KR20160097270A

KR20160097270A - 마찰-활성화 접착제 제형 및 적용 장치

Info

Publication number: KR20160097270A
Application number: KR1020167018161A
Authority: KR
Inventors: 스테픈 엠. 준; 니콜 엠. 비버릿지; 잉-여 루
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-08-17
Also published as: US11267997B2; EP3083867A1; TWI658113B; JP6556138B2; US20160312084A1; JP2017503876A; TW201533202A; US20200165496A1; CN105829484A; WO2015095118A1

Abstract

(a) 약 50 내지 약 100 중량부의 반결정질 접착 중합체로서,
(1) 적어도 16개의 탄소 원자의 알킬 탄소 길이를 갖는 결정질 단량체;
(2) 단일중합체 T_g가 약 80℃ 미만인 비결정질 단량체;
(3) 적어도 14개의 탄소 원자의 평균 펜던트 알킬 탄소 길이를 갖는 왁스질 연질 단량체;
(4) 산 또는 염기 작용기를 갖는 단량체;
(5) T_m이 약 40 내지 약 120℃인 작용성 또는 비작용성 거대단량체를 포함하는, 반결정질 접착 중합체;
(b) 0 내지 약 50 중량부의 점착부여제;
(c) 0 내지 약 50 중량부의 결정질 첨가제;
(d) 0 내지 약 50 중량부의 충전제;
(e) 0 내지 약 30 중량부의 오일; 및
(f) 0 내지 약 50 중량부의 하나의 계면활성제의 혼합물을 포함하는, 고체 열가소성 반결정질 마찰-활성화 접착제 조성물.
또한, 그러한 접착제 조성물을 포함하는 글루 크레용(glue crayon) 및 다른 적용 장치.

Description

마찰-활성화 접착제 제형 및 적용 장치{FRICTION-ACTIVATED ADHESIVE FORMULATIONS AND APPLICATION DEVICES}

본 발명은 마찰-활성화 접착제 제형 및 그러한 접착제 제형을 위한 적용 장치(예를 들어, 글루 크레용(glue crayon))에 관한 것이다.

접착제의 사용은 아주 흔하다. 일반적으로 사용되는 접착제는 사용을 위하여 물, 열, 또는 용매에 의해 활성화되어야 하는 고체로서, 또는 액체, 반고체 또는 스틱 형태, 페이스트로서 이용가능하다. 많은 접착제는 하나 이상의 용매를 사용하는데, 이는 증발되기 쉬우며 그 결과 조성물에 건조가 일어나서 그것이 사용 불가능하게 된다. 대안적으로, 접합을 고정시키기 위하여 적용 후에 어떠한 유형의 경화 메커니즘이 있을 수 있다.

많은 접착제 재료는 유통, 판매 등 동안에 그리고 사용 수명 전체에 걸쳐서 특별한 저장 조건 또는 패키징을 필요로 한다. 예를 들어, 종래의 화이트 글루(white glue) 및 글루 스틱(glue stick)은 단단히 밀봉된 상태로 유지되어야 하거나, 또는 그의 용매 성분이 빠져나갈 수 있어서, 앞으로의 적용에 대해 접착제가 사용 불가능하게 된다.

마찰-활성화 접착제의 고체 접착 스틱이 얼마 전부터 잘 알려져 있기는 하지만, 이는 충분히 사용자-친화적(user-friendly)이지 않다.

일부 고체 접착 스틱은 불량한 필기성(writability), 최소한의 점착성, 최소한의 대기(접합) 시간(open (bonding) time), 및 불량한 접착 특성을 갖는다. 다른 고체 접착 스틱은 표면에 적용하기가 어려워서, 때때로 접합되는 양쪽 표면에 접합제가 적용될 것을 필요로 하거나, 단단한 물체로 여러 번 문질러서 접합을 확보할 필요가 있거나, 때때로 접합을 위하여 (아이나 어른이 그들의 손이나 손가락으로 간단히 문질러서 적용할 수 있는 것보다 훨씬 높은) 매우 높은 압력 또는 온도의 사용을 필요로 한다.

미국 특허 제5,604,268호(란덴(Randen) 등)는 100% 고형물 마찰-활성화 접착제를 개시하는데, 이는 전형적으로 "유리 전이 온도(T_g)가 약 100℃의 범위(예를 들어, T_g가 80℃ 내지 110℃의 범위)인 점착부여 단량체성 단위"를 최소한 약 4 중량부 함유한다.

최소한의 필기 압력으로 용이하게 적용되고, 접착제의 고른 코트(even coat)를 생성하고, 우수한 초기 점착성 및 궁극적인 성능 둘 모두를 제공하는 더 우수한 마찰 접착제 제형에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명은 의외의 개선된 성능을 제공하는 신규한 마찰-활성화 접착제 제형을 제공한다. 본 발명은 또한 그러한 접착제 제형을 적용하기 위한 적용 장치를 제공한다.

간단히 요약하면, 본 발명은, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 반결정질 중합체, 점착부여된(tackified) 반결정질 중합체, 특정 펜던트 거대단량체성 단위를 함유하는 반결정질 중합체, 긴 사슬 길이의 알킬 단량체를 함유하는 반결정질 중합체, 거대단량체성 알킬 기 및 긴 사슬 길이의 알킬 기 둘 모두를 함유하는 반결정질 중합체, 결정질 첨가제를 함유하는 반결정질 중합체, 및 계면활성제를 함유하는 반결정질 중합체를 포함하는 글루 크레용을 제공한다.

일부 실시 형태에서, 본 발명의 제형은 하기의 혼합물을 포함하는, 그리고 일부 실시 형태에서는 그로 본질적으로 이루어진 고체 열가소성 마찰-활성화 접착제 조성물이다:

(a) 접착제 조성물 100 중량부당 약 50 내지 약 100 중량부의 반결정질 접착 중합체로서,

(1) 접착 중합체 100 중량부당 약 5 내지 약 96 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 5 내지 약 60 중량부의, 적어도 16개, 전형적으로는 최대 50개 이하의 탄소 원자의 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 결정질 단량체;

(2) 접착 중합체 100 중량부당 약 4 내지 약 70 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 12 내지 약 59 중량부의, 단일중합체 유리 전이 온도(T_g)가 약 80℃ 미만인 적어도 하나의 비결정질 단량체;

(3) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 70 중량부의, 적어도 14개, 전형적으로는 50개 이하의 탄소 원자의 평균 펜던트 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 왁스질 연질 단량체(waxy, soft monomer);

(4) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 10 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 0.5 내지 약 3 중량부의, 산 또는 염기 작용기를 갖는 적어도 하나의 단량체;

(5) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 40 중량부, 전형적으로 바람직하게는 0 내지 약 30 중량부의, 용융 온도(T_m)가 약 40℃ 내지 약 120℃인 적어도 하나의 작용성 또는 비작용성 거대단량체를 포함하는, 반결정질 접착 중합체;

(b) 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 5 내지 약 40 중량부의 적어도 하나의 점착부여제;

(c) 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 결정질 첨가제;

(d) 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 충전제;

(e) 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 30 중량부의 적어도 하나의 오일; 및

(f) 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 계면활성제.

본 발명의 접착제 제형은 다양한 적용 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 접착제 제형은 크레용의 형상(또는 다른 원하는 형상, 예를 들어 전형적으로 손으로 잡기에 적합한 형상)으로, 전형적으로는 제거가능한 랩퍼(wrapper) 또는 커버(covering)를 갖도록 성형되고, 효과적인 양의 접착제 조성물을 기재 상에 침적하기 위해 손으로 사용될 수 있다. 본 발명의 접착제 제형은 또한 종래의 수계 글루 스틱과 유사한 용기(예를 들어, 점진적으로 전진가능한 상승기(progressively advancable elevator)를 갖는 외부 튜브) 내로 충전되거나, 또는 원하는 형상으로 성형되고 이어서 (연필 스타일 클릭 지우개와 유사한) 어플리케이터 내에 넣어질 수 있다. 이러한 선택지들은 소비자에게 최상의 가능한 응용 경험을 가능하게 한다.

본 발명의 접착제를 사용하기 위하여, 본 명세서에 기재된 것과 같은 적용 장치 내에 일반적으로 구성된 접착제의 덩어리를 원하는 피착 기재에 대고 문지른다.

적용 동안 발생된 마찰열이 접착제 제형 내의 중합체를 용융시켜 접착제 몸통으로부터 피착체의 표면에 접착제가 전달되게 하며, 그 결과 그 위에 점착성 접착제 침적물이 형성된다. 필기가능할 뿐만 아니라, 일시적으로 점착성인 접착제를 침적시킬 기능성 글루 크레용이 베이스 반결정질 중합체 및 점착부여된 반결정질 중합체로부터 제조될 수 있다. 개선된 온도 저장 안정성을 갖는 기능성 글루 크레용은 더 긴 사슬 길이의 알킬 기를 함유하는 반결정질 중합체로부터 그리고 결정질 첨가제를 함유하는 중합체로부터 제조될 수 있다. 개선된 필기성 및 개선된 온도 안정성을 갖는 기능성 글루 크레용은 거대단량체성 기를 함유하는 반결정질 중합체로부터 그리고 더 바람직하게는 거대단량체성 기 및 더 긴 사슬 길이의 알킬 기 둘 모두를 함유하는 반결정질 중합체로부터 제조될 수 있다. 게다가, 특정 결정질 첨가제를 점착부여된 반결정질 접착제 및 거대단량체 반결정질 첨가제에 첨가하여 유사한 개선된 온도 안정성을 얻을 수 있다. 기능성일 뿐만 아니라 더 높은 온도 안정성을 갖는 글루 크레용은 배경기술 문헌에서의 크레용에 비하여 상당한 개선을 제공한다.

본 발명은 또한 그러한 조성물을 포함하는, 그리고 일부 실시 형태에서는 그로 본질적으로 이루어진 글루 크레용을 제공한다. 그러한 글루 크레용은 탁월한 저장 및 취급 안정성을 제공한다.

본 발명의 접착제는 다수의 포맷으로, 전형적으로는 접착 크레용의 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 접착제 및 글루 크레용의 예시적인 이점은 다음을 포함한다: 장기간 안정성, 즉 시간 경과에 따라 건조가 일어나거나 경화되는 경향이 없음, 많은 시판 글루 스틱 및 화이트 글루와 비교하여 종이를 주름지게 하는 경향이 감소됨, 특수한 어플리케이터에 대한 필요성이 없음, 그리고 손에 의한 적용에 의해서도 접착제 전달의 정밀성이 향상됨.

유리하게는, 본 발명의 글루 크레용은 확실한 접합을 형성하지만, 건조가 일어나지 않거나 또는 성분들의 손실 - 이는 해로운 제품 성능으로 이어질 수 있음 - 을 방지하기 위한 배리어 유형의 패키징을 필요로 하지 않는다. 더욱이, 그러한 특성으로 인해, 최소한의 그리고 덜 낭비적인 패키징 선택지가 이용가능하다. 추가의 이점은 고체 형태의 스틱이라는 것인데, 이는, 현재의 형태의 액체 접착제의 경우에 일반적인, 적하(dripping) 및 엎지름(spilling)과 우발적인 적용을 방지한다. 본 발명의 글루 크레용의 다른 이점은, 본 조성물의 특성이 아이들이 글루 크레용으로 용이하게 그리거나 필기할 수 있도록 되어 있다는 것이다.

본 발명의 글루 크레용은 학교, 가정 및 사무실 구매층에서 종이, 판지, 우드(wood), 공예 재료 등을 사용하는 가벼운 접착 업무를 위하여 특정 적용 부위/영역에 제어된 양의 접착제를 전달하기 위한 방법으로서 특히 유용하다. 본 발명의 글루 크레용 제형은 우수한 필기성(용이한 적용), 우수한 점착성(지촉 점착성(finger tack)), 우수한 순간 접착력(신속하게 달라붙음(quick stick)), 우수한 대기 시간(접합을 형성하기까지의 시간)을 제공함으로써 당 기술에 비하여 개선을 제공하고, 접합을 형성하는 데 낮은 적용 압력(손 또는 손가락으로의 간단한 문지름)을 필요로 한다.

많은 구매가능한 대체품에 비하여 본 발명의 다른 이점은 하기를 포함한다: (1) 가연성, 독성 및 냄새와 같은 휘발성 유기 용매 문제가 없음; (2) 사용 중이 아닐 때 그리고 특히 뚜껑이 닫히지 않은 상태일 때, 수계 글루 스틱처럼 건조가 일어나지 않음; (3) 순간 점착성, 즉, 적용 후에 접착제가 "건조"되기까지의 대기 기간이 없음; (4) 때때로 수성 기반 글루 스틱 접착제의 경우에 보이는 종이 기재의 부풂(cockling)이 없음; (5) 고가의 용기가 필요하지 않음; 및 (6) 어른 및 아이에 의한 사용 용이성 등.

미국 특허 제5,604,268호(란덴 등)에 개시된 글루 크레용과 본 발명의 글루 크레용 사이의 주요 구별점은 접착 중합체의 조성, 특히 그 안에의 비결정질 단량체의 혼입과 관련되어 있다. 상기 참고문헌은 접착 중합체가 적어도 하나의 비결정질 단량체를 포함하는데, 적어도 하나의 비결정질 단량체는, 단일중합체 T_g가 약 100℃의 범위, 즉 약 80℃ 내지 약 110℃인 적어도 하나의 비결정질 단량체를 포함하는 것이 결정적이라고 교시한다. 의외로, 본 발명자들은 그러한 성분을 사용하지 않고서, 상대적으로 더 낮은 T_g 재료를 대신 사용하여 고성능 글루 크레용이 제조될 수 있음을 알아내었다. 이것이 의외인 것은 상기 참고문헌의 개시내용에 강조되어 있는데, 거기에는 그러한 고 T_g 단량체가 점착부여 단량체로 작용하여, 적절한 접착을 제공하기에 충분히 전체 T_g 및 탄성률(modulus)을 증가시키는 것으로 교시되어 있다. 본 발명자들은, 모든 다른 단량체들에 의해 제공되는 결정성을 파괴할 어떠한 비결정질 성분이 존재하는 한, 이것이 그러한 성분 없이도 달성될 수 있음을 알아내었다. 그러한 더 낮은 T_g 재료를 대신 사용함으로써, 본 발명의 제형은 감소된 비용, 및 증가된 합성상의 융통성을 갖고서 제조될 수 있으며, 이와 함께 최종 조성물은 상기 참고문헌의 교시에 따른 달리 유사한 제형과 비교하여 개선된 필기성을 제공한다.

핵심어 및 용어설명

하기의 정의된 용어에 있어서, 청구범위 또는 본 명세서의 다른 곳에서 상이한 정의가 주어지지 않는다면, 이들 정의가 적용될 것이다.

용어 "결정질 단량체"는 단일중합체의 용융 온도(T_m)가 약 45℃ 내지 약 68℃인 단량체를 의미한다.

용어 "거대단량체"는 텔레킬릭(telechelic) 작용기를 함유할 수 있거나 함유하지 않을 수 있는 저분자량 중합체를 의미한다.

용어 "대기 시간"은 적용된 접착제가 다른 기재와 접합을 형성하기에 충분히 점착성인 상태로 유지되는 시간 간격이다.

용어 "중합체"는 중합체, 공중합체(예를 들어, 둘 이상의 상이한 단량체를 사용하여 형성된 중합체), 올리고머 및 이들의 조합뿐만 아니라, 예를 들어 에스테르 교환(transesterification)을 비롯한 반응 또는 공압출에 의해 혼화성 블렌드로 형성될 수 있는 중합체, 올리고머 또는 공중합체도 포함한다. 달리 나타내지 않는 한, 블록 및 랜덤 공중합체 둘 모두가 포함된다.

용어 "고체"는 실온(즉, 20℃ 내지 25℃)에서 사실상 자가-지지성(self-supporting)이어서, 정지된 상태로 두게 되는 경우, 변형되거나 유동되지 않고서 형상을 유지하게 될 재료를 의미한다.

용어 "점착성"은 만졌을 경우 달라붙음을 의미한다.

용어 "텔레킬릭"은 다른 분자와의 결합을 형성하기 위한 선택적 반응에 대한 능력을 갖는 하나 이상의 말단 작용기를 함유하는 중합체 또는 예비중합체를 의미하고, 텔레킬릭 중합체 또는 예비중합체의 작용성은 그러한 말단 기의 수와 동일하다.

용어 "왁스질"은 단일중합체의 T_m이 약 25 내지 약 44℃인 단량체를 의미한다.

용어 "필기성"은 기재 상에의 접착제의 침적 용이성을 지칭한다.

달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 성분들의 양, 특성, 예를 들어 분자량, 반응 조건 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 기술된 수치 파라미터는 근사치이며, 이 근사치는 본 발명의 교시 내용을 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기재하는 수치 범위 및 파라미터는 근사치임에도 불구하고, 특정 예에 기재된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본래, 그의 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로 인해 필연적으로 생기는 특정 오차를 포함한다.

중량 퍼센트, 중량을 기준으로 한 퍼센트, 중량% 등은 소정 물질의 중량을 조성물 또는 그의 지시된 성분의 중량으로 나누고 이것에 100을 곱한 것으로서 상기 물질의 농도를 지칭하는 동의어들이다.

종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다(예를 들어, 범위 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함). 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수형("a", "an", "the")은 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "화합물"을 포함하는 조성물에 대한 언급은 둘 이상의 화합물들의 혼합물을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 그의 의미에 있어서 "및/또는"을 포함하는 것으로 사용된다.

효과적이고 사용자-친화적이기 위하여, 글루 크레용은 적용이 용이해야 한다. 그러한 물품은 필요한 접착 특성을 제공하고 물리적으로 안정해야 한다. 후자는 글루 크레용이, 사용 중이 아닐 때 과도하게 점착성이지 않아야 하거나 사용 중일 때 사용자의 손에 접착제를 전달하지 않아야 한다는 것을 의미한다.

구체적으로, 본 발명의 글루 크레용은 하기의 특성을 갖는다. 첫째, 글루 크레용은 실온 초과의 용융 온도(T_m)를 가져야 하며, 즉, 본 크레용은 우수하고 안정한 글루 크레용 제품이 되기 위하여 약 50℃의 온도까지, 그리고 전형적으로 바람직하게는 60℃ 초과의 온도까지 유동에 저항한다. 그러한 온도는 전형적으로 저장 또는 수송 상황에서 볼 수 있다. 둘째, 글루 크레용은 바람직하게는 글루 크레용을 기재, 예컨대 종이 상에 문지를 때 마찰로 발생되는 열에 의해 용융된다. 셋째, 용융된/연화된 접착제는 기재에 즉시 전달된다. 넷째, 이러한 용융되고 전달된 중합체는 기재를 습윤시켜야 하고 이어서 감압 접착제로서 기능해야 한다. 다섯째, 접착제는 다른 아이템을 그 위에 접착하기 위하여 일정 시간 동안 점착성 상태로 유지되어야 하는데, 즉 허용가능한 "대기 시간"을 가져야 한다. 이 시간 동안, 접착제는 재-고화 또는 결정화에 의해 더 내구적인 접합이 형성될 때까지 피착 아이템들을 함께 유지하기에 충분한 강도를 갖는다.

예를 들어, 종이 제품들을 함께 접착할 때, 이러한 더 내구적인 접합은 2개의 피착체들을 당겨 떼어낼 때 접착 계면에서 파괴되거나 또는 응집 파괴되기보다는 오히려 종이를 인열시키거나 종이 섬유를 당겨나오게 해야 한다. 종이 인열/섬유 당겨나옴은 적용에 충분한 접합 강도보다 더 큰 접합 강도가 존재함을 나타낼 것이다.

본 발명의 접착제 조성물은 고체 접착 스틱으로서, 이는 휘발성 용매를 함유하지 않고, 표면 상에 문질러서 스틱의 팁(tip)에서 마찰 가열을 야기함으로써 적용된다. 접착제는 그의 용융 온도를 초과하여 가온되는데, 이는 그것을 용융되게 하고 문지름 동작에 의해 부여되는 전단 작용에 의해 표면에 전달되게 한다.

구매가능한 접착 글루 스틱은 수성 소듐 스테아레이트 겔 시스템 중의 폴리비닐 피롤리돈 중합체를 사용한다. 후자의 몇몇 불리한 점은 이것이 제품에서 건조가 일어나는 것을 방지하는 데 고가의 용기를 필요로 한다는 것, 이것이 적용 동안 즉각적인 지촉 점착성을 제공하지 않는다는 것, 그리고 이것이 종종 종이를 부풀게 하거나 주름지게 한다는 것을 포함한다.

전술된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 본 발명의 제형은 하기의 혼합물을 포함하는, 그리고 일부 실시 형태에서는 그로 본질적으로 이루어진 고체 열가소성 마찰-활성화 접착제 조성물이다:

(2) 접착 중합체 100 중량부당 약 4 내지 약 70 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 12 내지 약 59 중량부의, 단일중합체 T_g가 약 80℃ 미만인 적어도 하나의 비결정질 단량체;

(3) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 70 중량부의, 적어도 14개, 전형적으로는 50개 이하의 탄소 원자의 평균 펜던트 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 왁스질 연질 단량체;

(5) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 40 중량부, 전형적으로 바람직하게는 0 내지 약 30 중량부의, T_m이 약 35℃ 내지 약 120℃인 적어도 하나의 작용성 또는 비작용성 거대단량체 단위를 포함하는, 반결정질 접착 중합체;

(c) 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 결정질 첨가제; 및

결정질 단량체

결정질 단량체 성분은 하나 이상의 반응성 종으로, 이는 전형적으로 바람직하게는 적어도 16개, 전형적으로는 50개 이하의 탄소 원자의 펜던트 알킬 단위를 갖는다. 결정질 단량체의 바람직한 실시 형태의 예시적인 예는 결정질 C_n (메트)아크릴레이트, 결정질 비닐 단량체, 결정질 글리시딜 단량체, 결정질 카프로락톤, 결정질 하이드로푸란, 및 당업자에게 알려진 유사한 구조이다.

본 발명의 조성물의 접착 중합체는 중합체 100 중량부당 약 5 내지 약 96 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 5 내지 약 60 중량부의 그러한 결정질 단량체를 포함한다. 그러한 결정질 단량체를 너무 적게 포함하는 접착 중합체 조성물로 제조된 접착제 조성물은 너무 연성이 되고, 만졌을 경우 바람직하지 않을 정도로 달라붙게 되고, 허용가능한 크레용을 형성하기에 너무 끈적거리게(gummy) 되는 경향이 있을 것이며, 한편 그러한 성분을 너무 많이 포함하는 조성물로 제조된 것은 사용하기에 너무 경성이 되고 기능적 크레용을 형성하기에 너무 취성이 되는 경향이 있을 것이다.

비결정질 단량체

비결정질 단량체의 유용한 실시 형태는 단일중합체 T_g가 약 80℃ 미만인 무정형(amorphous) 단량체를 포함하며, 전형적으로 바람직한 실시 형태는 단일중합체 T_g가 약 40℃ 미만인 무정형 단량체, 그리고 가장 바람직한 실시 형태는 단일중합체 T_g가 약 25℃ 미만인 무정형 단량체이다. 바람직한 구조는 비결정질 C_n (메트)아크릴레이트(여기서 n은 1 이상임), 적어도 2개의 펜던트 원자를 갖는 비결정질 비닐 단량체, 적어도 2개의 펜던트 원자를 갖는 비결정질 비닐 에테르, 적어도 4개의 펜던트 원자를 갖는 비결정질 비닐 에스테르, 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 비결정질 폴리에테르 (메트)아크릴레이트, 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 비결정질 폴리실록산 (메트)아크릴레이트, 및 당업자에게 알려진 유사한 구조를 포함한다.

결정질 단량체 성분 및 비결정질 단량체 성분은, 비결정질 성분과 배합될 때, 생성된 접착 중합체 조성물의 결정성을, 생성된 조성물이 약 30℃의 용융 온도(T_m)를 나타내게 될 정도로 파괴하도록 선택된다. 많은 실시 형태에서, 조성물은 주요 T_m이 약 25℃ 내지 약 35℃의 범위에서 나타날 것이다. 전형적으로, 접착 중합체는 추가의 T_m 변곡(inflection)을 나타낼 것이다.

예시적인 예에는 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 2-옥틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 트라이에틸렌글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 알릴 글리시딜 에테르, 에틸 비닐 에테르, 2-에틸 헥실 비닐 에테르, 하이드록실 에틸 아크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 도데실 비닐 에테르, 폴리다이메틸실록실 및 무정형 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

본 발명의 조성물의 접착 중합체는 접착 중합체 100 중량부당 약 4 내지 약 70 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 12 내지 약 59 중량부의, T_g가 약 80℃ 미만인 적어도 하나의 비결정질 단량체를 포함한다. 그러한 비결정질 단량체를 너무 적게 포함하는 접착 중합체 조성물로 제조된 접착제 조성물은 불량한 접착제 전달을 가지게 되고 바람직하지 않을 정도로 취성인 크레용을 형성하게 되는 경향이 있을 것이며, 한편 그러한 성분을 너무 많이 포함하는 조성물로 제조된 것은 너무 연성이고 끈적거리게 되는 경향이 있어서, 불충분한 고체 스틱을 형성하게 될 것이다.

바람직하게는, 결정질 단량체(들) 및 비결정질 중합체(들)의 유형 및 비율의 선택은 생성된 접착 중합체의 T_m이 대략적으로 약 25℃ 내지 약 35℃가 되도록 하여, 생성된 접착제 조성물이 통상의 조건 하에서 효과적으로 그리고 용이하게 사용될 수 있게 한다.

상대적으로 높은 T_g(즉, 80℃ 내지 110℃의 범위) 재료가 접착제 조성물의 탄성률을 상승시키기 위해 점착부여 단량체로서 사용되는 것으로 교시하는 미국 특허 제5,604,268호에 개시된 접착제 조성물과는 구별되게, 대신에 본 명세서에 기재된 바와 같은 비결정질 단량체 성분이 조성물의 결정질 성질을 파괴하는 데 사용되어 생성된 접착제 조성물이 바람직한 점착성을 나타내게 될 것임을 본 발명자들은 알아내었다. 본 발명의 접착제 조성물에 의해 달성된 의외의 성능에 더하여, 본 발명에 따라 사용된 비결정질 단량체는 전형적으로 상기 참고문헌에 기재된 고 단일중합체 T_g 재료보다 상대적으로 더 저렴하게 입수하고 사용한다. 본 명세서에 기재된 저 T_g 재료를 사용하는 것의 이점은 더 우수한 필기성을 포함하며, 많은 경우에 본 발명의 접착제 조성물 및 적용 장치를 제조하기 위한 간소화된 가공을 포함한다.

왁스질 연질 단량체

반결정질 왁스질 단량체의 바람직한 실시 형태는 적어도 14개의 탄소 원자를 갖는 펜던트 사슬을 갖는 결정질 C_n (메트)아크릴레이트, 적어도 14개의 탄소 원자를 갖는 펜던트 사슬을 갖는 결정질 비닐 단량체, 적어도 14개의 탄소 원자를 갖는 펜던트 사슬을 갖는 결정질 글리시딜 단량체, 적어도 14개의 탄소 원자를 갖는 펜던트 사슬을 갖는 결정질 카프로락톤, 적어도 14개의 탄소 원자를 갖는 펜던트 사슬을 갖는 결정질 하이드로푸란, 및 당업자에게 알려진 유사 구조이다.

본 발명의 조성물의 접착 중합체는 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 70 중량부의, 적어도 14개, 전형적으로는 50개 이하의 탄소 원자의 평균 펜던트 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 왁스질 연질 단량체를 포함한다.

산 또는 염기 작용성 단위

적합한 산성 공단량체의 예시적인 예에는 3 내지 12개의 탄소 원자를 포함하고 일반적으로는 1 내지 4개의 카르복실산 모이어티(moiety)를 갖는 유기 카르복실산이 포함된다. 그러한 단량체의 비제한적인 예는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 크로톤산, 말레산, b-카르복시에틸아크릴레이트 등이다.

적합한 염기성 공단량체의 예시적인 예에는 N, N-다이메틸-아미노에틸 (메틸)아크릴레이트, N,N-다이메틸아미노프로필 (메트)아크릴레이트, t-부틸아미노에틸 (메틸)아크릴레이트 및 N,N-다이에틸아미노 (메트)아크릴레이트, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락톰, (메트)아크릴아미드 또는 N, N-다이메틸 아크릴아미드가 포함된다.

본 발명의 조성물의 접착 중합체는 접착 중합체 100 중량부당 약 0 내지 약 10 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 0.5 내지 약 3 중량부의, 산 또는 염기 작용기를 갖는 단량체를 포함한다. 그러한 산 또는 염기 작용성 단위를 너무 적게 포함하는 접착 중합체 조성물로 제조된 접착제 조성물은 약간 저하된 접착력을 갖는 경향이 있을 것이며, 한편 그러한 성분을 너무 많이 포함하는 조성물로 제조된 것은 적용하기가 어렵고 매우 끈끈해지는(stringy) 경향이 있을 것이다.

거대단량체

본 발명의 제형은 거대단량체(들)를 함유한다. 적합한 거대단량체는, 최종 거대단량체의 용융 온도(T_m)가 약 35℃ 내지 약 70℃ 그리고 더 바람직하게는 약 45℃ 내지 약 60℃의 범위 내에 있도록, 예를 들어 다음의 상응하는 예비중합체로부터 제조된다: 옥타데실 아크릴레이트(ODA), 베헤닐 아크릴레이트(BeA) 및 테트라데실 아크릴레이트(TDA), 테트라데실 메타크릴레이트(TDMA), 헥사데실 아크릴레이트(HDA), 헥사데실 메타크릴레이트(HDMA), ODA, 옥타데실 메타크릴레이트(ODMA), 에이코실 아크릴레이트(ECA), 에이코실 메타크릴레이트(ECMA), BeA 및 베헤닐 메타크릴레이트(BeMA)의 혼합물 등. 거대단량체는 본 명세서에 기재된 글루 크레용 중합체에 대한 표준 중합 기법을 통해 반결정질 중합체 내로 혼입된다. 작용기에 의해 반응하는 이러한 거대단량체에는 앞서 바로 언급된 구체적인 거대단량체들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

바람직한 거대단량체/반결정질 중합체는 마찰 활성화 후에 점착성 골격을 갖고, 그로부터 매달려 있는 왁스질 또는 왁스질-경성(waxy-hard)인 펜던트 거대단량체 기를 갖는다. 이론에 의해 구애되고자 하지 않지만, 결정질/왁스질, 왁스질-경성 세그먼트는 중합체 사슬들 사이를 공결정화하여 필기성을 개선함으로써 중합체를 보강하고 중합체에 대해 더 높은 온도 안정성을 제공하는 것으로 여겨진다. 이는, 이들 중합체의 DSC에서, 더 높은 온도 피크가 ODA 거대단량체에 대해서는 대략 47℃ 내지 49℃에서 그리고 BeA 거대단량체에 대해서는 대략 68℃에서 얻어진다는 점에서 입증된다. 거대단량체 함량이 증가됨에 따라, 이들 피크의 세기는 증가된다. 거대단량체가 제공하는 이러한 더 높은 안정성은 또한 중합체가 "용융되고 유동하는" 온도를 결정하는 간단한 용융 시험을 사용하여 입증될 수 있다.

본 발명의 조성물의 접착 중합체는 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 40 중량부, 전형적으로 바람직하게는 0 내지 약 30 중량부의, T_m이 약 35℃ 내지 약 120℃인 작용성 또는 비작용성 거대단량체를 포함한다. 그러한 성분을 너무 많이 포함하는 접착제 조성물은 경성이고 취성이 되는 경향이 있어서, 종이에 불량한 접착제 전달을 제공하게 될 것이다.

점착부여제

추가로, 점착부여제가 중합체와 혼합될 수 있으며, 이에는 당업자에게 알려진 임의의 그러한 점착부여제, 예를 들어 우드 로진, 우드 로진 에스테르, 테르펜, C₅ 및 C₉ 지방족 및 방향족 점착부여제 등이 포함된다. 선택적으로, 가소제가 또한 첨가될 수 있다.

많은 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물은 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 5 내지 약 40 중량부의 적어도 하나의 점착부여제를 포함한다. 너무 적은 점착부여제를 함유하는 본 발명의 접착제 조성물은 원하는 것보다 더 불량한 접착력을 제공하는 경향이 있을 수 있으며, 한편 너무 많은 점착부여제를 함유하는 것은 원하는 것보다 더 불량한 필기성을 나타내는 경향이 있을 수 있다.

결정질 첨가제

선형 탄화수소를 기재로 한 산, 이산, 알코올, 다이올, 왁스 등과 같은 다양한 작용기를 갖는 결정질 첨가제가, 필요에 따라, 아크릴레이트 중합체에 첨가되어 글루 크레용에 대해 더 높은 온도 안정성을 제공할 수 있다.

결정질 첨가제는 아크릴레이트 중합체와 용융 혼화성이고(즉, 용융될 때 투명 단일상 시스템을 형성할 것이고) 냉각 시에 이는 부분적으로 또는 완전히 결정화되고 중합체 중에 미세하게 분산된 상을 형성한다. 이는 중합체의 응집 강도를 손상시키지 않고서 아크릴레이트 공중합체를 보강하는 것으로 여겨진다. 첨가제/중합체 블렌드는 첨가제로 인해 신속한 셋-업 시간을 나타내는데; 예를 들어 120℃ 용융물로부터 부울 때, 블렌드는 수 초 이내에 불투명해지고 수 분 이내에 고화된다.

결정질 첨가제는 중합체에 대해 결정질 첨가제의 융점까지 개선된 저장 안정성(즉, 크리프(creep) 및 유동에 대한 저항성)을 제공한다. 약 3 내지 약 50 중량%의 보통 정도 수준의 첨가제는 접착력을 손상시키지 않으며, 실제로 핵화제로서 작용함으로써 재결정화를 촉진시키는 경향이 있을 수 있다. 더 높은 로딩(loading) 수준은 접착력을 감소시켜 접합 파괴를 야기한다.

본 발명에 유용하기 위하여, 첨가제는 베이스 중합체로부터 (적어도 부분적으로) 결정화된다. 첨가제는 단작용성이라면 적어도 20개의 탄소 그리고 전형적으로 바람직하게는 적어도 22개의 탄소 원자의 n-알킬 사슬 길이를 갖고 이는 적어도 약 50℃ 그리고 전형적으로 바람직하게는 적어도 약 70℃의 융점을 갖는다. 미국 특허 제5,604,268호의 컬럼 8에서의 표에는 본 발명에 사용하기에 적합한 몇몇 결정질 첨가제 및 텔레킬릭 중합체가 열거되어 있다.

40 및 50개 탄소 길이, 1차, 선형, 완전 포화된 알코올이 특히 효과적이다. 상응하는 선형 왁스와 비교하여, 알코올은 더 극성인 아크릴레이트 중합체와 더 혼화성이다. 알코올 블렌드는 왁스 블렌드보다 더 우수한 접착력을 갖는다.

많은 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물은 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부, 일부 경우에는 0 내지 약 30 중량부의 적어도 하나의 결정질 첨가제를 포함한다.

오일

일부 실시 형태에서, 접착제 조성물은 제형의 필기성을 추가로 개선하기 위해 오일을 포함할 것이다.

접착제 조성물은 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 30 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 1 내지 약 10 중량부의 오일을 포함할 수 있다. 조성물이 너무 많은 오일을 함유하는 경우, 조성물은 감소된 접착력 및 종이 인열을 제공하는 경향이 있을 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물에 사용될 수 있는 오일의 예시적인 예에는 올리브유, 글리세린, 광유, 저분자량 폴리에틸렌 옥사이드, 및 저분자량 폴리프로필렌 옥사이드가 포함된다.

계면활성제

일부 실시 형태에서, 접착제 조성물은 본 조성물의 필기성 및 세척성을 개선하기 위하여 계면활성제를 포함할 것이다.

접착제 조성물은 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부, 전형적으로 바람직하게는 약 10 내지 약 40 중량부의 계면활성제를 포함할 수 있다. 너무 적은 계면활성제를 함유하는 접착제 조성물은 원하는 것에 미치지 못하는 필기성 및 세척성 성능을 나타내는 경향이 있을 수 있는 한편, 과도하게 많은 양의 계면활성제를 함유하는 것은 더 약한 접합 성능을 나타내고 너무 연성이어서 작업이 더 어려울 수 있다.

본 발명에 유용한 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 및 양이온성 계면활성제를 포함하며, 비이온성 계면활성제가 전형적으로 바람직한데, 이는 음이온성 및 양이온성 재료보다 접착제 조성물의 다른 성분들과의 더 큰 혼화성을 나타내는 경향이 있기 때문이다. 본 발명에 유용한 계면활성제의 예시적인 예에는 스테아르산, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 및 이들의 블렌드의 블록 공중합체; C₁₂ 내지 C₅₀ 알코올 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 에톡실화 지방 에스테르, 지방산, 및 에톡실화 지방산이 포함된다. 본 발명에 사용하기에 적합한 구매가능한 계면활성제의 예시적인 예에는 유니톡스(UNITHOX)™ 420, 450, 480, 490, 550, 720, 및 750(베이커 휴즈(Baker Hughes)로부터 입수), 테르기톨(TERGITOL)™ 15-S-3 및 15-S-20(다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 입수), 플루로닉(PLURONIC)® F38, F87, F68, F98, F127, 및 P85(바스프(BASF)로부터 입수), 및 테트로닉(TETRONIC)® 904, 908, 1107, 1304(바스프로부터 입수)가 포함된다.

충전제 및 기타 첨가제

탄산칼슘, 실리카, 벤토나이트 점토, 유리 구체 및 버블, 목분 등과 같은 충전제가 용융 혼합에 의해 글루 크레용 중합체 내로 용이하게 혼합될 수 있다. 염료, 안료 등과 같은 착색제가 필요에 따라 사용될 수 있다. 열 가공 동안 중합체의 이상 착색(off coloration)을 감소시키기 위해 산화방지제가 사용될 수 있다. 오버코트(overcoat), 예컨대 앞서 바로 언급된 충전제 또는 더 높은 융점을 나타내는 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체 등과 같은 다른 재료 - T_m이 38℃보다 높음 -, 종이, 종이 라이너, 플라스틱 필름 등이 글루 크레용 중합체의 특성으로 인해 겪게 될 수 있는 점착성의 임의의 지각을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 오버코트는, 굴곡 응력에 놓일 때 파괴에 대한 저항성으로서 정의되는, 크레용의 전체 (파단) 강도를 향상시킬 수 있다. 그러한 충전제의 양은 그러한 충전제와 일반적으로 관련된 효과를 생성하기에 효과적인 양이다.

많은 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물은 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 충전제를 포함한다.

응용

본 발명의 접착제 제형의 유리한 특성으로 인해, 이는 글루 크레용 형태로, 즉 간단한 종이 랩핑을 갖는 핸드 헬드 스틱(hand held stick)으로 사용될 수 있다. 기밀 캡(air-tight cap)을 갖는 플라스틱 원통과 같은 특수 용기가 필요하지 않다.

본 발명의 글루 크레용은 종이, 판지, 우드, 공예 재료 등을 사용하는 가벼운 접착 업무를 위하여 특정 적용 부위/영역에 제어된 양의 접착제를 전달하기 위한 방법과 같이, 유용한 학교, 가정 및 사무실 응용이 될 것이다.

원하는 실시 형태

본 발명의 접착제 조성물의 다양한 성분들의 바람직한 조성 비율 범위 및 대안적인 선택이 본 명세서에 기재되어 있다. 본 명세서에 개시된 임의의 바람직한 선택(즉, 조성 비율 또는 재료 선택)은, 예를 들어 특정한 원하는 응용에 대한 성능을 최적화하기 위하여, 임의의 하나 이상의 다른 바람직한 선택(즉, 조성 비율 또는 재료 선택)과 동시에 사용되거나 단독으로 사용될 수 있다. 모든 그러한 조합이 본 명세서에 의해 개시되는 것으로 의도되며; 명확함을 위하여, 모든 그러한 조합이 본 명세서에 구체적으로 언급되어 있지는 않다. 당업자는 원하는 응용에 대해 최적화된 본 발명의 접착제 조성물의 구체적인 실시 형태를 용이하게 제형화할 수 있을 것이다.

실시예

본 발명은 하기의 예시적인 실시예를 참고하여 추가로 설명될 것이다.

사용된 두문자어 및 약어:

분석 방법

용융 온도: 티에이 인스트루먼츠(TA instruments) Q200 시차 주사 열량계를 사용하여 용융 온도(T_m)를 측정하였다. 대략 5 mg의 샘플을 샘플 팬 내에 넣었다. 샘플을 -20℃에서 평형을 이루게 하고 50 mL/min으로의 N₂의 퍼지 하에서 10℃/min으로 120℃로 가열하였다. 최초로 관찰된 흡열의 피크로서 융점을 취하였다.

필기성: 필기성을 주관적으로 측정하고 기재 상에의 접착제의 침적의 용이성으로서 정의하였으며 1 내지 5의 척도로 등급을 매겼는데, 이때 5가 가장 필기성이 높거나 적용하기가 가장 용이하다. 3 등급은 접착제가 1회 긋는 동작(single stroke)으로 침적 영역을 가로질러 고르게 적용되었음을 나타내었다. 더 높은 등급은 더 많은 접착제 침적을 나타내었으며, 더 낮은 등급은 불량한 침적을 나타내었다. 필기 도구를 잡는 것과 같이 접착제를 잡고 사용하여 접착제를 종이 기재 상에 침적하였다.

지촉 점착성: 접착제를 기재 상에 침적하고, 적용 후에 5초간 대기하고, 손가락으로 터치함으로써 지촉 점착성을 결정하였다. 성능을 1 내지 5 척도로 등급매겼으며, 이때 5가 가장 강력한 점착성이었다.

대기 시간: 대기 시간은 접착제가 점착성인 상태로 유지되는 시간이며, 필기성 및 지촉 점착성과 유사하게 평가하였다.

종이 인열: 접착제를 종이 기재 상에 침적하고, 5초간 대기하고, 이어서 침적된 접착제 위에 종이 스트립을 놓고 지압으로 누름으로써 종이 인열을 평가하였다. 대략 5분 후에, 스트립을 보통 속도로 박리하고 임의의 종이 인열 또는 섬유 당겨나옴을 관찰하였다. 종이가 인열되었거나 또는 종이 섬유가 어느 기재로부터든 당겨나왔다면, Y 등급을 부여하였으며, 그렇지 않으면 N 등급을 부여하였다.

세척성: 다음과 같이 세척성을 평가하였다. 접착제를 2 인치 × 2 인치 정사각형의 면직물(100% 면)에 수작업으로 적용하였다. 접착제의 침적물은 맨눈으로 볼 때 가시적이었으며 각각의 직물 견본에 대한 터치에 있어서 명백하였다. 이어서, 직물을 온수 세탁 및 냉수 헹굼 및 표준 세탁 세제를 사용하여 소비자용 GE 세탁기에서 세척하였다. 세탁 사이클이 완료된 후에, 이어서 직물 샘플을 표준 GE 건조기에 옮기고, 여기서 이것이 만졌을 경우 건조할 때까지 이를 "고온" 사이클에서 건조시켰다. 건조기로부터 꺼낼 때, 직물 샘플을 맨눈으로 그리고 손에 의한 터치에 의해 다시 조사하였다. 접착제 잔류물이 직물 샘플에 대해 검출되지 않았다면, 제형을 세척성에 대해 Y로 등급매겼다.

실시예 1 내지 실시예 17

결정질 단량체(ODA), 왁스질 단량체(SMA), 거대단량체(ODAmac), 아크릴산(AA), 및 저 T_g 단량체(변동됨)의 양을 변동시켜, 일련의 접착제 조성물을 제조하였다. 3개의 저 T_g 단량체를 이용하였다: IOA(단일중합체, T_g 약 -54℃), BuMA(단일중합체, T_g 약 20℃), 및 BzMA(단일중합체, T_g 약 54℃). 이들 접착제의 조성이 표 1에 나타나 있다. 모든 실시예는, 달라붙으면서 약간 끈적거리는 질감으로부터 경성이면서 다소 취성인 질감에 이르기까지 다양한 질감의 접착 크레용을 형성하였다. 표 2는 이들 접착제에 대한 정성적인 결과를 예시하는데, 이는 실시예 1 내지 실시예 12는 바람직한 실시예이며, 한편 실시예 13 내지 실시예 17은 덜 바람직한 실시예임을 보여준다.

[표 1]

[표 2]

실시예 18 및 비교예 C1

2개의 추가의 접착제 조성물, 실시예 18 및 비교예 C1을 제조하고 글루 크레용으로 형성하였다. 각각의 조성이 표 3에 나타나 있다.

[표 3]

실시예 18에서는, 아이소옥틸 아크릴레이트(T_g 약 -58℃)를 본 발명에 따른 비결정질 단량체로서 사용하였다. 비교예 C1에서는, 메틸 메타크릴레이트(T_g 약 105℃)를 비결정질 단량체로서 사용하였다.

비교예 C1의 글루 크레용은 불량한 접착력, 불량한 필기성을 나타내었으며, 실시예 18의 조성물보다 상당히 더 경성이었다. 그러나, IOA-기반 샘플 - 이는 미국 특허 제5,604,268호에 의해 정의된 바와 같은 어떠한 "점착부여 단량체성 단위"도 함유하지 않음 - 은 탁월한 접착력, 윤활성, 대기 시간을 나타내었다.

표 4는 이들 2개의 접착제 조성물에 대한 T_m, 필기성, 대기 시간, 및 종이 인열을 나타낸다.

[표 4]

실시예 19 내지 실시예 22

실시예 19 내지 실시예 22의 경우, 하기의 조성(중량부 단위의 양)을 사용하여 반결정질 접착 중합체를 제조하였다.

[표 5]

실시예 23 내지 실시예 26

실시예 23 내지 실시예 26의 경우, 실시예 19 내지 실시예 22의 반결정질 접착 중합체를 다음과 같이 블렌딩하여 본 발명의 바람직한 접착제 조성물을 형성하였다.

[표 6]

실시예 23 내지 실시예 26 각각에서, 접착제 조성물은 필기성 등급 4, 종이 인열 등급 Y, 및 세척성 등급 Y로 월등한 결과를 보이는 것으로 밝혀졌다.

본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 그의 바람직한 실시 형태들과 관련하여 충분히 설명되어 있지만, 다양한 변경 및 변형이 당업자에게 명백하다는 것에 유의하여야 한다. 그러한 변경 및 변형은, 그들이 첨부된 청구범위로부터 벗어나지 않는 한, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 인용된 모든 특허, 특허 문헌 및 간행물의 완전한 개시 내용은 참고로 포함된다.

Claims

(a) 약 50 내지 약 100 중량부의 반결정질 접착 중합체로서,
(1) 접착 중합체 100 중량부당 약 5 내지 약 96 중량부의, 적어도 16개 탄소 원자의 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 결정질 단량체;
(2) 접착 중합체 100 중량부당 약 4 내지 약 70 중량부의, 단일중합체 T_g가 약 80℃ 미만인 적어도 하나의 비결정질 단량체;
(3) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 70 중량부의, 적어도 14개의 탄소 원자의 평균 펜던트 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 왁스질 연질 단량체(waxy, soft monomer);
(4) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 10 중량부의, 산 또는 염기 작용기를 갖는 적어도 하나의 단량체;
(5) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 40 중량부의, T_m이 약 35℃ 내지 약 120℃인 적어도 하나의 작용성 또는 비작용성 거대단량체를 포함하는, 반결정질 접착 중합체;
(b) 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 점착부여제(tackifier);
(c) 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 결정질 첨가제;
(d) 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 충전제;
(e) 0 내지 약 30 중량부의 적어도 하나의 오일; 및
(f) 0 내지 약 50 중량부의 적어도 하나의 계면활성제의 혼합물을 포함하는, 고체 열가소성 반결정질 마찰-활성화 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 반결정질 접착 중합체는
(1) 접착 중합체 100 중량부당 약 5 내지 약 60 중량부의, 적어도 16개 탄소 원자의 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 결정질 단량체;
(2) 접착 중합체 100 중량부당 약 12 내지 약 59 중량부의, 단일중합체 T_g가 약 80℃ 미만인 적어도 하나의 비결정질 단량체;
(3) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 70 중량부의, 적어도 14개의 탄소 원자의 평균 펜던트 알킬 탄소 길이를 갖는 적어도 하나의 왁스질 연질 단량체;
(4) 접착 중합체 100 중량부당 0.5 내지 약 3 중량부의, 산 또는 염기 작용기를 갖는 단량체; 및
(5) 접착 중합체 100 중량부당 0 내지 약 30 중량부의, T_m이 약 40 내지 약 120℃인 작용성 또는 비작용성 거대단량체를 포함하는, 조성물.
제2항에 있어서,
(1) 상기 결정질 단량체는 16 내지 50개의 탄소 원자의 펜던트 알킬 기를 갖고;
(2) 상기 비결정질 단량체는 단일중합체 T_g가 약 40℃ 미만이고;
(3) 상기 왁스질 연질 단량체는 14 내지 50개의 탄소 원자의 펜던트 알킬을 갖고;
(4) 상기 산 또는 염기 작용기를 갖는 단량체는 산 작용기를 갖고;
(5) 상기 거대단량체는 T_m이 약 45℃ 내지 약 60℃인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 반결정질 접착 중합체는 (1) 적어도 하나의 그러한 결정질 단량체; (2) 적어도 하나의 그러한 비결정질 단량체; (3) 적어도 하나의 그러한 왁스질 연질 단량체; (4) 적어도 하나의 그러한 단량체; 및 (5) 적어도 하나의 그러한 거대단량체로 본질적으로 이루어지는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 접착제 조성물 100 부당 약 5 내지 약 40 중량부의 적어도 하나의 점착부여제를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 접착제 조성물 100 부당 약 1 내지 약 30 중량부의 적어도 하나의 결정질 첨가제를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 결정질 첨가제는 T_m이 적어도 약 50℃인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 접착제 조성물 100 부당 약 1 내지 약 10 중량부의 오일을 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 접착제 조성물 100 부당 약 10 내지 약 40 중량부의 계면활성제를 포함하는, 조성물.
접착제가 접착 크레용(adhesive crayon)으로서 형상화되는 제1항의 조성물 및 제거가능한 랩퍼(removable wrapper)를 포함하는 접착제 적용 장치.
(a) 제1항의 조성물을 감압 접착제 덩어리로 형성하는 단계; 및
(b) 상기 감압 접착제 덩어리를 기재 상에 마찰 문지름(friction rubbing)하는 단계를 포함하며,
상기 마찰 문지름은 상기 기재 상에 점착성 접착제 침적물이 형성되게 하는, 제1항의 조성물의 사용 방법.