KR20000045700A - 열전사형 화상보호 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전사형 화상보호 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 칼라 필름과 화상보호 필름이 한 리본에 연속적으로 연결되어 있는 카드용 열전사 기록 리본에서의 화상보호 필름의 보호층에는 아크릴계 이형액과 로진 수지가 최적비로 함유되어 있어 내구성이 우수함은 물론이고 전사시 이형성도 우수한 화상보호 필름에 관한 것이다.

Description

열전사형 화상보호 필름

본 발명은 열전사형 화상보호 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 칼라 필름과 화상보호 필름이 한 리본에 연속적으로 연결되어 있는 카드용 열전사 기록 리본에서의 화상보호 필름의 보호층에는 아크릴계 이형액과 로진 수지가 최적비로 함유되어 있어 내구성이 우수함은 물론이고 전사시 이형성도 우수한 화상보호 필름에 관한 것이다.

최근에는 개인 정보의 양이 증가하면서 많은 종류의 정보가 카드와 같은 기록 매체에 기록되는 추세이다. 예를 들면 신용 카드, 신분증 등인데, 이는 개인의 정보가 기록되는 중요한 기록 매체이다. 이와 같이 카드와 같은 기록 매체에는 많은 양의 정보가 기록되기 때문에 기록 매체의 보호 및 위조와 변조의 방지 뿐만 아니라 기록 매체의 사용기간을 늘리는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서, 카드 위에 기록된 정보를 보호하는 화상보호 필름의 개발이 필요하다.

열전사법은 크게 승화형 방식과 용융형 방식으로 구분된다. 승화형 방식은 전사층이 열승화성 염료와 바인더 수지로 이루어지며 열소자에 의해 가해진 열에너지에 비례하여 염료만이 카드로 전달되어 화상이 형성되는 방법으로 염료 확산형이라고도 불리운다. 이러한 승화형 방식은 가해준 열에너지에 비례하여 전사되는 염료의 양이 조절되므로 전사 화상에 연속적인 농도 계조를 표현하기가 용이한 장점을 지니고 있으며 주로 색상을 표현하는 옐로우, 마젠타, 시안 등의 칼라 필름들이 이 부류에 속한다. 반면에 용융형 방식은 전사층이 열용융성을 지닌 것으로 열소자에 의해 가해진 열에 의해 전사층이 용융되어 카드에 전사된 후 다시 고화되는 방식이다. 이러한 용융형 방식은 코팅층에 있는 모든 수지가 카드로 전사되는 것으로 블랙이나 화상보호 필름이 여기에 해당된다.

카드용 열전사 기록 리본은 열전사 프린터의 종류에 따라 색상을 표현할 수 있는 칼라 필름들과 화상보호 필름이 한 리본에 연속적으로 연결되어 있는 경우도 있고, 칼라 필름과 화상보호 필름이 분리되어 다른 리본으로 되어 있는 경우도 있다.

종래의 화상보호 필름[미국특허 제5,387,013호]은 주로 필름의 내구성에 촛점을 두고 있다. 내수성 및 내화학성과 같은 화학적 내성은 주로 보호층을 구성하는 아크릴계 수지의 성질에 의존하고, 물리적 성질인 내마모성이나 내긁힘성 등은 수지의 성질 및 보호층에 왁스를 첨가하여 해결하는 방법을 사용이 적용되어 왔다. 하지만, 이러한 조성물을 칼라와 화상보호 필름이 함께 연결되어 있는 리본의 화상보호 필름 보호층에 적용하게 되면 언더코팅층으로 인하여 전사시 이형성이 떨어지는 현상을 보이게 된다. 이에, 종래의 기술에서는 이러한 현상을 방지하기 위하여 보호층 코팅 이전에 이형층을 도입하는 방법을 제시하였지만, 이는 공정이 추가적으로 이루어진다는 점에서 문제점으로 지적된다.

본 발명에서는 칼라 필름과 동일한 기재 필름 조건에서 화상보호 필름이 연속적으로 연결되어 있는 카드용 열전사 기록 리본에서의 화상보호 필름의 이형성을 향상시키기 위하여 이형 효과를 가지는 것과 동시에 보호층 수지 역할을 할 수 있는 물질을 보호층 조성물에 함유시켜 두개의 코팅층만으로도 전사성 뿐만 아니라 내구성도 우수한 화상보호 필름을 개발하는데 중점을 두었다.

따라서, 본 발명은 내구성이 우수할 뿐만 아니라 전사시 이형성도 우수한 열전사형 화상보호 필름을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 기재필름의 한쪽면에 내열윤활층이 코팅되어 있고, 그 반대쪽 면에 언더코팅층, 보호층, 접착층이 차례로 적층되어 있는 화상보호 필름의 단면구조도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 접착층 2 : 보호층

3 : 언더코팅층 4 : 기재필름

5 : 내열윤활층

본 발명은 칼라 필름과 화상보호 필름이 한 리본에 연속적으로 연결되어 있는 카드용 열전사 기록 리본에 있어서,

상기 화상보호 필름의 보호층에는 아크릴계 이형액과 로진 수지의 혼합물이 10 ∼ 30 중량% 농도로 포함되어 있는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재 필름 위에 두 층의 고분자 용액을 도막하여 카드 위에 열전사 프린터를 통하여 열과 압력을 가하여 카드에 기록된 문자 또는 화상 정보를 보호하는 화상보호 필름에 관한 것이다.

첨부도면 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화상보호 필름은 기재필름(4)위에 보호층과 접착층의 코팅층이 기재필름에서 박리되는 것을 방지하는 언더 코팅층(3), 칼라 화상이나 블랙 인자를 실질적으로 보호하는 보호층(2), 보호층이 카드(PVC) 위에 전사되게 도와주는 접착층(1)이 순차적으로 코팅되며, 기재필름 후면에 전사시 내열과 윤활성을 가지게 하는 내열윤활층(5)이 코팅되어 있다. 내열윤활층(5)은 열전사 프린터에서 인쇄시 필름의 내열성과 윤활성을 증가시키기 위해 기재필름 후면에 코팅되며, 프린터나 화상의 종류에 따라 생략이 가능하다.

본 발명에 따른 화상보호 필름을 구성하는 각 코팅층별로 보자 구체적적으러 설명하면 다음과 같다.

접착층(1)은 보호층이 카드에 전사될 수 있도록 도와주는 역할을 하는 층으로 카드와의 접착력도 우수할 뿐만 아니라 보호층의 수지와도 층 분리 현상 없이 상용성을 가져야 한다. 또, 보호층이 외부 환경에 약해졌을 경우, 이차적으로 카드에 기록된 내용을 보호할 수 있는 내성을 지녀야 한다. 이에, 본 발명에서는 접착층으로 보호층과 상용성을 가지는 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지, 또는 아크릴계 수지와 비닐클로라이드의 이원 또는 삼원공중합체를 사용하며, 바람직하기로는 아크릴계 수지와 아크릴-비닐클로라이드 공중합체를 3 : 1 ∼ 1 : 3 중량비로 블랜드하여 15 ∼ 40 중량%의 농도로 조절하여 사용하는 것이다. 또한, 접착층에는 내광성을 향상시키기 위하여 자외선 안정제인 Tinuvin-P를 첨가하여 사용하기도 한다. 접착층은 0.5 ∼ 3 ㎛의 두께 내에서 코팅되는데, 가장 적절한 코팅 두께는 1.0 ∼ 2.0 ㎛ 범위이다.

보호층(2)은 전사시 기록 매체의 가장 윗부분에 위치하기 때문에 기록 매체가 사용될 때 사용자나 외부 환경에 직접 접촉되는 면이 된다. 따라서 보호층은 내수성이 우수하여야 하고, 아세톤이나 톨루엔, 알콜, 가소제 등과 같은 화학 물질에도 내성을 나타내어야 한다. 또한 지속적으로 물리적인 접촉을 하기 때문에 마모나 긁힘과 같은 면에서도 우수한 내성을 지녀야 한다. 내구성은 주로 보호층을 구성하는 고분자 수지의 성질에 의해서 지배되는데, 보호층에 사용되는 수지는 대개 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지가 사용된다. 하지만, 이러한 내구성의 요구에 우선하여 무엇보다도 전사시 이형성이 우수하여야 한다. 앞서 설명한 바와 같이 옐로우, 마젠타, 시안의 칼라 필름들은 승화형 방식이므로 염료와 함께 사용되는 바인더 수지가 기재로부터 떨어지지 않게 하기 위하여 강한 언더코팅층을 도입하거나 프라임 처리가 되어 있는 기재 필름을 사용하여야 한다. 만일, 열전사 리본 중 화상보호 필름이 칼라 필름들과 함께 연결되어 있는 형태를 사용한다면 화상보호 필름 역시 언더코팅층 위에 코팅되어야 하는 전제 조건을 갖게 된다. 화상보호 필름은 용융형 방식으로 언더코팅층이 기재와 코팅층 사이에 존재하게 되면 인쇄시 이형성이 크게 감소하여 전사가 불완전하게 되므로 리본 형태를 사용할 경우 이형층을 설계하거나 이형성이 매우 우수한 수지를 사용하거나 또는 이형 효과를 나타낼 수 있는 물질을 도입하여야 한다. 이에, 본 발명에서는 용융형 블랙 부문에서 적용되는 아크릴계 이형액과 로진 수지를 함께 혼용하여 내구성이 우수할 뿐만 아니라 이형성도 함께 가지는 화상보호 필름을 제조하는데 중점을 둔 것이다. 본 발명에서는 보호층 조성성분으로 함유되는 아크릴계 이형액(고형분 25%)과 로진 수지를 10 : 1 ∼ 1 : 1의 중량비로 혼용하여 전체적으로 10 ∼ 30 중량% 농도가 되도록 용매에 용해시켜 코팅한다.

보호층 조성성분으로서 아크릴계 이형액의 아크릴 수지는 분자량 10,000 ∼ 100,000 범위와 유리전이온도(Tg) 70 ∼ 120℃를 가진다. 아크릴계 이형액의 아크릴 수지의 분자량이 지나치게 높으면 전사성이 부족하고 반대로 낮으면 내구성이 떨어진다. 또, 유리전이온도가 너무 낮으면 내구성이 떨어지고 높으면 이형성이 부족하다는 단점이 있다. 그리고, 보호층 조성성분으로서 로진 수지는 분자량 500 ∼ 3,000, 80 ∼ 150℃의 연화점을 가진다. 로진 수지의 연화점이 낮을수록 이형성은 우수하지만 내구성이 떨어지는 단점이 있어 적절한 연화점의 수지를 선택하는 것이 중요하다.

또한, 본 발명에서는 카드에 전사된 화상보호 도막의 긁힘 방지를 위하여 보호층 용액에 수지 대비 0.1 ∼ 10 중량%의 왁스를 정량하여 분산시킬 수도 있다. 분산은 기계적 혼합기를 이용하여 1500 rpm의 속도로 약 1시간 정도 보호층 용액에 분산시킨 뒤 사용한다. 왁스의 농도로 선호되는 구간은 0.5 ∼ 5 중량%이다. 보호층의 두께는 대략 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 범위에서 조절되며 특히 1.0 ∼ 2.0 ㎛의 두께가 적당하다.

언더코팅층(3)은 열전사법 중 주로 승화형 방식에서 코팅층과 기재필름의 강한 접착을 위해 사용되는데, 화상보호 필름이 칼라 필름들과 독립적인 단독 리본으로 제조될 경우는 전사성을 용이하게 하기 위하여 접착력을 약하게 하거나 때에 따라 생략되기도 한다. 언더코팅층은 p-클로로페놀이나 폴리에스터 계열의 수지, 아크릴, 폴리우레탄, 다가알콜 등을 사용하는데, 본 발명에서는 주로 p-클로로페놀이나 폴리에스터를 사용하는 경우에 대해 중점을 두며 본 발명의 결과는 다른 언더코팅층에도 적용 가능하다. 언더코팅층의 p-클로로페놀의 농도는 약 1 ∼ 10 중량부가 적당하며, 폴리에스터의 농도는 약 0.01 ∼ 10 중량%를 사용하며 특히 0.05 ∼ 1 중량%의 농도를 지닌 용액이 선호된다.

기재필름(4)으로 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트는 후면에 내열윤활층이 코팅되어 있는 필름과 그렇지 않은 필름들이 모두 사용 가능하며 두께는 3.0 ∼ 20㎛를 사용한다.

본 발명에서 제시하는 화상보호 필름의 조성물은 여러 가지 코팅 방식에 광범위하게 적용될 수 있다. 예컨대 그라비어 코팅, 바 코팅, 콤마 코팅 등 각각 다른 코팅 방식을 사용할 경우에도 동일한 조성물의 적용이 가능하다.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(일본국 도레이제, 상품명 F531, 두께 5.7㎛) 위에 하기의 조성물을 코터를 사용하여 보호층은 1.0 ∼ 1.5 ㎛, 접착층은 1.5 ∼ 2.0 ㎛가 되도록 순서대로 코팅한 다음, 건조시켜 화상보호 필름을 제조하였다.

언더코팅층 조성물 :

p-클로로페놀 3 중량부

톨루엔 97 중량부

보호층 조성물 :

아크릴계 이형액(대한민국 대한잉크제, PET-HT용 G/I 이형제) 75 중량부

로진수지(대한민국 코오롱유화제, KOESTER K-90) 6.5 중량부

왁스(미국 샴록제, 321BG) 2.5 중량부

톨루엔 9.3 중량부

메틸에틸케톤 9.2 중량부

접착층 조성물 :

폴리메틸메타아크릴레이트(일본국 미쯔비시레이온제, BR83) 25 중량부

톨루엔 37.5 중량부

메틸에틸케톤 37.5 중량부

실시예 2

보호층의 조성을 다음과 같이 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

보호층 조성물 :

아크릴계 이형액(대한민국 대한잉크제, PET-HT용 G/I 이형제) 80 중량부

로진수지(대한민국 코오롱유화제, KOESTER K-90) 4 중량부

왁스(미국 샴록제, DISPERSE 321BG) 2.5 중량부

톨루엔 8 중량부

메틸에틸케톤 8 중량부

실시예 3

접착층의 조성을 다음과 같이 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

접착층 조성물 :

폴리메틸메타아크릴레이트(미국 롬앤드하스제, B60) 12.5 중량부

비닐클로라이드 공중합체(미국 유니온카바이드제, VYHD) 12.5 중량부

톨루엔 37.5 중량부

메틸에틸케톤 37.5 중량부

실시예 4

언더코팅층의 조성을 다음과 같이 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

언더코팅층 조성물 :

폴리에스터(일본국 도요보제, Vylon200) 0.5 중량부

톨루엔 50 중량부

메틸에틸케톤 50 중량부

실시예 5

언더코팅층의 조성을 상기 실시예 4와 동일하게 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

실시예 6

언더코팅층의 조성을 코팅하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

실시예 7

언더코팅층의 조성을 코팅하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

비교예 1

보호층과 접착층의 조성을 다음과 같이 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

보호층 조성물 :

폴리메틸메타크릴레이트(일본국 미쯔비시레이온제, BR83) 25 중량부

왁스(미국 샴록제, 321BG) 2.5 중량부

톨루엔 37.5 중량부

메틸에틸케톤 37.5 중량부

접착층 조성물 :

폴리비닐클로라이드 공중합체(일본국 쇼와잉크제, HS-32G) 25 중량부

톨루엔 40 중량부

메틸에틸케톤 40 중량부

비교예 2

접착층의 조성을 다음과 같이 실시하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

접착층 조성물 :

폴리메틸메타크릴레이트(미국 롬앤드하스제, B60) 12.5 중량부

폴리비닐클로라이드 공중합체(미국 유니온카바이드제, VROH) 12.5 중량부

톨루엔 37.5 중량부

메틸에틸케톤 37.5 중량부

비교예 3

언더코팅층의 조성을 상기 실시예 4와 같이 실시하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

비교예 4

언더코팅층의 조성을 상기 실시예 4와 같이 실시하는 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

비교예 5

언더코팅층의 조성을 코팅하지 않는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

비교예 6

언더코팅층의 조성을 코팅하지 않는 것을 제외하고는, 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 화상보호 필름을 제조하였다.

실험예

상기 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 6에서 제조한 필름의 이형성, 전사성 및 내구성을 평가하기 위해 PERSONA CHEETAH Ⅰ, Ⅱ(미국 FARGO제), CP510(일본 DNP), IMAGE Ⅱ(미국 Data Card제)의 열전사 프린터에서 칼라, 블랙의 화상과 인자를 인쇄한 PVC 카드 위에 화상보호 필름을 전사시켜 물성을 비교하였으며, 평가방법은 다음과 같다.

·이형성: 코팅층을 테이프로 뜯어보거나 열압착기를 이용하여 코팅이 되어 있는 면의 필름 후면에 압착시간과 압착온도를 조절하면서 열과 압력을 가해 PET필름으로부터 코팅층이 떨어지는 정도를 측정함.

(×: 불량, ○: 보통, ◎: 양호, ◎의 갯수가 많을수록 우수 )

·내마모성: 측정기(5130 Abraser, TABER Industry제)로 측정함.

·긁힘성: 연필 경도계(Ref 720N, SHEEN제)로 측정하여 화상보호 도막의 긁힘 유무 로서 확인함.

(H는 B에 비해 긁힘성이 우수, H 앞의 숫자가 클수록 긁힘성은 우수함).

·내수성: 60℃ 물에 담가 놓은 후 화상과 화상보호 도막이 변질되는 시간을 측정 함.

·내알콜성: 95% 에탄올에 담가 놓은 후 화상과 화상보호 도막이 변질되는 시간을 측정함.

·내용제성: 톨루엔, 벤젠, 아세톤을 카드에 떨어뜨려 화상이 변질되는 시간을 측 정함.

·내가소제성: BBP, DOA, DOZ, DOP 등의 가소제를 카드 위에 슬라이드 글라스로 밀 착시킨 후 화상이 변질되는 시간을 측정함.

다음 표 1은 비교예 1에서 제조한 필름의 변질정도를 100으로 하였을 때, 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 2 ∼ 6에서 제조한 필름의 상대적인 변질정도를 나타낸 것이다.

구 분	이형성	내마모	내긁힘	내수성	내알콜	내용제	내가소제
실시예 1	◎	100	2H	100	100	100	100
실시예 2	◎	125	2H	100	100	125	125
실시예 3	◎	100	2H	100	100	125	100
실시예 4	◎◎	100	2H	100	100	100	100
실시예 5	◎◎	100	2H	100	100	125	100
실시예 6	◎◎◎	100	2H	100	100	100	100
실시예 7	◎◎◎	100	2H	100	100	125	100
비교예 1	×	100	2H	100	100	100	100
비교예 2	×	100	2H	90	80	90	100
비교예 3	◎	100	2H	100	100	100	100
비교예 4	◎	100	2H	90	80	90	100
비교예 5	◎◎	100	2H	100	100	100	100
비교예 6	◎◎	100	2H	90	80	90	100

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 화상보호 필름의 보호층에 아크릴계 수지가 단독으로 사용하면서 p-클로로페놀과 같은 강한 접착력 효과를 나타내는 언더코팅을 기재필름에 도입하는 경우 이형성이 불량하여 카드 위에 전사가 되지 않는 문제가 발생한다(비교예 1 ∼ 2). 반면에 보호층에 아크릴계 이형액과 로진 수지를 혼용하는 경우, 내구성을 유지하면서도 이형성이 매우 개선되어 폴리에스터 언더코팅보다 강한 p-클로로페놀을 사용하여도 전사감도가 현저히 증가하는 결과를 보였다(실시예 1 ∼ 3). 또, 로진 수지의 비율이 증가할수록 이형성은 증가하는 반면에 내구성이 감소되는 양상을 나타내는 바, 내구형 및 전사성을 모두 고려한다면 아크릴계 이형액과 로진 수지의 체적 혼합비율은 5 : 1 ∼ 3 : 1 중량비이다.

언더코팅을 효과가 적은 폴리에스터를 사용하거나 도입하지 않는 경우는 모든 경우에 대해 이형성 및 전사성이 우수하였다. 만일, p-클로로페놀보다 효과가 큰 언더코팅을 사용할 경우도 위와 같은 경향성을 보이게 될 것이다.

따라서, 화상보호 필름의 보호층에 아크릴계 이형액을 로진 수지와 적정한 비율로 혼용하여 사용하는 경우 이형성이 증가되어 언더코팅층을 코팅층과 기재필름 사이에 설계하여도 우수한 전사성을 얻을 수 있다. 그리고, 이 경우에 대하여 적절한 접착층 성분은 폴리메틸메타크릴레이트 계열의 아크릴계 수지를 단독으로 사용하거나 아크릴계 수지와 비닐클로라이드 계열의 공중합체를 혼용하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 화상보호 필름의 보호층에는 아크릴계 이형액과 로진 수지가 최적비를 유지함으로써 내수성, 내화학성, 내마모성, 내긁힘성 등의 내구성과 이형성이 증가하는 효과가 있음을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 칼라 필름과 화상보호 필름이 한 리본에 연속적으로 연결되어 있는 카드용 열전사 기록 리본에 있어서,

   상기 화상보호 필름의 보호층에는 아크릴계 이형액(고형분 25% 기준)과 로진 수지가 10 : 1 ∼ 1 : 1의 중량비로 혼합된 혼합물이 10 ∼ 30 중량% 농도로 포함되어 있는 것임을 특징으로 하는 열전사형 화상보호 필름.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층에는 수지 함량대비 0.1 ∼ 10 중량% 범위로 왁스가 함유된 것임을 특징으로 하는 열전사형 화상보호 필름.