KR20120052947A - 내후 안정성과 ｕｖ 안정성이 특히 높은 태양광 미러 필름 복합체 - Google Patents

내후 안정성과 ｕｖ 안정성이 특히 높은 태양광 미러 필름 복합체 Download PDF

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우베 눔리히
아힘 노이호이저
베르너 아르놀트
미하엘 올브리히
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에보니크 데구사 게엠베하
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Abstract

본 발명은 필름 복합체, 및 태양광 방사선의 필요 반사율(총 태양광 반사율)의 내구성을 보장하는데 있어서 태양광 반사체에서 반사체 필름으로서의 상기 필름 복합체의 용도에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 자외선 내성 및 내후성이 특히 높은 필름 복합체에서의 폴리메틸 (메트)아크릴레이트(PMMA) 기재의 외부 필름의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 태양광 반사체에 사용하였을 때 광학적 수명 및 내후 안정성을 향상시키고 층간박리를 방지하기 위한 상기 태양광 반사체 필름용 자외선 및 내후 안정화제 패키지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 태양광 반사체 필름의 내스크래치성, 방오성 및 내약품성에 관한 표면 마감재에 관한 것이다.

Description

내후 안정성과 ＵＶ 안정성이 특히 높은 태양광 미러 필름 복합체{SOLAR MIRROR FILM COMPOSITE HAVING PARTICULARLY HIGH WEATHERING AND UV STABILITY}
본 발명은 필름 복합체, 및 태양광 방사선의 필요 반사율(총 태양광 반사율)의 최대 내구성을 확보하는데 있어서 태양광 반사체에서 반사체 필름으로서의 상기 필름 복합체의 용도에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 자외선 내성 및 내후성이 특히 높은 필름 복합체에서의 폴리메틸 (메트)아크릴레이트(PMMA) 기재의 외부 필름의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 태양광 반사체에 사용하였을 때 광학적 수명 및 내후성을 향상시키고 층간박리를 방지하기 위한 상기 태양광 반사체 필름용 UV- 및 내후 안정화제 패키지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 태양광 반사체 필름의 내스크래치성, 방오성 및 내약품성에 관한 표면 마감재에 관한 것이다.
외부 필름이란 표현은 표면 마감층, 표면 마감 필름, 또는 포괄적인 용어인 표면 마감재와 동의어이다.
종래 기술의 태양광 반사체에서 가요성 반사체 필름 적층체는 내후성의 부적절함과 자외선(UV)에 의한 열화 면에서 단점을 갖는다. 그러나, 특히 옥외 용도에서, 자외선 및 기타 풍화 작용에 대한 안정성 및 내성에 관한 엄격한 요건이 주어진다. 이러한 요건은 특히 치수 안정성, 가시선 및 근적외선 스펙트럼에서의 반사율 및 외관에 관한 것이다. "태양광 난방"과 관련된 태양광 방사선의 파장 스펙트럼은 300 nm 내지 2500 nm에 이른다. 그러나, 태양광 반사체 필름의 수명을 연장시키기 위해서는 400 nm 미만, 특히 375 nm 미만의 영역을 제거하고자 여과를 사용해야 하므로, 남아있는 "유효 파장 범위"는 375 nm 또는 400 nm 내지 2500 nm이다.
본 발명에서 가요성 반사체 필름의 반사율은 품질과 안정성에 의해 결정된다. 이러한 유형의 적층체는 가요성 중합체 필름(지지 필름)상에 얇은 은 층을 형성하는 진공 금속증착에 의해 제조된다. 이러한 용도에 있어서 은이 바람직한 금속인데, 그 이유는 관련 파장 범위에서 은의 반사율이 다른 금속에 비해 특히 높기 때문이다. 중합체 지지 필름 및 임의로 은 층은 추가의 보호층 코팅에 의해서 외부 작용으로부터 보호된다. 일반적으로 외부 표면 마감 필름인 이와 같은 보호층의 목적은 기계적인 마모, 풍화 작용 및 자외선에 기인한 열화로부터 보호를 제공하는 것이다.
US 4,307,150호는 알루미늄 반사체에 사용되는 이와 같은 유형의 보호 시스템을 개시하고 있다. 사용된 지지 필름은 PET 적층체이고 이것에 알루미늄이 금속증착되며, (메트)아크릴레이트 필름을 부착하는데 접착 결합을 사용함으로써 부식 및 풍화 작용으로부터 보호된다. 자외선 안정화제에 대한 고려 사항은 전혀 없다. 은에 의한 금속증착이 반사율이 더 높기 때문에, 상기 반사체의 설계에 있어서 알루미늄 층보다 더욱 적합한 선택이다. US 4,645,714호는 은의 사용을 개시하고 있다. 그러나, 이론적으로 은은 다음과 같은 두 가지 단점을 갖는다. 첫째, 은 층은 특히 얇을 경우에 부식에 대해 특히 민감하다. 그러므로 보호층 또는 보호 적층체는 특히 누출 방지성을 가져야 한다. 그렇지 않을 경우, 적층체의 가장자리에서의 작은 천공 또는 부적절한 누출 방지가 바람직하지 못한 산화를 야기하는데 충분한 것이 된다. 둘째로, 은과 알루미늄은 둘다 특히 태양광의 중요한 성분인 자외광(300 내지 400 nm) 스펙트럼 영역에서, 구체적으로 대략 320 nm의 파장에서 흡수 갭(gap)을 갖는다. 이러한 투과성은 특히 매우 얇은 층일 경우에 존재한다. 이와 같은 단파장 방사선은 지지 필름을 손상시키며, 또한 특히 태양광 반사체 분야에서와 같이 노출이 연장될 경우 금속 은의 반사체 층을, 특히 흔히 사용되는 폴리에스테르 필름 또는 폴리에스테르 적층체를, 또는 적층체 제조에 사용된 접착제를 손상시킨다. 그 결과는 극심할 수 있으므로 변형이 되고 반사율이 감소할 수 있다.
보호도를 향상시키기 위해서, 부식에 대응하기 위한 억제제, 및 UV 흡수 시약을 전술한 보호 필름내로 도입할 수 있다. 그러나, 사용되는 대부분의 억제제의 단점은 그 자체가 비교적 열등한 내후성 또는 실제로 자외선 내성을 가질 뿐이며, 시간 경과에 따라 탈색을 유발할 수 있다는 점이다. 이와 같은 탈색은 다른 스펙트럼 영역에서 반사율을 감소시키므로 태양광 설비의 효능을 감소시킨다.
반면에, UV 흡수제는 스스로는 은 코팅의 부식 방지에 기여하지 못한다: UV 흡수제는 단지 폴리에스테르 적층체의 풍화 관련 노화를 억제할 뿐이다. 그러므로, 최적화된 보호 효과는 두 성분, 즉, 억제제와 UV 흡수제를 분리시킴으로써 달성된다.
이러한 목적으로, US 4,645,714호는 2개의 분리된 (메트)아크릴레이트 기재의 코팅을 적용한다. 외부 코팅은 UV 흡수제를 포함하고, 내부 코팅은 억제제를 포함한다. 이러한 구조 덕분에, 외부층은 내부 층을 보호하고, 탈색도가 현저하게 감소된다. 여기서 억제제 층은 직접 은 금속증착층에 적용된다. 이어서, UV 흡수제를 포함하는 제2 층을 상기 제1 층상에 적용한다. 사용된 폴리에스테르 적층체는 2층 공압출 PET 필름을 포함하며, 여기서 층들중 하나는 가요성을 개선하기 위해 윤활제를 포함하고, 다른 하나인 은-금속증착 층은 최대의 평활도를 갖는 표면 제공을 확보하도록 윤활제를 포함하지 않는다. 내부 (메트)아크릴레이트 층은 글리콜 디메르캅토아세테이트 0.5 내지 2.5 중량%를 포함하며, 이것은 분산제, 커플링 시약, 접착 촉진제 및 억제제로서 작용한다.
외부 (메트)아크릴레이트 층은 300 nm 내지 400 nm 파장 범위를 갖는 방사선에 대하여 활성인 UV 흡수 시약을 포함한다. 또한, UV 흡수제에 의한 은의 부식이 이와 같은 2층 구조 덕분에 배제된다.
이어서, 폴리에스테르 적층체의 코팅되지 않은 측면은 이소옥틸 아크릴레이트-아크릴아미드 공중합체를 주성분으로 하는 PSA(감압성 접착제)의 코팅을 갖는다. 상기 코팅은 예컨대 반사체 적층체를 사용하기에 앞서 실리콘이 코팅된 폴리에스테르 필름으로 보호될 수 있다.
그러나, US 4,645,714호 및 US 4,307,150호에 개시된 (메트)아크릴레이트 코팅의 장점은 이들이 옥외 용도에 사용시 비교적 낮은 내후성을 가지므로 이론적으로 옥외 태양광 용도에 대해서는 열악한 적합성을 가질 뿐이라는 점이다. 이와 같은 코팅은 발수성이 극히 열악하고 내마모성이 없으며, 습도에 대해서도 극히 제한된 내성만을 갖는다. 일단 폴리(메트)아크릴레이트 코팅이 침식되면, 폴리에스테르 적층체는 전술한 바와 같은 유형의 열화를 경험하게 될 수 있다. 이러한 문제점을 피하기 위해서, US 5,118,540호는 플루오로탄소 중합체를 주성분으로 하는 내마모성 및 내습성 필름을 부착하는데 접착 결합을 사용한다. UV 흡수제와 부식 억제제는 둘다 상기 필름을 금속증착된 폴리에스테르 지지 필름의 금속 표면에 결합시키는데 사용되는 접착제 층의 성분들이다. 여기서 접착제 층은 전술한 바와 같은 이중 (메트)아크릴레이트 코팅과 유사하게 역시 UV 흡수제로부터 부식 억제제를 분리시키기 위해 2개의 상이한 층들로 이루어질 수 있다.
그러나, 사용되는 UV 흡수 시약은 오로지 벤조트리아졸이며, 벤조트리아졸은 자외선에 노출시 비교적 "짧은" 고유 안정성만을 가지며, 상기 출원에 따르면 접착제 층 자체 및 결합된 금속 표면과 폴리에스테르 지지 필름 각각에 대한 효과적인 UV 보호 효과를 제공하지 않는다.
이와 대조적으로, WO 2007/076282호는 은 코팅의 보호 효과를 개선하기 위한 다른 구조를 개시하고 있다. 여기서는 PET 지지 필름이 표면상에서 은으로 금속 증착되지 않지만, 그 대신에 광으로부터 멀리 배향된 측면상에서 금속증착된다. PET 필름의 다른 측면상에서는, 접착제 결합을 사용해서 UV 흡수 시약을 구비한 보호성 폴리(메트)아크릴레이트 필름을 부착한다. 내구성 UV 보호 효과를 제공하는데 필요한 요건과 관련된 내용이 WO 2007/076282호에는 전혀 제안된 바 없다.
감압성 접착제(PSA)가 은 금속증착의 반대 측면상에 직접 구비되거나, 반대 측면상의 내부식성을 개선하고 PSA의 접착을 향상시키기 위해 추가의 구리 층이 은 금속증착층상에 증착될 수 있다.
UV 보호에 사용되는 폴리(메트)아크릴레이트 필름은 스파테크(SPARTECH) PEP에서 시판하는 코라드(Korad®) 필름이다. 상기 필름의 단점은 사용된 UV 흡수제가 벤조트리아졸을 포함하고, 벤조트리아졸은 자외선에 노출시 비교적 "짧은" 고유 안정성만을 가지며, 상기 출원에 따르면 접착제 층 및 결합된 폴리에스테르 지지 필름에 대한 효과적인 UV 보호 효과를 제공하지 않는다.
코라드 필름과 유사하거나 동류인 폴리(메트)아크릴레이트 필름이 다양한 옥외 용도에 대하여, 예를 들면 시판되는 자동차 분야에서 플라스틱 몰딩용 표면 보호 필름으로서 사용되고 있다. 그러나, 이러한 유형의 외부 필름의 성능은 높은 태양광 반사율의 유지를 비롯한, 태양광 반사체 용도에 사용되는 반사체 필름 용도에서 요구되는 장기 내후성을 제공하는데 적합하지 못하다.
종래 기술은 태양광 반사체상에 주어지는 내구성 요건 및 신뢰성 요건에 적절한 내구성있는 UV 보호 기능을 갖는 외부 필름의 제조에 관해서는 전혀 시사한 바가 없다.
종래 태양광 반사체용으로 시판되는 필름 적층체에서, 자외선에 대한 안정화를 목적으로 외부 필름내로 도입되는 유일한 UV 흡수제는 벤조트리아졸 유형의 것이다. 이러한 UV 흡수제는 예컨대 시바 스페셜티 케미칼스 인코포레이티드(Ciba Specialty Chemicals Inc.)에서 상표 티누빈(Tinuvin) 234로 시판되고 있다. 상기 UV 흡수제는 5 내지 10년의 기간에 걸쳐 효능을 현저하게 손실한 결과 표면 마감층이 열화되는 것으로 알려져 있다. 이로 말미암아 태양광 반사체 필름 복합체에 의해 제공되는 태양광 반사율이 현저하게 감소한다.
공지의 태양광 반사체 필름의 내구성 또는 성능의 유지에 주어진 기존의 요건을 훨씬 뛰어넘는 태양광 반사체 필름에 대한 필요성이 증가하고 있다.
목적
본 발명의 목적은 종래 기술과 비교하여 개선되거나 적어도 동등한 광학적 특성 및 특히 장기 사용에 관하여 개선된 내후성을 갖는 태양광 반사체용 신규 태양광 반사체 필름 복합체를 제공하는 것이다.
여기서 장기 사용이라 함은 구체적으로 10년을 넘는 기간, 특히 15년을 넘는 기간, 특히 바람직하게는 20년을 넘는 기간에 걸쳐 사용하는 것을 말한다.
구체적인 목적은 태양광 반사체용 필름 복합체가 예를 들면 사하라 또는 미국의 남서부에서 발생하는 것과 같은 특히 강한 일사량을 받을 때 장기간동안 안정하게 유지되도록 하는 것이다. 이는 특히 300 nm 내지 400 nm의 UV 파장 스펙트럼에 대하여 상기 복합체 필름의 외부 필름의 고유 안정성 및 필터 효율에 영향을 미친다.
다른 목적은 제조 및 후처리 작업이 간단하고 비용 효율적인 태양광 반사체용 필름 복합체를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 안정성이 증가된 필름 복합체가 최소의 색상 및 최대의 내습성을 갖는 것이다.
이외의 목적은 필름 복합체가 내스크래치성 및 방오성을 갖는 것이다.
목적의 달성
종래 기술 및 앞서 설명한 기술적 해결 수단의 단점에 비추어, 본 발명은 금속층 이외에는 투명하고 개선된 내후성을 가지며 장기간에 걸쳐 우수하고 안정한 태양광 반사율을 제공하며 여러 가지 추가의 장점들을 갖는 필름 복합체를 제공한다는 점에서, 당업자에 의해 용이하게 예측 불가능한 방식으로 성공적인 것이다.
본 발명의 목적은 태양광 반사체에 사용될 수 있는 신규의 필름 복합체를 제공함으로써 달성된다. 본 발명의 필름 복합체는 최소한 다음과 같은 층들로 이루어진다: 외부 필름, 지지 필름, 금속층 및 감압성 접착제 층. 구체적으로, 본 발명의 필름 복합체는 상기 외부 필름이 PMMA 기재의 필름이고, 상기 지지 필름이 폴리에스테르 필름이며, 상기 금속층이 은 층인 필름 복합체이다. 상기 외부 필름 아래에는, 임의로 접착제 층이 적용되며, 상기 금속층 아래에도 임의로 이동 차단층 및/또는 프라이머가 적용된다.
본 발명의 필름 복합체는 다음과 같은 층들로 이루어지는 것이 바람직하다: 외부 측면으로부터 지지 재료에 결합된 PSA층을 향해 열거하여, 외부 필름, 지지 필름, 금속층 및 감압성 접착제 층. 상기 외부 필름과 지지 필름 사이에는 임의로 접착제 층이 적용되고, 상기 금속층과 감압성 접착제 사이에도 임의로 이동 차단층 및/또는 프라이머가 적용된다.
본 발명의 다른 중요한 특징은 본 발명의 신규 필름 복합체가 특히 장기간 방사선에 노출시 매우 높은 안정성, 특히 UV 내성을 갖는다는 점이다. 이러한 목적으로, 상기 외부 필름은 UV 흡수제로서의 1종 이상의 트리아진, 및 1종의 UV 안정화제를 포함한다. 구체적으로, 1종 이상의 트리아진과 1종 이상의 벤조트리아졸로 이루어진 UV 흡수제의 혼합물이 사용된다. 상기 UV 안정화제는 HALS 화합물 또는 다양한 HALS 화합물들의 혼합물이다. 트리아진 기재의 UV 흡수제는 자외선에 노출시 특히 높은 고유 안정성을 나타낸다.
안정성은 UV 작용 및 풍화 작용에 대한 외부 필름의 고유 안정성인 동시에 예를 들면 태양광 반사율의 유지와 구별되는 UV 보호 효과의 안정성이다.
상기 외부 필름은 벤조트리아졸형 UV 흡수제 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 6 중량%, 특히 바람직하게는 0.5 중량% 내지 4 중량%; 트리아진형 UV 흡수제 0.1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 3 중량%, 특히 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3 중량%; 및 UV 안정화제, 바람직하게는 HALS형 UV 안정화제 0.1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 중량% 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 UV 흡수제와 UV 안정화제로 이루어진 혼합물은 넓은 파장 스펙트럼(300 nm 내지 400 nm)에 걸쳐서 안정하고 내구성있는 UV 보호 효과를 나타낸다.
UV 안정화제와 UV 흡수제로 이루어진 혼합물을 포함하는 상기 외부 필름은 임의로 중량비 1:0.01 내지 1:1, 바람직하게는 1:0.1 내지 1:0.5의 폴리(메트)아크릴레이트 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어질 수 있다. 상기 외부 필름이 2개의 서브층(sublayer)을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 한 서브층은 폴리(메트)아크릴레이트로 이루어진 서브층이고 다른 하나는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)로 이루어진 서브층이다. 상기 PVDF 서브층이 필름 복합체의 표면에 위치하는 층인 것이 바람직하다.
조성에 무관하게, 상기 외부 필름의 두께는 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 범위, 바람직하게는 40 ㎛ 내지 120 ㎛ 범위, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 내지 90 ㎛ 범위이다.
본 발명에 따라 사용되는 외부 필름에는 임의로 바람직하게는 내스크래치성 코팅에 의해 내스크래치성이 부여된다. 또한, 상기 외부 필름의 표면은 방오성 코팅을 구비할 수도 있다.
또한, 본 발명에 의한 신규 필름 복합체는 특히 광학적 특성 면에서 종래 기술에 비하여 다음과 같은 특성들의 조합을 장점으로서 갖는다: 본 발명에 의한 필름 복합체의 투명한 부분은 특히 색상이 거의 없으며 수분에 노출시 흐려지지 않는다. 또한, 필름 복합체는 임의로 PVDF 표면을 구비하고/하거나 내스크래치성이 부여된 경우 탁월한 내후성을 나타내고, 매우 우수한 내약품성, 예를 들면 시판되는 세정 조성물에 대한 내약품성을 갖는다. 이러한 장점들이 장기간에 걸쳐 태양광 반사율을 유지하는데 기여하는 추가의 특징이다.
세정을 용이하게 하기 위해서, 표면은 방오성을 갖는다. 또한, 표면은 임의로 내마모성 및/또는 내스크래치성을 갖는다.
본 발명에 의한 필름 복합체는 특히 태양광 반사체에서 반사체 필름으로서 사용된다. 반사체 필름은 금속 지지 시트, 예를 들면 알루미늄 시트에 필름 적층에 의해서 부착되며, 상기 금속 지지 시트에 대한 접착은 감압성 접착제 층에 의해 이루어진다.
본 발명에 의한 필름 복합체는 특히 종래 기술에 비해 현저하게 개선된 UV 내성 및 이와 관련된 증가된 수명을 특징으로 한다. 그러므로, 본 발명에 의한 재료는 특히 많은 시간 일광을 받고 특히 강한 일사량을 갖는, 예컨대 미국 서남부 및 사하라와 같은 장소에서 10년 이상, 실제로 바람직하게는 15년 이상, 특히 바람직하게는 20년 이상의 매우 장기간에 걸쳐 태양광 반사체에 사용될 수 있다.
본 발명에 의한 필름 복합체를 구비한 내구성 태양광 반사체의 10년의 기간에 걸친 태양광 반사율 최대 감소율은 8%, 바람직하게는 5%, 특히 바람직하게는 3%이다.
발명의 상세한 설명
본 발명에 따라 구성된 반사체 필름 복합체의 UV 보호를 위해 이상적으로 사용되는 외부 필름은 WO 2007/073952호(에보닉 롬(Evonik Roehm)) 또는 DE 10 2007 029 263 A1호에 개시된 UV 보호 필름에 대응한다. 상기 필름들은 예컨대 이하에 요약한 바와 같은 구성요소들을 갖는다. 보다 상세한 설명을 WO 2007/073952호에서 찾아볼 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 외부 필름은 PMMA 기재의 필름이다. 그러나, PMMA 기재의 필름이라는 용어가 당해 필름을 직쇄 메타크릴레이트 조성물 또는 단일층 구조에 제한하는 것은 아니다. 대신에, 필름에서 PMMA는 메타크릴레이트가 아닌 공단량체를 포함할 수 있다. 또한, 필름은 다양한 플라스틱류의 혼합물로 이루어질 수도 있으며, 이러한 플라스틱류가 모두 메타크릴레이트를 함유할 필요가 있는 것은 아니다. 또한, 상기 필름은 충격 개질을 위해 폴리부틸 아크릴레이트 엘라스토머 부분을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 외부 필름은 2개 초과의 층들로 이루어질 수도 있다. 이러한 층들이 모두 메타크릴레이트를 포함할 필요가 있는 것은 아니다.
PMMA 플라스틱의 제조
폴리메틸 메타크릴레이트 플라스틱은 일반적으로 메틸 메타크릴레이트를 포함하는 혼합물의 자유 라디칼 중합에 의해 제조된다. 상기 혼합물은 일반적으로 단량체들의 중량을 기준으로 하여 메틸 메타크릴레이트를 40 중량% 이상, 바람직하게는 60 중량% 이상, 특히 바람직하게는 80 중량% 이상 포함한다.
또한, 폴리메틸 메타크릴레이트를 제조하는데 사용되는 상기 혼합물은 메틸 메타크릴레이트와 공중합가능한 다른 (메트)아크릴레이트를 포함할 수도 있다. (메트)아크릴레이트라는 표현은 메타크릴레이트 및 아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 단량체들은 잘 알려져 있다.
또한, 중합시키고자 하는 조성물은 전술한 바와 같은 (메트)아크릴레이트 뿐만 아니라 메틸 메타크릴레이트 및 전술한 (메트)아크릴레이트와 공중합가능한 다른 불포화 단량체들도 포함할 수 있다. 이러한 단량체의 구체적인 예로는 1-알켄, 에컨대 1-헥센, 아크릴로니트릴; 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트; 스티렌 또는 α-메틸스티렌을 들 수 있다. 이러한 공단량체의 일반적인 사용량은 단량체들의 중량을 기준으로 하여 0 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 40 중량%, 특히 바람직하게는 0 중량% 내지 20 중량%이며, 이러한 화합물들은 단독으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 사용되는 외부 필름은 제조에 있어 주요 장점들을 갖는다. 사용된 성분들, 예를 들면 UV 안정화제와 UV 흡수제에 의해서 압출 설비를 경제적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들면, 필름 압출 공정 중에 기체가 발포되지 않는다. 따라서, 품질에 나쁜 영향을 미치는 복잡한 퍼징(purging) 공정이 불필요하다.
충격 개질된 폴리(메트)아크릴레이트
본 발명에 따라 사용되는 PMMA 기재의 필름은 충격 개질제를 포함할 수 있다. 이러한 충격 개질제에 관한 보다 상세한 설명은 WO 2007/073952호에서 찾아볼 수 있다.
PMMA / PVDF 필름
본 발명의 한 구체적인 실시양태에서, 직쇄 메타크릴레이트 필름 대신에 PMMA/PVDF 필름을 외부 필름으로서 사용할 수 있다. PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드)는 중합체 혼합물의 성분으로서 또는 적층체로서 몇가지 장점을 갖는다: PVDF는 높은 내약품성 및 낮은 표면 에너지를 갖는다. 그러므로, PVDF는 발수성이 있고 장기 사용시에도 유기체에 의한 군체형성에 대해 내성이 크다는 점에서 살생물 물질과 상용성이 있다.
또한, 두께가 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 5 ㎛인 매우 얇은 PVDF 층에서 높은 투명도를 달성할 수 있다. PMMA/PVDF 필름의 제조에 관한 상세한 설명은 DE 10 2007 029 263 A1호에서 찾아볼 수 있다.
PMMA/PVDF 필름은 모노필름(냉각 롤 공정에 의해 제조됨)의 형태로, 또는 하나 초과의 서브층을 갖는 필름(두 필름의 적층 또는 상응하는 용융물 층들의 공압출에 의해 제조됨)의 형태로 제조될 수 있으며, 두 가지 변형예 모두 당해 제품에 대해 언급한 모든 장점들을 달성할 수 있다. UV 안정화제 및/또는 UV 흡수제는 여기서 필름 중 하나 또는 양쪽 모두에 존재할 수 있다.
모노필름 및 하나 초과의 서브층을 갖는 필름에서, 폴리(메트)아크릴레이트 대 폴리비닐리덴 플루오라이드의 비율은 1:0.01 내지 0.3:1 범위이다(중량 기준). 필름이 1:0.1 내지 0.4:1 비율의 폴리(메트)아크릴레이트 및 폴리비닐리덴 플루오라이드의 혼합물을 포함하는 변형예가 더욱 바람직하다.
본 발명의 목적에 맞게 사용되는 PVDF 중합체는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 즉, 일반적으로 투명한 반결정질 열가소성 플루오로플라스틱이다. 폴리비닐리덴 플루오라이드에 대한 기본 단위는 비닐리덴 플루오라이드이며, 이것이 초순수한 물에서 온도와 압력이 조절된 조건하에 특정한 촉매에 의해 반응하여(중합되어) 폴리비닐리덴 플루오라이드를 제공한다. 이어서, 비닐리덴 플루오라이드는 예컨대 플루오르화수소 및 메틸클로로포름을 출발 물질로 하고 클로로디플루오로에탄을 전구체로 해서 얻을 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 원리적으로 시판되는 등급의 임의의 PVDF를 사용해서 매우 성공적인 결과를 얻을 수 있다. 이들 중에서 특히 아르케마(Arkema)에서 제조하는 카이나(Kynar®) 등급, 다이네온(Dyneon)에서 제조하는 다이네온® 등급, 및 솔베이(Solvay)에서 제조하는 솔레프(Solef®)를 예로 들 수 있다.
안정화제 패키지(광 안정화제 )
본 발명에 따라 사용되는 UV 보호 필름의 특수한 구성 성분은 UV 안정화제 패키지이며, 이에 관해 이하에서 상세히 설명하고자 한다.
광 안정화제는 잘 알려져 있고, 예를 들면 문헌 [Hans Zweifel, Plastics Additives Handbook, Hanser Verlag, 5th Edition, 2001, pp. 141ff]에 상세하게 설명되어 있다. 광 안정화제는 UV 흡수제, UV 안정화제 및 자유 라디칼 스캐빈저(scavenger)이다. 그러므로, 예를 들면 치환된 벤조페논, 살리실레이트, 신나메이트, 옥사닐리드, 벤족사지논, 히드록시페닐벤조트리아졸, 트리아진 및 벤질리덴말로네이트로 이루어진 군으로부터 UV 흡수제를 선택할 수 있다.
가장 잘 알려진 UV 안정화제/자유 라디칼 스캐빈저의 대표적인 예는 입체 장애 아민 그룹(입체 장애 아민 광 안정화제, HALS)이다.
본 발명에 의한 필름에 사용되는 안정화제 패키지는 다음과 같은 성분들로 이루어진다:
- 성분 A: 벤조트리아졸형 UV 흡수제,
- 성분 B: 트리아진형 UV 흡수제,
- 성분 C: UV 안정화제, 바람직하게는 HALS 화합물.
성분 A 및 B는 단일 물질로서 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 1종 이상의 UV 흡수제 성분이 필름에 존재하여야 한다. 성분 C가 본 발명에 의한 필름에 필수적이다.
성분 A: 벤조트리아졸형 UV 흡수제
사용가능한 벤조트리아졸형의 UV 흡수제의 예로서는, 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-[2-히드록시-3,5-디(α,α-디메틸벤질)페닐]벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-부틸-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-5-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3-sec-부틸-5-tert-부틸페닐)벤조트리아졸 및 2-(2-히드록시-5-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 페놀, 2,2'-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)]을 들 수 있다.
벤조트리아졸형의 UV 흡수제의 사용량은 폴리메틸 메타크릴레이트를 제조하는데 사용된 단량체들의 중량을 기준으로 하여 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 6 중량%, 매우 특히 바람직하게는 0.5 중량% 내지 4 중량%이다. 또한, 벤조트리아졸형의 상이한 UV 흡수제의 혼합물도 사용할 수 있다.
성분 B: 트리아진형 UV 흡수제
또한, 트리아진, 예컨대 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-헥실옥시페놀을 혼합물에서 UV 안정화제로서 사용할 수 있다.
트리아진의 사용량은 폴리메틸 메타크릴레이트를 제조하는데 사용된 단량체들의 중량을 기준으로 하여 0.0 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 3 중량%, 매우 특히 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2 중량%이다. 또한, 상이한 트리아진들의 혼합물도 사용할 수 있다.
성분 C: UV 안정화제
여기서 자유 라디칼 스캐빈저/UV 안정화제로서 언급할 수 있는 일례는 HALS(입체장애 아민 광 안정화제, HALS)로서 알려진 입체장애 아민이다. 이들은 페인트 및 플라스틱에서, 특히 폴리올레핀 플라스틱에서 노화 현상을 억제하는데 사용될 수 있다(Kunststoffe, 74 (1984) 10, pp. 620-623; Farbe & Lack, Volume 96, 9/1990, pp. 689-693). HALS 화합물에 존재하는 테트라메틸피페리딘 기에 의해 안정화 효과가 제공된다. 이러한 부류의 화합물은 피페리딘 질소 원자상에 치환체를 갖지 않거나 피페리딘 질소 원자상에서 알킬기 또는 아실기로 치환될 수 있다. 입체장애 아민은 UV 영역에서 흡수하지 않는다. 이들은 형성된 자유 라디칼을 소거하는 반면, UV 흡수제는 소거할 수 없다. 안정화 효과를 가지며 혼합물의 형태로 사용될 수 있는 HALS 화합물들의 예로서는, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 8-아세틸-3-도데실-7,7,9,9-테트라메틸-1,3,8-트리아자스피로(4,5)-데칸-2,5-디온, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)숙시네이트, 폴리(N-β-히드록시에틸-2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리딜)숙시네이트 또는 비스(N-메틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트를 들 수 있다.
HALS 화합물의 사용량은 폴리메틸 메타크릴레이트를 제조하는데 사용된 단량체들의 중량을 기준으로 하여 0.0 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 3 중량%, 매우 특히 바람직하게는 0.2 중량% 내지 2 중량%이다. 또한, 상이한 HALS 화합물들의 혼합물도 사용할 수 있다.
또한, 사용가능한 기타 보조안정화제로는 전술한 바와 같은 HALS 화합물, 이아황산염, 예컨대 이아황산나트륨, 및 입체장애 페놀 및 아인산염을 들 수 있다.
접착제 층
제조 방법의 한 작용으로서, 임의의 접착제 층이 외부 필름을 지지 필름에 결합시키는 작용을 한다. 접착제 층은 두 필름 사이의 직접 접착이 불가능할 경우에만 존재한다. 적절한 접착제의 선택은 두 필름의 조성, 예를 들면 PMMA와 PET, 및 광학적 특성에 좌우된다. 접착제 층 역시 높은 투명도를 가져야 한다. 예를 들면 특정의 아크릴레이트 접착제가 적당할 수 있다.
내스크래치성 코팅
본 명세서에서 내스크래치성 코팅이라는 표현은 표면 스크래치를 감소시키고/시키거나 내마모성을 개선하기 위해서 적용되는 코팅에 대한 포괄적인 용어이다. 높은 내마모성은 특히 본 발명에 따라 필름 복합체를 태양광 반사체에 사용하는데 매우 중요하다.
넓은 견지에서 내스크래치성 코팅의 다른 중요한 특성은 상기 층이 필름 복합체의 광학적 특성에 나쁜 영향을 미치지 않는다는 것이다.
사용되는 내스크래치성 코팅은 폴리실록산을 포함할 수 있으며, 예컨대 SCD 테크놀로지스 인코포레이티드에서 시판하는 크리스탈코트(CRYSTALCOATTM) MP-100, AS 400-SHP 401 또는 UVHC3000K(둘다 모멘티브 퍼포먼스 매터리얼즈(Momentive Performance Materials)에서 시판함)이다. 이러한 코팅 제제는 예컨대 로울러 코팅, 나이프 코팅 또는 플로우 코팅에 의해서 필름 복합체 또는 외부 필름의 표면에 적용된다.
사용가능한 다른 코팅 기법의 예로서는 PVD 플라즈마(물리 증착; 물리 기상 증착) 및 CVD 플라즈마(화학 증착; 화학 기상 증착)을 들 수 있다.
지지 필름
지지 필름의 선택은 다음과 같은 필수적인 특성에 의해서 결정된다: 필름은 금속 박층이 금속증착될 수 있는 투명도가 높은 가요성 내열성 필름이어야 한다. 이러한 목적으로, 금속층은 장기간에 걸쳐 접착력의 손실을 나타내지 않아야 한다. 이러한 유형의 특성 양상을 갖는 것으로 입증된 필름의 구체적인 예는 폴리에스테르 필름이며, 매우 구체적으로는 공압출된 이축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(PET)이다. 이러한 필름은 금속층, 표면 마감층 또는 접착층 각각의 접착력을 향상시키기 위해 임의로 접착 촉진제를 구비한다. 다른 예로서, 사용되는 지지 필름은 PMMA 필름, 2층 PVDF/PMMA 필름, 또는 PVDF/PMMA 혼합물로 이루어진 필름을 포함한다.
금속층
금속층은 지지 필름의 이면에 적용되는 것이 바람직하고 은 또는 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하며, 은으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 지지 필름으로부터 멀리 배향된 측면상에서, 금속층은 예컨대 구리 또는 니켈-크롬 합금으로 이루어진 제2 금속층에 의해 임의로 커버될 수 있다. 이러한 제2 금속층은 첫째로 금속 반사체층을 보호하는 작용을 하고 둘째로는 감압성 접착제 층의 접착을 향상시킨다. 은에 대한 대체물로서, 알루미늄을 반사체 층에 대한 금속으로서 사용한다. 여기서, "증강 스택(enhancement stack)"층으로서 알려진 층들을 적용하여(물리 증착에 의해) 관련 파장 범위에서 비교적 "낮은" 알루미늄 반사체의 반사도를 증가시키는 것이 바람직하다.
전술한 필름 복합체에 사용하는 용도에 대한 대안으로서, 본 발명에 따라 사용되는 외부 필름을 표면 마감재에 사용하거나, 알라노드 솔라(Alanod solar)에서 미로-선(MIRO-SUN®)으로 시판하는 것과 같은 다층 알루미늄 스트립계 시스템에 제공되는 풍화 보호 효과를 향상시키는데 사용할 수도 있다.
실시예
특정 실시양태
한 구체적인 실시양태에서, 금속층 시스템은 바람직하게는 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 스트립의 형태로 사용되며, 그 예로는 미로-선®을 들 수 있다. 이것은 동시에 지지 필름으로서 사용된다. 따라서, 이러한 실시양태에서는 지지 필름과 금속층이 동일하며, 추가의 중합체 기재의 지지 필름은 더 이상 필요하지 않다.
감압성 접착제 층
감압성 접착제 층은 예를 들어 지지 재료, 예컨대 곡면형 알루미늄 시트에 필름 복합체를 접착 결합시키는데 사용된다. 감압성 접착제(PSA)의 선택은 상기 지지 재료 및 상기 금속 코팅의 이면에 대한 접착력을 통해서 결정된다. 금속 코팅을 보호하기 위해서는, 감압성 접착제 층이 대기 산소 및 수증기에 대해 극히 낮은 투과율을 갖는 것이 유리할 것이다.
운송 및 보관을 위해서, 감압성 접착제 층은 실리콘 처리된 종이에 적용된다. 이어서, 이것을 지지 재료에 접착 결합시키기 전에 용이하게 제거할 수 있다.
이동 차단층 및 프라이머
이동 차단제로서 사용되는 물질은 금속층을 손상시키는 성분들, 예를 들면 대기 산소, 수증기 또는 감압성 접착제로부터 이동할 수 있는 다른 성분들의 이동을 억제한다. 예를 들면, 이것은 에폭시 수지층일 수 있다.
하도체의 선택 및 프라이머에 대한 필요성은 사용된 금속층 및 감압성 접착제의 접착 특성 또는 표면 특성에 의해 결정된다.
다른 필름 복합체 구조
본 발명에 의한 필름 복합체에 대한 전술한 바와 같은 층의 순서, 즉, 외측으로부터 내측을 향해 임의의 내스크래치성 코팅, 임의의 방오성 코팅, 외부 필름, 임의의 접착제 층, 지지 필름, 금속층, 임의의 프라이머 및/또는 이동 차단층, 및 감압성 접착제의 구성에 대한 대안으로서, 필름 복합체는 외측으로부터 내측을 향해서 다음과 같은 층의 순서로 이루어질 수도 있다:
- 내스크래치성 코팅 및/또는 방오성 코팅(임의의 코팅)
- 외부 필름
- 접착제 층(임의의 층)
- 금속층
- 프라이머 및/또는 이동 차단층
- 지지 필름
- 감압성 접착제
필름 복합체의 제조
목적하는 용도의 한 기능으로서, 본 발명에 따라 모노필름 또는 하나 초과의 서브층을 갖는 필름 형태의 외부 필름은 임의의 바람직한 두께를 갖도록 제조될 수 있다. 여기서 결정 요인은 항상 예외적인 내후성 및 기재에 제공되는 극히 높은 수준의 풍화 보호 효과와 함께 외부 필름의 높은 투명도이다.
단일층 또는 다층 외부 필름은 자체로서 알려진 방법, 예를 들면 플랫 필름 다이를 통한 압출, 블로운 필름 압출 또는 용액 캐스팅을 통해서 제조된다.
필름 복합체의 제조 방법의 예로서는 적층 및/또는 (공)압출 코팅을 들 수 있다.

Claims (14)

  1. 적어도 외부 필름, 지지 필름, 금속층, 및 감압성 접착제로 이루어지며, 상기 외부 필름이 UV 흡수제로서의 1종 이상의 트리아진, 및 1종의 UV 안정화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 반사체에 사용하기 위한 필름 복합체.
  2. 적어도 외부 필름, 지지 필름, 금속층, 및 감압성 접착제로 순서대로 이루어지며, 상기 외부 필름이 UV 흡수제로서의 1종 이상의 트리아진, 및 1종의 UV 안정화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 반사체에 사용하기 위한 필름 복합체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 필름이 PMMA 기재의 필름이고, 상기 지지 필름이 폴리에스테르 필름, PMMA 필름, 2층 PVDF/PMMA 필름 또는 PVDF/PMMA 혼합물로 이루어진 필름이며, 상기 금속층이 은층 또는 알루미늄층, 바람직하게는 은층인 것을 특징으로 하는 태양광 반사체에 사용하기 위한 필름 복합체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 필름 및 상기 금속층이 하나이고 동일한 금속계, 바람직하게는 알루미늄 기재의 층인 것을 특징으로 하는 태양광 반사체에 사용하기 위한 필름 복합체.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제 층이 또한 상기 외부 필름과 지지 필름 사이에 또는 상기 외부 필름과 금속 반사체 층 사이에 적용되는 것을 특징으로 하는 태양광 반사체에 사용하기 위한 필름 복합체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 필름이 1종 이상의 트리아진과 1종 이상의 벤조트리아졸로 이루어진 UV 흡수제의 혼합물을 포함하며, HALS 화합물 또는 다양한 HALS 화합물들의 혼합물인 1종 이상의 UV 안정화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 복합체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 UV 안정화제와 UV 흡수제의 혼합물이 다음과 같은 양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필름 복합체:
    벤조트리아졸형 UV 흡수제 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 4 중량%,
    트리아진형 UV 흡수제 0.1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3 중량%, 및
    HALS형 UV 안정화제 0.1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 2 중량%.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 필름이 중량비 1:0.01 내지 0.3:1, 바람직하게는 1:0.1 내지 0.4:1의 폴리(메트)아크릴레이트 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어지고, UV 안정화제 및 UV 흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 복합체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 외부 필름이 2개의 서브층을 포함하고, 그 중 하나는 폴리(메트)아크릴레이트로 이루어진 서브층이고 다른 하나는 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진 서브층인 것을 특징으로 하는 필름 복합체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 필름에 바람직하게는 내스크래치성 코팅에 의해 내스크래치성이 부여된 것을 특징으로 하는 필름 복합체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 필름의 표면이 방오성 코팅을 구비한 것을 특징으로 하는 필름 복합체.
  12. 태양광 반사체에서 반사체 필름으로서의 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 필름 복합체의 용도.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사체 필름이 필름 적층에 의해 금속 지지 시트에 적용되며, 상기 금속 지지 시트에 대한 접착은 감압성 접착제 층에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 용도.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 필름 복합체를 포함하며, 태양광 반사율이 10년의 기간에 걸쳐서 최대 8%, 바람직하게는 최대 5%, 특히 바람직하게는 최대 3% 만큼 감소하는 것을 특징으로 하는 긴 유효 수명을 가진 태양광 반사체.
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