KR100998744B1 - 근적외선 흡수 염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리에스테르 수지에 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하고, 고온 안정성이 우수한 근적외선 흡수염료가 함유된 열 차폐필름용 색재 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물은 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 수지 제조단계에 첨가하거나, 투명 플라스틱 내열성 수지에 근적외선 흡수염료를 함유시킨 별도의 마스터 배치 형태로 폴리에스테르 수지와 혼합하여 제조됨으로써, 종래 필름 상에 코팅 방식으로 제조된 열 차폐필름에 비하여, 선택적인 근적외선 차폐효과가 우수하고, 염료의 균일한 염색으로 인하여 품질이 개선됨에 따라, 종래의 건축물 유리 또는 자동차 유리대체용 필름으로 유용하다.
근적외선, 열차폐, 폴리에스테르
Description
본 발명은 근적외선 흡수 염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 폴리에스테르 수지에 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하고, 고온 안정성이 우수한 근적외선 흡수염료를 제조공정 단계 또는 별도의 마스터 배치 형태로 제공하여 제조함으로써, 종래 코팅방식의 필름보다 선택적인 근적외선 차폐효과가 우수하고, 염료의 균일한 염색이 가능한 열 차폐필름용 색재 조성물에 관한 것이다.
폴리에스테르 필름은 우수한 화학적, 물리적 성질을 가지고 있기 때문에 고분자 가공제품으로 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 건축물, 자동차 등의 창유리 면에 부착됨으로써, 자외선 및 적외선을 차단하고 충격으로 유리가 파손될 경우 파편이 분산되지 않도록 보호하는 용도의 공업용 소재로서 이용되고 있다.
착색 폴리에스테르 필름을 이용한 윈도우 필름에 대하여는 대한민국 등록특허 제252022호에 폴리에스테르 필름에 염료 혼합물을 피복시켜 피막층을 형성하는 방법 이 개시되어 있는바, 상세하게는 1개 층의 착색 접착층을 가지는 접착필름에, 수성호료 용액 중 최소 1종류의 분산염료를 사용하여 분산시킨 분산액으로 구성되는 염료 혼합물을 피복시킨 피막층 형성방법을 제안하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제145057호에서는 마그네슘화합물을 0.1 내지 0.01 중량% 투입하고, 통상의 방법으로 축중합시킨 폴리에스테르 수지에 안트라퀴논계 염료를 착색제로 하여 전체 폴리에스테르 수지에 대하여, 100 내지 1000ppm 첨가한 폴리에스테르 수지와 착색제를 첨가하지 않은 폴리에스테르 수지를 일정비율로 혼합하고 이를 제막, 연신, 열처리하여 제조되는 이축 연신 폴리에스테르 필름을 공지하고 있다.
미합중국 특허 제5,338,318호에서는 폴리에스테르 필름의 염색방법에 있어서, 캐리어로서, 글리세롤 트리아세테이트(Glycerol triacetate)를 사용하여 염색하고, 세정, 건조하는 연속식 염색방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기의 방법은 분산성 염료 또는 용제형 염료를 사용하기 때문에 염색 속도가 느리고, 특히 짙은 색의 염색일 경우 폴리에스테르에 균일한 염색이 어려워, 다단계의 가공공정이 요구된다.
이에, 본 발명자들은 폴리에스테르 수지 염색 방법을 개선하고, 나아가 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하는 근적외선 흡수염료를 사용하여 기능성이 부여된 폴리에스테르 필름을 제공하고자 노력한 결과, 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 수지의 제조공정 단계 또는 별도의 마스터 배치 형태로 제공하여 제조함으로써, 종래 코팅방식의 필름보다 선택적인 근 적외선 차폐효과가 우수하고, 염료의 균일한 염색이 가능한 열 차폐 폴리에스테르 필름 제조를 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 폴리에스테르 수지에 근적외선 흡수 염료가 함유된 열 차폐필름용 색재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 수지 제조단계에 첨가하거나, 별도의 마스터 배치 형태로 폴리에스테르 수지와 혼합하여, 근적외선 차폐효율이 개선된 열 차폐필름용 색재 조성물 및 그를 이용하여 제조된 열 차폐필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에스테르 수지 100 중량부에,
400∼780nm의 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 780∼1500nm의 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하는 근적외선 흡수염료 1 내지 15 중량부가 함유된 열 차폐필름용 색재 조성물을 제공한다.
이때, 상기 근적외선 흡수염료가 200 내지 350℃에서 열적 안정성을 가지며며, 디티올계 화합물, 디이모늄계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물 및 나프탈로시아닌계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
상기 근적외선 흡수염료가 투명 플라스틱 내열성 수지 90∼98중량% 및 근적외선 흡수염료 2∼10중량%로 이루어진 마스터 배치 형태로 제공된다.
상기 투명 플라스틱 내열성 수지는 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리염화비닐계수지, 페놀계 수지, 우레탄계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리카보네이트 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
이때, 본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물에 의한 필름은 이축 연신 폴리에스테르 필름이며, 5%이하의 헤이즈 값을 갖는다.
나아가, 본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물에 의한 필름은 선택적인 근적외선 차폐효과가 우수하고, 염료의 균일한 염색으로 인하여 품질이 개선됨에 따라, 종래의 건축물 유리 또는 자동차 유리대체용 필름으로 유용하다.
본 발명은 폴리에스테르 수지에 고온 안정성이 우수하고, 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하는 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물은 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 수지 제조단계에 첨가하거나, 별도의 마스터 배치 형태로 제공함으로써, 종래 코팅 방식의 열 차폐필름에 비하여 선택적인 근적외선 차폐효과가 우수하고, 염료의 균일한 염색이 가능하다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물은 태양광 중 자외선과 열선의 투과를 차단하고, 가시광선만 선택적으로 투과시키고, 에너지 차단 및 갑작스러운 충격에 유리가 파괴되었을 때 보호할 수 있는 윈도우 필름용도에 적합하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 폴리에스테르 수지 100 중량부에, 400∼780nm의 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 780∼1500nm의 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하는 근적외선 흡수염료 1 내지 15 중량부가 함유된 열 차폐필름용 색재 조성물을 제공한다.
본 발명은 폴리에스테르 수지 100 중량부에 근적외선 흡수염료가 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 2 내지 7 중량부가 함유되어 열 차폐 효과를 발현하는 것으로, 근적외선 흡수염료가 1 중량부 미만이면, 근적외선 흡수 능력이 저하되어 열 차폐 효과가 충분하지 않고, 15 중량부 초과이면, 염료의 재분산이 불가능한 문제가 있다.
본 발명에서 사용되는 근적외선 흡수염료는 폴리에스테르 수지와 혼합되어 고온의 용융 및 압출단계를 거침으로 고온에서의 열안정성이 요구된다. 이에, 본 발명의 근적외선 흡수염료는 200 내지 350℃에서 분해 또는 물성의 변화가 없는 열적 안정성을 갖는 염료를 사용한다. 따라서, 폴리에스테르 수지와의 반응과정 중 용융시 열에 의한 변형이 없으므로, 고온에서도 색소 파괴가 일어나지 않는다.
또한, 본 발명의 근적외선 흡수염료는 400∼780nm의 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 780∼1500nm의 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하는 것으로서, 바람직하게는 디티올계 화합물, 디이모늄계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물 및 나프탈로시아닌계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용한다.
또한, 근적외선 흡수염료는 파장 850nm부근의 근적외선 차폐 성능을 보충하기 위해서 프탈로시아닌류 또는 디티올계 금속 착제 등의 공지된 흡수염료가 더 사용될 수 있으며, 내광성을 향상시키기 위하여, 벤조페논계 또는 벤조트리아졸계 등의 자외선 흡수염료가 사용될 수 있다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물은 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 제조공정 단계부터 첨가하여 제조하거나, 더욱 바람직하게는 별도의 마스터 배치 형태로 제공하여 제조함으로써, 종래 필름 상에 코팅하여 제조된 방식보다 성능 개선을 구현할 수 있다.
더욱 상세하게는, 바람직한 일 구현으로서, 폴리에스테르 수지에, 별도의 과정을 통해 투명 플라스틱 내열성 수지 90∼98중량% 및 근적외선 흡수염료 2∼10중량%를 혼합하여 제조된 마스터 배치를 혼합하여 필름으로 제조하는 방법이 바람직하다.
상기 투명 플라스틱 내열성 수지로는 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리염화비닐계수지, 페놀계 수지, 우레탄계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리카보네이트 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
이때, 상기 마스터배치의 원료조성물에 있어서, 필요에 따라 산화방지제, 열안정제, 점도조정제, 가소제, 색상개량제, 윤활제, 핵제, 자외선 안정제, 대전방지제, 산화방지제, 바인더 및 촉매 등의 첨가제를 더 사용할 수 있으며, 근적외선 흡수염 료 2∼10중량%를 유지하는 범위이내에서 첨가제의 함량은 조절될 수 있다.
상기 근적외선 흡수염료 함유 마스터 배치 형태로 폴리에스테르에 적용됨으로써, 열 차폐필름에 근적외선 흡수염료의 분산성이 우수하여 염색의 얼룩이 생기지 않고 열 차폐 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 균일한 품질의 열 차폐필름을 제공할 수 있고, 종래의 염색공정보다 공정이 단순하여 경제적인 효과를 구현할 수 있다.
또한, 바람직한 다른 구현으로서, 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 수지 제조공정에 첨가하는 것이다.
상세하게는, 소정량의 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르의 글리콜 성분과 동일한 글리콜, 예를 들면 에틸렌글리콜에 분산 또는 용해시켜 첨가하는 것이다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물에 의해 제조된 필름은 이축 연신 폴리에스테르 필름이며, 5%이하의 헤이즈 값을 갖는다.
나아가, 본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물은 400∼780nm 가시광성 영역의 파장범위에서 50∼90%를 투과시키고, 780∼1500nm 근적외선 영역의 파장범위에서 70∼90% 차단시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 디티올계 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름의 분광학 스펙트럼 결과를 나타낸 것으로서, 가시광선 투과율이 70%이며, 780∼1500nm에서의 근적외선 차폐율이 90%로 확인되었다.
또한, 도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 열 차폐필름의 내열성을 측정한 결과, 250℃에서 중량감소 개시 온도로 확인되었다.
또한, 도 2 및 도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 디이모늄계 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름의 분광학 스펙트럼 결과 및 내열성을 나타낸 결과로서, 가시광선 투과율이 70%이며, 780∼1500nm에서의 근적외선 차폐율은 90%로 확인되었으며, 280℃ 부근에서 중량감소가 개시됨으로서 내열성을 확인하였다.
나아가, 본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 열 차폐필름은 태양광 중 자외선과 열선의 투과를 차단하고, 가시광선만 선택적으로 투과시키고, 에너지 차단 및 갑작스러운 충격에 유리가 파괴되었을 때 보호할 수 있는 윈도우 필름용도에 적합하다.
따라서, 본 발명의 열 차폐필름은 종래의 건축물 유리 또는 자동차 유리를 대체 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 ∼ 3>
단계 1: 근적외선 흡수염료 함유 마스터배치 제조
근적외선 흡수염료(A, B, C), 점도조정제(D), 가소제(E), 대전방지제(F) 및 입자 상태의 고유점도 0.65dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 원료를 G라 하고, 하기 표1의 비율로 혼합하여 80℃에서 12시간 건조시킨 후 2단축 피이드 블록이 있는 T다이를 통해 260∼290℃범위에서 압출하고 60℃에서 냉각하여 마스터배치 1∼3을 제조하였다.
단계 2:
근적외선
흡수염료 함유 필름 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 100 중량부에 대하여, 상기 단계 1에서 제조된 근적외선 흡수염료 함유 마스터배치 1∼3를 15 중량부를 혼합하여 공압출 다이를 통해 압출하고, 종방향으로 260℃에서 3배 연신, 횡방향으로 280℃에서 4배 연신하여, 평균 두께 25㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 폴리에스테르 필름에 대하여, 자외선ㆍ가시광선ㆍ근적외선 분광광도계(UV-Vis-NIR spectrophotometer)를 이용하여 300 내지 1500nm의 파장영역의 투과율 변화를 측정하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 폴리에스테르 수지에 고온 안정성이 우수하고, 가시광선 영역의 파장을 투과하고, 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 차폐하는 근적외선 흡수염료를 함유하는 열 차폐필름용 색재 조성물을 제공함으로써, 보다 투명하고, 보다 효율적인 열 차폐필름을 구현할 수 있다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물은 상기 근적외선 흡수염료를 폴리에스테르 수지 제조단계에 첨가하거나, 투명 플라스틱 내열성 수지에 근적외선 흡수염료를 함유시킨 별도의 마스터 배치 형태로 제공함으로써, 종래 코팅 방식의 열 차폐필름에 비하여 내열성, 내습성, 내광성이 우수하고, 균일한 품질과 원가 절감, 구조의 단순화로 인한 기능성 필름 제조를 구현하였다.
본 발명의 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름은 태양광 중 자외선과 열선의 투과를 차단하고, 가시광선만 선택적으로 투과시키므로, 건축물 유리 또는 자동차 유리용도에 유용하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 열 차폐 폴리에스테르 필름은 에너지 차단 및 갑작스러운 충격으로 유리가 파괴되었을 때 이를 보호할 수 있는 윈도우 필름용으로 적합하다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구 범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 디티올계 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름의 분광학 스펙트럼 결과이고,
도 2는 본 발명의 디이모늄계 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름의 분광학 스펙트럼 결과이고,
도 3은 본 발명의 디티올계 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름의 내열성을 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명의 디이모늄계 근적외선 흡수염료를 함유한 열 차폐필름용 색재 조성물을 이용한 필름의 내열성을 나타낸 그래프이다.
Claims (9)
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- 폴리에스테르 수지; 100 중량부에 대하여,투명 플라스틱 내열성 수지에 디티올계 화합물 또는 나프탈로시아닌계 화합물에서 선택되는 근적외선 흡수염료 2∼10중량%가 혼합된 마스터 배치 형태; 1 내지 15 중량부가 함유된 이축 연신 단층 폴리에스테르 필름이 400∼780nm 가시광선 영역의 파장을 75∼90% 투과하고, 780∼1500nm의 근적외선 영역의 파장을 70∼90% 차폐시키는 건축물 유리 및 자동차 유리 대체용 열 차폐필름.
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