KR20160083273A - 내지문성 및 난반사 특성이 우수한 코팅 조성물 및 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅방법 - Google Patents

내지문성 및 난반사 특성이 우수한 코팅 조성물 및 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학식 Rf-SiX3(Rf는 탄소 원자수 1~80의 플루오로알킬기 또는 탄소 원자수 1~80의 사슬내에 서로 인접하지 않은 1~20개의 산소원자를 갖는 플루오로알킬기이고, X는 가수분해성기이며, Si와 결합되어 있는 3개의 X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.)로 표시되는 퍼플루오로알킬실란; 금속산화물로 이루어진 무기첨가제; 불소화합물로 이루어진 유기첨가제; 및 용제를 포함하는 코팅 조성물 및 상기 코팅조성물을 이용한 코팅방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 코팅조성물은 기재 표면의 내지문성과 난반사성을 동시에 부여할 수 있고, 기존에 비해 공정을 단순화할 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

내지문성 및 난반사 특성이 우수한 코팅 조성물 및 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅방법{COATING COMPOSITION HAVING IMPROVED ANTI-FINGER AND METHOD FOR COATING BY THEREOF}
본 발명은 내지문성 및 난반사 특성이 우수한 코팅 조성물 및 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅방법 에 관한 것이다.
최근 네비게이션, 스마트폰과 같이 소형 디스플레이 장치가 구비된 전자기기의 사용이 확대되면서 터치 스크린 패널과 같은 입력수단이 구비된 디스플레이 소자가 널리 이용되고 있다.
터치 스크린 패널이란, 키보드를 사용하지 않고 화면에 나타난 문자나 그림 정보를 사람의 손 또는 전용 펜(stylus) 등으로 접촉하여 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 처리하도록 하는 장치이다. 이러한 터치 스크린 패널은 정보를 표시하는 표시장치와, 표시 장치 상부에 결합되는 터치패널로 구성되며, 터치패널의 구동방식에 따라 저항막 방식, 정전 용량 방식, 전자 유도 방식 및 초음파 방식 등의 다양한 방식이 적용될 수 있다.
터치 스크린 패널은 윈도우 기판, 블랙매트릭스층, 투명도전층, 금속전극층, 프라이머층 등으로 구성되어 있는 것이 일반적이며, 투명 전극 소재로서는 ITO(Indium Tin Oxide) 박막을 사용하는 것이 주종을 이루고 있다.
그러나, 이러한 ITO 소재는 희토류 금속인 인듐(In)을 사용하므로 수급이 원활하지 않고, 고가이며, 대면적 터치 스크린 패널 적용시 ITO 투명 전극 자체의 면저항으로 인해 터치 인식 속도가 느려진다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 기존에 많이 사용하고 있는 ITO 소재를 대체하기 위하여 은나노와이어, 탄소나노튜브, 그래핀, 산화아연 등의 투명 전극 소재에 대해 많은 연구를 하고 있으며, 메탈 메쉬처럼 다른 방법을 이용한 투명 전극층도 일부 사용되고 있다. 이처럼 투명 전극 소재에서 ITO 필름을 대체할 것으로 기대되는 메탈 메쉬는 은(Ag) 이나 구리(Cu) 등의 금속을 사용하므로 저항값이 낮은 장점이 있으나, 높은 반사도로 인하여 시인성의 문제점이 있다.
한편, 상기 터치스크린은 잦은 사용에 의한 터치패널의 손상을 방지하기 위하여, 터치패널 상부에 유리나 폴리머 기재를 이용한 별도의 보호막을 포함한다. 그러나, 상기 보호막은 잦은 사용에 따른 수분이나 지문에 의한 유분 등에 의해 오염될 수 있고, 이에 따라 시인성 및 조작성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 특허문헌 1(국내 특허출원공개 제10-2012-0102949호)은 SiO2로 형성된 반사방지막과 불소계 유기 화합물로 형성된 지문방지층을 갖는 표시장치에 대해 기재하고 있다.
상기 특허문헌 1은 상기 반사방지막과 지문방지층의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하고 있지는 않지만, 일반적으로 상기 반사방지막은 습식공정을 이용한 코팅에 의해 제조되며, 상기 지문 방지층은 불소화합물을 진공증착하는 방식을 이용하여 제조된다.
예컨대, 특허문헌 2(국내 특허출원등록 제10-0710747호)는 SiO2를 포함하는 난반사층 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 녹인 용액을 스핀 코팅방식으로 코팅하여 난반사층을 형성하는 방법에 대해 기재하고 있다. 그리고, 특허문헌 3(국내 특허출원공개 제10-2012-0108254호)은 내부에 제1전극 및 제2전극이 구비된 플라즈마 증착용 챔버를 이용하여 기판의 표면에 내지문성 박막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 제2전극 상에 내지문성 박막을 형성하기 위한 기판을 장착하는 단계와; 상기 챔버 내부에 메틸기(CH3) 또는 불화탄소기(CF3)를 포함하는 전구체 물질을 반응가스와 함께 공급하는 단계와; 상기 제1전극 또는 상기 제2전극에 전력을 인가하여 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마를 가속시켜 상기 기판의 표면에 내지문성 박막을 증착 형성하는 단계;를 포함하는 내지문성 박막 형성방법에 대해 기재하고 있다.
그러나, 상기와 같이 내지문성과 난반사성을 부여하기 위하여 습식공정 및 진공증착공정을 별도공정으로 진행할 경우, 공정이 복잡해지고, 이로 인해 디스플레이 패널의 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
국내 특허출원공개 제10-2012-0102949호 국내특허출원등록 제10-0710747호 국내 특허출원공개 제10-2012-0108254호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내지문성과 난반사성을 동시에 부여할 수 있는 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기의 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란, 금속산화물로 이루어진 무기첨가제, 불소 화합물로 이루어진 유기첨가제 및 용제를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Rf-SiX3
상기 화학식 1에서, Rf는 탄소 원자수 1~80의 플루오로알킬기 또는 탄소 원자수 1~80의 사슬내에 서로 인접하지 않은 1~20개의 산소원자를 갖는 플루오로알킬기이고, X는 가수분해성기이며, Si와 결합되어 있는 3개의 X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 코팅 조성물은 상기 퍼플루오로알킬실란 0.1 ~ 10wt%, 상기 무기첨가제 0.01 ~ 5wt%, 상기 유기첨가제 0.01 ~ 5wt% 및 잔부의 용제를 포함할 수 있다.
상기 무기첨가제는 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속원소로 이루어진 금속산화물 중 선택된 1종 이상일 수 있고, 상기 유기첨가제는 퍼플루오로알킬기 또는 비이온성 퍼플루오로알킬술포닉산 아미드기를 포함하는 불소화합물 중 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 용제는 상기 퍼플루오로알킬실란의 용해에 사용되는 제1용제와 상기 무기첨가제 및 유기첨가제의 혼합에 사용되는 제2용제를 포함할 수 있다.
상기 제1용제는 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로지방족 탄화수소, 퍼플루오로 방향족 탄화수소 및 폴리플루오로 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 불소계 용제일 수 있으며, 상기 제2용제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트(텍산올(TEXANOL)), 글리콜 에테르, 미네랄 스피리트(mineral spirits), 메틸 카르비톨, 부틸 카르비톨, 프탈레이트 및 아디페이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 플라즈마(plasma)를 이용하여 기재를 전처리 하는 단계; (b) 상기의 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란를 제1용제에 용해시키는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 얻어진 수득물에 금속산화물로 이루어진 무기첨가제, 불소화합물로 이루어진 유기첨가제 및 제2용제의 혼합액을 투입하고 용해시켜 코팅 조성물을 제조하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 얻어진 코팅 조성물을 상기 기재에 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 기재를 열처리하는 단계를 포함하는 코팅방법을 제공한다.
상기 (a)단계에서 상기 전처리는 대기압 하에서 진행되는 Ar 플라즈마일 수 있으며, 상기 (d)단계에서 코팅은 스핀(spin)코팅, 슬롯(slot)코팅 및 딥(dip)코팅으로 이루어진 습식코팅방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 진행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 퍼플루오로알킬실란, 금속산화물로 이루어진 무기첨가제, 불소 화합물로 이루어진 유기첨가제 및 용제를 포함하는 코팅 조성물을 제공함으로써 기재 표면의 내지문성과 난반사성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 코팅공정을 통해 난반사성 및 내지문성을 동시에 부여할 수 있기 때문에 기존의 난반사성 및 내지문성 부여를 위해 요구되었던 습식코팅 및 진공증착과 같은 복잡한 공정을 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅층의 단면을 개략적으로 도시한 개념도이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기의 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란, 금속산화물로 이루어진 무기첨가제, 불소 화합물로 이루어진 유기첨가제 및 용제를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Rf-SiX3
상기 화학식 1에서, Rf는 탄소 원자수 1~80의 플루오로알킬기 또는 탄소 원자수 1~80의 사슬내에 서로 인접하지 않은 1~20개의 산소원자를 갖는 플루오로알킬기이고, X는 가수분해성기이며, Si와 결합되어 있는 3개의 X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 가수분해성인 X는 알콕시 또는 알콕시 치환된 알콕시 기, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 프로폭시 및 메톡시에톡시 기; 아실옥시 기, 예를들어, 아세톡시, 프로피오닐옥시 및 벤조일옥시 기; 알케닐옥시 기, 예를 들어, 이소프로페닐옥시 및 이소부테닐옥시 기; 이미녹시 기, 예를 들어, 디메틸 케톡시모, 메틸 에틸 케톡시모, 디에틸 케톡시모 및 시클로헥사녹시모 기; 치환된 아미노 기, 예를 들어, 메틸아미노, 에틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노, 피롤리디노 및 피페리디노 기; 아미도 기, 예를 들어, N-메틸 아세트아미도 및 N-에틸아미도 기; 치환된 아미녹시 기, 예를들어, 디메틸 아미녹시 및 디에틸 아미녹시 기; 할로겐, 예를 들어, 클로로 등 중에서 선택될 수 있고, 바람직하게는 아실옥시, 이미녹시, 알콕시 및 디알킬아미노 기, 예를 들어, 아세톡시 (-OAc), 디메틸케톡시모 (-ON=CMe2), 메톡시 (-OCH3), 에톡시 (-OC2H5), 디메틸아미노 (-N(CH3)2), 디에틸아미노 (-N(C2H5)2) 및 디-i-프로필아미노 (-N(i-C3H7)2) 기로부터 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 메톡시 (-OCH3) 또는 디메틸아미노 (-N(CH3)2) 기일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란으로서는, 예컨대 CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH3)3, CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3, CF3(CF2)7CH2CH2SiCH3(OCH3)2, CF3(CF2)5CH2CH2Si(OC2H5)3, CF3CH2CH2SiCl3 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 트리메톡시퍼플루오로알킬실란(TMFS)이 사용될 수 있다.
상기 퍼플루오로알킬실란에 함유되어 있는 퍼플루오로알킬기는 소수성, 소유성을 가지므로, 발수제나 발유제와 같은 다양한 표면 처리제로서 유용하다. 상기 퍼플로오로알킬실란의 함량은 코팅조성물 전체중량을 기준으로 0.1 ~ 10wt%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5~5wt%일 수 있다. 퍼플루오로알킬실란의 함량이 상기 범위에 포함될 경우 우수한 발수성능을 나타낼 수 있어 바람직하다.
상기 퍼플루오로알킬실란은 건조과정 중에 가수분해 가능한 기(X)가 가수 분해되어 실라놀기(-Si-OH)를 생성하고, 상기 실라놀기 상호간의 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 형성하면서 기재(substrate)상에 내지문성을 갖는 코팅층을 형성한다. 또한, 상기 퍼플루오로알킬실란을 포함하는 코팅조성물을 친수성으로 개질된 기재상에 코팅할 경우, 상기 실라놀기(-Si-OH)는 기재 상의 친수성기(-OH)와 실록산 결합(-Si-O-)을 형성하게 되어 기재와의 접착력이 우수한 코팅층을 형성할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅층의 단면을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이때, 기재로서는 플라즈마 전치리에 의해 친수성으로 표면 개질됨으로써, 실라놀기(-Si-OH)가 표면에 존재하는 유리기재를 사용하였다. 이러한 유리기재 상에 본 발명에 따른 코팅조성물로 코팅 후 열처리 과정을 거치게 되면, 상기 기재상의 실라놀기(-Si-OH)와 퍼플루오로알킬실란이 가수분해되어 형성된 실라놀기(-Si-OH)가 결합하여 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 형성하고, 또한 퍼플루오로알킬실란이 가수분해되어 형성된 실라놀기(-Si-OH) 상호간에 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 형성하게 되어 도1에 도시된 바와 같이 기재상에 내지문성을 갖는 코팅층을 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 금속산화물로 이루어진 무기첨가제를 포함하는바, 도 1에는 무기첨가제가 포함된 것이 도시되어 있다. 상기 무기첨가제는 난반사성을 부여하는 물질로서, 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속원소로 이루어진 금속산화물 중 선택된 1종 이상이 사용될 수 있고, 예컨대 산화규소(SiO2), 산화티탄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 티탄산바륨(BaTiO3), 탄산칼슘(CaCO3), 삼산화안티몬(Sb2O3), 오산화안티몬(Sb2O5), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO), 산화세륨(CeO2), 산화안티몬주석(Antimony Tin Oxide), 산화인듐주석(Indium Tin Oxide) 및 산화지르코늄(ZrO2) 중 선택된 1종 이상의 금속산화물이 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 퍼를루오로알킬실란과 함께 무기첨가제를 포함함으로써 내지문성과 함께 난반사성을 부여하는 코팅 조성물을 제공할 수 있다.
상기 무기첨가제의 함량은 코팅 조성물 전체중량을 기준으로 0.01 ~ 5wt%인 것이 바람직하며, 상기 함량이 0.01wt% 미민일 경우에는 충분한 난반사 특성 부여에 어려움이 있고, 반면 5wt%를 초과할 경우 눈부심 방지 성능은 증가하지만 투과율 및 기판과 코팅층간의 접착성이 떨어질 우려가 있다.
또한, 상기 무기첨가제의 평균크기는 0um초과 0.1um이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.05um이하일 수 있다. 이러한 무기첨가제의 형상은 특별하게 제한 받지 않지만, 예컨대 구형, 판형, 섬유형, 바형, 비정질 형상 및 구멍형상이 모두 사용될 수 있고, 우수한 투과율 및 시인성을 얻기 위해서는 구멍형상이 보다 바람직하게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 코팅 건조시 불균일한 코팅 및 층분리 현상 등이 발생하지 않는 균일한 표면상태를 위해서 불소 화합물로 이루어진 유기첨가제를 포함한다. 상기 유기첨가제는 퍼플루오로알킬기 또는 비이온성 퍼플루오로알킬술포닉산 아미드기를 포함하는 불소화합물 중 선택된 1종 이상일 수 있으며, 구체적인 예로서 시판 중인 Krytox GPL 102(Du Pont de Nemours사), Krytox GPL 103(Du Pont de Nemours사), FC-431(3M사) 등을 들 수 있다.
상기 유기첨가제의 함량은 코팅조성물 전체중량을 기준으로 0.01 ~ 5wt%인 것이 바람직하며, 상기 함량이 0.01wt% 미만일 경우 코팅 건조시 불균일 코팅 및 층분리 현상이 발생할 우려가 있고, 반면 5wt%를 초과할 경우 무기첨가제의 균일한 분산이 저해될 수 있고 내지문 특성이 떨어질 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 용제는 상기 퍼플루오로알킬실란의 용해에 사용되는 제1용제와 상기 무기첨가제 및 유기첨가제의 혼합에 사용되는 제2용제를 포함할 수 있으며, 상기 용제들은 퍼플루오로알킬실란, 무기첨가제 및 유기첨가제의 상용성을 고려하여 선택한다.
상기 제1용제로서는 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로메틸시클로헥산 및 퍼플루오로-1,3-디메틸시클로헥산과 같은 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로 지방족 탄화수소; 비스(트리플루오로메틸)벤젠과 같은 퍼플루오로 방향족 탄화수소; 퍼플루오로부틸메틸에테르 및 하이드로플로오로에테르(hydrofluoroether; HFE) 등과 같은 폴리플루오로 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 불소계 용제가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 제2용제로서는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트(텍산올(TEXANOL)), 글리콜 에테르, 미네랄 스피리트(mineral spirits), 메틸 카르비톨, 부틸 카르비톨, 프탈레이트 및 아디페이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 플라즈마(plasma)를 이용하여 기재를 전처리 하는 단계; (b) 하기의 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란를 제1용제에 용해시키는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 얻어진 수득물에 무기첨가제, 불소를 함유하는 유기첨가제 및 제2용제의 혼합액을 투입하고 용해시켜 코팅 조성물을 제조하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 얻어진 코팅 조성물을 상기 기재에 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 기재를 열처리하는 단계를 포함하는 코팅방법을 제공한다.
[화학식 1]
Rf-SiX3
상기 화학식 1에서, Rf는 탄소 원자수 1~80의 플루오로알킬기 또는 탄소 원자수 1~80의 사슬내에 서로 인접하지 않은 1~20개의 산소원자를 갖는 플루오로알킬기이고, X는 가수분해성기이며, 규소원자와 결합되어 있는 3개의X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 가수분해성기인 X, 퍼플루오로알킬실란, 무기첨가제, 유기첨가제, 제1용제 및 제2용제의 종류 또는 함량은 전술한 바와 같다.
상기 (a)단계에서 상기 전처리는 상기 기재와 코팅층 간에 접착력 향상을 위하여 진행되는 것으로, 대기압하에서 진행되는 Ar 플라즈마일 수 있다. 상기 전처리시 Ar 분압은 10 내지 40LPM인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 30LPM 일 수 있다. 그리고, O2의 분압은 10 내지 40SCCM인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 30SCCM일 수 있다. 이때, LPM은 Liter per minutes의 약어로 l/min을 나타내고, SCCM은 Standard Cubic centimeter per minutes의 약어로 ㎤/min을 나타낸다. 이밖에, 전처리시 사용되는 전력은 200 내지 600w, 바람직 하게는 300 내지 500w일 수 있고, 전처리 시간은 1 내지 10초, 바람직하게는 3 내지 7초일 수 있다.
상기 기재(substrate)로서는 유리 또는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone, PEEK), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르 술폰(polyethersulfone, PES), 폴리아릴라이트(polyarylite) 및 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclicolefin copolymer, COC) 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 폴리머 등을 사용할 수 있으며, 내지문성 및 난반사성이 요구되는 용도라면 제한없이 사용 가능하다.
그리고, (d)단계의 코팅에는 통상적으로 사용되는 코팅방법이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 예컨대 스핀(spin)코팅, 슬롯(slot)코팅 및 딥(dip)코팅으로 이루어진 습식코팅방법 중 선택된 어느 하나의 방법이 사용될 수 있다. 예컨대, 스핀코팅의 경우 코팅 속도는 1000 내지 4000 rpm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2000 내지 3000 rpm일 수 있다. 그리고, 코팅 시간은 10 내지 40초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 30초일 수 있다.
또한, 상기 (e)단계에서 열처리에는 열풍 건조기, 근적외선(Near infra-red; NIR) 등을 이용할 수 있으며, 열처리 온도는 100 내지 150도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 110 내지 130도 일 수 있다. 그리고, 열처리 시간은 5 내지 30 분인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 20분일 수 있다. 이러한 열처리 과정에서 상기 코팅 조성물은 경화되어 기재 상에 내지문성 및 난반사성을 갖는 코팅층을 형성한다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
<코팅 조성물의 제조>
퍼플루오로알킬실란(DC-2634, Dow Corning) 0.1wt를 제1용제인 퍼플루오로에테르(HFE-7100, 3M(주)제) 79.9wt%에 투입하고, 상온에서 30분간 교반하여 용해시켰다. 여기에, 무기첨가제인 SiO2 0.01wt%, 유기첨가제인 퍼플루오로폴리에테르(Krytox GPL 102, Du Pont de Nemours사) 0.01wt% 및 제2용제인 texanol 19.98wt%의 혼합액을 투입하고, 상온에서 30분간 교반하여 용해시켜 코팅 조성물을 제조하였다.
< 코팅처리 >
Ar 플라즈마로 3초간 처리된 소다라임 유리에 상기 코팅 조성물 2g을 도포하여 스핀코팅(3000rpm, 20초)하였다. 코팅된 소라다임 유리는 따로 대기시간을 두지 않고 열풍건조기(OF-02G, JEIOTECH)에서 100℃, 20분간 열처리하여 코팅처리를 완료하였다.
실시예 2
상기 퍼플루오로알킬실란 1.0wt%를 3M사 제조의 FC-770(제1용제) 79.0wt%에 용해시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 제조 후, 코팅처리를 완료하였다.
실시예 3
상기 SiO2 및 제2용제의 함량을 하기의 표1과 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 제조 후, 코팅처리를 완료하였다.
실시예 4
상기 SiO2 대신에 BaTiO3를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물 제조 후, 코팅처리를 완료하였다.
비교예 1
유리표면을 불산을 포함한 식각 용액에 5분간 침지(dipping)한 후, 세정수로 린싱(rinsing)한다. 깨끗하게 세정된 유리기재를 진공 챔버에서 증발 증착방식으로 SiO2층과 불소 코팅층을 형성하였다.
< 평가방법 >
1. 접촉각
SEO社 접촉각계 Phoenix300을 이용하여 물, n-헥사 데칸의 접촉각을 측정하였다. 상온에서 액체 방울량은 3 ?로 하였다. 이때, 상기 접촉각이 높을수록 낮은 표면에너지를 갖는 것을 의미하는 것으로, 물의 접촉각이 100˚이상이고, n-헥사데칸의 접촉각이 60˚이상일 경우를 접촉각 합격기준으로 선정하였다.
2. 내마모성
CORETECH社의 LT-RB장비를 통해 측정을 하였다. 코팅 표면을 내마모 테트스용 지우개와 추 500g을 이용하여 1500회 문지른 후 접촉각을 측정하였고, 물의 접촉각이 100˚이상이고, n-헥사데칸의 접촉각이 60˚이상일 경우를 내마모성 합격기준으로 선정하였다.
3. 투과율 및 헤이즈(Haze) 측정
투과율과 Haze(탁도)는 BYK社 Haze meter기를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
퍼플루오로알킬실란 0.1wt% 1.0wt% 0.1wt% 0.1wt% -
제1용제 79.9wt% 79.0wt% 79.9wt% 79.9wt% -
제2용제 19.98wt% 19.98wt% 19.88wt% 19.98wt% -
유기첨가제 0.01wt% 0.01wt% 0.01wt% 0.01wt% -
무기첨가제 0.01wt% 0.01wt% 0.11wt% 0.01wt% -
초기접촉각(물,°) 115 115 115 115 115
초기접촉각
(헥사데칸,°)		 66 66 66 66 66
내마모성(물,°) 108 108 108 108 108
내마모성
(헥사데칸,°)		 61 63 61 61 60
투과율(%) 93 93 88 91 90
Haze 4.2 4.5 8.3 4.6 4.2
표 1을 살펴보면, 본 발명에 따라 코팅 조성물을 이용하여 기재상에 코팅층을 형성한 실시예 1 내지 4의 경우, 진공 챔버에서 증발 증착방식으로 코팅층을 형성한 비교예 1과 비교하여 초기접촉각, 내마모성이 동등이상의 우수한 값을 나타내는바, 비교예 1의 코팅막과 동등 수준 또는 그 이상의 내지문성을 갖는 코팅층을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다. 그리고, 투과율 면에서도 비교예 1과 유사수준 또는 그 이상의 값을 나타내어 눈부심 방지기능 또한 갖추고 있음을 확인할 수 있다. 특히, 무기첨가제의 함량이 0.1wt%이하인 경우에는 90%이상의 높은 투과율을 나타내어 더욱 바람직하였다.
이로써, 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따르면 코팅공정만으로 내지문성 및 난반사성을 동시에 부여할 수 있는바, 비교예 1의 공정에 비하여 경제적인 방법으로 동등 수준의 효과를 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 하기의 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란;
    금속산화물로 이루어진 무기첨가제;
    불소화합물로 이루어진 유기첨가제; 및
    용제를 포함하는 코팅 조성물:
    [화학식 1]
    Rf-SiX3
    상기 화학식 1에서, 상기 식 중, Rf는 탄소 원자수 1~80의 플루오로알킬기 또는 탄소 원자수 1~80의 사슬내에 서로 인접하지 않은 1~20개의 산소원자를 갖는 플루오로알킬기이고, X는 가수분해성기이며, Si와 결합되어 있는 3개의 X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 상기 퍼플루오로알킬실란 0.1 ~ 10wt%, 상기 무기첨가제 0.01 ~ 5 wt%, 상기 유기첨가제 0.01 ~ 5 wt% 및 잔부의 용제를 포함하는 코팅조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기첨가제는 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속원소로 이루어진 금속산화물 중 선택된 1종 이상인 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기첨가제는 퍼플루오로알킬기 또는 비이온성 퍼플루오로알킬술포닉산 아미드기를 포함하는 불소화합물 중 선택된 1종 이상인 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 상기 퍼플루오로알킬실란의 용해에 사용되는 제1용제와 상기 무기첨가제 및 유기첨가제의 혼합에 사용되는 제2용제를 포함하는 코팅 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1용제는 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로지방족 탄화수소, 퍼플루오로 방향족 탄화수소 및 폴리플루오로 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 불소계 용제인 코팅 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2용제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트(텍산올(TEXANOL)), 글리콜 에테르, 미네랄 스피리트(mineral spirits), 메틸 카르비톨, 부틸 카르비톨, 프탈레이트 및 아디페이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 코팅 조성물.
  8. (a) 플라즈마(plasma)를 이용하여 기재를 전처리 하는 단계;
    (b) 하기의 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로알킬실란를 제1용제에 용해시키는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 얻어진 수득물에 무기첨가제, 유기첨가제 및 제2용제의 혼합액을 투입하고 용해시켜 코팅 조성물을 제조하는 단계;
    (d) 상기 (c)단계에서 얻어진 코팅 조성물을 상기 기재에 코팅하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계에서 코팅된 기재를 열처리하는 단계를 포함하는 코팅방법:
    [화학식 1]
    Rf-SiX3
    상기 화학식 1에서, 상기 식 중, Rf는 탄소 원자수 1~80의 플루오로알킬기 또는 탄소 원자수 1~80의 사슬내에 서로 인접하지 않은 1~20의 산소원자를 갖는 플루오로알킬기이고, X는 가수분해성기이며, 규소원자와 결합되어 있는 3개의X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 상기 퍼플루오로알킬실란 0.1 ~ 10wt%, 상기 무기첨가제 0.01 ~ 5 wt%, 상기 유기첨가제 0.01 ~ 5 wt% 및 잔부의 용제를 포함하는 코팅방법.
  10. 제8항에 있어서
    상기 상기 무기첨가제는 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속원소로 이루어진 금속산화물 중 선택된 1종 이상인 코팅방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유기첨가제는 퍼플루오로알킬기 또는 비이온성 퍼플루오로알킬술포닉산 아미드기를 포함하는 불소화합물 중 선택된 1종 이상인 코팅방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1용제는 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로지방족 탄화수소, 퍼플루오로 방향족 탄화수소 및 폴리플루오로 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 불소계 용제인 코팅방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2용제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트(텍산올(TEXANOL)), 글리콜 에테르, 미네랄 스피리트(mineral spirits), 메틸 카르비톨, 부틸 카르비톨, 프탈레이트 및 아디페이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 코팅방법.
  14. 상기 (a)단계에서 상기 전처리는 대기압하에서 진행되는 Ar 플라즈마인 코팅방법.
  15. 상기 (d)단계에서 코팅은 스핀(spin)코팅, 슬롯(slot)코팅 및 딥(dip)코팅으로 이루어진 습식코팅방법 중 선택된 어느 하나의 방법으로 진행되는 코팅방법.
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