KR20220138366A - 탈결합가능한 감압성 접착제 및 그의 용도 - Google Patents

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피터 월터
제임스 노윅키
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헨켈 아게 운트 코. 카게아아
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Abstract

본 발명은 요구시 탈결합가능한 감압성 접착제 및 적층 접착제 조성물 및 그의 용도에 관한 것이다.　　탈결합가능한 감압성 접착제 및 적층 접착제는 기판 상에 적용되어 결합을 형성하고, 전자 빔 또는 UV 광 에너지 원에 노출 시에, 접착제는 기판으로부터 해리될 수 있다.　　탈결합가능한 감압성 접착제 및 적층 접착제는 순환형 경제에서 재활용에 특히 적합하다.
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Description

탈결합가능한 감압성 접착제 및 그의 용도
본 발명은 요구시 탈결합가능한 감압성 접착제 조성물 및 그의 용도에 관한 것이다. 탈결합가능한 감압성 접착제는 순환형 경제에서 기판 재활용에 특히 적합하다.
40 %가 넘는 플라스틱이 단 한 번 사용되고 폐기된다. 보다 우수한 재활용성은 플라스틱의 다중 사용을 증가시킬 수 있고, 그렇게 함으로써 매립지 및 오염을 감소시킨다. 라벨 및 적층물은 전형적으로 접착제로 플라스틱 기판 상에 적용된다. 감압성 접착제 및 적층 접착제는 재활용을 어렵게 하는 접착 특성을 보유한다. 감압성 접착제의 점착성 및 고무 성질은 기판을 분리하여 재활용할 수 없게 한다. 층을 서로 탈착 또는 분리하기 위해, 용해 및 재침전 기술이 재활용 기계에서 널리 사용되지만, 이는 기계의 "고무화"를 초래할 수 있다. 적층 접착제의 매우 강한 결합은 기판 분리를 방지하고, 그 결과 많은 적층물은 결국 매립지로 보내진다.
기판으로부터의 접착제의 탈착 또는 다층 기판의 분리를 용이하게 하기 위해, USPN 7,901,532 및 5,609,954는 신속한 이형 및 탈착을 위한 마이크로구체의 사용을 개시하지만, 초기 접착 강도는 많은 적용에서 매우 약하다. 특히 웨이퍼 접합을 위한 일부 공정은, 많은 플라스틱의 융점보다 높은, 매우 높은 온도를 이용하고, 바람직하지 않은 수축, 왜곡, 화학적 분해 또는 산화를 초래하여, 이들 공정을 플라스틱에 부적합하게 만든다. 또 다른 공정인 USPN 9,565,773은 먼저 한 유형의 화학 반응을 사용하여 경화시킨 다음, 또 다른 화학 반응으로 탈결합시키는 것을 교시하는데, 이는 복잡성을 부가한다.
따라서, 본 기술 분야에서는 재활용을 목적으로 비점착성이 되고 기판으로부터의 제거를 돕는 촉발성의 요구시 탈결합 접착제가 필요하다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.
본 발명은 탈결합가능한 감압성 접착제 조성물, 용도, 및 그를 포함하는 물품을 제공한다. 탈결합가능한 감압성 접착제는 활성화 시에, 탈결합가능한 감압성 접착제가 실질적으로 비점착성이 되고 부착된 기판으로부터 용이하게 탈결합되어 재활용 시스템에 적합하게 되도록 제조된다.
전형적인 감압성 접착제는, 표면 상에 코팅되고 건조될 때, 상당한 잔류 표면 점착성, 표면 습윤성, 및 접착성을 나타내고, 이는 접착제가 최소의 적용된 압력으로, 또한 열 적용을 필요로 하지 않으면서 폭넓은 범위의 기판에 용이하게 결합되도록 한다. 특정 감압성 접착제 및 적층 접착제가 다수의 기판 층을 접착시키는데 사용된다. 적층 접착제의 매우 강한 결합은 적층물로부터 기판 층의 층간박리를 방지한다. 따라서, 감압성 접착제 및 적층 접착제의 경우, 이러한 접착제들을 요구시 탈결합시키는 것은 달성하기 어렵다. 본 발명은 용해 및 재침전 기술을 이용하지 않고 용이한 분리 및 재활용을 가능하게 하는 감압성 및 적층 접착제의 요구시 탈결합에 관한 것이다.
한 실시양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 탈결합가능한 감압성 접착제에 관한 것이다:
i. 하기를 갖는 아크릴 올리고머 또는 올리고머들
a. 20 rpm의 스핀들#27을 사용하여 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및
b. 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기, 및
ii. 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체;
여기서 탈결합가능한 감압성 접착제의 잔류 강도 비는 0.10 미만이다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 하기를 포함하는 탈결합가능한 접착제에 부착된 기판을 포함하는 물품에 관한 것이다:
a. (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머; 및
b. 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체;
여기서 탈결합가능한 감압성 접착제의 잔류 강도 비는 0.10 미만이다.
*본 발명의 또 다른 측면은 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 기판, 및 기판의 제1 표면 상에 코팅된 탈결합가능한 감압성 접착제를 포함하는 물품의 탈결합 방법에 관한 것이며, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다:
a. 물품을 준비하는 단계;
b. 물품에 전자 빔 또는 UV 광을 인가하여, 탈결합가능한 접착제가 실질적으로 비점착성이 되게 하는 단계; 및
c. 임의로, 탈결합가능한 접착제 또는 기판을 교반하여, 탈결합가능한 접착제 및 기판을 서로 분리시키는 단계.
탈결합가능한 접착제는 (1) (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머, 및 (2) 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체; 및 (3) 약 0.10 미만의 잔류 강도 비를 갖는다.
본 발명의 추가 실시양태는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제1 기판, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제2 기판, 및 제1 기판의 제1 표면 및 제2 기판의 제2 표면에 코팅되고 접합하는 탈결합가능한 접착제를 포함하는 적층물을 탈결합시키는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다:
a. 물품을 준비하는 단계;
b. 적층물에 전자 빔 또는 UV 광을 인가하여, 탈결합가능한 접착제가 실질적으로 비점착성이 되게 하는 단계; 및
c. 임의로, 적어도 하나의 기판을 교반하여, 적어도 하나의 기판을 탈결합 가능한 접착제 또는 적층물로부터 분리시키는 단계.
탈결합가능한 접착제는 (1) (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위, 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머; 및 (2) 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체; 및 (3) 약 0.10 미만의 잔류 강도 비를 갖는다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함한 본 문서가 우선할 것이다. 바람직한 방법 및 물질이 하기에 기재되지만, 본원에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질이 본 개시내용의 실시 또는 시험에 사용될 수 있다. 본원에 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 다른 참고문헌은 그 전문이 참조로 포함된다. 본원에 개시된 물질, 방법, 및 예는 단지 예시적이며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
명세서 및 청구범위에 사용된 용어 "포함하다"는 "로 이루어진" 및 "로 본질적으로 이루어진" 실시양태를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "포함하다(comprise)", "포함하다(include)", "갖는", "갖다", "할 수 있다", "함유하다" 및 그의 변형은, 명명된 성분/단계의 존재를 요구하고 다른 성분/단계의 존재를 허용하는 개방형 전이 어구, 용어 또는 단어인 것으로 의도된다. 그러나, 이러한 기재는 또한 조성물 또는 공정을, 단지 열거된 성분/단계의 존재만을, 그로부터 초래될 수 있는 임의의 불순물과 함께 허용하고, 다른 성분/단계를 배제하는 열거된 성분/단계로 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진" 것으로 기재하는 것으로 해석되어야 한다.
본원에 사용된 단수 표현은 본 개시내용의 임의의 측면에 적용될 때 하나 이상을 의미한다. 단수 표현의 사용은 그러한 제한이 구체적으로 언급되지 않는 한 의미를 단일 특징으로 제한하지 않는다. 단수 또는 복수의 명사 또는 명사구에 선행하는 "상기"는 특정한 명시된 특징 또는 특정한 명시된 특징들을 나타내며, 사용되는 문맥에 따라 단수 또는 복수의 함축을 가질 수 있다.
본 출원의 명세서 및 청구항에서의 수치 값은, 특히 이들이 중합체 또는 중합체 조성물에 관한 것이므로, 상이한 특징의 개별 중합체를 함유할 수 있는 조성물에 대한 평균 값을 반영한다. 또한, 달리 나타내지 않는 한, 수치값은 동일한 수의 유효 숫자로 환산하는 경우와 동일한 수치값 및 본 출원에 기재된 유형의 종래 측정 기술의 실험 오차 미만으로 언급된 값과 상이한 수치값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 개시된 모든 범위는 언급된 종점을 포함하고 독립적으로 조합가능하다 (예를 들어, "2 내지 10"의 범위는 종점, 2 및 10, 및 모든 중간 값을 포함한다). 본원에 개시된 범위의 종점 및 임의의 값은 정확한 범위 또는 값으로 제한되지 않고;　이들은 이들 범위 및/또는 값에 근사한 값을 포함하기에 충분히 부정확하다. 본원에 사용된 근사 언어는 관련된 기본 기능의 변화를 초래하지 않고 변할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수식하기 위해 적용될 수 있다. 따라서, "약"과 같은 용어 또는 용어들에 의해 수식되는 값은 일부 경우에 명시된 정확한 값으로 제한되지 않을 수 있다. 적어도 일부 경우, 근사 언어는 값을 측정하기 위한 장치의 정밀도에 대응할 수 있다. 수식어 "약"은 또한 2개의 종점의 절대값에 의해 정의되는 범위를 개시하는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 표현 "약 2 내지 약 4"는 또한 "2 내지 4"의 범위를 개시한다. 용어 "약"은 표시된 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. 반올림과 같은 "약"의 다른 의미들은 맥락으로부터 명백할 수 있고, 따라서 예를 들어 "약 1"은 또한 0.5 내지 1.4를 의미할 수 있다.
본원에 사용된 올리고머는 약 2개 이상의 단량체 단위인 단량체 단위로 이루어진 거대분자이다.
본원에 사용된 상호교환가능하게 사용되는 피착체 또는 기판은 접착제가 하나의 기판 상에 적용되어 또 다른 기판 상에 부착됨으로써, 2개의 피착체 사이에 접착제를 샌드위치시키는 물품의 일부이다. 각각의 기판은 독립적으로 종이, 플라스틱, 금속, 섬유, 목재, 필름, 카펫, 유리, 고무, 복합체, 결정, 광물 또는 발포체일 수 있다. 접착제는 하나의 기판을 다른 유사한 또는 상이한 기판에 부착하는데 사용된다.
본원에 사용된 감압성 접착제는 접착제를 피착체와 결합시키기 위해 압력이 가해질 때 결합을 형성하는 접착제이다. 피착체와의 결합을 형성하기 위해 접착제를 활성화하는데 어떠한 용매, 물 또는 열도 필요하지 않다. 적층 접착제는 적층물에서 유사한 기판 내지 상이한 기판을 함께 접합하기 위한 강한 접착을 제공한다. 상기 접착제, 감압성 접착제 및 적층 접착제는 단일상, 균질, 상용성 상태로서 형성된다.　　각각의 접착제는 균질해야 하고, 적용 및 저장 동안 단일상으로 유지되어야 한다.　　기판 상에 상 분리된 접착제를 적용하는 것은 일관되지 않고 불량한 접착을 초래할 수 있다.　　적합한 균질 혼합물은 또한 적용 또는 저장 동안 도메인 및 혼합물이 분리되지 않는 한 마이크로-도메인을 갖는 블록 중합체 구조를 함유하는 감압성 접착제 및 적층 접착제, 및 또한 충전제 함유된 혼합물을 포함한다.
전형적인 감압성 접착제는 영구적으로 점착성을 유지하고, 최소의 인가된 압력과 접촉 시 표면을 습윤시키는 능력을 갖는다.　　탈결합가능한 감압성 접착제는 실질적으로 비점착성이 되도록 활성화되거나 촉발될 수 있다.　　이러한 실질적으로 비점착성인 상태에서, 접착제가 물품의 약 10 중량% 미만인 경우에, 접착제가 그 기판과 함께 그대로 재활용될 수 있다.　　접착제는 또한 분리될 수 있고, 피착체가 재위치되거나 재활용될 수 있도록 어려움 없이 피착체가 접착제로부터 분리되도록 한다.
감압성 또는 적층 접착제의 요구시 탈결합은 접착제를 전자 빔 또는 UV 광과 같은 에너지에 노출시킴으로써 수행된다. 이러한 유형의 탈결합은 물품의 용매 또는 가성물질 노출을 요구하지 않는다. 기판의 분리는 관련 기술분야에 이미 공지된 낮은 기계적 노력, 예를 들어 롤러 브러쉬로 달성될 수 있다. 수명이 끝나는 물품에 대해 피착체를 탈결합시켜 피착체의 용이한 재활용을 가능하게 하는 것이 특히 바람직하다. 적용 필요성 및 제약에 따라, 탈결합 소스는 기판 요건의 요구사항, 예를 들어 플라스틱 기판의 경우 저온 가열에 적합해야 하고, 환경 친화적이어야 하고, 비용 효과적이어야 하고, 기판 상에 접착제 잔류물을 최소로 내지 전혀 남기지 않아야 한다.
결합 강도는 탈결합가능한 접착제의 절대 점착성 및 접착성을 측정한다. 따라서, 결합 강도의 값이 높을수록, 특정 기판에 대한 접착제의 접착성이 더 강해지고, 그 반대도 마찬가지이다. 본원에서, 상대적 탈결합성 또는 잔류 강도 비 (i)는 초기 강도 및 비점착성 형태로 형성하기 위한 활성화 후의 접착제의 잔류 강도 비에 의해 결정된다.
잔류 강도 비는 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00001
결합 강도는 12"/분의 박리 속도에서 ASTM D903 실행으로 측정된다.　　잔류 강도 비가 약 0.10 미만인 것이 바람직하다.　 본원에서, 실질적으로 비점착성은 경화된 탈결합가능한 접착제의 결합 강도가 경화되지 않은 탈결합가능한 접착제의 결합 강도의 약 10 % 미만임을 의미한다.　　따라서, 매우 높은 초기 결합 강도를 갖는 접착제의 경우, 활성화 후에도 여전히 약간의 절대 결합 강도를 가질 수 있지만; 재활용성을 돕기 위해서는 그의 상대 비가 0.10 미만이어야 한다.　　약 0.10 초과의 비는 기판(들)으로부터 분리되기에 바람직하지 않은 저항을 제공한다.
한 실시양태에서, 본 발명은　하기를 포함하는 탈결합가능한 감압성 접착제에 관한 것이다:
i.　하기를 갖는 아크릴 올리고머 또는 올리고머들
(a) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정 시 적어도 300 cps 내지 약 8000 cps의 점도 범위; 및
(b) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기; 및
ii. 약 8 초과 내지 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체;
여기서 탈결합가능한 감압성 접착제의 잔류 강도 비는 0.10 미만이다.
아크릴 올리고머의 점도 범위는 접착제가 기판에 대해 강한 초기 생강도를 형성할 수 있도록 하는 정도이다.　　60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정 시, 약 8000 cps 초과의 점도 범위를 갖는 아크릴 올리고머는 전형적으로 본 발명에 적합한 중합체와 조합될 때 감압성 접착제에 대해 바람직한 초기 점착성을 제공하지 못한다.　　아크릴 올리고머는 에폭시, 우레탄, 에스테르, 에테르, 아미드, 및 이들의 조합의 화학적 연결을 추가로 포함할 수 있다.　　아크릴 올리고머 상의 2개 이상의 아크릴레이트 관능기는 활성화 시에 접착제에 경화를 제공하고, 결국 접착제가 기판으로부터 용이하게 탈결합되도록 한다.　　기재된 점도 범위 내의 일관능성 아크릴레이트 올리고머는 기판으로부터 용이하게 탈결합되기에 충분한 경화를 제공하지 못한다.
적합한 아크릴 올리고머는 에폭시 디- 또는 트리-아크릴레이트 (예를 들어, 사토머 (Sartomer) CN 120Z 또는 게노머 (Genomer) 2312), 우레탄 디- 또는 트리- 또는 테트라-아크릴레이트 (예를 들어, 사토머 CN9167US, 게노머 4312 또는 게노머 4425)를 포함하고, 폴리에스테르 디- 또는 트리- 또는 테트라-아크릴레이트 (예를 들어, 에베크릴 (Ebecryl) 5849, 에베크릴 885 또는 에베크릴 889)는 탈결합가능한 감압성 접착제 내의 아크릴 올리고머로서 특히 적합하다.
탈결합가능한 감압성 접착제는 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 중합체를 추가로 포함한다.　 특히, 중합체는 8.2 초과 내지 14.6 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는다.　 특정 과학 이론에 얽매이지는 않지만, 8.2 초과 내지 14.6 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 중합체는　접착제가 상용성이고 기판 상에의 적용 동안 및 적용 후에 상 분리될 가능성을 적도록 하는 것으로 여겨진다.　　또한, 중합체와 아크릴 올리고머의 상용성은 중합체가 상용성 감압성 접착제에 강도 및 강화를 제공할 수 있게 한다.
용해도 파라미터 (δ)는 용매 중 중합체 용해도의 지침을 제공하는 힐데브란트 (Hildebrand) 및 한센 (Hansen) 용해도 파라미터에 기초한 무단위 값이다.　　중합체 및 용매의 용해도 파라미터가 가까울수록, 중합체는 주어진 용매에 용해될 가능성이 더 크다.　　많은 중합체, 올리고머 및 용매 용해도 파라미터는 널리 공지되어 있으며, 시그나 알드리치 (Signa Aldrich), CRC 화학 및 물리학 핸드북 (CRC Handbook of Chemistry and Physics), 머크 인덱스 (Merck Index) 등을 비롯한 다양한 참고문헌에서 찾아볼 수 있다.　　다른 경우, 이는 힐데브란트 또는 한센 용해도 파라미터를 계산함으로써 추정될 수 있다.　　이는 또한 1 그램 이상의 용질을 100　ml의 다양한 공지된 용매에 용해시킴으로써 실험적으로 결정될 수 있고, 용질이 용해되는 범위가 용해도 파라미터이다.
적합한 중합체는 폴리에스테르 (예를 들어, 스카이본 (Skybon) ES 215 또는 다이나폴 (Dynapol) L323), 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리아크릴 (예를 들어, 쿠라리티 (Kurarity) LA2330 또는 엘바사이트 (Elvacite) 2967), 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 (예를 들어, 레바프렌 (Levapren) 450 또는 레바멜트 (Levamelt) 800), 폴리비닐 알코올, 및 폴리아미드 (예를 들어, 유니레즈 (Unirez) 2224 또는 안카썸 (Ancatherm) 592)를 포함한다.
탈결합가능한 접착제 조성물은 광개시제, 아민, 아민 아크릴레이트 부가물, 점착부여제, 용매, 왁스, 산화방지제, 및 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 하기를 포함하는 탈결합가능한 접착제에 부착된 제1 기판을 포함하는 물품에 관한 것이다:
a. (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머; 및
b. 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체;
여기서 탈결합가능한 접착제의 잔류 강도 비는 0.10 미만이다.
기판은 종이, 섬유, 크라프트지, 목재, 금속, 필름, 카펫, 유리, 고무, 복합체, 결정, 광물 또는 발포체일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 기판, 및 기판의 제1 표면 상에 코팅되고 결합된 탈결합가능한 접착제를 포함하는 물품을 탈결합시키는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다:
a. 물품을 준비하는 단계;
b. 물품에 전자 빔 또는 UV 광을 인가하여, 탈결합가능한 접착제가 실질적으로 비점착성이 되게 하는 단계; 및
c. 임의로, 탈결합가능한 접착제 또는 기판을 교반하여, 탈결합가능한 접착제 및 기판을 서로 분리시키는 단계.
탈결합가능한 접착제는 (1) (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머, 및 (2) 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체; 및 (3) 약 0.10 미만의 잔류 강도 비를 갖는다.
전자 빔 또는 UV 광은 또한 물품의 일부 상에, 탈결합가능한 접착제에만 또는 제1 기판의 제2 표면에 선택적으로 적용될 수 있다.　　전자 빔 또는 UV 광은 제1 또는 제2 기판을 통해 투과할 수 있고, 제1 기판 아래에 위치한 탈결합가능한 접착제를 활성화시킬 수 있다.
요구시 탈결합은 탈결합가능한 접착제를 전자 빔 또는 UV 광의 에너지 원에 노출시킴으로써 달성될 수 있다.　　이것은 잔류 강도 비가 약 0.10 미만이 되도록 제공한다.　 기판 또는 실질적으로 비점착성인 접착제를 교반하는 것은 다양한 층, 예를 들어 기판 또는 탈결합가능한 접착제를 물품으로부터 분리하여 재활용을 돕는다.　　또 다른 실시양태에서, 실질적으로 비점착성인 접착제를 포함하는 전체 물품은, 비점착성 접착제가 물품의 약 10 중량% 미만, 바람직하게는 5 중량% 미만인 경우에 그 전체가 재활용될 수 있다.
본 발명의 추가 실시양태는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제1 기판, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제2 기판, 및 제1 기판의 제1 표면 및 제2 기판의 제2 표면에 코팅되고 결합된 탈결합가능한 접착제를 포함하는 적층물을 탈결합시키는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다:
a. 물품을 준비하는 단계;
b. 적층물에 전자 빔 또는 UV 광을 인가하는 단계;
c. 적어도 하나의 기판을 교반하여, 적어도 하나의 기판을 적층물로부터 분리시키는 단계;
탈결합가능한 접착제는 (1) (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위, 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머; 및 (2) 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체; 및 (3) 약 0.10 미만의 잔류 강도 비를 갖는다.
에너지 원은 기판 또는 기판들의 다수의 층을 통해 이동할 수 있고, 기판 층들 사이에 매립된 접착제들을 탈결합시킴으로써, 각각의 기판 층이 분리되도록 한다.　　요구시 탈결합은 또한 전자 빔 또는 UV 광의 에너지 원을 적층물의 한 층 또는 일부 상에 직접 노출시킴으로써 달성될 수 있다.
실시예
하기 실시예는 임의의 불필요한 제한을 받기를 원하지 않으며, 단지 예시적인 목적으로 제공된다.
용매 함유 샘플을　혼합물이 균질해질 때까지 75 ℃에서 제제의 성분을 조합하고, 이어서 시험 전에 주위 온도로 냉각시킴으로써　제조하였다.　　무용매 샘플을　혼합물이 균질해질 때까지 130 ℃에서 제제의 성분을 조합함으로써　제조하였다.
점도를 25 ℃에서 브룩필드 (Brookfield) 점도계, 스핀들 (Spindle) RV-4, 20 또는 50 rpm에 의해 측정하였다.
결합 시험은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 전형적인 방법을 사용하여 수행되었고, 하기에 추가로 상세히 기재된다.
시험 샘플을 75 게이지 코로나 처리된 배향된 폴리프로필렌 (OPP) 필름 상에 #20 메이어 로드로 각각의 용매 함유 접착제를 수동 코팅함으로써 제조하였다.　 코팅된 필름을 오븐에서 85 ℃에서 2분 동안 건조시켜 대략 6 그램/미터2의 건조된 접착제 코팅이 수득되었다.　　무용매 접착제로부터 제조된 시험 샘플을 0.001" 코팅이 수득되도록 제어된 갭을 갖는 150 ℃의 가열된 막대를 사용하여 이형지 상에 코팅하였다.　　이어서, 무용매 코팅을 OPP 필름으로 옮기고, 코팅된 필름을 시험할 수 있도록 이형지를 제거하였다.　　무용매 샘플의 경우 건조는 요구되지 않았다.
경화 전의 결합 강도를 먼저 코팅된 OPP 필름을 2초 동안 60 psi 압력에서 저온 밀봉 프레스를 사용하여 48 게이지 코로나 처리된 폴리에스테르 필름 (PET)에 적층함으로써 측정하였다.　　적층물은 에너지 원에 노출되지 않는다.　　적층물을 1 인치 폭의 시험 스트립으로 절단하였다.　　적층된 시험 스트립을 주위 온도에서 12 인치/분의 속도로 실험실 신장계에 의해 떼어내고, 접착제 적층물을 박리하는 힘을 그램 힘/인치 (gli)로 기록하였다.
경화된 코팅 강도는 먼저 점착성 OPP 코팅된 필름을 에너지 원 (전자 빔 또는 UV 광)에 노출시키고, 이어서 생성된 경화된 비점착성 코팅을 OPP 상에 두고, 이를 60 psi 압력에서 2초 동안 저온 밀봉 프레스를 사용하여 48 게이지 코로나 처리된 폴리에스테르 필름 (PET)에 적층함으로써 측정하였다.　　적층물을 1 인치 폭의 시험 스트립으로 절단하였다.　　적층된 시험 스트립을 주위 온도에서 12 인치/분의 속도로 실험실 신장계에 의해 떼어내고, 접착제 적층물을 박리하는 힘을 경화된 코팅 강도로서 기록하였다.
경화에 사용된 전자 빔 에너지 원 및 조건은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 것에 대해 전형적이었다.　　전자 빔 경화 조건은 125 KeV에서 3 mRad의 선량 및 75 피트/분의 샘플 트레이 속도로 산소 200 ppm 미만으로 질소 불활성화하면서 사용되었다.
경화에 사용된 UV 에너지 원 및 조건은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 것에 대해 전형적이었다.　　UV 광을 질소 불활성화 없이 D 스타일 UV 전구를 사용하여 50 피트/분의 벨트 속도로 200 mJ의 선량으로 사용하였다.
잔류 강도 비 (ii)를, 생성된 경화된 코팅 강도를 경화 전 PSA 결합 강도로 나눔으로써 계산하였다.
Figure pct00002
경화된 적층 강도는 먼저 코팅된 OPP 필름을 60 psi 압력에서 2초 동안 저온 밀봉 프레스를 사용하여 48 게이지 코로나 처리된 폴리에스테르 필름 (PET)에 적층함으로써 측정하였다.　　이어서, 적층물을 에너지 원 (전자 빔 또는 UV 광)에 노출시켰다.　　적층물을 1 인치 폭의 시험 스트립으로 절단하고, 주위 온도에서 분당 12 인치의 속도로 실험실 신장계에 의해 떼어냈다.　　이들 접착제 적층물을 박리하는 힘을 경화된 적층물 강도로서 기록하였다.
잔류 적층 강도 비 (iii)를, 생성된 경화된 적층 강도를 경화 전 PSA 결합 강도로 나눔으로써 계산하였다.
Figure pct00003
전형적인 산업적 경화 조건을 시험에 사용하였다.　　전자 빔의 경우, 경화 조건은 200 ppm 미만의 산소를 갖는 75 피트/분의 3 MRad 선량, 125 KeV였다.　　UV 광에 대한 경화 조건은 질소 불활성화 없이 D 스타일 UV 전구를 사용하여 50 피트/분으로 대략 200 mJ 선량이었다.
실시예 1. 비교 샘플
비교 샘플 CE 1, CE 2 및 CE 3은 표 1에 상술된다.
표 1. 비교 실시예
Figure pct00004
열 용융형 (CE 1 및 CE 2) 및 용매형 (CE 3) 감압성 접착제를 둘 다 제조하고 잔류 비에 대해 시험하였다.　　비교 실시예는 0.8 초과의 비를 가졌고, 이는 경화된 물질이 여전히 상당한 점착성을 가진다는 것을 나타낸다.　　이러한 접착제는 재활용 공정 동안 고무질을 제공할 것이고, 기판으로부터 접착제의 용이한 분리를 막을 것이다.
실시예 2: 요구시 탈결합가능한 접착제
표 2는 본 발명의 요구시 탈결합가능한 접착제에 대한 성분을 상술한다.　　제시된 바와 같이, 실시예 4 내지 8은 약 0.1 미만의 잔류 강도 비를 제공한다. 이는 기판이 물품으로부터 용이하게 탈결합되거나 다른 기판 층으로부터 층간박리됨을 나타낸다.
표 2. 요구시 탈결합가능한 접착제
Figure pct00005
잔류 강도 비 및 잔류 적층 강도 비는 실시예 4-8의 경우 0.1 미만이었다. 이는 기판이 물품으로부터 용이하게 탈결합되거나 다른 기판 층으로부터 층간박리되고, 따라서 이들이 재활용 공정에 적합함을 나타낸다.
실시예 4 및 5는 아크릴 올리고머 및 다양한 비닐 아세테이트 함량을 갖는 비닐 아세테이트 중합체로 제조된 감압성 접착제이다. 전자 빔 에너지에 노출 시, 이들은 표 2의 잔류 강도 비 및 잔류 적층 강도 비에서 입증된 바와 같이 용이하게 탈결합된다. 실시예 4에 제시된 바와 같이 임의적인 점착부여제는 다양한 기판에 대한 접착성을 개선시키기 위해 첨가될 수 있다. 다관능성 아크릴레이트의 첨가는 실시예 5에서의 보다 낮은 잔류 강도 비에 의해 제시된 바와 같이 탈결합력을 추가로 감소시키면서 결합 강도를 유지 또는 증가시킨다.
실시예 6은 아크릴 올리고머, 중합체 및 광개시제로 형성된다.　 자외선 (UV)　에너지에 노출 시, 그것은 낮은 비로 입증된 바와 같이 용이하게 탈결합한다. 광개시제 및 다관능성 아민 아크릴레이트 (포토머 4250) 둘 다를 첨가하여 제제를 UV 에너지에 반응하게 하고 산소 억제를 방지하게 한다.
실시예 7은 아크릴 올리고머와 극성 폴리에스테르를 이용한다.
실시예 8은 아크릴 올리고머와 아크릴 중합체를 이용한다.
실시예 3. 아크릴 올리고머
60 ℃에서 특정 수의 관능기 및 점도를 갖는 다양한 아크릴 올리고머가 표 3에 열거되어 있다.
표 3. 다양한 아크릴 올리고머
Figure pct00006
이어서, 상기 아크릴 올리고머를 요구시 탈결합가능한 접착제로서 시험하고, 잔류 강도 비 및 잔류 적층 강도 비를 표 4에서 측정하였다.
표 4. 아크릴 올리고머의 효과
Figure pct00007
적어도 2개의 관능기 및 약 8,000 cps 미만의 점도 범위 (60 ℃에서)를 갖는 아크릴 올리고머는, 약 8 내지 약 15의 용해도 파라미터를 갖는 중합체와 커플링될 때, 적합한 탈결합가능한 접착제를 제공한다.　　실시예 B는 높은 점도를 갖는 일관능성 아크릴레이트 올리고머를 함유하며, 0.1보다 높은 비를 제공하고, 따라서 요구시 탈결합의 바람직한 효과를 제공하지 않는다.
표 5는 참고 문헌에서 발견되는 중합체의 용해도 파라미터를 열거한다.　　다양한 아크릴 올리고머가 공지된 용매 중에서 시험되어 표 6에서 상용성에 적합한 중합체 용해도 파라미터의 범위를 결정하였다.　 각각의 아크릴 올리고머의 용해도 파라미터 범위는 공지된 용매 중에서 그의 용해도에 기초하여 실험적으로 결정되었다.　　5 그램의 아크릴 올리고머를 100 ml의 용매에 용해시켜 상용성 (가용성, 혼탁 또는 불용성)을 결정하였다.
표 5. 중합체 용해도 파라미터
Figure pct00008
1.http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/General_Information/polymer_solutions.pdf
2.http://www.cool.conservation-us.org/coolaic/sg/bpg/annual/v03/bp03-04.html
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Hildebrand_solubility_parameter
4. 이스트만 화학 수지 용해도 차트 RES-001에서 엘박스 40 W에 대해 확인된 용매의 용해도 파라미터에 대한 평균 추정에 기초한다.
표 6. 공지된 용매를 사용한 올리고머의 용해도 결정
Figure pct00009
1.http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/General_Information/polymer_solutions.pdf
상기 실험에 기초하여, 사토머 CN120Z의 용해도는 8.3 내지 14.5의 범위이고, 사토머 CN9167US 및 란 (Rahn) 게노머 4425는 8.3 내지 10.0의 범위이고, CN966H90은 8.3 내지 9.1의 범위이다.
중합체 용해도의 효과를 시험하였고, 결과는 표 7에 제시된다.
표 7. 중합체 용해도 파라미터의 효과
Figure pct00010
표 7에 도시된 바와 같이, 약 8 초과 약 15 미만의 용해도 범위를 갖는 중합체가 요구시 접착제에 적합하도록 제공된다.　　이들 용해도 파라미터 범위 밖에서는, 접착제가 상용가능한 단일상 계를 형성하지 못한다.
실시예 5. 고강도 요구시 적층 접착제
특정 적용의 경우, 높은 초기 결합 강도가 요구되지만, 요구시 탈결합이 여전히 바람직하다.　　초기 결합 강도는 아크릴 올리고머의 선택에 의해 제어될 수 있다.　　표 8에 입증된 바와 같이, 이러한 적용의 경우, 아크릴 올리고머의 신중한 선택은 높은 초기 강도를 제공할 수 있다.　　매우 높은 초기 결합 접착제가 표 8에서 제조되었고, 이는 적층 접착제로서 이상적으로 적합하다.　　무용매 접착제는 또한 성분을 개질함으로써 제조될 수 있다 (실시예 Z).
표 8. 고강도 적층 접착제
Figure pct00011
본 발명의 많은 변형 및 변화가 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.　 본원에 기재된 구체적인 실시양태들은 단지 예로서 제공되며, 본 발명은 첨부된 청구범위와 그러한 청구범위에 부여되는 균등물의 전체 범주에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (19)

  1. 하기를 포함하는 탈결합가능한 감압성 접착제이며:
    i.　하기를 갖는 아크릴 올리고머 또는 올리고머들
    a. 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및
    b. 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기, 및
    ii. 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종 의 중합체;
    여기서 하기와 같이 측정된 탈결합가능한 감압성 접착제의 잔류 강도 비는 0.10 미만이고:
    Figure pct00012
    　　　　　　　
    여기서 결합 강도는 ASTM D903으로 측정된 것인,
    탈결합가능한 감압성 접착제.
  2. 제1항에 있어서, 아크릴 올리고머가 에폭시, 우레탄, 에스테르, 에테르, 아미드 또는 그의 조합의 관능기를 추가로 포함하는 것인, 탈결합가능한 감압성 접착제.
  3. 제1항에 있어서, 중합체가 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에스테르 중합체, 아크릴 중합체, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 탈결합가능한 감압성 접착제.
  4. 제1항에 있어서, (iii) 점착부여제, 용매, 왁스, 산화방지제, 및 그의 혼합물을 추가로 포함하는 탈결합가능한 감압성 접착제.
  5. 제1항에 있어서, (iv) 광개시제, 아민, 아민 아크릴레이트 부가물, 및 그의 혼합물을 추가로 포함하는 탈결합가능한 감압성 접착제.
  6. 하기를 포함하는 탈결합가능한 접착제에 결합된 제1 기판을 포함하는 물품이며:
    a. (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머, 및
    b. 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종 의 중합체;
    여기서 하기와 같이 측정된 탈결합가능한 접착제의 잔류 강도 비는 0.10 미만이고:
    Figure pct00013
    　　　　　　
    여기서 결합 강도는 ASTM D903으로 측정된 것인,
    물품.
  7. 제6항에 있어서, 탈결합가능한 접착제가 광개시제, 아민, 아민 아크릴레이트 부가물, 점착부여제, 용매, 왁스, 산화 방지제, 및 이들의 혼합물을 추가로 포함하는 것인, 물품.
  8. 제6항에 있어서, 탈결합가능한 접착제에 결합된 제2 기판을 추가로 포함하고, 탈결합가능한 접착제가 제1 기판과 제2 기판 사이에 샌드위치되는 것인, 물품.
  9. 제8항에 있어서, 적층물인 물품.
  10. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 기판, 및 제1 표면 상에 코팅되고 기판에 결합된 탈결합가능한 접착제를 포함하는 물품을 탈결합시키는 방법이며, 하기의 단계:
    a) 물품을 준비하는 단계; 및
    b) 물품에 전자 빔 또는 UV 광을 인가하여, 탈결합가능한 접착제가 실질적으로 비점착성이 되게 하는 단계
    를 포함하고,
    여기서 탈결합가능한 접착제는 (1) (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위; 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머, 및 (2) 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체; 및 (3) 하기와 같이 측정된 약 0.10 미만의 잔류 강도 비를 갖고:
    Figure pct00014

    여기서 결합 강도는 ASTM D903으로 측정된 것인,
    물품을 탈결합시키는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 탈결합가능한 접착제가 광개시제, 아민, 아민 아크릴레이트 부가물, 점착부여제, 용매, 왁스, 산화 방지제, 및 이들의 혼합물을 추가로 포함하는 것인, 물품을 탈결합시키는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 단계 (b)에서 전자 빔 또는 UV 광을 탈결합가능한 접착제 상에 인가하는 것인, 물품을 탈결합시키는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 단계 (b)에서 전자 빔 또는 UV 광을 기판의 제2 표면 상에 적용하는 것인, 물품을 탈결합시키는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 기판이 종이, 플라스틱, 금속, 섬유, 목재, 필름, 카펫, 유리, 고무, 복합체, 결정, 광물 또는 발포체인, 물품을 탈결합시키는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 물품을 탈결합시키는 방법:
    (c) 탈결합가능한 접착제 또는 기판을 교반하여, 탈결합가능한 접착제 및 기판을 서로 분리시키는 단계.
  16. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제1 기판, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제2 기판, 및 제1 기판의 제1 표면 및 제2 기판의 제2 표면에 코팅되고 결합된 탈결합가능한 접착제를 포함하는 적층물을 탈결합시키는 방법이며, 하기의 단계:
    a. 물품을 준비하는 단계;
    b. 적층물에 전자 빔 또는 UV 광을 인가하는 단계;
    c. 적어도 하나의 기판을 교반하여, 적어도 하나의 기판을 적층물로부터 분리시키는 단계
    를 포함하고,
    여기서 탈결합가능한 접착제는 (1) (i) 60 ℃에서 ASTM D4402에 의해 측정된 적어도 300 cps 내지 약 8,000 cps의 점도 범위, 및 (ii) 적어도 2개의 아크릴레이트 관능기를 갖는 아크릴 올리고머; 및 (2) 약 8 초과 내지 약 15 미만의 용해도 파라미터 범위를 갖는 적어도 1종의 중합체; 및 (3) 하기와 같이 측정된 약 0.10 미만의 잔류 강도 비를 갖고:
    Figure pct00015
    　　　　　　　
    여기서 결합 강도는 ASTM D903으로 측정되는 것인,
    적층물을 탈결합시키는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 탈결합가능한 접착제가 광개시제, 아민, 아민 아크릴레이트 부가물, 점착부여제, 용매, 왁스, 산화 방지제, 및 이들의 혼합물을 추가로 포함하는 것인, 적층물을 탈결합시키는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 제1 기판 및 제2 기판이 독립적으로 종이, 플라스틱, 금속, 섬유, 목재, 필름, 카펫, 유리, 고무, 복합체, 결정, 광물 또는 발포체인, 적층물을 탈결합시키는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 단계 (b)에서 전자 빔 또는 UV 광을 제1 기판의 제2 표면 또는 제2 기판의 제1 표면 상에 인가하는 것인, 적층물을 탈결합시키는 방법.
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