WO2021071165A1 - 에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 수분산 조성물 - Google Patents

에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 수분산 조성물 Download PDF

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WO2021071165A1
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최지선
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신해진
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Definitions

  • the present invention relates to an aqueous dispersion composition comprising an ethylene-carboxylic acid copolymer. More specifically, it relates to an aqueous dispersion composition comprising an ethylene-carboxylic acid copolymer and an additive.
  • ethylene-carboxylic acid copolymers such as ethylene-acrylic acid copolymers are used for various purposes such as sealing materials, adhesives, packing materials, and optical films.
  • the ethylene-acrylic acid copolymer is prepared in the form of an aqueous dispersion and can be used for forming a coating film or an adhesive layer.
  • the aqueous dispersion may be applied to a surface of a polymer film, paper, metal foil, or fabric, and then used to form an adhesive or fusion layer by applying heat.
  • the ethylene-carboxylic acid copolymer contains an acid group in the copolymer structure, and thus has adhesive properties by itself. Therefore, a blocking phenomenon of sticking to another medium such as a container may be caused during storage of the dispersion.
  • an additive such as an anti-blocking agent is included in the dispersion to eliminate the blocking phenomenon, the adhesive strength of the dispersion and the mechanical properties of the adhesive layer formed therefrom may be reduced.
  • An object of the present invention is to provide an aqueous dispersion composition comprising an ethylene-carboxylic acid copolymer having improved adhesion reliability.
  • the aqueous dispersion composition may include an ethylene-carboxylic acid copolymer; Anti-polymer wax containing 5% by weight or more based on the weight of the ethylene-carboxylic acid copolymer and having a peak area of 50% or more at a melting point of 80° C. or less in a differential scanning calorimetry (DSC) graph. -Blocking agents; And an aqueous dispersion medium.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer wax may be 500 to 1500.
  • the polymer wax may have a polydispersity index (PDI) of 1 to 4.
  • PDI polydispersity index
  • the ethylene-carboxylic acid copolymer may include an ethylene-acrylic acid (EAA) copolymer.
  • EAA ethylene-acrylic acid
  • the EAA copolymer may have an ethylene ratio of 75 to 85% by weight and an acrylic acid ratio of 15 to 25% by weight.
  • a melt flow index (MFI) of the ethylene-carboxylic acid copolymer measured at 190° C. and 2.16 kg may be 250 to 1500 g/10 min.
  • the aqueous dispersion composition further includes a neutralizing agent, and the degree of neutralization of the ethylene-carboxylic acid copolymer may be 40 to 100%.
  • the neutralizing agent may include ammonia or an alkali metal salt.
  • the content of the anti-blocking agent may be 5 to 10% by weight based on the weight of the ethylene-carboxylic acid copolymer.
  • the solid content of the aqueous dispersion composition may be 20 to 50%.
  • the aqueous dispersion composition may include an ethylene-carboxylic acid copolymer and a natural wax-based anti-blocking agent having a predetermined melting point range. Accordingly, it is possible to maintain a desired adhesive strength while significantly reducing the blocking phenomenon during storage.
  • the aqueous dispersion composition may further include a neutralizing agent, and the physical properties and content of the ethylene-carboxylic acid copolymer and the neutralizing agent may also be adjusted to maintain adhesion and anti-blocking properties in a balanced manner.
  • the aqueous dispersion composition according to embodiments of the present invention includes an ethylene-carboxylic acid copolymer, an anti-blocking agent, and an aqueous dispersion medium (eg, water), and may further include a neutralizing agent.
  • the ethylene-carboxylic acid copolymer can be produced through a copolymerization reaction of ethylene and a carboxylic acid monomer.
  • acrylic acid may be used as the carboxylic acid monomer.
  • the ethylene-carboxylic acid copolymer may include an ethylene-acrylic acid (EAA) copolymer.
  • acrylic acid used in the present application may be used as a meaning including methacrylic acid, and may also be used as a meaning including an esterified product (eg, acrylate, methacrylate) thereof.
  • the physical properties of the EAA copolymer may be adjusted so that a viscous fluid that can be substantially coated is obtained in order to realize the application properties of the water dispersion composition.
  • the content of acrylic acid (eg, an acrylic acid-derived unit or an acrylic acid-derived block) in the total weight of the EAA copolymer may be 15 to 25% by weight.
  • the content of ethylene (eg, an ethylene-derived unit or an ethylene-derived block) may be 75 to 85% by weight.
  • the adhesion of the coating layer or the sealing layer including the ethylene-acrylic acid copolymer may be improved by adjusting the content of acrylic acid in the above-described range.
  • the EAA copolymer may have a Melt Flow Index (MFI) of 250 to 1500 g/10 min at 190° C. and 2.16 kg.
  • MFI Melt Flow Index
  • the degree of neutralization of the EAA copolymer may be 40 to 100%, preferably 40 to 80%, more preferably 45 to 80%.
  • neutralization degree used in the present application may mean a ratio of the acid groups (carboxylic acid groups) included in the EAA copolymer to be reacted or neutralized by a neutralizing agent. Excessive increase in viscosity of the aqueous dispersion composition within the above-described neutralization range can be suppressed, and sufficient dispersibility and coating uniformity can be secured.
  • a neutralizing agent may be included to at least partially neutralize the acid groups of the EAA copolymer as described above.
  • the neutralizing agent can be mixed with, for example, the EAA copolymer to provide a substantially water-dispersible composition as a coatable viscous fluid.
  • a neutralizing agent a basic compound can be used without particular limitation.
  • the neutralizing agent may include an organic base such as ammonia or an amine compound.
  • the neutralizing agent may include an alkali metal salt such as LiOH, KOH, NaOH, CsOH, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the viscosity of the aqueous dispersion composition may increase, resulting in deterioration of coating properties, and adhesion properties may also decrease.
  • the content of the neutralizing agent when ammonia is used as the neutralizing agent, may be 10% by weight or less (eg, 1 to 10% by weight, 5 to 10% by weight) based on the total weight of the composition.
  • the content of the neutralizing agent when the above-described alkali metal salt is used as the neutralizing agent, may be 1% by weight or less (eg, 0.1 to 1% by weight, 0.5 to 1% by weight) based on the total weight of the composition.
  • the aqueous dispersion composition may include a wax or paraffin-based anti-blocking agent.
  • the acid groups of the EAA copolymer may be partially neutralized through the aforementioned neutralizing agent to form an aqueous dispersion.
  • a neutralizing agent such as ammonia (or aqueous ammonia (NH 4 OH)
  • it can be easily volatilized or evaporated, and in this case, acid groups may be excessively exposed or remain. Accordingly, a blocking phenomenon may be caused by sticking to a container or other medium during storage of the aqueous dispersion composition.
  • the aqueous dispersion composition according to exemplary embodiments may further include an anti-blocking agent to reduce or suppress the above-described blocking phenomenon while maintaining the adhesive strength of the composition.
  • the anti-blocking agent may include a natural wax or paraffin-based material.
  • a natural wax or paraffin-based material for example, microcrystalline wax, natural wax, synthetic wax, Fischer-Tropsch wax, polyethylline wax, and the like may be used.
  • a polymer wax having a melting point (Tm) of 80° C. or less may be used as the anti-blocking agent.
  • Tm melting point
  • a plurality of Tm peaks are generated in a graph obtained through differential scanning calorimetry (DSC), and a peak area of 80°C or less among the Tm peaks is 50 of the total peak area.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • % Or more polymer waxes may be used.
  • anti-blocking properties may be substantially implemented.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the anti-blocking agent may range from 500 to 1500. It is possible to sufficiently implement anti-blocking properties without increasing the viscosity of the aqueous dispersion composition within the above range.
  • the polydispersity index (PDI) of the anti-blocking agent may be 1 to 4. Within the above range, excessive viscosity increase of the aqueous dispersion composition can be suppressed while preventing generation of non-dispersible components due to decrease in molecular weight distribution uniformity.
  • the content of the anti-blocking agent may be 5% by weight or more based on the total weight of the EAA copolymer. When the content of the anti-blocking agent is less than 5% by weight, anti-blocking properties may not be substantially implemented. In a preferred embodiment, the content of the anti-blocking agent may range from 5 to 10% by weight based on the total weight of the EAA copolymer.
  • the solid content of the aqueous dispersion composition described above may be 20 to 50% by weight, preferably 25 to 30%. Within the above range, the volatile component may be easily removed at a low temperature to form an adhesive layer or a sealing layer.
  • the water dispersion composition may be used as a sealing material for packaging films including polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, and the like.
  • a sealing material for packaging films including polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, and the like.
  • the water dispersion composition may be coated on various objects such as paper, resin film, and metal foil to form an insulating structure such as an adhesive layer, an antistatic layer, and an encapsulation layer.
  • the aqueous dispersion composition may further include other additives within a range that does not impair physical properties such as dispersibility and thermal properties through the EAA copolymer.
  • the additive may include an antistatic agent, a surfactant, an inorganic particle, and the like.
  • aqueous dispersion composition containing an EAA copolymer having a degree of neutralization of 80% and a total solid content of 25% was prepared.
  • the aqueous dispersion compositions of Examples and Comparative Examples were prepared by including a wax-based anti-blocking agent of the type and amount shown in Table 1 in the aqueous dispersion composition.
  • the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the sample were measured using a GPC system (PL-GPC220 (Agilent)) connected to a refractive index detector and a polystyrene standard.
  • PDI (Mw/Mn) was calculated using the measured Mw and Mn.
  • the melting point was measured using a differential scanning calorimeter (Differential Scanning Calorimeter, measuring instrument: TA company Q20).
  • the temperature was raised to 10 o C/min in the range of -50 to 180 o C (the first heating section), and then maintained isothermal at 180 o C for 1 minute. After that, the sample was crystallized by cooling from 180 o C to -50 o C at a rate of 10 o C/min. Second, change the temperature in the temperature rising region in -50 ⁇ 180 o C, 10 o C / min , and was measured temperature (Tm) of melt peaks generated in the second temperature rising region, the peak areas of the 80 o C or less The ratio was calculated.
  • Measurements were made as follows based on ASTM F88 (measurement device: Instron), and a specimen having a size of 250 x 10 mm was prepared through a device (Gradient Heat Seal Tester) conforming to ASTM F2029.
  • the aqueous dispersion composition was brought into contact with the coated substrate and the non-coated substrate, placed in a gradient test device, and adhered at a constant temperature of 2 bar and 1 sec. After being left in a constant temperature and humidity room for 24 hours, the specimen was engaged with the specimen up and down in a tensile tester, and then pulled at a speed of 300 mm/min, and the section in which the force was constant was measured as an average.
  • Comparative Example 4 having a wax content of 3% by weight, anti-blocking properties were not substantially realized.

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Abstract

본 발명의 실시예들의 수분산 조성물은 에틸렌-카르복실산 공중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중량 대비 5중량% 이상으로 포함되며 시차 주사 열량 분석(Differential Scanning Calorimetry: DSC) 그래프에서 녹는점 80℃ 이하의 피크 면적이 50% 이상인 고분자 왁스를 포함하는 안티-블로킹 제제, 및 수성 분산매를 포함한다. 안티-블로킹 제제를 통해 블로킹 현상을 감소시키며 원하는 열 접착특성을 확보할 수 있다.

Description

에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 수분산 조성물
본 발명은 에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 수분산 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 에틸렌-카르복실산 공중합체와 첨가제를 포함하는 수분산 조성물에 관한 것이다.
예를 들면, 에틸렌-아크릴산 공중합체와 같은 에틸렌-카르복실산 공중합체는 씰링재, 접착제, 패킹재, 광학 필름 등의 다양한 용도로 활용되고 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 수성 분산액 형태로 제조되어 코팅막 또는 접착층 형성 용도로 사용될 수 있다.
예를 들면, 수성 분산액은 고분자 필름, 종이, 금속박, 직물 등의 표면 상에 도포된 후 열을 가하여 접착 혹은 융착층을 형성하는데 사용될 수 있다.
에틸렌-카르복실산 공중합체는 공중합체 구조 내에 산기를 포함하고 있어, 자체적으로 접착 특성을 갖는다. 따라서, 분산액의 보관 중에 용기와 같은 다른 매체에 들러붙는 블로킹(blocking) 현상이 초래될 수 있다. 블로킹 현상 해소를 위해 내 블로킹 제제와 같은 첨가제를 분산액에 포함시키는 경우, 분산액의 접착력 및 이로부터 형성된 접착층의 기계적 특성을 저하시킬 수 있다.
상술한 측면들을 고려하여, 접착 신뢰성을 유지할 수 있는 조성물을 설계할 필요가 있다.
예를 들면, 국제특허공개공보 WO2005/085331호, WO2017/050589호는 수성 중합체 분산액을 사용한 가열밀봉성 코팅 형성을 개시하고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 접착 신뢰성을 갖는 에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 수분산 조성물을 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 수분산 조성물은 에틸렌-카르복실산 공중합체; 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중량 대비 5중량% 이상으로 포함되며, 시차 주사 열량 분석(Differential Scanning Calorimetry: DSC) 그래프에서 녹는점 80℃ 이하의 피크 면적이 50% 이상인 고분자 왁스를 포함하는 안티-블로킹 제제; 및 수성 분산매를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 고분자 왁스의 중량 평균 분자량(Mw)은 500 내지 1500일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 고분자 왁스의 다분산 지수(PDI)는 1 내지 4일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체는 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 EAA 공중합체 중 에틸렌 비율은 75 내지 85중량%, 아크릴산 비율은 15 내지 25중량%일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 190 oC, 2.16 kg 조건에서 측정된 용융 흐름 지수(Melt Flow Index: MFI)는 250 내지 1500g/10min일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 수분산 조성물은 중화제를 더 포함하며, 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중화도는 40 내지 100%일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 중화제는 암모니아 또는 알칼리 금속염을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안티-블로킹 제제의 함량은 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중량 대비 5 내지 10중량%일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 수분산 조성물의 고형분은 20 내지 50%일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 수분산 조성물은 에틸렌-카르복실산 공중합체와 함께 소정의 녹는점 범위의 천연 왁스 계열의 안티-블로킹 제제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 보관 중 블로킹 현상을 현저히 감소시키면서 원하는 접착력을 유지할 수 있다.
상기 수분산 조성물은 중화제를 더 포함할 수 있으며, 에틸렌-카르복실산 공중합체 및 중화제의 물성, 함량 역시 접착력 및 안티-블로킹 특성을 균형있게 유지하도록 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 수분산 조성물은 에틸렌-카르복실산 공중합체, 안티-블로킹 제제 및 수성 분산매(예를 들면, 물)를 포함하며, 중화제를 더 포함할 수 있다.
에틸렌-카르복실산 공중합체는 에틸렌 및 카르복실산 단량체의 공중합 반응을 통해 생성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 카르복실산 단량체로서 아크릴산을 사용할 수 있다. 이 경우, 에틸렌-카르복실산 공중합체는 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체를 포함할 수 있다.
본 출원에 사용된 용어 "아크릴산"은 메타크릴산을 포함하는 의미로 사용될 수 있으며, 또한 이의 에스테르화물(예를 들면, 아크릴레이트, 메타크릴레이트)을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하에서는, 에틸렌-카르복실산 공중합체로서 EAA 공중합체를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
EAA 공중합체는 수분산 조성물의 도포 특성을 구현하기 위해 실질적으로 코팅 가능한 점성 유체가 수득되도록 물성이 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, EAA 공중합체의 총 중량 중 아크릴산(예를 들면, 아크릴산 유래 단위 혹은 아크릴산 유래 블록)의 함량은 15 내지 25중량%일 수 있다. 이 경우, 에틸렌(예를 들면, 에틸렌 유래 단위 혹은 에틸렌 유래 블록)의 함량은 75 내지 85중량%일 수 있다.
상대적으로 아크릴산의 함량이 작은 경우, 소수성 기재(예를 들면, 폴리올레핀과 같은 수지 기재) 상에 접착력이 향상될 수 있다. 아크릴산의 함량이 높은 경우 제조 공정상 폴리 아크릴산 생성 등의 문제로 효율적인 공중합체 생산이 곤란할 수 있다. 따라서, 아크릴산의 함량을 상술한 범위로 조절하여 에틸렌-아크릴산 공중합체를 포함하는 코팅층 또는 씰링층의 접착력을 증진할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, EAA 공중합체의 용융 흐름 지수(Melt Flow Index: MFI)는 190 oC, 2.16 kg 조건에서 250 내지 1500g/10min일 수 있다. 상기 범위 내에서, 수분산 조성물의 흐름성을 증가시켜 도포 특성을 향상시키면서, 수분산 조성물로부터 형성된 접착층 또는 씰링층의 내열성 및 기계적 강도가 지나치게 저하되는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, EAA 공중합체의 중화도는 40 내지 100%일 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 80%일 수 있다, 보다 바람직하게는, 45 내지 80%일 수 있다.
본 출원에서 사용된 용어 "중화도"는 EAA 공중합체에 포함된 산기들(카르복실산 그룹) 중 중화제에 의해 반응 또는 중화된 비율을 의미할 수 있다. 상술한 중화도 범위 내에서 수분산 조성물의 지나친 점도 상승이 억제되며 충분한 분산성, 코팅 균일성이 확보될 수 있다.
중화제는 상술한 바와 같이 EAA 공중합체의 산기들을 적어도 부분적으로 중화시키기 위해 포함될 수 있다. 중화제는 예를 들면, EAA 공중합체와 함께 혼합되어, 실질적으로 수분산 조성물이 코팅 가능한 점성 유체로서 제공될 수 있다.
중화제로서 염기성 화합물을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직한 실시예들에 있어서, 중화제는 암모니아 또는 아민계 화합물과 같은 유기 계열 염기를 포함할 수 있다. 중화제는 LiOH, KOH, NaOH, CsOH 등과 같은 알칼리 금속염을 포함할 수도 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
중화제의 양이 지나치게 감소하는 경우, 실질적으로 분산액 제조가 곤란할 수 있으며, EAA 공중합체의 산기들에 의해 블로킹 현상이 초래될 수 있다.
중화제의 양이 지나치게 증가하는 경우 수분산 조성물의 점도가 증가하여 코팅 특성이 열화될 수 있으며, 접착 특성이 함께 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 중화제로서 암모니아가 사용되는 경우 중화제의 함량은 조성물 총 중량 중 10중량% 이하(예를 들면, 1 내지 10중량%, 5 내지 10중량%)일 수 있다. 중화제로서 상술한 알칼리 금속염이 사용되는 경우, 중화제의 함량은 조성물 총 중량 중 1중량% 이하(예를 들면, 0.1 내지 1중량%, 0.5 내지 1중량%)일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 수분산 조성물은 왁스 혹은 파라핀 계열의 안티-블로킹 제제를 포함할 수 있다.
예를 들면, 수분산액을 형성하기 위해 EAA 공중합체의 산기들을 상술한 중화제를 통해 부분적으로 중화시킬 수 있다. 그러나, 암모니아(또는 암모니아수(NH 4OH))와 같은 중화제의 경우 쉽게 휘발 혹은 증발할 수 있으며, 이 경우 산기들이 지나치게 노출 혹은 잔류할 수 있다. 이에 따라, 수분산 조성물 보관 중 용기나 다른 매체에 달라붙는 블로킹 현상이 초래될 수 있다.
그러나, 예시적인 실시예들에 따른 수분산 조성물은 안티-블로킹 제제를 더 포함하여, 조성물의 접착력은 유지하면서 상술한 블로킹 현상을 감소 또는 억제할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안티-블로킹 제제는 천연 왁스 또는 파라핀 계열 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 미세결정(microcrystalline) 왁스, 천연 왁스, 합성 왁스, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 왁스, 폴리에틸린계 왁스 등이 사용될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 안티-블로킹 제제로 녹는점(Tm)이 80℃ 이하인 고분자 왁스가 사용될 수 있다. 예를 들면, 시차 주사 열량 분석(Differential Scanning Calorimetry: DSC)을 통해 획득한 그래프에서 복수의 Tm 피크들이 생성되며, 상기 Tm 피크들 중 80℃ 이하의 피크 면적(Peak Area)이 총 피크 면적 중 50% 이상인 고분자 왁스가 사용될 수 있다.
상술한 녹는점 범위의 고분자 왁스를 사용하는 경우 실질적으로 안티-블로킹 특성이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안티-블로킹 제제의 중량평균분자량(Mw)은 500 내지 1500 범위일 수 있다. 상기 범위 내에서 수분산 조성물의 점도를 증가시키지 않으면서 안티-블로킹 특성을 충분히 구현할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안티-블로킹 제제의 다분산 지수(polydispersity index: PDI)는 1 내지 4일 수 이다. 상기 범위 내에서 분자량 분포 균일성 저하에 의한 불용 성분(non-dispersible) 생성을 방지하면서 수분산 조성물의 지나친 점도 상승을 억제할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안티-블로킹 제제의 함량은 EAA 공중합체의 총 중량 대비 5중량% 이상일 수 있다. 안티-블로킹 제제의 함량이 5중량% 미만인 경우, 안티-블로킹 특성이 실질적으로 구현되지 않을 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 안티-블로킹 제제의 함량은 EAA 공중합체의 총 중량 대비 5 내지 10중량% 범위일 수 있다
상술한 수분산 조성물 중 고형분 함량은 20 내지 50중량%, 바람직하게는 25 내지 30%일 수 있다. 상기 범위 내에서 저온에서 용이하게 휘발 성분이 제거되어 접착층 혹은 씰링층이 형성될 수 있다.
수분산 조성물은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등을 포함하는 포장용 필름의 씰링재로 사용될 수 있다. 예를 들면, 포장용 필름의 씰링부의 표면 상에 상기 수분산 조성물을 코팅한 후, 열 압착을 통해 용이하게 씰링층 혹은 접착층을 형성할 수 있다.
또한, 수분산 조성물은 종이, 수지 필름, 금속 박 등 다양한 대상체에 코팅되어 접착층, 대전방지층, 인캡슐레이션 층 등의 절연성 구조를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
수분산 조성물은 EAA 공중합체를 통한 분산성, 열적 특성과 같은 물성을 저해시키지 않는 범위 내에서 기타 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 첨가제는 대전 방지제, 계면 활성제, 무기 입자 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
중화도 80%, 총 고형분 25%의 EAA 공중합체를 포함하는 수분산 조성물을 준비하였다. 상기 수분산 조성물 내에 하기 표 1에 기재된 타입, 함량의 왁스-계열의 안티-블로킹 제제를 포함시켜 실시예들 및 비교예들의 수분산 조성물을 제조하였다.
비교예 5 및 6의 경우 안티-블로킹 제제는 생략되었으며 중화제만 첨가되었다.
실험예
(1) 안티-블로킹 제제 분자량 측정
각 안티-블로킹 제제 5mg을 취해 시스템의 용출액으로 사용되는 부틸화 히드록시톨루엔(BHT) 200ppm 함유 1,2,4-Trichlorobenzene 1M을 이용해 용해시켰다. 이 때 시료는 전처리기(Agilent PL-SP 260 VS Sample Preparation System)를 사용하여 150 oC에서 4시간 동안 교반시켜 제조하였다.
상기 시료의 중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)을 굴절률 검출기(Refractive Index Detector)가 연결된 GPC 시스템(PL-GPC220(Agilent)) 및 폴리스티렌 표준물을 사용하여 측정되었다.
측정된 Mw 및 Mn을 사용하여 PDI(Mw/Mn)을 계산하였다.
(2) 안티-블로킹 제제 녹는점 측정
녹는점은 시차주사열량법(Differential Scanning Calorimeter, 측정기기: TA사 Q20)를 이용하여 측정하였다.
구체적으로, 안티-블로킹 제제 시료 10mg을 취해 알루미늄 크루시블(Crucible)에 넣고 Pinhole을 포함한 뚜껑(lid)을 덮었다.
퍼지 기체로서 질소를 50mL/min의 유량으로 공급하면서, -50~180 oC 범위에서 10 oC/min로 승온(제1차 승온 구간)한 후 180 oC에서 1분동안 등온 유지시켰다. 이 후 180 oC에서 -50 oC로 10 oC/min 속도로 냉각하여 시료를 결정화하였다. 제2차 승온 구간에서 -50~180 oC, 10 oC/min로 온도를 변경하며, 2차 승온 구간에서 발생하는 용융 피크들의 온도(Tm)를 측정하였으며, 80 oC 이하의 피크 영역의 비율을 계산하였다.
(3) 수분산 조성물 블로킹력(blocking force)
ISO 11502의 Blocking Resistance Method B 시험 방법을 기초로 아래와 같이 평가하였다 (측정 기기: Instron). 수분산 조성물이 코팅된 기재의 시편 크기는 760 x 100 mm로 제작되었다. 수분산 조성물이 코팅된 기재와 코팅이 되지 않은 기재를 맞닿아 놓고 하중 2.3kg로 적용하여 3시간 동안 50도에서 방치 한 후 항온 항습실에서 24시간 방치하였다. 인장 시험 기기에 100 x 100 mm 의 알루미늄 블락을 위/아래로 걸어 놓은 후 시편을 알루미늄 블락 사이에 놓고 고정시키고, 500mm/min 의 속도로 당긴 후 최대 힘을 측정하였다.
(4) 수분산 조성물 열 접착력(Heat Seal) 측정
ASTM F88을 기준으로 아래와 같이 측정하였다(측정 기기: Instron), ASTM F2029에 준하는 기기(Gradient Heat Seal Tester)를 통하여 250 x 10 mm 크기의 시편을 제작하였다. 수분산 조성물이 코팅된 기재와 코팅 되지 않은 기재를 맞닿게하여 Gradient Test 기기에 놓은 후 일정 온도에서 2bar, 1sec로 접착시켰다. 항온 항습실에 24시간 방치 후, 인장 시험기에 시편을 위아래로 맞물려 놓은 뒤 300mm/min의 속도로 인장하여 힘이 일정한 구간을 평균으로 측정하였다.
측정 결과는 하기 표 1에 함께 나타낸다.
Figure PCTKR2020013291-appb-img-000001
표 1을 참조하면, 실시예들의 안티-블로킹 제제 함유 수분산 조성물들의 경우 블로킹력이 감소하면서 안정적인 열접착력이 구현되었다.
왁스의 Tm 피크 면적이 50% 미만으로 감소한 비교예 1 내지 3, 및 왁스가 미첨가된 비교예 5-6의 경우, 블로킹력이 증가하거나 열접착력이 현저히 감소하였다.
왁스의 함량이 3중량%인 비교예 4의 경우 실질적으로 안티-블로킹 특성이 구현되지 않았다.

Claims (10)

  1. 에틸렌-카르복실산 공중합체;
    상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중량 대비 5중량% 이상으로 포함되며, 시차 주사 열량 분석(Differential Scanning Calorimetry: DSC) 그래프에서 녹는점 80℃ 이하의 피크 면적이 50% 이상인 고분자 왁스를 포함하는 안티-블로킹 제제; 및
    수성 분산매를 포함하는, 수분산 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 왁스의 중량 평균 분자량(Mw)은 500 내지 1500인, 수분산 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 왁스의 다분산 지수(PDI)는 1 내지 4인, 수분산 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체는 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체를 포함하는, 수분산 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 EAA 공중합체 중 에틸렌 비율은 75 내지 85중량%, 아크릴산 비율은 15 내지 25중량%인, 수분산 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 190 oC, 2.16 kg 조건에서 측정된 용융 흐름 지수(Melt Flow Index: MFI)는 250 내지 1500g/10min인, 수분산 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 중화제를 더 포함하며,
    상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중화도는 40 내지 100%인, 수분산 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 중화제는 암모니아 또는 알칼리 금속염을 포함하는, 수분산 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 안티-블로킹 제제의 함량은 상기 에틸렌-카르복실산 공중합체의 중량 대비 5 내지 10중량%인, 수분산 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 20 내지 50%의 고형분을 갖는 수분산 조성물.
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