아크릴 점착제

아크릴 점착제는 아크릴레이트나 메타크릴레이트류를 주성분으로 한 공중합체로서 투명성, 내후성, 내열성, 내유성 등이 우수하고 점착부여제 없이도 점착 성능이 발현된다. 비닐 모노머를 적용하여 극성기를 도입하거나 스티렌 모노머를 사용하여 Tg를 높여주는 등 코모노머의 선택폭이 넓어 목적에 따른 중합 설계가 가능하다. 유기 용제의 사용 유무에 따라 크게 용제형과 수성형을 포함하는 무용제형으로 구분할 수 있으며, 용도나 목적에 따라 단량체 조합을 다양하게 설계할 수 있어 활용 범위가 매우 넓다.

 

 

용제형 아크릴 점착제

일반적으로 톨루엔이나 MEK, 초산에틸 등의 유기용제 하에서 아크릴 모노머를 라디칼 중합 등의 방법을 통해 중합체로 제조한 형태로 필요에 따라 가교제, 점착부여제 등의 첨가제를 배합하여 사용한다. 

 기본적으로 아크릴 수지 자체가 가진 우수한 내열성, 내후성, 장기 안정성의 장점을 발현하고, 약점착부터 강점착력까지 요구에 맞는 설계가 가능하여 자동차, 전기, 건축, 의료, 전자, 인쇄 등 폭넓은 분야에서 사용되고 있다.

 - 용제형 아크릴 점착제의 장점

① 적용 가능한 모노머의 종류가 많아 목적에 따라 조성을 조합할 수 있다. 

② 용제의 종류, 중합온도 등의 중합 조건을 변화시켜 분자량 및 분자량 분포를 제어할 수 있다. 

③ 구현 가능한 점착 물성의 폭이 넓고, 신뢰성이 우수하며, 투명성을 확보할 수 있다. 

④ 박막 코팅이 가능하여 필름의 적층제 제조에 사용될 수 있다. 

⑤ 수성형과 비교하여 용제의 건조 속도가 빠르고, 제조 비용이 상대적으로 저렴하다. 

 - 용제형 아크릴 점착제의 단점

① 화재 및 폭발 위험성이 높다. 

② 유기 용제에 노출 시 인체에 유해하다. 

③ 코팅 건조 과정에서 유기 용제가 대기 중에 방출되어 환경오염의 문제가 있다.

④ 점착 테이프 제조 후에도 용제가 잔존하여 냄새, 피부 알러지 등의 문제가 발생할 수 있다. 

 

수성형 아크릴 점착제

물에서 유화제(계면활성제)를 이용하여 아크릴 모노머를 유화 중합물로 중합하는데 점도가 상대적으로 낮게 형성되어 높은 고형분의 설계가 가능하다. 점착부여제, 증점제, 젖음성 향상제(wetting agent), 소포제, 가교제 등의 첨가제를 적용하여 물성을 구현한다. 

 용제형보다 상대적으로 tack, 접착력, 응집력이라는 점착 물성의 균형이 부족하나 미국, 유럽을 비롯하여 세계적으로 친환경 정책이 대두되는 추세이므로 용제형을 대체하기 위한 품질과 기능 개선이 적극적으로 진행되고 있다. 

 - 수성형 아크릴 점착제의 장점

① 유기 용제를 배제하였기에 환경친화적이다.

② 점착 테이프나 점착 시트로 제조 시 잔존 용제가 없기 때문에 인체 유해성을 개선할 수 있다

③ 다른 고분자 에멀젼과 상용성이 우수하다. 

④ 폭발이나 화재의 위험이 낮다.

⑤ 생산 비용을 절감할 수 있다.

 - 수성형 아크릴 점착제의 단점

① 용제형에 비해 습기나 물에 대한 내성이 취약하다.

② 내열성 발현이 어려우며 물성 신뢰성이 열악하여 장기 보관에 어려움이 있다.

③ 표면 에너지가 낮은 피착재에 대해 점착력이 낮다.

④ 도막 형성 시 물을 제거해야 하므로 많은 에너지를 요구한다.

⑤ 계면활성제와 첨가제들에 의한 점착력에 경시 변화가 일어날 수 있다. 

 

무용제형 아크릴 점착제

무용제형에는 대표적으로 핫멜트형과 액상 경화형이 있다. 핫멜트형은 고형분 100%의 수지를 가열용융하여 도포하고, 액상 경화형은 도포 후 UV, EB 등으로 경화시키는 방식으로 탈용제화를 위해 적용 범위가 점차 확대되는 추세이다.  

1) 핫멜트형 아크릴 점착제 

핫멜트형은 폴리머와 점착부여제에 산화방지제, 오일, 왁스 등의 첨가물을 고온 용융시킨 후 용융상태에서 필름에 도포하여 제조한다. 제조 및 도포 단계에서 용융 상태로 취급하기 때문에 열풍 건조로가 불필요하여 설비비 및 설치 면적이 적고 생산 속도가 빠른 장점이 있다. 다만 내노화성, 내열성, 내온도의존성 등이 부족하여 이를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다. 

 일반적으로 핫멜트 점착제에는 SIS, SBS 등의 합성고무계가 사용되나 내후성, 내온도의존성이 개선된 아크릴계 공중합체의 사용이 증가하고 있으며, 내열성을 개선하기 위하여 UV, EB를 조사하여 내부적인 가교를 도입하고 있다. 고분자 주 사슬에 benzophenon 유도체가 공중합된 핫멜트형 아크릴 점착제는 광개시제 없이 UV 조사를 통한 가교가 진행되어 충분한 물성을 발휘할 수 있다. 

2) 액상 경화형 아크릴 점착제 

액상 경화형은 높은 초기 설비 비용과 고도의 기술이 요구되나 용제형과 동등 혹은 그 이상의 품질과 기능을 발휘할 수 있는 점착제로 크게 UV 중합형과 UV 가교형으로 나누기도 하나 중합과 가교가 동시에 진행되는 경우가 많아 UV 경화형 점착제라 통칭한다. 심부경화, 물성 개선 목적으로 EB 경화형 점착제도 개발되고 있다. 

 - UV 중합형 : 아크릴 모노머를 부분적으로 중합하여 점도를 조절한 프리폴리머와 모노머를 배합한 조액을 도포한 후 UV를 조사하여 중합을 진행시켜 점착제를 제조하는 방식이다. 분자량 분포에 제한이 없고, 아크릴 고분자의 분자량을 높게 설계가 가능하여 용제형 아크릴 점착제와 동등 수준의 내후성, 투명성, 내열성을 확보할 수 있을 뿐 아니라 수 밀리미터 두께의 두꺼운 도막을 형성할 수 있다.

- UV 가교형 : 아크릴 모노머를 용제를 사용하지 않고 벌크 중합한 시럽을 도포 하고 UV를 조사하여 가교 구조가 형성되는 방식이다. 사이드 체인에 개시제를 함유하여 UV 가교나 핫멜트형 가교를 채택하거나, 사이드 체인에 관능기를 공중합하고 광개시제를 도입하여 가교시키는 등의 연구가 진행되고 있다.  

 

 

아크릴 점착제는 고무계 점착제 보다 내후성, 내열성, 내유성이 우수하고, 실리콘 점착제보다 가격이 저렴하며, 목적에 맞는 제품을 비교적 용이하게 제조할 수 있다는 장점을 가지고 있어 활용 범위가 매우 넓다. 특히 용제형의 경우 점착제의 근간을 이룬다고 할 수 있을 정도로 오랜 시간 개발되어 점착 기초 기술의 확립을 가져왔다고 할 수 있으며, 공업용도에서는 여전히 많이 사용되고 있다. 그러나 세계적으로 대두되고 있는 에너지 절약, 자원 절약, 공해의 해결대책으로 친환경 점착제에 대한 요구가 증가하고 있다. 따라서 생산 효율 및 물성이 이미 확보된 용제형 아크릴 점착제를 대체할 수 있는 수성형, 무용제형 아크릴 점착제의 개발과 연구가 시급하다.