KR20180138377A - 적층 시스템 및 이를 포함하는 전자 기기 - Google Patents

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KR20180138377A
KR20180138377A KR1020170078525A KR20170078525A KR20180138377A KR 20180138377 A KR20180138377 A KR 20180138377A KR 1020170078525 A KR1020170078525 A KR 1020170078525A KR 20170078525 A KR20170078525 A KR 20170078525A KR 20180138377 A KR20180138377 A KR 20180138377A
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김치만
남봉수
김진경
이장우
안인수
신동찬
이현주
강현민
김진용
오영훈
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주식회사 케이씨씨
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Abstract

본 발명은 투명 기판, 상기 투명 기판의 일면에 굴절률이 2.0 이상이고, 두께가 70nm 이하인 고굴절률층을 포함하는 고반사 코팅층, 및 상기 투명 기판의 또 다른 일면에 기능층을 포함하는 적층 시스템을 제공한다.

Description

적층 시스템 및 이를 포함하는 전자 기기 {LAMINATION SYSTEMD AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 적층 시스템 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 스마트폰, 태블릿 PC 및 텔레비전 등의 디스플레이 시장이 가속화됨에 따라, 이러한 전자 기기를 사용하는 소비자들의 요구사항도 점점 고급화되어 가고 있다. 특히, 소프트웨어부터 하드웨어에 이르기까지 그러한 요구사항에 부응하고자 나날이 발전을 거듭하고 있다.
고급화의 하나의 전략으로, 하드웨어 부분의 경우, 화면의 대형화가 되어 가고, 디자인 요소의 가미를 통해 제조사 마다 독특한 이미지를 구축하는 고급화 전략을 취하고 있다.
통상 모바일 기기를 비롯한 전자 기기는 사용자 손과의 잦은 마찰은 물론 다양한 외부환경과의 접촉이 많은 특성을 가짐에 따라, 기능상으로는 뛰어난 내식성과 내마모성은 물론 상당한 표면 경도, 강도 및 우수한 접착성이 요구되고, 외관상으로는 우수한 표면 질감과 더불어 고품격의 색상구현이 매우 중요하다.
이러한 고품격의 색상 구현을 위해 기판에 적용된 화학적 및 물리적 코팅 방법이 다양하게 알려져 있다. 예를 들면 폴리에스테르 수지에 분산된 무기안료를 이용한 착색코팅법, ITO를 진공증착법을 이용하여 기판 표면의 칼라 구현방법 및 기판의 표면에 PVD법으로 박막으로 코팅하고 이온주입법을 이용하여 이온화된 금속이온 또는 가스이온을 주입하여 색상을 변화키는 코팅방법이 연구되어 왔다.
그러나 가장 다양한 색상을 낼 수 있는 방법으로는 아노다이징법(Anodizing)이라 할 수 있겠으나, 소재단가가 고가일 뿐만 아니라 감성시대에 요구되는 고품위 색감이나 투명감이 없는 것이 단점이다.
따라서, 유리 등의 투명 기판을 그대로 활용하면서 새로운 트랜드인 세라믹 느낌의 깊고 은은한 칼라감을 구현함으로써 고급스러움을 부여할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
대한민국 공개 특허 제 2014-0138467호 대한민국 공개 특허 제 2012-0132714호
본 발명의 제1 기술적 과제는 세라믹 질감을 구현할 수 있는 적층 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 기술적 과제는 상기 적층 시스템을 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명은 일 실시예에 따라, 투명 기판,상기 투명 기판의 일면에 굴절률이 2.0 이상이고, 두께가 70nm 이하인 고굴절률층을 포함하는 고반사 코팅층, 및 상기 투명 기판의 다른 일면에 기능층을 포함하는 것인 적층 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 일 실시예에 따라 상기 적층 시스템을 포함하는 전자 기기를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템은 시스템은 투명 기판 및 도포층간의 부착성뿐만 아니라, 은폐력 및 비산 방지성과 같은 도막 물성이 우수하면서, 내열 박리성 및 내습 안정성과 같은 적층 시스템의 내구성을 우수하게 유지할 수 있고, 투명 기판을 사용하면서도 유기 도료의 색감을 고급스러운 세라믹 질감으로 변화시킬 수 있으므로, 고품격의 색상을 구현할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 투명 기판에 기능층(차폐 칼라층) 및 단층의 고반사 코팅층을 포함하는 적층 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 투명 기판에 기능층(차폐 칼라층) 및 2층의 고반사 코팅층을 포함하는 적층 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 투명 기판에 기능층(차폐 칼라층) 및 3층의 고반사 코팅층을 포함하는 적층 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다양한 층을 포함하는 적층 시스템의 개략도이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템은 투명 기판, 상기 투명 기판의 일면에 굴절률이 2.0 이상이고, 두께가 70nm 이하인 고굴절률층을 포함하는 고반사 코팅층, 및 상기 투명 기판의 또 다른 일면에 기능층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템은 투명 기판 상에 고반사 코팅층 및 기능층을 함께 포함함으로써, 투명 기판과의 부착성, 은폐력 및 내수성이 우수할 뿐만 아니라, 투명 기판을 사용하면서도 유기 도료의 색감을 고급스러운 세라믹 질감으로 변화시킬 수 있으므로, 고품격의 색상을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
<투명 기판>
본 발명의 일 실시예에 따라, 고반사 코팅층 및 기능층이 형성될 수 있는 투명 기판은 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트(ＰＥＴ), 또는 유리/ＰＥＴ를 포함할 수 있다. 상기 투명 기판의 굴절률은 예를 들어 1.50 내지 1.52일 수 있다. 또한, 상기 투명 기판의 두께는 예를 들어 0.3mm 내지 6mm의 범위일 수 있다.
<고반사 코팅층>
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템은 투명 기판 상에 굴절률이 2.0 이상이고, 두께가 70nm 이하인 고굴절률층을 포함하는 고반사 코팅층을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 적층 시스템에서 고굴절률층의 굴절률은 2.0 이상, 더욱 구체적으로 2.0 내지 3.0일 수 있으며, 상기 범위 내에서 본 발명에서 목적하는 은은하고 다양한 칼라감 및 반사 효과를 구현할 수 있다. 본 발명에 있어서, 굴절률은 예를 들어, ellipsometer 설비를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 고굴절률층의 두께는 70nm 이하, 더욱 구체적으로 3nm 내지 70nm, 더욱 더 구체적으로 3nm 내지 60nm일 수 있다. 상기 적층 시스템은 고굴절률층의 두께에 따라 표면 반사율이 달라지며, 이로 인해 색상 및 깊이감이 달라질 수 있다. 만일, 상기 고굴절률층의 두께가 70nm를 초과하는 경우, 본 발명에서 목적하는 반사율 또는 색상을 구현할 수 없으므로, 고품위 색감이나 투명감이 떨어질 수 있다.
상기 적층 시스템은 투명 기판의 일면에 고반사 코팅층을 포함하는 다양한 구조의 시스템을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템(100)은, 도 1과 같이 투명 기판(120)의 일면에 고굴절률층(130)을 포함하는 단층의 고반사 코팅층을 포함하고, 상기 투명 기판(120)의 또 다른 일면에 기능층(110)을 포함하는 적층 시스템일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템에 있어서, 상기 투명 기판의 일면에 형성된 고반사 코팅층은 고굴절률층, 및 상기 고굴절률층 상에 상기 고굴절률층 보다 굴절률이 낮은 저굴절률층을 더 포함하는 다층의 고반사 코팅층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 고반사 코팅층은 고굴절률층 및 저굴절률층, 또는 이들이 반복되어 적층된 2층 이상의 다층의 고반사 고팅층을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템(200)은, 도 2와 같이 투명 기판(220), 및 상기 투명 기판(220)의 일면에 고굴절률층(230), 및 상기 고굴절률층(230) 상에 저굴절률층(240)을 포함하는 다층의 고반사 코팅층을 포함하고, 상기 투명 기판(220)의 또 다른 일면에 기능층(210)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적층 시스템(300)은, 도 3과 같이 투명 기판(320), 및 상기 투명 기판(320)의 일면에 고굴절률층(330), 상기 고굴절률층(330) 상에 저굴절률층(340), 및 상기 저굴절률층(340) 상에 고굴절률층(350)을 차례로 적층하여 포함하는 다층의 고반사 코팅층을 포함하고, 상기 투명 기판(320)의 또 다른 일면에 기능층(310)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적층 시스템은, 투명 기판의 일면에 고굴절률층, 저굴절률층, 고굴절률층, 저굴절률층 및 고굴절률층 등을 포함하고, 상기 투명 기판의 또 다른 일면에 기능층을 포함할 수 있다.
상기 적층 시스템에 있어서, 상기 고굴절률층 및 저굴절률층의 반복 적층 회수는 본 발명의 효과를 저해하지 않고, 목적하는 디자인 또는 성능에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
또한, 상기 적층 시스템이 다층의 고반사 코팅층을 포함하는 경우, 상기 다층 코팅층의 최외층은 저굴절률층 또는 고굴절률층일 수 있으나, 목적하는 반사율 및 색상을 구현하는 점에서 고굴절률층일 수 있다.
상기 저굴절률층은 예를 들어, 굴절률이 1.8 이하, 더욱 구체적으로 굴절률이 1.0 내지 1.8일 수 있다. 본 발명에 일 실시예에 따르면, 상기 범위 내에서 고굴절률층의 굴절률과 저굴절률층의 굴절률 차이로 인해 본 발명에서 목적하는 반사율을 구현할 수 있으며, 이로 인해 깊고, 은은하고 다양한 칼라감을 구현할 수 있다.
한, 상기 저굴절률층의 두께는 70nm 이하, 더욱 구체적으로 3nm 내지 70m, 더욱 더 구체적으로 3nm 내지 60nm일 수 있다. 상기 적층 시스템은 저굴절률층의 두께에 따라 표면(코팅면) 반사율이 달라질 수 있으며, 이로 인해 색상 및 깊이감이 달라질 수 있다. 만일, 상기 저굴절률층의 두께가 70nm를 초과하는 경우, 본 발명에서 목적하는 반사율 또는 색상을 구현할 수 없으므로, 고품위 색감이나 투명감이 떨어질 수 있다.
또한, 상기 적층 시스템에 있어서, 굴절률이 다른 고굴절률층 및 저굴절률층이 반복되는 이유는 이들 층들의 굴절률의 차이 또는 표면 반사율의 차이를 이용하여 세라믹룩의 은은하면서도 다양한 칼라감을 구현할 수 있기 때문이다.
예를 들어, 상기 적층 시스템에 있어서, 상기 고굴절률층 및 저굴절률층의 굴절률 차이는 0.2 내지 1.5, 구체적으로 0.3 내지 1.2일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 고굴절률층 및/또는 저굴절률층을 구비한 적층 시스템은 본 발명에서 목적하는 반사율 및 색상, 구체적으로 표면 반사율이 8% 내지 40%이고, 상기 범위 내에 표면 반사율이 포함됨으로써, 세라믹 룩의 은은한 칼라감을 구현할 수 있다.
또한, 상기 적층 시스템에 있어서, 고굴절률층 및 저굴절률층의 광학 두께가 상기 범위를 구현하는데 중요할 수 있다. 여기서 광학 두께는 등방성 광학 소자인 고굴절률층 및 저굴절률층에서 이들의 물리적인 두께에 굴절률을 곱한 값. 즉, 매질의 굴절률 n과 두께 d의 곱 nd를 말한다.
저굴절률층의 광학 두께는 3 내지 100nm, 구체적으로 3 내지 70nm일 수 있으며, 상기 저굴절률층의 광학 두께가 100nm를 초과하거나 3nm 미만인 경우, 본 발명에서 목적하는 반사율 또는 색상을 구현할 수 없으므로, 고품위 색감이나 투명감이 떨어질 수 있다.
고굴절률층의 광학두께는 6nm 내지 180nm, 구체적으로 6 내지 100nm일 수 있으며, 상기 고굴절률층의 광학두께가 180nm를 초과하거나 6nm 미만인 경우 본 발명에서 목적하는 반사율 또는 색상을 구현할 수 없으므로, 고품위 색감이나 투명감이 떨어질 수 있다.
또한, 상기 적층 시스템이 다층 시스템인 경우, 각각의 고굴절률층 및 각각의 저굴절률층의 두께는 서로 동일할 수 있고, 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 기재 상에 두께가 모두 20nm인 고굴절률층, 저굴절률층 및 고굴절률층을 차례로 적층할 수 있으며, 또는 기재 상에 두께가 15nm인 고굴절률층, 두께가 13nm인 저굴절률층, 및 두께가 25nm인 고굴절률층을 차례로 적층할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템에서 고굴절률층의 종류는 굴절률이 2.0 이상을 만족하고, 본 발명의 효과를 저해하지 않은 한 다양하게 사용될 수 있으며, 예를 들어 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물, 실리콘지르코늄 질화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 지르코늄 산화물, 아연-주석 산화물, 크롬 산화물 및 니오븀 산화물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 고굴절률층은 티타늄 산화물 또는 실리콘 질화물 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템에서 저굴절률층의 종류는 굴절률이 1.8 이하를 만족하고, 본 발명의 효과를 저해하지 않은 한 다양하게 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 저굴절률층은 플루오린화마그네슘, 알루미늄 산화물, 규소 산화물, 규소 옥시질화물, 규소 옥시탄화물 및 규소-알루미늄 혼합 산화물로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 저굴절률층은 규소 산화물 또는 알루미늄 산화물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 적층 시스템이 다층 시스템인 경우, 각각의 고굴절률층 및 각각의 저굴절률층에 사용되는 물질의 종류는 각각의 굴절률을 만족하는 범위에서 서로 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템의 표면 반사율은 8% 내지 40%, 구체적으로 8% 내지 30%일 수 있다. 상기 표면 반사율은 예를 들면, 380 내지 780 nm 파장대역에서 표면(코팅면)에서의 광 반사율을 분광투과율 측정기(모델명 Lambda 950, Perkin Elmer社)로 측정할 수 있다. 상기 표면 반사율에 따라 색상 및 깊이감이 달라질 수 있다. 만일, 적층 시스템의 표면 반사율이 8% 미만인 경우, 심미성 측면에서 세라믹 느낌 구현에 문제가 있을 수 있고, 40%를 초과하는 경우 높은 반사율로 인하여 은은한 색감의 느낌 구현에 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템은 10°의 관찰자 각에 대한 CIELAB 색 공간 좌표에 제시된 코팅면 색상 a* 값이 -5 내지 +5 범위이고, b* 값이 -10 내지 +10 범위일 수 있으며, 상기 범위인 경우 세라믹 질감의 깊고 은은한 칼라감을 구현할 수 있다.
상기 적층 시스템에 있어서, 기재상에 고굴절률층 및 저굴절률층의 적층 방법은 예를 들어, 스퍼터링법, 증착법(Evaporation), 이온 플레이팅법 및 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 중에서 선택된 1종 이상인 방법을 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템에 있어서, 상기 투명 기판의 또 다른 일면, 즉 투명 기판의 배면에 포함되는 기능층은 원하는 목적에 따라 다양한 기능층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능층은 상기 투명 기판과의 부착성이 우수한 프라이머층, 칼라구현 및 은폐력이 우수한 차폐 칼라층, UV층 및 비산 효과가 우수한 비산 방지층 중에서 선택된 1층 이상의 기능층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차폐 칼라층은 차폐 필름층 또는 차폐 코팅층인 것일 수 있고, 상기 차폐 칼라층 상에는 비산 방지층으로서, 비산 방지 코팅층 또는 비산 방지 필름층을 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 기능층에 있어서, 차폐 코팅층을 이용하는 경우에는 상기 차폐 코팅층과 상기 투명 기판 사이에 프라이머층을 더 포함하는 것일 수 있다.
<차폐 칼라층>
상기 차폐 칼라층은, 당업계에서 통상적으로 이용되는 차폐 필름을 이용한 차폐 필름층일 수 있고, 조성물을 코팅 함으로써 형성된 차폐 코팅층일 수 있다.
구체적으로, 상기 차폐 코팅층은 제1 조성물로서, 조성물 총 중량에 대해, 고형분 함량이 20 중량% 내지 40 중량%인 폴리에스터 수지 60 중량% 내지 80 중량%, 안료 10 중량% 내지 30 중량%, 및 용제 5 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 제1 조성물에 의해 형성된 것일 수 있다.
이하에서는 폴리에스터 수지, 안료 및 용제를 포함하는 제1 조성물의 구체예를 설명한다.
폴리에스터 수지
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물에 포함되는 폴리에스터 수지는 투명 기재 및 도포층간의 부착성을 부여하고, 안료의 균일한 분포도를 부여하기 위하여, 고형분 함량이 20 중량% 내지 40 중량%, 구체적으로 25 중량% 내지 35 중량%인 폴리에스터 수지를 포함할 수 있다. 만일 상기 폴리에스터 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 기재 및 차폐 코팅층간의 부착성 및 도막 물성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 안료의 균일한 분포를 저해하거나 도장 작업성에 문제가 있을 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 제1 조성물 총 중량에 대해 60 중량% 내지 80 중량%, 구체적으로 60 중량% 내지 70 중량%일 수 있다. 만일 상기 폴리에스터 수지의 함량이 60 중량% 미만인 경우, 기재와의 부착성 및 코팅막의 유연성이 저하될 수 있고, 가교밀도 저하로 내화학성이 열위해지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 함량이 80 중량%를 초과하는 경우, 유연성이 향상되는 반면, 안료함량의 미달로 소재 및 차폐력이 낮아지고 작업성이 열위해지는 문제가 있을 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 가지형 또는 선형의 폴리에스터 수지를 사용할 수 있으나, 가지형 폴리에스터 수지의 경우, 선형(Linear type) 폴리에스터 수지에 비하여 단단한 코팅막을 제조하는데 유리하고, 반응기가 상대적으로 많아 표면 가교도를 높일 수 있다.
한편, 유리전이온도는 고분자 열운동 단위로, 유리전이온도가 낮을수록 코팅막에 탄성이 부여되어 가공성 확보에 유리하며, 유리전이온도가 높을수록 코팅막이 딱딱해지고, 건조속도가 향상되어 우수한 부착력과 내화학성을 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물은 폴리에스터 고유의 유연성과 우수한 층간부착력을 가지고 있으면서도, 가지형 폴리에스터와 비교적 높은 유리전이온도를 갖고 분자량이 큰 수지를 사용함으로써 우수한 기계적 특성 및 내화학성을 가질 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 하이드록실기가 5 내지 10 mgKOH/g이고, 유리전이온도(Tg)가 50 내지 70 ℃며, 중량평균분자량이 8000 내지 12000 mol/g일 수 있다.
상기 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 짧은 고분자 체인으로 인해 가공성 확보가 어렵고 작업성이 열위해지는 문제가 있고, 상기 중량평균분자량이 상기 범위를 초과하는 경우, 점도가 상승하여 도료의 퍼짐성이 열위해지고 또한 경화력이 저하될 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우, 유연성이 우수하나 경도가 낮아져 코팅층이 쉽게 손상되는 문제가 있을 수 있고, 상기 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위를 초과하는 경우, 코팅층 경도가 급격히 증가하여 가공성이 열위해져 크랙 발생 및 밀착성이 열위해지는 문제가 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스터 수지로는 다가 알코올 성분과 다가 카르복시산 성분의 축중합 반응 생성물인 폴리에스터 수지일 수 있으며, 상기 다가 알코올 성분의 예로는 1,6-헥산디올, 2,2''-[(메틸에틸리덴)비스(4,1-페닐렌옥시)]비스에탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 에탄-1,2-디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 들 수 있고, 상기 다가 카르복시산 성분의 예로는 1,4-부탄디카르복시산, 1,3-벤젠디카르복시산, 1,4-벤젠디카르복시산, 1,2,4-벤젠트리카르복시산, 이소벤조푸란-1,3-디온(프탈산 무수물), cis-4-사이클로헥센-1,2-디카르복시산 무수물 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
안료
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물에 포함되는 안료는 칼라 구현을 위해 유색 안료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카본블랙, 탄산칼슘, 이산화티탄(TiO2), 산화철황(Iron oxide yellow) 및 산화철적(Iron oxide red) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유색 안료 외에도, 은폐력 및 내수성을 증진시키기 위해 체질 안료를 포함할 수 있다. 그 구체적인 예로는 실리카, 바륨설페이트, 탈크 및 탄산 칼슘 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 체질 안료를 포함하는 경우, 은폐력 및 내수성 뿐만 아니라, 작업성 및 부착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이러한 안료의 함량은 제1 조성물 총 중량에 대해 10 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로 카본블랙 등의 칼라 구현을 위한 유색 안료 2 중량% 내지 10 중량% 및 체질 안료 10 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 안료는 체질 안료 및 유색 안료를 1:0.1 내지 1:1 중량비의 범위로 포함할 수 있으며, 상기 중량비 범위를 만족하는 경우, 원하는 칼라 구현, 은폐력 및 내수성 등을 최적으로 향상시킬 수 있다. 안료의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 제1 조성물의 강도가 저하되거나 점도 제어 및 요구되는 색상을 부여하기 어려울 수 있으며, 내수성 및 은폐력이 저하될 수 있다.
용제
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물은 도장 작업성을 향상시키고 레벨링성을 부여하기 위하여 용제를 포함할 수 있다.
상기 용제는 상기 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 다양한 용제를 사용할 수 있으나, 예를 들면 n-헵탄, 톨루엔, 자일렌, 석유계 화합물 및 n-헥산 등의 비극성 용제; 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 이염기성 에스테르, 3-메톡시 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 디이소부틸 케톤, 이소포론 및 사이클로헥사논 등의 극성 용제; 및 상기 비극성 용제와 극성 용제의 혼합물 중 1종 이상을 수지의 특성이나 휘발 속도에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용제는 제1 조성물 총 중량에 대해 5 중량% 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 레벨링성 부여 및 도장 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 안료의 균일한 입자의 분포도를 부여하고 점도 및 저장 안정성을 부여하기 위하여 분산제를 포함할 수 있다.
상기 분산제는 7000 내지 8000g/mol의 중량평균분자량을 갖는 폴리우레탄을 주쇄(main chain)로, 중량평균분자량 1000 내지 2000g/mol의 폴리에스터를 측쇄(side chain)로 포함하는 분산제를 포함할 수 있다. 상기 분산제는 고분자 습윤 분산제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 BYK-104S 또는 TILOSPERSE 32500S 등을 포함할 수 있다. 상기 분산제의 함량은 1 중량% 내지 2.0 중량%일 수 있다. 만일 상기 분산제의 함량이 1 중량% 미만인 경우, 안료 분산에 문제가 있을 수 있고, 2.0 중량%를 초과하면 원료 분산성이 높아지나 최종 도료 제조 시 건조 및 외관 등의 문제를 일으킬 수 있다.
상기 분산제에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물은 평균입도 (D50)가 5 내지 15 ㎛, 구체적으로 8 내지 13 ㎛인 분산물을 포함할 수 있다. 상기 평균입도를 가질 경우 코팅층의 유연성 및 부착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 조성물은 표면장력을 이용한 레벨링 및 표면 슬립성 부여를 위해 실리콘계 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 첨가제는 점도가 25℃에서 90 내지 약 110 cSt의 범위인 유기폴리실록산일 수 있다. 상기 실리콘계 첨가제는 유기 치환체가 예를 들어 메틸, 비닐, 페닐 또는 그 조합을 함유하는 실리콘계 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 폴리디메틸 실록산 및 폴리메틸알킬실록산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기 실리콘계 첨가제는 제1 조성물 총 중량에 대해 1 중량% 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 레벨링 및 표면 슬립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 조성물은 필요에 따라 본 발명의 물성 특성을 저해하지 않은 범위 내에서 통상적으로 사용되는 증량제, 광개시제, 접착 촉진제, 열안정제, 난연제, UV 안정제, 사슬연장제, 충전제 및 수분제거제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 차폐 코팅층은 상기 제1 조성물이 기재 상에 직접 도포되어 형성되거나 또는 필름 형태로 제조되어 기재 상에 적층 또는 부착하여 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 조성물을 기재, 예를 들어 투명 기재 또는 후술하는 바와 같은 투명 기재 상에 도포된 프라이머층에 직접 도포할 경우, 도포 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 다이코터, 에어 나이프, 리버스롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 스핀 코팅 등의 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 도포 공정 이후, 건조 또는 경화하는 공정을 더 수행할 수 있으며, 경화 방법은 특별히 한정되지 않느다. 예를 들면, 광경화나 열경화를 단독으로, 또는 광경화 이후 열경화, 열경화 이후 광경화하는 등의 방법으로 행해질 수 있다.
또 다른 일례로, 통상의 방법으로 필름 타입으로 제조되어 투명 기판에 적층 또는 부착될 수 있다.
상기 차폐 코팅층의 두께는 10 내지 20 ㎛일 수 있다. 만일 차폐 코팅층의 두께가 10 ㎛ 미만일 때에는 은폐력, 내수성 및 칼라 구현 효과가 미미할 수 있으며, 상기 차폐 코팅층의 두께가 20 ㎛ 보다 클 때에는 지나친 두께로 인해 도장작업성과 모바일 기기 등의 기기의 기능적 효과가 저해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 조성물을 이용하여 형성된 차폐 코팅층은 유리 또는 강화유리 등의 투명 기판, 및 도포층간의 우수한 부착성, 코팅막의 유연성, 은폐력 및 내수성을 향상시킬 수 있으며, 유색 계열의 다양한 칼라 구현이 가능함으로써 유리 소재를 사용하면서도 세라믹의 깊고 은은한 칼라감과 고급 질감을 구현할 수 있다.
<비산 방지층>
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 비산 방지층은 당업계에서 통상적으로 이용되는 비산 방지 필름을 이용한 비산 방지 필름층일 수 있고, 조성물을 코팅 함으로써 형성된 비산 방지 코팅층일 수 있다.
구체적으로, 상기 비산 방지 코팅층은 제2 조성물로서, 조성물 총 중량에 대해, 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 중량% 내지 40 중량%, 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5 중량% 내지 25 중량%, 아크릴레이트계 모노머 5 중량% 내지 20 중량%, 광개시제 1 중량% 내지 5 중량%, 및 용제 10 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 제2 조성물에 의해 형성된 것일 수 있다.
이하에서는 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 아크릴레이트계 모노머, 광개시제, 및 용제를 포함하는 제2 조성물의 구체예를 설명한다.
관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 조성물은 유리 및 소재에 대한 부착성, 도막의 유연성 및 신율을 향상시키기 위해 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 상기 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 상기 제2 조성물 총 중량에 대해 20 중량% 내지 40 중량%, 구체적으로 25 중량% 내지 35 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 만일 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 20 중량% 미만으로 사용하는 경우 유연성이 저하되어 비산방지 효과가 떨어질수 있고, 40 중량%를 초과하는 경우, 표면의 유연성, 내마모성, 경화성 및 층간 접착성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 특히 도막의 유연성 및 신율을 결정하는 중요한 요소로서, 중량평균분자량이 2000 내지 4000 g/mol, 구체적으로는 2500 내지 3500 g/mol의 범위일 수 있다. 만일 상기 관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우 가교효율 및 분자간 결합력이 낮아져 비산방지 효율이 떨어질수 있고, 중량평균분자량이 상기 범위를 초과하는 경우 경화반응이 늦어 층간 부착력 및 점도 상승에 따른 작업성이 불량해질 수 있다.
상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 구체적인 예로는 켐톤㈜의 CHTU-2942T 등을 들 수 있다.
관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 조성물은 유리 기재 등과 함께 사용시, 유리 비산방지 및 표면 경도를 부여할 수 있고, 유리 및 층간 부착력을 향상시키기 위해 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 상기 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 제2 조성물 총 중량에 대해 5 중량% 내지 25 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 만일 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 5 중량% 미만으로 사용하는 경우 외관 및 표면 경도가 저하될 수 있고, 25 중량%를 초과하는 경우, 표면의 유연성 및 층간 접착성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 특히 유리 비산방지 및 표면 경도를 결정하는 중요한 요소로서, 중량평균분자량이 2000 내지 4000 g/mol, 구체적으로는 2500 내지 3000 g/mol의 범위일 수 있다. 만일 상기 관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우 가교효율 및 분자간 결합력이 저하될 수 있으며, 중량평균분자량이 상기 범위를 초과하는 경우 경화반응이 늦어 접착성이 불량해질 수 있다.
상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 구체적인 예로는 CHTU-2262 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머(A) 및 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머(B)의 중량비는 1:0.3 내지 1:1.2의 범위, 구체적으로 1:0.4 내지 1:0.6일 수 있다. 만일 상기 중량비가 상기 범위에 벗어나는 경우, 비산 성능이 저하되고 표면경도, 및 기재 및 도료의 층간 부착력이 감소될 수 있다.
아크릴레이트계 모노머
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 조성물은 가교도 및 부착력을 증진시키기 위해 아크릴레이트계 모노머를 포함할 수 있다. 상기 아크릴레이트계 모노머는 제2 조성물 총 중량에 대해 5 중량% 내지 20 중량%, 구체적으로 5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 아크릴레이트계 모노머의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 가교도 및 부착력, 도장작업성이 저하될 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 도막의 유연성이 저하되어 비산방지 기능이 저하될 수 있다.
상기 아크릴레이트계 모노머는 상기 효과를 만족하는 범위 내에서 제한 없이 사용할 수 있으나, 구체적으로 관능기가 1 내지 6개인 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴레이트계 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 트리데실 메타크릴레이트, 노닐페놀에톡시레이트 모노아크릴레이트, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 메타크릴레이트, 4-부틸사이클로헥실 아크릴레이트, 디사이클로펜테닐 아크릴레이트, 디사이클로펜테닐 옥시에틸 아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시레이티드 모노아크릴레이트, 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, 디포로필렌글리콜 디아크릴레이트, 에톡시레이티드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리아크릴레이트 및 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 및 알콜시레이티드 테트라아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
광개시제
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 조성물은 자외선을 흡수하여 라디칼 반응을 부여하고, 빠른 경화성과 높은 가교도를 만족시키기 위해 광개시제를 포함할 수 있다. 상기 광개시제는 제2 조성물 총 중량에 대해 1 중량% 내지 5 중량%, 구체적으로 1 중량% 내지 3 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 1 중량% 미만인 경우, 자외선 흡수 및 라디칼 반응 효과가 저하되고 경화성 및 가교도가 저하될 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우, 광 경화 반응이 많이 되어 단 올리고머의 분자량이 파괴되어 접착 및 마모성에 악영향을 줄 수 있다.
상기 광개시제는 보통 250 - 450nm의 자외선 영역의 흡수대를 가지고 있는 통상의 광개시제를 사용할 수 있으며, 특히 벤조페논계, 아세토페논계, 벤질 디메틸케탈계 안트라퀴논계 및 티옥산톤계 등이 사용 가능하다. 이중 구체적으로 예를 들면, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 4-페닐벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조일페닐포스핀옥사이드, 2-하이드록시 1,2-디퍼페닐 에타논, 2-에톡시 1,2-디페닐 에타논, 2-이소프로필 1,2-페닐 에타논, 2-부톡시 1,2-디페닐에타논, 2-이소부톡시 1,2-디페닐에타논, 2,2-디메톡시 1,2-디페닐 에타논, 2,2-디부톡시 1-페닐 에타논, 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐케톤, 디메톡시 하이드록시 아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시 2-메틸 프로파논, 2-메틸 1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노 프로파논, 2-벤질 2-디메틸아미노 1-(4-모르폴리노페닐)-부타논 및 3,6-비스(2-메틸-2-모르폴리노-프로파노닐)-9-부틸카바졸 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
용제
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 조성물은 도장 작업성을 향상시키고 레벨링성을 부여하기 위하여 용제를 포함할 수 있다.
상기 용제는 상기 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 다양한 용제를 사용할 수 있으나, 예를 들면 n-헵탄, 톨루엔, 자일렌, 석유계 화합물 및 n-헥산 등의 비극성 용제; 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 이염기성 에스테르, 3-메톡시 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 디이소부틸 케톤, 이소포론 및 사이클로헥사논 등의 극성 용제; 및 상기 비극성 용제와 극성 용제의 혼합물 중 1종 이상을 수지의 특성이나 휘발 속도에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용제는 제2 조성물 총 중량에 대해 10 중량% 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 용제는 비극성 용제 5 중량% 내지 30 중량% 및 극성 용제 5 중량% 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로 비극성 용제 : 극성 용제를 1:0.1 내지 1:1 중량비의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 레벨링성 부여 및 도장 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 조성물은 표면장력을 이용한 레벨링 및 표면 슬립성 부여를 위해 실리콘계 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 실리콘계 첨가제는 점도가 25℃에서 약 90 내지 110 cSt의 범위인 유기폴리실록산일 수 있다. 상기 실리콘계 첨가제는 유기 치환체가 예를 들어 메틸, 비닐 또는 페닐 또는 그 조합을 함유하는 실리콘계 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 폴리디메틸 실록산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 1종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기 실리콘계 첨가제는 제2 조성물 총 중량에 대해 1 중량% 내지 3 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 레벨링 및 표면 슬립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 조성물은 필요에 따라 본 발명의 물성 특성을 저해하지 않은 범위 내에서 통상적으로 사용되는 안료, 증량제, 접착 촉진제, 열안정제, 난연제, UV 안정제, 사슬연장제, 충전제 및 수분제거제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 일 실시예에 따라 상기 제2 조성물에 의해 형성된 비산 방 코팅층을 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 비산 코팅층 상기 제2 조성물이 투명 기판 또는 차폐 칼라층 상에 직접 도포되어 형성되거나 또는 필름 형태로 제조되어 차폐 칼라층 상에 적층 또는 부착하여 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2 조성물을 예를 들어, 상술한 바와 같은 차폐 칼라층 상에 도포될 수 있으며 이 경우 도포 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도포 방법은 예를 들면, 다이코터, 에어 나이프, 리버스롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 스핀 코팅 등의 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 도포 공정 이후, 건조 또는 경화하는 공정을 더 수행할 수 있으며, 경화 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 광경화나 열경화를 단독으로, 또는 광경화 이후 열경화, 열경화 이후 광경화하는 등의 방법으로 행해질 수 있다.
또 다른 일례로, 통상의 방법으로 필름 타입으로 제조되어 차폐 칼라층 상에 또는 목적하는 소재에 적층 또는 부착될 수 있다.
상기 비산 방지층의 두께는 30 내지 50 ㎛일 수 있다. 만일 비산방지층의 두께가 30 ㎛ 미만일 때에는 비산방지효과가 미미할 수 있으며, 비산방지층의 두께가 50 ㎛ 보다 클 때에는 도막 뭉침에 의해 외관 불량이 쉽게 발생될 수 없다. 부수적으로, 용어 "비산방지 효과"는 파쇄된 유리가 비산방지막을 파괴하여 비산시키지 못하도록 하는 효과를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2 조성물이 직접 도포되거나 필름형태로 적층된 비산 방지층은 유리 또는 강화유리 등의 투명 기판, 및 도포층간의 우수한 부착성을 부여할 수 있고, 도막의 우수한 유연성 및 신율을 구현함으로써 유리가 비산되는 현상을 방지할 수 있다.
<프라이머층>
상기 기능층에 있어서, 상술한 바와 같은 차폐 코팅층을 이용하는 경우, 차폐 코팅층과, 투명 기판의 부착력을 향상시키기 위하여, 프라이머층을 더 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로 상기 프라이머층은 제3 조성물로서, 조성물 총 중량에 대해, 고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%인 아크릴계 수지 60 중량% 내지 80 중량%, 용제 10 중량% 내지 40 중량, 및 첨가제 1 중량% 내지 5 중량%를 포함하는 제3 조성물에 의해 형성된 것일 수 있다.
이하에서는 고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%인 아크릴계 수지, 용제, 첨가제를 포함하는 제3 조성물의 구체예를 설명한다.
고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%인 아크릴계 수지
본 발명의 일 실시예에 따른 제3 조성물은 투명 기판, 예를 들어 유리 또는 강화 유리에 대한 부착성을 증진시키고, 차폐 칼라층의 용이한 접착을 위하면서, 레벨링성, 투명성 및 새깅성을 향상시키기 위해, 고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%인 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 수지에 대한 고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%이고, 용매의 함량이 82 중량% 내지 93 중량%, 구체적으로 고형분 함량이 10 중량% 내지 15 중량%이고, 용매의 함량이 85 중량% 내지 90 중량%인 용제형 아크릴계 수지일 수 있다. 이때, 상기 용매는 물, 알코올계 및 글리콜 등의 용매를 포함할 수 있다. 만일, 상기 아크릴계 수지의 고형분 함량이 7 중량% 미만인 경우, 투명 기판에 대한 부착성 및 내열탕성이 저하될 수 있고, 상기 고형분 함량이 18 중량%를 초과하는 경우 레벨링성이 저하되어 도장 작업성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%인 아크릴계 수지는 제3 조성물 총 중량에 대해 60 중량% 내지 80 중량%, 더욱 구체적으로 65 중량% 내지 75 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 만일, 상기 아크릴계 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 투명 기판에 대한 부착성이 저하될 수 있고, 내열탕성이 불량해질 수 있다. 또한, 상기 범위를 초과하는 경우 스프레이 작업성에 악영향을 미칠 수 있으며, 도막의 평활성을 불량하게 하고, 레벨링성, 투명성 및 새깅성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 하이드록실기가 25 내지 50 mgKOH/g, 구체적으로 30 내지 45 mgKOH/g이고, 유리전이온도(Tg)가 60 내지 80℃며, 중량평균분자량이 18000 내지 22000 mol/g일 수 있다. 상기 아크릴계 수지는 예를 들어, 아크릴산, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 이소프로필, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산 이소부틸, 메타크릴산, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산 n-부틸 및 메타크릴산 이소부틸을 중합 또는 공중합하여 얻어진 것일 수 있다.
용제
본 발명의 일 실시예에 따른 제3 조성물은 도장 작업성을 향상시키고 레벨링성을 부여하기 위하여 용제를 포함할 수 있다.
상기 용제는 상기 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 다양한 용제를 사용할 수 있으나, 예를 들면 n-헵탄, 톨루엔, 자일렌, 석유계 화합물 및 n-헥산 등의 비극성 용제; 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 이염기성 에스테르, 3-메톡시 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 디이소부틸 케톤, 이소포론 및 사이클로헥사논 등의 극성 용제; 및 상기 비극성 용제 및 극성 용제의 혼합용제 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용제는 제3 조성물 총 중량에 대해 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 용제는 비극성 용제 5 중량% 내지 15 중량% 및 극성 용제 15 중량% 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로 비극성 용제 : 극성 용제를 1:0.5 내지 1:3 중량비의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 레벨링성 부여 및 도장 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시예에 따른 제3 조성물은 표면장력을 이용한 레벨링 및 새깅 방지를 위해 레벨링제를 포함할 수 있다.
레벨링제란, 코팅후 도막이 표면 장력의 부분적 차이에 의해 볼록하거나 오목한 파도 모양처럼 나타나는 문제가 발생하는데, 이 때 도막 표면에 분포하여 표면 평활성 작용을 해서 이러한 문제점을 해결하고 도막 표면의 성질을 개선하기 위해 사용되는 첨가제이다. 레벨링성이 좋은 도막은 일반적으로 광택이 우수하고 깨끗한 표면의 외관을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레벨링제는 제3 조성물 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%, 구체적으로 0.01 중량% 내지 1 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
상기 레벨링제는 예를 들어, 중량평균분자량이 2000 내지 3000 mol/g인 아크릴계 레벨링제를 포함할 수 있으며, 예를 들어 BYK-358N 등을 구입하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 조성물은 필요에 따라 본 발명의 물성 특성을 저해하지 않은 범위 내에서 통상적으로 사용되는 안료, 증량제, 광개시제, 접착 촉진제, 열안정제, 난연제, UV 안정제, 사슬연장제, 충전제 및 수분제거제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 투명 기판 및 차폐 코팅층을 포함하고, 상기 차폐 코팅층과 상기 투명 기판 사이에는 프라이머층을 더 포함하는 것인 적층 시스템을 제공할 수 있따.
구체적으로, 상기 제3 조성물은 투명 기판, 예컨대 유리 기판의 일면에 도포됨으로써 프라이머층을 형성할 수 있으며, 프라이머층의 두께는 예를 들어 2 내지 8 ㎛, 구체적으로 3 내지 6 ㎛일 수 있다. 프라이머층은 유리 기판과 프라이머층 상에 도포되는 차폐 코팅층간의 계면 부착력을 향상시키고, 레벨링성, 투명성 및 새깅성이 우수한 효과를 제공할 수 있다.
상기 제3 조성물의 도포 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 다이코터, 에어 나이프, 리버스롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 스핀 코팅 등의 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다.
예를 들면, 스프레이 도포 방법을 이용하는 경우, 투명 기판를 지그에 고정시키고, 스프레이건을 이용하여 기판 표면에 균일하게 도장한 후, 약 60-80℃에서 5분 내지 30분간 방치하여 프라이머층을 형성함으로써 투명 도막을 얻을 수 있다.
또 다른 일례로, 에어 압력은 3-5kg/cm2, 도장방식은 에어 및 도료 혼합 토출 방식, 건조 방식은 오븐 또는 컨베어 열건조 방식을 이용하여, 예를 들면 약 50-80℃에서 5분 내지 20분간 방치하여 프라이머층을 형성함으로써 투명 도막을 얻을 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 시스템을 이용하여 다양한 구조를 구현할 수 있다. 즉, 상기 적층 시스템의 고반사 코팅층 상에 기타 다양한 코팅층을 코팅하거나 적층하여 활용할 수 있다.
예를 들면, 도 4와 같이, 투명 기판(420), 및 고굴절률층을 포함하는 단층 또는 다층의 고반사 코팅층(430), 및 고반사 코팅층(430) 상에 SiO2의 프라이머층(440)과 지문 방지층(450)을 포함하고, 상기 투명 기판(420)의 또 다른 일면인 배면에 기능층(410)을 포함하는 구조를 구현할 수 있다. 또한, 상기 코팅층 외에도, 다양한 코팅층을 포함함으로써, 칼라감 또는 기타 물성 효과를 원하는 목적에 따라 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층 시스템은 투명 기판 상에 특정 범위의 굴절률 및 두께를 만족하는 고굴절률층을 포함하는 고반사 코팅층 및 기능층을 함께 포함함으로써, 투명 기판과의 부착성, 은폐력 및 내수성이 우수할 뿐만 아니라, 유기 도료의 색감을 고급스러운 세라믹 질감으로 변화시킬 수 있으므로, 디스플레이가 적용된 각종 전자 기기에 유용하게 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
실시예 1
<프라이머 조성물의 제조>
고형분 함량이 15 중량%이고, 하이드록실기 33 mgKOH/g, 중량평균분자량 20000 g/mol, 유리전이온도(Tg) 70℃ 인 용제형 아크릴계 수지(아크릴계 수지 1), VM-500 70 중량%, 메틸이소부틸케톤 19 중량% 및 톨루엔 10 중량%의 혼합용제, 및 아크릴계 렐벨링제(BYK사, BYK-358N) 1중량%를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속으로 혼합하였다. 필요에 따라 용제를 추가로 사용하여 점도를 KU 점도계로 측정시 45 내지 55KU로 조절하여 프라이머 조성물을 얻었다.
<차폐 코팅 조성물의 제조>
고형분 함량이 30 중량%이고, 하이드록실기 7 mgKOH/g, 중량평균분자량 10000 g/mol, 유리전이온도(Tg) 60℃ 인 폴리에스터 수지 1(PE-3001, NCI), 유색 안료로서 카본 블랙, 체질 안료로서 바륨설페이트, 용제로서 메틸이소부틸케톤 및 톨루엔의 혼합액 및 첨가제로서 분산제(TILOSPERSE 32500S) 및 실리콘계 첨가제(BYK-306)을 분산용 탱크에 투입하고 교반하여 차폐 코팅 조성물을 제조하였다.
<비산방지 코팅 조성물의 제조>
고형분 함량이 100 중량%인 관능기가 2개이고 중량평균분자량(Mw)이 3000g/mol인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머(CHTU-2942T) 30 중량%, 고형분 함량이 100 중량%인 관능기가 3개이고 중량평균분자량(Mw)이 3000g/mol인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머(CHTU-2262) 15 중량%, 아크릴레이트계 모노머로서 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 10 중량%, 광개시제로서 이가큐어 651(IRGACURE 651) 2.5중량%, 용제로서 메틸이소부틸케톤(MIBK) 20 중량% 및 톨루엔 21.5 중량%, 및 첨가제로서 고형분 함량이 100 중량%인 실리콘계 첨가제(GLIDE 410) 1 중량%를 사용하여, 비산방지 코팅 조성물을 제조하였다.
<적층 시스템 제조>
두께가 0.5 mm인 유리 기재 상에 굴절률이 2.4(ellipsometer 측정기)인 TiO2가 50nm의 두께로 스퍼터링법에 의해 적층시킴으로써 단층의 고반사 코팅층을 형성하였다.
상기 유리 기재의 다른 일면 상에 상기 프라이머 조성물을 평균 두께 5㎛의 건조코팅막 두께를 갖도록 코팅하고 건조하여 프라이머층을 형성하였다. 이후, 상기 프라이머층 상에 상기 차폐 코팅 조성물을 평균 두께 13㎛의 건조코팅막 두께를 갖도록 도장한 후, 60-80℃에서 5분 이상 건조하여 차폐 코팅층을 얻었다. 그 이후, 상기 차폐 코팅층 상에 상기 비산방지 코팅 조성물을 평균 두께 40 ㎛의 건조도막 두께를 갖도록 도장한 후, UV경화기를 이용하여 800 - 1200mj/㎠ 의 조사량으로 경화하여 비산방지 코팅층을 형성하여 최종적으로 적층 시스템을 얻었다.
실시예 2
두께가 0.5mm인 유리 기재 상에 굴절률이 2.4인 두께 15nm의 TiO2(고굴절률층), 굴절률이 1.4인 두께 13nm의 SiO2(저굴절률층) 및 두께 25nm의 TiO2(고굴절률층)를 스퍼터링법에 의해 순차적으로 적층시킴으로써 다층 반사 코팅층을 포함한 것을 제외하고는 유리 기재의 다른 일면에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 적층 시스템을 얻었다.
실시예 3
상기 적층 시스템에 있어서, 차폐 코팅층 및 비산방지층 만이 형성된 것(프라이머층 제외)을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 적층 시스템을 얻었다.
실시예 4
상기 적층 시스템에 있어서, 프라이머층 및 차폐 코팅층만이 형성된 것(비산방지층 제외)을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 적층 시스템을 얻었다.
실시예 5
두께가 0.5 mm인 유리 기재상에 두께 20㎛의 차폐 필름을 접합하고, 상기 차폐 필름 상에 두께 50㎛의 비산방지 필름을 접합하여 적층 시스템을 형성하였다.
비교예 1
유리 기재 상이 별도의 반사 코팅층을 구비하지 않은 것을 제외하고는 유리 기재의 다른 일면에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 적층 시스템을 얻었다.
실험예
1) 부착성 : ASTM D3359 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 11㎜x 11㎜ 눈금 100개 중에서 테이프 접착성 시험 후 박리된 부분의 정도를 관찰하고, 박리가 잘 되지 않고 우수한 경우 우수(◎), 보통인 경우 보통(△), 박리가 일어나 불량인 경우 불량(X)로 하였다.
2) 은폐력 : 상기 제조된 적층 시스템이 가시적으로 투과되는지 여부를 측정하여, 투과가 되지 않아 기판의 뒷면이 보이지 않은 경우 우수(◎), 투과가 약하게 일어난 경우 보통(△), 투과가 되어 뒷면이 비치는 경우를 불량(X)로 하였다.
3) 비산방지성 : 인장 속도를 300mm/min으로 일정하게 유지하여, 상기에서 제조된 적층 시스템을 지그에 결착한 후, 200g의 금속 볼을 300mm 높이에서 자유 낙하시켜 유리 기판을 깨뜨린 후 그 상태를 육안으로 관찰하였다. 유리 조각이 거의 비산하지 않고 우수한 경우 우수(◎), 일부가 비산한 경우 보통(△), 비산 조각이 많이 발생된 경우를 불량(X)로 하였다.
4) 내열 박리성 : 상기에서 제조된 적층 시스템을 23℃ 및 50％ RH의 환경 하에서 1시간 동안 정치한 후, 적층 시스템을 오토클레이브에 투입하고, 적층 시스템을 온도 150℃ 및 압력 0.5MPa의 조건 하에서 24시간 동안 오토클레이브 처리하였다. 이후 오토클레이브로부터 적층 시스템을 취출하고, 30분 동안 실온(23℃)에서 방치하였다. 현미경 및 육안을 이용하여, 적층 시스템에서 발포의 유무를 관찰하였다. 적층 시스템에서 발포가 관찰되지 않는 경우, 적층 시스템의 내열박리성을 우수(◎)로 평가하고, 적층 시스템에서 약간의 일부 발포가 관찰된 경우 보통(△), 다수의 발포가 발생된 경우 불량(X)으로 평가하였다.
5) 내습 안정성 : 상기에서 제조된 적층 시스템을 23℃ 및 60％ RH의 환경 하에서 1시간 동안 정치한 후, 온도 60℃ 및 습도 95％ RH로 설정한 항온 항습조 에 투입하고, 500시간 동안 방치하였다. 항온 항습조로부터 적층 시스템을 취출하고, 30분 동안 실온(23℃)에서 방치 하였다. 육안으로 적층 시스템에서 백탁 현상의 유무를 관찰하였다. 적층 시스템에서 백탁현상이 관찰되지 않는 경우, 적층 시스템의 내습 안정성을 우수(◎)로 평가하고, 적층 시스템에서 약간의 백탁이 관찰된 경우 보통(△), 다수의 백탁이 관찰된 경우 불량(X)으로 평가하였다.
6) 반사율 평가 : 상기 적층 시스템에 대하여, 380 내지 780 nm 파장대역에서 반사 코팅층이 형성된 면(이의 표면)에서의 광 반사율을 분광투과율 측정기(모델명 Lambda 950, Perkin Elmer社)로 측정하였다. ISO9050 규격에 따라 AM1.5에 해당하는 중가계수(Weighting function)를 곱한 평균값을 구하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
부착성 ◎ ◎ △ ◎ △ ◎
은폐력 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
비산방지성 ◎ ◎ ◎ X ◎ ◎
내열 박리성 ◎ ◎ △ ◎ X ◎
내습 안정성 ◎ ◎ ◎ △ △ ◎
반사율 평가 32.1 24.2 31.9 32.2 32.0 7.3
100, 200, 300 : 적층 시스템
110, 210, 310, 410 : 기능층
120, 220, 320, 420 : 투명 기판
130, 230, 330, 350: 고굴절률층
240, 340 : 저굴절률층
430 : 고반사 코팅층
440 : 프라이머층(SiO2)
450 : 지문방지층

Claims (12)

  1. 투명 기판,
    상기 투명 기판의 일면에 굴절률이 2.0 이상이고, 두께가 70nm 이하인 고굴절률층을 포함하는 고반사 코팅층, 및
    상기 투명 기판의 다른 일면에 기능층을 포함하는 것인 적층 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기능층은 차폐 칼라층을 포함하는 것인 적층 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 차폐 칼라층은 차폐 필름층 또는 차폐 코팅층인 것인 적층 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서
    상기 차폐 칼라층 상에 비산 방지 코팅층 또는 비산 방지 필름층을 더 포함하는 것인 적층 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 차폐 코팅층과 상기 투명 기판 사이에는 프라이머층을 더 포함하는 것인 적층 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 차폐 코팅층은 제1 조성물 총 중량에 대해,
    고형분 함량이 20 중량% 내지 40 중량%인 폴리에스터 수지 60 중량% 내지 80 중량%,
    안료 10 중량% 내지 30 중량%, 및
    용제 5 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 제1 조성물에 의해 형성된 것인 적층 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 비산 방지 코팅층은 제2 조성물 총 중량에 대해,
    관능기가 2 내지 3개인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 중량% 내지 40 중량%,
    관능기가 2 내지 4개인 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5 중량% 내지 25 중량%,
    아크릴레이트계 모노머 5 중량% 내지 20 중량%,
    광개시제 1 중량% 내지 5 중량%, 및
    용제 10 중량% 내지 50 중량%
    를 포함하는 제2 조성물에 의해 형성된 것인 적층 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 프라이머층은 제3 조성물 총 중량에 대해,
    고형분 함량이 7 중량% 내지 18 중량%인 아크릴계 수지 60 중량% 내지 80 중량%,
    용제 10 중량% 내지 40 중량, 및
    첨가제 1 중량% 내지 5 중량%를 포함하는 제3 조성물에 의해 형성된 것인 적층 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 고반사 코팅층은 상기 고굴절률층 상에 고굴절률층 보다 굴절률이 낮은 저굴절률층, 또는 이들이 반복되어 적층된 2층 이상의 다층 코팅층을 포함하는 것인 적층 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 저굴절률층은 굴절률이 1.8 이하이고, 두께가 70nm 이하인 것인 적층 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 고굴절률층 및 저굴절률층의 굴절률 차이는 0.2 내지 1.5인 것인 적층 시스템.
  12. 청구항 1의 적층 시스템을 포함하는 전자 기기.
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KR20200120810A (ko) * 2019-04-11 2020-10-22 주식회사 웰쳐화인텍 칼라 구현이 가능한 투명기판의 나노 무기도막 형성방법

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