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  1. 2012.02.28 UV경화형수지의 광원
  2. 2012.02.28 광경화 수지및 자외선(UV) 경화 수지는 무엇인가? 4
  3. 2012.02.26 접착력 강화를 위한 경화촉진제

UV경화형수지의 광원

UV경화기 2012. 2. 28. 12:06
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UV는 가시광선보다 파장이 짧은 100-400nm 영역의 전자파이며, UV를 발생하는 광원은 다종다양 합니다. 물론, 간이적으로 태양광의 사용도 가능하지만 확실한 경화를 위해서는 인공적으로 UV를 발생시키는 광원을 사용하기를 권하여 드립니다. 일반적으로 자외선 경화에 이용되는 파장역은 200-400nm이므로 이 파장역의 광분포를 가진 광원으로서는 살균등, 자외선 형광등, 카본아크, 크세논 램프, 고압 수은등, 초고압 수은등, 메탈할라이드 램프 등이있으나 주로 코스트, 안전성 면에서 유리한 고압 수은등이 주로 많이 사용됩니다. 고압수은 램프는 투명한 수평관에 수은 가스가 봉입되어 있으며, 강도는 단위길이당 입력으로 표시되는데, 50W/cm, 80W/cm, 120W/cm, 160W/cm 등의 UV램프가 있으며, 통상 80W/cm, 120W/cm가 많이 사용됩니다.

접착제의 경화에 사용되는 경우 적어도 피착재의 어느 한 쪽면이 UV를 통과시킬 수 있어야 합니다. 외관상 투명하여도 종류에 따라서는 아래표에 나타낸 바와 같이 UV의 투명도가 다르기 때문에 UV의 조사 조건에 주의하여야 합니다.

                                              UV 광원의 종류


                                  투명 재료의 자외선 투과율


UV 경화성 수지는 무용제화가 가능하며, 초단위로 경화하기 때문에 생산성 향상 등 많은 이점을 갖는 반면, 자외선이 닿지 않으면 건조되지 않기 때문에 대상물의 형상에 제약이 따르는 등의 단점도 존재합니다. 환경 대책에 있어서는 유기 용제를 사용하지 않으므로 자원 절약과 연결되며, 용제의 비산도 없기 때문에 대기 오염을 일으키지는 않습니다.


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Posted by 티씨씨

광경화 수지및 자외선(UV) 경화 수지는 무엇인가?

접착제란? 2012. 2. 28. 11:47
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자외선(Ultraviolet, UV), 전자선(Electron Beam, EB) 등 빛에너지를 받아 가교․경화하는 합성 유기 재료를 광경화성 수지라고 합니다. 특히 자외선에 의해 경화하는 수지를 자외선 경화성(UV 경화성) 수지, 전자선에 의해 경화하
는 수지를 전자선 경화성(EB 경화성) 수지라고 부릅니다.
산업에서는 UV경화성 수지를 많이 사용함으로 이번글에는 UV경화성 수지에 대하여 다루도록 하겠습니다.

UV 경화성 수지는 ① 올리고머, ② 모노머, ③ 광중합 개시제, ④ 각종 첨가제 등으로 구성이 됩니다.
이 각종 첨가제에 대하여 알아보겠습니다.

① 올리고머(베이스 수지)
올리고머는 수지의 물성을 좌우하는 중요한 성분으로, 중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하여 경화 피막을 이룹니다. 골격 분자의 구조에 따라 폴리에스테르계, 에폭시계, 우레탄계, 폴리에테르계, 폴리아크릴계 등의 아크레이트로 분류를 합니다.

② 모노머 (반응성 희석제)
반응성 올리고머의 가교제, 희석제로서의 역할을 하며, 중합하여 경화 피막을 형성시키기 위한 원재료 입니다.

③ 광중합 개시제
UV 경화수지의 가장 기본이 되는 원재료로써 광중합 개시제는 자외선을 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 중합을 개시시키는 역할을 하며 단독혹은 2-3 종류를 섞어서 첨가되는경우가 많습니다.

④ 첨가제
용도에 따라 광증감제, 착색제, 증점제, 중합 금지제 등이 첨가됩니다. 이는 소비자의 요구사항에 따라서 혹은 각각의 산업에 요구사항에 맞추어 수지에 특별한 능력을 부여하는 것이라고 이해하시면 됩니다.

아래 표는 UV 경화성 수지의 대표적인 구성 성분을 나타내며, 이들 구성 성분에 따른 경화물의 특성을 표로 작성하였습니다.

                                      UV 경화성 수지의 구성 성분


                      UV 경화성 수지용 모노머의 종류 및 경화물 특성


                     UV 경화성 수지용 올리고머 및 폴리머의 경화물 특성



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Posted by 티씨씨

접착력 강화를 위한 경화촉진제

접착제란? 2012. 2. 26. 10:01
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이번에는 경화촉진제에 대하여 알아볼까 합니다.


접착력이 약한 폴리머의 접착을 향상시키기 위해 산업적, 학문적으로
다양한 기능을 가진 경화 촉진제가 사용됩니다. 접착력을 향상시키기 위
해 폴리머 표면을 화학적인 방법으로 처리하거나 플라즈마를 사용해
처리하는 방법들이 그 대표적인 방법이라 할수 있습니다.
여기서 플라즈마는 제4의 원소라고도 하는데 간단히 설명을 드리면 고체, 액체, 그리고 기체가 있습니다. 그리고 그 기체에 열을 가하면 원자 또는 분자로 분리가 되어 극성을 가지게 되는데 그것을 플라즈마라 부릅니다. 이 플라즈마에 대해서는 다음에 다시 다루겠습니다.

표면의 화학적 처리는 접착하려는 두 재료의 계면에 새로운 화학적 기능기를 도입하는 것을 목적으로 합니다. 폴리머의 표면처리는 특히 고무인 경우 산이나 산화제와 같은 시약으로 화학적 처리를 하면 표면의 극성이 높아지며, 표면극성의 증가는 기질사이의 분자 간 인력을 증가시켜 결과적으로 접착력을 증가됩니다. 조금더 간단히 말씀드리면 표면이 비활성화 되어 있는것을 활성화 시키는 것입니다.

톨폴리머의 접착력을 높이기 위해 톨루엔이나 크실렌과 같은 용매를 포함한 프라이머(primer)로 전처리하나 이 처리방법에서는 용매에 의한 환경문제를 일으키는 단점을 가지고 있습니다.

염소화 폴리올레핀(CPO)이 특히 자동차 범퍼나 판의 제조에서 프
라이머로서 사용되고 있습니다.

최근에는 p-xylene과 혼합된 PMMA를 초고분자량의 폴리에틸렌의 습윤성을 증가시키기 위한 팽윤제로 사용하는데, 이는 산으로 에칭하는 경우나 플라즈마 처리 시와 비슷한 결과를 가져옵니다.

플라즈마 처리방법은 원래 폴리머의 약한 표면성질을 높이는데 매우 효과적인 방법으로 두 기질 사이의 결합강도를 높이기 위해 아주 짧은 시간의 플라즈마 처리만으로 충분히 효과를 발휘할수 있습니다. 이 방법은 전체적인 폴리머 성질 변화 없이 표면가공이나 표면의 선정된 위치에 가공이 가능하며 친환경적입니다.

표면의 플라즈마 처리는 경우에 따라서는 수산기와 같이 산소를 포함한 관능기를 형성하기도 합니다. 그 결과, 표면 습윤성이 증가하고 접착력이 증가됩니다.

폴리머표면의 접착을 높이기 위해 많은 플라즈마 처리방법과 기술이 있는데, 폴리머표면 처리와 이에 동반되는 유속, 힘, 압력, 처리시간 등이 폴리머 전체의 성질에는 변화를 미치지 않는 표면을 만들때 처리됩니다.

플라즈마 처리를 하기 위해서는 진공상태가 요구되므로 가격이 비싼것이 단점입니다. 따라서 상압 하에서 플라즈마 처리를 하는 새로운 기술이 폴리머표면과 폴리머 블랜드에 소개되기도 하였습니다. Massines 등은 필름표면의 성질을 높이기 위한 방법으로 PP 표면에 실란기를 도입하는데 상압글로우방전 플라즈마(atmospheric pressure glowdischarge plasma) (공기 또는 질소 중에서 방전)를 사용합니다.

XPS, AFM, SIMS와 광학 접촉각 분석기를 이용해 저압처리나 고압처리로 강한 접착력을 갖는 표면성질을 만들수 있습니다.

폴리머의 플라즈마 사용으로 나타나는 현상 중 또 하나는 노화(ageing)를 통한 분해반응인데, 이것은 재료자체 안에서 극성기가 재배열되는데 이것이 표면에너지를 줄이는 원인으로 판단이 됩니다.

산소플라즈마로 PP 범퍼재료를 처리하는데 적당한 접착과 습윤성을 얻기 위한 플라즈마 세기는 300초 동안 노출에 500W 이하가필요합니다. 플라즈마 파워가 500W를 초과하면 소수성 반응기가 폴리올레핀 표면에 형성되어 표면강도가 저하됩니다.

산소플라즈마는 폴리카보네이트(PC)와 PMMA의 표면에 다이아몬드와 유사한 탄소(DLC)를 축적하는데 이용됩니다. DLC필름은 PMMA보다 PC에 더 잘 접착됩니다.

접착력을 증가시키기 위해 화학적 방법이나 플라즈마 처리 이외에 여
러 처리방법이 있습니다.

플라즈마 처리와 같이 코로나방전은 표면에 산소함유 극성기를 표면에 유도하고 표면에너지와 접착강도를 높이는 방법이 있습니다.

방사선 처리도 폴리머표면의 습윤성을 높이기 위해 사용되기도 하는데 이를 사용하면 생물학적 재료의 접착성질을 개선할 수도 있습니다.

PMMA에 UV를 조사하면 COO-기가 생기는데, 이 처리방법은 원하는 접착력을 얻을 수 있는 세포의 접착을 간단하고 빨리 처리할 수 있어 화학적 방법을 사용하지 않아도 됩니다.

블록이나 그래프트 폴리머를 계면사이에 사용하면 분자결합과 같은 작용을 하기 때문에 접착강도를 증가시킬 수 있는데, 한 예로 짝지음 시약으로 무수말레인산가 그래프트 된 PP (maleic anhydride graftedpolypropylene, MAPP)를 PP와 무정형 무수물 사이를 강화하기 위해 사용하여 강력한 접착력을 얻을수 있습니다.

MAPP는 실란 짝지음 시약으로 PP-mica의 계면장력을 높입니다.
MAPP 하량이 증가할수록 접착강도가 커지고, MAPP는 폴리머-나무 복합체(PWC)의 기계적 강도를 증가시키는 작용을 합니다.

간단히 정리해보면, 화학적방법은 가격은 저렴하나 환경을 오염시키고, 플라즈마 처리는 가격은 비싸지만 환경오염이 없습니다.



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