KR20040030597A - 내가소제성 감압 접착제 조성물 및 접착제 물품 - Google Patents

내가소제성 감압 접착제 조성물 및 접착제 물품 Download PDF

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Abstract

가소제를 함유하는 피착체에 대해 초기의 접착력이 높고, 장기간 사용한 후에도 접착력을 유지할 수 있는 감압(Pressure-Sensitive) 접착제 조성물을 제공한다.
(a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체,
(b) 질소 함유 비닐 단량체, 및
(c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 얻어지는 공중합체를 포함하는 내가소제성 감압 접착제 조성물을 제공한다.

Description

내가소제성 감압 접착제 조성물 및 접착제 물품 {Plasticizer-Resistant Pressure-Sensitive Adhesive Composition and Adhesive Article}
염화비닐 수지 등의 가소제를 함유하는 수지로부터 형성된 기재(피착체)에 대해 감압 접착제를 적용하는 경우, 이 기재에서 접착제로 가소제가 이행하여 종종 접착제 자체의 가소화가 발생되고, 현저한 접착력의 저하가 발견된다. 따라서, 종래의 감압 접착제에서는 시간의 경과와 동시에 접착 부위의 강도 저하에 의한 박리가 생겨, 만족스러운 접착이 불가능할 수 있다.
미국 특허 제4,943,461호에는 (a) 알킬기의 탄소원자수가 약 4 내지 14인 비-제3급 알코올의 아크릴레이트 약 60 내지 85 중량부와 극성 질소 함유 비닐 단량체 약 15 내지 40 중량부로 본질적으로 이루어진 단량체의 공중합체, 및 (b) 공중합체의 중량을 기준으로 1 내지 10부의 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 포함하는 감압 접착제가 개시되어 있다. 이 접착제는 가소화된 비닐 기재에 대해 장기에 걸친 접착력을 유지할 수 있고, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 상기한 특정 아크릴 중합체와의 조합으로 사용하면 가소화된 기재에 대한 내전단력을 높이는 효과를 갖는 것으로 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 (평)2-18486호는 가소화된 폴리염화비닐에 대해 장기간에 걸친 접착성을 유지할 수 있는 감압 접착제로서, 탄소원자수가 4 내지 14인 알코올의 아크릴레이트 60 내지 88 부, 질소 함유 비닐 단량체 2 내지 30부, 및 비닐카르복실산 0 내지 12부로 본질적으로 이루어진 단량체의 공중합체와, 그의 공중합체를 기준으로 하여 2 내지 35 ％의 가소제를 포함하는 감압 접착제를 개시하고 있다. 그러나, 이 접착제는 다음과 같은 문제를 가지고 있다. 즉, 접착제가 가소제를 함유하기 때문에, 안정적인 접착성을 유지할 수 있다고 해도 접착제 원래의 점착성을 발휘할 수 없고, 따라서 접착력은 적지 않게 희생하지 않을 수 없는 문제가 있다.
<발명의 개요>
따라서, 본 발명의 목적은 가소제를 함유하는 피착체에 대해 종래의 아크릴계 감압 접착제보다도 초기의 접착력이 높고, 장기간의 사용 후에도 접착력을 유지할 수 있는 감압 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 일면에 따라,
(a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체,
(b) 질소 함유 비닐 단량체, 및
(c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체
를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 얻어지는 공중합체를 포함하는 내가소제성 감압 접착제 조성물이 제공된다.
이 접착제 조성물은 초기의 접착성이 높고 장기간 동안 사용한 후에도 접착력을 유지할 수 있다. 이것은, 방향족 함유 (메트)아크릴레이트를 다른 단량체와 조합하여 사용함으로써 접착제 중으로 가소제의 침투를 억제할 수 있기 때문이다.
본 명세서에 사용된 "(메트)아크릴레이트"라 함은 아크릴레이트 및(또는) 메타크릴레이트를 의미한다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 내가소제성 감압 접착제를 포함하는 물품이 제공된다.
본 발명은 가소제를 함유하는 피착체에 대해 양호한 접착성을 나타내는 내가소제성 아크릴계 감압(Pressure-Sensitive) 접착제 조성물 및 그로부터 제조된 접착제 물품에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 감압 접착제 물품의 한 실시형태를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 내가소제성 접착제 조성물을 위한 공중합체는 (a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체, (b) 질소 함유 비닐 단량체, 및 (c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 중합함으로써 얻어진다. 이하에서 각 단량체에 대해 상술한다.
(a)방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체
본 발명의 접착제 조성물에 사용되는 공중합체는 중합 단위로서, (a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체를 함유한다. 이 단량체는 가소제의 접착제 중으로의 침투 확산을 방지하는 효과를 갖는다. 따라서, 접착제 중으로의 가소제의 침투에 의한 접착력의 저하가 방지된다. 따라서, 접착제가 장기간에 걸쳐 안정된 접착력을 유지할 수 있다.
방향족 함유 (메트)아크릴레이트의 예로는 페닐 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 페녹시프로필 (메트)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트 및 페녹시히드록시프로필 (메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 방향족 함유 (메트)아크릴레이트는 가소제의 침투 확산 방지의 유효성의 관점에서 벤질 (메트)아크릴레이트, 페닐 (메트)아크릴레이트 및 페녹시에틸 (메트)아크릴레이트가 특히 바람직하다.
방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 (a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체, (b) 질소 함유 비닐 단량체, 및 (c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 양을 기준으로 통상적으로 5 내지 30 중량％의 양으로 사용된다. 이 단량체가 지나치게 소량이면 가소제의 침투 억제 효과를 얻을 수 없다. 한편, 지나치게 다량이면 충분한 접착력을 얻을 수 없다. 방향족 함유 (메트)아크릴레이트는 5 내지 20 중량％의 양으로 사용된다. 이러한 경우에는 접착제의 접착력이 비교적 높아진다.
(b)질소 함유 비닐 단량체
질소 함유 비닐 단량체는 가소제를 함유하는 기재 (피착체)에 대해 높은 접착력을 나타내는 접착제 조성물을 제공하는 효과를 갖는다. 또한, 이 단량체는 접착제의 전단 강도를 높일 수 있다.
질소 함유 비닐 단량체의 예로는 N,N-디메틸 아크릴아미드, N,N-디메틸 메타크릴아미드, N,N-디에틸 아크릴아미드, N,N-디에틸 메타크릴아미드, N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 아크릴레이트, N-헥실 아크릴아미드, β-(디메틸아미드)에틸 아크릴레이트, N-메틸 아크릴아미드, N-에틸 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락톤 및 N,N-펜타에틸렌아크릴아미드를 들 수 있다. 이들 질소 함유 비닐 단량체 중, N,N-디메틸 아크릴아미드, N,N-디메틸 메타크릴아미드 및 N,N-디에틸 아크릴아미드가 접착제를 위한 중합체의 유리 전이 온도(Tg)를 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
질소 함유 비닐 단량체는 (a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체, (b)질소 함유 비닐 단량체, 및 (c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 양을 기준으로 통상적으로 30 내지 70 중량％의 양으로 사용된다. 이 단량체가 지나치게 소량이면 기재에 대한 충분한 접착력을 얻을 수 없게 된다. 한편, 지나치게 다량이면 단량체 (c)의 양이 지나치게 소량이 되기 때문에 충분한 초기 점착성을 얻을 수 없다. 바람직하게는, 질소 함유 단량체의 양은 충분한 접착력을 확보하기 위해 상기 단량체를 기준으로 45 내지 75 중량％이다.
(c)알킬 (메트)아크릴레이트 단량체
알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 접착제에 대해 점착성을 부여하는 효과를 갖는다. 이들 단량체는 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬기를 갖는다. 유용한 (메트)아크릴레이트 단량체의 예로는 n-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, 2-메틸부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, n-옥틸 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 이소노닐 (메트)아크릴레이트 및 이소데실 (메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 상기한 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 중에서, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트 및 n-옥틸 (메트)아크릴레이트는 접착제에 접착력 이외의 다른 점착성을 쉽게 부여할 수 있기 때문에 바람직하다.
알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 (a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체, (b) 질소 함유 비닐 단량체, 및 (c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 양을 기준으로 통상적으로 20 내지 50 중량％의 양으로 사용된다. 이 단량체가 지나치게 소량이면 충분한 초기 점착성을 얻을 수 없게 된다. 한편, 지나치게 다량이면 접착제의 내가소제성이 낮아짐과 동시에 끈적거림이 극단적으로 높아져서 접착제로서의 실용성이 없어질 수 있다. 바람직하게는, 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 양은 초기 점착성을 확보하기 위해 상기 단량체를 기준으로 30 내지 50 중량％이다.
그 밖의 단량체 성분
본 발명의 접착제 조성물에 사용되는 공중합체에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다른 공중합성 단량체, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산 등을 소량으로 포함할 수 있다. 그러나, 상기 단량체 (a), (b) 및 (c)로 이루어지는 공중합체가 본 발명의 접착제 조성물을 위해 바람직하다.
가교제
본 발명의 접착제에 사용되는 공중합체는 임의로 가교될 수 있다. 가교제는 통상적으로 단량체의 총량을 기준으로 약 0.05 내지 1 중량％의 양으로 사용되고,그것에 따라 접착제의 전단 접착성과 내열성을 높일 수 있다. 가교제로는 다관능성 아크릴레이트, 예를 들면, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라크릴레이트, 1,2-에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 1,12-도데칸디올 디아크릴레이트 등과 같은 가교성 단량체를 사용할 수 있다. 또한, 다른 가교제로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티렌-5-트리아진 등의 치환 트리아진 및 4-아크릴옥시벤조페논과 같은 모노에틸렌계 불포화 방향족 케톤 등을 들 수 있다.
그 밖의 성분
본 발명의 접착제는 충전제, 안료, 발포제, 산화 방지제, 계면활성제, 안정제, 점도조절제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
지지체
본 발명의 접착제는 통상적으로, 지지체 및 지지체 상에 형성된 본 발명의 접착제 조성물의 층을 포함하는 감압 접착제 물품으로 사용된다. 접착제 물품의 예로는 감압 접착 시트, 테이프, 스트립의 형태를 들 수 있다. 지지체에 박리 처리가 이루어져 있으면 접착제는 전사형의 접착제 물품으로 사용된다. 테이프에 유용한 지지체의 예로는 아크릴 발포체, 실리콘 처리 폴리에스테르 필름 및 폴리에틸렌 필름 등을 들 수 있다. 도 1에는 본 발명의 접착제 물품의 한 실시형태가 표시되어 있고, 감압 접착제 물품 (1)은 지지체 (2)의 위에 본 발명의 감압 접착제 조성물을 나이프코팅 등의 적절한 도포법으로 도포하여 감압 접착제의 층 (3)을 형성함으로써 얻어진다.
피착체
본 발명의 접착제 조성물은 가소제를 함유하는 피착체에 대한 접착력이 향상된다. 이들 피착체는 특히, 폴리염화비닐 등의 수지 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체(EPDM) 등의 엘라스토머로 이루어진다. 이 피착체는 통상적으로 가소제를 함유하며, 예를 들면 자동차 산업에서는 엠블렘(emblem), 차체 측면 몰딩 및 틈마개(weather-strip)를 구성하고 있다.
중합법
통상적으로 접착제의 공중합체는 상기한 단량체를 라디칼 중합법, 예를 들면 용액 중합, 유화 중합, 현탁 중합 또는 벌크 중합에 의해 중합함으로써 얻어진다. 중합은 중합 개시제 (이하 "개시제"라고 함)의 존재하에 열 또는 방사선(빛)에 의해 개시된다. 중합 개시제는 중합을 개시할 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 열 중합의 경우, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴) 및 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조비스계 화합물, 벤조일 퍼옥시드 및 라우로일 퍼옥시드 등의 과산화물 개시제를 사용할 수 있다. 광중합의 경우, 벤조인에테르, 예를 들면 벤조인메틸에테르 또는 벤조인이소프로필에테르, 치환 벤조인에테르, 예를 들면 아니솔메틸에테르, 치환 아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논 및 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등의 개시제를 사용할 수 있다. 중합 개시제의 양은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 단량체의 중량을 기준으로 0.005 내지 0.5 중량％ 범위이다.
자외선(UV) 등의 방사선을 이용한 방사선 중합에서는 단량체의 혼합물을 적절한 광개시제 및 임의적인 가교제와 함께 지지체 상에 도포하고, 질소 등의 불활성 가스의 분위기하에 용존 산소를 제거한 후에, 자외선 등의 방사선을 조사함으로써 중합한다. 지지체 상으로의 도포성을 개선하기 위해, 적절한 점도, 예를 들면, 1 내지 5 Pa.s(1000 내지 5000 cps)의 점도의 시럽이 될 때까지 단량체를 일정량의 방사선으로 조사하여 부분 중합한 다음, 시럽을 지지체상에 도포하고, 방사선을 더 조사하여 중합을 완료시킬 수 있다.
단량체의 중합을 열적으로 개시하는 용액 중합의 경우에는, 단량체 등의 성분을 에틸 아세테이트, 메틸에틸케톤, 헵탄 등의 적절한 용매에 용해시킨다. 중합은 통상적으로 약 50 ℃ 이상의 반응 온도에서 3 내지 24 시간 동안 질소 등의 불활성 가스 분위기하에 행할 수 있다. 얻어진 중합체 용액을 지지체 상에 나이프코팅 등에 의해 도포하고 용매를 증발시킴으로써 접착제 물품을 형성한다.
<실시예>
이하에서 실시예를 사용하여 본 발명을 더욱 설명한다. 실시예에 있어서 달리 특정되지 않는다면, 부 및 백분률은 중량을 기준으로 한다.
<실시예 1>
방향족 함유 (메트)아크릴레이트로서 벤질 아크릴레이트(BZA) 25.0 g, 질소 함유 비닐 단량체로서 N,N-디메틸 아크릴아미드(NNDMA) 50.0 g 및 알킬 (메트)아크릴레이트로서 2-에틸헥실 아크릴레이트(2 EHA) 25.0 g의 단량체 혼합물에 개시제로서 이르가큐어-651(Irgacure 651)(시바 스페셜티 케미컬사 제조) 0.04 g을 첨가하고, 질소 분위기 중에서 용존 산소를 제거하였다. 얻어진 혼합물에 3 mW의 자외선을 조사하여 점도가 3 Pa.s(3000 cps)인 예비중합체로 이루어진 시럽을 얻었다. 이 시럽에 개시제 이르가큐어-651) 0.1 g 및 가교제로서 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 0.08 g을 추가로 첨가하여 교반하였다. 그 후, 표면을 실리콘 처리한 PET 필름의 지지체(두께 50 ㎛, 폭 150 mm)상에 0.1 mm의 두께가 되도록 시럽을 도포하여, 1 mW의 자외선을 조사함으로써 경화시켜 감압 접착제 물품 (감압 접착 시트)을 얻었다.
<실시예 2 내지 8>
단량체의 혼합 비율을 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 물품을 제조하였다.
<비교예 1>
본 발명의 3종의 단량체를 대신해서 2-에틸헥실 아크릴레이트(2 EHA) 90 g 및 아크릴산(AA) 10 g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 접착제 물품을 제조하였다.
얻어진 접착 시트를 각각 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지는 배킹에 접합시키고 절단하여 폭 12 mm의 접착 시트를 얻었다. 그 후, 폴리염화비닐 시트에 2 kg 고무 롤러로 눌러 접착하여 시험용 샘플로 하였다 (실온: 20 ℃). 샘플의 접착력을 180°박리 시험 (인장 속도 50 mm/분)으로 측정하였다. 시험용 샘플을 70 ℃의 오븐 중에 1주일 동안 방치하여 노화시키고, 노화 후의 접착력을 동일하게 측정하였다. 실시예 1 내지 8 및 비교예 1의 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
실시예번호 단량체의 양 (g) 180°박리 접착력(N/12 mm)
BZA NNDMA 2EHA AA 20 ℃ 노화 후
1 25.00 50.00 25.00 - 30.00 31.25
2 10.00 40.00 50.00 - 22.79 24.93
3 10.00 50.00 40.00 - 30.00 29.90
4 21.67 41.67 36.67 - 30.00 30.37
5 25.00 25.00 50.00 - 21.05 22.53
6 33.33 33.33 33.33 - 18.35 16.49
7 40.00 10.00 50.00 - 14.10 13.25
8 50.00 25.00 25.00 - 23.38 16.86
비교예 1 90.00 10.00 30.00 10.28
상기한 결과로부터, 종래의 아크릴 감압 접착제 조성물에서는 노화 후에 크게 접착력이 저하되지만, 본 발명의 접착제 조성물에서는 초기 접착력이 허용할 수 있을 정도로 높고, 노화 후에도 그 접착력이 크게 저하되지 않는다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 가소제를 함유하는 피착체에 대해, 초기의 접착력이 높고 장기간 사용한 후에도 접착력을 유지할 수 있는 감압 접착제 조성물이 제공된다.

Claims (5)

  1. (a) 방향족 함유 (메트)아크릴레이트 단량체,
    (b) 질소 함유 비닐 단량체, 및
    (c) 알킬기의 탄소원자수가 4 내지 14인 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 얻어지는 공중합체를 포함하는 내가소제성 감압(Pressure-Sensitive) 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단량체 (a), (b) 및 (c)의 중량을 기준으로, 단량체 (a)의 양은 5 내지 30 중량％, 단량체 (b)의 양은 30 내지 70 중량％, 단량체 (c)의 양은 20 내지 50 중량％인 내가소제성 감압 접착제 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단량체 혼합물이 가교제를 더 함유하는 내가소제성 감압 접착제 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 내가소제성 감압 접착제 조성물의 층이 지지체상에 형성된 감압 접착제 물품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지지체는 아크릴 발포체인 감압 접착제 물품.
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