KR20080054806A - 방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법 - Google Patents

방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따른 방현성 하드코팅 시트는 기재층; 기재층의 일면에 형성되는 하드코팅층; 및 하드코팅층 상에 형성되는 방현코팅층을 포함한다. 또한, 방현성 하드코팅 시트의 제조방법은 (a) 기재층 상에 하드코팅용 조성물을 코팅하여 하드코팅층을 형성하는 단계;(b) 하드코팅층을 건조시키는 단계;(c) 건조된 하드코팅층 상에 방현코팅용 조성물을 도포하여 방현코팅층을 형성하는 단계; 및 (d) 방현코팅층을 건조시키는 단계를 포함한다.
방현, 하드코팅, 다층, 스프레이, 방현코팅

Description

방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법{Anti-glare hard coating sheet and method for manufacturing the same}
도 1은 종래의 방현성 하드코팅 시트를 나타내는 단면도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트(20,21)를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트(20)의 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 각 공정단계별에 따른 공정단면을 나타내는 공정단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 기재층 210: 하드코팅층
220: 방현코팅층
본 발명은 방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명 기재층 상에 하드코팅층과 방현코팅층을 순차적으로 적층하고 방현코팅층에만 무기필러를 분포하도록 함으로써 소량의 무기필러만으로도 방현효과를 최대화할 수 있는 방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 CRT나 최근의 TFT-LCD, PCD 등과 같은 평판디스플레이에서는 화면에 외부로부터 광이 입사되고, 이 광이 반사되어서 눈부심 또는 번쩍임 등이 발생하여 표시화상을 보기 어렵게 할 수 있으며, 특히 최근, 디스플레이의 대형화에 따라서 상기 문제를 해결하는 것이 더욱 중요한 과제로 되고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 지금까지 여러 가지의 디스플레이에 대해서, 다양한 방현 처리가 행해지고 있다.
그 하나로서, 예를 들면 액정표시장치에 있어서의 편광판에 사용되는 하드코팅필름이나 각종 디스플레이 보호용 하드코팅필름 등에 대해서, 그 표면을 조면화하는 방현처리가 실시되고 있다.
이 하드코팅필름의 방현처리방법은, 일반적으로 (1) 하드코팅층을 형성하기 위한 경화 시에 물리적 방법에 의해 표면을 조면화 하는 방법과, (2) 하드코팅층 형성용의 하드코팅제에 필러(filler)를 혼입하는 방법으로 크게 나눌 수 있다.
이들 두 개의 방법 중에서, 후자의 하드코팅제에 필러를 혼입하는 방법이 주류이다.
도 1은 종래의 방현성 하드코팅 시트를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 방현성 하드코팅 시트는 기재층(100)과 방현성 하드코팅층(110)을 포함한다.
이때, 방현성 하드코팅층(110)은 일반적으로 디스플레이 소자의 최외곽에 배치되어 외부충격으로부터 소자를 보호하는 보호막역할(하드코팅)과 외부 빛의 반사를 방지하기 위한 방현막역할을 동시에 수행하게 된다.
따라서, 보호막역할을 수행하기 위해서는 일정 이상의 두께를 확보하여야 하고, 방현막 역할을 위해서는 방현을 위해 사용되는 필러들이 최외곽에 배치되어 표면에서 난반사를 시켜주어야 한다.
그런데, 도 1에서 보는 바와 같이 필러들은 일반적으로 그 자체의 무게가 있으므로 중력에 의해 밑부분으로 가라 앉게 될 수 있다.
이러한 문제로 인하여 종래에는 필러의 양을 다량 첨가하여 필러가 방현성 하드코팅층(110) 전체 부피에 걸쳐 존재하도록 해주었다.
그런데, 필러의 첨가량이 많아지게 되면 빛의 투과도가 떨어지게 되는 문제가 있고, 방현성 하드코팅 시트의 두께를 작게 하면 강도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 필러의 사용을 최소화하여 높은 빛의 투과도를 가짐과 동시에 두께를 적정화하여 적정강도를 유지할 수 있는 방현성 하드코팅 시트를 제공하는데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 방현성 하드코팅 시트의 제조방법을 제공하는데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트는 기재층; 기재층의 일면에 형성되는 하드코팅층; 및 하드코팅층 상에 형성되는 방현코팅층을 포함한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트의 제조방법은 (a) 기재층 상에 하드코팅용 조성물을 코팅하여 하도코팅층을 형성하는 단계;(b) 하드코팅층을 건조시키는 단계;(c) 건조된 하드코팅층 상에 방현코팅용 조성물을 도포하여 방현코팅층을 형성하는 단계; 및 (d) 방현코팅층을 건조시키는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 도면에서 층과 막 또는 영역들의 크기 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 막 또는 층이 다른 막 또는 층의 "상에" 형성된다라고 기재된 경우, 상기 어떤 막 또는 층이 상기 다른 막 또는 층의 위에 직접 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 다른 막 또는 층이 개재될 수도 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트(20,21)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트(20)는 기재층(200), 하드코팅층(210), 및 방현코팅층(220)을 포함한다.
기재층(200)은 본 발명의 방현성 하드코팅 시트(20)의 베이스가 되는 필름형태의 부재이다.
기재층(200)으로 사용되는 필름에 대해서는 특별히 제한은 없고, 종래 광학용 하드코팅 시트의 기재로서 사용되는 공지의 플라스틱필름 중에서 적절히 선택해서 이용할 수 있다.
이와 같은 플라스틱 필름으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 등의 폴리에스테르필름, 폴리에틸렌필름, 폴리프로필렌필름, 셀로판, 디아세틸셀룰로오스필름, 트라이세틸셀룰로오스필름, 아세틸셀룰로오스부틸레이트필름, 폴리염화비닐필름, 폴리염화비닐리덴 필름, 폴리비닐알콜필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 폴리스티렌필름, 폴리카보네이트 필름, 폴림메틸렌필름, 폴리술폰필름, 폴리에테르에테르케톤필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리에테르이미드필름, 폴리이미드필름, 불소수지필름, 폴리아미드필름, 아크릴수지필름, 놀보르넨계 수지필름, 시클로올레핀수지필름, 폴리메타메틸아크릴레이트필름, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 필름 등을 들 수 있다.
이들 기재층(200)으로 사용되는 필름은, 투명, 반투명 또는 착색 필름 중 어어도 되며, 용도에 따라서 적절히 선택하여 사용한다.
예컨대, 액정표시소자의 보호용으로서 이용하는 경우에는, 무색 투명의 필름이 매우 적합하다.
바람직하게는, 투명재질의 폴리카보네이트(PC), 폴리메타메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 중 선택되는 하나의 고분자 수지를 이용하여 제조된다.
기재층(200)의 두께는 특별히 제한은 없고, 상황에 따라서 적절히 선정되지만, 통상 15~200㎛, 바람직하게는 30~200㎛의 범위이다.
또, 기재층(200)은 그 표면에 형성되는 층과의 밀착성을 향상시키기 위한 목적에서, 한쪽 또는 양면에, 산화법이나 요철화법 등에 의해 표면처리를 해줄 수 있다.
산화법으로는, 예를 들면 코로나방전처리, 크롬산처리(습식), 화염처리, 열풍처리, 오존-자외선 처리 등을 들 수 있고, 요철화법으로는, 예를 들면, 모래분사법, 용체저리법 등을 들 수 있다.
상기의 표면처리법은 기재층(200)에 사용되는 필름의 종류에 따라서 적절히 선택되지만, 일반적으로는 코로나방전처리법이 효과 및 조작성 등의 측면에서 바람직하다.
하드코팅층(210)은 방현성 하드코팅 시트(20)에 일정한 강도를 부여해주기 위한 투명한 성질을 가진 층으로서 기재층(200)의 일면에 형성되어 있다.
하드코팅층(210)은 무기필러(inorganic filler)를 포함하지 않으며, 바인더 수지로서 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴화합물과 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴화합물이 사용되는 것을 특징으로 한다.
하드코팅층(210)의 두께는 0.5~20㎛, 두께와 투과율 기타 제품의 요구두께 등을 감안했을 때 바람직하게는 0.7~10㎛이다.
하드코팅층(210)이 상기와 같은 두께를 가져야 하는 이유는 두께가 0.5㎛ 미만에서는 하드코팅층(210)의 내찰상성이 충분히 발휘되지 않을 우려가 있고, 또 20㎛를 초과하면 60ㅀ그로스치가 높아질 우려가 있기 때문이다.
따라서, 내찰상성 및 60ㅀ그로스치의 밸런스 측면에서 하드코팅층(210)의 바람직한 두께는 0.7~10㎛의 범위이며, 특히 2~8㎛의 범위가 매우 적합하다.
방현코팅층(220)은 기재층(200)의 타면 또는 하드코팅층(210) 상에 형성될 수 있는데, 도 2b는 전자를 도 2a는 전자의 경우를 나타내고 있다.
방현코팅층(220)은 무기필러를 포함하고 있는데, 이때 사용되는 무기필러로는 20~100nm의 입도(particle size)를 가지는 실리카(silica)입자를 사용하는 것이 바람직하다.
실리카 입자를 사용하는 이유는 얻어진 방현코팅층(220)의 백색도를 낮게 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 무기필러를 사용할 경우 생기는 경도의 저하가 적기 때문이다.
방현코팅층(220)에서는 바인더수지로서 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴 화합물과 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 화합물이 사용되는 것을 특징으로 한다.
다만, 이때 전체적으로 방현코팅층(220) 내부에는 잔여용매, 광개시제, 기타 첨가제 등이 존재할 수 있으나, 전체 방현코팅층(220)에서 무기필러가 차지하는 비중은 1~10wt% 의 범위이어야 한다.
또한, 방현코팅층(220)의 두께는 0.3~15㎛, 바람직하게는 1~10㎛의 범위로 해주는 것이 상기에서 설명한 내찰상성 및 60ㅀ그로스치의 밸런스 측면에서 유리하다.상기 방현코팅층(220)의 표면은 무기필러에 의해 생기는 일정한 거칠기(roughness)가 부여될 수도 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트(20,21)는 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 이하에 표시되는 광학적 특성 및 경도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 방현성 하드코팅 시트에 있어서는, 헤이즈치 및 60ㅀ그로스치가 방현성의 지표로 되며, 헤이즈치는 2% 이상이 바람직하고, 또 60ㅀ그로스치는 130이하가 바람직하다.
헤이즈치가 2% 미만에서는 충분한 방현성이 발현되기 어렵고, 또 60ㅀ그로스치가 130을 초과하면 표면광택도가 커서(광의 반사가 큼), 방현성에 악영향을 미칠 우려가 있다.
다만, 헤이즈치가 지나치게 높으면 광투과성이 나빠져서, 바람직하지 않다. 또, 투과선명도의 합계치는 100 이상이 바람직하다.
이 투과선명도의 합계치는 표시화질, 즉 시인성의 지표로 되며, 이 값이 100미만에서는 충분히 양호한 표시화질(시인성)을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명의 방현성 하드코팅 시트(20, 21)의 전체 광선투과율은 88% 이상이 바람직하고, 88% 미만에서는 투명성이 불충분하게 될 우려가 있다.
종합컨대, 본 발명의 방현성 하드코팅 시트에 있어서 방현성, 표시화질(시인성), 광투과성, 투명성 등의 밸런스의 면에서, 헤이즈치는 바람직하게 3~80%, 투과선명도의 합계치는 바람직하게 130 이상, 전체 광선투과율은 바람직하게 90% 이상이다.
또한, 본 발명의 방현성 하드코팅 시트(20, 21)에 있어서, 필요에 따라서, 상기 방현코팅층(220)의 표면에, 반사방지성을 부여시키는 등의 목적에서 반사방지층, 예를 들면 실록산계 피막, 불소계 피막 등을 더 형성할 수도 있다.
이 경우 상기 반사방지층의 두께는 0.05~1㎛ 정도가 적당하다.
이 반사방지층을 형성함으로써, 태양광, 형광등 등에 의한 반사로부터 생기는 화면의 힐레이션 현상이 해소될 수 있으며, 또 표면의 반사율을 억제함으로써, 전체 광선투과율이 상승되고, 투명성이 향상된다. 또한, 반사방지층의 종류에 따라 서는 대전방지성의 향상을 도모할 수도 있다.
이하에서는 상기에서 설명한 다층구조의 방현성 하드코팅 시트(20)의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
다만, 하기 방현성 하드코팅 시트의 제조방법을 설명함에 있어서 상기 도 2과 같은 참조부호는 동일부재를 나타낸다. 따라서, 이들의 해석에 있어서는 상기 도 2에 대한 설명을 참조할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트(20)의 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3의 각 공정단계별에 따른 공정단면을 나타내는 공정단면도들이다.
본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트를 제조하기 위해서는, 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 기재층(200)의 일면에 하드코팅용 조성물을 코팅하여 하드코팅층(210)을 형성한다(S310).
이때, 기재층(200)에 대한 설명은 상기 도 2에 있어서의 기재층(200)에 대한 설명 부분을 참조하기로 한다.
하드코팅 조성물은 필러(filler)를 포함하지 않으며, 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴화합물 5~10 wt%, 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴화합물 10~40 wt%, 광개시제 1~5 wt%, 레벨링제 2~5 wt%와 잔여 용매를 포함한다.
코팅방법으로는 플로우 코팅(flow coating), 딥코팅(dip coating), 롤러코팅(roller coating)의 방법으로 실시하며, 그 외 바 코팅법, 나이프 코팅법, 블레이드 코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법 등을 이용할 수도 있다.
본 발명에서는 상기 코팅방법 중 플로우 코팅방법을 이용하였는데, 구체적으로 기재층(200)을 10mm의 직경을 가진 노즐에 수직방향으로 이동시키면서 기재층(200) 일면 전체에 균일한 두께를 가지도록 코팅해 주고, 이때 코팅온도는 20~30℃, 습도는 10~40%를 유지하였다.
이와 같이 코팅된 하드코팅층(210)을 열풍건조기를 이용하여 50~80℃의 온도에서 5~10분간 건조시켜 하드코팅층(210) 내부의 용매의 적어도 90% 이상을 휘발시켜줌으로써, 하드코팅층(210)을 경화(hardening) 시켜 준다(S320).
그 결과 도 4b에 도시된 바와 같이 용매의 대부분이 휘발되어 하드코팅층(210)의 체적과 높이는 모두 감소하게 된다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이 하드코팅층(210) 상에 방현코팅 조성물을 도포하여 방현코팅층(220)을 형성한다(S330).
다만, 이때 방현코팅층(220)은 하드코팅층(210) 상이 아닌 기재층(200)의 타면에 형성할 수도 있다.
이때 사용되는 방현코팅용 조성물은 무기 필러 1~10 wt%, 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴화합물 5~10 wt%, 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴화합물 10~40 wt%, 광개시제 1~5 wt%, 레벨링제 2~5 wt%와 잔여 용매를 포함한다.
무기 필러로는 20~100㎚의 입도를 가지는 실리카 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴화합물은 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴화합물과 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴화합물을 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 1 종의 아크릴화합물만을 사용할 경우 경화속도, 경도특성 조절이 어렵기 때문이다.
즉, 4개의 관능기 이상을 가진 아크릴화합물은 고속 경화 및 고경도의 특성을 얻을 수 있으나, 내충격성이 약하고, 코팅막의 박리가 쉽게 이루어지는 단점이 있고, 2개의 관능기를 가진 아크릴화합물을 사용할 경우 경화속도가 느리고, 경화는 약하나 내충격성이 좋고, 박리가 쉽게 일어나지 않는 장점이 있다.
광개시제로는 통상적으로 널리 알려져 있는 벤조페논계를 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 광개시제로서 사용될 수 있는 다른 광개시제를 사용하여도 무방하다.
광개시제의 함량에 따라 반응성이 달라지고 제품의 전기적 특성, 내마모특성이 달라지므로, 이러한 광개시제와 아크릴 화합물과의 반응비를 조절함으로써 미반응 광개시제가 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다.
레벨링제는 코팅의 흐름성, 균일한 레벨링성을 가지기 위해 첨가되는 것으로 본 발명에서는 불소계화합물이 레벨링제로 첨가되었으나, 통상적으로 레벨링제로 사용될 수 있는 것이면 모두 사용 가능하며 이에 한정하지 아니한다.
용매는 저비점을 가진 용매일 경우 흐름성이 좋고 건조속도가 빠르나 코팅 후 용매의 휘발로 인하여 바인더의 상분리가 발생되어 코팅시작면과 끝면과의 물성차이를 야기하게 되고, 고비점 용매일 경우 흐름성은 떨어지고, 건조속도도 느리고, 용매의 휘발이 느리고 점도가 높아 코팅면의 균일한 물성을 확보할 수 있으나, 무기필러와의 상용성 문제로 무기필러의 불균일한 분산을 야기할 우려가 있다.
따라서, 이와 같은 점을 고려하여 본 발명에서 사용되는 용매는 저비점과 고 비점을 가진 용매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 성분을 가진 방현코팅용 조성물은 하드코팅층(210) 상에 또는 기재층(200)의 타면에 스프레이(spray) 분사방식에 의해 코팅된다.
스프레이 분사방식에 의한 코팅은 대면적을 균일한 두께로 코팅하는 것이 가능하고, 조성물의 낭비가 줄어들어 생산효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
스프레이 분사코팅을 수행함에 있어서 실리카 입자의 침전 또는 응집을 방지하기 위하여 공급펌프 내에서 교반기(stirrer)를 이용하여 500rpm 이하로 저속 교반시켜주면서, 동시에 초음파(ultrasonic)기를 이용하여 분산성이 잘 유지될 수 있도록 해준다.
다음으로, 방현코팅층(220)을 건조시켜 준다(S340).
이때, 방현코팅층(220)의 건조단계는 크게 두단계의 건조공정으로 이루어지는데, 먼저 200~500mJ/cm3의 광량을 가지는 자외선(UV)을 약 2~10분간 조사하여 심부(deep site)를 경화시켜준다.
이때 자외선은 고압수은램프, 휴전H램프, 크세논램프 등으로 얻을 수 있다. 다만, 자외선 대신에 전자선 가속기에서 나오는 전자선을 이용할 수도 있는데 이때의 조사랑은 100~400kV로 해주게 된다.
이때, 방현코팅층(220)은 자외선을 조사받게 되면 광개시제가 자유래디컬을 형성하게 되고, 자유래디컬이 관능기의 아크릴모노머의 2중결합이 깨지면서 가교반응이 일어나게 되어 경화되는 메카니즘으로 경화된다.
또한, 전자선을 사용하는 경우엔 광경화제를 첨가하지 않더라도 경화막을 얻을 수 있다.
그 후, 약 50~80℃의 온도에서 5초 ~ 10분간 열풍 건조해 줌으로써 방현코팅층(220)의 표면을 건조시켜 준다.
열풍 건조시에는 방현코팅층(220)에 잔류하는 용매가 휘발되면서 주로 표면부의 건조가 이루어지게 된다.
상기와 같은 방법에 의한 방현성 하드코팅 시트를 제조하게 될 경우 기재층(200)을 중심으로 하드코팅층(210)이 존재하게 되고, 하드코팅층(210) 상에 무기필러를 포함하고 있는 방현코팅층(220)을 형성할 수 있게 되는데, 그 결과 무기필러의 분포가 시트의 표면에 집중될 수 있어 적은 양의 무기필러로도 충분한 방현효과를 얻을 수 있게 되고, 또한 하드코팅층을 별도로 형성하여 줌으로써 내충격성에 관련되는 충분한 경도를 얻을 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 방현성 하드코팅 시트에 의할 경우 광학적 성질 및 기계적 성질이 매우 우수하다는 것을 구체적인 실시예들을 들어 설명한다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
1. 조성물의 구체적 구성 성분
(1) 하드코팅용 조성물
광개시제는 Irg #184(1-하이드록시 시클로헥실페닐케톤의 혼합물; 시바가이 기사), 아크릴화합물로는 다관능기로 DPHA(디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(6관능))와 PETA(펜타에리트리올 트리아크릴레이트(3관능), 올리고머로 EB1290(알리파틱 우레탄아크릴레이트계(6관능, 분자량 1,000)(SK cytec사), 레벨링제로 비이온계 폴리아크릴공중합체인 BYK-380(BYK사), 안정제로 산성그룹을 가지는 고분자염으로 Disperbyk-106(BYK사), 용매는 저비점 용매로 에탄올/이소프로판올/메틸셀루솔브/50/20의 혼합용매를 사용한다.
(2) 방현코팅용 조성물
실리카 입자로 AEROSIL R974(Degussa사) 용매는 에탄올/이소프로판올/톨루엔이 30/50/20의 부피비로 혼합되어 있는 혼합용매를 사용하는 것을 제외하고는 상기 하드코팅용 첨가물과 동일한 것을 사용하였다.
상기와 같은 성분들을 이용하여 각 실시예들 및 비교예들에 대한 하드코팅용 조성물과 방현코팅용 조성물을 제조하였으며, 그 구체적인 함량은 하기의 표 1, 2와 같다.
2. 구체적인 실시예와 비교예
Figure 112006092444711-PAT00001
Figure 112006092444711-PAT00002
<실시예 1>
상기 표 1의 실시예 1에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 상기 표 2의 실시예 1에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 하드코팅용 조성물은 광개시제를 용매에 완전 용해 시킨 후 아크릴모노머를 투입하고 1시간 교반, 이어 올리고머를 투입후 1시간 교반, 이어 레벨링제를 드롭(Drop) 방법으로 조금씩 첨가 후 동일한 방법으로 안정제를 첨가 후 30분간 교반 한다.
방현코팅용 조성물은 교반기에서 광개시제를 1/3량의 용매에 완전 용해 시킨 후 아크릴모너머를 첨가한 후 다시 30분 교반, 이어 실리카 입자를 30Mesh 필터를 거친 바이브레이터를 이용해 소량씩 첨가한다.
실리카 입자들의 투입이 완료된 후 3000RPM으로 고속으로 30분간 분산을 하고, 2/3량의 용매를 추가로 투입한다. 교반시 초음파분산기를 이용하여 입자의 분산을 유지시킨다.
상기의 방법으로 제조된 하드코팅용 조성물과 방현코팅용 조성물을 폴리메타메틸아크릴레이트 플라스틱 기재에 하드코팅용 조성물을 수직방향 Flow 코팅방법으로 10mm 노즐을 통해 분사하며, 이때 온도는 25℃, 습도 50%를 유지한다.
코팅된 하드코팅층을 열풍건조기를 이용하여 60℃, 5분간 건조후, 방현코팅용 조성물을 0.5mm구경 노즐을 통해 스프레이 분사한다.
이때 노즐의 분사 압력은 1Bar로 한다. 이어 UV Lamp의 광량을 500mJ/cm3으로 3분간 조사한 후 열풍건조기를 이용하여 60℃, 1분간 열경화를 실시하여 방현성 하드코팅 시트를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 표 1의 실시예 2에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 상기 표 2의 실시예 2에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 방현성 하드코팅 시트를 제조하였다.
<실시예 3>
상기 표 1의 실시예 3에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 상기 표 2의 실시예 3에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 방현성 하드코팅 시트를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 표 1의 실시예 1에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 상기 표 2의 비교예 1에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 방현성 하드코팅 시트를 제조하였다.
<비교예 2>
상기 표 1의 실시예 1에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 상기 표 2의 비교예 2에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 방현성 하드코팅 시트를 제조하였다.
<비교예 3>
상기 표 1의 실시예 1에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 상기 표 2의 실시예 1에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하되, 코팅방법에 있어서 하드코팅층과 방현코팅층을 모두 flow 코팅방법으로 코팅을 실시하였다.
<비교예 4>
상기 표 2의 비교예 1에 따라 방현코팅용 조성물을 제조하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 방현성 하드코팅 시트를 제조하되, 다만 하드코팅층은 형성하지 않고 1회의 스프레이 코팅에 의한 방현코팅층만을 형성하였다.
<비교예 5>
상기 표 1의 실시예 1에 의해 하드코팅용 조성물을 제조하였고, 실시예 1과 동일한 방법으로 방현성 하드코팅 시트를 제조하되, 방형코팅층은 형성하지 않고 하드코팅층만 형성하였다.
3. 제조된 방현성 하드코팅 시트의 물성평가
(1) 투과율/반사율: 스펙트럼(DARSA PRO-5000 SYSTEM)을 측정하는 방식으로 평가하였다.
(2) 헤이즈: 탁도계 (NDH-2000)를 이용하여 행하였다.
(3) 광택도: 광택계 (VG-2000)를 이용하여 행하였다.
(4) 연필경도: ASTM D3502(연필경도기 테스터기)를 이용하여 행하였다.
(5) 열가공성: 길이 10cm, 폭 3cm의 시료를 70℃ Heat press를 1분간 행한 후 곡률이 있는 프레스를 압착하고 30분 후 형태 검증하는 방식으로 행하였다.
(6) 내크랙성: -30℃ ~ 80℃온도범위에서, 각 2시간씩 체류하고, 이들 과정을 총 20 cycles 진행한 후 상온 4시간 방치한 후 표면 상태 관찰하는 방법으로 행하였다.
4. 물성평가 결과의 분석
Figure 112006092444711-PAT00003
상기 표 3은 상기의 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 방현성 하드코팅 시트를 상기의 물성평가방법에 의해 물성을 평가한 결과를 나타내는 것이다.
표 3을 참조하면, 상기 실시예 1~3에 의해 제조된 방현성 하드코팅 시트는 광학적 특성 및 기계적 특성에서 모두 우수한 결과를 나타내고 있음을 알 수 있다.
이에 비해 비교예 1의 경우엔 투과율이 실시예들에 비해 낮고 특히 내크랙성이 불량함을 나타내고 있고, 비교예 2의 경우엔 투과도, 내크랙성에 있어서 불량, 비교예 3의 경우엔 광학적 성질 뿐만 아니라 전체적인 기계적 성질에 있어서 불량을 나타내었다.
그리고, 비교예 4의 경우엔 기계적 성질은 보통정도였으나, 광학적 성질이 매우 불량하였고, 마지막으로 비교예 5의 경우엔 광택도가 너무 높아 빛의 반사가 매우 심함을 알 수 있다.
상기의 결과를 종합하여 볼 때, 본 발명에서와 같이 하드코팅층과 방현코팅층을 분리하여 형성하고, 특히 방현코팅층은 스프레이 분사방식에 의해 형성하는 것이 광학적 성질 및 기계적 성질에 있어서 매우 우수한 성질을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 방현성 하드코팅 시트 및 그 제조방법에 의하면 비교적 작은 두께를 가지고도 충분한 정도의 기계적 성질을 가지면서 동시에 상대적으로 적은 양의 무기필러를 사용하고도 충분한 정도의 방현효과를 얻을 수 있어, 전체적으로 우수한 광학적 성질 및 기계적 성질을 가지는 방현성 하드코팅 시트를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 일면에 형성되는 하드코팅층; 및
    상기 하드코팅층 상에 형성되는 무기필러를 함유한 방현코팅층을 포함하는 방현성 하드코팅 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리카보네이트(PC), 폴리메타메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 중 선택되는 하나의 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 두께는 0.5~20㎛인 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방현코팅층의 두께는 0.3~15㎛인 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 필러는 20~100㎚의 입도를 가지는 실리카 입자인 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트.
  6. (a) 기재층 일면에 하드코팅용 조성물을 코팅하여 하드코팅층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 하드코팅층을 건조시키는 단계;
    (c) 건조된 상기 하드코팅층 상에 방현코팅용 조성물을 도포하여 방현코팅층을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 방현코팅층을 건조시키는 단계를 포함하는 방현성 하드코팅 시트의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리카보네이트(PC), 폴리메타메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리 비닐클로라이드(PVC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 중 선택되는 하나의 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하드코팅용 조성물은 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴모노머 5~10 wt%, 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴모노머 10~40 wt%, 광개시제 1~5 wt%, 레벨링제 2~5 wt%와 잔여 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 방현코팅용 조성물은 무기 필러 1~10 wt%, 2~3개의 관능기를 가지는 아크릴모노머 5~10 wt%, 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴모노머 10~40 wt%, 광개시제 1~5 wt%, 레벨링제 2~5 wt%와 잔여 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 방현성 하드코팅 시트의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102093294B1 (ko) * 2018-09-28 2020-03-26 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 광학 필름

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