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KR20230067334A - Uv 경화형 접착제 및 이를 포함하는 이종 접합시트 - Google Patents

Uv 경화형 접착제 및 이를 포함하는 이종 접합시트 Download PDF

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KR20230067334A
KR20230067334A KR1020210153332A KR20210153332A KR20230067334A KR 20230067334 A KR20230067334 A KR 20230067334A KR 1020210153332 A KR1020210153332 A KR 1020210153332A KR 20210153332 A KR20210153332 A KR 20210153332A KR 20230067334 A KR20230067334 A KR 20230067334A
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curable adhesive
acrylate
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adhesive
heterojunction
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남기성
최용혁
이영민
남성현
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주식회사 아이델
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Abstract

개시된 내용은 기포 발생 억제 및 황변 현상 개선을 통해, 투명성이 개선되며 접착제 내부와 표면의 경화율을 높일 수 있는 UV 경화형 접착제와, 내구성이 향상되고 수축률과 기포 발생이 낮아지게 되며, 이로 인해 투명도, 헤이즈 등의 광학적 특성과 접착강도 및 충격강도를 향상시킬 수 있는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트에 관한 것이다.
개시된 내용은 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 아크릴레이트 모노머; 광개시제; 및 첨가제를 포함하며, 상기 광개시제는 단파장 광개시제와 장파장 광개시제를 배합하여 사용하며, 상기 첨가제는 자외선 유무기 반응성 화합물, 적외선 차단 성분 및 자외선 흡수 성분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 UV 경화형 접착제를 일 실시예로 제시한다.

Description

UV 경화형 접착제 및 이를 포함하는 이종 접합시트{UV Curable Adhesive and Heterogeneous Bonding Sheet Containing Same}
개시된 내용은 UV 경화형 접착제 및 이를 포함하는 이종 접합시트에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
이종 접합시트는 수지와 수지, 수지와 유리, 유리와 유리 사이에 접착력이 강한 접착층을 삽입하여 수지층의 황변성 등이나 유리의 쉽게 깨지기 쉬운 물성 및 높은 비중 등을 보완하기 위한 목적으로 만든 시트로써 충격흡수력이 매우 우수하여 쉽게 파손되지 않으며, 외부에서 가해지는 충격으로 인해 시트가 파손되더라도 필름이 유리 파편을 붙잡아 유리 파편이 비산되지 않도록 하여 추가적인 피해를 방지할 수 있는 특징을 가지고 있다.
이러한 이종 접합시트는 자동차의 전면 유리, 방범 성능을 요구하는 금융 시설, 유동 인구가 많으며 유리의 파손으로 피해를 줄이기 위해 고층 건물 외부 창유리, 발코니, 천창, 샤워 부스 등에 사용되고 있으며 유럽이나 미국, 호주, 중국 등의 나라에서 안전유리에 대한 사용 기준을 점차적으로 높여 이종 접합시트를 보다 많은 곳에 적용 확대하고 있다.
일반적으로 이종 접합시트의 제조는 유리 사이의 중간 막으로 PVB(polyvinyl butyral) 필름 혹은 EVA(ethylene vinyl acetate) 필름을 넣고 예열 후 롤프레스(roll-press) 공정으로 필름과 유리를 밀착시킨 뒤 오토클레이브(autoclave)를 사용하여 장시간 동안 고온고압의 제조공정을 거친 후 공정에서 생기는 내부 기포를 제거하여 생산된다. 그러나 PVB 필름의 경우 건축용 접합 유리 소재의 대부분을 차지하지만 내수성이 떨어지기 때문에 백화현상과 유리층과의 박리 현상이 일어날 수 있다는 단점을 가지고 있다. EVA 필름은 가격이 저렴하고 내수성이 우수하지만 강도와 내광성이 떨어지는 단점이 있다.
최근에는 이를 개선하기 위해 수지나 유리 사이를 광경화형 수지로 접착하는 이종 접합시트가 개발되고 있으며 광경화형 수지가 사용될 경우 최종 제품의 특성에 따라 이종 접합시트의 물성을 조절할 수 있으며 단시간 내 경화되는 특성으로 기존 필름접합공정 대비 제조기간을 단축할 수 있는 장점을 지니고 있다. 광경화형 수지는 열경화 수지에 비해 경화 시간이 매우 빠르기 때문에 공정 시간을 단축시킬 수 있고 저온에서 빠르게 경화되어 경화 과정에 들어가는 에너지 소모가 적으며 또한 수지 자체에 용제를 포함하고 있지 않아 공정 과정에서 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 배출하지 않는 장점을 가지고 있어 최근 많은 산업분야에서 관심을 받고 있다.
그러나 이 경우, 접합 과정에서 기포가 발생하기 쉽고, 이렇게 발생한 기포는 이종 접합시트의 투광성을 방해하여, 그 성능을 저하시키는 문제가 있었다. 또한, 일반적인 UV 경화형 수지는 장시간 동안 UV에 노출되는 경우, 색이 누렇게 변하는 황변현상을 일으키는데, 이러한 황변현상도 이종 접합시트의 투광성을 방해할 뿐만 아니라, 그 외관을 해치는 문제가 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1000131호 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-0545629호
개시된 발명은 기포 발생 억제 및 황변 현상 개선을 통해, 투명성이 개선되며 접착제 내부와 표면의 경화율을 높일 수 있는 UV 경화형 접착제를 제공하고자 한다.
또한 개시된 발명은 내구성이 향상되고 수축률과 기포 발생이 낮아지게 되며, 이로 인해 투명도, 헤이즈 등의 광학적 특성과 접착강도 및 충격강도를 향상시킬 수 있는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트를 제공하고자 한다.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용은 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 아크릴레이트 모노머; 광개시제; 및 첨가제를 포함하며, 상기 광개시제는 단파장 광개시제와 장파장 광개시제를 배합하여 사용하며, 상기 첨가제는 자외선 반응성 화합물, 적외선 차단 성분 및 자외선 흡수 성분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 UV 경화형 접착제를 일 실시예로 개시한다.
개시된 내용의 특징에 따르면, 상기 UV 경화형 접착제 전체 100 중량부에 대하여, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 50 중량부, 상기 아크릴레이트 모노머 50 내지 80 중량부 및 상기 광개시제 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 평균 분자량은 1000 내지 3000g/mol 일 수 있다.
또한, 상기 자외선 반응성 유무기입자는 하기의 구조식(1)인 것일 수 있다.
Figure pat00001
(상기의 [구조식 1]에서 실리카입자는
Figure pat00002
와 같은 망상구조를 나타내며, 상기 R은 C2 ~ C20의 지방족 또는 지환족 알킬기, 방향족 구조의 화합물을 나타내며, Acryl은 아크릴 화합물이다. )
또한 개시된 내용은 상기 UV 경화형 접착제를 포함하는 접착층; 및 상기 접착층의 양면에 형성되는 기재층을 포함하는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트를 또다른 일 실시예로 개시한다.
개시된 내용의 특징에 따르면, 상기 기재층은 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 또는 강화유리로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기재층은 2층 내지 4층으로 형성되며, 복수의 상기 기재층 사이에는 상기의 접착층이 각각 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트는 방범이나 방탄시트 용도로 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 UV 경화형 접착제에 의하면, 기포 발생 억제 및 황변 현상 개선을 통해, 투명성이 개선된다는 장점이 있다.
또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트에 의하면, 내구성이 향상되고 수축률과 기포 발생이 낮아지게 되며, 이로 인해 투명도, 헤이즈 등의 광학적 특성과 접착강도 및 충격강도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
1. UV 경화형 접착제
본 명세서에 개시된 UV 경화형 접착제는 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 아크릴레이트 모노머; 광개시제; 및 첨가제를 포함하며, 상기 광개시제는 단파장 광개시제와 장파장 광개시제를 배합하여 사용하며, 상기 첨가제는 자외선 반응성 화합물, 적외선 차단 성분 및 자외선 흡수 성분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 UV 경화형 접착제에 해당한다. 상기 UV 경화형 접착제는 기포 발생 억제 및 황변 현상 개선을 통해, 투명성이 개선되며 접착제 내부와 표면의 경화율을 높일 수 있다는 특징을 가진다. 이하, 상기 UV 경화형 접착제에 포함되는 구성을 보다 상세하게 설명한다.
(1) 우레탄 아크릴레이트 올리고머
아크릴레이트 올리고머의 종류 중 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 경화성, 내마모성 및 유연성 등이 우수한 아크릴레이트에 해당하여 UV 경화형 접착제에 사용하기에 적합한 올리고머에 해당한다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 평균 분자량은 특별히 제한되는 것은 아니나, 1,000 내지 3,000g/mol인 것이 바람직하다. 평균 분자량이 1,000g/mol 미만인 경우에는 접합에 의한 경도 향상효과가 낮아지는 문제가 발생할 수 있으며, 평균 분자량이 3,000g/mol을 초과하는 경우에는 지나치게 높은 점도에 의해 작업성 저하가 발생할 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 이소시아네이트, 폴리올을 중합하여 합성한 폴리우레탄과 아크릴 단량체를 중합하여 생성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 이소시아네이트는 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트 등 그 종류에 제한이 없이 사용 가능하다. 상기 지방족 이소시아네이트로는 이소포론디이소시아네이트(Isophoronediisocyanate;IPDI) 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylenediisocyanate;HDI), 4,4-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 (4,4-dicyclohexylmethanediisocyanate;H12MDI), 3-이소시아네이토메틸-3,5,5- 트리시클로헥실 이소시아네이트 (3-isocyanatomethyl- 3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanate ; IPDI), 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트 (1,4-cyclohexyl diisocyanate;CHDI) 및 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트 (2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate ; TMDI) 등을 사용할 수 있으며, 상기 방향족 이소시아네이트로는 톨릴렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트 및 나프탈렌 디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리올은 본 발명의 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 그 종류가 특별히 제한되지는 않으나, 폴리올은 단분자 디올류를 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-사이클로헥산 디메타놀, 비스페놀A, 비스페놀F, 환원비스페놀A, 환원비스페놀F, 디사이클로펜타 디올, 트리사이클로데칸디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 단분자 디올류의 폴리올을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 단분자 디올류의 폴리올은 폴리에스테르글리콜, 폴리에테르글리콜, 폴리카보네이트글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 아민 말단화된 폴리에테르, 폴리트리메틸렌 에테르글리콜, 폴리트리메틸렌 에테르에스테르 글리콜, 폴리트리메틸렌-co-에틸렌 에테르글리콜, 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 폴리올과 함께 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 아크릴 단량체는 그 종류에 제한이 없으나, 구체적으로는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methacrylate, HEMA), 2-(2-히드록시에톡시)에틸 메타크릴레이트(2-(2-hydroxyethoxy)ethyl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(Dodecyl methacrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 테트라데실 메타크릴레이트(Tetradecyl methacrylate), 히드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate, HEA), 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate, GMA), 이소보르네올 아크릴레이트(Isoborneol acrylate, IBOA), 아크릴산(Acrylic acid, AA), 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA), 사이클로헥실 메타크릴레이트(Cyclohexyl methacrylate, CHMA) 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 UV 경화형 접착제 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 점도가 낮아서 코팅두께 조절이 어려우며, 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 점도가 너무 높아지고 초기 접착력이 낮아지는 단점이 있다.
(2) 아크릴레이트 모노머
아크릴레이트 모노머는 유리 또는 폴리카보네이트 시트와의 접착력을 높이기 위해 추가되거나, 올리고머를 저점도화하여 작업성을 향상시키는 목적을 가지는 반응성 희석제로써 추가되는 조성물이다. 또한 가교에 의해 UV 경화형 접착제 조성물의 일부가 되기도 하는 물질이다.
치환기의 종류에 따라 알킬 아크릴레이트 모노머, 하이드록시기를 함유한 아크릴레이트 모노머, 글리시딜기를 함유한 아크릴레이트 모노머 또는 질소성분을 함유한 아크릴레이트 모노머를 선택할 수 있다. 알킬 아크릴레이트 모노머로는 그 종류에 제한은 없으나 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트 등이 있으며, 하이드록시기를 함유한 아크릴레이트 모노머로는 그 종류에 제한은 없으나 하이드록시(메타)아크릴레이트, 하이드록시(메타)메틸아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트 , 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트 등이 있으며, 글리시딜기를 함유한 아크릴레이트 모노머로는 그 종류에 제한은 없으나 글리시딜(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 질소성분을 함유한 아크릴레이트 모노머로는 그 종류에 제한은 없으나 아크릴 아미드 또는 아크릴로니트릴 등이 있다.
또한 단관능성 아크릴레이트 모노머는 유연성이 높고 황변현상을 억제하여 투명성을 개선할 수 있으며, 다관능성 아크릴레이트 모노머는 가교밀도의 증진으로 인하여 높은 탄성율을 나타내므로, 목적에 맞는 아크릴레이트 모노머를 적절히 선택할 수 있다. 단관능성 아크릴레이트 모노머로는 그 종류에 제한이 없으나 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸(메타)아크릴레이트, N-비닐카프로락탐, N-비닐피롤리돈, t-부틸(메타)아크릴레이트, t-옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타디엔(메타)아크릴레이트, 디아세톤(메타)아크릴아마이드, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴
레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 보닐(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 사이크로헥실(메타)아크릴레이트, 스티어릴(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 에폭시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 이소부톡시(메타)아크릴아마이드, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴(메타)아크릴레이트, 트리사이클로데카닐(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시 에틸(메타)아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상이 바람직하고, 다관능성 모노머는 그 종류에 제한이 없으나 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리사이크로데칸디메탄올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상이 바람직하다.
상기 아크릴레이트 모노머는 UV 경화형 접착제 전체 100 중량부에 대하여 50 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 50 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 흐름성 저하로 인해서 접착제의 도포 및 코팅이 어려워지고, 80 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 점착제의 점도가 낮아서 코팅두께가 불균일해지고 경화시간이 길어지는 문제점이 발생된다.
(3) 광개시제
광개시제란 UV 경화형 접착제에 첨가되어 UV 램프로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 시작하게 하는 물질을 의미한다.
상기 광개시제는 광조사에 의해 라디칼을 발생시켜 중합 반응을 개시시킬 수 있는 것이라면 크게 제한되지 않고 사용될 수 있다. 바람직하게는 벤조인계, 하이드록시케톤계, 아미노케톤계 및 포스핀옥사이드계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 잔톤, 1-히드록시사이클로헥실페닐
케톤, 벤즈알데하이드, 안트라퀴논, 3-메틸아세토페논, 1-(4-이소프로필-페놀)-2-히드록시-2-메틸 프로판-1-온, 티오잔톤, 4-클로로벤조페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 벤조인 프로필 에테르, 벤조인에틸에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있으며, 상업용 광개시제로는 Ciba Geigy사(Klybecstrasse 141, Basle, Baslestadt, 4002, Switzerland)의 Irgacure 127, 184, 250, 369, 379, 651, 500, 754, 784, 819, 819DW, 907, 1300, 1700, 1800, 2022, 2100, 2959 등이 있다. 이들 중 하나를 단독으로 사용할 수도 있으나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
UV 광 파장에 따른 흡수율에 따라 단파장 흡수 광개시제(표면 경화용)와 장파장 흡수 광개시제(심부 경화용)로 각각 사용하는 것도 가능하나, 파장대가 다양한 광개시제를 복합적으로 사용하는 경우에는 UV 경화 시에 접착제의 내부와 표면의 경화율을 높일 수 있으므로, 양 광개시제를 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 표면 경화용 광개시제는 IC-184(1-Hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone), DC-1173(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone) 및 IC-2959 등이 있고, 심부 경화용 광개시제는 DC-TPO(Diphenyl(2,46-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), IC- 819(phosphine oxide, pheny bis(2,4,6-trimethyl benzoyl)), IC2100(phosphine oxide) 및 IC-2022(IC-819+DC1173) 등을 사용하는 것이 가능하다.
상기 광개시제는 UV 경화형 접착제 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 중합 속도가 느리고 전환률이 낮으며, 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 반응속도는 빠르지만 저분자량의 올리고머가 많이 존재하여 점착제의 물성이 저하된다.
(4) 첨가제
본 발명에 의한 UV 경화형 접착제에는 추가적인 목적 부여를 위해 달성하고자 하는 효과가 저하되지 않는 범위 내에서 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 UV 경화형 접착제 상기 자외선 반응성 유무기 화합물은 아래 [구조식 1]로 표시되는 화합물이며, 나노크기의 실리카 입자에 자외선 경화가 가능하도록 아크릴기가 결합되어 있는 화합물이다.
Figure pat00003
[구조식 1]
상기의 [구조식 1]에서 실리카입자는
Figure pat00004
와 같은 망상구조를 나타내며, 상기 R은 합성에 사용되는 화합물의 구조에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 C2 ~ C20의 지방족 또는 지환족 알킬기, 방향족 구조의 화합물을 나타내며, Acryl은 아크릴 화합물을 나타낸다.
나노 크기의 상기 자외선 반응성 유무기 화합물을 도입하며 자외선 조사 시, 반응성 무기입자가 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머와 함께 경화되어, 경화된 폴리머 접착층 구조 내에 일정하게 분포하게 됨에 따라, 구조적 특징으로 내구성이 향상되고 수축률과 기포 발생이 낮아지게 되며, 이로 인해 투명
도, 헤이즈 등의 광학적 특성과 접착강도 및 충격강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의한 UV 경화형 접착제에는 이를 포함하여 접착되는 이종 접합시트에 적외선 차단 기능을 부여하기 위하여 적외선 차단 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 적외선 차단 물질로는 통상의 적외선 차단을 위한 물질인 경우 제한없이 이용이 가능하며, 구체적으로는 티타늄, 아연, 인듐, 주석, 안티몬, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 바나듐 및 니오븀 등에서 선택되는 단일 금속을 포함하는 금속 산화물 또는 복수의 금속을 포함하는 금속 복합산화물일 수 있다.
본 발명에 의한 UV 경화형 접착제에는 이를 포함하여 접착되는 이종 접합시트에 자외선 차단 기능을 부여하기 위하여 자외선 흡수 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 자외선 흡수 물질로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 사용할 수 있다.
오일겔화제는 UV 경화형 접착제 조성물의 점도를 조절할 수 있으며 곡면이 있는 기재층에도 도포하기 쉽다는 효과가 있다. 상기 오일겔화제로는 하이드록시지방산, 하이드록시지방산 아미드 등의 지방족 아미드를 사용하는 것이 투명성 측면에서 바람직하다.
열중합 금지제 열에 의한 라디칼의 생성으로 보관 중에 반응이 진행되어 겔화되는 것을 방지하기 위한 것으로, 메톡시에틸하이드록시퀴논, 하이드로퀴논 등을 사용할 수 있으나, 당업자가 이용할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없다.
습윤제는 피착면에 표면 장력이 낮을 때 접착제의 표면 장력을 저하시켜 퍼짐성을 향상시키기 위해 첨가되는 물질로, 당업자가 이용할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없다.
소포제는 접착제를 도포하는 과정 중 발생할 수 있는 와류에 의해 발생되는 기포의 제거를 위해 첨가되는 것으로, 변성 실리콘 아크릴레이트 등을 사용할 수 있으나 당업자가 이용할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없다.
가소제는 점착제 조성물의 소성 가공성을 향상시키고, UV 경화형 접착제 조성물에 의하여 형성되는 접착층에 유연성을 부여한다. 가소제로, 프탈레이트계 가소제, 트리멜리트산 에스테르계 가소제, 인산 에스테르계 가소제, 에폭시계 가소제, 폴리에스터계 가소제, 지방족 에스트레스계 가소제, 염소화 파라핀계 가소제 등이 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
산화 방지제로는 (Tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, Irgafos 168) 등을 이용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
추가적으로 ε-카프로락톤(ε-caprolactone)을 첨가할 수 있으며, 이는 제조, 혼합, 배합이 쉬워 수지 첨가제로서 일반적으로 사용되고 있는 것으로, 가공 특성과 내구성, 유연성, 압축영구변형, 인열강도 등의 특성을 강화할 수 있다.
그 외에도 첨가제로 충진제, 충격보강제, 고분자 화합물, 분산제, 밀착 촉진제, 대전방지제, 난연제, 활제, 난연제, 활제, 충격보강제로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨가제의 함량은 부여하고자 하는 기능과 목적에 따라 상이할 수 있다.
2. UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트
본 명세서에 개시된 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트는 상기에서 상세하게 설명한 UV 경화형 접착제를 포함하는 접착층; 및 상기 접착층의 양면에 형성되는 기재층을 포함하는 UV 경화형 접착제를 포함한다. 상기 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트(이하, 이종 접합시트)는 내구성이 향상되고 수축률과 기포 발생이 낮아지게 되며, 이로 인해 투명도, 헤이즈 등의 광학적 특성과 접착강도 및 충격강도를 향상시킬 수 있다는 특징이 있다.
상기 이종 접합시트의 용도에는 제한이 없으나, 방범이나 방탄시트 용도로 사용되는 것이 바람직하다. 이하에서는 상기 이종 접합시트의 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다.
(1) 접착층
접착층은 기재층 사이를 접착하는 역할을 하는 층으로, 0.5 내지 6 밀리미터의 두께로 형성된다. 또한 상기에서 설명한 UV 경화형 접착제 조성물을 포함하므로 기포 발생 억제 및 황변 현상 개선을 통해, 투명성이 개선되며 접착제 내부와 표면의 경화율이 높다. 액상 형태의 UV 경화형 접착제를 기재층 사이에 주입하고 UV 경화기로 경화하면 고체 형태로 경화되어 기재층을 접착시키는 역할을 한다.
(2) 기재층
기재층은 상기 이종 접합시트의 기재를 이루는 층으로, 기재층의 종류에는 제한이 없으나, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 또는 강화유리에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 기재층은 2층 내지 5층으로 적층되는 것이 바람직하며, 복수의 기재층들 사이에는 상기의 접착층이 각각 형성될 수 있다.
상기 기재층의 두께는 적층되는 기재층의 수에 따라 달라질 수 있으며, 1 내지 20 밀리미터인 것이 바람직하다. 1 밀리미터 미만인 경우에는 이종 접합시트의 내구성이 저하되며, 20 밀리미터를 초과하는 경우에는 지나치게 두꺼워져 외력을 받은 경우에 기재층에 파편이 쉽게 형성될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 우레탄 아크릴레이트 올리고머;
    아크릴레이트 모노머;
    광개시제; 및
    첨가제를 포함하며,
    상기 광개시제는 단파장 광개시제와 장파장 광개시제를 배합하여 사용하며,
    상기 첨가제는 자외선 반응성 유무기 화합물, 적외선 차단 성분 및 자외선 흡수 성분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 UV 경화형 접착제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UV 경화형 접착제 전체 100 중량부에 대하여, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 50 중량부, 상기 아크릴레이트 모노머 50 내지 80 중량부 및 상기 광개시제 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 평균 분자량은 1000 내지 3000g/mol 인 UV 경화형 접착제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 반응성 유무기입자는 하기의 구조식(1)인 UV 경화형 접착제.
    Figure pat00005
    [구조식(1)]
    (상기의 [구조식 1]에서 실리카입자는
    Figure pat00006
    와 같은 망상구조를 나타내며, 상기 R은 C2 ~ C20의 지방족 또는 지환족 알킬기, 방향족 구조의 화합물을 나타내며, Acryl은 아크릴 화합물이다. )
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 UV 경화형 접착제를 포함하는 접착층; 및
    상기 접착층의 양면에 형성되는 기재층을 포함하는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 또는 강화유리로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기재층은 2층 내지 5층으로 형성되며, 복수의 상기 기재층 사이에는 상기의 접착층이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트는 방범이나 방탄시트 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 UV 경화형 접착제를 포함하는 이종 접합시트.
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