KR101292749B1

KR101292749B1 - 유리용 봉지재 조성물 및 이를 사용한 접합 유리

Info

Publication number: KR101292749B1
Application number: KR1020120002629A
Authority: KR
Inventors: 김경남; 이광석
Original assignee: (주)베스트룸; 강원대학교산학협력단
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-08-02
Anticipated expiration: 2032-01-09
Also published as: KR20130081571A

Abstract

티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부; 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머 30 내지 65 중량부; 광경화 개시제 1 내지 5 중량부; 가교결합제 40 내지 20 중량부; 및 적외선 차단제 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 유리용 봉지재 조성물, 및 이를 이용한 단열 접합 유리가 제시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리용 봉지재 조성물에 의해 제조된 접합 유리는 광경화 개시제에 의해 수지가 중합되므로 그 제조가 용이하고, 적외선 차단제를 포함하고 있어 열 차폐성이 우수할 뿐만 아니라 소정 범위의 입도를 갖는 구성성분을 사용함으로써 투명성도 향상되며, 그 밖에도 내구성 및 내후성 측면에서도 우수한 장점을 갖는다.

Description

유리용 봉지재 조성물 및 이를 사용한 접합 유리{SEALING MATERIAL COMPOSITION FOR GLASS AND LAMINATED GLASS USING THE SAME}

본 발명은 유리용 봉지재 조성물 및 이를 사용한 접합 유리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소정 범위의 입도를 갖는 적외선 차단제를 포함하고 구성성분 및 조성비가 최적화된 유리용 봉지재 조성물 및 이를 사용하여 제조되어 투명성, 단열성, 내후성 및 내구성 등이 향상된 접합 유리에 관한 것이다.

건축물에 있어서 창호는 조망성 채광 및 환기 등을 위해 필수적인 부분이지만, 단열적인 측면에서는 건축물의 외피 중 가장 취약한 부분이다. 주택의 경우에는 창을 통한 열손실량이 전체 열손실량의 20 ~ 40% 정도이며, 일반 오피스 건물인 경우에는 창을 통한 열손실량이 전체 열손실량의 15 ~ 35%를 차지할 정도로 비율이 높다.

일반적으로 창호의 열손실은 벽체의 열손실의 약 7배 정도로 알려져 있다. 특히, 아파트형 주택의 경우에는 발코니 확장과 함께 최근 창 면적비가 증가함에 따라 이러한 열손실은 더욱 가중되고 있고 있다. 또한, 최근에는 발코니의 확장이 합법화되면서 열적 완충공간의 역할을 하던 발코니가 소멸되어 창호의 열성능이 더욱 중요해지고 있다.

창호의 열성능 향상을 위해 개발된 로이코팅 단열 유리는 투명도가 높고 여러 가지 금속 사용으로 다양한 색상 구현이 가능하며, 광학 성능 및 열적 성능이 우수한 장점이 있는 반면, 하드코팅 대비 코팅 경도 및 내구성이 약하고, 복층유리 제작 시 에지 스트립핑 처리 설비가 필요한 단점이 있다. 그리고, 아르곤, 크립톤 가스 충진 유리는 1년 이내 가스 소실율 60% 이상으로 내구성이 낮은 문제점이 있다. 또한, 단열 진공 유리는 삼중유리의 두께가 최소 30 mm 이상이므로 삼중유리를 끼워서 사용할 수 있는 기존 PVC 창호개발이 미흡하여 창호 설계가 추가되어야 하고, 시공하는 작업자 입장에서 무게 1.5배 이상 증가하여 고층 시공에 어려움이 있어 시공 시 인건비가 과도하게 상승하는 문제점이 있다(특허출원 10 2009 0110715 참조).

한편, 특허출원 제10-1998-0013512호에는 자외선 광개시제가 첨가된 유리접합 화합물을 접합유리 제조시에 함입하고 자외선으로 경화시킴으로써 방음효과와 내충격성을 증가시키고 단위부피당 무게를 대폭 감소시키는 발명이 개시되어 있고, 특허출원 제 10-2010-0007732호에는 적외선 차단제를 유리 원료에 배합시킨 후 용융시켜 유리를 제조함으로써 별도 코팅 작업 없이도 적외선 차단 효율을 향상시키는 발명이 개시되어 있으나, 접합 유리의 물성을 전체적으로 향상시킬 수 있는 유리용 봉지재 조성물이 여전히 요구된다.

따라서, 본 발명에서는 유리용 봉지재 조성물의 구성성분 및 조성을 최적화하고 소정 범위의 입도를 갖는 적외선 차단제를 사용함으로써 이를 사용하여 제작된 접합 유리의 투명성, 단열성(열 차폐성), 내후성 및 내구성 등을 비롯한 여러 물성을 향상시키고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,

티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부; 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머 30 내지 65 중량부; 광경화 개시제 1 내지 5 중량부; 가교결합제 20 내지 40 중량부; 및 적외선 차단제 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 유리용 봉지재 조성물이 제공된다.

상기 티오우레탄계 바인더 올리고머가 이소시아네이트 화합물과 티올 화합물의 반응 결과물일 수 있다.

상기 광경화 개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, α,α-디메톡시-α-히드록시아세토페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 트리아릴 설포니움 헥사플루오로 포스페이트, 트리아릴 설포니움 헥사플루오로 안티몬네이트 및 아릴요오도니엄 헥사플루오로안티몬네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 적외선 차단제는 안티몬 주석 산화물(ATO), 인듐 주석 산화물(ITO), 및나프탈로시아닌계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 적외선 차단제의 평균 입도는 10 내지 100 nm일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수개의 평면상의 유리판, 및 전술한 유리용 봉지재 조성물로 이루어진 단열층을 구비하는 단열 접합 유리가 제공된다.

상기 단열층의 두께는 0.5 내지 2 mm일 수 있다.

본 발명의 유리용 봉지재 조성물은 최적의 구성성분 및 조성비를 갖고 있고, 특히, 광경화 개시제, 소정 범위 입도의 적외선 차단제를 포함하므로, 상기 유리용 봉지재 조성물을 사용하여 제조된 접합 유리는 우수한 투명성, 단열성(열 차폐성), 내후성 및 내구성 등을 나타낼 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명의 권리범위를 도면에 기재된 사항에만 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단열 접합 유리의 사시도이다.
도 2는 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머의 함량과 유리용 봉지재 조성물 점도간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 도 3c 각각은 상이한 입경을 갖는 안티몬 주석 산화물(이하,'ATO') 입자인 CPM03C(Keeling & walker limited 제품, 상품명, 이하 C-1, 입경 10~100㎛), CP40W(Keeling & walker limited 제품, 상품명, 이하 C-2, 입경 1~10㎛), CPM10C(Keeling & walker limited 제품, 상품명, 이하 C-3, 입경 10~100nm)의 전자현미경 사진이다.
도 4는 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머의 함량과 제타 전위의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 접합 유리의 황변값을 경시적으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 접합유리 규격 시험방법을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 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.

본 발명의 일 측면에 따른 유리용 봉지재 조성물은 티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부; 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머 30 내지 65 중량부; 광경화 개시제 1 내지 5 중량부; 가교결합제 20 내지 40 중량부; 및 적외선 차단제 0.1 내지 10 중량부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 유리용 봉지재 조성물은 마주보는 다수의 유리판들 사이에 도포되어 유리판을 서로 접합시킴으로써 접합 유리를 제조하는데 사용되며, 유리 접합시에 광경화되어 적합 유리의 적외선 차단능을 개선시킨다.

상기 티오우레탄계 바인더 올리고머는 이소시아네이트 화합물과 티올 화합물이 촉매 하에서 반응하여 -NH-CO-S-의 티오우레탄 연결기를 갖는 바인더 올리고머를 말한다

상기 이소시아네이트 화합물의 종류는 특별히 제한되지는 않으나, 1,4-테트라메틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,8-옥타메틸렌디이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌-디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 티올 화합물로는 이소시아네이트 화합물과 반응하여 티오우레탄계 바인더 올리고머를 형성할 수 있는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 이러한예로서는, 메탄디티올, 1,2-에탄디티올, 1,2,3-프로판트리티올, 1,2-시클로헥산디티올, 비스(2-메르캅토에틸)에테르, 테트라키스(메르캅토메틸)메탄, 디에틸렌글리콜비스(2-메르캅토아세테이트), 디에틸렌글리콜비스(3-메르캅토프로피오네이트), 에틸렌글리콜비스(2-메르캅토아세테이트), 에틸렌글리콜비스(3-메르캅토프로피오네이트), 트리메틸올프로판트리스(2-메르캅토아세테이트), 트리메틸올프로판트리스(3-메르캅토프로피오네이트), 트리메틸올에탄트리스(2-메르캅토아세테이트), 트리메틸올에탄트리스(3-메르캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨테트라키스(2-메르캅토아세테이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트), 비스(메르캅토메틸)설피드, 비스(메르캅토메틸)디설피드, 비스(메르캅토에틸)설피드, 비스(메르캅토에틸)디설피드, 비스(메르캅토프로필)설피드, 비스(메르캅토메틸티오)메탄, 비스(2-메르캅토에틸티오)메탄, 비스(3-메르캅토프로필티오)메탄, 1,2-비스(메르캅토메틸티오)에탄, 1,2-비스(2-메르캅토에틸티오)에탄, 1,2-비스(3-메르캅토프로필티오)에탄, 1,2,3-트리스(메르캅토메틸티오)프로판, 1,2,3-트리스(2-메르캅토에틸티오)프로판, 1,2,3-트리스(3-메르캅토프로필티오)프로판, 4-메르캅토메틸-1,8-디메르캅토-3,6-디티아옥탄, 5,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,7-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸, 테트라키스(메르캅토메틸티오메틸)메탄, 테트라키스(2-메르캅토에틸티오메틸)메탄, 테트라키스(3-메르캅토프로필티오메틸)메탄, 비스(2,3-디메르캅토프로필)설피드, 2,5-디메르캅토메틸-1,4-디티안, 2,5-디메르캅토-1,4-디티안, 2,5-디메르캅토메틸-2,5-디메틸-1,4-디티안, 및 이들의 티오글리콜산 및 메르캅토프로피온산의 에스테르, 히드록시메틸설피드비스(2-메르캅토아세테이트), 히드록시메틸설피드비스(3-메르캅토프로피오네이트), 히드록시에틸설피드비스(2-메르캅토아세테이트), 히드록시에틸설피드비스(3-메르캅토프로피오네이트), 히드록시메틸디설피드비스(2-메르캅토아세테이트), 히드록시메틸디설피드비스(3-메르캅토프로피오네이트), 히드록시에틸디설피드비스(2-메르캅토아세테이트), 히드록시에틸디설피드비스(3-메르캅토프로피오네이트), 2-메르캅토에틸에테르비스(2-메르캅토아세테이트), 2-메르캅토에틸에테르비스(3-메르캅토프로피오네이트), 티오디글리콜산비스(2-메르캅토에틸에스테르), 티오디프로피온산비스(2-메르캅토에틸에스테르), 디티오디글리콜산비스(2-메르캅토에틸에스테르), 디티오디프로피온산비스(2-메르캅토에틸에스테르), 1,1,3,3-테트라키스(메르캅토메틸티오)프로판, 1,1,2,2-테트라키스(메르캅토메틸티오)에탄, 4,6-비스(메르캅토메틸티오)-1,3-디티안, 트리스(메르캅토메틸티오)메탄, 트리스(메르캅토에틸티오)메탄 등의 지방족 폴리티올 화합물；1,2-디메르캅토벤젠, 1,3-디메르캅토벤젠, 1,4-디메르캅토벤젠, 1,2-비스(메르캅토메틸)벤젠, 1,3-비스(메르캅토메틸)벤젠, 1,4-비스(메르캅토메틸)벤젠, 1,2-비스(메르캅토에틸)벤젠, 1,3-비스(메르캅토에틸)벤젠, 1,4-비스(메르캅토에틸)벤젠, 1,3,5-트리메르캅토벤젠, 1,3,5-트리스(메르캅토메틸)벤젠, 1,3,5-트리스(메르캅토메틸렌옥시)벤젠, 1,3,5-트리스(메르캅토에틸렌옥시)벤젠, 2,5-톨루엔디티올, 3,4-톨루엔디티올, 1,5-나프탈렌디티올, 2,6-나프탈렌디티올 등의 방향족 폴리티올 화합물；2-메틸아미노-4,6-디티올-sym-트리아진, 3,4-티오펜디티올, 비스무티올, 4,6-비스(메르캅토메틸티오)-1,3-디티안, 2-(2,2-비스(메르캅토메틸티오)에틸)-1,3-디티에탄 등의 복소환 폴리티올 화합물 등을 들 수 있지만, 이들 예시 화합물에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 티오우레탄계 바인더 올리고머는 이소시아네티트 화합물과 티올 화합물의 조성, 촉매의 종류 등에 따라서 조건이 다르기 때문에 한정할 수 없지만, 대략, -50~200℃의 온도에서 1~100시간의 중합 경화 반응에 의해 행해지며, 통상, 5℃에서 40℃의 범위의 온도에서 개시하고, 그 후 서서히 60℃에서 100℃의 범위에까지 승온시키고, 그 온도에서 NCO 피크가 사라질 때까지, 예를 들면, 1시간부터 4시간 가열하는 것이 일반적이다.

이때, 이소시아네이트 화합물 100 중량부 기준으로 티올 화합물이 100 내지 400 중량부로 사용되고, 이소시아네이트 화합물과 티올 화합물의 함량이 이러한 범위를 만족하는 경우, 반응이 충분히 진행되므로, 미반응물에 의해 반응 종료 후에도 점진적인 반응이 발생하여 최종 생산물의 점도가 상승하는 문제가 방지되고, 유리에 대한 부착성이 개선될 수 있다.

또한, 상기 반응에 사용되는 촉매로는 이소시아네이트 화합물과 티올 화합물의 반응으로 티오우레탄 구조를 형성할 수 있는 촉매라면 제한없이 사용될 수 있고, 그 예로는 디부틸주석디클로라이드 등이 있다.

상기 바인더 올리고머의 구체적인 예로 이소포론디이소시아네이트(IPDI)와 트리메틸올프로판트리스(3-메르캅토프로피오네이트)이 촉매 하에서 하기와 같이 반응하여 IPDI 테트라티올이 형성될 수 있다:

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유리판 사이의 부착도를 향상시키기 위하여 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머를 사용한다. 특히 2개 이상의 -OH 기를 구비한 아크릴레이트 수지를 사용하여 가교결합을 형성시키면 유리판 사이의 부착도가 향상된다.

상기 다관능성 아크릴레이트 모노머로는, 말단에 2개 이상의 이중 결합을 갖는 화합물이라면 그 종류가 특별히 한정되지는 않으며, 이의 비제한적인 예로는 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(tetraethylene glycol diacrylate), 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Poly ethylene glycol diacrylate, 분자량 50~20,000), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(1,4-butanediol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexandiol diacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 트리메틸올 프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(trimethylolpropane ethoxylate triacrylate), 트리메틸올 프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트(trimethylolpropane propoxylate triacrylate), 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 (ditrimethylolpropane tetraacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 펜타에리트리톨 에톡시레이트 테트라아크릴레이트(pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate) 등이 있으며, 이들 모노머는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 단관능성 아크릴레이트 모노머로는, 중합가능한 단일의 아크릴기를 갖는 모노머라면 그 종류가 특별히 한정되지는 않으며, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.

이러한 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머의 총함량, 즉 모노머의 함량은 티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부 기준으로 30 내지 65 중량부를 사용할 수 있다. 상기 모노머의 함량이 30 중량부 미만인 경우에는 점도가 증가하여 공정상 취급이 용이하지 않고, 65 중량부를 초과하는 경우에는 봉지재 조성물 중의 고형분, 예를 들면 적외선 차단제의 분산성이 저하될 수 있다.

본 발명에서 다관능성 아크릴레이트 모노머와 단관능성 아크릴레이트 모노머의 조성비는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 2:8 내지 8:2, 또는 3:7 내지 7:3의 중량비로 사용된다. 상기 조성비가 이러한 범위를 만족하는 경우 반응속도가 느려지는 문제점을 방지하고, 목적하는 점도 강하 및 개질의 효과를 얻을 수 있으며, 부착성이 향상될 수 있다.

상기 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머는 광경화 개시제가 사용되어 자외선 등의 조사에 의해 경화된다. 즉, 광경화 개시제가 자외선을 받으면, 라디칼을 생성하게 되고 이러한 라디칼에 의해 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머가 연속적인 중합반응을 일으키게 되어 부착성이 우수한 고분자량 수지를 형성하게 된다. 이로써, 종래 열중합 공정에 따른 제조과정에서의 열손실을 줄일 수 있으며, 중합공정이 간단해지는 장점이 있다.

상기 광경화 개시제로는, 그 종류가 특별히 한정되지는 않으나, 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, α,α-디메톡시-α-히드록시아세토페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 트리아릴 설포니움 헥사플루오로 포스페이트, 트리아릴 설포니움 헥사플루오로 안티몬네이트 또는 아릴요오도니엄 헥사플루오로안티몬네이트(aryl iodonium hexafluoro antimonate) 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 광경화 개시제는 티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부 기준으로 1 내지 5 중량부로 사용되는데, 1 중량부 미만인 경우에는 충분한 경화가 어려우므로 부착성이 저하되고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 반응하지 않은 개시제가 잔류하여 내후성을 저하시킬 수 있다.

상기 가교결합제로는 유리용 봉지재 조성물을 단열층으로 형성하기 위해 경화 반응시에 티올우레탄계 바인더 올리고머, 다관능성 아크릴레이트 모노머, 및 단관능성 아크릴레이트 모노머의 반응 중에 개입하여 티올 작용기와 비닐 중합체를 가교시킬 수 있는 성분이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

이러한 가교결합제의 예로는 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(트리알릴이소시아누레이트라고도 지칭됨), 트리알릴 시아누레이트, 디알릴 비스페놀 A, 디알릴에테르 비스페놀 A, 트리에틸렌글리콜 디비닐 에테르, 시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르, 다-작용성 아크릴레이트와 시클로펜타디엔의 반응에 의해 제조된 다-작용성 노르보르넨 단량체, 노르보르나디엔, 1,2,4-벤젠트리카르복실산 트리스[4-(에테닐옥시)부틸]에스테르, 비닐시클로헥센, 1,2,4-트리비닐시클로헥산 및 이것들의 조합을 포함하지만 이것으로만 제한되지 않는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리용 봉지재 조성물은 적외선 차단제를 포함하여 외부로 복사되는 적외선을 차단할 수 있다. 즉, 건축물의 창호를 통한 열손실은 열전도에 의한 직접적인 손실도 있지만, 창을 통한 적외선의 복사에 의한 간접적인 열손실도 상당부분 차지하게 되는데, 본 발명의 유리용 봉지재 조성물은 적외선 차단제를 사용하여 외부로의 적외선의 복사를 방지하여 창을 통한 열손실을 방지할 수 있다.

이러한 적외선 차단제로는 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니지만 안티몬 주석 산화물(ATO), 인듐 주석 산화물(ITO), 나프탈로시아닌계 화합물 등을 사용할 수 있다. 이들 적외선 차단제는 티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부 기준으로 0.1 내지 10 중량부를 사용할 수 있고, 상기 적외선 차단제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 적외선의 차단 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 투명성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 적외선 차단제는 100 nm 이하의 입도를 갖는 것이 접합 유리의 투명성 측면에서 바람직하다. 가시광 영역은 3.2 내지 1.6 eV(파장으로는 400 nm 내지 780 nm) 범위의 전자파 에너지를 가지며, 이 가시광역이 투명하다고 하는 것은 이 범위에서 흡수 및 산란이 없어야 한다. 금속분말이 에너지 갭(gap)에 의한 단파장 쪽의 흡수가 400 nm 이하와 자유전자 플라즈마 진동에 의한 장파장 쪽의 반사가 780 nm 이상이 필요하다. 이에 가시광의 산란(scattering)을 작게 하는 것이 투명성 재료를 얻을 수 있게 한다. 이러한 산란 식은 레이리(Rayleigh) 산란 식으로 나타내어지며, 산란의 정도는 입자경 6승에 비례하므로 입자경을 적게 하는 것이 산란 정도를 작게 만드는 중요한 요인이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 차단제의 평균 입경은 100 nm 이하, 또는 10 내지 100 nm일 수 있고, 상기 적외선 차단제의 평균 입경이 이와 같이 빛 파장의 1/2보다 작은 평균 입경을 가지는 경우, 유리용 봉지재 조성물로 이루어진 단열층이 가시광 파장에서 투명한 특성을 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유리용 봉지재 조성물은 적외선 차단제의 분산성을 높이기 위하여 통상의 분산제를 더 포함할 수 있고, 이는 티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부 기준으로 0.1 내지 1 중량부로 사용될 수 있다.

상기 유리용 봉지재 조성물의 점도는 400 cps 이하일 수 있고, 이러한 점도 범위를 만족하는 경우, 접합유리 바인더로 유리 사이에 충전하기가 용이하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수개의 평면상의 유리판, 및 전술한 유리용 봉지재 조성물로 이루어진 단열층을 구비하는 단열 접합 유리가 제공된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 접합 유리(100)는 다수개의 평면상의 유리판(10, 10') 및 상기 유리판(10, 10') 사이에 충진되고 광경화된 상기 유리용 봉지재로 이루어진 단열층(20)을 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열 접합 유리는 당업계에서 통상적인 방법으로 제조될 수 있다.

예를 들면, 먼저, 전술한 함량비와 종류 중에서 선택된 티오우레탄계 바인더 올리고머; 가교결합제; 다관능성 아크릴레이트 모노머; 단관능성 아크릴레이트 모노머; 광경화 개시제; 및 적외선 차단제를 포함하는 유리용 봉지재 조성물을 준비한다. 이후, 투명한 유리의 적어도 하나 이상의 모서리에 양면테이프를 붙이고, 다른 한 장의 유리를 중첩하여 붙인 후에, 상기 유리 사이에 상기에서 준비한 잘 분산된 유리용 봉지재 조성물을 충진 밀봉하고, 이어서 자외선을 조사하여 경화시켜 단열 접합 유리가 제조될 수 있다.

상기 단열 접합 유리 중의 단열층의 두께는 예를 들면, 0.5 내지 2 mm일 수 있다. 상기 단열층의 두께가 이러한 범위를 만족하는 경우, 적외선 차단 효과가 충분히 발휘되고, 투명성의 저하를 방지할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

실시예 1-1: 유리용 봉지재 조성물의 제조

(1) 시약 준비

적외선 차단제로 ATO (C-1, C-2, C-3), 이소시아네이트 화합물로 이소포론 다이이소시아네이트(Bayer 사), 테트라 티올로는 트리메틸올프로판 트리스(3-머캅토프로피오네이트)(Aldrich, 95%), 촉매제로 다이부틸틴다이라우레이트(Aldrich, 95%), 중합금지제로 4-메톡시페놀(Aldrich), 가교결합제로 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(Aldrich, 98%), 다관능성 아크릴레이트 모노머로 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트(HDDA) (cytec 사), 단관능성 아크릴레이트 모노머로 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사), 광개시제로 1-하이드록시시클로헥실 페닐 케톤(Irgacure 184)을 사용하였다.

(2) 바인더 올리고머의 합성

테트라 티올과 아이소시아네이트의 반응에 의한 이소포론 다이이소시아네이트(isophorone diisocyanate: 'IPDI') 테트라 티올의 자세한 합성법은 다음과 같다.

4구 유리플라스크에 트리메틸올프로판 트리스(3-머캅토프로피오네이트)(23.9 g, 0.06 mol), 촉매제 다이부틸틴다이라우레이트(0.05 g)와 중합금지제 4-메톡시페놀(0.2 g)을 넣은 후 천천히 1시간 정도를 교반하였다. 질소 기류 하에 IPDI(8.89 g, 0.04 mol)를 천천히 투입하면서 단계적으로 승온하여 60℃에서 점진적 반응을 통하여 75℃에서 NCO 피크가 사라질 때까지 반응시켰다. 최종적으로 IPDI 테트라 티올 올리고머를 획득하였다.

(3) 유리용 봉지재 조성물의 제조

합성된 바인더 올리고머 100 중량부에 가교결합제로서 (1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온)(Aldrich, 98%) 30 중량부를 투입하고 2 시간 정도 교반하였다. 교반된 올리고머에 모노머 함량이 30 중량부가 되도록, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (cytec 사) 15 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사) 15 중량부를 첨가하고, 여기에 적외선 차단제로 안티몬 주석 산화물(ATO) (C-3) 1 중량부 및 광경화 개시제로 1-하이드록시시클로헥실 페닐 케톤(Irgacure 184) 3 중량부를 혼합하여 유리용 봉지재 조성물을 제조하였다.

실시예 1-2: 유리용 봉지재 조성물의 제조

모노머 함량이 40 중량부가 되도록, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (cytec 사) 20 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사) 20 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리용 봉지재 조성물을 제조하였다.

실시예 1-3: 유리용 봉지재 조성물의 제조

모노머 함량이 50 중량부가 되도록, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (cytec 사) 25 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사) 25 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리용 봉지재 조성물을 제조하였다.

실시예 1-4: 유리용 봉지재 조성물의 제조

모노머 함량이 60 중량부가 되도록, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (cytec 사) 30 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사) 30 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리용 봉지재 조성물을 제조하였다.

비교예 1-1: 유리용 봉지재 조성물의 제조

모노머 함량이 20 중량부가 되도록, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (cytec 사) 10 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사) 10 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리용 봉지재 조성물을 제조하였다.

비교예 1-2: 유리용 봉지재 조성물의 제조

모노머 함량이 70 중량부가 되도록, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (cytec 사) 35 중량부, 이소보닐 아크릴레이트(cytec 사) 35 중량부를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리용 봉지재 조성물을 제조하였다.

실시예 2-1: 단열 접합 유리의 제조

5 mm 유리시편 2장, 두께 1 mm x 폭 1.2 mm의 투명양면테이프, 복층유리용 글루를 준비하고, 이후 세척한 유리시편 가장자리에 1 mm 두께의 양면테이프를 작업한 후 1장의 유리를 접합하고 유리 사이에 실시예 1-1에서 제조된 유리용 봉지재 조성물을 충전한 후 가장자리 끝은 복층유리용 글루를 사용하여 마감 후 주사기를 이용하여 남아 있는 공기를 제거하여 단열 접합 유리를 제조하였다.

특성 평가

유리용 봉지재 조성물의 점도 특성 평가

실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1의 유리용 봉지재 조성물의 점도를 Brookfield Engineering 사의 Brookfield viscometer 모델을 사용하여 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 상기 도 2에서 알 수 있듯이, 모노머 함량에 따라 점도가 변하였는데, 특히, 모노머 함량이 30 중량부 이상인 실시예 1-1 내지 1-3의 경우에 400 cps 점도 이하를 유지하였고, 모노머 함량이 30 중량부 미만인 비교예 1-1의 경우에는 점도가 높게 나타났다.

적외선 차단제의 미세구조 분석과 유리용 봉지재 조성물의 분산안정성 평가

최적의 분산특성을 갖는 적외선 차단제를 평가기 위해 Keeling & walker limited 사의 3종의 안티몬 주석 산화물(ATO) 분말을 주사전자현미경(Hitachi Model : S-4700) 및 레이저회절 입도 분석기를 통하여 관찰하였다. 그 결과, 100 nm 이하의 입도를 나타내는 ATO 입자(C-3)가 구형으로, 분산에 적합한 것으로 밝혀졌다. 도 3a 내지 도 3c 각각은 상이한 입경을 갖는 안티몬 주석 산화물인 C-1(입경 10~100㎛), C-2(입경 1~10㎛), C-3(입경, 10~100nm)의 전자현미경 사진이다.

올리고머 내의 분산 안정성 측정을 위해서는 제타(zeta) 전위측정기(Otsuka Model : ELS-8000)로 실시예 1-1 내지 1-4 및 비교예 1-2의 유리용 봉지재 조성물의 제타 전위를 측정하였다. 제타전위 측정의 기준은 절대값이 30 mV 이상이면 안정한 분산성을 가지는 것으로 평가된다.

그 결과, 도 4를 참조하면, 모노머 함량 30 중량부 (실시예 1-1)에서 35 mV의 제타전위를 가져 가장 우수한 분산성을 갖는 것으로 밝혀졌고, 70 중량부 이상 (비교예 1-2)에서는 20 mV 낮은 값을 갖는 것으로 나타났다.

단열 접합 유리의 촉진내후성( Accelerated weathering ) 평가

실시예 2-1에서 제조된 단열 접합 유리를 ASTM G35방법에 따라 Q-Panel사의 Weathering tester model QUV/BASIC을 사용하여 60 ℃에서 노출한 후 24 시간마다 꺼내어 그 값을 측정하였다. 이와 같은 방법으로 120 시간 동안 자외선에 노출된 시편을 꺼내어 BYK-Gardner사의 Colormeter model A6380으로 황변된 정도를 조사하기 위해 황변값(yellow index)(ΔE)을 측정하였다.

황변값인 ΔE 값이 작을수록 색차이가 작고 내후성이 우수하다는 것을 나타낸다. 도 6은 건축 외장재 사용의 필수요소로 600시간 기준으로 매 100시간마다 그 값을 측정하여 나타낸 결과이다. 도 5에서 볼 수 있듯이 황변값(ΔE)이 건축접합유리 규격에서 KS 기준인 3보다 1/10인 0.3 이하로 우수한 것을 알 수 있으며, 따라서 실제 건축접합유리로서 사용 가능한 것으로 평가되었다.

단열 접합 유리의 가속내구성 전 후의 낙구충격박리 평가

가속내구성 실험은 사용조건에서의 수명을 예측하고 신뢰성을 보증하기 위한 것으로서, KSL2007 자동차유리시험규격에서의 항온항습 실험(50 ℃, 습도 95%)보다 가혹한 조건인 (DIN52344참조) +80 ℃(습도95%)에서 -15 ℃를 1 사이클로 8 사이클 동안 진행하여 실시예 2-1에서 제조된 단열 접합 유리에 대해서 평가하였다. 가속내구성 전 후의 낙구충격박리 실험을 통하여 접합유리의 사용범위를 알 수 있다. 가속내구성 전과 후의 낙구충격박리 특성을 확인한 결과 실시예 2-1에서 제조된 단열 접합 유리의 경우 그 특성의 변화가 없어, 결과적으로 내후성이 우수하므로 접합유리 적용범위의 확대가 가능함을 알 수 있다.

접합 유리 열충격 시험

		구분	시험 결과	시험 방법
			레진 접합
낙구충격 박리충격	내후성	전	이상없음-파괴높이 240 cm	KS L 2004:2009
	내후성	후	이상없음-파괴높이 240 cm
* 내후성 조건: 항온항습실 온도 80 ℃, 습도 95 % 1시간 -> 5 ℃, 습도 10% 이하 도달 30분 -> 15 ℃, 습도 10% 이하 30분 유지->80 ℃, 습도 95% 도달 70분을 1사이클(70분)로 8사이클 반복한 시험 결과임. * 강화 유리는 KS L 2002 규격에는 낙구충격시험으로 100 cm로 낙하높이가 고정되어 있으나, 본 실험예에서는 접합유리 방법으로 시험한 결과임.

단열 접합 유리의 규격 평가

본 규격은 주로 건축 및 선박의 창, 가구 등에 사용하는 접합 유리(1)에 대하여 사용되는 규격으로, 접합 유리가 외력의 작용으로 파손되어도 중간막에 의해 파편이 대부분 떨어지지 않도록 하는 것이며, 한국산업규격 접합유리 KSL2004_2003 접합유리규격 평가에 의해, 만곡, 내광성, 내열성, 낙구 충격 박리 특성을 측정하였다(도 6 참조). 그 결과, 접합 유리 요건을 만족시키는 것으로 확인되었다.

100 : 단열 접합 유리 10,10': 유리판
20 : 단열층

Claims

티오우레탄계 바인더 올리고머 100 중량부;
다관능성 아크릴레이트 모노머 및 단관능성 아크릴레이트 모노머 30 내지 65 중량부;
광경화 개시제 1 내지 5 중량부;
가교결합제 10 내지 40 중량부; 및
적외선 차단제 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 유리용 봉지재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 티오우레탄계 바인더 올리고머가 이소시아네이트 화합물과 티올 화합물의 반응 결과물인 것을 특징으로 하는 유리용 봉지재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 광경화 개시제가 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, α,α-디메톡시-α-히드록시아세토페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 트리아릴 설포니움 헥사플루오로 포스페이트, 트리아릴 설포니움 헥사플루오로 안티몬네이트 및 아릴요오도니엄 헥사플루오로안티몬네이트(aryl iodonium hexafluoro antimonate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유리용 봉지재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 적외선 차단제가 안티몬 주석 산화물(ATO), 인듐 주석 산화물(ITO), 및 나프탈로시아닌계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유리용 봉지재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 적외선 차단제의 평균 입도가 10 내지 100 nm 범위인 것을 특징으로 하는 유리용 봉지재 조성물.
다수개의 평면상의 유리판, 및 상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 유리용 봉지재 조성물로 이루어진 단열층을 구비하는 단열 접합 유리.
제6항에 있어서,
상기 단열층의 두께가 0.5 내지 2 mm 인 것을 특징으로 하는 단열 접합 유리.