KR100761426B1 - 광경화형 하드코팅 조성물 및 그 제조방법, 광경화형하드코팅 조성물이 코팅된 이동통신 단말기 윈도우,평판디스플레이용 전면판 및 필름 - Google Patents

광경화형 하드코팅 조성물 및 그 제조방법, 광경화형하드코팅 조성물이 코팅된 이동통신 단말기 윈도우,평판디스플레이용 전면판 및 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과, 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이와, 점도와 유동성의 조절을 위한 용제 및 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광경화형 하드코팅 조성물을 이동통신 단말기 윈도우, 평판디스플레이 전면판, 필름의 표면에 코팅할 경우, 수축률이 적고 따라서 경화 수축으로 인한 부착성의 저하가 거의 없으며, 표면 경도가 뛰어날 뿐만 아니라, 투명성도 우수하다.
자외선경화, 무기 클레이, 수축율, 부착성, 하드코팅

Description

광경화형 하드코팅 조성물 및 그 제조방법, 광경화형 하드코팅 조성물이 코팅된 이동통신 단말기 윈도우, 평판디스플레이용 전면판 및 필름{Hard coating composition having phtosensitive hardening characteristics, manufacturing method thereof, mobile terminal window, plat display monitor and film coated with the hard coating composition}
도 1은 무기 클레이의 첨가에 따른 광경화형 하드코팅 조성물의 수축율 차이를 설명하기 위한 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: PMMA 시트 110: 광경화형 하드코팅 조성물
본 발명은 광경화형 하드코팅 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 단말기, 평판디스플레이 전면판, 필름, 플라스틱 등의 코팅에 적용되고, 코팅 후 표면 경도, 투명성 및 부착성이 우수한 광경화형 하드코팅 조성 물 및 그 제조방법, 광경화형 하드코팅 조성물이 코팅된 이동통신 단말기 윈도우, 평판디스플레이용 전면판 및 필름에 관한 것이다.
자외선 경화형 아크릴계 코팅제는 짧은 시간에 경화가 가능하고 상온 경화가 가능하며 각종 플라스틱 제품들의 일반 표면보호 코팅제로 사용되고 있으나, 디스플레이 보호코팅제로 적용되기 위해서는 기존 제품에 비해 표면 경도, 내열성, 내습성 등 요구 물성의 한계치가 높다.
대한민국 특허 제0148593호는 자외선 경화형 하드코팅 성형품에 대하여 개진하고 있다. 상기 발명에서 사용된 하드코팅 조성물은 우레탄아크릴레이트 30~60중량부 및 분자내에 3개 이상의 아크릴레이트기를 가지고, 분자량이 900 이하인 다관능성 단량체 10~50 중량부와 광개시제 등으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이러한 조성물의 경우 연필경도 4H이상의 고경도 하드코팅을 얻을 수 있다고 개시하고 있다. 그러나, 이러한 다관능성 모노머 혹은 올리고머를 다량 사용할 경우, 경도 증가를 유도할 수는 있으나, 경화 시 수축이 일어나 장기간 사용 시 코팅층의 박리가 일어나거나 코팅층의 강인성을 감소시키게 되는 문제점이 수반된다.
대한민국 특허출원 제2000-0044918호는 졸-겔 공정에 의하여 생성되는 열경화성 하드코팅 조성물에 대하여 개진하고 있다. 상기 발명은 금속 알콕사이드 실란 화합물 15~40 중량%, 콜로이드 실리카 15~30중량%, 유기용매 30~60 중량% 및 가수분해 촉매 0.01~8 중량%를 혼합하여 가수분해 및 축중합시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 상기의 발명에 의하면 PMMA(Poly Methyl Methaacrylate), PC(Poly Carbonate) 또는 PES(Poly Ether Sulfone) 등의 플라스틱 기재에 코팅할 경우 부착 성이 우수하고, 연필경도 4H 이상의 하드코팅을 형성할 수 있다고 개시하고 있다. 그러나, 130℃이상의 가열로에서 20~30분 동안 열처리를 행하여 하드코팅 막을 형성시켜야 하므로, 생산성이 떨어지고, 특히 열변형 온도가 낮은 플라스틱 기재에서는 기재의 변형이 발생할 수 있는 단점이 있다.
대한민국 특허출원 제2000-0053864호는 변성콜로이드 실리카 화합물을 함유하는 자외선 경화형 유무기 복합 실리콘 코팅제에 대하여 개진하고 있다. 실리콘 커플링제와 유성콜로이드 실리카를 혼합 후 가수분해하여 실리콘 올리고머를 합성하고, 이러한 올리고머를 아크릴레이트 올리고머와 모노머, 광개시제 등과 혼합하여 자외선 경화형 코팅제를 만들면 부착성, 내약품성, 내열성 등이 향상된다고 개시하고 있다. 그러나, 상기의 조성물의 실리콘 올리고머는 실리콘 커플링제의 원료가 고가일 뿐만 아니라, 올리고머의 합성시 65℃의 유기합성공정을 수반하며, 더구나 합성에서 사용한 용매인 메탄올을 제거하는 공정을 수반하므로 공정이 까다롭고 비용이 상승하는 문제가 있다.
또한, N.G. Salleh, H.J. Gl.asel, R. Mehnert 등은 Radiation Physics and Chemistry 63 (2002) 475-479에서 실리카 미립자를 혼합한 자외선 경화형 하드코팅을 제조하여 내마모성이 향상됨을 개시하고 있다. 그러나 이러한 미립자의 사용은 가격이 고가일 뿐만 아니라 투입량의 증가시 광투과율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 경화 수축이 적어서 기재와의 부착 성이 우수하며, 투명성과 표면 경도가 뛰어나면서도 경제적인 광경화형 하드코팅 조성물을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 경화 수축이 적어서 기재와의 부착성이 우수하며, 투명성과 표면 경도가 뛰어나면서도 경제적인 광경화형 하드코팅 조성물의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광경화형 하드코팅 조성물이 코팅된 이동통신 단말기 윈도우를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광경화형 하드코팅 조성물이 코팅된 평판디스플레이용 전면판을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광경화형 하드코팅 조성물이 코팅된 필름을 제공함에 있다.
본 발명은, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과, 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이와, 점도와 유동성의 조절을 위한 용제 및 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하며, 상기 무기 클레이는 소수성 유기 양이온에 의해 표면 처리되어 소수성을 갖는 광경화형 하드코팅 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과, 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이와, 점도와 유동성의 조절을 위한 용제 및 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물이 표면에 도포되고 건조와 경화 과정을 거쳐 하드코팅된 이동통신 단말기 윈도우를 제공한다.
또한, 본 발명은, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과, 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이와, 점도와 유동성의 조절을 위한 용제 및 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물이 표면에 도포되고 건조와 경화 과정을 거쳐 하드코팅된 평판디스플레이용 전면판을 제공한다.
또한, 본 발명은, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과, 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이와, 점도와 유동성의 조절을 위한 용제 및 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물이 표면에 도포되고 건조와 경화 과정을 거쳐 하드코팅된 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은, 광원에 대한 개시 반응을 방지하기 위하여 광원의 유입을 차폐시킨 용기에 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물을 투입하는 단계와, 표면 처리되어 소수성을 갖는 무기 클레이를 상기 용기에 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 용기에 점도와 유동성의 조절을 위한 용제를 투입하는 단계와, 상기 용기에 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 시작하게 하기 위한 광개시제를 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 용기에 혼합된 결과물을 여과 장치를 이용하여 여과하여 광경화형 하드코팅 조성물을 얻는 단계를 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광경화형 하드코팅 조성물은, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머(oligomer), 모노머(monomer) 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과, 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이와, 점도와 유동성의 조절을 위한 용제와, 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제(photo initiator)를 포함한다. 또한, 광경화형 하드코팅 조성물은 레벨링 또는 평활성 개선을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 판상형의 무기 클레이는 판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산되어 나노복합체를 형성하게 되는데, 탄소수 12~16인 알킬암모늄 이온과 같은 소수성 유기 양이온으로 표면 처리되어 소수성을 갖는다.
상기 판상형의 무기 클레이는 통상적으로 점토질 광물로도 불린다. 상기 판상형의 무기 클레이로는 몬모릴로나이트, 일라이트, 스멕타이트, 헥토라이트 또는 이들의 혼합물 등이 있는데, 알루미나, 실리카, 마그네슘옥사이드 등의 무기계 산화물로 구성되어 있다. 상기 판상형의 무기 클레이는 사면체층과 팔면체층으로 구성된 일련의 판상 구조로 이루어져 있으며, 한층의 판상 두께는 약 10Å 내외를 가진 것으로 알려져 있다. 이러한 무기 클레이는 자연적으로 채굴하기도 하며 합성하여 사용할 수도 있다.
일반적으로 무기 클레이는 친수성을 띠며, 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물은 소수성을 띤다. 따라서, 친수성인 무기 클레이를 소수성인 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산시키기 위해서는 일련의 표면처리 과정이 필요하다. 이러한 표면처리는 소수성 유기 양이온인 탄소수 12~16인 알킬암모늄 이온을 사용할 수 있으며, 상기 표면처리에 의하여 무기 클레이의 표면 특성을 소수성으로 변환시킬 수 있다. 무기 클레이는 판상의 층간 구조로 이루어져 있는데, 각 판상층 은 음이온을 띠고 이러한 각 판상층이 상호 이온 결합된 구조를 갖는다. 상기의 표면 처리 공정에 의해 이러한 무기 클레이의 각 판상층은 양이온인 암모늄기와 반응하게 되고, 무기 클레이는 소수성으로 변화되게 된다. 또한, 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산되게 되면 올리고머 또는 모노머가 각 판상층 층간에 삽입(intercalation)되어 각 판상층이 박리화되게 되다. 이와 같이 소수성 유기 양이온에 의한 표면 처리를 행한 원료를 오가노 클레이(Organo-clay)라고 한다. 상기 오가노 클레이를 얻는 과정을 구체적으로 설명하면, 물 또는 알코올과 같은 용매에 상기 무기 클레이를 혼합하고, 여기에 표면 처리를 위한 탄소수 12~16인 알킬암모늄 이온을 첨가하여 혼합한 다음 건조시켜 얻을 수 있다.
표면 처리된 상기 무기 클레이는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~20 중량부 정도 함유되는 것이 바람직하다.
상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물은 우레탄아크릴레이트, 폴리에스터아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 멜라민아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트 등의 아크릴 관능기와, 라우릴메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 등의 메타아크릴 관능기와, 스티렌, N-비닐피롤리돈 등의 비닐 관능기를 주성분으로 갖는 물질이거나, 이들로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 물질일 수 있다.
상기 용제는 플라스틱이나 필름 등의 기재에 적절히 코팅을 행할 때에 점도와 유동성의 조절을 위해 필요하다. 상기 용제로는 에테르계 용제, 방향족 용제, 아세테이트계 용제, 케톤계 용제, 알코올계 용제 또는 이들이 혼합된 용제가 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용제는 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르 등 일 수 있다. 상기 방향족 용제는 톨루엔, 자일렌 등 일 수 있다. 상기 아세테이트계 용제는 부틸아세테이트, 에틸아세테이트 등 일 수 있다. 상기 케톤계 용제는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등 일 수 있다. 상기 알콜계 용제는 에틸알콜, 이소프로필알콜, 노르말 부탄올 등 일 수 있다. 상기 용제는 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100중량부에 대하여 100∼1000중량부 함유되는 것이 바람직하다.
상기 광개시제는 광원(예컨대, 자외선)으로부터 에너지를 흡수하여 중합(polymerization) 반응을 시작하게 하는 물질로서, 올리고머 또는 모노머의 광 중합을 개시하는 역할을 하며, 상기 광 중합에 의해 상기 올리고머 또는 모노머는 경화 후에 고분자 물질로 바뀌게 된다. 상기 광개시제는 α- 하이드록시사이클로헥실페닐메타논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 하이드록시디메틸아세토페논, 벤조페논으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 상기 광개시제는 상기 올리고머, 모노머 또는 올리 고머와 모노머의 혼합물 100중량부에 대하여 1∼10중량부 함유되는 것이 바람직하다.
상기 첨가제는 레벨링 또는 평활성 개선을 위해 첨가되는 표면조절용 물질이다. 상기 첨가제는 폴리실록산, 디메틸폴리실록산, 폴리에테르변성 폴리실록산, 폴리에스테르변성 폴리실록산, 아크릴변성 폴리실록산 등의 폴리실록산을 주성분으로한 용액 또는 폴리아크릴계를 주성분으로 하는 용액 등 일 수 있다. 이러한 첨가제 제품으로는 상품명 BYK-300 (BYK-Chemie사 제품) 등이 있다. 상기 첨가제는 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100중량부에 대하여 0.1∼5중량부 함유되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광경화형 하드코팅 조성물의 제조방법을 설명한다.
무기 클레이를 소수성으로 변화시키기 위하여 탄소수 12~16인 알킬암모늄 이온과 같은 소수성 유기 양이온으로 표면 처리한다. 상기 표면 처리 공정을 구체적으로 설명하면, 물 또는 알코올과 같은 용매에 무기 클레이를 투입하고, 여기에 표면 처리를 위한 탄소수 12~16인 알킬암모늄 이온을 첨가하여 혼합한 다음 건조시켜 표면 처리된 무기 클레이를 얻는다.
광원에 대한 개시 반응을 방지하기 위하여 광원의 유입을 차폐시킨 용기에 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물을 투입한다.
상기 용기에 표면 처리된 무기 클레이를 투입한다. 표면 처리된 상기 무기 클레이는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~20 중량부 정도를 투입하는 것이 바람직하다.
교반기를 이용하여 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물과 표면 처리된 무기 클레이를 소정 시간 동안 혼합한다.
상기 용기에 플라스틱이나 필름 등의 기재에 코팅을 행할 때에 점도와 유동성의 조절을 위해 용제를 첨가한다. 상기 용제는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100 중량부에 대하여 100∼1000중량부 정도를 투입하는 것이 바람직하다.
상기 용기에 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합(polymerization) 반응을 시작하게 하기 위한 광개시제를 투입한다. 상기 광개시제는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100 중량부에 대하여 1∼10중량부 정도를 투입하는 것이 바람직하다.
상기 용기에 레벨링 또는 평활성 개선을 위한 첨가제를 투입한다. 상기 첨가제는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1∼5중량부 정도를 투입하는 것이 바람직하다.
교반기를 이용하여 소정 시간 동안 혼합한 다음, 여과 장치를 이용하여 여과하여 광경화형 하드코팅 조성물을 얻는다.
이와 같이 얻어진 광경화형 하드코팅 조성물을 코팅을 원하는 기재, 즉 이동통신 단말기의 윈도우, 평판디스플레이용 전면판, 플라스틱, 필름 등에 코팅 장치를 이용하여 코팅한다. 플라스틱, 필름 등과 같은 원하는 물질에 코팅한 후, 건조 기에서 용제를 휘발시켜 건조하고 자외선을 발생시키는 고압 수은 램프와 같은 광원 발생 장치를 이용하여 경화시키게 되면 원하는 기재에 하드코팅되게 된다.
본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
[실험예 1]
외부 광원에 의한 개시반응을 방지하기 위하여 은박지로 감싼 500㎖ 비이커에 우레탄아크릴레이트 올리고머(EB-1290, SK-UCB Co.,Ltd. 제품) 50g과, 반응성 모노머인 트리메티롤프로판트리아크릴레이트(TMPTA, Aldrich사 제품) 20g을 정량 투입하고, 광개시제 2g과 표면처리된 무기 클레이인 몬모릴로나이트(Cloisite 20A) 1g을 투입하여 교반기를 이용하여 1시간 동안 혼합하였다.
비이커에 용제로서 프로필렌글리콜모노프로필에테르 100g과 첨가제(BYK-300) 1g을 투입하여 추가로 30분간 혼합을 행하고, 300 mesh pp망사를 사용하여 여과하여 광경화형 하드코팅 조성물을 얻었다.
제조된 광경화형 하드코팅 조성물을 코팅 장치인 바코터(Bar Coater)를 사용하여 PMMA 시트상에 코팅하였다. 코팅된 시편을 열풍 순환식 건조오븐에서 60℃에서 5분간 건조한 후, 80W/㎠ 고압수은램프가 장착된 자외선 경화장치에서 경화시켰다.
경화된 도막의 연필경도는 경도측정장치인 JIS K5401에 의하여 단일 연필t(uni pencil)을 사용하여 측정하였다.
기재(PMMA 시트)와의 부착성은 KS M5981 규격에 의하여 크로스커터(Cross-cutter)를 사용하여 표면을 십자로 커팅한 뒤 OPP(Oriented Poly Propylene) 테이프(tape)로 부착하여 떨어지지 않고 남아있는 정도를 전체 면적의 백분율로 정량화하였다.
수축율은 가로 10mm, 세로 50mm, 두께 1mm의 실리콘 몰더를 사용하여 광경화형 하드코팅 조성물을 채운 뒤, 경화시킨 후 시편의 가로세로 길이를 측정하여 평가하였다.
광택도는 ASTM D523규격에 의하여 BYK Gardner사의 마이크로-트리-글로스미터(Micro-tri-Glossmeter)를 사용하여 측정하여 비교하였다.
또한, 투과율은 KS M ISO 13468-1에 준하여 니폰 덴쇼쿠(Nippon DENSHOKU) NDA-300A 헤이즈미터(Hazemeter)를 사용하여 측정하였다.
[실험예 2]
본 실험예에서는 표면처리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 3g 투입한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 행하였다. 즉, 상기 실험예 1에서는 표면처리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 1g 투입하였으나, 본 실험예에서는 표면처리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 3g 투입하였으며, 나머지 조건들은 상기 실험예 1과 동일하게 수행하였다.
[실험예 3]
본 실험예에서는 표면처리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 5g 투입한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 행하였다. 즉, 상기 실험예 1에서는 표면처 리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 1g 투입하였으나, 본 실험예에서는 표면처리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 5g 투입하였으며, 나머지 조건들은 상기 실험예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 1]
표면 처리된 몬모릴로나이트(Closite 20A)를 투입하지 않고 실험예 1과 동일하게 공정을 진행하였다. 즉, 표면 처리된 무기 클레이를 투입하지 않고 코팅액을 제조하였으며, 나머지 조건들은 상기 실험예 1과 동일하게 행하였다.
[비교예 2]
표면처리된 몬모릴로나이트 대신에 무정형 실리카 미립자(상품명 Aerosil TT-600, Degussa Co.,Ltd 제품)를 5g 투입하여 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 행하였다.
하기의 표1에 실험예와 비교예의 물성치를 요약하고, 도 1에 수축율의 비교 사진을 보였다. 도 1에서, (a)는 비교예 1(표면 처리된 몬모릴로나이트를 첨가하지 않은 경우)에 따른 사진이고, (b)는 실험예 1(표면 처리된 몬모릴로나이트를 1g 첨가한 경우)에 따른 사진이며, (c)는 실험예 2(표면 처리된 몬모릴로나이트를 3g 첨가한 경우)에 따른 사진이고, (d)는 실험예 3(표면 처리된 몬모릴로나이트를 5g 첨가한 경우)에 따른 사진이다.
[표 1]
실험예 비교예 평가방법
실험예1 실험예2 실험예3 비교예1 비교예2
연필 경도 3H 4H 4H 2H 4H JIS K5401
투과율(%) 91 90.5 90 91 85 Hazemeter [KSMISO 13468-1]
부착성(%) 100/100 100/100 100/100 60/100 70/100 Tape Test [KSM 5981]
광택도(60°) 155 141 143 162 87 Glossmeter
수축율(%) 1.4 1 0.2 2.2 1.4 -
표 1 및 도 1을 참조하면, 무기 클레이 입자로서 표면처리된 몬모릴로나이트를 투입하여 제조된 광경화형 하드코팅 조성물(실험예 1, 실험예 2, 실험예 3의 경우)은 무기 클레이를 사용하지 않은 비교예 1의 코팅액에 비하여 경화 후 수축율이 감소하고, 이로 인하여 부착율이 우수할 뿐만 아니라, 연필 경도도 개선됨을 알 수 있다. 또한, 무기 클레이 입자로서 표면처리된 몬모릴로나이트 대신에 실리카 미립자를 투입하여 제조된 코팅액인 비교예 2의 경우, 표면경도는 개선되나, 투과율이 떨어지고, 이로 인하여 광택도도 낮아지며, 경화 후 수축으로 인해 부착성이 저하됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 하드코팅 조성물은, 이동통신 단말기(예컨대, 휴대폰, PDA, 네비게이션 등) 윈도우나 디스플레이용 전면판(예컨대, TV, 모니터)의 보호 코팅에 적용하여 윈도우나 전면판의 외관 손상을 방지할 수 있다.
또한, 낮은 경화 수축으로 인해 가교 밀도의 상승에서 기인한 경화 수축을 감소시킴으로써 PMMA, PC, PES 등의 플라스틱 기재와의 부착성이 탁월한 효과가 있으므로 이동통신 단말기 윈도우, 평판디스플레이의 전면판 및 각종의 디스플레이용 하드코팅 필름에 매우 유용하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (13)

  1. 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물;
    판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이;
    점도와 유동성의 조절을 위한 용제; 및
    광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하며,
    상기 무기 클레이는 소수성 유기 양이온에 의해 표면 처리되어 소수성을 갖는 광경화형 하드코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 레벨링 또는 평활성 개선을 위한 첨가제를 더 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 첨가제는, 폴리실록산을 주성분으로 하는 용액 또는 폴리아크릴계를 주성분으로 하는 용액인 것을 특징으로 하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 클레이는, 탄소수 12~16인 알킬암모늄 이온을 사 용하여 표면처리된 몬모릴로나이트, 일라이트, 스멕타이트, 헥토라이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기 클레이는, 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~20 중량부 함유된 것을 특징으로 하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물은, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스터아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 멜라민아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 스티렌 및 N-비닐피롤리돈으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 물질인 것을 특징으로 하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 용제는, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르, 톨루엔, 자일렌, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸알콜, 이소프로필알콜 및 노르말 부탄올로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 물질이고, 상기 용제는 상기 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100중량부에 대하여 100∼1000중량부 함유된 것을 특징으로 하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광개시제는, α- 하이드록시사이클로헥실페닐메타논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 하이드록시디메틸아세토페논 및 벤조페논으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 물질이고, 상기 광개시제는 상기 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물 100중량부에 대하여 1∼10중량부 함유된 것을 특징으로 하는 광경화형 하드코팅 조성물.
  9. 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물;
    판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이;
    점도와 유동성의 조절을 위한 용제; 및
    광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포 함하는 제1항의 광경화형 하드코팅 조성물이 표면에 도포되고 건조와 경화 과정을 거쳐 하드코팅된 이동통신 단말기 윈도우.
  10. 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물;
    판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이;
    점도와 유동성의 조절을 위한 용제; 및
    광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하는 제1항의 광경화형 하드코팅 조성물이 표면에 도포되고 건조와 경화 과정을 거쳐 하드코팅된 평판디스플레이용 전면판.
  11. 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물;
    판상의 층간이 박리화되어 상기 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물에 분산된 판상형의 무기 클레이;
    점도와 유동성의 조절을 위한 용제; 및
    광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 일으키기 위한 광개시제를 포함하는 제1항의 광경화형 하드코팅 조성물이 표면에 도포되고 건조와 경화 과정을 거쳐 하드코팅된 필름.
  12. 광원에 대한 개시 반응을 방지하기 위하여 광원의 유입을 차폐시킨 용기에 아크릴 관능기, 메타아크릴 관능기 또는 비닐 관능기를 갖는 올리고머, 모노머 또는 올리고머와 모노머의 혼합물을 투입하는 단계;
    표면 처리되어 소수성을 갖는 무기 클레이를 상기 용기에 투입하여 혼합하는 단계;
    상기 용기에 점도와 유동성의 조절을 위한 용제를 투입하는 단계;
    상기 용기에 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 시작하게 하기 위한 광개시제를 투입하여 혼합하는 단계; 및
    상기 용기에 혼합된 결과물을 여과 장치를 이용하여 여과하여 광경화형 하드코팅 조성물을 얻는 단계를 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 용기에 레벨링 또는 평활성 개선을 위한 첨가제를 투입하여 혼합하는 단계를 더 포함하는 광경화형 하드코팅 조성물의 제조방법.
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