KR200330360Y1 - 다층구조의 보호필름을 갖는 프리즘형 역반사 시트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 구조화된 역반사 소자의 규칙적인 배열을 가진 역반사 필름에 밀폐 셀을 만들기 위해 바인더, 결합제 및 지지필름으로 구성된 다층구조의 보호필름을 사용한 역반사 시트에 관한 것이다.

본 고안에서는 바인더와 지지필름 사이에 결합제를 도입함으로써 바인더층과 지지필름 사이에 우수한 접착력을 부여하며, 이러한 우수한 접착력은 역반사 소자를 외부의 오염인자로부터 보호하기 위해 만들어진 셀의 손상을 방지하고 강도를 증대시켜, 역반사 소자가 장기간에 걸쳐 효율적인 역반사 휘도율을 발휘하게 하여 역반사 시트의 사용수명을 증대시킨다. 또한 결합제의 조성을 조절함으로써 바인더의 선정 폭을 넓힐 수 있다.

Description

다층구조의 보호필름을 갖는 프리즘형 역반사 시트{Prism type retroreflection sheet having protective film of multi-layer structure}

본 고안은 구조화된 소자에 의해 야간 시인성을 부여한 역반사 시트의 밀폐셀 제조시 사용된 다층구조의 보호필름에 관한 것이다.

역반사 시트는 재귀반사, 즉 입사된 광을 다시 광원 쪽으로 빛을 되돌려 반사시키는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 다양한 용도로 사용되어질 수 있다. 대표적인 예로는 도로표지판, 공사구간 표식, 차량용 번호판, 의류와 신발 및 구명기구 등의 안전자재용, 간판 및 차량 광고용 등에 유용하다.

역반사 시트는 역반사 필름, 보호필름, 점착제 및 이형필름으로 이루어진 구조를 가진다. 도 2를 참조하면, 표면필름(1)은 외부 오염물인 유기솔벤트, 수분, 오일, 먼지 등으로부터 역반사 시트(12)를 보호하기 위해 사용되며, 사용된 재질은 햇빛에 의해 분해되지 않고, 외부환경에 장기간 사용할 수 있는 재질이어야 한다. 표면필름(1)은 휘도 감소 방지를 위해 투명하고 구조화된 소자와의 접착성이 우수하고, 광고용에 적용하기 위해 잉크와의 접착성이 우수하고 사용조건에서 물성을 유지해야 한다. 표면필름(1)으로 사용될 수 있는 재질은 불소화 폴리머, 아이오노머, 저밀도 폴리올레핀, 에틸렌 공중합체, 아크릴릭 기능성 폴리머 및 우레탄 폴리머 등으로 폭 넓으며, 현재 폴리메틸메스아크릴레이트 같은 아크릴릭 기능성 폴리머가 많이 사용되고 있다. 표면필름(1)은 단층 또는 다층구조일 수 있으며, 두께는 10 내지 200 ㎛이다.

역반사 소자 보호층(2)은 역반사 소자(3)의 연장선상에 있으며, 역반사 소자(3)와 동일 재질로 역반사 소자(3) 제조시 역반사 필름(10)의 일부로서, 역반사 소자(3)의 반대면에 만들어진다. 역반사 소자 보호층(2)은 역반사 필름(10)과 표면필름(1)과의 접촉면에 평면을 제공함으로써 표면필름(1)과 역반사 필름(10) 사이에 점착력을 증가시키는 역할을 한다. 역반사 소자 보호층(2)의 두께는 0 내지 100 ㎛가 일반적이다.

역반사 시트(12)의 일반적인 제품은 반사소자로서 작은 구 형상의 비드를 이용하는 비드계 시트와 구조화된 역반사 소자(3)를 포함하는 시트로, 평평한 정면과 후면 쪽으로 돌출되어있는 구조로 되어있으며, 돌출된 구조의 대표적인 형태가 큐브 코너이다. 역반사 소자(큐브 코너) 제조에는 폴리카보네이트와 폴리메틸메스-아크릴레이트가 주로 사용되어지고 있다. 역반사 소자(3)의 두께는 60 내지 180 ㎛가 일반적이다. 큐브 코너 형상의 역반사 소자(3)는 3면이 만나는 꼭지점에서 3면은 서로 수직을 이룬다. 입사광은 평평한 정면으로 입사하여 표면필름(1)을 통과하여 후면쪽으로 돌출된 큐브 코너 형상의 구조화된 소자에 의해 역반사된다. 일반적으로 광선은 내부 전반사 또는 정반사 코팅물에서 반사된다. 전반사를 이용하는 반사시트에서 구조화된 반사소자의 측면과 접촉되는 물질은 굴절율이 낮은 계면(공기)를 필요로 한다.

보호필름(11)은 수분, 먼지 등의 외부 오염물로부터 역반사 소자(3)를 보호하기 위해 사용되어진다. 역반사 소자(3)와 보호필름(11) 사이에 적정 모양의 셀 구조를 형성시켜, 역반사 소자(3)를 분리 밀봉함에 의해 먼지, 수분 및 기타 오염물로부터 역반사 소자(3)를 보호한다. 보호필름(11)은 구조화된 소자 주위에 낮은 굴절율의 공기층을 유지시켜 안정적이고 효율적인 역반사 휘도를 발휘하게 하며, 환경 노출에 의해 발생할 수 있는 손상이나 열화로부터 구조화된 소자의 표면을 보호한다. 보호필름(11)으로서 단일층, 다층 열가소성 필름 또는 다층 열가소성/열경화성 필름이 사용 가능하다.

미국특허 제5,754,338호에서는 열가소성 바인더 필름과 10 내지 20 ㎛의 이형필름을 공급하면서 셀을 형성시킨 후 이형필름을 제거한 다음 바인더와 역반사 소자와의 접착력을 보완하기 위해 경화형 수지를 코팅하는 방법을 소개하고 있다. 셀이 형성된 역반사 시트의 바인더 면에 경화형 수지를 코팅하는 것은 경화형 수지 처방 기술, 설비상 어려움이 있다. 이는 공정상 손실이 크게 되어, 원가상승을 유발하게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 구조화된 역반사 소자의 규칙적인 배열을 가진 역반사 시트에 있어서, 역반사 소자와 바인더의 접착, 바인더 소자와 지지필름간의 접착이 기본 물성의 하나로 된다.

역반사 소자와 바인더의 접착이 약한 경우 셀 형성이 완전하지 않아 수분 및 먼지 등에 의한 오염으로 역반사 휘도가 저하될 수 있으며, 바인더와 지지필름 사이의 접착이 약한 경우 보호필름의 물성 저하로 환경에 의한 손상으로 역반사 소자의 오염을 일으킬 수 있게 된다.

본 고안은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 바인더와 지지필름 사이에 결합제를 도입함으로써 바인더와 지지필름간의 결합력을 부여하면서 바인더와 역반사 소자와의 결합력을 증가시킨 역반사 시트재를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 적절한 결합제의 처방을 선정함으로써 역반사 소자와바인더간, 바인더와 지지필름 사이의 접착력을 증가시키고, 바인더 사용범위 증대 및 코팅가공 측면에서도 캐스팅이나 압출코팅 등 다양화가 가능한 역반사 시트재를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 프리즘형 역반사 시트의 정면도,

도 2는 본 고안에 따른 프리즘형 역반사 시트의 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 셀(엠보 패턴) 형성과정을 도시한 개략도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 표면필름 2: 역반사 소자 보호층

3: 역반사 소자 4: 공기층

5: 바인더 6: 결합제

7: 지지필름 8: 점착제

9: 이형필름 10: 역반사 필름

11: 보호필름 12: 역반사 시트

21: Nip Roll 22: 엠보롤

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 필름과 보호필름의 접착에 의해 밀폐 셀이 형성되는 역반사 시트재에 있어서, 상기 보호필름이 위로부터 바인더, 결합제 및 지지필름으로 이루어진 다층구조인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재를 제공한다.

본 고안에서 사용되는 바인더는 열가소성 에스테르계, 아크릴계 및 우레탄계 수지 중에서 선택된다. 상기 바인더의 색상은 주간 사용을 고려하여 투명 또는 흰색이 바람직하다.

상기 바인더의 유리전이온도는 50 내지 120℃이고, 두께는 20 내지 60 ㎛인 것이 바람직하다. 유리전이온도가 너무 낮을 경우 밀폐셀 형성 가공 및 취급시 휘도 품질 손실이 커지게 되고, 너무 높을 경우 역반사 소자와의 접착력 부여를 어렵게 만든다. 바인더의 두께가 너무 얇을 경우 역반사 소자와의 접착을 어렵게 하고, 두꺼울 경우 밀폐 셀 형성시 높은 휘도 손실 및 비용 증가를 초래한다.

상기 바인더는 액상타입의 캐스팅 가공, 또는 완전 고형분을 사용하는 무용제 타입의 압출코팅에 의해 결합제에 코팅되며, 바람직하게는 결합제가 코팅된 지지필름 상에 직접적으로 코팅된다.

본 고안에서 사용되는 결합제는 경화형 수지와 열가소성 수지의 2종 이상의혼합 조성이며, 경화형 수지의 낮은 유리전이온도를 상충하도록 상대적으로 높은 유리전이온도를 가지는 비경화성 수지인 열가소성 수지를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 경화형 수지의 주성분은 2가 이상의 다관능기를 가진 에스테르계, 아크릴계 또는 우레탄계 수지로서, 유리전이온도는 -20 내지 40℃인 것이 바람직하다. 유리전이온도가 너무 낮을 경우 높은 점성으로 인해 보관시 지지필름의 다른면, 즉 결합제가 코팅되지 않은 면과 접착이 일어나게 되고, 높을 경우는 지지필름과의 접착이 약하게 된다.

상기 경화형 수지는 경화제 또는 라디에이션에 의해 경화되며, 상기 경화제는 다관능성의 모노머, 올리고머 또는 트라이머 형태의 이소시아네이트이고, 상기 라디에이션에 의한 경화는 적외선, 자외선 또는 전자빔에 의해 수행된다.

본 고안에서 경화형 수지는 결합제와 지지필름 사이에 접착력을 부여하고, 열가소성 수지는 결합제와 바인더와의 접착력을 증가시켜 바인더와 지지필름 사이의 계면 접착력을 개선한다.

본 고안에서 사용되는 지지필름은 열가소성 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름이며, 15 내지 40 ㎛ 두께의 흰색 필름이 바람직하다. 두께가 너무 얇을 경우 낮은 물성으로 인해 후가공성 저하 및 보호필름층의 강도 저하로 밀폐셀 보호 기능을 저하시키게 되고, 두꺼울 경우 높은 탄성 및 강도로 인해 밀폐셀 형성을 어렵게 만든다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 프리즘형 역반사 시트의 정면도로서, 본 고안에서 적용되는 역반사 시트는 구조화된 역반사 소자가 치밀하게 배열되어 있는 형태를 가진다.

도 2는 본 고안에 따른 프리즘형 역반사 시트의 단면도로서, 기본적으로 표면필름(1), 역반사 소자 보호층(2), 역반사 소자(3), 공기층(4), 바인더(5), 결합제(6), 지지필름(7), 점착제(8) 및 이형필름(9)으로 구성된다.

표면필름(1)은 재질이 폴리메틸메스아크릴레이트로서 두께는 20 내지 80 ㎛이다. 표면필름(1)은 구조화된 역반사 필름(10)의 성형시, 역반사 소자 보호층(2)의 평탄면에 열과 압력이 가해진 조건에서 접착된다.

역반사 필름(10)은 역반사 소자 보호층(2)과 역반사 소자(3)로 구성되며, 재질은 두 층 모두 폴리카보네이트로서 역반사 소자(3) 성형시 동시에 만들어진다. 역반사 소자 보호층(2)의 두께는 50 내지 150 ㎛, 역반사 소자(3)의 두께는 80 내지 150 ㎛가 적절하다.

도 3과 같이, 공기층(4)은 역반사 소자(3)와 보호필름(11) 사이의 셀, 즉 엠보패턴 생성시 만들어지며, 열을 지닌 엠보롤(22)을 이용하여 적정 압력 조건하에서 만들어진다. 엠보패턴은 엠보롤(22)의 형상에 의해 만들어진다. 엠보싱 작업시 엠보싱 롤(22)의 표면온도는 180 내지 260℃이고, 폴리카보네이트 재질인 역반사 소자(3)에 전해지는 온도는 150℃ 내지 230℃이며, 엠보가공시 역반사 소자(3)의 융융을 수반한 구조 변형이 일어난다. 엠보시 사용되는 Nip Roll(21)의 재질은 실리콘이며, 경도는 듀로미터(Duromiter) 단위로 A 70 내지 100이다. 엠보패턴은 일정 형태의 밀폐형 무늬를 형성시키며, 보호필름(11)과 구조화된 소자(3) 사이의 접촉 부분은 휘도가 소실되며, 또한 무늬 형성시 가해진 열과 압력은 구조화된 소자(3)를 변형시켜 역반사 성능을 저하시킬 수 있다.

지지필름(7)은 열가소성 폴리에스테르 필름, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 사용되며. 요구되는 물성은 엠보싱 가공 후 엠보롤(22)과 분리될 수 있는 박리성과 내열성을 지니고 있어야 한다. 적당한 지지필름(7)의 두께는 15 내지 40 ㎛이며, 투명하거나 색상을 지닐 수 있다. 색상은 흰색 계열이 일반적이며, 이는 역반사 시트(12)의 주간 색상에 영향을 준다.

결합제(6)는 지지필름(7) 상에 코팅되는 것으로, 코팅방법으로는 콤마 코팅, 바 코팅 및 그라비아롤 코팅 등이 가능하며, 건조 후의 두께는 0 내지 5 ㎛가 적당하다. 결합제(6)는 지지필름(7)과 바인더(5) 사이에 접착력을 개선시키는 기능을 하며 다성분계로 구성되어진다. 첫번째 성분계는 지지필름(7)과의 접착력을 부여하기 위한 경화형 수지로서 에스테르계 수지, 아크릴계 수지 및 우레탄계 수지 등을 주제로 사용하는 것이다. 두번째 성분계는 열가소성 수지로서 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지 및 우레탄 수지 등을 사용한다.

경화형 타입은 경화제를 이용하거나, 라디에이션을 이용한 경화가 가능하다. 경화제를 사용하는 경우는 다관능기를 가진 이소시아네이트계를 경화제로 사용하며, 라디에이션을 적용한 경우는 전자빔, 자외선, 적외선 광을 이용하는 것이 가능하다. 경화형 수지는 유리전이온도가 -20 내지 40℃로서 상온에서 끈적거리는 점성(點性)이 있다. 이는 단독 사용시 지지필름(7)과 블락킹 현상을 유발하여 후공정 작업을 어렵게 한다. 이를 개선하기 위해 열가소성 수지는 유리전이온도가 40 내지 150℃인 것을 사용하여 경화형 수지의 점성을 개선하고, 바인더(5)와 결합제(6)의 접착력을 증가시키는데 기여하도록 한다.

바인더(5)는 지지필름(7)상 결합제(6)가 처리된 면에 코팅되어지며, 코팅방법으로는 액상타입의 원료를 캐스팅 가공하거나 완전 고형분을 사용한 압출코팅방법이 가능하다. 액상타입 제작시 사용되는 희석제는 물이며, 용제계는 단일 용제 또는 혼합액 사용이 가능하다. 사용가능한 용제는 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸아세테이트, 헥산, 헵탄 및 톨루엔 등이다. 코팅 완료후 건조상태에서 바인더(5)의 두께는 20 내지 60 ㎛ 정도가 적당하다. 바인더(5) 성분은 역반사 소자(3)와 용융 열접착이 우수해야 하며, 열가소성 수지인 에스테르계 수지, 아크릴계 수지 및 우레탄계 수지가 가능하다. 사용되는 바인더의 유리전이온도는 50 내지 120℃이다.

점착제(8)층은 역반사 시트(12)를 표지판 시공시 기재에 자유로이 붙일 수 있게 하는 역할을 한다. 여기서 사용되는 접착제(8)는 아크릴계, 고무계 접착제가 가능하며, 소량의 경화제 및 첨가제를 가하여 점착 특성을 조정하여 사용한다. 특히 역반사 시트(12)를 시공한 후 사용 중 역반사 시트(12)가 기재로부터 떨어지지 않도록 하는 점착제(8)의 점착유지력이 매우 중요하다. 이때 사용되는 이형필름(9)은 종이 또는 폴리프로필렌 필름 등이 가능하다.

[실시예]

도 2와 같은 역반사 시트를 제조하기 위하여, 역반사 필름의 구성은 표면필름으로서 50 ㎛ 두께의 폴리메틸메스아크릴레이트를 사용하였고, 역반사 소자 보호층 및 역반사 소자로서 모두 폴리카보네이트를 사용하였으며, 역반사 소자 보호층의 두께가 125 ㎛, 역반사 소자의 두께는 100 ㎛인 것을 사용하였다. 지지필름은 38 ㎛ 두께의 흰색 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하였다.

결합제는 그라비아 코팅에 의해 100 mesh의 그라비아롤을 사용하여 코팅하였으며, 70℃에서 건조한 후 결합제의 두께는 1 ㎛가 되도록 하였다. 이때, 결합제 용액의 조성은 유리전이온도 10℃의 경화형 에스테르 수지와 트라이머 타입의 이소시아네이트 경화제를 가진 성분 및 유리전이온도 50℃, 분자량(Mw) 22,000인 열가소성 에스테스 수지 성분을 사용하였다. 경화형 수지와 열가소성 수지의 배합비는 1:1으로 하였다. 그라비아 코팅을 위해 톨루엔으로 희석하여 사용하였으며, 희석후 고형분은 10%, 점도는 60∼100cps이었다. 바인더는 유리전이온도 75℃, 분자량(Mw) 20,000인 열가소성 에스테르계 수지를 사용하였으며, 건조후 도막 두께는 20 ㎛가 되도록 하였다.

엠보패턴을 부여하기 위하여 엠보롤 표면온도는 200℃, 압력은 유압 50 kgf/㎠으로 설정하여 엠보가공하였다. 이때 적용된 Nip Roll은 경도 75의 실리콘 고무를 사용하였다. 점착제층은 아크릴계 점착제를 사용하여 접착 유지력을 부여하였다. 이형필름은 단면 실리콘 처리가 된 폴리프로필렌 필름을 사용하였다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따라 구조화된 역반사 소자를 지닌 역반사 시트의 밀폐 셀을 형성할 때 다층구조의 보호필름을 사용함으로써, 역반사 소자와 바인더간 접착력 및 바인더와 지지필름간 접착력의 증대를 실현하였다. 이는 역반사 시트의 물성을 증가시키고, 수분이나 먼지 등의 오염물로부터 역반사 소자를 효과적으로 보호하여 역반사 시트의 역반사 휘도율을 장기간 유지할 수 있게 한다. 또한 결합제의 적절한 처방은 바인더와 지지필름간의 접착력 및 바인더와 역반사 소자와의 접착력을 증가시킬 뿐만 아니라 바인더 적용의 범위를 넓혀준다. 또한 다층구조의 보호필름을 별도 제작한 후 밀폐 셀 형성시 사용함으로써 고가의 역반사 필름의 손실을 최소화하고, 엠보작업시 별도의 이형필름을 사용하지 않고 다층의 보호필름으로 일체화하여 제품에 적용함으로써 이형필름을 사용하지 않아 비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 필름과 보호필름의 접착에 의해 밀폐 셀이 형성되는 역반사 시트재에 있어서,

   상기 보호필름이 위로부터 바인더, 결합제 및 지지필름으로 이루어진 다층구조인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 바인더가 열가소성 에스테르계, 아크릴계 및 우레탄계 수지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 바인더가 투명 또는 흰색인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
4. 제 1항에 있어서, 상기 바인더의 유리전이온도가 50 내지 120℃이고, 두께가 20 내지 60 ㎛인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
5. 제 1항에 있어서, 상기 바인더가 액상타입의 캐스팅 가공, 또는 완전 고형분을 사용하는 무용제 타입의 압출코팅에 의해 결합제에 코팅되는 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
6. 제 1항에 있어서, 상기 바인더가 결합제가 코팅된 지지필름 상에 직접적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
7. 제 1항에 있어서, 상기 결합제가 경화형 수지 및 열가소성 수지의 2종 이상의 혼합 조성인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
8. 제 7항에 있어서, 상기 경화형 수지의 주성분이 2가 이상의 다관능기를 가진 에스테르계, 아크릴계 또는 우레탄계 수지로서, 유리전이온도가 -20 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
9. 제 7항에 있어서, 상기 경화형 수지가 경화제 또는 라디에이션에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
10. 제 9항에 있어서, 상기 경화제가 다관능성의 모노머, 올리고머 또는 트라이머 형태의 이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
11. 제 9항에 있어서, 상기 라디에이션에 의한 경화는 적외선, 자외선 또는 전자빔에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
12. 제 1항에 있어서, 상기 지지필름이 열가소성 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.
13. 제 1항에 있어서, 상기 지지필름이 15 내지 40 ㎛ 두께의 흰색 필름인 것을 특징으로 하는 구조화된 역반사 소자를 가진 역반사 시트재.