KR101127950B1 - 적외선 차단 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가시광선의 투과율이 높고 적외선 차단 효율이 우수한 적외선 차단 필름에 관한 것으로, 반사층 및 1층 이상의 보호층을 포함하고, 상기 반사층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 수지층 A, 및 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리락트산 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 구성된 군으로부터 선택되는 수지를 포함하는 수지층 B가 두께방향으로 2층 이상 교대로 적층되어 이루어지고, 상기 수지층 A 및 B의 중량비가 1.5:1 내지 1:1.5이며, 하기 수학식 1로 표시되는 Z의 값이 1 이상, 바람직하게는 1.25 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 이상인 것을 특징으로 한다:
수학식 1
Z = (Y/X)×(Δd2-Δd1)/Δd2
상기 식에서,
X, Y, Δd1 및 Δd2는 명세서 중에 정의하는 바와 같다.

Description

적외선 차단 필름{INFRARED RAY SHIELDING FILM}
본 발명은 가시광선의 투과율이 높으면서 적외선 차단율도 높아 에너지 소비를 줄일 수 있는 친환경 필름에 관한 것이다.
최근, 태양으로부터 들어오는 열에너지를 막아 실내 온도를 낮추는 여러 필름들이 제안되고 있다.
예컨대, 적외선의 특정 영역의 빛을 흡수하는 물질을 사용하여 필름을 제조하고, 제조된 필름을 유리면에 부착시켜 열에너지를 차단하는 방안이 제시되고 있다. 그러나, 이런 방식의 필름의 경우, 적외선의 차단율을 높이면 가시광선 영역의 빛도 같이 차단되어 시안성의 문제가 발생하고, UV에 매우 불안정해질 뿐만 아니라, 대부분의 적외선 영역의 빛이 흡수되기 때문에 필름이나 유리의 온도가 증가하여 열차단 효율이 저하되는 등의 문제점이 있어, 건축물 외부의 유리창용이나 자동차용으로의 사용이 제한적이었다.
또한 이러한 문제를 해결하기 위하여 금속 물질을 증착하거나 코팅하는 방안 도 제시되어 있는데, 이는 적외선 영역뿐만 아니라 통신 영역까지 차단하기 때문에, 건축물 실내의 전자 기기나 차량의 각종 기기, 예컨대 하이패스 등의 오작동을 유발하고, 가시광 투과율이 극히 낮아져 시안성이 매우 낮다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 건축물의 외장 유리나 자동차용 유리 등에 시공하여 태양광으로부터 열을 차단하여 실내 온도를 낮추어 에너지 소비를 줄일 수 있는 친환경 필름을 제공하는 것으로, 특히 적외선의 투과율이 낮고, 가시광의 투과율이 높으며, 열차단 효율이 높은 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 반사층 및 상기 반사층의 전후에 배치되는 1층 이상의 보호층을 포함하고, 상기 반사층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 수지층 A, 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리락트산(PLA) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)로 구성된 군으로부터 선택되는 수지를 포함하는 수지층 B가 두께방향으로 2층 이상 교대로 적층되어 이루어지고, 상기 수지층 A 및 B의 중량비가 1.5:1 내지 1:1.5이며, 하기 수학식 1로 표시되는 Z의 값이 1 이상, 바람직하게는 1.25 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 적외선 차단 필름을 제공한다:
Z = (Y/X)×(Δd2-Δd1)/Δd2
상기 식에서,
X는 400 내지 500 nm 영역에서의 가시광 반사율(%)이고,
Y는 900 내지 1,000 nm 영역에서의 IR 차단율(%)이며,
Δd1은 300 내지 500 nm 파장 범위 내에서의 반사율이 40% 이상인 파장의 최대값과 최소값의 차(nm)이고,
Δd2는 900 내지 1,000 nm 파장 범위 내에서의 반사율이 70% 이상인 파장의 최대값과 최소값의 차(nm)이다.
본 발명에 따른 적외선 차단 필름은 적외선 영역을 흡수?반사하는 금속물질을 포함하지 않기 때문에 가시광선 영역에서의 빛 투과율이 높고 적외선 차단능력이 매우 우수하다.
이와 같은 적외선 차단 필름이 시공된 유리는 태양에너지 중 열에너지를 차단하여 실내의 온도를 낮추는 특징이 있어 건축물 또는 자동차의 에어컨 가동율을 낮추어 에너지 소비를 저감시키는 효과를 갖는다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 적외선 차단 필름은 반사층 및 상기 반사층의 전후에 배치되는 1층 이상의 보호층으로 이루어진다. 상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 두께는 1 μm 내지 15 μm, 바람직하게는 3.5 μm 내지 5.0 μm이다. 보호층의 두께를 상기 범위로 함으로써, 반사층의 층간균일성을 유지할 수 있다.
상기 반사층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 수지층 A, 및 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리락트산 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 구성된 군으로부터 선택되는 수지를 포함하는 수지층 B가 두께방향으로 2층 이상 교대로 적층되어 이루어진다.
상기 반사층에 있어서, 수지층 A 및 B의 중량비는 바람직하게는 1.5:1 내지 1:1.5이고, 보다 바람직하게는 1.2:1 내지 1:1.2이다. 수지층 A 및 B의 중량비를 상기 범위로 함으로써, 900 내지 1,000 nm 파장의 빛의 차단율이 70% 이상이면서, 동시에 가시광선(400 내지 700 nm)의 반사율이 40% 미만인 필름을 제공할 수 있다.
한편, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 결정화도가 0 내지 80%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 70%, 가장 바람직하게는 40 내지 60%이다.
적외선 차단 필름이 산업상으로 사용되기 위해서는, 여러 물성값을 만족시켜야 하는데, 특히 요구되는 물성은 IR 영역에서의 차단율과 빛의 특성상 발생하는 고차반사 또는 n차반사이다. 특히, IR 차단율의 경우, 900 내지 1,000 nm 영역에서의 차단율이 적어도 50% 이상이 되어야 하며, 고차반사 또는 n차반사가 발생하는 경우, 필름이 특정 범위의 색을 나타낼 뿐만 아니라 투명도가 저하되므로, 고차반 사 영역에서의 가시광선 반사율이 40%를 넘지 않아야 한다.
따라서, 본 발명의 적외선 차단 필름은 하기 수학식 1로 표시되는 Z의 값이 1 이상, 바람직하게는 1.25 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 이상인 것을 특징으로 한다:
수학식 1
Z = (Y/X)×(Δd2-Δd1)/Δd2
상기 식에서,
X는 400 내지 500 nm 영역에서의 가시광 반사율(%)이고,
Y는 900 내지 1,000 nm 영역에서의 IR 차단율(%)이며,
Δd1은 300 내지 500 nm 파장 범위 내에서의 반사율이 40% 이상인 파장의 최대값과 최소값의 차(nm)이고,
Δd2는 900 내지 1,000 nm 파장 범위 내에서의 반사율이 70% 이상인 파장의 최대값과 최소값의 차(nm)이다.
본 발명의 적외선 차단 필름에 있어서, 수지층 A 및 B 간의 굴절률 차는 0.05 이상인 것이 바람직하며, 특히 배향 공정을 통하여 상기 굴절률 차를 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 적외선 차단 필름은 2축으로 연신될 수 있으며, 종방향 및 횡방향의 연신비를 각각 독립적으로 2.0 내지 5.0, 바람직하게는 3.0 내지 4.5로 하여 연신하는 것이 바람직하다.
본 발명의 적외선 차단 필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 10 내지 100 μm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 μm이다. 특히, 본 발명의 수지층 A 및 B는, 수지층 간의 두께차를 일정하게 하여 적층하거나, 또는 그 두께차가 점진적으로 증가되도록 적층하는 것이 바람직하다. 두께차를 일정하게 하여 적층하면 적외선 영역에서 반사율을 높일수 있고, 두께차를 점진적으로 증가시키면 적외선의 반사영역(파장 nm)을 넓힐 수 있다.
본 발명의 적외선 차단 필름에 있어서, 반사층은 50층 내지 400층으로 이루어지는 것이 바람직하며, 70층 내지 150층으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 반사층을 상기 범위로 함으로써 가시광선 영역에서의 반사율을 최소화 시킬 수 있고, 본 특허의 목적인 적외선 영역 중 특정 파장에서 70% 이상의 반사율을 얻을 수 있다.
또한, 상기 반사층의 총 두께는 10 μm내지 100 μm인 것이 바람직하며, 14 μm 내지 28 μm인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 반사층의 각 수지층의 두께는 60 nm 내지 800 nm인 것이 바람직하며, 90 nm 내지 200 nm인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 적외선 차단 필름은 적외선 영역(800 내지 2,500 nm)의 빛을 효과적으로 차단시킬 수 있으며, 그 중에서 특정 적외선 영역, 즉 900 내지 1,000 nm 파장의 빛의 차단율은 70% 이상이며, 바람직하게는 80% 이상이다.
또한, 본 발명의 적외선 차단 필름은 가시광선 영역(400 내지 700 nm)의 반사율이 40% 미만이며, 바람직하게는 30% 미만이다.
[실시예]
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
시험방법
이하의 실시예 및 비교예에서 제조되는 필름은 이하의 시험방법에 의해 평가되었다.
(1) 가시광 투과율
필름을 폭 21.0 cm, 길이 29.7 cm 크기로 절단한 후, 필름 표면에 묻은 이물질을 제거하고, 광 투과율 측정기(Nippon Densho kukogy Co., LTD, NHD 5000W)에 넣어 측정하였다. 이때, 단위는 %로 표기하였다[ASTM D 1003 MODE].
(2) IR 차단율
필름을 폭 10 cm, 길이 10 cm 크기로 절단한 후, 필름 표면에 묻은 이물질을 제거하고, 스펙트로미터(Hunterlab, Ultrascan pro 장비)에 넣어 반사와 투과모드로 측정하였다. 이때, 측정 파장은 900 내지 1,000 nm이었다.
실시예 1
결정화도가 75% 이상인 PET 수지(40~60%)를 120℃에서 2시간 이상, 이어서 180℃에서 3시간 이상 진공 공조하고, 이후 약 200 내지 300℃로 용융시킨 후, 압출기를 이용하여 피드 블럭에 놓고, PMMA 수지(LGChem. Normal Grade)를 약 200 내 지 260℃의 온도에서 용융시킨 후, 압출기를 이용하여 피드 블럭에 놓아두었다. 상기 수지의 중량비가 1:1이 되도록 유지하면서, 첫층과 마지막층이 모두 PMMA 수지로 이루어지고, PET 수지층과 PMMA 수지층이 교대로 적층된 총 143층의 반사층을 형성하였다. 형성된 반사층의 두께는 21 μm였다. 그 후, 반사층을 보호하기 위한 보호층으로서 PET 수지를 각 4.5 μm의 두께로 반사층의 양면에 도포한 후, 종방향으로 3.5배, 횡방향으로 4.5배 연신하여 30 μm의 필름을 제조하였다.
실시예 2
PET 수지와 PMMA 수지의 중량비를 1.2:1로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 3
PET 수지와 PMMA 수지의 중량비를 1.5:1로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 4
PET 수지와 PMMA 수지의 중량비를 1:1.2로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 5
PET 수지와 PMMA 수지의 중량비를 1:1.5로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 6
반사층의 층수를 90층으로 하여, 반사층의 두께를 14.5 μm로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 7
수지층 A 및 B를 하나의 층이라 보았을 때, 다음 층 간의 두께차를 2 nm씩 점진적으로 감소시켜 적층하여, 반사층의 두께가 20 μm 두께의 143층의 반사층을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 8
PMMA 수지 대신에 PLA 수지를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 9
PMMA 수지 대신에 PEN 수지를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1
PET 수지와 PMMA 수지의 중량비를 1:2로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 2
PET 수지와 PMMA 수지의 중량비를 2:1로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 3
PMMA 수지 대신에 PBT 수지를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동 일하게 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 적외선 차단 필름을 하기 표 1에 구체적으로 나타내었고, 이들에 빛을 조사하여 반사 피크를 시뮬레이션한 결과를 도 2 내지 13에 나타내었다. 이와 관련하여, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에 대한 가시광 투과율 및 적외선 차단율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112009062164068-pat00001
Figure 112009062164068-pat00002
상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 적외선 차단 필름은 가시광 투과율이 우수하면서도 적외선 차단율 또한 매우 높아서, 높은 시안성을 유지함과 동시에 열차단 효과가 우수하므로, 건축물 외장용 또는 자동차용 유리에 사용하기에 매우 적합하다.
도 1은 본 발명에 따른 적외선 차단 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 2에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 3에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 4에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 5에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 6에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 7에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9은 실시예 8에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 9에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11는 비교예 1에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12은 비교예 2에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 비교예 3에 따른 적외선 차단 필름에 빛을 조사하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (11)

  1. 반사층 및 상기 반사층의 전후에 배치되는 1층 이상의 보호층을 포함하고, 상기 반사층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 수지층 A, 및 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리락트산 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 구성된 군으로부터 선택되는 수지를 포함하는 수지층 B가 두께방향으로 2층 이상 교대로 적층되어 이루어지고, 상기 수지층 A 및 B의 중량비가 1.5:1 내지 1:1.5이며, 하기 수학식 1로 표시되는 Z의 값이 1 이상인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름:
    수학식 1
    Z = (Y/X)×(Δd2-Δd1)/Δd2
    상기 식에서,
    X는 400 내지 500 nm 영역에서의 가시광 반사율(%)이고,
    Y는 900 내지 1,000 nm 영역에서의 IR 차단율(%)이며,
    Δd1은 300 내지 500 nm 파장 범위 내에서의 반사율이 40% 이상인 파장의 최대값과 최소값의 차(nm)이고,
    Δd2는 900 내지 1,000 nm 파장 범위 내에서의 반사율이 70% 이상인 파장의 최대값과 최소값의 차(nm)이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Z의 값이 1.25 이상인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 Z의 값이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지층 간의 굴절률 차가 0.05 이상인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사층에 포함된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 결정화도가 0 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 차단 필름이 종방향 및 횡방향으로 3배 내지 4.5배 연신된 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수지층 A 및 B의 중량비가 1.2:1 내지 1:1.2인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 적외선 차단 필름의 두께가 10 내지 100 μm인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지층 A 및 B의 두께차가 일정하거나 점진적으로 증가되는 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사층이 50층 내지 400층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사층의 두께가 10 nm 내지 100 μm인 것을 특징으로 하는, 적외선 차단 필름.
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