KR20180049413A - 핫멜트 접착제 조성물, 이의 제조방법 및 자동차용 헤드램프 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 구현예는 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량%, 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 포함하고, 150℃에서 측정한 용융점도가 20,000 cps 내지 50,000 cps인 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 초기 밀착성, 초기 접착력, 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수하고, 경화 후 내충격성이 우수한 핫멜트 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물, 이의 제조방법 및 자동차용 헤드램프에 관한 것이다.
자동차용 헤드램프는 자동차의 전면에 부착되어, 야간주행 시에도 자동차가 안전하게 주행할 수 있도록 전방을 조명하는 전등이다. 일반적으로 헤드램프는 광원, 광원에서 방출된 빛이 전면으로 조사되도록 하는 반사경 및 조사되는 빛의 광효율을 조절하는 렌즈 등을 포함하는 구조로 되어있다. 이러한 헤드램프는 렌즈, 전구, 반사경을 조립하여 이용되어왔으나, 조립된 부품들 간의 틈새로 유입된 습기 및 미세분진 등에 의해 결로가 발생하거나 광효율이 저하되는 단점이 있다.
이에 따라, 최근에는 광원, 렌즈 및 반사경을 선택적으로 조합하여 실링하는 방식이 많이 이용되고 있다. 실링방식의 헤드램프는 대표적으로 렌즈와 반사경을 실링하여 접착시키고 광원(전구)을 별개로 설치하는 세미실드빔형, 광원(필라멘트)을 직접 접착시킨 반사경에 렌즈를 실링하고 불활성 가스를 주입하여 전구처럼 만든 실드빔형, 광원(전구)이 용접된 반사경에 렌즈를 실링한 메탈백실드빔형 등이 있다.
헤드램프에서의 실링작업은 주로 접착제를 이용하여 각 부품을 접착하는 동시에 밀폐력을 향상시킴으로써, 외부의 온도변화, 진동, 수분침투, 분진유입 등에 의한 헤드램프의 광효율 저하, 시인성 불량, 물고임 현상 등을 방지하는 역할을 하는 중요한 작업이다.
일반적으로 헤드램프의 실링에는 핫멜트 접착제 또는 반응성 접착제 등이 이용되고 있다. 종래의 열가소성 수지형 접착제, 고무형 접착제 등을 포함하는 핫멜트 접착제는 내열성이 부족하여 광원에서 발생하는 높은 열에 의한 불량, 접착력의 저하가 발생할 우려가 있다. 또한, 폴리우레탄 접착제, 실리콘 실란트 등을 포함하는 반응성 접착제는 경화시간이 길어 작업속도가 느려 생산성이 높지 않다.
이에 따라 핫멜트 접착제와 반응성 접착제의 장점을 혼용한 습기경화형 반응성 핫멜트 접착제에 대한 수요가 증가하고 있다. 습기경화형 반응성 핫멜트 접착제는 반응성 접착제와 핫멜트 접착제 양쪽의 성질을 갖는 접착제로, 핫멜트 접착제와 같이 우수한 작업성 및 가공성을 구현하면서, 반응성 접착제의 경화 메카니즘으로 높은 접착강도와 내열성 등을 동시에 구현할 수 있다.
그러나, 이러한 습기경화형 반응성 핫멜트 접착제에서도 초기 점착성 및 초기 접착력을 향상시키면서, 동시에 경화 후 접착성을 향상시키는 것은 쉽지 않다. 또한, 종래의 습기경화형 반응성 핫멜트 접착제는 접착력을 향상시키면서도 반응 시간을 줄이기 위해 중합이 완료된 상태의 폴리우레탄 등의 수지를 첨가하거나, 사슬연장제 및 커플링제를 이용하여 폴리우레탄을 프리폴리머 형태로 이용하고 있으나, 이러한 방식으로는 초기 접착력, 반응성 및 작업성을 동시에 높이기 어려우며 공정 단가가 향상되는 단점이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 초기 밀착성, 초기 접착력, 초기 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수하고, 경화 후 내충격성이 우수한 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내충격성 및 내구성이 우수한 자동차용 헤드램프를 제공하는 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량%, 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 포함하고, 150℃에서 측정한 용융점도가 20,000 cps 내지 50,000 cps인 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 구현예는 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%의 혼합물을 용융시킨 후, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 첨가하여 반응물을 제조하고, 상기 반응물에 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량% 첨가한 후 교반하는 것을 포함하는 핫멜트 접착제 조성물 제조방법에 관한 것이다.
상기 반응물의 제조 시 반응 온도는 150℃ 내지 200℃일 수 있다.
상기 핫멜트 접착제 조성물은 20℃에서 측정된 접착강도(S20)가 55 kgf/20mm 내지 60 kgf/20mm이며, 80℃에서 측정된 접착강도(S80)가 20 kgf/20mm 내지 25 kgf/20mm이고, 하기 식 1의 접착강도 비율이 35% 내지 45%일 수 있다.
[식 1]
접착강도 비율 (%) = (S80/S20)×100
상기 식 1에서, S20은 20℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이고, S80은 80℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이다.
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 총합;과, 상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 총합;의 중량비가 1:0.4 내지 1:1일 수 있다.
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 중량비는 3.5~4.0 : 1.0~1.4 : 1.0~1.4일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 중량비는 1.4~1.9 : 1.5~2.1 : 0.8~1.0일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜이고, 상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리헥실렌아디페이트 및 폴리디에틸렌글리콜아디페이트 중 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 핫멜트 접착제 조성물로 실링 처리된 자동차용 헤드램프에 관한 것이다.
본 발명은 초기 밀착성, 초기 접착력, 초기 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수한 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물을 이용하여 제조한 자동차 헤드램프의 실링부 구조를 나타낸 것이다.
도 2은 종래 기술에 따른 조립형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 세미실드빔형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 실드빔형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 메탈백실드빔형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 2은 종래 기술에 따른 조립형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 세미실드빔형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 실드빔형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 메탈백실드빔형 헤드램프의 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 구현예는 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량%, 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 포함하고, 150℃에서 측정한 용융점도가 20,000 cps 내지 50,000 cps인 핫멜트 접착제 조성물에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 한 멜트 접착제 조성물은 초기 밀착성, 초기 접착력, 초기 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 매우 우수하고, 경화 후 내충격성이 우수하다.
본 명세서에서 사용하는 용어 「수지」는 단량체, 올리고머, 중합체, 공중합체 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
석유 수지는 핫멜트 접착제 조성물의 수분 차단성 및 접착성을 높여, 경화 후 접착제에 의한 밀봉 특성을 향상시키는 역할을 한다. 석유수지는 구체적으로 탄소수 1 내지 20의 지방족 석유 수지, 방향족 석유 수지 및 지환족 석유 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 석유수지는 핫멜트 접착제 조성물의 초기 점착(tack)성 및 접착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
일 구체예에서, 석유 수지는 탄소수 5 내지 9의 지방족 석유 수지를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물의 초기 점착(tack)성을 더욱 향상시켜 점탄성적 특성에 의한 접착강도 및 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.
다른 구체예에서, 석유 수지는 탄소수 5 내지 9의 방향족 석유 수지를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물의 내열성 및 접착력을 더욱 향상시켜 전구에서 발생하는 발열량이 높은 자동차 헤드램프용 접착제로 사용하기에 더욱 적합한 특성을 구현할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 석유 수지는 탄소수 5 내지 9의 지방족 석유 수지 및 탄소수 5 내지 9의 방향족 석유 수지를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물의 접착력, 초기 점착(tack)성 및 내열성이 동시에 향상될 수 있다.
석유 수지는 35 중량% 내지 40 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 석유 수지의 함량이 35 중량% 미만일 경우 초기 점착(tack)성이 낮아 자동차 헤드램프에 도포 시 작업성이 저하된다. 또한, 석유 수지의 함량이 40 중량% 초과일 경우, 경화 반응 시간이 과도하게 증가되어 생산성이 떨어지고, 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과)를 구현하기 어렵다.
폴리에스테르 탄성체 수지는 핫멜트 접착제 조성물의 열적 가공성을 향상시키면서도, 가교에 의한 고무적 성질을 부여하여 초기 점착(tack)성을 높이는 역할을 한다. 폴리에스테르 탄성체 수지는 구체적으로, 유리전이 온도가 서로 다른 경질 세그먼트와 연질 세그먼트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체일 수 있다. 이러한 경우, 폴리에스테르 탄성체 수지는 상온(20℃)에서 핫멜트 접착제 조성물의 작업성 및 초기 점착(tack)성을 높이는 동시에, 고온(80℃)에서는 열에 의한 가공성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 폴리에스테르 탄성체 수지는 접착제 조성물이 경화된 후 내충격성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
폴리에스테르 탄성체 수지는 10 중량% 내지 14 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 폴리에스테르 탄성체 수지의 함량이 10 중량% 미만일 경우 상온에서의 초기 점착(tack)성과 고온에서의 가공성을 양립시키기 어렵다. 또한, 폴리에스테르 탄성체 수지의 함량이 14 중량% 초과일 경우 경화 반응성이 저하되어, 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과)를 구현하기 어렵다.
에틸렌비닐아세테이트 수지는 핫멜트 접착제 조성물이 경화되기 이전 상태에서 점도를 조절하는 동시에 일정 수준의 접착강도를 구현하게 하며, 경화 후 수분 차단성 및 접착성을 더욱 높여, 접착제 조성물에 의한 밀봉 특성을 향상시키는 역할을 한다.
에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 에틸렌비닐아세테이트 수지의 함량이 10 중량% 미만일 경우 점도가 과도하게 상승하여 작업성이 오히려 낮아질 수 있다. 또한, 에틸렌비닐아세테이트 수지의 함량이 14 중량% 초과일 경우 핫멜트 접착제 조성물의 가교성을 떨어트릴 수 있다.
폴리에테르 폴리올은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 함께 반응하여 핫멜트 접착제 조성물에 반응성 우레탄 접착제의 특성을 부여한다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물은 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과) 및 내열성과 함께 열가소성 핫멜트 접착제 조성물의 우수한 가공특성을 동시에 구현할 수 있다.
폴리에테르 폴리올은 구체적으로 폴리테트라메틸렌글리콜일 수 있다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물의 가교성 및 경화성을 더욱 향상시키고, 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과)를 더욱 향상시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 폴리에테르 폴리올은 중량평균분자량이 400 g/mol 내지 4000 g/mol인 폴리테트라메틸렌글리콜일 수 있다. 이러한 경우, 자동차 헤드램프용 렌즈와 반사경 등으로 사용되는 소재, 예를 들면 유리, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 등과의 접착력이 더욱 향상될 수 있다.
폴리에테르 폴리올은 14 중량% 내지 19 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 폴리에테르 폴리올의 함량이 14 중량% 미만일 경우 가교성 및 경화성이 저하될 수 있다. 또한, 폴리에테르 폴리올의 함량이 19 중량% 초과일 경우 초기 점착(tack)특성을 구현하기 어려우며 핫멜트 접착제 조성물의 성상에 의한 가공성이 저하된다.
폴리에스테르 폴리올은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 함께 반응하여 핫멜트 접착제 조성물에 부분적인 반응성 우레탄 접착제의 특성을 부여한다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물은 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과) 및 내열성과 함께 열가소성 핫멜트 접착제 조성물의 우수한 가공특성을 동시에 구현할 수 있다.
폴리에스테르 폴리올은 15 중량% 내지 21 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 폴리에스테르 폴리올의 함량이 15 중량% 미만일 경우 가교성 및 경화성이 저하될 수 있다. 또한, 폴리에스테르 폴리올의 21 중량% 초과일 경우 부분적인 경화 불량이 발생하고, 가교성 및 경화성이 오히려 저하될 수 있다.
폴리에스테르 폴리올은 구체적으로 폴리에틸렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리헥실렌아디페이트 및 폴리디에틸렌글리콜아디페이트 중 1종 이상일 수 있다. 이러한 경우, 전술한 폴리에테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 반응하여 가교결합을 형성하기에 더욱 유리한 특성을 갖는다.
메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 전술한 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올과 함께 반응하여 우레탄 결합을 형성한다. 이러한 경우, 핫멜트 접착제 조성물은 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과) 및 내열성과 함께 열가소성 핫멜트 접착제 조성물의 우수한 가공특성을 동시에 구현할 수 있다.
메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 함량이 8 중량% 미만일 경우 경화에 의한 접착강도 향상의 효과(경화 접합 효과)가 저하된다. 또한, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 함량이 10 중량% 초과일 경우 비반응 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 비율이 과도하게 증가되어 가교성 및 접착력이 저하된다.
아민 촉매는 전술한 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트가 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올과 함께 반응하여 수분 경화하는 것을 촉진할 수 있다. 이러한 경우, 경화 시간이 단축되면서도 작업성이 더욱 향상되어 생산성이 높아지게 된다.
아민 촉매는 구체적으로 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸사이클로헥실아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸-피페라진, 3-메톡시-N-디메틸프로필아민, N-에틸모르폴린, 디메틸에탄올아민, N-코코모르폴린, N,N-디메틸-N',N'-디메틸 이소프로필프로필렌디아민, N,N-디에틸-3-디에틸아미노프로필아민 및 디메틸벤질아민 등을 포함하는 3급 아민 화합물을 포함할 수 있다. 상기 촉매는 필요에 따라 상기 예시 중 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
아민 촉매는 0.1 중량% 내지 0.5 중량%로 포함된다. 핫멜트 접착제 조성물 중 아민 촉매의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 반응이 지연되어 경화가 불량하여 작업성이 낮아진다. 또한, 아민 촉매의 함량이 0.5 중량% 초과일 경우 경화반응의 불균일성이 높아져 기포가 과도하게 발생할 수 있다. 이러한 기포는 경화 후 접착제의 내충격성을 저하시켜 내구성을 떨어트릴 수 있다.
상기 핫멜트 접착제 조성물은 150℃에서 측정한 용융점도가 20,000 cps 내지 50,000 cps이다. 핫멜트 접착제 조성물의 150℃에서 측정한 용융점도가 20,000 cps 미만인 경우 초기 밀착성, 점착(tack)성, 가공성 및 작업성이 저하된다. 또한, 핫멜트 접착제 조성물의 150℃에서 측정한 용융점도가 50,000 cps 초과인 경우 가공성이 저하되고 기포발생이 증가될 뿐만아니라 자동차 헤드램프용 결착부위에 균일하게 도포되기 어렵다.
구체적으로 상기 핫멜트 접착제 조성물은 150℃에서 측정한 용융점도가 25,000 cps 내지 45,000 cps, 예를 들면, 25,000 cps, 27,000 cps, 30,000 cps, 32,000 cps, 35,000 cps, 37,000 cps, 40,000 cps, 42,000 cps, 45,000 cps일 수 있다. 상기 점도 범위 내에서, 핫멜트 접착제 조성물은 작업성이 우수하면서도 초기 밀착성, 초기 접착력, 점착(tack)성이 향상됨과 동시에 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성을 향상시킬 수 있다.
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 총합;과, 상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 총합;의 중량비가 1:0.4 내지 1:1일 수 있다.
상기 중량비 범위 내에서, 초기 밀착성, 초기 접착력, 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수한 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 중량비는 3.5~4.0 : 1.0~1.4 : 1.0~1.4일 수 있다. 상기 중량비 범위 내에서, 초기 접착력, 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수한 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 중량비는 1.4~1.9 : 1.5~2.1 : 0.8~1.0일 수 있다. 상기 중량비 범위 내에서 초기 밀착성, 초기 접착력, 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수한 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
상기 핫멜트 접착제 조성물은 20℃에서 측정된 접착강도(S20)가 55 kgf/20mm 내지 60 kgf/20mm이며, 80℃에서 측정된 접착강도(S80)가 20 kgf/20mm 내지 25 kgf/20mm이고, 하기 식 1의 접착강도 비율이 35% 내지 45%일 수 있다.
[식 1]
접착강도 비율 (%) = (S80/S20)×100
상기 식 1에서, S20은 20℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이고, S80은 80℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이다.
20℃에서 측정된 접착강도(S20)는 55 kgf/20mm 내지 60 kgf/20mm일 수 있다. 상기 범위 내에서, 핫멜트 접착제 조성물은 초기 점착(tack)성 및 접착력이 우수하면서도, 경화 후 반응성이 우수할 수 있다.
80℃에서 측정된 접착강도(S80)가 20 kgf/20mm 내지 25 kgf/20mm일 수 있다. 상기 범위 내에서, 핫멜트 접착제 조성물은 경화 속도가 균일하면서도 온도 저하 시 유동성 저하에 의해 발생하는 기포가 더욱 저감될 수 있다.
상기 핫멜트 접착제 조성물은 20℃에서 측정된 접착강도 및 80℃에서 측정된 접착강도가 전술한 범위를 만족하는 동시에, 식 1의 접착강도 비율이 35% 내지 45%일 수 있다. 이러한 경우, 초기 점착(tack)성이 우수하면서도 동시에 우수한 가교성을 양립할 수 있으며, 이러한 경우 기포 방지성이 더욱 증가하면서도 작업성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 전술한 핫멜트 접착제 조성물 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 상기 핫멜트 접착제 조성물의 제조방법은 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%의 혼합물을 용융시킨 후, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 첨가하여 반응물을 제조하고, 상기 반응물에 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량% 첨가한 후 교반하는 것을 포함한다.
구체적으로, 상기 핫멜트 접착제 조성물의 제조방법은 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%의 혼합물을 반응 기에 투입 후 용융시켜 용융수지를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 용융온도는 160℃ 내지 210℃일 수 있다. 상기 온도 범위 내에서, 폴리올 성분의 열화를 저감하면서도 용융점도를 가공하기에 적합한 정도로 조절하기에 용이하다.
구체적으로, 상기 핫멜트 접착제 조성물의 제조방법은 용융수지의 제조 후, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 첨가하여 반응물을 제조할 수 있다. 이때, 반응물의 제조 시 반응 온도는 100℃ 내지 150℃일 수 있다. 또한, 반응시간은 30분 내지 3시간일 수 있다. 상기 반응온도 및 반응시간의 범위 내에서, 반응을 수행하는 경우 반응물의 안정성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 핫멜트 접착제 조성물의 제조방법은 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량%를 160℃ 내지 210℃에서 용융 하고, 150℃ 내지 200℃에서 상기에서 제조한 반응물을 투입하여 교반한다. 이때, 교반 속도는 100RPM 내지 200RPM에서 30분 내지 3시간 동안 진행될 수 있다. 이러한 경우, 두 물질이 완전히 혼합된 상태를 종말점으로 하고 가급적 짧은 시간 안에 작업을 마무리하여 핫멜트의 안정성을 확보한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 핫멜트 접착제 조성물로 실링 처리된 자동차용 헤드램프에 관한 것이다. 본 발명의 자동차용 헤드램프는 초기 밀착성, 초기 접착력, 초기 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수하고, 경화 후 내충격성이 우수한 본 발면의 전술한 자동차 헤드램프용 핫멜트 접착제 조성물을 통해 실링된 것으로서, 내충격성 및 내구성이 우수하다.
이하, 도면을 통해 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물이 자동차 헤드램프 실링용 핫멜트 접착제 조성물로 사용되는 특성에 대해서 자세히 설명한다.
도 1은 종래의 조립형 자동차 헤드램프의 구조(100)를 나타낸 것이다. 이러한 종래의 조립형 자동차 헤드램프(100)는 렌즈(10), 전구(20), 반사경(30)을 조립하여 이용한다. 이러한 조립형 자동차 헤드램프(100)는 예를 들면 전구(10)와 반사경(30)은 서로 탈부착이 가능하여 교체가 쉬운 장점이 있으나, 전구(10)의 소켓과 반사경(30)이 접합된 부분의 틈새로 습기 및 미세분진 등이 유입되어 결로가 쉽게 발생하고, 광효율이 쉽게 저하될 수 있다.
이에 따라, 최근에는 광원, 렌즈 및 반사경을 선택적으로 조합하여 실링하는 방식이 많이 이용되고 있다. 도 2 내지 4는 이러한 실링방식의 헤드램프(201, 202, 230)의 구조를 나타낸 것이다. 실링방식의 헤드램프는 대표적으로 렌즈(11)와 반사경(31)을 실링하여 접착시키고 광원(전구, 21)를 별개로 설치하는 세미실드빔형(201), 광원(필라멘트, 22)을 직접 접착시킨 반사경(32)에 렌즈(12)를 실링하고 불활성 가스를 주입하여 전구처럼 만든 실드빔형(202), 광원(전구, 23)가 용접된 금속 반사경(33)에 렌즈(13)를 실링한 메탈백실드빔형(203) 등이 있다.
본 발명의 핫멜트 접착제 조성물은 전술한 실링방식의 헤드램프(201, 202, 230)의 구조에 의해 그 이용이 제한되지 않는다. 구체적으로, 본 명세서에서는 핫멜트 접착제 조성물이 주로 헤드램프의 렌즈와 헤드램프의 반사경을 접착하는데 이용되는 경우를 예시로 들어 설명하였으나, 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물은 자동차용 헤드램프에 이용되는 경우라면 형상, 부품의 종류에 상관없이 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물은 헤드램프의 렌즈와 반사경, 반사경을 포함하는 하우징과 렌즈, 헤드램프 하우징과 헤드램프 커버 등 실링작업이 요구되는 다양한 부분에 이용될 수 있다.
도 5는 실링방식의 헤드램프(300)에서 렌즈(14)와 반사경(34)이 체결되는 접합부(44)의 일 예를 나타낸 것이다. 렌즈(14)와 반사경(34) 및 이들의 체결부(44)의 형상은 특별히 제한되지 않으며 도면은 단지 본 발명이 이용되는 자동차용 헤드램프를 예시적으로 나타낸 것이다.
상기 도 5를 참조하면, 렌즈의 말단부(14')는 반사경에 형성된 홈모양의 말단부(34')와 결합하여 체결부(44)를 형성할 수 있다. 이러한 체결부(44)는 렌즈(14)와 반사경(34)을 물리적으로 고정시키는 역할을 하며, 홈모양의 말단부(34')에는 전술한 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물이 도포되어 렌즈의 말단부(14')와 접착되도록 한다.
본 발명의 핫멜트 접착제 조성물은 도포 시 접착제가 보유하고 있던 열이 도포 후 냉각되면서 핫멜트 접착제의 특성을 구현하는 동시에, 아민 촉매에 의해 촉진되는 습기경화 반응이 일어나 우레탄 중합에 의한 가교결합, 경화 반응이 함께 진행된다. 이와 같은 본 발명의 핫멜트 접착제 조성물을 물성 면에서 보면 접착초기에 핫멜트 접착제의 접착방식(고온에서 용융되어 흐르는 핫멜트 접착제가 온도가 내려감으로써 유동성이 떨어져 고체가 되어 접착력 발현)으로 초기 접착력을 발현하고, 시간이 지날수록 공기 중이나 피착재 표면의 수분과 반응하여 반응성 접착제의 경화방식으로 후기 접착력을 발현하므로, 핫멜트 접착제의 접착방식으로 인한 빠른 작업속도와 반응성 접착제의 3차원 망상구조의 경화방식으로 높은 접착강도를 갖는다.
상기 전술한 바와 같이, 본 발명은 초기 밀착성, 초기 접착력, 점착(tack)성 및 내열성이 우수하면서도 동시에 작업성이 우수하고, 최종 경화 후 기포 방지성 및 가교성이 우수하며, 경화 시간 단축의 효과가 우수하고, 경화후 내충격성이 우수한 핫멜트 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 예시 중 일부로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
1
반응기에 폴리에테르 폴리올 15 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%을 투입한 후, 반응기의 온도를 160℃로 승온하고 150rpm의 속도로 교반하여 가소제를 용융시켰다. 상기 승온된 반응기에 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 9 중량% 및 아민 촉매 0.2 중량%를 첨가한 후, 200℃에서 30분간 반응을 진행시킨 후, 반응기에 석유 수지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 11 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량%를 첨가한 후 150rpm의 속도로 30분간 교반하여 핫멜트 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예
2 및
비교예
1 내지 5
조성을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 핫멜트 접착제 조성물을 제조하였다.
<물성평가 방법>
(1) 용융점도: Brookfield사의 Thermosel system(정온 장치)을 구비한 점도계(모델명: HBDV-ll+P)를 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 핫멜트 접착제 조성물의 용융점도를 측정하였다. 구체적으로 핫멜트 접착제 조성물 13㎖를 샘플 챔버에 정량하여 넣은 후 약 150℃에서 완전히 용융시키고, SC4-28 spindle을 이용하여 용융 점도를 측정하였다.
(2) 접착강도: 접착특성은 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 핫멜트형 접착제 조성물 각각을 이용하여 접착한 PC/PP 접착 시편을 2개씩 제작하고, 상기 2개의 시편을 각각 20℃, 80℃에서 1시간 이상 방치한 후, UTM으로 접착강도를 측정하였다.
(3) 접착강도 비율: 상기와 같이 측정된 20℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도(S20) 및 80℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도(S80)를 하기 식 1에 대입하여 산출하였다.
[식 1]
접착강도 비율 (%) = (S80/S20)×100
(4) 기포 방지성: 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 핫멜트 접착제 조성물 각각을 이용하여 접착한 PC/PP 접착 시편을 2개씩 제작하고, 상기 2개의 시편을 각각 20℃, 80℃에서 1시간 이상 방치한 후, 접착면에 기포가 발생하였는지의 여부를 육안으로 평가하였다.
- ◎: 우수(기포가 발생하지 않음), ×: 불량(기포가 발생함)
조성 및 물성 | 단위 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 |
석유수지 | 중량% | 40 | 35 | 0 | 35 | 35 | 0 | 40 |
폴리에스터 탄성체 | 중량% | 11 | 10 | 9 | 5 | 10 | 20 | 15 |
EVA | 중량% | 10 | 10 | 0 | 10 | 10 | 20 | 15 |
폴리테트라메틸렌글리콜 | 중량% | 15 | 14 | 0 | 20 | 14 | 22 | 13 |
폴리 (1,6-헥실렌 아디페이트) |
중량% | 15 | 21 | 79 | 20 | 21 | 22 | 13 |
메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) | 중량% | 9 | 10 | 12 | 12 | 6 | 13 | 7 |
아민촉매 | 중량% | 0.2 | 0.2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
용융점도 (@150℃) |
cps | 25,000 | 45,000 | 15,000 | 3,000 | 80,000 | 65,000 | 55,000 |
접착강도 (@20℃) |
kgf/20mm | 58 | 60 | 100 | 55 | 45 | 62 | 40 |
접착강도 (@80℃) |
kgf/20mm | 22 | 23 | 52 | 26 | 15 | 28 | 8 |
접착강도 비율 (S80/S20*100) | % | 37.93 | 38.33 | 52 | 47.27 | 33.33 | 45.16 | 20 |
기포 방지성 | - | ◎ | ◎ | × | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
가교성 | - | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | × | ○ | × |
작업성 | - | ◎ | ◎ | × | × | × | × | ◎ |
초기 점착성 (tack) |
- | ◎ | ◎ | × | ◎ | ◎ | × | ◎ |
경화 후 내충격성 | - | ◎ | ◎ | × | ○ | ○ | × | ◎ |
- ◎: 우수, ○: 보통, ×: 불량 |
상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2의 핫멜트 접착제 조성물은 식 1에 따른 접착강도 비율이 35% 내지 45%의 범위를 만족하며, 포함하고 있는 성분들의 복합적인 상승 작용에 의해 우수한 기포 방지성, 가교성, 작업성, 초기 점착성 및 경화 후 내충격성을 구현하였다.
반면, 석유수지를 전혀 포함하지 않고, 그 외의 성분들의 함량이 본 발명의 범위와 상이한 비교예 1 및 비교예 4의 핫멜트 접착제 조성물은 작업성 및 초기 점착성이 낮은 문제가 발생하였다. 또한, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 화합물을 본 발명의 함량에 못 미치게 포함하는 비교예 3 및 5는 가교성 및 작업성이 낮아 자동차용 헤드램프에 적용하기 어려움이 있었으며, 폴리에스테르 탄성체, 폴리테트라메틸렌 글리콜 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 화합물을 과량으로 포함하여, 본 발명과 구체적인 성분들의 함량이 상이하고, 접착강도 비율이 45%를 초과하는 비교예 2의 핫멜트 접착제 조성물은 가교성이 우수하지 못하고, 작업성이 낮음을 확인하였다.
100: 자동차용 조립형 헤드램프
201: 자동차용 세미실드빔형 헤드램프
202: 자동차용 실드빔형 헤드램프
203: 자동차용 메탈백 실드빔형 헤드램프
11, 12, 13, 14: 헤드램프 렌즈
21, 22, 23: 헤드램프 광원
31, 32, 33, 34: 헤드램프 반사경
44: 체결부
201: 자동차용 세미실드빔형 헤드램프
202: 자동차용 실드빔형 헤드램프
203: 자동차용 메탈백 실드빔형 헤드램프
11, 12, 13, 14: 헤드램프 렌즈
21, 22, 23: 헤드램프 광원
31, 32, 33, 34: 헤드램프 반사경
44: 체결부
Claims (14)
- 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량%, 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량%, 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 포함하고,
150℃에서 측정한 용융점도가 20,000 cps 내지 50,000 cps인 핫멜트 접착제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 핫멜트 접착제 조성물은 20℃에서 측정된 접착강도(S20)가 55 kgf/20mm 내지 60 kgf/20mm이며, 80℃에서 측정된 접착강도(S80)가 20 kgf/20mm 내지 25 kgf/20mm이고, 하기 식 1의 접착강도 비율이 35% 내지 45%인 핫멜트 접착제 조성물:
[식 1]
접착강도 비율 (%) = (S80/S20)×100
상기 식 1에서, S20은 20℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이고, S80은 80℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이다.
- 제1항에 있어서,
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 총합;과, 상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 총합;의 중량비가 1:0.4 내지 1:1인 핫멜트 접착제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 중량비는 3.5~4.0 : 1.0~1.4 : 1.0~1.4 인 핫멜트 접착제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 중량비는 1.4~1.9 : 1.5~2.1 : 0.8~1.0 인 핫멜트 접착제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜이고,
상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리헥실렌아디페이트 및 폴리디에틸렌글리콜아디페이트 중 1종 이상인 핫멜트 접착제 조성물.
- 폴리에테르 폴리올 14 중량% 내지 19 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 15 중량% 내지 21 중량%의 혼합물을 용융시킨 후, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 8 중량% 내지 10 중량% 및 아민 촉매 0.1 중량% 내지 0.5 중량%를 첨가하여 반응물을 제조하고,
상기 반응물에 석유 수지 35 중량% 내지 40 중량%, 폴리에스테르 탄성체 수지 10 중량% 내지 14 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 수지 10 중량% 내지 14 중량% 첨가한 후 교반하는 것을 포함하는 핫멜트 접착제 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 반응물의 제조 시 반응 온도는 150℃ 내지 200℃인 핫멜트 접착제 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 총합;과, 상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 총합;의 중량비는 1:0.4 내지 1:1인 핫멜트 접착제 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 석유 수지, 폴리에스테르 탄성체 수지 및 에틸렌비닐아세테이트 수지의 중량비는 3.5~4.0 : 1.0~1.4 : 1.0~1.4 인 핫멜트 접착제 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 중량비는 1.4~1.9 : 1.5~2.1 : 0.8~1.0 인 핫멜트 접착제 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 폴리에테르 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜이고,
상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리헥실렌아디페이트 및 폴리디에틸렌글리콜아디페이트 중 1종 이상인 핫멜트 접착제 조성물 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 핫멜트 접착제 조성물은 20℃에서 측정된 접착강도(S20)가 55 kgf/20mm 내지 60 kgf/20mm이며, 80℃에서 측정된 접착강도(S80)가 20 kgf/20mm 내지 25 kgf/20mm이고, 하기 식 1의 접착강도 비율이 35% 내지 45%인 핫멜트 접착제 조성물 제조방법:
[식 1]
접착강도 비율 (%) = (S80/S20)×100
상기 식 1에서, S20은 20℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이고, S80은 80℃에서 측정된 핫멜트 접착제 조성물의 접착강도이다.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 핫멜트 접착제 조성물로 실링 처리된 자동차용 헤드램프.
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