KR20100078473A - 접착보강용 프라이머 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가소성 폴리우레탄 수지를 주성분으로 사용하여 프라이머 고유의 물성을 갖게 하고, 접착강도 개선을 위해 염화폴리올레핀 수지, 접착증진제, 실란 커플링제를 사용하고 초기 접촉성, 젖음성 및 프라이머의 용해도를 향상시키기 위해 2종 이상의 저독성 유기용제를 사용하는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물에 관한 것으로, 난접착성 합성수지에 대한 접착력을 향상시킴으로써 난접착성 소재의 스펀지 사용용도를 확대시켜 수요 증가의 예측이 기대되고, 또한 저독성 용제를 사용하여 쾌적한 작업 환경을 유지시킴으로써, 작업자가 휘발성 유독 유기용제로부터 받는 위생성의 피해를 감소시킨 친환경적인 프라이머 조성물인 것이 장점이다.

난접착성 합성수지, 접착, 프라이머, 열가소성 폴리우레탄 수지, 염화폴리올레핀 수지

Description

접착보강용 프라이머 조성물{Primer Composition for improved adhesion}

본 발명은 접착보강용 프라이머 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 폴리우레탄 수지를 주성분으로 사용하여 프라이머 고유의 물성을 갖게 하고, 접착강도 개선을 위해 염화폴리올레핀 수지, 접착증진제, 실란 커플링제를 사용하고 초기 접촉성, 젖음성 및 프라이머의 용해도를 향상시키기 위해 2종 이상의 저독성 유기용제를 사용하는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지는 가볍고, 기계적 화학적 물성이 우수하여 산업의 목적에 맞게 다양한 형태로 가공되어 전반적인 분야에 걸쳐 널리 적용되고 있는 소재이다.

특히 신발부품 중 중창 부분에 사용되어지고 있는 폴리올레핀계 발포체는 통상적으로 사용하는 EVA계 및 PU계 발포체보다 비중이 낮고 가격이 저렴하며 내변색 성 및 내구성이 우수하여 수요가 늘어나고 있지만 비극성이고, 높은 내부 결정성을 갖는 난접착성 소재로서 종래의 기술로는 접착력을 보강시키기 위해 다양한 연구개발들이 진행되고 있는 추세이다.

그동안 난접착성 합성수지의 접착보강력을 높이기 위해 사용하는 접착보강용 프라이머는 극성 용제를 사용하여 프라이머를 제조하였으나 이는 작업자들의 건강을 저해하고 작업시 불쾌감을 유발하며 환경보호의 측면에서도 좋지 않은 영향을 미치고 있는 등의 문제점을 가지고 있어 가능한 자극적인 용제의 사용을 최대한 줄이고 프라이머의 접착력 등 접착물성을 개선시키기 위한 연구개발들이 활발히 진행되고 있다.

따라서 본 발명자들은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 난접착성 합성수지에 대한 접착강도를 향상시키고, 저독성 유기용제를 사용하여 접착보강용 프라이머 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성할 수 있게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄 수지에 염화폴리올레핀 수지, 접착증진제, 실란 커플링제를 사용하여 프라이머를 제조함으로써, 난접착성 합성수지에 대한 접착력을 향상시킨 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물을 제공함을 과제로 한다.

그리고 본 발명은 난접착성 합성수지의 접착보강용 프라이머 조성물에 저독성 용제를 사용하여 쾌적한 작업 환경을 유지시킴으로써, 작업자가 휘발성 유독 유기용제로부터 받는 위생성의 피해를 감소시킨 친환경적인 프라이머 조성물인 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물을 제공함을 다른 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 난접착성 합성수지의 접착보강용 프라이머 조성물에 있어서,

열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 염화폴리올레핀 수지 5~15 중량부, 접착증진제 3~10 중량부, 실란 커플링제 0.2~2 중량부 및 2~6 종의 혼합용제 600~2,000 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물을 과제 해결 수단으로 한다.

단, 상기 접착보강용 프라이머 조성물은 혼합용제들을 사용하여 프라이머의 고형분이 5~15 중량%가 되도록 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 난접착성 합성수지에 대한 접착력을 향상시킴으로써 난접착성 합성수지의 사용용도를 확대시켜 수요 증가의 예측이 기대되고, 또한 저독성 용제를 사용하여 쾌적한 작업 환경을 유지시킴으로써, 작업자가 휘발성 유독 유기용제로부터 받는 위생성의 피해를 감소시킨 친환경적인 프라이머 조성물인 것이 장점이다.

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 신발부품 중 중창 부분에 사용되는 난접착성 합성수지를 접착시킬 때 접착력을 보강하기 위한 프라이머 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 접착보강용 프라이머 조성물을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하 본 발명에 따른 접착보강용 프라이머 조성물을 각 구성성분별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 난접착성 합성수지의 접착보강용 프라이머 조성물에 있어서,

열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 염화폴리올레핀 수지 5~15 중량부, 접착증진제 3~10 중량부, 실란 커플링제 0.2~2 중량부 및 2~6 종의 혼합용제 600~2,000 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물에 관한 것이다.

상기 용제는 기재 100 중량부에 대하여 3~5 종의 혼합용제가 600~2,000 중량부인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 접착보강용 프라이머 조성물은 혼합용제들을 사용하여 프라이머의 고형분이 5~15 중량%가 되도록 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 열가소성 폴리우레탄 수지는 기계적 강도, 내구성, 내열성, 내마모성, 신축성, 탄성, 유연성, 저온특성이 우수하고 높은 접착 강도를 발현하는 수지로서, 다루기에 용이하고 다른 수지와의 혼합이 용이하다.

본 발명에서 사용가능한 열가소성 폴리우레탄 수지는 구체적인 예를 들면 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카프로락톤을 각각 주성분으로 한 열가소성 폴리우레탄 수지 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 염화폴리올레핀 수지는 접착강도를 향상시키기 위한 것으로서, 열가소성 폴리우레탄 수지와의 혼합이 용이한 수지이다.

상기 염화폴리올레핀 수지의 사용량은 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 5~15 중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하며, 염화폴리올레핀 수지의 사용량이 5 중량부 미만일 경우에는 접착 강도 개선 효과가 미약하며, 염화폴리올레핀 수지의 사용량이 15 중량부를 초과할 경우에는 용해도가 떨어진다.

또한 염화폴리올레핀 수지는 분자 내에 수소의 일부가 염소로 치환되어 염소를 포함함으로서 전체 염화폴리올레핀 수지 중량에 대해 염소가 차지하는 중량을 나타내는 염화도가 약 10~40 중량부인 것이 용이하게 사용된다.

그리고 본 발명에서 접착증진제는 접착보강용 프라이머 조성물의 접착력을 증진시키기 위해 첨가한다.

상기 접착증진제는 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 3~10 중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하며, 접착증진제의 사용량이 3 중량부 미만일 경우에는 초기 접착력이 감소하게 될 우려가 있고, 접착증진제의 사용량이 10 중량부를 초과할 경우에는 프라이머의 조성에 저분자량이 많아 응집력이 감소할 우려가 있다.

본 발명에서 사용가능한 접착증진제는 구체적인 예를 들면 열반응성 알킬페놀수지, 열가소성 테르펜변성 페놀수지, 로진 및 로진에스테르수지, 쿠마론인딘수지 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 실란 커플링제는 계면접착성, 기계적 강도, 내수성, 내후성, 내열성등 특성 향상에 중요한 역할을 한다.

상기 실란 커플링제는 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 0.2~2 중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하며, 실란 커플링제의 사용량이 0.2 중량부 미만일 경우에는 프라이머의 접착력이 저하할 우려가 있고, 실란 커플링제의 사용량이 2 중량부를 초과할 경우에는 점도가 상승하고 용해도가 감소하게 되며 기존 접착 물성 및 도포성이 감소하게 될 우려가 있다.

또한 본 발명에서 사용가능한 실란커플링제는 구체적인 예를 들면, 비닐계, 에폭시계, 메타크릴옥시계, 아크릴옥시계, 아미노계 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 용제는 용액점도나 점도안정성, 초기접착력, 점착유지기간, 상용성 등에 영향을 준다.

상기 용제는 기재 100 중량부에 대하여 혼합용제가 600~2,000 중량부인 것이 바람직하며, 프라이머의 고형분이 5~15중량%가 되도록 점도를 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 사용가능한 용제는 구체적인 예를 들면, 메틸사이클로헥산, 메틸에틸케톤, 사이클로헥산, 아세톤, 초산에틸, 사이클로헥산올, 이소프로판올, n-프로판올, 에탄올 중에서 용해가 가능한 조합이나 혼합비를 구성하여 2~6종을 선택 병용하여 사용하는 것이 바람직하다. 용제를 단독으로 사용할 경우에는 저장안정성 및 용해도가 떨어지게 된다. 본 발명에 사용된 용제는 총 고형분이 5~15 중량%가 되도록 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따라 상기와 같은 구성성분을 갖는 접착보강용 프라이머 조성물은 사용시에 통상적인 경화제로서 이소시아네이트계 경화제를 혼합시켜 사용하면 접착력이 상승 될 수 있다.

본 발명에서 이소시아네이트 경화제는 저독성 프라이머 조성물 100 중량부에 대하여 3~7 중량부 사용하는 것이 바람직하며, 상기의 범위를 벗어날 경우에는 프라이머의 가사시간이 짧아지거나 접착력이 저하할 우려가 있다

이하, 본 발명의 구성을 아래 실시 예에 의해 상세히 설명하는바 본 발명의 구성은 아래의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

1. 접착보강용 프라이머 조성물의 제조

아래 실시예 1 내지 3 및 비교에 1 내지 3의 접착보강용 프라이머를 아래 [표1]의 구성성분비 내용에 따라 제조하였다.

실시예 1

온도조절과 속도조절이 가능한 혼합용기에 열가소성 폴리우레탄 수지(NEOTIE3202, 호성케멕스) 100 중량부에 염화폴리올레핀 수지(822S, NIPPON PAPER CHEMICALS) 5 중량부, 접착증진제(T-803, ARAKAWA CHEMICAL)를 3 중량부, 실란 커플링제(KBE-903, 신에츠 실리콘)를 1 중량부를 첨가한 후 메틸 에틸 케톤, 초산 에틸, 사이클로 헥산 용제를 80 : 15 : 5의 비율로 병용하여 투입하여 40~50℃의 온도에서 8시간 동안 교반하여 용해시킨 혼합액의 총고형분이 10 중량%인 접착보강용 프라이머 조성물을 제조한다.

실시예 2

온도조절과 속도조절이 가능한 혼합용기에 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 염화폴리올레핀 수지 10 중량부, 접착증진제를 6 중량부, 실란 커플링제를 1 중량부를 첨가한 후 메틸 에틸 케톤, 초산 에틸, 사이클로 헥산 용제를 80 : 15 : 5의 비율로 병용하여 투입하여 40~50℃의 온도에서 8시간 동안 교반하여 용해시킨 혼합액의 총고형분이 10 중량%인 접착보강용 프라이머 조성물을 제조한다.

실시예 3

온도조절과 속도조절이 가능한 혼합용기에 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 염화폴리올레핀 수지 15 중량부, 접착증진제를 10 중량부, 실란 커플링제를 1 중량부를 첨가한 후 메틸 에틸 케톤, 초산 에틸, 사이클로 헥산 용제를 80 : 15 : 5의 비율로 병용하여 투입하여 40~50℃의 온도에서 8시간 동안 교반하여 용해시킨 혼합액의 총고형분이 10중량%인 접착보강용 프라이머 조성물을 제조한다.

비교예 1

온도조절과 속도조절이 가능한 혼합용기에 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 염화폴리올레핀 수지 3 중량부를 첨가한 후 메틸 에틸 케톤, 초산 에틸, 사이클로 헥산 용제를 80 : 15 : 5의 비율로 병용하여 투입하여 40~50℃의 온도에서 8시간 동안 교반하여 용해시킨 혼합액의 총고형분이 10중량%인 접착보강용 프라이머 조성물을 제조한다.

비교예 2

온도조절과 속도조절이 가능한 혼합용기에 열가소성 폴리우레탄 수지 100 중 량부에 염화폴리올레핀 수지 10 중량부, 접착증진제를 4 중량부, 실란 커플링제를 1 중량부 첨가한 후 메틸 에틸 케톤 용제를 단독으로 투입하여 40~50℃의 온도에서 8시간 동안 교반하여 용해시킨 혼합액의 총고형분이 10중량%인 접착보강용 프라이머 조성물을 제조한다.

비교예 3

동성 NSC사의 BOND ACE 232HF-2를 사용한다.

(단위 : 중량부)

구성성분		실시예			비교예
		1	2	3	1	2	3
NEOTIE 32021)		100	100	100	100	100	용제형 폴리우레탄 프라이머5 )
822S2 )		5	10	15	3	10
T-8033)		3	6	10	-	4
KBE-9034)		1	1	1	-	1
용제	메틸 에틸 케톤	777.6	835.2	900	741.6	1035
	초산 에틸	145.8	156.6	168.8	136.1	-
	사이클로 헥산	48.6	52.2	56.2	46.3	-

주 1) NEOTIE 3202 : 호성 케멕스

2) 822S : NIPPON PAPER CHEMICALS

3) T-803 : ARAKAWA CHEMICAL

4) KBE-903 : 신에츠 실리콘

5) BOND ACE 232HF-2 : 동성NSC

2. 접착보강용 프라이머 조성물의 평가

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조한 접착보강용 프라이머 100 중량부에 대하여 경화제(동성NSC DRF) 5중량부를 혼합한 후 폴리올레핀 스펀지와 고무에 적용하여 아래의 시험방법에 따라 평가하였으며, 그 결과를 아래 [표 2]에 나타내었다.

가. 난접착성 합성수지인 폴리올레핀 스펀지와 고무 시편의 접착

10×100mm의 크기의 폴리올레핀계 스펀지에 극성용제로 세척한 후 건조한 다음 UV(자외선)프라이머를 도포한 후 60℃에서 2분간 건조하였다. 건조 후 UV(자외선)를 5초간 조사하였다. 제조된 프라이머에 대하여는 경화제(동성NSC, DRF)를 5중량부를 혼합한 후 도포한 후 60℃에서 5분간 건조하였다.

고무 시트도 10×100mm의 크기로 준비하여 세척한 후 건조한 다음 고무용 프라이머를 도포한 후 60℃에서 5분간 건조하였다.

다음으로 위의 두 피착체에 접착제를 각각 도포한 후 60℃에서 5분간 건조한 후 접합하여 약 5kgf의 하중으로 압착하여 접착하였다. 이때 동일 시험에 사용하는 시험 시편은 5개를 사용하였다.

나. 초기 접착력 평가

제조된 접착시편을 실온에서 30분간 방치한 후 만능인장시험기를 사용하여 100mm/분의 인장속도로 박리하여 접착 강도를 측정하였다.

다. 상태 접착력 평가

제조된 접착시편을 실온에서 24시간 방치한 후 만능인장시험기(UTM)를 사용하여 100mm/분의 인장속도로 박리하여 접착 강도를 측정하였다.

라. 내열성 평가

제작된 시편을 상온 방치 24시간 후에 90℃에서 1kg의 하중으로 30분간 방치 후 밀린 거리를 측정하였다.

특성

실시예

비교예

1

2

3

1

2

3

A1)

B2)

A1)

B2)

A1)

B2)

A1)

B2)

A1)

B2)

A1)

B2)

초기 접착력 (kgf/cm)

2.7~ 3.2

4.2~ 4.5

2.8~ 3.0

4.1~ 4.8

2.9~ 3.1

4.2~ 5.3

1.6~ 2.0

2.2~ 2.4

1.7~ 2.1

2.5~ 2.9

2.5~ 3.0

3.9~ 4.2

상태 접착력 (kgf/cm)

3.2~ 3.8

4.5~ 5.4

3.5~ 4.0

4.9~ 5.2

3.5~ 4.2

4.9~ 5.8

1.8~ 2.3

2.6~ 2.8

1.7~ 2.2

2.7~ 3.1

3.0~ 3.5

4.5~ 4.9

내열성 (mm))

3

3

3

7

8

3

주 1) 올레핀함량이 100 중량%인 스펀지

2) 올레핀함량이 60 중량%인 스펀지

상기 [표 2]에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 3은 모두 비교예 1 내지 3에 비해 난접착성 합성수지인 폴리에틸렌계 스펀지와 고무와의 초기 접착력 및 상태 접착력이 개선되었으며, 내열성도 우수한 것으로 평가되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 접착보강용 프라이머 조성물은 상기의 실시예를 통해 그 우수성이 확인되었으며, 그리고 본 발명은 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 난접착성 합성수지의 접착보강용 프라이머 조성물에 있어서,

   열가소성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 염화폴리올레핀 수지 5~15 중량부, 접착증진제 3~10 중량부, 실란 커플링제 0.2~2 중량부 및 2~6 종의 혼합용제 600~2,000 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 접착보강용 프라이머 조성물은 프라이머의 고형분이 5~15 중량%가 되도록 조절하여 사용하는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 열가소성 폴리우레탄 수지는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카프로락톤을 각각 주성분으로 한 열가소성 폴리우레탄 수지 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 염화폴리올레핀 수지는 분자 내에 수소의 일부가 염소로 치환되어 염소를 포함함으로서 전체 염화폴리올레핀 수지 중량에 대해 염소가 차지하는 중량을 나타내는 염화도가 약 10~40 중량부인 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 접착증진제는 열반응성 알킬페놀수지, 열가소성 테르펜변성 페놀수지, 로진 및 로진에스테르수지, 쿠마론인딘수지 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 용제는 메틸사이클로헥산, 메틸에틸케톤, 사이클로헥산, 아세톤, 초산에틸, 사이클로헥산올, 이소프로판올, n-프로판올, 에탄올 중에서 2~6종을 선택 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 접착보강용 프라이머 조성물.