KR20190060372A - 박막 폼 테이프 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 박막 폼 테이프 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

박막 폼 테이프 및 이의 제조방법{THIN FOAM TAPE AND METHOD OF MANUFACTURING FOR THE SAME}
본 명세서는 박막 폼 테이프 및 이의 제조방법을 제공한다.
폼 테이프는 전자 제품의 부품 간의 결합, 실내 인테리어용 부엌 가구 싱크대나 가구 등에 내장용품 또는 자동차 내·외장재의 접착용으로 널리 활용되고 있다. 이와 같은 폼 테이프가 전자 제품에 적용되는 경우, 각종 전자 제품 내의 부품을 충격으로부터 보호하기 위한 완충재 또는 부품 간의 결합을 위한 결합재로 사용되고 있다.
최근, 전자기기의 박형화 추세에 따라, 박막임에도 불구하고 높은 탄성력 및 내구성을 가지는 박막 폼 테이프에 대한 요구가 높아지고 있다. 나아가, 기존의 폴리우레탄계 폼 테이프의 경우 내후성이 떨어지는 문제점, 및 폴리에틸렌계 폼 테이프의 경우 점착성이 떨어지는 문제점이 발견되고 있다. 그러므로, 기존의 폼 테이프의 단점을 보완할 수 있으며, 박형으로 제조할 수 있는 새로운 재료, 재료의 조합 및 제조방법 등에 대한 연구가 필요한 실정이다.
한국 공개 특허 공보: KR 10-2016-0035704 A
본 명세서는 박막 폼 테이프 및 이의 제조방법을 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, 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구를 포함하고, 0.3 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 이하의 밀도를 가지는 박막 폼 테이프를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 박막 폼 테이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구;를 포함하는 폼 형성 조성물을 준비하는 단계; 상기 폼 형성 조성물을 이축 압출을 통하여 용융 혼련하는, 혼합 단계; 상기 용융 혼련된 폼 형성 조성물을 압출하여 기재 상에 코팅하는, 코팅 단계; 및 상기 코팅된 폼 형성 조성물을 전자선 가교를 통하여 박막 폼 테이프를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 박막 폼 테이프의 밀도는 0.3 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 이하인 것인 박막 폼 테이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프는 박막임에도 불구하고 높은 탄성 복원력과 내구성을 가지는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프는 우수한 열안정성을 가지는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프는 낮은 밀도를 가지므로 전자제품 등에 적용하는 경우 무게를 줄일 수 있으며, 아크릴계 핫멜트 수지로 인하여 우수한 점착력을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프는 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머로 인하여, 우수한 인장 강도 및 높은 파단 신율을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프의 제조방법을 간략하게 도시한 것이다.
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, 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, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "단량체"는 중합체를 형성하기 위한 단위체를 의미할 수 있으며, 동일한 반복단위로 이루어진 프리폴리머를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "단량체 중합 단위"는 그 단량체가 중합 반응을 거쳐서 그 중합체의 골격, 예를 들면, 주쇄 또는 측쇄를 형성하고 있는 형태를 의미할 수 있다
본 명세서에 있어서, "유리 전이 온도(Glass Transition Temperature, Tg)"는 해당 시편을 DSC(Differential Scanning Calorimeter, Q-1000, TA Instrument社)를 이용하여 -70 ℃ 내지 150 ℃ 의 온도 범위에서 가열속도 10 ℃/min으로 승온하여 측정하여 DSC 곡선의 중간점으로 결정된 값일 수 있다.
본 명세서에 있어서, "중량평균분자량"은 GPC(Gel Permeation Chromatography)에 의하여 측정되는 폴리스티렌에 대한 환산 수치로 측정된 것일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 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 발명자들은 상용성이 좋지 않아, 기존 폼 테이프의 제조시 함께 사용하지 않는 재료인 아크릴계 핫멜트 수지와 폴리올레핀계 엘라스토머를 함께 적용한 폼 테이프의 제조방법을 개발하였으며, 이를 통하여 우수한 물성의 박막 폼 테이프를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 개발하기에 이르렀다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구를 포함하고, 0.3 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 이하의 밀도를 가지는 박막 폼 테이프를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프는 아크릴계 핫멜트 수지와 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머 및 중공 미소구가 균일하게 혼합되어, 균질한 성능을 발휘할 수 있으며, 낮은 밀도에도 불구하고 높은 인장강도 및 내구성을 가지고, 동시에 우수한 부착력을 가지는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프는 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구를 이축 압출하여 제조된 압출 박막 폼 테이프일 수 있다. 상기 박막 폼 테이프의 구체적인 제조방법은 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 핫멜트 수지는 아크릴계 공중합체일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 공중합체는 당업계에서 일반적으로 알려진 열용융형 아크릴 수지를 의미할 수 있다. 나아가, 상기 아크릴계 핫멜트 수지는 가열되는 경우, 용융되어 이를 포함하는 조성물 내에서 적절히 분산될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 핫멜트 수지는 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체 중합단위, 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체 중합단위 및 극성 관능기 함유 단량체 중합단위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미할 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 핫멜트 수지는 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체, 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체 및 극성 관능기 함유 단량체 중 적어도 하나를 중합하여 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 전술한 알킬기가 (메트)아크릴레이트 단량체에 결합된 것일 수 있다.
본 명세서에 있어서, "알킬기"는 관능기 내에 불포화 결합이 존재하지 않는 탄소 사슬 구조를 포함하는 것을 의미할 수 있으며, 탄소수 1 내지 20 의 직쇄형 또는 분지형의 탄소 사슬 구조를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 메타크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 및 이소옥틸(메트)아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 전술한 시클로알킬기가 (메트)아크릴레이트 단량체에 결합된 것일 수 있다.
본 명세서에 있어서, "시클로알킬기"는 관능기 내에 불포화 결합이 존재하지 않는 탄소 고리 구조를 포함할 수 있으며, 탄소수 2 내지 20의 단일고리(monocyclic ring) 또는 다중고리(polycyclic ring)를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 시클로헥실아크릴레이트(CHA), 시클로헥실메타크릴레이트(CHMA), 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 이소보닐메타크릴레이트(IBOMA), 이소보닐메틸(메트)아크릴레이트, 및 3,3,5-트리메틸시클로헥실아크릴레이트(TMCHA, 3,3,5-trimethylcyclohexylacrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 극성 관능기 함유 단량체는 극성 관능기가 결합된 단량체일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 극성 관능기 함유 단량체는 히드록시기 함유 단량체, 카르복시기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 히드록시기 함유 단량체는 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 및 2-히드록시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 카르복시기 함유 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 2-카르복시에틸 아크릴산, 3-카르복시프로필 아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메트)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메트)아크릴로일옥시 부틸산 및 아크릴산 이중체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 질소 함유 단량체는 2-이소시아네이토에틸 (메트)아크릴레이트, 3-이소시아네이토프로필 (메트)아크릴레이트, 4-이소시아네이토부틸 (메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴아미드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 핫멜트 수지의 유리 전이 온도는 -90 ℃ 이상 -20 ℃ 이하, -90 ℃ 이상 -30 ℃ 이하, -80 ℃ 이상 -20 ℃ 이하, 또는 -80 ℃ 이상 -30 ℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 핫멜트 수지의 중량평균분자량은 50,000 g/mol 이상 700,000 g/mol 이하, 50,000 g/mol 이상 600,000 g/mol 이하, 100,000 g/mol 이상 700,000 g/mol 이하, 또는 100,000 g/mol 이상 600,000 g/mol 이하일 수 있다.
상기 아크릴계 핫멜트 수지의 유리 전이 온도 및/또는 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프는 효과적으로 점착력을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머는 0.9 g/㎤ 이하의 밀도를 가지며, 구체적으로 0.7 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 이하, 0.7 g/㎤ 이상 0.85 g/㎤ 이하, 0.8 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 이하, 또는 0.85 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 이하일 수 있다.
상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 밀도는 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 부피에 대한 질량을 의미할 수 있으며, ASTM D1505 규준에 의거하여 측정된 것일 수 있다.
상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 밀도가 0.9 g/㎤를 초과하는 경우, 상기 박막 폼 테이프의 탄성력이 낮아져 응력의 흡수 및 복원력이 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 밀도가 상기 범위 미만인 경우, 상기 박막 폼 테이프의 내구성이 떨어져 폼 테이프의 강도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있고,
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 유리 전이 온도는 -30 ℃ 이하일 수 있고, 구체적으로 -100 ℃ 이상 -30 ℃ 이하, -100 ℃ 이상 -40 ℃ 이하, -100 ℃ 이상 -50 ℃ 이하, -70 ℃ 이상 -30 ℃ 이하, -70 ℃ 이상 -40 ℃ 이하, -70 ℃ 이상 -50 ℃ 이하, -60 ℃ 이상 -30 ℃ 이하, -60 ℃ 이상 -40 ℃ 이하, 또는 -60 ℃ 이상 -50 ℃ 이하일 수 있다.
상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 유리 전이 온도가 상기 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프는 적절한 내충격성을 가지며, 동시에 유연한 물성을 구현할 수 있다. 나아가, 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 유리 전이 온도가 상기 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프는 적절한 점착력을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머는 다이엔 구조를 포함하지 않는 블록 공중합체일 수 있다. 이를 통하여, 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머는 높은 온도에서 디엔 구조에 따른 열화를 방지할 수 있으므로, 상기 박막 폼 테이프의 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프는 상기 아크릴계 핫멜트 수지를 포함함으로써 우수한 부착력을 구현할 수 있고, 동시에 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머를 포함함으로써 우수한 인장강도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 핫멜트 수지와 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 중량비는 4:6 내지 9:1 일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 핫멜트 수지와 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 중량비는 4:6 내지 9:2, 또는 5:5 내지 9:3일 수 있다.
상기 아크릴계 핫멜트 수지와 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 중량비가 상기 범위 내인 경우, 용융 혼련 및 압출하는 과정에서 열화에 따른 가스 발생을 방지할 수 있으며, 이에 따라 상기 박막 폼 테이프의 물성 저하를 최소화할 수 있다. 나아가, 상기 아크릴계 핫멜트 수지와 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 중량비가 상기 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프의 점착력과 인장력을 동시에 적절한 수준으로 조절할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프의 인장 강도는 8 kgf/㎠ 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 폼 테이프의 인장 강도는 8 kgf/㎠ 이상 20 kgf/㎠ 이하, 9 kgf/㎠ 이상 20 kgf/㎠ 이하, 10 kgf/㎠ 이상 20 kgf/㎠ 이하, 또는 10 kgf/㎠ 이상 15 kgf/㎠ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프의 파단 신율은 800 % 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 폼 테이프의 파단 신율은 800 % 이상 1000 % 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프의 유리 기재에 대한 박리력은 8 N/2.5㎝ 이상 20 N/2.5㎝ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 폼 테이프의 유리 기재에 대한 박리력은 10 N/2.5㎝ 이상 20 N/2.5㎝ 이하, 10 N/2.5㎝ 이상 17 N/2.5㎝ 이하, 또는 12 N/2.5㎝ 이상 15 N/2.5㎝ 이하 일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프의 표면 에너지는 34 mN/m 이상 40 mN/m 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 폼 테이프의 표면 에너지는 34 mN/m 이상 38 mN/m 이하, 34 mN/m 이상 37 mN/m 이하, 또는 35 mN/m 이상 37 mN/m 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프의 두께는 50 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 박막 폼 테이프는 아크릴계 핫멜트 수지와 폴리올레핀계 물질을 동시에 포함함에도 불구하고, 상기 범위 내의 박막으로 구현이 가능한 장점이 있다. 나아가, 상기 범위와 같이 박막이더라도 우수한 인장 강도 및 내구성을 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 박막 폼 테이프의 가교도는 60 % 이상, 또는 70 % 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 폼 테이프의 가교도는 60 % 이상 99 % 이하, 70 % 이상 99 % 이하, 80 % 이상 99 % 이하, 90 % 이상 99 % 이하, 또는 95 % 이상 99 % 이하일 수 있다.
본 발명에 있어서, "가교도"의 측정은 ASTM D2765에 준하여, xylene 추출법으로 측정한 값일 수 있다.
상기 박막 폼 테이프의 가교도가 상기 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프는 높은 열안정성을 구현할 수 있어, 약 200 ℃ 의 고온에서도 멜트 다운되는 현상을 방지하여 형상을 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구는 고분자 또는 유리 재질의 쉘이 둘러싸고 있는 중공 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 중공 미소구는 아크릴계 수지, 염화 비닐리덴계 수지 및/또는 스티렌계 수지의 쉘부로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구의 평균 직경은 5 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 범위 내에서, 중공 미소구는 상기 박막 폼 테이프 내에서 균일하게 분산될 수 있으며, 상기 박막 폼 테이프의 두께 제어가 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구의 밀도는 0.01 g/㎤ 이상 0.1 g/㎤ 이하일 수 있으며, 상기 밀도 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프의 탄성 특성을 보다 우수하게 구현시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구는 발포 또는 파열 효과를 고려하여, 상기 중공부 내에는 발포성 가스가 포집되어 있을 수 있다. 이 경우, 사용되는 가스의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 그 끓는점이 비교적 낮은 것이 바람직하며, 구체적으로는 부탄, 이소부탄, 펜탄 또는 이소 펜탄 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구는 Akzo Nobel사에서 제조되는 Expancel 시리즈 및 Matsumoto사의 MSH 시리즈를 적용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구는 상기 박막 폼 테이프 내에서, 발포 또는 파열된 상태로 포함되어 있을 수 있다. 구체적으로, 중공 미소구의 발포되는 것은 쉘을 구성하는 고분자 소재가 파열되지 않고, 일정 범위로 부풀려진 경우를 의미하며, 중공 미소구의 파열은 쉘을 구성하는 고분자 소재가 부분적 또는 전체적으로 파열될 정도까지 고분자 미소구가 부풀려진 경우를 의미한다. 상기 중공 미소구는 후술하는 박막 폼 테이프의 제조방법에서, 이축 압출을 통한 혼합 단계에서 발포 또는 파열될 수 있다.
상기 박막 폼 테이프 내에서 상기 중공 미소구가 전술한 바와 같이 발포 또는 파열된 상태로 존재함으로써, 박막 폼 테이프가 전체적으로 폼 구조로 구성되며, 우수한 탄성 및 경도를 구현할 수 있다. 특히, 중공 미소구가 파열 또는 발포된 상태로 존재함으로 해서, 박막 폼 테이프의 유연성 및 응력 완화성이 현격히 상승될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 중공 미소구의 함량은 상기 아크릴계 핫멜트 수지 및 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 총중량에 대하여, 1 중량부 이상 10 중량부 이하일 수 있다.
상기 중공 미소구의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 박막 폼 테이프의 표면이 균일하게 형성되며, 동시에 상기 박막 폼 테이프의 유연성 및 응력 완화 성능을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 박막 폼 테이프의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태는, 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구;를 포함하는 폼 형성 조성물을 준비하는 단계; 상기 폼 형성 조성물을 이축 압출을 통하여 용융 혼련하는, 혼합 단계; 상기 용융 혼련된 폼 형성 조성물을 압출하여 기재 상에 코팅하는, 코팅 단계; 및 상기 코팅된 폼 형성 조성물을 전자선 가교를 통하여 박막 폼 테이프를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 박막 폼 테이프의 밀도는 0.3 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 이하인 것인 박막 폼 테이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 있어서, 아크릴계 핫멜트 수지, 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머 및 중공 미소구는 전술한 바와 같다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폼 형성 조성물은 무용제형일 수 있다. 상기 폼 형성 조성물은 무용제형으로서, 별도의 건조 공정을 생략할 수 있으며, 공정시 휘발성 용매에 따른 위험성을 최소화할 수 있다.
상기 혼합 단계는 서로 상용성이 좋지 않은 아크릴계 핫멜트 수지와 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머를 이축 압출을 통하여 용융 혼련하여 각각의 장점을 박막 폼 테이프에서 구현할 수 있도록 할 수 있다.
나아가, 상기 혼합 단계를 통하여, 상기 중공 미소구의 발포를 유도하여, 상기 박막 폼 테이프의 유연성 및 응력 완화성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 혼합 단계는 100 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 온도에서 용융 혼련하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 단계는 100 ℃ 이상 170 ℃ 이하, 또는 120 ℃ 이상 170 ℃ 이하의 온도에서 용융 혼련하는 것일 수 있다.
상기 온도 범위에서, 상기 아크릴계 핫멜트 수지와 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머는 이축 압출기 내에서 균일하게 혼련될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 혼합 단계는 1분 이상 10분 이하의 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅 단계는 상기 용융 혼련된 폼 형성 조성물을 압출하여 기재 상에 코팅하는 것일 수 있다. 이때, 상기 기재는 이형 라이너일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅 단계는 T-다이를 이용하여, 50 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하의 두께로 상기 용융 혼련된 폼 형성 조성물을 기재 상에 코팅하는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 박막 폼 테이프의 제조방법을 간략하게 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 폼 형성 조성물을 이축 압출기를 통하여 용융 혼련한 후, 이를 이형 라이너에 코팅한 후 전자선 가교를 통하여 박막 폼 테이프를 제조하는 것을 나타낸 것이다. 다만, 본 발명은 도 1의 제조방법에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 박막 폼 테이프의 제조방법은 아크릴계 핫멜트 수지와 폴리올레핀 엘라스토머의 혼련성 문제로 인하여 기존에는 제조할 수 없었던 아크릴계 핫멜트 수지와 폴리올레핀 엘라스토머를 혼합한 폼 테이프를 제조할 수 있으며, 나아가 이를 박막으로 형성할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 이와 같이 제조된 박막 폼 테이프는 아크릴계 핫멜트 수지와 폴리올레핀 엘라스토머의 우수한 혼련성으로 인하여 아크릴계 핫멜트 수지의 높은 점착 성능과 폴리올레핀 엘라스토머에 따른 모듈러스 증가 및 온도에 따른 점탄성비의 증가를 동시에 구현할 수 있는 장점이 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]
밀도가 0.866 g/㎤ 인 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머(DOW Chemical사; Infuse 9507) 100 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 아크릴산을 이용하여 제조된 아크릴계 핫멜트 수지 100 중량부, 중공 미소구(Matsumoto사; MSH 320) 5 중량부, 산화방지제(Iganox 1010) 0.3 중량부 및 착색제로서 카본블랙(Mitsubishi사; MA600) 0.03 중량부를 포함하는 폼 형성 조성물을 이축 압출기에 투입하여 150 ℃에서 용융 혼련하고, T-다이를 통하여 두께 100 ㎛으로 박리 라이너 상에 제막한 후, 80 kGy의 선량으로 전자선 가교를 하여 박막 폼 테이프를 제조하였다.
[ 실시예 2]
아크릴계 핫멜트 수지의 함량을 300 중량부로, 중공 미소구의 함량을 10 중량부로 조절한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 박막 폼 테이프를 제조하였다.
[ 비교예 1]
밀도가 0.866 g/㎤ 인 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머(DOW Chemical사; Infuse 9507) 100 중량부, 중공 미소구(Matsumoto사; MSH 320) 2.5 중량부, 산화방지제(Iganox 1010) 0.3 중량부 및 카본블랙(Mitsubishi사; MA600) 0.03 중량부를 포함하는 폼 형성 조성물을 이축 압출기에 투입하여 150 ℃에서 용융 혼련하고, T-다이를 통하여 두께 100 ㎛으로 박리 라이너 상에 제막한 후, 80 kGy의 선량으로 전자선 가교를 하여 박막 폼 테이프를 제조하였다.
[ 비교예 2]
2-에틸헥실아크릴레이트 및 아크릴산을 이용하여 제조된 아크릴계 핫멜트 수지 100 중량부, 중공 미소구(Matsumoto사; MSH 320) 2.5 중량부, 산화방지제(Iganox 1010) 0.3 중량부 및 착색제로서 카본블랙(Mitsubishi사; MA600) 0.03 중량부를 포함하는 폼 형성 조성물을 이축 압출기에 투입하여 150 ℃에서 용융 혼련하고, T-다이를 통하여 두께 100 ㎛으로 박리 라이너 상에 제막한 후, 80 kGy의 선량으로 전자선 가교를 하여 박막 폼 테이프를 제조하였다.
[ 비교예 3]
밀도가 0.903 g/㎤ 인 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머(LG화학사; LC100)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 박막 폼 테이프를 제조하였다.
[ 실험예 1] - 가교도 측정
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 박막 폼 테이프의 가교도(겔분율)를 ASTM D2765에 준하여 측정하였다. 구체적으로, 30 내지 60 메쉬의 분쇄된 시료를 120 메쉬의 철망 주머니에 넣고 응축기와 연결된 둥근 플라스크에 담긴 자일렌(xylene)을 이용하여 1 기압(0.1 ㎫), 110 ℃에서 12시간 동안 끓여 추출하였다. 추출 후 철망 주머니에 남은 시료의 양(㎎)을 측정하고, 이를 이용하여 가교도(겔분율; %)을 계산하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[ 실험예 2] - 박리력 측정
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 박막 폼 테이프를 50 ㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름에 배킹한 후, 2.5 cm × 11 cm의 테이프 스트립 폴리싱 처리된 유리 기재에 부착시키고, 25 ℃ 및 25 RH%의 분위기에서 24시간동안 보관한 후, 25 ℃ 및 25 RH%의 분위기에서 300 ㎜/min의 속도 및 90도의 박리 각도로 잡아 당겨지도록 인장시험기(Instron)에 장착하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. .
[ 실험예 3] - 인장강도 및 파단 신율 측정
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 박막 폼 테이프의 인장 강도 및 파단 신율은 25 ℃ 및 50 RH% 분위기에서 ASTM D638 규준에 의거하여 측정하였다. 구체적으로, 시료를 중간 부분에서의 너비가 13 mm인 "독 본(dog bone)" 형상으로 절단하고, 시료의 말단을 인스트롱 인장 시험기에 클램핑시키고 분 당 50 cm의 크로스헤드 속도로 잡아 당겨 인장 강도(kgf/㎠)와 파단 신율(%)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[ 실험예 4] - 복원율 측정
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 박막 폼 테이프를 길이 50 mm 및 폭 10 mm으로 시편을 제작하고, 제작된 시편을 길이방향으로 20 mm/s 속도로 100% 인장시킨 후, 5초 동안 유지하고, 60 ℃에서 30초 동안 방치한 후 길이를 측정하였다. 이때, 인장 전 시편의 길이(L0), 길이방향으로 20mm/s 속도로 인장시킨 후 늘어난 길이(a1), 및 60℃에서 30초 동안 방치한 후 늘어난 길이(a2)를 이용하여 하기 일반식 1에 따라 복원율을 계산하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[일반식 1]
복원율(%) = (a1-a2)/a1 × 100
[ 실험예 5] - 표면에너지 측정
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 박막 폼 테이프의 표면에너지는 Owens-Wendt-Rabel-Kaelble 방법에 의거하여, 물방울모양분석기(Drop Shape Analyzer, KRUSS사의 DSA100제품)을 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 25 ℃ 및 50 RH% 분위기에서, 시료의 표면에 탈이온화수 및 요오드화메틸렌(diiodomethane)을 각각 10번씩 떨어뜨려서 접촉각의 평균값을 구하고, Owens-Wendt-Rabel-Kaelble 방법에 수치를 대입하여 표면에너지를 구한 값은 하기 표 1과 같다.
[ 실험예 6] - 점탄성비 측정
실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 박막 폼 테이프의 점탄성비는 DMA(동적 역학적 거동 분석)를 이용한 박막 폼 테이프의 압출 유동성 평가에 의하여 구하였다. 구체적으로, 박막 폼 테이프의 가공 온도인 150 에서의 저장 탄성 계수(STORAGE MODULUS, G')와 손실 탄성 계수(LOSS MODULUS, G'')를 측정하여 점탄성비(G''/G', Phase Angle)을 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1은 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 3에 따른 박막 폼 테이프의 물성을 나타낸 것이다.
가교도
(%)		 박리력
(N/2.5㎝)		 인장강도
(kgf/㎠)		 파단 신율
(%)		 복원율
(%)		 표면에너지
(mN/m)		 점탄성비
(@150℃)
실시예 1 95 12 10.6 920 99 35.2 47.8
실시예 2 96 15 10.5 880 96 36.8 45.1
비교예 1 95 2 10.9 1000 98 32.2 48.0
비교예 2 95 10 2.1 200 72 40.1 37.4
비교예 3 95 8 11.2 900 70 34.9 44.2
상기 표 1에 따르면, 아크릴계 핫멜트 수지의 밀도가 0.9 g/㎤를 초과하는 비교예 3은 복원율이 매우 낮은 것을 알 수 있다. 이에 반하여, 실시예 1 및 2의 경우에는 매우 우수한 복원율을 가지므로, 높은 탄성력 및 탄성 복원력을 가지고 있음을 알 수 있다. 나아가, 아크릴계 핫멜트 수지를 포함하지 않는 비교예 1의 경우 매우 낮은 박리력을 나타내며, 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머를 포함하지 않는 비교예 2의 경우 매우 낮은 인장 강도를 나타내는 것을 알 수 있다.
아크릴계 핫멜트 수지만을 이용한 비교예 2의 경우, 점탄성비가 낮아 박막 폼 테이프의 제조시 가공 효율이 좋지 못하였고, 표면에너지가 높아 피착체와의 접착력이 상대적으로 저조하였다. 이에 반하여, 상기 실시예 1 및 실시예 2는 점탄성비가 높아 박막 폼 테이프를 박막으로 용이하게 제조할 수 있었으며, 상대적으로 낮은 표면에너지를 가지므로 피착체에 대한 접착력이 우수한 결과를 나타내었다.

Claims (12)

  1. 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구를 포함하고,
    0.3 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 이하의 밀도를 가지는 박막 폼 테이프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴계 핫멜트 수지와 상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머의 중량비는 4:6 내지 9:1 인 것인 박막 폼 테이프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 폼 테이프의 인장 강도는 8 kgf/㎠ 이상인 것인 박막 폼 테이프.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 폼 테이프의 파단 신율은 800 % 이상인 것인 박막 폼 테이프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 폼 테이프의 유리 기재에 대한 박리력은 8 N/2.5㎝ 이상 20 N/2.5㎝ 이하인 것인 박막 폼 테이프.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 폼 테이프의 표면 에너지는 34 mN/m 이상 40 mN/m 이하인 것인 박막 폼 테이프.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머는 용융 온도가 50 ℃ 이상 125 ℃ 이하인 것인 박막 폼 테이프.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 폼 테이프의 두께는 50 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하인 것인 박막 폼 테이프.
  9. 아크릴계 핫멜트 수지; 0.9 g/㎤ 이하의 저밀도 폴리올레핀 엘라스토머; 및 중공 미소구;를 포함하는 폼 형성 조성물을 준비하는 단계;
    상기 폼 형성 조성물을 이축 압출을 통하여 용융 혼련하는, 혼합 단계;
    상기 용융 혼련된 폼 형성 조성물을 압출하여 기재 상에 코팅하는, 코팅 단계; 및
    상기 코팅된 폼 형성 조성물을 전자선 가교를 통하여 박막 폼 테이프를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 박막 폼 테이프의 밀도는 0.3 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 이하인 것인 박막 폼 테이프의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 폼 형성 조성물은 무용제형인 것인 박막 폼 테이프의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 혼합 단계는 100 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 온도에서 용융 혼련하는 것인 박막 폼 테이프의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 코팅 단계는 T-다이를 이용하여, 50 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하의 두께로 상기 용융 혼련된 폼 형성 조성물을 기재 상에 코팅하는 것인 박막 폼 테이프의 제조방법.
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