KR100329906B1 - 태양광선 제어필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차나 건물, 전시장 등의 유리에 부착하여 태양광선을 제어하고 사고시 유리창 파괴로 인한 제 2의 사고를 방지할 수 있는 태양광선 제어필름에 관한 것으로서, 이는 김서림방지기능을 갖는 표면보호층, 플라스틱필름 지지체, 홀로그램인각층, 금속증착층, 착색감압접착층, 플라스틱필름 지지체, 감압접착층 및 이형필름이 순차적으로 적층되어 이루어지는 바, 플라스틱필름 지지체 사이에 염료를 함유하는 감압접착층을 둠에 따라 염료의 탈리를 방지할 수 있으면서 기지재료와 접착되는 감압접착층에 염료를 첨가하지 않으므로 홀로그램 효과를 보다 우수하게 재현할 수 있는 태양광선 제어필름에 관한 것이다.

Description

태양광선 제어필름 및 그 제조방법{Solar Control Film and manufacturing method thereof}
본 발명은 자동차나 건물, 전시장 등의 유리에 부착하여 태양광선을 제거하고 사고시 유리창 파괴로 인한 제2의 사고를 방지하는 태양광선 제어필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 김(fog)이 서리지 않도록 김서림 방지층이 도포되어 있고 수려한 미관을 위한 홀로그램을 전면 또는 부분적으로 적용한 태양광선 제어필름에 관한 것이다.
최근 냉난방 효율의 증대를 통한 에너지 절약과 지진과 같은 천재지변, 교통사고시 자동차 유리의 비산방지, 건물내부의 가구 및 장식물의 퇴색방지, 개인의 사생활보호, 미려한 외관 등등의 이유로 태양광선 제어필름이 다양하게 이용되고 있다.
그러나, 종래의 태양광선 제어필름은 감압점착층에 색상을 부여하는 용제형 염료를 넣어 플라스틱 지지체상에 코팅하거나 금속증착층을 두는 경우 플라스틱 지지체 상에 금속증착층을 두고 그 위에 감압접착층을 두어 하나의 색상이 평이하게 나타나는 태양광선 제어필름이었다.
그리고, 표면보호층이 단순한 보호층으로서의 기능만을 가지고 있었기 때문에 그 기능의 유용성이 떨어지고 또한 우천시 자동차내 또는 건물내에 김이 서려 자동차의 운행을 방해하거나 건물의 내부에서 외부로의 시야를 방해하는 문제점이 있었다.
이의 개략적인 구조는 도 1에 나타낸 바와 같다.
이에, 본 발명자들은 꾸준한 연구와 실험으로 종래 태양광선 조절필름에 있어서 색상의 평이성과 표면보호층의 단순한 기능 문제점을 해결하기 위해 부단히 연구노력한 결과, 착색층에 홀로그램인각층을 갖고 금속증착층의 부위와 증착두께를 조절함으로써 다양한 패턴과 색상 및 들어오는 광선의 방향에 따라 다양하고 아름다움 외관을 가지며 또한 표면보호층에는 김서림방지 기능을 추가하여 새로운 형태의 태양광선 제어필름을 제조하였다.
또한, 홀로그램 패턴을 보다 우수하게 재현할 수 있도록 기지재료와 접착되는 접착층에 염료를 첨가하지 않고 플라스틱필름 지지체를 추가로 한 층 더 두고 사이에 염료를 첨가한 접착층을 두도록 하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존의 평이한 단색의 태양광선 제어필름과는 차별화되는 수려한 외관을 나타낼 수 있는 홀로그램 패턴을 가지며 표면보호층에는 김서림방지기능을 가지는 태양광선 제어필름을 제공하는 데 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광선 제어필름은 김서림방지기능을 갖는 표면보호층, 플라스틱필름 지지체, 착색감압접착층, 금속증착층, 홀로그램인각층, 플라스틱필름 지지체, 감압접착층 및 이형필름이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 것을 그 특징으로 한다.
도 1 은 일반적인 태양광선 제어필름의 구조를 나타낸 단면도이고
도 2 는 본 발명에 따라 제조된 태양광선 제어필름의 구조를 나타낸 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
1 - 표면보호층 11 : 김서림방지 포면보호층
2, 12: 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름
3, 13 : 감압접착층 13' : 착색감압접착층
4, 14 : 금속증착층 15 : 홀로그램인각층
6, 16 : 이형필름
본 발명에 따른 태양광선 제어필름의 개략적인 단면은 도 2에 나타낸 바와 같다.
각 층을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
(1)김서림방지 기능을 갖는 표면보호층
본 발명에서는 또한 표면보호층(11)에 김서림 방지제를 함유시켜 표면보호층에 김서림 방지 기능을 표면보호층에 부가한다.
표면보호층에 적용된 김서림방지제로는 일반적으로 사용되는 계면활성제로써 비이온성계면활성제 또는 양이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
김서림방지제를 표면보호처리용 약제와 혼합하여 사용하며, 이때 김서림방지제의 양은 표면보호처리용약제에 대하여 5 내지 80중량부, 바람직하게는 10 내지 70중량부가 적당하다. 만일, 김서림방지제의 함량이 10중량부 미만이면 김서림방지효과가 나타나지 않으며 70중량부를 초과하는 경우 표면강도가 낮아져 표면보호기능을 할 수가 없다.
표면보호층은 지지체 필름의 내마모성을 부여한 것으로 도포두께가 0.1 내지 5㎛의 단단한 피막을 형성하고 있다. 김서림방지능을 부여하기위한 표면보호층 조성은 광경화성 올리고머, 광개시제, 희석제 등으로 구성되고 지지체 필름에 도포 및 예비건조한 다음 자외선으로 광경화시킴으로써 내마모성이 우수한 단단한 피막을 얻을 수 있다. 여기서, 광경화성 올리고머로서는 우레탄아크릴레이트, 우레탄메타크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에폭시노볼락아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리부타디엔디아크릴레이트, 폴리에스테르우레탄아크릴레이트 등이 적합하고, 광개시제로서는 벤질디메틸케탈, 벤조인부틸에테르, 트리메틸벤조페논, 알파히드록시케톤, 에틸4-(디메틸아미노)벤조에이트, 벤조페논, 히드록실알킬아세토페논 등이 적합하다.
본 발명의 효과를 극대화하기 위해서는 박막의 연속상의 피막을 형성시키는 것이 중요하다.
(2)플라스틱필름 지지체
한편, 본 발명의 플라스틱 필름 지지체(12)로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 2축연신 필름으로 두께는 10 내지 100㎛인 투명 혹은 염색필름이 적합하다.
이와같은 플라스틱필름 지지체에 상기 표면보호층 조성물을 도포한 다음 홀로그램인각수지 코팅조성물을 도포하고 인각하여 홀로그램인각층(15)을 얻는다. 그 다음 여기에 알루미늄을 증착시켜 금속증착층(14)을 형성한다. 그리고 나서, 염료를 함유한 착색감압접착층 조성물을 도포 및 건조하여 착색감압접착층(13')을 형성한다.
그 다음 본 발명에서는 2차적인 플라스틱필름 지지체층(12)을 형성시키고, 동일한 방법으로 감압접착층(13)을 형성시킨 다음, 이형필름(16)을 도포하여 태양광선 제어필름을 제조한다.
(3)감압접착층 및 착색감압접착층
본 발명의 감압접착층(13) 조성물은 아크릴수지, 경화제, 자외선흡수제, 염료, 끈적거림조절제, 용제로 구성된다. 본 발명의 아크릴수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타클릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등이 적합하다. 또한 본 발명의 효과를 극대화시키기 위해서는 감압접착층의 내수성이 우수해야 하는 바 경화제 사용을 추전하다. 본 발명에서 추천하는 경화제로서는 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 폴리이소시아네이트, 폴리아지리딘, 지르코늄복합체, 에폭시, 산화아연, 산화마그네슘 등이 있다.
감압접착층 조성에 있어서 자외선 흡수제는 태양광선중의 300nm 내지 400nm 파장영역의 자외선을 차단함으로써 퇴색을 방지할 수 있다. 자외선 흡수제로서는 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-2'-카르복시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-설포벤조페논트리히드레이트, 2-히드록시-4-노말옥토시벤조페논, 2-히드록시-5-t-옥틸페닐벤조트리아졸 등이 있고, 상업화된 것으로는 CYANAMID사의 CYASORB UV9, UV24, UV207, UV284, UV531, UV2300, UV5411 CIBA-GEIGY사의 CHIMASSORB 81, 90, TINUVINP, 328, 900, 292, 622, 765, 770, 144 등이 있다.
또한 본 발명의 감압접착층의 조성물 구성비는 아크릴 수지 100중량부, 경화제 5중량부, 자외선 흡수제 1중량부 및 용제로 구성되며 2차적으로 적층되는 플라스틱필름 지지체 상에 도포하여 완성한다.
한편, 감압접착층 조성에 원하는 염료를 첨가하여 착색감압접착층(13')을 조성할 수 있는 바, 착색감압층의 조성물 구성비는 아크릴 수지 100중량부, 경화제 5중량부, 자외선 흡수제 1중량부, 염료 적량 및 용제로 구성되며 1차적으로 적층된 플라스틱지지체 필름상에 도포, 건조하여 완성한다.
(4)홀로그램인각층
일반적으로 홀로그램패턴을 인각하는 방법은 플라스틱 지지체에 직접 인각하는 방법과 그 플라스틱 필름 지지체에 인각가능한 수지층을 설계하여 코팅한 후 그 수지층에 인각하는 방법이 있다.
일반적으로 태양광선 제어필름에 적용되는 플라스틱 필름 지지체로는 캐스티드 폴리프로필렌(Casted polypropylene, CPP)이 사용되고 있는 바, 이것은 그 필름의 부드러운 성질을 이용하여 필름자체에 홀로그램 패턴을 인각하는 것이다.
그러나 그 부드러운 성질과 기본 폴리프로필렌 재료의 성질로 인해 표면보호층을 코팅할 수 없다.
본 발명에서는 치수안정성이 우수하고 투명하여 코팅성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하여 이를 해결하고자 하였다.
그러나 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 그 성질이 단단하여 자체로는 인각되지 않기때문에 그 필름위에 투명한 수지코팅층을 두어 그 수지코팅층에 인각하여 홀로그램 패턴을 얻었다. 이를 홀로그램인각층(15)이라 한다.
본 발명에서 홀로그램인각층의 수지층은 피막형성능이 우수하고 내열성을 가지는 니트로셀룰로오스 수지와 부드러운 성질과 경화될 수 있는 성질을 가지는 아크릴수지를 사용하며 홀로그램 패턴을 반영구적으로 가질 수 있는 코팅층을 얻을 수 있다.
본 발명의 홀로그램 패턴을 위한 홀로그램인각층의 수지층은 홀로그램 인각시 쉽게 인각되면서 인각 후에는 그 패턴을 반영구적으로 유지할 수 있는 수지코팅층을 말한다.
홀로그램 패턴을 위한 홀로그램인각층의 수지층은 아크릴 수지, 니트로셀룰로오스 수지로 이루어지는 바, 점도 1/4초에서 1/20초인 것이 적당하다. 그리고, 사용할 수 있는 경화제로는 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 폴리이소시아네이트, 변성폴리이소시아네이트, 폴리아지리딘, 지르코늄 복합체, 에폭시, 산화아연, 산화마그네슘 등이 있으며, 이중 폴리이소시아네이트 경화제가 적당하다. 경화제의 적용없이 아크릴 수지와 니트로셀룰로오스 수지를 적용할 때는 홀로그램 패턴의 인각시 발생하는 열에 의해 인각이 불량할 뿐만 아니라 증착시 발생하는 열에 의해서도 홀로그램 인각 패턴의 불량이 일어날 수 있다.
이를 위해서 홀로그램인각층의 수지층은 니트로셀룰로오스, 아크릴 수지, 폴리이소시아네이트의 3가지 수지로 구성되어져 있어야 한다.
니트로셀룰로오즈/아크릴수지의 비는 1/0.2∼5 중량비인 것이 바람직하며, 만일 구성비가 1/0.2 미만인 경우에는 피막이 강하여 홀로그램 인각이 어려울 뿐만 아니라 인각시 막의 파괴가 일어날 수 있다. 그리고, 중량비가 1/5 초과면 피막이 너무 부드러워 인각은 잘되나 그후 막이 너무 부드러워 인각의 패턴이 뭉그러질 수 있다.
경화제의 양은 니트로셀룰로오스/경화제의 비가 1/0.5∼5 중량비인 것이 적당한 바, 만일 경화제의 사용량이 0.5 미만이면 경화가 충분히 되지 못하여 도막이 필름에 대한 접착력이 약하게 되고 이로인해 쉽게 필름에서 떨어져 나갈 수 있다. 반면, 1/5 초과면 과도한 경화로 인해 도막이 부스러지기 쉽다.
그리고, 도막의 특성을 나타내기 위해서는 코팅두께가 중요한 바, 0.2∼10㎛, 바람직하게는 0.5∼5㎛가 적당하다. 코팅두께 0.5㎛ 미만에서는 충분한 인각이 이루어지지 않으며 따라서 인각패턴이 선명하지 못하다. 반면, 5㎛보다 두꺼우면 인각 후 도막이 수축을 일으켜 필름에서 스스로 박리되어 부스러지기 쉬워진다. 효과를 극대화하기 위해서는 연속상의 피막을 형성시키는 것이 중요하다.
(5) 금속증착층
금속증착층(14)은 증착부위와 그 금속증착층의 두께를 조절함으로써 금속증착층이 필름의 전면 또는 일부분에 증착되어 다양한 무늬와 패턴을 갖는 홀로그램 태양광선 제어필름을 얻을 수 있다.
또한 금속증착은 전면 홀로그램과 부분 홀로그램 효과를 나타낼 수 있도록 수행한다.
전면의 경우 금속증착층의 두께는 20∼180Å 되도록 하고, 일부분에 일정한 폭으로 부분적인 홀로그램 효과를 나타내는 경우에서는 금속증착층의 두께를 130∼ 500Å으로 증착한다.
일부분에 증착하는 경우 플라스틱 지지체 필름 전폭에 대해 70% 이하로 증착되는 것이 수련한 미관을 얻을 수 있어 바람직하다.
금속증착층은 금속의 반사특성을 이용한 것으로 순도 99.99%의 알루미늄을 2x10-5torr의 고진공 분위기에서 저항 가열법으로 증착시켜 가시광선 투과율을 적절히 조절하면서 열선을 반사시킬 수 있게 된다.
이와같이 표면보호층, 플라스틱필름 지지체, 홀로그램인각층, 금속증착층, 착색감압층, 플라스틱필름 지지체, 감압접착층 및 이형필름이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 본 발명의 태양광선 제어필름은 먼저, 표면보호층(11)을 플라스틱필름 지지체(12)상에 코팅한 후 그 반대면에 홀로그램인각층(15)을 두고 인각한 후 다시 홀로그램인각층(15) 상에 알루미늄을 진공증착하여 금속증착층(14)을 얻는다. 진공증착면 위에 염료를 함유하는 착색감압접착층(13')을 코팅한 후, 다시 제2의 플라스틱필름 지지체(12)를 합지한 후 투명 점착층 코팅과 이형 필름을 순차적으로 합지하여 감압접착층(13)과 이형필름(16)을 형성하는 방법을 통해 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명은 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼2
두께 25㎛의 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 일면에 다음 표 1과 같은 조성의 김서림방지기능 함유 표면보호 코팅조성물을 메이어 바로 도포하여 80℃ 열풍 오븐에서 10초간 건조한 후, 미국 Fusion사의 자외선 경화장치로 조사거리 5cm, 이송속도 5m/min로 처리한 다음, 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 홀로그램인각수지층을 도포하여 130℃에서 2분간 건조한 후 인각하고, 5×10-4torr의 고진공에서 순도 99.99% 알루미늄으로 다양한 두께로 홀로그램인각층이 도포된 필름면에 진공증착하였다. 그 후 염료가 함유된 착색감압접착층을 진공증착층면에 도포한 후2차적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름으로 합지하였다. 이 2차적으로 합지된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름면에 투명 감압접착층 도포와 이형필름을 합지하여 50℃×일간 숙성함으로써 본 발명의 태양광선 제어필름을 제조하였다.
구분 약제명 실시예
1 2
홀로그램인각수지코팅층 질화면(1/16)(1)아크릴수지(2)폴리이소시아네이트(2)SAVINYL BROWN(3)메틸에틸케톤톨루엔 1010100.14040 71410-4040
진공증착필름 코팅두께(㎛) 3 3
금속증착층 증착부위 전면 중앙
금속증착두께(Å) 350 500
표면보호층 우레탄아크렐레이트벤질디메틸케탈메틸에틸케톤에틸아세테이트 5041010
김서림방지제 30 35
감압접착층 아크릴삼원중합체(4)폴리이소시아네이트티누빈 292(5)메틸에틸케톤에틸아세테이트 100512030
(주)(1) 대상화학(니트로셀룰로오스 수지)(2) 애경화학(3) Clarient사 유용성 염료(4) 2-에틸헥실아크릴레이트/메틸메타크릴레이트/아크릴산 삼원중합체(5) CIBA-GEIGY사 자외선 흡수제*전폭에 대해 중앙부위 40%만 증착
상기 실시예 1 내지 2에 따라 제조된 태양광선 제어필름에 대하여 다음의 방법으로 평가하고, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
평가방법
<홀로그램 인각층의 홀로그램패턴의 정도〉
태양광선 제어필름 중 홀로그램인각 코팅층을 백열등 아래에서 육안으로 측정하여 다음과 같이 나타내었다.
◎ : 매우양호 ○ : 양호 △ : 약간 약함 × : 매우 약함
〈증착부위에 따른 홀로그램효과의 정도〉
1) 홀로그램 전면증착 : ◎매우 양호 : ○ 양호 : △ 약간 약함 : × 매우 약함
2) 홀로그램 부분증착 : ◎매우 양호 : ○ 양호 : △ 약간 약함 : × 매우 약함
〈접착력〉
유리판에 물을 균일하게 분사시킨 후 이형필름이 제거된 시료폭 1inch 길이 15cm의 태양광선 제어필름을 압착, 건조시켜 1일 방치한 후 인스트롱에서 인장속도 50mm/min, 조건으로 측정하였다.
〈가시광선 투과율〉
전광선 투과도 측정장치(일본전색(주) 모델명 NDH-100DP)로 이형필름을 박리한 다음 가시광선 투과율을 측정하였다.
〈자외선 차단율〉
자외선-가시광선 분광 광도계(SHIMADZU사 모델명 UV-260)로 이형필름을 박리한 다음 360NM에서의 차단율을 측정하였다.
〈필름 강직성〉
SS: 매우 강직, S : 조금 강직, M : 약간 부드러움 , MM : 부드러움
〈김서림방지기능 효과〉
◎ : 매우양호 ○ : 양호 △ : 약간 약함 × : 매우 약함
〈내마모성〉
스틸울(Steel wool) No. 000로 보호층 피막을 10회 문지른 후 이형필름을 박리하여 전광선 측정장치에서 시료의 Hazy를 측정하였다.
측정항목 실시예
1 2
홀로그램패턴 정도전면증착홀로그램부분증착홀로그램접착력(g/inch)가시광선 투과율(%)자외선 차단율(%)필름 강직성김서림방지능내마모성(%) ◎◎5002098M◎5.5 ◎◎5001098M◎5.7
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 태양광선 제어필름은 김서림방지능을 가지며 홀로그램의 효과로 외관이 미려하여 자동차나 건물, 전시장 등의 유리에 부착하여 태양광선을 제어하고 사고시 유리창 파괴로 인한 제 2의 사고를 방지할 수 있는데 유용하다.

Claims (8)

  1. 표면보호층, 플라스틱필름 지지체, 홀로그램인각층, 금속증착층, 착색감압접착층, 플라스틱필름 지지체, 감압접착층 및 이형필름이 순차적으로 적층되어 이루어진 태양광선 제어필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 금속증착층은 태양광선 제어필름의 전면 또는 일부분에 형성되는 것임을 특징으로 하는 태양광선 제어필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 표면보호층은 표면보호처리용 약제 100중량부와 김서림방지제 5∼80중량부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 태양광선 제어필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 홀로그램인각층은 니트로셀룰로오스수지, 아크릴수지 및 폴리이소시아네이트로 구성된 수지층을 갖는 것임을 특징으로 하는 태양광선 제어필름.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 홀로그램인각층은 0.5∼5㎛ 두께인 것임을 특징으로 하는 태양광선 제어필름.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 홀로그램인각층은 니트로셀룰로오스수지/아크릴수지=1/0.2-5 중량비, 니트로셀룰로오스수지/경화제=1/0.5-5 중량비로 조성된 것임을 특징으로 하는 태양광선 제어필름.
  7. 제 1 항에 있어서, 착색감압접착층은 염료를 함유하는 것임을 특징으로 하는 태양광선 제어필름.
  8. 표면보호층을 플라스틱필름 지지체상에 코팅한 후, 그 반대면에 홀로그램인각층을 두고 인각하여 홀로그램인각층을 형성하고, 다시 상기 홀로그램인각층 상에 알루미늄을 진공증착하여 금속증착층을 얻은 다음, 상기 금속증착층면 위에 염료를 함유하는 착색감압접착층을 코팅한 후, 다시 2차적으로 플라스틱필름 지지체를 합지한 후 투명 점착층 코팅과 이형 필름을 순차적으로 합지하여 감압접착층과 이형필름을 형성하여 태양광성 제어필름을 제조하는 방법.
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