KR20140095919A - 하드 코팅제 조성물 및 그 제조방법, 이를 포함하는 플라스틱 기판 - Google Patents

하드 코팅제 조성물 및 그 제조방법, 이를 포함하는 플라스틱 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물은 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하드 코팅제 조성물 및 그 제조방법, 이를 포함하는 플라스틱 기판{HARD COATING COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME, PLASTIC SUBSTRATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 하드 코팅제 조성물 및 그 제조방법, 이를 포함하는 플라스틱 기판에 관한 것으로, 보다 자세하게는 유전율 및 경도가 우수한 하드 코팅제 조성물 및 그 제조방법, 이를 포함하는 플라스틱 기판에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 전자제품의 커버 윈도우, 터치스크린, 렌즈, 자동차 선루프, 광학 스크린, 도광판 및 LED 전면판 등과 같은 광학적 기능성 제품을 비롯한 중요한 상업적 제품들은 그동안 유리로 많이 사용되었다. 그러나, 유리는 무겁고 깨지기 쉬우며 제품 가공시 불량률이 상당히 높다는 단점이 있다. 따라서, 유리를 플라스틱으로 대체하려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 플라스틱에 사용되는 열경화성 및 열가소성 중합체들은 강성, 치수 안정성, 투명성 및 내충격성 등이 탁월하지만 내마모성, 내열성, 내용제성 및 내약품성이 약하기 때문에 상기 중합체로부터 만들어진 구조물들은 유리에 비해 긁힘, 마모, 경도 등에 취약한 문제점이 있다.
따라서, 상기 수지제품들을 물리적 또는 기계적 손상으로부터 보호하기 위해서 플라스틱 표면에 내마모성 하드 코팅제를 코팅시켜 사용되고 있다. 기존의 하드 코팅제는 단순히 유기물만을 사용하거나, 고경도를 구현하기 위해 열경화를 사용하고 있다. 그러나, 택 타임(Tact time)이 길어지고, 솔벤트의 증발로 환경오염의 문제점이 있다. 또한, 유리에 비해 유기물로 이루어진 하드 코팅제는 유전율이 떨어지기 때문에 스마트폰이나 테블릿 PC의 커버로 사용시에 터치감이 떨어진다. 또한, 경도를 향상시키기 위해 첨가된 나노 실리카를 분산시킨 하드 코팅제는 경도와 유전율이 향상되나 유리 기판에 비해 낮은 수준인 문제점이 있다.
본 발명은 유전율과 경도를 향상시킬 수 있는 하드 코팅제 조성물 및 그 제조방법, 이를 포함하는 플라스틱 기판을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물은 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속이온은 상기 다공성 나노 실리카 100 중량부에 대해 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 금속이온은 알루미늄, 크롬, 나트륨, 칼륨 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물의 제조방법은 용매에 계면활성제를 녹여 마이셀을 형성하는 단계, 상기 마이셀을 틀로 하여 금속이온과 실리케이트를 결합시켜 다공성의 실리카가 형성되는 단계, 상기 마이셀을 소성하여 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 형성하는 단계, 및 상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 아크릴레이트 수지와 광개시제에 혼합하여 하드 코팅제 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 상기 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속이온은 상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 100 중량부에 대해 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 금속이온은 알루미늄, 크롬, 나트륨, 칼륨 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 소성은 550℃ 내지 700℃의 온도범위로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 마이셀을 소성하기 전에, 상기 마이셀을 포함하는 용매의 PH를 10으로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 기판은 기재 필름 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 하드 코팅층을 포함하며, 상기 하드 코팅층은 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기재 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylenemetacrylate, PMMA) 및 이들의 혼합으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 하드 코팅층은 5 내지 150㎛의 두께로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 플라스틱 기판의 유전율은 7 내지 10인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치는 전술한 플라스틱 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 플라스틱 기판은 플라스틱 기판의 유전율과 경도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 터치표시장치에서의 터치인식율을 향상시켜 신뢰성이 우수한 터치표시장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 기판을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치를 나타낸 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 제조된 다공성 나노 실리카를 나타낸 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물은 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 아크릴레이트계 수지는 우레탄 아크릴레이트 또는 에폭시 아크릴레이트를 포함한다. 우레탄 아크릴레이트는 아크릴레이트 모노머, 폴리올(polyol)과 디이소시아네이트(Diisocyanate)의 조합으로 이루어진다.
상기 아크릴레이트 모노머는 하드 코팅제의 시인성 및 코팅성에 기여하는 것으로, 2-부톡시에틸아크릴레이트, 2-부톡시에틸메타아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 2-에톡시에틸메타아크릴레이트, 2-에틸-2-아다만틸아크릴레이트, 2-에틸-2-아다만틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸메타아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜)에틸에테르아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜)에틸에테르메타아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜)메틸에테르메타아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에틸렌글리콜메틸에테르아크릴레이트, 에틸렌글리콜페닐에테르아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸아다멘틸아크릴레이트, 네오펜틸글리콜벤조네이트아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 아다만틸메타아크릴레이트, 알릴메타아크릴레이트, 벤질메타아크릴레이트, 시클로헥실메타아크릴레이트, 디시클로펜타닐메타아크릴레이트, 에폭시시클로헥실메틸메타아크릴레이트, 에틸렌글리콜페닐에테르메타아크릴레이트, 하이드록시부틸메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 이소보닐메타아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 메틸아다멘틸메타아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 메틸글리시딜메타아크릴레이트; 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트; 이소부틸아크릴레이트, 터트-부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 2-하이드록시아크릴레이트, 트리메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트류; 3-플루오로에틸아크릴레이트, 4-플루오로프로필아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트류; 트리에틸실록실에틸아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트류로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택된다.
상기 폴리올은 폴리에테르계(Polyether) 또는 폴리에스테르계(Polyester) 물질 중 선택되나 이에 한정되지 않는다. 폴리에테르계 폴리올은 폴리프로필렌 글리콜(Polypropylene glycol), 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(Polytetramethylene ether glycol) 등에서 선택될 수 있다.
Figure pat00001
<Polypropylene glycol>
Figure pat00002
<Polytetramethylene ether glycol>
폴리에스테르계 폴리올은 폴리카프로락톤 디올(Polycaprolactone diol), 폴리카프로락톤 트리올(Polycaprolactone triol) 등에서 선택될 수 있다.
Figure pat00003
<Polycaprolactone diol>
Figure pat00004
<Polycaprolactone triol>
그 외 사용할 수 있는 폴리올은 히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔 디올(Hydroxy terminated polybutadiene diol), 폴리(에틸렌-코-1,2-부틸렌)디올(Poly(ethylene-co-1,2-butylene)diol), 에폭시 또는 하이드록시로 기능화된 폴리부타디엔(epoxy/hydroxy functionalized Polybutadiene) 등을 들 수 있다.
Figure pat00005
<Hydroxy terminated polybutadiene diol>
Figure pat00006
<Poly(ethylene-co-1,2-butylene)diol>
Figure pat00007
<epoxy/hydroxy functionalized Polybutadiene>
상기 디이소시아네이트는 방향족(aromatic) 화합물, 지방족(aliphatic) 화합물 또는 환형 지방족(cyclo aliphatic) 화합물을 사용할 수 있다. 여기서, 방향족 화합물로는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI), m-자일렌 디이소시아네이트(m-Xylene Diisocyanate, XDI), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate), 테트라메틸 자일렌 디이소시아네이트(Tetramethyl Xylene Diisocyanate) 등에서 선택될 수 있다.
Figure pat00008
,
Figure pat00009
<Toluene Diisocyanate>
Figure pat00010
<m-Xylene Diisocyanate>
Figure pat00011
<4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate>
Figure pat00012
<Tetramethyl Xylene Diisocyanate>
지방족 화합물로는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-Hexamethylene Diisocyanate, HDI) 등을 들 수 있다.
Figure pat00013
<1,6-Hexamethylene Diisocyanate>
환형 지방족 화합물로는 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI), 4,4'-디시클로헥실 메탄 디이소시아네이트(4,4'-Dicyclohexyl Methane Diisocyanate, H-MDI) 등을 들 수 있다.
Figure pat00014
<Isophorone Diisocyanate>
Figure pat00015
<4,4'-Dicyclohexyl Methane Diisocyanate>
상기 광개시제는 하드 코팅제의 시인성 및 경화도에 영향을 줄 수 있으며, 구체적인 예로, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로리오페논, p-t-틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 벤조페논, 4-클로로아세토페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토 페논계 화합물 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸 아미노) 벤조페논 등의 벤조페논계 화합물 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등의 티오크산톤계 화합물 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조 인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 화합물 2,4,6,-트리클로로 s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리 클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 메틸)-6-스티릴 s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물을 중 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카는 나노 실리카 입자 내에 다수의 홀(hole)이 형성되되 실리카 입자가 화학적으로 결합된 금속이온을 포함하는 구조로 이루어진다. 다공성 나노 실리카는 수 내지 수백 나노미터(nm)의 사이즈로 이루어진다. 상기 금속이온은 알루미늄, 크롬, 나트륨, 칼륨 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 금속이온은 상기 다공성 나노 실리카 100 중량부 대비 0.1 내지 20 중량부로 포함된다. 보다 자세한 설명은 후술하는 제조방법에서 설명하기로 한다.
상기에서 서술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물은 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함한다.
이하, 전술한 본 발명의 하드 코팅제 조성물의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물의 제조방법은 용매에 계면활성제를 녹여 마이셀을 형성하는 단계, 상기 마이셀을 틀로 하여 금속이온과 실리케이트를 결합시켜 다공성의 실리카가 형성되는 단계, 상기 마이셀을 소성하여 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 형성하는 단계, 및 상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 아크릴레이트 수지와 광개시제에 혼합하여 하드 코팅제 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.
도 1의 (a)를 참조하면, 상기 용매에 계면활성제를 녹여 마이셀을 형성하는 단계에서는 계면활성제(surfactant)를 이용하여 마이셀(micelle)을 제조한다. 계면활성제는 예를 들어, 숍(Soap), 라우릴 설페이트 나트륨염(SDS), 알킬 벤젠 설포네이트와 같은 음이온 계면활성제, 알킬 아민 염, 알킬 디아민 염과 같은 양이온 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 등도 이용할 수 있으며, 바람직하게는 세틸-트리메틸암모늄브로마이드(cetyl-trimethylammoniumbromide, CTMABr)를 이용한다. 특히, CTMABr을 이용할 경우에는 물과 에탄올에 CTMABr를 용해한 후 상기 수용액의 온도를 70 내지 90℃, 바람직하게는 약 80℃로 유지하면서 교반하여 미셀을 제조한다.
이어, 도 1의 (b)를 참조하면, 상기 마이셀을 틀로 하여 금속이온과 실리케이트를 결합시켜 다공성의 실리카가 형성되는 단계에서는 앞선 단계에서 수득한 마이셀과 금속이온 및 실리케이트를 혼합하고 교반하여 상기 마이셀에 금속이온이 결합된 실리케이트를 형성한다. 여기서, 금속이온은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 금속이온을 부착한다면 염화 알루미늄(AlCl3)을 사용한다. 본 발명에서는 실리케이트의 예로 테트라에틸오르소실리케이트 (Tetra Ethyl Ortho Silicate)를 이용할 수 있다.
이어, 도 1의 (c)를 참조하면,상기 마이셀을 소성하여 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 형성하는 단계에서는, 앞선 단계에서 수득한 실리카를 소성하여 상기 실리카의 마이셀을 휘발시켜 실리카에 구멍을 형성시킨다. 여기서, 소성은 통상적인 소성 온도에서 진행할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 550℃ 내지 700℃에서 수행한다. 이로써, 마이셀이 위치한 공간은 중공으로 형성되어, 다공성의 나노 실리카가 형성된다. 또한, 앞서 혼합된 금속이온은 실리카에 화학적으로 결합하는데 예를 들어, 알루미늄의 경우 산소와 화학적으로 결합을 이룬다.
그리고, 상기 제조된 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 아크릴레이트 수지와 광개시제에 혼합하여 하드 코팅제 조성물로 제조한다. 이때, 전체 하드 코팅제 조성물에 대해 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 분산 및 혼합하여 제조한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 기판을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여, 제조된 하드 코팅제 조성물을 이용하여 플라스틱 기판을 제조하는 것을 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 기재 필름(10) 상에 앞서 제조된 하드 코팅제 조성물을 코팅하여 하드 코팅층(20)을 형성한다. 기재 필름(10)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylenemetacrylate, PMMA) 및 이들의 혼합으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
기재 필름(10) 상에 코팅된 하드 코팅층(20)은 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카(30)가 혼합되어, 5 내지 150㎛의 두께로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 기재 필름(10)의 일면에 하드 코팅층(20)이 형성된 것을 도시하여 설명하였지만, 이와는 달리, 기재 필름(10)의 상면과 하면에 각각 하드 코팅층(20)이 구비될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 터치표시장치(90)는 액정표시패널 또는 유기전계발광패널(50)의 외부에 터치스크린패널(60)을 형성하고, 터치스크린패널(60) 상에 OCA(Optical clean adhesive) 필름 또는 UV 접착제(70)를 이용하여 플라스틱 기판(80)을 부착할 수 있다. 플라스틱 기판(80)은 기존의 강화유리기판을 대체하는 것으로 외부의 충격으로부터 내부의 소자를 보호한다.
본 발명의 플라스틱 기판(80)은 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 포함하여 유전율이 우수하다. 따라서, 터치표시장치(90)가 정전식일 경우 사용자의 신체가 접촉되면 우수한 터치인식율을 나타낼 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 개시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
삼각플라스크에 CTMABr 5g, 물 180g 및 에탄올 120g을 녹인 다음, AlCl3 를 위의 용액에 첨가한다. 그리고, 용액의 PH를 맞추기 위해 25 wt%의 암모니아를 첨가하고, TEOS를 첨가한다. 이어, 3 시간 반응시키고, 증류수로 3번 워싱후에 60℃에서 건조시킨다. 570℃에서 5시간 동안 소성하여 알루미늄을 함유하는 다공성 나노 실리카를 제조하였다. 이어, 우레탄 아크릴레이트 100 중량부, 다공성 나노 실리카 5 중량부 및 광개시제 3 중량부를 혼합하여 하드 코팅제 조성물을 제조하였다. 그리고, 두께 20㎛의 PET 기판의 양면에 슬릿 코팅방법으로 상기 하드 코팅제 조성물을 50㎛의 두께로 코팅하고, UV를 조사하여 하드 코팅층을 형성함으로써, 플라스틱 기판을 제조하였다.
구리 전극이 형성된 PCB 기판 상에 제조된 플라스틱 기판을 덮은 후, 구리 전극에 1V의 전압과 주파수 50kHz를 걸어주어 플라스틱 기판의 유전율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 다공성 나노 실리카 내의 금속이온의 함량을 각각 달리하여 제조하였고, 이에 따른 플라스틱 기판의 유전율을 측정하였다. 또한, 제조된 다공성 나노 실리카를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
금속이온(Al)의 함량(중량부) 유전율 투과율(%)
#1 0 4.0 91
#2 15 6.0 91
#3 20 7.9 91
#4 23 8.2 89
#5 26 8.4 88
상기 표 1을 참조하면, 다공성 나노 실리카 내에 금속이온의 함량이 0인 경우에 대비하여, 금속이온의 함량이 늘어나면서 투과율은 동등 수준을 나타내면서 유전율이 향상되는 것을 확인하였다.
또한, 상기 실시예에서 금속이온의 함량이 20 중량부인 다공성 나노 실리카를 5, 10, 20, 30 중량부로 각각 달리하여 플라스틱 기판을 제조하여 유전율, 투과율 및 경도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 표 2에서, 플라스틱 기판 내에 실리카와 다공성 나노 실리카를 전혀 포함하지 않는 비교예 1과, 실리카만을 포함한 비교예 2의 플라스틱 기판의 유전율, 투과율 및 경도를 기재하였다.
실리카의 함량(중량부) 다공성 나노 실리카의 함량(중량부) 유전율 투과율(%) 경도(H)
비교예1 - - 2.98 92 3
비교예2 5 - 3.8 91 7
#6 - 5 7.90 91 7
#7 - 10 8.3 90 8
#8 - 20 8.7 88 8.5
#9 - 30 9.1 85 9
상기 표 2를 참조하면, 실리카나 다공성 나노 실리카를 함유하지 않은 비교예 1 및 실리카를 함유한 비교예 2와 비교하여, 플라스틱 기판 내에 다공성 나노 실리카의 함량이 늘어나면 유전율과 경도가 향상되는 것을 확인하였다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 플라스틱 기판은 플라스틱 기판의 유전율과 경도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 터치표시장치에서의 터치인식율을 향상시켜 신뢰성이 우수한 터치표시장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기재 필름 20 : 하드 코팅층
30 : 다공성 나노 실리카

Claims (14)

  1. 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 금속이온은 상기 다공성 나노 실리카 100 중량부에 대해 15 내지 30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 금속이온은 알루미늄, 크롬, 나트륨, 칼륨 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물.
  4. 용매에 계면활성제를 녹여 마이셀을 형성하는 단계;
    상기 마이셀을 틀로 하여 금속이온과 실리케이트를 결합시켜 다공성의 실리카가 형성되는 단계;
    상기 마이셀을 소성하여 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 형성하는 단계; 및
    상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카를 아크릴레이트 수지와 광개시제에 혼합하여 하드 코팅제 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물의 제조방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 상기 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물의 제조방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 금속이온은 상기 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 100 중량부에 대해 15 내지 30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물의 제조방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 금속이온은 알루미늄, 크롬, 나트륨, 칼륨 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물의 제조방법.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 소성은 550℃ 내지 700℃의 온도범위로 수행하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물의 제조방법.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 마이셀을 소성하기 전에, 상기 마이셀을 포함하는 용매의 PH를 10으로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅제 조성물의 제조방법.
  10. 기재 필름; 및
    상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 하드 코팅층을 포함하며,
    상기 하드 코팅층은 아크릴레이트계 수지 100 중량부, 금속이온을 함유한 다공성 나노 실리카 5 내지 30 중량부 및 광개시제 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 기재 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethylenemetacrylate, PMMA) 및 이들의 혼합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 5 내지 150㎛의 두께로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기판의 유전율은 7 내지 10인 것을 특징으로 하는 플라스틱 기판.
  14. 상기 제10 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치표시장치.
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