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  1. 2013.05.22 접착력 증진

2013. 5. 22. 08:30 접착제란?

접착력 증진

 

 

전도성 접착제에서 해결되어야 할 중요한 문제 중 하나는 열악한 접착강도 입니다. 피치의 미세화가 극단적으로 추진되는 현재의 시점에서 접착강도의 중요성은 그어느때보다 크다고 할 수 있습니다.
접착거동은 화학적 그리고 물리적 결합력에 의한것으로 나누어 볼 수 있습니다. 화학적 결합은 말그대로 접속되는 고분자와 기판의 표면 사이에 공유결합 또는 이온결합 반응을 유발시키는 것이며, 물리적 결합은 피착 표면과 고분자수지사이에 물리적 흡착 또는 기계적 맞물림(mechanical interlocking)을 통하여 결합이 일어나는 경우를 말하는 것으로, ICA의 고분자 성분과 피착기판 사이에 친화력이 있는 경우 고분자와 기판사이의 상호확산층의 형성으로 충분한 결합강도를 얻을 수 있습니다. 기계적 맞물림은 이보다는 좀더 큰 규모에서 일어나는 현상으로 고분자가 기판표면의 미세한 구멍이나 틈새등으로 유입되어 접착이 이루어지는 경우로 기판의 표면이 거칠수록 접착력의 증대를 기대할 수 있습니다. 전도성 접착제의 접착강도를 증가시키는 방법에 대하여 알아보겠 습니다.


[플라즈마 세척 및 진공공정]
표면을 플라즈마로 세척하는것은 전도성 접착제의 접착강도를 증대시키는 효과적인 방법으로 알려져 있습니다. 접착표면의 불순물과 산화막은 플라즈마 라디칼에 의하여 매우작은 분자단위의 기체상태로 분해되고 이를 진공펌프로 제거한 후 다시 금속표면을 다른원소로 보호막을 만들어 다시 산화막이 형성되는 것을 막음으로써 깨끗한 접착면을 확보할 수 있으며, 이와 더불어 플라즈마처리에 의하여 표면의 일부를 식각하여 mechanical interlocking에 의한 접착강도의 증대를 도모할 수도 있습니다.


[coupling agent의 적용]
coupling agent를 이용한 접착강도의 증대는 고전적인 방법중의 하나로, 대표적인 coupling agent는 실리콘, 티타늄, 지르코늄등을 내재한, 고분자와 무기성분의 접착면 각각와 친화력 또는 결합력을 지닌 2개이상의 관능기로 구성된 유기화합물을 지칭합니다.
coupling agent에 의한 계면에서의 결합력 증대는 몇가지 이론에 의하여 검토된바 있으며 그중 대표적인것이 화학적결합이론과 젖음성(wettability) 및 표면에너지 변화와 이에의한 물리적 결합이론 입니다. 화학적 결합에의한 접착강도 증대는 말그대로 coupling agent의 두관능기가 각각 고분자와 무기접착면에 공유결합을 형성하여 coupling agent를 사이에둔 가교결합체를 형성함으로써 접착면의 안정성을 도모할 수 있다는 것입니다. 한편 공유결합의 형성이 없는경우에도 얻어지는 계면접착력의 증가는 접착표면에 흡착된 coupling agent에 의하여 표면에너지가 높은, 친수성의 무기성분의 기판표면이 소수성으로 바뀜으로써 전도성 접착제의 고분자 바인더와 상용성(compatibility)을 증가시킴으로 얻어질 수 있습니다.
실란계 coupling agent는 가장 대표적인 coupling agent로써 금속피착제 표면과 물리적결합에 이어서 금속-산소-실란이 포함된 화학결합을 형성하고, 고분자수지와는 아민말단기등을 통하여 공유결합을 형성, 접착계면의 안정성을 얻을 수 있으며, 이와 동일한 방식으로 전도성 접착제 분야에서도 여러가지 금속표면에 대하여 접착강도를 증가시킬 수 있다는 연구결과가 나왔습니다.


[접착면의 거칠기 증가]
표면이 거칠수록 접착력 증대가 얻어진다는 것은 잘알려진 사실이며 이또한 전도성 접착제의 접착강도증대에 적용될 수 있는 방법입니다. 화학적식각, 플라즈마식각 이나 아노다이징과 같은기법에 의하여 접착강도 향상에 유리한 특정한 표면형상을 창출하여 mechanical interlocking등을 적극적으로 유발시켜 전도성 접착제의 고분자 바인더 성분이 금속표면위에 안정적인 고착상태를 유지시켜 주도록 합니다.


[탄성계수의 최적화]
금속성분과 고분자는 물질의 고유특성상 탄성계수가 많이 차이가 납니다. 금속성분이 탄성계수가 아주작은 반면에 고분자는 대개 월등히큰 탄성계수를 보입니다. 이러한 탄성계수의 차이는 외부에서 주어지는 열이력에따른 수축 팽창중에 계면에 심각한 잔류응력을 유발시켜 계면박리를 일으키게 됩니다. 이를 막기위해서는 상이한 두물질사이의 탄성계수 차이를 줄여주는것이 필요합니다. 금속의경우 종류에 따라서 탄성계수 변화가 크지않으나 고분자는 다양한 탄성계수를 가지고 있기 때문에 가급적 접착하고자하는 금속성분에 가까운, 낮은 탄성계수를 지닌 고분자로 전도성 접착제를 구성하는것이 바람직 합니다. 그러나 탄성계수가 지나치게 낮아지면 cohesive 에너지의 저하로 자체 기계적 물성이 저하되기 때문에 무조건 낮은 탄성계수의 고분자가 바람직한 것은 아니며, 최적화된 탄성계수 조건을 찾아내는 노력이 필요합니다.

 

 

 

 

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