KR102296245B1

KR102296245B1 - 열활성 접착 테이프

Info

Publication number: KR102296245B1
Application number: KR1020190173375A
Authority: KR
Inventors: 이상훈
Original assignee: 이상훈
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-09-01
Also published as: KR20210081135A

Abstract

본 발명은 열활성 접착 테이프로서 55~66wt%의 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물(이하, SBS라 할 수 있다), 13~26wt%의 테르펜 페놀 수지(terpene phenolic resin), 13~26wt%의 폴리테르펜 수지(polyterpene resin) 및 0.4~1.8wt%의 산화 방지제를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상온에서 점착성이 존재하여 가접이 가능한 열활성 접착 테이프를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 8kgf 이상의 접착력을 가지는 열활성 접착 테이프를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 작업 온도가 80~100℃일 수 있다.

Description

열활성 접착 테이프{AN ADHESIVE TAPE ACTIVATED BY HEAT}

본 발명은 열활성 접착 테이프의 조성에 관한 것이다.

사용자가 용이하게 사용할 수 있도록 필름 또는 테이프 형태로 제공되는 접착제는 작업 온도(사용자가 해당 접착제를 사용할 수 있는 적정 온도)에 따라 3가지로 구분될 수 있다. 보다 구체적으로, 접착제는 작업 온도가 10~30℃인 아크릴 점착제 및 작업 온도가 90~150℃인 열가소성 접착제, 작업 온도가 150~250℃인 열경화성 접착제로 구분될 수 있다. 접착제 종류의 구분에 있어 작업 온도를 중요하게 고려하는 이유는 작업 온도가 상온(약 25℃)보다 높은 경우, 공정 중 히팅 설비와 같은 추가적인 설비가 요구될 뿐만 아니라 피착제의 열 변형 가능성 및 열 손상 가능성을 염두에 두어야 하기 때문이다.

최근 들어, 모바일 폰과 태블릿 PC 등 전자기기의 슬림화가 이루어지면서 두께는 얇으나 접착력이 강한 테이프가 요구되고 있다. 작업 온도만을 고려한다면, 상온에서 점착성이 존재하여 가벼운 압력만으로도 접착이 가능한 아크릴 점착 테이프가 적합하다고 볼 수 있다. 하지만, 아크릴 점착제는 2kgf 미만의 전단 강도(shear strength, 이하, 접착력이라 한다)를 가지기 때문에 그 적용에 한계가 있다.

열가소성 접착제 및 열경화성 접착제 모두 상온에서 점착성이 존재하지 않아 가접 즉, 임시 접합이 불가능하다. 상온에서의 작업성이 현저히 낮다라고 할 수 있다. 또한, 요구하는 접착력 수준 이상의 접착력(10~200kgf)을 가지기 때문에 접착제 사용 환경에 적합하지 않다고 할 수 있다. 특히, 열경화성 접착제는 작업 온도가 너무 높아 접착제의 열 변형을 초래할 수 있으며, 접착제가 열에 의해 제거되지 않기 때문에 재작업성이 현저하게 낮다고 할 수 있다. 나아가, 전자기기 부품 대부분은 플라스틱 소재로 과도한 열에 의해 변형이 될 수 있으며, FPCB(연성회로기판) 및 반도체 등 여러 전자부품이 열에 의해 손상될 수 있다.

WO 2014/033770

본 발명은 상온에서 점착성이 존재하여 가접이 가능하며, 적정 수준의 접착력을 가지며, 작업 온도가 열경화성 접착제의 작업 온도보다 낮은 접착제의 고안을 목적으로 한다.

본 발명은 열활성 접착 테이프로서 55~66wt%의 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물, 13~26wt%의 테르펜 페놀 수지, 13~26wt%의 폴리테르펜 수지 및 0.4~1.8wt%의 산화 방지제를 포함할 수 있다.

바람직하게, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물은 78%의 이중블록 성분을 포함할 수 있다.

바람직하게, 열융착 공정의 조건은 80~100℃의 온도 및 0.2~0.6MPa의 압력일 수 있다.

본 발명에 따르면, 상온에서 점착성이 존재하여 가접이 가능한 (상온 작업성이 우수한) 열활성 접착 테이프를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 8kgf 이상의 접착력을 가지는 열활성 접착 테이프를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작업 온도가 80~100℃일 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 열활성 접착 테이프로서 55~66wt%의 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물(이하, SBS라 할 수 있다), 13~26wt%의 테르펜 페놀 수지(terpene phenolic resin), 13~26wt%의 폴리테르펜 수지(polyterpene resin) 및 0.4~1.8wt%의 산화 방지제를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 언급되는 열활성 접착 테이프라 함은, 반고체 상태의 접착제가 열 및 압력에 의해 용융될 수 있으며, 가했던 열 및 압력을 제거하는 경우 초기의 반고체 상태로 회복될 수 있는 접착제를 의미한다. 본 발명은, 한번 열을 가하면 가했던 열을 제거하더라도 다시 초기의 상태로 회복되지 않는 열경화성 접착제와 구분될 수 있다.

본 발명은 전술한 테이프 성분을 포함하는 톨루엔 용액을 건조시켜 얻을 수 있으며, 톨루엔 용액 내 톨루엔의 함량은 접착제 성분 100wt%에 대하여 약 120wt%일 수 있다.

SBS 함량이 66wt%를 초과하며 테르펜 페놀 수지의 함량 및 폴리테르펜 수지의 함량이 각각 13wt% 미만인 경우, 열활성 접착 테이프의 접착력이 급격하게 감소할 수 있다. SBS 함량이 55wt% 미만이며 테르펜 페놀 수지의 함량 및 폴리테르펜 수지의 함량이 각각 13wt%를 초과하는 경우, 열활성 접착 테이프는 점착성(이하, 편의상 tack이라 할 수 있다)을 상실할 수 있으며 상온에서 가접이 불가능할 수 있다. 따라서, 본 발명은 55~66wt%의 SBS, 13~26wt%의 테르펜 페놀 수지 및 13~26wt%의 폴리테르펜 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

상온에서 점착성을 이용하여 가접한 이후 후공정으로서 본접 과정이 진행될 수 있다. 본접 과정을 열융착 공정이라 할 수 있다. 본접 과정은 열활성 접착 테이프에 열 및 압력을 가하는 것으로 이를 통해 열활성 접착 테이프는 강한 접착력을 가질 수 있다. 본접 시 온도는 80~100℃일 수 있으며, 압력은 0.2~0.6MPa일 수 있다. 열 및 압력을 가하는 시간은 3~8초 일 수 있다. 전술한 최저 온도 및 최저 압력 미만 시 발현되는 접착력이 낮을 수 있으며, 전술한 최고 온도 및 최고 압력 초과 시 발현되는 접착력은 증가하나, 우징(oozing, 접착제 성분의 새어나옴) 현상이 발생하여 피착제가 손상될 수 있다.

구분	실시예 1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
SBS 1	59.5		26.8	70	53.7
SBS 2			32.7
SIS		59.5
폴리테르펜 수지	19.9	19.9	19.9	14.9	22.8
테르펜 페놀 수지	19.9		19.9	14.9	22.8
수첨 탄화수소		19.9
산화방지제	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7

표 1은 실시예 1 및 비교예 1 내지 4의 조성을 나타낸다. 표 1 내 수치의 단위는 wt%이다. SBS 1은 Kraton 社 D1118이며, 그 구성은 linear SBS, Styrene 31%, diblock 78% 이다. SBS 2는 Kraton 社 D1184로, 그 구성은 branched SBS, Styrene 31%, diblock 16% 이다. SIS(Styrene-isoprene-styrene)는 Kraton 社 D1111로, 그 구성은 linear SIS, Styrene 22%, diblock 15%이다. 폴리테르펜 수지로서 Yasuhara chemical 社의 YS polyster T-160를 사용하였고 테르펜 페놀 수지로서 Pinova, Inc. 社의 Piccolyte A135를 사용하였으며 산화방지제로서 송원산업 社 Songnox 11B PW를 사용하였다. 수첨 탄화수소(hydrogenated hydrocarbons)는 코오롱인더스트리(주)의 SU-130을 사용하였다.

구분	실시예 1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
rolling ball tack (mm) (tack 상대 비교)	10 tack 우수	5 tack 강함	32 tack 약함	25 tack 약함	- tack 없음
180°박리 강도 (kgf/inch)	4.2	1.8	2.8	2.1	-
접착력(접착력)(kgf)	8.3	3.5	8.5	5.4	-

표 2는 실시예 1 및 비교예 1 내지 4의 Rolling ball tack, 180°박리 강도 및 접착력을 나타낸다. Rolling back tack의 수치가 낮을수록 tack은 높게 나타난다. 180°박리 강도(peel adhesion)는 상온에서 측정한 것으로 4.0kgf/inch 이상인 것이 바람직하다. 180°박리 강도의 시편은 다음과 같이 제작되었다. 시편은 두께 2mm의 SUS(스테인리스 스틸)에 1 inch (가로)×250 mm (세로) 크기의 테이프를 2kg roll로 20mm/sec 속도로 2회 왕복 압착하여 제작하였다. 접착력은 8 kgf 이상인 것이 바람직하다. 접착력을 평가하기 위한 시편 제조방법은 다음과 같다. 1mm 두께의 SUS(스테인리스 스틸)에 5mm (가로) Х 5mm (세로) Х 100um (두께)의 테이프를 제조하여 가접한 후 테이프의 가접되지 않은 면에 1mm 두께의 다른 SUS를 가접하고 열융착기를 이용하여 3초 동안 100℃의 온도 및 0.2MPa의 압력을 가하여 시편을 제조하였다. 평가는 시편을 상온으로 냉각한 후 실시하였다.

표 2를 참조하면, 실시예 1은 우수한 점착성을 가지며, 본 발명이 목적하는 180°박리 강도 및 접착력의 기준을 만족하는 것을 알 수 있다. 비교예 1은 강한 점착성을 가지지만, 180°박리 강도 및 접착력의 기준을 만족하지 않는 것을 알 수 있다. 비교예 2는 접착력의 기준을 만족하지만, 180°박리 강도의 기준을 만족하지 못하며, 점착성이 약함을 알 수 있다. 비교예 3은 점착성이 약하며, 180°박리 강도 및 접착력의 기준을 만족하지 않는 것을 알 수 있다. 비교예 4는 점착성이 없어 상온에서 가접이 불가하였다.

온도(℃)	25	40	60	80	100
180°박리 강도 (kgf/inch)	4.2	3.1	2.0	0.95	0.6

표 3은 실시예 1의 온도에 따른 180°박리 강도를 나타낸다. 표 3을 참조하면, 전술한 바와 같이, 상온에서 4.2 kgf/inch의 180°박리 강도를 나타내며, 온도가 증가할수록 180°박리 강도가 감소되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 열활성 접착 테이프는 열을 가하였을 때 용이하게 제거될 수 있다. 한편, 이를 재작업성이 우수하다고 말할 수 있다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10	비교예 11
온도(℃)	100	80	80	80	25	40	80	100	100	100	100
압력(MPa)	0.2	0.2	0.4	0.6	0.2	0.2	0.8	0.4	0.2	0.2	0.2
시간(sec)	3	3	3	3	3	3	3	3	5	8	10
Oozing 여부	Х	Х	Х	Х	Х	Х	○	○	○	○	○
전단강도 (kgf)	8.3	8.1	8.4	9.1	5.4	5.4	10.3	10.2	9.3	11.3	13.3

표 4는 실시예 1 내지 4 및 비교예 5 내지 11의 본접 조건에 따른 우징(oozing) 현상 발생 여부 및 접착력을 나타낸다. 실시예 2 내지 4 및 비교예 5 내지 11의 조성은 표 1에 나타낸 실시예 1과 동일한 조성을 갖는다. 우징 현상은 발생하지 않는 것이 바람직하며, 접착력은 전술한 바와 같이 8kgf 이상인 것이 바람직하다.

표 4를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4에서 우징 현상이 발생하지 않았으며 모두 8kgf 이상의 접착력이 나타났음을 알 수 있다. 비교예 5 및 6에서 우징 현상이 발생하지 않았지만, 접착력의 기준을 만족하지 못하였음을 알 수 있다. 비교예 7 내지 11은 접착력의 기준을 만족하지만, 우징 현상이 발생하였음을 알 수 있다.

본 발명은 우수한 내열성 즉, 24시간 동안 85℃ 및 0.5kg 하중을 가한 경우 크립 현상이 발생하지 않을 수 있다. 또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 상온에서 점착성을 가질 수 있으며, 다이 커팅을 할 수 있을 뿐만 아니라 열을 가하여 열활성 접착 테이프를 쉽게 제거할 수 있어 재작업성 또한 용이하다고 할 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims

55~66wt%의 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물, 13~26wt%의 테르펜 페놀 수지, 13~26wt%의 폴리테르펜 수지 및 0.4~1.8wt%의 산화 방지제를 포함하고,
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물은 78% 이상의 이중블록 성분을 포함하는, 열활성 접착 테이프.
삭제
제1항에 있어서,
상온에서 점착성이 존재하는, 열활성 접착 테이프.
제1항에 있어서,
상온에서 4.0kgf/inch이상의 180°박리 접착력을 가지는, 열활성 접착 테이프.
제1항에 있어서,
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물의 함량은 59.5wt%이며,
상기 테르펜 페놀 수지의 함량은 19.9wt%이고,
상기 폴리테르펜 수지의 함량은 19.9wt%이며,
상기 산화 방지제의 함량은 0.7wt%이고,
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합물은 78% 이상의 이중블록 성분을 포함하는, 열활성 접착 테이프.
삭제
제1항에 있어서,
80~100℃의 온도 및 0.2~0.6MPa의 압력을 가하는 경우, 8kgf 이상의 접착력을 나타내는, 열활성 접착 테이프.
제5항에 있어서,
80~100℃의 온도 및 0.2~0.6MPa의 압력에서 우징 현상이 발생하지 않는, 열활성 접착 테이프.