KR20210105350A

KR20210105350A - 핫 멜트 접착제 조성물 및 그의 용도

Info

Publication number: KR20210105350A
Application number: KR1020217017978A
Authority: KR
Inventors: 패트릭 헤이즈; 마이클 하웰; 제니퍼 플루머
Original assignee: 헨켈 아이피 앤드 홀딩 게엠베하; 인제비티 유케이 리미티드; 푸락 바이오켐 비.브이.
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-08-26
Also published as: US20210292619A1; CN113227298B; US11945978B2; BR112021010232A2; CN113227298A; JP7368475B2; WO2020127500A1; EP3898869A1; JP2022515781A

Abstract

본 발명은 고속 경화 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물 및 그의 용도에 관한 것이다. 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은, 조성물을 환경 친화적으로 만드는 재생가능한 것을 기반으로 하는 공급원료를 기재로 하고, 카드보드 케이스, 판지 및 카드보드를 밀봉하는데 특히 적합하다.

Description

핫 멜트 접착제 조성물 및 그의 용도

본 발명은 고속 경화 바이오-기재 핫 멜트 접착제에 관한 것이다. 고속 경화 바이오-기재 핫 멜트 접착제는 높은 생강도 (green strength)를 갖는 포장 접착제로서 특히 유용하고, 기재 상에 신속한 접착을 발생시킨다.

핫 멜트는 기판 상에 용융물로서 적용되고 냉각시 응고에 의해 경화되는 실온 고체, 물 및 무용매 접착제이다. 일부 적용분야의 경우, 핫 멜트 접착제는 결합이 이루어진 직후에 강한 접착력을 필요로 하며, 특히 포장 케이스, 판지 및 카드보드에 대해서는 강한 생강도가 필요하다. 일단 핫 멜트 접착제가 응고되면, 접착제는 경화되어 기재를 함께 영구적으로 결합시킨다.

통상적인 핫 멜트 접착제는 에너지-집약적 공정을 이용하는 석유화학제품-기재이다. 또한, 석유의 큰 백분율은 세계의 다양한 지역으로부터 수송되어야 하며, 이는 탄소 발자국을 증가시킨다. 일반적으로, 핫 멜트 접착제에서 재생가능한 자원으로부터 제조되는 원료는 거의 없고, 따라서 핫 멜트는 환경에 부정적인 영향을 미친다. 탄소 발자국을 감소시키고 환경적으로 건전한 핫 멜트 접착제를 제조하는 것에 대한 요구가 증가하고 있다. 환경적으로 건전한 포장으로서 선전되는 제품의 경우, 포장 내에 환경적으로 건전한 접착제를 또한 함유하는 것이 바람직하다. 환경적으로 건전한 접착제를 제조하는 한 방법은 모든 또는 높은 재생가능한 자원 함량으로부터 핫 멜트 접착제를 형성함으로써 탄소 발자국을 감소시키는 것이다.

미국 특허 제5,252,646호, 제5,312,850호, 제5,252,646호 및 제5,169,889호에 기재된 바와 같이, 모든 또는 높은 재생가능한 자원 함량으로부터 제조된 접착제는 상 분리, 취성 및 열 불안정성에 이르는 도전과제를 갖는다.

간단하게 말하자면, 바이오-기재 접착제는 석유-기재 접착제만큼 잘 작동하지 않는다. 특히, 높은 생강도를 제공하는 바이오-기재 접착제는 달성하기 어렵고 바람직하다. 관련 기술분야에서는 높은 생강도를 제공하는 바이오-기재 핫 멜트 접착제가 필요하다. 본 발명은 이것을 다룬다.

본 발명은 높은 생강도 및 고속 경화를 제공하는 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물에 관한 것이다.

한 실시양태에서, 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은 폴리락트산-기재 중합체, 폴리락트산-기재 바이오-핵형성제, 폴리락트산-기재 바이오-점착부여제, 및 폴리락트산-기재 바이오-왁스의 혼합물을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은 적어도 2종의 폴리락트산-기재 중합체를 포함하며, 여기서 제1 중합체는 약 10 내지 약 20 kg/몰의 낮은 수 평균 분자량 (Mn)을 갖는 락트산 및 카프로락톤을 포함하고; 제2 중합체는 약 45 내지 약 85 kg/몰의 높은 수 평균 분자량을 갖는 락트산으로 제조된다. 저분자량 폴리락트산-기재 중합체 대 고분자량 폴리락트산-기재 중합체의 비는 약 4:1 내지 약 10:1의 범위이다.

추가 실시양태에서, 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은 이양식성 (bimodal) 수 평균 분자량 분포를 갖는 폴리락트산-기재 중합체의 혼합물을 포함하며, 여기서 제1 피크 분포는 약 10 내지 약 20 kg/몰의 범위이고, 제2 피크 분포는 약 45 내지 약 85 kg/몰의 범위이다. 제1 중합체는 (i) 무정형 락트산 및 카프로락톤 및 (ii) 결정질 락트산을 갖는 것으로 제조된 블록 공중합체이고; 제2 중합체는 폴리락트산으로 제조되고, 카프로락톤 단량체를 실질적으로 함유하지 않는다. 제1 피크 대 제2 피크의 비는 약 4:1 내지 약 10:1이다. 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은 바이오-핵형성제, 바이오-점착부여제 및 바이오-왁스를 추가로 포함한다.

상기 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은 약 5 초 이하의 경화 시간 및 177 ℃에서 약 1000 내지 약 5000 cPs의 점도 범위로 높은 초기 생강도를 갖는다.

달리 규정하지 않으면, 본원에서 사용되는 모든 기술 및 학술 용어는 관련기술 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 모순되는 경우에는, 정의를 비롯하여 본원이 우선할 것이다. 바람직한 방법 및 재료들이 하기에서 기재되기는 하지만, 본 개시내용의 실시 또는 시험시에는 본원에서 기재되는 것들과 유사하거나 등가인 방법 및 물질들이 사용될 수 있다. 본원에서 언급되는 모든 공개, 특허 출원, 특허 및 기타 참고문헌들은 그 전체가 참조로써 개재된다. 본원에 개시된 물질, 방법 및 예는 단지 예시적이고, 제한하려는 것으로 의도되지 않는다.

명세서 및 청구범위에 사용된 용어 "포함하는"은 "로 이루어진" 및 "로 본질적으로 이루어진" 실시양태를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "포함하다", "포괄하다", "갖는", "갖는다", "할 수 있다", "함유하다" 및 그의 변형은 명명된 성분/단계의 존재를 필요로 하고 다른 성분/단계의 존재를 허용하는 개방형 연결 어구, 용어 또는 단어인 것으로 의도된다. 그러나, 이러한 기재는 또한 조성물 또는 공정을, 그로부터 생성될 수 있는 임의의 불순물과 함께, 단지 명명된 성분/단계의 존재를 허용하고 다른 성분/단계를 배제하는, 열거된 성분/단계로 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진" 것으로서 기재하는 것으로 해석되어야 한다.

본 출원의 명세서 및 청구범위의 수치는, 특히 이들이 중합체, 중합체 조성물 또는 접착제 조성물에 관한 것일 때, 상이한 특징의 개별 중합체를 함유할 수 있는 조성물에 대한 평균 값을 반영한다. 또한, 달리 표시되지 않는 한, 수치는 동일한 유효 숫자 수로 환산했을 때 동일한 수치들, 및 그 값을 측정하기 위하여 본 출원에서 기재되는 유형의 통상적인 측정 기술의 실험 오차 미만만큼 언급되는 값과 다른 수치들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본원에서 개시되는 모든 범위는 언급되는 종점을 포괄하는 것이며, 개별적으로 조합가능한 것이다 (예를 들어, "2 내지 10"의 범위는 종점인 2 및 10, 그리고 모든 중간 값들을 포괄하는 것임). 본원에 개시된 범위의 종점 및 임의의 값은 정확한 범위 또는 값으로 제한되지 않는다; 이들은 이들 범위 및/또는 값에 근사치인 값을 포함할 만큼 충분히 부정확하다. 본원에 사용된 '근접하는' 이라는 말은 그것이 관련된 기본 기능에 변화를 일으키지 않고 달라질 수 있는 임의의 양적 표현을 수식하기 위해 적용될 수 있다. 따라서, 일부 경우에서, "약"과 같은 용어 또는 용어들에 의해 수식되는 값은 구체적인 정확한 값으로 제한되지 않을 수 있다. 적어도 일부 경우에서, '근접하는' 이라는 말은 그 값을 측정하기 위한 기기의 정밀도에 상응할 수 있다. 수식어 "약"은 2개 종점의 절대값에 의해 한정되는 범위를 개시하는 것으로도 간주되어야 한다. 예를 들어, 표현 "약 2 내지 약 4"는 또한 "2 내지 4"의 범위를 개시한다. 용어 "약"은 나타낸 수의 플러스 또는 마이너스 10 %를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "약 10 %"는 9 % 내지 11 %의 범위를 나타낼 수 있고, "약 1"은 0.9-1.1을 의미할 수 있다. "약"의 다른 의미, 예컨대 반올림은 문맥으로부터 명백할 수 있고, 따라서, 예를 들어 "약 1"은 또한 0.5 내지 1.4를 의미할 수 있다.

본원에 사용된 중합체 또는 올리고머는 약 1개 이상의 단량체 단위인 단량체 단위로 이루어진 거대분자이다. 중합체 및 올리고머, 또는 중합체성 또는 올리고머성은 본원 발명에서 호환가능하게 사용된다.

본원에서 "생강도"는 접착제가 접촉될 때 및 완전히 경화될 때 접착제가 그의 궁극적인 결합 특성을 나타내기 전에 2개의 기재를 함께 유지하는 접착제의 능력을 지칭한다.

본 발명은 높은 생강도를 제공하고, 약 5 초 이하의 경화 시간을 갖는 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물에 관한 것이다. 바이오-기재 핫 멜트 접착제 조성물은 폴리락트산-기재 중합체, 폴리락트산-기재 바이오-점착부여제, 폴리락트산-기재 바이오-핵형성제, 및 폴리락트산-기재 바이오-왁스의 혼합물을 포함한다.

바이오-기재 핫 멜트 접착제의 중합체는 바이오-기재 수지로부터 선택된다. 비제한적 바이오-기재 중합체는 생분해성 폴리락트산 중합체, 구체적으로 폴리-L-락트산 및 폴리-D-락트산 공중합체의 혼합물을 포함한다. 바이오-기재 수지는 또한 폴리에스테르, 카프로락톤 공중합체, 폴리카프로락톤, 및 카르보디이미드 안정화된 카프로락톤-락티드 랜덤 공중합체로부터 형성될 수 있는 것으로 또한 고려된다.

접착제의 초기 생강도를 증가시키기 위해, 2개의 상이한 수 평균 분자량을 갖는 적어도 2종의 폴리락트산-기재 바이오중합체와 바이오-핵형성제의 혼합물이 개방 시간을 약 5 초 이하로 감소시키는 것을 돕는다는 것이 발견되었다. 또 다른 실시양태에서, 폴리락트산-기재 중합체는 이양식성 중량 분포를 갖는 단일 중합체이다.

제1 바이오중합체는 약 10 내지 약 20 kg/몰의 수 평균 분자량을 갖는 폴리락트산 중합체이다.

제1 중합체는 본원에 개재된 WO 2017149019에 기재된 바와 같은 무정형 블록 및 결정질 블록의 블록 공중합체이다. 한 실시양태에서, 제1 중합체는 락트산 및 카프로락톤의 무정형 공중합체에 의해 제조된 제1 블록, 및 락트산의 결정질 중합체로 제조된 제2 블록을 포함하는 블록 공중합체이다. 블록 공중합체는 락트산 (또는 락티드)과 중합할 수 있는 중합성 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 단량체의 예는 글리콜산, 숙신산, 트리에틸렌 글리콜, 카프로락톤, 및 다른 시클릭 에스테르, 예컨대 글리콜리드를 포함한다. 제1 블록 내의 락트산은 D-락트산, L-락트산, 및 그의 조합일 수 있다. L-락트산의 사용은 그의 폭넓은 이용가능성의 관점에서 바람직할 수 있다.

한 실시양태에서, 공중합체의 제1 블록은 10-90 중량%의 락트산으로부터 유도된 단량체 및 90-10 중량%의 추가의 중합성 단량체를 포함한다. 1종 초과의 유형의 추가의 중합성 단량체의 조합이 또한 가능하다. 제1 블록이 25 내지 75 중량%의 락트산으로부터 유도된 단량체 및 75 내지 25 중량%의 추가의 중합성 단량체를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 제1 블록이 25 내지 75 중량%의 L-락트산으로부터 유도된 단량체 및 75 내지 25 중량%의 카프로락톤을 포함하는 것이 특히 바람직한 것으로 간주된다.

제1 블록은 무정형 중합체이다. 무정형 중합체는 2.0 J/그램 이하의 용융 엔탈피를 나타내는 중합체이다. 이는 DSC 측정에 의해 결정될 수 있다. 블록 공중합체 중 무정형 공중합체는 1.0 J/그램 이하의 용융 엔탈피를 갖는 것이 바람직한데, 이는 보다 낮은 용융 엔탈피로부터 입증되는 바와 같이, 보다 낮은 결정화도가 접착제가 취성이 되는 것을 방지하고 보다 우수한 접착 특성을 갖는 핫-멜트 접착제를 생성하는 것으로 여겨지기 때문이다. 제1 블록의 용융 엔탈피는 제1 블록의 합성 후에, 또는 기존 중합체의 경우에는 복제 블록을 합성함으로써 결정될 수 있다.

블록 공중합체 내의 제2 블록은 폴리-L-락트산 (PLLA) 블록 및 폴리-D-락트산 (PDLA) 블록으로부터 선택된 폴리락트산 중합체 블록이다. 용어 폴리락트산 중합체 블록 (PLA)은 80 중량% 이상의 락트산 단량체, 특히 90 중량% 이상, 보다 특히 95 중량% 이상의 락트산 단량체를 포함하는 중합체 블록을 지칭한다. 폴리락트산 중합체 블록은 항상, 총 공중합체의 중량에 대해 계산했을 때, 일반적으로 10 중량% 이상 보다 높은, 특히 15 중량% 이상 보다 높은, 제1 공중합체 블록을 함유하는 고급 락트산을 갖는다.

폴리-L-락트산 블록 (PLLA)은 락트산 단량체의 90 % 이상, 특히 95 % 이상, 보다 특히 98 % 이상이 L-락트산 단량체인 PLA로서 정의된다. 반대로, 폴리-D-락트산 블록 (PDLA)은 락트산 단량체의 90 % 이상, 특히 95 % 이상, 보다 특히 98 % 이상이 D-락트산 단량체인 PLA로서 정의된다. 보다 높은 백분율은 PLA 블록의 증가된 결정화도를 초래할 것이기 때문에 바람직하다.

공중합체 내의 제1 블록과 공중합체 내의 제2 블록 사이의 중량비는 일반적으로 제2 블록이 제1 블록 및 제2 블록의 총량의 10-90 중량%, 특히 15-80 중량%를 구성하도록 하는 것이다. 제2 블록이 중합체의 총 중량의 20 내지 60 중량%, 일부 실시양태에서 25 내지 40 중량%를 구성하는 것이 바람직할 수 있다.

블록 공중합체의 수 평균 분자량은 일반적으로 약 10 내지 약 20 kg/몰이다.

제1 공중합체의 비제한적 예는 코리비온 루미니 (CORIBION LUMINY) L, LX 및 D 시리즈 및 퓨라락트 (PURALACT) L 수지를 포함한다.

제2 바이오중합체는 제1 바이오중합체보다 보다 높은 수 평균 분자량을 갖는다. 제2 바이오중합체는 또한 재생가능한 공급원으로부터 생산된 생분해성 및 생체적합성 중합체로부터 선택되고, 폴리에스테르, 예컨대 폴리카프로락톤, 폴리-비닐 알콜, 폴리글리콜산 및 폴리락트산이다. 한 실시양태에서, 제2 바이오중합체는 약 45 내지 약 85 kg/몰의 수 평균 분자량 범위를 갖는 폴리락트산이다. 제2 폴리락트산 중합체는 반결정질 바이오중합체이다. 한 실시양태에서, 제2 바이오중합체는 폴리락트산으로 제조되고, 임의의 카프로락톤 단량체를 실질적으로 함유하지 않는다. 바람직하게는, 제2 바이오중합체는 카프로락톤을 전혀 함유하지 않고 폴리락트산 단량체로 전적으로 제조된다.

바람직한 제2 바이오중합체는 ASTM D 1238에 따라 측정된 100 g/10 분 (210 ℃) 미만의 용융 지수 및 ASTM D3417에 따라 측정된 약 80 ℃ 미만의 Tg 값을 갖는다. 제2 바이오중합체의 비제한적 예는 네이쳐웍스 (NatureWorks)로부터의 인게오 바이오폴리머 (INGEO BIOPOLYMER) 시리즈: 10361D, 2002D, 3D870, 8052D, 7001D, 6362D, 3001D, 2003D, 8052D, 4060D 및 4043D를 포함한다.

제1 바이오중합체 대 제2 바이오중합체의 비는 약 4:1 내지 약 10:1의 범위이다.

또 다른 실시양태에서, 바이오중합체는 1개의 피크가 약 10 내지 약 20 kg/몰 범위이고 또 다른 피크가 약 45 내지 약 85 kg/몰인 이양식성 수 평균 분자량 분포를 갖는 폴리락트산-기재 중합체 또는 폴리락트산-기재 중합체의 혼합물이다. 제1 피크 대 제2 피크의 중량비는 약 4:1 내지 약 10:1의 범위이다.

바이오-핵형성제를 폴리락트산-기재 중합체의 혼합물에 첨가하여 핫 멜트 접착제를 형성한다. 바이오중합체와 마찬가지로, 바이오-핵형성제는 또한 다른 폴리에스테르, 예컨대 폴리-비닐 알콜 및 폴리글리콜산으로부터 제조될 수 있다. 바이오-핵형성제는 PDLA (폴리-D-락트산 블록) 기재 물질로부터 형성된다.

이러한 바이오-핵형성제는, 상기 바이오중합체에 혼입될 때, 바이오중합체 용융물에서 결정 성장을 위한 핵 (구결정으로도 공지됨)을 형성한다. 구결정은 구형 텍스쳐를 갖는 결정 구조의 둥근 응집체이고, 결정 핵으로부터 특정 배열을 갖는 라멜라의 성장에 의해 발생하며, 광학 현미경검사 및 교차 편광에 의해 관찰된다. 바이오-핵형성제의 수 평균 분자량은 약 0.75 내지 약 10 kg/몰의 범위이다. 바이오-핵형성제는 DSC에 의해 측정된 약 120 ℃ 내지 약 200 ℃ 범위의 높은 용융 온도를 갖는다. 바이오-핵형성제는 또한 결정질이고, 약 25 내지 약 75 J/g의 엔탈피를 갖지만, DSC에 의해 측정된 식별가능한 Tg는 갖지 않는다.

바람직한 바이오-핵형성제는 폴리-D-락트산이고, 예를 들어, L105, L130, L175, LX175, LX530, LX575, LX930, LX975, LX175U, LX130U, LX930U, D070 및 D120을 포함하는, 토탈-코르비온 (Total-Corbion)으로부터의 PDS LUMNIY 시리즈를 포함한다.

바이오-기재 접착제 조성물은 무정형 바이오-점착부여제를 추가로 포함한다. 바이오-점착부여제는 약 2.5 J/g 미만, 바람직하게는 약 2 J/g 미만, 및 보다 바람직하게는 약 1.5 J/g 미만의 낮은 용융 엔탈피를 갖거나; 또는 -50 ℃에서의 가열-냉각-가열 사이클, 10 ℃/분으로 220 ℃까지 가열, 이어서 동일한 속도로의 냉각 및 제1 가열 단계의 반복을 사용하여 DSC에 의해 측정된 식별가능한 용융 온도 또는 엔탈피 열을 갖지 않는다. 또한, 바이오-점착부여제는 약 30 ℃ 초과, 바람직하게는 약 35 ℃ 초과, 및 보다 바람직하게는 약 40 ℃ 초과의 유리 전이 온도 (Tg)를 갖는다. 무정형 바이오-점착부여제는 약 1,000 내지 약 10,000 g/몰의 수 평균 분자량을 갖는다. 예시적인 바이오-점착부여제는 폴리 락트산 블록의 랜덤 거울상이성질체의 혼합물로부터 제조된 점착부여제를 포함한다.

10 중량% 미만, 바람직하게는 5 중량% 미만, 및 보다 바람직하게는 본질적으로 0 중량%의 비-폴리락트산-기재 점착부여제가 핫 멜트 접착제에 첨가될 수 있는데, 이는 이들이 접착제 중의 폴리 락트산-기재 성분에 상 분리를 야기할 수 있기 때문이다.

바이오-기재 접착제 조성물은 또한 폴리락트산-기재 물질, 특히 폴리-L-락트산 (PLLA)으로부터 제조된 바이오-왁스를 추가로 포함한다. 바이오왁스의 수 평균 분자량은 약 0.75 내지 약 10 kg/몰의 범위이다. 다시, 바이오왁스는 또한 다른 폴리에스테르, 예컨대 폴리카프로락톤, 폴리비닐 알콜 및 폴리글리콜산으로부터 제조될 수 있다. 바이오왁스는 DSC에 의해 측정된 약 120 ℃ 내지 약 200 ℃ 범위의 용융 온도, 약 5 ℃ 내지 약 50 ℃의 Tg 및 약 25 내지 약 75 J/g의 용융 엔탈피를 갖는다.

바이오-핵형성제는 핫 멜트 접착제에서 바이오-왁스와 반대의 거울상이성질체 구조를 갖는다. 한 실시양태에서, 바이오-핵형성제는 PDLA-기재고, 바이오-왁스는 PLLA-기재다. 또한, 바이오-핵형성제가 PLLA-기재인 경우, 바이오왁스는 락트산 단위 (D-락트산 및 L-락트산)의 거울상이성질체 둘 다를 유의한 양 (5 중량% 이상의 소수의 거울상이성질체)으로 포함하는 PLA의 PDLA-기재 점착부여제이며, 이에 의해 거울상이성질체는 PLA에 랜덤하게 분포되는 것으로 고려된다.

본 발명의 바이오-기재 핫 멜트 접착제는 임의로 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 항산화제, 가소제, 안료, 증백제, 착색제, 형광제, 염료, 충전제, 유동 및 레벨링제, 습윤제, 계면활성제, 가소제, 소포제, 레올로지 개질제, 유화제, 함습제, 겔화제, 착색제, 다른 표면 개질제, 향료 및 투과 증진제를 포함한다. 바람직하게는, 첨가제는 또한 바이오-기재이다.

첨가제는 본 발명의 바이오-기재 접착제 조성물의 접착제에 소량, 즉 약 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 5 중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 2 중량% 미만으로 혼입될 수 있다. 임의의 상당한 양, 예를 들어 5 중량%, 4 중량%, 3 중량%, 2 중량% 또는 1 중량% 초과의 비-락트산-기재 성분의 첨가는 접착제의 상 분리를 초래할 것이다.

바이오-기재 접착제의 경화 시간은 약 5 초 이하이다. 또 다른 실시양태에서, 바이오-기재 접착제의 경화 시간은 약 3 초 이하이다. 접착제는 용기 라벨, 및 판지 및 케이스 밀봉 접착제에 특히 적합하다. 접착제는 또한, 예를 들어 시리얼, 크래커 및 맥주 제품의 포장에서의 열 밀봉 적용을 비롯한 밀봉 접착제로서 유용하다. 본 발명에 포괄되는 것은 용기, 예를 들어 판지, 케이스, 박스, 가방, 그래픽 아트, 밀봉기, 트레이 등이며, 여기서 접착제는 그의 제조사에 의해 포장기로 운송되기 전에 적용된다. 접착제는 또한 라벨, 제본, 가방 또는 일회용 물품 접착제로서 사용된다. 빠른 경화 또는 짧은 경화 시간은 최종 경화를 형성하기 위해 포장에 압력을 가할 필요 없이 박스 및 물품의 보다 빠른 처리량을 허용한다.

접착제의 경화 시간은 허용가능한 점도와 균형을 이루어야 한다. 핫 멜트 접착제의 허용가능한 점도는 177 ℃에서 약 800 내지 약 5000 cPs, 바람직하게는 약 1000 내지 약 3,500 cPs의 범위이다. 보다 낮은 점도는 정확한 적용을 방해하는 경향이 있는 반면, 보다 높은 점도는 핫 멜트 도포기를 손상시키는 경향이 있다.

바이오-점착부여제 및 바이오-왁스의 총량이 존재하며, 여기서 접착제의 점도는 177 ℃에서 약 800 내지 약 5,000 cPs, 보다 바람직하게는 약 1000 내지 약 3500 cPs이다. 바람직하게는, 접착제 중 바이오-점착부여제 및 바이오-왁스의 총량은 접착제의 총 중량을 기준으로 약 35 중량% 초과이다. 놀랍게도, 광범위한 온도에 걸쳐 접착 수준에 부정적인 영향이 없다. 다량의 저분자량 및 고 Tg 물질, 예를 들어 점착부여제 및 왁스로 형성된 접착제는 저온 접착에 해를 끼칠 수 있다.

관련 기술분야 통상의 기술자에 명백할 바와 같이, 본 발명의 요지 및 범주를 벗어남이 없이 여러가지 변경 및 변동이 이루어질 수 있다. 본원에 기재된 구체적인 실시양태는 단지 예의 방식으로 제공되며, 본 발명은 그러한 청구범위가 자격을 준 등가물의 완전한 범주와 함께 단지 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

실시예

점착부여제, 핵형성제, 왁스 및 중합체를 순서대로 첨가함으로써 177 ℃에서 비교예 A 및 샘플 1을 제조하였다. PLA 중합체를 제외한 모든 물질은 토탈-코르비온으로부터의 것이었고; PLA 중합체는 네이쳐웍스로부터 시판된다.

표 1.

상기 샘플의 점도는 177 ℃에서 스핀들 #27을 사용하여 브룩필드 (Brookfield) 점도계 (모델 DV1)에 의해 측정하였다. 목표 점도는 177 ℃에서 약 800 내지 약 3,500 cPs 범위이다.

비교예 샘플 A는 우수한 점도를 제공하였지만, 약 5 초 초과의 경화 시간을 가졌다. 이양식성 Mn 폴리락트산 중합체를 갖는 샘플 1은 허용가능한 점도 및 약 5 초 이하의 경화 시간 값을 제공하였다. 보다 많은 양의 PLA 중합체의 첨가는 177 ℃에서 3,500 cPs 초과의 점도를 초래하였고, 따라서 추가로 시험하지 않았다.

경화 시간은 카네보 (ASM-15N) 결합 시험 기계 상에서 측정하였다. 단일 플루트 골재의 2 x 2" 조각을 압축 슬리브에 장착하였다. 단일 플루트 골재의 2 x 5" 조각을 운반 벨트 상에 놓았다. 기계 핫 멜트 탱크에 상기 열거된 비교예 A 접착제를 충전하였다. 접착제를 177 ℃로 가열하였다. 탱크 바닥의 노즐이 약 0.09 내지 약 0.11 인치의 비드 폭을 갖는 비드 형태로 핫 멜트에 요구되는 침착을 분배하도록 컴퓨터 제어부를 조정하였다. 적합하게 짧은 개방 시간을 기계에 프로그래밍하고, 평가할 경화 시간을 또한 입력하였다. 기계를 시작하고, 컨베이어는 2 x 5" 조각의 골재를 용융된 핫 멜트의 압출 비드 아래로 이동시켰다. 이는 컨베이어의 끝에 도달하였고, 목적하는 개방 시간에 도달한 후, 압축 슬리브를 아래로 이동시켜 2 x 2" 조각의 골재를 2 x 5" 조각의 골재와 정합시켰다. 조각을 목적하는 경화 시간 동안 1 Kg의 압축력 하에 유지한 다음, 기계가 자동으로 결합을 잡아당겨 분리했다. 반복된 실행을 통해 경화 시간을 결정하였다. 이것은 잡아당겨 분리한 후 결합이 일관되게 75 % 초과의 섬유 인열을 나타내는 최소 시간으로 결정되었다. 이는 기계 작동자의 시각적 관찰에 의해 결정되었다. 이어서 이를 샘플 1에 대해 반복하였다.

평균 섬유 인열도 측정하였다. 상기 방법을 사용하여, 골진 기재 상에 남아있는 섬유의 퍼센트를 표 2에 열거된 다양한 온도에서 측정하였다. 3개의 결합의 평균을 표 2에 열거하였다. 섬유 인열 수준이 높을수록 측정된 온도에서 보다 우수한 접착력을 나타내었다.

표 2.

표 2에 나타낸 바와 같이, 샘플에 대한 접착력은 저온에서 비교예 샘플과 유사하고/거나 보다 우수하였다. 보다 많은 양의 저분자량 점착부여제 및 왁스로도, 샘플의 접착력은 비교예 샘플의 접착력과 실질적으로 동일하게 유지되었다.

Claims

a) 바이오-기재 중합체의 혼합물;
b) 폴리-D-락트산 블록-기재 바이오-핵형성제;
c) 무정형 폴리락트산-기재 바이오-점착부여제; 및
d) 폴리-L-락트산 블록-기재 바이오-왁스;
를 포함하고,
여기서 바이오-기재 중합체의 혼합물은 약 10 내지 약 20 kg/몰의 Mn (수 평균 분자량)을 갖는 제1 폴리락트산-기재 중합체 및 약 45 내지 약 85 kg/몰의 Mn을 갖는 제2 폴리락트산-기재 중합체를 포함하고;
여기서 핫 멜트 접착제의 점도는 177 ℃에서 약 800 내지 약 5,000 cPs의 범위인,
핫 멜트 접착제 조성물.
a) 약 10 내지 약 20 kg/몰의 Mn (수 평균 분자량)을 갖는, 락트산 및 카프로락톤 공중합체 수지의 제1 폴리락트산-기재 중합체;
b) 약 45 내지 약 85 kg/몰의 Mn을 갖는, 락트산의 제2 폴리락트산-기재 중합체;
c) 폴리-D-락트산 블록-기재 바이오-핵형성제;
d) 무정형 폴리락트산-기재 바이오-점착부여제; 및
e) 폴리-L-락트산 블록-기재 바이오-왁스;
를 포함하고,
여기서 제1 폴리락트산-기재 중합체 대 제2 폴리락트산-기재 중합체의 비는 약 4:1 내지 약 10:1이고;
여기서 바이오-점착부여제 및 바이오-왁스의 합한 양은 접착제의 총 중량을 기준으로 35 중량% 초과이고;
여기서 핫 멜트 접착제 조성물의 경화 시간이 5 초 이하이고;
여기서 핫 멜트 접착제의 점도는 177 ℃에서 약 800 내지 약 2500 cPS의 범위인,
핫 멜트 접착제 조성물.
제2항에 있어서, 접착제의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만인 첨가제를 포함하는 핫 멜트 접착제 조성물.
제3항에 있어서, 첨가제가 접착제의 총 중량을 기준으로 2 중량% 미만인 것인 핫 멜트 접착제 조성물.
제4항에 있어서, 접착제가 임의의 첨가제를 본질적으로 함유하지 않는 것인 핫 멜트 접착제 조성물.
제2항에 있어서, 접착제의 경화 시간이 3 초 이하인 핫 멜트 접착제 조성물.
a) 약 10 내지 약 20 kg/몰의 Mn (수 평균 분자량)을 갖는, (i) 락트산 및 카프로락톤의 무정형 공중합체의 제1 블록 및 (ii) 락트산의 결정질 중합체의 제2 블록을 포함하는 블록 공중합체인 제1 폴리락트산-기재 중합체;
b) 약 45 내지 약 85 kg/몰의 Mn을 갖는, 카프로락톤 단량체를 실질적으로 함유하지 않는 제2 폴리락트산-기재 중합체;
c) 폴리-L-락트산 블록-기재 바이오-핵형성제;
d) 무정형 폴리락트산-기재 바이오-점착부여제; 및
e) 폴리-D-락트산 블록-기재 바이오-왁스;
를 포함하고,
여기서 제1 폴리락트산-기재 중합체 대 제2 폴리락트산-기재 중합체의 비는 약 4:1 내지 약 10:1이고;
여기서 바이오-점착부여제 및 바이오-왁스의 합한 양은 접착제의 총 중량을 기준으로 35 중량% 초과이고;
여기서 핫 멜트 접착제 조성물의 경화 시간이 5 초 이하이고;
여기서 핫 멜트 접착제의 점도는 177 ℃에서 약 800 내지 약 2500 cPS의 범위인,
핫 멜트 접착제 조성물.
제7항에 있어서, 접착제의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만인 첨가제를 포함하는 핫 멜트 접착제 조성물.
제8항에 있어서, 첨가제가 접착제의 총 중량을 기준으로 2 중량% 미만인 핫 멜트 접착제 조성물.
제9항에 있어서, 접착제가 임의의 첨가제를 본질적으로 함유하지 않는 것인 핫 멜트 접착제 조성물.
제7항에 있어서, 접착제의 경화 시간이 3 초 이하인 핫 멜트 접착제 조성물.
제2항의 핫 멜트 접착제 조성물을 포함하는 물품.
제12항에 있어서, 케이스, 판지, 트레이, 라벨, 제본, 가방 또는 일회용 물품인 물품.
제7항의 핫 멜트 접착제 조성물을 포함하는 물품.
제14항에 있어서, 케이스, 판지, 트레이, 라벨, 제본, 가방 또는 일회용 물품인 물품.