KR101171443B1 - 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전도성 고분자를 포함하는 대전방지성 코팅 조성물로서, 상기 조성물은 유기 변성 폴리실록산을 함유하는 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법을 제공한다. 해당 필름은 대전방지성과 함께 발수성, 방오성 등이 우수하다. 해당 필름의 제조 공정은 별도의 발수 및 방오층을 형성하는 것이 아니고 하나의 층에 대전방지성과 발수성 및 방오성을 부여하는 것이므로 공정이 단순하다.
전도성 고분자, 대전방지성, 유기변성 폴리실록산, 발수성, 방오성

Description

대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법{Antistatic coating composition and coated film, method for the coated film using the composition}
본 명세서는 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법에 관하여 기술한다. 더욱 상세하게는 대전방지성과 함께 발수성, 방오성이 뛰어난 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법에 관하여 기술한다.
각종 반도체 및 전자기기가 미세화되고 고집적화됨에 따라 정전기의 발생이 제품에 여러 문제를 야기하게 되었다. 정전기를 효과적으로 제거하기 위하여 전도성 물질을 이용한 대전방지 코팅 방법이 제시되어 왔다. 현재 이러한 코팅 기술은 디스플레이 소자의 대전방지 코팅막, 반도체 소자 운반용 트레이, 편광판 및 백라이트 유닛의 보호필름, 투명렌즈의 코팅막 등에서 사용되고 있다.
대전방지 코팅막은 알루미늄 등의 금속입자, 카본블랙, 수분과 반응하면 이온 전도성을 지니는 계면활성제와 같은 전도성 첨가제를 포함하는 비전도성 고분자 또는 자체적으로 전도성을 가지는 전도성 고분자로 이루어질 수 있다.
여러 가지 전도성 재료 중에서 밀착성이 좋은 전도성 고분자 재료가 최근 여러 산업 분야에서 각광을 받고 있다.
본 발명자들은 전도성 고분자를 포함하는 대전 방지성 코팅 조성물에 있어서, 대전 방지성이 우수할 뿐만 아니라, 물이 접촉되었을 때 접촉면을 최소화하여 물을 쉽게 제거할 수 있도록 하는 발수성 및 오염을 방지하거나 오염이 발생하더라도 쉽게 제거할 수 있도록 하는 방오성을 부여한 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅막 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. 또한, 정전기 방지 및 발수, 방오 처리를 따로 수행하지 않고 한번에 처리하여, 우수한 대전방지 성능 등을 가지면서도 또한 제조 공정을 한 단계 이상 줄일 수 있는 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅막 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 구현예들에서는, 전도성 고분자를 포함하는 대전방지성 코팅 조성물로서, 상기 조성물은 첨가제로서 유기 변성 폴리실록산을 포함하는 대전방지성 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예들에서는 기재 필름 및 상기 기재 필름에 형성된 상기 코팅 조성물의 코팅층을 포함하는 대전 방지 코팅 필름을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예들에서는 상기 코팅 조성물을 기재 필름에 코팅한 후 건조하는 단계를 포함하는 대전방지 코팅 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 각종 전자 부품이나 액정디스플레이용 등에 요구되는 물성인 대전방지 기능뿐만 아니라, 특히 광학적으로 사용될 경우에 요구되는 발수 및 방오 성능을 용이하게 달성할 수 있는 대전방지성 코팅 조성물과 코팅막을 제공할 수 있다. 해당 코팅 조성물과 코팅막은 정전기 방지 성능이 우수함에 따라 해당 코팅막을 구비한 제품의 제조, 운반 및 사용 중에 이물의 부착을 방지할 수 있다.
또한, 해당 코팅막의 제조 방법은 대전방지성능, 발수 및 방오 성능을 동시에 달성하는 것이며 또한 공정이 단순하여 공정상의 이점을 가진다. 이러한 대전 방지 코팅막은 우수한 대전방지 기능과 함께 발수성, 방오성을 가지는 것이므로, 각종 전기 부품, 반도체, 디스플레이 산업의 여러 분야에 응용될 수 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들을 설명한다.
본 발명의 구현예들에서는 전도성 고분자를 포함하는 대전방지성 코팅 조성물에 발수성 및 방오성을 부여할 수 있도록 유기 변성 폴리실록산을 함유하는 첨가제를 첨가한다. 상기 발수 및 방오 성능 등을 나타내는 물질을 별도의 층으로 형성시키지 않고 전도성 고분자와 혼합하여 하나의 층으로 형성함으로써 단순화된 공정으로 대전 방지성, 발수 및 방오성을 함께 부여할 수 있다.
이와 같이 전도성 고분자를 포함하는 대전방지성 코팅 조성물에 발수 및 방오성 첨가제를 첨가하는 방식에 의하면, 각종 전기 부품, 반도체 등의 제조 공정 중 이물 부착에 의한 제품 손상을 방지(예컨대 액정디스플레이용 생산공정 중에 정전기로부터 회로 및 칩의 손상 방지)할 수 있고, 제조, 가공 도중 발수 및 방오 효 과가 뛰어난 특징을 가지고 있다.
참고로, 상기 코팅 조성물로 코팅층을 형성한 후, 그 위에 별도의 발수 또는 방오층을 따로 적층하는 방식도 가능하다. 그러나, 이는 앞서 설명한 바와 같이 두 단계 이상의 공정이 추가됨에 따라 제품 가격 상승의 요인이 될 수 있다. 또한, 별도의 발수 또는 방오층 형성 공정을 도입할 때 스크래치 등의 불량이 발생할 가능성이 있으므로, 하나의 층에 대전방지성, 발수성 및 방오성을 모두 부여하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 대전 방지용 코팅 조성물은 전도성 고분자를 포함하는 코팅 조성물에 내에 발수성 및 방오성 첨가제인 유기 변성 폴리실록산을 함유하는 첨가제를 포함하도록 한다. 여기서, 발수성 및 방오성 첨가제는 전체 조성물 중량에 대하여 0.01 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.03~0.7 중량%, 더 바람직하게는 0.05~0.5 중량%, 더더욱 바람직하게는 0.1~0.3중량%로 포함할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 코팅 조성물은 1 내지 30 중량%의 전도성 고분자, 5 내지 25중량%의 바인더 수지, 5 내지 30중량%의 알코올 용매, 10 내지 50중량%의 물, 0.01 내지 1중량 %의 발수성 및 방오성 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예에서, 상기 전도성 고분자로는 폴리티오펜(polythiopene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline) 등을 사용할 수 있으며, 특히 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxiyhiophene:PEDOT)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 예시적인 구현예에서, 상기 바인더는 수용성 또는 유기 용제 타입의 바인더 수지를 사용할 수 있다. 상기 바인더 수지는 아크릴기, 우레탄기, 에폭시기, 아미드기, 수산기 또는 실란기 중 하나 이상의 작용기를 가지는 바인더 수지를 단독 또는 하나 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 구현예들에 따른 발수 및 방오성 첨가제를 첨가하는 경우, 상기 바인더 수지의 작용기는 원하는 표면 저항 및 접촉각에 따라서 선택할 수 있다. 비제한적인 예시로서, 바인더 수지는 폴리아크릴레이트인 것이 바람직하다.
대전방지성 코팅 필름에서 표면저항의 범위는 104~1010 Ω/sq의 요구치를 만족하는 경우 대전 방지성이 우수하다고 할 수 있다. 대전 방지성의 측면에서 전도성 고분자는 1 내지 30 중량%를 사용하고, 바인더는 5 내지 25중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비제한적인 구현예에서, 상기 알코올 용매는 탄소수 1 내지 5의 지방족 알콜인 것이 바람직하다. 탄소수가 증가할수록 분자간 인력이 커져서 물에 분산이 덜 되므로 용이한 분산의 측면에서 탄소수가 1 내지 5인 지방족 알코올을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구현예들에서 사용되는 유기 변성 폴리 실록산은 실록산 화합물에 유기 수지로 변성된 것이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 유기 변성 폴리실록산은 상기 전도성 고분자를 함유하는 대전 방지 조성물로 대전 방지 필름을 제조하는 경우 최대한 작은 면적에서 물이 맺히게 함으로 써 쉽게 제거하도록 하며, 극성을 가진 물질 및 오일류에 의한 오염방지도 가능할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 변성 폴리실록산은 물이나 물을 포함하는 물질을 밀어내는 특성을 가지고 있으며 표면장력 또한 낮추어 주는 역할을 한다. 실리콘을 포함하는 화합물을 포함하여 코팅된 표면의 물에 대한 접촉각을 측정해 보면 물방울이 퍼지지 않고 맺혀 큰 각을 가지도록 해줄 수 있는데, 특히, 실리콘을 포함하는 화합물 중에서 유기 수지로 변성된 폴리 실록산 화합물은 하이드로 카본 등으로 이루어진 작용기를 가지고 있으며, 이러한 작용기는 코팅 후 표면으로 배향하여 물방울 단위를 밀어내는 역할을 할 수 있는 것이다. 또한, 상기 유기 변성 폴리 실록산은 물을 포함하는 극성 물질을 밀어내기 위한 특성을 나타내어야 한다는 점에서 가급적 극성이 낮은 것이 바람직하다.
비제한적인 예시에서, 상기 유기 변성 폴리실록산을 함유하는 첨가제로서 용매(예컨대 부탄올 등의 알코올) 중에 유기 변성 폴리실록산이 함유(예컨대 30~50 중량%)되는 것을 사용할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 첨가제로서, 불소로 추가 변성된 유기 변성 폴리 실록산 화합물을 단독 또는 유기 변성 폴리실록산과 함께 사용할 수 있다. 상기 불소로 변성된 유기 변성 폴리실록산은 슬립성이 우수하다.
비제한적인 예시에서, 상기 첨가제에는, 유기 변성 폴리실록산 화합물에 더하여, 발수, 방오 또는 슬립성 효과를 추가로 부여하기 위해서, 아크릴계, 우레탄계, 불소계, 실리콘계 첨가제를 추가로 사용할 수 있다. 비제한적인 예시에서, 상 기 추가 첨가제는 불소 또는 실리콘으로 변성되거나 변성되지 않은 아크릴계 수지 또는 불소 또는 실리콘으로 변성되거나 변성되지 않은 우레탄계 수지 중 하나 이상일 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 첨가제로서, 불소로 변성된 아크릴레이트 수지 또는 아크릴 변성된 플루오르카본을 추가로 사용할 수 있으며, 또한, 극성이 작은 하이드로 카본 계열의 왁스류를 추가로 사용할 수 있다. 참고로, 불소로 변성된 아크릴레이트 수지 또는 아크릴 변성된 플루오르 카본은, 유기 변성 폴리실록산과 마찬가지로, 전도성 고분자와 함께 사용되는 경우에도 대전방지성이 우수하므로 바람직하다.
상기 유기 변성 폴리실록산을 함유하는 첨가제는 앞서 언급한 바와 같이 물이나 유기 용매인 알코올과 함께 사용될 수 있다. 발수성 및 방오성의 관점에서 물이나 유기 용매와 함께 용액 상태로 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 구현예들에서 상기 추가로 사용되는 첨가제는 물을 주요성분으로 하는 코팅이나 유기용제를 주요 성분으로 하는 코팅에 대해 각각 용해도를 고려하여 선택될 수 있다. 참고로, 발수를 위한 첨가제를 이용하여 코팅층을 형성할 경우 그 두께는 0.01~1 마이크로미터로 한 개의 층을 형성하여 사용할 수 있다.
상기 대전방지제를 코팅 한 후 그 효과는 수분을 분무하여 생성되는 퍼짐 정도나 물방울의 크기를 관찰할 수 있다. 접촉각은 공지의 접촉각 측정 장비를 통하여 수성, 유성 상태에서 접촉각을 측정하게 되는데 일반적으로 60~120도 사이의 접촉각으로 평가되며, 접촉각이 클수록 발수 및 방오성이 우수하다고 할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서, 대전방지성 코팅 필름의 제조 방법은 상기 코팅 조성물을 기재 필름에 코팅하고 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 방법에 의하여 제조된 대전방지성 코팅 조성물을 이용하며 대전방지 코팅 필름을 형성하면 정전기방지뿐만 아니라 발수, 방오기능이 있는 코팅 필름을 용이하게 형성할 수 있다.
이하, 비제한적이고 예시적인 실시예를 통하여 본 발명의 예시적인 구현예 중 하나를 더욱 상세히 설명한다.
[비교예 1]
대전방지코팅액(폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxiyhiophene: PEDOT)에 별도의 첨가제를 추가하지 않고 코팅제를 배합하였다. 코팅제 조성은 PEDOT 30중량%, 바인더 수지(폴리아크릴레이트) 20중량%, 물 20중량% 및 알코올 30중량%이었다. 그 후 1시간 동안 더 교반하였다. 코팅 조성물을 이용하여 바코트법으로 폴리에틸렌테레프탈레이트수지(PET)위에 코팅하고, 150℃에서 30초 동안 건조하였다.
[실시예 1]
대전방지코팅액(폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxiyhiophene: PEDOT)에 유기변성폴리실록산(AFCONA-3085)을 추가하여 코팅제를 배합하였다. 코팅제 조성은 PEDOT 30중량%, 바인더 수지(폴리아크릴레이트) 20중량%, 물 20 중량%, 알코올 29.9중량% 및 유기변성폴리실록산(AFCONA-3085) 0.1중량% 로 배합하였다. 1 시간 동안 더 교반 후 코팅 조성물을 이용하여 바코트법으로 폴리에틸렌테레프탈레이트수지(PET)위에 코팅하고, 150℃에서 30초 동안 건조하였다.
[실시예 2]
첨가제로서 불소 함유 유기변성 폴리실록산(AFCONA-3034)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 배합 비율은 PEDOT 30중량%, 바인더 수지(폴리아크릴레이트) 20중량%, 물 20 중량%, 알코올 29.9중량% 및 불소 함유 유기변성폴리실록산(AFCONA-3034) 0.1중량% 로 배합하였다.
[비교예 2]
불소 변성된 다른 수지와 대비하고자, 첨가제로서 불소 변성 폴리 아크릴레이트를 사용하였다. 불소 변성 폴리 아크릴레이트(AFCONA-3570)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 배합 비율은 PEDOT 30중량%, 바인더 수지(폴리아크릴레이트) 20중량%, 물 20 중량%, 알코올 29.9중량% 및 불소 변성 폴리아크릴레이트(AFCONA-3570) 0.1중량% 로 배합하였다.
[비교예 3]
불소를 함유하고 실록산을 가지지 않는 수지와 대비하고자, 첨가제로서 아크릴 변성된 플루오르카본(AFCONA-3772)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 하게 제조하였다. 배합 비율은 PEDOT 30중량%, 바인더 수지(폴리아크릴레이트) 20중량%, 물 20 중량%, 알코올 29.9중량% 및 아크릴 변성된 플루오르카본(AFCONA-3772) 0.1중량% 로 배합하였다.
[물성 테스트]
접촉각, 표면저항, 슬립성, 및 코팅 외관을 각각 다음과 같이 평가하였다.
(1) 접촉각
KRUSS사의 DSA100 접촉각 측정기를 이용해서 수성에서 접촉각을 측정하였다. 코팅막에 2.5㎕ 일정하게 물을 떨어뜨려서 5번 찍어서 평균을 계산하였다.
(2) 표면 저항
코팅막의 표면저항은 SIMCO사의 표면저항 측정기인 ST-3을 사용하여 측정하였다. 표면저항 값이 작을수록 대전 방지 효과가 우수함을 나타낸다.
(3) 슬립성
TOYOSEIKI사의 슬립성테스트기를 이용해서 마찰계수를 측정하였다. 코팅면 위에 200g의 무거운 추를 올려놓은 후 추가 40mm되는 지점까지 이동하여 정마찰, 동마찰 계수를 측정하였다.
(4) 코팅 외관
필름의 외관 상태를 육안으로 관찰하여 열등, 보통, 우수의 3가지로 필름의 외관 상태를 판정하였다.
하기 표 1에 테스트 결과를 표시하였다.
성능항목 비교예1 실시예1 실시예2 비교예2 비교예3
접촉각(°) 65 117 측정불가
(확퍼짐)		 61 88
표면저항(Ω/sq) 10^5.7 10^6.2 10^6.2 10^6.1 10^6.1
슬립성(정마찰) 0.28 1.02 0.72 0.32 0.36
슬립성(동마찰) 0.24 0.63 0.76 0.23 0.24
코팅외관 우수 우수 우수 우수 우수
상기 실시예 1에서 알 수 있듯이, 해당 코팅액으로 코팅막을 형성하는 경우 접촉각이 커서 발수성이 뛰어나고 대전 방지성도 우수하다. 또한 슬립성과 코팅 외관에서도 우수하였다.
특히 유기변성 폴리실록산을 사용한 실시예 1의 경우에 접촉각이 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 필름의 발수성, 방오성 기능이 증가하여 물 세척시 오염 방지를 할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 해당 첨가제의 첨가에도 불구하고 표면 저항에도 큰 영향을 주지 않았다. 한편, 불소함유 유기변성 폴리실록산(실시예 2)를 넣었을 경우에는 접촉각 측정 시 확 퍼져서 접촉각 측정이 불가능하였다. 실시예 2는 실시예 1과 같이 슬립성이 특히 우수하였다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전도성 고분자를 포함하는 대전방지성 코팅 조성물에 있어서,
    전도성 고분자 1 내지 30중량%, 바인더 수지 5 내지 25중량%, 알코올 5 내지 30중량%, 물 10 내지 50중량%, 및 첨가제 0.01 내지 1중량%를 포함하고,
    상기 첨가제는 발수성 및 방오성을 위한 불소 함유 유기 변성 폴리실록산을 포함하며,
    상기 알코올은 탄소수 1 내지 5의 지방족 알코올인 대전방지성 코팅 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌 디옥시티오펜인 대전방지성 코팅 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 첨가제는 불소로 변성되거나 변성되지 않은 아크릴계 수지, 불소로 변성되거나 변성되지 않은 우레탄계 수지, 및 아크릴 변성된 플루오르카본 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 대전방지성 코팅 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 첨가제는 유기 변성 폴리실록산과 불소 함유 유기 변성 폴리실록산의 혼합물인 대전방지성 코팅 조성물.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴기, 우레탄기, 에폭시기, 아미드기, 수산기 또는 실란기 중 하나 이상의 작용기를 가지는 대전방지성 코팅 조성물.
  8. 삭제
  9. 기재 필름; 및
    상기 기재 필름상에 코팅된 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 코팅 조성물의 코팅층;을 포함하는 대전방지성 코팅 필름.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 대전방지성 코팅 필름은 104~1010 Ω/sq의 표면저항 수치를 가지는 대전방지성 코팅 필름.
  11. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 기재 필름에 코팅한 후 건조하는 단계를 포함하는 대전방지성 코팅 필름의 제조 방법.
KR1020090122232A 2009-12-10 2009-12-10 대전방지성 코팅 조성물, 이를 이용한 대전방지성 코팅 필름 및 그 제조 방법 KR101171443B1 (ko)

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