KR100548826B1

KR100548826B1 - 대전 방지성 하드 코팅액 및 하드 코팅 필름

Info

Publication number: KR100548826B1
Application number: KR1020030085563A
Authority: KR
Inventors: 송이화; 임상규; 성윤정
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2006-02-02
Also published as: KR20050051891A

Abstract

본 발명에 따른 대전방지성 하드 코팅액은 (A) 열 및 방사선 경화형 수지 100 중량부, (B) 경화 개시제 0.1∼20 중량부, (C) 용매 20∼100 중량부, 및 (D) C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₈₂, 및 C₈₄로 이루어진 군으로부터 선택된 풀러렌(fullerene) 0.001∼0.1 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름은 기재 필름, 상기 기재 필름의 한 쪽 면에 대전 방지성 하드 코팅액으로 형성한 코팅층, 상기 기재 필름의 다른 한쪽 면에 형성된 점착층, 및 상기 점착층의 다른 한 쪽 면에 부착되는 이형 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

대전 방지, 하드 코팅, 코팅 필름, 광학 물품

Description

대전 방지성 하드 코팅액 및 하드 코팅 필름{Anti-static Hard Coating Solution and Hard Coating Film}

도 1은 본 발명에 따른 대전 방지성 하드 코팅 필름의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

1: 기재 필름 2: 하드 코팅층

3: 점착층 4: 이형 필름

발명의 분야

본 발명은 대전 방지 기능을 갖는 하드 코팅액 및 하드 코팅 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 대전 방지층을 따로 형성하지 않도록 하면서도 투과성이 높고 헤이즈(haze)의 낮아짐이 없는 하드 코팅 필름 및 이를 제조하기 위한 하드 코팅액에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 CRT(Cathod Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이에서는 표면 보호재로 기재 필름상에 내긁힘성(anti-scratch)이 뛰어난 하드 코팅층이 형성된 하드 코팅 필름을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 하드 코팅 필름은 표면저항이 10¹³ Ω/sq 이상이기 때문에 주위의 먼지 등이 표면에 부착하기 쉬운 단점이 있다. 따라서, 하드 코팅층에 대전 방지성을 부여하기 위해 대전 방지제를 첨가하거나, 대전 방지층을 따로 도입하기도 한다.

대전 방지성을 부여하기 위한 공지의 기술로 양이온, 음이온, 비이온계의 계면활성제를 첨가하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 환경에 민감하여 고분자의 계면활성제를 다량으로 넣을 경우 막 강도의 저하와 밀착성에 문제가 생긴다.

일본특허공개 제2002-114066호에서는 금속 미립자를 첨가하여 대전 방지성을 부여하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 금속 산화물의 무기물 입자를 다량으로 사용하는 경우 헤이즈(haze)가 증가하고 하드 코팅층의 경도가 저하되는 문제점이 있다.

일본특허공개 평5-339306호에서는 대전 방지 기능을 첨가한 알칼리 금속 또 는 알루미늄 염과 이미다졸린계 계면활성제를 조합하여 사용한 기술에 대하여 개시하고 있다. 이러한 방법으로 도입된 대전 방지층은 대전 방지층이 최상부에 있지 않으면 이온 전도성이 원활하게 진행되지 않아서 대전 방지 기능이 현저히 저하될 수 있으므로, 상기 층 위에 반사 방지 또는 UV 차단, 근 적외선 차단 등과 같은 기능층을 코팅하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다. 나아가, 이온 전도의 매체로서 작용하는 공기 중의 수분으로 인하여 표면저항이 습도에 따라 변하므로, 제품 품질의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 대전 방지층을 별도로 형성할 필요 없이 하드 코팅층에 대전 방지기능을 포함할 수 있도록 하기 위한 하드 코팅액 및 이를 이용하여 제조된 하드 코팅 필름을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 헤이즈의 증가 없이 투명성이 우수한 대전 방지성 하드 코팅 필름 및 이를 제조하기 위한 하드 코팅액을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 헤이즈가 증가하지 않으면서 막 강도가 우수한 대전 방지성 하드 코팅 필름 및 이를 제조하기 위한 하드 코팅액을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 별도의 대전 방지층을 형성하지 않고서도 대전 방지기능을 가진 하드 코팅 필름 및 이를 제조하기 위한 하드 코팅액을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 접착성이 우수하여 표면에서 박리가 일어나지 않는 하드 코팅 필름 및 이를 제조하기 위한 하드 코팅액을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 대전방지성 하드 코팅액은 열 및 방사선 경화형 수지, 경화개시제, 용매 및 C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₈₂, 및 C₈₄로 이루어진 군으로부터 선택된 풀러렌(fullerene)으로 이루어지는데, (A) 열 및 방사선 경화형 수지 100 중량부, (B) 경화 개시제 0.1∼20 중량부, (C) 용매 20∼100 중량부, 및 (D) C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₈₂, 및 C₈₄로 이루어진 군으로부터 선택된 풀러렌(fullerene) 0.001∼0.1 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름은 기재 필름, 상기 기재 필름의 한 쪽 면에 대전 방지성 하드 코팅액으로 형성한 코팅층, 상기 기재 필름의 다른 한쪽 면에 형성된 점착층, 및 상기 점착층의 다른 한쪽 면에 부착되는 이형 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

대전 방지성 하드 코팅액

본 발명에 따른 대전 방지성 하드 코팅액을 이루는 각 성분에 대한 설명은 다음과 같다.

(A) 열 및 방사선 경화형 수지

본 발명에 따른 대전방지성 하드 코팅액에 사용되는 열 및 방사선 경화형 수지(A)는 2개 이상의 관능기를 가진 화합물로 이루어진다. 이용 가능한 관능기로는 (메타)아크릴레이트와 같은 불포화 이중결합을 갖는 것과 에폭시기 또는 실란올기와 같은 반응성의 치환기를 들 수 있다. 이 중, 활성화 에너지선의 조사에 의해 경화가 쉽게 일어날 수 있는 불포화 이중결합을 가진 관능기가 바람직하다.

이러한 관능기의 구체적인 예로는 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 폴리올폴리(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-디글리시딜 에테르의 디(메타)아크릴레이트, 다가 알코올과 다가 카르복실산 및 그 무수물과 아크릴산을 에스테르화 함으로써 얻을 수 있는 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트, 폴리실옥산 폴리아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 글리세린 트리메타크릴레이트 등이 있다. 또는 불소를 함유하는 불소 함유 에폭시 아크릴레이트, 불소 함유 알콕시실란 등을 이용할 수 있다. 예를 들면 2-(페플루오로데실)에틸 메타크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 3-(퍼플루오로-9-메틸데실)-1, 2-에폭시프로판, (메타)아크릴산-2,2,2-트리플루오르에틸, (메타)아크릴산-2-트리플루오르메틸 3, 3,3-트리플루오르프로필 등이 있다. 이들 화합물을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 열 및 방사선 경화성 수지(A) 100 중량부를 기준으로 하여 다른 성분의 조성비를 결정한다.

(B) 경화 개시제

본 발명에 따른 대전 방지성 하드 코팅액에 사용되는 경화 개시제(B)는 코팅액의 경화를 돕는 것으로 그 구체적인 예로는 벤조인, 벤조 인 메틸에테르, 벤조 인 이소프로필에테르 등의 벤조 인계 화합물, 벤질, 벤조페논, 아세토페논 등의 카르보닐 화합물, 아조비스이소부틸니트릴, 아조디벤조일 등의 아조 화합물, 지케톤과 삼급 아민과의 혼합물등의 광중합 개시제가 사용될 수 있다. 본 발명에서의 개시제의 사용량은 상기 열 및 방사성 경화성 수지(A) 100 중량부에 대해 0.1∼20 중량부의 범위가 적합하다.

(C) 용매

본 발명에 따른 대전 방지성 하드 코팅액에 사용되는 용매(C)의 구체적인 예로는 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, 프로판올, 이소 프로판올 등의 알코올류, 메틸 이소부틸 케톤, MEK 등의 케톤류, 초산 메틸, 초산 에틸 등의 에스테르류, 톨루엔, 크실렌, 벤젠 등의 방향족 화합물, 디에틸에테르 등의 에테르류 등을 들 수 있으나 특별히 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 사용하는 적합한 용매(C)의 함량은 상기 경화성 수지(A) 100 중량부에 대하여 20∼100 중량부이다. 보다 바람직하게는 50∼100 중량부로 한다. 10 중량부 미만을 사용하면 고점도로 인하여 균일한 도포가 어려우며, 100 중량부 이상을 사용하면 도포, 건조 후 핀 홀이 발생될 가능성이 있다.

(D) 풀러렌(fullerene)

본 발명에 따른 대전 방지성 하드 코팅액에 사용되는 풀러렌(D)은 하드 코팅층에 대전 방지 기능을 부여하기 위하여 사용된 것으로, C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₈₂, 및 C₈₄로 이루어진 군으로부터 선택된 풀러렌을 사용한다.

본 발명에서 사용하는 풀러렌(D)은 결합제(binder)와 함께 사용하는 것이 바람직하다. 사용가능한 결합제의 구체적인 예로는 젤라틴, 전분, 폴리비닐알코올, 부타디엔 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리아크릴아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 등의 합성 중합체 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 하드 코팅액은 상기 풀러렌(D)을 첨가하여 대전 방지성을 부여하였기 때문에 하드 코팅 필름을 제조할 때 별도로 대전 방지층을 적층하지 않고서도 대전 방지성을 갖는 코팅 필름의 제조가 가능하다.

본 발명에 따른 하드 코팅액에 사용하는 풀러렌(D)의 함량은 0.001∼0.1의 범위가 적당하다.

대전 방지성 하드 코팅 필름

본 발명에 따른 대전 방지성 하드 코팅 필름은 상기 제조된 하드 코팅액을 기재 필름(1) 위에 경화시켜 대전 방지성을 갖는 하드 코팅층(2)을 형성하고, 상기 기재 필름(1)의 다른 한쪽 면에 형성된 점착층(3)을 형성한 다음, 상기 점착층의 다른 한쪽 면에 이형 필름(4)을 부착하여 제조된다.

본 발명에 사용되는 기재 필름(1)은 특별히 한정되지는 않으나 필름 또는 시트상이 바람직하고, 디스플레이에 적용되는 공지의 투명한 기재를 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아마이드(PA), 폴리염화비닐(PVC) 등이 바람직하다. 또한 투명 지지체에 적외선 흡수제 또는 자외선 흡수제를 첨가해도 좋다. 적외선 흡수제를 첨가하는 경우의 첨가량은 투명 지지체의 전체 중량에 대하여 0.01∼10 중량%를 사용한다.

본 발명에 따른 하드 코팅 필름의 대전 방지성이 부여된 하드 코팅층(2) 은 상기 제조한 본 발명의 하드 코팅액을 경화시켜 제조한다. 하드 코팅층을 적층하는 방법은 경화성 수지(A), 경화 개시제(B), 용매(C), 및 대전 방지제(D)를 혼합한 후 이를 잘 섞어 롤 코팅, 딥 코팅, 나이프 코팅, 바 코팅, 스핀 코팅 등의 방법을 이용해 도포한 후 할로겐 램프, 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프를 이용해 경화 시킨다.

본 발명에 따른 하드 코팅 필름의 하드 코팅층(2)은 표면 저항율이 10²∼10¹²Ω/sq의 범위가 일반적이지만 10⁸∼10¹²Ω/sq의 범위가 보다 바람직하다. 표면 저항율이 10¹²Ω/sq 이상일 경우에는 표면 대전 방지 기능이 충분하지 못하여 먼지의 부착 등을 방지하기에 부적합하며, 10²Ω/sq 이하의 경우에는 다량의 대전 방지제가 첨가되어야 하므로 접착 강도가 약해지며, 헤이즈가 증가하는 문제점이 발생한다.

본 발명의 하드 코팅층(2)을 적층한 후의 도막은 0.1∼30 ㎛의 범위의 두께로 형성하는데, 특히 필름의 투명성과 헤이즈에 영향을 주지 않는 점을 고려하면 0.5∼15 ㎛의 범위의 두께가 바람직하다. 도막의 두께가 15 ㎛를 초과하게 되면 투과성 저하 및 헤이즈가 높아지는 단점이 있으며, 0.5 ㎛ 이하의 경우에는 내찰상성 및 내구성에 문제가 발생한다.

본 발명에 따른 하드 코팅 필름은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널, 터치 패널 등에 보호 필름 및 기능성 필름으로 사용되기 때문에 상기 기재 필름(1)의 다른 한쪽 면(하드 코팅층(2)이 형성된 면의 반대 쪽 면)에 점착층(3)을 형성한다. 점착층에 사용되는 재료는 특별히 한정되지는 않으며, 본 발명의 분야에서 사용하는 공지의 점착제를 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로는 아크릴계 점착제, 자외선 경화형 점착제, 열 경화형 점착제 등을 들 수 있다. 이 점착층에 자외선 차단을 위해 자외선 차단제를 함유해도 좋고, 색 콘트라스트(contrast) 향상을 위해 블랙 안료 및 카본 블랙을 함유하여도 좋다.

본 발명에 따른 하드 코팅 필름에 사용하는 이형 필름(4)은 점착층을 보호하기 위해 적층하는 것으로, 사용되는 기재물질은 특별히 한정되지는 않으나 필름 또는 시트상이 바람직하다. 그 구체적인 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아마이드(PA), 폴리염화 비닐(PVC) 등이 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

본 발명의 실시예 1에서는 하드 코팅액의 경화형 수지(A)로 우레탄 아크릴레이트 75 중량%의 올리고머 및 아크릴레이트 모노머 25 중량%의 고형분 100 중량부에 광 개시제(B)로써 Ciba-geigy사의 Igacure 184(상품명) 10 중량부, 및 톨루엔 1 g당 C₆₀(D) 0.025 mg를 녹인 용매(C) 33 중량부를 평활제와 자외선 흡수제를 1 중량부 미만으로 첨가한 뒤, 이들을 혼합하여 대전 방지성 하드 코팅액을 제조하였다. 제조된 하드 코팅액을 PET 필름(도요보사의 상품명 A4100) 위에 바 코팅기를 이용하여 하드 코팅막을 형성한 후, 100 ℃에서 30초간 건조시킨 다음, 80 W/㎝의 수은 램프를 이용해 30 초간 UV 경화를 시켰다.

실시예 2

본 발명의 실시예 2에서는 톨루엔 1 g당 C₆₀가 0.025 mg 녹인 용매(C)를 100 중량부를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 하드 코팅 필름을 제조하였다.

실시예 3

본 발명의 실시예 3에서는 용매(C)를 톨루엔 1 g당 C₆₀가 0.1 mg 녹인 것을 33 중량부를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 하드 코팅 필름을 제조하였다.

실시예 4

본 발명의 실시예 4에서는 용매(C)를 톨루엔 1 g당 C₆₀가 0.1 mg 녹인 것을 100 중량부를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 하드 코팅 필름을 제조하였다.

비교실시예 1

본 발명의 비교실시예 1에서는 하드 코팅액의 경화형 수지(A)로 우레탄 아크 릴레이트 75 중량%의 올리고머 및 아크릴레이트 모노머 25 중량%의 고형분 100 중량부에 광 개시제(B)로써 Ciba-geigy사의 Igacure 184(상품명) 10 중량부, 및 톨루엔 용매(C) 100 중량부를 평활제와 자외선 흡수제를 1 중량부 미만으로 첨가한 후 혼합하여 하드 코팅액을 제조하였다. 제조된 하드 코팅액을 PET 필름(도요보사의 상품명 A4100) 위에 바 코팅기를 이용하여 하드 코팅막을 형성한 후, 100 ℃에서 30초간 건조시킨 다음, 80 W/㎝의 수은 램프를 이용해 30 초간 UV 경화를 시켰다.

상기 실시예 1∼4 및 비교실시예 1에서 제조된 하드 코팅 필름 및 원판 필름으로 아래와 같은 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1) 헤이즈 및 투과도 측정: 헤이즈 및 투과도는 일본 덴쇼쿠 고교사(Nippon Denshoku Kogyu Co.)의 헤이즈 및 투과도 측정기를 사용하여 측정하였다.

(2) 막 강도 측정: 1 ㎏/㎠의 하중과 45°의 기울기를 갖는 연필 경도 시험기를 이용해 막 강도를 측정하였다.

(3) 밀착성 테스트: 필름 표면에 1㎜×1㎜로 100 개의 셀을 갖도록 접착 커터(cross hatch cutter)로 만든 후 셀로판 테이프로 부착한 다음 박리 시험을 시행하였다. 필름에 그대로 붙어 있는 셀의 개수(*)로서 결과를 나타내었다.

(4) 표면 저항율: Hiresta의 MCP-HT450을 사용하여 전기 저항을 측정하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교실시예 1	원판 필름
헤이즈	1.0	1.0	0.6	1.3	0.5	1.00
투과도(%)	90	90	90	89	91	90
막 강도(H)	3	3	3	3	3	2
밀착성(*/100)	100	100	100	100	100	-
표면 저항율(Ω/sq)	8×10¹¹	8×10¹¹	9×10¹¹	9×10¹¹	10¹³이상 (측정불가)	10¹³이상 (측정불가)

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 코팅액을 사용하여 제조한 하드 코팅 필름은 헤이즈의 증가 없이 투과도가 우수하고, 3 H 이상의 막 강도를 유지하기 때문에 광학 물품에 적용하기 적합하다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 헤이즈의 증가 없이 투명성 및 막 강도가 우수하고 별도의 대전 방지층을 형성하지 않고서도 대전 방지기능을 가지며 접착성이 우수하여 표면에서 박리가 일어나지 않는 대전 방지성 하드 코팅 필름 및 이를 제조하기 위한 하드 코팅액을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

열 및 방사선 경화형 수지, 경화개시제, 용매, 및 C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₈₂, 및 C₈₄로 이루어진 군으로부터 선택된 풀러렌(fullerene)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전방지성 하드 코팅액.
제1항에 있어서, 상기 열 및 방사선 경화형 수지(A) 100 중량부, 상기 경화 개시제(B) 0.1∼20 중량부, 상기 용매(C) 20∼100 중량부, 및 C₆₀, C₇₀, C₇₆, C₈₂, 및 C₈₄로 이루어진 군으로부터 선택된 상기 풀러렌(fullerene) 0.001∼0.1 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전방지성 하드 코팅액.
기재 필름, 상기 기재 필름의 한쪽 면에 제1항 또는 제2항의 대전 방지성 하드 코팅액으로 형성한 코팅층, 상기 기재 필름의 다른 한쪽 면에 형성된 점착층, 및 상기 점착층의 다른 한쪽 면에 부착되는 이형 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전 방지성 하드 코팅 필름.
제3항에 있어서, 막 강도는 3 H이상이고, 투과도는 85 % 이상이며, 표면 저항율이 10⁸∼10¹²Ω/sq인 것을 특징으로 하는 대전 방지성 하드 코팅 필름.