KR100625232B1

KR100625232B1 - 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100625232B1
Application number: KR1020050033140A
Authority: KR
Inventors: 김문선; 이종호; 강전언; 배국진; 홍성철; 나선웅; 이화술
Original assignee: 주식회사 선경홀로그램
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-09-20

Abstract

본 발명은 터치판넬용 소재로 사용이 가능한 도전성이 양호한 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 안티몬주석 산화물의 구성에 있어서 주석/안티몬의 분자비가 3.0∼8.0이고 안티몬주석 산화물이 표면에 고정된 고투명 나노입자를 폴리에스테르 필름 표면에 그라비어 롤 도포방법으로 균일하게 도포한 도전성이 양호한 필름 및 그 제조방법에 관한 것이며, 주석/안티몬 분자비가 3.0∼8.0인 안티몬주석 산화물 용액을 나노입자의 표면에 고정시키고, 안티몬주석 산화물이 고정된 나노입자를 안티몬주석 산화물 용액에 넣어 만든 도포액을 롤 그라비어 방식으로 폴리에스테르 필름 표면에 500∼1,000Å의 두께로 균일하게 도포하여 필름 한면에 적어도 0.01∼0.10g/m²의 안티몬 주석 유효성분이 존재하게 한 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법을 특징으로 한다.

폴리에스테르필름, 터치판넬, 안티몬주석 산화물, 롤그라비어

Description

투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법{A polyester film used in touch panel having good quality of transparency and electric conduction}

도 1은 종래의 터치판넬을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 사용하는 그라비어 롤을 도시한 개략도.

도 3은 본 발명의 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름 제조방법의 단계를 나타낸 흐름도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

1 : 배면기판 2 : 전면기판

3 : 유리기판 4, 6 : 인듐주석 산화물막

5 : 폴리에스테르 필름 7 : 도트 스페이서

8, 9 : 은페이스트 10 : 절연체

11 : 접착제 20 : 폴리에스테르 필름

21 : 롤러 22 : 압동

23 : 판동 24 : 도포액

25 : 닥터 100 : 폴리에스테르필름 제조단계

110 : 안티몬주석산화물 합성단계 111 : 교반단계

112 : 열처리단계 120 : 도포액 형성단계

121 : 침적단계 122 : 열처리단계

123 : 나노입자 혼합단계 130 : 필름도포단계

본 발명은 터치판넬용 소재로 사용이 가능한 도전성이 양호한 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 안티몬주석 산화물의 구성에 있어서 주석/안티몬의 분자비가 3.0∼8.0이고 안티몬주석 산화물이 표면에 고정된 고투명 나노입자를 폴리에스테르 필름 표면에 그라비어 롤 도포방법으로 균일하게 도포한 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 전자제품의 사용이 급속히 확대되면서 가정, 산업현장, 사무실 등에서 도전성 필름의 용도가 증대하고 있으며 제품의 소형화, 박막화를 선호하는 추세에서 이러한 요구는 더욱 늘어날 전망이다. 고투명 도전성 필름은 2002년 일본시장의 경우 터치판넬(46.9%), EL 백라이트용(21.9%) 순으로 사용되고 있으며 이밖에 전자파 차폐용, 대전방지용, 태양전지, 자동차 창문덮개 용으로 사용되고 있다.

터치판넬은 도전체막 전극을 형성시킨 전면기판과 배면기판을 아주 작은 갭을 유지하면서 서로 대향하게 배치한 것으로서, 기판 면을 손가락 또는 펜으로 압력을 가하여 전면기판 및 배면기판의 압력위치에 대하여 도체막이 접촉해서 신호를 감지하는 스위치 기능을 이용하여 압력위치를 검지하는 것이다.

터치판넬은 복수개의 상부 전극이 형성된 상부 기판상에 펜이나 손가락과 같은 소정의 입력 수단을 이용하여 어느 한 지점에 접촉하게 되면, 상기 상부 전극과 도트 스페이서를 사이에 두고 적정 간격을 유지하고 있는 하부 기판상의 하부 전극이 어느 한 점에서 상호 접촉되어 통전이 되고, 그 위치의 저항치에 의하여 변화된 전압값을 읽어 들인 후 제어 장치에서 전위차의 변화에 따라 디지털 값을 변환해서 위치 좌표를 찾게 되는 장치이다.

터치판넬의 구조는 도 1과 같으며 현재 사용하는 전면기판은 인듐주석 산화물이 도포된 폴리에스테르 필름이 주로 사용되고 있다.

종래의 터치판넬은 배면기판(1)으로 사용되는 유리기판(3)을 구비하고, 상기 유리기판(3)상에 패턴화된 투명 도전막을 형성시키고 이 투명 도전막으로 인듐주석 산화물막(4)을 형성한다. 다음으로 인듐주석 산화물막(4)에 소정 높이를 가지는 도트 스페이서(7)를 형성하고, 배면 전극으로 사용되는 은페이스트(Ag paste)(8)를 인듐주석 산화물막(4)과 통전가능하게 인쇄한다.

또한, 상기 공정과는 별도로 배면기판(1)과 대응되는 전면기판(2)을 형성하고, 전면기판(2)은 폴리에스테르 필름(5)을 구비하여 하부면에 투명 도전막을 도포한다. 이때 투명도전막으로 인듐주석 산화물막(6)을 사용한다. 인듐주석 산화물막(6)의 하부면에는 전면전극으로 사용되는 은페이스트(9)를 인쇄한다.

전면 전극과 배면전극을 접착제(11)로 상호 접합하되, 상호 절연시키기 위하여 은페이스트(8)(9)의 주위에 절연체(10)를 형성한다.

여기서 전면기판(2)에 주로 사용하고 있는 도전성 필름은 인듐주석 산화물막이 도포된 폴리에스테르 필름을 사용하고 있으며 In₂O₃-SnO₂ 고농도 소결체를 이용한 스퍼터링 법에 의해 생산되고 있다. 스퍼터링 법은, 진공중에서 직류 또는 고주파 방전에 의해 발생한 불활성 가스 이온을 타깃 (도전성재료) 표면에 가속 충돌시키고, 이 타깃을 구성하는 원자를 표면으로부터 떨어져 나오게 하여, 이것을 지지체 표면에 침착시켜 투명 도전층을 형성하는 방법이다.

스퍼터링법은 큰 면적의 표면이라도 표면 전기저항이 낮은 도전층을 형성할 수 있다는 장점은 있으나 설비가격이 고가이고 현재 기술수준으로는 10 m/분 이상으로는 생산속도를 높일 수 없다는 문제점이 있어 투명전도막의 생산가격을 개선할 수 없는 원인이 되고 있다.

또 기재로 폴리에스테르 필름을 사용하기 때문에 생산공정의 고열에 의해 변형되기 쉽다. 고가의 인듐주석 산화물을 사용하여 도전막을 형성하기 때문에 원료가격의 비중이 높으며 인듐/주석 분자비를 낮추는 경우 원하는 수준의 도전성을 얻을 수 없다.

미국 특허 4,000,346과 5,607,731, 일본 특개평 05-342927에서는 유리판에 인듐주석 산화물 또는 유사한 특성을 가지고 있는 산화금속 입자를 200 내지 2000 nm의 두께로 유리판 위에 도포하여 도전막을 제조했다.

그러나 유리판을 기재로 사용하는 경우 투명성이 우수하고 제조공정이 용이하다는 장점은 있으며 작은 외부 충격에 의해 쉽게 균열이 생기고 경량화를 시키는 데 한계가 있다는 단점이 있다.

이러한 기술적인 한계를 개선하기 위해 미국 특허 5,834,549에서는 투명성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐염화 수지, 폴리카본네이트 필름 위에 유기화화물을 매개체로 그 위에 전도성 입자들을 2000 내지 4000 nm의 범위 내에서 고정시켜 사용했으며 일본 공개소 60-65036에서는 폴리에틸설폰(PES) 또는 폴리스틸렌(PS) 수지에 자외선 경화수지를 도포하고 그 위에 산화인듐을 주 성분으로 하는 막을 형성시켜 투명성과 전도성 필름을 제조했으며 일본 공개소 60-131238에서는 고분자 필름 층과 폴리우레탄 화합물 층, 그리고 인듐 산화물로 도포된 층으로 구성된 적층 필름을 제조했다.

그러나 이와 같은 고분자 소재를 기재로 사용하는 경우 수지 표면장력이 약하고 나노 입자를 고정시킬 수 있는 접착성이 불량하기 때문에 바인더 역할을 해 주는 유기물질들로 전처리를 해야 하는 어려움이 있으며 이러한 바인더의 사용은 필름의 투명성을 떨어뜨리는 결과를 가져올 우려가 있다.

이러한 투명성이 우수한 고분자 수지에 사용한 도전성 인듐계 입자들은 일본 특개평 6-234521과 같이 기존의 졸-겔 법에 의해 합성하는 기술을 주로 사용하고 있는데 이렇게 제조된 입자를 사용하여 디스플레이용 필름을 제조하는 경우 분체 간의 응집현상이 심해 균일한 투명성과 전도성을 기대할 수 없다.

이러한 도포에 의해 발생할 수 있는 표면 특성의 불균일성을 개선하기 위해 일본 특개평 5-333329와 같이 고압을 이용하는 스퍼터링 방식에 의해 기재 표면에 도전성 물질을 고정시키는 방법도 제안되고 있으나 이러한 기술은 균일하고 투명한 도전층을 공급할 수는 있으나 기존 설비가 고가일 뿐 아니라 공정의 특성상 평균 10 m/분 이상의 생산속도로 운전할 수 없었다.

투명전도막으로 사용하는 인듐주석 산화물막은 전도성이 높은 대신에 가격이 고가이어서 사용하기 어렵고, 이를 대체할 저가의 물질이 필요하다. 대안으로 안티몬주석의 경우 도전성이 떨어져서 가격은 저가이나 사용하지 않는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 스퍼터링법의 단점을 개선하고 저렴한 고투명 도전성막을 제조하기 위해 그라비어 롤 도포법을 이용하여 투명 도전성 고분자 박막필름을 생산하고자 하고, 인듐주석 산화물 대신 저가의 안티몬주석 산화물을 사용하여 전도성을 개선하였으며, 바인더 수지에 안티몬주석 산화물을 분산시켜 폴리에스테르 필름 표면에 도포막을 고정시킨 다음 건조시킴으로써 필름과의 부착력을 향상시키고자 하는 목적을 가지고 있다. 그리고 그라비어 롤을 이용하여 스퍼터링법에 비해 대면적의 도전층을 쉽게 형성 시킬 수 있고, 장치가 간편하여 생산성이 높고, 낮은 비용으로 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 목적을 가지고 있다.

그리고 그라비어 롤 도포법에 의해 도전 필름을 제조하여 도전층에 존재하는 도전성 미립자끼리 서로 접촉함으로써 전기 경로를 형성하고, 도전성이 발현되는 메카니즘을 가지도록 하여 우수한 적응력을 가지게 하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 주석/안티몬 분자비가 3.0∼8.0 인 안티몬주석 산화물 용액을 나노입자의 표면에 고정시키고, 안티몬주석 산화물이 고정된 나노입자를 안티몬주석 산화물 용액에 넣어 만든 도포액을 롤 그라비어 방식으로 폴레에스테르 필름 표면에 500∼1,000Å의 두께로 균일하게 도포하여 필름 한면에 적어도 0.01∼0.10g/m²의 안티몬 주석 유효성분이 존재하게 한 것을 특징으로 하고, 안티몬주석 산화물의 5%이하의 농도를 가지도록 은 나노파티클 또는 금 나노파티클 중 하나가 첨가하여 구성되며, 나노입자는 평균입경이 10∼100nm 인 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 중 어느 하나인 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름. 및 기재로 사용할 폴리에스테르 수지를 칩형태로 제조하여 용융 압출 연신 권취의 단계를 거쳐 제조하는 폴리에스테르 필름 제조단계; 알코올을 용매로 사용하여 안티몬화합물과 주석화합물을 반응시켜 안티몬주석 산화물 에멀전 용액을 교반단계와 열처리단계를 거쳐 제조하고, 교반단계는 알코올을 용매로 염화안티몬과 염화주석을 첨가하여 PH 2∼4로 조절하여 균일액이 되도록 교반하며, 열처리단계는 교반된 용액을 100∼130 psi 고압조건에서 100∼280℃의 온도범위로 1∼3시간 열처리 하는 안티몬주석 산화물 합성단계; 고투명성의 나노입자를 안티몬주석 산화물 에멀전 용액에 딥코팅 방식으로 침적시키켜 나노입자 표면에 안티몬주석 산화물을 고정하는 침적단계, 침적시킨 나노입자를 건져내어 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 열처리단계, 및 열처리된 나노입자를 안티몬주석 산화물 에멀전 용액에 다시 넣어 도포액을 만드는 나노입자 혼합단계로 이루어지는 도포액 형성단계; 도포액을 폴리에스테르 필름 위에 롤 그라비어 방식을 사 용하여 도포하여 도포층을 형성한 후, 100∼200℃의 범위에서 건조시키는 필름 도포단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하고, 알코올은 이소프로필 알콜이나 1,4 부탄올 중 어느 하나를 용매로 사용하며, 알코올 100ml에 염화안티몬 0.2∼8.0ml와 염화주석 0.6∼6.4ml 첨가하여 반응시키고, 나노입자는 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 중 어느 하나를 사용하며, 그 입경이 10∼100nm이고, 도포층을 100∼1000Å의 두께로 형성하며, 안티몬 주석산화물 합성단계에서 은 나노파티클 또는 금 나노파티클 중 어느 하나를 안티몬 주석산화물의 5%이하의 농도로 첨가하는 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름제조방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 그라비아 롤 방법으로 폴리에스테르 필름 표면에 주석/안티몬 분자비가 3.0∼8.0이고 적어도 필름 한 면에 0.01∼0.10 g/m²의 안티몬주석 유효성분이 존재하게 하는 것을 주요 구성으로 한다.

폴리에스테르 필름은 기계적 특성과 친환경성이 우수하여 산업용으로 널리 사용되고 있으며 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtalate)와 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate)는 저온에서 고온에 이르기 까 지 넓은 온도 범위에 걸쳐 물성의 안정성이 뛰어나고 내화학성이 우수하며 표면특성 및 두께의 균일성이 양호하다는 장점을 가지고 있다. 다양한 용도와 공정 조건에 우수한 적응력을 가지고 있어, 산업용, 의료용, 자기테이프용, 콘덴서용, 포장용, 사진필름용 및 라벨용 등으로 폭넓게 사용되고 있다. 폴리에틸렌 테레프타레이트는 가격도 저렴하고 표면가공이 용이하여 본 발명에서는 양호한 도전성과 투명성이 요구되는 터치판넬용 필름의 소재로 사용한다.

본 발명에서 사용한 폴리에스테르는 방향족 디카복실산을 주성분으로 하는 산 성분과 알킬렌 글리콜을 주 성분으로 하는 글리콜 성분을 중축합한 것이다. 방향족 디카복실산의 구체적인 예로는 디메틸테레프탈레이트, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카복실산, 사이클로헥산디카복실산, 디페녹시에탄디카복실산, 디페닐디카복실산, 디페닐에테르디카복실산, 안트라센디카복실산 및 α, β-비스(2-클로로페녹시)에탄-4, 4‘-디카복실산 등을 들 수 있으며 이 들 중에서 특히 디메틸테레프탈레이트 및 테레프탈산이 바람직하다. 알킬렌 글리콜의 구체적인 예로는 에틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜 등을 들 수 있으며 이 들 중에서 에틸렌 글리콜이 바람직하다.

본 발명의 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름의 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리에스테르 필름 제조단계(100), 안티몬 주석 산화물 합성단계(110), 도포액 형성단계(120); 필름도포단계(130)으로 구성되고, 안티몬 주석 산화물 합성단계(110)는 교반단계(111)와 열처리단계(112)로 구성 된다. 그리고 도포액 형성단계(120)는 침적단계(121)와 열처리단계(122)와 나노입자 혼합단계(123)로 이루어진다.

폴리에스테르 필름 제조단계(100)에서 본 발명의 폴리에스테르는 60 중량% 이상이 에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 호모 폴리에스테르이고 40 중량% 이내에서는 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, p-크실렌 글리콜, 1, 4-사이클로헥산디메탄올 및 5-나트륨 술포레졸신 등의 디올 화합물; 아디프산 및 5-나트륨 술포이소프탈산 등의 디카복실산 및 트리멜리트산 및 피로멜리트산 등의 다관능 디카복실산 등의 공중합 성분과 공중합할 수 있다.

이렇게 만들어진 폴리에스테르 수지를 칩형태로 제조한 다음 용융, 압출, 연신, 권취의 단계를 거쳐 필름형태로 제조하며 연신비 조건에 따라 일축연신, 이축연신, 또는 무배향된 필름을 선택적으로 사용할 수 있다.

이와 같이 폴리에스테르 필름 제조단계(100)를 거친후에 안티몬주석 산화물 합성단계(110)를 거친다.

안티몬주석 산화물의 합성은 알코올류를 용매로 사용하며 특히 이소프로필 알코올이나 1,4 부탄올을 사용하는 것이 더욱 좋은데, 여기에 안티몬화합물과 주석화합물을 반응시켜 안티몬주석 산화물을 제조한다.

통상의 조건으로도 제조가 가능하나 본 발명의 목적으로는 사용할 수 없으며 이에 만족하기 위해서는 알코올 100 ml에 염화주석 0.6 내지 6.4 ml, 염화안티몬 0.2 내지 8.0 ml 첨가하여 반응하는 것이 가장 바람직하다.

안티몬주석 산화물 합성단계(110)는 반응이 진행하는 혼합물의 pH는 2∼4로 조절하며 균일액이 유지되도록 교반을 실시하는 교반단계(111)를 거치고, 100 ∼130 psi의 고압조건에서 1∼3 시간동안 100∼ 280℃ 동안 열처리를 해 주는 열처리단계(112)를 거치면 무정형 상태의 안티몬주석 산화물이 포함된 에멀젼 상의 용액을 얻을 수 있다.

안티몬주석 화합물이 제조공정에서 20% 이상의 표면결정이 이루어지면 필름 표면과의 접착이 불량해질 뿐만 아니라 분산성과 투명성이 떨어진다. 이 용액상태의 안티몬주석 산화물을 결정화시키면 입경이 불균일할 뿐 아니라 필름 위에 도포한 후에도 충분히 도전성을 가질 수 없다.

이 때 안티몬주석 산화물 합성단계(110)에서 도전성이 뛰어난 은 나노파티클이나 금 나노파티클을 첨가하여 도전성이 우수한 산화물을 안티몬주석 산화물에 균일하게 석출시켜 도전성을 뛰어나게 할 수 있다. 그러나 그 산화물의 양이 안티몬주석 산화물의 5%이하가 되도록 조절하여야 한다. 지나치게 농도를 높이는 경우 제조비용만 상승할 뿐 도전성의 개선효과를 기대할 수 없었으며 오히려 도전성이 떨어지는 경우도 있다.

안티몬주석 산화물 합성단계(110)가 끝나면 고투명성의 나노입자를 안티몬주석 산화물 에멀전 용액에 딥코팅 방식으로 침적시켜 나노입자 주위에 안티몬주석 산화물을 고정화시키는 침적단계(121)와 침적시킨 나노입자를 건져내어 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 열처리단계(122), 열처리된 구형비드를 인듐주석 산화물 에멀전 용액에 다시 넣어 도포액을 만드는 나노입자 혼합단계(123)로 구성되는 도포액 형성단계(120)를 거친다.

안티몬주석 화합물을 독립적으로 사용하는 경우 pH나 공정상의 외압에 의해 응집이 쉽게 발생하게 되며 응집량이 많아질수록 필름의 도전성은 떨어진다. 평균 입경이 10∼100 nm인 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카와 같이 투명성이 우수한 나노입자를 사용하여 표면에 안티몬주석 산화물을 고정시킨 다음 필름 표면에 도포하면 응집현상을 방지할 수 있다.

이 때 사용하는 나노입자로는 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 등 투명성이 우수하며 반드시 이에 한정하지 않는다.

즉 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 등으로 이루어진 투명 나노입자를 안티몬주석 화합물이 함유된 에멀젼 용액속에 침적시켜 고정화시킨다. 고투명 나노입자 표면위에 고정되는 안티몬주석 산화물막의 두께는 한정하지 않으나 미도포층이 발생하는 경우 도전성이 떨어질 우려가 있으므로 2∼3 회 반복해서 고정화하는 것이 좋다. 이밖에 폴리메틸메타크릴레이트나 실리카의 경우와 같이 입자를 합성하는 과정에서 안티몬주석 산화물을 표면에 도포하는 것도 가능하다.

안티몬주석 산화물을 고정된 고투명 나노입자를 500 ℃로 열처리하면 결정화된 도전성 산화물 입자을 얻을 수 있다. 그러나 소재입자의 재질에 따라 내열성이 다르므로 결정 특성에 따라 노출시간을 1∼2분 범위내에서 결정한다.

안티몬주석 화합물이 고정된 고투명 나노입자를 혼합한 도포액은 도 2와 같은 그라비어 롤 도포방법을 이용하여 폴리에스테르 필름 표면에 고정시키는 필름도포단계(130)를 거친다. 그러나 그라비어 롤 시스템은 반드시 도 2에 도시된 것과 같은 구조에 한정하지 않으며 유사한 그라비아 롤을 이용한 유사 도포방법의 사용 이 가능하다.

도 2에 도시된 그라비어 롤 시스템을 설명하면, 도포액(24)에 일부가 침적되어 있는 원형의 판동(23)과 이러한 판동(23)을 위에서 가압하며 회전하는 압동(22)이 설치되고, 압동(22)과 판동(23) 사이에 폴리에스테르 필름(20)이 삽입되어 공급된다. 이때 판동(23)이 회전하면서 표면에 묻힌 도포액(24)이 폴리에스테르 필름(20)에 도포된다. 판동(23)의 일측에는 닥터(25)가 설치되어 판동(23)에 묻혀진 도포액(24)이 과다하게 도포되지 않도록 해준다.

폴리에스테르 필름의 표면장력은 39 dyne/cm 이상으로 접착성이 우수하며 본 발명에 의해 제조된 에멀젼용액의 도포성과 상용성도 양호하다. 그러나 도전성에 영향을 미치지 않는 범위내에서 기존의 바인더를 사용하는 경우 더욱 접착력이 개선된다.

도포된 필름은 100∼200℃의 범위에서 건조시켰다. 주석/안티몬의 분자비가 8.0 이상이 되면 도전성이 떨어지며 3.0이하가 되면 일상적인 반응물을 얻을 수 없다.

그라비어 롤 방법에 의해 폴리에스테르 필름(20) 표면에 적어도 0.01∼0.10 g/m2의 안티몬주석 유효성분이 존재하고 500∼1,000 Å의 두께로 도포하는 것이 바람직하다.

안티몬주석 유효성분이 0.01 g/m² 이하가 되면 도전성이 현저히 떨어졌으며 0.10 g/m²이상이 되면 표면경도가 지나치게 높아져 국부적으로 쪼개질 우려가 있고 부위별 도포두께 편차가 커진다.

도포의 두께가 500 Å이하가 되면 미도포 부위가 발생하여 도전성이 떨어졌으며 1,000 Å이상이 되면 투명성이 떨어질 뿐 아니라 긴 건조시간이 필요하다. 건조시간이 길게 되면 에너지 비용이 상승할 뿐 아니라 도포된 표면의 경도가 지나치게 높아 균열이 생길 우려가 있다. 나노입자의 평균입경이 10 nm이하가 되면 안티몬주석 산화물을 고정화시키기가 힘들었으며 100 nm 이상이 되면 필름의 투명성이 떨어질 우려가 있다.

이하 본 발명을 아래와 같은 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 하나 아래의 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이에 한정하지 않으며 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 필름의 각종 성능 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 투명도 : 투명도는 빛 투과율과 헤이즈로 측정했으며, 일본 세이미쯔 고가쿠 사의 헤이지미터(모텔명: SEP-H)로 측정했으며 C-광원을 사용하여 투과광과 산란광을 △측정하고 아래의 식에 의해 헤이즈를 구했다.

(2) 도전성 : 도전성은 표면 저항치로 결정했으며 미국 휴렛-펙커드 사의 절연저항 측정기를 이용했으며 23℃, 상대습도 60 %, 인가전압 500 V의 조건하에서 필름의 표면저항(단위: Ω·m)을 측정했다.

(3) 접착성 : 필름과 고투명 비드 간의 접착상태는 일본 MCS사의 테입 주행시험기(tape beavior tester)을 이용하여 20회 반복 운전시킨 후 필름의 10 cmㅧ10 cm의 면적당 스크래치수를 측정하여 접착성을 평가했다.

○ : 2 개 이하, △ : 3∼5 개, × : 6개 이상

(4) 표면상태 : 고투명 비드의 분산상태와 돌기 발생 유무를 평가하기 의해 필름의 표면상태를 현미경으로 관찰했으며 10 cm×10 cm의 면적당 관찰된 돌기 수로 분산성을 평가했다.

○ : 1 개 이하, △ : 2∼4 개, × : 5개 이상

이하에서 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.

실시예 1은 폴리에스테를 필름을 제조하기 위하여 디메틸테레프탈레이트와 에틸렌 글리콜을 1:2의 당량비로 혼합하고 에스테르 교환반응 촉매를 투입하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단량체(비스-2-하이드록시에틸테레프탈레이트)를 생성한 후, 통상의 중축합촉매를 넣어 중축합반응을 완결시켜 극한 점도 0.730 dl/g, 유리전이점 78℃, 결정화온도가 175 ℃인 폴리에스테르 수지 칩을 제조하고, 이 칩을 이용하여 축차 연신법을 이용하여 100 um의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조한다.

안티몬주석 산화물 합성단계에서 안티몬주석 산화물은 pH 3.6의 조건에서 이소프로필 알코올 100 ml에 염화주석 1.2 ml, 염화안티몬 0.3 ml 넣고 압력 110 psi, 온도 150 ℃의 조건에서 1시간 동안 합성을 시켜 주석/안티몬의 분자비가 5.0인 안티몬주석 산화물을 함유된 에멀젼 용액을 얻는다.

이 용액에 나노입자인 입경이 50 nm 실리카을 침적한 후 500℃의 온도조건에서 1 분동안 결정시켰다.

그리고 그라비아 롤 방법을 이용하여 150 m/분의 속도로 안티몬주석 산화물이 고정된 실리카를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름표면에 도포시켰다.

이때 도포된 필름 표면의 안티몬주석 산화물의 유효성분은 0.06 g/m²이고 도포 두께는 650 Å였다. 빛투과율은 88%, 헤이즈는 2.3%로 투명성이 우수하고 표면저항은 103 Ω·cm으로 도전성이 양호했다. 또 접착성과 표면상태가 양호하여 전자파 차폐용 필름으로 사용할 수 있었다.

실시예 1과 동일한 방법으로, 폴리에스테르 필름인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 기재로 사용하고, 안티몬주석 화합물의 합성조건과 도포조건들을 아래의 표 1과 같이 변화시키면서 도전성 필름을 제조한 실험 결과는 표 1과 같다.

조건	Sn/Sb 분자비	고투명 나노입자		유효성분(g/m²)	도포 두께 (Å)	빛투과율 (%)	헤이즈(%)	표면저항 (Ω·cm)	접착성	표면상태
조건	Sn/Sb 분자비	재질	입경 (nm)	유효성분(g/m²)		빛투과율 (%)	헤이즈(%)	표면저항 (Ω·cm)
실시예1	4.0	실리카	50	0.06	650	88	2.3	10³	○	○
실시예2	3.5	PMMA	70	0.02	720	87	2.0	10²	○	○
실시예3	6.0	PMMA	30	0.05	550	90	2.4	10²	○	○
실시예4	4.5	유리	90	0.02	850	86	2.3	10³	○	○
실시예5	7.5	실리카	10	0.09	930	91	2.3	10²	○	○
비교예1	9.2	실리카	20	0.01	520	88	3.2	10⁵	○	○
비교예2	4.5	PMMA	350	0.04	620	83	3.3	10³	△	△
비교예3	3.6	PMMA	5	0.005	250	89	2.3	10⁶	○	△
비교예4	5.5	유리	50	0.42	620	72	3.7	10⁴	ｘ	ｘ
비교예5	6.5	PMMA	30	0.05	1,560	70	4.2	10⁴	△	ｘ

표 1에서 볼 수 있듯이, 안티몬 주석의 분자비가 3.0∼8.0 사이 범위에서 도전성에 양호한 특성을 나타낸다. 그리고 안티몬주석 유효성분이 0.01g/m² 이 되면, 비교예3에서 볼수 있듯이 도전성이 현저하게 떨어진다. 0.10g/m²이상이 되면 비교예4에서 볼 수 있듯이 표면경도가 지나치게 높아져 국부적으로 쪼개질 우려가 있고 부위별 도포두께 편차가 크다.

도포두께가 1000Å이상이 되면, 비교예5에서 볼 수 있듯이 비투과율이 70%로 투명성이 현저하게 떨어질 뿐 아니라 긴 건조시간이 필요하다.

이상과 같이 본 발명은 저가의 재료인 안티몬 주석을 사용하여 높은 투명성과 도전성을 Å확보하여 제조가 더욱 용이해진 효과가 있고, 공정중 높은 도전성을 가진 금 나노파티클이나 은 나노파티클을 첨가하여 더욱 높은 도전성을 얻을 수 있다.

친환경성인 폴리에스테르 필름의 위에 저가의 안티몬 주석을 롤 그라비어 방식으로 도포하기 때문에 대량생산이 가능하고, 도전성에 영향을 미치지 않는 범위에서 바인더를 사용하면 접착력이 더욱 개선된 효과가 있다.

나노입자에 안티몬주석 산화물을 고정시켜 도포액을 만들어 폴리에스테르 필름에 도포하기 때문에 응집현상을 방지할 수 있고, 도전성과 접착성이 뛰어난 효과가 있다.

Claims

주석/안티몬 분자비가 3.0∼8.0인 안티몬주석 산화물 용액을 나노입자의 표면에 고정시키고, 안티몬주석 산화물이 고정된 나노입자를 안티몬주석 산화물 용액에 넣어 만든 도포액을 롤 그라비어 방식으로 폴리에스테르 필름 표면에 500∼1,000Å의 두께로 균일하게 도포하여 필름 한면에 적어도 0.01∼0.10g/m²의 안티몬 주석 유효성분이 존재하게 한 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서, 안티몬주석 산화물의 5%이하의 농도를 가지도록 은 나노파티클 또는 금 나노파티클 중 하나가 첨가된 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서, 나노입자는 평균입경이 10∼100nm 인 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름.
기재로 사용할 폴리에스테르 수지를 칩형태로 제조하여 용융 압출 연신 권취의 단계를 거쳐 제조하는 폴리에스테르 필름 제조단계(100);

알코올을 용매로 사용하여 안티몬화합물과 주석화합물을 반응시켜 안티몬주석 산화물 에멀전 용액을 교반단계(111)와 열처리단계(112)를 거쳐 제조하고, 교반단계(111)는 알코올을 용매로 염화안티몬과 염화주석을 첨가하여 PH 2∼4로 조절하여 균일액이 되도록 교반하며, 열처리단계(112)는 교반된 용액을 100∼130 psi 고압조건에서 100∼280℃의 온도범위로 1∼3시간 열처리 하는 안티몬주석 산화물 합성단계(110);

고투명성의 나노입자를 안티몬주석 산화물 에멀전 용액에 딥코팅 방식으로 침적시키켜 나노입자 표면에 안티몬주석 산화물을 고정하는 침적단계(121), 침적시킨 나노입자를 건져내어 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 열처리단계(122), 및 열처리된 나노입자를 안티몬주석 산화물 에멀전 용액에 다시 넣어 도포액을 만드는 나노입자 혼합단계(123)로 이루어지는 도포액 형성단계(120);

도포액을 폴리에스테르 필름 위에 롤 그라비어 방식을 사용하여 도포하여 도포층을 형성한 후, 100∼200℃의 범위에서 건조시키는 필름 도포단계(130); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름제조방법.
제 4 항에 있어서, 알코올은 이소프로필 알콜이나 1,4 부탄올 중 어느 하나를 용매로 사용하고, 알코올 100ml에 염화안티몬 0.2∼8.0ml와 염화주석 0.6∼6.4ml 첨가하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름제조방법.
제 4 항에 있어서, 나노입자는 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카 중 어느 하나를 사용하고, 그 입경이 10∼100nm인 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름제조방법.
제 4 항에 있어서, 도포층을 100∼1000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름제조방법.
제 4 항에 있어서, 안티몬 주석산화물 합성단계(110)에서 은 나노파티클 또는 금 나노파티클 중 어느 하나를 안티몬 주석산화물의 5%이하의 농도로 첨가하는 것을 특징으로 하는 투명성과 도전성이 양호한 터치판넬 소재용 폴리에스테르 필름제조방법.