KR20190031910A - 점착 시트 - Google Patents

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KR20190031910A KR1020170120176A KR20170120176A KR20190031910A KR 20190031910 A KR20190031910 A KR 20190031910A KR 1020170120176 A KR1020170120176 A KR 1020170120176A KR 20170120176 A KR20170120176 A KR 20170120176A KR 20190031910 A KR20190031910 A KR 20190031910A
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Abstract

본 명세서는 점착 시트를 제공한다.

Description

점착 시트{ADHESIVE SHEET}
본 발명은 점착 시트를 제공한다.
일반적인 점착 시트는 각종 전자 기기의 부품의 부착 등에 사용되며, 열이나 광을 이용하여 경화된 후 재사용이 불가능한 일회용 점착시트가 대부분이다.
일회용의 점착 성능을 나타내는 점착시트를 산업용 캐리어 또는 로봇의 이동 수단에 적용하는 경우, 점착 시트의 교체 비용에 따른 공정 효율의 저하가 발생하게 된다. 이와 같은 이유로, 반복적인 탈부착이 용도로서의 점착시트의 필요성이 확대되고 있으며, 반복적인 탈부착이 가능한 점착 시트에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 점착 시트를 제공하고자 한다. 구체적으로, 본 발명은 반복적인 탈부착이 가능한 점착 시트를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 점착 시트로서, 점착성 고분자 매트릭스; 및 상기 점착성 고분자 매트릭스 내에 분산된 상자성 입자를 포함하고, 상기 점착시트는 하기 식 1을 만족하는 것인 점착 시트를 제공한다.
[식 1]
Y ≤ 0.6 × X
상기 식 1에 있어서,
X는 초기 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉시킨 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미하고,
Y는 자기장 인가 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 0.5 T의 자기장을 인가한 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 점착 시트는 반복적인 탈부착을 수행하더라도 점착력의 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 점착 시트는 자기장을 인가하는 경우, 피착체로부터 상기 점착 시트를 잔여물을 최소화하며 용이하게 탈거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 점착 시트는 인가된 자기장을 제거하는 경우, 점착력이 회복되어 우수한 점착력을 구현할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 고분자 매트릭스는 경화성 화합물, 즉 경화성 모노머, 경화성 올리고머, 경화성 프리폴리머 중 적어도 1종의 경화에 의하여 형성되는 고분자 구조체를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어느 부재의 두께는 해당 부재의 단면을 전자 현미경(SEM, TEM, STEM)으로 관찰함으로써 얻어진 임의의 10점의 측정값의 평균값일 수 있다. 해당 부재의 두께가 매우 얇은 경우에는 고배율로 관찰된 사진을 확대하여 측정할 수 있으며, 확대 시 층간 계면 라인을 폭 방향으로 이등분한 중심 부분을 경계선으로서 측정할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 입자의 입경은 SEM(scanning electron microscope) 이미지 또는 입도 분석기(Malvern, 일본)로 측정될 수 있다. 구체적으로, 입자의 입경은 입도 분석기를 이용하여, 콜로이드 나노 용액 상의 동적 광산란에 의하여 2차 입도를 측정한 것일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 입자의 평균 입경은 입자 직경 분포의 50% 기준에서의 입자 직경으로 정의할 수 있으며, 레이저 회절법 (laser diffraction method) 등의 통상의 입도 측정 방법에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 입자의 평균 입경은 입자를 SEM(scanning electron microscope)으로 사진을 찍어, 가장 작은 입자 1개의 크기가 2 ㎜내지 5 ㎜가 되는 배율로 300 내지 500 개의 입자의 최대 지름을 측정하고 그 평균치를 평균 입경으로 구할 수 있다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 점착 시트로서, 점착성 고분자 매트릭스; 및 상기 점착성 고분자 매트릭스 내에 분산된 상자성 입자를 포함하고, 상기 점착시트는 하기 식 1을 만족하는 것인 점착 시트를 제공한다.
[식 1]
Y ≤ 0.6 × X
상기 식 1에 있어서,
X는 초기 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉시킨 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미하고,
Y는 자기장 인가 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 0.5 T의 자기장을 인가한 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미한다.
상기 상자성 입자는 외부의 자기장이 인가되지 않는 경우, 자성이 없는 상태로 존재하다가, 자기장의 인가에 의하여 자성을 갖는 입자를 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 점착 시트는 상기와 같은 성질은 가지는 상자성 입자를 이용하여, 점착 시트의 점착력을 조절할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따른 점착 시트에 자기장을 인가하는 경우, 상기 상자성 입자는 피착체와 접하는 상기 점착 시트의 표면으로 이동하여 상기 점착성 고분자 매트릭스와 상기 피착체와의 접촉 면적을 줄일 수 있다. 이를 통하여, 상기 점착 시트는 자기장의 인가에 따라 점착력이 낮아지게 되어 피착체로부터 탈거가 용이하게 된다. 나아가, 상기 점착 시트에 자기장을 제거하면, 상기 상자성 입자는 상기 점착 시트 내부로 다시 이동하게 되어 초기의 점착력을 회복하여 높은 점착력으로 피착체에 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 점착시트는 상기 식 1을 만족할 수 있다. 구체적으로, 자기장이 인가되는 경우의 상기 점착 시트의 점착력은, 초기 점착력의 60 % 이하로 낮아질 수 있다. 상기 점착 시트는 자기장의 인가에 따라 점착력이 크게 낮아져 용이하게 피착체로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 점착 시트는 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
Z ≥ 0.9 × Y
상기 식 2에 있어서,
상기 Z는 자기장 제거 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 상기 Z는 자기장 제거 점착력으로서, 상기 점착 시트 표면에 0.5 T의 자기장을 인가하고, 이어서 자기장을 제거하고 5분 뒤에, 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미한다.
상기 점착 시트는 자기장을 인가하여 점착력을 낮추고, 자기장을 제거하는 경우 초기 점착력의 90 % 이상의 점착력으로 회복되는 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 점착 시트는 반복적인 탈부착이 수행되더라도 점착력을 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자는 Fe, Co, Ni, Pt 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자는 Fe, Co, Ni, Pt 중 적어도 하나를 포함하는 금속의 산화물일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자는 Fe 산화물일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자는 철 분말, 카보닐 철 분말, 페라이트 분말, 가스 미립화 철 분말(gas-atomized iron powder), 수 미립화 철 분말(water-atomized iron powder)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 페라이트 분말은 MnZn 페라이트, NiZn 페라이트 등이 가능하다. 또한, 상기 카보닐 철 분말(carbonyl iron powder; CIP)은 Fw의 순도가 97 % 이상, 또는 99 % 이상인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 상자성 입자는 카보닐 철 분말일 수 있으며, 이는 포화 자속 밀도가 높고 화학적 안정성이 우수하기 때문에 공기 중 산화에 강하여 제조 과정 중 부식 및 이에 따른 자기 특성 저하에 대한 우려가 없어 상기 점착 시트의 물성을 보다 효과적으로 구현시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자의 함량은 상기 점착 시트 에 대하여 6 vol% 이상 15 vol% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 상자성 입자의 함량은 상기 점착 시트에 대하여 6 vol% 이상 10 vol% 이하, 8 vol% 이상 10 vol% 이하일 수 있다.
상기 상자성 입자의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 점착 시트는 상기 식 1 및/또는 식 2를 만족하는 물성을 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 상자성 입자의 함량이 상기 범위 내인 경우, 자기장 인가 및 자기장 제거에 따라 상기 점착 시트의 점착력의 변화를 유도하여, 반복적인 탈부착이 가능하게 할 수 있다. 또한, 상기 상자성 입자의 함량이 상기 범위 내이면, 상기 상자성 입자가 상기 점착 시트의 표면 부분에 지나치게 많이 위치하여 자기장 인가에 따른 점착력 변화가 적어지는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 상자성 입자의 함량이 지나치게 적어 자기장 인가에 따라 상기 점착 시트의 점착력 변화가 거의 없게 되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 상자성 입자의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 상자성 입자가 상기 점착 시트 내에서 네트워크를 형성할 수 있으며, 이를 통하여 자기장 인가에 따라 효과적으로 상기 점착 시트의 점착력이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자의 입경은 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 상자성 입자의 입경은 1 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하, 또는 2 ㎛ 이상 7 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자의 입경은 상기 상자성 입자의 평균 입경일 수 있다.
상기 상자성 입자의 입경이 상기 범위 내인 경우, 자기장 인가에 따라 상기 점착 시트의 점착력이 상기 식 1과 같이 변화될 수 있다. 또한, 상기 상자성 입자의 입경이 상기 범위 내인 경우, 자기장을 제거한 경우, 상기 점착 시트의 점착력이 상기 식 2와 같이 회복될 수 있다. 구체적으로, 상기 상자성 입자의 입경이 상기 범위 내인 경우, 자기장의 인가 및 제거에 따라 상기 점착 시트 내에서 상기 상자성 입자가 원활하게 이동되어, 상기 점착 시트의 점착력이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상자성 입자의 형상은 구형, 막대형, 비늘형 등 다양한 형태가 가능하다. 구체적으로, 상기 상자성 입자는 구형의 입자인 것이 바람직하며, 이는 입자 형태에 따른 자기 특성 변화가 적어 유변 특성을 고르게 발휘할 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 점착 시트의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 점착 시트의 두께는 10 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 점착 시트의 두께가 상기 범위 내인 경우, 자기장의 인가 및 제거에 따라 상기 상자성 입자에 의하여 상기 식 1 및/또는 식 2와 같은 점착력 거동을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 점착성 고분자 매트릭스는 아크릴레이트계 화합물의 경화물, 우레탄계 화합물의 경화물, 우레탄 아크릴레이트계 화합물의 경화물, 에폭시계 화합물의 경화물, 초산비닐계 화합물의 경화물, 비닐아세테이트계 화합물의 경화물 및 실리콘계 화합물의 경화물 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에서 사용되는 점착제 물질을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴레이트계 화합물은 점착제 용도의 경화성 아크릴레이트 화합물이라면 특별히 한정하지 않고 사용이 가능하다. 구체적으로, 상기 아크릴레이트계 화합물은 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머와 극성 관능기 함유 모노머의 공중합체일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 우레탄계 화합물, 상기 우레탄 아크릴레이트계 화합물, 상기 에폭시계 화합물, 초산비닐계 화합물의 경화물, 비닐아세테이트계 화합물의 경화물 및 실리콘계 화합물은 각각 점착제 용도의 우레탄계 화합물, 점착제 용도의 우레탄 아크릴레이트계 화합물, 점착제 용도의 에폭시계 화합물, 점착제 용도의 초산비닐계 화합물, 점착제 용도의 비닐아세테이트계 화합물 및 점착제 용도의 실리콘계 화합물이라면 특별히 한정하지 않고 사용이 가능하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 점착성 고분자 매트릭스의 제조시 필요에 따라 경화제를 상기 상자성 입자에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 경화제는 점착제의 제조시 사용되는 것이라면 사용 가능하며, 예를 들어, 이소시아네이트계 경화제, 히드록시기 함유 경화제, 카르복시기 함유 경화제 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 점착 시트의 두께 편차는 상기 점착 시트 두께의 10 % 이내일 수 있다. 구체적으로, 상기 점착 시트의 두께 편차는 상기 점착 시트 두께의 5 % 이내일 수 있다.
상기 점착 시트는 두께가 균일하므로, 상기 점착 시트의 활용 시 작업 오차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
상기 점착 시트는 다양한 용도로 적용이 가능하며, 특히, 자동화 기기의 물체의 이동 수단 및 로봇의 이동 수단, 로봇의 손 등에 적용되어 작업의 편리성을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1]
95 중량부의 에틸헥실아크릴레이트와 5 중량부의 히드록시에틸아크릴레이트를 공중합하여 중량평균분자량이 86,000 g/mol인 프리폴리머를 제조하였다.
상기 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 자성 입자로서 평균 입경이 5 ㎛인 CIP(basf, CC)를 9 vol%(43 중량부) 및 경화제로서 IPDI(Isophorone diisocyanate) 2 중량부를 첨가하여 점착 조성물을 제조하였다.
상기 점착 조성물을 유리 기재에 도포한 후, 130 ℃에서 열경화하고, 2분간 건조하여 30 ㎛ 두께의 점착 시트를 수득하였다. 또한, 상기 점착 시트의 두께 편차는 ±2 ㎛ 이내였다.
상자성 입자의 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1 및 비교예 2의 점착 시트를 제조하였다.
[실험예]
(1) 초기 점착력
ASTM D2979에 근거하여, 제조된 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉시킨 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 박리시의 최대 힘을 측정하였다.
(2) 자기장 인가 점착력
ASTM D2979에 근거하여, 0.5 T의 자기장을 인가한 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 측정하였다.
(3) 자기장 제거 점착력
ASTM D2979에 근거하여, 상기 점착 시트 표면에 0.5 T의 자기장을 인가하고, 이어서 자기장을 제거하고 5분 뒤에, 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 자기장 제거 점착력을 측정하였다.
(4) 자기장 재인가 점착력
(2)에서의 자기장 인가하여 박리된 점착시트를 자기장 제거 후 5분간 방치시켰다. 그리고, 상기 점착시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 0.5 T의 자기장을 재인가하며 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 박리시의 최대 힘을 측정하였다.
자성 입자
(vol%)		 점착력
(gf)
초기 자기장 인가 자기장 제거 자기장 재인가
실시예 1 9 170 90 180 90
비교예 1 17 150 170 250 200
비교예 2 29 140 100 230 190
상기 표 1에 따르면, 실시예 1은 자기장 인가에 의하여 초기 점착력에 비하여 60 % 이하의 점착력으로 낮아져 박리가 용이한 것을 알 수 있으며, 2회의 탈부착을 반복하더라도 점착 성능이 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.
이에 반하여, 자성 입자의 함량이 높은 비교예 1 및 2의 경우, 자기장을 인가하더라도 점착력이 충분히 낮아지지 않거나, 오히려 증가하는 것을 알 수 있다. 나아가, 2회의 탈부착을 반복하는 경우, 점착 성능이 크게 달라지는 문제가 있는 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 점착 시트로서,
    점착성 고분자 매트릭스; 및 상기 점착성 고분자 매트릭스 내에 분산된 상자성 입자를 포함하고,
    상기 점착 시트는 하기 식 1을 만족하는 것인 점착 시트:
    [식 1]
    Y ≤ 0.6 × X
    상기 식 1에 있어서,
    X는 초기 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉시킨 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미하고,
    Y는 자기장 인가 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 0.5 T의 자기장을 인가한 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미한다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착 시트는 하기 식 2를 만족하는 것인 점착 시트:
    [식 2]
    Z ≥ 0.9 × Y
    상기 식 2에 있어서,
    상기 Z는 자기장 제거 점착력으로서, ASTM D2979에 근거하여, 상기 점착 시트 표면에 0.5 T의 자기장을 인가하고, 이어서 자기장을 제거하고 5분 뒤에, 상기 점착 시트 표면에 지름 1 in의 스테인리스 볼을 1초간 100 gf의 힘으로 접촉한 후, 25℃ 및 50 RH%의 조건 하에서 10 ㎜/sec의 박리 속도로 측정한 최대 힘을 의미한다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상자성 입자의 함량은 상기 점착 시트에 대하여 6 vol% 이상 15 vol% 이하인 것인 점착 시트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상자성 입자의 입경은 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것인 점착 시트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착 시트의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것인 점착 시트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착성 고분자 매트릭스는 아크릴레이트계 화합물의 경화물, 우레탄계 화합물의 경화물, 우레탄 아크릴레이트계 화합물의 경화물, 에폭시계 화합물의 경화물, 초산비닐계 화합물의 경화물, 비닐아세테이트계 화합물의 경화물 및 실리콘계 화합물의 경화물 중 적어도 1종을 포함하는 것인 점착 시트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상자성 입자는 철 분말, 카보닐 철 분말, 페라이트 분말, 가스 미립화 철 분말, 수 미립화 철 분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 점착 시트.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착 시트의 두께 편차는 상기 점착 시트 두께의 10 % 이내인 것인 점착 시트.
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