KR20150086500A - 하드 코트 필름 - Google Patents

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KR20150086500A
KR20150086500A KR1020157015937A KR20157015937A KR20150086500A KR 20150086500 A KR20150086500 A KR 20150086500A KR 1020157015937 A KR1020157015937 A KR 1020157015937A KR 20157015937 A KR20157015937 A KR 20157015937A KR 20150086500 A KR20150086500 A KR 20150086500A
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KR
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hard coat
coat layer
film
composition
layer
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KR1020157015937A
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가즈키 이와마
겐지 사카키바라
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나카이고교 가부시키가이샤
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Abstract

제조시에 컬(curl) 되기 어려우며, 표면 경도 및 굴곡성이 우수한 하드 코트 필름을 제공할 수 있도록, 베이스 필름(base film)상에, 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를 함유하는 하드 코트층용 조성물을 경화시켜서 이루어진 하드 코트층을 구비한 하드 코트 필름으로서, 상기 하드 코트층용 조성물은, 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를, (A)：(B)=40：60 내지 20：80의 비율로 함유하고, 상기 실리카 입자(B)는, 그 표면이 졸-겔 반응에 의해 중축합화되어 있도록 했다.

Description

하드 코트 필름{HARD COAT FILM}
본 발명은, 제조시에는 컬(curl)되기 어려우며, 표면 경도 및 굴곡성이 우수한 하드 코트 필름에 관한 것이다.
종래, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 일렉트로루미네센스 디스플레이(ELD) 등의 각종 디스플레이의 표면에 내찰상성 등의 물리적 강도를 부여하기 위해서, 투명 플라스틱 필름으로 이루어진 기재 상에 아크릴계 자외선 경화성 수지 등을 경화시켜서 이루어진 하드 코트층(hard coat layer)이 형성된 하드 코트 필름이 널리 이용되고 있다.
이러한 하드 코트 필름의 표면 경도를 향상시키기 위해서는, 하드 코트층을 두껍게 하는 것이 좋지만, 하드 코트층을 두껍게 하는 경우 하드 코트층을 구성하는 아크릴 수지가 경화시에 수축함으로써, 하드 코트 필름이 하드 코트층 측으로 컬되는 문제가 발생한다. 이러한 컬은, 하드 코트 필름을 디스플레이의 표면에 부착할 때의 작업성 또는 부착 후의 내구성 등을 저하시킨다.
하드 코트 필름의 컬을 억제하는 방법으로는, 콜로이드성 실리카 입자 또는 실리카 졸을 아크릴 수지계의 모노머, 올리고머에 첨가시키는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 및 2). 그러나, 이들 방법에 따르는 경우에도 하드 코트층이 두꺼운 경우에는 충분히 컬을 억제할 수 없다.
또한, 하드 코트 필름의 용도는, 디스플레이뿐만 아니라, 터치 패널 또는 휴대 전화의 화면 등 다양한 용도로 확대되고 있으며, 이에 따라, 곡면에서의 사용, 또는 복잡한 형상으로의 가공이 요구되고 있다. 이와 같은 가공 시에, 필름에 큰 변형이 가해지는 경우도 있으므로, 굴곡성이 요구되기도 한다. 그러나, 하드 코트층의 경도가 높아지면, 곡면으로의 가공 또는 일시적인 변형에 의해서 크랙이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다.
일본공개특허공보 2001-113649호 일본공개특허공보 2004-182765호
따라서 본 발명은, 제조시에 컬 되기 어려우며, 표면 경도 및 굴곡성이 우수한 하드 코트 필름을 제공하고자 하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 하드 코트 필름은, 베이스 필름(base film) 상에, 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를 함유하는 하드 코트층(hard coat layer)용 조성물을 경화시켜서 이루어진 하드 코트층을 구비한 하드 코트 필름으로서, 상기 하드 코트층용 조성물은 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를, (A)：(B)=40：60 내지 20：80의 비율로 함유하고, 상기 실리카 입자(B)는 그의 표면이 졸-겔 반응(sol-gel reaction)에 의해 중축합화되어 있는 것임을 특징으로 한다.
상기 하드 코트층의 두께는 30 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
상기 실리카 입자의 입경은 20 내지 30㎚인 것이 바람직하다.
이러한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 제조시에 컬 되기 어려우며, 표면 경도 및 굴곡성이 우수한 하드 코트 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 하드 코트 필름의 단면도이다.
이하에서 본 발명에 따른 하드 코트 필름에 대하여 도면을 참조로 하여 설명한다.
본 발명에 따른 하드 코트 필름(1)은, 도 1에 그의 일실시형태를 나타내는 바와 같이, 베이스 필름(2), 및 그의 한쪽 면에 형성된 하드 코트층(3)을 구비하는 것이다. 한편, 도 1에 나타내는 실시형태에서는, 1층으로 이루어진 하드 코트층(3)이 베이스 필름(2)의 한쪽 면에 형성되어 있지만, 하드 코트층(3)은 베이스 필름(2)의 양면에 형성되어 있어도 좋고, 또한, 하드 코트층(3)은 복수층으로 이루어진 것이라도 좋다.
베이스 필름(2)으로는, 투광성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), PMMA/PC계 폴리머 알로이(polymer alloy), 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등으로 이루어진 것을 들 수 있다.
베이스 필름(2)의 두께는, 25 내지 250㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 125㎛이다. 베이스 필름(2)의 두께가 25㎛ 미만이면, 물리적 강도가 부족하고, 베이스 필름(2)의 두께가 250㎛를 초과하면, 취급이 곤란해진다.
하드 코트층(3)은, 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를 함유하는 하드 코트층용 조성물을 경화시켜서 이루어진 것이다.
상기 우레탄 아크릴레이트(A)로는, 예를 들어 단관능성 및/또는 다관능성 폴리이소시아네이트 화합물과 수산기 함유 단관능성 및/또는 다관능성 (메타)아크릴레이트 화합물과의 중부가(重付加) 반응물, 단관능성 및/또는 다관능성 폴리이소시아네이트 화합물과 α-ω활성 수산기 함유 올리고머와 수산기 함유 단관능성 및/또는 다관능성 (메타)아크릴레이트 화합물과의 중부가 반응물, 다관능성 활성 수소기(OH기, SH기, NH기 등) 함유 폴리머와 이소시아네이트기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물과의 중부가 반응물, 다관능성 에폭시 수지와 카복실기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물과의 부가 반응물, 다관능성 카복실기 함유 폴리머와 (환상) 에폭시기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물과의 부가 반응물 등을 들 수 있다.
상기 실리카 입자(B)는, 예를 들어 입자 지름이 7 내지 70㎚, 바람직하게는 20 내지 30㎚의 완전 구형상 SiO2의 분산체를 원료로 하는 것이다. 상기 SiO2는 무정형(amorphous)인 것이 바람직하다. 상기 분산체의 분산매는, 물이라도 좋고, 유기용매라도 좋으며, 이들 혼합물이라도 좋다. 상기 유기용매로는, 예를 들어 메틸에틸케톤, 메틸 이소부틸케톤 등의 케톤류; 이소프로판올, 메탄올 등의 알코올류를 들 수 있다.
상기 실리카 입자(B)는, 미경화의 하드 코트층용 조성물 중에 있어서, 그의 표면이 졸-겔 반응에 의해 중축합화되어 있다. 상기 실리카 입자(B)의 표면을 졸-겔 반응에 의해 중축합화하려면 여러 가지의 방법을 이용할 수 있지만, 예를 들어 상기 분산체에 포함되는 완전 구형상 SiO2의 표면을 졸 겔법을 이용하여 실란 화합물로 변성 처리하면 좋다. 그리고, 변성 실리카 입자 및 실란 화합물의 분산물과 우레탄 아크릴레이트(A)를 함유하는 하드 코트층용 조성물에 자외선을 조사하면, 무기 성분(변성 실리카 입자 및 실란 화합물)과 유기 성분(우레탄 아크릴레이트(A))과의 사이에서, 라디칼 중합과 실록산 열중합에 의한 복합 가교가 진행되어, 실리카 입자(B)의 표면에 공유결합을 통하여 일체화한 구조를 가지는 하이브리드 피막이 형성된다.
상기 하드 코트층용 조성물이 경화시켜서 이루어진 하드 코트층(3)은, 무기 성분(변성 실리카 입자 및 실란 화합물)과 유기 성분(우레탄 아크릴레이트(A))이 공유결합을 통하여 일체화한 균질인 물질로 이루어진다.
상기 하드 코트층용 조성물은 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를, (A)：(B)=40：60 내지 20：80의 질량비, 바람직하게는 (A)：(B)=30：70 내지 25：75의 질량비로 함유한다. 여기서, 실리카 입자(B)의 질량은 고형분에 기초한 것이다.
상기 하드 코트층용 조성물은, 용제 또는 광중합 개시제를 더 함유하고 있어도 좋다.
상기 용제로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 디부틸에테르, 디메톡시 메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 프로필렌옥시드, 1,4-디옥산, 1,3-디옥소란, 1,3,5-트리옥산, 테트라하이드로푸란, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디이소부틸케톤, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 메틸사이클로헥사논, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 포름산 n-펜틸, 초산메틸, 초산에틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 초산 n-펜틸, 아세틸아세톤, 디아세톤알코올, 아세트초산메틸, 아세트 초산에틸, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 사이클로헥산올, 초산 이소부틸, 메틸이소부틸케톤, 2-옥타논(octanone), 2-펜타논, 2-헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 이용되어도 좋고, 2종 이상이 병용되어도 좋다. 상기 용제의 함유량은, 도공성 등을 고려하여, 상기 하드 코트층용 조성물이 원하는 점도가 되도록 적당히 결정하면 좋지만, 상기 하드 코트층용 조성물 100 질량% 중, 10 내지 95 질량%인 것이 바람직하다.
상기 광중합 개시제로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 2,2-디메톡시-2-페닐아세트페논, 아세트페논, 벤조페논, 크산톤, 3-메틸아세트페논, 4-크로로벤조페논, 4,4＇-디메톡시벤조페논, 벤조인프로필에테르, 벤질디메틸케탈, N,N,N＇,N＇-테트라메틸-4,4＇-디아미노벤조페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 티옥산톤계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 하드 코트층용 조성물은, 필요에 따라서, 산화 방지제, 안료, 충전제, 분산제, 가소제, 자외선 흡수제, 계면활성제, 틱소트로피화제 등의 각종 첨가제를 더 함유하고 있어도 좋다.
상기 하드 코트층용 조성물을 베이스 필름(2) 상에 도공하는 방법으로는 특별히 한정되지 않지만, 웨트 코팅법을 이용할 수 있다. 웨트 코팅법을 실시하는데에 있어서는, 두꺼운 막 코트가 가능한 공지의 도공 장치를 적당히 선택하여 이용할 수 있고, 이러한 도공 장치로서는, 예를 들어 그라비어 리버스 코터, 소경 그라비어 코터, 키스 코터, 다이 코터 등을 들 수 있다.
상기 하드 코트층용 조성물을 경화하여 하드 코트층(3)을 형성하려면, 베이스 필름(2)상에 도공한 하드 코트층용 조성물에 자외선을 조사하면 된다.
컬의 발생을 제어하여 하드 코트층용 조성물을 경화시키기 위한 조건은, 하드 코트층(3)이 1층으로 이루어지든지, 다층으로 이루어지는지에 따라 다르다.
하드 코트층(3)이 1층으로 이루어진 경우, 도공한 하드 코트층용 조성물의 막 두께가 두꺼우면, 자외선이 하드 코트층(3)의 표면으로부터 내부로 도달하기까지 시간이 걸리고, 하드 코트층(3)의 표면이 경화한 후, 그 내부가 경화하므로, 컬의 발생을 제어할 수 있다.
한편, 하드 코트층(3)이 복수층(2층)으로 이루어진 경우에는, 우선, 1층째를 도공하고 자외선을 조사하여 미경화 또는 반경화로 하며, 그 다음으로, 2층째를 도공하여 자외선을 조사하면, 2층째가 경화한 후에 1층째가 경화하므로, 컬의 발생을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 하드 코트층(3)의 컬은, (1) 도공한 하드 코트층용 조성물의 막 두께, (2) 하드 코트층용 조성물의 광중합 개시제의 함유량, (3) 자외선 조사량·자외등(紫外燈) 수, 를 조정함으로써, 제어할 수 있다.
하드 코트층(3)이 1층으로 이루어진 경우는, (1) 도공한 하드 코트층용 조성물의 막 두께가 5 내지 50㎛인 경우는, (2) 하드 코트층용 조성물 중의 광중합 개시제의 함유량을 0.03 내지 5.0 질량%로 하며, (3) 1회째에 20 내지 300 mJ/㎝2의 자외선을 조사하고, 2회째에 600 내지 1000 mJ/㎝2의 자외선을 조사하면, 컬의 발생을 제어할 수 있다.
또한, 하드 코트층(3)을 굳이 컬 시키기 위해서는, 하드 코트층(3) 측으로 컬 시키는 경우는, 1회째의 자외선 조사량을 증가시키든지, 및/또는, 광중합 개시제의 함유량을 증가시키면 된다. 한편, 반하드 코트층(3) 측으로 컬 시키는 경우는, 1회째의 자외선 조사량을 줄이든지, 및/또는, 광중합 개시제의 함유량을 줄이면 된다.
한편, 하드 코트층(3)이 복수층(2층)으로 이루어진 경우는, 1층째에 도공하는 하드 코트층용 조성물에 레벨링제를 배합시켜, 2층째의 도공을 가능하게 한다. 그 위에, 1층째에 도공하는 하드 코트층용 조성물의 막 두께와, 상기 하드 코트층용 조성물 중의 광중합 개시제의 함유량과, 1층째에 조사하는 자외선량을 조정하고, 2층째의 도공 후에 자외선을 조사할 때에 의해 강한 에너지의 자외선을 조사함으로써, 컬의 발생을 제어할 수 있다.
하드 코트층(3)의 두께는, 30 내지 50㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 내지 45㎛이다. 하드 코트층(3)의 두께가 30㎛ 미만이면, 충분한 경도를 얻는 것이 어렵고, 한편, 하드 코트층(3)의 두께가 50㎛를 초과해도, 그 이상 경도가 높아지지 않는다.
본 발명에 따른 하드 코트 필름(1)은, 필요에 따라서, 하드 코트층(3) 상에, 기능층을 더 형성해도 좋다. 상기 기능층으로서는, 예를 들어 발유(撥油) 내지문(방오) 성능, 친유(親油) 내지문 성능, 대전 방지 성능, 방담(防曇)(친수) 성능, 방현(防眩) 성능 등을 가지는 것을 들 수 있다. 이들 기능층은 단층이라도 좋고, 복수층이라도 좋다. 또한, 상기 기능층은, 예를 들어 방오 성능을 가지는 대전 방지층과 같은, 1층으로 복수의 기능을 가지는 것이라도 좋다. 한편, 기능층을 형성하는 방법으로서는, 공지의 방법을 이용할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명에 따른 하드 코트 필름(1)은, 예를 들어 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 일렉트로루미네센스 디스플레이라고 하는 각종 디스플레이의 표면이나, 터치 패널이나 휴대 전화의 화면 등에 부착시킬 수 있어, 내찰상성이 우수한 디스플레이를 제공하는 것을 가능하게 한다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
〈시험 1〉
6 관능 우레탄 아크릴레이트와 φ30㎚ 콜로이드성 실리카와의 배합비(질량비)를 바꾸어 고형분 40 질량%의 하드 코트층용 조성물을 조제하고, PET제의 베이스 필름상에 도공하여, 하드 코트 필름을 제작했다. 얻어진 하드 코트 필름에 대하여, 이하에 나타내는 각 시험을 행하였다. 결과는 표 1 및 2에 나타낸다. 한편, 각 시험 결과는 5 샘플의 평균이다.
·연필 경도 시험：JIS　K　5600-5-4에 준거하여 행하였다.
·굴곡 시험：JIS　K　5600-5-1에 준거하여 행하고, 하드 코트 필름에 균열이나 벗겨짐이 일어나기 시작한 맨드릴의 최소 직경(㎜)을 구했다.
·컬 시험：하드 코트 필름을 10㎝×10㎝로 컷하여, 서로 이웃하는 2변을 고정하고, 하드 코트층 측의 컬의 높이를 측정하여, 4각의 평균값을 측정값으로 했다. 한편, 컬이 너무 강하여 컬의 높이를 측정할 수 없는 것은 「측정 불능」이라고 평가했다.
·두께 측정：마이크로미터를 이용하여 측정했다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
〈시험 2〉
베이스 필름의 두께와 하드 코트층의 두께를 바꾸고, 시험 1과 같은 시험을 행하였다. 한편, 본 시험에서는, 하드 코트층용 조성물에 있어서의 우레탄 아크릴레이트와 실리카 입자와의 배합비(질량비)는, 우레탄 아크릴레이트：실리카 입자=1：3으로 고정했다. 얻어진 결과는 표 3 내지 6에 나타낸다. 한편, 표 5중 「-」은 측정하고 있지 않은 것을 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
[표 5]
Figure pct00005
[표 6]
Figure pct00006
[표 7]
Figure pct00007
〈시험 3〉
하드 코트층용 조성물로서, 수지 성분(아크릴 수지 또는 우레탄 아크릴레이트)만을 함유하고, 실리카 입자를 함유하지 않은 것을 사용하여, 시험 1과 같은 시험을 행하였다. 한편, 본 시험에서는, 두께 75㎛의 PET제 베이스 필름을 이용했다.
[표 8]
Figure pct00008
〈결과〉
표 1 및 2에 나타내는 샘플 중, 실리카 입자의 배합량이 70질량부의 것과 75질량부의 것이 본 발명품에 해당하지만, 이들은 하드 코트층의 경화시에 컬 하지 않았다. 또한, 40㎛의 막 두께로 도공함으로써, 9H의 경도를 달성했을 때도, 우수한 굴곡성을 나타냈다.
또한, 본 발명에 따른 하드 코트 필름은, 표 3 내지 6에 나타내는 바와 같이, 베이스 필름의 두께를 바꾸어도, 하드 코트층의 경화시에 컬 하지 않고, 표면 경도와 굴곡성을 양립할 수 있었다.
이것에 대하여, 하드 코트층용 조성물 중에 실리카 입자가 배합되어 있지 않은 경우는, 표 7에 나타내는 바와 같이, 컬의 발생을 제어할 수 없었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 의하면, 제조시에 컬 되기 어려우며, 표면 경도 및 굴곡성이 우수한 하드 코트 필름을 얻을 수 있다.
1. 하드 코트 필름
2. 베이스 필름
3. 하드 코트층

Claims (3)

  1. 베이스 필름(base film) 상에, 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를 함유하는 하드 코트층(hard coat layer)용 조성물을 경화시켜서 이루어진 하드 코트층을 구비한 하드 코트 필름(hard coat film)으로서,
    상기 하드 코트층용 조성물은 우레탄 아크릴레이트(A) 및 실리카 입자(B)를, (A)：(B)=40：60 내지 20：80의 질량비로 함유하며,
    상기 실리카 입자(B)는 그의 표면이 졸-겔 반응(sol-gel reaction)에 의해서 중축합화되어 있는 것임을 특징으로 하는 하드 코트 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드 코트층의 두께가 30 내지 50㎛인 하드 코트 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리카 입자의 입경이 20 내지 30㎚인 하드 코트 필름.
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