KR101020762B1 - 보호필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2 장의 투명 플라스틱 기재를 접착제층을 통하여 적층한 보호필름에 관한 것이다.

보호필름, 전자책

Description

보호필름{PROTECTIVE FILM}

본 발명은 2 장의 투명 플라스틱 기재를 접착제층을 통하여 적층한 보호필름에 관한 것이다. 또한 상기 보호필름의 접착제층의 형성에 사용하는 접착제 조성물에 관한 것이다.

전자종이(e-paper)란 일반 종이와 가장 유사한 특성을 지니는 디스플레이를 말하며, 단순히 정보를 디스플레이 하는 것뿐만 아니라 자유롭게 쓰고 지우며 데이터를 저장할 수도 있는 차세대 디스플레이다.

이러한 전자종이의 원리를 이용한 전자책(e-book) 역시 개발되고 있으며, 이러한 전자책은 유리상에 형성된 구동필름과 이를 보호하기 위한 보호필름으로 구성된다.

상기의 전자책을 보호하기 위한 보호필름은 습기 및 UV에 약한 구동필름을 보호하기 위한 것이므로 습기 및 UV에 견딜 수 있는 보호필름에 대한 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 전자책(e-book)에 사용되는 보호필름으로서, 습기에 강하고, UV차단성이 우수한 보호필름을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 스크래치 방지 및 눈부심 방지 기능을 가지는 보호필름을 제공하고자 한다.

본 발명은 제 1 면과 제 2 면을 갖는 제 1 투명 플라스틱 기재의 제 1면에는 눈부심방지 코팅층이 형성되고, 제 1 면과 제 2 면을 갖는 제 2 투명 플라스틱 기재의 제 1면에는 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층이 형성되며, 상기 제 1 투명 플라스틱 기재의 제 2 면과 제 2 투명 플라스틱 기재의 제 1 면이 대향하도록 배치하고, 접착제층을 통하여 접착한 보호필름에 관한 것이다.

상기 접착제층은, 아크릴계 수지로 이루어진 접착제 조성물로서, 접착제층의 광투과도가 90%이상이며, 헤이즈가 1%이하이고, 전단저장탄성율이 10³~10⁵Pa인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 접착제 조성물은 UV차단 기능 확보를 위해 UV차단제를 수지의 고형분 대비 5 ~ 10 중량부 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 보호필름은 상기 눈부심방지 기능 및 스크래치 방지기능을 하는 눈부심방지 코팅층이 3 ~ 5㎛, 제 1 투명 플라스틱 기재가 50 ~ 250㎛, 접착층이 30 ~ 60㎛, 제 2 투명 플라스틱 기재가 10 ~ 50㎛, 실리콘 산화물 코팅층이 300 ~ 1,000Å의 두께를 갖으며, 순서대로 적층된다.

또한 필요에 따라 상기 실리콘 산화물코팅층과 접착제층의 사이에 보호 코팅층이 더 형성될 수 있으며, 보호코팅층은 0.01 ~ 5㎛ 두께로 코팅된다.

본 발명의 보호필름 제조 순서는 다음과 같다. 먼저 제 2 투명 플라스틱 기재에 실리콘 산화물을 코팅한다. 그리고 실리콘 산화물이 코팅된 제 2 투명 플라스틱 기재의 산화물이 코팅된 면에 접착층을 코팅하고 건조공정을 거친 후 미리 눈부심방지 코팅층이 형성된 제1투명 기재의 코팅층 반대면을 접착층과 합지한다.

이하에 본 발명의 보호필름을, 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 보호필름은 일면에 눈부심방지 코팅층(1)이 형성된 제 1 투명 플라스틱 기재(2)의 코팅층이 형성되지 않은 면과, 일면에 실리콘 산화물 코팅층(3)이 형성된 제 2 투명 플라스틱 기재(4)의 실리콘산화물이 코팅된 면이 접착제층(5)에 의해 접착되어 있다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 산화물 코팅층(3)과 상기 접착제층(5)의 사이에 보호코팅층(6)이 더 형성될 수 있다.

이하 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면,

본 발명에서 상기 제 1 투명 플라스틱 기재와 제 2 투명 플라스틱 기재는 광투과율이 90%이상인 플라스틱소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등이 사용 가능하다. 또한 이들은 연신한 것을 사용할 수 있다.

제 1 투명 플라스틱 기재는 전체 보호필름의 지지체 역할을 수행하는 것으 로 제한되는 것은 아니나 두께가 50 ~ 250㎛, 바람직하게는 100 ~ 188㎛인 경우 지지체로서의 충분한 두께를 가지므로 외관의 손상이 발생하지 않으며, 유연성을 유지할 수 있다.

제 2 투명 플라스틱 기재의 필름은 실리콘 산화물 코팅의 지지체 역할을 수행하는 것으로 제한되는 것은 아니나 두께가 10 ~ 50㎛, 보다 바람직하게는 12 ~ 30㎛인 경우 산화물 증착 공정에서 지지체 역할을 하기에 적합하고, 주름 등의 외관 손상이 발생하지 않는다.

본 발명에서 상기 제 2 투명 플라스틱 기재의 일면에 형성되는 실리콘 산화물 코팅층은 진공 증착법을 이용하여 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 제 2 투명 플라스틱 기재의 제 1면에 형성된 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0)코팅층은 x값이 1.0미만이면 투명성이 저하되어 광투과도가 90%이하가 되며, 2.0을 초과하는 경우 크랙이 발생할 수 있으므로 상기 범위로 사용하는 것이 좋다. 실리콘 산화물 코팅층의 두께는 300 ~ 1,000Å, 보다 바람직하게는 400 ~ 800Å 인 것이 내습성이 우수하고, 투명한 색상을 유지할 수 있으므로 좋다.

본 발명에서 상기 제 1 투명 플라스틱 기재의 일면에 형성되어 눈부심방지 및 스크래치 방지 기능을 갖는 눈부심방지 코팅층은 아크릴우레탄계 수지나 실록산계 수지 등의 경질 수지에 실리콘 비드 등을 배합하여 사용할 수 있으며, 눈부심 방지효과 및 스크래치 방지효과를 달성할 수 있다. 상기 눈부심 방지층은 두께가 얇으면 경도 부족이 되고, 한편 지나치게 두꺼우면 크랙이 발생하는 경우가 있다. 또, 컬의 방지 특성 등도 고려하면, 3 ~ 5㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 보호필름에서 접착제층은, 아크릴계 수지로 이루어진 접착제 조성물로서, 접착제층의 광투과도가 90%이상이며, 헤이즈가 1%이하이고, 전단저장탄성율이 10³ ~ 10⁵Pa인 것을 특징으로 한다.

접착제층의 광투과도가 90% 이하이거나 헤이즈가 1%이하이면, 디스플레이 구현 시 선명도가 떨어지고, 전단저장탄성율이 10³Pa미만이면 타발 시 접착제층이 삐져나와 제품 조립 시 문제가 발생하며, 그 값이 10⁵Pa을 초과하는 경우 제 1 투명 플라스틱 기재와 제 2 투명 플라스틱 기재의 접착력이 떨어져 내구성에 문제가 발생하게 되고 충격흡수 기능이 약해지는 단점이 있다.

또한 상기 접착제 조성물은 넓은 영역의 UV차단 기능확보를 위해 트리아졸계열의 UV차단제를 수지의 고형분 대비 0.5 ~ 5 중량부 더 포함할 수 있다. 트리아졸계 UV 차단제의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우 QUV테스트 후 UV투과도가 급격히 증가해 전자책에서 구동층에 손상이 가해져 응답속도가 느려질 수 있으며, 그 함량이 5중량부를 초과하는 경우 원가상승의 부담이 생긴다. 이밖에도 필요에 따라 해당분야에서 통상적으로 사용되는 트리아진계 UV차단제, 산화방지제, 열안제, 형광증백제 등을 더 첨가할 수 있다. 이들의 함량은 필름의 물성을 저하하지 않는 범위내에서 첨가가 가능하며, 바람직하게는 수지의 고형분 대비 0.5 ~ 5 중량부 더 포함할 수 있다.

본 발명의 접착제는, 상기 아크릴계 접착제 외에 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제의 배합에 의해, 접착제는 가교 처리되어 내열성 및 내수성을 향상시킬 수 있다. 가교제로는, 아크릴계 접착제 중의 관능기와의 반응성을 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 가교제로는, 과산화물, 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 금속 킬레이트계 가교제, 멜라민계 가교제, 아지리딘계 가교제, 금속염 등을 들 수 있다. 이들 가교제는, 1 종을 단독으로, 또는 2 종 이상을 병용할 수 있다. 이들 가교제 중에서도, 이소시아네이트계 가교제가 접착성의 관점에서 바람직하다. 이소시아네이트계 가교제로는, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트류나, 각종 폴리올로 변성된 디이소시아네이트부가물, 이소시아누레이트고리나 뷰렛체나 아로파네이트체를 형성시킨 폴리이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 방향족계의 이소시아네이트 화합물은, 경화 후의 점착제층이 착색되는 경우가 있기 때문에, 투명성이 요구되는 용도에서는, 이소시아네이트계 가교제로는, 지방족계나 지환족계의 이소시아네이트계 화합물이 바람직하다. 상기 가교제의 배합량은, 아크릴계 접착제 100 중량부에 대하여, 통상적으로, 0.01 ~ 10.0 중량부 범위이며, 나아가서는 0.05 ∼ 5.0 중량부로 사용된다.

가교제가 10.0 중량부를 초과하면 가교 과다가 되어 건조 공정이후 택(Tack)성이 떨어져 제1투명기재와의 합지 후 접착력 특성이 떨어져 후 내구성이 약해지며, 0.01 중량부 미만이면 경화도가 떨어져 내수성이 떨어지게 된다.

본 발명의 접착제는, 액상의 조성물로 제조하여 사용할 수 있다. 사용되는 용매로는, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 아세톤, 아세트산에틸, 테트라히드로푸란, 디옥산, 시클로헥사논, n-헥산, 톨루엔, 자일렌, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소 프로판올, 물 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 되고, 또 2 종 이상을 혼합해도 된다. 용매는, 중합 용매를 그대로 사용할 수 있는 것 외에, 접착제층을 균일하게 도포할 수 있도록, 중합 용매 이외의 1 종 이상의 용매를 새롭게 첨가해도 된다.

상기 접착제는 지지체 상에 도포, 건조시켜 접착제층을 제조한다. 접착제가 가교제를 함유하므로 적절한 가열처리에 의해 가교 처리가 실시된다. 가교 처리는, 용매의 건조 공정의 온도에서 병행해도 되고, 건조 공정 후에 별도 가교 처리 공정을 형성하여 행해도 된다.

얻어진 접착제층은, 그 후, 제 1 투명 플라스틱 기재에 부착된다. 얻어진 접착제층은, 그 후, 접착제층의 가교 반응의 조정을 목적으로 에이징 처리를 행해도 된다.

접착제층은, 제 1 투명 플라스틱 기재와 제 2 투명 플라스틱 기재를 접착 후 그 충격흡수 특성을 향상시키는 기능을 갖는다. 이 기능을 보다 양호하게 발휘시키기 위하여, 전단저장탄성율이 10³ ~ 10⁵Pa인 것을 사용한다.

또한 실리콘 산화물 코팅층의 상부에 보호코팅층을 형성할 수 있다. 보호코팅층은 실리콘 산화물과의 밀착력이 양호하며, 내스크래치성이 우수한 아크릴계수지를 사용하였다. 보호코팅층의 코팅두께는 0.01 ~ 5㎛범위이며, 바람직하게는 0.1 ~ 3㎛이다. 상기 범위로 사용되는 경우 헤이즈를 상승시키지 않으며, 스크래치를 발생하지 않아 투습도를 낮출 수 있다.

상기 보호코팅층 사용된 아크릴수지는 유리전이온도가 70℃이상인 것을 사용한다. 유리전이온도가 70℃미만이면 코팅공정 후 롤상으로 제조된 필름을 보관 시 블라킹이 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 보호필름은 투습도가 낮아 전자책의 보호필름으로 적용 시 전자잉크의 경시변화를 최소화 할 수 있으며, UV투과도가 낮아 필름의 노후를 방지할 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 실시예에서 물성의 측정방법은 다음과 같다.

1) 투습도 : KS M3088:2004 (38± 2℃, 100% R.H.) 방법으로 측정을 하였다.

불합격: 투습도가 1.5초과

합격: 투습도가 1.5이하

2) UV투과도 : 베리안, Cary 5000 UV-visible spectrophotometer를 사용하여 측정하였다.

- QUV전 UV투과도(%): 보호필름 제조 후 제1투명 플라스틱 기재면이 UV광원 쪽으로 향하게 한 후 전 UV파장영역(200~300nm)에서 UV투과도를 측정하였다. 측정한 범위에서 가장 높은 UV투과도를 나타내는 값을 사용하였다.

불합격: 2.0 초과

합격: 2.0 이하

- QUV후 UV투과도(%) : 보호필름 제조 후 UVB파장의 빛을 발하는 램프가 설치된 QUV 챔버에서 제1투명 플라스틱 기재의 면이 광원쪽으로 향하게 하고, 100시간동안 방치한 후 UV투과도 측정기를 이용해 200~300nm UV파장영역에서 UV투과도를 측정하였다. 측정한 범위에서 가장 높은 UV투과도를 나타내는 값을 사용하였다.

불합격: 2.0 초과

합격: 2.0 이하

3) 전단저장탄성율

보호필름 제조 시 사용한 접착층 조성물을 용제에 용해시킨 후, 솔벤트캐스팅 방법으로 테프론쉬트에 도포하고 용제를 날려 점착층만 형성된 1mm두께의 필름을 제조하였다. 이렇게 제조된 접착층 필름을 Rheometer(Rheometrics, RMS)를 이용하여, 고정식의 하단판과 회전이 가능한 상단판의 중앙에 필름을 올려놓고, 주파수(상단의 판이 단위시간 당 움직이는 각도)에 따른 전단력의 변화를 측정하였다. 이때 스트레인(strain)을 5%로 하고, 1 ~ 100 radian/sec범위로 데이타를 측정한 후, 10 radian/sec에서의 저장탄성율 값을 기준 값으로 활용하였다.

4) 코팅두께 : 두께측정기를 이용해 측정하였다.

5) 외관 : 육안검사를 하였으며, 외관상 특이사항이 없으면 합격, 주름발생 이 있으면 불합격으로 하였다.

[실시예 1]

눈부심방지층이 형성된 제 1 투명 플라스틱 기재의 제조

두께 188㎛, 폭 1000㎜ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (코오롱, H11F)을 준비하고, 아크릴우레탄계 수지 (대일본일잉크공업주식회사, 유니디크 17-824-9) 100중량부에 대하여, 실리카비드(신에쯔케미칼, X-52-854)를 5중량부로 첨가하여 혼합한 후, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면에 도포하여, 100℃ 에서 3 분 건조 후, 즉시 오존 타입 고압 수은등(80W/㎝, 15㎝ 집광형) 2 등으로 자외선 조사를 하여 두께 5㎛의 눈부심방지층을 형성하였다.

실리콘 산화물 증착층이 형성된 제 2 투명 플라스틱 기재의 제조

두께 12㎛, 폭 1000㎜ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (코오롱, FQ00)을 진공증착방법에 의해 500Å두께의 SiO_{1 .5} 증착층을 형성하였다.

접착제 조성물의 제조

아크릴계 접착제(쏘켄사, SK2094R)의 고형분 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트가교제(쏘켄사, E-AX)를 0.3 중량부 첨가하고, UV 차단제로 트리아졸계(시바, 티누빈 1130) 1중량부로 사용하고, 메틸에틸케톤을 첨가해 용액의 고형분이 20%가 되도록 혼합하여, 접착제 조성물을 제조하였다.

보호필름의 제조

제 2투명기재의 실리콘 산화물 코팅층 형성된 면에 접착제 조성물을 코팅한 후 100℃에서 3분간 건조시켜 건조 후 접착층의 두께가 50㎛이 되게 한 후, 제 1 투명 플라스틱 기재의 눈부심방지 코팅층 반대면과 합지하였다.

이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

상기 실리콘산화물 코팅층과 접착제층의 사이에 두께가 0.2㎛인 보호 코팅층을 더 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

이때 상기 실리콘 산화물 코팅층은 두께 12㎛, 폭 1000㎜ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (코오롱, FQ00)을 준비하고, 그 일면에 진공증착 방법에 의해 500Å두께의 SiO_{1 .5} 증착층을 형성하였다. 그리고 실리콘 산화물의 상부에 아크릴계 수지(애경화학, A-111-50)를 톨루엔 용제로 희석한 고형분 8%의 용액을 코팅하였다. 코팅된 필름을 120℃에서 30초간 건조시킨 후 코팅층의 두께가 0.2㎛이 되도록 조정해 보호 코팅층을 형성하였다.

제 2투명기재의 보호코팅층이 형성된 면에 접착제 조성물을 코팅한 후 100℃ 에서 3분간 건조시켜 건조 후 접착층의 두께가 50㎛이 되게 한 후, 제 1 투명 플라스틱 기재의 눈부심방지 코팅층 반대면과 합지하였다.

이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

상기 실시예 1의 접착제 조성물 제조 시 산화방지제(시바, 이가녹스1010) 2 중량부를 추가로 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 제조하였다.

이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

실리콘산화물 코팅층이 없는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 보호필름을 제작하였다. 이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

제 2 투명 플라스틱 기재의 증착층이 알루미늄옥사이드(Al₂O₃)인 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 샘플을 제조하였다. 이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 투습도가 낮아 수증기 배리어성이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한 실시예 2의 경우 보호코팅층이 추가되는 경우 더욱 물성이 향상되는 것을 알 수 있었으며, 실시예 3의 경우 접착제 조성물에 산화방지제를 사용함으로써 UV투과도가 더욱 낮은 것을 알 수 있었다.

그러나 실리콘산화물층이 없는 비교예 1의 경우 투습도가 급격히 증가하는 것을 확인하였고, 투명증착층의 소재가 알루미늄옥사이드를 사용한 비교예 4의 경우 수증기 투과도가 실리콘산화물을 사용한 것 대비 증가한 것을 확인하였다.

따라서 본 발명에 따른 적층 순서 및 두께를 갖는 보호필름은 수증기 배리어 성 및 UV차폐성이 아주 양호해 전자책용 보호필름 및 기타 용도로 용이하게 적용할 수 있음을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명에 따른 보호필름의 일 적층예를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 보호필름의 또 다른 적층예를 나타낸 것이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 설명 -

1 : 눈부심방지 코팅층 2 : 제 1 투명 플라스틱 기재

3 : 실리콘 산화물 코팅층 4 : 제 2 투명 플라스틱 기재

5 : 접착제층 6 : 보호코팅층

Claims (12)

1. 상부로부터 눈부심방지 코팅층, 제 1 투명 플라스틱 기재, 접착제층, 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층, 제 2 투명 플라스틱 기재를 포함하는 보호필름.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실리콘 산화물 코팅층은 진공증착에 의해 300 ~ 1,000Å 두께로 코팅한 보호필름.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 눈부심 방지(anti-glare)층은 우레탄아크릴레이크계 수지에 실리콘비드를 첨가한 조성물을 사용하여 건조도포두께 3 ~ 5㎛로 코팅한 보호필름.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 접착제층은 UV차단제가 포함된 아크릴계 접착제 조성물을 사용하여 건조도포두께 30 ~ 60㎛로 코팅한 보호필름.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 접착제층은 광투과도가 90%이상이며, 헤이즈가 1%이하이고, 전단저장탄성율이 10³ ~ 10⁵Pa인 보호필름.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 접착제 조성물은 트리아졸계열의 UV차단제를 포함하는 보호필름.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 접착제 조성물은 트리아진계 UV차단제, 산화방지제, 열안정제, 형광증백제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 보호필름.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 투명 플라스틱 기재는 두께가 50 ~ 250㎛이고, 제 2 투명 플라스틱 기재는 두께가 10 ~ 50 ㎛인 보호필름.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제 1 투명 플라스틱 기재 및 제 2 투명 플라스틱 기재는 광투과율이 90%이상인 플라스틱소재를 사용하는 보호필름.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제 1 투명 플라스틱 기재 및 제 2 투명 플라스틱 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트에서 선택되는 보호필름.
11. 제 1항 내지 제 10항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

    상기 실리콘 산화물코팅층과 접착제층의 사이에 아크릴계 수지로 형성된 보호 코팅층을 더 포함하는 보호필름.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 보호 코팅층은 0.01 ~ 5 ㎛ 두께로 코팅되는 보호필름.

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