KR20110032677A - 열 및 자외선 차단 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차, 건축물 등의 창유리에 광범위하게 적용 가능한 열 및 자외선 차단 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 ATO 또는 ITO를 도포한 하드코팅층, 폴리에스테르층 및 점착층을 포함하는 열 및 자외선 차단 안전 필름에 관한 것이다.

본 발명에 열 및 자외선 차단 필름은 종래 방법에 의해 제조된 필름에 비하여 열 및 자외선 차단 효율이 우수하여 에너지를 효과적으로 절약할 수 있으며, 또한 종래 방법에서 문제시되면 저생산성의 문제를 획기적으로 개선시킬 수 있다.

ATO, ITO, 열차단, 자외선 차단, 폴리에스테르, 자외선, 적외선, 염료

Description

열 및 자외선 차단 필름 {Heat and Infrared ray cutting film}

본 발명은 자동차 및 건축물 등의 창유리에 적용 가능한 열 및 자외선 차단 필름에 관한 것이다.

태양광선은 크게 자외선(100 ~ 380 nm), 가시광선(380 ~ 780 nm), 적외선(780 ~ 60000 nm)으로 나누어지며, 적외선은 다시 근적외선 및 원적외선으로 구분된다. 이 중 자외선이 약 6%, 가시광선이 약 46%, 적외선이 약 48%로 구성되며, 자외선은 피부가 오랜 시간 노출될 경우 피부노화, 암발생 등의 원인이 되고, 적외선은 실내 온도를 상승시켜 여름철 냉방 비용 증가의 원인이 된다.

최근에는 이러한 자외선 및 적외선을 포함하는 태양광선이 직접 실내로 조사되는 것을 차단하기 위하여 각종 차단필름을 자동차, 건축물 등의 창유리에 부착하여 자외선 및 적외선에의 노출을 방지하기 위한 제품들이 개발되어 실용화되고 있다. 이러한 차단 필름은 그 자체로 자외선, 적외선을 차단하는 기능뿐만 아니라, 창유리의 기계적 강도를 보완하는 역할, 창유리가 파손될 경우 유리파편이 비산하는 것을 방지하는 기능, 착색필름을 도포할 경우에는 프라이버시를 보호하는 역할 등 다양한 기능을 수행한다.

이러한 필름의 예를 들면, 폴리에스테르 필름의 단면에 도포 수지와 용제로 희석된 염료 및 자외선 흡수제를 도포하여 제조하는 방법(대한민국 등록특허 제068300호), 점착용 수지에 유기계 화합물인 열선흡수제를 배합하고 하드코팅층에는 자외선 경화용 수지에 염료를 배합하여 사용하는 방법(대한민국 등록특허 제018538호), 폴리에스테르 지지층과 염료를 함유하는 폴리에스테르 컬러층 및 접착성 코팅층으로 이루어지며 이러한 다층 구조의 적어도 하나의 층에 염료를 함유시키는 방법(대한민국 공개특허 제2004-0072862호) 등이 제안되고 있다.

그러나, 염료를 함유시키는 방법은 자외선 차단효율이 15 ~ 25%로 한계가 있고 열차단 효율도 떨어지는 문제가 있으며, 자외선 차단제를 함유시키는 방법은 자외선 차단제가 고가이고 이를 함유시키는 공정이 추가되어 제조비용이 높아지는 문제가 있다.

종래의 열차단 필름 제조방법으로 알려진 것 중에는 하드코팅층, PET층, ATO층, 점착제 라이네이션층, PET층, 점착층, 이형층으로 구성된 열차단 필름이 있으나(도 1 참조), 이러한 필름은 PET층을 두 층으로 구분하여 사용하므로 오래 사용 할 경우 필름이 슬라이싱되는 문제가 있고, 또한 여러층을 겹쳐 도포해야 하므로 제조시간 및 비용이 과다하게 소모되는 등 생산성 면에서도 좋지 않은 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 염료나 고가의 자외선 차단제를 사용하지 않고도 효과적인 자외선 차단 및 적외선 차단 기능을 가지며, 여러층을 적층하지 않고도 비교적 간단한 공정에 의해 높은 생산성으로 제조될 수 있는 열 및 자외선 차단 필름을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 과제는,

ATO(Antimony Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 도포한 하드코팅층, 폴리에스테르층 및 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름을 제공함에 의하여 달성된다.

여기서 상기 ATO 또는 ITO는 상기 하드코팅층에 스프레이 또는 인쇄의 방법으로 도포한 후 자외선에 노출시켜 경화시킴에 의해 분산되어 있으며 그 입자크기는 20 ~ 200 nm인 것이 바람직하고, 상기 폴리에스테르층은 그 두께가 25 ~ 200 μ m인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열 및 자외선 차단 필름을 차량이나 건축물의 창유리에 적용할 경우, 자외선을 거의 90% 이상 차단할 수 있고 적외선 또한 60% 이상 차단할 수 있으므로 냉난방 효율을 극대화시킬 수 있으며, 그 제조공정이 종래의 방법보다 획기적으로 단축되어 생산성을 두 배 이상 증가시킬 수 있다.

본 발명을 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 열 및 자외선 차단 필름은 ATO 또는 ITO를 도포한 하드코팅층, 폴리에스테르층 및 점착제층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 ATO는 안티몬이 첨가된 산화주석이고, ITO는 인듐이 첨가된 산화주석으로서 안티몬 또는 인듐을 자외선코팅액에 유기용제를 사용하여 용해한 후 UV램프로 경화시켜 제조한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 ATO 및 ITO를 사용할 수 있다. 상기 ATO 및 ITO는 적외선 차단 성능이 우수하므로 하드코팅층에 포함시킬 경우 필름의 두께를 두껍지 않게 하고도 효과적으로 적외선을 차단시킬 수 있다.

이 때, 상기 ATO 또는 ITO를 하드코팅층에 분산시키는 방법은 알코올 등의 용매에 용해시킨 후 스프레이 또는 인쇄의 방법에 의해 하드코팅층 상에 도포시킨 후 자외선에 노출시켜 경화시키는 방법을 사용한다. 자외선에 노출시키는 시간은 약 1 ~ 4시간 정도로 노출시키는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3시간이다.

본 발명에서 상기 ATO 또는 ITO의 입자크기는 20 ~ 200 nm인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 50 ~ 150 nm이다.

또한, 본 발명에서 상기 ATO 또는 ITO는 하드코팅층에 1 ~ 10 μm , 바람직하게는 3 ~ 7 μm 로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우에는 효과적인 자외선 및 적외선 차단 성능을 부여하기 어렵게 된다.

상기 ATO 또는 ITO를 함유한 하드코팅층의 두께는 전체 필름의 두께를 고려하여 정할 수 있으나, 3 ~ 20μm 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4 ~ 10 μm이다.

본 발명에서 상기 하드코팅층은 투명 기재필름으로서 무색투명하고 열차단 필름의 지지체로서 사용될 수 있는 기계적 강도를 갖는 것이면 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 투명 기재필름의 예로는 폴리에스테르 필름, 트리아세틸셀룰로오스 필름, 폴리알릴레이트 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리아미드 필름, 폴리프로필렌필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리비닐아세탈 필름, 폴리메타크릴산메틸 필름 또는 폴리우페탄 필름 등이 선택적으로 사용될 수 있다.

폴리에스테르, 그 중에서 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 우수한 물리적, 화학적 성질로 인하여 윈도우 필름에 많이 사용되는 소재이다. 상기 PET층은 태양광 투과율을 감소시키는 기능을 할 뿐만 아니라 강한 물성에 의하여 창유리에 대한 안전강화용으로 이용되며, 적절한 조색을 통하여 창유리에 채색을 부여하는 역할을 할 수도 있다. 또한, 상기 PET층은 유리가 파괴될 경우에 그 파편의 비산을 방지하는 기능을 할 수도 있다.

본 발명에서 상기 폴리에스테르층은 25 ~ 200 μm의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40 ~ 100 μm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르층의 두께가 25 μm 미만일 경우에는 효과적으로 자외선 및 적외선을 차단하기 어려우며, 200 μm를 초과할 경우에는 차단 필름의 두께가 지나치게 두꺼워져서 실용성이 떨어지게 된다.

종래 기술에 있어서, 상기 PET층을 형성시키는 방법은 하드코팅 아래에 PET 를 약 10 ~ 25 μm의 두께로 얇게 도포하고 그 아래에 ATO 층을 형성시킨 후 이어서 점착제를 라미네이션시키고 다시 점착제 아래에 두께가 얇은 PET층를 도포하는 방법을 사용하였다. 이와 같이 두 층의 PET를 겹쳐서 접착시킬 경우 두께는 일정 정도 이상 가능하여 태양광 차단 기능은 부여할 수 있으나 오랜 기간 사용할 경우 층간 슬라이싱이 발생하는 문제점이 있으며, 두 번의 도포 작업을 행해야 하므로 생산 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.(도 1 참조)

이에 본 발명에서는 상기 슬라이싱, 생산성 등의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 ATO 또는 ITO를 PET 사이에 내재시키는 것이 아니라 하드코팅층에 내재시키고 PET층의 두께를 25 μm 이상, 바람직하게는 40 μm 이상 두껍게 라미네이팅하여 공정을 단순화시키는 방법을 사용하였다.(도 2 참조)

이에 의하여 ATO 또는 ITO에 의한 적외선 차단 기능과 함께 PET층의 두께를 25 μm 이상, 바람직하게는 40 μm 이상 유지하는 것이 가능하게 됨으로써 태양광 차단 기능 뿐만 아니라 기계적 강도도 함께 확보할 수 있게 되었다.

본 발명에서 상기 폴리에스테르층에는 적절한 조색을 부여하기 위하여 안료를 적당량 포함시킬 수도 있다.

본 발명에서 상기 점착층은 공지된 접착제 또는 점착제를 선택하여 사용하면 되고 특별히 제한하지는 않는다. 이러한 점착제로서 사용될 수 있는 수지의 예로는 아크릴계 수지나 실리콘계 수지를 예시할 수 있으며, 합섬고무 또는 천연고무 등도 사용될 수 있다. 또한, 상기 점착층에 안료를 첨가하여 조색을 부여할 수도 있다.

본 발명에서는 상기 점착층에 필요에 따라 이형필름으로 커버할 수 있으며, 이러한 이형 필름에는 종이재, 실리콘 박리재, 플라스틱 필름, 실리콘 박리 필름 등이 사용될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 열 및 자외선 차단 필름은 종래기술에서 사용되던 고가의 벤조페논계 또는 벤조트리아졸계 자외선 차단제나 염료를 사용하지 않고도 효과적으로 자외선 및 적외선 차단 효과를 부여할 수 있으며, 특히 간단한 공정에 의하여 제조될 수 있으므로 종래의 열차단 필름에 비하여 현저히 생산성이 향상될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만 하기 실시예는 본 발명를 예시하기 위한 것이며 첨부된 특허청구 범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[ 실시예 1]

입자크기 30 nm의 ATO(IR-30, (주)엔아이씨)를 에탄올에 용해시켜 졸(sol) 상태로 만든 후 폴리에스테르 기재필름에 인쇄의 방법으로 도포시킨 후 UV에 2시간동안 노출시켜 경화시킴에 의해 하드코팅층을 제조하였다. 여기에 PET를 50 μm 두께로 도포한 후 UV 경화방법으로 폴리에스테르층을 형성시키고 이어서 아크릴 점착층을 10 μm로 형성시키고 이형지를 점착층 위에 씌워 최종 제품을 제조하였다.

상기 제품을 이용하여 연필경도, 메틸에틸케톤(MEK) 러빙테스트, 에탄올 러빙 테스트, 내습성, 내마모성, 내수성 등을 실시하였으며, 이때 연필경도 2H 이상, MEK 러빙 500회 이상, 에탄올 러빙 1000회 이상, 내마모성 5000회 이상, 내습성 및 내수성 평가에서 이상이 없었다.

한국에너지기술연구원의 UV-3101PC기기를 사용하여 파장에 따른 광투과성 시험을 실시하였다. 상기 광투과성 시험 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 열차단 필름은 자외선 차단성 98% 이상, 적외선 차단성 60% 이상을 나타내어 기존 염료를 이용한 열차단 필름보다 그 효과가 우수함을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 열 및 자외선 차단 필름을 차량, 건축물 등의 창유리로 사용시 여름철에는 태양광을 효과적으로 차단하여 자외선을 차단하는 동시에 냉방효율을 높일 수 있으며, 겨울철에는 실내 난방이 외부로 손실되는 것을 방지하여 난방 효율을 높일 수 있다.

도 1은 종래의 열차단 필름의 구조 개략도

도 2는 본 발명에 따른 열 및 자외선 차단 필름의 구조 개략도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열 및 자외선 차단 필름의 태양광 차단성을 나타내는 실험 결과

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

11 : 하드코팅층 12 : PET층

13 : ATO층 14 : 점착층(라미네이팅)

15 : PET층 16 : 점착층

17 : 이형지

21 : ATO(또는 ITO)를 도포한 하드코팅층 22 : PET층

23 : 점착층 24 : 이형지

Claims (13)

1. ATO 또는 ITO를 도포한 하드코팅층;

   폴리에스테르층; 및

   점착층을 포함하는 열 및 자외선 차단 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 ATO 또는 ITO는 상기 하드코팅층에 스프레이 또는 인쇄의 방법으로 도포한 후 자외선에 노출시켜 경화시키는 방법에 의하여 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
3. 제2항에 있어서, 상기 자외선에 노출시키는 시간은 1 ~ 4시간인 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 ATO 또는 ITO는 입자크기가 20 ~ 200 nm인 분말인 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
5. 제1항에 있어서, 상기 ATO 또는 ITO는 상기 하드코팅층에 1 ~ 10 μm 로 포함되는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
6. 제1항에 있어서, 상기 하드코팅층의 두께는 3 ~ 20 μm인 것을 특징으로 하 는 열 및 자외선 차단 필름.
7. 제1항에 있어서, 상기 하드코팅층은 폴리에스테르 필름, 트리아세틸셀룰로오스 필름, 폴리알릴레이트 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리아미드 필름, 폴리프로필렌필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리비닐아세탈 필름, 폴리메타크릴산메틸 필름 또는 폴리우페탄 필름인 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
8. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르층은 25 ~ 200 μm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
9. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르층은 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
10. 제1항에 있어서, 상기 점착층은 아크릴계 수지 또는 실리콘계 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
11. 제1항에 있어서, 상기 점착층은 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
12. 제1항에 있어서, 이형필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.
13. 제12항에 있어서, 상기 이형필름은 종이, 실리콘박리지, 플라스틱 필름 또는 실리콘 박리필름인 것을 특징으로 하는 열 및 자외선 차단 필름.

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