KR100735894B1 - 자외선 경화성 하드코팅제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선 경화성 하드코팅제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노 크기의 콜로이드성 무기 산화물 입자, 경화성 결합제 전구체, 가교성 실란 화합물, 콜로이드 안정제 및 첨가제를 포함하는 하드코팅제 조성물에, 상기 경화성 결합제 전구체로서 기존에 광범위하게 사용되던 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)를 사용하지 않거나 추가적으로 사용하고, 상기 콜로이드 안정제로서 자외선 조사에 의하여 중합이 일어나면서 콜로이드를 안정화시키는 역할을 수행하며, 특히 기존의 콜로이드 안정제와는 달리 독성이 거의 없는 몰포린(morpholine)류를 선택사용함으로써, 최종적으로 제조된 조성물의 혼용성이 우수하며, 점도가 탁월하게 개선되어 이를 코팅시 코팅면이 균일해지고, 독성이 거의 없어 인체에 무해하여 환경친화적이며, 광학적으로 투명하고 경우에 따라 컬링(curling)현상이 발생되지 않으면서 내마모도가 우수한 자외선 경화성 하드코팅제 조성물에 관한 것이다.
자외선 경화성, 하드코팅제, 몰포린류
Description
도 1은 크로스 헤치(close hatch)법에 의하여 접착강도를 측정하기 위하여 일정한 규격의 눈금으로 나눈 형태를 간단하게 나타낸 그림이다.
도 2는 컬링(curling)이 일어난 폴리에스테르 필름과 평판을 간단하게 나타낸 그림이다.
도 3은 하드코팅제 조성물을 코팅하여 형성시킨 하드코팅층의 내열안정성 측정을 위하여 절단한 시편의 규격이다.
본 발명은 자외선 경화성 하드코팅제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노 크기의 콜로이드성 무기 산화물 입자, 경화성 결합제 전구체, 가교성 실란 화합물, 콜로이드 안정제 및 첨가제를 포함하는 하드코팅제 조성물에, 상기 경화성 결합제 전구체로서 기존에 광범위하게 사용되던 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)를 사용하지 않거나 추가적으로 사용하고, 상기 콜로이드 안정제로서 자 외선 조사에 의하여 중합이 일어나면서 콜로이드를 안정화시키는 역할을 수행하며, 특히 기존의 콜로이드 안정제와는 달리 독성이 거의 없는 몰포린(morpholine)류를 선택사용함으로써, 최종적으로 제조된 조성물의 혼용성이 우수하며, 점도가 탁월하게 개선되어 이를 코팅시 코팅면이 균일해지고, 독성이 거의 없어 인체에 무해하여 환경친화적이며, 광학적으로 투명하고 컬링(curling)현상이 발생되지 않으면서 내마모도가 우수한 자외선 경화성 하드코팅제 조성물에 관한 것이다.
지금까지의 여러 종류의 플라스틱 성형물들의 표면보호를 위해 내마모성, 내스크래치성이 강한 하드코팅제 조성물을 그 플라스틱 구조물상에 코팅하고 경화시켜 사용해왔으며, 그 중에서 이미 공지되어 있는 많은 하드코팅제 조성물은 (메타)아크릴레이트 작용성 단량체와 같은 방사선(예; 자외선)경화성 예비중합체로 제조된 결합제 매트릭스를 사용하는데 이러한 하드코팅제 조성물들은 미국특허 제 5,541,049호 및 미국특허 제5,176,943호에 잘 기술되어 있다.
상기 특허에 의한 하드코팅제는 유기결합체 메트릭스에 분산된 나노미터 치수의 무기산화물입자(예를들면 실리카)를 갖는 바람직하게는 투명한 하이브리드(Hybrid)중합성 복합제이다. 이러한 하드코팅제의 조성물은 당해 기술분야에서 공지되어 있는바와 같이, 경화성 결합제 전구체 및 다른 임의의 성분이 수성 졸 내로 혼합되는 공정에 따라 무기콜로이드의 수성 졸로부터 유도할 수 있다. 그러나, 수성 졸이 콜로이드의 극도로 민감한 특성으로 인해 우수한 물성을 가지는 하드코팅제 조성물을 제조하는 일은 난제였다.
특히 기타성분들, 예를 들면 결합제 메트릭스 전구체 또는 기타 첨가제들은 졸에 첨가하면 콜로이드가 불안정하게 되어, 콜로이드가 엉겨서 졸로부터 침전되어 나오는 등의 제품에 문제점이 발생한다.
상기와 같은 엉김은 고품질 코팅을 얻는데 도움이 되지 않는다. 즉, 콜로이드의 엉김에 의해 흐리거나 혼탁한 하드코팅제 조성물이 제조되고, 이러한 하드코팅제 조성물로부터 형성된 하드코팅층도 흐리거나 혼탁해 질 수 있다.
한편, 종래의 하드코팅 층은 하드코팅제 조성물을 플라스틱 기재 위에 직접, 또는 1 ㎛ 정도의 프라이머 층 위에 2 ∼ 15 ㎛ 정도의 얇은 도막(塗膜)을 형성하여 제조하고 있다.
그렇지만, 상기 종래의 하드코트 층은 그 하드코트 층의 경도가 충분한 것이었다 하더라도, 그 도막 두께가 얇기 때문에 밑바탕의 플라스틱 기재가 변형되는 경우에, 하드코트 층도 변형됨으로서 하드코트 층 전체의 경도는 저하되어 코팅된 도막으로서의 제 기능을 발휘하지 못하여 내구성 등의 품질이 충분히 만족할 수 있는 것이 아니었다,
상기와 같은 단점을 해결하기 위해 얇은 필름, 예를 들면 두께 25 ~ 100 ㎛ 정도의 얇은 폴리에스테르 필름 위에 하드코트 층의 두께를 두껍게 형성시키면 경도는 향상되지만, 이렇게 코팅 두께를 증가시키는 경우는 하드코트 층이 갈라지거나 쉽게 박리됨과 동시에, 특히 경화 수축에 의한 하드코트 층의 휨 현상이 커지게 된다는 문제가 있다. 이것을 컬링(curling)현상이라고 한다.
또한, 일부 코팅층에서는 표면 오염이 발생하기도 하고, 하드코팅제 조성물의 일부 성분은 독성이 있어서 환경상의 문제를 유발하기도 한다. 이 때문에 종래의 기술에서는 실용상 사용할 수 있는 양호한 특성을 갖는 하드코트 층을 얻는 것이 곤란했다.
예컨대, 종래의 하드코트를 위해 사용된 하드코트 조성물 중에서 결합제 매트릭스 전구체로서 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)와 첨가제로서 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA), 실란 화합물 및 실리카 등을 사용하는 하드코팅제 조성물이 제안되어 있다.
그러나, 상기 조성물은 내마모도는 향상되었으나, 상기 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)는 비교적 점도가 높아 무기산화물과 콜로이드에 혼입이 어려워 콜로이드속의 물의 스트리핑시 미반응 겔이나 무기산화물의 침전이 많이 발생하며 공정이 복잡해 질뿐 아니라 아크릴이나 폴리카보네이트판에 상기조성의 하드코팅제를 코팅시 코팅 불균일 등 문제점이 많았다.
또한 콜로이드 안정제 역할을 하면서 중합의 단량체 역할을 하는 콜로이드 안정제인 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA)는 독성이 많아 환경친화적이지 못하고 비점이 비교적 낮아 콜로이드의 물을 스트리핑 시 일부가 물속에 섞여 나와 환경오염문제 등을 야기하며, 20 ㎛ 정도의 얇은 폴리에스테르 필름에 코팅하여 자외선에 조사하여 경화시키면 필름에 컬링(Curing)현상이 나타나기도 하고 산성의 물질(예: 쥬스, 커피 등)에 쉽게 오염되는 경향이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 상기 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA) 대신에 불소화합물을 사용하는 경우도 있었으나, 얻어진 조성물의 내오염성은 우수하지만 불소화합물의 제조하는 과정에서 다른 공해가 발생하고 역시 커링현상이 발생하여 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
또한, 종래에는 하드코팅제 조성물은 각종 플라스틱 성형물의 표면보호만을 위해 하드코팅층만 형성시키면 되었으나, IT산업이 발달된 최근에는 휴대전화의 디스플레이에서 볼 수 있듯이 아크릴판의 투명상태에서 표면보호라는 목적 외에 미러인쇄(Mirror Print)와 같은 특수한 인쇄공정에서 요구되는 인쇄특성을 요구하고 있을 뿐 아니라 컴퓨터의 터치스크린(Touch Screen)에서와 같이 인쇄의 반대개념이라 할 수 있는 내오염성 등의 다양한 기능성을 요구하고 있는 실정이며, 이러한 요구를 만족시키는 하드코팅제 조성물의 필요가 커지고 있다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력하여 다음과 같은 결과를 얻게되어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 자외선 경화성 하드코팅제 조성물은 경화성 결합제 전구체로서 점도가 낮아서 콜로이드성 무기 산화물 입자와 혼용성이 우수한 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)와, 상기 콜로이드에 쉽게 유입될 수 있는 다작용성 아크릴레이트를 단독 또는 혼합하여 주성분으로 사용한다. 상기 다작용성 아크릴레이트로는 친수성기를 가져서 콜로이드에 쉽게 유입될 수 있는 알콕시화 다작용성 아크릴레이트를 주로 사용하거나, 극히 높은 점도의 하드코트가 요구될 경우에는 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)를 단독 또는 혼합하여 사용하였으며, 필요에 따라서 펜타 에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)를 혼합하여 사용한다.
또한, 본 발명의 자외선 경화성 하드코팅제 조성물은 기존의 콜로이드 안정제로 사용되었던 디메틸(메타)아크릴아마이드(DMA) 대신, 콜로이드 안정제로서 독성이 거의 없는 아크릴로일 몰포린(acryloyl morpholine, ACMO)을 사용한다.
상기와 같이 경화성 결합제 전구체와 콜로이드 안정제를 선택 사용하고, 콜로이드성 무기산화물 입자, 가교화성 실란 화합물을 포함하며, 하드코팅제 조성물이 적용될 목적물의 필요에 따라 다양한 첨가제를 최적량 배합함으로써, 콜로이드성 무기산화물 입자들이 유기 메트릭스에 잘 분포되기 때문에 콜로이드의 엉김이 발생하지 않아 광학적으로 매우 투명하고 컬링현상이 발생되지 않으며 환경친화적이고 내오염성 및 내마모성이 우수하며, 각종 플라스틱 기재 뿐만 아니라 다양한 산업분야의 하드코팅층에 적용될 수 있음을 알게 되었다.
따라서 본 발명은 콜로이드성 무기산화물 입자의 침전이나 겔의 발생을 배제할 수 있어, 최종적으로 얻어진 하드코팅제 조성물을 코팅한 코팅면이 광학적으로 극히 투명하고 컬링현상(curling)이 발생하지 않으며 내마모성, 내스크래치성, 내오염성, 인쇄성, 접착성, 내가수분해성이 우수할 뿐만 아니라 독성이 거의 없어 인체에 무해하며 친환경적인 효과를 부여한 개선된 자외선 경화성 하드코팅제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 콜로이드성 무기 산화물 입자, 경화성 결합제 전구체, 가교화성 실란화합물, 콜로이드 안정제 및 첨가제를 포함하는 하드코팅제 조성물에 있어서, 고형분 기준으로 상기 콜로이드성 무기산화물 입자 10 ~ 50 중량%; 상기 경화성 결합제 전구체로서 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판 메톡시화 트리아크릴레이트(TMP(MO)3TA), 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 5 ~ 60 중량%; 상기 가교화성 실란화합물 5 ~ 20 중량%; 상기 콜로이드성 안정제로서 아크릴로일 몰포린 5 ~ 20 중량%; 및, 상기 첨가제로서 안정제, 흡수제, 방지제, 내스크래치제 및 내오염성 증가제 중에서 선택하여 0.01∼10 중량%를 포함하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물을 특징으로 한다.
본 발명은 나노 크기의 콜로이드성 무기 산화물, 경화성 결합제 전구체, 가교성 실란 화합물, 콜로이드 안정제 및 첨가제를 포함하는 하드코팅제 조성물에, 상기 경화성 결합제 전구체로서 기존에 광범위하게 사용되던 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)를 일부 사용하거나 추가적으로 소량 사용하고, 상기 콜로이드 안정제로서 자외선 조사에 의하여 중합이 일어나면서 콜로이드를 안정화시키는 역할을 수행하며, 특히 기존의 콜로이드 안정제와는 달리 독성이 거의 없는 몰포린(morpholine)류를 선택사용한 자외선 경화성 하드코팅제 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명의 자외선 경화성 하드코팅제 조성물을 구성성분별로 구체적으로 설명하며, 본 발명의 명세서에 사용된 중량%는 하드코팅제 조성물의 고형분을 기준으로 한 값이다.
먼저, 콜로이드성 무기산화물 10 ~ 50 중량%를 포함한다.
상기 콜로이드성 무기 산화물은 입자, 분말 및 용액상이 사용될 수 있으며, 입자상으로 평균입경이 바람직하게는 10 ~ 100 nm의 구형으로 비응집된 입자를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 상기 콜로이드성 무기 산화물의 입경이 10 nm 미만이면 지나치게 미세하여 작업성이 나쁘고 제조상 어려움이 있으며, 100 nm를 초과하면 하드코팅제 조성물 내에 입자의 분산이 어려워 평활한 표면을 가질 수 없으며 광학적으로 투명하지 못하며, 내스크래치 강도가 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 콜로이드성 무기 산화물은 실질적으로 응집되지 않은 상태(실질적으로 분리되어 있는 상태)인 것이 바람직한데, 왜냐하면 응집될 경우 침전, 겔 형성(gellation)또는 졸 점도의 현저한 증가가 초래되어 기재에 대한 접착성 및 광학적 투명성이 감소될 수 있기 때문이다. 상기 콜로이드성 무기 산화물로는 대표적으로 실리카가 사용될 수 있으며, 콜로이드성 금속산화물과 혼용할 수 있으나 이때는 금속산화물의 콜로이드의 PH가 산성쪽으로 기울면 실리카의 콜로이드와 PH가 틀려 콜로이드의 안정성을 구할 수 없으므로 주의해야 한다.
또한, 본 발명에서 사용하는 콜로이드성 무기 산화물은 분말, 겔 또는 졸 어느 형태나 사용할 수 있으나, 졸 형태가 가장 바람직하다. 졸 상태에서 콜로이 드성 무기 산화물 입자는 액상 매질 내에 분산된다. 콜로이드성 입자에 대한 분산제로서 바람직한 액상 매질은 물이고, 콜로이드성 입자를 물에 분산시키는 경우에 입자는 각 입자의 표면상에서의 공통 전하 때문에 안정화된다. 공통 전하는 응집보다는 분산을 촉진시키는 경향이 있는데, 이는 유사하게 하전 된 입자들은 서로에 대해 반발하므로 응집을 방지하기 때문이다.
본 발명을 수행하는데 유용한 졸은 본 발명의 기술분야에서 잘 알려진 통상의 방법에 의해 제조할 수 있으며, 적합한 졸은 시판품을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 수용액 중에 졸로서 분산된 콜로이드성 실리카로는 Nalco 시리즈(미국 Nalco사 제품)가 있다.
두 번째 성분으로, 상기 경화성 결합제 전구체로서 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판 메톡시화 트리아크릴레이트(TMP(MO)3TA), 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 5 ~ 60 중량%를 포함한다.
이러한 경화성 결합제 전구체로서 필요에 따라서 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)도 포함시킬 수 있으며, 사용량은 5 ~ 45 중량%이며, 보다 높은 점도를 요구하는 하드코팅제 조성물을 제조할 경우 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 또는 이들의 혼합물을 5 ~ 60 중량% 사용할 수 있다. 단, 상기한 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 포함하는 모든 경화성 결합제 전구체의 사용량이 5 ~ 60 중량% 범위가 되도록 한다.
본 발명에서 가장 중요한 역할을 하는 경화성 결합제 전구체로서 아크릴 또는 폴리카보네이트, 폴리에스테르 필름 등의 기재에 대한 접착성 및 코팅가공성이 우수하며, 하드코팅제 조성물로 제조시 콜로이드를 쉽게 안정화시켜 쉽게 본 발명에서 요구하는 물성의 하드코팅제 조성물을 얻을 수 있도록 한다. 특히 에톡시화 또는 메톡시화된 다작용성 아크릴레이트를 단독 또는 혼용해서 사용하면 조성물의 점도를 낮출 수 있으며, 적용하고자 하는 기재에 따라 상기 경화성 결합제 전구체를 선택 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 에톡시화 또는 메톡시화된 다작용성 아크릴레이트를 단독 또는 혼합하여 사용할 경우에는 콜로이드 안정제로서 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA)를 사용하면 점도를 개선할 수 있다.
상기 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 등은 세링의 점도를 낮추면서 세링 내 무기산화물 입자의 분포가 우수하기 때문에 세링 제조 시 무기산화물의 침전이나 겔의 발생이 없었으며 흐름성이 좋기 때문에 아크릴이나 폴리카보네이트의 기재에 대해 플로우 코팅(Flow Coating) 또는 디핑 코팅(Dipping Coating)시 표면이 매우 깨끗하면서 균일한 두께의 하드코팅층을 얻을 수 있다.
반면 경화성 결합제 전구체로서 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 또는 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 단독 또는 혼용하거나 경우에 따라서는 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA)와 혼용해서 사용하면 하드코팅제 조성물의 점도가 높아서 플로우 코팅 방식으로는 균일한 코팅층을 얻기 어려우나 그라비아 인쇄방식 또는 바 코팅(Bar Coating) 방식으로 폴리에스테르 필름 기재 위에 코팅하면 투명하면서 상기 기재에 대한 접착력이 우수하고 내마모성도 우수하면서, 폴리에스테르 필름 위에 투명 코팅시 발생하는 무지개현상등이 현저히 줄어드는 것을 볼 수 있어 상품의 가치를 높일 수 있다. 이하 표 1에는 본 발명의 하드코팅제 조성물에 사용되는 경화성 결합제 전구체의 물성을 비교하여 간단하게 나타내었다.
| 구 분 | PETA | TMPTA | TMP(EO)3TA | DPHA |
| 분사량 | 298 | 296 | 428 | 578 |
| 점도cps at 25℃ | 200 | 120 | 80 | 7000 |
| APHA Color | 200 | 50 | 100 | 150 |
| 관능기 수 | 3 | 3 | 3 | 6 |
상기 표 1의 자료는 (주) 미원상사의 제품 카다로그에서 발췌한 것이다.
세 번째 성분으로, 가교화성 실란화합물 5 ~ 20 중량%를 포함한다.
본 발명의 하드코팅제 조성물에서 콜로이드성 무기 산화물 입자의 표면처리로 조성물 내에서 입자의 분산성을 증진시키기 위해 사용하는 가교화성 실란화합물은 사용량이 5 중량% 미만이면 분산성이 저하되어 투명도나 품질에 문제가 있고, 20 중량%를 초과하면 이를 적용한 하드코트의 특성이 저하되는 문제가 있다.
상기 가교화성 실란 화합물은 가수분해성 실란 잔기 및 실란 잔기 이외의 중합성 잔기를 함유하는 것으로, 시판되는 제품으로는 KBM-503(일본 Shin-Etsu Chemical사 제품, 주성분 γ-methacryloxy propyl triethoxy silane) 등이 있다.
네 번째 성분으로, 콜로이드 안정제로서 본 발명에서 특징적으로 사용하는 아크릴로일 몰포린 5 ∼ 20 중량%이다.
상기 아크릴로일 모포린(Acryloyl Morpholine)은 콜로이드 안정제와 결합성 전구체로서 동시에 작용하며, 본 발명의 하드코팅제 조성물에서 무기산화물의 콜로이드를 안정시켜주어 경화성 결합제 전구체와 가교화성 실란 화합물의 콜로이드로 의 혼입이 안정적으로 이루어지도록 하며, 자외선 조사에 의한 경화시 중합반응을 일으켜 경화되는 단량체, 즉 다른 표현으로 하면 결합제 전구체이다.
기존에는 이러한 결합체 전구체로서 아크릴 아마이드계인 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트( N,N'- Dimethyl (meta) Acrylamide, DMA)를 주로 사용했으나, 상기 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA)는 독성이 많아 사용상 문제점이 많았으며, 콜로이드의 매질인 물을 가열상태에서 진공에 의한 스트리핑시 물과 함께 스트리핑되어 환경에 영향을 끼친다.
본 발명에서는 특징적으로 사용하는 아크릴로일 몰포린(ACMO)는 독성이 거의 없어 환경친화적이며 상기 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA) 보다 성능적으로 우수하여, 폴리에스테르 필름 기재 위에 코팅한 후 자외선 조사에 의한 열경화시 커링 현상을 일으키지 않는다. 그러나 경우에 따라서 경화성 결합제 전구체를 친수성기를 가진 트리메틸올프로판 알콕시화 트리아크릴레이트를 선택사용할 경우 물성이 우수한 조성물은 얻을 수 있다.
이러한 아크릴로일 몰포린은 5 ~ 20 중량% 사용하는데, 사용량이 5 중량% 미만이면 콜로이드에 안정성 부여 효과가 떨어지며, 20 중량%를 초과하여 사용하면 내마모도가 저하되는 문제가 있다. 상기 아크릴로일 몰포린(ACMO)와 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA)의 독성을 이들의 제조사 중 하나인 일본의 (주)고진의 MSDS로부터 발췌하여 다음 표 2에 정리하여 나타내었다.
| 구분 | DMA | ACMO |
| 급성경구독성LD50 | 252 ㎎/㎏ | 588㎎/㎏ |
| 급성경부독성LD50 | 907 ㎎/㎏ 이상 | 2.08g/㎏이상 |
| 급성흡입독성LD50 | 0.67㎎/1 | 5.28㎎/1이상 |
| 일차피부자극성(PII) | 8.0 | 0.5 |
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상기한 주요 성분 이외에 여러 가지 목적으로 본 발명의 하드코팅제 조성물에 사용되는 첨가제를 간단하게 설명한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 첨가제로는 안정제, 흡수제, 방지제, 내스크래치제 및 내오염성 증가제 등이 있으며, 이러한 첨가제의 총 사용량은 0.01 ∼ 5 중량%이다.
구체적으로 설명하면, 본 발명의 하드코팅제 조성물을 자외선 조사에 의해 경화시킬 때 자유라디칼을 생성시키고 하드코팅제 조성물의 중합물 교차 결합을 개시시키는 역할을 하는 광개시제가 있다. 상기 광개시제로는 대표적으로 벤조페논(Benzophenone)을 사용할 수 있으며, 사용량은 0.01 ~ 2 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 중합체 물질은 어떠한 것이든 다양한 메카니즘에 의해 분해가 진행된다고 알려져 있으며, 이 같은 분해 메카니즘을 억제시키거나 방지시키는 첨가제를 넣어 완전하지는 않지만 분해를 억제시킬 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 통상의 첨가제들로서는 안정제, 흡수제, 방지제 등이 있는데 각각 단독으로, 경우에 따라서는 혼합하여 사용할 수 있다.
자외선 안정제 또는 자외선 흡수제는 일반적으로 하드코팅층의 내후성을 개선시키고 시간의 흐름에 따라 자외선에 의한 황변(yellowing)을 감소시키는 역할을 수행하고, 산화방지제는 하드코팅층이 공기 중의 오존이나 산소와의 반응에 의해 분해 되는 것을 방지하는 역할을 수행하며, 열안정제는 짧은 시간의 고온의 열처리에 의해 분해 되거나 또는 기후로 인한 황변을 감소시키는 역할을 수행한다.
상기 자외선 안정제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 열안정제 등을 필요에 따라 단독 또는 혼용해서 사용할 수 있으며, 사용량은 0.01 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 안정제 또는 자외선 흡수제로서 시판되는 제품으로는 Tinuvin292, Tinuvin123 (Ciba Geigy사 제품), 산화방지제로는 Anitoxidant BHT(미국 infochems,Inc 제품)가 있다.
본 발명의 하드코팅제 조성물이 형성한 하드코팅층은 내마모성이나 내스크래치성이 매우 우수하나, 첨가제에 의한 하드코팅층의 표면 슬립(slip)성을 약간 부여하여 내마모도와 내스크래치성을 좀 더 개선할 수 있는데, 보통 실리콘계 물질을 사용할 수 있는데, 조성물과의 혼합성(Blend성)이 나빠 하드코팅층의 투명성을 저하시키는 일이 있으므로 조심해야 한다. 첨가량은 0.01 ~ 1 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 시판되는 제품으로는 DC-57(미국 Dow Corning사 제품)이 매우 효과적인 것을 확인하였다.
종래에는 하드코팅층의 조성물의 한 성분이었던 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA)는 비교적 강한 알카리성으로 인해 산성계인 쥬스, 커피 등에 의해 오염될 수가 있었다. 그러나, 본 발명의 하드코팅제 조성물은 상기한 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA) 대신 아크릴로일 몰포린(ACMO)을 사용함으로서 내오염성이 훨씬 개선되었다. 그러나, 좀더 내오염성을 강화시키거나 수분에 대한 발수성을 부여하기 위해 첨가제를 사용할 수 있는데, 이러한 내오염성 증가 첨가제로는 불소계화합물과 아크릴레이트가 결합되어 본 발명의 하드코팅제 조성물과 혼합성이 좋은 조닐 아크릴레이트(Zonyl Acrylate, 미국Dupont사 제품)를 하드코팅제 조성물 고형분에 대해 0.1 ~ 5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 성분으로 이루어진 본 발명의 하드코팅제 조성물은 다음과 같이 제조할 수 있으며, 반드시 다음의 공정대로 조성성분을 첨가해야 하는 것은 아니다.
먼저 점도상태에 따라 약간 가열된(50 ℃정도까지) 경화성 결합제 전구체에 무기 산화물의 콜로이드(매질로서 물)를 첨가한다. 여기에 또 다른 용기에서 미리 준비한 가교화성 실란 화합물과 콜로이드 안정제의 혼합물을 첨가하여 혼합하고, 광개시제와 산화방지제 등의 첨가제를 혼합한다. 이어서 위의 혼합물을 교반시키면서 진공 중에 가열하여 콜로이드에 매질로 함유된 물을 98 % 이상 거의 다 제거하고 나면 점도가 높으면서 투명한 액체가 된다.
이 투명한 액체에 케톤류, 알콜류, 아세테이트류 등 중에서 선택된 유기용매를 가하여 상기 제조한 투명한 액상인 하드코팅제 조성물의 고형분을 교반하면서 주입하여 농도 15 ~ 40 중량% 정도의 하드코팅제 조성물을 제조한다.
참고적으로, 적용하고자 하는 기재에 따라 조성성분의 함량을 조절한 본 발명의 하드코팅제 조성물을 다음에 구체적으로 예를 들어 설명한다.
첫째로, 어느 종류의 플라스틱 기재에도 일반적으로 사용할 수 있는 하드코 팅제 조성물을 소개하면 다음과 같다.
콜로이드성 무기산화물 입자 25 ~ 35 중량%, 경화성 결합제 전구체로서 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 30 ~ 45 중량%, 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 또는 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 5 ~ 20 중량%, 가교화성 실란화합물 5 ~ 10 중량%, 콜로이드 안정제로서 아크릴로일 몰포린(ACMO) 5 ~ 15중량%, 실리콘 오일 0.01 ~ 1 중량%, 광개시제 0.01 ~ 1 중량%, 산화방지제 0.01~1 중량%를 포함하는 하드코팅제 조성물이다. 상기와 같은 성분과 함량으로 제조할 경우 특히 내 스크래치강도가 강하고, 광학적으로 매우 투명하며, 컬링 발생도 적은 장점을 가진다. 또한 독성이 많은 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA) 대신 독성이 거의 없는 아크릴로일 몰포린(ACMO)을 사용함으로서 더욱 환경친화적인 효과를 나타낸다.
두 번째로 최근 많이 보급된 휴대전화의 디스플레이(Display)용으로 아크릴판 기재의 하드코팅용으로 사용될 수 있는 하드코팅제 조성물인데, 최근의 휴대전화 디스플레이에 광학적으로 매우 투명하고 높은 내마모도, 내스크래치강도를 요구할 뿐만 아니라 고도의 인쇄특성을 요구한다. 여기서, 인쇄특성이란 특수잉크를 사용한 인쇄, 전사방식이나 증착방식에 의한 인쇄 등의 잉크 매채와 강한 접착력을 의미한다. 또한 상기 인쇄특성 외에도 매끈하고 균일한 표면의 하드코팅층을 요구한다. 특히 아크릴판 기재는 크기가 약 1220 mm × 2420 mm 정도 되나 노즐(Nozzle)을 통한 하드코팅제 분사에 의한 플로우 코팅(Flow Coating)으로 전체면적 앞뒷면에 걸쳐 두께 편차가 거의 없는 균일한 형태로 코팅되어야 하며 자외선 조사에 의한 경화공정 중에 표면의 변화가 있어서는 안된다. 이러한 물성의 요구에 적합한 하드코팅용 조성물은 경화성결합제 전구체로 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이드(PETA) 0 ~ 30 중량%, 점도가 낮은 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 20 ~ 40 중량%, 자체 분자구조 내에 친수기를 가지고 있어 콜로이드 무기 산화물에 안정된 상태에서 분산되는 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 10 ~ 30 중량%, 콜로이드성 무기 산화물 입자 25 ~ 35 중량%, 아크릴로일 몰포린(ACMO) 5 ~ 15 중량%, 광개시제 0.01 ~ 1 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%로 이루어지는 조성물을 요구한다.
특히 상기 조성에 의한 하드코팅제 조성물은 콜로이드의 매질인 물을 진공에 의해 스트립핑 시 무기산화물의 침전이나 겔의 발생이 전혀 없어 아크릴판 기재 상에 플로우 코팅시 불량 발생이 거의 없을 뿐 아니라 평활성(Leveling성)이 우수하고, 하드코팅제에 요구되는 내마모도, 투명성에서 전혀 손색이 없었다.
세 번째, 폴리에스테르 필름 기재 위에 하드코팅층을 형성시켜 컴퓨터의 터치스크린으로 사용되는 하드코팅제 조성물이다. 일반적으로, 투명한 폴리에스테르 필름은 자체적으로 무지개현상을 나타나며, 그 위에 투명한 하드코팅층을 형성시키면 경우에 따라 무질서한 무지개 현상이 더욱 심하게 나타나서 사용상에 문제점이 제기된다. 본 발명의 하드코팅제 조성물은 투명한 하드코팅층으로 경화되더라도 폴리에스테르 필름 자체의 무지개현상을 감소시킬 수 있으며, 이러한 특성을 만족시키는 구체적인 예로는, 경화성 결합제 전구체로서 점도가 매우 높은 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 20 ~ 45 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 10 ~ 20 중량%를 혼합하고, 여기에 콜로이드성 무기산화물 입자 25 ~ 35 중량%, 가교화성 실란 화합물 5 ~ 10 중량%, 콜로이드 안정제로서 아크릴로일 몰포린(ACMO) 5 ~ 15 중량%, 개시제 0.01 ~ 1 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%를 함유하는 경우이다.
상기한 조성으로 이루어진 하드코팅제 조성물은 점도가 높아 폴리에스테르 필름 기재 위에 그라비아 코팅 방식 또는 바 코팅 방식으로 코팅한 후 경화시키면 폴리에스테르 필름 기재 자체의 무지개 현상을 감소시킬 수 있으며 광학적인 투명도, 내마모도, 내스크래치 강도 등도 매우 우수하다.
즉, 상기와 같이 적용하고자 하는 기재에 따라 다르게 조절된 성분으로 이루어진 하드코팅제 조성물을 제조한 후 내마모성, 내스크래치성 등의 개선을 필요로 하는 임의의 기재 위에 코팅시키는데, 코팅시키는 방법은 기재의 본질 및 하드코팅제 조성물의 점도 등의 물성에 따라 딥 코팅(Dipping Coating), 플로우 코팅(Flow Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 나이프 코팅(Knife Coating), 그라비아 코팅(Gravure Coating), 롤코팅(Roll Coating) 등 다양한 방법으로 수행한다.
코팅시 코팅막의 두께는 용제를 포함한 상태에서 5 ~ 15 ㎛일 경우 더욱 바람직하며, 코팅 후 용매는 건조시켜 제거한다. 이때 용제가 남아있는 상태에 경화시키면 헤이즈(Haze)가 발생하여 광학적으로 투명한 층을 얻지 못하는 경우가 있으므로, 용제가 남지 않고 완전히 건조되도록 주의하여야 한다. 용제가 완전히 건조되면 코팅층에 자외선(UV)을 조사시켜 경화시킨다.
이렇게 하면 경화성 결합제 전구체 및 표면처리 된 콜로이드성 무기산화물이 함께 교차 결합하여 콜로이드 무기산화물 및 선택적으로 투입된 첨가제가 중합체 메트릭스 내에 고르게 산재되어 있는 내마모도가 우수하고 광학적으로 매우 투명하면서, 각종기재에 접착력이 우수한 하드코트층을 얻게 되는 것이다.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
경화성 결합제 전구체 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 15 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 40 중량%를 2 리터용량의 프라스크에서 약 50 ℃로 가열하였다. 여기에 날코 2327(미국 Nalco 사,SiO2로서 실리카 함량 40 중량%) 26.3중량%, 가교화성 실란화합물인 3-메타크릴옥시 프로필 트리메톡시 실란(일본 신이츠사 제품, KBM-503) 7 중량%, 아크릴로일 몰포린(ACMO) 11 중량%, 실리콘 오일(DC-57, 미국 다우코닝사 제품) 0.5 중량%, 벤조페논 0.1 중량%, BHT 0.1 중량%를 혼합하였으며, 상기 혼합물을 52 ℃에서 약하게 진공(100mmHg)을 걸어 대부분의 물/메탄올을 제거 하였다. 날코에 매질로 혼합된 물의 2 중량% 정도는 생성분에 남아있다.
스트리핑 공정이 끝나갈 무렵 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol)을 고형분 함량이 25 %가 되게 희석시켰다. 이어서 상기 세링[본 출원인에 의하여 제조된 하드코팅제 조성물을 세링(CeRing)이라 칭하였다] 조성물을 통상적인 플로우 코팅(Flow Coating)방법에 의해 10 ㎛의 두께로 아크릴판 기재에 하드코팅층을 형성시켰다. 코팅된 기재를 공기순환 오븐에서 약 60 ℃에서 2.5분 동안 플래시 건조시켜 마지막으로 고압수은램프(Model:J-H4000, 한국 제일 UV사 제품)를 사용하여 자외선 광 처리기의 컨베이어 벨트 상에서 코팅층을 경화시켰다. 처리조건은 Belt Speed 6m/min, 100W(와트), 에너지 800mj/㎠이었다.
이렇게 얻은 세링 코팅 즉 하드코팅 층은 완벽하게 투명하였고, 아크릴 기재 위에 완벽하게 접착되었다. 상기 세링의 하드코팅 층의 물성은 다음 표 3에 표시하였다.
실시예 2
경화성 결합제 전구체로 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 20 중량%, 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 20 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 15중량%, 날코2327(미국 Nalco 사 제품,SiO2로서 실리카 함량 40 중량%) 26.8 중량%, 아크릴로일 몰포린(ACMO) 11 중량%, KBM-503(일본 신이츠사 제품, 주성분 γ-methacryloxy propyl trimethoxy silane) 7 중량%, 개시제(벤조페논) 0.1 중량%, 산화방지제(BHT) 0.1 중량%를 혼합하였으며, 스트리핑, 아크릴 기재 상의 코팅, 자외선조사에 의한 경화 등은 상기 실시예 1과 동일하게 처리하였다.
상기의 세링조성물의 경우 물/메탄올이 진공에 의해 거의 스트립핑 되었을 때의 조성물의 점도가 50 ℃에서 100포이즈 정도로 실시예 1(220 포이스)보다 훨씬 낮았다. 따라서 스트립핑 공정 중에서 발생하는 무기산화물의 침전이나 겔의 발생이 거의 없었으며, 극히 투명한 액체였다.
아크릴 판 기재 위에 플로우 코팅방식에 의해 세링 조성물 코팅시 극히 균일한 코팅층을 얻을 수 있었다.
하드코팅 층은 광학적으로 황변(Yellowing)기가 전혀 없는 매우 투명한 상태였으며, 내마모도, 기재위의 접착성 등도 극히 우수하였다.
실시예 3
디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 40 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 15 중량%, 날코2327(미국 Nalco 사 제품, SiO2로서 실리카 함량 40 중량%) 26.8 중량%, KBM-503 7 중량%, 아크릴로일 몰포린(ACMO) 11 중량%, 개시제(벤조페논) 0.1 중량%, 산화방지제(BHT) 0.1중량%를 혼합한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하였다.
물/메탄올이 거의 다 스트립핑 되었을 때의 50 ℃에서 점도가 350 포이즈 정도로 매우 높은 편이였다.
메칠에칠케톤(Methyl Ethyl Ketone;MEK)을 세링 조성물의 고형분이 25%가 되게 투입하여 희석시킨 후 186 ㎛ 두께의 폴리에스테르 필름 기재 위에 바 코팅(Bar Coating)방식으로 코팅한 후 용제의 건조 후 자외선 조사로 경화시켰다.
상기의 세링 하드코팅층이 형성된 폴리에스테르 필름 위에 무지개 현상을 육안으로 쉽게 볼 수 있는 특수형광등(FO32w/850, 독일 SYLVANIA사 제품)의 빛을 조사한 결과 폴리에스테르 필름 기재 자체에서 발하는 무지개 현상보다 약한 무지개 현상이 나타났다.
기타의 광학적 투명성이나 내마모도, 내스크래치성도 우수하였으며 특히 상기 하드코팅층이 형성된 폴리에스테르 필름 기재를 열처리한 결과 컬링이 현상이 상기 실시예 1 보다 적었다.
실시예 4
세링조성물에서 특히 내오염도를 올리기 위해 상기 실시예 1에서 아크릴로일 몰포린(ACMO) 11중량% 대신 아크릴로일 몰포린(ACMO) 8 중량%, Zonyl Acrylate(미국 Dupont사 제품) 3 중량%로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조성으로 제조하였다.
아크릴판 기재에 상기 조성액을 코팅한 후 자외선 조사에 의한 경화를 시킨 결과 광학적으로 매우 투명하며 내마모도 등 다른 물성도 상기 실시예 1과 별 차이 없었고 각 접촉각의 측정결과를 보면 내오염도가 많이 상승되었음을 알 수 있었다.
비교예
경화성 결합제 전구체로서 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 55 중량%, 무기산화물 콜로이드로 날코 2327(미국 Nalco 사 제품, SiO2로서 실리카 함량 40 중량%) 29.8 중량%, 가교화성 실란화합물로 A-174(미국 Union Carbide사 제품) 7 중량%, 결합제 전구체로 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA) 8 중량%, 개시제 0.1중량%, 산화방지제 0.1 중량%를 혼합하여 상기 실시예 1과 같은 방법으로 하드코팅제 조성물을 제조하였다.
이렇게 해서 얻은 하드코팅제 조성물을 아크릴판 기재나 폴리에스테르 필름 기재 등에 해당되는 여러 방법으로 코팅하여 자외선 조사에 의해 경화 시킨 후 상기 실시예1 ~ 실시예 3까지의 세링조성물의 하드코팅층과 여러 가지 물성을 비교 시험했다.
그러나 독성이 많은 N,N'-디메틸(메타)아크릴레이트(DMA)를 사용함으로서 안정성에 문제가 많았다.
또 진공에 의한 물/메탄올의 스트립핑 시 물과 함께 극히 일부이지만 스트립핑 되어 환경 상에 문제점을 제기했다.
시험예
1. 플라스틱 평판에서의 테이버(Taber) 마모시험
ASTMD1044방식에 의해 실온에서 500g의 하중 하에서 100, 300, 500회(싸이클)로 하드코팅층의 기재 위를 회전시켜 마모시킨 후 마모에 따른 혼탁도를 %변화율로 측정하였다.
2. 스크래치(Scretch)에 대한 저항 강도
상온에서 JIS D-0202규격에 의해 하드코팅층이 형성된 기재위에 연필심의 강도를 올려가면서 연필심으로 긁어 긁힘(scretch)이 발생되는 연필심의 경도를 측정하였다.
3. 광투과도 (Transmission) 시험
하드코팅층이 광학적으로 얼마나 투명한가를 측정하는 시험으로 가시광선투과반사율측정기(형식 HA-TR, 일본스가시험기주식회사 제품)에 의해 하드코팅층이 형성된 부위에 일정량의 광을 투과시켜 하드코팅의 기재를 통한 광량을 측정하여 %로 나타낸다.
4. 접착강도 실험
접착강도 측정 방법은 소위 크로스 헤치 (Close Hatch)방식에 의한다. 도 1에 나타낸 바와 같이 가로, 세로 각 10㎜을 1㎜ 단위로 예리한 칼로 나눈다. 10칸ㅧ10칸 즉 100칸 위에 폭 18 ㎜ 인 일본제품 이치방 셀로테이프(일본 이치방주식회사 제품, JIS Z-1522)를 붙여 손으로 눌러 잘 밀착시키후 테이프 접착방향의 직각 방향으로 테이프를 순간적으로 떼어내어 이때 테이프에 묻어 나는 칸수를 세어 표시한다.
100/100은 프라스틱 기재와 완전한 접착을 의미하며 0/100은 접착력이 전혀 없음을 나타낸다.
5. 가수분해시험
기재 상에 코팅된 하드코팅부분을 80 ℃의 물속에 1일, 3일, 5일 동안 침적시킨후 하드코팅층이 온수에 의해 가수분해가 일어났는지 여부를 측정하는 것으로 침적된 하드코팅층과 기재와의 접착강도를 상기 4항의 접착강도 시험방법에 의하여 측정한다.
6. 커링(Curling)측정
두께 50 μ 의 폴리에스테르 필름 기재 위에 고형분 30%의 세링 조성물을 8번 바(Bar, 18.3 μ의 습도막 두께)를 이용한 바 코팅을 시킨 후 60 ℃로 유지되는 오븐속에 3 분간 넣어 용제를 완전히 건조시킨 후 자외선을 조사 시켜 경화 시켰다.
자외선에 의한 경화 조건은 벨트속도 6.0 m/min, 100 W, 에너지 800mj/㎠, 벨트와 고압수은램프 (모델 : J-H4000, 한국 제일UV사 제품)와의 간격은 12 ㎝였다. 이렇게 해서 하드코팅층이 형성된 폴리에스테르 필름을 20 ㎝ ×20 ㎝크기로 잘라 평판위에 올려놓고 평판과 컬링 된 필름이 이루는 각도(도 2 참고)를 측정 하였다.
7. 내열안정 실험
하드코팅층을 고온처리 했을 때 물성변화여부를 조사한다.
폴리에스테르 필름 (두께 186 μ)기재위에 하드코팅층을 형성시킨 후 옆의 그림과 같이 예리한 칼로 절단한다.
절단된 시료를 150 ℃ 항온 오븐에 0.5시간 방치한 후 대각선이 만나는 중심시점의 예리한 부분이 얼마나 위로 올라오는지 그 높이를 측정하여 내열안정성의 자료로 삼는다.
8. 접촉각
하드코팅층이 형성된 플라스틱 기판위에 액체방울(Liquid drop)이 형성되는 각도로 접촉각이 클수록 소수성을 나타내며 적을수록 친수성을 나타내는데 접촉각이 적을수록 인쇄잉크와의 친화력을 나타낸다고 볼 수 있다. 즉 접촉각이 적을수록 인쇄특성이 좋아진다. 접촉각 장치명칭은 DSD Fast/60 Contact Angle Meter(GBX Instrumentation Scientifique, France)이다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 | |
| 1. Taber 마모시험 (아크릴 기재에 코팅) 100회 300회 500회 | 2.2 2.6 3.2 | 2.3 2.5 3.4 | 2.4 2.6 2.9 | 2.4 2.7 3.3 | 2.5 3.1 3.8 |
| 2. 연필강도시험 아크릴판 자체/코팅 PC판 자체/코팅 폴리에스테르필름 자체/코팅 | 3H/8H B/3H B/2H | 3H/7H B/2H B/2H | 3H/8H B/3H B/3H | 3H/7H B/2H B/2H | 3H/6H B/2H B/H |
| 3. 투명도 (%) 아크릴판기재 자체/코팅 PC판 기재 자체/코팅 폴리에스테르필름 자체/코팅 | 89/91 90/92 89/91 | 89/92 90/93 89/92 | 89/90 90/92 89/91 | 89/91 90/91 89/91 | 89/90 90/91 89/90 |
| 4. 접착 Test 아크릴기재 위에 코팅 PC 기재 위에 코팅 폴리에스테르 필름 기재 위에 코팅 | 100/100 100/100 100/100 | 100/100 100/100 100/100 | 100/100 100/100 100/100 | 100/100 100/100 100/100 | 100/100 100/100 100/100 |
| 5. 가수분해 Test 아크릴판 기재 위에 코팅 80℃ 1일 80℃ 3일 80℃ 5일 | 100/100 100/100 98/100 | 100/100 100/100 100/100 | 100/100 100/100 100/100 | 100/100 100/100 98/100 | 100/100 100/100 98/100 |
| 6. 컬링 측정 50μ폴리에스테르필름 코팅 | 10 | 0 | 0 | 10 | 15 |
| 7. 내열 Test 폴리에스테르 필름 기재 자체 폴리에스테르 필름 기재 위에 코팅 | 0 18 | 0 12 | 0 14 | 0 14 | 0 20 |
| 8. 접촉각 아크릴판 기재 위에 코팅 | 72 | 65 | 75 | 90 | 74 |
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하드코팅제 조성물[세링(CeRing), 본 발명품의 상업적 명칭]은 콜로이드성 무기산화물입자, 경화성 결합제 전구체, 가교화성 실란화합물, 결합제 전구체, 각종 첨가제를 최적량으로 함유시켜 콜로이드의 엉김이 발생하지 않아 광학적으로 매우 투명하면서 내마모성, 내오염성 등 일반물성은 종래의 하드코트제보다 오히려 우수하면서도 독성이 거의 없는 물질을 사용함으로 서 환경친화적이고 안전성이 확보된 하드코트용 조성물이다.
또한 최근에 발단된 IT전자제품용 등 특수목적에 맞추어 개발한 하드코드제 조성물로서 기존제품보다 진보된 효과가 있는 것이다.
본 발명에서 얻은 세링은 광학적으로 매우 투명하고 내마모도, 내스크래치성이 매우 우수하며, 각종의 광학렌즈, 휴대전화의 디스플레이(Display), 각종전자제품의 전기조작 윈도우(Window), 컴퓨터의 터치스크린용 플라스틱 등 각종 플라스틱제품을 물리적 또는 기계적 손상으로부터 보호하기 위해서 하드코팅층을 구조물에 코팅한 후 자외선 조사에 의한 경화과정을 거쳐 플라스틱 구조물의 보호막으로 사용할 수 있다.
Claims (9)
- 콜로이드성 무기 산화물, 경화성 결합제 전구체, 가교화성 실란화합물, 콜로이드 안정제 및 첨가제를 포함하는 하드코팅제 조성물에 있어서,고형분 기준으로 상기 콜로이드성 무기산화물로서 물에 분산되어 졸상을 형성한 실리카 10 ~ 50 중량%;상기 경화성 결합제 전구체로서 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판 메톡시화 트리아크릴레이트(TMP(MO)3TA), 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 5 ~ 60 중량%;상기 가교화성 실란화합물로서 가수분해성 실란 잔기를 포함하는 중합성 단량체를 함유하는 실란 화합물 5 ~ 20 중량%;상기 콜로이드 안정제로서 아크릴로일 몰포린 5 ~ 20 중량% 및상기 첨가제로서 자외선안정제, 열안정제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 내스크래치제 및 내오염성 증가제 중에서 선택하여 0.01 ~ 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 결합제 전구체로서 펜타에리쓰리톨 트리아크 릴레이트 5 ~ 30 중량%를 전체 조성물 중에 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 제 2 항에 있어서,콜로이드성 무기 산화물 25 ~ 35 중량%;디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 0 ~ 55 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 5 ∼ 30 중량%,가교화성 실란화합물 5 ~ 10 중량%;아크릴로일 몰포린 5 ~ 15 중량%;광개시제 0.01 ~ 1 중량% 및 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 제 3 항에 있어서,콜로이드성 무기 산화물 25 ~ 35 중량%;디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 20 ~ 45 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 10 ~ 20 중량%;가교성 실란 화합물 5 ~ 10 중량%;아크릴로일 몰포린 5 ~ 15 중량%; 및광개시제 0.01~1중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 제 2 항에 있어서,콜로이드성 무기 산화물 25 ~ 35 중량%;트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 20 ~ 40 중량%, 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 10 ~ 30 중량%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA) 5 ∼30 중량%,가교성 실란 화합물 5 ~ 10 중량%;아크릴로일 몰포린 5 ~ 15중량%; 및광개시제 0.01 ~ 1 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,콜로이드성 무기 산화물 25 ~ 35 중량%;디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 10 ~ 20 중량%;가교성 실란 화합물 5 ~ 10 중량%;아크릴로일 몰포린 5 ~ 10 중량%; 및내오염성 증가제 1 ~ 5 중량%, 광개시제 0.01 ~ 1 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%와, 추가로 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 20 ~ 45 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,콜로이드성 무기 산화물 25 ~ 35 중량%;트리메틸올프로판 메톡시화 트리아크릴레이트(TMP(MO)3TA) 10 ∼ 30 중량%, 트리메틸올프로판 에톡시화 트리아크릴레이트(TMP(EO)3TA) 10 ~ 30 중량%;가교성 실란 화합물 5 ~ 10 중량%;아크릴로일 몰포린 5 ~ 10 중량%; 및내오염성 증가제 1 ~ 5 중량%, 광개시제 0.01 ~ 1 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 하드코팅제 조성물.
- 삭제
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