KR101154877B1

KR101154877B1 - 편광판 제조공정용 자기점착성 보호 필름

Info

Publication number: KR101154877B1
Application number: KR1020100069665A
Authority: KR
Inventors: 박동일
Original assignee: 주식회사 알앤에프케미칼
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-06-18
Also published as: KR20120008703A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌을 포함하는 제1층; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제2층; 및 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 보호 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 편광판 제조공정용 보호필름은 기존의 보호필름과 동등한 수준 이상의 물성을 가지면서도 제조원가가 훨씬 저렴한 장점이 있다. 또한, 보호필름이 매우 부드러워 편광판을 제조하는 동안 발생할 수 있는 표면 스크래치를 방지할 수 있으며, 슬립(slip)성이 우수하여, 부착 및 탈착이 매우 용이하여 작업성이 우수한 장점이 있다.

Description

편광판 제조공정용 자기점착성 보호 필름{SELF-ADHESIVE PROTECTION FILM FOR FABRICATION PROCESS OF POLARIZING PLATE}

본 발명은 편광판 제조공정용 보호필름에 관한 것으로서, 구체적으로는 편광판 제조공정 중 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl Cellulose, 이하 'TAC'라 함) 필름을 보호하기 위하여 사용되는 자기점착성 보호 필름에 관한 것이다.

LCD 모듈, 편광판, TV, 노트북 컴퓨터, 모니터 등의 디스플레이 관련 기기는 운송, 보관 또는 제조시, 대기 중의 먼지나 이물질 등에 의해 발생되는 오염과 표면 손상(scratch)을 방지하기 위해 기능성 보호 필름을 화면에 부착한 상태로 취급하는 것이 일반적이다. 이러한 최신 디스플레이 기기의 경우, 제품을 생산, 포장할 때부터 최종 소비자에게 공급할 때까지 흠결 없는 깨끗한 화면 상태를 유지하기 위한 청정도 관리가 매우 중요하기 때문에, 표면의 청정도 및 동작특성을 유지하기 위하여 보호 필름을 사용한다.

특히, LCD에 사용되는 편광판(Polarizing Plate)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 편광자 역할을 하는 폴리비닐알코올(이하, PVA라 함) 필름(3)과, 그 양면에 부착되어 보호층 역할을 하는 TAC 필름(2, 4)으로 구성되는 것이 일반적이다. 상기 TAC필름 중 하나는 눈부심 방지(Anti-Glare) 기능을 하는 TAC(이하 'AG-TAC'라 함)필름이다. 이러한 AG-TAC / PVA / TAC의 3층 필름의 일면에 점착제(5)와 이형필름(6)이 부착되고, 반대면에는 PET 보호필름(1)이 부착된다.

한편, 편광판의 제조공정을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, AG-TAC 필름(2), 편광자인 PVA 필름(3), 일반 TAC 필름(4)을 각각 연신한 다음, PVA 필름(3)을 중간층으로 하여 그 일면에 AG-TAC필름(2)를 부착하고, 그 반대면에는 일반TAC 필름을 부착하는 합지공정을 거치게 된다. 이 합지공정에 의하여 AG-TAC(2) / PVA(3) / TAC(4)의 3층 기재가 만들어진다. 이러한 합지 공정을 거치는 동안 TAC 필름에 이물질이 부착되거나 미세한 스크래치(scratch)가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여, 합지될 TAC 필름 외면에 자기점착성 보호필름(7)을 부착시킨 상태로 공정을 진행한 후, PET보호필름(1)과 이형필름(6)을 부착하기 전에 이 보호필름(7)은 탈착하여 폐기한다.

이러한 보호필름은 자기점착력이 5 ~ 10 gf/mm이고, 피쉬아이(Fish Eye)가 1개/m³ 이하로 이물관리가 될 수 있으며, 정전기 발생이 없고, 스티프니스(stiffness)가 있을 것 등의 물성이 요구된다.

종래에는 이러한 보호필름(7)으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 폴리프로필렌(PP) / 폴리프로필렌(PP) / (폴리프로필렌(PP) + 메탈로센 폴리에틸렌(PE))으로 구성된 3층 보호필름을 사용하였는데, 이러한 종래의 3층 보호필름은 투명도와 점착력이 우수하나, 제조원가가 높은 문제점이 있었다.

상기와 같은 보호필름은 편광판을 제조하는 과정에서 잠시 사용한 후 폐기하는 것이므로, 필름의 물성이 요구수준에 부합한다는 전제하에서 가능하면 가격이 저렴한 필름이 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 편광판 제조공정용 보호필름과 동등한 수준 이상의 물성을 가지면서도 원가가 훨씬 저렴하고, 표면 스크래치를 발생시키지 않으며, 탈부착이 용이하여 작업성이 우수한, 신규한 자기점착성 보호 필름을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 폴리프로필렌을 포함하는 제1층; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제2층; 및 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 보호 필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 폴리프로필렌을 포함하는 제1 조성물과, 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제2 조성물과, 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3 조성물을 각각 제조하는 단계; 및 상기 제1 내지 제3의 조성물을 T-다이로부터 캐스트 공압출하는 단계를 포함하는 보호 필름의 제조방법을 제공한다.

그리고, 본 발명은 상기 보호 필름을 이용하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의한 편광판 제조공정용 보호필름은 기존의 보호필름과 동등한 수준 이상의 물성을 가지면서도 제조원가가 훨씬 저렴한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 보호필름은 매우 부드러워 편광판을 제조하는 동안 발생할 수 있는 표면 스크래치를 방지할 수 있으며, 외층의 슬립(slip)성이 우수하여 작업성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 일반적인 편광판 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 일반적인 편광판 제조공정을 개략적으로 도시한 그림이다.
도 3은 종래의 편광판 제조공정용 자기점착성 보호필름의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 편광판 제조공정용 자기점착성 보호필름의 단면을 나타낸 개략도이다.

본 발명은 편광판 제조공정용 보호 필름으로서, 폴리프로필렌을 포함하는 제1층; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제2층; 및 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 편광판 제조공정용 보호 필름은 폴리프로필렌(pp) / 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) / (초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) + 메탈로센 폴리에틸렌)의 3층 구조로 되어 있으므로, 종래의 폴리프로필렌 만으로 구성된 편광판 제조공정용 보호 필름에 비하여, 제조원가가 저렴하면서도, 필름이 매우 부드러워 편광판의 스크래치를 방지할 수 있고, 외층의 슬립성이 우수하여 작업성이 우수하다.

이 때, 상기 보호필름의 제1층은 외층, 제2층은 중층, 제3층은 내층으로서, 내층이 편광판과 점착하는 부분일 수 있다.

본 발명의 편광판 제조용 보호 필름에 있어서, 제1층에 포함되는 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독중합체 뿐 만 아니라, 프로필렌을 주체로 하여, 여기에 소량의 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 탄소 원자수 2, 4~20의 알파-올레핀류 1종 이상을 공중합시킨 프로필렌 공중합체도 포함한다. 프로필렌 공중합체의 경우, 프로필렌 이외의 다른 단량체의 함유량은 10몰(mole)% 이하일 수 있다.

본 발명의 편광판 제조용 보호 필름에 있어서, 제3층에 포함되는 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 메탈로센 폴리에틸렌의 중량비는 70~30 : 30~70 wt% 범위일 수 있다.

메탈로센 폴리에틸렌은 메탈로센과 같은 단일 활성점의 촉매를 사용하여 중합된 폴리에틸렌으로서, 기존의 지글러-나타 촉매에 의해 생성된 폴리에틸렌에 비해서 구조가 균일한 특성이 있다. 메탈로센 폴리에틸렌은 구조가 균일하여 폴리머 사슬이 단단히 얽혀 있어 서로 꿰매어 놓은 듯한 상태가 되기 때문에 접착력이 우수하고, 그에 따라 자기점착성을 갖게 된다.

제 3층을 이루는 성분 중 메탈로센 폴리에틸렌의 함량이 과량일 경우, 접착력이 강해져서 보호필름을 떼어낼 때에 이물질이 편광판 표면에 남게 되는 문제가 있고, 상기 함량이 소량일 경우에는 접착력이 너무 약하여 자기점착성을 거의 갖지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 편광판 제조용 보호 필름에 있어서, 제1층, 제2층 및 제3층 필름의 두께비는 편광판 제조공정용 보호용 필름 전체 두께 대비 20~40 : 30~50 : 20~40 % 범위일 수 있다.

한편, 본 발명의 편광판 제조공정용 보호 필름은 미세필터가 부착된 3-레이어 T-다이 캐스트 공압출(3-layer T-die cast co-extrusion) 방법에 의하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 편광판 제조공정용 보호 필름은 다음과 같이,

폴리프로필렌을 포함하는 제1 조성물과, 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제2 조성물과, 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3 조성물을 각각 제조하는 단계; 및 상기 제1 내지 제3의 조성물을 T-다이로부터 캐스트 공압출하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.

공압출이란 이종(異種) 또는 동종(同種)의 물질을 다수의 압출기를 통해 용융시켜 피드블럭(feedblock)방식이나, 멀티 매니폴드(multi-manifold)방식 등을 통하여 다층의 용융된 상태로 토출시킨 후, 연신공정, 블로윙(blowing)공정 또는 캐스트(cast)공정 등을 거쳐 다층의 필름을 만드는 방법을 말한다. 공압출 장치는 서로 다른 특성을 갖는 수지 등을 용융하여 공급하는 다수의 압출기부와, 이 압출기부로부터 용융된 상태의 수지를 공급할 수 있도록 설치되는 다수의 공급관부와, 이 공급관부로부터 용융된 수지를 공급받아 시트형상으로 배출시키는 공압출 다이부로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 당 업계에서 알려진 공압출 방법이라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 3-레이어 T-다이 캐스트 공압출 방법을 사용할 수 있으며, 특히, 미세필터가 부착된 압출기를 사용할 수 있다. 미세필터는 디스크타입, 잎모양(leaf)의 디스크타입, 와이어넷(wirenet) 타입이 있으며, 일면 또는 양면에 메쉬(mesh)를 보강한 필터를 사용할 수도 있다.

구체적으로는, 제1층 내지 제3층을 구성하는 수지 조성물을 용융한 용융물을 각각 T-다이로부터 필름 상으로 공압출하고, 냉각 롤에 의해 냉각하는 과정을 거칠 수 있다.

일반적으로 폴리에틸렌은 제조공정의 조건에 따라 제품의 특성이 매우 달라지며, 특히, 밀도는 폴리에틸렌의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 인자로서, ASTM D1248 규격에 따르면, 폴리에틸렌을 다음과 같이 분류할 수 있다.

초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) : 밀도 0.909 이하

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) : 밀도 0.910 - 0.925

중밀도 폴리에틸렌(MDPE) : 밀도 0.926 - 0.940

고밀도 폴리에틸렌(HDPE) : 밀도 0.941 이상

폴리에틸렌의 밀도가 증가하면 항복점, 인장강도, 연화점 온도(Softening Point), 내화학약품성, 경도 및 강성(Stiffness)이 증가하지만 연신율, 저온 충격강도, 내환경 응력 균열 및 투과성이 감소하는 특성을 나타낸다.

본 발명의 편광판 제조공정용 보호 필름에 있어서, 상기 저밀도 폴리에틸렌은 용융지수 0.1~10 범위, 밀도 0.910~0.925 범위이고, 초저밀도 폴리에틸렌은 용융지수 0.1~10 범위, 밀도 0.880~0.909 범위일 수 있다.

본 발명의 편광판 제조공정용 보호 필름에 있어서, 상기 제1층에는 블로킹방지제(Anti-Blocking agent)가 첨가될 수 있다.

상기 블로킹방지제는 상기 제1층의 중량 대비 5 ~ 15 wt% 범위로 첨가될 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 높으면 필름 투명도가 저하되는 문제점이 있고, 함량이 낮으면 필름 슬립성을 감소시키는 문제점이 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.

하기의 실시예 및 비교예의 실험목적은 본원발명의 보호 필름이 비교예의 보호 필름에 비해 동등 수준 이상의 특성 또는 업계에서 요구되는 수준 이상의 필름 특성을 가지면서도 공정이 간단하며, 저비용으로 제조할 수 있음을 보이기 위한 것이다.

[실시예 1 내지 5]

하기 표1에 기재된 조성을 사용하여, 3층 압출필름을 제조하였다. 상기 3층 압출필름은 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrustionn) 방법을 사용하여 제조되었다.

제1층에 사용된 폴리프로필렌(pp) 수지로서는 호남석유화학의 FC150B 제품을 사용하였으며, 제2층의 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지로서는 엘지화학의 BF415 또는 삼성석유화학의 531G 제품을 사용하였다.

그리고, 제3층의 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 수지로서는 엘지화학사의 ST508 제품과, 엑슨모빌의 메탈로센 폴리에틸렌 제품인 EXACT 0203 을 혼합하여 사용하였다.

한편, 제1층에 사용된 첨가제는 필름에 슬립성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 탈크(Talc) 제품을 사용하였다.

[비교예]

하기 표1에 기재된 조성으로, 실시예1과 동일한 방법을 사용하여 PP / PP / (PP+메탈로센PE)의 3층필름을 제조하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예
내층 30㎛	PP 100wt%	PP 100wt%	PP 90wt% + 첨가제 10%	PP 90wt% + 첨가제 10%	PP 90wt% + 첨가제 10%	PP 100wt%
중층 40㎛	LDPE 100wt%	LDPE 100wt%	LDPE 100wt%	LDPE 100wt%	LDPE 100wt%	PP 100wt%
외층 30㎛	LLDPE 70wt% + 메탈로센 PE 30wt%	LLDPE 50wt% + 메탈로센 PE 50wt%	LLDPE 30wt% + 메탈로센 PE 70wt%	LLDPE 70wt% + 메탈로센 PE 30wt%	LLDPE 50wt% + 메탈로센 PE 50wt%	PP 70wt% + 메탈로센 PE 30wt%

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 제조된 필름의 특성 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

점착력은 KSA 1107 방법(g/25mm, 90°PEEL)으로 측정하였다.

정전기 발생 특성은 ASTM D 257-93에 의거하여 필름 표면의 고유 저항(Ω)을 측정하였고, 필름의 스티프니스(stiffness)는 필름 촉감으로 테스트하였다.

이물의 개수는 육안으로 관찰하였다.

인장강도는 ASTM D 638에 준하여 측정하였으며, 신율은 KSM 3006 방법으로 측정하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예	업계요구수준
점착력 (gf/mm)	5	4	5	6	7	5	5~10
정전기발생	10¹¹ 이하	10¹¹ 이하	10¹¹ 이하	10¹¹ 이하	10¹¹ 이하	10¹¹ 이하	10¹¹ 이하
필름stiffness	4	5	4	6	4	2	-
이물 개수 (ea/mm³)	1개이하	1개이하	1개이하	1개이하	1개이하	1개이하	1개이하
인장강도(kg/cm³)	350	320	300	380	340	340	100 이상
신율(%)	750	800	760	860	880	740	300% 이상

점착력은 실시예 1 내지 5의 필름이, 비교예의 필름보다 대체적으로 우수한 것으로 평가되었다.

투명도, 정전기 발생 특성, 이물 개수는 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 모두, 업계에서 요구되는 수준을 만족하는 것으로 나타났다.

필름 스티프니스(stiffness), 인장강도, 신율은 상기 실시예 1 내지 5의 필름이 비교예의 필름보다 우수한 것으로 나타났다.

필름 스티프니스를 나타내는 층은 외층이기 때문에, 편광판과 직접 부착이 없어 스크래치 발생과는 무관하며, 스티프니스가 클수록 작업성이 더 우수하다.

상기와 같이 실시예 1 내지 5의 필름은 업계에서 요구하는 물성을 모두 만족할 뿐 아니라, 경우에 따라서는 비교예에 비하여 더 우수한 특성을 갖는 것으로 나타났으며, 값싼 재질을 사용하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있는 것으로 나타났다.

1: PET 보호필름
2: AG-TAC
3: PVA
4: TAC
5: 점착제
6: 이형필름
7: 제조공정용 보호필름
8: PP
9: PP + 메탈로센 PE
10: LDPE
11: LLDPE + 메탈로센 PE

Claims

폴리프로필렌을 포함하는 제1층; 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제2층; 및 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)과 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 제1층에 포함되는 폴리프로필렌은 프로필렌 단독 중합체이거나 또는 프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 제3층에 포함되는 초저밀도 폴리에틸렌과 메탈로센 폴리에틸렌의 중량비는 70 ~ 30 : 30 ~ 70 wt% 범위인 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 보호필름 전체두께를 기준으로, 제1층 필름의 두께비는 20~40%이고, 제2층 필름의 두께비는 30~50%이고, 제3층 필름의 두께비는 20~40 % 범위인 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 미세필터가 부착된 압출기를 이용한 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrusion) 방법에 의하여 압출된 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 상기 저밀도 폴리에틸렌은 용융지수 0.1~10 범위, 밀도 0.910~0.925 범위이고, 상기 초저밀도 폴리에틸렌은 용융지수 0.1~10 범위, 밀도 0.880~0.909 범위인 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 상기 제1층에 블로킹방지체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름.
제1항에 있어서, 상기 보호 필름이 편광판 제조공정용 보호 필름인 것을 특징으로 하는 보호 필름.
폴리프로필렌을 포함하는 제1 조성물과, 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 제2 조성물과, 초저밀도 폴리에틸렌 및 메탈로센 폴리에틸렌을 포함하는 제3 조성물을 각각 제조하는 단계; 및
상기 제1 내지 제3의 조성물을 T-다이로부터 캐스트 공압출하는 단계를 포함하는 보호 필름의 제조방법.
제1항 내지 제8항에 의한 보호 필름을 이용하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조방법.