KR20130106616A - 편광필름용 점착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광필름용 점착제 조성물에 관한 것으로, 주성분 89.20 내지 89.90wt%와, 점착부여제인 터펜수지 2wt%와, 혼합경화제 6.6 내지 6.8wt%와, 실란 첨가제 1.3 내지 2.0wt%를 포함한다. 본 발명은 경화제로 금속 아세틸아세토네이트 경화제를 사용하여 유동성 변화를 방지하여 빛샘 증가를 방지하며, 기포의 발생을 방지하여 내구성을 유지하면서도 양생기간을 대폭 단축하여 제조비용을 절감할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

편광필름용 점착제 조성물{Adhesive compositions for polarizer film}

본 발명은 편광필름용 점착제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조 공정시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 편광필름용 점착제에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시소자들의 표면부에 편광판 또는 편광필름을 부착하기 위하여 점착제를 사용한다. 이러한 편광필름용 점착제에 요구되는 특성으로는 적당한 점착성, 내구성, 빛샘, 박리력 등이다. 또한 이러한 특성들이 대면적에서도 균일하게 나타나는지에 따라서 그 기능성의 등급이 분류되며, 고기능성의 점착제는 가격이 매우 비싼 편이나 대부분 수입에 의존하고 있다.

앞서 언급한 편광필름용 점착제의 특성 중 빛샘은 편광필름과 그 편광필름이 점착되는 점착면의 물리적인 차이에 의해 발생하게 된다. 즉 편광필름은 그 편광필름이 점착되는 대상물(표시소자의 표면부)의 점착면과는 다른 분자구조 및 조성을 가지는 재료이며, 이러한 물리적 특성의 차이에 의하여 열 또는 습열 조건 하에서 수축 또는 팽창에 따른 치수안정성이 부족하게 된다.

따라서 편광필름이 점착제에 의해 점착될 때 열 또는 습열 환경에 의한 변형 응력이 잔류하게 되고, 그 응력이 집중된 위치에서 빛샘이 발생하게 된다.

이러한 빛샘 현상의 개선을 위해서는 편광필름의 수축 또는 팽창 현상을 최대한 억제해야 한다. 이를 위하여 점착제는 편광필름의 응력을 흡수할 수 있는 것이어야 하며, 미국특허 US 5,795,650에서는 점착제층에 가소제를 첨가하여 점착제에 응력을 완화시키는 기능을 부여하는 방법을 제시하였으며, 일본 특허공개공보 평10-279907호는 고분자량 아크릴계 폴리머와 분자량 30,000 이하의 저분자량 아크릴계 폴리머를 혼합하여 편광필름으로부터 발생되는 응력에 대한 완화 특성을 부여함으로써 빛샘 현상을 개선하는 방법을 제안하였다.

그러나 위의 방법들은 점착제의 빛샘 개선을 위하여 유동성을 증가시킨 것으로 점착제의 응집력이 저하되어 내구성이 저하될 수 있는 우려가 있다.

이러한 물성이 만족되는 상태에서 양생기간의 단축에 의한 생산성의 향상이다. 이러한 양생기간을 단축하기 위하여 공개특허 10-2004-0030279호에 기재된 바와 같이 이소시아네이트 경화제를 사용하는 것이 일반적이다.

또한 상기 이소시아네이트와 반응성이 큰 아크릴산이나 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트와 같은 1차 알코올이 도입된 아크릴레이트, 또는 아크릴아미드가 반응성 모노머로 사용한다. 그러나 이러한 종래의 방법은 일반적으로 점착제의 양생기간을 단축하기 위하여, 폴리머에 내재된 반응성 모노머에 대해 당량 이상의 이소시아네이트를 첨가하기 때문에 미반응 이소시아네이트의 가수분해 부산물인 이산화탄소에 의한 기포의 발생을 유발하여 점착제의 내구성에 문제를 일으키는 문제점이 있었다.

또한, 이소시아네이트 경화제의 경우 양생조건이 40 내지 50℃의 온도에서 상대습도가 55 내지 80%인 분위기에서, 최소 3일에서 최장 7일까지의 양생시간이 요구된다.

상기 양생조건을 위하여 에너지의 소모량이 많아 비용이 증가하게 되며, 또한 양생기간을 이소시아네이트의 미첨가 점착제에 비해서는 단축할 수 있으나, 3 내지 7일의 양생기간은 점착제의 제조원가 상승의 주요 원인이며, 생산성을 저하시키는 원인이 되는 문제점이 있었다.

아울러 종래 유기발광표시장치용 편광필름 점착제로서 아크릴계 점착제는 자체가 소수성이며, 반응기가 극성이기 때문에 정전기가 쉽게 발생하는 특징이 있으며, 이에 따라 도공 작업시 먼지 등의 이물이 용이하게 유입되며, 패널을 합지하는 공정에서도 정전기로 인한 발광표시장치의 전자회로의 절연파괴가 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 점착제의 양생기간을 단축하면서도 점착제의 다른 물성인 점착성, 내구성 및 빛샘 특성의 저하를 방지할 수 있는 편광필름용 점착제 조성물을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 편광필름용 점착제 조성물은, 주성분 89.20 내지 89.90wt%와, 점착부여제인 터펜수지 2wt%와, 혼합경화제 6.6 내지 6.8wt%와, 실란 첨가제 1.3 내지 2.0wt%를 포함한다.

본 발명은 경화제로 금속 아세틸아세토네이트 경화제를 사용하여 유동성 변화를 방지하여 빛샘 증가를 방지하며, 기포의 발생을 방지하여 내구성을 유지하면서도 양생기간을 대폭 단축하여 제조비용을 절감할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 편광필름용 점착제 조성물의 주성분에 대한 이소시아네이트와 금속 아세틸아세토네이트 경화제의 첨가량에 따른 박리력의 시험결과를 기록한 표이다.
도 2는 이소시아네이트와 에폭시 경화제를 혼합 사용한 시험결과이다.
도 3은 경화제로 이소시아네이트와 첨가제인 실란 커플링제를 혼합하되 실란 커플링제의 첨가비율을 변화시켜 40℃에서 72시간 동안 양생한 점착제의 젖음성, 커팅성 및 들뜸성을 시험한 결과이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 편광필름용 점착제의 박리력, 젖음성, 신뢰성, 빛샘, 커팅성(점착제 빠짐, 흐름)을 시험한 결과이다.
도 5는 상기와 같이 제조된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광표시장치용 편광필름 점착제 조성물에 서로 다른 대전방지제를 첨가하여, 테스트한 결과표이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광필름용 점착제 조성물에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광필름용 점착제 조성물은, 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 아크릴레이트를 주성분으로 하며, 점착부여제, 혼합경화제 및 첨가제를 혼합하여 사용한다.

상기 주성분은 일반적인 편광필름용 점착제 조성물의 주성분인 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 아크릴레이트를 사용하며, 구체적인 예로는 메틸메타 아크릴레이트, 에틸 메타 아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 2-에틸-헥실아크릴레이트, 이소-부틸 아크릴레이트, 아크릴산, 이타고닉액시드, 하이드로-헥실메타아크릴레이트 중 적어도 둘 이상으로 중합한 것을 사용한다.

특히 상기 열거된 모노머들이 선택적으로 중합된 주성분 중 중량평균분자량이 160만 내지 180만이며, 유리전이온도(tg)가 -60 내지 -30℃인 것을 선택한다.

상기와 같은 주성분에 점착부여제를 혼합하여 편광필름인 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 폴리카보네이트(PC), 사이클로올레핀폴리머(COP) 등의 편광필름을 대상물의 표면에 점착시키기 위하여 점착부여제를 혼합한다.

이때 점착부여제로는 접착력과 광특성이 우수한 점착부여제를 선택해야 하며, 로진수지, 로진에스터수지, 터펜수지를 사용할 수 있다. 실험적으로 터펜수지인 KC-4001(제조사 강남화성 주식회사)가 박리력과 눌림 및 들뜸현상 등 전체적인 특성에서 우수한 것으로 확인되었다.

또한 상기 혼합경화제는 이소시아네이트, 금속 아세틸아세토네이트 경화제 및 에폭시 경화제를 혼합하여 사용한다.

상기 이소시아네이트는 앞서 설명한 바와 같이 일반적으로 사용하는 경화제로 가교결합을 통해 경화를 이루는 것으로, 안정적인 경화가 입증된 것이다.

그리고 상기 금속 아세틸아세토네이트 경화제는 양생기간의 단축을 위한 것으로, 상기 이소시아네이트의 경우 양생기간이 4 내지 7일이 소요되는 반면 상기 금속 아세틸아세토네이트를 첨가한 경우 20 내지 24시간으로 단축될 수 있다.

즉, 금속 아세틸아세토네이트 경화제를 사용하여 점착제의 양생기간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 양생의 분위기의 조절을 위한 에너지의 사용을 줄일 수 있게 된다.

상기 금속 아세틸아세토네이트로는 알루미늄 아세틸아세토네이트와 티타늄 아세틸아세토네이트 및 지르코늄 아세틸아세토네이트를 사용할 수 있으며, 특히 알루미늄 아세틸아세토네이트를 사용하는 것이 경제적이고, 양생기간을 혁신적으로 단축할 수 있음이 실험적으로 확인되었다.

이는 금속 아세틸아세토네이트가 경화를 촉진하는 촉진제의 작용을 하는 것으로, 이소시아네이트를 경화제로서 단독으로 사용하는 종래에 비하여 양생기간을 단축할 수 있었다.

상기 알루미늄 아세틸아세토네이트는 알루미늄 아세틸아세토네이트를 아세틸 아세톤과 톨루엔에 혼합하여 사용한다. 상기 아세틸 아세톤은 알루미늄 아세틸아세토네이트 자체의 급격한 반응을 억제하는 안정제로 사용된다.

상기 에폭시는 에폭시기 함유 실란 커플링제, 에폭시기를 7개 가지고 있는 다관능기 에폭시 레진, 에폭시기 2개를 포함하는 디머 산 변성 에폭시 레진(dimmer acide modified epoxy resin)을 사용할 수 있으며 특히 디머 산 변성 에폭시 레진을 사용하여 점착제를 견고하게 가교결합 시키며, 빛샘 방지 특성을 향상시키고, 신뢰성과 점착제 흐름특성을 향상시킬 수 있었다.

상기 디머 산 변성 에폭시 레진은 이소프로필알코올과 톨루엔에 혼합하여 제조하게 되며, 이때 이소프로필알코올은 에폭시링을 분리시키는 역할을 하게 된다.

이처럼 본 발명에서는 경화제로서 이소시아네이트, 금속 아세틸아세토네이트 경화제 및 에폭시 경화제가 혼합된 혼합경화제를 사용함으로써, 점착제의 특성 저하 없이 양생기간을 단축할 수 있게 된다.

마지막으로 첨가제는 상기 편광필름이 점착되는 디스플레이의 표면인 유리에 보다 우수한 점착 특성이 발현될 수 있도록 첨가하는 것으로, 점착력과 젖음성, 신뢰성 및 빛샘 방지의 역할을 할 수 있도록 실란 커플링제를 사용한다.

실란 커플링제의 종류로는 아미노 변성 실란(amino functional silanes) 메타크릴 변성 실란, 크롤린 변성 실란, 에폭시-멜라민 변성 실란, 비닐 변성 실란 등이 있으나 실험적으로 메타크릴 변성 실란인 메타크릴록시 프로필 트리메톡실란(Methacryloxy propyl trimethoxysilane)을 사용하였을 때 위의 점착력과 젖음성, 신뢰성 및 빛샘 방지의 기능이 충분히 작용하는 것을 확인하였다.

상기와 같이 본 발명 편광필름용 점착제 조성물은 점착제 주성분인 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 아크릴레이트와, 점착부여제인 터펜수지와, 경화제로서 혼합경화제와, 첨가제로서 메타크릴록시 프로필 트리메톡실란을 혼합한 것이 이러한 본 발명 편광필름용 점착제 조성물의 바람직한 조성비와 기능성에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 편광필름용 점착제 조성물의 주성분에 대한 이소시아네이트와 금속 아세틸아세토네이트 경화제의 첨가량에 따른 박리력의 시험결과를 기록한 표이다.

도 1을 참조하면 상기 금속 아세틸아세토네이트 경화제의 첨가량에 따른 박리력은 주성분인 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 아크릴레이트의 중량을 100wt%로 하였을 때 금속 아세틸아세토네이트 경화제의 첨가량이 상기 주성분의 1.5% 이상인 경우에는 박리력이 저하되는 것을 알 수 있었다.

즉 편광필름이 점착된 후 금속 아세틸아세토네이트의 작용에 의하여 180도 스틸시험으로 박리력을 시험한 결과 쉽게 박리되는 것을 알 수 있다. 즉 금속 아세틸아세토네이트 경화제의 첨가에 의하여 양생기간은 현저하게 줄어들게 되나, 그 금속 아세틸아세토네이트 경화제의 첨가량이 주성분 중량의 1.5% 이상이 되지 않도록 첨가해야 적당한 박리력을 유지할 수 있게 된다.

도 1의 각 시험결과는 40℃의 온도에서 24시간동안 양생한 것이며, 겔분율은 톨루엔 흡수 후의 점착제에 대한 톨루엔 흡수 전의 점착제의 중량비이다.

도 2는 이소시아네이트와 에폭시 경화제를 혼합 사용한 시험결과이다.

40℃에서 72시간 양생한 결과이며, 주성분인 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 아크릴레이트의 중량을 100wt%로 하였을 때 이소시아네이트는 그 주성분의 6%로 고정하여 첨가하고, 에폭시 경화제의 첨가량를 가변하면서 빛샘, 커팅성 및 신뢰성을 시험하였다.

에폭시의 첨가량이 적을수록 빛샘이 증가됨을 알 수 있으며, 점착제가 밖으로 흘러 나오는 성질인 커팅성이 양호하게 되며, 종합적인 신뢰성은 에폭시의 첨가량이 0.3%를 초과하고 1.0% 미만인 경우 양호한 것으로 확인되었다.

최종적으로 에폭시의 첨가량은 빛샘과 커팅성 및 신뢰성을 고려할 때 0.3%을 초과하며 0.5%이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

이때 에폭시 경화제는 에폭시 레진 5wt%와, IPA 5wt%, 톨루엔 90wt%로 이루어진 것이다. 상기와 같은 시험결과는 IPA가 알코올성이기 때문에 과량 투입시 점착제의 커팅성을 열화시켜 종합적인 신뢰성이 저하된다.

도 3은 경화제로 이소시아네이트와 첨가제인 실란 커플링제를 혼합하되 실란 커플링제의 첨가비율을 변화시켜 40℃에서 72시간 동안 양생한 점착제의 젖음성, 커팅성 및 들뜸성을 시험한 결과이다.

주성분 100wt%를 기준으로 실란 커플링제를 0.5%를 첨가하였을 때 젖음성이 불량하며, 들뜸이 발생하였다. 1%를 첨가하였을 때에는 젖음성은 양호하나 들뜸이 발생하였으며, 1%를 초과하여 1.5% 이하로 첨가한 경우 젖음성, 커팅성 및 들뜸현상이 모두 양호한 것으로 확인되었다.

실란 커플링제를 2% 첨가한 경우 커팅성이 불량하다.

상기 주성분은 앞서 설명한 바와 같이 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 아크릴레이트를 사용하며, 구체적인 예로는 메틸메타 아크릴레이트, 에틸 메타 아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 2-에틸-헥실아크릴레이트, 이소-부틸 아크릴레이트, 아크릴산, 이타고닉액시드, 하이드로-헥실메타아크릴레이트 중 적어도 둘 이상으로 중합한 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서는 부틸아세테이트(BA), 4-하이드로 부틸 아크릴레이트(4-HBA), 아크릴엑시드아크릴산(AA), 메틸아크릴레이트(MA), AAEA (AcetoAcetoxyEthylAcrylate), 에틸아세테이트(EA)를 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직한 것으로 확인되었다.

상기 BA는 25 내지 30wt%, 4-HBA 0.5 내지 1wt%, AA 2 내지 3wt%, MA 2 내지 12wt%, AAEA 5 내지 25wt%, EA는 50wt%를 중합하여 중량평균분자량이 180만인 되도록 하는 것이 가장 바람직한 것으로 평가되었다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 편광필름용 점착제의 박리력, 젖음성, 신뢰성, 빛샘, 커팅성(점착제 빠짐, 흐름)을 시험한 결과이다.

상기 주성분은 89.20 내지 89.90wt%, 점착부여제인 터펜수지 2wt%, 이소시아네이트 6wt%, 에폭시 경화제 0.4wt%, 금속 아세틸아세토네이트 경화제 0.2 내지 0.4wt%, 실란 첨가제 1.3 내지 2.0wt%가 포함된다.

위의 도 4의 표에서 확인할 수 있는 바와 같이 제조예5에서 젖음성이 다소 미흡한 것으로 확인되었었고, 제조예1에서 커팅성이 다소 미흡한 것으로 확인되었으나 이는 모두 정상범위 내에 있는 것으로, 점착제의 특성이 모두 양호하며 양생기간을 24시간으로 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 5는 상기와 같이 제조된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광표시장치용 편광필름 점착제 조성물에 서로 다른 대전방지제를 첨가하여, 테스트한 결과표이다.

도 5를 참조하면 본 발명에 따른 유기발광표시장치용 편광필름 조성물에 KOEI 사의 대전방지제인 IL-2, IL-P14, ILA21-9, ILP14-2를 각각 0.2wt%, 0.4wt% 및 0.6wt%를 첨가하여 100wt%를 만든 시료의 외관성, 신뢰성 및 정전기 감소비율을 확인하였다.

0.6wt%를 초과하는 경우에는 다발성의 기포가 발생되거나, 눌림이 발생하는 것을 알 수 있었다.

상기 도 5에 도시한 바와 같이 대전방지제 제품명 ILP14-2가 정전기 감소에 가장 효과적인 것으로 확인되었으며, 같은 P계열의 IL-P14도 외관 및 신뢰성 검사에서 우수한 특성을 나타내나 ILP14-2에 비해서 정전기 감소효과가 낮은 것을 알 수 있었다.

그러나 필요에 따라서 상기 P계열의 대전방지제를 선택 사용하여 신뢰성의 저하 없이 정전기의 발생을 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

특히 ILP14-2 0.6wt%를 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점착제 조성물 99.4wt%에 혼합하였을 때 외관 및 신뢰성의 저하 없이 정전기를 1/100배 감소시키는 효과를 얻을 수 있었다.

위의 실험은 전서 도공시 이형필름을 박리할 때 약 1츠의 거리에서 초점이 둥근 점으로 될 때를 기준으로 하였으며, 10rpm의 속도로 좌측, 중앙, 우측을 각각 3회씩 측정하여, 측정값의 평균을 산출하였다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

Claims (7)

1. 주성분 89.20 내지 89.90wt%;
   점착부여제인 터펜수지 2wt%;
   혼합경화제 6.6 내지 6.8wt%; 및
   실란 첨가제 1.3 내지 2.0wt%를 포함하는 편광필름용 점착제 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합경화제 6.6 내지 6.8wt%는,
   이소시아네이트 경화제 6wt%, 에폭시 경화제 0.4wt%, 금속 아세틸아세토네이트 경화제 0.2 내지 0.4wt%를 포함하는 편광필름용 점착제 조정물.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 금속 아세틸아세토네이트 경화제는,
   금속 아세틸아세토네이트 10wt%와, 아세틸 아세톤 20wt% 및 톨루엔 70wt%를 포함하는 편광필름용 점착제 조성물.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 금속 아세틸아세토네이트는,
   알루미늄 아세틸아세토네이트, 티타늄 아세틸아세토네이트 또는 지르코늄 아세틸아세토네이트인 것을 특징으로 하는 편광필름용 점착제 조성물.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 에폭시 경화제는,
   에폭시 레진 5wt%와, IPA 5wt%, 톨루엔 90wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광필름용 점착제 조성물.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 주성분은,
   부틸아세테이트 25 내지 30wt%, 4-하이드로 부틸 아크릴레이트 0.5 내지 1wt%, 아크릴엑시드 2 내지 3wt%, 메틸아크릴레이트 2 내지 12wt%, AAEA 5 내지 25wt%, 에틸아세테이트 50wt%를 포함하는 편광필름용 점착제 조성물.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 편광필름용 점착제 조성물 99.4 내지 99.8wt%에 P계열의 대전방지제 0.2 내지 6wt%를 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 유기발광표시장치용 편광필름 점착제 조성물.
   
   

Images