KR20040083916A

KR20040083916A - 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물

Info

Publication number: KR20040083916A
Application number: KR1020030018619A
Authority: KR
Inventors: 한미영; 장영래; 장성훈
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-06
Also published as: KR100569754B1

Abstract

본 발명은 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 관한 것으로, 특히 반응성 아크릴레이트 올리고머, 다관능성 아크릴레이트 모노머, 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머, 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머, 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액, 용매, 및 개시제를 포함하여 고집적, 고용량 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하여 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 코팅액 내에서 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 관한 것이다.

Description

자외선 경화형 하드 코팅제 조성물 {HARD COATING COMPOSITION OF HARDENING ULTRAVIOLET}

본 발명은 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고집적, 고용량 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하여 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 코팅액 내에서 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 관한 것이다.

데이터 저장용 디스크는 1 MB 내외의 플로피 디스크로부터 700~800 MB의 CD, 4~10 GB의 DVD로 변천하면서 데이터의 집적도를 향상시키는 방향으로 개발되어 왔다. 최근에는 좀 더 고품질의 음질과 화질을 제공하기 위하여 20 GB 이상의 저장용량을 갖는 디스크의 개발이 진행 중이며, 이러한 기록밀도의 향상은 여러 방법에 의해 실현 될 수 있는데, 그 중 조사되는 광 스폿(spot)의 미소화가 큰 비중을 차지하고 있다.

데이터 집적 용량을 증가시키기 위한 광 스폿의 미소화는 하기 수학식 1 및 수학식 2로 표현되는 바와 같이 레이저 파장과 렌즈의 개구수에 의해 결정된다.

[수학식 1]

D = 1.22λ/NA (D는 스폿의 직경이고, λ는 레이저 파장이고, NA는 렌저의 개구수이다)

[수학식 2]

F = λ/NA²(F는 초점거리이다)

상기 수학식 1에 따라, 레이저의 파장이 짧고 렌즈의 개구수가 커지면 스폿의 직경이 작아지며, 디스크의 피트 및 트랙 크기가 축소되고, 기록밀도는 스폿의 2승 값에 반비례하여 증가하게 되어 기록 밀도가 높아지게 된다. 한편 초점거리는 수학식 2로 표현되는데, 개구수가 커지고 파장이 짧아지면 초점거리가 짧아지게 된다.

CD 또는 DVD의 경우 레이저의 초점거리가 길기 때문에 데이터 기록면은 0.6 ㎜ 정도의 폴리카보네이트 디스크 기재(polycarbonate disc substrate)로 보호된다. 그러나 폴리카보네이트는 외부의 스크래치에 약하고 오염원이 잘 달라붙는 성질이 있으며, 이에 따라 디스크 재생시 에러가 발생하는 문제점이 있다. 이런 문제는 앞으로 집적용량이 증가된 광디스크가 개발될 수록 더욱 중요한 문제가 되는데, 이는 스폿 직경이 작아져 데이터의 집적도는 높아지는 반면 초점거리가 짧아짐으로 인해 기록면이 종래의 두꺼운 폴리카보네이트 디스크 기재로 덮이지 못하고 외부에 노출이 되거나, 0.1 ㎜ 정도의 매우 얇은 막에 의해 보호되기 때문이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 광디스크의 폴리카보네이트와 같은 플라스틱 기재의 표면에 얇은 코팅층을 형성하여 내오염성 및 내스크래치성을 향상시키기 위한 연구가 진행되어 왔다.

일본공개특허공보 제2000-293895호는 표면처리된 실리카와 아크릴레이트 광중합 개시제를 포함한 하드 코팅제를 이용하여 간섭줄무늬가 없고, 지문 제거성이나 내마모성이 우수한 폴리카보네이트 적층체에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법은 표면처리된 실리카를 도입하여 내마모성을 우수하게 할 수 있다는 장점이 있으나, 내오염성을 필요한 수준으로 제공할 수 없다는 문제점이 있다.

이에 따라, 내오염성을 향상시키기 위하여 일본공개특허공보 평11-293159호는 비가교형 불소계 계면활성제와 가교형 불소계 계면활성제를 첨가한 아크릴레이트 하드 코팅제에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 불소계 계면활성제를 첨가할 경우 막의 강도가 약화되는 문제점이 있으며, 가교형 불소계 계면활성제의 탄소 함량이 많아질수록 내오염성에 대한 효과는 좋아지는 반면 베이스 수지에 대한 상용성이 저하되어 사용이 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여할 수 있을 뿐만 아니라, 코팅액 내에서 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있는 하드 코팅제에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 고집적, 고용량 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하여 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 코팅액 내에서 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 있어서,

a) 반응성 아크릴레이트 올리고머 1 내지 20 중량%;

b) 다관능성 아크릴레이트 모노머 10 내지 80 중량%;

c) 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머 1

내지 50 중량%;

d) 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머

0.01 내지 10 중량%;

e) 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액 1 내지 20 중량%;

f) 용매 5 내지 80 중량%; 및

g) 개시제 0.1 내지 7 중량%

를 포함하는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하고, 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있는 하드 코팅제에 대하여 연구하던 중, 반응성 아크릴레이트 올리고머, 다관능성 아크릴레이트 모노머, 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머, 2불화탄소의 반복단위가 적어도5인 불소계 아크릴레이트 모노머, 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액, 용매, 및 개시제를 포함하는 하드 코팅제 조성물을 제조한 결과, 베이스 수지 성분인 반응성 아크릴레이트 올리고머 또는 다관능성 아크릴레이트 모노머에 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머 도입시 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머를 사용하여 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머와 베이스 수지 성분과의 상용성을 향상시켜 코팅액이 탁하게 되는 문제를 해결할 수 있으며, 동시에 고집적, 고용량 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하여 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 줄일 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 반응성 아크릴레이트 올리고머 1 내지 20 중량%, 다관능성 아크릴레이트 모노머 10 내지 80 중량%, 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머 1 내지 50 중량%, 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머 0.01 내지 10 중량%, 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액 1 내지 20 중량%, 용매 5 내지 80 중량%, 및 개시제 0.1 내지 7 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 반응성 아크릴레이트 올리고머는 불소계 아크릴레이트로 인하여 약화되는 막의 경도를 향상시키는 작용을 한다.

상기 반응성 아크릴레이트 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 또는 에폭시 아크릴레이트 올리고머를 사용할 수 있다.

상기 반응성 아크릴레이트 올리고머는 하드 코팅제 조성물에 1 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 막의 크랙이 발생하기 쉬우며, 20 중량%를 초과할 경우에는 하드 코팅제의 점도가 매우 높아진다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 불소계 아크릴레이트로 인하여 약화되는 막의 경도를 향상시키는 작용을 한다.

상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트, 또는 트리메틸로프로판 에톡시 트리아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.

상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 하드 코팅제 조성물에 10 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 막의 경도가 약화되는 문제점이 있으며, 80 중량%를 초과할 경우에는 크랙이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머는 베이스 수지와의 상용성을 증가시키는 작용을 한다.

상기 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 그의 이성질체(isomer)를 사용할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 식에서,

R₁은 H 또는 CH₃이고,

a는 0 내지 4의 정수이고,

b는 1 내지 3의 정수이다.

상기 화학식 1에서 a의 값이 4보다 클 경우에는 베이스 수지와의 상용성이 나빠져 코팅액이 탁하게 되며, b의 값이 3을 초과할 경우에는 하드 코팅제 조성물의 막 경도가 약해진다는 문제점이 있다.

상기 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머는 하드 코팅제 조성물에 1 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머와 베이스 수지와의 상용성을 향상시키는 본래의 효과를 갖지 못하며, 50 중량%를 초과할 경우에는 막의 경도를 약화시킨다는 문제점이 있다.

또한 상기 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머는 반응성 희석제로 사용되는 것으로, 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머의 함량에 따라 사용량이 달라지며, 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머 함량에 대하여 10 배 이상으로 사용하는 것이 베이스 수지와의 상용성 향상에 있어서 바람직하다.

본 발명에 사용되는 상기 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머는 자외선 경화형 하드 코팅제의 내오염성을 크게 향상시키는 작용을 한다.

상기 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4로 표시되는 화합물 또는 그의 이성질체를 사용할 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2의 식에서,

R₂는 H 또는 CH₃이고,

p는 5 내지 10의 정수이고,

q는 1 내지 3의 정수이다.

[화학식 3]

상기 화학식 3의 식에서,

R₃는 H 또는 CH₃이고,

r은 5 내지 10의 정수이고,

s 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 2의 정수이다.

[화학식 4]

상기 화학식 4의 식에서,

R₄는 H 또는 CH₃이고,

x는 5 내지 10의 정수이고,

y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 2의 정수이다.

상기 화학식 2의 p의 값, 화학식 3의 r의 값, 및 화학식 4의 x의 값이 5보다 작을 경우에는 하드 코팅제의 내오염성 향상 효과가 나타나지 않으며, 10보다 클 경우에는 내오염성의 효과가 크게 좋아지지 않으며, 막의 강도를 저하시키고, 하드 코팅제의 가격을 향상시킨다는 문제점이 있다. 또한, 상기 화학식 2의 q의 값이 2보다 클 경우와 상기 화학식 3의 s의 값, 및 화학식 4의 y의 값이 3보다 클 경우에는 하드 코팅제의 막의 강도를 저하시키는 문제점이 있다.

상기 화학식 3 및 화학식 4에서 알코올 그룹 또는 에테르 그룹은 극성 용매와의 상용성을 좋게 한다.

상기 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 불포화 아크릴레이트 모노머는 하드 코팅제 조성물에 0.01 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 내오염성 상승 효과가 나타나지 않으며, 10 중량%를 초과할 경우에는 막의 강도가 저하된다는 문제점이 있다.

일반적으로, 아크릴레이트 수지에 표면처리되지 않은 실리카 분산액을 그대로 적용할 경우 수지와의 상용성에 문제가 있으므로 실리카 분산액을 표면처리하여 아크릴레이트 수지와의 상용성을 높이는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 사용되는 상기 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액은 실리카 입자가 분산매에 용해된 실리카 분산액에 실란 커플링제를 가하여 열반응시켜 표면처리되며, 이때 촉매 및 순수의 존재 하에서 열반응시키는 것이 바람직하다.

상기 표면처리된 실리카 분산액은 아크릴레이트 수지에 충전제로 작용하여 막의 경도를 향상시키는 작용을 한다.

상기 분산매는 알코올 용매 또는 케톤류 용매를 사용할 수 있다.

상기 실리카 입자는 평균입경이 최대 100 ㎚인 것이 바람직하다. 상기 실리카 입자의 평균입경이 100 ㎚를 초과할 경우에는 하드 코팅제의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

상기 실리카 입자는 10 내지 50 중량%의 고형분 함량을 포함하는 것이 바람직하다. 실리카 입자의 고형분 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 막의 경도가 우수하지 못하다는 문제점이 있으며, 50 중량%를 초과할 경우에는 하드 코팅제의 안정성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 실란 커플링제는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 화합물 또는 그의 이성질체를 사용할 수 있다.

[화학식 5]

상기 화학식 5의 식에서,

R₅는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,

n은 1 내지 3의 정수이다.

[화학식 6]

상기 화학식 6의 식에서,

R₆은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,

R₇은 H 또는 CH₃이고,

m은 1 내지 3의 정수이다.

상기 화학식 4의 R₅및 화학식 5의 R₆의 경우 탄소수가 많아질수록 반응성이 저하되며, 상기 화학식 4의 n의 값 및 화학식 5의 m의 값이 커질수록 실리카 입자로 인하여 야기되는 막의 강도가 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

상기 실란 커플링제는 실리카 입자 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 실리카 입자의 10 중량부 미만일 경우에는 표면처리 효과가 없으며, 200 중량부를 초과할 경우에는 하드 코팅제의 막 강도가 다시 저하된다는 문제점이 있다.

상기 촉매는 염산, 질산, 황산, 또는 아세트산 등의 산성 촉매를 사용할 수 있다.

상기 촉매는 실리카 입자 100 중량부에 대하여 0.02 내지 2 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 0.02 중량부 미만일 경우에는 반응이 매우 느리게 진행되며, 2 중량부를 초과할 경우에는 하드 코팅제 용액이 강산성을 띄게 되어 안정성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 순수는 실란 커플링제의 몰 함량 대비 1 내지 10 배로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 실란 커플링제의 몰 함량 대비 1 배 미만일 경우에는 실리카 입자와 실란 커플링제의 결합이 약해지고, 이에 따라 표면처리 효과가 저조하며, 10 배를 초과할 경우에는 희석액으로 작용하여 오히려 반응성을 저하시켜 효율적이지 못하다는 문제점이 있다.

상기와 같이 제조되는 실리카 분산액은 하드 코팅제 조성물에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 막의 경도가 우수하지 못하다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 하드 코팅제의 안정성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 용매는 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머의 베이스 수지와의 상용성을 좋게 하는 작용을 한다.

상기 용매는 불소계 용매 또는 비불소계 용매를 사용할 수 있다.

상기 불소계 용매는 하기 화학식 7로 표시되는 화합물 또는 이성질체를 사용할 수 있으며, 그 예로는 1H, 1H, 5H-옥타플루오로펜타놀(octafluoropentanol), 2,2-비스(트리플루오로메틸)프로판올(2,2-bis(trifluoromethyl)propanol), 또는 헥사플루오로아세톤(hexafluoroacetone) 등이 있다.

[화학식 7]

상기 화학식 7의 식에서,

R₈및 R₉는 각각 독립적으로 수소 또는 불소이고,

l는 1 내지 7의 정수이다.

상기 불소계 용매는 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머와 베이스 수지와의 사용성을 만족시킬 만큼의 최소한의 양을 첨가하는 것이 좋다.

상기 비불소계 용매는 메탄올, 에탄올, 또는 이소프로판올 등의 알코올류; 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 또는 부틸 아세테이트 등의 아세테이트류; 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 또는 아세톤 등의 케톤류; 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 또는 부틸 셀로솔브 등의 셀로솔브류; 디메틸 포름아미드; 이소프로필 알코올; 또는 테트라히드로퓨란 등을 사용할 수 있다.

상기 용매는 하드 코팅제 조성물에 5 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 불소계 용매 0.1 내지 10 중량%와 비불소계 용매 5 내지 70 중량%를 혼합하여 사용하는 것이다.

본 발명에 사용되는 개시제는 사용하는 UV 렘프의 파장대에 맞추어 Ciba 또는 Merck 사에서 구입하여 사용할 수 있다.

상기 개시제는 하드 코팅제 조성물에 0.1 내지 7 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 경화 속도가 늦어 미경화된다는 문제점이 있으며, 7 중량%를 초과할 경우에는 막의 강도가 약해진다는 문제점이 있다.

상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 필요에 따라 레벨링제, 자외선 흡수제 등의 첨가제를 추가로 사용할 수 있다. 상기 레벨링제는 폴리에테르 폴리실록산류를 사용할 수 있다.

상기 첨가제는 하드 코팅제 조성물에 0.01 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 효과가 미미하며, 5 중량%를 초과할 경우에는 막의 강도를 약화시킨다는 문제점이 있다.

상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 고집적, 고용량 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하여 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

상기와 같은 하드 코팅제 조성물은 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리올레핀, 셀룰로오즈 등의 기재에 스핀 코팅하여 코팅막의 두께가 3~20 ㎛인 막을 얻을수 있으며, 이 후 자외선 조사량 1 J/㎠으로 질소 분위기에서 자외선 경화시켜 제조된 성형품은 내오염성, 내스크레치성, 막 경도 등의 제반 물성을 향상시킴으로써 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 현저히 줄일 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

(실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액 제조)

평균입경이 10 ㎚인 메탄올 분산 실리카 액(MA-ST, Nissan Chemical 사, 고형분 함량 30 %) 60 g에 메타크릴록시 프로필 트리 메톡시 실란 10 g, 순수 4 g, 및 질산 0.2 g을 가하여 70 ℃에서 3 시간 동안 실리카 입자를 표면처리한 후, 상온으로 냉각하여 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액을 제조하였다.

(하드 코팅제 제조)

반응성 아크릴레이트 올리고머로 EB264(선경 UCB) 5 중량%, 다관능성 아크릴레이트 모노머로 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 60 중량%, 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머로 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트 10 중량%, 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머로 9,9,9,8,8,7,7,6,6,5,5,4,4,3,3-펜타데카플루오로노닐아크릴레이트 0.1 중량%, 상기에서 제조한 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액(고형분 함량 30 %) 10중량%, 용매로 디메틸 포름아미드(DMF) 10 중량% 및 이소프로필 알코올(IPA) 1.9 중량%, 개시제로 IRG 184 2 중량%, 및 첨가제로 BYK 300 1 중량%를 균일하게 혼합하여 하드 코팅제를 제조하였다.

실시예 2 및 비교예 1~5

상기 실시예 1에서 하기 표 1과 같은 성분과 조성비로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 하드 코팅제를 제조하였다. 하기 표 1의 단위는 중량%이다.

구분	실시예	비교예
구분	1	2	1	2	3	4	5
반응성 아크릴레이트 올리고머	EB264	5	5	5	5	5	5	5
다관능 아크릴레이트 모노머	DPHA	60	60	60	60	60	60	60
2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머	3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥산올	10	1	-	10	-	-	-
2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머	9,9,9,8,8,7,7,6,6,5,5,4,4,3,3-펜타데카플루오로노닐아크릴레이트	0.1	0.01	0.1	0.1	0.1	-	-
실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액	10	10	10	-	10	-	10
불소계 용매	2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트	-	-	-	-	5	-	-
비불소계 용매	DMF	10	10	10	10	10	10	10
비불소계 용매	IPA	1.9	10.99	11.9	11.9	6.9	22	12
개시제	IRG 184	2	2	2	2	2	2	2
첨가제	BYK 300	1	1	1	1	1	1	1

상기 실시예 1 또는 2, 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 하드 코팅제를 폴리카보네이트 CD 위에 코팅막의 두께가 3~20 ㎛이 되도록 스핀코팅하였다. 이를 자외선 조사량 1 J/㎠으로 질소 분위기에서 자외선 경화시켰다.

상기와 같이 제조한 코팅막을 하기의 방법에 따라 내오염성, 내스크래치성, 막의 부착성, 및 상용성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

ㄱ) 내오염성 - Kruss사의 접촉각 측정기를 사용하여 순수에 대한 정지 접촉각(˚)으로 측정하였다.

ㄴ) 내스크래치성 - 강철솜 #0000을 설치한 마모자에 3 ㎏의 하중을 걸어, 스크래치의 유무를 육안으로 관찰하여 평가하였다.

ㄷ) 막의 부착성 - JIS K5400에 따라 코팅하고 경화하여 얻어진 코팅막에 1 ㎜의 간격으로 종횡 10 개의 바둑판 무늬의 절삭부를 넣고, 셀로판 테이프(셀로테이프 니치반㈜)를 강하게 부착한 후, 테이프의 한 끝을 갖고 표면에서 90˚방향으로 힘차게 잡아당겨 하드 코팅층이 박리되지 않는 것을 ○, 박리되는 것을 ×로 나타내었다.

구분	실시예	비교예
구분	1	2	1	2	3	4	5
내오염성(접촉각 ˚)	110	90	침전발생	105	108	70	80
내스크래치성	스크래치 없음	스크래치 없음		스크래치 있음	스크래치 없음	스크래치 있음	스크래치 없음
막의 부착성	○	○		○	○	○	○
상용성	양호	양호		양호	낮음	양호	양호

상기 표 2를 통하여, 본 발명에 따라 제조한 하드 코팅제 조성물이 코팅된 실시예 1 및 2의 코팅막이 비교예 1 내지 5와 비교하여 내오염성, 내스크래치성, 막의 부착성, 및 상용성이 모두 우수함을 확인할 수 있었다.

본 발명의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 고집적, 고용량 광디스크에 내오염성, 내스크래치성, 및 막 경도를 부여하여 외부 이물이나 스크래치에 의한 데이터 재생 에러를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 베이스 수지에 대한 상용성을 향상시킬 수 있다.

Claims

자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 있어서,

a) 반응성 아크릴레이트 올리고머 1 내지 20 중량%;

b) 다관능성 아크릴레이트 모노머 10 내지 80 중량%;

c) 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머 1

내지 50 중량%;

d) 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머

0.01 내지 10 중량%;

e) 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액 1 내지 20 중량%;

f) 용매 5 내지 80 중량%; 및

g) 개시제 0.1 내지 7 중량%

를 포함하는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 a)의 반응성 아크릴레이트 올리고머가 우레탄 아크릴레이트 올리고머 또는 에폭시 아크릴레이트 올리고머인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 b)의 다관능성 아크릴레이트 모노머가 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트, 및 트리메틸로프로판 에톡시 트리아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 c)의 2불화탄소의 반복단위가 최대 4인 불소계 아크릴레이트 모노머가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 그의 이성질체(isomer)인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물:

[화학식 1]

상기 화학식 1의 식에서,

R₁은 H 또는 CH₃이고,

a는 0 내지 4의 정수이고,

b는 1 내지 3의 정수이다.
제1항에 있어서,

상기 d)의 2불화탄소의 반복단위가 적어도 5인 불소계 아크릴레이트 모노머가 하기 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4로 표시되는 화합물 또는 그의 이성질체인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물:

[화학식 2]

상기 화학식 2의 식에서,

R₂는 H 또는 CH₃이고,

p는 5 내지 10의 정수이고,

q는 1 내지 3의 정수이며,

[화학식 3]

상기 화학식 3의 식에서,

R₃는 H 또는 CH₃이고,

r은 5 내지 10의 정수이고,

s 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 2의 정수이며,

[화학식 4]

상기 화학식 4의 식에서,

R₄는 H 또는 CH₃이고,

x는 5 내지 10의 정수이고,

y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 2의 정수이다.
제1항에 있어서,

상기 e)의 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액이 실리카 입자가 분산매에 용해된 실리카 분산액에 실란 커플링제를 가하여 열반응시켜 제조되는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제6항에 있어서,

상기 실란 커플링제로 표면처리된 실리카 분산액이

a) 실리카 입자 100 중량부에 대하여 실란 커플링제가 10 내지 200

중량부;

b) 실리카 입자 100 중량부에 대하여 염산, 질산, 황산, 및 아세트산

으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 촉매 0.02 내지

2 중량부; 및

c) 실란 커플링제의 몰 함량에 대하여 순수 1 내지 10 배

하에서 열반응시켜 제조되는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제6항에 있어서,

상기 분산매가 알코올 용매 또는 케톤류 용매인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제6항에 있어서,

상기 실리카 입자가 평균입경이 최대 100 ㎚이고, 고형분 함량이 10 내지 50 중량%로 포함되는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제6항에 있어서,

상기 실란 커플링제가 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 화합물 또는 그의 이성질체인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물:

[화학식 5]

상기 화학식 5의 식에서,

R₅는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,

n은 1 내지 3의 정수이며,

[화학식 6]

상기 화학식 6의 식에서,

R₆은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,

R₇은 H 또는 CH₃이고,

m은 1 내지 3의 정수이다.
제1항에 있어서,

상기 f)의 용매가 불소계 용매 또는 비불소계 용매인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제11항에 있어서,

상기 불소계 용매는 하기 화학식 7로 표시되는 화합물 또는 이성질체인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물:

[화학식 7]

상기 화학식 7의 식에서,

R₈및 R₉는 각각 독립적으로 수소 또는 불소이고,

l는 1 내지 7의 정수이다.
제11항에 있어서,

상기 비불소계 용매가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드, 이소프로필 알코올, 및 테트라히드로퓨란으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,

h) 레벨링제 또는 자외선 흡수제의 첨가제 0.01 내지 5 중량%를 추가로 포함하는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
제1항 기재의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물이 코팅된 광디스크.