KR101422664B1 - 코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름 - Google Patents

코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 저 광량으로도 코팅층에 패턴을 형성할 수 있고 기재 필름의 외관 불량을 최소화할 수 있는 코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름을 제공하였다.

Description

코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름{Method for patterning coating layer and film comprising patterned coating layer fabricated using the same}
본 발명은 코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 저 광량으로도 코팅층에 패턴을 형성할 수 있고, 기재 필름의 외관 불량을 최소화할 수 있는 코팅층의 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름을 제공하였다.
UV 경화는 열 경화에 비해 수지를 빠른 속도로 경화시킬 수 있으므로 패터닝 분야에서 많이 사용되고 있다. 그러나, 기존 UV 경화에서 사용되는 metal halide 램프나 고압 수은 램프는 기재 필름이 흡수하는 파장이 함께 존재함으로써 경화도를 낮출 수 있고 이에 많은 열을 발생시킬 수 있다. 이는 기재 필름에 주름을 발생시키는 등 기재 필름의 외형 변형을 초래할 수 있다.
한편, 코팅층의 경화도 및 패턴 형성 정도를 높이기 위해 UV 광량을 높이는 방법이 있다. 그러나, 이 방법 역시 기재 필름의 외형 변형을 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 UV 경화를 이용한 패턴 형성 방법에서 기재 필름의 외형 변형을 최소화할 수 있는 코팅층의 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 코팅층의 경화도 및 패턴 형성 정도를 높일 수 있는 코팅층의 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 코팅층의 패턴 형성 방법은 UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름에 코팅층용 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅층용 조성물을 UV LED에 패턴 방식으로 노출시킴으로써 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 패턴화된 필름은 UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름; 기재 필름 위에 형성되어 있고, 자외선 경화성 수지 및 UV LED 발광 파장에서 500cm-1 mol-1 이상의 몰흡광계수를 갖는 광중합 개시제를 포함하는 조성물을 UV LED 경화시켜 패턴화된 코팅층을 포함하고, UV LED 발광 파장은 X ± Ynm(X는 365, 385, 400 또는 415이고, Y는 0≤Y≤10)인 패턴화된 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명은 UV 경화를 이용한 패턴 형성 방법에서 기재 필름의 외형 변형을 최소화하고, 코팅층의 경화도 및 패턴 형성 정도를 높일 수 있는 패턴 형성 방법 및 이로부터 형성된 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름을 제공하였다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅층에 패턴을 형성하는 방법을 나타낸 것이다.
10:기재 필름, 11:코팅층용 조성물, 12:패턴 형성 수단,
13:UV LED 공급원, 14:패턴이 형성된 코팅층
본 발명의 일 관점인 코팅층의 패턴 형성 방법은 UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름에 코팅층용 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅층용 조성물을 UV LED에 패턴 방식으로 노출시킴으로써 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 기재 필름은 UV LED 발광 파장에서 50% 이상, 바람직하게는 80% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 이러한 기재 필름은 코팅층용 조성물의 경화시 UV LED를 투과시킴으로써 저광량으로 코팅층용 조성물을 경화시킬 수 있고, 기재 필름의 손상을 최소화할 수 있다. 더 바람직하게는, 투과율은 50 ~ 80%가 될 수 있다.
통상의 기재 필름에 UV LED 발광 파장을 투과시킴으로써 기재 필름 간에 접착력을 높일 수 있다. 기존 Metal halide 램프, 고압수은램프의 경우 파장 영역이 넓어 기재 필름에 흡수가 되어 조사량을 높여야 하며, 조사량을 높일 경우 기재 필름에 손상을 초래하여 기재 필름의 외형 변형을 초래할 수 있다. 본 발명에서는 UV LED 발광 파장에서 특정 투과율을 갖는 기재 필름을 사용함으로써 코팅층의 경화도를 높임과 동시에 기재 필름의 손상을 최소화하였다.
기재 필름의 투과율은 적분구식 측정장치를 이용하여 측정할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
UV LED 발광 파장은 특별히 제한되지 않지만, X ± Ynm(X는 365, 385, 400 또는 415이고, Y는 0≤Y≤10)가 될 수 있다. 예를 들면, 350nm-450nm, 바람직하게는 365nm-415nm의 파장이 될 수 있다.
기재 필름으로는 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 될 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
기재 필름의 두께는 10㎛ ~ 100㎛가 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
코팅층용 조성물은 자외선 경화성 수지 및 광중합 개시제를 포함할 수 있다.
자외선 경화성 수지는 특별히 제한되지 않지만 (메타)아크릴레이트 관능기를 갖는 것, 예를 들면 우레탄 수지, 에스테르수지, 에테르수지, 아크릴수지, 알키드 수지, 스피로아세탈수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리티올폴리엔수지, 다가알코올 등의 다관능 화합물의 (메타)아크릴레이트 수지 등이 있다.
자외선 경화성 수지의 구체적인 예로는 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 (메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 폴리올폴리(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-디글리시딜에테르의 디(메타)아크릴레이트, 다가 알코올과 다가 카르복시산 및 아크릴산을 에스테르화하여 얻을 수 있는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 폴리실록산 폴리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 자외선 경화성 수지는 상기 종류 중 1종 또는 2종 이상이 포함되어 사용될 수 있다.
자외선 경화성 수지로는 하이퍼브랜치 구조를 갖는 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머는 하기 화학식 1로 표시된 것을 사용할 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112011101571810-pat00001
상기 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머는 3차원 구조를 가지고 있고, 저점도, 빠른 경화 속도, 내스크래치성 및 내화학적 특성을 가진다.
상기 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머는 상업적 구입이 용이하다. 예를 들면, Sartomer에서 제조된 CN2304을 사용할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 자외선 경화성 수지는 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머와 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 자외선 경화성 수지는 자외선 경화성 수지 100 중량부 중 상기 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머 30 ~ 70중량부와 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지 70 ~ 30중량부를 포함할 수 있다.
광중합 개시제는 UV LED 발광 파장에서 500cm-1mol-1 이상의 몰흡광계수를 갖는 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 몰흡광계수는 500 ~ 2000cm-1mol-1이 될 수 있다.
광중합 개시제의 구체예로는 모노 아크릴 포스핀 옥시드계, 비스 아크릴 포스핀 옥시드계, 메탈로센계, α-히드록시케톤계, 페닐글리옥실레이트계 및 α-아미노케톤계로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
광중합 개시제는 자외선 경화성 수지 100중량부에 대하여 0.01 ~ 10중량부, 바람직하게는 1 ~ 5중량부로 포함될 수 있다.
코팅층용 조성물은 패턴화 과정에서 코팅층과 패턴 형성 수단의 분리를 위하여 이형제를 더 포함할 수 있다. 이형제로는 특별히 제한되지 않지만, 폴리에테르 변성 실리콘계 및 불소계를 사용할 수 있다.
이형제는 자외선 경화성 수지와 광중합 개시제의 합 100중량부에 대하여 0.01 ~ 5중량부, 바람직하게는 0.01 ~ 1중량부로 포함될 수 있다.
기재 필름에 코팅층용 조성물을 도포한 후 UV LED에 패턴 방식으로 노출시킴으로써 코팅층용 조성물을 경화시킴과 동시에 패턴을 형성한다.
UV LED는 특별히 제한되지 않지만,X ± Ynm(X는 365, 385, 400 또는 415이고, Y는 0≤Y≤10)의 발광 파장을 가질 수 있다. 바람직하게는, 350nm-450nm가 될 수 있다.
"패턴 방식으로 노출시킨다"는 것은 코팅층에 패턴을 형성하기 위해 통상적으로 알려진 패턴 형성 방법을 포함할 수 있다. 패턴 형성 방법으로는 특별히 제한되지 않지만, 패턴이 형성된 패턴 형성 수단(예를 들면, 패턴 형성용 몰드(mold))을 코팅층용 조성물과 접촉시키고 UV LED를 조사하여 경화시킨 후, 패턴 형성 수단을 제거하는 방법을 포함할 수 있다.
UV LED는 기재 필름 쪽에서 UV LED를 조사하여 코팅층용 조성물을 패턴화시키고 경화시킬 수 있다.
UV LED는 100 ~ 500mJ/cm2의 광량, 1 ~ 20mpm 속도로 조사될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 패턴 형성 방법을 나타낸 것이다.
도 1에 따르면, 기재 필름(10) 위에 코팅층용 조성물(11)을 도포한다. 그런 다음, 코팅층용 조성물 위에 패턴 형성 수단(예를 들면, 패턴 형성용 몰드)(12)을 놓는다. 그런 다음, UV LED 공급원(13)으로부터 UV LED를 조사한 다음 패턴 형성 수단을 제거하여, 기재필름 위에 적층되어 있고 패턴이 형성된 코팅층(14)을 얻는다.
본 발명의 다른 관점인 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름은 UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름; 및 상기 기재 필름 위에 형성되어 있고, 자외선 경화성 수지 및 상기 UV LED 발광 파장에서 500cm-1mol-1 이상의 몰흡광계수를 갖는 광중합 개시제를 포함하는 조성물을 UV LED 경화시켜 패턴화된 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름은 상기 코팅층의 패턴 형성 방법으로 제조될 수 있다.
UV LED 발광 파장, 기재 필름, 자외선 경화성 수지, 광중합 개시제에 대한 상세 내용은 상술한 바와 같다.
패턴화된 코팅층을 포함하는 필름은 기능성 필름으로서, 필름 합지, 형상 전사 필름, 무기입자를 포함하는 필름 등으로 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
1. 자외선 경화성 수지로 하이퍼브랜치 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머(Sartomer에서 제조된 CN2304)와 우레탄 아크릴레이트 수지(DIC CORPORATION에서 제조된 RC28-724)를 사용하였다.
2. 광중합 개시제로 포스핀 옥시드계 TPO(디페닐 2,4,5-트리메틸벤조일-포스핀 옥시드)를 사용하였다.
3. 기재 필름으로 365nm에서 50% 이상, 415nm에서 80% 이상의 투과율을 갖는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름(효성, 두께 80㎛)을 사용하였다.
4. 이형제로 BYK chemie사의 BYK333을 사용하였다.
5. 기재 필름으로 365nm에서 50% 미만의 투과율을 갖는 시클로올레핀폴리머(COP) 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름을 사용하였다.
실시예
하이퍼브랜치 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머 60중량부와 우레탄 아크릴레이트 수지 40중량부를 혼합하고 30분 동안 교반하였다. 광중합 개시제 5중량부, 이형제는 하이퍼브랜치 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머+우레탄 아크릴레이트 수지+광중합 개시제 100중량부에 대하여 1중량부를 투입하고 최종적으로 30분 동안 더 교반하여 코팅층용 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 조성물을 wired bar coater No.7을 사용하여 기재 필름 TAC에 도포하였다. 코팅층용 조성물 위에 특수 형태의 패턴 몰드를 놓고 365nm 발광 파장의 UV LED를 200mJ/cm2의 광량, 10mpm 속도로 경화한 후, 패턴 몰드를 제거함으로써 코팅층에 패턴을 형성하였다.
비교예 1-2
상기 실시예에서 기재 필름 TAC 대신에 시클로올레핀폴리머(COP) 필름(비교예 1) 또는 폴리카보네이트(PC) 필름(비교예 2)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여 코팅층에 패턴을 형성하였다.
비교예 3
상기 실시예에서 UV LED 대신에 metal halide 램프를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여 코팅층에 패턴을 형성하였다.
실험예
상기 실시예와 비교예에서 제조된 필름에 대해 패턴 형성 정도, 기재 필름의 외형 변형 여부, 및 코팅층의 경화도를 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
물성 평가 방법
(1)패턴 형성 정도: 코팅층의 외관을 육안으로 보았을 때 패턴이 잘 형성된 경우를 ○, 패턴이 잘 형성되지 않은 경우를 ×로 나타내었다.
(2)기재 필름의 외형 변형 여부: 기재 필름의 외관을 육안으로 보았을 때 주름이 발생한 경우를 ○, 발생하지 않은 경우를 ×로 나타내었다.
(3)코팅층의 경화도: 코팅층의 경화도는 연필경도를(JIS 5600, velocity: 0.5mm/s, Scale: 10mm, Load: 750g)측정함으로 대체하였다. 코팅층 두께 6~7㎛에 대해 연필경도 2H 이상을 ○, H ~ HB 미만을 △, HB 이하 ×로 나타내었다.
패턴 형성 정도 기재 필름의 외형 변형 여부 코팅층의 경화도
실시예 ○ × ○
비교예 1 × × ×
비교예 2 × × △
비교예 3 × ○ ×
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 패턴 형성 방법에 따르면 UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름을 사용하여 UV LED를 조사하였을 때, 패턴 형성 정도와 코팅층의 경화도를 높임과 동시에, 기재 필름의 외형 변형이 없도록 패턴을 형성할 수 있다.

Claims (14)

  1. UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름에 코팅층용 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 코팅층용 조성물을 UV LED에 패턴 방식으로 노출시킴으로써 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 UV LED 발광 파장은 X ± Ynm(X는 365, 385, 400 또는 415이고, Y는 0≤Y≤10)인 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재 필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코팅층용 조성물은 자외선 경화성 수지 및 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광중합 개시제는 상기 UV LED 발광 파장에서 500cm-1 mol-1 이상의 몰흡광계수를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광중합 개시제는 모노 아크릴 포스핀 옥시드계, 비스 아크릴 포스핀 옥시드계, 메탈로센계, α-히드록시케톤계, 페닐글리옥실레이트계 및 α-아미노케톤계로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 자외선 경화성 수지는 하기 화학식 1의 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법:
    <화학식 1>
    Figure 112011101571810-pat00002
    .
  8. 제7항에 있어서, 상기 자외선 경화성 수지는 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지를 더 포함하고, 상기 자외선 경화성 수지는 상기 자외선 경화성 수지 100 중량부 중 상기 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머 30 ~ 70중량부와 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지 70~30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 코팅층용 조성물은 이형제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅층의 패턴 형성 방법.
  10. UV LED 발광 파장에서 50% 이상의 투과율을 갖는 기재 필름;
    상기 기재 필름 위에 형성되어 있고, 자외선 경화성 수지 및 상기 UV LED 발광 파장에서 500cm-1 mol-1 이상의 몰흡광계수를 갖는 광중합 개시제를 포함하는 조성물을 UV LED 경화시켜 패턴화된 코팅층을 포함하고,
    상기 UV LED 발광 파장은 X ± Ynm(X는 365, 385, 400 또는 415이고, Y는 0≤Y≤10)인 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기재 필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인 것을 특징으로 하는 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름.
  12. 제10항에 있어서, 상기 광중합 개시제는 모노 아크릴 포스핀 옥시드계, 비스 아크릴 포스핀 옥시드계, 메탈로센계, α-히드록시케톤계, 페닐글리옥실레이트계 및 α-아미노케톤계로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름.
  13. 제12항에 있어서, 상기 자외선 경화성 수지는 하기 화학식 1의 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름:
    <화학식 1>
    Figure 112011101571810-pat00003
    .
  14. 제13항에 있어서, 상기 자외선 경화성 수지는 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지를 더 포함하고, 상기 자외선 경화성 수지는 상기 자외선 경화성 수지 100 중량부 중 상기 하이퍼브랜치 폴리에스터 (메타)아크릴레이트 올리고머 30 ~ 70중량부와 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지 70 ~ 30중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 코팅층을 포함하는 필름.
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