KR100978134B1 - 광디스크용 보호막 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크 기판 위에 코팅하는 표면보호용 광 투과층과, 상기 광 투과층 표면에 코팅하는 경도향상 및 대전방지용 보호피막층을 단일층으로 형성 가능하게 하는 광디스크용 보호막 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 보호막 조성물은, 아크릴레이트 올리고머 45~70중량%, 6관능성 미만의 아크릴레이트 모노머 15~30중량%, N-비닐 피롤리돈 1~10중량%, 광 개시제 5~10중량%, 중합 억제제 0.01~0.1중량% 및 대전방지용 올리고머 8~15중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 광디스크용 보호막 조성물을 사용함으로써, 종래의 광 투과층 작업 및 경도ㆍ대전방지층 작업의 2단계 작업을 단일층 작업의 1단계로 감소시킴으로써, 작업량을 줄이고 작업시간을 단축할 수 있다. 또한 상기 조성물은 내마모성, 수축률, 투과율, 내화학성 및 대전방지성에 있어서 매우 유용한 특성이 있다.
광디스크, 보호막, 단일층, 투과율, 대전방지

Description

광디스크용 보호막 조성물{composition of a protecting film for an optical disc}
본 발명은 디스크 기판 위에 코팅하는 표면보호용 광 투과층과, 상기 광 투과층 표면에 코팅하는 경도향상 및 대전방지용 보호피막층을 단일층으로 형성 가능하게 하는 광디스크용 보호막 조성물에 관한 것이다.
전기, 전자재료, 광학재료 등에 널리 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등의 합성수지는, 유리 및 금속 제품에 비하여 성형 가공이 용이하고 가볍고 값이 싸다는 점 등의 여러 가지 이점이 있다. 그러나 이들 합성수지는 내마모성, 내화학성 등이 충분치 않고, 높은 절연성을 가지기 때문에, 다른 물체와의 마찰에 의해 발생한 에너지가 정전기로서 축적되고 쉽고, 또한 방전되기 어렵다. 즉, 합성 수지 성형품의 표면에 미세한 먼지가 부착되기 쉽고, 부착된 먼지가 제거되기 어려우며, 이로 인해 광 투과율이 저하될 뿐만이 아니라 기기 손상 또는 화재의 원인이 되는 일이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 통상 이들 재료의 표면을 광경화성 수지조성물로 하드코팅 처리하여 내마모성, 내화학성 및 대전방지특성을 개선시키는 것이 일반적이다.
이러한 광경화성 수지조성물은 감광성 수지의 일종으로 조성물 중에 포함되어 있는 모노머 및 올리고머가 광중합에 의해 고분자화되고 그 결과 용해성, 점도, 접착성 등의 여러 가지 물성변화를 나타내는 재료로서 현재 실용화되고 있는 광경화성 수지는 아크릴계 모노머의 광 라디칼 중합이 가장 많이 사용되고 있다. 광경화성 조성물의 특징으로는 단시간에 경화가 가능하므로 대량생산에 유리하고, 용제타입이 아니므로 작업환경이 좋고, 피착물에 열 스트레스(thermal stress)를 주지 않으며, 자외선을 조사할 때까지 경화되지 않으므로 정밀부품의 위치 결정 등의 세팅시간을 잡을 수 있다. 또한 접착성능이 뛰어나고 내구성도 좋다는 장점이 있다.
또한 조성물 중에 금속이온성분 등의 대전방지제가 함유되어 있어 정전기로 인한 먼지 등의 표면오염물로부터 유발되는 신호의 왜곡을 방지할 수 있다.
상기 광경화성 수지조성물은 높은 경도와 낮은 수축률을 동시에 만족함으로써, 필요한 내마모성을 유지하면서도 코팅시 균열이 가지 않아야 하며, 특히 광 디스크의 보호층으로 사용될 경우에는 광디스크의 기록특성의 저하를 방지하기 위하여, 사용되는 레이저의 파장에서 광 투과율이 90%를 초과하여야 하고, 디스크의 휨에 영향을 주지 않도록 하기 위해서 수축률은 최대 10%미만이 되어야 하며, 충분한 대전방지기능이 있고, 보호막으로 사용되는 경우에는 사람의 손톱 등에 흠집이 나지 않기 위해 연필 경도로 최소 2H이상의 내마모성을 요한다.
일반적인 광디스크 제조방법은, 폴리카보네이트 수지 등과 같은 재료를 사출 성형하여 두께 1.1㎜인 기판을 제작한 후 반사막, 광학기록피막, 투명유전층 등 정보면을 상기 기판 표면상에 제작 설치하고 그 위에 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트 수지 등의 광 투과층을 0.1㎜의 두께로 형성하거나, 또는 사출 성형된 0.6㎜의 기판 2개를 일체로 형성시켜 제작하는 방법이 사용되고 있다.
일반적으로 광 투과층은 경도 및 대전방지 능력에 있어서, 특히 광디스크의 요구사양에 미치지 못하므로 광경화형 대전방지성 하드코팅제를 그 위에 도포한 후 광경화시킨다. 즉, 광디스크 보호막 작업시 폴리카보네이트 등과 같은 광 투과율이 높은 재료를 1차 광 투과층으로 코팅한 후, 그 위에 경도향상 및 대전방지능력이 부여된 광경화성 하드코팅제를 두께 10㎛ 미만으로 2차 피막층으로 코팅하여 광 투과율을 90% 정도로 유지한다. 그런데 이는 디스크 제작작업에 여러 단계를 거치므로 작업량 및 작업시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 통상 대전방지제로 사용되는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide:ITO)이나 안티몬 주석 산화물(Antimony Tin Oxide:ATO) 등의 금속 산화물 계통을 함유하는 하드코팅 수지는 금속입자를 함유하는 형태로서 코팅공정이 용이하지 않고 자체로서 고유한 색깔마저 있어 광디스크 보호막 조성물의 주요 특성인 투과율을 저하시킬 뿐만 아니라, 고가의 금속 산화물로서 생산원가의 상승이라는 문제를 안고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는, 디스크 기판 위에 코팅하는 표면보호용 광 투과층과, 상기 광 투과층 표면에 코팅하는 경도향상 및 대전방지용 보호피막층을 단일층으로 형성 가능하게 하면서 필요한 디스크 성능을 만족하는 수지의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광 투과율을 만족하면서 경도 및 대전방지 물성이 우수한 광디스크용 보호막 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 디스크 기판 위에 코팅하는 표면보호용 광 투과층과, 상기 광 투과층 표면에 코팅하는 경도향상 및 대전방지용 보호피막층을 단일층으로 형성 가능하게 하는 광디스크용 보호막 조성물을 제공한다.
좀더 상세하게는, 아크릴레이트 올리고머 45~70중량%; 6관능성 미만의 아크릴레이트 모노머 15~30중량%; N-비닐 피롤리돈 1~10중량%; 클로로 아세토페논, 디에톡시 아세토페논, 히드록시 아세토페논, 1-페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시 사이클로헥실 페닐 케톤, α-아미노 아세토페논, 벤조인 에테르, 벤질 디메틸케탈, 벤조페논, 티옥산톤, 2-에틸 안트라퀴논, 2-히드록시-1,2-디페닐 에타논, 2-에톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에타논, 2-이소프로필-1,2-페닐 에타논, 2-부톡시-1,2-디페닐 에타논, 2-이소부톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디부톡시 1-페닐 에타논, 디메톡시 히드록시 아세토페논, 1-(4-이소프로필 페닐)-2-히드록시-2-메틸프로파논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파논, 2-벤질-2-디메틸 아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부타논 및 3,6-비스[2-메틸]-2-모르폴리노(프로타노닐)-부틸 카바졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물인 광 개시제 5~10중량%; p-메톡시페놀, 히드록시퀴논, 히드로퀴논 모노메틸에테르, 페노티아진, N,N-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물인 중합 억제제 0.01~0.1중량%; 및 N,N-디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트 및 N,N-디에틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를, 탄소원자수 1~4의 알킬할라이드 및 아랄킬할라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 알킬화 반응하여 제조되는 4급 암모늄염 8~15중량%를 포함하는 광디스크용 보호막 조성물을 제공한다.
또한, 상기 광디스크용 보호막 조성물은 디알킬과산화물, 디아실과산화물, 히드로과산화물, 과탄산에스테르, 퍼케탈 및 아조화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물인 중합 개시제 0.1~1중량%를 더 포함되는 것이 바람직하다.
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본 발명에 따른 광디스크용 보호막 조성물을 광디스크 제작공정에 적용함으로써, 종래의 광 투과층 작업 및 경도향상ㆍ대전방지층 작업의 2단계 작업이 1단계 작업으로 감소되어 설비투자 및 운영비용이 줄어들고 작업시간이 단축될 수 있다. 또한 상기 조성물은 내마모성, 수축률, 투과율, 내화학성 및 대전방지성에 있어서 매우 유용한 특성을 갖는다. 본 발명에 따른 조성물은 광디스크 이외에도 시계용 렌즈, 모니터 브라운관, PDP 또는 LCD의 디스플레이 패널, 보호헬멧의 보안경 등에 매우 유용하게 사용될 수 있으며 대전방지용 조성물의 사용량에 따라 전자파 차폐효과를 거둘 수 있으므로 휴대폰에도 적용될 수 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 광경화성 보호막 조성물은 아크릴레이트 올리고머, 6관능성 미만의 아크릴레이트 모노머, N-비닐 피롤리돈, 광 개시제, 중합 억제제 및 대전방지용 올리고머로 구성되는 것을 특징으로 한다.
올리고머는 일반적으로 프리 폴리머라고 하며 광경화성 조성물의 주성분을 이루는 것으로서, 최종 조성물의 성능을 결정짓는데 주요한 역할을 한다.
올리고머에는 광 반응성 작용기가 도입되어 광중합성이 부여되며, 이러한 광중합성 올리고머에는 2중 결합을 가진 작용기인 (메타)아크릴레이트기를 도입하여 만들어진 아크릴레이트계의 광경화성 프리 폴리머가 가장 적합하다. 본 발명에 사용되는 올리고머에는, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트, 폴리에테르 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 스피란수지 (메타)아크릴레이트 및 실리콘수지 (메타)아크릴레이트 등이 사용될 수 있다. 여기서 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 총칭이다.
광반응 작용기를 함유한 단관능 아크릴레이트로는 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시펜틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시헥실 (메타)아크릴레이트 등이 있으며, 다관능 아크릴레이트로는 트리메틸올프로탄 디알릴에테르, 펜타에리스리톨 트리알릴에테르, 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 글리세롤 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크 릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 등이 바람직하다.
본 발명에서는 상기의 (메타)아크릴레이트 올리고머가 45∼70중량%인 것이 바람직한데, 45중량% 미만으로 사용될 경우에는 제조된 조성물의 탄성이 약해서 균열이 생길 수 있고 피착물과의 접착력이 떨어지며, 70중량%를 초과할 경우에는 내마모성 및 내마찰성이 감소하며 물성 조절이 용이하지 않고 다른 화합물과의 상용성에서 문제가 발생될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 바와 같이, 본 발명에서의 올리고머는 수 평균 분자량이 10,000 미만, 바람직하게는 5,000 미만의 중합체를 의미한다.
본 발명에 따른 조성물은 6관능성 미만의 저점도 아크릴레이트 모노머를 포함한다.
광경화성 수지는 자외선을 이용하여 짧은 시간에 중합을 일으키기 때문에 용매를 많이 사용하기에 어려움이 있다. 그러나 점도가 너무 높으면 피막의 두께 및 가공조건에 악영향을 미치므로 점도를 조절할 필요가 있고 이러한 점도 조절을 위해 저점도 모노머가 사용된다. 또한, 상기 저점도 모노머는 경도를 증가시키고 코팅작업을 용이하게 하며 피착물과의 접착력을 증대시키는 효과도 있다. 한 분자 내에 작용기의 양에 따라 단관능성, 2관능성, 다관능성 모노머로 나뉘며 다관능성 모노머의 양을 증가시키면 가교제의 역할도 한다. 다만, 5관능기를 초과하는 모노머를 사용하는 경우에는 가교 결합이 너무 늘어나기 때문에 수축률이 상승하여 균열 이 생길 염려가 있으며, 특히 광디스크에 사용되는 경우에는 틸트특성이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다. 보통 관능기로는 아크릴레이트기나 메타크릴레이트기가 많이 사용된다.
저점도 모노머를 예시하면, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시펜틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸데실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 베타-카르복시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 메타크릴레이트, 4-부틸사이클로헥실 아크릴레이트, 디사이클로펜테닐 아크릴레이트, 디사이클로펜테닐옥시에틸 아크릴레이트, 에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시레이티드 모노아크릴레이트 등의 단관능성 모노머와 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 메톡시레이티드네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 에톡시레이티드네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 등의 2관능성 모노머와 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로필레이티드트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세릴프로필레이티드 트리아크릴레이트, 트 리(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 알콕시레이티드 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타크릴레이트, 디펜타에리스리톨 히드록시펜타아크릴레이트 등의 다관능성 모노머가 하나 또는 그 이상이 사용될 수 있다.
본 발명에서는, 상기의 저점도 모노머가 15∼30중량%인 것이 바람직한데, 15중량% 미만으로 사용될 경우에는 본 발명에 따른 조성물의 점도조절의 효과를 거둘 수 없고 두께조절이 어려우며 경도 및 피착물과의 접착력이 떨어지고, 30중량%를 초과하는 경우에는 경화속도가 늦어지며 탄성이 약해서 균열이 생길 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 조성물은 N-비닐 피롤리돈을 포함한다.
상기 N-비닐 피롤리돈은 중합하여 비이온성 고분자인 폴리비닐 피롤리돈을 생성하는데, 상기 폴리비닐 피롤리돈은 물과 극성용매에 용해되는 분말상의 물질로서, 흡습성이 있어 대기에서 수분을 자기 무게의 18%까지 흡습하는 성질이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 경도 및 접착성을 좋게 하고, 물에 난용성인 분산염료를 가용화하는 성질과, 물이 증발하면 피막을 형성하는 능력 등이 있다.
본 발명에서는 상기의 N-비닐 피롤리돈이 1∼10중량%인 것이 바람직한데, 1중량% 미만으로 사용될 경우에는 경도 및 피착물과의 접착력이 약해지고, 10중량%를 초과하는 경우에는 결합에 관여하지 않는 자유 저분자가 생성되어 투과율, 경도 및 틸트특성 등에서 악영향을 미친다.
본 발명에 사용된 대전 방지용 조성물은 아크릴레이트 관능기가 있는 제4급 암모늄염이 포함된다.
일반적으로 대전방지제는 금속이온성분이 함유된 전도성 미립자를 30%의 고형분으로 하여 물 또는 메탄올에 분산된 졸 상태로 사용된다.
금속이온성분이 함유된 대전방지제는 광 투과율이 현저히 낮기 때문에, 광디스크의 피막물질로 사용될 경우 광 투과율을 90%정도로 유지하기 위해서는 코팅두께를 10㎛ 이내로 코팅해야 하므로 기판의 기록층 보호를 위해서 광 투과층을 추가로 성형시키는 공정이 더 필요하게 된다. 또한 전도성 미립자의 분산상태를 잘 유지시켜 저장안정성 및 피막형성시 상 분리에 의한 피막의 균열을 방지하기 위한 상용화제를 추가하거나, 지르코튬 비드를 이용하여 균일하게 밀링하는 공정이 요구된다.
본 발명에 따른 보호막 조성물에 있어서, 대전방지제로서 금속이온성분 대신에 제4급 암모늄염이 사용됨으로써, 상기와 같은 공정이 생략될 수 있고 작업이 용이하며 코팅두께에 대한 제약이 없으므로 산업 전반에 걸쳐 활용도가 높다고 할 것이다.
본 발명에서, 상기 4급 암모늄염은 3급 아민류를 알킬화시켜 제조되었는데, 3급 아민류로는, N,N-디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트 또는 N,N-디메틸아미노에틸 (메타)아크릴아미드, N,N-디에틸아미노에틸 (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필 (메타)아크릴아미드, N,N-디에틸아미노프로필 (메타)아크릴아미드 등이 있고 바람직하게는 (메타)아크릴레이트류가 유리하며, 알킬화제로는 탄소원자수 1~4의 알킬할라이드 또는 아랄킬할라이드가 사용되었다.
본 발명에서 대전방지제로 사용되는 제4급 암모늄염은, 8~15중량%가 바람직한데, 8중량% 미만인 경우에는 표면저항값이 1012Ω/㎠를 초과하므로 충분한 대전방지 효과를 얻기 어렵고, 15중량%를 초과하는 경우에는 투과율 및 경도 등의 물성이 저하되므로 바람직하지 않다. 휴대폰이나 의료기기 등 특별히 전자파 차단이 필요한 피착물에는 첨가량이 증가되는 것이 바람직하다.
광중합 수지중 라디칼 수지는 빛에너지에 의해 화학결합 중 약한 부분이 절단되어 연쇄반응을 하는 자유 라디칼을 생성하게 되고 이에 의해 중합이 일어나는 수지이다. 본 발명에 사용되는 광 개시제는 라디칼 중합의 개시제로서 라디칼을 생성하여 중합을 촉진시키거나, 중합속도를 증가시키는 역할을 한다. 본 발명에 따른 피막 조성물은 광 개시제가 없더라도 경화가 가능하지만 경화 시간이 오래 걸리기 때문에 피착물(광디스크)이 변형될 염려가 있고 경화율이 낮기 때문에 경도 등의 특성이 저하되므로 광 개시제가 사용되는 것이 바람직하다.
일반적으로 사용되는 광 개시제는 클로로 아세토페논, 디에톡시 아세토페논, 히드록시 아세토페논, 1-페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시 사이클로 헥실 페닐 케톤, α-아미노 아세토페논, 벤조인 에테르, 벤질 디메틸케탈, 벤조페논, 티옥산톤, 2-에틸 안트라퀴논, 2-히드록시-1,2-디페닐 에타논, 2-에톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에타논, 2-이소프로필-1,2-페닐 에타논, 2-부톡시-1,2-디페닐 에타논, 2-이소부톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디부톡시 1-페닐 에타논, 디메톡시 히드록시 아세토페논, 1-(4-이소프로필 페닐)-2-히드록시-2-메틸프로파논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파논, 2-벤질-2-디메틸 아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부타논 및 3,6-비스[2-메틸]-2-모르폴리노(프로타노닐)-부틸 카바졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물이 사용될 수 있으며, 이외에도 자외선에 의해 활성을 띠는 통상의 광 개시제면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 광 개시제는 5~10중량%가 사용되는 것이 바람직한데, 5중량% 미만의 경우에는 피막의 경화율이 낮아져 원하는 피막의 표면물성을 얻을 수 없거나 피막이 미 경화될 가능성이 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 피막의 과 경화로 인해 피착물과의 밀착성이 저하되고 또한 대전방지 성능도 약해지는 문제점이 있다.
상기 광 개시제에 더하여, 중합 및 가교결합을 보조하는 중합 개시제가 본 조성물에 추가되는 것이 바람직하다. 이러한 중합 개시제의 예로는 과산화물, 특히 디-tert-부틸과산화물과 같은 디알킬과산화물, 디벤졸과산화물과 같은 디아실과산화물, tert-부틸 히드로과산화물 또는 쿠몰히드로과산화물과 같은 히드로과산화물, 부틸퍼벤조에이트와 같은 과탄산에스테르, 1,1-디-tert-부틸-퍼옥시-3,3,5-트리메틸사이클로헥산과 같은 퍼케탈 및 아조비스이소부티로니트릴과 같은 아조화합물 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 중합 개시제는 0.1~1중량%가 사용되는 것이 바람직한데, 0.1중량% 미만의 경우에는 중합 및 가교결합 촉진효과가 충분치 않고, 1중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 효과를 기대하기 어렵다.
상기 6관능성 미만의 저점도 아크릴레이트 모노머는 매우 중합하기 쉬운 비닐기를 가진 단량체이고, 보관 또는 운반 중에 중합하는 문제가 발생하기 때문에, 이를 방지하기 위하여 중합 억제제가 본 발명의 조성물에 포함된다.
중합 억제제로는 p-메톡시페놀, 히드록시퀴논, 히드로퀴논 모노메틸에테르, 페노티아진, N,N-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에서는 상기의 중합 억제제가 0.01~0.1중량%로 구성되는 것이 바람직한데, 0.01중량% 미만이면 중합 억제제로서의 효능을 기대할 수 없고, 0.1중량%를 초과하면 피막이 미 경화될 가능성이 있고 광 경화 작업시간이 길어지므로 작업효율의 저하를 가져온다.
본 발명에 따른 보호막 조성물에 있어서, 적용되어 지는 피착물의 용도에 따라 적당한 양의 산화방지제, 열경화 방지제, 소포제, 라벨링제 및 오염방지제 등의 첨가제가 사용될 수 있다.
일반적으로 코팅방법은 딥 코팅, 스프레이 코팅, 플로우 코팅, 스핀 코팅 등이 있으며 플라스틱의 재질, 형상 및 도막 두께에 따라 적절한 코팅방법이 선택된다. 예를 들어, 피착물의 일부만 코팅을 하는 경우에는 플로우 코팅이 사용되고, 표면이 복잡한 경우에는 스프레이 코팅법이 유리하며, 표면이 평탄하고 대칭형인 경우에는 스핀코팅이 유리하다. 특히 광디스크의 경우에는 스핀코팅이 가장 적절하며 디스크의 코팅층의 두께는 스피닝(spinning) 속도, 스피닝 시간, 토출위치, 토출량 및 조성물의 점도에 의존한다.
본 발명에 따른 조성물의 광경화반응 과정은, 먼저 광 개시제가 자외선을 받아 자유라디칼을 생성한 후, 상기 자유라디칼이 1∼5개의 아크릴레이트 관능기를 가지는 아크릴레이트 모노머 및 올리고머의 2중 결합과 상호작용을 일으켜 2중 결합이 깨지면서 가교반응이 일어나게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼5
하기 표 1에 기재된 조성물을 균일혼합기 내에서 완전히 혼합하여 광디스크 용 보호막 조성물을 제조하였다.
보호막 조성물 실시예
성분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
디사이클로펜테닐옥시에틸아크릴레이트 10 13 14 15 16
N-비닐피롤리돈 6.2 5.1 2.19 0.18 1.49
히드록시프로필메타크릴레이트 65 63 60 58 53
HS 600 5 7 10 12 14
2-히드록시에틸메타크릴레이트 6 5 7 8 9
트리메틸올프로판 에틸렌옥사이드 트리아크릴레이트 1.49 0.4 0.5 0.3 0.5
p-메톡시페놀 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01
tert-부틸퍼벤조에이트 0.3 0.49 0.3 0.5 0
1-히드록시사이클로헥실페닐케톤 6 6 6 6 6
TOTAL 100 100 100 100 100
상기 단위는 중량%이다.
디사이클로펜테닐옥시에틸아크릴레이트(Dicyclopentenyloxyethylacrylate : 아크릴레이트 모노머-단관능)
N-비닐피롤리돈(N-vinylpyrrolidone : 모노머)
히드록시프로필메타크릴레이트(Hydroxypropylmethacrylate: 올리고머)
HS 600 : 아크릴레이트 관능기를 가진 4급 암모늄염 올리고머(CYTEC Industries Inc. 미국, 밀도 1.12g/㎤ at 25℃, 표면저항력 108~1011Ω/㎠ : 대전방지제)
2-히드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethylmethacrylate : 아크릴레이트 모노머-단관능)
트리메틸올프로판에틸렌옥사이드트리아크릴레이트(Triacrylate of ethylene oxide modified trimethylolpropane : 아크릴레이트 모노머-다관능)
p-메톡시페놀(p-methoxyphenol : 중합 억제제)
tert-부틸퍼벤조에이트 (tert-butyl perbenzoate : 중합 개시제)
1-히드록시사이클로헥실페닐케톤 (1-hydroxycyclohexyl phenylketone : 광 개시제)
비교예 1
아크릴레이트 관능기를 가진 4급 암모늄염 올리고머 대신에 인디움 주석 산화물(30%)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 보호막 조성물을 제조하였다.
비교예 2
N-비닐피롤리돈을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 보호막 조성물을 제조하였다.
시험예
시험예에서는 광디스크를 하기와 같은 방법으로 제작하였는데, 제작된 기판 표면상의 정보면 위에 본 발명에서 개발한 보호막 조성물을 코팅하였다.
< 광디스크의 기판 및 정보면 제작 >
0.32㎛의 인 그루브 타입(in-groove type) 트랙 피치를 가지는 스탬퍼 (stamper)를 사용하였으며 전사 특성을 확인하기 위해 반경 22㎜에서 60㎜까지 트랙을 기록하였다.
디스크는 외경120㎜, 기준 두께 1.1㎜인 기판을 사출성형 하였으며 반경 58.5㎜ 까지 전사(轉寫)가 가능하였다. 이때 사출 성형조건은 고정 측 몰드 및 가동 측 몰드의 온도가 125℃, 스프루 부쉬(sprue bush) 및 절단 펀치의 온도는 90℃이고 수지의 온도는 최대 380℃였으며 형체력은 35ton/1sec, 25ton/1sec, 10ton/50sec이다.
상기 조건으로 사출 성형을 실시하여 기계 특성 0.3°이하를 얻었고 가장자리 부위까지 수지의 유동성이 안정적임을 확인하였다.
다음으로, 스퍼터링 공정에 의해 Ag합금/ZnSSiO2/SbGeTe/ZnSSiO2의 4층막 구조의 디스크를 제작하였다.
< 보호막 형성 >
상기에서 제작된 광디스크에 지름이 30㎜이고 두께가 0.3㎜인 원판모양의 뚜껑 부재를 이용하여 상기 디스크의 내부구멍을 막고 그 위에 본 발명의 실시예 1∼5 및 비교예 1,2에서 제조된 보호막 조성물을, 토출시간 20초, 토출압력 5㎏/㎠.G, 스피닝 시간 32.5초, 스피닝 속도 1800rpm의 조건으로 스핀코팅하여 0.1㎜의 두께를 가진 보호막을 형성시킨 후 3000w의 램프를 이용하여 3초간 UV 경화시켰다.
상기 조건으로 보호막 작업을 하여 디스크 반경 17∼57㎜까지 100±2㎛의 균일한 두께를 얻을 수 있었다.
상기 실시예 1∼5 및 비교예 1,2에 의한 보호막이 코팅된 광디스크에 대하여 내마모성, 틸트 변화량, 광 투과율, 대전방지 특성 및 내화학성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 및 비교예의 성능시험 결과
내마모성 틸트 변화량
(αangle)		 광 투과율 (%) 표면저항
(Ω/㎠)		 반감기 (sec) 내수성 및 내용제성
실시예 1 2.5H 0.43 90.70 ∞ >1×104 ○
실시예 2 2.3H 0.38 90.28 1013 9 ○
실시예 3 2.4H 0.36 90.64 1011~1012 2 ○
실시예 4 1.8H 0.33 90.53 1010 <1 △
실시예 5 2.1H 0.38 90.35 1011~1012 2 ○
비교예 1 2.3H 0.39 80.21 109 <1 ○
비교예 2 1.7H 0.32 90.74 1011~1012 2 ○
(1) 내마모성
표면강도 측정 : JIS K5651-1966에 준한 연필 강도
(2) 틸트 변화량
통상적인 tilt angle 측정장치를 이용하여 측정
(3) 광 투과율
UV Spectrometer를 사용하여 405nm 파장 영역의 빛에 대한 투과도 평균값
(4) 표면 저항
#ACL 800 - Megohmmeter (ACL Inc. 미국) 절연저항계, 측정온도 20℃, 측정습도 50%, 인가전압 100V, 인가시간 1분
(5) 반감기
Model No. H0110 (스테틱 오네스트메타:STATIC HONESTMETER, 시시도정전기(주), 일본), 측정온도 20℃, 측정습도 50%, 인가전압 8㎸, 인가시간 30초
(6) 내수성 및 내용제성
광디스크 표면을 40℃의 물, 에틸알콜, 이소프로필알콜 또는 5% 염수에 각각 침지시키고 48시간 경과 후 변화를 관찰하였다.
○ : 박리 및 균열이 전혀 없음.
△ : 약간의 균열발생.
× : 균열 다수발생.
상기의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 수지 조성물은 내마모성, 수축률, 투과율, 내화학성 및 대전방지 특성에 있어서 실시예 3이 가장 우수하게 나타났으며, 투과율이 405㎚의 파장에서 90%이상이고 수축률이 10%미만으로 광디스크용에 매우 적합한 특성을 보인다는 것을 알 수 있다. 한편, 기록 재생 실험 결과도 디스크의 반경 22~57㎜까지 균일한 특성을 얻을 수 있었다.

Claims (5)

  1. 아크릴레이트 올리고머 45~70중량%;
    6관능성 미만의 아크릴레이트 모노머 15~30중량%;
    N-비닐 피롤리돈 1~10중량%;
    클로로 아세토페논, 디에톡시 아세토페논, 히드록시 아세토페논, 1-페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시 사이클로헥실 페닐 케톤, α-아미노 아세토페논, 벤조인 에테르, 벤질 디메틸케탈, 벤조페논, 티옥산톤, 2-에틸 안트라퀴논, 2-히드록시-1,2-디페닐 에타논, 2-에톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에타논, 2-이소프로필-1,2-페닐 에타논, 2-부톡시-1,2-디페닐 에타논, 2-이소부톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에타논, 2,2-디부톡시 1-페닐 에타논, 디메톡시 히드록시 아세토페논, 1-(4-이소프로필 페닐)-2-히드록시-2-메틸프로파논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파논, 2-벤질-2-디메틸 아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부타논 및 3,6-비스[2-메틸]-2-모르폴리노(프로타노닐)-부틸 카바졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물인 광 개시제 5~10중량%;
    p-메톡시페놀, 히드록시퀴논, 히드로퀴논 모노메틸에테르, 페노티아진, N,N-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물인 중합 억제제 0.01~0.1중량%; 및
    N,N-디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트 및 N,N-디에틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를, 탄소원자수 1~4의 알킬할라이드 및 아랄킬할라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 알킬화 반응하여 제조되는 4급 암모늄염 8~15중량%를 포함하는 광디스크용 보호막 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 디알킬과산화물, 디아실과산화물, 히드로과산화물, 과탄산에스테르, 퍼케탈 및 아조화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 혼합물인 중합 개시제 0.1~1중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크용 보호막 조성물.
  5. 삭제
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