KR20130013059A - 내지문성 코팅 조성물 및 이를 이용한 피막 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내지문성 코팅 조성물에 관한 것으로, 전자제품의 디스플레이 화면 또는 터치 패널 등의 표면에 지문이 묻더라도 눈에 잘 띄지 않게 하고 내구성 및 슬립성이 우수한 피막을 형성하는 코팅 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 내지문성 코팅 조성물은 알킬기를 포함하는 실란 화합물과 증류수 또는 산(acid)을 혼합하여 이루어진다.

Description

내지문성 코팅 조성물 및 이를 이용한 피막{ANTI-FINGER PRINT COATING COMPOSITION AND FILM USING THE SAME}
본 발명은 내구성이 우수한 내지문성 코팅 조성물 및 이를 이용한 피막에 관한 것이다.
전자제품의 디스플레이부, 예를 들어 TV의 화면, PC나 노트북의 모니터 화면, 휴대폰이나 PDA 등 모바일 기기의 화면 또는 전자제품의 터치패널은 사용자가 손으로 접촉하거나 통화를 하기 위해 얼굴을 대는 경우 지문이나 얼굴의 지방질, 단백질 등의 성분이 그 표면에 부착되어 더러움이 눈에 잘 띄게 되고 보기에도 지저분하게 된다.
이에 따라 발수성, 발유성의 불소를 포함하는 피막을 그 표면에 형성하거나 발수성 실리콘수지 골격을 입히는 방법 등이 도입되고 있다.
그러나 상기 방법들은 지문의 주성분인 지방질의 부착을 방지할 수 있는 것이 아니라 전자제품 등의 표면에 묻은 지문이 쉽게 닦여지는 것이다. 일단 표면에 지문이 묻게 되면 보기에 지저분하게 되고 이를 반복적으로 닦아 내게 되면 코팅 피막의 실사용 수명이 수 개월 정도 밖에 안되는 내구성의 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에 따른 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 피막은 전자제품의 디스플레이부 또는 터치 패널에 지문이 묻어 돋보이는 것을 방지하고, 그 내구성이 우수하여 내지문 성능을 장시간 유지할 수 있는 피막을 형성할 수 있는 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 피막을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 코팅 조성물은 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-]의 화학식 1로 표현되고, 상기 Ra는 수소 및 탄소수 1~3의 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하고, 상기 Rb는 탄소수 5~20의 알킬기, 탄소수 5~20의 알케닐기, 탄소수5~20의 알키닐기, 탄소수 5~20의 아릴기, 탄소수 6~20의 아릴알킬기, 탄소수 5~20의 고리형 알킬기, 탄소수5~20의 헤테로 원자를 포함하는 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것으로 하고, 상기 p는 1~12의 정수인 것으로 하는 R1기 및 (Rc)q의 화학식 2로 표현되고, 상기 Rc는 탄소수 3~20의 고리형 알킬기인 것으로 하고, 상기 q는 1~3의 정수인 것으로 하는 R2기를 포함하는 실란 올리고머를 포함한다.
상기 R1기는 메톡시에톡시운데실기, 메톡시트리글리콜록시-운데실기, 3-메톡시에톡시-4-아세톡시사이클로헥실에틸기, 16-(2-메톡시-에톡시)헥사데실기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 할 수 있다.
상기 R2기는 3-사이클로펜타디에닐프로필기, 다이사이클로-펜틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 할 수 있다.
상기 실란 올리고머는 그 분자량이 100~10000의 값을 갖는 것으로 할 수 있다.
상기 실란 올리고머에 의해 형성되는 피막은 물(H2O)에 대한 접촉각이 60~80도이고 디아이오도메탄(Diiodomethane)에 대한 접촉각이 0~45도인 것으로 할 수 있다.
[RaO-(CH2CH2O)p-Rb-]의 화학식 1로 표현되고, 상기 Ra는 수소 및 탄소수 1~3의 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하고, 상기 Rb는 탄소수 5~20의 알킬기, 탄소수 5~20의 알케닐기, 탄소수5~20의 알키닐기, 탄소수 5~20의 아릴기, 탄소수 6~20의 아릴알킬기, 탄소수 5~20의 고리형 알킬기, 탄소수5~20의 헤테로 원자를 포함하는 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것으로 하고, 상기 p는 1~12의 정수인 것으로 하는 R1기를 포함하는 실란 화합물 45~49.5중량%, (Rc)q의 화학식 2로 표현되고, 상기 Rc는 탄소수 3~20의 고리형 알킬기인 것으로 하고, 상기 q는 1~3의 정수인 것으로 하는 R2기를 포함하는 실란 화합물45~49.5중량% 및 증류수(H2O) 또는 산(acid) 1~10중량%를 포함한다.
상기 R1기는 메톡시에톡시운데실기, 메톡시트리글리콜록시-운데실기, 3-메톡시에톡시-4-아세톡시사이클로헥실에틸기, 16-(2-메톡시-에톡시)헥사데실기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 할 수 있다.
상기 R2기는 3-사이클로펜타디에닐프로필기, 다이사이클로-펜틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 실란 올리고머는 아래의 [구조식 1]을 가질 수 있다.
[구조식 1]
Figure pat00001
여기서, 상기 m 및 상기 n은 각각 1에서 10 사이의 정수인 것으로 한다.
상기 실란 올리고머는 그 분자량이 100~10000의 값을 갖는 것으로 할 수 있다.
상기 실란 올리고머에 의해 형성되는 피막은 물(H2O)에 대한 접촉각이 60~80도이고 디아이오도메탄(Diiodomethane)에 대한 접촉각이 0~45도일 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물을 이용하여 피막을 형성하게 되면 지문이 상기 피막의 표면에 부착되어도 지문의 지방질 성분이 그 표면에 넓게 펴지기 때문에 지문에 의한 더러움이 돋보이지 않게 되고, 상기 피막은 기재 표면과의 실록산 결합에 의해 그 내구성이 우수하므로 그 표면을 깨끗하게 오랫동안 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 마찰계수가 작은 코팅 피막을 형성하므로 우수한 슬립성을 얻을 수 있고 지문이 묻었을 때 닦아 내기가 용이하며 터치감도 좋게 된다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 실란 화합물이 기재의 표면에 코팅되었을 때 나타나는 현상을 도시한 도면이다.
도 2의 (a)는 종래의 불소를 포함하는 실란 화합물로 코팅된 표면에 묻은 물과 디아이오도메탄의 접촉각 및 빛의 반사형태를 나타낸 도면이다.
도 2의 (b)는 본 발명의 일 측면에 따른 코팅 조성물로 코팅된 표면에 묻은 물과 디아이오도메탄의 접촉각 및 빛의 반사형태를 나타낸 도면이다.
도 3의 (a), (b)는 본 발명의 일 측면에 따른 코팅 조성물을 기재의 표면에 코팅하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 [제조예 1]의 코팅 조성물이 기재 표면에 증착되는 속도를 나타낸 그래프와 [비교예 1]의 코팅 조성물이 기재 표면에 증착되는 속도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 [제조예 1]의 코팅 조성물로 코팅된 스마트폰과 [비교예 2]의 코팅 조성물로 코팅된 스마트폰을 비교한 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 코팅 조성물은 [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-]의 화학식 1로 표현되는 R1기 및 (Rc)q의 화학식 2로 표현되는 R2기를 포함하는 실란 올리고머를 포함한다.
상기 화학식 1에서 Ra는 수소 및 탄소수 1~3의 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된 것으로서 상기 알킬기는 치환된 것일 수도 있고 치환되지 않은 것일 수도 있다. 상기 화학식 1에서 Rb는 탄소수 5~20의 알킬기, 탄소수 5~20의 알케닐기, 탄소수 5~20의 알키닐기, 탄소수 5~20의 아릴기, 탄소수 6~20의 아릴알킬기, 탄소수5~20의 고리형 알킬기 및 탄소수 5~20의 헤테로 원자를 포함하는 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된 것 일 수 있다. 상기 반응기들은 치환된 것일 수도 있고 치환되지 않은 것일 수도 있다. 상기 화학식 1의 p는 1~12의 정수이다.
상기 화학식 2에서 Rc는 탄소수 3~20의 고리형 알킬기이고 상기 알킬기는 치환된 것일 수도 있고 치환되지 않은 것일 수도 있다. 상기 화학식의 q는 1~3 의 정수이다.
또한, 이 때 두 실란 화합물과 증류수의 중량비를 1:1:0.01~0.1로 할 경우, 내지문성 및 슬립성 측면에서 모두 우수한 특성을 나타내지만 본 발명이 상기 중량비에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 실란 올리고머의 분자량이 30000을 넘게 되면 gel 상태가 되어 피막을 형성하기가 용이하지 않으므로 액상을 유지하기 위하여 알킬기(R1, R2)를 선택할 때 실란 올리고머의 분자량이 30000을 넘지 않도록 할 수 있고, 실란 올리고머의 분자량을 100~30000으로 하면 기재 표면에 피막을 형성하기에 적절한 화합물을 얻을 수 있다.
실란(silane)은 수소화규소의 한 계열을 가리키는 명칭으로서, 그 화학식은 SinH2n+2로 나타낼 수 있다. 실란 화합물은 SinH2n +2에서 하나 이상의 수소가 다른 반응기로 치환된 화합물을 나타내며 치환된 반응기에 따라 다양한 성질을 갖는 화합물을 얻을 수 있다.
상기 R1기를 포함하는 실란 화합물, 상기 R2기를 포함하는 실란 화합물은 그 자체로도 지문 돋보임을 방지하는 내지문성 코팅 조성물이 될 수 있다. 상기 각각의 실란 화합물로 기재의 표면을 코팅하는 경우 우수한 내지문성을 갖게 되나 두 실란 화합물을 혼합하여 생성되는 올리고머는 내지문성은 물론 슬립(slip)성도 개선된 코팅 조성물을 형성할 수 있게 된다.
R1기를 포함하는 실란 화합물 및 R2기를 포함하는 실란 화합물을 증류수(H2O) 등의 첨가제 없이 혼합하게 되면 실란 화합물들이 모노머(monomer) 상태로 각각 존재하게 되고 이 혼합물로 기재의 표면에 코팅막을 형성하면 혼합하지 않고 각각의 실란 화합물을 코팅한 경우와 비교하여 슬립성이 크게 개선되지 않는다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 두 실란 화합물을 증류수(H2O)와 함께 혼합하게 되면 각 실란 화합물의 Si에 결합되어 있는 R1, R2기를 제외한 반응기들이 하이드록시기(OH-)로 바뀌는 가수분해가 일어나고 뒤이어 분자간 축합 반응이 일어나 아래의 [구조식 1]과 같은 실란 올리고머가 생성된다.
[구조식 1]
Figure pat00002

실란 화합물에 첨가되는 물질은 실란 화합물 사이에 축합반응을 일으켜 실란 올리고머를 생성할 수 있는 것이면 증류수(H2O) 이외에 어떤 물질이든지 가능하다. 예를 들어, 각종 산(acid)도 실란 화합물들과 함께 혼합되어 축합반응을 일으켜 실란 올리고머를 생성할 수 있다.
다만, Si에 결합된 반응기가 [구조식 1]과 같이 하이드록시기(-OH)로 치환되면 기재 표면과 실록산 결합을 하기가 용이하여 내구성 측면에서 유리하다.
이하에서는 R1기 및 R2기를 포함하는 실란 화합물과 증류수(H2O)를 혼합하여 생성된 [구조식 1]의 실란 올리고머를 본 발명의 일 실시예로 하여 본 발명의 특성 및 실시예 등을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 실란 화합물이 기재의 표면에 코팅되었을 때 나타나는 현상을 도시한 도면이다. 상술한 R1기 및 R2기를 포함하는 [구조식 1]의 실란 화합물을 TV의 화면, PC나 노트북의 모니터 화면, 휴대폰이나 PDA 등 모바일 기기의 화면 또는 전자제품의 터치패널 등의 기재의 표면에 코팅하여 피막이 형성되면 R1 및 R2의 알킬기는 기재 표면으로부터 바깥쪽으로 배향하게 되며 지문과 직접 접촉하게 된다. 따라서 후술할 R1 및 R2의 알킬기의 특성에 따라 피막 표면에 묻은 지문 성분이 눈에 잘 띄지 않게 된다. 이에 대한 자세한 내용은 아래에서 자세히 설명하도록 한다.
그리고 [구조식1]에서 R1기 및 R2기의 알킬기 반대편에 결합되어 있는 하이드록시기는 기재와의 화학 반응을 통해 실록산(siloxane) 결합을 하여 우수한 내구성을 제공한다.
도 2의 (a)에는 불소(F)로 치환된 실란 화합물이 코팅되어 피막이 형성된 표면에 물(H2O), 디아이오도메탄(Diiodomethane)이 묻은 경우 빛이 반사되는 모양이 도시되어 있다.
불소(F)의 물에 대한 접촉각은 약 115도 정도이고 디아이오도메탄에 대한 접촉각은 약 90도 정도이다. 접촉각은 액적이 수평 고체 표면 위에 놓여 일정한 렌즈 모양을 유지하는 방울이 되는 경우 고체의 표면과 액체의 표면이 이루는 일정한 각도를 의미한다. 접촉각은 액체와 고체의 종류에 따라 결정되고 일반적으로 접촉각이 90도보다 클 때에는 액체가 고체 표면 위에서 방울의 형태를 유지하여 고체의 표면을 적시지 않는 것으로 보고 90보다 작을 때에는 액체가 고체 표면 위에 퍼져서 고체 표면을 적시는 것으로 본다.
불소(F)의 물에 대한 접촉각 및 디아이오도메탄에 대한 접촉각은 모두 90도 이상이므로 불소로 치환된 실란 화합물 피막의 표면에서 물(H2O), 디아이오도메탄은 넓게 펴지지 않고 방울의 형태를 유지한다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이 접촉각이 큰 상태의 물과 디아이오도메탄에 빛이 조사되면 난반사가 일어나게 되고 이를 보는 사람의 눈에 잘 띄게 된다. 따라서 물과 디아이오도메탄 성분을 포함하는 지문 성분이 피막 표면에 묻으면 눈에 잘 띄어서 더러워 보이게 된다.
도 2(b)에는 본 발명의 일 측면에 따른 코팅 조성물로 이루어진 피막 표면에 물과 디아이오도메탄이 묻은 경우 빛이 반사되는 모양이 도시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 코팅 조성물은 [구조식 1]의 실란 화합물이고 이를 기재의 표면에 코팅하여 피막을 형성하면 R1, R2의 알킬기가 바깥족으로 배향되고 지문 성분과 접촉하게 된다. R1, R2의 알킬기는 물에 대한 접촉각이 60도에서 80도 사이의 값을 갖고 디아이오도메탄에 대한 접촉각은 45도 이하의 값을 갖는다. 따라서 상기 피막의 표면에 묻은 물이나 디아이오도메탄은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 넓게 퍼지게 되고 여기에 빛이 조사되면 빛은 대부분 반사되지 않고 기재를 투과한다.
따라서 물, 디아이오도메탄 성분을 포함하는 지문 성분이 상기 피막에 묻더라도 피막의 표면에 얇게 퍼져서 눈에 잘 띄지 않고 지저분해 보이지 않게 된다.
두 실란 화합물과 증류수는 모두 액체 상태이므로 용매를 사용하지 않고 원액으로 혼합하여 코팅 조성물을 제조할 수 있으나 원가 절감 측면을 고려하는 경우에는 유기 용매에 희석하여 사용하는 것도 가능하다. 이 때 두 실란 화합물과 증류수를 혼합하여 [구조식 1]의 코팅 조성물을 제조한 후에 이를 유기 용매에 희석할 수도 있고, 혼합 전에 두 실란 화합물을 각각 유기 용매에 희석하는 것도 가능하다.
사용 가능한 유기 용매는 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 이소프로판올(Isopropanol) 등의 알코올, 헥사데칸(Hexadecane), 옥탄(Octane), 헥산(Hexane) 등의 지방족 탄화수소, 사이클로헥산(Cyclohexane), 사이클로펜탄(Cyclopentane) 등의 고리형 탄화수소, 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene), 벤젠(Benzene) 등의 방향족 탄화수소, 사염화탄소, 클로로폼(Chloroform), 메틸렌 클로라이드(Methylene chloride) 등의 유기할로겐 화합물 등을 들 수 있다. 상기 유기 용매들은 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 코팅 조성물을 기재의 표면에 코팅하여 피막을 형성하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.
도 3에는 피막 형성의 습식 공정 및 건식 공정이 도시되어 있다.
도 3(a)를 참조하면, 용액 상태로 존재하는 본 발명의 코팅 조성물을 전자제품의 기재 표면에 박막화 시키는 습식 공정으로서 침지(dipping) 코팅, 스핀(spin) 코팅, 분사(spray) 코팅이 적용될 수 있다.
침지(dipping) 코팅은 코팅 용액에 전자제품의 기재를 일정 시간 동안 담갔다가(dipping) 꺼내어 용매 성분을 증발시키는 방식으로서 불규칙한 표면을 갖는 기재를 코팅하는 경우에 주로 사용되는 바, 본 발명의 코팅 조성물이 코팅될 전자제품의 기재에 따라 침지 코팅 방법을 적용할 수 있다.
스핀(spin) 코팅은 코팅 용액을 회전하는 기재 위에 분사한 후 건조와 열처리 과정을 거쳐 피막을 형성하는 방식으로서 얇은 피막을 형성하는 경우에 주로 사용된다. 스핀 코팅은 스핀 코터(spin-coater)가 물체를 회전시켜서 물체 위에 올려진 액체를 원심력에 의해 밖으로 밀려나가게 하는 방법으로서, 이 때 코팅 재료로 사용되는 물질은 용매에 용해 되거나 액체 상태로 존재할 수 있는 물질이어야 한다. 본 발명의 코팅 조성물은 액체 상태로 존재하고, 유기 용매에 희석되어 사용될 수도 있으므로 스핀 코팅 공정에 의해 기재 표면에 피막을 형성할 수 있다.
분사(spray) 코팅은 코팅 용액의 점도가 낮은 경우 코팅 용액을 스프레이 노즐을 통해 분사하는 방법으로서 기재의 표면의 불규칙하거나 요철이 있는 경우에도 피막이 균일하게 형성될 수 있으며 주로 기재의 한 면에만 적용시키므로 침지 코팅보다 더욱 소량의 코팅 용액이 사용되며 증발시키기 위해 필요한 에너지도 감소한다는 이점이 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 그 점도가 낮으므로 분사 코팅에 의해 피막을 형성할 수 있으며 사용자는 피막을 형성하고자 하는 전자제품의 기재 및 피막 형성 환경 등을 고려하여 분사 코팅을 적용할 수 있다.
도 3(a)의 습식 공정은 피막 형성 공정의 예시에 불과하며 이 외에도 다양한 습식 공정에 의하여 본 발명의 코팅 조성물을 이용한 피막을 형성할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면 전자제품의 표시부 또는 터치 패널 등에 피막을 형성하기 위한 건식 공정으로 진공 증착 공정이 적용될 수 있다.
진공 증착이란 진공 중에서 금속이나 화합물을 증발시켜 증발원과 마주 보고 있는 상대 표면에 박막을 만드는 것을 의미한다. 진공 증착 공정의 일 실시예를 설명하면, 진공 상태의 챔버의 천정에 코팅될 표면이 아래 방향을 향하도록 기재를 장착시키고 기재와 마주보는 위치의 챔버 바닥에 코팅 용액이 담긴 수조를 놓고 수조에 열이나 전자빔을 가하여 코팅 용액을 증발시키면 증발된 코팅 용액은 천정에 장착된 기재의 표면에 증착되어 피막을 형성한다. 본 발명의 코팅 조성물은 R1기 및 R2기에 따라 끓는점이 달라지므로 진공 증착 공정을 이용하여 피막을 형성할 경우 코팅 조성물의 끓는점을 고려하여 열 또는 전자빔의 강도를 결정한다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예 및 실험예를 살펴보도록 한다.
[제조예 1]
메톡시에톡시운데실트리클로로실란(Methoxyethoxyundecyltrichlorosilane), 사이클로헥실트리메톡시실란(Cyclohexyltrimethoxysilane) 및 증류수(H2O)를 1:1:0.03의 중량비로 혼합한다.
[비교예 1]
메톡시에톡시운데실트리클로로실란(Methoxyethoxyundecyltrichlorosilane), 사이클로헥실트리메톡시실란(Cyclohexyltrimethoxysilane)을 증류수 없이 1:1의 중량비로 혼합한다.
[제조예 1]의 코팅 조성물과 [비교예 1]의 코팅 조성물을 GC Mass(가스 크로마토그래피 질량분석기) 및 Maldi Mass(말디 질량분석기)를 이용하여 분석한 결과를 [표 1]에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00003
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, [제조예 1]에서 제조된 코팅 조성물은 올리고머 상태로 존재하며 아래의 [화학 반응식 1]로 표현되는 반응이 일어난 것을 알 수 있다.
[화학 반응식 1]
Figure pat00004

R1기는 메톡시에톡시운데실기에 해당하고 R2기는 사이클로헥실기에 해당한다.
반면에, [비교예1]에서 제조된 코팅 조성물은 메톡시에톡시운데실트리클로로실란(Methoxyethoxyundecyltrichlorosilane),사이클로헥실트리메톡시실란(Cyclohexyltrimethoxysilane) 각각의 모노머(monomer) 상태로 존재한다.
이하 상기 [제조예 1]에서 제조된 코팅 조성물을 이용하여 스마트폰의 터치 패널 기재 표면에 피막을 형성한 경우에 나타나는 물성에 대한 실험예 및 그 결과를 살펴본다.
먼저, [제조예1]과 [비교예 1]에서 제조된 코팅 조성물을 전자빔 진공 증착 공정에 의해 기재 표면에 입히면서 증착 속도를 측정하였다. 그에 대한 결과 그래프가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 증착 공정 초반에는 증착 속도에 큰 차이가 없으나 증착 후 약 1초가 지난 시점부터는 [제조예 1]의 코팅 조성물이 매우 빠른 속도로 기재 표면에 증착된다.
또한, [제조예1]의 코팅 조성물에 대한 그래프는 완만한 곡선을 그리는 반면, [비교예 1]의 코팅 조성물에 대한 그래프는 경사가 매우 급한 양상을 나타내는 바, 그래프의 특성으로 미루어 보아 [제조예 1]의 코팅 조성물을 이용한 코팅막이 표면의 균일성 측면에서 더 우수한 것을 알 수 있다.
증착 공정 완료 후, 코팅막의 두께를 측정하였다. 그 결과, [제조예 1]의 코팅 조성물은 약 250 Å의 두께를 갖고, [비교예 1]의 코팅 조성물은 약 50Å의 두께를 갖는다. 본 발명이 적용될 수 있는 전자제품의 디스플레이 화면 또는 터치 패널 등은 사용자의 접촉이 잦고, 염분 등의 성분을 포함하는 대기에 노출되어 있기 때문에 코팅막이 얇으면 코팅막이 쉽게 벗겨질 수 있다. 따라서 [제조예 1]의 코팅 조성물은 안정적인 내구성 또는 내마모성을 제공함을 알 수 있다.
또한, [제조예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막과 [비교예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막의 마찰 계수를 측정한 결과, [비교예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막은 약 1.0의 마찰계수를 갖고 [제조예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막은 약 0.5의 마찰계수를 갖는 바 [제조예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막이 더 우수한 슬립성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
상기 [제조예1]에서 제조된 코팅 조성물과 불소를 포함하는 실란 화합물로 이루어진 코팅 조성물을 각각 전자빔 진공 증착 공정에 의해 기재 표면에 입혀 피막을 형성하고 피막의 표면에 물과 디아이오도메탄을 묻힌 후, 피막의 내지문성 및 내구성 등의 특성을 확인할 수 있는 4가지 실험을 하였다. 상기 불소를 포함하는 실란 화합물로 이루어진 코팅 조성물을 [비교예 2]로 한다.
[실험예 1]
상기 [제조예1]의 코팅 조성물로 형성된 피막 표면에 묻은 물과 디아이오도메탄의 접촉각 및 상기 [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막 표면에 묻은 물과 디아이오도메탄의 접촉각을 측정하였다.
[실험예 2]
상기 [제조예1]의 코팅 조성물로 형성된 피막과 상기 [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막의 표면을 지우개로 지우는 작업을 반복적으로 수행하여 몇 회까지 피막이 마모되지 않고 버틸 수 있는지를 실험하였다.
[실험예 3]
상기 [제조예1]의 코팅 조성물로 형성된 피막과 상기 [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막에 대해 염수분무 테스트를 수행하였다. 염수분무 테스트는 염분을 포함한 대기에 대한 저항성을 판단하는 시험으로 보호피막의 품질, 균일성을 결정할 수 있다. 당해 실험에서는 35℃에서 5%의 NaCl 수용액을 [제조예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막과 [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막의 표면에 분사하였다.
[실험예 4]
상기 [제조예1]의 코팅 조성물로 형성된 피막과 상기 [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막에 지문 성분을 묻혀 직접광과 간접광에서 실제로 눈에 잘 띄는지 여부(시인성)를 관찰하였다.
아래 [표 2]에 상기 [실험예 1]~[실험예 4]의 결과를 표시하였다.
[표 2]
Figure pat00005
상기 [표 2]에서 보는 바와 같이, [비교예 2]의 코팅 조성물로 이루어진 피막은 물에 대한 접촉각이 115도, 디아이오도메탄에 대한 접촉각이 90이므로 빛이 조사되었을 때 난반사가 일어나 피막 표면에 묻은 지문 성분이 눈에 잘 띄게 된다. [제조예 1]의 코팅 조성물로 이루어진 피막은 물에 대한 접촉각이 70도, 디아이오도메탄에 대한 접촉각이 40도이므로 지문 성분이 피막의 표면에 묻었을 때 얇게 퍼지면서 빛의 난반사가 감소하고 눈에 잘 띄지 않게 되어 내지문성이 향상된다.
피막의 표면에 대한 지우개 횟수를 살펴보면, [제조예 1]의 코팅 조성물에 의한 피막은 10000회 이상의 지우개 작업이 수행될 때까지 마모되지 않았고 [비교예 2]의 코팅 조성물에 의한 피막은 10000회의 지우개 작업을 견뎌내지 못했다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 코팅 조성물로 이루어진 피막이 더 우수한 내마모성 또는 내구성을 갖는 것을 알 수 있다.
염수분무 테스트 결과, [제조예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막은 NaCl 수용액의 분사 이후에도 부식되지 않고 남아있었고, [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막은 NaCl 수용액의 분사 이후에 부식되어 남아있지 않았다. 따라서 [제조예 1]의 코팅 조성물로 조성된 피막이 [비교예 1]의 코팅 조성물로 조성된 피막에 비하여 우수한 내식성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
시인성 실험결과를 살펴보면, [표 2]의 결과 사진에 나타난 바와 같이, [비교예 2]의 코팅 조성물로 형성된 피막 부분에 묻은 지문 성분은 직접광과 간접광에서 모두 눈에 잘 띄고 [제조예 1]의 코팅 조성물로 형성된 피막 부분에 묻은 지문 성분은 직접광과 간접광 모두에서 [비교예 2]의 경우보다 눈에 잘 띄지 않음을 알 수 있다.
도 5에 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 조성물인 [제조예 1]의 코팅 조성물이 적용된 스마트폰과 [비교예 2]의 코팅 조성물이 적용된 스마트폰을 비교하는 도면이 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, (a)는 [제조예 1]이 적용된 스마트폰이고 (b)는 [비교예 2]가 적용된 스마트폰이다. 스마트폰을 이용하여 통화를 하는 경우 화면이 얼굴에 닿게 되고 얼굴의 유분이나 화장이 화면에 묻게 된다. 또한, 스마트폰을 이용하여 검색이나 메시지 작성 등을 수행하는 경우 화면을 터치하게 되고 이 때 지문이 화면에 묻게 된다.
(a)의 스마트폰 화면은 얼굴의 유분이나 지문 등이 묻더라도 [제조예 1]의 코팅 조성물의 특성에 의하여 더러움이 눈에 잘 띄지 않는다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 [제조예 1]의 코팅 조성물이 물이나 디아이오도메탄에 대해 작은 접촉각을 가지므로 지문 성분 또는 얼굴의 유분이 코팅막 표면에 넓게 퍼져 눈에 잘 띄지 않기 때문이다.
반면에, (b)의 스마트폰은 (a)에 비하여 그 화면에 코팅된 조성물이 물이나 디아이오도메탄에 대해 큰 접촉각을 가지므로 얼굴의 유분이나 지문 성분이 상대적으로 눈에 잘 띄게 되고 지저분해 보이게 된다.

Claims (13)

  1. [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-]의 화학식 1로 표현되고, 상기 Ra는 수소 및 탄소수 1~3의 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하고, 상기 Rb는 탄소수 5~20의 알킬기, 탄소수 5~20의 알케닐기, 탄소수5~20의 알키닐기, 탄소수 5~20의 아릴기, 탄소수 6~20의 아릴알킬기, 탄소수 5~20의 고리형 알킬기, 탄소수5~20의 헤테로 원자를 포함하는 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것으로 하고, 상기 p는 1~12의 정수인 것으로 하는 R1기;및
    (Rc)q의 화학식 2로 표현되고, 상기 Rc는 탄소수 3~20의 고리형 알킬기인 것으로 하고, 상기 q는 1~3의 정수인 것으로 하는 R2기를 포함하는 실란 올리고머를 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 R1기는 메톡시에톡시운데실기, 메톡시트리글리콜록시-운데실기, 3-메톡시에톡시-4-아세톡시사이클로헥실에틸기, 16-(2-메톡시-에톡시)헥사데실기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하는 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 R2기는 3-사이클로펜타디에닐프로필기, 다이사이클로-펜틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하는 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란 올리고머는 그 분자량이 100~10000의 값을 갖는 코팅 조성물.
  5. 제 1 항의 코팅 조성물을 기재의 표면에 코팅하여 형성되는 내지문성 피막.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피막은 물(H2O)에 대한 접촉각이 60~80도이고 디아이오도메탄(Diiodomethane)에 대한 접촉각이 0~45도인 내지문성 피막.
  7. [RaO-(CH2CH2O)p-Rb-]의 화학식 1로 표현되고, 상기 Ra는 수소 및 탄소수 1~3의 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하고, 상기 Rb는 탄소수 5~20의 알킬기, 탄소수 5~20의 알케닐기, 탄소수5~20의 알키닐기, 탄소수 5~20의 아릴기, 탄소수 6~20의 아릴알킬기, 탄소수 5~20의 고리형 알킬기, 탄소수5~20의 헤테로 원자를 포함하는 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것으로 하고, 상기 p는 1~12의 정수인 것으로 하는 R1기를 포함하는 실란 화합물 45~49.5중량%;
    (Rc)q의 화학식 2로 표현되고, 상기 Rc는 탄소수 3~20의 고리형 알킬기인 것으로 하고, 상기 q는 1~3의 정수인 것으로 하는 R2기를 포함하는 실란 화합물45~49.5중량%;및
    증류수(H2O) 또는 산(acid) 1~10중량%를 포함하는 실란 올리고머.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 R1기는 메톡시에톡시운데실기, 메톡시트리글리콜록시-운데실기, 3-메톡시에톡시-4-아세톡시사이클로헥실에틸기, 16-(2-메톡시-에톡시)헥사데실기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하는 실란 올리고머.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 R2기는 3-사이클로펜타디에닐프로필기, 다이사이클로-펜틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것으로 하는 실란 올리고머.
  10. 제 7 항에 있어서,
    아래의 [구조식 1]을 갖는 실란 올리고머.
    [구조식 1]
    Figure pat00006

    여기서, 상기 m 및 상기 n은 각각 1에서 10 사이의 정수인 것으로 한다.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 실란 올리고머는 그 분자량이 100~10000의 값을 갖는 실란 올리고머.
  12. 제 7 항의 코팅 조성물을 기재의 표면에 코팅하여 형성되는 내지문성 피막.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 피막은 물(H2O)에 대한 접촉각이 60~80도이고 디아이오도메탄(Diiodomethane)에 대한 접촉각이 0~45도인 내지문성 피막.
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