KR100347189B1

KR100347189B1 - 접착조성물

Info

Publication number: KR100347189B1
Application number: KR1019970081633A
Authority: KR
Inventors: 민규홍; 나용훈; 이상국
Original assignee: 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2005-02-24
Also published as: KR19990061374A

Abstract

본 발명은 아크릴 수지, 상기 아크릴 수지 100중량부에 대하여 메틸 메타크릴레이트(MMA)계 아크릴 수지 20 내지 50 중량부 및 무기 충진제 0 내지 4 중량부를 포함하는 접착 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 접착 조성물은 120℃의 낮은 온도에서도 전사가 가능하므로 전사공정의 생산성을 높일 수 있고 우수한 접착력과 내 블록킹(blocking)성을 가질 뿐만 아니라 투명 접착층을 형성한다.

Description

접착 조성물

현대 생활에서는 플라스틱 카드가 여러 분야에서 널리 사용되고 있으며, 플라스틱 카드의 재료는 주로 폴리염화비닐(PVC)이다.

플라스틱 카드는 인쇄, 투명 홀로그램, 마그네틱 스트라이프, 필기가능한 피그먼트 및 표면 보호층 등의 소재로 사용되고, 모두 필름(주로 내열성이 좋은 폴리에스테르 필름이 사용됨)이 운반체(carrier) 역할을 하고, 이형층, 기능층, 접착층등으로 다층 코팅이 되어 있다. 이 다층필름을 열과 압력을 이용하여 PVC에 전사시키는 방법으로 플라스틱 카드가 제조된다. 이러한 다층필름에 사용되는 접착층은 PVC와 접착력이 크고 가능한 한 낮은 온도에서 접착이 가능해야 하며, 필름으로 권취(winding)되어 있는 상태에서 배면(반대면)으로 전사가 일어나지 않아야(즉, 내 blocking성이 있어야) 하고, 투명 홀로그램, 보호 필름 등의 투명 필름에 사용될 경우에는 투명성이 요구된다.

상기와 같은 접착층을 구성하는 접착 조성물에 있어서 가장 중요한 특성인 접착력과 내 블록킹성은 상반되는 성질이므로 이를 적절히 조절하는 것이 중요하다.

이러한 다층필름 제조용 접착 조성물에서 접착력과 내블록킹성을 증가시키기 위한 선행기술로는 접착층의 배면에 이형코팅을 하는 방법이 보고되어 있으나, 이 방법은 낮은 온도에서 접착이 가능한 장점이 있음에도 불구하고 생산성의 감소로 인하여 제조원가가 상승하는 단점이 있다. 또한, 접착층을 높은 온도(150℃ 이상)에서만 전사되도록 견고하게 만드는 방법도 보고되었으나, 이 방법은 배면 이형코팅 없이도 블록킹이 발생하지 않는 장점이 있는 반면, 전사 온도가 높아 카드제조 작업시에 생산성이 떨어지는 단점이 있다.

상술한 바와 같이, 지금까지 보고된 접착 조성물들은 복잡한 공정으로 인한 생산성 감소로 제조원가가 증가하거나, 전사온도가 높아 전사업체의 생산성이 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 온도에서 전사가 가능하면서도 접착력과 내 블록킹성이 모두 양호하고, 투명한 접착층을 형성하는 접착 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 아크릴 수지, 상기 아크릴 수지 100중량부에 대하여 메틸 메타크릴레이트계 아크릴 수지 20 내지 50 중량부 및 무기 충진제 0 내지 4 중량부를 포함하는 접착 조성물이 제공된다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 접착 조성물의 주성분으로서 아크릴 수지를 사용하며, 아크릴 수지로서는 MMA계, MA계, EMA계 및 BMA계 수지 등이 사용될 수 있고, MMA계 아크릴 수지가 바람직하다. 또한, 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 -10 내지 110℃, 산가(acid value)가 0 내지 20인 것을 사용할 수 있고, Tg가 30 내지 70℃, 산가가 0내지 15인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 수지로서는 상용되는 것으로서, Tg가 45℃이고 산가가 12인 MMA계 공중합체, 예를 들어, Elvacite 2028(ICI사, 영국)을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

MMA계 아크릴 수지는 내 블록킹성과 접착력을 향상시키기 위한 목적으로 조성물에 첨가하며, 아크릴 수지 100중량부에 대하여 20 내지 50 중량부, 더욱 바람직하게는 30 내지 40 중량부의 양으로 사용된다. MMA계 아크릴 수지의 사용량이 20 중량부 미만이면 내 블록킹성이 감소하고, 50 중량부를 초과하면 전사온도가 상승하는 문제가 있다. MMA계 아크릴 수지로서는 유리전이온도(Tg)가 -10 내지 110℃인 수지를 사용할 수 있으며, Tg가 30 내지 110℃인 MMA계 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, Tg가 105℃인 Acryloid A11(Rohm & Hass 제품)을 사용하는 것이 가장 바람직한데, 이 수지는 투명하고, 고온에서 접착력이 좋으면서, Tg가 높아 내 블록킹성을 개선하는데 유리하다.

아크릴 수지중 MMA계를 사용하면 PET 필름과는 접착력이 낮아 내 블록킹성이 좋고 PVC와는 접착력이 양호하며, 아크릴 수지의 Tg는 접착 온도 및 블록킹에 관련된다. Tg가 낮을수록 접착온도는 낮아지지만 블록킹도 쉬워지므로 이를 적절히 조절하는 것이 중요하다.

Tg가 높은 MMA계 아크릴 수지를 아크릴 수지 100중량부에 대하여 50 중량부 이상 사용하면 내 블록킹성과 접착력이 향상되며, 따라서, 접착 조성물중 무기 충진제를 생략할 수도 있다. 이러한 조성물은 특별히 높은 투명성을 요구하는 다층필름의 접착층으로 사용될 수 있으며, 역시 본 발명의 범위에 포함된다.

무기 충진제는 내 블록킹성을 증가시키기 위한 목적으로 첨가되며, 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 0 내지 4 중량부의 양으로 사용된다. 상기한 바와 같이, MMA계 아크릴 수지의 함량이 아크릴 수지 100 중량부에 대해 50 중량부를 초과하는 경우에는 무기 충진제를 사용하지 않아도 내 블록킹성이 양호하므로 투명한 용도에 사용가능한 접착 조성물이 된다. 무기 충진제의 양이 4 중량부를 초과하면 접착력이 감소하는 문제가 발생한다. 무기 충진제로서는 SiO₂, TiO₂, 유기 점토 등 입자 크기가 작은 것을 특징으로 하는 것들로서 입자 크기가 0.1 내지 0.5μm인 것을 사용할 수 있으며, Nipsil E220A(입자크기: 1.0μm, Nippon Silica 제품)을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 접착층 조성물을 용해시키기 위한 용제의 선택에 따라 접착층 표면의 모양이 달라 지므로, 용제의 선택도 블록킹성과 관련이 깊다. 용매가 수지의 건조 표면을 약간 거칠게 만들어 주므로, 내 블록킹성을 증가시키기 위해서는 톨루엔, 메탄올, n-헥산, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤 또는 이들의 혼합용매 등의 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 톨루엔/메탄올/n-헥산을 60/20/20(v/v/v)의 비율로 사용하는 것이 가장 바람직하나, 이들의 혼합비율은 필요에 따라 적절히 변경시킬 수 있다. n-헥산의 비율이 증가하면 내 블록킹성은 증가하나 액의 층분리(수지의 진용매가 아님)가 발생하고, n-헥산의 비율이 감소하면 내 블록킹성은 감소하나 액 안정성이 있다.

본 발명의 접착 조성물로 이루어진 접착층의 도포량은 0.5 내지 1.0g/m², 바람직하게는 0.8g/m²이다. ^.도포량이 0.5g/m²미만이면 내 블록킹성은 증가하지만 접착력이 감소되고, 1.0g/m²를 초과하면 접착력은 증가하나, 내 블록킹성이 감소하고 제조원가가 상승한다.

접착 조성물의 건조는 용제의 증발이 가능한 조건으로서 100 내지 140℃에서 3 내지 10초동안 건조시키는 것이 적당하다. 100℃ 미만에서는 건조가 잘 일어나지 않고, 140℃를 초과하는 고온에서 건조시키면 블록킹이 증가한다.

본 발명의 접착 조성물은 접착층이 사용될 수 있는 다층필름이라면 어느 것에나 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 120℃의 낮은 온도에서 전사가 가능하므로 전사 공정에서의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 접착력과 내 블록킹성이 우수하다.

이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예에서 접착층의 물성은 다음과 같이 측정하였다.

〈물성 평가 방법〉

① 전사온도

접착 조성물을 PVC에 라미네이팅시켜 접착이 되는 온도를 측정하였다.

② 접착력

최저 전사온도에서 PVC 카드에 전사시킨 면을 그물 폭 1×1 mm가 되게 가로세로로 선을 넣은 후(crosshatch) 셀로테이프로 박리하여 떨어지는 정도를 측정하였으며, 그 결과는 다음과 같이 표시하였다.

○ : 접착력 양호, 전사면의 90% 초과가 안떨어지는 상태

△ : 접착력 중간, 전사면의 90 내지 50%가 안떨어지는 상태

× : 접착력 불량, 전사면의 50%미만이 안떨어지는 상태

③ 내 블록킹성

접착층이 코팅되어 있는 완제품을 권취상태(필름을 여러장 겹쳐서 압력과 장력을 준 상태)에서 60℃, 70% 상대습도로 유지되는 항온항습기에서 24시간 방치후 풀어보면서 배면으로의 전사(이행)상태를 육안으로 관찰하고 그 결과를 다음과 같이 표시하였다.

○ : 내 블록킹성 양호, 10% 미만의 배면전사가 발생함

△ : 내 블록킹성 보통, 10 내지 50% 정도의 배면전사가 발생함

× : 내 블록킹성 불량, 50% 초과의 배면전사가 발생함.

〈실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3〉

본 실시예에서는 다양한 조성을 갖는 접착 조성물을 보호필름의 접착층으로 적용한 후 그의 물성을 측정하였다.

폴리에스테르 필름 19μ에 보호층(아크릴계 수지와 왁스의 혼합물)을 코팅하여 건조시킨 후, 하기 표 1의 조성을 갖는 다양한 접착 조성물을 제조하여 그 위에 코팅하였다. 접착 조성물의 도포량은 0.8g/m²으로 하였고, 접착층은 120℃에서 5초 동안 건조시켰다. 제조된 필름을 상기 평가방법에 따라 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

접착 조성물의 조성(단위: kg)

구성 성분	비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
아크릴 수지(Elvacite 2028)	10	10	10	10	10	10	10
MMA계 아크릴 수지(Acryloid A11)	0.3	0.5	1	2	3	4	5
무기 충진제(Nipsil E220A)	0.5	0.5	0.5	0.4	0.3	0.2	0
톨루엔	53.2	53	52.5	51.6	50.7	49.8	49
메탄올	18	18	18	18	18	18	18
n-헥산	18	18	18	18	18	18	18
총량	100	100	100	100	100	100	100

[표 2]

접착층의 물성 평가 결과

물성 항목	비교예 1	비교예 2	비교예 3	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
전사온도(℃)	110	110	120	120	130	140	140
내 블록킹성	△	△	△	○	○	○	○
접착력	○	○	○	○	○	○	○

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 내지 3의 접착층은 내 블록킹성이 불량하였으나, 실시예 1 내지 4의 접착 조성물은 양호한 내 블록킹성 및 접착력을 나타내었다. 특히, 실시예 4의 접착 조성물은 무기 충진제를 사용하지 않았음에도 불구하고 양호한 내 블록킹성 및 접착력을 나타내므로 투명 다층필름의 접착층으로 사용할 수 있다.

본 발명의 접착 조성물은 120℃의 낮은 온도에서도 전사가 가능하므로 전사공정의 생산성을 높일 수 있고 우수한 접착력과 내 블록킹(blocking)성을 가질 뿐만 아니라 투명 접착층을 형성한다.

Claims

아크릴 수지, 상기 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 메틸 메타크릴레이트(MMA)계 아크릴 수지 20 내지 50 중량부, 및 무기 충진제 0 내지 4 중량부를 포함하는 접착 조성물로서, 상기 아크릴 수지는 Elvacite 2028(영국 ICI사 제품)인 접착 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 메틸 메타크릴레이트계 아크릴 수지가 Acryloid A11(Rohm & Hass 제품)인 접착 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 무기 충진제가 Nipsil E220A(일본 Nippon Silica사 제품)인 접착 조성물.