KR20220160686A - 막대 풀용 접착제 조성물 - Google Patents

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KR20220160686A
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유에이치유 게엠베하 운트 코 카게
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Abstract

본 발명은 막대 풀용 접착제 조성물에 관하고, 접착제 조성물은 적어도 하나의 접착성 중합체; 적어도 하나의 포화 지방 산의 나트륨 염, 및 물을 함유한다. 이는 적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 칼륨 염을 추가로 함유한다.

Description

막대 풀용 접착제 조성물
본 발명은 막대 풀용 접착제 조성물에 관하고, 상기 접착제 조성물은 적어도 하나의 접착성 중합체, 적어도 하나의 포화 지방산의 나트륨염, 및 물을 함유한다.
이러한 종류의 막대 풀은 종이 및 공예용 풀 분야에서 수년 동안 널리 사용되어 왔다. 이는 다양한 긍정적 특성, 예컨대 간편하고, 이론상으로 대부분은 정밀하고 손실이 없는 도포성, 그리고 다시 닫을 수 있는 전형적 원통형 용기로 깔끔하게 다시 말려들어갈 수 있는 성능 때문 만은 아니다. 통상적으로 알려진 막대 풀의 접착제 조성물은 보통 수용성 접착성 중합체와 연관된 성형 매트릭스 물질(독일어: Gerustbildner)의 수용성 제제다. 통상적으로, 보습제 및/또는 가소제가 또한 연마, 개방 시간 및 유통 기한을 개선하기 위하여 첨가된다. 합성 및 천연 물질, 예컨대 폴리비닐피롤리돈, 수성 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 알코올, 천연 녹말, 및 녹말 유도체가 접착성 중합체로 사용된다. 근래에는 포화 지방족 지방산의 Na 비누가 매트릭스 물질로서 가장 흔하게 사용된다. 이러한 종류의 비누 겔은 1968년부터 DE-PS1811466에서 막대 풀에 대한 용도로 설명되어 왔다. 실제 매트릭스를 형성하기 위하여 가장 흔하게 사용된 시스템은 지방족 포화 C14~C18 지방산의 Na 비누 겔의 사용이고, 이는 또한 EP1102824, EP0596958, 및 EP3174927에 설명되어 있다. 안정적인 형태를 초래하지 않고 상온에서 영구적으로 액상으로 남기 때문에 비누화된 불포화 지방산은 지금까지 매트릭스 물질로 사용되지 않았다.
다가 알코올, 예컨대 소르비톨, 만니톨, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 폴리에티렌 글리콜 및 수크로오즈가 보습제 및 가소제로 사용된다(EP2267858, WO2014/110357).
알려진 막대 풀은 성공적 접착은 도포된 접착제의 양 및 막대 풀의 연성에 직접적으로 연관되어 있다는 특성을 공유한다. 충분한 풀 도포량을 얻기 위해서, 막대 풀의 충분히 높은 마모가 반드시 설정되어야 하고, 이는 접착성 중합체의 증가된 함량 및 가소제 및/또는 보습제의 증가된 사용량에 의하여 달성된다. 우수한 풀의 도포는 치수 안정성과 모순되고, 견고하고 안정적인 매트릭스제에 의한 충분히 단단하고 견고한 제형에 의해서만 달성될 수 있다. 이런 견고함 및 충분한 마모 사이의 기술적 모순은 안정성 및 최적의 접착력 사이의 좁은 타협으로 최신 제형에 맞선다.
본 발명의 목적은 막대 풀용 접착제 조성물을 제공하는 것이고 이의 수단으로 종이 위에서의 미끄럼 거동이 개선되고 막대의 치수 안정을 해침이 없이 접착 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 상술한 종류의 접착제 조성물로 달성되고, 이는 적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 나트륨 염을 함유하는 것을 특징으로 한다.
놀랍게도 비누화된 불포화 지방산 및 포화 지방산의 칼륨 비누의 막대 풀용 접착제 조성물에서의 비례하는 사용은 막대의 치수 안정성을 해치지 않으면서 종이 위에서의 이의 미끄럼 특성을 개선하고 더 균일하고 더 손실 없는 풀의 도포를 가능하게 한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 지방산의 사용은 개선된 도포 거동으로 인해 접착 효율을 개선하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 접착제 조성물의 바람직한 구현예에서, 불포화 지방산의 염은 단일불포화 또는 다중불포화 지방산의 염이고, 특히 C14:x~C20:x의 사슬 길이를 가지는 것이고, 여기서 x=1~3이며, 바람직하게 올레산 및/또는 리놀레산의 염이다. 변수 x는 여기서 이중 결합의 수를 정의한다. 이러한 지방산 염은 접착 효율 및 미끄럼 거동의 관점에서 특히 효율적인 것으로 입증되었다.
유리하게, 포화 지방산의 나트륨 염은 C12 내지 C22, 바람직하게 C14 내지 C18의 사슬 길이를 가지는 포화 지방산의 나트륨 염이다. 이러한 염은 치수 안정성의 측면에서 특히 유리하다는 것이 입증되었다.
적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 칼륨 염의 함량은 일반적으로 약 0.1중량% 내지 약 3중량%, 바람직하게 약 0.3중량% 내지 약 1중량%이다.
적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 칼륨 염의 함량은, 함유된 모든 지방산 및/또는 지방산 염의 총 함량에 대하여, 보통 약 2중량% 내지 약 40중량%, 바람직하게 약 5중량% 내지 약 20중량%이다.
접착성 중합체는 보통 녹말 및/또는 녹말 유도체이고, 접착성 중합체의 함량은 바람직하게 약 10중량% 내지 약 30중량%, 특히 약 15중량% 내지 약 25중량%이다.
포화 지방산의 나트륨 염의 함량은 보통 약 3중량% 내지 약 10중량%, 바람직하게 약 4중량% 내지 약 6중량%이다. 이 범위에서, 특히 치수 안정적 막대가 제조될 수 있다.
수분 함량은 보통 약 40중량% 내지 약70중량%, 바람직하게 약 50중량% 내지 약 68중량%이다.
적어도 하나의 보습제 및/또는 가소제는 바람직하게 함유되고, 이는 특히 글리세린, 소르비톨, 프로필렌 글리콜, 수크로오즈, 및 다관능성 알코올로 이루어지는 군에서 선택되며, 보습제 및/또는 가소제의 함량은 바람직하게 약 2중량% 내지 약 25중량%, 특히 약 6중량% 내지 약 15중량%이다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 실질적으로 유기 용매가 없는 것이 바람직하고, 특히 200℃ 미만의 비점을 가지는 용매가 없다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 적어도 하나의 pH 지시약, 특히 pH7 내지 pH11의 변색 범위를 가지는 pH 지시약을 함유할 수 있고, pH 지시약은 0.3중량% 미만의 함량으로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 보존제, 향료, 색소, 산화방지제, 표백제, 및 소포제로 이루어지는 군에서의 기타 첨가제를 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 접착제 조성물은 보통 이러한 첨가제를 약 2중량% 이하의 함량으로 함유한다.
상술한 녹말은, 예를 들어, 감자 녹말 및/또는 옥수수 녹말 및/또는 완두콩 녹말 및/또는 타피오카 녹말 및/또는 이들의 유도체일 수 있다.
본 발명은 추가로 청구항 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 접착제 조성물을 함유하는 막대 풀에 관한다.
본 발명에 따른 접착제 조성물 및 본 발명에 따른 막대 풀은 예를 들어, 이에 함유된 지방산 염(비누)를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 그러나, 의도한 지방산은 또한 지방산이 문제의 염기와 반응하여 문제의 비누를 제조하도록 적절한 비누화제(예: NaOH, KOH, 등)와 혼합될 수 있다.
실시예
본 발명에 따른 막대 풀의 제조
표 1에 따른 성분은 75~85℃에서 혼합되었다. 지방산은 알칼리화로 비누화되었다. 덩어리는 진공 하에서 수분 간 교반되어 덩어리에서 거품이 제거되었다. 끝으로, 뜨거운 혼합물은 막대 풀 블랭크로 주조된다. 냉각 후, 이렇게 제조된 접착제 조성물은 응고되어 막대 풀이 된다.
제형:
막대 풀 제형
색상: 흰색		 실시예 1
(비교)1) 		실시예 2
(비교)		 실시예 3
(발명)		 기존 기술
(비교)		 실시예 4
(발명)		 실시예 5
(발명)		 자가-탈색성 청색
막대 풀 제형		 실시예 6
(비교)		 실시예 7
(발명)
접착성 중합체
(녹말/변형 녹말)		 20.8 25.5 20.8 23.3 20.8 21.3 접착성 중합체
(녹말/변형 녹말)		 20.8 20.8
포화 지방산C14~C18 - 4.3 4.6 5.7 4.6 4.6 포화 지방산
C14~C18		 4.6 4.6
기술적. 올레산 C18:1~3 4.3 - 0.5 - 0.5 - 기술적. 올레산
C18:1~3		 - 0.3
수크로오즈 - - - 15 15 - 수크로오즈 - -
글리세린 10 10 10 - - 10 글리세린 10 10
수산화 나트륨 0.9 0.9 1.0 1.4 1.0 0.92) 수산화 나트륨 1.1 1.1
티몰프탈레인 - - - - - - 티몰프탈레인 0.1 0.1
카프로락탐 - - 1.0 - - 카프로락탐 - -
첨가제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 첨가제 0.3 0.3
물 59 62.8 53.3 57.8 62.9 물 63.1 62.8
1) 막대 덩어리가 고화되지 않음
2) NaOH 85중량% + KOH 15중량%
비교 평가
모든 비교 평가는 일정한 평가 조건에서 진행되었다. 이를 위하여, 막대 풀 및 평가 물질이 평가 전에 20℃ r.h.에서 24시간 동안 온도-제어되었다.
마모:
일정한 하중 하에서 정의된 길이의 종이 망을 가로질러 접착제 덩어리를 기계적으로 이동함으로써 발생하는 중량 손실이 측정되었다.
측정 전, 막대 풀을 약 0.5cm로 꼬아서 내었고, 칼로 잘라내어 비교성을 확보하였다. 측정 중에 슬리브 가장자리에서 작은 풀 덩어리가 형성되거나 또는 종이에서 작은 덩어리가 떨어져 나간 경우, 이는 질량 손실로 간주된다. 이는 종이에 실제로 도포된 풀 만이 고려되는 것을 보장한다. 결과는 5개의 개별 측정값의 산술 평균이다.
평가 속도: 0.5m/sec
평가 거리: 1m
총 중량: 700g
압축 강도:
압축 강도는 붕괴 전 압력 하에서 막대 풀이 견딘 최대 강도 Fmax(N)로 정의된다. 압축 강도는 Zwick Model Z2.5를 사용하여 측정되었다. 이를 위해, 막대 컬럼(지름은 21g에서 22mm 또는 8.2g에서 16mm)이 30mm의 최소 길이의 프레스 죠(jaw) 사이에 잠긴다. 전개 속도는 70mm/min이다. 최대 압력 값은 커브의 최대 값을 기준으로 측정된다. 결과는 5개의 개별 측정값의 산술 평균이다.
접착 효율:
접착 효율은 종이 시트의 일 장측을 반대측에 붙여서 루프를 형성하는 성공적 접착을 위한 도포 횟수 및 필요한 풀의 양으로 정의된다. 이를 위해, 기계는 전술한 연마법으로 긴 가장자리(29cm)를 따라 종이에 풀을 도포한다. 그 후, 긴 가장자리는 일정한 접촉 압력(압연기)와 일정한 압연 속도 하에서 반대편에 직접 기계-접착되어 루프를 형성한다.
접착제 제형 당 총 30장의 종이(DIN A4)가 접착되었다.
종이 시트는 MAESTRO mondi color lindengrun의 DIN A4, 160g/m2
루프가 5초 내에 형성되지 않으면, 이는 성공적 접착이 달성될 때까지 다시 접착된다. 총 사용된 풀의 양은 접착 효율에 직접 비례한다. 성공적 접착은 30 장 중 적어도 5초 후에도 계속 유지되는 부분에 해당한다.
수동 종이 접착 값:
종이 접착 값을 측정할 때, 접착제 덩어리의 도포 및 종이 찢어짐 사이의 시간이 측정된다. 접착제 덩어리가 약 0.5cm로 꼬아서 내어졌고 칼로 잘라서 부드러운 표면을 얻었다. 접착제 덩어리는 왼쪽에서 오른쪽으로 정의된 시험 스트림의 중심에 한번 도포되고, 두번째 시험 스트림은 그 위에서 손가락 압력으로 함께 눌러진다. 스탑워치는 즉시 시작된다. 이제 테스트 스트립은 종이가 찢어질 때까지 꾸준히 당겨지고, 그 때의 시간이 측정된다. 결과는 5개의 개별 측정값의 산술 평균이다.
평가 결과:
막대 크기:
21g		 실시예 1
(비교)		 실시예 2
(비교)		 실시예 3
(발명)		 기존 기술
(비교)		 실시예 5
(발명)		 실시예 6
(비교)		 실시예 7
(발명)
마모 [mg/m] n/a 119 138 117 121 84 122
압축 강도
[N]		 n/a 63 79 72 93 72 71
종이
접착
[s]		 n/a 17 17 45 15 20 20
결론: 액상으로 남는 불포화 지방산만 가지는 제형 표준
품질		 마모 증가에도 불구하고 압축 강도가 증가함 표준 품질 비슷한 마모에서 압축 강도가 증가함 표준 품질 동일한 압축 강도에서 마모 증가
막대 크기: 8.2g 실시예 2
(비교)		 실시예 3
(발명)		 기존 기술
(비교)
마모 [mg/m] 147 150 400
압축 강도 [N] 33 42 23
종이 접착[s] 17 17 45
결론: 표준
품질		 비슷한 마모에서 압축 강도가 증가함 불충분한 압력 안정성을 갖는 매우 연질의 막대
차별화된 마모:
실시예 2
(비교)		 실시예 3
(발명)		 기존 기술
(비교)
막대 크기 21g 21g 21g
순 마모 (mg/m) 99 ± 7 138 ± 8 83 ± 10
총 마모
(종이 위 또는
막대의 마모 말단의 보풀/덩어리를
포함)
[mg/m]		 119 ± 9 138 ± 8 117 ± 12
마모 차 [mg/m]
= 보풀/덩어리
= 손실된 덩어리 또는
불완전 도포 패턴		 20 0 40
결론: 불완전,즉 얼룩과
줄이 있음		 깔끔한
도포		 불완전,
즉 얼룩과
줄이 있음
접착 효율: [g/30장/5초]
실시예 2
(비교)		 실시예 3
(발명)		 기존 기술
(비교)
총 소모량
[g/30장]
= 접착 효율		 2.25 1.367 1.621
연결 부위가
적어도 5초 간
유지할 때까지의
도포 횟수		 56 30 42
5초 후풀린
연결 부위(x)		 2 0 11
성공률[(x-30)/30 %] 93 100 63
결론: 고르고 손실 없는 마모는 반복 도포가 거의 필요 없으므로 총 소모에 긍정적 효과를 가진다
표 2가 보여주는 것처럼, 실시예 1에 따른 조성물은 이 접착제 조성물이 고화되지 않았기 때문에 막대 풀 제조를 실패하였다. 그 이유는 포화 지방산의 부족으로 추정된다.
표 2 및 3이 추가로 보여주는 것처럼, 마모/압축 강도의 관점에서의 최고의 결과는 실시예 3, 5, 및 7에 따른 발명에 따른 조성물로 달성될 수 있다.
표 4가 보여주는 것처럼, 실시예 2 및 기존 기술로부터의 조성물 대비 순 마모의 관점에서의 개선은 실시예 3에 따른 발명에 따른 조성물로 달성될 수 있었다.
표 5가 보여주는 것처럼, 접착 효율 관점에서의 최고의 결과는 또한 실시예 3에 따른 발명에 따른 조성물로 달성될 수 있다.

Claims (13)

  1. 막대 풀용 접착제 조성물로서,
    상기 접착제 조성물은 적어도 하나의 접착성 중합체, 적어도 하나의 포화 지방산의 나트륨염, 및 물을 포함하고,
    적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 칼륨염을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 불포화 지방산의 염은 단일불포화 또는 다중불포화 지방산의 염인 것,
    특히 C14:x~C20:x의 사슬 길이를 가지는 것, 여기서 x=1~3이고,
    바람직하게 올레산 및/또는 리놀레산의 염인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 포화 지방산의 나트륨염은 C12~C22, 바람직하게 C14~C18의 사슬 길이를 가지는 포화 지방산의 나트륨염인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 칼륨염의 함량은
    약 0.1중량% 내지 약 3중량%, 바람직하게 약 0.3중량% 내지 약 1중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 불포화 지방산의 염 및/또는 적어도 하나의 포화 지방산의 칼륨염의 함량은 함유된 모든 지방산 및/또는 지방산염의 총 함량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 40중량%, 바람직하게 약 5중량% 내지 약 20중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  6. 제1 항 내지 제5 항에 있어서,
    상기 접착성 중합체는 녹말 및/또는 녹말 유도체, 특히 감자 녹말 및/또는 옥수수 녹말 및/또는 완두콩 녹말 및/또는 타피오카 녹말 및/또는 이들의 유도체이고, 본 발명에 따른 상기 접착제 조성물에서 상기 접착성 중합체의 함량은 바람직하게 약 10중량% 내지 약 30중량%, 특히 약 15중량% 내지 약 25중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포화 지방산의 나트륨염의 함량은 약 3중량% 내지 약 10중량%, 바람직하게 약 4중량% 내지 약 6중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수분 함량이 약 40중량% 내지 약 70중량%, 바람직하게 약 50중량% 내지 약 68중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 글리세린, 소르비톨, 프로필렌 글리콜, 스크루오즈, 및 다관능성 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 보습제 및/또는 가소제를 포함하고,
    상기 보습제 및/또는 상기 가소제의 함량은 바람직하게 약 2중량% 내지 약 25중량%, 특히 약 6중량% 내지 약 15중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기 용매가 실질적으로 없는 것, 특히 200℃ 미만의 비점을 가지는 용매가 없는 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 pH 지시약, 특히 pH7 내지 pH11의 변색 범위를 가지는 pH 지시약이, 바람직하게 0.3중량% 미만의 함량으로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보존제, 향료, 색소, 산화방지제, 표백제, 및 소포제로 이루어지는 군으로부터의 기타 첨가제를 함유하고, 이 첨가제의 최대 함량은 약 2중량%인 것을 특징으로 하는
    막대 풀용 접착제 조성물.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 막대 풀용 접착제 조성물을 함유하는 막대 풀.
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