KR20200057497A

KR20200057497A - 실란 개질 아크릴 점착제 조성물

Info

Publication number: KR20200057497A
Application number: KR1020180141984A
Authority: KR
Inventors: 김구니; 전민석
Original assignee: 한국신발피혁연구원
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2020-05-26
Also published as: KR102139334B9; KR102139334B1

Abstract

본 발명은 실란 개질 아크릴 점착제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 실란과 공중합한 실란 개질 아크릴 점착제 조성물을 제공함으로써, 실리콘 점착제 대비 낮은 가격의 아크릴 점착제를 사용하면서도 실리콘 소재에 대한 우수한 점착력을 구현할 수 있도록 하는, 실란 개질 아크릴 점착제 조성물에 관한 것이다.

Description

실란 개질 아크릴 점착제 조성물{ACRYLIC ADHESIVE COMPOSITION MODIFIED SILANE}

본 발명은 실리콘 소재에 대한 우수한 점착력을 구현하는, 실란 개질 아크릴 점착제 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 점착제는 가해주는 압력만으로도 피착재에 충분히 접착되는 물질로서, 접착제에 비해서 응집력이 낮고 응력완화가 빠르며 외력에 대해서 쉽게 변형이 일어나는 점탄성적인 거동을 나타내며, 점착제에 사용되는 원료는 천연고무, 합성고무, 아크릴, 실리콘 등의 열가소성 수지로 대부분 탄성의 성질을 지니고 있으므로 점성의 성질을 부여하기 위해서 저분자량의 물질을 섞어서 사용하여 점탄성을 지니게 된다.

한편, 점착제의 원료 중 최근 아크릴 점착제는 고무계 점착제를 대체하여 급속히 사용이 증가하고 있으며, 용제형, 수계 에멀젼형, 핫멜트형, 100% 솔리드 반응형 점착제 등 폭넓은 형태로 사용이 가능하며, 또한, 아크릴계 점착제는 고무계 점착제에 비하여 내후성, 내열성, 내한성, 내유성 등이 뛰어나고 여러 가지 목적 및 용도에 맞추어 비교적 쉽게 만들 수 있다. 따라서 점착제품이 현재와 같이 다종다양한 용도로 사용될 수 있게 된 것은 아크릴 점착제의 출현에서 비롯되었다고 할 수 있다.

하지만 종래 아크릴 점착제는 강한 극성을 가진 관능기로 이루어져 있어 비극성의 실리콘 소재와 부착이 되지 않아 실리콘 소재의 점착에 사용되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 실리콘 소재의 점착을 위해서는 아크릴 점착제 대비 가격이 높은 실리콘 점착제를 사용해야하는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1082450호 "아크릴계 점착제 조성물" 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-1202532호 "아크릴계 점착제 조성물" 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허공보 제10-1385033호 "아크릴계 점착제 조성물" 특허문헌 4 : 대한민국 등록특허공보 제10-1309810호 "아크릴계 점착제 조성물"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실란과 공중합한 실란 개질 아크릴 점착제 조성물을 제공함으로써, 실리콘 점착제 대비 낮은 가격의 아크릴 점착제를 사용하면서도 실리콘 소재에 대한 우수한 점착력을 구현할 수 있도록 함을 과제로 한다.

본 발명은 아크릴 점착제 조성물에 있어서, 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 실란 3 ~ 10 중량부, 개시제 0.05 ~ 0.10 중량부 및 용매를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 실란 개질 아크릴 점착제 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.

여기서 상기 단량체 혼합물은, 부틸아크릴레이트(Butyl acrylate) 68 ~ 77 중량%, 부틸메타크릴레이트(Butyl methacrylate) 20 ~ 24 중량%, 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate) 2 ~ 5 중량% 및 아크릴릭 에시드(Acrylic acid) 1 ~ 3 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 실란은 3-(트리메톡시실리릴)프로필 메타크릴레이트(3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate)를 사용하고, 상기 개시제는 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide)를 사용하며, 상기 용매는 톨루엔(Toluene) 또는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)을 사용하되, 점착제 총 고형분이 30 ~ 40 중량%가 되도록 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 실리콘 점착제 대비 낮은 가격의 아크릴 점착제를 사용하면서도 실리콘 소재에 대한 우수한 점착력을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명은 실란 개질 아크릴 점착제 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 실란 개질 아크릴 점착제 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 실란 개질 아크릴 점착제 조성물은 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 실란 3 ~ 10 중량부, 개시제 0.05 ~ 0.10 중량부 및 용매를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 실란과 공중합한 실란 개질 아크릴 점착제 조성물을 제공함으로써, 실리콘 점착제 대비 낮은 가격의 아크릴 점착제를 사용하면서도 실리콘 소재에 대한 우수한 점착력을 구현할 수 있도록 하는 것이다.

보다 구체적으로 상기 단량체 혼합물은 부틸아크릴레이트(Butyl acrylate) 68 ~ 77 중량%, 부틸메타크릴레이트(Butyl methacrylate) 20 ~ 24 중량%, 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate) 2 ~ 5 중량% 및 아크릴릭 에시드(Acrylic acid) 1 ~ 3 중량%로 이루어진다.

여기서, 상기 단량체 혼합물의 종류나 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우, 점착력의 향상 효과가 미비해질 우려가 있다.

한편, 상기 실란은, 아크릴 점착제를 실란 개질시키기 위해 첨가되는 것으로 3-(트리메톡시실리릴)프로필 메타크릴레이트(3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate)를 사용하며, 그 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 개질이 제대로 이루어지지 않아 실리콘 소재에 대한 점착력 향상효과가 미비해질 우려가 있다.

상기 개시제는, 상기 각 단량체를 반응시키기 위해 첨가되는 것으로, 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide)를 사용하며, 그 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 점착력이 미비해지거나 또는 미반응의 단량체 구성성분들이 조성물 내에 잔류할 우려가 있다.

상기 용매는, 점도조절을 위해 첨가되는 것으로 톨루엔(Toluene) 또는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)을 사용하되, 실란의 함량에 따라 그 함량의 조절이 가능하며, 바람직하게는 점착제 총 고형분이 30 ~ 40 중량%가 되도록 첨가한다.

또한 실란의 첨가에 따른 아크릴점찰제 조성물의 백탁현상(Haze)이 발생할 우려가 있으므로 실란의 증가에 따라 톨루엔의 사용비율을 증가시켜 전체적인 극성의 조절을 이루는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각 물질을 이용한 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 단량체 혼합물 전체 함량 중 30 중량%와, 용매 전체 함량 중 25 중량%와, 개시제 전체 함량 중 30 중량%를 반응조에 혼합하고 질소 퍼지(purge) 후, 80℃에서 개시반응을 진행시킨다. 그리고 초기 개시반응하여 점도 상승 확인 후 나머지 단량체 70 중량%, 용매 75 중량% 및 개시제 70 중량%를 5시간에 걸쳐 드롭핑(dropping) 하며 점도가 급격히 상승할 때 용매를 추가적으로 넣어 점도를 조절를 조절한다. 드롭핑 종료 30분후 전환율 80~85% 도달 시점에 해당량의 실란을 10%로 용매에 희석하여 1시간동안 드롭핑 한 후, 전환(conversion)률이 100% 이상 도달할때까지 반응유지하며 용매를 지속적으로 드롭핑하여 최종 고형분 30 ~ 40 중량%를 맞추고 실온으로 냉각하여 반응을 종료시켜 제조한다.

여기서, 제조 조건이 상기 범위를 벗어날 경우 단량체가 충분히 중합되지 않거나 또는 급격한 반응이 진행될 우려가 있다. 또한 실란의 첨가 시점이 전환율 80~85%에서 첨가시 아크릴점착제조성물의 겔화를 방지 할 수 있으며 전환율 80%이하에서 참가시 아크릴점착제조성물의 겔화가 발생 할 가능성이 있고, 전환율 85%이상에서 실란 첨가시 주쇄에 실란의 중합이 이루어지지 않을 가능성이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 들면서 상세히 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

1. 아크릴 점착제 조성물의 제조

(실시예 1)

부틸아크릴레이트 75 중량%, 부틸메타크릴레이트 22 중량%, 글리시딜메타크릴레이트 2 중량% 및 아크릴릭 에시드 1 중량%를 혼합하여 단량체 혼합물을 제조하였다. 그리고 상기 단량체 혼합물 전체 함량(100 중량부) 중 30 중량%와, 용매(톨루엔) 25 중량부(단량체 혼합물 100 중량부 대비)와, 개시제(벤조일 퍼옥사이드) 전체 함량(단량체 혼합물 100 중량부 대비 0.08 중량부) 중 30 중량%를 반응조에 혼합하고 질소 퍼지(purge) 후, 80℃에서 개시반응을 진행시켰다. 그리고 초기 개시반응하여 점도 상승 확인 후 나머지 단량체 70 중량%, 용매 75 중량부 및 개시제 70 중량%를 5시간에 걸쳐 드롭핑(dropping) 하며 점도가 급격히상승할 때 용매를 추가적으로 넣어 점도를 조절하고, 드롭핑 종료 30분후 전환율 80~85% 도달 시점에 해당량의 실란(3-(트리메톡시실리릴)프로필 메타크릴레이트) 3 중량부를 10%로 용매에 희석하여 1시간동안 드롭핑 한 후, 전환(conversion)률이 100%이상 도달할때까지 반응유지하며 용매를 지속적으로 드롭핑하여 최종 고형분 35 중량%를 맞추고 실온으로 냉각하여 반응을 종료시켜 아크릴 점착제 조성물을 제조하였다.

(실시예 2)

부틸아크릴레이트 68 중량%, 부틸메타크릴레이트 24 중량%, 글리시딜메타크릴레이트 5 중량% 및 아크릴릭 에시드 3 중량%를 혼합하여 단량체 혼합물을 제조하였다. 그리고 상기 단량체 혼합물 전체 함량(100 중량부) 중 30 중량%와, 용매(메틸에틸케톤) 25 중량부(단량체 혼합물 100 중량부 대비)와, 개시제(벤조일 퍼옥사이드) 전체 함량(단량체 혼합물 100 중량부 대비 0.05 중량부) 중 30 중량%를 반응조에 혼합하고 질소 퍼지(purge) 후, 80℃에서 개시반응을 진행시켰다. 그리고 초기 개시반응하여 점도 상승 확인 후 나머지 단량체 70 중량%, 용매 75 중량부 및 개시제 70 중량%를 5시간에 걸쳐 드롭핑(dropping) 하며 점도가 급격히상승할 때 용매를 추가적으로 넣어 점도를 조절하고, 드롭핑 종료 30분후 전환율 80~85% 도달 시점에 해당량의 실란(3-(트리메톡시실리릴)프로필 메타크릴레이트) 5 중량부를 10%로 용매에 희석하여 1시간동안 드롭핑 한 후, 전환(conversion)률이 100%이상 도달할때까지 반응유지하며 용매를 지속적으로 드롭핑하여 최종 고형분 30 중량%를 맞추고 실온으로 냉각하여 반응을 종료시켜 아크릴 점착제 조성물을 제조하였다.

(실시예 3)

부틸아크릴레이트 77 중량%, 부틸메타크릴레이트 20 중량%, 글리시딜메타크릴레이트 2 중량% 및 아크릴릭 에시드 1 중량%를 혼합하여 단량체 혼합물을 제조하였다. 그리고 상기 단량체 혼합물 전체 함량(100 중량부) 중 30 중량%와, 용매(메틸에틸케톤) 25 중량부(단량체 혼합물 100 중량부 대비)와, 개시제(벤조일 퍼옥사이드) 전체 함량(단량체 혼합물 100 중량부 대비 0.10 중량부) 중 30 중량%를 반응조에 혼합하고 질소 퍼지(purge) 후, 80℃에서 개시반응을 진행시켰다. 그리고 초기 개시반응하여 점도 상승 확인 후 나머지 단량체 70 중량%, 용매 75 중량부 및 개시제 70 중량%를 5시간에 걸쳐 드롭핑(dropping) 하며 점도가 급격히상승할 때 용매를 추가적으로 넣어 점도를 조절하고, 드롭핑 종료 30분후 전환율 80~85% 도달 시점에 해당량의 실란(3-(트리메톡시실리릴)프로필 메타크릴레이트) 10 중량부를 10%로 용매에 희석하여 1시간동안 드롭핑 한 후, 전환(conversion)률이 100%이상 도달할때까지 반응유지하며 용매를 지속적으로 드롭핑하여 최종 고형분 40 중량%를 맞추고 실온으로 냉각하여 반응을 종료시켜 아크릴 점착제 조성물을 제조하였다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일하게 제조하되, 실란을 혼합하지 않았다.

(비교예 2)

실시예 2와 동일하게 제조하되, 실란을 혼합하지 않았다.

(비교예 3)

실시예 3과 동일하게 제조하되, 실란을 혼합하지 않았다.

2. 아크릴 점착제 조성물의 평가

KS T1028 및 KSM ISO 29862의 시험방법에 따라 상기 실시예 및 비교예에 따른 아크릴 점착제 100 중량부에 대하여, 헥사메틸렌디이소시아네이트 트라이머(hexamethylenediisocyanate trimer) 경화제 0.4 중량부를 첨가하여 혼합하고 이를 실리콘 시트에 도포하여 110℃에서 건조 및 경화한 후, 이형 필름을 부착하고 50℃에서 24시간 숙성시켜 시험편을 제조하였다. 그리고 상기 제작된 시험편을 23±2℃, 상대습도 50±5%의 상태에서 24시간 방치한 후 300±30 mm/min의 속도로 180˚ 박리강도를 측정하였으며 그 결과는 아래 [표 1]과 같다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
박리강도 (kgf/inch)	1.5	1.6	1.5	0.05	0.08	0.05

상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아크릴 점착제 조성물은 실란과 공중합한 실란 개질 아크릴 점착제 조성물로써 실란이 첨가되지 않은 비교예에 비하여 실리콘 소재에 대한 우수한 점착력을 구현함을 알 수 있다.

실시예에 따른 아크릴 점착제 조성물은 박리 후 실리콘시트에 부착되어 피착면에 전이가 없지만 비교예의 아크릴 점착제 조성물은 박리후 실리콘시트에서 박리되어 피착면에 전이되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실란 개질 아크릴 점착제 조성물을 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

아크릴 점착제 조성물에 있어서,
단량체 혼합물 100 중량부에 대하여, 실란 3 ~ 10 중량부, 개시제 0.05 ~ 0.10 중량부 및 용매를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 실란 개질 아크릴 점착제 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 단량체 혼합물은,
부틸아크릴레이트(Butyl acrylate) 68 ~ 77 중량%, 부틸메타크릴레이트(Butyl methacrylate) 20 ~ 24 중량%, 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate) 2 ~ 5 중량% 및 아크릴릭 에시드(Acrylic acid) 1 ~ 3 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 실란 개질 아크릴 점착제 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 실란은, 3-(트리메톡시실리릴)프로필 메타크릴레이트(3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate)를 사용하고,
상기 개시제는, 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide)를 사용하며,
상기 용매는, 톨루엔(Toluene) 또는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)을 사용하되, 점착제 총 고형분이 30 ~ 40 중량%가 되도록 사용하는 것을 특징으로 하는, 실란 개질 아크릴 점착제 조성물.