
점착제는 첨단산업 트렌드 변화 및 글로벌 환경규제 강화에 따라 친환경·고기능화되고 있다.
고기능성 점착제는 주로 반도체·스마트폰 등 첨단기기에 들어가는 각종 필름·테이프에 점착성을 더하는 용도로 사용되고 있다.
첨단기기 제작공정에 따라 물성이 달라지며 동일한 점착제를 적용한 테이프도 사용 환경별로 물성에 차이가 나기 때문에 고도의 기술력으로 공정별 최적 완제품을 생산해야 상품 가치를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
수성, 에멀전 형태 PSA 개발 확대
최근 유기용제형 점착제에서 방출되는 VOCs(휘발성 유기화합물)가 작업자 및 사용자에게 환경적 문제를 야기함에 따라 수성 및 수용성 점착제 시장이 성장하고 있다.
수성 점착제는 주로 아크릴계 모노머의 유화중합으로 이루어진 아크릴계 에멀전이 새로운 친환경 기준에 부합하고 작업성이 용이해 널리 사용되고 있다.
점착제는 공업용, 사무용 뿐만 아니라 의료용으로도 사용하기 때문에 잔류 용매가 인체에 해를 끼칠 수 있으나, 수성 아크릴 에멀전 점착제는 용매를 이용한 점착제의 단점을 극복할 수 있고 글로벌 환경규제에 대응 가능해 수용성 점착제의 상품 가치 증대에 기여하고 있다.
수성 아크릴계 점착제는 상온에서 점착력이 우수하나 온도가 섭씨 0도 이하로 내려가면 점착력이 약화되고 점착제 벗겨짐이 발생하는 단점이 있어 관련 기술 개발이 주목되고 있다.
에멀전 형태 PSA(Pressure Sensitive Adhesive) 역시 친환경 트렌드를 타고 시장이 확대되고 있다.
PSA는 실리콘(Silicone)의 우수한 내열성, 내한성, 내수성, 절연성, 내오존성, 저연소성, 화학적 불활성, 비오염성을 유지하며 고온에서 녹아내리지 않고 극저온에서도 유연성과 접착성을 지니는 고기능 감압점착제이다.
특히, 유기접착제가 잘 붙지 않는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), 폴리에스터(Polyester), 불소수지, 실리콘고무 등에 탁월한 접착력을 가진다.
감압점착제는 살짝 눌러주는 힘만으로 강한 접착력이 생겨 납땜, 나사 대체소재로 전자제품 결합, 패키징 등에 널리 사용하고 있다.
이민석 재성 이사는 “에멀전 형태 PSA는 로우 VOCs, 포름알데히드(Formaldehyde) 비함유로 친환경적이고 유기용제를 사용하지 않아 냄새가 없으며 화재에 안전하고 용제형에 비해 원가가 낮은 장점이 있다”면서도 “국내에서는 확연한 계절의 구분에 따른 물성 유지의 어려움, 에멀전 전용설비 미확보, 용제형 대비 낮은 작업 가공성 문제로 적용에 한계가 있다”고 강조했다.
점착라벨, PET병 재활용 수요 증가 기대
국내에서는 국가연구소가 PET(Polyethylene Terephthalate) 병 재활용을 위해 수분리 라벨을 연구과제로 지정해 2024년부터 모든 라벨에 물에 녹는 점착제를 적용할 예정이다.
PSA는 수산화나트륨 수용액에서 점착력을 잃고 PET병에서 분리돼 잔류물을 남기지 않는 특성이 있어 에멀전 형태 PSA 수요가 더욱 늘어날 것으로 예상된다.
무용제 점착제는 생산할 때 가온 및 냉각이 불필요하며 친환경적이라는 점에서 상용화 연구개발(R&D)이 활발히 진행되고 있으며, 바이오매스 활용 점착제는 도요잉크(Toyo Ink)가 일본에서 가장 높은 비율로 바이오매스 원료를 사용해 고형분 대비 75% 수준까지 도달한 것으로 알려졌다.
점착라벨은 소재 절감 기술로 친환경 이슈에 대응하고 있다.
정병훈 에이버리데니슨 이사는 “점착라벨은 두께를 줄이면서도 동일한 성능을 낼 수 있는 친환경 기술 개발에 집중하고 있다”고 강조했다.
에이버리데니슨은 최근 PET 이형지에서 PET를 50마이크로미터에서 23마이크로미터로 줄이고 표면지에서도 PET를 감축해 소재를 최소한으로 사용하고 동일 성능을 유지하는 친환경 라벨 기술을 개발 및 적용하고 있다.
폴리케톤(Polyketone) 이형지는 PE 제거를 통해 기존 120g에서 100g으로 중량을 줄이는데 성공했다.
라이너리스 감열라벨은 국내시장이 미비한 상황이나 수요 증가가 기대되고 있다.
라이너리스 라벨은 라이너(사용 후 버려지는 이형지) 또는 라벨 대지가 없는 친환경 감압형 라벨로 이형지를 사용하는 감압 라벨 소재에 비해 약 40% 적은 용지를 사용하며 폐지가 발생하지 않아 폐기물 처리비용이 발생하지 않고 작업환경이 안전하고 깨끗해지는 장점이 있다.
또 롤 하나당 최대 3분기 더 오래 사용이 가능해 롤 교체를 줄이고 가동시간을 늘리며 작은 공간에서도 기존 라벨 대비 1.5배 이상의 용지를 보관할 수 있어 보관 공간을 최소화할 수 있다.
정병훈 이사는 “라이너리스 라벨은 롤 길이의 증가로 생산성이 향상되며 이형지 폐기물의 원천 감량과 이산화탄소(CO2) 감축에 도움이 돼 가장 친환경적이지만 자동화가 어렵다는 단점이 있다”며 “현재 EU(유럽연합)에서 관련 기술을 개발하고 있다”고 밝혔다.
점착라벨 포장‧제거 기술 고도화
최근 밀키트산업이 3년만에 20배 급성장해 2024년 7000억원 시장을 형성할 것으로 예상됨에 따라 띠지 형태의 포장 자동화 필요성이 높아지고 있다.
에이버리데니슨은 친환경 라벨 소재 개발과 함께 내용에 맞추어 사이즈를 조절함으로써 불필요한 공간 여백을 줄이고 롤당 약 50%까지 라벨을 절감할 수 있는 프린터기를 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이동욱 교수팀은 감압점착제에 온도 반응성을 부여해 고온에서 쉽고 깨끗하게 떼어낼 수 있는 기술 개발에 성공했다.
기존 감압점착제는 생산제품 폐기 시 접착 소재 제거가 어려우며 독성이 강한 용매를 사용함에 따라 재사용할 수 있는 소재 훼손과 환경오염을 유발하고 있다.
UNIST 연구팀이 개발한 열 반응성 스마트 점착제는 외부 자극에 반응해 특성이 바뀌는 스마트 고분자를 이용해 상온에서는 기존제품보다 우수한 접착력을 보이나 80도 고온에서는 접착력이 97% 떨어지는 것으로 알려졌다.
황정욱 UNIST 연구원은 “가열과 냉각을 반복했을 때 분자 내 및 분자 간 수소 결합에 따라 안정적으로 접착력이 전환된다”며 “스마트 점착제를 통해 소재 재사용성을 높이고 분리수거와 재활용을 용이하게 해 친환경 사회에 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다.
한국연구재단, 한국산업기술평가관리원, 민군협력진흥원의 지원으로 연구했으며 연구 결과는 영국 왕립화학회(RSC) 소재과학 분야 학술지인 머티리얼스 호라이즌스(Materials Horizons)에 5월16일 게재됐다.
포항공과대학교(POSTECH) 기계공학과 조동우 교수팀은 세포외기질 베이스 점착성 실란트(Sealant)를 활용해 각막을 재건하는 새로운 각막궤양 치료법을 개발했다.
점착성 실란트는 주변 조직과 물성이 일치하지 않아 생체 융화가 불완전하고 접착 형성을 완전히 조절할 수 없는 한계가 있어 조직 재건 시술에 활용되지 못했으나 세포외기질을 응용한 새로운 조직 실란트 젤코드는 동물실험을 통해 각막 조직 재건이 확인됐다.
조직 재건과 임상 적용 용이성을 중시하는 재생의학에서도 중요한 발전을 이루었다는 평가를 받으며 연구 결과를 국제학술지 바이오머터리얼스(Biomaterials)에 발표했다.
코오롱인더스트리는 친환경 원료 베이스 C5 석유수지, C9 석유수지, 수소첨가 석유수지에 최초로 ISCC 플러스 인증을 받았다.
석유수지는 접착제, 잉크, 페인트, 고무 등에 쓰이는 고분자 합성수지이며, 수소첨가 석유수지는 위생재용 점착제와 타이어 첨가제에 주로 사용되고 있다.
코오롱인더스트리는 2023년 3월부터 ISCC 플러스 인증 석유수지를 울산공장에서 생산하고 있다. (김진희 기자: kjh@chemlocus.com)