KR102620650B1 - 시인성이 우수한 탄성 기재 필름, 이를 포함하는 적층 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 내지 50 중량부, 제1 아크릴레이트 모노머 30 내지 60 중량부, 제2 아크릴레이트 모노머 10 내지 30 중량부 및 광개시제 0.5 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 각각 독립적으로 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 서로 상이한 것인, 탄성 기재 필름, 이를 포함하는 적층 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 자동차 윈드쉴드, 디스플레이용 유리 등의 표면에 부착하여 보호필름 등으로 활용하기 적합한 탄성 기재 필름에 관한 것으로서, 필름의 와인딩 시 발생될 수 있는 오렌지필(Orange peel) 현상을 억제, 방지하여, 유리를 통해 관찰, 투과되는 대상의 시각적 왜곡을 유발하지 않아 시인성이 개선된 효과를 가지는 탄성 기재 필름, 이를 포함하는 적층 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유리, 그릇, 대리석 등은 물리적인 외부 접촉에 의하여 표면에 흠집(스크래치)가 발생되기 쉽다. 한번 발생된 흠집은 표면과 내부에의 변형을 유발할 수 있으며, 외부의 충격에 쉽게 파괴될 수 있는 상태를 형성할 수도 있다.
또한, 외관 상 광택이 저하되거나, 스크래치가 관찰되는 등 외관을 저하시키는 문제가 있을 수 있으며, 이는 특히, 유리나 투명 필름 등에서는 투명성과 시인성을 저하시킬 수 있는 문제가 있을 수 있어 광학적인 용도나, 창(window) 등에 활용되는데 제약이 있을 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 자동차 윈드쉴드, 디스플레이용 유리, 투명 플라스틱 판 등과 같이 시인성이 확보되어야 하며, 작은 돌이나 먼지 등에 의해 흠집 내지는 표면 부분 파괴 등을 방지해야 하는 경우, 자가복원기능을 갖는 표면 보호 필름이 사용되고 있다.
표면 보호 필름은, 필름의 기본 형체를 이루는 기재층, 이의 표면에 자가복원층, 기재층의 하면에 점착층을 포함하는 다수의 층이 적층된 적층 필름의 형태를 갖는데, 각 층의 기능을 발휘하면서도, 하나의 적층 필름으로서 일체로 유지되는 것이 중요하다.
이 중, 기재층은 다수의 층이 적층된 적층 필름의 기초를 형성하는 층으로서, 다른 층이 부착, 접합되어 있도록 유지하는 중심 뼈대를 이루는 층이다.
기재층은 이의 일면 및/또는 양면에 부착되는 접착, 발수, 방오, 내스크래치성 등과 같은 다른 층의 기능성을 유지하면서도, 자동차 윈드쉴드나 디스플레이용 유리와 같이 피착체와 접합된 상태에서 이를 통한 사물의 왜곡이나 변형없이 투과가 가능하게 하는 시인성을 확보하는 것이 중요하다.
기존의 기재층을 구성하는 기존의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머 중합으로 제조된 탄성 필름의 경우, 경도가 낮아 필름이 소프트하여, 제조된 탄성필름을 와인딩 시, 와인딩 되어진 필름면에 받는 하중으로 인해 필름 표면이 불균일하게 눌려 오렌지 필 자국 (굴곡현상)이 생기는 문제가 있었다.
오렌지필(Orange peel) 현상은 귤 껍데기 모양으로 필름 전면에 미세한 요철 모양이나 굴곡으로 인해 사물이 왜곡되어 보이는 현상으로서, 이러한 오렌지필 자국은 투과가 가능한 투명한 피착체에 적용 시, 피착체를 통해 비춰지는 상이 선명하게 보이지 않게 하며, 상을 왜곡시키는 문제가 있다.
특히, 자동차 전면 유리(윈드쉴드)나 유리창, 투명 아크릴판, 디스플레이용 유리 등과 같은 피착체는 이를 통해 상을 관찰, 비추는 것이 반드시 필요하므로, 오렌지필 현상을 방지하여 시인성을 확보, 개선하는 것이 중요한 문제이다.
한편, 기존 PET(폴레에스터)재질의 필름은 곡면의 피착체에 필름을 부착할 때 곡면부위에 부착, 밀착시키기 위해 힛건(HEAT GUN)으로 수축시키는 번거로운 열성형공정이 필요하여, 열성형공정을 추가 수행함에 따른 시간, 비용 소모가 증가되는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제2381911호는 시공이 간편한 자동차 앞유리 외부부착 돌튐자국 방지용 보호필름에 관한 것으로서, 기재필름층; 상기 기재필름층 상부에 위치하는 표면코팅층; 상기 표면코팅층 상부에 위치하는 보호필름층; 상기 기재필름층 하부에 위치하는 점착층; 및 상기 점착층 하부에 위치하는 이형필름층을 포함하여, 자동차 앞유리 모양에 맞게 열시공 없이 부착이 가능하여 시공 효율을 높일 수 있고, 스톤칩의 발생을 방지할 수 있는 보호필름을 개시하고 있다.
대한민국 등록특허 제1542319호는 시인성이 우수한 자동차 유리용 복합필름으로서, 지지부, 상기 지지부의 적어도 일면에 형성되고, 광변색 화합물을 포함하는 광변색부 및 상기 광변색부상에 형성되고, 김서림을 방지하는 친수성부를 포함하며, 상기 친수성부 두께 및 광변색부 두께는 소정의 관계식 1을 만족하는 시인성이 우수한 자동차 유리용 복합필름을 개시하고 있다.
다만, 상기 특허들은 내충격성이 우수하면서도, 우수한 시인성을 가지며, 곡면의 피착체에 시공이 용이한 특성을 동시에 만족하는 기재 필름에 대해서는 개시하고 있지 않다.
따라서, 피착체의 손상, 파괴를 방지할 수 있도록 내충격성이 우수하고, 투명 유리, 투명 기판 등의 피착체에 적용 시에 우수한 시인성을 확보할 수 있으면서도, 곡면의 피착체에도 시공이 용이한 기재 필름에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 기존의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머 중합으로 제조된 탄성 필름에서 발생되는 문제였던, 와인딩 후 필름 표면 오렌지 필 현상이 발생되는 것을 방지하여, 피착체에 부착 후에도 오렌지 필 현상의 발생 없이 우수한 시인성을 나타내는 탄성 기재 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 피착체의 표면에 부착하여 외부의 오염 물질이나, 외부의 물리적 충격 등에 의해 피착체 표면의 오염과 손상을 방지하는 한편, 탄성력에 의한 내충격 성능을 나타내는 탄성 기재 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 자동차 윈드쉴드나 곡면 디스플레이용 유리 등과 같은 곡면 피착체에 부착 시 열공정의 수행없이 부착이 가능하여, 시공이 편리한 장점을 갖는 탄성 기재 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 탄성 기재 필름은, 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 내지 50 중량부, 제1 아크릴레이트 모노머 30 내지 60 중량부, 제2 아크릴레이트 모노머 10 내지 30 중량부 및 광개시제 0.5 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 각각 독립적으로 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg1)이 20℃ 이하이고, 상기 제2 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg2)가 30℃ 이상인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 중량 평균 분자량(Mw, Molecular weight)이 3,000 내지 10,000일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 탄성 기재 필름의 두께는, 50 내지 500 ㎛(마이크로미터)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 탄성 기재 필름은 쇼어 D 경도(Shore D Hardness)가 40 내지 60일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 탄성 기재 필름은 인장강도가 25 내지 70 MPa이고, 영률(Young's Modulus)은 300 내지 900 MPa이며, 연신율이 50 내지 120%일 수 있다.
본 발명은 또한, 상술한 탄성 기재 필름을 포함하는 적층 필름으로서, 상기 탄성 기재 필름의 일면 및/또는 양면에 자가복원층, 오염 방지 코팅층, 점착층, 상면 점착 보호필름층 및 이형필름층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 적층 필름을 제공한다.
본 발명은 또한, a) 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제1 아크릴레이트 모노머 및 제2 아크릴레이트 모노머를 혼합하는 단계, b) 상기 a) 단계의 혼합물과 광개시제를 혼합하는 단계, c) 상기 b) 단계의 혼합물을 제1 이형필름에 도포하고, 제2 이형필름을 이의 상부에 합지하는 단계 및 d) 자외선을 조사하여 탄성 기재 필름을 제조하는 단계를 포함하는 탄성 기재 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 제2 이형필름의 이형박리력 비율이 1일 때 제1 이형필름의 이형박리력 비율이 2 내지 3일 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 기재 필름은, 기존의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴레이트 모노머 중합으로 제조된 탄성 필름에서 발생되는 문제였던, 와인딩 후 필름 표면 오렌지 필 현상이 발생되는 것을 방지하여, 피착체에 부착 후에도 오렌지 필 현상의 발생 없이 우수한 시인성을 나타내는 효과를 가진다.
본 발명은 또한, 피착체의 표면에 부착하여 외부의 오염 물질이나, 외부의 물리적 충격 등에 의해 피착체 표면의 오염과 손상을 방지하는 한편, 탄성력에 의한 내충격 성능을 나타내는 효과를 가진다.
본 발명은, 자동차 윈드쉴드나 곡면 디스플레이용 유리 등과 같은 곡면 피착체에 부착 시 열공정의 수행없이 부착이 가능하여, 시공이 편리한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 기재 필름 제조 후, 이형필름이 부착된 상태의 탄성 기재 필름의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 필름의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 필름의 수직 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명에 사용된 "바람직한" 또는 "바람직하게는"은 특정 조건에서 특정 장점을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예 또한 동일 조건 또는 다른 조건에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예는 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예를 배제하는 것도 아니다.
본 명세서에 사용된 "포함한다"는 용어는 본 발명에 유용한 재료, 조성물, 장치, 및 방법들을 나열할 때 사용되며 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.
특히, 본 발명에서 "포함한다"는 용어는 구성요소를 그대로 포함하는 상태, 구성요소를 전구물질로 하여 가공된 상태, 가공된 후에 구성요소를 만족하는 상태 등과 같이 다양한 상태를 지칭하는 것이며, 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 탄성 기재 필름은, 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 내지 50 중량부, 제1 아크릴레이트 모노머 30 내지 60 중량부, 제2 아크릴레이트 모노머 10 내지 30 중량부 및 광개시제 0.5 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 각각 독립적으로 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 자동차 전면 유리, 디스플레이용 유리, 창문용 유리 등과 같은 피착체에 부착하여 유리의 손상이나 파괴를 방지하는 한편, 피착체를 통해 투과되는 사물, 영상, 이미지 등의 시각적 왜곡을 유발하지 않아 시인성이 우수하고, 다양한 곡률의 피착체에 열공정 등의 추가 공정 없이도 시공이 용이한 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명한다.
1. 탄성 기재 필름
본 발명에서는, 상기 탄성 기재 필름은 유리, 폴리머 등과 같은 소재로 이루어지며 투명한 피착체에 부착되어, 외부의 충격으로부터 손상, 파괴를 방지하는 한편, 필름이 부착된 상태로 피착체를 통해 상이 비춰질 수 있는 특성을 갖는다.
탄성 기재 필름은 탄성력이 우수하여, 외부의 충격으로부터 피착체의 손상, 파괴를 방지하는 내충격성을 부여하며, 우수한 탄성력으로 인하여 곡면에도 열공정없이 시공이 용이한 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 상기 탄성 기재 필름은, 두께가, 50 내지 500 ㎛(마이크로미터)일 수 있고, 보다 바람직하게는, 50 내지 300 ㎛(마이크로미터)일 수 있다.
상기 두께보다 얇은 경우에는, 내충격성이 크게 저하되어 그 기능이 미미한 문제가 있고, 상기 두께보다 두꺼운 경우에는, 완전 경화가 어려워 작업 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 상기 탄성 기재 필름은 쇼어 D 경도(Shore D Hardness)가 40 내지 60일 수 있으며, 인장강도가 25 내지 70 MPa이고, 영률(Young's Modulus)은 300 내지 900 MPa이며, 연신율이 50 내지 120%일 수 있다.
보다 바람직하게는, 쇼어 D 경도(Shore D Hardness)가 40 내지 55일 수 있으며, 인장강도는 25 내지 60 MPa이고, 영률(Young's Modulus)은 400 내지 800MPa이며, 연신율이 70 내지 120%일 수 있다.
상기 쇼어 D 경도 및 인장강도, 영률 수치가 상기 수치보다 크거나 연신율 수치가 상기 수치보다 작은 경우에는, 내충격성이 저하되어 피착체의 보호 성능이 떨어지며, 시공 용이성 또한 저하되어 시공 시 열공정이 필요한 문제가 있을 수 있다.
상기 쇼어 D 경도 및 인장강도, 영률 수치가 상기 수치보다 작거나 연신율 수치가 상기 수치보다 큰 경우에는 필름이 소프트하여, 제조된 탄성필름을 와인딩 시, 와인딩 되어진 필름면에 받는 하중으로 인해 필름 표면이 불균일하게 눌려 오렌지 필 자국(굴곡현상)이 생기는 문제가 있을 수 있다.
2. 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머
올리고머는 모노머(단량체)로 구성된 분자로서, 폴리머와 대비하여 적은 수의 단량체를 중합하여 얻어진 중합체를 지칭한다.
다른 올리고머, 단량체와 추가 중합 반응이 가능하도록, 1 이상의 관능기를 갖도록 구성되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 2 이상의 관능기를 갖는 것일 수 있다.
본 발명에서는, 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Aliphatic urethane acrylate oligomer)를 사용하며, 이는 무황변 타입이면서 유연성을 가져, 탄성 기재 필름의 탄성력과 내충격성을 부여하는데 중요한 역할을 한다.
본 발명에서는, 상술한 탄성 기재 필름의 물성을 확보할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용이 가능하나, 바람직하게는, 중량 평균 분자량(Mw, Molecular weight)이 3,000 내지 10,000인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 중량 평균 분자량이 3,000 내지 7,000인 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 유리, 폴리머 소재의 투명한 피착체에 적용하여 사용하는 것을 목적으로 하므로, 필름으로 형성 시 투명 필름으로 제조될 수 있는 올리고머를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 20 내지 50 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 함량보다 적게 포함되는 경우, 탄성력이 저하되어 내충격성이 저하되는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는, 오렌지필 현상이 나타나게 되어 시인성이 저하되는 문제가 있다.
3. 아크릴레이트 모노머
상기 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 광경화 반응이 가능한, 반응성의 아크릴레이트 모노머인 것이 바람직하다. 관능기는 아크릴레이트기 및/또는 메타크릴레이트기를 제외하고 추가 관능기를 포함하여도 무방하고, 포함하지 않아도 무방하다.
본 발명에서는, 각각 독립적으로 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하면서도, 서로 상이한 것인 제1 아크릴레이트 모노머와 제2 아크릴레이트 모노머를 포함한다.
상기 제1 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg1)이 20℃ 이하이고, 상기 제2 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg2)가 30℃ 이상인 것일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg1)이 10℃ 이하이고, 상기 제2 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg2)가 40℃ 이상인 것일 수 있다.
상기 제1 아크릴레이트 모노머와 제2 아크릴레이트 모노머는, 예를 들어, 다음과같은 화합물 중에서 유리 전이 온도 조건에 맞게 각각 선택하여 사용할 수 있다.
이소보닐 아크릴레이트(isobonyl acrylate, IBOA), 이소보닐 메타크릴레이트(isobonyl methacrylate, IBOMA), 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(tetrahydrofurfuryl acrylate, THFA), 아크릴로일 모르폴린(acryloyl morpholine, ACMO), 2-페녹시에틸 아크릴레이트(2-phenoxyethyl acrylate, PHEA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropyleneglycol diacrylate, TPGDA), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate, HDDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate, PETA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerytritol hexaacrylate, DPHA), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA), 페녹시 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트(phenoxypolyethylene glycol acrylate(n=approx.2), PHEA-2), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA), 1,6-헥산디올 에톡실레이트 디아크릴레이트(1,6-hexanediol ethoxylate diacrylate, HD(EO)nDA), 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA) 등에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제1 아크릴레이트 모노머는 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 페녹시 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트 및 1,6-헥산디올 에톡실레이트 디아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있고, 상기 제2 아크릴레이트 모노머는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
단일 종류의 모노머를 포함하지 않고, 서로 유리 전이 온도의 범위가 상이한 2 종의 모노머를 동시에 포함하도록 구성됨으로써, 오렌지필 현상이 방지되면서도, 내충격성이 우수하고, 곡면 등에 시공이 용이한 특성을 동시에 만족하게 된다.
상기 제1 아크릴레이트 모노머 및 제2 아크릴레이트 모노머는 각각, 제1 아크릴레이트 모노머 30 내지 60 중량부, 제2 아크릴레이트 모노머 10 내지 30 중량부로 포함되는데, 상기 함량보다 제1 아크릴레이트 모노머의 함량이 과다하게 포함되는 경우에는 오렌지필 현상이 나타나 시인성이 저하되는 문제가 있고, 상기 함량보다 제2 아크릴레이트 모노머의 함량이 과다한 경우에는, 내충격성이 저하되고, 곡면 시공 시 열공정이 필요한 문제가 있다.
4. 광개시제
광개시제로는 자외선에 의해 활성을 갖는 광중합개시제가 사용될 수 있다. 아크릴기, 메타크릴기를 포함하는 화합물의 광중합개시제로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용이 가능하다.
예를 들면, 벤조페논계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조인에테르계 화합물, 벤질케탈계 화합물, 아세토페논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 티옥소잔톤계 화합물 등이 사용될 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 광개시제는 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우에는, 광중합/경화가 충분히 이루어지지 않거나, 느리게 진행되는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는, 효과나 제조 속도에는 영향이 미미한 한편, 제조 비용이 증가하고, 저장 안정성이 저하되는 문제가 있다.
5. 적층 필름
본 발명은 상술한 탄성 기재 필름을 포함하는 적층 필름으로 구성될 수 있으며, 다양한 소재의 피착체에 부착하여 피착체 표면을 보호할 수 있고, 평면이나 곡면에 부착이 용이하며, 유리 등의 세라믹이나, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 등의 다양한 플라스틱 소재의 표면에 부착하여, 내충격성을 가지면서도 오렌지필과 같은 현상으로 인한 상의 왜곡이 발생되는 것을 방지하여 시인성이 우수한 특성을 갖는 적층 필름으로 활용될 수 있다.
상술한 탄성 기재 필름의 특성을 유지하는 범위 내에서 기능성을 갖는 1 이상의 층을 추가로 적층한 적층 필름의 형태로 활용될 수 있다.
구체적으로, 상기 탄성 기재 필름의 일면 및/또는 양면에 자가복원층, 오염 방지 코팅층, 점착층, 상면 점착 보호필름층 및 이형필름층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 적층 필름일 수 있다.
다만, 적층되는 추가 층은 적어도 하나 이상을 포함할 수 있을 뿐, 반드시 하나의 층을 구비하는 것으로 제한되지 않고, 복수의 층을 추가 적층하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 가장 단순한 형태로서 상기 탄성 기재 필름의 하면에 점착층을 구비하여, 피착체에 부착이 용이하도록 구성될 수 있고, 상기 탄성 기재 필름의 상면에는 자가복원층, 오염 방지 코팅층, 상면 점착 보호필름층이 순차 적층되고, 탄성 기재 필름의 하면에는 점착층이 구비되도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 예시한 층에 구애되지 않고, 필요에 따라 프라이머층, 자외선차단층, 적외선차단층, 컬러층 등의 다양한 기능성의 층을 더 부가할 수 있다. 이와 같은 추가층을 더 구비하는 경우에는, 기본 적층 필름을 구성하는 층의 어느 위치에 포함되더라도 무방하다.
구체적으로, 각 층의 구성은 추가 기능성을 확보하기 위해 필요한 어떠한 것이든 포함될 수 있으며, 예를 들면, 상기 적외선차단층의 경우에는, ATO(Antimon Tin Oxide), CTO(Cesium doped tungsten oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 등의 적외선흡수제를 포함할 수 있으며, 컬러층의 경우, 색상을 낼 수 있는 염료 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적층 필름이 이형필름층을 더 포함하는 경우에는, 후술할 탄성 기재필름의 제조 시에 사용되는 제1 이형필름, 제2 이형필름과는 별개로, 점착 코팅 후 와인딩시 점착 코팅층의 점착력으로 인해 와인딩 시 점착코팅층과 맞닿는 면의 부착을 방지하기 위해서 점착 코팅 후 점착면을 이형필름으로 합지한다. 피착체에 부착하기 전에 이형필름층을 제거한 후, 피착체의 표면에 점착층을 부착한다.
한편, 상기 상면 점착 보호필름층은 적층 필름의 최상단면을 보호하기 위한 것으로서, 완제품으로 완성된 상태에서 외부의 물리적인 자극이나 접촉에 의하여 적층 필름의 표면이 손상되지 않도록 하여 품질을 유지하고, 적층 필름을 피착체에 부착하는 과정에서 적층 필름의 표면 손상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 부가될 수 있다.
상기 이형필름층과 상면 점착 보호필름층은 각각 접촉한 층과 부착력이 발생되거나, 이의 제거 시 표면 손상을 유발하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이 소재는 특별히 제한되지 않고, 해당 물성과 사용 목적을 만족하는 것이면 어떠한 것이든 사용이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 기재 필름을 포함하는 적층 필름의 수직 단면도를 나타낸 것으로서, 제1 이형필름과 제2 이형필름의 사이에 탄성 기재 필름이 형성된 상태에서 제2 이형필름을 제거한 후, 제2 이형필름이 제거된 탄성 기재 필름의 면에 점착층과 이형필름이 순차로 적층된 적층 필름을 제조할 수 있다.
6. 제조방법
상술한 탄성 기재 필름은, a) 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제1 아크릴레이트 모노머 및 제2 아크릴레이트 모노머를 혼합하는 단계, b) 상기 a) 단계의 혼합물과 광개시제를 혼합하는 단계, c) 상기 b) 단계의 혼합물을 제1 이형필름에 도포하고, 제2 이형필름을 이의 상부에 합지하는 단계 및 d) 자외선을 조사하여 탄성 기재 필름을 제조하는 단계를 포함하는 탄성 기재 필름의 제조방법으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성 기재 필름을 제조한 후의 수직 단면을 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 탄성 기재 필름을 형성하는 상기 b) 단계의 혼합물을 상기 제1 이형필름에 도포하고, 혼합물의 상부에 제2 이형필름을 합지하여, 혼합물을 경화시킴으로써 탄성 기재 필름을 제조한다.
상기 제1 이형필름과 상기 제2 이형필름은 제2 이형필름의 이형박리력 비율이 1일 때 제1 이형필름의 이형박리력 비율이 2 내지 3인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 제1 이형필름은, 두께 38~100um이고, 이형박리력 30~120gf/in인 것을 사용할 수 있고, 제2 이형필름은, 두께 38~100um, 이형박리력 10~60gf/in인 것을 사용할 수 있다.
이와 같이, 탄성 기재 필름의 하부에 위치한 제1 이형필름의 이형박리력이 상부의 제2 이형필름의 이형박리력보다 2배 내지 3배가 되도록 구성되는 것이 차후 작업 시 이형필름의 안정적인 제거를 위해 바람직하다. 제1 이형필름의 이형 박리력이 제2 이형필름의 이형박리력보다 2배 미만일 경우에는 제2 이형필름의 박리 시 제 1 이형필름이 같이 박리되는 현상이 발생할 수 있으며, 제1 이형필름의 이형 박리력이 제2 이형필름의 이형박리력보다 3배를 초과할 경우에는 제1 이형필름의 박리력이 너무 높아 제1 이형필름의 박리 시에 어려움이 생길 수 있다.
c) 단계에서는, 내부의 혼합물을 적절히 조절하여 두께를 조정할 수 있도록 하며, 필요에 따라 롤러 장치를 이용하여 균일하게 도포되도록 구성할 수 있다.
상기 d) 단계에서는 자외선을 200nm 내지 400nm 파장에서 300mJ/㎠ 내지 1000mJ/㎠의 광량으로 조사하여 탄성 기재 필름을 제조한다.
이하에서는, 본 발명의 내용을 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명한다.
제조예
하기 표 1을 참고하여, 다음과 같은 방법으로 탄성 기재 필름의 시편을 제조하였다.
1) 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제1 아크릴레이트 모노머 및 제2 아크릴레이트 모노머를 혼합한다.
2) 상기 1)의 혼합물에 광개시제를 투입하고 혼합한다.
3) 상기 2)의 혼합물을 제1 이형필름에 도포하고 제2 이형필름을 합지하여 도포를 조정한다.
4) 상기 3)에 자외선을 조사하여 필름을 형성한다.
실험방법
1. 오렌지필 확인 평가
각 시편을 100mm*100mm size로 10장 겹친 후 그 위에 10kg 하중을 부여하였다. 이를 상온에서 72hr 방치 후 시편 표면에 오렌지 필(Orange peel) 현상 발생 유무를 육안으로 관찰하였다.
2. 내충격성 평가
각 시편의 제2이형필름을 제거 후 제거된 면에 점착층을 형성하여 가장 간단한 형태의 적층 필름을 제조한 후, 유리판 상면에 부착하였다. 유리판에 부착된 적층 필름의 제1이형필름을 제거 후 Dupont 충격 테스트기를 이용하여 300g 중량의 추를 500mm 높이에서 떨어트려 유리 깨짐 유무를 관찰하였다.
3. 곡면 시공 용이성 평가
각 시편의 제2이형필름을 제거 후 제거된 면에 점착층을 형성하여 가장 간단한 형태의 적층 필름을 제조한 후, 이를 표면이 세척된 자동차 윈드쉴드 표면에 시공하였다. 이 때, 곡면인 자동차 윈드쉴드에 열처리 등의 공정없이 시공이 가능한지 여부를 중심으로 시공 용이성을 평가하였다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 지방족 우레탄 아크릴레이트올리고머1) | 35 | 45 | 40 | 30 | 35 | 45 | 35 | 45 | 40 | 35 | 35 | 55 | 45 | 45 | 35 | 45 |
| PHEA2) | 50 | 44 | 45 | 50 | 35 | 25 | 50 | 30 | - | 64 | 60 | 40 | 15 | 10 | - | - |
| HDDA3) | 14 | 10 | 14 | 19 | 29 | 29 | - | - | 29 | - | 4 | - | 39 | - | 44 | 54 |
| HEMA4) | - | - | - | - | - | - | 14 | - | - | - | - | 4 | - | - | - | - |
| TEGDMA5) | - | - | - | - | - | - | - | - | 30 | - | - | - | - | - | 20 | - |
| IBOA6) | - | - | - | - | - | - | - | 24 | - | - | - | - | - | 44 | - | - |
| 광개시제7) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||
| 경도 (쇼어경도D) |
42 | 41 | 44 | 45 | 50 | 57 | 44 | 52 | 46 | 18 | 26 | 35 | 65 | 69 | 65 | 74 |
| 인장강도 (MPa) |
34 | 30 | 36 | 36 | 40 | 54 | 34 | 46 | 38 | 15 | 18 | 20 | 82 | 98 | 92 | 103 |
| 영률 (MPa) |
550 | 400 | 570 | 600 | 670 | 750 | 640 | 700 | 610 | 50 | 110 | 250 | 1020 | 1350 | 1210 | 1430 |
| 연신율 (%) |
95 | 107 | 89 | 85 | 74 | 72 | 87 | 74 | 80 | 170 | 140 | 128 | 34 | 25 | 27 | 23 |
| 오렌지필 자국 |
없음 | 심함 | 심함 | 약간 있음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | ||||||||
| 내충격성 | 유리 깨짐 없음 | 유리 깨짐없음 | 유리 깨짐없음 | 유리 깨짐 없음 | 유리 깨짐 | 유리 깨짐 | 유리 깨짐 | 유리 깨짐 | ||||||||
| 곡면 시공 시 열공정 필요여부 | 필요 없음 | 필요 없음 | 필요 없음 | 필요 없음 | 필요 | 필요 | 필요 | 필요 | ||||||||
1) 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머: 이관능성 아크릴레이트 올리고머, 고분자 고형분 100 wt%, 점도(at 60℃) 15,000~25,000 cps, 분자량(Mw, GPC): 4,900
2) PHEA: 2-페녹시에틸아크릴레이트(2-phenoxyethyl acrylate, CAS No. 48145-04-6), Tg: 7℃
3) HDDA: 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate, CAS No.13048-33-4), Tg: 43℃
4) HEMA: 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, CAS No.868-77-9), Tg: 55℃
5) TEGDMA: 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(triethylene glycol dimethacrylate, CAS No.109-16-0), Tg: -7.6℃
6) IBOA: 이소보닐아크릴레이트(Isobornyl acrylate, CAS No. 5888-33-5), Tg: 55℃
7) 광개시제: Irgacure #184
상기 표 1을 참고하면, 실시예의 시편은 내충격성이 우수하면서도, 오렌지필 자국이 나타나지 않는 것으로 확인되었고, 자동차 윈드쉴드와 같은 곡면 시공 시에도 열공정을 수행하지 않고도 시공이 가능하여, 시공 용이성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
반면에, 비교예 1 내지 3의 경우, 제1 아크릴레이트 모노머만을 포함하거나, 극 소량의 제2 아크릴레이트 모노머를 함께 첨가하는 경우에는, 시인성이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있는 바, 본 발명과 같이 서로 다른 유리 전이 온도 범위를 만족하는 아크릴레이트 모노머를 소정의 비율로 포함하는 경우에, 오렌지필 현상이 나타나는 것이 방지되어 시인성이 크게 향상됨을 확인할 수 있다.
비교예 4 내지 7의 경우, 제2 아크릴레이트 모노머만을 포함하거나, 제1 아크릴레이트 모노머를 소량으로 포함하고, 제2 아크릴레이트 모노머를 과량으로 포함하는 경우에는, 내충격성이 저하되고, 곡면 피착체에 부착 시, 열공정이 필요한 문제점이 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 다른 탄성 기재 필름은 오렌지필 현상이 발생되는 것을 방지하여, 시인성이 우수하면서도, 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 자동차 전면 유리와 같은 곡면 피착체에 열공정 없이도 시공이 용이한 효과를 동시에 만족하는 것을 확인할 수 있다.
10: 탄성 기재 필름
20: 제1 이형필름
30: 제2 이형필름
40: 점착층
50: 이형필름
20: 제1 이형필름
30: 제2 이형필름
40: 점착층
50: 이형필름
Claims (9)
- 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 내지 50 중량부, 제1 아크릴레이트 모노머 30 내지 60 중량부, 제2 아크릴레이트 모노머 10 내지 30 중량부 및 광개시제 0.5 내지 5 중량부를 포함하고,
상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 각각 독립적으로 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제1 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg1)이 10℃ 이하이고,
상기 제2 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg2)가 40℃ 이상이며,
상기 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 중량 평균 분자량(Mw, Molecular weight)이 3,000 내지 10,000인, 탄성 기재 필름.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 탄성 기재 필름의 두께는, 50 내지 500 ㎛(마이크로미터)인, 탄성 기재 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 탄성 기재 필름은 쇼어 D 경도(Shore D Hardness)가 40 내지 60인, 탄성 기재 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 탄성 기재 필름은 인장강도가 25 내지 70 MPa이고,
영률(Young's Modulus)은 300 내지 900 MPa이며,
연신율이 50 내지 120%인,
탄성 기재 필름.
- 제1항에 따른 탄성 기재 필름을 포함하는 적층 필름에 있어서,
상기 탄성 기재 필름의 일면 또는 양면에 자가복원층, 오염 방지 코팅층, 점착층, 상면 점착 보호필름층 및 이형필름층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 적층 필름.
- a) 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 내지 50 중량부와 제1 아크릴레이트 모노머 30 내지 60 중량부 및 제2 아크릴레이트 모노머 10 내지 30 중량부를 혼합하는 단계;
b) 상기 a) 단계의 혼합물과 광개시제 0.5 내지 5 중량부를 혼합하는 단계;
c) 상기 b) 단계의 혼합물을 제1 이형필름에 도포하고, 제2 이형필름을 이의 상부에 합지하는 단계; 및
d) 자외선을 조사하여 탄성 기재 필름을 제조하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 아크릴레이트 모노머와 상기 제2 아크릴레이트 모노머는, 각각 독립적으로 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제1 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg1)이 10℃ 이하이고,
상기 제2 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg2)가 40℃ 이상이며,
상기 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 중량 평균 분자량(Mw, Molecular weight)이 3,000 내지 10,000인, 탄성 기재 필름의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 이형필름과 상기 제2 이형필름은 제2 이형필름의 이형박리력 비율이 1일 때 제1 이형필름의 이형박리력 비율이 2 내지 3인, 탄성 기재 필름의 제조방법.
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