KR20230033776A - 자외선 경화형 하드 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 분자량 500~20000의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10~30 중량%; 분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머 5~10 중량%; 플루오르아크릴레이트 첨가제 0.1~5 중량%; UV 경화개시제 1~10 중량%; 및 용제 30~70 중량%; 를 포함하며, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 가진다.

Description

자외선 경화형 하드 코팅 조성물{ULTRAVIOLET CURABLE HARD COATING COMPOSITION}
본 발명은 우수한 방오성을 가지는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 관한 것이다.
디스플레이나, 광학 장치 등에 사용되는 액정 보호용 필름이나 강화유리 대체용 시트 등에는 다양한 투명 고분자 수지가 사용된다. 특히, 강화유리 대체용 고분자 복합 시트로서, PMMA (polymethylmethacrylate), PET (polyethyleneterephthalate), PC (polycarbonate) 등이 사용될 수 있는 바, 예를 들어 PC/PMMA 가 사용될 수 있다. 이러한 복합 시트에는 발수/발유 성질이나 내스크래치성을 향상시키기 위해 적어도 일면에 하드 코팅이 수행될 수 있다.
하지만 고분자 복합시트에 하드 코팅층을 형성하는 과정에서 하드 코팅층 표면을 보호하기 위하여 보호필름을 부착을 하는데, 관련 공정 후 검사 과정에서 보호필름의 부착 및 탈착 과정으로 인하여 고분자 복합 시트가 손상되어 원하는 특성(예를 들어, 원하는 정도의 물 접촉각)을 얻지 못하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 고분자 시트에 사용되는 방오성 및 수접촉각이 향상된 UV 결화형 하드코팅제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 상기 하드코팅제 조성물을 이용하여 제조된 하드코팅층을 갖는 고분자 시트를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 분자량 500~20000의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10~30 중량%; 분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머 5~10 중량%; 플루오르아크릴레이트 첨가제 0.1~5 중량%; UV 경화개시제 1~10 중량%; 및 용제 30~70 중량%; 를 포함하며, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 1관능 아크릴레이트 모노머일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
여기서, n은 1 내지 18의 자연수이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 UV 경화 개시제는 옥시-페닐-아세트산 2-[2 옥소-2 페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르, 옥시-페닐-아세트산 2-[2-히드록시-에톡시]-에틸 에스테르 또는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용제는 케톤, 아세테이트, 페닐, 글리콜 에테르, 및 알코올 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은25 ℃에서 점도가 20 cps 이하일 수 있다.
상기 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 고분자 시트에 적용될 수 있으며, 고분자 시트는 고분자 시트 본체; 및 상기 고분자 시트의 적어도 한 면 상에 제공된 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물로 제조된 하드 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 하드 코팅층을 갖는 고분자 시트는 고분자 시트 본체를 준비하고, 상기 고분자 시트의 적어도 한 면 상에 하드 코팅제 조성물을 제공한 후, 상기 하드 코팅제 조성물을 경화함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 시트 본체는 제1 고분자 시트 및 제2 고분지 시트를 포함하고, 상기 제1 고분자 시트 및 제2 고분자 시트는 각각 PMMA (polymethylmethacrylate), PET (polyethyleneterephthalate), PC (polycarbonate), 및 PI (polyimide) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 시트에 사용되는 방오성 및 수접촉각이 향상된 UV 결화형 하드코팅제 조성물이 제공된다.
또한 상기 하드코팅제 조성물을 이용하여 제조된 하드코팅층을 갖는 고분자 시트가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 이용하여 하드 코팅층을 형성할 때의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 조성물을 이용하여 형성한 하드 코팅층을 갖는 고분자 시트의 제조 방법을 순차적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3e는 보호필름 부착 전 수접촉각을 확인하기 위한 액적의 사진들로서, 순차적으로 비교예 1 내지 3, 실시예 1, 및 실시예 2의 경우를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4e는 보호필름 부착한 후 제거하였을때 수접촉각을 확인하기 위한 액적의 사진들로서, 순차적으로 비교예 1 내지 3, 실시예 1, 및 실시예 2의 경우를 도시한 것이다.
하기의 용어가 당 업자에 의해 잘 이해될 것으로 여겨지지만, 하기의 정의는 현재 개시된 발명 요지의 설명을 용이하게 하기 위해 기재된다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 현재 개시된 발명 요지가 속하는 기술 분야의 당업자가 통상적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법, 장치, 및 재료가 현재 개시된 발명 요지의 실시 또는 검사에 사용될 수 있지만, 이제 대표적인 방법, 장치, 및 재료가 기술된다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서와 청구범위에 사용되는 성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 본 명세서와 첨부 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 현재 개시된 발명 요지에 의해 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 질량, 중량, 시간, 체적, 농도 또는 백분율의 값 또는 양을 지칭할 때 특정된 양으로부터 일부 실시예에서 ±20%, 일부 실시예에서 ±10%, 일부 실시예에서 ±5%, 일부 실시예에서 ±1%, 일부 실시예에서 ±0.5%, 및 일부 실시예에서 ±0.1%의 변동을 포함하되, 그러한 변동이 개시된 방법을 수행하기에 적합할 때 포함하도록 의도된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 있어서, 기재된 양은 별도로 명시하지 않는 한, 중량%(" wt%")이고 모든 비율은 몰비율이다. 모든 수치 범위는 이러한 수치 범위의 합계가 100 %까지 첨가되는 것이 분명한 경우를 제외하고, 포괄적이며 임의의 순서로 조합 가능하다.
이하에서는 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예는 자외선 경화형 하드 코팅 조성물에 관한 것으로서, 상기 자외선 경화형 하드 코팅 조성물은 다양한 디스플레이나 광학 기기 등에 사용되는 다양한 필름, 시트, 기재 등과 같은 것에 적용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이에 사용되는 액정 보호용 필름 또는 강화유리 대체용 시트 등에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화형 하드 코팅 조성물은 고분자로 이루어진 필름, 시트, 기재 등(이하, 편의상 “고분자 시트”로 지칭)의 발수성 및 내방오성을 향상시키기 위한 것으로 상기 고분자 시트의 용이한 세척을 가능하게 하며, 상기 시트의 내구성, 예를 들어 우수한 경도 및 내 스크래치 성을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 복합시트용 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 소수성 1관능 아크릴레이트 모노머, 플르오르아크릴레이트 첨가제, 자외선(UV) 경화개시제, 및 용제를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하드 코팅제 조성물은 분자량 500~20000의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 약 10중량% 내지 약 30 중량%, 분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머는 약 5중량% 내지 약 10 중량%, 플루오르아크릴레이트 첨가제는 약 0.1중량% 내지 약5 중량%, UV 경화개시제 1~10 중량%, 및 용제는 약 30중량% 내지 약70 중량%로 제공될 수 있다.
상기 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 관능기가 복수 개로 제공된다. 예를 들어, 상기 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 3 관능기 내지 9관능기를 가질 수 있다. 상기 관능기의 수는 반응성의 정도에 따라 조절될 수 있다.
상기 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 다수의 관능기로 인해 반응성이 우수하다. 이에 따라, 반응율이 높아 미반응물의 함량이 최소화될 수 있으며, 결과적으로 도막의 경도를 높일 수 있다. 또한, 분자량이 상대적으로 커 도막 형성 후 내구성 및 연필경도 등의 물리적 성질이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머에 있어서, 분자량이 500 미만일 경우 도막이 파손되는 경향이 있으며, 분자량이 20000 초과일 경우 도막 경도가 약해질 수 있다. 또한, 분자량이 20000 이상인 경우, 하드 코팅제의 점도가 높아 다관능 우레탄 아크릴레이트를 고분자 시트에 코팅시 코팅 공정이 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물에 분자량 500~20000의 10~30 중량%로 포함될 수 있다. 다관능 우레탄 아크릴레이트아 10중량% 미만으로 포함되는 경우 경화 도막의 분자량이 작아짐으로 인하여 도막이 파손되는 경향이 있으며, 30 중량%를 초과하여 포함되는 경우 경화 도막의 분자량이 커짐으로 인하여 도막 경도가 낮아질 수 있다.
상기 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 시판되는 것, 예를 들어 AK(애경특수도료사) UX-0346 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머는, 하드 코팅층에 소수성을 효과적으로 제공하기 위한 소수성 아크릴레이트 모노머를 포함한다.
상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 일단이 소수성 기로 제공되며, 타단이 아크릴레이트 기로 제공된다. 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 소수성 기로서, 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 가질 수 있다. 상기 알킬기는 사슬형 또는 분지형일 수 있으며, 예를 들어 사슬형일 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 1관능 아크릴레이트 모노머일 수 있다.
상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.되는
[화학식 1]
Figure pat00002
여기서, n은 1 내지 18의 자연수이다.
상기 소수성 아크릴레이트 모노머 5~10 중량%로 포함될 수 있는 바, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머가 5중량% 미만으로 포함되는 경우 최종적인 하드 코팅막의 접촉각 수치가 떨어지는 문제점이 발생될 수 있고, 10 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 분자량이 낮은 경화 도막이 형성되어 도막이 파손되는 문제점이 있을 수 있.
상기 분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머는 시판되는 것, 예를 들어 MIWON사 M120 또는 M130등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 플루오르아크릴레이트 첨가제는 발수/발유 특성 및 경화후 내마모성을 높일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플루오르아크릴레이트 첨가제는 플루오르기에 의한 소수성을 일부 나타내며 및 아크릴레이트기를 가짐으로써 반응성이 높다.
상기 플루오르아크릴레이트 첨가제는 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우 발수/발유 특성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있고, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우 상용성에 문제가 있으며, 경화 도막의 경도가 떨어지는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 플루오르아크릴레이트 첨가제로는 시판되는 것, 예를 들어 NEOS사의 601AD 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 UV 경화개시제로는 옥시-페닐-아세트산 2-[2 옥소-2 페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르, 옥시-페닐-아세트산 2-[2-히드록시-에톡시]-에틸 에스테르 또는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논이 사용될 수 있다.
상기 용제는 케톤, 아세테이트, 페닐, 글리콜 에테르, 및 알코올 중 적어도가 하나가 사용될 수 있다.
상기 용제는 상기 플루오르아크릴레이트 첨가제와 상용성이 좋은 것으로 선택될 수 있다. 예를 들어 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone ; MEK), 메틸이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone; MIBK)와 같은 케톤류, 에틸아세테이트(Ethyl Acetate; EA)와 같은 아세테이트류, 톨루엔과 같은 페닐류, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르류, 메틸 알콜과 같은 알콜류 등을 사용할 수 있으나 이제 반드시 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 25 ℃에서 점도가 20 cps 이하일 수 있다. 하드 코팅제 조성물이 상기 점도를 가짐으로써 하드 코팅을 수행하고자 하는 고분자 시트 상에 용이하게 도포가 가능하다.
상술한 조성비를 갖는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 이용하여 하드 코팅층을 형성하고자 하는 고분자 시트 상에 하드 코팅층을 형성하는 경우, 우수한 경도 및 내스크래치성은 물론, 우수한 방오성을 유지함과 동시에 수접촉각이 현저하게 우수한 특성을 갖는다. 특히, 하드 코팅층에 보호필름을 부착 및 제거하는 등의 공정을 거치더라도 최종적인 하드 코팅층의 수접촉각이 저하되는 문제점이 해소된다.
이를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 이용하여 하드 코팅층을 형성할 때의 반응을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물은 아크릴레이트 관능기를 갖는 것으로서, 다관능 우레탄아크릴레이트 올리고머와, 소수성 아크릴레이트 모노머와, 플루오르아크릴레이트 첨가제를 포함한다. 도 1에서는, 설명의 편의를 위해, 이 두 구성 요소가 소수성 및 상대적으로 친수성인 관능기(아크릴레이트기)를 동시에 가짐으로써 특정 향향으로 정렬되는 것을 도시하기 위해, 다관능 우레탄아크릴레이트 올리고머는 생략하고, 소수성기를 갖는 소수성 아크릴레이트 모노머와 플루오르아크릴레이트 첨가제를 위주로 나타내었다. 고분자 시트는 표면에 아크릴레이트가 정렬될 수 있는 것(예를 들어, 표면이 상대적으로 친수성을 띠는 것)으로서, 본 실시예에서는 PMMA로 이루어진 것을 예시로서 설명하였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 소수성 아크릴레이트 모노머는 일단에 탄소수가 1개 내지 18개인 알킬기가 사용됨으로써 고분자 시트(PL)에 도포된 후, 프리-베이킹(Pre-baking) 단계의 용제 건조 과정에서 친수성에 가까운 아크릴레이트기와 소수성인 알킬기가 특정 방향으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 상대적으로 친수성인 아크릴레이트기가 고분자 시트(PL)의 표면에 가까운 측에 배열되고, 소수성인 알킬기가 고분자 시트(PL)의 표면으로부터 먼 측에 배열될 수 있다.
플루오르아크릴레이트 첨가제와 함께 혼합되어 고분자 시트(PL) 상에 도포되는 경우, 플루오르아크릴레이트 첨가제 또한 플루오르로 인해 소수성인 부분과 아크릴레이트 관능기가 제공된 상대적으로 친수성인 부분을 포함하고 있기 때문에, 도시된 바와 같이 상대적으로 친수성인 아크릴레이트기가 고분자 시트(PL)의 표면에 가까운 측에 배열되고, 소수성인 알킬기가 고분자 시트(PL)의 표면으로부터 먼 측에 배열될 수 있다.
이에, 플루오르아크릴레이트 첨가제와 소수성 아크릴레이트 모노머는 소수성인 부분과 친수성인 부분이 고분자 시트(PL) 상에 자가 정렬될 수 있으며, 이 상태에서 이후 자외선 경화시 아크릴레이트의 반응에 의한 가교 결합이 수행됨으로써 최종적으로 하드 코팅층의 소수성 표면 형성이 가능하다. 플루오르아크릴레이트 첨가제가 상대적으로 낮은 비중 및 낮은 표면 장력에 의하여 도막 표면으로 배열된 상태에서 자외선 에너지가 인가되면, 소수성 모노머와 플루오르아크릴레이트 첨가제는 매트릭스 구조의 표면 가교 결합에 의해 연결되어 도막, 즉 하드 코팅층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 플루오르아크릴레이트 첨가제와 소수성 아크릴레이트 모노머가 함께 사용되어, 소수성을 확보함과 동시에 견고한 하드 코팅층을 형성하기 때문에, 플루오르아크릴레이트 첨가제만을 이용하여 소수성을 획득하고 수접촉각을 얻는 것에 비해 공정에서의 손상에 따른 성능 저하를 막을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상술한 바와 같이, 상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 일단의 소수성기를 제외한 부분에서, 아크릴레이트 단일 관능기로 제공될 수 있다. 다만, 소수성인 알킬기의 정렬이 가능한 한도 내에서 다중 관능기, 예를 들어, 2관능기로 제공될 수도 있다.
상기한 방법으로 제조된 하드 코팅층은 다양한 고분자 시트에 사용되어 표면 소수성으로 인한 방오 효과가 현저하게 상승함은 물론 수접촉각이 저하되는 현상이 감소된다. 이에 따라, 고분자 시트 등의 제조 공정에 있어서, 최종 공정이 끝나는 시점인 검사 과정에서 원하는 수 접촉각을 유지할 수 있도록 한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 조성물을 이용하여 형성한 하드 코팅층을 갖는 고분자 시트의 제조 방법을 순차적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 시트는 단일 층을 갖는 고분자 시트일 수도 있으나, 2개 이상의 층이 적층된 복합 시트일 수도 있는 바, 본 실시예에서는 일예로서 제1 및 제2 고분자 시트(PL1, PL2)가 적층된 2중층 복합 시트를 설명하기로 한다. 여기서, 제1 고분자 시트(PL1) 및 제2 고분자 시트(PL2)는 다양한 고분자 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 제1 및 제2 고분자 시트(PL1, PL2)는 각각 PMMA (polymethylmethacrylate), PET (polyethyleneterephthalate), PC (polycarbonate), 및 PI (polyimide) 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 고분자 시트(PL1)는 PMMA로 이루어질 수 있으며, 제2 고분자 시트(PL2)는 PC로 이루어질 수 있다. 이하의 도면에 있어서, 복합 시트는 설명의 편의를 위해 상황에 따라 반전(反轉)된 경우를 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 실제 공정시에는 반전되지 않을 수도 있음은 물론이다.
도 2a를 참조하면, 제1 고분자 시트(PL1) 상에 제2 고분자 시트(PL2)가 적층되고, 제2 고분자 시트(PL2) 상(즉, 제2 고분자 시트(PL2)의 외측면 상)에 제1 하드 코팅층(HC1)이 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 고분자 시트가 반전된 후 제1 고분자 시트(PL1) 상에 제2 하드 코팅층(HC2)이 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 있어서, 제1 하드 코팅층(HC1)과 제2 하드 코팅층(HC2)은 모두 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 조성물을 이용하여 제조될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 하드 코팅층(HC1)과 제2 하드 코팅층(HC2) 중 어느 하나만 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 조성물을 이용하여 제조될 수도 있으며, 남은 하나는 기존의 공지된 하드 코팅 조성물을 이용하여 제조될 수도 있다. 예를 들어, 제1 하드 코팅층(HC1)은 기존의 공지된 하드 코팅 조성물로 하드 코팅층을 형성하고, 제2 하드 코팅층(HC2)은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 조성물로 하드 코팅층을 형성할 수 있다. 다만, 어느 경우이든 방오성 및 발수 효과가 필요한 경우 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 코팅 조성물을 이용하여 제조되는 것이 바람직하다.
제1 하드 코팅층(HC1)과 제2 하드 코팅층(HC2)은 각각 제1 하드 코팅층(HC1)과 제2 하드 코팅층(HC2)를 형성하기 위한 하드 코팅 조성물을 준비한 다음 준비된 하드 코팅 조성물을 하드 코팅층을 형성하고자 하는 복합 시트 상면에 제공한 후, 이를 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 하드 코팅 조성물을 복합 시트 상에 제공하는 방법은 도포를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제공된 하드 코팅 조성물을 경화하는 방법은 용제를 제거하는 프리 베이킹 단계를 거쳐 자외선을 인가함으로써 가교 결합을 일으키는 경화 단계를 포함할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 고분자 시트가 반전된 후 제1 하드 코팅층(HC1) 상에 추가적인 구성요소가 형성될 수 있다. 상기 추가적인 구성요소는 상기 고분자 시트의 사용처에 따라 달리 형성될 수 있으며, 상기 고분자 시트가 디스플레이에 사용되는 것일 경우, 예를 들어, 블랙 매트릭스 패턴(BM)일 수 있다. 이때, 제2 하드 코팅층(HC2) 상(외측면)에는 제2 하드 코팅층(HC2)을 보호하기 위한 보호 필름(PRT)이 부착될 수 있다.
상기 보호 필름(PRT)은 상기 복합시트의 불량 유무 등을 검사할 때, 또는 이후 다른 장치에 적용될 때 제거되는 이형 필름(release film)일 수 있는 바, 도 2d는 상기 보호 필름(PRT)을 제거되는 것을 도시한 것이다.
도 2e를 참조하면, 상기 보호 필름(PRT)이 제거된 복합 시트는 제2 하드코팅층이 노출되며, 상기 제2 하드코팅층에 대해 불량 검사(예를 들어, 수접촉각 검사)가 수행되거나, 이후 다른 장치에 적용될 수 있다.
상기 복합 시트의 제조 방법에 있어서, 복합 시트의 양면에 하드 코팅층이 형성된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념의 범위 내에서 복합 시트의 일면에만 하드 코팅층이 형성될 수도 있다.
실시예
본 발명을 후술하는 실시예를 참조하여 설명하는 바, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
(가) 차광용기에 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (PGME Propylene glycol methyl ether), MEK와 UV 경화개시제(Irgacure 184)를 각각 43.5중량%, 24중량%와 2중량% 투입한 후 약 50rpm의 속도로 서서히 교반을 진행하였다.
(나) 50rpm으로 교반이 진행되고 있는 가운데, 분자량 500~20000의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 AK(애경특수도료사)의 UX-0346를 28중량%로 투입하였다.
(다) 50 rpm으로 교반이 진행되고 있는 가운데, 분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머인 MIWON사 M120을 2 중량%로 투입하였다.
(라) 상기 용기에 플루오르아크릴레이트인 NEOS사의 601AD 0.5 중량%를 투입하였다.
(마) 재료가 모두 투입된 상태에서 200 rpm으로 10분간 교반한 후 약 1시간 자연 탈포 진행하여 본 발명에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제를 제조하였다.
실시예 2
하기 표 1에서 기재된 조성을 달리한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 제조하였다.
비교예 1
(가) 차광용기에 PGME, MEK와 UV 경화개시제를 각각 43.5중량%, 24중량%와 2중량% 투입한 후 약 50rpm의 속도로 서서히 교반을 진행하였다.
(나) 50rpm으로 교반이 진행되고 있는 가운데, 분자량 500~20000의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 AK(애경특수도료사)의 UX-0346를 30중량%로 투입하였다.
(다) 상기 용기에 플루오르아크릴레이트인 NEOS사의 601AD 0.5 중량%를 투입하였다.
(라) 재료가 모두 투입된 상태에서 200 rpm으로 10분간 교반한 후 약 1시간 자연 탈포 진행하여 본 발명에 따른 자외선 경화형 하드 코팅제를 제조하였다.
비교예 2
하기 표 1에서 기재된 조성을 달리한 것을 제외하고 비교예 1과 동일하게 수행하여 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 제조하였다.
비교예 3
하기 표 1에서 기재된 조성을 달리한 것을 제외하고 비교예 1과 동일하게 수행하여 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 제조하였다.
비교예 1 (중량%) 비교예 2 (중량%) 비교예 3 (중량%) 실시예 1 (중량%) 실시예 2 (중량%)
UV 경화개시제(I-184) 2 2 2 2 2
용제(PGME) 43.5 43.5 43.5 43.5 43.5
용제(MEK) 24 24 24 24 24
다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머
(UX-0346)		 30 28 22 28 22
3관능 아크릴레이트 모노머 0 2 8 0 0
소수성 아크릴레이트 모노머(M120) 0 0 0 2 0
소수성 아크릴레이트 모노머(M130) 0 0 0 0 8
플루오르아크릴레이트 첨가제(601AD) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
시험예: 물성 평가
상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 자외선 경화형 하드 코팅제를 사용하여 형성된 도막에 대 해 하기 방법에 따라 물성을 측정하여 표에 나타내었다.
(1) 접촉각 측정 시험
접촉각 측정 장비(모델명: Phoenix 300 touch)를 사용하여 도막과 H2O 시린지 바늘 높이를 1~3cm로 고정한 상태에서 1방울 떨어트린 후 좌, 우 접촉각의 평균값을 기록한 후 동일한 방법으로 5회 측정하여 평균을 구하여 측정하였다.
도 3a 내지 도 3e는 보호필름 부착 전 수접촉각을 확인하기 위한 액적의 사진들로서, 순차적으로 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3, 실시예 1, 및 실시예 2의 경우를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4e는 보호필름 부착한 후 제거하였을때 수접촉각을 확인하기 위한 액적의 사진들로서, 순차적으로 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3, 실시예 1 및 실시예 2의 경우를 도시한 것이다.
비교예 1 (°) 비교예 2 (°) 비교예 3 (°) 실시예1(°) 실시예2(°)
점도(cps/25℃ 3 3.1 3.0 2.8 2.9
보호 필름 부착 전
접촉각 H2O		 105.66 105.44 105.00 114.22 109.31
보호 필름 부착한 후 제거하였을 때의 접촉각 H2O 98.12 97.42 96.43 111.98 105.43
도 3a 내지 도 3e, 도 4a 내지 도 4e, 및 표 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 조성물을 이용하여 하드코팅층을 형성한 경우, 즉, 실시예 1 및 2의 경우, 시트의 보호필름 부착 여부와 관계없이 수접촉각의 차이가 거의 나지 않은 것을 확인할 수 있었다. 이에 비해 비교예 1 내지 3의 경우, 수접촉각이 보호필름 부착여부에 따라 실시예 1 및 2에 비해 현저하게 차이남을 확인할 수 있었다.이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 분자량 500~20000의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10~30 중량%;
    분자량 50~2000의 소수성 아크릴레이트 모노머 5~10 중량%;
    플루오르아크릴레이트 첨가제 0.1~5 중량%;
    UV 경화개시제 1~10 중량%; 및
    용제 30~70 중량%; 를 포함하며,
    상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 가지는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 1관능 아크릴레이트 모노머인 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 소수성 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 1로 표시되는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    여기서, n은 1 내지 18의 자연수이다.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 UV 경화 개시제는 옥시-페닐-아세트산 2-[2 옥소-2 페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르, 옥시-페닐-아세트산 2-[2-히드록시-에톡시]-에틸 에스테르 또는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 용제는 케톤, 아세테이트, 페닐, 글리콜 에테르 및 알코올 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    25 ℃에서 점도가 20 cps 이하인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물.
  7. 고분자 시트 본체; 및
    상기 고분자 시트의 적어도 한 면 상에 제공되며 청구항 제1 항 내지 청구항 제 6항 중 어느 한 항의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물로 제조된 하드 코팅층을 포함하는 하드코팅된 고분자 시트.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 고분자 시트 본체는 제1 고분자 시트 및 제2 고분지 시트를 포함하고, 상기 제1 고분자 시트 및 제2 고분자 시트(PL2)는 각각 PMMA (polymethylmethacrylate), PET (polyethyleneterephthalate), PC (polycarbonate), 및 PI (polyimide) 중 선택된 어느 하나로 이루어진 고분자 시트.
  9. 고분자 시트 본체를 준비하는 단계;
    상기 고분자 시트의 적어도 한 면 상에 청구항 제1 항 내지 청구항 제 6항 중 어느 한 항의 자외선 경화형 하드 코팅제 조성물을 제공하는 단계; 및
    상기 하드 코팅제 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 고분자 시트 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 고분자 시트 본체는 제1 고분자 시트 및 제2 고분지 시트를 포함하고, 상기 제1 고분자 시트 및 제2 고분자 시트(PL2)는 각각 PMMA (polymethylmethacrylate), PET (polyethyleneterephthalate), PC (polycarbonate), 및 PI (polyimide) 중 선택된 어느 하나로 이루어진 고분자 시트 제조 방법.

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