KR20130099422A - 코팅방법, 무용제 코팅액 조성물, 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치 및 이에 의하여 형성된 점착제층 - Google Patents

코팅방법, 무용제 코팅액 조성물, 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치 및 이에 의하여 형성된 점착제층 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무용제 자외선 경화 코팅방법에 관한 것으로, 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 무용제 코팅액을 잉크젯 헤드를 이용하여 분사함으로써, 친환경적이고 공정효율이 뛰어난 자외선 경화 코팅방법을 제공할 뿐만 아니라, 얇은 두께로 코팅되더라도 두께가 균일한 점착제층을 제공할 수 있다.

Description

코팅방법, 무용제 코팅액 조성물, 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치 및 이에 의하여 형성된 점착제층{COATING METHOD, NON-SOLVENT COATING COMPOSITION, COATING APPRATUS USING INKJET HEAD AND PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVE LAYER FORMED THEREBY}
본 발명은 코팅방법, 무용제 코팅액 조성물, 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치 및 이에 의하여 형성된 점착제층에 관한 것이다.
재료의 표면에 피막을 형성하기 위한 코팅방법은 일반적으로 코팅방식에 따라 용제 타입 방식과 무용제 타입 방식으로 구분되어 사용되고 있다.
그 중 무용제 경화 코팅방식은 용제를 건조시킬 필요 없이 곧바로 경화시켜 코팅하는 방법으로서, 용제를 이용한 코팅방식에 비하여, 에이징 공정이나 용제의 제거를 위한 히팅 또는 소각 공정을 필요로 하지 않기 때문에 친환경적이고 경제적인 코팅방법으로 알려져 있다.
이러한, 무용제 경화 코팅방법의 일반적인 코팅방법으로 콤마 코터를 이용한 콤마코팅방식이 주로 사용되고 있다. 콤마코팅방식(Comma Direct, Comma Reverse)은 점도 500 내지 500,000 cps 정도의 코팅액을 0.1 내지 100 m/min의 속도로 코팅하는데 적합하며, 깨끗한 표면을 얻을 수 있고, 조작이 간단하므로, 테이프, 필름 등의 일반 산업용 및 전자 산업용, 화공 산업용에 이르기까지 여러 방면에 다양하게 응용되는 코팅방식이다.
그러나, 무용제 경화 코팅방법에 주로 이용되는 콤마코터방식의 경우, 코팅층 형성 시 콤마와 코팅액과의 흡착에 의해 콤마코터가 회전함에 따라 코팅액이 콤마코터와 함께 따라 올라가는 현상이 발생한다. 이로 인해 정해진 콤마코터의 코팅갭과 달리, 두께가 불균일하게 유도되며, 특히 두께가 10 내지 50 ㎛로 얇아질 때, 두께의 불균일성이 심해지는 현상이 나타난다.
또한, 콤마코팅방식을 이용하여 무용제 경화 코팅을 할 경우, 다양한 패턴의 코팅층을 형성하는 것이 불가능하며, 비용이 많이 드는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 얇은 두께의 코팅층을 형성하더라도 두께가 균일한 코팅층을 형성할 수 있으며, 보다 다양한 패턴의 코팅층을 형성할 수 있는 무용제 경화 코팅방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 코팅방법, 무용제 코팅액 조성물, 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치 및 이에 의하여 형성된 점착제층을 제공한다.
본 발명의 일 구현예는 무용제 코팅액을 잉크젯 헤드를 통해 분사하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및 코팅층을 자외선 경화시키는 경화단계를 포함하며, 무용제 코팅액은 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 코팅방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 본 발명의 구현예들에 의한 코팅방법을 통하여 형성된 점착제층을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 구현예는 본 발명의 구현예들에 의한 코팅방법에 이용 가능한 무용제 코팅액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 구현예는 무용제 코팅액이 충진된 잉크젯 헤드를 포함하는 코팅부; 잉크젯 헤드의 하부에 위치하며, 기판을 이송하는 이송부; 및 이송부의 상부 및 기판의 이송방향을 따라 상기 코팅부의 일측에 위치하는 경화부를 포함하며, 무용제 코팅액은 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치를 제공한다.
본 발명은 코팅방법에 관한 것으로, 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 무용제 코팅액을 잉크젯 헤드를 이용하여 분사함으로써, 균일한 두께의 코팅층을 형성할 수 있는 친환경적이고 공정효율이 뛰어난 자외선 경화 코팅방법을 제공할 수 있다. 또한, 다양한 패턴의 코팅층의 형성이 가능하며, 적은 양의 코팅액으로도 넓은 면적에 코팅이 가능하여 비용이 절감될 뿐만 아니라, 특정 부분에만 기능성 성분의 도입이 가능한 코팅방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 무용제 자외선 코팅방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 의한 코팅장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 코팅층의 두께 측정지점을 표시한 평면도이다.
본 발명은 코팅방법에 관한 것이다. 예시적인 상기 코팅방법은 무용제 코팅액을 잉크젯 헤드를 통해 분사하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및 상기 코팅층을 자외선 경화시키는 경화단계를 포함하며, 상기 무용제 코팅액은 아크릴레이트 부분중합체를 포함할 수 있다.
상기 코팅방법은 예를 들어, 각종 광학장치 또는 부품이나 디스플레이 장치 또는 부품에 적용되는 점착 코팅 시 효과적으로 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 코팅방법은, 복잡한 패턴 코팅이 요구되거나, 얇은 두께를 가지면서도 두께의 균일성이 우수한 점착 필름의 제조에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 코팅방법을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 코팅방법을 순차적으로 도시한 예시적인 순서도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 코팅방법은 코팅층 형성단계(S100) 및 경화단계(S200)를 포함할 수 있다.
상기 코팅층 형성단계(S100)는 자외선 경화 코팅을 위한 무용제 타입의 코팅액을 도포하는 단계로서, 상기 무용제 코팅액은 잉크젯 헤드를 통해 기판 상에 도포될 수 있다.
상기 무용제 타입의 코팅액이란, 상기 코팅액이 유기 용제 또는 수성 용제 등의 용제를 포함하지 않는 코팅액 조성물을 의미한다. 코팅액 조성물이 용제를 포함하지 않으므로, 용제의 휘발 공정에 의해 유발되는 기포의 발생이나 레벨링(leveling)의 저하를 방지할 수 있고, 용제의 휘발 공정이 요구되지 않으므로, 공정 효율이 향상되며, 공정 중에 오염이 유발되지 않는다.
하나의 예시에서, 상기 무용제 코팅액의 점도의 범위는 약 5 cps 내지 약 20 cps일 수 있다. 예를 들어, 7 내지 15 cps, 12 내지 18 cps, 9 내지 16 cps의 점도를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 무용제 코팅액이 전술한 범위의 점도를 가질 경우, 잉크젯 헤드에서 노즐이 막히지 않고 토출이 원활하게 이루어질 수 있다.
상기 무용제 코팅액은 예를 들어, 아크릴레이트 부분중합체를 포함할 수 있다. 상기 아크릴레이트 부분중합체는 유리전이온도(Tg)가 낮아 이를 포함할 경우, 코팅 후 점착 성질을 띠도록 하는 역할을 할 수 있다. 또한, 점도를 낮추기 위해 별도로 저점도의 자유 모노머를 희석할 필요가 없이 바로 토출이 가능하므로, 공정의 경제성을 높일 수 있다.
상기 아크릴레이트 부분중합체는 아크릴레이트가 부분적으로 중합된 중합체를 의미하며, 예를 들어, 부틸아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 2-히드록실부틸 아크릴레이트, 2-히드록실메틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 벤질 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 2-히드록실에틸 아크릴레이트 및 2-페녹시 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 혼합하여 라디칼 개시제를 통해 중합한 공중합체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 아크릴레이트 부분중합체는 분자량이 약 1만 내지 약 10만일 수 있다. 예를 들어, 2만 내지 6만, 4만 내지 9만, 3만 내지 7만, 5만 내지 8만, 5만 내지 6만일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 범위 내에서, 적절한 점착성을 가진 무용제 코팅액의 제조가 가능하다. 분자량이 1만 미만으로 합성될 경우 코팅된 점착제를 편광판 등의 디스플레이 제품에 적용 시 내구성에 악영향을 미칠 수 있으며, 분자량이 10만을 초과할 경우에는 저점도의 자유 모노머를 인위적으로 희석하여 점도를 낮추더라도 고분자 수지가 노즐면에 강하게 흡착되어 지속적인 잉크 토출을 방해하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아크릴레이트 부분중합체의 분자량 조절을 위하여, 예를 들면, 적정 수준의 반응 후, 산소 주입 등의 방법으로 라디칼 반응을 억제하면 중합된 올리고머 물질과 아크릴레이트 자유 모노머가 섞여 있는 형태의 아크릴레이트 부분중합체를 얻을 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트 부분중합체의 중합도는 10% 이상일 수 있다. 중합도가 10% 미만일 경우, 아크릴레이트 부분중합체의 분자량이 너무 작아 점착제가 쓰이는 디스플레이용 제품의 내구성에 악영향을 미칠 수 있다.
상기 아크릴레이트 부분중합체의 함량은 무용제 코팅액 100 중량부에 대하여 80 중량부 내지 90 중량부일 수 있다. 예를 들어, 상기 무용제 코팅액 100 중량부에 대하여 82 중량부 내지 86 중량부, 84 중량부 내지 88 중량부, 85 내지 87 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 범위 내에서 점착성이 뛰어난 점착제층의 형성이 가능하다.
상기 코팅층 형성단계(S100)의 상기 코팅층은 예를 들어, 패턴 코팅층이 예시될 수 있다. 상기 「패턴 코팅층」은 규칙적 및/또는 불규칙적인 패턴을 가지는 코팅층을 의미한다.
상기 패턴 코팅층은, 예를 들어, 상기 무용제 코팅액을 잉크젯 헤드를 통해 토출 각도, 양, 압력 및 속도를 조절하여 토출함으로써 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기와 같이 패턴 코팅층 형성 시 코팅층의 특정 부분에 첨가제가 도입될 수 있다. 상기 「첨가제」란 특정 성질을 부여하기 위하여 첨가되는 성분으로서, 예를 들면, 코팅액 조성물간의 결합력을 높일 수 있는 실란계 커플링제, 코팅층에 점착성을 부여할 수 있는 점착 부여제, 극성 계면과 접착력 향상을 유도하는 폴리올, 코팅액 조성물을 경화시킬 수 있는 이소시아네이트 가교제 또는 에폭시 가교제 등이 예시될 수 있다. 예를 들어, 실란(silane) 계열의 커플링제를 패턴 코팅을 통해 편광판 등과 같은 디스플레이 제품의 모서리 부분에만 도입할 경우, 적은 양의 커플링제를 사용하면서도 내구성 강화 효과를 유도할 수 있다.
상기 첨가제를 상기 패턴 코팅층의 특정 부분에 도입하기 위한 방법으로는, 예를 들어, 잉크젯 헤드가 특정 부분을 통과 시, 상기 무용제 코팅액에 첨가제를 첨가하는 방법 또는 무용제 코팅액 조성물 자체에 첨가제를 첨가하여 잉크젯 헤드에 충진 후 특정 부분에만 토출하는 방법 등이 예시될 수 있다.
상기 잉크젯 헤드를 통하여 자외선 경화 코팅용 무용제 코팅액을 도포할 경우, 균일한 두께의 코팅층의 형성이 가능하며, 특히 두께가 1 ㎛ 내지 50 ㎛의 얇은 두께로 코팅층을 형성하더라도 상기 두께의 표준 편차가 0 ㎛ 내지 2 ㎛로 균일한 두께로 형성이 가능한 효과가 있다. 나아가, 5 ㎛ 이하의 얇은 코팅층 형성 시에도, 콤마 코터로 코팅 시에 비하여, 동일한 양의 무용제 코팅액으로 대면적의 코팅이 가능하므로 비용 절감의 효과가 뛰어나다.
상기 경화단계(S200)는 상기 코팅층 형성단계(S100)에서 형성된 코팅층을 경화시키는 단계로서, 본 발명의 무용제 코팅액을 경화시키는 방법 역시 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 조성물 내에 포함된 아크릴레이트 부분중합체 및 가교제가 반응할 수 있도록 적절한 숙성 공정을 거치거나, 광 중합성 화합물의 중합 반응을 유도할 수 있는 광의 조사를 통하여 이루어 질 수 있다.
하나의 예시에서 상기 경화 단계는 자외선 경화일 수 있으며, 상기 광의 조사는 예를 들면, 자외선 조사 등을 통하여 수행할 수 있다. 예시적인 상기 자외선 조사를 위한 램프는 복수의 행과 열로 배열되는 다수의 자외선 램프, 고압 수은 램프, 자외선 투과 필터 및 안정기로 구성된 블랙 라이트, 무전극 램프 또는 크세논램프(xenon lamp) 등의 수단을 사용하여 자외선 조사를 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 자외선 경화시 조사량은, 제반 물성을 훼손하지 않으면서 충분한 경화가 이루어질 정도로 제어된다면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 조도가 50 mW/cm2 내지 1,000 mW/cm2이고, 광량 50 mJ/cm2 내지 1,000 mJ/cm2일 수 있다.
본 명세서에서, 용어 「자외선」은 파장이 10 내지 400 nm인 전자기파의 총칭을 의미한다.
상기 경화단계(S200)는 기술분야에서 공지된 다양한 방법으로 경화될 수 있으나, 예를 들어, 다음과 같은 방법으로 진행될 수 있다.
하나의 예시에서, 잉크젯 헤드에서 토출된 무용제 코팅액 조성물의 흐름성을 막을 수 있는 정도로 초기 50 내지 100 mJ/cm2의 광량으로 토출 직후 1차 가경화한 후, 100 내지 300 mJ/cm2의 광량으로 2차 광경화 단계를 진행하여 완전히 경화된 점착제층을 얻을 수 있다. 용어「1차 가경화」란 잉크젯 헤드 토출구 옆에 스팟 경화기를 장착하여 상기 무용제 코팅액을 토출 직후 코팅층 위로 지나가면서 가경화를 하는 것을 의미하며, 용어 「가경화」란 토출된 조성물의 표면만 단단하게 굳어지는 것을 의미한다. 또한, 용어 「2차 광경화」란 1차 가경화한 조성물을 높은 광량으로 표면만 가경화한 조성물 내부까지 완전히 단단하게 굳게 하는 경화를 의미한다).
또 다른 예시에서, 바로 완전경화를 위하여 잉크젯 헤드를 통하여 상기 무용제 코팅액을 토출한 후, 50 내지 300 mJ/cm2 광량 정도의 자외선을 1회 조사하여 완전히 경화된 점착제층을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 코팅방법에 사용되는 무용제 코팅액 조성물에 관한 것이다.
상기 무용제 코팅액 조성물은 아크릴레이트 부분중합체를 포함할 수 있다. 상기 아크릴레이트 부분중합체를 포함할 경우, 전술한 상기 코팅방법에서 설명한 바와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 아크릴레이트 부분중합체의 중합도는 10% 이상일 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트 부분중합체는 분자량이 1만 내지 10만일 수 있다. 분자량이 1만 내지 10만의 범위인 아크릴레이트 부분중합체를 포함할 경우, 전술한 상기 코팅방법에서 설명한 바와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
상기 아크릴레이트 부분중합체의 함량은 무용제 코팅액 100 중량부에 대하여 80 중량부 내지 90 중량부일 수 있다. 이와 같은 아크릴레이트 부분중합체의 함량 범위 내에서, 전술한 상기 코팅방법에서 설명한 바와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
상기 무용제 코팅액 조성물의 점도의 범위는 약 5 cps 내지 약 20 cps인 경우 잉크젯 헤드를 통해 토출하기에 적당하다.
또한, 상기 무용제 코팅액 조성물의 일 예시적 형태는 첨가제를 포함한 형태일 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들어, 실란계 커플링제, 점착 부여제, 폴리올, 이소시아네이트 가교제 또는 에폭시 가교제 등이 예시될 수 있으며, 이를 통한 효과는 전술한 상기 패턴 코팅층에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명의 또 다른 구현예는 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치에 관한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 코팅장치를 도시한 사시도이다.
도 2에 나타나듯이 본 발명의 코팅장치는 코팅부(100), 이송부(200) 및 경화부(300)를 포함한다.
코팅부(100)는 무용제 코팅액(111)이 충진된 잉크젯 헤드(110)를 포함할 수 있으며, 상기한 코팅방법에서 전술한 바와 같이, 상기 잉크젯 헤드(110)를 통하여 자외선 경화 코팅용 무용제 코팅액(111)을 도포할 경우, 균일한 두께의 코팅층 형성이 가능하다.
또한, 상기 코팅부(100)의 잉크젯 헤드(110)에 충진된 무용제 코팅액(111)은 아크릴레이트 부분중합체를 포함할 수 있으며, 상기 아크릴레이트 부분중합체의 분자량, 중합도 및 그 함량은 상기 코팅방법 및 상기 코팅액 조성물에서 설명한 바와 동일하므로, 이를 통하여, 상기 코팅방법 및 상기 코팅액 조성물에서 설명한 바와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드(110)는 통상의 잉크젯 헤드라면 제한 없이 사용 가능하며, 예를 들면, 약 50 내지 약 90℃로 가열된 상태에서 상기 무용제 코팅액(111)을 토출하여 도포할 수 있다.
일 예로, 상기 잉크젯 헤드(110)는 상기 무용제 코팅액(111)이 충진되는 충진부, 전기적 신호를 감지하는 센서 및 상기 무용제 코팅액이 토출되는 적어도 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있으며, 상기 노즐은 상기 잉크젯 헤드(110)의 하부면을 향하여 나란하게 배열될 수 있다.
이송부(200)는 상기 잉크젯 헤드(110)의 하부에 위치하며, 기판(400)을 이송하는 역할을 한다.
상기 이송부(200)는 기술분야에서 공지된 다양한 이송 수단이 이용될 수 있으며, 예를 들어, 컨베이어 벨트와 롤러가 결합된 장치 등을 사용가능하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기판(400)은 이송부(200)에 의하여 코팅부(100)를 통과한 후 경화부(300)로 이송된다. 상기 기판(400)은 무용제 코팅액(111)이 피막을 형성하기 위한 모재이며, 평판 또는 곡률을 가지는 형태의 판이라도 제한 없이 사용할 수 있다.
경화부(300)는 이송부(200)를 통하여 코팅부(100)를 통과한 기판(400)의 무용제 코팅액(111)을 경화시켜 코팅층을 형성하는 부분이다.
상기 경화부(300)는 전술한 바와 같이, 상기 코팅층을 경화시킬 수 있는 다양한 수단이 이용될 수 있으며, 본 발명의 예시적인 경화부는 자외선 조사 램프(310)일 수 있다. 예를 들어, 상기 자외선 조사 램프(310)는 복수의 행과 열로 배열되는 다수의 자외선 램프, 고압수은 램프, 자외선 투과 필터 및 안정기로 구성된 블랙 라이트, 무전극 램프 또는 크세논램프(xenon lamp) 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 경화부(300)는 상기 이송부(200)의 상부 및 상기 코팅부(100)의 일측에 위치할 수 있으나, 기판(400)이 코팅부(100)를 통과한 후 경화부(300)에 진입하여야 하기 때문에, 상기 기판(400)의 이송방향을 따라 상기 코팅부(100)의 일측에 위치할 수 있다.
또한, 상기 경화부(300)에서 경화되는 과정은 전술한 코팅방법에서 설명한 경화단계(S200)와 동일한 방법으로 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 코팅방법, 코팅액 조성물 및 코팅장치에 의하여 제조된 점착제층에 관한 것이다.
상기 점착제층은, 전술한 본 발명에 따른 무용제 코팅액 조성물을 전술한 코팅방법 또는 코팅장치에 의하여 경화시켜서 형성할 수 있다. 따라서, 상기 점착제층에 포함되는 개개의 성분이나, 상기 점착제층의 균일한 두께 등은 상기 점착제 조성물의 설명에서와 동일하다.
또한, 상기 점착제층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 상기 점착제층의 두께는 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 2 ㎛ 내지 30 ㎛, 10 ㎛ 내지 40 ㎛, 20 ㎛ 내지 35 ㎛, 25 ㎛ 내지 35 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같은 두께 범위 내에서, 모바일 또는 TV 용으로 사용되는 점착 필름의 두께를 얇게 형성하는 것이 가능하다. 나아가, 본 발명에 의해 형성된 점착제층은 1 ㎛ 내지 50 ㎛의 얇은 두께로 코팅되더라도 두께의 표준 편차가 0 ㎛ 내지 2 ㎛로 균일하게 코팅층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현예의 점착제층은 기재를 추가로 포함하고, 상기 점착제층이 상기 기재의 일면 또는 양면에 형성되어 있는 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 무용제 코팅액 조성물을 경화시켜 형성한 점착제층은, 얇은 두께로 제조하더라도 균일한 두께로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 점착제층은, 각종 광학장치 또는 부품이나 디스플레이 장치 또는 부품에 효과적으로 적용될 수 있다. 특히, 투명 기재; 및 상기 투명 기재 상에 형성된 본 발명의 상기 점착제층을 포함하는 점착 필름의 경우, 액정표시장치 등에 사용되는 편광판, 위상차판, 광학보상필름, 반사시트 및 휘도 향상필름 등에 효과적으로 사용될 수 있다.
그러나, 상기 점착제층의 용도는, 전술한 용도에 한정되지 않고, 각종 산업용 시트, 예를 들면, 보호 필름, 클리닝 시트, 반사 시트, 구조용 점착 시트, 사진용 점착 시트, 차선 표시용 점착 시트, 광학용 점착 제품 또는 전자부품용 점착제 등에 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 점착제층은, 다층 구조의 라미네이트 제품이나, 일반 상업용 점착시트 제품, 의료용 패치, 가열활성 점착제(Heat-activated pressure-sensitive adhesive) 등에도 적용될 수 있다.
[실시예]
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
제조예 1. 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 무용제 코팅액(A1)의 제조
부틸아크릴레이트 80 중량%, 이소보닐 아크릴레이트 20 중량%를 혼합한 후 라디칼 중합한 분자량 8만의 아크릴레이트 부분중합체(중합도 35%) 88g, 광 개시제로서, 1-히드록시시클로헥실 페닐케톤(I-184) 5g, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드(TPO) 5g, 가교제로 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 2g을 혼합한 후 교반기에 넣고 상온에서 5분간 교반하여 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 2. 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 무용제 코팅액(A2)의 제조
상기 제조예 1에서 부틸아크릴레이트 30 중량%, 이소보닐 아크릴레이트 70 중량%를 혼합한 후 라디칼 중합한 분자량 9만의 아크릴레이트 부분중합체(중합도 40%) 88g을 사용한 것 이외에는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 3. 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 무용제 코팅액(A3)의 제조
상기 제조예 1에서 부틸아크릴레이트 60 중량%, 이소보닐 아크릴레이트 40 중량를 혼합한 후 라디칼 중합한 분자량 8만의 아크릴레이트 부분중합체(중합도 35%) 88g을 사용한 것 이외에는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 4. 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 무용제 코팅액(A4)의 제조
상기 제조예 1에서 부틸아크릴레이트 40 중량%, 이소보닐 아크릴레이트 60 중량를 혼합한 후 라디칼 중합한 분자량 9만의 아크릴레이트 부분중합체(중합도 30%) 88g을 사용한 것 이외에는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 5. 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 무용제 코팅액(A5)의 제조
상기 제조예 1에서 부틸아크릴레이트 80 중량%, 이소보닐 아크릴레이트 20 중량%를 혼합한 후 라디칼 중합한 분자량 30만의 아크릴레이트 부분중합체(중합도 30%) 88g을 사용한 것 이외에는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 6. 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 무용제 코팅액(A6)의 제조
상기 제조예 1에서 부틸아크릴레이트 80중량%, 이소보닐 아크릴레이트 20 중량%를 혼합한 후 라디칼 중합한 분자량 5000의 아크릴레이트 부분중합체(중합도 10%) 88g을 사용한 것 이외에는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 7. 아크릴레이트 부분중합체가 포함되지 않은 무용제 코팅액(B1)의 제조
2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트 15g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 10g, 메틸메타아크릴산 5g이 혼합된 아크릴레이트 모노머 혼합물과 우레탄 아크릴레이트 35g, 에폭시 아크릴레이트 20g이 혼합된 올리고머 혼합물 및 광 개시제로서, 1-히드록시시클로헥실 페닐케톤(I-184) 5g, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드(TPO) 5g, 첨가제로 비스페놀-A 시안네이트 에스터 5g을 혼합한 후, 교반기에 넣고 상온에서 5분간 교반하여 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 8. 아크릴레이트 부분중합체가 포함되지 않은 무용제 코팅액(B2)의 제조
상기 제조예 7에서 아크릴레이트 모노머 혼합물 대신 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트 15g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 5g, 메틸메타아크릴산 10g이 혼합된 아크릴레이트 모노머 혼합물을 사용한 점 이외에는 상기 제조예 7과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 9. 아크릴레이트 부분중합체가 포함되지 않은 무용제 코팅액(B3)의 제조
상기 제조예 7에서 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트 5g, 2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트 10g, 메틸메타아크릴산 15g이 혼합된 아크릴레이트 모노머 혼합물과 우레탄 아크릴레이트 35g, 에폭시 아크릴레이트 20g이 혼합된 올리고머 혼합물을 사용한 점 이외에는 상기 제조예 7과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
제조예 10. 아크릴레이트 부분중합체가 포함되지 않은 무용제 코팅액(B4)의 제조
우레탄 아크릴레이트 50g, 에폭시 아크릴레이트 35g이 혼합된 올리고머 혼합물 및 광 개시제로서, 1-히드록시시클로헥실 페닐케톤(I-184) 5g, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드(TPO) 5g, 첨가제로 비스페놀-A 시안네이트 에스터 5g을 혼합한 후, 상기 제조예 7과 동일한 방법으로 무용제 코팅액을 제조하였다.
실시예 1
점착제층의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 무용제 코팅액(A1)을 잉크젯 헤드가 장착된 코팅기에 충진하여 도포한 후, 자외선 조사기로 블랙 라이트를 이용하여 250 mJ/cm2의 광량으로 3분간 자외선을 조사하여 경화시켜, 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
실시예 2
상기 제조예 2에서 제조된 무용제 코팅액(A2)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
실시예 3
상기 제조예 3에서 제조된 무용제 코팅액(A3)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
실시예 4
상기 제조예 4에서 제조된 무용제 코팅액(A4)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 1
잉크젯 헤드 대신 콤마코터를 이용하여 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 2
잉크젯 헤드 대신 콤마코터를 이용하여 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 2과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 3
잉크젯 헤드 대신 콤마코터를 이용하여 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 4
잉크젯 헤드 대신 콤마코터를 이용하여 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 4과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 5
상기 제조예 5에서 제조된 무용제 코팅액(A5)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 6
상기 제조예 6에서 제조된 무용제 코팅액(A6)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 7
상기 제조예 7에서 제조된 무용제 코팅액(B1)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 8
상기 제조예 8에서 제조된 무용제 코팅액(B2)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 9
상기 제조예 9에서 제조된 무용제 코팅액(B3)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
비교예 10
상기 제조예 10에서 제조된 무용제 코팅액(B4)를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 28㎛인 점착제층을 제조하였다.
시험예
실시예 및 비교예에서 제조된 점착제층에 대하여 하기 방식으로 그 물성을 평가하였다.
측정방법 1. 점착성 및 젯팅성의 측정
코팅된 점착제층의 점착성 및 잉크젯 헤드의 막힘 현상 여부를 파악하기 위하여 10분 간격으로 2시간 동안 젯팅을 시도했을 때 젯팅되는 양을 기준으로 노즐 막힘을 상대적으로 측정하였다. 젯팅양이 시간에 따라 변화가 없으면 젯팅성이 매우 좋음으로, 시간에 따라 줄어들면 그 정도에 따라 좋음, 보통, 나쁨으로 구분해서 평가하였다. 점착성은 엄지 손가락을 이용하여 Tacky를 평가하여 상대적으로 매우 좋음, 좋음, 보통, 그리고 나쁨으로 평가하였다.
점착성 및 젯팅성에 대한 평가기준은 다음과 같다.
◎: 매우 좋음
○: 좋음
△: 보통
×: 나쁨
측정방법 2. 두께의 표준편차의 측정
도 3은 코팅층의 두께 측정지점을 표시한 평면도이다.
도 3에 나타난 바와 같이 코팅층(500)의 각 측정지점(510)의 두께를 두께 게이지를 이용하여 측정한 후, 각 두께의 표준편차σ를 하기 식 1을 통하여 계산하였다.
[수학식 1]
표준편차 σ=√((Σ(xk-m)2)/n
상기 식 1에서 xk는 각 지점의 두께, m은 평균, n은 측정한 지점의 개수를 나타낸다.
측정방법 3. 내구성의 측정
잉크젯 방식으로 코팅된 점착제의 내구성을 측정하기 위하여, LCD 디스플레이 제품에 사용되는 편광판을 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 9의 점착제를 이용하여 기판 위에 접착하고, 60℃ 상대습도 90%의 조건에서 500 시간 동안 배양한 후, 상기 편광판의 외관을 각각 육안으로 확인하였다. 점착제의 내구성 평가 기준은 다음과 같다.
○: 초기 부착상태와 동일한 경우
×: 시간이 지남에 따라, 편광판 모서리 부분부터 점착제와 편광판이 분리되는 현상이 육안으로 확인될 정도로 나타나거나, 일정 면적의 편광판이 점착층과 분리되어 뜨는 현상이 육안으로 확인될 경우
상기 방식에 따른 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 10의 점착제 조성물의 점착성 및 젯팅성과 두께의 표준편차를 비교하면 하기 표 1과 같다.
조성
코터
점착성
젯팅성		 두께의 표준편차 (㎛)
내구성

실시예 1		 분자량 8만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
잉크젯
◎
○
2
○

실시예 2		 분자량 9만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
잉크젯
△
○
1.5
○

실시예 3		 분자량 8만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
잉크젯
○
○
1
○

실시예 4		 분자량 9만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
잉크젯
△
○
1
○

비교예 1		 분자량 8만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
콤마 코터
◎
-
15
○

비교예 2		 분자량 9만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
콤마 코터
△
-
14
○

비교예 3		 분자량 8만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
콤마 코터
○
-
15
○

비교예
4		 분자량 9만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
콤마 코터
△
-
13
○

비교예 5
분자량 30만의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2

잉크젯

◎

×
 측정 불가
(젯팅이 안됨)
평가 불가
(젯팅이 안됨)

비교예 6		 분자량 5000의 아크릴레이트 부분중합체 : 광 개시제 : 첨가제 = 88 : 10 : 2
잉크젯
△
○
2
×

비교예 7		 아크릴레이트계 모노머 혼합물 : 우레탄 또는 에폭시계 올리고머 혼합물 : 광 개시제 : 첨가제 = 30 : 55 : 10 : 5
잉크젯
×
△
4
평가 불가
(점착성이 없음)

비교예 8		 아크릴레이트계 모노머 혼합물 : 우레탄 또는 에폭시계 올리고머 혼합물 : 광 개시제 : 첨가제 = 30 : 55 : 10 : 5
잉크젯
×
△
5
평가 불가
(점착성이 없음)

비교예 9		 아크릴레이트계 모노머 혼합물 : 우레탄 또는 에폭시계 올리고머 혼합물 : 광 개시제 : 첨가제 = 30 : 55 : 10 : 5
잉크젯
×
△
4
평가 불가
(점착성이 없음)

비교예 10
우레탄 또는 에폭시계 올리고머 : 광 개시제 : 첨가제 = 85 : 10 : 5
잉크젯
×
×		 측정 불가
(젯팅이 안됨)		 평가 불가
(점착성 이 없으며, 젯팅이 안됨)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 무용제 코팅액(A1) 내지 무용제 코팅액(A4)를 잉크젯 헤드를 이용하여 점착제층을 형성한 실시예 1 내지 4의 경우, 두께가 얇은 상태로 코팅층이 형성되더라도 균일한 두께를 지니며, 점착성이 뛰어나고 잉크젯 헤드의 막힘 현상이 없는 것으로 평가되었다.
반면, 비교예 1 내지 4에서 나타나듯이, 콤마코터로 코팅할 경우, 점착성이 우수하며, 코팅된 점착제를 편광판에 적용 시 내구성이 확보되는 것으로 나타났으나, 두께의 표준 편차가 크게 나타나 균일한 코팅면을 형성하기 어려운 것으로 나타났다. 이와 같이, 코팅된 점착층의 두께가 균일하지 못한 경우, 실제 디스플레이 제품 적용 시 제품의 두께의 불균일성을 유발하여 불량 제품이 제조되기 때문에, 실제 공정에 적용할 수 없다.
또한, 비교예 5 및 6에서 나타나듯이, 아크릴레이트 부분중합체가 포함되더라도, 분자량이 10만 이상인 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 비교예 5의 경우 점착성은 우수하나 잉크젯 헤드가 막혀버리는 문제가 발견되었으며, 분자량이 1만 이하인 아크릴레이트 부분중합체가 포함된 비교예 6의 경우, 젯팅성은 우수하나, 편광판에 적용하였을 때 점척제로서의 내구성이 좋지 않아 실질적으로 디스플레이용 제품에 점착제로 사용하기에 문제가 있는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 7 내지 10에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 아크릴레이트 부분중합체를 포함하지 않은 무용제 코팅액의 경우, 젯팅성이 다소 떨어지며 우레탄 또는 에폭시계 올리고머로 인하여 점착성이 전혀 부여되지 않음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 예시적인 실시예를 참고로 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
S100 : 코팅층 형성단계
S200 : 경화단계
100 : 코팅부 110 : 잉크젯 헤드 111 : 무용제 코팅액
200 : 이송부
300 : 경화부 310 : 자외선 조사 램프
400 : 기판
500 : 코팅층 510 : 두께 측정지점

Claims (19)

  1. 무용제 코팅액을 잉크젯 헤드를 통해 분사하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및
    상기 코팅층을 자외선 경화시키는 경화단계를 포함하며,
    상기 무용제 코팅액은 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 코팅방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 코팅층의 두께는 1㎛ 내지 50㎛이며, 상기 두께의 표준 편차가 0㎛ 내지 2㎛인 코팅방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 아크릴레이트 부분중합체는 분자량이 1만 내지 10만인 코팅방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 아크릴레이트 부분중합체는 부틸아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 2-히드록실부틸 아크릴레이트, 2-히드록실메틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 벤질 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 2-히드록실에틸 아크릴레이트 및 2-페녹시 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질이 중합된 공중합체인 코팅방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 무용제 코팅액의 점도가 5 cPs 내지 20 cPs인 코팅방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 코팅층 형성단계의 상기 코팅층은 패턴 코팅층인 코팅방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 패턴 코팅층에 실란계 커플링제, 점착 부여제, 폴리올, 이소시아네이트 가교제 및 에폭시 가교제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제가 도입된 코팅방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 경화단계는 50 mJ/cm2 내지 1,000 mJ/cm2의 광량으로 자외선 경화되는 코팅방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의한 코팅방법에 의해 형성된 점착제층.
  10. 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 잉크젯 코팅용 무용제 코팅액 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서, 아크릴레이트 부분중합체는 분자량이 1만 내지 10만인 잉크젯 코팅용 무용제 코팅액 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서, 아크릴레이트 부분중합체는 부틸아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 2-히드록실부틸 아크릴레이트, 2-히드록실메틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 벤질 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 2-히드록실에틸 아크릴레이트 및 2-페녹시 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질이 중합된 공중합체인 잉크젯 코팅용 무용제 코팅액 조성물.
  13. 제 10 항에 있어서, 코팅액 조성물의 점도가 5 cPs 내지 20 cPs인 잉크젯 코팅용 무용제 코팅액 조성물.
  14. 제 10 항에 있어서, 아크릴레이트 부분중합체의 중합도가 10% 이상인 잉크젯 코팅용 무용제 코팅액 조성물.
  15. 무용제 코팅액이 충진된 잉크젯 헤드를 포함하는 코팅부;
    상기 잉크젯 헤드의 하부에 위치하며, 기판을 이송하는 이송부; 및
    상기 이송부의 상부 및 상기 기판의 이송방향을 따라 상기 코팅부의 일측에 위치하는 경화부를 포함하며,
    상기 무용제 코팅액은 아크릴레이트 부분중합체를 포함하는 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 아크릴레이트 부분중합체는 분자량이 1만 내지 10만인 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 코팅부의 잉크젯 헤드는 50 내지 90?로 가열된 상태인 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 경화부는 자외선 조사 램프를 포함하는 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 자외선 조사 램프는 자외선 램프, 고압수은 램프, 자외선 투과 필터 및 안정기로 구성된 블랙 라이트, 무전극 램프, 또는 크세논 램프 중 적어도 하나인 잉크젯 헤드를 이용한 코팅장치.
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