KR100766397B1 - 프리즘 시트용 보호필름 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 프리즘 시트 가공에 사용되는 보호필름 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌계 수지를 기재로 하고 점착층과 대면하는 일측면을 코로나 처리한 베이스 필름층에, 특정 아크릴레이트계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 탄화수소계 유기용매를 혼합한 점착제 조성물을 제조한 후 이를 상기 베이스 필름층의 코로나 처리면에 도포하고 고온에서 건조하는 과정을 포함하여 구성되는 방법에 의해 제조된 프리즘 시트용 보호필름과 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 보호 필름의 내열성 및 물성 저하로 인한 기포발생, 터널현상 및 들뜸현상으로 인해 자국현상, 이물의 혼입 및 점착층의 파괴 현상, 잔류 용매에 따른 프리즘 시트에 오염 및 형상 변형 발생이 저하되는 효과를 기대할 수 있는 프리즘 시트용 보호필름을 개선된 작업성 및 생산 로스(ross)가 감소된 방법으로 제조할 수 있다.
액정표시장치, 프리즘 시트, 보호 필름

Description

프리즘 시트용 보호필름 및 그의 제조방법{Prism sheet protection film and Method for manufacturing}
도 1은 일반적인 액정장치용 백라이트 유닛의 분해 간략도이다.
도 2는 도 1의 프리즘 시트의 구성을 도시한 단면도이며, (a)는 프리즘시트 단면도이고, (b)는 도광판, 확산시트를 거친 프리즘 시트의 역할에 대한 단 면도이며, (c)는 확산시트를 통한 프리즘 시트의 상세 역할 단면도이다.
도 3은 프리즘 시트용 보호필름의 단면도이다.
도 4는 도 3의 점착제층의 강도 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 보호필름 제조방법의 흐름도이다.
본 발명은 액정표시장치용 프리즘 시트의 안정적인 가공을 위한 프리즘 시트용 보호필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display, 이하 "LCD"라 함)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전기소자이다. 이러한 LCD는 자기발광성이 없어 후광이 필요한 단점은 있지만, 소비전력이 적고, 휴대용으로 널리 쓰이는 대표적인 평판 디스플레이의 일종이다.
일반적으로 LCD는 크게 백라이트 유닛(BackLight Unit, 이하 "BLU"라 함)과 액정패널로 구성된다. 수광형태를 가지는 LCD의 특성상 자체 발광이 불가능하기 때문에 뒤에서 비쳐주는 광원이 필요한데, 이때 광원이 BLU이고, BLU 위에 얹혀지는 것이 액정패널 부분이다. 상기 액정패널은 이를 구성하는 각 셀을 들어온 신호에 따라 트랜지스터의 원리에 의해 열고 닫으면서 BLU에서 투사되는 빛을 조절하게 된다. 이렇게 해서 최종화면이 사용자의 눈앞에 보이게 된다.
도 1은 일반적인 LCD BLU의 분해 간략도로서 램프, 반사시트, 도광판, 확산시트, 제1 프리즘시트(수직), 제2 프리즘시트(수평), 보호시트로 구성되며, 그 상부에는 액정패널이 설치된다.
상기 램프(냉 음극 형광램프, CCFL)는 보통 패널의 가장자리에 위치하기 때문에 빛이 패널 전면적에 걸쳐 균일하게 투과되지 않고 가장자리가 더 밝게 나타내는 경향이 있다. 이에 빛을 패널의 전면으로 균일하게 투과시키기 위해 도광판(Light Guide Panel)을 사용하게 된다.
실제로 BLU를 분해해서 도광판 측면에 램프를 대고 켜보면 도광판 표면이 균일하게 밝은 것이 아니라 빛이 양 끝단으로 집중된다. 도광판이 램프의 빛을 반대편으로 유도하는 것이다. 그래서 도광판 전체가 빛을 균일하게 표현하기 위해 뒷면 에 특별한 패턴처리를 하게 된다.
반사시트(Reflector Sheet)는 도광판의 뒤쪽에 위치하여 CCFL로부터 오는 빛을 전면으로 반사시키는 역할을 한다.
확산시트(Diffuser Sheet)는 도광판을 통해서 나온 빛을 균일하게 해주는 역할을 하는데, 아무리 도광판 뒤면의 패턴 처리가 잘 되어도 그것만으론 부족하기 때문이다. 도광판을 통해 나온 빛은 확산시트를 통과하면서 확산되어 프리즘 시트와 액정패널 방향으로 전달되는데, 확산시트를 통과한 빛은 휘도가 균일해지고, 이에 의해 시야각이 넓어지게 되며, 도광판의 패턴이 숨겨지게 된다.
프리즘 시트(Prism Sheet)는 확산시트를 지나면서 수평, 수직 양방향으로 확산이 일어나 휘도가 급격히 떨어지게 되는 빛을 굴절, 집광시켜 휘도를 높이는 역할을 한다. 프리즘 시트의 단면(도 2)을 살펴보면 산모양의 단면을 갖는 미세한 골을 갖고 있다. 보통 프리즘 시트는 수평, 수직 두 장을 한 세트로 사용하지만, 최근에는 한 장의 프리즘 시트만으로 처리하기도 한다.
보호 시트(Protector Sheet) 또는 보호 필름(Protector film)은 프리즘시트 위에 위치하는 것으로 프리즘 시트의 흠집을 방지하고 수직, 수평 한 세트의 프리즘시트 사용시 발생하는 모아레 현상을 방지하는 역할을 한다. 보호 필름은 프리즘시트에 의해 좁아진 시야각을 넓혀 주는 기능도 수행한다.
도 3은 보호 필름의 단면도로서 도시된 바와 같이 베이스 필름층(31)과, 점착제층(32)으로 구성된다.
도 4는 점착층의 강도 구성도로서 투척력(321), 응집력(322), 점착력(323), 텍크(324)로 구성된다. 투척력(Keying)은 지지체와 점착제의 결합력을 의미하며, 베이스 필름 표면을 코로나 처리 또는 하인제 처리할 경우 극대화 시킬 수 있다. 응집력(Cohesion)은 점착제 자체가 응집하는 힘을 의미하며, 점착제로 사용된 성분의 분자간격, 가교도, 분자의 연결, 분자량 등에 따라 달라진다. 점착력(Adhesion)은 박리력을 의미하는데, 피착제와 계면에서의 결합력과 점착제의 점탄성적 변형 에너지의 크기가 관련되어 있으며, 실용적으로는 붙어 있는 보호필름이 떨어지는지 여부의 기준이 된다. 텍크(Tack)는 피착제에 잘 젖어주는 성질을 의미하는데, 표면접착, 초기점착이라고 불려지는 것처럼 보호필름을 상대 물체에 부착시킬 때의 용이성으로 볼 수 있다.
상기한 성질들을 가지는 점착제는 고체도 액체도 아닌 상태를 나타낸다. 즉, 점착제는 안정한 고체와 불안정한 액체(용액)의 중간상태인 반유동체로서 준안정성을 가진다. 준안정성이라는 말은 경시변화를 반드시 나타낸다고 인식되고 있다.
한편, 가장 이상적이라고 여겨지는 점착제는 약간의 힘에 의해 움직이면 안된다. 그러므로, 보호필름을 피착제에 점착한 후 점착제를 상대 피착체에 남기지 않고 깨끗이 떼어내기 위해서는 점착제의 성질들의 크기가 다음과 같이 구성될 필요가 있다.
투척력 〉응집력 〉점착력 〉텍크
그러나, 상기한 점착제의 각 성질들의 힘의 크기 균형을 잘 취하여 목적에 맞는 물성치를 얻는 것이 용이하지 않다.
프리즘시트에는 생산 공정에서 보호 필름을 부착하는 것이 일반적인데, 보호 필름은 프리즘시트 표면을 보호하기 위한 것으로 가공과정 중에 보호필름의 내열성 및 물성 저하로 인한 기포발생, 터널현상 및 들뜸현상으로 인해 자국현상과 이물이 혼입되었으며, 점착층의 파괴(응집, 계면 등)현상과 잔류용매에 따른 프리즘시트에 오염 및 형상변형이 발생하여 많은 손실이 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위하여 연구노력한 결과, 폴리프로필렌계 수지를 사용하여 프리즘 시트용 보호필름의 베이스 필름층을 구성한 후 코로나 처리하여 준비하고, 특정 아크릴레이트계 수지 혼합물을 주재로 하며, 이소시아네이트계 경화제를 사용하고, 탄화수소계 용매를 혼합한 점착제 조성물을 상기 베이스 필름층에 도포한 다음 고온에서 건조하고 숙성 경화시킨 필름의 물성이 프리즘 시트용 보호필름으로 우수함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 내열성 및 물성이 우수하여 기포발생, 터널현상 및 들뜸현상이 방지되고, 점착층이 안정하여 프리즘 시트에 오염을 방지할 수 있는 등의 특성을 나타내는 프리즘 시트용 보호필름을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 개선된 작업성 및 생산 로스(ross)가 감소된 방법으로 상기 프리즘 시트용 보호필름의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름은, 폴리프로필렌 수지를 기재로 하고 표면이 코로나 처리된 베이스 필름층과, 상기 코로나 처리된 베이스 필름 표면에 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 3 ~ 10 범위의 히드록시알킬(메타)크릴레이트 중에서 선택된 아크릴레이트계 수지 혼합물을 주재로 하고, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중랑부에 대하여 이소시아네이트계 경화제 1 ~ 5 중량부 및 탄화수소계 유기용매 50 ~ 200 중량부를 포함하는 점착제 조성물이 도포되어 경화된 점착층을 포함하여 이루어지는 프리즘 시트용 보호필름을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 일례로서 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름의 제조방법은,
폴리프로필렌계 수지를 기재로 하는 필름의 표면을 38 ~ 44 dyn/cm 범위의 조건으로 코로나 처리하여 베이스 필름층을 형성하는 과정, 상기 코로나 표면처리된 베이스 필름 상에 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 3 ~ 10 범위의 히드록시알킬(메타)크릴레이트 중에서 선택된 아크릴레이트계 수지 혼합물을 주재로 하고, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중랑부에 대하여 이소시아네이트계 경화제 1 ~ 5 중량부 및 탄화수소계 유기용매 50 ~ 200 중량부를 점착제 조성물을 도포한 후 80 ~ 120 ℃의 열풍을 부여하며 건조시켜 점착층을 형성하는 과정, 상기 점착층이 도포된 필름층의 정전기를 제거한 후 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 권취(winding)하고, 50 ~ 70 ℃ 범위에서 숙성(aging) 및 경화시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름을 구체적으로 설명한다.
먼저, 베이스 필름층을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 프리즘 시트용 보호필름을 구성하는 베이스 필름층은 폴리올레핀계 수지 중에서도 프로필렌계 수지를 기재로 한다. 올레핀계 화합물은 분자 내에 2중 결합을 1개 갖고 있는 탄화수소이다. 이러한 올레핀계 화합물 중에서 필름 제조시 이용할 수 있는 화합물은 에틸렌과 프로필렌이다.
폴리올레핀계 고분자에는 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP) 등이 있으며, 이들의 초기 탄성률은 나일론과 폴리에스테르의 중간 정도이다. 폴리올레핀 필름과 다른 합성필름을 비교할 때 가장 현저하게 다른 성질은 열적성질이다. 폴리올레핀의 융점은 110 ~ 160 ℃로서 비교적 낮으며 연화온도 역시 낮다. 폴리올레핀은 염색성이 없으며, 산과 알칼리에 매우 안정한 특성을 나타낸다.
그러나, 종래의 폴리에틸렌만으로 필름을 구성할 경우 내열성 및 내충격성이 좋지 않으므로, 본 발명에서는 베이스 필름층의 기재로서 인장강도 및 압축강도가 우수하면서 내열성과 내약품성 등이 좋은 폴리프로필렌계 수지를 사용한다.
여기에, 첨가제로서 중화제, 산화방지제 및 슬립제 등을 선택 사용하는데, 이러한 첨가제의 전체 사용량은 폴리프로필렌 100 중량부를 기준으로0.5 ~ 5 중량부로 구성되는 것이 바람직하다. 상기한 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것들을 선택사용할 수 있는 것으로, 첨가제의 선택에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
상기 베이스 필름층은 추후 형성되는 점착층과의 부착 성능을 높이기 위해 점착층과 대면하는 일측면을 코로나 처리하여 적용한다. 코로나 처리가 수행되지 않을 경우 베이스 필름층과 점착층간의 부착력이 떨어져 점착층을 구성하는 점착제 조성물의 성분이 피착제에 전이되는 현상을 초래할 수 있다.
상기 베이스 필름층은 두께가 20 ~ 100 ㎛ 범위, 바람직하기로는 40 ~ 80 ㎛ 범위가 되도록 하는 것이 좋다. 상기 베이스 필름층의 두께가 20 ㎛ 미만으로 적으면 제조공정 중 외력에 의한 변형이 쉽게 올 수 있으며, 두께가 100 ㎛를 초과하여 클 경우 강성이 너무 커서 점착이 균일하게 이루어지지 못하고 들뜨는 등의 문제점이 발생할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
다음으로, 점착층을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 프리즘 시트용 보호필름은 상기 베이스 필름 상에 특정 아크릴레이트계 수지를 주재로하며, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제가 1 ~ 5 중량부, 탄화수소계 유기용매가 50 ~ 200 중량부의 비율로 포함되어 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 수지로는 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 3 ~ 10 범위의 히드록시알킬(메타)크릴레이트 등 중에서 선택된 아크릴레이트계 수지를 혼합사용할 수 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 점착성 강화 성분으로서 주모노머인 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬아크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 ~ 90 중량%, 응집력 강화 성분으로서 부모노머인 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬메타크릴레이트 5 ~ 15 중량%, 점착성 및 응집력의 향상과 가교화 기점이 되는 성분으로서 관능기 함유 모노머인 히드록시알킬(메타)크릴레이트 2 ~ 25 중량%의 혼합물을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 주모노머로는 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 사용할 수 있으며, 부모노머로는 메틸메타크릴레이트 등을 사용할 수 있고, 관능기 함유 모노머로는 히드록시에틸메타크릴레이트 등을 선택사용할 수 있다.
본 발명의 프리즘 시트용 보호필름은 상기한 조합의 아크릴레이트계 수지를 주재로 하는 점착제 조성물이 도포되어 점착층을 형성한다.
이때, 점착제 조성물을 구성하는 상기 아크릴레이트계 수지는 내후성 및 내유성이 뛰어나며, 동시에 구성 모노머로서 다른 비닐 모노머와의 공중합성이 활발하고, 피착물질의 극성 및 점착층 내부응력 강화를 고려하여 기능성 단량체로서 하이드록실기와 카르복실기를 같이 포함하는 특징을 가진다.
이러한 아크릴레이트계 수지는 초기 중량평균분자량이 200,000 ~ 800,000 범위, 바람직하기로는 300,000 ~ 600,000 범위인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 분자량은 가교화가 진행되면서 기하학적으로 증가되는데 이에 따라 안정적인 가교밀도가 이루어지게 되며, 응집력 및 내열성의 극대화와 경시변화에 대해 안정적인 점착력이 형성된다.
경화제는 점착제와의 가교밀도 및 반응성 등을 고려하여 이소시아네이트계 경화제를 사용한다. 상기 이소시아네이트계 경화제는 반응성이 우수하여 상온에서도 가교를 진행하는 성질이 있으며, 점착제 중에 -OH기나 -COOH기와 가교제 중에 -NCO기와의 우레아 결합에 의한 3 차원화을 이루어지게 하여 응집력, 내열성, 내용매성, 내구성 등의 기계적 성질이나 내환경성이 개량된다. 구체적으로 상기한 이소시아네이트계 경화제로는 이소프론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 톨리렌디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 점착제 조성물 중 아크릴레이트계 수지 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제는 1 ~ 5 중량부, 바람직하기로는 2 ~ 4 중량부를 사용할 수 있다. 이소시아네이트계 경화제의 사용량이 상기 범위 미만으로 적으면 가교밀도 저하에 따른 응집력 및 내열성의 저하 등으로 피착제를 오염시킬 수 있으며, 또한 점착력의 경시변화 폭이 크게 발생되는 경향이 있고, 이소시아네이트계 경화제의 사용량이 상기 범위를 초과하여 많으면 가교에 참여하고 남은 일종의 단량체가 피착제에 대한 오염원이 될 수 있으며, 점착성 저하 및 노화현상이 촉진되는 경향이 있다.
상기한 점착제 조성물 중 용매로는 탄화수소계 유기용매를 사용할 수 있으며, 구체적으로 에스테르계 유기용매, 방향족 탄화수소계 유기용매, 케톤계 유기용매 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때 용매는 각각의 성질의 차이가 있다. 예를 들어 에스테르류 에틸아세테이트는 녹는점 -83.6℃, 끊는 점 77.15℃, 비중 0.897 ~ 0.906을 나타내며, 방향족 탄화수소 중에 톨루엔은 녹는점 -95℃, 끊는 점 110.8℃, 비중 0.87(15℃)을 나타낸다.
본 발명의 점착제 조성물에 바람직하게 사용가능한 용매로는 에틸아세테이트, 톨루엔, 이소프로필알콜 및 메틸에틸케톤 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 점착제 조성물 중 아크릴레이트계 수지 100 중량부에 대하여 상기 탄화수소계 유기용매는 50 ~ 200 중량부, 바람직하기로는 100 ~ 150 중량부를 사용할 수 있다. 이때 유기용매 사용량이 상기 범위 미만으로 적으면 가교제 혼합 후 경시적으로 점도 급상승 및 점착 도공성이 저하되는 경향이 있고, 상기 범위를 초과하여 많을 경우에도 점착 도공성의 저하 및 백화현상이 발생하는 경향이 있다.
이러한 점착층은 점착도포량이 건조 중량 1 ~ 8 g/㎡ 범위, 바람직하기로는 3 ~ 6 g/㎡ 범위가 되도록 구성하는 것이 좋다. 점착층의 점착 도포량이 상기 범위 미만으로 적으면 응집력, 내열성 및 피착판에 대한 부착성이 저하되고, 상기 범위를 초과하여 두꺼우면 점착 도공성 및 건조성이 저하되는 경향이 있다. 상기 점착층은 건조, 숙성 및 경화되어 적절한 강도 및 점착력이 부여된다.
상기 점착제 조성물은 최종용도 및 요구되는 성능에 따라 중합된 모노머의 조성, 사용되는 촉매, 용매의 종류 및 조성물의 농도 등이 결정된다. 이러한 점착제 조성물은 용액의 상태로 공급된다.
상기한 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름은 상온(23 ± 2 ℃)에서 3 ~ 15 gf/25mm 범위의 점착력을 나타내게 되며, 약 50 ℃로 가온하고 24 시간경과 후에 도 3 ~ 15 gf/25mm 범위의 점착력을 나타내어 경시변화에도 안정적인 특성을 나타낸다. 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름은 권취하여 보관하는 경우 필름층의 말림 현상(curling)이나 들뜸현상이 발생하지 않고 풀림성이 양호하며, 보호필름을 적층하여 보관하는 경우에도 점착액의 전이 현상이 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름은 박리력이 우수하며 점착액 전이 현상이 발생되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름의 제조방법을 과정별로 구체적으로 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 프리즘 시트용 보호필름의 제조방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
먼저, 베이스 필름층을 형성하는 과정이다.
즉, 폴리프로필렌계 수지를 기재로 하는 필름의 표면을 38 ~ 44 dyn/cm 범위의 조건으로 코로나 처리하여 베이스 필름층을 형성한다.
상기 제시한 바와 같이, 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 첨가제를 0.5 ~ 5 중량부를 혼합하여 베이스 필름층을 형성하고, 베이스 필름층과 점착층의 부착성능을 높이기 위해 성형되어 나오는 베이스 필름층 표면을 코로나 처리 한다. 이때, 코로나 처리를 위한 조건은 38 ~ 44 dyn/cm 범위, 바람직하기로는 40 ~ 42 dyn/cm 범위로 수행하도록 한다. 코로나 처리 조건이 상기 범위 미만이면 베이스 필름과 점착층과의 부착력이 저하되어 점착층이 피착판에 오염될 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 베이스 필름의 노화현상 초래 및 코로나가 투과되어 점착액이 이면으로 넘어가는 경향이 있다.
두 번째 과정으로 점착층을 형성하는 과정이다.
상기 코로나 표면 처리된 베이스 필름 상에 아크릴레이트계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 탄화수소계 유기용매가 일정 중량비율로 포함된 점착제 조성물을 도포(53)한 후 열풍건조시켜 용매를 제거한다.
상기 점착제 조성물을 도포하는 방법은 종래의 그라비아코팅법, 리버스롤코팅법, 롤코팅법, 딥코팅법, 콤마코팅법, 그리고 최근에는 마이크로그라비아코팅법 등을 사용할 수 있으며, 베이스 필름의 안정적인 평활면에 따른 도공정밀도와 저점도에서 고점도까지 널리 사용할 수 있는 그라비아코팅법 중 바코팅(Bar Coating)방식을 적용할 경우 보다 바람직하다. 이때 점착제의 도포량을 초기 4 ~ 40 g/㎡(건조 후 1 ~ 8 g/㎡), 바람직하기로는 초기 12 ~ 30 g/㎡(건조 후 3 ~ 6 g/㎡)이 되도록 조절하는 것이 좋다.
기존의 경우 베이스 필름은 주로 저밀도 폴리에틸렌을 사용하였기 때문에 필름의 내열성 문제에 기인하여 비교적 낮은 온도 범위인 50 ~ 70 ℃ 범위에서 건조공정을 수행하였다.
그러므로, 종래의 건조방식으로는 점착 코팅된 보호필름내의 잔류용매 함유율이 높아서 피착판에 부착시 시간이 경과되면서 잔류용매의 활동으로 인하여 가교밀도의 저하 및 점착층의 각 파괴현상과 더불어 후기 점착력 상승 등으로 피착판에 오염(전이 등) 및 형상변형 등의 문제가 발생하였다.
상기 문제를 제거하기 위하여 본 발명에서는 종래에 많이 사용되는 벨트타입의 설비방법에서 벗어나 점착 코팅된 필름에 충분한 복사열이 전달될 수 있도록 무벨트타입 및 설비의 재질을 고려하였고, 건조온도를 80 ~ 120℃의 고온 스팀열풍방 식을 적용하여 충분한 건조가 이루어져 점착제의 용매가 완전히 휘발되어 잔류용 매로 인하여 야기되는 상기의 문제점을 해결하였다.
즉, 상기 열풍건조는 80 ~ 120 ℃, 바람직하기로는 90 ~ 110 ℃의 열풍을 부여하며 건조시켜 점착층을 형성한다. 상기 열풍건조는 열풍을 0.5 kgf/㎠ 압력으로저온에서 고온, 다시 저온으로 부여하는 즉, 90 ℃ → 110 ℃ → 90 ℃의 사이클이 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 건조속도는 15 ~ 50 m/min 범위, 바람직하기로는 25 ~ 35 m/min의 속도를 유지하는 것이 잔류용매의 제거 및 점착 도공 안정성의 측면에서 좋다.
세 번째 과정으로 상기 점착층을 경화 및 숙성시키는 과정이다.
즉, 상기 점착층이 도포된 필름층을 권취(winding)하고 50 ~ 70 ℃ 범위에서 숙성(aging) 및 경화시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 점착제 조성물이 도포된 베이스 필름을 점착제 조성물의 안정적인 가교화가 진행될 수 있도록 경화 및 숙성시킨다.
이때, 점착 코팅시 발생되는 정전기를 별도의 정전기 제거 시트 및 접지하여 제거하고 필름 양단에 물결현상의 변형 및 주름(시와현상)과 필름권취시 혼입되는 기포를 제거하기 위하여, 종래의 가압롤러 사용시 양단쪽으로 힘이 집중되면서 종방향으로 인장력이 가해져 시와현상 및 중앙부위를 중심으로 기포가 혼입되는 현상이 발생하였다.
이에 본 발명에서는 가압롤러의 경도를 50 ~ 60A의 조건으로 조정하고, 별도의 크라운 처리하여 힘의 분배를 통하여 필름이 종방향과 횡방향으로 발생하는 인 장력의 안정화를 꾀하여, 기포혼입 및 필름변형을 방지하였다.
숙성은 보호필름 점착층의 분자량 혹은 가교밀도를 증대시키기 위하여 온도는 50 ~ 70℃ 조건에서 온기가 순환될 수 있도록 한 상태에서 24 ~ 72 시간의 범위, 바람직하기에는 48 ~ 72시간 숙성시킨다.
초기에 아크릴레이트계 수지는 GPC에 의해 중량 분자량을 측정하여 보면 평균 분자량은 200,000 ~ 800,000의 범위가 측정되며, 분자량은 가교화가 진행되면서 기하학적으로 증가되면서 안정적인 가교밀도가 이루어 져 응집력 및 내열성의 극대화와 경시변화에 안정적인 점착력이 형성되었다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리프로필렌 100 중량부에 대하여 첨가제(칼슘스테아레이트, 페놀계 산화방지제 및 인계산화방지제)가 1 중량부 비율로 포함된 기재필름으로서 두께가 80 ㎛ 인 것을 준비하고, 그 표면을 40 ~ 42 dyn/cm 의 조건으로 코로나 처리하여 베이스 필름층을 준비하였다.
본 발명에서 제시한 조합을 만족하는 아크릴레이트계 수지(초기 분자량 500,000, 품명:CMT-225, 제조업체:(주)코스모텍) 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제로서 이소프론디이소시아네이트를 2 중량부, 용매로서 에틸아세테이 트 70 중량부, 톨루엔 30 중량부로 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 점착제 조성물을 상기 베이스 필름 상에 20 ~ 25 g/㎡ 바코팅(bar coating)법에 의하여 도포한 후 열풍을 0.5 kgf/㎠ 압력으로 90 ℃ → 110 ℃ → 90 ℃ 사이클을 형성하여 30 m/min 속도로 건조하여 용매를 제거하였다.
상기 점착제 조성물이 도포된 필름을 정전기 제거 시트 및 접지를 이용하여 정전기를 제거하고, 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 기포 및 시와현상 등을 제거하여 권취하고, 65 ℃에서 48시간동안 숙성 및 경화시켜, 점착 도포량은 3.5 ~ 5 g/㎡의 점착층이 형성된 프리즘 시트용 보호필름을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 베이스 필름을 준비하였다.
본 발명에서 제시한 조합을 만족하는 아크릴레이트계 수지(초기 분자량 500,000, 품명:CMT-225, 제조업체:(주)코스모텍) 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제로서 이소프론디이소시아네이트를 3 중량부, 용매로서 에틸아세테이트 80 중량부, 톨루엔을 40 중량부로 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 점착제 조성물을 상기 베이스 필름 상에 20 ~ 25g/㎡ 바코팅(bar coating)법에 의하여 도포한 후 열풍을 0.5 kgf/㎠ 압력으로 90 ℃ → 110 ℃ → 90 ℃ 사이클을 형성하여 30 m/min 속도로 건조하여 용매를 제거하였다.
상기 점착제 조성물이 도포된 필름을 정전기 제거 시트 및 접지를 이용하여 정전기를 제거하고, 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 기포 및 시와현상 등을 제거하여 권취하고, 65 ℃에서 48시간동안 숙성 및 경화시켜, 점착 도포량은 3 ~ 4.5 g/㎡의 점착층이 형성된 프리즘 시트용 보호필름을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 베이스 필름을 준비하였다.
본 발명에서 제시한 조합을 만족하는 아크릴레이트계 수지(초기 분자량 500,000, 품명:CMT-225, 제조업체:(주)코스모텍) 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제로서 이소프론디이소시아네이트 4 중량부, 용매로서 에틸아세테이트 100 중량부, 톨루엔을 50 중량부로 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 점착제 조성물을 상기 베이스 필름 상에 20 ~ 25 g/㎡ 바코팅(bar coating)법에 의하여 도포한 후 열풍을 0.5 kgf/㎠ 압력으로 90 ℃ → 110 ℃ → 90 ℃ 사이클을 형성하여 30 m/min 속도로 건조하여 용매를 제거하였다.
상기 점착제 조성물이 도포된 필름을 정전기 제거 시트 및 접지를 이용하여 정전기를 제거하고, 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 기포 및 시와현상 등을 제거하여 권취하고, 65 ℃에서 48시간동안 숙성 및 경화시켜, 점착 도포량은 3 ~ 4 g/㎡의 점착층이 형성된 프리즘 시트용 보호필름을 제조하였다.
비교예 1
기재필름으로서 두께가 80 ㎛ 인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 준비하고, 그 표면을 40 ~ 42 dyn/cm 의 조건으로 코로나 처리하여 베이스 필름층을 준비하였다.
본 발명에서 제시한 조합을 만족하는 아크릴레이트계 수지(초기 분자량 500,000, 품명:CMT-225, 제조업체:(주)코스모텍) 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제로서 이소프론디이소시아네이트를 2 중량부, 용매로서 에틸아세테이트 70 중량부, 톨루엔을 30 중량부로 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 점착제 조성물을 상기 베이스 필름 상에 20 ~ 25 g/㎡ 바코팅(bar coating)법에 의하여 도포한 후 열풍을 0.5 kgf/㎠ 압력으로 70 ℃ → 80 ℃ → 70 ℃ 사이클을 형성하여 35 m/min 속도로 건조하여 용매를 제거하였다.
상기 점착제 조성물이 도포된 필름을 정전기 제거 시트 및 접지를 이용하여 정전기를 제거하고, 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 기포 및 시와현상 등을 제거하여 권취하고, 65 ℃에서 48시간동안 숙성 및 경화시켜, 점착 도포량은 3.5 ~ 5 g/㎡의 점착층이 형성된 프리즘 시트용 보호필름을 제조하였다.
비교예 2
폴리프로필렌 100 중량부에 대하여 첨가제(칼슘스테아레이트, 페놀계 산화방지제 및 인계산화방지제)가 1 중량부 비율로 포함된 기재필름으로서 두께가 80 ㎛ 인 것을 준비하고, 그 표면을 40 ~ 42 dyn/cm 의 조건으로 코로나 처리하여 베이스 필름층을 준비하였다.
아크릴레이트계 수지(초기 분자량 200,000, 품명:SP-200, 제조업체:(주)임덕화학) 100 중량부에 대하여 멜라민계 경화제로서 부틸멜라민을 1.2 중량부, 경화촉진제로 인산염을 1.2 중량부, 용매로서 에틸아세테이트를 120 중량부로 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 점착제 조성물을 상기 베이스 필름 상에 90 ~ 110 g/㎡ 바코팅(bar coating)법에 의하여 도포한 후 열풍을 0.5 kgf/㎠ 압력으로 90 ℃ → 110 ℃ → 90 ℃ 사이클을 형성하여 30 m/min 속도로 건조하여 용매를 제거하였다.
상기 점착제 조성물이 도포된 필름을 정전기 제거 시트 및 접지를 이용하여 정전기를 제거하고, 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 기포 및 시와현상 등을 제거하여 권취하고, 65 ℃에서 48시간동안 숙성 및 경화시켜, 점착 도포량은 16 ~ 20 g/㎡의 점착층이 형성된 프리즘 시트용 보호필름을 제조하였다.
시험예
상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2 에 의하여 제조된 보호필름을 KS A 1107:2004, 점착테이프 및 점착시트의 시험방법을 기준으로 하여 경시흐름별 점착력을 측정하고, 기재의 말림현상(Curl)과 들뜸현상 그리고 피착판 오염(점착액 전이 등)을 육안으로 관찰하였으며, 그 결과는 다음 표 1 ~ 5에 나타내었다.
경과시간 시험항목 초기 24시간 72시간 168시간 초기 대비 경시변화율
점 착 력 1) 상온 (23 ± 2℃) #1 10.0 9.5 10.0 9.0 10 %
#2 9.5 9.0 9.5 10.0 5 %
#3 10.0 9.0 10.0 10.0 10 %
가온 (50℃) #1 8.5 9.0 11.5 11.0 35 %
#2 9.0 9.5 11.5 11.5 28 %
#3 9.0 10.0 12.0 12.5 39 %
말림현상 없음 없음 없음 없음 OK
들뜸현상 없음 없음 없음 없음 OK
전이현상 없음 없음 없음 없음 OK
1)단위 : gf/25mm
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에 대하여 시험을 진행한 결과 경시변화에 따른 상온(23 ± 2℃)상태에서 점착력의 경시변화율은 5 ~ 10% 가 확인되었으며, 가온(50℃)상태에서는 28 ~ 39% 가 확인되었다. 더불어 기재의 말림(Curl)현상과 들뜸현상 그리고 피착판 오염(점착액 전이 등)현상도 육안으로 관찰 결과 아무런 이상이 없었다.
경과시간 시험항목 초기 24시간 72시간 168시간 초기 대비 경시변화율
점 착 력 1) 상온 (23 ± 2℃) #1 8.0 8.0 7.5 8.5 6 %
#2 7.5 8.0 8.0 7.5 7 %
#3 7.5 7.5 7.0 7.0 7 %
가온 (50℃) #1 7.5 9.0 9.5 9.5 27 %
#2 7.5 8.0 9.0 9.0 20 %
#3 7.0 9.0 9.5 9.0 29 %
말림현상 없음 없음 없음 없음 OK
들뜸현상 없음 없음 없음 없음 OK
전이현상 없음 없음 없음 없음 OK
1)단위 : gf/25mm
상기 표 2에 나타내 바와 같이, 실시예 2에 대하여 시험을 진행한 결과 경시변화에 따른 상온(23 ± 2℃)상태에서 점착력의 경시변화율은 6 ~ 7% 가 확인되었으며, 가온(50℃)상태에서는 20 ~ 29% 가 확인되었다. 더불어 기재의 말림(Curl)현상과 들뜸현상 그리고 피착판 오염(점착액 전이 등)현상도 육안으로 관찰 결과 아무런 이상이 없었다.
경과시간 시험항목 초기 24시간 72시간 168시간 초기 대비 경시변화율
점 착 력 1) 상온 (23 ± 2℃) #1 6.0 6.0 5.5 5.5 8 %
#2 6.5 6.0 6.0 6.0 8 %
#3 6.0 6.0 5.0 5.5 8 %
가온 (50℃) #1 5.5 6.0 6.5 6.5 18 %
#2 5.5 5.5 6.0 5.5 9 %
#3 5.0 6.0 6.0 6.0 20 %
말림현상 없음 없음 없음 없음 OK
들뜸현상 없음 없음 없음 없음 OK
전이현상 없음 없음 없음 없음 OK
1)단위 : gf/25mm
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 3에 대하여 시험을 진행한 결과 경시변화에 따른 상온(23 ± 2℃)상태에서 점착력의 경시변화율은 8% 가 확인되었으며, 가온(50℃)상태에서는 9 ~ 20% 가 확인되었다. 더불어 기재의 말림(Curl)현상과 들뜸현상 그리고 피착판 오염(점착액 전이 등)현상도 육안으로 관찰한 결과 아무런 이상이 없었다.
상기 세 유형 실시예의 시험결과를 종합하여 보면 아크릴레이트계 수지에 대하여 이소시아네이트계 경화제로서 이소프론디이소시아네이트의 투입량 및 점착제 도포량에 따라서 점착력 및 경시변화율에서 차이가 있으나, 이는 통상 아크릴레이트계 점착제가 크게 500 % 정도까지 초기대비 후기점착력이 상승하는 것에 비하면 상당히 만족스러운 결과이며, 더불어서 기재에 대한 말림 및 들뜸현상과 피착판 오염현상도 육안으로 관찰한 결과 아무런 이상이 발생하지 않는 결과를 얻었다.
경과시간 시험항목 초기 24시간 72시간 168시간 초기 대비 경시변화율
점 착 력 1) 상온 (23 ± 2℃) #1 12.0 14.5 16.5 16.5 38 %
#2 11.5 13.0 14.5 15.0 30 %
#3 11.5 13.5 14.5 14.5 26 %
가온 (50℃) #1 10.5 16.5 18.5 19.0 81 %
#2 9.5 14.5 16.0 17.5 84 %
#3 10.5 17.0 18.5 19.5 86 %
말림현상 없음 없음 없음 없음 OK
들뜸현상 없음 있음 있음 있음 NG
오염현상 없음 없음 없음 없음 OK
1)단위 : gf/25mm
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 비교예 1에 대하여 시험을 진행한 결과 경시변화에 따른 상온(23 ± 2℃)상태에서 점착력의 경시변화율은 26 ~ 38% 가 확인되었으며, 가온(50℃)상태에서는 81 ~ 86% 가 확인되었다. 더불어 가온(50℃)상태에서 기재의 말림(Curl)현상은 발생하지 않았으나, 24시간이 지나면서 피착판 양가장부위로 들뜸현상이 발생하였으며, 피착판에 대한 오염현상은 발생하지 않았다.
또한, 상기 비교예 1과 같이 제조 작업 중에 베이스 필름(LDPE)의 내열성 저하에 따른 필름 말림 및 주름현상 등의 애로사항이 발생하여 불가피하게 점착제 도공 후 건조온도(70 ℃ → 80 ℃ → 70 ℃)를 하강시키고 속도를 상승(35m/min) 시켜서 작업을 진행하였다.
경과시간 시험항목 초기 24시간 72시간 168시간 초기 대비 경시변화율
점 착 력 1) 상온 (23 ± 2℃) #1 6.5 8.5 10.0 10.5 62 %
#2 5.5 7.0 9.0 10.0 82 %
#3 6.0 7.5 10.0 10.5 75 %
가온 (50℃) #1 6.0 17.5 24.0 27.5 358 %
#2 6.0 19.0 24.5 29.0 383 %
#3 5.5 16.0 21.5 25.5 363 %
말림현상 없음 없음 있음 있음 NG
들뜸현상 없음 없음 없음 없음 OK
오염현상 없음 없음 없음 있음 NG
1)단위 : gf/25mm
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 2에 대하여 시험을 진행한 결과 경시변화에 따른 상온(23 ± 2℃)상태에서 점착력의 경시변화율은 62 ~ 82% 가 확인되었으며, 가온(50℃)상태에서는 358 ~ 383% 의 큰 경시변화율이 확인되었다. 더불어 가온(50℃)상태에서 72시간이 경과되면서 기재의 말림(Curl)현상이 발생되었고, 들뜸현상은 발생하지 않았으나, 168시간 경과되면서 피착판에 미세한 오염 현상이 발생하였다.
특히, 비교예 2는 본 발명에서 제안하는 아크릴레이트계 수지 혼합물을 사용하지만 본 발명에서 제안하는 바와 상이한 경화제를 도입하였기 때문에 의도하는 효과를 나타내지 못했다. 즉, 아크릴레이트계 수지의 조합과 이에 적합한 경화제의 선택이 중요한 기술구성임을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리즘시트 보호필름은 내열성이 좋은 보호층을 형성하며, 시간이 경과하여도 물성 및 형상 변형이 없이 안정적으로 유지가 됨으로서 프리즘시트 가공시 보호필름으로 인해 발생되는 문제를 해결하는 효과를 얻게 되었다.
또한, 본 발명에 따른 프리즘시트 가공시 이물혼입 및 스크래치 등의 품질문제를 방지하고 생산성을 향상시키는 효과를 얻는다.

Claims (9)

  1. 폴리프로필렌계 수지를 기재로 하고 표면이 코로나 처리된 베이스 필름층과,
    상기 코로나 처리된 베이스 필름 표면에 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 3 ~ 10 범위의 히드록시알킬(메타)크릴레이트 중에서 선택된 아크릴레이트계 수지 혼합물을 주재로 하고, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중랑부에 대하여 이소시아네이트계 경화제 1 ~ 5 중량부 및 탄화수소계 유기용매 50 ~ 200 중량부를 포함하는 점착제 조성물이 도포되어 경화된 점착층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 필름층은 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 중화제, 산화방지제 및 슬립제 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 첨가제 혼합물 0.5 ~ 5 중량부를 포함하는 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 필름층은 두께가 20 ~ 100 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 수지는 중량평균분자량 200,000 ~ 800,000 범위인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 수지 혼합물은 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬아크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트 또는 이들의 혼합물 60 ~ 90 중량%, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬메타크릴레이트 5 ~ 15 중량%, 히드록시알킬(메타)크릴레이트 2 ~ 25 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화수소계 유기용매는 에스테르계 유기용매, 방향족 탄화수소계 유기용매, 케톤계 유기용매 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징 으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착층은 점착제 도포량이 1 ~ 8 g/㎡ 범위인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름.
  8. 폴리프로필렌계 수지를 기재로 하는 필름의 표면을 38 ~ 44 dyn/cm 범위의 조건으로 코로나 처리하여 베이스 필름층을 형성하는 과정,
    상기 코로나 표면처리된 베이스 필름 상에 탄소수 3 ~ 10 범위의 알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 4 ~ 10 범위의 알킬알킬(메타)크릴레이트, 탄소수 3 ~ 10 범위의 히드록시알킬(메타)크릴레이트 중에서 선택된 아크릴레이트계 수지 혼합물을 주재로 하고, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중랑부에 대하여 이소시아네이트계 경화제 1 ~ 5 중량부 및 탄화수소계 유기용매 50 ~ 200 중량부를 점착제 조성물을 도포한 후 70 ~ 120 ℃의 열풍을 부여하며 건조시켜 점착층을 형성하는 과정, 및
    상기 점착층이 도포된 필름층의 정전기를 제거한 후 50 ~ 60A의 경도를 가지며 크라운 처리된 압동롤러를 이용하여 권취(winding)하고, 50 ~ 70 ℃ 범위에서 숙성(aging) 및 경화시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 경화 및 숙성은 24 ~ 72 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트용 보호필름의 제조방법.
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