KR20010053888A - 고조도 반사판용 열접착 다층 필름 - Google Patents

Abstract

폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름의 한쪽면에 열접착층을 형성하고, 다른쪽 면에 금속 증착층과 보호 코팅층을 순차적으로 형성한 고조도 반사판용 열접착 다층 필름에 있어서, 보호 코팅층은 두께가 2㎛일 때 실리콘계 수지 또는 아크릴계 수지에 대해 자외선 흡수제가 1 내지 5중량부 함유하므로써 반사 효율의 저하가 적고, 장시간 동안 빛에 노출되더라도 내후성이 우수한 열접착성 다층 필름을 제공한다.

Description

고조도 반사판용 열접착 다층 필름 {the heat-adhesived Multilayer film for high illumination reflector}

본 발명은 고조도 반사판용 열접착 다층 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착제나 기타 수지를 코팅하거나 라미네이트 시키지 않고도 폴리에스테르 필름 자체에 접착성을 부여하고 그 반대면에 빛의 반사율이 뛰어난 금속을 진공 증착한 후, 금속, 플라스틱 등의 피착제에 가열 또는 가압하여 연속적으로 접착시켜 태양에너지의 전환을 위한 반사판이나 전구 반사갓 등으로 사용됨으로써 에너지 수집 효율을 올리고 전력 손실을 줄이는 등 고효율로 빛을 반사할 수 있는 열접착성 다층 필름에 관한 것이다.

이렇게 만들어진 필름을 형광등의 반사갓으로 사용하는 경우 기존 사용 전력의 2/3 수준에서도 동일한 밝기의 빛을 얻을 수 있어서 에너지 절약 차원에서 대단한 효과를 얻을 수 있다.

빛을 원하는 방향으로 반사시키기 위한 반사판의 제조방법으로서 가장 먼저 사용된 방법은 금속 표면을 매끄럽게 연마한 후 사용하는 것이었다. 그러나 이러한 방법은 경제적인 측면에서 일반 산업제에 적용는 것에는 문제가 있었다.

이후 미합중국 특허 제4,307,150호에서 고분자 기재 필름에 금속을 증착하고 반대면에 접착제를 도포한 후 딱딱한 피착제에 접착 라미네이트하는 방법을 제안하였는데 이 경우에는 기재 필름에 증착 보호 코팅을 한 후 접착제를 다시 코팅해야하는 복잡한 과정을 거쳐야 한다.

이러한 다층 필름에 사용되는 기재 필름은 물리 및 화학적으로 안정하고 기계적 강도가 높으며 내열성, 내구성, 내약품성, 치수 안정성 등이 우수하여 산업 용품으로 광범위하게 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용되고 있지만, 열접착성을 가지고 있지 않기 때문에 열접착성을 요구하는 용도로서 사용하기 위해서는 접착제나 기타 접착성 수지를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 코팅하거나 라미네이트시키는 공정을 거쳐서 열접착성을 부여해야만 했었다.

접착제 또는 접착성 수지 등의 코팅 만으로 최종 필름의 접착성을 바람직한 수준으로 유지할 수가 없었으며, 라미네이트시키는 경우에는 열접착성 측면에서는 우수하지만 복잡한 공정 단계를 거쳐야 하기때문에 필름의 제조 단가가 높아져서 바람직하지 않고 기재 필름인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 고유 특성이 약화되는 문제가 있었다.

특히 기재 필름위에 알루미늄 또는 은을 증착한 증착층은 공기중에 포함된 산소에 의하여 쉽게 산화 될 수 있고, 증착된 금속 입자가 탈락될 수 있기 때문에 증착층 위에 실리콘계 수지 또는 아크릴계 수지를 코팅하여 보호층을 형성하여야 한다.

보호 코팅층은 이와 같은 증착 표면의 손상을 막아주기 위하여 증착면 위에보호를 목적으로 코팅을 해 주는 것으로써, 열접착 공정을 수행하는 경우 립롤의 압력에 의한 표면 손상을 방지하는 목적으로도 사용되어 왔다.

이러한 문제점의 일부를 보완하기 위하여 미합중국 특허 제4,666,263호에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 한 면에 은(Ag) 증착을 하고 부식 방지를 위한 금속 보호층을 증착하는 방법을 제안하였는데, 보호층의 코팅과 접착제 처리 과정이 필요하고 반사층이 두꺼운 필름층이기 때문에 필름의 투명도가 대단히 중요하고 또 아무리 투명해도 빛이 필름층을 투과해야 하기 때문에 반사 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 보호 코팅층을 형성한 다층 필름은 오랫 동안 태양광이나 형광등 불빛에 의해 보호 코팅층의 주성분인 수지가 열화됨으로써 반사 효율이 떨어지게 되고 금속층과 필름 간의 박리가 발생하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 바의 종래 기술의 문제점을 개선하여 반사 효율의 저하가 적고, 내후성이 우수하여 장시간 빛에 의한 열화가 발생하지 않는 고조도 반사판용 열접착 다층 필름을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름의 한쪽면에 열접착층을 형성하고, 다른쪽 면에 금속 증착층과 보호 코팅층을 순차적으로 형성한 고조도 반사판용 열접착 다층 필름에 있어서, 보호 코팅층은 실리콘계 수지 또는 아크릴계 수지와 자외선 흡수제로 구성되고, 두께가 2㎛일 때 수지100중량부에 대해 자외선 흡수제가 1 내지 5중량부 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 보호 코팅층은 수지와 자외선 흡수제로 구성되는데, 보호 코팅층에 사용되는 수지로는 열경화성 실리콘계 수지, 자외선 경화형 아크릴 수지 또는 자외선 경화형 실리콘 수지가 사용된다.

그러나, 상기 수지만 도포된 경우에는 다층 필름이 옥외나 강한 형광등에 노출되면서 자외선에 의해 보호층의 수지가 열화되어 크랙이 발생하여 빛 반사율이 줄어들고 필름과 금속층과의 접착력을 떨어트려 박리가 발생되므로 이에 따른 내후성을 향상시켜 주기위하여 넓은 영역의 자외선을 흡수하는 자외선 흡수제를 적당량 투입하여야 한다.

자외선 흡수제는 자외선 안정성을 부여하기 위하여 제공되는 것으로, 일차적으로는 자외선을 흡수하여 고분자에 나쁜 영향을 끼치지 않을 정도의 무해한 열에너지로 변환시키는 역할을 하는 것을 선택하는 것이 필요한데, 벤조퀴논계 또는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제가 바람직하게 사용될 수 있다.

그러나 흡수제가 자외선을 흡수 및 발산하는 작용을 하므로 효과적인 역할을 수행하기 위해서는 반사판의 수명 및 보호층의 두께에 따라 투입량이 일정량 이상으로 유지되어야 하는데, 옥외 노출 시 일정 기간 이상 광열화에 대한 물성 유지를 위해서는 도포층이 2㎛일 때를 기준으로 하였을 때 1 내지 5중량부가 바람직하고, 수지의 강도 유지와 색의 변화를 고려할 경우 1.5 내지 3중량부가 더욱 바람직하다.

이때, 자외선 흡수제 함유량이 1중량부 미만인 경우에는 상기의 효과를 기대할 수없게 되고, 5중량부를 초과하는 경우에는 첨가된 흡수제가 특정 색상을 띄기때문에 특정 파장의 빛을 흡수하는 문제가 발생하게되고, 필름의 제조 원가가 과도하게 증가되는 문제가 있어 바람직하지 않다.

한편 본 발명에서 기재 필름은 제한을 받지 않지만 광택도의 저하를 억제하기위하여 기재 필름의 열접착성을 부여하고 두께를 줄이는 방법으로써 기재 필름에 열접착 성질을 부여한 2층 공압출 필름을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기재 필름은 제1 수지층과 제 2 수지층이 공압출된 2층 필름으로 되어 있는데, 이는 통상의 성질을 지니는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 낮은 온도에서 쉽게 열융착이 가능한 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 공압출된 것으로서 별도의 접착층을 필요로 하지 않기 때문에 공정을 단순화하고 용이하게 피착제에 접착할 수 있는 장점을 지니고 있다.

먼저, 제1 수지층은 반복 단위 가운데 산성분이 테레프탈산 80 내지 85중량부와 이소프탈산 15 내지 20중량부이고 알콜 성분은 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜로 부터 선택되는 적어도 하나 이상의 2가 알콜로 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.

이때, 산성분은 테레프탈산 80 내지 85중량부와 이소프탈산 15 내지 20중량부인 것이 바람직한데, 이소프탈산의 함량이 상기 범위를 유지할 때 금속 또는 플라스틱에 대한 열접착이 용이하게 될 뿐만아니라 열접착 후 피착제와 제2 고분자 수지층이 견고한 결합을 유지할 수 있게된다.

제1 고분자 수지의 극한 점도는 0.55 내지 0.75㎗/g인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 0.55㎗/g 미만인 경우에는 고분자의 결정화가 지나치게 빨리 진행되고 제조된 고분자 수지의 분자량이 적어 열접착 후 후가공을 할 때 필름이 찢겨지거나 부스러지는 등 후가공성이 나빠지게 되며, 0.75㎗/g를 초과하는 경우에는 분자량이 너무 커져서 수지 제조 자체가 어려워지는 문제가 발생하게 되고, 비록 필름이 형성된다고 하더라도 고점도로 인하여 균일한 쉬트를 얻을 수가 없게 된다.

한편, 제2 수지층은 반복 단위 가운데 산성분이 테레프탈산 90중량부이상과 이소프탈산 10중량부 이하이고 알콜 성분은 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜로 부터 선택되는 적어도 하나 이상의 2가 알콜로 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.

이때, 산성분은 테레프탈산 90중량부 이상과 이소프탈산 10중량부 이하인 것이 바람직한데, 테레프탈산이 90중량부 미만인 경우에는 내열성, 치수 안정성에 문제가 있다.

본 발명에서는 금속 증착후 평활한 증착면에 빛의 반사를 높이기 위해서 입자의 분포도가 균일한 미립자를 투입하여 가공 주행성과 빛의 반사 효율을 높여줄 수 있다.

이와 같은 미립자로는 이산화 티탄, 탄산칼슘, 카오린, 황산바륨, 실리카, 탈크, 제올라이트 등이 있으며, 이 가운데 실리카가 바람직하게 사용될 수 있고, 그 중에서도 실리카의 평균 입경이 2.0 내지 6.5㎛인 것이 더욱 바람직하며, 실리카의 사용량은 0.01 내지 0.5중량부가 바람직하다.

그러나 미립자의 투입량이 0.5중량부를 초과하게 되면 증착 표면의 광택도가 떨어지게 되고, 0.1 중량부 보다 적게되면 필름 권취성이 나빠진다.

상기 제 1 고분자 수지와 제2 고분자 수지 제조시 상기의 미립자 이외에 중축합 촉매, 분산제, 정전인가제, 블로킹 방지제 등과 같은 통상의 첨가제들이 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 첨가될 수 있다.

상기 2개 층으로 공압출된 폴리에스테르 필름의 두께는 10 내지 38㎛이며, 제1 수지층과 제2 수지층의 두께비는 1:4 내지 1:8인 것이 바람직하다. 이때, 1:4 미만인 경우에는 폴리에스테르 필름의 고유한 물성을 유지할 수 없는 문제가 있고, 1:8을 초과하는 경우에는 접착력이 떨어지는 문제가 있다.

또한 본 발명에서는 이와 같은 방법으로 제조되는 공압출 필름의 경우 기재 필름에 직접 금속을 증착시켜 빛이 표층에서 반사되기 때문에 반사 효율이 극대화 될 수 있다.

금속 증착층은 제2 수지층 위에 금속 증착된 것으로써, 효율적인 빛의 반사를 위해 증착층의 두께는 50 내지 1,000Å이 적합하고, 사용되는 알루미늄의 순도는 제품의 반사율에 따라 다른데, 85% 이상의 반사율을 나타내기 위하여서는 순도 99.9% 수준의 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 바람직하고, 95% 이상의 반사율을 나타내기 위하여서는 순도 99.99% 수준의 은(Ag)을 사용하여야 한다.

이하 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

<실시예1>

테레프탈산과 이소프탈산을 84 : 16의 중량비로 혼합하여 산성분을 구성하고 에틸렌글리콜을 상기 산성분과 1 : 2 당량비로 혼합한 다음, 이 혼합물에 대하여 통상의 중축합 촉매와 평균 입경 1.5㎛의 실리카를 0.07중량부 투입하여 중축합 반응을 완료시켜 고유 점도가 0.631㎗/g인 제1 수지층용 공중합 폴리에스테르를 제조하였다.

테레프탈산과 이소프탈산을 95 : 5의 중량비로 혼합하여 산성분을 구성하고 에틸렌글리콜을 상기 산성분과 1 : 2 당량비로 혼합한 다음, 이 혼합물에 대하여 통상의 중축합 촉매와 평균 입경 3.0㎛의 실리카를 0.07중량부 투입하여 중축합 반응을 완료시켜 고유 점도가 0.620㎗/g인 제2 수지층용 공중합 폴리에스테르를 제조하였다.

상기의 제1 및 제2 고분자 수지를 두개의 압출기를 통하여 200℃에서 용융 압출시킨 다음 피드블록에서 2층을 적층하고 통상의 티다이 및 2축 연신 장치를 이용하여 길이 방향 연신비를 3.6, 폭 방향 연신비를 4.0으로 연신하였으며, 220℃에서 열고정하여 30㎛의 2축 연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.

상기 2축 연신 폴리에스테르 필름을 장착한 진공조 중에 아르곤 가스의 압력을 1X10^-1내지 1X10^-3토르(torr)로 유지하고, 은(Ag) 타겟에 100KV의 전위를 부여하여 글로브 방전을 발생시킨 상태에서 아르곤(Ar) 이온이 은(Ag) 구성 원자를 충돌 방출시켜 냉각된 필름의 제2 수지층 면위에 부착하여 두께가 450Å인 박막을 형성하였다.

은(Ag) 증착된 필름의 표면을 보호하기 위하여 자외선 코팅제인 아크릴레이트 에스테르 모노머에 자외선 흡수제인 2,2'-메틸렌비스(4-1,1,3,3-테트라 메틸 부틸)-6-[(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀]을 코팅제 대비 2.0중량부 투입하여 그라비아코팅 방식으로 도포하고 100W 파워의 머큐리 램프 2개로써 경화시켜 고조도 반사판용 열접착 다층 필름을 제조하였으며, 광택도, 반사율과 내후성을 평가하여 표1에 나타내었다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일한 방법과 장치를 이용하여, 자외선 흡수제의 투입률을 3.0중량부로 하여 고조도 반사판용 열접착 다층 필름을 제조하였으며, 광택도, 반사율과 내후성을 평가하여 실시예 1과 함께 표1에 나타내었다.

<비교실시예>

실시예 1과 동일한 방법과 장치를 이용하여, 자외선 흡수제의 투입률을 0.1중량부로 하여 고조도 반사판용 열접착 다층 필름을 제조하였으며, 광택도, 반사율과 내후성을 평가하여 실시예 1과 함께 표1에 나타내었다.

<시험 방법>

- 반사율

은(Ag) 증착과 보호 코팅된 필름을 강판에 라미네이팅하여 KS A 0066에 따라 빛의 반사율을 측정하였다.

- 광택도

은(Ag) 증착과 보호 코팅된 필름을 시편으로 하여 측정 각도 60도에서 흑색경을 기준경으로 사용하여 ASTM D523의 방법에 따라 측정하였다.

- 내후성

은(Ag) 증착과 보호 코팅된 필름을 내후성 시험기(Q-Panel사 제품)에 넣고ASTM G53의 방법에 따라 강한 자외선에 30일 동안 노출시킨 후 필름의 파단 강도를 측정하여, 노출 시키기 전의 파단 강도 값과의 비교치로써 내후성을 평가하였다.

	자외선 흡수제 투입량	반사율	광택도(제조 직후)	광택도(30일 후)	내후성
실시예1	2.0중량부	95.7%	996%	563%	84%
실시예2	3.0중량부	95.4%	994%	471%	78%
비교예	0.1중량부	97.5%	993%	83%	18%

상기 본 발명의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 자외선 흡수제를 1 내지 5중량부 투입한 실시예 1 및 실시예2의 경우 그렇지 않은 비교실시예에 비해, 보호 코팅층에 자외선 흡수제가 포함된 표면에서 자외선을 흡수함으로써 장시간 내후성 촉진 시험을 하더라도 필름 강도가 75% 이상을 유지하며, 광택도가 40% 이상 유지하므로써 장시간 외부에 노출되는 환경에서 사용하기에 적합한 것이다.

본 발명은 표면 보호층에 자외선 흡수제를 투입하여 장시간 동안 빛에 노출되더라도 반사 효율의 저하가 적고, 내후성이 우수한 열접착성 다층 필름을 제공하는 바람직한 발명인 것이다.

본 발명은 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (5)

1. 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름의 한쪽면에 열접착층을 형성하고, 다른쪽 면에 금속 증착층과 보호 코팅층을 순차적으로 형성한 고조도 반사판용 열접착 다층 필름에 있어서, 보호 코팅층은 실리콘계 수지 또는 아크릴계 수지와 자외선 흡수제로 구성되고, 두께가 2㎛일 때 수지 100중량부에 대해 자외선 흡수제가 1 내지 5중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 고조도 반사판용 열접착 다층 필름.
2. 제1항에 있어서, 자외선 흡수제가 벤조페논계 또는 벤조트리아졸계인것 특징으로 하는 고조도 반사판용 열접착 다층 필름.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기재 필름은 제1 고분자 수지층으로써 반복 단위 가운데 산성분이 테레프탈산 80 내지 85중량부와 이소프탈산 15 내지 20중량부인 폴리에틸렌테레프탈레이트와 제 2수지층으로써 반복 단위 가운데 산성분이 테레프탈산 90중량부 이상과 이소프탈산 10중량부 이하인 폴리에틸렌테레프탈레이트이 공압출된 2층 필름인 것을 특징으로 하는 고조도 반사판용 열접착 다층 필름.
4. 제3항에 있어서, 실리카가 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대해 0.01 내지 0.5중량부 투입한 것을 특징으로 하는 고조도 반사판용 열접착 다층 필름.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 기재 필름의 두께가 10 내지 38㎛인 것을 특징으로 하는 고조도 반사판용 열접착 다층 필름.