KR20240036055A - 적층체, 옥외용 적층체 및 하드 코팅층 형성 재료 - Google Patents

적층체, 옥외용 적층체 및 하드 코팅층 형성 재료 Download PDF

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Abstract

기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 포함하며, 상기 하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며, 상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층 쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상인 적층체를 제공한다.

Description

적층체, 옥외용 적층체 및 하드 코팅층 형성 재료
본 발명은 적층체, 옥외용 적층체 및 하드 코팅층 형성 재료에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD), 일렉트로루미네선스 디스플레이(ELD) 필드 에미션 디스플레이(FED), 전자 페이퍼, 태블릿 PC, 플라즈마 디스플레이(PDP), 그리고 음극선관 표시 장치(CRT) 등과 같은 화상 표시 장치, 터치 패널 등과 같은 위치 입력 장치에서의 화상 표시면은, 외부 광원에서 조사된 광선에 의한 반사를 적게 하여 시인성을 높일 것이 요구된다. 이에 대해, 광 투과성 기재에 하드 코팅층 및 반사 방지층을 형성한 적층체를 이용함으로써, 화상 표시면의 반사를 저감시켜 시인성을 향상시키는 것이 일반적으로 행하여지고 있다.
그러나, 상기 적층체는, 옥외 등에서 자외선에 노출됨으로써 유기층인 하드 코팅층과 무기층인 반사 방지층 간 계면에서 층간 밀착력이 저하되어 박리가 잘 발생하는 바, 우수한 밀착성을 얻기 어려웠다.
그리고, 화상 표시면에 있어 유리와 같은 투명 하드 코팅층과 반사 방지층으로 이루어지는 적층체를 이용하는 경우에는, 가장 바깥쪽 표면이 평활하기 때문에 하드 코팅층 표면의 슬라이딩성에 문제가 있는 바, 내고착성(blocking resitance)이 낮은 문제점이 있고, 특히, 건식 처리시에서의 진공 환경에서는 고착이 매우 자주 발생하였다.
이에, 상기 문제점을 해결하기 위해, 예를 들어, 하드 코팅층이 실리카 입자와 실란 커플링제를 함유하고, 하드 코팅층 상에 건식 필름층을 구비함으로써, 층간 밀착성이 우수하며 내고착성도 우수한 적층체가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본국 특허공보 제6746410호
그러나, 상기 선행기술 문헌에 기재된 적층체에서의 층간 밀착성 및 내고착성은 아직 충분히 만족할 정도의 성능을 가지는 것이 아니어서 계속해서 개량, 개발할 것이 요구되는 현실이다.
본 발명은 종래에서의 상기 여러 문제를 해결하여 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은 내고착성이 우수하면서 또한 하드 코팅층과 당해 하드 코팅층 상에 형성된 건식 필름층의 층간 밀착성이 크게 향상된 적층체의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단은 이하와 같다. 즉,
<1> 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 포함하며,
상기 하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며,
상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층 쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 적층체이다.
<2> 상기 존재 비율 [(Si/C)×100]이 40% 이상인, 상기 <1>에 기재된 적층체이다.
<3> 상기 폴리실세스키옥산 유도체의 함유량이 0.5질량% 이상인, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 적층체이다.
<4> 상기 하드 코팅층이 금속 산화물 입자 및 바인더 수지를 함유하는 것인, 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 적층체이다.
<5> 상기 바인더 수지가 활성 에너지선 경화형 수지를 포함하는 것인, 상기 <4>에 기재된 적층체이다.
<6> 상기 금속 산화물 입자가 실리카 입자인, 상기 <4> 또는 <5>에 기재된 적층체이다.
<7> 상기 하드 코팅층의 평균 두께가 1㎛ 이상인, 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 기재된 적층체이다.
<8> 상기 건식 필름층은 고굴절율층과 저굴절율층이 교대로 적층되어 있는 것인, 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 적층체이다.
<9> 롤 형태와 단일판 형태 중 적어도 어느 한쪽의 형태를 갖는 것인, 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 기재된 적층체이다.
<10> 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 포함하며,
상기 하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며,
상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층 쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 옥외용 적층체이다.
<11> 폴리실세스키옥산 유도체, 실리카 입자 및 활성 에너지선 경화형 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅층 형성 재료이다.
본 발명에 의하면, 종래의 상기 여러 문제점들을 해결하여 상기의 목적을 달성할 수 있는 바, 내고착성이 우수하면서 또한 하드 코팅층과 당해 하드 코팅층 상에 형성된 건식 필름층의 층간 밀착성을 크게 형상시킨 적층체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 적층체의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 2a는 크로스 해칭 시험의 평가 기준 "○"를 나타내는 사진으로서, 이탈이 발생하지 않은 경우이다.
도 2b는 크로스 해칭 시험의 평가 기준 "△"를 나타내는 사진으로서, 일부에서 이탈이 발생한 경우이다.
도 2c는 크로스 해칭 시험의 평가 기준 "×"를 나타내는 사진으로서, 전부에서 이탈이 발생한 경우이다.
(적층체)
본 발명의 적층체는, 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 포함하며, 상기 하드 코팅층이 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며, 상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층쪽 표면에서의 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상이다.
본 발명에서 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면에서의 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]은 30% 이상이며, 40% 이상이면 보다 바람직하며, 45% 이상이면 특히 바람직하다. 상기 존재 비율의 상한값에 대해서는 특별히 제한이 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있으나 100% 이하가 바람직하다. 상기 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상이면, 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면에 Si가 많이 존재하는 바, 하드 코팅층과 건식 필름층의 층간 접착성이 크게 향상된다.
여기에서, 상기 존재 비율 [(Si/C)×100]은 이하의 (1) 또는 (2)의 방법에 의해 측정할 수 있다.
(1) 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 구비하는 적층체로부터, 실체 현미경의 관찰 하에 마이크로 페더 블레이드를 이용하여 건식 필름층을 제거하여 하드 코팅층을 노출시키고, 하드 코팅층 표면에 대한 X선 광전자 분광 분석에 의해 C, Si의 원소 비율을 측정함으로써 5회 측정 평균값에 의해 존재 비율 [(Si/C)×100]을 구한다.
(2) 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층을 구비하는 중간 적층체를 제작하고, 하드 코팅층 표면에 대한 X선 광전자 분광 분석에 의해 C, Si의 원소 비율을 측정함으로써 5회 측정 평균값에 의해 존재 비율 [(Si/C)×100]을 구한다.
상기 X선 광전자 분광 분석으로는, 예를 들어, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)로서 (주)ULVAC-PHI에서 제조한 PHI5000 VersaProbe Ⅲ을 이용하여 이하의 측정 조건에 따라 측정하였다. 한편, 측정시의 각도는 45°로 하였다.
[측정 조건]
· X선원: 모노크로 Al
· X선총: 50W, 15kV
· 측정 면적: 200㎛Φ
본 발명에서는, 하드 코팅층이 폴리실세스키옥산 유도체를 함유함으로써, 하드 코팅층과 건식 필름층의 층간 밀착성을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 즉, 유기·무기 하이브리드 재료인 폴리실세스키옥산 유도체는 하드 코팅층의 표면에 편재하므로, 하드 코팅층의 건식 필름층 쪽 표면에서의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상으로 되는 바, 무기 재료로 이루어지는 건식 필름층과 하드 코팅층의 층간 밀착성이 크게 향상되며 내고착성에 대해서도 양호한 결과를 얻을 수 있다.
하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면에서의 존재 비율 [(Si/C)×100]에 관해서는, 금속 산화물 입자(실리카 입자) 및 폴리실세스키옥산 유도체에 기인하는 Si가 함유되어 있다. 이들 Si의 총합량은 층간 밀착성에 효과적이다.
<기재(基材)>
기재의 크기, 형상, 재질, 그리고 구조에 대해 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
상기 기재의 형상에 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들어, 시트 형상, 필름 형상 등을 들 수 있다.
상기 기재의 크기에 특별히 제한은 없으며, 적층체의 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
상기 기재의 재질로는, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 아세테이트계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, (메타)아크릴계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리알릴레이트계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 등을 들 수 있다. 이 중에서도 폴리에스테르계 수지, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 아세테이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리올레핀계 수지가 바람직하며, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)이면 특히 바람직하다.
상기 기재로서 트리아세틸셀룰로오스(TAC)를 사용하면, 기재 상에 하드 코팅층을 형성했을 때에 당해 하드 코팅층을 구성하는 성분의 일부가 침투하여 침투층을 형성할 수 있어서, 기재와 하드 코팅층의 층간 밀착성 및 당해 층간 굴절율 차에 기인하는 간섭 무늬의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 기재가 폴리에스테르계 수지(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등)로 이루어지는 경우에, 상기 기재는 면내에 복굴절율을 가지며 광로차(retardation)가 3000nm 이상임이 바람직하다. 이러한 기재를 사용함으로써, 본 발명의 적층체에 간섭 무늬가 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 기재가 폴리에스테르계 수지로 이루어지는 경우에는, 광로차가 3000nm 미만으로서 낮은 기재를 사용할 수도 있다.
상기 기재의 평균 두께는 15㎛ 이상 200㎛ 이하가 바람직하며, 40㎛ 이상 200㎛이하이면 보다 바람직하고, 40㎛ 이상 125㎛ 이하이면 더 바람직하다. 상기 평균 두께가 15㎛ 미만이면, 주름이 생기기 쉬운 바, 본 발명의 적층체를 제조할 때에 기재 상에 하드 코팅층을 연속적으로 형성하는 조작이 어려운 경우가 있다. 또한, 만곡이 커져서 연필 경도 역시 저하하기 쉽다. 또한, 건식 필름층을 적층할 때에 열에 의한 주름이 생기기 쉽다. 한편, 상기 평균 두께가 200㎛를 초과하면, 본 발명의 적층체를 제조할 때에 기재가 롤 형상으로 잘 형성되지 않거나 적층체의 박막화, 경량화, 저비용화에 불리한 영향을 미치게 된다. 또한, 건식 필름층을 적층할 때에 기재로부터 가스(수분, 유기물 등)가 발생하기 쉬워지는 바, 건식 필름층의 형성을 저해하는 요인으로도 될 수 있다.
상기 기재에는 미리 표면에 스퍼터링, 코로나 방전, 자외선 조사, 전자선 조사, 화성(化成), 산화 등의 에칭 처리나 초벌 도포 처리가 행해질 수도 있다. 이들 처리가 미리 행해짐으로써, 기재 상에 형성되는 하드 코팅층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또는 하드 코팅층을 형성하기 전에, 필요에 따라 용제 세정 또는 초음파 세정 등에 의해 기재 표면이 먼지 제거, 청정화될 수도 있다.
<하드 코팅층>
하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하는 바, 금속 산화물 입자 및 바인더 수지를 함유하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 그 밖의 성분을 더 함유한다.
상기 하드 코팅층은 단일 층일 수도 있고, 복수 개의 층일 수도 있다.
-폴리실세스키옥산 유도체-
폴리실세스키옥산이라 함은, 주사슬 골격이 Si-O 결합으로 이루어져 (RSiO1.5) 단위로 이루어지는 폴리실록산을 의미한다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 상기 폴리실록산 및 (RSiO1.5)(T 단위)로 나타내어지는 단위를 하나 또는 둘 이상 갖는 화합물이다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 다양한 형태를 가질 수 있는 바, 예를 들어, 바구니 구조, 사다리 구조, 랜덤 구조, 부분 케이지 구조, 케이지 구조 등일 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 유기 유닛과 무기 유닛이 분자 레벨에서 복합화된 유기·무기 하이브리드 재료이다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는, 예를 들어, 하기의 구성 단위 (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-5)를 구비하는 이하의 식 (1)로 나타낼 수 있다. 하기 식 (1)에서의 v, w, x, y, z는 각각 구성 단위 (1-1)~(1-5)의 몰 수를 나타낸다. 한편, 하기 식 (1)에서 v, w, x, y, z는 실세스키옥산 유도체 한 분자가 함유하는 각 구성 단위의 몰 수 비율 평균값을 의미한다.
하기 식 (1)에서의 구성 단위 (1-2)~(1-5)의 각각은 1종류만일 수도 있고 2종류 이상일 수도 있다. 또한, 실제 폴리실세스키옥산 유도체의 구성 단위의 축합 형태는 하기의 식 (1)에서 나타내는 배열 순서에 한정되지는 않는 등, 특별히 한정되지 않는다.
[화 1]
[화 2]
상기 폴리실세스키옥산 유도체는, 상기 식 (1)에서의 4개의 구성 단위, 즉, 구성 단위 (1-1), 구성 단위 (1-2), 구성 단위 (1-3), 구성 단위 (1-4) 중에서 선택되는 구성 단위에서 적어도 하나의 중합성 관능기를 포함하도록 조합시킬 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 구성 단위 (1-2) 및 구성 단위 (1-3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 식 (1)에서 w는 양(+)의 값이다. 예를 들어, 상기 식 (1)에서 w 및 x는 양(+)의 값이고, v, y, z는 0 또는 양(+)의 값이다. 또한, 실세스키옥산 유도체는 구성 단위 (1-2)만으로 구성될 수도 있다(w는 양(+)이고, 다른 것은 0이다).
상기 폴리실세스키옥산 유도체에서는, 구성 단위 (1-1), 구성 단위 (1-3) 및 구성 단위 (1-4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 또는 2종류 이상을 구비할 수 있다. 즉, 상기 식 (1)에서 v, x, y 중 1 종류 또는 2 종류 이상을 양(+)의 값으로 할 수 있다.
<구성 단위 (1-1): Q 단위>
상기 구성 단위는 상기 식 (1)로 나타내어지며, 폴리실록산의 기본 구성 단위로서 Q 단위를 규정하고 있다. 폴리실세스키옥산 유도체 내 상기 구성 단위의 갯수가 특별히 한정되는 것은 아니다.
<구성 단위 (1-2): T 단위>
상기 구성 단위는 폴리실록산의 기본 구성 단위로서의 T 단위를 규정하고 있다. 상기 구성 단위 내 R1은 수소 원자, 탄소 원자수 1~10의 알킬기, 탄소 원자수 1~10의 알케닐기, 탄소 원자수 1~10의 알키닐기, 아릴기, 아랄킬기, 중합성 관능기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종류로 할 수 있다.
R1은 수소 원자일 수도 있다. 수소 원자인 경우에는, 예를 들어, 상기 구성 단위 및/또는 다른 구성 단위가, 중합성 관능기에 포함되어 히드로실릴화 반응 가능한 탄소-탄소 불포화 결합을 포함하는 탄소 원자수 2~10의 유기기(이하, "불포화 유기기"라 하는 경우도 있음)를 갖는 경우에, 이들 단위 간에 가교 반응이 일어날 수 있게 된다.
R1은 탄소 원자수 1~10의 알킬기일 수도 있다. 탄소 원자수 1~10의 알킬기는 지방족 기 및 지환족 기 중 어느 것일 수도 있고 또한 직사슬 형상 및 분기 형상 중 어느 것일 수도 있다.
상기 알킬기의 구체예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등을 들 수 있다. 상기 알킬기는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등과 같이 탄소 원자수 1~6의 직사슬 알킬기이며, 또한, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등과 같이 탄소 원자수 1~4의 직사슬 알킬기이다. 또한 예를 들어 메틸기이다.
R1은 탄소 원자수 1~10의 알케닐기일 수도 있다. 상기 탄소 원자수 1~10의 알케닐기는 지방족 기, 지환족 기, 방향족 기 중 어느 것일 수도 있고 또한 직사슬 형상 및 분기 형상 중 어느 것일 수도 있다. 알케닐기의 구체예로는, 에테닐(비닐)기, 오르토스티릴기, 메타스티릴기, 파라스티릴기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐(알릴)기, 1-부테닐기, 1-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 페닐에테닐기, 알릴(2-프로페닐)기, 옥테닐(7-옥텐-1-일)기 등을 들 수 있다.
R1은 탄소 원자수 1~10의 알키닐기일 수도 있다. 탄소 원자수 1~10의 알키닐기는 지방족 기, 지환족 기, 방향족 기 중 어느 것일 수도 있고 또한 직사슬 형상 및 분기 형상 중 어느 것일 수도 있다.
상기 알키닐기의 구체예로는, 에티닐기, 1-프로피닐기, 1-부티닐기, 1-펜티닐기, 3-메틸-1-부티닐기, 페닐부티닐기 등을 들 수 있다.
R1은 아릴기일 수도 있다. 탄소 원자수는, 예를 들어, 6개 이상 20개 이하가 바람직하며, 6개 이상 10개 이하이면 보다 바람직하다. 아릴기로는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기 등을 들 수 있다.
R1은 아랄킬기일 수도 있다. 탄소 원자수는, 예를 들어, 7개 이상 20개 이하가 바람직하며, 7개 이상 10개 이하이면 보다 바람직하다. 상기 아랄킬기로는 벤질기 등과 같은 페닐알킬기를 들 수 있다.
R1은 중합성 관능기임이 바람직하다. 중합성 관능기는, 적어도 (메타)아크릴로일기, 즉, 메타크릴로일기 및 아크릴로일기 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 구비하는 것이 바람직하다. 한편, 메타크릴로일옥시기는 메타크릴로일기의 전체를 포함하며, 메타크릴로일옥시기는 메타크릴로일기에 포함된다. 마찬가지로, 아크릴로일옥시기는 아크릴로일기의 전체를 포함하며 아크릴로일기에 포함된다.
또한, 중합성 폴리실세스키옥산 유도체는 (메타)아크릴로일기 이외의 다른 중합성 관능기를 구비할 수 있다. 상기 다른 중합성 관능기로는 열경화 또는 광경화 가능한 중합성 관능기를 들 수 있으며, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 예를 들어, 비닐기, 알릴기, 스티릴기, α-메틸스티릴기, 비닐에테르기, 비닐에스테르기, 아크릴아미드기, 메타크릴아미드기, N-비닐아미드기, 말레산에스테르기, 푸마르산에스테르기, N-치환말레이미드기, 이소시아네이트기, 옥세타닐기, 에폭시기, 티올기를 갖는 관능기 등을 들 수 있다.
(메타)아크릴로일기를 갖는 중합성 관능기로는, 예를 들어, 이하의 식으로 나타내어지는 기(基) 또는 당해 기를 포함하는 기가 바람직하다.
[화 3]
상기 식에서 R5는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, R6은 탄소 원자수 1~10의 알킬렌기를 나타낸다. R6으로는 탄소 원자수 2~10의 알킬렌기가 바람직하다.
옥세타닐기로는 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 예를 들어, (3-에틸-3-옥세타닐)메틸옥시기, (3-에틸-3-옥세타닐)옥시기 등을 들 수 있다.
상기 옥세타닐기를 포함하는 기로는, 하기의 식으로 나타내는 기 또는 당해 기를 포함하는 것이 바람직하다.
[화 4]
상기 식에서 R7은 수소 원자 또는 탄소 원자수가 1~6인 알킬기를 나타내며, R8은 탄소 원자수가 1~6인 알킬렌기를 나타낸다. R7로는 수소 원자, 메틸기, 에틸기가 바람직하며, 에틸기이면 보다 바람직하다. R8로는 탄소 원자수 2~6의 알킬렌기가 바람직하며, 프로필렌기이면 보다 바람직하다.
에폭시기로는 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바 예를 들어 β-글리시드옥시에틸, γ-글리시드옥시프로필, γ-글리시드옥시부틸 등과 같은 글리시드옥시기로 치환된 탄소 원자수 1~10의 알킬기, 글리시딜기, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸기, γ-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필기, β-(3,4-에폭시시클로헵틸)에틸기, 4-(3,4-에폭시시클로헵틸)부틸기, 5-(3,4-에폭시시클로헥실)헵틸기 등과 같은 옥시실란기를 갖는 탄소 원자수 5~8의 시클로알킬기로 치환된 탄소 원자수 1~10의 알킬기 등을 들 수 있다.
중합성 관능기로는 앞서 설명한 불포화 유기기, 즉, 규소 원자에 결합되는 수소 원자(히드로시릴기)와 히드로실릴화 반응할 수 있는 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 관능기일 수도 있다.
상기 불포화 유기기는 히드로실릴기에 수소 원자가 존재함으로 인해 상기 수소 원자와 히드로실릴화 반응을 일으켜 중합됨으로써 히드로실릴화 구조 부분을 형성한다는 의미에서, 중합성 관능기로서도 기능할 수 있다. 상기 불포화 유기기의 구체예로는, 전술한 알케닐기, 알키닐기 등을 들 수 있으며, 예를 들어, 비닐기, 오르토스티릴기, 메타스티릴기, 파라스티릴기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴옥시기, 메타크릴옥시기, 1-프로페닐기, 1-부테닐기, 1-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 페닐에테닐기, 3-메틸-1-부티닐기, 페닐부티닐기, 알릴(2-프로페닐)기, 옥테닐(7-옥텐-1-일)기 등을 들 수 있다. 상기 불포화 유기기는, 예를 들어, 비닐기, 파라스티릴기, 알릴(2-프로페닐)기, 옥테닐(7-옥텐-1-일)기이며, 또한 예를 들어 비닐기이다.
한편, 상기 폴리실세스키옥산 유도체는 중합성 관능기를 2종류 이상 포함할 수 있는 바, 그 경우, 모든 중합성 관능기가 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 또한, 복수 개의 중합성 관능기가 동일하면서 또한 서로 다른 중합성 관능기를 포함할 수도 있다.
상기 중합성 관능기는 치환될 수도 있다. 상기 치환기로는, 예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 염소 원자 등과 같은 할로겐 원자, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기 등과 같은 알킬기, 히드록시기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아랄킬옥시기, 옥시기(=O), 시안기, 보호된 수산기 중 적어도 하나 이상으로 치환될 수 있다.
보호된 수산기가 갖는 당해 수산기의 보호기로는 특별히 제한되지 않으며 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 예를 들어, -C(=O)R로 나타내어지는 아실계 보호기(식에서, R은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기 등과 같은 탄소 원자수 1~6의 알킬기; 또한 치환기를 갖거나 치환기를 갖지 않는 페닐기를 나타낸다. 치환기를 갖는 페닐기의 치환기로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기 등과 같은 알킬기; 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 등과 같은 할로겐 원자; 메톡시기, 에톡시기 등과 같은 알콕시기 등); 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, t-부틸디페닐실릴기 등과 같은 실릴계 보호기; 메톡시메틸기, 메톡시에톡시메틸기, 1-에톡시에틸기, 테르라히드로피란-2-일기, 테트라히드로푸란-2-일기 등과 같은 아세탈계 보호기; t-부톡시카르보닐기 등과 같은 알콕시카르보닐계 보호기; 메틸기, 에틸기, t-부틸기, 옥틸기, 알릴기, 트리페닐메틸기, 벤질기, p-메톡시벤질기, 플루오레닐기, 트리틸기, 벤즈히드릴기 등과 같은 에테르계 보호기; 등을 들 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 상기 구성 단위의 한 종류 또는 두 종류 이상을 조합할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 상기 구성 단위인 R1을 알킬기로 하고, 다른 하나의 구성 단위인 R1을 중합성 관능기로 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 하나의 상기 구성 단위인 R1을 수소 원자로 하고, 다른 하나의 구성 단위인 R1을 중합성 관능기로 함으로써, 불포화 유기기로 할 수도 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체 내 상기 구성 단위의 몰 수 비율인 w는 양(+)의 값이다. 상기 w로는 특별히 제한은 없으며 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 예를 들어, w/(v+w+x+y)는 0.25 이상이 바람직하며, 0.3 이상이면 더 바람직하고, 0.35 이상이면 더 바람직하며, 0.4 이상이면 특히 더 바람직하고, 0.5 이상이면 그보다 더 바람직하며, 0.6 이상이면 보다 더욱 바람직하며, 0.7 이상이면 가장 바람직하며, 0.8 이상이면 보다 가장 바람직하며, 1이면 더욱 더 가장 바람직하다.
<구성 단위 (1-3): D 단위>
상기 구성 단위는 폴리실세스키옥산 유도체의 기본 구성 단위로서의 D 단위를 규정하고 있다. 상기 구성 단위인 R2는 수소 원자, 탄소 원자수 1~10의 알킬기, 탄소 원자수 1~10의 알케닐기, 탄소 원자수 1~10의 알키닐기, 아릴기, 아랄킬기, 중합성 관능기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종류로 할 수 있다. 상기 구성 단위 내 R2는 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
탄소 원자수 1~10의 알킬기, 탄소 원자수 1~10의 알케닐기, 탄소 원자수 1~10의 알키닐기, 아릴기, 아랄킬기, 중합성 관능기에 대해서는, 앞서 기재한 각종 양태를 상기 구성 단위에 대해서도 그대로 적용할 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 상기 구성 단위 중 1종류 또는 2종류 이상을 조합하여 구비할 수 있다. 실세스키옥산 유도체는 적어도 일부의 상기 구성 단위에 있어, 예를 들어, 2개의 R2는 탄소 원자수 1~10의 알킬기이고, 또한, 예를 들어, 모든 상기 구성 단위에 있어 2개의 R2가 탄소 원자수 1~10의 알킬기이다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체 내 상기 구성 단위의 몰수 비율인 x는 0 또는 양(+)의 값이다. 상기 x에 특별히 제한은 없으며 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 예를 들어, x/(v+w+x+y)는 0.25 이상이 바람직하며, 0.3 이상이면 보다 바람직하며, 0.35 이상이면 더 바람직하며, 0.4 이상이면 특히 바람직하다. 그리고, 상한값은 0.5 이하임이 바람직하고, 0.45 이하이면 더 바람직하다.
<구성 단위 (1-4): M 단위>
상기 구성 단위는 폴리실세스키옥산 유도체의 기본 구성 단위로서의 M 단위를 규정하고 있다. 상기 구성 단위인 R3는 수소 원자, 탄소 원자수 1~10의 알킬기, 탄소 원자수 1~10의 알케닐기, 탄소 원자수 1~10의 알키닐기, 아릴기, 아랄킬기, 중합성 관능기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종류로 할 수 있다. 수소 원자, 중합성 관능기, 탄소 원자수 1~10의 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종류로 할 수 있다. 상기 구성 단위 내 R3는 각각 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
탄소 원자수 1~10의 알킬기, 탄소 원자수 1~10의 알케닐기, 탄소 원자수 1~10의 알키닐기, 아릴기, 아랄킬기, 중합성 관능기에 대해서는, 앞서 기재한 각종 양태를 상기 구성 단위에 대해서도 그대로 적용할 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 상기 구성 단위 중 1종류 또는 2종류 이상을 조합하여 구비할 수 있다. 실세스키옥산 유도체는 적어도 일부의 상기 구성 단위에 있어, 예를 들어, 2개의 R3는 탄소 원자수 1~10의 알킬기이고, 또한, 예를 들어, 모든 상기 구성 단위에 있어 2개의 R3가 탄소 원자수 1~10의 알킬기이다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체 내 상기 구성 단위의 몰수 비율인 y는 0 또는 양(+)의 값이다. 상기 y에 특별히 제한은 없으며 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 예를 들어, y/(v+w+x+y)는 0.25 이상이 바람직하며, 0.3 이상이면 보다 바람직하며, 0.35 이상이면 더 바람직하며, 0.4 이상이면 특히 바람직하다. 그리고, 상한값은 0.5 이하임이 바람직하고, 0.45 이하이면 더 바람직하다.
<구성 단위 (1-5)>
상기 구성 단위는 폴리실세스키옥산 유도체에 있어 알콕시기 또는 수산기를 포함하는 단위를 규정하고 있다. 즉, 상기 구성 단위 내 R4는 수소 원자, 탄소 원자수 1~10의 알킬기이다. 상기 알킬기는 지방족 기 및 지환족 기 중 어느 것이어도 되며, 또한 직사슬 형상 및 분기 형상 중 어느 것일 수도 있다. 상기 알킬기의 구체예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있다. 전형적으로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기 등과 같이 탄소 원자수가 2 이상 10 이하인 알킬기이며, 또한 예를 들어 탄소 원자수가 1~6인 알킬기이다.
상기 구성 단위에 있어 알콕시기는, 원료 모노머에 포함되는 가수 분해성 기인 "알콕시기" 또는 반응 용매에 포함된 알코올이 원료 모노머의 가수 분해성 기와 치환되어 생성된 "알콕시기"로서, 가수 분해·중합/축합되지 않고서 분자 내에 잔존한 것이다. 또한, 상기 구성 단위에 있어 수산기는, "알콕시기"가 가수 분해된 후 중합/축합되지 않고서 분자 내에 잔존한 것이다. 또한, 상기 구성 단위에 있어 수산기는, "알콕시기"가 가수 분해된 후 중합/축합되지 않고서 분자 내에 잔존한 수산기 등이다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체에 있어 상기 구성 단위의 몰수 비율인 z는 0 또는 양(+)의 값이다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체의 수 평균 분자량(number average molecular weight)은 300~10,000임이 바람직하다. 상기 폴리실세스키옥산 유도체는 그 자체로 점성이 낮아 유기 용제에 잘 용해되고, 그 용액의 점도 역시 취급하기 편하여 보존 안정성이 우수하다. 상기 수 평균 분자량은 도포성, 저장 안정성, 내열성 등을 고려하면, 300~8,000임이 바람직하며, 300~6,000이면 보다 바람직하고, 300~3,000이면 더 바람직하며, 300~2,000이면 특히 바람직하며 500~2,000이면 가장 바람직하다. 상기 수 평균 분자량은, 예를 들어, 표준 물질로서 폴리스티렌을 사용하여 GPC(Gel Permeation Chromatography)에 의해 측정할 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 액상임이 바람직하다. 상기 폴리실세스키옥산 유도체가 액체인 경우에, 25℃에서의 점도는 예를 들어 500mPa·s 이상임이 바람직하며, 1000mPa·s 이상이면 보다 바람직하고, 2000mPa·s 이상이면 더욱 바람직하다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 적절히 합성한 것을 사용할 수도 있고 시판품을 사용할 수도 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체는 특별한 제한 없이 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 상기 폴리실세스키옥산 유도체의 제조방법은, 예를 들어, 국제공개공보 제2005/010077호, 국제공개공보 제2009/066608호, 국제공개공보 제2013/099909호, 일본공개공보 특개2011-052170호, 일본공개공보 특개2013-147659호 등에서 폴리실세스키옥산 제조방법으로서 상세히 개시되어 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체의 시판품으로는, 예를 들어, (주)토아 고세이 제조의 AC-SQ 시리즈, MAC-SQ 시리즈, OX-SQ 시리즈 등을 들 수 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체의 시판품으로는, 예를 들어, (주)아라카와 화학 공업 제조의 COMPOCERAN SQ500(에폭시기를 갖는 실세스키옥산 화합물), COMPOCERAN SQ100(티올기를 갖는 실세스키옥산 화합물) 등을 사용할 수도 있다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체의 함유량은 하드 코팅층 전체량에 대해 0.5질량% 이상임이 바람직하고, 1질량% 이상이면 보다 바람직하며, 3질량% 이상이면 더 바람직하고, 5질량% 이상이면 특히 바람직하다. 상기 폴리실세스키옥산 유도체의 함유량의 상한값에 대해서는 특별히 제한은 없으며 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 20질량% 이하가 바람직하며, 15질량% 이하이면 보다 바람직하다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체의 함유량이 0.5 질량% 이상이면, 하드 코팅층과 건식 필름층 간 층간 밀착성이 향상된다.
-금속 산화물 입자-
금속 산화물 입자로는, 예를 들어, SiO2(실리카) 입자, Al2O3(알루미나) 입자, TiO2(티타니아) 입자, ZrO2(지르코니아) 입자, CeO2(세리아) 입자, MgO(마그네시아) 입자, ZnO 입자, Ta2O5 입자, Sb2O3 입자, SnO2 입자, MnO2 입자 등을 들 수 잇다. 이들은 1종류 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 병용할 수도 있다. 금속 산화물 입자는 졸겔(sol-gel)법 등에 의해 제작할 수 있다. 이 중에서도, 높은 투명성을 얻을 수 있고 층 굴절율을 조정하기 쉽다는 점에서 실리카 입자가 특히 바람직하다.
한편, 수지와의 밀착성 및 친화성을 높일 목적에서, 금속 산화물 입자 표면에 아크릴기, 메타크릴기, 알킬기, 에폭시기 등과 같은 관능기를 도입할 수도 있다.
상기 실리카 입자로는 시판품을 사용할 수 있는 바, 상기 시판품으로는, 예를 들어, 상품명 "IPA-ST-L", 상품명 "MIBK-ST-L"(이상, (주)닛산 화학공업 제조) 등을 들 수 있다.
상기 금속 산화물 입자는 하드 코팅층 내에 단일 입자 상태로 분산되어 있음이 바람직하다.
상기 금속 산화물 입자의 평균 입자 직경은 7nm 이상 100nm 이하가 바람직하며, 10nm 이상 60nm 이하이면 보다 바람직하다.
상기 평균 입자 직경은, 예를 들어, 동적 광 산란식 입자 직경 분포 측정 장치에 의해 측정할 수 있다.
상기 평균 입자 직경이 7nm 미만이면 금속 산화물 입자를 단일 입자 상태로 분산시키기 어려운 경우가 있으며, 100nm를 초과하면 하드 코팅층과 건식 필름층의 층간 절연성이 저하되는 경우가 있다.
상기 금속 산화물 입자의 함유량은 하드 코팅층 전체량에 대해 80질량% 이하임이 바람직하며, 20질량% 이상 60질량% 이하이면 보다 바람직하다.
상기 금속 산화물 입자에 특별히 제한은 없어서 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있으나, 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면 상에 노출되는 것이 층간 절연성의 면에서 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 건식 필름층이 하드 코팅층의 바인더 수지에 강하게 부착함에 있어, 노출된 금속 산화물 입자에 더욱 강하게 부착하므로, 하드 코팅층과 건식 필름층의 밀착성이 향상되어 본 발명 적층체의 내찰상성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 금속 산화물 입자가 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면 상에 노출된다 함은, 하드 코팅층의 표면 상에 금속 산화물 입자의 일부가 돌출된 상태로서 또한 금속 산화물 입자의 돌출된 부분에 하드 코팅층을 구성하는 바인더 수지가 포함되어 있지 않은 상태를 의미한다. 노출된 상태는, 예를 들어, 단면 현미경 관찰에 의해 확인할 수 있다.
상기 금속 산화물 입자의 노출 방법으로는, 하드 코팅층의 바인더 수지를 선택적으로 에칭할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 글로우 방전 처리, 플라즈마 처리, 이온 에칭, 알칼리 처리 등을 이용할 수 있다.
-바인더 수지-
바인더 수지로는 투명한 수지가 바람직한데, 예를 들어, 활성 에너지선의 조사에 의해 경화되는 수지인 활성 에너지선 경화형 수지이면 더욱 바람직하다.
한편, 본 명세서에서 "수지"라 함은, 특별히 언급하지 않는 한, 모노머, 올리고머, 폴리머 등도 포함하는 개념이다.
상기 활성 에너지선 경화형 수지로는, 예를 들어, 아크릴레이트계 등의 관능기를 갖는 화합물 등 중에서 하나 또는 둘 이상의 불포화 결합을 갖는 화합물 등을 들 수 있다.
하나의 불포화 결합을 가지는 화합물로는, 예를 들어, 에틸(메타)아크릴레이트, 에틸헥실(메타)아크릴레이트, 스티렌, 메틸스티렌, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 이들은 1종류 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 병용할 수도 있다.
2 이상의 불포화 결합을 갖는 화합물로는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨옥타(메타)아크릴레이트, 테트라펜타에리스리톨데카(메타)아크릴레이트, 이소시아눌산트리(메타)아크릴레이트, 이소시아눌산디(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르트리(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르디(메타)아크릴레이트, 비스페놀디(메타)아크릴레이트, 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 아다만틸디(메타)아크릴레이트, 이소보로닐디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜탄디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등과 같은 다관능 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 1종류 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 병용할 수도 있다. 이 중에서도 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트(PETTA)가 바람직하다.
한편, 본 명세서에서 "(메타)아크릴레이트"는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 가리키는 것이다. 또한, 상기 활성 에너지선 경화형 수지로서, 전술한 화합물을 PO(프로필렌옥사이드), EO(에틸렌옥사이드), CL(카프로락톤) 등으로 변성시킨 것도 사용할 수 있다.
상기 활성 에너지선 경화형 수지는 용제 건조형 수지(열가소성 수지 등, 도포시에 고형분을 조정하기 위해 첨가한 용제를 건조시킬 뿐이며 피막으로 되는 수지)와 병용해서 사용할 수도 있다.
상기 활성 에너지선 경화형 수지와 병용하여 사용할 수 있는 용제 건조형 수지로는 특별히 한정되지 않으나, 일반적으로는 열가소성 수지를 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 스티렌계 수지, (메타)아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 비닐에테르계 수지, 할로겐 함유 수지, 지환식 올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀룰로오스 유도체, 실리콘계 수지 및 고무 또는 엘라스토머 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지는 비결정성이면서 유기 용제(특히 복수 개의 폴리머, 경화성 화합물을 용해시킬 수 있는 공통 용제)에 용해될 수 있는 것이 바람직하다. 특히 투명성, 내후성이라는 관점에서 스티렌계 수지, (메타)아크릴계 수지, 지환식 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스 유도체(셀룰로오스에스테르류 등)가 바람직하다.
상기 하드 코팅층은 열경화성 수지를 함유할 수도 있다.
상기 열경화성 수지로는 특별히 제한은 없으며 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 예를 들어, 페놀 수지, 요소 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 멜라민 수지, 구아나민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아미노알키드 수지, 멜라민-요소 공축합 수지, 규소 수지, 폴리실록산 수지 등을 들 수 있다.
상기 하드 코팅층은 유기·무기 하이브리드 수지를 함유할 수도 있다.
상기 유기·무기 하이브리드 수지라 함은 나노 레벨에서 유기 성분과 무기 성분이 복합화되어 있는 수지이다.
상기 유기·무기 하이브리드 수지는 경화되기 전에 유기 성분과 무기 성분이 반응하여 이미 복합화되어 있는 것일 수도 있고, 활성선 조사(照射)에 의해 무기 성분이 유기 성분과 반응하는 것일 수도 있다.
상기 유기·무기 하이브리드 수지 내 무기 성분의 크기는 광의 기학학적 산란이 발생하지 않는 800nm 이하로 하며, 입자를 사용하는 경우에는 평균 입자 직경이 800nm 이하인 입자를 사용한다.
상기 무기 성분으로는 실리카, 티타니아 등과 같은 금속 산화물을 들 수 있으며, 바람직하게는 실리카이다.
상기 유기·무기 하이드리드 수지 내에서의 무기 성분의 함유량은 10질량% 이상임이 바람직하며, 20질량% 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 65질량% 이하가 바람직하며, 40질량% 이하이면 보다 바람직하다.
상기 유기·무기 하이브리드 수지 내 유기 성분으로는, 상기 무기 성분(바람직하게는, 반응성 실리카)과 중합 가능한 중합성 불포화 기를 갖는 화합물(예를 들어, 분자 중에 2개 이상의 중합성 불포화 기를 갖는 다가(多價) 불포화 유기 화합물, 분자 중에 1개의 중합성 불포화 기를 갖는 단가(單價) 불포화 유기 화합물 등) 등을 들 수 있다.
상기 유기·무기 하이브리드 수지로는 적절하게 합성한 것을 사용할 수 있으며 시판품을 사용할 수도 있다. 상기 시판품으로는, 예를 들어, (주)구스모토 카세이 제조의 SiliXan M100, M140, M150, M200 등을 들 수 있다.
-광중합 개시제-
상기 하드 코팅층은 추가로 광중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 광중합 개시제로는, 특별히 한정되지는 않으며 공지의 것을 사용할 수 있는 바, 예를 들어, 아세토페논류, 벤조페논류, Michler벤조일벤조에이트, α-아미독심에스테르, 티오크산톤류, 프로피오페논류, 벤질류, 벤조인류, 아밀포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다. 또한, 광 증감제를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 그 구체예로는 예를 들어 n-부틸아민, 트리에틸아민, 폴리-n-부틸포스핀 등을 들 수 있다. 이 중에서도 건식 필름층을 적층할 때에 열에 의해 휘발·승화되기 어려운 광 중합 개시제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 중합 개시제로는, 분자 내 파열점을 2곳 이상 가지는 화합물도 필요에 따라 적합하다. 예를 들어, 2-히드록시-1-{4-[4-(2히드록시-2-메틸-프로피오닐)-벤질]페닐}-2-메틸-프로판-1-온(IRGACURE 127), 올리고{2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판온}(ESACURE ONE) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제로는, 상기 바인더 수지가 라디칼 중합성의 불포화기를 가지는 수지계인 경우에는, 아세토페논류, 벤조페논류, 티옥산톤류, 벤조인, 벤조인메틸에테르 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 바인더 수지가 카티온 중합성의 관능기를 가지는 수지계인 경우에는, 상기 광 중합 개시제로는, 방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염, 방향족 요오드늄염, 메탈로센 화합물, 벤조인술폰산에스테르 등을 단독 또는 혼합물로서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광중합 개시제의 함유량은 상기 바인더 수지 100질량부에 대해 0.5질량부~10.0질량부임이 바람직하다. 상기 함유량이 0.5질량부 미만이면, 형성되는 하드 코팅층의 하드 코팅 성능이 불충분해지는 경우가 있고, 10.0 질량부를 초과하면, 반대로 경화를 저해하여 연필 경도 등이 악화할 우려가 있다. 또한, 건식 필름층을 적층할 때에 광중합 개시제의 미반응물, 반응 찌꺼기에 유래하는 성분이 휘발 및 승화하여 건식 필름층 성막을 방해하는 바, 원하는 기게 특성 및 광학 특성이 발현되지 않고, 휘발 승화된 광중합 개시제에서 유래하는 성분이 적층체에 들러붙어 결점이 될 우려가 있고 품질이 악화할 가능성이 있다.
-그 밖의 성분-
그 밖의 성분으로는, 필요에 따라, 예를 들어, 유기 용제, 분산제, 계면 활성제, 대전 방지제, 자외선 흡수제, 증점제, 착색 방지제, 착색제(안료, 염료), 소포제, 레벨링제, 난연제, 접착 부여제, 중합 금지제, 산화 방지제, 표면 개질제 등을 들 수 있다.
상기 유기 용제로는, 예를 들어, 알코올류(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, s-부탄올, t-부탄올, 벤질알코올, PGME, 에틸렌글리콜 등); 케톤류(예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온 등); 에테르류(예를 들어, 디옥산, 테트라히드로푸란 등); 지방족 탄화수소류(예를 들어, 헥산 등); 지환족 탄화수소류(예를 들어, 시클로헥산 등); 방향족 탄화수소류(예를 들어, 톨루엔, 크실렌 등); 할로겐화 탄소류(예를 들어, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등); 에스테르류(예를 들어, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등); 셀로솔브류(예를 들어, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브 등); 셀로솔브아세테이트류, 술폭시드류(예를 들어, 디메틸술폭시드 등); 아미드류(예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등) 등을 들 수 있다. 이들은 1종류 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상 병용할 수도 있다.
상기 하드 코팅층은, 예를 들어, 상기 폴리실세스키옥산 유도체, 금속 산화물 입자, 바인더 수지, 필요에 따라서는 그 밖의 성분도 추가로 함유하는 하드 코팅층 형성용 조성물을 기재 상에 도포하고 건조시켜 형성한 도포막을 활성 에너지선 조사 등에 의해 경화시킴으로써 형성할 수 있다.
상기 하드 코팅층 형성용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 습식 처리인 스핀 코팅법, 디핑법, 스프레이법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 메니스커스 코팅법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법, 비드 코팅법 등과 같은 공지의 방법을 들 수 있다.
상기 방법 중의 어느 것에 있어, 하드 코팅층 형성용 조성물을 도포한 후, 형성된 도포막을 건조시키기 위해 가열된 영역으로 반송하고, 각종의 공지 방법으로 도포막을 건조시킴으로써 용제를 증발시킨다. 이 때, 용제 상대 증발 속도, 고형분 농도, 도포액 온도, 건조 온도, 건조풍의 풍속, 건조 시간, 건조 영역의 용제 분위기 농도 등을 선정함으로써, 금속 산화물 입자의 분산 상태를 조정할 수 있다.
특히, 건조 조건 선정에 따라 금속 산화물 입자의 분산 상태를 조정하는 방법은 간편하여 바람직하다. 구체적인 건조 온도로는, 50℃~100℃에서 30초~2분의 범위 내에서 적절하게 조정한 건조 처리를 1회 또는 복수 회 행함으로써, 금속 산화물 입자의 분산 상태를 원하는 상태로 조정할 수 있다.
또한, 상기 건조 후의 도포막을 경화시킬 때의 전리 방사선 조사 방법으로는, 예를 들어, 초고압 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본 아크등, 블랙 라이트 형광등, 메탈 할라이드 램프등 등과 같은 광원을 사용하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 자외선의 파장으로는 190nm~380nm의 파장 영역을 사용할 수 있다. 전자선원의 구체예로는, Cockcroft-Walton 방식, Van de Graaft 방식, 공진 변압기 방식, 절연 코어 변압기 방식, 또는 직선형, 다이나미트론 방식, 고주파 방식 등과 같은 각종의 전자선 가속기를 들 수 있다.
전리 방사선을 조사할 때에는, 산소에 의한 라디칼 중합 반응 저해를 막기 위해, 질소 등과 같은 불활성 가스 분위기 하에서 전리 방사선을 조사(照射)할 수도 있다.
상기 하드 코팅층의 평균 두께는 1㎛ 이상임이 바람직하며, 1㎛ 이상 20㎛ 이하이면 보다 바람직하고, 2㎛ 이상 15㎛ 이하이면 더 바람직하며, 4㎛ 이상 10㎛ 이하이면 특히 더 바람직하다.
한편, 상기 하드 코팅층의 평균 두께는, 예를 들어, 단면 현미경의 관찰 등에 의해 측정할 수 있다.
하드 코팅층의 평균 두께가 1㎛ 미만이면, 상기 기재로부터 올리고머 등과 같은 저분자량 성분이 석출되는 것을 충분히는 방지할 수 없거나 또는 하드 코팅층이 손상되기 쉬워지는 바, 활성 에너지선 경화형 수지가 기재(基材)에 침투하는 성분이 적으므로, 기재와 하드 코팅층 간 밀착성의 악화, 간섭 무늬의 악화에 따른 시인성 불량이 발생할 수 있다. 하드 코팅층의 평균 두께가 20㎛를 초과하면, 하드 코팅층의 박막화를 도모할 수 없을 뿐 아니라, 하드 코팅층이 깨지기 쉽거나 만곡하거나 주름이 생기는 등의 경우가 있다. 또한, 건식 필름층을 적층할 때에, 하드 코팅층으로부터 저분자 유기 성분이나 물이 방출되어 건식 필름층의 적층을 저해하는 바, 하드 코팅층과 건식 필름층의 밀착성이 불충분하게 되는 경우가 있다. 또한, 상기 하드 코팅층에 만곡이 발생하면, 건식 필름층을 적층한 후에 건식 필름층에도 크랙이 발생하는 경우가 있다.
한편, 상기 하드 코팅층은 굴절율이 1.45~1.60임이 바람직하였다. 상기 하드 코팅층의 굴절율이 상기 범위 바깥에 있으면, 기재 등과의 굴절율 차가 현저하게 되어 간섭 무늬 발생의 원인이 되는 경우가 있다.
<건식 필름층>
본 발명의 적층체는 상기 하드 코팅층에 있어 기재쪽과는 반대쪽 면상에 건식 필름층을 구비한다.
상기 건식 필름층은 반사 방지층(AR층)으로서 기능하는 층이며, 당해 건식 필름층으로는 서로 다른 굴절율을 갖는 굴절율층을 2층 이상 적층한 것을 사용할 수 있다.
상기 건식 필름층은 상기 하드 코팅층 표면에 직접 적층되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 상기 하드 코팅층과 건식 필름층의 밀착성이 매우 우수한 것이 된다.
상기 건식 필름층은 밀착층과 반사 방지층(AR 층)과 오염 방지층으로 구성될 수도 있다.
상기 밀착층은, 상기 하드 코팅층 표면에 성막되며, 금속 산화물 입자와 같은 종류의 산소 결손 상태의 금속 산화물 또는 금속 등으로 이루어진다.
상기 밀착성의 산화도는 밀착층 상에 성막되는 반사 방지층에 따라 적절하게 설계할 수 있으며, 그 평균 두께로는 10nm 이하임이 바람직하였다.
각 굴절율층의 성막 방법으로는, 예를 들어, 스퍼터링법, 증착법, 이온 플레이팅법 등과 같은 건식 처리가 여러 가지 고안되어 있는 바, 어느 방법으로 성막하더라도 충분한 반사 방지 성능을 얻을 수 있지만, 본 발명의 적층체를 화상 표시 장치에 적용할 때에 가장 바깥쪽 표면, 특히, 터치 패널의 가장 바깥쪽 표면에 있어 충분한 기계 특성, 내구성, 내환경성이 필요하다는 점에서 스퍼터링법이 바람직하며, 생산성을 더욱 높이기 위해 하드 코팅층을 롤 형상으로 하여 진공 챔버 내에서 감으면서 성막하는 롤 코팅법이 가장 바람직하다.
상기 건식 필름층을 구성하는 굴절율층 중에서 비교적 굴절율이 큰 굴절율층(이하, "고굴절율층"이라 할 수 있음)은 굴절율이 2.2~2.4임이 바람직하며, 그 재료로는 비교적 높은 굴절율을 갖는 광투과성 재료이면 바람직하다. 상기 광투과성 재료로는, 예를 들어, SiN, TiO2, Nb2O5, Ta2O5, ITO, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 산화물이 일반적으로 사용된다. 즉 전술한 SiN, TiO2, Nb2O5, Ta2O5, ITO를 주성분으로 하여 그 특성에 영향을 주지 않는 범위에서 Si, Sn, Zr, Al 등의 금속을 첨가한 합금 산화물 등을 들 수 있다.
한편, 전술한 Ta2O5는 원료가 고가인 점, TiO2는 단파장 영역에서 흡수가 일어나기 쉽고 특히 스퍼터링법에 의해 건식 필름층을 형성할 때에 생산성이 안 좋아서 불균일하게 되기 쉽다는 점에서, Nb2O5 또는 SiN이 바람직하다.
비교적 굴절율이 낮은 굴절율층(이하, "저굴절율층"이라 할 수 있음)은 굴절율이 1.43~1.53임이 바람직하고, 예를 들어, MgF2, SiO2 등이나 또는 이에 미량의 첨가물을 혼입한 재료가 사용되는 바, 상기 저굴절율층을 형성하는데에 스퍼터링법을 사용하는 경우에는 SiO2가 가장 바람직하다.
한편, 하드 코팅층 상에 또는 밀착층 상에 반사 방지층을 형성하기 전에 양자의 밀착성을 향상시키기 위해, 진공 챔버 내에서 플라즈마 처리함으로써 표면을 개질시킬 수 있다. 그리고, 그 후에 밀착층을 부착하는 것이 바람직하다.
상기 밀착층으로는 CrOx(x=1~2), SiNx 등과 같은 금속 산화물, 금속 질화물을 사용할 수 있다. 특히, 스퍼터링법에 의해 성막된 환원성 Si 산화물인 SiOx(x=1~2)를 3nm 이상 10nm 이하 정도로 한 것이 바람직하게 사용된다. SiOx가 3nm 미만인 경우에는 충분한 밀착성이 얻어지지 않는 경우가 있고, 10nm 이상인 경우에는 SiOx막의 광 흡수에 의해 충분한 투과율이 얻어지지 않는 경우가 있다.
상기 건식 필름층에 있어 하드 코팅층 쪽과는 반대쪽 면에는 오염 방지층이 형성될 수 있다. 오염 방지층은, 예를 들어, 퍼플루오로폴리에테르기를 갖는 알콕시실란 화합물, 불소계 화합물 등을 재료로 한다.
상기 오염 방지층으로는, 예를 들어, 3nm~5nm 정도의 두께를 갖는 공지의 오염 방지제를 습식 처리나 건식 처리에 의해 형성할 수 있다. 상기 오염 방지층의 두께가 3nm 미만인 경우에는 충분한 오염 방지 성능을 얻을 수 없고, 두께가 5nm를 초과하면 광학 특성에 영향이 미치는 경우가 있다. 오염 방지층에 의해 오염 방지성 및 내찰상성 등을 부여할 수 있는 바, 특히 내구성의 관점에서는 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
상기 건식 필름층은 고굴절율층과 저굴절율층이 교대로 합계 4층 이상 적층되어 있는 구성이 바람직하다.
이러한 구성의 건식 필름층은 특히 반사 방지 성능이 우수하며 하드 코팅층에 대한 밀착성도 우수한 것이 된다.
상기 고굴절율층 및 저굴절율층은, 구체적으로는 평균 두께가 10nm~200nm이고 굴절율이 2.2~2.4임이 바람직하며, 상기 저굴절율층은 평균 두께가 10nm~200nm이고 굴절율이 1.43~1.53이면 바람직하다.
이와 같은 고굴절율층과 저굴절율층이 교대로 합계 4개 이상 적층된 구성으로 함으로써, 상기 고굴절율층 및 상기 저굴절율층의 평균 두께는 고굴절율층이 20nm~70nm, 저굴절율층이 20nm~120nm이면 보다 바람직하다.
본 발명의 적층체는 상기 고굴절율층, 상기 하드 코팅층 및 상기 저굴절율층 각각의 굴절율이 하기 식 (1)의 관계를 충족하는 것이 바람직하다.
고굴절율층의 굴절율>하드 코팅층의 굴절율>저굴절율층의 굴절율···· (1)
상기 저굴절율층 및 상기 고굴절율층의 평균 두께에 있어서는, TEM, STEM 단면 관찰 사진으로 임의의 2개를 선택해서 두께를 측정하되, 같은 작업을 같은 샘플의 다른 화면에서 5회 실시하여 합계 10개분 두께의 평균값을 평균 두께(nm)로서 산출한다.
한편, 상기 저굴절율층과 상기 고굴절율층 이외의 두께에 대해서도, nm 레벨의 박막이라면 전술한 측정 방법을 사용하여 막 두께가 산출된다.
또한, 상기 저굴절율층 및 상기 고굴절율층의 굴절율은, 파장 영역 380nm~780nm에서의 굴절율을 일정하게 하고서 분광 광도계에 의해 측정한 반사 스펙트럼과, 프레넬 식(Fresnel equation)을 이용한 박막의 광학 모델로부터 산출한 스펙트럼을 피팅(fitting)함으로써 산출된다.
본 발명의 적층체는 롤 형태과 단일판 형태 중 적어도 어느 한쪽임이 바람직하다. 그 중에서도 롤 형태가 특히 바람직하다. 롤 형태 중에서도, 내고착성이 우수하다는 점에서 길다란 시트가 롤 형상으로 권취된 권취체로 할 수 있다. 본 발명의 적층체로 이루어지는 길다란 시트의 권취체는, 기재(基材)로서 길다란 시트의 롤 형상 권취체를 이용하여 상기 하드 코팅층 및 건식 필름층을 롤 투 롤(roll to roll)법에 의해 형성할 수 있다. 이와 같은 권취체를 형성할 때에는, 터치 패널용 하드 코팅 필름의 표면에 약점착층을 구비한 보호 필름을 세퍼레이터로서 부착하고서 롤 형상으로 권취할 수도 있으나, 본 발명의 적층체는 내고착성이 우수하므로 보호 필름 등을 사용하지 않고 적층체인 길다란 시트의 권취체를 형성할 수 있다.
여기에서 도 1은 본 발명 적층체의 일 예를 나타내는 개략도이다. 도 1의 적층체(10)는 기재(1) 상의 하드 코팅층(2)과 하드 코팅층 상의 건식 필름층(3)을 구비한다. 금속 산화물 입자(2a)는 하드 코팅층(2) 내에 균일하게 분산되어 존재하며, 일부가 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면에서 노출되어 있다.
(옥외용 적층체)
본 발명의 옥외용 적층체는, 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 구비하며, 상기 하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며, 상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상이고, 40% 이상이면 바람직하다.
상기 옥외용 적층체는 자외선 등에 장시간 노출되며 온도 변화, 습도 변화 등이 큰 거친 환경인 옥외 용도에서 특히 필요에 따라 바람직하게 사용된다.
(하드 코팅층 형성 재료)
본 발명의 하드 코팅층 형성 재료는 폴리실세스키옥산 유도체, 실리카 입자 및 활성 에너지선 경화형 수지를 함유하며, 필요에 따라 그 밖의 성분을 더 함유한다.
상기 폴리실세스키옥산 유도체, 실리카 입자, 활성 에너지선 경화형 수지 및 그 밖의 성분으로는, 본 발명 적층체에서의 폴리실세스키옥산 유도체, 실리카 입자, 활성 에너지선 경화형 수지 및 그 밖의 성분과 같은 것을 사용할 수 있다.
상기 하드 코팅층 형성 재료에 있어 폴리실세스키옥산 유도체의 함유량은 하드 코팅층 형성 재료의 전체량에 대해 0.5질량% 이상이 바람직하며, 1질량% 이상이면 보다 바람직하며, 3질량% 이상이면 더 바람직하며, 5질량% 이상이면 특히 바람직하다. 상기 함유량의 상한값에 대해서는 특별히 제한은 없고 목적에 따라 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있으나, 20질량% 이하이면 바람직하고, 15질량% 이하이면 더 바람직하다.
상기 하드 코팅층 형성 재료에서의 실리카 입자 함유량은 하드 코팅층 형성 재료의 전체량에 대해 80질량% 이하가 바람직하고, 20질량% 이상 60질량% 이하이면 보다 바람직하다.
<<실시예>>
이하에서, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1~10 및 비교예 1~3)
<하드 코팅층 형성용 조성물의 조제>
하기의 표 1 및 표 2에 나타낸 각 재료를 페인트 쉐이커를 이용하여 균일하게 혼합함으로써 하드 코팅층 형성용 조성물 1~10을 조제하였다. 한편, 표 1 및 표 2에서 각 성분 수치의 단위는 질량부이다.
<하드 코팅층의 형성>
기재로서 트리아세틸셀룰로오스 필름("TAC", (주)후지 필름 제조, TD80UL, 평균 두께 80㎛) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름("PET", (주)토레이 제조, U40, 평균 두께 50㎛)을 사용하며, 바 코터를 이용하여 당해 기재 상에 표 1 및 표 2에 나타내는 하드 코팅층 형성용 조성물 1~10을 도포한 후에, 70℃에서 1분간 건조시키고 UV 적산 광량 250mJ/cm2에 의해 경화시킴으로써, 표 1 및 표 2에 나타내는 평균 두께의 하드 코팅층을 형성하여 중간 적층체를 제작하였다.
하드 코팅층의 평균 두께는 막두께 측정 시스템(F20, (주)Filmetrics 제조)에 의해 측정하였다.
<건식 필름층의 형성>
이어서, 건식 처리로서 상기 하드 코팅층 상에 글로우 방전 처리에 의한 표면 처리를 실시하였다. 글로우 방전 처리 후 스퍼터링에 의해 두께가 5nm인 SiOx(x=1,2)로 이루어지는 밀착층을 성막하고, 밀착층 상에 Nb2O5 막, SiO2 막, Nb2O5 막, SiO2 막으로 이루어지는 반사 방지층을 성막하고, 퍼플루오로폴리에테르기를 갖는 알콕시실란 화합물을 원료로 하는 오염 방지층을 증착법에 의해 적층하며, 6층으로 이루어지는 건식 필름층을 하드 코팅층 상에 적층하였다. 이상에 의해 적층체를 제작하였다.
이어서, 얻어지는 각 중간 적층체 및 적층체에 대해 이하의 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
<존재 비율[(Si/C)×100]을 구하는 법>
각 중간 적층체에 대해 하드 코팅층 표면의 X선 광전자 분광 분석에 의해 C, Si의 원소 비율을 측정하되 5회 측정한 평균값에 의해 존재 비율[(Si/C)×100]을 구하였다.
상기 X선 광전자 분광 분석에서는, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)로서 (주) ULVAC-PHI 제조의 PHI5000VersaProbeⅢ을 이용하여 이하의 측정 조건에서 측정한다. 한편, 측정시의 각도는 45°로 한다.
[측정 조건]
· X선원: 모노크로 Al
· X선총: 50W, 15kV
· 측정 면적: 200㎛Φ
<내고착성>
각 중간 적층체 및 적층체를 각각 2개씩 제작하여 각각 5cm×5cm의 크기로 절단하였다. 한쪽의 중간 적층체 및 적층체의 기재쪽과, 다른쪽의 중간 적층체 및 적층체를 마주보도록 해서 겹쳐놓고 압력 3.0kgf/cm2, 50℃의 조건에서 30시간 동안 밀착시킨 후에 이하의 기준에 의해 내고착성을 평가하였다.
[평가 기준]
○:들러붙지 않음
×:들러붙음
<내후성 시험>
각 적층체에 대해 투명 점착제를 이용하여 투명 유리 플레이트에 고정하고서, Super Xenon Weather Meter(SX75, (주)스가 시험기 제조, 크세논 아크 램프, 7.5kW)에 의해 168시간 동안 노출시켰다.
<내후성 시험>
각 적층체에 대해 투명 점착제를 이용하여 투명 유리 플레이트에 고정하고서, Super Xenon Weather Meter(SX75, (주)스가 시험기 제조, 크세논 아크 램프, 7.5kW)에 의해 150시간 동안 노출시켰다.
<층간 밀착성 평가>
초기 및 상기 내후성 시험 후의 각 적층체에 대해 표면에 1mm×1mm의 크로스 해치(모눈)를 100개 형성하고, 하기의 알코올 와이프 슬라이딩 테스트(alcohol-wipe sliding test) 습동 시험을 실시한 후, 크로스 해치면의 표면 상태를 관찰하고 아래의 기준에 따라 초기 및 내후성 시험 후의 층간 밀착성을 평가하였다.
[알코올 와이프 슬라이딩 테스트]
알코올 와이프 슬라이딩 테스트는 크로스 해치면에 대해, 에틸알코올을 도포한 와이프(wipe)를 하중 250gf/cm2으로 각 적층체 표면에 대해 가압하면서 25mm의 거리를 왕복 100회 슬라이딩시킴으로써 실시하였다.
[평가 기준]
○:크로스 해치에 박리가 생기지 않음(도 2a 참조)
△:크로스 해치의 일부에 박리가 생김(도 2b 참조)
×:크로스 해치의 전부에 박리가 생김(도 2c 참조)
실시예
1 2 3 4 5 6 7
하드 코팅층 형성용 조성물 No. 1 2 3 1 4 5 1
기재 PET TAC TAC TAC TAC TAC TAC
실란 커플링제 1 - - - - - - -
실란 커플링제 2 - - - - - - -
폴리실세스키옥산 유도체 1 3 0.5 1 3 5 10 3
폴리실세스키옥산 유도체 2 - - - - - - -
실리카 입자 1 133 133 133 133 133 133 133
실리카 입자 2 - - - - - - -
우레탄아크릴레이트 30 30 30 30 30 30 30
PETA 20 20 20 20 20 20 20
폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 10 10 10 10 10 10 10
하드 코팅층의 평균 두께(㎛) 4 4 4 4 4 4 6
존재 비율 [(Si/C)×100](%) 45 30 40 45 45 45 45
초기의 층간 밀착성
내후성 시험 후의 층간 밀착성
내고착성(중간 적층체)
내고착성(적층체)
실시예 비교예
8 9 10 1 2 3
하드 코팅층 형성용 조성물 No. 1 6 7 8 9 10
기재 TAC TAC TAC TAC TAC TAC
실란 커플링제 1 - - - 5 - -
실란 커플링제 2 - - - - 5 -
폴리실세스키옥산 유도체 1 3 - 3 - - -
폴리실세스키옥산 유도체 2 - 3 - - - -
실리카 입자 1 133 133 - 133 133 133
실리카 입자 2 - - 133 - - -
우레탄아크릴레이트 30 30 30 30 30 30
PETA 20 20 20 20 20 20
폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 10 10 10 10 10 10
하드 코팅층의 평균 두께(㎛) 8 4 4 6 6 4
존재 비율 [(Si/C)×100](%) 45 44 44 20 20 15
초기의 층간 밀착성
내후성 시험 후의 층간 밀착성 × × ×
내고착성(중간 적층체) × × ×
내고착성(적층체)
-중합성 모노머--* 우레탄아크릴레이트: (주)신나카무라 화학공업 제조, U-6LPA
* PETA: 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, (주)닛뽄 화학 제조, PET30
* 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트: (주)신나카무라 화학공업 제조, A600
-실리카 입자--
* 실리카 입자 1: IPA-ST-L, (주)닛산 화학 제조, 고형분 30질량%(IPA), 평균 입자 직경 45nm
* 실리카 입자 2: MIBK-ST-L, (주)닛산 화학 제조, 고형분 30질량%(MIBK), 평균 입자 직경 45nm
-실란 커플링제--
* 실란 커플링제 1: (주)신에츠 화학공업 제조, KR513
* 실란 커플링제 2: (주)신에츠 화학공업 제조, X121050
-폴리실세스키옥산 유도체--
* 폴리실세스키옥산 유도체 1: (주)토아 고세이 제조, AC-SQ SI-20
* 폴리실세스키옥산 유도체 2: (주)토아 고세이 제조, MAC-SQ SI-20
표 1 및 표 2의 결과로부터, 실시예 1~10은 비교예 1~3과 비교했을 때에, 하드 코팅층에 폴리실세스키옥산 유도체를 함유함으로써, 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면에서의, 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 상승하여, 특히 내후성 시험 후의 층간 밀착성이 향상됨을 알 수 있다.
또한, 하드 코팅층의 건식 필름층쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율[(Si/C)×100]이 상승함으로 인해, 중간 적층체에 있어 유기층인 기재의 뒷면쪽과의 내고착성이 향상됨을 알 수 있다.
본 발명의 적층체는 내고착성이 우수하면서도 또한 하드 코팅층과 당해 하드 코팅층 상에 형성된 건식 필름층의 층간 밀착성이 현저하게 뛰어나므로, 예를 들어, 화상 표시 장치, 터치 패널 등과 같은 위치 입력 장치에서의 화상 표시면 등에 필요에 따라 적절하게 사용할 수 있다.
본 국제출원은 2021년 7월 30일에 출원된 일본국 특허출원 제2021-124950호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로서, 일본국 특허출원 제2021-124950호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
1 기재
2 하드 코팅층
2a 금속 산화물 입자
3 건식 필름층
10 적층체

Claims (11)

  1. 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 포함하며,
    상기 하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며,
    상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층 쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 존재 비율 [(Si/C)×100]이 40% 이상인 적층체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리실세스키옥산 유도체의 함유량이 0.5질량% 이상인 적층체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드 코팅층이 금속 산화물 입자 및 바인더 수지를 함유하는 것인 적층체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바인더 수지가 활성 에너지선 경화형 수지를 포함하는 것인 적층체
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 금속 산화물 입자가 실리카 입자인 적층체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드 코팅층의 평균 두께가 1㎛ 이상인 적층체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건식 필름층은 고굴절율층과 저굴절율층이 교대로 적층되어 있는 것인 적층체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    롤 형태와 단일판 형태 중 적어도 어느 한쪽의 형태를 갖는 것인 적층체.
  10. 기재와, 당해 기재 상의 하드 코팅층과, 당해 하드 코팅층 상의 건식 필름층을 포함하며,
    상기 하드 코팅층은 폴리실세스키옥산 유도체를 함유하며,
    상기 하드 코팅층의 상기 건식 필름층 쪽 표면에 있어 탄소 원자(C)에 대한 규소 원자(Si)의 존재 비율 [(Si/C)×100]이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 옥외용 적층체.
  11. 폴리실세스키옥산 유도체, 실리카 입자 및 활성 에너지선 경화형 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅층 형성 재료.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082965B2 (ja) * 2002-08-28 2008-04-30 リンテック株式会社 防眩性ハードコートフィルム
JP7002895B2 (ja) * 2016-09-30 2022-01-20 東友ファインケム株式会社 ハードコーティング組成物及びこれを用いたハードコーティングフィルム
JP6842977B2 (ja) * 2017-04-12 2021-03-17 株式会社ダイセル 積層体
JP6879095B2 (ja) * 2017-07-14 2021-06-02 株式会社豊田自動織機 積層体
TWI755569B (zh) * 2017-09-29 2022-02-21 日商大日本印刷股份有限公司 光學膜及影像顯示裝置
JP7128907B2 (ja) * 2018-12-28 2022-08-31 株式会社ニコン・エシロール ハードコート層形成用組成物、眼鏡レンズ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6746410B2 (ja) 2016-07-13 2020-08-26 大日本印刷株式会社 光学積層体

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