KR20160034463A - 광학용 자기 복원 필름 - Google Patents

광학용 자기 복원 필름 Download PDF

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KR20160034463A KR1020140124838A KR20140124838A KR20160034463A KR 20160034463 A KR20160034463 A KR 20160034463A KR 1020140124838 A KR1020140124838 A KR 1020140124838A KR 20140124838 A KR20140124838 A KR 20140124838A KR 20160034463 A KR20160034463 A KR 20160034463A
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Abstract

기재층, 하드코팅층, 및 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 자기복원층의 적층구조를 포함하고, 모듈러스가 60Mpa 내지 800Mpa이고, 경도 10Mpa 내지 100Mpa인 광학용 자기복원 필름을 제공한다.

Description

광학용 자기 복원 필름{OPITICAL SELF-HEALING FILM}
광학용 자기 복원 필름을 제공한다.
액정 디스플레이, CRT 디스플레이, 프로젝션 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 전계발광 디스플레이 등의 화상 표시장치에 있어서의 화상 표시면은, 취급시에 상처가 나지 않게, 내찰상성을 부여하는 것이 요구된다.
통상적으로, 상기 디스플레이가 포함하는 기재에 하드코팅층 추가하거나, 반사 방지성이나 방현성을 구현하는 층들을 이용하여, 화상 표시장치의 화상 표시면의 내찰상성을 향상시킬 수 있다.
또한, 최근에는 구부러진 형태의 디스플레이를 많이 사용하는바, 유동성 있는 디스플레이에 적용가능한 소재에 대한 개발의 필요성이 증가하고 있다.
본 발명의 일 구현예는 표면 경도가 우수한 하드코팅층, 및 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 자기복원층을 포함하는 광학용 자기복원 필름을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 기재층, 하드코팅층, 및 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 자기복원층의 적층구조를 포함하고, 모듈러스가 약 60Mpa 내지 약 800Mpa이고, 경도 약 10Mpa 내지 약 100Mpa인 광학용 자기 복원 필름을 제공한다.
상기 자기복원층은 반응성 모노머, 3개 내지 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 광중합 개시제, 및 용제를 포함하는 자기복원 코팅 조성물의 경화물일 수 있다.
상기 자기복원 코팅 조성물은 고형분 100중량부에 대하여 반응성 모노머 약 5중량부 내지 약 50중량부, 3개 내지 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머 약 50중량부 내지 약 95중량부, 및 광중합 개시제 약 0.5중량부 내지 약 10중량부일 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 중량평균분자량이 약 1,000 내지 약 5,000일 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 불포화 이중결합(C=C), 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 에테르 결합(-O-) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 제 2관능기를 더 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 무기 나노입자, 광중합 개시제, 및 혼합 용제를 포함하고, 상기 혼합 용제는 케톤계 용제 및 알코올계 용제를 포함하는 하드코팅층 조성물의 경화물일 수 있다.
상기 혼합 용제의 극성도는 약 3 내지 약 5일 수 있다.
상기 혼합 용제는 탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 글리콜계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기타 용제를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합 용제는 케톤계 용제 약 60중량% 내지 약 80중량%, 알코올계 용제 약 15중량% 내지 약 35 중량% 및 기타 용제 약 5중량% 내지 약 10중량%를 포함할 수 있다.
상기 무기 나노입자의, 50% 누적질량 입자크기 분포 직경을 D50이라 할 때, 5nm<D50<20nm일 수 있다.
상기 하드코팅 조성물은 고형분 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 약 25중량부 내지 약 70중량부, 무기 나노입자 약 1중량부 내지 약 30중량부, 및 광개시제 약 1중량부 내지 약 15중량부일 수 있다.
상기 하드코팅 조성물은 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
상기 자기복원층의 두께는 약 10um 내지 약 50um일 수 있다.
상기 하드코팅층의 두께는 약 0.1 um 내지 약 1 um일 수 있다.
상기 하드코팅층의 연필 경도는 약 1H 내지 약 9H일 수 있다.
상기 자기복원 필름의 투과율은 약 80% 내지 약 95%일 수 있다.
상기 자기복원 필름의 헤이즈 값은 약 0.1% 내지 약 5%일 수 있다.
상기 자기복원 필름은 물리적 변형에 대해 우수한 자기복원 능력을 가지며, 표면 경도 및 광학적 특성이 우수하여 디스플레이 제품에 적용가능 하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예인 광학용 자기 복원 필름의 단면을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 기재층, 하드코팅층, 및 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 자기복원층의 적층구조를 포함하고, 모듈러스가 60Mpa 내지 800Mpa이고, 경도 10Mpa 내지 100Mpa인 광학용 자기복원 필름을 제공한다.
최근 터치패널이 장착된 디스플레이 장치가 사용자가 착용 가능한(wearable) 형태, 구부러질 수 있는(curved) 형태로 진화함에 따라 화상 표시면이 외부에 의한 물리적 변화, 즉 스크래치, 긁힘 등에 취약하게 되었다.
또한, 디스플레이의 최외각 소재로 평편하며 강도있는 유리를 사용하는 형태에서 플라스틱 소재 또는 유리와 플라스틱을 함께 쓰는 형태로 바뀌게 되어 스크래치에 강한 플라스틱 소재의 필요성이 대두되었다.
상기 문제점을 극복하기 위해 경도가 향상된 필름을 적용하고자 하였으나, 구부러질 수 있는 형태나, 사용자가 착용가능한 형태의 구조에서는 필름의 높은 경도가 필름의 내부의 크랙을 발생할 우려가 있었다.
이에, 화상표시면에 긁힘이 발생하였을 때, 상기 긁힘이 스스로 치유되는 소재에 대한 필요성이 증가하였는바, 상기 광학용 자기복원 필름은 화상표시면에 자기복원층을 도입함으로써 긁힘에 대해 자기치유가 가능하게 하였다.
도 1은 본 발명의 일 구현예인 광학용 자기복원 필름의 단면을 나타낸 것이다. 도 1을 참고하면, 상기 광학용 자기복원 필름(100)은 기재층(10), 하드코팅층(20) 및 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 자기복원층(30)의 적층구조를 포함한다.
상기 광학용 자기복원 필름(100)은 모듈러스가 약 60Mpa 내지 약 800Mpa이고, 경도 약 10Mpa 내지 약 100Mpa일 수 있다.
상기 모듈러스는 자기복원특성을 나타내는 값으로 나노압입시험 방법(나노인텐터, 나노메케닉스)으로 측정할 수 있다. 상기 모듈러스가 클수록 자기 복원 능력이 우수한 것을, 작을수록 자기복원 능력이 미약한 것을 의미한다. 상기 필름의 모듈러스가 약 60MPa 미만인 경우 자기복원 기능이 지연될 우려가 있고, 약 800MPa를 초과하는 경우 자기복원 기능이 상실되어 영구히 스크래치가 남거나 또는 휘어짐에 의한 내부크랙 발생의 문제점이 있는바, 상기 범위를 유지하는 것이 신속하게 자기 복원 성능을 구현할 수 있다는 점에서 유리하다.
상기 경도(hardness)는 필름의 딱딱한 정도를 나타내는 값으로, 전술한 나노압입시험 방법에 의해 측정할 수 있다. 상기 경도가 클수록 필름의 경도가 향상되는바, 높은 경도로 인해 외부에 의한 충격에 영향을 적게 받을 수 있다. 상기 경도가 약 10Mpa 미만인 경우 스크래치가 너무 쉽게 발생할 우려가 있고, 약 500Mpa를 초과하는 경우 유연성 부족으로 인해 필름 자체가 휘거나 말리는 외력이 가해졌을 경우 내부 손상으로 인한 자기복원층의 갈라짐이 쉽게 발생할 수 있다. 그러므로 상기 범위의 경도를 유지함으로써 필름화 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 필름(100)은 모듈러스와 경도를 상기 범위로 유지함으로써 빠른 자기복원 능력과 동시에 필름의 특성을 확보할 수 있고, 물리적 변형에 대해 우수한 자기복원 능력을 가지며, 광학적으로 우수하여 디스플레이 제품에 적용가능 하다.
상기 자기복원층(30)은 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 층으로, 긁힘, 스크래치 등 발생시 별도의 처리 없이 자가치유가 가능하다.
상기 자기복원층은 반응성 모노머, 3개 내지 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 광중합 개시제, 및 용제를 포함하는 자기복원 코팅 조성물의 경화물일 수 있다.
구체적으로, 상기 자기복원층은 반응성 모노머, 3개 내지 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 광중합 개시제, 및 용제를 혼합하여 자기복원 코팅 조성물을 형성한 후, 기재층 위에 상기 자기복원 코팅 조성물을 도포 및 자외선 경화함으로써 형성되는바, 상기 자기복원층으로 인해 광학적 특성 구현과 동시에 자기 복원이 가능한 필름을 형성할 수 있다.
상기 반응성 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸데실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 트리데실 메타크릴레이트, 노닐페놀에톡시레이트 모노아크릴레이트, 베타-카르복시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 메타크릴레이트, 4-부틸싸이크로헥실 아크릴레이트, 디싸이크로펜테닐 아크릴레이트, 디싸이크로펜테닐 옥시에틸 아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시레이티드 모노아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단관능 모노머이거나, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 에톡시레이티드네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 2관능 모노머일 수 있다.
또한, 상기 반응성 모노머로 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스(20하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 3관능 모노머, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 알콕시레이티드 테트라아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다관능 모노머를 사용할 수 있다.
상기 반응성 모노머는 고형분 100중량부에 대하여 5중량부 내지 50중량부 일 수 있는바, 상기 반응성 모노머를 상기 범위 내로 포함함으로써 상기 자기복원층의 경도를 조절할 수 있다.
상기 광중합개시제는 에틸벤조인 에테르, 이소프로필벤조인 에테르, α-메틸벤조인 에틸에테르, 벤조인 페닐에테르, α-아실옥심 에스테르, α,α-디에톡시 아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤, 안트라퀴논, 2-안트라퀴논, 2-클로로안트라퀴논, 티옥산톤, 이소프로필 티옥산톤, 클로로티옥산톤, 벤조페논, ρ-클로로벤조페논, 벤질 벤조에이트, 벤조일 벤조에이트 및 미클러 케톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 광중합 개시제는 고형분 100중량부에 대하여 0.5중량부 내지 10중량부일 수 있는바, 상기 범위의 광중합 개시제 함량을 유지함으로써 자외선 경화시 미경화나 미반응 개시제의 잔류 없이 자기복원 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 용제는 통상적인 용제로 알려진 것에 제한되지 않고 사용할 수 있고, 예를 들어, 상기 용제는 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논), 헥산계(헥산, 헵탄, 옥탄), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌) 용제를 사용할 수 있다.
상기 용제는 상기 자기복원 조성물 100중량부에 대하여 약 0.1중량부 내지 약 50중량부일 수 있고, 상기 범위를 유지함으로써 상기 조성물의 점도를 조절하여 작섭성을 높이고, 경화 과정에서 소요 시간이 단축되어 경제적이다.
또한, 상기 자기복원층의 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 상기 자기복원 조성물은 레벨링제, 촉매제, 가소제, 자외선 흡수제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
약 3개 내지 약 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 고형분 100중량부에 대해서 약 50중량부 내지 약 95중량부를 포함할 수 있다. 상기 제1 관능기는 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 포함하는 아크릴레이트기를 의미하는바, 상기 아크릴레이트기는 상기 올리고머 말단에 위치할 수 있다.
상기 올리고머를 고형분 100중량부에 대하여 약 50중량부 미만으로 포함하는 경우 자기복원 기능이 발현되지 않을 우려가 있고, 약 95중량부를 초과하여 포함하는 경우 경도가 저하될 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 약 3개 내지 약 6개의 제1 관능기를 포함함으로써, 상기 필름(100)이 종래 광학용 필름보다 향상된 모듈러스 및 경도 값을 구현할 수 있고, 이로 인해 물리적 변형에 의한 자기 복원력이 부여될 수 있다.
상기 제1 관능기가 약 3개 미만인 경우 가교도가 낮아서 충분한 경도를 구현하지 못할 수 있고, 약 6개를 초과하는 경우 너무 높은 가교도로 인해 모듈러스가 과도하게 증가한다는 면에서 불리한바, 상기 제1 관능기 개수를 유지함으로써 모듈러스 및 경도의 특성을 동시에 발휘할 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 중량평균분자량이 약 1,000 내지 약 5,000일 수 있다. 상기 올리고머의 중량평균분자량을 상기 범위로 유지함으로써 상기 올리고머의 함량을 적절하게 유지하여 자기 복원효과를 극대화시킬 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 불포화 이중결합(C=C), 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 에테르 결합(-O-) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 제2 관능기를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 관능기는 상기 제1 관능기 외에 상기 올리고머가 포함하는 관능기를 의미하고, 약 1개 내지 약 6개를 포함할 수 있다.
상기 제2 관능기를 상기 개수만큼 포함함으로써, 상기 필름의 모듈러스, 경도를 보다 쉽게 구현할 수 있고, 상기 자기복원층의 자기 치유 능력을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 에틸렌 글라이콜 세그먼트 또는 프로필렌 글라이콜 세그먼트를 포함할 수 있고, 상기 올리고머가 상기 세그먼트를 포함함으로써 유연성(softness)을 발휘할 수 있다.
상기 자기복원층(30)은 하부에는 하드코팅층(20)을 포함하여 표면경도를 확보할 수 있다. 또한, 상기 하드코팅층(20)으로 인해 상기 자기복원 필름의 내구성 및 내마모성이 향상될 수 있다.
상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 무기 나노입자, 광중합 개시제, 및 혼합 용제를 포함하고, 상기 혼합 용제는 케톤계 용제 및 알코올계 용제를 포함하는 하드코팅층 조성물의 경화물 일 수 있다.
상기 하드코팅 조성물은 상기 자기복원 조성물과 달리 혼합 용제를 포함하는바, 상기 혼합 용제의 일정 극성도로 인하여 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성하는 바, 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅층이 얇은 두께를 가지더라도 표면 경도가 우수하다.
상기 하드코팅층(20)은 상기 하드코팅 조성물을 기재층(10) 상부면에 코팅하여 형성하는데, 코팅 방법으로는 스핀 코팅(spin coating)법, 스프레이 코팅(spray coating)법, 캐스트(cast)법, 바 코팅(bar coating)법, 롤투롤 코팅(roll to roll coating)법, 그라비아 코팅(gravure coating)법, 디핑(dipping)법 등을 들 수 있다.
상기 자외선 경화형 아크릴레이트 수지는 전술한 반응성 모노머 중 어느 하나로 형성되거나, 2종이상이 혼합되어 형성될 수 있다.
상기 자외선 경화형 아크릴레이트 수지는 고형분 100 중량부에 대하여 약 25중량부 내지 약 70중량부일 수 있다. 상기 자외선 경화형 아크릴레이트 수지가 약 25 중량부 미만일 경우, 하드코팅층에 크랙이 발생할 수 있고, 약 70 중량부를 초과하는 경우 하드코팅 조성물의 점도가 높아져 기능성이 부여되지 않을 수 있다.
상기 무기 나노입자는 나노 크기의 무기 입자를 의미하는 것으로, 경도 및 주름(Curl)을 확보하기 위한 것이다. 상기 무기 나노입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 제올라이트, 티타늄 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있고, 실리카를 사용하는 것이 성능 및 비용적인 측면에서 유리하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 무기 나노입자의, 상기 조성물 내 입자 분포에서 50% 누적질량 입자크기 분포 직경을 D50이라 할 때, 5nm<D50<20nm 일 수 있어, 무기 나노입자가 완전히 분산되지도 않고, 무기 나노입자가 분산되지 못하고 뭉치게 되지도 않는 채, 상기 조성물 내 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
상기 무기 나노입자는 고형분 100 중량부에 대하여 약 1중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다. 상기 무기 나노입자가 약 1중량부 미만일 경우, 상기 조성물이 내마모성을 구현하지 못할 수 있고, 약 30중량부를 초과하는 경우 상기 무기입자가 상기 하드코팅 조성물에 분산되지 않을 수 있다.
상기 광중합 개시제는 전술한 바와 같다. 다만, 상기 하드코팅 조성물은 고형분 100중량부에 대하여 상기 광중합 개시제를 약 1중량부 내지 약 15중량부 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시제가 약 1중량부 미만일 경우 경화 반응 시간이 길어지는 문제점이 있고, 약 15 중량부를 초과하는 경우 미반응 광중합 개시제가 불순물로 잔존할 수 있는 문제점이 있다.
상기 혼합 용제는 케톤계 용제 및 알코올계 용제를 포함할 수 있다. 상기 케톤계 용제로는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 시클로헥사논, 또는 아세톤 등이 있고, 상기 알코올계 용제로는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 또는 부틸알코올 등이 있다.
상기 혼합 용제의 극성도는 약 3 내지 약 5일 수 있다. 상기 혼합 용제의 극성도가 약 3 미만인 경우, 극성이 너무 낮아 무기 나노입자가 완전히 분산되어 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성하지 못할 수 있고, 극성도가 약 5를 초과하는 경우, 극성이 너무 높아 무기 나노입자가 분산되지 못하고 뭉치게 될 수 있다.
상기 혼합 용제는 탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 글리콜계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기타 용제를 더 포함할 수 있다. 탄화수소계 용제로는 헥산 또는 헵탄 등과 같은 지방족 탄화수소계 용제 및 아니솔, 메시틸렌 또는 자일렌 등과 같은 방향족 탄화수소계 용제가 있고, 에스테르계 용제로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, δ-발레로락톤 또는 ε-카프로락톤 등이 있으며, 에테르계 용제로는 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란 또는 디부틸에테르 등이 있다.
상기 혼합 용제는 케톤계 용제 약 60중량% 내지 약 80중량%, 알코올계 용제 약 15중량% 내지 약 35 중량% 및 기타 용제 약 5중량% 내지 약 10중량%를 포함할 수 있다. 각각의 구성이 상기 함량대로 혼합됨으로써, 상기 혼합 용제는 일정 극성도를 가질 수 있고, 이로 인해 무기 나노입자의 적절한 분산을 유도하여, 하드코팅 조성물 내 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 하드코팅 조성물은 상기 하드코팅층의 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 레벨링제, 촉매제, 가소제, 자외선 흡수제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 자기복원층(30)의 두께는 약 10um 내지 약 50um일 수 있다. 상기 자기복원층(30)의 두께가 너무 얇은 경우 외부 물체에 의한 스크래치 발생시 상기 자기복원층 전 단면에 걸쳐 스크래치가 발생하는바 스크래치에 의한 자기복원 성능 저하의 우려가 있고, 너무 두꺼운 경우 자기복원층이 미경화될 수 있는바, 상기 범위의 두께를 유지하여 자기복원 성능을 발휘할 수 있다.
상기 하드코팅층(20)의 두께는 약 0.1 um 내지 약 1um 일 수 있다. 상기 하드코팅층은 상기와 같이 얇은 두께를 가지더라도, 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조로 인하여 표면 경도 및 광학적 특성을 확보할 수 있다. 이때, 상기 하드코팅층의 두께가 너무 얇은 경우 하드코팅성이 구현되지 않을 수 있고, 상기 하드코팅층의 두께가 너무 두꺼운 경우 하드코팅으로 인한 비용 상승의 문제점이 있다.
상기 하드코팅층의 연필 경도는 약 1H 내지 약 9H일 수 있다. 상기 하드코팅층(20)이 상기 범위의 연필 경도를 가짐으로써 우수한 내마모성을 구현할 수 있다.
상기 기재층(10)은 터치 스크린 패널(touch screen panel)의 강화유리와 같은 유리의 비산을 방지할 수 있도록 강도가 우수하고, 아울러 광학적 특성을 저해하지 않도록 투과율이 적어도 약 90% 이상, 예를 들어 약 90% 내지 약 100%인 투명성이 우수한 필름일 수 있다.
상기 기재층(10)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES), 폴리카보네이트(Poly carbonate; PC), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(poly propylene; PP) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 자기복원 필름은 다수의 제1 관능기 또는 제2 관능기를 가지는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 자기복원 조성물로 형성된 자기복원층, 혼합용제를 포함하는 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅층을 포함하고, 이로 인해 상기 범위의 모듈러스, 및 인장강도를 구현하여 자기복원 특성을 발현함과 동시에 우수한 표면 경도 및 광학적 특성을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 자기복원 필름의 투과율은 약 80% 내지 약 95%일 수 있다. 상기 자기복원 필름의 헤이즈 값은 약 0.1% 내지 약 5%일 수 있다.
상기 필름이 상기 범위의 투과율 및 헤이즈 값을 유지함으로써 디스플레이 등의 화상 표시장치에 활용가능하다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예
고형분 100중량부에 대하여, 반응성 모노머(트리메틸올프로판 트리아크릴레이트) 10중량부, 6개의 아크릴레이트기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머 84중량부, 광중합 개시제(Igacure 184) 6중량부를 포함하는 자기복원 코팅 조성물을 제조하였고, 고형분 50%가 되도록로 용제(메틸에틸케톤)으로 희석하였다.
케톤계 용제로서 메틸에틸케톤(MEK) 50 중량%, 알코올계 용제로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME) 45 중량% 및 기타 용제로써 메틸 아세테이트 5 중량%를 포함하는 혼합 용제(극성도=3)를 준비하였고, 상기 혼합 용제와, 고형분 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 30 중량부, 약 10nm 크기의 실리카 20 중량부 및 벤조페논 10 중량부를 포함하여, 네트워크 구조를 형성하는 하드코팅 조성물을 제조하였다.
PET 필름 상부에 상기 하드코팅 조성물을 롤투롤 코팅을 통해 도포한 후, 건조 및 UV 경화하여 550nm두께의 하드코팅층을 형성하였고, 상기 하드코팅층 상부에 상기 자기복원 코팅 조성물을 도포한 후, 건조 및 UV 경화하여 두께가 20um인 자기복원층을 형성하여 자기복원 필름을 제조하였다.
비교예 1
상기 자기복원층을 형성한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자기복원 필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 하드코팅층을 형성한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자기복원 필름을 제조하였다.
< 실험예 > - 자기복원 필름의 특성
1) 모듈러스 및 경도: 상기 실시예 및 비교예의 모듈러스를 나노압입시험 방법으로 나노인덴터장치를 이용하여 측정하였다.
2) 투과율 및 헤이즈: NDH5000(Nippon Densuku사)를 이용해 상기 실시예 및 비교예의 전광선 투과율 및 헤이즈 값을 측정하였다.
3) 자기복원 속도: 상기 실시예 및 비교예의 자기복원 속도 값은 비디오 레코더를 이용하여 브래스브러쉬(brass brush) 로 스크래치를 낸 후 회복되는 시간을 측정하였다.
4) 연필경도: JIS K5600-5-4에 의거하여 750g의 추를 사용하여 상기 실시예 및 비교예의 연필경도를 측정하였다.
5) 인장강도: ASTM D 638에 의거하여 UTM(Universal Test Machin)장비를 사용하여 상기 실시예 및 비교예의 최대인장강도를 측정하였다.
자기 복원성 광학적 특성 자기복원
속도(초)		 연필
경도		 인장
강도
(MPa)
1 2 3 평균 투과율
(%)		 헤이즈
(%)
시모듈러스
(Mpa)		 68.87 71.34 71.52 70.58 90 1.5 5 F 100
경도
(Mpa)		 19.18 20.12 21.31 20.20
모듈러스
(Mpa)		 2010.1 2003.2 1998.2 2003.8 89 1.3 복원안됨 F 65
경도
(Mpa)		 340.9 338.1 340.2 339.7
모듈러스
(Mpa)		 62.14 63.37 69.44 64.98 85 2 7 2B 79
경도
(Mpa)		 15.98 16.23 16.3 16.17
비교예 1은 자기복원층을 포함하지 않는바, 모듈러스 및 경도 값이 현저하게 높아 자기 복원 기능을 하지 못함을 알 수 있었다.
반면, 실시예 및 비교예2는 자기복원층을 포함하는바, 모듈러스, 경도 및 자기복원속도 값은 유사하게 측정되었다. 그러나, 실시예는 하드코팅층을 포함하고, 비교예2는 하드코팅층을 포함하지 않는바, 실시예가 비교예2에 비해 연필경도 및 인장강도가 우수함을 알 수 있었다.
100: 자기복원 필름
10: 기재층
20: 하드코팅층
30: 자기복원층

Claims (17)

  1. 기재층, 하드코팅층, 및 물리적 변형에 대해 복원력을 갖는 자기복원층의 적층구조를 포함하고,
    모듈러스가 60Mpa 내지 800Mpa이고, 경도 10Mpa 내지 100Mpa인
    광학용 자기 복원 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자기복원층은 반응성 모노머, 3개 내지 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 광중합 개시제, 및 용제를 포함하는 자기복원 코팅 조성물의 경화물인
    광학용 자기 복원 필름.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 자기복원 코팅 조성물은 고형분 100중량부에 대하여 반응성 모노머 5중량부 내지 50중량부, 3개 내지 6개의 제1 관능기를 가진 우레탄 아크릴레이트 올리고머 50중량부 내지 95중량부, 및 광중합 개시제 0.5중량부 내지 10중량부인
    광학용 자기 복원 필름.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 중량평균분자량이 1,000 내지 5,000인
    광학용 자기 복원 필름.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 불포화 이중결합(C=C), 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 에테르 결합(-O-) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 제 2관능기를 더 포함하는
    광학용 자기 복원 필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 자외선 경화형 아크릴레이트 수지, 무기 나노입자, 광중합 개시제, 및 혼합 용제를 포함하고, 상기 혼합 용제는 케톤계 용제 및 알코올계 용제를 포함하는 하드코팅층 조성물의 경화물인
    광학용 자기 복원 필름.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 혼합 용제의 극성도는 3 내지 5인
    광학용 자기 복원 필름.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 혼합 용제는 탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 글리콜계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기타 용제를 더 포함하는
    광학용 자기 복원 필름.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 혼합 용제는 케톤계 용제 60중량% 내지 80중량%, 알코올계 용제 15중량% 내지 35 중량% 및 기타 용제 5중량% 내지 10중량%를 포함하는
    광학용 자기 복원 필름.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 무기 나노입자의, 50% 누적질량 입자크기 분포 직경을 D50이라 할 때, 5nm<D50<20nm인
    광학용 자기 복원 필름.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 하드코팅 조성물은 고형분 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지 25중량부 내지 70중량부, 무기 나노입자 1중량부 내지 30중량부, 및 광개시제 1중량부 내지 15중량부인
    광학용 자기 복원 필름.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 하드코팅 조성물은 무기 나노입자에 의한 네트워크 구조를 형성하는
    광학용 자기 복원 필름.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 자기복원층의 두께는 10um 내지 50um인
    광학용 자기 복원 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 두께는 0.1 um 내지 1 um 인
    광학용 자기 복원 필름.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 연필 경도는 1H 내지 9H인
    광학용 자기 복원 필름.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 자기복원 필름의 투과율은 80% 내지 95%인
    광학용 자기 복원 필름.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 자기복원 필름의 헤이즈 값은 0.1% 내지 5%인
    광학용 자기복원 필름.
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