KR20220069485A

KR20220069485A - 접착제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20220069485A
Application number: KR1020200156646A
Authority: KR
Inventors: 문부현; 최철헌
Original assignee: 유니스주식회사
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-05-27

Abstract

본 발명은 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 및 그 제조방법은 UV 램프의 가장 효율적이고 효과적인 위치를 선정하고 제어하여 반응 재현성의 구현과 품질 안정성을 확보하고, 반응 효율과 반응 속도를 증가시키는 효과가 있다.

Description

접착제 및 그 제조방법 {Optically Clear Resin and method of manufacturing of the same}

본 발명은 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

스마트폰, 태블릿PC의 보편화로 스마트 모바일 시대가 열림으로 기존의 휴대폰이 통신 기능에 특화되어 있었다면, 최근의 스마트 모바일 기기들의 성능은 노트북에 가깝다. 이로 인해 사람들은 가계업무나 회사업무, 또는 게임 등의 여가 활동을 즐기고 있다. 따라서 디스플레이 성능의 중요성이 지속적으로 강조되고 있다.

터치패널과 디스플레이(LCD, OLED)간의 에어갭(air gap)을 충진하여 시인성 향상을 도모하는 것은, 여러 모로 볼 때 합당하다. 현재 미드엔드급 이상의 스마트폰들은 다이렉트본딩(풀라미네이션)으로 에어갭을 모두 없앤 제품들이 시장의 주류이다. 태블릿PC에서는 아직 다이렉트본딩이 일반화되어 있지 않으나, 꾸준히 다이렉트본딩 제품의 비중이 증가세에 있다. 그리하여 에어갭을 OCA나 OCR로 충진하게 되면 야외시인성 및 전반적인 시인성 향상 효과가 매우 크고, 디스플레이의 성능 향상으로 연결되고 있는 전체 제품의 이미지 상승에 지대한 영향을 미치므로 하이엔드 제품 위주로 다이렉트본딩이 도입되고 있어, 지속적으로 채택 비중이 증가할 것으로 예상한다.

OCA는 대한민국 공개특허 제10-2018-0135125호와 같이 터치 업계에서 오래 전부터 사용해 왔기 때문에 공정 기술이 보편화되어 있고, 두께가 정형화되어 있어 공정이 수월하고 제품 호환도 용이하다는 장점이 크다. 반면 OCR은 약액 타입으로 공급되므로 이를 일정하고 높은 수율로 가공하기 위해서는 공정 기술 확보와 관리가 중요하고 OCR의 경우에는 Hard to Hard (Rigid to Rigid) 접합에 특화되어 있으며, 도포 두께 조절이 자유롭고, 대면적 도포 및 리워크가 용이하다는 장점을 가지고 있다.

다층 고분자 필름으로 구성된 광학용 점착제는 필름을 고정시키기 위한 점착 물성으로 Tack, Peel strength, Holding power 등이 중요하고 우수한 광학적 특성 및 기능에 따라 전극 부식을 방지하는 비산성, 빛 손실을 최소화하는 굴절률 등이 고려하여 우수한 접착제를 개발할 필요가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0135125호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

광 개시제, 단량체, 및 분자량 조절제를 포함하는 반응액을 반응기에 투입하는 제1단계;

상기 반응액에 UV를 조사하는 제2단계; 및

반응 종료 후 3~5분간 유지하여 UV 경화형 접착제를 제조하는 제3단계;를 포함하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 제조방법을 제공한다

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin)를 제공한다.

본 발명의 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 및 그 제조방법은 UV 램프의 가장 효율적이고 효과적인 위치를 선정하고 제어하여 반응 재현성의 구현과 품질 안정성을 확보하고, 반응 효율과 반응 속도를 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 1개의 UV 조사창을 포함하는 반응기의 설계도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 경화형 접착제의 점도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 UV 경화형 접착제의 분자량 변화를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 광 개시제, 단량체, 및 분자량 조절제를 포함하는 반응액을 반응기에 투입하는 제1단계; 상기 반응액에 UV를 조사하는 제2단계; 및 반응 종료 후 3~5분간 유지하여 UV 경화형 접착제를 제조하는 제3단계;를 포함하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일측면에 따르면 본 발명에 따라 제조된 UV 경화형 접착제(OCR)를 제공한다.

OCR(Optically clear resin)은 빛의 투과도를 높여 휘도를 향상 시키기 위해 사용되는 UV 경화형 광학 투명 액상 접착 소재로 내충격성을 향상하는 역할을 한다. 터치 패널(Touch panel), 스마트폰, 태플릿 PC 등에 사용되는 디스플레이 제조에 이용된다.

본 발명의 반응액에 포함하는 광 개시제, 단량체, 분자량 조절제는 통상의 광중합에 통용되는 것으로 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 분자량 조절제로 Iso-Octyl 3-Mercaptopropionate를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 OCR합성에서 사용한 단량체로는 광학특성이 우수한 아크릴계 고분자로 2-ethylhexyl acrylate(2-EHA), Isobutylacrylate, 2- hydroxyethyl acrylate, Biphenyl metacrylate 등이 사용되었으며, Tg(유리전이온도)를 상승시키기 위해 hard한 단량체로 methyl methacrylate, Ethyl acrylate, Vinyl acrylate 등을 사용하였고 접착기재와의 접착성 향상을 위해 2-hydroxyethyl acrylate, acrylic acid를 사용할 수 있다.

제2단계에서 반응 초기에 UV 램프는 반드시 2분 정도의 예열이 필요하고 UV 램프와 반응액과의 거리는 250~350mm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 300mm일 때 가장 효과적인 반응속도를 얻을 수 있다.

반응 종료 후 UV 램프를 끄고 500~600torr를 3~5분정도 유지하여 잔여 가스와 불순물을 완전히 제거할 수 있다. 이후 제조된 UV 경화형 접착제를 암실조건과 -5 ~ -10℃ 조건에서 보관하는 제4단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

<실시예>

재료

사용약품의 명칭 및 제조사는 다음과 같다. 2-ethylhexyl acrylate(Sigma-Aldrich사), Isobutylacrylate(Sigma-Aldrich사), Biphenyl metacrylate(Tokyo Chemical Industryt사), Methyl methacrylate(롯데케미칼), Ethyl acrylate(Mitsubishi Chemical Corporation사), Vinyl acrylate(Sigma-Aldrich사), 2-hydroxyethyl acrylate(Osaka Organic Chemical Industry사), Acrylic acid(Sigma-Aldrich사), 1-benzoylcyclohexanol(IGACURE 184사)

합성방법

1000ml광중합 반응기를 사용하고 UV lamp는 국내 리트젠에서 주문 제작하여 사용하였다. UV lamp는 320~400nm의 파장영역을 사용하였고 400~2000mW/㎠ 로 조사하였다.

Plant 적용에서는 최초 UV Lamp 조사창을 3개로 하였으나 Lamp의 수와 관계없다는 것을 파악 최종 조사창을 1곳으로 결정하여 디자인 하였다. 도 1은 1개의 UV 조사창을 포함하는 반응기의 설계도면이다.

분자량 조절제로는 Iso-Octyl 3- Mercaptopropionate를 사용하였으며 광중합기에 Ethyl acetate와 혼용하여 광 개시제와 함께 반응기에 직접 투입하여 사용하였다.

승온 방식은 Temperature control unit(TCU)를 사용하여 정밀하게 온도를 조절하였으며 시작온도를 35℃로 시작하여 반응시간으로 전환률을 측정 판단하는 기준으로 결정하였다.

반응 초기에 UV Lamp는 반드시 2분정도의 예열이 필요하고 반응액까지의 거리는 300mm일 때 가장 효과적인 반응속도를 얻을 수 있었다. 반응 종료는 반드시 UV Lamp를 끄고 진공을 500~600torr를 3~5분정도 유지하여 잔여 gas와 불순물을 완전히 제거하였다. 반응이 끝난 제품은 암실에서 영하의 온도(-5~ -10℃)에서 보관하였다.

분석방법

분석항목 및 조건을 하기 표 1에 나타내었다.

분석항목	측정장치	분석조건	비고
분자량	GPC	1.용매 : THF 2.농도 : 2000ppm 3.유속 : 1ml/min 4.온도 : 25℃
점도	기계식 점도계	1.온도 : 25℃ 2.Spindle : 4 3.RPM : 10	BROOKFIELD(DV2)

결과

하기 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 경화형 접착제의 시간별 점도변화 및 분자량 변화를 나타낸 표이다.

시간(min)	점도(mPa·s)	분자량(g/mol)
0.5	215	12000
1	2500	18000
1.5	367	28000
2	853	53000
2.5	1563	82000
3	2123	95000
3.5	2568	115000
4	3010	160000
4.5	3689	210000
5	4537	280000
5.5	6954	360000
6	8965	450000

(1) 점도변화

점도는 반응 시작 후 5분이 경과하면 급격히 상승하므로 주의하여 실험하였다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 경화형 접착제의 점도 변화를 나타낸 그래프이다.

(2) 분자량 변화

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 UV 경화형 접착제의 분자량 변화를 나타낸 그래프이다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

광 개시제, 단량체, 및 분자량 조절제를 포함하는 반응액을 반응기에 투입하는 제1단계;
상기 반응액에 UV를 조사하는 제2단계; 및
반응 종료 후 3~5분간 유지하여 UV 경화형 접착제를 제조하는 제3단계;를 포함하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제조된 UV 경화형 접착제를 암실조건과 -5 ~ -10℃ 조건에서 보관하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 UV 램프와 반응액과의 거리는 250~350mm인 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단량체는 2-ethylhexyl acrylate(2-EHA), Isobutylacrylate, 2- hydroxyethyl acrylate, Biphenyl metacrylate, methyl methacrylate, Ethyl acrylate, Vinyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, acrylic acid로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin) 제조방법.
제1항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제(OCR, Optical Clear Resin).