KR101122922B1

KR101122922B1 - 필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름을 제조하는 방법

Info

Publication number: KR101122922B1
Application number: KR1020110069407A
Authority: KR
Inventors: 정협화; 정재협
Original assignee: 정협화; 정재협; 주식회사 마이크로인덱스
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2012-03-21
Also published as: CN103814067A; WO2013009055A2; WO2013009055A9; WO2013009055A3

Abstract

필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름은 고흡유성을 갖는 또는 탄성성질을 갖는 고분자합성수지를 포함하는 고분자합성수지용액에 경화제를 혼합하여 경화반응 및 숙성반응이 진행되도록 함으로써 탄성물질을 갖는 겔(Gel)물질을 형성하는 단계, 상기 겔(Gel)물질을 분산제가 함유된 용제에 넣는 단계, 상기 겔(Gel)물질이 넣어진 용제를 교반설비를 사용하여 동시에 초음파와 냉각수단을 제공하여 미세입자로 분산된 졸(Sol)물질을 형성하는 단계, 상기 졸(Sol)물질이 형성된 용제에 바인더를 배합하여 페이스트를 형성하는 단계 및 상기 형성된 페이스트를 필름 상면에 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 제조된다.

Description

필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름을 제조하는 방법{PASTE FOR FILM COATING AND METHOD FOR MANUFACTURING LCD PROTECTION FILM HAVING RESTITUTION FUNCTION USING THE SAME}

본 발명은 필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시장치의 화면에 부착되어 상기 화면을 보호하는 보호필름을 필름 코팅용 페이스트를 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근, 표시장치로는 예전의 CRT와 같이 사이즈가 큰 타입에서 경량, 박형, 저소비 전력구동을 자랑하는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)가 널리 사용되고 있다.

구체적으로, 액정표시장치는 액정재료의 개량 및 미세화소 가공기술 개발에 의해 화질이 개선되면서 TV 분야, 노트북 분야, 컴퓨터 분야, 테블릿PC 분야, 네비게이션 분야 등에 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 액정표시장치의 영상이 표시되는 화면은 스크래치(Scratch)와 같은 물리적인 손상 또는 화학적인 손상으로부터 노출되기 쉬우므로, 상기 화면에는 이들로부터 상기 액정표시장치를 보호하기 위하여 액정보호필름이 부착된다.

상기 액정보호필름은 상기 스크래치와 같은 물리적인 손상이 반복적으로 발생될 경우 상기 액정표시장치로부터 표시되는 영상의 화질과 수명에 영향을 줄 수 있기 때문에 일정시간 사용한 다음에는 반드시 교체가 필요하다.

특히, 터치폰, 스마트폰 또는 테블릿 PC와 같이 액정표시장치의 화면에 터치하는 횟수가 많은 전자장치의 경우에는 상기 스크래치의 발생 가능성이 매우 높기 때문에 상기 액정보호필름의 교체 빈도수도 다른 분야에 비해서 더 많아질 수밖에 없다.

본 발명의 목적은 스크래치와 같은 물리적인 손상을 원래 상태로 복원하여 제거할 수 있는 코팅막을 형성하기 위한 필름 코팅용 페이스트를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기에서 형성된 페이스트를 이용하여 코팅막이 형성된 보호필름을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 필름 코팅용 페이스트는 고흡유성을 갖는 또는 탄성성질을 갖는 고분자합성수지를 포함하는 고분자합성수지용액에 경화제를 배합하여 경화반응 및 숙성반응이 진행되도록 함으로써 탄성물질을 갖는 겔(Gel)물질을 형성하는 단계, 상기 겔(Gel)물질을 분산제가 함유된 용제에 넣는 단계, 상기 겔(Gel)물질이 넣어진 용제를 교반설비를 사용하여 동시에 초음파와 냉각수단을 제공하여 미세입자로 분산된 졸(Sol)물질을 형성하는 단계 및 상기 졸(Sol)물질이 형성된 용제에 바인더를 배합하는 단계를 포함하여 제조된다.

상기 고분자합성수지는 폴리우레탄계 물질을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 카르복실기(-COOH) 또는 수산기(-OH)를 갖는 고분자수지 재질을 포함할 수 있다. 이에, 상기 바인더를 혼합하는 단계에서는 상기 카르복실기가 망상구조시스템(Semi-Reticulate-Structure System) 형태를 갖도록 상기 바인더에 제2 경화제를 첨가할 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 복원 기능을 갖는 보호필름은 고흡유성을 갖는 또는 탄성성질을 갖는 고분자합성수지를 포함하는 고분자합성수지용액에 경화제를 혼합하여 경화반응 및 숙성반응이 진행되도록 함으로써 탄성물질을 갖는 겔(Gel)물질을 형성하는 단계, 상기 겔(Gel)물질을 분산제가 함유된 용제에 넣는 단계, 상기 겔(Gel)물질이 넣어진 용제를 교반설비를 사용하여 동시에 초음파와 냉각수단을 제공하여 미세입자로 분산된 졸(Sol)물질을 형성하는 단계, 상기 졸(Sol)물질이 형성된 용제에 바인더를 배합하여 페이스트를 형성하는 단계 및 상기 형성된 페이스트를 필름 상면에 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계를 포함한다.

또는 상기 코팅막을 형성하는 단계에서는 상기 코팅막에 열풍건조 시스템을 제공하여 경화시킬 수 있다. 또한, 상기 코팅막을 형성하는 단계에서는 상기 코팅막을 마이크로그라비아코팅 열풍건조라인 또는 콤마코팅 열풍건조라인 또는 실크스린 열풍건조라인방식으로 코팅할 수 있다. 상기 코팅막은 6 내지 60㎛의 두께로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제조 방법은 상기 필름의 하면에 상기 필름을 상기 화면에 부착하기 위한 점착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름을 제조하는 방법에 따르면, 필름 상면에 외부 힘에 대항하는 탄성복원력을 갖는 미세입자를 포함해서 코팅막을 형성하여 액정보호필름을 제조함으로써, 액정표시장치의 화면에 외부 힘이 가해질 경우, 즉 상기 코팅막에 스크래치와 같은 물리적인 손상이 발생될 때 상기 미세입자의 탄성복원력에 의해서 약 3초 내지 30분 사이에 상기 스크래치가 자연스럽게 스스로 제거되면서 원래 상태로 복원될 수 있다.

따라서, 상기 액정보호필름을 상기 액정표시장치의 화면에 부착하여 사용할 경우 스크래치와 같은 물리적인 손상은 회복되므로, 화학적인 손상이 발생되지 않는 한 반영구적으로 사용될 수 있다.

이로써, 상기 액정표시장치용 액정보호필름을 사용하는 사용자는 상기 액정보호필름을 수시로 교체하는 불편함을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따른 비용도 절감할 수 있다.

이에 따라, 상기 액정보호필름은 상기 액정표시장치 이외에 상기의 스크래치와 같은 물리적인 손상이 발생될 수 있는 모든 제품의 표면에 적용 및 응용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용한 액정보호필름의 제조 방법에 대해 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 순서도에 의해 제조된 페이스트의 미세입자의 복원원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 순서도에 의해 제조된 페이스트의 경화반응에 따른 망상구조시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1의 순서에 따라 제조된 액정보호필름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시된 액정보호필름을 대상으로 스크래치 실험한 실제 사진들이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 필름 코팅용 페이스트를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용한 액정보호필름의 제조 방법

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름 코팅용 페이스트 및 이를 이용한 액정보호필름의 제조 방법에 대해 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 2는 도 1의 순서도에 의해 제조된 페이스트의 미세입자의 복원원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 순서도에 의해 제조된 페이스트의 경화반응에 따른 망상구조시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 복원 기능의 필름 코팅용 페이스트를 제조하기 위해서는 고흡유성 성질 또는 탄성성질을 갖는 고분자합성수지를 포함하는 고분자합성수지용액에 경화제(Crosslinker)를 교반설비를 통해 배합하여 경화반응(Crosslinking)을 진행함으로써 겔(Gel)상태의 물질을 형성한다(S10).

상기 S10 단계에서는 상기 겔(Gel)물질을 형성하기 위하여 상기 배합한 고분자수지용액과 경화제를 일정시간 동안 숙성한다. 이때, 상기 숙성하는 공정은 약 40 내지 80℃의 온도에서 약 1 내지 24시간 동안 진행될 수 있다.

상기 고분자합성수지는 고흡유성의 성질 또는 탄성성질을 갖는 폴리우레탄계 물질을 포함할 수 있다. 이에, 상기 폴리우레탄계 고분자합성수지는 고흡유성인 관계로 습기에 강하고 외부의 환경변화에 대한 내후성도 우수하므로, 본 방법에 의해서 제조된 액정보호필름의 안정성 확보에도 기여할 수 있다.

아울러, 상기 고분자합성수지는 탄성성질을 갖는 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지 또는 에폭시계 수지 또는 폴리스틸렌계 수지 또는 폴리우레탄계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 고분자합성수지용액에는 상기 겔(Gel) 물질을 형성하기 위해서 상기 고분자합성수지를 포함하는 고형분이 약 10 내지 60% 포함될 수 있다. 이는, 상기 고분자합성수지용액에 상기 고형분이 약 10% 미만 포함되어 있을 경우에는 이로부터 겔화되는 비율이 너무 낮아 바람직하지 않고, 60%를 초과하여 포함되어 있을 경우에는 배합시 점도가 너무 높아 교반작업이 쉽지 않고 상기 겔(Gel)물질의 형성에 불량이 발생될 확률이 매우 높기 때문이다. 아울러, 상기 고분자합성수지용액은 약 20 내지 40%의 고형분을 갖는 것이 더 바람직하다.

하기의 표 1은 상기 겔(Gel)물질을 형성하는 고분자합성수지의 핵심 모노머에 대하여 그 함량에 따른 흡유력과 점착성(Tacky;끈적임)을 나타낸 실험 데이터이다.

구체적으로, 하기 표 1은 메틸이소시아네이트(Methylisocyanate) 및 에틸렌글리콜(Ethylenglycol) 및 이소프론디아민(Isophronediamine) 및 트리에칠렌디아민 (Triethylenediamine)을 각각 몰(Mol)함량을 변화시키면서 합성(Polymerization)한 후 그때의 흡유량과 끈적임의 변화를 나타낸 실험 데이터이다.

고분자합성수지 모노머	흡유력 및 점착성(끈적임)
메틸이소시아네이트	함량이 많을수록 흡유력이 점점 높아지며, 끈적임이 점점 심하게 발생함
에틸렌글리콜	함량이 많을수록 흡유력이 점점 높아지며, 끈적임이 점점 심하게 발생함
이소프론디아민	함량이 낮을수록 흡유력이 점점 높아지며, 끈적임이 점점 감소함
트리에틸렌디아민	함량이 많을수록 흡유력이 점점 높아지며, 끈적임이 점점 심하게 발생함

표 1을 참조하면, 모노머의 함량에 따른 흡유력의 변화를 확인한 결과 이소프론디아민(Isophronediamine)을 제외하고 나머지 핵심 모노머 3종류에 대해 함량이 높을수록 탄성성질에 영향을 미치는 흡유력이 높아짐을 확인할 수 있었다. 또한, 흡유력이 높아지면 점착성이 상대적으로 증가한다는 것도 확인할 수 있었다.

이에 따라, 흡유력이 우수하면서 점착성이 낮아지도록 상기 고분자합성수지의 모노머를 알맞은 배합(Formulation)으로 합성을 하면 우수한 겔(Gel)물질을 갖는 고분자합성수지를 형성할 수 있으며, 이를 바탕으로 이하에서 설명할 탄성 미세입자가 포함된 페이스트를 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.

하기의 표 2는 상기 표 1의 합성으로 만들어진 고분자합성수지를 포함하는 고분자합성수지용액에 대해서 경화제 함량의 변화에 따른 겔 반응과 끈적임의 특성에 대해서 나타낸 실험 데이터이다.

경화제	겔반응 / 점착성
이소시아네이트계	; 함량이 많을수록 겔(Gel)반응속도 점점 빠름 ; 겔(Gel)속도 빠를수록 끈적임 점점 없어지지만 졸(Sol)물질 형성이 잘 안됨 ; 함량이 적을수록 겔(Gel)반응속도 점점 느려짐 ; 겔(Gel)속도 느릴수록 끈적임 점점 많아짐 ; 끈적임이 많아지면 겔(Gel)물질 형성이 안됨.
아지리딘계	; 함량이 많을수록 겔(Gel) 반응속도 빠름 ; 겔(Gel)속도 빠를수록 끈적임 점점 없어지지만 졸(Sol)물질 형성이 잘 안됨. ; 이소시아네이트 경화제보다 겔(Gel)반응속도가 느리지만 다소 안정적으로 진행. ; 함량이 적을수록 겔(Gel) 반응속도 점점 느려짐 ; 겔(Gel)속도 느릴수록 끈적임 점점 많아짐 ; 끈적임 많아지면 겔(Gel)물질이 형성 잘안됨

표 2를 참조하면, 상기 경화제를 첨가해서 상기 겔(Gel)물질을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 경화제의 함량에 따라서 끈적임도 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.

상기 경화제는 상기 고분자합성수지용액에 대비하여 100:1 비율 미만으로 배합될 경우에는 상기 고형분 중 일부가 경화반응되지 않아 바람직하지 않고, 약 100:10 비율을 초과하여 혼합될 경우에는 상기 고형분으로부터 상기 겔(Gel)물질을 형성하는 과정에서 급격한 경화반응으로 인해서 졸(Sol)물질 형성시 불량원인의 확률이 아주 높기 때문에, 약 100:1 내지 10의 비율로 상기 고분자합성수지용액에 배합되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 경화제는 약 100:2 내지 5의 비율로 상기 고분자합성수지용액에 배합되는 것이 더 바람직하다.

상기 경화제는 일 예로, 고분자합성수지용액이 폴리우레탄계 고분자수지를 포함할 경우 이소시아네이트계 물질을 포함할 수 있다. 상기 이소시아네이트계 경화제는 함량이 많을수록 상기 겔(Gel)물질의 형성시 반응속도를 빠르게 하면서 끈적임도 줄여주지만 졸(Sol)물질의 형성시는 불량의 원인이 될 수 있고, 함량이 적을수록 상기 겔(Gel)물질이 형성되는 반응속도를 느리게 함과 동시에 끈적임이 심하게 발생되며 더욱 심해지면 상기 겔(Gel)물질이 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 이소시아네이트계 경화제는 적절한 함량을 조절하여 겔(Gel)물질이 형성되는 반응속도와 끈적임을 조절해야 한다.

또한, 상기 경화제는 아지리딘(Aziridine)계 물질을 포함할 수 있다. 상기 아지리딘계 경화제는 상기 이소시아네이트계 경화제와 마찬가지로 함량이 많을수록 상기 겔(Gel)물질이 형성되는 반응속도를 빠르게 하면서 끈적임도 줄여주지만 졸(Sol)물질의 형성시 불량원인이 될 수 있다. 그러나, 상기 이소시아네이트계 경화제보다는 상기 겔(Gel)물질이 형성되는 반응속도가 좀더 느리고 안정적으로 진행되도록 할 수 있다. 또한, 상기 아지리딘계 경화제는 함량이 적을수록 상기 겔(Gel)물질이 형성되는 반응속도를 느리게 함과 동시에 끈적임이 심하게 발생되며 더욱 심해지면 상기 겔(Gel)물질이 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 아지리딘계 경화제는 이소시아네이트계 경화제와 마찬가지로, 적절한 함량의 조절로 상기 겔(Gel)물질이 형성되는 반응속도와 끈적임을 조절해야 한다.

결과적으로, 상기 경화제는 상기 고분자합성수지용액이 폴리우레탄계 고분자수지를 포함할 경우 이소시아네이트계 경화제와 아지리딘계 경화제를 포함하는 것이 바람직하다.

이어, 상기 겔(Gel)물질을 분산제(Surfactant)가 함유된 용제에 넣는다(S20). 상기 용제는 본 방법에 의해서 제조된 페이스트의 유동성 및 고형분 조절기능도 함께 제공하는 부분으로 필름 상면에 코팅한 다음, 열풍건조 시스템 과정에서 휘발되어 제거될 수 있다.

이에, 상기 용제는 유동성을 원활하게 제공하면서 열풍건조 과정에서 쉽게 제거되도록 에틸아세테이트(Ethylacetate)를 포함할 수 있다. 이러한 용제는 상기 고분자합성수지용액과 동일한 비율로 준비될 수 있다.

이어, 상기 용제와 혼합된 겔(Gel)물질을 호모믹서 및 교반기를 사용해서 교반하면서 미세입자(10)로, 예컨대 마이크로입자로 분산된 졸(Sol) 물질을 형성한다(S30).

상기 미세입자(10)는 사이즈가 약 20㎛ 초과할 경우에는 필름 상면에 코팅시 불순물 역할을 하므로 바람직하지 않기 때문에 약 20㎛ 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 미세입자(10)는 외부 힘에 대항하는 탄성복원력을 갖는다. 상기 미세입자(10)는 모든 방향으로 탄성복원력을 갖도록 구상 또는 그와 유사한 비구상의 형상들을 가질 수 있다.

구체적으로, 도 2에서와 같이 상기 미세입자(10)에 외부로부터 힘(F)이 가해지면, 그 힘(F)을 상기 미세입자(10)가 힘을 흡수하면서 충격을 줄이기 위해 수축이 되고, 다시 몇초후 또는 몇분후에 탄성복원력에 의해서 상기 미세입자(10)는 원래의 상태로 복원되면서 흡수되었던 힘을 밖으로 보낸다.

즉, 이를 통해 형성된 페이스트에 의해서 코팅된 코팅막에 상기 힘(F)이 가해져서 스크래치가 발생되면, 탄성복원력에 의해 원래 상태로 복원되어 상기의 스크래치가 사라지게 된다.

이때, 상기 페이스트가 균일한 두께의 코팅막을 형성하기 위해서는 상기 미세입자(10)는 약 20㎛ 이하의 사이즈를 갖도록 졸(Sol)물질이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 S30 단계에서는 상기 겔(Gel)물질을 분산하기 위하여 호모믹서 및 교반기를 통해 교반하면서 초음파를 제공할 수 있다. 또한, 상기 초음파가 제공되는 과정에서 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 상기 용제와 상기 겔(Gel)물질이 담겨진 스테인레스 용기에 냉각수를 제공함으로써, 상기 겔(Gel)물질의 분산을 보다 효율적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기의 S30 단계를 잘 수행함으로써 안정한 콜로이드(Colloid) 상태의 졸(Sol)물질을 형성할 수 있다.

이어, 미세입자(10)가 분산된 상기 졸(Sol)물질에 바인더(20)를 배합함으로써 페이스트를 형성한다(S40). 상기 바인더(20)는 본 방법에 의해서 제조된 페이스트를 통하여 필름에 코팅막을 형성할 경우 경화반응에 따라 망상구조시스템 형태를 가짐으로써 상기 미세입자(10)들을 상기 필름에 부착(Keying)시키는 기능과 복원기능을 향상시키고, 끈적임을 제거하면서 표면경도의 향상을 제공하며, 상기 미세입자(10)의 물성을 보강하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 바인더는 통상적으로 고분자아크릴수지 재질 또는 폴리우레탄계 재질로 이루어질 수 있다.

상기 바인더(20)는 카르복실기(-COOH) 또는 수산기(-OH)를 갖는 수지재질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 바인더(20)는 상기 카르복실기 또는 상기 수산기를 갖는 우레탄계 수지 또는 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.

이에, 상기 S40 단계에서는 도 3에서와 같이 상기 바인더(20)의 카르복실기 또는 수산기와 반응하여 망상구조시스템 형태를 갖도록 제2 경화제를 첨가할 수 있다.

여기서, 도 3에서의 참조번호 "20"은 망상구조시스템에서 바인더 체인(Macromolecula Binder Chain)을 지시하며, "10"은 이 망상구조시스템 내부에 얽혀있는 미세입자를 지시하는 것이다. 여기서, 상기 제2 경화제는 아지리딘계 물질을 포함할 수 있다.

이와 같이, 상기 바인더(20)가 망상구조시스템 형태를 가지게 되면, 경화반응 불량의 원인이 되는 점착성, 즉 끈적임을 제거시키면서 상기 필름에 코팅되는 페이스트 코팅막과 필름과의 부착력을 향상시킴과 동시에, 상기 코팅막이 단단한 구조, 즉 연필경도의 약 1H 이상의 경도를 갖도록 할 수 있음에 따라, 상기 코팅막이 외부 충격에 안정한 구조를 가질 수 있도록 한다.

이러한 바인더(20)는 상기 졸(Sol)물질에 대비하여 약 100:5 미만으로 혼합될 경우에는 상기 필름과의 부착성을 충분히 제공하기 어려우므로 바람직하지 않고, 약 100:20을 초과하여 혼합될 경우에는 상기 미세입자(10)의 비율을 감소시켜 탄성복원 특성을 감소시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 바인더(20)는 상기 졸(Sol)물질에 대비하여 약 100:5 내지 20의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 바인더(20)는 상기 졸(Sol)물질에 대비하여 약 100:8 내지 10의 비율로 혼합되는 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 제2 경화제는 상기 카르복실기로부터 바람직한 망상구조시스템을 가지면서 불필요하게 낭비되지 않도록 상기 바인더(20)에 대비하여 약 100:5 이하의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 제2경화제는 상기 바인더(20)에 대비하여 약 100:3의 비율로 첨가되는 것이 더 바람직하다. 이에, 상기 S40 단계에서 해당 물질들을 잘 배합함으로써 안정한 페이스트를 형성할 수 있다.

이어, 상기 페이스트를 카트리지필터로 필터링하여 일정 크기 이상의 미세입자(10)는 제거한다(S50). 이는, 상기 페이스트로부터 형성된 필름 상면의 코팅막 표면을 레벨링(Levelling)이 우수하게 형성하기 위해서이다. 또한, 사이즈가 약 30㎛를 초과하는 미세입자(10)는 코팅막의 두께를 균일하고 레벨링을 우수하게 구현하기 어려우므로 바람직하지 않기 때문에, 상기 S50 단계에서는 사이즈가 약 20㎛ 이하의 범위에서 상기 미세입자(10)를 필터링하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 S50 단계를 바인더(20)를 혼합한 다음에 수행하는 것으로 설명하였지만 상기 S40 단계의 탄성입자(10)를 형성한 다음에 수행될 수 도 있다. 이와 같은 단계들을 통해서 페이스트가 제조된다.

이하, 상기 페이스트를 이용하여 복원 기능을 갖는 보호필름을 제조하는 방법에 대해서 추가적으로 설명하고자 한다.

이어, 상기 미세입자(10)를 필터링한 페이스트를 필름 상면에 코팅하여 코팅막을 형성한다(S60). 이때, 상기 페이스트에 포함된 용제를 제거하면서 상기 페이스트를 경화시키기 위하여 코팅막을 콤마코팅-열풍건조시스템 또는 마이크로그라비아-열풍건조시스템 방식을 이용할 수 있다.

또한, 상기 S60 단계에서는 상기에서 언급한 방법 외에, 키스롤 코팅법, 슬롯다이 코팅법, 실크스린 코팅법등을 적용하여 상기 코팅막을 형성할 수 있다. 이후, 상기 필름의 상기 코팅막과 반대되는 면에 액정표시장치의 화면에 부착하기 위해 점착층을 형성함으로써, 상기 액정보호필름의 제조를 완성할 수 있다. 이때 상기 점착층은 젖음성(Wetting) 성질이 있는 실리콘계 점착제 및 아크릴계 점착제를 적용할 수 있다.

이에 따라, 상기 페이스트를 상기 필름 상면에 코팅하여 코팅막을 형성함으로써, 액정표시장치의 화면을 보호하는 액정보호필름이 제조된다. 본 실시예에서는 보호필름을 액정표시장치의 화면을 보호하는 액정보호필름으로 한정하여 설명하였지만, 상기 보호필름은 다른 종류의 표시장치의 화면을 보호하는 필름도 포함할 수 있다.

액정보호필름

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도1의 순서에 따라 제조된 액정보호필름을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정보호필름(100)은 필름(200) 및 코팅막(300)을 포함한다.

상기 필름(200)은 폴리에틸렌테레프탈레이트계, 이축연신폴리프로필렌계 및 폴리카보네이트계 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 필름(200)은 약 30 내지 250㎛의 두께를 가질 수 있다.

이는, 상기 필름(200)이 상기 액정보호필름(100)의 기재역할을 수행하므로, 그 두께가 약 30㎛ 미만일 경우에는 너무 얇아서 기재로써의 역할을 수행하기 어렵기 때문에 바람직하지 않고, 약 250㎛를 초과할 경우에는 필름으로써의 플렉서블(Flexible) 특성을 살리기 어려우므로 바람직하지 않기 때문이다.

상기 코팅막(300)은 상기 필름(200)의 상면에 투명 또는 불투명하게 형성된다. 상기 코팅막(300)은 도 1에 순서도에 따라 제조한 페이스트를 상기 필름(200)의 상면에 코팅하여 형성된다.

구체적으로, 상기 코팅막(300)은 상기 필름(200)의 상면에 상기 페이스트를 마이크로그라비아 코팅기계 또는 콤마 코팅기계 등을 사용하여 전체적으로 약 3 내지 15m/s 속도로 코팅한 다음, 상기 페이스트에 포함된 용제를 제거시키기 위하여 이를 열풍건조라인을 통해 약 100℃의 온도로 열풍건조를 수행함과 동시에 열경화하여 형성된다.

또한, 상기와 같은 과정에서 코팅막(300)의 페이스트가 경화되면서 망상구조시스템의 형태를 가지면서 더욱 단단한 층을 형성할 수 있다. 이렇게 코팅막(300)이 형성된 액정보호필름(100)은 필름롤 형태로 권취한다. 또한, 상기 코팅막(300)을 형성하기 위하여 상기 페이스트를 경화시키는 시간은 약 5분 이내로 진행하는 것이 바람직하다. 만약, 상기의 경화시간이 약 5분을 초과하게 되면 작업성 문제가 있을 뿐 아니라, 상기 액정보호필름(100)의 수축변형도 발생할 수 있다. 이렇게 형성된 코팅막(300)은 충분한 탄성복원력을 가질 뿐만 아니라 연필경도 1H 이상의 표면경도를 가지면서 상기 필름(200)에 우수한 부착력으로 부착될 수 있다.

이에 따라, 상기 코팅막(300)에 외부 힘에 의해서 스크래치와 같은 물리적인 손상이 발생되면, 상기 코팅층의 미세입자의 탄성복원력에 의해서 스크래치가 제거되어 코팅층은 원래 상태로 복원될 수 있다. 이때, 상기 코팅막(300)은 두께(t)가 약 6㎛ 미만일 경우에는 너무 얇아 상기 스크래치에 의해서 상기 코팅막(300)의 미세 입자가 손상될 수 있으므로 바람직하지 않고, 약 60㎛를 초과할 경우에는 너무 두꺼워 상기 액정보호필름(100)의 전체 두께를 불필요하게 증가시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 코팅막(300)의 두께(t)는 약 6 내지 60㎛인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 코팅막은 10 내지 40㎛인 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 액정보호필름(100)은 상기 코팅막(300)의 상면에 코팅막(300)을 보호하기 위한 코팅막보호필름(400)과 상기 필름(200)의 하면에 액정표시장치의 화면에 부착시키기 위한 점착층(500) 및 상기 점착층(500)의 하면에 상기 점착층(500)을 보호하기 위한 이형필름(600)을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 액정보호필름(100)을 상기 액정표시장치의 화면에 부착하여 사용할 경우 스크래치와 같은 물리적인 손상은 회복되므로, 화학적인 손상이 발생되지 않는 이상 반영구적으로 사용될 수 있다.

이로써, 상기 액정보호필름(100)의 사용자는 상기 액정보호필름(100)을 자주 교체해야 하는 불편함을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따른 비용 절감도 기대할 수 있다. 아울러, 상기 페이스트를 이용하여 제조한 코팅필름은 액정보호필름 뿐만 아니라 일반 보호필름에도 폭넓게 적용할 수 있다.

실시예

고분자합성수지가 포함된 고형분을 40% 포함하는 고분자합성수지용액 100kg와 경화제인 이소시아네이트와 아지리딘을 1:1로 혼합한 3kg을 투입하여 6시간 동안 교반하고, 온도 60℃의 숙성실에서 24시간 동안 숙성하여 고체상태의 겔(Gel)물질을 형성하고, 상기 겔(Gel)물질을 용제인 에틸아세테이트 100kg이 담겨진 스테인레스 용기에 투입하여 8시간 동안 호모믹서로 겔(Gel)물질을 미세입자로 분쇄한 후 8시간 동안 교반하면서 초음파 및 냉각수를 제공하여 평균입자 10 내지 30㎛ 정도로 분산된 졸(Sol)물질을 형성하고, 카르복실기를 갖는 바인더 20kg와 제2 경화제인 아지리딘 0.6kg을 투입하여 경화반응을 통한 망상구조시스템 형태가 잘 형성되도록 6시간 동안 충분히 교반하여 페이스트를 형성하고, 카트리지필터로 상기 페이스트를 필터하여 입자사이즈 20㎛ 이상의 미세입자는 제거하고, 상기 페이스트를 폴리에틸렌테레프탈레이트계 재질의 필름의 상면에 마이크로그라비아 코팅라인에서 상기 페이스트를 3m/m의 라인속도로 코팅 후, 상기 페이스트를 100℃의 온도로 셋팅한 열풍건조라인을 통과하면서 열풍경화하여 상기 필름의 상면에 두께가 10㎛, 20㎛, 30㎛인 코팅막이 형성된 액정보호필름을 제조하였다.

비교예 1

상기의 실시예에서 설명한 페이스트를 폴리에틸렌테레프탈레이트계 재질의 필름의 상면에 마이크로그라비아 코팅라인에서 마이크로롤로 3m/m의 라인속도로 코팅한 다음, 상기 페이스트를 80℃의 온도로 셋팅한 열풍건조라인을 통과하면서 열풍경화하여 상기 필름의 상면에 두께가 10㎛, 20㎛, 30㎛인 코팅막이 형성된 액정보호필름을 제조하였다.

비교예 2

상기의 실시예에서 설명한 페이스트에서 경화제인 아지리딘을 제외하고 폴리에틸렌테레프탈레이트계 재질인 필름의 상면에 마이크로롤로 3m/m의 속도로 코팅한 다음, 상기 페이스트를 100℃의 온도로 셋팅한 열풍건조라인을 통과하면서 열풍경화하여 상기 필름의 상면에 두께가 10㎛, 20㎛, 30㎛인 코팅막이 형성된 액정보호필름을 제조하였다.

평가

상기에서 설명한 실시예 및 비교예 1, 2를 통하여 형성된 코팅막을 대상으로 경화반응을 확인할 수 있는 점착성과 경화온도에 따른 복원력의 성능을 테스트하였다.

이때, 상기의 복원력 테스트는 도 5a의 사진과 같은 방법으로 치솔모양의 스틸브러쉬(Steel Brush)로 액정보호필름의 코팅막 표면을 500g 정도의 힘으로 5회 이상 인위적으로 수차례 스크래치를 발생시킨 후, 이 스크래치가 없어지는 시간을 측정하여 진행하였다.

구분/코팅방법	코팅두께	끈적임	경도	복원시간
실시예 / 마이크로코팅	10㎛	없음	1H	30초 이내
	20㎛	없음	2H	10초 이내
	30㎛	없음	3H	3초 이내
비교예1 / 마이크로코팅	10㎛	끈적임 발생	0	경화불량, 복원안됨
	20㎛	끈적임 발생	0	경화불량, 복원안됨
	30㎛	끈적임 발생	0	경화불량, 복원안됨
비교예2 / 마이크로코팅	10㎛	끈적임 발생	0	경화불량, 복원안됨
	20㎛	끈적임 발생	0	경화불량, 복원안됨
	30㎛	끈적임 발생	0	경화불량, 복원안됨

표 3을 참조하면, 상기 실시예에서의 코팅막에는 모두 끈적임이 발생되지 않았으면서 표면경도 1 내지 3H로 나타났으나, 상기 비교예 1과 2에서의 코팅막에는 경화반응 불량으로 인해 점착성이 발생됨과 동시에 표면경도도 불량으로 나타났다.

이에 따라, 상기 비교예 1과 2에서의 코팅막은 끈적끈적한 끈적임으로 인해 외부 충격에 코팅층이 쉽게 파손될 수 있으므로, 일단 필름 상면에 코팅하는 용도로 사용할 수 없음을 확인하였다.

이에, 상기 실시예에서의 코팅막은 이를 통해 스크래치 실험과정을 나타낸 도 5a 내지 도 5c의 사진들에서도 볼 수 있듯이 우선적으로 상기 코팅막의 두께에 따라 복원되는 시간에는 다소 차이는 있지만 모두 스크래치가 복원되어 제거되었는데 반해, 상기 비교예 1과 2에서는 코팅막에 형성된 스크래치가 복원되지 않음을 확인하였다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 액정보호필름은 안정한 경화반응을 가지면서 스크래치와 같은 물리적인 손상을 탄성복원력을 통해 원래상태로 복원할 수 있음이 평가되었다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 탄성입자 20 : 바인더
100 : 액정보호필름 200 : 필름
300 : 코팅막 400 : 코팅막보호필름
500 : 점착층 600 : 이형필름

Claims

폴리우레탄계 물질을 갖는 고분자합성수지를 포함하는 고분자합성수지용액에 상기 고분자합성수지를 경화시킬 수 있는 경화제(Crosslinker)를 배합하여 경화반응 및 숙성반응이 진행되도록 함으로써 탄성물질을 갖는 겔(Gel)물질을 형성하는 단계;
상기 겔(Gel)물질을 분산제가 함유된 용제에 넣는 단계;
상기 겔(Gel)물질이 넣어진 용제를 교반설비를 사용하여 동시에 초음파와 냉각수단을 제공하여 미세입자로 분산된 졸(Sol)물질을 형성하는 단계;
상기 졸(Sol)물질이 형성된 용제에 바인더를 배합하여 페이스트를 형성하는 단계;
상기 형성된 페이스트를 필름 상면에 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여, 표시장치의 화면을 보호하며,
상기 분산제는 상기 미세입자로 분산된 졸(Sol)물질을 형성하는 단계에서 상기 졸(Sol)물질을 분산시키는 물질을 포함하고,
상기 바인더는 상기 필름 상면에 코팅막을 형성하는 단계에서 카르복실기(-COOH) 또는 수산기(-OH)를 포함하는 망상구조시스템(Semi-Reticulate-Structure System) 형태로 경화되도록 하는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
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제1항에 있어서, 상기 경화제는 이소시아네이트(Isocyanate)계 경화제를 포함하고, 상기 바인더에는 아지리딘(Aziridine)계 경화제가 포함되는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계에서는 상기 코팅막에 열풍건조 시스템을 제공하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계에서는 상기 코팅막을 마이크로그라비아코팅 열풍건조라인 또는 콤마코팅 열풍건조라인 또는 실크스크린열풍건조라인 방식을 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계에서 상기 코팅막은 6 내지 60㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 필름의 하면에 상기 필름을 상기 화면에 부착하기 위한 점착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트계, 이축연신폴리프로필렌계, 폴리카보네이트계 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 필름은 30 내지 250㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 페이스트를 형성한 단계 이후에,
상기 졸(Sol) 물질 중 사이즈가 20㎛를 초과하는 미세입자를 제거하기 위하여 상기 페이스트를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호필름의 제조 방법.