KR102215411B1 - 차광성 잉크 조성물 및 그를 이용한 차광성 필름 - Google Patents

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조광페인트주식회사
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Abstract

차광성 잉크 조성물 및 그를 이용한 차광성 필름이 개시된다. 차광성 잉크 조성물은 그래핀; 폴리에스테르 바인더 수지; 및 케톤류 용제;를 포함할 수 있고, 차광성 필름은 합성수지 필름으로 마련된 기재; 및 상기 기재의 양면 중 적어도 어느 일면에 형성된 차광막;을 포함하고, 상기 차광막은 그래핀이 폴리에스테르 바인더 수지에 의해 상기 일면에 부착되어 형성될 수 있다.

Description

차광성 잉크 조성물 및 그를 이용한 차광성 필름{LIGHT SHIELDING COMPOSITION AND LIGHT SHIELDING FILM USING THE SAME}
본 개시는 차광성 잉크 조성물 및 그를 이용한 차광성 필름에 관한 것이다.
최근에는 스마트폰의 고기능화, 소형화, 경량화의 추세에 따라 스마트폰 내부에 설치된 광학기기의 셔터나 스페이서 등의 재질이 금속에서 플라스틱 재료로 빠르게 대체되는 실정이다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1145947호에는 카본 블랙과 실리카를 이용하여 광학기기용 차광부재를 제조하는 기술이 제시된 바 있다.
그런데, 소광제의 역할을 하는 실리카, 이산화티타늄, 이산화규소 등의 미립자는 도막의 광택 조절이 가능한 반면, 도막 부착성이나 내화학성 등의 물성이 취약한 단점이 있었다. 예를 들어, 실리카 등의 미립자 함유율이 증가될수록 카본 블랙함량이 상대적으로 감소됨으로 인해 차광성이 떨어질 수 있고, 카본 블랙 함량과 미립자 함량을 유지할 경우에는 상대적으로 바인더 수지의 함량이 줄어들어 코팅 기재와 차광막 간의 접착성과 내찰상성이 저하될 우려가 있었다.
또한, 카본 블랙은 도막 내에 일정 함량 이상 포함되어야만 접착성이나 내찰상성, 도막 강도 등의 물성 저하를 방지할 수 있으나, 카본 블랙 함량에 따른 제조 경비가 증가되고 코팅액 제조시 바인더와 용제 등 카본 블랙과 함께 투입되는 타 성분들의 함량 또한 증가하여 비용과 작업성 면에서 효율성이 떨어지는 문제가 존재했다.
본 개시의 기술적 사상은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차광성 필름의 도막 물성과 차광성이 우수한 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 개시의 기술적 사상은 실리카, 이산화티타늄, 이산화규소와 같은 미립자를 사용하지 않아도 차광성 필름의 차광성이 우수하고, 도막 물성이 우수한 기술을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태로서, 차광성 잉크 조성물은 그래핀; 폴리에스테르 바인더 수지; 및 케톤류 용제;를 포함하고, 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도는 60~100℃이고, 그래핀의 비표면적은 300~750㎡/g으로 마련된다.
그리고, 차광성 잉크 조성물은 첨가제 0.1~1 중량%를 더 포함하고, 상기 그래핀은 1~5 중량%이고, 상기 폴리에스테르 바인더 수지는 10~40 중량%이고, 잔부는 상기 케톤류 용제로 마련될 수 있다.
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아울러, 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산으로 마련될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시형태로서, 차광성 필름은 합성수지 필름으로 마련된 기재; 및 상기 기재의 양면 중 적어도 어느 일면에 형성된 차광막;을 포함하고, 상기 차광막은 그래핀이 폴리에스테르 바인더 수지에 의해 상기 일면에 부착되어 형성되고, 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도는 60~100℃이고, 그래핀의 비표면적은 300~750㎡/g으로 마련된다.
또한, 3차원 표면조도 측정시 상기 차광막에 형성된 표면 돌기의 주곡률 평균이 3000~4000mm-1으로 마련될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시형태로서, 광학부품은 전술한 차광성 필름을 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시형태로서, 광학기기는 전술한 광학부품을 포함할 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 합성수지 필름의 일면에 차광막을 형성시킴으로써, 기존에 금속 재질로 제조된 스페이서에 비해 경량화된 스페이서의 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 카본 블랙과 소광제 성분(예를 들어, 실리카, 이산화티타늄, 이산화규소 등)을 사용하지 않는 대신에 그래핀과 폴리에스테르 바인더 수지의 함량을 특정 범위로 조절함으로써 카본 블랙이나 소광제 미립자 성분을 적용하지 않아도 차광성, 내화학성, 접착성 등의 물성을 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 폴리에스테르 바인더 수지의 유이전이온도를 특정 범위로 설정하여 기재와 도막 간의 부착성(접착성)이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차광성 필름의 단면을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
본 명세서에서 본 발명의 "일" 또는 "하나의" 실시예에 대한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이들은 적어도 하나를 의미한다는 것에 유의해야 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다른 의미를 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서 수치 앞에 사용되는 용어인 "약"은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때, 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차광성 잉크 조성물은 그래핀, 폴리에스테르 바인더, 케톤류 용제 및 첨가제를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 그래핀은 바인더 수지를 흑색으로 착색시키고 코팅층에 차광성을 부여하며, 코팅층에 도전성을 부여해서 정전기에 의한 대전을 방지할 수 있다. 일 실시예에서 그래핀의 평균입경은 0.5~5㎛로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 그래핀의 평균입경은 약 0.5㎛, 약 1㎛, 약 2㎛, 약 3㎛, 약 4㎛ 또는 약 5㎛로 마련될 수 있다. 또한, 그래핀의 평균입경은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다. 예를 들어, 그래핀의 평균입경 범위는 약 0.5㎛ 내지 약 2㎛, 약 1㎛ 내지 약 3㎛, 약 2㎛ 내지 약 4㎛, 약 3㎛ 내지 약 5㎛ 또는 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛의 범위로 마련될 수 있다. 충분한 차광성을 얻기 위해 그래핀의 평균입경은 5㎛ 이하가 바람직하고, 1.0㎛ 이하로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
일 실시예에 따른 그래핀의 함량은 1~5 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 그래핀의 함량은 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량% 또는 약 5 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 그래핀의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다. 예를 들어, 그래핀의 함량 범위는 약 1 중량% 내지 약 3 중량%, 약 2 중량% 내지 약 4 중량%, 약 3 중량% 내지 약 5 중량% 또는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 그래핀의 함량은 상기의 범위에서 차광성과 전반적인 도막 물성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
만일, 그래핀의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 코팅 도막의 차광성이 충분히 발휘되기가 어렵고, 5 중량%를 초과하면 용제와의 분산성이 떨어지고 표면 거칠기 영향으로 도막의 터프니스가 나빠져 동마찰 계수가 증가하므로 접동성이 저하되고 접착성이 떨어질 우려가 있다.
일 실시예에서 그래핀의 비표면적은 300~750㎡/g으로 적용될 수 있다. 여기서, 그래핀의 비표면적은 단위 질량당 그래핀 입자의 표면적을 의미한다. 그래핀의 비표면적이 300㎡/g 미만이면 코팅 도막의 차광성이 저하될 우려가 있고, 750㎡/g을 초과하면 그래핀의 단가가 높아져 제조비용이 상승하는 문제가 있다.
일 실시예에서 폴리에스테르 바인더 수지는 기재의 표면 위에 차광성 코팅층이 형성되도록 그래핀을 기재의 표면에 부착시킬 수 있다. 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도는 60~100℃로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 폴리에스테르의 유리전이온도는 약 60℃, 약 70℃, 약 80℃, 약 90℃ 또는 약 100℃로 마련될 수 있다. 또한, 폴리에스테르의 유리전이온도는 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르의 유리전이온도 범위는 약 60℃ 내지 약 80℃, 약 70℃ 내지 약 90℃, 약 80℃ 내지 약 100℃ 또는 약 60℃ 내지 약 100℃의 범위로 마련될 수 있다.
만일, 폴리에스테르의 유리전이온도가 60℃ 미만일 경우에는 컨테이너 보관시 컨테이너 내부의 고온에 의해 차광성 필름에 형성된 차광막이 녹으면서 필름끼리 서로 들러붙게 되는 블로킹 현상이 발생할 우려가 있고, 유리전이온도가 100℃를 초과하면 코팅 도막 건조시 도막의 경질화가 일어나면서 기재와 코팅층 간의 부착성(접착성)이 저하될 우려가 있으므로 전술한 범위 이내에서 이루어지는 것이 롤 와인딩 작업성, 블록킹 방지, 보관성, 부착성 면에서 바람직하다.
일 실시예에 따른 폴리에스테르 바인더 수지는 10~40 중량%로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 폴리에스테르 바인더 수지의 함량은 약 10 중량%, 약 15 중량%, 약 20 중량%, 약 25 중량%, 약 30 중량%, 약 35 중량% 또는 약 40 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 폴리에스테르 바인더 수지의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르 바인더 수지의 함량 범위는 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 30 중량%, 약 20 중량% 내지 약 30 중량%, 약 25 중량% 내지 약 35 중량%, 약 30 중량% 내지 약 40 중량%, 약 35 중량% 내지 약 40 중량% 또는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 만일, 폴리에스테르 바인더 수지의 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 기재와 차광성 코팅층 간의 접착성이 저하될 우려가 있고, 함량이 40 중량%를 초과하면 차광성, 접동성, 광택제거성 등의 차광 코팅층의 물성이 저하될 수 있다.
일 실시예에서 폴리에스테르 바인더 수지는 폴리(메타)아크릴산계 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 아크릴레이트계 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리염화비닐, 폴리비닐부티랄 수지, 셀룰로오스계 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시에스테르 수지, 에폭시 수지, 에폭시 아크릴레이트계수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 폴리스티렌-폴리부타디엔 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에테르 아크릴레이트계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 요소계 수지, 디알릴프탈레이트계 수지 등의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 1종 또는 2종 이상과 함께 혼합해서 사용할 수도 있다.
일 실시예에서 첨가제는 슬립제, 레벨링제 및 분산제 중에서 적어도 어느 하나로 마련될 수 있고, 첨가제의 함량은 0.1~1 중량%로 적용될 수 있다. 일 구체예로서, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산이 슬립제로 사용될 수 있다. 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산은 차광 코팅층의 표면 장력을 감소시켜 동마찰 계수를 조절할 수 있다. 구체적인 예로, 슬립제는 약 0.1 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7 중량%, 약 0.8 중량%, 약 0.9 중량% 또는 약 1 중량%로 마련될 수 있다. 또한, 슬립제의 함량은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다. 예를 들어, 슬립제의 함량 범위는 약 0.1 중량% 내지 약 0.3 중량%, 약 0.2 중량% 내지 약 0.4 중량%, 약 0.3 중량% 내지 약 0.5 중량%, 약 0.4 중량% 내지 약 0.6 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 0.7 중량%, 약 0.6 중량% 내지 약 0.8 중량%, 약 0.7 중량% 내지 약 0.9 중량%, 약 0.8 중량% 내지 약 1 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%의 범위로 마련될 수 있다. 만일, 슬립제의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 슬립성이 저하되고, 1 중량%를 초과하면 도막 부착성이 떨어질 우려가 있다.
한편, 일 실시예에 따른 차광성 잉크 조성물은 차광 코팅층의 기능을 손상 시키지 않는 범위 내에서 항균제, 산화방지제, 소포제 등을 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서 용제는 케톤류 용제로 마련될 수 있고, 구체적으로 케톤류 용제는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 시클로헥사논 및 디아세톤알코올 중에서 적어도 어느 하나가 적용될 수 있다. 일 실시예에 따른 케톤류 용제의 함량은 차광성 잉크 조성물의 총 중량(100 중량%)을 기준으로, 차광성 잉크 조성물에 포함되는 그래핀, 폴리에스테르 바인더 수지 및 첨가제의 함량을 뺀 나머지로 적용될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차광성 필름의 단면을 개략적으로 도시한 개념도이다. 도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 차광성 필름은 기재 및 차광막을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 기재는 합성수지 필름으로 마련될 수 있다. 기재의 구체적인 예로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름, 폴리스티렌 필름 또는 폴리카보네이트 필름 등의 합성수지 필름이 사용될 수 있다.
일 실시예에서 차광성 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 적용될 경우, 차광성 향상을 위해 3 중량%의 카본블랙과 그라파이트가 첨가된 블랙 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 사용할 수 있다. 또한, 기재의 두께는 10~250㎛로 형성될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며 용도에 따른 조절이 가능하다. 한편, 실시하기에 따라서, 코로나 처리(corona treatment) 또는 앵커 처리(anchor treatment)를 통해 기재의 표면과 차광막 간의 접착성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서 차광막은 기재의 양면 중 적어도 어느 일면에 형성될 수 있다. 구체적으로, 차광막은 기재의 전면, 후면 또는 양면에 일정한 두께로 코팅되어 형성될 수 있다. 아울러, 차광막은 그래핀 입자들이 폴리에스테르 바인더에 의해 기재의 일면에 부착되어 형성될 수 있다.
차광막에는 그래핀 입자들에 의해 표면 돌기가 복수개 형성될 수 있다. 일 실시예에서는 3차원 표면조도 측정시 차광막에 형성된 표면 돌기의 주곡률 평균이 3000~4000mm-1으로 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 표면 돌기의 주곡률 평균은 약 3000mm-1, 약 3100mm-1, 약 3200mm-1, 약 3300mm-1, 약 3400mm-1, 약 3500mm-1, 약 3600mm-1, 약 3700mm-1, 약 3800mm-1, 약 3900mm-1 또는 약 4000mm- 1으로 적용될 수 있다. 또한, 표면 돌기의 주곡률 평균은 상기 수치 중 하나 이상 및 상기 수치 중 하나 이하의 범위가 될 수 있다. 예를 들어, 표면 돌기의 주곡률 평균은 약 3000mm-1 내지 약 3300mm-1, 약 3100mm-1 내지 약 3400mm-1, 약 3200mm-1 내지 약 3500mm-1, 약 3300mm-1 내지 약 3600mm-1, 약 3400mm-1 내지 약 3700mm-1, 약 3500mm-1 내지 약 3800mm-1, 약 3600mm-1 내지 약 3900mm-1 또는 약 3000mm-1 내지 약 4000mm- 1으로 적용될 수 있다. 만일, 표면 돌기의 주곡률 평균이 4000mm-1을 초과하면 차광막의 반사율이 높아지면서 광택도가 높아질 우려가 있다.
표면 돌기의 주곡률 평균의 하한은 특별히 제한되지 않으나, 표면 돌기의 주곡률 평균이 3000mm-1 미만으로 적용되려면 평균입경이 미세한(일 예로, 1㎛ 이하) 그래핀 입자를 사용하면서도 그래핀 입자의 분산성이 매우 우수한 수준으로 유지되어야 하므로 차광성 잉크 조성물과 차광성 필름의 제조 공정 조건이 까다로워질 수 있다.
본 명세서에서 표면 돌기의 주곡률 평균이란 ISO 25178의 측정 방법에 근거하여 측정된 것으로, 차광막 표면에 형성된 돌기 정점의 주곡률의 산술 평균을 의미한다. 표면 돌기의 주곡률 평균은 레이저 현미경으로 일정한 측정 면적(일 예로, 100㎛2)의 표면 프로파일을 측정하여 산출할 수 있다. 그리고, 표면 돌기의 주곡률 평균은 하기 수학식 1로 정의된다.
[수학식 1]
Figure 112019116324304-pat00001
(여기서, S는 표면 돌기의 주곡률 평균, n은 상수, ∂는 편미분기호, z(x,y)는 (x,y)좌표에서 평면의 높이, x는 x방향 좌표값, y는 y방향 좌표값)
한편, 일 실시예에 따른 광학부품은 전술한 특징을 갖는 차광성 필름을 포함할 수 있고, 일 실시예에 따른 광학기기는 이러한 광학부품을 포함할 수 있다. 여기서, 광학부품은 다수 개의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈로서, 렌즈와 렌즈 사이에는 스페이서(spacer)가 설치될 수 있다. 또한, 광학기기는 렌즈모듈을 포함하는 모바일 카메라, 스마트폰 또는 프로젝터 등으로 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 차광성 잉크 조성물은 마이크로 그라비아 롤 코팅, 바 코팅, 롤투롤 코팅 또는 딥 코팅 등의 도장 방법을 이용하여 기재의 표면에 코팅되어 도막을 형성할 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 이에 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
1. 실시예 1~4 및 비교예 1~3의 제조
하기 표1에 기재된 함량(단위: g)으로 각 성분을 배합하고, 1시간 동안 교반한 뒤, 차광성 잉크 조성물을 완성하였다. 하기 표1에서 아크릴 폴리올은 고형분이 50중량%이고 나머지는 메틸에틸케톤으로 구성된 용액이고, 이소시아네이트는 고형분이 75중량%이고 나머지는 메틸에틸케톤으로 구성된 용액이다.
구분 카본 블랙 그래핀 폴리에스테르 바인더 수지(유리전이온도 60℃) 아크릴 폴리올 이소시아네이트 메틸에틸케톤 용제 폴리에틸렌 왁스 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산 실리카 미립자(평균입경 4㎛)
실시예 1 - 2.1 10 - - 87.4 - 0.5 -
실시예 2 - 2.1 20 - - 77.4 - 0.5 -
실시예 3 - 2.1 30 - - 67.4 - 0.5 -
실시예 4 - 2.1 40 - - 57.4 - 0.5 -
비교예 1 - 2.1 5 - - 92.4 - 0.5 -
비교예 2 - 2.1 45 - - 52.4 - 0.5 -
비교예 3 16.3 - - 46 18.8 - 16.3 - 2.6
2. 시험용 시편의 제작
16㎛ 두께의 블랙 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 양면에 실시예 1~4, 비교예 1~2의 각 차광성 잉크 조성물을 코팅하되, 마이크로 그라비아 롤을 이용하여 건조시 각 일면의 코팅막 두께가 5㎛가 되도록 도포하고 80~100℃로 건조하여 차광성 필름을 제조하였다. 한편, 16㎛ 두께의 블랙 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 양면에 우레탄 프라이머 처리한 후, 마이크로 그라비아 롤을 이용하여 건조시 각 일면의 코팅막 두께가 5㎛가 되도록 비교예 3의 차광성 잉크 조성물을 도포하고 80~100℃로 건조하여 차광성 필름을 제조하였다.
3. 시험 및 평가 방법
상기와 같이 제작된 차광성 필름의 차광성, 도전성, 동마찰계수, 광택도, 접착성 및 내화학성을 평가하여 그 결과를 표2에 나타내었다.
차광성 평가
JIS K7651:1988의 방법대로 평가하되, 광학농도계(TD-904 :그레타그 맥베스사)를 사용하여 각 차광성 필름의 광학농도를 측정하였고, 측정시 UV 필터를 사용하였다.
도전성 평가
각 차광성 필름의 표면 저항(Ω/sq)을 JIS K6911:1995의 방법대로 측정하였다.
동마찰계수 평가
JIS K7125:1999에 기초하여 하중 200g, 속도100㎜/min의 조건에서 각 차광성 필름의 동마찰계수(μk)를 측정하였다.
광택도 평가
각 차광성 필름 표면의 광택도(경면 광택도)(%)를 JIS Z8741:1997에 기초하여 측정하였다.
접착성 평가
JIS K5400:1990에 기초하여 크로스 컷 테스트를 수행하였다. 즉, 각 차광성 필름의 도막을 1mm*1mm 크기로 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단하고, 절편 상에 유리 테이프를 부착한 후, 떼어낼 때 떨어지지 않은 절편의 개수를 측정하여 접착성(부착성)을 평가하였다.
내화학성 평가
10% NaOH 용액과 10% HCl 용액을 차광성 필름의 도막 위에 한방울씩 각각 떨어뜨린 후 24시간이 경과한 다음에 각 차광성 필름의 도막을 1mm*1mm 크기로 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단하고, 절편 상에 유리 테이프를 부착한 후, 떼어낼 때 떨어지지 않은 절편의 개수를 측정하여 내화학성을 평가하였다.
구분 차광성 도전성
(Ω/sq)		 동마찰 계수
(μk)		 광택도
(60°)		 접착성
(0~100/100)		 내화학성 (10% HCl) 내화학성 (10% NaOH)
실시예 1 4.24 3.12x106 0.20 5.0 100/100 100/100 100/100
실시예 2 4.21 3.17x106 0.17 6.1 100/100 100/100 100/100
실시예 3 4.30 3.45x107 0.22 7.0 100/100 100/100 100/100
실시예 4 4.32 3.21x107 0.24 7.5 100/100 100/100 100/100
비교예 1 4.30 3.09x106 0.25 2.0 95/100 85/100 80/100
비교예 2 4.20 3.95x106 0.23 8.1 100/100 100/100 100/100
비교예 3 4.32 8.90x105 0.25 4.2 100/100 100/100 100/100
표2에 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4는 카본 블랙과 실리카를 이용한 기존 제품과 비슷한 수준의 차광성을 가지며, 접착성과 내화학성이 우수한 것을 알 수 있다. 그리고, 폴리에스테르 바인더 수지의 함량이 높아질수록 광택도가 증가함을 알 수 있다. 아울러, 비교예 1 내지 2의 실험 결과를 통해서, 폴리에스테르 바인더 수지의 함량 범위가 전술한 범위를 초과하면 광택도가 상승하여 차광성이 저하되고, 전술한 범위 미만이면 접착성과 내화학성이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
4. 실시예 5~8, 비교예 4의 제조 및 물성 평가
하기 표3에 기재된 함량(단위: g)으로 각 성분을 배합하고, 1시간 동안 교반한 뒤, 차광성 잉크 조성물을 완성하였다. 16㎛ 두께의 블랙 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 양면에 실시예 5~8, 비교예 4의 각 차광성 잉크 조성물을 코팅하되, 마이크로 그라비아 롤을 이용하여 건조시 각 일면의 코팅막 두께가 5㎛가 되도록 도포하고 80~100℃로 건조하여 차광성 필름을 제조하였다. 제작된 차광성 필름의 차광성, 도전성, 동마찰계수, 광택도, 접착성 및 내화학성을 평가하여 그 결과를 표4에 나타내었다. 각 물성의 평가 방법은 전술한 방법과 동일하다.
구분 그래핀 폴리에스테르 바인더 수지
(유리전이온도 60℃)		 메틸에틸케톤 용제 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산
실시예 5 1 10 88.5 0.5
실시예 6 3 10 86.5 0.5
실시예 7 4 10 85.5 0.5
실시예 8 5 10 84.5 0.5
비교예 4 6 10 83.5 0.5
구분 차광성 도전성
(Ω/sq)		 동마찰 계수
(μk)		 광택도
(60°)		 접착성
(0~100/100)		 내화학성 (10% HCl) 내화학성 (10% NaOH)
실시예 5 4.24 3.32x106 0.20 3.0 100/100 100/100 100/100
실시예 6 4.21 3.17x106 0.17 2.9 100/100 100/100 100/100
실시예 7 4.50 3.38x106 0.21 3.0 90/100 85/100 90/100
실시예 8 4.56 3.90x106 0.19 3.1 90/100 85/100 90/100
비교예 4 4.20 3.95x106 0.23 3.1 85/100 80/100 80/100
표4에 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예 5 내지 실시예 8은 카본 블랙과 실리카를 이용한 기존 제품과 비슷한 수준의 차광성을 가지며, 접착성과 내화학성이 전반적으로 우수한 것을 알 수 있다. 비교예 4의 실험 결과를 통해서, 그래핀의 함량 범위가 전술한 범위를 초과하면 도막의 동마찰계수가 상승하고, 접착성과 내화학성이 저하된 것을 확인할 수 있다.
5. 실시예 9~13, 비교예 5~6의 제조 및 물성 평가
실시예 1과 동일한 함량으로 각 성분을 배합하되, 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도가 표5에 기재된 것처럼 서로 상이한 수지를 적용하였다. 1시간 동안 교반한 뒤, 차광성 잉크 조성물을 완성하였다. 16㎛ 두께의 블랙 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 양면에 실시예 9~13, 비교예 5~6의 각 차광성 잉크 조성물을 코팅하되, 마이크로 그라비아 롤을 이용하여 건조시 각 일면의 코팅막 두께가 5㎛가 되도록 도포하고 80~100℃로 건조하여 차광성 필름을 제조하였다. 제작된 차광성 필름의 블로킹 현상 발생 유무와 접착성을 평가하여 그 결과를 표6에 나타내었다. 접착성 평가 방법은 전술한 방법과 동일하다.
구분 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 비교예 5 비교예 6
유리전이온도(℃) 60 70 80 90 100 50 110
블로킹 현상 발생 유무 평가
제조된 차광성 필름을 롤 형태로 말아서 항온 챔버에 투입한 후, 항온 챔버의 내부 온도를 55℃로 유지하고 24시간 이후에 차광성 필름이 녹아서 서로 들러붙었는지를 육안으로 확인한다. 필름끼리 서로 들러붙었으면 불량으로 평가하고 필름이 서로 들러붙지 않았으면 양호라고 평가하였다.
구분 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 비교예 5 비교예 6
접착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 80/100 80/100
블로킹 현상 양호 양호 양호 양호 양호 불량 양호
표6에 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예 9 내지 실시예 13은 접착성이 우수하고 블로킹 현상이 발생하지 않아 물성이 우수한 것을 알 수 있다. 비교예 5 내지 6의 실험 결과를 통해서, 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도의 범위가 전술한 범위를 초과하거나 미만일 경우에는 접착성이 저하되고 블로킹 현상이 발생하여 물성이 나빠지는 것을 확인할 수 있다.
6. 실시예 1 및 비교예 3의 주곡률, 반사율 측정
표면 돌기 주곡률 평균값 측정
실시예 1의 차광성 필름과 비교예 3의 차광성 필름의 표면 돌기 주곡률 평균값을 ISO 25178의 측정 방법에 의해 측정하였다. 측정시 KEYENCE사의 3D 비 접촉식 표면 형상 측정 장비(VK-1000)를 사용하여 컷오프치 0.25㎜, 배율 50배로 관찰하고, 10㎛×10㎛의 영역 중 2개 지점을 측정하여, 측정치를 산출하였다. 산출된 결과값은 하기 표7에 나타내었다.
반사율 측정
Konica社제 미놀타 3600D 분광 광도계를 사용하여 550nm 파장대역에서 실시예 1의 차광성 필름과 비교예 3의 차광성 필름의 차광막의 10㎛×10㎛의 영역 중 2개 지점의 반사율을 측정하고, 산출된 결과값은 하기 표7에 나타내었다.
구분 표면 돌기 주곡률(mm-1) 반사율(%)
실시예1 제1지점 3817 4.67
실시예1 제2지점 3687 4.64
비교예3 제1지점 4347 5.91
비교예3 제2지점 4647 6.13
표7에 기재된 바와 같이, 표면 돌기 주곡률이 커질수록 반사율이 증가하는 것을 확인할 수 있고, 실시예 1이 비교예 3에 비해 상대적으로 낮은 반사율을 가지고 있음을 알 수 있다. 즉, 표면 돌기 주곡률이 3000~4000mm-1 범위 내에 있는 실시예 1은 빛의 반사를 억제시켜 광택도를 낮춤으로써, 카본 블랙과 실리카 미립자를 함유하지 않아도 그에 준하는 차광성을 확보하는데 기여한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 합성수지 필름의 일면에 차광막을 형성시킴으로써, 기존에 금속 재질로 제조된 스페이서에 비해 경량화된 스페이서의 제조가 가능하다. 차광성 잉크 조성물에 포함되는 그래핀은 코팅 재료로서 광택 조절이 가능하고, 우수한 내화학성을 가지며 기재와의 부착성 또한 우수하며, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산을 슬립제로 사용하여 동마찰 계수의 조절이 용이하다.
그리고, 그래핀은 높은 전하 이동도(~200,000㎠/V·s)와 열전도도(~ 5000W/mK)를 가지며, 내화학성이 우수하고, 화학적 기능화가 가능한 특성을 가지고 있으므로 카본 블랙을 5 중량% 함유하는 기존의 차광막보다 적은 함량으로 차광막을 구현함으로써 도전성과 내화학성이 우수한 장점이 있고, 바인더인 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 필름, 폴리스티렌 필름 등의 고분자 합성수지 필름에 우수한 접착력을 가지고 있으므로 그래핀과 폴리에스테르 바인더 수지를 이용하면 광택도를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 카본 블랙과 소광제 성분(예를 들어, 실리카, 이산화티타늄, 이산화규소 등)을 사용하지 않는 대신에 그래핀과 폴리에스테르 바인더 수지의 함량을 특정 범위로 조절함으로써 카본 블랙이나 소광제 미립자 성분을 적용하지 않아도 차광성, 내화학성, 접착성 등의 물성을 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 폴리에스테르 바인더 수지의 유이전이온도를 특정 범위로 설정하여 기재와 도막 간의 부착성이 우수한 장점이 있다.
현재, 모바일 스마트폰 카메라 부품의 해외 점유율이 높은 실정이며, 해외 특허권으로 인해 부품 대체가 어려운 한계점을 본 발명의 다양한 실시예를 통해 해결할 수 있으며, 미립자가 많이 첨가되는 기존 제품 대비 생산 공정의 단축으로 작업 효율이 향상되고 대외 의존도를 낮추는데 기여할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.
10 : 차광성 필름
100 : 기재
200, 300 : 차광막
210, 310 : 그래핀

Claims (8)

  1. 그래핀;
    폴리에스테르 바인더 수지; 및
    케톤류 용제;를 포함하고,
    상기 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도는 60~100℃이고, 상기 그래핀의 비표면적은 300~750㎡/g으로 마련되는 것을 특징으로 하는
    차광성 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광성 잉크 조성물은 첨가제 0.1~1 중량%를 더 포함하고,
    상기 그래핀은 1~5 중량%이고, 상기 폴리에스테르 바인더 수지는 10~40 중량%이고, 잔부는 상기 케톤류 용제로 마련되는 것을 특징으로 하는
    차광성 잉크 조성물.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산인 것을 특징으로 하는
    차광성 잉크 조성물.
  5. 합성수지 필름으로 마련된 기재; 및
    상기 기재의 양면 중 적어도 어느 일면에 형성된 차광막;을 포함하고,
    상기 차광막은 그래핀이 폴리에스테르 바인더 수지에 의해 상기 일면에 부착되어 형성되고,
    상기 폴리에스테르 바인더 수지의 유리전이온도는 60~100℃이고, 상기 그래핀의 비표면적은 300~750㎡/g으로 마련되는 것을 특징으로 하는
    차광성 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    3차원 표면조도 측정시 상기 차광막에 형성된 표면 돌기의 주곡률 평균이 3000~4000mm-1인 것을 특징으로 하는
    차광성 필름.
  7. 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 차광성 필름을 포함하는 광학부품.
  8. 제7항에 따른 광학부품을 포함하는 광학기기.
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