본 발명에 의한 구조물은 고분자 발포 폼, 고분자 필름, 감압성 점착제로 크게 구분된다. 세부적으로 고분자 발포 폼은 폴리에틸렌 폼, 폴리우레탄 폼, 폴리스티렌 폼 및 이들의 복합 발포 폼으로 구성된 것이고, 고분자 필름은 기재로써 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 각각 구성된 것이고, 감압성 점착제는 아크릴계, 에폭시계, 폴리에스터 공중합 계 및 이들이 각각 블렌딩 된 점착제를 사용한 것이다.
본 발명은 고분자 발포 폼과 고분자 기재 사이에 발포 폼의 표면 공극을 최소화하기 위한 내열성 접착제를 사용한 것과, 이들 구조물 내 각각의 계면 부착력을 향상시키기 위한 활성화제(이하 프라이머라 함)를 사용한 것과, 고분자 기재와 감압성 점착제 간 부착력을 향상시키기 위한 프라이머를 사용한 것이다. 프라이머는 고온에서의 내열성, 내구성을 필요로 하는 에폭시, 우레탄 계열의 바인더를 사용하였고, 내열성 접착제와 고분자 필름의 사이, 내열성 접착제와 감압성 점착제의 사이 및 고분자 필름과 감압성 점착제 사이에 각각 코팅된다.
본 발명에 따른 점착테이프들은 프라이머 층을 제외한 전체적인 구조물의 각 층이 1) 감압성 점착제/고분자 필름/표면개질제/고분자 발포 폼/표면개질제/고분자 필름/감압성 점착제, 2) 감압성 점착제/고분자 필름/표면개질제/고분자 발포 폼/표면개질제/감압성 점착제(단면 고분자 필름 제거), 3) 감압성 점착제/표면개질제/고분자 발포 폼/표면개질제/감압성 점착제(양면 고분자 필름 제거)로 크게 구분된다.
생산라인에서 표면개질을 위한 접착제 및 감압성 점착제의 코팅은 콤마 코터를 사용하며, 프라이머 코팅은 100~200목을 가진 그라비아 롤을 이용하여 코팅한다. 물성평가를 위한 실험에 있어서는 고분자 발포 폼에 정확한 코팅 두께를 재현하기 위해 바코터를 사용하였으며, 바코터는 RDS사 제품 #5, 9, 18, 26, 36, 44, 70을 사용하였다.
고분자 필름에 코팅된 점착두께는 마이크로미터 게이지로 측정하였고, 고분자 발포 폼에 코팅된 접착제의 두께는 단위 면적당 코팅된 건조 상태의 접착 코팅 전후 무게를 측정하여 판단하였으며, 또한 프라이머 코팅 두께도 코팅 전후 무게차로 환산하여 판단하였다.
고분자 발포 폼의 공극율(%)은 다음 식에 의해 판단하였다. 단위부피당 무게 로부터 측정한 밀도 값(단위:g/cm3)에 100을 곱한 A와(식 1) 발포시키지 않은 것을 100으로 한 차이 값(B)으로 공극율(%)로 하였다(식 2).
[발포폼의 밀도(g/cm3)÷발포이전의 밀도(g/cm3)] X 100 = A 식 1)
100(발포 전) - A = B(%) --------식 2)
표면개질에 의한 발포 폼의 표면은 표면반사가 가능한 영상현미경을 이용하여 배율 ×100에서 가로×세로=1cm×1cm의 표면적에 존재하는 직경 0.01~0.02mm 이하의 공극수를 카운팅하여 표면 개질화의 정도를 판정하였다.
발포 폼 양면테이프의 상온 점착력은 ASTM D-3330에 의하여 SUS 패널에 초기 20분 및 후기 24시간 후 180°로 peel 강도를 각각 측정하였다. 이 때 시편의 크기는 폭이 20mm이었다.
고온에서의 점착력은 유지력 측정기를 이용하여 ASTM D-3654에 의하여 80℃, 1kg하중에 24시간 이상 유지하는 정도로 판정하였다.
고온에서의 신뢰성 및 내열성은 폴리우레탄 발포 폼은 80℃, 상대습도 90% 이상의 항온항습 챔버에 시편의 크기 가로×세로=20mm×20mm를 측정 패널(금속 또는 유리)에 부착하여 하중 1kg으로 2만분 이상 유지하는 것으로 판정하였다. 폴리에틸렌 발포 폼과 폴리스티렌 발포 폼은 폼 자체의 내열성이 약하므로 60℃, 상대습도 90% 이상, 하중 500g에서 2만분 이상 유지하는 것으로 판정하였다.
발포 폼 테이프의 분리 작업성은 길이 5cm, 두께 0.3mm 두께의 칼날을 사용하여 판정하였다. 분리 작업 후 점착테이프 제거 시 금속 또는 유리 패널에 남은 점착제 잔사량 측정은 가로×세로=1mm×1mm 크기의 격자가 형성된 가로×세로=1cm×1cm 크기의 투명 격자판을 이용하여 100개의 격자로부터 잔사가 존재하는 격자의 수를 카운팅하여 백분율화 하여 판정하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착테이프의 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 점착테이프의 구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 점착테이프는 고분자 발포 폼(1), 표면개질용 접착제층(2) 및 감압성 점착제층(4)이 순차적으로 형성된 구조이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 점착테이프의 제조방법은 다음과 같다.
고분자 발포 폼의 표면에 콤마 코터를 사용하여 표면개질용 접착제를 코팅하여 건조시키고, 이후 표면개질용 접착제층의 위에 콤마코터를 사용하여 감압성 점착제를 코팅하여 건조시켜 점착테이프를 완성한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 점착테이프의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 점착테이프는 고분자 발포 폼(1), 표면개질용 접착제층(2), 프라이머층(5) 및 감압성 점착제층(4)이 순차적으로 형성된 구조이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 점착테이프의 제조방법은 다음과 같다.
고분자 발포 폼의 표면에 콤마 코터를 사용하여 표면개질용 접착제를 코팅하여 건조시키고, 이후 표면개질용 접착제층의 위에 100~200목을 가진 그라비아 롤을 이용하여 프라이머를 도포하여 건조시키며, 이후 프라이머층의 위에 콤마 코터를 사용하여 감압성 점착제를 코팅하여 건조시킴으로써 점착테이프를 완성한다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 점착테이프의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 점착테이프는 고분자 발포 폼(1), 표면개질용 접착제층(2), 고분자 필름(3) 및 감압성 점착제층(4)이 순차적으로 형성된 구조이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 점착테이프의 제조방법은 다음과 같다.
고분자 필름의 표면에 콤마 코터를 사용하여 표면개질용 접착제를 코팅하여 건조시키고, 이후 고분자 발포 폼과 표면개질용 접착제가 코팅된 고분자 필름을 롤러를 사용하여 합지한다. 이후 고분자 필름이 접합된 고분자 발포 폼의 고분자 필름 위에 콤마 코터를 사용하여 감압성 점착제를 코팅하고 건조시켜 점착테이프를 완성한다.
제3실시예에 따른 점착테이프를 제조하는 또 다른 방법으로서, 고분자 발포 폼의 표면에 콤마 코터를 사용하여 표면개질용 접착제를 코팅하여 건조시키고, 이후 고분자 발포 폼에 코팅된 표면개질용 접착제층의 위에 고분자 필름을 포개어 놓고 롤러를 통해 합지한다. 이후 고분자 필름이 접합된 고분자 발포 폼의 고분자 필름 위에 콤마 코터를 사용하여 감압성 점착제를 코팅하고 건조시켜 점착테이프를 완성한다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 점착테이프의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 점착테이프는 고분자 발포 폼(1), 표면개질용 접착제층(2), 프라이머층(5), 고분자 필름(3) 및 감압성 점착제층(4)이 순차적으로 형성된 구조이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 점착테이프의 제조방법은 다음과 같다.
고분자 발포 폼의 표면에 콤마 코터를 사용하여 표면개질용 접착제를 코팅하여 건조시키고, 이후 표면개질용 접착제층의 위에 100~200목을 가진 그라비아 롤을 이용하여 프라이머를 도포하여 건조시키며, 이후 고분자 발포 폼에 코팅된 프라이머층의 위로 고분자 필름을 포개어 놓고 롤러를 통해 합지한다. 이후 고분자 필름이 접합된 고분자 발포 폼의 고분자 필름 위에 콤마 코터를 사용하여 감압성 점착제를 코팅하고 건조시켜 점착테이프를 완성한다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 점착테이프의 구성을 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 점착테이프는 고분자 발포 폼(1), 표면개질용 접착제층(2), 제1프라이머층(5), 고분자 필름(3), 제2프라이머층(6) 및 감압성 점착제층(4)이 순차적으로 형성된 구조이다.
본 발명의 제5실시예에 따른 점착테이프의 제조방법은 다음과 같다.
고분자 발포 폼의 표면에 콤마 코터를 사용하여 표면개질용 접착제를 코팅하여 건조시키고, 이후 표면개질용 접착제층의 위에 100~200목을 가진 그라비아 롤을 이용하여 제1프라이머를 도포하여 건조시키며, 이후 고분자 발포 폼에 코팅된 제1프라이머층의 위로 고분자 필름을 포개어 놓고 롤러를 통해 합지한다. 이후 고분자 필름이 접합된 고분자 발포 폼의 고분자 필름 위에 100~200목을 가진 그라비아 롤을 이용하여 제2프라이머를 도포하여 건조시키며, 이후 제2프라이머층의 위에 콤마 코터를 사용하여 감압성 점착제를 코팅하고 건조시켜 점착테이프를 완성한다.
본 발명의 제1실시예 내지 제5실시예의 점착테이프에 포함된 고분자 발포 폼(1)은 공극구조를 갖는다.
본 발명의 제1실시예 내지 제5실시예의 점착테이프에 포함된 표면개질용 접착제층(2)의 표면개질용 접착제는 에폭시계열, 우레탄계열 또는 폴리에스터 공중합계열 접착제이며, 고분자 발포 폼(1)에 표면개질용 접착제가 코팅되어 표면개질용 접착제층(2)이 형성되면 고분자 발포 폼(1)의 표면의 대부분의 공극들이 메워짐으로써 고분자 발포 폼(1)의 표면이 개질된다.
본 발명의 제1실시예 내지 제5실시예의 점착테이프에 포함된 감압성 점착제층의 감압성 점착제는 아크릴 계열, 우레탄 계열, 폴리에스터 공중합 계열의 것으로서 고온에서의 내열특성을 발현한다.
점착테이프의 양쪽 면에 각각 코팅되는 감압성 점착제들은 동종 또는 이종의 감압성 점착제를 선택하여 사용한다. 이 때 점착테이프가 사용되는 피착재들이 동일재질인 경우 일반적으로 동종의 감압성 점착제가 사용되며, 피착재가 이종재질인 경우 일반적으로 이종의 감압성 점착제가 사용된다.
이하, 실험의 결과들을 통해서 본 발명을 상세히 설명한다.
고분자 발포 폼은 폴리에틸렌 폼, 폴리스티렌 폼, 폴리우레탄 및 우레아 폼, 페놀 폼 등이 있다. 폴리에틸렌 폼과 폴리스티렌 폼은 내열도가 약하며, 폴리우레탄 및 우레아 폼은 단열성, 내열성, 흡음성이 좋으나 압축 시 수축이 심한 단점이 있다. 페놀 폼은 내열성 및 치수안정성이 크나 폼 물성이 약하다. 따라서 본 발명에 의한 점착테이프는 100℃ 이하에서 요구되는 발포 폼 및 점착테이프의 성능제어를 위해서는 폴리에틸렌 폼과 폴리스티렌 폼을 사용하였으며, 100℃ 이상의 고온에서 내열성 및 점착력, 항온항습에 의한 신뢰성을 필요로 하는 발포 폼으로는 폴리우레탄 폼을 적용하였다.
폴리에틸렌 발포 폼은 발포 비율이 5 내지 20배로 각각 발포시킨 것을 사용하였고, 5배로 발포시킨 폴리에틸렌 폼은 밀도가 170kg/m3, 20배로 발포시킨 폴리에틸렌 폼은 50kg/m3인 것이다.
폴리스티렌 발포 폼은 스티렌 모노머를 중합시켜 발포제에 의한 구조물로 일반 발포 폼과 압출발포 폼이 있다. 일반 폼보다 압출가공을 거치며 발포한 폴리스티렌 발포 폼이 내구성 및 단열성이 우수하여 본 발명에서는 압출 발포 폴리스티렌 폼을 사용하였다. 사용된 압출발포 폴리스티렌 폼 밀도는 65~95kg/m3 인 것이다.
폴리우레탄 발포 폼은 이소시안산염화합물과 글리콜의 반응으로 얻어지는 폴리우레탄 발포 제품을 일컫는다. 연질 우레탄 발포체는 쿠션성이 우수하고 발포 폼의 밀도가 100kg/m3 이하인 것이고, 경질 폴리우레탄 발포 폼의 밀도는 100kg/m3 이상이며 경질은 강성이 있고 단열성과 저온에서도 안정적인 발포 폼 특성을 유지한다.
[실험 1] 고분자 발포 폼 밀도에 따른 공극율(%) 및 작업공정성(칼날 커팅성)
고분자 발포 폼의 밀도에 따른 공극율(%) 및 작업공정성(칼날 커팅성)을 평가하고자 하였고, 사용된 고분자 발포 폼의 밀도는 표 1에 나타내었다. 고분자 발포 폼의 측면에 얇은 칼날로 절개 시 1 step으로 절개가 되는 것을 칼날 커팅성 양호로 판단하였다.
고분자 발포 폼 밀도에 따른 공극율(%) 및 작업공정성
고분자 발포 폼 |
폼 밀도(kg/m3) |
공극율(%) |
칼날 커팅성 |
폴리에틸렌 |
50 |
95 |
1 step, 양호 |
120 |
88 |
1 step, 양호 |
170 |
83 |
1.5 step, 보통 |
폴리스티렌 |
65 |
93.5 |
1 step, 양호 |
80 |
92 |
1 step, 양호 |
95 |
90.5 |
1 step, 양호 |
폴리우레탄 |
70 |
93 |
1 step, 양호 |
90 |
91 |
1 step, 양호 |
120 |
88 |
1 step, 양호 |
150 |
85 |
1.5 step, 보통 |
상기 실험 1로부터 고분자 발포 폼의 밀도에 따른 작업공정성은 폴리에틸렌 발포 폼은 밀도 50~120kg/m3 범위에서 양호하고, 폴리스티렌 발포 폼은 밀도 65~95kg/m3 범위에서 모두 양호하고, 폴리우레탄 발포 폼은 밀도 70~150kg/m3 범위에서 사용가능 하고, 더 바람직하게는 밀도 70~120kg/m3 범위가 최적의 결과를 나타내었다. 폼 밀도가 위 범위의 하한 값보다 작으면 구조적 강도를 발휘할 수 없으며 폼 밀도가 위 범위의 상한 값을 넘어서는 경우 칼날 커팅성이 좋지 않게 된다.
[실험 2] 고분자 발포 폼 두께에 따른 작업공정성(접착제 및 감압성 점착제 코팅성)
실험 2에서는 고분자 발포 폼의 두께에 따른 작업공정성, 즉 발포 폼의 표면개질을 위한 접착제, 고분자 필름 및 감압성 점착제 코팅 시의 공정안정성을 평가하고자 하였다. 표면개질을 위한 접착제 및 감압성 점착제 코팅성을 확인하고자 접착제로는 고형분 30%이고 용제는 MEK, 톨루엔이 포함된 폴리에스터 공중합 계열과 감압성 점착제로는 고형분 40%이고 용제로는 이소프로필알콜(IPA)이 포함된 아크릴 에멀젼 점착제를 사용하였다.
고분자 발포 폼의 두께에 따른 작업공정성 평가이므로 접착제 및 점착제 코팅 두께는 바코터 #18을 이용하여 용제가 포함된 습도막 두께 40μm로 실리콘으로 이형 처리된 두께 50μm인 고분자 필름 위에 코팅하였고, 100℃ 오븐에서 3분 건조한 후에 고분자 발포 폼과 합지하였다. 이 때 발포 폼의 두께별 작업안정성은 합지 시 받은 압력에 의한 복원정도를 두께로 측정하여 판단하였고, 합지 시 롤의 압력은 10kg/cm2로 하였다. 표 2는 사용된 고분자 발포 폼 두께별 실험결과를 나타낸 것이다.
코팅성은 합지 시 압력 및 롤 구동에 의한 폼의 접힘과 찢어짐 상태로 판단하였고, 폼 두께변화는 합지 압력 10kg/cm2를 적용한 직후의 폼 두께를 측정한 것으로 건조된 접착제 및 점착제 두께를 포함한 수치이다.
고분자 발포 폼 두께에 따른 접착제, 감압성 점착제 코팅성 및 작업안정성
고분자 발포 폼 |
폼밀도(kg/m3) |
폼두께(mm) |
코팅성 |
폼 두께변화(mm) |
접착제 |
감압성점착제 |
접착제 |
감압성점착제 |
폴리에틸렌 |
50 |
0.5 |
× |
○ |
0.49 |
0.49 |
1.0 |
○ |
◎ |
0.9 |
0.9 |
2.0 |
◎ |
◎ |
1.9 |
2.0 |
120 |
1.0 |
○ |
○ |
1.0 |
1.1 |
1.5 |
◎ |
◎ |
1.51 |
1.52 |
2.0 |
◎ |
◎ |
2.01 |
2.03 |
폴리스티렌 |
65 |
0.5 |
× |
× |
0.45 |
0.45 |
1.0 |
○ |
○ |
0.8 |
0.8 |
2.0 |
◎ |
◎ |
1.8 |
1.9 |
95 |
1.0 |
○ |
◎ |
0.9 |
0.95 |
1.5 |
◎ |
◎ |
1.4 |
1.4 |
2.0 |
◎ |
◎ |
1.9 |
1.95 |
폴리우레탄 |
70 |
0.5 |
○ |
○ |
0.51 |
0.52 |
1.0 |
◎ |
◎ |
1.02 |
1.03 |
2.0 |
◎ |
◎ |
2.02 |
2.03 |
120 |
1.0 |
◎ |
◎ |
1.02 |
1.03 |
1.5 |
◎ |
◎ |
1.52 |
1.53 |
2.0 |
◎ |
◎ |
2.02 |
2.03 |
* 코팅성 : 양호 ◎, 보통 ○, 나쁨 ×
상기 실험 2로부터 고분자 발포 폼의 두께에 따라 폴리에틸렌 발포 폼과 폴리스티렌 발포 폼은 밀도와 상관없이 두께 1mm 이상에서 코팅 안정성을 보이고, 폴리우레탄 발포 폼은 밀도 70kg/m3, 두께 0.5mm에서도 코팅 안정성을 보여준다. 고분자 발포 폼의 두께가 0.5mm보다 작은 경우에는 코팅성이 불량하고 분리 작업성(칼날 커팅성)이 좋지 않으므로 바람직하지 않으며, 2.0mm보다 큰 경우에는 점착테이프의 두께가 너무 커져서 점착테이프가 적용되는 제품의 두께를 증가시키므로 바람직하지 않다.
접착제 및 감압성 점착제를 코팅 및 합지한 후의 접착제의 건조막 20μm, 감압성 점착제 건조막 30μm를 포함한 전체 발포 폼 구조의 두께 변화 결과를 보면, 전체 발포 폼 구조의 두께가 폴리에틸렌과 폴리스티렌 발포 폼의 경우 코팅 및 합지 이전의 원래 폼 두께보다도 작게 측정되었으므로 두께감소의 폭이 높았으며, 폴리우레탄 발포 폼은 밀도 및 두께와 상관없이 합지 압력의 영향을 거의 받지 않아 전체 발포 폼 구조의 두께가 원래 폼의 두께보다 높게 나왔으므로 두께감소가 거의 없는 것으로서 가장 우수하였다.
[실험 3] 고분자 발포 폼의 표면개질에 따른 표면 공극 수 변화 및 감압성 점착제와의 계면 물성 평가(부착력)
표면개질에 따른 공극 수 제어 및 물성 평가를 위해 사용된 접착제는 실험 2와 동일한 것이다. 표면공극 수에 따른 코팅 물성 평가를 위해 개질된 표면에 감압성 점착제를 코팅하였으며, 접착제 및 감압성 점착제 각각의 코팅방법은 실험 2와 동일하다. 부착력(계면분리) 테스트는 개질된 양 쪽 표면에 동일한 감압성 점착제를 코팅 한 후 ASTM D897에 의하여 폼이 찢어지는 인장강도로 판단하였다. 이때 단면적은 2.54cmX2.54cm이고 Cross-Head Speed는 50mm/min이고 고분자 발포폼 자체의 인장강도 4~5Kgf/cm2 이상의 힘으로 당겼을 때 폼이 찢어진 유무로 접착제로 개질한 계면에서의 감압성 점착제 부착정도를 판단하였다. 즉 고분자 발포 폼 자체의 인장강도 이상의 힘으로 잡아당겼을 때에 계면분리 없이 고분자 발포 폼이 찢어지면 계면분리가 없는 것으로 판단하고 고분자 발포 폼이 찢어지기 이전에 계면분리가 발생하면 계면분리가 있는 것으로 판단하였다. 표면개질에 의한 발포 폼의 표면공극 수는 광학현미경을 이용하여 “X100”의 배율에서 가로X세로=1cmX1cm의 표면적에 존재하는 직경 0.01~0.02mm 이하의 공극을 카운팅하여 표면 개질화를 판정하였다. 실험 3에 따른 결과는 표 3에 나타내었다.
고분자 발포 폼의 표면 개질에 따른 표면공극 수 변화 및 부착력(폼 두께, 1mm)
고분자 발포 폼 |
폼 밀도(kg/m3) |
공극율(%) |
표면 공극수(ea) |
부착력(계면분리) |
폴리에틸렌 |
50 |
95 |
24 |
○ |
120 |
88 |
11 |
△ |
170 |
83 |
5 |
× |
폴리스티렌 |
65 |
93.5 |
42 |
○ |
80 |
92 |
33 |
○ |
95 |
90.5 |
19 |
○ |
폴리우레탄 |
70 |
93 |
15 |
△ |
90 |
91 |
9 |
× |
120 |
88 |
5 |
× |
150 |
85 |
2~3 |
× |
* 부착력: 계면분리 ○, 일부 계면분리 △, 계면분리 없음 ×로 표시하였다.
[실험 4] 표면개질을 위한 접착제 종류 및 코팅 두께에 따른 공극수 변화 및 부착력(폼 두께 1mm)
고분자 발포 폼의 표면개질을 위해 사용된 접착제는 내열성, 내구성 및 계면에서의 부착성을 쉽게 발현시킬 수 있는 에폭시(E), 폴리 우레탄(PU), 폴리에스터 공중합체(PET), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리술폰(PSf), 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 이다.
고분자 발포 폼의 표면을 개질하기 위해 사용된 접착제는 발포 폼의 종류별로 접착제에 포함되어 있는 용제 및 건조, 경화온도에 따라 선택적으로 사용하였다.
표 4는 고분자 발포 폼과 선택적으로 호환성이 좋은 내열성 접착제를 나타낸 것이다. 접착제에 포함된 용제에 따라 표면개질화가 다르며, 즉 일부 극성 용제들이 포함된 접착제는 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌 폼의 표면을 손상시킨다. 호환성 평가는 발포 폼 표면에 용제가 포함된 각각의 접착제를 코팅한 후 용제 및 점착제를 세척 한 후 표면의 손상을 육안으로 확인하여 판단하였다.
고분자 발포 폼별 내열성 접착제와의 호환성 평가(폼 두께, 1mm)
고분자 발포 폼 |
극성 용제 계 |
비극성 용제 계 |
E |
PU |
PET |
PEO |
PSf |
PPO |
E |
PU |
PET |
PEO |
PSf |
PPO |
폴리에틸렌 |
△ |
× |
× |
× |
○ |
○ |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
폴리스티렌 |
△ |
× |
× |
× |
○ |
○ |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
폴리우레탄 |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
* 접착제/용제에 의한 고분자 발포 폼의 표면 손상 정도: 손상 ○, 약간손상 △, 손상없음 ×
상기 표 4의 결과로부터, 내열성 접착제의 용제가 비극성인 것은 모두 고분자 발포 폼에 안정적이며, 극성 용제를 사용한 접착제는 폴리술폰 및 폴리페닐렌 옥사이드를 제외하면 고분자 발포 폼에 모두 안정적이며 더 상세하게는 폴리우레탄, 폴리에스터 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드가 가장 안정적이었다.
고분자 발포 폼의 최적 표면 개질정도 및 부착력을 테스트하기 위해 일정한 두께로 코팅하기 위해 고형분이 다른 각각의 접착제에 고형분 30%가 되게끔 극성용제인 MEK 및 톨루엔을 각각 희석하였다. 부착력 확인을 위해 감압성 점착제를 사용하였고 [실험 3]과 동일한 방법으로 코팅 및 합지 후 부착력을 평가하였다. [표 5]는 폴리에틸렌 발포 폼의 표면개질을 위한 접착제의 코팅두께에 따른 표면 공극수 및 부착력을 나타낸 것이다.
폴리에틸렌 발포폼 표면개질을 위한 접착제 코팅 두께에 따른 표면공극수 및 부착력(폼 두께, 1mm)
내열성 접착제 |
폼밀도 (kg/m3) |
공극율(%) |
코팅두께, 20μm |
코팅두께, 40μm |
표면공극수 (ea) |
부착력 (계면분리) |
표면공극수 (ea) |
부착력 (계면분리) |
폴리우레탄 |
50 |
95 |
25 |
× |
20 |
× |
120 |
88 |
10 |
× |
8 |
× |
170 |
83 |
5 |
× |
3 |
× |
폴리에스터 공중합체 |
50 |
95 |
24 |
○ |
15 |
△ |
120 |
88 |
11 |
△ |
7 |
× |
170 |
83 |
5 |
× |
3 |
× |
폴리에틸렌 옥사이드 |
50 |
95 |
20 |
× |
15 |
× |
120 |
88 |
8 |
× |
5 |
× |
170 |
83 |
3 |
× |
2 |
× |
* 부착력: 계면분리 ○, 일부 계면분리 △, 계면분리 없음 ×
상기 표 5에서 보여지듯이, 폴리우레탄-극성용제 계와 폴리에틸렌-극성용제계 접착제들은 모두 코팅두께 20μm 및 40μm에서는 계면분리가 없었고, 폴리에스터 공중합체-극성용제계 접착제의 경우 폼 밀도 50kg/m3 조건, 코팅두께 20μm 및 40μm에서 계면분리가 발생하였다.
[표 6]은 폴리우레탄 발포 폼의 표면개질을 위해 접착제의 코팅두께에 따른 표면 공극수 및 부착력을 나타낸 것이다.
폴리우레탄 발포폼 표면개질을 위한 접착제 코팅 두께에 따른 표면공극수 및 부착력(폼 두께, 1mm)
내열성 접착제 |
폼밀도 (kg/m3) |
공극율(%) |
코팅두께, 20μm |
코팅두께, 40μm |
표면공극수 (ea) |
부착력 (계면분리) |
표면공극수 (ea) |
부착력 (계면분리) |
폴리우레탄 |
70 |
93 |
22 |
× |
13 |
× |
90 |
91 |
15 |
× |
5 |
× |
120 |
88 |
10 |
× |
2 |
× |
150 |
85 |
5 |
× |
0 |
× |
폴리에스터 공중합체 |
70 |
93 |
15 |
△ |
13 |
× |
90 |
91 |
9 |
× |
8 |
× |
120 |
88 |
5 |
× |
5 |
× |
150 |
85 |
2~3 |
× |
3 |
× |
폴리에틸렌 옥사이드 |
70 |
93 |
15 |
× |
10 |
× |
90 |
91 |
10 |
× |
8 |
× |
120 |
88 |
5 |
× |
2 |
× |
150 |
85 |
3 |
× |
0 |
× |
* 부착력: 계면분리 ○, 일부 계면분리 △, 계면분리 없음 ×
[표 6]에서 보여지듯이, 폴리우레탄 발포 폼은 폴리에스터 공중합체-극성 용제 계 접착제를 폼 밀도 70kg/m3 조건에 사용한 것을 제외한 모든 발포 폼에서는 계면분리 없이 표면개질 시 발포 폼의 안정성을 확보하였다.
[표 7]은 접착제 코팅두께에 따른 표면공극수 변화를 더 세부적으로 테스트하기 위해 두께 1mm인 폴리우레탄 발포 폼을 사용하여 폴리에틸렌 옥사이드 접착제 두께 10~100μm로 코팅한 결과이다.
접착제 코팅두께에 따른 표면공극 수 변화(폴리우레탄 폼, 두께 1mm)
접착제 용제 |
폼밀도(kg/m3) |
코팅두께(건조막 기준), μm |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
극성용제 |
70 |
43 |
21 |
16 |
10 |
6 |
4 |
0 |
0 |
0 |
90 |
28 |
11 |
10 |
8 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
120 |
15 |
7 |
5 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
150 |
9 |
4 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
비극성용제 |
70 |
52 |
35 |
22 |
11 |
5 |
5 |
0 |
0 |
0 |
90 |
33 |
26 |
15 |
5 |
3 |
2 |
0 |
0 |
0 |
120 |
19 |
13 |
8 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
150 |
12 |
8 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
폴리에틸렌 옥사이드 접착제의 극성, 비극성 용제 및 코팅두께에 따른 표면개질에 의한 공극 수 변화를 보면, 극성 용제가 비극성 용제보다 우레탄 발포 폼 표면에 침투력이 더 커서 공극을 메우는 효과가 큼을 보여 주었다. 따라서 표면개질을 위한 접착제의 코팅두께는 10~100㎛, 바람직하게는 30~80㎛, 보다 바람직하게는 50㎛가 적합하다. 100㎛(건조막)를 넘을 경우, 접착제 고형분이 30%이면 333㎛ 이상 코팅(습도막) 해야한다. 이렇게 후막코팅하면 코팅 후 건조성이 저하되고 고분자 필름 또는 점착제와의 계면물성을 포함한 표면이 불안정(계면부착력 저하됨)하여 신뢰성이 떨어진다.
[실험 5] 프라이머 처리에 따른 고분자 필름 및 감압성 접착제의 계면 부착력
표면이 개질된 발포 폼과 고분자 필름 및 감압성 점착제는 기본적으로 화학구조가 다르며 표면에너지도 다른 상태이다. 따라서 이들을 서로 접합시키기 위해서는 계면 간에 물리 화학적으로 연결시킬 수 있는 프라이머가 필요하다. 본 발명에 사용한 프라이머는 폴리에스터 공중합 계(A), 우레탄 계(B) 및 폴리비닐리덴디클로라이드 계(C)이다.
폴리에스터 공중합 계열의 프라이머는 내열성이 좋고 폴리에스터 필름과는 호환성이 좋으나 에폭시, 폴리우레탄에는 부착력이 떨어진다. 우레탄 계열의 프라이머는 내열성이 좋으나 경화제 및 용제 타입에 따라 선택적으로 사용해야 하며 접합하고자 하는 표면을 개질하지 않으면 부착력을 발현시키기 어렵다. 폴리비닐리덴디클로라이드 계열의 프라이머는 내열성이 약간 떨어지는 단점이 있으나 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 발포폼 같은 고분자 등에는 표면처리 없이도 부착력을 쉽게 발현시킬 수 있다.
프라이머 종류에 따른 계면간의 부착력을 테스트하기 위해 바코터 #4를 사용하여 고분자 필름에 프라이머를 두께 5~15μm로 코팅하여 건조한 후 접착제로 표면개질한 발포 폼과 접합 하거나 감압성 점착제와 접합한 후 180°의 각도로 peel 테스트를 실시하였다. 이 때 사용한 접착제 및 감압성 점착제는 [실험 2]에서 사용한 것과 동일하며, 고분자 필름은 양면의 표면에너지가 각각 48 dyne/cm 이상으로 코로나 처리한 25μm 두께의 폴리에스터 필름을 사용하였다.
접착제로 표면개질한 면과 고분자 필름간의 계면부착력 테스트를 위해 발포 폼 양면에 고분자 필름을 접합시키고 상기의 방법으로 폴리에스터 필름을 잡아당겨 계면의 분리 및 그 저항력을 측정하여 판단하였다.
고분자 필름과 감압성 점착제간의 부착력 테스트를 위해 고분자 필름 양면에 프라이머를 각각 코팅하여 감압성 점착제를 접합시키고 알루미늄 패널에 폭 25mm, 길이 15cm 이상 붙여 peel 테스트를 측정하였다.
프라이머 처리에 따른 표면 공극수 변화 및 계면 분리(폴리우레탄 폼, 두께 1mm)
프라이머 |
폼+표면개질 접착제 코팅(20μm) |
프라이머 코팅두께(μm) |
표면공극수(ea) |
계면분리 |
폼밀도 (kg/m3) |
프라이머코팅전 표면공극수 |
5 |
10 |
15 |
5 |
10 |
15 |
A |
70 |
15 |
13 |
10 |
6 |
○ |
× |
× |
90 |
9 |
6 |
3 |
3 |
× |
× |
× |
120 |
5 |
2 |
2 |
0 |
× |
× |
× |
150 |
2~3 |
2 |
0 |
0 |
× |
× |
× |
B |
70 |
15 |
12 |
11 |
5 |
× |
× |
× |
90 |
9 |
5 |
2 |
2 |
× |
× |
× |
120 |
5 |
2 |
0 |
0 |
× |
× |
× |
150 |
2~3 |
0 |
0 |
0 |
× |
× |
× |
C |
70 |
15 |
14 |
11 |
8 |
○ |
× |
× |
90 |
9 |
6 |
5 |
2 |
× |
× |
× |
120 |
5 |
3 |
3 |
0 |
× |
× |
× |
150 |
2~3 |
2 |
0 |
0 |
× |
× |
× |
* 계면분리 ○, 폼 찢어짐 ×
[표 8]은 폴리에스터 공중합 계 접착제를 사용하여 표면을 개질한 발포 폼과 폴리에스터 필름 간의 계면 부착력을 향상시키기 위해 프라이머 종류 및 두께별로 코팅한 결과이다. 프라이머를 코팅하면 표면개질에서 완벽히 채워지지 않았던 공극이 채워져 고분자 필름과의 계면부착력이 더 향상됨을 확인하였다.
프라이머 처리에 따른 감압성 점착제의 점착력 및 계면분리(폴리에스터 필름, 두께 25μm)
프라이머 |
프라이머 코팅두께(μm) |
점착력(gf/25mm) |
계면분리 |
무처리 |
5 |
10 |
15 |
무처리 |
5 |
10 |
15 |
A |
- |
430 |
450 |
510 |
○ |
× |
× |
× |
B |
- |
450 |
480 |
520 |
○ |
× |
× |
× |
C |
- |
420 |
450 |
500 |
○ |
△ |
× |
× |
* 계면분리 ○, 일부 계면분리 △, 감압성 점착제 층 파괴 ×
표 9는 고분자 필름과 감압성 점착제 간의 계면부착을 향상시키기 위해 프라이머 처리를 한 결과이다. 폴리비닐리덴디클로라이드(C)를 5μm로 코팅한 것을 제외한 모든 조건에서 계면 부착력이 좋음을 확인하였다. 프라이머의 코팅두께가 5μm보다 작은 경우에는 계면분리가 발생하여 바람직하지 않으며 프라이머의 두께가 15μm를 초과하더라도 성능의 향상을 가져오지 않으므로 프라이머의 코팅두께는 5 내지 15μm의 범위인 것이 바람직하다.
[실험 6] 고분자 필름 종류 및 두께에 따른 계면 부착력
본 발명에서 사용한 고분자 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스터 필름이다. 100℃이상의 고온에서는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 필름은 열안정성 및 치수안정성이 부족하고 폴리에스터 공중합계, 에폭시, 우레탄 계 등 고온의 건조조건을 요하는 접착제 및 점착제 코팅 및 건조공정 시 사용의 제한을 받는 단점이 있다. 또한 상기의 고분자 필름을 사용한 코팅제품을 100℃ 이상의 고온에서 장시간 사용하면 열 변형이 일어나 코팅된 점착제의 물성에도 영향을 준다. 그에 비해 폴리에스터 필름은 내열성 및 투명도가 좋고 코로나 처리에 의한 표면에너지 안정성이 높은 장점이 있다.
[표 10]은 고분자 필름 종류 및 두께에 따른 계면 부착력을 나타낸 것이다. [실험 2]에서 사용한 발포 폼, 접착제 및 감압성 점착제를 사용하였고, [실험 5]에서 실시한 폴리에스터 공중합 계 프라이머를 사용하였다. 발포 폼은 밀도 120kg/m3, 두께 1mm인 폴리우레탄 발포 폼, 표면개질을 위한 접착제 코팅은 20μm, 프라이머 코팅은 5μm이고, 고분자 필름 두께는 8~100㎛인 것을 사용하였다.
계면 부착력 측정을 위한 시료 준비는 [실험 5]와 동일하며 [도 8]과 같이 고분자 필름이 양면에 위치하고 그 양면의 외면으로 각각 프라이머, 감압성 점착제 순으로 코팅하여 준비하였다. 준비된 시료 양면의 점착 표면에 알루미늄 패널을 각각 붙이고 [실험 1]에서 실시한 칼날로 절개하여 두 개로 분리하고 각각의 시편에서 고분자 필름을 잡아당기는 peel 테스트를 하여 측정하였다.
고분자 필름 종류 및 두께에 따른 계면 부착력
고분자 필름 |
고분자 필름 두께(μm) |
점착력(gf/25mm) |
계면분리 |
8 |
12 |
25 |
38 |
50 |
80 |
100 |
8 |
12 |
25 |
38 |
50 |
80 |
100 |
폴리에틸렌 |
500 |
480 |
460 |
450 |
440 |
420 |
390 |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
폴리프로필렌 |
480 |
450 |
430 |
420 |
400 |
380 |
350 |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
폴리에스터 |
480 |
450 |
420 |
400 |
370 |
340 |
300 |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
* 계면분리 ○, 일부 계면분리 △, 감압성 점착제 층 파괴 ×
필름의 강직도가 높은 폴리에스터 필름 사용에 의한 점착력 값이 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 필름보다 낮았으나 모두 계면분리는 일어나지 않았다. 고분자 필름 두께가 8㎛인 경우는 점착력이 높으나 코팅 작업시 필름 두께가 얇아 쉽게 찢어지는 문제점이 있고, 고분자 필름 두께가 100㎛ 이상의 경우는 점착력이 400gf/25mm 이하이고 두께가 두꺼워서 Roll 형태로 와인딩 가공이 어려운 단점이 있다. 따라서 고분자 필름의 두께는 12~80㎛를 사용하는 것이 바람직하다.
[실험 7] 감압성 점착제 종류에 따른 점착력 및 내열도
본 발명에서 사용한 감압성 점착제는 에폭시 계, 아크릴 계, 우레탄 계, 폴리에스터 공중합계이다. 아크릴 계 감압성 점착제는 열건조 에멀젼 계, 열건조 용제 계, 무용제 UV경화 계로 구분한다.
100℃ 이상의 고온에서 내열성, 내구성 및 장기 신뢰성을 필요로 하는 용도에는 에폭시 계, 우레탄 계, 아크릴-무용제 UV경화 계 및 폴리에스터 공중합 계를 사용하고, 100℃ 이하 조건에서는 상기 감압성 점착제 모두 사용 가능하다.
감압성 점착제는 용제구성에 따라 MEK, 톨루엔을 사용하는 에폭시 계, 우레탄 계, 아크릴-열건조 용제 계, 폴리에스터 공중합 계와(G-1) H2O 및 이소프로필알콜을 사용하는 아크릴-열건조 에멀젼 계(G-2)와 아크릴-무용제 UV경화 계(G-3)로 구분한다.
감압성 점착제 코팅은 G-1의 건조조건은 90~150℃이고, G-2는 60~100℃이고, G-3의 건조조건은 280~360nm 영역의 UV광 조사이다. G-1 및 G-2는 콤마 코터를 사용하여 코팅두께 20~100μm로 하였고, G-3는 롤 코팅기를 사용하여 코팅두께 20~100μm로 하였다.
발포 폼 표면개질을 위한 접착제는 실리콘 처리된 25~50μm 폴리에스터 필름에 전사코팅하여 발포 폼과 합지하였다. 내열성 접착제로 표면개질을 한 고분자 발포 폼과 감압성 점착제를 접합 시 합지 압력은 15kg/cm2 이었고, 고분자 필름에 감압성 점착제를 접합 시 합지 압력은 10kg/cm2 이었다.
[표 11]은 감압성 점착제 종류에 따른 점착력 및 내열도를 나타낸 것이다. 테스트를 위한 시료 조건, 즉 고분자 발포 폼 및 두께는 [실험 6]과 동일하며 [도 3]와 같이 양면에 감압성 점착제를 각각 코팅하여 준비하였다. 이때 사용된 고분자 필름은 두께 50μm인 폴리에스터 필름이고 점착력 측정은 실시 예 6과 동일하며 내열도는 유지력 측정기를 이용하여 ASTM D-3654에 의하여 80℃, 1kg의 하중에 24시간 이상 유지하는 것으로 판정하였다.
감압성 점착제 종류에 따른 점착력 및 내열도
감압성 점착제 종류 |
점착제 코팅두께(μm) |
점착력(gf/25mm) |
내열도(80℃,1kg 하중, 24시간) |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
G-1(에폭시) |
450 |
520 |
590 |
660 |
730 |
× |
○ |
○ |
○ |
○ |
G-2(에멀젼) |
360 |
400 |
450 |
480 |
520 |
× |
○ |
○ |
○ |
○ |
G-3(UV경화) |
- |
450 |
600 |
750 |
900 |
- |
○ |
○ |
○ |
○ |
* 내열도 통과 ○, 내열도 미통과 ×
[실험 7]에 의해 감압성 점착제를 코팅한 양면테이프를 알루미늄 패널에 붙이고 점착력 및 내열도를 측정한 결과, 감압성 점착제 코팅 두께에 따라 G-1 및 G-2는 얇은 코팅두께에서 내열성능이 불안정하고 G-3는 모두 안정적이었다. 따라서 감압성 점착제를 코팅하는 두께는 30~100㎛, 바람직하게는 40~80㎛로 한다. 80㎛(건조막) 이상의 코팅을 위해서는 고형분 40%인 점착제의 경우 200㎛(습도막)이상 코팅해야 하며, 이렇게 후막코팅을 하게 되면 코팅 건조성이 저하되고 표면이 불안정하여 점착제의 물성을 포함한 장기 신뢰성이 떨어지게 된다.
[실험 8] 양면테이프 구조에 따른 점착력 및 내열도 비교
[도 3]은 표면개질을 한 발포 폼 양면에 고분자 필름을 접합하고 감압성 점착제를 코팅한 구조의 단면도이다. 고분자 발포 폼(1), 접착제(2), 고분자 필름(3), 감압성 점착제(4)로 구성된다.
[도 1]은 표면개질을 한 발포 폼 양면에 감압성 점착제를 코팅한 구조의 단면도이다. 고분자 발포 폼(1), 접착제(2), 감압성 점착제(4)로 구성된다.
[도 6]은 표면개질한 고분자 발포 폼의 한쪽 면에 고분자 필름을 접합하고 고분자 필름의 표면에 감압성 점착제를 코팅하고 다른 한면 즉, 표면개질된 발포 폼 면에 동종 또는 이종의 감압성 점착제를 코팅한 구조의 단면도이다. 고분자 발포 폼(1), 접착제(2), 고분자 필름(3), 감압성 점착제(4)로 구성된다.
[도 3]의 구조를 T-1(양면 고분자 필름 적용), [도 1]의 구조를 T-2(양면 고분자 필름 미적용), [도 6]의 구조를 T-3(단면 고분자 필름 적용)으로 한다. 공통적으로 양면에 적용한 감압성 점착제는 동일한 조건으로 점착력 및 내열성 비교를 위해 동종을 사용하였고, 코팅두께도 60μm로 동일하게 하였다. 점착력 및 내열도 측정조건 및 방법은 [실험 7]과 동일하다.
양면테이프 구조에 따른 점착력 및 내열도 비교
감압성 점착제 종류 |
양면테이프 구조(type별) |
점착력(gf/25mm) |
내열도(80℃,1kg 하중, 24시간) |
T-1 |
T-2 |
T-3 |
T-1 |
T-2 |
T-3 |
G-1(에폭시) |
590 |
630 |
590/620 |
○ |
× |
○ |
G-2(에멀젼) |
450 |
500 |
450/480 |
○ |
× |
○ |
G-3(UV경화) |
600 |
700 |
600/700 |
○ |
○ |
○ |
* 내열도 통과 ○, 내열도 미통과 ×
[표 12]는 고분자 필름의 유무에 따른 감압성 점착제를 사용한 양면테이프의 점착력과 내열도를 나타낸 것이다. 고분자 필름이 양면에 있는 T-1과 T-3중 고분자 필름이 있는 것은 발포 폼의 절개 시 동일한 구조 및 테스트 조건이므로 같은 점착력을 보였다. 한편, 고분자 필름이 없는 경우는 전체적인 테이프 구조가 유연하므로 점착력은 높게 측정되었으나 내열도는 안정적이지 못한 결과를 보였다.
[실험 9] 프라이머 처리 및 양면테이프 구조에 따른 장기 신뢰성
[도 7]는 고분자 발포 폼의 표면개질한 접착제 표면에 프라이머-1을 코팅하고 고분자 필름을 단면에 부착한 구조의 단면도이고, [도 8]는 고분자 발포 폼의 표면 개질한 내열성 접착제 양 표면에 동일한 프라이머-1을 코팅하고 고분자 필름을 양면에 접합한 구조의 단면도이다. 고분자 발포 폼(1), 접착제(2), 프라이머-1(5), 고분자 필름(3)으로 구성된다.
[도 9]는 [도 7]의 고분자 필름 단면에 프라이머-2를 코팅하고 그 반대면에는 코팅하지 않은 구조의 단면도이고, [도 10]는 [도 8]의 양면에 부착된 각각의 고분자 필름 표면에 프라이머-2를 각각 코팅한 구조의 단면도이다. 프라이머-2는 [실험 5]에서 설명한 프라이머 A, B, C와 동일한 것이며 계면의 구분을 명확히 하기 위해 프라이머-2로 구분한다. 고분자 발포 폼(1), 접착제(2), 프라이머-1(5), 고분자 필름(3), 프라이머-2(6)로 구성된다.
[도 11]는 [도 9]의 프라이머-2를 코팅한 단면에 감압성 점착제를 코팅하고 그 반대면에는 프라이머-2를 코팅하지 않고 감압성 점착제를 코팅한 구조의 단면도이고, [도 5]는 [도 10]의 양면에 프라이머-2를 코팅한 표면에 감압성 점착제를 각각 코팅한 구조의 단면도이다. 고분자 발포 폼(1), 접착제(2), 프라이머-1(5), 고분자 필름(3), 프라이머-2(6), 감압성 점착제(4)로 구성된다.
[도 7]의 구조에 감압성 점착제를 코팅한 것을 P-1a(단면 고분자 필름 적용), [도 8]의 구조에 감압성 점착제를 코팅한 것을 P-1b(양면 고분자 필름 적용), [도 11]의 구조를 P-2a(단면 고분자 필름-프라이머-2 적용), [도 5]의 구조를 P-2b(양면 고분자 필름-프라이머-2 적용)로 한다.
공통적으로 P-1과 P-2는 프라이머-2의 코팅유무에 따른 비교를 위함이며, a, b는 단면에 고분자필름 적용, 양면에 고분자 필름 적용의 차이이다. 프라이머-2의 코팅은 100~200 목을 가진 그라비아 롤을 이용하여 코팅하였고 코팅두께는 10μm로 하였다. 감압성 점착제는 동일한 조건으로 장기 신뢰성 비교를 위해 동종을 사용하였고, 코팅두께도 60μm로 동일하게 하였다.
장기 신뢰성은 폴리우레탄 발포 폼은 80℃, 상대습도 90% 이상의 항온항습 챔버에 시편의 크기 가로X세로=20mmX20mm를 측정 패널(금속 또는 유리)에 부착하여 하중 1kg으로 2만분 이상 유지하는 것으로 판정하였다. 폴리에틸렌 발포 폼과 폴리스티렌 발포 폼은 폼 자체의 내열성이 약하므로 60℃, 상대습도 90% 이상, 하중 500g에서 상기와 동일하게 유지하는 조건으로 판정하였다.
프라이머-2 처리 유무에 따른 양면테이프 구조별 장기 신뢰성(폼 두께, 1mm)
감압성 점착제 종류 |
고분자 발포 폼 종류 |
폼밀도 (kg/m3) |
양면테이프 구조(type별) |
프라이머-2 미처리 |
프라이머-2 처리 |
P-1a(단면) |
P-1b(양면) |
P-2a(단면) |
P-2b(양면) |
G-1(에폭시) |
폴리에틸렌 |
120 |
× |
× |
○ |
○ |
폴리스티렌 |
95 |
× |
○ |
○ |
○ |
폴리우레탄 |
120 |
○ |
○ |
○ |
○ |
G-2(에멀젼) |
폴리에틸렌 |
120 |
× |
× |
○ |
○ |
폴리스티렌 |
95 |
× |
○ |
○ |
○ |
G-3(UV경화) |
폴리에틸렌 |
120 |
○ |
○ |
○ |
○ |
폴리스티렌 |
95 |
○ |
○ |
○ |
○ |
폴리우레탄 |
120 |
○ |
○ |
○ |
○ |
* 장기 신뢰성 통과 ○, 장기 신뢰성 미통과 ×
프라이머-2 처리 유무에 따른 [표 13]의 결과를 보면, 프라이머-2를 미처리한 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 발포 폼은 저온(60℃)의 장기신뢰성에 문제가 있으나 프라이머-2를 처리하면 모든 조건에 만족하는 장기 신뢰성을 얻었다.
[실험 10] 프라이머-2 처리에 따른 피착제 종류별 잔사 특성
고분자 발포 폼 양면테이프를 적용한 후 분리 및 테이프 탈착공정 시 효율적인 작업성을 확보하기 위해서 테이프의 제거가 용이해야 한다. 본 발명은 이러한 작업효율성을 높이기 위해 양면테이프 구조 내 발포 폼, 고분자 필름, 감압성 점착제 사이에 프라이머를 처리하였다.
프라이머 코팅조건 및 방법은 [실험 9]와 동일하며 프라이머 처리에 따른 피착제 별 잔사특성을 테스트 하기 위해 사용된 감압성 점착제는 [실험 7]과 동일한 것이다. 양면테이프 구조는 [실험 8]에서 실시한 고분자 필름이 양면에 있는 T-1 구조이다.
발포 폼 테이프의 분리는 길이 5cm, 두께 0.3mm 두께의 칼날을 사용하였고 분리 후 점착테이프 제거 시 금속 및 유리 패널에 남은 점착제 잔사량 측정은 가로X세로=1mmX1mm 크기의 격자가 형성된 가로X세로=1cmX1cm 크기의 투명 격자판을 이용하여 100개의 격자로부터 잔사가 남아있는 격자의 수를 카운팅하여 백분율화 하여 판정하였다.
프라이머-2 처리에 따른 피착제 종류별 잔사 특성
감압성 점착제 종류 |
고분자 발포 폼 종류 |
폼밀도 (kg/m3) |
피착제 종류 |
알루미늄 |
유리 |
잔사율(%) |
작업성 |
잔사율(%) |
작업성 |
G-1(에폭시) |
폴리에틸렌 |
120 |
0 |
○ |
0 |
○ |
폴리스티렌 |
95 |
0 |
○ |
5 |
○ |
폴리우레탄 |
120 |
0 |
○ |
0 |
○ |
G-2(에멀젼) |
폴리에틸렌 |
120 |
2 |
○ |
0 |
○ |
폴리스티렌 |
95 |
5 |
○ |
3 |
○ |
G-3(UV경화) |
폴리에틸렌 |
120 |
0 |
○ |
0 |
○ |
폴리스티렌 |
95 |
0 |
○ |
0 |
○ |
폴리우레탄 |
120 |
0 |
○ |
0 |
○ |
* 테이프 제거 작업성 양호 ○, 작업성 불량 ×
상기와 같이 프라이머를 처리한 양면테이프를 사용하면 알루미늄 패널 및 유리 패널에 남아있는 잔사가 거의 없어 테이프 제거 작업성이 향상되며 분리된 패널을 별도의 세정작업 없이 곧바로 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 점착테이프에 형성되는 고분자 필름이 고분자 발포 폼의 양측에 형성되는 것을 예를 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용도에 따라 고분자 필름을 고분자 발포 폼의 일측에만 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양면점착테이프는 디스플레이 제조공정 중 각 패널들을 접합하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양면점착테이프를 구성하는 고분자 발포 폼, 표면개질용 접착제, 고분자 필름, 프라이머 및 감압성 점착제들은 본 명세서에서 언급된 범주에 포함되는 것들이면 모두 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 예를 들면 표면개질용 접착제로서 사용되는 폴리우레탄의 경우 폴리우레탄의 범주에 속하는 물질이면 어떤 특정한 폴리우레탄에 한정되지 않고 폴리우레탄 범주에 속하는 모든 것들이 본 발명의 실시에 사용될 수 있음을 의미한다.