KR102519542B1 - 수성 아크릴 점착 조성물, 및 이를 이용한 점착테이프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2-에틸헥실아크릴레이트 20~40중량%, 부틸아크릴레이트 50~70중량%, 메틸메타크릴레이트 5~20중량%, 아크릴산 0.1~1.5중량%, β-CEA 0.1~1.5중량%, 및 글리시딜 메타크릴레이트 0.01~1중량%를 포함하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 것으로, 상기 아크릴산과 β-CEA를 합한 함량은 전체 아크릴 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 수성 아크릴 점착 조성물과 상기 수성 아크릴 점착 조성물로부터 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 베이스 필름에 도포시킨 점착층을 포함하는 점착테이프에 관한 것으로, 본 발명에 따른 상기 아크릴레이트 에멀젼 수지를 포함하는 수성 아크릴 점착 조성물로부터 우수한 점착성은 물론 내열성이 확보된 점착제 및 점착테이프를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 수성 아크릴 점착 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 점착테이프에 관한 것으로서, 상세하게는 기능성 단량체인 아크릴 모노머를 최적 조합으로 사용함으로써 점착력과 내열성을 동시에 만족하는 수성 아크릴 점착 조성물과 이를 이용하여 제조된 점착테이프에 관한 것이다.
점착제는 물, 용제, 빛, 열 등의 도움 없이 극히 작은 압력으로 단시간 내에 다른 물체의 표면에 접착이 가능하고, 이것을 떼어낼 경우 피착물을 오염시키지 않고 쉽게 떨어지는 접착제로서 감압성 접착제(Pressure Sensitive Adhesive, PSA)라고도 불린다.
제조 형태에 따라 용제형, 에멀젼(수성)형, 핫 멜트형 및 광경화형으로; 원료에 따라 아크릴계, 고무계, 실리콘계 등으로 분류된다.
아크릴계 재료를 이용하여 점착제를 제조하는 방법으로는 에멀젼 중합, 용액 중합, UV 중합 등이 있으며, 이 중에서 물을 사용하므로 친환경적이고, 고농도에서 사용 가능(건조 성능 향상)하며, 첨가제를 쉽게 사용할 수 있고 광범위한 설계가 가능하여 다양한 특성을 얻을 수 있고, 박막 코팅 가능한 에멀젼 중합을 이용한 수계 점착제가 많이 사용된다.
에멀젼 중합은 기존 점착제의 용제를 유기용매가 아닌 물을 사용하는 수계 점착제로서, 모노머 혼합물, 개시제, 계면활성제, 유화제, 다양한 첨가제(점착부여제, 소포제, 습윤제(wetting agent), 레벨링제(leveling agent) 등)를 사용하여 유화중합법에 의해 제조된다.
이러한 아크릴계 모노머를 이용한 수계 점착제 제조에 대한 종래기술로는 한국 공개특허 2015-0033596에서는 하나 이상의 연쇄 전달제의 존재하에서 유화 중합에 의해 제조될 수 있고 또한 (a) 하나 이상의 C1 내지 C20 알킬 (메트)아크릴레이트 40중량% 이상, (b) 하나 이상의 비닐 방향족 화합물 0 내지 30중량%, (c) 하나 이상의 산 단량체 0.1중량% 이상, 및 (d) 추가적인 단량체 0 내지 50중량%를 포함하는 단량체 혼합물(이 때, 상기 단량체 양의 수치는 각각의 경우에 모든 단량체의 합을 기준으로 함)로부터 제조될 수 있는, 물에 분산되고 50000 미만의 중량 평균 분자량 및 -40℃ 이상 0℃ 이하, 바람직하게는 -35℃ 이상 0℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 하나 이상의 중합체를 포함하는 수성 분산액을 제시하였다.
상기 특허에서는 자기-접착성 제품(예컨대, 접착 라벨, 접착 시트 또는 접착 테이프) 및 또한 바닥재 접착제의 접착 특성을 최적화할 수 있는 성분을 제공할 수 있도록 우수한 접착력, 응집력, 전단강도, 및 박리강도를 가지는 조성물을 제시하였으나, 내열성에 대한 고려는 제시하지 못하고 있다.
또한, 한국등록특허 10-1370389에서는 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트로 이루어지는 알킬아크릴레이트 100중량부에 대하여, 글리시딜메타크릴레이트 0.2 내지 1.5중량부; 하이드록시알킬아크릴레이트 1.0 내지 2.5중량부; 아크릴산 15 내지 35중량부; 비이온성 계면활성제 10 내지 22중량부; UV 경화성 수지 10 내지 22중량부; 및 유기용매 110 내지 220중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 접착 조성물을 제시하였다.
상기 특허에서는 수 해리에 최적화된 물질을 배합하고, UV 중합 방식을 도입하여 잔류물이 전혀 발생하지 않으면서도 내열성과 내응집력이 우수한 접착 조성물을 제시하였으나, 이로부터 제조된 점착제의 내열성은 120℃ 근처로 고내열성을 요구하는 용도에는 그 사용이 제한되는 문제가 있다.
이에 본 발명에서는 아크릴계 단량체를 이용한 수성 아크릴 점착제 조성물과 이로부터 제조된 점착테이프가 고유의 물성인 점착 효과는 물론 200℃ 이상의 높은 내열성을 동시에 만족할 수 있는 모노머 조합을 가지는 수성 아크릴 점착 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 특징을 가지는 수성 아크릴 점착 조성물을 이용하여 제조된 점착테이프를 제공하는 데도 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수성 아크릴 점착 조성물은 2-에틸헥실아크릴레이트 20~40중량%, 부틸아크릴레이트 50~70중량%, 메틸메타크릴레이트 5~20중량%, 아크릴산 0.1~1.5중량%, β-CEA 0.1~1.5중량%, 및 글리시딜 메타크릴레이트 0.01~1중량%를 포함하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 것으로, 상기 아크릴산과 β-CEA를 합한 함량은 전체 아크릴 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수성 아크릴 점착 조성물에는 상기 아크릴 단량체 조성 100중량부에 대하여 계면활성제 0.3 ~ 5중량부, 사슬 이동제(chain transfer agent) 0.01 ~ 0.1중량부, 개시제 0.3 ~ 3.0중량부, 및 물 50 ~ 100중량부로 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 수성 아크릴 점착 조성물로부터 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 베이스 필름에 도포시킨 점착층을 포함하는 점착테이프를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 점착테이프는 25℃의 상온 조건하에서 스테인리스 스틸판 표면으로부터 300㎜/분의 인장 속도로 180°방향으로 잡아당긴 조건에서 측정된 초기 점착력 값이 1.800 kgf/inch 이상을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 점착테이프는 200℃ 이상의 온도에서 견디는 내열성을 가지는 데 특징이 있다.
본 발명에서는 주 단량체로서 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트를 사용하고 기능성 단량체로서 아크릴산과 2-카르복시에틸 아크릴레이트(β-CEA)를 최적의 조합으로 혼합하고, 여기에 내열성 향상을 위하여 글리시딜메타크릴레이트를 가교성 단량체로 사용하여 아크릴레이트 에멀젼 수지를 제조할 수 있었다.
또한, 상기 아크릴레이트 에멀젼 수지를 포함하는 수성 아크릴 점착 조성물로부터 우수한 점착성은 물론 내열성이 확보된 점착제 및 점착테이프를 제조할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 점착제 및 점착테이프는 200℃ 이상의 높은 내열성이 요구되는 자동차 마스킹용, 표면 보호용, 전선 피복용 및 발열 전자기기 등에 적용 되는 내열 점착테이프와 같은 용도에 사용 가능한 효과를 가진다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명은 최적의 조합으로 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 포함하는 수성 아크릴 점착 조성물과 이로부터 제조된 점착테이프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수성 아크릴 점착 조성물은 2-에틸헥실아크릴레이트 20~40중량%, 부틸아크릴레이트 50~70중량%, 메틸메타크릴레이트 5~20중량%, 아크릴산 0.1~1.5중량%, β-CEA 0.1~1.5중량%, 및 글리시딜 메타크릴레이트 0.01~1중량%를 포함하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 것으로, 여기서 상기 아크릴산과 β-CEA를 합한 함량은 전체 아크릴 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하지 않는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 수성 아크릴 점착 조성물은 점착성을 부여하는 역할을 하는 주 단량체로서 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트를 사용하고, 기능성 단량체로서 아크릴산과 2-카르복시에틸 아크릴레이트(β-CEA)를 최적의 조합으로 혼합하고, 여기에 내열성을 향상시키고 가교점을 형성하기 위하여 글리시딜메타크릴레이트를 가교성 단량체로 포함하는 아크릴 모노머 조성으로부터 아크릴레이트 에멀젼 수지를 제조하여 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 아크릴 모노머 조성을 이용하여 유화 중합에 의해 아크릴레이트 에멀젼 수지를 제조할 수 있으며, 상기 아크릴 모노머 조성들이 수성 매질에서 라디칼 개시되는 유화 중합에 의해 중합된 유화 중합체이다. 수성 매질 중 단량체의 분산을 보조하기 위하여 계면활성제 및/또는 분산제와 같은 통상적으로 사용되는 보호 콜로이드를 사용할 수 있다.
본 발명에 포함되는 계면활성제로는 반응성 음이온 계면활성제, 반응성 비이온 계면활성제 등이 사용될 수 있으며, 상기 아크릴 모노머 조성 100중량부에 대하여 0.3~3.0중량부로 포함될 수 있다.
상기 반응성 음이온 계면활성제로는 ADEKA 社의 SR-10, SR-30, SR-1025, SR-3025 등이 있고, 상기 반응성 비이온 계면활성제로는 ADEKA 社의 ER-10, ER-20, ER-30, ER-40 등이 있다.
또한, 유화 중합에서는 상기 아크릴 모노머의 라디칼 중합을 위해 수용성 개시제로서, 예를 들어 퍼옥시이황산의 암모늄염 및 알칼리 금속염, 과산화수소 또는 유기 퍼옥사이드(예컨대, 3급-뷰틸 하이드로퍼옥사이드) 등이 있으며, 바람직하기로는 암모늄퍼설페이트(ammonium persulfate, 이하 'APS'라고 함)를 사용할 수 있다. 상기 수용성 개시제는 상기 아크릴 모노머 조성 100중량부에 대하여 0.1~0.5중량부로 포함될 수 있다. 상기 수용성 개시제는 최초 반응시 한꺼번에 투입할 수도 있고, 라디칼 유화 중합 과정에서 연속적으로 또는 단계적으로 소정의 조건에 따라 상이하게 도입될 수도 있다.
본 발명에서는 분자량 조절을 위해 사슬 이동제(chain transfer agent)를 상기 아크릴 모노머 조성 100중량부에 대하여 0.01~0.5 중량부로 포함되며, 사슬 이동제는 도데실 멀캅탄, 옥틸 멀캅탄, 1,8-Dimercapto-3,6-dioxaoctane, MPTMS (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 사슬 이동제는 부분적으로는 최초 충전물에 첨가하거나, 중합하는 중간에, 또는 중합이 끝나갈 때 완전히 또는 부분적으로 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 유화 중합은 상온에서 이루어질 수 있으며, 이때 사용되는 중합 용매는 물을 사용하고 유기 용매는 포함하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 점착 조성물은 유기 용매 사용에 따른 독성 문제나 환경오염 문제를 발생시키지 않아 환경 친화적인 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 점착테이프는 상기 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 베이스 필름에 코팅시켜 일정한 두께의 점착층을 형성시키고, 이를 건조시켜 최종 제조할 수 있다.
이러한 본 발명의 점착테이프 제조과정을 이하에서 상세히 설명한다.
아크릴 모노머 단량체 조성, 사슬 이동제, 계면활성제, 수용성 개시제를 첨가하여 유화 중합시켜 pre-emulsion 용액을 제조하는 단계, 수용성 개시제 혼합액 존재 하에서 상기 제조된 pre-emulsion 용액을 일정한 속도로 첨가하여 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 제조하는 단계, 및 상기 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 베이스 필름에 도포시킨 점착층을 포함하는 점착테이프를 제조하는 단계를 거쳐 이루어질 수 있다.
먼저, 첫 번째 단계는 물에 계면활성제와 수용성 개시제를 혼합시킨 혼합액에 각각의 아크릴 모노머 단량체 조성에 포함되는 각 단량체, 사슬 이동제를 상온에서 분산시킨 혼합액을 첨가 및 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조한다.
상기 아크릴 모노머 단량체는 2-에틸헥실아크릴레이트 20~40중량%, 부틸아크릴레이트 50~70중량%, 메틸메타크릴레이트 5~20중량%, 아크릴산 0.1~2.5중량%, β-CEA 0.1~2.5중량% , 및 글리시딜 메타크릴레이트 0.01~1중량%를 포함하는 조성을 가지며, 상기 아크릴산과 β-CEA를 합한 함량은 전체 아크릴 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하지 않는 특징을 가진다.
본 발명의 아크릴 모노머 단량체 조성에 포함되는 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트는 아크릴 모노머 단량체 조성에 가장 많은 함량으로 포함되는 주 단량체 역할을 한다.
상기 2-에틸헥실아크릴레이트는 전체 아크릴 모노머 단량체 조성 중 함량이 20중량% 미만이면 tack 성능이 떨어져 초기 박리강도가 떨어지고 40중량% 초과면 Tg가 너무 낮아져 내열성 및 유지력이 떨어진다. 따라서 20~40중량%로 포함되는 것이 점착제의 물성 확보 면에서 바람직하다.
또한, 상기 부틸아크릴레이트는 전체 아크릴 모노머 단량체 조성 중 함량이 50중량% 미만이면 Tg가 낮아지므로 내열성과 유지력이 떨어지고 70중량% 초과면 유화안정성이 떨어지고 Tg가 높아져 tack 성능이 떨어지므로 초기 박리강도가 떨어진다. 따라서 50~70중량%로 포함되는 것이 점착제의 물성 확보 면에서 바람직하다.
상기 메틸메타크릴레이트는 전체 아크릴 모노머 단량체 조성 중 함량 5중량% 미만이면 내열성 및 유지력이 떨어지고 20중량 초과면 Tg가 너무 높아 tack 성능이 떨어져 초기 박리강도가 떨어진다. 따라서 5~20중량%로 포함되는 것이 점착제의 물성 확보 면에서 바람직하다.
또한, 본 발명의 아크릴 모노머 단량체 조성에는 점착력과 내열성 향상을 위한 기능성 단량체로서 아크릴산과 2-카르복시에틸 아크릴레이트(β-CEA)를 포함한다. 그러나, 상기 아크릴산과 2-카르복시에틸 아크릴레이트(β-CEA)를 한 성분만 단독으로 사용할 경우에는 점착력과 내열성을 동시에 만족할 수 없기 때문에 혼합 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴산과 2-카르복시에틸 아크릴레이트(β-CEA)는 각각 0.1~2.5중량%로 포함되면서, 점착력과 내열성을 동시 향상시키기 위해서는 그 혼합 함량이 전체 아크릴 모노머 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 아크릴산과 2-카르복시에틸 아크릴레이트(β-CEA)의 혼합 함량이 전체 아크릴 모노머 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하는 경우에는 내열성은 양호하나 점착력이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 못하다.
또한, 최종 제조되는 아크릴레이트 에멀젼 수지의 내열성 향상을 위하여 글리시딜메타크릴레이트를 전체 아크릴 모노머 단량체 조성 중 0.01~1중량%의 범위에서 가교성 단량체로 첨가하여 점착제의 내열성을 향상시키는 것이 바람직하다.
그 다음, 별도의 반응기에 증류수를 첨가하여 승온시킨 후, 상기 제조된 pre-emulsion 용액을 일정한 속도로 첨가하면서 반응시킨다.
잔량의 pre-emulsion 용액을 추가로 투입하면서 수용성 개시제 혼합액을 첨가하여 아크릴레이트 에멀젼 수지를 제조한다.
상기 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 베이스 필름 위에 코팅시키고, 건조시켜 일정한 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조할 수 있다.
상기 베이스 필름은 약 30~100㎛ 두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스터 필름), 아크릴 폼, PE 폼 등이 있다. 아크릴레이트 에멀젼 수지의 코팅 방법은 특별히 한정되지 않으며, 점착층 두께는 소정의 용도에 맞추어 다양하게 형성시킬 수 있다.
본 발명에 다른 상기 아크릴레이트 에멀젼 수지를 포함하는 수성 아크릴 점착 조성물로부터 제조된 점착테이프는 1.800 kgf/inch 이상의 점착력을 가지는 우수한 점착성을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 점착테이프는 200℃ 이상의 높은 내열성을 가짐으로써, 내열성이 요구되는 자동차 마스킹용, 강판 레이저 커팅 표면 보호용, 전선 피복용, 발열 전자기기등 열을 발생시키는 대다수의 제품에 대한 점착테이프 용도에 사용 가능하다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
실시예 1
2-에틸헥실아크릴레이트 25.5 중량%, 부틸아크릴레이트 59.5 중량%, 메틸메타크릴레이트 13.5 중량%, 아크릴산 0.5 중량%, β-CEA 0.5 중량%, 글리시딜 메타크릴레이트 0.5중량%, 도데실멀캅탄 0.044 phr을 포함하는 혼합액을 증류수 35 phr, 반응성 음이온 계면활성제(SR-3025, ADEKA社) 0.7 phr, 반응성 비이온 계면활성제(ER-10, ADEKA社) 0.3 phr 혼합액이 담긴 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 1시간 동안 교반시켰다. 이 후 증류수 2.8 phr와 암모늄퍼설페이트 0.28 phr 혼합액을 추가로 상기 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 10분간 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조한다.
스터러, 온도계와 콘덴서를 장착한 2L 4구 플라스크에 증류수 35phr를 넣고 80℃로 승온 후 상기 과정으로 제조된 pre-emulsion 용액 일정량을 반응기에 첨가하고, 교반속도를 일정하게 유지하면서 3시간동안 동일한 속도로 적하하며 반응시킨다. 이후 pre-emulsion 잔량을 상기 4구 플라스크에 3시간동안 첨가하여 반응시킨다. 미반응 단량체를 중합에 참여시키기 위하여 플라스크를 동일한 조건에서 20분간 유지반응 후 추가로 0.05 phr의 APS와 0.18phr의 증류수 혼합액을 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 중합하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각시킨 뒤 암모니아수(25%)를 첨가하여 pH를 5로 적정한다.
제조된 아크릴레이트 고분자 중합체를 50㎛두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르필름, 코오롱인더스트리 제조) 위에 콤마 코터를 이용하여 코팅한 후 120℃ 오븐에서 5분 동안 건조시켜 60㎛ 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조하였다.
실시예 2~3
메틸메타크릴레이트와 아크릴산 및 β-CEA 함량을 12.5 중량%, 1 중량%, 1중량 %(실시예 2), 11.5 중량%, 1.5 중량%, 1.5 중량 % (실시예 3)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 점착테이프를 제조하였다.
비교예 1
2-에틸헥실아크릴레이트 25.5 중량%, 부틸아크릴레이트 59.5 중량%, 메틸메타크릴레이트 14 중량%, 아크릴산 1 중량% 도데실멀캅탄 0.044 phr을 포함하는 혼합액을 증류수 35 phr, 반응성 음이온 계면활성제(SR-3025, ADEKA社) 0.7 phr, 반응성 비이온 계면활성제(ER-10, ADEKA社) 0.3 phr 혼합액이 담긴 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 1시간 동안 교반시켰다. 이 후 증류수 2.8 phr와 암모늄퍼설페이트 0.28 phr 혼합액을 추가로 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 10분간 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조한다.
스터러, 온도계와 콘덴서를 장착한 2L 4구 플라스크에 증류수 35phr를 넣고 80℃로 승온 후 상기 과정으로 제조된 pre-emulsion 용액 일정량을 반응기에 첨가하고, 교반속도를 일정하게 유지하면서 3시간동안 동일한 속도로 적하하며 반응시킨다.
이후 pre-emulsion 잔량을 상기 4구 플라스크에 3시간동안 첨가하여 반응시킨다. 미반응 단량체를 중합에 참여시키기 위하여 플라스크를 동일한 조건에서 20분간 유지반응 후 추가로 0.05 phr의 APS와 0.18phr의 증류수 혼합액을 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 중합하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각시킨 뒤 암모니아수(25%)를 첨가하여 pH를 5로 적정한다.
제조된 아크릴레이트 고분자 중합체를 50㎛두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르필름, 코오롱인더스트리 제조) 위에 콤마 코터를 이용하여 코팅한 후 120℃ 오븐에서 5분 동안 건조시켜 60㎛ 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조 하였다.
비교예 2~3
메틸메타크릴레이트와 아크릴산 함량을 13 중량%, 2중량 % (비교예 2), 12 중량%, 3중량 % (비교예 3)으로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 점착테이프를 제조하였다.
비교예 4
2-에틸헥실아크릴레이트 25.5 중량%, 부틸아크릴레이트 59.5 중량%, 메틸메타크릴레이트 13.5 중량%, 아크릴산 1 중량%, 글리시딜 메타크릴레이트 0.5중량%, 도데실멀캅탄 0.044 phr을 포함하는 혼합액을 증류수 35 phr, 반응성 음이온 계면활성제(SR-3025, ADEKA社) 0.7 phr, 반응성 비이온 계면활성제(ER-10, ADEKA社) 0.3 phr 혼합액이 담긴 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 1시간 동안 교반시켰다. 이 후 증류수 2.8 phr와 암모늄퍼설페이트 0.28 phr 혼합액을 추가로 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 10분간 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조한다.
스터러, 온도계와 콘덴서를 장착한 2L 4구 플라스크에 증류수 35phr를 넣고 80℃로 승온 후 상기 과정으로 제조된 pre-emulsion 용액 일정량을 반응기에 첨가하고, 교반속도를 일정하게 유지하면서 3시간동안 동일한 속도로 적하하며 반응시킨다.
이후 pre-emulsion 잔량을 상기 4구 플라스크에 3시간동안 첨가하여 반응시킨다. 미반응 단량체를 중합에 참여시키기 위하여 플라스크를 동일한 조건에서 20분간 유지반응 후 추가로 0.05 phr의 APS와 0.18phr의 증류수 혼합액을 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 중합하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각시킨 뒤 암모니아수(25%)를 첨가하여 pH를 5로 적정한다.
제조된 아크릴레이트 고분자 중합체를 50㎛두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르필름, 코오롱인더스트리 제조) 위에 콤마 코터를 이용하여 코팅한 후 120℃ 오븐에서 5분 동안 건조시켜 60㎛ 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조하였다.
비교예 5~6
메틸메타크릴레이트와 아크릴산 함량을 12.5 중량%, 2중량 % (비교예 2), 11.5 중량%, 3중량 % (비교예 3)으로 한 것 이외에는 비교예 4과 동일하게 점착테이프를 제조하였다.
비교예 7
2-에틸헥실아크릴레이트 25.5 중량%, 부틸아크릴레이트 59.5 중량%, 메틸메타크릴레이트 14 중량%, β-CEA 1 중량%, 도데실멀캅탄 0.044 phr을 포함하는 혼합액을 증류수 35 phr, 반응성 음이온 계면활성제(SR-3025, ADEKA社) 0.7 phr, 반응성 비이온 계면활성제(ER-10, ADEKA社) 0.3 phr 혼합액이 담긴 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 1시간 동안 교반시켰다. 이 후 증류수 2.8 phr와 암모늄퍼설페이트 0.28 phr 혼합액을 추가로 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 10분간 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조한다.
스터러, 온도계와 콘덴서를 장착한 2L 4구 플라스크에 증류수 35phr를 넣고 80℃로 승온 후 상기 과정으로 제조된 pre-emulsion 용액 일정량을 반응기에 첨가하고, 교반속도를 일정하게 유지하면서 3시간동안 동일한 속도로 적하하며 반응시킨다.
이후 pre-emulsion 잔량을 상기 4구 플라스크에 3시간동안 첨가하여 반응시킨다. 미반응 단량체를 중합에 참여시키기 위하여 플라스크를 동일한 조건에서 20분간 유지반응 후 추가로 0.05 phr의 APS와 0.18phr의 증류수 혼합액을 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 중합하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각시킨 뒤 암모니아수(25%)를 첨가하여 pH를 5로 적정한다.
제조된 아크릴레이트 고분자 중합체를 50㎛두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르필름, 코오롱인더스트리 제조) 위에 콤마 코터를 이용하여 코팅한 후 120℃ 오븐에서 5분 동안 건조시켜 60㎛ 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조 하였다.
비교예 8~9
메틸메타크릴레이트와 β-CEA 함량을 13 중량%, 2중량 % (비교예 8), 12 중량%, 3중량 % (비교예 9)으로 한 것 이외에는 비교예 7과 동일하게 점착테이프를 제조하였다.
비교예 10
2-에틸헥실아크릴레이트 25.5 중량%, 부틸아크릴레이트 59.5 중량%, 메틸메타크릴레이트 13.5 중량%, β-CEA 1 중량%, 글리시딜 메타크릴레이트 0.5중량%, 도데실멀캅탄 0.044 phr을 포함하는 혼합액을 증류수 35 phr, 반응성 음이온 계면활성제(SR-3025, ADEKA社) 0.7 phr, 반응성 비이온 계면활성제(ER-10, ADEKA社) 0.3 phr 혼합액이 담긴 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 1시간 동안 교반시켰다. 이 후 증류수 2.8 phr와 암모늄퍼설페이트0.28 phr 혼합액을 추가로 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 10분간 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조한다.
스터러, 온도계와 콘덴서를 장착한 2L 4구 플라스크에 증류수 35phr를 넣고 80℃로 승온 후 상기 과정으로 제조된 pre-emulsion 용액 일정량을 반응기에 첨가하고, 교반속도를 일정하게 유지하면서 3시간동안 동일한 속도로 적하하며 반응시킨다.
이후 pre-emulsion 잔량을 상기 4구 플라스크에 3시간동안 첨가하여 반응시킨다. 미반응 단량체를 중합에 참여시키기 위하여 플라스크를 동일한 조건에서 20분간 유지반응 후 추가로 0.05 phr의 APS와 0.18phr의 증류수 혼합액을 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 중합하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각시킨 뒤 암모니아수(25%)를 첨가하여 pH를 5로 적정한다.
제조된 아크릴레이트 고분자 중합체를 50㎛ 두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르필름, 코오롱인더스트리 제조) 위에 콤마 코터를 이용하여 코팅한 후 120℃ 오븐에서 5분 동안 건조시켜 60㎛ 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조 하였다.
비교예 11~12
메틸메타크릴레이트와 β-CEA 함량을 12.5 중량%, 2중량 % (비교예 11), 11.5 중량%, 3중량 % (비교예 12)으로 한 것 이외에는 비교예 10과 동일하게 점착제를 제조하였다.
비교예 13
2-에틸헥실아크릴레이트 25.5 중량%, 부틸아크릴레이트 59.5 중량%, 메틸메타크릴레이트 14 중량%, 아크릴산 0.5 중량%, 2-카르복시에틸 아크릴레이트 0.5 중량%, 도데실 멀캅탄 0.044 phr을 포함하는 혼합액을 증류수 35 phr, 반응성 음이온 계면활성제(SR-3025, ADEKA社) 0.7 phr, 반응성 비이온 계면활성제(ER-10, ADEKA社) 0.3 phr 혼합액이 담긴 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 1시간 동안 교반시켰다. 이 후 증류수 2.8 phr와 암모늄퍼설페이트 0.28 phr 혼합액을 추가로 상기 2L 비커에 첨가한 후 상온에서 400rpm으로 10분간 교반시켜 pre-emulsion 용액을 제조하였다.
스터러, 온도계와 콘덴서를 장착한 2L 4구 플라스크에 증류수 35phr를 넣고 80℃로 승온 후 상기 과정으로 제조된 pre-emulsion 용액 일정량을 반응기에 첨가하고, 교반속도를 일정하게 유지하면서 3시간 동안 동일한 속도로 적하하며 반응시킨다.
이후 pre-emulsion 잔량을 상기 4구 플라스크에 3시간동안 첨가하여 반응시킨다. 미반응 단량체를 중합에 참여시키기 위하여 플라스크를 동일한 조건에서 20분간 유지반응 후 추가로 0.05 phr의 APS와 0.18phr의 증류수 혼합액을 첨가하고 1시간 동안 반응시켜 아크릴레이트 에멀젼 수지를 중합하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각시킨 뒤 암모니아수(25%)를 첨가하여 pH를 5로 적정한다.
제조된 아크릴레이트 고분자 중합체를 50㎛ 두께의 코로나 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(폴리에스테르필름, 코오롱인더스트리 제조) 위에 콤마 코터를 이용하여 코팅한 후 120℃ 오븐에서 5분 동안 건조시켜 60㎛ 두께의 점착층을 가지는 점착테이프를 제조하였다.
비교예 14~17
메틸메타크릴레이트, 아크릴산 및 β-CEA 함량을 13 중량%, 1 중량%, 1중량 %(비교예 14), 12 중량%, 1.5 중량%, 1.5 중량 % (비교예 15), 11 중량%, 2 중량 %, 2 중량 %(비교예 16), 10 중량%, 2.5 중량 %, 2.5 중량 %(비교예 17)으로 한 것 이외에는 비교예 13과 동일하게 점착테이프를 제조하였다.
비교예 18~19
메틸메타크릴레이트와 아크릴산 및 β-CEA 함량을 각각 10.5 중량%, 2 중량 %, 2 중량 %(비교예 18), 9.5 중량%, 2.5 중량 %, 2.5 중량 %(비교예 19)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 점착테이프를 제조하였다.
실험예 1 : 점착력 평가
상기 제조된 각 점착테이프를 폭 25mm, 길이 95mm의 두께로 1.5mm 스테인리스 스틸 #304판에 길이 100mm로 점착시키고, 샘플을 상온 조건하에서 2Kg Roller로 약 300㎜/분의 속도로 1회 왕복 압착시키고, 상온 23±1℃, 습도 50±1%의 조건하에서 20분 동안 방치시켰다. 그리고 나서, 약 25℃의 상온 조건하에서 스테인리스 스틸 #304판 표면으로부터 300㎜/분의 인장 속도로 180°방향으로 잡아당겨 점착력을 평가하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 본 발명에서 측정된 점착력은 초기점착력으로 그 값이 1.800 kgf/inch 이상일 때 우수한 점착력을 가지는 것으로 판단하였다.
| 점착력 (kgf/inch) | 점착력 (kgf/inch) | ||
| 실시예 1 | 1.810 | 비교예 9 | 2.247 |
| 실시예 2 | 1.840 | 비교예 10 | 1.749 |
| 실시예 3 | 1.910 | 비교예 11 | 1.664 |
| 비교예 1 | 1.787 | 비교예 12 | 1.530 |
| 비교예 2 | 1.712 | 비교예 13 | 1.761 |
| 비교예 3 | 1.593 | 비교예 14 | 1.860 |
| 비교예 4 | 1.629 | 비교예 15 | 1.920 |
| 비교예 5 | 1.494 | 비교예 16 | 1.880 |
| 비교예 6 | 1.410 | 비교예 17 | 1.760 |
| 비교예 7 | 1.753 | 비교예 18 | 1.765 |
| 비교예 8 | 2.008 | 비교예 19 | 1.556 |
상기 표 1의 결과를 참고하면, 주 단량체인 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 및 메틸메타크릴레이트와 함께 기능성 단량체로서 아크릴산만을 포함하는 경우 아크릴산의 함량이 1, 2 그리고 3 중량%로 증가할수록 (비교예 1~3) 점착력이 감소하는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 비교예 1~3의 조성에 가교성 단량체인 글리시딜 메타크릴레이트를 첨가 시(비교예 4~6)에도 점착력이 감소하는 것으로 확인되었다.
상기 비교예 1~의 조성에서 아크릴산 대신 β-CEA를 사용한 경우 그 함량이 1, 2 그리고 3 중량%로 증가할수록 (비교예 7~9) 점착력은 증가하였으나, 비교예 7~9의 조성에 가교성 단량체인 글리시딜 메타크릴레이트를 첨가 시(비교예 10~12)에는 점착력이 감소하는 것을 알 수 있다.
이러한 결과로부터 기능성 단량체인 아크릴산, β-CEA; 및 가교성 단량체인 글리시딜 메타크릴레이트의 조합에 따라 점착력은 상이하게 달라짐을 확인할 수 있었고, 이로부터 점착성이 우수한 최적의 조합이 필요함을 확인하였다.
이에, 기능성 단량체인 아크릴산과 β-CEA를 동시에 사용하는 경우 이 둘을 합한 총 함량이 1 에서 3 중량%로 증가할수록 (비교예 13~15) 점착력이 증가하지만, 합한 함량이 3중량%를 초과하여 4, 5 중량%로 증가할수록 (비교예 16~17) 점착력이 떨어지는 것으로 나타났다.
또한, 기능성 단량체인 아크릴산과 β-CEA를 동시에 사용하되, 이 둘을 합한 총 함량이 1 에서 3 중량%이고, 여기에 글리시딜 메타크릴레이트를 첨가한 실시예 1~3의 경우 점착력 값이 1.800 kgf/inch 이상으로 우수한 점착력을 가짐을 확인할 수 있다.
그러나, 기능성 단량체인 아크릴산과 β-CEA를 동시에 사용하되, 이 둘을 합한 총 함량이 3 중량%를 초과하는 경우에는 글리시딜 메타크릴레이트를 동일 함량으로 첨가(비교예 18~19)하더라도 점착력이 오히려 떨어짐을 알 수 있다.
실험예 2 : 내열성 평가
상기 제조된 각 점착테이프를 폭 25mm, 길이 95mm의 두께로 1.5mm 스테인리스 스틸 #304판에 길이 25mm로 점착시키고, 샘플을 상온 조건하에서 2Kg Roller로 약300㎜/분 속도로 1회 왕복 압착시키고, 상온 23±1℃, 습도 50±1%의 조건하에서 20분동안 방치한 다음 Oven기에서 1Kg의 추를 매달고 40℃부터 200℃ 까지 5℃/10분씩 온도를 상승하면서 점착테이프가 스테인리스 스틸 #304판에서 탈착되는 온도를 측정하여 평가하였다. 이를 표 2에 나타내었다. 본 발명에서 측정된 내열성은 그 값이 200℃ 이상일 때 우수한 내열성을 가지는 것으로 판단하였다.
| 내열성 (℃) | 내열성 (℃) | ||
| 실시예 1 | 200.0 | 비교예 9 | 121.1 |
| 실시예 2 | 200.0 | 비교예 10 | 188.7 |
| 실시예 3 | 200.0 | 비교예 11 | 188.8 |
| 비교예 1 | 196.4 | 비교예 12 | 188.5 |
| 비교예 2 | 200.0 | 비교예 13 | 154.7 |
| 비교예 3 | 200.0 | 비교예 14 | 165.4 |
| 비교예 4 | 200.0 | 비교예 15 | 188.6 |
| 비교예 5 | 200.0 | 비교예 16 | 195.8 |
| 비교예 6 | 200.0 | 비교예 17 | 200.0 |
| 비교예 7 | 125.3 | 비교예 18 | 200.0 |
| 비교예 8 | 123.8 | 비교예 19 | 200.0 |
상기 표 2는 점착테이프의 내열성을 나타내는 것으로서, 기능성 단량체의 함량과 글리시딜 메타크릴레이트의 첨가 유무에 따른 점착테이프가 탈착되는 온도를 나타내고 있다.
아크릴산의 첨가시 (비교예 1~3, 비교예 4~6) 내열성이 높으나, β-CEA의 함량이 1, 2 그리고 3 중량%로 증가할수록 (비교예 7~9) 내열성은 감소하는 것을 알 수 있다.
아크릴산과 β-CEA를 혼합할 경우 총 함량이 1 에서 5 중량%로 증가할수록 (비교예 13~17) 내열성이 증가하는 것을 알 수 있다.
또한, 글리시딜 메타크릴레이트의 첨가시 점착제의 내열성이 전체적으로 증가 하는 것을 알 수 있다.
실험예 3 : 겔 분율 (Gel fraction)
실시예 1~10 및 비교예 1~12의 점착테이프의 점착층을 분리하여 톨루엔에 넣고 상온℃에서 1일간 보관한 뒤 200 mesh의 망으로 거른 후 일정한 중량에 이를 때까지 건조하여 다음 식으로 계산하였다. W1은 톨루엔 침투 후 무게, W2는 침투 전 무게이다. 이를 표 3에 나타내었다.
Gel fraction(%) = W1 / W2 x 100
| 겔 분율 (%) | 겔 분율 (%) | ||
| 실시예 1 | 60.15 | 비교예 9 | 54.92 |
| 실시예 2 | 68.24 | 비교예 10 | 57.16 |
| 실시예 3 | 77.58 | 비교예 11 | 63.38 |
| 비교예 1 | 44.44 | 비교예 12 | 71.65 |
| 비교예 2 | 53.29 | 비교예 13 | 48.71 |
| 비교예 3 | 67.06 | 비교예 14 | 52.94 |
| 비교예 4 | 60.13 | 비교예 15 | 62.44 |
| 비교예 5 | 72.47 | 비교예 16 | 65.74 |
| 비교예 6 | 81.09 | 비교예 17 | 69.44 |
| 비교예 7 | 54.20 | 비교예 18 | 78.26 |
| 비교예 8 | 54.33 | 비교예 19 | 80.54 |
상기 표 3은 점착제의 가교밀도를 나타내는 겔 분율(gel fraction)나타내는 것으로서, 기능성 단량체의 함량과 글리시딜 메타크릴레이트의 첨가 유무에 따른 점착테이프의 겔 분율 변화를 보여주고 있다.
아크릴산의 함량이 1, 2 그리고 3 중량%로 증가할수록 (비교예 1~3, 비교예 4~6) 가교 밀도는 높아지는 것을 알 수 있다.
β-CEA의 함량이 1, 2 그리고 3 중량%로 증가할수록 (비교예 7~9, 비교예 10~12) 가교 밀도는 높아지는 것을 알 수 있다.
아크릴산과 β-CEA를 혼합 할 경우 함량이 1 에서 5 중량%로 증가할수록 (비교예 13~17, 실시예 1~3, 비교예 18~19) 가교 밀도는 높아지는 것을 알 수 있다.
또한 글리시딜 메타크릴레이트의 첨가시 (실시예 1~3, 비교예 18~19, 비교예 4~6, 비교예 10~12) 특별한 가교처리 없이도 가교 밀도가 높아지는 것을 알 수 있다.
상기 표 1~3을 참고하면, 기능성 단량체로 아크릴산을 적용 할 경우(비교예 1~3) 아크릴 산 함량이 증가함에 따라 점착력이 감소한다. 반면 기능성 단량체로 β-CEA를 적용할 경우 (비교예 7~9) 점착력은 증가하나 내열성이 매우 낮은 것을 확인 할 수 있다. 내열성 상승을 위하여 글리시딜 메타크릴레이트를 0.5 phr 첨가할 경우 (비교예 4~6, 10~12) 내열성은 상승 되나 점착력이 전체적으로 감소하는 것을 확인 할 수 있다.
이를 해결하기 위하여 아크릴 산과 β-CEA를 혼합 적용할 경우 (비교예 13~17) 총 함량이 1에서 3 중량% 까지는 점착력 및 내열성의 증가가 관찰 되었으나 4, 5 중량 % 부터는 점착력의 감소가 관찰되었다.
이러한 결과로부터, 본 발명 실시예 1~3과 같이 기능성 단량체인 아크릴산과 β-CEA를 혼합 적용하되, 그 총 합을 3중량% 이하로 조절하고, 글리시딜 메타크릴레이트를 첨가하는 경우 점착력과 내열성이 모두 높은 값을 가지는 점착테이프 제조가 가능함을 확인하였다.
Claims (5)
- 2-에틸헥실아크릴레이트 20~40중량%, 부틸아크릴레이트 50~70중량%, 메틸메타크릴레이트 5~20중량%, 아크릴산 0.1~1.5중량%, β-CEA 0.1~1.5중량%, 및 글리시딜 메타크릴레이트 0.01~1중량%를 포함하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 것으로,
상기 아크릴산과 β-CEA를 합한 함량은 전체 아크릴 단량체 조성 100중량% 중 3중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 아크릴 단량체 조성을 이용한 수성 아크릴 점착 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 수성 아크릴 점착 조성물에는 상기 아크릴 단량체 조성 100중량부에 대하여 계면활성제 0.3 ~ 5중량부, 사슬 이동제(chain transfer agent) 0.01 ~ 0.1중량부, 개시제 0.3 ~ 3.0중량부, 및 물 50 ~ 100중량부로 포함하는 것인 수성 아크릴 점착 조성물.
- 제1항에 따른 수성 아크릴 점착 조성물로부터 제조된 아크릴레이트 에멀젼 수지를 베이스 필름에 도포시킨 점착층을 포함하는 점착테이프.
- 제3항에 있어서,
상기 점착테이프는 25℃의 상온 조건하에서 스테인리스 스틸판 표면으로부터 300㎜/분의 인장 속도로 180°방향으로 잡아당긴 조건에서 측정된 초기 점착력 값이 1.800 kgf/inch 이상을 만족하는 것인 점착테이프.
- 제3항에 있어서,
상기 점착테이프는 200℃ 이상의 온도에서 견디는 내열성을 가지는 것인 점착테이프.
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