KR101808240B1

KR101808240B1 - 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101808240B1
Application number: KR1020160175745A
Authority: KR
Inventors: 이슬기
Original assignee: 이슬기
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-12-12

Abstract

본 발명은 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열온도는 유지되면서 접착성과 상용성이 우수한 친환경 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 반응부탱크에서 점착제를 제조하는 제1단계; 반응부탱크의 점착제를 서비스탱크로 전달받아 질소 분위기 하에서 안정화시키는 제2단계; 서비스탱크의 점착제를 헤드부로 전달받아 헤드부에 형성된 노즐을 통해 배출되면서 기재공급롤로부터 공급되는 기재에 도포하는 제3단계; 점착제가 도포된 기재를 냉각시키는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

Description

점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법{Products utilizing adhesives with enhanced heat-resistance and adhesive strength, and methods of manufacturing the same}

본 발명은 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열온도는 유지되면서 접착성과 상용성이 우수한 친환경 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 접착제를 이용한 제품은 산업용 접착시트, 사진용 접착시트, 차선표시용 접착시트, 광학용 접착시트, 전자부품용 접착시트 등 매우 다양한 용도로 사용되고 있다. 이러한 제품은 다양한 피착재에 대한 우수한 접착성이 필요한 동시에 장시간의 내구 신뢰성도 함께 요구된다.

여기서 접착제는 두 물체를 서로 접합하는데 사용하는 물질을 통틀어 일컫는 것으로, 주로 유성 접착제가 사용되고 있다.

하지만 유성 접착제를 사용할 때 유성 접착제에 포함된 용매가 공기 중으로 배출되면서 두통, 기관지 자극, 기침, 가려움증, 현기증, 피로감, 집중력 저하 등의 증상을 발생시킴에 따라 친환경 접착제에 대한 관심이 대두되고는 있으나, 아직 빠르게 대체하지는 못하고 있다.

다시 말해 기존의 유성 접착제를 사용하는 곳에서 발생하는 유기화합물과 각종 환경유해물질 등에 의한 공해 발생으로, 이를 대체하기 위해 많은 시도가 이루어지고 있으나 유성 접착제만큼의 열저항성과 강한 접착력을 대체할 수 있는 접착제가 없음을 의미한다.

한 편에서는 휘발성이 강한 유성 접착제를 대체하기 위해 수성 접착제가 등장하긴 하였으나, 수성 접착제는 내열온도가 높은 반면, 응집력이 약해 접착성이 약한 단점과, 가교 반응의 매개체가 물이므로 겨울철 사용시 물이 얼지 않도록 보관해 사용하여야 하는 번거로운 단점과, 금속 접착에 사용시 금속이 녹스는 현상이 빈번히 발생하는 단점이 있다.

이처럼 수성 접착제는 간단한 부착성은 가질지 몰라도, 강한 접착력이나 내열온도 및 내열 유지력을 충분히 보유하지 못해 기술적으로 한계를 드러내고 있다.

이러한 유성 및 수성 접착제와는 달리, 점착제는 두 물체를 떼었다 붙였다 가능한 것으로 재사용률이 좋아 최근 들어 각광받고 있으나, 내열성과 접착력이 약하다.

또한 점착제를 제조할 때에는 스티렌계 엘라스토머를 주로 사용하는데, 스티렌계 엘라스토머가 탄화되지 않는 온도에서 유동성을 확보하기 위해 프로세스 오일이나 검로진을 첨가하여 왔으나, 프로세스 오일은 점착제로부터 인체에 해로운 물질을 공기 중으로 발산시키는 등 환경오염을 일으키는 물질로 지정됨에 따라, 최근 사용이 제한되고 있다.

뿐만 아니라 기존의 점착제는 피착재 위에 직접 도포하는 방식이다 보니, 액상으로 도포시 끈적거리고, 경화제를 따로 섞어 도포하여야 하며, 부착시 경화되는 시간을 주어야 하는 어려움이 있다.

이에 따라 유성 접착제만큼의 접착력을 가질 뿐만 아니라 친환경적이고, 작업공정상 시간 단축, 편리함, 원가절감, 우수한 내열성 및 상용성 등의 효과를 가질 수 있는 점착제를 이용한 제품 즉, 점착시트 또는 다양한 소재에 적용 가능한 양면, 단면 테이프에 대한 기술개발이 시급한 시점이다.

국내 등록특허공보 제10-1222548호, 2013.01.09.자 등록.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 내열온도는 유지되면서 접착성과 상용성이 우수한 친환경 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반응부탱크에서 점착제를 제조하는 제1단계; 상기 반응부탱크의 점착제를, 내부에 200~1,000메시(mesh)의 포어 크기를 가지는 제1거름망이 설치된 서비스탱크로 전달받아 질소 분위기 하에서 안정화시키는 제2단계; 상기 서비스탱크의 점착제를, 내부에 200~1,000메시(mesh)의 포어 크기를 가지는 제2거름망이 설치된 헤드부로 전달받아 상기 헤드부에 형성된 노즐을 통해 배출되면서 기재공급롤로부터 공급되는 기재에 도포하는 제3단계; 및 상기 점착제가 도포된 기재를 칠러에 의해 냉풍 냉각시키는 제4단계;를 포함하는 것으로, 상기 제1단계의 점착제는, 유기용제가 첨가되지 않고, 질소(N₂) 가스를 충진한 상태에서 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 8~9.5:0.5~2의 중량비로 혼합하여 합성폴리머를 제조하는 합성폴리머제조단계; 상기 합성폴리머 100중량부에 대하여 반응개시제 2~8중량부를 첨가하여 1차생성물을 제조하는 1차생성물제조단계; 상기 1차생성물 100중량부에 대하여 점착부여제 80~120중량부를 첨가하여 2차생성물을 제조하는 2차생성물제조단계; 및 상기 2차생성물 100중량부에 대하여 점착증진제 1~4중량부를 첨가하여 3차생성물을 제조하는 3차생성물제조단계;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 점착제를 이용한 제품의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

삭제

한편 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상술된 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 점착제를 이용한 제품도 기술적 요지로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 점착제를 이용한 제품 및 이의 제조방법은, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기존의 접착시트에는 유성 접착제를 기계 또는 직접 손으로 도포해야 하기 때문에 제품(접착시트)이 오염될 가능성이 높아 작업공간이 넓게 필요하고, 건조시간 및 경화시간도 필요하여 작업공정 시간이 많이 소요되어 불편했던 반면, 본 발명의 제품(점착시트)은 건조과정이 필요없어 작업공간이 넓게 필요하지 않을 뿐만 아니라 접착 속도가 빠른 효과가 있다.

둘째, 기존 접착시트의 유성 접착제는 공기에 노출되면 경화가 진행되기 때문에 보관이 용이하지 못한 반면, 본 발명에 따른 점착시트의 점착제는 완제품으로 사용하기 때문에 보관이 용이할 뿐만 아니라, 생산라인의 자동화를 통하여 원가를 절감하고 생산성을 증대시키는 효과가 있다.

셋째, 기존 접착시트의 유성 접착제는 환경유해물질이 녹아나와 유해했던 반면, 본 발명에 따른 점착시트의 점착제는 환경유해물질이 사용되지 않으므로 인체에 무해하고 친환경적인 효과가 있다.

넷째, 기존에는 각 기재의 소재별로 다른 점착제를 적용하여 점착시트를 만들어야 했던 반면, 본 발명의 점착제는 다양한 기재와의 상용성을 바탕으로 다양한 점착시트의 생산이 가능한 효과가 있다.

도 1은 점착이론.
도 2는 점착 테이프의 물리적 성질.
도 3은 가교 밀도에 따라 점착제의 물성에 미치는 영향을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착제 제조 순서도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착제를 이용한 제품 제조 순서도.
도 6은 도 5의 개략도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제품 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 내열성과 접착력이 향상된 점착제에 대하여 설명해 보고자 한다.

도 1은 점착이론이다. 도 1을 참조하면, 점착 테이프가 화학적 결합, 물리적 결합, 기계적 결합으로 점착되는 방식을 설명하기 위한 모식도임을 알 수 있다.

즉 도 1-(a)에 도시된 화학적 결합(1차 결합)은 피착재와 점착제 간의 표면에 화학반응이 일어나면서 화학결합에 의해 결합되는 방식이고, 도 1-(b)에 도시된 물리적 결합(2차 결합)은 피착재와 점착제가 접한 계면에서 분자간력에 의해 상호 간에 당기는 인력으로 결합되는 방식이며, 도 1-(c)에 도시된 기계적 결합(Anchor 효과)은 피착재 표면의 요철에 점착제가 침투하여 마치 나무에 못을 박은 것과 같이 양자가 결합되는 방식이다.

이러한 점착 테이프의 점착력이 결정되는 요인으로는 ① 점착제 자체 특성(물리적 성질에 따라 연한 점착제와 단단한 점착제로 분류되거나, 화학적 조성에 따른 점착제 종류에 의한 분류), ② 시간, 온도, 압력에 따른 접촉면적, ③ 표면에너지, ④ 표면 질감(표면의 거친 정도), ⑤ 피착재 오염 정도, ⑥ 유기용제, 습기, 자외선, ⑦ 가소제 이행(연질 PVC, 고무), ⑧ out-gassing(폴리카보네이트), ⑨ 응력 분산 등이 있다.

도 2는 점착 테이프의 물리적 성질을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이 점착 테이프의 물리적 성질로는 투척력(key strength), 초기 점착력(tack), 점착력(adhesion), 응집력(cohesion)이 있다.

첫째, 투척력은 기재(지지체)와 점착제의 결합력을 말한다.

둘째, 초기 점착력은 피착재와의 젖음성(wettability)을 의미하는 것으로, 표면 점착력이라고도 말한다. 즉 초기 점착력은 점착제를 기재 또는 피착재에 붙일 때의 용이성이라고도 볼 수 있다.

셋째, 점착력은 박리 강도를 말하는 것으로, 피착재와 점착제 간 계면에서의 결합력을 일컫는다. 점착력은 피착재 위 부착성능의 기준이 되는 것으로, 점착제의 점탄성적 변화에너지 크기에 따라 달라진다.

넷째, 응집력은 전단강도 또는 물질의 내부강도를 말하는 것으로, 점착제 자체가 응집하려는 힘을 의미한다. 이러한 응집력은 가교, 분자량 등에 따라 달라질 수 있다.

도 3은 가교 밀도(density of crosslinkage)에 따라 점착제의 물성에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 가교 밀도에 따라 점착제의 기본 3대 물성인 초기 점착력(tack), 점착력(adhesion), 응집력(cohesion)에 미치는 영향을 나타낸 것임을 알 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가교 밀도가 증가할수록 초기 점착력은 감소함에 따라 피착재와의 상용성이 감소되고, 응집력은 증가함에 따라 점착제가 딱딱해지고 내열온도가 증가하며, 점착력은 증가 후 감소함에 따라 일정 증가 후 점착제가 깨진다.

즉 내열온도가 높으면 가교 밀도가 높고, 응집력이 증가하면서, 점착제가 탄성이 없고 딱딱해져 피착재와의 상용성이 좋지 못함을 의미한다.

반대로, 가교 밀도가 감소할수록 초기 점착력은 증가하면서 피착재와의 상용성이 증가하나, 응집력은 감소되면서 점착제가 부드러워지고 내열온도가 감소하며, 점착력은 감소된다.

즉 내열온도가 낮으면 초기 점착력이 증가하는 반면, 응집력이 감소하고, 점착제가 부드러워져 피착재와의 상용성이 좋음을 의미한다.

이처럼 점착제의 3대 물성 결정 요소들 중 한 가지를 변화시키면 다른 물성도 함께 변화하기 때문에 일정 내열온도를 유지하면서 다른 물성의 변화를 주기란 어려움을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 높은 내열온도를 유지하면서 부드러워 상용성이 좋고 접착력이 높은 점착제를 제조하기 위한 새로운 기술을 제시하고자 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착제 제조 순서도이다. 도 4에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 점착제는 합성폴리머제조단계, 1차생성물제조단계, 2차생성물제조단계 및 3차생성물제조단계를 통하여 제조됨을 확인할 수 있다.

Ⅰ. 합성폴리머제조단계는 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 8~9.5:0.5~2의 중량비로 혼합하여 합성폴리머를 제조하는 단계이다.

말하자면, 합성폴리머제조단계는 최종 완성되는 점착제가 피착재에 점착되었을 때 버틸 수 있는 힘이 부여되도록 탄성을 가지는 합성폴리머를 합성하는 단계로, 우선 반응부탱크(100)를 165~175℃로 예열한다. 반응을 시작하기 전에 예열을 하는 이유는 스티렌계 엘라스토머의 용융 시간을 단축시키기 위함인데, 예열을 하지 않고 스티렌계 엘라스토머를 반응중합시키면서 용융시키게 될 경우, 용융 시간이 길어져 공정상 비효율적인 측면이 부각됨을 알 수 있었다.

이때 165℃ 미만으로 예열하면 스티렌계 엘라스토머의 용융 시간을 단축시키기에는 미미한 온도였으며, 175℃를 초과되게 예열한 경우 그 이하의 온도로 예열한 경우와 비교하여 특이한 차이점이 나타나지 않았으므로, 예열온도는 165~175℃(가장 바람직하게는 170℃)의 온도범위로 예열됨이 바람직함을 알 수 있었다.

이렇게 예열된 반응부탱크(100)에 스티렌계 엘라스토머를 투입하고, 1시간30분~2시간30분 동안 반응중합하면서 용융시킨다. 즉 165~175℃로 예열된 반응부탱크(100)에 스티렌계 엘라스토머를 넣고 1시간30분~2시간30분 동안 반응중합하면서 용융시키는데, 1시간30분 미만으로 반응중합시키면 스티렌계 엘라스토머가 충분히 용융되지 않아 실리카 또는 실란과의 반응이 균일하게 잘 이루어지지 않고, 2시간30분을 초과하여 반응중합시키면 오히려 스티렌계 엘라스토머의 물성이 나빠질 우려가 있으므로, 1시간30분~2시간30분 동안 반응중합하면서 용융하는 것이 바람직하다.

이때 스티렌계 엘라스토머는 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS)을 사용하였다.

이후, 융융된 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 8~9.5:0.5~2의 중량비로 투입한 후 20~40분 동안 혼합하여 용융상태의 용융물인 합성폴리머를 제조하게 된다. 여기서 실리카 또는 실란은 초기에 고체 상태였다가 스티렌계 엘라스토머와 중합반응을 하면서 합성폴리머를 완성된다.

여기서 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 첨가하여 반응시키는 이유는, 스티렌계 엘라스토머를 견고히 잡아주어 피착재의 도포면에 대한 점착제의 점착력을 향상시켜주기 때문이다.

특히 실리콘 베이스의 실리카 또는 실란은 기존의 모너머보다 (1)열안정성과, (2)피착재에 부착된 후 오랜 시간 유지될 수 있는 부착유지력과, (3)스티렌계 엘라스토머와의 반응으로 합성폴리머가 부드러운 성질로 변하여 피착재들과의 상용성이 우수하므로, 본 발명에 적용하였다.

그리고 기존에는 실리카 또는 실란을 톨루엔 등의 유기용제에 녹여 접착제를 제조한 경우는 있었으나, 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 접목하여 무용제형으로 반응시킨 경우는 없었으므로, 본 발명에 적용한 이유이기도 하다.

이에 따라, 본 발명에서는 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 반응시킴으로써, 합성폴리머를 부드럽게 만들어줘 점착제가 피착재에 잘 스며들게 하는 효과를 발현할 수 있다.

단 실란은 알콕시실란, 아세톡시실란, 할로겐실란 등을 선택적으로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 스티렌계 엘라스토머를 견고히 잡아 점착제의 점착을 조절해 줄 수 있는 실란이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다.

만약 스티렌계 엘라스토머가 8 중량비 미만이면 실리카 또는 실란을 많이 첨가하여야 하기 때문에 고체 상태의 실리카 또는 실란이 녹는데 걸리는 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 점착제가 오히려 너무 끈적해질 우려가 있고, 9.5 중량비를 초과하면 실리카 또는 실란이 첨가될 수 있는 양이 너무 작아져 스티렌계 엘라스토머와의 중합반응이 무뎌 추후 반응개시제가 개시반응을 제대로 수행하지 못할 우려가 있다.

동일한 의미로, 실리카 또는 실란이 0.5 중량비 미만이면 스티렌계 엘라스토머와 반응할 수 있는 양이 너무 미미하여 합성폴리머를 부드럽게 만들어주지 못하고, 2 중량비를 초과하면 실리카 또는 실란이 녹는데 시간이 많이 걸려 공정상의 비효율적인 측면이 부각될 뿐만 아니라, 실리카 또는 실란의 높은 가격으로 가격경쟁력이 없게 된다.

단 합성폴리머제조단계에서는 반응부탱크(100)에 N₂ 가스를 1~4회 충진한 상태에서 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 반응중합시키면서 혼합하여야 공기와의 접촉을 막아 합성폴리머의 탄성이 유지될 수 있다.

Ⅱ. 1차생성물제조단계는 175~185℃ 하에서 합성폴리머 100중량부에 대하여 반응개시제 2~8중량부를 첨가하여 1차생성물을 제조하는 단계이다.

1차생성물제조단계는 중요한 단계로, 환경유해물질을 발생시키는 유기용제 또는 오일을 전혀 사용하지 않고 합성폴리머와 점착부여제만을 사용하여 점착제를 생산하기 위한 매개가 되는 단계이다.

즉 1차생성물제조단계는 기존의 유성 접착제에서 나오는 환경유해물질과 중금속 등으로 인한 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 유기용제나 오일로 녹일 필요없이 합성폴리머에 라우로일퍼옥사이드(LPO, lauroyl peroxide), 과산화벤조일(BPO, benzoyl peroxide) 및 아조디이소부티로니트릴(AIBN, azobisisobutyronitrile) 중 어느 하나 이상의 반응개시제만으로 반응시켜 VOCs가 나오지 않는 친환경적인 점착제의 제조가 가능하다.

내용인즉 1차생성물제조단계는 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란이 혼합된 합성폴리머에 소량의 반응개시제를 투입하여 개시반응을 시작함으로써, 추후 합성폴리머와 점착부여제 간의 상용성을 극대화시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라, 유기용제나 오일을 첨가하지 않아도 점착제의 유동성을 확보할 수 있게 된다. 이는 반응개시제가 합성폴리머제조단계에서 합성된 합성폴리머의 높은 수평균분자량을 쪼개어 합성폴리머 구조를 선상으로 부드럽게 바꿔주기 때문에 가능한 것이다.

다시 말해, 합성폴리머가 생성된 반응부탱크(100)에 인장강도와 내열성을 높이는데 기여하는 반응개시제가 투입됨에 따라, 스티렌계 엘라스토머에 고르게 분산되어 있던 실리카 또는 실란의 중합반응이 시작되면서, 스티렌계 엘라스토머를 포함한 반응부탱크(100) 내부 물질들의 유동성이 향상됨으로 인하여 본 발명에서 유기용제나 오일을 사용하지 않게 된 것이다.

특히 내열온도를 높이기 위해서는 응집력을 조절해야 하는데, 이는 곧 점도를 조절해야 함을 의미한다. 하지만 통상 내열온도를 높이면 점도가 높아져 최종적으로 얻으려고 하는 점착제의 점도를 달성할 수 없다는 문제점에 착안하여, 본 발명에서는 유기용제나 오일을 넣지 않고 반응개시제만을 사용하여 점착제의 점도를 조절하고자 한 것이다.

쉽게 말하여 내열온도를 높이면 점착제가 탄성이 없고 딱딱해지기 마련인데, 본 발명에서는 내열온도는 그대로 유지하면서 물성이 부드러워 상용성이 좋도록, 반응개시제를 넣어 점착제의 유동을 확보할 수 있게 됨을 의미한다.

이러한 반응개시제를 사용함에 따라, 합성폴리머와의 중합으로 원형의 고분자가 작은 분자의 벤젠형 구조로 변경되어 내열성, 유지력, 응집력이 보강되는 효과가 나타날 수 있다.

부가적으로, 1차생성물제조단계에서는 반응부탱크(100)의 합성폴리머에 175~185℃ 조건 하에서 반응개시제를 첨가하여 반응시키는 것이 좋은데, 만약 175℃ 미만에서 반응개시제가 반응되면 합성폴리머와의 개시반응이 적절하게 일어나지 않고, 185℃를 초과한 온도에서 반응개시제가 반응되면 합성폴리머가 오히려 변형되어 물성 저하를 초래하게 되므로, 175~185℃에서 반응개시제를 반응시키는 것이 바람직하다.

단, 반응개시제가 합성폴리머 100중량부에 대하여 2중량부 미만으로 첨가되면 추후 합성폴리머와 점착부여제 간의 상용성을 극대화시켜 주기 힘들고, 8중량부를 초과하여 첨가되면 오히려 과반응이 일어나 반응하지 못하고 남는 물질이 생겨 최종 완성되는 점착제의 물성이 저하됨에 따라 제품성이 없게 되므로, 반응개시제는 합성폴리머 100중량부에 대하여 2~8중량부로 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

Ⅲ. 2차생성물제조단계는 1차생성물 100중량부에 대하여 점착부여제 80~120중량부를 첨가하여 2차생성물을 제조하는 단계이다.

구체적으로 2차생성물제조단계는 최종 완성되는 점착제에 점착력이 발휘되도록 점착부여제를 첨가하는 것으로, 반응개시제의 반응이 종료되면 반응부탱크(100) 온도를 140~160℃로 조절한 후 1차생성물 100중량부에 대하여 C5석유수지, C9석유수지, C5/C9공중합수지, 페놀수지, 수첨수지, 테르펜수지 및 로진에스테르수지 중 어느 하나 이상의 점착부여제 80~120중량부를 첨가해 30분~1시간30분 동안 반응중합하여 2차생성물을 얻는 단계를 말한다.

더욱 구체적으로 140~160℃로 조절한 반응부탱크(100) 내부의 1차생성물 100중량부에 우선 점착부여제 80~120중량부를 투입하고 30분~1시간30분 동안 반응중합하여 2차생성물을 얻는다.

이러한 2차생성물제조단계를 거친 다음에는, 반응부탱크(100) 온도를 140~160℃로 유지하면서 2차생성물 100중량부에 상술된 점착부여제를 제외한 C5석유수지, C9석유수지, C5/C9공중합수지, 페놀수지, 수첨수지, 테르펜수지 및 로진에스테르수지 중 어느 하나 이상을 2~8중량부로 투입하고 20~40분 동안 반응중합하여 2a차생성물을 제조하는 2a차생성물제조단계가 추가될 수도 있다. 2a차생성물제조단계에서 주의할 점은, 2차생성물제조단계에서 첨가된 점착부여제를 제외한 나머지 점착부여제를 첨가하는 것이 좋다.

예를 들어, 2차생성물제조단계에서 점착부여제로 C5석유수지를 사용하였다면, 2a차생성물제조단계에서 점착부여제로는 C5석유수지를 제외한 C9석유수지, C5/C9공중합수지, 페놀수지, 수첨수지, 테르펜수지 및 로진에스테르수지 중 어느 하나 이상의 점착부여제를 사용할 수 있다.

특히 2차생성물과 2a차생성물을 차례대로 얻는 이유는 점착제를 이루는 구성성분들을 더욱 균일하게 반응되게 하여 점착제의 물성을 향상시키기 위함인데, 이렇게 점착부여제를 나누어서 반응시키면 합성폴리머와 점착부여제 간의 반응력이 균일하게 골고루 이루어지는 효과가 있다.

단, 2차생성물제조단계에서는 점착부여제의 산화가 방지되도록 반응부탱크(100)에 N₂ 가스를 1~4회 충진한 상태에서 1차생성물 100중량부에 대해 점착착부여제 80~120중량부를 첨가하여 반응시키는 것이 바람직하다.

Ⅳ. 3차생성물제조단계는 2차생성물 100중량부에 대하여 점착증진제 1~4중량부를 첨가하여 3차생성물을 제조하는 단계이다.

3차생성물제조단계는 2차생성물제조단계에서 반응이 완료된 반응부탱크(100)의 온도를 140~160℃로 유지하면서 2차생성물 100중량부에 대해 티타늄계(예를 들어, 티탄 킬레이트) 또는 인계(예를 들어, 인산 모노알킬) 점착증진제 1~4중량부를 투입한 후 반응중합이 완료되면 자연 숙성하여 점착제를 완성한다.

이때 점착증진제가 1중량부 미만이면 점착제의 접착성능을 더욱 향상시켜주기에는 미미한 양이고, 4중량부를 초과하면 점착제의 불안정성을 초래할 수 있으므로, 점착증진제는 2차생성물 100중량부에 대하여 1~4중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

참고로 반응중합이 완료된 후 자연 숙성시키는 이유는, 완성된 점착제를 상온에 방치하여 물성을 안정화시켜주기 위함이다.

특히 점착제의 인장강도는 표면적과 연관이 있는데, 일반 핫멜트 타입의 점착제가 3kgf/25㎜의 인장강도를 가졌던 것과는 달리, 3차생성물제조단계를 통하여 완성된 점착제는 점착력을 나타내는 지표인 180°필테스트 결과값이 5~10kgf/25㎜를 나타냄으로써, 우수한 점착력을 가짐을 알 수 있었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 점착제를 이용한 제품의 제조방법에 대하여 설명해 보고자 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착제를 이용한 제품 제조 순서도이고, 도 6은 도 5의 개략도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착제를 이용한 제품의 제조방법은 제1단계(S10), 제2단계(S20), 제3단계(S30) 및 제4단계(S40)로 이루어질 수 있다.

Ⅰ. 제1단계는 반응부탱크(100)에서 점착제를 제조하는 단계이다. (S10)

즉 점착제는, 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 8~9.5:0.5~2의 중량비로 혼합하여 합성폴리머를 제조하는 합성폴리머제조단계와, 합성폴리머 100중량부에 대하여 반응개시제 2~8중량부를 첨가하여 1차생성물을 제조하는 1차생성물제조단계와, 1차생성물 100중량부에 대하여 점착부여제 80~120중량부를 첨가하여 2차생성물을 제조하는 2차생성물제조단계와, 2차생성물 100중량부에 대하여 점착증진제 1~4중량부를 첨가하여 3차생성물을 제조하는 3차생성물제조단계를 통하여 제조될 수 있는바, 이러한 점착제에 대한 설명은 앞서 상세히 기술한 바이므로, 여기서의 설명은 생략하기로 한다.

Ⅱ. 제2단계는 반응부탱크(100)의 점착제를 서비스탱크(200)로 전달받아 질소 분위기 하에서 안정화시키는 단계이다. (S30)

말하자면, 제2단계는 반응부탱크(100)에서 제조가 완료된 점착제를 반응부탱크(100)와 서비스탱크(200)를 연결하는 제1유로(L1)를 통해 서비스탱크(200)로 이동시킨 후, 점착제의 물성을 해치지 않는 160~200℃ 하에서 점착제의 유동성을 확보할 수 있도록 유지하여 주면서 안정화시키는 단계를 말한다.

이때 점착제가 공기와의 접촉으로 인한 물성 저하가 방지되도록, 서비스탱크(200)의 내부에 질소를 충진하여 질소 분위기를 만들어주는 것이 바람직하다.

참고로, 제1유로(L1)에는 160~200℃의 온도 범위를 가지는 열선이 구비되어 점착제가 식어서 고착화되는 현상을 방지하여 점착제가 기재에 코팅되기까지 일정한 온도를 유지해 주는 보조적인 작용이 가능하다.

Ⅲ. 제3단계는 서비스탱크(200)의 점착제를 헤드부(300)로 전달받아 헤드부(300)에 형성된 노즐(320)을 통해 점착제가 배출되면서 롤러부(400)의 구성 중 하나인 기재공급롤(420)로부터 공급되는 기재에 도포하는 단계이다. (S30)

즉 점착제는 서비스탱크(200)와 헤드부(300)를 연결하는 제2유로(L2)를 통해 이송되는 것으로, 서비스탱크(200)에 저장되어 있던 점착제가 서비스탱크(200)의 일측에 설치된 펌프(220)에 의해 일정 압력으로 헤드부(300)로 압출되면서 합지롤(440) 위치에서 기재공급롤(420)에서 공급되는 기재가 도포되는 방식으로 이루어진다. 단, 제2유로(L2)에는 점착제가 통과되면서 식어서 고착화되는 현상을 막아주고 점착제가 기재에 코팅되기까지 일정한 온도를 유지하여 줄 수 있는 160~200℃ 범위의 열선이 설치되는 것이 바람직하다.

이때 펌프(220)는 점착제를 서비스탱크(200)로부터 헤드부(300)까지 일정한 속도로 이송시키기 위한 것으로, 점도를 가진 점착제의 이송을 위해 적합한 이송압력을 제공하는 것이라 할 수 있다.

부가적으로, 서비스탱크(200)의 내부에는 200~1,000메시(mesh)의 포어 크기를 가지는 제1거름망(N1)이 설치될 수 있다. 이는 반응부탱크(100)로부터 이송된 점착제에 함유된 이물질을 1차적으로 제거하고 점착제를 1차적으로 일정한 점도로 거르기 위한 것이다.

만약 제1거름망(N1)의 포어 크기가 200메시 미만이면 구멍이 너무 커 점착제에 포함된 이물질을 걸러내기 힘들뿐만 아니라 점착제의 점도를 일정하게 만들어주기 어렵고, 포어 크기가 1,000메시를 초과하면 구멍 크기가 너무 미세하여 점착제가 유동적으로 통과하지 못하여 제1거름망(N1)에 막혀버리는 현상이 발생할 수 있으므로, 제1거름망(N1)의 포어 크기는 200~1,000메시의 범위로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

헤드부(300) 역시, 서비스탱크(200)와 마찬가지로 내부에 200~1,000메시(mesh)의 포어 크기를 가지는 제2거름망(N2)이 설치될 수 있다. 헤드부(300)의 내부에 설치된 제2거름망(N2)은 서비스탱크(200)로부터 압출된 점착제에 함유된 이물질을 2차적으로 제거하고 점착제를 2차적으로 일정한 점도로 거르기 위한 것이다. 이러한 헤드부(300) 내부에는 열매체 오일이 순환되면서 헤드부(300) 내부의 온도를 160~200℃의 범위로 유지시켜 주는 것이 바람직하다. 그래야만 헤드부(300)를 통과하는 점착제가 160~200℃ 온도 범위를 가지면서 고착화되지 않고 점착제가 충분한 유동성을 가져 기재에 정확한 두께로 도포되기 때문이다.

제1거름망(N1)과 마찬가지로, 제2거름망(N2)의 포어 크기가 200메시 미만이면 구멍이 너무 커 점착제에 함유된 이물질을 효과적으로 걸러내기 어려울 뿐만 아니라 점착제의 점도를 최종적으로 일정하게 만들어주기 어렵고, 포어 크기가 1,000메시를 초과하면 구멍이 너무 미세해져 노즐(320)을 통해 나오는 점착제의 양이 일정하지 못해 최종 완성되는 제품의 품질이 저하될 우려가 있으므로, 제2거름망(N2)의 포어 크기는 200~1,000메시의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 제2거름망(N2)을 통과한 점착제는 헤드부(300)의 전방에 돌출되게 형성된 다수 개의 노즐(320)을 통해 배출되는데, 서비스탱크(200) 일측의 펌프(220) 압력을 기재에 점착제가 도포되는 양을 자동으로 조절하면서 각각의 노즐(320)에서 기재에 도포되는 두께에 따른 일정한 배출량을 조절하게 된다.

이때 제어부(미도시)에서 점착제가 흘러가는 속도를 빠르게 또는 느리게 조절 가능하고, 속도에 따른 도포량을 자동 조절 가능하며, 이는 펌프(220)의 압력을 통해 점착제가 배출되는 양을 조절하면서 이루어지는 것이라 할 수 있다.

단, 롤러부(400)의 기재공급롤(420)에서 회전되면서 공급되는 기재는 테프론계, 섬유, 실리콘기재류, PET, 메쉬, 면, 멜라민, 스틸, 비철금속, 부직포, EVA, RUBBER, GLASS CLOTH, Aluminum+GLASS CLOTH, PE, Aluminum, 탄소섬유, PET(polyethylene), 네오프렌(neoprene), EPDM(ethylene propylene diene monomer), 스펀지, 화지, PVC(polyvinyl chloride), PU(polyurethane) 중 어느 하나이나, 반드시 이에 한정되는 것만은 아니고, 점착제가 도포될 수 있는 기재로 사용될 수 있는 것이라면 어느 것이 공급되어도 무방하다. 또한 기재가 없는 점착제 자체만으로 도포되는 무기재 타입의 점착테이프로도 사용이 가능하다.

Ⅳ. 제4단계는 점착제가 도포된 기재를 냉각시키는 단계이다. (S40)

상세하게는 기재공급롤(420)로부터 공급되는 기재가 풀려 올라오면서 합지롤(440)을 통과함에 따라 합지롤(440) 위치에서 통과하는 기재에 점착제가 도포된 후, 권취롤(480)을 통해 점착제가 도포된 기재가 권취되기 전에 냉각시스템이 존재한다.

더욱 상세하게는 본 발명의 냉각시스템은 칠러인데, 점착제가 도포된 기재는 합지롤(440)를 통과한 후 -33~140℃ 하에서 칠러에 의해 냉풍 냉각된 다음에서야 권취롤(480)에 의해 권취되는 것이다. 단, 필요에 따라 칠러(500)를 on/off하여 사용 가능하다.

여기서 칠러(500)는 -33~140℃의 광범위하게 온도 변경이 가능한데, 최종 완성되는 제품에 따라 칠러(500)의 온도를 변경하여 사용 가능하다. 이는 칠러(500)의 온도가 -33℃ 미만이면 기재에 도포된 점착제가 급속 냉각되어 제품성이 현저히 떨어지고, 140℃를 초과하면 너무 놓은 온도로 인하여 기재에 도포된 점착제의 형상이 변형될 우려가 있기 때문이다.

참고로, 칠러(500)의 전방 또는 후방에는 이형지공급롤(460)이 추가로 설치될 수 있는데, 이는 점착제가 도포된 기재를 제품화하기 위하여 필요한 설비라 할 수 있다.

추가적인 공정을 덧붙이자면, 점착제가 도포된 기재가 칠러(500)를 통과한 후, -30~180℃의 압착부(600)를 선택적으로 통과할 수 있는데, 이런 압착부(600)는 합지롤(440)에서 기재와 점착제가 합지된 후 권취롤(480)를 통해 권취되기 전에 적절한 온도를 가하여 기재와 점착재 간의 융착을 견고히 해주기 위함이다.

즉 압착부(600)는 한 쌍의 압착롤로 이루어지는데, -30℃ 미만이면 압착 효율이 좋지 못하고, 180℃를 초과하면 너무 높은 온도로 인하여 오히려 압착이 잘 되지 않으므로, 압착부(600)는 -30~180℃ 온도 범위로 작동되는 것이 바람직하다.

이러한 과정들을 통하여 완성된 제품인 점착시트(10)는 도 7을 통하여 확인할 수 있는데, 즉 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제품 예시도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 점착제를 이용해 제조할 수 있는 제품인 점착시트(10)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

즉 기재공급롤(420)로부터 공급되는 테프론계, 섬유, 실리콘기재류, PET, 메쉬, 면, 멜라민, 스틸, 비철금속, 부직포, EVA, RUBBER, GLASS CLOTH, Aluminum+GLASS CLOTH, PE, Aluminum, 탄소섬유, PET(polyethylene), 네오프렌(neoprene), EPDM(ethylene propylene diene monomer), 스펀지, 화지, PVC(polyvinyl chloride), PU(polyurethane) 중 어느 하나의 기재(12) 상부에 헤드부(300)의 노즐(320)로부터 배출되는 점착제(14)가 합지롤(440) 상에서 도포되고, 또한 기재가 없는 점착제 자체만으로 도포되는 무기재 타입의 점착테이프로도 도포가 가능하며, 점착제(14)의 상부에 이형지공급롤(460)로부터 공급되는 이형지(16)를 형성시킴으로써, 점착시트(10) 제품이 완성된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내열성 실험 사진이다. 도 8-(a)는 점착시트(10)의 이형지(16)를 제거한 다음, 점착제(14) 부분을 피착재(20)에 점착한 후 90℃에서 2시간 동안 노출시킨 후의 사진이고, 도 8-(b)는 도 8-(a)의 90℃에서 2시간 노출 후 연속적으로 95℃로 올려 1시간 동안 노출시킨 후의 사진이며, 도 8-(c)는 도 8-(b)의 95℃에서 1시간 노출 후 연속적으로 100℃로 올려 1시간 노출시킨 후의 사진이다.

아울러 완성된 점착시트(10)의 이형지(16)를 제거한 후 점착제(14) 부분을 피착재(20)에 점착한 후 90℃, 95℃ 및 100℃에서 차례대로 노출시킨 후의 내열성을 실험한 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

항목 (생산속도)	sample 1 (3m/min)	sample 2 (4m/min)	sample 3 (6m/min)	sample 4 (8m/min)	sample 5 (10m/min)
90℃ 2시간 노출	합격	합격	합격	합격	합격
95℃ 1시간 노출	합격	합격	합격	합격	합격
100℃ 1시간 노출	합격	합격	합격	합격	합격

표 1에서 보는 것처럼, 90℃에서 2시간 동안 노출시킨 경우와, 90℃에서 95℃로 올린 후 1시간 동안 노출시킨 경우와, 95℃에서 100℃로 올린 후 1시간 동안 노출시킨 경우 모두 기재(12)인 부직포와 피착재(20) 간의 박리는 발생하지 않았고, 점착상태 또한 매우 양호하여 내열성이 만족됨을 확인할 수 있었다.

이상과 같은 본 발명에 따라 높은 내열성, 강력한 접착성, 친환경성 및 난연성을 가지는 점착제를 이용한 점착시트를 제조함으로써, 국내 자동차 업계에서 가장 문제가 되어 개발이 시급한 친환경성 및 V1 등급의 난연성을 만족할 수 있을 것으로 기대된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 점착시트
12: 기재
14: 점착제
16: 이형지
100: 반응부탱크
200: 서비스탱크
220: 펌프
300: 헤드부
320: 노즐
400: 롤러부
420: 기재공급롤
440: 합지롤
460: 이형지공급롤
480: 권취롤
500: 칠러
600: 압착부
L1: 제1유로
L2: 제2유로
N1: 제1거름망
N2: 제2거름망

Claims

반응부탱크에서 점착제를 제조하는 제1단계;
상기 반응부탱크의 점착제를, 내부에 200~1,000메시(mesh)의 포어 크기를 가지는 제1거름망이 설치된 서비스탱크로 전달받아 질소 분위기 하에서 안정화시키는 제2단계;
상기 서비스탱크의 점착제를, 내부에 200~1,000메시(mesh)의 포어 크기를 가지는 제2거름망이 설치된 헤드부로 전달받아 상기 헤드부에 형성된 노즐을 통해 배출되면서 기재공급롤로부터 공급되는 기재에 도포하는 제3단계; 및
상기 점착제가 도포된 기재를 칠러에 의해 냉풍 냉각시키는 제4단계;를 포함하는 것으로,
상기 제1단계의 점착제는,
유기용제가 첨가되지 않고, 질소(N₂) 가스를 충진한 상태에서 스티렌계 엘라스토머에 실리카 또는 실란을 8~9.5:0.5~2의 중량비로 혼합하여 합성폴리머를 제조하는 합성폴리머제조단계;
상기 합성폴리머 100중량부에 대하여 반응개시제 2~8중량부를 첨가하여 1차생성물을 제조하는 1차생성물제조단계;
상기 1차생성물 100중량부에 대하여 점착부여제 80~120중량부를 첨가하여 2차생성물을 제조하는 2차생성물제조단계; 및
상기 2차생성물 100중량부에 대하여 점착증진제 1~4중량부를 첨가하여 3차생성물을 제조하는 3차생성물제조단계;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 점착제를 이용한 제품의 제조방법.
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제1항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 점착제를 이용한 제품.