핫 멜트 접착제의 점착제로 사용되고 있는 석유수지를 비 결정성 올레핀 수지에 블렌딩하였을 때 점착제가 비 결정성 올레핀 수지의 열적 특성 및 결정화거동에 미치는 영향과 이에 따른 접착특성 변화에 대하여 살펴보았다. 점착제로 사용된 석유수지는 비 결정성 올레핀 수지의 용융온도를 저하시키고 이러한 현상은 에틸렌 함량이 상대적으로 많은 비 결정성 올레핀 수지에서 두드러지며, aromatic 수지인 $C_{9}$ 석유수지보다는 aliphatic 수지인 $C_{5}$ 석유수지를 사용할 때 그 감소의 폭이 큼을 알 수 있었다. 아울러 석유수지의 블렌딩에 의하여, 특히 aromatic 수지인 $C_{9}$을 첨가하였을 경우, 비 결정성 수지의 에틸렌 함량이 적을수록 결정화도가 현저히 감소함을 확인할 수 있었다. 점착제의 조성비가 50% 정도에서 가장 우수한 접착력을 확인할 수 있었으며, 에틸렌 함량에 관계없이 $C_{5}$ 석유수지의 첨가시 접착력이 현저히 향상됨을 알 수 있었다. 에틸렌 함량이 적은 비결정성 올레핀/석유수지 핫 멜트에서는 점착제로 인하여 발현된 결정화도 감소에 의하여 접착특성이 증가됨을 알 수 있었다.
Dicyclopentadiene (DCPD)계 석유수지는 많은 분야에서 점착부여수지로 널리 사용되고 있다. 특히, 수소첨가 반응으로 수지 내 이중결합을 수소로 치환시킨 수첨(水添) DCPD계 석유수지는 무색투명의 색상과 빛과 열에 대한 우수한 안정성으로 인해, 고급 핫멜트접착제(hot melt adhesives, 이하 HMAs) 또는 열용융형 감압접착제(hot melt pressure sensitive adhesives, 이하 HMPSAs) 용도에 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 다양한 수첨 DCPD계 석유수지가 SIS와 SBS와 같은 SBCs를 기본 엘라스토머로 사용한 HMPSAs에서 점착부여수지로 사용될 때의 접착성능에 대해 논의하며, 점착부여 수지의 특성과 HMPSAs의 접착성능과의 상관관계를 보여준다. 높은 연화점의 점착부여수지를 사용할 수록 HMPSAs의 $T_g$, 연화점 그리고 crossover temperature가 높아졌다. 높은 방향족 모노머 함량의 점착부여수지를 사용할 경우에는, PSAs의 crossover temperature 및 연화점 감소로 확인할 수 있듯이 PSAs의 내열온도를 저하시키는 경향을 보였다.
점착부여수지의 종류와 함량을 달리하여 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer, EVA)를 베이스 폴리머로 하는 핫멜트 접착제를 제조하고, 그것들의 유변학적 거동과 폴리우레탄 기재에 대한 T-peel 접착력을 평가하였다. C5 지방족 석유수지, C9 방향족 석유수지, 수소가 첨가된 디사이클로펜타디엔 석유수지 그리고, 디사이클로펜타디엔/아크릴 모노머 공중합 석유수지가 각각 핫멜트 접착제의 점착부여수지로 사용되었다. 점착부여수지의 산소 함량을 분석하여 점착부여수지의 극성도를 측정하였는데, 디사이클로펜타디엔/아크릴 모노머 공중합 석유수지가 다른 점착부여수지보다 산소 함량이 높은 것을 확인하였다. 디사이클로펜타디엔/아크릴 모노머 공중합 석유수지만이 EVA와 완전한 혼화성을 보였고, 핫멜트 접착제는 모든 조성에서 균일상을 나타내었다. 핫멜트 접착제와 폴리우레탄 기재와의 T-peel 접착력은 핫멜트 접착제 자체의 저장탄성계수(G')보다는 핫멜트 접착제에 첨가된 점착부여수지의 극성도에 의해서 좌우됨이 확인되었다.
본 연구에서는 각각에 다른 연화점을 갖는 석유계 피치의 열 유변학적 특성을 연구하였으며, 이를 함침용 페놀수지에 석유계 피치를 첨가하여 B-stage 형태의 페놀수지/석유계 피치 혼합물을 제조하였다. 그 결과, 연화점이 다른 석유계 피치는 QI의 함량이 증가할수록 피치의 유동성이 감소하였고, 고체의 점탄성 특성을 나타내었다. 또한, 다른 연화점을 갖는 석유계 피치를 페놀수지에 첨가함으로써, 페놀수지의 경화거동과 열 유변학적 특성에 미치는 영향에 대해 고찰하였을 때, 다른 연화점의 석유계 피치를 첨가함에 따라 페놀수지의 경화속도 및 경화거동을 조절할 수 있었으며, 이 중 P-Pitch 2가 첨가된 페놀수지 혼합물의 경우 동일한 경화 온도조건에서 다른 혼합물에 비해 유동성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
경제와 함께 성장을 이루는 석유화학산업은 1994년부터 세계 경기가 회복되는 가운데 하반기에는 미국, 일본 등지에서 석유화학공장의 대형사고가 잇달아 발생함에 따라 석유화학제품의 가격이 크게 상승하면서 경기가 호전되고 있다. 합성수지의 경우은 그동안 $10\%$의 성장률을 기록함으로써 화학산업의 성장을 이끌어 왔으나 1995년에는 극 성장세가 급격히 둔화되어 수요는 전년 수준에 머문 것으로 나타났다. 이렇듯 합성수지가 둔화된 이유는 지
석유수지는 분자량이 작고 무정형인 열가소성 수지로써 다양한 접착제 및 고무의 가공조제, 필름의 첨가제 등으로 사용되고 있다. 석유수지의 단점은 비극성이기 때문에 비극성의 폴리머와의 상용성은 우수하나 아크릴 및 우레탄, 폴리아마이드와 같은 극성기를 포함하는 폴리머와의 상용성은 좋지 않다. 그뿐만 아니라, 최근 석유수지의 원료로 사용되는 나프타 크래킹 공정에서 나오는 부산물의 양이 가스 크래킹의 확대 적용으로 인해 줄어들고 있는 상황이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 석유수지 원료로 극성기를 포함하면서 지속 가능한 신규 원료인 소르빅산으로 일부 대체하고자 하였다. 기존 석유수지 원료인 DCPD 모노머와 블루베리로부터 생성되는 소르빅산은 열중합에 의해 Diels-Alder 반응으로 성공적으로 공중합하였다. 소르빅산 변성 수소첨가 DCDPD계 석유수지는 아크릴계 접착제 배합에 적용되어 다양한 점 접착 물성이 측정되었으며, Polarity에 따른 상용성 및 연화점에 따라 최적 물성이 결정되었다.
최근 국제석유정세는 저유가시대를 맞이하여 수요의 감퇴와 이에 따른 석유산업의 경영수지 악화, 설비과잉 등의 사태를 나타내고 있으며, 산유국들의 하류부문 진출강화와 석유제품의 윤출증가가 예상되고 있다. 이에 대한 구미석유산업의 대응과 석유정책의 방향등에 관한 해외정보를 발췌ㆍ 요약하였다. <편집자 주>
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[게시일 2004년 10월 1일]
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