KR20140016665A - 경화성 수지 조성물, 그 경화 방법 및 그로부터 제조된 시트 - Google Patents

경화성 수지 조성물, 그 경화 방법 및 그로부터 제조된 시트 Download PDF

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Abstract

경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물을 제공한다. 상기 경화성 수지 조성물은 고전환율을 가지면서 경화 속도를 향상시킬 수 있어서 후막 제조용으로 적합하다.

Description

경화성 수지 조성물, 그 경화 방법 및 그로부터 제조된 시트{CURABLE RESIN COMPOSITION, CURING METHOD FOR THE SAME, AND CURED SHEET}
경화성 수지 조성물, 그 경화 방법 및 그로부터 제조된 시트에 관한 것이다.
경화성 수지 조성물은 경화 공정에 의해 시트로 제조된다. 그런데, 상기 시트를 후막으로 제조하게 되는 경우, 경화 공정 시간이 매우 늘어난다. 후막 경화 공정의 경우 초기에 폴리머 네트워크 형성을 위해 많은 시간이 소요되고, 일정 경화 시간이 지난 후 경화속도는 다소 빨라지지만 이후, 점차 시간이 지남에 따라서 반응 속도가 감소되기 때문이다.
본 발명의 일 구현예는 고전환율을 가지면서 경화 속도를 향상시킬 수 있는 경화성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 경화성 수지 조성물을 이용한 시트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 경화성 수지 조성물을 경화하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물을 제공한다.
상기 경화성 수지 조성물의 경화물의 분자량 분포가 적어도 2개의 피크를 가질 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물의 경화물은 적어도 2개의 유리전이온도를 가질 수 있다.
상기 열개시제는 제1 열개시제 및 제2 열개시제를 포함하고, 상기 제2 개시제는 상기 제1 열개시제보다 높은 온도에서 경화 반응을 개시하는.
상기 제1 열개시제는 약 30 내지 약 70℃에서 경화 반응을 개시할 수 있다.
상기 제2 열개시제는 약 60 내지 약 100℃에서 경화 반응을 개시할 수 있다.
상기 경화성 화합물이 아크릴계 화합물일 수 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트 가교제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물이 열전도성 첨가제, 난연제, 안료, 산화 방지제, 자외선 안정제, 분산제, 소포제, 증점제, 가소제, 점착성 부여 수지, 실란 커플링제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 경화성 수지 조성물의 경화물 층을 포함하는 시트를 제공한다.
상기 경화물 층은 수평균 분자량 약 104 내지 약 105 이하에서 제1 피크를 갖고, 수평균 분자량 약 105 초과 내지 약 106에서 제2 피크를 가질 수 있다.
상기 경화물 층은 약 45 내지 약 85℃에서 제1 유리전이온도를 갖고, 약 100 내지 약 130℃에서 제2 유리전이온도를 가질 수 있다.
상기 경화물 층은 약 45 내지 약 60℃에서 제1 유리전이온도를 갖고, 약 65 내지 약 85℃에서 제2 유리전이온도를 갖고, 약 100 내지 약 130℃에서 제3 유리전이온도를 가질 수 있다.
상기 시트는 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 형성된 상기 경화물 층을 포함할 수 있다.
상기 경화물 층의 두께는 약 3.0 mm 내지 약 10.0 mm일 수 있다.
상기 경화물 층은 상기 경화성 수지 조성물을 1차 열경화 단계, 광조사에 의한 광경화 단계 및 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행하여 얻어진 경화물로 형성된 층일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물에 대하여 열경화 수행하는 1차 열경화 단계; 상기 열경화 수행된 결과물에 광조사하여 광경화 수행하는 광경화 단계; 및 상기 광경화 수행된 결과물을 승온하여 열경화를 수행하는 2차 열경화 단계를 포함하는 경화 방법을 제공한다.
상기 1차 열경화 단계, 상기 광경화 단계 및 상기 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
상기 1차 열경화 단계를 약 30 내지 약 70℃에서 수행하고, 상기 2차 열경화 단계를 약 60 내지 약 100℃에서 수행하고, 상기 2차 열경화 단계는 상기 1차 열경화 단계에서 보다 높은 온도에서 수행할 수 있다.
상기 광경화 단계는 UV를 조사하여 수행할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 고전환율을 가지면서 경화 속도를 향상시킬 수 있어서 후막 제조용으로 적합하다.
도 1은 실시예 1-3에서 제조된 경화성 수지 조성물의 경화 진행 시간에 따른 고형분 함량을 측정하여 도시한 그래프이다.
도 2는 비교예 1-2에서 제조된 경화성 수지 조성물의 경화 진행 시간에 따른 고형분 함량을 측정하여 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서 경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물을 제공한다.
상기 경화성 화합물은 경화성 수지 형성용 모노머, 올리고머, 프리폴리머 또는 이들의 조합을 의미한다.
상기 경화성 수지 조성물은 광경화 단계 및 적어도 2 단계의 열경화 단계에 의해 경화될 수 있다. 상기 열경화 단계는 서로 다른 온도에서 열경화반응을 개시하는 적어도 2종의 열개시제에 의하여 상기 다른 온도 각각에서 열경화 단계를 수행한다. 즉, 상기 경화성 수지 조성물에 대하여 이종의 열개시제에 의한 적어도 2번의 독립적인 열경화 단계를 진행할 수 있다.
이와 같이, 상기 경화성 수지 조성물은 열경화 및 광경화의 이중 경화에 의해 경화되기 때문에 그 경화물의 분자량 분포는 적어도 2개의 피크를 갖게 된다. 상기 피크 중 하나는 광경화에 의해 형성된 수지에 의한 것이고, 나머지 적어도 하나의 피크는 열경화에 의해 형성된 수지에 의한 것이다. 상기 경화물이 적어도 2번의 열경화 단계에 의해 형성됨에도 불구하고 각 열경화 단계에서 형성된 수지는 비슷한 분자량 분포를 가질 수 있기 때문에 분자량 분포에서 별도의 피크를 형성하지 못하고 융합된 하나의 피크로 형성될 수 있다. 그러나, 사용하는 열개시제의 종류에 따라서는 개시 온도가 상이한 각 열경화 단계에 따라 구별되는 분자량을 갖는 수지를 형성할 수도 있으므로, 이 경우 상기 경화성 수지 조성물의 경화물의 분자량 분포가 적어도 3개의 피크를 가질 수도 있다.
또한, 상기 경화성 수지 조성물은 열경화 및 광경화의 이중 경화에 의해 경화되기 때문에 그 경화물은 적어도 2개의 유리전이온도를 갖게 된다. 상기 적어도 2개의 유리전이온도 중 하나는 광경화에 의해 형성된 수지에 의한 것이고, 나머지 적어도 하나의 유리전이온도는 열경화에 의해 형성된 수지에 의한 것이다. 상기 경화물이 적어도 2번의 열경화 단계에 의해 형성됨에도 불구하고 각 열경화 단계에서 형성된 수지는 비슷한 특성 및 구조를 가지는 수지로서 형성될 수 있기 때문에 상이한 유리전이온도를 갖지 않고 근접 내지 유사한 유리전이온도를 가질 수 있다. 그러나, 사용하는 수지의 종류에 따라서는 개시 온도가 상이한 각 열경화 단계에 따라 구별되는 특성 및 구조를 갖는 수지를 형성할 수도 있고, 이 경우 상기 경화성 수지 조성물의 경화물은 적어도 3개의 유리전이온도를 나타낼 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 광경화 및 적어도 2단계의 열경화의 총 3 단계 이상의 경화 단계에 의해 경화시킴으로써, 경화 공정의 경화 속도를 향상시킬 수 있기 때문에 경화 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다. 1단계의 경화 공정 수행시 시간에 지남에 따라 경화 속도가 늦추어지게 되는데, 전술한 바와 같이 순차적으로 3 단계 이상의 경화 공정을 수행하게 되면 경화 속도가 늦추어지지 않게 할 수 있게 되고, 그에 따라서 단시간에 고전환률을 달성할 수 있다.
이와 같이, 상기와 같이 적어도 3단계의 경화 공정을 수행할 수 있는 상기 경화성 수지 조성물은 경화 속도를 향상시킬 수 있고, 단시간의 고전환률 달성이 가능하기 때문에 장시간의 경화 시간을 요하는 후막 공정 적용시 매우 유용하다. 예를 들어, 단시간의 경화 시간으로 높은 전화률을 갖도록 상기 경화성 수지 조성물을 경화하여 약 3.0mm 내지 약 10.0mm 두께의 후막 시트를 제조할 수 있다. 구체적으로 상기 경화성 수지 조성물을 경화하여 약 3mm 내지 약 5.0mm 두께의 후막 시트를 제조할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 열개시제는 약 30 내지 70℃, 구체적으로 약 40 내지 60℃)에서 경화 반응을 개시하는 제1 열개시제 및 상기 제1 열개시제의 경화 반응 개시 온도보다 높은 온도에서 경화 반응을 개시하는 제2 열개시제를 포함하는 2종의 열개시제를 사용할 수 있다. 상기 제2 열개시제는, 예를 들어, 약 60 내지 약 100℃, 구체적으로 약 70 내지 약 90℃에서 반응하는 열개시제일 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 경화성 수지 조성물은 1차 열경화 단계, 광조사에 의한 광경화 단계 및 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행하여 경화시킬 수 있다. 상기 2차 열경화 단계는, 예를 들면, 자외선 등의 조사에 의한 광개시제의 분해에 의해 발생하는 열 또는, 추가 승온에 의해 활성화되어, 상기 광경화 단계와 상기 2차 열경화 단계가 독립적으로 수행될 수 있다.
상기 광개시제는 점착 시트의 제조 과정에서 UV 등의 광조사에 의해 반응하여 점착제 조성물의 경화 반응을 개시시킬 수 있다.
상기 광개시제의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 그 예에는 α-히드록시케톤계 화합물(ex. IRGACURE 184, IRGACURE 500, IRGACURE 2959, DAROCUR 1173; Ciba Specialty Chemicals(제)); 페닐글리옥실레이트(phenylglyoxylate)계 화합물(ex. IRGACURE 754, DAROCUR MBF; Ciba Specialty Chemicals(제)); 벤질디메틸케탈계 화합물(ex. IRGACURE 651; Ciba Specialty Chemicals(제)); α-아미노케톤계 화합물(ex. IRGACURE 369, IRGACURE 907, IRGACURE 1300; Ciba Specialty Chemicals(제)); 모노아실포스핀계 화합물(MAPO)(ex. DAROCUR TPO; Ciba Specialty Chemicals(제)); 비스아실포스펜계 화합물(BAPO)(ex. IRGACURE 819, IRGACURE 819DW; Ciba Specialty Chemicals(제)); 포스핀옥시드계 화합물(ex. IRGACURE 2100; Ciba Specialty Chemicals(제)); 메탈로센계 화합물(ex. IRGACURE 784; Ciba Specialty Chemicals(제)); 아이오도늄염(iodonium salt)(ex. IRGACURE 250; Ciba Specialty Chemicals(제)); 및 상기 중 하나 이상의 혼합물(ex. DAROCUR 4265, IRGACURE 2022, IRGACURE 1300, IRGACURE 2005, IRGACURE 2010, IRGACURE 2020; Ciba Specialty Chemicals(제)) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광개시제는 그 사용량에 따라 점착제의 중합도를 조절할 수 있으며, 예를 들면, 상기 경화성 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.01 중량부 내지 약 10 중량부, 구체적으로 약 0.1 중량부 내지 약 5 중량부, 보다 구체적으로 약 0.1 중량부 내지 약 3 중량부, 더욱 구체적으로 약 0.1 중량부 내지 약 1.5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위의 함량으로 광개시제가 포함되어 경화성 수지 조성물의 경화 반응이 원활하게 이루어지게 할 수 있고, 경화 반응 후 잔존 성분을 감소시킬 수 있다.
상기 열개시제의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 그 예에는 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조 비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 4,4-아조비스(4-시아노발레릭산), 1,1'-아조비스(시클로헥산카보니트릴) 및 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조계 화합물; 테트라메틸부틸퍼옥시 네오데카노에이트(ex. Perocta ND, NOF사(제)), 비스(4-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트(ex. Peroyl TCP, NOF사(제)), 디(2-에틸헥실)퍼옥시 카보네이트, 부틸퍼옥시 네오데카노에이트(ex. Perbutyl ND, NOF사(제)), 디프로필 퍼옥시 디카보네이트(ex. Peroyl NPP, NOF사(제)), 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트(ex. Peroyl IPP, NOF사(제)), 디에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트(ex. Peroyl EEP, NOF사(제)), 디에톡시헥실 퍼옥시 디카보네이트(ex. Peroyl OEP, NOF사(제)), 헥실 퍼옥시 디카보네이트(ex. Perhexyl ND, NOF사(제)), 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(ex. Peroyl MBP, NOF사(제)), 비스(3-메톡시-3-메톡시부틸) 퍼옥시 디카보네이트(ex. Peroyl SOP, NOF사(제)), 디부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디세틸(dicetyl)퍼옥시 디카보네이트, 디미리스틸 (dimyristyl)퍼옥시 디카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시피발레이트(peroxypivalate), 헥실 퍼옥시 피발레이트(ex. Perhexyl PV, NOF사(제)), 부틸 퍼옥시 피발레이트(ex. Perbutyl, NOF사(제)), 트리메틸 헥사노일 퍼옥시드(ex. Peroyl 355, NOF사(제)), 디메틸 히드록시부틸 퍼옥시네오데카노에이트(ex. Luperox 610M75, Atofina(제)), 아밀 퍼옥시네오데카노에이트(ex. Luperox 546M75, Atofina(제)), 부틸 퍼옥시네오데카노에이트(ex. Luperox 10M75, Atofina(제)), t-부틸퍼옥시 네오헵타노에이트, 아밀퍼옥시 피발레이트(pivalate)(ex. Luperox 546M75, Alofina(제)), t-부틸퍼옥시 피발레이트, t-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 라우릴 퍼옥시드, 디라우로일(dilauroyl) 퍼옥시드, 디데카노일 퍼옥시드, 벤조일 퍼옥시드, 디벤조일 퍼옥시드, 2,2-비스(tert-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)시클로헥산, 2,5-비스(부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 2,5-비스(tert-부틸퍼옥시)-1-메틸에틸)벤젠, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, tert-부틸 히드로퍼옥시드, tert-부틸 퍼옥시드, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트, tert-부틸퍼옥시 이소프로필 카보네이트, 큐멘 히드록시퍼옥시드, 디큐밀 퍼옥시드, 라우로일 퍼옥시드 또는 2,4-펜타네디온 퍼옥시드 등의 퍼옥시계 화합물; tert-부틸 퍼아세테이트(tert-butyl peracetate); 퍼아세틱산(peracetic acid) 또는 포타슘 퍼술페이트(potassium persulfate) 등의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열개시제는 그 사용량에 따라 점착제의 중합도를 조절할 수 있으며, 예를 들면, 상기 경화성 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.01 중량부 내지 약 10 중량부, 구체적으로 약 0.1 중량부 내지 약 5 중량부, 보다 구체적으로 약 0.1 중량부 내지 약 3 중량부, 더욱 구체적으로 약 0.1 중량부 내지 약 1.5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위의 함량으로 광개시제가 포함되어 경화성 수지 조성물의 경화 반응이 원활하게 이루어지게 할 수 있고, 경화 반응 후 잔존 성분을 감소시킬 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 상기 광개시제 및 상기 열개시제의 중량비, [열개시제/광개시제]가 약 0.5 내지 약 10, 구체적으로 약 0.5 내지 약 5, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 약 3일 수 있다. 상기 광개시제 및 상기 열개시제의 중량비를 상기 범위로 조절함으로써, 후술하는 바와 같이, 경화에 의해 제조할 수 있는 시트를 보다 후막으로 구성하면서도, 우수한 물성 및 생산성을 확보할 수 있다.
상기 경화성 화합물은 공지된 화합물을 제한없이 사용할 수 있고, 예를 들면 아크릴계 화합물을 들 수 있다.
상기 아크릴계 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로, C1-C12 알킬기를 갖는 알킬 (메타)아크릴산 에스테르계 화합물일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 알킬 (메타)아크릴산 에스테르계 화합물은 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 테트라데실 (메타)아크릴레이트 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 경화성 화합물은 (메타)아크릴산 에스테르계 화합물 100 중량부; 및 가교성 관능기 함유 단량체 1 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 아크릴계 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체에 포함되는 가교성 관능기 함유 단량체는, 예를 들면 다관능성 가교제 등과 반응할 수 있는 가교성 관능기를 공중합체에 부여하여, 경화물의 내구신뢰성, 및 응집력을 조절하는 역할을 할 수 있다.
이 때 사용될 수 있는 가교성 관능기 함유 단량체의 예로는 히드록시기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 히드록시기 함유 단량체의 예로는, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트를 들 수 있고, 카르복실기 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물을 들 수 있으며, 질소 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다.
상기 가교성 관능기 함유 단량체는 전술한 공중합체 내에서 (메타)아크릴산 에스테르계 화합물 100 중량부에 대하여 약 1 중량부 내지 약 20 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위의 가교성 관능기 함유 단량체를 사용하여 내구 신뢰성과 점착성 및/또는 박리력이 모두 우수하게 물성 밸런스를 유지할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 또한, 응집력 개선의 관점에서, 상기 경화성 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.05 중량부 내지 약 5 중량부의 가교제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화성 수지 조성물이 적절한 가교제가 추가로 포함됨으로 해서, 점착 물성을 조절할 수 있다.
상기 가교제의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 자외선 조사 및 열에 의한 경화 반응에 참여할 수 있는 성분인 것이 바람직하다.
이와 같은 가교제의 예로는 다관능성 아크릴레이트를 들 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트의 구체적인 예에는, 1,2-에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,12-도데탄디올 아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스
[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등의 2관능형 아크릴레이트; 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3 관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 아크릴레이트; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 아크릴레이트; 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 아크릴레이트; 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물 등의 6관능형 아크릴레이트 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 가교제는 경화성 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.05 중량부 내지 약 5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위의 가교제를 사용하여 내구 신뢰성과 응집력이 모두 우수하도록 물성 밸런스를 유지할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물은 열전도성 첨가제, 난연제, 안료, 산화 방지제, 자외선 안정제, 분산제, 소포제, 증점제, 가소제, 점착성 부여 수지, 실란 커플링제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 적절히 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물에 대하여 1차 열경화 수행하는 단계 1차 열경화 단계; 상기 열경화 수행된 결과물에 광조사하여 광경화 수행하는 광경화 단계; 및 상기 광경화 수행된 결과물을 승온하여 2차 열경화를 수행하는 2차 열경화 단계를 포함하는 경화 방법을 제공한다.
상기 1차 열경화 단계는 약 30 내지 약 70℃, 구체적으로 약 40 내지 약 60℃에서 수행하고, 상기 2차 열경화 단계는 약 60 내지 약 100℃, 구체적으로 약 70 내지 약 90℃에서 수행할 수 있다. 상기 2차 열경화 단계는 상기 1차 열경화 단계보다 높은 온도에서 수행할 수 있다.
상기 경화 방법에서, 전술한 바와 같이 상기 1차 열경화 단계, 상기 광경화 단계 및 상기 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행할 수 있다
상기 1차 열경화 단계는 예를 들어 약 30분 내지 약 60분 동안 수행할 수 있다.
상기 광경화 단계는 UV 등과 같은 광조사하여 수행할 수 있다. 상기 1차 열경화 단계를 약 30분 내지 약 60분 동안 수행시킨 후, 이어서 광조사에 의해 광경화 단계로 전환시킬 수 있다. 상기 광경화 단계는 예를 들어 약 0.5분 내지 약 5분 동안 수행할 수 있다.
광경화 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 고압수은 램프, 무전극 램프 또는 크세논 램프(xenon lamp) 등의 수단을 사용하여 경화 대상 물질 (상기 경화성 수지 조성물)에 자외선을 조사함으로써 수행할 수 있다. 이 때 자외선의 조사량은, 경화물의 제반 물성을 훼손하지 않으면서 충분한 경화가 이루어질 정도로 제어된다면 특별히 제한되지 않는다.
상기 2차 열경화 단계는 열경화 개시 온도로 광경화가 진행된 상기 조성물을 승온하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 광경화 단계를 약 0.5분 내지 약 5분 동안 수행시킨 후, 이어서 다시 승온하여 2차 열경화 단계를 수행하기 위한 열개시제의 경화 반응 개시 온도로 승온시켜 2차 열경화 단계로 전환시킬 수 있다. 상기 2차 열경화 단계는 예를 들어 약 30분 내지 약 120분 동안 수행할 수 있다.
상기와 같이 자외선 조사를 통하여 경화 공정을 수행하면, 경화 대상 물질 (상기 경화성 수지 조성물 또는 1차 열경화 수행된 경화성 수지 조성물) 내의 광개시제에 의한 광경화 반응이 유도되지만, 이 때 상기 광경화 반응을 통해 발생한 열이 2차 열경화 반응으로 유도하기에 부족할 수 있으므로, 별도의 승온 단계를 거쳐 열개시제에 의한 2차 열경화 중합 반응을 개시하여 단계적, 순차적 3 단계 경화 반응을 수행할 수 있다. 상기 별도의 승온 단계는 자외선 조사 후에 열풍 또는 적외선 가열 등의 수단에 의해 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 경화성 수지 조성물의 경화물을 함유하는 경화물 층을 포함하는 시트를 제공한다.
상기 시트는 상기 경화성 수지 조성물을 사용하여 경화물로서 형성된 경화물 층을 포함함으로써, 표면 및 내부의 물성이 균일하게 유지되면서도, 간단한 공정으로 제조된 두꺼운 두께의 단일 경화물 층을 포함할 수 있다.
상기 경화물 층은 전술한 경화성 수지 조성물이 독립적이고 순차적인 1차 열경화 - 광경화 - 2차 열경화 단계에 의해 경화되어 형성된 층으로서, 상기 경화물 층의 분자량 분포가 적어도 2개의 피크를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 경화물 층은 수평균 분자량 약 104 내지 약 105 이하에서 하나의 피크를 갖고, 수평균 분자량 약 105 초과 내지 약 106에서 다른 하나의 피크를 가질 수 있다.
또한, 상기 경화물 층은 전술한 경화성 수지 조성물이 독립적이로 순차적인 1차 열경화 - 광경화 - 2차 열경화 단계에 의해 경화되어 형성된 층으로서, 상기 경화물 층은 적어도 2개의 유리전이온도를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 경화물 층은 상기 경화성 수지 조성물을 1차 열경화 단계, 광조사에 의한 광경화 단계 및 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행하여 얻어진 경화물로 형성된 층일 수 있다.
예를 들면, 상기 경화물 층은 약 45 내지 약 85℃에서 하나의 유리전이온도를 갖고, 약 100 내지 약 130℃에서 다른 하나의 유리전이온도를 가질 수 있다.
다른 예를 들면, 상기 경화물 층은 약 50 내지 약 70℃에서 제1 유리전이온도를 갖고, 약 100 내지 약 130℃에서 제2 유리전이온도를 가질 수 있다.
또 다른 예를 들면, 상기 경화물 층은 약 45 내지 약 60℃에서 제1 유리전이온도를 갖고, 약 65 내지 약 85℃에서 제2 유리전이온도를 갖고, 또한 약 100 내지 약 130℃에서 제3 유리전이온도를 가질 수 있다.
일 구현예에서 따른 상기 시트는 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 상기 경화성 수지 조성물의 경화물을 함유하는 경화물 층을 포함할 수 있다.
상기 시트에 포함되는 기재 필름의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지되어 있는 일반적인 필름을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 상기 기재 필름으로서 각종 플라스틱 필름, 종이, 부직포, 유리 또는 금속을 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 기재 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.
상기 경화성 수지 조성물을 전술한 방법에 따라서 경화하여 그 내부 및 표면이 균일한 물성을 유지하는 후막을 제조할 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 상기 경화물 층의 두께가 약 3mm 이상, 구체적으로 약 4.0mm 이상, 보다 구체적으로 약 5.0mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 경화물 층의 두께의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 약 10 mm 이하, 약 9 mm 이하 또는 약 8 mm 이하일 수 있다. 상기 경화물 층은 상기 범위의 두께를 가지는 후막으로 제조되어 우수한 경화 효율에 의해 과도하게 에너지를 필요로 하지 않을 수 있게 되어, 그에 따른 층의 표면에 발생하는 손상을 억제할 수 있다.
상기 시트를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 전술한 각 성분을 포함하는 경화성 수지 조성물을 기재 필름 상에 코팅하고, 전술한 바와 같이 별도의 적어도 3 단계의 경화 공정을 수행하여 경화물 층을 형성하거나, 또는 적절한 이형 필름 상에 점착층을 형성한 후, 이를 기재 필름에 전사하는 방법으로 점착 시트를 제조할 수 있다. 상기 3 단계의 경화 공정에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
이 때, 상기 각 성분을 포함하는 경화성 수지 조성물로 코팅액을 제조하는 방법 역시 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 경화성 수지를 구성할 공중합체에 포함되는 각 단량체 (ex. (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체)를 부분 중합, 바람직하게는 열에 의해 부분 중합하고, 상기에 열개시제 및 광개시제를 포함한 첨가제를 첨가하여, 그 점도를 적절한 범위(ex. 100 cps 내지 10,000 cps)로 조절함으로써 코팅액의 제조가 가능하다.
또한, 상기와 같이 제조된 코팅액을 기재 필름 또는 이형지에 코팅한 후, 전술한 방법에서와 같이 1차 열경화-광경화-2차 열경화시킨다.
상기 시트는 전자 제품의 표면을 형성하는 용도로 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 시트는 캐스팅 몰드에 의해 원하는 요철이 형성된 시트 또는 패턴화된 시트로서 형성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
실시예 1
2-에틸헥실아크릴레이트 95 중량부 및 아크릴산 5 중량부를 부분 중합하여 중합성 화합물 100 중량부를 준비한 다음, 여기에 제1 열개시제로서 에틸헥실퍼옥시디카보네이트 (PX 47, 개시온도: 47°C) 0.2 중량부, 광개시제로서 1-히드록시클로로헥산 아세토페논 (Irg 184) 0.1 중량부, 제2 열개시제로서 t-부틸 퍼옥시피발레이트 (PX 75, t-Butyl peroxypivalate, 세기아카데미사 제조, 개시온도: 75°C) 0.2 중량부를 혼합하여 경화성 수지 조성물을 제조하였다. 상기 경화성 수지 조성물을 3.5mm 간격의 유리판 사이에 주입하여 캐스팅한 후, 60℃에서 60분 동안 1차 열경화 단계를 수행하였고, 이어서, UV를 0.5분 동안 조사하여 광경화 단계를 수행하였으며, 이어서 다시 80℃로 승온하여 2 시간 동안 2차 열경화 단계를 수행하여 경화물 층을 형성하였다.
실시예 2
실시예 1에서 UV 조사에 의한 광경화 단계를 1.0분으로 증가한 점을 제외하고 동일하게 경화물 층을 형성하였다.
실시예 3
실시예 1에서 UV 조사에 의한 광경화 단계를 2.0분으로 증가한 점을 제외하고 동일하게 경화물 층을 형성하였다.
비교예 1
2-에틸헥실아크릴레이트 95 중량부 및 아크릴산 5 중량부를 부분 중합하여 중합성 화합물 100 중량부를 준비한 다음, 여기에 열개시제로서 에틸헥실퍼옥시디카보네이트 (PX 47, 개시온도: 47°C) 0.2 중량부를 혼합하여 경화성 수지 조성물을 제조하였다. 상기 경화성 수지 조성물을 3.5mm 간격의 유리판 사이에 주입하여 캐스팅한 후, 60℃에서 4시간 동안 열경화 단계를 수행하여 경화물 층을 형성하였다.
비교예 2
60℃에서 1시간 동안 1차 열경화 단계를 수행한 후, 이어서 100℃에서 3시간 동안 2차 열경화 단계를 수행한 점을 제외하고 비교예 1에서와 동일한 방법으로 경화물 층을 형성하였다.
평가
도 1은 실시예 1-3에서 제조된 경화성 수지 조성물의 경화 진행 시간에 따른 고형분 함량을 측정하여 도시한 그래프이다. 도 1의 각 화살표 표시 부분에서 각 단계의 경화 단계가 수행되면서 급격한 고형분 함량 증가를 확인할 수 있다.
도 2는 비교예 1-2에서 제조된 경화성 수지 조성물의 경화 진행 시간에 따른 고형분 함량을 측정하여 도시한 그래프이다.
도 1에서 약 2시간 (점선 표시 참조) 경과 후 고형분 함량 90wt% 이상으로 전환율을 얻었고, 도 2에서는 4시간 (점선 표시 참조) 경과 후 고형분 함량 90wt% 이상으로 전환율을 얻었다. 이로부터 실시예에서 경화 시간을 현저히 단축시키면서 고전환률을 확보하였음을 확인할 수 있다.
<분자량 분포 측정>
실시예 2에서 제조된 경화물 층에 대하여 분자량 분포를 기체투과 크로마토그래피법(GPC)에 의해 측정한 결과 2개의 피크를 얻었고, 각 피크에서의 분자량 및 다분산지수 (PDI, polydiversity index)를 하기 표 1에 기재하였다.
구분 수평균 분자량(Mn) 중량평균 분자량(Mw) 다분산지수
(PDI = Mw/Mn)
제1 피크 1.08 x 105 1.57 x 105 1.45
제2 피크 1.17 x 106 1.40 x 106 1.20
실시예 2의 경화물 층이 독립적인 복수의 경화 단계에 거쳐 경화되어 제조되었기 때문에 분자량 분포에서 2개의 피크를 갖는 것을 상기 표 1로부터 확인할 수 있다.
<유리전이온도 측정>
실시예 1-3에 대하여 시차 주사 열량측정법 (DSC, differential scanning calorimetry)를 이용하여 유리전이온도를 측정한 결과 각각 3개의 유리전이온도를 나타내었고, 이를 하기 표 2에 기재하였다.
구분 Tg 측정값 (℃)
실시예 1 제1 유리전이온도 53.3
제2 유리전이온도 79.3
제3 유리전이온도 123.2
실시예 2 제1 유리전이온도 53.1
제2 유리전이온도 77.5
제3 유리전이온도 121.5
실시예 3 제1 유리전이온도 53.0
제2 유리전이온도 75.4
제3 유리전이온도 120.5
실시예 1-3의 경화물 층이 독립적인 복수의 경화 단계에 거쳐 경화되었기 때문에 복수 개의 유리전이온도를 갖는 것을 상기 표 2로부터 확인할 수 있다.

Claims (20)

  1. 경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지 조성물의 경화물의 분자량 분포가 적어도 2개의 피크를 갖는
    경화성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지 조성물의 경화물은 적어도 2개의 유리전이온도를 갖는
    경화성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열개시제는 제1 열개시제 및 제2 열개시제를 포함하고, 상기 제2 열개시제는 상기 제1 열개시제보다 높은 온도에서 경화반응을 개시하는
    경화성 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열개시제는 30 내지 70℃에서 경화 반응을 개시하는
    경화성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열개시제는 60 내지 100℃에서 경화 반응을 개시하는
    경화성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 화합물이 아크릴계 화합물인
    경화성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다관능성 아크릴레이트 가교제를 더 포함하는
    경화성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지 조성물이 열전도성 첨가제, 난연제, 안료, 산화 방지제, 자외선 안정제, 분산제, 소포제, 증점제, 가소제, 점착성 부여 수지, 실란 커플링제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는
    경화성 수지 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 경화성 수지 조성물의 경화물 층을 포함하는 시트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경화물 층은 수평균 분자량 104 내지 105 이하에서 제1 피크를 갖고, 수평균 분자량 105 초과 내지 약 106에서 제2 피크를 갖는
    시트.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경화물 층은 45 내지 85℃에서 제1 유리전이온도를 갖고, 100 내지 130℃에서 제2 유리전이온도를 갖는
    시트.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 경화물 층은 45 내지 60℃에서 제1 유리전이온도를 갖고, 65 내지 85℃에서 제2 유리전이온도를 갖고, 100 내지 130℃에서 제3 유리전이온도를 갖는
    시트.
  14. 제10항에 있어서,
    기재 필름; 및
    상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 형성된 상기 경화물 층
    을 포함하는 시트.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 경화물 층의 두께는 3.0 mm 내지 10.0 mm임
    시트.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 경화물 층은 상기 경화성 수지 조성물을 1차 열경화 단계, 광조사에 의한 광경화 단계 및 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행하여 얻어진 경화물로 형성된 층인
    시트.
  17. 경화성 화합물, 광개시제, 개시반응 온도가 다른 적어도 2종의 열개시제를 포함하는 경화성 수지 조성물에 대하여 열경화 수행하는 1차 열경화 단계;
    상기 열경화 수행된 결과물에 광조사하여 광경화 수행하는 광경화 단계; 및
    상기 광경화 수행된 결과물을 승온하여 열경화를 수행하는 2차 열경화 단계
    를 포함하는 경화 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 1차 열경화 단계, 상기 광경화 단계 및 상기 2차 열경화 단계를 순차적으로 수행하는
    경화 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 1차 열경화 단계를 30 내지 70℃에서 수행하고, 상기 2차 열경화 단계를 60 내지 100℃에서 수행하고,
    상기 2차 열경화 단계는 상기 1차 열경화 단계에서 보다 높은 온도에서 수행하는
    경화 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 광경화 단계는 UV를 조사하여 수행하는
    경화 방법.
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