KR101920242B1 - 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 아크릴 단량체, 아크릴 변성 점착부여수지, 유기화 나노클레이 및 탈이온수 등을 사용하여 중합하고 소포제 등을 첨가한 점착제 조성물을 제공함으로써, 자동차 내장재에 사용되는 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP 등과 같은 난접착 소재의 접착력을 향상시키도록 하되, 액체 아크릴 변성 점착부여수지가 아닌 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용함에 따라 저장안정성이 향상되고 상분리가 일어나지 않으며 고형분을 쉽게 얻을 수 있도록 할 뿐만 아니라 유기용제가 함유되지 않은 친환경적인 특성을 가지도록 하는, 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법{High performance water-soluble acrylic adhesive compositon and the preparation method thereof}
본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS(Stainless steel)나 PP(polypropylene) 등의 접착시 프라이머, 코로나 및 플라즈마와 같은 전처리 공정을 사용하지 않아 에너지 절감효과가 있으며 특히 상기와 같은 전처리 공정 및 유기용제가 함유되지 않아 친환경적이며, 또한, 액체 아크릴 변성 점착부여수지가 아닌 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용함에 따라 저장안정성이 향상되고 상분리가 일어나지 않으며 고형분을 쉽게 얻을 수 있도록 하는, 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
각종 산업에서 다양한 용도로 활용되는 각종 점(접)착제 고분자 재료는 휘발성 유기 용제에 용해되어 있는 용제형 제품으로 사용되는 경우가 대부분이다. 최근에 휘발성 유기 용제에 관한 환경 규제로 인하여 현재 많이 사용하고 있는 용제형 점(접)착제 고분자 재료를 유기용제를 함유하지 않는 환경친화적인 수분산 에젼형 고분자 재료로 전환하려는 사회적 요구가 매우 크다. 특히 용제형 점(접)착제 제조 공정 중에 사용되는 톨루엔, 메탄올 등과 같은 유기 용제의 휘발이 심해 작업환경이 열악하며 이와 같은 공정은 작업자들에게 장시간 작업시 여러가지 형태로 인체에 영향을 주게 되나 제품의 물성 등의 이유 때문에 쉽게 바꿀 수 없는 실정이다.
한편, 현재 생산되고 있는 수분산 에멀젼형 점착제는 아크릴계가 중심으로 용제형의 품질과 기능을 갖고 있지만 투명성 등 기능성면에서 떨어지고 있어 점착제의 기술 개발은 대부분 수분산 아크릴 에멀젼 점착제의 기능성을 높이는데 관심을 기울이고 있다. 이에 점착 물성의 균형, 내수성의 향상, 재박리성, 도포적성, 저장안정성 등에 개발의 목표를 두고 있다. 더욱이 친환경적 이슈에 적극적인 대응하기 위해 국내 점착제 업계들도 에너지 및 온실가스 감축 계획을 수립하여야 하는 실정이나, 대부분이 중소 규모의 국내 점착제 업체가 개별적으로 이에 대한 대책을 강구하기는 매우 어려운 실정이다.
아울러, 선진국에서 생산되는 점착제의 주요 용도는 전기, 전자, 자동차, 선박 및 항공용과 같은 일반 산업용으로 고성능, 기능성, 고강도를 요구하는 방향으로 연구가 진행되고 있으며 저렴한 가격의 비극성 재질의 수지를 산업용으로 사용하기 위해 비극성용 점착제의 개발이 현안이 되고 있고, 또한, 점착 공정의 혁신적인 변화를 통한 생산 구조 고도화가 절실하며 공정의 획기적인 단축, 환경유해 물질의 배출 요인 제거된 점착제 개발 등의 혁신적인 산업 구조고도화를 구현한다면 인력 절감 및 생산성 향상 효과뿐만 아니라 점착제 및 자동차 산업을 최첨단 산업으로 변화시킬 수 있다.
또한, 국내 점착제산업의 녹색화를 위한 친환경 점착 공정을 위한 고성능 점착제 기술개발에 관한 연구는 점차 중요시 되어 가고 있고 수출 주력산업인 자동차산업을 포함 전자산업과 조선분야의 기초소재로써 친환경 고성능 점착제의 국산화 및 핵심기술 확보를 통해 미국, 일본 등 경쟁국과의 기술적 비교 우위를 확보할 필요가 있다.
그리고, 현재 자동차 산업에서는 원가절감, 기능성 등의 이유로 자동차 내장재 등에 플라스틱 사출부품등을 많이 사용하고 있으며, 경량화를 위해 점,접착을 통해 부착을 하고 있으나, 상기 소재가 대부분 비극성이기 때문에 접착이 어려워 통상적으로 프라이머, 코로나, 플라즈마와 같은 표면처리를 한 후 점,접착제를 도포하여 플라스틱 부품들을 접착하고 있지만 공정이 증가하고 점,접착제 성분에 따라 프라이머, 표면처리를 하기에 한계가 있어 플라스틱 사출품 표면에 다른 처리 없이 사용할 수 있는 점접착제 개발이 요구된다.
따라서, 상기 플라스틱 사출물과 같은 난점,접착 소재의 점,접착력을 향상시키기 위하여 용제를 사용하여 아크릴 점착제를 제조하였으나 이는 작업자들의 건강을 저해하고 작업시 불쾌감을 유발하며 환경보호의 측면에서도 좋지 않은 영향을 미치고 있는 등의 문제점을 가지고 있어 자극적인 용제의 사용을 배재하고 접착력 등 접착물성을 개선시키기 위한 수성 점착제의 연구개발들이 활발히 진행되었다.
한편, 특허문헌 1에 소수성 아크릴산에스테르, 소수성 메타크릴산에스테르 또는 이들의 혼합물, 불포화 카본산, 고분자 엘라스토머 라텍스 및 점착부여수지를 유화중합하여 폴리올레핀 폼용 수성 에멀전 점착제에 관한 기술이 알려져 있지만, 상기 등록된 점착제 조성물은 자동차 내장재 등에 사용되는 폴리올레핀 폼용 점착제로는 접착력이 매우 낮으며, 요구하는 접착력을 만족시키기 위해서는 프라이머, 플라즈마 및 코로나와 같은 전처리 공정이 필수적이다.
또한 상기 점착제 조성물에 포함되는 고무계 라텍스 에멀전은 진한 노란색 계통의 색을 가지고 있어, 시간이 경과함에 따라 더욱더 황변이 심해지는 등 제품의 상품가치를 저해하는 요인이 될 우려가 있다.
즉, 종래에는 플라스틱 사출물등과 같은 난점,접착 소재에 대한 고성능의 접착력을 향상시킬 수 있으면서도 용제를 사용하지 않는 수성 타입의 점착제 조성물이 부재한 실정이며, 이에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
그리고 특허문헌 2에 수성 아크릴계 점착제의 제조방법은 증류수에 클레이와 계면활성제를 혼합하여 클레이 분산액을 제조하는 단계와, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴산의 모노머 혼합물과 계면 활성제를 혼합하여 예비 에멀젼을 제조하는 단계 및 상기 클레이 분산액에 상기 예비 에멀젼 및 개시제를 혼합하여 중합하는 단계를 포함하는 클레이를 이용한 수성 아크릴계 점착제의 제조방법이 알려져 있지만, 특허문헌 2와 같은 수성 아크릴계 점착제는, 점착부여수지가 포함되지 않아 점성(tack)이 낮아 폴리올레핀 폼에는 초기 접착력에 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 특허문헌 3을 선출원하여 등록받은 바 있다.
구체적으로 특허문헌 3은 아크릴 단량체, 아크릴 변성 점착부여수지, 유기화 나노클레이 및 탈이온수 등을 사용하여 중합하고 소포제 등을 첨가한 점착제 조성물을 제공함으로써, 자동차 내장재에 사용되는 폴리올레핀 폼 등과 같은 난접착 소재의 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 기존 폴리올레핀 폼용 수성 아크릴계 점착제에 비해 접착력이 개선되고 특히, 전처리공정이 필요없이 폴리올레핀 폼에 접착력이 기존 제품에 비하여 동등하거나 양호한 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 한 것이다.
하지만, 상기 특허문헌 3의 경우 아크릴 변성 점착부여수지가 액체로 이루어지는데, 액체 아크릴 변성 점착부여수지의 경우 자체 내에 유화제가 포함되어 있어 아크릴 에멀전에 사용 시 저장안정성이 떨어질 수 있고 상분리가 일어날 수 있으며 또한 물이 포함되어 있으므로 고형분(50% 또는 60%이상)을 얻기 어려운 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0073805호 "폴리올레핀용 수성 에멀젼 점착제" 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-1146254호 "클레이를 이용한 수성 아크릴계 점착제의 제조방법" 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허공보 제10-1349848호 "고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아크릴 단량체, 아크릴 변성 점착부여수지, 유기화 나노클레이 및 탈이온수 등을 사용하여 중합하고 소포제 등을 첨가한 점착제 조성물을 제공함으로써, 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP 등과 같은 난접착 소재의 접착력을 향상시키도록 하되, 액체 아크릴 변성 점착부여수지가 아닌 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용함에 따라 저장안정성이 향상되고 상분리가 일어나지 않으며 고형분을 쉽게 얻을 수 있도록 할 뿐만 아니라 유기용제가 함유되지 않은 친환경적인 특성을 가지도록 함을 과제로 한다.
본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 조성물에 있어서, 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3.0 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 각각 첨가한 아크릴 단량체 혼합물과, 상기 아크릴 단량체 혼합물에 계면활성제, 물 및 중합개시제를 첨가하여 중합 반응시키되, 상기 아크릴 변성 점착부여수지는, 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용하는 것을 특징으로 하는, 고성능 수성 점착제 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
아울러, 본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조방법에 있어서, 혼합용기 내에 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3.0 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 첨가하여 아크릴 단량체 혼합물을 제조하는 단계(S100); 별도로 다른 혼합용기 내에 물 60 ~ 70 중량부, 계면활성제 4.0 ~ 4.5 중량부를 투입하고, 550 ~ 650 rpm의 속도로 교반하면서, 상기 아크릴 단량체 혼합물을 4 ~ 6분간에 걸쳐 적가하면서 프리 에멀전을 제조하는 단계(S200); 별도로 다른 혼합용기 내에 물 12 ~ 15 중량부 및 중합개시제 0.5 ~ 1.5 중량부를 각각 투입하여 중합개시제 용액을 제조하는 단계(S300); 및 반응기 내에 물 48 ~ 56 중량부, 계면활성제 총 사용량의 30 중량%를 넣고, 온도를 78 ~ 82℃까지 승온하고, 90 ~ 110 rpm으로 교반하면서 프리에멀전 및 중합개시제 용액을 2.5 ~ 3.5 시간에 걸쳐 일정속도로 투입하면서 중합하는 단계(S400);로 이루어지되, 상기 아크릴 변성 점착부여수지는, 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용하는 것을 특징으로 하는, 고성능 아크릴 수성 점착제 조성물의 제조방법을 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
한편, 상기 아크릴 단량체 혼합물은, 메타아크릴산 에스테르 단량체 75 ~ 96 중량%, 에틸렌성 불포화 단량체 3 ~ 20 중량% 및 에틸렌성 단량체 1 ~ 5 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 아크릴 단량체 100 중량부에 대하여, 터펜계, 페놀계, 터펜페놀계, 로진계 또는 로진에스테르계 고체 점착부여제 10 ~ 50 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제 5 ~ 10 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 500rpm ~ 3000rpm으로 30초 ~ 5분간 교반 및 분산하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 아크릴 단량체, 아크릴 변성 점착부여수지, 유기화 나노클레이 및 탈이온수 등을 사용하여 중합한 점착제 조성물을 제공하되, 액체 아크릴 변성 점착부여수지가 아닌 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용함에 따라 저장안정성이 향상되고 상분리가 일어나지 않으며 고형분을 쉽게 얻을 수 있도록 하는 장점을 가지면서도, 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP 등과 같은 난접착 소재의 접착력을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있으며, 또한 기존 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP용 수성 아크릴계 점착제에 비해 접착력이 개선되고 특히, 전처리공정이 필요없이 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP 등에 접착력이 기존 제품에 비하여 동등하거나 양호할 뿐만 아니라 상기 소재가 사용되는 분야인 신발 산업, 가구 산업 분야 등 다양한 산업분야에 널리 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 유기용제가 함유되지 않은 친환경적인 특성을 가짐에 따라 친환경형 기술의 주체로 자리매김 할 수 있을 뿐 만 아니라 대외적으로는 기술 개발 기여에 따라 수익이 현저히 증가될 것으로 예상되며 향후 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법 기술에 있어 국내 기술이 세계적 수준으로 독보적인 위치를 점유할 수 있을 것으로 판단된다.
도 1은 본 발명에 따른 고성능 아크릴 수성 점착제 조성물의 제조공정에 대한 공정블록도.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물에 있어서, 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 각각 첨가한 아크릴 단량체 혼합물과, 상기 아크릴 단량체 혼합물에 계면활성제, 물 및 중합개시제를 첨가하여 중합 반응시킨 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴 단량체 혼합물은 메타아크릴산 에스테르 단량체 75 ~ 96 중량%, 에틸렌성 불포화 단량체 3 ~ 20 중량% 및 에틸렌성 단량체 1 ~ 5 중량%로 이루어지는 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 단량체는 유리전이온도를 고려하여 성분 및 함량을 결정하며, 유리전이온도는 -40 ℃ 이하가 되도록 한다.
상기 메타아크릴산 에스테르 단량체는 단량체 총량을 기준으로 75 ~ 96 중량%를 사용하며, 메타아크릴산 에스테르 단량체의 사용량이 75 중량% 미만일 경우에는 수성 점착제의 유리전이온도가 증가되어 택성 및 점착력이 저하될 우려가 있으며, 96 중량%를 초과할 경우에는 낮은 유리전이온도로 인해 고온 점착력이 저하된다. 본 발명에서 사용하는 메타아크릴산 에스테르 단량체는 에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트 등이 사용될 수 있으며, 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 단량체는 접착력의 증가를 위해 3 ~ 20 중량%를 사용하며, 에틸렌성 불포화 단량체를 3 중량% 미만으로 사용하였을 경우에는 접착력이 저하될 수 있으며, 20 중량%를 초과하여 사용하였을 경우에는 택성이 저하될 우려가 있다. 본 발명에서 사용하는 에틸렌성 불포화 단량체는 메타크릴레이트, 비닐에스테르, 비닐에테롤 등이 있으며, 단독 또는 병용하여 사용될 수 있다.
상기 에틸렌성 단량체는 수성 점착제에 기능성을 부여하기 위해 사용되며, 1 ~ 5 중량%를 사용한다. 에틸렌성 단량체의 사용량이 1 중량% 미만을 경우에는 수성 점착제의 유지력이 저하될 우려가 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 택성이 저하되어 점착력이 저하될 우려가 있다. 본 발명에서 사용하는 에틸렌성 단량체는 아크릴산, 이타콘산, 말레익산, 메타크릴산 등을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다.
그리고 본 발명에서 아크릴 단량체 혼합물에 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 첨가한다.
상기 유기화 나노클레이는 수성 점착제의 초기 접착력 및 고온 접착력을 향상시키기 위해 사용하며, 유기화 나노클레이의 사용량은 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부 대비 0.1 ~ 3 중량부 범위 내에서 사용한다. 유기화 나노클레이의 사용량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 초기 접착력 및 고온 접착력의 향상 효과를 얻기 어려우며, 3 중량부를 초과하여 사용하였을 경우에는 수성 점착제 내에서 상분리가 일어나 접착의 방해인자로 작용하게 된다.
이러한 상기 유기화 나노클레이를 소량 첨가하여 반응시켜 중합한 고성능 수성 점착제를, 수성 점착제 조성물 내에서 나노입자 크기를 갖는 유기화 나노클레이가 균일하게 분산되어 기존 수성 점착제에 비해 초기 접착력, 상태 접착력 및 내열접착력이 우수하게 되는 것이다. 본 발명에서 유기화 나노클레이는 유기화된 소듐 몬모릴로나이트(Na-montmorillonite)를 사용한다.
또한 본 발명에 사용된 아크릴 변성 점착부여수지는 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP 등의 피착체의 표면 젖음성 및 접착성 증가를 위해 사용되는 것으로, 액체 아크릴 변성 점착부여수지를 사용할 경우 저장안정성이 떨어질 수 있고 상분리가 일어날 수 있으며 또한 물이 포함되어 있으므로 고형분(50% 또는 60%이상)을 얻기 어려운 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 액체 아크릴 변성 점착부여수지가 아닌 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용함에 따라 저장안정성이 향상되고 상분리가 일어나지 않으며 고형분을 쉽게 얻을 수 있도록 한다.
이를 위해 상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 아크릴 단량체(메타아크릴산 에스테르 단량체, 에틸렌성 불포화 단량체 및 에틸렌성 단량체 등) 100 중량부에 대하여, 터펜계, 페놀계, 터펜페놀계, 로진계 또는 로진에스테르계 고체 점착부여제 10 ~ 50 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 5 ~ 10 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 500rpm ~ 3000rpm으로 30초 ~ 5분간 교반 및 분산하여 제조하며, 상기 각 조성의 함량 및 제조조건이 상기 범위를 벗어날 경우 고체 아크릴 변성 점착부여수지의 첨가에 따른 효과가 미비해질 우려가 있다. 특히 상기 호모게나이저의 속도가 500rpm 미만인 경우 유화가 잘되지 않아 합성 도중에 상분리가 일어날 수 있고, 또한 최종 조성물의 저장안정성이 나빠질 우려가 있으며, 3000rpm 초과인 경우 발열에 의한 원료 손상이 있을 뿐만 아니라 아크릴 변성 점착부여수지가 제대로 제조되지 못할 우려가 있으며, 특히 불필요한 전력낭비 및 이로 인한 생산효율저하가 발생할 우려가 있다. 한편, 상기 호모게나이저를 이용한 교반 및 분산 시간이 30초 미만인 경우 유화가 잘 되지 않아 합성 도중에 상분리가 일어나고 또한 최종 조성물의 저장안정성이 나빠질 우려가 있으며, 5분 초과인 경우 단량체 소실 및 발열에 의한 원료에 손상을 줄 수 있을 뿐만 아니라 이 역시 불필요한 전력낭비 및 이로 인한 생산효율저하가 발생할 우려가 있다.
한편, 상기와 같이 이루어지는 고체 아크릴 변성 점착부여수지는 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부 대비 5 ~ 30 중량부를 사용한다. 그 사용량이 5 중량부 미만일 경우 표면젖음성 증가의 효과를 얻기 어려우며, 30 중량부를 초과하여 사용하면 접착제의 유리전이온도가 높아져 점착성이 저하될 우려가 있다.
그리고, 본 발명에 사용된 계면활성제는 음이온성, 비이온성 및 양쪽이온성을 각각 갖는 것을 단독 또는 병용하여 사용될 수 있으며, 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부 대비 2 ~ 10 중량부를 사용할 수 있다. 계면활성제의 사용량이 2 중량부 미만일 경우에는 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물이 충분히 에멀젼화되지 않을 우려가 있고, 10 중량부를 초과하면 아크릴 접착제의 내후성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서 물은 아크릴 단량체 혼합물을 수성 에멀젼화하는 용매로서, 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부 대비, 120 ~ 140 중량부를 사용되며, 물의 사용량이 120 중량부 미만일 경우에는 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물이 충분히 에멀젼화되지 않을 우려가 있고, 140 중량부를 초과하면 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 농도가 저하되어 점착성능이 저하할 우려가 있다.
또한 상기 중합개시제는 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부 대비 0.5 ~ 1.5 중량부를 사용하며, 중합개시제의 사용량이 0.5 중량부 미만이면 미반응의 단량체 구성성분들이 조성물 내에 잔류할 우려가 있고, 1.5 중량부를 초과하면 아크릴 접착제 내에 미반응 개시제가 존재하여 접착력을 저하시킬 우려가 있다.
상기와 같은 구성성분을 갖는 본 발명에 따른 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물은 사용하는 물의 양에 따라 총고형분이 40 ~ 55 중량%가 된다.
한편, 상기와 같은 구성성분을 갖는 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조방법을 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.
본 발명은 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조방법에 있어서, 혼합용기 내에 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3.0 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 첨가하여 아크릴 단량체 혼합물을 제조하는 단계(S100)와, 별도로 다른 혼합용기 내에 물 60 ~ 70 중량부, 계면활성제 4.0 ~ 4.5 중량부를 투입하고, 550 ~ 650 rpm의 속도로 교반하면서, 상기 아크릴 단량체 혼합물을 4 ~ 6분간에 걸쳐 적가하면서 프리 에멀전을 제조하는 단계(S200)와, 별도로 다른 혼합용기 내에 물 12 ~ 15 중량부 및 중합개시제 0.5 ~ 1.5 중량부를 각각 투입하여 중합개시제 용액을 제조하는 단계(S300)와, 반응기 내에 물 48 ~ 56 중량부, 계면활성제 총 사용량의 30 중량%를 넣고, 온도를 78 ~ 82℃까지 승온하고, 90 ~ 110 rpm으로 교반하면서 프리에멀전 및 중합개시제 용액을 2.5 ~ 3.5시간에 걸쳐 일정속도로 투입하면서 중합하는 단계(S4)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.
상기 아크릴 단량체 혼합물을 제조하는 단계(S100)는 혼합용기 내에 메타아크릴산 에스테르 단량체 75 ~ 96 중량%, 에틸렌성 불포화 단량체 3 ~ 20 중량% 및 에틸렌성 단량체 1 ~ 5 중량%로 이루어진 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3.0 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 첨가하여 아크릴 단량체 혼합물을 제조하는 단계이다.
그리고 프리 에멀전을 제조하는 단계(S200)는 별도로 고속교반이 가능한 혼합용기 내에 물 60 ~ 70 중량부, 계면활성제 4.0 ~ 4.5 중량부를 투입하고, 550 ~ 650 rpm의 속도로 교반하면서, 상기 아크릴 단량체 혼합물을 4 ~ 6분간에 걸쳐 적가하면서 프리 에멀전을 제조하는 단계이다. 본 단계에서 교반속도가 550 rpm 미만이면 프리에멀젼이 균일하게 생성되지 못하고, 650 rpm을 초과해도 프리에멀젼의 균일화 효과가 특별히 향상되지는 않는다.
또한 중합개시제 용액을 제조하는 단계(S300)는 별도로 다른 혼합용기 내에 물 12 ~ 15 중량부 및 중합개시제 0.5 ~ 1.5 중량부를 각각 투입하여 중합개시제 용액을 제조하는 단계이다.
또한 중합하는 단계(S400)는 반응기 내에 물 48 ~ 56 중량부, 계면활성제 총 사용량의 30 중량%를 넣고, 온도를 78 ~ 82℃까지 승온하고, 90 ~ 110 rpm으로 교반하면서 프리에멀전 및 중합개시제 용액을 약 3시간에 걸쳐 일정속도로 투입하면서 중합하는 단계로서, 중합온도 및 교반속도가 상기에서 한정한 수치 범위 미만이면 단량체가 충분히 중합되지 않을 우려가 있고, 중합온도 및 교반속도가 상기에서 한정한 수치 범위를 초과하면 급격한 반응이 진행될 우려가 있다.
이와 같이 상기의 각 단계를 거쳐 제조된 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물은 기존 폴리올레핀 폼이나 비극성 소재인 SUS나 PP용 수성 아크릴계 점착제에 비해 접착력이 개선되고 특히, 전처리공정이 필요없이 접착력이 기존 제품에 비하여 동등하거나 양호할 뿐만 아니라 상기 소재가 사용되는 분야인 신발 산업, 가구 산업 분야 등 다양한 산업분야에 널리 적용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 들면서 상세히 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.
1. 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조
(실시예 1)
혼합용기에 2-에틸렉실아크릴레이트(BASF) 96 중량부, 메타크릴레이트(BASF) 3 중량부, 아크릴산(BASF) 2 중량부, 유기화 소듐 몬모릴로나이트(Southern clay product) 1 중량부, 고체 아크릴 변성 점착부여수지 5 중량부를 넣고 교반하면서 단량체 혼합물을 제조한다.
고속교반이 가능한 또다른 혼합용기에 물 60중량부, 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 1 중량부를 넣고 600 rpm으로 교반하면서, 상기 제조한 단량체 혼합물을 5분에 걸쳐 일정하게 투입하여 프리에멀전을 제조한다.
온도조절이 가능하고 환류냉각기가 설치된 반응기에 산소를 제거하기 위하여 질소를 투입하고, 물 58 중량부, 계면활성제 1 중량부를 넣고 80 ℃로 승온시킨 후에 100 rpm으로 교반하면서, 제조된 프리 에멀전과 물 12 중량부에 중합개시제(Ammonium persulfate, ALDRICH) 0.5 중량부를 용해시킨 개시제 용액을 3시간에 걸쳐 일정한 비율로 동시 투입하고 5 시간동안 중합반응시켜 고성능 수성 점착제 조성물을 제조하였다.
여기서, 상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 아크릴 단량체(메타아크릴산 에스테르 단량체) 100 중량부에 대하여, 터펜계 고체 점착부여제(Piccolyte C105, PINOVA) 10 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 5 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 500rpm으로 5분간 교반 및 분산하여 제조하였다.
(실시예 2)
혼합용기에 2-에틸렉실아크릴레이트(BASF) 75 중량부, 메타크릴레이트(BASF) 20 중량부, 아크릴산(BASF) 2 중량부, 유기화 소듐 몬모릴로나이트(Southern clay product) 5 중량부, 고체 아크릴 변성 점착부여수지 30 중량부를 넣고 교반하면서 단량체 혼합물을 제조한다.
고속교반이 가능한 또다른 혼합용기에 물 70 중량부, 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 5 중량부를 넣고 600 rpm으로 교반하면서, 상기 제조한 단량체 혼합물을 5분에 걸쳐 일정하게 투입하여 프리에멀전을 제조한다.
온도조절이 가능하고 환류냉각기가 설치된 반응기에 산소를 제거하기 위하여 질소를 투입하고, 물 58 중량부, 계면활성제 5 중량부를 넣고 80 ℃로 승온시킨 후에 100 rpm으로 교반하면서, 제조된 프리 에멀전과 물 12 중량부에 중합개시제(Ammonium persulfate, ALDRICH) 1.5 중량부를 용해시킨 개시제 용액을 3시간에 걸쳐 일정한 비율로 동시 투입하고 5 시간동안 중합반응시켜 고성능 수성 점착제 조성물을 제조하였다.
여기서, 상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 아크릴 단량체(에틸렌성 불포화 단량체) 100 중량부에 대하여, 터펜페놀계 고체 점착부여제(SYLVARES TP 2040HM, Arizonachemical) 15 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 7 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 3000rpm으로 30초간 교반 및 분산하여 제조하였다.
(실시예 3)
혼합용기에 2-에틸렉실아크릴레이트(BASF) 90 중량부, 메타크릴레이트(BASF) 8 중량부, 아크릴산(BASF) 2 중량부, 유기화 소듐 몬모릴로나이트(Southern clay product) 0.2 중량부, 고체 아크릴 변성 점착부여수지 20 중량부를 넣고 교반하면서 단량체 혼합물을 제조하고 실시예 1과 동일하게 중합반응시켜 고성능 수성 점착제 조성물을 제조하였다.
여기서, 상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 아크릴 단량체(에틸렌성 단량체) 100 중량부에 대하여, 로진계 고체 점착부여제(Pexalyn 9100, PINOVA) 25 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 9 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 500rpm으로 5분간 교반 및 분산하여 제조하였다.
(실시예 4)
혼합용기에 2-에틸렉실아크릴레이트(BASF) 90 중량부, 메타크릴레이트(BASF) 8 중량부, 아크릴산(BASF) 2 중량부, 유기화 소듐 몬모릴로나이트(Southern clay product) 0.2 중량부, 고체 아크릴 변성 점착부여수지 10 중량부를 넣고 교반하면서 단량체 혼합물을 제조하고 실시예 2와 동일하게 중합반응시켜 고성능 수성 점착제 조성물을 제조하였다.
여기서, 상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 아크릴 단량체(메타아크릴산 에스테르 단량체) 100 중량부에 대하여, 로진에스테르계 고체 점착부여제(Foralyn 110, EASTMAN) 50 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제(NP-1030, (주)동남합성) 10 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 3000rpm으로 30초간 교반 및 분산하여 제조하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 같은 조건에서 호모게나이져를 사용하지 않고 중합하였다.
(비교예 2)
실시예 1과 같은 조건에서 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 제외하고 중합반응시켜 고성능 수성 점착제 조성물을 제조하였다.
(비교예 3)
기존 수성 아크릴 점착제(SA-615, (주)수산고분자) 를 사용하였다.
2. 수성 아크릴계 점착제의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수성 폴리우레탄 점착제를 PET 필름에 도포하고 건조 후 점착 필름을 제조하였다. 점착 필름을 피착재에 부착 후 텍스처 물성시험기(texture analyzer)로 점착력을 평가하였다. 피착재는 PP(polypropylene), 스테인레스(SUS)를 사용하였으며, 그 결과를 아래 [표 1]에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
점착력
(gf/25mm)		 PP 1500 1700 2050 2100 200 700 350
SUS 1700 1800 2200 2200 150 900 200
저장안정성 3개월 3개월 3개월 3개월 3개월 1개월 3개월
상기 [표 1]에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수성 아크릴계 점착제는 비교예와 달리 수성 아크릴계 점착제의 분자 내에 점착력 향상이 가능한 액체 아크릴 변성 점착부여수지가 아닌 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용함에 따라 저장안정성이 향상되고 상분리가 일어나지 않으며 각종 기재에 대한 점착력이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물을 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물에 있어서,
    메타아크릴산 에스테르 단량체 75 ~ 96 중량%, 에틸렌성 불포화 단량체 3 ~ 20 중량% 및 에틸렌성 단량체 1 ~ 5 중량%로 이루어지는 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3.0 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 각각 첨가한 아크릴 단량체 혼합물과,
    상기 아크릴 단량체 혼합물에 계면활성제, 물 및 중합개시제를 첨가하여 중합 반응시키되,
    상기 아크릴 변성 점착부여수지는, 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용하며,
    상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 별도의 아크릴 단량체 100 중량부에 대하여, 터펜계, 페놀계, 터펜페놀계, 로진계 또는 로진에스테르계 고체 점착부여제 10 ~ 50 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제 5 ~ 10 중량부를 혼합, 교반 및 분산하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고성능 수성 점착제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 고성능 수성 아크릴 점착제 조성물의 제조방법에 있어서
    혼합용기 내에 메타아크릴산 에스테르 단량체 75 ~ 96 중량%, 에틸렌성 불포화 단량체 3 ~ 20 중량% 및 에틸렌성 단량체 1 ~ 5 중량%로 이루어지는 아크릴 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 유기화 나노클레이 0.1 ~ 3.0 중량부 및 아크릴 변성 점착부여수지 5 ~ 30 중량부를 첨가하여 아크릴 단량체 혼합물을 제조하는 단계(S100);
    별도로 다른 혼합용기 내에 물 60 ~ 70 중량부, 계면활성제 4.0 ~ 4.5 중량부를 투입하고, 550 ~ 650 rpm의 속도로 교반하면서, 상기 아크릴 단량체 혼합물을 4 ~ 6분간에 걸쳐 적가하면서 프리 에멀전을 제조하는 단계(S200);
    별도로 다른 혼합용기 내에 물 12 ~ 15 중량부 및 중합개시제 0.5 ~ 1.5 중량부를 각각 투입하여 중합개시제 용액을 제조하는 단계(S300); 및
    반응기 내에 물 48 ~ 56 중량부, 계면활성제 총 사용량의 30 중량%를 넣고, 온도를 78 ~ 82℃까지 승온하고, 90 ~ 110 rpm으로 교반하면서 프리에멀전 및 중합개시제 용액을 2.5 ~ 3.5 시간에 걸쳐 일정속도로 투입하면서 중합하는 단계(S400);로 이루어지되,
    상기 아크릴 변성 점착부여수지는, 고체 아크릴 변성 점착부여수지를 분산시켜 적용하며,
    상기 고체 아크릴 변성 점착부여수지는, 별도의 아크릴 단량체 100 중량부에 대하여, 터펜계, 페놀계, 터펜페놀계, 로진계 또는 로진에스테르계 고체 점착부여제 10 ~ 50 중량부를 용해시킨 후, 여기에 계면활성제 5 ~ 10 중량부를 혼합하고 호모게나이저(homogenizer)를 이용하여 속도 500rpm ~ 3000rpm으로 30초 ~ 5분간 교반 및 분산하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고성능 아크릴 수성 점착제 조성물의 제조방법.
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