KR102266179B1 - 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재 - Google Patents

폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재에 관한 것으로서, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 청색안료(Blue pigment), 개시제 및 용매를 포함하여 구성되고, 본 발명인 윈도우부재는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 의해 코팅된 폴리이미드 필름을 포함하여 구성되며, 본 발명은 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성을 유지하면서 경도 및 내스크래치성을 향상시키는 효과를 가진다.

Description

폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재{High scratch-resistant hard coating composition for polyimide film of foldable smartphone and window member coated thereby}
본 발명은 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 고굴곡성을 가지면서 동시에 고경도 및 고내스크래치성을 가지는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가벼우며, 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 종래 브라운관의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판표시장치가 개발되었고, 평판표시장치로는 액정표시장치(LCD, liquid crystal display), 유기발광표시장치(OLED, organic light-emitting display), 전기영동표시장치(EPD, electrophoretic display) 등이 있고, 최근에는 유기발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광표시장치(OLED, organic light-emitting display)가 각광을 받고 있다.
액정표시장치(LCD, liquid crystal display) 또는 유기발광표시장치(OLED, organic light-emitting display)가 적용된 스마트폰, 내비게이션, 디지털카메라, 전자책, 휴대용 게임기 또는 각종 단말기와 같은 다양한 모바일 전자기기들이 사용되고 있다. 이러한 모바일 전자기기에 사용되는 통상의 표시장치에는 표시패널의 전방에 사용자가 표시부를 볼 수 있도록 투명하게 구성된 커버 윈도우부재가 구비될 수 있다. 이러한 윈도우부재는 표시장치의 가장 외부에 위치하는 구성이므로 표시장치 내부의 표시패널 등을 보호할 수 있도록 고경도를 가지며 외부 충격에 강해야 한다.
유기발광표시장치(OLED, organic light-emitting diode)는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 여기서, 각 화소는 발광 소자와, 그 발광 소자를 독립적으로 구동하는 다수의 트랜지스터로 이루어진 화소 구동 회로를 구비한다. 이와 같은 유기발광표시소자(OLED, organic light-emitting diode)는 자발광의 유기발광소자를 이용하므로, 별도의 광원을 요구하지 않으며, 초박형 표시장치의 구현이 가능하므로, 근래에는 유기발광표시소자(OLED, organic light-emitting diode)를 이용하고, 발광셀 내부에 터치 전극 어레이를 포함하는 인-셀 터치 구조(In-Cell Touch)의 폴더블표시장치, 즉 폴더블스마트폰에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
이러한 폴더블스마트폰은 표시패널을 포함한 스마트폰 자체가 폴딩되는 구조를 가지며, 따라서 폴딩이 가능한 커버 윈도우부재가 사용된다. 이와 같이 폴딩이 가능한 커버 윈도우부재를 형성하기 위하여, 종래의 강화글라스로 된 유리기판 대신에 고굴곡성을 가지는 CPI(coloreless polymide) 필름을 이용하여 윈도우부재를 제작하는 것이 타당하다. 다만 이같은 CPI(coloreless polymide) 필름을 이용한 커버 윈도우부재는 기존의 강화글라스 재질의 커버 윈도우에 비해 경도와 내긁힘성이 떨어지고 광학적 특성이 미흡한 문제가 있다.
즉, 폴더블 스마트폰의 커버 윈도우부재에는 고굴곡성을 가지는 CPI(coloreless polymide) 필름이 많이 사용되고 있는데, 고굴곡성을 가지는 CPI(coloreless polymide) 필름은 강화유리에 비해 경도가 부족하고 스크래치에 약하며, 광학적 특성이 미흡하여 시간이 지남에 따라 황변이 발생하는 등 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 CPI(coloreless polymide) 필름의 고굴곡성을 유지하면서 고경도, 고내스크래치성 및 우수한 광학적 특성을 가질 수 있도록 CPI(coloreless polymide) 필름의 표면에 코팅되는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물의 필요성이 커지고 있다.
폴더블 스마트폰의 커버 윈도우부재에 적용되는 가장 중요한 물성은 고경도 및 고내스크래치 특성과 고굴곡 및 고접힘 특성인데 종래의 폴더블 스마트폰의 커버 윈도우부재는 고경도 및 고내스크래치 특성 또는 고굴곡성 및 고접힘 특성 중 어느 하나만을 만족하는 것이 일반적이다. 이에 본 발명의 발명자는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물을 개발하여 CPI(coloreless polymide) 필름의 고굴곡성을 유지하면서 고경도, 고내스크래치성 및 우수한 광학적 특성을 가질수 있도록 하여 이 문제를 해결하였다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0106889호의 디스플레이용 투명 필름 및 그 제조방법에서는 무기물 배리어층을 사전에 안티 블로킹 처리된 투명 PET 필름 부착에 의한 구성으로 보호될 수 있게 한 것에 의해, 무기물 배리어층에 손상(Damage)을 안 주면서도, 블로킹 방지와 아울러 외부로부터의 긁힘을 방지하는 내긁힘 특성을 발휘하게 하고, 또 내긁힘 특성에 의한 보호지 추가 설치작업의 불요로 인한 제조 원가의 절감을 달성되게 하며, 또한 접착제에 의한 투명 PET 필름의 무기물 배리어층에 대한 부착은 접착제가 열 안정성을 부여하는 역할을 하여 내열성을 갖게 함은 물론 필름 움 현상을 없게 하는 이점을 부여하고, 또한 가운데 접착제를 중심으로 하여 양측에 투명 PET 필름의 설치로 PET 필름 위에 기존과 같이 유기막층이 설치된 구조에 비하여 컬(Curl)발생을 적게 할 수 있게 하는 디스플레이용 투명 플라스틱 필름을 개시하고 있다. 그러나 상기 디스플레이용 투명 플라스틱 필름은 투명 PET 필름에 관한 것으로 폴더블 스마트폰에 사용되는 CPI(coloreless polymide) 필름에 직접 적용할 수 없는 문제가 있고, 이와 같이 종래의 기술에서는 CPI(coloreless polymide) 필름의 고굴곡성을 유지하면서 고경도, 고내스크래치성 및 우수한 광학적 특성을 모두 구비하려는 시도 자체가 거의 없는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0106889호(공개일자: 2016년 09월 13일)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성을 유지하면서 경도를 향상시킨 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성과 고경도를 유지하면서 내스크래치성을 향상시킨 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 초기 Yellow index(황색도)를 감소시키며, 자외선에 노출된 이후에도 Yellow index(황색도)의 증가 정도를 감소시키는 등 광학적 특성이 개선된 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 청색안료(Blue pigment), 개시제 및 용매를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)는 8~10개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량 1000-2000g/mol인 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 12~15개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 2000-3000g/mol인 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 300-1000g/mol인 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 및 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 5000-6000g/mol인 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)의 혼합물일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에는 자외선흡수제(UV Absober)와 산화방지제(Antioxidant)가 추가로 포함될 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성을 유지하면서 경도를 향상시키는 효과를 가진다.
둘째, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성 및 고경도성을 유지하면서 내스크래치성을 향상시키는 효과를 가진다.
셋째, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름 상부 표면에 고내스크래치 하드코팅 조성물을 코팅하여 폴리이미드 필름의 초기 Yellow index(황색도)를 감소시키며, 자외선에 노출된 이후에도 Yellow index(황색도)의 증가 정도를 감소시키는 등 광학적 특성이 개선되는 효과를 가진다.
도 1은 기존에 사용되던 아크릴계 하드코팅 조성물의 주요 구성요소인 Polyethylene glycol 400 diacrylate(PEG400DA), Pentaerythritol triacrylate(PETA), Dipentaerythritol hexaacrylate(DPHA)의 화학식을 나타내는 그림이다.
도 2는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물의 구성요소인 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 용매 및 개시제의 화학식을 나타내는 그림이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않으며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
나아가 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 폴리이미드 필름의 표면에 코팅되어, 폴리이미드 필름의 고굴곡성은 그대로 유지하면서 고경도 및 고내스크래치성을 가지고 광학적 성질도 개선시킨 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 관한 발명이다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에는 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 청색안료(Blue pigment), 개시제 및 용매가 구성요소로 포함될 수 있다.
도 1은 기존에 사용되던 아크릴계 하드코팅 조성물의 주요 구성요소인 Polyethylene glycol 400 diacrylate(PEG400DA), Pentaerythritol triacrylate(PETA), Dipentaerythritol hexaacrylate(DPHA)의 화학식을 나타내는 그림이다.
도 1에 의하면 Polyethylene glycol 400 diacrylate(PEG400DA)는 n은 6(n=6)이며 2개의 말단 아크릴레이트기를 가진다. Polyethylene glycol 400 diacrylate(PEG400DA)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 유연성(flexibility)을 가져 폴리이미드 필름의 고굴곡성이 그대로 유지되는 장점이 있는데 반해, 경도가 낮고 스크래치에 저항성이 낮은 문제가 있다. 또한 도 1에 의하면 Pentaerythritol triacrylate(PETA)는 3개의 말단 아크릴레이트기를 가지는 데, Pentaerythritol triacrylate(PETA)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 높은 경도를 가지고 어느정도 좋은 내스크래치성을 가지는 장점이 있는데 반해 유연성(flexibility)이 떨어져 폴리이미드 필름의 장점인 고굴곡성이 그대로 유지되지 못하는 문제가 있다. 나아가 도 1에 의하면 Dipentaerythritol hexaacrylate(DPHA)는 6개의 말단 아크릴레이트기를 가지는 데, Dipentaerythritol hexaacrylate(DPHA)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 높은 내스크래치성을 나타내고 어느 정도의 경도를 가지는 장점이 있는데 반해 유연성(flexibility)이 떨어져 폴리이미드 필름의 장점인 고굴곡성이 그대로 유지되지 못하는 문제가 있다. 이와 같이 종래에 사용되던 아크릴계 하드코팅 조성물은 고굴곡성, 고경도 및 고내스크래치성의 성질을 모두 구비하지 못하여 새로운 폴리이미드 필름용 코팅 조성물이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자는 새로운 폴리이미드 필름용 코팅 조성물에 우레탄아크릴레이트를 도입하여 이와 같은 문제를 해결하였다. 즉, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 청색안료(Blue pigment), 개시제 및 용매를 사용함으로써, 폴리이미드 필름에 코팅시 고굴곡성, 고경도 및 고내스크래치성의 성질 및 우수한 광학적 특성을 모두 구비하는 결과를 나타내었다.
도 2는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물의 구성요소인 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 용매 및 개시제의 화학식을 나타내는 그림이다.
도 2에 의하면 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물의 구성요소인 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)는 말단의 아크릴레이트기와 우레탄기를 모두 구비하여 폴리이미드 필름에 코팅시 고굴곡성, 고경도 및 고내스크래치성의 성질을 모두 구비하는 결과를 나타낸다.
도 2에 의하면 불소첨가제는 불소실란첨가제가 바람직하며, 불소실란첨가제는 일단에 불소를 포함하는 사슬을 포함하고, 타단에 실란기를 포함한다. 불소첨가제는 소수성(hydropophobic) 특성으로 인해 하드코팅 표면의 발수, 발유 기능이 향상되고 표면의 슬립성이 뛰어나 방오성이나 오염의 사후 제거가 우수하고 외부 마찰력에 대한 저항성이 우수한 특성을 가지고 있으나 지나친 친유 특성으로 다른 원료과의 상용성이 미흡하여 과량 사용시 광학적 특성의 저하, 즉 투명한 것에 입사한 광선이 확산하는 정도인 헤이즈(Haze)가 커지는 문제가 발생할 수 있다.
도 2에 의하면 실록산계 레벨링제는 (Dimethylsiloxane-(60% propylene oxide-40% ethylene oxide) block copolymer)가 바람직하며, 실록산계 레벨링제는 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅층의 표면 장력을 강하게 저하시킨다. 하드코팅층의 표면 장력을 강하게 저하됨으로써, 소재의 습윤성이 향상되고 분화구 현상을 방지할 수 있다. 실록산계 레벨링제가 너무 과량이면 실록산계 레벨링제의 비극성 특성으로 인해 다른 원료과의 상용성이 미흡하여 과량 사용시 광학적 특성의 저하, 즉 투명한 것에 입사한 광선이 확산하는 정도인 헤이즈(Haze)가 커지는 문제가 발생할 수 있다.
도 2에 의하면 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물의 용매는 Propylene glycol methyl ether(PGME)인 것이 바람직 하며, 개시제는 Hydroxycyclohexyl phenyl ketone 광개시제인 것이 바람직하다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에는 청색안료(Blue pigment)가 포함되어 있는데, 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 청색안료(Blue pigment)가 포함됨으로써, 폴리이미드 필름에 고내스크래치 하드코팅 조성물이 코팅되었을 때 발생하는 높은 값의 Yellow Index(황색도) 문제를 해결할 수 있다. 다만 청색안료(Blue pigment)에 의해서 자외선(UV, Ultraviolet)이 흡수되므로, 자외선에 의한 광경화가 진행될 때 경화속도 및 반응율의 감소가 발생하고, 하드코팅층의 물성 저하를 발생시킬 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)는 8~10개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량 1000-2000g/mol인 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethaneacrylate), 12~15개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 2000-3000g/mol인 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 300-1000g/mol인 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 및 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 5000-6000g/mol인 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 혼합물 중 8~10개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량 1000-2000g/mol인 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethaneacrylate)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 유연성(flexibility)을 부여하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성을 그대로 유지시키는 기능을 수행한다. 아크릴레이트기의 수가 8~10개를 벗어나고 중량평균분자량이 1000g/mol 미만이면 충분한 두께의 코팅층을 형성시키는데 어려움이 발생할 수 있고, 아크릴레이트기의 수가 8~10개를 벗어나고 중량평균분자량이 2000g/mol 초과이면 폴리이미드 필름에 코팅시에 굴곡성과 유연성(flexibility)이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 혼합물 중 12~15개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 2000-3000g/mol인 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 고경도(hardness)를 부여하여 폴리이미드 필름의 경도를 향상시키는 기능을 수행한다. 아크릴레이트기의 수가 12~15개를 벗어나고 중량평균분자량이 2000g/mol 미만이면 경도를 향상시키는데 어려움이 발생할 수 있고, 아크릴레이트기의 수가 12~15개를 벗어나고 중량평균분자량이 3000g/mol 초과이면 폴리이미드 필름에 코팅시 경도 증가가 과다하여 굴곡성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 혼합물 중 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 300-1000g/mol인 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 내스크래치성(scratch resistance)을 부여하여 폴리이미드 필름이 외부의 약한 자극에 저항하여 스크래치를 발생시키지 않는 기능을 수행한다. 아크릴레이트기의 수가 3~6개를 벗어나고 중량평균분자량이 300g/mol 미만이면 내스크래치성을 향상시키는데 어려움이 발생할 수 있고, 아크릴레이트기의 수가 3~6개를 벗어나고 중량평균분자량이 1000g/mol 초과이면 폴리이미드 필름에 코팅시에 굴곡성과 유연성(flexibility)이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 혼합물 중 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 5000-6000g/mol인 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)는 폴리이미드 필름에 코팅시에 고경도(hardness)와 내스크래치성(scratch resistance)을 동시에 부여하고 폴리이미드 필름의 경도 및 내스크래치성을 동시에 향상시키며 고경도(hardness)와 내스크래치성(scratch resistance) 사이에서 균형을 유지하는 기능을 수행한다. 아크릴레이트기의 수가 3~6개를 벗어나고 중량평균분자량이 5000g/mol 미만이면 경도(hardness)와 내스크래치성(scratch resistance)을 동시에 향상시키고 균형을 유지하는데 어려움이 발생할 수 있고, 아크릴레이트기의 수가 3~6개를 벗어나고 중량평균분자량이 6000g/mol 초과이면 폴리이미드 필름에 코팅시 경도 및 내스크래치성의 증가가 과다하여 굴곡성과 유연성(flexibility)이 떨어지고 코팅층이 불균일하게 형성되어 윈도우부재의 외관에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에는 자외선흡수제(UV Absober)와 산화방지제(Antioxidant)가 추가로 포함될 수 있다. 폴리이미드 필름의 경우 고굴곡성을 가지는 장점이 있으나 고내스크래치 하드코팅 조성물이 코팅되었을 때 높은 값의 Yellow Index(황색도)을 문제가 있으며, 자외선에 노출되어 시간이 경과하면 황변이 발생하고 Yellow Index(황색도)가 증가하는 문제가 발생한다. 따라서 자외선에 노출될 때 자외선을 흡수하고 공명현상(Resonance)을 일으켜 황변을 방지하는 자외선흡수제(UV Absober)와 고내스크래치 하드코팅 조성물이 코팅된 폴리이미드 필름에서 자외선에 노출시 발생되는 라디칼과 반응하여 황변을 방지하는 산화방지제(Antioxidant)가 추가로 포함되어 자외선에 노출에 의한 황변 발생을 억제하고 Yellow Index(황색도)의 증가를 감소시킬 필요가 있다. 자외선흡수제(UV Absober)는 자외선을 흡수하는 기능기(functional group)를 포함하며, 일반적으로 벤젠링에 하이드록시기(-OH, hydroxy)가 결합된 구조를 가진다. 산화방지제(Antioxidant)는 아민기(amine functional group)를 가지는 tetramethylpiperidine를 일반적으로 기본 구조로 가진다.
앞서 본 바와 같이 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 개시제는 1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone인 것이 바람직하며, 용매는 Propylene glycol methyl ether인 것이 바람직하다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 자외선흡수제(UV Absober)는 이하의 화학식 1 내지 화학식 5 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하며, 산화방지제(Antioxidant)는 이하의 화학식 6 또는 화학식 7 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112019129708348-pat00001
화학식 1의 자외선흡수제(UV Absober)는 벤조페논(Benzophenone)계의 자외선 흡수제로서, 자외선을 흡수하는 기능성기(functional group)로 하이드록시기(-OH, hydroxy)가 결합된 벤젠링 구조를 가진다. 자외선에 노출된 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 첨가된 자외선흡수제(UV Absober)는 다음과 같은 반응을 수행한다. 하이드록시기(-OH, hydroxy)기가 자외선을 흡수하여 이웃한 카르보닐기(C=O)와 수소결합을 이루고 연속적으로 공명현상(Resonance)을 일으키며 자외선 에너지를 흡수한다. 흡수한 자외선 에너지는 열로 방출되고, 열을 방출한 자외선흡수제(UV Absober)는 원래 구조로 다시 환원되어 안정화되며 자외선흡수제(UV Absober)의 기능을 회복한다.
[화학식 2]
Figure 112021009510518-pat00017
화학식 2의 자외선흡수제(UV Absober)는 하이드록시 페닐-트리아진(Hydroxy Phenyl Triazene, HPT)계 자외선흡수제(UV Absober)로서, 중파장의 자외선-B(Ultraviolet-B)과 장파장의 자외선-A(Ultraviolet-A)에 대해 매우 높은 흡광계수를 보인다.
[화학식 3]
Figure 112019129708348-pat00003
화학식 3의 자외선흡수제(UV Absober)는 하이드록시 페닐 벤조트리아졸(Hydroxy Phenyl Benzo Triazole, HPBT)계 자외선흡수제(UV Absober)로서, 중파장의 자외선-B(Ultraviolet-B)과 장파장의 자외선-A(Ultraviolet-A)에 대해 매우 높은 흡광계수를 보이며 넓은 범위에서 자외선을 흡수하는 특징을 가진다.
[화학식 4]
Figure 112019129708348-pat00004
화학식 4의 자외선흡수제(UV Absober)는 고체의 트리아진(Triazene)계 자외선흡수제(UV Absober)로서, 내구성이 우수하며 뛰어난 열안정성을 가져 장시간이 경과하여도 자외선을 충분히 흡수하여 오랜 시간 동안 황변을 방지할 수 있는 특징을 가진다.
[화학식 5]
Figure 112019129708348-pat00005
화학식 5의 자외선흡수제(UV Absober)는 적색 편이 Tris-Resorcinol-Triazine 발색단을 포함하는 자외선흡수제(UV Absober)로서, 내구성이 우수하며 장파장의 자외선-A(Ultraviolet-A)에 대해 매우 높은 흡광계수를 보이는 특징을 가진다.
[화학식 6]
Figure 112019129708348-pat00006
화학식 6의 산화방지제(Antioxidant)는 강력한 내후성 기능을 갖는 광안정제로서, Hindered Amine Light Stabilizer(HALS)의 일종이다. 폴리이미드 필름의 가공 또는 사용 중에 폴리이미드 사슬의 분해로 인해 생성되는 라디칼(radical)이 황변현상의 원인인데, 이러한 라디칼(radical)에 산화방지제(Antioxidant)가 반응하고 분해의 부산물인 라디칼이 소멸되어 황변이 방지될 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112019129708348-pat00007
화학식 7의 산화방지제(Antioxidant)는 아미노에테르기에 기초한 광안정제로서, Hindered Amine Light Stabilizer(HALS)의 일종이다. 폴리이미드 필름의 가공 또는 사용 중에 폴리이미드 사슬의 분해로 인해 생성되는 라디칼(radical)을 제거하여 황변을 방지하고 코팅의 균열 및 광택감소를 방지하는 효과를 발생시킨다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 불소첨가제 2-4 중량부, 실록산계 레벨링제 0.3-0.7 중량부, 청색안료(Blue pigment) 0.06-0.14 중량부, 화학식 1 내지 화학식 5 중 어느 하나 이상의 자외선 흡수제 0.8-1.2 중량부, 화학식 6 또는 화학식 7 중 어느 하나 이상의 산화방지제 0.4-0.6 중량부, 1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 개시제 1-3 중량부 및 Propylene glycol methyl ether 용매 55-65 중량부가 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 8~10개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량 1000-2000g/mol인 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethaneacrylate)가 6 중량부 미만으로 포함되면 폴리이미드 필름에 코팅시에 굴곡성과 유연성(flexibility)이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 경도 및 내스크래치성에 문제가 발생할 수 있다. 또한 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 12~15개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 2000-3000g/mol인 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)가 6 중량부 미만으로 포함되면 폴리이미드 필름에 코팅시에 경도를 향상시키는데 어려움이 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 폴리이미드 필름에 코팅시 경도 증가가 과다하여 굴곡성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 나아가 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 300-1000g/mol인 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)가 6 중량부 미만으로 포함되면 내스크래치성을 향상시키는데 어려움이 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 폴리이미드 필름에 코팅시에 굴곡성과 유연성(flexibility)이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 5000-6000g/mol인 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)가 6 중량부 미만으로 포함되면 경도(hardness)와 내스크래치성(scratch resistance)을 동시에 향상시키는데 어려움이 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 폴리이미드 필름에 코팅시 경도 및 내스크래치성의 증가가 과다하여 굴곡성과 유연성(flexibility)이 떨어지고 코팅층이 불균일하게 형성되어 윈도우부재의 외관에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 불소첨가제, 즉 불소실란첨가제가 2 중량부 미만으로 포함되면 발수 및 발유 기능이 저하되어 방오성이 떨어지고 외부 마찰력에 대한 저항성이 상승하여 내스크래치성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 불소실란첨가제가 4 중량부 초과로 포함되면 다른 원료과의 상용성이 미흡하여 광학적 특성의 저하 문제가 발생할 수 있고 투명한 것에 입사한 광선이 확산하는 정도인 헤이즈(Haze)가 커지는 문제가 발생할 수 있다. 또한 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 실록산계 레벨링제가 0.3 중량부 미만이면 표면 장력의 저하가 약하여 소재의 습윤성이 저하되고 분화구 현상이 발생하는 문제가 있고, 실록산계 레벨링제가 0.7 초과이면 다른 원료과의 상용성이 미흡하고 광학적 특성의 저하 및 헤이즈(Haze)가 커지는 문제가 발생할 수 있다. 나아가 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 청색안료(Blue pigment)가 0.06 중량부 미만으로 포함되면 Yellow Index(황색도)가 큰 값을 가지는 문제가 있고, 청색안료(Blue pigment)가 0.14 중량부 초과이면 자외선에 의한 광경화가 진행될 때 경화속도 및 반응율의 감소가 발생하여 하드코팅층의 물성 저하가 발생될 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 화학식 1 내지 화학식 5 중 어느 하나 이상의 자외선 흡수제가 0.8 중량부 미만이면 자외선의 흡수가 미흡하여 자외선에 의한 황변 현상이 심화되는 문제가 발생될 수 있고, 화학식 1 내지 화학식 5 중 어느 하나 이상의 자외선 흡수제가 1.2 중량부 초과이면 생산비용이 과다하여 경제성이 떨어지는 문제와 자외선이 과다하게 흡수되어 자외선에 의한 광경화가 진행될 때 경화속도 및 반응율의 감소가 발생하여 하드코팅층의 물성 저하가 발생될 수 있다. 또한 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 화학식 6 또는 화학식 7 중 어느 하나 이상의 산화방지제가 0.4 중량부 미만으로 포함되면 라디칼의 제거가 미흡하여 황변 현상이 심화되는 문제가 발생될 수 있고, 화학식 6 또는 화학식 7 중 어느 하나 이상의 산화방지제가 0.6 중량부 초과이면 생산비용이 과다하여 경제성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 나아가 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 개시제가 1 중량부 미만이면 반응의 개시가 미흡하여 하드코팅층의 물성 저하가 발생될 수 있고, 1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 개시제가 3 중량부를 초과하면 반응이 과다하여 설계된 물성의 균형에 문제가 발생될 수 있다. 또한 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함된 Propylene glycol methyl ether 용매가 55 중량부 미만이면 코팅시 점도가 너무 높아 코팅층이 불균일하게 형성되어 윈도우부재의 외관에 문제가 발생할 수 있고, Propylene glycol methyl ether 용매가 65 중량부 초과이면 코팅시 점도가 너무 낮이 충분한 두께의 코팅층을 형성시키는데 어려움이 있고 윈도우부재의 물성에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물이 코팅된 윈도우부재는 폴리이미드 필름의 표면에 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 청색안료(Blue pigment), 개시제 및 용매를 포함하는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물이 코팅되어 형성될 수 있다. 즉, 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물이 폴리이미드 필름의 표면에 코팅되어 굽힘특성을 그대로 유지하면서 경도 및 내스크래치성이 향상되고, 스마트폰을 실수로 떨어뜨렸을 때에도 윈도우부재에 깨짐이 발생되지 않고 약한 외부 자극이 주어졌을 때 스크래치가 발생되지 않는 윈도우부재를 제공한다. 또한 청색안료(Blue pigment)가 포함된 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물이 폴리이미드 필름의 표면에 코팅되면 폴리이미드 필름을 이용하는 윈도우부재의 문제점인 높은 Yellow Index(황색지수)의 문제를 해결할 수 있다. 나아가 자외선흡수제(UV Absober)와 산화방지제(Antioxidant)가 추가된 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물이 폴리이미드 필름의 표면에 코팅되면, 폴리이미드 필름을 이용하는 윈도우부재가 가지는 황변의 문제가 해결될 수 있다.
표 1은 Polyethylene glycol 400 diacrylate(PEG400DA)를 주성분으로 가지는 하드코팅액(비교예 1), Pentaerythritol triacrylate(PETA)를 주성분으로 가지는 하드코팅액(비교예 2), Dipentaerythritol hexaacrylate(DPHA)를 주성분으로 가지는 하드코팅액(비교예 3) 및 우레탄아크릴레이트를 주성분으로 가지는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물(실시예 1)의 조성을 나타내는 표이다.
구성요소(%) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1
Polyethylene glycol 400 diacrylate(PEG400DA) 32
Pentaerythritol triacrylate(PETA) 32
Dipentaerythritol hexaacrylate(DPHA) 32
우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 32
Propylene glycol methyl ether 65.5 65.5 65.5 62.4
1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 2.0 2.0 2.0 2.0
불소첨가제 3.0
실록산계 레벨링제 0.5 0.5 0.5 0.5
청색안료(Blue pigment) 0.1

표 1에 의한 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 실시예 1에 대해 다음과 같은 실험을 실시하였다.
삭제
(1) 연필경도
비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 실시예 1의 하드코팅 조성물이 코팅된 폴리이미드 필름 표면을 연필 경도 JIS K5600-5-4에 의거하여 연필 경도 측정기를 이용하여 10mm, 5회 그은 후 코팅면 표면의 상처 유무를 확인하여 경도를 측정하였다.
(2) 굴곡성
굴곡성은 만드렐 (Mandrel) 시험을 기준으로 하였며，JIS K 5600에 준거하여 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 실시예 1의 하드코팅 조성물이 코팅된 폴리이미드 필름을 내측으로 하여 등글게 접었을 때 균열 발생이 시작되는 곡를반경을 측정하였다.
(3) 내스크래치성
내스크래치 스틸울 테스트기 (KP-M4260-5)를 이용하여 스틸울 크기(2cmx2cm) 하에서 1.5kg로 10회 왕복 운동시켜 내스크래치성을 시험하였다. 스틸울은 #0000을 사용하였으며 그 등급을 하기와 같이 평가하였다.
우수 : 외관상 스크래치가 없음
양호 : 외관상 스크래치가 시작점 또는 끝부분에만 보일때
나쁨 : 외관상 스크래치가 중앙부 부분에서 보일때
(4) 부착력
ASTM D3359 기준으로 도막의 두께에 따라 일정한 폭의 격자로 흠집을 낸 후 테이프를 이용하여 코팅막 / 도료막을 벗겨내는 방법으로 측정한다. 즉, 가로, 세로 각 10mm을 1mm 단위로 10 x 10으로 크로스 해칭을 하여 칸을 나눈다. 100개의 칸 위에 테이프(18mm)를 붙여 손으로 눌러 잘 밀착시킨 후 테이프 접착 방향으로 직각이 되도록 빠르게 떼어낸다. 이 때 필름 기재에 잔존한 코팅의 수를 계측하여 밀착성을 평가한다. ASTM D3359 기준으로 떨어진 정도가 0%이면 5B, 5% 이하이면 4B, 5 초과 15% 이하이면 3B, 15초과 35 이하이면 2B, 35초과 65% 이하이면 0B로 표기한다.
비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 실시예 1에 대해 연필경도, 굴곡성, 내스크래치성 및 부착력을 실험한 결과를 표 2에 나타내었다.
평가 항목 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1
연필 경도
(750g)		 2H 3H 4H 4H
굴곡성 1.25R 2.5R 2.5R 1.5R
내스크래치
(1.5kg×10회)		 나쁨 양호 우수 우수
부착력 5B 5B 5B 5B
표 2에 의하면 우레탄아크릴레이트를 주성분으로 가지는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 비교예 1보다 굴곡성이 조금 낮으나 경도 및 내스크래치성이 우수하고, 비교예 2와 비교하여 경도, 내스크래치성 및 굴곡성이 우수하고, 비교예 3과 비교하여 굴곡성은 우수하고 경도 및 내스크래치성은 근사한 값을 가진다. 따라서 우레탄아크릴레이트를 주성분으로 가지는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3과 비교하여 고굴곡성, 고경도 및 고내스크래치성의 성질을 균형적으로 모두 구비하는 것으로 나타났다. 결과적으로 우레탄아크릴레이트를 주성분으로 가지는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물은 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3과 비교하여 종합적으로 우수한 물성을 나타낸다.
표 3은 8~10개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량 1000-2000g/mol인 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 12~15개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 2000-3000g/mol인 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 300-1000g/mol인 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 및 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 5000-6000g/mol인 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)의 변화에 따른 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물의 조성을 보여주는 표이다.
구성요소(%) 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
고굴곡성 우레탄아크릴레이트 17 5 5 5 8
고경도성 우레탄아크릴레이트 5 17 5 5 8
고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 5 5 17 5 8
고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 5 5 5 17 8
Propylene glycol methyl ether 65.5 65.5 65.5 65.5 65.5
1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
실록산계 레벨링제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
실시예 2, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5에 대해 연필경도, 굴곡성, 내스크래치성 및 부착력을 실험한 결과를 표 4에 나타내었다.
평가 항목 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
연필 경도
(750g)		 3H 5H 4H 4H 4H
굴곡성 1.25R 4.0R 3.5R 3.5R 1.5R
내스크래치
(1.5kg×10회)		 보통 나쁨 우수 양호 양호
부착력 5B 5B 5B 5B 5B
표 4에 의하면 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)를 17% 비율로 최대 포함하는 실시예 2는 1.25R의 우수한 고굴곡성을 가지는데 반해, 연필경도는 보통, 내스크치성은 보통의 특성을 보였다. 또한 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)를 17% 비율로 최대 포함하는 실시예 3은 5H의 우수한 고경도성을 가지는데 반해, 굴곡성은 4.0R로 나쁨, 내스크치성은 나쁨의 특성을 보였다. 나아가 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)를 17% 비율로 최대 포함하는 실시예 4는 우수한 내스크래치성을 가지는데 반해 굴곡성은 3.5R로 보통, 경도는 4H로 양호한 특성을 보였다. 또한 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)를 17% 비율로 최대 포함하는 실시예 5는 양호한 내스크래치성과 5H의 양호한 경도 특성을 보였으며, 굴곡성은 3.5R로 보통을 나타내었다. 이에 반해 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 및 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)가 동등하게 균형적으로 혼합된 실시예 6은 양호한 내스크래치성과 5H의 양호한 경도 특성을 보였으며, 굴곡성에서도 우수한 특성을 나타내었다. 따라서 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 혼합물은 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부가 균형을 이루도록 혼합되는 것이 바람직하다.
표 5는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 불소첨가제의 첨가량 변화를 보여주는 표이다.
구성요소(%) 실시예 6 실시예 7 실시예 8
고굴곡성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고경도성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
Propylene glycol methyl ether 65.5 64 62.5
1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 2.0 2.0 2.0
실록산계 레벨링제 0.5 0.5 0.5
불소첨가제 0 1.5 3
실시예 6, 실시예 7 및 실시예 8에 대해 연필경도, 굴곡성, 내스크래치성 및 부착력을 실험한 결과를 표 4에 나타내었다.
평가 항목 실시예 6 실시예 7 실시예 8
연필 경도
(750g)		 4H 4H 5H
굴곡성 1.5R 1.5R 1.5R
내스크래치
(1.5kg×10회)		 양호 우수 우수
부착력 5B 5B 5B
표 6에 의하면 외부 마찰력에 대한 우수한 저항성을 나타내기 위해 불소첨가제 2-4 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 불소첨가제 3%가 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 포함시에 5H의 우수한 경도, 1.5R의 우수한 굴곡성 및 우수한 내스크래치성을 보였다. 또한 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 불소첨가제가 4 중량부를 초과하는 경우 광학적 특성의 저하가 발생될 수 있으므로 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에는 불소첨가제가 2-4 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
표 7은 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 청색안료(Blue pigment)의 첨가량 변화를 보여주는 표이다.
구성요소(%) 실시예 8 실시예 9 실시예 10
고굴곡성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고경도성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
Propylene glycol methyl ether 62.5 62.45 62.4
1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 2.0 2.0 2.0
실록산계 레벨링제 0.5 0.5 0.5
불소첨가제 3 3 3
청색안료(Blue pigment) 0 0.05 0.1
실시예 8, 실시예 9 및 실시예 10에 대해 청색안료(Blue pigment)의 첨가에 따른 초기 Yellow Index(황색지수) 및 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)의 측정결과를 표 8에 나타내었다.
실험방법 실시예 8 실시예 9 실시예 10
자외선 노출 전 Yellow Index(황색지수) 2.96 2.19 1.79
자외선에 60시간 노출 후 Yellow Index(황색지수) 4.34 3.56 3.17
자외선 노출 전, 후 Yellow Index(황색지수) 변화값 1.38 1.37 1.38
표 8에 의하면 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 청색안료(Blue pigment)가 0.05% 포함되는 경우 2.19의 초기 Yellow Index(황색지수)와 3.56의 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)를 가지고, 청색안료(Blue pigment)가 0.1% 포함되는 경우 1.79의 초기 Yellow Index(황색지수)와 3.17의 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)를 가지므로, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 청색안료(Blue pigment)는 0.06-0.14 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 청색안료(Blue pigment)가 0.14 중량부를 초과하면 경화속도 및 반응율의 감소가 발생되어 하드코팅층의 물성 저하가 발생될 수 있다.
표 9는 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에서 화학식 1 또는 화학식 2의 자외선흡수제(UV Absober)와 화학식 6의 산화방지제의 첨가에 따른 조성을 보여주는 표이다.
구성요소(%) 실시예 10 실시예 11 실시예 12
고굴곡성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고경도성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트 8 8 8
Propylene glycol methyl ether 62.4 61.42 60.93
1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 2.0 2.0 2.0
실록산계 레벨링제 0.5 0.5 0.5
불소첨가제 3 1.5 3
청색안료(Blue pigment) 0.1 0.1 0.1
화학식 1 자외선흡수제 0 0.49 0.49
화학식 2 자외선흡수제 0 0 0.49
화학식 6 산화방지제 0 0.49 0.49
실시예 10, 실시예 11 및 실시예 12에 대해 화학식 1 또는 화학식 2의 자외선흡수제(UV Absober)와 화학식 6의 산화방지제의 첨가에 따른 초기 Yellow Index(황색지수) 및 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)의 측정결과를 표 10에 나타내었다.
실험방법 실시예 10 실시예 11 실시예 12
자외선 노출 전 Yellow Index(황색지수) 1.79 1.64 1.54
자외선에 60시간 노출 후 Yellow Index(황색지수) 3.17 2.29 2.23
자외선 노출 전, 후 Yellow Index(황색지수) 변화값 1.38 0.65 0.69
표 10에 의하면 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 화학식 1의 자외선 흡수제가 0.49% 포함되는 경우 1.64의 초기 Yellow Index(황색지수)와 2.29의 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)를 가지고, 화학식 1의 자외선 흡수제 0.49% 및 화학식 2의 자외선 흡수제 0.49%가 포함되는 경우 1.54의 초기 Yellow Index(황색지수)와 2.23의 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)를 가지므로 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 화학식 1의 자외선 흡수제 0.4-0.6 중량부와 화학식 2의 자외선 흡수제 0.4-0.6 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 나아가 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 화학식 6의 산화방지제가 0.49% 포함되는 경우 1.54의 초기 Yellow Index(황색지수)와 2.23의 자외선 노출 후 Yellow Index(황색지수)를 가지므로, 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물에 화학식 6의 산화방지제 0.4-0.6 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 결과에 의하면 본 발명인 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재는 다른 하드코팅액으로 코팅된 윈도우부재와 비교하여 폴리이미드 필름의 고굴곡성을 유지하면서 균형적으로 고경도와 고내스크래치성을 나타내었으며, 다른 물성의 저하없이 폴리이미드 필름의 문제점인 높은 Yellow Index(황색지수)와 자외선에 노출시 발생되는 황변의 문제를 해결하였다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 비교예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 변형실시 또는 추가실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시 또는 추가실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (7)

  1. 8~10개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량 1000-2000g/mol인 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 12~15개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 2000-3000g/mol인 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate), 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 300-1000g/mol인 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 및 3~6개의 아크릴레이트기를 가지는 중량평균분자량이 5000-6000g/mol인 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate)의 혼합물, 불소첨가제, 실록산계 레벨링제, 청색안료(Blue pigment), 1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 개시제, Propylene glycol methyl ether 용매, 이하의 화학식 1 내지 화학식 5 중 어느 하나 이상인 자외선흡수제(UV Absober) 및 이하의 화학식 6 또는 화학식 7 중 어느 하나 이상인 산화방지제(Antioxidant)를 포함하는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021009510518-pat00008

    [화학식 2]
    Figure 112021009510518-pat00018

    [화학식 3]
    Figure 112021009510518-pat00010

    [화학식 4]
    Figure 112021009510518-pat00011

    [화학식 5]
    Figure 112021009510518-pat00012

    [화학식 6]
    Figure 112021009510518-pat00013

    [화학식 7]
    Figure 112021009510518-pat00014

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅 조성물은 상기 고굴곡성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 상기 고경도성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 상기 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 상기 고경도 및 고내스크래치성 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 6-10 중량부, 상기 불소첨가제 2-4 중량부, 상기 실록산계 레벨링제 0.3-0.7 중량부, 상기 청색안료(Blue pigment) 0.06-0.14 중량부, 화학식 1 내지 화학식 5 중 어느 하나 이상의 자외선 흡수제 0.8-1.2 중량부, 화학식 6 또는 화학식 7 중 어느 하나 이상의 산화방지제 0.4-0.6 중량부, 상기 1-hydroxycyclohexyl phneyl ketone 개시제 1-3 중량부 및 상기 Propylene glycol methyl ether 용매 55-65 중량부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물.
  7. 제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 따른 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물이 코팅된 윈도우부재.
KR1020190167759A 2019-12-16 2019-12-16 폴더블 스마트폰의 폴리이미드 필름용 고내스크래치 하드코팅 조성물 및 이에 의해 코팅된 윈도우부재 KR102266179B1 (ko)

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