KR101609687B1

KR101609687B1 - Uv경화형 저점도 복합 접착제 제조방법

Info

Publication number: KR101609687B1
Application number: KR1020150070074A
Authority: KR
Inventors: 김성협
Original assignee: (주)필스톤
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-04-06

Abstract

본 발명은 실란 모노머를 AlCl₃(6H₂O) : H₂O : MPTMS : GPTMS : IPA = 0.001 : 1.5 : 1.0 : 0.1 : 4 몰비로 혼합하고 60℃에서 2시간동안 교반하여 실라놀 올리고머 용액을 얻는 단계와, Butyl cellosolve(2-Butoxyethanol)를 용매로 사용하여 아크릴 올리고머를 얻는 단계와, n-butyl acrylate : methyl methacrylate : 2-hydroxyethyl methacrylate : 2,2-Azobisisobutyronitrile : 2-Butoxyethanol = 1.0 : 1.0 : 0.4 : 0.002 : 4의 몰비로 하여 80℃에서 4시간동안 교반하여 아크릴 올리고머 용액을 얻는 단계와, 상기 실라놀 올리고머 용액과 아크릴 올리고머 용액을 각각 혼합하는 단계와, 상기 혼합용액을 60℃에서 4시간 교반한 후 광개시제인 Irgacure184를 5wt% 첨가한 후 암실조건, 상온에서 1시간 동안 교반하여 UV경화형 저점도 복합 접착제를 얻는 단계로 이루어지는 UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 본 발명은 유기용제에 대한 VOC방산, 미반응 단량체 등에 의한 유해물질 방출을 줄일 수 있고, 아크릴 모노머, 실란 등 유기-무기 복합소재를 공중합시켜 색차지수가 낮고 저점도를 갖는 디스플레이용 고투명성 UV경화형 접착제를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법{METHOD FOR PREPARING ADHESIVE COMPOSITION FOR UV-CURABLE}

본 발명은 UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광투과율을 크게 향상 시킬 뿐만 아니라, 접착력 및 제품의 내구성을 향상시킨 300nm대역 UV경화형 3000cPs이하의 저점도 복합 접착제 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 우리나라 산업의 근간을 이루는 반도체, 디스플레이 산업 분야에서 부품 소재 분 야의 국산화율은 극히 낮은 수준으로 특히 동 분야에 사용되는 전기전자용 특수접 착제는 대부분 100% 수입에 의존하고 있어 국산화가 시급한 분야이다.

UV 경화기술은 1970년대 이후 개발된 다양한 올리고머, 모노머, 광개시제의 개발에 힘입어 도료 및 접착제, 자동차, 포토레지스트 등의 분야까지 그 응용범위가 확대되고 있다.

또한 무공해, 에너지 절약, 고생산성의 요구에 따라 고무계 접착제, Hot-melt계 접착제, 1액 또는 2액 경화형 에폭시 접착제를 대신하여 순간접착제, 제 2세대 아크릴계 접착제, 혐기성 접착제, UV경화형 접착제 등으로 발전해 오고 있다.

또 전기전자재료 분야에서는 광디스크의 접착, 렌즈의 접착, Glass의 접착, 광섬유의 결속, LCD의 seal제, OLED의 봉지제, 광부품 고정용, 핸드폰 카메라 모듈 등의 부품고정용 등에 사용되고 있는데, 상기 전기전자재료 분야에 사용되는 대부분의 접착제는 미국, 일본, 독일 등의 해외에서 수입하여 사용되고 있으며 국내업체의 기술 개발력 또한 미미하여 고가의 제품으로 판매되고 있어 제품의 국산화가 시급한 상황이다.

UV경화형 접착제는 속경화형으로 적은 에너지가 소비되고, 생산성이 향상되고, 무용제형으로 환경에 적합한 클린 시스템(clean system) 유지가 가능하며, 공정을 간편화할 수 있는 장점이 있어 이를 이용한 UV경화형 저점도 복합 접착제의 개발의 필요성이 대두되고 있는 시점이다.

[선행기술문헌]

1. 국내특허공개 : 제1020130109561호

2. 국내특허공개 : 제1020130101675호

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, MPTMS, GPTMS 등의 실란 모노머와 2-HEMA, MMA 등의 아크릴 모노머 물질의 재료설계 및 합성에 있어서 공정 최적화를 이루었으며, 실란(silane) 등의 원소재 물질의 선택 및 조성, 반응온도, 점도 등의 다양한 반응조건과 조사시간과 경화속도에 따른 공정조건을 최적화하여 최적화된 저점도의 UV 경화형 접착제를 제조하는 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해결수단을 살펴보면, 실란 모노머를 AlCl₃(6H₂O) : H₂O : MPTMS : GPTMS : IPA = 0.001 : 1.5 : 1.0 : 0.1 : 4 몰비로 혼합하고 60℃에서 2시간동안 교반하여 실라놀 올리고머 용액을 얻는 단계와, Butyl cellosolve(2-Butoxyethanol)를 용매로 사용하여 아크릴 올리고머를 얻는 단계와, n-butyl acrylate : methyl methacrylate : 2-hydroxyethyl methacrylate : 2,2-Azobisisobutyronitrile : 2-Butoxyethanol = 1.0 : 1.0 : 0.4 : 0.002 : 4의 몰비로 하여 80℃에서 4시간동안 교반하여 아크릴 올리고머 용액을 얻는 단계와, 상기 실라놀 올리고머 용액과 아크릴 올리고머 용액을 각각 혼합하여 60℃에서 4시간 교반한 후 광개시제인 Irgacure184를 5wt% 첨가한 후 암실조건, 상온에서 1시간 동안 교반하여 UV경화형 저점도 복합 접착제를 얻는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 종래 열을 이용한 경화·건조의 경우 몇시간이 소요되었던 공정이 UV경화를 이용한 경우에는 단시간에 경화·건조가 완료되는 특징이 있고 자외선(UV)은 높은 열을 조사하지 않으므로 피조사물의 온도를 올리지 않고 경화·건조가 가능해 열에 약한 재료(플라스틱, 비닐, 종이 등)에도 변형이나 변질없이 사용이 가능한 효과를 갖는다.

또한 가열 등과 같이 커다란 용광로나 설비가 불필요하고, 유기용제를 사용하지 않기 때문에 유독가스나 수질 오염의 우려가 없으며 연기가 발생하지 않는 친환경 기술이다.

또 다양한 경화물 물성이 설계 가능하므로 구형 제품보다 높은 기능이나 특성을 지닌 부가가치가 높은 상품을 개발할 수 있는 효과를 갖는다.

또 본 발명은 유기용제에 대한 VOC방산, 미반응 단량체 등에 의한 유해물질 방출을 줄일 수 있고, 아크릴 모노머, 실란 등 유기-무기 복합소재를 공중합시켜 색차지수가 낮고 저점도를 갖는 디스플레이용 고투명성 UV경화형 접착제를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대해 아래에 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법은 실란 모노머를 AlCl₃(6H₂O) : H₂O : MPTMS : GPTMS : IPA(Isopropyl alcohol) = 0.001 : 1.5 : 1.0 : 0.1 : 4 몰비로 혼합하고 60℃에서 2시간동안 교반하여 실라놀 올리고머 용액을 얻는 단계와, Butyl cellosolve(2-Butoxyethanol)를 용매로 사용하되 상기 Butyl cellosolve(2-Butoxyethanol)에 n-butyl acrylate : methyl methacrylate : 2-hydroxyethyl methacrylate : 2,2-Azobisisobutyronitrile : 2-Butoxyethanol = 1.0 : 1.0 : 0.4 : 0.002 : 4의 몰비로 희석하여 80℃에서 4시간동안 교반하여 아크릴 올리고머 용액을 얻는 단계와, 상기 실라놀 올리고머 용액과 아크릴 올리고머 용액을 각각 혼합하는 단계와, 상기 혼합용액을 60℃에서 4시간 교반한 후 광개시제인 Irgacure184를 5wt% 첨가한 후 암실조건, 상온에서 1시간 동안 교반하여 UV경화형 저점도 복합 접착제를 얻는 단계로 이루어진다.

이때 상기 실라놀 올리고머 용액과 아크릴 올리고머 용액을 각각 혼합하는 단계에서 혼합되는 실라놀 올리고머 용액과 아크릴 올리고머 용액의 혼합비는 아래 표 1과 같다.

[표1]

상기 실란 모노머는 Methacryloxypropyltrimethoxysilane(MPTMS), 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTMS)를 사용하였고 촉매제로 Aluminium chloride hexahydrate(AlCl3(6H2O))를 사용하였으며, 실란 합성물과 함께 사용되어 UV 경화의 역할을 진행하는 아크릴 모노머는 2-hydroxyethyl methacrylate(2-HEMA), methyl methacrylate(MMA), n-butyl acrylate(BA)를 정제하지 않고 사용하였다.

또 라디칼 반응 개시제는 2,2-Azobisisobutyronitrile(AIBN)를 사용하였고, 이때 광개시제로는 UV램프의 방출 스펙트럼 근처에서의 높은 흡수율과 단량체 혼합물과의 상용성에 기인하여 우수한 접착물성을 나타내기 때문에 Iraqure184(1-hydroxy cyclohexyl pheny ketone)를 사용하였다.

UV경화형 semi-IPN 점착제는 아크릴 단량체 또는 올리고머를 활용하여 높은 투과성, 무색성, 내황변성, 내산화성 등의 우수한 물성을 나타내고, 다관능성 아크릴레이트의 가교는 점착제 내부에서 semi-interpenetrate polymer networks(IPN) 구조를 형성하게 된다. 이는 선형구조로 내열성이 떨어지나 다관능성 아크릴레이트로 내열성을 개선하였다.

자외선 경화형 지방족 에폭시 아크릴레이트의 합성은 지방족 에폭시 수지인 glycerol diglycidyl ether (GDE)에 다관능성 아크릴 수지인 2-carboxyethylacrylate (2-CEA) 또는 2-hydroxyethyl acrylate (2-HEA)를 반응시켜 지방족 에폭시 아크릴레이트를 제조하였다.

이와같은 본 발명 UV경화형 저점도 복합 접착제를 UV경화기(모델명:RAYNZCS(RX-H1000DST))를 이용하여 UV-ASR126과 UV-ASR127 시료를 320nm~500nm대역 파장의 광을 100mW/㎠의 세기로 10분 동안 조사하고 광투과율 분석(모델명:UVVisible(V-570, JASCO, USA))을 실시하였다. 이때 투과율을 백분율로 나타냈으며 정확도를 위해 모든 시료는 총 3회 반복 실험하였다. 두 시료 모두 400nm ~ 1,000nm의 범위에서 100%에 가까운 투과율을 나타냈다.

이는 아크릴 모노머와 결합된 Si-O-Si 실록산 결합구조가 UV 투과도를 향상시킨 것으로 보인다.

또 본 발명 UV경화형 저점도 복합 접착제를 황색도 시험한 결과 75%의 결과를 얻었으나, 광투과율은 99%이상의 투과율을 얻었고, 점도, 쇼어경도, 접착강도는 100%에 도달하는 결과를 얻어 비교적 양호한 제품임을 알 수 있다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

Claims

실란 모노머를 AlCl₃(6H₂O) : H₂O : MPTMS : GPTMS : IPA(Isopropyl alcohol) = 0.001 : 1.5 : 1.0 : 0.1 : 4 몰비로 혼합하고 60℃에서 2시간동안 교반하여 실라놀 올리고머 용액을 얻는 단계와,
Butyl cellosolve(2-Butoxyethanol)를 용매로 사용하되 상기 Butyl cellosolve(2-Butoxyethanol)에 n-butyl acrylate : methyl methacrylate : 2-hydroxyethyl methacrylate : 2,2-Azobisisobutyronitrile : 2-Butoxyethanol = 1.0 : 1.0 : 0.4 : 0.002 : 4의 몰비로 희석하여 80℃에서 4시간동안 교반하여 아크릴 올리고머 용액을 얻는 단계와,
상기 실라놀 올리고머 용액과 아크릴 올리고머 용액을 각각 혼합하는 단계와,
상기 혼합용액을 60℃에서 4시간 교반한 후 광개시제인 Irgacure184를 5wt% 첨가한 후 암실조건, 상온에서 1시간 동안 교반하여 UV경화형 저점도 복합 접착제를 얻는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 실란 모노머는 Methacryloxypropyltrimethoxysilane(MPTMS),3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTMS)는 사용하였고 촉매제로 Aluminium chloride hexahydrate(AlCl₃(6H₂O))를 사용하고, 아크릴 모노머는 2-hydroxyethyl methacrylate(2-HEMA), methyl methacrylate(MMA), n-butyl acrylate(BA)를 정제하지 않고 사용하며, 라디칼 반응 개시제는 2,2-Azobisisobutyronitrile(AIBN)를 사용하고, 광개시제로는 Iraqure184(1-hydroxy cyclohexyl pheny ketone)를 사용함을 특징으로 하는 UV경화형 저점도 복합 접착제 제조방법.