부착 후 쉽게 뗄 수 있는 UV 박리 테이프-1편

UV 박리 테이프는 피착재에 붙인 후 UV를 조사하여 점착제를 추가 경화함으로써 쉽게 박리할 수 있도록 설계한 점착테이프를 지칭한다. 일반적인 UV 경화형 점착제는 UV에 의한 라디칼 반응을 통해 중합체를 형성함으로써 점착제를 제조하는 것이고, 본 글에서 소개하고자 하는 것은 기형성 된 점착제가 UV에 의한 2차 경화를 통해 점착력이 급격히 낮아지는 점착테이프이다. 

 

1. UV  경화 반응이란? 

UV(자외선)의 파장은 200~400nm로 강한 에너지를 가지고 있어 광개시제가 이 에너지에 의해 라디칼을 생성할 수 있다. 이때 생성된 라디칼이 아크릴 관능기 등의 탄소-탄소 이중결합을 공격하여 사슬을 형성하는 것이 UV에 의한 경화 반응이다. 광개시제의 라디칼 개시 → 성장 → 종결의 단계로 진행되며 그 속도가 매우 빠르다. 

 

2. UV  후경화란? 

UV 후경화는 열 혹은 UV에 의한 1차 경화로 점착제를 형성하고 2차로 UV 경화를 진행하여 가교화 시키는 시스템을 의미한다. 2차 경화에 의한 가교는 점착력을 증가시킬 수도, 반대로 감소시킬 수도 있는데, UV 박리 테이프는 점착제의 가교도를 증가시킴으로써 응집력을 높여 피착재로부터 쉽게 박리할 수 있도록 설계한다. 아래에 UV 박리 테이프의 개념을 그림으로 나타내었다. 

UV 박리 테이프의 개념 모식도

 

초기 점착력은 약 50gf/inch ~ 2,000gf/inch 정도로 다양하게 설정할 수 있으나, UV 조사 후의 후기 점착력은 보통 20gf/inch 이하로 저하되도록 설계한다. 

 이러한 경화 메커니즘은 여러가지가 제안되고 있으며, 이 중 열+UV 경화 메커니즘은 1차 열경화를 통해 중합체의 -OH 기나 -COOH 기가 -NCO 기 등을 가진 열경화제(cross linker)와 반응하여 성긴 망 구조를 형성함으로써 점착력을 구현하고, 2차 UV 경화를 통해 다관능 아크릴레이트가 촘촘한 그물망 구조를 형성하여 중합체의 부피를 수축시켜 점착력이 저하되는 것이다. 

 

열+UV 경화 시스템의 메커니즘

 

이를 종합하여 UV 박리 테이프의 개념을 정리하면 아래 그림과 같이 설명할 수 있다. 

UV 박리 테이프의 메커니즘

 

1차 경화는 용제형 아크릴 점착제와 경화 메커니즘이 유사하다. 아크릴 중합체의 말단에 있는 -COOH 기가 열경화제의 에폭시기와 반응하거나 -OH 기가 이소시아네이트와 반응하여 중합체들 사이에 가교가 형성되는 것이다. 이때 monomer는 반응에 참여하지 않고 가교된 중합체 사이에 혼합된 상태로 존재하며, 점착제의 유동성과 tack에 영향을 미친다. 1차 경화가 진행된 점착제는 유동성이 충분하므로 피착재 표면에 존재하는 요철 사이에 스며들어 점착력을 발휘할 수 있다. 

UV에 의한 2차 경화는 monomer가 광개시제에 의한 라디칼 반응으로 가교 구조를 형성하는 것이다. 이때 아크릴 중합체는 반응에 참여하지 않는다. 2차 경화에 형성된 가교 구조가 점착제의 응집력을 강화하면서 부피를 수축시키는데, 이로 인해 피착재 표면의 요철 사이에서 벗어나 박리 저항력이 감소하게 된다. 

 

상기 메커니즘은 점착력의 다양한 해석 중의 하나이다. 점착력의 원리를 이해할 수록 점착제를 목적에 적합하게, 다양하게 디자인할 수 있을 것이다.

 다음 글에서는 앞서 설명한 메커니즘을 이용하여 UV 박리 테이프의 제조에 대해 이야기해 보고자 한다.