KR101585774B1

KR101585774B1 - 방탄패널 접합방법

Info

Publication number: KR101585774B1
Application number: KR1020140072690A
Authority: KR
Inventors: 유명렬; 금장철; 이정
Original assignee: 유명렬; 금장철; 이정
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2016-01-15
Also published as: KR20150144377A

Abstract

방탄패널에 대한 가장 큰 요구사항은 방탄성능이라 할 수 있으며, 이런 이유로 오랫동안 방탄성능을 향상시키기 위한 다각적인 노력이 계속되어 왔다. 이러한 노력 중의 하나가, 기존에 유리 + 유리 구조로 접합하여 제조하던 방탄패널을 유리 + 폴리카보네이트의 구조 또는 유리와 폴리카보네이트가 여러 겹 적층되는 구조로 접합하는 것이다.
그러나, 유리와 폴리카보네이트를 접합하기 위해서는 유리 + 유리 구조에서 쓰이는 기존의 방법들(PVB필름, EVA필름, 일반적인 UV접착제를 사용하는 방법 등)을 그대로 적용해서는 안 되며, 유리와 폴리카보네이트의 접합을 위해서는 특히 폴리카보네이트의 특성을 고려한 새로운 접합방법이 요구된다.
또한 고도의 방탄성능을 구현하기 위해서는 복수 개의 유리나 폴리카보네이트를 여러 겹으로 적층할 필요가 있다. 그러나 폴리카보네이트의 자외선 투과율이 매우 낮기 때문에, 기존의 일반적인 UV접착제로는 복수 개의 폴리카보네이트를 적층한 방탄패널을 제대로 접착할 수 없다.
본 발명에서는 (1) 유리와 폴리카보네이트를 접합하기에 앞서 폴리카보네이트의 취약한 내화학성을 보완하기 위하여 폴리카보네이트에 선처리를 행함으로써, UV접착제가 폴리카보네이트의 표면을 침식시키지 않도록 보호하였고 (2) 복수 개의 폴리카보네이트가 적층되는 경우에 적용하기 위하여, 폴리카보네이트의 자외선 투과율이 상대적으로 높은 360nm 이상의 장 파장대에 효율적으로 반응하는 광 개시제를 추가한 새로운 UV접착제를 개발하는 한편, (3) 이러한 새로운 UV접착제에 맞춰 UV조사장치의 램프를 갈륨(Ga) 램프나 메탈 램프 또는 퓨전 램프(D-Bulb, V-Bulb) 등 장 파장대에서 강력한 에너지 강도를 갖는 램프로 교체하였다.
이렇게 함으로써, 기존의 접합 방법을 사용할 경우에 발생하는 크랙, 기포, 헤이즈 등을 예방하고, 이를 통해 방탄패널의 품질과 내구성을 높이고 완전한 시야확보를 보장할 수 있도록 하였다. 또한 복수 개의 폴리카보네이트를 적층할 수 있는 UV접착제를 개발함으로써, 고도의 방탄성능을 구현할 수 있도록 하였다.

Description

방탄패널 접합방법{A Method for Laminating Bullet-Proof Panel}

본 발명은, 유리와 폴리카보네이트(이하 'PC')를 사용하는 방탄패널의 접합 방법에 관한 것이다.

방탄패널에 대한 가장 큰 요구사항은 방탄성능이라 할 수 있으며, 이런 이유로 오랫동안 방탄성능을 향상시키기 위한 다각적인 노력이 계속되어 왔다. 이러한 노력 중의 하나가, 기존에 유리 + 유리 구조로 접합하여 제조하던 방탄패널을 유리 + PC의 구조 또는 1개 이상의 유리와 1개 이상의 PC가 여러 겹 적층되는 구조로 접합하는 것이다.

PC는 충격에 강하고 투명한 특성을 갖는 수지재로서, 유리보다 가볍고 에너지 흡수력이 뛰어나기 때문에 유리 + PC의 총 두께가 유리 + 유리의 총 두께보다 얇게 구성된 경우에도 방탄패널의 내충격성을 크게 향상시킬 수 있으며, 2차 피해(총탄 등이 관통되지 않았음에도 후면파쇄나 스폴링에 의해 기재의 파편이 방탄패널 내측의 인명이나 재산을 손상시키는 피해)가 발생하지 않는다. 따라서 이와 같이 유리 + PC 구조의 방탄패널을 구성하면, 유리나 필름 등으로 구성한 방탄패널에 비해 방탄성능은 더욱 뛰어난 반면, 두께가 얇고 무게도 가볍고, 광 투과도가 더 뛰어나며, 2차 피해가 발생하지 않는 방탄패널을 제조할 수 있다.

그러나, 유리와 PC를 접합할 때에는 기존의 유리 + 유리 구조에서 쓰이는 접합 방법을 그대로 적용해서는 안 되며, 유리와 유리를 접합하는 방법보다 고난도의 기술을 필요로 한다.

기존의 유리 + 유리의 접합방법으로는 (1) PVB필름을 사용하는 방법 (2) EVA필름을 사용하는 방법 (3) UV접착제를 사용하는 방법 등이 있으나, PVB필름이나 EVA필름을 사용하는 방법은 오토클레이브 내의 온도가 PC의 내열 온도(120℃)보다 높기 때문에 이 방법들을 사용하면 PC에 크랙이 발생하거나 기포나 헤이즈가 발생하고(실제로, PC는 내열온도보다 훨씬 낮은 95도 정도에서 이미 표면에 기포와 헤이즈가 발생함), UV접착제를 사용하는 방법은 UV접착제가 내화학성이 취약한 PC의 표면을 침식하여 PC에 헤이즈 현상이 발생하는 문제를 피할 수 없다.

이러한 문제들은 방탄패널의 내구성(수명)과 품질의 하락, 불투명한 시야 등의 문제를 야기하고, 내구성과 품질의 하락은 방탄성능의 하락으로 이어져 유사시에 고객의 안전을 지키지 못하고 고객이 지불한 값어치에 상응하는 기대가치를 발휘할 수 없도록 만들 수 있으며, 불투명한 시야의 문제는 테러 등이 발생한 유사시에 상황 파악 능력과 위기 대처 능력에 문제를 일으킬 소지가 있다.

PC를 방탄패널에 적용한 사례로는 [대한민국 특허 10-1038032호]와 [대한민국 특허 10-1258388호] 등이 있다. 전자의 특허는 보강층(200)에 PC를 사용하였는데(도1 참고), 기재층(100)과 PC를 접합하는 바람직한 방법으로 90~140℃에서 작동하는 오토클레이브를 사용하기 때문에, 고열로 인해 PC에 크랙, 기포, 헤이즈 등이 발생하는 문제를 피할 수 없다. 후자의 특허는 유리와 PC를 접합하기 위한 방법으로 PVB, EVA 등의 접합필름이나 UV접착제를 사용하는데(도2 참고), 이 역시 앞에서 열거한 문제점들(접합필름은 크랙, 기포, 헤이즈 등이 발생하고, UV접착제는 PC의 취약한 내화학성에 의해 헤이즈가 발생)을 피할 수 없다.

또한 PC를 사용한 방탄패널에서 반드시 해결해야 할 또 하나의 문제점은, 고도의 방탄성능을 구현하기 위해서는 복수 개의 유리나 특히 복수 개의 PC를 여러 겹으로 적층할 필요가 있지만, PC의 자외선 투과율이 매우 낮기 때문에 기존의 일반적인 UV접착제로는 복수 개의 PC를 적층한 방탄패널을 제대로 접합할 수 없다는 점이다. 상기의 [대한민국 특허 10-1038032호]와 [대한민국 특허 10-1258388호]는 모두 복수 개의 PC를 적층할 수 있는 구조이나, 일반적인 UV접착제를 사용하기 때문에 복수 개의 PC를 적층할 경우에는 충분한 접착력을 얻을 수 없다.

최근에 방탄패널의 방탄성능을 향상시키기 위한 다각적인 노력 중의 하나로, 유리 + PC 구조의 방탄패널이 꾸준히 연구되고 있지만, 유리와 PC를 제대로 접합하는 기술은 아직 미흡한 수준에 머물고 있으며, 이러한 이유로 유리 + 유리 구조의 접합방법을 유리 + PC 구조의 접합에 그대로 적용하려다 상용화 단계에서 많은 문제(크랙, 기포, 헤이즈 현상 등)를 겪고 있다.

또한 보다 우수한 방탄성능을 구현하기 위해서는 복수 개의 PC를 적층할 필요가 있으나, PC의 자외선 투과율이 유리 등 다른 기재에 비해서 낮기 때문에(특히 단파장대의 자외선에서는 매우 낮기 때문에) 기존의 일반적인 UV접착제로는 충분한 접착력을 얻을 수 없다. 참고로 기존의 UV접착제는 PC의 접합에 적합하도록 특화된 것이 없으며, 대부분 PC의 자외선 투과율이 극히 낮은 단파장대에서 반응하도록 제조되어 있다. 또한, 순수한 기재로서의 PC는 자외선을 제대로 차단하지 못하고, 자외선에 의해 손상되어 황변현상이나 백화현상, 내부의 크랙 등이 발생하는 기재이나, 이러한 문제점을 보완하기 위해 현재 시중에 유통되는 대부분의 PC는 제조 단계에서 자외선 차단 성분을 배합하여 제조하며, 따라서 실제 유통되는 PC는 자외선 차단율이 상당히 높기 때문에 기존의 UV접착제를 사용하면 충분한 접착력을 얻을 수 없다.

본 발명은 유리와 PC를 사용한 방탄패널에 있어서, (1) 유리와 PC를 접합함에 있어서 방탄패널의 시야확보와 품질, 내구성 등에 치명적인 결함을 발생시키는 크랙, 기포, 헤이즈 등을 예방하고 (2) 복수 개의 PC를 적층하는 경우에도 충분한 접착력을 얻을 수 있는 새로운 UV접착제를 개발하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 해결하려는 두 가지 과제 중에서 (1) 첫째 크랙, 기포, 헤이즈 등을 예방하기 위해서는 PC에 고열을 가하는 방법들(오토클레이브를 사용하는 방법들)은 사용해선 안 된다. 결국 기존의 방법들 중에서는 UV접착제를 사용하는 방법만 남는데, 일반적인 UV접착제는 내화학성이 취약한 PC의 표면을 침식하여 헤이즈 현상을 발생시킨다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 UV접착제를 주입하기 전에 PC의 내화학성을 보강해주기 위한 별도의 방법이 필요하다. (2) 둘째 복수 개의 PC를 적층할 경우에도 충분한 접착력을 얻을 수 있는 새로운 UV접착제를 개발하기 위해서는, 특히 단파장대에서 미미한 양의 자외선만 투과시키는 PC의 특성을 감안하여 PC에 충분한 양의 자외선이 투과되도록 할 수 있는 방법을 강구할 필요가 있다.

본 발명에서는 (1) 유리와 PC를 접합하기에 앞서 PC의 취약한 내화학성을 보완하기 위하여 PC에 선처리를 행함으로써, UV접착제가 PC의 표면을 침식시키지 않도록 보호하였고 (2) 복수 개의 PC가 적층되는 경우에 적용하기 위하여, PC의 자외선 투과율이 상대적으로 높은 360nm 이상의 장 파장대에 효율적으로 반응하는 광 개시제를 추가한 새로운 UV접착제를 개발하는 한편, (3) 이러한 새로운 UV접착제에 맞춰 UV조사장치의 램프를 장 파장대에서 강력한 에너지 강도를 갖는 램프로 교체하여 유리와 PC를 접합하였다.

본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 유리와 PC의 접합 시에 발생하던 크랙, 기포, 헤이즈 등의 문제를 예방하였고,

둘째, 이를 통해 방탄패널의 완전한 시야확보를 가능하도록 함으로써, 위기상황에서 신속하고 적절한 대처가 가능하도록 하였으며,

셋째, 크랙, 기포, 헤이즈 등을 해결함으로써 방탄패널의 수명과 품질을 보장할 수 있도록 하였으며,

넷째, 이와 같이 비교적 고가인 방탄패널의 수명을 늘려줌으로써, 사용자들의 경제적 손실을 줄이는 효과도 기대할 수 있다.

다섯째, 복수 개의 PC를 적층한 경우에도 우수한 접착력을 보장함으로써, 보다 우수한 방탄성능을 보유한 방탄패널의 제조가 가능하도록 하였다.

제1도는 [대한민국 특허 제10-1038032호]의 대표도
제2도는 [대한민국 특허 제10-1258388호]의 대표도
제3도는 본 발명의 대표도
제4도는 UV 접착제의 유출 방지를 위한 유출방지장치를 설치한 예시도
제5도는 청구항 2와 관련된 도면(PC가 1개만 쓰일 경우)
제6도는 청구항 1과 관련된 도면(PC가 2개 이상 쓰일 경우)

본 발명에 대한 설명에서, 기술적 용어와 과학적 용어를 포함한 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 (1) 유리와 PC를 접합하기에 앞서 PC의 취약한 내화학성을 보완하기 위하여, PC에 선처리를 행함으로써 UV접착제가 PC의 표면을 침식시키지 않도록 보호하였고 (2) 복수 개의 PC가 적층되는 경우에 적용하기 위하여, PC의 자외선 투과율이 상대적으로 높은 360nm 이상의 장 파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광 개시제를 추가한 새로운 UV접착제를 개발하는 한편, (3) 이러한 새로운 UV접착제에 맞춰 UV조사장치의 램프를 장 파장대에서 강력한 에너지 강도를 갖는 램프로 교체하여 유리와 PC를 접합하였다.

또한, 이런 해결책들을 적용하여 방탄패널을 제조할 때에는, UV접착제에 의해 PC 표면이 침식되지 않도록 PC에 코팅을 하는 선처리 단계; UV접착제가 흘러내리지 않도록 유리 또는 PC의 가장자리 또는 측면에 유출 방지 장치를 설치하는 UV접착제 유출 차단 단계; 360nm 이상의 장 파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광 개시제 성분을 추가한 UV접착제를 유리와 PC의 접합면에 주입하는 접착제 주입 단계; UV접착제가 주입된 유리와 PC를 UV 조사장치 내에 넣고 자외선을 조사하는 접합 단계; 등의 단계를 진행하였다.

본 발명의 구체적인 내용은 도3을 중심으로 설명하기로 한다.

첫째 단계인 선처리 단계의 목적은 PC의 취약한 내화학성을 보완하기 위한 것으로, PC의 표면에 UV접착제가 직접 닿음으로써 PC를 침식시켜 PC에 헤이즈 현상이 발생하는 일을 예방하는 것이 그 목적이라 할 수 있다. 이러한 목적을 가장 용이하게 달성할 수 있는 해법 중의 하나는 PC에 코팅을 하는 것이다. 그러나 단순히 침식방지의 목적에만 치중해서 일반적인 코팅 방법들(예: 하드 코팅, 대전방지 코팅, 왁스코팅, 유리막 코팅, UV코팅, 라미네이팅, 써멀코팅 등)을 임의로 적용하면, 내화학성이 취약한 문제는 해결할 수 있지만 또 다른 문제를 유발한다. 이러한 일반적인 코팅 방법들은 표면의 경도를 높이고 표면 밀도를 증가시키기 때문에 PC와 유리의 접착력을 떨어뜨리며, 결국 방탄패널은 제대로 접합이 되지 않거나 박리가 되어 제품으로서의 가치를 상실하게 된다. 또한 이러한 코팅 방법들은 본질적으로 마감 처리용이기 때문에, 코팅 후에 다음 단계(예: 유리와 접합하는 단계)가 올 수 있다는 전제를 갖지 않으므로, 이러한 코팅의 결과로 PC와 유리의 접착력이 떨어지는 것은 일면 당연하다고 볼 수 있다.

따라서, PC의 표면에 임의의 코팅을 함으로써 단순히 PC의 취약한 내화학성만 해결하려고 해서는 안 되며, (1) 코팅으로 인해 접착력에 문제를 발생시킬 정도로 표면의 경도나 밀도를 높이지 않는 코팅, 그리고 (2) 마감 처리용이 아닌 중간 단계에 속하는 코팅 방법을 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 요구조건에 부합되는 가장 바람직한 코팅 방법 중의 한 예가 프라이머 코팅으로, PC 표면의 경도나 밀도를 크게 높이지 않으면서도 UV접착제가 PC 표면을 침식하지 않도록 보호할 수 있다. 프라이머 코팅의 일반적인 방법으로는 스프레이, 롤코터, 슬롯다이 등이 있으며, 대면적에도 적용할 수 있는 스프레이 코팅이 바람직하지만, 사이즈에 따라서는 롤코터나 슬롯다이도 가능하다. 스프레이 방식에서는 (1) PC 표면의 이물질을 제거하고, (2) 전처리액을 균일하게 스프레이 하고, (3) 온도 등을 올려주어 휘발성 유기용제를 제거한 후, (4) UV 조사장치를 이용하여 경화시키는 순서로 진행한다. 여기에서는 편의상 프라이머 코팅을 위주로 설명하였지만, 본 발명은 특정 코팅방법에 국한되지 않으며, PC의 내화학성을 개선하되 PC 표면의 경도나 밀도를 접착력에 문제가 발생할 정도로 높이지 않고, 마감 처리용이 아니라 중간 단계에 속하는 코팅 방법이라면 무엇이든 적용 가능하다.

두번째 단계인 UV접착제 유출 차단 단계에서는 UV접착제가 유리나 PC 등 접합하려는 기재들의 테두리 밖으로 흘러내리지 않도록 하기 위해 유리나 PC 등 기재의 테두리에 유출방지장치를 설치한다. 이러한 유출방지장치의 바람직한 예로는 아크릴 폼 테이프 등의 양면 테이프가 있으며, 이와 같이 유출방지장치가 양면 테이프일 경우의 바람직한 두께는 0.5mm ~ 2mm 정도, 바람직한 폭은 0.5cm~ 1cm 정도이다.

이와 같이 유출방지장치를 설치하지 않거나, 유출방지장치가 부실하여 UV접착제가 흘러내리는 경우에는 다양한 문제를 일으키는데, (1) UV접착제가 유출되어 접착제의 양이 부족할 경우에는, 접착제가 고르게 주입되지 않아 일부는 오목렌즈처럼 보이고 일부는 볼록렌즈처럼 보여서 시야를 혼란스럽게 할 수도 있고 (2) 고르게 주입되지 않은 UV접착제 때문에 방탄성능이 불균형을 이룰 수 있으며 (3) 흘러내린 만큼 UV접착제의 낭비를 초래하고 (4) 흘러내린 UV접착제를 닦아내는 번거로움이 발생하며 (5) UV접착제를 잘못 닦아내는 경우에는 UV접착제가 PC 표면을 침식시켜 헤이즈 현상을 초래할 수도 있다.

이러한 문제를 예방하기 위해서는, 도4의 a와 같이 유리나 PC 등 기재의 테두리 중 최소한 1개 면 이상에 유출방지장치를 설치한 후, 필요에 따라 도4의 b와 같이 유리와 PC의 접착면의 측면에도 유출방지장치를 추가로 설치하는 것이 바람직하다.

세번째 단계인 접착제 주입 단계에서는 360nm 이상의 장 파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광 개시제 성분을 추가한 새로운 UV접착제를 PC와 유리의 접합면에 주입한다. PC의 자외선 투과율은 PC의 두께에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 단파장대(UVA. 320~390nm)에서는 거의 0% 수준이고, 장파장대(UVV. 390~445nm)에서는 40~60% 정도로, 장파장대에서 매우 높은 투과율을 나타낸다(표1 참고). 또한 투과율만 보면 수은 램프도 장파장대에서 높은 투과율을 보이지만, 광량 면에서는 갈륨 램프의 60% 미만이므로, 갈륨 램프, 메탈 램프, 퓨전 램프 등 장파장대에서 강력한 에너지 강도를 갖는 램프가 보다 바람직하다. 따라서, 복수 개의 PC가 적층되는 방탄패널에서도 충분한 접착력을 얻기 위해서는, PC의 자외선 투과율이 월등하게 높은 장파장대에서 사용 가능한 UV접착제를 개발하고, 이에 맞춰 UV조사장치의 램프 역시 장파장대에서 강력한 에너지 강도를 갖는 램프를 사용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다(표1의 투과율은 아무 기재도 없는 상태(No Material)의 투과율을 100으로 산정했을 때의 상대적 수치이며, 대한민국 내에서 PC 시장 점유율이 가장 높은 바이엘社의 PC제품인 Makrolon으로 실험한 데이터이다)

	No Material				유리				PC(5T)				PC(10T)
램프	Hg		Ga		Hg		Ga		Hg		Ga		Hg		Ga
파장	UVA	UVV	UVA	UVV	UVA	UVV	UVA	UVV	UVA	UVV	UVA	UVV	UVA	UVV	UVA	UVV
광량(mj/㎠)	380	353	450	602	236	282	274	466	2	164	2	371	0	145	0	244
투과율(%)	100	100	100	100	62	80	61	77	0.3	61	0.3	63	0	41	0	41

이러한 점에 착안하여, 본 발명에서는 복수 개의 PC를 적층한 경우에도 충분한 접착력을 얻을 수 있도록(도6의 a 및 b와 같이 자외선 투과율이 유리보다 낮은 PC 측에서 자외선을 조사해야 할 경우에도 충분한 접착력이 나오도록) 360nm 이상의 장파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광 개시제를 추가한 새로운 UV접착제 조성물을 개발하였다.

본 발명에서 개발한 UV접착제 조성물에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 UV접착제 조성물은 올리고머로서 우레탄(메타)아크릴레이트를 사용한다. 우레탄(메타)아크릴레이트는 연질로서 부착력 및 내충격성은 양호하나, 접합층의 인장력이 크게 떨어져 외부 압력이나 충격에 의해 쉽게 균열이 생기는 문제점이 있으므로, 본 발명의 UV접착제 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머를 혼합 사용함으로써 올리고머의 단점을 보완하고 장점을 극대화하였다.

여기서, 올리고머는 UV접착제 조성물의 총중량에 대하여 1~40중량%로 사용될 수 있다. 올리고머가 40중량%보다 많으면 조성물의 점도가 너무 높아지고 인장력이 떨어져 내충격성이 불량해지고, 1중량%보다 적으면 부착력이 불량해진다.

본 발명의 UV접착제 조성물에 포함되는 모노머로는 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸(메타)아크릴레이트, N-비닐카프로락탐, N-비닐피롤리돈, t-부틸(메타)아크릴레이트, t-옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타디엔(메타)아크릴레이트, 디아세톤(메타)아크릴아마이드, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 보닐(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 사이크로헥실(메타)아크릴레이트, 스티어릴(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 에폭시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 이소부톡시(메타)아크릴아마이드, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴(메타)아크릴레이트, 트리사이클로데카닐(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시 에틸(메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 바람직하고, 다관능성 모노머로는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리사이크로데칸디메탄올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 중에서 적어도 하나의 모노머가 사용될 수 있다.

모노머는 UV접착제 조성물의 총중량에 대하여 1~60중량%가 포함될 수 있다. 모노머가 60중량%보다 많으면 경화도막의 강도가 너무 낮아지고 경화도가 떨어져 내한열성이 불량해지는 문제가 있고, 1중량%보다 적으면 부착력이 불량해진다.

본 발명의 UV접착제 조성물은 360nm 이상의 장 파장대에서 효율적으로 반응하는 광개시제를 포함하여 구성된다. 이러한 광개시제로는 (1-6-η-쿠멘) (η-시클로펜타디에닐)철 (1+) 헥사플루오로포스페이트 (1-), 1-(4-이소프로필-페놀)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐포스핀 옥사이드, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-(4-모르포닐)-1-프로판온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄온-1, 2-클로로티오크산톤, 3-메틸아세토페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 4-클로로벤조페논, 미힐러스 케톤, 벤조인에틸에테르, 벤조인프로필에테르, 벤조페논, 벤즈알데히드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀 옥사이드, 안트라퀴논, 이소프로필티오크산톤, 캠포르퀴논, 티오잔톤 등이 있으며, 이러한 광개시제 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한 단파장대에서 반응하는 광개시제와 혼합하여 사용할 수도 있다.

여기서, 광 개시제는 UV접착제 조성물의 총중량에 대하여 0.1~10중량%가 포함될 수 있다. 만약 광 개시제의 첨가량이 0.1중량%보다 적으면 경화성이 저하되어 생산성이 떨어지고, 10중량%보다 많으면 가격이 상승하고 다른 성분의 첨가량이 감소되어 물성이 저하된다.

본 발명의 UV접착제 조성물은 총중량에 대하여 실란 커플링제, 인에스테르아크릴레이트, 열중합 금지제, 평활제, 계면활성제, 소포제 등의 첨가제를 0.1 내지 5중량%를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 360nm 이상의 장 파장대에서 효율적으로 반응하는 광 개시제 0.1~10중량%를 올리고머 1~40중량%, 모노머 1~60중량%, 첨가제 0.1~5중량% 등과 혼합하여 UV접착제 조성물을 제조하였다.

이하에서, 본 발명을 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

[실시예 1]
360nm 이상의 장 파장대에서 효율적으로 반응하는 광 개시제 10중량%를 올리고머 25중량%, 모노머 60중량%, 첨가제 5중량% 등과 혼합하여 UV접착제 조성물을 제조하였으며, 이 조성물을 프라이머 코팅을 행한 PC 1개와 유리 1개의 접착에 사용하였다. 또한 갈륨램프를 장착한 UV조사장치를 사용하여 PC 측에서 자외선을 조사하였다.

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[실시예 2]
360nm 이상의 장 파장대에서 효율적으로 반응하는 광 개시제 5중량%를 올리고머 30중량%, 모노머 60중량%, 첨가제 5중량% 등과 혼합하여 UV접착제 조성물을 제조하였으며, 이 조성물을 프라이머 코팅을 행한 PC 1개와 유리 1개의 접착에 사용하였다. 또한 갈륨램프를 장착한 UV조사장치를 사용하여 PC 측에서 자외선을 조사하였다.

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[비교예 1]
선처리를 행하지 않은 PC 1개와 유리 1개의 접합에, 일반적인 UV 접착제를 사용하였으며, 수은램프를 장착한 UV조사장치를 사용하여 PC 측에서 자외선을 조사하였다.

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[비교예 2]
일반적인 하드 코팅을 행한 PC 1개와 유리 1개의 접합에, 일반적인 UV 접착제를 사용하였으며, 수은램프를 장착한 UV조사장치를 사용하여 PC 측에서 자외선을 조사하였다.

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[비교예 3]
선처리를 행하지 않은 PC 1개와 유리 1개의 접합에, 실시예1에서 조성한 UV 접착제 조성물을 사용하였으며, 갈륨램프를 장착한 UV조사장치를 사용하여 PC 측에서 자외선을 조사하였다.

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상기와 같은 실시예1, 실시예2, 비교예1, 비교예2, 비교예3 등에 의해 접합된 방탄패널에 대하여, 헤이즈 발생 여부와 충격에 의한 박리 여부, 총격에 의한 박리 여부 등을 측정하였다.

헤이즈 발생 여부는 접합 전에 육안으로 1차 측정하고, UV조사장치에서 접합 후 10분이 경과한 후에 2차로 측정하였다. 충격에 의한 박리 여부는 성인 남성이 해머나 망치로 내리치면 충분히 파괴될 정도의 두께(PC 5T 1개와 유리 5T 1개를 접합)로 제조한 방탄패널에 충격을 가해서 파괴한 후, 유리와 PC의 접합면이 박리되는 지의 여부를 측정하였다(파괴되더라도 박리되지 않아야 충분한 접착력을 갖는 것으로 판단). 총격에 의한 박리 여부는 38구경 권총에 보통탄(납탄)을 장착하고 5미터 거리에서 조준 사격한 후 방탄패널의 관통 여부와 무관하게 유리와 PC의 접합면이 박리되는 지의 여부를 측정하였다. 충격에 의해 박리되는 방탄패널은 총격에 의해서도 박리되는 것이 당연하지만, 확실한 검증을 위해 충격 실험과 총격 실험을 병행하였다. 상기의 모든 실시예와 비교예는 PC 측에서 자외선을 조사하였으며, 이때 충분한 접착력이 나오는지의 여부는 충격에 의한 박리 여부와 동일한 방법(파괴 후 박리 여부 확인)으로 판단하였다.

이러한 측정의 결과를 다음의 표2에 나타내었다.

	선처리	헤이즈 발생	충격에 의한 박리	총격에 의한 박리	PC 측에서 조사 시의 도막 형성 여부
실시예1	○	×	×	×	○
실시예2	○	×	×	×	○
비교예1	×	○	×	×	×
비교예2	하드코팅	×	○	○	×
비교예3	×	○	×	×	○

한편 접착제 주입 단계에서 주입하는 접착제의 적정 두께는, 이전 단계인 UV접착제 유출 차단 단계에서 설치한 아크릴 폼 테이프 등 유출방지장치의 높이와 비슷하도록 하는 것이 바람직하며, UV접착제의 양이 부족할 경우에는 기포가 발생하고 결과적으로 박리될 수 있어서, 방탄패널의 수명에 치명적인 문제를 일으킬 수 있다.

일반적으로 기포가 발생하는 원인은 (1) 주입된 UV접착제의 양이 부족할 경우와 (2) 충분한 UV접착제를 주입했으나 UV접착제가 유출되어 부족하게 된 경우, (3) 정량 주입기 내의 펌프에 공기가 유입되어 UV접착제에 공기가 포함된 경우 등으로 구분할 수 있다. (1)의 경우는 충분한 양의 접착제를 주입함으로써 해결할 수 있고, (2)의 경우는 유출방지장치를 제대로 설치함으로써 해결할 수 있으며, (3)의 경우에는 공기가 포함되어 발생한 기포를 UV접착제와 함께 흘려 보내고 다시 충분한 UV접착제를 주입함으로써 해결할 수 있다.

넷째 단계인 접합 단계는 접착제가 주입된 PC와 유리를 UV 조사장치 내에 넣고 자외선을 조사하는 단계로서, 본 발명에서는 360nm 이상 장 파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광개시제를 UV접착제에 추가한 것의 연장선 상에서, 일반적인 UVA 램프나 수은 램프를 360nm 이상의 장 파장대에서 높은 에너지 강도를 갖는 램프로 대체하였다. 현재 이러한 램프의 예로서는 갈륨 램프, 메탈 램프, 퓨전 램프(D-Bulb, V-Bulb) 등이 있으나, 본 발명의 취지는 이러한 예에 국한되지 아니한다. 이와 같이 UV조사장치의 램프를 교체함으로써, 10T의 PC의 경우 40% 내외의 자외선이 투과될 수 있으며, 이로 인해 복수 개의 PC가 적층되어 PC 측면에서 자외선을 조사해야 할 경우에도 충분한 접착력을 얻을 수 있다.

참고로 복수 개의 PC를 적층한 방탄패널의 경우에도, 모든 기재들을 한꺼번에 접합하는 것이 아니라, 1개의 접합면(1개의 유리와 1개의 PC) 단위로 개별적으로 접합하여 점차적으로 적층하면 되므로, 도6의 a 및 b와 같이 복수 개의 PC를 적층하더라도 자외선 투과율이 점차적으로 0에 수렴하는 일은 발생하지 않으며, 표1에서 본 바와 같은 40% 내외의 투과율을 늘 유지할 수 있다.

또한, 도5에 예시된 것처럼 1개의 유리와 1개의 PC만 접합하거나, 유리의 개수와 무관하게 단 1개의 PC만 접합하는 방탄패널의 경우에는, 자외선 투과율이 상대적으로 높은 유리 측에서 자외선을 조사하면 되므로, 굳이 360nm 이상의 장 파장대에서 효율적으로 반응하는 광 개시제가 추가된 본 발명의 UV접착제를 주입하지 않아도 접착이 가능하다. 이 경우에는, 청구항 2와 같이 UV접착제에 의해 PC 표면이 침식되지 않도록 PC에 코팅을 하는 선처리 단계; UV접착제가 흘러내리지 않도록 유리 또는 PC의 가장자리 또는 측면에 유출방지장치를 설치하는 UV접착제 유출 차단 단계; 일반적인 UV접착제를 유리와 PC의 접합면에 주입하는 접착제 주입 단계; UV접착제가 도포된 유리와 PC를 UV 조사장치 내에 넣고 자외선을 조사하는 접합 단계; 등을 진행함으로써 유리와 PC를 접합할 수 있다. 다만, 이때 선처리 단계의 코팅 방법은 (1) PC의 내화학성을 개선하되 PC 표면의 경도나 밀도를 접착력에 문제가 발생할 정도로 높이지 않고, (2) 마감 처리용이 아니라 중간 단계에 속하는 코팅 방법이라야 한다.

이와 같이 본 발명에서는 (1) 유리와 PC를 접합하기에 앞서 PC의 취약한 내화학성을 보완하기 위하여, PC에 선처리를 행함으로써 UV접착제가 PC의 표면을 침식시키지 않도록 보호하였고 (2) 복수 개의 PC가 적층되는 경우에 적용하기 위하여, PC의 자외선 투과율이 상대적으로 높은 360nm 이상의 장 파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광 개시제를 추가한 새로운 UV접착제를 개발하는 한편, (3) 이러한 새로운 UV접착제에 맞춰 UV조사장치의 램프를 장 파장대에서 강력한 에너지 강도를 갖는 램프로 교체하여 접합함으로써, PC를 사용하는 방탄패널의 제조 상에서 발생할 수 있는 크랙, 기포, 헤이즈 현상 등을 예방하였고, 복수 개의 PC를 적층하는 방탄패널의 제조 시에도 충분한 접착력을 확보할 수 있도록 하였다.

(10) 유리 (30) 외측 나노세라믹 필름 (31) 내측 나노세라믹 필름 (40) 폴리카보네이트 (50) 유출 방지 장치 (100) 기재층 (120) 접합필름 (200) 보강층

Claims

UV접착제에 의해 폴리카보네이트의 표면이 침식되지 않도록 폴리카보네이트에 코팅을 하는 선처리 단계;
UV접착제가 흘러내리지 않도록 유리 또는 폴리카보네이트의 가장자리 또는 측면에 유출방지장치를 설치하는 UV접착제 유출 차단 단계;
360nm 이상의 장 파장대의 자외선에 효율적으로 반응하는 광개시제 성분을 추가한 UV접착제를 폴리카보네이트와 유리의 접합면에 주입하는 접착제 주입 단계;
UV접착제가 주입된 폴리카보네이트와 유리를 UV 조사장치 내에 넣고 자외선을 조사하는 접합 단계;를 포함하며,
상기의 선처리 단계는 UV경화형 코팅 방법으로서 (1) 폴리카보네이트의 내화학성을 개선하되 폴리카보네이트와 유리의 접착에 문제를 일으킬 정도로 폴리카보네이트 표면의 경도나 밀도를 높이지 않으며, (2) 마감 처리용이 아닌 중간 단계에 속하는 코팅 방법인 것을 특징으로 하는 방탄패널 접합 방법
UV접착제에 의해 폴리카보네이트의 표면이 침식되지 않도록 폴리카보네이트에 코팅을 하는 선처리 단계;
UV접착제가 흘러내리지 않도록 유리 또는 폴리카보네이트의 가장자리 또는 측면에 유출방지장치를 설치하는 UV접착제 유출 차단 단계;
UV접착제를 폴리카보네이트와 유리의 접합면에 주입하는 접착제 주입 단계;
UV접착제가 주입된 폴리카보네이트와 유리를 UV 조사장치 내에 넣고 자외선을 조사하는 접합 단계;를 포함하며,
상기의 선처리 단계는 UV경화형 코팅 방법으로서 (1) 폴리카보네이트의 내화학성을 개선하되 폴리카보네이트와 유리의 접착에 문제를 일으킬 정도로 폴리카보네이트 표면의 경도나 밀도를 높이지 않으며, (2) 마감 처리용이 아닌 중간 단계에 속하는 코팅 방법인 것을 특징으로 하는 방탄패널 접합 방법
올리고머 1 내지 40중량%;
모노머 1 내지 60중량%;
360nm 이상의 장 파장대의 자외선에 반응하는 광 개시제 0.1 내지 10중량%;
첨가제 0.1 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 접착제 조성물
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