KR20110082490A - 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 따른 패널용 폴리에틸렌 보호 시트는, 폴리에틸렌(PE) 재질이며 그 두께가 300㎛ 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 보호 시트는 3개의 보호 필름으로 적층된 구조이며, 상부층 및 하부층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 재질 필름이고, 중간층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질이 일정비율 결합된 필름이다. 상기 3개 층의 필름은 3중 압출 방식으로 적층되어 보호 시트를 구성한다.

Description

패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트{A Polyethylen protection sheet for panel}

본 발명은 폴리에틸렌(PE) 보호 시트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터치패널 윈도우, 평판형 키패드, 윈도우 가공용 등 패널의 보호를 위해 패널 표면에 점착되는 보호 시트에서 특히 그 두께가 두꺼운 폴리에틸렌 보호 시트에 관한 것이다.

터치스크린은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고 스크린에 손가락, 펜 등을 접촉하여 명령을 입력하게 된다. 최근에 터치스크린은 휴대폰, 게임기 디스플레이 등 개인정보기기로 활용분야를 넓혀가고 있다. 터치스크린은 기존에 강화 글라스의 사용이 많았으나 터치스크린의 다양한 구동 방식과 생산원가절감이라는 측면에서 PC, PET, PMMA(아크릴), 및 복합필름의 사용이 확대되고 있다.

터치패널 및 휴대폰 윈도우, 평판형 키패드(이하 '패널')의 증가는 고속가공기의 작업에 있어 다양하고 복잡한 공정을 요구하고 있다. 즉, PC, PET, PMMA 등의 플라스틱 시트 가공에는 고속가공기(CNC)가 주로 사용되는데, 이때 고속가공기의 작업에는 작업의 효율성과 여러 문제를 제거하기 위하여 반드시 보호 시트가 수반된다. 이 중에 가장 사용량이 많은 것이 폴리에틸렌(PE) 보호 시트이다. 한편, 보호 시트의 점착물성과 함께 두께의 증가에 대한 요구가 매우 커지고 있다. 현재 국내에서 양산되고 있는 일반적인 PE 보호 시트는 그 두께가 20, 40, 50, 80, 100, 150, 250㎛ 까지 유통되고 있으며, 한국 공업 규격에서도 250㎛ 까지의 규격을 제시하고 있다. 따라서, 두께를 300㎛ 이상을 유지하면서도 양산성 확보를 위하여 폭이 1000mm 이상을 유지하는 시트를 개발하는 연구가 절실히 요구되고 있다.

종래에는 고속가공기에서 300㎛ 이상의 두께를 요구하는 작업에는 PE 보호 필름을 합지하여 그 두께를 증가시켜 작업을 수행하고 있었다. 그런데, 보호 시트의 합지는 공정의 증가와 합지시 이물질 혼입에 따른 불량률 상승, 그리고 별도의 작업중 합지시 기포의 유입으로 다량의 불량을 발생시키는 문제점이 생긴다.

한편, 고속가공기는 회전을 하며 작업을 하는 특성에 따라 작업물의 말단에는 매우 큰 압력과 힘이 전달되는데, 이때 밑면의 보호 시트는 접착력으로 가공에서 오는 영향을 저하시키고 작업물을 고정하여 안정적인 작업을 수행토록 하고 있다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 사용되는 보호 시트의 접착력은 300 ~ 450g/inch 이다. 그러나 합지한 보호 시트는 상면의 접착력이 300 ~ 450g/inch 라고 하여도 합지된 면과 면 사이의 접착력은 10g/inch 이하이다. 이는 PE 필름과 PE 필름의 접착으로 보호 시트 상면의 접착력과는 별개로 층과 층 사이에 박리가 일어나 대량 불량을 초래하게 되며, 고속가공기로 가공하는 가공물이 소형일 경우에는 그 현상이 더욱 치명적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 종래의 합지에 따른 보호 시트의 문제점을 해결하는 300㎛ 이상의 고 두께의 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트는, 상기 보호 시트는 그 두께가 300㎛ 이상이고, 상기 보호 시트는 3개의 필름으로 적층된 구조이며, 상부층 및 하부층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 재질 필름이고, 중간층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질이 일정비율 혼합된 필름인 것을 특징으로 한다.

상기 상부층과 하부층은 그 두께가 50 내지 100㎛ 이며, 상기 중간층은 그 두께가 200 내지 250㎛ 이다.

상기 중간층 필름은 그 조성이 LDPE가 30 내지 70 중량비이고, LLDPE가 30 내지 70 중량비이다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 중간층 필름에는 5 내지 50 중량비의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이 더 첨가된다.

상기 보호 시트는 상기 3 개의 필름이 3중 압출 방식에 의해 합지되며, 또한 상기 보호 시트는 합지된 후 급속 냉각 과정을 거치게 된다.

본 발명에 의하면, 기존의 필름 합지 방식에 의해 제작되었던 고 두께 특히 300㎛ 이상의 폴리에틸렌 보호 시트의 문제점을 극복하면서 생산성 및 품질이 우수하고 양산 가능한 고 두께의 보호 시트를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 고 두께의 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트의 개략 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트의 개략 구조도,
도 3은 본 발명의 보호 시트의 공정 이해를 돕기 위한 개략도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트를 상세히 설명하기로 한다.

종래의 일반적인 PE 필름은 단일 압출 방식에 의한 블로운(Blown) 방식이 주류를 이루고 있다. 블로운 방식의 필름 제조는 여러 가지 장점을 보유하고 있다. 블로운 방식은 열가소성 재료를 압출기에 의해 수지를 용융시켜 공기를 불어넣어 튜브상으로 만들어 인취롤(roll) 또는 권취롤을 통과시키며 공기로 냉각시켜 제품을 얻는 성형방식이다. 이 블로운 방식은 특히 캐스팅 방식에 비하여 필름 제조시 기계방향(MD)으로 배향이 이루어져 물성과 가공성에 효율적이다. 본 발명에 따른 폴리에틸렌 보호 시트는 블로운 방식의 장점을 살려 필름 개발을 블로운 공법으로 적용하였다. 이때 일반적인 단일 압출 방식을 채택하지 않고 3중 압출 합지 방식을 채택하여 300㎛ 이상의 PE 보호 시트를 제조하게 된다.

300㎛ 이상의 PE 보호 시트를 확보하기 위하여 가장 선행으로 해결과제는 PE칩의 급속 용융에 의한 대량 압출량 증가에 있다. 이에 본 발명은 기존의 보호 시트 제조에 사용되는 PE 조성을 과감히 변화하여 용융속도를 획기적으로 개선하고 대량압출을 성공하였다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트(100)는 300㎛ 이상의 고 두께를 가지며, 구체적으로 3개의 필름 층으로 적층된 구조를 갖는데, 상부층(110) 및 하부층(130)은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 재질 필름이고, 중간층(120)은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질이 일정비율 결합된 필름인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 중간층(120)은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이 일부 첨가될 수 있다.

상부층(110)은 50 에서 100㎛의 두께를, 하부층(130) 역시 50 에서 100㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 중간층(120)은 200 에서 250㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 중간층(120)의 두께가 상부층(110)과 하부층(130)의 두께보다 상대적으로 큰 이유는, 중간층의 두께가 상부층 및 하부층의 두께보다 더 작을 경우 후술할 보호 시트의 제조 공정인 3중 압출 합지 공정에서 상부층과 하부층의 압력에 의해 원하는 두께의 필름을 얻기 힘들게 된다. 한편, 상부층 및 하부층이 50㎛ 미만의 두께를 가질 경우 중간층에 비해 상대적으로 너무 얇아 제조 공정시 중간층에 흡수될 가능성이 있으며 또한 경계층의 구분이 잘 되지 않는 문제점이 있다. 그리고, 상부층과 하부층이 100㎛를 초과하는 경우, 전술한 바와 같이 상대적으로 중간층의 두께가 작아지게 되어 상부층과 하부층으로부터 받는 압력이 커지게 되어 원하는 두께의 필름을 얻기 힘든 문제점이 발생하게 된다. 터치패널에서 사용되는 보호 시트는 그 두께가 250 에서 500㎛까지 사용가능하나 보통 350±50㎛ 가 가장 우수한 작업성을 나타낸다.

본 발명에 따른 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트는 압출방식을 3중으로 하여 필름을 합지시켜 350㎛ 이상의 보호 시트를 구현하는데, 개략적 공정은 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 제1압출기(12) 및 제3압출기(16)로 LDPE 필름 재질인 상부층과 하부층을 만들고, 제2압출기(14)로 혼합 성분의 필름 재질인 중간층을 만들게 된다. 압출 되어져 나온 3개의 층을 고온 압축 과정에 의해 합지하게 된다. 여기서 중요한 건, 합지한 후 반드시 급속 냉동을 시켜야 한다는 점이며, 본 발명의 실시예에 따르면 드라이아이스(dry ice) 방식으로 급속냉동된 공기를 사용한다. 기존의 두께가 얇은 필름 제조 공정인 단일 압출의 경우 급속냉동과정이 필요하지 않고 자연건조만으로도 제조하게 되나, 본 발명에 따르면 고 두께로 인해 중력방향으로의 하중으로 인한 쳐지는 현상이 발생하고 이는 두께편차가 발생하게 되어 결국 평활도가 불량해지는 효과가 있다. 따라서, 합지 후 급속냉동과정에 의해 두께편차가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.

용융속도를 개선하고 대량 압출을 위해 중간층은 상부층과 하부층에 비해 소프트한 재질을 적용하는 것이 필요하며, 본 발명에서 중간층은 LDPE와 LLDPE 재질이 일정비율 혼합되게 되고, LDPE는 30 내지 70 중량비가 LLDPE는 30 내지 70 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 필름의 두께 향상을 위하여 LLDPE의 증가는 매우 효과적이다. 즉, LDPE의 배합량을 줄이고 LLDPE의 함량을 증가시킴으로써 용융속도가 개선되어 대용량 압출이 가능하게 된다. 즉, LLDPE의 융점이 전체 칩의 녹는점(melting point)를 낮출 수 있고, 녹는점이 낮아짐으로 인해서 압출량 증가가 발생하게 된다. 반면 연신율의 증가와 블로운 방식에서 필름의 쳐짐이 매우 확대되어 LLDPE의 무한정 배합량 증가는 바람직하지 못하다. LLDPE의 중량비가 30 미만인 경우 용융속도 개선에 효과가 없어 두께 향상 효과가 미비하고 평활도가 좋지 못하며, LLDPE의 중량비가 70 초과인 경우 연실율 증가와 필름이 많이 처지게 되어 평활도가 좋지 못하게 되는 문제점이 있다.

한편, 중간층에 HDPE가 추가로 혼합될 수 있는데, HDPE의 첨가는 블로운 방식에서 연속 압출시에 필름의 두께로 하중 증가에 따른 중력방향으로의 처짐을 개선시키게 된다. 또한, HDPE의 첨가는 LLDPE의 증가로 인한 기대 이상의 신율 증가를 재어하는데 효율적이다. 또한 필름의 두께 증가로 인한 공냉에 따른 냉각효율 저하를 고밀도 물성의 특유의 성향으로 급냉의 효과를 초래하여 필름의 연속 생산을 가능케 하였다. 그러나, HDPE의 함량 증가는 어안(Fish eye) 현상의 증가를 초래하여 적정량을 첨가하는데, 본 발명에 의하면 5 내지 50 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다. HDPE 중량비가 5 미만인 경우 첨가의 효과가 미비하고, 중량비가 50 초과인 경우 왜곡 현상이 커지게 되는 문제점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

본 발명은 터치패널, 휴대폰 윈도우 및 평판형 키패드 등의 패널 표면에 부착되는 보호 시트에 적용될 수 있으며, 특히 그 두께가 300㎛ 이상인 고 두께의 보호 시트에 적용할 수 있다.

100. 보호 시트 110. 상부층
120. 중간층 130. 하부층

Claims (6)

1. 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트에 관한 것으로서,
   상기 보호 시트는 그 두께가 300㎛ 이상이고,
   상기 보호 시트는 3개의 필름으로 적층된 구조이며, 상부층 및 하부층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 재질 필름이고, 중간층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질이 일정비율 혼합된 필름인 것을 특징으로 하는 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부층과 하부층은 그 두께가 50 내지 100㎛ 이며,
   상기 중간층은 그 두께가 200 내지 250㎛ 인 것을 특징으로 하는 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 중간층 필름은 그 조성이 LDPE가 30 내지 70 중량비이고, LLDPE가 30 내지 70 중량비인 것을 특징으로 하는 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 중간층 필름에는 5 내지 50 중량비의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 보호 시트는 상기 3 개의 필름이 3중 압출 방식에 의해 합지되는 것을 특징으로 하는 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 보호 시트는 합지된 후 급속 냉각 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 패널 가공용 폴리에틸렌 보호 시트.

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