거의 70년 동안 사이아노아크릴레이트(에틸 사이아노아크릴레이트(ECA), 메톡시에틸 사이아노아크릴레이트(MECA) 포함)는 크네베나겔 공정으로 성공적으로 제작됐습니다. 크네베나겔 공정은 접착제 산업의 근간이 되어 수많은 세계 브랜드의 발전으로 이어졌습니다.
크네베나겔 공정은 성공을 거두었지만 한계도 있었습니다. 특히 크네베나겔 공정은 두 가지 반응을 연속으로 진행해야 한다는 점입니다. 먼저 응축을 거친 후 열분해를 진행하여 긴 분자를 작은 분자로 분해해야 합니다.
응축은 시간이 많이 소요되며 환경에 좋지 않은 용제를 사용해야 합니다. 열분해는 반응을 일으키기 위해 최대 180°C까지 온도를 높여야 하기 때문에 시간이 더 오래 걸리고 에너지가 더 많이 필요합니다. 더불어 단위체 대부분의 수율이 중간 이하입니다.
제조업체는 오랫동안 가능한 대안을 찾았습니다. 대안은 빠르고, 에너지 소비가 적고, 열이 덜 필요하고, 지속 가능성이 높아야 했습니다. 더불어 수율도 높아야 했습니다. 이에 따라 2017년 특허받은 ‘무크랙’ 공정이 개발됐습니다.
스페인 접착제 업체 Afinitica(현재 Bostik 계열사)가 처음 개발한 무크랙 공정은 역사적인 크네베나겔 공정의 거의 모든 한계를 극복합니다. 무크랙 공정을 통해 Bostik 같은 기업은 새로운 Born2Bond™ 엔지니어링 접착제 제품군에서 새로운 순간 접착제를 개발할 수 있었습니다.
이들 많은 제품이 MECA에 기반하고 있습니다. MECA는 ECA처럼 역사가 오래됐지만 크네베나겔 공정을 사용하여 제조하는 데 비용이 많이 들고 어려웠습니다.
새로운 접착제 제조
이제 무크랙 공정의 발전 덕분에 새로운 MECA 기반 제품을 개발할 수 있게 됐습니다. 기존 접착제의 모든 장점을 가진 MECA 기반 접착제를 더욱 다양하게 개발할 수 있습니다. 이 제품은 냄새가 적고, 바쁜 생산 라인에서 작업하는 인력이 취급하기 더 안전하고, 두 부품을 결합할 때 발생할 수 있는 보기 흉한 백화가 적기 때문에 패션(예: 크리스털 및 유리 제품) 같은 럭셔리 산업은 물론 품질이 중요한 소비자 전자 부문에 사용할 수 있습니다.
무크랙 공정은 크네베나겔 공정보다 에너지를 훨씬 덜 사용하기 때문에 기업이 지속 가능성 목표를 달성하는 데도 도움이 됩니다.
무크랙 공정 덕분에 의료 산업에서 상처 치료에 사용하는 단량체 제품을 비롯하여 기타 사이아노아크릴레이트를 더 효율적이고 지속 가능하게 제작할 수 있습니다.
그러한 제품에는 중간 체인 CA로서 피부 상처를 봉합하는 데 처음으로 널리 사용된 부틸 사이아노아클레이트가 있습니다. 또한 얼굴 열상에 기본적으로 사용하는 비흡수성 봉합선 대신 피부 절개와 열상이 천천히 회복되게 하기 위해 사용하는 더 긴 체인의 CA인 2옥틸 사이아노아클레이트(2OCA)도 있습니다. 이 제품은 부틸 CA보다 접착력이 강하고(BCA에 비해 체적 파단 강도가 최대 4배 더 강함) 더 유연합니다. 짧은 체인 MECA 및 ECA는 모두 인체 조직에 해롭지만 부틸 및 2OCA는 그렇지 않기 때문에 의료 치료 부문에 새로운 가능성이 열립니다.
합작 개발
최근 Bostik은 대만 화학 회사 Cartell과 합작으로 CMC(Crackless Monomer Company)를 설립했습니다. CMC의 사명은 무크랙 공정을 사용하여 과거에 불가능했던 고성능 사이아노아크릴에이트를 합리적인 가격으로 전 세계 소비자에게 제공하는 것입니다.
이제는 예전에 ‘불가능했던’ 제품을 더 효율적이고 지속 가능하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산도 할 수 있습니다. 전에도 이러한 제품을 생산할 수 있었지만 '기존' 공정에 크랙이 발생하기 때문에 실용성이 떨어졌습니다.
과거에 가능하지 않던 성능, 유연성, 응용 분야에서 더 우수한 새로운 단량체도 구현할 수 있습니다. 새로운 단량체는 접착성이 우수하고, 코팅성이 뛰어나고, 성능이 더 우수한 제품을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. (Bostik의 Born2Bond™ 순간 접착제는 무크랙 공정을 사용하여 개발된 더 스마트하고, 환경친화적이고, 안전한 제품의 좋은 예입니다).
이를 위해 사이아노아크릴레이트의 잠재력을 현실로 구현해 고객의 기존 포트폴리오에 더 많은 단량체를 추가하고, 에폭시와 사이아노아클레이트를 조합하는 것은 물론 ECA와 MECA를 결합하여 더욱 혁신적인 제품을 개발할 수 있습니다. 단량체는 접착제뿐만 아니라 3D 프린팅, 실링, 코팅 분야와 주문형 소비자 프로젝트에도 사용할 수 있습니다.
작성자: Isidro Cobo 박사 – Arkema-Bostik, R&D 및 비즈니스 개발 매니저
