KR20120133890A - 유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치 - Google Patents

유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우레탄-아크릴계 공중합체; 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체의 혼합 희석 단량체; 이소시아네이트계 가교제; 및 광중합개시제를 포함함으로써 깨진 유리의 비산 방지성이 좋고 내열 내구성이 우수하여 온도 변화에 의한 화상표시장치의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 화상표시장치의 투과도에 영향을 미치지 않아 시인성도 확보할 수 있는 유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치에 관한 것이다.

Description

유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치 {ADHESIVE COMPOSITION FOR GLASS, GLASS ASSEMBLY AND DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 화상표시장치의 투과도에 영향을 미치지 않으면서도 내열 내구성과 비산 방지성이 우수한 유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP), 전계발광표시장치(EL)와 같은 각종 화상표시장치는 휴대 전화기, 휴대 게임기, 자동차 네비게이션, 디지털 카메라, 소형 음악 또는 비디오 재생기 등과 같은 각종 소형 기기뿐만 아니라 특정한 내용의 정보를 전달하는 디지털 정보 디스플레이(Digital information display, DID)로서 광고용, 인테리어용, 전자 칠판용 등으로 그 용도가 확대되고 있다.
이와 같이 용도가 확대됨에 따라 화상표시장치는 옥내뿐만 아니라 옥외에서 이용되는 일이 많아지고 있으며, 날씨 변화 또는 외부 충격에 의해 표시 화면이 파손되거나 외부 오염 물질로 인해 손상되는 위험이 증가하고 있다.
이를 방지하기 위하여, 표시 화면을 보호할 수 있는 추가적인 윈도우(window)를 화상표시장치의 화면 상에 배치시킨 제품들이 많이 출시되고 있다.
화상표시장치 보호용 윈도우로는 통상 2매의 유리판이 접착제를 매개로 하여 접합된 형태의 유리 접합체가 주로 사용되고 있다. 유리 접합체는 외부 충격에 의한 손상을 방지하고 화상표시 화면을 안정적으로 보호하기 위하여 강도가 우수해야 하며, 유리가 깨지는 경우에도 깨진 유리의 비산을 방지하여 사용자의 안정성도 확보해야 한다. 뿐만 아니라, 화상표시장치의 투과율을 유지하여 표시 특성도 저하시키지 않을 것이 요구된다.
한국등록특허 제0629242호에는 제1 유리와 제2 유리 사이에 이소시아누레이트계 수지, 머캅토 수지, 메타크릴레이트계 단량체, 광중합개시제 및 유기실란계 화합물을 포함하는 투명성 광경화 수지로 이루어진 결합 수지층이 개재된 휴대폰 화면 보호용 유리 복합체가 개시되어 있다. 이 유리 복합체는 우수한 강도 및 경도와 비산 방지 효과를 확보하고 있으나, 90-92%의 투과도를 가져 표시 장치의 시인성에 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 화상표시장치의 투과도에 영향을 미치지 않으면서도 내열내구성이 우수할 뿐만 아니라 비산 방지성도 좋은 유리 접합용 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유리 접합용 접착제 조성물을 이용하여 접합된 유리 접합체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유리 접합체가 구비된 화상표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
1. 우레탄-아크릴계 공중합체; 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체의 혼합 희석 단량체; 이소시아네이트계 가교제; 및 광중합개시제를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
2. 위 1에 있어서, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 단관능성 단량체와 다관능성 단량체가 혼합된 것인 유리 접합용 접착제 조성물.
3. 위 2에 있어서, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 단관능성 단량체 95 내지 99.9중량%와 다관능성 단량체 0.1 내지 5중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
4. 위 2에 있어서, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 단관능성 단량체 98 내지 99.9중량%와 다관능성 단량체 0.1 내지 2중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
5. 위 2에 있어서, 단관능성 단량체는 n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-메틸부틸(메타)아크릴레이트, n-노닐(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, n-데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트 및 알릴(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유리 접합용 접착제 조성물.
6. 위 2에 있어서, 다관능성 단량체는 2 내지 6관능성 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유리 접합용 접착제 조성물.
7. 위 6에 있어서, 다관능성 단량체는 3관능성 단량체인 유리 접합용 접착제 조성물.
8. 위 1에 있어서, 히드록시기를 갖는 단량체는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 크로톤산, 말레인산, 이타콘산, 푸마르산, 3-(메타)아크릴로일프로피온산, 알킬기의 탄소수가 2-3인 2-히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 무수호박산 개환 부가체, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트의 무수 호박산 개환 부가체 및 알킬기의 탄소수가 2-3인 2-히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 카프로락톤 부가체에 무수 호박산을 개환 부가시킨 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유리 접합용 접착제 조성물.
9. 위 1에 있어서, 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 혼합 희석 단량체 500 내지 1,000중량부를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
10. 위 1에 있어서, 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 혼합 희석 단량체 600 내지 800중량부를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
11. 위 1에 있어서, 혼합 희석 단량체는 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체 75 내지 95중량%와 히드록시기를 갖는 단량체 5 내지 25중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
12. 위 1에 있어서, 혼합 희석 단량체는 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체 80 내지 90중량%와 히드록시기를 갖는 단량체 10 내지 20중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
13. 2매의 유리판 사이에 위 1 내지 12 중 어느 한 항의 유리 접합용 접착제 조성물의 광경화로 형성된 접착제층이 개재된 유리 접합체.
14. 위 13에 있어서, 접착제층은 투과도가 95% 이상이고 헤이즈가 0.5% 이하인 유리 접합체.
15. 위 13의 유리 접합체가 구비된 화상표시장치.
본 발명에 따른 유리 접합용 접착제 조성물과 이를 이용한 유리 접합체는 내구성, 특히 내열 내구성이 향상되어 온도 변화에 의한 화상표시장치의 손상을 방지할 수 있고, 유리가 깨지는 경우에도 깨진 유리의 비산을 방지하여 사용자의 안전성을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 높은 투과도와 낮은 헤이즈를 가져 화상표시장치의 투과도에 영향을 미치지 않아 우수한 시인성도 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 접합체의 단면도이다.
본 발명은 유리 접합용 접착제 조성물, 이를 이용한 유리 접합체 및 화상표시장치에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 유리 접합용 접착제 조성물은 우레탄-아크릴계 공중합체; 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체의 혼합 희석 단량체; 이소시아네이트계 가교제; 및 광중합개시제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
우레탄-아크릴계 공중합체는 접착성을 부여하는 수지로서, 통상 접착 수지로 사용되는 것이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트 단량체, 디이소시아네이트 화합물 및 폴리올의 공중합체일 수 있다. 여기서, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트 모두를 의미한다.
히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트 단량체로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 2히드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트와 2-히드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬렌(탄소수 2-4)글리콜(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
디이소시아네이트 화합물로는 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,4-디시클로헥실렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
폴리올로는 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리테트라히드로퓨란글리콜, 폴라카프로락톤폴리올, 폴리부타디엔글리콜 등을 들 수 있다.
상기 성분 이외에도 우레탄-아크릴계 공중합체는 가교 가능한 관능기를 갖는 단량체, 예컨대 카르복시기를 갖는 단량체, 아미드기를 갖는 단량체, 3차 아민기를 갖는 단량체 및 비닐기를 갖는 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 중합성 단량체가 더 공중합된 것일 수 있다.
이와 같이 구성되는 우레탄-아크릴계 공중합체는 당 분야에서 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대, 디이소시아네이트 화합물과 폴리올을 적정 당량비로 반응시켜 이소시아네이트 프리 폴리머를 얻고, 이 이소시아네이트 프리 폴리머와 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트 단량체를 적정 당량비로 반응시켜 공중합체를 제조할 수 있다.
우레탄-아크릴계 공중합체는 고형분 함량이 35%일 때 25℃에서 동적 점도가 1,000 내지 1,000,000mPa?s인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1,000 내지 500,000mPa?s인 것이 좋다. 동적 점도가 1,000mPa?s 미만인 경우 응집력이 부족하여 접착성에 문제를 야기할 수 있고, 1,000,000mPa?s 초과인 경우 다량의 희석 용매를 필요로 한다.
본 발명에서는 접착제 조성물의 점도를 조절하는 동시에 우레탄-아크릴계 공중합체와 가교 가능한 관능기를 갖는 희석 단량체로서, 특히 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체의 혼합 희석 단량체를 사용하는데 특징이 있다.
히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 접착제의 탄성을 조절하고, 히드록시기를 갖는 아크릴계 단량체는 유리에 대한 접착력을 높여주는 성분이다. 이들 중 어느 한 성분만을 사용하는 경우에는 접착력 또는 탄성과 같은 접착 물성이 다소 저하될 수 있으며, 이 외에도 특히 화상표시장치의 시인성을 크게 저하시킬 수 있다. 구체적으로, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체만을 사용하는 경우에는 탄성의 조절은 가능하나 접착력을 저하시킬 뿐만 아니라 헤이즈 값을 크게 증가시킨다. 또한, 히드록시기를 갖는 단량체만을 사용하는 경우에는 강한 접착력을 확보할 수는 있으나 탄성의 조절이 어려울 뿐만 아니라 황변 현상의 유발과 헤이즈 값의 증가를 초래한다. 따라서, 본 발명에서는 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체를 혼합 사용하되, 이들의 함량을 최적화함으로써 접착 물성과 투과도를 동시에 확보한다.
히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체로는 단관능성 단량체와 2 내지 6관능성의 다관능성 단량체를 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
단관능성 단량체로는 n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-메틸부틸(메타)아크릴레이트, n-노닐(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, n-데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 2-에틸헥실아크릴레이트가 바람직하다.
다관능성 단량체로는 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올디아크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디아크릴레이트, 아다만탄디아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 등의 3관능성 단량체; 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 테트라메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 단량체; 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 단량체; 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 단량체 등을 들 수 있다. 이들 중에서 3 내지 6관능성 단량체가 바람직하고, 보다 바람직하게 3관능성 단량체, 예컨대 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트인 것이 좋다.
또한, 본 발명에서는 특히 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체로 단관능성 단량체와 다관능성 단량체를 혼합 사용하는데 특징이 있다. 단관능성과 다관능성 단량체를 혼합 사용하는 경우 적절한 접착력과 원하는 가교 밀도를 확보하여 내열 내구성을 효과적으로 개선할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다.
히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체 총 100중량% 중에 단관능성 단량체는 95 내지 99.9중량%, 바람직하게 98 내지 99.9중량%로 포함되고, 다관능성 단량체는 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.1 내지 2중량%로 포함되는 것이 좋다. 단관능성 단량체의 함량이 99.9중량% 초과이거나 다관능성 단량체의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 가교 밀도가 낮아져 응집력이 저하되어 내열 내구성이 떨어질 수 있다. 또한, 단관능성 단량체의 함량이 95중량% 미만이거나 다관능성 단량체의 함량이 5중량% 초과인 경우 응집력은 좋아지나 가교 밀도가 지나치게 커져 접착력이 저하되고, 기재에 적용 시 밀착성이 떨어질 수 있다.
히드록시기를 갖는 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 크로톤산, 말레인산, 이타콘산, 푸마르산, 3-(메타)아크릴로일프로피온산, 알킬기의 탄소수가 2-3인 2-히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 무수호박산 개환 부가체, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트의 무수 호박산 개환 부가체, 알킬기의 탄소수가 2-3인 2-히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 카프로락톤 부가체에 무수 호박산을 개환 부가시킨 화합물 등을 들 수 있으며, 이 중에서 아크릴산이 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
혼합 희석 단량체 총 100중량% 중에 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 75 내지 95중량%, 바람직하게 80 내지 90중량%로 포함되고, 히드록시기를 갖는 단량체는 5 내지 25중량%, 바람직하게 10 내지 20중량%로 포함되는 것이 좋다. 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체의 함량이 75중량% 미만이거나 히드록시기를 갖는 단량체의 함량이 25중량% 초과인 경우 황변도(yellow index, YI) 값의 상승으로 인해 황변이 발생할 수 있다. 또한, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체의 함량이 95중량% 초과이거나 히드록시기를 갖는 단량체의 함량이 5중량% 미만인 경우 헤이즈가 높아질 수 있다.
혼합 희석 단량체는 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 500 내지 1,000중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 600 내지 800중량부인 것이 좋다. 함량이 500중량부 미만인 경우 점도가 높아 기포가 제거되는 시간이 길어져 공정성이 저하될 수 있으며, 1,000중량부 초과인 경우 경화 시 수축율이 증가하여 접합 공정에 적용 시 기재와의 밀착성이 떨어져 제품의 불량 문제를 일으킬 수 있다.
이소시아네이트계 가교제는 우레탄-아크릴계 공중합체를 적절히 가교함으로써 응집력을 강화하기 위한 성분으로서, 당 분야에서 공지된 것이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 톨릴렌디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 2,4-디페닐메탄디이소시아네트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트 화합물; 트리메틸올프로판 등의 다가 알콜계 화합물 1몰에 디이소시아네이트 화합물 3몰을 반응시킨 부가체, 디이소시아네이트 화합물 3몰을 자기 축합시킨 이소시아누레이트체, 디이소시아네이트 화합물 3몰 중 2몰로부터 얻어지는 디이소시아네이트 우레아에 나머지 1몰의 디이소시아네이트가 축합된 뷰렛체, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 메틸렌비스트리이소시아네이트 등의 3개의 관능기를 함유하는 다관능 이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 이소포론디이소시아네이트가 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이소시아네이트계 가교제는 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 0.1 내지 2중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5중량부인 것이 좋다. 함량이 0.1중량부 미만인 경우 응집력이 충분하지 않을 수 있으며, 2중량부 초과인 경우 응집력이 크게 증가하여 접착력이 저하되고 기재에 적용 시 밀착성이 떨어질 수 있다
광중합개시제는 접착제 조성물을 충분히 경화시키기 위한 성분으로서, 당 분야에서 공지된 것이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 아세토페논, 히드록시디메틸아세토페논, 디메틸아미노아세토페논, 디메톡시-2-페닐아세토페논, 3-메틸아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 4-크로놀로세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4-디아미노벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, β-클로로안트라퀴논, 2-메틸티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 벤질디메틸케탈, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 아세토페논디메틸케탈, p-디메틸아미노벤조산에스테르, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 벤질디페닐설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드 등을 들 수 있다. 또한, 시판되고 있는 제품으로 상품명 Darocur 1173, Irgacure 184, Irgacure 907(Ciba사) 등도 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
광중합개시제는 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3 내지 5중량부인 것이 좋다. 함량이 0.1중량부 미만인 경우 경화 속도가 늦어질 수 있고, 10중량부 초과인 경우 황변이 발생할 수 있고 내구성이 저하될 수 있다.
접착제 조성물은 접착력을 증진시키기 위하여 실란커플링제를 추가로 포함할 수 있다.
실란커플링제로는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
실란커플링제는 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 0 내지 10중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게 0.005 내지 5중량부로 포함되는 것이 좋다. 함량이 10중량부 초과인 경우 내구성이 저하될 수 있다.
상기와 같은 성분 이외에, 접착제 조성물은 용도에 따라 요구되는 접착력, 응집력, 점성, 탄성률, 유리전이온도, 색상 등을 조절하기 위하여, 접착성 부여 수지, 산화방지제, 부식방지제, 레벨링제, 표면윤활제, 염료, 안료, 소포제, 충전제, 광안정제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 유리 접합용 접착제 조성물은 특히 내열에 대한 내구성이 우수하여 유리 접합체용 접착제로 적용 시 온도 변화에 의한 화상표시장치의 손상을 방지할 수 있고, 유리가 깨지는 경우에도 깨진 유리의 비산을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 투과도가 높고 헤이즈가 낮아 화상표시장치의 투과도에 영향을 미치지 않고 시인성도 확보할 수 있게 한다.
본 발명은 상기 유리 접합용 접착제 조성물을 이용한 유리 접합체를 제공한다.
본 발명의 유리 접합체는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(13) 사이에 상기 유리 접합용 접착제 조성물의 광경화로 형성된 접착제층(12)이 개재된 것을 특징으로 한다.
제1 유리판(11)은 시인측에 위치되는 보강 유리이고, 제2 유리판(13)은 화상표시 패널 측에 위치되는 보강 유리로서, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 제1 및 제2 유리판(11, 13)의 두께도 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 0.1 내지 6㎜일 수 있고, 바람직하게 0.1 내지 3㎜일 수 있다.
제1 및 제2 유리판은 각각 일면에 대전방지층, 김서림 방지층, 지문 방지층, 무반사 코팅층, 하드코팅층 등의 기능성 코팅층이 형성된 것일 수도 있다.
접착제층(12)은 본 발명의 유리 접합용 접착제 조성물의 광경화에 의해 형성된 층으로서, 제1 및 제2 유리판(11, 13)을 서로 접합하는 역할을 한다.
접착제층(12)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 0.1 내지 5㎜일 수 있고, 바람직하게는 0.3 내지 3㎜ 인 것이 좋다.
접착제층(12)은 투과도가 95% 이상인 것이 바람직하고, 헤이즈가 0.5% 이하인 것이 바람직하다. 투과도가 95% 미만이거나 헤이즈가 0.5% 초과인 경우 화상표시장치의 시인성을 저하시킬 수 있다.
이와 같이 접착제층(12)은 본 발명의 유리 접합용 접착제 조성물로부터 형성되어 제1 및 제2 유리판을 접합하는 역할 뿐만 아니라 내열 내구성이 우수하고 유리가 깨지는 경우 깨진 유리의 비산을 효과적으로 방지할 수 있으며, 표시 패널의 투과도에 영향을 미치지 않아 표시 품질을 확보할 수 있게 한다.
유리 복합체는 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
접합하기 위한 제1 및 제2 유리판의 접합면에 존재하는 이물질을 제거한 후 제1 유리판 또는 제2 유리판의 접합면 상에 유리 접합용 접착제 조성물을 도공하고 건조한다. 도공방법은 당 분야에서 공지된 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 바코터, 에어 나이프, 그라비아, 리버스 롤, 키스 롤, 스프레이, 블레이드, 다이 코터, 캐스팅, 스핀 코팅 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 건조는 20 내지 150℃에서 1초 내지 2시간, 바람직하게는 5초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다. 도공 및 건조된 접착제 조성물 상에 나머지 유리판을 접합한 후 압축 롤러 등을 이용하여 밀착시킨다. 이 접합체를 광경화시켜 접착제층을 형성함으로써 제1 및 제2 유리판이 접합된 유리 접합체를 제조할 수 있다. 광경화를 위한 광으로는 자외선을 들 수 있으며, 예컨대 주파장이 300-400㎚이고 출력이 30-50W인 자외선을 1 내지 60분 동안 조사할 수 있다. 이때, 접합체와의 거리는 10-50㎝ 간격일 수 있고 램프 간격은 10-50㎝가 되도록 할 수 있다.
또한, 접합하기 위한 제1 및 제2 유리판의 접합면에 존재하는 이물질을 제거한 후 1매의 유리판에 투입구와 공기 배출구를 남겨 놓고 가장자리에 양면 테이프를 부착한다. 그 후, 다른 1매의 유리판의 접합면을 겹치고 클램프로 잘 눌러준다. 남겨진 투입구에 펌프 또는 비닐관을 이용하여 유리 접합용 접착제 조성물을 투입하여 빈 공간을 채운 후 개방되어 있는 투입구와 공기 배출구를 실란트로 봉합한다. 이 봉합된 접합체를 상기에서와 동일한 방법으로 광경화하여 접착제층을 형성함으로써 제1 및 제2 유리판이 접합된 유리 접합체를 제조할 수도 있다.
이와 같은 유리 접합체는 통상의 화상표시장치, 예컨대 액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP), 전계발광표시장치(EL) 등에 모두 적용 가능하다. 구체적으로, 유리 접합체는 화상표시장치의 표시 패널 상에 위치되도록 구비되어 표시 패널의 투과도에 영향을 미치지 않으면서도 온도 변화에의한 화상표시장치의 손상을 방지할 수 있고, 유리가 깨지는 경우에도 깨진 유리의 비산을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
실시예 1
(1) 접착제 조성물
고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체(HSC-2025, 한수화학; 25℃에서 동적 점도 3600mPa?s) 100중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트와 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA)이 85.5중량%:14.5중량%의 비로 혼합된 혼합물과 아크릴산이 85.8중량%:14.2중량%의 비로 혼합된 희석 단량체 700중량부, 이소포론디이소시아네이트(IPDI, 바스프) 1중량부, 광중합개시제(Irgacure 184, Ciba사) 2중량부, 실란커플링제로 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(KBM-503, 신에츠) 1중량부를 첨가하고 10분 동안 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
(2) 유리 접합체
두께가 5㎜인 2매의 유리판의 접합면을 에탄올을 이용하여 닦아 이물질을 제거하였다. 이 중 1매의 유리판의 접합면에 투입구와 공기 배출구를 남겨 놓고 가장자리에 양면 테이프를 부착한 후 나머지 1매의 유리판의 접합면을 겹치고 클램프로 눌러 주었다. 남겨진 투입구에 (1)에서 제조된 접착제 조성물을 비닐관을 이용하여 투입하여 빈 공간을 채운 후 개방되어 있는 투입구와 공기 배출구를 핫-멜트형 실란트로 봉합하였다. 이 봉합된 접합체를 UV형 자외선 램프를 이용하여 주파장이 350㎚이고 출력이 40W인 자외선을 45분 동안 조사하여 접착제를 완전 경화하여 유리 접합체를 제조하였다. 이때, 접합체와의 거리는 30㎝ 간격이고 램프 간격은 10㎝가 되도록 하였다.
실시예 2-19, 비교예 1-3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분과 함량으로 제조한 접착제 조성물을 사용하였다. 이때, 함량은 중량부를 나타낸다.
구분 공중
합체
희석 단량체 가교제 광중합
개시제
실란
커플
링제

(중량%)

(중량%)
비율 함량
2-EHA TMPTA DPHA AA
실시예
1
100 99.88 0.12 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 1
실시예
2
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 1
실시예
3
100 98.26 1.74 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 1
실시예
4
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 0.5 2 1
실시예
5
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 1.5 2 1
실시예
6
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 1 0.3 1
실시예
7
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 1 5 1
실시예
8
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 0.5
실시예
9
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 2
실시예
10
100 99.59 0.41 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 1
실시예
11
100 99.18 0.82 - 100 77.4/
22.6
700 1 2 1
실시예
12
100 99.18 0.82 - 100 92.4/
7.6
700 1 2 1
실시예
13
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
550 1 2 1
실시예
14
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
850 1 2 1
실시예
15
100 100 - - 100 85.7/
14.3
700 1 2 1
실시예
16
100 97.70 2.30 - 100 85.8/
14.2
700 1 2 1
실시예
17
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 0.1 2 1
실시예
18
100 99.18 0.82 - 100 85.8/
14.2
700 2 2 1
실시예
19
100 99.18 - 0.82 100 85.8/
14.2
700 1 2 1
비교예
1
100 99.30 0.70 - - 100
/0
700 1 2 1
비교예
2
100 - - - 100 0
/100
700 1 2 1
비교예
3
100 85.1 0.70 14.2 - 100
/0
700 1 2 1
공중합체: HSC-2025, 한수화학(25℃에서 동적 점도 3600mPa?s)
2-EHA: 2-에틸헥실아크릴레이트
TMPTA: 트리메틸올프로판트리아크릴레이트
DPHA: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트
가교제: 이소포론디이소시아네이트(IPDI, 바스프)
광중합개시제: Irgacure 184(Ciba)
실란커플링제:KBM-503: 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(KBM-503, 신에츠)
희석 단량체I: 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체
희석 단량체Ⅱ: 히드록시기를 갖는 단량체
* 비율은 희석 단량체 총 100중량%에 대한 희석 단량체I과 희석 단량체 Ⅱ의 비율임.
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 접착제 조성물 및 유리 접합체의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 투과도(%)
분광비색계(spectro color meter, SE2000)를 이용하여 투과도를 측정하였다.
2. 헤이즈 (%)
헤이즈미터기(HM-150)를 이용하여 투과도를 측정하였다.
3. 강도(내충격성, ㎜)
제조된 유리 접합체를 낙구 시험 측정기의 지그(zig)에 장착한 후 일정 높이에서 536g의 금속구를 상기 장착된 유리 접합체의 특정 지점으로 낙하시켰다. 유리가 깨진 경우의 낙하 높이(㎜)를 측정하여 강도를 평가하였다.
4. 내열 내구성(기포 성장성)
실시예 1의 (2)에서와 동일한 방법으로 유리 접합체를 제조하되, 접착제 조성물을 비닐관을 이용하여 투입 시 기포를 함께 주입하여 유리 접합체를 제조하였다. 제조된 유리 접합체를 100℃에서 72시간 동안 보관한 후 상온에서 3시간 동안 방지하는 시험을 실시하였다. 시험 전과 후의 기포의 크기를 측정하고, 그 차이를 수학식 1로 계산하여 내구성을 평가하였다.
Figure pat00001
(식 중, A는 시험 전 기포의 크기, B는 시험 후 기포의 크기, C는 기포 크기의 변화율을 나타냄).
<평가 기준>
◎: -100% < C < 5%
○: 5% ≤ C < 15%
△: 15% ≤ C < 25%
×: 25% ≤ C
구분 투과도(%) 헤이즈(%) 강도(㎜) 내열 내구성
실시예1 96.5 0.5 2900
실시예2 97.8 0.2 3000
실시예3 97.5 0.4 3000
실시예4 97.9 0.3 2700
실시예5 96.8 0.5 2400
실시예6 97.1 0.4 2400
실시예7 95.3 0.5 3000
실시예8 95.2 0.4 2200
실시예9 96.1 0.5 2500
실시예10 96.5 0.4 2900
실시예11 95.7 0.3 2700
실시예12 97.9 0.5 3000
실시예13 95.2 0.4 2200
실시예14 97.9 0.3 2700
실시예15 98.2 0.2 3300
실시예16 96.4 0.3 2200
실시예17 97.6 0.2 2900
실시예18 95.2 0.5 2100
실시예19 95.8 0.5 2500
비교예1 56.8 9.4 1500
비교예2 48.9 11.9 1900
비교예3 89.5 3.8 2500
위 표 2와 같이, 본 발명에 따라 우레탄-아크릴계 공중합체, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체의 혼합 희석 단량체, 이소시아네이트계 가교제 및 광중합개시제를 포함하는 실시예 1 내지 19의 접착제 조성물 및 유리 접합체는 비교예 1 내지 3과 비교하여 투과도가 95% 이상으로 높고 헤이즈가 0.5% 이하로 낮아 표시 패널의 투과도에 영향을 미치지 않으면서도 강도가 우수하고 내열 내구성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체로 단관능성 단량체와 다관능성 단량체, 특히 3관능성 단량체를 혼합하고, 이들의 중량비를 최적의 범위로 조절하는 경우 보다 효과적이었다.
11: 제1 유리판 12: 접착제층
13: 제2 유리판

Claims (15)

  1. 우레탄-아크릴계 공중합체;
    히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체와 히드록시기를 갖는 단량체의 혼합 희석 단량체;
    이소시아네이트계 가교제; 및
    광중합개시제를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 단관능성 단량체와 다관능성 단량체가 혼합된 것인 유리 접합용 접착제 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 단관능성 단량체 95 내지 99.9중량%와 다관능성 단량체 0.1 내지 5중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서, 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체는 단관능성 단량체 98 내지 99.9중량%와 다관능성 단량체 0.1 내지 2중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서, 단관능성 단량체는 n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-메틸부틸(메타)아크릴레이트, n-노닐(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, n-데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트 및 알릴(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유리 접합용 접착제 조성물.
  6. 청구항 2에 있어서, 다관능성 단량체는 2 내지 6관능성 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유리 접합용 접착제 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 다관능성 단량체는 3관능성 단량체인 유리 접합용 접착제 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 히드록시기를 갖는 단량체는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 크로톤산, 말레인산, 이타콘산, 푸마르산, 3-(메타)아크릴로일프로피온산, 알킬기의 탄소수가 2-3인 2-히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 무수호박산 개환 부가체, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트의 무수 호박산 개환 부가체 및 알킬기의 탄소수가 2-3인 2-히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 카프로락톤 부가체에 무수 호박산을 개환 부가시킨 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 유리 접합용 접착제 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 혼합 희석 단량체 500 내지 1,000중량부를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 고형분 함량을 기준으로 우레탄-아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여 혼합 희석 단량체 600 내지 800중량부를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 혼합 희석 단량체는 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체 75 내지 95중량%와 히드록시기를 갖는 단량체 5 내지 25중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 혼합 희석 단량체는 히드록시기를 갖지 않는 아크릴계 단량체 80 내지 90중량%와 히드록시기를 갖는 단량체 10 내지 20중량%를 포함하는 유리 접합용 접착제 조성물.
  13. 2매의 유리판 사이에 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항의 유리 접합용 접착제 조성물의 광경화로 형성된 접착제층이 개재된 유리 접합체.
  14. 청구항 13에 있어서, 접착제층은 투과도가 95% 이상이고 헤이즈가 0.5% 이하인 유리 접합체.
  15. 청구항 13의 유리 접합체가 구비된 화상표시장치.
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