[논문]서로 다른 측쇄 종류를 가진 주 단량체에 따른 수성 아크릴계 점착제의 물리적 특성

신혜린; 김유리; 김경실; 박종권

doi:10.12925/jkocs.2020.37.6.1627

서로 다른 측쇄 종류를 가진 주 단량체에 따른 수성 아크릴계 점착제의 물리적 특성
Physical Properties of Water-Based Acrylic Adhesives According to Main Monomers with Different Side Chain Types 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.6, 2020년, pp.1627 - 1634

신혜린 ((주)대양포리졸) , 김유리 ((주)대양포리졸) , 김경실 ((주)대양포리졸) , 박종권 ((주)대양포리졸)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 수성 아크릴계 점착제의 물성에 대한 주 단량체의 측쇄 사슬의 영향을 비교하기 위해 주 단량체로 각각 ethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl methacrylate를 사용하여 acrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate와 공중합체를 합성하여 수성 아크릴 점착제를 제조하였다. 제조한 수성 아크릴 점착제의 고형분, 평균입도분포, 초기점착력, 최대점착력, 박리강도, 내열점착력 등의 물리적 특성을 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, water-based acrylic adhesives as copolymers with acrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate were synthesized using ethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and lauryl methacrylate as the main monomers. Prepared water-based acrylic adhesive was compared to physical properties such as solid co...

주제어

표/그림 (11)

그림 Scheme 1. Polymerization of water based acrylic adhesive for 2HA.
그림 Scheme 2. Polymerization of water based acrylic adhesive for 6HA.
표 Table 1. Monomer Components of Prepared Water-Based Acrylic Adhesives
그림 Scheme 3. Polymerization of water based acrylic adhesive for 12HA.
그림 Fig. 1. Flow chart for prepared water-based acrylic adhesive.
그림 Fig. 2. Particle size distribution of prepared water-based acrylic adhesives.
표 Table 2. Solid Contents and Viscosity of Prepared Water-Based Acrylic Adhesives
그림 Fig. 3. Maximum adhesive force of prepared water-based acrylic adhesives.
그림 Fig. 4. Peel strength of prepared water-based acrylic adhesives.
표 Table 3. Initial Tackiness of Prepared Water-Based Acrylic Adhesives
표 Table 4. Heat-resistant adhesion of Prepared Water-Based Acrylic Adhesives

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

건조 후 SUS 304로 된 너비 50 mm, 길이 125 mm인 시험판에 1 kg 고무 롤러를 이용하여 5회 왕복하여 압착시켰다. 1시간 후 180° 박리시험법으로 300 mm/min의 속도로 최대 점착력, 박리강도를 측정하였다. 정확도를 위해 5회 반복 측정하여 평균값을 나타내었다.
5회 왕복하여 압착시켰다. 30 분간 실온에서 건조시킨 후 70 ℃ 오븐 내에 수직으로 장착하고 시트 하부에 500 g의 하중을 걸어 점착 시트가 시험판에서 떨어지는 시간을 측정하였다. 정확도를 위해 5회 반복 측정하여 평균값을 확인하였다.
그라프트지를 이용하여 너비 25 mm, 길이 300 mm 로 절단하여 50 µm 두께로 점착제를 도포시킨 후 건조기에서 10 분간 건조시켜 시험편을 제작하였다. 시험편을 30°각도로 경사를 조절한 Ball-Tack 측정기(KPB-801)에 장착한 후 Steal ball을 굴려 완전히 멈추고 5초 이상 움직이지 않는 가장 큰 볼을 확인하였다.
본 연구에서는 수성 아크릴계 점착제의 물성에 대한 주 단량체의 영향을 비교하기 위해 주 단량체로 각각 Ethyl Acrylate, 2-Ethythexyl Acrylate, Lauryl Methacrylate를 사용하여 Acrylic Acid, 2-Hydroxyethyl Acrylate와 공중합체를 합성하여 수성 아크릴 점착제를 제조하였고 제조한 수성 아크릴 점착제의 고형분 및 점도, 평균입도분포, 초기점착력, 최대점착력, 박리 강도, 내열점착력 등의 물리적 특성을 비교하였다. 점착제의 고형분은 53% 이상의 결과를 나타내었으며 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가할수록 점도가 증가해 점착제의 유동성이 감소하였고, 또한 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가함에 따라 작은 입자크기의 점착제가 제조되었으며, 이로 인해 초기점착력과 최대점착력 및 박리 강도가 증가하였다.
본 연구에서는 수성 아크릴계 점착제의 물성에 대한 주 단량체의 영향을 비교하기 위해 주 단량체로 각각 ethyl acrylate, 2-ethythexyl acrylate, lauryl methacrylate를 사용하고 공단량체로는 acrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate를 사용하여 수성 아크릴 점착제를 제조하였고 제조한 수성 아크릴 점착제의 고형분, 평균입도분포, 초기 점착력, 최대점착력, 박리강도, 내열점착력 등을 측정하여 물리적 특성을 비교하였다.
수성 아크릴 점착제의 점도는 점도계(Spindle RV No. 3, 4. 10 r/min, Brookfield)를 사용하여 측정하여 점착제의 유동성을 비교하였다.
그라프트지를 이용하여 너비 25 mm, 길이 300 mm 로 절단하여 50 µm 두께로 점착제를 도포시킨 후 건조기에서 10 분간 건조시켜 시험편을 제작하였다. 시험편을 30°각도로 경사를 조절한 Ball-Tack 측정기(KPB-801)에 장착한 후 Steal ball을 굴려 완전히 멈추고 5초 이상 움직이지 않는 가장 큰 볼을 확인하였다.
제조한 수성 아크릴 점착제의 내열성을 평가하기 위해 70 ℃의 오븐에서 점착시트가 시험판에서 떨어진 시간을 측정하였다. 측정결과를 Table 4에 나타내었다.
제조한 수성 아크릴 점착제의 평균 입도 분포를 확인하기 위해 입도분석기((Zetasizer Nano ZS, Mal.,ern Co.)를 사용하였다. 분석 시료는 0.

대상 데이터

Steal balle 고탄소 크롬 베어링 강재로서 지름이 1/32 ~ 32/32 inch의 것을 사용하였다.
본 연구에서 사용한 단량체는 Ethyl acrylate (EA, Jinang Jurong Chemical Co., Ltd.), 2-ethyl hexyl acrylate(2-EHA, Dow Chemical Korea Ltd.)와 lauryl methacrylate(LMA, Sigma aldrich), 관능기 모노머로 acrylic acid(AA, Dow Chemical Korea Ltd.), 2-hydroxyethyl acrylate (2-HEA, Nippon Shokubai Co., LTD.), 개시 제로는 ammonium persulfate(APS, Misubishi Gas Chemical Co., Inc.), 계면활성제로는 polyethylene glycol octylphenyl ether(TX-100, Dow Chemical Korea Ltd.)를 별도의 정제과정 없이 그대로 사용하였다.

데이터처리

1시간 후 180° 박리시험법으로 300 mm/min의 속도로 최대 점착력, 박리강도를 측정하였다. 정확도를 위해 5회 반복 측정하여 평균값을 나타내었다.
30 분간 실온에서 건조시킨 후 70 ℃ 오븐 내에 수직으로 장착하고 시트 하부에 500 g의 하중을 걸어 점착 시트가 시험판에서 떨어지는 시간을 측정하였다. 정확도를 위해 5회 반복 측정하여 평균값을 확인하였다.
1 g 의 점착제를 100 mL 증류수에 희석시킨 후 측정하였다. 정확도를 위해 5회 이상 측정하여 평균값을 취하였다.

이론/모형

제조한 수성 아크릴 점착제의 고형분 측정은 한국산업규격 KS M 3705 접착제의 일반 시험 방법에 의하여 시험하였다. 습기를 제거한 알루미늄 접시에 시료 1 g을 취하여 105 ℃의 열풍 순환식 건조기에서 180분 동안 건조시켰다.
초기 점착력을 측정하기 위해 한국산업규격 KS A 1107 시험방법에 의하여 시험하였다. 그라프트지를 이용하여 너비 25 mm, 길이 300 mm 로 절단하여 50 µm 두께로 점착제를 도포시킨 후 건조기에서 10 분간 건조시켜 시험편을 제작하였다.
최대점착력을 측정하기 위해 한국산업규격 KS A 1107 시험방법에 의하여 시험하였다. 폭 25 mm, 길이가 250 mm로 절단한 그라프트지에 50 µm의 두께로 점착제를 도포시킨 후 건조기에서 25 ± 1 ℃인 상태로 24시간 건조 시켜 시험편을 제작하였다.

성능/효과

9 kgf/mm인 것을 확인하였다. 6HA의 최대접착력은 1.5 kgf/mm, 박리강도는 1.16 kgf/mm인 것을 확인하였고 12HA의 최대접착력은 1.9 kgf/mm, 박리 강도는 1.55 kgf/mm인 것을 확인하였다. 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가할수록 최대접착력과 박리강도가 증가하는 경향을 보였는데 이는 초기접착력과 마찬가지로 점착제의 Tg가 감소할수록 유연성이 증가하고 제조된 수성 아크릴 점착제의 평균 입자크기가 감소하여 점착면에 점착제가 균일하게 도포되어 최대점착력 및 박리 강도가 증가한 것이라 생각된다.
점착제의 고형분은 53% 이상의 결과를 나타내었으며 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가할수록 점도가 증가해 점착제의 유동성이 감소하였고, 또한 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가함에 따라 작은 입자크기의 점착제가 제조되었으며, 이로 인해 초기점착력과 최대점착력 및 박리 강도가 증가하였다. Acrylic ester monomer를 사용하여 제조한 수성 아크릴 점착제의 경우 사슬의 길이가 증가할수록 유리전이온도가 감소하여 응집력이 감소해 내열점착력이 감소하는 것을 확인하였지만 Methacrylic ester monomer를 사용하여 제조한 수성 아크릴 점착제의 경우 Acrylic ester monomer보다 강도가 뛰어나 내열 점착력이 우수한 것을 확인하였다.
그 이유로는 중합된 고분자의 이론상의 유리전이온도(Tg)가 2HA는 –22 ℃, 6HA는 -66 ℃, 12HA는 –52 ℃이며 점착제의 Tg가 낮을수록 유연성이 증가하여 초기 점착력이 증가하기 때문에 2HA가 가장 낮은 초기 점착력을 가진 것을 확인하였다. 또한 주 단량체의 측쇄 탄소 사슬 길이가 증가할수록 평균 입자크기가 감소하는데 종이의 표면은 균일하지 않기 때문에 점착제의 입자크기가 작을수록 점착 면에 조밀하게 도포될 수 있어 점착력이 증가하는데 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
구하고 Table 2에 나타내었다. 수성 아크릴 점착제의 고형분의 함량에 따라 점착 물성에 영향을 줄 수 있는데 실험 결과 제조한 점착제의 고형분은 53 ~ 54%대의 고형분 함량을 가지는 것을 확인하였다. 제조한 수성 아크릴 점착제의 주 단량체에 따른 측쇄사슬의 길이가 길어질수록엉킴(Entanglement)라 알려진 분자간의 회합이 일어나 점도는 증가하여 점착제의 유동성이 감소하는 것을 확인하였다.
점착제의 고형분은 53% 이상의 결과를 나타내었으며 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가할수록 점도가 증가해 점착제의 유동성이 감소하였고, 또한 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가함에 따라 작은 입자크기의 점착제가 제조되었으며, 이로 인해 초기점착력과 최대점착력 및 박리 강도가 증가하였다. Acrylic ester monomer를 사용하여 제조한 수성 아크릴 점착제의 경우 사슬의 길이가 증가할수록 유리전이온도가 감소하여 응집력이 감소해 내열점착력이 감소하는 것을 확인하였지만 Methacrylic ester monomer를 사용하여 제조한 수성 아크릴 점착제의 경우 Acrylic ester monomer보다 강도가 뛰어나 내열 점착력이 우수한 것을 확인하였다.
수성 아크릴 점착제의 고형분의 함량에 따라 점착 물성에 영향을 줄 수 있는데 실험 결과 제조한 점착제의 고형분은 53 ~ 54%대의 고형분 함량을 가지는 것을 확인하였다. 제조한 수성 아크릴 점착제의 주 단량체에 따른 측쇄사슬의 길이가 길어질수록엉킴(Entanglement)라 알려진 분자간의 회합이 일어나 점도는 증가하여 점착제의 유동성이 감소하는 것을 확인하였다.
미반응 모노머가 남아 있을 경우를 대비하여 2시간 동안 추가로 반응시켰다. 제조한 점착제의 명명은 주 단량체의 종류에 따라 ethyl acrylate를 주 단량체로 사용한 수성 아크릴 점착제는 2HA, 2-ethythexyl acrylate는 6HA, lauryl methacrylate는 12HA로 명명하였다.
평균 입자크기는 2HA는 190 nm, 6HA는 142 nm, 12HA는 122 nm로 확인하였다. 주 단량체 측쇄사슬의 길이가 증가할수록 제조한 수성 아크릴 점착제의 평균 입자크기는 감소하는 경향성을 나타내는 것을 확인하였다.
주 단량체의 탄소 사슬 길이가 가장 긴 12HA의 경우 가장 큰 #20이며 주 단량체의 탄소 사슬 길이가 증가할수록 초기점착력이 증가하는 경향을 확인하였다. 그 이유로는 중합된 고분자의 이론상의 유리전이온도(Tg)가 2HA는 –22 ℃, 6HA는 -66 ℃, 12HA는 –52 ℃이며 점착제의 Tg가 낮을수록 유연성이 증가하여 초기 점착력이 증가하기 때문에 2HA가 가장 낮은 초기 점착력을 가진 것을 확인하였다.
55 kgf/mm인 것을 확인하였다. 주 단량체의 탄소 사슬의 길이가 증가할수록 최대접착력과 박리강도가 증가하는 경향을 보였는데 이는 초기접착력과 마찬가지로 점착제의 Tg가 감소할수록 유연성이 증가하고 제조된 수성 아크릴 점착제의 평균 입자크기가 감소하여 점착면에 점착제가 균일하게 도포되어 최대점착력 및 박리 강도가 증가한 것이라 생각된다.
측정결과를 Table 4에 나타내었다. 중합된 고분자의 이론상의 Tg가 2HA는 –22 ℃, 6HA는 -66 ℃, 12HA는 -52 ℃이며 Acrylic ester monomer를 사용하여 제조한 수성 아크릴 점착제인 2HA와 6HA의 경우 합성된 고분자의 이론상 Tg가 감소할수록 내열 점착력이 감소하는 결과를 얻었고 Methacrylic ester monomer를 사용하여 제조한 LHA의 경우 가장 우수한 내열점착력 결과를 얻었는데 이는 2HA보다 고분자의 이론상 Tg가 낮지만 Methacrylic ester monomer는 Acrylic ester monomer보다 강도가 뛰어나고 12HA의 측쇄의 길이가 가장 길어 합성된 고분자의 유연성과 점착성이 증가하였기 때문에 내열점착력이 우수한 것으로 판단된다.

참고문헌 (14)

Ryong You, Seo Ho Lee, Won Ho Park, "Mechanical Properties of Acrylic Pressure-Sensitive Adhesives Containing Functional Monomers", Textile Science and Engineering, Vol.53, No.5 pp. 347-353, (2016).

원문보기 상세보기
Sang-Chul Lee, Noh-Hee Jeong, "Synthesis of Water-based Acryl Pressure Sensitive Adhesive for Skin Using Reactive Emulsifier", Applied Chemistry for Engineering, Vol.30, No.3 pp. 352-357, (2019).

원문보기 상세보기
Hye-jo Min, Jeong-hee Kim, "Preparation and Evaluation of a Cosmetic Adhesive containing Chitosan and Hypoallergenic Materials", Journal of Korean Beauty Society, Vol.22, No.2 pp. 412-418, (2016).
Pan Soo Kim and Won-Ki Lee, "Effect of Monomer on Crosslinking Properties of Acrylic Pressure-Sensitive Adhesives", Journal of Adhesion and Interface, Vol.17, No.2 pp. 56-61 , (2016).

원문보기 상세보기
Soo-Duk Seul, Jong-Min Lim, "Emulsion Polymerization of Vinyl acetate-Butyl acrylate Copolymer", The Polymer Society of Korea, Vol.28, No.2 pp. 135-142 (2004).
Jun Ho Kim, Ur Ryong Cho, "A Study on Property Change of Acrylic Rubber by Selected Monomers and Crosslinking Agent", Elastomers and Composites, Vol.47, No.1 pp. 75-81, (2012).

원문보기 상세보기
Jong-Kwon Park, Noh-Hee Jeong, "Properties of Water-based Acrylic Adhesives Depending on Surfactants", The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry, Vol.28, No.4 pp. 454-459, (2017).
Dong-Bok Kim, "Effect of Acrylic Acid Contents and Inorganic Fillers on Physical Properties of Acrylic Pressure Sensitive Adhesive Tape by UV Curing", The Polymer Society of Korea, Vol.37, No.2 pp. 184-195, (2013).

원문보기 상세보기
Seung Hwan Lee, Jung Mi Cheon, Boo Young Jeong, Han-Do Kim, Jae Hwan Chun, "Synthesis and Properties of Waterborne Polyurethane Acrylate Adhesive", Journal of Adhesion and Interface, Vol.16, No.4 pp. 156-161, (2015).

원문보기 상세보기
Woon-Jin Choi, Ho-Gyum Kim, Kwang-Soo Cho, Dong-Ho Lee, Kyung-Eun Mi, "The Effect of Chemical Properties of Comonomer on Adhesion Properties of Acrylic Pressure Sensitive Adhesives", The Polymer Society of Korea, Vol.31, No.5 pp. 369-373, (2007).
In-Mok Cho, Ho-Gyum Kim, Dong-Hee Han, Jeong-Cheol Lim, Kyung-Eun Min, The Effect of Chemical Structure on the Adhesion Properties of Acrylic Pressure "Sensitive Adhesives Prepared by Multifunctional Monomers", The Polymer Society of Korea, Vol.34, No.3 pp. 226-236, (2010).

원문보기 상세보기
A. Falsafi, M. Tirrell, "Compositional effects on the adhesion of acrylic pressure sensitive adhesives", Langmuir, Vol.16, No.4 pp.1816-1824, (2000).

상세보기
J. Kajtna, M. Krajnc, "Solventless UV crosslinkable acrylic pressure sensitive adhesives", International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol.31, No.8 pp. 822-831, (2011).

상세보기
S. D. Tobing, A. Klein, "Mechanistic studies in tackified acrylic emulsion pressure sensitive adhesives", Journal of Applied Polymer Science, Vol.76, No.13 pp. 1965-1976, (2000).

상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증