WO2013157740A1 - 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀 기반의 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조체 - Google Patents

폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀 기반의 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조체 Download PDF

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polyalkylene carbonate
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polyolefin
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adhesive
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정근봉
이동권
이상문
이동진
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Jung Keun Bong
Lee Dong Kweon
Lee Sang Moon
Lee Dong Jin
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Definitions

  • the present invention relates to a polyalkylene carbonate and a polyolefin-based adhesive member and an adhesive structure including the same, for improving the adhesion between polyalkylene carbonate and polyolefin, and more specifically, polyalkylene carbonate.
  • a mixed composition comprising a polyolefin, an initiator, and a blending aid;
  • the content of the polyalkylene carbonate is 35 to 65% by weight, and the total content of the initiator, blending aid, and polyolefin is 65 to 35% by weight;
  • At least a portion of the polyalkylene carbonate and polyolefin relates to an adhesive member and an adhesive structure comprising the same, characterized in that it has a co-continuous morphology in a shape exposed to the outer surface of the adhesive member, respectively.
  • Plastic resins are one of the most convenient materials to be used in daily life in the 20th century. Moreover, with the development of the petrochemical industry, mass production has become possible, and demand has exploded, and the range is still expanding from everyday use to industrial use.
  • polyalkylene carbonate which is one of aliphatic alkylene carbonates based on carbon dioxide generated as by-product gas, is used. : PAC) is attracting attention.
  • polypropylene carbonate is manufactured by polymerizing propylene oxide and carbon dioxide using a special catalyst.
  • PPC polypropylene carbonate
  • Novomer has developed with Eastman Kodak for packaging materials with excellent oxygen barrier properties.
  • Sumitomo Chemical has been strengthening its physical properties by combining with other plastics.
  • China has begun production on a commercial scale in Tianquan with active national support, but productivity is limited due to lack of process technology, especially catalyst technology. It is true.
  • SK Innovation Co., Ltd. succeeded in producing carbon dioxide-based polymers by developing a catalyst technology that can generate high molecular weight while minimizing the content of Cyclic Carbonate. It is also in the process of developing green products using carbon dioxide-based polymers and developing commercialization with 16 organizations including companies, research institutes and universities.
  • polyalkylene carbonate (PAC) material is the polar polymers such as ethylene vinyl alcohol (EVOH), nylon (Nylon), such as excellent barrier properties for gas and organic solvents, such as packaging for processed foods, industrial products ( Packaging) material.
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • nylon nylon
  • the polyalkylene carbonate has a glass transition temperature (Tg) of about 38 to 40 ° C., which is fragile at or below Tg, and because of its soft adhesiveness, polyalkylene carbonate has a large restriction on the use of a single molded part to compensate for these properties.
  • Tg glass transition temperature
  • polyalkylene carbonate has a large restriction on the use of a single molded part to compensate for these properties.
  • a multilayer structure molded product of a polar polymer such as ethylene vinyl alcohol (EVOH), nylon (Nylon) and polyolefin
  • a polar polymer such as ethylene vinyl alcohol (EVOH), nylon (Nylon) and polyolefin
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • nylon nylon
  • polyolefin polyolefin
  • a polymer prepared by copolymerizing or grafting a material selected from the group into a main chain or side chain such as polyolefin is used as an adhesive layer.
  • a method of manufacturing such an adhesive layer is disclosed in US Patent Nos. 4,206,967, 3,953,655, and the like, and the multilayer structure molded article thus prepared has excellent adhesive strength.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • an adhesive member with a mixed composition of a new composition containing a specific content of polyalkylene carbonate and polyolefin and other specific components.
  • the miscibility between the polyalkylene carbonate and the polyolefin can be improved to stably form a specific morphology, thereby enabling adhesion between the two resins, thereby compensating for the disadvantages of both resins and expressing excellent physical properties. It was confirmed that the adhesive structure can be produced, and came to complete the present invention.
  • the content of the polyalkylene carbonate is 35 to 65% by weight, and the total content of the initiator, blending aid, and polyolefin is 65 to 35% by weight;
  • At least a portion of the polyalkylene carbonate and the polyolefin is characterized in that it has a co-continuous morphology in a shape exposed to the outer surface of the adhesive member, respectively.
  • the polyalkylene carbonate is flame retardant and non-toxic during combustion, and has excellent gas and organic solvent barrier properties, printability, transparency, and the like.
  • the glass transition temperature is 38 ⁇ 40 °C very brittle (glassle) below the glass transition temperature, very high adhesion above the glass transition temperature is difficult to use as a general-purpose material to compensate for this Since a mixed use of a resin and a multi-layer structure is required, one of the most widely used general-purpose resins can be used as a complementary resin, inexpensive polyolefins, in comparison with resins having excellent processability and different prices.
  • the polyalkylene carbonate may have a number average molecular weight of 20,000 to 500,000, and various kinds of materials within the above range may be used, but in detail, polyethylene carbonate (PEC) and / or poly It may be polypropylene carbonate (PPC).
  • PEC polyethylene carbonate
  • PPC polypropylene carbonate
  • the PEC is synthesized as shown in the following scheme, and specifically has a number average molecular weight of 25,000 ⁇ 500,000.
  • the PPC is synthesized as in the following scheme, and specifically has a number average molecular weight of 30,000 ⁇ 600,000.
  • polystyrene resin examples include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutene, ethylene-propylene rubber (EPR), ethylene-propylene diene rubber (EPDM), and poly-4-methyl-1-pentene (TPX), propylene, butene, hexene and / or copolymers of octene and ethylene, and one or two or more polymers or copolymers selected from the group consisting of olefinic thermoplastic elastomers.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • EPR ethylene-propylene rubber
  • EPDM ethylene-propylene diene rubber
  • TPX poly-4-methyl-1-pentene
  • the inventors of the present application control the composition of polyalkylene carbonates and polyolefins and other specific components and, in some cases, further add processing conditions, so that at least some of the polyalkylene carbonates and polyolefins It was confirmed that the specific morphology of the shape exposed to the outer surface, respectively, can be formed and maintained, thereby improving the miscibility and adhesion.
  • the air-phase phase morphology is a structure in which both the polyalkylene carbonate and the polyolefin resin have a continuous phase and are randomly dispersed throughout, and both resins are exposed on the outer surface of the adhesive member in contact with the adhesive.
  • the amount of the two resins exposed on the outer surface of the adhesive member is not limited, but in order to easily adhere to both materials and have a predetermined adhesive strength, in detail, the polyalkylene carbonate and the polyolefin are based on the total outer surface area. It may be exposed in an amount of 2: 8 to 8: 2, and more particularly in an amount of 3: 7 to 7: 3.
  • the adhesive member according to the present invention stably forming the morphology shows excellent adhesion to two resins at the same time.
  • the minimum adhesion to the polyalkylene carbonate and polyolefin of the adhesive member is shown.
  • the strength may be at least 0.8 kg / cm and more specifically at least 1.5 kg / cm.
  • polyalkylene carbonate and polyolefin are very attractive combinations to compensate for the disadvantages of each other, but inherently different in nature, it is almost impossible to bond with existing adhesive layer materials, and polyalkylene carbonate
  • the miscibility is very low, so that the mixed composition forms a separate interface, the structure is rapidly changed according to the minute content change of each component
  • a stable morphology cannot be formed and the function of the desired adhesive member cannot be properly exhibited.
  • the present invention in order to enable the use of the adhesive with the polyolefin that can make up the most of the advantages of the polyalkylene carbonate and to compensate for the disadvantages, it is possible to improve the miscibility of the two resins in the mixed composition for preparing the adhesive member
  • the problem was solved by mixing the initiator and blending aid together as specific components.
  • the blending aid includes a low molecular weight first blending aid having a molecular weight ranging from 20 to 1,000; Or a mixture of a low molecular weight first blending aid and a high molecular weight second blending aid in a range of 30,000 to 300,000.
  • a combination comprising a first blending aid that is coupled to some molecular chains of the polyolefin and polyalkylene carbonate through a reaction to modify the miscibility of the polyolefin and polyalkylene carbonate and an initiator that induces this reaction;
  • a combination further comprising a second blending aid having, in one molecular unit, a polar segment compatible with the polyalkylene carbonate and a nonpolar segment compatible with the polyolefin.
  • an initiator for inducing a reaction of the first blending aid must be used together, and if the initiator is not included, only the second blending aid is reacted because the reaction of the first blending aid does not occur independently and reacts with the base material. Only a similar degree of miscibility as in the case of use is exerted, so that a desired effect cannot be obtained.
  • the initiator for example, one selected from the group consisting of hydroperoxide-based, ketone peroxide-based, acyl peroxide-based, dialkyl or dialkyl peroxide-based, peroxy ester-based, and azo compound-based initiators or Mixtures of two or more are used, and as specific examples, tert-butyl hydroperoxide, p-methane hydroperoxide, cumene hydroxide, cyclohexano peroxide, methylethylketone peroxide, benzoyl peroxide, di-tert- Butyl peroxide, dicumyl peroxide, cumylbutyl peroxide, 1,1-di-tert-butylperoxy-3,5,5-trimethylcyclohexane, 2,5-methyl-2,5-2,5 -Di-tert-butyl peroxy isopropylbenzene, tert-butyl peroxypivalate, tert-butyl di
  • Examples of the first blending aid include vinyltrimethoxy silane, vinyl-tris (beta-methoxyethoxy) silane, vinyltriacetoxy silane, vinyltrismethoxyethoxy silane, and gamma- (meth) acryloxypropyltrier.
  • Methoxy silane, vinyltriethoxy silane, and gamma- (meth) acryloxypropyltrimethoxy silane Or a mixture of one or two or more selected from the group consisting of methacrylic acid, fmaric acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, sorbic acid, or anhydrides thereof.
  • EAA ethylene acrylate copolymer-based ethylene-acrylic acid copolymer
  • EMA ethylene-methacrylic acid copolymer
  • ESA ethylene-ethyl acrylate copolymer
  • EVA ethylene-vinylacetate copolymer
  • the initiator since the initiator is used in a catalytic amount, its content may be included not to exceed 2 parts by weight based on 100 parts by weight of polyolefin, and may be included not to exceed 1 part by weight in detail.
  • Blending aids are added in such a range that these components can achieve the desired function, and specifically, the first blending aid is 0.5 to 40 parts by weight, in particular 1 to 20 parts by weight, more specifically based on 100 parts by weight of polyolefin. May be included in the mixed composition in the range of 1 to 10 parts by weight.
  • the second blending aid is 1 to 900 parts by weight, in particular 2 to 500 parts by weight, more specifically 2 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of polyolefin. It may be included in the mixed composition in sub ranges.
  • the second blending aid when the second blending aid is added together with the first blending aid, the second blending aid is preferably added in the above range, but it is possible to add excessive amount to the polyolefin, so as the content of the second blending aid increases Since the content of the polyolefin is relatively reduced, it is to be interpreted that all of the configurations in which the polyolefin is contained in an extremely small amount are also included in the scope of the present invention.
  • the mixed composition may further include a polymer miscible with the polyalkylene carbonate, the addition of a polymer having miscibility with the polyalkylene carbonate between the polyalkylene carbonate and the polyolefin resin Helps improve miscibility.
  • polymer having miscibility with the polyalkylene carbonate for example, propionic acid cellulose (CAP), butyric acid cellulose (CAB), polyamide (PA), polylactic acid (PLA), polybutylene succinic acid ( PBS), polyvinylacetate (PVAc), polymethyl methacrylate (PMMA), ethylene vinyl alcohol (EVOH), polyvinyl alcohol (PVA), polycarbonate (PC), ionomer-based polymers, etc.
  • CAP propionic acid cellulose
  • CAB butyric acid cellulose
  • PA polyamide
  • PLA polylactic acid
  • PBS polybutylene succinic acid
  • PVAc polyvinylacetate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PC polycarbonate
  • ionomer-based polymers ionomer-based polymers, etc.
  • One or more mixtures selected from can be used.
  • the content may be 1 to 30% by weight, specifically 5 to 20% by weight based on the total weight of the mixed composition.
  • additives such as a plasticizer, an antifoamer, antioxidant, a flame retardant, and a foaming agent, to the said mixed composition as needed.
  • the shape of the adhesive member according to the present invention is not limited, for example, it can be obtained by forming the mixed composition in the form of a film.
  • the present invention also provides an adhesive structure in which the adhesive member is added to one side or both sides of the polyolefin member, or one side or both sides of the polyalkylene carbonate member, or between the polyolefin member and the polyalkylene carbonate member.
  • the adhesive structure is not limited as long as it includes at least one of polyalkylene carbonate and polyolefin in addition to the adhesive member, and in detail, the polyolefin member, the adhesive member, and the polyalkylene carbonate member are sequentially stacked. Laminate sheets.
  • the laminate sheet may be formed by coextrusion, or may be manufactured in various ways, such as by melting and bonding a polymer resin between films made of polyolefin and polyalkylene carbonate, respectively.
  • the present invention provides the laminate sheet as an example of the adhesive member, there may be other various types of application examples, all of which should be construed as being included in the scope of the present invention.
  • Example 1 is a SEM photograph of a polymer resin obtained by reacting a polyalkylene carbonate and a polyolefin mixture according to Example 1;
  • FIG. 2 is a SEM photograph of a polymer resin obtained by reacting a polyalkylene carbonate and a polyolefin mixture according to Comparative Example 2.
  • FIG. 2 is a SEM photograph of a polymer resin obtained by reacting a polyalkylene carbonate and a polyolefin mixture according to Comparative Example 2.
  • PE polyethylene
  • maleic anhydride a first blending aid having a molecular weight of 98
  • PE polyethylene
  • Zinc Ionomer zinc ionomer
  • the mixture was melt blended and extruded in a twin extruder at a temperature gradient of 70 ° C.-150 ° C.- 170 ° C.- 190 ° C.- 200 ° C.- 200 ° C. and 40 rpm to form pellets, which were then combined with polypropylene carbonate and PE. Coextrusion produced a laminate sheet.
  • a laminate sheet was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 50 wt% of polyethylene (PE) was mixed with only 50 wt% of polypropylene carbonate.
  • PE polyethylene
  • Laminate sheets were prepared in the same manner.
  • 10% by weight maleic anhydride modified product of the ethylene-ethylacrylate copolymer, 35% by weight polyethylene (PE), and 55% by weight polypropylene carbonate were mixed and blended. was prepared.
  • the mixture was melt blended and extruded in a twin extruder under a temperature gradient of 70 ° C-150 ° C-170 ° C-190 ° C-200 ° C-200 ° C and 40 rpm to form pellets, and then extruded to a single layer to a thickness of 0.7 mm.
  • An adhesive layer laminate sheet was prepared, and a multilayer laminate sheet was prepared by compression molding each of the PE laminate sheet and the polypropylene carbonate sheet having a thickness of 0.7 mm.
  • PE polyethylene
  • Zinc Ionomer zinc ionomer
  • the mixture was melt blended and extruded in a twin extruder under a temperature gradient of 70 ° C-150 ° C-170 ° C-190 ° C-200 ° C-200 ° C and 40 rpm to form pellets, and then extruded to a single layer to a thickness of 0.7 mm.
  • An adhesive layer laminate sheet was prepared, and a multilayer laminate sheet was prepared by compression molding each of the PE laminate sheet and the polypropylene carbonate sheet having a thickness of 0.7 mm.
  • the adhesive layer laminate sheet was prepared by blending 10% by weight of maleic anhydride, 35% by weight of polyethylene (PE), and 55% by weight of polypropylene carbonate of the ethylene-ethylacrylate copolymer as the second blending aid.
  • a multilayer laminate sheet was prepared.
  • Example 1 The mixtures prepared in Example 1 and Comparative Example 2 were reacted to prepare a polymer resin, and the morphology of the polymer resin was observed using an electron micrograph (SEM).
  • SEM electron micrograph
  • the polymer resin according to Comparative Example 1 is not well-mixed polyolefin and polyalkylene carbonate to form an interface and can not act as an adhesive layer
  • the polymer according to Comparative Examples 2 and 3 Although the resin contains a second blending aid, the resin does not have a morphology in the performance phase and has a morphology in a continuous phase and a discontinuous phase (matrix and dispersed phase) so that the resin has only adhesion to one side of the polyolefin or polyalkylene carbonate. As a result, it can no longer serve as an adhesive layer.
  • the molten melt state is instantaneously molten in a molten state. It may have a forge, but it has a characteristic of quickly returning to the morphology of continuous and discontinuous phases, and thus the composition of having morphology in the performance is very narrow or almost impossible to find.
  • the sheets according to Examples 1 to 6 of the present invention exhibits a certain level of adhesion to both PE and polyalkylene carbonate compared to the sheets of Comparative Examples 1 to 5 Can be.
  • the sheets of Examples 4 and 6 exhibit excellent adhesion to both PE and polyalkylene carbonate.
  • the sheets of Comparative Examples 2 and 4 While exhibiting excellent adhesion to PE, there is almost no adhesion to the polyalkylene carbonate is difficult to measure the adhesive strength, the sheets of Comparative Examples 3 and 5 It can be seen that while exhibiting excellent adhesion to the polyalkylene carbonate, the adhesion strength is hardly so high that it is difficult to measure the adhesion strength to the PE. This means that when only the second blending aid is used, the mixed composition has a morphology of a continuous phase and a disperse phase (matrix and dispersed phase), and thus has no adhesion as one of the polyolefin or polyalkylene carbonates. do.
  • the miscibility was generally proportional to the adhesion, but in the case of Example 1, the miscibility was sufficient and provided sufficient miscibility that the polyolefin could adhere to the polyalkylene carbonate.
  • the adhesive member according to the present invention exhibits excellent miscibility by including polyalkylene carbonate and polyolefin and other specific components in a specific content, thereby stably forming a specific morphology, and thus, poly
  • the adhesion between the alkylene carbonate and the polyolefin is improved to a certain level or more, there is an effect of compensating the disadvantages of both resins and producing an adhesive structure capable of expressing excellent physical properties.

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Abstract

본 발명은, 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀 기반의 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리알킬렌 카보네이트(Polyalkylene carbonate) 폴리올레핀(Polyolefine), 개시제, 및 블랜딩(blending) 보조재를 포함하는 혼합 조성물로 제조되고; 상기 폴리알킬렌 카보네이트의 함량이 35 내지 65 중량%이고, 개시제, 블랜딩 보조재, 및 폴리올레핀의 총 함량이 65 내지 35 중량%이며; 상기 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 적어도 일부가 접착부재의 외면에 각각 노출된 형상으로 공연속상(co-continuous) 몰포로지를 갖는 것을 특징으로 하는 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조체를 제공한다.

Description

폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀 기반의 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조체
본 발명은 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 접착력을 획기적으로 개선하기 위한, 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀 기반의 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리알킬렌 카보네이트(Polyalkylene carbonate) 폴리올레핀(Polyolefine), 개시제, 및 블랜딩(blending) 보조재를 포함하는 혼합 조성물로 제조되고; 상기 폴리알킬렌 카보네이트의 함량이 35 내지 65 중량%이고, 개시제, 블랜딩 보조재, 및 폴리올레핀의 총 함량이 65 내지 35 중량%이며; 상기 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 적어도 일부가 접착부재의 외면에 각각 노출된 형상으로 공연속상(co-continuous) 몰포로지를 갖는 것을 특징으로 하는 접착부재 및 이를 포함하는 접착 구조체에 관한 것이다.
플라스틱 수지는 가장 사용하기 편리한 재료들의 하나로서 20세기 들어 획기적으로 일상생활에 많이 사용되어 왔다. 더욱이, 석유화학 공업의 발달로 대량생산이 가능해지면서 수요는 폭발적으로 늘어났고, 지금도 일상용에서 산업용으로 그 범위가 확대일로에 있다.
그 동안 범용 수지가 초기에 가정용품과 같은 일상용품 위주로 수요가 전개 되었다면, 엔지니어링 플라스틱은 산업용 또는 공업용 위주로 수요 전개가 이루어져 왔으며, 더 나아가 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 일반 산업용 소재의 요구특성 영역을 뛰어넘어 특수 분야의 수요를 창출하면서 지속적으로 시장을 넓혀 가고 있다.
자동차 분야도 경량화가 대세를 이루는 요즘, 플라스틱의 수요는 더 다양하게 늘어나는 추세에 있고, IT, 반도체, 전기 자동차 등 신기술의 발달로 여기에 필요한 고분자 재료의 수요가 이미 각 분야에서 발생하고 있으며 가까운 장래에 그 수요는 더 광범위하게 전개될 것으로 예상된다.
근래에는 종래 범용적으로 사용되던 플라스틱으로 인한 환경문제를 해결하기 위한 방안으로, 부생 가스로 발생되는 이산화탄소를 기반으로 한 지방족 알킬렌 카보네이트(Aliphatic Alkylene Carbonate)의 하나인 폴리알킬렌 카보네이트(Poly Alkylene Carbonate: PAC)가 주목을 끌고 있다.
그 중 폴리프로필렌 카보네이트(PPC)는 특수 촉매를 사용해 산화프로필렌(propylene oxide)과 이산화탄소를 중합시켜 제조하는데, 현재 미국의 경우, Novomer사에서 Eastman Kodak과 함께 산소 차단성이 우수한 포장 재료용으로 개발하고 있으며, 일본에서는 스미토모 화학에서 다른 플라스틱과 복합화하여 물성을 보강 중에 있고, 특히 중국은 적극적인 국가지원으로 Tianquan 등에서 상업적 규모로의 생산도 시작하였으나, 공정기술의 부족 특히 촉매 기술로 인해 생산성을 제한받고 있는 실정이다. 국내의 경우, ㈜SK Innovation에서 고리형 탄산염(Cyclic Carbonate)의 함량을 최소화하면서 고분자량을 생성할 수 있는 촉매 기술을 개발하여 이산화탄소 기반의 폴리머 생산에 성공하였고, 현재 울산 테크노파크 총괄로 "부생가스를 이용한 녹색기술 실용화 사업"으로 기업, 연구소, 대학 등 총 16개 기관이 참여하여 이산화탄소 기반의 폴리머를 이용한 친환경 제품 개발 및 사업화 개발을 진행 중이기도 하다.
이러한 폴리알킬렌 카보네이트(PAC) 소재의 유용성 중에 하나는 극성 폴리머인 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 나일론(Nylon) 등과 같이 가스 및 유기용매에 대한 차단성이 우수하여 육가공 식품, 산업용제 등의 패키징(Packaging) 소재에 사용할 수 있다는 점이다. 그러나, 폴리알킬렌 카보네이트는 유리전이온도(Tg)가 약 38~40℃로, Tg 이하에서는 깨지기 쉬우며, Tg 이상에서는 연질의 점착성으로 인해 단독 성형품의 사용에 큰 제약이 따르므로 이러한 물성을 보완할 수 있도록 범용 플라스틱인 폴리올레핀 등과 다층 구조의 성형품을 제조하여 사용하는 기술이 필요한 실정이다.
일반적으로 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 나일론(Nylon) 등과 같은 극성 폴리머와 폴리올레핀과의 다층 구조 성형품을 제조할 경우에는, 카복실산(carboxylic acid), 무수물(anhydride), 에스터 모노머(ester monomer) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 폴리올레핀 등의 주쇄 또는 측쇄에 공중합 또는 그라프팅(grafting) 시켜 제조된 폴리머를 접착층으로 사용한다. 이러한 접착층의 제조방법 등은 미국 공개 특허 제4,206,967호, 제3,953,655호 등에 공개되어 있으며, 이렇게 제조된 다층 구조 성형품은 접착강도가 우수하다.
그러나, 폴리올레핀과 혼합되는 기존의 기반 물질들인 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 나일론(Nylon) 등과 달리, 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 다층 구조 성형품을 제조하기 위해, 상기에서 언급한 카복실산, 무수물, 에스터 모노머 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 폴리올레핀 등의 주쇄 또는 측쇄에 공중합 또는 그라프팅시켜 제조된 폴리머를 접착층으로 사용 할 경우, 폴리알킬렌 카보네이트와의 접착강도가 너무 약하여 적용하기 어렵다.
따라서 폴리알킬렌 카보네이트와의 접착력이 획기적으로 개선된, 폴리알킬렌 카보네이트 기반의 접착부재 개발의 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀과 그 밖 특정한 성분들을 특정 함량으로 포함하는 새로운 조성의 혼합 조성물로 접착부재를 제조하는 경우, 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀 간의 혼화성이 향상되어 특정의 몰포로지를 안정적으로 형성할 수 있고, 이로 인해 두 수지들 간의 접착이 가능해짐에 따라 양쪽 수지의 단점을 보완하고 우수한 물성을 발현할 수 있는 접착 구조체를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
구체적으로, 본 발명에 따른 접착부재는,
폴리알킬렌 카보네이트(polyalkylene carbonate), 폴리올레핀(polyolefin), 개시제, 및 블랜딩(blending) 보조재를 포함하는 혼합 조성물로 제조되고;
상기 폴리알킬렌 카보네이트의 함량이 35 내지 65 중량%이고, 개시제, 블랜딩 보조재, 및 폴리올레핀의 총 함량이 65 내지 35 중량%이며;
상기 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 적어도 일부가 접착부재의 외면에 각각 노출된 형상으로 공연속상(co-continuous) 몰포로지를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리알킬렌 카보네이트는 연소시 방염성, 무독성이 있으며, 가스 및 유기용매 차단성, 인쇄 적성, 투명성 등이 우수하다. 반면에, 앞서 설명한 바와 같이, 유리전이온도가 38~40℃로 유리전이온도 이하에서는 매우 브리틀(brittle)하고, 유리전이온도 이상에서는 매우 점착성이 높아 범용 재료로서 사용하는데 어려움이 있어 이를 보완할 수 있는 수지와 다층 구조 등의 혼합사용이 요구되므로, 가장 널리 실생활에 사용되는 범용수지들 중의 하나로 가공성이 탁월하고 가격이 다른 수지들에 대비해 저렴한 폴리올레핀을 보완수지로서 사용할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 폴리알킬렌 카보네이트는 수평균 분자량이 20,000 ~ 500,000일 수 있고, 상기 범위 내의 다양한 종류의 물질이 사용될 수 있으나, 상세하게는 폴리에틸렌 카보네이트(Polyethylene carbonate: PEC) 및/또는 폴리프로필렌 카보네이트(Polypropylene carbonate: PPC)일 수 있다.
상기 PEC는 하기 반응식과 같이 합성되며, 상세하게는 25,000~500,000의 수평균 분자량을 가진다.
Figure PCTKR2013002019-appb-I000001
상기 PPC는 하기 반응식과 같이 합성되며, 상세하게는 30,000~600,000의 수평균 분자량을 가진다.
Figure PCTKR2013002019-appb-I000002
이러한 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
상기 폴리올레핀으로는, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부텐, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌 디엔 고무(EPDM), 폴리-4-메틸-1-펜텐(TPX), 프로필렌, 부텐, 헥센 및/또는 옥텐과 에틸렌의 공중합체, 및 올레핀계 열가소성 탄성체로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 중합체 또는 공중합체가 사용될 수 있다.
본 출원의 발명자들은, 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀과 그 밖의 특정 성분들의 조성을 조절함에 따라, 그와 더불어 경우에 따라서는 가공 조건을 더 부가하여, 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 적어도 일부가 접착부재의 외면에 각각 노출된 형상의 특정의 몰포로지를 형성, 유지시킬 수 있어 혼화성 및 접착력을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
상기 공연속상 몰포로지는, 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀 두 수지가 모두 연속상을 가지며 전체적으로 랜덤하게 분산되어 존재하고, 피착제와 접하는 접착부재의 외면에 두 수지가 모두 노출되어 있는 구조이다.
상기 접착부재의 외면에 노출되어 있는 두 수지의 양은 한정되지는 아니하나, 양쪽 물질에 용이하게 접착되고, 소정의 접착 강도를 갖도록, 상세하게는 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀이 외면 전체 면적을 기준으로 2:8 ~ 8:2의 양으로 노출되어 있을 수 있고, 더욱 상세하게는 3:7 ~ 7:3의 양으로 노출되어 있을 수 있다.
상기 범위를 벗어나서 일방적으로 한 종류의 수지만이 전체 면적의 대부분을 차지하는 경우에는, 그 외의 수지에 대한 접착력이 감소되므로 바람직하지 않다.
이와 같이 상기의 몰포로지를 안정적으로 형성하는 본 발명에 따른 접착부재는, 두 수지에 대하여 동시에 우수한 접착력을 나타내는 바, 하나의 구체적인 예에서, 상기 접착부재의 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀에 대한 최소 접착강도는 0.8 kg/cm 이상이고, 더욱 상세하게는 1.5 kg/cm 이상일 수 있다.
한편, 상기와 같이, 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀은 서로의 단점을 보완할 만한 매우 매력적인 조합이나, 본질적으로 그 성질이 달라 기존에 사용하고 있는 접착층 재료로는 접착이 거의 불가능하고, 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 두가지 재질을 각각 비슷한 함량으로 혼합하여 접착부재를 제조하는 경우에는 혼화성이 매우 떨어지므로, 그 혼합 조성물이 분리된 계면을 형성하고, 각 성분의 미세한 함량 변화에 따라 그 구조가 급격히 변하여 안정한 몰포로지를 형성할 수 없는 바 상기 소망하는 접착부재의 기능을 제대로 발휘하지 못하는 문제가 있다.
이에 본 발명에서는 폴리알킬렌 카보네이트의 장점을 최대한 살리면서 단점을 보완할 수 있는 폴리올레핀과의 접착 사용을 가능하게 하기 위하여, 접착부재를 제조하기 위한 혼합 조성물에 두 수지의 혼화성을 향상시킬 수 있는 특정한 성분들로서 개시제 및 블랜딩 보조재를 함께 혼합함으로써 상기 문제를 해결하였다.
상기 블랜딩 보조재는 분자량이 20 내지 1,000 범위인 저분자계의 제 1 블랜딩 보조재; 또는 저분자계의 제 1 블랜딩 보조재 및 분자량이 30,000 내지 300,000 범위인 고분자계의 제 2 블랜딩 보조재의 혼합물;에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
구체적으로, 반응을 통해 폴리올레핀 및 폴리알킬렌 카보네이트의 일부 분자쇄에 결합되어 폴리올레핀과 폴리알킬렌 카보네이트의 혼화성을 개질시키는 제 1 블랜딩 보조재 및 이러한 반응을 유도하는 개시제를 포함하는 조합; 또는 상기 조합에 폴리알킬렌 카보네이트와 상용성이 있는 극성 세그먼트 및 폴리올레핀과 상용성이 있는 무극성 세그먼트를 하나의 분자 단위 내에 가진 제 2 블랜딩 보조재를 더 포함하는 조합;에 의해 상기 혼화성 문제를 해결하고 있다.
또한, 적어도 제 1 블랜딩 보조재와 개시제가 혼합 조성물에 포함되는 경우에만 소망하는 정도의 혼화성을 가져올 수 있어 안정적인 몰포로지의 형성이 가능하고, 단지 제 2 블랜딩 보조재만을 포함하는 혼합 조성물의 경우에는 소망하는 정도의 혼화성을 얻을 수 없어 몰포로지를 안정적으로 형성하기 어렵다. 이러한 사실은 이후 설명하는 실험예 1에서도 확인할 수 있다.
더욱이, 상기 제 1 블랜딩 보조재의 반응을 유도하기 위한 개시제가 함께 사용되어야 하고, 개시제가 포함되지 않은 경우에는 제 1 블랜딩 보조재의 반응이 독립적으로 일어나지 못하고 기반 물질에 결합하여 반응하므로 제 2 블랜딩 보조재만을 사용한 경우와 비슷한 정도의 혼화성만이 발휘되어 소망하는 효과를 얻을 수 없다.
상기 개시제로는, 예를 들어, 히드로 페록시드계, 케톤 페록시드계, 아실 페록시드계, 디알킬 또는 디알킬 페록시드계, 페록시 에스테르계, 및 아조 화합물계 개시제로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용되며, 구체적인 예로서, tert-부틸 히드로페록시드, p-메탄 히드로페록시드, 큐멘 히드록시드, 시클로헥사노 페록시드, 메틸에틸케톤 페록시드, 벤조일 페록시드, 디-tert-부틸 페록시드, 디큐밀 페록시드, 큐밀부틸 페록시드, 1,1-디-tert-부틸페록시-3,5,5-트리메틸시클로헥산, 2,5-이메틸-2,5-2,5-디-tert-부틸 페록시 이소프로필벤젠, tert-부틸 페록시피발레이트, tert-부틸 디(퍼프탈레이트)디알킬 페록시모노카르보네이트, 페록시디카르보네이트 아조비스 이소부틸로니트릴로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 제 1 블랜딩 보조재로는 비닐트리메톡시 실란, 비닐-트리스(베타-메톡시에톡시)실란, 비닐트리아세톡시 실란, 비닐트리스메톡시에톡시 실란, 감마-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 및 감마-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시 실란; 또는 크릴산, 프마르산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 이타콘산, 소르브산, 또는 이들의 무수물;로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 제 2 블랜딩 보조재로는 에틸렌 아크릴레이트 코폴리머(Ethylene Acrylate Copolymer) 계통의 에틸렌-아크릴산 공중합체(EAA), 에틸렌-메타크릴산 공중합체(EMA), 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체(EEA), 에틸렌-알킬아크릴레이트-아크릴산 공중합체, 에틸렌-알킬메타아크릴레이트-메타아크릴산 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체(EBA), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA)로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물, 또는 이들의 변성물이 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물이 사용될 수 있다.
상기 개시제는 촉매량으로 사용되므로 그것의 함량은 폴리올레핀 100 중량부를 기준으로 2 중량부를 넘지 않도록 포함될 수 있고, 상세하게는 1 중량부를 넘지 않도록 포함될 수 있다.
블랜딩 보조재는 이들 성분이 목적하는 기능을 발휘할 수 있는 범위에서 첨가되며, 상세하게는 제 1 블랜딩 보조재는 폴리올레핀 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 40 중량부, 상세하게는 1 내지 20 중량부, 더욱 상세하게는 1 내지 10 중량부 범위에서 혼합 조성물에 포함될 수 있다. 제 1 블랜딩 보조재와 제 2 블랜딩 보조재가 함께 사용되는 경우에는, 제 2 블랜딩 보조재는 폴리올레핀 100 중량부를 기준으로 1 내지 900 중량부, 상세하게는 2 내지 500 중량부, 더욱 상세하게는 2 내지 100 중량부 범위에서 혼합 조성물에 포함될 수 있다. 즉, 제 2 블랜딩 보조재가 제 1 블랜딩 보조재와 함께 첨가되는 경우, 제 2 블랜딩 보조재는 상기와 같은 범위에서 바람직하게 첨가되지만, 폴리올레핀 대비 과량 첨가가 가능하고, 따라서 제 2 블랜딩 보조재의 함량이 증가할수록 상대적으로 폴리올레핀의 함량은 줄어드는 바, 폴리올레핀이 극히 미량으로 포함되는 구성 역시 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 혼합 조성물은 폴리알킬렌 카보네이트와 혼화성을 가지는 고분자를 더 포함할 수 있는 바, 폴리알킬렌 카보네이트와 혼화성을 가지는 고분자를 첨가하면 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀 두 수지 간의 혼화성을 향상시키는데 도움을 준다.
상기 폴리알킬렌 카보네이트와 혼화성을 가진 고분자로는, 예를 들어, 초산 프로피온산 셀룰로오스(CAP), 초산 부탄산 셀룰로오스(CAB), 폴리아마이드(PA), 폴리유산(PLA), 폴리부틸렌 숙신산(PBS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리카보네이트(PC), 아이오노머(Ionomer)계 폴리머 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 고분자가 첨가되는 경우에 함량은, 하나의 구체적인 예에서, 혼합 조성물 전체 중량을 기준으로 1 ~ 30 중량%, 상세하게는, 5 ~ 20 중량%일 수 있다.
또한, 상기 혼합 조성물에는, 필요에 따라서, 가소제, 소포제, 산화방지제, 난연제, 및 발포제 등의 첨가제를 첨가하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 접착부재는 그 형상이 한정되지는 아니하나, 예를 들어, 상기 혼합 조성물을 필름상으로 형성하여 얻을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 접착부재가 폴리올레핀 부재의 일면 내지 양면, 또는 폴리알킬렌 카보네이트 부재의 일면 내지 양면, 또는 폴리올레핀 부재와 폴리알킬렌 카보네이트 부재 사이에 부가되어 있는 접착 구조체를 제공한다.
상기 접착 구조체는 접착부재 외에 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있는 구성이라면 한정되지는 아니하나, 상세하게는, 폴리올레핀 부재, 접착부재 및 폴리알킬렌 카보네이트 부재가 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트일 수 있다.
상기 라미네이트 시트는 공압출에 의해 형성될 수도 있고, 폴리올레핀과 폴리알킬렌 카보네이트로 각각 이루어진 필름들 사이에 고분자 수지를 용융하여 접합시킬 수도 있는 등 다양한 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명은 상기 라미네이트 시트를 접착부재의 예로서 제공하지만, 그 이외에 그 밖의 다양한 유형의 적용 예들이 존재할 수 있고, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 실시예 1에 따른 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀 혼합물을 반응시켜 얻은 고분자 수지의 SEM사진이다;
도 2는 비교예 2에 따른 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀 혼합물을 반응시켜 얻은 고분자 수지의 SEM사진이다.
이하에서는 실시예 등을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되지 않음은 물론이다.
<실시예 1>
폴리에틸렌(PE) 100 중량부에 개시제인 디큐밀 페록시드 0.1 중량부와 분자량이 98인 제 1 블랜딩 보조재인 무수말레산 1 중량부를 슈퍼 믹서에서 혼합시키고, 이러한 혼합물 50 중량%에 폴리프로필렌 카보네이트 50 중량%를 넣어 드라이 블랜딩 시켰다. 이 혼합물을 트윈 압출기에서 70℃ - 150℃ - 170℃ - 190℃ - 200℃ - 200℃의 온도 구배 및 40 rpm의 조건으로 멜트 블랜딩(melt blending) 시키고 압출하여 펠렛을 만든 후, 이를 폴리프로필렌 카보네이트, PE와 함께 공압출시켜 라미네이트 시트를 제조하였다.
<실시예 2>
제 1 블랜딩 보조재인 무수말레산과 분자량이 120,000인 제 2 블랜딩 보조재인 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 5 중량부를 함께 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라미네이트 시트를 제조하였다.
<실시예 3>
폴리에틸렌(PE) 100 중량부에 개시제인 디큐밀 페록시드 0.1 중량부, 제 1 블랜딩 보조재인 무수말레산 1 중량부와 혼화성 고분자인 징크아이오노머(Zinc Ionomer) 10 중량부를 슈퍼 믹서에서 혼합시키고, 이러한 혼합물 50 중량%에 폴리프로필렌 카보네이트 50 중량%를 넣어 드라이 블랜딩 시켰다. 이 혼합물을 트윈 압출기에서 70℃ - 150℃ - 170℃ - 190℃ - 200℃ - 200℃의 온도 구배 및 40 rpm의 조건으로 멜트 블랜딩 시키고 압출하여 펠렛을 만든 후, 이를 폴리프로필렌 카보네이트, PE와 함께 공압출시켜 라미네이트 시트를 제조하였다.
<실시예 4>
폴리에틸렌(PE) 100 중량부에 개시제인 디큐밀 페록시드 0.1 중량부와 제 1 블랜딩 보조재인 무수말레산 1 중량부, 분자량이 120,000인 제 2 블랜딩 보조재인 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 5 중량부, 및 징크아이오노머(Zinc Ionomer) 10 중량부를 슈퍼 믹서에서 혼합시키고, 이러한 혼합물 45 중량%에 폴리프로필렌 카보네이트 55 중량%를 넣어 드라이 블랜딩 시켰다. 이 혼합물을 트윈 압출기에서 70℃ - 150℃ - 170℃ - 190℃ - 200℃ - 200℃의 온도 구배 및 40 rpm의 조건으로 멜트 블랜딩 시키고 압출하여 펠렛을 만든 후, 이를 폴리프로필렌 카보네이트, PE와 함께 공압출시켜 라미네이트 시트를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌(PE) 50 중량%에 폴리프로필렌 카보네이트 50 중량% 만을 혼합하여 블랜딩한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라미네이트 시트를 제조하였다.
<비교예 2>
제 2 블랜딩 보조재인 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 10 중량%, 폴리에틸렌(PE) 40 중량%, 폴리프로필렌 카보네이트 50 중량%를 혼합하여 블랜딩한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라미네이트 시트를 제조하였다.
<비교예 3>
에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 10 중량%, 폴리에틸렌(PE) 35 중량%, 폴리프로필렌 카보네이트 55 중량%를 혼합하여 블랜딩한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라미네이트 시트를 제조하였다.
<실시예 5>
폴리에틸렌(PE) 100 중량부에 개시제인 디큐밀 페록시드 0.1 중량부, 제 1 블랜딩 보조재인 무수말레산 1 중량부와 혼화성 고분자인 징크아이오노머(Zinc Ionomer) 10 중량부를 슈퍼 믹서에서 혼합시키고, 이러한 혼합물 50 중량%에 폴리프로필렌 카보네이트 50 중량%를 넣어 드라이 블랜딩 시켰다. 이 혼합물을 트윈 압출기에서 70℃ - 150℃ - 170℃ - 190℃ - 200℃ - 200℃의 온도 구배 및 40 rpm의 조건으로 멜트 블랜딩 시키고 압출하여 펠렛을 만든 후, 이를 단층 압출시켜 두께 0.7 mm의 접착층 라미네이트 시트를 제조하고, 이에 두께 0.7 mm의 PE 라미네이트 시트 및 폴리프로필렌 카보네이트 시트를 각각 압축 몰딩(compression molding)하여 다층 라미네이트 시트를 제조하였다.
<실시예 6>
폴리에틸렌(PE) 100 중량부에 개시제인 디큐밀 페록시드 0.1 중량부와 제 1 블랜딩 보조재인 무수말레산 1 중량부, 분자량이 120,000인 제 2 블랜딩 보조재인 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 5 중량부, 및 징크아이오노머(Zinc Ionomer) 10 중량부를 슈퍼 믹서에서 혼합시키고, 이러한 혼합물 45 중량%에 폴리프로필렌 카보네이트 55 중량%를 넣어 드라이 블랜딩 시켰다. 이 혼합물을 트윈 압출기에서 70℃ - 150℃ - 170℃ - 190℃ - 200℃ - 200℃의 온도 구배 및 40 rpm의 조건으로 멜트 블랜딩 시키고 압출하여 펠렛을 만든 후, 이를 단층 압출시켜 두께 0.7 mm의 접착층 라미네이트 시트를 제조하고, 이에 두께 0.7 mm의 PE 라미네이트 시트 및 폴리프로필렌 카보네이트 시트를 각각 압축 몰딩(compression molding)하여 다층 라미네이트 시트를 제조하였다.
<비교예 4>
제 2 블랜딩 보조재인 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 10 중량%, 폴리에틸렌(PE) 40 중량%, 폴리프로필렌 카보네이트 50 중량%를 혼합하여 블랜딩한 것을 제외하고는, 실시예 5과 동일한 방법으로 다층 라미네이트 시트를 제조하였다.
<비교예 5>
제 2 블랜딩 보조재인 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물 10 중량%, 폴리에틸렌(PE) 35 중량%, 폴리프로필렌 카보네이트 55 중량%를 블랜딩하여 접착층 라미네이트 시트를 제조한 것을 제외하고는 실시예 5과 동일한 방법으로 다층 라미네이트 시트를 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 및 비교예 2에서 각각 제조된 혼합물을 반응시켜 고분자 수지를 제조하고, 상기 고분자 수지의 몰포로지를 전자현미경 사진(SEM)을 이용하여 관찰하였다. 상기 SEM으로 촬영한 결과를 도 1 및 도 2에서 나타내었다. 도 1 및 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 고분자 수지는 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀 모두 연속상으로 랜덤하게 존재하여 서로 명확하게 구분할 수 없음을 볼 수 있는 반면, 비교예 2에 따른 고분자 수지는 연속상과 비연속상(matrix 와 dispersed phase)의 몰포로지를 가짐을 볼 수 있다.
한편, 비교예 1에 따른 고분자 수지는 폴리올레핀과 폴리알킬렌 카보네이트가 혼합되지(well-mixed) 못하고 계면을 형성하며 분리되는 바 접착층으로서의 역할을 할 수 없고, 비교예 2 및 비교예 3에 따른 고분자 수지는 제 2 블랜딩 보조재가 포함되어 있음에도 불구하고, 공연속상 몰포로지를 가지지 못하고, 연속상과 비연속상(matrix 와 dispersed phase)의 몰포로지를 가지게 되어 폴리올레핀 또는 폴리알킬렌 카보네이트 한쪽에 대해서만 접착력을 가지게 되므로 접착층으로서의 역할을 못하게 된다.
또한, 비교예 2와 3의 중간 조성 영역(폴리올레핀과 제 2 블랜딩 보조재의 함량이 47.5 중량%, 폴리프로필렌 카보네이트 함량이 52.5 중량%)의 경우, 녹아있는 멜트(melt) 상태에서 순간적으로 공연속상 몰포로지를 가질 수도 있으나, 다시 빠르게 연속상과 비연속상의 몰포로지로 돌아가는 특성을 지니는 바, 공연속상 몰포로지를 갖게 되는 조성은 매우 좁거나 찾기가 거의 불가능하다.
<실험예 2>
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 라미네이트 시트의 PE와 폴리프로필렌 카보네이트에 대한 접착성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 접착성은 공압출시켜 만든 시트를 30 mm x 100 mm로 잘라서 측정하였다. 접착성은 PE와 폴리프로필렌 카보네이트가 쉽게 분리될 때와 분리되지 않을 때를 기준으로 상대평가 하였다.
또한, 상기 실시예 5 및 6과 비교예 4 및 5에서 각각 제조된 다층 라미네이트 시트의 접착강도를 UTM 분석 설비를 사용하여 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 1
Figure PCTKR2013002019-appb-T000001
X : 접착력 없음 (쉽게 분리)
△: 접착력 중간
○: 접착력 우수
⊙: 접착력 매우 우수 (분리되지 않음.)
표 2
Figure PCTKR2013002019-appb-T000002
상기 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따른 시트는 비교예 1 내지 5의 시트에 비해 PE와 폴리알킬렌 카보네이트에 대해 모두 일정수준 이상의 접착력을 발휘함을 알 수 있다. 특히, 실시예 4 및 실시예 6의 시트는 PE와 폴리알킬렌 카보네이트 양자에 대해 우수한 접착력을 발휘함을 알 수 있다.
비교예 2 및 비교예 4의 시트의 경우, PE에는 우수한 접착력을 발휘하는 반면, 폴리알킬렌 카보네이트에 대해서는 접착 강도의 측정이 어려울 정도로 접착력이 거의 없고, 비교예 3 및 비교예 5의 시트의 경우, 폴리알킬렌 카보네이트에 대해서는 우수한 접착력을 발휘하는 반면, PE에 대해서는 접착 강도의 측정이 어려울 정도로 접착력이 거의 없음을 확인할 수 있다. 이는 제 2 블랜딩 보조재만을 사용하는 경우에는 혼합 조성물이 연속상과 비연속상(matrix 와 dispersed phase)의 몰포로지를 가지게 되어 폴리올레핀 또는 폴리알킬렌 카보네이트 한쪽에 대해서만 접착력을 가지게 되므로 접착층으로서의 역할을 못함을 의미한다.
혼화성은 일반적으로 접착력과 비례하지만, 실시예 1 정도에서도 혼화성은 충분히 나왔으며, 폴리올레핀이 폴리알킬렌 카보네이트과 접착할 수 있을 정도의 충분한 혼화성을 제공하였다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 접착부재는, 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀과 그 밖에 특정한 성분들을 특정 함량으로 포함함으로써 우수한 혼화성을 나타내어 특정의 몰포로지를 안정적으로 형성할 수 있고, 이로 인해 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀과의 접착력이 일정 수준 이상으로 향상되는 바 양쪽 수지의 단점을 보완하고 우수한 물성을 발현할 수 있는 접착 구조체를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 폴리알킬렌 카보네이트(polyalkylene carbonate), 폴리올레핀(polyolefin), 개시제, 및 블랜딩(blending) 보조재를 포함하는 혼합 조성물로 제조되고;
    상기 폴리알킬렌 카보네이트의 함량이 35 내지 65 중량%이고, 개시제, 블랜딩 보조재, 및 폴리올레핀의 총 함량이 65 내지 35 중량%이며;
    상기 폴리알킬렌 카보네이트와 폴리올레핀의 적어도 일부가 접착부재의 외면에 각각 노출된 형상으로 공연속상(co-continuous) 몰포로지를 갖는 것을 특징으로 하는 접착부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리알킬렌 카보네이트의 분자량은 20,000 ~ 500,000인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착부재의 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀에 대한 접착 강도는 0.8 kg/cm 이상인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 접착부재의 폴리알킬렌 카보네이트 및 폴리올레핀에 대한 접착 강도는 1.5 kg/cm 이상인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리알킬렌 카보네이트는 폴리에틸렌 카보네이트(Polyethylene carbonate: PEC) 및/또는 폴리프로필렌 카보네이트(Polypropylene carbonate: PPC)인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 블랜딩 보조재는 분자량이 20 내지 1,000 범위인 저분자계의 제 1 블랜딩 보조재; 또는 저분자계의 제 1 블랜딩 보조재 및 분자량이 30,000 내지 300,000 범위인 고분자계의 제 2 블랜딩 보조재의 혼합물;에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 블랜딩 보조재는 비닐트리메톡시 실란, 비닐-트리스(베타-메톡시에톡시)실란, 비닐트리아세톡시 실란, 비닐트리스메톡시에톡시 실란, 감마-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 및 감마-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시 실란; 또는 크릴산, 프마르산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 이타콘산, 소르브산, 또는 이들의 무수물;로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 블랜딩 보조재는 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 무수 말레산 변성물인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 조성물은 구성 물질 간 혼화성 향상을 위해 폴리알킬렌 카보네이트와 혼화성을 가진 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접착부재.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 폴리알킬렌 카보네이트와 혼화성을 가진 고분자는 혼합 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 접착부재.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 폴리알킬렌 카보네이트와 혼화성을 가진 고분자는 초산 프로피온산 셀룰로오스(CAP), 초산 부탄산 셀룰로오스(CAB), 폴리아마이드(PA), 폴리유산(PLA), 폴리부틸렌 숙신산(PBS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐 알코올(PVA), 및 아이오노머(Ionomer) 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 접착부재.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 조성물을 필름상으로 형성하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 접착부재.
  13. 제 1 항 내지 제 12항 중 어느 하나에 따른 접착부재가 폴리올레핀 부재의 일면 내지 양면, 또는 폴리알킬렌 카보네이트 부재의 일면 내지 양면, 또는 폴리올레핀 부재와 폴리알킬렌 카보네이트 부재 사이에 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 접착 구조체.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 접착 구조체는 폴리올레핀 부재, 접착부재 및 폴리알킬렌 카보네이트 부재가 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 접착 구조체.
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