WO2013180510A1 - 하드코팅 필름의 제조방법 - Google Patents

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장영래
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정순화
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a hard coat film. More specifically, the present invention relates to a method for producing a hard coating film of high hardness.
  • Glass or tempered glass is generally used as a material having excellent mechanical properties in the display window or the front plate of the mobile device.
  • the glass causes the mobile device to increase in weight due to its own weight and there is a problem of breakage due to external impact.
  • Plastic resin is being researched as a substitute material for glass.
  • Plastic resin films are lightweight and less prone to break, making them suitable for the trend toward lighter mobile devices.
  • a film has been proposed in which a hard coat layer is coated on a support substrate to achieve a film having high hardness and wear resistance properties.
  • a method of increasing the thickness of the hard coating filler may be considered.
  • the surface hardness may be increased, but wrinkles or curls may be caused by hardening shrinkage of the hard coat layer. It is not easy to apply practically because it becomes easy to crack or peel off the hard coating layer at the same time as it grows.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2010-0041992 discloses a hard coating film composition excluding a monomer and using a binder resin including an ultraviolet curable polyurethane acrylate-based oligomer.
  • the hard coat film disclosed above is not strong enough to replace the glass panel of the display with a pencil hardness of about 3H.
  • the present invention provides a hard coating film having a high hardness, but less curling, warping or cracking.
  • the manufacturing method of the hard coat film of the present invention it is possible to easily produce a high hardness hard coat film while reducing the occurrence of curl.
  • the hard coating film obtained by the manufacturing method of the present invention exhibits high hardness, scratch resistance, and high transparency, and has excellent curling properties and less curl or crack, which is useful for mobile devices, display devices, front panels of various instrument panels, display parts, and the like. can do. [Specific contents to carry out invention]
  • Irradiating ultraviolet light on the applied hard coating composition to simultaneously photocuring to form a hard coating layer.
  • first and second are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • each component when each component is referred to as being formed “on” or “on” of each component, it means that each component is directly formed on each component, or other components are each It can be formed additionally between the layer, the object, the substrate.
  • Hard coating compositions comprising monomers for binders, inorganic fine particles, and photoinitiators containing from 6 to 6 functional acrylate monomers are applied to both sides of the support substrate.
  • the support substrate to which the hard coating composition is applied can be used without particular limitation in the manufacturing method or material of the support substrate, such as a stretched film or a non-stretched film, as long as it is a commonly used transparent plastic resin. have.
  • polyester such as polyethylene terephthalate (PET), cyclic olefin copolymer (cyclic olefin copolymer, COC), polyacrylate (polyacrylate, PAC), Polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polymethylmethacrylate (PMMA), polyetheretherketon (PEEK), polyethylenenaphthalate (PEN), polyetherimide , PEI), polyimide (PI), triacetylcellulose (TAC) or MMA (methyl methacrylate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PAC cyclic olefin copolymer
  • COC polyacrylate
  • PC Polycarbonate
  • PE polyethylene
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PEEK polyetheretherketon
  • PEN polyethylenenaphthalate
  • PEI polyetherimide
  • PI polyimide
  • TAC triacetylcellulose
  • MMA methyl methacrylate
  • the support substrate may be a single layer or a multilayer
  • the supporting substrate is a substrate having a multilayer structure of polyethylene terephthalate (PET), a structure of two or more layers formed by coextrusion of polymethyl methacrylate (PMMA) / polycarbonate (PC). It can be a substrate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the support substrate may be a substrate including a copolymer of polymethyl methacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the thickness of the support substrate is not particularly limited, but a support substrate having a thickness of about 30 to about 1,200 ⁇ , or about 50 to about 800 mm 3 can be used.
  • the hard coating composition to be applied to both sides of the support substrate is a binder monomer, inorganic fine particles, comprising a 3 to 6 functional acrylate monomer, And photoinitiators.
  • the acrylate-based means both acrylates and derivatives in which substituents are introduced into acrylates or methacrylates.
  • the binder monomer includes a 3 to 6 functional acrylate monomer.
  • the 3 to 6 functional acrylate monomers include trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), trimethylolpropaneethoxy triacrylate (TMPEOTA), glycerin propoxylated triacrylate (GPTA), pentaerytri Tetraacrylate (PET A), or dipenta to nutriacrylate (DPHA).
  • TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • TMPEOTA trimethylolpropaneethoxy triacrylate
  • GPTA glycerin propoxylated triacrylate
  • PET A pentaerytri Tetraacrylate
  • DPHA dipenta to nutriacrylate
  • the 3 to 6 functional acrylate monomers may be used alone or in combination with each other.
  • the binder monomer may further include 1 to 2 functional acrylate monomers.
  • the 1 to 2 functional acrylate monomers are, for example, hydroxy ethyl acrylate (HEA), hydroxy ethyl methacrylate (HEMA), nucleic acid diol diacrylate (HDD A), or tripropylene glycol di Acrylate (TPGDA), ethylene glycol diacrylate (EGDA), etc. are mentioned.
  • the 1 to 2 functional acrylate monomers may also be used alone or in combination with each other.
  • the binder monomer may be included in an amount of about 35 to about 85 parts by weight, or about 45 to about 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the hard coating composition.
  • the monomer for the binder is in the above range can exhibit a high hardness and can form a hard coat film with less curl or cracks with excellent processability.
  • the binder monomer when the binder monomer further comprises a 1 to 2 functional acrylate monomer, the 1 to 2 functional acrylate monomer and the 3 to 6 functional acrylate monomer
  • the content ratio of is not particularly limited, but in one embodiment of the present invention
  • the 1 to 2 functional acrylate monomer and the 3 to 6 functional acrylate monomer may be about 1:99 to about 50:50, or about 10:90 to about 50:50, or about 20:80 To about 40:60 by weight.
  • the 1 to 2 functional acrylate monomer and 3 to 6 functional acrylate monomer when including the 1 to 2 functional acrylate monomer and 3 to 6 functional acrylate monomer in the weight ratio, it is possible to give high hardness and flexibility without deterioration of other physical properties such as curling properties and light resistance.
  • the binder monomer may further include a photocurable elastomer.
  • the photocurable elastomeric polymer refers to a polymer material exhibiting elasticity, including a functional group capable of crosslinking polymerization by ultraviolet irradiation.
  • the photocurable elastomer is at least about 15%, for example about 15 to about 200%, or about 20 to about 200%, or about 20 to about 20% as measured by ASTM D638. It can have an elongation of about 150%.
  • the hard coating composition of the present invention further includes a photocurable elastomer
  • the photocurable elastomer is cross-polymerized with the 3 to 6 functional acrylate monomer to form a hard coat layer after curing to form a hard coat layer. Flexibility and impact resistance can be imparted.
  • the content ratio of the photocurable elastomer and the 3 to 6 functional acrylate monomer is not particularly limited, but according to an embodiment of the present invention, The photocurable elastomer and the 3 to 6 functional acrylate monomer may be included in a weight ratio of about 5:95 to about 20:80.
  • the weight ratio includes the 3 to 6 functional acrylate monomer and the photocurable elastomer, it provides high hardness and flexibility without deterioration of other physical properties such as curling properties and light resistance, and particularly prevents damage due to external lamination. It is possible to secure excellent layer resistance.
  • the photocurable elastomer has a weight average molecular weight of about 1,000 to about 600,000 g / mol, or about 10,000 to about Polymers or oligomers in the range of 600,000 g / mol.
  • the photocurable elastomer may be, for example, one or more selected from the group consisting of polycaprolactone, urethane acrylate-based polymers, and polyrotasein.
  • polycaprolactone is formed by ring-opening polymerization of caprolactone and has excellent physical properties such as flexibility, layer resistance, and durability.
  • the urethane acrylate polymer has excellent elasticity and durability, including urethane bonds.
  • the polyrotaxane refers to a compound in which a dumbbell shaped molecule and a cyclic compound are structurally fitted.
  • the dumbbell-shaped molecule includes a constant linear molecule and a blocking group disposed at both ends of the linear molecule, the linear molecule penetrates inside the cyclic compound, and the cyclic compound can move along the linear molecule. And the departure is prevented by the blocker.
  • a cyclic compound in which a lactone compound having a (meth) acrylate compound introduced therein is bound; Linear molecules penetrating the cyclic compound; And a rotasein compound disposed at both ends of the linear molecule and including a blocking group to prevent the cyclic compound from being separated.
  • the cyclic compound may be used without any limitation as long as it has a size enough to penetrate or surround the linear molecule, and may include a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a thiol group, or an aldehyde group, which may be reacted with another polymer or compound. It may also contain a functional group. Specific examples of such cyclic compounds include ⁇ -cyclodextrin and ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclotextrin, or a combination thereof.
  • a compound having a straight chain form having a molecular weight of a predetermined or more may be used without great limitation, and a polyalkylene compound or a polylactone compound may be used.
  • a polyoxyalkylene compound or a carbon number 3 containing an oxyalkylene repeating unit having 1 to 8 carbon atoms The polylactone compound which has the lactone repeating unit of 10 can be used.
  • the blocking group may be appropriately adjusted according to the properties of the rotacein compound to be produced, for example, one selected from the group consisting of dinitrophenyl group, cyclodextrin group, ammantane group, triyl group, fluorescein group and pyrene group or Two or more kinds can be used.
  • Such polyrotaxane compounds may have excellent scratch resistance and may exhibit self-healing ability when scratches or external damages occur.
  • the hard coat composition contains inorganic fine particles.
  • the inorganic fine particles of the inorganic particles having a nano-scale particle size for example, about 100 nm or less, or about 10 to about 100 nm, or about 10 to about 50 nm nanoparticles can be used.
  • the inorganic fine particles for example, silica fine particles, aluminum oxide particles, titanium oxide particles, zinc oxide particles, or the like can be used.
  • the hardness of the hard coat film can be further improved.
  • the inorganic fine particles may be included in about 10 to about 60 parts by weight, or about 20 to about 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the hard coating composition.
  • the inorganic fine particles may be included in the above range, the effect of improving the hardness of the hard coat film according to the addition of the inorganic fine particles can be achieved within the range of not lowering the physical properties of the hard coating composition.
  • the hard coat composition includes a photoinitiator.
  • the photoinitiator is 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone, 2-hydroxy-1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-methyl-1-propane is methylbenzoylformate, ⁇ , ⁇ -dimethoxy- ⁇ -phenylacetophenone, 2-benzoyl-2- (dimethylamino ) -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2- (4-morpholinyl) -1 -Propanone diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide, or bis (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, and the like, but are not limited thereto.
  • Also currently Commercially available products include Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacyire 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, and Esacure KIP 100F. These photoinitiators can be used individually or in mixture of 2 or more types different from each other.
  • the photoinitiator may be included in about 0.5 to about 10 parts by weight, or about 1 to about 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the hard coating composition.
  • the photoinitiator is in the above range, the crosslinked photopolymerization can be achieved without lowering the physical properties of the hard coat film.
  • the hard coating composition in addition to the above-described components, additives commonly used in the art to which the present invention belongs, such as surfactants, anti-yellowing agents, leveling agents, antifouling agents It may further comprise.
  • the content can be variously adjusted within the range that does not lower the physical properties of the hard coating composition according to the present invention, it is not particularly limited.
  • the hard coating composition may include a surfactant as an additive, and the surfactant may include 1 to 2 functional fluorine acrylates, fluorine surfactants or silicone surfactants. You can be the best.
  • a yellowing inhibitor may be included as the additive, and the yellowing inhibitor may include a benzophenone compound or a benzotriazole compound.
  • the hard coating composition in the manufacturing method of the hard coating film of the present invention, can be used in a solvent-free form, it controls the viscosity and fluidity of the composition during coating and the coating property of the composition to the support substrate It may optionally further include an organic solvent to increase the.
  • organic solvent examples include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, alcohol solvents such as butanol, 2-methoxy ethanol, 2-ethoxyethanol, alkoxy alcohol solvents such as 1-methoxy-2-propanol, acetone, Ketone solvents such as methyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl propyl ketone, cyclohexanone, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, In ethylene glycol monoethyl hotel, the ethylene glycol monopropyl ether to ethylene in the ethylene glycol monobutyl Termini, diethylene glycol monomethyl Terminus: diethyl glycol monoethyl the hotel, the butyl glycol monopropyl the de Terre: diethyl Ether solvents such as glycol monobutyl ether, diethylene glycol-2-ethyl nucleus ether, aromatic solvents such as benzene, toluene,
  • the content of the organic solvent may be about 70:30 to about 99: 1 by weight of the hard coat composition: organic solvent. It may be included to be.
  • the hard coating composition of the present invention contains a high content of solids, a high viscosity composition is obtained, thereby enabling thick coating to form a high thickness, for example, a hard coating layer of 50 or more. have.
  • the viscosity of the hard coating composition is not particularly limited as long as it has a range of appropriate fluidity and applicability, but may exhibit high viscosity due to its relatively high solid content.
  • the hard coating composition of the present invention has a viscosity of about 100 to about 1,200 cps, or about 100 to about 1,200 cps, or about 150 to about 1,200 cps, or about 300 to about 1,200 cps at a temperature of 25 ° C. It may have a viscosity of.
  • a hard coating composition comprising the aforementioned components is applied to both sides of the support substrate.
  • the hard coating composition may be sequentially applied to the front and rear surfaces of the support substrate, or simultaneously applied to both sides of the support substrate.
  • the method of applying the hard coating composition is not particularly limited as long as it can be used in the technical field to which the present technology belongs, for example, bar coating method, knife coating method, coating method, blade coating method, die coating method , Micro gravure coating, comma coating, slot die coating, lip coating, or solution casting.
  • the hard coating composition may have a thickness of about 50 to 300, or about 50 to about 150 pm, or about 70 to about 50 It can apply to both surfaces of the said support base material so that it may become 100. According to the method of manufacturing a hard coat film of the present invention, even if the hard coat layer is formed to a high thickness as described above, it is possible to manufacture a hard coat film of high hardness without curling or cracking.
  • the stabilizing step may be performed, for example, by treating the support substrate to which the hard coating composition is applied at a constant temperature. As a result, the coated surface may be stabilized by planarizing the coated surface and volatilizing the volatile components included in the hard coating composition.
  • the hard coat layer is formed by irradiating UV light on the applied hard coat composition at the same time.
  • photocuring at the same time means that photocuring proceeds at about the same or similar speed as the degree of curing of the hard coating composition on both sides, and not only substantially simultaneously,
  • the hard coating composition of cotton is 100% of the time from the start of curing until the curing is completed, it shows some difference, for example, the time difference within 20%. This includes cases where it is in progress.
  • the acrylate-based binder monomer may cause a curing shrinkage or curl phenomenon in which the supporting substrate is rolled up together with the coating layer due to shrinkage due to curing in the photocuring step.
  • the curl phenomenon refers to a phenomenon in which corners or the like are curved or curled when laid out on a flat surface of a film of flat structure, which is a phenomenon that occurs when the acrylate shrinks during photocuring by ultraviolet rays.
  • a hard coating film to be used as a cover of a mobile communication terminal such as a smartphone or a tablet PC
  • the thickness of the hard coating layer must be increased to a predetermined thickness or more, for example, 50, 70, or 100 or more.
  • a process of planarizing the supporting substrate may be additionally performed, but since the crack occurs in the hard coating layer during the planarization process, it is not preferable. Therefore, it is not easy to manufacture a hard coating film of high hardness to the extent that glass can be replaced without deteriorating film properties.
  • the manufacturing method of the hard coating film of the present invention by curing the hard coating composition coated on both sides of the support substrate with ultraviolet light at the same time to harden the hard coating composition on both sides to prevent the phenomenon that the hard coating film is dried and high hardness It can be produced a hard coating film showing excellent physical and optical properties without showing curl or cracks.
  • the irradiation amount of ultraviolet light may be, for example, about 20 to about 600 mJ / cm 2 or about 50 to about 500 mJ / cm 2 .
  • the ultraviolet light source is not particularly limited as long as it can be used in the art to which the present technology belongs, and for example, a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a black light fluorescent lamp, or the like can be used. Irradiation for about 30 seconds to about 15 minutes, or about 1 minute to about 10 minutes with the above dose may be carried out to photocuring.
  • the ratio of the thickness of the support substrate and the hard coating layer formed on one surface of the support substrate is about 1: 0.5 to about 1: 2, or about 1: 0.5 to about 1: 1.5 days Can be.
  • the ratio of the thickness of the support base material and the hard coat layer is in the above range, it is possible to form a hard coat film exhibiting high hardness while generating less curl or cracks.
  • the hard coat film obtained by the production method of the present invention exhibits excellent high hardness, scratch resistance, high transparency, durability, light resistance, light transmittance and the like, and can be usefully used in various fields.
  • the hard coat film obtained by the production method of the present invention the pencil hardness at 1kg load may be 7H or more, or 8H or more, or 9H or more.
  • the steel wool (# 0000) is installed in the friction tester, if the reciprocating 400 times with a load of 500g may occur less than two scratches.
  • the hard coat film obtained by the production method of the present invention may have a light transmittance of 91.0% or more or 92.0% or more and haze 1.0% or less, or 0.5% or less, or 0.4% or less.
  • the hard coat film obtained according to the method of manufacturing a hard coat film of the present invention when exposed to a temperature more than 70 hours at a temperature of 50 ° C or more and 80% or more humidity, when placed on a flat surface, each corner of the hard coating film
  • the maximum distance of the distance from one side plane may be about 1.0 mm or less, or about 6 mm or less, or about 3 mm or less.
  • the maximum of the distance of each corner or one side of the hard-coating film spaced in the plane may be about 1.0 mm or less, or about 0.6 mm or less, or about 0.3 mm or less.
  • the hard coat film obtained by the manufacturing method of the present invention may have an initial color b value of 1.0 or less.
  • the difference between the initial color b value and the color b value after exposure to the ultraviolet lamp in the UVB wavelength region for 72 hours or more may be 0.5 or less, or 4 or less.
  • Such a hard coating film obtained by the manufacturing method of the present invention can be utilized in various fields, for example, to replace the cover glass of a mobile communication terminal, a touch panel of a smartphone or a tablet PC, and various displays. Can be used as
  • the weight average molecular weight of the obtained polyrotasein was 600,000 g / mol, and elongation measured by ASTM D638 was 20%.
  • Example 1 The weight average molecular weight of the obtained polyrotasein was 600,000 g / mol, and elongation measured by ASTM D638 was 20%.
  • the hard coating composition was applied to both sides of the PET support substrate of 15cm X 20cm, thickness 188 / m by a bar coating method.
  • the hard coating layer was formed by passing a support substrate coated on both surfaces of the hard coating composition through a metal halide lamp having a wavelength of 290-320 nm through an ultraviolet irradiation device installed above and below the support substrate.
  • Hydroxyethyl acrylate (HEA) 2g, 20-30nm particle size of nano silica is about 40 wt 0/0
  • the coating composition was prepared.
  • Example 3 The hard coating composition was applied to both sides of a PC / PMMA coextrusion support substrate having a thickness of 15 cm X 20 cm and a thickness of 180; Subsequent processes were the same as in Example 1 to prepare a hard coat film.
  • Example 3
  • Particle diameter of 20-30nm nano silica is 40 parts by weight 0/0 dispersed silica-hex the dipentaerythritol EPO Li acrylate (DPHA) complex 9g (silica 3.6g, DPHA 5.4g), a poly interceptor of Preparation 1 lg , 0.2 g of a photoinitiator (trade name: Darocur TPO), O.lg, a benzotriazole anti-yellowing system (trade name: Tinuvin 400), and 0.05 g of a fluorine-based surfactant (trade name: FC4430) were mixed to prepare a hard coating composition. Subsequent processes were the same as in Example 1 to prepare a hard coat film.
  • Example 5 Example 5
  • Urethane acrylate polymer (trade name: UA200PA, Shinnakamura Chemical, weight average molecular weight 2,600 g / mol, elongation at 170% according to ASTM D638) was used instead of polyrotasein lg of Preparation Example 1, except that lg was used.
  • UA200PA Shinnakamura Chemical
  • lg weight average molecular weight 2,600 g / mol, elongation at 170% according to ASTM D638
  • the hardness of the groovelessness was confirmed after reciprocating three times with a load of 1.0 kg according to the measurement standard JIS K5400 using a pencil hardness tester.
  • the number of grooves was evaluated after reciprocating 400 times with a load of 0.5 kg. O for 2 or less grooves, ⁇ for 2 or more grooves and less than 5 grooves, and X for 5 or more grooves.
  • Each hard coating film was cut into 10 cm ⁇ 10 cm and stored in a chamber at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% for 72 hours, and the maximum value of the distance at which one side of each corner was spaced from the plane was measured when placed on a plane.
  • Each hard-coating film was wound into a cylindrical manteltel having a diameter of 3 cm, and then cracks were determined to determine whether cracks were generated, and the cracks were evaluated as OK.

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Abstract

본 발명은 하드코팅 필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고경도의 하드코팅 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법에 따르면, 컬의 발생을 적게 하면서 고경도의 하드코팅 필름을 용이하게 제조할 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
하드코팅 필름의 제조방법
【기술분야】
본 발명은 하드코팅 필름의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고경도의 하드코팅 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 5월 31 일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2012-0058634호, 2012년 5월 31 일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2012-0058635호， 2012년 5월 31 일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2012-0058636호, 2012년 5월 31 일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2012-0058637호, 및 2013년 5월 30일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 1으2013-0062098 호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
【배경기술】
최근 스마트폰， 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 발전과 함께 디스플레이용 기재의 박막화 및 슬림화가 요구되고 있다. 이러한 모바일 기기의 디스플레이용 원도우 또는 전면판에는 기계적 특성이 우수한 소재로 유리 또는 강화 유리가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나， 유리는 자체의 무게로 인한 모바일 장치가 고증량화되는 원인이 되고 외부 충격에 의한 파손의 문제가 있다.
이에 유리를 대체할 수 있는 소재로 플라스틱 수지가 연구되고 있다. 플라스틱 수지 필름은 경량이면서도 깨질 우려가 적어 보다 가벼운 모바일 기기를 추구하는 추세에 적합하다. 특히， 고경도 및 내마모성의 특성을 갖는 필름을 달성하기 위해 지지 기재에 하드코팅 층을 코팅하는 필름이 제안되고 있다.
하드코팅 층의 표면 경도를 향상시키는 방법으로 하드코팅 충의 두께를 증가시키는 방법이 고려될 수 있다. 유리를 대체할 수 있을 정도의 표면 경도를 확보하기 위해서는 일정한 하드코팅 층의 두께를 구현할 필요가 있다. 그러나, 하드코팅 층의 두께를 증가시킬수록 표면 경도는 높아질 수 있지만 하드코팅 층의 경화 수축에 의해 주름이나 컬 (curl)이 커지는 동시 에 하드코팅 층의 균열이나 박리가 생기기 쉬 워지 기 때문에 실용적으로 적용하기는 용이하지 않다.
근래 하드코팅 필름의 고경도화를 실현하는 동시에 하드코팅 층의 균열이나 경화 수축에 의 한 컬의 과제를 해결하는 방법 이 몇 가지 제안되어 있다. .
한국공개특허 제 2010-0041992 호는 모노머를 배제하고 자외선 경화성 폴리우레탄 아크릴레이트계 을리고머를 포함하는 바인더수지를 이용하는 하드코팅 필름 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 상기에 개시된 하드코팅 필름은 연필 경도가 3H 정도로 디스플레이의 유리 패널을 대체하기에는 강도가 충분하지 않다.
【발명의 내용】
【해결하려는 과제】
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 , 본 발명은 고경도를 나타내면서도 컬이나 휨 또는 크랙 발생이 적은 하드코팅 필름의 제조방법을 제공한다.
【과제의 해결 수단】
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명 의 하드코팅 필름의 제조방법은，
3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 바인더용 단량체; 무기 미 립자; 및 광 개시 제를 포함하는 하드코팅 조성물을 지지 기 재의 양 면에 도포하는 단계; 및
도포된 상기 하드코팅 조성물에 자외선을 조사하여 동시 에 광경화함으로써 하드코팅 층을 형성하는 단계를 포함한다.
【발명의 효과】
본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법에 따르면, 컬의 발생을 적 게 하면서 고경도의 하드코팅 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 수득된 하드코팅 필름은 고경도， 내찰상성 , 고투명도를 나타내며 우수한 가공성으로 컬 또는 크랙 발생이 적어 모바일 기기， 디스플레이 기 기 , 각종 계기판의 전면판, 표시부 등에 유용하게 적용할 수 있다. 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법은,
3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 바인더용 단량체; 무기 미립자; 및 광 개시제를 포함하는 하드코팅 조성물을 지지 기재의 양 면에 도포하는 단계; 및
도포된 상기 하드코팅 조성물에 자외선을 조사하여 동시에 광경화함으로써 하드코팅 층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서， 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며， 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로， 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서， "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징， 단계， 구성 요소 또는 이들올 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계， 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에 있어서， 각 구성 요소가 각 구성 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 구성 요소가 직접 각 구성 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 구성 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바， 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 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.
이하, 본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 필름의 제조방법에서 먼저 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 바인더용 단량체， 무기 미립자, 및 광 개시제를 포함하는 하드코팅 조성물을 지지 기재의 양 면에 도포한다.
본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법에 있어서, 상기 하드코팅 조성물을 도포하는 지지 기재는 통상적으로 사용되는 투명성 플라스틱 수지라면 연신 필름 또는 비연신 필름 등 지지 기재의 제조방법이나 재료에 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephtalate, PET)와 같은 폴리에스테르 (polyester), 사이클릭 올레핀 공중합체 (cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리에틸렌 (polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드 (polyetherimide, PEI), 폴리이미드 (polyimide, PI), 트리아세틸셀를로오스 (triacetylcellulose, TAC) 또는 MMA(methyl methacrylate) 등을 들 수 있다. 상기 지지 기재는 단층 또는 필요에 따라 서로 같거나 다른 물질로 이루어진 2 개 이상의 기재를 포함하는 다층 구조일 수 있으며 특별히 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면， 상기 지지 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)의 다층 구조인 기재, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA)/폴리카보네이트 (PC)의 공압출로 형성한 2 층 이상의 구조인 기재가 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지 기재는 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 및 폴리카보네이트 (PC)의 공중합체 (copolymer)를 포함하는 기재일 수 있다.
상기 지지 기재의 두께는 특별히 제한되지 않지만， 약 30 내지 약 1,200 β , 또는 약 50 내지 약 800 皿의 두께를 갖는 지지 기재를 사용할 수 있다.
상기 지지 기재의 양 면에 도포하는 하드코팅 조성물은 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 바인더용 단량체， 무기 미립자, 및 광 개시 제를 포함한다.
본 명세서 전체에서 상기 아크릴레이트계란 아크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트， 또는 아크릴레이트나 메타크릴레이트에 치환기가 도입된 유도체를 모두 의 미 한다.
상기 바인더용 단량체는 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함한다.
상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 트리 메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA), 트리 메틸올프로판에톡시 트리 아크릴레이트 (TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트 (GPTA), 펜타에 리트리를 테트라아크릴레이트 (PET A), 또는 디펜타에 리트리를 핵사아크릴레이트 (DPHA) 등을 들 수 있다. 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면， 상기 바인더용 단량체는 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체를 더 포함할 수 있다.
상기 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체는 예를 들어 하이드록시에 틸아크릴레이트 (HEA), 하이드록시 에 틸메타크릴레이트 (HEMA), 핵산디올디아크릴레이트 (HDD A), 또는 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (EGDA) 등을 들 수 있다. 상기 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체도 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명 의 일 실시 예에 따르면, 상기 바인더용 단량체는 상기 하드코팅 조성물 100 중량부에 대하여 약 35 내지 약 85 중량부， 또는 약 45 내지 약 80 중량부로 포함될 수 있다. 상기 바인더용 단량체가 상기 범위 일 때 고경도를 나타내며 우수한 가공성으로 컬 또는 크랙 발생이 적은 하드코팅 필름을 형성할 수 있다.
또한, 상기 하드코팅 조성물에 있어서 , 상기 바인더용 단량체가 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체를 더 포함할 때, 상기 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체의 함량비는 특별히 제한되 지는 않으나, 본 발명 의 일 실시 예에 따르면, 상기 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체가 약 1 :99 내지 약 50:50， 또는 약 10:90 내지 약 50:50, 또는 약 20:80 내지 약 40:60 의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비로 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함할 때， 컬 특성 이나 내광성 등의 다른 물성의 저하 없이 고경도 및 유연성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면， 상기 바인더용 단량체는 광경화성 탄성 중합체를 더 포함할 수 있다.
본 명세서 전체에서 상기 광경화성 탄성 증합체란, 자외선 조사에 의해 가교 중합될 수 있는 관능기를 포함하며 탄성을 나타내는 고분자 물질을 의미 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광경화성 탄성 중합체는 ASTM D638 에 의 해 측정하였을 때 약 15%이상， 예를 들어 약 15 내지 약 200%, 또는 약 20 내지 약 200%, 또는 약 20 내지 약 150%의 신율 (elongation)을 가질 수 있다.
본 발명의 하드코팅 조성물이 광경화성 탄성 중합체를 더 포함할 때， 상기 광경화성 탄성 중합체는 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체와 가교 중합되어 경화 후 하드코팅 층을 형성하며 형성되는 하드코팅 층에 유연성 및 내충격성을 부여할 수 있다.
상기 바인더용 단량체가 광경화성 탄성 중합체를 더 포함할 때， 상기 광경화성 탄성 중합체 및 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체의 함량비는 특별히 제한되지는 않으나， 본 발명 의 일 실시 예에 따르면， 상기 광경화성 탄성 중합체 및 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체가 약 5:95 내지 약 20:80 의 중량비가 되도록 포함될 수 있다. 상기 중량비로 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 광경화성 탄성 중합체를 포함할 때， 컬 특성 이나 내광성 등의 다른 물성의 저하 없이 고경도 및 유연성을 부여 하며， 특히 외부 층격에 의 한 손상을 방지하여 우수한 내층격성을 확보할 수 있다.
본 발명 의 일 실시 예에 따르면， 상기 광경화성 탄성 중합체는 중량 평균 분자량이 약 1,000 내지 약 600,000 g/mol, 또는 약 10,000 내지 약 600,000 g/mol 의 범위인 폴리머 또는 을리고머일 수 있다.
상기 광경화성 탄성 중합체는 예를 들어 폴리카프로락톤， 우레탄 아크릴레이트계 폴리머， 및 폴리로타세인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 광경화성 탄성 중합체로 사용할 수 있는 물질 중 폴리카프로락톤은 카프로락톤의 개환 중합에 의해 형성되며 유연성， 내층격성, 내구성 등의 물성이 우수하다.
상기 우레탄 아크릴레이트계 폴리머는 우레탄 결합을 포함하여 탄성 및 내구성이 우수한 특성을 가진다.
상기 폴리로타세인 (polyrotaxane)은 덤벨 모양의 분자 (dumbbell shaped molecule)과 고리형 화합물 (macrocycle)이 구조적으로 끼워져 있는 화합물을 의미한다. 상기 덤벨 모양의 분자는 일정한 선형 분자 및 이러한 선형 분자의 양 말단에 배치된 봉쇄기를 포함하며, 상기 선형 분자가 상기 고리형 화합물의 내부를 관통하며， 상기 고리형 화합물이 상기 선형 분자를 따라서 이동할 수 있으며 상기 봉쇄기에 의하여 이탈이 방지된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 말단에 (메타)아크릴레이트계 화합물이 도입된 락톤계 화합물이 결합된 고리형 화합물; 상기 고리형 화합물을 관통하는 선형 분자; 및 상기 선형 분자의 양 말단에 배치되어 상기 고리형 화합물의 이탈을 방지하는 봉쇄기를 포함하는 로타세인 화합물을 포함할 수 있다.
이때, 상기 고리형 화합물은 상기 선형 분자를 관통 또는 둘러쌀 수 있을 정도의 크기를 갖는 것이면 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으며, 다른 중합체나 화합물과 반웅할 수 있는 수산기， 아미노기 , 카르복실기, 티올기 또는 알데히드기 등의 작용기를 포함할 수도 있다. 이러한 고리형 화합물의 구체적인 예로 α-사이클로덱스트린 및 β-사이클로덱스트린, γ- 사이클로텍스트린 또는 이들의 흔합물을 들 수 있다.
또한 상기 선형 분자로는 일정 이상의 분자량을 가지면 직쇄 형태를 갖는 화합물은 큰 제한 없이 사용할 수 있으나， 폴리알킬렌계 화합물 또는 폴리락톤계 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 8 의 옥시알킬렌 반복 단위를 포함하는 폴리옥시알킬렌계 화합물 또는 탄소수 3 내지 10의 락톤계 반복단위를 갖는 폴리락톤계 화합물을 사용할 수 있다. 한편， 상기 봉쇄기는 제조되는 로타세인 화합물의 특성에 따라서 적절히 조절할 수 있으며, 예를 들어 디니트로페닐기, 시클로덱스트린기, 아마만탄기， 트리릴기, 플루오레세인기 및 피렌기로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기와 같은 폴리로타세인 화합물은 우수한 내찰상성을 가져 스크래치 또는 외부 손상이 발생한 경우 자기 치유 능력을 발휘할 수 있다. 본 발명의 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 무기 미립자를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면， 상기 무기 미립자로 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 약 100 nm이하， 또는 약 10 내지 약 100 nm, 또는 약 10 내지 약 50 nm의 나노 미립자를 사용할 수 있다. 또한 상기 무기 미립자로는 예를 들어 실리카 미립자， 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자， 또는 징크 옥사이드 입자 등을 사용할 수 있다. 상기 무기 미립자를 포함함으로써 하드코팅 필름의 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자는 상기 하드코팅 조성물 100 중량부에 대하여 약 10 내지 약 60 중량부, 또는 약 20 내지 약 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 무기 미립자를 상기 범위로 포함함으로써 하드코팅 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 무기 미립자 첨가에 따른 하드코팅 필름의 경도 향상 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서， 상기 하드코팅 조성물은 광 개시제를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면， 상기 광 개시제로는 1-히드톡시- 시클로핵실 -페닐 케톤， 2-하이드록시 -2-메틸 -1-페닐 -1-프로판온, 2-하이드록시 -1- [4-(2-하이드록시에록시)페닐] -2-메틸 -1-프로판은, 메틸벤조일포르메이트, α,α- 디메록시 -α-페닐아세토페논， 2-벤조일 -2- (디메틸아미노) -1-[4-(4-모포린일)페닐] - 1-부타논, 2-메틸 -1-[4- (메틸씨오)페닐] -2-(4-몰포린일) -1-프로판온 디페닐 (2,4,6- 트리메틸벤조일) -포스핀옥사이드, 또는 비스 (2,4,6-트리메틸벤조일) - 페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacyire 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907， Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광 개시 제는 단독으로 또는 서로 다른 2 종 이상을 흔합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광 개시 제는 상기 하드코팅 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.5 내지 약 10 중량부， 또는 약 1 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광 개시제가 상기 범위 에 있을 때 하드코팅 필름의 물성을 저하시 키지 않으면서 층분한 가교 광중합을 달성할 수 있다.
한편， 본 발명의 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서， 상기 하드코팅 조성물은 전술한 성분들 이외에도， 계면활성제, 황변 방지제， 레벨링 제， 방오제 등 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명 에 따른 하드코팅 조성물의 물성을 저하시 키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로， 특별히 제한하지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면， 예를 들어 상기 하드코팅 조성물은 첨가제로 계면활성 제를 포함할 수 있으며， 상기 계면 성 제는 1 내지 2 관능성 의 불소계 아크릴레이트， 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성 제일 수 있다. 또한, 상기 첨가제로 황변 방지 제를 포함할 수 있으며， 상기 황변 방지 제로는 벤조페논계 화합물 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 들 수 있다.
또한， 본 발명의 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서 , 상기 하드코팅 조성물은 무용제 (solvent-free) 형 태로 사용 가능하나， 코팅 시 조성물의 점도 및 유동성을 조절하고 지지 기 재에 대한 조성물의 도포성을 높이기 위하여 선택적으로 유기 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 용매로는 메탄올， 에탄올, 이소프로필알코을, 부탄올과 같은 알코올계 용매， 2-메톡시에 탄올， 2-에특시에탄올， 1-메톡시 -2-프로판올과 같은 알콕시 알코을계 용매, 아세톤, 메 틸에 틸케톤, 메틸이소부틸케톤， 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에 테르, 프로필렌글리콜모노메틸에 테르, 에틸렌글리콜모노에틸에 테르， 에 틸렌글리콜모노프로필에테르: 에 틸렌글리콜모노부틸에 테르， 디에 틸렌글리콜모노메틸에 테르: 디 에틸글리콜모노에틸에 테르, 디에 틸글리콜모노프로필에 테르: 디에틸글리콜모노부틸에 테르， 디에틸렌글리콜 -2-에틸핵실에 테르와 같은 에 테르계 용매， 벤젠, 를루엔， 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 흔합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 하드코팅 필름의 제조 방법에서， 상기 하드코팅 조성물에 대하여 유기 용매를 추가로 포함할 때， 상기 유기 용매의 함량은 하드코팅 조성물: 유기 용매의 중량비가 약 70 : 30 내지 약 99 : 1 이 되도록 포함될 수 있다. 상기와 같이 본 발명의 하드코팅 조성물이 고형분을 높은 함량으로 포함함으로써， 고점도 조성물이 얻어지며 이에 따라 후막 코팅 (thick coating)이 가능하게 하여 높은 두께, 예를 들어 50 이상의 하드코팅 층을 형성할 수 있다.
본 발명 의 일 실시 예에 따르면, 상기 하드코팅 조성물의 점도는 적 절한 유동성 및 도포성을 갖는 범위 이면 특별히 제한되지는 않으나 상대적으로 고형분 함량이 높아 고점도를 나타낼 수 있다. 예를 들어 본 발명의 하드코팅 조성물은 25 °C의 온도에서 약 100 내지 약 1,200 cps 의 점도， 또는 약 100 내지 약 1,200 cps, 또는 약 150 내지 약 1 ,200 cps, 또는 약 300 내지 약 1,200 cps의 점도를 가질 수 있다.
상술한 성분들을 포함하는 하드코팅 조성물을 상기 지지 기재의 양 면에 도포한다. 본 발명 의 일 실시 예에 따르면, 상기 하드코팅 조성물은 상기 지지 기 재의 전면 및 후면에 각각 순차적으로 도포하거나， 또는 지지 기 재의 양 면에 동시에 도포할 수 있다.
이 때 상기 하드코팅 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것 이면 특별히 제한되지 않으며， 예를 들면 바코팅 방식 , 나이프 코팅 방식 , 를 코팅 방식 , 블레이드 코팅 방식 , 다이 코팅방식 , 마이크로 그라비아 코팅 방식， 콤마코팅 방식 , 슬롯다이 코팅 방식， 립 코팅 방식， 또는 솔루션 캐스팅 (solution casting)방식 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 하드코팅 조성물은 완전히 경화된 후의 하드코팅 층의 두께가 약 50 내지 300 , 또는 약 50 내지 약 150 pm, 또는 약 70 내지 약 100 가 되도록 상기 지지 기재의 양면에 도포할 수 있다. 본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법에 따르면, 상기 하드코팅 층을 상기와 같이 높은 두께로 형성하여도 컬이나 크랙 발생없이 고경도의 하드코팅 필름을 제조할 수 있다.
상기 하드코팅 조성물을 도포한 후， 선택적으로 상기 하드코팅 조성물의 도포면을 안정화하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 안정화 단계는 예를 들면 상기 하드코팅 조성물이 도포된 지지 기재를 일정한 온도에서 처리함으로써 수행할 수 있다. 이에 의해 도포면을 평탄화하고 상기 하드코팅 조성물에 포함된 휘발성 성분을 휘발시킴으로써 도포면을 보다 안정화시킬 수 있다.
다음에, 도포된 상기 하드코팅 조성물에 대하여 자외선을 조사하여 동시에 광경화시킴으로써 하드코팅 층을 형성한다.
본 명세서 전체에서， "동시에 광경화 "시킨다는 것은， 양 면의 하드코팅 조성물이 경화되는 정도가 거의 동일하거나 유사한 속도로 광경화를 진행하는 것을 의미하며, 실질적으로 동시에 진행하는 경우뿐 아니라， 어느 한 면의 하드코팅 조성물이 경화가 시작될 때부터 경화가 완료되기까지의 시간을 100%라 할 때 어느 정도의 차이, 예를 들어 20% 이내의 시간 차이를 나타내며 다른 한 면의 하드코팅 조성물의 경화가 진행되는 경우도 포함한다.
일반적으로 아크릴레이트계 바인더 단량체는 광경화 단계에서 경화로 인한 수축으로 인해, 코팅층과 함께 지지 기재가 말려 올라가는 경화 수축, 또는 컬 (curl) 현상이 발생할 수 있다. 컬 현상은 평면 구조의 필름올 편평한 면에 펼쳐놓았을 때 모서리 등이 곡선상으로 휘거나 말리는 현상을 의미하며， 이는 아크릴레이트가 자외선에 의해 광경화하는 과정에서 수축되면서 발생되는 현상이다.
특히, 스마트폰과 같은 이동통신 단말기나 태블릿 PC 등의 커버로 사용되기 위한 하드코팅 필름에 있어서는 하드코팅 필름의 경도를 유리를 대체할 수 있는 수준으로 향상시키는 것이 중요한데, 하드코팅 필름의 경도를 향상시키기 위해서는 기본적으로 일정 두께 이상, 예를 들어 50 , 또는 70 ， 또는 100 이상으로 하드코팅 층의 두께를 증가시켜야 한다. 그러나, 하드코팅 층의 두께가 증가함에 따라 경화 수축에 의한 컬 현상도 증가하여 부착력이 감소하고 하드코팅 필름이 말리는 현상이 발생하기 쉽다. 이에， 지지 기재를 평탄화시키는 공정을 추가로 수행할 수 있으나， 이러한 평탄화 과정에서 하드코팅 층에 균열이 일어나므로 바람직하지 않다. 이에, 필름 물성의 저하 없이 유리를 대체할 수 있는 정도로 고경도의 하드코팅 필름을 제조하는 것은 쉽지 않다.
본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법에 따르면， 상기 지지 기재의 양면에 코팅된 하드코팅 조성물에 대하여 자외선을 조사하여 양면의 하드코팅 조성물을 동시에 광경화시킴으로써 하드코팅 필름이 말리는 현상이 방지되어 고경도를 나타내면서도 컬이나 크랙 발생없이 우수한 물리적, 광학적 특성을 보이는 하드코팅 필름의 제조할 수 있다.
상기 자외선의 조사량은, 예를 들면 약 20 내지 약 600 mJ/cm2 또는 약 50 내지 약 500 mJ/cm2 일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며， 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프， 블랙 라이트 (black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다. 상기와 같은 조사량으로 약 30초 내지 약 15 분 동안， 또는 약 1 분 내지 약 10 분 동안 조사하여 광경화하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면， 상기 지지 기재 및 상기 지지 기재의 일 면에 형성된 하드코팅 층의 두께의 비는 약 1:0.5 내지 약 1:2， 또는 약 1:0.5 내지 약 1:1.5 일 수 있다. 지지 기재 및 하드코팅 층의 두께의 비가 상기 범위일 때， 컬이나 크랙 발생이 적으면서 고경도를 나타내는 하드코팅 필름을 형성할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 수득된 하드코팅 필름은 우수한 고경도， 내찰상성， 고투명도， 내구성, 내광성， 광투과율 등을 나타내어 다양한 분야에 유용하게 이용될 수 있다.
예를 들어 본 발명의 제조방법에 의해 수득된 하드코팅 필름은, 1kg 하중에서의 연필 경도가 7H 이상, 또는 8H 이상, 또는 9H 이상일 수 있다. 또한, 마찰시험기에 스틸울 (steel wool) #0000 올 장착한 후 500g의 하중으로 400회 왕복시킬 경우에 스크래치가 2개 이하로 발생할 수 있다. 또한， 본 발명의 제조방법에 의해 수득된 하드코팅 필름은 광투과율이 91.0% 이상 또는 92.0% 이상이고 헤이즈가 1.0% 이하， 또는 0.5%이하， 또는 0.4%이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 하드코팅 필름의 제조방법에 따라 수득된 하드코팅 필름은， 50 °C 이상의 온도 및 80% 이상의 습도에서 70 시간 이상 노출시킨 후 평면에 위치시켰을 때, 상기 하드코팅 필름의 각 모서리 또는 일 변이 평면에서 이격되는 거리의 최대값이 약 1.0 mm 이하, 또는 약 으 6 mm이하， 또는 약 으3 mm이하일 수 있다. 보다 구체적으로는, 50 내지 90 °C의 온도 및 80 내지 90%의 습도에서 70 내지 100 시간 노출시킨 후 평면에 위치시켰을 때, 상기 하드코팅 필름의 각 모서리 또는 일 변이 평면에서 이격되는 거리의 최대값이 약 1.0 mm 이하， 또는 약 0.6 mm이하, 또는 약 0.3 mm이하일 수 있다.
또한， 본 발명의 제조방법에 의해 수득된 하드코팅 필름은 초기 color b값이 1.0 이하일 수 있다. 또한, 초기 color b값과, UVB 파장 영역의 자외선 램프에 72시간 이상 노출 후 color b값의 차이가 0.5이하， 또는 으 4이하일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제조방법에 의해 수득한 하드코팅 필름은， 다양한 분야에서 활용이 가능하며, 예를 들어 이동통신 단말기, 스마트폰 또는 태블릿 PC의 터치패널, 및 각종 디스플레이의 커버 글래스를 대체하는 용도로 사용될 수 있다.
이하， 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만， 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며， 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다. <실시예>
광 경화성 탄성 중합체의 제조예 1
카프로락톤이 그라프팅 되어 있는 폴리록타세인 폴리메 A1000, Advanced Soft Material INC] 50g을 반응기에 투입한 후, Karenz-AOI[2- acryloylethyl isocyanate, Showadenko^)] 4.53g, Dibutyltin dilaurate[DBTDL, Merck社] 20mg, Hydroquinone monomethylene ether 110 mg 및 메틸에틸케톤 315g을 첨가하고 7( C에서 5 시간 반웅시켜, 말단에 아크릴레이트계 화합물이 도입된 폴리락톤계 화합물이 결합된 사이클로덱스트린을 고리형 화합물로 포함한 폴리로타세인을 얻었다.
얻어진 폴리로타세인의 중량 평균 분자량은 600,000g/mol, ASTM D638에 의해 측정한 신율은 20%이었다. 실시예 1
하이드톡시에틸아크릴레이트 (HEA) 2g, 입경이 20-30nm인 나노 실리카가 약 40 중량 % 분산된 디펜타에리스리를핵사아크릴레이트 (DPHA) 복합체 8g (실리카 3.2g, DPHA 4.8g), 광 개시제 (상품명: Darocur TPO) 0.2g, 벤조트리아졸계 황변방지제 (상품명: Tinuvin 400) O.lg, 불소계 계면활성제 (상품명: FC4430)0.05g을 흔합하여 하드코팅 조성물을 제조하였다. 상기 하드코팅 조성물을 15cm X 20cm, 두께 188 /m의 PET 지지 기재 의 양면에 바 코팅 방식으로 도포하였다. 상기 하드코팅 조성물이 양면에 도포된 지지 기재를 290-320nm의 파장의 메탈 할라이드 램프가 상기 지지 기재의 위 아래에 모두 설치된 자외선 조사 장치 사이로 통과시켜 광경화함으로써 하드코팅 층을 형성하였다.
경화가 완료된 후 수지의 양면에 형성된 하드코팅 층의 두께는 각각 100 /m이었다. 실시예 2
하이드록시에틸아크릴레이트 (HEA) 2g, 입경이 20-30nm인 나노 실리카가 약 40 중량0 /0 분산된 디펜타에리스리를핵사아크릴레이트 (DPHA) 복합체 8g (실리카 3.2g, DPHA 4.8g), 광 개시계 (상품명: Darocur TPO) 0.2g, 벤조트리아졸계 황변방지제 (상품명: Tinuvin 400) O.lg, 불소계 계면활성게 (상품명 : FC4430) 0.05g을 메틸에틸케톤 (MEK) 2g에 용해하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
상기 하드코팅 조성물을 15cm X 20cm, 두께 180 ；/m의 PC/PMMA 공압출 지지 기재의 양면에 도포하였다. 이후의 공정은 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 하드코팅 필름을 제조하였다. 실시예 3
바인더용 단량체로 입경이 20-30nm인 나노 실리카가 약 30 중량0 /0 분산된 디펜타에리스리틀핵사아크릴레이트 (DPHA) 복합체 8g (실리카 2.4g, DPHA 5.6g) 만을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다. 실시예 4
입경이 20-30nm인 나노 실리카가 40 중량0 /0 분산된 실리카- 디펜타에리스리를핵사아크릴레이트 (DPHA) 복합체 9g (실리카 3.6g, DPHA 5.4g), 제조예 1 의 폴리로타세인 lg, 광 개시제 (상품명: Darocur TPO) 0.2g, 벤조트리아졸계 황변방지계 (상품명: Tinuvin 400) O.lg, 불소계 계면활성제 (상품명: FC4430)0.05g을 흔합하여 하드코팅 조성물을 제조하였다. 이후의 공정은 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 하드코팅 필름을 제조하였다. 실시예 5
제조예 1 의 폴리로타세인 lg 대신 우레탄 아크릴레이트계 폴리머 (상품명: UA200PA, 신나카무라 화학， 중량평균 분자량 2,600 g/mol, ASTM D638 에 의한 신율 170%) lg을 사용한 것을 제외하고는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다. 실시예 6
제조예 1 의 폴리로타세인 lg 대신 우레탄 아크릴레이트계 폴리머 (상품명: UA340P, 신나카무라 화학, 중량평균 분자량 13,000 g/mol, ASTM D638 에 의한 신율 150%) lg을 사용한 것을 제외하고는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다. 상기 실시예 1 내지 6 에서， 하드코팅 조성물의 각 성분 및 함량은 하기 표 1에 정리하였다. [표 i]
Figure imgf000017_0001
<실험예 >
<측정 방법 >
1)연필 경도
연필경도 측정기를 이용하여 측정 표준 JIS K5400 에 따라 1.0kg의 하중으로 3 회 왕복한 후 홈집 이 없는 경도를 확인하였다.
2) 내찰상성
마찰시험기에 강철솜 (#0000)을 장착한 후 0.5kg의 하중으로 400 회 왕복한 후 홈집의 개수를 평가하였다. 홈집 이 2 개 이하인 경우 o, 홈집 이 2 개 이상 5 개 미만인 경우 Δ, 홈집 이 5 개 이상인 경우 X 로 평가하였다.
3) 내광성
UVB 파장 영 역의 자외선 램프에 72 시간 이상 노출 전후 color b값의 차이를 측정하였다.
4) 투과율 및 헤이즈
분광광도계 (기 기명 : COH-400)를 이용하여 투과율 및 해이즈를 측정하였다. 5) 내습열 컬 특성
각 하드코팅 필름을 10cm X 10cm로 잘라 온도 85 °C 및 습도 85%의 챔버에 72 시간 동안 보관한 후 평면에 위치시켰을 때 각 모서리의 일변이 평면으로부터 이격되는 거리의 최대값을 측정하였다.
6) 원통형 굴곡 테스트
각 하드코팅 필름을 직경 3cm의 원통형 만드텔에 끼워 감은 후 크랙 발생유무를 판단하여 크택이 발생하지 않은 경우를 OK, 크랙이 발생한 경우를 X로 평가하였다.
7) 내층격성
22g의 쇠구슬을 40cm높이에서 각 하드코팅 필름 상에 떨어뜨렸을 때 크랙 발생 유무로 내층격성을 판단하여 크랙아 발생하지 않은 경우를 OK, 크랙이 발생한 경우를 X로 평가하였다. 상기 물성 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure imgf000018_0001
상기 표 2 와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 6 의 제조방법에 따라 수득된 하드코팅 필름은 각 물성에서 모두 양호한 특성을 나타내었다ᅳ

Claims

【특허 청구범위】
【청구항 1】
3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 바인더용 단량체; 무기 미 립자; 및 광 개시 제를 포함하는 하드코팅 조성물을 지지 기 재의 양 면에 도포하는 단계; 및
도포된 상기 하드코팅 조성물에 자외선을 조사하여 동시에 광경화함으로써 하드코팅 층을 형성하는 단계를 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 2】
제 1 항에 있어서 , 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 트리 메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA), 트리 메틸올프로판에톡시 트리 아크릴레이트 (TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트 (GPTA), 펜타에 리트리를 테트라아크릴레이트 (PETA), 및 디펜타에 리트리를 핵사아크릴레이트 (DPHA)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 3】
제 1 항에 있어서 , 상기 바인더용 단량체는 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체를 더 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 4】
제 3 항에 있어서 , 상기 1 내지 2 관능성 아크릴레이트계 단량체는 하이드록시 에 틸아크릴레이트 (HEA), 하이드록시에 틸메타크릴레이트 (HEMA), 핵산디올디아크릴레이트 (HDD A), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (TPGDA), 및 에 틸렌글리콜 디아크릴레이트 (EGDA)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 5】
제 1 항에 있어서 , 상기 바인더용 단량체는 광경화성 탄성 중합체를 더 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 6】
제 5 항에 있어서 , 상기 광경화성 탄성 중합체는 ASTM D638 에 의해 측정 한 신율 (elongation)이 15 내지 200%인 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 7]
제 5 항에 있어서, 상기 광경화성 탄성 중합체는 폴리카프로락톤, 우레탄 아크릴레이트계 폴리머 , 및 폴리로타세인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 8]
제 7 항에 있어서, 상기 폴리로타세인은 말단에 (메타)아크릴레이트계 화합물이 도입된 락톤계 화합물이 결합된 고리 형 화합물; 상기 고리 형 화합물을 관통하는 선형 분자; 및 상기 선형 분자의 양 말단에 배치되어 상기 고리 형 화합물의 이탈을 방지하는 봉쇄기를 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 9】
제 1 항에 있어서 , 지지 기 재는 폴리에틸렌테 레프탈레이트 (polyethyleneterephtalate, PET), 사이클릭 을레핀 공중합체 (cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리에 틸렌 (polyethylene, PE), 폴리 메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에 테르에 테르케톤 (polyetheretherketon, PEEK), 폴리에 틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에 테르이미드 (polyetherimide, PEI), 폴리 이미드 (polyimide, PI), 트리아세틸셀를로오스 (triacetylcellulose, TAC) 및 MMA(methyl methacrylate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법 .
【청구항 10]
제 1 항에 있어서， 상기 하드코팅 조성물의 도포는, 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 를 코팅방식， 블레이드 코팅방식， 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식， 슬롯다이 코팅방식， 립 코팅방식, 또는 솔루션 캐스팅 (solution casting)방식으로 수행되는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 11)
제 1 항에 있어서， 상기 하드코팅 조성물을 지지 기재의 양 면에 동시에 도포하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 12】
제 1 항에 있어서， 상기 무기 미립자는 입경이 lOOnm 이하인 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 13]
제 1 항에 있어서, 상기 무기 미립작는 실리카 나노 미립자， 알루미늄 옥사이드 미립자, 티타늄 옥사이드 미립자 및 징크 옥사이드 미립자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상올 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 14】
제 1 항에 있어서， 상기 하드코팅 조성물을 100 중량부로 할 때, 상기 바인더용 단량체를 35 내지 85 중량부, 상기 무기 미립자를 10 내지 60 중량부 및 상기 광 개시제를 0.5 내지 10 중량부로 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 15]
제 1 항에 있어서， 상기 하드코팅 조성물은 첨가제를 더 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 16】
제 15 항에 있어서， 상기 첨가제는 1 내지 2 관능성 불소계 아크릴레이트， 불소계 계면 활성제 및 실리콘계 계면 활성제로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 계면 활성제를 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 17]
제 15 항에 있어서, 첨가제는 벤조페논계 화합물 또는 벤조트리아졸계 화합물을 포함한 황변 방지제를 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 18】
제 1 항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 유기 용매를 더 포함하는 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 19]
제 1 항에 있어서, 상기 하드코팅 층의 두께는 50 내지 300//m인 하드코팅 필름의 제조방법.
【청구항 20】
제 1 항에 있어서， 상기 지지 기재 및 상기 하드코팅 층의 두께의 비가 1:0.5 내지 1:2인 하드코팅 필름의 제조방법.
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