KR100491844B1 - 접착 분말 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 i) 25 내지 95 중량%의, 저융점 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 또는 카르복시기, 또는 저융점 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리우레탄 중 하나 이상의 중합체 블렌드인 열가소성 폴리머, ii) 5 내지 75 중량%의, 실온에서 고체인 하나 이상의 에폭시 수지, 및 iii) 0 내지 25 중량%의, 실온에서 고체이고 폴리아민과 에폭시 수지로 이루어진 하나 이상의 프리폴리머를 포함하는 평평한 무공성 또는 다공성 서브스트레이트를 결합하기 위한 접착 분말로서,
제 1 단계에서 접착 분말이 제 1 서브스트레이트에 도포되어 제 1 서브스트레이트와 물리적으로 결합됨으로써 실온에서 비접착성을 나타내고 저장시에 안정적인 중간 생성물이 제조될 수 있으며, 제 2 단계에서는 상승된 온도와 압력을 적용함에 의해 제 1 서브스트레이트가 제 2 서브스트레이트에 결합되고, 이러한 제 2 단계에서 두 서브스트레이트는 화학적으로 가교되거나 후가교되는 분말 성분에 의해 결합된 후, 냉각되는 접착 분말에 관한 것이다.
Description
본 발명은 평평한 무공성 또는 다공성 서브스트레이트(substrate)를 결합하기 위한 접착 분말로서, 제 1 단계에서 접착 분말이 제 1 서브스트레이트에 도포되어 실온에서 비접착성을 나타내고 저장시에 안정적인 중간 생성물이 제조될 수 있으며, 제 2 단계에서는 상승된 온도와 압력을 적용함에 의해 제 1 서브스트레이트가 제 2 서브스트레이트에 결합될 수 있는 접착 분말에 관한 것이다.
일반적으로 결합시킬 서브스트레이트에 도포될 수 있고, 저장시에 안정한 비접착성 중간 생성물을 제공하는 열가소성 물질을 바탕으로 하는 접착 분말은 공지되어 있다. 제 2 서브스트레이트와의 결합은 압력하에서 열을 적용한 결과로서, 접착제 층은 냉각을 통해 물리적 방식으로 경화된다. 이러한 용융-밀봉 접착제 또는 고열-밀봉 접착제의 경우, 생성된 화합물의 온도 안정도는 사용된 열가소성 물질의 용융 영역에 의해 제한된다는 단점이 있다. 또한 일부 중간 생성물의 경우, 가수분해 안정성 및 용매 안정성은 이와 관련된 공중합체의 낮게 설정된 용융점 및 낮은 결정도에 의해 감소된다.
접착 강도, 가수분해 안정성 및 용매 저항성과 관련하여, 에폭시화물 계열 접착제를 사용함으로써 현저히 개선된 특성이 달성될 수 있다. 그러나 상기 접착제는 휨 하중을 수행하는 탄성 접착에 대해서는 적절치 못한 단점이 있다. 또한 2성분계(two-component system)로서, 상기 접착제는 항상 접착 과정 바로 전에 액체 상태 또는 페이스트 상태로 혼합시킨 후 사용해야 하는 단점이 있다. 따라서 접착제가 도포된 재료를 저장하거나 발송할 수 있는 방법이 없다. 1성분계로서 접착제는 사용 능력을 유지하기 위해 대부분 낮은 온도에서 저장되거나, 150℃ 초과된 온도에서 1차 가교된다. 이 때 반응 시간은 부분적으로 매우 길기 때문에 결합된 서브스트레이트가 열에 의해 강하게 부하를 받게 된다.
본 발명의 목적은 제 1 서브스트레이트에 도포되어 실온에서 서브스트레이트에 강력한 결합을 형성하며, 저장시에 안정적인 접착 분말을 제공하는 것이다. 실온에서 비접착성을 나타내고 저장시에 안정적인 이러한 중간 생성물은 가능한 한 낮은 온도 및 낮은 압력하에서 제 2 서브스트레이트와 결합될 수 있다. 따라서 반응 시간은 가능한 한 짧아질 수 있다.
상기 목적은 도입부에 언급한 종류에 따른 접착 분말의 경우, 본 목적은 하기의 구성 성분의 결합에 의한 본 발명에 따라 달성된다. 상기 분말은 25 내지 95 중량%의 열가소성 폴리머 성분, 및 5 내지 75 중량%의, 실온에서 고체인 하나 이상의 에폭시 수지 성분, 경우에 따라 최대 25 중량%의, 실온에서 고체이고 에폭시 수지와 폴리아민으로 이루어진 프리폴리머로 구성된다. 제 1 단계에서 접착 분말이 제 1 서브스트레이트에 도포되는 경우, 상기 접착 분말은 서브스트레이트에 주로 물리적 수단으로 결합되는 반면, 제 2 단계에서 두 서브스트레이트는 분말 성분이 서로간에 화학적으로 가교되거나 후가교된 후 냉각됨으로써 결합 될 수 있다. 따라서 선택된 화합물의 혼합물은 접착제층을 갖추고, 저장시에 안정적인 비접착성의 서브스트레이트의 제조를 가능하게 하며, 상기 접착제층은 먼저 서브스트레이트에 도포되어 상기 서브스트레이트에 물리적 수단으로 먼저 결합된다. 냉각 공정 후에, 접착제층은 잠재적 반응 상태이다. 제 1 서브스트레이트에 도포되는 공정 보다 더 높은 온도로 제 2 서브스트레이트에 적층되는 공정 동안에, 접착제층이 활성화되고, 가교가 실시된다. 놀랍게도 생성된 물질은 순수한 열가소성 접착제에 비해 더 향상된 온도- 및 가수분해 안정도 및 용매 저항성을 가지며, 또한 에폭시화물 계열 접착제를 함유한 물질에 비해 더 향상된 탄성을 가진다는 것이 증명되었다. 그 이유는 폴리머와 에폭시 수지의 가교에 있다. 또한 훨씬 더 낮은 온도에서 미리 구성 성분들의 가교가 시작된다는 것도 놀라운 일이다. 접착 분말의 조성에 따라 이미 90℃부터 가교가 수행될 수 있다. 가교는 반응 시간이 매우 짧은 경우에도 수행된다.
열가소성 폴리머의 비율은 넓은 범위를 지닐 수 있으나, 50 내지 90 중량%가 바람직하다. 에폭시 수지의 양은 현저히 더 적으며, 10 내지 50 중량%가 바람직하다. 프리폴리머를 사용하는 경우, 상기 프리폴리머의 비율은 최대 25 중량%이다.
적합한 열가소성 폴리머는 저융점 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및/또는 카르복실기, 아미노기, 아미도기, 안히드로기와 같은 작용기를 함유한 비닐 공중합체이다. 상기 열가소성 폴리머가 저융점 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및/또는 카르복실기, 아미노기, 아미도기, 안히드로기와 같은 작용기를 함유한 비닐 공중합체로 구성된 폴리머 블렌드일 수도 있다. 이 때 상기 폴리머는 선형 또는 분지형 단량체로 형성된다. 폴리아미드는 다음과 같은 단량체들 중 하나 이상의 단량체로 구성될 수 있다.:
- 하나 이상의 2작용기성 카르복실산;
- 하나 이상의 2작용기성 아민;
- 하나 이상의 ω-아미노카르복실산;
- 하나 이상의 락탐.
폴리에스테르는 다음과 같은 단량체 중 하나 이상의 단량체로부터 생성된다:
- 하나 이상의 2작용기성 카르복실산;
- 하나 이상의 2작용기성 알코올;
- 하나 이상의 ω-히드록시카르복실산;
- 하나 이상의 락톤.
폴리우레탄은 디이소시안산염, 폴리올 및 디올로 이루어질 수 있다.
실온에서 고체인 에폭시 수지는 바람직하게 에피클로로히드린과 비스페놀 A의 생성반응물 및/또는 에피클로로히드린과 비스페놀 F의 생성반응물을 포함한다. 또한 상기 에폭시 수지는 다작용기성 에폭시화물을 포함할 수도 있다. 상기 에폭시화물에는 예컨대 에폭시화 노볼랙도 포함된다.
실온에서 고체인, 에폭시 수지 및 폴리아민으로 이루어진 프리폴리머는 비스페놀 A 및 폴리아민을 기초로 하는 에폭시 수지의 반응생성물 및/또는 비스페놀 F 및 폴리아민을 기초로 하는 에폭시 수지의 반응생성물을 포함한다. 또한 프리폴리머는 폴리아민 및 이량체 지방산으로 구성된 폴리아미노아미드 및 에폭시 수지로 구성될 수도 있다.
서브스트레이트의 사용 목적 및 종류에 따라 본 발명의 구체예에서는 접착 분말에 추가 첨가제를 혼합할 수 있다. 여기서 첨가제로는 저융점 수지 및/또는 100℃ 이하, 바람직하게는 90℃ 이하의 용융점을 갖는 왁스 및/또는 염료 및/또는 무기 및/또는 유기 충전제가 고려된다. 상기 첨가제의 비율은 10 중량% 이하로 존재하여야 한다. 저융점 수지 및/또는 왁스을 사용하는 것은 특히 제 1 서브스트레이트로의 도포 공정이 가능한한 낮은 온도에서 수행되어야 하는 경우에 고려된다. 염료는 착색에 영향을 미친다. 금속 충전제는 열전도도에 영향을 미친다. 상기 금속 충전제의 중량비가 더 높을 수 있다.
저융점 수지 또는 왁스의 특징 외에, 열가소성 폴리머 또는 에폭시 수지는 상기 두 성분과 상이하게, 130℃ 미만, 바람직하게는 100℃ 미만의 제 1 용융점을 지니며 50 내지 90℃의 연화점을 지닌다는 점이 중요하다. 그로 인해 제 1 서브스트레이트로를 도포하는 공정 동안 열가소성 폴리머 또는 에폭시 수지의 표면 용접에 의해서만 서브스트레이트가 연결되는 반면, 다른 성분(들)의 경우에는 용융되지 않는다. 이로써 2 개의 다른 성분(들)의 용융점이 열가소성 폴리머 또는 에폭시 수지의 제 1 용융점보다 더 높게 된다. 그러나 양호한 결과를 얻기 위해 2 개의 다른 성분(들)의 제 2 용융점은 제 1 용융점보다 약간 더 높을 필요가 있다. 따라서 에폭시 수지의 용융점은 130℃ 미만, 바람직하게는 100℃ 미만으로 설정된다. 이는 상기 두 서브스트레이트의 접착에 필요한 에너지를 가능한 한 낮게 유지하는 데에 도움을 준다.
서브스트레이트 위에 분말이 도포될 때의 도포 온도는 가장 낮은 용융점을 갖는 성분의 용융점보다 통상 5 내지 10℃ 더 높다. 앞에서 이미 계속 언급한 바와 같이 접착 분말은 상승된 제 1 온도에서 첨가제의 용융에 의해 제 1 서브스트레이트에 고정될 수 있다. 여기서는 제 1 서브스트레이트에 접착층이 연결되는 것이 순수하게 물리적으로 이루어진다. 먼저 상기 두 서브스트레이트가 예컨대 고열 프레싱을 통해 상승된 제 2 온도에서 서로 연결될 때 화학적 가교가 시작된다. 또한 이 과정에서 높은 안정도 및 유연성을 갖는 물질을 얻도록 주 성분의 가교가 실시된다.
서브스트레이트(들)에 접착 분말을 도포하기 위해 상이한 도포 기술이 이용된다.
적층(laminating)을 위해 특히 접착 분말내에 금속 충전제가 함유된 경우에는 예컨대 열원으로서의 고주파 영역에 의한 접착도 가능하다.
서브스트레이트 위에 가능한한 균일한 접착층을 형성하기 위해, 접착 분말의 입자 크기가 200 ㎛ 미만, 바람직하게는 100 ㎛ 미만으로 선택된다.
본 발명에 따르면, 제 1 단계에서도 제 2 서브스트레이트에 접착 분말이 제공될 수 있다. 이는 필요한 경우 적층 과정동안 접착 공정에 도움을 줄 수 있다.
제 1 실시예
교반 용기내에서 폴리아미드, 에폭시 수지, 폴리아민-에폭시-프리폴리머로 이루어진 열가소성 물질, 왁스 및 비정질 산화규소로 이루어진 혼합 분말을 제조하였다. 중량비는 상기한 순서에 따라 64.6;27.6;5.3;2.0;0.5(%)이었다. 폴리아미드로는 상표명이 Platamid H 103PA80인 제품을 선택하고, 에폭시 수지로는 상표명이 Epikote 1002인 제품을 선택하였다. 상기 물질들을 기계적으로 혼합하기 전에, 개별 성분들을 입자 크기가 100 ㎛ 미만이 될 때까지 분쇄하였다. 이렇게 생성된 혼합물을 통상적인 방법에 따라 물, 및 분산제, 희박제(thining agent) 및 증주제를 함유한 페이스트 원료를 혼합하여 페이스트를 형성하고, 코팅 과정에서 부직포의 한 쪽 면에 적용하였다. 그런 다음 95℃의 온도에서 건조하였다. 접착 분말이 제공된 부직포는 양호한 저장 안정성을 나타낸다. 롤에 감긴 직물의 부직포 띠는 서로 붙지 않았으며, 접착 분말은 상기 부직포의 표면에 강하게 달라붙는다.
이렇게 제조된 부직포를 모직물 위에 놓고, 압력과 열을 적용하여 연속 프레스를 상기 모직물과 함께 통과시켰다. 프레스 압력이 3 바아이고 체류 시간이 30초일 때, 프레스 온도는 120℃이었다. 상기 방식으로 제조된 적층물은 본 발명의 목적의 관점에서 가장 안정적이다.
제 2 실시예
동일한 방식으로 제조된, 폴리아미드 중량비가 62.5 중량%이고, 에폭시 중량비가 32.5 중량%(Epikote 1055)이며, 왁스의 중량비가 4 중량%인 분말을 가공제로서 1 중량%의 산화규소, 물 및 페이스트 원료와 함께 페이스트로 가공하였다. 상기 페이스트를 실온에서 부직포에 적용하고, 연속로(continous furnace)에서 105℃로 건조하였다. 부직포는 양호한 저장 안정성을 갖는다. 적층 과정을 130℃의 프레스 온도에서 수행하였다. 제조된 적층물은 높은 온도 안정성 및 용매 저항성을 나타낸다.
Claims (23)
- i) 저융점 폴리아미드, 폴리에스테르, 또는 폴리우레탄이거나, 저융점 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리우레탄 중 하나 이상으로 된 중합체 블렌드인 25 내지 95 중량%의 열가소성 폴리머 성분,ii) 5 내지 75 중량%의, 실온에서 고체인 하나 이상의 에폭시 수지 성분, 및iii) 0 내지 25 중량%의, 실온에서 고체이고 폴리아민과 에폭시 수지로 이루어진 하나 이상의 프리폴리머를 포함하는, 평평한 무공성 또는 다공성 서브스트레이트를 결합하기 위한 접착 분말로서,제 1 단계에서 접착 분말이 제 1 서브스트레이트에 도포되어 제 1 서브스트레이트와 물리적으로 결합됨으로써 실온에서 비접착성이고 저장시에 안정적인 중간 생성물이 제조될 수 있으며, 제 2 단계에서는 상승된 온도와 압력을 적용함에 의해 제 1 서브스트레이트가 제 2 서브스트레이트에 결합될 수 있고, 이러한 제 2 단계에서 두 서브스트레이트는 분말 성분이 서로간에 화학적으로 가교되거나 후가교된 후 냉각됨으로써 결합될 수 있는 접착 분말.
- 제 1항에 있어서,상기 열가소성 폴리머의 중량비가 50 내지 90 중량%이고, 에폭시 수지의 중량비가 10 내지 50 중량%이며, 프리폴리머의 중량비가 0 내지 25 중량%인 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,분말의 열가소성 폴리머 성분이 선형 또는 분지형 단량체로 구성되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 폴리아미드가- 하나 이상의 2작용기성 카르복실산,- 하나 이상의 2작용기성 아민,- 하나 이상의 ω-아미노카르복실산 및- 하나 이상의 락탐 중 하나 이상의 단량체로 구성되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 폴리에스테르가- 하나 이상의 2작용기성 카르복실산,- 하나 이상의 2작용기성 알코올,- 하나 이상의 ω-히드록시카르복실산,- 하나 이상의 락톤 중 하나 이상의 단량체로 구성되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 폴리우레탄이 디이소시안산염, 폴리올 및 디올로 구성되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,실온에서 고체인 에폭시 수지가 에피클로로히드린과 비스페놀 A의 반응생성물, 에피클로로히드린과 비스페놀 F의 반응생성물 또는 에피클로로히드린과 노볼랙의 반응생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,실온에서 고체인 상기 에폭시 수지가 다작용기성 에폭시화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,실온에서 고체인, 에폭시 수지와 폴리아민의 프리폴리머가 비스페놀 A 및 폴리아민을 기초로 하는 에폭시 수지의 반응생성물 또는 비스페놀 F 및 폴리아민을 기초로 하는 에폭시 수지의 반응생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,실온에서 고체인 프리폴리머가 폴리아민 및 이량체 지방산으로 구성된 폴리아미노아미드 및 에폭시 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,접착 분말이 하나 이상의 추가 첨가제와 혼합되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 13항에 있어서,접착 분말이 저융점 수지, 100℃ 미만의 용융점을 갖는 왁스, 염료, 무기 충전제 및 유기 충전제로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 첨가제와 혼합되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 14항에 있어서,상기 추가 첨가제가 10 중량% 이하로 존재하는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 13항에 있어서,상기 첨가제가 금속 충전제인 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 열가소성 폴리머 또는 에폭시 수지가 분말의 다른 성분의 용융점과 상이한 130℃ 미만의 제 1 용융점을 지니며, 50 내지 90℃의 연화점을 지니는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 17항에 있어서,분말의 다른 성분이 130℃ 미만의 더 높은 제 2 용융점을 지니는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 13항에 있어서,접착 분말이 상승된 제 1 온도에서 첨가제를 용융시킴에 의해 제 1 서브스트레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,고열 프레싱에 의해 제 2 서브스트레이트가 결합되는 동안 화학적 가교가 제 2 온도에서 시작되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,접착 분말의 입자 크기가 200 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,제 1 단계에서 제 2 서브스트레이트에 또한 접착 분말이 제공되는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 분말이 고주파 영역내에서 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 접착 분말.
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