KR101355095B1 - 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용제를 물로 대체할 수 있기 때문에 친환경 규제에 적극적으로 대응할 수 있고 사용 환경을 친환경적으로 개선할 수 있으며, 또한 에어로젤을 포함함으로써 수계형 아크릴점착제가 가지고 있는 장점과 더불어 단열성이 우수한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 수계형 에멀젼 점착소재 조성물은 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴산 모노머 중 적어도 하나의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물, 탈이온수, 계면활성제, 에어로젤, 탄산수소나트륨 및 암모늄 퍼설페이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름{AQUEOUS EMULSION PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE COMPOSITION AND ADHESIVE FILM USING THE SAME}

본 발명은 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용제를 물로 대체할 수 있기 때문에 친환경 규제에 적극적으로 대응할 수 있고 사용 환경을 친환경적으로 개선할 수 있으며, 또한 에어로젤을 포함함으로써 수계형 아크릴점착제가 가지고 있는 장점과 더불어 단열성이 우수한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름에 관한 것이다.

종래에 범용적으로 사용되는 점착제는 휘발성 유기 용제를 용매로 하여 제조하는 용제형 점착제가 대부분이다. 하지만, 산업이 고도화되면서 환경규제들이 점차 강화되고 있는데 반하여 휘발성 유기용제를 사용하는 경우 많은 환경문제들이 야기된다. 따라서 점착제 분야에서도 환경 유해 성분이 적은 점착제에 대한 요구가 증가되고 있다.

이러한 요구에 따라 최근에는 용제형 점착제를 대체할 수 있는 물을 용매로 사용하는 수성형의 점착제가 개발되고 있다. 이러한 종래기술로 한국 공개특허공보 제1996-41303호는 수성 아크릴 에멀션에 다가 알코올의 단랑체 또는 중합체를 첨가하여 제조되는 수성 점착제 조성물을 개시하고, 한국 공개특허공보 제1997-42907호는 저분자량 폴리아크릴산 등과 고분자량 폴리아크릴산 등을 특정 중량비로 배합한 수성 점착제 조성물을 개시하고 있으며, 또한 일본 공개특허공보 제2005-146271호는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, 중합성 불포화 카복실산 및 상기와 공중합 가능한 단량체의 유화 중합물인 수성 분산체 및 점착 부여 수지의 수성 에멀션을 포함하고, 점도, 응집물 발생율 및 불휘발 성분의 양이 한정된 수성 에멀션형 점착제를 개시하고 있다.

또한 이러한 수성형의 점착제에 추가적인 기능성을 부여하기 위하여 화이바(Fiber), 입자(Particle 또는 Powder) 등 다양한 필러가 활용되는 점착소재가 개발되고 있다.

이중 본 특허에서 필러로 사용하고자 하는 것은 에어로젤이라는 소재이다. 일반적으로 에어로젤은 졸-겔 반응에 의하여 제조된 습윤젤을 기-액 계면이 존재하지 않는 초임계 조건에서 수축없이 건조하여 젤의 기공구조를 그대로 유지할 수 있도록 함으로써 높은 표면적과 기공도, 낮은 밀도를 지니는 물질이다. 명명은 공기를 뜻하는 에어와 고체화된 액체를 의미하는 젤의 합성어로 에어로젤은 '공기 같은 고체'또는 'frozen smoke'로 불린다. 98%가 기체로 채워졌기 때문에 지구상에 존재하는 고체 중 가장 가벼우며, 또한 열전도율이 낮으며 사용가능온도도 높다. 그리고 밀도는 공기밀도(0,001g/m₂)의 3배인 0.003g/m₂정도이다. 이와 같은 특징으로 인해 에너지 저장 및 절약용 소재, 해수 담수화용 전극소재, 극 저유전성 소재, 광학 및 음향소재 등 여러분야에서 활용가능성을 보여주고 있다. 이러한 에어로젤은 종류는 유기, 무기, 유무기 복합소재 등 소재를 기반으로 하여 그 종류가 다양하고, 제품의 형태에 따라 분말, 과립, 모노리스, 블랑켓 등으로 분류된다. 현재는 무기소재를 기반으로 한 에어로젤 중 실리카계가 가장 많이 개발되어 상용화 되어 있다. 본 특허는 이러한 다양한 특성을 갖는 에어로젤을 점착제에 활용하여 에어로젤이 갖는 여러 가지 기능을 점착제에 부여하고자 한다.

한국 공개특허공보 제1996-41303호 한국 공개특허공보 제1997-42907호 일본 특허공개공보 제2005-146271호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 친환경 규제에 적극적으로 대응할 수 있고 사용 환경을 친환경적으로 개선할 수 있으며, 또한 수계형 아크릴점착제가 가지고 있는 장점과 더불어 단열성이 우수한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 및 이를 이용한 점착필름을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴산 모노머 중 적어도 하나의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물, 탈이온수, 계면활성제, 에어로젤, 탄산수소나트륨 및 암모늄 퍼설페이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수계형 에멀젼 점착소재 조성물에 의해 달성된다.

여기서, 상기 상기 에어로젤의 함량은 상기 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 총 중량 대비 10 내지 30중량%인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 에어로젤의 함량은 상기 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 총 중량 대비 15 내지 20중량%인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 에어로젤은 무기 실리카계로서 분말 형태인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은 기재필름과 상기 기재필름의 적어도 일 면에 상술한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물로 코팅된 수계형 에멀젼 점착소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착필름에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 용제를 물로 대체할 수 있기 때문에 친환경 규제에 적극적으로 대응할 수 있고 사용 환경을 친환경적으로 개선할 수 있으며, 또한 에어로젤을 포함함으로써 수계형 아크릴점착제가 가지고 있는 장점과 더불어 단열성이 우수한 등의 효과를 가진다.

도 1은 종래의 필러가 첨가되지 않은 점착필름의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 점착필름의 단면도.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

본 발명에 따른 수계형 에멀젼 점착소재 조성물은 에어로젤이 포함된 단열성이 우수한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 아크릴계 수계 점착제의 제조와 그 물성 향상에 관련된 것으로서 수계형 점착소재의 구성과 필러의 활용을 통한 단열성 향상을 주된 목적으로 하는 에어로젤을 포함하는 단열성이 우수한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물에 관한 것이다. 이러한 수계형 아크릴점착제를 제조하기 위해 반 회분식(Semibatch) 중합방식을 고안하고 이에 주요 중합소재인 2-EHA(2-Ethylhexyl acrylate)와 BA(Butyl acrylate)를 배합하여 가장 우수한 물성의 수계형 점착소재를 합성하는 것에 관한 것이다. 특히 합성된 수계형 아크릴점착제의 단열성을 높여주기 위해 에어로젤을 첨가하는 것이 본 발명의 핵심이다.

이를 위해 본 발명에 따른 수계형 에멀젼 점착소재 조성물은 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴산 모노머 중 적어도 하나의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물, 탈이온수, 계면활성제, 에어로젤, 탄산수소나트륨 및 암모늄 퍼설페이트을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 에어로젤은 유기계, 무기계, 유무기복합소재 등 어느 것을 사용하여도 무방하나, 본 특허에서는 무기계중 실리카계인 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 실리카계 에어로젤의 다양한 제품 형태 중 분말타입인 것이다.

또한 상기 에어로젤의 함량은 상기 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 총 중량 대비 10 내지 30중량%인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 에어로젤의 함량은 상기 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 총 중량 대비 15 내지 20중량%인 것이다. 상기 에어로젤의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 첨가제의 효과가 미미하여 그 효과를 기대하기 어렵고, 또한 30%를 초과할 경우에는 점착제 본연의 물성저하 및 첨가량에 따라 첨가제 효과가 정량적으로 증가하지 않으므로 과량 첨가할 필요가 없으며, 또한 고가의 첨가제를 과량 사용함으로써 경제성이 떨어지는 단점이 있기 때문에 상기 범위로 하는 것이 바람직하다.

그 외, 상기 에어로젤과 수계형 점착소재와의 상용성을 높이기 위해 한 두 종류의 첨가제가 포함될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 점착필름은 기재필름과 상기 기재필름의 적어도 일 면에 상술한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물로 도포된 수계형 에멀젼 점착소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기재필름은 특별히 한정되지 않으나 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 폴리에스테르계 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름 등이 사용될 수 있다.

또한 상기 수계형 에멀젼 점착소재는 50㎛이상의 두께로 코팅된 것이 바람직하다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

본 실시예는 에멀젼 중합의 방법으로 합성된다. 먼저, 아크릴점착제를 조성하기 위해 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA, 99.5%) 75g, n-부틸아크릴레이트(BA, 99.0%)150g, 메틸메타크릴레이트(MMA, 99.0%) 17,5g과 아크릴산(AA, 99.5%) 7.5g이 사용되었고, 용제로 탈이온수(Deionized water) 172.5g을 사용하였으며, 개시제로 암모늄 퍼설페이트(APS, 99.0%) 1.25g이 사용되었고 마이셀을 형성시키기 위한 계면활성제로 소듐도데실설페이트 (SDS, activity in water; 34.5~38.5%) 2g과 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염(anionic surfactant with nonionic segment) 3g이 사용되었으며, pH를 제어하기 위해 탄산수소나트륨(NaHCO₃,99.0%) 1.25g을 사용하여 수계형 에멀젼 점착소재를 만들고, 프라이머 처리한 100㎛ PI 기재필름에 코팅두께 100㎛±2㎛로 코팅한 후 100℃ 건조오븐에서 5분 동안 건조시켜 실시예 1로 하였다.

[실시예 2 내지 4]

다음으로 실시예 1에 하기 표 1과 같이 실리카계 에어로젤 분말(통상시판 중인 것 사용, 특정 회사의 제품으로 한정하지 않음)의 성분비를 포함한 수계형 에멀젼 점착소재 조성물을 제조하여 프라이머 처리한 100㎛ PI 기재필름에 코팅두께 100㎛±2㎛로 코팅한 후 100℃ 건조오븐에서 5분 동안 건조시켜 각각 실시예 2 내지 5로 하였다. 하기 표 1에서 "수계형 에멀젼 점착소재"는 "수계형 에멀젼 점착소재 조성물"에서 "에어로젤"을 제외한 구성을 의미하고 "%"는 "중량%"를 나타낸다.

	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
수계형 에멀젼 점착소재(%)	95	90	85	80
에어로젤(%)	5	10	15	20

상기 실시예 1 내지 5에 따른 수계형 에멀젼 점착소재를 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 2, 3에 나타내었다.

[실험예]

1. 초기점착력(probe tack)

초기점착력은 Texture Analyzer(Stable Micro Systems, TA-XT2i)를 이용하여 상온에서 측정하였다. 사용된 프로브(probe)는 polished stainless steel cylinder probe이며 프로브의 지름은 5 mm이다. 초기점착력은 프로브가 0.5 mm/sec의 속도로 점착제의 표면에 접근하여 1초 동안 100 gf/cm²의 힘으로 머무른 후, 10 mm/s의 속도로 떨어질 때의 힘을 측정하는 것으로 최대값을 사용하였다.

2. 박리강도(180° peel strength )

박리강도 측정에 사용되는 점착필름은 2.5 cm의 너비로 제조하였다. 점착제 필름은 스테인리스 스틸(stainless steel) 표면에 붙여진 후, 2kg의 고무롤러로 두 번 왕복하여 접착하였다. 박리강도는 Texture Analyzer(Stable Micro Systems, TA-XT2i)를 이용하여 상온에서 300 mm/min의 속도록 측정하였다. 박리강도는 측정된 값의 평균값을 이용하였다.

3. 단열성

80℃의 핫플레이트에 점착필름에서 점착층이 위로 향하게 하도록 위치시킨 후 1분후 적외선 온도계로 위의 온도를 측정하였다. 온도측정은 각 샘플당 총 5번 측정한 후 그 평균값을 취하였다.

아래 표 2는 수계형 에멀젼 점착소재에 에어로젤의 첨가량에 따른 초기점착력 및 박리강도의 결과를 나타낸 것이다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
Probe Tack(gf)	218	220	219	220	223
Peel Strength(gf)	399	395	388	385	390

상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 수계형 에멀젼 점착소재를 구성하는 에어로젤의 첨가량 범위 내에서는 에어로젤을 사용하더라도 수계형 에멀젼 점착소재의 초기점착력에는 큰 영향을 주지 않음을 알 수 있으며, 또한 본 발명을 구성하는 에어로젤의 첨가량 범위 내에서는 에어로젤을 사용하더라도 수계형 에멀젼 점착소재의 박리강도엔 큰 영향을 주지 않음을 알 수 있다.

다음으로 아래 표 3은 수계형 에멀젼 점착소재에 에어로젤의 첨가량에 따른 단열성을 확인한 결과를 나타낸다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
단열성 측정 1 (℃)	79	80	77	65	60

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 열의 전달 정도를 확인한 결과 에어로젤이 첨가된 점착소재의 단열성이 에어로젤이 첨가되지 않은 경우에 비해 상대적으로 단열성능이 부여된 것을 확인할 수 있다. 즉 상기 표 3은 핫플레이트의 온도인 80℃를 기준으로 단열로 인해 핫플레이트의 열이 점착필름 위에 어느 정도 전달되느냐로 단열성을 상대적으로 가늠한 평가결과로, 실시예 1~3의 경우는 핫플레이트와 온도가 비슷하여, 단열이 거의 되지 않는 것으로 볼 수 있으나, 실시예 4~5의 경우는 핫플레이트와 비교시 최대 20℃정도 낮은 온도로서, 앞의 실시예 1~3에 비하여, 핫플레이트의 온도 전달이 덜 되는 것을 확인함으로써 상대적으로 열전달에 둔감하다고 판단할 수 있으며, 이로써 단열성능을 나타냄을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 수계형 에멀젼 점착소재 조성물은 상기 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 총 중량 대비 15 내지 20중량%의 에어로젤을 포함하는 것이 가장 바람직함을 알 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

1 : 기재필름 2 : 수계형 에멀젼 점착소재
3 : 에어로젤 입자

Claims (5)

1. 수계형 에멀젼 점착소재 조성물에 있어서,
   2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 아크릴산 모노머 중 적어도 하나의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물, 탈이온수, 계면활성제인 소듐도데실설페이트와 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 에어로젤, 탄산수소나트륨 및 암모늄 퍼설페이트를 포함하되, 상기 에어로젤의 함량은 수계형 에멀젼 점착소재 조성물 총 중량 대비 15 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는, 수계형 에멀젼 점착소재 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 에어로젤은 실리카계 에어로젤로서 분말 형태인 것을 특징으로 하는, 수계형 에멀젼 점착소재 조성물.
5. 점착필름으로서,
   기재필름과,
   상기 기재필름의 적어도 일 면에 제1항 또는 제4항에 따른 수계형 에멀젼 점착소재 조성물로 코팅된 수계형 에멀젼 점착소재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 점착필름.

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