KR102377864B1 - 광학용 폴리에스테르 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 우수한 광학 물성과 코팅성을 가질 뿐만 아니라 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층과 AG 코팅 또는 하드 코팅과 같은 자외선 경화형 수지 코팅층의 부착력을 균일하게 유지할 수 있고, 또한 내광 부착력도 균일하게 유지시킴으로써 제품의 불량률 감소, 수명 향상 및 고품질화를 이룰 수 있는 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

Description

광학용 폴리에스테르 필름{OPTICAL POLYESTER FILM}
본 발명은 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스테르 기재필름의 적어도 일면에 프라이머층이 도포된 광학용 폴리에스테르 필름에서 가공 중 UV에 의한 프라이머층의 손상에 따른 부착력 감소를 개선한 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
폴리에스테르 필름은 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 디스플레이 기기뿐만 아니라 여러 산업용 재료로 사용되는 등 매우 넓은 이용 범위를 가진다. 특히, 2축 연신된 폴리에스테르 필름의 경우 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 기재 필름으로서 여러 산업 분야에서 이용되고 있다. 그 중에서도 광학용 폴리에스테르 필름은 광학용으로 사용되는 플라스틱 필름류로, 예를 들면 PDP(플라즈마 디스플레이), LCD(액정디스플레이)의 구성 부품과 같은 디스플레이 장치의 부품으로 많이 사용되고 있으며, 특히 광학적인 투명성이 요구되는 경우 폴리에스테르 필름을 주로 사용하고 있다. 한편, 내구성 및 내열성이 요구되는 경우에는 폴리이미드 필름이 주로 사용되고 있다
또한, 광학용 폴리에스테르 필름은 기재필름으로서 후가공 처리를 통한 다양한 수지가 도포되어 여러 용도로 이용되는데, 후가공 시 사용되는 수지는 통상 자외선 경화형 수지가 많이 사용된다. 따라서 후가공을 통해 도포되는 자외선 경화형 수지 코팅층과 광학용 폴리에스테르 필름과의 균일한 부착력을 위해 일반적으로 폴리에스테르 필름의 표면에 프라이머 코팅층을 도포하는 방법이 공업적으로 가장 널리 쓰이고 있다.
일반적으로 프라이머 가공처리가 된 광학용 폴리에스테르 필름의 경우에는 프라이머층으로 흔히 폴리에스테르계 기재와 접착성이 우수한 공중합 폴리에스테르계 수지(바인더)를 많이 사용해 왔지만, 이러한 공중합 폴리에스테르계 수지만 사용할 경우 폴리에스테르계 기재인 필름과의 접착성은 확보할 수 있으나, 내열 및 내습 부착력이 떨어지며, 다른 기재인 프리즘 가공층, 렌즈가공층, 반사방지층 또는 하드 코팅층 등을 후가공 할 때 이접착성이 매우 부족한 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근에 아크릴 또는 폴리우레탄 계열의 바인더를 추가로 도입하여 내열 및 내습성이 뛰어나며 후가공 시 사용하는 각종 기능성 UV 경화수지와 이접착력이 우수하고, 굴절율을 높여 휘도 측면에서 우수한 아크릴 또는 폴리우레탄 계열의 바인더의 개발이 많이 진행되고 있다. 특히, 폴리우레탄 계열의 바인더의 경우 관능기가 일반적으로는 디올(OH-R-OH)이기 때문에, 다른 고분자로 치환을 하게 되면 물성 변화 및 제어가 용이하여 산업적으로 다양한 응용이 가능한 물질로 알려져 있다.
그러나 아크릴 또는 폴리우레탄 계열 바인더의 경우, 내열성과 후가공 시 UV 경화수지와의 이접착력이 우수한 성질을 가지고 있다 하더라도, 부착력 검사를 진행하였을 때 기재층인 폴리에스테르 적층 필름과의 부착력이 부족하여 프라이머층이 폴리에스테르 기재층에서 떨어져 나가는 문제점이 발견되고 있다.
따라서 기재필름으로서 사용되는 광학용 폴리에스테르 필름은 후가공 작업 특성, 특히 후가공에 사용되는 수지와의 균일한 부착력이 요구되고 있고, 이에 균일한 부착력을 유지하는 기술은 제품의 불량률 감소, 수명 향상 및 고품질화를 이루는데 필수적이라 할 수 있다.
한국 공개특허공보 10-2010-0084918호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리에스테르 기재 필름과 프라이머층 사이의 부착력이 우수하고, 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층과 AG 코팅 또는 하드 코팅과 같은 자외선 경화형 수지 코팅층 사이의 내광 부착력이 우수할 뿐만 아니라 자외선 조사후에도 균일한 부착력을 유지함으로써 제품의 불량률 감소, 수명 향상 및 고품질화를 이룰 수 있는 광학용 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 폴리에스테르 기재 필름 및 폴리에스테르 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 프라이머층을 포함하며, 폴리에스테르 기재필름 상에 프라이머층을 형성하기 전후의 헤이즈 변화가 0.05 내지 0.2이고, 380nm 파장에서의 투과율이 82% 이하인 광학용 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.
바람직하게는, 프라이머층은 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 경화제, 자외선흡수제 및 라디칼 스캐빈저를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 경화제는 옥사졸린계 경화제, 카보디이미드계 경화제, 에폭시계 경화제 및 멜라민계 경화제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 경화제는 카보디이미드계 경화제와 멜라민계 경화제 중 적어도 하나일 수 있다.
바람직하게는, 프라이머층을 형성하는 도포액은 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 폴리에스테르 수지 40 내지 60 중량부, 경화제 25 내지 40 중량부, 내UV첨가제 15 내지 40중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 내UV첨가제는 자외선흡수제와 라디칼 스캐빈저가 3.5 내지 8:1의 중량비로 혼합된 혼합물일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 자외선흡수제는 벤조트리아졸계 화합물이고, 라디칼 스캐빈저는 아민 구조를 포함하는 화합물일 수 있다.
바람직하게는, 도포액은 무기입자 및 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 프라이머층의 두께는 0.01 내지 3㎛일 수 있다.
바람직하게는, 광학용 폴리에스테르 필름은 황색도(Yellow Index)가 1.7 이하일 수 있다.
바람직하게는, 폴리에스테르 기재 필름과 상기 프라이머층 사이의 부착력은 99% 이상일 수 있다.
바람직하게는, 프라이머층의 표면에 도포된 자외선 경화형 수지층을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 광학용 폴리에스테르 필름은 UV광량을 3000mJ 이상 조사했을 때 프라이머층과 자외선 경화형 수지층 사이의 내광 부착력은 95% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름에 따르면, 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층과 후가공 수지인 AG 코팅 또는 하드 코팅과 같은 기능성 광학 코팅의 가공 후에 우수한 부착력을 가질 뿐만 아니라 우수한 코팅성 및 우수한 광학 물성을 갖는 등의 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 추가적인 UV-A파장의 광량3000mJ의 UV조사 후에도 균일하고 우수한 내광 부착력을 가질 수 있으며, UV에 의한 손상을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 편광자 보호필름과 같은 디스플레이 내부에 기재가 포함되는 경우 제품 신뢰성에도 유리할 수 있는 등의 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 기재필름인 광학용 폴리에스테르 필름으로부터 자외선 경화형 수지 코팅층이 탈락되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 투명성, 투과율 및 이접착성을 가짐으로써 제품의 생산성 확보 및 불량률 감소 등의 효과를 가진다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름에 기능성 코팅층을 포함하는 필름의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 광학용 폴리에스테르 필름의 단면도이다. 즉, 1차 가공 후의 필름의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 기재필름(1)과 프라이머층(2)을 포함하고, 구체적으로는 폴리에스테르 기재 필름과 폴리에스테르 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 프라이머층을 포함하며, 폴리에스테르 기재필름 상에 프라이머층을 형성하기 전후의 헤이즈 변화가 0.05 내지 0.2이고, 380nm 파장에서의 투과율이 82% 이하인 광학용 폴리에스테르 필름일 수 있다.
여기서, 폴리에스테르 기재필름 상에 프라이머층을 형성하기 전후의 헤이즈 변화가 0.05 미만인 경우 UV 흡수제 및 라디칼 스케빈저의 부족으로 원하는 수준의 내UV성을 가지지 못하며, 0.2 초과인 경우 헤이즈 상승에 따라 투명성이 저하된다.
또한, 광학용 폴리에스테르 필름은 380nm 파장에서의 투과율이 82%를 초과하는 경우 자외선(UV) 영역대의 빛을 차단하지 못하는 문제를 가진다. 보다 구체적으로, 일반적인 휴대용 디스플레이 디바이스에서의 이슈는 400nm파장대를 최대로 유지하면서, 400nm이하의 파장은 차단하는 기능이 요구된다. 이는 400nm파장은 가시광선 영역이기 때문에 400nm를 차단하는 경우 색의 왜곡 및 배터리 전력 소모가 극심해지는 문제가 있고, 380nm투과율이 높다는 것은 UV영역대의 빛을 차단하지 못한다는 의미이며, 380nm는 370nm와 함께 UV 차단 기능을 대표할 수 있는 파장대이기 때문에, 380nm투과율이 높다는 의미는 내부 소재를 보호할 수 없다는 것을 의미한다. 또한, 대형 TV 등의 디스플레이에서는 반사되는 빛에 의해서 화면에 노이즈 발생, 눈부심 등의 문제가 발생하기 때문에 청광차단(blue ray cut)을 위해 400nm 파장 근방의 빛을 차단해야 한다.
기재필름(1)은 폴리에스테르 수지를 용융 압출하여 형성된 폴리에스테르 필름일 수 있다. 바람직하게는 기재필름(1)을 형성하는 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트 또는 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한 기재필름(1)은 폴리에스테르로 형성된 필름을 길이방향(MD) 및/또는 폭방향(TD)으로 1축 연신 및/또는 2축연신하여 가공된다. 폴리카보네이트 이외의 소재는 미연신 상태에서는 결정성을 가지지 않기 때문에 기계적인 강도가 약하고, 낮은 후도 제어에 어려움이 있기 때문에, 2축 연신한 것이 바람직할 수 있다.
또한 폴리에스테르 기재필름(1)의 두께는 50 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 바람직하게는 폴리에스테르 기재필름(1)은 투명 기재필름으로 단층일 수도 있고, 2층 이상의 적층체일 수도 있으며, 용도에 따라 다양한 적층 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 프라이머층(2)은 폴리에스테르 기재필름(1)의 적어도 일면에 도포액(프라이머 조성물)이 도포되어 형성되는데, 프라이머층(2)은 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 경화제, 자외선흡수제 및 라디칼 스캐빈저를 포함할 수 있다.
바인더 수지로 하이드록실기, 카르복실기 및 N-메틸올기로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 관능기를 포함하는 수분산성 폴리에스테르계 고분자 및 우레탄계 고분자가 혼합된 형태의 수지를 포함한다. 이때, 폴리에스테르 고분자 및 폴리우레탄 고분자는 물에 가용성 또는 분산성인 것이 바람직하다. 또한, 폴리우레탄계 고분자는 디올(di-ol)의 아크릴 고분자를 치환 중합, 바람직하게는 공중합함으로써 얻을 수 있다.
경화제는 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이와 같은 경화제를 통해 프라이머층에 상온 부착력 및 내습 부착력을 부여할 수 있다. 특히, 카보디이미드계 경화제 또는 옥사졸린계 경화제는 필름에 투습되는 수분을 억제함으로써, 블로킹 발생을 방지하는 역할을 할 수 있다.
내UV성을 향상시키는 것에는 자외선흡수제와 UV안정제가 있다. 이 중 자외선흡수제는 자외선 흡수 방지 또는 발색단(Chromophores)에 의해 흡수된 빛의 양을 감소시킴으로써 내UV성을 향상시킬 수 있다. 또한 UV안정제는 발색단 그룹들의 들뜬 상태를 비활성화시켜 개시 속도를 감소시키는 UV ??처(quencher) 타입, 또는 광분해에 의한 과산화물(Hydroperoxides)의 스플리팅(Splitting)이 진행되기 전에 자유 라디칼(Free Radical)의 생성 없이 과산화물을 더욱 안정한 화합물로 전위시키는 과산화물 분해제(Hydroperoxide decomposer) 타입, 또는 알킬 또는 퍼옥시 라디칼들이 생성된 후에 가능한 한 빨리 자유 라디칼을 포집(Scavenging)하는 자유 라디칼 스캐빈저 타입이 있다.
일 실시예에서, 자외선흡수제는 벤조트리아졸계화합물인것이바람직하고, 이러한 벤조트리아졸계 자외선흡수제는 예컨대, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시프로필)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시헥실)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-tert-부틸-3'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-5-클로로-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-5-메톡시-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-5-시아노-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-5-tert-부틸-2H-벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시에틸)페닐]-5-니트로-2H-벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
일 실시예에서, 라디칼 스캐빈저는 아민 구조를 포함하는 화합물인 것이 바람직하고, 대표적으로 HALS(Hindered Amine light stabilizer)로 통칭되는 것이 있다.
본 발명에서는 자외선흡수제와 UV안정제인 라디칼 스캐빈저를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서는 자외선흡수제와 라디칼 스캐빈저 혼합물을 "내UV첨가제"로 명명하여 사용한다.
프라이머층의 자외선 흡수제는 조사되는 자외선을 흡수한다. 그러나 자외선을 흡수하는 경우 흡수된 자외선은 모두 열에너지로 바뀌게 되며 이러한 열에 의해 프라이머층이 열화되고, 이 경우, 고분자 사슬의 분해가 일어날 가능성이 있고, UV 자체만으로도 라디칼이 생성될 수 있다. 따라서, 프라이머층에 라디칼 스캐빈저를 함께 혼합함으로써, UV 흡수 및 UV에 의해 발생되는 라디칼 제거를 동시에 수행하게 되어, 열 및 화학적으로 물성변화가 적은 프라이머층을 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 프라이머층(2)을 형성하는 도포액(프라이머 조성물)은 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 폴리에스테르 수지 40 내지 60 중량부, 경화제 25 내지 40 중량부, 내UV첨가제 15 내지 40중량부를 포함할 수 있다. 기본적으로 폴리우레탄은 자외선(UV)에 분해가 일어나기 쉽다. 특히, 외부에 노출된 우레탄의 경우 시간이 경과함에 따라 햇빛(자연광)에 의해서도 분해가 일어나게 된다. 따라서, 본 발명에서는 자외선에 의한 우레탄 분해를 방지하기 위해 자외선에 의한 분해가 적은 폴리에스테르 수지를 함께 혼합하여 첨가제만으로 달성이 어려운 내UV성을 증가시킬 수 있다. 이때, 폴리우레탄계 고분자 100 중량부에 대해 폴리에스테르 수지가 40 중량부 미만인 경우 프라이머층의 내UV성이 부족한 문제를 가지며, 60 중량부 초과인 경우 폴리우레탄 수지의 가장 큰 장점인 후가공 수지에 대한 이접착성이 떨어지는 문제가 있다.
경화제는 프라이머층의 경화 반응에 참여하여 프라이머층의 경도를 증가시킨다. 이때, 폴리우레탄계 고분자 100 중량부에 대해 경화제가 25 중량부 미만인 경우 경화반응이 충분하지 않아 건조 후에도 프라이머층이 반대면에 전사되는 문제를 가지며, 40 중량부 초과인 경우 경화제가 과량 첨가됨에 따라 조액 안정성이 저해되어 응집 문제가 발생할 수 있다.
또한 폴리우레탄계 고분자 100 중량부에 대해 내UV첨가제가 15 중량부 미만인 경우 내UV 효과가 거의 없고, 40 중량부 초과인 경우 광학용 필름에서 요구되는 물성인 코팅성과 투명성이 떨어지는 문제를 가진다.
일 실시예에서, 내UV첨가제는 자외선흡수제와 라디칼 스캐빈저가 3.5 내지 8:1의 중량비로 혼합된 혼합물일 수 있다. 중량비가 3.5:1 미만인 경우 UV조사 후 부착력이 부족하며, 8:1 초과인 경우 조액의 탁도가 0.2 이상 증가하여 필름의 고투명성을 저해하게 된다.
또한 자외선흡수제는 액상 형태를 사용하는 것이 바람직하며, 자외선흡수제는 프라이머층(2)을 형성하는 도포액 전체 고형분 대비 0.1 내지 5 중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 3중량%의 비율로 포함되는 것이 보다 바람직하다.
또한 라디칼 스캐빈저는 액상 형태인 것이 바람직하며, 라디칼 스캐빈저는 프라이머층(2)을 형성하는 도포액 전체 고형분 대비 0.1 내지 8 중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하며, 3 내지 5 중량%의 비율로 포함되는 것이 보다 바람직하다.
또한 자외선흡수제와 라디칼 스캐빈저 수지의 혼합물인 내UV첨가제는 도포액 전체 고형분 대비 0.1중량% 내지 10중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 내UV첨가제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 내UV 효과를 보기가 힘들며, 10중량%를 초과하는 경우 광학용 필름에서 요구되는 물성인 코팅성과 투명성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 프라이머층(2)을 형성하는 도포액은 음이온 또는 비이온 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 수용성 코팅액에 사용하기 위한 것이며, 기재 필름의 습윤성을 증가시키고 코팅액을 균일하게 도포하기 위해 공지의 음이온 또는 비이온 계면활성제를 필요량 사용하여 기재 필름에 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 프라이머층(2)을 형성하는 도포액에 코팅성 및 기능성 향상을 위하여 첨가제를 사용할 수 있고, 그러한 첨가제로는 유기입자, 무기입자 또는 소포제 등을 사용할 수 있다.
또한 프라이머층(2)을 형성하는 도포액에 바인더 수지와 굴절률 차이가 비교적 적은 무기 입자를 포함하여 주행성을 확보할 수 있다. 이때 무기입자의 평균입경은 30 내지 500nm인 것이 바람직하며, 50 내지 300nm인 것이 더욱 바람직하다. 무기입자의 평균입경이 30㎚ 미만이 되면 미세입자가 기재에서 주행성 및 내스크래치성에 도움을 주지 못할 뿐만 아니라 미세입자 투입의 효과를 주지 못하며, 미세입자의 평균입경이 500㎚를 초과하게 되면 헤이즈(Haze)에 지장을 주는 문제가 발생된다.
일 실시예에서, 프라이머층(2)의 두께는 0.01 내지 3㎛인 것이 바람직하며, 0.05 내지 1㎛인 것이 더욱 바람직하다. 코팅 두께가 0.01㎛보다 얇으면 투명성은 양호해지나 후 가공시에 접착력이 떨어지며, 3㎛보다 두꺼울 경우 접착 특성은 우수하나 투명성 및 코팅성이 저하되어 바람직하지 않다.
일 실시예에서, 광학용 폴리에스테르 필름은 무색 투명성을 나타내는 황색도(Yellow Index)가 1.7 이하인 것이 바람직하다. 황색도(Yellow Index)가 1.7을 초과하는 경우 필름의 광학 특성이 저하되는 문제를 가진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름에 기능성 코팅층을 포함하는 필름의 단면도이다. 즉, 2차 가공 후의 필름의 단면도이다.
일 실시예에서, 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층(2) 표면에 도포된 기능성 코팅층(3)으로서 자외선 경화형 수지층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 폴리에스테르 기재 필름과 상기 프라이머층 사이의 부착력은 99% 이상인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층(2)에 UV경화 수지의 기능성 코팅층(3)을 후가공 시 UV-A파장대의 3,000mJ조사 후 프라이머층(2)과 자외선 경화형 수지층(3) 사이의 내광 부착력은 95%인 이상인 것이 바람직하다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1 내지 14]
하기 표 1과 같이, 폴리우레탄 바인더 수지 100중량 기준으로 각 성분의 함량을 포함하는 프라이머 조성물(도포액)을 두께 50㎛의 2축 연신된 폴리에스테르 기재필름에 #5 Wire bar를 이용하여 프라이머층의 건조 후 두께가 0.1㎛가 되도록 도포하여 광학용 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이때 표 1의 함량은 각 성분의 고형분 함량을 나타낸다.
또한 프라이머 조성물은 수분산액으로 제조하는데, 모두 표 1의 성분들 외에 도포액 전체 중량%를 기준으로 90중량%의 물과 음이온계 계면활성제 10중량%를 포함하는 계면활성제 수분산액 1.0중량%와 30중량%의 물과 실리카 입자 70중량%를 포함하는 실리카 입자 수분산액 0.5중량%을 추가하였다.
또한 프라이머 조성물에 포함된 폴리우레탄 수지는 물 80중량%와 폴리우레탄 수지 20중량%의 폴리우레탄 수지 수분산액을 사용하고, 폴리에스테르 수지(PET)는 물 80중량%와 폴리에스테르 수지 20중량%의 폴리에스테르 수지 수분산액을 사용하며, 경화밀도를 향상시키기 위한 경화제는 물 20중량%와 멜라민계 경화제 80중량%의 멜라민계 경화제 수분산액을 사용하고, 내UV첨가제는 자외선흡수제(2-[2'-히드록시-5'-(메타크릴로일옥시메틸)페닐]-2H-벤조트리아졸)와 라디칼 스캐빈저(Hinderd amine light stabilizer계 수분산 화합물(바스프사 Tinuvin 5333-DW))를 표 1과 같이 혼합한 수분산액을 사용하였다.
[비교예 1 내지 10]
하기 표 1의 프라이머 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학용 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
구분 폴리우레탄 수지
(중량부)		 PET 수지
(중량부)		 경화제
(중량부)		 내UV첨가제
(중량부)		 자외선흡수제:
라디칼 스캐빈저
실시예1 100 40 25 15 5:1
실시예2 100 40 25 25 5:1
실시예3 100 40 25 40 5:1
실시예4 100 40 40 15 5:1
실시예5 100 40 40 25 5:1
실시예6 100 40 40 40 5:1
실시예7 100 60 25 15 5:1
실시예8 100 60 25 25 5:1
실시예9 100 60 25 40 5:1
실시예10 100 60 40 15 5:1
실시예11 100 60 40 25 5:1
실시예12 100 60 40 40 5:1
실시예13 100 40 40 25 3.5:1
실시예14 100 40 40 25 8:1
비교예1 100 35 25 15 5:1
비교예2 100 65 25 15 5:1
비교예3 100 0 25 15 5:1
비교예4 100 40 25 0 5:1
비교예5 100 40 25 10 5:1
비교예6 100 40 25 45 5:1
비교예7 100 40 20 15 5:1
비교예8 100 40 45 15 5:1
비교예9 100 40 40 25 3:1
비교예10 100 40 40 25 9:1
실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실험예]
(1) 부착력 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름의 기재필름과 프라이머층 사이의 접착력을 측정하였다. 이를 위해 프라이머층 표면에 안티글레어 도포액(AG 도포액)을 #5 Wire bar로 도포한 후 자외선으로 경화시킨 다음, 절단기로 프라이머층이 코팅된 필름에 절단선을 만들어, 10 x 10의 매트릭스에 2㎜ x 2㎜ 정사각형들을 배치한다. 절단선이 있는 필름에 셀로판 테이프(No. 405, NICHIBAN제 넓이: 24㎜)을 붙이고, 벨벳을 이용하여, 테이프를 문질러서 필름에 강력하게 부착시킨다. 그런 다음, 수직으로 테이프를 떼어낸다. 접착층에 남아있는 프라이머층의 면적을 시각적으로 관찰하고, 다음 수학식 1에 의해 접착력을 계산하였다.
(수학식 1)
부착력(%) = (1 - 결점 미발생면/100) * 100(%)
(2) 내광 부착력 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층과 기능성 수지 사이의 접착력을 측정하였다. #5 Wire bar를 사용하여 프라이머층이 적층되어 있는 표면에 AG도포액을 도포시켜 UV로 경화시켰다. 소형UV경화기를 이용하여, UV-A 파장대를 300mJ로 조절한 후 필름을 10회 통과시킨 후 부착력을 확인하였다.
(3) 380nm 투과율 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름을 시마즈 사에서 제조된 UV-Visible(UV-3600) 장비를 이용하여 투과 모드로 측정하였다.
(4) 황색도 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름을 Nippon Denshoku사에서 제조된 색차계 SA-4000을 이용하여 C/2 광원으로 Yellow index를 측정하였다.
(5) 프라이머 도포 전후 헤이즈(△Haze) 측정
실시예 및 비교예의 기재필름인 PET 필름에 프라이머층을 도포하기 전과 프라이머층 도포 후의 Haze를 DENSHOKU사에서 제조된 HAZE 측정기를 이용하여 각각 측정하였으며 그 차이 값을 △Haze로 하였다.
(6) 코팅성 확인
실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름의 프라이머층과 기재필름 사이의 코팅성을 측정하였다. 이를 위해 #0~#6 와이어바를 사용하여 도포층을 기재에 도포하여 기재의 전 표면에 도포층이 코팅되었는지를 확인한다. 육안으로 섬처럼 코팅액이 묻지 않은 부분들이 100개의 작은 사각형 기준(1정사각형: 1 x 1mm)에서 2개 이하로 존재할 때 코팅성이 우수한 것으로 평가하였다. (◎: 우수, ○: 보통, X: 불량)
구분 부착력 내광 부착력(%) 황색도 380nm
투과율(%)		 프라이머 도포전후
△Haze		 코팅성
실시예1 100 95 1.31 82 0.10 ◎
실시예2 100 96 1.43 80 0.12 ◎
실시예3 100 99 1.69 79 0.18 ◎
실시예4 100 95 1.31 82 0.10 ○
실시예5 100 96 1.43 80 0.12 ○
실시예6 100 99 1.69 78 0.18 ○
실시예7 100 97 1.31 81 0.12 ◎
실시예8 100 98 1.43 79 0.14 ◎
실시예9 100 100 1.69 78 0.20 ◎
실시예10 100 95 1.31 81 0.12 ○
실시예11 100 98 1.43 79 0.18 ○
실시예12 100 100 1.69 78 0.20 ○
실시예13 100 95 1.43 80 0.12 ○
실시예14 100 96 1.47 80 0.20 ○
비교예1 100 90 1.23 82 0.09 ◎
비교예2 97 96 1.42 81 0.13 ○
비교예3 100 40 0.91 83 0.05 ◎
비교예4 100 0 1.20 86 0.07 ◎
비교예5 100 87 1.30 83 0.09 ◎
비교예6 100 92 1.73 79 0.21 X
비교예7 95 85 1.30 82 0.1 ◎
비교예8 94 83 1.32 82 0.11 X
비교예9 100 90 1.43 80 0.12 ○
비교예10 100 96 1.48 80 0.21 ○
위 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 투명성과 코팅성이 우수하고, 또한 기재필름과 프라이머층 사이의 부착력 및 프라이머층과 자외선 경화형 수지층 사이의 내광 부착력이 우수할 뿐만 아니라 자외선 조사 후에도 부착력이 균일함을 확인할 수 있다.
반면에, 비교예 1과 비교예 2와 같이, 폴리에스테르 수지의 함량이 본 발명에 따른 함량인 40 ~ 60 중량부를 벗어날 경우 내광 부착력이 현저히 떨어지거나 부착력이 저하되는 문제를 가진다.
또한, 비교예 3과 비교예 4와 같이 폴리에스테르 수지와 내UV첨가제 중 하나라도 사용하지 않을 경우 내광 부착력이 현저히 떨어지고 380nm 투과율(%)이 상승하는 문제가 있다.
또한, 비교예 5와 비교예 6과 같이, 내UV첨가제의 함량이 본 발명에 따른 함량인 15 ~ 40 중량부를 벗어날 경우 내광 부착력이 떨어지거나 황색도가 1.7을 초과하여 필름의 광학 특성이 저하되는 문제가 있고 또한 프라이머 도포 전후 헤이즈 변화가 커져 투명성이 저하되는 단점이 있다.
또한, 비교예 7과 비교예 8과 같이, 경화제의 함량이 본 발명에 따른 함량인 25 ~ 40중량부를 벗어날 경우 내광 부착력이 떨어지거나 코팅성이 좋지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 9와 같이, 자외선 흡수제와 라디칼 스캐빈저의 비율이 3:1로 3.5:1 미만인 경우, 즉 자외선 흡수제의 함량이 부족한 경우 내광 부착력이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있고, 비교예 10과 같이 자외선 흡수제와 라디칼 스캐빈저의 비율이 9:1로 8:1 초과인 경우, 즉 자외선 흡수제의 함량이 과도한 경우 헤이즈가 증가하여 투명성이 저하되는 단점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 AG 코팅 또는 하드 코팅과 같은 자외선 경화 형태의 수지를 적층하는 경우 이의 가공 중 자외선에 의한 프라이머층의 손상으로 인해 부착력이 감소되는 특성을 개선한 것으로, 디스플레이 광학 부재용의 제품으로 가공된 후에도 광학 특성과 신뢰성이 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 기재 필름
2: 프라이머층
3: 기능성 코팅층(2차 uv후가공)

Claims (13)

  1. 폴리에스테르 기재 필름; 및
    상기 폴리에스테르 기재 필름의 적어도 일면에 형성된 프라이머층;
    을 포함하며,
    상기 폴리에스테르 기재필름 상에 상기 프라이머층을 형성하기 전후의 헤이즈 변화가 0.05 내지 0.2이고, 380nm 파장에서의 투과율이 82% 이하이고,
    상기 프라이머층을 형성하는 도포액은 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 폴리에스테르 수지 40 내지 60 중량부, 경화제 25 내지 40 중량부, 내UV첨가제 15 내지 40 중량부를 포함이며,
    상기 내UV첨가제는 자외선흡수제와 라디칼 스캐빈저가 3.5 내지 8:1의 중량비로 혼합된 혼합물인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층은 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 경화제, 자외선흡수제 및 라디칼 스캐빈저를 포함하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경화제는 옥사졸린계 경화제, 카보디이미드계 경화제, 에폭시계 경화제 및 멜라민계 경화제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경화제는 카보디이미드계 경화제와 멜라민계 경화제 중 적어도 하나인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자외선흡수제는 벤조트리아졸계 화합물이고, 상기 라디칼 스캐빈저는 아민 구조를 포함하는 화합물인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도포액은 무기입자 및 계면활성제를 더 포함하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층의 두께는 0.01 내지 3㎛인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학용 폴리에스테르 필름은 황색도(Yellow Index)가 1.7이하인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 기재 필름과 상기 프라이머층 사이의 부착력은 99% 이상인, 광학용 폴리에스테르 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층의 표면에 도포된 자외선 경화형 수지층을 더 포함하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광학용 폴리에스테르 필름은 UV광량을 3000mJ 이상 조사했을 때 상기 프라이머층과 상기 자외선 경화형 수지층 사이의 내광 부착력은 95% 이상인, 광학용 폴리에스테르 필름.
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