KR100737428B1 - 대전방지 기능이 있는 이형필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대전방지 기능이 있는 폴리에스테르 필름 및 상기 필름에 실리콘 이형 조성물을 코팅한 이형필름에 관한 것으로서, 통상적인 이형필름이 점착제 및 접착제 층과 분리될 때 발생되는 정전기 현상에 의해 오염현상이 치명적으로 제품결함과 직결될 수 있는 반도체, 전기 전자용 및 디스플레이 용도로 사용 가능한 대전방지 기능이 있는 실리콘 이형필름에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 대전방지 기능이 있는 실리콘 이형필름의 대전 방지 조성물은 오르가노 폴리알콕시실록산으로 구성되며, 실리콘 이형 조성물은 실리콘 수분산 이형코팅 조성물로서, 오르가노 폴리실록산, 오르가노 하이드로전 폴리실록산, 백금 킬레이트 촉매를 포함하는 것을 특징으로 한다.

오르가노 폴리알콕시실록산, 오르가노폴리실록산, 오르가노 하이드로전 폴리실록산, 백금킬레이트 촉매, 대전방지, 박리력, 이형 필름

Description

대전방지 기능이 있는 이형필름{Silicone Release Coating Films with The Function of Anti-static}

본 발명은 대전방지 기능이 있는 폴리에스테르 필름 및 상기 필름에 실리콘 이형 조성물을 코팅한 이형필름에 관한 것으로서, 통상적인 이형필름의 경우 점착제 및 접착제 층과 분리될 때 발생되는 정전기 현상에 의한 오염현상이 치명적으로 제품결함과 직결될 수 있는 반도체, 전기 전자용 및 디스플레이 용도로 사용 가능한 대전방지 기능이 있는 실리콘 이형필름에 관한 것이다.

최근 반도체, 전기 전자 및 디스플레이 분야의 산업화 발달이 급격하게 증가하고 있으며, 상기 분야에 합성수지 또는 합성섬유의 사용이 급증함에 따라서 정전기 문제가 크게 대두 되고 있다. 일반적으로 점착층을 보호하는 기능이 주목적인 이형필름 분야에서도 상기 용도의 사용량이 급증하고 있으며, 이러한 용도에서는 대전방지기능이 많이 요구되고 있다. 기존에는 이형필름을 점착 층으로부터 분리할 때 발생하는 정전기로 인해 발생되는 오염현상 등의 문제를 해결하기 위해 점착제 층에 대전방지 기능을 부여하였다. 하지만 점착제 층에 대전방지 기능을 부여하는 경우 대전방지제와 점착제의 상용성이 좋지 못하여 대전방지성을 충분히 나타내지 못하는 문제점이 있었다. 따라서 최근에는 점착제층 이외에 이형층에 대전방지 기능을 부여하는 경우가 많아 졌다.

상기 정밀소재분야 용도의 이형필름에 요구되는 이형물성으로는 점착제, 접착제 종류 및 용도에 따른 적절한 박리력, 이형층이 점착제, 접착층으로 전사되어 점,접착기능을 저하 시키지 않는 높은 잔류접착률, 용제형 점착제, 접착제의 유기용매에 의한 이형층이 벗겨지지 않는 내용제성 및 광학용도일 경우 높은 광 투과성 등이 요구되고 있다.

종래에는 대전방지 기능을 가지는 이형필름의 제조를 위해 제전 필름면(필름표면의 전기를 빨아들이는 장치인 '제전바'를 통과한 필름 면)에 실리콘 코팅을 하거나, 실리콘 조성물 내에 리튬, 구리, 마그네슘, 칼슘, 철, 코발트, 니켈 등의 금속을 함유시키는 방법이 공지되어 있다(미국특허공보 제 4,764,565호). 하지만 상기 방법은 경제적인 측면에서 불리할 뿐 아니라 충분한 대전방지 성능을 발휘하는데 한계가 있으며, 광학용도일 경우 균일한 코팅층 형성이 방해가 된다.

또한 대전방지 조성물이 질소, 인, 황 화합물을 포함하고 있는 전도성 폴리머, 이온 타입의 고분자 등일 경우 실리콘 이형 조성물의 경화를 방해하는 역할을 하여 이형코팅 층을 형성하기 어려우며, 대전방지 층과 실리콘 층 사이의 밀착력이 떨어져 실리콘이 전사되어 점착제, 접착제의 기능을 저하시키는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하고 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 인라인 또는 오프라인 제조 공정을 거쳐 반도체, 전기 전자용 및 디스플레이 용도의 이형필름으로 사용할 경우에 있어서, 우수한 대전 방지 기능으로 점착제, 접착제와의 박리시 정전기 현상에 의한 제품오염을 줄일 수 있는 대전방지 기능이 있는 실리콘 이형필름을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대전방지 층 위에 이형층을 형성해도 충분한 대전방지 특성을 보이며, 이형 조성물의 경화방해가 일어나지 않아 기재, 대전방지 층 및 실리콘 이형층의 밀착력이 우수한 대전방지 기능이 있는 실리콘 이형필름을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대전방지 기능이 있는 실리콘 이형필름은 폴리에스테르 필름과, 상기 폴리에스테르 필름의 적어도 일면에 실록산계 대전방지 조성물로 도포되어 형성된 대전방지층과, 상기 대전방지층 상에 코팅된 실리콘 이형층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 실록산계 대전방지 조성물은 오르가노 폴리알콕시실록산을 포함하며, 보다 자세하게는 상기 오르가노 폴리알콕시실록산이 에틸 실리케이트, 메틸 실리케이트 또는 그의 유도체를 중합하여 제조된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 대전방지층은 고형분 1 ~ 4 중량%를 함유한다.

바람직하게는, 상기 실리콘 이형층에 포함되는 실리콘 이형 조성물은 실리콘 수분산 이형코팅 조성물로서, 오르가노 폴리실록산, 오르가노 하이드로전 폴리실록 산, 백금 킬레이트 촉매를 포함한다.

바람직하게는, 상기 실리콘 이형층은 고형분 1.5 ~ 5.0 중량%를 함유한다.

한편, 상기 폴리에스테르 필름의 두께는 5 ~ 300 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 대전방지 기능이 있는 이형필름은, 폴리에스테르 필름, 상기 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 형성되고 대전방지를 위한 조성물이 코팅된 대전방지층 및 이형물성을 위해 상기 대전방지층의 일면 또는 양면에 적층되는 실리콘 수지층을 포함한다.

본 발명에 따른 대전방지층은 폴리에스테스 필름의 정전기 발생을 방지하기 위한 것으로, 바람직하게는 상기 대전방지층은 오르가노 폴리알콕시실록산을 포함하는 조성물로 코팅된다.

본 발명에 따른 대전방지층에 포함되는 오르가노 폴리알콕시실록산 수지는 구체적으로 에틸 실리케이트, 메틸 실리케이트 또는 그의 유도체로부터 중합하여 제조되며 대표적인 분자 구조는 하기의 화학식 1과 같다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서, n은 0 이상의 정수에 해당하며, R₁, R₂는 각각 독립적으로 수소원자, 지방족 탄화수소기, 또는 방향족 탄화수소기를 나타내며 구체적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기 등이 이에 해당한다.

상기 대전방지 조성물은 전체 대전방지층 조성물 중량에 대해 1~4 중량%의 고형분이 포함되도록 용매에 희석한 후 폴리에스테르 필름에 코팅한다. 상기 용매는 본 발명의 고형분을 분산시켜 폴리에스테르 필름상에 도포 시킬 수 있는 것이면 종류의 제한은 없으나, 바람직하게는 물, 에틸알콜, 2-프로필알콜, 부틸알콜을 사용한다. 상기 대전방지 조성물의 고형분 함량이 1 중량% 미만일 경우 대전방지 기능이 충분히 발현되지 않는 문제점이 있으며, 4중량% 초과할 경우 대전방지 기능이 더 이상 향상되지 않으므로 경제적 측면에서 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 실리콘 이형층은 상기 대전방지 층에 형성되어 이형물성을 나타낼 수 있는 것이라면 종류의 제한은 없으나, 본 발명에서 사용되는 실리콘 이형층은 오르가노 폴리실록산, 오르가노 하이드로전 폴리실록산, 백금 킬레이트 촉매를 포함한다. 보다 상세하게는, 오르가노 폴리실록산 100 중량부에 대하여, 오르 가노 하이드로전 폴리실록산 0.5 ~ 10 중량부, 백금 킬레이트 촉매 10 ~ 500 ppm이 되도록 한다.

본 발명에 따른 이형층을 형성하는 실리콘 이형 조성물의 구성 중 오르가노 폴리실록산(organo polysiloxane)의 대표적인 분자구조는 다음의 화학식 2과 같다.

[화학식 2]

여기서, m과 n은 0 이상의 정수이다.

상기 오르가노 폴리실록산은 분자 내에 비닐기를 함유하며, 비닐기가분자 중의 어느 부분에 존재하여도 좋지만 특히 분자의 말단에 존재하는 것이 바람직하다. 또한 분자구조는 직쇄상 또는 분지상이라도 좋으며, 직쇄와 분지가 함께 있는 구조라도 좋다.

또한 본 발명에 따른 실리콘 이형 조성물의 구성 중 경화제로 사용되는 오르가노 하이드로전 폴리실록산(organo hydrogen polysiloxane)의 대표적인 분자구조는 다음의 화학식 3과 같다.

[화학식 3]

여기서, q와 p는 0 이상인 정수이다.

상기 오르가노 하이드로전 폴리실록산은 직쇄상, 분지상 또는 환상의 어느 쪽이라도 좋으며, 이들의 혼합물도 좋다. 또한 점도나 분자량도 한정되지는 않지만, 상기 오르가노 폴리실록산과의 상용성이 양호하여야 하며, 사용량은 상기 오르가노 폴리실록산의 비닐기 1개에 대하여 실리콘 원자에 결합한 수소원자가 0.5 내지 1.2개의 범위가 되는 것이 바람직하다. 오르가노 폴리실록산의 비닐기 1개에 대하여 실리콘 원자에 결합한 수소원자가 0.5개 미만인 경우 양호한 경화성을 얻지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 1.2개를 초과하는 경우 경화 후의 탄성이나 물리적 성질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 실리콘 이형 조성물에서는 오르가노 폴리실록산에 비하여 오르가노 하이드로전 폴리실록산의 양이 많으면 가교가 많이 진행되어 유연성이 감소하여 막의 균열이 생성되어 평활성이 감소한다.

또한 본 발명에 따른 실리콘 이형 조성물의 구성 중 촉매로 사용되는 백금 킬레이트 착물은 실리콘 이형조성물의 경화에 중요한 역할을 하는 인자로서 실리콘 이형 조성물 및 코팅기재에 질소, 인, 황 화합물 또는 이온 타입의 고분자 물질이 포함되어 있을 경우 백금 킬레이트 착물이 촉매기능을 상실하여 실리콘 이형 조성물의 미경화 현상이 발생되어 이형 기능이 없어지거나 대전 방지 층과 실리콘 층 사이의 밀착력이 떨어져 실리콘이 전사되는 문제점이 발생된다.

상기 실리콘 이형 조성물은 전체 실리콘 이형층 조성물 중량에 대해 1.5 ~ 5 중량%의 고형분이 포함되도록 희석한 후 상기 대전방지 폴리에스테르 필름에 코팅한다. 상기 실리콘 이형 조성물에 사용되는 용매는 본발명의 고형분을 분산시켜 폴리에스테르 필름상 또는 대전방지 폴리에스테르 필름 상에 도포 시킬 수 있는 것이면 종류의 제한은 없으나, 바람직하게는 물을 사용한다. 상기 실리콘 이형 조성물의 고형분 함량이 1.5 중량% 미만일 경우 점착 및 접착제에 대한 충분한 박리력이 발현되지 않는 문제점이 있으며, 5 중량% 를 초과할 경우 투명성이 저하되며, 실리콘 경화에 있어서 경시적인 변화를 유발 할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 대전방지 기능을 가지는 이형필름은 폴리에스테르계 필름 기재를 중심으로 설명하나 상기 기재에 한정되지 않으며 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 나일론 등과 같은 소재의 플라스틱 필름, 크라프트지, 부직포, 천 등의 기재 또한 사용가능하다.

[실시예 1]

오르가노 폴리알콕시실록산 100 중량부를 2-프로필알콜에 희석하여 전체 고형분 2.0 중량% 대전방지 조성물을 제조하였다. 상기 대전방지 조성물을 코로나 방전 처리된 폴리에스테르 필름에 10 미크론 두께로 도포하였다. 도포후 130~150 ℃ 열풍 건조기에서 5초간 열처리하여 대전방지 폴리에스테르 필름을 얻었다. 상기 대 전방지 폴리에스테르 필름에 오르가노 폴리실록산 100 중량부에 오르가노 하이드로전 폴리실록산 5 중량부, 백금 킬레이트 촉매 50 ppm을 물에 희석하여 전체 고형분 함량이 2 중량 %의 실리콘 이형 조성물을 제조하여 10 미크론 두께로 도포하였다. 도포후 180 ℃ 열풍 건조기에서 10초간 열처리하여 대전방지 기능이 있는 이형필름을 제조하였다.

[실시예 2]

대전방지 조성물의 전체 고형분을 4.0 중량 % 로 제조하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 대전방지 기능이 있는 이형필름을 제조하였다.

[실시예 3]

실리콘 이형 조성물의 전체 고형분을 4.0 중량 % 로 제조하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 대전방지 기능이 있는 이형필름을 제조하였다.

[비교예 1]

대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하지 않고, 코로나 방전 처리된 폴리에스테르 필름에 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 폴리에스테르 이형필름을 제조하였다.

[비교예 2]

대전방지 폴리에스테르 필름을 제조단계에서, 오르가노 폴리알콕시실록산 대전방지 조성물을 사용하지 않고, 아크릴계 대전방지제 100 중량부에 에폭시계 경화 제 3중량부를 물에 희석 후 고형분 5 중량 %의 대전방지 조성물을 제조하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 대전방지 기능이 있는 이형필름을 제조하였다.

[비교예 3]

대전방지 폴리에스테르 필름을 제조단계에서, 오르가노 폴리알콕시실록산 대전방지 조성물을 사용하지 않고, 4급 암모늄 대전방지제 100 중량부를 물에 희석 후 고형분 5 중량 %의 대전방지 조성물을 제조하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 대전방지 기능이 있는 이형필름을 제조하였다.

상기 실시예 1~3및 비교예 1~3에서 제조된 필름에 대한 물성 평가를 하기와 같은 방법으로 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

<물성 측정예 1: 대전 방지성>

대전방지 측정기(미쯔비시(주): 모델명 MCP-T600)를 이용하여 온도 23 ℃, 습도 50 %RH의 환경 하에 시료를 설치한 후 JIS K7194에 의거하여 표면저항을 측정하였다.

<물성 측정예 2: 박리력 측정>

- 시료 준비

① 실리콘 코팅된 측정용 샘플을 25℃, 65%RH 에서 24시간 보존

② 실리콘 코팅 면에 표준 점착테이프(TESA7475)를 붙인 후 이 샘플을 상온(25℃) 및 고온(50℃) 조건에서 20g/cm²의 하중으로 24시간 압착 후 물성 측정

- 측정 기기: chem-instrument AR-1000

- 측정 방법:

① 180° 박리각도, 박리속도 12 in/분

② 샘플 크기 500mm x 1500mm, 박리력 측정크기 250㎜ x 1500mm

- 측정 데이터: 박리력 단위는 g/in 이며 측정값은 5회 측정하여 평균값 산출

<물성 측정예 3: 경화도 측정>

실리콘 이형층 위에 3M 810 점착 테이프를 붙였다 때어낸 샘플에 하기와 같은 테스트 시약을 마이크로 시린지를 이용하여 3 ㎕ 양으로 떨어트려 실리콘 이형층에 붙이지 않은 점착테이프를 표준샘플로 시약의 퍼짐 정도에 따라 경화 정도를 판단한다.

- 테스트 시약 = IPA + Violet 색소

- IPA => 3M 810 점착층을 녹이며, 실리콘 이형층을 녹이지 못함. 표준샘플에 비하여 테스트 시약의 퍼짐이 적을수록 경화도가 나쁨을 알 수 있다. 반점의 상대적 크기에 따라 우수, 양호, 보통, 미달로 표현한다.

<물성 측정예 4: 내용제성 측정>

필름 표면의 용제에 대한 저항성을 측정하기 위하여 실시하였다. 측정은 면봉에 특정 유기용매를 적신 후 면봉의 각도를 45도로 유지하면서 상기 코팅 처리된 필름 면을 100g의 하중으로 5cm/sec의 속도로 10회 왕복시켜 이루어졌다.

<물성 측정예 5: Rub-off성 측정>

실리콘 이형 코팅층을 손가락으로 강하게 밀어 폴리에스테르 필름층 위에 실 리콘의 탈락 정도를 파악하여 경화된 실리콘과 기재와의 접착 특성을 확인할 수 있다.

[표 1]

항목	표면 저항 (Ω/sq)	박리력 (g/in)	경화도	내용제성				러브오프
				EA	IPA	MEK	TOL
실시예 1	109	12.8	◎	◎	◎	○	○	◎
실시예 2	108	11.5	◎	◎	◎	○	○	◎
실시예 3	109	9.2	◎	◎	◎	○	○	◎
비교예 1	1013	11.9	△	△	△	X	X	△
비교예 2	109	10.8	X	X	X	X	X	X
비교예 3	109	10.3	X	X	X	X	X	X

(◎: 우수, ○: 양호, △: 보통, X: 미달)

(EA:Ethyl Acetate; IPA:Isopropyl Alcohol; MEK:Metyl Ethyl Ketone; TOL:Toluene)

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 비교예 1의 경우 대전방지층이 없을 경우 대전방지 기능이 없음을 확인할 수 있으며, 비교예 2, 3의 경우 본 발명에서 앞서 말한 바와 같이 실리콘 이형 조성물의 경화 방해를 일으키는 대전방지제를 사용할 경우 이형층의 경화도 및 기재와 실리콘 이형 코팅 층간의 밀착력이 나빠짐을 확인할 수 있다. 반면 실시예 1~3은 우수한 대전방지 기능과 안정된 이형특성을 함께 보유함을 확인할 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개를 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 대전방지 기능이 있는 이형필름은 인라인 또는 오프라인 제조 공정을 거쳐 반도체, 전기 전자용 및 디스플레이용도의 이형필름으로 사용할 경우에 있어서, 우수한 대전 방지 기능으로 점착제, 접착제와의 박리시 정전기 현상에 의한 제품오염 현상을 줄일 수 있다.

또한 이형층의 경화방해가 일어나지 않아 기재, 대전방지층 및 실리콘 이형층의 밀착력이 우수하고, 이로 인해 안정된 이형특성으로 상기의 용도에 매우 적절하게 사용될 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 대전방지 기능이 있는 이형필름으로서,

   폴리에스테르 필름과,

   상기 폴리에스테르 필름의 적어도 일면에 실록산계 대전방지 조성물로 도포되어 형성된 대전방지층과,

   상기 대전방지층 상에 코팅된 실리콘 이형층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 대전방지 기능이 있는 이형필름.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실록산계 대전방지 조성물은 에틸 실리케이트, 메틸 실리케이트 또는 그의 유도체로부터 중합하여 제조되는 오르가노 폴리알콕시실록산으로서 2-프로필알콜에 희석한 조성물인 것을 특징으로 하는, 대전방지 기능이 있는 이형필름.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 대전방지층은 고형분 1 ~ 4 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는, 대전방지 기능이 있는 이형필름.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 실리콘 이형층은 오르가노 폴리실록산, 오르가노 하이드로전 폴리실록산 및 백금킬레이트 촉매를 물에 희석한 실리콘 이형 조성물로 코팅된 것을 특징으로 하는, 대전방지 기능이 있는 이형필름.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 실리콘 이형층은 고형분 1.5 ~ 5 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 대전방지 기능이 있는 이형필름.