KR101567223B1

KR101567223B1 - 광학용 폴리에스테르 필름

Info

Publication number: KR101567223B1
Application number: KR1020140075230A
Authority: KR
Inventors: 천세연; 김용원; 전용현
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2015-11-09

Abstract

본 발명은, 프라이머층의 레인보우 현상과 고온에서 발생하던 황변 현상이 없어, 필름의 리사이클링이 가능한 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다. 보다 상세히는, 광학용 폴리에스테르 필름에 있어서, 폴리에스테르 기재필름과, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 프라이머 코팅된 프라이머층을 포함하는 필름으로서, 상기 프라이머층은 우레탄계 고분자 수지, 및 에스테르 고분자 수지가 블렌드된 도포액으로 도포되어 형성된 것이며, 상기 에스테르 고분자 수지는 나프탈란계 에스테르 수지, 바이페닐계 에스테르 수지, 또는 이들의 조합인 에스테르 고분자 수지인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름이다. 본 발명은, 프라이머층의 레인보우 현상과 고온에서 발생하던 황변 현상이 없어, 필름의 리사이클링이 가능하게 함으로써, 필름 생산 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.

Description

광학용 폴리에스테르 필름{POLYESTER FILM FOR OPTICAL USE}

본 발명은, 프라이머층의 레인보우 현상과 고온에서 발생하던 황변 현상이 없어, 필름의 리사이클링이 가능한 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리에스테르 필름은 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 디스플레이 기기뿐만 아니라 여러 산업용 재료로서 그 이용 범위가 매우 넓다. 특히, 최근 액정표시장치, 유기 발광표시장치, 전자종이에 대한 관심이 급증하면서 이들 표시장치의 기판을 유리 기판 대신 폴리에스테르 필름으로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 이유는, 폴리에스테르 필름으로 유리 기판을 대체하면 표시장치의 전체 무게가 가벼워지고 디자인의 유연성을 부여할 수 있으며, 충격에 강하며 연속 공정으로 제조할 수 있어 유리 기판에 비해 생산성이 높기 때문이다.

이러한 용도로의 전개에는 투명 전극의 증착온도를 견딜 수 있는 높은 유리전이온도, 높은 광투과도 및 표면의 내스크래치성, 기재 및 후가공 코팅액과의 부착력이 요구된다. 종래의 광학용 폴리에스테르 필름은, 폴리에스테르 기재필름과 상기 기재필름에 형성된 프라이머층이 구성되어 있으나, 상기 프라이머층은 단일 수지로 구성되어 있다.

또한 이러한 폴리에스테르 필름의 경우 표면에 하드코팅층을 코팅하는 과정을 거치는 일도 잦은데, 이러한 구조로 제조할 때의 문제점은 폴리에스테르 필름과 하드코팅층 사이의 큰 선팽창계수 차이에 의한 폴리에스테르 필름의 변형과 크랙 및 박리가 발생할 수 있으며, 이러한 현상을 막기 위하여 고온, 고습의 환경에서도 기재와 가공 수지간의 부착력을 필요로 하게 되었다.

따라서, 각 층의 계면에서의 응력을 최소화할 수 있는 적절한 구조의 설계와 코팅 층간의 접착성이 매우 중요한 물성으로 평가되고 있으며, 우레탄계 고분자 수지는 치수안정성이 상대적으로 높아, 프라이머층의 수지로 널리 사용되고 있다.

프라이머층 사용되는 기존의 우레탄 단일 수지는, 비록, 치수안정성이 높으나, 심한 레인보우를 발생시키며, 고온의 환경에서 황변을 발생시킨다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 기존의 우레탄 단일 수지로 구성된 프라이머층에 발생하던 레인보우 현상과 고온에서 발생하던 황변 현상을 방지할 수 있는 프라이머층을 구비한 광학용 폴리에스테르 필름을 제공한다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

광학용 폴리에스테르 필름에 있어서,

폴리에스테르 기재필름과, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 프라이머 코팅된 프라이머층을 포함하는 필름으로서,

상기 프라이머층은 우레탄계 고분자 수지, 및 에스테르 고분자 수지가 블렌드된 도포액으로 도포되어 형성된 것이며,

상기 에스테르 고분자 수지는 나프탈란계 에스테르 수지, 바이페닐계 에스테르 수지, 또는 이들의 조합인 에스테르 고분자 수지인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름을 제공한다.

또한, 폴리에스테르 기재필름의 적어도 한 면에 프라이머 코팅된 프라이머층을 포함하는 광학용 에스테르 필름의 제조방법에 있어서, 상기 프라이머층을 형성하는 도포액은 70 중량%의 물과 30 중량%의 폴리우레탄 수지로 이루어진 바인더 수지와 40 중량%의 에스테르 고분자 수지를 블렌딩한 수분산액 10~90 중량%와, 70 중량%의 물과 30 중량%의 멜라닌계 또는 에폭시계 경화제로 구성된 경화제 수분산액 1~50 중량%와, 90 중량%의 물과 10 중량%의 음이온계 계면활성제로 구성된 계면활성제 수분산액 0.1~10 중량%와, 30 중량%의 물과 70 중량%의 무기입자로 구성된 무기입자 수분산액 0.1~40 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 바인더 수지 및 상기 에스테르 고분자 수지의 총 조성 중, 상기 에스테르 고분자 수지는 1~10 중량%인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 프라이머층의 레인보우 현상과 고온에서 발생하던 황변 현상이 없어, 필름의 리사이클링이 가능하게 함으로써, 필름 생산 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은,

광학용 폴리에스테르 필름에 있어서,

상기 에스테르 고분자 수지는 나프탈란계 에스테르 수지, 바이페닐계 에스테르 수지, 또는 이들의 조합인 에스테르 고분자 수지인 것을 특징으로 하는, 폴리에스테르 필름이다.

본 발명은 기존의 우레탄 단일 수지 조액의 황변 현상을 개선하기 위해 우레탄계 고분자 수지를 주재로 하는 프라이머 층에 내열성이 우수한 나프탈렌계 및 바이페닐계 에스테르 수지를 블렌딩하여 프라이머 층을 구성한다. 이로 인해, 우레탄계 수지로 인한 프리즘 탑코팅과의 부착력을 유지하면서 에스테르계 수지의 우수한 내열성으로 인한 황변을 방지할 수 있는 광학용 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.

상기 프라이머 층을 형성하는 상기 도포액은 70~80 wt%의 물과 20~30 wt%의 수분산 폴리우레탄계 바인더 수지 및 수분산 폴리에스테르계 수지로 구성되며, 그 혼합비를 변경하여 부착력과 황변 저하를 위한 최적 조건을 찾을 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 내용은 후술할 실시예를 참고하여 이해할 수 있을 것이다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1 내지 3

본 발명의 프라이머층을 구성한 광학용 폴리에스테르 필름의 제조를 위해 미연신된 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 하고 프라이머층을 형성하는 도포액은 70중량%의 물과 30중량%의 폴리우레탄 수지로 구성된 바인더 수지에 40중량%의 에스테르 고분자 수지를 표 1의 비율과 같이 블렌딩한 수분산액 20.0중량%와 70중량%의 물과 멜라민 경화제 30중량%로 구성된 경화제 수분산액 5중량%와 물 63.9중량%를 혼합하고, 90중량%의 물과 10중량%의 음이온 계면활성제로 구성된 계면활성제 수분산액 1.0중량%와 30 중량%의 물과 70중량%의 실리카 입자로 구성된 무기입자 수분산액 5중량% 및 잔량의 물을 이용하여 도포액을 제조한 후 두께 100㎛의 상기 미연신된 폴리에스테르 기재필름에 도포하여 광학용 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 상기 도포액의 도포는 #3 Wire bar를 이용하여 도포하였다.

하기 표 1의 "에스테르 수지 첨가량"은 상기 바인더 수지와 상기 에스테르 고분자 수지의 총 조성 중 상기 에스테르 고분자 수지의 중량%이다.

구분	에스테르 수지 첨가량	고형분(%)	점도(CPS)
실시예 1	5	10	1.5
실시예 2	10	10	1.7
실시예 3	20	10	1.8

비교예

바인더 수지로 70중량%의 물과 30중량%의 폴리우레탄 수지로 구성된 바인더 수지에 폴리에스테르계 수지로 구성된 수분산액 20.0중량%와, 70중량%의 물과 멜라민 경화제 30중량%로 구성된 경화제 수분산액 5중량%와 물 63.9중량%를 혼합하고, 90중량%의 물과 10중량%의 음이온 계면활성제로 구성된 계면활성제 수분산액 1.0중량%와 실리카 입자는 30 중량%의 물과 실리카 입자 40중량%로 구성된 무기입자 수분산액 1~10중량% 및 잔량의 물을 이용하여 도포액을 제조한 후(표 2 참조) 두께 100㎛의 상기 실시예의 미연신된 폴리에스테르 기재필름에 도포하여 광학용 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 상기 도포액의 도포는 #3 Wire bar를 이용하여 도포하였다.

구분	주재 성분	고형분(%)	점도(CPS)
비교예	폴리우레탄	10	1.53

실험예

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물리적 특성을 측정하고 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

1. 코팅층의 두께 측정

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 필름의 코팅층 두께는 마이크로메터를 이용한 침압식 측정기[미쯔토요사, 모델명: ID-Ff125]를 사용하여 측정하였으며, 총 10장의 시트의 두께 측정값에서 투명한 기재필름의 두께(㎛)를 뺀 나머지 값의 평균으로 산출하였다.

2. 굴절율 측정

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 필름의 코팅층 굴절율은 상기 광학 필름위에서의 측정이 어렵기 때문에 도포액을 Si wafer에 코팅하여 Ellipsometry를 이용하여 굴절율을 측정하였다.

3. 부착력(접착력) 확인

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 필름의 기재와 프라이머층 사이의 접착력을 측정하였다. #20 와이어바를 사용하여 프라이머층이 접착되어 있는 표면에 아크릴계 UV 경화수지를 도포시킨 다음, 절단기로 프라이머층이 코팅된 필름에 절단선을 만들어서, 10×10의 매트릭스에 2㎜× 2㎜ 정사각형들을 배치한다. 절단선이 있는 필름에 셀로판 테잎(No. 405, NICHIBAN제 넓이: 24㎜)을 붙이고, 벨벳을 이용하여, 테잎을 문질러서 필름에 강력하게 부착시킨 후, 수직으로 테잎을 떼어낸다. 접착층에 남아있는 프라이머층의 면적을 시각적으로 관찰하고, 다음 수학식 1에 의해 접착력을 계산하였다.

또한, 65℃, 90%습도 하에서 96시간 후의 내습성 평가를 위한 접착력 테스트도 상기와 동일한 방법으로 실시하였다.

4. 코팅성 확인

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 프라이머층인 코팅액과 기재 사이의 코팅성을 측정하였다. #0~#6 와이어바를 사용하여 프라이머층을 기재에 도포하여 기재의 전 표면에 프라이머층이 코팅되어졌는가를 확인하였다. 육안으로 섬처럼 코팅액이 묻지 않은 부분들이 100개의 작은 사각형 기준(1정사각형 : 1 x 1mm)에서 2개 이하로 존재할 때 코팅성이 우수하다라고 평가하였다.

5. Haze/광투과율 확인

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 도포액을 188㎛의 PET 필름에 도포하여 열경화시킨 후 NIPPON DENSHOKU사에서 제조된 HAZE 측정기를 이용하여 헤이즈와 투과율을 측정하였다.

구분	코팅층 두께(㎛)	굴절율	부착력(%)	내습부착력(%)	코팅성	Haze/광투과율
실시예 1	0.1	1.55	100	95	0	0.26/89.2
실시예 2	0.1	1.57	100	95	0	0.22/88.0
실시예 3	0.1	1.58	100	100	0	0.26/87.5
비교예	0.1	1.53	100	80	0	0.3/87.3

(O : 양호, Δ : 보통, X : 불량)

상기 표 3에서 보는 바와 같이, 우레탄계 수지에 나프탈렌계 및 바이페닐계 에스테르 수지의 첨가로 수지와의 내습부착력이 향상된 광학용 필름의 제조가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims

광학용 폴리에스테르 필름에 있어서,
폴리에스테르 기재필름과, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 프라이머 코팅된 프라이머층을 포함하는 필름으로서,
상기 프라이머층은 우레탄계 고분자 수지, 및 에스테르 고분자 수지가 블렌드된 도포액으로 도포되어 형성된 것이며,
상기 에스테르 고분자 수지는 나프탈란계 에스테르 수지, 바이페닐계 에스테르 수지, 또는 이들의 조합인 에스테르 고분자 수지인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
폴리에스테르 기재필름의 적어도 한 면에 프라이머 코팅된 프라이머층을 포함하는 광학용 에스테르 필름의 제조방법에 있어서,
상기 프라이머층을 형성하는 도포액은 70 중량%의 물과 30 중량%의 폴리우레탄 수지로 이루어진 바인더 수지와 40 중량%의 에스테르 고분자 수지를 블렌딩한 수분산액 10~90 중량%와, 70 중량%의 물과 30 중량%의 멜라닌계 또는 에폭시계 경화제로 구성된 경화제 수분산액 1~50 중량%와, 90 중량%의 물과 10 중량%의 음이온계 계면활성제로 구성된 계면활성제 수분산액 0.1~10 중량%와, 30 중량%의 물과 70 중량%의 무기입자로 구성된 무기입자 수분산액 0.1~40 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
청구항 2에 있어서, 상기 바인더 수지 및 상기 에스테르 고분자 수지의 총 조성 중, 상기 에스테르 고분자 수지는 1~10중량%인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름의 제조방법.