KR20180099541A - 아크릴계 점착제의 제조 방법 및 이로부터 제조된 점착 필름 - Google Patents

아크릴계 점착제의 제조 방법 및 이로부터 제조된 점착 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 추가 광경화를 통하여 점착 필름의 내구성이 향상될 수 있고, 용액 광중합에 따른 잔류 성분이 효율적으로 제거된 아크릴계 점착제의 제조 방법 및 이로부터 제조된 점착 필름에 관한 것이다.

Description

아크릴계 점착제의 제조 방법 및 이로부터 제조된 점착 필름{METHOD OF MANUFACTURING ACRYLIC ADHESIVE AND ADHESIVE FILM PREPARED THEREFROM}
본 명세서는 2017년 2월 27일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0025367호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다.
본 명세서는 추가 광경화 가능하고, 용제, 잔류 사슬 이동제, 및 잔류 광중합 개시제가 제거된 아크릴계 점착제 조성물의 제조 방법, 및 이로부터 제조된 점착 필름에 관한 것이다.
아크릴계 수지는 광학 투명 점착제(Optical Clear Adhesive) 분야에서, 점착 필름의 피착체에 대한 부착력을 향상시키고, 투명성을 확보하기 위해서 사용되고 있다. 다만, 기존의 중합 방법으로 제조되는 아크릴계 수지는 중량 평균 분자량이 수십만에서 수백만이므로 상대적으로 높고, 초기 점착력이 부족하여 점착제로 적용하기는 곤란한 문제점이 있었다.
이에, 저분자량 아크릴계 수지를 제조하기 위하여, 별도의 용제를 포함하지 않는 벌크 광중합 방법이 사용된 바 있으나, 중합 반응에 따른 발열 제어가 곤란한 문제점이 있었다. 또한, 용액 열중합 방법을 통하여 저분자량 아크릴계 수지를 제조하는 경우, 반응열의 급상승으로 인한 폭발 등의 안전성 문제가 있었다.
이에, 용액 광중합 방법을 이용하여 저분자량 아크릴계 수지를 제조하는 방법이 시도된 바 있다. 다만, 이와 같은 경우에도 사용된 용제가 잔류하고, 중합을 위하여 첨가된 사슬 연장제(Chain transfer agent)로 인하여 저분자량 아크릴계 수지의 점착 물성이 저하되고, 황변 등의 현상을 일으켜 광학 투명 점착제로 적용되기에는 곤란하였다.
이와 별도로, 아크릴계 수지를 포함하는 점착제를 경화하여 점착 필름을 제조하는 경우 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다. 나아가, 인쇄 단차가 있는 부재에 부착 시 별도의 경화제 없이는 추가 경화를 통하여 인쇄 단차를 충분히 매립할 수 없는 문제점이 있었다.
이에, 용액 광중합 방법을 이용하여 제조될 수 있으면서도, 별도의 경화제 없이 추가 경화 가능한 점착 필름을 제공할 수 있고, 잔류 성분이 제거되어 광학 투명 점착제에 적용될 수 있는 아크릴계 점착제에 대한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 특허공개공보 제10-2012-0002597호
본 발명은 별도의 경화제 없이 추가 광경화가 가능하고, 투명한 점착 필름을 제공할 수 있는, 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 아크릴계 점착제의 제조 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 상태는, (메트)아크릴레이트계 모노머, 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 사슬 이동제, 및 용제를 포함하는 혼합물을 용액 광중합하여 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 및 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액과 희석용 모노머를 혼합한 다음, 감압하여 용제, 및 잔류 사슬 이동제를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 10 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함되는 아크릴계 점착제의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 상태는, 상기 제조 방법에 따라 제조된 아크릴계 점착제의 경화물을 포함하는 점착 필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시 상태에 따라 제조된 점착제는, 추가 광경화가 가능한 저분자량 아크릴계 수지를 포함함으로써, 별도의 경화제 없이도, 인쇄 단차가 있는 부재에 적용하여 인쇄 단차를 효율적으로 매립할 수 있는 투명 점착 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 용액 광중합 방법을 통하여 저분자량 아크릴계 수지로의 중합 반응의 발열 제어가 용이한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 중합 반응 후에 아크릴계 점착제에 존재하는 용제, 및 잔류 사슬 이동제의 함량을 최소화하여 내후성, 내광성 등의 다양한 물성 구현이 가능한 아크릴계 점착제를 제조할 수 있다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다.
본 발명의 일 실시 상태는, (메트)아크릴레이트계 모노머, 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 사슬 이동제, 및 용제를 포함하는 혼합물을 용액 광중합하여 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 및 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액과 희석용 모노머를 혼합한 다음, 감압하여 용제, 및 잔류 사슬 이동제를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 10 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함되는 아크릴계 점착제의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머는 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 및 극성 관능기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머 중 적어도 1종을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 관능기 내에 불포화 결합이 존재하지 않는 탄소 사슬 구조를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 탄소수 1 내지 20 의 직쇄형 또는 분지형의 탄소 사슬 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머는 메타크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 및 이소옥틸(메트)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 시클로알킬기는 관능기 내에 불포화 결합이 존재하지 않는 탄소 고리 구조를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 탄소수 3 내지 20의 단일 고리(monocyclic ring) 또는 다중 고리(polycyclic ring)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 시클로헥실아크릴레이트(CHA), 시클로헥실메타크릴레이트(CHMA), 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 이소보닐메타크릴레이트(IBOMA) 및 3,3,5-트리메틸시클로헥실아크릴레이트(TMCHA, 3,3,5-trimethylcyclohexylacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 극성 관능기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 히드록시기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 카르복시기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 및 질소 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머 중 적어도 1종의 모노머를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 히드록시기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 및 2-히드록시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 카르복시기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 2-에틸아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메트)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메트)아크릴로일옥시 부틸산 및 아크릴산 이중체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 질소 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 2-이소시아네이토에틸(메트)아크릴레이트, 3-이소시아네이토프로필(메트)아크릴레이트, 및 4-이소시아네이토부틸(메트)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머가 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 및 극성 관능기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머를 모두 포함하는 경우, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머의 함량은 상기 모노머 총합 100 중량부에 대하여, 40 중량부 이상 60 중량부 이하일 수 있고, 상기 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머의 함량은 상기 모노머 총합 100 중량부에 대하여, 20 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있으며, 상기 극성 관능기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머의 함량은 상기 모노머 총합 100 중량부에 대하여, 10 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다.
상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머가 상기 함량 범위로 혼합되는 경우, 아크릴계 골격 구조가 충분히 형성된 저분자량 아크릴계 수지가 제조될 수 있다.
상기 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머가 상기 함량 범위로 혼합되는 경우, 향상된 초기 점착력을 가지는 저분자량 아크릴계 수지가 제조될 수 있다.
상기 극성 관능기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머가 상기 함량 범위로 혼합되는 경우, 상기 저분자량 아크릴계 수지가 과경화되는 문제를 방지할 수 있고, 상기 아크릴계 점착제를 이용하여 제조된 점착 필름의 피착체에 대한 부착력을 적절하게 조절하여 재작업성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 상기 저분자량 아크릴계 수지의 모노머 단위로 포함됨으로써, 상기 저분자량 아크릴계 수지에 광반응성 작용기를 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는, 아세트페논기; 벤조인기; 아실포시핀옥사이드기; 티타노센기; 벤조페논기; 안트라센기; 및 티옥산톤기 중 적어도 하나의 광반응성 작용기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 벤조페논기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머, 보다 구체적으로 벤조페논메타크릴레이트 모노머일 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 10 중량부 이하, 1 중량부 이상 5 중량부 이하, 또는 1 중량부 이상 3 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함될 수 있다.
상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머가 상기 함량 범위로 상기 혼합물에 포함되는 경우, 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 점착제는 경화제 없이도 추가 경화하여 낮은 헤이즈 값을 가지는 투명한 점착 필름을 제조할 수 있다.
한편, 상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머의 함량이 상기 범위에 미달되는 경우, 추가 광경화가 원활하게 진행되지 못하여 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 점착제로부터 제조된 점착 필름의 내구성이 저하되는 문제점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우, 저분자량 아크릴계 수지로의 중합 반응의 속도가 느려지고, 제조되는 저분자량 아크릴계 수지가 황변되어 광학용 점착제로의 적용이 곤란한 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 용액 광중합 시 사슬 이동제가 포함되는 경우, 원하는 범위의 분자량을 가지는 저분자량 아크릴계 수지가 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 사슬 연장제의 함량은 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 이상 10 중량부 이하, 또는 1 중량부 이상 5 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함될 수 있다. 상기 사슬 이동제의 함량 범위 내에서, 제조되는 저분자량 아크릴계 수지가 원하는 범위의 분자량을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 사슬 이동제는 메르캅탄계 화합물, 즉 티올기(-SH)를 포함하는 화합물일 수 있다. 또한, 상기 사슬 이동제는 티올기를 포함하는 화합물이면 당업계에서 알려진 것 중에서 자유롭게 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 혼합물은 광중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 혼합물이 광중합 개시제를 더 포함하는 경우, 용제와 잔류 사슬 이동제 제거 시, 잔류 광중합 개시제가 함께 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 광중합 개시제로서, 벤조인계, 히드록시 케톤계, 아미노케톤계, 포스핀 옥시드계 광중합 개시제 등의 공지의 광중합 개시제가 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 광중합 개시제는 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아니노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4논시디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤(thioxanthone), 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노 안식향산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판논] 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 그 종류가 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 광중합 개시제의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 요구되는 저분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량 범위에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 혼합물은 용제를 포함하고, 상기 저분자량 아크릴계 수지는 용액 광중합을 통하여 제조되므로, 저분자량 아크릴계 수지로의 중합 반응에 따른 발열이 용이하게 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 용제는 에스테르계 용제, 에테르계 용제, 케톤계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 카보네이트계 용제, 알코올계 용제, 니트릴계 용제, 아미드계 용제, 디옥솔란계 용제, 및 설포란류 용제 중 적어도 1 종의 용제일 수 있다. 구체적으로, 상기 용제는 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone), 디부틸 에테르(dibutyl ether), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 시클로헥사논(cyclohexanone), 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸알코올, 이소프로필 알코올 , 디메틸포름아미드 및 1,3-디옥솔란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 그 종류가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 용제는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여, 15 중량부 25 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량 범위 내에서, 중합 반응에 따른 발열의 제어가 효율적으로 수행될 수 있으며, 원하는 범위의 중량 평균 분자량을 가지는 저분자량 아크릴계 수지가 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 저분자량 아크릴계 수지는 상기 혼합물을 용액 광중합하여 제조되며, 상기 용액 광중합의 조건은 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 저분자량 아크릴계 수지는 전환율이 90 % 이상 100 % 이하, 또는 90 % 이상 95 % 이하일 수 있다. 상기 저분자량 아크릴계 수지가 상기 범위의 전환율을 가지는 것은, 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액 내의 미반응 모노머의 함량이 최소화된 것을 의미할 수 있고, 미반응 모노머에 의한 저분자량 아크릴계 수지의 점착 물성의 저하를 최소화된 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서, 상기 저분자량 아크릴계 수지의 전환율은 하기 식 1로 정의될 수 있다:
[식 1]
C = A/B X 100
식 1에 있어서, A는 저분자량 아크릴계 수지의 중량(g)을 의미하고, B는 (메트)아크릴레이트계 모노머 및 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머의 총 중량(g)을 의미하며, C는 전환율(%)을 의미한다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 혼합물을 용액 광중합하여 제조된 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액은, 상기 용액 광중합 반응에 참여하지 못한 미반응 모노머를 포함할 수 있다. 상기 미반응 모노머는 상기 점착제를 이용하여 점착 필름 형성 시, 상기 저분자량 아크릴계 수지와 함께 중합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 저분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 5,000 g/mol 이상 40,000 g/mol 이하일 수 있다. 상기 저분자량 아크릴계 수지가 상기 범위의 중량 평균 분자량을 가지는 경우, 내후성, 내광성 등의 물성이 우수할 수 있으며, 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 점착제를 이용하여 제조된 필름의 점착력을 충분히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따른 아크릴계 점착제 조성물의 제조 방법은 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액과 희석용 모노머를 혼합한 다음, 감압하여 용제, 및 잔류 사슬 이동제를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 감압하는 공정을 통하여 상기 용액에 포함되는 용제, 및 잔류 사슬 이동제는 증발되어 제거될 수 있다. 이에 따라, 용제, 및 잔류 사슬 이동제에 의한 아크릴계 점착제의 점착 물성 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액과 희석용 모노머를 혼합함에 따라, 중합된 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액의 점도가 너무 높아져 배출이 곤란해지는 문제점을 방지할 수 있고, 용제, 및 잔류 사슬 이동제를 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 희석용 모노머는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머와 동일한 것일 수 있으나, 그 종류가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 희석용 모노머는 별도로 제거되지 않고, 이후 상기 점착제를 이용하여 점착 필름 제조 시, 필름 형성에 관여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 감압 공정은 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액과 희석용 모노머를 혼합한 다음, 대기압(760 Torr)에서 0.1 mTorr 내지 0.5 mTorr까지의 압력 범위로 감압하는 것일 수 있다. 상기 압력 범위 내에서, 상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액에 포함되는 용제, 잔류 사슬 이동제, 및 잔류 광중합 개시제 모두가 휘발될 수 있고, 특히 상기 압력 범위 내에서 상기 용제가 끓어 넘치는 문제점을 방지할 수 있다. 또한, 상기 진공 분위기를 형성하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 감압 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태는, 상기 제조 방법에 따라 제조된 아크릴계 점착제를 이용하여 제조된 점착 필름, 구체적으로 상기 아크릴계 점착제의 경화물, 보다 구체적으로 상기 아크릴계 점착제를 포함하는 조성물의 경화물을 포함하는 점착 필름을 제공한다. 또한, 상기 아크릴계 점착제를 포함하는 조성물은 (메타)아크릴레이트계 모노머를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머는 전술한 (메타)아크릴레이트계 모노머와 동일한 종류일 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 점착 필름은 상기 점착제를 광경화하여 제조될 수 있다. 상기 광경화 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 알려진 광경화 방법에 따라 수행될 수 있다. 일 예로, 상기 점착 필름은 상기 점착제에 고압 수은 또는 고압 할로겐을 광원으로 하는 자외선을 조사하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시 상태에 따르면, 상기 점착 필름의 겔 함량은 30 % 이상 60 % 이하, 또는 40 % 이상 50 % 이하일 수 있다. 상기 점착 필름의 겔 함량 범위 내에서, 상기 점착 필름의 핸들링이 용이할 수 있다.
여기서, 상기 점착 필름의 겔 함량은 상기 점착 필름 내에서 경화된 고상(solid phase)의 물질의 함량을 의미한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[ 실시예 1]
50 중량부의 에틸헥실아크릴레이트(2-EHA), 30 중량부의 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 및 20 중량부의 히드록시에틸아크릴레이트(HEA) 총합 100 중량부에 대하여, 2 중량부의 벤조페논메타크릴레이트(BPMA), 0.05 중량부의 광중합 개시제(Iragcure 184, CIBA), 1.2 중량부의 사슬 이동제(이소옥틸티오글리콜레이트), 및 20 중량부의 용제(에틸아세테이트)를 포함하는 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에, 메탈할라이드 광을 25 ℃의 온도에서 약 3 시간동안 조사함으로써, 상기 혼합물을 용액 광중합하여 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 제조하였다. 이 때 얻어진 저분자량 아크릴계 수지의 전환율은 약 95 % 이었다.
상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 희석용 모노머(이소보닐아크릴레이트; IBOA)와 혼합한 다음, 진공 펌프를 이용하여 대기압(약 760 Torr)에서 약 0.1 mTorr까지 감압한 다음, 응축기를 이용하여 증발된 용제, 잔류 광중합 개시제, 및 잔류 사슬 이동제를 제거하여 아크릴계 점착제를 제조하였다.
[ 실시예 2]
BPMA의 함량을 에틸헥실아크릴레이트(2-EHA), 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 및 히드록시에틸아크릴레이트(HEA) 총합 100 중량부에 대하여 1 중량부로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 점착제를 제조하였다. 이 때 얻어진 저분자량 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 1]
BPMA의 함량을 에틸헥실아크릴레이트(2-EHA), 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 및 히드록시에틸아크릴레이트(HEA) 총합 100 중량부에 대하여 0.001 중량부로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 점착제를 제조하였다. 이 때 얻어진 저분자량 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 2]
BPMA의 함량을 에틸헥실아크릴레이트(2-EHA), 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 및 히드록시에틸아크릴레이트(HEA) 총합 100 중량부에 대하여 15 중량부로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 제조하였다. 이 때 얻어진 저분자량 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 3]
50 중량부의 에틸헥실아크릴레이트(2-EHA), 30 중량부의 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 및 20 중량부의 히드록시에틸아크릴레이트(HEA) 총합 100 중량부에 대하여, 2 중량부의 벤조페논메타크릴레이트(BPMA), 0.05 중량부의 광중합 개시제(Iragcure 184, CIBA), 및 1.2 중량부의 사슬 이동제(n-도데실메르캅탄)를 포함하는 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에, 메탈할라이드 광을 25 ℃의 온도에서 약 3 시간동안 조사함으로써, 상기 혼합물을 벌크 광중합하여 아크릴계 수지를 제조한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 점착제를 제조하였다. 이 때, 상기 아크릴계 점착제의 온도는 최대 110 ℃까지 증가하였다. 이 때 얻어진 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 4]
50 중량부의 에틸헥실아크릴레이트(2-EHA), 30 중량부의 이소보닐아크릴레이트(IBOA), 및 20 중량부의 히드록시에틸아크릴레이트(HEA) 총합 100 중량부에 대하여, 2 중량부의 벤조페논메타크릴레이트(BPMA), 0.03 중량부의 열중합 개시제(아조이소부티로니트릴; AIBN), 및 1.2 중량부의 사슬 이동제(n-도데실메르캅탄)를 포함하는 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물을 60 ℃의 온도에서 약 3 시간동안 열처리함으로써, 상기 혼합물을 벌크 열중합하여 아크릴계 수지를 제조한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 점착제를 제조하였다. 이 때, 상기 아크릴계 수지의 온도는 최대 110 ℃까지 증가하였다. 이 때 얻어진 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 5]
감압 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 비교예 3과 동일한 방법으로 아크릴계 수지를 제조하였다. 이 때 얻어진 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 6]
사슬 이동제로서, 1.2 중량부의 이소옥틸티오글리콜레이트를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 5와 동일한 방법으로 아크릴계 수지를 제조하였다. 이 때 얻어진 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 7]
상기 비교예 4 에서 제조된 혼합물을 60 ℃의 온도에서 약 5 시간동안 열처리하고, 감압 처리하지 않는 것을 제외하고는, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 아크릴계 수지를 제조하였다. 이 때, 상기 아크릴계 수지의 온도는 최대 110 ℃까지 증가하였다. 또한, 이 때 얻어진 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 비교예 8]
상기 실시예 1에서 광중합 개시제 대신 0.03 중량부의 열중합 개시제(AIBN)를 사용하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 60 ℃의 온도에서 약 8시간 동안 열처리함으로써 용액 열중합하고, 감압 처리하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 수지를 제조하였다. 이 때 얻어진 아크릴계 수지의 전환율은 약 95% 이었다.
[ 실험예 1] - 추가 광경화 여부 확인
상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 2에 따라 제조된 아크릴계 점착제를 광경화하여 점착 필름을 제조하였다. 상기 점착 필름에 흑광(Black light) 조사를 통한 추가 경화 전과 후에 따른 상기 점착 필름의 겔 함량을 하기 식 2으로 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.
[식 2]
겔 함량(%) = (Z-Y)/X × 100
식 2에 있어서, X는 5 cm × 5 cm의 크기로 재단한 시편의 무게(g)이고, Y는 14 cm × 14 cm의 크기로 재단한 철재 그물망의 무게를 의미하며, Z는 폴리에틸렌 병에 담긴 상기 시편을 에틸 아세테이트로 24 시간 동안 25 ℃의 온도에서 팽창시키고, 철재 그물망으로 여과한 후, 상기 시편의 잔여물이 잔류하는 상기 철재 그물망을 100 ℃의 항온 조건에서 2 시간 동안 건조한 후에 측정한 무게를 의미한다.
추가 경화 전
(%)		 추가 경화 후
(%)
실시예 1 43 73
실시예 2 45 65
비교예 1 42 43
비교예 2 90 90
광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머중 하나인 BPMA를 본 발명의 일 실시 상태에 따른 범위로 포함하는 혼합물을 사용한 실시예 1 내지 실시예 2에 따른 아크릴계 점착제를 이용한 점착 필름의 경우, 추가 경화를 전 후로 겔 함량이 크게 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 상기 범위에 미달되는 BPMA를 포함하는 혼합물을 사용한 비교예 1에 따른 아크릴계 점착제를 이용한 점착 필름의 경우, 추가 경화를 전 후로 하여 겔 함량의 변화가 거의 없음을 확인하였다. 나아가, 상기 범위를 초과하는 BPMA를 포함하는 혼합물을 사용한 비교예 2의 경우, 겔 함량이 약 90 %로서 매우 높고, 추가 경화를 전 후로 겔 함량의 변화가 거의 없으므로, 광학용 점착제로 적용이 곤란한 것을 확인하였다.
이를 통하여, 본 발명의 일 실시 상태에 따른 범위로 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머를 사용하여 제조된 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 아크릴계 점착제로부터 제조된 점착 필름은 추가 경화제 없이도 추가 광경화 가능하고, 추가 광경화를 통하여 충분한 내구성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
[ 실험예 2] - 중량평균 분자량 측정
실시예 1 및 비교예 3 내지 비교예 8에 따라 제조된 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
구체적으로, 1 ml의 유리병에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)과 화합물을 넣어 아크릴계 수지의 농도가 1 wt%인 샘플 시료를 준비하고, 표준 시료(폴리스티렌, polystyrene)와 샘플 시료를 필터(포어 크기가 0.45 ㎛)를 통해 여과시킨 후, GPC 인젝터(injector)에 주입하여, 샘플 시료의 용리(elution) 시간을 표준 시료의 캘리브레이션(calibration) 곡선과 비교하여 상기 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량을 측정하였다. 이 때, 측정 기기로 Infinity II 1260(Agilient 社)를 이용하였으며, 유속은 1.00 mL/min, 컬럼 온도는 40.0 ℃로 설정하였다.
[ 실험예 3] - 잔류 사슬 연장제 함량 측정
실시예 1 및 비교예 3 내지 비교예 8 에 따라 아크릴계 수지를 기체 크로마토그래피 장비(GCMS; AGILENTS tech)를 이용하여 분석하고, 이를 통하여 검출되는 티올기(-SH)의 함량을 하기 표 2에 나타내었다.
중량 평균 분자량
(g/mol)		 티올기 검출량
(ppm)
실시예 1 31,000 0.01
비교예 3 28,000 100
비교예 4 25,000 100
비교예 5 29,000 1,000 초과
비교예 6 31,000 1,000 초과
비교예 7 25,000 1,000 초과
비교예 8 26,000 1,000 초과
표 2에 따르면, 감압 처리를 수행한 실시예 1 및 비교예 3 및 비교예 4에 따라 제조된 아크릴계 점착제는 0.01 ppm 의 극히 미량의 티올기가 검출되는 것을 확인하였다. 한편, 별도의 감압 공정을 수반하지 않은 비교예 5 내지 비교예 8에 따른 아크릴계 점착제는 1,000 ppm 을 초과하는 티올기가 검출되는 것을 확인하였다. 한편, 용액 광중합이 아닌 벌크 광중합으로 제조된 비교예 3 및 비교예 4의 아크릴계 수지는 중합 과정에서의 발열의 제어가 곤란하고, 티올기가 충분히 증발되지 못한 문제점이 있었다. 또한, 용액 열중합으로 제조된 비교예 8의 아크릴계 수지는 감압 처리하더라도 열중합 개시제가 활성화되어 겔화될 수 있고, 이 경우 용제, 잔류 사슬 이동제, 및 잔류 열중합 개시제를 제거할 수 없으므로, 광학용 점착제로 적용하기는 곤란한 것을 확인하였다.
이를 통하여, 본 발명의 일 실시 상태에 따른 제조 방법과 같이, 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 희석용 모노머와 혼합한 다음, 감압하는 경우 아크릴계 수지의 점착 물성의 저하를 야기하는 분자량 조절제 성분을 용이하게 제거할 수 있음을 알 수 있다.
상기 내용을 종합하여보면, 본 발명의 일 실시 상태와 같이 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머를 포함하는 혼합물을 용액 광중합한 후, 희석용 모노머와 혼합한 다음 감압하는 경우, 추가 광경화를 통하여 내구성이 향상된 점착 필름 형성이 가능하고 잔류 성분이 효율적으로 제거된 아크릴계 점착제를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. (메트)아크릴레이트계 모노머, 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 사슬 이동제, 및 용제를 포함하는 혼합물을 용액 광중합하여 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 저분자량 아크릴계 수지를 포함하는 용액과 희석용 모노머를 혼합한 다음, 감압하여 용제, 및 잔류 사슬 이동제를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 10 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함되는
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광반응성 작용기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머는
    아세트페논기; 벤조인기; 아실포시핀옥사이드기; 티타노센기; 벤조페논기; 안트라센기; 및 티옥산톤기 중 적어도 하나의 광반응성 작용기를 포함하는 것인
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (메트)아크릴레이트계 모노머는 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 시클로알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 및 극성 관능기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머 중 적어도 1종을 포함하는 것인
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 사슬 이동제는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 이상 10 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함되는 것인
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 용제는 상기 (메트)아크릴레이트계 모노머 100 중량부에 대하여 15 중량부 25 중량부 이하로 상기 혼합물에 포함되는 것인
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 저분자량 아크릴계 수지는 전환율이 90 % 이상 100 % 이하인 것인
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 저분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 5,000 g/mol 이상 40,000 g/mol 이하인 것인
    아크릴계 점착제의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 따라 제조된 아크릴계 점착제의 경화물을 포함하는 점착 필름.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 점착 필름의 겔 함량은 30 % 이상 60 % 이하인 것인 점착 필름.
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