KR100743355B1 - Low Activation Temperature Adhesive Composition with High Peel Strength and Cohesive Failure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a) 폴리올레핀 0 내지 90 중량부; (b) 관능성 폴리올레핀 5 내지 95 중량부; (c) 폴리스티렌류 5 내지 40 중량부; 및 (d) 엘라스토머 0 내지 30 중량부를 포함하는 출발 물질 (여기서 수지 조성물 중 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부임)을 혼합하여 제조된 수지 조성물을 제공한다. 또다른 실시태양에서, 성분 (a)는 비올레핀계 공중합체이고 성분 (c)는 내충격성 폴리스티렌이다. 이러한 수지 조성물은 금속 및 폴리올레핀 기판의 접착제로서 유용하다.The present invention (a) 0 to 90 parts by weight of a polyolefin; (b) 5-95 parts by weight of functional polyolefin; (c) 5 to 40 parts by weight of polystyrene; And (d) a starting composition comprising 0 to 30 parts by weight of elastomer, wherein the total amount of components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight). to provide. In another embodiment, component (a) is a non-olefinic copolymer and component (c) is impact resistant polystyrene. Such resin compositions are useful as adhesives for metal and polyolefin substrates.
박리 강도, 응집 파괴도, 저온 활성, 접착제 조성물Peel strength, cohesive fracture, low temperature activity, adhesive composition
Description
본 발명은 신규 수지 및 접착제 조성물에 관한 것이며, 구체적으로는 자립(自立)형 필름으로 사용되거나 기판 상에 공압출 또는 압출 코팅될 수 있는 저온 활성화 접착제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to novel resin and adhesive compositions, and in particular to low temperature activated adhesive compositions that can be used as freestanding films or coextruded or extrusion coated onto a substrate.
산-개질 또는 무수물-개질 중합체가 금속 및 폴리올레핀 결착용 접착제로서 유용하다는 것은 주지의 사실이나, 금속 및 폴리올레핀 모두에 높은 결합력을 가질 뿐만 아니라 비교적 낮은 온도에서 결합을 활성화시킬 수 있는 접착제가 요구되고 있다. 통상적으로 현재 시판되고 있는 개질 폴리올레핀은 금속 또는 폴리올레핀과 결합시 낮은 온도에서는 금속 또는 폴리올레핀에 대한 결합력이 약하거나, 또는 결합이 활성화되지 않는다. 또한, 낮은 온도에서 결합을 활성화시키려는 취지의 접착제 조성물은 대체로 매우 연질이며 점착성인 물질이기 때문에, 열 적층 공정에서 고정하지 않은 필름으로 이 조성물을 취급하는 것이 곤란하고 점착을 방지하기 위해 매우 고가의 이형 필름을 필요로 할 수도 있다. 또한, 대부분의 기존 접착제는 사용된 후에 시간이 지남에 따라 결합력을 상당히 상실하는 경향이 있다. 이 현상을 당업계에서는 "에이지 다운 (age-down)"이라 부른다.It is well known that acid-modified or anhydride-modified polymers are useful as adhesives for binding metals and polyolefins, but there is a need for adhesives that not only have high binding strength to both metals and polyolefins but also can activate bonds at relatively low temperatures. . Typically, currently commercially available modified polyolefins have a low binding force to the metals or polyolefins at low temperatures when combined with the metals or polyolefins, or the bonds are not activated. In addition, since adhesive compositions intended to activate bonds at low temperatures are generally very soft and tacky materials, it is difficult to handle the composition with an unfixed film in a thermal lamination process and very expensive release to prevent sticking. You may need a film. In addition, most existing adhesives tend to lose a significant amount of bonding over time after being used. This phenomenon is referred to in the art as "age-down."
당업계에는 접착제 조성물에 대해 개시하는 다수의 특허가 있으나, 이들 선행 기술 특허는 본 명세서에서 언급하는 모든 면에서 다 만족스럽지 않다. 이러한 선행 기술 특허의 예로는 미국 특허 제5,516,583호, 동 제4,861,676호, 동 제4,861,677호, 동 제4,552,819호 및 동 제5,965,255호가 있다.There are many patents in the art for adhesive compositions, but these prior art patents are not satisfactory in all respects mentioned herein. Examples of such prior art patents are US Pat. Nos. 5,516,583, 4,861,676, 4,861,677, 4,552,819, and 5,965,255.
선행 기술의 한 예로는 1993년 7월 6일자로 나까가와 (Nakagawa) 등에게 허여된 미국 특허 제5,225,482호가 있는데, 이는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 스티렌 중합체 수지, 그라프트-개질 폴리에틸렌, 폴리스티렌 엘라스토머 및 에틸렌-α-올레핀 공중합체를 포함하는 접착제 조성물에 대해 개시하고 있다. 여기에는 올레핀/비-올레핀 공중합체와의 배합시 스티렌 수지로서 내충격성 폴리스티렌을 사용하는 것에 대해서는 개시되어 있지 않다.One example of the prior art is U.S. Patent No. 5,225,482 to Nakagawa et al. On July 6, 1993, which is an ethylene-vinyl acetate copolymer, a styrene polymer resin, a graft-modified polyethylene, a polystyrene elastomer And an adhesive composition comprising an ethylene-α-olefin copolymer. It does not disclose the use of impact resistant polystyrene as a styrene resin in blending with an olefin / non-olefin copolymer.
본 발명의 접착제 조성물의 배합을 통해 상기 문제점들 중 다수 또는 모두가 해결된다는 것이 본 발명에서 밝혀졌다. 본 발명의 접착제 조성물은 금속 및 폴리올레핀 모두에 결합하고, 비교적 낮은 온도에서도 결합을 활성화시키며, 간지 삽입이나 이형 용지를 필요로 하지 않는 자립형의 또는 공압출된 필름으로서 용이하게 취급할 수 있다. 또한, 이 접착제 조성물은 박리 시험에서 100％ 응집 파괴됨을 알아냈다. 응집 파괴도는 높은 결합 강도를 나타낸다는 면에서 바람직한 속성이며, 응집 파괴도가 크다는 것은 결합 강도가 접착제의 응집 강도보다 크다는 의미이다. 또한, 응집 파괴도는 다른 시험 방법을 용이하게 이용할 수 없을 때 다층 구조물이 적절하게 결합되어 있는지 확인하는 편리한 가시적 시험법을 제공한다. 결국, 제품을 사용한 후에는 접착제의 응집 파괴 방식과 결합 강도의 유지 사이에 강한 상관관계가 있는 것 같다.It has been found in the present invention that the formulation of the adhesive composition of the present invention solves many or all of the above problems. The adhesive composition of the present invention binds to both metals and polyolefins, activates bonding even at relatively low temperatures, and can be easily handled as a self-supporting or coextruded film that does not require interleaf paper or release paper. In addition, the adhesive composition was found to be 100% cohesive fracture in the peel test. Cohesive fracture is a desirable property in view of high bond strength, and a high cohesive fracture means that the bond strength is greater than the adhesive strength of the adhesive. In addition, the cohesive failure provides a convenient visual test method to confirm that the multilayer structure is properly bonded when no other test method is readily available. After all, after using the product, there seems to be a strong correlation between the cohesive failure mode of the adhesive and the maintenance of the bond strength.
따라서, 본 발명은 금속성 기판 및 다수의 중합체 물질에 대해 훌륭한 결합성을 지니고 있어 박리 강도가 큰 접착층을 생성하는 접착제 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명의 접착제 조성물은 비교적 낮은 활성화 온도에서 건물 판넬의 제조에 사용할 수 있다.Accordingly, the present invention provides an adhesive composition having good adhesion to metallic substrates and many polymeric materials, resulting in an adhesive layer having a high peel strength. In addition, the adhesive composition of the present invention can be used for the manufacture of building panels at relatively low activation temperatures.
본 발명의 접착제 조성물은 펠렛 형태의 접착제 수지로서 또는 접착제 필름으로서 공급될 수 있다.The adhesive composition of the present invention may be supplied as an adhesive resin in pellet form or as an adhesive film.
<발명의 개요><Overview of invention>
따라서, 본 발명의 한 측면에서는Thus, in one aspect of the invention
(a) 폴리올레핀 0 내지 90 중량부,(a) 0 to 90 parts by weight of polyolefin,
(b) 관능성 폴리올레핀 5 내지 95 중량부,(b) 5-95 parts by weight of functional polyolefin,
(c) 폴리스티렌류 5 내지 40 중량부, 및(c) 5 to 40 parts by weight of polystyrene, and
(d) 엘라스토머 0 내지 30 중량부(d) 0 to 30 parts by weight of elastomer
를 포함하는 출발 물질 (여기서 수지 조성물 중 상기 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부임)을 혼합하여 제조된 수지 조성물이 제공된다.A resin composition prepared by mixing a starting material, wherein the total amount of the components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight) is provided.
본 발명의 두번째 측면에서는In the second aspect of the invention
(a) 비-올레핀 공중합체 0 내지 90 중량부,(a) 0 to 90 parts by weight of the non-olefin copolymer,
(b) 관능성 폴리올레핀 5 내지 95 중량부,(b) 5-95 parts by weight of functional polyolefin,
(c) 내충격성 폴리스티렌 5 내지 40 중량부, 및 (c) 5 to 40 parts by weight of impact resistant polystyrene, and
(d) 엘라스토머 0 내지 30 중량부(d) 0 to 30 parts by weight of elastomer
를 포함하는 출발 물질 (여기서 수지 조성물 중 상기 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부임)을 혼합하여 제조된 수지 조성물이 제공된다.A resin composition prepared by mixing a starting material, wherein the total amount of the components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight) is provided.
본 발명의 바람직한 실시양태는 하기 도면을 참조로 설명될 것이며, 여기서 동일 숫자는 여러 도면에서 동일한 부분을 나타내고,Preferred embodiments of the invention will be described with reference to the following figures, wherein like numerals represent like parts in the several figures,
도 1a 및 1b는 본 발명의 접착제 조성물에 대한 한 실시양태를 이용하여 만든 5층 적층 구조물을 보여주는 개략도이다.1A and 1B are schematic views showing a five layer laminate structure made using one embodiment of the adhesive composition of the present invention.
본 발명은 바람직한 실시양태를 들어 설명될 것이다.The present invention will be described with reference to preferred embodiments.
본원에 기재된 본 발명의 바람직한 수지 및 접착제 조성물은 다수 중합체들의 용융 블렌드이다. 이들 접착제는 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 특정 용도에 따라 여러 특성을 지니고 있다. 이러한 바람직한 접착제를 사용하는 분야로는 건축업에서 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 코어에 강철 또는 알루미늄과 같은 금속 기판이 결합된 형태로 포함된 복합재 구조물 형태의 금속 판넬을 제조하는 것이 있다. 본 발명의 바람직한 접착제 조성물은 폴리에틸렌 코어에 금속 기판을 결합시키는데 사용된다.Preferred resin and adhesive compositions of the invention described herein are melt blends of multiple polymers. These adhesives can be used in a variety of applications and have several properties depending on the particular application. The field of use of these preferred adhesives is in the construction industry to manufacture metal panels in the form of composite structures in which a polyolefin core such as polyethylene is combined with a metal substrate such as steel or aluminum. Preferred adhesive compositions of the invention are used to bond a metal substrate to a polyethylene core.
이와 같이 사용하는 경우, 접착층에 금속 기판에 대한 폴리올레핀의 우수한 접착력을 제공하는 것은 중요하다. 또한, 접착제는 사용시 응집 파괴되는 것이 바람직하며, 배합과 사용하기가 비교적 용이해야 한다. 본 발명의 접착제 조성물은 금속성 기판 및 다수의 중합체 물질에 대해 우수한 접착력을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 이 접착제 조성물은 박리 시험에서 100％ 응집 파괴된다. 이 접착제 조성물은 자립형 필름으로서 사용될 수 있어 취급 및 가공이 용이하다.When used as such, it is important to provide the adhesive layer with good adhesion of the polyolefin to the metal substrate. In addition, the adhesive is preferably cohesive fractured upon use and should be relatively easy to blend and use. It has been found that the adhesive composition of the present invention provides excellent adhesion to metallic substrates and many polymeric materials. This adhesive composition is 100% cohesive fracture in a peel test. This adhesive composition can be used as a freestanding film for easy handling and processing.
본 발명의 바람직한 접착제 조성물은 건물 판넬을 제조하기 위해 현재 사용되고 있는 접착제보다 더 낮은 온도에서 활성화된다. 바람직한 접착제 조성물의 경우, 활성화 온도는 약 125℃까지 낮출 수 있다. 활성화 온도를 낮추면, 페인트가 칠해진 표면에 대한 보호층의 사용 (고온에서는 페인트의 얼룩을 방지하기 위해 필요함)을 제조 공정에서 없앨 수 있기 때문에 상당한 비용이 절감되고 판넬 제조시 안전한 작업이 가능하다.Preferred adhesive compositions of the invention are activated at lower temperatures than the adhesives currently used to make building panels. For preferred adhesive compositions, the activation temperature can be lowered to about 125 ° C. By lowering the activation temperature, the use of a protective layer on the painted surface (required to prevent smearing of the paint at high temperatures) can be eliminated from the manufacturing process, which results in significant cost savings and safe operation in panel manufacturing.
한 측면에서, 본 발명의 수지 조성물은In one aspect, the resin composition of the present invention
(a) 폴리올레핀 0 내지 90 중량부,(a) 0 to 90 parts by weight of polyolefin,
(b) 관능성 폴리올레핀 5 내지 95 중량부,(b) 5-95 parts by weight of functional polyolefin,
(c) 폴리스티렌류 5 내지 40 중량부, 및(c) 5 to 40 parts by weight of polystyrene, and
(d) 엘라스토머 0 내지 30 중량부(d) 0 to 30 parts by weight of elastomer
를 포함하며, 여기서 수지 조성물 중 상기 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부이다.Wherein the total amount of the components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight.
두번째 측면에서, 본 발명의 수지 조성물은In a second aspect, the resin composition of the present invention
(a) 비-올레핀 공중합체 0 내지 90 중량부,(a) 0 to 90 parts by weight of the non-olefin copolymer,
(b) 관능성 폴리올레핀 5 내지 95 중량부, (b) 5-95 parts by weight of functional polyolefin,
(c) 내충격성 폴리스티렌 5 내지 40 중량부, 및(c) 5 to 40 parts by weight of impact resistant polystyrene, and
(d) 엘라스토머 0 내지 30 중량부(d) 0 to 30 parts by weight of elastomer
를 포함하며, 여기서 수지 조성물 중 상기 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부이다.Wherein the total amount of the components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight.
본 특허 명세서에서, "폴리올레핀"이란 용어는 올레핀의 단독중합체 및 공중합체를 의미한다. 보다 구체적으로, 단독중합체에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리부텐 등과 같이 탄소수 2 내지 20개의 단일의 불포화 올레핀으로 이루어진 중합체가 포함된다. 올레핀의 공중합체에는 탄소수 2 내지 20개의 1종 이상의 불포화 또는 다중 불포화 탄화수소로 이루어진 중합체가 포함된다. 그 예로는 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/옥텐 공중합체, 에틸렌/스티렌 공중합체, 에틸렌/부텐/옥텐 공중합체, 에틸렌/프로필렌/노르보르나디엔 공중합체 및 프로필렌/부텐 공중합체가 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다.In the present patent specification, the term "polyolefin" means homopolymers and copolymers of olefins. More specifically, homopolymers include polymers consisting of single unsaturated olefins having 2 to 20 carbon atoms, such as polyethylene, polypropylene or polybutene and the like. Copolymers of olefins include polymers consisting of one or more unsaturated or polyunsaturated hydrocarbons of 2 to 20 carbon atoms. Examples include ethylene / propylene copolymers, ethylene / butene copolymers, ethylene / hexene copolymers, ethylene / octene copolymers, ethylene / styrene copolymers, ethylene / butene / octene copolymers, ethylene / propylene / norbornadiene air Copolymers and propylene / butene copolymers are included, but are not limited to these.
본 특허 명세서에서, "비-올레핀 공중합체"라는 용어는 올레핀 이외의 단량체와의 올레핀 공중합체를 의미한다. 올레핀, 특히 에틸렌과 공중합될 수 있는 비-올레핀에는 비닐 아세테이트, 탄소수 1 내지 20개의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 말레산 무수물 또는 이타콘산 무수물과 같은 불포화 무수물, 말레산, 푸마르산, 아크릴산, 메타크릴산 또는 이타콘산과 같은 불포화 산이 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다. 올레핀과 비-올레핀의 공중합체의 예로는 에틸렌/비닐 아세테이트, 에틸렌/메틸아크릴레이트 및 에틸렌/부틸아크릴레이트가 포함 되지만, 이에 제한되지는 않는다. 이들 중합체는 "저압" 중합 공정에 유용한 메탈로센 촉매, 지글러 나타 (Ziegler Natta) 촉매 및 다른 촉매를 사용하는 것을 비롯하여 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 제조할 수 있다. 이와는 반대로, 이들 중합체는 유리 라디칼 개시제 등을 이용하여 "고압" 중합 공정에서 제조될 수도 있다. 폴리올레핀의 혼합물 및 블렌드를 사용할 수도 있다.In this patent specification, the term "non-olefin copolymer" means an olefin copolymer with monomers other than olefins. Non-olefins that can be copolymerized with olefins, especially ethylene, include vinyl acetate, unsaturated anhydrides such as acrylate or methacrylate esters having 1 to 20 carbon atoms, maleic anhydride or itaconic anhydride, maleic acid, fumaric acid, acrylic acid, methacrylic Unsaturated acids such as acids or itaconic acid are included, but are not limited to these. Examples of copolymers of olefins and non-olefins include, but are not limited to, ethylene / vinyl acetate, ethylene / methyl acrylate and ethylene / butyl acrylate. These polymers can be prepared by methods well known in the art, including the use of metallocene catalysts, Ziegler Natta catalysts and other catalysts useful in "low pressure" polymerization processes. In contrast, these polymers may be prepared in "high pressure" polymerization processes using free radical initiators and the like. Mixtures and blends of polyolefins may also be used.
본 특허 명세서에서, "관능성 폴리올레핀"이란 용어는 반응하여 공유결합이나 이온결합을 형성할 수 있는 특정 관능기를 가진 폴리올레핀 또는 비-올레핀 공중합체를 의미한다. 관능성 폴리올레핀에는 하기 정의되는 "그라프트 폴리올레핀"이 포함된다.In the present patent specification, the term "functional polyolefin" means a polyolefin or non-olefin copolymer having a specific functional group capable of reacting to form a covalent bond or an ionic bond. Functional polyolefins include "grafted polyolefins" as defined below.
"그라프트 폴리올레핀"이란 용어는 에틸렌성 불포화 카르복실산 및 에틸렌성 불포화 카르복실산 무수물 (보다 덜 바람직하게는 상기 산들의 유도체 포함), 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 1종 이상의 단량체가 그라프팅된 폴리올레핀, 비-올레핀 공중합체, 또는 폴리올레핀 및(또는) 비-올레핀 공중합체의 혼합물 또는 블렌드를 의미한다. 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산일 수 있는 이들 산 및 무수물의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 이타콘산 무수물, 말레산 무수물 및 치환된 말레산 무수물 (예를 들면, 디메틸 말레산 무수물), 시트로톤산 무수물, 나드산 무수물, 나드산 메틸 무수물, 및 테트라히드로프탈산 무수물이 있으며, 말레산 무수물이 특히 바람직하다. 불포화 산의 유도체의 예로는 염류, 아미드류, 이미드류 및 에스테르류, 예를 들면 일- 및 이나트륨 말레에이트, 아크릴아미드, 글리시딜 메타크릴레이트 및 디메틸 푸마레이트가 있다. 그라프트 폴리올레핀은 당업계에 잘 알려져 있으며, 압출기 또는 다른 혼합 장치에서 열 그라프팅하거나, 용액 중에서 그라프팅하거나, 또는 유동상 반응기 중에서 그라프팅하는 것을 비롯한 다양한 공정에 의해 제조할 수 있다. 또한, 그라프트 폴리올레핀의 블렌드 또는 혼합물도 사용할 수 있다.The term "grafted polyolefin" refers to grafted with at least one monomer selected from ethylenically unsaturated carboxylic acids and ethylenically unsaturated carboxylic anhydrides (less preferably including derivatives of these acids), and mixtures thereof. Polyolefin, non-olefin copolymer, or a mixture or blend of polyolefin and / or non-olefin copolymer. Examples of these acids and anhydrides that may be mono-, di- or polycarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, itaconic anhydride, maleic anhydride and substituted maleic anhydride ( For example, dimethyl maleic anhydride), citrotonic anhydride, nadic anhydride, methyl hydride anhydride, and tetrahydrophthalic anhydride, maleic anhydride is particularly preferred. Examples of derivatives of unsaturated acids are salts, amides, imides and esters such as mono- and disodium maleate, acrylamide, glycidyl methacrylate and dimethyl fumarate. Graft polyolefins are well known in the art and can be prepared by a variety of processes, including thermal grafting in an extruder or other mixing device, grafting in solution, or grafting in a fluidized bed reactor. In addition, blends or mixtures of graft polyolefins may be used.
본 특허 명세서에서, "폴리스티렌류"란 용어는 스티렌이나 알파 메틸스티렌의 단독중합체, 또는 에틸렌, 부텐, 부타디엔 또는 이소프렌 등과 같은 불포화 단량체와 스티렌의 공중합체를 의미한다. 구체적인 예로는 에틸렌/스티렌 랜덤 또는 블록 공중합체, 에틸렌/부타디엔 랜덤 또는 블록 공중합체, 및 수소화 및 부분적 수소화 부타디엔/스티렌 공중합체가 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 유용한 폴리스티렌류로는 충격성을 향상시키기 위해 추가로 개질되어 보통 내충격성 폴리스티렌, 즉 HIPS라 불리우는 것이 있다. 또한, 폴리스티렌류의 블렌드 및 혼합물도 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 노바 케미칼스 (Nova Chemicals)에서 판매하는 하이 퍼포먼스 스티레닉스 (High Performance Styrenics) 및 다우 케미칼 (Dow Chemical)에서 인덱스 (상표명, Index)라는 상품명으로 판매하는 에틸렌/스티렌 공중합체가 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다.In the present patent specification, the term "polystyrene" means a homopolymer of styrene or alpha methylstyrene or a copolymer of styrene with an unsaturated monomer such as ethylene, butene, butadiene or isoprene. Specific examples include, but are not limited to, ethylene / styrene random or block copolymers, ethylene / butadiene random or block copolymers, and hydrogenated and partially hydrogenated butadiene / styrene copolymers. Useful polystyrenes are also further modified to improve impact properties, commonly referred to as impact resistant polystyrene, ie HIPS. In addition, blends and mixtures of polystyrenes can also be used. Specific examples include high performance styrenics sold by Nova Chemicals and ethylene / styrene copolymers sold by Dow Chemical under the trade name Index. However, the present invention is not limited thereto.
본 특허 명세서에서, "엘라스토머"라는 용어도 폴리올레핀 또는 폴리스티렌류를 의미하지만, 비교적 결정화도가 낮다는 점에서, 즉 상대적으로 무정형이라는 점에서 상기 기재된 폴리올레핀 또는 폴리스티렌류와는 구별된다. 본원에 정의된 엘라스토머는 시차 주사 열량계 (DSC)에 의해 1분당 10℃의 가열률로 측정된 융해열이 30 주울/g 미만일 것이다. 예를 들어, 폴리올레핀 엘라스토머는 에틸렌과 알 파 올레핀의 공중합체일 수 있으며, 여기에는 엑손모빌 (ExxonMobil)에서 "이그젝트 (등록상표, Exact)"라는 상품명으로 판매하는 저밀도 메탈로센 에틸렌/부텐 공중합체 또는 듀폰 다우 엘라스토머즈 (DuPont Dow Elastomers)에서 "인게이지 (등록상표, Engage)"라는 상품명으로 판매하는 메탈로센 에틸렌/옥텐 공중합체가 포함된다. 또한, 엑손모빌에서 "비스탈론 (등록상표, Vistalon)"이라는 상품명으로 판매하는 에틸렌/프로필렌 공중합체, 미쯔이 (Mitsui)에서 "타프머 (등록상표, Tafmer)"라는 상품명으로 판매하는 에틸렌/알파 올레핀 공중합체, 또는 듀폰 다우 엘라스토머즈에서 "노르델 (등록상표, Nordel)"이라는 상품명으로 판매하는 에틸렌/프로필렌/노르보르나디엔 공중합체도 포함된다. 또한, 폴리부텐 고무, 폴리이소부틸렌도 포함된다. 폴리스티렌 엘라스토머의 예로는 쉘 (Shell)에서 "크라톤 (등록상표, Kraton)"이라는 상품명으로 판매하는 디-블록 및 트리-블록 공중합체, 또는 파이어스톤 (Firestone)에서 "스테레온 (등록상표, Stereon)"이라는 상품명으로 판매하는 것들이 포함된다.In the present patent specification, the term "elastomer" also means polyolefins or polystyrenes, but is distinguished from the polyolefins or polystyrenes described above in that it is relatively low in crystallinity, that is, relatively amorphous. Elastomers as defined herein will have a heat of fusion less than 30 Joules / g, measured at a heating rate of 10 ° C. per minute by differential scanning calorimetry (DSC). For example, the polyolefin elastomer may be a copolymer of ethylene and alpha olefins, including low density metallocene ethylene / butene air sold under the name "Exact" by ExxonMobil. Metallocene ethylene / octene copolymers sold under the trade name “Engage” by Copolymer or DuPont Dow Elastomers. Ethylene / propylene copolymers sold under the trade name "Vistalon" by ExxonMobil and ethylene / alpha olefins sold under the trade name "Tafmer" by Mitsui. Copolymers, or ethylene / propylene / norbornadiene copolymers sold under the name “Nordel” by DuPont Dow Elastomers. Also included are polybutene rubber and polyisobutylene. Examples of polystyrene elastomers are di-block and tri-block copolymers sold under the trade name "Kraton" by Shell, or "Stereon®" by Firestone. Marketed under the name ")".
상기 언급한 성분들 이외에, 본 발명의 바람직한 접착제 조성물은 통상적으로 사용되며 접착제 분야에 잘 알려진 소량의 다른 성분을 함유할 수도 있다. 이러한 물질로는, 이들 첨가제를 가하더라도 본 발명 조성물의 접착제 품질에는 악영향을 끼치지 않는다면, 1급 및 2급 산화방지제, 안정화제, 슬립 첨가제, 점착 방지용 첨가제, 예를 들어 실리카 또는 활석, 염료, 안료, 및 점착성 부여 수지, 예를 들어 문헌 (Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology)에 기재된 것들이 포함된다. In addition to the components mentioned above, the preferred adhesive compositions of the present invention are conventionally used and may contain small amounts of other components well known in the adhesive art. Such materials include primary and secondary antioxidants, stabilizers, slip additives, anti-sticking additives such as silica or talc, dyes, provided that these additives do not adversely affect the adhesive quality of the compositions of the present invention. Pigments and tackifying resins, such as those described in Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology.
본 발명의 접착제 조성물은 당업계에 잘 공지된 바와 같이, 건조 블렌딩된 후 이축 압출기에서 용융 블렌딩되고 다시 펠렛화될 수 있다. 이후에, 이들 용융 블렌딩된 수지는 다양한 기술 및 공정에 의해 전환 및 도포될 수 있다. 예를 들어, 접착제는 캐스트 또는 블로운 필름 다이 압출 기술에 의해 필름으로 전환될 수 있으며, 이 접착제 필름은 금속 또는 폴리올레핀과 같은 적당한 기판에 적층될 수 있다. 별법으로, 접착제 조성물을 폴리올레핀의 한쪽 또는 양쪽 표면에서 표면층으로서 다른 폴리올레핀과 공압출시켜 보다 경제적인 접착제 필름을 제조할 수도 있다.The adhesive composition of the present invention can be melt blended in a twin screw extruder and then pelletized again, as is well known in the art. These melt blended resins can then be converted and applied by various techniques and processes. For example, the adhesive can be converted to a film by a cast or blown film die extrusion technique, which adhesive film can be laminated to a suitable substrate such as metal or polyolefin. Alternatively, the adhesive composition may be coextruded with the other polyolefin as a surface layer on one or both surfaces of the polyolefin to produce a more economical adhesive film.
또다른 방법으로, 본 발명의 접착제 조성물을 이용하여 폴리아미드, 에틸렌 비닐 알콜 공중합체 (EVOH) 또는 폴리에스테르와 같은 극성 배리어 수지를 혼입시켜 극성 배리어 물질에 직접 결합시킴으로써 공압출된 필름을 생성할 수도 있다. 이들 접착제 필름은 이 접착제 필름의 가열 활성화에 의해 다양한 기판에 적층시킬 수 있다. 가열 활성화는 가열된 판 또는 롤러와 직접 접촉시키는 것, 적외선 에너지를 흡수시키는 것, 오븐에서 직접 가열하는 것, 또는 RF 주파수나 극초단파 조사를 통해 활성화시키는 것이 포함되지만 이에 제한되지는 않는 다양한 방법에 의해 수행할 수 있다.Alternatively, a coextruded film may be produced by incorporating a polar barrier resin such as polyamide, ethylene vinyl alcohol copolymer (EVOH) or polyester using the adhesive composition of the present invention to directly bond to the polar barrier material. have. These adhesive films can be laminated on various substrates by heat activation of this adhesive film. Heat activation may be by a variety of methods, including but not limited to direct contact with a heated plate or roller, absorbing infrared energy, heating directly in an oven, or activating via RF frequency or microwave irradiation. Can be done.
본 발명의 접착제 조성물의 또다른 적용에서, 예를 들어 압출 적층, 압출 코팅, 공압출 적층 및 공압출 코팅을 비롯하여 당업계에 널리 공지된 방법으로 접착제를 기판 상에 직접 코팅할 수 있다. 본 발명의 접착제 조성물을 EVOH, 폴리아미드 또는 폴리에스테르와 같은 극성 배리어 수지에 결합시키는데 사용할 수 있다. 또한 스틸, 알루미늄, 구리 및 황동과 같은 금속과 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀에 결합시키는데 사용할 수도 있다. In another application of the adhesive composition of the present invention, the adhesive can be coated directly onto the substrate by methods well known in the art including, for example, extrusion lamination, extrusion coating, coextrusion lamination and coextrusion coating. The adhesive composition of the present invention can be used to bond to polar barrier resins such as EVOH, polyamides or polyesters. It can also be used to bond metals such as steel, aluminum, copper and brass to polyolefins such as polyethylene, ethylene copolymers and polypropylene.
본 발명의 한 실시 태양에서,In one embodiment of the invention,
(a) 선형 저밀도 폴리에틸렌 (예, 엑손모빌로부터 시판되는 이그젝트 또는 노바 케미칼스 (Nova Chemicals)로부터 시판되는 스클레이어 (Sclair, 등록상표)) 0 내지 90 중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 60 중량부,(a) 0 to 90 parts by weight, more preferably 20 to 60, linear low density polyethylene (e.g., ejector from ExxonMobil or Sclair® commercially available from Nova Chemicals) Weight,
(b) 말레산 무수물 그라프트 폴리에틸렌 (예, 듀폰 (DuPont)으로부터 시판되는 퓨사본드 (Fusabond, 등록상표)) 5 내지 95 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량부,(b) 5 to 95 parts by weight, more preferably 10 to 30 parts by weight, of maleic anhydride graft polyethylene (e.g., Fusabond®, available from DuPont);
(c) 내충격성 폴리스티렌 (예, 노바 케미칼스로부터 시판되는 하이 퍼포먼스 스티레닉스) 5 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 35 중량부 및(c) 5 to 40 parts by weight, more preferably 10 to 35 parts by weight of impact resistant polystyrene (e.g., high performance styrene) available from Nova Chemicals;
(d) 에틸렌-프로필렌 디엔 고무 화합물 (예, 듀폰-다우 엘라스토머스 (DuPont-Dow Elastomers)로부터 시판되는 노르델 아이피 (Nordel IP, 등록상표)) 0 내지 30 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 25 중량부(d) 0 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 25, of an ethylene-propylene diene rubber compound (e.g., Nordel IP, commercially available from DuPont-Dow Elastomers). Parts by weight
를 함유하는 출발물질 (여기서, 수지 조성물 중 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부임)로부터 제조된 수지 조성물이 제공된다.There is provided a resin composition prepared from a starting material containing (wherein the total amount of components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight).
본 발명의 두번째 실시 태양에서, In a second embodiment of the invention,
(a) 바람직하게는 비닐 아세테이트 3 내지 40 중량％, 보다 바람직하게는 5 내지 30 중량％를 포함하는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (예를 들어, 적합한 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체가 듀폰에 의해 엘백스 (Elvax, 등록상표)라는 상품명으로 시판되고 있음) 0 내지 90 중량부, 보다 바람직하게는 40 내지 60 중량부,(a) ethylene vinyl acetate copolymers, preferably comprising 3 to 40% by weight of vinyl acetate, more preferably 5 to 30% by weight (for example, suitable ethylene vinyl acetate copolymers are Commercially available under the trade name) 0 to 90 parts by weight, more preferably 40 to 60 parts by weight,
(b) 말레산 무수물 그라프트 폴리에틸렌 (예, 듀폰으로부터 시판되는 퓨사본드) 5 내지 95 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량부,(b) 5 to 95 parts by weight, more preferably 10 to 30 parts by weight of maleic anhydride graft polyethylene (e.g., fusabond available from DuPont),
(c) 내충격성 폴리스티렌 (예, 노바 케미칼스로부터 시판되는 하이 퍼포먼스 스티레닉스) 5 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 35 중량부 및(c) 5 to 40 parts by weight, more preferably 10 to 35 parts by weight of impact resistant polystyrene (e.g., high performance styrene) available from Nova Chemicals;
(d) 에틸렌-프로필렌 디엔 고무 화합물 (예, 듀폰-다우 엘라스토머스로부터 시판되는 노르델 아이피) 0 내지 30 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 25 중량부(d) 0 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 25 parts by weight of an ethylene-propylene diene rubber compound (eg, Nordel IP commercially available from DuPont-Dow Elastomers)
를 포함하는 (여기서, 수지 조성물 중 성분 (a), (b), (c) 및 (d)의 총량은 100 중량부임) 접착제 조성물이 제공된다.An adhesive composition is provided, wherein the total amount of components (a), (b), (c) and (d) in the resin composition is 100 parts by weight).
본 발명의 이들 두 바람직한 실시태양에서, 폴리이소부틸렌이 에틸렌-프로필렌 디엔 엘라스토머 화합물 대신에 사용될 수 있다. 또한, 유사한 효과가 있는 부타디엔 함량이 다른 폴리스티렌류 스티렌-부타디엔 엘라스토머를 사용할 수 있다.In these two preferred embodiments of the invention, polyisobutylene can be used in place of ethylene-propylene diene elastomer compounds. In addition, polystyrene-styrene-butadiene elastomers having different butadiene contents with similar effects can be used.
본 발명의 접착제 조성물의 각 성분은 최종 접착제에 특정한 속성을 제공하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 또는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체와 같은 저융점 폴리올레핀은 접착제의 낮은 활성화 온도 특성을 높인다. 그라프트 중합체는 주로 접착제 조성물이 금속 기판에 보다 우수하게 결합하도록 한다. 엘라스토머 성분은 탈결합에 대한 내성을 높이고 최종 접착제 조성물의 인성을 증가시킨다. 마지막으로, 폴리스티렌류 성분은 우수한 응집 파괴 특성 뿐만 아니라 놀랍게도 보 다 높은 결합 특성을 제공한다.Each component of the adhesive composition of the present invention preferably provides specific properties to the final adhesive. Low melting point polyolefins, such as polyethylene or ethylene vinyl acetate copolymers, increase the low activation temperature properties of the adhesive. Graft polymers primarily allow the adhesive composition to bind better to the metal substrate. The elastomeric component increases resistance to debonding and increases the toughness of the final adhesive composition. Finally, the polystyrene components not only provide good cohesive failure properties but also surprisingly higher binding properties.
본 발명의 바람직한 접착제 조성물은 ASTM-1238E로 측정시 용융 유속이 0.1 내지 100 dg/분, 보다 바람직하게는 0.5 내지 50 dg/분, 가장 바람직하게는 0.8 내지 25 dg/분일 수 있다. DSC에 의해 측정된 최대 융점은 조성물에 따라 55℃ 내지 140℃일 수 있다.Preferred adhesive compositions of the present invention may have a melt flow rate of 0.1 to 100 dg / min, more preferably 0.5 to 50 dg / min, most preferably 0.8 to 25 dg / min as measured by ASTM-1238E. The maximum melting point measured by DSC can be from 55 ° C. to 140 ° C., depending on the composition.
높은 박리강도, 필름으로 가공되는 경우 낮은 표면 점착성 및 저온에서의 결합성이 독특하게 조합되어 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 접착제는 알루미늄 및 스틸 빌딩 판넬의 제조에서 유용하다.Preferred adhesives of the present invention are useful in the production of aluminum and steel building panels because of their unique combination of high peel strength, low surface tack and low temperature bonding when processed into films.
하기 실시예는 내충격성 폴리스티렌 (HIPS)과 같은 폴리스티렌류를 사용하여 추가적인 박리 강도, 응집 파괴되는 성질 및 비-점착성 접착제 필름을 제공하는 놀라운 잇점을 보여준다.The examples below show the surprising advantages of using polystyrenes such as impact resistant polystyrene (HIPS) to provide additional peel strength, cohesive failure properties and non-stick adhesive films.
<실시예 1><Example 1>
표 1은 내충격성 폴리스티렌 ("HIPS")이 각각 0 중량％, 10 중량％ 및 20 중량％인 조성물 1A, 1B 및 1C를 나타낸다. 이들 조성물을 처음에 드라이 블렌딩하였고 소형 동방향 회전 이축 압출기로 주입하였다. 용융된 배합 물질을 펠렛화하고, 그 후 취입하여 평균 두께가 약 75 마이크론인 필름을 제조하였다. 그 후, 상기 필름을 접착제 층으로서 사용하여 도 1a 및 1b에서 도시한 바와 같이 5층 복합재 구조물을 만들었다. 알루미늄은 알루다인 (aludyne)에서 처리한 것이고, 두께는 0.38 mm이었다. 사용된 폴리에틸렌 코어는 두께 2 mm의 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 시트이었다.Table 1 shows Compositions 1A, 1B and 1C with impact resistant polystyrene (“HIPS”) of 0 wt%, 10 wt% and 20 wt%, respectively. These compositions were initially dry blended and injected into a small co-rotating twin screw extruder. The molten blended material was pelleted and then blown to produce a film having an average thickness of about 75 microns. The film was then used as the adhesive layer to make a five-layer composite structure as shown in FIGS. 1A and 1B. Aluminum was treated in aludyne and was 0.38 mm thick. The polyethylene core used was a low density polyethylene (LDPE) sheet 2 mm thick.
상기 구조물을 전열 프레스에서 하기와 같이 적층시켰다 (도 1a 및 1b 참조).The structures were laminated as follows in an electrothermal press (see FIGS. 1A and 1B).
1- 100℃에서 4.5분동안 5층 구조물을 예열시킴.Preheat the 5-layer structure at 1-100 ° C. for 4.5 minutes.
2- 135℃에서 20초동안 5 kgf/㎠의 압력을 가함.2- Apply 5 kgf / cm 2 pressure at 135 ° C. for 20 seconds.
3- 압력을 풀고 프레스에서 추가로 135℃에서 1.5분동안 정치시킴.3- Release the pressure and let stand for 1.5 minutes at 135 ° C in the press.
4- 시료를 실온에서 공기로 냉각시킴.4- Cool the sample to air at room temperature.
그 후, 인스트론 (Instron, 등록상표) 기기를 사용하여 복합재 구조물의 박리강도 (ASTM 1876)를 측정하였다.The peel strength (ASTM 1876) of the composite structure was then measured using an Instron® instrument.
박리강도 시험동안 하기 조건을 이용하였다.The following conditions were used during the peel strength test.
i) 크로스헤드 속도: 100 mm/분i) crosshead speed: 100 mm / min
ii) 박리 모드: 180°ii) Peel Mode: 180 °
의 조건을 이용하였다.The conditions of were used.
표 1의 마지막 두 열은 d 성분 (HIPS)의 양이 0 중량％에서 20 중량％로 증가하는 것에 따른 박리강도 및 파괴 방식의 결과를 보여주고 있다. 조성물 1A를 조성물 1B 및 1C와 비교하면, 폴리스티렌류 HIPS 성분의 존재로 인해 박리강도가 증가하는 놀라운 효과를 알 수 있다. 또한, 응집 파괴를 달성하는 것이 매우 바람직하다 (폴리에틸렌 및 알루미늄이 각각 50/50). 시료 1C는 다른 두 조성물에서의 접착제 파괴에 비해 80％의 응집 파괴를 나타내고 있다.The last two columns of Table 1 show the results of peel strength and failure mode as the amount of component d (HIPS) increases from 0% to 20% by weight. Comparing Composition 1A with Compositions 1B and 1C, the surprising effect of increasing the peel strength due to the presence of the polystyrene HIPS component is seen. It is also very desirable to achieve cohesive failure (polyethylene and aluminum 50/50 respectively). Sample 1C shows 80% cohesive failure compared to the adhesive failure in the other two compositions.
<실시예 2><Example 2>
실시예 1에서 기술된 바와 같이 시료를 제조하되, 폴리에틸렌/접착제가 공압출된 블로운 필름을 만들고, 이를 순수한 접착제 필름 대신 사용하여 접착제 사용 비용을 낮추었다. 조성물 2A, 2B 및 2C와 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)을 함께 공압출시켜 LLDPE-접착제 (각 층의 두께는 25 마이크론임)를 제조하였다. 그 결과가 표 2에 요약되어 있다. 1C와 2A (각각 29.8 대 16.5 kgf/25mm)의 비교에서 알 수 있듯이, 공압출된 필름은 일반적으로 더 낮은 박리강도를 나타내지만, 이들은 여전히 실용적이다. 내충격성 폴리스티렌을 30 중량％ 수준으로 첨가하는 경우 (2C), 더 낮은 박리강도를 나타내었다. 비록 최상의 것은 아니지만, 후자의 조성물도 여전히 실용적이다. Samples were prepared as described in Example 1, but a blown film co-extruded with polyethylene / adhesive was made and used in place of pure adhesive film to lower the adhesive usage cost. Coextruded together compositions 2A, 2B and 2C and linear low density polyethylene (LLDPE) to prepare LLDPE-adhesives (each layer having a thickness of 25 microns). The results are summarized in Table 2. As can be seen from the comparison of 1C and 2A (29.8 vs 16.5 kgf / 25mm, respectively), coextruded films generally exhibit lower peel strengths, but they are still practical. When the impact resistant polystyrene was added at a level of 30% by weight (2C), lower peel strength was shown. Although not the best, the latter composition is still practical.
<실시예 3><Example 3>
본 실시예에서는 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌을 기재 수지로 사용하여 조성물을 만들었다. 표 3에 그 조성물이 요약되어 있다. 시료 3A, 3B 및 3C를 실시예 1 및 2에서 기술된 바와 같이 제조하였다. 3D 및 3E의 마지막 두 조성물은 2 단계로 제조하여, 실제 상업적인 생산에 보다 근사하도록 하였다. 처음에 3D 및 3E의 접착제를 149℃ 온도에서 30초동안 8.5 kgf/㎠의 압력을 가하여 알루미늄에 적층시켰다. 그 후, 예비 적층된 이들 알루미늄 시트를 예열된 LDPE 코어와 함께 132℃에서 8.5 kgf/㎠의 압력으로 10초동안 압착시켰다. 박리 시험을 다른 실시예에서 사용된 180°와는 달리 90°각도에서 수행하였다. 조성물 3D는 3C를 반복한 것이며 다른 적층 및 시험 방법을 수행하여 비교하는데 사용하였다. 3D 시료는 3C 시료의 90°박리 시험 대신 180°박리 시험을 하였기 때문에 3C보다 훨씬 더 낮은 박리강도를 나타내었다.In this example, the composition was made using metallocene linear low density polyethylene as the base resin. Table 3 summarizes the composition. Samples 3A, 3B and 3C were prepared as described in Examples 1 and 2. The last two compositions of 3D and 3E were prepared in two steps, making them more similar to actual commercial production. The adhesives of 3D and 3E were initially laminated to aluminum at a pressure of 8.5 kgf / cm 2 at 149 ° C. for 30 seconds. These pre-laminated aluminum sheets were then pressed with preheated LDPE cores at 132 ° C. at a pressure of 8.5 kgf / cm 2 for 10 seconds. Peel test was performed at a 90 ° angle, unlike 180 ° used in other examples. Composition 3D was a repeat of 3C and used to compare and perform other lamination and testing methods. The 3D sample showed much lower peel strength than 3C because the 180 ° peel test was used instead of the 90 ° peel test of the 3C sample.
일단, 내충격성 개질 폴리스티렌 (HIPS)의 양을 0 중량％로부터 20 중량％ (3A 내지 3C 시료 비교시)로 더 증가시키면 박리 강도가 유의하게 증가되었다. 또한, 파괴 방식도 개선되었고 더욱 응집성이 되었다. HIPS 30％를 함유하는 3E 시료는 높은 박리 강도 값 (90°박리 모드에서 20.5 kgf/25 mm) 및 0.0％ 응집 파괴도를 나타내었다. 본 발명의 약 132℃의 "저 적층 온도"를 이용하는 경우 현재 상업적 제조에 사용되는 제품들은 모두 부적합했음에 주목해야 한다.Once the amount of impact resistant modified polystyrene (HIPS) was further increased from 0% to 20% by weight (compare 3A to 3C samples), the peel strength was significantly increased. In addition, the failure mode was improved and more cohesive. 3E samples containing 30% HIPS exhibited high peel strength values (20.5 kgf / 25 mm in 90 ° peel mode) and 0.0% cohesive failure. It should be noted that when using the " low lamination temperature " of about 132 ° C. of the present invention, all of the products currently used in commercial manufacturing were unsuitable.
본 발명이 바람직한 실시 태양에 관하여 증명되고 기술되었지만, 당업자는 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 주제 및 범위에 어긋나지 않게 다른 변화, 변형, 첨가 및 생략을 할 수 있음을 이해해야 한다.
While the invention has been demonstrated and described with respect to preferred embodiments, it should be understood by those skilled in the art that other changes, modifications, additions and omissions may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
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