산요화성뉴스 No.530호

2022.01.14

UV경화수지는 자외선(UV)를 조사하여 경화하는 수지로, 기계특성
전기특성, 내약품성, 내열성 등이 뛰어나며, 도료, 잉크, 전자재료, 코팅, 반도체 등의 넓은 분야, 산업에 사용되고 있다.
또한 최근에는 환경이나 건강에 대한 우려가 있어 VOC성분인 유기용제를 사용하지 않은 UV경화수지 시스템이 주목 받고있다.
본고에서는 당사의 UV경화수지『サンラッド』,『ネオジェット』시리즈에 대해 소개한다. 

UV경화수지는 통상의 열경화수지와 비교해, 표1과 같이 다방면에서 뛰어나며, 경화물을 만들 때 광원을 LED로 하는 것보다 에너지를 절약하는 것이 가능한 시스템이다. 

UV경화는, 크게 나눠서 라디칼 중합계와 카티온 중합계가 있다. 중에서도, 라디칼 중합계는 경화 속도가 빨라, 소재의 바리에이션이 다양해 주류를 이루고 있다.
라디컬 중합계는, 다리컬 중합성의(메타)아크릴레이트기를 함유한
모노머나 올리고머와 광라디컬 중합개시제, 산화방지제 등의
첨가제가 함유된 구성물이다.
UV조사에 의해 광라디컬 중합개시제에서 라디컬이 발생해 중합이 시작되며, 수초내에 경화된다.

UV경화수지는 다양한 분야, 용도로 사용되고 있기 때문에, 그 사용방법에 맞는 구성 설계가 필요하다.

프로세스에 관련된 부분에서는 도포방법에 맞춘 점도나 표면장력 등의 조정이나 광원에 맞춘 광중합 개시제의 선정, 물성면에서는 기계물성,

계면특성(기재밀착성, 이형성), 광학특성(굴절률, 투과율), 환경특성(내열성, 내광성) 등의 요구성능에 맞춘 제 선정이나 배합비율의 최적화 등을 말한다.

당사에서는 종래부터 특수한 모노머나 폴리머 설계를 통해 UV경화수지를 개발해 왔으며,

특기인 계면제어기술과 결합함으로써 사용자 요구에 따른 UV경화수지를 제공하고 있다. 

물질 표면은 미세가공을 행하는 것으로, 새로운 특성이나 기능을부여하는 것이 가능하다.
그 가공방법 중 하나로 표면에 미세한 요철을 갖는 금형을수지에 누른 후 경화시켜 패턴을 그린다.
「インプリント（전사）방식」이 있다.(그림1）
임프린트 방식은 단순 프로세스로, 가공 정밀도가 양호한 미세 가공을 대면적으로 할 수 있어 반도체, 기록매체, 바이오, 광학부재 등 다양한 분야에서 주목받고 있다.
임프린트 방식에는 UV 경화 방식과 열 임프린트 방식이 있다.
UV 경화 방식은 열 임프린트 방식과 비교해 고열을 가할 필요가 없기 때문에 열에 약한 부재에도 적용 가능하다.
또한 세밀한 패턴도 대응 가능하며, 단시간에 제조가 가능해 에너지 절약성이 뛰어나다는 메리트가 있다.
본 방식에서는 UV경화수지를 PET필름 등의 기재필름에 도포해,
금형을 눌러 UV조사, 경화시켜 그 후에 이형 하는 것으로 세밀한 패던을 가진 필름을 얻는 것이 가능하다.
세밀한 패턴을 형성하기 위한 UV경화수지의 성능으로는액상 상태에서의 금형으로의 유입성, 성형물의 금형으로부터의 이형성, 기재 필름과의 밀착성, 치수 안정성 등이 필요하다. 

당사의『サンラッド』시리즈는 독자적으로 설계한 특수이형제를 배합해, 높은 이형성을 발휘 하도록 설계해, 특수형상이나 세밀한 패턴에서도 고정밀도의 전사를 가능하게한다.

또한, 세밀한 성형이 가능할 뿐 아니라, 금형의 마모저감에도 도움이 된다.(그림2)

용도나 요구에 맞춰 선택이 가능하도록 다양한 라인업을 전개하여, 유저의 용도, 사용 방법에 응한 커스터마이징도 행하고 있다.(표2)

UV경화수지를 기재인 유리나 다양한 필름에 도포해, UV를 조사해 경화막을 형성할 때, 경화수축이 발생해 막 내부에 응력이
발행하면 기재에서 경화막이 떨어져 버리는 원인이 된다.(그림3)
특히 폴리올레핀(PP,PE)등의 비극성기재는 UV경화 수지와의 친화성이 낮아, 밀착성이 나쁘다. 

이 과제에 대하여, 당사는 기재밀착성이 높은 UV수지『ネオジェット』시리즈를 개발했다. 본 시리즈는 독자적으로 설계한 기재에의 친화성이 높은 화합물을 배합해 경화 수축을 저감시켜,

비극성 폴리올레핀 기재나 유리, 금속에의 밀착성을 실현시키고 있다.(그림4)

표3에『ネオジェット』시리즈의 일례를 나타냈다. 『ネオジェット PAD』는 폴리올레핀 등의 비극성기재에의 밀착성이 높은 그레이드며,

폴리올레핀과 SP치를 가깝게 하는 것으로 높은 밀착성을 발현시키고 있다. 또한, LED광원에도 대응하고 있으며, LDE 광원으로 경화하는 것으로 에너지 절약과도 연결되는 것 뿐 아니라,

통상의 고압수은 램프나 메탈 할라이드 램프에서는 UV 조사시의 열로 데미지를 받는 PP나 PE 필름에의 데미지도 저감할 수 있다.

본 제품은 각종 필름의 프라이머나 코팅재에 적합하다. 

유사한 설계사상으로 유리와 금속 밀착성이 높은 제품이『ネオジェット GMAD』다.

본제품도 LED 광원에 대응하고 있다. 이것들은 금속배선의 보호막, 절연막에 적합하다.

최근, 각종 전자재료의 플렉시블화, 스마트폰의 폴더블화, 자동차 내장용 장식필름 등 경도(경도, 탄성률)와 늘어남이 양립하는 UV경화수지가 요구되고 있지만

종래의 UV경화수지로는 그것을 충족시키기 어려웠다.(그림5).
예를 들면, 하드코트재는 다관능 아크릴레이트를 많이 사용하고있어,

그 경화물의 경도, 탄성률은 높지만, 다관능 아크릴레이트 자체의 가교구조가 형성되기 떄문에, 늘어남은 거의 없다.
또한, 접착제 등에 사용되는 UV 점착제는 그 경화물의 유리 전이점을 낮게 설계함으로써 기재 등과의 밀착성을 발현하고 있으며,

늘어남 및 유연성이 뛰어난 반면 유리 전이점을 낮게 설계하기 위해 가교 구조가 별로 없어 탄성률은 낮다.
당사의 인성이 높은 UV경화수지『サンラッド TS』『ネオジェット FL』시리즈는 경도와 늘어남을 양립시킨 그레이드이며,

경화 후의 수지가 딱딱하여 잘 깨지지 않기 때문에, 성형가공성이 뛰어나다.(표4, 그림6)
이들은 광학필름, 각종 전자부품의 보호재로도 적합하다. 

디스플레이, 전자기기의 플렉시블화, 폴더블화, 고성능화에 의해UV경화수지에 대한 요구성능도 높아지고 있다.

이러한 요구에 대응할 수 있도록, 앞으로도 개발에 주력하여 새로운 그레이드를 개발해 나가고 싶다.