KR100807971B1 - 승온 완화성 점착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점착성 고분자 수지, 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제를 포함하는 점착제에 대한 것으로서, 상기 점착제가 사용되는 제품에서의 급격한 온도상승을 방지할 수 있을 뿐 아니라 상기 급격한 온도상승에 의한 부분적인 열충격에 의한 열점(heat spot)의 발생을 억제하고, 또한 점착제가 사용되는 제품에서 발생한 열의 방출속도를 조절할 수 있는 점착제에 대한 것이다. 본 발명은 또한 상기 점착제가 기재상에 시트화되어 있는 점착시트에 대한 것이다.

열전도성 충진제, 마이크로캡슐, 축열제, 상전이 물질, 잠열, 점착제, 내구성, 방열

Description

승온 완화성 점착제{ADHESIVE HAVING A PROPERTY OF DELAYING TEMPERATURE RISING}

본 발명은 점착성 고분자 수지, 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제를 포함하는 승온 완화성 점착제에 대한 것으로서, 상기 점착제가 사용되는 제품에서의 급격한 온도상승을 방지할 수 있을 뿐 아니라 상기 급격한 온도상승에 의한 부분적인 열충격에 의한 열점(heat spot)의 발생을 억제할 수 있고 또한 열의 방출속도를 조절할 수 있는 점착제에 대한 것이다.

최근 전기, 전자 산업이 증대됨에 따라 전자 부품 소자의 접착 기술이 매우 중요해지고 있다. 이러한 접착 기술과 관련하여, 구동시 열이 발생되는 전자 부품 소자의 접착에는 점착성 고분자에 열전도성 충진제가 분산되어 있는 열전도성 점착제를 이용하는 것이 일반적이다.

상기 열전도성 점착제는 통상적으로 일면이 전자 부품 소자와 접착하고 다른 일면이 방열판(heat sink)과 접착된다. 이러한 열전도성 점착제는 전자 부품 소자들 사이에 접착성을 제공할 뿐 아니라, 열전도성 충진제의 존재에 의하여 상기 전자 부품 소자에서 발생된 열을 방열판(heat sink)으로 전달하여 열을 방출하는 역 할도 한다. 따라서 이러한 점착제를 방열시트라고도 한다. 한편, 이러한 방열 효율을 더욱 향상시키기 위해 방열판(heat sink)에 방열 핀을 형성하는 경우도 있다.

종래 열전도성 점착제의 예로서, 일본 특개평11-269438호에는 열전도성 충전제로서 금속산화물, 금속질화물 또는 금속수산화물 등을 포함하고 난연제로서 인과 질소를 모두 함유하는 비할로겐 유기물 난연제를 포함하는 열전도성 점착제가 기재되어 있다. 또한, 일본 특개2002-294192호에는 열전도성 충진제로서 산화알루미늄과 난연제로서 수산화알루미늄을 포함하는 방열시트용 점착제가 기재되어 있다.

상기의 점착제들이 전자제품의 방열시트로 사용되는 경우 방열판(heat sink)으로의 열전달 속도가 빠르기 때문에 열방출에 효과적이다. 그러나, 계속적으로 열이 발생하는 경우 또는 순간적으로 많은 열이 발생하는 경우에는 상기 점착제가 열을 전달하는 능력에 한계가 있어 열전달량이 포화될 수 있기 때문에 필연적으로 상기 점착제 및 전자제품 자체의 온도가 상승하게 된다. 또한, 상기 점착제의 접착 면적이 넓은 경우에는 점착제와 방열판 사이에 접촉되지 않은 부분이 존재할 수 있는데, 이 부분에서는 전자 부품 소자에서 발생된 열이 방열판을 통하여 제대로 방출되지 못하기 때문에 국부적으로 열이 집중되어 열점(hot spot)이 생기게 된다. 이러한 열충격에 의하여 전자 부품 소자 및 그 전자 부품 소자를 포함하는 전자제품 자체의 기능이 악화될 가능성이 매우 높다.

그러나, 아직까지 이러한 부분적인 열점발생을 억제하거나 또는 순간적으로 과량의 열이 발생한 경우에 대비한 점착제에 대하여는 알려진 바 없으며, 다만 점착제 내에 열전도성 충진제의 양을 증가시켜 열전달 효율을 증가시키고자 하는 시 도가 있을 뿐이다. 그러나 이 경우 과량의 열전도성 충진제에 의하여 점착제 제조과정에서의 작업성이 나빠지고, 접착력이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 열전달과 관련하여 열전도성 충진제외에 잠열을 이용하는 축열제를 사용하는 방법이 있다.

예를 들어, 일본특개평 9-221665호에서는 미소캡슐화된 축열제를 열교환 유체(예; 냉각용 유체)에 포함시켜, 상기 축열제가 고온 지점에서는 열을 흡수하고 저온 지점에서는 열을 방출하도록 하여 열교환 효율을 향상시키는 방법에 대하여 기재하고 있다. 다른 예로서 일본 특개 2001-303006호에는 인체용 점착제 내부에 미소캡슐화된 상전이 물질을 분산시켜 캡슐 내부의 물질이 흡수한 잠열을 이용하여, 상기 점착제를 인체에 부착할 때 차갑지 않게 함으로써 점착제의 부착감을 향상시키는 방법에 대하여 기재하고 있다.

상기에서 사용된 미소캡슐화된 축열제 또는 상전이 물질은 단순히 열을 보유하거나(일본특개평 9-221665호) 또는 보유한 열을 다른 곳에서 방출하기 위한 것(일본특개 2001-303006)이다.

한편, 일본 특개평 10-130611호에는 고체에서 액체로의 상전이 온도가 25~ 85℃ 정도인 유기 화합물을 포함하는 점착제로서, 상기 유기 화합물의 상전이에 의하여 점착제의 부드러움성이 향상되어 표면에 요철이 있는 거친 피착면과도 접착성이 우수한 점착제에 대하여 기재하고 있다. 또한 일본공개특허 2005-187567호 및 미국등록특허 6391442호에는 고분자 수지에 열전도성 충진제 및 상전이 물질을 고르게 분산시켜, 열전달 과정에서 상전이 물질이 상전이되어 점착제의 부드러움성을 증가시켜 방열판과 점착제의 접착이 긴밀해지도록 함으로써 열전달 특성을 향상시키고자 하는 시도가 있었다.

그러나 이러한 점착제는, 예를 들어, PDP용 방열시트에 적용되어 고온에서 장시간 사용되는 경우, 장기간의 구동에 의하여 상기 상전이된 물질의 유동성 때문에 점착제의 접착력이 감소되고 점착제의 내열성 또한 감소하게 되어 점착제의 접착 유지력, 즉 내구성이 떨어지게 되기 때문에 열이 많이 발생되는 전자제품에는 사용하기 힘들다.

전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점으로 인하여, 전자제품의 구동시 열전달 효율이 뛰어나고 국부적인 온도상승에 의한 열점(heat spot)이 생기는 것을 방지하여 급격한 온도상승에 의한 부품의 손상을 방지할 수 있는 전자부품용 점착제의 연구 개발이 계속 요구되고 있다.

이에 본 발명자들은 열전달 효율이 뛰어나고 또한 국부적인 열충격 등을 방지할 수 있을 뿐 아니라 접착력도 우수한 점착제를 개발하기 위하여 연구하였다.

그 결과, 본 발명자들은 점착제 내에 열전도성 충진제와 더불어 열흡수성 물질인 축열제를 캡슐화하여 포함함으로써 열전달 효율을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 급격한 온도상승에 의한 열충격을 방지할 수 있음을 알고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 열전달 효율이 뛰어나면서도 또한 급격한 온도상승을 방지할 수 있는 점착제를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 기재의 양면 또는 일면에 상기 점착제를 시트화하여 형성한 점착시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 점착성 고분자 수지, 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제를 포함하는 점착제를 제공한다.

본 발명은 또한 기재의 일면 또는 양면에 상기 점착제를 시트화하여 형성된 점착시트를 제공한다. 본 발명에 의한 상기 점착 시트는 방열시트로서 유용하게 사용될 수 있다.

이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 점착제는 점착성 고분자에 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제를 포함시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제를 점착제에 분산시켜 점착제를 제조하고 이를 이용하여 전자부품을 접착시키되 점착제의 일면은 방열판에 부착되도록 하여, 상기 점착제가 사용되는 제품에서 발생한 열이 용이하게 방열판으로 전달되도록 하여 열방출을 도모한다. 아울러, 상기 전자제품에서 갑자기 과량의 열이 발생하여 열전도성 충진제에 의한 열방출이 충분히 이루어지지 않을 경우에는 상기 축열제가 임시적으로 열을 흡수하여 전자제품 및 점착제의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 상기 축열제에 흡수된 열은 점착제의 온도가 내려가게 되면, 축열제와 점착제와의 온도차이에 의하여 점착제로 방출 되고, 그 열은 열전도성 충진제에 의하여 방열판으로 방출될 수 있다.

본 발명에 의한 점착제의 경우 하기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 열전도성 충진제 단독으로 사용한 점착제와 마이크로 캡슐화된 축열제 단독으로 사용하는 점착제에 의한 열전달 및 승온완화 효과를 합한 것 이상의 효과를 얻을 수 있다.

승온 완화 효과의 경우를 예를 들면, 열전도성 충진제 단독으로 사용한 점착제에 의한 온도상승 지연시간과 마이크로 캡슐화된 축열제 단독으로 사용하는 점착제에 의한 온도상승 지연시간을 합한 것보다, 본 발명에 따라 제조된 열전도성 충진제와 마이크로 캡슐화된 축열제를 함께 사용하는 점착제에 의한 온도상승 지연시간이 더 길다. 즉, 본 발명에 의한 본 발명에 의한 점착제의 경우, 열전도성 충진제 단독으로 사용한 점착제와 마이크로 캡슐화된 축열제 단독으로 사용하는 점착제에 의한 승온완화 효과를 합한 것 이상의 상승효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 점착제의 경우 열전달과 열 흡수가 동시에 일어나기 때문에, 열전도성 충진제에 의하여 미처 방출되지 못한 열은 축열제가 임시적으로 흡수하여 온도상승을 방지하고, 상기 축열제에 흡수된 열은 차후에 주변의 온도가 내려가면 그때 방출될 수 있기 때문에 점착제 및 제품의 온도상승을 방지할 수 있고 열방출 속도 또한 조절할 수 있는 것이다.

본 발명의 일례에 의할 경우, 마이크로 캡슐화된 축열제가 온도상승 없이 단위중량당 흡수할 수 있는 열량(잠열)은 열전도성 충진제가 단위중량당 전달 또는 방출할 수 있는 열량보다 크다. 그렇기 때문에 열방출을 위하여 열전도성 충진제의 사용량을 증가시키는 것보다 소정 분량의 마이크로 캡슐화된 축열제를 함께 사용하는 것이 온도상승 방지 측면에서 보다 효율적이다.

한편, 축열제만 사용할 경우 열을 흡수하여 일시적으로 온도상승을 방지할 수 있을지는 모르지만 열전달 및 열방출 효율이 떨어지기 때문에 장시간 열과 접촉되는 경우 필연적으로 온도가 상승하게 된다. 따라서, 일정량의 열전도성 충진제를 사용하는 것이 필요하다.

이와 같이 본 발명에서는, 열전도성 충진제와 마이크로 캡슐화된 축열제를 함께 사용함으로써 승온방지 및 열방출 측면에서 상승효과를 얻을 수 있다.

상기 열전도성 충진제와 마이크로 캡슐화된 축열제의 사용량은 점착제의 종류에 따라 달라질 수 있다. 당업자라면 필요에 따라 상기 사용량을 조절하여 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 점착제는, 구동시 열이 발생되는 전자부품용 소자의 접착에 사용되는 경우 열전달 뿐만 아니라 열흡수가 우수하여, 비정상적으로 과량의 열이 일시에 발생하는 경우에도 제품의 승온속도를 매우 완화시킬 수 있다. 또한, 열의 흡수능력 및 방출효율이 증대되어 전자부품의 열충격에 의한 손상을 완화시키는 기능을 가지는 동시에 열이 집중되는 열점(hot spot)이 발생되는 것을 최소화할 수 있으며, 그 결과 점착제의 내구성(접착 유지력) 또한 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 상기 점착성 고분자는 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 아크릴계 고분자를 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 고분자 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 점착제로 사용될 수 있는 것이라면 어느 것이라도 상관없다.

상기 아크릴계 고분자 수지의 예로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와, 상기 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체가 공중합된 고분자가 있다.

상기 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타) 아크릴산 에스테르계 단량체의 예로는 부틸(메타) 아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한, (메타) 아크릴산 에스테르계 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체의 예로는 (메타)아크릴산, 말레인산, 푸마르산 등과 같이 카르복실기를 함유한 단량체, 또는 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락탐 등과 같이 질소를 함유한 단량체가 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 이와 같은 극성 단량체는 점착제에 응집력을 부여하고 접착력을 향상시키는 작용을 한다.

상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 상기 극성 단량체의 비율은 한정된 것은 아니지만 중량비로 "99~80:1~20"의 범위로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 축열제는 열을 흡수하여 저장할 수 있는 물질을 의미하는 것으로서 본 발명에서는 마이크로 캡슐화된 축열제를 사용한다. 상기 "마이크로 캡슐화"란 마이크로미터 단위의 입자 크기로 캡슐화 된 것을 의미한다.

이러한 축열제는, 일반적으로 열을 흡수하더라도 일정온도 부근에서는 온도가 상승하지 않는 잠열의 특성을 이용한다. 잠열은 상전이에서 물질이 흡수 또는 방출하는 열을 의미하는데, 어떤 물질이 상전이 되면 알려진 일정한 양의 열을 흡수 또는 방출하고 상전이가 완전히 끝날 때까지 일정한 온도로 유지된다.

본 발명에서는, 바람직하게는 마이크로 캡슐화된 축열제로서 마이크로 캡슐화된 상전이 물질을 이용할 수 있다. 상기 상전이 물질로는 온도변화에 따라 고체와 액체 사이에서 상전이가 일어나는 물질이 바람직하다.

상전이 물질(phase change material; PCM)이란 온도에 따라 물성이 변하여 결정질과 비정질간의 가역 반응을 할 수 있는 물질을 통상적으로 지칭하는 말이다. 일반적으로 이러한 상전이 물질은 간단히 "PCM" 이라고도 불리며 "잠열재"라고도 불린다. 상기 상전이 물질은 크게 유기물계와 무기물계로 나누어질 수 있다. 유기물 계에는 파라핀을 중심으로 대체로 밀도가 낮고 부피팽창이 작으며 부식성이 작다. 무기물 계에는 수화물 계가 주종이며 밀도가 높고 유기물 계에 비해 잠열량이 크다.

본 발명에서 사용 가능한 상전이 물질의 예로는 파라핀계 탄화수소, 지방족 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물, 천연왁스, 석유왁스, 폴리에틸렌 글리콜, 무기 화합물 등이 있다. 상기 상전이 물질은 점착제가 사용되는 용도 및 온도범위에 따라 적의하게 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 축열제는 마이크로 캡슐화되어 있기 때문에, 분자 상태로 점착제 내에 분산되어 있을 때보다 축열성이 보다 더 우수하며, 점착제 제조과정에서 점착제 조성물의 점도를 증가시키지 않아 점착제 제조에 용이하다. 상기 축열제가 캡슐화되지 않은 경우에는, 점착제의 온도가 상승하면 축열제가 상전이되고 유동성 상태가 되기 때문에 점착제 표면으로의 이동 또는 점착제 벌크특성을 연화시켜 고온에서의 점착내구 신뢰성을 악화시킬 우려가 있지만 본 발명에 의한 마이크로 캡슐화된 축열제의 경우 상기와 같은 문제가 발생되지 않는다.

본 발명에 의한 마이크로 캡슐화된 상전이 물질은, 예를 들어 마이크로 캡슐화된 고분자 마이크로 캡슐 내부에 상전이 물질을 주입하여 제조될 수 있는데, 에멀젼 중합법 등을 이용하여 제조될 수도 있다. 당업계에서는 상기 마이크로 캡슐화된 축열제의 제조에 대한 연구가 많이 진행되고 있는 바, 필요에 따라 점착제 제조자가 제조하여 사용할 수도 있으며, 시판되는 것을 사용할 수도 있다. 상기 마이크로 캡슐화된 상전이 물질을 제조하는 방법으로서, 예를 들어 [2004년 한국 화학공학회/공업화학회 공동 학술대회 논문집, Applied Chemistry, vol. 8, No.2, Oct. 2004. 422-425] 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.

상기 마이크로 캡슐화된 축열제에 사용되는 상전이 물질로는 약 -10 내지 120℃의 범위에서 상전이 온도를 가지는 물질을 선택하는 것이 좋다.

상기 상전이 물질의 잠열은 100 J/g 이상인 것이 좋다. 상기 상전이 물질의 잠열은 클수록 좋기 때문에 잠열이 100 J/g 이상이 된다면 잠열과 관련하여서는 특별한 제한이 없다.

상기의 마이크로 캡슐 형성용 재료로서는 본 발명에 의한 점착제의 용도에 따라 필요한 강도를 가지는 재질을 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면 멜라민 수지, 아크릴수지, 우레탄 수지, 스티렌 수지 등을 들 수 있다. 마이크로 캡슐 형성용 재료 역시 필요에 따라 당업자가 임의로 선택할 수 있다.

상기 상전이 물질이 포함된 마이크로 캡슐의 크기는 0.1㎛ 보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 마이크로 캡슐화된 축열제의 입자크기는 0.1㎛보다 큰 것이 바람직하다. 또한 그 입자크기는 50㎛ 보다 작은 것이 바람직하다. 상기 입자크기는 잠열특성 뿐 아니라 제조의 용이성, 경제성 등을 고려하여 조절할 수 있다.

0.1㎛ 보다 작은 마이크로 캡슐화된 축열제를 사용하는 경우 승온 완화 특성이 감소하며, 점착제 제조과정에서 슬러리 점도가 높아져 가공성이 저하된다. 또한 50㎛ 보다 큰 마이크로 캡슐화된 축열제를 사용하는 경우 비표면적의 감소로 효율적인 열흡수가 어렵고 점착제 두께를 고려할 때 지나치게 입자가 크게 되는 문제가 있다.

본 발명에 있어서 상기 마이크로 캡슐화된 축열제는 점착성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 10~100 중량부 만큼 사용하는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만의 마이크로 캡슐화된 축열제를 사용하는 경우에는 열흡수 특성을 얻기 어려우며, 100 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 승온 완화 특성은 우수하나 열전도성 충진제와 더불어 너무 많은 충진제가 사용되므로 점착제 제조시 슬러리 점도가 매우 상승하여 가공성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 있어서 상기 열전도성 충진제로는 산화금속, 수산화금속, 질화금속, 탄화금속, 탄소섬유, 카본블랙 등을 사용하는 것이 가능하다. 바람직하게는 산화알루미늄, 질화알루미늄, 수산화알루미늄 등을 사용할 수 있다.

상기 열전도성 충진제의 입경은 1~100㎛ 정도인 것이 적절하다. 1㎛ 보다 작은 입경을 갖는 열전도성 충진제를 사용하는 경우, 점착제의 제조과정에서 점착성 고분자 수지와의 혼합시 슬러리 점도를 상승시킴으로 가공성을 저하시키며, 점착시트를 제조하기 위하여 기재를 이용하여 점착제를 시트형으로 제조하는 경우 기재에 대한 코팅성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 100㎛를 초과하는 큰 입경을 갖는 열전도성 충진제를 사용하는 경우 방열기능은 우수하나, 점착성 고분자 수지와의 혼합 또는 코팅 경화 단계에서 열전도성 충진제가 침강되는 문제를 일으키게 된다.

또한, 본 발명에 따른 점착제는 점착성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 상기 열전도성 충진제를 10~200 중량부 만큼 사용할 수 있다. 10 중량부보다 적은 양의 열전도성 충진제를 사용하는 경우에는 열전달 속도가 감소되며, 200 중량부보다 많은 양을 사용하는 경우에는 점착제의 경도가 지나치게 상승하여 쿠션(부드러움성)이 매우 감소하게 되므로 균일하지 않은 표면, 예를 들어 요철이 있는 피착체에 적용하기가 힘들다.

본 발명에 의한 점착제는 통상적인 점착제 제조방법에 따라 제조될 수 있다.

예컨대, 점착성 고분자 수지의 원료와 마이크로 캡슐화된 축열제 및 열전도성 충진제를 혼합하고 상기 고분자 수지 원료를 중합하고 경화시켜 점착제를 제조할 수 있다. 필요한 경우 기타 첨가제들을 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는, 마이크로 캡슐화된 축열제와 열전도성 충진제 및 기타 첨가제의 혼합이 용이하도록 하기 위하여, 상기 점착성 고분자 수지 원료를 예비중합하여 시럽상태로 만든 다음 여기에 마이크로 캡슐화된 축열제, 열전도성 충진제 및 기타 첨가제를 혼합하고 교반한 후 이를 경화시켜 점착제를 제조할 수 있다.

점착시트를 제조하기 위해서는, 상기 시럽상태의 점착성 고분자 수지의 원료 에 마이크로 캡슐화된 축열제, 열전도성 충진제 및 기타 첨가제를 혼합하고 교반하여 제조된 혼합물을 얇은 기재에 도포 및 코팅한 후 이를 경화시키는 방법을 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 점착제를 시트화하여 점착시트를 제조하는 방법의 한 실시예로서 다음과 같은 방법이 있다.

탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와, 상기 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체를 부분중합, 바람직하게는 열에 의한 부분중합을 하여 점도 1,000~100,000cPs 정도의 시럽을 제조한다. 여기에 전술한 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제로서, 예를 들어, 마이크로캡슐화된 상전이 물질을 첨가하고, 필요한 경우 첨가제로서 가교제와 광개시제를 첨가한 후 혼합 및 교반하여 점도 3,000~100,000 cPs 정도의 혼합물을 제조한다. 이어서, 이 혼합물을 기재에 도포한 후 광(자외선) 조사에 의한 광중합 및 가교를 진행하여 점착시트를 제조할 수 있다. 상기 혼합물을 기재에 한면 또는 양면 도포하는 것에 의하여 본 발명의 점착제는 단면 또는 양면 테이프로 사용될 수 있다.

상기 가교제는 사용량에 따라 점착제의 점착 특성을 조절할 수 있다. 바람직하게는 점착성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.05~2 중량부 만큼 사용할 수 있다. 본 발명의 점착제 제조시 사용할 수 있는 가교제의 예로는 다관능성 아크릴레이트로서, 예컨대 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리토리톨트리아크릴레이트, 1,2-에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 또는 1,12-도데칸디올아크릴레이트 등과 같은 가교성 단량체가 있으며, 이들에만 한정되 는 것은 아니다.

상기 광개시제는 사용량에 따라 점착제의 중합도를 조절할 수 있다. 바람직하게는 점착성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 약 0.01~2 중량부만큼 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 점착제의 제조에 사용할 수 있는 광개시제의 예로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6- 트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드, α,α-메톡시-α-하이드록시아세토페논, 2- 벤조일-2(디메틸아미노)-1-[4-(4-몰포닐)페닐]-1-부타논, 2,2-디메톡시 2- 페닐 아세토페논 등이 있으며, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

상기 시트화에서 사용될 수 있는 기재로서는 플라스틱, 종이, 부직포, 유리, 금속 등이 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 사용할 수 있다. 상기 기재의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만 열전도 및 점착제의 코팅 등을 고려하여 1㎛~1mm 범위까지 임의로 선택할 수 있다. 점착 시트의 용도에 따라 상기 기재의 두께가 달라질 수 있음은 물론이다.

상기 점착시트의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만 통상 50㎛~2mm 정도의 범위가 가능하다. 점착시트의 두께가 50㎛ 보다 얇으면, 상기 점착시트를 넓은 면적을 갖는 피착물에 부착할 경우 접착이 제대로 이루어지지 않은 부분이 많이 생겨 열 전달 접촉면적이 작아지기 때문에 발열체와 방열판(heat sink) 사이에 충분한 열전달이 이루어지기 어려우며, 2mm 보다 두꺼우면 시트의 승온 완화 특성은 우수하나 열전달 속도가 느려 방열을 이루는데 많은 시간이 소요된다.

본 발명에 의한 점착제는 본 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 한 안료, 산 화 방지제, 자외선 안정제, 분산제, 소포제, 증점제, 가소제, 점착성 부여 수지 및 실란 결합제, 발포제, 고분자 미소중공구, 유리 미소중공구 등의 첨가제를 포함할 수도 있다.

본 발명의 점착제는 열전도성 충진제와 마이크로 캡슐화된 축열제를 함께 포함함으로써 매우 우수한 접착력 및 열전달과 온도상승 속도 제어 특성을 갖는다. 그럼에도 불구하고 점착제의 접착력은 전혀 희생되지 않는데, 구체적으로 본 발명의 접착제는 1mm 두께의 시트로서 알루미늄 판에 대한 180도 방향의 접착력을 JISZ1541에 근거하여 측정했을 때 600 g/in을 초과하는 높은 접착력을 나타낼 수 있다.

상기와 같이 우수한 접착력, 승온 완화 특성을 갖는 본 발명의 점착제는, 접착력, 열전달 및 온도상승 특성들에 대하여 엄격한 규격의 성능을 요구하는 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 전자 제품에서 발열체에서 발생하는 열을 방열판으로 전달해주는 동시에 발열체와 방열판을 지지해 주는 역할을 하는데 유용하게 이용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

2-에틸 헥실 아크릴레이트 95 중량부(아크릴계 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 함, 이하 동일)와 극성 모노머 아크릴산 5 중량부를 1 리터 유리 반응기에서 열로서 부분 중합시켜 점도 2000cPs인 시럽을 제조하였다.

여기에 광개시제로서 이가큐어-651(α,α-메톡시-α-하이드록시아세토페논) 0.7 중량부, 가교제로서 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (HDDA) 0.65 중량부를 혼합한 후 충분히 교반하였다. 여기에 열전도성 충진제로서 입경이 약 30㎛인 산화알루미늄 100 중량부 및 마이크로 캡슐화된 축열제로서 81℃에서 상전이가 일어나는 상전이 물질(파라핀계 탄화수소)이 마이크로 캡슐화된 입경이 약 10㎛인 마이크로 캡슐화된 상전이 물질 30 중량부를 혼합하고 충분히 균일해질 때까지 교반하였다.

이 혼합물을 진공펌프를 이용하여 감압 탈포한 후, 나이프코팅을 이용하여 폴리에스테르 이형필름 위에 두께 1mm로 코팅하였다. 이때 산소를 차단하기 위해 폴리에스테르 필름을 코팅층의 위에 씌웠다. 이후 메탈 할라이드 자외선 램프를 이용하여 5분간 조사하여 승온 완화성 점착시트를 얻었다.

<실시예 2>

상전이 온도가 59℃이며 입경이 약 10㎛인 마이크로 캡슐화된 상전이 물질을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 승온 완화성 점착시트를 얻었다.

<비교예 1>

열전도성 충진제는 사용하지 않고, 상전이 온도가 81℃이며 입경이 약 10㎛인 마이크로 캡슐화된 상전이 물질 30 중량부만을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 점착시트를 얻었다.

<비교예 2>

열전도성 충진제는 사용하지 않고, 상전이 온도가 59℃이며 입경이 약 10㎛인 마이크로 캡슐화된 상전이 물질 30 중량부만을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 점착시트를 얻었다.

<비교예 3>

마이크로 캡슐화된 축열제를 사용하지 않고, 열전도성 충진제로서 입경이 약 30㎛인 산화알루미늄 100 중량부만을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 점착시트를 얻었다.

상기 실시예 및 비교예에서 사용한 마이크로 캡슐화된 상전이 물질 및 열전도성 충진제의 종류와 이들의 입경 및 사용량을 하기 표 1에 나타내었다.

<시험예> 물성측정

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 점착시트의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하였다.

1. 내구성 시험 (접착 유지력 시험)

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 시트를 2.5cm x 2.5cm 크기로 자르고 JIS Z0273에 근거하고 알루미늄판과 유리판 사이에 붙이고 300g 추를 매달아 온도가 110℃인 오븐에 유지시켜 creep 특성을 측정하였다. 단, 접착 후 방치시간은 상온에서 30분이었다. 이후 1일간 유지시켜 접착면이 탈락되지 않으면 G, 탈락되면 NG로 표기하였다.

2. 승온 완화특성 시험

상기 제조된 점착제를 알루미늄 판에 도포한 후 일정 온도로 유지된 hot plate위에 유지시켰다. 이후 점착제 표면의 온도 변화를 시간별로 관찰하여 최대 온도에 도달하는 시간을 측정하였다.

실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 점착시트는 hot plate의 온도를 90℃로 유지시켜 일정온도에 도달되는 시간을 측정하였고, 실시예 2, 비교예 2, 비교예 3은 hot plate의 온도를 70℃로 유지시켜 승온 완화특성을 측정하였다.

상기와 같은 방법에 의한 물성 측정의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	열전도성 충진제			마이크로 캡슐 축열제			승온시간 (분)	내구성
	종류	입경 (㎛)	중량부	상전이 온도 (℃)	입경 (㎛)	중량부
실시예 1	Al2O3	30	100	81	10	30	210	G
실시예 2	Al2O3	30	100	59	10	30	180	G
비교예 1	-	-	-	81	10	-	90	NG
비교예 2	-	-	-	59	10	40	70	NG
비교예 3	Al2O3	30	100	-	-	-	20	G

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 상전이 물질을 모두 사용한 실시예 1 또는 2의 경우, 상전이 물질만을 사용한 비교예 1 및 2에 비하여 내구성, 즉 접착 유지력이 우수하고 승온시간이 매우 길어 전자부품 등에 적용시 급격한 온도 상승을 억제할 수 있으므로 열충격에 의한 제품 수명 단축을 많이 완화시킬 것으로 판단된다.

또한, 열전도성 충진제인 산화알루미늄만을 이용한 비교예 3과 비교하여, 상기 실시예에 의한 점착시트의 경우 점착시트가 가지고 있는 비열의 크기가 증대되므로 점착시트가 적용되는 방열판의 온도가 상승하는데 걸리는 시간이 많으며, 실제 최대 온도도 낮아졌다.

참고로, 70℃의 온도에서 승온시험을 한 실시예 2에 의한 승온시간은 비교예 2와 비교예 3에 의한 승온시간을 합한 것보다 길다. 또한 실시예 1에 의한 승온시간은 비교예 1에 의한 승온시간의 2배 이상이다.

또한, 마이크로 캡슐화된 상전이 물질만을 분산시켜 점착제를 제조하고 이를 전자 제품 소자에 적용하는 경우, 비록 일시적인 열흡수 능력은 우수하겠지만 열방출이 용이하지 않기 때문에 온도상승을 방지할 수는 없고 또한 열이 집중되는 hot spot을 방지하는 것도 쉽지 않다.

본 발명에 따른 점착제는 마이크로 캡슐화된 축열제만을 사용하거나 또는 열전도성 충진제만을 사용한 점착제보다 승온시간이 길어서 단시간에 발생하는 전자제품의 과열 방지가 가능하며 또한 내부 비열이 크므로 방열판(heat sink)의 최대 열평형 온도가 낮아지는 역할을 하고 급격한 온도상승을 억제하여 전자제품에 적용 되는 경우 열에 관한 신뢰성을 가진다.

본 발명에 의한 점착제는 PDP와 같은 제품에 방열시트 또는 Back Cover 안쪽에 사용되는 경우 TV가 뜨거워져 부품이 열화되는 현상을 완화시키는 것이 가능하다.

Claims (16)

1. 점착성 고분자 수지, 열전도성 충진제 및 마이크로 캡슐화된 축열제를 포함하는 점착제.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열전도성 충진제는 점착성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부 만큼 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 점착제.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열전도성 충진제는 입경이 1 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 점착제.
4. 제 1항에 있어서, 상기 열전도성 충진제는 금속산화물, 금속수산화물, 금속질화물, 금속탄화물, 탄소섬유 및 탄소분말로 이루어진 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 점착제.
5. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐화된 축열제는 점착성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부 만큼 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 점착제.
6. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐화된 축열제는 캡슐의 내부에 상전이 물질이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 점착제.
7. 제 6항에 있어서, 상기 상전이 물질은 상전이 온도가 -10 내지 120℃의 범위인 것을 특징으로 하는 점착제.
8. 제 6항에 있어서, 상기 상전이 물질은 파라핀계 탄화수소, 지방족 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물, 천연왁스, 석유왁스, 폴리에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 점착제.
9. 제 6항에 있어서, 상기 상전이 물질의 잠열은 100 J/g 이상인 것을 특징으로 하는 점착제.
10. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐화된 축열제의 입자크기는 입경이 0.1~50㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 점착제.
11. 제 1항에 있어서, 상기 점착성 고분자 수지는 아크릴계 고분자 수지임을 특징으로 하는 점착제.
12. 제 11항에 있어서, 상기 아크릴계 고분자 수지는 탄소수 1~12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 상기 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체가 공중합된 고분자 수지임을 특징으로 하는 점착제.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 의한 점착제를 기재의 일면 또는 양면에 도포하여 시트화된 점착시트.
14. 제 13항에 있어서, 상기 기재는 플라스틱, 종이, 부직포, 유리 또는 금속인 것을 특징으로 하는 점착시트.
15. 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 상기 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체를 부분중합하여 점도 1,000~100,000cPs 정도의 시럽을 제조하는 단계;

    상기 시럽에 열전도성 충진제 및 축열제를 첨가한 후 혼합 및 교반하여 점도 3,000~100,000 cPs 정도의 혼합물을 제조하는 단계;

    상기 혼합물을 기재의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 및

    상기 혼합물에 빛을 조사하여 중합 및 가교를 진행하는 단계;

    를 포함하는 점착시트의 제조방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 축열제는 마이크로 캡슐화된 상전이 물질임을 특징으로 하는 제조방법.