KR20110130142A - 자외선 경화형 기능성 하드코팅제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 자외선 경화가 가능한 바인더 10.0~50.0중량%, 자외선 경화를 유도하기 위한 광개시제 0.1~10.0중량%, 반사를 방지하여 시인성을 개선하기 위한 비드 형태의 유기 입자 또는 무기 입자, 대전 방지를 위한 전도성 고분자 또는 이온성 대전방지제 1.0~30.0중량%, 상기 바인더, 상기 전도성 고분자 또는 상기 이온성 대전방지제를 분산 또는 용해시키기 위한 용매 30.0~60.0중량%, 방오 특성을 개선하기 위한 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물 0.1~5.0중량% 및 표면 레벨링을 위한 표면조절용 첨가제 0.1~5.0중량%를 포함하며, 상기 유기 또는 무기 입자는 상기 바인더 100중량부에 대하여 0.1~10.0중량부 함유되는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제에 관한 것이다. 본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 플라스틱 기재 등의 광학필름에 코팅하면 반사방지 기능, 방오 특성, 하드성, 대전방지성 등의 다기능을 한 번의 코팅으로 구현할 수 있으며, 고도의 투명성을 유지할 수 있으므로 터치패널 뿐만 아니라 디스플레이 부품의 광학필름용 기능성 코팅제로 여러 분야에 적용할 수 있다.

Description

자외선 경화형 기능성 하드코팅제{Ultraviolet-curable functional hard coating material}
본 발명은 하드코팅제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사방지 기능 및 오염 방지 기능이 우수하며 대전방지성을 갖고 고경도의 하드코팅이 가능한 자외선 경화형 기능성 하드코팅제에 관한 것이다.
최근에 사용되고 있는 모바일 기기나 자동화 기기에는 터치패널이 대부분 탑재된다. 터치패널은 키보드를 이용하지 않고 화면에 나타난 문자나 신호에 손이나 펜 등 외부적인 힘이 가하면 그 위치를 파악하여 특정처리를 하는 화면을 말한다. 이러한 터치패널은 모니터 위에 플라스틱장치를 덧붙여 기능을 발휘하도록 하지만, 이러한 플라스틱 터치패널은 경도가 약하여 스크래치가 생기기 쉬우며, 마찰에 의한 정전기가 발생할 수 있으며, 정전기로 인하여 먼지 등이 부착되어 표면상태가 불량할 수 있다. 이러한 문제를 억제하기 위하여 터치패널에는 표면보호용 필름(Film)이 많이 사용되고 있으며, 하드코팅도 행해지고 있다.
하지만 단순한 하드코팅만으로는 빛의 반사에 의한 시인성 저하나 지문 및 먼지 부착 등에 의한 오염 등의 문제를 해결하기 어렵기 때문에, 하드 코팅 기능에 대전 방지 기능을 부여하거나 난반사 기능을 추가하여 2가지의 기능을 갖는 코팅제에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 이 또한 표면 오염에 대한 방오 특성이 약하므로 이러한 코팅제 위에 별도로 한 층의 코팅층을 추가하여 보완하려는 연구도 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 2회 또는 3회 코팅하는 문제점을 해결하기 위해 기존 하드코팅 기능에 반사방지 효과를 부여하여 시인성이 뛰어나고 지문에 의한 오염 방지 기능이 우수하며 대전방지로 인한 정전기 발생 억제 및 먼지 부착 방지 기능을 갖고 고경도의 하드코팅이 가능한 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제공함에 있다.
본 발명은, 자외선 경화가 가능한 바인더 10.0~50.0중량%, 자외선 경화를 유도하기 위한 광개시제 0.1~10.0중량%, 반사를 방지하여 시인성을 개선하기 위한 비드 형태의 유기 입자 또는 무기 입자, 대전 방지를 위한 전도성 고분자 또는 이온성 대전방지제 1.0~30.0중량%, 상기 바인더, 상기 전도성 고분자 또는 상기 이온성 대전방지제를 분산 또는 용해시키기 위한 용매 30.0~60.0중량%, 방오 특성을 개선하기 위한 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물 0.1~5.0중량% 및 표면 레벨링을 위한 표면조절용 첨가제 0.1~5.0중량%를 포함하며, 상기 유기 또는 무기 입자는 상기 바인더 100중량부에 대하여 0.1~10.0중량부 함유되는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제공한다.
상기 바인더는, 우레탄 아크릴레이트계, 실리콘 아크릴레이트계, 에폭시 아크릴레이트계, 폴리에스터 아크릴레이트계, 멜라민 아크릴레이트계 및 실리카-아크릴 하이브리드 중에서 선택된 1종 이상의 올리고머로 이루어지거나, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 1,6헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 스티렌 및 N-비닐피롤리돈 중에서 선택된 1종 이상의 모노머로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 유기 입자는, 입자 크기가 1~30㎛ 범위이고, 구상 비드 형태의 폴리우레탄, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 또는 우레탄아크릴레이트를 포함하는 유기 고분자로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 무기 입자는, 입자 크기가 1~30㎛ 범위이고, 구상 비드 형태의 소수성 실리카로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 광개시제는, α- 하이드록시사이클로헥실페닐메타논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 하이드록시디메틸아세토페논 및 벤조페논 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 전도성 고분자는 폴리 아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리에틸렌디옥시티오펜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 이온성 대전방지제는 트리노르말부틸메틸암모늄비스트리플로우르메탄설포닐이미드, 알킬이미다졸리움, 알킬포스포늄, N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리움 또는 그 유도체로 이루어진 양이온, 브로마이드 또는 헥사플로로포스페이트를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 자외선 경화형 기능성 하드코팅제는 터치패널이나 디스플레이용 부품과 같은 광학필름에 적용되는 기능성 코팅제로서 기존의 하드코팅제에 분산성이 우수한 유기 또는 무기 입자를 함유하고, 내구성이 우수한 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물을 함유하며, 대전 방지를 위한 전도성 고분자 또는 이온성 대전방지제를 함유함으로써, 한번의 코팅으로 반사방지 기능, 방오 특성, 대전방지성 및 하드성을 동시에 구현할 수 있다.
또한, 터치패널이나 디스플레이용 광학필름에 부합하는 고도의 투명성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 플라스틱 기재에 코팅할 경우, 부착성이 우수할 뿐만 아니라 항온항습성 및 내열성도 우수한 장점이 있다.
또한, 1회 코팅을 통한 공정의 단순화와 다기능화를 동시에 구현할 수 있으므로 원가절감을 통해 기존 제품 대비 가격경쟁력을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제는, 자외선 경화가 가능한 바인더 10.0~50.0중량%, 자외선 경화를 유도하기 위한 광개시제 0.1~10.0중량%, 반사를 방지하여 시인성을 개선하기 위한 비드 형태의 유기 입자 또는 무기 입자, 대전 방지를 위한 전도성 고분자 또는 이온성 대전방지제 1.0~30.0중량%, 상기 바인더, 상기 전도성 고분자 또는 상기 이온성 대전방지제를 분산 또는 용해시키기 위한 용매 30.0~60.0중량%, 방오 특성을 개선하기 위한 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물 0.1~5.0중량% 및 표면 레벨링을 위한 표면조절용 첨가제 0.1~5.0중량%를 포함한다. 상기 유기 또는 무기 입자는 상기 바인더 100중량부에 대하여 0.1~10.0중량부 함유되는 것이 바람직하다.
자외선 경화가 가능한 바인더로는, 우레탄 아크릴레이트계, 에폭시 아크릴레이트계, 실리콘 아크릴레이트계, 폴리에스터 아크릴레이트계, 멜라민 아크릴레이트계 또는 실리카-아크릴 하이브리드계 등의 올리고머를 사용하거나, 대전방지제나 유기 또는 무기 입자 등의 화합물과의 상용성을 고려하여 1~6개의 관능기를 갖는 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 모노머는 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 1,6-헥산 디올디아크릴레이트 트리프로필렌글리콜트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 스티렌 및 N-비닐피롤리돈 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
바인더(올리고머나 모노머)에 광개시제를 첨가하게 되면 자외선(UV) 경화가 가능한데, 상기 광개시제로는 α-하이드록시사이크로헥실페닐메타논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1페닐프로판-1-온, 하이드록시메틸아세토페논 및 벤조페논 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 사용한다.
또한, 시인성 확보를 위하여 본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제 내에 1~30 마이크론(㎛) 크기의 유기 또는 무기 입자를 분산시켜 반사 방지성을 구현한다. 상기 무기 입자로는 소수성 실리카를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 유기 입자로는 폴리우레탄(PU), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴(Acrylo nitrile), 우레탄아크릴레이트(Urethane acrylate) 등의 유기 고분자 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 소수성 실리카, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄(PU) 등의 유기 또는 무기 입자는 자외선(UV) 경화형 기능성 하드코팅제 내에서의 분산성을 용이하게 하기 위해 구상(sphere) 비드(bead) 타입을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 또는 무기 입자의 평균 입경은 1~30 마이크론(㎛) 정도의 입자를 사용하며, 보다 바람직하게는 1~10 마이크론(㎛) 사이의 입자를 사용하여 분산시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이와 같이 비드(bead) 형태의 유기 또는 무기 입자를 사용하여 분산시킴으로서 반사방지 효과를 구현할 수 있고, 아울러 코팅 표면에 돌기 형상을 만들어 오염 방지 효과까지 부여할 수 있다.
대전방지를 부여하기 위한 물질로 일반적으로 카본블랙, 4급 암모늄염화합물, 계면활성제 화합물 등이 많이 사용된다. 그러나, 카본블랙의 경우 검은색을 띠거나 검은색 이물을 유발하여 시인성 저하 및 필름의 오염이 우려되고, 4급 암모늄염이나 계면활성제의 경우 소위 블리드 아웃(Bleed out)이라는 현상으로 코팅도막 표면으로 흘러나와 코팅 불량을 일으키거나 대전 성능이 소멸되는 문제점이 있다. 또한, 일정한 대전방지 성능을 발휘하기 위하여 과량 사용할 경우 입자의 분산성을 방해하여 도막의 투명성을 해치는 문제점이 있다. 이와 같은 점을 고려하여 본 발명에서는 입자의 분산성을 방해하지 않도록 하기 위하여 나노(㎚) 사이즈 졸 상태의 전도성 고분자 또는 이온성 대전방지제를 사용하여 고 투명성과 영구 대전성능을 확보한다.
대전 방지를 위한 전도성 고분자의 경우 폴리 아닐린(Polyaniline), 폴리피롤(Polypyrrol), 폴리티오펜(Polythiophene) 및 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylanethioxythiophene) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 이온성 대전방지제로는 트리노르말부틸메틸암모늄비스트리플로우르메탄설포닐이미드(tri-n-butylmethylammonium bis-(trifluoromethanesulfonyl)imide), 알킬이미다졸리움(Alkylimidazolium), 알킬포스포늄(Alkylphosphonium), N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리움 또는 그 유도체 등으로 이루어진 양이온, 브로마이드 또는 헥사플로로포스페이트(Hexafluoro Phosphate) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 바인더의 용해성과, 유기 또는 무기 입자의 분산성을 위해 사용하는 용매로는, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르 등의 에테르류, 또는 이소프로필알콜, 에틸알콜, 부틸알콜 등의 알콜류, 메틸에틸케톤, 아세톤 등의 케톤류 또는 톨루엔 자일렌 등의 방향족류 그 외에도 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 등의 아세테이트류, N-메틸 피롤리돈 등의 아마이드류 등을 포함하거나 이들의 혼합물을 포함하는 것을 사용한다.
통상적으로 오염 방지를 위한 첨가제의 경우 발수/발유 성을 나타낼 수 있는 불소계, 실리콘계, 왁스(WAX) 화합물 등이 사용되고 있는데, 터치패널이나 디스플레이용 광학필름은 항온항습성, 내광성, 내열성 등의 내구성을 갖춰야 하므로 자외선(UV) 경화가 가능한 아크릴계의 불소 화합물을 선택 사용하여 방오 특성 및 내구성을 확보하는 것이 바람직하다. 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물로서 상용화된 것은 다이킨(Daikin)사의 제품명 Optsol DAC 등이 있다.
표면 레벨링을 위한 표면조절용 첨가제로는 상용화되어 시중에서 판매되고 있는 BYK사의 BYK300과 같은 레벨링제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제에는 상기의 구성성분들 외에도 본 발명의 목적에서 벗어나지 않는 범위내에서 소포제 등의 첨가제가 추가적으로 포함될 수 있다.
본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제가 적용가능한 플라스틱 기재로는 투명한 지지체이면 어떠한 것이든지 사용 가능하며, 그 구체적인 예를 들면 디아세틸 셀룰로우스, 트리아세틸 셀룰로오스, 프로피오닐 셀룰로오스, 부틸 셀루로오스, 아세틸 프로피오닐 셀루로오스와 같은 셀루로오스 유도체, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 에폭시 등이 있으며, 바람직하게는 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 주로 사용될 수 있다.
또한, 이러한 플라스틱 기재는 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 85% 이상의 투과율을 갖는 것이 좋다. 투명 플라스틱 기재의 헤이즈는 바람직하게는 4% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하의 범위이고, 굴절율은 1.4~1.7 범위인 것이 바람직하다. 플라스틱 기재의 두께는 50~500 마이크론(㎛)인 적당하며, 더욱 바람직하게는 75 내지 300 마이크론(㎛)이 적당한데, 이 두께에서 필름의 가공성이 좋고 핸들링성이 좋기 때문이다.
또한, 본 발명의 플라스틱 기재는 표면 개질된 것을 사용할 수도 있다. 표면 처리의 이유는 투명 플라스틱 기재 자체로만 사용하는 경우, 코팅액의 도포시 필름의 접착력이 부족하여 도막 탈리 등의 현상이 일어날 수 있으므로 접착력 증진의 목적에서 표면처리를 실시한다.
상기 표면처리는 화학적 처리, 코로나 방전 처리, 기계적 처리, 자외선(UV) 처리, 활성 플라즈마 처리, 글로우 방전 처리 등일 수 있고, 터치패널용으로의 사용을 고려할 때 화학적 처리, 코로나 처리 또는 자외선(UV) 처리가 바람직하다.
본 발명의 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 도포하는 방법으로는 해당 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방식이라면 특별히 제약을 두지 않으며, 플라스틱 기재의 재질 및 형상에 따라 그라비아, 리버스 롤, 리버스 그라비어, 슬롯다이, 스프레이 코팅 등 특별한 방법에 국한되지 않고 통상적으로 사용하는 방법이면 어느 방법이나 사용할 수 있다. 또한 이들 방법을 혼용해서 사용해도 무방하고, 이러한 방식으로 형성된 하드코팅층의 두께는 1~20 마이크론(㎛), 바람직하게는 1~10 마이크론(㎛) 정도가 적당하다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
25중량부의 10관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머(MU9800, 미원상사), 10중량부의 6관능성의 우레탄 아크릴레이트 올리고머(EB-1290, SK-UCB Co. Ltd), 10중량부의 4관능성 아크릴레이트 모노머(PETA, SK-UCB Co. Ltd) 및 5중량부의 2관능성 아크릴레이트 모노머(HDDA, Miwon specialty chemical Co. Ltd)를 20중량부의 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 20중량부의 메틸에틸케톤 및 10중량부의 이소프로필알코올과 함께 혼합하고, 약 30분간 교반하여 바인더 용액을 제조하였다.
상기 바인더 용액을 45g 회수하여 이를 은박지로 감싼 200㎖ 비이커에 옮긴 후에, 반사방지 역할을 하는 비드 타입의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)(선진화학, S50) 유기 입자 0.3g을 호모믹서(Homomixer)에 넣고 4000rpm으로 30분 동안 강하게 분산시켰다.
여기에 방오 특성을 위해 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물 1.5g(Daikin社, Optsol DAC)을 넣고, 광개시제로 α-하이드록시사이클헥실페닐메타논 3.5g(Ciba-Geigy사)을 투입하여 1시간 동안 교반하였다.
다음에, 여기에 폴리에틸렌디옥시티오펜폴리스티렌설퍼네이트(PEDT/PSS)(H.C Starck社, Clevios P)가 1.3중량% 함유된 수용액 12.5g과, 레벨링제 0.1g(BYK社, BYK300), 이소프로필알콜 37.1g을 넣고, 마그네틱스틸러를 사용하여 약 10분간 혼합하여 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제조하였다.
상기 폴리에틸렌디옥시티오펜폴리스티렌설퍼네이트(PEDT/PSS)는 폴리에틸렌디옥시티오펜계 전도성 고분자의 일종이다. 그리고, 상기 이소프로필알콜 및 에틸렌글리콜모노에틸에테르는 상기 전도성 고분자, 광개시제, 바인더를 분산 또는 용해시키기 위한 용매이다. 전도성 고분자 수용액 내의 전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜폴리스티렌설퍼네이트는 수계(水系)에서 안정성 있게 분산되어 있고, 바인더 용액 내의 성분들은 유용성(油溶性)이 강한 것들이기 때문에 전도성 고분자 수용액과 바인더 용액은 서로 잘 섞이지 않는다. 이렇게 전도성 고분자 수용액과 바인더 용액이 서로 잘 섞이지 않게 되면, 하드코팅제의 투명성 및 대전방지 성능이 나빠지기 때문에, 이와 같이 전도성 고분자 수용액과 바인더 용액이 광개시제와 함께 잘 섞이도록 이들을 분산 또는 용해할 수 있는 용매가 필요하다.
<실시예 2>
자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제조하기 위한 다른 실시예로써, 바인더 용액으로서 실시예 1에 제조된 것을 사용하고, 실시예 1에서 제조한 바인더 용액을 45g 회수하여 이를 은박지로 감싼 200㎖ 비이커에 옮긴 후에, 반사방지 역할을 하는 폴리스티렌(PS)(Kolon, SP-5) 입자 0.3g을 호모믹서(Homomixer)에 넣고 실시예 1과 동일하게 균일 분산시켰다.
여기에 방오 특성을 위해 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물 1.5g(Daikin社, Optsol DAC)을 넣고, 광개시제로 α-하이드록시사이클헥실페닐메타논 3.5g(Ciba-Geigy사)을 투입하여 1시간 동안 교반하였다.
다음에, 여기에 폴리에틸렌디옥시티오펜폴리스티렌설퍼네이트(H.C Starck社, Clevios P)가 1.3중량% 함유된 수용액 12.5g과, 레벨링제 0.1g(BYK社, BYK300),이소프로필알콜 37.1g을 넣고, 마그네틱스틸러를 사용하여 약 10분간 혼합하여 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제조하였다.
<실시예 3>
자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제조하기 위한 또 다른 실시예로써, 바인더 용액으로서 실시예 1에 제조된 것을 사용하고, 실시예 1에서 제조한 바인더 용액을 45g 회수하여 이를 은박지로 감싼 200㎖ 비이커에 옮긴 후에, 반사방지 역할을 하는 소수성 실리카(TOSOH Silica corporation, F-220A) 입자 0.3g을 호모믹서에 넣고 실시예 1과 동일하게 균일 분산시켰다.
여기에 방오 특성을 위해 자외선 경화형 아크릴계 불소화합물 1.5g(Daikin社, Optsol DAC)을 넣고, 광개시제로 α-하이드록시사이클헥실페닐메타논 3.5g(Ciba-Geigy사)을 투입하여 1시간 동안 교반하였다.
다음에, 여기에 이온전도성 대전방지제 12.5g(3M, FC-4400), 레벨링제 0.1g(BYK社, BYK300), 이소프로필알콜 37.1g을 넣고, 마그네틱스틸러를 사용하여 약 10분간 혼합하여 자외선 경화형 기능성 하드코팅제를 제조하였다.
실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교예들을 제시하며, 하기의 비교예 1 및 비교예 2는 실시예들과 단순히 비교하기 위하여 제시한 것이고 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
<비교예 1>
바인더 용액으로서 실시예 1에 제조된 것을 사용하고, 실시예 1에서 제조한 바인더 용액을 45g 회수하여 이를 은박지로 감싼 200㎖ 비이커에 옮긴 후에, 반사방지 역할을 하는 무정형 실리카 입자 0.3g(Degussa, Aerosil TT600)을 호모믹서에 넣고 실시예 1과 동일하게 균일 분산시켰다.
여기에 방오 특성을 위해 자외선 경화형 실리콘 첨가제 1.5g(BYK社, BYK-370)을 넣고, 광개시제의 역할을 하는 α-하이드록시사이클헥실페닐메타논 3.5g(Ciba-Geigy사)을 투입하여 1시간 동안 교반하였다.
다음에, 여기에 이온성 대전방지제 12.5g(BYK社, BYK ES-80), 레벨링제 0.1g(BYK社, BYK300), 이소프로필알콜 37.1g을 넣고, 마그네틱스틸러를 사용하여 약 10분간 혼합하여 하드코팅제를 제조하였다.
<비교예 2>
바인더 용액으로서 실시예 1에 제조된 것을 사용하고, 실시예 1에서 제조한 바인더 용액을 45g 회수하여 이를 은박지로 감싼 200㎖ 비이커에 옮긴 후에, 반사방지 역할을 하는 실리카(Degussa, Aeosil 380) 입자 0.3g을 호모믹서에 넣고 실시예 1과 동일하게 균일 분산시켰다.
여기에 방오 특성을 위해 자외선 경화형 실리콘 첨가제 1.5g(BYK社, BYK-370)을 넣고, 광개시제로 α-하이드록시사이클헥실페닐메타논 3.5g(Ciba-Geigy사)을 투입하여 1시간 동안 교반하였다.
다음에, 여기에 이온성 대전방지제(중일유화, Jistat 411 UV) 12.5g, 이소프로필알콜 37.1g을 넣고, 마그네틱스틸러를 사용하여 약 10분간 혼합하여 본 발명에 따른 하드코팅제를 제조하였다.
이하, 상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자외선 경화형 기능성 하드코팅제와 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 하드코팅제의 물성을 비교 평가하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
(1) 코팅막 형성
실시예들 및 비교예들에서 제조된 하드코팅제는 모두 동일한 방법으로 코팅막을 형성시켰다. 바코터로 투명 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(125㎛, KOLON) 필름의 단면에 코팅한 후, 80℃에서 30초 동안 열 건조시켜 코팅제 내의 물과 용매을 완전히 제거하였다. 다음에, 400mJ/㎠ 의 자외선 광량을 하드코팅제가 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름에 조사하여 하드코팅층을 형성하였다.
(2) 광투과율 및 헤이즈(Haze)
분광광도계(NIPPON DENSHOKU, NDH-300)를 이용하여 KSM ISO 13468-1 및 KSM ISO 14782에 의거하여 전광선투과율(Total Transmittance)과 헤이즈(Haze)를 측정하였다.
(3) 표면경도
표면경도는 연필경도 시혐기를 사용하여 KSM ISO 15184에 의거하여 연필경도를 측정하였다
(4) 표면저항 측정
표면저항 측정기(Monroe Electronics, Monroe-272)를 사용하여 10V의 전압으로 ASTM D-257에 의거하여 표면저항을 측정하였다.
(5) 방오성 측정
필름을 5㎝×5㎝의 사이즈로 준비한 후, 접촉각 측정기(KRUSS GmbH Germany, FM40, Easydrop)를 이용하여 물의 접촉각을 측정하였다.
(6) 부착성 측정
부착성 측정은 3M Tape를 이용하여 KSM ISO 2409에 의하여 측정하였다. 부착성 시험 결과는 아래의 표 1과 같이 구분하였다.
구분 표 현
0 절단면이 온전하다, 떨어진 것이 하나도 없다
1 절단면 중간이 작은 덩어리로 떨어진다.
손상부분의 면적이 5% 이내
2 절단면 중간이나 가장자리에 박리가 발생손상부분이 5~15% 이내
3 절단면 도막이 부분적으로 또는 커다란 리본형태의 박리가 발생, 손상부분이 15~35% 이내
4 절단면의 도막이 커다란 리본형태나 완전히 박리가 발생, 손상부분의 면적이 35~65% 이내
5 박리의 발생이 앞의 네가지 구분으로 나눌 수 없는 정도
아래의 표 2에 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 하드코팅제를 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름에 코팅하여 형성한 하드코팅층의 물성을 나타내었다.
구분 코팅도막의 물성 내구성
광투과율
(%)		 헤이즈
(%)		 경도
(H)		 표면저항
(Ω/□)		 방오성
(접촉각)		 부착성 항온항습성
(60℃×90%, 500 hr)		 내열성
(80℃×500hr)
실시예1 91.3 10.2 2H 3.8×1010 99° 0 ◎ ◎
실시예2 91.5 10.5 2H 3.4×1010 98° 0 ◎ ◎
실시예3 90.4 10.6 2H 4.1×1010 98° 0 ◎ ◎
비교예1 85.3 14 2H 1.3×1011 75° 0 × ×
비교예2 85.7 13 2H 1.5×1012 71° 0 × ×
◎: 양호, ×: 불량
상기 표 2의 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 분산성이 우수한 비드 형태의 유기 또는 무기 입자를 사용하고, 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물을 포함하는 하드코팅제를 도포하여 하드코팅층을 형성한 경우 광투과율이 90% 이상으로 높을 뿐 아니라 헤이즈 값이 일정한 상태로 표면경도는 물론 반사방지효과를 부여하여 시인성이 확보되었고, 접촉각도 90° 이상으로 방오성도 우수함을 알 수 있다. 또한 항온항습, 내열 내구성 시험에서도 물성 저하 없이 양호함을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 자외선 경화가 가능한 바인더 10.0~50.0중량%;
    자외선 경화를 유도하기 위한 광개시제 0.1~10.0중량%;
    반사를 방지하여 시인성을 개선하기 위한 비드 형태의 유기 입자 또는 무기 입자;
    대전 방지를 위한 전도성 고분자 또는 이온성 대전방지제 1.0~30.0중량%;
    상기 바인더, 상기 전도성 고분자 또는 상기 이온성 대전방지제를 분산 또는 용해시키기 위한 용매 30.0~60.0중량%;
    방오 특성을 개선하기 위한 자외선 경화형 아크릴계 불소 화합물 0.1~5.0중량%; 및
    표면 레벨링을 위한 표면조절용 첨가제 0.1~5.0중량%를 포함하며,
    상기 유기 또는 무기 입자는 상기 바인더 100중량부에 대하여 0.1~10.0중량부 함유되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더는,
    우레탄 아크릴레이트계, 실리콘 아크릴레이트계, 에폭시 아크릴레이트계, 폴리에스터 아크릴레이트계, 멜라민 아크릴레이트계 및 실리카-아크릴 하이브리드 중에서 선택된 1종 이상의 올리고머로 이루어지거나,
    디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 1,6헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 스티렌 및 N-비닐피롤리돈 중에서 선택된 1종 이상의 모노머로 이루어진 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기 입자는,
    입자 크기가 1~30㎛ 범위이고, 구상 비드 형태의 폴리우레탄, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 또는 우레탄아크릴레이트를 포함하는 유기 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는,
    입자 크기가 1~30㎛ 범위이고, 구상 비드 형태의 소수성 실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광개시제는,
    α- 하이드록시사이클로헥실페닐메타논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 하이드록시디메틸아세토페논 및 벤조페논 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리 아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리에틸렌디옥시티오펜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지고,
    상기 이온성 대전방지제는 트리노르말부틸메틸암모늄비스트리플로우르메탄설포닐이미드, 알킬이미다졸리움, 알킬포스포늄, N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리움 또는 그 유도체로 이루어진 양이온, 브로마이드 또는 헥사플로로포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 기능성 하드코팅제.
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