KR100790505B1 - 양면 점착 시트 및 휴대 전화기 - Google Patents

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Abstract

양면 점착 시트로 부품을 고정시킨 전자기기가 낙하했을 때에, 그 충격에 의해 부품이 탈락하기 어려운 내충격성이 우수한 양면 점착 시트를 제공한다.
양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층이 전자기기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 상기 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 양면 점착 시트를 제공한다.
내충격성, 점착 시트, 진동수, 손실 탄젠트

Description

양면 점착 시트 및 휴대 전화기{PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE DOUBLE COATED SHEET AND PORTABLE TELEPHONE}
본 발명은 전자기기의 부품을 고정시키는 내충격성 양면 점착 시트에 관한 것이다.
양면 점착 시트류는 가공성 또는 작업성이 양호하기 때문에, 각종 산업 분야에서 부품의 고정용으로 이용되고 있다. 특히, 고정되는 부품이 복잡한 형상일 경우, 또는 자동화 라인에서의 생산성이 요구될 경우는 접착제보다 유리하다. 따라서, 전자기기의 명판(銘板) 또는 정보 표시부의 보호 패널의 고정 등에 양면 점착 시트가 사용되고 있다.
전자기기, 특히, 휴대형 전자기기는 그 용법상 손이나 책상 등으로부터 낙하한 경우에 파손되지 않는 내구성이 요구된다. 그러나, 지금까지는 기기의 낙하 시에 양면 점착 시트로 고정시킨 부품이 탈락하는 경우가 있었다. 이것은 접합부가 낙하 시에 발생한 충격에 견딜 수 없기 때문에, 부품이 탈락했다고 생각된다. 특히, 방오(防汚) 자외선 경화형 도장(塗裝)이 실행되어 있는 부분에 양면 점착 시트 로 부품을 고정시킬 경우, 자외선 경화형 도막(塗膜)이 실리콘 오일을 함유하기 때문에, 충분한 접착력을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 양면 점착 시트로 부품을 고정시킨 전자기기가 낙하했을 때에, 그 충격에 의해 부품이 탈락하기 어려운 내충격성이 우수한 양면 점착 시트를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층이 전자기기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 상기 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 양면 점착 시트가 높은 내충격성을 나타내는 것을 발견하여, 상기 과제를 해결했다.
즉, 본 발명의 양면 점착 시트는, 상기 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층을 전자기기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 상기 손실 탄젠트의 극대치를 1 이상으로 함으로써, 전자기기가 낙하한 경우의 진동 에너지를 양면 점착 시트의 점착제층이 효율적으로 흡수하고, 실리콘 오일을 함유하는 자외선 경화형 도장 면에 대하여 부품을 고정시킨 경우일지라도, 종래의 양면 점착 시트에서는 달성할 수 없는 높은 점착 및 접착 성능을 발현한다.
일반적으로, 부품을 양면 점착 시트로 고정시킨 구조물을 낙하시킨 경우, 그 충격에 의해 구조물은 그 형상 특유의 진동수 영역에서 진동한다. 이것을 고유 진동수 영역이라고 한다. 이 진동수 영역의 에너지(진동 에너지)는 양면 점착 시트 를 통하여 구조물에 접합되어 있는 부품에 전달된다. 따라서, 양면 점착 시트의 진동 에너지 흡수성이 높을수록 부품에 전달되는 진동 에너지는 작아져 부품의 탈락은 발생하기 어렵다.
여기서 말하는 에너지 흡수성은 역학적 에너지를 열 에너지로 변환시키는 비율을 의미하고, 점성과 탄성의 양쪽 성질을 겸비하는 점착제층(점탄성체)의 점성 비율이 높을수록 에너지 흡수성이 우수하다.
점착제층, 즉, 점탄성체의 탄성(저장 탄성률)과 점성(손실 탄성률)을 진동수마다 측정하면, 고진동수 측으로 될수록 양쪽 모두 높은 값을 나타낸다. 이것은 진동수가 높아지면, 탄성체의 성질이 강하게 나타나는 것을 의미한다.
한편, 점성을 탄성으로 나눈 값인 손실 탄젠트는 고진동수 측으로 될수록 상승하고, 일정 점에서 극대치를 나타낸 후에 다시 하강한다. 극대치보다 낮은 진동수 측에서는 점성 및 탄성이 공존하는 점탄성체(점착제)로서의 거동을 나타내고, 극대치보다 높은 진동수 측에서는 유리형상 고체로서의 거동을 나타낸다. 따라서, 극대치를 나타내는 진동수보다 고주파역의 진동 에너지를 흡수할 수 없게 된다. 또한, 극대치가 1을 초과하면 점성이 탄성을 상회하여 에너지 흡수성이 커진다.
이상과 같이, 구조물 낙하 시에 그 충격에 의해 발생하는 고유 진동수 영역에 부품을 고정시키고 있는 양면 점착 시트의 점착제층의 손실 탄젠트 극대치가 있을 경우, 극대치를 초과하는 진동수 영역의 진동 에너지는 점착제층에서 흡수할 수 없어 부품에 도달하고, 부품의 탈락이 발생하기 쉬워진다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 양면 점착 시트는 지지체를 사용할 수도 있고 사용하지 않을 수도 있다. 지지체로서는 특별히 한정은 없으며 공지 관용의 지지체를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 부직포, 직물, 종이 등의 다공질(多孔質) 지지체, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리염화비닐 필름 등의 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 필름 지지체의 경우는, 점착제층과의 투묘성(投錨性)을 향상시키기 위해, 표면 코로나 처리 또는 앵커(anchor) 코팅 처리를 행할 수도 있다.
지지체의 두께는 종래로부터 일반적으로 사용되고 있는 4 내지 200㎛인 것을 사용할 수 있으나, 10 내지 100㎛인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 사용하는 점착제층은, 전자기기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 상기 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 것이다. 상기와 같이, 최대 고유 진동수 미만에 손실 탄젠트의 극대치가 있을 경우는, 진동 에너지를 효율적으로 흡수할 수 없기 때문에, 낙하 시의 충격에 의해 부품이 탈락하기 쉽다. 또한, 상기 손실 탄젠트의 극대치가 1 미만일 경우도 동일하다. 또한, 본 발명의 양면 점착 시트는, 실리콘 오일을 함유하는 자외선 경화형 도장 면에 대한 충분한 내충격성 점착력을 얻기 위해, 점착제층의 손실 탄젠트가 극대치를 나타내는 진동수는 적어도 103㎐ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 104㎐ 이상이다.
점착제층을 구성하는 점착제로서는, 공지의 아크릴계 또는 고무계의 점착제를 사용할 수 있다. 점착제가 아크릴계일 경우는, 단량체 성분으로서 탄소수 2 내지 14의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르를 함유하는 아크릴계 공중합체인 것이 바람직하다. 단량체 성분으로서 탄소수 8 내지 14의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르와, 탄소수 2 내지 6의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르를 함유하는 아크릴계 공중합체이면 보다 바람직하다. 또한, 단량체 성분으로서 측쇄에 수산기, 카르복실기, 아미노기 등의 극성기를 갖는, 아크릴산 에스테르 또는 그 이외의 비닐계 단량체를, 0.01 내지 3질량%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 점착제층의 응집력을 향상시키기 위해, 점착제에 가교제를 첨가할 수도 있다. 가교제로서는 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 킬레이트계 가교제 등을 들 수 있다.
가교도의 지표인 겔 분율은 25 내지 65%의 범위인 것이 바람직하다.
겔 분율은 점착제층을 톨루엔 중에 24시간 침지했을 때의 잔류 겔 질량을 침지 전의 질량으로 나누어 백분율로 나타낸 값이다.
고무계 점착제로서는, 스틸렌-이소프렌-스틸렌 등의 블록코폴리머계, 폴리부타디엔, 폴리부틸렌 등의 합성고무계 점착제, 및 천연고무 등을 사용할 수 있다.
또한, 실리콘계 점착제를 사용한 경우는, 자외선 경화형 도막에 함유되는 실리콘 오일과의 친화성이 높기 때문에 점착성이 향상된다. 실리콘계 점착제는 과산화물 가교 타입 또는 부가 축합 타입을 단체(單體) 또는 혼합으로 사용할 수도 있다. 또한, 아크릴계 또는 고무계 점착제와 혼합하여 사용할 수도 있고, 아크릴계 점착제의 폴리머 주쇄 또는 측쇄에 실리콘 성분을 함유한 점착제를 사용할 수도 있 다.
점착제층에는 필요에 따라 성능을 저해하지 않는 범위에서 각종 첨가제, 예를 들어, 점착 부여 수지, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 충전제, 안료(顔料), 증점제(增粘劑) 등을 첨가할 수도 있다.
본 발명의 점착제층용 도공액은 상기 점착제, 필요에 따라 그 이외의 첨가제를 유기 용매에 용해시켜 조제한다. 유기 용매로서는 상기 배합 성분이 용해되면 특별히 한정되지 않으나, 아세트산 에틸, 톨루엔, 크실렌, 메탄올, 이소프로필알코올 등과 같은 공지 관용의 유기 용제를 단독 또는 혼합으로 사용할 수 있다.
지지체 위에 점착제층을 형성하기 위해서는, 점착제 용액을 롤코터(roll coater)나 다이코터 등에 의해 직접 지지체 위에 도포하는 방법, 또는 세퍼레이터(separator) 위에 일단 점착제층을 형성한 후, 지지체에 전사하는 방법을 이용한다. 건조 후의 점착제층의 바람직한 두께는 30 내지 300㎛, 바람직하게는 50 내지 200㎛이다.
본 발명에서의 양면 점착 시트의 점착제층 손실 탄젠트는, 점탄성 시험기를 사용하여 주파수 분산법에 의해 측정할 수 있다.
전자기기를 낙하시켰을 때에 발생하는 고유 진동수역은, 시험하는 전자기기에 초음파 센서를 고정시키고, 높이 약 5 내지 10㎝로부터 낙하시켰을 때의 센서 출력을 디지털 오실로스코프로 기록하여, 그 결과를 퓨리에(Fourier) 변환시킴으로써, 고유 진동수 분포로서 측정할 수 있다.
본 발명의 양면 점착 시트를 사용하여 부품을 고정시키는데 적합한 전자기기 의 구체적인 예로서는, 휴대 전화기, 휴대형 퍼스널 컴퓨터, 휴대형 정보 단말기기(PDA) 등을 들 수 있다. 전자기기의 표시 패널, 예를 들어, 휴대 전화기의 액정 표시 패널의 에지 또는 본체에 대한 고정 등에 사용할 경우는, 상기 양면 점착 시트에 의한 은폐부의 차광성을 높이기 위해, 양면 점착 시트의 전체 광선 투과율을 20% 이하로 하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 특별히 한정하지 않는 한, 「부」는 「질량부」, 「%」는 「질량%」를 나타내는 것으로 한다.
[실시예]
<점착제 용액 (1)의 조제>
교반기, 환류 냉각기, 온도계, 적하(滴下) 깔때기 및 질소 가스 도입구를 구비한 반응 용기에 부틸아크릴레이트 30부, 2에틸헥실아크릴레이트 67.9부, 아크릴산 2부, β-히드록시에틸아크릴레이트 0.1부, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.2부를 아세트산 에틸 100부에 용해시키고, 80℃에서 8시간 중합하여, 질량 평균 분자량 700,000의 아크릴 공중합체 용액을 얻었다. 아세트산 에틸을 부가하여 불휘발분 40%의 점착제 용액 (1)로 했다.
<양면 점착 시트 (1)의 조제>
상기 점착제 용액 (1) 100부에 이소시아네이트계 가교제(일본 폴리우레탄사 제조 「코로네이트 L-45」; 고형분 45%)를 1부 첨가하여 15분간 교반한 후, 표면을 이형제 처리한 두께 75㎛의 폴리에스테르 필름 위에 건조 후의 두께가 70㎛로 되도록 도공하여, 80℃에서 3분간 건조시켰다. 얻어진 점착 시트를 평량 14g/㎡, 두께 50㎛의 미키 특종 제지사(Miki Tokushu Paper MFG. Co., Ltd.) 제의 부직포(不織布) 「미키론 805」의 양면에 전사하고, 롤러에 의해 40N/㎠의 압력으로 적층 성형(laminating)하며, 그 후, 40℃에서 2일간 숙성시켜 양면 점착 시트 (1)을 얻었다.
[비교예]
<점착제 용액 (2)의 조제>
교반기, 환류 냉각기, 온도계, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입구를 구비한 반응 용기에 부틸아크릴레이트 94.9부, 아크릴산 5부, β-히드록시에틸아크릴레이트 0.1부, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.2부를 아세트산 에틸 100부에 용해시키고, 80℃에서 8시간 중합하여, 질량 평균 분자량 700,000의 아크릴 공중합체 용액을 얻었다. 아세트산 에틸을 부가하여 불휘발분 40%의 점착제 용액 (2)로 했다.
<양면 점착 시트 (2)의 조제>
상기 점착제 용액 (2) 100부에 점착 부여 수지(아라카와 화학사 제조 「슈퍼에스테르 A100」) 12부, 이소시아네이트계 가교제(일본 폴리우레탄사 제조 「코로네이트 L-45」; 고형분 45%)를 1부 첨가하여 15분간 교반한 후, 표면을 이형제 처리한 두께 75㎛의 폴리에스테르 필름 위에 건조 후의 두께가 70㎛로 되도록 도공하여, 80℃에서 3분간 건조시켰다. 얻어진 점착 시트를 평량 14g/㎡, 두께 50㎛의 미키 특종 제지 제조 부직포 「미키론 805」의 양면에 전사하고, 롤러에 의해 40N/㎠의 압력으로 적층 성형하며, 그 후, 40℃에서 2일간 숙성시켜 양면 점착 시트 (2)를 얻었다.
실시예 및 비교예에서 제조한 점착제 용액 및 양면 점착 시트에 대해서 이하에 나타낸 방법에 의해 시험하고, 결과를 표 1에 나타냈다. 전자기기로서 마츠시타 통신 공업 제조 휴대 전화기 「P205」를 사용했다.
(1) 측정 기기
휴대 전화기를 낙하시켰을 때에 발생하는 고유 진동수역은, 휴대 전화기에 초음파 센서를 비닐테이프로 결속 고정시키고, 높이 약 5 내지 10㎝로부터 낙하시켰을 때의 센서 출력을 디지털 오실로스코프로 기록하여, 그 결과를 퓨리에 변환시켜 고유 진동수 분포를 측정한 값이다. 초음파 센서는 NF 회로설계 블록 제조 「AE-900S-WB(측정 가능 진동수 범위는 2×104∼5×105㎐)」, 디지털 오실로스코프는 이와사키 통신기(주) 제조 「DS-8623」을 사용했다.
(2) 점착제층의 손실 탄젠트의 측정
실시예 및 비교예의 양면 점착 시트를 각각 중첩시켜 두께 5㎜로 하고, 40℃에서 2일간 숙성시켜 시험편으로 했다. 레오매트릭스사 제조 점탄성 시험기 「아레스 2kSTD」에 직경 7.9㎜의 평행판(parallel plate)을 장착하여 시험편을 끼워넣고, 25℃ 하에서 진동수 10-2㎐ 내지 80㎐까지의 손실 탄젠트를 측정했다. 다음으로, 10℃, 0℃, -10℃, -20℃ 하에서 동일하게 측정을 행한 결과를 「아레스 2kSTD」에 부속되어 있는 소프트웨어를 사용하여 온도-속도 환산하고, 10-2㎐로부터 106㎐역의 손실 탄젠트의 표준 곡선(master curve)을 얻었다. 이 표준 곡선으로부터 손 실 탄젠트의 극대치의 진동수를 판독했다.
(3) 낙하 충격 시험
23℃ 하에서 마츠시타 통신 공업 제조 휴대 전화기 「P205」의 액정 표시부에 동사(同社) 제조 순정부품인 아크릴제 보호판을 실시예 및 비교예의 양면 점착 시트로 접착 고정시켰다. 23℃ 하에서 1시간 방치한 후, 휴대 전화기를 1.5m의 높이로부터 콘크리트 플로어면에 낙하시켜, 아크릴제 보호판이 탈락하는 횟수를 카운트했다.
(4) 접착 강도
20㎜ 폭의 양면 점착 시트의 한쪽 면을 25㎛ 폴리에스테르 필름으로 라이닝(lining)한 시료를 23℃ 하에서 자외선 경화형 도장을 시행한 ABS판에 부착시키고, 2㎏ 롤러 1왕복 가압했다. -30℃ 하에서 1시간 방치한 후, 180℃ 방향으로 300㎜/min의 속도로 잡아당기고, 접착 강도(N/20㎜)를 측정했다.
[표 1]
휴대 전화기 최대 고유 진동수 (Hz) 점착제층의 손실 탄젠트 낙하 충격 시험(횟수) -30℃ 접착력 (N/20mm)
극대치 진동수 극대치
실시예 1.4×105 2×105 1.4 60< 10
비교예 1.4×105 1×104 1.5 6 0
표 1의 결과로부터 명확히 알 수 있듯이, 본 발명의 양면 점착 시트를 사용하여 부품을 고정시킨 전자기기가 낙하한 경우, 상기 양면 점착 시트가 전자기기의 낙하 시의 충격에 의해 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 상기 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 점착제층을 갖고 있기 때문에, 진동 에너지를 효율적으로 흡수하여, 부품이 탈락하기 어렵다. -30℃에서의 접착력도 높다.
특히, 본 발명의 양면 점착 시트로 실리콘 오일을 함유하는 자외선 경화형 도막면에 부품을 부착시킨 경우에, 본 발명의 효과가 현저하게 나타난다.

Claims (11)

  1. 전자기기의 부품을 고정시키는 양면 점착 시트로서, 상기 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층을 구성하는 점착제가, 탄소수 8 내지 14의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르와, 탄소수 2 내지 6의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르를 포함하는 단량체와, 수산기, 카르복실기 또는 아미노기를 갖는, 아크릴산 에스테르 또는 그 이외의 비닐계 단량체를, 공중합시킨 아크릴계 공중합체를 사용하며, 또한 그 점착제가 가교제에 의해 가교된, 겔 분율이 25∼65%의 점착제이며, 그 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층이, 전자 기기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 또한 그 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 것을 특징으로 하는 양면 점착 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수산기, 카르복실기 또는 아미노기를 갖는, 아크릴산 에스테르 또는 그 이외의 비닐계 단량체의 사용량이 0.01∼3질량%의 범위인 양면 점착 시트.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착제층의 손실 탄젠트 극대치가 103㎐ 이상의 진동수대에 있는 양면 점착 시트.
  7. 양면 점착 시트에 의해 부품이 고정된 휴대 전화기로서, 그 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층을 구성하는 점착제가, 탄소수 8 내지 14의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르와, 탄소수 2 내지 6의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르를 포함하는 단량체와, 수산기, 카르복실기 또는 아미노기를 갖는, 아크릴산 에스테르 또는 그 이외의 비닐계 단량체를, 공중합시킨 아크릴계 공중합체를 사용하며, 그 점착제가 가교제에 의해 가교된, 겔 분율이 25∼65%인 점착제이며, 그 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층이, 휴대 전화기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 또한 그 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 것을 특징으로 하는 휴대 전화기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수산기, 카르복실기 또는 아미노기를 갖는, 아크릴산 에스테르 또는 그 이외의 비닐계 단량체의 사용량이 0.01∼3질량%의 범위인 휴대 전화기.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 점착제층의 손실 탄젠트 극대치가 103㎐ 이상의 진동수대에 있는 휴대전화기.
  11. 양면 점착 시트에 의해, 실리콘 오일을 함유하는 자외선 경화형 도장면에 액정 표시부의 보호판이 고정된 휴대 전화기로서, 그 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층을 구성하는 점착제가, 탄소수 8 내지 14의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르와, 탄소수 2 내지 6의 알킬 측쇄를 갖는 아크릴산 에스테르를 포함하는 단량체와, 수산기, 카르복실기 또는 아미노기를 갖는, 아크릴산 에스테르 또는 그 이외의 비닐계 단량체를, 공중합시킨 아크릴계 공중합체를 사용하며, 그 점착제가 가교제에 의해 가교된, 겔 분율이 25∼65%인 점착제이며, 그 양면 점착 시트의 적어도 한쪽 면의 점착제층이, 휴대 전화기를 낙하시켰을 때에 발생하는 최대 고유 진동수 이상의 진동수대에 손실 탄젠트의 극대치를 가지며, 또한 그 손실 탄젠트의 극대치가 1 이상인 것을 특징으로 하는 휴대 전화기.
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