耐摩耗性および指紋除去性に優れたコーティング組成物およびコーティングフィルム

专利摘要:
本発明は、ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むコーティング組成物およびコーティングフィルムを提供する。本発明に係るコーティングフィルムは、耐摩耗性に優れるだけでなく、指紋除去性および耐落書き性をはじめとする耐汚染性に優れる。なし
公开号:JP2011505452A
申请号:JP2010535884
申请日:2008-11-28
公开日:2011-02-24
发明作者:カン、ジュン−ク；キム、ジュ−ヨン；キム、スン−ス；ジュン、スン−ファ；チャン、ヨン−レ；ホン、キュン−キ；ホン、ヨン−ジュン；ユ、ヨン−サン
申请人:エルジー・ケム・リミテッド；
IPC主号:C09D4-00

专利说明:

[0001] 本発明は、コーティング組成物およびコーティングフィルムに関する。具体的には、本発明は、ＴＶ、ノートパソコン、携帯電話などのディスプレイに適用することができ、耐摩耗性に優れるだけでなく、指紋や落書きなどのオイル成分の汚染の除去が容易なコーティング組成物およびコーティングフィルムに関する。]
[0002] 本出願は２００７年１１月２９日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第２００７−０１２２６４０号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。]
背景技術

[0003] 各種ディスプレイの場合、指紋によって容易にイメージが歪んだり外観品質が落ちたりする問題がある。また、従来の一般の表面処理剤を使う場合、指紋のような汚染が容易に除去されずにむしろ広がる特性があるため、その深刻性は益々大きくなる。]
[0004] 従来、耐摩耗性と耐汚染性を付与する表面処理の実現方法として次のようなものが提案された。]
[0005] 第１方法は、耐摩耗コーティング液に疏水性フッ素系やシリコン系界面活性剤を導入する方法であり、コーティングおよび硬化後疏水性界面活性剤がフィルム表面に位置してフィルムに耐汚染性を付与する方法である。この場合、疏水性界面活性剤がコーティング層のバインダーと結合をしていないため、布で数百回表面をラビングした後に耐汚染特性を測定してみれば、その特性が急激に低下する短所を有している。また、耐汚染特性が満足するほどのレベルを確保するためには過量の界面活性剤を添加しなければならず、この場合、耐摩耗性が低下する短所がある。]
[0006] 第２方法は、２回コーティング方式により耐摩耗コーティング層上に耐汚染性を付与するコーティング層を別途に形成するものである。日本国特開平０７−１６９４０号（特許文献１）には、シリカが主成分である低反射層上にペルフルオロ基を有するアクリレートとシリカの共重合体を別途にコーティングする方法が記載されている。この方法は、フィルム表面のラビング時にも耐汚染特性が持続する効果はあるが、そのためには耐摩耗コーティング層に耐汚染層の物質と反応できる結合基があるべきであるという制約があり、２回コーティング方式で生産されることによって製造費用が上昇する問題がある。また、指紋などのオイル成分などが持続的につく場合、オイルが膜に侵入して膜特性が急激に低下する問題を改善することができない。]
先行技術

[0007] 特開平０７−１６９４０号公報]
発明が解決しようとする課題

[0008] 前述した従来技術の問題点を解決するために、本発明は、１回コーティング方式によって耐摩耗性と耐汚染性を同時に付与することができ、フィルムのラビング時にも耐摩耗性および耐汚染性の特性が持続され、指紋跡のようなオイル成分による汚染を減少させつつ容易に除去できるコーティング組成物およびコーティングフィルムを提供することを目的とする。]
課題を解決するための手段

[0009] 前記目的を達成するために、本発明は、ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むコーティング組成物を提供する。]
[0010] また、本発明は、ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むコーティングフィルムを提供する。]
[0011] また、本発明は、ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むコーティング組成物を基材上にコーティングするステップ、およびコーティングされたコーティング組成物を乾燥および光硬化するステップを含むコーティングフィルムの製造方法を提供する。]
[0012] また、本発明は、前記コーティングフィルムを備えたディスプレイ装置を提供する。]
発明の効果

[0013] 本発明に係るコーティング組成物を用いてフィルムを形成する場合、１回コーティング方式によって耐摩耗性と耐汚染性を同時に付与することができ、フィルムのラビング時にも耐摩耗性および耐汚染性の特性が持続され、指紋跡のようなオイル成分による汚染を減少させつつ容易に除去することができる。]
[0014] 本発明に係るコーティング組成物は、ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むことを特徴とする。]
[0015] 前記ＵＶ硬化型官能基含有バインダーはコーティングフィルムに耐摩耗性を付与できる主要成分であり、前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は指紋跡などのオイル成分による汚染を減少および除去するのに有用な成分である。また、前記ナノ微粒子は本発明に係るコーティング組成物の他の成分と共に混合された状態でフィルムに耐落書き性を付与することができる。]
[0016] 本発明において、前記ＵＶ硬化型官能基を有するバインダーとしては、多官能性または単官能性のモノマーまたはオリゴマーが含まれる。前記バインダーは、耐摩耗性向上のために架橋密度が高くなければならないが、コーティングフィルムの硬化収縮に応じたクラックや付着不良などの問題を伴うので適切な調節が必要である。]
[0017] 前記バインダーに含まれ得る官能基の種類としては、ＵＶ硬化型であれば特に限定されず、具体的には、アクリレート類、メタクリレート類、ビニル類などを用いることができる。]
[0018] 前記アクリレート類としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチレンプロピルトリアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、エチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレートなどを用いることができる。]
[0019] アクリレートオリゴマーとしてはウレタン変性アクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、エーテルアクリレートオリゴマーなどが好適であり、アクリレート官能基は２〜６個が好適である。この時、オリゴマーの分子量は１，０００〜１０，０００程度が好適である。]
[0020] また、前記メタクリレート類としてはトリメチルロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサエチルメタクリレート、ブチルメタクリレートなどが挙げられ、メタクリレート系オリゴマーを用いることができる。]
[0021] 前記ビニル類としてはジビニルベンゼン、スチレン、パラメチルスチレンなどが挙げられる。]
[0022] 本発明において、前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、指紋跡などのオイル成分による汚染を減少および除去するためにフッ素を含むべきであり、これと共にＵＶ硬化型官能基を有するものであれば特に限定されない。]
[0023] 具体的には、ペルフルオロ基を含むアクリレート、メタクリレート、ビニル類などを用いることができる。この時、前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物はＵＶ硬化型官能基１〜６個を有することが好ましい。具体的には、前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は下記化学式１〜９で示される化合物からなる群から選択することができるが、本発明の範囲はこれらだけに限定されず、ＵＶ硬化型官能基を有しつつフッ素基を含む物質であれば適用することができる。]
[0024] ]
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[0033] 前記化学式１〜９において、ＸおよびＹは各々独立にＦまたはＣＦ3であり、ＺはＨまたはＣＨ3であり、ａ、ｊおよびｍは各々１〜１６の整数であり、ｃ、ｋおよびｎは各々０〜５の整数であり、ｂ、ｄ、ｅ、ｆおよびｇは各々０〜２００の整数であり、ｈおよびｉは各々０〜１６の整数であり、ＰＦＰＥは下記構造を有する。]
[0034] ]
[0035] 前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物の含有量は、前記ＵＶ硬化型官能基含有バインダー１００重量部当たり０．５〜２０重量部が好適である。]
[0036] 本発明において、前記ナノ微粒子は光学的に透明であることが好ましく、光学的透明性を保障するために平均粒径が０．５〜５０ｎｍであることが好ましく、５〜３０ｎｍであることがより好ましい。粒径が大きすぎれば光学的に不透明なコーティング膜が得られ、小さすぎれば耐落書き性が低下する問題がある。ナノ微粒子の種類としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、フッ化マグネシウムなどの物質を用いることができる。また、バインダーとの相溶性および粒子の分散性を向上させるためにナノ微粒子を表面処理することができる。表面処理にはシランカップリング剤、エポキシ化合物、水酸基含有化合物、イソシアネート化合物およびその他の分散剤などが用いられる。]
[0037] 前記ナノ微粒子の含有量は、前記ＵＶ硬化型官能基含有バインダー１００重量部当たり０．５〜５０重量部が好適である。]
[0038] 前記光開始剤は、紫外線によって分解可能な開始剤であれば特に限定されない。具体的な例としては、α−ヒドロキシケトン類のイルガキュア１２７、イルガキュア１８４、ダロキュア１１７３、イルガキュア２９５９、α−アミノケトン類のイルガキュア３６９、イルガキュア３７９、イルガキュア９０７、イルガキュア１３００、ベンジルジメチルケタールのイルガキュア６５１、モノアシルホスフィンのダロキュアＴＰＯなどを用いることができる。光開始剤の含有量は、前記ＵＶ硬化型官能基含有バインダー１００重量部当たり１〜２０重量部が好ましい。]
[0039] 本発明に係るコーティング組成物は、前述した成分の他にコーティング性のために溶剤をさらに含むことができる。溶剤の種類や含有量は特に限定されない。アルコール、アルカン、エーテル、シクロアルカンや、この他に、芳香族有機溶剤などを用いることができ、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、ジアセトンアルコール、２−エトキシエタノール、２−メトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、アセチルアセトン、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルアセテート、エチルアセテート、ブチルアセテート、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランなどを適用することができるが、本発明の範囲がこれらの例だけに限定されるものではない。]
[0040] 本発明に係るコーティング組成物は基材上にコーティングすることができる。前記基材としては特に限定されないが、プラスチックフィルムを用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、ポリエステル、トリアセチルセルロース、オレフィン共重合体およびポリメチルメタクリレートからなる群から選択された材料を含むフィルムをその例として挙げられる。]
[0041] 前記コーティング組成物は通常的に知られたコーティング方法により基材上にコーティングされ、その種類としては２ロールリバースコーティング、３ロールリバースコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ダイコーティング、カーテンコーティング、バーコーティング、ディップコーティングおよびフローコーティングなどが挙げられる。]
[0042] 前記方法によってコーティングされたフィルムは、乾燥後、紫外線照射量０．０５〜２Ｊ／ｃｍ2で硬化させることが好ましく、特に窒素雰囲気下で硬化する場合、表面硬化度が上昇して指紋除去性が向上される。]
[0043] 前記コーティング組成物のコーティング厚さは０．５〜３００μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。コーティング厚さが厚いほど耐摩耗性は向上するが、硬化収縮に応じてフィルムが巻かれる現象やクラックなどが発生し得る。]
[0044] 前述したコーティング組成物によって形成したコーティングフィルムは、耐摩耗性に優れるだけでなく、指紋除去性および耐落書き性などのような耐汚染性に優れる。本発明に係るコーティングフィルムの厚さは０．５〜３００μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。]
[0045] 本発明に係るコーティングフィルムは、耐摩耗性と耐汚染性が同時に要求される用途であれば制限されることなく適用することができ、例えば、ディスプレイ装置に適用することができる。前記コーティングフィルムは、ディスプレイ装置などの対象装置の部品に直接コーティングして形成することができ、基材上に形成した後に基材と共に対象装置に適用することもできる。本発明に係るコーティングフィルムは液晶ディスプレイ、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイおよび携帯電話ウィンドウなどに適用することができるが、本発明の範囲がこれらの例だけに限定されるものではない。]
[0046] 以下、本発明の理解を助けるために実施例を下記に記述するが、本発明の範囲が下記実施例の記載によって限定されるものではない。]
[0047] 本実施例においては、後述するように、コーティング組成物およびコーティングフィルムを製造した後、耐摩耗性、指紋除去性および耐落書き性の物性を下記のように評価した。]
[0048] コーティングフィルムの耐摩耗性は鉛筆硬度で５００ｇ荷重において評価した。]
[0049] コーティングフィルムの指紋除去性は次のように評価した。人工指紋液を製造し、ゴム印に指紋液をつけた。次に、前記ゴム印をコーティングフィルムの表面に押し、１０分間乾燥させた。次に、ガーゼタオルで前記コーティングフィルムから指紋を取り除き、残った程度を肉眼で評価した。この時、用いた人工指紋液はＪＩＳ Ｋ ２２４６によって準備した。]
[0050] コーティングフィルムの耐落書き性は、油性ペンで５ｃｍ程度の線を２つひいた後、極細糸無塵布でふき、肉眼でペン跡が残っているかとうかを確認した。これをペン跡が残る時まで繰り返し、その回数を記録した。]
[0051] ［実施例１］
ＵＶ硬化型官能基含有バインダー樹脂としてウレタン系アクリレートであるＥＢ１２９０（Ｃｙｔｅｃ社製）１００ｇと、ペルフルオロ基含有アクリレートとして化学式１の構造を有する物質（ＸおよびＹは各々Ｆであり、ＺはＣＨ3であり、ａ、ｅおよびｉは各々２であり、ｂ、ｃ、ｄ、ｆおよびｇは各々１であり、ｈは３である）５ｇ、光開始剤イルガキュア１８４ ５ｇ、表面がメタクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理された平均粒径２０ｎｍのシリカ粒子１０ｇ、メチルエチルケトン１００ｇおよびブチルアセテート１００ｇを配合した後、十分に混合されるようにコーティング組成物を攪拌器で１時間程度攪拌した。前記方法により製造されたコーティング組成物をトリアセチルセルロースフィルム上に硬化厚さ１０μｍになるように２ロールリバースコーティングを行った。コーティングされたフィルムを６０℃オーブンで２分間乾燥した後、中圧水銀ランプでＵＶエネルギが１Ｊ／ｃｍ2になるように照射し、指紋除去性を有する耐摩耗コーティングフィルムを製造した。]
[0052] ［実施例２］
ペルフルオロ基含有アクリレートとして化学式１の構造を有する物質の代わりに、化学式２の構造を有する物質（ＸはＦであり、ＺはＣＨ3であり、ｊは４であり、ｋおよびｎは各々２であり、ｍは３である）５ｇを用いたことを除いては、実施例１と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0053] ［実施例３］
ペルフルオロ基含有アクリレートとして化学式１の構造を有する物質の代わりに、化学式３の構造を有するＯｐｔｏｏｌ ＤＡＣ（ＤＡＩＫＩＮ社製）５ｇを用いたことを除いては、実施例１と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0054] ［実施例４］
ペルフルオロ基含有アクリレートとして化学式１の構造を有する物質の代わりに、化学式４の構造を有する物質（化学式４のＺはＣＨ3であり、ＰＦＰＥのＸおよびＹは各々Ｆであり、ａ、ｅおよびｉは各々２であり、ｂ、ｃ、ｄ、ｆおよびｇは各々１であり、ｈは３である）５ｇを用いたことを除いては、実施例１と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0055] ［実施例５］
ペルフルオロ基含有アクリレートとして化学式１の構造を有する物質の代わりに、化学式９の構造を有する物質（化学式９のＺはＣＨ3であり、ＰＦＰＥのＸおよびＹは各々Ｆであり、ａ、ｅおよびｉは各々２であり、ｂ、ｃ、ｄ、ｆおよびｇは各々１であり、ｈは３である）５ｇを用いたことを除いては、実施例１と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0056] ［実施例６］
ナノ微粒子として表面処理された平均粒径２０ｎｍのシリカ粒子の代わりに平均粒径１４ｎｍのシリカ粒子１０ｇを用い、溶剤としてブチルアセテートの代わりにメタノール１００ｇを用いたことを除いては、実施例３と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0057] ［実施例７］
ナノ微粒子として表面処理された平均粒径２０ｎｍのシリカ粒子の代わりに、平均粒径１０ｎｍのフッ化マグネシウム粒子を用いたことを除いては、実施例３と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0058] ［比較例１］
ペルフルオロ基含有アクリレートを用いないことを除いては、実施例３と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0059] ［比較例２］
表面処理されたシリカ粒子を用いないことを除いては、実施例３と同じ方法によってコーティングフィルムを製造した。]
[0060] 前述した方法により製造されたコーティングフィルムの鉛筆硬度、指紋除去性、耐落書き性を評価した。評価結果を下記表１に示す。]
実施例

[0061] ]

权利要求:

請求項1
ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むコーティング組成物。
請求項2
前記ＵＶ硬化型官能基含有バインダー１００重量部を基準に、前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物の含有量は０．５〜２０重量部であり、前記ナノ微粒子の含有量は０．５〜５０重量部であり、前記光開始剤の含有量は１〜２０重量部である、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項3
前記ＵＶ硬化型官能基含有バインダーは、アクリレート類、メタクリレート類またはビニル類の多官能性または単官能性のモノマーまたはオリゴマーを含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項4
前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、ペルフルオロ基を含むアクリレート、メタクリレートおよびビニル類からなる群から選択された化合物を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項5
前記フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、下記化学式１〜９で示される化合物からなる群から選択された化合物を含む、請求項１に記載のコーティング組成物：前記化学式１〜９において、ＸおよびＹは各々独立にＦまたはＣＦ3であり、ＺはＨまたはＣＨ3であり、ａ、ｊおよびｍは各々１〜１６の整数であり、ｃ、ｋおよびｎは各々０〜５の整数であり、ｂ、ｄ、ｅ、ｆおよびｇは各々０〜２００の整数であり、ｈおよびｉは各々０〜１６の整数であり、ＰＦＰＥは下記構造を有する。
請求項6
前記ナノ微粒子は、平均粒径が０．５〜５０ｎｍである、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項7
前記ナノ微粒子は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアおよびフッ化マグネシウムからなる群から選択される、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項8
前記ナノ微粒子は、シランカップリング剤、エポキシ化合物、水酸基含有化合物およびイソシアネート化合物からなる群から選択された物質を用いることにより表面処理される、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項9
溶剤をさらに含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
請求項10
請求項１〜９のうちのいずれか一項によるコーティング組成物を用いて形成された、ＵＶ硬化型官能基含有バインダー、フッ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤およびナノ微粒子を含むコーティングフィルム。
請求項11
フィルムの厚さが０．５〜３００μｍである、請求項１０に記載のコーティングフィルム。
請求項12
前記コーティングフィルムの一面に基材が備えられる、請求項１０に記載のコーティングフィルム。
請求項13
請求項１〜９のうちのいずれか一項によるコーティング組成物を基材上にコーティングするステップ、およびコーティングされたコーティング組成物を乾燥および光硬化するステップを含むコーティングフィルムの製造方法。
請求項14
前記基材は、ポリエステル、トリアセチルセルロース、オレフィン共重合体およびポリメチルメタクリレートからなる群から選択された材料から形成される、請求項１３に記載のコーティングフィルムの製造方法。
請求項15
前記コーティング時の厚さは０．５〜３００μｍである、請求項１３に記載のコーティングフィルムの製造方法。
請求項16
前記光硬化は、紫外線照射量０．０５〜２Ｊ／ｃｍ2を用いて行う、請求項１３に記載のコーティングフィルムの製造方法。
請求項17
請求項１０によるコーティングフィルムを含むディスプレイ装置。
請求項18
前記ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイおよび携帯電話ウィンドウからなる群から選択される、請求項１７に記載のディスプレイ装置。