KR20160137155A - 나노 세라믹물질이 분산된 uv경화형 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법 - Google Patents

Abstract

나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 올리고머(Oligomers)와 모노머(monomer)의 유기합성물질에 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄의 무기산화물과 나노충진제, 광촉매의 첨가제를 투입하여 하나의 바인더를 준비하는 단계 ; 상기 바인더를 기재필름 표면에 도포하는 단계 및 상기 바인더가 도포된 기재필름에 400~600mj/㎠ 광량의 UV를 조사하여 코팅층(20)을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

나노 세라믹물질이 분산된 UV경화형 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법{Method for Fabricating anti-abrasion LCD protective film coated with a hybrid coating liquid of organic and inorganic substance}

본 발명은 나노 세라믹물질이 분산된 UV경화형 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름을 제조하는 방법 및 액정보호필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코팅액 솔-겔 공정(Sol-Gel Process)을 이용하여 무기물이 분산된 UV 경화 폴리머 세라믹 레진(Polymer-Ceramic Resin)을 제조 공정 중 전처리, 건조 및 특수 경화를 통해 UV 수지의 최적 경화를 통해 유기물과 무기물의 장점을 이용한 가요성(flexibility)이 뛰어난 5H 이상의 초고경도를 유지할 수 있도록 올리고머(Oligomers)와 모노머(monomer)의 유기합성물질에 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄, 나노충진제, 광촉매의 첨가제를 투입하여 하나의 바인더를 형성시킨 다음 상기 바인더를 액정보호필름 표면에 도포한 후, 400~600mj/㎠ 광량의 UV를 조사하여 코팅되는 나노세라믹 물질 분산 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 모바일 기기의 대표적인 예인 핸드폰과 같은 단말기는 디스플레이부를 보호하기 위해 투명케이스를 구비하고 있다.

이러한, 투명케이스의 경우 아크릴재질의 투명 플라스틱을 사용하여 내부의 LCD 창을 보호하는 역할을 한다.

또한, PDA나 모바일 PC 등에서는 터치스크린을 보호하기 위하여 투명한 재질의 기재 상에 하드 코팅을 행한 소재를 부착하게 된다

여기서, 주로 핸드폰에서 사용되어진 아크릴 재질은 두께의 박막화가 어려우며, 또한 가격이나 공정이 복잡하게 이루어지고 있고, PDA나 모바일 PC의 터치스크린의 경우 내부의 선명함을 유지하고 뉴턴링과 같은 터치스크린의 결점을 보호하기 위하여 후공정에서 여러 가지 처리를 행하고 있다.

한편, 기존의 PET 소재 위에 처리한 하드 코팅의 경우 표면의 경도를 높이기 위하여 변성 아크릴 또는 우레탄과 같은 표면처리를 행하고 있으나, 이런 경우 필름의 색이 표면처리제에 따라 노란 계열 등으로 변하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 보호 점착 필름으로서는 표면에 흠집 발생이나 파손방지를 위해 하드 코팅층을 갖는 필름이 이용되고 있고, 예를 들면 특정한 층 구성에 의해 높은 표면 경도를 실현한 보호 점착 필름 등이 개시되어 있다.

여기서, 상기 보호 점착 필름은 높은 표면 강도를 갖는 것이지만, 표면 경도를 높게 하면 하드 코팅 부분에 크랙이 발생하기 쉬운 경우가 있고, 펀칭 가공 시에 균열이나 파손이 생기는 단점이 있다.

또한, 이러한 흠집이 발생하기 어려운 스크린 패널이더라도 매우 장기간의 사용에 의한 보호 필름의 경시 열화나 과도한 압력에서의 가압에 의한 보호 필름의 흠집이 발생하는 문제점이 있다.

(특허문헌 1) KR10-2015-0015906 A

특허문헌 1에는 스마트기기의 디스플레이를 보호하기 위한 디스플레이 보호용 액정보호필름에 있어서, 형광염료가 첨가된 아크릴판으로 형성되는 베이스층과, 베이스층의 상측에 적층되며, 세라믹입자가 함유된 하드코팅층과, 베이스층의 하측에 적층되며, 베이스층의 상측으로부터 가해지는 충격을 완화하는 PET(Polyethylene Terephthalate)층과, 베이스층과 PET층의 사이에 적층되며, 베이스층과 PET층을 서로 라미네이팅 결합시키는 UV(Ultraviolet)접착층 및 PET층의 하측에 적층되며, 스마트기기의 디스플레이와 실리콘 점착되는 점착층을 포함하는 액정보호필름이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 액정보호필름에서도 하드코팅층에서의 흠집이 발생되고, 펀칭가공시에 균열이나 파손이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 유리판 등과 점착제층을 통해 적층하고, 두께가 얇은 패널을 형성한 경우에도 흠집이 생기기 어렵고, 가공 시에는 하드 코팅층에 크랙이 생기기 어렵고, 접착성과 박리성을 겸비한 나노세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 올리고머(Oligomers)와 모노머(monomer)의 유기합성물질에 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄의 무기산화물과 나노충진제, 광촉매의 첨가제를 투입하여 하나의 바인더를 준비하는 단계 ; 상기 바인더를 기재필름 표면에 도포하는 단계 및 상기 바인더가 도포된 기재필름에 400~600mj/㎠ 광량의 UV를 조사하여 코팅층(20)을 형성하는 단계를 포함하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 바인더는 무기산화물과 유기합성물질을 각각 20:80, 30:70, 50:50, 80:20 중량% 비율 중 어느 하나를 선택한 중량비로 혼합한 다음 나노충진제, 광촉매의 첨가물이 투입되어 제조되어 제조될 수 있다.

바람직하게, 상기 모노머는 히드록시기 함유 다관능(메타) 아크릴레이트 및 불소 변성 다관능(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있다.

바람직하게, 상기 기재필름은 PET 필름 상에 실리콘 접착제, 유-무기 하이브리드 코팅층, 실리콘접착제, 프러텍티브를 단계적으로 형성하여 액정을 보호할 수 있는 필름의 완제품을 만들 수 있다.

바람직하게, 상기 유기합성물질은 2관능형 Urethane Acrylate 올리고머, 다관능형 TMPTA와 DPHA를 4:3:3 wt% 비율로 혼합하여 제조될 수 있다.

바람직하게, 상기 기재필름 표면에 코팅되는 유기합섬물질과 무기산화물의 복합 바인더의 코팅층은 자외선 경화와 열풍건조 처리함으로써 약 5~8㎛두께의 투명한 유연성을 지닌 5H 고경도의 내마모성 유,무기 하이브리드 코팅막이 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 액정보호필름의 코팅층은 상기한 구성을 가짐으로써, 표면의 흠집 발생이 생기기 어렵고, 가공 시에는 하드 코팅층에 크랙이 생기기 어려울 뿐만 아니라 접착성과 박리성을 향상시킬 수 있다.

(2) 사용 시에는 흠집 발생이나 박리에 의한 화상 표시부의 시인성을 바림직하게 유지할 수 있을 뿐 아니라, 수리나 재활용 시에는 부품의 분리가 용이한 효과가 있다.

(3) 또한, 본 발명의 코팅층은 내긁힘성과 대전 방지성과 5H 이상의 초고경도 특성을 가지면서 그 재질이 유연성이 확보되어 광학 특성에 불리한 영향을 미치는 일을 피할 수 있어 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정보호필름에서 요부인 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 코팅층을 개략적으로 나타낸 단면도이다
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정보호필름을 확대한 상태의 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정보호필름(100)은 도 1 과 도 2에 도시한 바와 같이, 코팅액 솔-겔 공정(Sol-Gel Process)을 이용한 나노 세라믹물질이 분산된 UV 경화 폴리머-세라믹 레진(Polymer-Ceramic Resin)을 제조 공정 중 전처리, 건조 및 특수 경화를 통해 UV 수지의 최적 경화를 통해 유기물과 무기물의 장점을 이용한 가요성(flexibility)이 뛰어난 5H 이상의 초고경도를 유지할 수 있다.

여기서, 본 발명은 올리고머(Oligomers)와 모노머(monomer)의 유기합성물질에 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄, 나노충진제, 광촉매의 첨가제를 투입하여 하나의 바인더를 형성시킨 다음 상기 바인더를 기재필름(10) 표면에 도포한 후, 400~600mj/㎠광량의 UV를 조사하여 코팅되는 나노 세라믹물질 분산 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름(1)을 얻을 수 있다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정보호필름(1)의 기재필름(10)은 그 표면에 코팅되는 유기합성물질과 무기산화물(30)의 복합 바인더(40)로 이루어지는 코팅층(20)을 포함하고, 이러한 코팅층은 자외선 경화와 열풍건조(120℃/3분)처리함으로써 약 5~8㎛ 두께의 투명한 유연성을 지닌 고경도성의 내마모성 유,무기 복합 코팅막을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 바인더는 상기 무기산화물과 유기합성 물질을 각각 20:80, 30:70, 50:50, 80:20 중량% 비율 중 어느 하나를 선택한 중량비로 혼합한 다음 광촉매를 첨가하여 제조될 수 있다.

여기서, 모노머는 히드록시기 함유 다관능(메타) 아크릴레이트 및 불소 변성 다관능(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있다.

그리고, 상기 모노머를 포함할 경우, 상기 코팅층(20)에서 자외선 경화형 수지는 32-56 중량% 로 포함되고, 상기 모노머는 10-35중량% 로 포함되고, 무기나노입자는 30-50 중량% 로 포함되고, 광개시제의 첨가제는 0.1-5 중량% 로 포함될 수 있다.

한편, 상기 광개시제는 종래 통상적으로 사용되는 공지의 광촉매를 사용할 수 있다.

예를 들면, 1-하이드록시사이클로핵실 벤조페논(벤조페논계)의 화합물을 사용할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.

광촉매는 자외선 경화형 수지, (메타)아크릴레이트로 표면 처리된 무기나노입자 및 광촉매를 포함하는 코팅층 중 고형분 기준으로 0.1-1.0 중량%로 포함될 수 있다.

상기 범위 내에서, 미 경화 없이 연필경도 및 내스크래치 물성을 만족한다.

여기서, 바람직하게는 0.1-0.5 중량%로 포함될 수 있다.

한편, 유기합성물질은 2관능형 Urethane Acrylate 올리고머, 다관능형 TMPTA와 DPHA를 4:3:3 wt% 비율로 혼합하여 제조될 수 있다.

그리고, 무기산화물은 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄의 혼합물이 사용될 수 있다.

여기서, 상기 무기산화물의 표면처리제로는 나노충진제를 선택할 수 있다.

그리고, 무기산화물은 TEOS와 실리커 플링제 MPTMS을 1:2 혹은 2:1 몰비로 혼합하여 졸-겔 반응으로 제조하였다.

한편, 무기산화물과 유기합성 물질의 화학적 변화는 FT-IR, Si-NMR로 분석하였으며, 열 분석과 코팅층 표면 형상은 TGA/DSC, SEM, AFM으로 분석하였다.

여기서, 무기산화물의 함량과 실란커 플링제의 첨가량이 증가할수록 분자수준의 혼화도가 개선되고, 연필경도, 내마모성도 향상되었다.

본 발명의 유-무기 하이브리드 코팅제를 이용한 내마모성 액정보호필름은 셀로로오스 에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지 중 어느 하나를 선택하여 기재필름으로 형성시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기의 액정보호필름(1)의 기재필름(10) 위에 의 유-무기 하이브리드 코팅층(20)(52)을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 기재필름(10)의 두께는 50~125㎛ 이 될 수 있고 상기 코팅층(20)의 두께는 5~8㎛ 로 형성시키는 것이 바람직 한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정보호필름의 기재필름(10)은 은 도 2와 같이 PET 필름(25~75㎛)(50) 상에 실리콘 접착제(18~30㎛)(51), 유-무기 하이브리드 코팅층(5~8㎛)(52), 실리콘접착제(3~10㎛)(53), 프러텍티브(25~75㎛)(54)를 단계적으로 형성하여 액정을 보호할 수 있는 유-무기 하이브리드 코팅층을 만들 수 있는 구성이다.

이상과 같이 본 발명은 올리고머(Oligomers)와 모노머(monomer)의 유기합성물질에 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄, 나노충진제, 광촉매의 첨가제를 투입하여 하나의 바인더(40)를 형성시킨 다음 상기 바인더를 기재필름(10) 표면에 도포한 후, 400~600mj/㎠ 광량의 UV를 조사하여 유-무기 하이브리드 코팅층을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명의 유-무기 하이브리드 코팅층은 상기와 같은 구성을 가짐으로써, 표면의 흠집 발생이 생기기 어렵고, 가공 시에는 코팅층에 크랙이 생기기 어렵고, 또한 접착성과 박리성을 갖는 특징이 있다.

그리고, 사용 시에는 흠집 발생이나 박리에 의한 화상 표시부의 시인성을 바림직하게 유지할 수 있을 뿐 아니라, 수리나 재활용 시에는 부품의 분리가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 코팅층은 내긁힘성과 대전 방지성과 5H 이상의 초고경도 특성을 가지면서 그 재질이 유연성이 확보되어 광학 특성에 불리한 영향을 미치는 일을 피할 수 있는 특징이 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

1 : 액정보호필름
10 : 기재필름
20 : 코팅층
30 :무기산화물
40 : 바인더
50 : PET 필름
51 : 실리콘 점착제
52 :코팅층
53 :실리콘 점착제
54 :프러텍티브 필름

Claims (7)

1. 올리고머(Oligomers)와 모노머(monomer)의 유기합성물질에 산화알루미늄과 이산화규소, 규산무수물, 티타니아, 산화지르코늄의 무기산화물(30)과 나노충진제, 광촉매의 첨가제를 투입하여 하나의 바인더(40)를 준비하는 단계 ;
   상기 바인더(40)를 기재필름(10) 표면에 도포하는 단계 및
   상기 바인더가 도포된 기재필름(10)에 400~600mj/㎠ 광량의 UV를 조사하여 코팅층(20)을 형성하는 단계를 포함하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 바인더는 무기산화물과 유기합성물질을 각각 20:80, 30:70, 50:50, 80:20 중량% 비율 중 어느 하나를 선택한 중량비로 혼합한 다음 나노충진제, 광촉매의 첨가물이 투입되어 제조되는 것을 특징으로 하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 모노머는 히드록시기 함유 다관능(메타) 아크릴레이트 및 불소 변성 다관능(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 기재필름(10)은 PET 필름(25~75㎛)(50) 상에 실리콘 접착제(18~30㎛)(51), 유-무기 하이브리드 코팅층(5~8㎛)(52), 실리콘접착제(3~10㎛)(53), 프러텍티브(25~75㎛)(54)를 단계적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유기합성물질은 2관능형 Urethane Acrylate 올리고머, 다관능형 TMPTA와 DPHA를 4:3:3 wt% 비율로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 기재필름(10) 표면에 코팅되는 유기합섬물질과 무기산화물의 복합 바인더의 코팅층(20)은 자외선 경화와 열풍건조(120℃/3분)처리함으로써 약 5~8㎛두께의 투명한 유연성을 지닌 5H 고경도의 내마모성 유,무기 하이브리드 코팅막이 형성되는 특징으로 하는 나노 세라믹물질이 분산된 코팅액이 도포된 내마모성 액정보호필름 제조방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 방법에 의해서 제조되는 액정보호필름.

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