KR100405305B1

KR100405305B1 - 눈부심 방지 코팅 조성물

Info

Publication number: KR100405305B1
Application number: KR10-2000-0031966A
Authority: KR
Inventors: 장영래; 장성훈; 김성수; 김범석
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2000-06-10
Filing date: 2000-06-10
Publication date: 2003-11-12
Also published as: KR20010111362A

Abstract

본 발명은 광학 물성이 우수한 눈부심 방지 코팅 조성물에 관한 것으로, 매트릭스 수지, 충전재, 개시제, 및 용매를 포함하는 자외선 경화형 눈부심 방지 코팅 조성물에 있어서, 상기 충전제는 입자크기가 0.3 내지 5 ㎛인 보이드 함유 코아 쉘의 유기 충전재를 포함하는 눈부심 방지 코팅 조성물을 제공한다.

본 발명의 조성물은 눈부심 방지성, 상 선명도 특성이 우수하고, 특히 눈부심 방지제로 사용되고 있는 유기 충전재의 침강이 적어 작업성이 우수한 눈부심 방지 코팅 조성물이다.

Description

눈부심 방지 코팅 조성물{COATING COMPOSITION FOR PROTECTING DAZZLING EFFECT}

[산업상 이용분야]

본 발명은 광학 물성이 우수한 눈부심 방지 코팅 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 눈부심 방지성, 상 선명도 특성이 우수하고, 특히 눈부심 방지제로 사용되고 있는 충전재의 침강이 적어 작업성이 우수한 눈부심 방지 코팅 조성물에 관한 것이다.

[종래 기술]

정보화 사회로 가면서 다양하고 많은 디스플레이들을 접하게 되는데 텔레비전, 노트북 PC, PC, 휴대폰 액정으로부터 시계, 사진 액자 등까지 크기와 용도가 다양하다. 그러나 이러한 디스플레이가 자연광 등의 외부의 빛에 노출되었을 때 문제를 일으킬 수 있는데, 그것은 디스플레이의 최외각 표면에서 편평한 표면으로 입사되는 빛이 한 쪽 방향으로 반사되는 경우 상의 콘트라스트가 떨어지고 쉽게 눈의 피로감을 느끼거나 두통을 유발하게 되는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 기재의 표면 및 내부에 빛의 산란을 유도하는데, 눈부심 방지를 위하여 종래에 많은 방법들이 시도되어 왔다. 미국특허 제3,374,130호는 표면을 엣칭하여 난반사를 구현하는 방법을 기재하고 있고, 일본특허 공개공보 평3-296469호는 필름을 엠보스 롤러에 통과시켜 표면에 요철을 부여하는 방법 등을 기술하였다. 그러나 상기의 방법들은 표면에 내구성이 없을 뿐만 아니라 엠보스 롤러의 내구성도 문제점으로 지적되고 있다.

이에 반하여, 표면에 내마모성 등의 기능을 부여하면서 눈부심을 방지하는 방법으로 코팅액 내에 충전재를 도입하는 방법이 많이 사용되고 있다. 충전재는 가교된 유기 충전재와 무기 충전재로 구분되는데 일본공개 특허공보 평07-294740, 일본 공개 특허공보 평10-219136호 등은 무기 충전재를 도입한 방법을 기재하였고, 일본공개 특허공보 평07-27920호는 유기 충전재인 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 비드를 사용한 예를 기재하고 있다.

무기 충전재를 도입하는 경우 코팅액 제조 후 충전재의 침강이 쉽게 일어나 저장 안정성 및 작업성이 떨어지는 단점이 있다. 반면에 유기 충전재를 도입하는 경우 통상적으로 매트릭스 수지와 굴절률이 비슷한 아크릴 비드를 사용하나 이 경우 눈부심 방지 효과가 적어 과량의 충전재가 필요한 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, LCD용 편광판, RPTV용 보호 필터, 컴퓨터 보안기등의 각종 디스플레이 응용 제품 등의 각종 기재에 코팅되어 표면 및 내부 산란을 유도하여 눈부심을 방지하는 눈부심 방지 코팅 조성물 을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 표면에 요철을 부여하고 매트릭스 수지와 굴절률이 다른 충전재를 소량 사용하면서도 눈부심 방지 효과가 큰 눈부심 방지 코팅 조성물 을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 조성물 내에서 침강되지 않는 충전재를 사용하는 눈부심 방지 코팅 조성물을 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 매트릭스 수지, 충전재, 개시제, 및 용매를 포함하는 자외선 경화형 눈부심 방지 코팅 조성물에 있어서,

상기 충전제는 입자크기가 0.3 내지 5 ㎛인 보이드 함유 코아 쉘의 유기 충전재를 포함하는 눈부심 방지 코팅 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 조성물에 있어서,

a) ⅰ) 반응성 올리고머 10∼80 중량%;

ⅱ) 다관능 모노머 10∼80 중량%; 및

ⅲ) 1 종 이상의 이관능 또는 단관능 아크릴 30 중량% 이하

를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부;

b) 입자크기가 0.3 내지 5 ㎛인 보이드 함유 코어 셀의 유기 충전재

2 내지 30 중량부;

e) 개시제 0.01∼10 중량부; 및

e) 용매 10∼200 중량부

를 포함하는 눈부심 방지 코팅 조성물을 제공한다.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

[작 용]

본 발명은 눈부심 방지 코팅 조성물의 충전재로 코아 쉘 구조를 가지고 있으면서 코아에 보이드를 가지고 있는 유기 충전재를 사용하였다. 쉘에는 매트릭스 수지와의 굴절률 차가 0.05 내지 0.4 이내이면서 가교 구조를 가지는 폴리머가 형성되어 있는데 이런 유기 충전재를 사용함으로써 굴절률 차이에 의한 빛의 산란 효과를 극대화 하고 충전재의 밀도가 낮아 쉽게 침강되지 않게 하였다.

눈부심 방지 효과는 표면 요철만으로도 구현되나 이 경우 디스플레이상의 상 선명도가 떨어지거나 백화 현상, 스파클 현상등이 발생되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 매트릭스 수지와 굴절률이 상이한 충전재를 사용하여 필름 내부에서의 산란을 유도하면서 최소한의 표면 요철에 의한 외부 산란과 함께 눈부심 방지 효과를 얻을 수 있다.

상기 보이드을 함유한 유기 충전재는 0.3 내지 5 ㎛의 입자 크기를 가지는 것이 바람직하며, 내부의 보이드는 유기 충전재에 대하여 10 내지 90 부피%의 체적율을 가는 것이 바람직하다. 유기 충전재의 입자가 너무 작으면 눈부심 방지 효과가 적고 입자가 너무 크면 균일한 눈부심 방지 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다. 또한 보이드의 체적율이 10 부피% 미만일 경우 내부 산란의 효과가 적고 밀도도 높아 코팅액 내에서 쉽게 침강하는 문제가 발생하게 된다. 체적율이 90 부피% 이상일 경우 쉘의 구조가 쉽게 깨지는 문제가 발생하여 역시 내부 산란의 효과가 떨어질소지가 있다.

상기 유기 충전재의 함량은 매트릭스 수지(아크릴 고형분) 100 중량부당 0.2 내지 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 0.2 중량부 이하이면 눈부심 방지 효과가 적고, 30 중량부 이상이면 빛의 투광성이 떨어지는 문제가 있다.

유기 충전재의 코아는 보이드이고, 쉘은 폴리스티렌, 스티렌 아크릴 공중합체, 폴리비닐클로라이드(PVC), 비닐 아세테이트 등의 가교 구조를 가지는 폴리머가 바람직하다.

이러한 유기 충전재는 미국특허 제4,427,836호, 일본공고 특허공보 소88-44282호 등에 개제된 방법으로 보이드 라텍스를 제조하여 스프레이 건조, 동결 건조 등의 과정을 거쳐 분말의 보이드 입자를 얻게 된다. 보이드 라텍스 제조 방법으로는 유화 중합을 통해 제조하는 방법이 가장 통상적인 방법이며, 이외에 발포재를 폴리머 내부에 함침시켜 발포시키는 방법 등으로 제조되나 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다.

본 발명의 눈부심 방지 코팅 조성물은 눈부심 방지 효과의 극대화를 위하여 유기 충전재와 함께 실리카 등과 같은 무기 충전재를 같이 사용하는 것도 가능하다. 가령 입자크기가 작은 유기 충전재의 입자를 사용할수록 표면에서의 난반사량이 적기 때문에 무기 충전재를 소량 첨가하는 것이 좋다. 첨가량은 원하는 헤이즈 값에 따라 유기 충전재의 함량을 고려하여 결정하면 되며, 바람직하게는 매트릭스 수지(아크릴 고형분) 100 중량부당 10 중량부 이하이다.

본 발명의 눈부심 방지 코팅 조성물은 매트릭스 수지로 반응성 올리고머,다관능 모노머, 및 1 종 이상의 이관능 또는 단관능 아크릴레이트를 포함하며, 이외에 개시제와 용매도 사용된다.

반응성 올리고머는 우레탄 변성 올리고머, 폴리에스터 올리고머, 에폭시 올리고머 등을 사용할 수 있으며 통상적으로 관능기 수는 2∼6 개 정도이다. 매트릭스 수지의 조성물 내 함량은 총 아크릴량의 10∼80중량 %가 바람직하다. 이때 올리고머의 양이 적으면 점도가 낮게 유지되는 문제가 있으며, 그 양이 지나치게 많으면 내마모성이나 내찰상성이 떨어지게 된다.

다관능 모노머는 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 등의 3 관능 이상의 아크릴을 말한다. 다관능 모노머의 함량은 총 아크릴량의 10∼80 중량%가 바람직하다. 다관능 모노머의 함량이 80 중량% 이상일 경우 코팅 도막의 유연성이 떨어지면서 크랙 등의 문제가 생길 수 있고, 기재가 얇을 경우 코팅 과정중 기재가 심하게 수축되는 컬링현상이 생길 수도 있다. 또한 10 중량% 미만이면 내마모성과 내찰상성 등이 저하되는 문제가 있다.

이관능 또는 단관능 아크릴레이트는 코팅액의 점도를 낮게 유지시키면서 코팅 도막의 유연성을 부여한다. 함량은 총 아크릴량의 30 중량% 이하가 바람직하다. 이들의 종류로는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 옥타 데실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 등의 단관능 아크릴레이트류, 메틸 메타아크릴레이트, 부틸 메타아크릴레이트등의 단관능 메타아크릴레이트류, 헥산 디올 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트등의 이관능 아크릴레이트, 또는 메타아크릴레이트류가 있다.

개시제는 열분해 개시제, 또는 자외선 분해 개시제를 사용하며, 열분해 개시제는 벤조일퍼옥사이드 등이 있고, 자외선 분해 개시제는 1-히드록시 시클로헥실페닐 케톤, 벤질 디메틸 케탈, 히드록시디메틸아세토 페논, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 부틸 에테르 등이 있다. 개시제의 함량은 아크릴 고형분 100 중량부 당 0.01 내지 10 중량부가 바람직하다.

용매는 코팅성 및 기재에 대한 부착성을 부여하기 위하여 사용되며, 1 종 이상 선택하여 사용한다. 사용 가능한 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류; 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트등 과 같은 아세테이트류; 메틸 에틸 케톤, 메칠 이소부틸 케톤, 아세톤과 같은 케톤류; 메틸 셀루솔브, 에틸 셀루솔브, 부틸 셀루솔브 등의 셀루솔브류, 및 디메틸 포름아마이드, 테트라 하이드로 퓨란 등이 있다. 용매의 함량은 아크릴 고형분 100 중량부 당 10내지 200 중량부가 바람지하다.

본 발명의 조성물은 기타의 코팅성 등의 기능을 부여하기 위하여 레벨링제, 습윤제, 소포제 등이 포함될 수 있다.

본 발명에 의하여 제조된 코팅액은 다양한 종류의 기재에 적용할 수 있다. 기재의 종류는 트리아세틸 셀루로즈, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르 필름이나 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등의 투명한 시트를 들 수 있다. 또한 본 발명의 눈부심 방지 코팅재는 눈부심 방지 처리한 상기 기재를 LCD용 편광판, RPTV용 보호 필터, 컴퓨터 보안기 등의 디스플레이 용용제품에 적용할 때 효과적이다.

본 발명의 조성물을 코팅하는 방법으로는, 필름에 적용할 때 롤 코팅을 이용하며, 구체적으로 그라비아 코팅, 리버스 그라비아 코팅, 콤마 코팅, 리버스 콤마 코팅, 립 코팅, 와이어 바 코팅 방법 등을 들 수 있다. 시트에 적용할 경우에는 딥 코팅, 스프레이 코팅, 플로루 코팅, 스핀 코팅 등이 있다. 코팅 도막 두께는 1 내지 20 ㎛이 적당하며 적용 분야에 따라 달라질 수 있다. 코팅된 기재는 50∼80 ℃의 오븐에서 예비 건조를 하여 용매를 휘발시키게 된다. 이후 자외선 경화기로 경화를 하게 되는데 이때 자외선 조사량은 400∼2000 mJ/㎠ 가 바람직하다.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것이 아니다.

[실시예]

이하의 실시예 및 비교예에 기재된 코팅 제품의 물성은 상선명도, 스파클 현상, 흑 농도, 헤이즈, 투과율 등으로 평가하였다.

상선명도는 ICM-1(일본 스가사)의 기기를 사용하여 네개의 슬릿(0.125 mm, 0.25 mm, 0.5 mm, 2.0 mm)을 통과한 선명도값을 합산하여 평가하였다. 이때 합산한 값이 높을수록 선명도가 좋다.

스파클 현상은 LCD 모듈에 눈부심 방지 필름을 부착한 후 육안 관찰 하였다.

흑 농도는 필름 뒷면에 검은 테이프를 부착 시킨 후 Macbeth RD198로 평가하였다.

헤이즈 및 투과율은 HR-100(일본 무라카미사)로 측정하였다.

이외에 코팅액을 투명한 시험관에 투입한 후 충전재가 침강되는 시간을 관찰하였다.

실시예 1

유기 충전재로 1 ㎛ 크기의 보이드 라텍스(미국 롬앤하스사, KP-90, 보이드 0.8 ㎛, 쉘 구조: 스티렌 아크릴 공중합체, 굴절률: 1.54)를 스프레이 건조 방법으로 분말을 준비하였다.

준비된 유기 충전재를 하기 표 1의 조성비와 같이 혼합하여 눈부심 방지 코팅 조성물을 제조하였다.

준비된 코팅액을 호모 믹서(일본 Tokushu kika사 T.K. Homomixer)를 사용하여 10000 rpm으로 5 분간 분산한 후 트리아세틸 셀룰로오즈 필름에 와이어 바로 코팅하고, 물성을 측정하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

실시예 2

충전재로 0.5 ㎛ 크기의 유기 충전재(일본 니폰 제온사, MH5055, 보이드 0.3마이크론, 쉘 구조:스티렌 아크릴 공중합체, 굴절률: 약1.54) 14 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 코팅액을 제조하고, 코팅하여 물성을 측정하였다.

실시예 3

충전재로 실시예 2와 동일한 유기 충전재 7 중량부, 및 1 ㎛ 크기의 실리카입자(일본 TOKUYAMA사, T-32S) 1 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 코팅액을 제조하고, 코팅하여 물성을 측정하였다.

비교예 1

충전재로 유기 충전재를 사용하지 않고 1 ㎛ 크기의 실리카 입자(일본 도쿠야마사, T-32S) 7 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 코팅액을 제조하고, 물성을 측정하였다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
조성(중량부)	우레탄 올리고머(선경 UCB사 EB1259)	50	50	50	50
	디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트	40	40	40	40
	헥산디올디아크릴레이트	5	5	5	5
	부틸메타아크릴레이트	5	5	5	5
	유기 충전재(1 ㎛)	7	-	-	-
	유기 충전재(0.5 ㎛)	-	14	7	-
	무기 충전재(실리카 1 ㎛)	-	-	1	7
	열분해 개시제(벤조일 퍼옥사이드)	0.1	0.1	0.1	0.1
	자외선분해개시제(2-히드록시 시클로헥실페닐케톤)	1.0	1.0	1.0	1.0
	이소프로필 알코올	50	50	50	50
	에틸 아세테이트	20	20	20	20
	부틸 셀루솔브	30	30	30	30
	습윤제(테고사 Tego 453)	0.3	0.3	0.3	0.3
	레벨링제(BYK사 BYK 300)	0.3	0.3	0.3	0.3
물성	충전재 침강 유무	무	무	무	8 시간후침강
	헤이즈값(Haze; %)	17	20	20	14
	투과율(%)	92	91.8	91.8	91.8
	상 선명도	100	130	118	44
	스파클 현상	없음	없음	없음	발생
	흑 농도	1.90	1.90	1.89	1.82

Claims

(정정)

(a) 매트릭스 수지 100 중량부;

(b) 입자크기가 0.3 내지 5 ㎛이며, 코어 보이드의 체적율이 10 내지 90 부피%인 코어-쉘 구조의 유기 충전재 0.2 내지 30 중량부;

(c) 개시제 0.01∼10 중량부; 및

(d) 용매 10∼200 중량부

를 포함하는 눈부심 방지용 코팅 조성물.
(정정) 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스 수지는

ⅰ) 반응성 올리고머 10∼80 중량%;

ⅱ) 다관능 모노머 10∼80 중량%; 및

ⅲ) 1 종 이상의 이관능 또는 다관능 아크릴 최대 30 중량%

를 포함하는 것인 눈부심 방지용 코팅 조성물.
(정정) 제 1항에 있어서,

상기 조성물은 무기 충전재를 최대 10 중량부로 더욱 포함하는 것인 눈부심 방지용 코팅 조성물.
(정정) 제 1항에 있어서,

상기 조성물은 레벨링제, 습윤제, 및 소포제로 이루어진 군으로부터 1 종이상 선택되는 첨가제를 더욱 포함하는 것인 눈부심 방지용 코팅 조성물.
(삭제)
(정정) 제 1항에 있어서,

상기 유기 충전재의 쉘은 스티렌, 아크릴, 스티렌-아크릴 공중합체, 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인 눈부심 방지용 코팅 조성물.
(정정) 제 1항에 있어서,

상기 유기 충전재의 쉘은 매트릭스 수지와 굴절률 차이가 0.05 내지 0.4인 것인 눈부심 방지용 코팅 조성물.