광 개시제(photoinitiator)

광 개시제는, UV 수지 (여기서는 자외선을 이용한 모든 paint, coating, ink, 도료, adhesive, 실란트 등을 일괄해서 부르기로 한다.)에 소량 첨가되어, 자외선 램프에서 나오는 uv를 받으면 중합(polymerization) 반응을 개시(시작)하게 하는 물질을 말한다.

수지의 종류에 따라 다르지만, 광 개시제는 0.1-5%가량 들어 있으면서 모노머, 올리고머, 자유기가 광 중합하는 것을 개시시키는 역할을 한다.
모노머, 올리고머는 광 중합하는데 필요한 충분한 자외선을 받으면 고분자 물질(폴리머)로 바뀌게 되어 우리가 보기에는 액체 상태에서 고체로 되므로 마른 것처럼 보이고, 이를 uv 경화라고 한다.

광 개시제의 종류에 따라 UV 수지의 경화 방법에는 경화 메커니즘에 따라 크게 2종으로 분류되는데, 현재 사용하고 있는 대부분의 도료가 자유기 중합이다.

자유기 중합은 또, 수소 분리형(inter molecular hydrogen abstraction)과 분자 간 광분열 형(intra molecular photo cleavage)으로 나누어진다.
수소 분리형에는 benzophenone 계열과 thioxantone 계열이 있는데, 수소 분리형은 실제로는 단독으로 광 중합에 관여하지 못하고 수소 증여체( hydrogen donor : 주로 삼급 amine류 가 쓰인다)와 함께 중합 반응을 일으킨다.

분자간 광분열형은 분자 자체가 UV 에너지를 흡수하여 라디칼을 형성하는 것으로 UV 수지에 가장 많이 사용되고 있다.

가장 대표적인 것으로는 주로 투명코팅에 사용되는 알파하이드록시케톤(a-hydroxy ketone)계와 유색코팅에 적합한 알파아미노케톤(a-amino ketone)계, BDK 등이 있다.

최근에는 표면 경화 및 물성 증대를 위해 투명코팅용으로 페닐글리옥실레이트 (phenyl glyoxylate)계, 백색코팅 및 후도막의 투명코팅용으로 알아크릴포스파인 옥사이드 (acyl phosphine oxide)계 등이 사용되고 있기도 하다.

광 개시제의 배합 비율은 적용 용도와 설비에 따라 많은 차이를 보이고 있는데, 일반적으로 투명코팅에서는 2~5% 정도로 배합한다.

UV 경화형 수지의 선택은 다음 사항을 고려하여 선정하고, 메이커 혹은 공급자와 충분한 상담을 해서 최적의 제품을 선택해야 한다.

?  경화 후의 완제품의 경도, 내후성, 접착 강도 등의 물리적 특성
?  도막의 두께
?  광 개시제의 흡수 파장 영역
?  초기 색상 및 황변성
?  냄새
?  안료/염료의 사용 유무
?  사용되는 UV lamp의 종류
?  독성
?  제품 원가