KR20120086225A - 금속산화물이 함유된 대전방지 코팅 조성물, 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

금속산화물이 함유된 대전방지 코팅 조성물, 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속산화물이 함유된 대전방지 코팅 조성물, 대전방지 폴리에스테르 필름 및 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 도전성 고분자 수지, 수분산성 폴리우레탄 수지, 가교제 수지 불소 수지, 금속 산화물 및 계면활성제를 포함한 대전방지 코팅 조성물로서, 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 박리력을 향상시키며 방오 성능을 향상시키는 동시에 균일한 대전방지성을 부여하는데 유용하다.
나아가, 본 발명은 상기 대전방지 코팅 조성물을 폴리에스테르 필름에 인라인 코팅방식으로 적용하여 투명성과 대전방지성, 점착 테이프와의 박리력, 방오성능 및 코팅성이 우수하고 금속산화물로 인한 균일한 대전방지성 및 대전방지성의 물성 저하가 없는 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법에 유용하다.

Description

금속산화물이 함유된 대전방지 코팅 조성물, 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법{METAL OXIDE CONTAINING ANTI-STATIC COATING COMPOSITION AND ANTI-STATIC COATING FILM USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 금속산화물이 함유된 대전방지 코팅 조성물, 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도전성 고분자 수지를 함유하여 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 함유하여 점착 테이프와의 박리력을 향상시키는 동시에 가교제 수지를 함유하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 불소 수지를 함유하여 방오 성능을 향상시키며, 금속 산화물을 첨가하여 우수하고 균일한 대전방지성을 가지는 금속산화물이 함유된 대전방지 코팅 조성물, 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고분자 필름은 탄성이 좋아 잘 휘어지면서도 기계적 특성, 내열성, 투명성 및 내약품성이 뛰어나기 때문에 사진용, 제도용, 오에이치피용, 전기전자 부품용, 일반산업용 및 포장용 재료 등의 용도로 산업 전 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
그러나, 상기와 같은 고분자 필름의 우수한 물성에도 불구하고, 필름 표면의 고유저항이 매우 커서 마찰이 가해지면 필름 표면이 쉽게 대전되는 문제점을 갖고 있다. 이 경우, 고분자 필름이 대전되면, 정전기에 의해 필름 표면에 먼지 등의 이물질이 부착되고, 상기 필름이 적용된 제품에는 전기쇼크가 가해져 제품 불량이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 유기 용제 등의 화학물질이 사용되는 필름의 제조 공정이나 가공 공정에서 방전이 일어나는 경우에는 화재가 발생하는 문제점이 있다.
상기와 같은 필름의 정전기 발생을 억제하는 공지의 기술수단으로서, 유기술폰산염 또는 유기인산염 등을 필름 제조 시 혼합하는 내부첨가법, 금속 화합물을 표면에 증착하는 금속증착법, 도전성 무기입자를 표면에 도포하는 방법, 음이온성 또는 양이온성 단분자 화합물 또는 고분자 화합물을 표면에 도포하는 방법 등이 있다.
상기 방법 중, 내부첨가법은 경시변화에 대한 안정성이 우수하지만, 필름 고유의 우수한 물성과 대전방지효과가 저감되는 문제점이 있고, 상기 금속증착법과 도전성 무기입자를 도포하는 방법은 대전방지성이 우수하여 최근 각광받고 있지만, 제조단가가 너무 높아 고도의 대전방지성을 요하는 특수한 분야에만 이용되고 있다.
한편, 상기 음이온성 또는 양이온성 단분자 화합물을 이용한 도포법은 대전방지 효과가 비교적 양호하고 제조비용 측면에서 유리하므로 매우 광범위하게 적용되고 있으며, 다양한 연구개발이 이루어지고 있다.
그 일례로, 음이온성 또는 양이온성 단분자 도포법에 관한 기술로서, 대한민국 공개특허 제2003-0022713호에는 고분자형 4급 암모늄인 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드를 대전방지제로 사용한 대전방지성 폴리에스테르 필름에 관한 기술이 개시되어 있고, 미합중국특허 제5,925,447호에는 아크릴계 아미드 말단에 4급 암모늄기가 붙어있는 아크릴계 폴리머를 대전방지제로 사용한 기술이 기재되어 있으며, 대한민국 공개특허 제2002-0010877호에는 4급 암모늄 염화물로 된 양이온 변성규소 화합물을 함유한 규소화합물을 기재 필름에 도포하고 경화시켜 저반사층을 형성한 반사방지 필름이 기재되어 있다.
상술한 여러 가지 대전방지 타입을 이용한 제품에 있어서 최근 디스플레이 산업의 성장과 함께 대전방지 필름의 수요가 급증하고 있는 상황이다.
본 용도에 많이 사용되는 대전방지 타입은 양이온 대전방지 타입이 가장 일반적으로 알려져 있는 상황이고, 도전성 고분자를 이용한 필름이 고급 필름으로 시장에 진입하고 있다.
즉, 대전방지 폴리에스테르 필름분야에서는 우수한 대전방지 성능과 방오 성능을 동시에 충족하는 것을 요구하나, 인라인 코팅방식에 의해서는 상기 두 가지 기능을 동시에 구현하기에는 어려운 문제점이 지적되고 있다.
또한, 보호필름의 착탈 시, 사용되는 테이프와 대전방지 면과의 박리력이 낮으면, 보호필름이 떨어지지 않게 되거나 떨어지는 과정에서 제품에 영향을 미치게 되는 문제점이 있어 부착 테이프와의 박리력이 큰 제품이 요구되고 있다.
또한 종래 인라인 코팅 시, 필름 코팅면의 높은 표면 장력 등으로 인해 레벨링성, 젖음성 등의 코팅성이 미흡하고, 이로 인해 발생하는 코팅 결점은 생산성 및 수율 저하의 주요 원인이 되고 있으며 상기 문제 해결을 위해 계면활성제의 함량을 증가시키면 코팅 물성이 저하되기 때문에 최적의 코팅액 조성을 찾는 것은 매우 어렵다.
이에, 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, 인라인 코팅방식에 의하여 제조되면서도 코팅 조성액의 점도 및 표면장력을 제어하여 코팅성을 향상시켰으며, 대전방지성, 방오성, 박리력 등의 코팅 물성 제어가 용이한 편광판 보호용 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 도전성 고분자 수지를 함유하여, 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 함유하여 점착 테이프와의 박리력을 향상시키는 동시에 가교제 수지를 함유하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 불소 수지를 함유하여 방오 성능을 향상시키는 대전방지 코팅 조성물에 대하여, 금속 산화물을 첨가하여 우수하고 균일한 대전방지성을 가지는 대전방지 코팅 조성물 및 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대전방지 코팅 조성물을 인라인 코팅방식으로 적용하여, 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 점착 테이프와의 박리력, 방오성능 및 코팅성이 우수하고, 특히 대전방지성 제어가 용이한 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 수분산성 폴리우레탄 수지 100 내지 1000중량부, 가교제 수지 100 내지 1000중량부, 불소 수지 10 내지 100중량부 및 금속 산화물 1 내지 1000중량부로 이루어진 조성물 100중량부에 대하여, 계면활성제 0.001 내지 10중량부가 더 함유되는 것이 특징이다.
상기 도전성 고분자 수지는 폴리음이온 및 폴리티오펜이 함유된 수분산체 또는 폴리음이온 및 폴리티오펜 유도체가 함유된 수분산체인 것이 바람직하며 이때, 상기 수분산체에는 폴리티오펜 대비 폴리음이온의 비율이 1 내지 5배 함유되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지는 하이드록실기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체 또는 알릴아민, 비닐아민, 에틸렌아민, 비닐 피리딘, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 술페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 반복 단위의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체 또는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 반복 단위의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체인 것을 특징으로 한다.
상기 가교제 수지는 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계, 멜라민계 및 아질리딘계로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 불소 수지는 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체, 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체, 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체, 폴리비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 금속 산화물은 인듐계, 주석계, 안티모니계, 아연계, 알루미늄계 및 티타늄계로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하며, 이때, 상기 금속 산화물의 평균입경은 20 내지 1000㎚를 만족한다. 또한 상기 금속 산화물이 랩핑되어 포함된 것이 바람직하다.
또한, 상기 계면활성제는 음이온계, 양이온계, 비이온계 및 양성이온계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 대전방지 코팅 조성물 내 고형분의 함량은 0.5 내지 10.0중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 상기 대전방지 코팅 조성물이 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포된 것이 특징이다.
이때, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 표면을 유기용매로 세정한 후의 표면저항값이 1×105 내지 1×1012Ω/sq 인 것이 바람직하며, 대전방지 폴리에스테르 필름은 아크릴레이트계 테이프(NITTO #31B)와의 박리력이 500g/in 내지 1500g/in이며 종이재질의 테이프(3M #244)와의 박리력은 150g/18mm 내지 250g/18mm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 수접촉각은 90° 내지 110°를 만족한다.
나아가 본 발명은 폴리에스테르 필름을 1축 연신하는 단계; 제1항의 대전방지 코팅 조성물을 상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 인라인 코팅으로 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계; 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계;로 이루어진 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따라 도전성 고분자 수지를 함유하여, 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 함유하여 점착 테이프와의 박리력을 향상시키는 동시에 가교제 수지를 함유하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 불소 수지를 함유하여 방오 성능을 향상시키는 대전방지 코팅 조성물에 대하여, 금속 산화물을 첨가하여 우수하고 균일한 대전방지성을 가지는 대전방지 코팅 조성물 및 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 대전방지 코팅 조성물을 인라인 코팅방식으로 적용하여, 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 점착 테이프와의 박리력, 방오성능 및 코팅성이 우수하고, 특히 대전방지성 제어가 용이한 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 수분산성 폴리우레탄 수지 100 내지 1000중량부, 가교제 수지 100 내지 1000중량부, 불소 수지 10 내지 100중량부 및 금속 산화물 1 내지 1000중량부로 이루어진 조성물 100중량부에 대하여, 계면 활성제 0.001 내지 10중량부가 더 함유된 것을 특징으로 하는 대전방지 코팅 조성물을 제공한다.
이하, 상기 대전방지 코팅 조성물을 구성하는 조성별로 상세히 살펴보고자 한다.
본 발명의 대전방지 코팅 조성물에 함유된 도전성 고분자 수지는 우수한 대전방지 성능을 부여하기 위하여 사용되며, 바람직하게는 폴리음이온과 폴리티오펜이 함유된 수분산체 또는 폴리음이온과 폴리티오펜 유도체가 함유된 수분산체를 사용한다.
상기에서 폴리음이온은 산성 폴리머이며, 고분자 카르복실산, 고분자 술폰산 및 폴리비닐술폰산 등이 포함된다. 상기 고분자 카르복실산은 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 및 폴리말레인산 등이 있으며, 상기 고분자 술폰산은 폴리스티렌술폰산 등이 있다.
본 발명의 도전성 고분자 수지에 있어서, 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체에 비하여 폴리음이온의 고형분 중량비를 크게 하는 것이 도전성을 부여하는 측면에서 바람직하다. 상기 수분산체에 폴리티오펜 대비 폴리음이온의 비율이 1 내지 5배 함유되는 것이 바람직하여, 즉, 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체 1중량%의 수분산체를 사용하는 경우, 폴리음이온이 1 내지 5중량% 함유되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 3중량% 범위 내로 함유한다.
상기 대전방지 코팅 조성물에 함유된 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 필름에 도포되어 필름 면과 테이프와의 박리력을 높이기 위해 함유된다. 이때, 바람직한 폴리우레탄 수지는 수분산 타입이며, 하이드록실기, 아민기, 알킬기 및 카르복실기 등의 관능기가 적어도 1종 이상 포함된 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체로 이루어진 수지를 사용한다.
더욱 구체적으로, 수분산성 폴리우레탄 수지는 하이드록실기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체; 알릴아민, 비닐아민, 에틸렌아민, 비닐 피리딘, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 술페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 반복 단위의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체; 또는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 반복 단위의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체인 것을 특징으로 한다.
한편, 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100 내지 1000중량부를 첨가한다. 이때, 폴리우레탄 수지의 첨가량이 100중량부 미만이면, 테이프와의 박리력이 저하되어 기능을 발현할 수 없게 되고, 1000중량부를 초과하면, 테이프 박리력은 충분히 확보되나 방오 기능과 대전방지 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명의 대전방지 코팅 조성물 중에 함유된 가교제 수지는 가교밀도를 조절하여 대전방지 층과 폴리에스테르 필름과의 내용제성 및 도막성능을 향상하기 위하여 사용된다. 이때, 바람직한 가교제 수지는 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계, 멜라민계 및 아질리딘계로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 수지를 사용할 수 있다.
한편, 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 가교제 수지 100 내지 1000중량부를 첨가한다. 이때, 가교제 수지의 첨가량이 100중량부 미만이면, 대전방지성이 발현되기 어렵고, 내용제성이 약하여 백화현상이 발생될 수가 있으며, 1000중량부를 초과하면, 투명성은 양호하지만 대전방지성이 발현되기 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 대전방지 코팅 조성물 중, 본 발명에 첨가되는 불소 수지는 폴리에스테르 필름에 도포되어 상기 필름의 방오성 및 내용제성을 향상시키기 위하여 함유된다.
상기 불소 수지로 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체(Fluorinated ethylene copolymer propylene), 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체(Ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체(Polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 바람직하다.
이때, 첨가되는 불소 수지의 양은 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 불소 수지 10 내지 100중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 이때, 불소 수지의 첨가량이 10중량부 미만이면, 방오성이 저하되는 반면, 100중량부를 초과하면, 필름의 투명성, 테이프 박리력 및 대전방지 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 대전방지 코팅 조성물은 상기 코팅 후 제막시에 도전성 고분자 간의 네트워크가 이루어지지 못한 경우, 네트워크 수가 적어진 경우에도 우수하고 균일하게 대전방지성을 부여하기 위하여 금속산화물을 첨가한다. 상기 금속 산화물은 금속산화물 수지 복합체 및 금속 산화물 유기 복합체를 포함한다.
일반적으로, 표면저항을 제어하기 위하여 조액을 코팅할 경우는 제막 후에 균일하지 못한 대전방지성이 나타나는 경우, 낮은 대전방지성이나 대전방지성이 나타나지 않는 경우가 발생하게 된다. 이는 도전성 고분자가 균일하게 코팅이 되지 않은 경우, 도전성 고분자 간의 네트워크가 이루어지지 못한 경우 또는 네트워크 수가 적어진 경우 때문이다. 이를 보완 하기 위해 금속 산화물을 넣어서 균일하게 네크워크를 이루게 하고 네트워크 수를 늘려 우수한 대전 방지성과 균일한 대전방지성을 구현하기 위하여 첨가 한다. 특히, 제막 공정시에 위와 같은 문제점이 발생할 경우가 많으므로, 제막공정시에도 크게 유용하다. 즉, 본 발명의 대전 방지 코팅 조성물에 금속 산화물을 첨가하지 않은 경우 대전방지성이 낮고 균일성이 불량하게 된다.
이때 금속 산화물 성분으로는 인듐계, 주석계, 안티모니계, 아연계, 알루미늄계 및 티타늄계 중 어느 하나 이상으로 구성된 금속 산화물 중 어느 하나 이상으로 사용 할 수 있으며, 상기의 금속산화물을 함유한 수지 복합체와 상기 금속 산화물을 함유한 도전성 폴리머도 금속산화물로 지칭한다. 또한, 상기 금속 산화물은 쇼트키장벽(Schottky barrier)을 극복하기 위하여 고분자로 금속산화물을 감싸는 랩핑(Wrapping)하는 과정을 통하여 제조된 것이 사용될 수도 있다.
한편, 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 첨가되는 금속산화물의 양은 1 내지 5000중량부가 바람직하며 더욱 바람직하게는 1 내지 1000중량부가 바람직하다. 이때, 금속산화물의 첨가량이 1 중량부 미만이면, 대전방지성 구현이 어려운 경우가 있으며, 1000중량부 이상이면 제막 공정시에 오염문제와 대전방지성 제어가 어려운 경우가 있다.
또한 금속 산화물의 평균입경은 1 내지 5000㎚가 되도록 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 1000㎚가 바람직하다. 상기 금속산화물 크기가 20㎚미만이면 제막시 작은 입자가 부유하여 오염이 되기가 쉽고 1000㎚를 초과하면 표면 조도와 외관에 대하여 불량이 발생할 수 있다.
한편, 상기 대전방지 코팅 조성물은 안정성, 젖음성(wetting) 및 도포 레벨링(leveling)의 향상을 위해 계면활성제가 포함된다. 상기 계면활성제는 음이온계, 양이온계, 비이온계, 양성이온계 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 수지를 사용할 수 있다. 대전방지 코팅 조성물에서 계면활성제를 함유하지 않은 경우는 도포 레벨링성 및 도막의 젖음성이 현저히 저하되며, 그로 인한 코팅외관 결점이 발생한다. 따라서 계면활성제를 포함하여 우수한 젖음성, 도포 레벨링성을 구현하면서도 점착 테이프와의 박리력, 방오성 등의 주요 코팅 물성을 유지하고 코팅외관 물성 확보에 유리하다. 이에, 본 발명의 대전방지 코팅 조성물을 사용하여 품질이 우수하고 양품률이 높은 편광판 보호용 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
이때, 계면활성제의 바람직한 함량은 전체 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여, 0.001 내지 10중량부를 포함한다. 계면활성제 첨가량이 0.001중량부 미만이면, 도막의 젖음성이 저하되고, 10중량부를 초과하면 코팅 조성물 내의 미세 기포로 인해 코팅외관 결점이 유발되는 문제점이 있다.
한편, 상기 대전방지 코팅 조성물은 전체 코팅 조성물 100중량%에 대하여, 고형분의 함량이 0.5 내지 10.0중량%가 되도록 제조되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 고형분의 함량이 1.0 내지 5.0중량%가 되도록 제조되는 것이다. 상기 고형분의 함량이 0.5중량% 미만이면, 코팅층의 피막형성 및 대전방지 기능을 발현하기에 충분하지 못하고, 10.0중량%를 초과하면, 필름의 투명성에 영향을 주어 바람직하지 않다.
한편, 상기 대전방지 코팅 조성물에 사용되는 용매는 물을 주 매체로 하는 수성 코팅액으로 이루어진다.
나아가, 본 발명에 사용되는 코팅 조성물에 대한 도포성의 향상, 투명성의 향상 등의 목적으로, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 정도의 적당한 유기용매를 함유할 수 있으며, 바람직한 유기용매로는 이소프로필알콜, 부틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 아세톤, 에탄올 또는 메탄올 등을 사용할 수 있다.
그러나, 코팅 조성물 중에 다량의 유기용매를 함유시키면, 인라인 코팅법에 적용할 경우에 건조, 연신 및 열처리 공정에서 폭발의 위험성이 있으므로 그 함유량은 코팅 조성물 중에 10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 5중량%이하로 제어한다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 상기 대전방지 코팅 조성물이 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포된 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공한다.
상기 대전방지 폴리에스테르 필름은 상기 대전방지 코팅 조성물의 조성에 따라, 원하는 물성을 최적화할 수 있다. 즉, 도전성 고분자를 함유하여 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 함유하여 점착 테이프와의 박리력을 향상시키는 동시에 적절한 가교제를 함유하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 불소 수지를 함유하여 방오 성능을 향상시키며, 계면활성제의 첨가로 인하여, 코팅 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 금속산화물로 인하여 대전방지성을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
따라서, 이를 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 적용하여 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름은 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 코팅 결점 제어가 용이하며, 특히 금속 산화물의 특성으로 인하여 대전방지성을 제어 할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 투명하면서도 코팅 면의 특성에 있어서 표면저항이 1×105 내지 1×1011Ω/sq 이고, 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 아세트산에틸 등의 유기용매로 표면을 닦은 후에도 표면저항이 1×105 내지 1×1012Ω/sq 를 유지하므로, 대전방지층의 대전방지제가 탈락하거나 용해되지 않는 우수한 내용제성을 가진다.
또한, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 수접촉각이 90° 내지 110° 를 나타내므로 우수한 방오성능을 가지고, 아크릴레이트계 테이프(NITTO #31B)와의 박리력이 500g/in 내지 1500g/in이며, 종이재질의 테이프(3M #244)와의 박리력이 150g/18mm 내지 250g/18mm를 만족한다.
따라서 본 발명은 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면에 상기의 대전방지 코팅 조성물을 도포하여 형성된 대전방지층으로 인하여, 테이프 박리력, 방오기능, 내용제성 등에 우수한 성능을 가지며, 특히 금속산화물로 인하여 대전방지성의 제어가 용이하여 향후에도 액정 디스플레이(LCD) 화면의 대형화 등에서 요구되는 까다로운 수준의 물성을 충족한 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은
1) 폴리에스테르 필름을 1축 연신하는 단계;
2) 상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 본 발명의 대전방지 코팅 조성물을 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계; 및
3) 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 형성하는 단계;로 이를 인라인 방식으로 수행하는 편광판 보호용 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 폴리에스테르 필름을 1축 연신하는 단계에서 사용되는 폴리에스테르 필름의 종류는 종래 대전방지 코팅이 적용되는 기재필름으로 공지된 통상의 수지라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지를 중심으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않음은 당연히 이해될 것이다.
상기 폴리에스테르 필름은 방향족 디카르복실산과 지방족 글리콜을 중축합시켜 얻은 폴리에스테르로 구성되며, 방향족 디카르복실산은 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등을 사용하며, 이외, 이소프탈산, 아디프산, 세바스산, 옥시카르복시산, P-옥시벤조산 등을 사용할 수 있다. 또한, 지방족 글리콜은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜 등을 들 수 있으며, 이들의 디카르복실산 성분 및 글리콜 성분은 각각 2종 이상을 혼합하여도 좋다.
대표적인 폴리에스테르 필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN) 등이 있으며, 상기 폴리에스테르에 제 3성분을 함유한 공중합체도 가능하다.
상술한 구성의 폴리에스테르 수지를 진공 건조 후에 압출기로 용융하여 티다이(T-DIE)를 통해 시트상으로 압출하고, 냉각롤에 정전인가법(pinning)으로 캐스팅 드럼에 밀착시켜 냉각 고화시켜 미연신 폴리에스테르 시트를 얻고, 이를 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 이상으로 가열된 롤에서 롤과 롤 사이의 주속비 차에 의한 2.5 내지 4.5배의 1축 연신을 행하여 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조한다.
이후, 제조된 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 본 발명의 대전방지 코팅 조성물을 도포하여 대전방지층을 형성한다. 보다 상세하게, 대전방지 코팅 조성물을 도포하는 방법으로는 메이어바(meyer bar)방식, 그라비아 방식 등의 방법으로 수행될 수 있으며, 도포 전에 필름 표면에 극성기를 도입하여, 코팅층과 필름과의 접착성이나 도포성을 향상시킬 수 있도록 코로나(corona)방전 처리할 수 있다.
이후, 대전방지 코팅 조성물이 도포된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계에서 연신은 1축 연신 방향과 수직방향으로 연신하며, 바람직한 연신비는 3.0 내지 7.0배이다. 연신공정 이후, 열고정, 경화 및 건조 등을 통해 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 제조방법으로부터 제조된 2축 연신 폴리에스테르 필름의 두께는 5 내지 300㎛, 바람직하게는 10 내지 250㎛이다.
이하, 본 발명의 실시예가 기술되어질 것이다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
단계 1: 1축 연신 폴리에스테르 필름의 제조
평균 입경이 2.5㎛의 무정형 구형 실리카 입자가 20ppm이 들어있는 극한점도 0.625㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛(pellet)을 진공 드라이어를 이용하여 7시간 동안 160℃에서 충분히 건조시킨 후, 용융하여 압출 티-다이를 통하여 냉각드럼에 정전인가법으로 밀착시켜 무정형 미연신 시트를 만들고, 이를 다시 가열하여 95℃에서 필름 진행 방향으로 3.5배 연신한 뒤 코팅될 필름 면에 코로나 방전처리를 실시하여 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
단계 2: 2축 연신 폴리에스테르 필름의 제조
코로나 처리된 면에 고형분으로서, 폴리3,4-에틸렌디옥시티오펜 0.5중량%와 폴리스티렌술폰산 0.8중량%를 함유하는 수분산체로 이루어진 도전성 고분자 수지(나가세컴텍사, DATRON #5002SZ) 100중량부에 대하여, 하이드록시기를 함유하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체으로 이루어진 폴리우레탄 수지(헵스켐사, HWU-1123A) 200중량부, 에폭시 가교제 200중량부(에스프릭스테크놀로지사, CR-5L), 불소 수지 80중량부(듀퐁사, ZONYL, 금속산화물로 TiO2(Tin Oxide) 100중량부를 물에 혼합하여 대전방지 코팅액을 제조하였다. 상기 대전방지 코팅액 100중량부에 대하여, 아세틸렌 디올계 계면활성제로 2,5,8,11-테트라메틸 6도데신-5,8 디올 에톡시실레이트 0.1중량부를 혼합하였다. 이때, 고형분의 함량은 전체 대전방지 코팅액 100 중량부에 대하여 1.2중량부가 함유하되록 하였다. 상기 대전방지 코팅액을 그라비아 롤을 이용하여 상기 단계 1에서 제조된 1축 폴리에스테르 필름에 도포하였다. 도포 후, 105 내지 140℃ 텐터 구간에서 도포된 코팅액을 건조시키고, 필름의 진행방향과 수직 방향으로 3.5배 연신하고, 240℃에서 4초간 열처리하여 38㎛ 두께의 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 금속산화물로 TiO2(Tin Oxide) 100중량부를 50 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 금속산화물로 TiO2(Tin Oxide)를 함유하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 폴리우레탄 수지를 함유하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 아세틸렌 디올계 계면활성제를 함유하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
<실험예>
실시예 1 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 폴리에스테르 필름에 대하여, 하기와 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 수접촉각
접촉각 측정기(쿄와 인터페이스 사이언스, Dropmaster 300)를 사용하여 이온 교환수를 증류하여 얻은 정제수로 액적법(sessile drop method)에 의하여 수접촉각을 측정하였으며, 서로 다른 위치에서 5회 측정한 후, 평균값을 취하였다.
2. 대전방지성
대전방지 측정기(미쯔비시㈜, MCP-T600)를 이용하여 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경 하에 시료를 설치한 후 JIS K7194에 의거하여 표면저항을 측정하였다.
3. 내에탄올성
천(아사이 카세이 섬유사, 벰코트(BEMCOT))에 에탄올을 적신 후, 상기 코팅 처리된 필름 면을 무하중으로 10회 왕복시킨 후 코팅 면의 상태를 아래의 기준으로 평가하였다.
○ : 대전방지성의 변화가 101Ω/sq미만인 경우
△ : 대전방지성의 변화가 101 이상 상승되고 표면저항값이 1012Ω/sq 미만인 경우
× : 표면저항값이 1012Ω/sq 를 초과하는 경우
4. 아크릴레이트계 점착테이프와의 박리력
온도 23℃±3, 상대습도 50±5% 하에서, 박리력 측정기(화학기기사, AR1000)를 이용하여 상기에서 얻어진 필름의 코팅면에 점착테이프(니또덴코사, NITTO #31B 테이프, 폭 25mm)를 붙인 후 2kg 하중의 고무 롤러로 1회 왕복해서 압착하고 1시간 방치 후에 박리속도 0.3mpm으로 180°로 박리하여 얻어진 박리력 값을 측정하였다.
5. 종이 점착테이프와의 박리력
온도 23℃±3, 상대습도 50±5% 하에서 박리력 측정기(화학기기사, AR1000)를 이용하여 상기에서 얻어진 필름의 코팅면에 점착테이프(쓰리엠사, 3M #244 테이프, 폭 18mm)를 붙인 후 2kg 하중의 고무 롤러로 1회 왕복해서 압착하고 1시간 방치 후에 박리속도 0.3mpm으로 180°로 박리하여 얻어진 박리력 값을 측정하였다.
6. 대전방지 균일성
대전방지 측정기(미쯔비시㈜, 모델명 MCP-T600)를 이용하여 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경 하에 시료를 설치한 후 JIS K7194에 의거하여 표면저항을 10회 측정하였다.
○ : 대전방지성 변화 (101 이상 변화)가 2회 미만 발생하는 경우
× : 대전방지성 변화 (101 이상 변화)가 2회 이상 발생하는 경우
구분 실시예 1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
표면저항(Ω/sq) 1×108 9×108 2×108 3×109 3×109
수접촉각(°) 98 95 101 102 101
내에탄올성 ○ ○ ○ × ○
대전방지 균일성 ○ ○ × ○ ○
아크릴레이트계 테이프와의 박리력(g/in) 1223 1327 1376 146 1352
종이재질의 테이프와의 박리력(g/18mm) 218 235 241 48 241
조액표면장력(mN/m) 33 31 38 37 61
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 대전방지 코팅액의 조성 중, 금속산화물을 함유하지 않을 경우 대전방지 균일성이 떨어지는 것으로 확인하였으며, 폴리우레탄 수지를 함유하지 않은 비교예 1의 경우는 테이프 박리력 수치가 현저히 낮은 결과를 보임으로써, 원하는 물성을 얻을 수 없었다.
반면에, 도전성 고분자 수지에, 폴리우레탄 수지, 가교제 수지, 불소 수지, 아세틸렌 디올계 계면활성제 및 금속 산화물을 함유한 대전방지 코팅액을 이용하여 대전방지층을 형성한 실시예 1에서 제조된 폴리에스테르 필름은 투명하면서도 코팅 면의 표면저항이 1×1011Ω/sq 미만이고, 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 아세트산에틸, 이소프로필알콜 등의 유기용매로 표면을 닦은 후에도 표면저항이 1×1012Ω/sq 미만의 수치를 유지하므로, 대전방지층의 대전방지제가 탈락하거나 용해되지 않는 우수한 내용제성을 확인하였다. 또한, 수접촉각이 90°이상을 나타내므로, 우수한 방오성능을 가지며, 아크릴레이트계 테이프(NITTO #31B)와의 박리력은 500g/in 이상과, 상대적으로 접착력이 낮은 종이재질의 테이프(3M #244)와의 박리력 역시 150g/18mm 이상을 충족하며 낮은 표면장력 및 우수한 젖음성 성능 구현으로 코팅외관이 우수하다. 특히, 금속 산화물의 첨가로 인하여 우수한 표면저항과 균일한 표면저항을 구현할 수 있는 편광판 보호용 대전방지 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 도전성 고분자 수지를 함유하여, 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 함유하여 점착 테이프와의 박리력을 향상시키는 동시에 가교제 수지를 함유하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 불소 수지를 함유하여 방오 성능을 향상시키는 대전방지 코팅 조성물에 대하여, 금속 산화물을 첨가하여 우수하고 균일한 대전방지성을 가지는 대전방지 코팅 조성물 및 대전방지 폴리에스테르 필름에 광범위하게 적용될 수 있다.
또한 본 발명은 대전방지 코팅 조성물을 인라인 코팅방식으로 적용하여, 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 점착 테이프와의 박리력, 방오성능 및 코팅성이 우수하고, 특히 대전방지성 제어가 용이하여 각종 대전방지 필름의 제조에 적용될 수 있다.
나아가 본 발명은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기발광다이오드 디스플레이, 전자종이 디스플레이(E-Paper Display)등의 다양한 디스플레이, 개인용 휴대정보 단말기 또는 네비게이션 등 다양한 광학용 표시장치에 유용하게 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (19)

  1. 도전성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 수분산성 폴리우레탄 수지 100 내지 1000중량부, 가교제 수지 100 내지 1000중량부, 불소 수지 10 내지 100중량부 및 금속 산화물 1 내지 1000중량부로 이루어진 조성물 100중량부에 대하여, 계면 활성제 0.001 내지 10중량부가 더 함유된 것을 특징으로 하는 대전방지 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 고분자 수지가 폴리음이온 및 폴리티오펜이 함유된 수분산체 또는 폴리음이온 및 폴리티오펜 유도체가 함유된 수분산체인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수분산체에 폴리티오펜 대비 폴리음이온의 비율이 1 내지 5배 함유된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지가 하이드록실기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지가 알릴아민, 비닐아민, 에틸렌아민, 비닐 피리딘, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 술페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 반복 단위의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지가 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 반복 단위의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가교제 수지가 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계, 멜라민계 및 아질리딘계로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 불소 수지가 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체, 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체, 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체, 폴리비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 인듐계, 주석계, 안티모니계, 아연계, 알루미늄계 및 티타늄계로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물의 평균입경이 20 내지 1000㎚인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 고분자로 랩핑된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 음이온계, 양이온계, 비이온계 및 양성이온계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 대전방지 코팅 조성물 내 고형분의 함량이 0.5 내지 10.0 중량%인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 코팅 조성물.
  14. 제1항의 대전방지 코팅 조성물이 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포된 것을 특징으로 하는 대전방지 폴리에스테르 필름.
  15. 제14항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 표면을 유기용매로 세정한 후의 표면저항값이 1×105 Ω/sq 내지 1×1012 Ω/sq인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  16. 제14항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름이 아크릴레이트계 테이프(NITTO #31B)와의 박리력 500g/in 내지 1500g/in인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  17. 제14항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름이 종이재질의 테이프(3M #244)와의 박리력 150g/18mm 내지 250g/18mm인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  18. 제14항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 수접촉각이 90° 내지 110°인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  19. 폴리에스테르 필름을 1축 연신하는 단계; 제1항의 대전방지 코팅 조성물을 상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포하여 대전방지층을 인라인 코팅으로 형성하는 단계; 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계;로 이루어진 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
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