양이온 UV 반응 접착의 응용

 

 

① 디지털 비디오디스크(DVD)
CD, CD-ROM, MD, MO 같은 광디스크는 단판 구조로 되어 있다. 그래서 디스크 접합공정이 불필요하여 접착제를 사용하지 않았습니다. 그러나 DVD-ROM, RAM과 같은 평면 디스크의 경우에는 구조상 디스크를 접합하여 제조하기 때문에 접착제가 필요합니다. 광 디스크용 UV 경화형 접착제는 대부분 라디칼 UV 경화 시스템입니다. 하지만 양이온 UV 경화형 접착제는 UV 조사 후에도 반응이 진행되어 충분한 접착경화가 가능하므로 광을 전혀 투과하지 않는 디스크의 접합에 사용할 수 있습니다.
DVD용 UV 경화형 접착제의 요구 물성은 박막 코팅을 할 수 있을 정도의 저점도를 가져야 하고 경화 후 디스크의 휨이 작아야 합니다. 이에 대해 양이온 UV 경화형 접착제는 초박막이 가능하고 경화 수축률이 라디칼에 비해 적습니다. 또한 내고온 내습성이 우수하여 DVD용 접착재의 요구조건을 충족시켜 줍니다.

② 유기 다이오드(OLED)
최근 전자⋅전기업계에 있어서 각종 표시소자를 이용한 플랫 패널 디스플레이의 개발과 제조가 행해지고 있습니다. 이들 디스플레이의 대부분은 유리나 플라스틱 등의 셀에 표시 소자를 봉지한 것입니다. 그 대표로서 액정(LC)디스플레이, 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이 등을 들 수 있습니다. 그들 중에서 EL 디스플레이는 고휘도, 고효율, 고속응답성 등의 점에서 우수하고, 차세대의 플랫 패널 디스플레이로서 주목받고 있습니다. 소자로는 유⋅무기 EL소자가 있고 무기 EL 소자는 시계의 백라이트 등으로 실용화되어 있지만, 풀컬러화에는 아직 기술적 과제가 있다고 되어 있습니다. 유기EL (유기다이오드, OLED) 소자는 고휘도, 고효율, 고속 응답성, 다색화의 점에서 무기 EL소자보다 우수하지만 내열성이 낮고 내열온도는 80~120 ℃ 정도로 알려져 있습니다. 또한 유기다이오드는 공기 중의 수분과 산소를 고립시켜야 하는 요구 조건을 가지고 있습니다. 따라서 유기 다이오드의 실링에 있어 열경화형 에폭시 수지로는 충분히 가열 경화될 수 없다는 문제가 있었습니다. 이들 문제를 해결하기 위해서, 저온 속경화가 가능한 광경화형 실링제의 제안이 이루어졌고 이러한 이유 때문에 유기 다이오드의 팩킹에 있어서 UV-경화형 접착제는 절대적인 위치에 있습니다. UV-경화형 실링제는 크게 나누어, 광라디칼 경화형 실링제와 광양이온 경화형 실링제가 있다. UV-라디칼 경화형 실링제는 다양한 아크릴레이트 모노머, 올리고머를 사용할 수 있다는 이점을 가지고 있지만, 경화시의 체적 수축률이 높고, 접착력이낮다는 결점을 갖고 있습니다. 체적 수축률을 낮게 억제하기 위해서는 실링제의 단위 중량당 관능기 수를 적게 해야 하므로, 여러 가지 물성에 제약이 가해지게 됩니다. 따라서 UV-경화 중에서도 우수한 접착력과 산소에 대한 저항성 뛰어나고 수축률이 작으며, 박리 강도와 내열성이 좋은 양이온 중합 접착제가 유기 다이오드 팩킹 적용에 대부분을 차지하고 있습니다.
플랫 패널 디스플레이를 제조할 때에는, 생산 효율의 향상을 위해, 큰 유리 기판 내에 몇개의 패널을 형성하고, 합착 후에 유리 기판을 분리하는 공정이 마련됩니다. 이 조작 시, 유리기판에는 큰 응력이 가해져 실링제의 접착력이 충분하지 않은 경우에는 박리되는 것이 문제가 됩니다. 따라서 수축률을 줄임으로써 접착력을 높이고 기판에 응력이 작용하지 않게 하기 위한 연구가 많이 이루어지고 있습니다. 예를들어 에폭시 수지 중에서 빠른 반응 속도를 가지고 있는 사이클릭알리파픽 에폭사이드(cycloaliphatic epoxide)를 가지고 양이온 광중합 접착제를 만들 때 -OH를 가지고 있는 polyol을 첨가하게 되면 경화 시간을 연장시키면서 수축률을 줄일 수 있습니다. 그러나 polyol 대신에 비닐 에테르나 아크릴레이트를 첨가하게 되면 반응 속도는 증가되지만 높은 수축률을 보이며 유리 기재로부터의 접착력이 떨어집니다.

 

UV 광반응은 단시간 경화에 따른 에너지절약과 생산효율 증가, 무용제를 통한 친환경성, 이 밖에 공간 절약, 작업 간편성 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 과거에는 이러한 UV 광반응 중에서도 라디칼 중합에 대한 연구와 산업 적용이 대부분을 차지하였습니다. 그러나 오니윰 염 등 효율적인 양이온 광개시제들이 개발되고, 옥세탄과 같은 양이온 중합을 위한 다양한 모노머들이 연구됨에 따라 양이온 광반응이 라디칼 반응의 역할을 대신할 뿐만 아니라 라디칼 반응에서는 얻을 수 없는 여러 성질들을 구현할 수 있게 되었습니다. 이러한 양이온 광반응의 응용분야 중에서도 양이온 UV 경화형 접착제는 다양한 접착 물성을 요구하는 소재에 적용이 가능해짐에 따라 그 연구 가치가 높아지고 있습니다. 따라서 향후 국내에서도 양이온 UV 경화형 접착제에 대한 연구가 활기를 띠며 높은 성장 가능성을 가지게 될 것으로 보입니다.

 

 

 

 

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