KR101527521B1 - 다기능성 폴리에스터 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LCD 백라이트 유닛에 사용할 수 있는 광학필름인 폴리에스터 필름과 이의 제조방법에 관한 것으로 폴리에스터 수지에 무기입자를 첨가하여 반사성능을 개선하고 광확산 능력을 개선 할 수 있도록 유기 또는 무기입자를 첨가하는 조성물을 용융압출하여 제조된 광확산 기능 및 반사능력이 개선된 다기능성 투명 폴리에스터 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

다기능성 폴리에스터 필름 및 이의 제조방법 {A multi-functional polyester film and preparation method thereof}
본 발명은 다기능성 폴리에스터 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스터계 수지와 성능 개선용 유기 또는 무기 입자를 포함하는 조성물을 공압출하여 제조된 폴리에스터 필름을 통해 광확산 개선 및 반사율 개선 효과를 보이는 다기능성 폴리에스터 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
평면 디스플레이 시장은 급격하게 성장하고 있으며, 특히, LCD(liquid crystal display)의 경우 관련 모듈에 적용되는 각종 소재 및 전자필름의 연구가 핵심기술로서 부상하고 있는 실정이다. 폴리에스터 필름은 LCD 백라이트 유닛(BLU; back light unit) 등에 사용되는 광학필름으로 선광원인 백라이트의 형광램프 광원을 면광원 형태로 바꿔주는 기능성 필름이며, LCD 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 조광장치로 사용되어 LCD 패널에서 투과되는 빛의 양을 일정하게 조절함으로써 화상을 표시하는 핵심 소재이다. 따라서 필름의 투과율, 흐림도(Hazeness), 광확산 균일도 등의 광학적 특성 및 표면 무결함이 요구되는 하이테크 제품이다.
광확산도를 증진시키는 방법으로 폴리에스터(Polyester, PET) 필름 표면에 광확산제를 배합한 투명 수지액을 코팅하는 방법, 광확산제를 베이스 수지 중에 분산시켜 필름상으로 성형하는 방법, 폴리카보네이트 필름을 압축롤로 가열, 가압하여 불규칙한 요철을 무수히 형성하는 엠보스 가공(표면가공) 방법 및 제조된 폴리에스터 베이스 필름에 박막공정이나 코팅공정 또는 증착공정을 통해 광확산 개선효과를 보이는 등의 방법이 이용된다.
그러나 이처럼 폴리에스터 베이스 필름을 생산한 후 광확산 개선 및 반사율 개선을 위한 종래의 후가공 확산코팅공정들은 제조원가를 상승시킬 뿐 아니라, 제품수율의 감소와 생산된 필름이 불투명하여 광투광도가 저해되는 문제가 발생한다. 또한 유/무기 입자를 투입했을 때 폴리에스터 필름과의 계면접착력 부족으로 인한 투명성 저하를 가져오는 등의 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존의 폴리에스터 필름 대비 광확산을 발생시키는 유/무기 입자를 표층에 투입하고 반사기능을 개선시키는 무기입자를 내층 및 외층에 투입함으로써 필름의 마찰계수를 유지하면서 광확산 기능과 가시광선 반사기능을 향상시켜 LCD 백라이트 유닛 등에 응용할 수 있는 다기능성 폴리에스터 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리에스터 수지를 포함하고, 상기 폴리에스터 수지에 반사성능과 광확산 성능을 개선하기 위한 유기 또는 무기입자를 첨가하여, 가시광선 반사성 및 광확산도가 각각 90%이상 및 7600cd/m2이상이고, 필름의 마찰계수가 0.45이하인 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, AAB 3층 공압출시 AA층은 필름 총 중량에 대하여 폴리에스터계 수지가 70 내지 99.9중량%, 광확산 개선용 유기 또는 무기입자가 0.1 내지 30중량%, B층은 총 중량에 대하여 폴리에스터계 수지가 50 내지 70중량%, 반사성능 개선용 무기입자가 30 내지 50중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름을 제공한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 반사성능 개선용 무기입자가 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크 및 제올라이트 중에서 선택되는 적어도 1종 이상이며, 광확산 개선용 유기 또는 무기입자 중 유기입자는 폴리머비드와 PMMA, 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 수지로 이루어진 폴리머 중에서 선택되며, 무기입자는 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크 및 제올라이트 중에서 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름을 제공한다.
또한 본 발명은 폴리에스터 수지와 무기입자를 혼합하여 조성물을 얻는 단계; 폴리에스터 혼합물에 유기 또는 무기입자를 혼합하여 조성물을 얻는 단계; 및 상기 조성물을 용융, 공압출하는 단계를 포함하는 다기능성 폴리에스터 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 필름의 마찰계수가 0.45이하이며, 광확산도가 7600cd/m2 이상이고, 가시광선 반사능력이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름을 제공하고, 상기 필름은 광확산 기능이 우수하여 LCD 백라이트 유닛에 사용되는 광확산 필름으로의 사용에 적합하다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 AAB 3층 공압출시 AA층은 필름 총 중량에 대하여 폴리에스터계 수지가 70 내지 99.9중량%, 광확산 개선용 유기 또는 무기입자가 0.1 내지 30중량%, B층은 총 중량에 대하여 폴리에스터계 수지가 50 내지 70중량%, 반사성능 개선용 무기입자가 30 내지 50중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름을 제공한다.
본 발명의 필름에 사용되는 폴리에스터 수지는 방향족 다이카복실산을 주성분으로 하는 산성분과 알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 글리콜 성분을 중축합하여 제조될 수 있다. 방향족 다이카복실산의 구체적 예로는 다이메틸테레프탈레이트를 들 수 있으며, 이들의 성질을 크게 변화시키지 않는 범위 내에서 이외의 방향족 다이카복실산 성분을 공중합시킬 수 있다. 사용될 수 있는 이외의 방향족 다이카복실산의 구체적인 예로는 테레프탈산, 아이소프탈산, 나프탈렌다이카복실산, 다이메틸 이소프탈레이트 등을 들 수 있다. 알킬렌글리콜의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜을 들 수 있으며, 이들의 성질을 크게 변화시키지 않는 범위 내에서 이외의 글리콜 성분을 공중합시킬 수 있다. 사용될 수 있는 이외의 글리콜 성분의 구체적인 예로는 다이에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산다이메탄올, 2,2-다이메틸(-1,3-프로판)디올 등을 들 수 있다.
본 발명의 필름에 사용되는 무기입자는 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크 및 제올라이트를 포함한다.
본 발명의 필름에 사용되는 유/무기입자 중 유기입자는 폴리머비드와 PMMA, 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 수지로 이루어진 폴리머 중에서 선택되며, 무기입자는 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크 및 제올라이트 중에서 선택된다.
본 발명의 필름은 3-layer 공압출을 통해 제조되는데, 폴리에스터 수지와 무기입자를 혼합하여 조성물을 얻는 단계; 폴리에스터 혼합물에 유기 또는 무기입자를 혼합하여 조성물을 얻는 단계; 및 상기 조성물을 용융, 공압출하는 단계를 포함하는 제1항에 따른 다기능성 폴리에스터 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 AAB층 3층 공압출로 제조되는 필름에 있어서, AA층에는 고유점도가 0.62이며, 유기 또는 무기 입자(평균입경 5~20㎛)를 10,000~300,000ppm 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)를 사용하였다. B층에는 고유점도가 0.62이며, 무기입자(평균입자 1㎛이하)를 300,000~500,000ppm 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 사용하였다.
상기 AA층에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)와 B층에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 각각 압출기에 투입하고 피드블럭을 통하여 A/A/B 형태의 3층 필름으로 공압출하여 캐스팅 수, 길이방향으로 3.2배 연신 후, 폭방향으로 3.2배 연신하여 188㎛의 다층필름을 제조하였다.
상기의 다층필름의 AA는 전체 필름중량의 20중량%, B층은 전체 필름중량의 80중량%가 되도록 제조하였다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
이하 본 발명에서 필름의 물성은 다음의 방법에 의해 측정하였다.
1) 필름의 마찰계수
두 물체의 접촉면 사이에 생기는 마찰력과 그 사이에 작용하는 법선 방향의 압력비로 정마찰 수치 및 동마찰 수치를 측정하였다. 상기 분석은 23℃, RH 50%조건에서 실시하였다.
- 정마찰 : 미끄러짐 운동의 시작에서 임계값(threshold value)으로 극복해야 할 마찰 (Static Coefficient of Friction)
- 동마찰 : 주어진 속도에서 미끄러짐 운동 중에 지속되는 마찰 (Kinetic Coefficient of Friction)
- 마찰계수 = (마찰시 발생하중-인가하중)/인가하중
2) 가시광선 반사성능
가시광선 반사도 측정기(미국 헌터랩사의 스펙트로포토미터)에 샘플을 장착하고, 반사도를 측정하였다.
3) 광확산도
광확산 필름샘플을 두 장 겹쳐 코니카미놀타(konicaminolta)사의 CS-100A로 측정하여 광확산도를 구한다.
[실시예 1]
AAB 3층 공압출시 AA층에는 고유점도가 0.62이며, 유기입자(평균입경 5~20㎛)를 100,000ppm 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)를 사용하였다. B층에는 고유점도가 0.62이며, 무기입자(평균입경 1㎛이하)를 300,000ppm 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 사용하였다.
상기 AA층에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(A)와 B층에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(B)를 각각 압출기에 투입하고 피드블럭을 통하여 A/A/B 형태의 3층 필름으로 공압출하여 캐스팅 후, 길이방향으로 3.2배 연신 후, 폭방향으로 3.2배 연신하여 188㎛의 다층필름을 제조하였다.
상기 다층필름의 AA층은 전체 필름중량의 20중량%, B층은 전체 필름중량의 80중량%가 되도록 제조하였다.
[실시예 2]
AA층에 들어가는 유기입자의 함량을 200,000ppm, B층에 들어가는 무기입자의 함량이 400,000ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다층필름을 제조한다.
[실시예 3]
AA층에 들어가는 유기입자의 함량을 300,000ppm, B층에 들어가는 무기입자의 함량이 500,000ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다층필름을 제조한다.
[비교예 1]
AA층에 들어가는 유기입자의 함량을 0ppm, B층에 들어가는 무기입자의 함량이 0ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다층필름을 제조한다.
[비교예 2]
AA층에 들어가는 유기입자의 함량을 100,000ppm, B층에 들어가는 무기입자의 함량이 0ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다층필름을 제조한다.
[비교예 3]
AA층에 들어가는 유기입자의 함량을 0ppm, B층에 들어가는 무기입자의 함량이 300,000ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다층필름을 제조한다.
측정결과는 다음과 같이 [표 1]에 나타내었다.
필름 마찰계수 광확산도
(cd/m2)		 가시광선 반사도
(%)
실시예1 0.45 7650 90
실시예2 0.42 7725 91
실시예3 0.35 7800 92
비교예1 0.78 7500 60
비교예2 0.46 7620 80
비교예3 0.45 7500 90
상기 [표 1]에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 필름은 필름의 마찰계수가 0.45 이하, 광확산도가 7600cd/m2 이상이며, 가시광선 반사능력이 90% 이상인 것을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 폴리에스터 수지를 포함하고, 유기입자 또는 무기입자의 첨가로 광확산도와 반사성능을 증진시킨 폴리에스터 필름에 있어서,
    AAB 타입의 3겹 공압출시, AA층에 광확산 개선용 유기 또는 무기입자를 첨가하고, B층에 반사성능 개선용 무기 입자를 첨가하여 필름의 마찰계수가 0.45 이하, 광확산도가 7600cd/m2 이상이며, 가시광선 반사능력이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 AA층에 첨가하는 광확산 개선용 무기입자는 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크 및 제올라이트 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름.
  3. 삭제
  4. AA층에 사용할 고유점도가 0.62이며, 평균입경 5~20㎛인 표면처리된 유/무기 입자를 10,000~300,000ppm 함유한 폴리에스터 수지(A)를 제조하는 단계;
    B층에 사용할 고유점도가 0.62이며, 평균입경 1㎛이하인 무기입자를 300,000~500,000ppm 함유한 폴리에스터 수지(B)를 제조하는 단계;
    상기 AA층에 사용되는 폴리에스터 수지(A)와 B층에 사용되는 폴리에스터 수지(B)를 각각 압출기에 투입하고 피드블럭을 통하여 A/A/B 형태의 3층 필름으로 공압출하여 캐스팅하는 단계;
    및 길이 방향으로 3.2배 연신 후, 폭방향으로 3.2배 연신하여 AA는 전체 필름중량의 20중량%, B층은 전체 필름중량의 80중량%가 되는 188㎛의 다층필름을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 폴리에스터 필름의 제조방법.
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