KR19990054116A - 홀로그래픽 마스터 롤의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홀로그래픽 필름(Holographic Film)을 연속적을 생산할 수 있는 홀로그래픽 마스터 롤(Holographic Master Roll)의 제조 방법에 관한 것이다.

강력 접착제를 사용하여 금속 롤의 외주면에 홀로그래픽 성형판을 360도 감아 붙여서 홀로그래픽 마스터 롤을 제조함에 있어서, 상기 홀로그래픽 성형판으로 폴리비닐클로라이드(PVC)와 아세테이트의 공중합체로 제조된 홀로그래픽 성형판을 사용한다.

본 발명에 의해 제조된 홀로그래픽 마스터 롤은 유연성, 터프니스 및 인각성이 우수하고, 제작이 용이하여 작업성 및 생산성이 우수하다.

본 발명의 홀로그래픽 마스터 롤은 주로 포장지 및 스탬핑호일 등의 소프트 인각 방식에 사용된다.

Description

홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법

본 발명은 홀로그래픽 필름을 연속적으로 제조할 수 있는 홀로그래픽 마스터 롤(Holographic Master Roll)의 제조 방법에 관한 것이다.

홀로그래픽 필름은 두께가 1~300㎛ 정도인 합성수지계 필름 또는 금속 박막 상에 홀로그램 상이 기록된 것으로서 빛의 간섭 굴절과 반사현상에 의해 기록된 홀로그램 상을 천연색 및 3차원적 입체상으로 투영, 재생시킨다. 이와 같이 재생된 3차원적인 입체상을 통상적으로 홀로그램 상이라고 한다.

최근 홀로그래픽 필름은 스탬핑호일, 전사용포일 및 포장지 등으로 많이 사용되고 있다.

포장지, 스탬핑호일 등의 전사지는 폴리에스테르 및 폴리프로필렌 등의 베이스 필름, 이형층, 염료층 및 증착층으로 구성되며, 염료층 또는 증착층에 홀로그램 상을 인각하여 제조된다.

염료층에 홀로그램상을 직접 인각하는 방법을 소프트 인각 방법, 증착층에 홀로그램 상을 인각하는 방법을 하드 인각 방법이라고 한다. 소프트 인각 방법은 염료층에 직접 홀로그램 상을 인각하기 때문에 하드 인각 방법에 비하여 인각시 가해지는 열 및 압력을 낮게할 수 있다는 장점이 있다.

홀로그램 상을 대량으로 제조하기 위해서는 첫째 홀로그램 상의 원판을 제조하는 기술, 둘째 이 원판을 재생하는 기술, 셋째 원판 또는 재생원판을 이용하여 홀로그램 상을 대량 복사를 하는 기술이 필요하다.

먼저, 홀로그램 상의 원판은 미세한 홀로그램 격자를 갖는 포토레지스트(photoresist)의 노출에 의한 방법, 레이져(Laser)나 전자빔(e-beam)에 의하여 직접 인각을 실시하는 방법, 리쏘그라피(lithography) 방법, 드라이에칭(dry ethching) 방법, 또는 다이아몬드 터닝(diamond turning) 방법 등을 이용하여 석영, 금속, 플라스틱 필름 등에 홀로그램 상을 기록하여 제조한다.

이렇게 제조한 원판을 스탬퍼(Stamper) 또는 자외선 캐스팅(UV-Casting)등을 이용하여 니켈판에 재생시켜서 재생원판을 제조할 수 있다.

이상에서 설명한 홀로그램상 원판 또는 재생원판을 이용하여 스탬퍼 핫 엠보싱(Stamper Hot Embossing), 롤러 핫 엠보싱(Roller Hot Embossing), 유브이 캐스팅(UV-Casting), 인젝션 모울딩(Injection Moulding) 및 씨디인젝션 모울딩(CD-Injection Moulding) 등의 방법으로 홀로그램 상을 대량 생산하게 된다.

위에서 설명한 홀로그램 상의 대량 생산 방법들 중에서 롤러 핫 엠보싱 방법이 생산성, 작업이 용이성 및 작업이 연속성 측면에서 홀로그래픽 필름 생산에 가장 적합하다.

롤러 핫 엠보싱 방법이란 일정한 압력과 조건하에서 이미 홀로그램 상이 기록된 홀로그래픽 마스터 롤로 합성수지계 필름 표면위에 홀로그램 상을 연속적으로 압인하는 방법이다. 경우에 따라서는 합성수지계 필름 대신에 금속박막을 사용하기도 한다.

이와 같이 홀로그래픽 필름의 생산에 사용되는 홀로그래픽 마스터 롤을 제조하는 종래 기술로서는 레이저 광선으로 금속 롤의 외표면에 엠보싱 무늬를 가공하는 방법이 있다. 그러나 이와 같은 방법은 작업 공정상 초정밀성이 요구되기 때문에 작업성 및 생산성이 낮고 제조비가 비싸서 최근에는 거의 사용되지 않는다.

따라서 현재까지는 금속 롤의 외표면에 이미 홀로그램 상이 기록된 니켈 등의 금속 박막인 홀로그래픽 성형판(Shim)을 360도 감아 붙여서 홀로그래픽 마스터 롤을 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다.

보다 구체적으로는 유리 등에 레이져 광선으로 홀로그램 상을 가공하고, 여기에 니켈 등의 금속으로 전기도금하여 홀로그램 상이 재현된 니켈 등의 금속 박막을 제조한다. 이와 같이 제조된 니켈 등의 금속 박막들을 금속 롤의 크기에 따라 서로 연결한 후 금속 롤의 외표면에 360도 감아 붙여서 홀로그래픽 마스터 롤을 제조하는 것이다.

이와 같은 방법은 레이저 광선으로 금속 롤의 외표면에 엠보싱 무늬를 가공하는 방법에 비해 생산성이 높아 최근까지 널리 사용되고 있지만, 제조 원가가 비싸고 사용중 니켈 등의 금속 박막에 흠집이 발생할 가능성이 큰 문제가 있다.

만약 사용중 니켈 등의 금속 박막에 흠집이 발생하게 되면 완벽한 홀로그램 상을 재현할 수 없을 뿐만아니라 다시 니켈 금속막을 제조해야 하기 때문에 설비 투자비의 손실도 감수해야한다. 또한 홀로그래픽 필름의 생산성 향상을 위해 홀로그래픽 마스터 롤의 폭을 확대해야 할 경우, 전기 도금에 의해 제조되는 니켈 등의 금속 박막의 크기도 홀로그래픽 마스터 롤의 폭이 확대되는 만큼 증가되어야 하지만 현재의 기술로서는 금속 박막의 크기를 경제적으로 증가시키기 곤란한 문제도 있다.

한편 본 발명자는 한국 특허출원 1997-48217호에서와 같이 사용중 흠집이 발생하기 쉬운 니켈 금속 박막의 홀로그래픽 성형판 대신에 자외선 경화 수지의 합성수지계 홀로그래픽 성형판을 사용하여 홀로그래픽 마스터 롤을 제조하는 방법을 개발한 바 있다.

그러나 상기 방법에 있어서, 자외선 경화 수지의 홀로그래픽 성형판은 종래의 방법으로 제조된 니켈 금속의 홀로그래픽 성형판에 자외선 경화 수지를 도포하고, 이를 자외선 경화후 박리하여 니켈 금속의 홀로그래픽 성형판의 엠보싱 무늬를 합성 수지에 복제하는 방법으로 제조되기 때문에 다소 공정이 복잡한 문제가 있다.

일반적으로 합성수지계 홀로그래픽 성형판에 사용되는 합성 수지는 홀로그래픽 필름의 베이스 필름보다 경도(Hardness)가 커야 베이스 필름에 홀로그램 상을 압인할 수 있고, 사용중 표면에 흠집이 발생하는 것을 예방하기 위해서는 높은 표면경도(Scratch Resistance)를 구비하여야 한다.

본 발명자가 특허출원 97-48217호에서 언급한 바와 같이, 상기 홀로그래픽 성형판 제조시 열가소성 수지를 사용하는 경우 홀로그램상 압인시 가해지는 열에 의해 열가소성 수지가 가소화 되어 홀로그래픽 성형판의 변형이 발생한다. 그 결과 완벽한 홀로그램 상을 홀로그래픽 필름의 베이스 필름에 압인할 수 없다.

한편 홀로그래픽 성형판용 합성 수지로 우레탄 수지, 아크릴 수지, 니트로셀룰로오즈 수지 및/ 또는 수산기 함유 비닐 수지 등과 같은 열경화성 수지를 사용할 경우 압인시 가해지는 열에 의해 홀로그래픽 성형판이 변형되는 문제는 발생하지 않았으나, 열경화성 수지들은 금속과의 밀착성이 우수하기 때문에 니켈 등의 박막으로부터 열경화성 수지의 홀로그래픽 성형판을 박리하기 어렵다. 만약 열경화성 수지를 니켈 등의 금속 박막으로부터 박리하지 않고 표면에 도포만을 할 경우 초정밀 가공한 니켈 금속표면의 홀로그램 상이 수지에 덮여 홀로그램 상의 재현이 어렵게 된다.

따라서 사용중 가해지는 열과 압력 등에 의해 홀로그래픽 성형판이 쉽게 손상되지 않는 합성수지계 홀로그래픽 마스터 롤을 낮은 비용으로 간편하게 제조할 수 있는 방법의 개발이 요구되어 왔다.

본 발명은 종래 기술의 문제점들을 해결하므로서 사용중 가해지는 열과 압력 등에 의해 성형판이 쉽게 변형되지 않고 제작이 용이하여 작업성 및 생산성이 우수하고, 제조 비용도 저렴한 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 바법을 제공하고자 한다.

본 발명은 홀로그래픽 필름을 연속적으로 제조할 수 있는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로 본 발명은 강력 접착제를 사용하여 금속 롤의 외주면에 홀로그래픽 성형판을 360도 감아 붙여서 홀로그래픽 마스터 롤을 제조함에 있어서, 상기 홀로그래픽 성형판으로 폴리비닐클로라이드(PVC)와 아세테이트의 공중합체로 제조된 홀로그래픽 성형판을 사용함을 특징으로 하는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명은 (i) 표면이 균일한 스틸판 상에 폴리비닐클로라이드와 아세테이트 공중합체 용액을 도포 후 건조하고, (ii) 스틸판으로부터 도포된 상기 수지층을 박리하고, (iii) 박리된 상기 수지판 상에 레이져로 홀로그램상을 인각하고, (iv) 홀로그램상이 인각된 상기 수지판을 경화시켜서 홀로그래픽 성형판을 제조한다.

스틸판으로는 두께 편차가 1㎛ 이하이고 표면조도가 1㎚ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 스틸판 상에 폴리비닐클로라이드와 아세테이트 공중합체 용액을 도포하기 전에 실리콘 등의 이형제를 0.01㎛ 정도로 도포, 건조한 다음 그 위에 폴리비닐클로라이드와 아세테이트 공중합체 용액을 도포하는 것이 스틸판으로부터 폴리비닐클로라이드-아세테이트 공중합체 층을 박리하는데 유리하다.

선택적으로 이형제가 도포된 스틸판에 폴리비닐클로라이드와 아세테이트 공중합체 용액을 100~500㎛ 정도의 두께(건조후 두께)로 도포한다.

상기 폴리비닐클로라이드(PVC)와 아세테이트 공중합체 용액은 먼저 상기 공중합체를 유기용매에 용해시킨 다음 여기에 경화제를 첨가하여 제조한다.

홀로그램상 성형판은 유연성과 동시에 인각시 가해지는 열 및 압력에 의해 변형되지 않도록 우수한 터프니스(Toughness)를 구비해야 한다. 아울러 성형판 상에 홀로그램 상을 용이하게 인각할 수 있도록 우수한 인각성도 구비해야 한다.

본 발명은 이와 같은 특성을 만족하기 위해서 홀로그램상 성형판 제조시 유연성 및 터프니스가 우수한 폴리비닐클로라이드(PVC)와 인각성이 우수한 아세테이트의 공중합체를 사용한다.

상기 공중합체는 폴리비닐클로라이드(PVC) 30~60중량%와 아세테이트 40~70중량%로 구성되는 것이 바람직하다.

만약 폴리비닐클로라이드(PVC)가 30중량% 미만인 경우 (즉 아세테이트가 70중량%를 초과하는 경우)에는 성형판의 유연성 및 터프니스가 저하하고, 폴리비닐클로라이드(PVC)가 60중량%를 초과하는 경우 (즉 아세테이트가 40중량% 미만인 경우)에는 인각성이 나빠진다.

유기용제로는 메틸에틸케톤 및/ 또는 싸이클로헥사논을 사용한다.

경화제로는 경화성 우레탄 수지 등을 사용한다.

경화제는 성형판의 터프니스를 보다 향상시키기 위해 첨가한다.

스틸판 상에 도포된 상기 폴리비닐클로라이드와 아세테이트의 공중합체 용액을 70~80℃의 온도에서 수시간 정도 방치하여 건조한다. 이와 같이 건조된 수지층을 스틸판으로부터 박리한다. 이때 박리를 용이하게 하기 위해서는 스틸판 상에 먼저 이형제를 도포한 다음 폴리비닐클로라이드와 아세테이트의 공중합체 용액을 도포하는 것이 좋다.

이와 같이 박리된 수지층(성형판)을 경화시키기 전에 먼저 성형판 상에 레이져로 홀로그램 상을 인각한다. 성형판이 완전하게 경화된 이후에는 표면경도가 높아져 레이져로 홀로그램 상을 요이하게 인각할 수 없다.

본 발명에서는 경화에 의해 성형판의 표면경도가 너무 높아지기 이전에 레이져로 홀로그램 상을 용이하게 인각함을 특징으로 한다.

다음으로는 홀로그램 상이 인각된 상기 성형판을 50~60℃에서 수일간 방치(경화)시켜서 홀로그래픽 성형판을 제조한다.

다음으로는 이상과 같이 제조된 홀로그래픽 성형판을 강력 접착제를 사용하여 금속 롤에 360도 감아 붙여서 유연성, 터프니스 및 인각성이 우수하고, 제조비가 저렴한 홀로그래픽 마스터 롤을 간단한 공정으로 제조한다.

본 발명에 의해 제조된 홀로그래픽 마스터 롤은 전사지(베이스 필름) 상에 홀로그램 상을 소프트 방식으로 인각할 때 특히 유용하다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 하기의 실시예에만 국한되는 것은 아니다.

(실시예 1)

두께편차가 1㎛이고 표면조도가 0.8㎚인 스틸판 상에 아래 조성 1의 실리콘 이형제 용액을 도포한 후 80℃에서 1시간 동안 건조하여 이형제층을 형성한다. 그 위에 아래 조성 2의 폴리비닐클로라이드-아세테이트 공중합체 용액을 도포한 후 70℃에서 2시간 방치하여 건조시킨다. 다음으로는 스틸판으로부터 폴리비닐클로라이드-아세테이트 공중합체 용액을 박리한 후 레이져를 이용하여 홀로그램 상을 인각하고, 이를 55℃에서 3일간 방치, 경화시켜 홀로그래픽 성형판을 제조한다. 제조된 홀로그래픽 성형판 뒷면에 접착제를 2.5㎛ 두께로 도포한 후 이를 금속 롤에 360도 감아서 홀로그래픽 마스터 롤을 제조한다.

이와 같이 제조한 홀로그래픽 마스터 롤을 사용하여 아크릴 수지 조성이 1㎛ 정도 도포되고 넓이 및 길이가 1,320㎜ × 10,000m인 폴리에스테르 필름 상에 홀로그램 상을 인각(홀로그래픽 마스터 롤 온도 : 80℃, 고무 롤로 압력 부여)해 본 결과 인각 가능 길이가 10,000m이였다. 또한 인각 효율성을 살펴보기 위해 컴퓨터를 사용하여 LAB 값을 측정한 결과는 표1과 같다.

- 조성 1(이형제 용액) -

실리콘이형제 : 3중량%

메틸에틸케톤(용제) : 97중량%

- 조성 2(폴리비닐클로라이드-아세테이트 공중합체 용액) -

폴리비닐클로라이드-아세테이트 공중합체(중량비 50:50) : 45중량%

경화성 우레탄 수지(경화제) : 10중량%

메틸에틸케톤(용제) : 35중량%

싸이클로헥사논(용제) : 10중량%

(비교실시예 1)

조성 2의 열경화성 우레탄 수지 용액 대신에 조성 3의 폴리비닐클로라이드 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건 및 공정으로 홀로그래픽 마스터 롤을 제조한다. 이와 같이 제조한 홀로그래픽 마스터 롤을 사용하여 아크릴 수지 조성이 1㎛ 정도 도포되고 넓이 및 길이가 1,320㎜ × 10,000m인 폴리에스테르 필름 상에 실시예1과 같은 조건으로 홀로그램 상을 인각해 본 결과 인각 가능 길이가 2,000m 이하였다.

또한 인각 효율성을 살펴보기 위해 컴퓨터를 사용하여 LAB 값을 측정한 결과는 표2와 같다.

- 조성3 (폴리비닐클로라이드) 용액 -

폴리비닐클로라이드 수지 : 45중량%

경화성 우레탄 수지(경화제) : 10중량%

메틸에틸케톤(용제) : 25중량%

싸이클로 헥사논(용제) : 20중량%

[표 1]

[표 2]

본 발명에 있어서, 인각 가능 길이란 홀로그래픽 성형판의 손상없이 홀로그램 상을 인각할 수 있는 길이를 의미하며, 인각 효율성이란 인각 효과의 균일성(일정성)을 의미한다. 즉, 표1에서 LAB 값이 비슷한 수준을 나타내는 것은 인각 효과가 거의 일정함을 의미한다.

본 발명의 홀로그램상 성형판은 터프니스 및 유연성이 우수한 폴리비닐클로라이드와 인각성이 우수한 아세테이트의 공중합체 수지로 제조되기 때문에, 사용중 열과 압력에 의한 변형을 방지할 수 있고, 성형판에 홀로그램 상을 용이하게 인각할 수 있다.

아울러 본 발명은 홀로그래픽 마스터 롤을 낮은 제조원가 및 간편한 공정으로 제조할 수 있다.

Claims (5)

1. 강력 접착제를 사용하여 금속 롤의 외주면에 홀로그래픽 성형판을 360도 감아 붙여서 홀로그래픽 마스터 롤을 제조함에 있어서, 상기 홀로그래픽 성형판으로 폴리비닐클로라이드(PVC)와 아세테이트의 공중합체로 제조된 홀로그래픽 성형판을 사용함을 특징으로 하는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 홀로그래픽 성형판이 폴리비닐클로라이드(PVC) 30~60중량%와 아세테이트 40~70중량%로 구성됨을 특징으로 하는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법.
3. (i) 표면이 균일한 스틸판 상에 폴리비닐클로라이드(PVC)와 아세테이트의 공중합체 용액을 도포 후 건조하고, (ii) 스틸판으로부터 도포된 상기 수지층을 박리하고, (iii) 박리된 상기 수지판 상에 레이져로 홀로그램 상을 인각하고, (iv) 홀로그램 상이 인각된 상기 수지판을 경화시켜서 홀로그래픽 성형판을 제조하고, (v) 접착제를 사용하여 금속 롤의 외주면에 상기 홀로그래픽 성형판을 360도 권취, 접착함을 특징으로 하는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 스틸판에 먼저 이형제를 도포 후 건조한 다음 그 위에 폴리비닐클로라이드(PVC)와 아세테이트의 공중합체 용액을 도포함을 특징으로 하는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법.
5. 제3항에 있어서, 폴리비닐클로라이드와 아세테이트의 공중합체 용액내에 경화제가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 마스터 롤의 제조 방법.