KR102155180B1 - 이중 경화 접착제 조성물 - Google Patents

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KR102155180B1
KR102155180B1 KR1020190042158A KR20190042158A KR102155180B1 KR 102155180 B1 KR102155180 B1 KR 102155180B1 KR 1020190042158 A KR1020190042158 A KR 1020190042158A KR 20190042158 A KR20190042158 A KR 20190042158A KR 102155180 B1 KR102155180 B1 KR 102155180B1
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오정수
강혁
김대환
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주식회사 케이씨씨
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Abstract

본 발명은 이중 경화 접착제 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 광 경화 및 열 경화 가능한 접착제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 접착제 조성물은 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머, (메트)아크릴레이트 모노머, 광 개시제 및 열 개시제를 포함한다.

Description

이중 경화 접착제 조성물{Dual cure adhesive composition}
본 발명은 이중 경화 접착제 조성물에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 광 경화 및 열 경화가 가능한 접착제 조성물에 관한 것이다.
핸드폰 수요의 증가에 따라 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. 카메라 모듈의 제조 시 하우징(Housing)과 렌즈의 조립 시 발생하는 마찰로 인해 이물이 발생하는데, 이러한 이물은 카메라 모듈 제조에서 발생되는 주요 불량 중 한가지 요인이다. 따라서 하우징과 렌즈를 먼저 조립한 후 경화시키는 공정 전환이 요구되며, 렌즈 표면의 코팅에 손상을 주지 않는 경화 조건의 적용이 필요한 실정이다.
통상적으로 사용되는 에폭시 접착제는 경화를 위해 일반적으로 120 ℃ 이상의 온도가 필요하며, 고온으로 인하여 렌즈의 코팅 및 미세부품에 손상을 줄 우려가 있다.
이에, 렌즈 표면의 코팅에 손상을 주지 않기 위하여 에폭시 접착제의 경화 온도를 낮추게 되면 경화 시간이 매우 증가하게 되고, 경우에 따라서는 완전 경화를 이룰 수 없게 되는 문제가 나타날 수 있다. 그리고 경화 시간의 증가는 생산 시간의 증가를 초래하기 때문에 제품의 생산성을 저하시키게 된다.
이러한 가열과정을 통해 경화되는 접착제의 문제를 해결하기 위해 광 경화, 구체적으로 UV 및/또는 가시광 활성화를 통해 경화되는 접착제를 적용하는 경우에는 빛에 노출되거나 관통되지 않는 부분이 발생함에 따라 완전한 경화가 일어나지 않는 문제가 발생하여 제품의 불량을 초래하여 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여 광 경화와 열 경화의 특성을 모두 나타낼 수 있는 접착제의 개발에 대한 연구를 거듭한 결과, 기존의 열경화 접착제와 동등 이상의 경화속도를 가짐으로써 생산성을 저하시키지 않으면서도 경화 온도를 낮추어 제품의 신뢰성을 향상시키는 저온 속경화형 에폭시 접착제를 개발하게 되었다.
본 발명은 저온 속경화형 에폭시 접착제를 제공하고자 한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 경화 온도를 낮추면서도 경화 시간을 단축시킨 광 경화 및 열 경화 가능한 접착제 조성물을 제공하고자 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머, (메트)아크릴레이트 모노머, 광 개시제 및 열 개시제를 포함하는 이중 경화 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 이중 경화 접착제 조성물을 이용하면, 저온, 예를 들어 120℃ 미만의 온도에서도 경화 가능하고 경화 시간을 단축시킨 접착제를 제공할 수 있다.
먼저, 본 명세서에서 사용된 용어를 설명한다.
본 발명에 있어서, 점도는 브룩필드(Brookfield) 社 brookfield dv-iii ultra 점도계를 이용하여 측정한 값을 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 이중 경화 접착제 조성물은 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머, (메트)아크릴레이트 모노머, 광 개시제 및 열 개시제를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 에폭시 수지와 아크릴산을 반응시켜 제조된 것으로, 에폭시기(Epoxy group) 및 아크릴레이트기(Acrylate group)를 포함하여 서로 다른 경화 반응기를 통해 광 경화 및 열 경화의 이중 경화성을 나타낼 수 있다.
일 예로, 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머 제조 시 사용되는 에폭시 수지는 비스페놀 A의 글리시딜 에테르계 에폭시수지, 비스페놀 F의 글리시딜 에테르계 에폭시수지, 페닐형 에폭시수지, 사이클로 펜타다이엔형 에폭시 수지, 나프탈렌 골격을 갖는 에폭시 수지, 페놀포름알데히드 노볼락 또는 크레졸 포름알데히드 노볼락에폭시 수지, 트리스 (p-히드록시 페놀)메탄의 글리시딜 에테르계 에폭시 수지, 또는 테트라 글리시딜메틸렌 디아닐린계 에폭시 수지 및 p-아미노글리콜의 글리시딜 에테르계 에폭시 수지로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 일 예로, 접착제 조성물의 점도 제어 및 강성도 등의 물성의 측면에서 바람직하게는 비스페놀 A의 글리시딜 에테르계 에폭시수지를 사용할 수 있다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 2개의 상이한 경화 반응기를 가지고 있어 경화성이 우수하며, 방향족 고리를 포함하는 에폭시 수지를 사용하여 제조됨으로써 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머 내 방향족 고리에 의해 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물의 화학 안정성, 그리고 내알코올성 및 경도 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 에폭시 수지와 아크릴산을 중합하여 제조된 것으로, 에폭시 수지와 아크릴산의 중합도를 제어하여, 아크릴기와 미반응된 에폭시기를 함유하는 것이다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머의 에폭시기 당량(EEW)은 250 내지 510 g/eq 인 것을 사용할 수 있으며, 에폭시기 당량이 분자 내 250 g/eq 미만으로 포함될 경우 열 경화가 이루어지는 에폭시기가 적어 열경화 반응이 미미하여 부착력이 저하될 수 있으며, 에폭시기 당량이 510 g/eq 를 초과하여 포함될 경우 배합 내 많은 에폭시 당량으로 인해 특정 배합에서의 가사시간이 불량해지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 점도가 40 ℃에서 7,000 내지 21,000 cPs인 것을 사용할 수 있다. 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머의 점도가 상기 범위인 경우 조성물의 작업성의 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 위의 특성을 만족하는 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머를 제조하여 사용할 수 있고, 또는 신나까무라 가가꾸 고교社의 EA-1010LC, EA-6310, ETERNAL社의 ETERCURE 6278 등의 시판되는 제품을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 상기 이중 경화 접착제 조성물 총 중량을 기준으로 17 내지 30 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 함량 범위로 포함되는 경우 이중 경화 접착제 조성물의 접착력, 저장 안정성 및 경도의 측면에서 바람직할 수 있다.
본 발명의 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 아크릴레이트기(Acrylate group) 및 하이드록시기(Hydroxy group)를 포함하며, 이로 인해 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머의 에폭시기와 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머 내 하이드록시기가 서로 반응하여 광경화 반응을 일으키고, 아크릴레이트기가 상기 광 개시제를 통해 경화반응을 일으키는 이중 경화성을 나타낼 수 있다.
특히, 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물에 포함되어 난부착성 무기계 소지, 예를 들어 플라스틱 소지에 대한 접착력을 향상시키고, 투명성을 향상시키는 역할을 한다. 예시적으로, 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 구조 내 수산기로 인해 이중 경화 접착제 조성물의 접착력을 향상시킬 수 있으며, 지환족의 기본 골격(backbone)을 가짐으로써 투명성을 향상시킬 수 있다.
일 예로, 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머은 하이드록시기 당량(OHEW)이 250 내지 1,000 g/eq인 것을 사용할 수 있으며, 수산기가는 50 내지 350 mgKOH/g으로 포함될 수 있다. 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머의 하이드록시기가 및 수산기가를 상기 범위로 제어할 경우 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머 내 에폭시기와 반응하여 경화속도가 우수하고, 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머가 적절한 점도를 가짐으로써 작업성의 측면에서 바람직할 수 있다.
또한, 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 25 ℃에서 부틸아세테이트(butyl acetate) 내 55 wt%로의 희석 조건에서 점도가 2,000 내지 10,000 cPs인 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머의 점도가 상기한 범위인 경우 접착제 조성물의 혼화성이 향상되어 작업성이 증가될 수 있다.
상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 위의 특성을 만족하는 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머를 제조하여 사용할 수 있고, 또는 이터널사제의 ETERCURE A-819, ETERCURE DR-A820 등의 시판되는 제품을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 예를 들어 상기 이중 경화 접착제 조성물 총 중량을 기준으로 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머가 상기 함량 범위로 포함되는 경우 이중 경화 접착제 조성물의 무기계 소지와의 접착력의 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머 및 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머가 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물에 포함된 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물은 에폭시기-폴리올기가 반응하여 열 경화 반응 및 아크릴레이트기로 인하여 광 경화 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 일반적인 열 경화성 또는 광 경화성 에폭시 타입의 접착제와 비교하여 이중 경화 접착제 조성물의 경화 시 높은 결합 에너지로 인해 내알코올성과 경도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 제품 제조 시 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물을 먼저, UV에 노출시켜 UV 경화를 통해 가고정을 시킨 이후, 이어지는 열경화 공정으로 완전히 경화시켜 완전히 접착시킴으로써, 제품의 정밀 가공성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 열 경화 반응 및 광 경화 반응이 가능한 이중 경화 접착제 조성물을 제공함에 따라 경화 시간을 단축하고, 이로 인해 부품 자체의 손상을 줄이면서 접착력을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머 및 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 각각 에폭시기 및 하이드록시기 당량비(OHEW/EEW)가 0.25 내지 1 일 수 있다. 구체적으로 접착제 조성물 내 에폭시기 및 하이드록시기 당량비가 상기 범위로 포함될 경우 이중 경화성, 접착성 투명성 측면에서 바람직할 수 있다.
한편, 상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물에 포함되어 접착제 조성물의 점도를 조절하여 저장 안정성 및 가사 시간을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 예를 들어 지방족 알킬 (메트)아크릴레이트, 에폭시기를 함유하는 (메트)아크릴레이트 모노머, 하이드록시기를 함유하는 (메트)아크릴레이트 모노머 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있고, 분자 내에 하나의 (메트)아크릴레이트기를 함유하는 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머, 분자 내에 둘 이상의 (메트)아크릴레이트기를 함유하는 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 중량평균분자량(Mw)이 150 내지 350 g/mol, 25 ℃에서 점도가 5 내지 150 cPs인 것을 사용할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트 모노머의 점도가 상기 범위인 경우 조성물의 작업성의 측면에서 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
추가로, 상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 굴절률이 1.44 내지 1.48 인것을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머, 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머 및 관능기가 3 이상의 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 조성물의 점도를 낮춰 작업성을 향상시키는 효과를 나타낼 수 있으며, 상기 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 경화 후 생성되는 경화물의 유연성을 향상시키는 효과를 나타낼 수 있으며, 상기 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 경화물의 경도 및 조성물의 UV 경화 반응성을 향상시키는 효과를 나타낼 수 있으나, 본 발명의 효과가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머 : 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머 : 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 1 내지 5: 1 내지 5: 1, 구체적으로 1 내지 3: 0.5 내지 2.5: 1의 중량비로 혼합된 것을 사용할 수 있다. 상기 중량비로 포함하는 경우 이중 경화 접착제 조성물로부터 제조되는 도막의 경도 및 탄성도의 측면에서 바람직할 수 있으며, 예컨대 상기 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 도막의 경화 시 3차원 망상구조를 형성할 수 있어 도막을 치밀하게 경화시킬 수 있어 도막을 단단하게 형성할 수 있으며, 상기 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 경화 시 중합반응이 종결되어 수지의 분자량을 낮춤으로써 도막에 연성을 부여할 수 있으며, 상기 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머는 선형 고분자 형태로 경화 반응을 진행시키기 때문에 도막의 강성도를 조절하는 효과는 나타낼 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머인 카프로락톤 (메트)아크릴레이트, 옥틸 데실 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 (메트)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 (메트)아크릴레이트; 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머인 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트; 부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로플렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 2-프로페노익산 1,6-헥산디일 에스터(2-Propenoic acid 1,6-hexanediyl ester); 및 관능기가 3 이상의 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머인 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리(메트)아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세롤 트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴 레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 2-[[2,2-비스[[(1-옥소-2-프로페닐)-옥시]메틸]부톡시]메틸]-2-에틸-1,3-프로판디일 2-프로페노에이트(2-[[2,2-bis[[(1-oxo-2-propenyl)-oxy]methyl]butoxy]methyl]-2-ethyl-1,3-propanediyl 2-propenoate) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 (메트)아크릴레이트 모노머는, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 (메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 상기 이중 경화 접착제 조성물 총 중량을 기준으로 35 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 (메트)아크릴레이트 모노머가 상기 함량 범위로 포함되는 경우 이중 경화 접착제 조성물의 점도, 저장 안정성 및 가사 시간의 측면에서 바람직할 수 있다.
본 발명 내 포함되는 광 개시제는 광 조사에 의한 중합 반응을 개시하는 역할을 하는 것으로, 예를 들어 UV 광 개시제 및 가시광 개시제를 포함할 수 있으며, 구체적으로 UV 광 개시제를 포함할 수 있다.
상기 광 개시제는 당업계에 공지된 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어 벤질 케탈, 하이드록시 케톤, 아미노 케톤, 아실 포스핀 옥사이드 등을 사용할 수 있다. 또한, 벤조페논, 치환된 벤조페논, 아세토페논, 치환된 아세토페논, 벤조인 및 이의 알킬 에스테르, 디에톡시 아세토페논, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, N-메틸디에탄올아민 벤조페논, 2-하이드록시-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-벤질-2-(디에틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 광 개시제는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
또한, 상기 열 개시제는 열에 의한 중합 반응을 개시하는 역할을 한다. 상기 열 개시제는 일반적으로 가열 조건 하에서 라디칼을 방출할 수 있는 당업계에 공지된 열 개시제를 사용할 수 있다. 예를 들어 아조 화합물, 퍼옥사이드, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 퍼옥사이드는 유기계 퍼옥사이드, 무기계 퍼옥사이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 상기 유기계 퍼옥사이드는 이에 제한되는 것은 아니나 예를 들어 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트와 같은 퍼옥시-디카르보네이트, 디라우로일 퍼옥사이드와 같은 아실 퍼옥사이드, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산과 같은 알킬 퍼옥사이드, tert-부틸 퍼옥시이소부티레이트, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트와 같은 퍼옥시 에스테르 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 무기계 퍼옥사이드는 이에 제한되는 것은 아니나 예를 들어 칼륨 퍼설페이트, 나트륨 퍼설페이트 및 암모늄 퍼설페이트와 같은 퍼설페이트 등을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 열 개시제는 유기계 퍼옥사이드를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 tert-부틸 퍼옥시이소부티레이트를 포함함으로써 Cu 등과 같은 난부착성 소지와의 접착력이 우수하면서 저장 안정성, 경도, 내알코올성 및 광학 물성이 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 열 개시제는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 이중 경화 접착제 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물은 상기한 성분들 외에 본 발명의 목적, 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 당업계에 널리 공지된 다른 첨가제, 예를 들어 평탄화제, 증점제, 충진제, 분산제, 광 안정화제, 열 안정화제, 광 개시 촉진제, 열 개시 촉진제 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이중 경화 접착제 조성물은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 당업계의 통상의 기술을 고려하여 제조될 수 있으며, 예를 들어 통상적인 교반 수단을 갖는 혼합 용기 내로, 실질적으로 완전한 암흑 조건 하에서 예정된 조성비로 접착제 조성물의 각 성분을 공급하고 혼합시켜 제조한다. 혼합은 일반적으로 약 25℃의 주위 온도에서 균일하게 분산된 성분이 얻어질 때까지 수행한다. 이렇게 수득되는 접착제 조성물은 제품 제조에 사용될 때까지, 예를 들어 카메라 모듈 제조 시 하우징과 렌즈 사이의 후속적인 결합을 위해 암흑 환경 중에 저장되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 이중 경화 접착제 조성물은 광 경화 및 열 경화 가능하며, 이때 상기 광 경화 가능성은 예를 들어 200 내지 400 nm 파장 범위에 걸치는 UV 공급원을 사용하여 수초 내지 수십 초 조사하여 확인되는 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 열 경화 가능성은 광 경화 후에 통상적인 방법으로 확인될 수 있으며, 예를 들어 120℃ 미만, 50 내지 115℃, 구체적으로 60 내지 110℃에서 수분 내지 수시간 열을 가하여 확인되는 특성을 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[평가 물성 및 평가 방법]
아래의 각 실험들에 있어서, 다음과 같은 방법으로 접착력(Cross-cut test), 도막 투과율(Transmittance, %), 내알코올성(Rubbing test), 저장 안정성 및 가사 시간(점도 증점율, %), 경도(연필경도)를 측정하여 평가하였다.
- 접착력(Cross-cut test): ASTM-D3359에 의거하여 크로스 컷 테스트의 방법으로 접착력을 평가하였다. 각 소지에 따른 목표 물성치는 표 1과 같다.
이 때, 조성물은 metal lamp 기준 1500mJ/cm2 광량으로 UV 조사하여 경화시킨 후 1차 크로스 컷 테스트를 진행하였으며, metal lamp 기준 1500mJ/cm2 광량으로 UV를 조사한 다음 오븐에서 30 분간 100 ℃에 노출시켜 경화한 후 2차 크로스 컷 테스트를 진행하였다.
(Percent area removed : 0B = Greater than 65%, 1B = 35 내지 65 %, 2B = 15 내지 35 %, 3B = 5 내지 15%, 4B = Less than 5 %, 5B = None, 0%)
소지 소재 목표 물성치 (Cross-cut test)
폴리카보네이트(PC) 5B
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 5B
유리(sodalime glass) 5B
강화 유리(고릴라 글래스) 5B
주석 4B
구리 4B
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 5B
- 도막 투과율(Transmittance, %): 접착제 조성물을 SKC社 V7200 clear PET 기재에 50um 두께로 균일하게 도포한 이후 metal lamp 기준 1,000 mJ/cm2 광량을 조사하여 시편을 제작한 후, 분광 측색계(CM-3600)를 이용하여 550nm 영역에서의 투과율을 측정하였다.
- 내알코올성(Rubbing test): 접착제 조성물을 SKC社 V7200 clear PET 기재에 50um 두께로 균일하게 도포한 이후 metal lamp 기준 1,000 mJ/cm2 광량을 조사한 이후 컨벡션오븐에 100℃, 30분 조건으로 거치시켜 시편을 제작한다. 제작한 시편에 순도 95% 에탄올을 주기적으로 도포하면서 300g 하중이 가해지는 taber type acrasion-tester 에 고무재질 tip 을 고정한 후 왕복하여 문질러 도막이 벗겨지는 횟수를 측정하였다. 300g 도포한 후 벗겨짐이 없을 때까지 왕복하여 문질러서 측정하였다
- 가사 시간: 접착제 조성물 배합 이후 초기 점도를 측정하고, 상온(25 ℃)에서 방치하여 초기 점도 대비 30 %가 오르는 시점으로 가사 시간을 측정하였다.
- 경도 (연필경도): 접착 조성물을 SKC社 V7200 clear PET 기재에 50um 두께로 균일하게 도포한 이후 metal lamp 기준 1,000 mJ/cm2 광량을 조사한 이후 컨벡션오븐에 100℃, 30분 조건으로 거치시켜 시편을 제작한다. 제작된 시편을 평평한 바닥에 위치시킨 후 500g 하중을 가지는 연필경도계를 사용하여 5cm 전진시킨 이후 스크레치 정도를 목시 평가하였다.
아래의 표 2 및 표 3의 조성으로 혼합하여 이중 경화 접착제 조성물을 제조하였다.
조성(중량%) 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
올리고머 에폭시 아크릴레이트
올리고머-11) 		20 20 25 25 30 30 25 25
폴리올 아크릴레이트
올리고머-12) 		25 - 20 - 15 - 20 20
폴리올 아크릴레이트 올리고머-23) - 25 - 20 - 15 10 10
에폭시-하이드록시 당량비 (OHEW/EEW) 0.71 1.04 0.45 0.67 0.28 0.42 0.52 0.52
아크릴레이트 모노머 일관능성 (메트)아크릴레이트-14) 10 10 10 10 10 10 10 10
일관능성 (메트)아크릴레이트-25) 10 10 10 10 10 10 10 10
이관능성 (메트)아크릴레이트6) 15 15 15 15 15 15 15 15
다관능성 (메트)아크릴레이트7) 10 10 10 10 10 10 10 10
광 개시제 광개시제-18) 3 3 3 3 3 3 3 3
광개시제-29) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
열 개시제 열개시제-110) 1 1 1 1 1 1 1 1
열개시제-211) - - - - - - - 1
평탄화제12) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
실리카13) 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9
분산제14) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
합계 100 100 100 100 100 100 100 100
조성(중량%) 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
올리고머 에폭시 아크릴레이트올리고머-1 45 - - 15 33 30 18 17 - -
에폭시 아크릴레이트올리고머-215) - - - - - - - - 25 -
에폭시 아크릴레이트올리고며-316) - - - - - - - - - 25
우레탄 아크릴레이트 올리고머-117) - - 45
폴리올 아크릴레이트올리고머-1 - 45 - 30 12 9 33 10 20 20
폴리올 아크릴레이트 올리고머-2 - - - - - - - - - -
에폭시-하이드록시 당량비 (OHEW/EEW) - - - 1.13 0.21 0.17 1.04 0.33 0.001이하 0.001이하
아크릴레이트 모노머 일관능성 (메트)아크릴레이트-1 10 10 10 10 10 12 8 10 10 10
일관능성 (메트)아크릴레이트-2 10 10 10 10 10 12 8 10 10 10
이관능성 (메트)아크릴레이트 15 15 15 15 15 16 14 33 10 10
다관능성 (메트)아크릴레이트 10 10 10 10 10 11 9 10 10 10
광 개시제 광개시제-1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2
광개시제-2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
열 개시제 열개시제-1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
평탄화제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
실리카 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9
분산제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
1) 점도: 40 ℃에서 12,500 cPs, 산가: 0.07 mgKOH/g, 에폭시기 당량 : 374 g/eq
2) 부틸 아세테이트 희석제 56-60 cut%, Mw: 25,000 g/mol, 점도: 25 ℃에서 3,000 cPs, OH함량: 660 g/eq, 수산기가: 85 mgKOH/g, 비중: 1.03
3) 부틸 아세테이트 희석제 56-60 cut%, Mw: 25,000 g/mol, 점도: 25 ℃에서 7,500 cPs, OH함량: 448.8 g/eq, 수산기가: 125 mgKOH/g, 비중: 1.03
4) 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트(LA), MW: 240 g/mol, 점도: 25℃에서 6 cps, 산가:
Figure 112019036891012-pat00001
0.3 mgKOH/g, 굴절률: 25℃ 1.445
5) 테트라하이드로퍼퓨릴 (메트)아크릴레이트(THFA), MW: 156 g/mol, 점도: 25℃에서 2-10 cps, 산가:
Figure 112019036891012-pat00002
0.2 mgKOH/g, 굴절률: 25℃에서 1.456, Tg: -15℃
6) 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), MW: 226 g/mol, 점도: 25℃에서 5-15 cps, 산가:
Figure 112019036891012-pat00003
0.2 mgKOH/g, 굴절률: 25℃에서 1.455, Tg: 43℃
7) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), MW: 296 g/mol, 점도: 25℃에서 100 cps, 굴절률: 25℃에서 1.4737
8) 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논, MP(melting point): 4℃
9) 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드(TPO), MP(melting point): 87-93 ℃, 밀도: 1.218 g/ml
10) tert-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, MW: 230.3 g/mol, 이론 활성 산소: 6.945 %, 비중: 0.894
11) tert-부틸 퍼옥시 이소부티레이트, 10 hour Half-life Temperature : 82℃, 1 hr Half-life Temperature : 102℃, 1 minute Half-life Temperature : 146℃, SADT(self accelerated decomposition temperature) 30℃
12) Multi-acrylic functional polydimethylsiloxane, NV: 70% (solvent: propoxylated neopentyl glycol diacrylate, PONPGDA)
13) 흄드 실리카, BET: 90-130 m2/g, SiO2 함량(based on ignited material):
Figure 112019036891012-pat00004
99.8%
14) 도데카산(Dodecanoic acid), 점도: 25℃에서 120 mPa.s
15) 점도: 40 ℃에서 7,400 cPs, 에폭시기 당량 50 g/eq 이하
16) 점도: 40 ℃에서 5,100 cPs, 에폭시기 당량 50 g/eq 이하
17) 점도 : 25℃에서 10,000 cps, NCO함량 : 12.8 중량%, 밀도 : 1.18g/ml
평가 물성 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
부착력 평가 PC 1차 3B 1B 5B 4B 5B 4B 5B 5B
2차 4B 3B 5B 5B 5B 4B 5B 5B
PMMA 1차 2B 3B 3B 5B 1B 4B 3B 4B
2차 4B 3B 4B 5B 1B 4B 4B 5B
(sodalim)
Glass		 1차 1B 3B 4B 3B 2B 3B 4B 4B
2차 1B 4B 4B 3B 2B 3B 4B 5B
(Gorilla)
Glass		 1차 0B 2B 4B 4B 0B 3B 4B 3B
2차 2B 3B 5B 4B 0B 3B 5B 4B
Tin 1차 1B 0B 3B 3B 0B 2B 3B 3B
2차 1B 0B 3B 3B 0B 2B 3B 3B
Cu 1차 3B 0B 3B 2B 0B 3B 3B 3B
2차 4B 0B 4B 2B 0B 3B 4B 3B
PET 1차 4B 4B 4B 4B 4B 4B 4B 4B
2차 4B 5B 5B 4B 4B 4B 5B 5B
광학물성 (%) 95.3 95.4 95.4 95.4 95.3 95.4 95.4 95.4
가사시간 3일 3일 5일 4일 1주일 1주일 5일 1주일이상
경도 F F H H H H H H
내알콜성 1000회
이상		 650회
이상		 860회 485회 500회 750회 860회 1,000회 이상
평가 물성 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
부착력 평가 PC 1차 5B 2B 1B 4B 4B 4B 5B 2B 2B 2B
2차 5B 2B 1B 4B 5B 5B 5B 2B 2B 2B
PMMA 1차 5B 5B 5B 2B 0B 1B 4B 1B 2B 2B
2차 5B 5B 5B 3B 1B 1B 5B 2B 2B 2B
(sodalim)
Glass		 1차 3B 5B 4B 2B 3B 2B 3B 0B 1B 1B
2차 3B 5B 4B 2B 4B 3B 3B 0B 0B 0B
(Gorilla)
Glass		 1차 0B 5B 1B 2B 4B 4B 3B 0B 0B 0B
2차 0B 5B 1B 2B 5B 5B 3B 0B 0B 0B
Tin 1차 0B 0B 3B 1B 3B 4B 3B 0B 0B 0B
2차 0B 0B 3B 1B 3B 4B 3B 0B 0B 0B
Cu 1차 0B 2B 2B 0B 3B 3B 2B 0B 0B 0B
2차 0B 2B 2B 0B 4B 4B 2B 0B 0B 0B
PET 1차 4B 5B 4B 2B 4B 3B 5B 2B 2B 2B
2차 4B 5B 4B 3B 5B 4B 5B 3B 2B 2B
광학물성 (%) 89.7 93.8 92.5 95.8 95.2 95.5 96.2 96.4 94.8 93.2
가사시간 1주일이상 2시간 2일 1주일 1주일 1주일 5일 14일 14일 12일
경도 H F F B F H 2B 3H B B
내알콜성 1,000회 양호 150회 375회 340회 750회 705회 265회 1,000회 이상 140회 580회
평가 결과, 실시예 1 내지 6의 접착제 조성물 모두 1,500 mJ (Metal-lamp) UV조사를 통한 초기 부착력 대비 100℃*30min (convection oven) 열 경화를 거친 부착력 수준이 더 우수한 것을 확인하였다.
이를 통해 본 발명의 기전이 이에 제한되는 것은 아니나, 주반응인 UV조사로 인한 광 개시 반응으로 어느 정도 부착력이 확보된 물성과 후공정으로 진행되는 에폭시기와 폴리올기의 열경화 부가 반응으로 인한 전환(conversion) 상승으로 인한 것으로 유추될 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 6의 접착제 조성물 모두 일정한 수준의 광학물성을 나타내는 것을 확인하였다. 특히 실시예 3 및 4의 접착제 조성물은 가사 시간이 우수한 것을 확인하였다.
한편, 폴리올과 충분히 반응이 가능한 양의 에폭시기를 함유하지 않는 즉, 에폭시 당량이 낮은 에폭시 아크릴레이트 올리고머-2 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머-3를 사용하는 비교예 9및 10의 경우, 경화 단계 수행 후에도 잔류하는 올리고머에 의해 가사 시간을 비롯하여 내알콜성, 경도 등의 물성이 불량한 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명은 깆된 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것인다.

Claims (6)

  1. 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머, (메트)아크릴레이트 모노머, 광 개시제 및 열 개시제를 포함하고
    상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 에폭시 당량(EEW)이 250 내지 510 g/eq인 이중 경화 접착제 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (메트)아크릴레이트 모노머는 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머, 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머 및 관능기가 3 이상의 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머를 포함하는 것인 이중 경화 접착제 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 일관능성 (메트)아크릴레이트 모노머, 이관능성 (메트)아크릴레이트 모노머 및 관능기가 3 이상의 다관능성 (메트)아크릴레이트 모노머의 중량비는 1 내지 5: 1 내지 5: 1인 것인 이중 경화 접착제 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머 17 내지 30 중량%,
    상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머 10 내지 30 중량%,
    상기 (메트)아크릴레이트 모노머 35 내지 50 중량%,
    상기 광 개시제 0.1 내지 10 중량%, 및
    상기 열 개시제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것인 이중 경화 접착제 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리올 (메트)아크릴레이트 올리고머는 하이드록시 당량(OHEW)이 250 내지 1,000 g/eq 인 이중 경화 접착제 조성물.
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