KR101752847B1 - 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발수, 방오, 항균 기능을 자가 복원 기능을 갖고, 자외선을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 필름 물성의 지속성이 오래가고 방충효과가 있어 다양한 분야에서 사용할 수 있는 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 자가복원이 가능한 하드코팅펄층와, 표면에 상기 하드코팅펄층이 형성된 투명한 기재필름와, 상기 투명기재필름의 배면에 형성된 점착코팅층, 및 점착코팅층의 하부에 탈착가능하게 적층되는 이형필름으로 이루어진 변색필름으로, 상기 하드코팅펄층을 형성하는 하드코팅제에 펄 미립자를 혼합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름{color changeable film for outside with the self recovering functions}

본 발명은 변색필름에 관한 것으로 상세하게는 발수, 방오, 항균 기능을 자가 복원 기능을 갖고, 자외선을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 필름 물성의 지속성이 오래가고 방충효과가 있어 다양한 분야에서 사용할 수 있는 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름에 관한 것이다.

특히, 차량이나 건물의 유리와 같이 평평한 면에 용이하게 설치될 수 있도록 경질의 기재필름을 이용하여 만들어진 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름에 관한 것이다.

건축물과 유리에 사용되는 윈도우필름의 경우, 태양광의 파장에 따라 자외선(150~380nm)의 영역, 가시광선(380~780nm) 영역 및 적외선(780~23000nm) 영역을 차단하는데 중점을 두고 제품을 개발하고 있다.

이러한 기능성 필름과 관련된 기술로는 다양한 것이 있고, 그 예로 특허문헌 1 내지 2가 있다.

특허문헌 1은 지지 기재; 및 지지 기재의 적어도 일면에 형성되는 코팅층을 포함하며, 코팅층은 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 폴리로타세인이 5:5 내지 8:2의 중량부로 공중합되어 있는 가교 공중합체, 및 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함하는 플라스틱 필름에 관한 것이고,

특허문헌 2는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질의 베이스필름층; 베이스필름층의 일면에 아크릴계 점착제가 형성되는 제1점착층; 제1점착층 상에 형성되는 열가소성 폴리우레탄재질의 충격흡수층; 충격흡수층 상에 아크릴계 점착제가 형성되는 제2점착층; 제2점착층 상에 형성되는 PET 재질의 표면필름층; 표면필름층 상에 아크릴레이트계 바인더 수지와 바인더 수지 상에 1~10㎛의 평균 입경을 가진비드가 포함되어 형성된 눈부심방지층; 눈부심방지층 상에 형성된 항균코팅층; 베이스필름층의 타면에 실리콘계 점착제가 형성되는 제3점착층; 제3점착층 상에 형성되는 이형필름으로 구성되는 디스플레이 보호필름에 관한 것이다.

이와 같이 다양한 기능성 필름이 개발되어 사용되고 있으나, 최근에는 이러한 윈도우필름 중 특히 외관상 화려하고 미려한 변색필름을 많이 사용하고 있다.

이러한 변색필름은 보는 각도에 따라 서로 다른 색으로 보이는 필름으로 주로 태양광의 입사각에 따라 황색, 적색, 청색 등의 다양한 색상으로 변색이 이루어진다.

이러한 변색필름은 통상적으로 얇은 PET필름를 100~300겹으로 적층하여 만들어지며, 이렇게 다층으로 적층하여 만들어짐에 따라 제조 공정에서 불량률이 늘어나는 문제가 있다. 즉, 다층으로 적층하는 과정 중 어느 한 과정에서라도 층간에 이물질이 들어가면 원단의 불량이 발생하므로 제조 설비의 유지 관리가 어려울 뿐만 아니라, 공정 관리에 아주 세심한 주위가 필요하여 제조 단가가 높아지는 문제가 있다.

한편, 펄을 갖는 필름이 사용되고 있으나, 이 펄을 갖는 필름의 경우 불투명 필름에 주로 사용하고 있다.

불투명 필름에 펄을 입히는 이유는 펄의 함량과 합성수지 성분의 종류에 따라 헤이즈(haze)가 발생하고, 분말 상태의 펄을 코팅제에 혼합할 경우 처음에는 펄이 코팅제에 고르게 분산된 상태를 이루고 있으나 시간이 지남에 따라 펄이 가라앉아 어느 일부에만 펄이 집중되는 문제가 있기 때문이다.

이러한 단점을 개선하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있고, 그 예로 특허문헌 3 및 4가 있다.

특허문헌 3은 다양한 문양을 컬러로 인쇄한 장식용 시트에 있어서, 장식용 시트는 하부로부터 PET 필름 소재의 기재층과; 기재층의 상부에 바탕색을 인쇄하여 형성시킨 바탕색 인쇄층; 바탕색 인쇄층의 상부에 아크릴 접착제 70~88 중량%에 난반사용 충진재 10 내지 20 중량% 및 안료 2 내지 10 중량%를 혼합한 아크릴 접착제를 도포하여 형성시킨 난반사층; 난반사층의 상부에 PET 필름을 접합시킨 보강층; 보강층의 상부에 다양한 문양을 인쇄하여 형성시킨 문양 인쇄층; 문양 인쇄층의 상부에 아크릴점착제를 도포하여 형성시킨 이형 점착층; 및 이형 점착층의 상부에 이형 필름을 점착시킨 이형 필름층으로 순차적으로 적층하고, 난반사 충진재는 홀로그램 칩 30 내지 40 중량%, 펄 30 내지 40 중량%, 알루미늄 칩 30 내지 40 중량%를 첨가하여 이루어진 것이다.

그러나 이러한 종래의 시트는 펄의 함량이 지나치게 많아 제조비용이 많이 소요도는 단점이 있다.

특허문헌 4는 원단의 표면에 형성되는 접착수지층, 접착수지층의 표면에 형성되는 마이카 함유 합성수지층, 및 마이카 함유 합성수지층의 표면에 형성되는 펄 함유 합성수지층으로 구성되되, 펄 미립자 1∼50 중량부가 포함되어 이루어지는 기능성 포지 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 종래의 포지 제조 방법은 상기한 바와 같이, 펄 미립자의 함량이 높고, 합성수지에 펄함유층을 형성하여야 함에 따라 제조공정이 복잡해지고, 이러한 필름을 자동차 유리등의 코팅필름으로 사용하기에는 부적절한 단점이 있다.

또한, 종래의 펄을 구비한 필름의 경우, 펄의 함량과 수지의 성분에 따라 헤이즈가 발생하고, 분말상태의 펄이 접착층과 혼합되었을 때, 처음에는 고른 분산상태를 이루었으나 시간이 지나면서 펄의 입자만 가라앉는 문제가 있음에 따라 투명한 유리창용 등에는 사용하지 못하고, 불투명한 데코필름으로만 사용이 한정되는 단점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1587190호 대한민국 등록특허 제10-1369918호 대한민국 등록특허 제10-0847342호 대한민국 등록특허 제10-1015024호

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 자가복원이 가능한 코팅제에 펄을 함유함에 따라 내구성이 향상됨은 물론 변색효과를 낼 수 있는 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 자가복원 기능을 갖는 코팅제에 펄과 자외선 차단제와 발수, 방오 기능을 갖는 코팅제를 함에 따라 투명기재필름의 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 펄에 의해 다양한 변색효과는 물론, 발수, 방오, 방충 효과를 낼 수 있는 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 제조 공정을 단순화시켜 보다 저렴하게 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 펄이 어느 일측으로 가라앉아 불균일해지는 것을 방지할 수 있도록 하드코팅층에 펄을 혼합하여 코팅한 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 차량이나 건물의 유리 등과 같이 평평한 면에 쉽게 설치할 수 있도록 신축성이 낮은 경질의 기재필름을 이용하여 만들어진 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름은 자가복원이 가능한 하드코팅펄층와, 표면에 상기 하드코팅펄층이 형성된 투명한 기재필름와, 상기 투명기재필름의 배면에 형성된 점착코팅층, 및 점착코팅층의 하부에 탈착가능하게 적층되는 이형필름으로 이루어진 변색필름으로, 상기 하드코팅펄층을 형성하는 하드코팅제에 펄 미립자를 혼합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 투명기재필름과 점착코팅층 사이에는 하드코팅층을 향한 면에 칼라접착층이 적층된 칼라기재필름이 더 적층되는 것이 바람직하다.

상기 투명기재필름은 신축성이 낮은 경질의 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 또는 폴리카보네이트(PC)중 어느 하나이고, 상기 하드코팅펄층(10)을 형성하는 하드코팅제는 점도 40 ~ 45cps이며, 자기치유성 코팅제 : 펄 미립자 : 경화제를 중량비율로 90 ~ 100 : 0.5 ~ 2 : 35 ~ 40으로 혼합한 것이고, 자기치유성 코팅제는 코팅제베이스 키토산 반응 폴리에스테르 프레폴리머 100중량부에 대하여 트리메탈렌 옥사이드 반응 폴리우레탄프레폴리머 5 ~ 30중량부 혼합한 것이 사용될 수 있다.

상기 펄 미립자의 입도는 1 ~ 100㎛인 것이 바람직하다.

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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름 및 그 제조 방법은 펄을 포함하는 하드코팅층을 구비함에 따라 스톤칩 등과 같은 외부 충격에 의해 차량의 유리 등이 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 펄에 의해 다양한 색상을 연출할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 하드코팅층에 펄을 혼합하되 하드코팅제의 점도를 조절하여 펄이 하드코팅제에 고르게 분포하게 함에 따라 균일한 색상을 연출할 수 있는 효과도 있다.

또한, 펄을 다른 접착층에 혼합하지 않고 하드코팅층에 혼합함에 따라 펄 형성을 위한 별도의 공정 줄일 수 있음에 따라 변색필름의 제조공정을 단순화함은 물론 불량율을 줄일 수 있어 변색필름의 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름의 일예의 적층구조
도 2는 본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름의 다른 일예의 적층구조

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 반드시 적층이 필요한 하드코팅층에 펄 미립자를 혼합하여 하드코팅층을 형성함에 따라 펄 효과를 내기 위해 별도의 공정을 수행하지 않음에 따라 자가복원 변색필름의 제조 공정을 단순화하여 제작 비용을 절감할 수 있는 것이다.

본 발명의 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름은 자가복원이 가능한 하드코팅펄층(10)와, 표면에 상기 하드코팅펄층(10)이 형성된 투명한 기재필름(20)와, 상기 투명기재필름(20)의 배면에 형성된 점착코팅층(30), 및 점착코팅층(30)의 하부에 탈착가능하게 적층되는 이형필름(40)으로 이루어진 변색필름으로, 상기 하드코팅펄층(10)을 형성하는 하드코팅제에 펄 미립자를 혼합하여 구성하였다.

이러한 본 발명의 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름은 전술한 바와 같이, 차량이나 건물의 유리와 같이 평평한 면에 설치되는 것으로, 평평한 면에 용이하게 점착시킬 수 있도록 투명기재필름(20)이 신축성이 낮고 경도를 갖는 것이 바람직하다.

이에 따라 투명기재필름(20)은 신축성이 낮은 경질의 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 또는 폴리카보네이트(PC)중 어느 하나를 사용하였다.

상기 하드코팅펄층(10)을 형성하는 하드코팅제는 다양한 것이 사용될 수 있으나 혼합되는 펄 미립자가 고르게 분포할 수 있도록 점도 40 ~ 45cps인 것이 바람직하다.

또한 하드코팅제의 점도가 낮을 경우 투명기재필름(20)에 코팅할 때 액 흐름 현상이 발생하여 코팅면이 불균일 해질 수 있기 때문에 상기한 점도 범위 내의 점도로 하드코팅제의 점도를 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 점도가 지나치게 높을 경우에는 마이크로 그라비아로 코팅하는 과정세서 마이크로 그라비아의 특성 상 메쉬 패턴(mash pattern)이 형성될 수 있다.

상기 하드코팅제는 다양한 조성물로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 자기치유성 코팅제, 펄 미립자 및 경화제로 이루어진 것이고, 자기치유성 코팅제 : 펄 미립자 : 경화제의 함량은 중량비율로 90 ~ 100 : 0.5 ~ 2 : 35 ~ 40인 것이 바람직하다.

상기 자기치유성 코팅제는 코팅제베이스 키토산 반응 폴리에스테르 프레폴리머 100중량부에 대하여 트리메탈렌 옥사이드 반응 폴리우레탄프레폴리머 5 ~ 30중량부 혼합한 것을 사용한다.

상기 펄 미립자는 다양한 형상의 것을 사용할 수 있다. 즉, 구형 미립자 또는 판형의 미립자 중 어느 하나를 사용할 수 있으나 구형 미립자의 경우 반사각이 작아 반짝거림이 감소하므로 편형 미립자를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 펄 미립자는 판형상의 합성펄 또는 천연펄이 될 수 있고, 상기한 바와 같이 하드코팅제의 0.5 ~ 2중량부가 바람직하다. 상기 펄 미립자의 함량이 적을 경우에는 변색효과가 떨어지고, 많을 경우에는 윈도우 필름의 기본 기능인 시인성이 떨어질 수 있으므로 상기의 범위 내의 양으로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 펄 미립자의 입도는 1 ~ 100㎛인 것이 바람직하다. 입도가 1㎛ 이하일 경우에는 변색효과가 떨어지고, 100㎛ 이상일 경우에는 코팅하는 과정에서 이물질로 오인되거나 유리에 설치할 경우 유리의 시인성이 떨어지기 때문이다.

상기 점착코팅층(30)는 자외선을 차단하는 기능을 갖으며, 이를 위한 점착코팅제는 아크릴계 점착제, UV안정제, UV흡수제, 메탈에틸케톤과 톨루엔 혼합용제로 이루어지며, 이들의 혼합 비율은 중량비율로 10 : 0.1 : 2 : 12이고, 경화제로 금속킬레이트 및 이소시아네이트가 첨가 될 수 있다.

경화제의 양은 점착코팅제 총 중량의 1 ~ 30중량부를 넣는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름은 보다 다양한 색상을 구현할 수 있도록 상기 투명기재필름(20)과 점착코팅층(30) 사이에 칼라접착층(50c)이 적층된 칼라기재필름(50)을 더 적층할 수 있다.

상기 칼라접착층(50c)은 하드코팅층(10)을 향한 면에 적층되어 있으며, 적외선 차단제와, 안료 또는 염료가 혼합된 접착제에 의해 만들어질 수 있다.

상기 칼라접착층(50c)은 아크릴 및 에폭시, 우레탄 접착제 및 아크릴 감압점착제로 이루어진 기재에 안료 또는 염료를 혼합하여 만들어진 접착제로 이루어지며, 안료 또는 염료이 양은 접착제 총 중량의 0.5 ~ 2 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. 염료나 안료가 지나치게 혼합될 경우 유리의 시인성이 떨어지고, 적을 경우 채도가 떨어지기 때문이다.

상기 칼라접착층을 구성하는 접착제의 일예는, 아크릴계 감압성 점착체, 금속 킬레이트경화제, 안티몬틴옥사이드 적외선차단제, 메틸에텔케톤 및 톨루엔 혼합용제를 중량 비율로 10 : 0.3 : 6 : 8 혼합하여 고형분 23%으로 형성하였다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름을 제조 하는 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름 제조 방법은 투명기재필름의 상면에 마이크로그라비아 코팅기를 이용하여 펄 미립자가 혼합된 하드코팅제를 12 ~ 15㎛의 두께로 코팅하는 하드 코팅 단계; 하드코팅제가 코팅된 투명기재필름을 125 ~ 140℃ 분위기에서 열경화시키는 하드코팅제 경화 단계; 및 투명기재필름의 하면에 마이크로그라비아 코팅기를 이용하여 점착코팅제를 5 ~ 6㎛의 두께로 코팅하는 단계로 이루어진다.

이러한 제조 방법에 있어서, 점착제 코팅 단계 이후에는 점착코팅층을 보호하기 위해 이형보호필름을 더 적층하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다.

점착 코팅 단계에서 사용되는 점착코팅제에는 자외선 차단제 또는 자외선 흡수제가 더 혼합될 수 있다.

또한, 보다 다양한 생삭을 연출하기 위해 칼라접창층을 더 형성할 수 있고, 이 칼라접착층을 형성하는 단계는 상기 하드 코팅 단계 이전에 이루어진다.

즉, 투명기재필름의 상면에 마이크로그라비아 코팅기를 이용하여 적외선 차단제와, 안료 또는 염료가 혼합된 접착제를 5 ~ 6㎛ 두께로 코팅하고, 접착제 코팅 표면에 23 ~ 100㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(PET)을 합지하는 합지 단계를 더 수행한 후, 합지된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 표면에 하드코팅층을 형성하는 것이다.

상기 점착코팅제에 혼합된 자외선 차단제 또는 자외선 흡수제는 400㎚ 파장대의 자외선을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 해충의 유인을 효과적으로 차단할 수 있다.

<실험예 1>

헤이즈(haze) 미터기를 이용하여 펄 미립자의 함량에 따른 헤이즈의 정도를 측정하였다.

위의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 펄 미립자의 양은 헤이즈의 정도에 따라 0.5 ~ 1.0이 적당하다.

<실험예 2>

헤이즈(haze) 미터기를 이용하여 펄 미립자의 크기에 따른 헤이즈의 정도를 측정하였다.

위의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 펄 미립자의 입도가 0.2 ~ 1㎛일 경우 펄 미립자의 난반사에 의한 헤이즈(HAZE)가 상승하여 육안으로 혹인할 때 필름의 시인성이 저하되었다. 따라서, 시인성이 충분히 확보되면서 변색이 가능한 1 ~ 45㎛의 입도를 갖는 펄 미립자를 사용하는 것이 바람직하고, 시인성을 담보하고 45 ~ 70㎛ 입도의 것을 사용할 수도 있다.

100㎛이상의 경우에는 입자가 크게 보임에 따라 이물질로 보일 수 있으나 헤이즈는 양호하나 윈도우 필름으로는 부적절하다.

10: 하드코팅펄층
20: 투명기재필름
30: 점착코팅층
40: 이형필름
50: 칼라기재필름
50c: 칼라접착층

Claims (7)

1. 자가복원이 가능한 하드코팅펄층(10)와, 표면에 상기 하드코팅펄층(10)이 형성된 투명한 투명기재필름(20)와, 상기 투명기재필름(20)의 배면에 형성된 점착코팅층(30), 및 점착코팅층(30)의 하부에 탈착가능하게 적층되는 이형필름(40)으로 이루어진 변색필름으로,
   상기 하드코팅펄층(10)은 하드코팅제에 펄 미립자를 혼합하여 구성되고,
   상기 투명기재필름(20)과 점착코팅층(30) 사이에는 하드코팅층(10)을 향한 면에 칼라접착층(50c)이 적층된 칼라기재필름(50)이 더 적층되어 있으며,
   상기 투명기재필름은 신축성이 낮은 경질의 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 또는 폴리카보네이트(PC)중 어느 하나이고,
   상기 하드코팅펄층(10)을 형성하는 하드코팅제는 점도 40 ~ 45cps이고, 자기치유성 코팅제 : 펄 미립자 : 경화제를 중량비율로 90 ~ 100 : 0.5 ~ 2 : 35 ~ 40으로 혼합한 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름에 있어서,
   상기 자기치유성 코팅제는 코팅제베이스 키토산 반응 폴리에스테르 프레폴리머 100중량부에 대하여 트리메탈렌 옥사이드 반응 폴리우레탄프레폴리머 5 ~ 30중량부 혼합한 것이고,
   상기 펄 미립자는 반작거림 효과를 높일 수 있도록 구형미립자보다 반사각이 크고 입도1 ~ 100㎛인 편형 미립자인 것을 특징으로 하는 자가 복원 기능을 갖는 외부용 변색필름.
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