고무계 점착제

고무계 점착제는 천연고무나 합성고무 혹은 재생고무에 점착부여제(tackifier)를 블랜딩 한 것을 주성분으로 하며, 용도에 따라 산화방지제, 가교제, 충전제, 안료 등을 첨가하여 만든다. 일반적으로 유기용제에 용해하여 사용하며, 비교적 점착력이 뛰어나 넓은 범위에도 잘 붙는 장점과 내후성이 부족하다는 단점을 가진다. 

 

 

천연고무계 점착제

역사적으로 가장 오래 전부터 사용되어 현재까지도 주류를 이루며 포장용 테이프, 전기절연용 테이프, 전자부품 이송용 테이프, 마스킹 테이프, 표면보호 테이프, 양면테이프, 의료용 테이프 등 다양한 용도로 사용된다.

천연고무의 주성분은 sis-1,4-polyisoprene 이며, 고무계 나무의 종류와 산지에 따라 불순물이 포함되기도 한다. 주 사슬 중에 불포화 이중 결합을 가지고 있어 산소와 광, 열에 대해 노화가 일어나기 쉬운 단점이 있다. 그러나 점착부여제와의 상용성이 좋고 여러 가지 피착재에 대해 점착력이 우수하며 응집성이 뛰어나고 상대적으로 저가에 공급이 가능하다는 장점 때문에 대량으로 사용되고 있다. 

 

합성고무계 점착제

SBR, PIB, butyl 고무계, 블록 공중합체계 등을 합성고무계 점착제로 분류한다. 

1) SBR(styrene-butadiene rubber) : 통상적으로 천연고무와 병용하여 개질재로 사용되는데, SBR을 배합함으로써 천연고무에 상용성이 우수한 점착부여제를 소량 사용해도 다량 사용한 것과 유사한 점착력을 확보할 수 있을 뿐 아니라 노화에 따른 연화를 개선할 수 있다. 다만 응집력 저하가 발생하는 것을 감안하여 배합해야 한다. 

2) PIB(polyisobutyrene) : 내약품성과 내후성이 우수하고 습기 및 가스 투과율이 매우 낮아 동관 등의 방식 테이프, 표면 보호용 테이프로 사용된다. 다만 가교가 불가능해 점착제에 응력을 가했을 때 변형이 발생한다는 문제 때문에 용도가 한정된다는 단점이 있다. 

3) Butyl 고무계 : Isoprene을 소량 공중합하여 제조하며, tack을 가하기 위해서 점착부여제, polybutene 등의 연화제를 필요로 한다. 이로 인해 부족해진 응집력을 높이기 위하여 butyl 고무를 부분가교 하거나 충전제나 고분자량의 polyisoprene을 첨가하기도 한다. 

4) 블록 공중합체계 : SBS(styrene-butadiene-styrene), SIS(styrene-isoprene-styrene) 등 주로 A-B-A 형태의 블록으로 구성되는데 styrene 블록들 사이에 고무 블록을 가진 폴리머가 주성분이다. 따라서 polystyrene 분절에서 polyisoprene이나 polybutadiene 분절이 단계적으로 분리되는 상분리 구조를 생성하며, 이 때 상분리된 styrene 블록은 화학적 가교가 아닌 물리적 가교 역할을 한다. 이로 인해 블록 공중합체계 점착제는 가교형 점착제와 유사한 형상을 보이며 응집력이 높다. 

 

재생고무계 점착제

자동차 타이어 등을 탈황처리하여 얻어지는 재생 고무를 주원료로 하며, 부분 가교가 되어 있어 천연 고무계 보다 점착력과 내구성, 유지력이 우수하다. 방식 테이프, 직물 테이프, 양면 테이프 등에 이용된다. 

 

점착부여제

분자량이 수백에서 수천에 이르는 무정형 올리고머로, 상온에서 액상이나 고상의 형태를 갖는 열가소성 수지이다. 주로 고무계 점착제에 tack을 부여하여 점착의 3대 물성의 균형을 이루기 위해 사용된다. 

1) 로진(rosin)계 : 검 로진, 톨 유(tall oil) 로진, 우드 로진이 있다. 로진은 수지산이라고도 하며, 열과 광에 노출 시 쉽게 변화되는 유색 열가소성 수지인다. 불균화, 수소첨가, 중합 등을 통한 변성 로진과 이를 에스테르화 하여 열안정성, 내후성, 색상이 개선된 제품도 개발되고 있다. 

2) 터펜(terpene)계 : ⍺-pinene과 β-pinene, limonene을 단독 혹은 공중합한 중합체이다. 고무계와 상용성이 좋고 저온에서의 점착 부여에 높은 효과를 보인다. 

3) 석유수지 : 지방족(C₅), 방향족(C₉)계, 둘의 공중합계, 수첨한 C₉계 중합물이 있다. 지방족계는 환상 구조와 사슬상 구조가 혼합된 것으로 추정되며 점착 특성의 균형을 제어하기 좋아 크라프트 테이프 등에 대량으로 사용되지만 저온 tack이 부족한 문제점을 가지고 있다. 

4) 그 외 : 향기가 강한 쿠마론∙인덴(coumarone∙indene) 수지, styrene계 수지 등이 있으나 고무계 점착제에는 거의 사용하지 않는다. 

 

 

상온에서 점착성을 갖는 PSA의 시초라 할 수 있는 Johnson & Johnson 형제의 고무 반창고는 1870년대에 천연 고무에 로진과 충전제 등을 추가하여 만들어졌다고 한다. 이처럼 오랜 역사를 가지고 있는 고무계 점착제는 저렴한 원료와 저온 점착력, 비교적 높은 상온 점착력으로 인하여 대부분의 분야에 적용되고 있다. 내후성, 내열성이 부족하다는 단점이 있으나 점착부여제, 산화 안정제를 비롯한 첨가제 등으로 보안 및 개선하려는 연구가 지속되고 있고, 합성고무계 점착제의 경우 용제형 점착제의 한계를 넘어 핫멜트 점착제로도 개발되고 있다.