KR101888223B1 - 비산 방지 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 필름; 및 상기 투명 필름의 상부에 형성된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 제1 무기 나노입자, 제2 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물로 형성되고, 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 비산 방지 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

비산 방지 필름 및 이의 제조방법{SCATTERING PROTECTING FILM AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 뉴턴링 현상을 제거할 수 있는 비산 방지 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
휴대폰 등에 적용되는 터치 스크린 패널의 구조는 종래 다층형 구조에서 일체형 구조로 전환되는 추세에 있다. 이러한 일체형 터치스크린 패널 구조는 원가 비중이 높은 투명전극(ITO) 필름을 사용하지 않아도 되는 점에 기인한다.
일체형 터치스크린 패널 구조를 통하여, 제품의 슬림화가 가능하며 가시광선 투과율을 높일 수 있다. 이 같은 장점에도 불구하고 낙하 충격 등에 의해 표시면측의 커버 유리가 깨지는 문제가 빈번히 발생하고 있다.
이에 따라, 휴대기기의 유리 파손시 발생하는 파편에 대한 안정성을 강화하기 위하여, 패널과 커버 유리 사이에 비산 방지 필름을 삽입하여 커버 유리의 비산을 방지하고 있다.
이러한 비산 방지 필름은 하드코팅층/기재/점착층의 구조를 포함하는 것이 일반적이며, 그 특성상 하드코팅층에 표면 경도 및 광학적 특성이 요구된다.
한편, 대면적 터치스크린 패널의 경우 비산 방지 필름과 편광판 사이에 에어갭으로 인해 비산 방지 필름이 편광판에 닿아 뉴턴링(Newton's ring) 현상이 발생하는데, 이는 빛의 간섭으로 인해 발생하는 것으로, 이로 인해 시인성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 투명 필름; 및 상기 투명 필름의 상부에 형성된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물로 형성된 비산 방지 필름 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 투명 필름; 및 상기 투명 필름의 상부에 형성된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물로 형성된 비산 방지 필름을 제공한다.
상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터는 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성할 수 있다.
상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터는 500nm 내지 5㎛의 크기를 가질 수 있다.
상기 다수의 돌출부는 상기 하드코팅층의 상부 표면 10㎠ 당 50개 내지 300개를 가질 수 있다.
상기 다수의 돌출부는 100nm 내지 300nm의 평균 높이를 가질 수 있다.
상기 표면 개질된 무기 나노입자의 외부 표면에 탄소수 8개 내지 12개의 알킬기가 도입될 수 있다.
상기 혼합 용제의 극성도는 3 내지 5일 수 있다.
상기 혼합 용제는 아마이드계 용제, 탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 글리콜계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기타 용제를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합 용제는 케톤계 용제 60~80 중량%, 알코올계 용제 15~35 중량% 및 기타 용제 5~10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 조성물에 표면 개질되지 않은 무기 나노입자를 더 포함할 수 있다.
상기 표면 개질되지 않은 무기 나노입자는 상기 조성물 내 전부 매몰된 상태로 상기 하드코팅층의 상부 표면에 돌출부를 형성하지 않을 수 있다.
상기 조성물 총 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 10~70 중량부; 표면 개질된 무기 나노입자 1~30 중량부; 및 광개시제 1~15 중량부일 수 있다.
상기 조성물은 상기 표면 개질된 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
상기 하드코팅층의 두께는 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 하드코팅층의 연필 경도는 1H 내지 9H일 수 있다.
상기 하드코팅층의 투과율은 90% 내지 100%일 수 있다.
상기 투명 필름의 하부에 형성된 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기 점착층의 하부에 형성된 이형 필름을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예로, (a) 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 조성물을 투명 필름의 상부면에 코팅하여 하드코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 비산 방지 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 (b) 단계에서 코팅된 조성물 내 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 부상하여 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 비산 방지 필름은 혼합 용제로 인하여 무기 나노입자에 의해 네트워크 구조를 형성하는 조성물로 형성된 하드코팅층을 포함하는바, 하드코팅층이 얇은 두께를 가지더라도, 표면 경도 및 광학적 특성이 우수하다.
또한, 코팅된 조성물 내 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 부상하여 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성하는바, 뉴턴링 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 비산 방지 필름에서 다수의 돌출부가 형성된 하드코팅층 상부 표면(45°각도)에 대한 FE-SEM (HITACHI, SU-8010) 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 비산 방지 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
비산 방지 필름 및 이의 제조방법
본 발명은 투명 필름; 및 상기 투명 필름의 상부에 형성된 하드코팅층을 포함하고, 상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물로 형성된 비산 방지 필름을 제공한다.
상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터는 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 조성물을 투명 필름의 상부면에 코팅하여 하드코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 비산 방지 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 (b) 단계에서 코팅된 조성물 내 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 부상하여 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 비산 방지 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 비산 방지 필름은 위로부터 형성된 하드코팅층(120) 및 투명 필름(110)을 포함하고, 상기 투명 필름(110) 하부에 차례로 형성된 점착층(130) 및 이형 필름(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 하드코팅층(120)의 상부 표면에 다수의 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 투명 필름(110)은 터치 스크린 패널(touch screen panel)의 강화유리와 같은 유리의 비산을 방지할 수 있도록 강도가 우수하고, 아울러 광학적 특성을 저해하지 않도록 투과율이 적어도 90% 이상, 바람직하게는 90~100%인 투명성이 우수한 필름일 수 있다.
이러한 투명 필름(110)으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES), 폴리 카보네이트(Poly carbonate; PC), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리 프로필렌(poly propylene; PP) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하고, 가시광선 투과율이 92%인 광학용 PET 필름을 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 하드코팅층(120)은 상기 투명 필름(110)의 상부에 형성된 것으로, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물로 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하드코팅층(120)은 혼합 용제로 인하여 무기 나노입자에 의해 네트워크 구조를 형성하는 조성물로 형성된 것으로, 하드코팅층(120)이 얇은 두께를 가지더라도, 표면 경도 및 광학적 특성이 우수하다.
또한, 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 부상하여 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 상기 하드코팅층(120)의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성하는바, 뉴턴링 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
구체적으로, 대다수의 표면 개질된 무기 나노입자는 서로 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하여, 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 다수의 돌출부를 형성하기 위한 것이다. 도면 상으로는 도시하지 않았으나, 몇몇의 표면 개질된 무기 나노입자는 서로 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하여 다수의 돌출부를 형성하지 못하고 상기 조성물 내 전부 매몰될 수도 있고, 몇몇의 표면 개질된 무기 나노입자는 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하지 못하고 다수의 돌출부를 형성하지 못하고 개별적으로 상기 조성물 내 전부 매몰될 수도 있다.
이하, 상기 조성물에 대해 상세히 설명한다.
상기 조성물은 비산 방지 필름의 하드코팅층(120)을 형성하기 위한 것으로, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자, 광개시제, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함한다.
상기 자외선 경화형 아크릴레이트 수지는 적어도 2개 이상, 바람직하게 2~15개의 관능기를 포함하여 경도 향상 및 주름(Curl) 방지에 기여한다. 이때, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지에 포함된 관능기의 수가 2개 미만이면 그 첨가 효과가 불충분할 수 있고, 반면에, 관능기의 수가 15개를 초과하면 주름 발생을 초래할 수 있다. 이때, 상기 자외선 경화형 아크릴레이트 수지는 높은 표면에너지를 가짐으로써, 상기 조성물 내 표면 개질된 무기 나노입자를 효과적으로 부상하게 할 수 있다.
또한, 상기 자외선 경화형 아크릴레이트 수지는 조성물 총 100 중량부에 대하여 10~70 중량부로 첨가될 수 있다. 이때, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지가 10 중량부 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분할 수 있고, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지가 70 중량부를 초과하는 경우, 코팅액이 가진 기능성이 부여되지 않을 수 있다.
상기 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자는 무기 나노입자의 일부 표면이 소수성으로 개질된 것을 말하는 것으로, 무기 나노입자의 일부 표면만 소수성으로 개질되고, 무기 나노입자의 나머지 일부 표면은 친수성을 그대로 가질 수 있다.
상기 무기 나노입자는 나노 크기의 무기 입자를 의미하는 것으로, 경도 및 주름(Curl)을 확보하기 위한 것이다. 상기 무기 나노입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 제올라이트, 티타늄 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있고, 이 중 성능 및 비용적인 측면에서 실리카인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 표면 개질된 무기 나노입자는 입자 표면에 탄소수 8개 내지 12개의 알킬기가 도입될 수 있어, 표면 에너지를 충분히 낮춤으로써 상대적으로 높은 수준의 소수성 성질이 부여될 수 있고, 그에 따라 상기 조성물 내에서 효과적으로 부상함으로써 돌출부를 용이하게 형성하여 뉴턴링 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
예를 들어, 상기 탄소수 8개 내지 12개의 알킬기는 실리카 입자와 상기 탄소수 8개 내지 12개의 알킬기를 포함하는 실란 화합물을 화학 반응시켜 도입할 수 있다. 상기 실란 화합물은 가수분해 반응 및 축합 반응 등을 통해 상기 실리카 입자의 표면에 실록산 결합으로 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실란화합물은 예를 들어, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디메톡시디메틸 실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하는데, 무기 나노입자의 일부 표면만 소수성으로 개질되고, 무기 나노입자의 나머지 일부 표면은 친수성을 그대로 가질 수 있어, 이러한 친수성으로 인하여 수소 결합에 의해 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 클러스터를 형성할 수 있는 것이다. 이때, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터는 500nm 내지 5㎛의 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 표면 개질된 무기 나노입자는 조성물 총 100 중량부에 대하여 1~30 중량부로 첨가될 수 있고, 1~10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 표면 개질된 무기 나노입자가 상기 범위 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분할 수 있고, 표면 개질된 무기 나노입자가 상기 범위를 초과하는 경우, 헤이즈가 상승하여, 광학용 제품으로 사용할 수 없는 문제점이 있다.
상기 조성물에 표면 개질되지 않은 무기 나노입자를 더 포함할 수 있다. 상기 표면 개질되지 않은 무기 나노입자는 전술한 상기 표면 개질된 무기 나노입자와 달리 별도의 외부 표면을 개질하지 않은 상태를 말한다.
이때, 상기 표면 개질되지 않은 무기 나노입자는 상기 조성물 내 전부 매몰된 상태로 상기 하드코팅층(120)의 상부 표면에 돌출부를 형성하지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물 내 상기 표면 개질되지 않은 실리카 입자는 상기 표면 개질된 실리카 입자와 달리 부상하지 않으므로, 상기 뉴턴링 방지 필름의 내부에 매몰되어 포함되고 상기 돌출부를 형성하지 않는다.
또한, 상기 표면 개질되지 않은 무기 나노입자는 조성물 내 추가 네트워크 구조를 형성하기 위한 것으로, 5nm 내지 20nm의 크기를 가지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 표면 개질되지 않은 무기 나노입자의 크기가 5nm 미만인 경우, 경도 확보를 위해 함량이 증가되는 문제점이 있고, 표면 개질되지 않은 무기 나노입자의 크기가 20nm를 초과하는 경우, 헤이즈가 발생되는 문제점이 있다.
또한, 상기 표면 개질되지 않은 무기 나노입자는 조성물 총 100 중량부에 대하여 1~30 중량부로 첨가될 수 있다. 이때, 표면 개질되지 않은 무기 나노입자가 1 중량부 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분할 수 있고, 표면 개질되지 않은 무기 나노입자가 30 중량부를 초과하는 경우, 코팅액이 가진 기능성이 부여되지 않을 수 있다.
상기 광개시제는 자외선에 의해 여기되어 광중합을 개시하는 역할을 한다. 상기 광개시제로 공지의 광개시제를 사용할 수 있고, 벤조페논; 치환된 벤조페논; 아세토페논; 치환된 아세토페논; 벤조인; 벤조인 알킬 에스테르; 크산톤; 치환된 크산톤; 포스핀 옥시드; 디에톡시-아세토페논; 벤조인 메틸 에테르; 벤조인 에틸 에테르; 벤조인 이소프로필 에테르; 디에톡시크산톤; 클로로-티오-크산톤; N-메틸 디에탄올-아민-벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온; 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부탄온; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 광개시제는 조성물 총 100 중량부에 대하여 1~15 중량부로 첨가될 수 있다. 이때, 광개시제가 1 중량부 미만일 경우, 경화 반응 시간이 길어지는 문제점이 있고, 광개시제가 15 중량부를 초과하는 경우, 미반응 광개시제가 불순물로 잔존할 수 있는 문제점이 있다.
상기 혼합 용제는 케톤계 용제 및 알코올계 용제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 케톤계 용제로는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 시클로헥사논 또는 아세톤 등이 있고, 알코올계 용제로는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 또는 부틸알코올 등이 있다.
상기 혼합 용제의 극성도(Polarity Index)는 3~5일 수 있다. 이때, 혼합 용제의 극성도가 3 미만인 경우, 극성이 너무 낮아 무기 나노입자가 완전히 분산되어 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성하지 못하는 문제점이 있고, 혼합 용제의 극성도가 5를 초과하는 경우, 극성이 너무 높아 무기 나노입자가 분산되지 못하고 뭉치게 되는 문제점이 있다.
상기 혼합 용제는 아마이드계 용제, 탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 글리콜계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기타 용제를 더 포함할 수 있다. 아마이드계 용제로는 N,N-디메틸아세트아마이드, N,N-디메틸포름아마이드, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈 또는 포름아마이드 등이 잇고, 탄화수소계 용제로는 헥산 또는 헵탄 등과 같은 지방족 탄화수소계 용제 및 아니솔, 메시틸렌 또는 자일렌 등과 같은 방향족 탄화수소계 용제가 있고, 에스테르계 용제로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, δ-발레로락톤 또는 ε-카프로락톤 등이 있으며, 에테르계 용제로는 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란 또는 디부틸에테르 등이 있다.
상기 혼합 용제가 케톤계 용제, 알코올계 용제 및 기타 용제를 포함하는 경우, 상기 혼합 용제는 케톤계 용제 60~80 중량%, 알코올계 용제 15~35 중량% 및 기타 용제 5~10 중량%를 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 중량비를 유지함으로써, 상기 혼합 용제는 일정 극성도를 가짐으로써 제1 무기 나노입자의 적절한 분산을 유도하여, 조성물 내 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
상기 조성물은 비산 방지 필름에서 하드코팅층(120)으로 사용되기 위해 하드코팅성을 유지할 수 있는 한, 첨가제를 더 추가할 수 있는데, 예를 들면, 염료, 충전제(필러(filler)), 보강제, 난연제, 가소제, 윤활제, 안정제(산화방지제, 자외선 흡수제, 열안정제 등), 이형제, 대전방지제, 계면활성제, 분산제, 유동 조정제, 레벨링(leveling)제, 소포제, 표면개질제, 저응력화제(실리콘 오일(silicone oil), 실리콘고무, 각종 플라스틱 분말 등), 내열성 개량제 등을 더 추가할 수 있다.
상기 하드코팅층(120)은 상기 조성물을 투명 필름의 상부 표면에 코팅하여 형성하는데, 코팅 방법으로는 스핀 코팅(spin coating)법, 스프레이 코팅(spray coating)법, 캐스트(cast)법, 바 코팅(bar coating)법, 롤투롤 코팅(roll to roll coating)법, 그라비아 코팅(gravure coating)법, 디핑(dipping)법 등을 들 수 있다. 이들 방법 중 생산성 측면에서 롤투롤 코팅 법이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 코팅된 조성물 내 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 부상할 수 있다.
구체적으로, 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 클러스터를 형성할 수 있는 것이고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자는 소수성 표면 개질로 인하여 표면 에너지를 충분히 낮춤으로써 상대적으로 높은 수준의 소수성 성질이 부여될 수 있고, 그에 따라 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 코팅된 조성물 내에서 효과적으로 부상할 수 있는 것이다.
이후, 상기 하드코팅층(120)은 광경화 공정을 통해 형성될 수 있는데, 광경화 공정을 통해 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성함에 따라, 하드코팅층(120)의 상부 표면에 요철을 형성하기 위한 엠보스 가공 등의 추가 공정을 생략하여 제조공정을 단순화시킴으로써 시간 및 비용을 절감하여 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
상기 광경화는 예를 들어 자외선 경화 등일 수 있고, 통상적인 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp) 등을 사용하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 자외선 경화는 예를 들어, 약 100mJ/cm2 내지 약 500mJ/cm2 의 자외선을 조사하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 하드코팅층(120)의 두께는 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 0.1㎛ 내지 1㎛인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 내지 0.8㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.1㎛ 내지 0.7㎛인 것이 보다 더 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 하드코팅층(120)은 상기와 같이 얇은 두께를 가지더라도, 혼합 용제로 인하여 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조로 인하여 표면 경도 및 광학적 특성을 확보할 수 있다. 이때, 상기 하드코팅층(120)의 두께가 너무 얇은 경우, 하드코팅성에 문제점이 있고, 상기 하드코팅층(120)의 두께가 너무 두꺼운 경우, 하드코팅으로 인한 비용 상승의 문제점이 있다.
상기 하드코팅층(120)의 연필 경도는 1H 내지 9H인 것일 수 있다. 상기 하드코팅층(120)이 상기 범위의 연필 경도를 가짐으로써 우수한 내마모성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 하드코팅층(120)의 투과율은 90% 내지 100%인 것일 수 있다. 상기 하드코팅층(120)이 상기 범위의 투과율을 가짐으로써 높은 수준의 투명성을 유지하여 우수한 광학적 특성을 구현할 수 있다.
종래에는 비산 방지 필름의 뉴턴링 현상을 제거하기 위해, 하드코팅층의 상부 표면에 엠보스 가공 등을 적용하여 요철을 형성하고 있으나, 엠보스 가공이 추가되어 제조공정이 복잡하고 시간 및 비용이 많이 소모되는 문제가 있었다.
상기 하드코팅층(120)의 상부 표면에 다수의 돌출부가 형성될 수 있는데, 이러한 다수의 돌출부는 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 형성될 수 있다. 상기 조성물 내 상기 표면 개질된 무기 나노입자는 소수성 성질로 인하여 상기 조성물 보다 낮은 표면에너지를 가지기 때문에, 그에 따라 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 코팅된 조성물 내에서 효과적으로 부상하여, 상기 하드코팅층(120)의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성할 수 있는 것이다. 이와 같이 다수의 돌출부를 형성함으로써 별도의 추가 공정 없이 표면 조도를 적절히 조절하여 뉴턴링 현상을 제거할 수 있다.
상기 다수의 돌출부는 상기 하드코팅층(120)의 상부 표면 10㎠ 당 50개 내지 300개를 가질 수 있다.
상기 다수의 돌출부는 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터의 크기 및 상기 표면 개질된 무기 나노입자의 표면 에너지에 따라 좌우되는 것으로, 100nm 내지 300nm의 평균 높이를 가질 수 있다.
상기 점착층(130)은 상기 투명 필름(110)의 하부에 형성될 수 있는 것으로, 상기 점착층(130)은 피착면인 터치 스크린 패널 등에 부착을 위하여 추가로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 점착층(130)은 상기 투명 필름(110)의 하부면에 직접 코팅되어 형성되거나, 상기 점착층(130)은 상기 이형 필름(140)의 상부면에 미리 코팅된 후 투명 필름(110)의 하부면에 이형 필름(140)을 합지함으로써 형성될 수 있다.
이러한 점착층(130)은 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 무산(acid-free) 타입의 히드록실(hydroxyl) 함유 점착제 등 공지의 점착제를 제한없이 이용할 수 있다. 점착층(130)은 이들 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무산 타입의 히드록실 함유 점착제는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate), 하이드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate) 및 벤조페논 등의 공지된 광개시제를 포함할 수 있고, 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 점착제의 물성 향상을 위한 것으로, 공지의 경화 촉진제, 가소제, 분산제, 계면활성제, 대전 방지제, 소포제, 레벨링제 등을 제한없이 이용할 수 있다.
상기 이형 필름(140)은 상기 점착층(130)의 하부에 형성될 수 있는 것으로, 상기 점착층(130)을 보호하기 위한 것이다.
이러한 이형 필름(140)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET) 필름 등 다양한 필름을 사용할 수 있고, 이형을 쉽게 할 수 있도록 이형력이 10g/in 정도인 이형용 PET 필름을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1
케톤계 용제로서 메틸에틸케톤(MEK) 50 중량부, 알코올계 용제로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME) 45 중량부 및 아마이드계 용제로서 N,N-디메틸아세트아마이드 5 중량부를 포함하는 혼합 용제를 준비하였다. 준비된 혼합 용제와, 조성물 총 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 30 중량부, 약 50nm 크기의 입자 표면에 탄소수 10개의 알킬기가 도입되어 소수성으로 표면 개질된 실리카(CIK, AB-S series) 실리카 5 중량부 및 벤조페논 10 중량부를 포함하여, 네트워크 구조를 형성하는 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물을 롤투롤 코팅을 통해 PET 투명 필름 상부에 코팅하였다. 코팅된 조성물 내 표면 개질된 실리카끼리 뭉쳐서 표면 개질된 실리카 클러스터를 형성하였고, 표면 개질된 실리카 클러스터가 부상하였다. 이후, 건조 및 UV 경화하여 약 2㎛ 두께의 하드코팅층을 제조하였고, 하드코팅층 상부 표면에 표면 개질된 실리카 클러스터가 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 표면에 노출된 상태로 약 200nm 크기의 다수의 돌출부를 형성함으로써 비산 방지 필름을 제조하였다(도 1(a) 참조). 이때, 다수의 돌출부는 하드코팅층의 상부 표면 10㎠ 당 약 200개를 가진다.
실시예 2
조성물에 약 10nm 크기의 표면 개질되지 않은 실리카 10 중량부를 더 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비산 방지 필름을 제조하였다.
비교예 1
혼합 용제 대신 케톤계 용제로서 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비산 방지 필름을 제조하였다.
비교예 2
표면 개질된 실리카 대신 표면 개질되지 않은 실리카만 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비산 방지 필름을 제조하였다(도 1(b) 참조).
실험예 : 물성 평가
실시예 1~2 및 비교예 1~2에 따라 제조된 비산 방지 필름의 연필 경도 측정, 가시광선 투과율 측정 및 뉴턴링 현상 관찰 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
연필 경도는 JIS K5600-5-4에 의거하여 750g의 추를 사용하여 측정하였고, 가시광선 투과율은 JIS K7361-1에 의거하여 분광광도계(Konica Minolta社, CM-5)를 사용하여 측정하였으며, 뉴턴링 현상은 1kg 롤러로 세게 문대어 육안으로 관찰하였다(뉴턴링 현상이 발생하지 않는 것을 ◎, 뉴턴링 현상이 미세하게 발생한 것을 ○, 뉴턴링 현상이 조금 발생한 것을 △, 뉴턴링 현상이 다수 발생한 것을 ×로 표시).
구 분 연필 경도 가시광선
투과율		 뉴턴링 현상
실시예 1 2H 92 ◎
실시예 2 2H 91 ◎
비교예 1 H 92 ◎
비교예 2 H 92 X
상기 표 1에서 보듯이, 실시예 1~2에 따른 비산 방지 필름은 혼합 용제로 인하여 실리카에 의해 네트워크 구조를 형성하는 조성물로 형성된 하드코팅층을 포함하는바, 하드코팅층이 얇은 두께를 가지더라도, 연필 경도 및 가시광선 투과율이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 실리카가 부상하여 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성하는바, 뉴턴링 현상을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1에 따른 비산 방지 필름은 조성물이 표면 개질된 실리카에 의해 네트워크 구조를 형성하지 못해 연필 경도가 저하되는 문제점이 있음을 확인할 수 있었고, 비교예 2에 따른 비산 방지 필름은 조성물에 표면 개질되지 않은 실리카만 포함시켰는바, 하드코팅층 상부 표면에 돌출부를 형성하지 못하여 뉴턴링 현상이 발생하는 문제점이 있음을 확인할 수 있었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 투명 필름; 및
    상기 투명 필름의 상부에 형성된 하드코팅층을 포함하고,
    상기 하드코팅층은 조성물 총 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 10~70 중량부, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자 1~30 중량부, 광개시제 1~15 중량부, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물로 형성된 비산 방지 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터는 상기 조성물 내 일부만 매몰되어 매몰되지 않은 부분이 노출된 상태로 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성하는
    비산 방지 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터는 500nm 내지 5㎛의 크기를 가지는
    비산 방지 필름.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부는 상기 하드코팅층의 상부 표면 10㎠ 당 50개 내지 300개를 가지는
    비산 방지 필름.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부는 100nm 내지 300nm의 평균 높이를 가지는
    비산 방지 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 개질된 무기 나노입자의 외부 표면에 탄소수 8개 내지 12개의 알킬기가 도입된
    비산 방지 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 용제의 극성도는 3 내지 5인
    비산 방지 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 용제는 아마이드계 용제, 탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 글리콜계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기타 용제를 더 포함하는
    비산 방지 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 혼합 용제는 케톤계 용제 60~80 중량%, 알코올계 용제 15~35 중량% 및 기타 용제 5~10 중량%를 포함하는
    비산 방지 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조성물에 표면 개질되지 않은 무기 나노입자를 더 포함하는
    비산 방지 필름.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표면 개질되지 않은 무기 나노입자는 상기 조성물 내 전부 매몰된 상태로 상기 하드코팅층의 상부 표면에 돌출부를 형성하지 않는
    비산 방지 필름.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 표면 개질된 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성하는
    비산 방지 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 두께는 0.1㎛ 내지 10㎛인
    비산 방지 필름.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 연필 경도는 1H 내지 9H인
    비산 방지 필름.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 투과율은 90% 내지 100%인
    비산 방지 필름.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 투명 필름의 하부에 형성된 점착층을 더 포함하는
    비산 방지 필름.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 점착층의 하부에 형성된 이형 필름을 더 포함하는
    비산 방지 필름.
  19. (a) 조성물 총 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 10~70 중량부, 소수성으로 표면 개질된 무기 나노입자 1~30 중량부, 광개시제 1~15 중량부, 및 케톤계 용제와 알코올계 용제를 포함하는 혼합 용제를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 및
    (b) 상기 조성물을 투명 필름의 상부면에 코팅하여 하드코팅층을 형성하는 단계를 포함하는
    비산 방지 필름의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 코팅된 조성물 내 상기 표면 개질된 무기 나노입자끼리 뭉쳐서 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터를 형성하고, 상기 표면 개질된 무기 나노입자 클러스터가 부상하여 상기 하드코팅층의 상부 표면에 다수의 돌출부를 형성하는
    비산 방지 필름의 제조방법.
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