[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,
a) ⅰ) 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산에스테르 단량체
55∼99.3 중량부;
ⅱ) α,β 불포화카르복실산 단량체 0.5∼20 중량부;
ⅲ) 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 및 디에틸아미노프로필(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 비닐기를갖는 3급 아민화합물 0.1∼20 중량부; 및
ⅳ) 수산기를 포함하는 비닐계 단량체 0.1∼5 중량부
를 공중합하여 얻은 아크릴계 공중합체 100 중량부;
b) 가교제 0.01∼5 중량부; 및
c) 점착성 부여 수지 1∼100 중량부
를 포함하는 가열활성 점착제 조성물을 제공한다.
[작 용]
본 발명은 상온에서의 응집력이 우수하고, 승온시 분자간 결합력이 낮아지는 산-염기 상호작용을 이용하여 유동특성을 부여할 수 있는 아크릴계 공중합체 조성물을 가열활성 점착제의 조성물에 포함시킴으로써 우수한 응집력과 유동특성을 나타내도록 한 것이다.
이를 위하여 상기 a)의 점착성을 부여하는 아크릴계 공중합체는 일반적인 용액중합법, 광중합법, 벌크(bulk)중합법, 서스펜젼(suspension)중합법, 에멀젼(emulsion)중합법 등을 사용하여 제조한다. 특히 가열활성 점착제를 위하여 승온과정에서 중합하는 것이 바람직하며, 이는 중합할 때 단량체들의 상호작용에 의한 중합반응의 불균일화를 감소시키기 위한 것이다. 중합온도는 50∼140 ℃가 바람직하며, 단량체들이 균일하게 혼합된 상태에서 개시제를 첨가하는 것이 바람직하다. 점착제의 점탄성 특성은 주로 고분자 사슬의 분자량, 분자량분포 및 분지구조의 존재량에 의존하는데 주로 분자량에 의하여 결정되며, 바람직한 분자량은 10만 내지 200만이며, 일반적으로 잘 알려진 라디칼 공중합 과정을 거쳐 제조할 수 있다.
상기 a)의 아크릴계 공중합체를 제조하는데 사용되는 원료들에 있어서, 상기 ⅰ)의 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산에스테르 단량체는 알킬기가 장쇄 형태로 되면 점착제의 응집력이 낮아지기 때문에 고온 하에서 응집력을 유지하기 위하여 알킬기의 탄소수를 4 내지 8의 범위에서 선택하는 것이 더욱 바람직하다.
사용량은 a)의 아크릴계 공중합체 100 중량부 내에서 55 내지 99.3 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60 내지 97 중량부를 투입하여 공중합시키는 것이 효과적이다. 사용량이 55 중량부 미만일 경우에는 점착제의 초기 점착 특성이 낮아지게 되고 비용이 상승하는 요인을 제공한다. 또한 99.3 중량부를 초과할 경우에는 응집력이 낮아지게 된다.
상기 ⅰ)의 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산에스테르 단량체의 예로는 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트 등이 있다. 또한 점착제의 유리전이온도를 조절할 목적 및 다른 기능특성을 부여하기 위하여 아크릴로니트릴, 스티렌, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 비닐아세테이트 등의 공중합 단량체가 사용될 수 있으며, 이들 단량체들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 a)의 아크릴계 공중합체를 제조하는데 사용되는 원료들에 있어서, 상기 ⅱ)의 α,β 불포화카르복실산 단량체는 a)의 아크릴계 공중합체 100 중량부 내에서 0.5 내지 20 중량부 포함시켜 공중합시키는 것이 바람직하다. 0.5 중량부 미만의 사용은 접착력을 저하시키고, 20 중량부를 초과하여 사용하면 응집력 상승에 의하여 승온 유동특성을 저하시키게 된다. 이러한 α,β 불포화카르복실산 단량체의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레이산, 말레인산 무수물 등이 있으며, 이들은 필요시 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 a)의 아크릴계 공중합체를 제조하는데 사용되는 원료들에 있어서, 상기 ⅲ)의 비닐기를 갖는 3급 아민화합물은 카르복실산 작용기와 상호작용하여 온도에 따른 가열활성 기능을 부여하는 것으로, a)의 아크릴계 공중합체 100 중량부 내에서 0.1 내지 20 중량부 포함시켜 공중합시키는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만의 사용은 가열활성 효과가 낮고, 20 중량부를 초과하여 사용하면 승온 유동 특성을 감소시키게 된다. 이러한 비닐기를 갖는 3급 아민화합물의 예로는 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노프로필(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 이외에도 비닐기를 포함하는 다른 3급 아민화합물들이 본 발명의 목적에 부합하는 한 모두 사용될 수 있다.
상기 a)의 아크릴계 공중합체를 제조하는데 사용되는 원료들에 있어서, 상기 ⅳ)의 수산기를 포함하는 비닐계 단량체는 단독으로 또는 가교제와 반응하여 승온시 점착제가 응집파괴되지 않도록 화학결합에 의해 응집력을 부여하는 것으로, 특히 상기 b)의 가교제와 반응하여 부분 가교 구조를 형성할 수 있다. 이 단량체는 a)의 아크릴계 공중합체 100 중량부 내에서 0.1 내지 5 중량부 포함시켜 공중합시키는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만의 사용은 승온시 응집파괴가 일어나기 쉬우며, 5 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 승온 유동 특성을 감소시키게 된다. 이러한 수산기를 포함하는 비닐계 단량체의 예로는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 이들은 필요시 단독또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이외에도 수산기를 포함하는 다른 비닐계 단량체들이 본 발명의 목적에 부합하는 한 모두 사용될 수 있다.
상기 b)의 가교제는 이소시아네이트계, 에폭시계, 아지리딘계, 블록화된 이소시아네이트계 등이 사용될 수 있는데 이중에서 이소시아네이트계가 사용상 용이하다. 이 가교제는 a)의 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부 사용되는데 이들은 가교구조를 통하여 승온시 점착제의 유지력을 증진시켜 부착신뢰성을 향상시키는 역활을 한다. 이러한 가교제의 예로, 이소시아네이트계는 톨리렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트의 부가물 등이 있으며, 에폭시계는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜에틸렌디아민 등이 있다.
상기 c)의 점착성 부여 수지는 점착제의 초기 점착 특성을 향상시키는 것으로 a)의 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부 사용된다. 과량 사용은 점착제의 응집력을 감소시키므로 적절하게 첨가되어야 한다. 이러한 점착성 부여 수지의 예로는 (수첨)하이드로카본계 수지, (수첨)로진 수지, (수첨)로진에스테르 수지, (수첨)터펜 수지, (수첨)터펜페놀 수지, 중합로진 수지, 중합로진에스테르 수지 등이며, 이들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 가열활성 점착제 조성물은 상기 성분 이외에 특정 목적을 위하여 에폭시 수지 및 경화제 등을 혼합하여 사용할 수 있으며, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충전제 등도 적절히 첨가하여 사용할 수 있다. 또한 일반적으로 잘 알려진 적절한 광개시제의 첨가로 광중합 경화방법에 의하여 제조될 수도 있다.
본 발명의 가열활성 점착제 조성물은 가교밀도가 10 내지 90 %를 나타내는 것이 바람직하다.
본 발명의 가열활성 점착제 조성물은 가열활성이 필요한 점착 제품에 용도 제한없이 사용될 수 있으며, 특히 반사시트, 구조용 점착시트 등의 산업용 시트,사진용 점착시트, 차선표시용 점착시트, 광학용 점착제품, 또는 전자부품용 점착제 등에 적절히 사용될 수 있다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 단 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
(아크릴계 공중합체 제조)
질소가스가 환류되고 온도조절이 용이하도록 냉각 장치가 설치된 1000 ㎖ 용량의 반응기에 표 1에 나타낸 조성과 같이 n-부틸아크릴레이트(BA; n-butylacrylate) 52 중량부, 메틸아크릴레이트(MA; methylacrylate) 35 중량부, 아크릴산(AA; acrylic acid) 7 중량부, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트(DEAMA; diethylaminoethylmethacrylate) 5중량부, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트(2-HEMA; 2-hydroxyethyl(metha)acrylate) 1 중량부의 단량체 혼합물 및 용제로 에틸아세테이트(EAc; ethylacetate) 100 중량부를 투입하였다.
산소를 제거하기 위하여 질소가스를 20 분 동안 공급하고, 70 ℃로 온도를 유지하고, 균일하게한 후, 반응개시제로 벤조일퍼옥사이드(BPO; benzoylperoxide) 0.035 중량부를 50 % 농도로 에틸아세테이트에 희석시켜 투입하여 10 시간 동안 반응시켜서 최종 아크릴계 공중합체를 제조하였다.
제조된 아크릴계 공중합체의 분자량은 폴리스티렌 표준 시료를 이용하여 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(가열활성 점착제 조성물 제조)
표 2과 같이 상기에서 얻은 아크릴계 공중합체 100 중량부에 가교제로 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물 2 중량부를 에틸아세테이트 용액에 50 % 농도로 희석시킨 용액과 점착성부여 수지로 로진에스테르 수지(허큘리스사 제조 포랄85) 30 중량부를 균일하게 혼합하여 가열활성 점착제 조성물을 제조하였다.
(가열활성 점착층 제조)
상기에서 제조된 가열활성 점착제를 코팅성을 고려하여 적정의 농도로 희석하고, 균일하게 혼합한 후 이형지에 코팅하고, 건조하여 50 ㎛ 두께의 균일한 가열활성 점착층을 얻었다.
(합판 가공에 의한 점착시트 제조)
상기에서 제조된 점착층을 라미네이터를 사용하여 80 ㎛ 두께의 표면처리된 폴리에스테르 필름에 가열 합판 가공하여 점착시트를 제조하였다.
(초기 접착 특성 평가)
상기에서 제조된 점착시트를 2.54 cm x 12.7 cm의 크기로 절단하여 초기 접착 특성(위치 선정 특성)을 측정하여 평가하였다. 이 측정은 특정 각도와 박리속도에 따라 달라지나 180。의 박리강도를 사용하여 상대 평가하였다.
부착시킬 피착재는 에틸아세테이트로 깨끗이 세척한 스텐레스스틸판을 사용하였는데, 측정에 사용하기 전에 24 시간 동안 25 ℃, 50 %의 습도 조건의 항온항습조에서 방치하였다.
점착시트를 뒤편의 이형필름을 제거시키고, 스텐레스스틸판에 위치시켜 무게2 kg의 고무 스퀴즈롤로 압착시켜서 20 분 경과 후에 300 mm/min의 박리속도로 측정하고 그 접착강도를 다음과 같이 평가하여 표 2에 기재하였다.
초기 접착력이 100 gm/in 이하인 경우를 ○로 표시하고, 100∼200 gm/in 인경우를 △로 표시하고, 200 gm/in 이상인 경우를 X로 표시하였다.
(180。 접착력)
상기에서 제조된 점착시트를 2.54 cm x 12.7 cm의 크기로 절단하여 180。 박리강도로 접착력을 평가하였다.
부착시킬 피착재는 에틸아세테이트로 깨끗이 세척한 스텐레스스틸판을 사용하였는데, 측정에 사용하기 전에 24 시간 동안 25 ℃, 50 %의 습도 조건의 항온항습조에서 방치하였다.
점착시트를 뒤편의 이형필름을 제거시키고, 스텐레스스틸판에 위치시키고, 80 ℃의 온도에서 3 분간 진공압착 방법을 사용하여 부착시켰다. 이 후에 상온으로 냉각시키고 20 분 경과한 후에 300 mm/min의 박리속도로 측정하고 그 접착강도를 표 2에 기재하였다.
(유지력)
상기에서 제조된 폴리에스테르 필름에 점착제 조성물이 코팅된 시료를 25 mm x 50 mm의 크기로 절단하여 유지력을 측정하여 시료의 내구신뢰성을 평가하였다.
부착시킬 피착재는 에틸아세테이트로 깨끗이 세척한 스텐레스스틸판을 사용하였는데, 측정에 사용하기 전에 24 시간 동안 25 ℃, 50 %의 습도 조건의 항온항습조에서 방치하였다.
시료를 50 ℃의 온도로 유지되는 항온조를 이용하여 1 kg의 추를 적용하여 1 시간 동안 방치한 후 시료가 미끌어지는 거리(mm)를 측정하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.
점착시트를 뒤편의 이형필름을 제거시키고, 스텐레스스틸판에 위치시키고, 80 ℃의 온도에서 3 분간 진공압착 방법을 사용하여 부착시켰다.
(탈착시 오염)
180。 박리강도로 접착력의 평가에서 승온 접착 후 상온으로 온도를 내리기 직전에 박리됨에 따른 스텐레스스틸판으로의 점착제 전사 현상을 관찰하여 다음과 같이 평가하여 표 2에 기재하였다.
잔류물이 거의 남지 않을 경우를 ○로 표시하고, 다소 오염될 경우를 △로 표시하고, 오염이 심각할 경우를 X로 표시하였다.
실시예 2, 3
표 1에 기재된 아크릴계 공중합체 제조를 위한 조성의 변경을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 아크릴계 공중합체, 가열활성 점착제 조성물, 가열활성 점착층 및 점착시트를 제조하였다. 평가는 실시예 1과 같은 방법으로 초기 접착 특성, 180。 접착력, 유지력, 및 탈착시 오염을 측정하고 표 2에 기재하였다.
비교예 1∼4
표 1의 조성비와 같이 아크릴계 공중합체 제조를 위한 실시예 1의 조성에서 아크릴산(AA; acrylic acid), 디에틸아미노에틸메타크릴레이트(DEAMA; diethyl- aminoethylmethacrylate), 또는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트(2-HEMA; 2-hydroxyethyl(metha)acrylate)를 첨가하지 않거나 부분 첨가하여 공중합하고, 표 2의 조성비와 같이 가열활성 점착제 조성물의 조성에서 가교제, 또는 점착성부여 수지의 양을 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 아크릴계 공중합체, 가열활성 점착제 조성물, 가열활성 점착층 및 점착시트를 제조하였다.
평가는 실시예 1과 같은 방법으로 초기 접착 특성, 180。 접착력, 유지력, 및 탈착시 오염을 측정하고 표 2에 기재하였다.
구 분 |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
비교예 1 |
비교예 2 |
비교예 3 |
비교예 4 |
아크릴계공중합체배합조성(중량부) |
BA |
52.0 |
52.0 |
40.0 |
59.0 |
59.0 |
59.0 |
52.5 |
MA |
35.0 |
25.0 |
47.0 |
40.0 |
33.0 |
35.0 |
35.5 |
AA |
7.0 |
13.0 |
7.0 |
0 |
7.0 |
0 |
7.0 |
DEAMA |
5.0 |
9.0 |
5.0 |
0 |
0 |
5.0 |
5.0 |
2-HEMA |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
0 |
BPO |
0.035 |
0.035 |
0.035 |
0.035 |
0.035 |
0.035 |
0.035 |
용제(EAc) |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
제조된 아크릴계공중합체 분자량 |
37만 |
28만 |
35만 |
42만 |
29만 |
31만 |
32만 |
구 분 |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
비교예 1 |
비교예 2 |
비교예 3 |
비교예 4 |
가열활성점착제조성물배합조성(중량부) |
아크릴계공중합체 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
가교제 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
0 |
점착성 부여수지 |
30 |
30 |
30 |
0 |
30 |
0 |
30 |
물성평가 |
초기 접착성 |
○ |
○ |
○ |
X |
○ |
△ |
○ |
180。접착력(gm/in) |
2300 |
2500 |
3500 |
1500 |
1200 |
800 |
2000 |
유지력(mm) |
0.5 이하 |
0.5 이하 |
0.5 이하 |
3.3 |
5.8 |
2.8 |
1.5 |
탈착시 오염 |
○ |
○ |
○ |
△ |
X |
△ |
X |