기술개발 동향-핫멜트 접착제

 

 

핫멜트 접착제는 1960년대 미국의 DuPont에서 개발하였으며, 열가소성 수지를 기초로 한접착제로 가열 용융에 의해 접착되기 때문에 접착의 가역성, 단시간 접착, 무공해 접착제로서 주목되고 있습니다.
핫멜트 접착제의 조성은 EVA(ethylene vinylacetate)계가 대부분이며, 최근에는 열가소성 에폭시, 폴리아미드, 폴리우레탄 등을 베이스로한 접착제도 등장하고 있습니다. 에너지 절약 차원에서 수성 핫멜트 접착제 등도 검토되고 있습니다.
통상의 핫멜트 접착제는 열가소성 폴리머가 주성분이므로 내열성에 한계가 있으며, 이를 보완한 것으로 반응성 접착제가 개발되어 기존 핫멜트 접착제의 단점인 내열성, 내약품성 등이 개선되고 있으며, 기존 핫멜트 접착제의 고속접착과 무용제라는 이점을 살리면서 내열성을 크게 향상시킴으로써 건재, 자동차 산업용으로 주목을 받고 있습니다.
반응성 핫멜트 접착제로는 습기 경화형 우레탄 베이스 반응성 핫멜트와 가열 경화형 에폭시 반응성 핫멜트가 있으나 습기 경화형이 많이 연구 개발되고 있습니다. 그러나 경제성이 기존의 핫멜트 접착제보다 2-3배 고가이고, 국내시장 미성숙으로 수요는 미미한 상태입니다. 환경대응 접착제가 주목되는 가운데 반응형 핫멜트는 광경화형 접착제나 수성접착제 등과 함께 시대의 요청에 부응하는 기술의 하나이며, 자동차산업, 건재업계 등에서 널리 보급되고 있습니다.
기본조성으로는 양말단이 이소시아네이트기로 캐핑된 우레탄 프리폴리머가 주성분이며, 종래의 핫멜트와 비교하면 초기강도를 유지하면서 고강도, 고내열성을 나타냅니다. 또한 이소시아네이트를 함유하는 프리폴리머를 가열 용융하여 사용하기 때문에 도포 접착 시 작업자에 대한 안전성도 고려할 필요가 있습니다.
반응성 핫멜트 접착제의 주성분인 양말단 이소시아네이트의 우레탄프리폴리머는 폴리올과 디이소시아네이트 (MDI)의 반응에 의해 합성되며, 폴리올의 분자량, 결정성, Tg 등에 의해 최종제품의 용융점도, 오픈타임 (접착제도포 후의 첨합 가능시간), 세트타임(접착으로부터 일정 강도에 달할 때까지 필요한 시간)을 조절함으로써 여러 가지 물성, 접착특성, 작업성을 가진 접착제가 개발되어 있습니다.
폴리올의 분자량은 접착제의 실용특성에 큰영향을 미칩니다. 폴리올의 분자량이 클 때에는 초기접착강도는 빠르지만 오픈타임이 짧아져 버립니다. 그 때문에 빠른 접착작업이 필요해집니다. 또한 분자량이 너무 크면 용융점도가 높아져 도포가 어려워집니다. 또한 피착제에의 젖음성도 저하하기 때문에 접착강도에도 영향을 줍니다. 따라서 작업성, 접착특성을 조율한 최적의 분자량영역을 선택할 필요가 있습니다.
폴리올(디올)의 OH기와 이소시아네이트의 NCO기의 비는 생성되는 프리폴리머의 분자량에 영향을 줍니다. NCO/OH=1.0일 때 이론적으로는 분자량은 무한대로 됩니다. 한편 NCO/OH=2.0일때는 디올의 양말단이 이소시아네이트로 봉지된 만큼 올리고머로 됩니다. NCO/OH=1.0에 가까울 때에는 프리폴리머의 분자량은 커서 도포 직후부터 높은 물성이 기대할 수 있으나, 용융점도가 너무 높아지기 때문에 취급이 어려워집니다.
한편 NCO/OH=2.0에 가까울 때에는 프리폴리머의 분자량아 낮기 때문에 오픈타임을 충분히 확보할 수 있고, 도포작업도 쉽습니다. 그러나 경우에 따라서는 초기강도가 부족할 수도 있습니다.
습기에 의한 가교형 핫멜트 접착제로서는 알콕시실릴기를 이용하는 것으로 알콕시실릴기를 프리폴리머 또는 올리고머에 도입하여 공기중의 습기에 의해 가교 시키는 것으로 실리콘계 실란트 등의 분야에서 이미 실용화되어있습니다.
이소시아네이트기를 이용하는 것으로 이소시아네이트기(-NCO) 와 공기 중의 습기와의 반응을 이용한 NCO기를 함유하는 우레탄 프리폴리머는 이미 일성분형 우레탄계 실란트와 도료분야에서 이용되고 있습니다.

 

 

 

 

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