KR20210129669A - 압출가능 감압 접착제 - Google Patents

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토마스 큐 차스텍
로버트 디 웨이드
로쓰 이 베흘링
숀 엠 웨스트
제이콥 디 영
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Abstract

감압 접착제를 기재에 접합하는 방법이 제공된다. 본 방법은 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -; 접착제 용융 조성물을 소련(masticating)하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 기재는 비-필름 기재일 수 있거나, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 코어 및 주위 온도에서 비점착성인 시스(sheath)를 포함하는 코어-시스 필라멘트로 제공될 수 있다.

Description

압출가능 감압 접착제
관련된 시스템 및 조립체와 함께 기재에 접합하는 방법이 제공된다. 제공된 방법은 낮은 표면 에너지 기재, 다공성 기재, 및 돌출된 또는 리세스된 표면을 갖는 기재를 접합하는 데 특히 유용할 수 있다.
감압 접착제는 압력의 인가 시 기재에 접착되는 재료이다. 이는 접착제 접합을 제공하기 위해 용매, 물, 또는 열을 필요로 하지 않는다. 이러한 접착제는 매우 높은 접합 강도를 제공할 수 있으며, 많은 산업적 응용에서 전통적인 기계적 체결구를 대체할 수 있다. 제조업자는 또한, 그것이 경제적이고 사용하기에 용이하기 때문에, 이러한 접합 해결책을 인식하고 있다.
자동차 산업은, 예를 들어, 제조된 각각의 차량에 대한 배지, 엠블럼, 차체측 몰딩 및 트림 구성요소를 사용한다. 감압 접착제를 사용하여 이들 부품을 부착하는 것은 기계적 체결구의 사용에 비해 다양한 이점을 갖는다. 기계적 체결을 위한 구멍의 드릴링은, 특히 물 노출이 있는 영역에서, 부식 문제로 이어질 수 있다. 이러한 문제는 이들 소목(joinery) 응용을 위해 감압 접착제를 사용할 때 상당히 감소된다. 추가로, 이러한 접착제는 접합 라인에 대해 부품을 깨끗하게 유지하고, 방수 시일을 제공하고, 개선된 접합 신뢰성을 제공할 수 있다.
차량 구성요소는 제조업체가 그의 차량의 연료 효율 및 미적 외관을 계속 개선시킴에 따라 진화되었다. 차량의 경량화를 향하는 경향이 증가하고 있다. 이는 저밀도 재료 및 더 얇은 부품을 사용함으로써 종종 달성된다. 많은 현대의 트림 구성요소는 더 이상 중실형 편부(piece)가 아니라, 얇은 벽 스톡으로 중공형이 된다. 사출 성형 후에 부품이 냉각됨에 따라 부품의 휨 및 곡률을 제한하기 위해 부품의 배면 상에 리브(rib)와 같은 보강 특징부가 배치될 수 있다. 이러한 부품의 접합 표면은 종종 깊게 리세스되어, 종래의 접착 테이프를 사용하여 접합하기에는 어려울 수 있다.
다른 문제는 낮은 표면 에너지를 갖는 경향이 있는, 이러한 부품을 형성하는 데 사용되는 플라스틱, 전형적으로 열가소성 올레핀("TPO")에 관한 것이다. 그 결과, 통상의 감압 접착제는 TPO 및 유사한 유형의 플라스틱에 대해 고도의 "습윤(wet out)"을 달성하지 않아서, 접착제와 기재 사이의 표면적이 감소되게 한다. 프라이머 및 다른 표면 처리가 "습윤"을 개선하기 위해 사용될 수 있지만, 이들은 접합의 복잡성 및 비용을 부가시킨다. 이러한 이유로, 비평면형의 낮은 표면 에너지 기재에 대한 접합은 어려운 기술적 문제를 남긴다. 감압 접착제로 강한 접합 계면을 형성하는 데 어려움을 가질 수 있는, 발포체(foam) 또는 부직 재료의 표면을 포함한, 다공성 표면을 접합할 때 유사한 기술적 문제가 발생한다.
낮은 표면 에너지 기재를 포함하는 매우 다양한 기재와 함께 사용하기에 적합한 접합 방법, 시스템, 및 조립체가 본 명세서에서 제공된다. 많은 경우에, 이러한 기재는, 프라이밍을 필요로 하지 않고서, 받은 그대로 접합될 수 있다. 감압 접착제는 또한 압출가능하여, 그것이 하나 또는 둘 모두의 접합 표면에 순응하는 형상으로 형성되게 한다. 별개의 복제된 부품들을 접합하기 위해, 이러한 방법은 다양한 기하학적 구조에 대한 접합을 위해 용이하게 맞춤화될 수 있다. 지속성의 관점에서, 이러한 방법은 또한 제조 공정에서 접착제 폐기물을 감소시키기 때문에 유익하다.
일 태양에서, 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법이 제공된다. 본 방법은 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -; 접착제 용융 조성물을 소련(masticating)하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 비-필름 기재인 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함한다.
제2 태양에서, 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법이 제공되는데, 본 방법은, 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유하고, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 코어 및 주위 온도에서 비점착성인 시스를 포함하는 코어-시스 필라멘트로 제공됨 -; 접착제 용융 조성물을 소련하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함한다.
제3 태양에서, 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법이 제공되는데, 본 방법은, 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -; 접착제 용융 조성물을 소련하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 이형 표면을 포함하는 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함한다.
제4 태양에서, 전술된 방법을 사용하여 제조되는 접합된 조립체가 제공된다.
도 1은 예시적인 일 실시 형태에 따라 접착제를 기재에 접합하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 1a는 도 1의 방법에 사용되는 특정 구성요소를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 방법과 함께 사용될 수 있는 필라멘트 접착제의 사시도이다.
도 3은 도 2의 필라멘트 접착제를 분배할 수 있는 분배 헤드의 측단면도이다.
도 4는 도 1의 접합 방법을 위한 분배 시스템의 사시도이다.
도 5는 예시적인 기재의 접합 표면을 도시하는 예시적인 기재의 사시도이다.
도 6은 자동차 글레이징(glazing)을 통해 볼 때 자동차 글레이징에 접합된 자동차 브래킷의 사진이다.
도 7은 자동차 헤드라이너(headliner), 감압 접착제, 및 와이어 하니스(wire harness)를 별개의 층들로서 도시하는, 자동차 헤드라이너 조립체의 분해 사시도이다.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호의 반복되는 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내도록 의도된다. 본 발명의 원리의 범주 및 사상에 속하는 다수의 다른 변형 및 실시 형태가 당업자에 의해 안출될 수 있음을 이해하여야 한다. 도면은 축척대로 도시되지 않을 수 있다.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이,
"주위 조건"은 25℃의 온도 및 1 기압 (약 100 킬로파스칼)의 압력을 의미하고;
"주위 온도"는 섭씨 25도의 온도를 의미하고;
"유리 전이 온도"는 온도가 증가됨에 따라 비정질 중합체(또는 반결정질 중합체의 비정질 영역)가
단단하고 비교적 취성인 상태에서 점성 또는 고무질 상태로 변하는 온도를 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 유리 전이 온도는 실시예에서 설명되는 바와 같이 동적 기계 분석에 의해 측정된다.
"낮은 표면 에너지"는 표면 에너지가 20 mJ/m2 내지 37 mJ/m2인 것을 의미한다.
"비점착성"은, 재료를 파손(fracturing)하지 않으면서 재료를 그 자체로부터 박리하는 데 필요한 힘이 미리결정된 최대 임계량 이하인, "자가-접착 시험"에 합격한 재료를 지칭한다. 자가-접착 시험은 공계류 중인 국제 특허 출원 PCT/US19/17162호(Nyaribo 등)에 기재되어 있으며, 시스가 비점착성인지 아닌지를 결정하기 위해 시스 재료의 샘플에 대해 수행될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정의 상황 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는, 본 명세서에 기재된 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 상황 또는 다른 상황 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 암시하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수형("a," "an," 및 "the")은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 단수형의 구성요소에 대한 언급은 하나 이상의 구성요소들과 당업자에게 공지된 그의 균등물들을 포함할 수 있다. 또한, 용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다.
용어 "포함하다" 및 이의 변형은 이러한 용어들이 수반된 기술 내용에 나타내는 제한적인 의미를 갖지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 더욱이, 단수형, "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용된다. 좌측, 우측, 전방, 후방, 상단, 하단, 측부, 상부, 하부, 수평, 수직 등과 같은 상대적인 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있으며, 만일 그렇다면, 특정 도면에서 관찰된 조망으로부터 기인된다. 이들 용어는 단지 설명을 단순화하기 위하여 사용되지만 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 제한하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은 그 실시 형태와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 적용가능한 경우, 상표명은 모두 대문자로 표기되어 있다.
본 명세서에 기재된 방법은 접착제, 특히 감압 접착제를 하나 이상의 기재에 접합하는 것에 관한 것이다. 기재는, 산업 조립체에서 만날 수 있는 바와 같이, 다른 물품에 영구 접합되도록 의도된 물품을 포함한다. 기재는 또한 일시적인 이형가능 접합을 위해 의도된 이형 표면을 갖는 물품을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 감압 접착제는 보통 실온에서 점착성이고, 약한 손가락 압력을 가함으로써 표면에 부착될 수 있으며, 따라서 감압성이 아닌 다른 유형의 접착제와 구별될 수 있는 재료이다. 감압 접착제에 대한 일반적인 설명은 문헌 [Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, Wiley-Interscience Publishers (New York, 1988)]에서 찾을 수 있다. 감압 접착제의 추가적인 설명은 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 1, Interscience Publishers (New York, 1964)]에서 찾을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "감압 접착제" 또는 "PSA"는 하기 특성을 갖는 점탄성 재료를 지칭한다: (1) 강력하고 영구적인 점착성, (2) 손가락 압력 이하의 압력으로 플루오로열가소성 필름 이외의 기재에 대한 접착성, 및 (3) 기재로부터 깨끗하게 이형되기에 충분한 응집 강도. 감압 접착제는 또한 문헌[Handbook of Pressure-Sensitive Adhesive Technology, D. Satas, 2nd ed., page 172 (1989)]에 기재된 달퀴스트(Dahlquist) 기준을 충족시킬 수 있다. 이러한 기준은 감압 접착제를 사용 온도에서(예를 들어, 15℃ 내지 35℃ 범위의 온도에서) 1초 크리프 컴플라이언스(creep compliance)가 1 × 10-6 ㎠/dyne 초과인 것으로 정의한다.
일부 실시 형태에서, 감압 접착제는 기재의 표면 화학, 기하학적 구조, 또는 둘 모두로 인해 보통 접합하기 어려운 기재에 대한 접합을 가능하게 하는 조성물을 갖는다. 많은 응용의 경우, 제공된 방법은 이러한 기재에 우수한 접합 성능을 제공한다. 이러한 방법은 또한 불필요한 표면 작용화, 세정, 또는 이러한 기재 상의 프라이머의 사전 적용을 제공할 수 있다. 접합가능 물품이 받은 그대로 사용되게 할 수 있음으로써, 이러한 접합 방법은 접합 공정에서 효율성을 개선하고 상당한 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
일반적인 기재(114)에 접착제를 접합하기 위한 예시적인 공정이 도 1에 개략적으로 도시되고 본 명세서에서 도면 부호 100으로 지칭된다. 공정(100)에서, 공급 조성물은 공급 메커니즘(102), 피드스톡(feedstock)(105)에 결합된 히트 싱크(104), 및 히터 요소(106), 온도 센서(108) 및 히터 블록 고온 단부(110)로 구성된 혼합기(111)를 통해 이송된다. 이들의 각각은 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1의 공급 메커니즘(102)은 융합된 침착 모델링(때때로 융합된 필라멘트 제조로도 지칭됨) 장치에 사용되는 것과 유사할 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 공급 메커니즘(102)은 도시된 바와 같이 반대편 베어링에 대해 가압하는 구동 기어를 사용한다. 구동 기어의 치형부는 도 1에 도시된 바와 같이 스풀형(spooled) 필라멘트(101)와 같은 고체 공급 조성물과 맞물려, 그것이 공급 조성물을 파지하여 압출기 내로 전진시키게 한다.
공급 조성물은 임의의 특정 형태로 제한되지 않는다 - 예를 들어, 주어진 접착제 성분은 또한 리본, 펠릿, 플레이크의 형태, 또는 임의의 다른 연속 또는 미립자 형태로 제공될 수 있다. 많은 응용의 경우, 필라멘트 폼 팩터가 바람직한데, 이는 그것이 작업하기 용이하고 그의 균일한 단면이 공급 메커니즘(102)에 의한 재료의 정밀한 계량을 가능하게 하기 때문이다.
이어서, 공급 조성물은 히트 싱크(104)를 통과한다. 히트 싱크(104)는 히터 요소로부터의 열이 피드스톡(105)을 통해 다시 공급 메커니즘(102)을 향해 포화되는 것을 방지한다. 이는 재료가 연화되게 하여, 그것을 혼합기(111) 내로 그리고 이를 통해 밀어내는 것을 어렵게 한다.
혼합기(111) 내에서, 히터 요소(106)는 공급 조성물에 열을 제공하여 접착제 용융 조성물(112)을 제공한다. 통상, 전기 저항 히터가, 일관된 작동 온도를 유지시키기 위해 피드백 루프에서 온도 센서(108)를 사용하는 적합한 온도 제어기와 조합하여 사용된다. 히터 블록 고온 단부(110)는 가열된 노즐을 제공하여, 그로부터 접착제 용융 조성물(112)이 출구 또는 오리피스를 통해 분배된다. 히터 블록 고온 단부(110) 내의 오리피스의 크기는 분배되는 비드의 크기를 결정한다. 공급 속도와 함께, 오리피스 크기는 공정(100)의 부피 출력을 결정한다.
바람직한 실시 형태에서, 히터 요소(106), 온도 센서(108), 및 히터 블록 고온 단부(110)는 혼합기(111)의 일체형 구성요소이며, 혼합기는 공급 조성물(101)을 소련하여 균질하고 유동가능 용융물을 획득한다. 바람직한 실시 형태에서, 혼합기(111)는 단축 또는 이축 압출기이다. 압출기 내의 회전 스크류는 또한, 피드스톡(105)을 통해 공급 조성물(101)을 당기는 것을 도울 수 있다. 대안적으로, 혼합기(111)는 또한 동적 또는 정적 혼합기일 수 있다.
히터 블록 고온 단부(110)로부터 분배된 후, 접착제 용융 조성물(112)은 기재(114)의 접합 표면으로 전달된다. 주위 온도로 냉각될 때, 접착제 용융 조성물(112)은 접합된 감압 접착제를 제공한다.
도 1의 기재(114)는 일반적인 것이다. 일부 실시 형태에서, 기재(114)는 필름 기재이다. 필름 기재는 연속(예컨대, 테이프 배킹) 또는 불연속(예컨대, 데칼(decal))일 수 있다. 필름 기재는 용매 캐스팅, 용융 캐스팅, 또는 멜트 블로운(melt blown) 공정을 사용하여 제조될 수 있고, 예를 들어 0.254 밀리미터(10 밀) 미만의 두께를 가질 수 있다. 필름 기재는 대체적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 대안적으로, 기재(114)는 비-필름 기재, 예컨대 평판(slab) 또는 성형된 부품이다. 기재는 강성 또는 가요성일 수 있고, 평면형 또는 비평면형 접합 표면을 가질 수 있다.
도 1은 접착제 용융 조성물의 기재(114)로 전달한 직후에 접착제 용융 조성물(112)의 상부에 이형 라이너(113)를 연속적으로 적용하는 선택적인 단계를 추가로 도시한다. 이후에 설명되는 바와 같이, 이는 나중에 제2 기재에 접합하기 위한 접착제 사전코팅된 기재를 제조하는 데 사용될 수 있다. 롤러(115)는 이형 라이너(113)를 접착제 용융 조성물(112) 상으로 가압하는 것을 돕고, 도시된 바와 같이 대체로 평탄한 표면 윤곽을 제공한다.
도 1a는 도 1의 롤러(115)의 대안적인 실시 형태를 도시한다. 본 실시 형태에서, (여기서, 도 1에 도시된 것으로부터 90° 회전된 방향으로부터 본) 롤러(115A)는 하부 기재(114A)의 불균일한 표면에 정합하는 복수의 리지(ridge)(117A)를 갖는다. 이러한 형상화된 롤러(115A)는 적합한 이형 라이너(113A)가 기재(114A)의 불균일한 표면을 추적하는 접착제에 적용되는 것을 가능하게 한다.
공정(100)에 사용되는 공급 조성물은 바람직하게는 블록 공중합체 조성물이다. 특히 바람직한 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 포함한다. 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 대체적으로 하나 이상의 스티렌계 블록 공중합체 및 하나 이상의 점착부여제를 포함한다. 점착부여제는 블록 공중합체 조성물의 경질 세그먼트 블록 또는 연질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 변경하는 데 사용될 수 있다.
임의의 수의 스티렌계 블록 공중합체가 이러한 조성물 내로 혼입될 수 있다. 이중블록, 삼중블록, 및 성상(star) 블록 공중합체를 포함하는 1개, 2개, 3개, 4개, 또는 심지어 더 많은 상이한 스티렌계 블록 공중합체가 이러한 조성물 내로 혼입될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 적합한 스티렌계 블록 공중합체는 (메트)아크릴레이트와 스티렌 거대단량체의 공중합체를 포함한다. 선택된 실시 형태에서, 접착제 코어는 (메트)아크릴 단일중합체를 포함할 수 있다.
적합한 점착부여제에는 로진 및 이의 유도체(로진 에스테르를 포함함); 폴리테르펜 및 방향족-개질된 폴리테르펜 수지; 쿠마론-인덴 수지; 탄화수소 수지, 예를 들어, 알파 피넨계 수지, 베타 피넨계 수지, 리모넨계 수지, 지방족 탄화수소계 수지, 방향족-개질된 탄화수소계 수지; 또는 이들의 조합이 포함된다. 비-수소화 점착부여제는 전형적으로 색이 더 다채롭고 내구성(즉, 내후성)이 떨어진다. (부분적으로 또는 완전히) 수소화된 점착부여제가 또한 사용될 수 있다. 수소화 점착부여제의 예에는, 예를 들어 수소화 로진 에스테르, 수소화 산, 수소화 방향족 탄화수소 수지, 수소화 방향족-개질된 탄화수소계 수지, 수소화 지방족 탄화수소계 수지, 또는 이들의 조합이 포함된다. 합성 점착부여제의 예로는 페놀 수지, 테르펜 페놀 수지, 폴리-t-부틸 스티렌, 아크릴 수지, 및 이들의 조합이 포함된다.
유용한 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃, 90℃ 내지 185℃, 120℃ 내지 180℃, 또는 일부 실시 형태에서, 90℃, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 또는 220℃ 미만, 동일, 또는 초과인 경질 세그먼트 블록을 가질 수 있다.
이러한 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 고온에서 분배될 수 있어서, 접착제 용융 조성물이 압출된 직후에 그가 소정 정도로 유동하게 한다. 접착제 용융 조성물은 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃, 20℃ 내지 115℃, 20℃ 내지 75℃, 또는 일부 실시 형태에서, 20℃, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 또는 150℃ 미만, 동일, 또는 초과만큼 초과하는 온도에서 기재 상으로 전달될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 공정(100)은 전술된 공급 조성물 성분들을 용이하게 분배되는 단일 형태로 압밀한 단일 코어-시스 필라멘트(150)를 사용한다. 대체적으로, 코어-시스 필라멘트 재료는, 제1 재료(즉, 코어)가 제2 재료(즉, 시스)를 둘러싸며 코어와 시스가 공통의 종축을 갖는 구성을 갖는다. 바람직하게는, 코어 및 시스는 동심을 이룬다. 코어의 단부는 시스에 의해 둘러싸일 필요가 없다.
도 2는 접착제 코어(152) 및 비점착성 시스(154)를 포함하는 예시적인 코어-시스 필라멘트(150)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 코어(152)는 시스(154)가 코어(152)의 외부 표면(156)을 둘러싸는 실린더형 외부 표면(156)을 갖는다. 코어-시스 필라멘트(150)는 대체로 원형인 단면을 갖지만, 다른 단면 형상(예컨대, 정사각형, 육각형, 또는 다각형 형상)이 또한 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 비점착성 시스(154)는 코어-시스 필라멘트(150)가 그 자체에 점착되는 것을 방지한다. 편리하게는, 이는 코어-시스 필라멘트(150)가 스풀로부터 편리하게 보관, 이송 및 권취해제되게 한다.
코어-시스 필라멘트의 직경은 특별히 제한되지 않는다. 필라멘트 직경의 선택에 영향을 주는 요인에는 접착제 분배기에 대한 크기 제약, 원하는 접착제 처리량, 및 접착제 적용에 대한 정밀 요건이 포함된다. 코어-시스 필라멘트는 1 밀리미터 내지 20 밀리미터, 3 밀리미터 내지 13 밀리미터, 6 밀리미터 내지 12 밀리미터, 또는 일부 실시 형태에서, 1 밀리미터, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 또는 26 밀리미터 미만, 동일, 또는 초과의 평균 직경을 포함할 수 있다. 코어-시스 필라멘트(100)는 적용에 적절한 임의의 길이로 제조될 수 있다.
유리하게는, 코어-시스 필라멘트(100)는 가열될 때 높은 용융 점도를 유지할 수 있다. 이는 기재 상의 분배된 접착제의 치수 안정성을 위해 바람직하다. 심지어 용융된 경우에도, 이들 재료는 그들이 배치되는 곳으로부터 적하, 처짐 또는 그렇지 않는 경우 이동하지 않을 것이다.
본 발명에 따른 코어 시스 필라멘트 접착제는 임의의 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 이러한 필라멘트 접착제는 동축 다이를 통해 용융된 중합체를 압출함으로써 제조된다. 전술된 코어 시스 필라멘트 접착제에 관한 추가 상세사항, 옵션 및 이점은 공계류 중인 국제 특허 출원 PCT/US19/17162호(Nyaribo 등)에 기술되어 있다.
도 3은 도 2의 코어-시스 필라멘트(150)를 수용, 용융, 혼합 및 분배할 수 있는 구성을 갖는 분배 헤드(250)를 도시한다. 분배 헤드(250)는 배럴(252) 및 그 내에 수용되는 회전가능 스크류(254)를 포함한다. 기어 박스(256) 및 모터(258)가 스크류(254)에 작동식으로 결합된다. 선택적으로 그리고 도시된 바와 같이, 동력화될 수 있는 정렬 휠(260)이 배럴(252)의 측면에 부착되며, 이를 통해 필라멘트가 분배 헤드(250) 내로 안내된다. 코어-시스 필라멘트(150)(도시되지 않음)의 롤은 분배 헤드(250)의 작동 동안 연속적으로 권취해제될 수 있다.
배럴(252)은 단축 압출기를 위한 배럴의 구성을 갖는다. 배럴(252)은 실린더형인 내부 표면(270)을 가져서, 둘러싸는 관계로 스크류(254)와 맞물린다. 내부 표면(270)은 배럴(252)의 원위 단부에 있는 출구(272)에서 종단된다. 출구(272)는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 배럴(252)은 분배 작동 동안 내부 표면(270)을 가열하고 필라멘트 접착제를 용융시키기 위한 하나 이상의 매립형 가열 요소(보이지 않음)를 추가로 포함한다. 선택적으로, 배럴(252)의 내부 표면(270)은 배럴(252)과 압출된 접착제 사이의 마찰을 증가시키기 위해 홈형성되거나 달리 텍스처화될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 입구(274)가 필라멘트 접착제를 수용하기 위해 배럴의 상부 면을 통해 연장된다. 추가로 도시된 바와 같이, 입구(274)는 경사진 닙 포인트를 한정하는 경사 표면(276)을 포함하는데, 여기서 경사 표면(276)은 스크류(254)의 외부 표면과 만난다. 유리하게는, 경사진 닙 포인트는 필라멘트 접착제가 배럴(252) 내로 흡인될 때 필라멘트 접착제의 파손을 방지한다. 경사진 닙 포인트는 필라멘트 접착제가 조작자에 의한 개입에 대한 필요성 없이 배럴(252) 내로 연속적으로 공급되는 것을 가능하게 하는 강건한 공급 메커니즘의 일부이다.
분배 헤드(250)를 위한 구동 메커니즘은 기어박스(256) 및 모터(258)에 의해 제공된다. 일부 실시 형태에서, 분배 헤드(250)는 회전하는 스크류(254)의 속도 및/또는 토크의 조정을 허용하는 제어부를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 모터(258)는 서보 모터이다. 서보 모터는 넓은 범위의 회전 속도(rpm)에 걸쳐 높은 정도의 토크를 제공할 수 있기 때문에 유리하다.
도시된 바와 같이, 입구(274)는, 입구(274)의 횡방향 단면적이 스크류(254)에 근접할수록 더 크게 되는, 역 깔때기의 형상을 갖는다. 입구(274)는 전방 측벽(276)과 같은 하나 이상의 측벽을 갖는다. 전방 측벽(276)은 평면형 또는 곡면형일 수 있다. 횡방향에서 볼 때, 전방 측벽(276)의 적어도 일부분은 스크류(254)의 종축에 대해 예각으로 연장된다. 필라멘트 접착제의 공급을 용이하게 하는 예각은 10도 내지 70도, 18도 내지 43도, 23도 내지 33도, 또는 일부 실시 형태에서, 10도, 13, 15, 17, 20, 22, 25, 27, 30, 32, 35, 37, 40, 42, 45, 47, 50, 53, 55, 57, 60, 65, 또는 70도 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
분배 헤드(250)에 관한 추가 상세사항은 본 출원과 동일자로 출원된 공계류 중인 미국 가출원 제62/810,248호(Napierala 등)에 기술되어 있다.
제공된 분배 헤드는 많은 기술적 이점을 제공한다. 분배 시스템에서 그의 배치는 스풀형 필라멘트 접착제를 롤 제품으로서 사용하여, 특히 자동화된 공정에서, 소모성 재료의 로딩 및 교체를 더 용이하게 한다. 제공된 스크류 구성은 또한, 비교적 부드러운 점탄성 주도를 갖고 종래의 분배기 내로 공급하기 어려운 PSA 필라멘트 접착제와 함께 사용하기에 매우 적합하다. 종래의 분배기와는 달리, 제공된 분배 헤드는 필라멘트 접착제를 공급하기 위한 가이드 구조체를 필요로 하지 않는다.
제공된 분배 헤드는 또한 모듈형이어서, 그것이 임의의 다양한 맞춤형 노즐과 함께 사용되는 것을 가능하게 하여, 접착제 배치에 있어서 원하는 정도의 정밀도를 제공한다. 제공된 분배 헤드는 접착제가 맞춤 방식으로 분배되게 할 수 있다. 예를 들어, 도트, 스트라이프, 또는 다른 불연속적인 패턴으로 접착제를 기재 상에 분배하는 것이 가능하다. 앞서 언급된 바와 같은, 적합한 코팅 패턴은 평면형일 필요가 없으며, 복잡하고 불규칙적인 접합 표면 상에 위치될 수 있다.
가열된 접착제 조성물이 전달 또는 냉각될 때 그것이 형상화되는 것이 또한 가능하다. 그러한 형상화는 출구의 오리피스가 통상적이지 않은 형상을 갖는 프로파일 압출에 의해 수행될 수 있다. 오리피스의 형상은, 예를 들어, 기재의 상응하는 접합 표면에 대해 상보적인 만곡되거나 경사진 에지를 가질 수 있다.
추가의 선택사항으로서, 접착제 조성물은 접착제를 형상화된 이형 표면 상에 배치함으로써 성형될 수 있다. 냉각 후, 성형된 감압 접착제는, 이어서, 이형 표면으로부터 제2 기재로 전사될 수 있으며, 성형된 감압 접착제는 제2 기재에 영구적으로 접합된다. 제2 기재에 상보적인 형상으로 감압 접착제를 성형함으로써, 접착제 커버리지를 개선하고 폐기물을 감소시키는 것이 가능하다.
제공된 분배 헤드는, 매우 효율적이고 경량이도록 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 분배 헤드는 10 ㎏ 이하, 8 ㎏ 이하, 또는 6 ㎏ 이하인 전체 중량을 갖는다. 분배 헤드의 작동 예는 제조 설비에 현재 사용되는 경량용 로봇 아암에 장착되기에 충분히 가볍고 소형이다. 많은 로봇 아암들은 분배 헤드에 대한 중량 제한을 갖는다. 일반 로봇의 최대 중량 한계는 약 10 ㎏ 이하이다. 분배 헤드의 질량의 증가는 자동화된 접착제 분배 공정에서 그의 신속하게 이동 및 가속하는 능력에 악영향을 줄 수 있다. 마지막으로, 스크류 및 배럴은 용융 구역에서 짧은 체류 시간 내에 우수한 혼합을 제공하도록 구성되기 때문에, 접착제의 열 분해의 위험이 또한 감소된다.
도 4는 이동가능 아암(302)의 단부에 부착된 분배 헤드(250)를 포함하는 분배 시스템(300)을 예시한다. 일부 실시 형태에서, 분배 시스템(300)은 컴퓨터에 의해 제어될 수 있어서, 분배 헤드(250) 및 이동가능 아암(302)이 제조 공정에서 고도의 정밀도 및 반복성으로 작동되는 것을 가능하게 할 수 있다.
이동가능 아암(302)은 테이블(304)에 부착되고, 고도의 이동성을 제공하기 위해 임의의 수의 로봇 조인트를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 분배 헤드(250)는 최대 6 자유도로 병진 및 회전될 수 있다. 따라서, 이동가능 아암(302)은 분배 헤드(250)가 테이블(304)에 대한 넓은 범위의 위치에 걸쳐 접착제 조성물을 분배하게 한다. 일부 실시 형태에서, 이동가능 아암은, 조작자가 현장에서 보호 없이 로봇에 매우 근접하여 작업하는 것을 허용하는 안전 특징부를 갖는 협동 로봇(또는 "코봇(cobot)")의 일부이다.
선택적으로 그리고 도시된 바와 같이, 분배 시스템(300)은 도 4에 도시된 바와 같이 분배 헤드(250) 내로 연속적으로 공급하기 위한 필라멘트 접착제(306)를 포함한다. 필라멘트 접착제(306)는 도시된 바와 같이 스풀(308)로부터 연속적으로 권취해제될 수 있다. 분배 시스템(300)의 다른 구성요소에 대한 스풀(308)의 위치는 중요하지 않으며 편리한 곳에 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 원하는 경우, 스풀(308)은 분배 헤드(250)에 직접 부착될 수 있다. 대안적으로, 스풀(308)은 이동가능 아암(302), 테이블(304), 또는 그 위의 임의의 다른 구조체에 장착될 수 있다.
분배 헤드(250)는 핫 멜트(hot melt) 형태로 접착제 조성물(310)을 분배하는 것으로 도시되어 있다. 접착제 조성물(310)의 분배는 자동화 또는 반자동화될 수 있어서, 인간 조작자에 의한 중재가 거의 또는 전혀 필요하지 않을 수 있다. 제공된 방법의 한 가지 이점은 미리결정된 패턴에 따라 (도 1의 기재(114)와 같은) 주어진 기재 상으로 접착제 조성물(310)을 분배하는 가능성이다. 미리결정된 패턴은 (평면형 표면을 따르는) 2차원 또는 (비평면형 표면을 따르는) 3차원일 수 있다. 미리결정된 패턴은 컴퓨터 상의 디지털 데이터에 의해 표현될 수 있어서, 미리결정된 패턴이 여러 상이한 기재들 중 임의의 기재에 대해 맞춤화되는 것을 가능하게 할 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 접착제 조성물(310)은 분배된 후에 계속 유동할 수 있는 열가소성 탄성중합체이다. 이는 비평면형 접합 표면을 갖는 기재에 접합할 때 유의한 기술적 이점일 수 있다. 소정 응용에서, 접착제 용융물은 증가된 기계적 보유를 위해 기재의 돌출되거나 리세스된 특징부 위로 유동할 수 있다. 선택적으로, 돌출되거나 리세스된 특징부는 접합부의 강도를 추가로 향상시키기 위해 하나 이상의 언더컷(undercut)을 가질 수 있다.
도 5는 분배 시스템(300)을 위한 예시적인 응용 - 낮은 표면 에너지 기재(350)에 대한 접합 - 에 관한 것이다. 낮은 표면 에너지 기재는 다결정질 중합체로 구성될 수 있다. 다결정질 중합체는 20℃ 내지 200℃, 80℃ 내지 200℃, 120℃ 내지 190℃, 또는 일부 실시 형태에서, 20℃, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 또는 200℃ 미만, 동일, 또는 초과인 용융 온도를 가질 수 있다. 다결정질 중합체는, 일부 실시 형태에서, 열가소성 올레핀, 또는 더 광범위하게는, 폴리올레핀 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다.
이러한 예에서, 기재(350)는 공동(352)을 갖는다. 선택적으로, 그리고 도시된 바와 같이, 공동(352)은 기재(350)의 부피의 대부분을 차지하여, 중공 및 경량 구성을 제공한다. 복수의 리브(354)가 공동(352) 내로 연장되어, 구조체를 보강하고 부품의 사출 성형 후에 발생할 수 있는 임의의 휨을 감소시킨다.
대안적인 실시 형태에서, 기재는 둘 이상의 공동을 가질 수 있다. 둘 이상의 공동들은 서로 연통할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 공동은 임의의 적합한 크기의 것일 수 있고, 기재의 임의의 부분을 가로질러 연장될 수 있다. 도 5에 도시된 리브(354)가 공동(352)을 부분적으로만 가로질러 연장되지만, 리브들 중 적어도 일부는, 원하는 경우, 공동(352)을 완전히 횡단하여 기재(350)에 더 큰 강도를 제공할 수 있다.
리브의 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않으며, 주어진 응용의 제약 내에서 경량화, 제조의 용이성, 및 구조적 완전성의 관심사항들의 균형을 맞추도록 선택될 수 있다. 리브 크기 및 간격이 설계 사양, 제조 고려사항, 또는 둘 모두에 의해 종종 제약을 받는 것에 유의한다. 제공된 접합 방법은 넓은 범위의 리브 치수에 걸쳐 이러한 구조체에 대한 강한 접착을 가능하게 할 수 있다.
복수의 리브는 0.5 밀리미터 내지 2 밀리미터, 0.6 밀리미터 내지 1.5 밀리미터, 0.7 밀리미터 내지 1 밀리미터, 또는 일부 실시 형태에서, 0.5 밀리미터, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 또는 2 밀리미터 미만, 동일, 또는 초과의 평균 두께를 가질 수 있다. 복수의 리브는 0.5 밀리미터 내지 8 밀리미터, 0.75 밀리미터 내지 6 밀리미터, 2 밀리미터 내지 4 밀리미터, 또는 일부 실시 형태에서, 0.5 밀리미터, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.2, 1.5, 1.7, 2, 2.2, 2.5, 2.7, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 또는 8 밀리미터 미만, 동일, 또는 초과의 평균 중심간 간격을 가질 수 있다.
바람직하게는, 접착제 조성물은 리브들(354) 사이의 공간 내로 유동 및 침투한다. 접합을 위한 증가된 표면적을 제공함으로써, 이러한 구성은 평면형 접합 구성과 비교하여 상당히 더 강한 접합을 제공한다. 냉각 시, 접착제 조성물의 미세상 분리(microphase separation)는 응집 강도를 제공하고, 재료는 감압 접착제로서 거동한다. 비교하면, 종래의 평면형 감압 접착제는 공동(352) 내의 리세스된 표면에 접착될 수 없으며, 따라서 더 낮은 접합 강도를 갖는 경향이 있다.
제공된 접합 방법을 사용하면, 기재(350) 내의 리브들(354) 사이의 공간을 충전하는 접착제에 의해, 10 N/cm 내지 100 N/cm, 15 N/cm 내지 70 N/cm, 20 N/cm 내지 55 N/cm, 또는 일부 실시 형태에서, 10 N/cm, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100 N/cm 미만, 동일, 또는 초과의 (실시예에서 정의된 바와 같은) 90° 박리 강도를 얻는 것이 가능하다.
접착제-배킹된 기재는 상응하는 물품 또는 조립체와 접촉하여 즉시 배치되어 접합된 조립체를 제공할 수 있다. 접착제-배킹된 기재가 접합될 준비가 되지 않은 경우, 분배된 접착제의 노출된 표면이 이형 라이너에 임시로 접합될 수 있다. 이어서, 응용에 따라, 접착제-배킹된 기재는 패키징되고/되거나 보관될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 분배 시스템은 이형 라이너, 공급 메커니즘, 및 선택적으로 표면 프로파일링 특징부를 포함할 수 있는 라이너 침착 장비(예컨대, 나이프 에지, 롤러 등)를 포함한다. 접착제가 주어진 기재(예컨대, 외부 또는 내부 트림 부품, 또는 다른 물품)의 표면 상에 분배된 직후에 또는 동시에, 이형 라이너가 적용된 접착제 상에 배치되고 압력이 라이너 위에 인가되어 적용된 접착제의 원하는 두께 및/또는 적용된 접착제의 외향 면 상의 표면 프로파일 또는 토포그래피(topography)를 생성할 수 있다. 접착제는 미리결정된 두께 및/또는 미리결정된 토포그래피(예컨대, 평탄/균일하고 텍스처 형성된 또는 윤곽형성된 표면)를 가질 수 있다. 원하는 경우, 접착제의 두께는 불균일한 기재 표면에 상응하도록 의도적으로 불균일하게 될 수 있다. 따라서, 대체적으로, 이형 라이너는 최종 접착제 표면 프로파일, 토포그래피, 및/또는 치수를 한정하는 데 유용할 수 있다.
이형 라이너는 또한, 적용된 접착제의 접착력 및 다른 특성에 오물, 먼지 및 산화가 영향을 미치는 것을 방지하는 데 유용할 수 있다. 라이너는 적용된 접착제로부터 나중에 용이하게 박리될 수 있다. 이형 라이너는 적용된 접착제 비드의 폭과 유사한 폭을 가질 수 있다. 대안적으로, 더 넓은 이형 라이너의 사용은 이형 라이너 아래로부터 압착되어 나오는(squeezing out) 접착제를 방지하거나 그의 양을 감소시키는 데 유리할 수 있다. 라이너 적용 도구의 표면 프로파일 특징부는 롤러, 나이프 에지, 또는 라이너를 접착제 상에 가압하고/하거나 라이너가 적용된 후에 라이너를 프로파일링하는 데 사용되는 다른 구조체를 포함할 수 있다. 라이너 적용 도구는 적용된 라이너/접착제의 표면에 원하는 프로파일/토포그래피를 제공하는 직선형의, 윤곽형성된, 또는 달리 프로파일링된 접촉 에지를 가질 수 있다.
일부 실시 형태에서, 접착제가 상응하는 기재 표면 상에 분배된 후, 접착제가 그의 연화점 미만의 온도로 냉각되게 하고, 이형 라이너가 냉각된 접착제에 적용된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 적용된 접착제의 연화점은, 적용된 접착제가 이형 라이너를 적용하는 데 사용되는 압력에 의해 영구적으로 변형될 수 있는 온도를 지칭한다. 접착제의 연화점 미만의 온도에 있을 때, 접착제 치수가 단지 분배 시스템으로부터 비롯된다. 이러한 경우의 이형 라이너가 접착제 비드와 유사한 폭을 반드시 가질 필요는 없다. 이전과 같이, 이형 라이너는 (예컨대, 적용된 접착제가 인쇄 패턴, 평행 라인, 나선형 라인 등의 형태일 때) 적용된 접착제의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있고, 그에 의해 라이너가 인쇄된 모든 접착제를 덮게 할 수 있다. 선택적으로, 이형 라이너는 재사용가능할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 분배 시스템은 연장된 표면적을 갖는 이형 라이너 상에 직접 접착제를 침착시킨다. 이는 접착제의 일부 패턴일 수 있고, 이어서 이형 라이너는 캐리어로서 사용되어 접착제가 기재와 접촉하게 한다. 이형 라이너는 접착제의 위치설정을 용이하게 하기 위해 기재와 정합될 수 있는 위치설정 특징부를 포함할 수 있다. 이들 단계는 접착제가 냉각되는 직후에 그리고 그가 점착성을 유지하는 동안 일어날 수 있다. 접착제와 접촉하는 이형 라이너 표면에는 또한 텍스처가 형성될 수 있거나, 또는 달리, 예를 들어 미국 특허 제5,296,277호 및 제5,362,516호(둘 모두 Wilson 등); 제5,141,790호 및 제5,897,930호(둘 모두, Calhoun 등); 및 제6,197,397호(Sher 등)에서 설명된 유용한 토폴로지 특징부, 예컨대, 라이너와의 계면에서 공기 블리딩가능(bleedable) 채널 또는 다른 특징부를 접착제 내로 형성하는 리지 또는 다른 구조체가 제공될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 접착제는 2개의 이형 라이너들 사이에 침착된다. 예를 들어, 임의의 전술된 실시 형태는 기재를 제2 이형 라이너로 대체함으로써 변경될 수 있다.
도 6은 매끄러운 표면에 접합하는 데 사용되는 제공된 감압 접착제를 도시한다. 여기서, 부착 브래킷이 자동차 글레이징 또는 윈드실드(windshield)에 접착식으로 부착된 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 브래킷의 접합 표면과 유리 사이에 완전한 습윤(wet out)이 달성되었다.
자동차 윈드실드의 내부 표면에 여러 장치를 장착하기 위해 부착 브래킷이 통상 사용된다. 그러한 장치는, 클립 또는 다른 기계적 체결구를 사용하여 접합된 브래킷에 고정될 수 있는 미러, 빗물 센서, 다기능 카메라, 충돌 회피 센서를 포함한다. 부착물이 상이한 형상 및 크기로 제공되는 경우, 제어된 양의 접착제가 브래킷의 접합 표면에 전달되어, 접착제의 주연 에지를 넘어 배어나오는 잉여 접착제의 양을 최소화하는 맞춤형 공정을 갖는 것이 바람직하다.
예시적인 실시 형태에서, 컴퓨터는 부착 브래킷의 접합 표면 상으로 감압 접착제를 자동으로 분배하도록 분배 헤드를 안내하고, 후속하여 브래킷/접착제 조립체는 도 6에 도시된 바와 같이 자동차 글레이징에 장착된다. 대안적으로, 브래킷/접착제 조립체는 이형 라이너 상에 배치될 수 있고 별도의 작업으로 자동차 글레이징에 장착될 수 있다. 글레이징은 전형적으로 유리로 제조되지만, 또한 플라스틱 재료, 예컨대, 폴리카르보네이트 또는 폴리(메트)아크릴레이트로 제조될 수 있다.
도 7은 자동차 헤드라이너 조립체(400)에서의 감압 접착제의 적용을 도시한다. 헤드라이너는 자동차 또는 선박의 내부 지붕에 부착된 복합 재료이다. 전형적인 구성에서, 헤드라이너는 다공성 배킹에 부착된 겉면 천(face fabric)으로 구성된다. 헤드라이너는 내부 객실을 시각적으로 부드럽게 하고, 전자 배선 및 공기 덕트를 숨기고, 방음 및 단열 둘 모두를 제공할 수 있다.
헤드라이너 조립체(400)는 차량의 지붕 및 측벽에 맞도록 윤곽형성된 단일편의 헤드라이너(402)를 포함한다. 공기유공 통기구 및 조명 구성요소를 수용하기 위해, 관통 구멍(404)이 이들 구성요소를 수용하도록 헤드라이너 내에 제공된다. 헤드라이너(402)의 배면(도 7의 노출된 표면) 상에는, 전자 신호 및 전력을 전달하기 위해 와이어 하니스(406)가 제공된다. 와이어 하니스(406)는 감압 접착제(407)에 의해 헤드라이너(402)에 부착되는데, 이는 와이어 하니스(406)를 제자리에 유지하고 차량이 운전되는 동안 덜거덕거림 및 흔들림을 방지한다.
일부 실시 형태에서, 제공된 접합 방법은 와이어 하니스(406)를 헤드라이너(402)의 배면 표면에 고정하는 데 사용된다. 제공된 감압 접착제는 와이어 하니스(406)가 접착제 내에 적어도 부분적으로 매립되는 것을 가능하게 한다. 이는 접착제를 와이어 하니스(406)에 직접 전달함으로써, 또는 초기에 접착제를 헤드라이너(402)에 전달하고 이어서 후속적으로 열을 인가하면서 와이어 하니스(406)를 접착제 내로 가압함으로써 사용 지점에서 달성될 수 있다. 어느 경우든, 감압 접착제는 그것이 필요한 곳에만 배치되고, 임의의 수의 헤드라이너 및 와이어 하니스 구성에 대해 용이하게 맞춤화될 수 있다.
헤드라이너(402)의 다공성 배킹은 특별히 제한되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 이는 열가소성 발포체로 구성된다. 열가소성 발포체는 폴리스티렌, 폴리우레탄, 스티렌-말레산 무수물 중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 중합체, 또는 이들의 공중합체 또는 블렌드로 제조될 수 있다.
발포체는 물리적 발포제, 화학적 발포제, 또는 중공 유리 버블과 같은 중공 충전제를 포함시키는 것을 포함한 임의의 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 유용한 물리적 발포제에는 밀폐 셀형 발포체를 제조하는 데 사용되는 팽창성 미소구체, 예컨대, 미국 매사추세츠주 웨스트우드 소재의 Chase Corporation으로부터 상표명 DUALITE로 그리고 네덜란드 암스테르담 소재의 Nouryon으로부터 EXPANCEL로 입수가능한 것들이 포함된다.
다른 실시 형태에서, 다공성 배킹은 섬유질 기재, 예컨대, 복수의 중합체 섬유로 구성된 부직 재료로 제조된다. 부직 재료는 멜트 블로운 또는 스펀 본드(spun bond) 공정에 의해 제조될 수 있고, 나일론, 아크릴, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 또는 이들의 조합으로 제조된 섬유를 포함할 수 있다.
접합 성능을 추가로 향상시키기 위하여, 제공된 접합 방법을 가열되거나 심지어 용융된 기재에 적용하는 것이 특히 유리할 수 있다. 접착제 용융물이 용융된 기재와 접촉하게 되면, 중합체 사슬의 얽힘이 계면에서 일어나서, 접합 계면을 강화시킨다. 특히, 이는 낮은 표면 에너지 기재에 효과적일 수 있다는 것이 발견되었다.
일부 실시 형태에서, 낮은 표면 에너지 기재는 용융된 형태로 압출되는 동안 접착제 용융 조성물을 낮은 표면 에너지 기재 상으로 전달하는데, 여기서 용융된 낮은 표면 에너지 기재는 그가 접착제 용융 조성물과 접촉할 때 150℃ 내지 260℃, 160℃ 내지 250℃, 170℃ 내지 220℃, 또는 일부 실시 형태에서, 150℃, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 또는 260℃ 미만, 동일, 또는 초과인 온도에 있다. 접착제 용융 조성물 및 용융된 기재는 2개의 별개의 다이로부터 압출될 수 있거나 동일한 다이로부터 공압출될 수 있다.
낮은 표면 에너지 기재는 이전에 확인된 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 낮은 표면 에너지 기재는 유리질 열가소성 물질, 열가소성 탄성중합체, 또는 심지어 가교결합된 고무로 제조된다.
제한하고자 하려는 것은 아니지만, 제공된 접합 방법 및 조립체의 예시적인 실시 형태가 하기에 열거되어 있다:
1. 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법으로서, 본 방법은 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -; 접착제 용융 조성물을 소련하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 비-필름 기재인 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 실시 형태 1에 있어서, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 코어 및 주위 온도에서 비점착성인 시스를 포함하는 코어-시스 필라멘트로 제공되는, 방법.
3. 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법으로서, 본 방법은 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유하고, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 코어 및 주위 온도에서 비점착성인 시스를 포함하는 코어-시스 필라멘트로 제공됨 -; 접착제 용융 조성물을 소련하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 실시 형태 3에 있어서, 기재는 비-필름 기재인, 방법.
5. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 경질 세그먼트 블록은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 185℃인, 방법.
6. 실시 형태 5에 있어서, 경질 세그먼트 블록은 유리 전이 온도가 120℃ 내지 180℃인, 방법.
7. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 하나 이상의 점착부여제를 포함하는, 방법.
8. 실시 형태 1 내지 실시 형태 7 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 접착제 용융 조성물은 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도보다 20℃ 내지 115℃ 높은 온도에서 전달되는, 방법.
9. 실시 형태 8에 있어서, 접착제 용융 조성물은 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도보다 20℃ 내지 75℃ 높은 온도에서 전달되는, 방법.
10. 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 접합된 감압 접착제는 밀도가 0.5 g/㎤ 내지 2 g/㎤인, 방법.
11. 실시 형태 10에 있어서, 접합된 감압 접착제는 밀도가 0.6 g/㎤ 내지 1.1 g/㎤인, 방법.
12. 실시 형태 11에 있어서, 접합된 감압 접착제는 밀도가 0.8 g/㎤ 내지 1 g/㎤인, 방법.
13. 실시 형태 1 내지 실시 형태 12 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 접착제 용융 조성물은 기재 상으로 전달될 때 발포되는, 방법.
14. 실시 형태 13에 있어서, 접착제 용융 조성물은 물리적 발포제를 포함하는, 방법.
15. 실시 형태 13에 있어서, 접착제 용융 조성물은 화학적 발포제를 포함하는, 방법.
16. 실시 형태 13에 있어서, 접착제 용융 조성물은 중공 유리 버블을 포함하는, 방법.
17. 실시 형태 2 내지 실시 형태 16 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 시스는 스티렌계 블록 공중합체, 폴리올레핀, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄, 스티렌 부타디엔 공중합체, 또는 이들의 블렌드 또는 공중합체를 포함하는, 방법.
18. 실시 형태 2 내지 실시 형태 17에 있어서, 접착제 용융 조성물이 소련됨에 따라 시스와 코어가 서로 균질하게 혼합되는, 방법.
19. 실시 형태 2 내지 실시 형태 18 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 코어-시스 필라멘트는 분배 헤드에 의해 전달되고, 분배 헤드는 하나 이상의 가열 요소를 포함하는 배럴; 코어-시스 필라멘트를 수용하기 위해 배럴의 측면을 통해 연장되고, 코어-시스 필라멘트가 배럴 내로 흡인될 때 코어-시스 필라멘트의 파손을 방지하기 위한 경사진 닙 포인트를 포함하는 입구; 접착제 용융 조성물을 분배하기 위해 배럴의 원위 단부에 있는 출구; 및 배럴 내에 수용되고, 접착제 용융 조성물을 소련하기 위해 적어도 하나의 혼합 요소를 포함하는 회전가능 스크류를 포함하는, 방법.
20. 실시 형태 1 내지 실시 형태 19 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 기재는 비평면형인 접합 표면을 갖는, 방법.
21. 실시 형태 20에 있어서, 기재는 하나 이상의 공동을 포함하고, 전달 시의 접착제 용융 조성물은 하나 이상의 공동을 적어도 부분적으로 충전하는, 방법.
22. 실시 형태 21에 있어서, 기재는 하나 이상의 공동을 가로질러 연장되는 복수의 리브를 추가로 포함하고, 전달 시의 접착제 용융 조성물은 복수의 리브들 사이의 공간을 적어도 부분적으로 충전하는, 방법.
23. 실시 형태 22에 있어서, 복수의 리브는 평균 두께가 0.5 밀리미터 내지 2 밀리미터인, 방법.
24. 실시 형태 23에 있어서, 복수의 리브는 평균 두께가 0.6 밀리미터 내지 1.5 밀리미터인, 방법.
25. 실시 형태 24에 있어서, 복수의 리브는 평균 두께가 0.7 밀리미터 내지 1.0 밀리미터인, 방법.
26. 실시 형태 22 내지 실시 형태 25 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 복수의 리브는 평균 중심간 간격이 0.5 밀리미터 내지 8 밀리미터인, 방법.
27. 실시 형태 26에 있어서, 복수의 리브는 평균 중심간 간격이 0.75 밀리미터 내지 6 밀리미터인, 방법.
28. 실시 형태 27에 있어서, 복수의 리브는 평균 중심간 간격이 2 밀리미터 내지 4 밀리미터인, 방법.
29. 실시 형태 22 내지 실시 형태 28 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 접합된 감압 접착제는 10 N/cm 내지 100 N/cm의 90° 박리 강도를 나타내는, 방법.
30. 실시 형태 29에 있어서, 접합된 감압 접착제는 15 N/cm 내지 70 N/cm의 90° 박리 강도를 나타내는, 방법.
31. 실시 형태 30에 있어서, 접합된 감압 접착제는 20 N/cm 내지 55 N/cm의 90° 박리 강도를 나타내는, 방법.
32. 실시 형태 1 내지 실시 형태 31 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 기재는 20 mJ/m2 내지 37 mJ/m2의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재를 포함하는, 방법.
33. 실시 형태 32에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 열가소성 올레핀을 포함하는, 방법.
34. 실시 형태 33에 있어서, 열가소성 올레핀은 열가소성 탄성중합체를 포함하는, 방법.
35. 실시 형태 34에 있어서, 열가소성 탄성중합체는 에틸렌-프로필렌-다이엔-단량체(EPDM) 고무를 포함하는, 방법.
36. 실시 형태 32 내지 실시 형태 35 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 다결정질 중합체를 포함하고, 다결정질 중합체는 용융 온도가 20℃ 내지 200℃인, 방법.
37. 실시 형태 36에 있어서, 다결정질 중합체는 용융 온도가 80℃ 내지 200℃인, 방법.
38. 실시 형태 37에 있어서, 다결정질 중합체는 용융 온도가 120℃ 내지 190℃인, 방법.
39. 실시형태 32 내지 실시형태 38 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 프라이밍되지 않은, 방법.
40. 실시 형태 39에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 접착제 용융 조성물을 전달하기 전에 표면-처리도 세정도 되지 않은, 방법.
41. 실시 형태 32 내지 실시 형태 38 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 접착제 용융 조성물을 낮은 표면 에너지 기재 상으로 전달하는 동안 낮은 표면 에너지 기재를 용융된 형태로 압출하는 단계를 추가로 포함하고, 용융된 형태의 낮은 표면 에너지 기재는 접착제 용융 조성물과 접촉할 때 150℃ 내지 260℃의 온도에 있는, 방법.
42. 실시 형태 41에 있어서, 용융된 형태의 낮은 표면 에너지 기재는 그것이 접착제 용융 조성물과 접촉할 때 160℃ 내지 250℃의 온도에 있는, 방법.
43. 실시 형태 42에 있어서, 용융된 형태의 낮은 표면 에너지 기재는 그것이 접착제 용융 조성물과 접촉할 때 170℃ 내지 220℃의 온도에 있는, 방법.
44. 실시형태 41 내지 실시형태 43 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 가교결합된 고무를 포함하는, 방법.
45. 실시형태 1 내지 실시형태 44 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 기재는 유리 또는 세라믹 에나멜을 포함하는, 방법.
46. 실시형태 1 내지 실시형태 44 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 기재는 자동차 글레이징을 위한 부착 브래킷인, 방법.
47. 실시 형태 46에 있어서, 접합된 감압 접착제를 자동차 글레이징과 접촉하도록 배치하여 부착 브래킷을 자동차 글레이징에 고정시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
48. 실시 형태 47에 있어서, 자동차 글레이징은 유리를 포함하는, 방법.
49. 실시 형태 1 내지 실시 형태 44 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 기재는 다공성 기재를 포함하는, 방법.
50. 실시 형태 49에 있어서, 다공성 기재는 열가소성 발포체를 포함하는, 방법.
51. 실시 형태 50에 있어서, 열가소성 발포체는 폴리스티렌, 폴리우레탄, 스티렌-말레산 무수물 중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 중합체, 또는 이들의 공중합체 또는 블렌드를 포함하는, 방법.
52. 실시 형태 51에 있어서, 다공성 기재는 섬유질 기재를 포함하는, 방법.
53. 실시 형태 52에 있어서, 섬유질 기재는 복수의 중합체 섬유를 포함하는, 방법.
54. 실시 형태 53에 있어서, 복수의 중합체 섬유는 나일론, 아크릴, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
55. 실시 형태 49 내지 실시 형태 54 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 다공성 기재는 자동차 헤드라이너의 일부인, 방법.
56. 실시 형태 55에 있어서, 전기 와이어 하니스를 접합된 감압 접착제와 접촉하도록 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
57. 실시 형태 56에 있어서, 접착제 용융 조성물 내에 전기 와이어 하니스를 적어도 부분적으로 매립하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
58. 실시 형태 1 내지 실시 형태 57 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 접착제 용융 조성물은 그것이 전달 또는 냉각됨에 따라 형상화되는, 방법.
59. 실시 형태 58에 있어서, 접착제 용융 조성물은 프로파일 압출에 의해 형상화되는, 방법.
60. 실시 형태 58에 있어서, 접착제 용융 조성물은 기재 상에 배치된 이형 표면에 대해 성형함으로써 형상화되는, 방법.
61. 실시 형태 60에 있어서, 기재는 제1 기재이고, 접합된 감압 접착제를 제1 기재로부터 제2 기재로 전사하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
62. 실시 형태 61에 있어서, 접합된 감압 접착제는 제2 기재의 형상에 상보적인 형상을 갖는, 방법.
63. 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법으로서, 본 방법은 스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -; 접착제 용융 조성물을 소련하는 단계; 경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 이형 표면을 포함하는 기재 상으로 전달하는 단계; 및 접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
64. 실시 형태 63에 있어서, 기재는 이형 라이너인, 방법.
65. 실시 형태 64에 있어서, 기재는 제1 기재이고, 접합된 감압 접착제를 제1 기재로부터 제2 기재로 전사하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
66. 실시 형태 1 내지 실시 형태 65 중 어느 한 실시 형태의 방법을 사용하여 제조되는 접합된 조립체.
실시예
본 발명의 목적 및 이점이 하기의 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 재료 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건 및 상세사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
달리 언급되지 않는 한, 실시예 및 본 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다.
[표 1]
Figure pct00001
시험 방법:
90° 박리 강도 시험 방법: 뒤이은 시험 표준은, 주위 조건에서 약간 변경한, ASTM D6862였다. 기재를 1.59 cm × 16.5 cm(0.63 인치 × 6.5 인치) 스트립으로 절단하였으며, 기재의 반부는 스펀지형 팁 적용 도구를 사용하여 스트립에 적용된 접착 촉진제 4298UV (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M Company)의 박막을 가졌다. EPDM에 대한 시험을 위해, 2개의 이형 라이너들 사이에 배치된 리브형성 LSE 플라스틱 접착제 샘플 및 클리어 코트(clear coat)를 1.27 cm × 12.7 cm(0.5 인치 × 5.0 인치 스트립)로 절단하고, 이어서, 단지 손 압력만으로 고무 롤러를 사용하여 접착 촉진제로 코팅된 기재 및 코팅되지 않은 기재 둘 모두에 라미네이팅하였다. 샘플을 190℃에서 5분 동안 강제 통풍 오븐 내에서 기재로 에이징하고, 이형 라이너를 제거하기 전에 적어도 30분 동안 실온으로 냉각되게 하였다. 이들을 손 압력으로 고무 롤러를 사용하여 0.81 mm(32 밀) 두께의 알루미늄(Al) 패널 또는 자동차 페인트 패널 RK8211(미국 미시간주 힐스데일 소재의 ACT Test Panels)에 라미네이팅하였고, 이어서 샘플을 4.54 ㎏(10 lb) 롤러로 접착제 위에서 총 4회의 통과를 사용하여 압축하였다. 리브형성 LSE 기재 및 헤드라이너 재료에 대한 시험을 위해, 접착제를 기재 상에 직접 압출하였다. 0.75" 폭 및 6" 길이의 얇은 (10 밀의) Al 리본을 접착제 상에 놓고, 손 압력을 사용하여 고무 롤러로 수동으로 롤링하였다. 50 킬로뉴턴의 로드 셀(load cell)이 구비된 3300 Universal Testing System 로드 프레임(load frame)(미국 매사추세츠주 노우드 소재의 Instron)에서 샘플 시험을 수행하였다. 상부 클램프에 기재의 자유 단부를 갖는 로드 프레임 내에 샘플을 클램핑하고, 접착제를 점착시킨 패널을 박리 동안 90° 각도를 유지하는 고정구 내에 배치하였다. 샘플을 30.5 cm/min(12 in/min)으로 박리하였다. 샘플을 117 mm의 헤드 이동을 위해 신장시켰다. 처음 25 mm의 박리 데이터를 버리고 다음 89 mm에 걸친 평균 박리력을 기록하였다. 달리 언급되지 않는 한, 샘플을 제2 기재로서 양극처리된 알루미늄에 라미네이팅하였다.
T-박리 시험 방법 : 뒤이은 시험 표준은, 약간 변경한, ASTM D1876이었다. 2개의 이형 라이너들 사이에 배치된 접착제를 2.54 cm × 17. cm(1 인치 × 7 인치) 스트립으로 절단하고, 이어서 단지 손 압력만을 사용하여 고무 롤러로 기재의 3.18 cm × 22.9 cm(1.25 인치 × 9 인치) 스트립에 라미네이팅하였다. 이형 라이너를 제거하고, 기재의 제2 스트립을 고무 롤러를 사용하여 접착제의 상부에 적용하였다. 이어서, 샘플을 강제 통풍 오븐 내에서 190℃에서 5분 동안 에이징하였다. 오븐으로부터의 제거 즉시, 접착제 위에서 4.54 ㎏(10 lb) 롤러를 총 4회 통과시켜 샘플을 수동으로 압축하였다. 샘플을 적어도 30분 동안 냉각되게 한 후에 50 킬로뉴턴 로드 셀이 구비된 3300 Universal Testing System 로드 프레임(미국 매사추세츠주 노우드 소재의 Instron)에서 시험하였다. 샘플을 기재의 자유 단부가 T-박리 구성으로 되어 있는 로드 프레임 내에 클램핑하고 30.5 cm/min(12 in/min)으로 박리하였다. 샘플을 225 mm의 헤드 이동을 위해 신장시켰다. 처음 50 mm의 박리 데이터를 버리고 다음 175 mm에 걸친 평균 박리력을 기록하였다.
동적 기계 분석 시험 방법: DHR-3 평행판 레오미터(rheometer)(미국 델라웨어주 뉴캐슬 소재의 TA Instruments)를 사용하여 동적 기계 분석(Dynamic Mechanical Analysis, DMA)에 의해 샘플들을 분석하여 각각의 샘플의 물리적 특성을 온도의 함수로서 특성화하였다. 리올로지 샘플을 실리콘 이형 라이너들 사이에서 대략 1 mm 두께의 접착제 필름으로 압출하였다. 실온으로 다시 냉각한 후, 필름을 8 mm 원형 다이를 사용하여 천공하고, 이형 라이너로부터 제거하고, 레오미터의 8 mm 직경 평행판들 사이의 중심에 놓고, 샘플의 에지가 상부판 및 하부판의 에지들과 같아질 때까지 압축하였다. 샘플을 ± 30 그램의 감도로 25 그램의 축방향 힘을 받는 제어(under axial force control)를 진행하였고, 시험을 시작하기 전에 80℃의 시작 온도에서 120초 동안 컨디셔닝하였다. 이어서, 온도를 분당 3℃로 80℃로부터 220℃까지 램핑(ramp)하는 한편, 평행판을 1 헤르츠의 각진동수 및 5%의 일정 변형률로 진동시켰다. 재료의 많은 물리적 파라미터를 온도 램프 동안 기록하였고, 전단 저장 탄성률(G'), 전단 손실 탄성률 (G"), 및 탄젠트 델타가 본 발명의 공중합체의 특성화에 가장 중요하다. 접착제 경질 세그먼트의 유리 전이 온도, Tg는, 먼저 그의 저장 탄성률(G') 및 손실 전단 탄성률(G")을 결정함으로써 측정하였다 전형적으로 "탄젠트 델타"로 표기되는 무단위 파라미터인 G"/G'의 비를 온도에 대해 플로팅하였다. 탄젠트 델타 곡선의 고무질 평탄역 영역(rubbery plateau region)과 말단 점성 영역(terminal viscous region) 사이의 전이 영역 내의 최대점(기울기가 0인 점)은, 잘 정의된다면, 그 특정 주파수에서 접착제 경질 세그먼트의 Tg를 결정한다.
실시예 1 내지 실시예 11(EX1 내지 EX11), 및
비교예 1 및 비교예 2(CE1 및 CE2):
표 2에 중량 퍼센트(중량%)로 나타낸 실시예 조성물을 사용하여, 비점착성 외부 시스 층을 내부 PSA 코어 둘레에 공압출함으로써 코어-시스 필라멘트를 제조하였다. 모든 샘플에 대해, 모든 구역이 160℃ 내지 170℃로 가열된, 18 밀리미터 동방향 회전 이축 압출기(Coperian GmbH(독일 스투트가르트 소재)로부터 입수가능함)를 사용하여 분당 200 회전으로 PSA 코어를 배합하였다. PSA 코어를 배합한 후에, 3 cc/rev 기어-펌프(미국 메릴랜드주 아나폴리스 정션 소재의 Colfax Corporation으로부터 입수가능함)를 사용하여 용융 스트림을 계량하였다. 19.1 밀리미터 단축 압출기(미국 매사추세츠주 월섬 소재의 Thermo Fisher Scientific으로부터 입수가능한 Haake brand)를 사용하여 비점착성 외측 시스를 용융 및 압출하였다. 둘 모두의 용융물 스트림을 미국 특허 제7,773,834호(Ouderkirk 등)에 기재된 약 3.50 밀리미터 출구 직경을 갖는 동축 다이 내로 공급하였다. PSA를 동축 다이의 내측 코어 층 내로 공급하고, 비점착성 시스 재료를 다이의 외측 시스 내로 공급하여; 궁극적으로 코어-시스 필라멘트를 생성하였다. 실온(22℃)에서 수조를 통해 필라멘트를 6 또는 12 밀리미터의 최종 직경으로 인발하였다. 저장을 위해 75 밀리미터 직경의 튜브 상에 필라멘트를 권취하였다. EPDM 및 클리어 코트에 대한 접착제 시험을 위해 샘플을 생성하였다. 이러한 필라멘트를, 이를 가열된 40 mm TSE 내로 공급함으로써 균질하게 혼합될 때까지 추가로 가공하고, 기어 펌프를 사용하여 180℃에서 15.2 cm(6 인치) 필름 다이를 통해 펌핑하여 실리콘 처리된 PET 라이너 상에 침착시켰다. 이것을 7.6 cm(3 인치) 직경의 코어 상에 권취하였다. 리브형성 LSE 플라스틱 및 헤드라이너 재료에 대한 실시예의 접착제 시험을 위해, 실시예 필라멘트를 가열된 40 mm TSE 내로 공급하고, 기어 펌프를 사용하여 180℃에서 12.5 mm × 1 mm 슬롯 노즐을 통해 펌핑하고, 초당 25.4 mm의 속도로 기재 상에 직접 용융된 상태로 분배하였다.
[표 2]
Figure pct00002
기재로서 선택된 EPDM을 사용하여 T-박리 및 90° 박리 강도 시험을 수행하였다. 결과가 표 3 및 표 4에 나타나 있다. PT1100(CE1) 및 EX4011(CE2)의 성능을 또한 비교예로서 시험하였다. 동적 기계 분석 시험을 또한 수행하였다. 결과가 표 5에 나타나 있다.
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
[표 5]
Figure pct00005
실시예 12 및 실시예 13(EX12 및 EX13), 및
비교예 3(CE3)
미국 미시간주 오번 힐스 소재의 Chrysler로부터 입수한 리브형성 열가소성-폴리올레핀(TPO)에 대해 90° 박리 강도 시험을 수행하였다. 리브형성 시험 쿠폰은 폭이 40 mm이고 길이가 153 mm였다. 리브는 3 mm 고체 베이스 위로 5 mm 연장되었다. 리브 팁은 둥글고, 리브는 베이스에서 폭이 8 mm이고 상부에서 폭이 6 mm인 테이퍼형이었다. 리브는 2 mm의 중심간 간격을 갖는 쿠폰의 길이로 이어졌다. 16개의 리브가 쿠폰의 중심 30 mm에 걸쳐 있었다. 0.89 mm(35 밀)의 접착제 층을 갖는 1.27 cm(0.5 인치) 폭의 샘플을 리브 상에 직접 배치하고 후속하여 5분 동안 190℃로 가열하였거나(EX12), 또는 리브형 부품 상으로 직접 분배하였다(EX13). 결과가 표 6에 나타나 있다. 5074(CE3)를 리브형성 TPO 상에 두기 전에 그를 4298UV로 프라이밍하였다. EX12 및 EX13의 접착제 조성은 EX1과 동일하였다.
[표 6]
Figure pct00006
실시예 14(EX14), 및
비교예 9 및 비교예 10(CE9 및 CE10):
조성물 EX1의 코어 시스 필라멘트를 가열된 40 mm TSE를 통해 필름으로 변환하고, 기어 펌프를 사용하여 180℃에서 15.2 cm(6 인치) 필름 다이를 통해 펌핑하여 실리콘 처리된 PET 라이너 상에 침착시켰다. 변환된 필름 접착제를 C520(미국 미시간주 데어본 소재의 Ford Motor Company로부터 입수함) 윈드실드 센서 브래킷의 형상으로 절단하였다. C520은 유리 충전된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 윈드실드 브래킷이었다. 이는, 대략 150 ㎠의 표면 커버리지를 갖는 최장 길이에 대해 162 밀리미터이고 최단 폭에 대해 160 밀리미터인 다각형 형상을 가졌다. 이(EX14)를 브래킷의 후면에 접착하고, 이어서 브래킷을 180℃의 오븐 내에 두었다. 5분 후에, 브래킷을 제거하고, 가온되고 전처리 없이 라미네이팅된 유리 조각 상에 가압하였다. 샘플을 24시간 동안 유지되게 한 후, 6 ㎏의 추를 고르게 매달았다. 유리 표면이 지면에 평행하도록 유리-브래킷 조립체를 매달았다. 40일까지 파괴가 나타나지 않았다.
PT1100(CE9) 및 EX4011(CE10)을 C520 브래킷의 배면 상에 놓고 6 ㎏의 하중으로 65℃ 80% 상대 습도(RH) 오븐에 넣었다. 브래킷에 대한 표면 전처리는 없었다. 샘플을 24시간 동안 유지되게 한 후, 매달았다. 두 테이프 모두는 하루보다 긴 시간 동안 브래킷을 유지할 수 없었다.
실시예 15(EX15), 및
비교예 11 내지 비교예 13(CE11 내지 CE13)
조성물 EX1의 코어 시스 필라멘트를 가열된 40 mm TSE를 통해 필름으로 변환하고, 기어 펌프를 사용하여 180℃에서 15.2 cm(6 인치) 필름 다이를 통해 펌핑하여 실리콘 처리된 PET 라이너 상에 침착시켰다. 변환된 필름 접착제를 25.4 mm × 25.4 mm × 0.9 mm의 형상으로 절단하였다. 뒤이은 시험 표준은, 약간 변경한, ASTM ---D3654였다. 4개의 전형적인 헤드라이너를 선택하였는데, 각각은 섬유질 부직포 B-면(표면을 도시하지 않음)을 갖는다. 헤드라이너는 자동차 산업에 전형적인 다양한 독점적인 조성물의 경량 복합 구조로 이루어졌다. 헤드라이너 재료를 시험을 위해 150 mm × 100 mm 쿠폰으로 절단하였다. 접착제 정사각형을 헤드라이너 재료의 B-면 상에 놓고, 이를 2개의 핫 플레이트 사이에 176.7℃(350°F)에서 3분 동안 완전히 닫지 않고 두었다. 즉시 제거 시, 알루미늄 시트를 노출된 접착제 상으로 가압하였다. 알루미늄 리본을 루프화하여 반대편 단부 상에 스테이플링하였다. 샘플을 80℃ 오븐 내에서 500 그램 추로 매달고 체류시켰다. 샘플이 500 그램을 보유하고 있던 시간을 기록하였다. 3개의 전형적인 비교가능한 접착제, 5074(CE11), 6111T(CE12), 및 3794(CE13)의 성능을 또한 비교예로서 시험하였다. 결과가 표 7에 나타나 있다.
[표 7]
Figure pct00007
90° 박리 강도 시험을 EX15, 및 CE11, CE12, 및 CE13에 대해 수행하였다. 조성물 EX1의 코어 시스 필라멘트를 헤드라이너 쿠폰 상에 직접 분배하였다. 16 mm 폭 및 150 mm 길이의 얇은 0.25 mm(10 밀의) Al 리본을 접착제 상에 놓고, 손 압력을 사용하여 고무 롤러로 수동으로 롤링하였다. 3794(CE11), 5074(CE12) 및 6111T(CE13)의 성능을 또한 비교예로서 시험하였다. 결과가 표 8에 나타나 있다.
[표 8]
Figure pct00008
특허증을 위한 상기 출원에서의 모든 인용된 참고 문헌, 특허, 및 특허 출원은 전체적으로 일관된 방식으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 포함되는 참고 문헌과 본 출원의 부분들 사이에 불일치 또는 모순이 있는 경우, 전술한 설명에서의 정보가 우선할 것이다. 당업자가 청구되는 발명을 실시할 수 있게 하기 위해 주어진 전술한 설명은, 청구범위 및 그에 대한 모든 등가물에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법으로서,
    스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -;
    접착제 용융 조성물을 소련(masticating)하는 단계;
    경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 비-필름 기재인 기재 상으로 전달하는 단계; 및
    접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 코어 및 주위 온도에서 비점착성인 시스(sheath)를 포함하는 코어-시스 필라멘트로 제공되는, 방법.
  3. 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법으로서,
    스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유하고, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 스티렌계 블록 공중합체 코어 및 주위 온도에서 비점착성인 시스를 포함하는 코어-시스 필라멘트로 제공됨 -;
    접착제 용융 조성물을 소련하는 단계;
    경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 기재 상으로 전달하는 단계; 및
    접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 기재는 비-필름 기재인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 하나 이상의 점착부여제를 포함하는, 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 코어-시스 필라멘트는 분배 헤드에 의해 전달되고, 분배 헤드는
    하나 이상의 가열 요소를 포함하는 배럴(barrel);
    코어-시스 필라멘트를 수용하기 위해 배럴의 측면을 통해 연장되고, 코어-시스 필라멘트가 배럴 내로 흡인될 때 코어-시스 필라멘트의 파손을 방지하기 위한 경사진 닙 포인트(beveled nip point)를 포함하는 입구;
    접착제 용융 조성물을 분배하기 위해 배럴의 원위 단부에 있는 출구; 및
    배럴 내에 수용되고, 접착제 용융 조성물을 소련하기 위해 적어도 하나의 혼합 요소를 포함하는 회전가능 스크류를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 기재는 하나 이상의 공동을 포함하고, 전달 시의 접착제 용융 조성물은 하나 이상의 공동을 적어도 부분적으로 충전하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 기재는 하나 이상의 공동을 가로질러 연장되는 복수의 리브(rib)를 추가로 포함하고, 전달 시의 접착제 용융 조성물은 복수의 리브들 사이의 공간을 적어도 부분적으로 충전하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기재는 20 mJ/m2 내지 37 mJ/m2의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 열가소성 올레핀을 포함하는, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 낮은 표면 에너지 기재는 프라이밍되지 않고, 접착제 용융 조성물을 전달하기 전에 표면-처리도 세정도 되지 않은, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 기재는 다공성 기재를 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 용융 조성물은 그것이 전달 또는 냉각됨에 따라 형상화되고, 접착제 용융 조성물은 프로파일 압출에 의해 또는 기재 상에 배치된 이형 표면에 대한 성형에 의해 형상화되는, 방법.
  14. 감압 접착제를 기재에 접합하는 방법으로서,
    스티렌계 블록 공중합체 조성물을 가열하여 접착제 용융 조성물을 제공하는 단계 - 스티렌계 블록 공중합체 조성물은 유리 전이 온도가 90℃ 내지 220℃인 경질 세그먼트 블록을 함유함 -;
    접착제 용융 조성물을 소련하는 단계;
    경질 세그먼트 블록의 유리 전이 온도를 20℃ 내지 150℃만큼 초과하는 온도에서 접착제 용융 조성물을 이형 표면을 포함하는 기재 상으로 전달하는 단계; 및
    접착제 용융 조성물을 냉각시켜 접합된 감압 접착제를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 제조되는 접합된 조립체.
KR1020217027950A 2019-02-25 2020-02-25 압출가능 감압 접착제 KR20210129669A (ko)

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