KR101063453B1 - 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노패턴을 이용한 자외선차단 필름 제조방법 및 그 제품에 관한 것으로, 더 상세하게는 필름 기판에 레진을 도포하고, 상기 도포된 레진층에는 패턴을 형성시키기 위한 스템프를 가압하면서 열 또는 자외선을 가하여 기판에 패턴을 형성한 것이다. 상기 패턴은 400nm 파장 이하의 자외선 투과억제 효과를 증가시키면서 필름의 투명성을 유지시킬 수 있음으로 어린이의 안전을 위한 투명우산과 투명유리창보호에 사용될 수 있는 나노패턴을 이용한 자외선차단 필름 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.

본 발명의 자외선차단 필름 제조방법은 자외선차단필름 제조방법에 있어서, 폴리머 기판 상부에 레진을 도포하는 레진층 형성단계와; 나노패턴이 음각된 스템프로 상기 레진층을 가압하는 가압단계와; 상기 스템프의 가압상태에서 레진층을 경화시켜 나노패턴을 기판에 전사하는 나노패턴전사단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 나노패턴을 이용한 자외선 차단필름은, 폴리머기판에 레진층을 도포하고, 상기 레진층을 스템프로 가압한 후 경화시키는 제조방법에 의해 투명한 폴리머 기판 상면에 직경 200~600 nm, 피치 300~900 nm, 높이는 100~800nm의 나노패턴을 형성하여 300~400 nm 파장의 자외선 차단율을 증가시키도록 하였다.

자외선 차단, 필름, 나노, 패턴

Description

나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법 및 그 제품{Manufacturing Method for Film Blocking Ultraviolet Rays using Nano Pattern and Thereof Product}

본 발명은 나노패턴을 이용한 자외선차단 필름 제조방법 및 그 제품에 관한 것으로, 더 상세하게는 필름 기판에 레진을 도포하고, 상기 도포된 레진층에는 패턴을 형성시키기 위한 스템프를 가압하면서 열 또는 자외선을 가하여 기판에 패턴을 형성한 것이다. 상기 패턴은 400nm 파장 이하의 자외선 투과억제 효과를 증가시키면서 필름의 투명성을 유지시킬 수 있음으로 어린이의 안전을 위한 투명우산과 투명유리창보호에 사용될 수 있는 나노패턴을 이용한 자외선차단 필름 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.

일반적으로 태양광은 가시광선과 자외선과 적외선으로 구분되어 있는데 상기 자외선은 화학작용이 강하게 일어나서 화학선이라고 하고, 적외선은 가시광선과 자외선에 비해 열작용이 강하게 발생시킴으로 열선이라고 한다.

상기 자외선은 고분자 제품에 장시간 조사될 경우 고분자의 화학결합이 파괴되어 연쇄절단, 가교결합들을 발생시키는 자유라디칼이 생성되고 결과적으로는 변색, 제품의 부스러짐, 기계적 물성저하가 발생된다. 또한, 인체에 장시간 노출될 경우에는 색소침착, 백내장등의 심각한 위험을 주고 있다.

따라서, 자외선에 노출이 심한 자동차유리, 건물유리, 전시장, 광고판, 등에는 자외선차단기능을 갖는 필름을 부착하여 자외선의 투과율을 저하시키고 있다.

이와같은 종래의 자외선차단필름은 대부분이 필름에 자외선 흡수제를 첨가하는 화학적 방식으로 제조되고 있다.

예컨대 종래 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리카보네이트(PC), 폴리에스테르 필름과 같은 모재 고분자 필름, 자외선 흡수제층, 보호필름이 순차적으로 적층된 구조이다. 여기서 300nm 이하 파장의 자외선은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리카보네이트(PC), 폴리에스테르 필름과 같은 모재 고분자 필름에서 흡수 차단되며, 300에서 400nm 파장을 갖는 자외선은 모재 필름 또는 여기에 코팅되는 착색 감압 점착층에 자외선 흡수제를 용해 함유시키게 함으로써 자외선 흡수제로 인한 자외선 차단이 이루어지게 하였다. 또한 자외선에 의한 고분자필름의 분해를 최소화하게 위해 자외선 안정제를 추가로 첨가하여 제조되고 있다. 상기 사용되는 대표적인 자외선흡수제로는 벤조트리아졸계 화합물이 있으며, 이는 넓은 영역에 걸쳐 자외선 차단 능력이 우수함으로 투명제품과 고급제품에 주로 사용되었다.

그러나, 상기 자외선 흡수제를 이용한 방법은 시간이 지날수록 차단성능이 낮아지는 단점이 있고, 적층의 경우 필름의 무게가 증가됨은 물론 투명도가 감소되는 단점이 있다. 상기 자외선 차단율의 저하를 방지하기 위해 자외선 흡수제의 양을 증가시킬 경우에는 필름 표면에 자외선 흡수제가 석출될 수 있다. 또한, 자외선흡수제가 도포된 고분자 필름을 열성형, 진공성형할 경우, 자외선 차단 및 안정화기능이 저하되는 단점이 있다.

따라서, 상기 자외선흡수제를 사용하지 않고 자외선을 차단할 수 있는 필름개발에 대한 연구가 필요하다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법은,

자외선차단필름 제조방법에 있어서, 폴리머 기판 상부에 레진을 도포하는 레진층 형성단계와; 나노패턴이 음각된 스템프로 상기 레진층을 가압하는 가압단계와; 상기 스템프의 가압상태에서 열을 가하거나 자외선을 조사해 레진층을 경화시켜 나노패턴을 기판에 전사하는 나노패턴 전사단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 나노패턴을 이용한 자외선 차단필름은, 폴리머기판에 레진층을 도포하고, 상기 레진층을 스템프로 가압한 후 열을 가하거나 자외선을 조사해 경화시키는 제조방법에 의해 투명한 폴리머 기판 상면에 레진을 경화시켜 직경 200~600 nm, 피치 300~900 nm, 높이는 100~800nm의 나노패턴을 형성해 300~400 nm 파장의 자외선 차단율을 증가시키도록 하였다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법 및 그 제품은,

필름 기판에 레진을 도포하고, 상기 도포된 레진층에는 패턴을 형성시키기 위한 스템프를 가압하면서 열 또는 자외선을 가하여 기판에 패턴을 형성한 것이며, 상기 패턴은 400nm 파장 이하의 자외선 투과억제 효과를 증가시키면서 필름의 투명성을 유지시킬 수 있음으로, 어린이의 안전을 위한 투명우산과 투명유리창보호에 사용될 수 있는 유용한 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법은 도 1 내지 도 2c를 참조한 바와같이 폴리머 기판(20) 상부에 레진을 도포하는 레진층 형성단계(S1)를 먼저 수행한다. 상기 폴리머기판(20)으로는 PE, PP, PET, PVC, PC, PUA, PMMA, PS 등 다양한 재질을 사용할 수 있다. 또한 상기 레진층(30)을 형성하는 레진은 자외선 경화형, 열경화성, 열가소성 등 다양한 레진이 사용될 수 있다.

다음으로 상기 도포된 레진층에는 나노패턴이 음각된 스템프를 이용하여 가압하는 가압단계(S2)가 이루어진다. 상기 스템프(40)에는 통공(41)이 다수 형성되어 가압시 상기 통공에 레진이 유입되어 돌출된 패턴이 형성되도록 한다. 상기 통공(41)의 형상은 원형 또는 다각형의 통체로 형성되거나, 레진층과 접하는 부분이 넓은면을 갖는 원뿔 또는 다각형의 뿔로 형성하거나 원뿔대 또는 다각형의 뿔대로 형성할 수 있다. 따라서, 이전단계에서의 레진층 두께에 따라 스템프 가압시 스템프의 통공으로 유입되는 레진 량이 다름으로 최종적인 패턴의 높이를 달리 형성할 수 있는 것이다.

도한 상기 가압단계 다음으로는 상기 스템프를 가압한 상태에서 레진층을 경화시켜 나노패턴을 기판에 전사하는 나노패턴전사단계(S3)가 이루어진다. 상기 단계에서 레진층을 경화시키는 방법으로는 열을 가하거나 자외선을 조사하여 경화가 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 레진층으로 열경화성 또는 열가소성 재질로 형성할 경우에는 스템프와 폴리머기판을 히터 사이에 위치하도록 하여 가압후 히터를 통해 열을 가해 레진의 경화가 이루어지도록 하고, 레진층이 자외선 경화형 재질로 형성할 경우에는 스템프를 투명재질로 형성하고 이에 자외선을 조사하여 경화가 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 상기 열 또는 자외선의 공급으로 레진층이 경화되어 스템프에 음각된 패턴형상이 폴리머 기판의 상부면에 양각형태로 전사되는 것이다.

상기 방법에 의해 기판의 일측면에 레진의 양각 경화로 인한 패턴(50)이 형성된 자외선 차단필름(10)은 패턴은 전사된 나노패턴 하나의 직경은 200 ~ 600 nm로 하고, 피치는 300~900 nm, 높이는 100~800nm으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 피치가 설정값보다 클 경우 자외선차단효과가 저하되고, 낮을 경우에는 자외선 차단효과가 저하됨은 물론, 상기 값 내로 설정하면 가시광선의 특정파장을 반사시켜 필름을 보는 각도에 따라 무지개색을 나타나게 하는 등 시각적인 효과가 증가될 수 있다. 아울러 상기 나노패턴의 높이를 상기 설정값 이하로 형성할 경우 자외선 차단효과가 미비하며, 상기 설정값 이상으로 형성할 경우에는 자외선 차단효율은 증가되지만 필름두께가 증가되고, 투명성이 저하되며, 나노패턴의 돌출된 부분이 쉽게 파손되는 단점이 있으므로, 상기 범위내로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 상기 직경은 설정 값 보다 크거나 작을 경우 피치 설정값 이내의 제조상 어려움이 있어 바람직하지 않다.

상기 자외선 차단필름은 투명성의 저하를 최소화하면서 자외선의 차단효율을 증대시키고, 제조가 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 상기 자외선 차단필름은 어린이들의 안전을 위한 투명우산에 적용하거나, 건물의 투명유리창에 부착하여 유리를 보호하거나 건물내부로 자외선의 과다한 유입을 차단할 수 있다.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 자외선 차단필름을 설명한다.

실시예1 - 본 발명의 제조방법에 의해 기판은 PET를 사용하였고, 열경화성 레진을 사용하여 도포가 이루어졌다. 스템프에 의해 전사된 패턴의 형상은 크기 265nm, 피치 530nm, 높이 300nm으로 하여 자외선 차단필름을 제조하였다.(도 3a)

실시예2 - 패턴의 높이를 600nm로 형성하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 자외선 차단필름을 제조하였다.(도 3b)

실시예3 - 패턴의 높이를 700nm로 형성하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 자외선 차단필름을 제조하였다.(도 3c)

실시예4 - 패턴의 높이를 750nm로 형성하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 자외선 차단필름을 제조하였다.(도 3d)

실험예

상기 각 조건으로 제조된 자외선차단필름을 이용하여 파장에 따른 자외선투과율을 측정하여 도 4에 나타내었다.

나타난 바와같이 실시예 1 내지 4는 Bare PET 의 경우보다 400nm 이하의 자외선 영역에서는 20~90%의 자외선 차단이 나타남을 알 수 있다. 또한 나노패턴의 높이가 증가될수록 차단효율이 더 커짐을 알 수 있다. 그러나 500~800nm에서의 투과율은 Bare PET와 거의 동일하게 나타남으로 가시광선의 투과율은 높고 자외선의 투과율은 낮게 이루어짐을 알 수 있다.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

도 1 내지 도 2c는 본 발명에 따른 자외선 차단 필름 제조방법을 도시한 흐름도 및 공정도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 자외선 차단필름의 확대사진.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 필름의 자외선투과효율을 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 필름

20 : 기판

30 : 레진층

40 : 스템프

41 : 통공

50 : 패턴

Claims (4)

1. 자외선차단필름 제조방법에 있어서,

   폴리머 기판(20) 상부에 레진을 도포하는 레진층 형성단계(S1)와;

   나노패턴이 음각된 스템프(40)로 도포된 레진층(30)을 가압하는 가압단계(S2)와;

   상기 스템프의 가압상태에서 열을 가하거나 자외선을 조사해 레진층을 경화시켜 나노패턴(50)을 기판(20)에 전사하는 나노패턴전사단계(S3);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 나노패턴 전사단계(S3)에서 전사된 나노패턴(50) 하나의 크기는 직경 200~600 nm, 피치 300~900 nm, 높이는 100~800nm으로 형성하여 됨을 특징으로 하는 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름 제조방법.
4. 폴리머기판에 레진층을 도포하고, 상기 레진층을 스템프로 가압한 후 열을 가하거나 자외선을 조사해 경화시키는 제조방법에 의해 투명한 폴리머 기판(20) 상면에 레진을 경화시켜 직경 200~600 nm, 피치 300~900 nm, 높이는 100~800nm의 나노패턴(50)을 형성해 300~400 nm 파장의 자외선 차단시킨 것을 특징으로 하는 나노패턴을 이용한 자외선 차단 필름.

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