KR20160119764A - 핫 멜트 접착제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 핫 멜트 접착제 물질, 및 물품에서 구조체를 조립하기 위해 그 핫 멜트 접착제를 사용하여 제조된 물품에 관한 것이다. 그 접착제 물질은 전형적으로 비정질 중합체를 상용성 비정질 중합체와 블렌딩함으로써 제조된다.
Description
본 출원은 모든 지정 국가에 대하여 출원인, 미국 법인인 아이에프스 인더스트리즈 인크.(IFS INDUSTRIES INC.) 및 모든 지정 국가에 대하여 오로지 발명자, 미국 시민인 윌리엄 엘. 부넬리(William L. Bunnelle)의 명칭 하에 2014년 12월 18일자로 PCT 특허 출원으로서 출원되어 있으며, 그리고 전체 내용이 본 명세서에 참고 인용되어 있는 2013년 12월 19일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/918,434를 우선권 주장의 기초 출원으로 한 것이다.
본 발명에는, 일반 목적으로서, 물품의 구성에서 셀룰로오즈계 재료, 필름, 섬유 또는 부직물과 같은 기재에 도포될 수 있는 핫 멜트 접착제 물질이 개시되어 있다. 그 접착제 조성물은 물품을 조립하기에 충분한 용융 점도, 응집력 및 접착력을 달성하도록 그리고 기계적으로 안정한 제품을 얻도록 제조된다. 그 접착제는 전형적으로 물품의 제조에서 이용하는 소정의 유용한 구성 특성을 얻는 비율로 조합된 중합체 물질들의 블렌드를 포함한다. 하나의 실시양태는 핫 멜트 접착제이다. 제2 실시양태는 핫 멜트 접착제의 구성 특성 및 양태를 이용하여 제조된 물품이다.
일반적인 핫 멜트 접착제는 실질적으로 균일한 열가소성 블렌드 중에 중합체 및 첨가제를 조합함으로써 제조된다. 개선된 도포 장비에서 그리고 현행 최신 물품 구성에서 사용하기 위해서는 개선된 물질들이 요구된다. 개선된 접착제를 얻는, 물질들의 새로운 포뮬레이션 배합 및 블렌딩 기법을 제공하는 것에 대한 실질적인 필요성이 존재한다.
접착제 조성물은 제1 비정질 α-올레핀 공중합체 및 제2 중합체를 포함한다. 그 비정질 중합체는 부텐 및 하나 이상의 알파 올레핀 단량체, 예컨대 에틸렌, 프로펜, 펜텐, 옥텐 등을 포함하는 비정질 또는 랜덤 중합체를 포함한다. 그 제2 중합체는 희석제, 점도 조정제, 증량제 또는 가소제로서 작용할 수 있는 비정질 물질을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "단독중합체"는 단일 단량체의 중합으로부터 결과로 형성되는 중합체, 즉 단일 유형의 반복 단위로 기본적으로 구성되는 중합체를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "공중합체(들)"은 2 이상의 상이한 단량체의 중합에 의해 형성된 중합체(들)을 의미한다. 예를 들면, 용어 "공중합체"는 프로펜 또는 부텐, 바람직하게는 1-부텐과 같은 단량체와 예를 들어 에틸렌, 1-헥센 또는 1-옥텐과 같은 α-올레핀과의 공중합 반응 생성물을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "프로펜 공중합체" 또는 프로필렌 공중합체"는 40 내지 50 중량% 초과의 프로펜과, 에틸렌 및 C4 내지 C20 α-올레핀을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체와의 공중합체를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "부텐 공중합체"는 n-부텐(1-부텐) 또는 2-부텐과 C2-3 및 C5-20 알파 올레핀의 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체와의 중합체를 의미한다. 부텐 공중합체는 전형적으로 최소량으로서 적어도 약 40 중량% 또는 약 50 중량% 또는 그 이상의 부텐 단량체, 예를 들면 1-부텐을 포함한다.
용어 "비정질"은 결정화도의 실질적인 부재, 즉 5% 미만 및 1% 미만을 의미한다. 용어 "헤테로상(heterophase)" 중합체는 냉각된 접착제 매스에서 응집 강도를 제공할 수 있는 적어도 어느 정도의 실질적인 결정질 함량(적어도 5 중량%, 10 중량%, 20 중량%, 40 중량% 또는 50 중량%의 결정질 함량) 및 비정질 특성을 갖는 중합체를 의미한다. 그 결정질 함량은 입체규칙성 블록 또는 시퀀스의 형태로 존재할 수 있다.
용어 "시퀀스 또는 블록"은 조성, 결정화도 또는 다른 양태가 유사한 반복 단량체의 중합체 부분을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "개방 시간(open time)"은 제1 기재에 대한 용융된 핫 멜트 접착제 조성물의 도포와, 기재 상의 접착제로부터의 유용한 점착 또는 습윤이 그 접착제 조성물의 고화에 기인하여 효과적으로 멈출 때의 시간 사이의 경과 시간의 양을 의미한다. 개방 시간은 또한 "작용 시간(working time)"이라고도 칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "기재"는 핫 멜트 접착제 조성물과의 접촉이 의도되는, 적어도 일부 또는 전부 고화된 섬유, 필름 또는 평평한 표면을 지닌 임의의 물품을 의미한다. 일부 경우에는, 핫 멜트 접착제 조성물의 동일한 면적, 원, 비드, 라인, 필라멘트 또는 도트가 2 이상의 기재와, 이들 사이에 접착제 결합을 형성할 목적으로, 접촉하게 된다. 일부 그러한 경우, 기재는 동일 물품의 부분, 예를 들면 접힌(folded) 필름 또는 접힌 부직물, 위로 접힌 카드보드 시트의 2개 면이고, 여기서 그 2개 면은 함께 접착 결합된다. 다른 그러한 경우, 기재는 상이한 물품의 부분, 예를 들면 제2 필름, 부직물 또는 카드보드 시이트에 접착 결합되는 플라스틱 필름이다. 그 기재는 불투과성, 투과성, 다공성 또는 비다공성일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 일반적으로 동일하거나 균일하지만, 정의된 특성, 정의 등으로부터 최소 변동을 허용하거나 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들면, 본 명세서에서 기술되어 있는 측정된 특성, 예컨대 점도, 융점 등에서의 작은 측정가능하거나 측정불가능한 변동이 인간 착오 또는 방법론 정밀성으로부터 결과로 야기될 수 있다. 다른 변동이 제조 공정, 포뮬레이션의 열적 내역 등에서의 고유한 편차에 의해 야기된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 접착제 조성물은 기록된 바와 같은 특성을 실질적으로 갖는 것으로 언급된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "주요 비율"은 물질 또는 단량체가 50 중량% 초과로 사용된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "주요 성분"은 물질 또는 단량체가 보다 일반적인 물질이거나, 다른 것과 비교하여 혼합물 또는 중합체 내에 보다 높은 농도를 갖지만 50 중량%만큼 많을 수 없다는 것을 의미한다.
이행 문구 "실질적으로 이루어지는"는 특정 물질에 대한 청구범위의 영역을 제한하지만 특허청구된 물질의 기본적인 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않은 것들을 포함한다. 이들 특징은 개방 시간, 응집 강도(인장 강도), 박리 강도 및 점도를 포함한다. 제3 중합체의 유의적인 양 또는 점착화제의 유의적인 양은 특허청구된 물질의 기본적인 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미친다.
접착제 물질은 1-부텐을 포함하는 실질적으로 비정질이거나 또는 랜덤하게 중합된 중합체 물질을 포함하는 폴리올레핀 공중합체를 포함하는 제1 중합체 및 폴리이소부틸렌 중합체 또는 유사 물질과 같은 상용성 비정질 액체 부텐 중합체를 포함하는 제2 비정질 중합체를 포함한다. 그 폴리이소부틸렌 중합체는 상당한 비율(50 mol% 초과, 경우에 따라서는 90 mol% 초과)의 이소부틸렌 단량체를 포함한다.
제1 비정질 중합체는 전형적으로 부텐(예, 1-부텐)을 포함하고, 에틸렌, 프로펜 또는 제2 C4-40 올레핀 중합체를 함유할 수 있는 공중합체 또는 삼원공중합체일 수 있다. 이러한 실질적인 비정질의 저 결정화도 중합체는 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 결정질 특성을 갖는다.
그 비정질 중합체는 부텐계 공중합체(미량은 적어도 약 30 또는 40 또는 50 또는 60 중량%의 1-부텐임)이고, 그것은 또한 랜덤 부텐-α-올레핀 공중합체라고 칭할 수도 있다. 이 부텐 공중합체는 프로펜으로부터 유도된 하나 이상의 단위, 즉 단량체 단위, 에틸렌 또는 4개 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 α-올레핀으로부터 유도된 하나 이상의 공단량체를 포함한다.
제1 공중합체는 약 30 mol% - 약 75 mol%, 바람직하게는 약 40 mol% - 약 70 mol%, 약 50 mol% - 약 65 mol%의 부텐으로부터 유도된 단위를 포함한다. 부텐으로부터 유도된 단위 이외에도, 그 공중합체는 약 70 mol% - 약 30 mol% 또는 약 60 mol% - 약 40 mol%의 바람직하게는 에틸렌, 프로펜 또는 하나 이상의 C5-10 알파-올레핀 단량체로부터 유도된 단위를 포함한다.
하나 이상의 실시양태에서, α-올레핀 공단량체 단위는 또한 다른 단량체, 예컨대 에틸렌, 1-부텐, 1-헥산, 4-메틸-1-펜텐 및/또는 1-옥텐으로부터 유도될 수도 있다. 예시적인 알파 올레핀은 에틸렌, 부텐-1, 펜텐-1,2-메틸펜텐-1, 3-메틸부텐-1, 헥센-1, 3-메틸펜텐-1, 4-메틸펜텐-1, 3,3-디메틸부텐-1, 헵텐-1, 헥센-1, 메틸헥센-1, 디메틸펜텐-1, 트리메틸부텐-1, 에틸펜텐-1, 옥텐-1, 메틸펜텐-1, 디메틸헥센-1, 트리메틸펜텐-1, 에틸헥센-1, 메틸에틸펜텐-1, 디에틸부텐-1, 프로필펜탄-1, 데센-1, 메틸노넨-1, 노넨-1, 디메틸옥텐-1, 트리메틸헵텐-1, 에틸옥텐-1, 메틸에틸부텐-1, 디에틸헥센-1, 도데센-1 및 헥사도데센-1로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나 이상의 실시양태에서, 비정질 공중합체는 약 30 mol% - 약 75 mol%, 바람직하게는 약 40 mol% - 약 00 mol%의 부텐으로부터 유도된 단위 및 약 70 mol% - 약 30 mol%, 약 60 mol% - 약 40 mol%, 약 50 mol% - 약 65 mol%의 에틸렌, 프로펜, 1-헥센 또는 1-옥텐으로부터 선택된 하나 이상의 알파-올레핀 단량체로부터 유도된 단위를 포함한다. 소량의 α-올레핀 단량체(들)은 약 0.1 내지 20 mol%의 범위로 사용될 수 있다. 그 비정질 중합체는 약 1,000 내지 약 25,000 또는 그 미만, 바람직하게는 약 2,000 내지 20,000의 중량 평균 분자량(Mw)를 갖는다.
하나 이상의 실시양태에서, 제1 공중합체는 약 30 mol% - 약 70 mol%, 바람직하게는 약 40 mol% 내지 약 60 mol%의 부텐으로부터 유도된 단위, 및 약 70 mol% - 약 30 mol% 또는 약 60 mol% - 약 40 mol%의 프로펜으로부터 유도된 단위을 포함하고, 한편 소량의 α-올레핀 단량체(들)는 약 0.1 mol% 내지 약 20 mol%의 범위로 사용될 수 있다.
비정질 중합체는 약 1,000 내지 약 50,000 또는 그 미만, 바람직하게는 약 5,000 내지 45,000의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다.
비정질 공중합체는, 190℃에서 ASTM D3236에 의해 측정될 때, 10,000 mPaㆍs(1 센티포즈[cps]=1 mPaㆍs) 미만, 예를 들면 약 2000 내지 8000 mPaㆍs의 점도를 갖는다. 용융 점도는 ASTM D-3236에 따라 측정되고, 본 명세서에서 또한 "점도" 및/또는 브룩필드 점도"라고도 칭한다.
비정질 폴리올레핀의 일부 예는 Rextac E-62, E-65을 비롯하여 Huntsman에 의해 제조된 Rextac 중합체를 포함한다. 그 중합체에 대한 설명은, 예를 들어 본 명세서에서 명백히 인용되어 있는 미국 특허 번호 5,723,546(Sustic)을 참조할 수 있다. 다른 유용한 비정질 중합체는 Vestoplast® 및 Eastoflex® 물질로서 판매되고 있다.
접착제 물질은 제1 공중합체 내의 1-부텐과 상용성(compatible)인 제2 중합체를 포함한다. 그러한 상용성은 하나 이상의 부텐 단량체(1-부텐, 시스 및 트랜스-2-부텐 및 이소부틸렌) 이성질체를 포함하는 액체 비정질 물질로부터 일어난다. 통상적인 탄화수소 특성을 갖는 화이트 오일과 같은 통상적인 가소화 오일과는 달리, 유용한 물질은 충분히 혼화성이고, 결과로서 애드-온 가공성(add-on processability) 특징을 개선시키고, 점도를 감소시키며, 응집 특성을 개선하면서 접착제 결합을 유지한다. 중합체 블렌드의 용어 "상용성"은, 그 용어가 본 개시내용에 사용되는 바와 같이, (1) 그 물질이 균일 핫 멜트내로 블렌딩되고 (2) 비정질 1-부텐 중합체와 제2 비정질 중합체의 혼합물(70/30 내지 50:50의 중량비)의 응집 강도가 구성 목적상 유지된다는 것을 의미한다. 바람직한 물질은 상용성 증량제, 희석제 및 점도 조절제, 예컨대 폴리이소부텐 중합체를 포함한다. 그 중합체는 이소부틸렌 단위의 주요 비율을 포함하거나, [-C(CH3)2-CH2-]n 으로 표시될 수 있으며, 여기서 n = 15 내지 75이다. 폴리이소부틸렌과 같은 바람직한 물질은 약 200-20,000, 약 200-5,000 또는 약 500-3,000의 분자량을 지닌 점성 액체이다. 바람직한 액체 물질은 100℃에서의 SUS(Saybolt Universal seconds) 점도 약 100 내지 20,000을 갖는다. 폴리우소부틸렌의 특징적인 특색은 낮은 가스 투과성, 및 산, 알칼리 및 염 용액의 작용에 대한 높은 내성 뿐만 아니라 높은 유전 인덱스이다. 그것은 태양 및 자외선의 작용 하에 서서히 열화된다(카본 블랙의 첨가는 그러한 과정을 지연시킨다). 산업에서는, 폴리이소부틸렌이 -80℃ 내지 -100℃의 온도에서 단량체의 이온(AlCl3 촉매화된) 중합에 의해 제조된다: 이는 고무 산업의 일반적인 장비를 이용하여 수행된다. 폴리이소부틸렌은 천연 또는 합성 고무, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 및 페놀-포름알데히드 수지와 용이하게 조합된다.
일부 실시양태에서, 가소제는 약 350 내지 약 10,000의 평균 분자량을 갖는, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 수소화 폴리이소프렌, 수소화 폴리부타디엔, 폴리피퍼릴렌, 피퍼릴렌과 이소프렌의 공중합체 등을 포함한다. 다른 실시양태에서, 가소제는 통상적인 지방산의 글리세릴 에스테르를 포함한다.
상기 주지되어 있는 바와 같이, 바람직한 조성물의 실시양태는 개방 시간, 기재 습윤 또는 접착제 물질에 대한 점착의 임의의 양태를 부가할 수 있는 유효량의 통상적인 점착화제 물질을 실질적으로 함유하지 않는다. 점착화제의 사용을 회피하하는 것은 비용을 절감하고, 포뮬레이터가 공급 부족의 물질을 사용하는 것을 자유롭게 한다. 추가로, 점착화제는 일회용 물품에 바람직하지 못한 냄새를 부여할 수 있고, 또한 유아 기저귀에 사용된 폴리에틸렌 백 시이트를 약하게 할 수 있는 (SBC계 접착제에서 사용되는 공정 오일과 같은) 저분자량 가소제의 담체로서도 작용할 수 있다. 백 시이트 일체성은 그러한 물품에서 사용된 폴리에틸렌 필름 두께의 축소화로 인하여 더욱 더 중요해지고 있다. 용어 "통상적인 점착화제 수지"란 전형적인 핫 멜트 접착제에서 사용되는 접착제 기술 및 산업에서 통상적으로 이용가능한 수지를 의미한다. 이러한 범주에 포함된 통상적인 점착화 수지의 예들은 지방족 탄화수소 수지, 방향족 변성된 지방족 탄화수소 수지, 수소화 폴리시클로펜타디엔 수지, 폴리시클로펜타디엔 수지, 검 로진, 검 로진 에스테르, 우드 로진, 우드 레진 에스테르, 톨 오일 로진, 톨 오일 로진 에스테르, 폴리테르핀, 방향족 변성된 폴리테르핀, 테르펜-페놀, 방향족 변성된 수소화 폴리시클로펜타디엔 수지, 수소화 지방족 수지, 수소화 지방족 방향족 수지, 수소화 테르펜 및 변성된 테르펜 및 수소화 로진 에스테르를 포함한다. 통상적인 포뮬레이션에서 종종 그러한 수지는 약 5 내지 약 65 중량%, 경우에 따라서는 약 20 내지 30 중량%의 범위인 양으로 사용된다.
추가 실시양태에서, 본 명세서에서 개시된 조성물은 임의로 항산화제 또는 안정화제를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야에서 당업자에게 공지된 임의의 항산화제가 본 명세서에서 개시된 접착 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 항산화제의 비제한적인 예들은 아민계 항산화제, 예컨대 알킬 디페닐 아민, 페닐-나프틸아민, 알킬 또는 아르알킬 치환된 페닐-나프틸아민, 알킬화 p-페닐렌 디아민, 테트라메틸-디아미노디페닐아민 등; 및 장애형 페놀 화합물, 예컨대 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시벤질)벤젠; 테트라키스[(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)]메탄(예, IRGANOXTM1 010, Ciba Geigy 제품, 뉴욕 소재); 옥타데실-3,5-디-t-부틸-4-히드록신나메이트(예, IRGANOXTM 1076, Ciba Geigy로부터 상업적으로 이용가능함), 및 이들의 조합물을 포함한다. 사용되는 경우, 조성물 내의 항산화제의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0 초과 내지 약 1 중량%, 약 0.05 내지 약 0.75 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 0.5 중량%일 수 있다.
추가 실시양태에서, 본 명세서에서 개시된 조성물은 임의로 방사선에 의한 조성물의 열화를 방지 또는 감소시킬 수 있는 UV 안정화제를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야에서 당업자에게 공지된 임의의 UV 안정화제가 본 명세서에서 개시된 접착 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 UV 안정화제의 비제한적인 예들은 벤조페논, 벤조트리아졸, 아릴 에스테르, 옥사닐라이드, 아크릴 에스테르, 포름아미딘 카본 블랙, 장애형 아민, 니켈 켄처, 장애형 아민, 페놀계 항산화제, 금속 염, 아연 화합물 및 이들의 조합을 포함한다. 사용되는 경우, 조성물내 UV 안정화제의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0 초과 내지 약 1 중량%, 약 0.05 내지 약 0.75 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 0.5 중량%일 수 있다.
추가 실시양태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 임의로 광택제, 착색제 또는 안료를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야에서 당업자에게 공지된 임의의 착색제 또는 안료가 본 명세서에서 개시된 접착 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 광택제, 착색제 또는 안료의 비제한적인 예들은 형광성 물질 및 안료, 예컨대 트리아진-스틸벤, 쿠마린, 이미다졸, 디아졸, 이산화티탄 및 카본 블랙, 프탈로시아닌 안료, 및 다른 유기 안료, 예컨대 IRGAZINB, CROMOPHTALB, MONASTRALB, CINQUASIAB, IRGALITEB, ORASOLB(이들 모두는 뉴저지주 태리타운 소재, Ciba Specialty Chemicals로부터 이용가능함)을 포함한다. 사용되는 경우, 조성물내 광택제, 착색제 또는 안료의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0 초과 내지 약 10 중량%, 약 0.01 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 2 중량%일 수 있다.
본 명세서에서 개시된 조성물은 또한 임의로 퍼퓸 또는 다른 취기제와 같은 향료를 포함할 수 있다. 그러한 항료는 라이너 내에 보유될 수 있거나, 또는 마이크로캅셀제와 같은 이형제 내에 보유될 수 있으며, 그 마이크로캅셀제는 예를 들면 조성물로부터 이형 라이너의 제거시 또는 조성물 압축시 항료를 방출할 수 있다.
추가 실시양태에서, 본 명세서에서 개시된 조성물은 임의로 충전제를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야에서 당업자에게 공지된 임의의 충전제가 본 명세서에서 개시된 접착 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 충전제의 비제한적인 예들은 모래, 탈크, 돌로마이트, 탄산칼슘, 점토, 실리카, 마이카, 월라스토나이트, 펠드스파, 알루미늄 실리케이트, 알루미나, 수화 알루미나, 유리 비드, 유리 마이크로구, 세라믹 마이크로구, 열가소성 마이크로구, 바라이트, 목분, 및 이들의 조합을 포함한다. 사용되는 경우, 조성물내 충전제의 양은 약 0 초과 내지 약 60 중량%, 약 1 내지 약 50 중량%, 또는 약 5 내지 약 40 중량%일 수 있다.
[표 1]
예시의 점착화제 무함유 접착제 조성물
핫 멜트 접착제 조성물은 통상적인 핫 멜트 접착제 도포 장비에 의해 사용하기에 적합한 용융 유동학 및 열적 안정성을 갖는다. 핫 멜트 접착제 조성물의 블렌딩된 성분들은 도포 온도에서 낮은 용융 점도를 가지므로, 용매 또는 증량제 오일을 조성물 내로 포함시키는 것에 의지하는 일 없이, 코팅 장치, 예를 들면 코팅 다이 또는 노즐을 통과하는 조성물의 유동을 용이하게 한다. 핫 멜트 접착제 조성물의 용융 점도는 176.66℃에서 회전자 번호 27(350℉, 50 rpm)을 사용하는 브룩필드 써모셀 RVT 점도계를 사용하여 1500 cP 내지 3500 cP 또는 약 2000 cP 내지 3000 cP(centipose)(또는 mPas)이다. 핫 멜트 접착제 조성물은 약 80℃ 내지 약 140℃, 일부 실시양태에서 약 115℃ 내지 130℃의 연화점(ASTM D 3461-97 Standard Test Method for Mettler Softening Point Method)을 갖는다. 핫 멜트 접착제 조성물의 전형적이지만 비제한적인 산업적인 응용분야들은 부직 재료, 필름, 마이크로다공성 필름 등으로 제조된 위생 일회용 소비재 물품, 예를 들면 기저귀, 여성용 케어 패드, 냅킨, 병원 수술 드레이프 및 패드 등을 포함하며, 이들은 저온 가요성, 내열성 및 핫 멜트 접착제 조성물을 다양한 기재에 도포하는 자동화 수단에서의 최종 이용 효율로부터 이익을 얻는다.
물품은 핫 멜트 접착제 조성물에 의해 접착 결합된 임의의 2 이상의 기재를 갖는 품목을 포함한다. 그러한 물품에서 접착 결합되는 기재는 카드보드, 종이, 열가소성 물질, 예컨대 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 예를 들어 나일론, 또는 폴리프로필렌, 열경화성 중합체, 및 이들의 배합물, 블렌드 또는 층상 복합재와 같은 재료들로부터 형성되고, 일부 실시양태에서, 왁스, 아크릴레이트 중합체 또는 다른 물질: 착색제, 보존제, 안정화제, 가공 윤활제 등 뿐만 아니라 이들 물질 중 임의 것들의 조합로 된 코팅을 포함한다. 그 기재는 솔리드형의 비다공성 품목 및 시이트 뿐만 아니라 다공성 품목 및 시이트, 예컨대 부직물, 종이, 코튼 배팅(cotton batting), 신축성 및 통기성 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 및 공중합체 등을 포함한다.
또 다른 양태는 핫 멜트 접착제 조성물을 이용하는 제조 방법이다. 이 방법은 용융 조성물을 기재에 도포하는 단계, 이어서 접착제 조성물을 제1 기재에 도포한 후, 그 접착제 조성물을 제2 기재와 0.1 초 내지 5 초 내에 접촉시키는 단계로서, 여기서 접촉은 기재들 간의 접착제 결합을 형성하는 것인 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 핫 멜트 접착제 조성물을 포함하는 제조 물품이며, 여기서 그 물품은 핫 멜트 접착제 조성물의 양에 의해 접착 결합된 적어도 2개의 기재를 포함한다. 전형적인 제조 물품은 위생 일회용 소비자 물품, 예를 들면 기저귀, 여성 케어 패드, 냅킨, 기타 물품, 예컨대 저 에너지 물질과 고 에너지 물질의 조합으로부터 형성된 것들, 예를 들면 폴리에틸렌 랩 및/또는 폴리프로필렌 라벨을 갖는 펄프 또는 카드보드, 또는 보호 플라스틱 톱을 갖는 부직물을 포함한다. 일반적으로, 핫 멜트 접착제 조성물을 사용하여 유리하게 결합되는 물품은 저온 가요성, 내열성, 및 기재에 접착제 조성물을 도포하는 자동화 수단에서의 최종 이용 효율로부터 이익을 얻는다.
핫 멜트 접착제 조성물은 하기 설명된 바와 같이 용융 블렌딩함으로써 제제화되고, 여기서 특정 성분들 및 그 성분들의 양은 하기에 제시된다. 접착제를 이용하여 제조된 물품에서, 그 물품은 중합체 필름과 섬유 또는 섬유 매스 사이의 접착제 결합을 형성함으로써 제조될 수 있다. 그 물품은 또한 중합체 필름과 부직물 사이에 형성된 접착제 결합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 그 물품은 중합체 필름의 외부 층 및 섬유 맵 또는 부직물을 포함하는 내부 성분을 포함하는 다층 구조물 사이에 접착제 결합을 형성함으로써 제조될 수 있다.
접착제 물질은 일반적으로 이용가능한 소비자 일회용 물품의 조립에서 구성 접착제로서 사용될 수 있다. 그러한 물품은 유아 기저귀, 성인 기저귀, 베드 패드, 위생품, 및 다른 흡수성 물품을 포함한다. 적어도 중합체 필름을 다른 필름 및 섬유 재료와 조합하는 것은 전형적으로 이러한 물품을 만든다. 섬유 재료는 직물, 예컨대 재직물 또는 부직물, 섬유 매트 형태의 섬유, 섬유 콜렉션, 섬유 볼 등을 포함한다.
그러한 흡수성 물품은 전형적으로 물품 내에 고정된 흡수제를 포함한다. 그 흡수제는 보통 부직물 이너 라이너를 사용하여 피복된다. 그러한 라이너는 물품의 내부로부터 흡수제 층 내로 유체 또는 수분을 통과시키는 고 투과성 재료, 예컨대 스펀 본디드 부직물 구조체를 포함한다. 흡수성 물품 내에 형성된 흡수제 층 또는 구조체는 전형적으로 흡수성 물품 내로 방출된 액체 또는 유체 물질을 실질적으로 흡수할 목적으로 섬유 매스 패드 또는 셀룰로즈계 또는 우드 펄프를 포함한다. 섬유 또는 플러프는 셀룰로즈계 섬유, 합성 섬유, 또는 이들의 혼합물, 예컨대 우드 섬유, 셀룰로즈계 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 또는 종종 초흡수성 물질을 포함하는 다른 섬유 물질의 블렌드를 포함할 수 있다. 초흡수성 또는 고흡수성 물질은 흡수성 물품의 흡수 용량을 증가시키는데 사용된다. 그러한 물질은 변성 천연 검 및 수지를 포함하는 유기 물질을 포함하지만, 종종 합성 중합체 물질, 예컨대 히드로겔을 포함한다. 카복시메틸 셀룰로즈, 아크릴산 중합체의 알칼리 금속 염, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 언히드라이드 중합체 및 공중합체, 폴리비닐 에테르 중합체 및 공중합체, 히드록시알킬 셀룰로즈 중합체 및 공중합체, 폴리비닐 설폰산 중합체 및 공중합체, 폴리아크릴 중합체, 폴리비닐-피롤리돈 중합체 및 공중합체가 흡수성 기능으로 사용될 수 있다.
전형적으로 그러한 일회용 물품에서 사용된 부직물 층은 일반적으로 천연 또는 합성 섬유의 결합된 조립체를 포함하는 평면 구조체이다.
그러한 부직물 재료는 종종 스펀 본딩, 멜트 본딩 등을 포함하는 디양한 기법을 이용하여 제조된다. 그러한 부직물 재료는 종종 섬유 또는 로빙을 실질적으로 랜덤한 패턴으로 랜덤하게 배치하고, 이어서 섬유의 고유한 본딩 특징을 이용하여 열적으로 결합시킴으로써 제조되거나, 또는 섬유에 도포된 수지 물질을 이용하여 섬유를 결합시킴으로써 제조된다. 폴리올레핀, 폴리에스테르, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체, 에틸렌 아크릴산 중합체 등을 포함하는 다양한 중합체가 부직물 재료를 제조하는데 사용될 수 있다.
물품의 외부는 종종 액체 불투과성인 중합체 필름을 포함한다. 특정 양태에서, 외부 중합체 필름은 외부 중합체 필름에 대한 보다 많은 천 유사 또는 부직물 특성을 얻기 위해서 추가의 외부 층을 사용하여 추가 개질될 수 있다. 그 외부 필름은 전형적으로 중합체 필름의 단층을 포함하지만, 다층 필름 구조체일 수 있다. 전형적인 중합체 시이트 재료는 필름 층으로 형성될 수 있는 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 다른 열가소성 시이트 물질을 포함하는 고 인장 강도 중합체를 포함한다. 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 중합체 물질은 종종 시이트로 형성되고, 처리되어 강도, 가요성 및 구멍(puncture) 저항성을 개선하게 된다. 이축 배향, 열 처리 또는 표면 처리를 포함하는 기법은 중합체 필름의 필름 특징을 개선할 수 있다. 그러한 중합체 필름은 종종 약 10 내지 약 100 마이크론 범위인 두께를 갖는다.
언급된 흡수성 물품의 한 실시양태는 투과성 및 통기성 중합체 필름 및 직물, 흡수성 층 패드 또는 매트 및 부직물 내부 층을 포함한다. 이러한 3성분 구조체는 부직물 내부 층을 중합체 필름에, 이들 사이에 흡수제 층을 유지하면서, 접착시키는 제조 기법을 이용하여 도포되는 접착제를 사용하여 조립된다.
접착제 조성물은 용융 조건 하에서 기재에 핫 멜트 접착제로서 도포될 수 있거나, 또는 중합체 필름 부직물 또는 흡수성 패드 상에 코팅, 도포 또는 분무될 수 있다. 그 접착제는 노드슨(Nordson) 도포 기법을 이용하는 비드, 도트 패턴, 나선 패턴 또는 다른 통상적인 패턴으로 슬롯 코트, 스프레이-온 또는 분무화(atomizing) 특성을 이용하여 전형적으로 도포된다. 바람직한 실시양태에서, 접착제 조성물의 조성물은 증가된 기기 속력으로 슬롯 코트를 이용하여 (노드슨 트루 코트(Nordson true coat) 또는 스피드 코트 슬롯(Speed coat slot)을 이용하여) 기재에 도포된다.
그 접착제 물질은 전형적으로 결과로서 결합된 물질 제곱 미터 당 약 0.1 내지 약 20 g 또는 약 0.2 내지 약 10 g 또는 약 0.3 내지 약 15 g(g-m-2)의 양으로 도포된다. 그 접착제 물질은 위생품 또는 일회용 결합된 기저귀 물품의 경우 0.5 내지 2 g-m-2, 0.6 내지 1.7 g-m-2 또는 0.7 내지 1.5 g-m-2인 애드-온 비율(add-on rate)의 양으로 사용될 수 있다. 유사한 낮은 애드-온 비율이 냅킨 구성, 탄성 부착 및 다른 일회용 제품의 경우에 달성될 수 있다. 개시된 그 물질에 대한 특히 바람직한 응용분야는 유아 기저귀 구성, 기저귀 샤시 구성, 기저귀 코어 안정화, 기저귀 외부 커버 적층화, 여성 냅킨 구성 및 코어 안정화, 여성 냅킨 접착제 스트립 등을 포함한다.
실험
다수의 핫 멜트 접착 조성물은 제1 비정질 공중합체, 제2 상용성 공중합체 및 항산화제를 상승된 온도에서 혼합 조건 하에 블렌딩하여 충분히 균질화된 용융물을 형성함으로써 제조하였다. 혼합 온도는 균일성을 얻기 위해 필요에 따라 약 135℃ 내지 약 200℃, 바람직하게는 약 150℃ 내지 약 175℃로 다양하게 하였다. 전형적인 가열된 교반 블레이드(WiseStir®) 혼합기를 사용하여 가열된 용기에서 최종 접착제 조성물에 이르도록 충분한 균일화를 보장하였다.
실시예
1-3
핫 멜트 접착제 조성물은 하기 기술되어 있는 바와 같이 용융 블렌딩함으로써 제제화하였고, 여기서 특정 성분들 및 그 성분들의 양은 하기 표 2에 제시하였다.
[표 2]
실험 제제
비교예
1 및 2
핫 멜트 접착제 조성물은 하기 기술된 바와 같이 용융 블렌딩함으로써 제제화하였고, 여기서 특정 성분들 및 그 성분들의 양은 하기 표 3에 제시하였다.
[표 3]
실험 제제
비교예 1 및 2는 유용하게 측정될 수 있는 불충분한 응집/접착 강도를 갖는 불균일 조성물을 형성하였다.
[표 4]
시험 결과
모든 시험은 접착력 및 우수한 결합을 나타낸다. 운전 2, 3, 4, 5, 9, 12, 15, 16, 17, 19 및 20으로부터의 데이터는 모두가 성공적인 구성 제조에 대한 요건을 능가하는 값을 나타낸다.
그 데이터는 그 물질이 일회용 흡수성 물품에서 매우 우수한 구성 결합을 제공한다는 것을 보여준다. 기록 점도는 특정 조건 하에서 그 물질의 유동에 대한 저항성에 관한 것이다. 이러한 뚜렷한 특성은 용융 중합체에 의한 유동성, 습윤 정도 및 기재 투과를 결정한다. 그것은 핫 멜트 접착제 물질로서 가공성 및 유용성의 지시를 제공한다.
용융 점도는 일반적으로 중합체 분자량에 직접 관련되고, 언급된 온도에서 브룩필드 DV-II + Pro(회전 10 rpm - 스핀들 # SC4-27)를 사용하여 mPaㆍs 또는 cP로 기록한다.
메틀러 연화점(Mettler softening point)(℃ 또는 ℉)은 전형적으로 ASTM D3104를 이용하여 측정한다. 폴리올레핀 물질의 비정질 성질은 결과적으로 예리하지 않거나 제한적인 융점을 생성한다. 오히려 온도가 증가함에 따라, 비정질 중합체는 서서히 고체 상태에서 연한 상태로 변하고 이어서 액체 물질로 변한다. 분명하게 정의된 유리 전이 온도 또는 용융 온도가 종종 기록되지 않는다. 분당 2℃ 또는 분당 10℉의 속도로 가열된, 중합체 샘플의 디스크가 시험 목적을 허용할 정도로 충분히 연화되는 정확한 온도를 일반적으로 측정하는 이러한 온도 증거에 의하면, 강철 볼(g)이 샘플을 통과하게 적하된다. ℃ 또는 ℉로 기록된 중합체의 연화점은 그것이 중합체 내열성, 유용한 도포 온도 및 고화점을 전형적으로 나타내기 때문에 중요하다.
박리 시험 값은 표 4에 나타낸 바와 같이 적층화 조건을 이용하여 SMS 부직물(11.6 g-m-2) 마이크로다공성 폴리에틸렌 필름(0.5 mil/0.127 마이크론)으로부터 적층제를 형성시킴으로써 얻었다. 그 적층체는 교차 기계 방향에서 1 인치/25.4 mm 폭 스트립으로 절단하였다. 박리력은 TMax 풀 테스터를 사용하여 실온에서 그 적층체를 20 in-sec-1/50.8 cm-sec-1의 속도로 분리함으로써 측정하였고, 그 박리력 값은 15 주기에 걸쳐 평균을 낸 것이었다.
청구범위는 개시되거나 인용된 요소들을 적절히 포함할 수 있거나, 그 요소들로 적절히 이루어질 수 있거나, 그 요소들로 적절히 기본적으로 이루어질 수 있거나, 또는 그 요소들을 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 본 명세서에서 예시적으로 개시된 본 발명은 또한 본 명세서에서 구체적으로 개시되어 있지 않은 임의의 요소의 부재 하에서도 적절히 실시될 수도 있다. 상기 기술된 다양한 실시양태들은 단지 예시적으로만 제공된 것이며 본 명세서에 첨부된 청구범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다. 다양한 변경예 및 변형예는 본 명세서에서 예시 및 기술된 실시예 실시양태 및 응용분야를 수행하는 일 없이 그리고 후술하는 청구범위의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나는 일 없이도 이루어질 수 있다.
Claims (15)
- (i) 40% 초과의 1-부텐을 포함하는 비정질 폴리올레핀 공중합체 조성물, 및
(ii) 하나 이상의 부텐 단량체를 포함하는 제2 비정질 중합체로서, 1000 이상의 분자량(MWn)을 갖고 폴리올레핀과 상용성(compatible)인 제2 비정질 중합체
로 기본적으로 구성되는 핫 멜트 접착제 조성물. - 제1항에 있어서, 접착제는 점착화제를 실질적으로 함유하지 않는 것인 접착제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 비정질 중합체는 분자량이 약 200-20,000이고 100℃에서의 SUS(Saybolt Universal seconds) 점도가 약 100 내지 20,000인 점성 액체를 포함하는 것인 접착제.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 비정질 폴리올레핀 중합체는 50 중량% 미만의 하나 이상의 알파 올레핀 C2 또는 C4-20 단량체를 포함하는 것인 접착제.
- 제1항 내지 제4항 중 하나의 항에 있어서, 제2 비정질 중합체는 분자량이 1500 내지 6000인 폴리이소부틸렌을 포함하는 것인 접착제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착제에는 약 50 내지 90 중량%의 비정질 중합체 및 약 10 내지 50 중량%의 폴리이소부틸렌이 존재하는 것인 접착제.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착제의 밀도는 0.9 g-cm-3 미만인 접착제.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착제의 밀도는 0.87 g-cm-3 미만인 접착제.
- 핫 멜트 접착제 조성물로서,
(i) 60% 초과의 1-부텐을 포함하는 비정질 폴리올레핀 조성물 약 90 내지 10 중량%,
(ii) 폴리이소부틸렌 약 0.1 내지 50 중량%
로 기본적으로 구성되고, 접착제는 점착화제를 실질적으로 함유하지 않으며, 접착제의 밀도는 0.9 g-cm-3 미만인 핫 멜트 접착제 조성물. - 제8항에 있어서, 비정질 중합체는 50 중량% 미만의 하나 이상의 알파 올레핀 C2 또는 C4-20 단량체를 포함하는 것인 접착제.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리이소부틸렌은 약 2000 내지 3000의 분자량을 갖는 것인 접착제.
- 제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착제의 밀도는 0.9 g-cm-3 미만인 접착제.
- 제8항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 접착제의 밀도는 0.87 g-cm-3 미만인 접착제.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 접착제를 포함하는 접착제 결합을 사이에 갖는 필름, 섬유, 셀룰로즈 시이트 또는 부직물과 조합된 기재를 포함하는 일회용 물품.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 접착제를 포함하는 접착제 결합을 사이에 갖는 필름, 섬유, 셀룰로즈 시이트 또는 부직물과 조합된 기재를 포함하는 일회용 기저귀 물품.
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