KR100577653B1 - 자외선 경화성 조성물 - Google Patents

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Abstract

하드 디스크 장치 내에 먼지 또는 오염 물질이 들어가서 자기 디스크 표면에 부착되면, 신호의 기록·판독시 오작동 발생의 원인이 된다. 따라서, 하드 디스크 장치 조립에 사용되는 자외선 경화성 수지로부터의 아웃가스 성분이 적은 조성물이 요망되어 왔다.
본 발명은 자외선 경화성 조성물의 우레탄 (메트)아크릴레이트가, 히드록시기를 갖는 폴리에테르 또는 폴리에스테르와 디이소시아네이트 화합물의 반응으로 생성되는 폴리이소시아네이트 화합물에 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 부가 반응시킨 생성물이며, 이 부가 반응의 촉매로 유기 아연 또는 아민 화합물을 사용하여 유기계 주석 화합물이 포함되지 않도록 하였다.
하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물

Description

자외선 경화성 조성물 {Ultraviolet-Ray Curing Composition}
본 발명은 하드 디스크 장치 조립에 적합한 자외선 경화성 수지 조성물에 관한 것이다.
하드 디스크 장치 및 그 부품 조립에 있어서, 조립 또는 제작 시간을 단축하거나 가열 처리 공정을 피하고자 하는 요구에 대응하기 위하여, 각 부품의 고정이나 접합에 자외선 경화성 수지가 사용되고 있다. 예를 들면, 특개평 2-50378호에는 하우징 케이스를 자외선 경화성 수지로 밀봉하는 것을 개시하고 있다.
그런데, 하드 디스크 장치 내에 먼지 또는 오염 물질이 들어가서 자기 디스크 표면에 부착되면, 신호의 기록·판독시 오작동 발생의 원인이 된다. 예를 들면, HDD용 모터에 관한 특개평 6-105502, 특개평 8-72189, 특개평 8-74863에는 모터에 분산되어 있는 그리스나 먼지가 오작동 발생의 원인이 되는 것을 지적하고 있다. 따라서, 하드 디스크 장치 조립에 사용되는 자외선 경화성 수지에 대해서도 마찬가지로, 오염 물질의 발생 또는 아웃가스가 적은 조성이 요망되었다. 이에 따라, 자외선 경화성 수지를 구성하는 원료에 고분자 올리고머의 아크릴레이트 화합물을 사용하여 아웃가스 성분을 가능한 한 적게 하도록 대처하였다.
최근, 하드 디스크의 기억 용량이 증가하여 그 정밀도가 높아졌기 때문에, 이전에는 오작동의 원인이라고 생각되지 않았던 극미량의 아웃가스 성분의 부착으로도 대기억 용량의 하드 디스크 장치의 경우 오작동이 발생하게 되었다. 예를 들면, 휘발하기 쉬운 저분자량의 아크릴 단량체가 제거된, 고분자의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주성분으로 하는 자외선 경화성 수지에서 조차도 디스크에 아웃가스 성분이 부착하여 오작동이 발생하였다. 따라서, 디스크에 부착되는 아웃가스의 성분을 분석한 결과, 우레탄 올리고머의 합성에 주로 사용하는 유기계 주석 화합물이 존재한다는 것을 알았다. 또한, 다른 아웃가스 성분과 비교하여 유기계 주석 화합물은 디스크 표면에 부착하기 쉬운 성질이 있으며, 동시에 단단한 부착물을 형성한다는 것을 알았다. 그 결과, 회전 중 디스크에 부착된 유기계 주석 화합물은 자기 헤드와 충돌하여 오작동 발생의 원인이 되며, 또한 유기계 주석 화합물은 화학 반응성이 크기 때문에 디스크의 증착 금속과 화학 반응을 일으켜 그 자기 기록을 파괴할 가능성도 있다.
그런데, 하드 디스크 장치에서는 디스크가 고속 회전하기 때문에, 그 회전 운동시에 발생하는 진동을 흡수할 수 있는 고무상 탄성체를 사용하여 부품들을 접합·고정하는 것이 바람직하다. 따라서, 접합·고정에 사용하는 자외선 경화성 수지에는 부드러운 경화물을 형성하는 우레탄 아크릴레이트 화합물을 주원료로 하는 것이 적합하다. 그러나, 통상의 우레탄 아크릴레이트 화합물은 유기계 주석 화합물을 포함하기 때문에, 상술한 아웃가스의 문제점이 남게 된다.
본건 발명은 하드 디스크 장치에 있어서 유해한 아웃가스 성분 중 우레탄 아 크릴레이트 화합물로부터 발생하는 유기계 주석 화합물이 오작동 등의 원인이 되는 것에 착안하여, 종래부터 지적되어 온 아웃가스 성분과 유기 주석 화합물을 포함하지 않으며, 가요성이 큰 경화물을 제공할 수 있고 압축 영구 변형이 작으며 진동 제어성이 우수한, 우레탄 (메트)아크릴레이트를 주성분으로 하는 하드 디스크 장치 조립에 바람직한 자외선 경화성 수지를 제공하는 것이다.
이 문제를 해결하기 위한 본건 발명은 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물의 경화성 성분이, 이소시아네이트기와 활성 수소의 부가 반응 촉매로 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하여 제조된 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 촉매로 하여 부가 반응시킨 우레탄 (메트)아크릴레이트인 것을 특징으로 한다.
더욱 상세하게는, 상기 우레탄 (메트)아크릴레이트가, 말단에 히드록시기를 갖는 폴리에테르와 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물로부터 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하는 부가 반응으로 제조된 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 촉매로 하여 부가 반응시킨 생성물이며, 이 두가지 부가 반응에 있어서 촉매로 주석 화합물을 일체 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물이다.
또는, 상기 경화 성분인 우레탄 (메트)아크릴레이트가, 말단 또는 측쇄에 히드록시기를 갖는 폴리에스테르와 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물로부터 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하는 부가 반응으로 제조된 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 촉매로 하여 부가 반응시킨 생성물이며, 이 두가지 부가 반응에 있어서촉매로 주석 화합물을 일체 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물이다.
또는, 상기 경화 성분인 우레탄 (메트)아크릴레이트가, 말단 또는 측쇄에 히드록시기를 갖는 폴리에스테르 및 말단에 히드록시기를 갖는 폴리에테르와 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 디이소시아네이트 화합물로부터 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하는 부가 반응으로 제조된 폴리에테르·폴리에스테르 공중합 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 촉매로 하여 부가 반응시킨 생성물이며, 이 두가지 부가 반응에 있어서 촉매로 주석 화합물을 일체 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물이다.
상기한 우레탄 (메트)아크릴레이트는, 폴리에스테르 또는 폴리에테르와 (폴리에스테르 또는 폴리에테르의 히드록시기에 대하여 등몰 이상의) 이소시아네이트 화합물을 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하여 다단계 부가 반응시켜 한 분자중에 복수의 우레탄 결합을 갖는 폴리이소시아네이트 올리고머를 제조하고, 그후 이 폴리이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기에 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하여 추가로 부가 반응시켜 생성된, 부가 반응 전체에 있어서 주석 화합물을 일체 사용하지 않은 생성물도 포함하고 있다.
상술한 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트란, 에스테르의 알콕시기에 1개 이상의 히드록시기를 갖는 아크릴산 에스테르 또는 메트아크릴산 에스테르를 말한다. 구체적으로는 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메트아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메트아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 글리세롤 아크릴레이트, (메트)아크릴산과 에폭시 화합물을 반응시켜 얻어지는 β-히드록시알킬 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
말단에 히드록시기를 갖는 폴리에테르 또는 히드록시기를 갖는 폴리에스테르는 분자량 약 200 내지 5000 까지의 범위에서 선택되고, 바람직하게는 400 내지 1000 까지이다. 또한, 히드록시기를 갖는 폴리에스테르는 공업적으로는 다염기산과 글리시딜 화합물을 부가시켜 제조한다.
폴리이소시아네이트 올리고머의 제조에 사용하는 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물에는, 톨릴렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 리진 이소시아네이트 등이 있다.
본건 발명에 있어서는, 히드록시기를 포함하는 폴리에테르 또는 폴리에스테 르와 이소시아네이트 화합물과의 부가 반응 및 이 반응 생성물인 폴리이소시아네이트 올리고머와 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 부가 반응에 있어서 그 반응 촉매로 유기 아연 또는 아민 화합물 중 어느 하나를 사용하지 않으면 안된다.
일반적으로 우레탄 화합물의 합성에 있어서는, 상대 반응 속도비가 매우 높고 그 촉매 효과가 우수한 디부틸틴라우릴레이트, 디부틸틴아세테이트 등으로 대표되는 유기계 주석 화합물 또는 염화 제2 주석 등의 무기계 주석 화합물을 사용할 수 있다. 그러나, 이 유기 주석계 화합물을 사용하여 제조된 우레탄 아크릴레이트 화합물을 하드 디스크 장치 조립에 사용하면, 이 우레탄 아크릴레이트 화합물 중에 잔존하는 주석 화합물이 아웃가스 성분으로서 디스크에 부착 또는 디스크의 증착막과의 화학 반응 문제를 일으킬 가능성이 있기 때문에, 주석 화합물로 부가 반응시킨 우레탄 아크릴레이트 화합물은 사용할 수 없다.
본건 발명에서 사용하는 반응 촉매의 유기 아연으로서는 옥틸산 아연, 옥텐산 아연, 2-에틸카프론산 아연 등의 카르복실산의 아연염 화합물, 아민 화합물로서는 트리에틸아민, 디메틸시클로헥실아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 펜타메틸디프로필렌트리아민, 테트라메틸구아니딘, 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, 1,2-디메틸이미다졸, 디메틸아미노에탄올, 디메틸아미노에톡시에탄올, 트리메틸아미노에틸에탄올아민, (2-히드록시에틸)모르폴린에테르아민, N-메틸피페라진, N,N'-디메틸피페라진, N-엔도에틸렌피페라진 등을 들 수 있다.
또한, 자외선 경화성을 부여하기 위해서, 상기 반응에서 얻어진 우레탄 아크릴레이트에 벤조인에틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조페논, 히드록시벤조페 논, 벤조일벤조산메틸, 벤질디메틸케탈, 디에틸티오크산톤, 디이소프로필티오크산톤, 1-페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실-페닐케톤, 벤질, 캄포퀴논, 페난트렌퀴논, 미힐러(Michler) 케톤, 트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 등의 광증감제를 첨가하여 자외선 경화성 조성물을 제조한다.
<실시예 1>
비스페놀 A에 폴리프로필렌에테르가 부가된, 말단에 히드록시기를 갖는 폴리에테르 (상품명; "아데카폴리에테르 BPX-11", 아사히 덴까사 제조, 분자량 약 360) 36 g을 반응 촉매인 옥틸산 아연 1.0 g의 존재하에 디이소시아네이트 화합물로서 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI) 50.05 g에 첨가하여 60 내지 80 ℃에서 부가 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트 올리고머를 얻었다. 이 폴리이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기에 대하여 당량 이상의 히드록시에틸아크릴레이트 10O g을 첨가하고, 반응 촉매로서의 옥틸산 아연 0.5 g의 존재하에 60 내지 80 ℃에서 부가 반응시켜 말단에 아크릴기를 갖는 폴리에테르우레탄 아크릴레이트의 히드록시에틸 아크릴레이트 용액을 얻었다. 또한, 이 우레탄 아크릴레이트 용액 100 g에 대하여 광증감제인 1-페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온 (상품명; 다로큐아 1173, 멜크사 제조) 2 g과 충전재로 미분말 실리카분 (상품명; 아에로질 200, 닛본 아에로질사 제조) 5 g을 첨가하여 하드 디스크 장치의 하우징 케이스의 플랜지부의 가스켓용 자외선 경화성 조성물을 얻었다.
<실시예 2>
상기 실시예 1의 폴리에테르 대신에 히드록시기를 갖는 폴리에스테르 (상품명: F15-20, 아사히 덴까사 제조, 분자량 약 1000) 1OO g을, 옥틸산 아연 대신에 트리에틸렌디아민을 사용하고, 실시예 1과 동일한 조작으로 폴리에스테르우레탄 아크릴레이트를 얻었다. 이 폴리에스테르우레탄 아크릴레이트에 광증감제 (상품명: 다로큐아 1173, 멜크사 제조)와 t-부틸퍼옥시 이소프로필카르보네이트 1 g을 첨가하여 하드 디스크의 스핀들 모터에 있어서의 캡 밀봉을 고정하기 위한 혐기 경화성을 부여한 자외선 경화 조성물을 얻었다.
<하드 디스크에서의 실시>
실시예 1의 가스켓용 자외선 경화성 조성물을 하드 디스크의 하우징 케이스의 플랜지부의 한쪽면에 도포한 후 자외선 (2000 mJ)을 조사하여 플랜지부에 우레탄 아크릴레이트의 경화물로 이루어지는 가스켓이 형성된 하드 디스크 케이스를 제작하였다. 이어서, 실시예 2의 캡 밀봉 고정용 자외선 경화성 조성물을 사용하여 하드 디스크 장치의 스핀들 모터의 캡 밀봉 및 자기 헤드를 자외선 조사 및 가열 (70 ℃, 20분)로 고정하였다. 그후, 자외선 경화성 조성물을 사용하여 고정하여 하드 디스크를 조립하였다. 이 하드 디스크를 컴퓨터에 조립하여 6개월간 사용하였다. 이 기간 중, 하드 디스크 장치의 오작동은 전혀 발생하지 않았다. 또한, 이 하드 디스크를 분해하여 디스크를 꺼내고, 그 표면에 부착물이 있는지의 여부를 현미경으로 관찰한 결과, 디스크상에는 흐림 등의 부착물의 흔적조차 발견할 수 없었다.
<작용>
본건 발명의 자외선 경화성 조성물에서는, 주성분인 우레탄 아크릴레이트의 제조 공정에서 유기계 주석 화합물을 촉매로서 일체 사용하지 않기 때문에, 아웃가스 성분에 주석 화합물은 포함되어 있지 않다. 따라서, 디스크 표면에 주석 화합물이 부착되는 경우가 없으며, 디스크상의 부착물과 자기 헤드와의 충돌이나 디스크의 증착막과의 화학 반응이 일어나지 않기 때문에 하드 디스크 장치의 오작동을 방지할 수 있다.
<발명의 효과>
본건 발명의 주석 화합물을 포함하지 않는 자외선 경화성 조성물은 아웃가스의 성분을 포함하고 있지 않기 때문에 하드 디스크 장치의 하기 부품 등의 고정 또는 접합에 사용하는 것이 가능해진다.
① 하드 디스크 장치의 하우징 케이스의 패킹
② 스핀들 모터의 캡 밀봉
③ 자기 헤드의 고정
④ 기판과 커넥터와의 접합
특히, 본건 발명의 자외선 경화성 조성물로 패킹 부분을 성형한 케이스에서는 가열 공정에서 발생하는 열적인 왜곡 또는 변형이 발생하지 않기 때문에 칫수 오차로 인한 오작동을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 하드 디스크 장치의 각부 조립에 사용하는 자외선 경화성 조성물에 있어서 이 자외선 경화성 조성물의 경화성 성분은 이소시아네이트기와 활성 수소의 부가 반응 촉매로 유기 아연을 사용하여 제조된 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연을 촉매로 하여 주석 화합물의 부존재하에 부가 반응시켜 얻어진 우레탄 (메트)아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자외선 경화성 조성물의 주성분인 우레탄 (메트)아크릴레이트는 말단에 히드록시기를 갖는 폴리에테르와 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물로부터 유기 아연을 사용하여 제조된 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연을 촉매로 하여 부가 반응시켜 얻어진 생성물이며, 이 두가지 부가 반응에 있어서의 촉매로 주석 화합물을 일체 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자외선 경화성 조성물의 주성분인 우레탄 (메트)아크릴레이트는 말단 또는 측쇄에 히드록시기를 갖는 폴리에스테르와 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 화합물로부터 유기 아연을 사용하여 제조된 이소시아네이트 올리고머의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연을 촉매로 하여 부가 반응시켜 얻어진 생성물이며, 이 두가지 부가 반응에 있어서의 촉매로 주석 화합물을 일체 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자외선 경화성 조성물의 주성분인 우레탄 (메트)아크릴레이트는 말단 또는 측쇄에 히드록시기를 갖는 폴리에스테르 및 말단에 히드록시기를 갖는 폴리에테르와 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 디이소시아네이트 화합물과의 부가 반응에 의해 제조된 폴리에테르·폴리에스테르 공중합 이소시아네이트 올리고머 화합물의 이소시아네이트기와, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트의 히드록시기를 유기 아연을 촉매로 하여 부가 반응시켜 얻어진 생성물이며, 이 두가지 부가 반응에 있어서의 촉매로 주석 화합물을 일체 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 장치 조립용 자외선 경화성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 하드디스크 드라이브 하우징 케이스의 가스켓용 자외선 경화성 조성물.
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