KR20080024475A - 반사방지 코팅 조성물 및 상기 코팅의 도포 방법 - Google Patents

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Abstract

코팅 조성물, 및 물품 표면 상에 이를 도포하여 반사방지 코팅을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 한 가지 실시태양에서, 본 코팅 조성물은 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 실리카 입자, (메트)아크릴레이트 단량체, 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 광개시제, 용매, 산, 및 물을 포함한다. 이들 구성성분들의 상대량은 코팅 조성물을 물품 표면 상에 도포하고 경화시킬 때 굴절률이 510 nm에서 약 1.60 미만이 되도록 조절된다. 다른 실시태양에서, 본 코팅 조성물은 규소 유기금속 화합물 이외의 유기금속 화합물, 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 에폭시 관능성 분자와 상용성인 경화제, 용매, 무기산, 및 물을 포함한다. 이들 구성성분들의 상대량은 코팅 조성물을 물품 표면 상에 도포하고 경화시킬 때 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.70 초과가 되도록 조절된다. 코팅 조성물은 90분 미만의 가공 시간 내에 반사방지 코팅을 제조하는 방법으로 도포된다.
코팅 조성물, 반사방지 코팅, 굴절률

Description

반사방지 코팅 조성물 및 상기 코팅의 도포 방법 {ANTIREFLECTIVE COATING COMPOSITIONS AND METHODS FOR DEPOSITING SUCH COATINGS}
본 발명은 일반적으로 반사방지 코팅 조성물 및 그러한 조성물을 물품, 특히 투명한 물품 상에 도포하는 방법에 관한 것이다.
투명한 물품 상의 반사방지 코팅은 물품으로부터 가시광이 반사되는 것을 감소시키고, 물품 내로 또는 물품을 통해 그러한 빛이 투과하는 것을 증진시킨다. 물품이 디스플레이 기기용 커버 플레이트로서 사용되는 경우, 이러한 코팅은 다양한 광 조건에서, 밝기, 대비, 및 디스플레이되는 정보의 가독성을 증진시킨다. 안구용 렌즈와 같은 광학 물품들은 흔히 반사방지 코팅으로 코팅되어 반사광 수준을 감소시킴으로써, 가시성을 증가시키고, 눈의 피로를 최소화한다.
다양한 반사방지 코팅들이 일반적으로, 가시 스펙트럼에 걸쳐서 감소된 반사성을 제공하는데 유효하지만, 이러한 코팅들은 많은 적용분야들에 있어서 완전히 만족스러운 것으로 생각되지 않는다. 예를 들어, 일부 코팅들은 마모로 인한 기계적 손상에 매우 취약하고, 하부 기재에 대한 접착력이 불량하다. 더구나, 그러한 코팅을 도포하는데 사용되는 일부 방법들, 예를 들어 전자 빔 도포, 반응성 플라스마 스퍼터링, 및 이온 보조 도포는 구현하는데 비교적 고비용이다.
그러므로, 개선된 반사방지 코팅 조성물, 및 비용이 적게 들고 기계적 손상 에 대한 취약성이 감소된, 다양한 크기 및 형상의 물품, 특히 투명한 물품 상에 그러한 코팅 조성물을 도포하는 개선된 방법에 대한 필요가 존재한다고 인식될 것이다. 본 발명은 이러한 필요를 충족시키고, 추가의 관련 이점들을 제공한다.
<발명의 요약>
본 발명은 개선된 반사방지 코팅 조성물, 및 비용이 적게 들고 기계적 손상에 대한 취약성이 감소된, 다양한 크기 및 형상의 물품, 특히 투명한 물품 상에 그러한 코팅 조성물을 도포하는 개선된 방법에 관한 것이다.
보다 특히, 본 발명에 따른 한 가지 코팅 조성물은 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 실리카 입자, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체, 하나 이상의 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 하나 이상의 광개시제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 산, 및 물을 포함한다. 코팅 조성물의 구성성분들의 상대량은, 코팅 조성물이 물품의 표면 상에 도포되고 경화될 때, 510 nm의 파장에서 약 1.60 미만, 보다 바람직하게는 약 1.55 미만, 가장 바람직하게는 약 1.50 미만의 굴절률을 갖도록 조절된다.
본 발명의 이러한 실시태양의 보다 상세한 특징에 있어서, (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드는 (3-아크릴옥시프로필)디메틸메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸디메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)디메틸에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실 란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 나아가, (메트)아크릴레이트 단량체는 2(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4 부탄디올 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화된 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡시화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 프로폭시화된 글리세릴 트리아크릴레이트, 프로폭시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 이러한 실시태양의 다른 보다 상세한 특징에 있어서, 광개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 나아가, 용매는 이소프로판올, 에틸 아세테이트, 1-메톡시 2-프로판올, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 무기 산은 염산이다.
본 발명에 따른 다른 코팅 조성물에서, 코팅 조성물은 규소 유기금속 화합물 이외의 하나 이상의 유기금속 화합물, 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 에폭시 관능성 분자와 상용성인 하 나 이상의 경화제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 무기 산, 및 물을 포함한다. 이 코팅 조성물의 구성성분들의 상대량은, 코팅 조성물이 물품의 표면 상에 도포되고 경화되었을 때, 510 nm의 파장에서 약 1.70 초과, 보다 바람직하게는 약 1.80 초과, 가장 바람직하게는 약 1.90 초과의 굴절률을 갖도록 조절된다.
본 발명의 이러한 실시태양의 보다 상세한 특징에 있어서, 유기금속 화합물은 화학식 R1 xM1(OR2)4-x, R1 yM2(OR2)3-y, R1 zNb(OR2)5-z, 및 이들의 혼합물에 의해 나타내어지는 유기금속 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되며; 여기서 M1은 Ti, Zr, Ge, 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고; M2는 Al, In, 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고; R1은 C1-C4 알킬, 비닐, 알릴, 아크릴옥시, 에폭시드, 및 아미노 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 관능기이고; R2는 C1-C4 알킬 기이고; x는 0, 1, 2 또는 3이고; y는 0, 1 또는 2이며; z는 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
본 발명의 이러한 실시태양의 다른 보다 상세한 특징에 있어서, 에폭시 관능성 규소 알콕시드는 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란, (3-글리시독시프로필)디메틸에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, 글리시독시메틸트리 메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-시아노프로필트리메톡시실란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 나아가, 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드는 화학식 (OFG)w-Si-(OR3)4-w에 의해 나타내어지고, 여기서 OFG는 유기관능기이고; OR3은 가수분해가능한 알콕시기이고; R3은 알킬이며; w는 0, 1, 2 또는 3이다. 바람직하게는, 규소 알콕시드는 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또다른 보다 상세한 특징에 있어서, 경화제는 무수물, 카르복실산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 경화제는 아세트산 무수물, 아크릴산 무수물, 시클릭 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 메타크릴산 무수물, 프로피온산 무수물, 아세트산, 아크릴산, 포름산, 푸마르산, 이타콘산, 말레산, 메타크릴산, 프로피온산, 메틸렌숙신산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 나아가, 용매는 에탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 무기 산은 바람직하게는 염산이다.
본 발명의 방법은 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 실리카 입자, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체, 하나 이상의 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 하나 이상의 광개시제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 산, 및 물을 포함하는 제1 코팅 조성물을 제공하고, 제1 코팅 조성물을 사용하여 물품의 표면 상에 반사방지 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 반사방지 코팅을 형성하는 단계는 물품의 표면 상에 제1 코팅 층을 도포하여 제1 코팅 층을 제조하는 단계를 포함하며, 이는 표면 상에 제1 코팅 조성물을 분배하는 단계 (1), 및 분배된 제1 코팅 조성물을 경화시키는 단계 (2)를 포함한다. 바람직하게는, 이러한 제1 코팅 층은 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.60 미만, 보다 바람직하게는 약 1.55 미만, 가장 바람직하게는 약 1.50 미만이다. 반사방지 코팅을 형성하는 단계에 걸리는 시간은 바람직하게는 90분 미만, 보다 바람직하게는 30분 미만, 가장 바람직하게는 10분 미만이다. 얻어지는 반사방지 코팅은 소정의 광학 특성 및 소정의 접착력 및 내마모성을 갖는다.
본 발명의 다른 보다 상세한 특징에 있어서, 본 방법은 규소 유기금속 화합물 이외의 하나 이상의 유기금속 화합물, 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 에폭시 관능성 분자와 상용성인 하나 이상의 경화제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 무기 산, 및 물을 포함하는 제2 코팅 조성물을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 반사방지 코팅을 형성하는 단계는 물품의 표면 상에 제2 코팅 조성물을 도포하여 제2 코팅 층을 형성하는 단계를 포함하며, 이는 표면 상에 제2 코팅 조성물을 분배하는 단계 (1), 및 분배된 제2 코팅 조성물을 경화시키는 단계 (2)를 포함한다. 바람직하게는, 이러한 제2 코팅 층은 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.70 초과, 보다 바람직하게는 약 1.80 초과, 가장 바람직하게는 약 1.90 초과이다.
한 가지 바람직한 실시태양에서, AR 코팅은 여러 층들을 포함하며, 이들은 제2 코팅 층 및 제1 코팅 층 사이에서 교대된다. 그러한 AR 코팅을 형성할 때, 제2 코팅 층을 도포하는 단계는 제1 코팅 층을 도포하는 단계와 교대되며, 최저부 코 팅 층이 제2 코팅 조성물을 포함하도록 전자의 단계가 먼저 일어난다. 뿐만 아니라, 제2 코팅 층을 도포하고 제1 코팅 층을 도포하는 교대 단계들 중 하나 이상은 분배된 코팅 조성물을 경화하는 단계 전에 그러한 분배된 코팅 조성물을 열 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
나아가, 코팅 방법은 반사방지 코팅을 형성하기 전에 물품의 표면 상에 경질코트(hard coat) 층을 도포하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 본 발명의 원리를 예시적으로 도시하는, 수반하는 도면들과 연결되는 바람직한 실시태양 및 방법에 대한 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 하기 실시예 12에 설명되는 바와 같이, 폴리카르보네이트(PC) 렌즈의 한 표면 상에 도포된 5층 반사방지(AR) 코팅의 개략 단면도이다. 상기 시시예의 소수성 코팅 층은 나타나 있지 않다.
도 2는 볼록 표면 및 오목 표면 모두 위에 도포된 실시예 12의 5층 AR 코팅이 있는 PC 렌즈 및 그러한 코팅이 없는 PC 렌즈의 반사율을 파장의 함수로서 도시한 그래프이다.
도 3은 볼록 표면 및 오목 표면 모두 위에 도포된 실시예 13의 4층 AR 코팅이 있는 PC 렌즈 및 그러한 코팅이 없는 PC 렌즈의 반사율을 파장의 함수로서 도시한 그래프이다.
도 4는 볼록 표면 및 오목 표면 모두 위에 도포된 실시예 15의 5층 AR 코팅 이 있는 PC 렌즈 및 그러한 코팅이 없는 PC 렌즈의 반사율을 파장의 함수로서 도시한 그래프이다.
도 5는 하기 실시예 16에 설명되는 바와 같이, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 패널의 한 표면 상에 도포된 경질코트 및 4층 반사방지(AR) 코팅의 개략 단면도이다.
도 6은 표면 양쪽 모두 위에 도포된 실시예 16의 4층 AR 코팅이 있는 PMMA 패널 및 그러한 코팅이 없는 PMMA 패널의 반사율을 파장의 함수로서 도시한 그래프이다.
본 발명은 일반적으로, 매우 짧은 가공 시간 내에 투명한 물품 상에 도포될 수 있는 반사방지(AR) 코팅 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 투명한 물품 상에 그러한 AR 코팅 조성물을 도포하는 방법에 관한 것이다. 이러한 코팅 조성물 및 방법을 사용하여 코팅된 AR 코팅은 우수한 기계적 특성, 즉 우수한 접착력, 우수한 경도, 및 개선된 내마모성을 갖는다.
투명한 광학 물품, 예를 들어 렌즈, 프리즘, 광학 창, 포토마스크 기재, 포토마스크 어셈블리에 사용되는 펠리클 등이 반사방지 특성을 제공하기 위해 본 발명의 코팅으로 코팅될 수 있다. 이러한 투명한 물품은 또한, 텔레비전, 개인용 디지털 단말기(PDA), 휴대폰, 자동차 대시보드, 프로젝션 스크린, 휴대용 게임기 등의 제조에 사용되는 디스플레이 장치, 예를 들어 전계 방출 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 플라스마 디스플레이 패널(PDP), 전기발광 디스플레이(ELD), 음극선 디스플레이(CRT), 형광관 디스플레이, 계량기, 시계 등의 커버 플레이트를 포함한다.
코팅되는 물품은 임의의 형상, 예를 들어 단순 직사각형 및 평평한 형상 뿐 아니라, 굴곡 및 굽힘을 갖는 복잡한 형상일 수 있다. 물품은 중합체, 유리, 세라믹 또는 이들 재료들의 하이브리드를 포함할 수 있다. 중합체성 물품은 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카르보네이트(PC), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리스티렌, 폴리(디에틸렌 글리콜-비스-알릴 카르보네이트) (ADC) 또는 CR-39®, 트리아세틸 셀룰로스(TAC), 폴리 (에틸렌-2,6-나프탈레이트) (PEN) 등을 포함할 수 있다.
AR 코팅은 본 발명의 코팅 조성물을 사용하여 그러한 물품의 하나 이상의 표면 상에 도포되며, 이는 액체에 기초한 방법을 사용하여 제조된다. 이러한 조성물을 도포하면 높은 굴절률(즉, 약 510 nm의 파장에서 1.70, 1.80 또는 1.90보다 높음) 및 낮은 굴절률(즉, 약 510 nm의 파장에서 1.60, 1.55 또는 1.50보다 낮음)을 갖는 AR 코팅 층들을 제조할 수 있으며, 여기서 각각의 층은 10 내지 200 nm 범위의 소정 두께를 갖는다.
AR 코팅은 하나 이상의 AR 층을 포함한다. AR 코팅이 단 하나의 층만을 포함한다면, 그 층은 물품보다 굴절률이 낮은 코팅 조성물을 사용하여 도포된다. 반면에, AR 코팅이 여러 개의 층들을 포함한다면, 이들 층들은 약 510 nm의 파장에서 1.70, 1.80 또는 1.90보다 높은 굴절률을 갖는 층과 약 510 nm의 동일한 파장에서 1.60, 1.55 또는 1.50보다 낮은 굴절률을 갖는 층 사이에서 교대될 수 있다.
반사방지 특성을 갖는 코팅을 제공하는 원리는 문헌 [Dinguo Chen, Antireflection Coatings Made by Sol-Gel Processes, Solar Energy Materials and Solar Cells, Volume 68 (2001), pages 313 to 336]에 설명되어 있다. 낮은 반사율을 얻기 위한 2가지 기본 접근법이 설명되어 있다. 한 가지 접근법에서는, 반사방지 층의 표면이 에칭, 분쇄, 엠보싱 등에 의해, 또는 입자들을 투명 매트릭스 내로 혼입시킴으로써 조질화(roughen)된다. 이는 헤이즈를 제공하거나 반사를 확산시킴으로써, 반사 수준을 감소시킨다. 이러한 접근법에 의해 얻어진 코팅은 보통 눈부심방지 코팅으로 지칭된다. 다른 접근법에서는, 일련의 코팅 층들의 굴절률 및 두께가 연속적인 층들 및 물품 사이의 계면에서 반사되는 빛의 소멸 간섭을 제공하도록 조절된다.
에칭, 분쇄, 엠보싱 등에 의해 제조되는 눈부심방지 코팅은 일반적으로, 코팅 매트릭스 내로 입자들을 혼입시킴으로써 제조되는 눈부심방지 코팅보다 낮은 기계적 강도 및 내마모성을 갖는다. 그러한 눈부심방지 접근법은, 그러한 코팅의 반사 수준이 입사광의 파장에 덜 의존적이고, 코팅 층들의 두께 및 굴절률의 조절이 비교적 덜 중요하기 때문에 유리하다.
반면에, 소멸 간섭 접근법은 비교적 낮은 반사방지 수준을 갖는 보다 투명한 코팅을 제공한다. 하지만, 그러한 코팅의 반사 수준은 입사광의 파장에 보다 의존적이다. 이러한 파장 의존성의 효과는 여러 소멸 간섭 층들을 갖음으로써 감소될 수 있지만, 각각의 추가 층에 따라 코팅의 제조 비용이 증가한다. 나아가, 두께 및 굴절률의 조절은 소멸 간섭 유형의 AR 코팅에 있어 상대적으로 보다 중요하다.
따라서, 두 방법 모두 상대적인 이점 및 문제점을 갖는다. 두 접근법 중의 선택은 원하는 반사방지 특성 수준 및 특정 적용분야의 비용 조건에 따라 결정된다. 두 접근법, 및 이들 접근법들의 조합은 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명의 한 가지 실시태양에서, 투명한 물품은 또한 경질코트를 포함할 수 있다. 이 경질코트는 AR 코팅이 도포되기 전에 물품의 하나 이상의 표면 상에 도포된다. 경질코트 층은 물품 뿐 아니라 AR 코팅 자체에 대해서도 내마모성을 제공하기 위해 코팅 내에 혼입된다. 경질코트 층의 도포는 적합한 액체 경질코트 제제를 사용하여 수행된다. 일반적으로, 2가지 유형의 액체 제제가 존재한다: 열 경화성 및 방사선 에너지 경화성, 특히 자외선(UV) 경화성 제제. 두 유형의 경질코트 제제 모두 본 발명의 범위 내에 있다. 열 경화성 제제는 UV 경화성 제제보다 우수한 내마모성을 제공할 수 있다. 하지만, UV 경화성 제제는 비교적 빠른 속도로 경화될 수 있어서, 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 본 발명에 적합한 경질코트 제제의 유형은 내마모성 및 특정 물품의 제조 비용 조건을 고려함으로써 결정될 수 있다.
내마모성 조건 뿐 아니라, 경질코트 층은 간섭 무늬가 형성되는 것을 방지하기 위하여, 하부 물품의 굴절률과 거의 들어맞는 굴절률을 가질 수 있다. 나아가, 경질코트 층의 두께는 소정의 내마모성을 제공하기 위하여, 1 내지 10 마이크로미터, 보다 바람직하게는 2 내지 6 마이크로미터 범위 내일 수 있다. 두께가 1 마이크로미터 미만이라면, 경질코트 층은 본 발명의 범위 내의 내마모 수준을 제공하지 못할 수 있다. 반면, 두께가 10 마이크로미터 초과이면, 경질코트 층의 도포는 크랙 형성, 표면 불균일, 또는 버블 트랩핑(entrapment)을 야기하여, 코팅의 기계적 및 광학적 특성의 저하를 일으킬 수 있다.
본 발명의 AR 코팅에 적합한 내마모성 및 굴절률 수준을 제공하는 다양한 경질코트 제제의 제조 및 도포는 선행문헌에 잘 설명되어 있다. 그러한 경질코트 제제의 몇 가지 예들은 정(Chung)의 미국 특허 No. 4,478,876; 레이크(Lake)의 미국 특허 No. 5,493,583; 및 하베이(Havey) 등의 미국 특허 No. 6,001,163에 설명되어 있다. 그러한 제제들은 캘리포니아주 애너하임에 소재한 SDC(SDC Corporation) 또는 인디아나주 에반스빌에 소재한 레드 스폿(Red Spot Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능하다. SDC의 상표명 MP 1175UV 및 레드 스폿의 상표명 UVB510R6로 판매되는 시판용 UV-경화성 제제, 및 SDC의 상표명 MP 1154D로 판매되는 시판용 열 경화성 제제가 본 발명의 경질코트 층을 도포하는데 사용될 수 있다. 선행기술 뿐 아니라 시판용 제제의 사용 시트에 설명된 경질코트 도포 및 경화 기법 및 조건이 본 발명의 경질코트 층을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
경질코트 층을 도포하기 전에, 물품의 표면은 선행문헌에 설명된 기법에 의해 개질될 수 있다. 이러한 기법들에는 물품의 표면에 대한 경질코트 층의 접착력을 증가시키는 프라이머 층 도포, 코로나 방전 또는 화학적 에칭(특히, NaOH 또는 KOH 용액 사용)이 포함된다. 이러한 목적을 위해, 투명한 물품에는 경질코트를 도포하기 전에, 물품의 하나 이상의 표면 상에 도포되는 프라이머 층이 추가로 혼입될 수 있다. SDC의 상표명 PR 1133으로 판매되는 시판용 제제가 열 경화성 MP 1154D 제제를 위한 프라이머 층을 도포하는데 특히 적합하다.
한 가지 실시태양에서, AR 코팅을 도포하기 전에, 경질코트 층으로 예비코팅된 물품의 표면은 화학적 에칭 또는 코로나 방전에 의해 개질된다. 바람직하게는 NaOH 또는 KOH 및 물을 사용하여 제조된 화학적 에칭 용액이 경질코트 층의 표면을 개질시키는데 사용될 수 있다. 이러한 표면 개질은 AR 코팅 및 경질코트 층 사이의 접착력을 증가시킨다. 다른 실시태양에서, 경질코트가 도포된 후에 물품의 하나 이상의 표면 상에 도포된 프라이머 층이 추가로 물품에 혼입될 수 있다. 이러한 프라이머 층은 또한, 물품 표면에 대한 AR 코팅의 보다 양호한 접착력을 제공할 수 있다.
저굴절률 UV 경화성 코팅 조성물
본 발명의 한 가지 실시태양에서, 저굴절률 코팅 조성물이 하나의 AR 층을 도포하는데 사용된다. 이러한 코팅 조성물은 화학선, 예를 들어 자외선(UV)에 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 이러한 저굴절률 UV-경화성 코팅 조성물은 본원에서 "LU" 조성물로 지칭된다. LU 조성물은 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 실리카 입자, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체, 하나 이상의 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 하나 이상의 광개시제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 무기 산, 및 물을 포함한다.
본 발명에서, 용어 (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 화학적 화합물을 지칭하는데 사용된다.
LU 조성물의 제조에 사용될 수 있는 (메트)아크릴레이트 관능기를 갖는 적합한 규소 알콕시드의 예로는 (3-아크릴옥시프로필)디메틸메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸디메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)디메틸에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란, 이들의 혼합물 등이 포함된다. 한 가지 실시태양에서, (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드는 (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란이다.
실리카 입자는 LU 조성물과 혼화성인 임의의 규소 입자일 수 있다. 다양한 실시태양들에 있어서, 평균 입자 크기는 약 100 nm 미만, 보다 바람직하게는 약 50 nm 미만일 수 있다. 실리카 입자는 건조 분말의 형태 또는 적합한 액체 중 콜로이드성 분산물, 또는 다른 형태로 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 건조 분말 및/또는 수성 또는 비수성 용액 중 실리카 입자들의 콜로이드성 분산물은 다양한 공급원, 예를 들어 날코 컴퍼니(Nalco Company)(일리노이주 네이퍼빌), 니아콜 나노-테크놀로지스(Nyacol Nano-Technologies Incorporated)(매사추세츠주 애슐랜드), 닛산 케미칼(Nissan Chemical Industries)(일본 도쿄), 그레이스 데이비슨(Grace Davison)(매릴랜드주 콜럼비아), 클라리안트(Clariant Corporation)(노스 캐롤라이나주 샬롯), 캐보트(Cabot Corporation)(매사추세츠주 빌레리카), 데구사 어드밴스트 나노머티리얼스(Degussa Advanced Nanomaterials)(독일 하나우-볼프강), 및 카탈리스트 앤드 케미칼스 인더스트리스(Catalysts and Chemicals Industries)(일본 도쿄)로부터 상업적으로 입수가능하다.
일부 경우들에 있어서, 실리카 입자들은 LU 조성물에 대한 입자들의 혼화성을 증가시키기에 적합한, 표면 상의 관능기들을 갖는다. 그러한 관능기를 갖는 실리카 입자들은 닛산 케미칼 인더스트리스, 클라리안트, 및 캐보트로부터 상업적으로 얻을 수 있다. 그러한 입자들의 제조는 또한, 비닐 실란을 이용한 콜로이드성 실리카의 표면 개질 방법을 설명하는 빌헬름(Wilhelm)의 미국 특허 No. 6,335,380, 및 (메트)아크릴레이트 관능화된 콜로이드성 실리카의 제조를 설명하는 틸레이(Tilley)의 유럽 특허 공보 No. EP 0505737과 같은 참고문헌에 설명되어 있다.
LU 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 (메트)아크릴레이트 단량체는 임의의 일관능성 또는 다관능성 단량체일 수 있다. 또한, 임의의 에톡시화 또는 프로폭시화된 형태로 존재할 수 있다. (메트)아크릴레이트 단량체의 적합한 예로는 2(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4 부탄디올 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화된 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡시화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 프로폭시화된 글리세릴 트리아크릴레이트, 프로폭시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 이들의 혼합물등이 포함된다. 한 가지 실시태양에서, (메트)아크릴레이트 단량체는 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 이들의 혼합물 등이다. 다른 실시태양에서, (메트)아크릴레이트 단량체는 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 트리스(2-히드록시 에틸)이소시아네이트 트리아크릴레이트의 혼합물이다. (메트)아크릴레이트 단량체는, 예를 들어 사토머 컴퍼니(Cartomer Company)(펜실바니아주 엑스톤)로부터 상업적으로 입수가능하다.
LU 조성물의 제조에 사용될 수 있는 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는 (메트)아크릴레이트 및 에폭시 관능기를 갖는 임의의 올리고머일 수 있다. 그러한 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머는, 예를 들어 카탈로그 번호 CN190, CN120, CNUVE151, CN120A75, CN112C60 등으로 사토머 컴퍼니로부터 상업적으로 입수가능하다. 그러한 올리고머들의 혼합물 또한 사용될 수 있다.
LU 조성물의 제조에 사용될 수 있는 광개시제는 화학선에 의해 (메트)아크릴레이트 관능기의 중합반응을 개시할 수 있는 임의의 화학적 화합물일 수 있다. 적합한 광개시제의 예로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 벤조페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드, 이들의 혼합물 등이 있다. 광잠열 베이스(photolatent base) 유형 광개시제, 예를 들어 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온 또한 광개시제로서 사용될 수 있다. 한 가지 실시태양에서, 광개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온, 이들의 혼합물 등이다. 한 가지 실시태양에서, 광개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 및 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온의 혼합물이다. 그러한 광개시제들은, 예를 들어 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals)(뉴욕주 태리타운)로부터 상업적으로 입수가능하다.
LU 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 용매에는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 이차 부탄올, 삼차 부탄올, 시클로헥산올, 펜탄올, 옥탄올, 데칸올, 디-n-부틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디부틸렌 글리콜, 트리부틸렌 글리콜, 테트라히드로푸란, 디옥산, 아세톤, 디아세톤 알코올, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, t-부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 1-메톡시-2-프로판올, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 2-프로폭시에탄올, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 이들의 혼합물 등이 포함된다. 한 가지 실시태양에서, 용매는 이소프로판올, 에틸 아세테이트, 1-메톡시 2-프로판올, 이들의 혼합물 등이다. 다른 실시탱야에서, 용매는 이소프로판올, 에틸 아세테이트, 및 1-메톡시 2-프로판올의 혼합물이다.
LU 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 무기 산은 졸-겔 가수분해 및 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드의 중합반응을 촉매할 수 있는 임의의 산일 수 있다. 적합한 무기 산은 염산, 질산, 황산, 불화수소산, 이들의 혼합물 등이다.
LU 조성물을 형성하는 각각의 화학적 화합물, 즉 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 실리카 입자, (메트)아크릴레이트 단량체, 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 광개시제, 광잠열 베이스 개시제, 용매 및 물의 상대량은, 코팅 조성물이 도포되어 저굴절률 층을 형성할 때, 층이 510 nm의 파장에서 1.60 미만, 보다 바람직하게는 1.55 미만, 가장 바람직하게는 1.50 미만의 굴절률을 갖도록 조절된다. LU 조성물의 제조는 하기의 실시예 7에서 예시적으로 보여진다.
이러한 코팅 조성물이 물품에 도포된 후, 하지만 UV 방사선에 대한 노출에 의해 경화되기 전에, 물품은 코팅의 접착력을 개선시키기 위해 열 처리될 수 있다. 한 가지 실시태양에서, 이러한 열 처리는 AR 코팅의 4번째 층이 LU 조성물을 사용하여 도포된 후에 수행된다.
고굴절률 코팅 조성물
본 발명의 한 가지 실시태양에서, 고굴절률 코팅 조성물이 굴절률이 7.70 초과, 보다 바람직하게는 1.80 초과, 가장 바람직하게는 1.90 초과인 AR 층을 도포하는데 사용된다. 이러한 고굴절률 코팅 조성물은 본원에서 "HT" 조성물로 지칭된다. HT 조성물은 하나 이상의 유기금속 화합물(단, 규소 유기금속 화합물은 아님), 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 에폭시 관능성 분자와 상용성인 하나 이상의 경화제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 무기 산, 및 물을 포함한다.
HT 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 유기금속 화합물은 AR 층의 굴절률을 1.70, 1.80 또는 1.90 초과의 값으로 증가시킬 수 있는 임의의 유기금속 화합물일 수 있다. 그러한 유기금속 화합물의 적합한 예는 화학식 R1 xM1(OR2)4-x, R1 yM2(OR2)3-y, R1 zNb(OR2)5-z 등으로 표현될 수 있다. 그러한 유기금속 화합물의 혼합물들 또한 그러한 목적에 적합하다. 상기 화학식들 중에서, M1은 Ti, Zr, Ge, 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고; M2는 Al, In, 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고; R1은 C1-C4 알킬, 비닐, 알릴, (메트)아크릴옥시, 에폭시드, 및 아미노 기와 같은 유기 관능기이며; R2는 C1-C4 알킬 기이다. 상기 화학식들 중에서, x는 0, 1, 2 또는 3이고; y는 0, 1 또는 2이며, z는 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 그러한 유기금속 화합물의 유용한 예로는 알루미늄 아크릴레이트, 알루미늄 에톡시드, 알루미늄 이소프로폭시드, 알루미늄 메타크릴레이트, 안티몬 III n-부톡시드, 안티몬 III 에톡시드, 안티몬 III 메톡시드, 게르마늄 n-부톡시드, 게르마늄 에톡시드, 게르마늄 이소프로폭시드, 게르마늄 메톡시드, 메타크릴옥시 트리에틸 게르만, 인듐 메톡시에톡시드, 니오븀 V n-부톡시드, 니오븀 V 에톡시드, 주석 II 에톡시드, 주석 II 메톡시드, 디-n-부틸디아크릴레이트 주석; 디-n-부틸디메타크릴레이트 주석, 티탄 n-부톡시드, 티탄 에톡시드, 티탄 이소부톡시드, 티탄 이소프로폭시드, 티탄 메타크릴레이트 트리이소프로폭시드, 티탄 메타크릴옥시에틸아세토아세테이트 트리이소프로폭시드, 티탄 n-프로폭시드; 지르코늄 n-부톡시드, 지르코늄 t-부톡시드, 지르코늄 디메타크릴레이트 디부톡시드, 지르코늄 에톡시드, 지르코늄 이소프로폭시드, 지르코늄 메타크릴레이트, 지르코늄 메타크릴옥시에틸아세토아세테이트 트리-n-부톡시드, 지르코닐 디메타크릴레이트, 이들의 혼합물 등이 있다. 본 발명의 한 가지 실시태양에서, 유기금속 화합물은 티탄 이소프로폭시드이다. 그러한 금속 알콕시드는, 예를 들어 겔레스트(Gelest)(펜실베니아주 모리스빌) 및 알드리치(미주리주 세인트루이스)로부터 상업적으로 입수가능하다.
HT 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 에폭시 관능성 규소 알콕시드의 적합한 예로는 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란, (3-글리시독시프로필)디메틸에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, 글리시독시메틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-시아노프로필트리메톡시실란, 이들의 혼합물 등이 있다. 본 발명의 한 가지 실시태양에서, 에폭시 관능성 규소 알콕시드는 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란이다. 그러한 에폭시 관능성 규소 알콕시드는, 예를 들어 겔레스트로부터 상업적으로 입수가능하다.
HT 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 유용한 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드는 화학식 (OFG)w-Si-(OR3)4-w로 나타내어질 수 있으며; 여기서 w는 0, 1, 2 또는 3이고; OR3은 가수분해가능한 알콕시 기이고; R3은 알릴이며; OFG는 유기관능기이다. 일부 실시태양들에서, 각각의 OFG는 독립적으로 아세틸, 아크릴레이트, 알콕시알킬, 알킬 (직쇄, 분지쇄, 또는 시클릭), 아미노, 방향족, 카르바메이트, 카르복실, 시아노, 에스테르, 할로겐, 메르캅토, 메타크릴레이트, 또는 비닐 관능기들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 관능기를 포함한다. 각각의 OFG는 관능기 뿐 아니라 하나 이상의 탄소 원자를 가져야 한다. 한 가지 실시태양에서, 각각의 OFG는 독립적으로, 1 내지 100개의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시태양에서, 각각의 OFG는 독립적으로, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 일부 실시태양들에서, 각각의 알킬기 R3은 독립적으로, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시태양들에서, 각각의 알킬기 R3은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다.
HT 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드의 적합한 예로는 아세톡시프로필트리메톡시실란; (3-아크릴옥시프로필) 트리메톡시실란; 알릴트리메톡시실란; 3-아미노프로필트리메톡시실란; 3-아미노프로필트리스(메톡시에톡시에톡시)실란; 3-아미노프로필메틸디에톡시실란; 3-아미노프로필디메틸에톡시실란; 3-아미노프로필트리에톡시실란; 3-(N-알릴아미노) 프로필트리메톡시실란; N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란; 2-시아노에틸트리에톡시실란; 3-시아노프로필트리메톡시실란; (헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로도데실)트리에톡시실란; 3-메르캅토프로필트리메톡시실란; (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란; (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란; 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란; 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란; 테트라에톡시실란; 테트라메톡시실란; (트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸) 트리에톡시실란; (3,3,3-트리플루오로프로필)트리메톡시실란; 비닐트리메톡시실란; 비닐트리에톡시실란; 이들의 혼합물 등이 있다. 본 발명의 한 가지 실시태양에서, 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드는 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 또는 이들의 혼합물들이다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드는 테트라에톡시실란 및 테트라메톡시실란의 혼합물이다. 그러한 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드는, 예를 들어 겔레스트로부터 상업적으로 입수가능하다.
HT 조성물을 제조하는데 사용되는 경화제는 에폭시 관능성 분자와 상용성인 임의의 경화제일 수 있다. 본 경화제는 무수물, 카르복실산, 이들의 혼합물 등일 수 있다. 무수물의 적합한 예로는 아세트산 무수물, 아크릴산 무수물, 시클릭 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 메타크릴산 무수물, 프로피온산 무수물, 이들의 혼합물 등이 있다. 가능한 카르복실산 성분으로는 아세트산, 아크릴산, 포름산, 푸마르산, 이타콘산, 말레산, 메타크릴산, 프로피온산, 메틸렌숙신산, 이들의 혼합물 등이 포함된다. 본 발명의 한 가지 실시태양에서, 경화제는 헥사히드로프탈산 무수물이다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 경화제는 메틸렌숙신산이다.
HT 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 용매에는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 이차 부탄올, 삼차 부탄올, 시클로헥산올, 펜탄올, 옥탄올, 데칸올, 디-n-부틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디부틸렌 글리콜, 트리부틸렌 글리콜, 테트라히드로푸란, 디옥산, 아세톤, 디아세톤 알코올, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, t-부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 1-메톡시-2-프로판올, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 2-프로폭시에탄올, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 이들의 혼합물 등이 있다. 본 발명의 한 가지 실시태양에서, 용매는 에탄올, 1-메톡시 2-프로판올, 또는 이들의 혼합물이다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 용매는 에탄올과 1-메톡시 2-프로판올의 혼합물이다.
HT 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 무기산은 졸-겔 가수분해 및 유기금속 화합물, 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 및 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드의 중합 반응을 촉매할 수 있는 임의의 산일 수 있다. 적합한 무기산에는 염산, 질산, 황산, 불화수소산, 이들의 혼합물 등이 있다. 본 발명의 한 가지 실시태양에서, 무기산은 염산이다.
HT 조성물을 형성하는 각각의 화학적 화합물, 즉 유기금속 화합물, 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 경화제, 용매, 무기산, 및 물의 상대량은 코팅 조성물이 도포되어 고굴절률 층을 형성할 때, 510 nm의 파장에서 층의 굴절률이 1.70 초과, 보다 바람직하게는 1.80 초과, 가장 바람직하게는 1.90 초과가 되도록 조절된다. HT 조성물의 제조는 하기 실시예 3-6에 예시적으로 나타나 있다.
본 발명의 코팅 조성물들은 모두 당업계에 통상적으로 공지된 임의의 적합한 코팅 기법, 예를 들어 문헌 [Dinguo Chen, Antireflection Coatings Made by Sol-Gel Processes, Solar Energy Materials and Solar Cells, Volume 68 (2001), pages 313 to 336]에 설명된 기법을 사용하여 물품 상에 도포될 수 있다. 이러한 코팅 기법에는 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 및 메니스커스 코팅이 포함된다. 스프레이 코팅을 사용하는 경우 종종 균일한 코팅을 얻는 것이 곤란할 수 있기 때문에, 스프레이 코팅은 덜 바람직하다. 가와무라(Kawamura) 등의 미국 특허 No. RE 37,183에 설명되어 있는 바와 같이, 스프레이 코팅 기법에 의해 제조된 코팅은 일반적으로 중심부보다 주변부에서 더 두껍다. 이러한 불균일성은 보다 불량한 반사방지 특성을 제공하는 코팅을 야기할 수 있다.
스핀 코팅 기법에서, 물품은 진공 인가에 의해 회전 척의 표면 상에 계속해서 보유된다. 소정 부피의 액체 코팅 조성물이 물품 표면에 도포되는 동안, 물품은, 전형적으로는 1,000 rpm보다 빠른 속도로 회전된다. 코팅 조성물은 그렇게 하여 물품 표면 상에 얇은 층 또는 막을 형성하고, 스핀 동안 부분적으로 건조될 수 있다. 그 후, 물품은 척 상에서 경화될 수 있다. 다르게는, 물품은 스핀 코터로부터 제거되고, 예를 들어 오븐 중에서 경화될 수 있다. 전형적으로, 물품의 한 표면만이 각각의 AR 코팅 작업 동안 스핀 코팅 기법에 의해 코팅된다.
딥 코팅 기법에서는, 투명한 물품이 캔틸레버 암(cantilevered arm)에 클램프 고정되고, 코팅 조성물을 함유하는 플라스틱 용기 내로 침지된다. 플라스틱 용기 및 캔틸레버 암은 조절된 습도를 갖는 챔버 내에 봉입된다. 드라이브 시스템이 캔틸레버 암 및 물품을 수직축 또는 경사축을 따라 위아래로 이동시킨다. 움직임 범위는 물품을 용기 안팎으로 완전히 침지시키는데 충분해야 한다. 각각의 AR 층은 소정 속도로 캔틸레버 암 및 물품을 용기 내로 낮춤으로써 도포된다. 짧은 시간 동안 조성물 중에 계속 잠기게 한 후, 물품을 소정 속도로 조성물로부터 회수한다. 드라이브 시스템은 암 및 물품의 회수 속도를 정확하게 조절하기 위해 적합하게 프로그래밍된 컴퓨터를 포함함으로써, 도포되는 층의 두께를 조절한다. 일반적으로, 느린 회수 속도는 얇은 코팅 층을 야기한다. 회수 속도는 0.1 cm/초 내지 0.5 cm/초 범위 내이다. 전형적으로, 물품의 모든 표면들이 각각의 코팅 작업 동안에 딥 코팅 기법에 의해 코팅된다.
확인된 코팅 기법들 모두에 있어서, 소멸 간섭형 AR 코팅의 반사 수준은 굴절률 및 각 층의 두께에 따라 결정적으로 좌우된다. 코팅 용액의 조성은 이러한 파라미터 모두에 영향을 준다. 원하는 반사 수준을 얻는 스핀 코터의 스핀 속도 (또는 딥 코터의 회수 속도)는, 각각 상이한 스핀 속도 (또는 회수 속도)에서 도포된 AR 층을 갖는 수개의 코팅들을 제조하고 나서, 각 코팅의 반사방지 특성을 측정함으로써 경험적으로 결정된다. 그리고 나서, AR 층을 제조하는데 있어 최상의 반사방지 특성을 야기하는 스핀 속도 (또는 회수 속도)가 선택된다.
본 발명의 코팅 조성물은 코팅 및/또는 물품을 물리적 또는 화학적으로 분해하지 않는 시간 동안 임의의 온도에서 열 처리될 수 있다. 예를 들어, 코팅 공정 동안 플라스틱 물품의 유리 전이 온도를 초과한다면, 물품은 변형되고, 이는 상업적 목적에 있어서 물품을 무용하게 만들 수 있다. 유리 전이 온도보다 훨씬 높은 온도에서는, 플라스틱 물품이 화학적으로 분해될 수 있다. 반면에, 이들은 시간 의존적인 현상이기 때문에, 그러한 물리적 또는 화학적 분해는 열 처리 시간을 짧게 함으로써 피할 수 있다. 따라서, 높은 열 처리 온도의 부정적인 효과는 가공 시간을 짧게 함으로써 피할 수 있다. 최상의 경화 조건을 제공하면서 그러한 분해를 피할 수 있는 열 처리 온도 및 처리 시간은 경험적으로 결정될 수 있다. 이러한 열 처리는 코팅 조성물의 경화에 대한 보조로서 행해질 수 있다. 예를 들어, LU 조성물은 물품의 표면 상에 분배된 후에, 하지만 UV 조사에 의해 경화되기 전에 열 처리될 수 있다. 다르게는, 이러한 열 처리는 HT 조성물의 경우에서와 같이, 코팅 조성물을 완전히 경화시키기 위하여 행해질 수 있다. 이러한 열 처리는 또한, AR 코팅의 접착력 및 내마모성을 개선시키기 위해 행해질 수 있다.
상기 설명된 코팅 조성물 및 코팅 공정을 사용함으로써, AR 코팅이 매우 짧은 가공 시간 안에 투명한 물품의 표면 상에 형성될 수 있다. 물품의 하나 이상의 표면 상에 AR 코팅을 형성하기 위한 가공 시간은 물품 표면 상으로의 코팅 조성물의 분배 및 코팅 조성물의 경화에 필요한 시간 뿐 아니라, 각각의 AR 층의 도포 전후의 물품을 클리닝하고 건조하는데 필요한 시간을 포함한다. 가공 시간은 또한, 경질코트 및/또는 프라이머 층의 도포에 필요한 시간을 포함할 수 있다. 가공 시간은 또한, 경질코트를 포함한 임의의 하나의 층의 표면 처리에 필요한 시간을 포함할 수 있다. 가공 시간은 나아가, 이들 개별적인 가공 단계들 각각의 전후에 물품을 이동시키는데 필요한 시간을 포함할 수 있다. 따라서, 가공 시간은 본 발명의 AR 코팅으로 물품의 하나 이상의 표면을 코팅하는데 필요한 총 시간이다. 가공 시간에 있어, AR 코팅 상에 소수성 층을 도포하는데 필요한 시간은 제외된다.
가공 시간은 바람직하게는, 90분 미만, 보다 바람직하게는 30분 미만, 가장 바람직하게는 10분 미만이다. 예를 들어, 본 발명의 방법을 사용하면, 7분 미만의 가공 시간 동안, 완전히 경화된 5층 AR 코팅이 안구용 렌즈의 한 표면 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 방법은 하기 예시적인 실시예들을 참고로 하여 보다 잘 이해될 수 있다.
실시예 1. 저농도 티타니아 코팅 조성물의 제조
본 실시예에서 제조되는 저농도 티타니아 코팅 조성물은 본원에서 "LoT" 조성물로 지칭된다. Lot 조성물의 제조는 첸(Chen) 등의 미국 특허 No. 5,856,018에 상세하게 설명되어 있으며, 그의 내용은 본원에서 참고문헌으로 포함된다. 이 코팅 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
용기 내에서, 약 317.1 g의 시약 등급 에탄올(피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)(캘리포니아주 투스틴), 카탈로그 No. A995-4), 약 5.9 g의 염산(약 36 wt% 농축), 및 약 5.8 g의 물을 주위 온도에서 약 200 rpm에서 약 5분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 약 106.4 g의 티탄 이소프로폭시드를 제1 혼합물에 첨가하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 200 rpm에서 약 60분 동안 교반하였다. 그 후, 약 1552.5 g의 시약 등급 에탄올, 약 2.1 g의 염산, 및 약 10.4 g의 물을 제2 혼합물에 첨가하여 제3 혼합물을 형성하였다. 제3 혼합물을 약 200 rpm에서 약 5시간 동안 교반한 후, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 Lot 조성물을 형성하였다.
실시예 2. 중간농도 티타니아 코팅 조성물의 제조
본 실시예에서 제조되는 중간농도 티타니아 코팅 조성물은 본원에서 "MdT" 조성물로 지칭된다. Mdt 조성물의 제조는 첸 등의 미국 특허 No. 5,856,018에 상세하게 설명되어 있다. 이 코팅 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
용기 내에서, 약 448.17 g의 시약 등급 에탄올, 약 8.31 g의 염산(약 36 wt% 농축), 및 약 8.13 g의 물을 주위 온도에서 약 200 rpm에서 약 5분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 약 150.34 g의 티탄 이소프로폭시드를 제1 혼합물에 첨가하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 200 rpm에서 약 60분 동안 교반하였다. 그 후, 약 1374.52 g의 시약 등급 에탄올, 약 2.93 g의 염산, 및 약 7.61 g의 물을 제2 혼합물에 첨가하여 제3 혼합물을 형성하였다. 제3 혼합물을 약 200 rpm에서 약 5시간 동안 교반한 후, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 Mdt 조성물을 형성하였다.
실시예 3. 고굴절률 티타니아 코팅 조성물의 제조
본 실시예에서 제조되는 고굴절률 티타니아 코팅 조성물은 본원에서 "HT1" 조성물로 지칭된다. HT1 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
용기 내에서, 약 317.1 g의 시약 등급 에탄올, 약 5.9 g의 염산(약 36 wt% 농축), 및 약 5.7 g의 물을 주위 온도에서 약 200 rpm에서 약 5분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 약 106.4 g의 티탄 테트라이소프로폭시드를 제1 혼합물에 첨가하여 제2 혼합물을 형성하고, 이 제2 혼합물을 약 200 rpm 및 주위온도에서 약 60분 동안 교반하였다. 그 후, 약 1552.5 g의 시약 등급 에탄올, 약 2.1 g의 염산, 및 약 10.4 g의 물을 제2 혼합물에 첨가하여 제3 혼합물을 형성하였다.
약 1.34 g의 알드리치(미주리주 세인트루이스)로부터 구입한 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMOS), 약 0.95 g의 론자 케미칼스(Lonza Chemicals)(스위스 바젤)로부터 구입한 헥사히드로프탈산 무수물(HHPA), 약 1.58 g의 알드리치로부터 구입한 테트라메틸 오르토실리케이트(TMOS), 약 1.98 g의 알드리치로부터 구입한 1-메톡시 2-프로판올, 약 1.4 g의 물, 및 약 32 g의 시약 알코올을 함유하는 용액을 주위 온도에서 약 250 rpm에서 약 1시간 동안 교반함으로써 제 4 혼합물을 제조하였다.
제4 혼합물을 제3 혼합물에 첨가함으로써 제5 혼합물을 제조하였다. 제5 혼합물을 주위 온도에서 약 200 rpm에서 약 5시간 동안 교반한 후, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 코팅 조성물 HT1를 형성하였다.
실시예 4. 제2 고굴절률 티타니아 코팅 조성물의 제조
제4 혼합물 중에 사용된 약 0.95 g의 헥사히드로프탈산 무수물(HHPA)를 약 1.70 g의 메틸렌숙신산으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 3에 설명된 것과 동일한 방식으로 본 실시예의 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 5. 제3 고굴절률 티타니아 코팅 조성물의 제조
본 실시예에서 제조되는 고굴절률 티타니아 코팅 조성물은 본원에서 "HT3" 조성물로 지칭된다. HT3 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
용기 내에서, 약 310.3 g의 시약 등급 에탄올, 약 6.57 g의 염산(약 36 wt% 농축), 및 약 2.63 g의 물을 주위 온도에서 약 200 rpm에서 약 5분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 약 117.5 g의 티탄 테트라이소프로폭시드를 제1 혼합물에 첨가하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 200 rpm 및 주위온도에서 약 60분 동안 교반하였다. 그 후, 약 1146.6 g의 시약 등급 에탄올, 약 2.18 g의 염산, 및 약 15.5 g의 물을 제2 혼합물에 첨가하여 제3 혼합물을 형성하였다.
약 1.36 g의 알드리치로부터 구입한 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMOS), 약 0.935 g의 론자 케미칼스로부터 구입한 헥사히드로프탈산 무수물(HHPA), 약 1.75 g의 알드리치로부터 구입한 테트라메틸 오르토실리케이트(TMOS), 약 2.07 g의 알드리치로부터 구입한 1-메톡시 2-프로판올, 약 1.56 g의 물, 및 약 33.3 g의 시약 알코올을 함유하는 용액을 주위 온도에서 약 250 rpm에서 약 1시간 동안 교반함으로써 제 4 혼합물을 제조하였다.
제4 혼합물을 제3 혼합물에 첨가함으로써 제5 혼합물을 제조하였다. 제5 혼합물을 주위 온도에서 약 200 rpm에서 약 5시간 동안 교반한 후, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 코팅 조성물 HT3을 형성하였다.
실시예 6. 제4 고굴절률 티타니아 코팅 조성물의 제조
제4 혼합물 중에 사용된 약 0.935 g의 헥사히드로프탈산 무수물(HHPA)를 약 1.87 g의 메틸렌숙신산으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 5에 설명된 것과 동일한 방식으로 본 실시예의 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 7. 저굴절률 UV 경화성 코팅 조성물의 제조
LU 조성물을 하기와 같이 제조하였다: 용기 내에서, 약 21.056 g의 이소프로필 알코올 중 약 30 wt% 콜로이드성 실리카 용액(닛산 케미칼스(Nissan Chemicals)(텍사스주 휴스턴, 카탈로그 no. IPA-ST)로부터 구입), 약 7.579 g의 (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, 및 약 0.1 노르말 염산을 함유하는 약 0.664 g의 물을 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 제1 혼합물을 폐쇄된 용기 내에 밀봉하고, 약 45℃로 가열하고, 피셔 사이언티픽으로부터 구입한 모델 FS220H 초음파처리기를 사용하여 초음파 처리하면서 약 60분 동안 상기 온도에서 유지시켰다.
내용물이 바깥의 빛에 노출되는 것을 방지하기 위해 알루미늄 시트로 덮힌 3 리터 용기 내에서, 약 4.914 g의 사토머(Sartomer Corporation)(펜실베니아주 엑스톤)으로부터 구입한(카탈로그 번호 SR-454) 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 약 4.914 g의 사토머로부터 카탈로그 번호 CN120으로 구입한 비스페놀-A 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 약 2.541 g의 사토머로부터 카탈로그 번호 SR-368D로 구입한 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 약 0.847 g의 시바(Ciba Corporation)(뉴욕주 태리타운)으로부터 카탈로그 번호 이르가큐어(Irgacure) 184로 구입한 광개시제 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 및 약 0.170 g의 시바로부터 카탈로그 번호 907로 구입한 광잠열 베이스 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온을 혼합하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 200 rpm에서 약 5분 동안 교반하였다. 제2 혼합물에 약 110 g의 에틸 아세테이트 및 약 305 g의 1-메톡시-2-프로판올을 첨가하여 제3 혼합물을 형성하였다. 제3 혼합물을 주위 온도에서 약 30분 동안 약 250 rpm에서 교반하였다.
제3 혼합물, 제1 혼합물, 및 약 1542.2 g의 이소프로판올을 용기 내에서 함께 혼합함으로써 제4 혼합물을 형성하였다. 제4 혼합물을 밀봉하고, 주위 온도에서 약 60분 동안 약 250 rpm에서 교반하였다. 그 후, 제4 혼합물을 10 ㎛ 필터를 통해 여과하여 LU 조성물을 형성하였다.
실시예 8. 저굴절률 UV 경화성 유기-실록산 코팅 조성물의 제조
본 실시예에서 제조되는 저굴절률 UV 경화성 유기-실록산 코팅 조성물은 본원에서 "DMP 11" 조성물로 지칭된다. DMP 11 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
내용물이 바깥의 빛에 노출되는 것을 방지하기 위해 알루미늄 시트로 덮힌 용기 내에서, 약 135.8 g의 SDC(캘리포니아주 애너하임)로부터 카탈로그 번호 MP-1175로 구입한 UV 경화성 유기-실록산, 약 452.4 g의 1-메톡시-2 프로판올, 약 1276.0 g의 이소프로필 알코올, 및 약 135.8 g의 에틸 아세테이트를 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 이 제1 혼합물을 주위 조건에서 약 60분 동안 약 250 rpm에서 교반하였다. 그 후, 제1 혼합물을 10 ㎛ 필터를 통해 여과하여 DMP 11 조성물을 형성하였다.
실시예 9. 제1 저굴절률 실리카 코팅 조성물의 제조
본 저굴절률 실리카 코팅 조성물은 본원에서 "LS2" 조성물로 지칭된다. LS2 조성물의 제조는 첸 등의 미국 특허 No. 5,856,018에 상세하게 설명되어 있다. LS2 코팅 조성물을 하기와 같이 제조하였다. 용기 내에서, 약 28.3 g의 시약 등급 에탄올, 약 52.6 g의 알드리치로부터 구입한 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS), 약 2.6 g의 염산(약 36 wt%), 및 약 15.3 g의 물을 약 200 rpm 및 주위 온도에서 약 30분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 약 901.2 g의 시약 등급 알코올을 제1 혼합물에 첨가하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 200 rpm 및 주위 온도에서 약 5시간 동안 교반한 후, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 LS2 조성물을 형성하였다.
실시예 10. 제2 저굴절률 실리카 코팅 조성물의 제조
다른 저굴절률 실리카 코팅 조성물을 본원에서는 "LS4" 조성물로 지칭한다. 본 코팅 조성물 LS4의 제조에 대한 상세한 설명은 첸 등의 미국 특허 No. 5,856,018에 개시되어 있다. LS4 코팅 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
용기 내에서, 약 231.7 g의 시약 등급 에탄올, 약 136.8 g의 알드리치로부터 구입한 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS), 약 4.7 g의 염산(약 36 wt%), 및 약 40.7 g의 물을 약 200 rpm 및 주위 온도에서 약 30분 동안 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 그 후, 약 586.1 g의 시약 알코올을 제1 혼합물에 첨가하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 200 rpm 및 주위 온도에서 약 5시간 동안 교반한 후, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 LS4 조성물을 형성하였다.
실시예 11. 소수성 코팅 조성물의 제조
소수성 층을 도포하는데 사용되는 소수성 코팅 조성물의 제조는 얀(Yan) 등의 미국 특허 No. 6,395,331에 상세하게 설명되어 있으며, 상기 문헌의 내용은 본원에 참고문헌으로서 포함되어 있다. 소수성 코팅 조성물은 2단계 절차로 제조하였다. 먼저, 용기 내에서, 약 38.5 g의 이소프로판올, 약 2.8 g의 물, 약 0.7 g의 염산(약 36 wt% 농축), 및 약 0.4 g의 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란을 함께 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. 이러한 제1 혼합물을 주위 온도에서 약 250 rpm에서 약 2시간 동안 교반하였다. 그 후, 제1 혼합물을 약 0.1 g의 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란, 약 495.3 g의 물, 약 418.3 g의 이소프로판올, 및 약 44 g의 에틸렌 글리콜과 혼합하여 제2 혼합물을 형성하였다. 제2 혼합물을 약 1시간 동안 약 250 rpm에서 교반하고 나서, 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 소수성 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 12. 안구용 렌즈 상의 소수성 층을 갖는 5층 AR 코팅
본 실시예에서는, 통상적인 스핀 코팅 공정을 이용하여 코팅 조성물들을 연속적으로 도포하여 폴리카르보네이트(PC) 안구용 렌즈의 볼록 표면 및 오목 표면 모두 위에 5층 AR 코팅을 형성하였다. 본 실험에 사용한 스핀 코터는 스트라툼 렌즈 코팅 시스템(Stratum Lens Coating System)의 카탈로그 명칭으로 거버 코번(Gerber Coburn, 코네티컷주 사우스 윈저)에 의해 제조되었다. PC 렌즈는 상표명 에어웨어(Airwear)로 에실러(Essilor Corporation, 매사추세츠주 더들리)로부터 구입하였다. 구입한 렌즈는 양 표면 모두 위에 경질코트를 가지고 있었다. 제1 AR 층을 도포하기 전에, 렌즈를 깨끗한 실내용 천 위에 약 1 ml의 에탄올을 분배하여 클리닝하고 나서, 이 천으로 렌즈의 양 표면을 닦았다. 그 후, 렌즈를 압축 공기를 분사하여 건조시켰다.
렌즈의 제1 볼록 표면을 하기 설명하는 공정을 이용하여 5층 AR 코팅으로 코팅하였다. 그 후, 이 공정을 렌즈의 오목 표면에 대해 반복하였다.
제1 AR 층을 실시예 1에서 제조한 Lot 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 볼록 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 2,800 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 제1 AR 층을 히트 건(heat gun)을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
제2 AR 층은 실시예 7에서 제조한 LU 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 경화시켰다. 물품에 수용되는 UV 방사선 에너지는 렌즈 위치에 방사계를 위치시킴으로써 측정하였다. 이 방사계는 상표명 마이크로큐어(MicroCure)로 EIT(EIT Incorporated, 버지니아주 스털링)에 의해 제조되었다. 약 20초의 UV 방사선에 대한 노출은 약 2.2 J/cm2의 에너지 흡수를 야기한다는 것을 방사계로부터 알 수 있었다. UV 챔버 내의 온도는 처음에는 약 30℃이었지만, 렌즈 표면의 온도는 UV 방사선을 받은 후에는 약 230℃로 증가하였으며, 이는 페이퍼 써모미터(Paper Thermometer Co., 뉴햄프셔주 그린필드)에 의해 제조된 온도 테이프에 의해 측정한 것이다. 이 온도는 렌즈의 유리 전이 온도를 초과한 것이지만, 렌즈의 어떠한 뒤틀림도 관찰되지 않았다.
실시예 2에서 제조한 MdT 조성물을 이용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제3 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 1,400 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
실시예 7에서 제조한 LU 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제4 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 도포된 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 동안 약 130℃로 열 처리하고 나서, 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 추가로 경화시켰다.
실시예 8에서 제조된 DMP 11 조성물을 이용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제5 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 경화시켰다.
볼록 표면 상에 제5 층을 도포한 후, 렌즈를 스핀 코터로부터 제거하고, 깨끗한 실내용 천 위에 약 1 ml의 에탄올을 분배하고, 이 천으로 렌즈의 오목 표면을 닦음으로써 오목 표면을 클리닝하였다. 그 후, 렌즈를 압축 공기를 분사하여 건조시켰다. 마지막으로, 동일한 도포 공정을 반복하여 동일한 5층 AR 코팅으로 렌즈의 오목 표면을 코팅하였다.
렌즈의 한 표면 상에 이러한 5층 AR 코팅을 형성하는 가공 시간은 7분 미만이다. 이러한 5층 코팅은 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 이는 폴리카르보네이트(PC) 안구용 렌즈 상에 도포되어 있다. LU 코팅 조성물을 이용하여 도포된 코팅의 제2 및 제4 층은 1.50 미만의 굴절률을 야기하였다. LU 코팅 조성물은 90일 넘는 안정한 사용기간을 갖는다.
마지막으로, 실시예 11에서 제조된 소수성 코팅 조성물을 이용하여 소수성 층을 제5 층 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 10초의 시간 동안 렌즈를 조성물 내로 수동으로 침지시킴으로써 렌즈의 양 표면에 도포하였다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
소수성 상층을 갖는 5층 AR 코팅을 기계적 특성 및 광학적 특성에 대해 시험하였다. 코팅의 접착력은 일본 산업 표준 JIS 5600-5-6에 설명된 크로스-컷 테이프 접착력 시험을 사용하여 시험하였다. 이 시험은 3M No. 600 접착 테이프를 사용하여 수행하였다. AR 코팅의 접착력은 접착력의 합격 수준으로 간주되는 Y1인 것으로 결정되었으며, 이는 본 발명의 범위 내이다. UV 경화 전에 히트 건을 이용하여 130℃에서 제4 층을 약 1분 동안 열 처리하는 것은 AR 코팅의 접착력을 개선시키는 것으로 발견되었다. 열 처리를 하지 않으면, AR 코팅은 크로스-해치 접착력 시험에서 실패하였다(즉, 접착력이 Y1이 아님). 이러한 열 처리를 함으로써, AR 코팅이 크로스-해치 시험을 통과할 수 있었다.
이러한 AR 코팅은 적어도 2H 연필 경도를 가졌다. 이 코팅의 반사방지 특성은 도 2에서 보여지고 있다.
실시예 13. 안구용 렌즈 상의 4층 AR 코팅
본 실시예에서는, 통상적인 스핀 코팅 공정을 이용하여 코팅 조성물들을 연속적으로 도포하여 폴리카르보네이트(PC) 렌즈의 볼록 표면 및 오목 표면 모두 위에 4층 AR 코팅을 형성하였다. 스트라툼 렌즈 코팅 시스템을 본 실시예에서 사용하였다. PC 렌즈는 상표명 에어웨어로 에실러로부터 구입하였다. 구입한 렌즈는 양 표면 모두 위에 경질코트를 가지고 있었다. 제1 AR 층을 도포하기 전에, 깨끗한 실내용 천 위에 약 1 ml의 에탄올을 분배하고 나서, 이 천으로 렌즈의 양 표면을 닦음으로써 렌즈를 클리닝하였다. 그 후, 렌즈를 압축 공기를 분사하여 건조시켰다.
먼저, 렌즈의 볼록 표면을 하기 설명하는 공정을 이용하여 4층 AR 코팅으로 코팅하였다. 그 후, 이 공정을 렌즈의 오목 표면에 대해 반복하였다.
제1 AR 층을 실시예 4에서 제조한 HT1 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈의 볼록 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 2,800 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
제2 AR 층은 실시예 7에서 제조한 LU 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 층을 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 경화시켰다.
실시예 6에서 제조한 HT3 조성물을 이용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제3 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 1,400 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
실시예 10에서 제조한 LS4 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제4 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,000 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 그리고 나서, 층을 약 7.5분 내에 약 100℃에서 오븐 중에 경화시키고, 그 후 층을 약 10분 동안 약 75%의 상대 습도에서 약 100℃에서 오븐 중에 추가로 경화시켰다.
렌즈의 볼록 표면 상에 제4 AR 층을 도포한 후, 렌즈를 스핀 코터로부터 제거하고, 깨끗한 실내용 천 위에 약 1 ml의 에탄올을 분배하고 나서, 이 천으로 렌즈의 오목 표면을 닦음으로써 오목 표면을 클리닝하였다. 그 후, 렌즈를 압축 공기를 분사하여 건조시켰다. 마지막으로, 동일한 도포 공정을 반복하여 동일한 4층 AR 코팅으로 렌즈의 오목 표면을 코팅하였다.
렌즈의 한 표면 상에 이러한 4층 AR 코팅을 형성하는 가공 시간은 22분 미만이었다.
본 실시예의 AR 코팅을 기계적 특성 및 광학적 특성에 대해 시험하였다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 본 코팅은 우수한 광학적 특성을 가졌다. 제조된 AR 코팅은 3M No. 600 접착 테이프를 이용한 크로스해치 접착 시험을 통과하였다. 뿐만 아니라, 제이. 에이. 울람(J. A. Woollam Corporation, 네브라스카주 링컨)에 의해 제조된 모델명이 베이스(Vase)인 박막두께측정기를 사용하여 코팅을 분석하여, 각 층의 굴절률을 결정하였다. 조성물 HT1을 사용하여 도포된 제1 층은 측정된 굴절률이 약 1.96이고; 조성물 LU를 사용하여 도포된 제2 층은 측정된 굴절률이 약 1.50이고, 조성물 HT3을 사용하여 도포된 제3 층은 측정된 굴절률이 약 1.95이었으며, 조성물 LS4를 사용하여 도포된 제4 층의 측정된 굴절률은 약 1.44이었다.
실시예 14. 안구용 렌즈 상의 소수성 층을 갖는 4층 AR 코팅
본 실시예에서는, 실시예 13에 설명된 것과 동일한 방식으로 4층 AR 코팅을 안구용 렌즈 상에 도포하였다. 본 실시예에서는, 실시예 11에서 제조한 소수성 코팅 조성물을 사용하여 렌즈의 양 표면 상의 제4 층 상으로 소수성 코팅 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 10초 동안 조성물 내로 렌즈를 수동으로 침지함으로써 렌즈 표면에 도포하였다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
AR 코팅을 광학적 특성 및 기계적 특성에 대해 시험하였다. 코팅은 도 3에서 보여지는 바와 유사한 우수한 광학 특성을 가졌다. 제조된 AR 코팅은 3M No. 600 접착 테이프를 이용한 크로스해치 접착 시험을 통과하였다.
소수성 탑 코팅 층을 갖는 렌즈의 물 접촉각은 약 110°이었다. 약 3 psi 압력에서 약 20,000번의 주기로, 퀄리티 악세서리스(Quality Accessories Inc, 인디아나주 먼스터)로부터 구입한 상표명 버프-오프(Buff-Off)로 확인되는 렌즈 클리닝 천을 사용하여 렌즈를 문지른 후, 물 접촉각은 약 102°로 감소하였다. 이러한 천 럽(rub) 시험 동안에 어떠한 코팅 박리(delamination)도 발생하지 않았다. 높은 접촉각 및 럽 시험 후에 박리가 발생하지 않은 점은 이 코팅이 매우 우수한 내마모성을 갖는다는 것을 나타낸다.
실시예 15. 안구용 렌즈 상의 소수성 층을 갖는 5층 AR 코팅
본 실시예에서는, 통상적인 스핀 코팅 공정을 이용하여 코팅 조성물들을 연속적으로 도포하여 폴리카르보네이트(PC) 안구용 렌즈의 볼록 표면 및 오목 표면 모두 위에 5층 AR 코팅을 형성하였다. 스트라툼 렌즈 코팅 시스템을 본 실시예에서 사용하였다. PC 렌즈는 상표명 에어웨어로 에실러로부터 구입하였다. 구입한 렌즈는 양 표면 모두 위에 경질코트를 가지고 있었다. 제1 AR 층을 도포하기 전에, 렌즈를 깨끗한 실내용 천 위에 약 1 ml의 에탄올을 분배하고 나서, 이 천으로 렌즈의 양 표면을 닦음으로써 클리닝하였다. 그 후, 렌즈를 압축 공기를 분사하여 건조시켰다.
먼저, 렌즈의 볼록 표면을 하기 설명하는 공정을 이용하여 5층 AR 코팅으로 코팅하였다. 그 후, 이 공정을 렌즈의 오목 표면에 대해 반복하였다.
제1 AR 층을 실시예 4에서 제조한 HT1 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈의 볼록 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 2,800 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
제2 AR 층은 실시예 7에서 제조한 LU 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 층을 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 경화시켰다.
실시예 6에서 제조한 HT3 조성물을 이용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제3 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 1,400 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
실시예 7에서 제조한 LU 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제4 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 부분적으로 경화시키고 나서, 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 추가로 경화시켰다.
실시예 8에서 제조한 DMP 11 조성물을 사용하여 렌즈의 볼록 표면 상에 제5 AR 층을 도포하였다. 액체 조성물을 약 20초의 시간 동안 렌즈 표면 상에 0.5 ml 내지 1 ml 범위의 용액을 수동으로 분배함으로써 도포하는 동안, 렌즈는 약 3,500 rpm의 스핀 속도로 회전시켰다. 층을 질소로 약 15초 동안 챔버를 먼저 퍼징하고 나서, 약 20초 동안 렌즈를 UV 방사선에 노출시킴으로써 스핀 코터 중에서 경화시켰다.
제5 AR 층을 도포한 후, 렌즈를 스핀 코터로부터 제거하고, 깨끗한 실내용 천 위에 약 1 ml의 에탄올을 분배하고 나서, 이 천으로 렌즈의 오목 표면을 닦음으로써 오목 표면을 클리닝하였다. 그 후, 렌즈를 압축 공기를 분사하여 건조시켰다. 마지막으로, 동일한 도포 공정을 반복하여 유사한 5층 AR 코팅으로 렌즈의 오목 표면을 코팅하였다.
렌즈의 한 표면에 대해 이러한 5층 AR 코팅을 형성하는 가공 시간은 7분 미만이었다.
마지막으로, 실시예 11에서 제조된 소수성 코팅 조성물을 이용하여 소수성 층을 2개의 5층 AR 코팅들의 제5 층 상에 도포하였다. 액체 조성물을 약 10초의 시간 동안 렌즈를 조성물 내로 수동으로 침지시킴으로써 렌즈 표면에 도포하였다. 이 층을 히트 건을 사용하여 약 1분 내에 약 130℃에서 경화시켰다.
AR 코팅을 광학적 특성 및 기계적 특성에 대해 시험하였다. 도 4에서 보여지는 바와 같이, 본 코팅은 우수한 광학적 특성을 가졌다. 뿐만 아니라, 베이스 박막두께측정기를 사용하여 코팅을 분석하여, 각 층의 굴절률을 결정하였다. 조성물 HT1을 사용하여 도포된 제1 층은 측정된 굴절률이 약 1.96이고; 조성물 LU를 사용하여 도포된 제2 층은 측정된 굴절률이 약 1.50이고, 조성물 HT3을 사용하여 도포된 제3 층은 측정된 굴절률이 약 2.05이고, 조성물 LU를 사용하여 도포된 제4 층의 측정된 굴절률은 약 1.50이었으며, 조성물 DMP 11을 사용하여 도포된 제5 층의 측정된 굴절률은 약 1.53이었다.
소수성 층의 도포 전후 모두에 있어서, 본 실시예의 AR-코팅된 렌즈는 크로스해치 테이프-접착 시험을 통과하였다. 소수성 층을 도포한 후의 물 접촉각은 약 110°로 측정되었다. 약 3 psi 압력에서의 20,000번 주기의 천 럽 시험 후에 어떠한 코팅 박리도 발생하지 않았다. 코팅된 렌즈는 또한, 약 24시간 동안 약 65℃의 오븐 중에서 약 95%의 상대 습도 하에 렌즈를 처리한 후 크로스해치 테이프-접착 시험을 통과하였다. 이러한 모든 시험들은 소수성 층을 갖는 본 AR 코팅이 매우 우수한 광학적 및 기계적 특성을 가진다는 것을 나타낸다.
실시예 16. 플랫 패널 상의 4층 AR 코팅
본 실시예에서는, 플랫 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 패널의 양 표면 모두를 하기와 같이 4층 AR 코팅으로 코팅하였다. 통상적인 딥 코팅 공정을 이용하여 코팅 조성물들을 연속적으로 패널 상에 도포하였다. PMMA 패널은 상표명 아크릴라이트(Acrylite)로 사이로(Cyro Corporation, 조지아주 메이콘)로부터 구입하였다. 패널 두께는 약 2 mm이고, 크기는 약 20 cm x 약 18 cm이었다. PMMA 패널의 양 표면 모두를 레드 스폿에 의해 제조된 UVB510R6 베이스코트로 먼저 딥 코팅하여 두께를 약 4.5 마이크로미터로 하였다.
그 후, 실시예 3에서 제조한 HT1 조성물을 사용하여 제1 AR 층을 패널 상에 도포하였다. 온도는 약 23℃이고, 상대 습도는 약 60%가 되도록 딥 코팅 챔버를 조절하였다. 패널을 약 1 cm/초의 속도로 HT1 조성물 내로 낮추고, 10초 동안 잠기도록 유지시켰다. 그 후, 패널을 약 0.2 cm/초의 속도로 딥 코팅 탱크로부터 회수하였다. 마지막으로, 층을 약 10분 동안 약 100℃에서 오븐 중에 경화시켰다.
실시예 9에서 제조한 LS2 조성물을 사용하여 제2 AR 층을 이 패널 상에 도포하였다. 온도는 약 23℃이고, 상대 습도는 약 25%가 되도록 딥 코팅 챔버를 조절하였다. 패널을 약 1 cm/초의 속도로 LS2 조성물 내로 낮추고, 10초 동안 잠기도록 유지시켰다. 그 후, 패널을 약 0.11 cm/초의 속도로 딥 코팅 탱크로부터 회수하였다. 마지막으로, 층을 약 15분 동안 약 100℃에서 오븐 중에 경화시켰다.
실시예 5에서 제조한 HT3 조성물을 사용하여 제3 AR 층을 이 패널 상에 도포하였다. 온도는 약 23℃이고, 상대 습도는 약 60%가 되도록 딥 코팅 챔버를 조절하였다. 패널을 약 1 cm/초의 속도로 HT3 조성물 내로 낮추고, 약 10초 동안 잠기도록 유지시켰다. 그 후, 패널을 약 0.29 cm/초의 속도로 딥 코팅 탱크로부터 회수하였다. 마지막으로, 층을 히트 건을 사용하여 약 10분 동안 약 100℃에서 경화시켰다.
실시예 10에서 제조한 LS4 조성물을 사용하여 제4 AR 층을 이 패널 상에 도포하였다. 온도는 약 23℃이고, 상대 습도는 약 25%가 되도록 딥 코팅 챔버를 조절하였다. 패널을 약 1 cm/초의 속도로 LS4 조성물 내로 낮추고, 10초 동안 잠기도록 유지시켰다. 그 후, 패널을 약 0.21 cm/초의 속도로 딥 코팅 탱크로부터 회수하였다. 층은 두 단계로 경화시켰다. 먼저, 층을 약 5분 동안 약 100℃에서 오븐 중에 경화시키고, 두 번째로, 층을 약 75% 상대 습도에서 약 20분 동안 약 100℃에서 오븐 중에 추가로 경화시켰다.
도 5에 개략적으로 보여지는 이러한 AR 코팅의 4개의 층들을 형성하는 가공 시간은 80분 미만이었다.
본 실시예의 AR 코팅을 기계적 특성 및 광학적 특성에 대해 시험하였다. 도 6에서 보여지는 바와 같이, 본 코팅은 우수한 광학적 특성을 가졌다. 뿐만 아니라, 코팅을 베이스 박막두께측정기를 사용하여 분석하여 각 층의 굴절률을 결정하였다. 조성물 HT1을 사용하여 도포된 제1 층은 측정된 굴절률이 약 1.95이고; 조성물 LS2를 사용하여 도포된 제2 층은 측정된 굴절률이 약 1.44이고, 조성물 HT3을 사용하여 도포된 제3 층은 측정된 굴절률이 약 1.95이었으며, 조성물 LS4를 사용하여 도포된 제4 층의 측정된 굴절률은 약 1.44이었다. 제조된 AR 코팅은 3M No. 600 접착 테이프를 사용한 크로스해치 접착 시험을 통과하였다.
본 발명의 몇 가지 실시태양들이 상기에서 상세하게 설명되었지만, 당업자들은 다양한 변형법들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 하기 청구항들을 참고로 하여서만 정의된다.

Claims (42)

  1. 제1 코팅 층을 물품 표면 상에 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 도포 단계는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 실리카 입자, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체, 하나 이상의 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 하나 이상의 광개시제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 산, 및 물을 포함하는 제1 코팅 조성물을 물품 표면 상에 분배하고, 분배된 제1 코팅 조성물을 경화시켜 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.60 미만인 제1 코팅 층을 제조하는 것을 포함하는 물품 표면 상에 반사방지 코팅을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 반사방지 코팅을 형성하는 단계는 90분 미만의 시간이 걸리고, 상기 반사방지 코팅은 소정의 광학 특성 및 소정의 접착력 및 내마모성을 갖는 것인 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서, 반사방지 코팅을 형성하는 단계가 30분 미만의 시간이 걸리는 코팅 방법.
  3. 제1항에 있어서, 반사방지 코팅을 형성하는 단계가 10분 미만의 시간이 걸리는 코팅 방법.
  4. 제1항에 있어서, 도포하는 단계 중에 도포되는 제1 코팅 층의 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.55 미만인 코팅 방법.
  5. 제1항에 있어서, 도포하는 단계 중에 도포되는 제1 코팅 층의 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.50 미만인 코팅 방법.
  6. 제1항에 있어서, 반사방지 코팅을 형성하는 단계가 규소 유기금속 화합물을 제외한 하나 이상의 유기금속 화합물, 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 에폭시 관능성 분자와 상용성인 하나 이상의 경화제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 무기산, 및 물을 포함하는 제2 코팅 조성물을 물품 표면 상에 분배하고, 분배된 제2 코팅 조성물을 경화시켜 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.70 초과인 제2 코팅 층을 제조하는 것을 포함하는, 제2 코팅 층을 물품 표면 상에 도포하는 단계를 추가로 포함하는 코팅 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제2 코팅 층의 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.80 초과인 코팅 방법.
  8. 제6항에 있어서, 제2 코팅 층의 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.90 초과인 코팅 방법.
  9. 제6항에 있어서, 제2 코팅 층을 도포하는 단계가 제1 코팅 층을 도포하는 단 계 전에 행해지는 코팅 방법.
  10. 제6항에 있어서, 제2 코팅 층을 도포하는 단계가 제1 코팅 층을 도포하는 단계와 교대되어 4개의 이상의 층들을 갖는 반사방지 코팅을 제조하는 코팅 방법.
  11. 제10항에 있어서, 교대되는 제2 코팅 층을 도포하는 단계 및 제1 코팅 층을 도포하는 단계 중 하나 이상이 분배된 코팅 조성물을 경화하는 단계 전에 상기 분배된 코팅 조성물을 열 처리하는 단계를 포함하는 코팅 방법.
  12. 제1항에 있어서, 반사방지 코팅을 형성하는 단계 전에 물품 표면 상에 경질코트 층을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 코팅 방법.
  13. 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드, 규소 입자, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체, 하나 이상의 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 하나 이상의 광개시제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 산, 및 물을 포함하며,
    상기 구성성분들의 상대량은 코팅 조성물을 물품 표면 상에 분배하고 경화시킬 때 510 nm의 파장에서 약 1.60 미만의 굴절률을 갖도록 조절된 코팅 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드가 (3-아크릴옥시프로필)디메틸메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸디메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)디메틸에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  15. 제13항에 있어서, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 관능성 규소 알콕시드가 (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란인 코팅 조성물.
  16. 제13항에 있어서, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체가 2(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4 부탄디올 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화된 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡시화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 프로폭시화된 글리세릴 트리아크릴레이트, 프로폭시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  17. 제13항에 있어서, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체가 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  18. 제13항에 있어서, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체가 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 트리스(2-히드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트의 혼합물인 코팅 조성물.
  19. 제13항에 있어서, 하나 이상의 광개시제가 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  20. 제13항에 있어서, 하나 이상의 광개시제가 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 및 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온의 혼합물인 코팅 조성물.
  21. 제13항에 있어서, 하나 이상의 용매가 이소프로판올, 에틸 아세테이트, 1-메 톡시 2-프로판올, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  22. 제13항에 있어서, 하나 이상의 용매가 이소프로판올, 에틸 아세테이트, 및 1-메톡시 2-프로판올의 혼합물인 코팅 조성물.
  23. 제13항에 있어서, 하나 이상의 무기산이 염산인 코팅 조성물.
  24. 제13항에 있어서, 코팅 조성물의 구성성분들의 상대량이 조성물을 물품 표면 상에 도포하고 경화시킬 때 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.55 미만이 되도록 조절된 코팅 조성물.
  25. 제13항에 있어서, 코팅 조성물의 구성성분들의 상대량이 조성물을 물품 표면 상에 도포하고 경화시킬 때 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.50 미만이 되도록 조절된 코팅 조성물.
  26. 규소 유기금속 화합물을 제외한 하나 이상의 유기금속 화합물, 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드, 에폭시 관능성 분자와 상용성인 하나 이상의 경화제, 하나 이상의 용매, 하나 이상의 무기산, 및 물을 포함하며,
    상기 구성성분들의 상대량이 코팅 조성물을 물품 표면 상에 분배하고 경화시켰을 때 510 nm의 파장에서 굴절률이 약 1.70 초과가 되도록 조절된 코팅 조성물.
  27. 제26항에 있어서, 하나 이상의 유기금속 화합물이 화학식 R1 xM1(OR2)4-x, R1 yM2(OR2)3-y, R1 zNb(OR2)5-z, 및 이들의 혼합물에 의해 나타내어지는 유기금속 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 식들 중 M1은 Ti, Zr, Ge, 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고,
    M2는 Al, In, 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고,
    R1은 C1-C4 알킬, 비닐, 알릴, 아크릴옥시, 에폭시드, 및 아미노 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 관능기이고,
    R2는 C1-C4 알킬 기이고,
    x는 0, 1, 2 또는 3이고, y는 0, 1 또는 2이며, z는 0, 1, 2, 3 또는 4인 코팅 조성물.
  28. 제26항에 있어서, 하나 이상의 유기금속 화합물이 티탄 이소프로폭시드인 코 팅 조성물.
  29. 제26항에 있어서, 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드가 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란, (3-글리시독시프로필)디메틸에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, 글리시독시메틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-시아노프로필트리메톡시실란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  30. 제26항에 있어서, 하나 이상의 에폭시 관능성 규소 알콕시드가 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란인 코팅 조성물.
  31. 제26항에 있어서, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드가 화학식 (OFG)w-Si-(OR3)4-w에 의해 나타내어지고, 상기 식 중 OFG는 유기관능기이고, OR3은 가수분해가능한 알콕시기이고, R3은 알킬이며, w는 0, 1, 2 또는 3인 코팅 조성물.
  32. 제26항에 있어서, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드는 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  33. 제26항에 있어서, 하나 이상의 비-에폭시 관능성 규소 알콕시드가 테트라에톡시실란 및 테트라메톡시실란의 혼합물인 코팅 조성물.
  34. 제26항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 무수물, 카르복실산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  35. 제26항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 아세트산 무수물, 아크릴산 무수물, 시클릭 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 메타크릴산 무수물, 프로피온산 무수물, 아세트산, 아크릴산, 포름산, 푸마르산, 이타콘산, 말레산, 메타크릴산, 프로피온산, 메틸렌숙신산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  36. 제26항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 헥사히드로프탈산 무수물인 코팅 조성물.
  37. 제26항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 메틸렌숙신산인 코팅 조성물.
  38. 제26항에 있어서, 하나 이상의 용매가 에탄올, 1-메톡시 2-프로판올, 및 이 들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 코팅 조성물.
  39. 제26항에 있어서, 하나 이상의 용매가 에탄올 및 1-메톡시 2-프로판올의 혼합물인 코팅 조성물.
  40. 제26항에 있어서, 하나 이상의 무기산이 염산인 코팅 조성물.
  41. 제26항에 있어서, 코팅 조성물의 구성성분들의 상대량이 조성물을 물품 표면 상에 분배하고 경화시킬 때 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.80 초과가 되도록 조절된 코팅 조성물.
  42. 제26항에 있어서, 코팅 조성물의 구성성분들의 상대량이 조성물을 물품 표면 상에 분배하고 경화시킬 때 굴절률이 510 nm의 파장에서 약 1.90 초과가 되도록 조절된 코팅 조성물.
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