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우레탄 접착제는 대부분의 경우, 상당량의 유기용제를 함유한 형태로 사용되고 있지만 용제계 우레탄 접착제는 지구 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 탈용제화가 시급하게 요구되고 있습니다.
탈용제화란 이론적으로는 용제계 접착제의 용제를 제거하는 것을 의미하지만 현실적으로는 탈용제화가 용이하지 않으며, 그 수법으로는 액상 무용제화, 수성화, 핫멜트(hot melt)화 등이 검토되고 있습니다.
핫멜트 폴리우레탄(PU) 접착제는 말단에 NCO 기(基)를 가지며, 습기경화형 핫멜트 우레탄 폴리머가 일반적입니다.
핫멜트 PU 접착제는 도포 온도를 변화하는 것에 의해 용융 점도가 변화하지만 피착체(被着体) 상에 핫멜트 PU 접착제를 도포할 때의 침투상태도 변화하기 때문에 주의가 필요합니다.
- 일반적으로 핫멜트 PU 접착제의 도포 온도는 90~130℃이며, 전용의 용융장치(melter) 및 도포장치가 사용됩니다.
핫멜트 PU 접착제의 성상은 사용되는 용도에 따라 다양하며, 예를 들면 섬유분야에서는 촉감을 중요시하기 때문에 저 모듈러스(modulus)의 연질형이 바람직한 반면에 건축재료 분야에서는 강성(剛性)이 있는 경질형이 바람직합니다.
핫멜트 PU 접착제의 특징은 폴리아미드계나 폴리에스터계 및 EVA계 핫멜트 접착제 등에 비해 저온에서의 도포가 가능하면서도 습기경화반응에 의해 내열성이나 내구성이 우수하며, 순간 접착성을 가지고 있습니다.
핫멜트 PU 접착제의 접착 메커니즘은 핫멜트 PU 접착제를 가열･용융 하여 피착체의 한 면에 도포하고, 다른 한 면의 피착체를 점착(粘着)하여 프레스 롤러나 평판 프레스 등으로 압착합니다.
핫멜트 PU 접착제는 냉각에 의해 고화하여 초기 강도가 발현되며, 초기 강도는 일반적으로 핫멜트 PU 접착제의 오픈 타임(open time : 건조 대기시간)과 상관관계가 있으며, 오픈 타임이 긴 핫멜트 PU접착제는 초기 강도가 낮은 경향이 있습니다.
- 높은 초기 강도를 나타내는 핫멜트 PU 접착제는 오픈 타임이 짧은 경향을 보이기 때문에 필요에 따라서는 피착체를 가열하는 경우도 있습니다.
초기 강도가 발현된 다음, 양생되는 단계에서 핫멜트 PU 접착제의 말단 NCO기가 공기 중의 수분(습기), 또는 피착제에 함유된 수분과 반응하여 이산화탄소를 발생하면서 말단이 아미노기로 되며, 이 아미노기는 다른 NCO기와 반응하는 것에 의해 요소결합을 형성합니다.
- 요소결합은 다시 다른 NCO기와 반응하여 뷰렛(biuret) 결합을 생성하는 것으로, 습기 경화반응이 진행되어 내열성이나 내구성을 발휘합니다.
핫멜트 PU 접착제의 습기 경화반응에 영향을 미치는 인자로는 습도 및 온도의 영향을 들 수 있으며, 온도와 비교하여 습도의 영향이 더 크기 때문에 실제로 핫멜트 PU 접착제를 사용하는 경우에는 춘하추동의 계절에 따라 양생시간에 차이가 있습니다.
계절 요인에 따라서 양생시간이 변화되기 때문에 특히 겨울철의 건조에는 온도나 습도를 조절한 실내에서 양생하거나 피착체에 가습하는 것에 의해 양생시간을 단축합니다.
수분의 존재는 습기 경화반응에 가장 중요한 인자이지만 반대로 수분이나 OH기를 가진 화합물이 너무 과잉으로 존재하는 경우, 핫멜트 PU 접착제의 말단 NCO기가 전부 과잉의 수분이나 OH기와 반응하여 핫멜트 PU 접착제가 상기와 같은 3차원(3단계) 경화반응이 진행되지 않기 때문에 주의가 필요합니다.
온도, 습도 이외에 습기 경화반응을 조절하는 수법으로는 촉매에 의한 습기 경화반응을 촉진하는 방법 등이 일부 실용화되고 있습니다.

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ACA/ACF에 의한 전기접속결과 얻어지는 전기전도도는 기판의 전극과 그위에 실장되는 회로소자의 터미널 사이에서 ACA/ACF의 전도성 입자가 이루는 기계적 접속이 얼마나 완벽하게 이루어 지는가에 달린 문제로 결국 솔더에 비하여 취약한 ACA/ACF의 전기적 물성문제는 전도성 입자와 금속성 전극과의 물리적 접속을 극대화시키는 방법을 통하여 해결될수 있습니다. 공정 원리상 ACA/ACF에서는 열과함께 동시에 압력의 인가가 필수적이며, 인가압력의 크기에 따라서 전도성입자와 전극과의 접속밀도가 변화하므로, ACA에의한 전기적 접속에는 가급적 높은 실장압력이 바람직하며 이는 완전한 접속면 형성과 접촉저항을 최소로 유지하기 위해서입니다.
접속부 내에서의 접촉저항을 최소화시킬수 있는 방법중 열이나 압력과 같은 공정변수를 조절하는 방법 외에 접착제 조성물에 변화를 주어 물성을 변화시킬수도 있습니다. Dithiol, dicyanide, diisocyanate, dicarboxylate등과같은 이관능성 유기화합물은 자가조립 단층막(self-assembly monolayer)을 구성하는 경향을 가지고 있으며, 금속표면에 물리화학적으로 자가조립 유기단층막을 결합시킨경우 단층막에 의하여 금속입자표면의 일함수가 감소되는 연구결과가 발표된바 있습니다. 금속표면의 일함수 감소는 표면을 통과하는 전자의 흐름이 훨씬 원활해지게 되었음을 의미하므로, 결국 접속부에서의 접속저항이 낮아지는 결과를 얻을수 있습니다.
전도성입자표면에 형성되는 유기단층막에의해 전자의 흐름이 촉진될수 있지만 이경우 반드시 고려해야할점은 유기성분과 금속성분 사이의 친화력이 일반적으로는 보장되지 않기 때문에 전도성 입자의 표면특성에 따라 단층막의 유기물을 선정해야 하며, 또한 경화온도를 고려한 유기물 선정이 함께 이루어져야 한다는 점입니다. 마이크로미터 크기의 금입자가 전도성입자이며 접착조성물에 dithiol이 첨가되었을때 저온경화형 ACA인 경우에는 접속저항의 현격한 저하와 최고허용 전류량의 큰상승과같은 전기적 물성의 큰증가가 얻어졌습니다. 그러나 고온경화형 ACA인 경우에는 전기적 물성의 변화가 두드러지게 나타나지 않았으며 이는 dithiol 유기단층막이 높은 경화온도조건에서 일부 파괴가 되어 전기적 물성향상을 이끌어낼수 없었기 때문입니다. 그러나 금입자 대신에 은나노입자를 전도성 입자로 사용하고 접착제 조성물에 dicarboxylic acid나 dithiol을 첨가한 경우에는 저온뿐 아니라 150℃ 정도의 고온경화형 ACA에 대해서도 현격한 전기적 물성의 증가가 얻어졌으며, 이로부터 전도성입자의 종류에따라 그리고 온도등의 공정조건에 따라서 표면에 작용할수 있는 유기단층막에 제한이 있음을 알수있습니다.
ACA/ACF 접속시 접합부에서의 접촉저항이 통상적으로 높은이유는 일반솔더처럼 금속성분의 용융접착이 아니라 도전입자의 기계적 접촉에 의하여 통전이 이루어지기 때문입니다. ACA/ACF의 높은 접촉저항을 낮추기 위하여 일련의 방법중 솔더입자의 용융접착과 같이 금속입자의 용융을 응용하면 접착면의 증대로 저항을 저감시킬수 있습니다. 그러나 일반적으로 금속입자의 용융점은 매우높아서 은입자의 경우에 960℃에 달하며 이러한 온도조건을 제공하는것이 쉽지도 않지만 접착제성분중 고분자등의 유기물은 내열성이 취약하여 용융공정의 적용이 사실상 불가능합니다. 최근의 연구에서 금속입자의 크기가 작아질수록 소결온도는 낮아지게 되며, 나노입자 정도가되면 접착제의 경화온도 범위에서도 도전입자의 소결반응이 일어날수 있음이 알려졌습니다. 입자크기감소에 따라서 소결온도의 급격한 감소현상을 ACA/ACF 접속기술에 적용하면 유기성분의 경화반응중 도전입자의 소결반응으로 입자사이의 계면이 크게 감소되어 접촉저항이 작아질수 있음을 예상할수 있습니다. 결국 전도성 나노입자에의한 저온소결반응으로 접촉면에서의 저항문제를 해결할수 있습니다. 한편 특정재료의 소결반응은 소결온도의 온도 및 반응시간에 직접적인 영향을 받습니다. 즉, 온도가 높아질수록 그리고 반응시간이 길어질수록 소결반응은 광범위하게 그리고 치밀하게 진행되며, 이러한 경향을 ACA/ACF 접속에 적용하면 경화반응을 고분자 조성물이 견딜수 있는 범위내에서 보다높은온도 그리고 오랫동안 진행시킨경우 전도성 금속입자의 소결체가 잘 형성되어 접촉저항이 낮아지는 결과를 얻을수 있습니다.

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LCD 패널을 만들기 위해서는 액정 주입 후 액정이 새어나오지 않게 하기 위해 실링(sealing)을 하여야 합니다. 액정을 패널에 채우는 방식이 LCD가 대형화 되면서 액정 주입 방식에서 액정 적하 공법으로 바뀌었습니다. 실링제의 경화 방식에 따라 열경화 수지와 UV 경화 수지로 나눌 수 있습니다. 열경화 수지는 주로 에폭시 수지를 이용합니다. 액정 적하 공법에서 주로 쓰이는 UV 경화 수지는 경화시간이 빠를 뿐만 아니라 열에의해 유리기판이 팽창하는 것을 배제할 수 있으므로 접착의 정밀도를 높일 수 있습니다. 하지만 배선의 단차로 인해 그늘진곳의 미경화의 문제점도 있습니다. 이는 후열처리로 내부 경화를 통해 해결될 수 있는 여지가 있습니다. UV 경화형 실링제는 완전 경화 전에 액정과 접촉하고, 액정이 흐르지 않게 댐 역할을 해야 하므로 요구되는 조건은 액정과의 작용이 없어야 하고, 점도가 높아야 합니다. 수 십만 mPa･s로 높은 점도가 요구되는 것은 상하판 합착시 셀(cell) 내외부에 압력차 때문입니다. 액정과의 상용성을 낮추기 위해서는 액정에 녹을 수 있는 낮은 분자량의 물질 사용을 피하고, 경화 속도를 빠르게 합니다. 경화 반응 중 실링제의 구성물 중 하나인 미반응된 광개시제가 용출되거나 UV 조사에 의해 분해되는 액정의 부산물 등이 outgas를 형성하여 신뢰성을 저하시키기도 하는 문제점이 발생하기도 합니다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 실링제를 조성할 때에는 미반응된 모노머나 광개시제가 없도록 해야 하며 동시에 사용자는 이에 적용되는 액정의 종류를 고려해야 합니다.

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