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KR101269309B1 - 도포 온도가 낮은 고온 용융 접착제 조성물 - Google Patents

도포 온도가 낮은 고온 용융 접착제 조성물 Download PDF

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KR101269309B1
KR101269309B1 KR1020107012472A KR20107012472A KR101269309B1 KR 101269309 B1 KR101269309 B1 KR 101269309B1 KR 1020107012472 A KR1020107012472 A KR 1020107012472A KR 20107012472 A KR20107012472 A KR 20107012472A KR 101269309 B1 KR101269309 B1 KR 101269309B1
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hot melt
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ethylene
melt adhesive
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베스 엠. 아이흘러-존슨
비탈리 로가체브스키
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에이치. 비. 풀러, 컴퍼니
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Abstract

페놀-변성 방향족 탄화수소 수지를 포함한 제1 점착부여제, 에틸렌 코폴리머를 포함한 열가소성 폴리머, 제1 점착 부여제와 다른 제2 점착 부여제, 및 제1 왁스를 구비한 고온 용융 접착제 조성물이 개시된다.

Description

도포 온도가 낮은 고온 용융 접착제 조성물{LOW APPLICATION TEMPERATURE HOT MELT ADHESIVE COMPOSITION}
이 출원은 여기 병합된, 2007년 11월 13일 제출한 미국출원 제60/987,659호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 도포 온도가 낮은 고온 용융 접착제 조성물에 관한 것이다.
약 4.4℃(40℉) 내지 약 48.9℃(120℉)의 온도에서 섬유 인열(tearing) 접착을 형성할 수 있는 접착제 조성물을 유지하면서 원재료의 유형 및 소스가 서로 대체될 수 있는 도포 온도가 낮은 고온 용융 접착 조성물을 획득하는 것이 바람직할 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 에틸렌 코폴리머를 포함한 열가소성 폴리머, 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지를 포함한 제1 점착부여제, 제1 점착부여제와 다른 제2 점착부여제, 및 제1 왁스를 구비하는 고온 용융 접착제 조성물을 특징으로 한다. 다른 실시형태에서, 상기 조성물은 상기 제1 왁스와 다른 제2 왁스를 더 포함한다. 일부 실시형태들에서, 상기 조성물은 149℃(300℉)에서 6000 센티포이즈(cps) 이하의 점도를 나타낸다. 다른 실시형태들에서, 상기 조성물은 149℃(300℉)에서 3000 cps 이하의 점도를 나타낸다. 다른 실시형태에서, 상기 조성물은 135℃(275℉)에서 약 1500 cps 이하의 점도를 나타낸다.
다른 실시형태에서, 상기 조성물은 도포 온도가 135℃(275℉)이고 시험 온도가 48.9℃(120℉)인 섬유 인열(fiber tear) 시험 방법에 따라 시험될 때에 적어도 40%의 섬유 인열을 나타낸다.
다른 실시형태들에서, 상기 조성물은 도포 온도가 149℃(300℉)이고 시험 온도가 48.9℃(120℉)인 섬유 인열 시험 방법에 따라 시험될 때에 적어도 40%의 섬유 인열을 나타낸다.
일부 실시형태들에서, 상기 제2 점착부여제는 로진(rosin) 에스테르, 로진산, 스티렌화 테르펜, 테르펜-페놀 수지, 지방족 탄화수소 수지, 방향성-변성 지방족 수지, 방향족 탄화수소 수지, α-메틸 스티렌 수지, 수소화 탄화수소 수지, 및 방향족-변성 탄화수소 수지 중의 적어도 하나를 포함한다.
다른 실시형태에서, 상기 제1 및 제2 왁스는 파라핀 왁스, 피셔 트롭쉬(Fischer Tropsch) 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 식물성 왁스, 및 그의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태들에서, 상기 제1 왁스는 파라핀 왁스, 피셔 트롭쉬 왁스, 및 그의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 다른 실시형태에서, 상기 제1 왁스는 83℃ 이하의 용융점 및 25℃에서 27 데시밀(dmm) 이하의 침입도(needle penetration)를 가진다.
일부 실시형태들에서, 상기 제2 왁스는 상기 제1 왁스의 용융점보다 큰 용융점을 가진다.
일부 실시형태들에서, 상기 조성물은 적어도 50℃(122℉)의 박리 부착 파단 (peel adhesion failure) 온도를 나타낸다.
다른 실시형태들에서, 상기 에틸렌-코폴리머는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 상기 에틸렌-코폴리머는 에틸렌-n-부틸-아크릴레이트, 에틸렌 메틸 메타크릴레이트, 에틸렌 에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 2-에틸헥실 아크릴레이트, 에틸렌 메타크릴레이트, 에틸렌 에틸아크릴레이트, 및 에틸렌 아크릴산 중의 적어도 하나를 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 조성물은, 135℃(275℉)로 가열될 때에 투명하다. 다른 실시형태에서, 상기 조성물은, 149℃(300℉)로 가열될 때에, 육안으로 보아 투명하다.
다른 측면들에서, 본 발명은 구조물(construction)의 제조 방법을 특징으로 하며, 상기 방법은 여기 개시된 고온 용융 접착제 조성물을 제1 기판 상에 도포하는 단계, 및 상기 도포된 고온 용융 접착제를 제2 기판과 접촉하여, 상기 제1 기판이 상기 접착제 조성물을 통해 상기 제2 기판에 접착되고 상기 제1 및 제2 기판에 대해 섬유 인열 접착을 나타내는 단계를 포함한다.
일부 실시형태들에서, 상기 기판은 페이퍼 보드, 골판지, 카드 보드, 코팅된 카드 보드 중의 적어도 하나를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 기판은 페이퍼 및 커버스톡(Coverstock) 중의 적어도 하나를 포함한다.
다른 측면들에서, 본 발명은 물품의 패키징 방법을 특징으로 하며, 상기 방법은 물품으로 패키지를 채우는 단계, 및 상기 패키지의 제1 표면 상에 여기 개시된 고온 용융 접착제 조성물을 도포하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 방법은 도포된 고온 용융 접착제 조성물을 제2 표면과 접촉시키는 것을 더 포함한다. 다른 실시형태들에서, 상기 기판은 상기 패키지의 제2 표면이다.
다른 측면들에서, 본 발명은 여기 개시된 조성물로 구성되거나 또는 밀봉되는 패키징 구조물을 특징으로 한다. 상기 패키징 구조물은, 백(bag), 박스(box), 카톤(carton), 케이스(case) 및 트레이(tray)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
여전히 다른 측면들에서, 본 발명은 여기 개시된 조성물을 사용하는 제본 책(예, 잡지, 소프트 커버 및 하드 커버)의 제조 방법과 여기 개시된 조성물을 포함하는 제본 책 모두를 특징으로 한다.
본 발명은 낮은 온도에서 도포될 수 있으며, 셀룰로오스-기반의 기판에 우수한 접착을 유지하는 고온 용융 접착제 조성물을 특징으로 한다. 고온 용융 접착제는 다수의 적용예에 유용한 박리 부착 온도를 나타내기 위해 각종의 상이한 파라핀 왁스들로 제조될 수 있다.
다른 특징 및 이점들이 바람직한 실시형태들의 다음 기재 및 청구항들로부터 분명해질 것이다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 에틸렌 코폴리머를 포함하는 열가소성 폴리머, 제1 점착부여제, 및 제1 왁스를 포함한다. 상기 고온 용융 접착제 조성물은 저 도포온도에서 도포될 수 있다. 저 도포온도에서 도포될 고온 용융 접착제 조성물의 한 측정 능력은 그의 용융 점도이다. 상기 고온 용융 접착제 조성물은 바람직하게는 149℃(300℉)에서 약 6000 cps 이하의 점도를 나타낸다. 다른 실시형태들에서, 상기 조성물은 149℃(300℉)에서 약 3500 cps 이하, 149℃(300℉)에서 약 2000 cps 이하, 149℃(300℉)에서 약 1500 cps 이하, 135℃(275℉)에서 약 2000 cps 이하, 135℃(275℉)에서 또는 121℃(250℉)에서도 약 1500 cps 이하의 점도를 나타낸다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 또한, 열 및 추위에 대해 우수한 저항력을 나타낸다. 내열성의 한 유용한 측정은 상승 온도에서 접착을 유지하는 역량이다. 상기 고온 용융 접착제 조성물은 바람직하게는 적어도 4.4℃(40℉), 적어도 25℃(77℉) 또는 적어도 49℃(120℉)의 온도에서도 섬유 인열 접착을 나타낸다. 섬유 인열 접착은 섬유들이, 상기 접착제 조성물을 통해 사전에 다함께 접착된 두 기판들을 강제로 분리한 후에 적어도 상기 접착제 조성물의 일부 영역을 덮는 것이다. 내냉성의 한 유용한 측정은 4.4℃(40℉)에서 접착을 유지하는 역량이다. 상기 고온 용융 접착제 조성물은 바람직하게는 4.4℃(40℉)에서 섬유 인열 접착을 나타낸다.
상기 고온 용융 접착제 조성물의 성분들은 바람직하게는 서로 융화한다. 고온 용융 접착제 조성물에 있어서의 한 성분 융화성 측정은 고온 용융 접착제 조성물의 투명도이다. 상기 고온 용융 접착제 조성물은 바람직하게는, 적어도 121℃(250℉)의 또는 더 나아가 적어도 135℃(275℉)의, 또는 더 나아가 적어도 149℃(300℉)의 온도로 가열될 때에 육안으로 측정되는 것과 같이, 시각적으로 선명하며, 흐리지 않다.
상기 제1 점착부여제는 ASTM E28에 의하여 측정된 바와 같이, 115℃(239℉) 내지 125℃(257℉), 또는 더 나아가 120℃(248℉)의 연화점을 가지는 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지이다. 유용한 페놀-변성 C9 방향족 탄화수소 수지는 코오롱 화학 주식회사(한국, 과천시)로부터의 상품 명칭 HIKOTACK P120P 하에 상업적으로 이용가능하다. HIKOTACK P120P 페놀-변성 C9 방향족 탄화수소 수지는 115℃(239℉) 내지 125℃(257℉)의 연화점(ASTM E28에 의하여 측정된 바와 같이), 최고 가드너 색상 제8호(maximum Gardner Color No. of 8)(ASTM D 1544에 의하여 측정된 바와 같이), 0.1 KOH mg/g의 최대 산 값(ASTM D 974에 의하여 측정된 바와 같이), 30 BrCg/g의 최대 브롬수를 가지며(ASTM D 1159에 의하여 측정된 바와 같이), 이들 모두는 제조업자에 의해 보고된 것이다. 상기 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지는 바람직하게는 약 45 중량% 이하, 약 30 중량% 이하, 또는 더 나아가 약 25 중량% 이하의 양으로 상기 조성물에 존재한다.
상기 조성물은 상기 제1 점착부여제와 다른 임의의 제2 점착부여제를 포함할 수 있다. 상기 제2 점착부여제는 바람직하게는 상기 고온 용융 접착제 조성물과 융화되며, 바람직하게는 상기 제1 점착부여제가 상기 고온 용융 접착제 조성물과 융화하게끔 하는데 조력한다. 적합한 점착부여제는 60℃ 보다 큰 링앤볼(Ring and Ball) 연화점을 가지며, 그의 예는 검 로진(gum rosin), 우드 로진, 톨유(tall oil) 로진, 증류 로진, 수소화 로진, 이량화(dimerize) 로진, 및 중합화 로진과 같은 천연 및 변성 로진과, 예를 들어, 옅은 우드 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화 로진의 글리세롤 에스테르, 중합화 로진의 글리세롤 에스테르, 수소화 로진의 펜타에리트리톨(pentaerythritol) 에스테르, 및 로진의 페놀-변성 펜타에리트리톨 에스테르를 포함하는 천연 및 변성 로진의 글리세롤 및 펜타에리트리톨 에스테르와 같은 화합물을 포함한다.
또한, 제2 점착 부여제는, 예를 들어, 바이싸이클릭(bicyclic) 테르펜 및 페놀의 산성 매질에서의 응축으로부터 결과한 수지 생성물을 포함하는, 페놀-변성 테르펜 또는 알파 메틸 스티렌 수지 및 그의 하이드로겐화 유도체와, 수소화 지방족 석유 탄화수소 수지; 방향족 석유 탄화수소 수지; 혼합된 방향족 및 지방족 파라핀 탄화수소 수지 를 포함하는, 약 70℃ 내지 135℃의 볼앤링 연화점을 가지는 올레핀 및 디올레핀으로 구성되는 단량체들의 중합으로부터 결과하는 지방족 석유 탄화수소 수지 및 그의 수소화 유도체와, 방향성-변성 지방족 석유 탄화수소 수지 및 그의 수소화 유도체와, 지방족 석유 탄화수소 수지 및 그의 수소화 유도체와, 스티렌 테르펜과, 그의 화합물이다.
유용한 상업적으로 이용가능한 점착부여제의 예는 모두가 애리조나 케미컬(플로리다, 잭슨빌)로부터 이용가능한, 상품 명칭 SYLVALITE RE 1OOL 펜타에리트리톨 로진 에스테르, SYLVAREZ TP2040 테르펜-페놀 로진, 및 ZONATAC M106 스티렌화 테르펜 수지 하에 이용가능한 수지들과, 이스트맨 케미컬(테네시, 킹스포트)로부터의 ENDEX 수지들과, 모두가 엑슨모빌 케미컬 컴패니(텍사스, 휴스톤)로부터 이용가능한 ESCOREZ 5000 시리즈의 수소화 사이클릭 탄화수소 수지, ESCOREZ 1000 시리즈의 지방족 탄화수소 수지, 및 ESCOREZ 2000 시리즈의 자동 변성된 탄화수소 수지들과, 코오롱 화학(서울, 과천)로부터의 HIKOTACK P120 방향족 탄화수소를 포함한다.
제2 점착부여제는, 조성물에 존재하는 경우, 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 약 15 중량% 약 40 중량%, 약 15 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재한다.
여기 사용된 것으로서 상기 용어 "에틸렌 코폴리머"는 에틸렌의 코폴리머 및 터폴리머(terpolymer)를 언급한다. 유용한 에틸렌 코폴리머의 예는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸린 n-부틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메타크릴레이트, 에틸렌 메틸-메타크릴레이트, 에틸렌 2-에틸헥실 아크릴레이트, 및 그의 화합물을 포함한다.
유용한 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머는 약 2600g/100분 이하의, 더 나아가 약 1100 g/10분 이하의 용융 지수를 나타낸다. 적합한 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머는 적어도 18 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 약 40 중량%, 약 18 중량% 내지 약 50 중량%, 더 나아가 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 비닐 아세테이트 함량을 포함한다. 적합한 에틸렌 비닐 아세테이트의 코폴리머는 에이티 플라스틱스 인크(AT Plastics, Inc. : 캐나다, 앨버타, 에드먼턴)로부터의 ATEVA 1850A, 1880A, 2830A, 2850A 및 4030AC를 포함한 ATEVA 시리즈의 상품 명칭 하에서, 베이어 코포레이션(Bayer Corporation: 펜실베니아, 피츠버그)으로부터의 예를 들어 LEVAMELT 800 및 LEVAMELT KA8896를 포함하는 LEVAMELT 시리즈의 상품명칭하에서, 및 엑슨모빌 케미컬 컴패니(텍사스, 휴스톤)로부터의 예를 들어 ESCORENE MVO2514 및 UL8705를 포함하는 ESCORENE 시리즈의 상품 명칭 하에 상업적으로 이용가능하다.
유용한 에틸렌 메틸-메타크릴레이트 코폴리머는 에틸렌 메틸-메타크릴레이트 코폴리머의 약 18 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 메틸-메타크릴레이트를 포함한다. 적합한 에틸렌 메틸-메타크릴레이트 코폴리머는 약 1100 g/10분 이하, 더 나아가는 약 900 g/10분 이하의 용융 지수를 나타낸다. 유용한 에틸렌 메틸-메타크릴레이트 코폴리머는 스미토모 케미컬 컴패니(일본, 도쿄)로부터의 ACRYFT WK601 및 WK602를 포함하는 ACRYFT 상품명칭 하에 상업적으로 이용가능하다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 바람직하게는 약 20 중량% 내지 약 50 중량%의, 또는 더 나아가 약 20 중량% 내지 40 중량%의 에틸렌 코폴리머를 포함한다.
유용한 제1 및 제2 왁스의 부류는 예를 들어, 파라핀 왁스, 피셔 트롭쉬(Fischer Tropsch) 왁스, 부산물 폴리에틸렌 왁스, 고 밀도 저 분자량의 폴리에틸렌 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 식물성 왁스를 포함한다.
파라핀 왁스 및 마이크로크리스탈린 왁스들은 원유로부터 정제된다. 일 실시형태에서, 유용한 파라핀 왁스는 약 40 중량 내지 약 90%의 n-알칸(normal alkane)을 함유한다. 유용한 파라핀 왁스는 약 80℃ 이하 또는 더 나아가 약 75℃ 이하의 연화점을 가지며, 약 3.0 중량% 오일, 또는 더 나아가 약 2.0 중량% 오일을 포함한다. 유용한 마이크로스탈린 왁스는 93℃(200℉) 이하의 연화점을 가진다.
피셔 트롭쉬 왁스는 예를 들어, 합성 가스, 일산화탄소와 수소의 혼합물이 다양한 길이의 액체 탄화수소로 변환되는 촉매작용된 화학 반응을 포함한 피셔 드롭쉬 합성에 의해 생성된 왁스들이다. 유용한 피셔 트롭쉬 왁스는 약 225℃ 이하의 연화점을 가진다.
부산물 폴리에틸렌 왁스는 고 밀도의 폴리에틸렌 폴리머 생성으로부터 결과하는 폐기물 흐름(waste stream)을 정제함으로써 결과한다. 부산물 폴리에틸렌 왁스는 전형적으로 광대한 분자량 분포를 가진다. 유용한 부산물 폴리에틸렌 왁스는 약 225℃ 이하의 연화점을 가진다.
고 밀도의 저 분자량 폴리에틸렌 왁스는 고 밀도 폴리에틸렌의 제어된 열적 열화에 의해, 또는 저 분자량 단일 절단부들(single cuts)의 스펙트럼에 대한 직접 합성에 의해 제조된다. 이 발명에서 유용한 고 밀도 저 분자량의 폴리에틸렌 왁스는 약 225℃ 이하의 연화점을 가진다.
식물성 오일은 예를 들어, 대두 오일, 파마자(castor) 오일, 및 그의 조합을 포함한 식물 유래 오일의 수소화로부터 종종 생성된다.
바람직하게는, 상기 제1 왁스는 83℃ 이하, 더 나아가 75℃ 이하의 용융점과("석유 왁스의 용융점에 대한 표준 시험 방법(냉각 곡선)"으로 명칭된 ASTM D87-04에 의한 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 측정된 바와 같이), 25℃에서 27 데시밀(dmm) 이하, 더 나아가 24 dmm 이하의 최대 침입도(needle penetration)("석유 왁스의 침입도를 위한 표준 시험 방법"으로 명칭된 ASTM D1321-04에 의해 측정된 바와 같이)을 가진다. 바람직한 제1 왁스는, 예를 들어, 시트고(Citgo) 석유회사(텍사스, 휴스톤)로부터의 PACEMAKER 155 파라핀 왁스, 쉘(shell) MDS(말레이시아, 빈툴루)로부터의 SARAWAX SX-70 피셔 트롭쉬(Fischer Tropsch) 왁스, HCI(중국, 징멘)으로부터의 FRP 64/66 파라핀 왁스, 칼루멧 루부리컨트(Calumet Lubricants) 회사(인디애나, 인디아나폴리스)로부터의 CALUMET SC6519 파라핀 왁스, 엑슨모빌 케미컬 컴패니(텍사스, 델라스)로부터의 PARVAN 1520 파라핀 왁스, 아이지아이 회사(IGI, Inc.)(캐나다, 온타리오, 에이진코트)로부터의 IGI 5812A 마이크로스탈린 왁스를 포함하는 각종 상품 명칭들 하의 다양한 소스들로부터 상업적으로 이용가능하다.
상기 제1 왁스는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 더 나아가 약 10 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 더 나아가 약 20 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 상기 고온 용융 접착제 조성물에 존재한다.
상기 조성물은 상기 제1 왁스와 다른 제2 왁스를 임의로 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 제2 왁스는 상기 제1 왁스보다 높은 용융점을 가진다. 바람직한 제2 왁스는 예를 들어, 베이커 페트롤리트 코포레이션(텍사스, 슈가랜드)로부터의 상품명칭 PETROLITE C-4040 및 POLYWAX 1000,2000, 및 3000 하에 상업적으로 이용가능한 저 분자량의 폴리에틸렌 왁스와, H.R.D 코포레이션(텍사스, 휴스톤)의 한 디비젼(division), 마커스 케미컬 컴패니로부터 상품명칭 MARCUS 100, 200 및 300 하에 상업적으로 이용가능한 저 분자량의 부산물 폴리에틸렌 왁스와, 사솔-SA/무어 & 멍거(Sasol-SA/Moore & Munger)(코네티컷, 쉘튼)로부터의 상품명칭 PARAFLINT H-I, H-4 및 H-8하에 및 베이커 페트롤리트 코포레이션(텍사스, 슈가랜드)로부터의 상품명칭 BARECO PX-105 하에 상업적으로 이용가능한 피셔 트롭쉬 왁스와, 베이커 페트롤리트 코포레이션으로부터의 상품 명칭 BE-SQUARE 95 하에 상업적으로 이용가능한 마이크로크리스탈린 왁스를 포함한다.
상기 제2 왁스는, 상기 조성물에 존재할 때에, 약 25 중량% 이하, 약 20 중량% 이하, 약 15 중량% 이하 또는 더 나아가 약 10 중량% 이하의 양으로 존재한다.
상기 조성물은 예를 들어, 항산화제, 가소제, 안료, 필터, 염료, UV 및 열 안정화제, 그의 화합물을 포함한 다른 첨가제들을 임의로 포함할 수 있다. 유용한 항산화제는 그의 예가 시바 스페셜러티 케미컬스(Ciba Specialty Chemicals)(스위스, 바젤)로부터의 IRGANOX 565, IRGANOX 1010 및 IRGANOX 1076를 포함한 IRGANOX 시리즈의 상품 명칭하에 상업적으로 이용가능한 힌더드(hindered) 페놀 항산화제를 포함한다. 상기 조성물은 바람직하게는 약 0 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 항산화제를 포함한다.
상기 접착제 조성물은 두 개 이상의 기판 사이에 씰(seals), 심(seams), 및 파괴 접착(destructive bond)의 형성을 포함하는 패키징 애플리케이션의 사용에 아주 적합하다. 상기 고온 용융 접착제 조성물은 각종 기판에 도포될 수 있으며, 상기 고온 용융 접착제 조성물을 통해 제1 기판을 제2 기판에 접착하는데 특히 유용하다. 적합한 기판들은 예를 들어, 코팅(예, 코팅된 크라프트지, 코팅된 크라프트 페이퍼보드, 및 코팅된 카드 보드지), 필름, 라미네이트, 포일(foil), 금속화 표면 및 그의 조합을 포함한 처리 표면을 가지는 전술한 처리 기판들과 마찬가지로, 예를 들어, 종이, 크라프트지(kraft paper), 커버 스톡, 페이퍼보드, 골판지(corrugated paperboard) 카드 보드, 칩보드, 및 합판지(solid fiber paper board)를 포함한 신규 및 재활용 셀룰로오스 기반 기판들을 포함한다.
코팅은 종종 예를 들어, 왁스(예, 파라핀 왁스), 지질(lipids), 제인(zein)(즉, 옥수수로부터 유래된 알코올 용해 단백질), 클레이(clay), 폴리머, 및 그의 조합을 포함한다. 일반적인 폴리에틸렌 필름의 예는 고 밀도의 폴리에틸렌, 중 밀도의 폴리에틸렌, 선형 저 밀도의 폴리에틸렌, 및 저 밀도의 폴리에틸렌을 포함한다.
알루미늄은 예를 들어, 금, 은, 크롬, 주석, 구리, 아연 및 그의 화합물을 포함한 다른 금속들이 적합함에도, 포일을 형성하는데 사용되는 일반적인 금속이다.
라미네이트는 예를 들어, 금속, 폴리머, 셀룰로오스 기반 시트, 폴리머 필름 및 그의 조합을 포함한 각종의 다층 금속들을 포함한다. 금속화된 폴리머 필름은 폴리머 필름상에 증착된 금속화 표면층을 가진다. 상기 폴리머 필름상에 직접적으로 발생하는 금속화는 예를 들어, 진공 증착, 전기도금, 스퍼터링(sputtering) 및 그의 조합을 포함한 임의의 적합한 금속화 과정에 의해 달성될 수 있다. 알루미늄은 금, 은, 크롬, 주석, 구리, 아연 및 그의 조합을 포함한 다른 금속들이 적합함에도, 금속화 필름에 사용되는 일반적인 금속이다.
적합한 금속화 폴리머 필름은 예를 들어, 금속화 폴리에스테르, 금속화 폴리올레핀(예, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 호모폴리머, 에틸렌 프로필렌 랜덤 코폴리머, 에틸렌 프로필렌 부틸렌 터폴리머, 및 프로필렌 부틸렌 코폴리머), 에틸 비닐 알코올 코폴리머를 포함한다. 유용한 폴리머 필름은 상술한 폴리에틸렌 필름을 포함한다.
상기 금속화 폴리머 필름은 폴리머, 접착제, 금속 및 그의 다양한 조합의 다층, 즉, 다층막을 포함할 수 있다. 상기 금속화 폴리머 필름은 예를 들어, 다중 기판, 다중 층, 각종의 상이한 물질 및 그의 조합을 포함하는 구조물의 구성요소일 수 있다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 제책술(bookbinding)(예, 잡지, 소프트 커버의 책 및 하드 커버의 책)을 포함한 각종 애플리케이션들에서의 사용에 적합하다. 상기 조성물들은 원샷(one-shot) 및 투샷(two-shot) 제책 모두에 유용하다. 상기 조성물은 더 나아가 다른 책 구성 응용들((예, 측면 접착, 뒷면 붙이기, 공동 접착제, 타이트 배킹(tight backing))에 적합하다.
원샷 제책에 있어서, 책의 페이지들이 다함께 집합되어, 제책될 가장자리들이 다듬어지며(trim), 접착제의 한 층(즉, 원샷)이 상기 집합되어 다듬어진 페이지들에 도포된다. 상기 접착제는 예를 들어, 롤 코팅을 포함한 임의의 적합한 코팅 기술을 사용하여 도포된다. 바람직하게는, 상기 접착제가 도포된 바로 후에, 커버가 상기 접착제의 노출면 위에 배치되며, 압력이 접착을 형성하기 위해 도포된다. 상기 원샷 접착제는 상기 페이지들을 다함께 유지하고, 상기 커버를 책의 등(spine)에 접착한다. 원샷 제책은 예를 들어, 잡지 및 소프트 커버의 책을 포함한, 각종 물품의 제조에 유용하다.
투샷 제책에 있어서, 접착제의 두 개의 개별 층(즉, 투샷)이 책의 등에 도포된다. 접착제의 상기 두 개의 개별 층은 책의 등에 여분의 강도를 부가한다. 상기 두 개의 개별 층은 동일한 접착제일 수 있거나 또는 두 개의 상이한 접착제일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 접착제의 한 층은 책의 페이지들을 일제히 유지하며(즉, 프라이머(primer)), 접착제의 제2 층은 커버를 적소에 유지한다(즉, 커버링 아교 (covering glue) 또는 제2 샷의 접착제). 다른 실시형태들에서(예, 하드 커버의 제책), 접착제의 상기 두 개의 개별 층은 책판(book block)(즉, 커버가 없는 페이지들의 판)을 형성하기 위해 사용되며, 상기 커버는 별도의 과정에서 도포된다. 여기 개시된 조성물들은 프라이머 및 제2 샷의 접착제로서 모두 유용하다. 투샷 제책은 예를 들어, 잡지, 소프트 커버의 책 및 하드 커버의 책을 포함한 각종 물품을 제조하는데 유용하다.
상기 제책 과정은 커버링 아교에 바로 인접한 책판의 측면을 따라서 책의 등에 평행한 측면 아교 접착제를 도포하는 것을 포함한다. 상기 측면 아교는 힌지(hinge)를 형성하기 위해 적소에 커버(예, 소프트 커버, 잡지 커버)를 유지한다.
예를 들어, 백 라이닝(back lining) 접착제, 타이트 백킹(tight backing) 접착제, 접합(joint) 접착제 및 그의 조합을 포함한 다양한 추가 접착제들이 최종 책에 강도를 부가하기 위해 하드 커버 책의 구성 동안에 도포될 수 있다. 백 라이닝 접착제는 하드 커버가 도포되기 전에 책의 등에 추가 물질층(예, 종이(예, 크라프트지), 스크림(scrim) 및 그의 조합)을 접착함에 의해 제본된 책판을 증강하는데 사용될 수 있다. 타이트 백킹 접착제는 하드 커버에 책판의 등을 부착하는데 사용될 수 있다. 접합 접착제는 하드 커버가 책이 펴짐에 따라, 하드 커버가 구부러지는 영역을 강화하기 위해 사용될 수 있다.
상기 고온 용융 조성물은 필터에 사용하기에 적합하다(예, 필터 프레임에 필터재(filter medium)를 접착하고, 플리트형(Pleated) 필터재의 플리트(pleat)들을 서로 이격 배치 고정한 관계로 유지하는 것).
상기 고온 용융 조성물은 예를 들어, 백, 박스(예, 음료(예, 맥주, 소다 등) 및 곡류 박스), 카톤, 케이스(예, 휴대용 케이스), 트레이, 및 그의 조합을 포함한 패키징 구성물 및 예를 들어, 케이스 및 카톤 밀봉을 포함한 카톤 밀봉(carton sealing)의 형성에 특히 적합하다.
일 실시형태에서, 상기 조성물은 시프트-프루프(sift-proof) 케이스 및 카톤 밀봉에 특히 유용하다. 시프트-프루프 애플리케이션에서, 예를 들어 팬케이크 믹스, 밀가루 소맥분 등과 같은 분말형 재료는 다른 오염물질 없이 카톤에 직접적으로 밀봉되는데, 즉 상기 카톤 내에는 백이 없다. 상기 고온 용융의 케이스 및 카톤 밀봉 접착제는 파우더가 새는 것을 방지하기에 매우 충분한 박스를 밀봉하는 것을 필요로 한다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 바람직하게는 상기 패키징 구조물의 적어도 한 기판에 섬유-인열 접착을 형성한다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 예를 들어, 압출(예, 비드 애플리케이터(bead applicator)), 롤 코팅, 및 슬롯 노즐 코팅을 포함한 각종 고온 용융 응용 기술들을 사용하여 기판에 도포될 수 있다. 일 도포 방법에서, 상기 고온 용융 접착제 조성물은 노즐을 통해 기판상에 압출되며, 다음으로 제2 기판과 접촉한다. 상기 조성물이 냉각됨에 따라, 상기 제1 기판은 상기 고온 용융 접착제 조성물을 통해 상기 제2 기판에 접착을 형성한다. 다른 도포 방법에서, 상기 고온 용융 접착제 조성물은 롤러에 도포되며, 상기 롤러로부터 제1 기판으로 전사되며, 다음으로 제2 기판과 접촉한다. 상기 조성물이 냉각됨에 따라, 상기 제1 기판은 상기 고온 용융 접착제 조성물을 통해 상기 제2 기판에 접착을 형성된다.
상기 고온 용융 접착제 조성물은 예를 들어, 비드(bead), 연속적, 비연속적(예, 간헐적으로(예, 점(dots)과 대시(dashs)), 패턴, 무작위로, 및 그의 조합을 포함한 각종 형태들로 도포될 수 있다.
본 발명은 지금부터 다음 실시예의 방식에 의해 기술될 것이다. 모든 비율과 백분율은 달리 표시되지 않는 한 중량에 의한 것이다.
실시예들
시험 절차
실시예들에 사용된 시험 절차는 다음을 포함한다.
용융점 시험 방법
용융점은 "석유 왁스 용융점의 표준 시험 방법(냉각 곡선)"(2007)이라고 명칭된 ASTM D87-04에 의한 시차주사열량계를 사용하여 측정된다.
침입도(Needdle Penetration) 시험 방법
침입도는 1997년 11월 1일 "석유 왁스의 침입도를 위한 표준 시험 방법"으로 명칭된 ASTM D1321에 의하여 측정된다.
용융 지수("MT") 시험 방법
용융 지수는 ASTM D-1238, 190℃의 환경에 의하여, 2.16 kg 중량(조건(E) 라고 형식적으로 공지된)을 사용하여 측정되며, 10분당 그램 단위로 보고된다(g/10분).
박리 부착 파단 온도(Peel Adhesion Failure Temperature : "PAFT") 시험 방법
상기 박리 부착 파단 온도("PAFT")는 샘플의 접착이 파단된 섭씨 온도이다. PAFT는 시험편 샌드위치의 두께가 10 밀(mil)이며, 상기 오븐 온도는 수동보다는 자동으로 증가한다는 것을 예외하고 ASTM D-4498의 PAFT 시험에 의하여 측정된다
전단 부착 파단 온도(Shear Adhesion Failure Temperature : "SAFT") 시험 방법
상기 전단 부착 파단 온도("SAFT")는 샘플의 접착이 실패된 섭씨 온도이다. SAFT는 시험편 샌드위치의 두께가 10 밀(mil)이며, 상기 오븐 온도는 수동보다는 자동으로 증가한다는 것을 예외하고 ASTM D-4498의 SAFT 시험에 의하여 측정된다
점도 시험 방법
점도는 "고온 용융 접착제 및 코팅 물질의 겉보기 점도(apparent viscosity) 표준 시험 방법"(1988년, 10월 31일)이라고 명칭된 ASTM D-3236에 의하여 측정된다. 용융 점도들은 적절한 스핀들(spindle)을 사용하여 브룩필드 써모셀 점도계 모델(Brookfield Thermosel Viscometer Model) LVDV 2+ 상에서 측정되며, 센티포이즈("cps")로 보고된다.
열노화 점도 시험 방법
200g의 샘플이 400-ml의 유리 비커에 놓이며, 특정 온도에서 200 시간 동안 오븐에서 견디게 된다. 상기 유리 비커는 덮이지 않은 채로 있으며, 샘플들이 96 시간 및 200 시간 후에 상기 비커로부터 제거된다. 특정 온도에서의 상기 샘플의 색상 및 상기 샘플의 점도는 "고온 용융 접착제의 열안정도를 위한 표준 시험 방법(2000)"라고 명칭된 ASTM D-4499에 전술된 절차에 따라 측정되며, 센티포이즈로 보고된다("cps"). 상기 샘플은 ASTM D-4499(2000)에 전술된 절차에 따라 투명도, 스킨 형성, 겔화, 차르화(charring)가 관찰되며, 상기 관찰은 보고된다.
섬유 인열 시험 방법
섬유 인열은 접착제를 통해 사전에 다함께 접착된 두 개의 기판들이 강제로 분리된 후에 상기 접착제의 영역을 덮는 섬유의 백분율을 측정한다. 섬유 인열의 백분율은 다음과 같이 측정된다. 15.24 cm(6 인치) x 0.24 cm(3/32 인치)를 측정한 접착제 조성물의 비드가 상기 특정 도포온도에서 월도프 접착 실험장치(bond simulator)를 사용하여, 인랜드 고성능의 57 파운드 100% 버진 라이너 보드(Inland high performance 57 pound 100 % virgin liner board)의 제1 기판에 도포 된다. 상기 접착제의 비드가 상기 제1 기판에 도포된 2초 후에, 상기 접착제의 비드는 인랜드 고성능의 57 파운드 100% 버진 라이너 보드의 제2 기판과 접촉하며, 상기 제2 기판은 2초의 시간기간 동안 0.21 Mpa(평방 인치(psi)당 30 파운드)의 압력으로 상기 접착제 및 상기 제1 기판에 대해 압박된다. 결과한 구조물은 다음으로 적어도 24 시간 동안 상기 특정 시험 온도에서 상태 조절되며, 이어서 상기 구조물의 상기 기판들은 손으로 상기 두 개의 기판들을 서로로부터 이격하여 끌어당김에 의해 서로 분리된다. 상기 접착제 조성물의 표면이 관찰되며, 섬유들에 의해 덮인 상기 접착제 조성물의 표면 영역 백분율은 측정 및 보고된다. 최소 6개 샘플이 각각의 고온 용융 접착제 조성물을 위해 제조되어 테스트 된다.
연화점("SP) 시험 방법
연화점이 1997년의 "아스팔트와 피치(Asphalt and Pitch)의 연화점에 대한 표준 시험 방법"이라고 명칭된 ASTM D-3461에 따라 측정된다.
실시예 1
실시예 1의 고온 용융 접착제 조성물이 메탈 캔(metal can)에, 28%의 비닐 아세테이트 함량과 850g/10분(에이티 플라스틱스 인크(AT Plastics, Inc.): 캐나다, 앨버타, 에드먼턴)의 용융점을 가지는 34 중량%의 ATEVA 2850A 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머, ASTM E28에 의해 측정된 120℃도의 연화점을 가지는 19 중량%의 HIKOTACK P120P 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지(한국, 과천시의 코오롱 화학 주식회사), ASTM DO127에 의해 측정된 155℉의 용융점을 가지는 27 중량%의 PACEMAKER 155 파라핀 왁스(텍사스, 휴스톤의 시트고(Citgo) 석유회사), 19.8 중량%의 ASTM E28에 의해 측정된 100℃의 연화점을 가지는 19.8 중량%의 SYLVALITE RE 1OOL 펜타에리트리톨 로진 에스테르(플로리다, 잭슨빌의 애리조나 케미컬), 0.2 중량%의 IRGANOX 1076 힌더드(hindered) 페놀 항산화제(스위스, 바젤의 시바 스페셜러티 케미컬스)를 순차적으로 첨가함에 의해 350-g의 배치에서 제조된다. 그리고 나서 상기 캔은 상기 성분들이 용융될 때까지 177℃의 온도로 오븐에 배치된다. 일단 상기 조성물이 용융되면, 상기 캔은 약 150℃로 상기 조성물의 온도를 유지하는, 가열맨틀(heating mantle: 인디애나주 테레 호트의 Glas-Col)에 배치되며, 상기 조성물은 업라이트 스티러형(upright Stirrer Type)의 RZRI 혼합기(캐나다, 온타리오, 와이어튼, 카프라모(Caframo))로 혼합된다. 골고루 잘 섞인 균등질의 용융 조성물이 획득될 때까지 혼합이 계속된다.
실시예 2-10의 고온 용융 접합제 조성물들은 상기 구성성분들 및 그의 중량%가 표 1에 전술된 것을 예외하고는 실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조된다.
비교예 1 및 대조예 1
비교예 1 및 대조예 1의 고온 용융 접착제 조성물들은 상기 구성성분들 및 그의 중량%가 표 1에 전술된 것을 예외하고는 실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조된다.
Figure 112010036280419-pct00001
실시예 11
실시예 11의 고온 용융 접착제 조성물은 다음과 같은 물질들과 그의 양을 제외하고는 실시예 1의 방법에 따라서 350-g의 배치에서 제조된다: 34 중량%의 ATEVA 2850A 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머, 38.8 중량%의 HlKOTACK P12OP 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지, 27 중량%의 PACEMAKER 155 파라핀 왁스, 및 0.2 중량%의 IRGANOX 1076 힌더드 페놀 항산화제.
실시예 12
실시예 12의 고온 용융 접착제 조성물은 다음과 같은 물질들과 그의 양을 제외하고는 실시예 1의 방법에 따라서 350-g의 배치에서 제조된다: 34 중량%의 ACRYFT 28-800 에틸렌 메틸-메타크릴레이트(일본, 도쿄의 스미토모 케미컬 컴패니), 19 중량%의 HIKOTACK P12OP 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지, 27 중량%의 PACEMAKER 155 파라핀 왁스, 19.8 중량%의 SYLVALITE RE 10OL 펜타에리트리톨 로진 에스테르, 및 0.2 중량%의 IRGANOX 1076 힌더드-페놀 항산화제.
실시예 13
실시예 13의 고온 용융 접착제 조성물은 금속 캔에 28%의 비닐 아세테이트 함량 및 400g/10분의 용융점을 가지는 21.5 중량%의 ATEVA 2842A 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머(캐나다, 앨버타, 에드먼턴의 에이티 플라스틱 인크.), ASTM E28에 의해 측정되는 120℃의 연화점을 가지는 24.85 중량%의 HIKOTACK P120P 페놀-변성 방향족 탄화수소 수지(한국, 과천시의 코오롱 화학 주식회사), ASTM D0127에 의해 측정되는 155℉의 용융점을 가지는 14 중량%의 PACEMAKER 155 파라핀 왁스(텍사스, 휴스톤의 시트고 석유회사), ASTM E28에 의해 측정되는 100℃의 연화점을 가지는 24.85 중량%의 SYLVALITE RE 10OL 펜타에리트리톨 로진 에스테르(플로리다, 잭슨빌의 애리조나 케미컬), 6 중량%의 BARECO PX-105 폴리에틸렌 왁스 및 0.2 중량%의 IRGANOX 1076 힌더드-페놀 항산화제(스위스, 바젤의 시바 스페셜러티 케미컬스)을 순차적으로 첨가함에 의해 350-g의 배치에서 제조된다. 이어서 상기 캔은 조성물이 용융될 때까지 177℃ 온도에서 오븐에 배치된다. 일단 성분들이 용융되면, 상기 캔은 가열맨틀(heating mantle: 인디애나주 테레 호트의 Glas-Col)에 배치되며, 상기 조성물의 온도는 약 150℃로 유지되며, 상기 조성물은 업라이트 스티러형(upright Stirrer Type)의 RZRI 혼합기(캐나다, 온타리오, 와이어튼, 카프라모(Caframo))로 혼합된다. 그때, 28%의 비닐 아세테이트 함량과 6g/10분의 용융지수를 가지는 6 중량%의 ATEVA 2810A 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머(캐나다, 앨버타, 에드먼턴의 에이티 플라스틱 인크.)가 상기 조성물이 혼합되는 동안 서서히 첨가된다. 혼합은 골고루 잘 섞인 균등질의 용융 조성물이 획득될 때까지 계속된다.
비교예 1, 대조예 1, 및 실시예들 1 내지 13의 조성물들은 점도, 열노화 점도, 연화점, PAFT, SAFT, 및 섬유 인열 방법에 의하여 시험될 때에, 표 2 및 표 3에 전술된 특성들을 나타내는 것이 예상된다. 비교예 1, 대조예 1, 및 실시예들 1-7, 11 및 12의 조성물들은 상기 섬유 인열 시험 방법을 위해 275℉(135℃)로 시험 기판에 도포되며, 상기 열노화 점도 시험 방법을 위해 275℉(135℃)에서 오래 놓이게 된다. 실시예들 8 내지 10의 조성물들은 상기 섬유 인열 시험 방법을 위해 250℉(121℃)로 상기 시험 기판에 도포되며, 상기 열노화 점도 시험 방법을 위해 250℉(121℃)에서 오래 놓이게 된다.
Figure 112010036280419-pct00002
Figure 112010036280419-pct00003
비교예 1 및 대조예 1의 조성물들은, 0 시간, 96 시간, 및 200 시간에서 관찰하였을 때에, 선명하며, 차르(char), 젤(gel), 스킨(skin) 또는 에지 링(edge ring)이 없고, 96 시간에서 3개 유닛 및 200 시간에서 5개 유닛의 가드너 색상 증가를 나타내는 것이 예상된다.
실시예 11의 조성물은, 0 시간에서 관찰하였을 때에, 불투명한 것으로 예상되며, 96 시간에서 관찰하였을 때에, 불투명하며, 차르가 없고, 야간의 젤과, 약간의 침전물이 있으며, 스킨과 에지 링을 나타내고, 96 시간에서 가드너 색상의 4개 유닛 증가를 나타내는 것이 예상된다.
실시예 13의 조성물은, 0 시간, 96 시간, 및 200 시간에서 관찰하였을 때에, 선명하며, 차르, 젤, 스킨 또는 에지 링이 없고, 96 시간에서 6개 유닛 및 200 시간에서 9개 유닛의 가드너 색상 증가를 나타내는 것이 예상된다.
이 문헌에 인용된 모든 특허 및 특허출원은 참조로 병합된다.
다른 실시형태들은 청구항들 내에 있다.

Claims (13)

  1. 에틸렌 코폴리머를 포함한 열가소성 폴리머;
    페놀-변성 방향족 탄화수소 수지를 포함한 제1 점착부여제;
    상기 제1 점착부여제와 다른 제2 점착부여제; 및
    제1 왁스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 300℉에서 6000 센티포이즈 이하의 점도를 나타내는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 점착부여제는 로진 에스테르, 로진산, 스티렌화 테르펜, 테르펜-페놀 수지, 지방족 탄화수소 수지, 방향성-변성 지방족 수지, 방향족 탄화수소 수지, α-메틸 스티렌 수지, 수소화 탄화수소 수지, 및 방향족-변성 탄화수소 수지 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 왁스는 파라핀 왁스, 피셔 트롭쉬(Fischer Tropsch) 왁스, 및 그의 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 왁스는 25℃에서 27 dmm 이하의 침입도(needle penetration)를 가지는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 왁스와 다른 제2 왁스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 왁스는 폴리에틸렌 왁스, 피셔 트롭쉬 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 식물성 왁스, 및 그의 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 에틸렌 코폴리머는 에틸린 n-부틸 아크릴레이트, 에틸렌 메틸-메타크릴레이트, 에틸렌 에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 2-에틸헥실 아크릴레이트, 에틸렌 메타크릴레이트, 에틸렌 에틸아크릴레이트, 및 에틸렌 아크릴산 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은, 300 ℉ 이하의 온도로 가열될 때 투명한 것을 특징으로 하는 고온 용융 접착제 조성물.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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