KR20210133248A - 2-성분 수계 라미네이션 접착제 및 기재와 발포체를 결합시키기 위한 그의 용도 - Google Patents

2-성분 수계 라미네이션 접착제 및 기재와 발포체를 결합시키기 위한 그의 용도 Download PDF

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KR20210133248A
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substrate
peripheral surface
polyurethane
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산딥 코타와드
기르다리 쿠마르
아브히짓 히레케루르
우메쉬 하르칼
에밀리 스미쓰-헤베러
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헨켈 아게 운트 코. 카게아아
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Abstract

음이온성 폴리에스테르 폴리우레탄 수지 및 무용매 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제를 포함하는, 물을 포함하는 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제. 상기 분산액은 주 표면, 주변 표면 및 주 표면과 주변 표면을 연결하는 모서리를 갖는 기재 상에 가요성 시트 재료를 모서리 결합시키기 위해 1회 이상 재활성화될 수 있다.

Description

2-성분 수계 라미네이션 접착제 및 기재와 발포체를 결합시키기 위한 그의 용도
본 개시내용은 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제, 및 폴리우레탄 발포체와 같은 가요성 시트 재료를 기재, 특히 자동차 내장재에서 발견되는 것과 같은 중합체 기재에 결합시키기 위한 이러한 접착제의 용도에 관한 것이다. 더 특히, 본 개시내용은 재활성화될 수 있는 수계 2성분 폴리우레탄 접착제에 관한 것이다.
자동차 내장재에서와 같이, 자동차 트림 부착은, 종종 발포체, 가죽 기재 등과 같은 가요성 시트 재료를 폴리프로필렌 (PP) 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)과 같은 중합체 기재에 결합시키는 것을 포함한다. 이러한 부착을 위한 수계 접착제는 휘발성 유기 화합물 (VOC)을 낮거나 0일수 있다. 또한, 수계 접착제는 가공의 용이성 및 양호한 방열성을 제공함으로써, 그것을 제조 공장에서 편리하게 제조할 수 있게 한다.
많은 자동차 트림 부착은 발포체와 같은 가요성 시트 재료를 기재 표면 상에, 기재 모서리 주위에 및 기재의 주변 표면 상에 배치하는 것을 포함한다. 많은 경우에 주변 표면은 주 표면에 대해 각을 이루며 배열된다. 수성 접착제를 전형적으로 이러한 기재 표면 및 모서리 상에 배치하고, 이어서, 예를 들어 가요성 시트 재료의 단일 단편을 표면, 모서리 및 주변 표면 상에 랩핑(wrapping)하거나 부분적으로 랩핑함으로써, 가요성 시트 재료를 이러한 기재 표면 및 모서리 상에 배치한다. 수성 접착제의 건조 및 경화 동안에 발포체와 기재 표면 및 모서리의 적절한 접촉이 유지되지 않으면, 발포체가 기재 표면 중 하나 및/또는 모서리로부터 분리되어 실패를 초래할 것이다. 수성 접착제에 의해 요구되는 오랜 건조 및 경화 시간 동안에 충분한 접촉을 유지하는 것은, 특히 복잡하고 가변적인 모서리 형상을 갖는 기재의 경우에, 종종 어렵다.
발명의 요약
개시된 수계 2성분 폴리우레탄 접착제 분산액은 탁월한 구조적 결합 특성을 제공할 뿐만 아니라 재활성화 온도 초과의 온도로의 가열에 의해 접착제를 1회 이상 재활성화하는 능력을 제공한다. 접착제의 재활성화는, 고객의 요구 사양에 따라, 가요성 시트 재료, 예컨대 발포체, 예를 들어 중합체 발포체, 예컨대 폴리우레탄 발포체의 층을, 기존에 사용되는 접착제의 단점 없이, 기재 상에, 기재의 모서리 주위에 및 기재의 주변 표면 상에 모서리 랩핑할 수 있게 한다.
본 발명의 한 측면에서, 가요성 시트 재료를 기재에 결합시키는 방법은
주 표면, 주 표면에 각을 이루며 배열된 주변 표면, 및 주 표면과 주변 표면을 연결하는 모서리를 갖는 기재를 제공하고;
제1 및 제2 부분을 갖는 가요성 시트 재료의 단일 단편을 제공하고;
수계 2성분 폴리우레탄 분산액을 제공하고;
수계 폴리우레탄 분산액을 주 표면의 일부 또는 전체 및 임의로 기재의 주변 표면의 일부 또는 전체에 도포하고;
도포된 수계 폴리우레탄 분산액으로부터 물을 제거하여 표면 상에 건조된 폴리우레탄 접착제 층을 형성하고;
1차 가열 사이클을 적용하여 주 표면 상의 폴리우레탄 접착제 층을 활성화하고;
주 표면 상의 활성화된 접착제 상에 가요성 시트 재료의 제1 부분을 배치하여 재료의 제1 부분을 주 표면에 결합시키고;
임의로, 폴리우레탄 접착제 및 기재 표면을 접착제 활성화 온도 미만의 온도로 냉각시키고;
2차 가열 사이클을 적용하여 모서리 및/또는 주변 표면 상의 폴리우레탄 접착제 층을 재활성화 온도 초과의 온도로 가열하여 모서리 및/또는 주변 표면 상의 접착제를 재활성화하고;
모서리 및/또는 주변 표면 상의 가열되고 재활성화된 접착제 상에 재료의 층의 제2 부분을 배치하여 재료의 제2 부분을 모서리 및 주변 표면에 결합시키고;
임의로, 폴리우레탄 접착제 및 기재 표면을 접착제 활성화 온도 미만의 온도로 냉각시키는 것
을 포함한다.
한 실시양태에서 기재는 플라스틱 또는 플라스틱 함유 기재, 예컨대 폴리프로필렌 (PP) 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS) 함유 기재일 수 있다.
한 실시양태에서 가요성 시트 재료는 가요성 시트 발포체 재료, 예컨대 폴리우레탄 발포체 재료, 가요성 가죽 시트, 중합체 필름 또는 시트, 의류 및 그의 조합을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 재료의 제1 부분을 주 표면 상에 배치한 후에 1차 가열 사이클을 수행할 수 있다.
한 실시양태에서 1차 가열 사이클은 폴리우레탄 접착제 층 및 주 표면을 약 60℃ 내지 약 80℃의 오븐에서 약 2 내지 약 4분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 2차 가열 사이클은 재료의 층의 제2 부분을 모서리 및 주변 표면 상의 가열되고 재활성화된 접착제 상에 배치하기 전에 기재의 모서리 및 주변 표면 및 모서리 및 주변 표면 상의 폴리우레탄 접착제 층을 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도에 약 30초 또는 30초 미만 동안 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 2차 가열 사이클은 기재의 모서리 및 주변 표면; 기재의 모서리 및 주변 표면 상의 폴리우레탄 접착제 층 및 기재의 모서리 및 주변 표면 상의 재료의 제2 부분을 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도에 약 2초 내지 약 4초 동안 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 2차 가열 사이클은 재료의 제2 부분 및 기재의 주변 표면을 약 60℃ 내지 약 80℃의 오븐에서 약 15초 내지 약 30초의 시간 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 2차 가열 사이클은 폴리우레탄 접착제 층을 약 55℃ 내지 약 85℃, 바람직하게는 약 55℃ 내지 약 65℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제의 한 성분은
무용매 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제;
음이온성 폴리에스테르 폴리우레탄 수지;
물; 및
임의로 하나 이상의 첨가제
를 포함할 수 있다.
2차 가열 사이클 후에, 경화된 폴리우레탄 접착제는 약 4 kgf (킬로그램힘) 내지 약 5 kgf의 박리 강도를 가질 수 있다.
한 실시양태에서 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제의 한 성분은 무용매 무수 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제 및 임의로 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 무용매 무수 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트의 삼량체 (HDI-뷰렛)를 포함할 수 있다.
이제 도면을 참조할 것인데, 여기서 여러 도면에서 서로 유사한 요소들은 유사하게 번호가 매겨져 있다:
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 대한 구조적 결합 공정 단계 및 재활성화 결합 공정 단계를 도시하는 개략도이다.
수치와 관련하여 본원에 사용된 단어 "약" 또는 "대략"은 수치 ± 10%, 바람직하게는 ± 5%, 더 바람직하게는 ± 1% 이하를 의미한다.
폴리프로필렌과 같은 제1 중합체 기재를 폴리우레탄 발포체와 같은 가요성 시트 재료에 결합시키기 위한 신규한 계열의 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제의 배합물 및 성능이 본원에 설명되어 있다. 개시된 접착제는 개선된 구조적 결합 특성을 제공할 뿐만 아니라 후속 가열 시 1회 이상의 재활성화 능력을 부여한다. 접착제의 재활성화는 모서리 랩핑과 같은 부착에 요구되는 중요한 특성이다.
일반적으로, 플라스틱 기재에 결합시키는 것은 어려운데 왜냐하면 플라스틱 기재는 낮은 표면 에너지 (약 30 dyne/cm 미만)를 갖기 때문이다. 수계 접착제를 결합시키는 것은 더욱 더 어려운데 왜냐하면 물의 표면장력 (ST) (약 72 dyne/cm)이 플라스틱 기재의 표면 에너지보다 더 크기 때문이다. 영(Young)의 공식에 따르면, 접촉각 (θ)이 90°미만이면 접착제는 기재의 표면을 습윤시킬 수 있다. 수계 접착제의 표면장력을 플라스틱 표면의 것보다 더 낮게 낮추면, 전형적으로 접촉각이 더 낮아져서, 더 양호한 습윤성이 초래될 것이다. 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제의 표면장력은 계면활성제의 사용에 의해 감소될 수 있다. 처리되지 않은 폴리프로필렌의 표면 에너지는 낮다. 이러한 저에너지 플라스틱 기재의 표면 에너지는 화염 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화학적 에칭 등과 같은 다양한 표면 처리 방법에 의해 증가될 수 있다. 이러한 방식으로, 수계 폴리우레탄 분산액은 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 등과 같은 플라스틱 기재를 결합시키는 데 유용할 수 있다.
본원에 설명된 2성분 수계 폴리우레탄 분산액 접착제는, 예를 들어, 가요성 시트 폴리우레탄 (PU) 발포체 재료를, 처리된 PP 기재를 포함한 폴리프로필렌 (PP) 기재에 결합시킬 수 있다. 2성분 수계 폴리우레탄 분산액 접착제는 바람직하게는 재활성화 특성을 보유하므로, 차량의 도어-트림 영역에서 중요한 모서리 랩핑 부착에서와 같이, 2차 가열 시 추가의 결합을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도어-트림 부착은 종종 두 개의 가열 사이클을 포함하는데, 그 중 한 사이클은 가요성 발포체 재료를 부품 (기재)의 평평한 표면에 결합시키기 위한 것이고 2차 사이클은 가요성 발포체 재료를 상기 기재의 모서리 주위에 및 주변 표면 상에 결합시키기 위한 것이다.
본원에 설명된 폴리우레탄 접착제 분산액은 도어-트림 부착에서와 같이 폴리우레탄 발포체를 폴리프로필렌 기재에 결합시키는 데 특히 유용하다. 이러한 유용성은 2차 또는 이후의 가열 시 접착제의 재활성화 능력에 의해 향상된다. 재활성화는 냉각된 비-점착성 또는 비-접착성 상태로부터 가열된 점착성 또는 접착성 상태로 전환되는 접착제의 능력이다. 접착제가 가교되고 나면, 그것은 더 이상 재활성화될 수 없다.
폴리우레탄 발포체를 처리된 폴리프로필렌에 결합시키기 위한 전형적인 기존의 수계 생성물은 하기 단점을 갖는다:
1. (1회 또는 다회) 재활성화 기능이 부족하여 모서리 랩핑 부착에 적합하지 않다.
2. 배합물 중 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 및 에탄올과 같은 유기 용매의 사용은 휘발성 유기 화합물에 기여하여 바람직하지 않은 환경 문제를 야기한다.
개시된 조성물은 수계이고, 바람직하게는 실질적으로 무용매이며, 재가열에 의해 다회 재활성화될 수 있다. 한 실시양태에서 접착제는 유기 용매, 예컨대 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 및 에탄올 및 다른 휘발성 유기 화합물을 실질적으로 포함하지 않는 2성분 (2K) 수계 폴리우레탄 접착제이다. 본원에 사용된, 실질적으로 포함하지 않음이란, 개별 성분 및 혼합된 접착제 분산액이 각각 개별 성분 또는 혼합된 분산액의 중량을 기준으로 1 wt% 미만의 유기 용매, 바람직하게는 0.1 wt% 미만의 유기 용매를 함유하거나, 더 바람직하게는 유기 용매를 함유하지 않음 (0 wt%)을 의미한다.
개시된 조성물은 파트-A 및 파트-B를 포함한다. 파트-A는 수계 폴리우레탄 분산액 배합물이다. 파트-B는 가교제 배합물이다.
한 실시양태에서 파트-A 성분은 하나 이상의 폴리우레탄 분산액(들) 및 물을 포함한다. 파트-A 성분은 임의로 계면활성제, 공중합체, 착색제, 염료, 살생물제, 탈포제 및 레올로지 개질제로부터 선택된 첨가제를 포함할 수 있다. 표 1은 파트-A 조성물의 한 실시양태의 일부 특성을 보여준다.
<표 1> 파트-A 조성물의 특성
Figure pct00001
한 실시양태에서 파트-B 성분은 파트-A 성분과 반응할 수 있는 가교제를 포함한다. 파트-B는 하나 이상의 지방족 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서 파트-B 성분은 무용매 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서 파트-B 성분은 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트의 삼량체 (HDI-뷰렛)를 포함할 수 있다. 표 2는 파트-B 성분의 일부 특성을 보여준다.
<표 2> 본 발명에 따른 파트-B 조성물을 위한 배합물
Figure pct00002
파트-A를 파트-B와 혼합하여 수계 폴리우레탄 분산액을 형성한다. 파트-A와 파트-B를 혼합하면 가교 또는 경화 반응이 개시된다. 이러한 반응이 주요 경화 반응이다. 개시된 폴리우레탄 분산액 접착제는 수분 경화성 접착제가 아니며 수분 경화성 핫멜트 접착제가 아니다. 파트-A 및 파트-B 성분의 상대적인 양은 원하는 특성을 달성하기 위해 필요에 따라 달라질 수 있지만, 80 내지 99 wt% 파트-A 성분 및 1 내지 20 wt% 파트-B 성분의 범위일 수 있다. 바람직하게는 파트-A 및 파트-B 성분의 상대적인 양은 93 내지 97 wt% 파트-A 및 3 내지 7 wt% 파트-B의 범위이다. 표 3은 파트-A와 파트-B를 혼합한 직후의 수계 폴리우레탄 분산액 접착제의 일부 특성을 보여준다.
<표 3> 파트-A 조성물과 파트-B 조성물의 혼합된 생성물의 특성
Figure pct00003
혼합된 분산액을 결합될 기재 주 표면, 모서리 및 주변 표면의 일부 또는 전체 상에 배치할 수 있다. 물을 기재 상의 분산액으로부터 제거하여 폴리우레탄 접착제 층을 기재 표면 및 모서리 상에 형성한다. 폴리우레탄 접착제 층을 비-점착성 상태로 냉각시킬 수 있고 원하는 경우에 저장할 수 있다.
기재 주 표면 및 임의로 기재 주변 표면 및 모서리 상의 폴리우레탄 접착제 층을 가열하기 위해 1차 가열 사이클을 수행한다. 일부 변형양태에서 1차 가열 사이클을 수행하여 또한 도포된 접착제로부터 물을 건조시킨다. 전형적으로 폴리우레탄 접착제 층을 55℃ 내지 85℃의 범위 내에서 가열한다. 폴리우레탄 접착제 층을 가열하면 접착제가 점착성이 되는 활성화가 초래된다. 가요성 시트 재료의 일부분을 활성화된 폴리우레탄 접착제 층 및 기재 주 표면 상에 배치한다. 한 변형양태에서, 재료 (PU 발포체)를 점착성 폴리우레탄 접착제 층 및 주 기재 표면 상에 배치한다. 이러한 변형양태에서, 접착제를 주 기재 및 접착제 층과 함께 가열하여 접착제를 활성화하고, 재료 복합체를 점착성 폴리우레탄 접착제 상에 배치한다. 폴리우레탄 접착제 층을 냉각시키면 재료가 기재 표면에 결합된다. 1차 가열 사이클이 완료된 후에, 기재의 주변 표면 및 모서리는 전형적으로 재료를 포함하지 않고 재료에 결합되지 않는다.
한 변형양태에서, 접착제를 주 기재와 함께 가열하여 PU 접착제를 활성화한다. 재료 복합체 (PU 발포체)를 또한 가열하고 점착성 폴리우레탄 접착제 상에 배치한다. 폴리우레탄 접착제 층을 냉각시키면 재료가 기재 표면에 결합된다.
주 표면이 재료에 결합된 후에, 기재의 주변 표면 및 모서리를 2차 가열에 노출시켜 (2차 가열 사이클) 그것 상에 있는 폴리우레탄 접착제 층을 재활성화한다. 재료를 간단히 손으로 가압함으로써 모서리 주위에 및 주변 표면 상에 랩핑할 수 있다. 접착제가 냉각된 후에, 재료는 주 표면으로부터 기재의 모서리 및 주변 표면 상에 결합된다. 이어서 발포체를 2차 가열 동안 모서리 주위에 랩핑하고, 접착제를 재활성화시켜 강한 결합을 기재 주변부 주위에 형성한다.
2차 가열 사이클을 1차 가열 사이클 후 10 내지 30분에 수행할 수 있다. 폴리우레탄 접착제 층을 필요한 경우에 3회 이상 재활성화할 수 있다.
이러한 접착제의 실시양태는 공지된 접착제에 비해 하기와 같지만 이로 제한되지 않는 하기 이점 중 일부 또는 전부를 나타낸다:
1 개시된 조성물은 수계 접착제이며 환경 친화적이다.
2 개시된 조성물은 유기 용매를 갖지 않기 때문에 낮은 VOC를 갖는다.
3 개시된 조성물은 실온 (약 20℃)에서 혼합 및 도포되므로, 사용자가 에너지를 절약할 수 있다.
4 개시된 파트-A 및 파트-B는 실온에서 간단한 교반에 의해 혼합될 수 있어서 제조하기 용이하다.
5 개시된 조성물은 접착제의 1회 또는 다회 재활성화에 의해 모서리 랩핑 부착에 사용될 수 있다.
6. 재활성화는 개시된 접착제로 하여금 수계 접착제의 낮은 VOC, 낮은 에너지 사용 및 환경 친화적인 이점을 갖는 동시에 용매계 접착제의 빠른 초기 점착 및 결합 시까지의 짧은 접촉 시간을 제공할 수 있게 한다.
7. 재활성화는 접착제를 기재에 도포할 수 있게 하고 해당 성분을 저장할 수 있게 한다. 저장된 성분은 이후에 재활성화되고 가요성 시트 재료가 재활성화된 접착제 상에 배치된다.
파트-A의 제조
초기에, 하기 프리믹스(Premix)을 제조하였다.
A. 프리믹스 알칼리: NaOH 50 gm을 1리터 들이 부피 플라스크에 첨가하고 물로 희석함으로써 5%의 알칼리성 NaOH를 제조하였다.
B. 프리믹스 탈포제: 0.05%의 탈포제를 음이온성 고분자량 폴리에스테르 폴리우레탄 분산액에 첨가하고 10분 동안 교반하였다.
C. 프리믹스-색소: 0.07%의 수계 청색 색소를 물에 첨가하고 10분 동안 교반하였다.
오버헤드 교반기가 장착된 2리터 들이 원통형 플라스크에 음이온성 고분자량 폴리에스테르 폴리우레탄 수중 분산액 및 음이온성 고분자량 폴리에스테르 폴리우레탄 수성 분산액을 채우고 10분 동안 교반하였다. 이러한 혼합물에 2%의 물을 첨가하고 10분 동안 교반하였다. 발포체 형성을 회피하기 위해 이러한 혼합물에 비-발포성 비이온성 계면활성제를 더 느린 속도로 첨가하고 10분 동안 교반하였다. 비닐 아세테이트-에틸렌계 공중합체를 천천히 (적어도 30분에 걸쳐) 첨가하였다. 이러한 단계에서, pH를 바람직하게는 약 8.0 초과로 유지한다. 프리믹스 알칼리 (A.)를 첨가함으로써 pH를 조절하였다. 살생물제를 혼합물에 첨가하고 10분 동안 혼합하였다. 프리믹스-색소 (C)를 혼합물에 첨가하고 10분 동안 혼합하였다. 프리믹스 탈포제 (B)를 혼합물에 첨가하고 혼합하였다. 5000 내지 9000 cP의 범위로 수득된 브룩필드(Brookfield) 점도가 달성될 때까지 레올로지 개질제를 첨가하였다. 최종 pH를 약 8 내지 약 9로 조절하였다.
파트-B의 제조
파트-B는 지방족 폴리이소시아네이트만을 포함하며 입수된 그대로 사용되었다. 파트-B는 수분에 민감하기 때문에, 수분을 차단하기 위해 그것을 N2 봉입 상태에서 적절하게 밀봉한 채로 저장하였다.
가요성 폴리우레탄 발포체의 얇은 시트를 가요성 시트 재료로서 사용하였다. 이러한 재료는 종종 자동차 내장 패널을 덮는 데 사용된다. 폴리프로필렌 구조물을 주 기재, 모서리 및 주변 기재로서 사용하였다. 폴리프로필렌 기재 결합 표면의 표면 에너지를 화염 처리 또는 코로나 처리를 통해 증가시켰다.
혼합된 폴리우레탄 접착제 분산액을 기재 상에 배치하기 위한 도포 방법
혼합
접착제의 도포 전에 파트-B를 파트-A와 혼합하여 접착제 생성물을 제조하였다. 전형적으로, 5 중량부의 경화제, 예를 들어 파트-B를 100 중량부의 수지 분산액, 예를 들어 파트-A에 첨가한다. 간단한 교반을 수행하면서, 실온에서 파트-B 경화제를 파트-A 수지에 직접 첨가함으로써 균일한 혼합을 달성하였다.
접착 결합 공정 및 온도
상기 혼합된 생성물을 결합될 하나의 기재의 하나의 표면 또는 두 기재들의 결합표면 상에 분무할 수 있다.
혼합된 생성물을 결합 표면에 도포한 후에 물을 증발시킴으로써 도포된 생성물을 건조시킨다. 건조를 실온에서 수행하거나, 물이 제거될 때까지 대략 40℃의 온도의 IR 오븐 또는 오븐에 넣어 가속화할 수 있다. 건조된 폴리우레탄 접착제 층은 물을 포함하지 않아야 한다.
기재 및 코팅된 생성물을 약 60℃ 내지 약 80℃의 오븐에서 약 2분 내지 약 4분 동안 가열할 수 있다 (1차 가열 사이클).
기재들의 가열된 결합 표면들을 함께 가압하여 결합시켰다. 0.6 내지 1.0 N/mm2의 결합 압력이 유용하다.
재활성화 공정 (2차 가열 사이클)
접착제의 재활성화를 임의의 적합한 가열 방법, 예를 들어 열풍 총을 사용한 가열 또는 오븐 내에서의 가열을 포함하지만 이로 제한되지 않는 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 전자의 경우에, 부품을 약 200℃ 내지 약 300℃에 약 2 내지 약 4초와 같은 매우 짧은 시간 동안 노출시키고, 후자의 경우에 약 60℃ 내지 약 80℃에서 약 15초 내지 약 30초 동안 가열한다. 폴리우레탄 발포체를 접착제 코팅된 PP 또는 ABS (주) 기재의 모서리 주위에 랩핑하였다. 재활성화 공정의 경우에 결합라인 온도는 약 55℃ 내지 약 65℃인 것으로 관찰되었다.
접착 실패 강도
접착 실패 강도를 24시간 후에 측정하였다. 발포체 기재를 십자형으로 절단하고 후속적으로 이마다(Imada) 인장압축시험기(push-pull gauge)를 사용하여 박리하였다. 발포체가 기재에 접착된 채로 있는 경우에 기재 실패로서 기록하였다. 이는, 발포체는 "실패"했지만, 예를 들어 찢어지거나 분리되었지만, 접착제는 실패하지 않았기 때문에, 양호한 결과이다. 바람직하지 않은 결과는 접착 실패로서, 이 경우에 발포체는 "실패"하지 않았지만, 예를 들어 찢어지거나 분리되지 않았지만, 접착제가 시험 조건 하에 성분을 고정하는 데 실패하였다. 접착을 경화되거나/굽혀진 표면에서도 확인하였다. 표 5는 배합물 F1 및 F4의 접착을 비교한 것을 보여준다. 배합물 F2 및 F3은 혼합 실패 양상을 가졌다. 100% 기재 실패를 갖는 유일한 배합물은 F1 및 F4 배합물이었다. 그러나, F4 배합물의 경우에는 재활성화를 달성할 수 없었다. 구조적 결합뿐만 아니라 재활성화를 위한 결합라인 온도는 약 55℃ 내지 약 65℃였다.
다양한 수지 분산액 (파트-A)을 하기 표 4에 나와 있는 바와 같이 제조하였다. 조성은 wt%로 기재되어 있다.
<표 4> 파트-A 조성물을 위한 배합물
Figure pct00004
(A) 나머지량
1 (디스퍼콜(Dispercoll) U 53) (코베스트로(Covestro))
2 코베스트로로부터 입수 가능한 디스퍼콜 U56
3 (서피놀(Surfynol) 440) (에보닉(Evonik), 구 에어 프로덕츠(Air Products))
4 비나파스(Vinnapas) EP 605 A (왁커 케미 아게(Wacker Chemie AG)로부터 입수 가능함)
5 (아크리솔(Acrysol) ASE 60) (다우(DOW))
샘플 재료의 파트-B 성분 특성은 하기 표 5에 나와 있다.
<표 5> 본 발명에 따른 파트-B 조성물을 위한 배합물
Figure pct00005
1 코베스트로로부터 입수 가능한 데스모두르(Desmodur) DN
각각의 배합물의 박리 강도, 실패 양상 및 재활성화 가능성은 하기 표 6에 나와 있다.
<표 6>
Figure pct00006
파트-A F1과 5% 및 4% 파트-B의 혼합된 생성물의 박리 강도 및 실패 양상은 하기 표 7에 나와 있다.
<표 7>
Figure pct00007
도 1의 실시양태를 참조하자면, 하기 요소들이 도시되어 있다:
2 기재
4 기재 주 표면
6 혼합된 접착제
8 가요성 시트 재료 (PU 발포체)
10 기재 주변 표면
도 1의 실시양태를 참조하자면, 하기 단계들이 도시되어 있다. 접착제 파트-A 및 파트-B를 혼합하여 혼합된 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제(6)를 형성한다. 주 표면, 주 표면에 각을 이루며 배열된 주변 표면(10) 및 주 표면(4)과 주변 표면(10)을 연결하는 모서리를 갖는 기재(2)를 제공한다. 임의로, 표면(4, 10) 중 하나 이상을 전처리할 수 있다. 혼합된 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제(6)를 기재 표면(4, 10) 및 모서리 상에 도포한다. 접착제(6)를 건조시켜 물을 제거하여, 건조된, 활성화된 폴리우레탄 접착제 층을 기재 표면(4, 10) 및 모서리 상에 형성한다. 가요성 시트 재료(8)의 단일 단편의 제1 부분을 주 표면(4) 상의 활성화된 접착제(6) 상에 배치하여 재료(8)의 제1 부분을 주 표면(4)에 결합시킨다. 임의로, 접착제(6) 및 기재 표면(4, 10)을 접착제 활성화 온도 미만의 온도로 냉각시킬 수 있다. 기재 모서리 및 주변 표면(10)에 열을 가하여 모서리 및 주변 표면(10) 상의 접착제(6)를 재활성화한다. 가요성 시트 재료(8)의 제2 부분을 기재 표면(4)으로부터 기재 모서리 및 주변 표면(10) 상의 가열되고 재활성화된 접착제 상에 랩핑하여, 재료(8)의 제2 부분을 기재 모서리 및 주변 표면(10)에 결합시킨다. 기재, 접착제 및 결합된 가요성 시트 재료를 접착제 활성화 온도 미만의 온도로 냉각시킨다.
본 발명에 따른 기술의 다양한 실시양태가 본원에 구체적으로 예시 및/또는 설명되어 있지만, 본 발명에 따른 기술의 개질 및 변경이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 본 발명에 따른 기술의 진의 및 의도된 범위를 벗어나지 않게 실행될 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 청구범위 또는 명세서에 설명된 바와 같은 본 발명의 임의의 실시양태 또는 측면은 제한 없이 서로 함께 사용될 수 있다.
더욱이, 본원에 설명된 본 발명 또는 본 발명에 따른 기술의 실시양태 또는 측면은 임의의 방식 및 조합으로 조합될 수 있고 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (15)

  1. 가요성 시트 재료를 기재에 결합시키는 방법이며,
    주 표면, 주 표면에 각을 이루며 배열된 주변 표면, 및 주 표면과 주변 표면을 연결하는 모서리를 갖는 기재를 제공하고;
    제1 부분으로부터 연장된 제2 부분을 갖는 가요성 시트 재료를 제공하고;
    수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제의 제1 성분을 제공하고;
    수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제의 제2 성분을 제공하고;
    제1 성분과 제2 성분을 혼합하여, 혼합된 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제를 형성하고;
    혼합된 접착제를 주 표면의 일부분 및 임의로 주변 표면 및/또는 모서리의 일부분에 도포하고;
    도포된 접착제를 건조시켜 주 표면 및 임의로 주변 표면 및/또는 모서리 상에 건조된 폴리우레탄 접착제 층을 형성하고;
    1차 가열 사이클을 적용하여 주 표면 상의 폴리우레탄 접착제 층을 활성화하고;
    주 표면 상의 활성화된 접착제 상에 가요성 시트 재료의 제1 부분을 배치하여 재료의 제1 부분을 주 표면에 결합시키고;
    임의로, 폴리우레탄 접착제 및 기재 표면을 접착제 활성화 온도 미만의 온도로 냉각시키고;
    2차 가열 사이클을 적용하여 모서리 및/또는 주변 표면 상의 폴리우레탄 접착제 층을 재활성화 온도 초과의 온도로 가열하여 모서리 및/또는 주변 표면 상의 접착제를 재활성화하고;
    모서리 및/또는 주변 표면 상의 가열되고 재활성화된 접착제 상에 가요성 시트 재료의 제2 부분을 배치하여 재료의 제2 부분을 모서리 및 주변 표면에 결합시키고;
    임의로, 폴리우레탄 접착제 및 기재 표면을 접착제 활성화 온도 미만의 온도로 냉각시키는 것
    을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기재가 중합체인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기재가 폴리프로필렌 (PP) 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)으로 구성된 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성 시트 재료가 가요성 폴리우레탄 발포체 재료를 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 가열 사이클을 적용하는 단계가 주 표면 및 주 표면 상에 배치된 가요성 시트 재료의 제1 부분을 약 60℃ 내지 약 80℃에서 약 2 내지 약 4분 동안 가열하는 것을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 가열 사이클을 적용하는 단계가 주 표면 및 주 표면 상에 배치된 가열된 가요성 시트 재료의 제1 부분을 약 60℃ 내지 약 80℃에서 약 2 내지 약 4분 동안 가열하는 것을 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가열되고 재활성화된 접착제 상에 가요성 시트 재료의 제2 부분을 배치하는 단계가 가요성 시트 재료의 고정되지 않은 부분을 모서리 및 주변 표면 상에 랩핑하는 것을 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 가열 사이클을 적용하고, 가열되고 재활성화된 접착제 상에 가요성 시트 재료의 제2 부분을 배치하는 단계가 주변 표면을 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도에 약 30초 이하 동안 노출시키고 후속적으로 재료의 제2 부분을 모서리 및 가열된 주변 표면 상에 랩핑하는 것을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 가열 사이클을 적용하고, 모서리 및 주변 표면 상에 재료의 제2 부분을 배치하는 단계가 배치된 재료의 제2 부분 및 주변 표면을 약 60℃ 내지 약 80℃에서 약 15초 내지 약 30초 동안 가열하고 후속적으로 재료의 층을 가열된 주변 표면 주위에 랩핑하는 것을 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 가열 사이클을 적용하는 단계가 주변 표면을 약 55℃ 내지 약 85℃의 온도에 노출시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 성분이 적어도 하나의 폴리우레탄 수지 분산액을 포함하고, 제2 성분이 무용매 무수 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제를 포함하는 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 성분 및 제2 성분을 사용 전에 혼합하여 가교 반응을 개시하는 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제이며, 여기서
    제1 성분이
    음이온성 수계 폴리에스테르 폴리우레탄 수지 분산액,
    물, 및
    임의로 하나 이상의 첨가제
    를 포함하고;
    제2 성분이
    하나 이상의 무용매 무수 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제, 및
    임의로 하나 이상의 첨가제
    를 포함하고;
    여기서 제1 성분과 제2 성분의 건조된 비-접착성 혼합물이 재활성화 온도 이상의 온도에 노출됨으로써 접착성 상태로 재활성화될 수 있는 것인
    수계 2성분 폴리우레탄 분산액 접착제.
  14. 제13항에 있어서, 재활성화 온도가 약 55℃ 내지 약 85℃인 접착제 조성물.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 무용매 무수 액체 지방족 폴리이소시아네이트 가교제가 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트의 삼량체 (HDI-뷰렛)를 포함하는 것인 접착제 조성물.
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