KR950004478B1 - 저융점 접착용 유리조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저융점 접착용 유리조성물

본 발명은 저온에서도 접착이 가능한 저융점 접착용 유리조성물에 관한 것으로서, 특히 VCR, 전제렌지 등의 디스플레이로 사용되는 각종 형광 표시관의 제작시 유리와 유리를 접착하는데 매우 유용한 저융점 접착용 유리조성물에 관한 것이다.

일반적으로 저융점 유리조성물은 모유리 분말과 저열팽창성 내화물인 휠러로 구성되어 있는데, 종래에는 모유리 조성으로 PbO-B₂O₃계의 저융점, 저연화점 모유리를 사용하였고, 휠러로서는 산화납과 이산화티탄을 1 : 1의 몰비로 혼합하여 1300℃ 부근에서 합성시킨 티탄산납(PbTiO₃)을 사용하였다.

그러나, 상기한 종래의 유리조성물은 연화점이 낮아서 형광 표시관 제작시 배기 공정에서 높은 열이 가해지게 되면 유리조성물의 점도가 급격히 낮아짐에 따라 유동성이 증가하여 접착부위에서 흘러내리는 현상을 보였다. 따라서, 이와 같은 현상을 방지하기 위하여서는 배기온도를 접착된 유리조성물에 영향을 주지 않는 350℃ 이하의 저온으로 유지할 수 밖에 없었는 바, 이럴 경우에는 그 배기 온도가 진공 배기에 요구되는 공정 작업 온도보다 낮기 때문에 형광 표시관의 내부가 충분한 진공 상태가 되지 못하며, 또 접착 강도가 낮아 사용중 공기누출(Leakage)의 발생으로 진공이 파괴되어 배기후에 완성된 형광 표시관의 휘도가 급격히 떨어지는 등의 결점이 있었다.

또한 접합하고자 하는 형광 표시관용 유리(소다라임 실리카 유리)와 종래에 사용되어온 접착 조성물과의 열팽창계수의 차이가 비교적 크기 때문에 접착후 상호간의 열특성차로 인한 내부 응력 증가로 인해 크랙이 발생되기 쉬운 결점이 있었다.

이와 같은 결점을 보완하고자 조성물의 열팽창계수를 조절한 목적으로 휠러로서 PbTiO₃를 사용하였으나, 이런 경우에는 조성물의 접착 강도가 낮아지는 또 다른 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래와는 달리 비교적 높은 연화점을 가질 뿐 아니라 열팽창계수도 피접착 유리와 동일한 값을 가지며 접착 강도도 우수한 저융점 접착용 유리조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 저융점, 저연화점의 PbO-B₂O₃계 모유리와 휠러로 이루어진 저융점 접착용 유리조성물에 있어서, (1) 모유리로서 PbO 80∼90중량%, B₂O₃5∼15중량%, SiO₂0.5~10중량% 및 Al₂O₃0.5∼8중량%로 조성된 유리 분말 60~95중량%와 (2) 저열팽창성 내화물 첨가제인 지르콘 휠러 50∼40중량%로 이루어진 접착용 유리조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 조성물은 종래의 PbO-B₂O₃계 유리에서 보조성분으로 ZnO를 사용였는데, ZnO의 양이 많아지면 유리가 실투하는 경향이 있으며, 또한 적절한 유동성을 지니면서 동시에 높은 연화점을 지니는 특성을 유리에 부여하는데는 한계가 있어 ZnO 대신에 접착용 유리조성물의 조성중에 SiO₂와 Al₂O₃를 상기와 같은 조성비로 첨가하므로써 접착에 요구되는 유동성을 유지하면서 모유리의 연화점을 10℃ 이상 향상시킨 것이다.

따라서, 본 발명의 유리조성물은 그 연화점이 350℃ 이상이고, 실온에서 300℃ 까지 측정한 열팽창계수가 70∼95×10^-7/℃이다.

한편, 본 발명에서 제조되는 모유리의 열팽창계수는 약 110∼120×10^-7/℃이기 때문에 피접착부인 소다라임 실리카 유리와 열적인 경합을 이루게 하기 위해 휠러를 첨가 사용되는데, 특히 종래에 휠러로 사용되었던 고가의 티탄산납보다 접착 강도도 훨씬 뛰어나고 가격도 저렴한 천연산 지르콘을 사용함으로써 특성을 향상시킴과 아울러 원가절감도 기대할 수 있게 되었다.

한편, 본 발명에 따른 조성 성분은 상기와 같은 범위로 조성시키는 것이 좋은데, 상기의 조성 성분중에서 PbO는 조성물의 융점을 낮게 해주는 성분이지만 그 함량이 모유리 분말 조성 성분중에서 90중량% 이상 사용되면 유리화가 되지 않으면 유동성이 지나치게 커지게되고, 80중량% 보다 적은량으로 사용되면 용융 온도와 연화점이 높아져서 바람직하지 않다.

또한 유리화의 필수 성분인 망목구조 형성체로 작용하는 B₂O₃는 그 함량이 과다하면 점도가 증가하여 유동성이 나빠지고 과소하면 연화점이 너무 높아져서 저온에서의 접착이 곤란하게 된다. 내화물 휠러인 지르콘은 특성 조성재로서 사용되는데, 그 사용량이 과다하면 열팽창이 적어지고 과소하면 유동성이 커지므로 5∼40중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서는 보조성분으로 SiO₂와 Al₂O₃를 사용하는데, 이중에서 SiO₂는 내산성, 내약품성을 증가시키는 역할을 하는 것으로서 과다하면 연화점자 점도가 증가되어 내산성과 내약품성을 저하시키고, 과소하면 연화점의 상승효과가 없게 되는 문제가 있다. 또 Al₂O₃는 조성물중에서 유리의 강도 및 내구성을 증가시키는 이유로 첨가 사용되는 바, 그 사용량이 적으면 효과가 없고 지나치게 많게 되면 유리의 연화점이 높아져서 저온에서 접착이 안되는 문제가 있으므로 좋지 않게 된다.

한편, 본 발명에서의 상기 조성의 유리 분말은 110μm 이하의 입도인 것을 사용하는 것이 본 발명품의 피접착제상의 도포에 있어 작업성이 용이해지는 점에서 좋다. 또한, 상기 유리분말과 혼합 조성되는 휠러는 50μm 이하의 입도를 갖는 것을 사용하는 것이 접착력을 강화시킬 수 있으며, 완성품의 사용상에 있어 열적 팽창에 기인한 내부응력을 작게하는 등의 효과를 주게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따라 제조된 저융점 유리조성물은 저온에서 접착이 가능하면서도 비교적 높은 연화점을 지니며, 피접착제와 동일한 수준의 열팽창계수를 가지면서 접착 특성도 뛰어난 것으로서, 특히 VCR 또는 전자렌지 등에서 디스플레이로 사용되는 형광 표시관의 유리와 유리를 접착하는데 매우 유용하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1∼7

산화납(PbO), 무수붕산(B₂O₃), 규산(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃)을 다음표 1에 나타낸 바와 같은 각각의 목표 조성비로 혼합하여 백금도가니에 넣고 분당 10℃로 승온시켜 1000℃의 온도를 유지하면서 60분 동안 용융시켰다.

이렇게 용융된 유리물을 판상으로 성형하고 볼밀로 3시간 동안 직경 110μm 이하로 분쇄하였다.

한편, 내화물 휠러인 지르콘(ZrSiO₄)은 볼밀로 직경 50μm 이하가 되도록 분쇄한 후 600℃에서 하소 작업을 하여 지르콘 중에 함유되어 있는 수분, 먼지, 철분 및 기타 알카리 금속 등의 불순물을 제거하였다.

상기의 방법으로 제조된 모유리 분말과 지르콘 분말을 다음 표 1의 목표 혼합 비율로 각각 혼합하여 믹서로 25분간 혼합하여 본 발명의 목표 제품인 저융점 유리조성물을 얻었다.

비교예 1

내화물 휠러인 지르콘이 45중량%, 모유리 분말이 55중량% 함유되는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 수행하였다.

비교예 2

내화물 휠러로서 지르콘 대신에 티탄산납이 30중량% 함유되는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 수행하였다.

제조된 유리조성물의 각각에 대해 형광 표시관용의 접착에 적합한지를 판단하기 위해 후술하는 측정방법으로 특성을 측정하였고 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.

(측정 방법)

(1) 열팽창계수는 저융점 유리 분말을 원통형 봉상으로 성형하여 분당 7.5℃로 450℃까지 승온 후 10분간 유지하여 얻어진 시료를 열기게 측정기로 실온에서 300℃까지의 값을 취했으며 표준 물질로 석영유리를 사용하여 보정하였다.

(2) 전이점, 굴곡점, 연화점은 시료를 직경 50μm로 분쇄하여 150mg을 취해 시차 열분석기로 분당 10℃로 실온에서 450℃까지 승온시켜 각각의 특성치를 구했다. 여기서 각각의 특성치를 분석해 보면 열분석 곡선에 그래핑된 최초의 변곡점이 전이점이고, 첫번째 흡열 곡선의 Peak점이 굴곡점이며, 두번째 흡열곡선의 변곡점을 연화점으로 그래핑하였다.

(3) 유동성 측정은 저융점 유리 분말을 5∼7g취해 직경 12.5mm의 원통형 몰드로 가압 성형하여 펠렐화하고, 전기로에서 분당 7.5℃로 450℃까지 승온한 후 10분 동안 유지시킨 다음 퍼진 시료의 지름을 측정하였다.

(4) 곡강도 측정은 저융점 유리조성물로 직육면체 모양으로 성형하여 분당 7.5℃로 450℃까지 승온하여 가로 30mm×세로 10mm×높이 5mm의 크기로 가공한 다음 곡강도 측정기로 3점 강도 측정법을 사용하여 측정하였다.

[표 1]

Claims (3)

1. 저융점, 저연화점의 PbO-B₂O₃계 모유리와 휠러로 이루어진 저융점 접착용 유리조성물에 있어서, (1) 모유리로서 PbO 80∼90중량%, B₂O₃5∼15중량%, SiO₂0.5∼10중량% 및 Al₂O₃0.5∼8중량%로 조성된 유리분말 60∼95중량%와 (2) 저열팽창성 내화물 첨가제인 지르콘 휠러 5.0∼40중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 저융점 접착용 유리조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 유리 분말은 110μm 이하의 입도를 가지며, 상기 휠러는 50μm 이하의 입도를 갖는 것을 사용함을 특징으로 하는 저융점 접착용 유리조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 유리조성물은 그 연화점이 350℃인 이상인 것을 특징으로 하는 저융점 접착용 유리조성물.