KR102027513B1 - 투명 컬러 비산방지필름 제조 방법 - Google Patents

투명 컬러 비산방지필름 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존 기술로서 다양한 색상 구현이 어려운 문제를 간단한 공정으로 다양한 색상을 구현할 수 있도록 하였으며 다양한 색상구현 뿐만 아니라 광투과도를 85%이상으로 기존 기술과 대비하여 획기적으로 향상시켰을 뿐만 아니라 경도를 9H이상으로 높여 표면 스크래치에 의한 문제점을 현저하게 개선하였으며, 본명의 경우 PET층 양면에 우레탄-아크릴레이트 프리어머 코팅층을 두어 점착력 및 내후성 등의 향상과 더불어 투명하면서도 비산방지 기능이 보강된 컬러필름을 제조할 수 있도록 하였다.

Description

투명 컬러 비산방지필름 제조 방법{Method for manufacturing transparent color shatterproof film}
본 발명은 자외선 차단기능을 갖는 인쇄 가능형 투명 컬러 비산방지필름에 관한 것이다.
최근, 디스플레이 및 건축 내외장재에 사용되는 유리에는 다양한 종류의 비산방지필름이 적용되고 있으며, 상기 비산방지필름에는 UV 몰드(mold) 패턴을 통한 입체감 형성, 증착 공정을 통한 금속 재질감, 인쇄 공정을 통한 색상 구현 및 차광 기능 등 다양한 데코레이션 기술이 적용되고 있다. 상기 비산방지필름을 디스플레이용 유리와 같이 높은 해상도를 요구하는 경우에는 높은 수준의 내후성 또는 내자외선성도 중요하지만 일반 건축용 유리의 경우 상대적으로 중요도가 낮다.
일반적으로, 유리용 필름을 기능상 분류하면, 솔라 컨트롤 필름, 비산방지 필름, 단열용 필름 등으로 분류할 수 있으며, 단열용 필름은 증착필름을 창유리에 부착하여 햇볕을 차단하는 것으로, 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 건축물의 창문용 필름으로 그 수요가 증가하고 있다. 또한 단열용 필름은 25 또는 100㎛두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 알루미늄 보호 층을 도포하고, 반대 면에는 감압성 점착제를 도포한다. 이와 같은 구조를 갖는 필름은 창유리의 내측에 부착하여 태양광의 반사 또는 흡수에 의해 실내 환경을 개선하는 기능을 가지게 된다.
유리의 비산방지용 필름은 투명한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 감압형 점착제를 도포하고, 오버코트필름을 벗겨 창유리의 내측 전면에 시공함으로써 유리가 파괴되어도 그 파편의 비산을 방지하는 것을 목적으로 하는 필름이다.
비산방지용 필름은 대부분의 경우, 단열필름과 기능을 겸하는 것이 많다. 즉, 태양광의 차단효과가 크고 냉방 및 온방효율을 높이며, 유리가 파손될 때 2차 재해를 방지할 수 있다. 아울러 반 거울 효과가 있고, 건물의 외관이 향상된다.
솔라컨트롤 필름은 자동차용 썬팅 필름이 주류를 이루고 있는데, 광선차단이 원래의 목적이었으나, 주 사용목적이 차량장식용으로 전이되고 있다. 현재의 솔라 컨트롤 필름은 기존의 단열필름, 유리 비산방지용 필름 등의 기능을 종합한 기능을 가진 것이 대부분이다.
따라서, 본 발명은 자동차 및 건축물의 유리에 접합시켜 태양광의 자외선과 열선을 차단하는 동시에 외부로부터 프라이버시를 보호하고자 하며 외력에 의한 유리창 파손시 파편의 비산을 효율적으로 방지할 수 있도록 하고, 조색에 의하여 다채로운 색상을 표출함으로써 자동차나 건물 외관을 미려하게 하며, 이에 따라 소비자의 다양한 기호를 만족시킬 수 있도록 함을 그 목적으로 한다.
또한 비산방지필름의 경우 자동차 및 건축물의 유리에 부착시켜 태양광의 자외선과 열선을 차단하는 동시에 외부충격에 의해 유리창이 갑작스럽게 파손될 경우, 유리파편의 비산을 방지함으로서 안전사고를 방지할 수 있는 경우에도 사용할 수 있다.
상기 자동차 및 건축물의 유리에 사용되는 주요 소재인 폴리에스테르수지는 우수한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있어, 고분자 가공제품으로 광범위하게 사용되고 있으며, 필름용도 개발에 있어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 광범위한 용도와 공업용 소재로 사용되고 있다. 특히, 라벨용, 전사용, 포장용, 사진용 및 이미지용 등 대체물의 용도 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 고분자물 소재(素材) 특히, 폴리에스테르 필름을 이용한 유리용 필름에 대한 종래의 기술은 한국특허 등록 제252022호에 의하면, 수성 호료 용액중에 최소한 1종의 분산염료를 분산시킨 분산액으로 구성되는 염료 혼합물을 제조하는 공정과 이 염료 혼합물을 폴리에스테르 필름의 일면에 피복하여 피막층을 형성하고, 최소한 1종의 염료가 이 피막층에서 필름 속으로 이염되도록 필름을 가열하는 공정으로 이루어지는 착색 필름에 관한 것으로, 염료 혼합물의 점도가 실온에서 500센티포이스 이하의 점도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 착색 폴리에스테르 필름의 제조방법이 소개되고 있다.
이상과 같은 솔라 컨트롤 필름은 주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 이루어지며, 태양광을 차단할 뿐만 아니라 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 강한 물성 때문에 창유리에 대한 안전 강화용으로 이용되어지고 있다. 이와 같은 필름은 주로 태양광선 투과율을 감소시켜 자동차 또는 건물내의 냉방 및 난방효율 증대와 눈부심 방지를 도모할 수 있게 되고, 자외선 차단에 의한 피부의 노화방지를 도모하게 된다. 또한, 사고나 강한 충격으로 인하여 파손되는 창유리의 파편이 비산됨을 방지할 수 있게 된다. 즉, 이것은 지지체로 사용되는 폴리에틸렌 테레프타레이트 필름의 강한 물성 및 접착력에 의하여 수행되어 진다.
그러나 대부분의 종래의 기술은 염료를 통하여 착색하는 방식으로 컬러를 구현하고 있어 용이하게 다양한 색의 구현이 어렵고 특히, 기존의 컬러 필름에 복층으로 코팅하기 위해서는 물을 용매로 사용하여 복층유리에 필름 코팅 필름을 붙인 후 60℃ 이상에서 건조를 진행하여 진행하였다. 그러나, 이러한 물을 기재로 사용했을 경우 함유된 수분이 휘발되지 않는 문제점이 있으며, 코팅표면이 거칠어지는 결점을 가지고 있었고 더불어 색상을 하나 이상 사용하지 못하기 때문에 다양한 색상 구현이 어려운 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2004-0067051호 한국공개특허 제10-2004-0065084호
본 발명은 기존 기술로서 다양한 색상 구현이 어려운 문제를 해결하기 위하여 공정은 매우 단순하지만 두 개의 컬러 층을 구성하고 각각의 컬러 층을 일정한 색으로 제어하여 다양한 색상을 구현할 수 있도록 하였으며 다양한 색상구현 뿐만 아니라 광투과도를 85%이상으로 기존 기술과 대비하여 획기적으로 향상시켰을 뿐만 아니라 경도를 9H이상으로 높여 표면 스크래치에 의한 문제점을 현저하게 개선하였다.
또한, 본명의 경우 PET층 양면에 우레탄-아크릴레이트 프리어머 코팅층을 두어 점착력 및 내후성 등의 향상과 더불어 투명하면서도 비산방지 기능이 보강된 컬러필름을 제조하는데 목적을 두고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 단색 및 다색의 색상 구현이 가능한 투명 컬러 필름을 제조하기 위한 공정으로 폴리우레탄계 중합체와, 다관능 아크릴레이트계 화합물을 함유하는 프라이머 층을 PET 필름 양면에 코팅하는 단계; 상기 프라이머 층의 일측 표면에 R, G, B, Y, K의 나노 컬러 안료와 UV차단제용 아크릴 수지, 광개시제, 첨가제, 촉매, 경화제, 희석용제를 포함하는 UV차단제용 소재를 부착하여 1차 자외선 차단층의 형성과 함께 색상을 구현하기 위한 하드 코팅층 형성 단계; 상기 프라이머 층의 다른 일측 표면에 R, G, B, Y, K 나노 컬러 안료, 아크릴계 수지, 첨가제로 구성된 점착층 형성 단계; 상기 점착제 층 표면에 점착제의 고착화를 방지하기 위한 이형 필름을 접착시키는 단계; 및 합지된 필름의 UV 경화 단계;로 구성된다.
본 발명은 기존 기술로서 다양한 색상 구현이 어려운 문제를 간단한 공정으로 다양한 색상을 구현할 수 있도록 하였으며 다양한 색상구현 뿐만 아니라 광투과도를 85%이상으로 기존 기술과 대비하여 획기적으로 향상시켰을 뿐만 아니라 경도를 9H이상으로 높여 표면 스크래치에 의한 문제점을 현저하게 개선하였다.
또한, 본명의 경우 PET층 양면에 우레탄-아크릴레이트 프리어머 코팅층을 두어 점착력 및 내후성 등의 향상과 더불어 투명하면서도 비산방지 기능이 보강된 컬러필름을 제조할 수 있도록 하였다.
도 1은 본 발명에 따른 다양한 컬러 표현도
도 2는 본 발명에 따른 공정흐름도
도 3은 본 발명에 따른 유리기판에 부착된 단면도
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 단색 및 다색의 색상 구현이 가능한 투명 컬러 필름을 제조하기 위한 공정으로 폴리우레탄계 중합체와, 다관능 아크릴레이트계 화합물을 함유하는 프라이머 층을 PET 필름 양면에 코팅하는 단계; 상기 프라이머 층의 일측 표면에 R, G, B, Y, K의 나노 컬러 안료와 UV차단제용 아크릴 수지, 광개시제, 첨가제, 촉매, 경화제, 희석용제를 포함하는 UV차단제용 소재를 부착하여 1차 자외선 차단층의 형성과 함께 색상을 구현하기 위한 하드 코팅층 형성 단계; 상기 프라이머 층의 다른 일측 표면에 R, G, B, Y, K 나노 컬러 안료, 아크릴계 수지, 첨가제로 구성된 점착층 형성 단계; 상기 점착층 표면에 점착제의 고착화를 방지하기 위한 이형 필름을 접착시키는 단계; 및 합지된 필름의 UV 경화 단계;로 구성된다.
또한, 상기에서 제조된 필름의 향후 사용 시에는 점착층에 부착된 이형필름을 제거하고 이를 유리표면에 부착시켜 사용할 수 있으며 상기 하드코팅 층과 점착제 층에 색상을 변화를 주어 원하는 다양한 색상의 컬러 필름이 제조할 수 있다
상기 하드코팅 층은 고형분 100중량부에 대하여 나노 컬러 안료 1~10중량부, UV 차단제용 아크릴 수지 10~70중량부, 광개시제 1~5중량부, 첨가제 0.1~1중량부, 촉매 1~10중량부, 경화제 1~5중량부를 포함하며 희석용제를 더 포함할 수 있다.
상기 UV차단제용 아크릴 수지의 경우 아크릴 수지 대비 UV차단제를 중량비로 70: 30 비율로 혼합하며, 혼합된 수지는 중량비 95: 5비율로 나노 컬러 안료와 혼합된다.상기 나노 컬러 안료의 경우 10내지 150nm 크기의 나노 컬러 유기 안료입자를 분산하여 형성시킨다.
또한, 상기 프라이머층은 폴리우레탄계 중합체 70중량부와, 다관능 아크릴레이트계 화합물 30중량부를 함유하고 상기 하드코팅 층은 마이크로 그라비아(micro gravure) 롤투롤 코팅(roll to roll) 방식으로 프라이머 층의 일측 면상에 도포하며 또 다른 일측 면상에는 컬러 안료 및 UV차단제, 아크릴 혼합된 점착층을 형성시켜 제조한다.
또한, 상기 제조된 필름의 최외각에 위치한 하드코팅 층의 경우 연필경도 3H 내지 9H의 범위를 갖으며 일반적으로 9H 이상이 높은 표면경도를 유지할 수 있으며 더불어 자외선 차단율이 99%이상의 성능을 가지는 투명 컬러 비산방지 필름을 제조하는 공정으로 이루어진다.
상기의 제조된 필름의 경우 표로 나타난 실시예에서 보는 바와 같이 하드코팅 층은 3~10㎛, 프라이머층 10~20㎛, 접착제 층 5~20㎛, 이형필름층 6~10㎛의 코팅 두께를 형성할 수 있으며 하드코팅 층 10~30nm, 프라이머 층 80~120nm, 접착제 층 30~50nm, 이형필름 층 40~60nm의 표면거칠기를 갖도록 형성할 수 있어 기존 필름과 비교시 코팅두께와 표면거칠기를 낮추어 품질을 개선하는 효과를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 필름의 경우 헤이즈(탁도,%)는 1이하으로 개선하였으며 전체필름의 경우 85% 이상의 광투과율과 표면경도 9H 이상으로 나타날 수 있도록 기존 필름과 비교시 획기적인 개선이 이루어졌음을 실시예를 통하여 알 수 있다.
또한 상기의 UV 차단제를 포함하는 점착층은, 가시광선 영역의 투과율이 90 % 이상이고, 자외선의 경우 350 nm에서의 차단효율이 99%인 비산방지필름을 제공한다.
상기 점착제 층은, 유리 파손시 유리의 비산을 방지하기 위해, 유리에 대해 10 N/inch 이상의 점착력을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 점착제 층은 유리에 대해 10 내지 30 N/inch의 점착력을 가질 수 있다. 광학 투명 점착제 층의 점착력이 상기 범위 내일 때, 충분한 비산방지 효과 및 공정 불량시 유리의 재활용을 위한 리워크 공정이 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명으로 제조된 필름의 최상위에 있는 상기 하드코팅 층의 보호와 초친수 특성 및 자정작용 특성과 향상된 기계적 화학적 안정성 등 추가로 부가된 기능을 위하여 나노 무기소재를 이용하여 코팅을 할 수 있으며, 나노 무기소재의 조성물은 소듐 실리케이트, 포타시움 실리케이트, 리튬 실리케이트와 같은 알칼리 금속 등을 포함한 수용성 실리카를 이용하여 최외각 표면에 코팅을 더 포함할 수 있다.
일반적으로 헤이즈(%)는 빛이 투명한 재료 내부를 통과할 때 재료의 종류에 따라 반사나 흡수 이외에 그 재료의 고유 성질에 따라 광선이 확산되어 불투명한 흐린상태의 외관을 나타내며 이러한 현상을 헤이즈(%)라고 표현하고 있습니다. 헤이즈(%)는 투명한 매질에 입사한 광선이 확산하는 정도를 말하는 것으로 확산 투과율(Td)과 전광선 투과율(Tt)을 측정하여 그 비율(%) 로Haze 계산이 가능합니다.
Figure 112019067965399-pat00005


본원 발명의 실시예
No. 구 성 Coating Thickness(㎛) Coating Roughness(nm) Coating speed 안료 입자
(유/무기nm)		 Haze
(%)		 투과율(%) 경도
1 컬러하드코팅층 3~10 10~30 1~5sec 1~100 1 < 10~85% 9H
2 프라이머코팅층 10~20 100 1~10sec - - 90
3 컬러 점착층 5~20 30~50 1~5sec 1~100 1 < 10~85%
4 이형필름층 6~10 50 1~10sec - - -

기존 기술의 비교예
No. 구 성 Coating Thickness(㎛) Coating Roughness(nm) Coating speed 안료 입자
(유/무기nm)		 Haze
(%)		 투과율(%) 경도
1 하드코팅층 3~50 40~70 1~5sec 1~100 3-5 1~50% 6H
2 프라이머코팅층 30~50 120~200 1~10sec - - 85
3 컬러 점착층 25~30 60~110 1~5sec 1~100 3-5 1~50%
4 이형필름층 15~25 70 1~10sec - - -
삭제

Claims (12)

  1. 폴리우레탄계 중합체와, 다관능 아크릴레이트계 화합물을 혼합하여 프라이머 소재를 제조하는 단계;
    상기 제조된 프라이머 소재를 PET 필름 양면에 코팅하는 단계;
    10내지 150nm 크기의 입자가 분산되고, 1~10중량부의 나노 컬러 안료와 UV 차단제용 아크릴 수지 10~70중량부, 광개시제 1~5중량부, 첨가제 0.1~1중량부, 촉매 1~10중량부, 경화제 1~5중량부를 포함하는 UV차단제를 혼합하고 아크릴 수지 대비 UV차단제를 중량비로 70: 30 비율로 혼합하며, 혼합된 수지는 중량비 95: 5비율로 나노 컬러 안료와 혼합되는 하드코팅 소재를 제조하는 단계;
    상기 제조된 하드코팅 소재를 상기 PET 필름 상부에 형성된 프라이머 층에 마이크로 그라비아(micro gravure) 롤투롤 코팅(roll to roll) 방식으로 하드 코팅층을 형성 단계;
    상기 PET 필름 하부에 형성된 프라이머 층에 R, G, B, Y, K 나노 컬러 안료, 아크릴계 수지, 첨가제로 구성되며 가시광선 투과율이 90% 이상, 자외선 차단효율이 99%의 점착층 형성 단계;
    상기 점착층 표면에 점착제의 고착화를 방지하기 위한 이형 필름 부착 단계; 및
    상기 완성된 필름의 UV를 이용한 경화 단계;로 구성되며 양면의 컬러 코팅층을 활용하여 혼합된 색상 구현과 헤이즈(%)는 1이하이며 표면경도 9H 이상이고,
    하드코팅 층 3~10㎛, 프라이머 층 10~20㎛, 점착제 층 5~20㎛, 이형필름 6~10㎛의 두께를 형성하고,
    하드코팅 층 10~30nm, 프라이머 층 80~120nm, 점착제 층 30~50nm, 이형필름 40~60nm의 표면거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 투명컬러 비산방지필름 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하드코팅 소재는 R, G, B, Y, K의 나노 컬러 안료와 UV차단제용 아크릴 수지, 광개시제, 첨가제, 촉매, 경화제, 희석용제로 구성되고, 상기 점착층 소재는 R, G, B, Y, K 나노 컬러 안료, 아크릴계 수지, 첨가제로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명칼라 비산방지필름 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 프라이머층은 폴리우레탄계 중합체 70중량부와, 다관능 아크릴레이트계 화합물 30중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 투명칼라 비산방지필름 제조방법.
  7. 삭제
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  11. 제 1항에 있어서,
    상기 하드코팅 층에 나노 무기소재를 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 투명칼라 비산방지필름 제조방법.


  12. 삭제
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