KR20210119241A - 슬립층을 포함하는 대전방지 하드코팅 필름 - Google Patents

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박수정
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조상호
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Abstract

본 발명은 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

슬립층을 포함하는 대전방지 하드코팅 필름 {antistatic Hard-coating film including slip layer}
본 발명은 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
화상 표시 장치는 액정을 포함하고 있는 액정셀과 편광판 등으로 구성될 수 있으며, 이는 주로 편광판의 일면에 점착층을 형성하여 접합된다. 이외에도 화상 표시 장치의 기능을 향상시키기 위하여 위상차판, 광시야각 보상판, 휘도향상 등의 표면 보호 필름을 부가적으로 편광판에 접착제 등을 통해 부착하여 사용한다.
이러한 표면 보호 필름 및 편광판 등의 광학 부재는 플라스틱 재료로 구성되어 있기 때문에 마찰 및 박리 시에 정전기가 발생하며, 정전기가 남은 상태에서 액정에 전압을 인가하면, 액정 분자의 배향이 손실되거나 패널에 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 불량을 방지하기 위하여 각종 대전방지 처리가 실시되고 있다.
예컨대, 점착제에 1종 이상의 계면활성제를 첨가하고 계면활성제를 피착제에 전사시켜 대전 방지 기능을 수행하는 방법이 있으나, 이 경우, 계면 활성제가 점착제 표면에 블리딩하기 쉽고, 보호 필름에 적용하는 경우, 피착제의 오염이 우려되는 문제가 있었다.
또한, 폴리에터폴리올과 알칼리 금속염으로 이루어진 대전 방지제를 아크릴 점착제에 첨가하는 방법이 있으나, 이 경우에도 대전 방지제의 블리딩이 발생하여 점착제의 경화 후 내구성이 현저히 저하되었으며, 보호 필름에 적용하는 경우, 고온의 조건 하에서 블리딩 아웃이 쉽게 발생하여, 피착제에 오염이 발생하는 문제가 있었다.
한국 공개 특허 제2011-0112263호는 대전 방지제의 블리딩을 억제하기 위하여, 점착제 조성물의 단량체에 대전방지제와 상용성이 우수한 작용기를 도입하는 방법이 개시되어 있으나, 고온 고습의 조건 하에서 내구성이 저하되는 문제를 해결하지 못하였다.
한국공개특허 제2011-0112263호
본 발명의 일 과제는 슬립성이 우수하고 정전기 발생이 현저히 적은 하드 코팅 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여
1. 본 발명은 기재 필름 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 대전방지성 하드 코팅층을 포함하며, 상기 대전방지성 하드코팅층 위에는 불소계 슬립층을 추가로 포함하여, 표면수접촉각이 105o 내지 120o이고, 표면 마찰계수가 0.01 내지 0.2이고, 표면 저항이 108 내지 1012Ω/□인, 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
2. 위 1에 있어서, 상기 대전방지성 하드코팅층은 불소계 대전 방지제, 다관능 아크릴레이트수지, 용매 및 개시제를 포함하는 하드 코팅층 형성용 조성물의 경화로 형성된, 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
3. 위 1에 있어서, 상기 불소계 슬립층은 퍼플루오로알킬폴리에테르 수지로부터 형성되어지는 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
4. 위 1에 있어서, 대전방지성 하드코팅층과 불소층 사이에 실란커플링제로부터 형성된 프라이머 층을 추가로 더 포함하는 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
5. 위 4에 있어서, 상기 불소계 슬립층은 트리알콕시실란기를 함유한 퍼플루오로알킬폴리에테르 수지로부터 형성되어지며, 프라이머층은 아민함유 실란커플링제로 형성되어지며, 프라이머층의 도입전에 대전방지성 하드크팅층 표면은 플라즈마 처리로 활성화되어도 좋은, 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
6. 위 3에 있어서, 상기 불소계 슬립층은 말단에 아민기를 함유한 퍼플루오로알킬폴리에테르 수지로부터 형성되어지는 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 하드 코팅 필름은, 마찰 계수가 낮아 슬립성이 우수하여 유리와 유사한 터치감을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 하드 코팅 필름은, 정전기 발생이 현저히 적어, 먼지 부착을 방지할 수 있고, 접합공정 중 높은 수율을 확보할 수 있고, 가공 시 화재 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 하드 코팅 필름은, 굴곡성이 우수하고 경도 및 내스크레치성이 우수할 수 있다.
본 발명은 기재 필름 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 대전방지성 하드 코팅층을 포함하며, 상기 대전방지성 하드코팅층 위에는 불소계 슬립층을 추가로 포함하여, 표면수접촉각이 105o 내지 120o이고, 표면 마찰계수가 0.01 내지 0.5이고, 표면 저항이 108 내지 1012Ω/□인, 지문방지성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
<슬립성 및 대전방지성 하드코팅 필름>
본 발명의 실시예들은, 상기 하드 코팅층이 불소계 슬립층을 포함하며, 표면 마찰계수가 0.01 내지 0.5로써, 신뢰성, 터치감이 향상되고 슬립성이 우수하여 유리와 유사한 터치감을 구현할 수 있고, 정전기 발생이 현저히 적어 먼지 부착을 방지할 수 있으며 접합공정 중 높은 수율을 확보할 수 있고 가공시 화재 발생을 방지할 수 있다. 표면 마찰계수가 0.5를 초과하면 슬립성이 저하되어 내찰상성이 저하된다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 표면 저항이 108 내지 1012Ω/□을 만족하는데, 표면 저항이 108Ω/□ 미만일 경우 연필경도 등의 기계적 물성 특성이 저하되고, 표면 저항이 1012Ω/□ 이상일 경우 도전성, 대전 방지성이 낮아져 정전기로 인해 제조 공정 시 이물질의 유입 등으로 인한 불량률이 현저히 높아서 수율 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 특정 범위의 표면 마찰계수 및 표면 저항은, 하드 코팅층 위에 위치하는 불소계 슬립층의 성분 및 하드코팅층 형성용 조성 또는 그 구성의 함량비, 용제 변경, 건조 및 경화 조건 등을 조절하여 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 필름은, 불소계 대전 방지제, 다관능 아크릴레이트수지, 용매 및 개시제를 포함하는 하드 코팅층 형성용 조성물의 경화로 형성된 하드 코팅층을 포함할 수 있다.
<불소계 대전 방지제(A)>
대전 방지제는 불소계 대전 방지제중에서 선택된 적어도 하나를 포함 할 수 있다. 대전 방지제가 불소 원자 원자를 가지는 화합물을 포함함으로써, 하드코팅과의 상용성이 우수하여, 광학특성의 저하가 발생하지 않으며, 이온의 이동성이 좋아서, 정전기 발생이 현저히 적어 먼지 부착을 방지할 수 있으며 접합공정 중 높은 수율을 확보할 수 있고 가공 시 화재 발생을 방지 할 수 있다.
예를 들어, 불소계 대전 방지제는, 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 리튬헥사플루오로알세네이트(LiAsF6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬비스트리플루오로메탄설폰이미데이트(LiTFSI), 리튬비스플루오로설포닐이미드(LiFSI), 슈퍼에시드 리튬염계(LiSA: CnF2n+1SO3Li, n=4,8,10), 리튬폴리음이온염계, 1,2,3-디티아졸리딘-4,4,5,5-테트라플루오로-1,1,3,3-테트라옥사이드(LiCTFSI), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(C6H11BF4N2), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트(C8H15F6N2P), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 테트 라플루오로보레이트(C8H15BF4N2), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로안티몬에이트(C8H15F6N2Sb), 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(C9H17BF4N2), 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸리움 트리플루오로메탄-설포네이트(C8H13F3N2O3S), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 트리플루오로메탄-설포네이트(C7H11F3N2O3S), 메틸-트리옥틸암모니움 비스(트리플루오로메틸-설포닐)이미드(C27H54F6N2O4S2), 테트라에틸암모니움 트리플루오로메탄설포네이트(C9H20F3NO3S), 트리에틸설포니움 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(C8H15F6NO4S2), 테트라부틸포스포니움 테트라플루오로보레이트(C16H36BF4P), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸-설포닐)이미드(C10H15F6N3O4S2), 1-부틸-3-메틸피리디니움 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(C12H16F6N2O4S2), 1,2-디메틸-3-프로필리미다졸리움 비스(트리플루오로메틸-설포닐)이미드(C10H15F6N3O4S2), 1,2-디메틸-3-프로필이미다졸리움 트리스(트리플루오로메틸-설포닐)메티드(C12H15F9N2O6S3), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 비스(펜타플루오로에틸설포닐)-이미드(C10H11F10N3O4S2), 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸설포닐)-이미드(C8H11F6N3O4S2), 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트(C8H15F6N2P), 1-부틸-4-메틸피리디니움 테트라플루오로보레이트(C10H16BF4N), 1-헥실-3-메틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(C10H19BF4N2), 1-메틸-3-옥틸이미다졸리움 헥사플루오로포스페이트(C12H23F6N2P), 1-메틸-3-옥틸이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(C12H23BF4N2) 등일 수 있고, 바람직하게는 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 리튬비스플루오로설포닐이미드(LiFSI)일 수 있다.
<다관능 아크릴레이트수지(B)>
트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
<광개시제(C)>
상기 광개시제는 당분야의 공지된 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하이드록시케톤류, 아미노케톤류, 수소탈환형 광개시제 및 이들의 조합으로로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 광개시제로는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤, 벤질디메틸케탈, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-하이드록시시클로페닐케톤, 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조페논, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드 및 이들의 조합으로로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
이러한 광개시제는 하드 코팅층 형성용 조성물 총 100중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 바람직하기로 1 내지 5 중량% 범위로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 조성물의 경화 속도가 늦고 미경화가 발생하여 기계적 물성이 떨어지고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 과경화로 인해 도막에 크랙이 발생할 수 있다.
<용매(D)>
본 발명에 따른 용매(E)는 전술한 성분들을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
구체적인 예를 들면, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌 글리콜 메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌등) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에서, 용매(E)의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 하드 코팅층 형성용 조성물 총 100중량부에 대하여 30 내지 90중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 70중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 적정 도포성을 구현할 수 있어 바람직하다. 한편, 5중량부 미만인 경우, 점도가 높아 도포성이 저하되며, 90중량부를 초과하는 경우, 코팅막의 두께 조정이 어렵고 건조 얼룩이 발생하여 외관불량이 발생할 수 있다.
<기재 필름(E)>
예를 들어, 상기 하드 코팅층 형성용 조성물의 경화는 하드 코팅층 형성용 조성물이 기재 필름 상에 도포되어 경화될 수 있다.
기재 필름의 소재는 투명한 고분자 수지라면 별다른 제한 없이 사용될 수 있으며, 기재 필름은 예를 들어 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸 프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 고분자 수지로 형성된 필름일 수 있다. 이들 고분자 수지는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될수 있다.
기재 필름 중 코팅 후 밀착력 부여가 어려운 결정성 고분자 기재 필름, 엔지니어링 플라스틱 기재, 가수분해나 검화로 표면이 친수성으로 변한 고분자 기재 필름의 경우, 통상의 하드 코팅층 형성용 조성물 사용 시 밀착력 증대가 어렵거나, 이를 위해 기계적 물성이 저하되는 경우가 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅층 형성용 조성물은 이들 기재 필름에 대해서도 기계적 물성 저하 없이 우수한 밀착력을 구현할 수 있다.
기재 필름은 하드 코팅층과의 밀착력 개선을 위해 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 표면 처리를 거친 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 필름에 상기 하드 코팅층 이외의 다른 층이 더 포함될 경우는 상기 하드 코팅층은 다른 층보다 사용자의 시인 측에 가깝도록 배치된다.
하드 코팅층은 기재 필름 상에 하드 코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 형성되는 것으로서, 도포는 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등의 공지된 방법이 사용 가능하다.
하드 코팅층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 100㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 우수한 경도 및 유연성을 나타내며, 컬링 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 하드 코팅 필름은 우수한 경도, 유연성 및 컬 특성을 가지므로 화상 표시 장치의 윈도우 필름에 유용하게 적용될 수 있다. 이 경우 하드 코팅 필름 단독 또는 당분야에 공지된 추가 층을 적층하여 윈도우 필름으로 사용될 수 있다.
불소계
대전방지제
(4중량부)		 다관능
아크릴레이트
(40중량부)		 광개시제
(2중량부)		 용매
(60중량부)		 기재 슬립층
실시예 1 A-1 B-1 C-1 D-1 E-1 F-1
실시예 2 A-1 B-2 C-1 D-1 E-1 F-1
실시예 3 A-2 B-3 C-1 D-1 E-1 F-2
비교예 1 - B-1 C-1 D-1 E-1 F-1
비교예 2 A-1 B-1 C-1 D-1 E-1 -
A-1 : LiFSI (리튬플루오로설포닐이미드, 천보사)A-2 : LiTFSI (리튬트리플루오로메탄설포닐이미드, 3M사)
B-1 : TMPTA (트리메틸올프로판트리아크릴레이트, TCI사)
B-2 : PETA (펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, TCI사)
B-3 : DPHA (디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, TCI사)
C-1 : I-184 (1-히드록시시크로헥실페닐케톤, TCI사)
D-1 : MIBK (메틸이소부틸케톤, TCI사)
E-1 : SKC사 50um PET
F-1 : 하드코팅표면의 플라즈마처리 후 3-아미노프로필트리메톡시실란 (TCI사)을 증착코팅하고, 다이킨사의 OPTOOL-DSX를 증착코팅하였다.
F-2 : 하드코팅표면의 플라즈마처리 후 퍼플루오로폴리에테르 말단 아민 치환체 (NIC사 NPFE-01)을 증착코팅하였다.
실험예
제조된 실시예들 및 비교예들에 대하여 이하 실험을 수행하였다.
1. 마찰계수 측정
하드코팅 면이 상부로 가도록 기재 필름을 글래스에 고정 후, 3.75kgf의 하중으로 접촉면적 3*2.5cm 면적의 스틸울을 사용하여 초기 왕복 마찰 테스트를 수행하며 걸리는 하중을 평가하였다.
초기 마찰계수: 1회 왕복시 걸리는 수평하중/수직하중의 값임
2. 수접촉각 측정
코팅한 필름의 표면 접촉각은 Electro Optics사의 Phoenix 300 접촉각 측정기를 사용하여 증류수를 기준물질로 측정하였다. 코팅제를 PET 필름 위에 도포하여 코팅 후 UV 광 경화 과정을 거쳐 코팅된 표면에 증류수를 한 방울 떨어뜨리고 코팅막 표면과 증류수 방울의 접촉된 각도를 측정하였다
3. 대전방지성(표면비저항, Ω/□)
표면저항 측정기(MCP-HT450, Mitsubishi chemical사, Probe: URS, UR100, Probe checker: URS용, UR100용)를 이용하여 500V의 전압을 인가하여 코팅층의 3지점을 각각 10회씩 측정한 후 그 평균값을 계산하였다.4. 연필경도
하중 1kg 하에서, 45˚ 방향으로 연필을 세팅 후, 코팅 필름을 글래스 상에 고정시킨 후 각 연필 경도를 가지는 연필로 5회 평가 후, 4회 이상 긁히지 않는 경도로 연필 경도를 표기하였다.
마찰계수 수접촉각 표면비저항 연필경도
실시예 1 0.091 115o 3X1010Ω/□ 3H
실시예 2 0.093 114o 3X1010Ω/□ 3H
실시예 3 0.095 116o 3X1010Ω/□ 3H
비교예 1 0.091 114o 6X1013Ω/□ 3H
비교예 2 0.75 63o 3X1010Ω/□ 2H

Claims (6)

  1. 기재 필름 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 대전방지성 하드 코팅층을 포함하며, 상기 대전방지성 하드코팅층 위에는 불소계 슬립층을 추가로 포함하여, 표면수접촉각이 105o 내지 120o이고, 표면 마찰계수가 0.01 내지 0.2이고, 표면 저항이 108 내지 1012Ω/□인, 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름.
  2. 상기 청구항 1에 있어서, 상기 대전방지성 하드코팅층은 불소계 대전 방지제, 다관능 아크릴레이트수지, 용매 및 개시제를 포함하는 하드 코팅층 형성용 조성물의 경화로 형성된, 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름.
  3. 상기 청구항 1에 있어서, 상기 불소계 슬립층은 퍼플루오로알킬폴리에테르 수지로부터 형성되어지는 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름.
  4. 상기 청구항 1에 있어서, 대전방지성 하드코팅층과 불소층 사이에 실란커플링제로부터 형성된 프라이머 층을 추가로 더 포함하는 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름.
  5. 상기 청구항 4에 있어서, 상기 불소계 슬립층은 트리알콕시실란기를 함유한 퍼플루오로알킬폴리에테르 수지로부터 형성되어지며, 프라이머층은 아민함유 실란커플링제로 형성되어지며, 프라이머층의 도입전에 대전방지성 하드크팅층 표면은 플라즈마 처리로 활성화되어도 좋은, 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름.
  6. 상기 청구항 3에 있어서, 상기 불소계 슬립층은 말단에 아민기를 함유한 퍼플루오로알킬폴리에테르 수지로부터 형성되어지는 슬립성 및 대전방지성을 가진 하드코팅 필름을 제공한다.
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