핫멜트 폴리우레탄 접착제 및 접착 시스템

 

 

우레탄 접착제는 대부분의 경우, 상당량의 유기용제를 함유한 형태로 사용되고 있지만 용제계 우레탄 접착제는 지구 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 탈용제화가 시급하게 요구되고 있습니다.
탈용제화란 이론적으로는 용제계 접착제의 용제를 제거하는 것을 의미하지만 현실적으로는 탈용제화가 용이하지 않으며, 그 수법으로는 액상 무용제화, 수성화, 핫멜트(hot melt)화 등이 검토되고 있습니다.
핫멜트 폴리우레탄(PU) 접착제는 말단에 NCO 기(基)를 가지며, 습기경화형 핫멜트 우레탄 폴리머가 일반적입니다.
핫멜트 PU 접착제는 도포 온도를 변화하는 것에 의해 용융 점도가 변화하지만 피착체(被着体) 상에 핫멜트 PU 접착제를 도포할 때의 침투상태도 변화하기 때문에 주의가 필요합니다.
- 일반적으로 핫멜트 PU 접착제의 도포 온도는 90~130℃이며, 전용의 용융장치(melter) 및 도포장치가 사용됩니다.
핫멜트 PU 접착제의 성상은 사용되는 용도에 따라 다양하며, 예를 들면 섬유분야에서는 촉감을 중요시하기 때문에 저 모듈러스(modulus)의 연질형이 바람직한 반면에 건축재료 분야에서는 강성(剛性)이 있는 경질형이 바람직합니다.
핫멜트 PU 접착제의 특징은 폴리아미드계나 폴리에스터계 및 EVA계 핫멜트 접착제 등에 비해 저온에서의 도포가 가능하면서도 습기경화반응에 의해 내열성이나 내구성이 우수하며, 순간 접착성을 가지고 있습니다.
핫멜트 PU 접착제의 접착 메커니즘은 핫멜트 PU 접착제를 가열･용융 하여 피착체의 한 면에 도포하고, 다른 한 면의 피착체를 점착(粘着)하여 프레스 롤러나 평판 프레스 등으로 압착합니다.
핫멜트 PU 접착제는 냉각에 의해 고화하여 초기 강도가 발현되며, 초기 강도는 일반적으로 핫멜트 PU 접착제의 오픈 타임(open time : 건조 대기시간)과 상관관계가 있으며, 오픈 타임이 긴 핫멜트 PU접착제는 초기 강도가 낮은 경향이 있습니다.
- 높은 초기 강도를 나타내는 핫멜트 PU 접착제는 오픈 타임이 짧은 경향을 보이기 때문에 필요에 따라서는 피착체를 가열하는 경우도 있습니다.
초기 강도가 발현된 다음, 양생되는 단계에서 핫멜트 PU 접착제의 말단 NCO기가 공기 중의 수분(습기), 또는 피착제에 함유된 수분과 반응하여 이산화탄소를 발생하면서 말단이 아미노기로 되며, 이 아미노기는 다른 NCO기와 반응하는 것에 의해 요소결합을 형성합니다.
- 요소결합은 다시 다른 NCO기와 반응하여 뷰렛(biuret) 결합을 생성하는 것으로, 습기 경화반응이 진행되어 내열성이나 내구성을 발휘합니다.
핫멜트 PU 접착제의 습기 경화반응에 영향을 미치는 인자로는 습도 및 온도의 영향을 들 수 있으며, 온도와 비교하여 습도의 영향이 더 크기 때문에 실제로 핫멜트 PU 접착제를 사용하는 경우에는 춘하추동의 계절에 따라 양생시간에 차이가 있습니다.
계절 요인에 따라서 양생시간이 변화되기 때문에 특히 겨울철의 건조에는 온도나 습도를 조절한 실내에서 양생하거나 피착체에 가습하는 것에 의해 양생시간을 단축합니다.
수분의 존재는 습기 경화반응에 가장 중요한 인자이지만 반대로 수분이나 OH기를 가진 화합물이 너무 과잉으로 존재하는 경우, 핫멜트 PU 접착제의 말단 NCO기가 전부 과잉의 수분이나 OH기와 반응하여 핫멜트 PU 접착제가 상기와 같은 3차원(3단계) 경화반응이 진행되지 않기 때문에 주의가 필요합니다.
온도, 습도 이외에 습기 경화반응을 조절하는 수법으로는 촉매에 의한 습기 경화반응을 촉진하는 방법 등이 일부 실용화되고 있습니다.

 

 

 

 

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