[정밀화학]
정밀화학, 광학소재 연구개발 도전

일본, 독자기술로 저·고굴절률 소재 개발 … UV 경화수지도 활발

일본 정밀화학기업들이 광 관련소재의 연구개발을 적극화하고 있다.
투명·굴절 소재, 필름·시트, 렌즈용 신규 소재를 상품화해 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode), 터치패널용과 함께 웨어러블(Wearable) 단말기, 산업용 레이저, 3D프린터 등 차세대 기술을 포함한 다양한 분야에서 신규수요를 확보하기 위해 노력하고 있다.
광 관련소재 가운데 저·고굴절률 소재는 반사방지 필름 및 렌즈, 코팅, 봉지재에 폭넓게 사용되고 있으며 광학소재의 성능을 좌우하는 주요 소재로 안정적인 수요가 예측되고 있다.
이에 따라 정밀화학기업들은 독자의 폴리머 설계 및 미립자 배합 기술을 활용해 연구개발을 가속화하고 있다.
DIC는 불소수지계 코팅제의 굴절률을 극한까지 끌어내리는 합성기술을 개발했다.
불소수지 함유량을 늘리면서 다른 소재를 포함한 전체 분자 구성을 최적화함으로써 높은 광투과율을 유지함과 동시에 굴절률 1.33을 실현했다.
저굴절률 불소수지는 광섬유 피복재 및 디스플레이의 반사를 방지하고 백라이트 및 영상의 빛을 발산시키는 효과를 향상시키기 위해 사용되며, 저굴절률 코팅제를 광섬유 피복재에 사용하면 반사효율이 높아지고 광신호 전송용량이 증가하는 것으로 알려졌다.
또 디스플레이는 굴절률을 억제함에 따라 반사 방지, 빛 발산 효과가 향상될 것으로 기대되고 있다.
Nissan Chemical은 저·고굴절률 소재 개발에 힘을 기울이고 있는 가운데 굴절률이 1.7 이상의 고굴절률과 각종 기판에 대한 밀착성이 뛰어난 초고굴절률 코팅소재 개발에 성공했다.
광투과율이 90%로 투명성이 높고 내열성도 뛰어나기 때문에 OLED의 빛 발산효율, 터치패널의 시인성 향상에 기여하는 소재로 채용이 확대될 것으로 기대하고 있다.
굴절률이 1.6 이상인 감광성 고굴절률 코팅소재도 상품화했다.
높은 투명성과 함께 연필경도 H의 높은 막 경도를 겸비한 것이 특징으로 유리, ITO (인듐·주석 산화물), PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 등 각종 기재에 대한 도포성이 양호해 굴절률 조정층, OLED 및 LED의 빛 발산효율 향상소재로 채용될 것으로 예측되고 있다.
Nissan Chemical은 저·고굴절률 소재를 시작으로 표면개질제, 무전해 도금용 핵제를 포함한 광 관련소재를 신규 사업으로 육성·확대할 방침이다.
Nippon Kasei Chemical도 차세대 신사업 육성 전략인 「미래 프로젝트」를 통해 신규 광학소재를 개발하고 있다.
합성 석영 사업으로 배양한 독자의 규소화학을 베이스로 폴리머 합성기술을 추가해 무기·유기 하이브리드 소재를 연구개발하고 있으며, 특히 고굴절률 소재에 집중해 조기 사업화를 목표로 하고 있다.
UV(자외선) 경화수지도 광학소재로 다양하게 사용되고 있다.
UV 경화수지는 UV를 조사한 후 순식간에 피막을 형성하기 때문에 열을 활용한 건조공정이 불필요해 제조 에너지 및 시간을 절감할 수 있는 강점이 있다.
VOCs(휘발성 유기화합물) 대책 등 환경문제 측면에서도 주목받고 있으며 기존용도 뿐만 아니라 전자기기의 소형·경량화에 알맞은 필름기재 코팅, 3D프린터 분야에서도 채용이 확대될 것으로 기대되고 있다.
Dai-ichi Kogyo Seiyaku는 UV 경화소재로 신규 다작용성(Polyfunctional) 아크릴레이트(Acrylate) 모노머를 개발했다.
신제품은 기계적인 강도를 보유함과 동시에 경화수축을 억제하고 저점도화를 실현하는 것이 특징이다.
필름에 도포·경화했을 때 필름이 휘는 현상을 억제할 수 있어 전자소재 분야에서 필름 등 박막기재 코팅에 적합한 소재로 평가되고 있다.
또 굴절률 조정과 함께 하드코트성을 부여하기 위해 사용하는 나노지르코니아(Nano-zirconia), 나노실리카(Nano-silica) 등 미립자 분산액을 무용제 상태로도 고농도이면서 고투명하게 안정 분산할 수 있어 무기·유기 하이브리드의 주요 수지로 응용할 수 있는 것으로 알려졌다.
ADEKA는 광경화성 조성물 성분으로 사용되는 광개시제(Photoinitiator)를 종합적으로 사업화하고 있다.
양이온(산) 개시제, 래디컬 개시제를 공급하고 있는 가운데 최근 음이온(염기) 개시제를 라인업에 추가했다.
유기염기를 사용한 음이온 경화는 공기 중의 산소로 경화되지 않아 경화 후 수축이 적고, 강산을 사용하지 않아 금속기판이 잘 부식되지 않는 장점이 있어 미세 배선화가 진행되고 있는 정보화·전자소재 분야에서 채용이 확대될 것으로 예상되고 있다.
또 ADEKA는 화학증폭형 산 발생제, 투명성 향상 첨가제 등 다양한 관련소재를 공급하고 있으며 광개시제를 종합적으로 제공하는 체제를 정비하고 있다.
Sanyo Chemical은 독자의 개시제를 이용해 빛이 직접 닿지 않는 부분(차폐부)까지 경화하는 라디칼 중합형 UV 경화기술을 개발했다.
일반 라디칼 중합은 UV를 받은 라디칼 개시제가 라디칼을 생성하나 신기술은 UV를 받아 생성된 장수명 활성화합물이 라디칼 개시제에 작용함으로써 간접적으로 라디칼을 생성시키는 특징이 있다.
생성된 활성화합물은 UV 유무에 관계없이 확산돼 차폐부의 라디칼 개시제에 작용함으로써 차폐부까지 경화시킬 수 있으며 경화속도, 각종 기재와의 양호한 밀착성 등 라디칼 중합의 장점을 유지하고 있다.
또 구리·은 등 전도성 필러를 고농도로 함유시킨 전도성 페이스트에 신기술을 응용함으로써 터치패널 배선의 금속도금 등이 가능해지는 것으로 알려졌다.
Sanyo Chemical은 다양한 특징을 활용해 현재 UV 경화수지가 사용되고 있는 분야 뿐만 아니라 자동차, 건축자재의 도료, 인쇄 등 신규 분야를 공략할 방침이다.


표, 그래프 : <Sanyo Chemical의 UV 경화 시스템>

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