KR101220824B1

KR101220824B1 - 패널 코팅 방법

Info

Publication number: KR101220824B1
Application number: KR1020100069637A
Authority: KR
Inventors: 전호진; 공경준; 김하영; 김재환
Original assignee: (주) 태양기전
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2013-01-18
Also published as: KR20120001552A

Abstract

본 발명은 패널 코팅 방법에 관한 것으로, 구체적으로 불소계 알콕시실란 화합물을 포함하는 코팅액을 이용하여 글라스 패널을 방오 코팅하는 방법 또는 자외선 경화형 코팅액을 이용하여 아크릴 패널을 방오 코팅하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 글라스 패널 코팅 방법은, 상기 불소계 알콕시실란 화합물을 포함하는 코팅액을 사용한 코팅시, 고온 고습 처리를 행함으로써 코팅물질과 패널과의 결합력을 강화시켜 방오 코팅의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 코팅 전에 패널 표면에 플라즈마 처리를 행함으로써 패널의 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있는 습식 코팅 방법이다. 또한 본 발명에 따른 아크릴 패널 코팅 방법은, 자외선 경화형 코팅액에 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제를 첨가하여 코팅하고 코팅 전에 패널 표면에 플라즈마 처리를 행함으로써, 코팅 물질과 패널과의 결합력 및 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 패널의 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있는 코팅 방법이다.

Description

패널 코팅 방법 {Panel Coating Method}

본 발명은 패널 코팅 방법에 관한 것으로, 구체적으로 불소계 알콕시 실란 화합물을 포함하는 코팅액을 이용하여 글라스 패널을 방오 코팅하는 방법 또는 자외선 경화형 코팅액을 이용하여 아크릴 패널을 방오 코팅하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 글라스 패널 코팅 방법은, 상기 불소계 알콕시 실란 화합물을 포함하는 코팅액을 사용한 코팅시, 고온 고습 처리를 행함으로써 코팅물질과 패널과의 결합력을 강화시켜 방오 코팅의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 코팅 전에 패널 표면에 플라즈마 처리를 행함으로써 패널의 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있는 습식 코팅 방법이다. 또한 본 발명에 따른 아크릴 패널 코팅 방법은, 자외선 경화형 코팅액에 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제를 첨가하여 코팅하고 코팅 전에 패널 표면에 플라즈마 처리를 행함으로써, 코팅 물질과 패널과의 결합력 및 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 패널의 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있는 코팅 방법이다.

본 발명에 따라 코팅 처리된 패널은 디스플레이를 구비한 모든 기기에 사용될 수 있으며, 특히 휴대폰, PDA 등 휴대 기기의 글라스, 강화 글라스 또는 아크릴, PET 등의 디스플레이 또는 윈도우에 적용될 수 있다.

일반적으로 디스플레이용 패널의 경우 패널 표면에 이물질이 부착하거나 지문에 의한 오염이 발생할 경우 휘도에 영향을 미쳐 사용성이 떨어지므로 이를 방지하기 위해 방오 코팅이 필요하다.

일반적으로 패널의 방오 코팅은 고체 또는 기체 상태의 코팅액을 전자빔을 이용하여 도포하는 건식 방식(Dry coating)과 액체 상태의 코팅액을 액체 상태의 코팅액을 이용하여 도포하는 습식 방식(Wet coating)으로 구분된다.

그러나, 상기 건식 방식은 배치(batch) 방식으로 생산량이 적고 고가의 장비가 필요한 단점이 있으므로 생산량이 많고 고가의 장비가 필요하지 않아 상기 건식 방식 대비 비용이 저렴한 습식 방식이 널리 이용되고 있다.

그러나, 습식 방식 역시 상기와 같은 장점에도 표면에 오염물질이 달라붙거나 지문이 뭍을 경우 쉽게 지워지지 않아 방오성 및 내지문성이 떨어져 사용성이 좋지 못하고, 내마모성, 내염소성 등 내구성이 떨어지는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 글라스 패널의 습식 방오 코팅시 불소계 알콕시 실란 화합물을 포함하는 코팅액을 이용하고 고온 고습 처리를 행함으로써, 코팅물질과 패널과의 결합력을 강화시켜 방오 코팅의 내구성을 향상시킬 수 있는 패널 코팅 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 목적은 상기 코팅액을 이용한 코팅 전에 플라즈마 처리를 수행함으로써, 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있는 패널 코팅 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 아크릴 패널의 코팅시 자외선 경화형 코팅액에 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제를 첨가하여 코팅하고 코팅 전에 패널 표면에 플라즈마 처리를 행함으로써, 코팅 물질과 패널과의 결합력 및 내구성을 강화하고 패널의 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있는 패널 코팅 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 불소계 알콕시 실란 화합물을 포함하는 코팅액을 이용하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널의 방오 코팅 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 불소계 알콕시 실란 화합물을 포함하는 코팅액을 이용한 코팅시 고온 고습 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널의 방오 코팅 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 불소계 알콕시 실란 화합물을 포함하는 코팅액을 이용한 코팅 전에 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널의 방오 코팅 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제를 첨가한 자외선 경화형 코팅액을 이용하는 것을 특징으로 하는 아크릴 패널의 방오 코팅 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제를 첨가한 자외선 경화형 코팅액을 이용한 코팅 전에 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 아크릴 패널의 방오 코팅 방법을 제공한다.

본 발명의 코팅액을 이용한 패널의 습식 코팅 방법에 따르면, 기존의 습식 코팅 방법의 문제점으로 되어 있는 내마모성 및 내염수성 등 내구성의 열화 문제를 해결할 수 있다. 즉, 본 발명의 코팅 방법에 따르면 코팅물질과 패널과의 결합력이 우수하므로 방오 코팅의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 코팅 방법에 따르면, 코팅 전 플라즈마 처리에 의해 패널의 방오 성능 및 내지문성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방오 코팅된 강화 글라스로 형성된 윈도우를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 코팅물질과 글라스 표면의 결합 구조를 표시하는 구조도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서 정의한 패널은 유리, 강화유리, 아크릴, PET 등 전자기기의 디스플레이, 윈도우 및 케이스 등 방오 코팅이 필요한 모든 재료를 포함한다.

본 발명의 첫 번째 바람직한 실시양태는 글라스 패널에 대한 코팅방법이며 두 번째 바람직한 실시양태는 아크릴 패널에 대한 코팅방법이다.

먼저, 첫 번째 실시양태로서, 패널 중 강화 글라스로 형성된 윈도우에 대한 코팅 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방오 코팅된 강화 글라스로 형성된 윈도우를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 강화 글라스 윈도우(10)는 글라스(110) 상면에 방오 코팅층(130)과 윈도우 배면에 인쇄층(120)을 포함할 수 있다.

상기 윈도우는 디스플레이 영역의 표시부와 디스플레이 영역 이외의 케이스 역할을 하는 외장 패널 영역이 인쇄층으로 일체로 형성된 구조를 의미한다.

본 실시예는 설명의 편의를 위해 패널 중 강화 글라스로 제작된 윈도우에 대해서만 설명하기로 하고, 윈도우 뿐만 아니라 인쇄층이 제거된 디스플레이 표면에 방오 코팅층이 형성될 수 있으며, 글라스 상면 뿐만 아니라 배면에도 코팅층이 형성될 수 있음은 자명한 것이다.

상기 인쇄층(120)은 아이콘, 문양, 헤어라인 등의 형태로 디스플레이 영역이 아닌 부분에 형성되어 금속 소재의 질감이나 심미감을 제공할 수 있으며, 통상의 실크스크린 방법에 의해 윈도우 배면에 인쇄될 수 있다.

그리고 상기 방오 코팅층(130)은 불소계 알콕시 실란 화합물로 구성된 코팅물질을 포함하는 코팅액을 습식 코팅함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 코팅 방법에 있어서 코팅물질로서 사용되는 불소계 알콕시 실란 화합물은 다음의 화학식(1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물이다.

....화학식(1)

상기 식 중, R은 유기 관능기(organic functional group)를 나타내고, R'는 알콕시기를 나타낸다.

여기서 유기 관능기는 규소 및 불소에 결합되는 2가의 유기기이면 특별히 한정되지 아니한다. 예를 들면, 지방족 또는 방향족 탄화수소기일 수 있고, 여기에 아민, 에폭시, 아크릴, 비닐, 이소시아네이트 또는 메르캅토 등이 붙어 있어도 좋다.

알콕시기는 특별히 한정되지 아니하며, 예를 들면 탄소수 1 내지 3개의 알콕시기인 메톡시기, 에톡시기, 또는 프로폭시기일 수 있다.

본 발명의 코팅물질로서 사용되는 상기 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란 화합물을 적당한 용제에 첨가함으로써 코팅액을 얻을 수 있다. 용제로서는, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소, n-펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소, 시클로헥산 등의 지환식 탄화수소, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 트리클로로벤젠, 하이드로클로로플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 하이드로플루오로에테르 등의 할로겐화 탄화수소 등 공지의 용매를 사용가능하나, 예를 들어 디클로로펜타플루오로프로판과 같은 하이드로클로로플루오로카본, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로펜탄, 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-트리데카플루오로헥산, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1,1,2,2,3,3,4,4-노나플루오로헥산, 또는 1,1,2,2,3,3,4-헵타플루오로시클로펜탄과 같은 하이드로플루오로카본, 직쇄상 또는 분기상의 노나플루오로부틸메틸에테르, 노나플루오로부틸에틸에테르, 1,1,2,2-테트라플루오로에틸-2,2,2-트리플루오로에틸에테르, 디플루오로메틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르, 또는 1,1,2,2-테트라플루오로에틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르와 같은 하이드로플루오로에테르 등의 불소계 용제가 바람직하다. 이들 불소계 용제 중에서도 하이드로플루오로카본 (hydrofluorocarbon), 에틸노나플루오로이소부틸에테르 (ethyl nonafluoroisobutyl ether), 또는 플루오로폴리에테르 (perfluoropolyether)가 자주 사용된다.

상기 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란 화합물을 용제에 녹여서 고형분(유효성분)이 0.1~0.5%가 되도록 코팅액을 제조한다. 코팅액의 제조시, 예를 들어 임펠러 교반기로 500rpm에서 10분간 교반함으로써 불소계 알콕시 실란 화합물의 용제에 대한 용해 내지 혼합을 촉진할 수 있다.

또한, 상기 불소계 알콕시 실란 화합물 및 용제에 내지문특성과 부착특성, 코팅특성을 향상시킬 수 있는 첨가제를 더 투입하여 코팅액이 제조되어도 좋다.

상기 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란 화합물 및 용제를 포함하는 코팅액을 글라스(110) 표면에 습식 코팅함으로써 방오 코팅층(120)을 형성한다.

상기 코팅액을 글라스 표면에 코팅하는 방식으로서는 스핀 코팅, 스핀들 코팅, 스프레이, 디핑, 슬릿 등 모든 공지의 습식 코팅 방법이 적용될 수 있다.

상기 방법에 의해 코팅액을 글라스 표면에 적용한 다음 건조 처리함으로써 코팅액의 용제를 휘발하고, 고온 고습 처리를 수행한다.

구체적인 고온 고습 처리에 대해서는 후술할 코팅 방법에서 상세하게 설명하기로 한다.

상기 고온 고습 처리에 의해, 코팅물질인 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란화합물에서 알콕시기(R')는 수분에 의해 가수분해되어 메탄올, 에탄올 또는 프로판올 등의 알코올을 생성하고 수산기가 남는다. 또한 잔존하는 수산기는 글라스 표면의 OH기와 탈수축합 반응함으로써 상기 코팅물질은 글라스 표면에 강하게 결합된다. 이와 같은 코팅물질과 글라스 표면의 결합 구조를 도 2에 나타낸다.

즉, 본 발명은 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란 화합물을 코팅물질로서 사용하여 코팅시 고온 고습 처리를 수행함으로써 상기 코팅물질의 가수분해 및 탈수축합을 촉진하여 글라스 표면에 강하게 결합되게 하는 반응 메카니즘을 구비하므로, 글라스 표면에 대한 불소계 알콕시 실란 화합물의 결합력이 강화되어 방오 코팅의 내구성이 크게 향상된다.

또한 상기 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란화합물을 글라스 표면에 코팅함으로써 표면 장력을 낮추어 방오 성능 및 내지문성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 실시양태의 바람직한 코팅 방법에 대해 살펴보기로 한다.

본 실시양태에 있어서, 방오 기능 및 내구성 향상을 위해서는 윈도우의 코팅층이 형성될 상면에 전처리를 수행하는 공정이 중요하다.

상기 전처리는 글라스 표면을 물, 용제 등을 사용하여 세척한 후 플라즈마 세정기에서 플라즈마 처리하는 공정을 의미한다.

상기 플라즈마 처리는 상압 플라즈마 처리를 이용하여 글라스 표면에 존재하는 오염물질을 제거하는 것이며, 화학적 플라즈마 처리와 물리적 플라즈마 처리 방법이 사용될 수 있다.

화학적 플라즈마 처리는 방전 가스로 산소를 사용하여 시료 표면의 오염물질을 플라즈마 내에 존재하는 활성종과 반응시켜 제거하는 방법으로 플라즈마 상태에서 결합이 깨진 산소원자, 오존 및 여기 입자들이 시료와 반응하여 기체 상태인 수분과 이산화탄소의 형태로 제거되며, 표면 개질 효과를 통해 표면에 미세 조도가 형성된다.

그리고 물리적 플라즈마 처리는 시료 표면에 고에너지 이온을 충돌시켜 표면의 오염물질을 제거하는 방법으로 표면 개질 효과를 통해 표면에 미세 조도가 형성된다.

상기 플라즈마 처리에 의한 오염물질 제거 및 미세 조도 형성에 따라, 코팅액의 적용 및 코팅층의 형성이 용이해질 뿐만 아니라 코팅 후 내마모성 및 내염수분무성이 크게 향상될 수 있다.

상기와 같이 글라스 상면 표면에 대한 플라즈마 전처리가 완료되면, 글라스 상면에 불소계 실란 화합물 및 용제를 포함하는 코팅액을 도포하여 코팅한다. 여기서, 상기 코팅액은 내지문 특성과 부착특성, 코팅측성을 향상시킬 수 있는 첨가제를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 코팅은 스핀 코팅, 스핀들 코팅, 스프레이, 디핑, 슬릿 등 모든 습식 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.

이어서, 코팅액의 용제를 휘발하고, 코팅성분과 글라스 상면 간의 결합을 촉진하기 위해 건조 공정을 수행한다.

여기서, 건조 공정은 IR 건조, 열풍 건조 등의 건조 방식이 적용될 수 있다.

이어서, 챔버에 코팅된 글라스 윈도우를 삽입하고 고온 고습 처리함으로써, 코팅물질의 가수 분해 및 탈수축합 반응을 활성화시켜 코팅물질과 글라스 표면 사이에 강한 결합 구조를 형성한다.

여기서, 상기 고온 고습 처리는 60 ~ 90℃ 온도와 60 ~ 90% 상대습도 조건하에서 20 ~ 60분간 처리하는 것이 바람직하다.

이하, 본 실시양태의 패널 코팅 방법에 대한 테스트 및 테스트 결과에 따른 특성에 대해 살펴보기로 한다.

<테스트 평가 방법>

전체 광선투과율(Tt) 및 헤이즈는 헤이즈미터(닛본덴쇼쿠코교, NDH 5000)를 이용하고, JISK7105에 의해 측정하였다.

접촉각 측정은 접촉각 측정기(Kruss, DSA100)를 이용해서 액적법에 의해 측정하였으며, 액적법은 코팅 표면에 정제수의 액적(직경 2mm)를 적하하고, 코팅표면과 정제수의 접촉각을 측정하였다.

마모 테스트는 내마모 시험기에 산업용 지우개를 500g 하중 인가한 다음 코팅면에 올려 1500회 왕복(40회 왕복/min, 20mm폭)한 다음 마모된 면에 접촉각을 측정하여 수행하였다.

그리고 내염수분무는 5% NaCl 수용액, 35℃ 염수분무시험기에 72시간 방치한 다음 수세후 물기 제거하고 상온 4시간 방치 후에 접촉각을 측정하여 수행하였다.

지문 부착 방지성은 코팅 제품 표면에 엄지손가락 안쪽을 대고 눌러 지문을 뭍히고, 검정 바탕에 올려 육안으로 지문의 부착 정도를 관찰한 결과 지문이 눈에 띄는 것을 「×」, 약간 눈에 띄는 것을 「△」, 비교적 눈에 띄지 않는 것을 「○」로 판정하였다.

필기성 평가를 위한 유성펜 말림은 코팅 표면에 유성펜(네임펜)을 이용해서 낙서를 했을때 유성펜이 잘써지지 않고 글씨의 잉크가 둥글게 말리면 「○」, 잘써지고 둥글게 말리지 않으면 「×」로 판정하였다.

그리고 유성펜 제거는 코팅 표면에 유성펜(네임펜)을 이용해서 낙서를 한 다음 킴와이퍼를 이용해서 낙서를 닦아 냈을 때 깨끗하게 닦이면 「○」, 닦이지 않거나 번져서 오염이 되면 「×」로 판정하였다.

< 코팅 전후 및 코팅액 고형분에 따른 특성 평가>

그리고 본 실시양태에 따른 코팅액은 일본 다이킨 사에서 제조된 불소계 알콕시 실란 화합물[상품명 Optool DSX(고형분 20%)]에 3M 사에서 제조된 불소계 용제(NOVEC HEE-7200)을 넣어 고형분을 0.1 ~ 0.5%로 조정(고형분 함량에 따른 용제량 조정)하고, 임펠러 교반기로 500rpm에서 10분간 교반하여 코팅액을 제조하여 사용하였다.

소다라임 글라스(50mm×50mm×0.7T)에 상기 제조된 코팅액을 스핀 코터(Spin Coater)를 이용해서 250rpm에서 20분간 코팅하였으며, 코팅 후 열건조 오븐에 넣고 120℃에서 30분간 건조, 상온 12시간 방치후 접촉각 및 신뢰성 평가를 실시하였으며, 평가 결과는 하기의 <표 1>과 같다.

	고형분 함량	순수 접촉각	지문부착 방지성	필기성 평가		투과율	헤이즈
	고형분 함량	순수 접촉각	지문부착 방지성	유성펜 말림	유성펜 제거	투과율	헤이즈
1	코팅미처리	20도 이하	×	×	×	92.38	0.13
2	0.1%	112도	○	○	○	92.31	0.15
3	0.2%	114도	○	○	○	92.34	0.12
4	0.3%	115도	○	○	○	92.27	0.15
5	0.4%	114도	○	○	○	92.37	0.14
6	0.5%	115도	○	○	○	92.22	0.11

상기 <표 1>을 통해 알 수 있듯이, 코팅 전후에 따라 투과율, 헤이즈에는 큰 변화가 없었으나, 본 발명에 따른 코팅액을 통한 코팅 처리에 따라 접촉각이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 지문 부착 방지성 및 필기성에 있어서 코팅 처리를 하지 않았을 때보다 현저하게 상승되어 방오 성능이 향상되었음을 알 수 있다.

<상압 플라즈마 처리 전후, 횟수에 따른 특성 평가>

본 특성 평가를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상압 플라즈마 처리는 전압 14 ~ 15kV, 전원 주파수 15kHz, 질소(순도 99.9% 이상) 3~10 lpm 공급, 산소(순도 99.9% 이상)10sccm 공급, 컨베이어 속도 10mm/sec 조건하에서 실시하였다.

그리고 소다라임 글라스(50mm×50mm×0.7T)를 상기 상압 플라즈마 처리후 코팅액(고형분 0.3%)을 이용 본 발명에 따른 코팅 방법으로 코팅 및 건조를 실시하고 상기 플라즈마 처리 조건으로 0,2,4,6,8회 처리시 특성을 평가하였으며, 평가결과 특성은 하기의 <표 2>와 같다.

	플라즈마 처리횟수	초기 순수접촉각	마모(1500회)후 순수접촉각	염수분무후 순수접촉각
1	0	115	92	101
2	2	116	104	111
3	4	117	106	113
4	6	115	105	111
5	8	115	105	110

상기 <표 2>를 통해 알 수 있듯이, 플라즈마 처리 전 후 초기 접촉각에는 차이가 없으나, 내마모성 및 내염수분무성이 향상되었음을 알 수 있으며, 처리 횟수의 증가에 따른 특성 차이는 거의 없음을 알 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리는 2 ~ 4회 수행하는 것이 바람직하다.

<고온 고습 처리에 따른 특성 평가>

본 테스트를 위해 고온 고습 처리는 온도 80℃, 상대습도 80% 조건으로 실시하였으며, 소다라임 글라스(50mm×50mm×0.7T)에 본 실시예에 따른 코팅액(고형분 0.3%)을 이용하여 본 실시예에 따른 코팅방법으로 코팅 및 건조를 실시하여 평가하였으며, 평가결과 특성은 하기의 <표 3>과 같다.

	처리시간	초기 순수접촉각	마모(1500회)후 순수접촉각	염수분무후 순수접촉각
1	없음	116	50	74
2	실온 12hr 방치	115	92	107
3	10min	114	96	108
4	20min	116	107	110
5	30min	115	105	109
6	40min	114	103	108
7	50min	115	106	108
8	60min	115	106	107

상기 <표 3>을 통해 알 수 있듯이, 고온 고습 처리 전후 및 실온 방치에 따라 초기 특성에는 큰 변화가 없지만, 내마모성과 염수분무 특성이 향상되었음을 알 수 있다.

또한, 고온 고습 처리가 20분 이상인 경우에는 특성에 있어 큰 차이가 없으며, 이는 코팅액의 반응이 온도보다는 수분에 의해서 촉진됨을 알 수 있다.

한편, 실온에서 방치시에도 공기 중 수분에 의해서 반응은 일어나지만 시간이 오래걸리며 내구성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

결국, 고온 고습 처리를 통해 코팅물질의 가수 분해 및 탈수축합 반응을 활성화시켜 코팅물질과 글라스 표면 사이에 강한 결합 구조를 형성함으로써 내지문성 및 방오 성능을 개선하고, 내구성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 두 번째 실시양태로서, 아크릴 패널에 대한 코팅 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

아크릴 패널의 코팅을 위해 제공되는 코팅액은 자외선 경화형 코팅액이며, 이 자외선 경화형 코팅액을 아크릴 패널의 표면 또는 배면에 습식 코팅하고, 건조 후 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 방오 코팅층을 형성한다.

상기 자외선 경화형 코팅액은, 경화형 다관능성 모노머 및/또는 올리고머와, 용제를 포함하여 이루어진다. 경화형 다관능성 모노머 또는 올리고머로는 아크릴 모노머 또는 올리고머, 우레탄 모노머 또는 올리고머, 혹은 에폭시 모노머 또는 올리고머 등을 예시할 수 있고, 상기 모노머 및 올리고머는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 경화형 다관능성 모노머 및/또는 올리고머로서, 중량비율로 6관능기 우레탄 아크릴레이트 올리고머(6-functional urethane acrylate oligomer) 3~20%, 6관능기 아크릴레이트 모노머(6-functional acrylate monomer) 1~20%, 및 3관능기 아크릴레이트 모노머(3-functional acrylate monomer) 2~20%를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 자외선 경화형 코팅액은 코팅액의 전체 함량에 대해 20~80%의 용제를 포함하고, 상기 용제로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 또는 n-프로필알코올과 같은 알코올류, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 또는 메틸 이소부틸 케톤과 같은 케톤류, 메틸 카보네이트 또는 에틸 카보네이트와 같은 카보네이트류, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸 아세테이트, 톨루엔, 또는 크실렌 등이 사용될 수 있다.

상기 자외선 경화형 코팅액에는 자외선의 조사에 의해 상기 경화형 다관능성 모노머 또는 올리고머를 중합시켜 경화시키기 위해, 상기 모노머 또는 올리고머의 고형분 대비 2~8%의 양으로 광개시제가 더욱 포함된다. 광개시제의 종류는 특별히 한정되지 아니하며, 광개시제로서 공지의 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 자외선 경화형 코팅액에는 부착증진제 0.1~10%, 레벨링제 또는 표면습윤침투제 0.1~5%가 추가되어도 좋고, 필요에 따라 기타 첨가제가 추가될 수도 있다.

또한, 상기 자외선 경화형 코팅액은 내지문특성과 부착특성, 코팅특성을 향상시키기 위해 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제 0.5~10%를 더욱 포함한다.

상기 불소계 첨가제 또는 폴리실록산계 첨가제로서는, 불소계 아크릴레이트 화합물, 폴리에스테르 변성 디메틸폴리실록산, 또는 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산을 사용할 수 있고, 특히 아크릴기를 갖는 불소계 첨가제 또는 아크릴기를 갖는 폴리실록산계 첨가제가 바람직하다.

아크릴기를 갖는 불소계 첨가제로서는 퍼플루오로폴리에테르 (perfluoropolyether, PFPE)와 아크릴레이트 또는 비닐류가 결합된 형태이면 어느 것이든 사용할 수 있으나, 자외선 경화형 모노머/올리고머와의 사용성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.

또한 아크릴기를 갖는 폴리실록산계 첨가제로서는 폴리에스테르 변성 아크릴기능성 디메틸폴리실록산이 바람직하며, 구체적으로 BYK Chemie사의 BYK-371, 373, UV3500, UV3530, UV3570 또는 Evonik Tego Chemie사의 Rad 시리즈와 Ciba사의 EFKA-3832, 3835, 3888 등을 열거할 수 있다.

본 발명은 아크릴기를 갖는 불소계 또는 폴리실록산계 화합물을 첨가한 자외선 경화형 코팅액을 사용하여 아크릴 패널을 코팅함으로써 방오 코팅의 내구성이 크게 향상된다.

본 실시양태에 있어서, 방오 기능 및 내구성 향상을 위해서는 아크릴 패널의 코팅층이 형성될 표면에 전처리를 수행하는 공정이 중요하다.

상기 전처리는 패널 표면을 물, 용제 등을 사용하여 세척한 후 플라즈마 세정기에서 플라즈마 처리하는 공정을 의미한다.

상기 플라즈마 처리는 상압 플라즈마 처리를 이용하여 패널 표면에 존재하는 오염물질을 제거하는 것을 의미하며, 화학적 플라즈마 처리와 물리적 플라즈마 처리 방법이 사용될 수 있다.

상기와 같이 패널 표면에 대한 플라즈마 전처리가 완료되면, 패널 표면에 상기 자외선 경화형 코팅액을 도포하여 코팅한다. 여기서, 상기 코팅은 스핀 코팅, 스핀들 코팅, 스프레이, 디핑, 슬릿 등 모든 습식 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.

이어서, 코팅액의 용제를 휘발하기 위해 건조 공정을 수행한다. 여기서, 건조 공정은 IR 건조, 열풍 건조 등의 건조 방식이 적용될 수 있다.

건조 공정 후 자외선을 조사하여 코팅액 중의 경화형 다관능성 모노머 및/또는 올리고머를 중합시킴으로써 자외선 경화에 의한 하드코팅층이 형성된다.

<테스트 평가 방법>

<코팅액의 첨가제에 따른 특성 평가>

PMMA 시트(50mm×50mm×1.0T)에 자외선 경화형 코팅액[다관능성 모노머 및/또는 올리고머로서 6관능기 우레탄 아크릴레이트 12%(미원상사), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol Hexaacrylate) 10%(Skcytec), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate) 5%(skcytec), 용제로서 에틸 셀로솔브(Ethyl cellosolve) 25%, 크실렌(Xylene) 14%, 에틸 알코올(Ethyl alcohol) 32%, 광개시제로서 Irgacure 184(Ciba-geigy社) 1.5%, 레벨링제 내지 표면습윤침투제로서 Glide410 (Evonik Tego Chemie社) 0.5%을 배합하여 제조]을 스핀 코터(spin coater)를 이용해서 500rpm에서 20초간 코팅하였다. 코팅후 열건조 오븐에 넣고 60℃에서 15분간 건조후, 광세기 150mw/㎠, 광량 1000mJ/㎠의 조건으로 자외선 조사하여 하드코팅막을 제조했다.

자외선 경화형 코팅액의 첨가제의 종류를 달리 하여 각각 평가하였으며, 그 평가 결과는 하기의 <표 4>와 같다.

표 4에서 폴리에스테르 변성 디메틸폴리실록산으로는 BYK Chemie社의 BYK-333을 사용하였고, 아크릴기를 갖는 폴리에스테르 변성 디메틸폴리실록산으로는 BYK Chemie社의 BYK-UV3500을 사용하였고, 불소계 첨가제로는 Dainippon Ink and Chemicals社의 MEGAFACE RS-50을 사용하였고, 아크릴기를 갖는 불소계 첨가제로는 Daikin社의 Optool DAC을 사용하였다.

상기 <표 4>를 통해 알 수 있듯이, 내지문 성능을 위한 첨가제 함유 전/후 지문부착방지성과 필기성에서 차이를 보이며 초기접촉각에서도 차이를 나타냈다. 내지문 첨가제 종류에 따라서 투과율이나 헤이즈등 광특성차이는 없으나 접촉각의 차이가 있었다.

폴리실록산계 첨가제와 불소계 첨가제 모두 아크릴기를 갖는 경우 즉 반응성이 있을 경우 반응성이 없는 첨가제보다 내마모와 염수분무등의 내구성에서 우수하였다.

또한 폴리실록산계 첨가제 보다 불소계 아크릴기능성 화합물이 초기접촉각 및 내마모와 염수분무등의 내구성에서 우수하며 이는 내지문특성 및 방오특성이 보다 우수한 것을 의미한다.

<상압 플라즈마 처리 전후, 횟수에 따른 특성 평가>

PMMA 시트(50mm×50mm×1.0T)에 대해 상기 조건으로 상압 플라즈마 처리를 실시한 다음, 불소계 아크릴기능성 화합물(Daikin社 Optool DAC) 3%를 첨가한 자외선 경화형 코팅액을 상기 PMMA 시트에 스핀 코터(spin coater)를 이용해서 500rpm에서 20초간 코팅하였다. 코팅후 열건조 오븐에 넣고 60℃에서 15분간 건조후, 광세기 150mw/㎠, 광량 1000mJ/㎠의 조건으로 자외선 조사하여 하드코팅막을 제조하였다. 상기 플라즈마 처리는 0,2,4,6,8회로 달리 하여 각각 평가하였으며, 그 평가 결과는 하기의 <표 5>와 같다.

상기 <표 5>를 통해 알 수 있듯이, 플라즈마 처리 전 후 초기 접촉각에는 차이가 없으나, 내마모성 및 내염수분무성이 향상되었음을 알 수 있다. 즉, 플라즈마 처리로 인해서 표면의 이물을 제거할 수 있고 또한 미세한 요철형성에 의하여 코팅액과 소재간의 접착력을 향상시킬 수 있으므로 결과적으로 접착력 및 내구성의 향상 효과가 얻어지는 것을 확인할 수 있다.

10 : 윈도우 110 : 글라스
120 : 인쇄층 130 : 코팅층

Claims

상기 코팅물질로서 하기 화학식(1)로 표시되는 불소계 알콕시 실란 화합물 및 용제를 포함하는 코팅액을 사용하여 글라스 패널을 방오 코팅하는 방법으로서,
상기 코팅액을 글라스 패널상에 다른 층 또는 막을 개재하지 않고 코팅하는 단계; 및
60∼90℃에서 습도 60∼90%로 20 ∼ 60분 동안 고온 고습 처리하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널 코팅 방법.

....화학식(1)
상기 식 중, R은 2가의 유기 관능기를 나타내고, R'는 알콕시기를 나타낸다.
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제 1 항에 있어서,
상기 코팅액을 패널에 코팅하는 단계 전에 플라즈마 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널 코팅 방법.
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제 3 항에 있어서,
상기 플라즈마 처리는
화학적 또는 물리적 상압 플라즈마 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널 코팅 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 플라즈마 처리는
전압 14 ~ 15kV, 전원 주파수 15kHz, 질소(순도 99.9% 이상) 3~10 lpm 공급, 산소(순도 99.9% 이상)10sccm 공급, 컨베이어 속도 10mm/sec 조건에서 실시하는 것을 특징으로 하는 글라스 패널 코팅 방법.
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