Microsoft Word _2007년10월02일_ UV경화형~_민경은외3명_.doc

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동빈 설
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1 Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, pp , 2008 UV 경화형아크릴계점착제의박리에너지변화 손희철ㆍ김호겸ㆍ이동호ㆍ민경은 경북대학교공과대학고분자공학과 (2007년 10월 2일접수, 2008년 5월 17일수정, 2008년 5월 20일채택 ) The Peel Energy Behavior of UV-Cured Acrylic PSAs Hee-Chul Son, Ho-Gyum Kim, Dong-Ho Lee, and Kyung-Eun Min Department of Polymer Science, Kyungpook National University, Daegu , Korea (Received October 2, 2007; Revised May 17, 2008; Accepted May 20, 2008) 초록 : UV 개시에의해광경화형아크릴공중합체를합성하고, 제조된아크릴점착제 (PSA) 의박리에너지와물리적특성을조사하였다. 이때 acrylic acid(aa) 의함량을변화시켜점착제의물성을변화시켰으며, 피착제의표면거칠기, 표면요철방향, 점착제의두께를변화시킴으로써박리에너지의변화추이를조사하였다. 공단량체인 acrylic acid 의함량이증가함에따라표면거칠기가낮은피착제가높은박리에너지를보였으며점착제의두께가두꺼워질수록증가하였다. 또한피착제표면의요철방향이박리방향과수평일때특히높은박리에너지를갖는것으로나타났다. 이것은점착제의두께감소와피착제표면거칠기의증가가 wetting 의감소를초래하지만박리시저항력은오히려증가하는경향을나타내기때문일것이라는예상과도잘일치한다. Abstract: Acrylic pressure sensitive adhesive(psa) was prepared by UV radiation curing and the peel energy and physical properties of PSA were investigated. The increase of amount of acrylic acid leads to improve the peel energy, associated with the substrate having smooth surface and high layer thickness. The high peel energy is obtained when the direction of irregularity in substrate is horizontal with the peeling direction. This is attributed to the increase of resistance to peeling in spite of decrease of wettting and the result corresponds to our supposition. Keywords: PSA, acrylic, surface energy, peel, roughness. 서 감압성점착제 (Pressure sensitive adhesive, PSA) 또는간단히 점착제는물, 용제, 빛, 열등의원동력을필요로하지않으며지압과같은극히작은압력으로단시간내에다른물체의표면에접착이가능하고, 이것을떼어낼경우피착물을오염시키지않고쉽게떨어지는접착제를말한다. 1,2 아크릴계점착제는아크릴산에스테르계공중합물로서무색투명하고햇볕에노출되어도황변이일어나지않으며산화저항성이우수하고내후, 내유성및내열성등이우수하여기능성단량체를잘활용하면용도에맞추어물성을조절할수있는장점이있다. 또한가격도저렴하고제조공정이비교적간단하여현재점착제시장의대부분을차지할만큼널리사용되고있다. 3-6 아크릴계점착제의제조방법으로최근환경에대한관심과휘발성유기물질 (Volatile organic compounds, VOCs) 의배출을규제하는선진국들의입법에따라무용제형인 UV 경화시스템에대한연구가각광을받고있다. 7 UV 경화시스템은에너지원으로사용되는 UV 를상온에서국소부분에조사하여짧은시간에경화가가능하 론 To whom correspondence should be addressed. minkye@knu.ac.kr 고에너지절감과무용제화를통한공해문제해결이가능하며원료의손실없이 100% 고형분을얻을수있다. 이러한장점으로인쇄용잉크, 금속및목제의코팅, 전자산업, 의료및홀로그램저장매체, 접착제등광범위한분야에사용되고있다. 7 통상적으로점착제의점착물성이란초기접착력 (tack), 박리강도 (peel strength), 그리고전단강도 (shear strength) 의세가지를말하며이중박리강도는피착제표면으로부터점착제또는점착테입을박리시킬때박리에대한저항력을의미한다. 8 박리강도는점착제와피착제의계면에서발생하는일종의파괴현상에서비롯되는힘으로일정박리속도로평가하는것이일반적이다. 박리강도에대한연구는 1970년대부터시작되었으며최근점착제의고유물성과박리강도와의상관관계를해석함에있어점착제의점탄성거동과계면에너지에대한연구가활발히진행되고있다 점착제와피착제계면에서작용하는에너지는통상고유접착에너지 (intrinsic adhesion) 또는접착일 (work of adhesion) 이라고불리며 Dupre 는 13 열역학적으로점착제와피착제의고유접착에너지를다음과같이해석하였다. W 12 =γ 1 +γ 2 -γ 12 여기서 W 12 는각각점착제와피착제의고유접착에너지이며 γ 1, γ 2 313

2 314 손희철 ᆞ 김호겸 ᆞ 이동호 ᆞ 민경은 그리고 12 γ 는각각접착제와피착제의표면에너지와두물질의계면에너지이다. Gent 와 Schultz 는 고유접착에너지를유변학적관점에서다음과같은모델을제시했다. G=W{l+Φ(υ,T )} WΦ(υ,T ) 이모델의경우실제측정되는고유접착에너지 (G ) 는이론상고 유접착에너지 (W ) 와크랙팁 (crack tip) 에서의점착제자체의변 형정도 (Φ) 의항으로표시된다. 여기서변형정도는점착제의점탄성 또는소성적변형에의한에너지분산 (energy dissipation) 을나타내며박리속도 (υ) 와온도 (T ) 에의존한다. 높은박리속도와낮은온도조건에서는 Φ 값이 1이되므로고유접착에너지는측정값 (G ) 과이론값 (W ) 이같아진다. 대부분의피착제들은접착되기전표면에너지의강화를통한접착력의증대를위해전처리공정을거치게된다. 이들전처리공정은피착제표면의거칠기를변화시키게되고이들표면거칠기는접착력에많은영향을미치는것으로보고되고있다. 그러나많은연구결과에서피착제의표면거칠기와접착력사이의관계는현재까지명확히규명짓지못하고있다 본연구에서는 UV 경화형아크릴계점착제를제조함에있어공단량체인아크릴산 (acrylic acid, AA) 의함량에따른점착물성과박리에너지의관계를조사하고특히피착제의표면거칠기와점착제의두께, 피착제의표면요철방향의변화가미치는영향에대해조사하였다. 실 재료. 점착제합성을위해주단량체로 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA) 와 n-butyl acrylate(ba) 를사용하고공단량체로 acrylic acid(aa) 를사용하였다. 점착제로서필요한물성가운데비교적우수한접착성질을부여할수있는 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA) 를경화제로도입하였으며실제가교제로서 dimethacrylate 를사용하는경우다소유동성이떨어져접착력의저하가초래되므로 HDDA 를활용하였다. 모두 Aldrich Chemical 사로부터구매하여별도의정제과정없이사용하였다. 중합에사용된광개시제는 benzyldimethylketal(bdk) 을 Ciba Chemical 사로부터구매하여사용하였다. 피착제로는 mm의바 (bar) 형태의스테인리스강 (stainless steel, SUS420J2) 을사용하였다. 26 점착제제조. 주단량체인 2-EHA 와 n-ba를 70/30(w/w) 의비율로고정하고공단량체로 AA를 0 9 wt% 의함량으로혼합하였다. 여기에경화제로다관능성단량체인 HDDA 를 0.1 phr 첨가하였다. 혼합물에광개시제인 BDK 를 0.1 phr 첨가하고빛을차단한채기계식교반기로적절히혼합한다음, 중압수은램프 (UVA spot 400/T, Dr.Hönle) 가장착된 UV chamber 내에서질소분위기하에서 UV 조사를실시하였다. UV 램프의최대흡광파장대는 365 nm 이며 UV 강도는 31 mw/cm 2 였다. UV 조사는 3단계로실시되었는데 1단계로우선단량체혼합액에 UV 를조사하여경화제의분산이용이한수준의점도의올리고머를제조하고 2단계로경화제를첨가한후 UV를조사하여코팅에적절한수준의점도의 core syrup 을제조하고 wire bar-coater 로 25 μm 두께의 PET 필름위에각각 25, 50, 100 μm의서로다른두께로코팅하였다. 3단계로코팅 험 Figure 1. Preparation of PSA sample. 된필름에 UV 조사를실시하여최종점착제를완성하였다. 점착필름의제조과정은 Figure 1에나타내었다. 올리고머및 core syrup 의점도는 Brookfield viscometer (Model DV-Ⅱ+) 를통해측정하였다. 제조된점착제의 UV조사시간별전환율을측정하기위해 TA instruments 사의 DSC(differential scanning calorimeter) 2910으로질소기류하에서 UV 조사후남아있는미반응개시제의등온및비등온반응시얻어지는반응열 (ΔH ) 을다음식에대입하여전환율 (X) 을계산하였다. X=(ΔH s -ΔH res )/ΔH s (ΔH s :total heat of reaction, ΔH res :residual heat of reaction) 여기서 ΔH s 는시료의무게를 5 10 mg 으로하여 5 /min 의승온속도로 까지온도를올려반응시킬때얻어지는반응열값이며 ΔH res 는 150 에서 1시간동안등온반응후다시 5 /min 의승온속도로재가열하였을때얻어지는반응열값이다. 피착제표면처리. 피착제의전처리공정으로 Okamoto 사의소형평면연삭기를사용하였으며 80 mesh 의산화알루미늄연마휠을사용하였다. 연마방향과피착제에가하는하중을달리하여표면형상및표면거칠기의변화를주면서네종류의피착제를제조하였다. 연마한피착제의표면거칠기와연마방향에의한표면형상은 Nanosystem사의 Nanoview E1000 비접촉 3차원미세형상측정시스템을사용하여관찰하였다. ISO 4287 규정에정의된중심선평균거칠기값 (arithmetic mean roughness, R a ) 을표면정보로취하였다. 점탄성거동. 점착제의점탄성거동은 Thermoeletronic 사의 HAAKE MARS rheometer를사용하여측정하였다. 상온에서 20 mm parallel plate 를이용하여 1 mm gap 에서주파수변화시험 (frequency sweep test) 을통해저장및손실탄성률을측정하였다. 주파수범위는 rad/s로하였다. 표면에너지. 점착제의표면에너지는 AH TECH사의 Phoenix 300 접촉각측정기를사용하여측정하였다. 표준액체로는물과 diiodomethane 을사용하였으며시편당 5회를측정하여그평균치를측정값으로취하였다. 표준에너지는극성성분 (polar component) 폴리머, 제 32 권제 4 호, 2008 년

UV 경화형아크릴계점착제의박리에너지변화 315 과분산성분 (dispersive component) 항으로표현되는 Owens 와 Wendt 의식에 27 의해계산하였다. 사용된표준액체들의표면에너 지와극성성분및분산성분값을 Table 1 에나타내었다. 박리에너지. 점착제의박리에너지는 ASTM D903-49 규정에 따라 180 peel test 를실시하여측정하였다.

빛의노출을차단하면서상온에서 20 시간숙성시킨후 Instron 사의 universal test machine(utm) 을이용하여 305 mm/ min 의박리속도로박리시에너지값을각시편에대해 5회씩측정을하여그평균치를취하였다. 결과및토론 점착제분석.

3 UV 경화형아크릴계점착제의박리에너지변화 315 과분산성분 (dispersive component) 항으로표현되는 Owens 와 Wendt 의식에 27 의해계산하였다. 사용된표준액체들의표면에너 지와극성성분및분산성분값을 Table 1 에나타내었다. 박리에너지. 점착제의박리에너지는 ASTM D 규정에 따라 180 peel test 를실시하여측정하였다. 점착제필름을 mm 의크기로절단하여미리준비된서로다른표면거칠기및 형상을가지는피착제위에 2 kg roller 를 3회왕복시켜완전히접착시켰다. 빛의노출을차단하면서상온에서 20 시간숙성시킨후 Instron 사의 universal test machine(utm) 을이용하여 305 mm/ min 의박리속도로박리시에너지값을각시편에대해 5회씩측정을하여그평균치를취하였다. 결과및토론 점착제분석. Figure 2는각각 2-EHA 와 BA 단량체의비를 70/30 wt% 로고정하고 AA 단량체함량을각각 0, 3, 6 wt% 로하였을경우 UV 조사시간에따른올리고머의점도변화와 AA 함량 Table 1. Surface Energy Components of Wetting Liquids Liquid type Total energy Surface energy [mj/m 2 ] Dispersive component Polar component Water Diiodomethane AA0 wt% AA3 wt% AA6 wt% 별로제조된올리고머에경화제인 HDDA 를첨가한후 UV 조사시간에따른 core syrup 점도변화를나타낸것이다. 결과에서 AA의높은유리전이온도와극성으로인해 AA 함량이증가할수록분자내유동성이감소하여올리고머및 core syrup 의점도가 UV조사시간에따라증가하는것을알수있다. Figure 3은 AA를첨가하지않은 core syrup의 UV조사시간에따른전환율을나타낸것으로점착제두께에따라각각 5, 10 분그리고 13분이상에서반응이거의완료됨을알수있다. 이는 core syrup 의두께가증가할수록바닥층까지 UV가효과적으로침투하기어려워지기때문으로판단된다. 결과를토대로 core syrup 두께에따른최종 UV조사시간은각각 7, 12, 15분으로고정하였다. 피착제분석. 연마휠의연마방향에따라 A, B type 의두가지로나누어피착제의표면을관찰한결과를 Figure 4에각각나타내었다. Conversion(%) μm-thick PSA 50 μm-thick PSA 100 μm-thick PSA Irradiation time(min) Figure 3. Relationship between conversion of core syrup and UV-irradiation time with different PSA thickness. Vicosity(cP) Irradiation time(s) (a) AA0 wt% AA3 wt% AA6 wt% (a) Vicosity(cP) Irradiation time(s) (b) Figure 2. Relationship between viscosity and UV-irradiation time with AA content. (a) oligomer and (b) core syrup. (b) Figure 4. Nanoview image of substrate after abrasion. (a) A- type and (b) B-type. Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 2008

4 316 손희철 ᆞ 김호겸 ᆞ 이동호 ᆞ 민경은 먼저 A-type 의경우연마후박리방향에수직으로표면요철을가지는피착제를총칭하며 B-type 은반대로박리방향에수평방향의표면요철을갖는피착제를총칭한다. 요철방향과관계없이거칠기의정도가증가함에따라 R 1 부터 R 4 로구분하였다. Table 2는서로다른방향으로연마한 A, B type 두가지형태의피착제에대해 R 1 부터 R 4 까지의실제측정한표면거칠기값을나타내었다. 표면거칠기는연마방향에무관하게거의유사하다는것을알수있다. 따라서피착제의표면거칠기및요철방향에따른박리강도의비교가정량적으로가능할것으로판단된다. 점탄성거동. AA 함량에따른점탄성거동을조사한결과를 Figure 5에나타내었다. AA 함량이증가할수록저장및손실탄성률이증가함을알수있는데이것은 AA 의높은유리전이온도와극성에기인한점착제내응집력의증가와유동성의감소에의한것으로추측된다. Fowkes 외여러연구결과에서점착제와피착제의표면에너 Table 2. Surface Roughness of A and B-Type Roughness No. (A-type) R a [μm] Roughness No. (B-type) R a [μm] R R R R R R R R R a is arithmetical average roughness(iso4287). 지와고유접착에너지와의관계가정량화되어다음식으로표현될수있다 W a =2(γ D adh γ D sub ) 1/2 +2(γ P adh γ P sub ) 1/2 W a :work of adhesion γ adh :surface energy of adhesive γ sub :surface energy of substrate D :dispersive component of surface energy P :polar component of surface energy Table 3은 Owens-Wendt 식에의해구한 AA 함량별표면에너지를정리한것이다. AA 의함량이증가할수록점착제의표면에너지 (γ adh ) 가증가하는것을알수있다. Table 4는같은방법으로피착제의표면에너지 (γ sub ) 를계산한것이며 Figure 6은두결과로부터계산된고유접착에너지 (W a ) 와 AA 함량간의관계를나타낸것이다. 결과에서 AA 의함량에따라극성의증가에기인하여고유접착에너지도함께증가함을알수있다. 박리에너지 AA 의함량과점착제의박리에너지간의상관관계를살펴봄에있어우선피착제의표면거칠기와점착제의두께가이들의상관관계에미치는영향을조사하였다. Table 5는 AA 의함량에따른박리시파괴형태 (fracture mode) 를나타낸것이다. AA 의함량에따라점착제두께와피착제표면거칠기에관계없이계면파괴 Table 3. Surface Energy of PSA with Different AA Content Storage modulus, G (Pa) 1e+5 1e+4 1e ω(rad/s) (a) 1e+5 AA content [wt%] Total surface energy[mj/m 2 ] Dispersive component [mj/m 2 ] Polar component [mj/m 2 ] Table 4. Surface Energy of Substrate Substrate Total surface energy[mj/m 2 ] Dispersive component [mj/m 2 ] Polar component [mj/m 2 ] SUS 420J Loss modulus, G (Pa) 1e+4 1e ω(rad/s) (b) Figure 5. Viscoelastic behavior of PSA with the addition of acrylic acid (a) storage modulus and (b) loss modulus. Work of adhesion, Wa(mJ/m 2 ) AA content(wt% ) Figure 6. Relationship between work of adhesion and AA content. 폴리머, 제 32 권제 4 호, 2008 년

5 UV 경화형아크릴계점착제의박리에너지변화 317 Table 5. The Effect of Acrylic Acid Content on Failure Mode of PSA PSA Roughness AA content [wt%] thickness[μm] No R 1 A.F A.F A.F A.F 25 R 2 A.F A.F A.F A.F R 3 A.F A.F A.F A.F R 4 A.F A.F A.F A.F R 1 C.F A.F A.F A.F 50 R 2 C.F A.F A.F A.F R 3 C.F A.F A.F A.F R 4 - A.F A.F A.F R 1 C.F A.F A.F A.F 100 R 2 C.F A.F A.F A.F R 3 C.F A.F A.F A.F R 4 C.F A.F A.F A.F A.F;adhesive failure, C.F;cohesive failure. (adhesive failure) 가일어났으며 AA 가첨가되지않았을경우점착제두께가 50 μm와 100 μm 에서응집파괴 (cohesive failure) 가일어났다. Figure 7은피착제의표면거칠기가 AA 함량과박리에너지와의상관관계에미치는영향을나타낸것이다. (a) 와 (b) 는각각두께가 100, 50 μm 인점착제의 AA 함량과박리강도의관계를나타낸것으로 AA 함량에따라박리에너지가증가하는것을알수있다. AA 함량의증가에따라점착제의 wetting 은감소하고박리저항성은증가하지만박리에너지는이들의상호복합적인기여에의해좌우되는것으로판단된다. (c) 는점착제두께가 25 μm 로가장얇은경우로, AA 함량에따라박리에너지가증가하다가최대값을나타낸후다시감소하는것을알수있다. 이는특정함량이상의경우 bonding 주파수에서의저장탄성률의증가로인해 wetting 이오히려감소하여박리에너지가저하되는것으로추측된다. Trodjeman 은점착제두께와접촉면적에대한연구에서점착제의두께가증가할수록점착제내부의겉보기탄성률 (apparent modulus) 의감소를야기시키기때문에피착제와의접촉면적, 즉 wetting 능력은증가한다고주장하였으며이결과를토대로본실험에서상대적으로두께가얇은점착제의경우겉보기탄성률의증가로인한 wetting 능력의저하가판단된다. 31,32 Figure 8은상대적으로피착제의거칠기가더증가된경우 (roughness: R 2 ) AA 의함량변화에따른박리에너지의결과를나타낸것이다. 앞서 R 1 의결과와는다르게상대적으로두꺼운시편의경우에도최대값을보인후감소하는경향을알수있다. 결과적으로피착제의표면거칠기의증가는점착제두께의영향과동일한수준으로 wetting 능력에영향을주는것으로생각된다. 한편, (c) 의결과를통해점착제두께가얇은경우피착제의표면거칠기와점착제두께에의한영향이함께수반되어이들에의한 wetting 의감소는매우클것으로예상되며결과적으로박리에너지는 AA 함량에따른박리저항력의증가보다 wetting 능력의감소에의한영향을더크게받는것으로나타났다. Figures 8과 9는표면거칠기가가장높은 R 3 과 R 4 를각각피착제로사용한점착제에서 AA 함량변화에따른박리에너지의변화를나타낸것이다. 점착제 Figure 7. Relationship between peel energy and AA content with the different PSA thickness(roughness: R 1 ). (a) 100 μm, (b) 50 μm, and (c) 25 μm. 두께와관계없이 AA 함량이증가함에따라박리에너지는감소하는경향을나타내었다. R 3 과 R 4 의경우표면요철의홈이깊어점착제의침투가어려워 wetting 의감소가예상되며이것이점착제두께와관계없는 AA 첨가에따른 wetting 감소를야기시키는것으로판단된다. Figure 10은점착제두께를 100 μm으로고정하고 R 1 부터 R 4 까지서로다른표면거칠기를가진피착제에부착하였을경우피착제표면연마방향을달리한 A 및 B-type 에서 AA 함량변화에따른박리에너지를조사한결과이다. 연마방향과관계없이모든피착제에대해동일한경향이나타남을알수있으며전체박리에너지는박리 Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 2008

6 318 손희철 ᆞ 김호겸 ᆞ 이동호 ᆞ 민경은 Figure 8. Relationship between peel energy and AA content with the different PSA thickness(roughness:r 3 ). (a) 100 μm, (b) 50 μm, and (c) 25 μm. Figure 9. Relationship between peel energy and AA content with the different PSA thickness(roughness:r 4 ). (a) 100 μm, (b) 50 μm, and (c) 25 μm. 방향에대해수평으로요철을낸 B-type 을피착제로사용한점착제에서더높은것을알수있다. 이는크랙전이 (crack propagation) 의진행방향에있어불연속적인계면을따라전이가진행되는경우연속적인계면을따라진행되는경우보다파괴저항이증가하기때문으로판단된다. 크랙전이가점착제와피착제사이의계면을따라진행되는것을추측한다면박리방향과수평방향으로요철이형성된 B-type 이 A-type 에비해상대적으로더깊은홈을갖고있으며이것은점착제의침투를약화시킬수있다. 이렇게형성된비접착부분의존재는크랙전이의진 행에있어서새로운내부크랙으로작용할수있을것으로생각된다. Table 6은점착제두께별박리에너지를나타낸것으로점착제두께가 50 그리고 25 μm인경우도 100 μm일때와동일한결과를보인다는것을알수있다. 박리에너지와점탄성거동. AA 함량에따른점착제의박리에너지와점탄성거동간의상관관계를조사하였다. Figure 11은점착제의저장전단탄성률 (G ) 과손실전단탄성률 (G ) 을각각측정하고 Yang 이제안한아래의실험식에측정치를대입하여얻은결과이다. 33 폴리머, 제 32 권제 4 호, 2008 년

7 UV 경화형아크릴계점착제의박리에너지변화 319 Peel energy(mj/25 mm) A-type B-type Peel energy(mj/25 mm) A-type B-type AA content(wt%) (a) AA content(wt%) (b) Peel energy(mj/25 mm) A-type B-type AA content(wt%) (c) Peel energy(mj/25 mm) A-type B-type AA content(wt%) (d) Figure 10. The effect of abrasion type on peel energy of PSA with different AA content. (a) R 1, (b) R 2, (c) R 3, and (d) R 4. Table 6. Peel Energy of PSA with Different Surface Roughness of Substrate PSA thickness [μm] Roughness No. R 1 R 2 R 3 R 4 R 1 R 2 R 3 R 4 AA content Peel energy[kgf m] [wt%] A-type B-type Figure 11. Relationship between peel energy and Yang s equation at the substrate of R 1 and R 2. P l G (ω 1 )/G (ω 2 ) P :peel strength l :intrinsic adhesion ω 1`:debonding frequency ω 2`:bonding frequency 이때점착제의두께는 100 μm 이며피착제의표면거칠기는 R 1 Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 2008

8 320 손희철 ᆞ 김호겸 ᆞ 이동호 ᆞ 민경은 결 론 Figure 12. Relationship between peel energy and Yang s equation at the substrate of R 3 and R 4. 본연구에서는 2-ethylhexyl acrylate(2-eha) 와 n-butyl acrylate(n-ba) 를주단량체로사용하고공단량체로 acrylic acid (AA) 를사용한 UV 경화형아크릴계점착제를직접합성하였다. 이때공단량체의함량과물리적성질, 그리고점착제의박리에너지와의관계에대해조사하고, 피착제의표면거칠기와피착제표면의요철방향의차이가여기에어떠한영향을미치는가를조사하였다. 1) AA 첨가시, 피착제의표면거칠기가감소하거나점착제두께가증가할경우점착제의박리에너지가미첨가시 52 mj/m 2 에서최대약 60 mj/m 2 로증가하는경향을보였다. 또한피착제의표면요철방향이박리방향과수평일경우가수직일경우보다더높은박리에너지를갖는것으로확인되었다. 2) AA 첨가에따른점착제의표면에너지및점탄성거동을살펴본결과피착제와의 wetting 은감소하나박리저항력은증가하는것을확인하였다. 박리에너지는이들의상호복합적인기여에의해좌우될것으로판단되며, 실험결과점착제의두께감소와피착제의표면거칠기증가가실제박리에너지에있어 wetting 감소에기여하는것으로나타났다. 3) 점착제의두께가감소하거나피착제의표면거칠기가증가할경우 AA 함량에따른점탄성거동과박리에너지의관계를해석함에있어 bonding에의한영향이증가함을알수있었다. Figure 13. Peel energy of PSA as a function of l G (at ω=100 s -1 ) terms(substrate:r 1 ). 과 R 2 로상대적으로표면이고운피착제에부착하였다. 결과에서피 착제의표면거칠기가상대적으로낮은경우 Yang 의식과잘일치하지않는다는것을알수있다. 그러나피착제의표면이거친 R 3 과 R 4 를사용한경우 Figure 12 에서알수있듯이 Yang 의식과잘일치함을알수있다. 한편, Tse 는점착제의박리에너지와점탄성거동과의관계를설명함에있어아래와같은식을제안하였다. 34 P=P 0 BD 여기서 P 0 는접착일 (work of adhesion), B는 bonding과관련된항으로낮은주파수에서의저장탄성률과연관되며 D는 debonding 과관련된항으로높은주파수에서의손실탄성률과관련된다고주장하였다. 만약저장탄성률이 Dahlquist criterion( Pa) 을만족한다면 B항은상수가되어무시할수있다. 점착제의사용온도에서의저장탄성률값이 Dahlquist criterion 을만족한다면 bonding 과관련된항즉, 앞서 Yang 의식에서의 G 항을무시할수있을것으로판단되며따라서피착제의표면이가장고운 R 1 의경우 Figure 13에서와같이 Tse 의식과잘일치하는경향을보였다. 하지만피착제의표면이거친 R 3 과 R 4 의경우 Figure 12에서알수있듯이 bonding과관련된 G 항이유지된 Yang 의식과잘일치하는결과를나타내었다. 감사의글 : 본연구는한국산업기술재단지정경북대학교지역혁신인력양성 2차및 3차년도사업과관련된연구로서이에감사드립니다. 참고문헌 1. D. Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 2nd edition, Van Nostrand Reinhold, New York, Istvan Benedek, Pressure-Sensitive Adhesives and Applications, 2nd edition, Marcel Dekker, New York, A. Pizzi and K. L. Mittal, Adhesive Technology and Application, Marcel Dekker, New York, A. J. Kinloch, Adhesion and Adhesives, Science and Technology, Lausanne, Z. Czech, J. Appl. Polym. Sci., 81, 3212 (2001). 6. Alphonsus V. Pocius, Adhesion and Adhesives Technology, Carl Hanser Verlag, Munich, J. H. Hong, UV Radiation Curing, Chosun University Press, Polymer Science & Technology, 6, 545 (1995). 9. Junko Asahara and Naruhito Hori, J. Appl. Polym. Sci., 87, 1493 (2003). 10. Z. Czech, Int. J. Adhes. Adhes., 24, 503 (2004). 11. A. Aymonier and D. Leclercq, J. Appl. Polym. Sci., 89, 2749 (2003). 12. P. Tordjeman and E. Papon, J. Appl. Polym. Sci., 38, 1201 (2000). 폴리머, 제 32 권제 4 호, 2008 년

9 UV 경화형아크릴계점착제의박리에너지변화 A. Dupre, Theorie Mecanique de la Chaleur, Gauthier- Villars, Paris, p. 369 (1869). 14. A. N. Gent and J. Schultz, Proc. 162nd ACS Meeting, 31, 113 (1971). 15. A. N. Gent and J. Schultz, J. Adhes., 3, 281 (1972). 16. D. E. Packham, Handbook of Adhesion, 2nd edition, John Wiley & Sons, Ltd, New York, Y.-Y. Wang, C.-J. Li, and A. Ohmori, Thin Solid Films, 485, 141 (2005). 18. M. Shahid and S. A. Hashim, Int. J. Adhes. Adhes., 22, 235 (2002). 19. A. F. Harris and A. Beevers, Int. J. Adhes. Adhes., 19, 445 (1999). 20. O. Ben-Zion and A. Nussinovitch, J. Adehsion Sci. Technol., 16, 599 (2002). 21. A. Chiche et al., C. R. Acad. Sci. Paris, t. 1, Serie IV, p.1197 (2000). 22. T. Sekercioglu et al., Journal of Materials Processing Technology, 142, 82 (2003). 23. J. P. Sargent, Int. J. Adhes. Adhes., 26, 151 (2006). 24. J. W. Kwon and D. G. Lee, J. Adhes. Sci. Technol., 14, 1085 (2000). 25. D. G. Lee, S. Kim, and I. Yong-Taek, J. Adhes., 35, 39 (1991). 26. Posco Catalogue, Stainless, Pohang, D. K. Owens and R. C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13, 1741 (1969). 28. F. M. Fowkes, Ind. Eng. Chem., 56, 40 (1964). 29. D. K. Owens and R. C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13, 1740 (1969). 30. D. H. Kaelble and K. C. Uy, J. Adhes., 2, 50 (1970). 31. P. Tordjeman, E. Papon, and J-J. Villenave, J. Chem. Phys., 113, (2000). 32. N. Morel, Ph. Tordjeman, J. Duwattez, and E. Papon, Journal of Colloid and Interface Science, 280, 374 (2004). 33. W. H. Yang, J. Appl. Polym. Sci., 55, 64 (1995). 34. M. F. Tse, J. Adhes. Sci. Technol., 3, 551 (1989). Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 2008

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Microsoft Word - 1_ _ 공 단량체의~_민경은외4명_-210x285.doc Polymer(Korea), Vol. 31, No. 5, pp 369-373, 2007 일반논문 공단량체의화학적구조에따른아크릴접착제의접착특성 최운진ㆍ김호겸ㆍ조광수ㆍ이동호ㆍ민경은 경북대학교공과대학고분자공학과 (2007년 1월 18일접수, 2007년 8월 30일채택 ) The Effect of Chemical Properties of Comonomer on Adhesion