KR101787522B1 - 다중층 이형필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재필름 상에 탄성률이 상이한 다층의 이형층을 형성함으로써, 저속 및 고속의 박리조건에서 모두 우수한 박리력을 나타내는 이형필름에 관한 것이다. 본 발명의 이형층은 고분자 실리콘을 포함하여 제 1 이형층의 탄성률이 제 2 이형층의 탄성률보다 높은 것이다.
본 발명은 기재필름 상에 고분자 실리콘 코팅용액을 도포한 후 경화하여 제 1 이형층을 형성하고, 제 1 이형층 상에 고분자 실리콘 코팅용액을 도포한 후 재경화하여 제 2 이형층을 형성함으로써 층간 탄성률이 상이한 다층의 이형필름을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이형필름은 지핑 발생이 억제되고, 수작업 뿐만 아니라 자동화 공정에도 모두 적용 가능한 것이다.

Description

다중층 이형필름{MULTILAYER RELEASE FILM}
본 발명은 다중층 이형필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재필름의 적어도 한 면에 제 1 이형층 및 제 1 이형층보다 탄성률이 낮은 제 2 이형층을 구비하여, 저속뿐만 아니라 고속 조건에서도 쉽게 박리할 수 있는 다중층 이형필름에 관한 것이다.
이형필름은 통상 라벨, 점착테이프 등에 있어서 점착제의 피막에 부착되어 점착성분을 대기 중의 이물 또는 원치 않는 피착제로부터 보호하기 위한 보호필름으로, 기재필름의 일면에 이형층이 구비되는 구조를 취하는 것이 일반적이다.
박리력은 이형필름이 점착제로부터 박리될 때 얼마나 적은 힘이 요구 되는지 나타내는 물성 값으로, 박리력이 낮을수록 이형필름이 점착제로부터 쉽게 박리되고, 박리력이 높을수록 점착제로부터 쉽게 박리되지 않는다.
이형필름의 박리력은 이형필름을 점착제로부터 떼어낼 때의 속도인 박리속도에 따라 달라지며, 박리속도가 높을수록 박리력이 높은 것이 일반적이다.
일상에서 흔히 볼 수 있는 점착테이프, 라벨과 같은 용도에 있어서는 주로 사람의 손으로 박리가 이루어지며, 이 때 박리속도는 1분당 1미터(1mpm)이내의 조건으로, 대부분의 이형필름에서 손쉽게 박리가 가능하다.
반면 자동화된 공정에서 사용되는 이형필름의 경우 그 박리속도가 수십mpm에 달하며, 이와 같은 고속의 박리에 적용하기 위해서는 종래의 이형필름과 다르게 특별히 설계된 이형층을 구비한 이형필름이 필요하다.
대한민국 공개특허 제 10-2011-0080415호는 고속 박리력을 낮추기 위해 유기용제형 레진 실리콘을 일부 첨가하여 이형층을 구성하는 방법을 기재하고 있으나, 과량으로 첨가된 레진으로 인해 저속에서의 박리력이 높아지고, 박리시 지핑(zipping, 소음과 함께 박리력 값의 최대-최소값의 폭이 커지는 것)이 발생하는 문제가 있으며, 대한민국 공개특허 제 10-2007-0079299호 에서는 지핑 발생 억제를 위해, 박리제층의 경도를 제한한 박리필름이 기재되어 있으나, 0.3m/분의 속도로 박리할 때의 박리조건에 관한 것으로, 고속의 박리에 적합하지 않은 문제가 있다.
일반적으로 이형필름의 탄성률이 높을수록 고속 박리시에는 이형층의 탄성변형이 감소하여 박리력이 낮아지나, 이형필름의 표층에 노출되는 비반응성 작용기의 양이 감소하여 저속에서의 박리력이 높아질 뿐만 아니라 지핑 발생이 심해지는 것으로 알려져 있다.
이에, 저속 및 고속의 박리조건에서 박리력이 낮아 다양한 공정에서 모두 적용 가능한 이형필름의 개발이 요구된다.
본 발명은 이형필름에 있어서, 고속 및 저속 조건에서 모두 낮은 박리력을 가지도록, 기재필름의 적어도 한 면에 제 1 이형층과 제 1 이형층보다 탄성률이 낮은 제 2 이형층을 구비하는 이형필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 적어도 한 면에 고분자 실리콘 용액을 일차 도포한 후 경화하여 제 1 이형층을 형성하고, 제 1 이형층 상에 다시 고분자 실리콘 코팅용액을 도포한 후 경화한 제 2 이형층을 형성하여 이형필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 기재필름의 적어도 한 면에 제 1 이형층을 구비하고, 제 1 이형층 위에 제 2 이형층을 구비하며, 제 1 이형층의 탄성률이 제 2 이형층의 탄성률보다 큰 이형필름을 제공한다. 상기 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 탄성률은 나노인덴테이션에 의해 측정된 것으로 한다.
상기 기재 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 할 수 있고, 제 1 이형층 및 제 2 이형층은 고분자 실리콘으로 구성될 수 있다.
상기 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 두께는 바람직하게는 각 0.01 내지 1㎛인 것으로 한다.
상기 제 1 이형층의 탄성률은 제 2 이형층의 탄성률의 적어도 1.01배 이상인 것으로 한다.
또한, 본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 적어도 한 면에 고분자 실리콘 용액을 일차 도포한 후 경화하여 제 1 이형층을 형성하고, 제 1 이형층 위에 다시 고분자 실리콘 코팅용액을 도포한 후 경화한 제 2 이형층을 형성하여 다중층의 이형필름을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 이형필름은 탄성률이 상이한 다중층의 구조를 가짐으로써, 저속 박리시에는 낮은 탄성률 값을 가진 제 2 이형층이 박리시의 응력을 줄여주어 지핑발생을 억제하고, 고속 박리시에는 높은 탄성률 값을 가진 제 1 이형층으로 인하여 박리력이 낮게 유지된다.
본 발명에 따른 이형필름은 고속 및 저속의 조건에서 모두 낮은 박리력을 나타내므로 수작업이나 자동화 공정에 모두 적합하고, 고속의 박리 조건에서도 지핑(Zipping)이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따르는 이형필름의 단면 모식도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하며, 본 발명에 따른 이형필름(10)은 기재필름(11)과; 상기 기재필름(11)의 적어도 한 면에 구비되는 제 1 이형층(12); 및 상기 제 1 이형층(12) 위에 형성되는 제 2 이형층(13)을 포함한다. 이하, 각 층을 순서대로 설명한다.
1. 기재필름(11)
본 발명에서 상기 기재필름은 폴리에스테르계 필름으로 제한 없이 사용될 수 있으나, 강도를 고려하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름인 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 당 업계에서 사용되는 상용의 제품이라면 어느 것이나 사용 가능하며, 상업적으로 구입할 수 있는 제품 중 적절한 것을 사용할 수 있다.
한편, 상기 기재필름의 두께는 특별한 제약이 있는 것은 아니나, 10 내지 300㎛인 것이 이형시 박리에 용이하여 바람직하다. 필름의 두께가 10㎛ 미만인 경우 내열성이 부족하여 성형물의 치수 불량을 유발하며, 필름의 두께가 300㎛를 초과하는 경우 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
2. 제 1 이형층 (12)
상기 제 1 이형층은 고분자 실리콘을 포함하며, 고분자 실리콘과 백금촉매 및 유기용제로 구성되는 고분자 실리콘 코팅용액을 기재필름의 한 면에 도포한 후 경화함으로써 형성된다.
상기 고분자 실리콘으로는 폴리디메틸실록산을 기본 골격으로 하고 비닐 치환기를 갖는 실리콘 주쇄와 수소 치환기를 갖는 경화제 및 잔량의 유기용제가 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
상기 백금촉매는 축합반응을 유도하여 고분자 실리콘을 경화하기 위해 첨가되는 것이다.
상기 유기용제는 코팅용액을 희석하여 코팅 균일성을 확보하기 위해 사용되며 고분자 실리콘과의 상용성이 좋은 톨루엔이 사용될 수 있다.
상기 이형층의 형성에 적용되는 도공방법에 있어서는 특별한 제약이 있는 것은 아니며 그라비아, 콤마, 메이어바, 립, 다이, 스프레이 중 어느 한 방법이 적용될 수 있다.
상기 고분자 실리콘 코팅용액의 경화방법은 고분자 실리콘 제품의 특성에 따라 열 경화 또는 자외선 경화로부터 선택될 수 있다.
제 1 이형층의 두께는 특별한 제약이 있는 것은 아니나, 0.01 내지 1㎛ 인 것이 바람직하다. 이형층의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우, 코팅을 균일하게 하기 어려워 기재필름의 표면을 제 1 이형층으로 완전히 덮기가 어려우며, 이형층의 두께가 1㎛를 초과하는 경우 경제성이 떨어진다.
3. 제 2 이형층 (13)
상기 제 2 이형층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 한 면에 형성된 제 1 이형층 위에 형성되는 것이다.
제 2 이형층을 형성하기 위한 고분자 실리콘 코팅용액의 구성 및 경화방법은 제 1 이형층과 동일한 것으로 할 수 있다.
제 2 이형층의 탄성률은 제 1 이형층의 탄성률보다 낮은 것으로 하며, 바람직하게는 제 1 이형층과 제 2 이형층의 탄성률은 1.01배 이상 차이나는 것으로 할 수 있다.
탄성률의 차이는 제 2 이형층에 보다 낮은 탄성률을 가지는 고분자 실리콘 제품을 적용할 수 있으며, 동일한 실리콘 제품이라도 경화 과정에 의해 자연스럽게 탄성률이 차이날 수 있다. 보다 상세하게는 제 1 이형층 위에 제 2 이형층을 구비하기 위하여 열 또는 자외선 경화 과정을 거치는 과정에서 제 1 이형층에 열 또는 자외선 에너지가 다시 가해짐에 따라 탄성률의 차이가 발생하게 된다.
제 2 이형층의 두께는 특별한 제약이 있는 것은 아니나 0.01 내지 2㎛인 것으로 하고 보다 바람직하게는 1㎛ 미만인 것으로 한다.
제 2 이형층의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우 코팅균일성의 확보가 어려워 제 1 이형층의 표면을 제 2 이형층이 완전히 덮기가 어려우며, 제 2 이형층의 두께가 2㎛를 초과하는 경우 이형필름의 경제성이 떨어진다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
두께 100㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (제조사: 도레이첨단소재, 제품명: XD500)을 기재로 하고, 고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 0.3g; 백금촉매로서 '신에츠'의 'PL-50T' 0.003g; 유기용제로서 순도 99.8%의 톨루엔 100g을 배합하여 제 1 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성하였다.
상기 고분자 실리콘 코팅용액을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재필름 위에 메이어바를 이용하여 20㎛ 두께로 도포한 후, 열풍건조기에서 150도 온도로 5분간 열풍 건조하여 제 1 이형층을 형성하였다.
고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 0.3g; 백금촉매로서 '신에츠'의 'PL-50T' 0.003g; 유기용제로서 순도 99.8%의 톨루엔 100g을 배합하여 제 2 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성한 후, 상기 제 1 이형층 위에 메이어바를 이용하여 20㎛ 두께로 도포한 후, 열풍건조기에서 150도 온도로 5분간 열풍 건조함으로써 제 2 이형층을 형성하였다.
<실시예 2>
고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 15g; 백금촉매로서 '신에츠'의 'PL-50T' 0.15g; 유기용제로서 순도 99.8%의 톨루엔 85g을 배합하여 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성하는 것을 제외하고 실시예 1과 같다.
<실시예 3>
고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-847' 15g을 사용하여 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성하는 것을 제외하고 실시예 2와 같다.
<실시예 4>
제 1 이형층의 고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 15g; 제 2 이형층의 고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-847' 15g;을 사용하는 것을 제외하고 실시예 2와 같다.
<비교예 1>
고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 0.1g; 백금촉매로서 '신에츠'의 'PL-50T' 0.001g; 유기용제로서 순도 99.8%의 톨루엔 100g을 배합하여 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성하는 것을 제외하고 실시예 1과 같다.
<비교예 2>
제 1 이형층의 고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-847' 15g; 제 2 이형층의 고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 15g;을 사용하는 것을 제외하고 실시예 2와 같다.
<비교예 3>
고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-3601' 30g; 백금촉매로서 '신에츠'의 'PL-50T' 0.3g; 유기용제로서 순도 99.8%의 톨루엔 70g을 배합하여 제 1 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성하고, 제 2 이형층을 형성하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 같다.
<비교예 4>
고분자 실리콘으로서 '신에츠'의 'KS-847' 30g; 백금촉매로서 '신에츠'의 'PL-50T' 0.3g; 유기용제로서 순도 99.8%의 톨루엔 70g을 배합하여 제 1 이형층의 고분자 실리콘 코팅용액을 구성하고, 제 2 이형층을 형성하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 같다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 성분 함량은 하기의 [표 1]과 같다.
함량(g)
KS-3601 KS-847 PL-50T 톨루엔
실시예1 제 1 이형층 0.3 0 0.003 100
제 2 이형층 0.3 0 0.003 100
실시예2 제 1 이형층 15 0 0.15 85
제 2 이형층 15 0 0.15 85
실시예3 제 1 이형층 0 15 0.15 85
제 2 이형층 0 15 0.15 85
실시예4 제 1 이형층 15 0 0.15 85
제 2 이형층 0 15 0.15 85
비교예1 제 1 이형층 0.1 0 0.001 100
제 2 이형층 0.1 0 0.001 100
비교예2 제 1 이형층 0 15 0.15 85
제 2 이형층 15 0 0.15 85
비교예3 제 1 이형층 30 0 0.3 70
비교예4 제 1 이형층 0 30 0.3 70
<실험예>
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 이형필름의 성능을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.
1. 코팅두께의 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 이형필름을 제조한 후 검량이 된 엑스선형광분석장치(X-ray fluorescent spectroscopy)를 이용하여 코팅두께를 측정하였다.
제 1이형층을 형성 후 한 차례 측정하여 측정값을 기록하고, 제 2 이형층을 형성한 후 다시 측정한 측정값에서 제 1 이형층의 코팅두께 값을 제외하는 방법으로 2 이형층의 코팅두께를 산출하였다. 상기 코팅두께의 측정에는 PANanlytical사 MiniPal 4 장비가 사용되었다.
2. 탄성률 측정
나노인덴테이션법으로 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 이형필름들의 탄성률 값을 측정하였다. MTS사의 nanoindenter XP 장비를 이용하여 측정하였으며, 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 정중앙에 해당하는 깊이에서 탄성률 값을 읽어 표기하였다.
탄성률 값 측정 깊이 선정에는 상기 엑스선형광분석장치에 의해 측정된 제 1 및 제 2 이형층의 코팅두께 측정값을 활용하였다.
3. 저속 및 고속박리력
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 이형필름에 표준 점착테이프인 TESA 7475 테이프를 2kg 롤러로 1회 왕복하여 문질러 부착하였다.
점착테이프가 부착된 이형필름을 상온에서 24시간 숙성한 후 저속 및 고속 박리력을 측정하였다.
저속 박리력은 Cheminstruments사의 AR-1000 장비를 사용하여, 0.3mpm 속도로 측정하였으며,180도 각도로 박리시의 박리력을 측정하였다.
고속 박리력은 Cheminstruments사의 HSR-1000 장비를 사용하여, 30mpm의 속도로 측정하였으며, 180도 각도로 박리시의 박리력을 측정하였다.
상기 실험예에 의한 실험 결과는 [표 2]와 같다.
코팅두께 (㎛) 탄성율 (GPa) 저속박리력
(gf/in)		 고속박리력
(gf/in)
제1이형층 제2이형층 제1이형층 제2이형층
실시예1 0.018 0.016 2.12 2.08 19.8 28.3
실시예2 0.928 0.952 1.57 1.38 6.3 24.9
실시예3 0.933 0.916 1.21 0.92 4.6 19.1
실시예4 0.908 0.876 1.63 1.31 5.7 17.2
비교예1 0.003 0.003 3.58 3.47 121.2 415.7
비교예2 0.918 0.898 1.41 1.61 22.1 99.7
비교예3 1.903 - 1.24 - 28.6 49.1
비교예4 2.001 - 1.16 - 4.3 108.3
상기 [표 2]에서 보이는 결과와 같이 실시예 1 내지 4의 이형필름은 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 코팅두께가 0.01 내지 1㎛에 해당하며, 제 2 이형층의 탄성률 값이 제 1 이형층의 탄성률 값 보다 낮은 특징이 있다.
또한 제 2 이형층의 탄성률이 제 1 이형층의 탄성률 값 보다 낮은 실시예 1 내지 4의 이형필름은 저속박리력 값이 4.6 내지 19.8 gf/in로 비교적 낮은 동시에 고속박리력 값 역시 28.3 gf/in 이하로 낮게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
비교예 1의 이형필름은 이형층의 코팅두께가 0.01㎛ 미만으로, 이형층이 기재를 완전히 덮지 못하여 저속 및 고속 박리력 값이 크게 높아지는 것을 확인할 수 있다.
제 2 이형층의 탄성률 값이 제 1 이형층의 탄성률 값보다 높은 비교예 2의 이형필름은 저속박리력 및 고속박리력 값이 각각 28.6gf/in, 99.7gf/in로 실시예 1 내지 4의 이형필름에 비해 매우 높은 것을 확인할 수 있다.
제 2 이형층을 형성하지 않은 비교예 3 및 비교예 4는 고속박리력 값이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
10..이형필름
11..기재필름
12..제 1 이형층
13..제 2 이형층

Claims (6)

  1. 기재필름의 적어도 한 면에 제 1 이형층을 구비하고, 제 1 이형층 위에 제 2 이형층을 구비하며,
    상기 제 1 이형층과 제 2 이형층은 고분자 실리콘 혼합물로 구성되고,
    상기 제 1 이형층의 고분자 실리콘 혼합물과 제 2 이형층의 고분자 실리콘 혼합물은 동일하고,
    상기 제1이형층은 제2이형층보다 경화과정을 더 거침으로써 나노인덴테이션에 의해 측정된 제 1 이형층의 탄성률이 제 2 이형층의 탄성률보다 큰 것을 특징으로 하는 다중층 이형필름.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기재필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름인 것을 특징으로 하는 다중층 이형필름.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고분자 실리콘 혼합물은 폴리디메틸실록산을 기본 골격으로 하고 비닐 치환기를 갖는 실리콘 주쇄와 수소 치환기를 갖는 경화제 및 잔량의 유기용제 혼합물인 것을 특징으로 하는 다중층 이형필름.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 이형층 및 제 2 이형층의 두께는 각 0.01 내지 1㎛인 다중층 이형필름.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 이형층의 탄성률은 제 2 이형층의 탄성률의 1.01배 이상인 다중층 이형필름.
  6. 삭제
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JP5631586B2 (ja) * 2007-03-19 2014-11-26 リンテック株式会社 剥離シートおよび粘着体

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