KR20230024541A - 내충격성이 우수한 방수테이프 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은, 발포 기재층의 발포배율을 20~50%로 조절함으로써 내구성 및 내충격성이 모두 뛰어난 내충격성이 우수한 방수테이프에 관한 것이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 내충격성이 우수한 방수테이프는 발포 기재층 및 상기 발포 기재층의 일면 및 타면에 각각 형성되는 제1 및 제2 발포 점착층을 포함하고, 상기 발포 기재층의 발포배율은 20~50%이고, 상기 제1 및 제2 발포 점착층이 발포배율은 1~20%이다.

Description

내충격성이 우수한 방수테이프 {WATERPROOF TAPE WITH EXCELLENT IMPACT RESISTANCE}
본 명세서에 개시된 내용은 내충격성이 우수한 방수테이프에 관한 것이다.
화상 표시 장치 또는 입력 장치를 탑재한 전자 기기에는 조립을 위해 양면 테이프가 주로 사용되고 있다. 한편, 이러한 양면 테이프는 전자기기의 표면을 보호하기 위한 커버 패널을 터치 패널 모듈 또는 디스플레이 패널 모듈에 접착 시키거나 터치 패널 모듈과 디스플레이 패널을 접착시키기 위해 사용하는데, 기기 내 부품간에 단차가 발생하는 경우 부품 간 접착성능이 쉽게 손실되고, 외부에서 압력이 가해지면 쉽게 파손되는 우려가 있다. 또한, 사용자가 수분이 많은 다습한 환경이나 해변과 같은 장소에서 휴대한 모바일 기기가 물에 침수하게 되면, 내부에 수분이 다량으로 침투하게 되어 기기가 망가지는 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 개선하기 위한 방법으로서, 특허문헌 1에는 폴리에스터 필름의 상부면에 아크릴 발포폼 코팅층을 형성하여 이루어진 기재층, 상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되는 접착층 및 상기 접착층의 외표면에 형성되는 이형층으로 이루어진 내충격성이 우수한 터치스크린 패널용 양면테이프에 대해 개시되어 있다.
전술한 특허문헌 1은 터치스크린 패널 모듈과 액정모듈 사이에 위치하여 터치스크린 패널 모듈과 액정모듈을 견고하게 접착하며, 우수한 내열성과 내충격성을 나타내는 구조를 제시하고 있으나 폴리에스터 필름 포함 5개의 층으로 구성되어 있기 때문에 조직이 치밀하지 않고 두께가 두꺼워질 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0092112호(2013.08.20)
개시된 내용은 두께가 얇으며 조직이 치밀할 뿐만 아니라 내충격성과 방수성이 뛰어난 내충격성이 우수한 방수테이프를 제공하고자 한다.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 내충격성이 우수한 방수테이프는 발포 기재층 및 상기 발포 기재층의 일면 및 타면에 각각 형성되는 제1 및 제2 발포 점착층을 포함하고, 상기 발포 기재층의 발포배율은 20~50%이고, 상기 제1 및 제2 발포 점착층이 발포배율은 1~20%이다.
또한, 상기 발포 기재층은 우레탄계 수지 100중량부, 용매 90~110중량부, 발포제 0.01~10중량부 및 경화제 0.01~5중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 발포 점착층은 아크릴계 수지 100중량부, 용매 90~110중량부, 발포제 0.01~10중량부, 경화제0.01~5중량부 및 가소제 0.01~3중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방수테이프의 CFD(Compression force deflection)는 15~30%일 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 내충격성이 우수한 방수테이프는 발포 기재층의 발포배율을 20~50%로 조절함으로써 내구성 및 내충격성이 모두 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 내충격성이 우수한 방수테이프를 나타낸 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 개시된 내용의 바람직한 실시예의 구성 및 작용 효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 내충격성이 우수한 방수테이프를 나타낸 분해사시도이다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 내충격성이 우수한 방수테이프를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에 개시된 내충격성이 우수한 방수테이프(100)는 발포 기재층(10) 및 상기 발포 기재층(10)의 일면 및 타면에 각각 형성되는 제1 및 제2 발포 점착층(21, 22)을 포함할 수 있다. 이와 같은 방수테이프(100)의 CFD(최대 압축량, Compression force deflection)는 15~30% 범위일 수 있다.
발포 기재층(10)은 테이프(100)의 기재가 되는 층으로, 발포배율은 20~50%일 수 있는데, 이때, 평균 기포 직경은 0.1~50㎛, 바람직하게는 0.1~10㎛, 더욱 바람직하게는 0.1~5㎛일 수 있다. 상기 발포배율이 20% 미만이면, 인장강도 및 신율이 100% 미만으로 저조할 수 있고, 50%를 초과하면, 내충격성이 나빠질 수 있다. 상기 언급한 발포배율을 만족하는 경우 내구성 및 내충격성이 매우 우수하고, 밀도 0.5~0.8g/㎤, 인장강도 3.0~5.5kgf/25mm, 및 신율 200% 이상을 만족할 수 있다. 한편, 발포 기재층(10)의 두께는 10~300㎛, 바람직하게는 50~150㎛일 수 있는데, 이는 두께가 10㎛ 미만이면, 외부의 충격에 의해 방수테이프가 쉽게 변형되거나 수축되는 문제가 발생될 수 있고, 300㎛를 초과하면, 방수테이프의 전체 두께가 두꺼워질 수 있으며, 발포 점착층의 두께가 상대적으로 얇게 형성됨에 따라 내충격성 및 점착 성능이 저하될 수 있으므로 바람직하지 못하다.
이러한, 발포 기재층(10)은 우레탄계 수지 100중량부, 용매 90~110중량부, 발포제 0.01~10중량부 및 경화제 0.01~5중량부로 이루어질 수 있다.
우레탄계 수지는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 70중량부 및 이소포론다이이소시아네이트 20 내지 40중량부를 포함하며, 중량 평균 분자량이 50,000 내지 120,000인 것일 수 있다. 이러한 우레탄계 수지는 100중량부로 포함될 수 있다.
용매는 점도 보정 및 점착 코팅 시 작업성, 점착 표면과 내부의 건조를 조정하기 위한 첨가하는 물질로, 그 사용에 있어서 크게 제한은 없다. 용매로는 톨루엔(Toluene), 메틸알콜(Methanol), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 및 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상, 바람직하게는 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone)을 사용할 수 있다. 이러한 용매는 우레탄계 수지 100중량부에 대하여, 90~110중량부로 포함될 수 있다. 상기 언급한 범위를 벗어나는 경우 점도가 낮아지고 방수테이프의 접착 성능이 저하될 수 있다.
발포제는 압출/사출 공정으로 제품을 생산할 때 가스를 발생시켜 기공 격자를 형성함으로써 제품의 무게를 줄이고 완충성, 신율, 내충격성을 부여하기 위해 첨가하는 물질로, 물리 발포제와 화학 발포제가 있다. 물리 발포제로는 펜테인, 헥세인, 및 프레온 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있고, 화학 발포제로는 탄산수소 소듐과 같은 바이카보네이트계의 무기 발포제를 사용하거나 히드라진(Hydrazine)과 우레아(Urea)의 중합과 산화반응으로 제조된 아조디카본아미드(Azodicarbonamide, ADCA), p,p'-옥시비스벤젠설포닐하이드라지드 (p,p'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide), OBSH), 톨루엔설포닐하이드라지드 (p-Toluenesulfonylhydrazide), 디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N'-Dinitroso pentamethylene tetramine, DPT), 및 바륨아조디카복실레이트(Bariumazodicarboxylate, BaAC)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유기 발포제를 사용할 수 있다. 이 중 유기 발포제는 120~200℃의 온도에서 분해 및 질소, 탄화수소 가스, 이산화탄소 가스를 발생함에 따라 기포를 형성할 수 있다. 이러한 발포제는 우레탄계 수지 100중량부에 대하여, 0.01~10중량부, 바람직하게는 0.1~1중량부로 포함될 수 있는데, 이는 발포제가 0.01중량부 미만이면, 발포효율성이 저하되어 내충격성이 저하되고, 10중량부를 초과하면, 발포제로부터 발생하는 기체에 의해 필요 이상의 기포가 생성되어 기계적 물성이 저하될 수 있다. 상기 언급한 범위를 만족하는 경우, 발포제로부터 발생하는 기체에 의해 다수의 기공이 적절한 조밀도를 가지고 형성됨으로써 부착성 및 내충격성이 우수할 수 있다.
경화제는 수지 간 가교 결합을 할 수 있도록 하기 위해 첨가하는 물질로 고분자의 관능기의 형태에 따라 적절히 선택 및 혼합하여 사용할 수 있다. 경화제로는 톨루엔디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 및 이소시아네이트(Isocyanate)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이러한 경화제는 우레탄계 수지 100중량부에 대하여, 0.01~5중량부, 바람직하게는 0.1~1중량부로 포함될 수 있는데, 0.01중량부 미만이면, 경도가 낮아지며 경화가 늦어질 수 있고, 5중량부를 초과하면, 경도가 과도하게 증가함으로써, 내반발성 저하에 따른 들뜸 현상이 쉽게 나타날 수 있다.
발포 점착층(20)은 발포 기재층(10)의 일면 및 타면에 각각 형성되는 제1 및 제2 발포 점착층(21, 22)을 포함하고, 발포배율은 1~20%일 수 있는데, 이때, 평균 기포 직경은 0.1~50㎛, 바람직하게는 0.1~10㎛, 더욱 바람직하게는 0.1~5㎛일 수 있다. 한편, 제1 및 제2 발포 점착층(21, 22)의 두께는 각각 10~150㎛, 바람직하게는 30~70㎛일 수 있다. 제1 및 제2 발포 점착층(21, 22)의 두께가 10㎛ 미만이면, 점착성능과 내충격성이 저하될 수 있고, 150㎛ 를 초과하면, 점착성능이 떨어지거나, 원하는 신율을 구현하기 어려울 수 있다. 발포 점착층(20)이 상기 언급한 범위를 만족하는 경우, 방수테이프의 적절한 가공성 및 내구성을 구현할 수 있다.
이러한, 발포 점착층(20)은 아크릴계 수지 100중량부, 용매 90~110중량부, 발포제 0.01~10중량부, 경화제 0.01~5중량부 및 가소제 0.01~3중량부를 포함할 수 있다. 용매, 발포제 및 경화제에 대해서는 상기에서 상세하게 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
아크릴계 수지는 발포 점착층(20)의 점착도를 조절하기 위해 첨가하는 물질로, 2종 이상의 혼합 모노머 성분의 공중합체로서, 노르말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 아크릴산을 포함하고, 바람직하게는 아크릴계 수지는 노르말부틸아크릴레이트 40~60중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 30~90중량부, 메틸아크릴레이트 1~10중량부, 시클로헥실메타크릴레이트 1~5중량부, 아크릴산 1~10중량부가 중합된 것일 수 있으며, 이때 중량평균 분자량은 500,000~700,000, 바람직하게는 600,000일 수 있다. 이러한 아크릴계 수지는 상기 언급한 범위를 만족하는 경우 발포 점착층(20)의 점도가 적절히 조절되어 밀착성 및 점착력이 동시에 우수할 수 있다.
용매는 아크릴계 수지 100중량부에 대하여, 90~110중량부 그 사용함량에 대해서는 크게 한정하지 아니한다.
발포제는 아크릴계 수지 100중량부에 대하여, 0.01~10중량부, 바람직하게는 0.01~0.5중량부로 포함될 수 있다.
경화제는 아크릴계 수지 100중량부에 대하여, 0.01~5중량부, 바람직하게는 0.1~1중량부로 포함될 수 있다.
가소제는 유연성 및 탄성을 주어 성형하기 쉽도록 하기 위해 첨가하는 물질로개시된 내용에서는 아디프산(Adipic acid)을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 가소제 0.01~3중량부, 바람직하게는 0.1~1중량부로 포함될 수 있는데, 이는 가소제가 0.01중량부 미만이면, 탄성률과 유연성이 저조할 수 있고, 3중량부를 초과하면, 방수테이프가 푹신해질 수 있으므로 바람직하지 못하다.
<실시예 1 내지 6>
하기 표 1에 기재된 성분을 혼합하여 콤마 코팅하고, 170℃로 건조 및 발포하여 실시예 1 내지 6의 발포 기재층을 제조하였다.
표 1에서 성분의 함량은 중량부이다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
우레탄계 수지 100 100 100 100 100 100
발포제 MSH-320 1 0.8 0.6 0.4 1 1
경화제 이소시아네이트 1 1 1 1 1 1
용매 메틸에틸케톤 100 100 100 100 100 100
발포배율(%) 50 40 30 20 50 50
두께(㎛) 75 75 75 75 75 75
<실시예 7 내지 12>
실시예 1 내지 6의 발포 기재층의 상면 및 하면에 각각 하기 표 2에 기재된 성분을 혼합하여 콤마 코팅하고, 170℃로 건조 및 발포하여 제1 및 제2 발포 점착층을 형성함으로써 실시예 7 내지 12의 방수테이프를 제조하였다.
표 2에서 성분의 함량은 중량부이다.
구분 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12
발포 기재층 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
발포
점착층		 아크릴계 수지 100 100 100 100 100 100
발포제 MSH-320 0.02 0.02 0.02 0.02 0.2 0.4
경화제 이소시아네이트 1 1 1 1 1 1
가소제 아디프산 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
용매 메틸에틸케톤 100 100 100 100 100 100
발포배율(%) 1 1 1 1 10 20
<비교예 1 내지 5>
실시예 1 내지 6의 제조방법과 동일한 방법으로 비교예 1 내지 5의 발포 기재층을 제조하였다.
표 3에서 성분의 함량은 중량부이다.
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
우레탄계 수지 - 100 100 100 100
PET계 수지 100 - - - -
발포제 MSH-320 - 0 1.2 1 0.2
경화제 이소시아네이트 - 1 1 1 1
용매 메틸에틸케톤 - 100 100 100 100
발포배율(%) 0 0 60 50 10
두께(㎛) 75 75 75 75 75
<비교예 6 내지 10>
실시예 6 내지 12의 제조방법과 동일한 방법으로 비교예 6 내지 10의 방수테이프를 제조하였다.
표 4에서 성분의 함량은 중량부이다.
구분 비교예6 비교예7 비교예8 비교예9 비교예10
발포 기재층 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
발포
점착층		 아크릴계 수지 100 100 100 100 100
발포제 MSH-320 0 0 0 0.6 0.02
경화제 이소시아네이트 1 1 1 1 1
가소제 아디프산 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
용매 메틸에틸케톤 100 100 100 100 100
발포배율(%) 0 0 0 30 1
실험예 1. 물리적 특성 평가
실시예 1 내지 실시예 6, 비교예 1 내지 5에 따른 발포 기재층의 물리적 특성을 평가하기 위하여 하기와 같이 실험을 실시하였다.
(1) 밀도
시편을 가로 3cm×세로 3cm로 자른 후, 고체비중계(Shinko Denshi, DME-220E)를 이용하여 측정하였다.
(2) 인장강도
인장강도는 ASTM D 3330에 따라 만능시험기(UTM)(Texture Analyzer XT Plus, Stable micro systems社)을 사용하여 측정하였다. 스테인리스 스틸 기재에 시편 5개를 각각 2kg 롤러로 2회 왕복 롤링 사용하여 부착시키고, 상온에서 30분 동안 방치한 후에 25mm/분의 박리속도 및 180°의 박리각도 조건으로 시편을 스테인리스 스틸 기재로부터 박리시키면서 인장강도를 측정하였으며, 이들의 평균값을 계산하여 나타내었다.
(3) 신율
시편을 가로 25mm×세로 150mm로 자른 후, UTM 설비를 사용하여 50mm/min의 속도로 당기면서 파단될 때의 거리를 측정하였다.
표 5 및 표 6은 실험예 1의 평가 결과를 나타낸 표이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
밀도(g/㎤) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.5 0.5
인장강도(gf/25mm) 3.1 4.0 4.5 5.1 3.1 3.1
신율(%) 210 240 300이상 300이상 210 210
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
밀도(g/㎤) 1.4 1.0 0.4 0.5 0.9
인장강도(gf/25mm) 3.1 6.5 2.5 3.1 5.9
신율(%) 40 300이상 170 210 300이상
그 결과, 실시예 1 내지 실시예 6이 비교예 1 내지 5에 비해 전반적으로 밀도, 인장강도 및 신율 모두 우수한 수준으로 나타남을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 물성 특성 평가
실시예 7 내지 실시예 12, 비교예 6 내지 10에 따른 방수테이프의 물성 특성을 평가하기 위하여 하기와 같이 실험을 실시하였다.
(1) CFD
가로 25mm×세로 25mm로 시편을 절단 후 8mm가 되도록 적층하고 인장 시험기(Load cell 100kg)를 사용하여 압축 모드로 압축하여 최대 압축량(CFD)을 측정하였다.
(2) 내충격성
수직 내충격성과 전단 내충격성은 듀폰 충격시험기를 이용하였으며, 가로 15.5mm×세로 15.5mm×두께 0.7mm인 시편을 부착하고, 50 내지 1000g Load를 일정 높이에서 낙하 시, 시편이 분리되는 높이의 운동에너지를 계산하였으며, 압착조건은 5bar×5sec이다.
구분 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12
CFD(%) 26 21 17 15 30 25
내충격성 Dupont 수직
(mJ)		 8 14 10 11 6 1
Dupont 전단
(mJ)		 5 10 11 13 7 1
구분 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
CFD(%) 6 7 29 38 10
내충격성 Dupont 수직
(mJ)		 8 14 10 11 6
Dupont 전단
(mJ)		 5 10 11 13 7
그 결과, 실시예 7내지 실시예 12는 비교예 6 내지 10에 비해 내충격성이 우수한 수준으로 나타났으며, CFD 또한, 15~30%범위를 만족함을 확인할 수 있었다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.
100: 방수테이프
10: 기재층
20: 발포 점착층
21: 제1 발포 점착층
22: 제2 발포 점착층

Claims (7)

  1. 발포 기재층; 및
    상기 발포 기재층의 일면 및 타면에 각각 형성되는 제1 및 제2 발포 점착층;을 포함하고,
    상기 발포 기재층의 발포배율은 20~50%이고, 상기 제1 및 제2 발포 점착층이 발포배율은 1~20%인 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포 기재층은 우레탄계 수지 100중량부, 용매 90~110중량부, 발포제 0.01~10중량부 및 경화제 0.01~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발포 점착층은 아크릴계 수지 100중량부, 용매 90~110중량부, 발포제 0.01~10중량부, 경화제 0.01~5중량부 및 가소제 0.01~3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지는 노르말부틸아크릴레이트 40~60중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 30~90중량부, 메틸아크릴레이트 1~10중량부, 시클로헥실메타크릴레이트 1~5중량부, 아크릴산 1~10중량부가 중합된 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발포제는 아조디카본아미드, p,p'-옥시비스벤젠설포닐하이드라지드, 톨루엔설포닐하이드라지드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민 및 바륨아조디카복실레이트 중에서 선택되는 하나 이상이고,
    상기 경화제는 톨루엔디이소시아네이트 및 이소시아네이트 중에서 선택되는 하나 이상이며,
    상기 용매는 톨루엔, 메틸알콜, 에틸아세테이트 및 메틸에틸케톤 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가소제는 아디프산인 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방수테이프의 CFD(Compression force deflection)는 15~30%인 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 방수테이프.
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