KR101940550B1 - 박막 고점착성을 가지는 oca용 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

박막 고점착성을 가지는 oca용 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공중합 가능한 아크릴 모노머, 하이드록시 아크릴 모노머, 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 제조된 공중합체를 사용하여 높은 유리전이온도 및 박막조건하에서 높은 웨팅성에 의한 높은 점착성을 나타내며, 낮은 경화제의 함량으로도 높은 응집력 및 유지력을 나타내는 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

박막 고점착성을 가지는 OCA용 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법{THIN FILM ACRYLIC PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE COMPOSITION HAVING HIGH ADHESIVE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공중합 가능한 아크릴 모노머, 하이드록시 아크릴 모노머, 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 제조된 공중합체를 사용하여 높은 유리전이온도 및 박막조건하에서 높은 웨팅성에 의한 높은 점착성을 나타내며, 낮은 경화제의 함량으로도 높은 응집력 및 유지력을 나타내는 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 표면 보호필름은 보호필름 측에 도포되는 점착제 층을 이용하여, 피보호체, 즉 피착체에 부착되어 피착체의 가공, 또는 반송시에 발생하는 상처나 오염을 방지하는 목적으로 사용된다.
예를 들어, 액정 디스플레이의 패널에 사용되는 편광판은 표면 보호필름의 점착제층과의 부착 면이 표면 보호필름에 의해 보호를 받고 있다가 추후에 검사 공정시 상기 보호필름을 박리하여 제거한다.
그러나, 상기와 같은 전자소재 공정에서 보호필름의 점착제의 박리력(점착력) 경시 변화로 인하여 공정 불량으로 고가인 소재를 폐기하여 비용 부담 및 생산단가가 상승하는 결과를 초래하고 있다.
이에 따라, 최근 점착제에 관련된 부품 소재산업의 중요한 연구방향 중의 하나는 낮은 생산 단가 및 공정 프로세스 단축, 생산성 향상 및 고품질을 추구하고 있으며, 특히, 현재 아크릴 점착제는 제품 출하 후 추가 소재 공정에서 박리력(점착력) 저하로 인하여 문제가 발생하고 있어 박막이면서 고점착의 아크릴 점착체가 요구되고 있다.
특히, 전자제품 중 모바일 기기용 광학용 점착제는 완제품의 박막화, 경량화의 추세에 따라 박막 코팅조건에서도 높은 점착력, 고 웨팅성, 고 투과율, 고 응집력, 고 복원력, 내습성이 요구 되고 있다
이러한 아크릴 점착에 관한 종래기술로는 한국등록특허 10-0995510에 3a) 아크릴계 공중합체; b) 에테르기, 케톤기, 에스테르기, -OH, -NH2, -SO3H, 아미드기, 및 인산 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 가지는 친수성 가소제; 및 c) 디부틸 프탈레이트, 디-2-에틸헥실 프탈레이트, 디아이소노닐 프탈레이트, 디아이소데실 프탈레이트, 디-2-에틸헥실 아디페이트, 디아이소노닐 아디페이트, 트리에틸헥실 트리메리테이트, 트리크레실 포스페이트 및 디-부틸 옥살레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 소수성 가소제를 포함하는 아크릴계 점착제 조성물이 공지되어 있는데, 상기 아크릴계 점착제 조성물은 내습열 조건에서 무라가 없어 피착체의 내오염성이 우수하고, 피착제의 표면특성이 친수성 또는 소수성인지와 무관하게, 젖음성, 내구신뢰성, 투명성, 및 접착신뢰성이 우수한 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.
또한, 한국등록특허 10-1084033(2011년11월10일)에는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여, 친수성 화합물을 0.01 내지 0.5중량부를 함유하는 것으로서, 상기 친수성 화합물의 함량을 최적화하여 물성을 제어함으로써, 내습열 조건에서 피착체 특성에 대한 영향이나 컬 발생이 거의 없으며, 피착체에 내오염성이 우수하고, 신뢰성 박리력, 박리시 대전방지성이 우수한 아크릴계 점착제 조성물이 공지되어 있으며, 상기 친수성 화합물은 -COOH, -COOM (M은 1가, 2가 또는 3가의 금속이온 또는 치환 또는 비치환된 암모늄 이온), -OH, -NH2, -SO3H, 아미드기 및 인산 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되는 극성기를 구조말단에 함유하는 화합물을 사용하는 아크릴계 점착제 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1093529(2011년12월07일)에는 전체 조성물 100 중량부에 대하여, 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 1 내지 40 중량부, 아크릴(메타)아크릴레이트 프리폴리머 1 내지 40 중량부, 에폭시(메타)아크릴레이트 프리폴리머 1 내지 40 중량부 및 인에스테르(메타)아크릴레이트를 5 내지 20 중량부로 포함하는 광경화성 접착제 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2017-0007718(2017년01월19일)에는 아크릴계 폴리머를 함유하는 점착제 조성물을 가교하여 이루어지는 점착제층으로서, 상기 아크릴계 폴리머가, (A) 알킬기의 탄소수가 C1∼C14인 알킬(메타)아크릴레이트 모노머의 적어도 1종 이상 100중량부와, (B) 질소 함유 비닐 모노머의 1종 이상 5∼50중량부와, (C) 히드록실기를 함유하는 공중합성 비닐모노머의 적어도 1종 이상 0.1∼5중량부를, 카르복실기를 함유하는 공중합성 비닐 모노머를 포함하지 않고서 공중합시킨 중량 평균 분자량 20만∼200만인 공중합체로 이루어지고, 상기 (A) 알킬기의 탄소수가 C1∼C14인 알킬(메타)아크릴레이트 모노머의 100중량부 중, 메틸아크릴레이트 모노머를 20중량부 이상의 비율로 함유하여 이루어지며, 상기 점착제 조성물이 (D) 가교제를 0.01∼5중량부의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 점착제층이 공지되어 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 특허기술들은 아크릴계 화합물에 가소제를 사용하거나, 우레탄아크릴레이트, 친수성기를 가지는 아크릴레이트 등을 사용하는 등 반응물질과 제조방법이 복잡하고 그 점착제 조성물도 전자소재 공정에 사용하기에는 점착력 등의 물성이 만족스럽지 못한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과 공중합 가능한 아크릴 모노머, 하이드록시 아크릴 모노머, 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 제조된 공중합체가 높은 유리전이온도 및 박막조건하에서 높은 웨팅성에 의한 높은 점착성을 나타내며, 낮은 경화제의 함량으로도 높은 응집력 및 유지력을 나타내는 것을 확인하고 본 발명의 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물을 완성하게 되었다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 10-0995510(2010년11월15) [특허문헌 2] 한국등록특허 10-1084033(2011년11월10일) [특허문헌 3] 한국등록특허 10-1093529(2011년12월07일) [특허문헌 4] 한국공개특허 10-2017-0007718(2017년01월19일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 공중합 가능한 아크릴 모노머, 하이드록시 아크릴 모노머, 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 제조된 공중합체를 사용하여 높은 유리전이온도 및 박막조건하에서 높은 웨팅성에 의한 높은 점착성을 나타내며, 낮은 경화제의 함량으로도 높은 응집력 및 유지력을 나타내는 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제의 해결을 위하여, 공중합 가능한 아크릴 모노머와, 하이드록시 아크릴 모노머와, 비닐아세테이트모노머를 공중합시킨 공중합체를 포함하여 조성되는 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 공중합 가능한 아크릴모노머는 n-부틸아크릴레이트모노머(BAM), 메틸아크릴레이트모노머(MAM) 및 메틸메타크릴레이트(MMA)이고, 상기 하이드록시 아크릴 모노머는 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-HEA)인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 유리전이온도(Tg)가 -14℃인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 중량평균분자량이 80만인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 코팅두께 5㎛에서의 점착력이 1,100gf/inch인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 기존 OCA용 아크릴 점착제 조성물에 비하여 경화제의 사용량이 1/5로 감소되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 공중합 가능한 아크릴 모노머, 하이드록시 아크릴 모노머, 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 제조된 공중합체를 사용하여 높은 유리전이온도 및 박막조건하에서 높은 웨팅성에 의한 높은 점착성을 나타내며, 낮은 경화제의 함량으로도 높은 응집력 및 유지력을 나타내는 우수한 효과가 있다.
본 발명은, 공중합 가능한 아크릴 모노머와, 하이드록시 아크릴 모노머와, 비닐아세테이트모노머를 공중합시킨 공중합체를 포함하여 조성되는 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 공중합 가능한 아크릴모노머는 n-부틸아크릴레이트모노머(BAM), 메틸아크릴레이트모노머(MAM) 및 메틸메타크릴레이트(MMA)이고, 상기 하이드록시 아크릴 모노머는 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-HEA)인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 유리전이온도(Tg)가 -14℃인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 중량평균분자량이 80만인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 코팅두께 5㎛에서의 점착력이 1,100gf/inch인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 기존 OCA용 아크릴 점착제 조성물에 비하여 경화제의 사용량이 1/5로 감소되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구형될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명의 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 공중합 가능한 아크릴 모노머와, 하이드록시 아크릴 모노머와, 비닐아세테이트모노머를 공중합시킨 공중합체를 포함하여 조성된다.
아크릴 점착제를 설계하는 데 있어서 제일 먼저 고려되어야 할 것은 폴리머의 극성이 고려되어야 하는데 아크릴 폴리머의 극성은 그 모노머의 측쇄 길이에 의해 변화된다. 즉, 아크릴 폴리머에 산성 모노머(예를들어 카르복시기를 가지는 모노머)와 같은 극성 모노머의 공중합은 소량의 도입에도 접착성능을 크게 변화시키며 접착력의 향상, 내열 접착력을 향상시키며 내수성, 내용제성의 향상에 기여하지만 탄성률을 저하시킨다.
따라서, 본 발명에서는 공중합 가능한 아크릴 모노머와, 하이드록시 아크릴 모노머와, 비닐아세테이트모노머를 공중합시킨 공중합체를 사용하여 점착력을 향상시키는 것이 특징적 구성이다.
특히, 상기 공중합 가능한 아크릴모노머는 n-부틸아크릴레이트모노머(BAM), 메틸아크릴레이트모노머(MAM) 및 메틸메타크릴레이트(MMA)이고, 상기 하이드록시 아크릴 모노머는 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-HEA)인 것이 바람직하다.
또한, 아크릴 점착제를 설계하는 데 있어서 두번째로 고려되어야 할 것은 유리전이온도의 최적화이며 지나치게 Tg가 높을 경우에는 점착제 폴리머의 유동성이 불량하여 충분한 유효접착의 확보가 어려워져 접착력이 저하되며 Tg가 낮을경우에는 폴리머의 응집력이 저하된다.
따라서 본 발명에서 아크릴 점착제 조성물은 유리전이온도(Tg)가 -14℃이고, 평균분자량이 80만인 것이 접착력면에서 우수하게 된다.
아울러, 본 발명에서 아크릴 점착제 조성물은 코팅두께 5㎛에서의 점착력이 1,100gf/inch로서 박막이면서 고점착성을 나타내게 된다.
뿐만 아니라, 상기 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물은 기존 OCA용 아크릴 점착제 조성물에 비하여 경화제의 사용량을 1/5로 감소하여도 동일한 수준의 점착력을 발휘할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 박막 고점착 아크릴 점착제는 공중합 가능한 아크릴 모노머, 하이드록시 아크릴 모노머, 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 제조된 공중합체를 사용하여 높은 유리전이온도 및 박막조건하에서 높은 웨팅성에 의한 높은 점착성을 나타내며, 낮은 경화제의 함량으로도 높은 응집력 및 유지력을 나타내는우수한 효과가 있다.
[본 발명의 아크릴 점착제 조성물의 제조]
질소 가스 도입관, 교반 장치, 온도계 및 콘트롤 장치, 비드컨덴서, 적하 깔대기, 맨틀등이 장착된 1리터의 4구 플라스크에 300 미리 리터 적하 깔대기를 장착하였다. 그리고 EAc, MeOH, BAM, MMA, MAM, VAM, 2-HEA를 넣고 교반 후, 40oC로 승온 시켰다. 40oC 에서 개시제로서 아조비스이소부틸로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile(AIBN)을 투입시킨 뒤 온도를 더 승온시켰다. 자체 발열이 형성 시 냉각수를 통해 온도조절을 하여 끓어 넘치지 않도록 하고, 중합이 진행되어 점도가 증가하는 것을 확인하며 온도를 유지시켰다. 반응 8시간 후 가열을 중지하고 냉각시킨 뒤 EAc를 넣어 점도와 NVM를 조정하여 본 발명의 박막 고점착 아크릴 점착제 조성물을 수득하였다. 수득된 조성물의 유리전이온도(Tg)는 -14℃이고, 평균분자량이 80만이었다.
[비교예 1]
[ OCA용 종래의 점착제 조성물의 제조]
질소 가스 도입관, 교반 장치, 온도계 및 콘트롤 장치, 비드컨덴서, 적하 깔대기, 맨틀등이 장착된 1리터의 4구 플라스크에 300 미리 리터 적하 깔대기를 장착하였다. 그리고 EAc, MeOH, 2-EHA, MA, 2-HEA를 넣고 교반 후, 40oC로 승온 시켰다. 40oC 에서 개시제로서 아조비스이소부틸로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile(AIBN)을 투입시킨 뒤 온도를 더 승온시켰다. 자체 발열이 형성 시 냉각수를 통해 온도조절을 하여 끓어 넘치지 않도록 하고, 중합이 진행되어 점도가 증가하는 것을 확인하며 온도를 유지시켰다. 반응 8시간 후 가열을 중지하고 냉각시킨 뒤 EAc를 넣어 점도와 NVM를 조정하여 본 발명의 박막 고점착 아크릴 점착제 조성물을 수득하였다. 수득된 조성물의 유리전이온도(Tg)는 -28℃이고, 평균분자량이 80만이었다.
[시편제작]
[실시예 1]과 [비교예 1]에서 수득한 아크릴 점착조성을 다음 [표 1]에 나타난 바와 같이 코팅하여 시편을 제작하였다.
구분 조건
배합 실시예 1 : 점착제 + HDI경화제 0.1 phr
비교예 1 : 점착제 + HDI경화제 0.5 phr
기재 25㎛ PET
도포두께 5㎛
건조 120 oC/2 min
숙성 60 oC/1 day
코팅방식 Direct
[점착제의 점착력, 응집력, 유지력, Ball tack 측정]
다음 시험방법에 따라 점착제의 점착력, 응집력, 유지력, Ball tack을 측정하고 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.
- 점착력 테스트 : 샘플 A, B를 숙성 한 후 Glass에 부착 후 상온에서 20분 방치 후 180 o peel
- Ball tack : 샘플 A, B를 숙성 한 후 30o의 경사 각도에서 J.DOW 법에 의거하여 Ball test 진행
- 유지력 테스트 : 샘플 A, B를 숙성 한 후 SUS304에 부착 후 1시간 동안 상온 방치 한 뒤 40oC, 80oC에서 20분간 보관 후 1kg 추를 걸어 1시간동안 박리현상 측정
- 응집력 테스트 : 샘플 A, B를 숙성 한 후 시편을 서로 맞붙인 후 1시간 동안 상온 방치한 뒤 40oC에서 20분간 보관 후 1kg추를 걸어 1시간동안 박리현상 측정
본 발명의 점착제 기존의 OCA 점착제
점착력(gf/inch) 상온 1,100 400
응집력(sec) 40oC N.C N.C
유지력(sec)
 40oC N.C N.C
80oC N.C N.C
Ball Tack 상온 pass pass
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 박막 고점착 아크릴 점착제 조성물의 경우 접착력이 기존 제품에 비해 약 3배 가량 우수한 것으로 나타났고, 특히, 본 발명의 박막 고점착 아크릴 점착제 조성물은 기존 점착제에 비해 경화제의 사용을 1/5로 줄여 사용한 경우에도 점착력이 우수한 것으로 나타났으며, 응집력, 유지력의 경우도 측정되지 않을 정도로 우수한 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 공중합 가능한 아크릴 모노머인 n-부틸아크릴레이트모노머(BAM), 메틸아크릴레이트모노머(MAM) 및 메틸메타크릴레이트(MMA)와; 하이드록시 아크릴 모노머인 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-HEA)와; 비닐아세테이트모노머;를 공중합시킨 공중합체를 포함하여 조성되는 아크릴 점착제 조성물로서, 상기 아크릴 점착제 조성물은 에틸아세테이트(EAc)에 상기 n-부틸아크릴레이트모노머(BAM), 메틸아크릴레이트모노머(MAM), 메틸메타크릴레이트(MMA), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-HEA), 비닐아세테이트모노머를 혼합, 교반 후 40oC로 승온시키고, 중합개시제로서 아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile(AIBN)을 투입시킨 뒤 점도가 증가하는 것을 확인하면서 공중합반응시키고, 공중합반응 8시간 후 냉각시킨 뒤 에틸아세테이트(EAc)를 넣어 중량평균분자량을 80만으로 조정하고, 유리전이온도(Tg)가 -14℃이며, 코팅두께 5㎛에서의 점착력이 1,100gf/inch인 것을 특징으로 하는 박막 고점착성을 가지는 아크릴 점착제 조성물
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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