KR20100101844A - 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수성 아크릴계 에멀젼 점착제에 있어서, ⅰ) 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 내지 90 중량%, ⅱ) 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들의 혼합물 5 내지 30 중량%, ⅲ) 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들의 혼합물 0.5 내지 5 중량%, ⅳ) 에폭시기 함유 불포화 단량체 0.1 내지 3 중량% 및 ⅴ) 가교제 0.1 내지 3 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물 100 중량부; 및 ⅵ) 점착부여제 5 내지 30 중량부;를 포함하는 유화액이 중합반응되어 제조된 아크릴계 에멀젼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 유성점착제 수준의 점착력 및 저장안정성을 보유하면서 새집 증후군을 유발시키지 않는 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
아크릴계, 에멀젼, 점착제, 가교제, 점착부여제, 유화액, 저장안정성

Description

점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법{Aqueous Pressure Sensitive Adhesive Of Acrylic Emulsion-type Having Superior Adhesion And Storage Stability And Preparation Method Thereof}
본 발명은 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유성점착제 수준의 점착력 및 저장안정성을 갖고 새집 증후군을 유발시키지 않는 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
기존의 유성 점착제는 시공 후 장기간 동안 잔존 용매가 공기 중에 배출되기 때문에 건축물 내부에 거주하는 사람들에게 두통, 눈코목의 자극, 기침, 가려움증, 현기증, 피로감, 집중력 저하 등의 증상을 발생시키고, 오랜 기간 노출이 되면 호흡기질환, 심장병, 암 등을 유발하는 새집증후근(Sick House Syndrome)의 문제점을 발생시킨다. 이런 이유로 친환경 제품에 대한 수요가 증가하고 있지만, 현재는 수성 에멀젼 점착제가 유성 점착제만큼의 물성에 이르지 못하여 빠르게 대체되진 못 하고 있다.
이런 수성 에멀젼 점착제의 물성 저하는 유화중합 및 후첨 과정에서 투입되는 각종 첨가제가 원인인데, 라텍스에 안정성을 부여하는 계면활성제는 코팅 후 점착수지의 표면에 존재하여 피착제에 대한 점착력을 떨어뜨리는데 영향을 주고, 코팅 시 점착제 내의 라텍스 입자간의 융화를 방해하여 응집력을 떨어뜨린다.
또한, 점착제의 표면장력을 낮추어 실리콘이형지 표면에 대한 젖음성을 향상시키는 습윤제(wetting agent)도 계면활성제의 일종이기 때문에 상기 계면활성제와 비슷한 문제를 야기시키고, 소포제 및 각종 무기물 첨가제 등도 수성 에멀젼 점착제의 물성을 저하시키는 원인이 된다.
상기 수성 에멀젼 점착제의 점착력을 향상시키기 위하여 점착부여제가 더 첨가될 수 있는데, 그 예로 로진계, 터펜계, 자일렌계, 석유계, 폴리부텐계 등이 있다. 통상적으로 점착제 내의 아크릴 라텍스와 상용성이 있는 점착부여제는 아크릴 라텍스 100 중량부 대비 50 중량부까지는 점착력을 향상시키지만 50 중량부 이상 사용될 때는 오히려 점착력을 감소시킨다.
상기 아크릴 라텍스의 유리전이온도(Tg)보다 높은 연화온도(Ts)를 갖는 점착부여제가 첨가된 점착제는 유리전이온도(Tg)가 상승하는 경향이 있고, 통상적으로 점착부여제가 아크릴 라텍스 보다 분자량이 작기 때문에 응집력은 떨어지는 경향을 보인다. 참고적으로, J. Adhesion 82:217-238,2006에는 점착부여제 첨가에 따른 점착제의 유리전이온도(Tg) 및 탄성 변화에 대해 기재되어 있다.
상기 점착부여제를 지용성 점착부여제(또는 수분산 점착부여제)와 수용성 점 착부여제로 나눌 수 있는데, 지용성 점착부여제는 유기용매에 쉽게 용해되기 때문에, 유성 점착제에 첨가될 때 분산이 문제되지 않는다. 따라서 유성 점착제의 경우 점착부여제가 아크릴 라텍스와 상용성만 있다면 점착부여제의 첨가량으로 점착력을 쉽게 조절할 수 있다. 참고적으로, J. Adhesion, 1995, Vol49, pp113-132에는 점착부여제의 상용성과 초기점착력의 상관관계가 잘 나타나있다.
상기 수용성 점착부여제는 수성 에멀젼 점착제에 적용 시 분산이 문제되지 않으나, 가격적인 측면에서 지용성 점착부여제보다 불리하고 습기에 취약한 단점이 있다. 참고적으로, US 6,518,342 B1에는 알칼리 수용액에 용해되는 로진계 점착부여제를 이용하여 수성 에멀젼 점착제를 제조한 예가 개시되어 있으나, 경제성이 낮고 습기에 취약한 문제가 있다.
상기 수성 에멀젼 점착제에 지용성 점착부여제를 첨가할 때, 원하는 함량으로 분산안정성을 유지하면서 효과적으로 올릴 수 있는 방법으로, 점착부여제를 후첨하는 방법이 있으나, 점착부여제의 분산을 위한 공정이 따로 필요하고, 점착부여제의 분산안전성을 위하여 다량의 계면활성제를 사용해야 하므로 계면활성제에 의한 점착력 저하의 문제점이 발생한다.
상기 점착부여제의 효과적인 분산안정성을 위하여 유기용매를 사용할 수 있는데, 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(T-VOC) 저감을 위한 수성 에멀젼 점착제로서 장점과 상충되는 면이 있어서 바람직하지 않다. 참고적으로, US 5,623,011은 지용성 점착부여제의 후첨에 관한 예로서, 점착수지 100 중량부 대비 8에서 15 중량부까지 지용성 점착부여제를 사용하였고, US 2007/0167546 A1은 톨루엔이 포함된 지용성 점착부여제를 제조하여 점착수지와 혼합한 예로서, 수분산 점착부여제의 안정성을 위한 유화제로 암모늄염 수첨로진과 보호콜로이드를 적용하였고, 한국공개특허 2006-0005936은 로진계 점착부여수지를 아크릴 올리고머와 혼합한 후, 고전단력으로 물에 분산시켜 지용성 점착부여제를 제조하고, 이를 수계점착수지와 혼합하여 점착제를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 한국공개특허 10-2006-0102197는 PVC 타일용 수성 에멀젼 점착제의 제조방법에 관한 것으로, 톨루엔과 로진을 1:1로 혼합한 것을 아크릴 라텍스에 첨가하여 수성 에멀젼 점착제를 제조하는 것이 기재되어 있다.
상기 점착부여제를 아크릴레이트계 단량체에 포함시켜 아크릴 라텍스를 중합하는 방법도 종래 개시된 바 있으나, 반응 시 점착부여제가 침출되므로, 고 함량의 점착부여제가 포함된 점착제를 만들기가 어렵다. 참고적으로, US 6,288,148 B1은 자일렌계 점착부여제를 아크릴레이트계 단량체에 용해시켜 유화중합한 방법으로, 아크릴 라텍스 100 중량부 대비 자일렌계 점착부여제가 6 중량부까지 포함되어 있고, 한국공개특허 2006-0073805에서는 극성이 적어 난접착이 문제가 되는 올레핀용 수성 에멀젼 점착제를 개시하고 있는데, 로진변성 말레인산과 로진변성 글리세롤 에스테르를 점착부여제로 사용하였다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 유성점착제 수준의 점착력 및 저장안정성을 보유하면서 새집 증후군을 유발시키지 않는 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수성 아크릴계 에멀젼 점착제에 있어서, ⅰ) 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 내지 90 중량%, ⅱ) 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들의 혼합물 5 내지 30 중량%, ⅲ) 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들의 혼합물 0.5 내지 5 중량%, ⅳ) 에폭시기 함유 불포화 단량체 0.1 내지 3 중량% 및 ⅴ) 가교제 0.1 내지 3 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물 100 중량부; 및 ⅵ) 점착부여제 5 내지 30 중량부;를 포함하는 유화액의 중합반응으로 제조된 아크릴계 에멀젼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 일정 함량 이상의 점착부여제를 포함하면서도 유화중합 시 점착부여제의 침출이 최소화되고, 유성점착제 수준의 점착력 및 저장안정성을 갖추고 있으면서 새집 증후군을 유발시키지 않아 건축 내/외장재, 인테리어 재료, 광고용 필름 및 그밖에 점착이 필요한 필름 등에 적용할 수 있는 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제는 수성 아크릴계 에멀젼 점착제에 있어서, ⅰ) 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 내지 90 중량%, ⅱ) 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들 혼합물 5 내지 30 중량%, ⅲ) 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들 혼합물 0.5 내지 5 중량%, ⅳ) 에폭시기 함유 불포화 단량체 0.1 내지 3 중량% 및 ⅴ) 가교제 0.1 내지 3 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물 100 중량부; 및 ⅵ) 점착부여제 5 내지 30 중량부;를 포함하는 유화액의 중합반응으로 제조된 아크릴계 에멀젼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 알킬아크릴레이트(단량체)는 탄소수 1 이상의 알킬기가 치환된 아크릴레이트 화합물로, 구체적으로 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 헵틸 아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트 등일 수 있다.
상기 알킬메타크릴레이트(단량체)는 탄소수 1 이상의 알킬기가 치환된 메타크릴레이트 화합물로, 구체적으로 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 이소보닐메타클릴레이트 등일 수 있다.
상기 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들 혼합물은 1종 이상일 수 있으나, 바람직하게는 3 내지 7 종의 혼합물이며, 보다 바람직하게는 부틸아크릴레이트 40 내지 80 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트 5 내지 30 중량% 및 메틸메타크릴레이트 5 내지 30 중량%로 이루어진 혼합물이다.
상기 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들의 혼합물은 점착제의 점착력 보강을 위해 투입되는 것으로, 보다 구체적으로 아세트산비닐, 부틸산비닐 등이 있는데, 바람직하게는 아세트산비닐이고, 그 함량은 단량체 혼합물에 5 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 내지 20 중량%로 포함되는 것이다.
상기 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들 혼합물은 점착제의 점착력을 보강하기 위해 투입되는 것으로, 상기 불포화 카본산은, 구체적인 일례로 아크릴산, 이타코닉산, 말레익산, 푸마릭산, 메타크릴산, 에틸메타크릴산 등 일 수 있고, 상기 수산기 함유 불포화 단량체는, 구체적인 일례로 히드록시메틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시 프로필아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트 등일 수 있는데, 바람직하게는 아크릴산 또는 메타크릴산일 수 있다.
상기 에폭시기 함유 불포화 단량체는, 구체적인 일례로 글리시딜(메타)아크릴레이트, 알파메틸글리시딜(메타)아크릴레이트, 글리시딜알릴 에테르, 옥소시클로헥실(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트 등이 있고, 바람직하게는 글리시딜메타크릴레이트를 사용할 수 있으며, 그 함량은 단량체 혼합물에 0.1 내지 3 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량%로 포함되는 것이다.
상기 가교제는 저 분자량의 상기 점착부여제의 투입으로 약화되는 응집력을 보강(겔 함량 조절)하기 위하여 투입되는 것으로, 유기 가교제인 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 에톡시레이티드트리메틸프로판트리아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 1,3-부탄디올디아크릴레이트, 펜타리트리톨트리아크릴레이트, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트, 비닐트리메톡시실란 및 디비닐벤젠 등과 무기 가교제인 알루미늄 아세틸아세토네이트, 징크 아세테이트, 지로코늄 카보네이트 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 바람직하게는 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 또는 이들 중 1종 이상을 포함하는 것이다.
상기 ⅰ) 내지 ⅴ)의 단량체 혼합물은 유화중합반응에 의하여 아크릴 수지(이를 포함하는 반응용액은 아크릴계 에멀젼)로 중합되는데, 상기 아크릴 수지가 상당한 내열성 및 점착력을 구현하기 위해서는 적절한 유리전이온도(Tg)가 요구되고, 상당한 응집력을 구현하기 위해서는 적절한 겔 함량이 요구된다.
상기 아크릴 수지의 유리전이온도(Tg)는 -60 내지 0 ℃일 수 있고, 바람직하게는 -50 내지 -10 ℃이며, 보다 바람직하게는 -40 내지 -20 ℃이데, -60 ℃ 이하인 경우 내열성이 저하되고, 피착제 표면에 부착된 점착제가 도포된 테이프를 벗겨낼 때 피착제 표면에 아크릴 수지 잔존물이 남아 피착제를 오염시키고, 0 ℃ 이상인 경우 점착력이 열악해진다.
상기 아크릴 수지의 겔 함량은 상기 가교제에 의하여 조절될 수 있는데, 30 내지 90 중량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 70 중량%이다. 상기 겔 함량이 30 중량% 미만인 경우 내열성이 저하되고 피착제 표면에 부착된 점착제가 도포된 테이프를 벗겨낼 때 피착제 표면에 아크릴 수지 잔존물이 남아 피착제를 오염시키고, 90 중량% 이상인 경우 피착제에 대한 밀착성능이 떨어져 점착력이 약화된다.
상기 점착부여제는 상기 아크릴 수지(또는 아크릴 수지를 포함하는 아크릴계 에멀젼)의 점착력을 높이기 위하여 첨가되는 것으로, 로진계, 터펜계, 석유계, 자일렌계, 쿠마론계 및 폴리부텐 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 바람직하게는 석유계의 방향족 C9계 또는 테펜계 점착부여제를 사용하면서, 상기 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 30 중량부로 사용되는 것 이 좋고, 보다 바람직하게는 10 내지 20 중량부로 사용되는 것이다.
상기 로진계 점착부여제는 로진, 수첨로진, 수첨로진에스테르 등일 수 있고, 상기 터펜계 점착부여제는 알파피넨수지, 베타피넨수지, 디펜텐, 터펜-페놀수지 등일 수 있으며, 석유계 점착부여제는 방향족 C9계 점착부여제 또는 지방족 C5계 점착부여제일 수 있는데, 방향족 C9계 점착부여제는 인덴, 스티렌, 메틸인덴, 알파메틸스티렌 등의 공중합체이고, 지방족 C5계 점착부여제는 이소프렌, 사이클로펜타디엔, 1,3-펜타디엔, 1-펜타디엔, 2-펜텐, 디사이클로펜타디엔, 1,3-펜타디엔 등의 공중합체이다.
상기 유화액은 상기 단량체 혼합물, 상기 점착부여제, 물, 계면활성제 등이 혼합되어 제조된다.
상기 계면활성제는 상기 중합반응 시 초기 입자 생성, 생성된 입자의 크기 조절 및 입자의 안정성 등을 위해 사용되는데, 친수성기와 친유성기로 구성되어 있고, 음이온, 양이온 및 비이온 계면활성제 등으로 나뉜다. 주로 음이온 및 비이온 계면활성제를 많이 사용하고, 기계적 안정성 및 화학적 안정성 등을 보완하기 위하여 서로 섞어 사용하기도 한다.
상기 음이온 계면활성제는, 구체적인 일례로 소듐알킬디페닐옥사이드디설포네이트, 소듐폴리옥시에틸렌알킬에테르설페이트, 소듐디알킬설포석시네이트 등일 수 있고, 상기 비이온 계면활성제는, 구체적인 일례로 폴리에틸렌옥사이드알킬아릴에테르, 폴리에틸렌옥사이드알킬아민, 폴리에틸렌옥사이드알킬에스테르 등일 수 있는데, 이 들은 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 혼합하여 사용하는 경우 보다 효과적일 수 있다.
상기 계면활성제는 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부로 사용되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부로 사용되는 것인데, 0.1 중량부 미만인 경우 수계점착수지의 안정성이 떨어지고, 10 중량부를 초과하는 경우 점착력이 떨어진다.
상기 중합반응은 통상의 유화중합방법에 의하는 경우 특별히 한정되지 않으나, 반응열의 제어를 용이하게 하기 위해 단량체 첨가법(단량체를 프리에멀젼 투입과정 또는 에이징(aging)과정에서 추가 투입하는 방법) 또는 시드(Seed) 중합법을 이용할 수 있다.
상기 중합반응의 개시제는 수용성 개시제인 것이 바람직하고, 구체적인 일례로 암모늄 또는 알칼리 금속의 과황산염, 과산화수소, 퍼옥시드, 히드로퍼옥시드 등이 있는데, 저온으로 유화중합반응을 실시하기 위하여 환원제 1종 이상과 함께 사용할 수도 있다.
상기 환원제는 소듐바이설파이트, 소듐메타바이설파이트, 소듐히드로설파이트, 소듐씨오설페이트, 소듐포름알데하이드설폭시레이트, 아스코빅산 등일 수 있다.
상기 중합반응의 온도는 0 내지 100 ℃인 것이 바람직하고, 점착제의 물성을 고려할 때 40 내지 80 ℃인 것이 보다 바람직한데, 상기 개시제를 단독 또는 상기 개시제와 상기 환원제 1종 이상을 혼합하여 사용하는 방법으로 조절될 수 있다.
상기 중합반응에 사용되는 전해질은 pH를 조절하고 중합되는 아크릴수지(또 는 라텍스)에 안정성을 부여하는 것인데, 구체적으로 소듐바이카보네이트, 소듐카보네이트, 소듐포스페이트, 소듐설페이트 및 소듐클로라이드 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 소듐카보네이트이며, 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부일 수 있고, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량부이다. 참고적으로, 상기 전해질은 상기 유화액에 포함될 수 있다.
상기 아크릴계 에멀젼은 산도(pH)의 조절 없이 점착제에 적용될 수 있는데, 바람직하게는 알칼리성 물질로 산도(pH)가 조절된 다음, 점착제에 적용될 수 있다.
상기 알칼리성 물질은 1가 금속 또는 2가 금속의 수산화물, 염화물, 탄산염 등의 무기물, 암모니아 또는 유기아민 등일 수 있다.
상기 아크릴계 에멀젼의 산도(pH)는 6 내지 9가 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 내지 8이다.
상기 수성 아크릴계 에멀젼 점착제는 점착제를 실리콘이형지 표면에 코팅할 때 발생하는 아크릴 수지(또는 라텍스)의 수축현상을 방지하기 위하여 증점제 및 습윤제(wetting agent)를 더 포함할 수 있다.
상기 증점제는, 구체적으로 CMC(Carboxyl Methyl Cellulose), 아크릴졸, 폴리비닐알콜, 스타치, 알지네이트, 덱스트린 등일 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐알콜이며, 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 3 중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부이다.
상기 습윤제(wetting agent)는 친수성의 점착제를 소수성으로 변화시켜 소수성의 실리콘이형지 표면에 점착제가 잘 밀착되도록 하는 것으로, 통상 계면활성제 혼합물이고, 글리콜 또는 알콜이 더 포함될 수 있다.
상기 수성 아크릴계 에멀젼 점착제는 계면활성제를 포함하여 후첨 물질(증점제, 습윤제 등)을 혼합하는 과정에서 거품이 발생하게 되고, 이런 거품은 점착제의 코팅(도포)면을 고르지 못하게 만들므로, 소포제를 사용하여 제거할 수 있다.
상기 소포제는 실린콘계, 계면활성제계, 파라핀계, 미네랄오일형 등으로 나뉘는데, 바람직하게는 실리콘계이고, 그 투입량은 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 0.5 중량부가 바람직하다.
본 발명의 점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제의 제조방법은 수성 아크릴계 에멀젼 점착제의 제조방법에 있어서, a)ⅰ) 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들 혼합물 60 내지 90 중량%, ⅱ) 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들 혼합물 5 내지 30 중량%, ⅲ) 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들 혼합물 0.5 내지 5 중량%, ⅳ) 에폭시기 함유 불포화 단량체 0.1 내지 3 중량% 및 ⅴ) 가교제 0.1 내지 3 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물 100 중량부; 및 ⅵ) 점착부여제 5 내지 30 중량부;를 포함하는 유화액을 제조하는 단계, 및 b) 상기 유화액을 중합반응시켜 아크릴계 에멀젼을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 a)의 유화액의 제조 및 b)의 아크릴계 에멀젼의 제조의 세부적인 사항에 대한 상세한 설명은 상기 수성 아크릴계 에멀젼 점착제에서 기재된 것과 동일하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
<아크릴계 에멀젼의 제조>
온도계, 교반기, 적하 깔때기, 질소 도입관 및 환류 냉각기를 구비한 2L 용량의 유리 반응기에 물 230 g, 소듐카보네이트 0.1 g, 계면활성제인 25 중량% 소듐알킬디페닐옥사이드디설포네이트 수용액 10 g을 주입하였다. 상기 유리 반응기를 교반하면서 반응기 내부를 질소로 치환한 다음, 질소 분위기 하에서 70 ℃로 승온시키고 이를 30 분 동안 유지하였다.
별도로, 부틸아크릴레이트 400 g, 2-에틸헥실아크릴레이트 175 g, 메틸메타크릴레이트 100 g, 아크릴산 20 g, 글리시딜메타크릴레이트 2 g 및 가교제인 폴리프로필렌디아크릴레이트 3 g이 혼합된 단량체 혼합물에 점착부여제로 연화온도(Ts)가 140 ℃인 터펜계를 70 g 투입하고 30 분 이상 교반하여 용해시킨 다음, 여기에 계면활성제인 25 중량% 소듐알킬디페닐옥사이드디설포네이트 수용액 16 g, 소듐카보네이트 2 g 및 물 340 g으로 이루어진 용액을 투입하고 섞어 유화액을 제조하였다.
상기 유리 반응기에 과황산 암모늄 0.4 g을 더 투입하고 10 분 동안 교반하여 용해시켰다.
상기 유리 반응기에 상기 유화액과 3 중량% 과황산 암모늄 수용액 50 g을 4 시간 동안 적하하고, 이후 3 중량% 과황산 암모늄 수용액 10 g을 더 투입한 다음, 30 분 동안 80 ℃로 승온하고 1 시간 동안 이 온도를 유지시킨 다음, 상온으로 냉각하여 아크릴계 에멀젼을 제조하였다.
상기 아크릴계 에멀젼에 30 중량% 암모니아 수용액을 첨가하여 pH를 7.5로 조절하였다
<수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 점착테이프 시편 제조>
상기 아크릴계 에멀젼(pH=7.5) 100 g에 증점제인 폴리비닐알콜 1 g, 실리콘계 소포제 0.1 g 및 습윤제(wetting agent) 1 g을 첨가하고 2 시간 동안 교반하여 수성 아크릴계 에멀젼 점착제를 제조하였다.
상기 수성 아크릴계 에멀젼 점착제를 실리콘이형지 시트에 도포하고, 100 ℃의 오븐에서 5 분간 건조하여 55 ㎛ 두께의 점착시트를 제조하였다.
상기 점착시트를 PVC 시트와 라미네이션하여 점착테이프를 얻었고, 이 점착시트를 25mm*100mm 크기로 재단하여 점착테이프 시편을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 점착부여제로 불포화 방향족 올레핀과 디올레핀을 공중합 한 석유계 방향족 C9계를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 점착부여제로 Ts가 100 ℃인 알킬페놀변성자일렌을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 점착부여제로 Eeastman사의 로진계 Foral-85를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 점착부여제로 지방족 올레핀과 디올레핀을 공중합한 석유계 지방족 C5계를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 점착부여제로 Ts가 70 ℃인 알킬페놀변성자일렌을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 점착부여제로 Eeastman사의 로진계 Foral-85를 35 g(5 중량부) 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 점착부여제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1에서 제조된 아크릴계 에멀젼, 수성 아크릴계 에멀젼 점착제 및 점착테이프의 특성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.
*점도측정 시험: 수성 에멀젼 점착제의 점도는 Brookfield Dv-III Ultra를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 25℃, 12rpm, spindle No. LV3으로 하였다.
*점착력 시험: 점착테이프 시편의 점착력은 JIS Z 0237에 준하여 2kg 롤로 300mm/min의 속도로 5회 왕복시키고 30분간 기다린 후 TA Texture Analyzer기기를 사용하여 5mm/sec의 속도로 180도 박리하면서 측정하였다.
*응고물 측정: 수성 에멀젼 점착제를 200mesh 직물필터에 여과시키고 여과된 침전물을 70℃ 오븐에서 10시간 건조한 후 계량하였다.
*겔 함량 측정: 수성 에멀젼 점착제 3g을 70℃ 오븐에서 12시간 건조하여 점착수지를 얻고, 이 점착수지를 에틸아세테이트 100g에 넣고 24시간 동안 방치한 다음, 이 것을 200mesh 직물필터에 여과시키고 여과된 겔의 무게를 계량하여 겔 함량을 계산하였다.
*입경 측정: 입자에 의하여 광산란되는 원리를 적용한 Nicomp 380 입도 분석 기를 사용하여 입경을 측정하였다.
* 전환율: 이론적 고형분 함량과 측정된 고형분 함량을 이용하여 전환률을 계산하였다.
구 분 점착부여제 겔함량(%) 입경(nm)
종류 함량(중량부)
실시예 1 터펜계 Ts 140℃ 10 64.8 179
실시예 2 석유계 C9 10 63.5 173
실시예 3 자일렌 Ts 100℃ 10 65.4 180
실시예 4 로진 Foral-85 10 63.2 177
실시예 5 석유계 C5 10 64.4 184
실시예 6 자일렌 Ts 70℃ 10 66.1 187
실시예 7 로진 Foral-85 5 68.7 176
비교예 1 - - 74.4 175
구 분 점착력(kgf/in) 응고물(%) 점도(cps) 전환률(%)
실시예 1 3.0 0.23 350 98.0
실시예 2 2.8 0.32 290 97.4
실시예 3 2.3 0.25 360 98.1
실시예 4 2.5 0.21 300 97.1
실시예 5 2.3 0.30 310 97.5
실시예 6 2.2 0.26 360 97.3
실시예 7 2.0 0.11 120 98.5
비교예 1 1.7 0.02 40 99.6
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 수성 아크릴계 에멀젼 점착제(실시예 1 내지 7)는 점착부여제가 포함되지 않은 수성 아크릴계 에멀젼 점착제(비교예 1)에 비하여 점착력이 우수함을 확인할 수 있었는데, 응고물은 0.5 중량% 미만으로 측정 되었고, 점도는 모두 500 cps 미만으로 고점도에 의한 반응공정상(혼합)의 문제점을 일으키지 않았으며, 전환률은 점착부여제 함량이 증가할수록 떨어지는 경향을 보였다.
참고적으로, 점착부여제의 경우 터펜계, 석유계의 방향족 C9계, 로진계, 자일렌계 순으로 점착력이 우수하였고, 연화온도(Ts) 또는 함량이 높은 경우 점착물성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 수성 아크릴계 에멀젼 점착제에 있어서,
    ⅰ) 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 내지 90 중량%, ⅱ) 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들의 혼합물 5 내지 30 중량%, ⅲ) 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들의 혼합물 0.5 내지 5 중량%, ⅳ) 에폭시기 함유 불포화 단량체 0.1 내지 3 중량% 및 ⅴ) 가교제 0.1 내지 3 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물 100 중량부; 및 ⅵ) 점착부여제 5 내지 30 중량부;를 포함하는 유화액이 중합반응되어 제조된 아크릴계 에멀젼을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물은, 부틸아크릴레이트 40 내지 80 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트 5 내지 30 중량% 및 메틸메타크릴레이트 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들 혼합물은, 아세트산비닐인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들의 혼합물은, 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시기 함유 불포화 단량체는, 글리시딜메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가교제는, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 또는 이들 중 1 이상을 포함하는 것임을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는, 유리전이온도(Tg)가 -60 내지 0 ℃인 것을 특징으로 하 는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는, 겔 함량이 30 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 점착부여제는, 로진계, 터펜계, 석유계, 자일렌계, 쿠마론계 및 폴리부텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 점착부여제는, 석유계의 방향족 C9계, 터펜계 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 에멀젼은, 알칼리성 물질을 포함하여 산도(pH) 6 내지 9로 조절된 것임을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 수성 아크릴계 에멀젼 점착제는, 증점제, 습윤제 및 소포제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    점착력 및 저장안정성이 우수한 수성 아크릴계 에멀젼 점착제.
  13. 수성 아크릴계 에멀젼 점착제의 제조방법에 있어서,
    a)ⅰ) 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 내지 90 중량%, ⅱ) 알릴에스테르, 비닐에스테르, 불포화 아세테이트 또는 이들의 혼합물 5 내지 30 중량%, ⅲ) 불포화 카본산, 수산기 함유 불포화 단량체 또는 이들의 혼합물 0.5 내지 5 중량%, ⅳ) 에폭시기 함유 불포화 단량체 0.1 내지 3 중량% 및 ⅴ) 가교제 0.1 내지 3 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물 100 중량부; 및 ⅵ) 점착부여제 5 내지 30 중량부;를 포함하는 유화액을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 유화액을 중합하여 아크릴계 에멀젼을 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
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