KR102067799B1 - 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 한 번의 코팅 공정으로 동일한 코팅층 내에서 서로 다른 물성을 갖는 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법에 대한 것이다.

Description

플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법{Method for preparing flexible plastic film}

본 발명은 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 동일한 코팅층 내에서 영역에 따라 다른 물성을 갖는 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법에 대한 것이다.

최근 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 발전과 함께 디스플레이용 기재의 박막화 및 슬림화가 요구되고 있다. 이러한 모바일 기기의 디스플레이용 윈도우 또는 전면판에는 기계적 특성이 우수한 소재로 유리 또는 강화 유리가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 유리는 자체의 무게로 인한 모바일 장치가 고중량화되는 원인이 되고 외부 충격에 의한 파손의 문제가 있다.

이에 유리를 대체할 수 있는 소재로 플라스틱 수지가 연구되고 있다. 플라스틱 수지 필름은 경량이면서도 깨질 우려가 적어 보다 가벼운 모바일 기기를 추구하는 추세에 적합하다. 특히, 고경도 및 내마모성의 특성을 갖는 필름을 달성하기 위해 지지 기재에 플라스틱 수지로 이루어진 하드코팅층을 코팅하는 필름이 제안되고 있다.

한국공개특허 제2010-0041992호는 모노머를 배제하고 자외선 경화성 폴리우레탄 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더수지를 이용하는 플라스틱 필름 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 상기에 개시된 플라스틱 필름은 연필 경도가 3H 정도로 디스플레이의 유리 패널을 대체하기에는 강도가 충분하지 않다.

한편, 심미적, 기능적 이유로 디스플레이 기기의 일부가 굴곡되어 있거나, 유연성있게 휘어지는 디스플레이가 최근 주목받고 있으며, 이러한 추세는 특히 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 기기에서 두드러지고 있다. 그런데 이러한 유연성있는 디스플레이를 보호하기 위한 커버 플레이트로 사용하기에 유리는 부적합하므로 플라스틱 수지 등으로 대체가 필요하다. 그러나 이를 위하여 유리 수준의 고경도를 나타내면서 충분한 유연성을 갖는 필름의 제조가 쉽지 않은 어려움이 있다.

또한, 동일한 코팅층 내에서 영역에 따라 다른 물성을 갖는 패턴화된 코팅층을 한 번의 코팅 공정으로 형성하는 방법에 대해서는 알려진 바가 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있는 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은,

제 1 코팅액이 토출되는 제 1 심(shim) 및 제 2 코팅액이 토출되는 제 2 심(shim)을 포함하는 다이 코터로부터 기재의 일면 상에 제 1 코팅액을 도포하여 제 1 패턴층을 형성하는 단계;

상기 제 1 코팅액이 도포되지 않은 부분에 상기 다이 코터의 제 2 심으로부터 제 2 코팅액을 도포하여 제 2 패턴층을 형성하는 단계; 및

상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하여 패턴화된 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는, 플렉시블(flexible) 플라스틱 필름의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법에 따르면, 기재 상에 한번의 코팅 작업만으로 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있다. 다시 말해, 동일한 평면 상에 코팅되며 실질적으로 동일한 높이를 갖는 단일 코팅층 내에서도 영역에 따라 구분되어 서로 다른 기계적, 광학적 물성을 갖도록 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있다.

예를 들어, 하나의 코팅층을 영역에 따라 나누어 서로 다른 조성을 갖는 코팅액을 도포함으로써, 한 코팅층 내에서도 표면경도, 강도, 투명도, 유연성, 굴곡도 등의 물성을 서로 다르게 하는 것이 가능하다. 따라서, 고경도가 필요한 부분은 고경도를 나타낼 수 있는 코팅액을 이용하고, 유연성이 필요한 부분에 대해서는 이에 적합한 코팅액을 이용하여 패턴화된 코팅층을 형성함으로써, 다양한 용도의 필름을 제공할 수 있으며, 특히, 고경도를 나타내면서도 유연성을 갖는 플렉시블 플라스틱 필름의 제조에 매우 유리하다.

따라서, 본 발명의 제조 방법에 따라 얻어진 플라스틱 필름은, 유연성, 굴곡성, 고경도, 내찰상성, 고투명도 등의 물성을 동시에 만족할 것이 요구되는 벤더블(bendable), 플렉시블(flexible), 롤러블(rollable), 또는 폴더블(foldable) 모바일 기기, 디스플레이 기기, 각종 계기판의 커버 플레이트, 전면판, 표시부 등에 유용하게 적용할 수 있다.

도 1은 종래의 다이 코터를 분해하여 도시하는 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 다이 코터를 분해하여 도시하는 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터에서, 제 1 및 제 2 심의 오목부와 볼록부의 상대적인 위치 관계를 도시하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터를 이용하여 코팅 필름의 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 종래 기술에 따른 일반적인 경화 부재를 도시하는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 광경화 부재들을 도시하는 도면이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 열경화 부재들을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법을 도시하는 도면이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에 있어서, 각 구성 요소가 각 구성 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 구성 요소가 직접 각 구성 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 구성 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.

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

이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법은, 제 1 코팅액이 토출되는 제 1 심(shim) 및 제 2 코팅액이 토출되는 제 2 심(shim)을 포함하는 다이 코터로부터 기재의 일면 상에 제 1 코팅액을 도포하여 제 1 패턴층을 형성하는 단계; 상기 제 1 코팅액이 도포되지 않은 부분에 상기 다이 코터의 제 2 심으로부터 제 2 코팅액을 도포하여 제 2 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하여 패턴화된 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

먼저 본 발명에 있어서, "플렉시블(flexible)" 이란, 직경이 4mm의 원통형 만드렐(mandrel)에 감았을 때 크랙(crack)이 발생하지 않는 정도의 유연성을 갖는 상태를 의미하며, 따라서 본 발명의 제조 방법에 따라 수득되는 플렉시블 플라스틱 필름은 벤더블(bendable), 플렉시블(flexible), 롤러블(rollable), 또는 폴더블(foldable) 디스플레이의 커버 필름 등으로 적용 가능하다.

이러한 플렉시블 특성을 갖는 플라스틱 필름을 제공하기 위하여, 유연성을 나타내는 코팅층을 형성하는 방안 또는 물성이 다른 코팅층을 차례로 적층하는 방안 등이 연구되고 있으나, 이러한 경우에도 하나의 코팅 조성물에 의해 하나의 코팅층이 대응하여 형성되므로, 단일 코팅층 내에서는 물리적, 광학적 물성이 동일할 수 밖에 없다.

그러나, 본 발명의 제조방법에 따르면, 후술하는 본 발명의 다이 코터를 이용함으로써 하나의 코팅층을 영역에 따라 나누어 서로 다른 조성의 코팅액을 도포하는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 코팅층 내에서 물리적 또는 광학적 물성을 서로 다르게 하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 고경도가 필요한 부분은 고경도를 나타내는 코팅액을 이용하고, 유연성이 필요한 부분에 대해서는 이에 적합한 코팅액을 이용하여 코팅층을 형성함으로써 다양한 용도의 필름을 제공할 수 있으며, 특히, 고경도를 나타내면서도 유연성을 갖는 플렉시블 플라스틱 필름의 제조에 매우 유리할 수 있다.

다이 코터(die coater)는 코팅 장치의 하나로, 다이 코터를 이용하는 코팅은 필름 등의 코팅 대상물 상에 균일한 간극을 유지하면서 2 개의 다이를 심(shim)을 게재하여 상호 결합하고, 상기 심에 의해 형성되는 간극, 즉 슬롯(slot) 사이로 코팅액을 토출하여 도포하는 방식이다. 다이 코터에 의한 코팅은 스핀 코팅 방식에 비하여 코팅액의 낭비가 적고 비교적 균일한 두께의 도막 형성이 가능하여 코팅 도막 형성에 널리 사용되고 있다.

예를 들어, 광경화성 수지를 필름 등의 기재 상에 형성하기 위해서는, 광경화성 바인더를 포함하는 코팅 조성물을 다이 코터를 이용하여 기재 상에 도포하고, UV와 같은 광조사에 의해 중합시켜 경화성 수지층을 형성하는 방식으로 이루어진다.

도 1은 종래의 다이 코터를 분해하여 도시하는 분해도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 다이 코터는 는 제 1 다이 (1); 제 2 다이(3); 및 심(2)으로 이루어지며, 제 1 및 제 2 다이(1, 3)는 심(2)을 게재하여 결합된다.

코팅액은 코팅액 공급부(도면에 도시하지 않음)로부터 심(2)으로 공급되며, 심(2)에 디귿자 모양으로 형성된 노즐부를 통하여 필름 등의 기재 상에 토출되어 도막을 형성하게 된다.

한편, 코팅층이 2개 이상 적층된 다층 코팅을 위해서는 슬롯을 2개 이상으로 포함하는 듀얼 슬롯 다이 코터(dual slot die coater)를 이용할 수 있다.

예를 들어, 다이 코터 내에 복수의 슬롯을 구비하고, 상기 슬롯에 의해 각각 복수의 코팅 조성물을 순서대로 도포한 후, 경화에 의해 복수의 코팅 수지층을 형성하는 제조 방법이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하여 복수의 코팅층을 형성하는 경우에도, 하나의 코팅층은 이에 상응하는 하나의 슬롯으로부터 토출되는 코팅액에 의해 형성되므로, 동일한 코팅층 내에서 서로 다른 조성을 갖거나, 패턴화된 코팅층을 형성하는 것은 불가능하다.

이에 본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법은, 요철부가 형성된 심(shim)을 복수로 구비하여, 한 번의 코팅 공정으로 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있는 제조 방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터를 도시하는 사시도이고, 도 3은 도 2의 다이 코터를 분해하여 도시하는 분해도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터(100)는 제 1 다이(10); 제 2 다이(20); 제 1 다이(10)와 결합되며, 제 1 오목부(40a)와 제 1 볼록부(40b)로 구성되는 제 1 요철 패턴을 포함하는 제 1 심(40); 제 2 다이(20)와 결합되며, 제 2 오목부(50a)와 제 2 볼록부(50b)로 구성되는 제 2 요철 패턴을 포함하는 제 2 심(50); 및 제 1 및 제 2 심(40, 50) 사이에 위치하며, 제 1 심과 제 2 심을 이격하여 결합시키는 제 3 다이(30)를 포함하며; 제 2 볼록부(50b)는 제 1 오목부(40a)에 상응하는 위치에 구비되고, 제 2 오목부(50a)는 제 1 볼록부(40b)에 상응하는 위치에 구비된다.

보다 구체적으로, 제 1 심(40)의 제 1 요철 패턴은 제 1 심(40)의 길이 방향을 따라 번갈아 형성되어 있는 제 1 오목부(40a)와 제 1 볼록부(40b)로 구성된다. 제 1 심(40)의 제 1 오목부(40a)는 제 1 코팅액이 토출되는 슬롯 부분이며 제 1 볼록부(40b)는 이웃하는 제 1 오목부(40a)를 구분하는 파티션(partition)의 역할을 한다. 즉, 다이 코터가 도 2에 도시된 바와 같은 결합 상태일 때, 제 1 다이(10)와 제 3 다이(30) 사이에 있는 제 1 심(40)의 두께만큼의 간극이 생기며, 제 1 심(40)의 제 1 오목부(40a)에 의해 슬롯이 생기므로, 제 1 오목부(40a)에 의해 형성된 슬롯이 제 1 코팅액이 토출되는 유로의 역할을 한다.

따라서, 코팅액이 토출되는 슬롯이 오목부와 볼록부 없이 편평한 형상인 종래의 심과 달리, 제 1 심(40)에 의해 도포되는 제 1 코팅액은 오목부(40a)의 개수 및 너비대로 도포되게 되며, 제 1 볼록부(40b)로 인하여 슬롯이 형성되지 않는 부분에는 제 1 코팅액이 도포되지 않는다. 따라서, 제 1 심(40)으로부터 토출되는 제 1 코팅액은 기재의 전체 면적에 도포되는 것이 아니라, 제 1 오목부(40a)의 개수 및 너비에 의해 정의되는 제 1 패턴층의 형상으로 도포된다.

한편, 도 2 및 3에서는 제 1 심(40)이 3개의 오목부를 갖는 것으로 도시하였지만, 그 개수 및 형상이 도 2 및 3에 도시된 대로 한정되는 것은 아니며, 오목부와 볼록부를 갖는 요철 패턴의 형상이기만 하면 본 발명의 범위에 속하는 것으로 한다. 또한, 제 1 심(40)에 대하여 길이 방향의 양 말단에 위치하는 제 1 말단 볼록부(40c)는 기재 상에 도포되는 제 1 코팅액이 양 옆으로 누수되는 것을 막고, 도포되는 제 1 코팅액의 전체 너비(w)를 정의하는 역할을 한다.

또한, 제 2 심(50)의 제 2 요철 패턴도 제 2 심(50)의 길이 방향을 따라 번갈아 형성되어 있는 제 2 오목부(50a)와 제 2 볼록부(50b)로 구성된다. 제 2 심(50)의 제 2 오목부(50a)는 제 2 코팅액이 토출되는 슬롯 부분이며, 제 2 볼록부(50b)는 이웃하는 제 2 오목부(50a)를 구분하는 파티션의 역할을 한다.

즉, 다이 코터가 도 2에 도시된 바와 같이 결합 상태일 때, 제 2 다이(20)와 제 3 다이(30) 사이에 있는 제 2 심(50)의 두께만큼의 간극이 생기며, 제 2 심(50)의 제 2 오목부(50a)에 의해 슬롯이 생기므로, 제 2 오목부(50a)에 의해 형성된 슬롯이 제 2 코팅액이 토출되는 유로의 역할을 한다.

제 2 심(50)에 의해 도포되는 제 2 코팅액은 기재 상에 제 2 오목부(50a)의 개수 및 너비대로 도포되게 되며, 제 2 볼록부(50b)로 인하여 슬롯이 형성되지 않는 부분에는 제 2 코팅액이 도포되지 않는다. 따라서, 제 2 심(50)으로부터 토출되는 제 2 코팅액은 기재의 전체 면적에 도포되는 것이 아니라, 제 2 오목부(50a)의 개수 및 너비에 의해 정의되는 제 2 패턴의 형상으로 도포된다.

한편, 도 2 및 3에서는 제 2 심(50)이 2개의 오목부를 갖는 것으로 도시하였지만, 그 개수 및 형상이 도 2 및 3에 도시된 대로 한정되는 것은 아니며, 오목부와 볼록부를 갖는 요철 패턴의 형상이기만 하면 본 발명의 범위에 속하는 것으로 한다.

본 발명의 다이 코터(100)는 코팅 작업시 제 1 다이(10), 제 1 심(40), 제 3 다이(30), 제 2 심(50), 및 제 2 다이(20)가 순차적으로 결합되어 결합 상태를 형성하나, 서로 분리 가능하다. 따라서, 형성하고자 하는 패턴에 맞게 형성된 요철 패턴을 갖는 제 1 심(40) 및 제 2 심(50)을 필요에 따라 교체하여 사용할 수 있다. 또한, 종래의 듀얼 슬롯 다이 코터의 기본적인 설비를 이용하면서, 요철 패턴이 형성된 제 1 심(40) 및 제 2 심(50)만 교체하여 사용할 수 있으므로, 신규 장비 구축에 따른 비용을 절감할 수 있다.

상기 결합은 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는, 분리 가능한 결합 수단에 의해 이루어질 수 있다.

제 1 다이(10) 및 제 2 다이(20)는 그 사이에 제 1 심(40), 제 3 다이(30), 및 제 2 심(50)을 개재하여 상호 결합된다. 그러나 그 순서가 반드시 한정되는 것은 아니며, 제 2 심(50), 제 3 다이(30), 및 제 1 심(40)의 순서로 결합할 수도 있다.

제 3 다이(30)는 제 1 및 제 2 심(40, 50) 사이에 위치하며, 제 1 심(40)으로부터 토출되는 제 1 코팅액과, 제 2 심(50)으로부터 토출되는 제 2 코팅액이 도포 전에 혼합되지 않도록, 제 1 심(40)과 제 2 심(50)을 이격시키는 역할을 한다. 제 3 다이(30)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 약 100 내지 약 2,000 ㎛, 또는 약 300 내지 약 1,000 ㎛의 두께를 가질 수 있다.

또한 제 1 심(40) 및 제 2 심(50)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니며, 각각 독립적으로 동일하거나 상이하게, 약 30 내지 약 300 ㎛, 또는 약 50 내지 약 200 ㎛를 가질 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 제 1 다이(10) 내부에는 제 1 코팅액을 제 1 다이(40)의 제 1 오목부(40a)에 의해 형성되는 슬롯으로 공급하기 위한 공급관 및 상기 제 1 코팅액을 균일하게 유출시키기 위하여 상기 제 1 코팅액의 소정량이 일시 저장되는 캐비티, 및 구동과 정량 측정이 가능한 다이어프램 펌프가 구비될 수 있다. 또한, 제 2 다이(20) 내부에는 제 2 코팅액을 제 2 다이(50)의 제 2 오목부(50a)에 의해 형성되는 슬롯으로 공급하기 위한 공급관 및 상기 제 2 코팅액을 균일하게 유출시키기 위하여 상기 제 2 코팅액의 소정량이 일시 저장되는 캐비티, 및 구동과 정량 측정이 가능한 다이어프램 펌프가 구비될 수 있다. 도 4는 제 1 및 제 2 심(40, 50)의 각각의 오목부와 볼록부의 상대적인 위치 관계를 도시하여 나타낸 도면이다.

제 1 및 제 2 심(40, 50)을 제 3 다이(30)를 게재하지 않고 두께 방향으로 나란히 겹쳐 쌓아 놓았을 때, 제 2 심(50)의 제 2 볼록부(50b)는 제 1 심(40)의 제 1 오목부(40a)에 상응하는 위치에 구비되고, 제 2 볼록부(50b)는 제 1 오목부(40a)와 실질적으로 동일한 너비로 형성된다.

제 2 심(50)의 제 2 오목부(50a)는 제 1 심(40)의 제 1 볼록부(40b)에 상응하는 위치에 구비되고, 제 2 오목부(50a)는 제 1 볼록부(40b)와 동일한 폭으로 형성된다. 다만, 제 2 심(50)의 양쪽의 제 2 말단 볼록부(50c)는 제 1 심(40)에서, 양 말단의 오목부(40a)와 제 1 말단 볼록부(40c)를 상응하는 위치에, 말단의 오목부(40a)와 제 1 말단 볼록부(40c)를 합친 너비 폭으로 구비될 수 있다. 또는, 대안적으로 제 2 심(50)의 제 2 말단 볼록부(50c)도 제 1 심(40)의 양 말단의 오목부(40a)에 상응하는 위치에, 말단의 오목부(40a)의 너비 폭으로 구비될 수 있다.

즉, 제 1 및 제 2 심(40, 50)의 각각의 제 1 오목부(40a)와 제 2 볼록부(50b), 제 1 볼록부(40b)와 제 2 오목부(50b)는 서로 교차되며 겹치지 않는다. 이에 따라 제 1 심(40)으로부터 토출되는 제 1 코팅액에 의해 형성되는 제 1 패턴층과, 제 2 심(50)으로부터 토출되는 제 2 코팅액에 의해 형성되는 제 2 패턴은 서로 결합하여 하나의 단일층 코팅막을 이루게 된다. 따라서, 본 발명의 다이 코터를 이용하면, 한번의 코팅 작업으로 패턴화된 코팅층의 형성이 가능하게 된다.

이와 같이 제 1 심(40) 및 제 2 심(50)의 형상, 두께, 및 요철 패턴 등에 대해 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 한번의 다이 코팅 작업으로 패턴화된 코팅층의 형성이 가능하게 하는 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 범위 내에서 코팅층의 패턴, 대상체, 코팅 목적 등에 따라 다양하게 변형이 가능하다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터를 이용함으로써, 본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법은, 제 1 코팅액이 토출되는 제 1 심 및 제 2 코팅액이 토출되는 제 2 심을 포함하는 상술한 다이 코터로부터 기재의 일면 상에 제 1 코팅액을 도포하여 제 1 패턴층을 형성하는 단계; 상기 제 1 코팅액이 도포되지 않은 부분에 상기 다이 코터의 제 2 심으로부터 제 2 코팅액을 도포하여 제 2 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하여 패턴화된 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법에서는 상기와 같이 도면을 참조하여 예시적으로 설명한 다이 코터를 사용할 수 있으며, 상기 다이 코터에 대한 보다 상세한 설명은 앞서 서술한 바와 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터를 이용하여 플렉시블 플라스틱 필름을 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 먼저, 기재(100) 상에 상술한 다이 코터의 제 1 심의 제 1 오목부로부터 토출되는 제 1 코팅액이 도포되어 제 1 패턴층(200a)을 형성한다. 제 1 패턴층(200a)은 기재(100) 상의 전체 면적을 차지하는 것이 아니라, 상술한 대로 상기 제 1 심의 오목부에 의해 정의되는 패턴대로 형성된다.

다음에, 상기 다이 코터의 제 2 심의 제 2 오목부로부터 토출되는 제 2 코팅액이 도포되어 제 2 패턴층(200b)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터에서, 상기 제 2 심의 제 2 오목부는 제 1 심의 제 1 오목부와 겹치지 않고 교차되도록 형성되어 있으므로, 제 2 패턴층(200b)은 제 1 패턴층(200a)이 형성되지 않은 부분, 즉, 기재(100) 상에서 제 1 코팅액이 도포되지 않은 나머지 면적 부분에 형성되게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 패턴층(200a, 200b)의 도포 두께는 실질적으로 동일하며, 약 0.1 내지 약 200㎛, 또는 약 1 내지 약 200㎛, 또는 약 5 내지 약 100㎛, 또는 약 5 내지 약 50㎛가 될 수 있다. 제 1 및 제 2 패턴층(200a, 200b)의 도포 두께의 차이가 약 3㎛ 이내인 경우 실질적으로 동일한 두께로 본다. 제 1 및 제 2 패턴층(200a, 200b)의 도포 두께는 다이 코터와 기재 사이의 간격을 조절하여 조절할 수 있다.

결과적으로, 제 1 및 제 2 패턴층(200a, 200b)의 도포 면적을 합하면 하나의 연속된 코팅층(300)이 되며, 제 1 및 제 2 패턴층(200a, 200b)이 서로 맞물려 결합한 형태로 패턴화된 단일의 코팅층(300)이 형성된다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 코터를 이용하면, 표면이 연속적이고 실질적으로 동일한 두께를 가지며, 하나의 층 내에서 패턴화된 형태를 갖는 코팅층의 형성이 한번의 코팅 작업으로 가능하며, 상기 제 1 및 제 2 심의 오목부의 설계에 따라 다양하게 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 심으로부터 토출되는 제 1 및 제 2 코팅액의 조성을 서로 다르게 함으로써, 하나의 층 내에서 광학적, 기계적, 물리적 물성이 다른 영역을 포함하는 패턴화된 코팅층을 형성할 수 있다.

다음에, 상기 도포된 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하여 패턴화된 코팅층을 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하는 단계는, 접촉식 경화 부재를 사용하여 수행할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 코팅액은 상술한 바와 같이 2개의 심으로부터 개별적으로 도포하게 되므로, 상기 제 1 및 제 2 코팅액의 조성에 따라 제 1 및 제 2 패턴의 표면 상태가 다를 수 있다. 이에 따라 코팅층의 전체적인 표면 상태가 고르게 되지 못할 우려가 있는데, 이러한 점을 접촉식 경화 부재를 사용하여 완화할 수 있다.

도 6은 종래 기술에 따른 일반적인 경화 부재를 도시하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 기재 상에 코팅액이 도포된 적층체(110)를 롤(120)에 감거나 벨트(도면에 도시하지 않음) 등에 의해 이동하면서 상기 제 1 및 제 2 코팅액에 대해 경화를 수행하게 된다. 이때, 경화 부재(130)로 사용하는 광원(광경화의 경우) 또는 열원(열경화의 경우)은 상기 코팅액으로부터 일정 거리로 떨어져 위치한다. 따라서, 코팅층 표면의 평탄도를 높이기 위해서는 경화 전 또는 후에 레벨링(leveling) 공정을 수행할 필요가 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 접촉식 경화 부재를 사용함으로써, 레벨링 공정과 경화 공정을 동시에 수행할 수 있어 공정이 보다 단축될 수 있으며, 코팅층의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 상기 접촉식 경화 부재는 닙롤(nip roll)과, 광원 또는 열원을 포함한다.

도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 경화 부재들을 도시하는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 광경화 부재들을 도시하는 도면이고, 도 11 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 열경화 부재들을 도시하는 도면이다.

도 7 내지 10을 참조하면, 상기 다이 코터를 이용하여 기재 상에 제 1 및 제 2 코팅액을 도포하여 적층체(110)를 형성한 후, 적층체(110)를 롤(120)에 감아 이동하면서 상기 제 1 및 제 2 코팅액에 대해 접촉식 경화 부재(200)에 의해 경화를 수행한다. 이때, 접촉식 경화 부재(200)는 닙롤(140)에 의해 상기 제 1 및 제 2 코팅액의 표면에 접촉하게 되며, 광원(130)으로부터 자외선을 제 1 및 제 2 코팅액에 조사하여, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 코팅액의 광경화 및 표면의 레벨링 공정을 동시에 수행하는 역할을 한다.

상기와 같이 광경화 방식에 의한 경화를 수행하는 경우 닙롤의 내부 또는 외부에 위치하는 광원으로부터 나온 광이 상기 코팅액에 도달할 수 있도록, 상기 닙롤은 광투과성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 닙롤은 유리로 이루어진 것일 수 있다.

먼저, 도 7은 광원이 닙롤의 내부에 위치하는 접촉식 경화 부재의 형태를 예시적으로 도시한 것이다. 이때, 광원(130)으로부터 적층체(110)의 반대쪽으로 방사되는 광이 손실되지 않고 반사되어 코팅액에 도달할 수 있도록, 닙롤(140)의 내부에 반사 부재(150)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 8 내지 10은 광원이 닙롤의 외부에 위치하는 접촉식 경화 부재의 형태를 예시적으로 도시한 것이다. 보다 구체적으로, 도 8 및 도 9는 광원(130)이 닙롤(140)의 상부에 위치하는 형태이며, 도 10은 광원(130)이 닙롤(140)의 측면에 위치하는 형태이다.

도 8 및 도 9의 경우에도, 광원(130)으로부터 적층체(110)의 반대쪽으로 방사되는 자외선이 손실되지 않고 반사되어 코팅액에 도달할 수 있도록 반사 부재(150)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 8과 같이, 광원(130)이 닙롤(140)의 상부에 위치하는 경우, 반사 부재(150)는 광원(130)의 상부에 구비되거나, 도 9과 같이, 광원(130의 상부에 구비된 반사 부재(150)에 더하여, 닙롤(140) 내부의 양쪽에 추가적으로 반사 부재(150)를 더 구비할 수 있다.

도 10과 같이 광원(130)이 닙롤(140)의 측면에 위치하는 경우, 반사 부재(150)는 광원(130)의 외측부에 구비하거나, 추가적으로 닙롤(140) 내부에서 광원(130)으로부터 나온 광이 도달하는 한쪽에 구비될 수 있다.

그러나, 접촉식 경화 부재의 형태, 광원 및 반사 부재의 위치 및 개수는 상기 도 8 내지 10에 도시된 것에 제한되지 않으며, 닙롤(140)과 접촉하여 적층체(110)가 이동함에 따라 레벨링과 동시에 경화가 일어날 수 있도록 하는 것이면 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 본다.

또한 상기 광원의 광조사량은, 특별히 제한되지는 않고 필요에 따라 조절할 수 있으며, 예를 들면 약 20 내지 약 600mJ/cm², 또는 약 50 내지 약 500mJ/cm²일 수 있다. 상기 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다.

도 11 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 열경화 부재들을 도시하는 도면이다.

도 11 내지 12를 참조하면, 기재 상에 제 1 및 제 2 코팅액이 도포된 적층체(110)를 롤(120)에 감아 이동하면서 상기 제 1 및 제 2 코팅액에 대해 접촉식 열경화 부재(200)에 의해 경화를 수행한다. 이때, 접촉식 열경화 부재는 닙롤에 의해 상기 제 1 및 제 2 코팅액의 표면에 접촉하게 되며, 열원(160)으로부터 열을 제 1 및 제 2 코팅액에 가하여, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 코팅액의 열경화 및 표면의 레벨링 공정을 동시에 수행하는 역할을 한다.

상기와 같이 열경화 방식에 의한 경화를 수행하는 경우 닙롤의 내부에 열원을 구비하거나, 닙롤 자체를 가열하여 닙롤이 열원의 역할을 동시에 함으로써, 상기 닙롤과의 접촉에 의해 열경화를 수행할 수 있다. 이때, 열이 보다 잘 전달될 수 있도록, 상기 닙롤은 열전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 닙롤은 스테인리스 스틸(stainless use steel)로 이루어진 것일 수 있다.

도 11은 열원(160)이 닙롤(140)의 내부에 위치하는 접촉식 경화 부재(200)의 형태를 도시한 것이고, 도 12는 별도의 열원 없이 닙롤(140) 자체를 가열하여 닙롤(140)이 동시에 열원의 역할을 하도록 하는 접촉식 경화 부재의 형태를 도시한 것이다.

상기 열원의 온도는 상기 제 1 및 제 2 코팅액의 열경화 온도에 따라 조절할 수 있으며, 상기 열원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 코팅액이 열경화성 및 경화성을 모두 갖는 조성인 경우, 상기 접촉식 광경화 부재 및 접촉식 열경화 부재를 순차적으로 또는 동시에 결합하여 사용하여 광경화 및 열경화를 수행할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하는 단계 이전에 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 건조하는 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명의 코팅 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 도포하는 기재는 통상적으로 사용되는 투명성 플라스틱 수지라면 연신 필름 또는 비연신 필름 등 기재의 제조방법이나 재료에 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재로는 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET)와 같은 폴리에스테르(polyester), 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA)와 같은 폴리에틸렌(polyethylene), 사이클릭 올레핀 중합체(cyclic olefin polymer, COP), 사이클릭 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리이미드(polyimide, PI), 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC), MMA(methyl methacrylate), 또는 불소계 수지 등을 포함하는 필름을 수 있다. 상기 지지 기재는 단층 또는 필요에 따라 서로 같거나 다른 물질로 이루어진 2개 이상의 기재를 포함하는 다층 구조일 수 있으며 특별히 제한되지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 다층 구조인 기재, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)/폴리카보네이트(PC)의 공압출로 형성한 2층 이상의 구조인 기재가 될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리카보네이트(PC)의 공중합체(copolymer)를 포함하는 기재일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 코팅액을 도포하는 기재는 유연성(flexibility) 및 경도(hardness)를 확보할 수 있도록 ASTM D882에 따라 측정하였을 때 약 4GPa 이상의 탄성계수를 갖고, 두께가 20 내지 100㎛의 범위인 광학용 투명 플라스틱를 사용할 수 있다.

상기 기재의 조건 중 탄성계수는 약 4GPa 이상, 또는 약 5GPa 이상, 또는 약 5.5GPa, 또는 약 6GPa 이상이 될 수 있으며, 상한값으로는 약 9GPa 이하, 또는 약 8GPa 이하, 또는 약 7GPa 이하가 될 수 있다. 상기 탄성계수가 4GPa 미만이면, 충분한 경도를 달성하지 못할 수 있고 9GPa를 초과하여 너무 높으면, 유연성있는 필름을 형성하기 어려울 수 있다.

또한, 상기 기재의 두께는 약 20㎛ 이상, 또는 약 25㎛ 이상, 또는 약 30㎛ 이상이 될 수 있으며, 그 상한값으로는 약 100㎛ 이하, 또는 약 80㎛ 이하, 또는 약 70㎛ 이하가 될 수 있다. 상기 지지 기재의 두께가 20㎛ 미만이면, 코팅층 형성 공정시 파단이 되거나, 컬(curl)이 발생할 우려가 있으며, 고경도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면 두께가 100㎛를 초과하면, 유연성이 떨어져 플렉시블 필름의 형성이 어려울 수 있다.

이처럼 플렉시블 필름을 위한 가공성(processibility)을 확보하고, 고경도와 유연성의 물성 균형을 이루는 측면에서, 본 발명의 플라스틱 필름은 탄성계수가 4GPa 이상 9GPa 이하이고, 두께가 20 내지 100㎛의 범위인 지지 기재를 사용할 수 있다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 코팅액은 서로 다른 조성을 가질 수 있으며, 따라서 상기 제 1 및 제 2 패턴층은 각각 다른 광학적, 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 및 제 2 코팅액이 경화하여 형성된 패턴화된 코팅층은, 전체적으로 고경도를 나타내면서 굴곡성이 필요한 부분에만 유연성을 나타내거나, 또는 그 반대일 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 패턴층은 경화 후 ASTM D882에 의해 측정한 탄성계수가 약 2000 내지 약 3500 MPa이고, 상기 제 2 패턴층은 경화 후 ASTM D882에 의해 측정한 탄성계수가 약 300 내지 약 1500 MPa일 수 있다.

이에, 보다 큰 탄성계수를 갖는 상기 제 1 패턴층은 고경도 등 높은 물리적 강도를 나타내며, 상대적으로 낮은 탄성계수를 갖는 상기 제 2 패턴층은 유연성 및 내굴곡성을 나타낼 수 있다. 따라서 상기와 같이 각각 상이한 탄성계수를 갖는 제 1 및 제 2 패턴층을 포함하는 패턴화된 코팅층은, 고경도 및 유연성을 모두 갖추게 되며, 유리를 대체할 수 있을 정도의 높은 물리적 강도를나타내면서도 휘어짐(bending), 말림(rolling) 또는 접힘(folding) 동작에서도 컬이나 크랙의 문제가 적은, 우수한 유연성을 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 패턴층의 탄성계수는 약 2000 MPa 이상, 예를 들어 약 2000 내지 약 3500 MPa, 또는 약 2000 내지 약 3000 MPa, 또는 약 2000 내지 약 2800 MPa 이고, 상기 제 2 패턴층의 탄성계수는 약 1500 MPa 이하, 예를 들어 약 300 내지 약 1500 MPa, 또는 약 300 내지 약 1200 MPa, 또는 약 300 내지 약 1000 MPa일 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 패턴층의 탄성계수의 차이는 약 500 MPa이상, 예를 들어 약 500 내지 약 3000 MPa, 또는 약 500 내지 약 2500 MPa, 또는 약 500 내지 약 2000 MPa일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 패턴층의 두께는 실질적으로 동일하며, 약 0.1 내지 약 200㎛, 또는 약 1 내지 약 200㎛, 또는 약 5 내지 약 100㎛, 또는 약 5 내지 약 50㎛가 될 수 있다. 제 1 및 제 패턴층의 두께의 차이가 약 3㎛ 이내인 경우 실질적으로 동일한 두께로 본다.

상술한 탄성계수를 만족하는 범위 내에서, 상기 제 1 및 제 2 코팅액은 각각 독립적으로 동일하거나 상이하게, 광경화성 바인더 및/또는 열경화성 바인더를 포함할 수 있다.

상기 광경화성 바인더는 광조사에 의해 경화되며, 서로 가교 중합이 가능한 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 비닐기, 또는 티올기 등의 관능기를 갖는 단량체, 올리고머, 또는 폴리머로, 아크릴레이트계 바인더, 광경화성 탄성 바인더 등을 예로 들 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 아크릴레이트계 바인더는 예를 들어 하이드록시에틸아크릴레이트(HEA), 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 또는 비스페놀 플루오렌 디아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 아크릴레이트계 바인더는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.

상기 광경화성 탄성 바인더는 자외선 조사에 의해 가교 중합될 수 있는 관능기를 포함하며 탄성을 나타내는 물질을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 탄성 바인더는 예를 들어, 폴리카프로락톤, 다관능 우레탄 아크릴레이트계 바인더, 및 폴리로타세인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 열경화성 바인더는 일정 온도 이상의 열(heating)에 의해 경화되며, 서로 가교 중합이 가능한 에폭시기, 비닐기, 히드록시기, 알콕시기, 티올(thiol)기, 멜라민(melamine)기, 또는 실록산(siloxane)기 등의 관능기를 갖는 단량체, 올리고머, 또는 폴리머가 될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 제 1 및 제 2 코팅액은 전술한 광경화성 바인더와 열경화성 바인더 외에도 무기 미립자, 계면활성제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 성분들을 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명의 필름의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자로 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 약 100 nm 이하, 또는 약 10 내지 약 100 nm, 또는 약 10 내지 약 50 nm의 나노 미립자를 사용할 수 있다. 또한 상기 무기 미립자로는 예를 들어 실리카 미립자, 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자, 또는 징크 옥사이드 입자 등을 사용할 수 있다.

또한 상기 계면활성제는 1 내지 2 관능성의 불소계 아크릴레이트, 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제일 수 있다. 이때 상기 계면활성제는 상기 가교 공중합체 내에 분산 또는 가교되어 있는 형태로 포함될 수 있다. 또한, 상기 첨가제로 황변 방지제를 포함할 수 있으며, 상기 황변 방지제로는 벤조페논계 화합물 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 들 수 있다.

그러나, 본 발명의 제조 방법에서 제 1 및 제 2 코팅액의 성분이 상술한 바에 제한되는 것은 아니며, 원하는 물성을 달성하기 위해 코팅액의 성분 및 함량은 다르게 할 수 있다.

상기 패턴화된 코팅층은 상기 기재의 한면에만 형성하거나, 또는 기재의 양 면에 모두 형성할 수 있다

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 방법에 의해 기재의 한면에 패턴화된 코팅층을 형성하고, 지지 기재의 다른 일면 상에는 일반적인 코팅 및 경화 방법을 이용하여 필름의 용도에 따라 단일 코팅층 또는 다층 코팅층을 형성할 수 있다.

이 때 상기 기재의 다른 일면 상에 코팅 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바 코팅방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 솔루션 캐스팅(solution casting)방식 등을 이용할 수 있다.

또한, 상기 다른 일면 상에 형성되는 코팅층은 성분, 두께, 물성 등이 특별히 제한되지 않으며 용도 및 목적에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플렉시블 플라스틱 필름은 상기 패턴화된 코팅층 또는 다른 일면의 코팅층 상에 플라스틱 수지 필름, 점착 필름, 이형 필름, 도전성 필름, 도전층, 액정층, 코팅층, 경화수지층, 비도전성 필름, 금속 메쉬층 또는 패턴화된 금속층과 같은 층, 막, 또는 필름 등을 1개 이상으로 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 층, 막, 또는 필름 등은 단일층, 이중층 또는 적층형의 어떠한 형태라도 될 수 있다. 상기 층, 막, 또는 필름 등은 독립된(freestanding) 필름을 접착제 또는 점착성 필름 등을 사용하여 라미네이션(lamination)하거나, 코팅, 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 상기 코팅층 상에 적층시킬 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

상기와 같은 본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름의 제조방법에 따르면, 제 1 코팅액에 의해 형성되는 제 1 패턴층과, 제 2 코팅액에 의해 형성되는 제 2 패턴층이 서로 결합하여 하나의 단일층 코팅층을 이루게 된다. 따라서, 본 발명의 필름의 제조방법에 따르면, 한 번의 코팅 작업으로 영역에 따라 다른 물성을 갖는 패턴화된 코팅층의 형성이 가능하게 된다. 또한, 접촉식 경화 부재를 이용하여 레벨링 공정과 경화 공정을 동시에 수행함으로써, 공정이 보다 단축될 수 있으며, 코팅층의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된, 패턴화된 코팅층을 포함하는 플렉시블 플라스틱 필름은 하나의 코팅층 내에서 영역에 따라 서로 다른 물리적, 광학적 물성을 가질 수 있으므로, 이러한 이형화된 물성이 요구되는 필름에 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 고경도와 유연성이 모두 요구되는 플렉시블 플라스틱 필름을 제조하는데에 매우 유용하게 적용될 수 있다.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.

<실시예>

코팅 조성물의 제조

제조예 1

트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 10g, 입경이 20~30nm인 나노 실리카가 40 중량% 분산된 실리카-디펜타에리스톨헥사아크릴레이트(DPHA) 복합체 10g (나노 실리카 4g, DPHA 6g), 광개시제(상품명: Darocure TPO) 0.2g, 불소계 계면활성제(상품명: F477) 0.02g, 메틸에틸케톤(MEK) 20g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 2

트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 10g, 우레탄 아크릴레이트계 폴리머(상품명: 미원 PU3400) 10g, 광개시제(상품명: Darocure TPO) 0.2g, 불소계 계면활성제(상품명: F477) 0.02g, 메틸에틸케톤(MEK) 20g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 3

트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 10g, 비스페놀 플루오렌 디아크릴레이트(상품명: 미원 HR6060) 10g, 광개시제(상품명: Darocure TPO) 0.2g, 불소계 계면활성제(상품명: F477) 0.02g, 메틸에틸케톤(MEK) 20g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.

플렉시블 플라스틱 필름의 제조

실시예 1

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 제 1 심 및 제 2 심을 구비하는 다이 코터를 준비하였다.

상기 다이 코터를 이용하여 도 13의 (A)와 같은 구조의 플라스틱 필름을 제조하였다.

도 13의 (A)를 참조하면, 기재(400) (폭 650mm, 두께 50㎛, 탄성계수 6GPa인 PET film)를 롤에 감아 이동시키면서, 기재(400) 일면에 상기 제 1 심으로부터는 상기 제조예 1의 코팅 조성물을 도포하여 폭(W1)이 250mm인 제 1 패턴층(600a)을 형성하였다. 또한, 상기 제 2 심으로부터는 상기 제조예 2의 코팅 조성물을 도포하여 폭(W2)이 100mm인 제 2 패턴층(600b)을 형성하였다. 도포 후, 도 7에 도시된 바와 같은 접촉식 광경화 장치에 의해 경화를 수행하여, 15㎛ 두께를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 패턴층(600a, 600b)이 연속적으로 일체화된, 코팅층 A(600)를 형성하였다.

상기 코팅층 A(600)가 형성된 기재(400)를 다시 롤에 감아, 상기 코팅층 A(600)가 형성되지 않은 기재(400)의 다른 일면에 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 다이 코터로부터 제조예 2의 코팅 조성물을 도포하고 광경화를 수행하여, 단일 조성물로 이루어진 25㎛ 두께의 코팅층 B(500)를 형성하였다.

실시예 2

실시예 1에서, 코팅층 A(600)의 제 2 패턴층(600b) 형성을 위한 코팅액으로 상기 제조예 3의 코팅 조성물을, 코팅층 B(500)의 형성을 위한 코팅액으로 상기 제조예 3의 코팅 조성물을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기재(400)의 양면에 각각 코팅층 A(600)와 코팅층 B(500)를 형성하였다.

실시예 3

실시예 1에서, 코팅층 A(600)의 제 2 패턴층(600b) 형성을 위한 코팅액으로 상기 제조예 3의 코팅 조성물을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기재(400)의 양면에 각각 코팅층 A(600)와 코팅층 B(500)를 형성하였다.

비교예 1

요철 패턴없이 제 1 심 및 제 2 심을 구비하는 듀얼 슬롯 다이 코터를 준비하였다.

상기 다이 코터를 이용하여 도 13의 (B)와 같은 구조의 플라스틱 필름을 제조하였다.

도 13의 (B)를 참조하면, 기재(400) (폭 650mm, 두께 50㎛, 탄성계수 6GPa인 PET film)를 롤에 감아 이동시키면서, 기재(400) 일면에 상기 제 1 심으로부터는 상기 제조예 1의 코팅 조성물을 도포하여 폭(W3)이 600mm인 제 1 패턴층(700a)을 형성하였다. 또한, 상기 제 2 심으로부터는 상기 제조예 2의 코팅 조성물을 도포하여 동일한 폭(W3)으로 제 2 패턴층(700b)을 형성하였다. 도포 후, 도 7에 도시된 바와 같은 접촉식 광경화 장치에 의해 경화를 수행하여, 10㎛의 두께를 갖는 제 1 패턴층(700a)과, 5㎛의 두께를 갖는 제 2 패턴층(700b)이 차례로 적층된 코팅층 A(700)를 형성하였다.

상기 코팅층 A(700)가 형성된 기재(400)를 다시 롤에 감아, 상기 코팅층 A(700)가 형성되지 않은 기재(400)의 다른 일면에 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 다이 코터로부터 제조예 2의 코팅 조성물을 도포하고 광경화를 수행하여, 25㎛ 두께의 코팅층 B(500)를 형성하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 각 코팅층의 두께와 탄성계수(modulus)를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

	코팅층 A		코팅층 B
	두께	탄성계수	두께	탄성계수
실시예 1	15㎛	2500MPa(제1패턴층) 500MPa(제2패턴층)	25㎛	500MPa
실시예 2	15㎛	2500MPa(제1패턴층) 600MPa(제2패턴층)	25㎛	600MPa
실시예 3	15㎛	2500MPa(제1패턴층) 500MPa(제2패턴층)	25㎛	500MPa
비교예 1	10㎛(제1패턴층)+ 5㎛(제2패턴층)	2500MPa(제1패턴층) 500MPa(제2패턴층)	25㎛	500MPa

* 상기 표 1에서, 탄성계수(modulus)는 ASTM D882에 의해 측정한 값을 의미한다.

표 1을 참고하면, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 필름은, 제 1 및 제 2 패턴층은 두께 편차가 2㎛ 미만으로 거의 없었으며, 패턴화된 단일 코팅층이 성공적으로 형성되었다.

<실험예>

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 각 필름에 대해 하기 방법으로 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.

측정 방법

1) 연필 경도

연필경도 측정기를 이용하여 측정 표준 JIS K5400에 따라 1.0kg의 하중, 45도의 각도로 코팅층 A의 제 1 패턴층 부분을 3회 왕복한 후 흠집이 없는 최대 경도를 확인하였다. 단, 비교예 1의 필름의 경우, 코팅층 A에서 최외각층은 제 2 패턴층이므로, 제 2 패턴층에 대하여 연필 경도를 측정하였다.

2) 투과율 및 헤이즈

분광광도계(기기명: COH-400)를 이용하여 투과율 및 헤이즈를 측정하였다.

3) 굴곡 테스트

각 필름의 코팅층 A의 제 2 패턴층 부분을 다양한 직경의 원통형 만드렐에 끼워 감은 후 크랙이 발생하지 않는 최소 직경을 측정하였다.

4) 굽힘 내구성 테스트

각 필름의 코팅층 A의 제 2 패턴층 부분을 직경(R) 5mm의 봉에 닿도록 놓고, 봉을 중심으로 필름의 양 쪽을 90도로 접었다 폈다를 상온에서 10만회 반복하여 1cm 이상의 크랙이 발생하지 않으면 OK, 그렇지 않으면 NG로 평가하였다.

5) 컬(curl) 특성

각 필름을 10cm ｘ 10cm로 잘라 온도 85℃ 및 습도 85%의 챔버에 72시간 동안 보관한 후 평면에 위치시켰을 때 각 모서리의 일변이 평면으로부터 이격되는 거리의 최대값을 측정하였다.

상기 물성 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
연필경도	6H	6H	5H	4H
투과율/헤이즈(%)	92.1/0.3	92.0/0.3	92.3/0.3	91.5/0.4
굴곡테스트	3mm	3mm	3mm	6mm
굽힘 내구성	OK	OK	OK	NG
컬 특성	<2mm	<2mm	<2mm	10mm

표 2를 참고하면, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 필름의 제 1 패턴층 부분은 6H 이상의 고경도를 나타내고, 제 2 패턴층은 3mm 이하의 굴곡성 및 10만회 이상의 굽힘 내구성을 나타내었다. 따라서, 본 발명의 제조방법에 따르면, 고경도 및 유연성을 모두 갖춘 플렉시블 플라스틱 필름을 효율적으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 본 발명과 동일한 코팅 조성물을 사용하였지만 제 1 패턴층 및 제 2 패턴층이 차례로 적층된 비교예 1의 경우 고경도와 유연성의 이형화 물성을 모두 만족시키는 필름을 얻기 어려웠다.

Claims (14)

1. 제 1 코팅액이 토출되는 제 1 심(shim) 및 제 2 코팅액이 토출되는 제 2 심(shim)을 포함하는 다이 코터로부터 기재의 일면 상에 제 1 코팅액을 도포하여 제 1 패턴층을 형성하는 단계;
   상기 제 1 코팅액이 도포되지 않은 부분에 상기 다이 코터의 제 2 심으로부터 제 2 코팅액을 도포하여 제 2 패턴층을 형성하는 단계; 및
   상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하여 패턴화된 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 및 제 2 코팅액을 경화하는 단계는, 레벨링 공정과 동시에 수행되며, 접촉식 경화 부재를 사용하여 수행하는, 플렉시블(flexible) 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 패턴층을 경화 후 ASTM D882에 의해 측정한 탄성계수가 2000 내지 3500 MPa이고, 상기 제 2 패턴층을 경화 후 ASTM D882에 의해 측정한 탄성계수가 300 내지 1500 MPa인, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 경화 후 상기 제 1 및 제 2 패턴층의 두께는 0.1 내지 200㎛인, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 패턴층은 1kg의 하중에서 5H 이상의 연필 경도를 나타내는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 제 2 패턴층은 직경 4mm의 만드렐(mandrel)에 감았을 때 크랙(crack)이 발생하지 않는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 다이 코터는,
   제 1 다이;
   제 2 다이;
   상기 제 1 다이와 결합되며, 제 1 오목부와 제 1 볼록부로 구성되는 제 1 요철 패턴을 포함하는 제 1 심;
   상기 제 2 다이와 결합되며, 제 2 오목부와 제 2 볼록부로 구성되는 제 2 요철 패턴을 포함하는 제 2 심; 및
   상기 제 1 및 제 2 심 사이에 위치하며, 제 1 심과 제 2 심을 이격하여 결합시키는 제 3 다이를 포함하며;
   상기 제 2 볼록부는 상기 제 1 오목부에 상응하는 위치에 구비되고, 상기 제 2 오목부는 상기 제 1 볼록부에 상응하는 위치에 구비되는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 제 1 오목부는 제 1 코팅액이 토출되는 슬롯 부분이며, 상기 제 1 볼록부는 이웃하는 상기 제 1 오목부를 구분하는 파티션인, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 제 1 심에 의해 도포되는 제 1 코팅액은 상기 제 1 오목부의 개수 및 너비대로 도포되는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법
   
9. 제6항에 있어서, 상기 제 2 오목부는 제 2 코팅액이 토출되는 슬롯 부분이며, 상기 제 2 볼록부는 이웃하는 상기 제 2 오목부를 구분하는 파티션인, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
   
10. 제6항에 있어서, 상기 제 2 심에 의해 도포되는 제 2 코팅액은 상기 제 2 오목부의 개수 및 너비대로 도포되는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서, 상기 접촉식 경화 부재는, 닙롤(nip roll), 광원, 및 반사 부재를 포함하는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.
    
14. 제1항에 있어서, 상기 접촉식 경화 부재는, 닙롤(nip roll) 및 열원을 포함하는, 플렉시블 플라스틱 필름의 제조 방법.

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