후에, 용접된 연결부가 고정된다. 소노트로드는 장기간의 초음파 진동에 노출되며, 따라서 이 물질에 대한 요구사항이 매우 높다. 따라서 카바이드 코팅된 티타늄이 주로 사용된다.

대조적으로, 고-주파수 용접은 접착부에서 전기 저항의 감소를 이용하여 발생된 열이 인가되는 압력-용접 공정이다. 용접 기술에서 HF 전기 흐름을 사용하는 경우에, 유도성 및 전도성 방법에 의해 에너지를 도입한다는 점에서 2가지 변형예가 존재한다. 전도성 HF 용접의 경우에 에너지는 버스바(busbar)에 의해 또는 슬라이딩 접촉에 의해 도입되는 반면, 유도성 변형예에서는 에너지가 접착부 주위로 배치된 유도 코일을 통해 도입된다. 고-주파수의 교류 전류는 접착부 주위의 전기동력학적 효과에 의해 연결 부위를 가열시키고, 이 부분을 서로 연결시키기 위해 힘이 가해진다. 용접을 위한 열가소성 물질은 0.01 초과의 소산 인자(dissipation factor) d를 가져야 한다. 유도성 방법에 의해 에너지를 도입하는 HF 용접은, 현재 주로 세로방향 이음매를 갖는 파이프를 생산하기 위한 산업에서 사용되고 있다.

바람직한 하나의 구체예에서, 접착제 물질은 가공 시간을 최소화시킬 수 있는 접착제 물질이다. 상기한 용접 공정과 함께, 플라스틱 부재의 전체 연결 공정은 이후 매우 신속하고 효율적으로 실시될 수 있다. 적합한 접착제 물질은 접착제 물질의 활성화를 위해 5초 미만, 바람직하게는 2초 미만, 더욱 바람직하게는 1초 미만의 가공 시간을 허용하는 것으로 확인되었다. 이러한 짧은 활성화 시간은 예를 들어 초음파 용접의 경우에 페놀 수지 기재의 접착제 물질을 사용하여 달성될 수 있다.

2개의 플라스틱 부재의 특정 연결로부터 요구되는 각각의 특성에 의해, 복합 부재의 다양한 구체예, 예를 들어 시트가 지지체를 포함하거나 그렇지 않으면 지지체를 포함하지 않도록 설계된 구체예가 추가로 바람직할 수 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 접착제 물질 또는 단 하나의 접착제 물질을 갖는 전달(transfer) 접착 테이프의 형태를 취하는 지지체를 포함하지 않는 디자인은, 예를 들어 최소화된 부분 내에서의 접착제 접합의 경우에 복합 부재의 전체 높이를 최소화시키고자 할 때 유용하다. 이와 다르게, 추가적인 지지체를 갖는 디자인은 예를 들어 복합 부재 자체의 특히 높은 기계적 안정성이 요구되는 경우, 예를 들어 높은 하중이 가해지는 연결의 경우에 또는 스탬핑 부분이 복합 부재의 형태로 사용되는 경우에 스탬핑 능력을 개선시키는데 특히 유리하다.

페놀 수지 기재의 접착제 물질 및/또는 니트릴 고무 기재의 접착제 물질이 특히 복합 부재에 대한 접착제 물질로서 사용될 수 있다.

적합한 니트릴-부타디엔 고무의 예들은 에니 켐(Eni Chem)으로부터 유로프렌(Europrene)^TM으로서, 또는 베이어(Bayer)로부터 크리낙(Krynac)^TM 및 퍼부난(Perbunan)^TM으로서, 또는 제온(Zeon)으로부터 브레온(Breon)^TM 및 니폴(Nipol) N^TM으로 입수가능하다. 수소첨가된 니트릴-부타디엔 고무는 베이어로부터 터반(Therban)^TM 및 제온으로부터 제트폴(Zetpol)^TM로서 입수가능하다. 니트릴-부타디엔 고무는 고온 또는 저온 공정으로 중합된다.

본 발명의 하나의 바람직한 구체예에서, 니트릴 고무의 아크릴로니트릴 함량은 15 내지 45%이다. 반응성 수지를 사용하는 경우에 완전한 상 분리를 방지하기 위해, 아크릴로니트릴의 함량은 전체 함량을 기준으로 15%를 초과해야 한다. 니트릴 고무에 대한 다른 기준은 무니 점도(Mooney viscosity)이다. 저온에서의 높은 가요성이 얻어져야 하며, 따라서 무니 점도는 100 미만(100℃에서 무니 ML 1 + 4)이어야 한다. 이러한 유형의 니트릴 고무의 상업적인 예로는 제온 케미컬스로부터의 니폴^TM N917이 있다.

카르복시-, 아민-, 에폭시- 또는 메타크릴레이트-종결된 니트릴-부타디엔 고무가 부가적 성분으로 사용될 수 있다. 이러한 엘라스토머의 몰 질량은 특히 바람직하게는 20,000g/mol 미만의 M_w이며, 이들의 아크릴로니트릴 함량은 특히 바람직하게는 5% 내지 30%이다. 이상적인 혼화성을 얻기 위해서, 아크릴로니트릴 함량은 전체 엘라스토머 함량을 기준으로 적어도 5%를 초과해야 한다. 이러한 유형의 종결된 니트릴 고무의 상업적 예로는 노베온(Noveon)으로부터의 하이카(Hycar)^TM가 있다.

카르복시 종결된 니트릴-부타디엔 고무에 있어서, 15 내지 45, 매우 바람직하게는 20 내지 40의 카르복실산 가(carboxy acid number)를 갖는 고무를 사용하는 것이 바람직하다. 카르복실산 가는 카르복실산의 완전한 중화에 필요한 KOH의 밀리그램에서의 값으로서 설명된다.

아민-종결된 니트릴-부타디엔 고무에 대해서는, 25 내지 150, 더욱 바람직하게는 30 내지 125의 아민 가를 갖는 고무를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 아민 가는 에탄올 용액 중에서 HCl에 대해 적정함으로써 측정된 아민 당량을 기초로 한다. 본원에서 아민 가는 종국적으로는 100으로 나누어진, 고무 100그램 당 아민 당량을 기초로 한다.

활성화가능한 접착제 물질 내 반응성 수지의 함량은 75 내지 30중량%이다. 하나의 매우 바람직한 군은 에폭시 수지를 포함한다. 에폭시 수지의 몰 질량 Mw은 고분자 에폭시 수지에 대해서는 100g/mol에서 최대 10000g/mol까지 가변한다.

에폭시 수지는 예를 들어 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 반응 생성물, 에피클로로히드린, 글리시딜 에스테르, 및 에피클로로히드린과 p-아미노페놀의 반응 생성물을 포함한다.

바람직한 상업적 예로는 시바 게이지(Ciba Geigy)로부터의 아랄다이트(Araldite)^TM 6010, CY-281^TM, ECN^TM 1273, ECN^TM 1280, MY 720, RD-2; 다우 케미컬(Dow Chemical)로부터의 DER^TM 331, DER^TM 732, DER^TM 736, DEN^TM 432, DEN^TM 438, DEN^TM 485, 셸 케미컬로부터의 에폰(Epon)^TM 812, 825, 826, 828, 830, 834, 836, 871, 872, 1001, 1004, 1031 등, 및 셀 케미컬로부터의 HPT^TM 1071, HPT^TM 1079 등이 있다.

상업적 지방족 에폭시 수지의 예로는 비닐시클로헥산 디옥사이드, 예컨대 유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corp.)으로부터의 ERL-4206, ERL-4221, ERL 4201, ERL-4289 또는 ERL-0400이 있다.

사용될 수 있는 노볼락 수지의 예로는 셀라니즈(Celanese)로부터의 에피-레즈(Epi-Rez)^TM 5132, 수미토모 케미컬(Sumitomo Chemical)로부터의 ESCN-001, 시바 게이지로부터의 CY-281, 다우 케미컬로부터의 DEN^TM 431, DEN^TM 438, 콰트렉스(Quatrex) 5010, 니폰 카야쿠(Nippon Kayaku)로부터의 RE 305S, 다이니폰 잉크 케미스트리(Dainipon Ink Chemistry)로부터의 에피클론(Epiclon)^TM N673, 또는 셸 케미컬로부터의 에피코트(Epicote)^TM 152가 있다.

또한 사용될 수 있는 다른 반응성 수지로는 멜라민 수지, 예를 들어 사이텍(Cytec)으로부터의 시멜(Cymel)^TM 327 및 323이 있다.

또한 사용될 수 있는 다른 반응성 수지로는 테르펜-페놀 수지, 예를 들어 아리조나 케미컬(Arizona Chemical)로부터의 니레즈(NIREZ)^TM 2019가 있다.

다른 바람직한 구체예에서, 또한 사용될 수 있는 다른 반응성 수지는 페놀 수지, 예를 들어 토토 카세이(Toto Kasei)로부터의 YP50, 유니온 카바이드 코포레이션으로부터의 PKHC, 및 쇼와 유니온 고세이 코포레이션(Showa Union Gosei Corp.)으로부터의 BKR 2620이다. 또한 사용될 수 있는 다른 반응성 수지는 페놀-레졸 수지이며, 이것은 또한 다른 페놀 수지와 함께 사용될 수 있다.

또한 사용될 수 있는 다른 반응성 수지는 폴리이소시아네이트, 예를 들어 니폰 폴리우레탄 인더스트리스(Nippon Polyurethan Ind.)로부터의 코로네이트(Coronate)^TM L, 베이어로부터의 데스모더(Desmodur)^TM N3300 또는 몬더(Mondur)^TM 489이다.

활성화가능한 접착제 물질의 하나의 유리한 구체예에서, 접착력을 증가시키는(점착성) 수지가 또한, 활성화가능한 접착제 물질의 전체 혼합물을 기준으로 30중량%까지인 매우 유리한 비율로 첨가된다. 첨가될 수 있는 점착성 수지는 절대적으로 종래 공지되고 문헌에 기재된 접착제 수지 중 임의의 것이다. 언급될 수 있는 예로는 피넨, 인덴 및 콜로포니(colophony) 수지 및 이들의 불균형화되고, 수소첨가되고, 중합되거나 에스테르화된 유도체 및 염, 지방족 및 방향족 탄화수소 수지, 테르펜 수지 및 테르펜-페놀 수지, 및 또한 C5 및 C9 탄화수소 수지, 및 다른 탄화수소 수지가 있다. 필요한 경우 생성된 접착제 물질의 특성을 조정하기 위해 이들 수지 및 다른 수지와의 임의의 목적하는 조합물을 사용할 수 있다. 일반적으로 니트릴 고무와 상용성인(중에 가용성인) 임의의 수지를 사용할 수 있고, 특히 바람직하게는 지방족, 방향족, 알킬방향족 탄화수소 수지, 순수 단량체 기재의 탄화수소 수지, 수소첨가된 탄화수소 수지, 작용성 탄화수소 수지, 및 또한 천연 수지 중 임의의 것이다. 특별히 언급될 수 있는 참고 문헌은 이용가능한 지식 정도를 기재하고 있는 도나타스 사타스(Donatas Satas)(van Nostrand, 1989)로부터의 "감압성 접착제 기술의 핸드북"이다.

2개 성분 간의 반응을 가속화시키기 위해서, 가교제 및 가속화제를 혼합물에 임의로 첨가할 수도 있다..

적합한 가속화제의 예로는 시코쿠 케미컬 코포레이션(Shikoku Chem. Corp.)으로부터의 2M7, 2E4MN, 2PZ-CN, 2PZ-CNS, P0505, L07N, 또는 에어 프로덕츠(Air Products)로부터의 쿠레졸(Curezol) 2MZ로서 상업적으로 입수가능한 이미다졸이 있다. HMTA(헥사메틸렌테트라민)는 첨가될 수 있는 다른 적합한 가교제이다.

아민, 특히 3차 아민이 또한 가속화를 위해 사용될 수 있다.

가소제가 또한 반응성 수지와 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 구체예에서, 폴리글리콜 에테르, 폴리에틸렌 옥사이드 또는 포스페이트 에스테르 기재의 가소제가 여기서 사용될 수 있고, 또한 지방족 카르복실산 에스테르 및 벤조산 에스테르가 사용될 수 있다. 방향족 카르복실산 에스테르, 및 비교적 고분자량 디올, 설폰아미드 및 아디프산 에스테르가 또한 사용될 수 있다.

임의로 첨가될 수 있는 다른 물질은 충전제(예를 들어, 실리카, 실리케이트, 섬유, 카본블랙, 아연 옥사이드, 티타늄 디옥사이드, 초크, 속이 채워지거나 비어있는 유리 비드, 또는 다른 물질로 제조된 마이크로비드), 핵형성제, 부풀림제(blowing agent), 접착력 증진용 첨가제, 및 열가소제, 배합제, 및/또는 예를 들어 1차 및 2차 항산화제 형태 또는 빛 안정화제 형태의 에이징 안정화제이다.

하나의 바람직한 구체예에서, 예를 들어 폴리비닐 포르말, 폴리아크릴레이트 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 메틸 비닐 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 부틸 고무, 및 스티렌-부타디엔 고무인 추가 첨가제가 첨가된다.

폴리비닐 부티랄은 솔루시아(Solucia)로부터 부트바(Butvar)^TM로서, 왜커(Wacker)로부터 피올로포름(Pioloform)^TM으로서, 그리고 쿠레레이(Kuraray)로부터의 모위탈(Mowital)^TM로서 입수가능하다. 폴리아크릴레이트 고무는 제온으로부터 니폴 AR^TM으로서 입수가능하다. 클로로프렌 고무는 베이어로부터 베이프렌(Baypren)^TM으로서 입수가능하다. 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 DSM으로부터 켈탄(Keltan)^TM으로서, 엑손 모바일로부터 비스탈론(Vistalon)^TM으로서, 그리고 베이어로부터 부나 EP^TM로서 입수가능하다. 메틸 비닐 실리콘 고무는 다우 코닝으로부터 실라스틱(Silastic)^TM으로서, 그리고 GE 실리콘스로부터 실로프렌(Silopren)^TM으로서 입수가능하다. 플루오로실리콘 고무는 GE 실리콘으로부터 실라스틱^TM으로서 입수가능하다. 부틸 고무는 엑손 모바일로부터 에쏘 부릴(Esso Buryl)^TM로서 입수가능하다. 스티렌-부타디엔 고무는 베이어로부터 부나 S^TM그리고 에니 켐으로부터 유로프렌^TM, 그리고 베이어로부터 폴리사르(Polysar) S^TM로서 입수가능하다.

폴리비닐 포르말은 라드 리서치(Ladd Research)로부터 포름바르(Formvar)^TM로서 입수가능하다.

다른 바람직한 구체예에서, 첨가된 첨가제의 예로는 하기 중합체의 그룹으로부터의 열가소성 물질이 있다: 폴리우레탄, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원혼성중합체, 폴리에스테르, 강성 폴리비닐 클로라이드, 가요성 폴리비닐 클로라이드, 폴리옥시메틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 불소화된 중합체, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드, 에틸렌-비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 코폴리아미드, 코폴리에스테르, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 및 폴리이소부텐, 및 폴리(메트)아크릴레이트.

활성화가능한 접착제 물질의 접착력은 다른 특정 첨가제 시스템을 이용함으로써 향상될 수 있다. 접착력을 증가시키는 첨가제의 예로는 폴리이민 공중합체 및 폴리비닐 아세테이트 공중합체가 있다.

그러나, 활성화가능한 접착제 물질은 또한 열가소성 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 열가소성 물질은 바람직하게는 하기 중합체의 그룹으로부터 선택된다: 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 에틸렌-비닐 아세테이트, 합성 고무, 예를 들어 스티렌-이소프렌 디- 및 트리블록 공중합체(SIS), 스티렌-부타디엔 디- 및 트리블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔 디- 및 트리블록 공중합체(SEBS), 폴리비닐 아세테이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 코폴리아미드, 코폴리에스테르, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 또는 폴리(메트)아크릴레이트, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 리스트는 포괄적으로 기재된 것이 아니다.

본 발명의 다른 구체예에서, 열가소성 배합물은 중합체 그룹으로부터 선택되며, 상기 중합체는 다양한 화학적 구성을 지닌다.

기술적 접착성과 활성화 범위를 최적화하기 위해서, 접착력 증진용 수지 또는 반응성 수지를 임의로 첨가할 수 있다. 수지의 비율은 열가소성 물질을 기준으로 2 내지 50중량%이다.

사용될 수 있는 점착성 수지, 반응성 수지 또는 첨가제는 니트릴 고무 제형을 최적화시키는데 사용될 수 있는 상기 언급된 시스템 중 임의의 것이다.

아크릴레이트 기재의 활성화가능한 접착제 물질을 또한 사용할 수 있다. 하나의 특히 바람직한 구체예에서, 활성화가능한 접착제 물질은,

a1) 40 내지 95중량%의, 화학식 CH₂=CH(R₁)(COOR₂)(상기 식에서, R₁ = H 및/또는 CH₃이고, R₂는 H 및/또는 탄소수 1 내지 30개의 알킬 사슬이다)의 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트;

a2) 5 내지 30중량%의, 하나 이상의 카르복실산 및/또는 설폰산 및/또는 포스폰산 기를 갖는 공중합가능한 비닐 단량체.

a3) 1 내지 10중량%의, 하나 이상의 에폭시 기 또는 하나의 무수물 작용기를 갖는 공중합가능한 비닐 단량체, 및

a4) 0 내지 20중량%의, 작용기를 이용함으로써 응착력(cohesion)에서의 증가, 가교 반응성에서의 증가 또는 가교를 유도하는데 기여할 수 있는 공중합가능한 비닐 단량체로 구성된 주 중합체 a), 및

b) 5 내지 50중량%의, 에폭시 수지, 또는 다수개의 에폭시 수지로 구성된 혼합물로 구성된다.

중합체 a)는 온도 및 임의적인 압력의 결과로서 점착성이 발달되며 접착제 접착 및 냉각 후에 고체화 과정을 통해 높은 접착력이 발생되는 활성화가능한 감압성 접착제 물질을 포함할 수 있다. 사용 온도의 함수로서, 상기 활성화가능한 감압성 접착제 물질은 상이한 정적 유리 전이 온도 T_G,A 또는 융점 T_S,A를 갖는다.

하나의 매우 바람직한 구체예에서, 사용된 단량체 a1)은 탄소수 4 내지 14개, 바람직하게는 탄소수 4 내지 9개로 구성된 알킬 기를 갖는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함하는 아크릴 단량체를 포함한다. 구체적인 예로는, 하기 리스트로 제한되기를 의도하지 않으면서, n-부틸 아크릴레이트, n-펜틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, n-헵틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-노닐 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 및 이들의 분지형 이성질체, 예를 들어 2-에틸헥실 아크릴레이트가 있다. 마찬가지로 c1) 내에 소량으로 첨가될 수 있는 사용되는 다른 부류의 화합물로는, 메틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 및 이소보르닐 메타크릴레이트가 있다.

바람직하게 사용된 단량체 a2)는 이타콘산, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐아세트산, 푸마르산, 크로톤산, 아코니트산, 디메틸아크릴산, β-아크릴로일옥시프로피온산, 트리클로로아크릴산, 비닐포스폰산, 및 비닐설폰산을 포함한다.

바람직하게 사용된 단량체 a3)은 글리시딜 메타크릴레이트, 말레산 무수물, 및 이타콘산 무수물을 포함한다.

하나의 매우 바람직한 구체예에서, 사용된 단량체 a4)는 α-위치에 방향족 고리 및 헤테로시클릭 고리를 갖는 비닐 화합물, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 비닐 할라이드, 비닐리덴 할라이드를 포함한다. 여기서, 하기한 몇몇의 비제한적인 예가 언급될 수 있다: 비닐 아세테이트, 비닐포름아미드, 비닐피리딘, 에틸 비닐 에테르, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 및 아크릴로니트릴. 단량체 a4)의 다른 매우 바람직한 구체예에서, 하기 작용기를 갖는 단량체가 사용된다: 히드록시기, 아미드기, 이소시아네이토기, 또는 아미노기.

성분 a4)의 다른 특히 바람직한 예로는 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 알릴 알콜, 아크릴아미드, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 3차-부틸페닐 아크릴레이트, 3차-부틸페닐 메타크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 페녹시에틸 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 시아노에틸 메타크릴레이트, 시아노에틸 아크릴레이트, 6-히드록시헥실 메타크릴레이트, N-3차-부틸아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-(부톡시메틸)메타크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-(에톡시메틸)아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, 및 테트라히드로퍼푸릴 아크릴레이트가 있으며, 이 리스트로 한정되는 것은 아니다.

다른 바람직한 구체예에서, 사용된 성분 a4)는 방향족 고리가 바람직하게는 C₄ 내지 C₁₈로 구성되며 헤테로원자가 추가로 존재할 수 있는 방향족 비닐 화합물을 포함한다. 특히 바람직한 예로는 스티렌, 4-비닐피리딘, N-비닐프탈이미드, 메틸스티렌, 3,4-디메톡시스티렌 및 4-비닐벤조산이 있고, 이로 제한되지 않는다.

중합 반응에 있어서, 단량체는 차례로 생성된 중합체가 갑압성 또는 다른 접착제 물질로 산업적으로 사용될 수 있도록 하는 방식으로 선택되고, 특히 생성된 중합체가 상술된 도나타스 사타스에 의한 감압성 접착제 기술의 핸드북(van Nostrand, New York 1989)에 따른 접착성 또는 감압성 접착제 특성을 갖도록 하는 방식으로 선택된다. 여기서 또한, 유리 전이 온도는 중합 반응에 사용된 단량체 혼합물의 제형화 동안 하기 폭스 방정식 (E1)을 적용함으로써 필요에 따라 조절될 수 있다. 생성된 중합체의 정적 유리 전이 온도는 감압성 접착제 물질에 대해서는 15℃ 미만인 것이 유리하다.

상기한 바에 따라, 열 활성화가능한 접착제 물질에 대한 중합체에 대해서는 30℃ 이상의 유리 전이 온도 T_G,A를 달성하기 위해서는, 단량체 및 단량체 혼합물의 정량적 조성의 선택은 매우 바람직하게 그리고 유리하게, 폭스 방정식 (E1)[문헌(T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123) 참조]에서 중합체에 대해 목적하는 T_G,A 값이 얻어지도록 하는 방식으로 선택된다:

상기 식에서, n은 사용된 단량체의 시리얼 넘버를 나타내며, w_n은 각 단량체 n의 정량적 비율(중량%)을 나타내며, T_G,n은 K 단위의, 각각의 단량체 n으로 제조된 단독중합체의 각각의 유리 전이온도를 나타낸다.

상기 접착제 물질은 유리하게는 통상적인 자유 라디칼 중합 반응 또는 조절된 자유 라디칼 중합 반응에 의해 생성된다. 자유 라디칼 중합 반응에 있어서, 중합 반응을 위한 추가의 자유 라디칼 개시제, 특히 자유 라디칼을 생성하여 열적으로 분해시키는 아조 또는 퍼옥소 개시제를 추가로 포함하는 개시제 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 원칙적으로 아크릴레이트와 함께 사용하기 위한 당업자에게 친숙한 임의의 통상적인 개시제가 적합하다. C-중심의 자유 라디칼의 생성은 문헌(Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], vol. E 19a, pp. 60-147)에 기재되어 있다. 이와 유사한 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

자유 라디칼 공급원의 예로는 퍼옥사이드, 히드로퍼옥사이드, 및 아조 화합물이 있으며, 여기서 언급될 수 있는 전형적인 자유 라디칼 개시제의 몇몇의 비제한적인 예로는 칼륨 퍼옥소디설페이트, 디벤조일 퍼옥사이드, 쿠멘 히드로퍼옥사이드, 시클로헥사논 퍼옥사이드, 디-3차-부틸 퍼옥사이드, 아조디이소부티로니트릴, 시클로헥실설포닐 아세틸 퍼옥사이드, 디이소프로필 퍼카보네이트 3차-부틸 퍼옥토에이트, 및 벤조피나콜이 있다. 하나의 매우 바람직한 구체예에서, 사용된 자유 라디칼 개시제는 1,1'-아조비스(시클로헥산 카보니트릴)(듀퐁으로부터의 바조(Vazo) 88^TM)을 포함한다.

자유 라디칼 중합 반응 중에 생성된 감압성 접착제 물질의 평균 몰 질량 M_n은 매우 바람직하게는, 이들이 20,000 내지 2,000,000g/mol의 범위 내에 있도록 선택된다; 특히 감압성 핫멜트 접착제로서 추가로 사용하기 위해서 감압성 접착제 물질은 100,000 내지 500,000g/mol의 평균 몰 질량 M_n을 갖도록 생성된다. 평균 몰 질량은 크기 배제 크로마토그래피(SEC) 또는 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 질량 분광법(MALDI-MS)에 의해 측정된다.

중합 반응은 하나 또는 그 초과의 용매의 존재하, 물의 존재하, 또는 유기 용매와 물의 혼합물 중에서 벌크하게(in bulk) 수행될 수 있다. 사용된 용매의 양을 최소화하는 것이 여기서는 바람직하다. 적합한 유기 용매는 순수 알칸(예를 들어, 헥산, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄), 방향족 탄화수소(예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌), 에스테르(예를 들어, 에틸 아세테이트, 또는 프로필, 부틸 또는 헥실 아세테이트), 할로겐화된 탄화수소(예를 들어, 클로로벤젠), 알칸올(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르), 및 에테르(예를 들어, 디에틸 에테르, 디부틸 에테르), 또는 이의 혼합물이다. 수 혼화성 또는 친수성 공용매가, 반응 혼합물이 단량체의 반응 동안 균질한 상의 형태를 취할 수 있도록 하기 위해, 수성 중합 반응물과 혼합될 수 있다. 본 발명에 대해 유리하게 사용될 수 있는 공용매는 하기 그룹으로부터 선택된다: 지방족 알콜, 글리콜, 에테르, 글리콜 에테르, 피롤리딘, N-알킬피롤리디논, N-알킬피롤리디논, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 아미드, 카르복실산 및 이의 염, 에스테르, 유기설파이드, 설폭사이드, 설폰, 알콜 유도체, 히드록시에테르 유도체, 아미노알콜, 케톤 등, 및 이들의 유도체 및 혼합물.

전환율 및 온도의 함수인 중합 시간은 4 내지 72시간이다. 선택될 수 있는 반응 온도가 높을수록, 즉 반응 혼합물의 열 안정성이 높을수록, 선택될 수 있는 반응 시간은 짧다.

열적으로 분해되는 개시제에 있어서, 중합 반응을 개시하기 위해서는 열의 공급이 필수적이다. 열적으로 분해되는 개시제의 경우에, 중합 반응은 개시제 유형에 따라 다르나 50 내지 160℃로 가열함에 의해 개시될 수 있다.

자유 라디칼 안정화에 대한 유리한 과정에서 하기 (NIT 1) 또는 (NIT 2) 유형의 니트록사이드가 사용된다:

상기 식에서,

은 서로 독립적으로 하기 화합물 또는 원자를 나타낸다:

i) 할라이드, 예를 들어 염소, 브롬 또는 요오드,

ii) 탄소수 1 내지 20개의, 선형, 분지형, 고리형 및 헤테로시클릭 탄화수소로서, 이들은 포화, 불포화, 또는 방향족 시스템일 수 있고,

iii) 에스테르-COOR^#9, 알콕사이드-OR^#10, 및/또는 포스포네이트 -PO(OR^#11)₂, 여기서 R^#9, R^#10, 및/또는 R^#11은 상기 그룹 ii)로부터의 부분이다.

구조 (NIT 1) 또는 (NIT 2)의 화합물은 또한 임의 유형(주로 상기 언급된 부분 중 하나 이상이 이 중합체 사슬이라는 점에서)의 중합체 사슬에 접착되어 있을 수 있으며, 따라서 이들은 블럭 공중합체를 구성하기 위한 매크로라디칼 또는 매크로조절제로 사용될 수 있다.

하기 유형의 화합물을 포함하는, 중합 반응에 대한 제어된 조절제가 또한 바람직하다:

ㆍ2,2,5,5-테트라메틸-1-피롤리디닐옥실(PROXYL), 3-카바모일-PROXYL, 2,2-디메틸-4,5-시클로헥실-PROXYL, 3-옥소-PROXYL, 3-히드록실이민-PROXYL, 3-아미노메틸-PROXYL, 3-메톡시-PROXYL, 3-3차-부틸-PROXYL, 3,4-디-3차-부틸-PROXYL,

ㆍ2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥실피롤리디닐옥실(TEMPO), 4-벤조일옥시-TEMPO, 4-메톡시-TEMPO, 4-클로로-TEMPO, 4-히드록시-TEMPO, 4-옥소-TEMPO, 4-아미노-TEMPO, 2,2,6,6-테트라에틸-1-피페리디닐옥실, 2,2,6-트리메틸-6-에틸-1-피페리디닐옥실,

ㆍN-3차-부틸-1-페닐-2-메틸프로필 니트록사이드,

ㆍN-3차-부틸-1-(2-나프틸)-2-메틸프로필 니트록사이드,

ㆍN-3차-부틸-1-디에틸포스포노-2,2-디메틸프로필 니트록사이드,

ㆍN-3차-부틸-1-디벤질포스포노-2,2-디메틸프로필 니트록사이드,

ㆍN-(1-페닐-2-메틸프로필)-1-디에틸포스포노-1-메틸에틸 니트록사이드,

ㆍ디-3차-부틸 니트록사이드,

ㆍ디페닐 니트록사이드,

ㆍ3차-부틸-3차-아밀 니트록사이드.

대안적인 과정에 의해 적층 접착제 물질을 생성시키는데 사용될 수 있는 다수의 다른 중합 방법은 하기 선행 기술로부터 선택될 수 있다:

US 4,581,492A호는 개시제로서 식 R'R"N-O-Y의 화합물(여기서, Y는 불포화된 단량체를 중합시킬 수 있는 자유 라디칼 종이다)을 사용하는 조절된 자유 라디칼 중합 방법을 기술한다. 그러나, 반응의 전환율은 대체로 낮다. 아크릴레이트의 중합은 단지 매우 낮은 수율 및 몰 질량을 야기하기 때문에 특히 문제가 된다. WO 98/13392A1호는 대칭적 치환 패턴을 갖는 개방-사슬 알콕시아민 화합물을 기술한다. EP 735 052A1호는 좁은 몰 질량 분포를 갖는 열가소성 엘라스토머의 생성 방법을 기술한다. WO 96/24620A1호는 이미다졸린 기재의, 매우 특정의 자유 라디칼 화합물, 예를 들어 인 함유 니트록사이드를 사용하는 중합 방법을 기술한다. WO 98/44008A1호는 모르폴린, 피페라지논 및 피페라진디온 기재의 특정 니트록실을 기술한다. DE 199 49 352A1호는 조절된 자유 라디칼 중합 반응에서 조절제로서의 헤테로시클릭 알콕시아민을 기술한다. 알콕시아민 및 각각 상응하는 자유 니트록사이드의 적절한 정제(refinement)는 폴리아크릴레이트의 생성에 대한 효율을 개선시킨다[문헌(General Meeting of the American Chemical Society, Spring, 1997)에 기재된 하우커(Hawker)의 논문; 문헌(IUPAC World-Polymer Meeting 1998, Gold Coast)에 기재된 후제만(Husemann)의 논문 참조].

블럭 공중합체의 합성을 위해 유리하게 사용될 수 있는 다른 조절된 중합 방법은 원자 이동 라디칼 중합(Atom Transfer Radical Polymerization: ATRP)이며, 여기서 사용된 개시제는 바람직하게는 일작용성 또는 이작용성의 2차 또는 3차 할라이드를 포함하며, 할라이드(들)의 분리(abstraction)를 위해 Cu, Ni, Fe, Pd, Pt, Ru, Os, Rh, Co, Ir, Ag, 또는 Au의 착물을 포함한다[참고: EP 0 824 111A1호; EP 826 698A1호; EP 824 110A1호; EP 841 346A1호; EP 850 957A1호]. ATRP의 다양한 가능성은 또한 명세서 US 9,945,491A호, US 5,854,364A호 및 US 5,779,487A호에도 기재되어 있다.

본 발명에 따라 사용된 중합체의 유리한 생성을 위해서는 음이온 중합 반응이 추가로 바람직하다. 여기서, 사용된 반응 매체는 바람직하게는 불활성 용매, 예를 들어 지방족 및 시클로지방족 탄화수소, 또는 그 밖의 방향족 탄화수소를 포함한다.

리빙(living) 중합체는 일반적으로 구조식 P_L(A)-Me로 표시되며, 여기서 Me는 원소 주기율표의 제 I족 금속, 예를 들어 리튬, 나트륨 또는 칼륨이며, P_L(A)는 단량체[a1) 내지 a4)]로 구성된 성장하는 중합체 블럭이다. 생성될 중합체의 몰 질량은 단량체 농도에 대한 개시제 농도의 비에 의해 규정된다.

적합한 중합 개시제의 예로는 n-프로필리튬, n-부틸리튬, 2차-부틸리튬, 2-나프틸리튬, 시클로헥실리튬 또는 옥틸리튬이 있지만, 이 리스트는 포괄적으로 기재된 것이 아니다. 사마륨 착물 기재의 개시제가 또한 아크릴레이트의 중합에 대해 공지되어 있고(참조: Macromolecules, 1995, 28, 7886), 여기서 사용될 수 있다.

이작용성 개시제, 예를 들어 1,1,4,4-테트라페닐-1,4-디리티오부탄 또는 1,1,4,4-테트라페닐-1,4-디리티오이소부탄이 또한 사용될 수 있다. 공개시제(coinitiator)가 마찬가지로 사용될 수 있다. 적합한 공개시제로는 특히 리튬 할라이드, 알칼리 금속 알콕사이드, 또는 알킬알루미늄 화합물이 있다. 하나의 매우 바람직한 변형예에서, 리간드 및 공개시제의 선택은 예컨대 n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트와 같은 아크릴레이트 단량체의 직접적인 중합을 실시하기 위해서이며, 이들은 상응하는 알콜을 사용한 트랜스에스테르화를 통해 중합체 내에서 생성되지 않아도 된다.

RAFT 중합 반응의 변형예(가역적 첨가-단편화 사슬 전달 중합)는 매우 바람직한 생성 방법이다. 상기 중합 방법은 예를 들어 명세서 WO 98/01478A1호 및 WO 99/31144A1호에 상세하게 기재되어 있다. 일반식 R"'-S-C(S)-S-R"'의 트리티오카보네이트(Maromolecules 2000, 33, 243-245)가 상기 생성 방법에 대해 특히 유리하게 적합하다.

하나의 매우 유리한 변형예에서, 예를 들어 트리티오카보네이트(TTC1) 및 (TTC2) 또는 티오 화합물(THI1) 및 (THI2)가 중합 반응을 위해 사용되는데, 여기서

는 페닐 고리일 수 있고, 이것은 작용기화되지 않은 고리일 수 있거나 직접 또는 에스테르 가교 또는 에테르 가교에 의해 연결된 알킬 또는 아릴 치환기를 통해 작용기화된 고리일 수 있거나, 시아노 기일 수 있거나, 포화되거나 불포화된 지방족 부분일 수 있다. 페닐 고리

는 임의로 하나 또는 그 초과의 중합체 블럭, 예를 들어 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 또는 폴리(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있고, 여기서 이는 P(A) 또는 P(B)로 정의되는 구조, 또는 폴리스티렌을 지닐 수 있다. 작용화되는 부분의 예는 할로겐, 히드록시기, 에폭시기, 질소 함유 기, 또는 황 함유 기일 수 있지만, 이 리스트는 포괄적인 것으로 기재된 것이 아니다.

구조식

의 티오에스테르가 특히 비대칭적인 시스템을 생성시키기 위해 또한 사용될 수 있다. 여기서

는 서로 독립적으로 선택될 수 있고,

는 하기 그룹 i) 내지 iv) 중 하나로부터의 부분일 수 있고,

는 하기 그룹 i) 내지 iii) 중 하나로부터의 부분일 수 있다:

i) 각각 선형 또는 분지형의 C₁ 내지 C₁₈ 알킬, C₂ 내지 C₁₈ 알케닐, C₂ 내지 C₁₈ 알키닐; 아릴, 페닐, 벤질, 및 지방족 및 방향족 헤테로시클릭 시스템,

ii)

, 여기서 R^$3 및 R^$4는 서로 독립적으로 그룹 i)로부터 선택된 부분이고,

iii) -S-R^$5, -S-C(S)-R^$5, 여기서 R^$5는 그룹 i) 및 ii) 중 하나로부터 선택된 부분일 수 있고,

iv) -O-R^$6, -O-C(O)-R^$6, 여기서 R^$6은 그룹 i) 및 ii) 중 하나로부터 선택된 부분일 수 있다.

조절된 자유 라디칼 메커니즘에 의해 진행되는 상기 언급된 중합 반응과 함께 사용하기에 바람직한 개시제 시스템은, 중합 반응을 위한 추가의 자유 라디칼 개시제, 특히 열적으로 분해되는, 자유 라디칼 생성 아조 또는 퍼옥소 개시제를 추가로 포함하는 것들이다. 그러나, 원칙적으로 아크릴레이트에 대해 공지된 임의의 통상적인 개시제가 이러한 목적에 대해 적합하다. C-중심의 자유 라디칼의 생성은 문헌(Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], vol. E19a, pp. 60ff])에 기재되어 있다. 이 방법이 바람직하게 사용된다. 자유-라디칼 공급원의 예로는 퍼옥사이드, 히드로퍼옥사이드 및 아조 화합물이 있다. 전형적인 자유 라디칼 개시제의 언급될 수 있는 몇몇의 비제한적인 예로는 칼륨 퍼옥소디설페이트, 디벤조일 퍼옥사이드, 쿠멘 히드로퍼옥사이드, 시클로헥사논 퍼옥사이드, 시클로헥실설포닐 아세틸 퍼옥사이드, 디-3차-부틸 퍼옥사이드, 아조디이소부티로니트릴, 디이소프로필 퍼카보네이트, 3차-부틸 퍼옥토에이트, 및 벤조피나콜이 있다. 하나의 매우 바람직한 변형예에서, 사용된 자유 라디칼 개시제는 1,1'-아조비스(시클로헥실니트릴)(바조 88^®, 듀퐁^®) 또는 2,2-아조비스(2-메틸부타노니트릴)(바조 67^®, 듀퐁^®)을 포함한다. UV 조사가 가해질 때까지 자유 라디칼을 방출하지 않는 자유 라디칼 공급원을 또한 사용할 수 있다.

통상적인 RAFT 공정은, 분자량 분포의 편협성을 최대화하기 위해서, 낮은 전환율(WO 98/01478A1호)에 대해서만 주로 중합시킨다. 그러나 전환율이 낮기 때문에, 이들 중합체는 감압성 접착제 물질로서는 사용될 수 없고 특히 갑압성 핫-멜트 접착제로는 사용될 수 없는데, 그 이유는 높은 비율의 잔여 단량체가 기술적인 접착제 특성에 대해 부정적인 효과를 가지며, 이 잔여 단량체가 농축 공정 동안 재사용된 용매를 오염시키고, 상응하는 자가 접착 테이프가 매우 높은 수준의 가스발생(gassing)을 나타낼 것이기 때문이다.

기술된 에폭시 수지는 에폭시 화합물의 전체 그룹을 포함한다. 따라서 에폭시 수지는 단량체, 올리고머 또는 중합체일 수 있다. 고분자 에폭시 수지는 지방족, 시클로지방족, 방향족 또는 헤테로시클릭 유형의 것일 수 있다. 에폭시 수지는 바람직하게는 가교 과정을 위해 사용될 수 있는 둘 이상의 에폭시 기를 갖는다.

에폭시 수지의 몰 질량은 고분자 에폭시 수지에 대해 100g/mol에서 최대 25,000g/mol까지 가변한다.

에폭시 수지는 예를 들어 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 반응 생성물, 페놀과 포름알데히드(노볼락 수지)의 반응 생성물 및 에피클로로히드린, 및 글리시딜 에스테르, 및 에피클로로히드린과 p-아미노페놀의 반응 생성물을 포함한다.

바람직한 상업적 제품의 예로는 시바 게이지로부터의 아랄다이트^TM 6010, CY-281^TM, ECN^TM 1273, ECN^TM 1280, MY 720, RD-2; 다우 케미컬로부터의 DER^TM 732, DER^TM 331, DER^TM 736, DEN^TM 432, DEN^TM 438, DEN^TM 485, 셸 케미컬로부터의 에폰^TM 812, 825, 826, 828, 830, 834, 836, 871, 872, 1001, 1004, 1031 등, 및 셀 케미컬로부터의 HPT^TM 1071, HPT^TM 1079 등이 있다.

상업적인 지방족 에폭시 수지의 예로는 비닐시클로헥산 디옥사이드, 예컨대 유니온 카바이드 코포레이션으로부터의 ERL-4206, ERL-4221, ERL 4201, ERL-4289 또는 ERL-0400이 있다.

하나의 가능한 구체예에서, 접착제 물질은 추가의 제형 구성성분, 예를 들어 충전제, 안료, 유동성 첨가제, 접착력 개선용 첨가제, 가소제, 엘라스토머, 에이징 안정화제(항산화제), 광 안정화제, UV 흡수제, 또는 다른 보조제 및 첨가제, 예를 들어 건조제(예를 들어, 분자체 제올라이트, 칼슘 옥사이드), 유동화제 및 흐름-조절제, 습윤제(계면활성제) 또는 촉매를 포함한다.

사용된 충전제는 임의의 미분된(finely ground) 고체 첨가제, 예컨대 초크, 마그네슘 카보네이트, 아연 카보네이트, 카올린, 바륨 설페이트, 티타늄 디옥사이드 또는 칼슘 옥사이드를 포함할 수 있다. 추가의 예로는 탈크, 마이카, 실리카, 실리케이트, 또는 아연 옥사이드가 있다. 언급된 물질의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.

사용된 안료는 유기 또는 무기 유형의 것일 수 있다. 임의 유형의 유기 또는 무기 색채 안료가 사용될 수 있는데, 그 예로는 빛 및 UV에 대한 내성을 개선시키기 위한 티타늄 디옥사이드와 같은 백색 안료, 및 금속 안료가 있다.

유동성 첨가제의 예로는 건식 실리카, 필로실리케이트(벤토나이트), 고분자량 폴리아미드 분말, 또는 캐스터-오일-유도체 분말이 있다.

접착력을 개선시키기 위한 첨가제는 예를 들어 폴리아미드, 에폭사이드 또는 실란의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.

가소제의 예로는 프탈레이트, 트리멜리테이트, 포스페이트, 아디페이트 및 다른 비고리형 디카르복실산 에스테르, 지방산 에스테르, 히드록시카르복실산 에스테르, 및 페닐 알킬설포네이트, 지방족, 시클로지방족 및 방향족 미네랄 오일, 탄화수소, 액체 또는 반-고체 고무(예를 들어, 니트릴 고무 또는 폴리이소프렌 고무), 부탄 및/또는 이소부텐의 액체 또는 반-고체 중합체, 아크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 및 점착성 수지에 대해 사용된 원료이기도 한 원료 기재의 액체 및 가소화 수지가 있고; 다른 예로는 울 왁스(wool wax) 및 기타 왁스, 실리콘 및 다른 고분자 가소제, 예컨대 폴리에스테르 또는 폴리우레탄이 있다.

적합한 수지는 임의의 천연 및 합성 수지, 예를 들어 콜로포니 유도체(예를 들어 불균형, 수소첨가 또는 에스테르화를 통해 생성된 유도체), 쿠마론-인덴 수지 및 폴리테르펜 수지, 지방족 또는 방향족 탄화수소 수지(C₅, C₉, (C₅)₂ 수지), 혼합된 C₅/C₉ 수지, 이러한 유형의 수소첨가되고 부분적으로 수소첨가된 유도체, 스티렌 또는 α-메틸 스티렌으로 제조된 수지, 및 테르펜-페놀 수지 및 문헌(Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie [Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry], volume 12, pp. 525-555(4th edn.), Weinheim)에 기재된 다른 수지이다.

적합한 엘라스토머의 예로는 EPDM 고무 또는 EPM 고무, 폴리이소부티렌, 부틸 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트, 디엔의 수소첨가된 블럭 공중합체(SBR, cSBR, BAN, NBR, SBS, SIS, 또는 IR의 수소첨가에 의해 얻어진 것으로서, 이러한 유형의 중합체는 예를 들어 SEPS 및 SEBS로 공지되어 있음) , 또는 ACM과 같은 아크릴레이트 공중합체가 있다.

선행 기술은 또한 추가의 구성요소, 예를 들어 충전제 및 가소제를 사용한 접착제 물질의 제형을 포함한다.

본 발명의 추가 특징은 특히 상이한 플라스틱으로 제조된 2개 플라스틱 부재의 영구적 연결을 위해 상기한 복합 부재의 사용에 있다. 이러한 복합 부재의 사용에 의해, 연결 공정 동안에 플라스틱 부재 자체에 대한 임의의 손상 없이, 플라스틱 부재 사이에서의 영구적 연결을 얻기 위한 특히 효과적이며 간편한 방법이 제공된다.

종국적으로, 상기 과제는 특히, 복합 부재, 특히 상기한 복합 부재에 의해 플라스틱 하우징의 생산을 위해 2개 플라스틱 부재의 연결 방법을 통해 성취된다. 상기 방법에서, 시트로서 설계된 복합 부재가 사용되며 이는 처음에는 비접착성인 하나 이상의 접착제 물질을 포함한다. 상기 복합 부재는 연결시킬 플라스틱 부재 사이에 배열된다. 접착제 물질은 복합 부재 및 2개의 플라스틱 부재가 원하는 위치에 배열될 때까지는 활성화되지 않는다. 여기서 접착제 물질의 활성화에 의해 플라스틱 부재 사이에서 영구적인 연결이 얻어진다. 복합 부재를 사용하지 않는 용접 방법과 비교하여, 본 발명의 방법의 이점은 연결부에 있는 플라스틱 부재의 변형이 감소되거나 완전히 회피될 수 있다는 것이다. 통상적인 접착 테이프를 사용하는 경우와 비교하여, 플라스틱 부재 및 복합 부재 그 자체의 배치, 및 이에 따른 전체적인 취급이 상당히 간편화된다. 그럼에도 불구하고, 상대적으로 큰 응력을 견디는 영구적인 접합이 얻어진다.

이러한 맥락에서 상이한 플라스틱으로 제조된 2개의 플라스틱 부재가 서로 접합될 수 있는 것이 유리하다. 복합 부재는 접착시킬 플라스틱 부재 간의 임의의 온도 차를 보상하며 이에 따라 플라스틱 부재의 구조에서의 변형을 감소시키는 완충제(buffer)로서 작용한다.

접착제 물질의 활성화는 초음파 용접 공정 또는 고-주파수 용접 공정에 의해 특히 간단한 방식으로 얻을 수 있다. 특히, 이러한 유형의 용접 과정은 접착제 물질의 활성화가 매우 짧은 가공 시간 내에서 일어날 수 있게 한다. 예를 들어, 5초 미만의 가공 시간이 가능하다. 접착제 물질의 활성화가 2초 미만, 더욱 바람직하게는 1초 미만의 가공 시간 내에 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 추가의 상세사항, 특징, 과제 및 이점을 바람직한 구체예의 도면을 이용하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 복합 부재를 갖는 플라스틱 하우징의 파단도의 개략적인 도면이다.

도 1은 플라스틱 하우징, 이 경우에 에어백 하우징을 도시한다. 플라스틱 하우징은 2개의 플라스틱 부재(1,2) 및 복합 부재(3)를 포함한다. 복합 부재(3)는 2개의 플라스틱 부재(1,2) 사이에 배열되었고, 2개의 플라스틱 부재(1,2)를 서로 영구적으로 연결시킨다. 2개의 플라스틱 부재(1, 2)로부터 형성된 플라스틱 하우징 내에는 에어백(4)이 포함되는데, 이는 특히 대기압 아래의 압력을 사용함에 의해 플라스틱 하우징 내로 끌어당겨진다. 본 구체예에서, 에어백은 플라스틱 하우징 내에 어려움없이 배열될 수 있다. 특히, 에어백(4)이 도입되는 경우에는 이 에어백이 복합 부재(3)에 접착제-접합 되어 버릴 위험이 없는데, 그 이유는 복합 부재(3)가 이후의 접착까지 활성화되지 않기 때문이다.

이를 위해, 복합 부재(3)는 하나 이상의 접착제 물질을 갖는 시트로서 설계되었다. 그러나, 이 접착제 물질은 처음에는 비접착성이다. 접착제 물질은 이것이 활성화 과정을 겪을 때까지는 점착성이 되지 않는다. 도 1에 도시된 상태에서는, 2개의 플라스틱 부재(1, 2)가 복합 부재(3)를 통해 이미 서로 영구적으로 연결되었고, 접착제 물질은 이미 활성화되었고, 이 접착제 물질은 이때부터 영구적으로 접착성이 된다.

2개의 플라스틱 부재(1,2)는 여기서 상이한 플라스틱으로 구성된다. 즉 플라스틱 부재(1)는 HDPE로 구성되고 플라스틱 부재(2)는 PA6GF40, 즉 40% 유리섬유 함량의 폴리아미드로 구성된다. 따라서 복합 부재(3)는 상이한 플라스틱의 영구적인 연결을 허용한다. 여기서는 또한 접착제 물질의 조절된 활성화가, 연결부에서 플라스틱 부재(1, 2)에서의 변형 발생을 감소시키거나 이를 전적으로 방지할 수 있다는 것이 중요하다. 따라서, 복합 부재가 없는 통상적인 용접 공정에서 또는 비특이적인 가열 공정에서 연결부에서 발생하는 상기한 변형은, 몇몇의 다른 유형의 적절한 사전조치가 취해지지 않는 한 일반적으로 더욱 두드러질 것이다.

여기서 2개의 플라스틱 부재(1, 2)의 영구적인 연결은 초음파 용접 공정에 의해 복합 부재(3)의 활성화를 통해 얻어졌다. 이를 위해, 약 55 내지 60℃의 온도가 장기간의 작동 동안에 소노트로드에 설정되었고, 주파수는 50Hz이다. 이렇게 조정된 파라미터를 사용하면, 본 발명의 물질을 사용하여 복합 부재(3)의 활성화를 위해 1초 미만의 가공 시간이 얻어질 수 있다. 플라스틱 하우징은 실온으로의 단지 짧은 냉각 기간 후에 충분한 하중을 견딜 수 있었다.

Claims

복합 부재(3)(composite element)가 하나 이상의 접착제 물질을 갖는 시트로서 설계되었고, 상기 접착제 물질은 처음에는 비접착성이지만 활성화 공정 후에는 영구적으로 접착성이 됨을 특징으로 하는, 2개 플라스틱 부재(1,2)의 영구적 연결을 위한 복합 부재.
제 1항에 있어서, 접착제 물질이 활성화 공정에 의해 플라스틱과 융합됨을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 접착제 물질이 초음파 용접 및/또는 고-주파수 용접에 의해 활성화될 수 있음을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 물질이 5초 미만, 바람직하게는 2초 미만, 더욱 바람직하게는 1초 미만의 가공 시간 내에 활성화될 수 있음을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 실온으로의 냉각 직후에 하중에 견딜 수 있음을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 시트가 지지체를 포함하지 않도록 설계됨을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 시트가 영구적 지지체를 포함함을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 물질이 플라스틱에 대해 높은 접착력을 가짐을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 부재, 특히 서로 상이한 플라스틱으로 제조된 플라스틱 부재 간의 영구적 연결을 제공하도록 설계됨을 특징으로 하는 복합 부재.
제 9항에 있어서, 상이한 융점을 갖는 상이한 플라스틱으로 제조된, 특히 30℃ 이하의 융점 차를 갖는, 바람직하게는 50℃ 이하의 융점 차를 갖는 플라스틱으로 제조된 플라스틱 부재(1,2) 간의 영구적 연결을 제공하도록 설계됨을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 물질이 페놀 수지 기재의 접착제 물질임을 특징으로 하는 복합 부재.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 물질이 니트릴 고무 기재의 것임을 특징으로 하는 복합 부재.
플라스틱 부재(1,2) 사이에 배열된 복합 부재(3), 및 복합 부재(3)에 의해 서로 영구적으로 연결된 2개의 플라스틱 부재(1,2)를 갖는 플라스틱 하우징, 특히 에어백 하우징에 있어서,
복합 부재(3)가 하나 이상의 접착제 물질을 갖는 시트로서 설계되었고, 상기 접착제 물질은 처음에는 비접착성이며 활성화 공정이 일어날 때까지는 영구적으로 접착성이 되지 않음을 특징으로 하는 플라스틱 하우징.
제 13항에 있어서, 2개의 플라스틱 부재(1,2)가 서로 상이한 플라스틱으로 구성됨을 특징으로 하는 플라스틱 하우징.
제 14항에 있어서, 2개의 플라스틱이 서로 상이한 융점, 특히 30℃ 이하의 융점 차, 바람직하게는 50℃ 이하의 융점 차를 가짐을 특징으로 하는 플라스틱 하우징.
제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 부재(3)가 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같이 설계됨을 특징으로 하는 플라스틱 하우징.
특히 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 복합 부재(3)에 의해, 특히 플라스틱 하우징을 생산하기 위해, 2개의 플라스틱 부재(1,2)를 연결시키는 방법으로서,
복합 부재(3)는 하나 이상의 접착제 물질을 갖는 시트로서 설계되었고, 상기 접착제 물질은 처음에는 비접착성이며, 복합 부재(3)는 플라스틱 부재(1,2) 사이에 배열되고, 접착제 물질이 활성화되고 이에 따라 플라스틱 부재(1,2)가 복합 부재(3)에 의해 서로 영구적으로 연결되는 방법.
제 17항에 있어서, 특히 서로 상이한 융점을 갖는, 바람직하게는 30℃ 이하의 융점 차를 갖는, 더욱 바람직하게는 50℃ 이하의 융점 차를 갖는, 서로 상이한 플라스틱으로 제조된 2개의 플라스틱 부재(1,2)가 서로 연결됨을 특징으로 하는 방법.
제 17항 또는 제 18항에 있어서, 접착제 물질의 활성화가 초음파 용접 공정 및/또는 고-주파수 용접 공정에 의해 달성됨을 특징으로 하는 방법.
제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 물질의 활성화가 5초 미만, 바람직하게는 2초 미만, 더욱 바람직하게는 1초 미만의 가공 시간 내에 실시됨을 특징으로 하는 방법.
제 17항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 부재(1,2)가 본질적으로 연결부에서 변형되지 않음을 특징으로 하는 방법.