KR101661506B1

KR101661506B1 - 자동차 배터리용 방수 테이프

Info

Publication number: KR101661506B1
Application number: KR1020150089686A
Authority: KR
Inventors: 이창후
Original assignee: (주)앤디포스
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-10-04
Also published as: KR20150109238A; CN106133090A; US20180339311A1; US20180333745A1; CN106170523A; KR101552630B1; US20170130100A1; KR20150109303A; CN106170523B; CN106133089B; KR101552627B1; US10286420B2; US10293366B2; JP2017512889A; KR101552628B1; KR101587940B1; CN106133090B; US10293367B2; JP2017510696A; US20170152409A1

Abstract

본 발명은, 기재층의 일면에 필러층을 구비하여 얇은 두께이어도 양호한 점착성을 나타내며, 내충격성 및 방수성이 뛰어난 자동차 배터리용 방수 테이프를 제공한다.

Description

자동차 배터리용 방수 테이프{WATERPROOF TAPE FOR AUTOMOBILE BATTERY}

본 발명은 자동차 배터리용 방수 테이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얇은 두께이어도 자동차 배터리 어셈블리의 부품 상의 밀착 간극으로부터의 물의 침입을 효과적으로 방지하며, 우수한 내충격성을 가져 외부 충격에 의한 손상을 방지할 수 있는 자동차 배터리용 방수 테이프에 관한 것이다.

일반적으로 모든 차량은 엔진을 기동시키기 위한 점화장치를 비롯하여 그 운행에 필요한 여러 가지의 소요 장치들을 포함하고 있으며, 이들은 대부분 전기에 의해 작동된다. 이에 따라 차량에는 전기를 동력원으로 사용하는 장치들에 필요 전원을 공급하기 위한 제너레이터(generator)를 구비하고 있는데, 이 제너레이터는 엔진에 의해 구동되기 때문에 그 시동용 점화장치에 작동 전원을 공급하기 위한 배터리도 반드시 함께 구비된다. 또한, 배터리는 엔진의 비기동시에도 각 전기장치들을 필요에 따라 작동시킬 수 있도록 점화장치 뿐만 아니라 각종 전기장치들과도 연결되며, 역으로 엔진의 기동 중에는 배터리가 제너레이터에 의해 충전된다.

이러한 배터리는 각종의 장치들이 집결되어 있는 엔진룸 내에 설치되는 것이 일반적인데, 차량의 엔진룸은 방열과 냉각을 위해 그 전면과 하면이 외부와 통하도록 형성되므로 배터리의 방수에 각별한 주의가 요구된다. 이에 따라 배터리는 장마 때와 같이 차량의 주행로에 물이 고여있어도 그 운행에 지장을 주지 않는 지면으로부터의 수위인 소위 도섭라인 상부에 위치되도록 장착되고, 상부에서 침투하는 빗물 등을 차단할 수 있는 구조로 방수가 이루어지고 있다.

그러나, 예컨대 집중호우 등에 의해 차량의 침수부위가 도섭 라인을 넘어설 경우에는 배터리가 그대로 물에 젖어 배터리의 수명단축은 물론 차량운행에 치명적인 악영향이 초래된다. 특히, 군용트럭의 경우 도하(渡河)시 등 수중운행이 빈번하여 배터리의 침수로 인한 문제가 매우 심각하다. 이에 따라 군용트럭의 경우에는 배터리를 차량의 실내에 설치하고 있기도 한데, 이 경우 배터리의 방수는 달성할 수 있지만 배터리의 화학반응시에 발생하는 유해가스가 탑승자의 큰 불만을 유발하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 배터리를 도섭라인의 상부에서 차내의 외부에 장착하는 방안이 강구되고 있는데, 차량의 구조적 특성상 도섭라인의 상부에서 배터리를 엔진룸에 근접시켜 차내의 외부에 설치하기란 사실상 불가하다.

이에, 배터리 내의 부품의 접합 및 고정 등의 여러 가지 목적에 따라, 기재에 점착제층을 형성한 방수 테이프가 사용되고 있다. 또한, 종래의 방수 테이프 중 피착제와의 밀착성을 높이기 위해 예를 들어 기재로서 발포체를 사용하는 것이 알려져 있다.

그러나, 최근 자동차 배터리의 구조가 경량화, 소형화 및 박형화되고 더 정밀해지면서 보다 엄격한 수밀성이 요구되고 있다. 이에, 상기 기재로서 발포체를 사용하는 것만으로는 이러한 최근 요구에 부합되는 방수성을 제공하기 어려우며, 특히 얇은 두께로도 부재와 접착체층 계면에 존재하는 약간의 간극까지도 충분히 커버할 수 있는 수준의 밀착성 및 방수성을 제공하는 것은 곤란한 사항이었다.

또한, 방수 테이프는 점착 및 방수 등 기본 역할에 부가하여, 내충격성 및 충격 흡수라는 기능을 가질 수 있다. 즉, 피착체 사이로 물이 침입하는 것을 방지하는 동시에, 피착체에 가해진 충격력에 대해 테이프가 파손됨이 없이 그 충격력을 흡수하여 피착체의 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.

종래의 테이프는 테이프의 기재인 발포제가 이러한 내충격성 및 충격 흡수 기능을 일부 할 수 있는데, 테이프의 폭이 좁거나 두께가 얇은 경우 이러한 내충격성 및 충격 흡수 기능이 충분히 구현되지 못하는 문제점이 있었다.

일본공개특허 제2001-152111호 국내공개특허 제2002-0014120호

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 자동차 배터리의 수밀성을 극대화시키기 위해서, 얇은 두께이어도 피착체와의 뛰어난 점착성 및 밀착성과 내충격성을 나타내며, 부재와 접착체층 계면에 존재하는 간극까지도 효과적으로 커버할 수 있는 수준의 방수성을 가지는 자동차 배터리용 방수 테이프 를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

본 발명에 의한 자동차 배터리용 방수 테이프는, 일면에 필러층을 가지는 기재층 및 점착층을 포함하는 양면테이프로서, 상기 필러층은 아크릴 바인더 및 복수의 중공미립자를 가지는 내충격 필러를 포함하고, 상기 중공미립자는 액상탄화수소를 핵제로 상기 액상탄화수소 외표면에 배치되는 제1 코팅막을 포함하며, 상기 제1 코팅막은 열가소성 소재를 포함하며, 상기 열가소성 소재는 상기 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 15 내지 40중량부가 포함되며,상기 중공미립자의 액상탄화수소는 상기 제1 코팅막을 형성한 후 제거되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 중공미립자는, 전체 100중량부에 대하여, 50 내지 80중량부의 탄산칼슘(calcium carbonate)을 포함하며, 상기 제1 코팅막의 둘레에 배치된 제2 코팅막을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 필러층은 상기 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 5 내지 60 중량부의 내충격 필러를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 제1 코팅막에 포함되는 열가소성 소재는, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타크리레이트 인산염(Phosphate methacrylate) 및 알칼리 스트리퍼블 폴리에스터 아크릴레이트(Alkali strippable polyester acrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 기재층은 흑색으로 착색되며, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 필러층은 흑색으로 착색되며, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 자동차 배터리용 방수 테이프의 제조방법은, 기재층의 적어도 일면에 점착층을 형성하여 방수용 테이프를 제조하는 방법에 있어서, 상기 기재층은 일면에 아크릴 바인더 및 복수의 중공미립자를 가지는 내충격 필러를 포함하는 페이스트를 도포하여 필러층을 형성하되, 를 포함하며, 상기 중공미립자는, 전체 100중량부에 대하여, 물에 2 내지 6 중량부의 액상탄화수소 및 분산제를 투입하여 상기 액상탄화수소가 일정한 크기로 분산된 혼합물을 마련하는 단계; 상기 혼합물에 열가소성 소재를 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 15 내지 40중량부 투입하여 상기 액상탄화수소 둘레에 제1 코팅막을 형성하여 미립자 결정체를 마련하는 단계; 상기 미립자 결정체를 가열하여 상기 액상탄화수소를 제거하여 미전개된 마이크로스페어(unexpanded microsphere)를 형성하는 단계; 및 상기 미전개된 마이크로스페어를 가열하여 상기 제1 코팅막이 팽창되도록 하여 전개된 마이크로스페어(expanded microsphere)를 마련하는 단계; 에 의해 제조된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 중공미립자는, 상기 전개된 마이크로스페어의 상기 제1 코팅막 둘레에 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 50 내지 80중량부의 탄산칼슘으로 제2 코팅막을 형성하는 단계; 를 더 포함하여 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 액상탄화수소가 일정한 크기로 분산된 혼합물을 마련하는 단계에서, 상기 액상탄화수소는 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부의 2-메틸부탄과 1 내지 10중량부의 2-메틸프로판을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 액상탄화수소가 일정한 크기로 분산된 혼합물을 마련하는 단계에서, 상기 분산제는 계면활성제일 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 미립자 결정체를 마련하는 단계에서, 상기 열가소성 소재는 아크로니트릴, 메타크리레이트 인산염(Phosphate methacrylate) 및 알칼리 스트리퍼블 폴리에스터 아크릴레이트(Alkali strippable polyester acrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 전개된 마이크로스페어를 마련하는 단계는, 상기 미전개된 마이크로스페어를 170 내지 190℃에서 가열할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 제2 코팅막을 형성하는 단계는, 상기 전개된 마이크로스페어와 탄산칼슘을 반응기에 넣고 130 내지 150℃의 온도에서 공기를 주입하여 상기 반응기 내부에 상기 전개된 마이크로스페어와 상기 탄산칼슘이 떠다니게 하는 단계; 및 상기 전개된 마이크로스페어의 상기 제1 코팅막의 외벽에 상기 탄산칼슘이 박히면서 제2 코팅막을 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 기재층을 흑색으로 착색하며, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 필러층을 흑색으로 착색하며, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 배터리용 방수 테이프는, 얇은 두께이어도 피착체와의 뛰어난 밀착성을 나타내어 자동차 배터리 어셈블리의 부품 상의밀착 간극으로부터의 물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있으며, 테이프의 폭이 조버나 두께가 얇은 경우에도 내충격성이 뛰어나 외부 충격에 의한 손상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프를 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예와 비교 예의 점착력 실험 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예와 비교 예의 내충격성 실험 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프에서 필러층의 내충격 필러를 제조하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 전개된 마이크로스페어에 제2 코팅막을 형성하기 위한 반응기를 개략적으로 나타낸 개요도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프를 나타낸 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 방수 테이프(100)는, 필러층(20)을 가지는 기재층(10, base film)의 적어도 일면에 점착층이 마련된 구성을 기본 구성으로 한다. 본 실시 예에서는 기재층(10)의 양면에 제1 및 제2 점착층(30, 40)이 각각 마련된 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 점착층은 필요시 필러층(20)의 상면 또는 기재층(10)의 하부에만 형성되도록 할 수 있다.

이때 방수 테이프(100)는 피착체와의 밀착성을 확보하기 용이하도록 예컨대 10 내지 300㎛의 두께로 이루어질 수 있다. 테이프(100)의 두께를 이와 같이 함으로써 자동차 배터리 어셈블리를 조립함에 있어서도 적용이 용이하며, 밀착성을 높이고 양호한 방수 기능을 구현할 수 있다.

기재층(10)은 테이프(100)의 기재가 되는 층으로, 자동차 배터리 어셈블리에서의 전자 및 기계 부품의 고정 등에 사용되므로, 바람직하게 폴리에틸렌 테레프타레이트(이하, PET라 함; polyethylene terephthalate)로 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기재층(10)은 방열 및 도전성 기능의 첨가를 위해 내열성 및 열전도도가 우수한 그라파이트(graphite) 또는 도전성 원단을 적용하여 제조될 수 있다.

또한, 기재층(10)에 적용되는 프라이머(primer)는 예컨대 우레탄계 등을 적용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 PET는 필요시 점착층 쪽에서 가공 조립의 잘못으로 인한 불량 발생시 손쉽게 테이프를 제거한 후 재조립할 수 있는 작업성을 확보하는데 이점을 가진다.

또한, 기재층(10)의 두께는 예를 들어 20 내지 40㎛일 수 있다. 예컨대, 테이프(100)의 전체 두께가 250㎛ 이하인 경우, 기재층(10)의 두께는 약 23㎛일 수 있으며, 테이프(100)의 전체 두께가 250㎛을 초과하는 경우, 예를 들어 전체 두께가 300㎛ 정도인 경우 기재층(10)의 두께는 약 38㎛일 수 있다.

이때, 기재층(10)의 두께가 20㎛ 미만이면 테이프(100)의 내열성이 저하되고 원단이 수축되는 문제가 발생할 수 있으며, 기재층(10)의 두께가 40㎛를 초과하게 되면 필러층(20), 제1 및 제2 점착층(30, 40) 등이 상대적으로 얇게 형성되어야 하기 때문에, 테이프(100)의 내충격성 및 점착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 다만 본 발명의 테이프의 기재층의 두께가 상기의 수치로 반드시 한정되는 것은 아니다.

이때, 테이프(100)를 광 차광 용도로 사용하는 경우 기재층(10)은 흑색으로 착색될 수 있다. 테이프(100)를 광 반사 용도로 사용하는 경우 기재층(10)은 백색으로 착색될 수 있다. 이와 같이 기재층(10)이 착색되면, 기재층(10)의 상면 및 하면에 각각 배치된 제1 및 제2 점착층(30, 40)과의 부착력을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 흑색 착색제는 흑색을 구현할 수 있는 카본블랙(carbon black) 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카본블랙은 우레탄계 수지를 바인더로 사용할 수 있다. 상기 우레탄계 수지는 물성이 안정적이고 아크릴계 점착층과의 부착력이 우수한 성질을 가진다. 본 발명에서 상기 흑색 착색제는 필요시 색깔과 물성에 따라 여러 물질들 중 일부를 혼합하여 제조할 수 있으며, 본 발명의 흑색 착색제가 상기의 특성 성분이나 함량으로 한정되는 것은 아니다.

필러층(20)은 기재층(10)의 상면에 형성된다. 또한, 필러층(20)의 두께는 테이프(100)의 총 두께에 따라 달라지며, 예를 들어 60 내지 80㎛일 수 있다.

또한, 필러층(20)의 표면은 필요시 흑색으로 착색될 수 있다. 필러층(20)의 표면을 흑색으로 착색하면 필러층(20)에 차광기능이 부여되며, 차광기능으로 인한 일부 불량에 대한 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 이때, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

종래의 PE-폼 구조를 갖는 테이프의 경우 재작업시 PE-폼의 폼이 상하로 접촉된 기재층이나 점착층에 전사되는 현상이 발생하였으나, 본 실시 예의 경우 필러층(20)을 포함하며 PE-폼은 사용하지 않으므로, 이러한 문제점이 발생하지 않는다.

이러한 필러층(20)은 아크릴 바인더(binder)와 내충격 필러를 포함하는 페이스트를 기재층(10)의 상면에 도포하여 형성될 수 있다.

상기 아크릴 바인더는 예컨대 아크릴로니트릴로 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 필러층(20)에는 필요시 가교제(Cross linker) 및 점착력 부여제(tackifer) 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 0.1 내지 30중량부의 양으로 첨가될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 필러층(20)은 상기 아크릴 바인더에 함유되는 상기 내충격 필러의 함량에 따라 내충격성과 밀도가 변화될 수 있다. 예컨대, 상기 내충격 필러는 상기 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부를 포함할 수 있다.

상기 내충격 필러는 불순물이므로 상기 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 60중량부를 초과하면 상기 아크릴 바인더의 결합이 약해져 페이스트가 갈라지고 코팅이 불가해지므로 내충격 필러 본연의 기능을 수행할 수 없게 된다. 또한, 상기 내충격 필러의 함량이 상기 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 5중량부 미만인 경우 내충격성 및 내반발성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 내충격 필러는 복수의 저밀도의 중공미립자(21)를 포함한다. 이때, 중공미립자(21)는 적당한 쿠션감을 가지며 우수한 내충격성을 제공할 수 있다. 따라서, 자동차 배터리에 일정 수준의 진동이나 충격이 가해지더라도 견딜 수 있으며, 그 진동이나 충격력을 흡수하여 피착체의 손상을 방지하는 효과를 줄 수 있다.

중공미립자(21)는 내부에 중공부가 형성된 미립자로서, 다양한 방법으로 다양한 형태로 제작될 수 있다. 바람직한 실시 예에 대하여 아래에서 기술한다.

또한, 중공미립자(21)는, 액상탄화수소와, 상기 액상탄화수소를 핵제로 그 외표면에 배치된 중공부를 갖는 제1 코팅막을 포함할 수 있다. 상기 액상탄화수소는 상기 제1 코팅막을 형성하는 역할을 수행한 후 후술하는 중합 공정에서 제거된다.

상기 액상탄화수소는, 예컨대 중공미립자(21) 100중량부에 대하여, 1 내지 10중량부의 2-메틸부탄(2-methyl butane)과 1 내지 10중량부의 2-메틸프로판(2-methyl propane)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 액상탄화수소에서, 상기 2-메틸부탄의 함량이 1중량부 미만인 경우 중공미립자(21) 제조시 내부팽창이 부족하게 되어 중공미립자(21)의 내충격성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 상기 2-메틸부탄의 함량이 10중량부를 초과하는 경우 중공미립자(21) 제조시 과팽창되어 중공미립자(21)가 일정한 형태를 이루지 못하여 균일성이 저하되고 이에 전반적인 물성 저하가 발생할 수 있다.

또한, 상기 2-메틸프로판의 함량이 1중량부 미만인 경우 중공미립자(21) 제조시 내부팽창이 부족하게 되어 중공미립자(21)의 내충격성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 상기 2-메틸프로판의 함량이 10중량부를 초과하는 경우 중공미립자(21) 제조시 과팽창되어 중공미립자(21)가 일정한 형태를 이루지 못하여 균일성이 저하되고 이에 전반적인 물성 저하가 발생할 수 있다.

상기 제1 코팅막은 소재를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 소재는 중공미립자(21) 전체 100중량부에 대하여 15 내지 40중량부가 포함될 수 있으며, 상기 열가소성 소재는 예컨대 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 및 기타 아크릴의 공중합체(copolymer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다만 본 발명의 열가소성 소재가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기타 아크릴은 메타크리레이트 인산염(Phosphate methacrylate) 및 알칼리 스트리퍼블 폴리에스터 아크릴레이트(Alkali strippable polyester acrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이때, 상기 열가소성 소재의 함량이 15중량부 미만인 경우 가교 밀도에 영향을 주어 코팅이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 상기 열가소성 소재의 함량이 40중량부를 초과하는 경우 내충격 필러의 함량에 영향을 주어 내충격성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

상기 제1 코팅막은 테이프(100)에 탄성 및 복원력을 제공하며, 내충격성을 제공하여 기계적 뒤틀림에 대한 내성을 제공하는 역할을 수행한다. 예컨대, 테이프(100)에 약 0.7Mpa의 하중이 반복해서 가해지더라도 상기 제1 코팅막의 탄성 및 복원력에 의해 파손이 발생하지 않는다.

한편, 중공미립자(21)는 필요시 상기 제1 코팅막 둘레에 배치되는 제2 코팅막을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 코팅막은 중공미립자(21) 100중량부에 대하여 50 내지 80중량부의 탄산칼슘(calcium carbonate)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제2 코팅막은 액상탄화수소의 비산성을 개선하고, 상기 제1 코팅막의 수지 내 분산성을 개선하여 중공미립자(21)의 내충격성을 더 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 제2 코팅막은 내충격 필러에서 중공미립자(21)가 응집되는 것을 방지하면서 중공미립자(21)의 비중을 증가시킬 수 있으며 혼합성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.

이때, 상기 탄산칼슘의 함량이 50중량부 미만인 경우 내충격 필러의 비산으로 작업성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 탄산칼슘의 함량이 80중량부를 초과하게 되면 내충격성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 본 실시 예의 중공미립자(21)의 직경은 10 내지 50㎛일 수 있으며, 이 중 중공미립자(21)를 제조하는 과정에서 액상탄화수소가 차지하고 있던 내부 통공이 95% 이상을 차지하고, 제1 및 제2 코팅막의 두께는 전체적으로 1㎛ 이하가 될 수 있다. 이는 중공미립자(21)의 직경이 상기 범위 내에서 제품의 균일성을 확보하여 조도를 미세하게 조정하여 제품의 단차 보상 및 점착력의 안정성을 확보할 수 있기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 필러층(20)은 위와 같이 균일한 직경의 중공미립자(21)를 사용하므로, 전체적인 조도가 양호하고 스폰지처럼 폭신하기 때문에 사출물의 균일하지 않은 조도에서도 잘 메워져 점착력과 신뢰성을 확보할 수 있다.

제1 및 제2 점착층(30, 40)은 필러층(20)의 상면 및 기재층(10)의 하면에 각각 형성된다. 제1 및 제2 점착층(30, 40)은 바람직하게 아크릴계 감압성 점착제로 형성될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 및 제2 점착층(30, 40)은 아크릴계 점착제의 중합시 우수한 방수성과 점착력 및 신뢰성을 구현하기 위해, e-EHA, CHMA, nBA의 함량을 조정할 수 있다.

이때, 제1 및 제2 점착층(30, 40)은 피착제에 대해 점착력이 상이할 수 있다. 따라서, 예컨대 제1 점착층(30)은 기재층(10)과 이형층(50) 사이에 형성된 제2 점착층(40)에 비해 약 10㎛ 더 두껍게 형성될 수 있는 등 두께를 상이하게 하여 구성할 수 있다.

또한, 제1 또는 제2 점착층(30, 40)의 두께는 임계 두께까지는 그 두께가 두꺼워질수록 점착력이 상승하므로, 가능한 두께를 두껍게 하여 점착력을 향상시킴은 물론 점착층 자체로 일정한 완충성을 제공할 수 있다. 제1 또는 제2 점착층(30, 40)의 두께가 너무 얇으면 점착성이 저하되고, 제1 또는 제2 점착층(30, 40)의 두께가 너무 두꺼우면 타발 가공시 타발 금형에 영향을 미칠 수 있다.

또한, 제1 및 제2 점착층(30, 40)은 자체의 부드러움(softness)를 가교 밀도를 조정하여 조절함으로써 내충격성을 더 향상시키고 적층 구조에 따른 단차 보상 효과를 제공할 수 있다. 이때, 가교 밀도는 경화제의 종류 및 함량을 조절하여 조정할 수 있다.

제2 점착층(40)의 하면에는 필요시 이형층(50)이 형성될 수 있다. 이형층(50)은 완성된 테이프(100)를 보관하거나 운반할 때 이물질이 묻거나 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이러한 이형층(50)은 예컨대 종이에 PE 필름을 접합하고 상기 PE 필름 외면에 실리콘이 이형 처리되어 있는 제품을 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 아크릴과 실리콘은 상극이라 서로 결합되지 않고 이에 따라 아크릴 점착제일 경우 이형필름을 실리콘 처리된 제품을 사용할 수 있다. 예컨대, 이형층(50)은 그라신지, PET 제품에 실리콘을 이형 처리한 제품을 사용할 수도 있다.

일 예의 경우, 상기 종이의 두께는 70 내지 80㎛일 수 있으며, 상기 PE 필름의 두께는 양면으로 각각 30 내지 40㎛가 사용될 수 있다. 또한, 상기 실리콘의 이형처리는 1㎛ 이하의 박막으로 코팅될 수 있다. 이때, 사용되는 실리콘의 종류에 따라 이형층(50)의 이형력과 전이율의 차이가 발생할 수 있으며, 일반적으로 이형층(50)은 전이율이 90% 이상인 것을 사용하게 된다. 여기서, 상기 전이율은 실리콘이 아크릴 쪽으로 넘어가는 수치를 가리키며 낮을수록 물성의 변화가 작다.

이하, 비교 예와 본 발명의 실시 예의 비교를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 양면테이프의 우수한 특성에 대해 설명한다.

비교 예 1은 총 두께 200㎛의 아크릴-폼 구조를 갖는 양면테이프이며, 비교 예 2 내지 4는 PE(폴리에틸렌; polyethylene)-폼(foam) 구조를 갖는 제품의 양면테이프로서 총 두께는 각각 250/200/200㎛이며, 실시 예 1 내지 3은 필러층을 가지며 총 두께가 각각 200/250/300㎛인 양면테이프이다.

이때, 실시 예 1의 경우 제1 및 제2 점착층의 두께는 60㎛로 하고, 필러층의 두께도 60㎛로 하였으며, 실시 예 2의 경우 제1 및 제2 점착층의 두께는 70㎛로 하고, 필러층의 두께도 70㎛로 하였으며, 실시 예 3의 경우 제1 및 제2 점착층의 두께는 90㎛로 하고, 필러층의 두께는 80㎛로 하였다. 실시 예 1 내지 3 모두 필러층에서 내충격 필러의 함량은 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 35중량부를 사용하였다.

이하, 실시 예 1 내지 3은 총 두께와 관련이 없는 특성과 같이 필요시에는'실시 예'로 통합하여 설명하기로 한다.

점착력 실험은, 일명 ASTM D 3330 테스트로, SUS판, PC판 및 글라스(glass)에 비교 예 및 실시 예의 양면테이프를 2kg의 고무압착롤러를 300mm/min의 속도로 1회 왕복하여 각각 부착하고 30분간 실온에서 방치한 후 양면테이프가 피착제로부터 박리시 힘(gf/25mm)을 측정하였다.

도 2를 참조하면, 측정 결과 상면 및 하면 둘 다 유사하게 실시 예 1 내지 3이 비교 예 1 내지 4에 비해 비슷하거나 상대적으로 높은 힘 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 실시 예의 필러층을 갖는 양면테이프는 아크릴-폼 또는 PE-폼을 갖는 양면테이프(비교 예 1 내지 4)에 비해 비슷하거나 더 우수한 점착성을 갖는 것을 알 수 있다.

따라서, 비교 예들의 경우 이러한 점착성의 차이를 줄이기 위해 접착제를 추가로 사용해야 하며, 이러한 접착제의 사용은 필요시 양면테이프를 피착체로부터 분리하여 재조립하는 재작업이 불가하도록 함은 물론 원가상승 및 제조공정을 복잡하게 하는 등의 여러 가지 문제점을 야기할 수 있다.

내충격성 실험은, 제품에 가해지는 압력에 따른 복원력을 측정한 것이다. 도 3을 참조하면, 측정 결과 실시 예들의 경우 비교 예들에 비해 제품에 가해지는 압력에 따른 두께 변화가 적으며, 제품에 가해지는 압력에 따른 압축율이 적은 것을 확인 할 수 있다. 여기서, 압축 두께(compression thickness)의 단위는 ㎛이며, 압축 하중(compression str.)의 단위는 mPa이며, 압축률(compression rate)의 단위는 %이다. 내충격성 실험에서 PE-폼을 사용하는 종래의 제품은 비교 예 2 및 3만 사용하였다.

일반적으로 테이프는 상판과 하판을 부착했을 때, 인위적인 충격에 의해 부착된 상판과 하판에 균열이나 들뜸이 발생될 수 있다. 실험 결과를 보면, 비교 예들의 경우 저탄성 및 저밀도의 특성과 압력이 가해졌을 때 느린 회복력을 가짐을 알 수 있다. 반면에, 실시 예들의 경우 필러층의 중공미립자로 이루어진 내충격 필러가 스프링과 같은 역할을 하여 고탄성 및 고밀도의 특성으로 내충격성을 향상시키며, 압력이 가해졌을 때 빠른 회복력을 가짐을 알 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 테이프는 비교 예들에 평균 300% 이상의 내충격성 향상을 기대할 수 있다. 따라서, 실시 예들은 비교 예들에 비해 약 50%의 압축율을 가지며, 내반발성이 우수하여 두께를 두껍게 하지 않더라도 ITO센서에 충격이 가해지는 것을 억제할 수 있으므로 비교 예를 적용한 300㎛ 두께의 제품에 대해서 실시 예의 경우 200 내지 250㎛ 두께로 제작하더라도 동등하거나 그 이상의 내충격성을 구현할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 상기의 테이프의 내충격성 차이는 상기 균열이나 들뜸으로 인한 피착제의 방수성에도 현격한 차이를 나타나게 하는 원인이 될 수 있다. 즉, 동일한 두께로 제작된 테이프의 경우, 비교 예와 실시 예의 테이프는 내충격성에 현격한 차이가 발생한다.

즉, 본 실시 예의 경우, 이러한 내충격성의 차이로 인해 IPx7 이상의 방수성능을 구현할 수 있는데 반해서, 비교 예의 경우 이 보다 훨씬 낮은 방수성능을 구현하게 된다. 여기서, IP는 IP_Ingress Protection rating을 의미하고 첫번째 숫자 x는 방진기능에 대한 등급을 0~6까지로 구분한 것이고, 두번째 숫자는 방수기능에 대한 등급을 0~9K까지로 구분한 것이다. 숫자가 높을수록 성능이 우수하다.

또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 테이프는 필러층에 의해 첩부시의 압력이 접합부에 집중하여 접착 계면에 존재하는 공기를 압출하기 쉽기 때문에, 강체끼리의 접합에서도, 물이 침입하는 간극을 생기게 하지 않는 뛰어난 밀착성을 실현할 수 있으며, 이에 방수성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예의 경우 필러층에 의해 테이프의 두께방향에서 비교 예에 비해 단차 보상이 우수하며 이는 방수성에 큰 이점을 제공할 수 있다.

한편, 종래의 방수용 테이프는 제조시 PE 수지에 발포제를 넣어 구멍을 만들게 되고, 이 구멍에 의해 쿠션감을 가지는 일명 오픈셀(open cell) 구조이다. 이에 두께 편차가 20 내지 30㎛로 크고 표면이 균일하지 못한 문제점을 가진다.

그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프(100)는 이러한 PE-폼을 사용하지 않으며 내충격 필러층을 이용한 일명 밀폐셀(closed cell) 구조이다. 따라서, 본 실시 예의 경우, 종래의 오픈셀 구조를 갖는 양면테이프에 비해 코팅으로 두께를 조절하므로 전체적으로 균일한 두께를 가질 수 있으며, 필러층이 코팅 공정에 의해 형성되므로 그 두께를 조절하기 용이하여 우수한 생산성과 습윤성(wetting)을 가질 수 있다. 종래의 PE-폼의 경우 균일한 두께의 산포 값을 가지기 어렵다.

그리고, 점착층과 필러층의 인장강도는 2kgf/㎟ 정도이고, 기재층인 PET의 인장강도에 따라 30kgf/㎟ 이하의 물성을 가질 수 있다.

본 실시 예의 방수 테이프는, 피착체와의 밀착성이 용이하고, 밀착 간극으로부터 물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있어, 우수한 방수성을 가진다. 이에, 박형화가 가능할 뿐만, 아니라 엄격한 수밀성이 요구되는 자동차 배터리 어셈블리의 조입에 효과적으로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프(100)를 제조하는 방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 4를 참조하면, 먼저 기재층(10)을 마련한다(S1). 이때, 기재층(10)은 필요시 흑색으로 착색할 수 있다. 또한, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적으로 하나 이상을 사용할 수 있다. 또한, 상기 카본블랙 또는 황화철은 기재층(10)의 일부가 뭉쳐서 착색되는 것을 방지하기 위해 잘 섞어서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 카본블랙 또는 황화철은 균일한 교반과 물성에 영향을 주지 않기 위해 10 내지 30분간 300rpm이하에서 충분히 교반하는 것이 바람직하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 기재층(10)의 상면에 아크릴 바인더 및 복수의 중공미립자(21)를 가지는 내충격 필러를 포함하는 페이스트를 도포하여 필러층(20)을 형성한다(S2). 이때, 상기 내충격 필러는 상기 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부가 포함될 수 있다. 또한, 여기서 필요하다면 0.1 내지 30중량부의 가교제를 포함하는 첨가제를 더 포함시킬 수 있다. 이때, 필러층(20)은 필요시 흑색으로 착색할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 테이프에서 필러층의 내충격 필러를 제조하는 방법을 나타낸 플로우차트이다. 도 5를 참조하여, 중공미립자를 제조하는 방법의 일 실시 예를 설명하면 아래와 같다.

먼저 중공미립자(1)의 전체 100중량부에 대하여, 0.1 내지 1중량부의 물에 2 내지 20 중량부의 액상탄화수소 및 분산제를 투입한다. 이때, 상기 액상탄화수소는 예컨대 1 내지 10중량부의 2-메틸부탄 및 1 내지 10중량부의 2-메틸프로판를 포함할 수 있다. 또한, 상기 분산제는 적량의 계면활성제일 수 있다. 이후, 상기 계면활성제를 이용하여 물에 섞이지 않는 액상탄화수소를 일정한 크기로 분산시켜 액상탄화수소가 일정한 크기로 분산된 혼합물을 마련한다(S21).

또한, 여기서 필요하다면 가교제등의 첨가제를 더 투입할 수 있다. 상기 첨가제의 크기 한정은 비중으로 조절할 수 있다. 필러층(20)은 필러의 크기가 커져서 중공미립자의 기공층이 커지면 비중이 낮아지고 필러의 크기가 기준보다 작아지면 중공미립자의 기공층의 크기가 작아져 비중이 커지게 된다.

이후, 상기 분산된 액상탄화수소가 일정한 크기로 분산된 혼합물에 열가소성 소재를 투입하여, 상기 분산된 액상탄화수소를 핵제로 하여 상기 액상탄화수소를 둘러싸도록 띠 형태로 된 제1 코팅막을 형성하여 미립자 결정체를 마련한다(S22).

이때, 상기 열가소성 소재는 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 15 내지 40중량부의 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 및 기타 아크릴의 공중합체(copolymer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이후, 상기 제1 코팅막이 형성된 상기 미립자 결정체를 중합한다(S23). 상기 중합은 상기 액상탄화수소에서 예를 들어 0.1 내지 5.0 중량부의 중합개시제를 첨가하고 140 내지 150℃에서 10 내지 60분간 가열하여 상기 미립자 결정체를 가열하여 상기 탄화수소를 제거하여, 미전개된 마이크로스페어(unexpanded microsphere)를 마련하는 것이다(S24). 이때, 상기 중합은 필요시 상기 액상탄화수소에서 비중차이로 상기 제1 코팅막을 분리하는 방법을 통해 진행할 수 있다.

이후, 상기 미전개된 마이크로스페어를 예를 들어 10 내지 60분간 가열하여 상기 제1 코팅막의 직경을 팽창시킴으로써, 최초 제공된 미전개된 마이크로스페어에 비해 확장된 부피를 갖는 전개된 마이크로스페어(expanded microsphere)를 마련한다(S25). 이때, 상기 미전개된 마이크로스페어는 예컨대 110 내지 190℃에서 가열할 수 있으며, 더 바람직하게는 130 내지 170℃에서 가열할 수 있으며, 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가열 온도가 110℃ 미만인 경우 마이크로스페어의 팽창이 충분히 일어나지 않아 중공미립자의 내반발성과 화학적 안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 상기 가열 온도가 190℃를 초과하는 경우 내반발성이 저하되고 내화학성과 저장 안정성(storage stability)이 취약하여 제품의 특성을 구현하기 어려운 문제점이 있을 수 있다.

즉, 상기 액상탄화수소를 핵으로 아크릴 모노머가 외벽에 싸여지면 중합하여 상기 액상탄화수소를 제거한 후 팽창시켜 기공층을 형성하고 중공부를 가지며 확장된 부피를 갖는 마이크로스페어를 형성하여 전개된 마이크로스페어를 가지는 내충격필러를 제조하는 것이다.

이후, 필요시 상기 전개된 마이크로스페어의 상기 제1 코팅막 둘레에 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 50 내지 80중량부의 탄산칼슘을 포함하는 제2 코팅막을 더 배치할 수 있다(S26).

도 6을 참조하면, 상기 제2 코팅막은 일 예로서 상기 전개된 마이크로스페어(M)와 탄산칼슘(C)을 예컨대, 배관 형태로 된 주입부(221, 224)를 통해 반응기(200)의 분체(210)에 넣고 공기공급부(251)를 통해 약 130 내지 150℃의 더운 공기를 주입하여 반응기(200)의 본체(210) 내부에서 상기 전개된 마이크로 스페어(M)와 상기 탄산칼슘(C)이 떠다니게 되도록 한다. 이 상태에서 상기 전개된 마이크로스페어(M)의 상기 제1 코팅막의 둘레에 상기 탄산칼슘(C)들이 부딪혀 박히면서 제2 코팅막을 형성하도록 진행할 수 있다.

이때, 반응기(200)의 본체(210) 내부로 주입되는 공기의 공급 속도 등은 상기 전개된 마이크로스페어(M)와 상기 탄산칼슘(C)이 반응기(200)의 본체(210) 내부에 적당히 떠서 유동할 정도로 조정될 수 있다. 또한, 본체(210) 내부에는 수용된 공기와 전개된 마이크로 스페어 및 탄산칼슘이 순환되며 제2 코팅막 형성이 보다 원활히 진행되도록 프로펠러(231a)를 갖는 회전샤프트(231)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 공기의 온도는 상기 제1 코팅막의 상태를 말랑말랑한 상태가 되게 하여 그 둘레에 상기 탄산칼슘들이 박히기 용이하도록 하기 위한 온도이며, 다만 본원 발명에서 상기 공기의 온도가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본체(210)의 하단에는 상기 제2 코팅막이 형성된 마이크로스페어를 배출할 수 있도록 밸브(241a)를 갖는 배출부(241)가 마련될 수 있다.

상기 제2 코팅막은 전개된 마이크로스페어의 응집 및 비산성을 억제하기 위한 것이다. 그리고, 필요시 앞서 투입된 열가소성 소재의 양과 최종 완성된 복수의 중공미립자의 양과 무게를 비교하여 밀도를 측정함으로써 항상 밀도를 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 또한, 본 실시 예에서 필러는 경화과정에서 가벼워 위로 뜨며 모두 날라가게 된다.

한편, 필러층(20)이 균일한 크기의 산포를 가지는지는 랜덤의 시료를 추출하여 비중 측정하여 확인할 수 있다. 필러층(20)에서 필러의 크기가 큰 것이 다량 포함되면 적정기준 시료의 무게보다 가벼워지고, 작은 것이 다량 포함되면 적정기준 시료의 무게보다 무거워지게 된다.

본 실시 예에서는, 위와 같이, 필러층 내부의 액상탄화수소가 고온에서 날라가며 기공층의 미립자가 비산되는 위험이 발생할 수 있는데, 상기 제2 코팅막은 전개된 마이크로스페어에 일정한 무게감을 부여하여 상기 전개된 마이크로스페어의 상기 제1 코팅막의 분산성을 개선하여 이러한 중공미립자(21)의 비산을 방지하는 역할을 수행하고 중공미립자(21)의 내충격성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

그리고, 상기 제2 코팅막은 내충격 필러에서 중공미립자(21)가 응집되는 것을 방지하면서 중공미립자(21)의 비중을 증가시킬 수 있으며 혼합성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.

이때, 상기 제2 코팅막은 중공미립자(21) 100중량부에 대하여 50 내지 80중량부의 탄산칼슘(calcium carbonate)을 포함하며 이루어질 수 있다. 이때, 상기 탄산칼슘의 함량이 50중량부 미만인 경우 내충격 필러의 비산으로 작업성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 탄산칼슘의 함량이 80중량부를 초과하게 되면 내충격성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

다음으로, 필러층(20)의 상면 및 기재층(10)의 하면에 제1 및 제2 점착층(30, 40)을 각각 형성한다(S3).

다음으로, 제2 점착층(40)의 하면에 이형층(50)을 형성하여(S4) 방수 테이프를 완성한다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.

따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

10 ; 기재층
20 ; 필러층
21 ; 중공미립자
30, 40 ; 제1 및 제2 점착층
50 ; 이형층
100 ; 테이프
200 ; 반응기

Claims

일면에 필러층을 가지는 기재층 및 점착층을 포함하는 자동차 배터리용 방수 테이프로서,
상기 필러층은 아크릴 바인더 및 복수의 중공미립자를 가지는 내충격 필러를 포함하고,
상기 중공미립자는 액상탄화수소를 핵제로 상기 액상탄화수소 외표면에 배치되는 제1 코팅막을 포함하며,
상기 제1 코팅막은 열가소성 소재를 포함하며,
상기 열가소성 소재는 상기 중공미립자 전체 100중량부에 대하여 15 내지 40중량부가 포함되며,
상기 중공미립자의 액상탄화수소는 상기 제1 코팅막을 형성한 후 제거되는 자동차 배터리용 방수 테이프.
제1항에 있어서, 상기 중공미립자는, 전체 100 중량부에 대하여, 50 내지 80중량부의 탄산칼슘(calcium carbonate)을 포함하며, 상기 제1 코팅막의 둘레에 배치된 제2 코팅막을 더 포함하는 자동차 배터리용 방수 테이프.
제1항에 있어서, 상기 필러층은 상기 아크릴 바인더 100중량부에 대하여 5 내지 60 중량부의 내충격 필러를 포함하는 자동차 배터리용 방수 테이프.
제1항에 있어서, 상기 제1 코팅막에 포함되는 열가소성 소재가, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타크리레이트 인산염(Phosphate methacrylate) 및 알칼리 스트리퍼블 폴리에스터 아크릴레이트(Alkali strippable polyester acrylate) 중 적어도 하나를 포함하는 자동차 배터리용 방수 테이프.
제1항에 있어서, 상기 기재층은 흑색으로 착색되며, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함하는 자동차 배터리용 방수 테이프.
제1항에 있어서, 상기 필러층은 흑색으로 착색되며, 상기 흑색 착색제는 카본블랙 또는 황화철 중 적어도 하나 이상을 포함하는 자동차 배터리용 방수 테이프.