KR20140085219A - 대전방지 폴리에스테르 필름 - Google Patents

대전방지 폴리에스테르 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면에, 전도성 고분자 수지가 함유된 대전방지 코팅 조성물이 도포된 대전방지층을 구비한 대전방지 폴리에스테르 필름에 있어서, 상기 기재필름이 디카르복시산과 디올의 공중합체인 폴리에스테르로서, 디카르복시산 성분으로서 테레프탈산 또는 디알킬테레프탈레이트와, 디올 성분으로서 60~95중량%의 에틸렌글리콜 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 5~40몰% 함유하는 혼합물의 공중합체인 비정성 폴리에스테르로부터 얻어지는 연신필름이고, 상기 기재필름의 면 내 위상차 값이 300nm 이하인 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공한다.

Description

대전방지 폴리에스테르 필름{ANTISTATIC POLYESTER FIILM}
본 발명은 대전방지 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비정성 폴리에스테르 필름을 연신하여 얻어지는 저위상차 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 이용하여 제조되는 자동검수가 가능한 대전방지 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
액정표시장치, 기타 각종 디스플레이에는 편광판이 사용되고 있다. 편광판으로는, 폴리카보네이트, 환형 폴리올레핀, 폴리에스테르, 셀룰로오스, 폴리이미드 또는 이들의 변성물 등의 고분자필름을 1축 연신 또는 2축 연신함으로써 얻어지는 연신필름이 알려져 있다. 또한 배향된 기재상에 액정 모노머나 액정 폴리머 등의 액정재료를 도공하여 배향한 후에 경화 등에 의해 고정화시켜 얻어지는 액정배향필름이 알려져 있다. 이러한 편광판에는 대전방지, 오염방지 등을 목적으로 통상 보호필름이 접합되어 있다.
일반적으로 보호필름은 탄성이 좋아 잘 휘어지면서도 기계적 특성, 내열성, 투명성 및 내약품성이 뛰어난 고분자 중합필름을 사용하지만 우수한 물성에도 불구하고, 횡연신을 할 때, 필름 중앙부와 외곽부의 응력 차이로 인해 필름내 분자 배향의 차이가 발생하여 면 내 위상차가 커지게 되는데, 이렇게 면 내 위상차가 제어되지 않은 대전방지 코팅된 연신필름이 보호필름으로 적용될 경우, 보호필름이 최종시까지 합지되어 있는 상태이므로 소광상태가 깨지고 빛샘 현상이 발생하여 검사에 지장을 주거나 불량이 발생하는 문제점이 있다. 그리고 이러한 문제점은 자동검수 시스템 도입시 보호필름에 의한 면 내 위상차 변동으로 인하여 자동검수가 어려운 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 제품 검수시, 수동 검수로 검수자가 육안으로 보호필름이 부착된 제품을 검수함으로 인한 생산성 및 수율 저하의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 비정성 폴리에스테를 수지 필름을 연신하하여 면 내 위상차 300nm 이하로 줄이는 경우, 자동검수가 가능한 수준으로 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 저위상차 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 채택함으로써 자동검수가 가능한 디스플레이 보호용 대건전방지 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 기재필름의 일면 또는 양면에, 전도성 고분자 수지가 함유된 대전방지 코팅 조성물이 도포된 대전방지층을 구비한 대전방지 폴리에스테르 필름으로서, 상기 기재필름이 디카르복살시과 디올의 공중합체인 폴리에스테르로서, 디카르복시산 성분으로서 테레프탈산 또는 디알킬테레프탈레이트와, 디올 성분으로서 60~95중량%의 에틸렌글리콜 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 5~40몰% 함유하는 혼합물의 공중합체인 비정성 폴리에스테르로부터 얻어지는 연신필름이고, 상기 기재필름의 면 내 위상차 값이 300nm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 기재필름의 연신비는 종방향(MD)이 2~7배, 횡방향(TD) 2~7배인 것이 바람직하다.
상기 기재필름의 두께는 5∼300㎛인 것이 바람직하다.
상기 기재필름의 헤이즈 값은 1.0~5.0%인 것이 바람직하다.
상기 대전방지 필름은 표면저항치가 1010Ω/sq 이하이고; 표면을 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 유기용매로 세정한 전ㆍ후의 대전방지성의 변화가 101Ω 범위 이내인 것이 바람직하다.
본 발명은 대전방지 폴리에스테르 필름은 면 내 위상차가 300nm 이하인 기재필름을 채택함으로써 빛의 간섭 불균일 현상이 없다. 이에, 제품 검수시, 제품에 보호필름을 부착하여도, 면 내 위상차 변동이 적어 자동검수가 가능하다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 위상차 300nm 이하의 폴리에스테르 필름에 폴리우레탄 수지가 함유된 대전방지 코팅을 함으로써, 빛의 간섭 및 불균일이 없으면서도 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 방오성능이 향상된 것이다.
이하, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
<저위상차 폴리에스테르 필름>
본 발명에서 기재피름으로 사용되는 저위상차 폴리에스테르 필름은 디카르복시산과 디올의 공중합체인 폴리에스테르로서, 디카르복시산 성분으로서 테레프탈산 또는 디알킬테레프탈레이트와, 디올 성분으로서 60~95중량%의 에틸렌글리콜 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 5~40몰% 함유하는 혼합물의 공중합체인 비정성 폴리에스테르로부터 얻어지는 연신필름이며, 면 내 위상차 값이 300nm 이하인 것을 특징으로 한다.
연신필름의 위상차는 아래의 수학식들로 표시되는 면 내 위상차(Re)와 두께방향 위상차(Rth)로 분할된다.
[수학식 1]
Re = (Nx - Ny) x d
[수학식 2]
Rth = (Nz - Ny) x d
상기 식들에서, Nx는 연신 방향의 면상 굴절율이고, Ny는 연신 방향의 수직 방향의 면상 굴절율이며, Nz는 필름 두께 방향의 굴절율이고, d는 필름의 두께이다.
연신필름의 자동검수 있어서, 실질적으로 영향을 미치는 것으로서 본 발명에서 관심이 있는 것은 수학식 1로 표시되는 면 내 위상차이다.
종래의 제품 검수는 수동 검수로서, 검수자가 육안으로 보호필름이 부착된 제품을 검수하는 방법으로 수행되었다. 육안 검수시에는 면 내 위상차 값이 커 빛의 왜곡이 생기더라도 검수자가 임의로 보호필름이 부착된 제품을 기울여 가며 검수가 가능하였다. 하지만 자동 검수 시스템을 도입시 빛의 왜곡이 생기면 제대로 제품 검수가 이루어질 수 없다. 이를 해결하기 위해 노력한 결과, 비정성 폴리에스테를 수지 필름을 연신하여 면 내 위상차 300nm 이하로 줄이는 경우, 자동검수가 가능한 수준으로 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있음을 확인하였다,
폴리에스테르의 저위상차 특성은 비정구조에 의해 발현되며, 혼합된 1,4-시클로헥산디메탄올 성분은 면 내 위상차를 낮추기 위한 폴리에스테르의 비정구조 형성에 기여한다. 본 발명에서 비정성이라 함은 결정 융점을 갖지 않는 폴리에스테르 뿐만이 아나라, 결정성 폴리에스테르, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트에 비하여 상대적으로 낮은 융해열 또는 결정화도를 갖는 폴리에스테르를 말한다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 에를 들어, 25 ℃에서 및 약 1 기압에서 냉각되고 측정된 결정화도가 최소 15%이상이다. 결정화도(%)는 통상 DSC(시차주사 열량계)에 의해 측정될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 비정성 폴리에스테르에서 1,4-시클로헥산디메탄올의 비율이 5몰% 미만인 경우에는 이로부터 제조되는 연신필름의 면 내 위상차가 크기 때문에 자동검수가 어려워지고, 40몰%를 초과하는 경우에는 필름의 비정구조가 지나치게 발현되어 필름의 후도가 균일하지 않게 되어 필름 제조공정 중에 수율이 낮아지고, 롤형태로 보관 중에 후도가 두꺼운 부위에서 느슨한 부위가 생겨 외관상 문제가 발생하기 쉽다.
본 발명에 있어서 공중합 폴리에스테르는 종래부터 일반적으로 행해지고 있는 폴리에스테르 제조방법에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들면, 테레프탈산에 대해서 디올성분을 직접 에스테르화시키는 방법, 또는 디메틸테프탈레이트에 디올성분을 반응시키는 에스테르 교환법 등이 적용될 수 있다.
본 발명의 저위상차 필름용 폴리에스테르의 산 성분으로 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트를 주성분으로 하나 저위상차 폴리에스테르 필름의 특성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 기타의 산성분을 부가할 수 있다. 예를 들면 이소프탈산, 디메틸이소프탈레이트, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 세바스산, 아디프산, 디페닐디카르복실산, 5-제3급부틸이소프탈산, 2,2,6,6-테트라메틸디페닐-4,4-디카르 본산, 1,1,3-트리메틸-3-페닐인단-4,5-디카르본산, 5-나트륨설포이소프탈산, 트리메리트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 피메르산, 아젤라인산, 피로메리트산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,3-사이클로헥산디카르복실산 등의 화합물 또는 이들의 에스테르화물이 예시된다.
본 발명에서 에틸렌글리콜과 1,4-사이클로헥산디메탄올 의 디올 성분 이외에 저위상차 폴리에스테르 필름의 특성에 영향을 미치지 않는 범위내에서 다른 종류의 디올성분을 포함할수 있다. 이러한 디올성분의 예로써는 디에틸렌글리콜, 부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 헥산디올, 펜탄디올, 2,2-(4-옥시페놀)프로판 유도체의 디올, 키실렌글리콜, 프로판디올, 네오펜틸글리콜, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)설폰, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 예시할수 있으며, 첨가량은 20몰% 이하가 바람직하다. 20몰%를 초과할 경우, 폴리에스테르계 공중합체 조성물의 유리전이온도(Tg)가 낮아져서 조성물의 내열성이 저하되어 바람직하지 않다.
한편, 본 발명의 저위상차 폴리리에스테르 필름을 제조함에 있어 상기 비정성 폴리에스테르에는 저위상차 폴리에스테르 필름의 특성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 결정성 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트가 85중량% 이하의 범위에서, 바람직하게는 50중량% 이하의 범위로 블렌드될 수 있다. 결정성 폴리에스테르인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 블렌드 범위가 85%를 초과하는 경우에는 면내 위상차가 커지기 때문에, 이로부터 제조되는 연신필름으로는 자동검수가 어려워진다.
판편, 상기 블렌드되는 결정성 폴리에스테르는 졀정화도 저하를 목적으로, 무기입자 첨가된 것일 수 있다. 이목적으로 첨가되는 무기 입자는 예를 들어, 알루미나, 황산바륨 및 탄산칼슘 등이 있으며, 이 목적으로 첨가되는 무기입자는 평균입자크기는 구체적인 무기입자에 따라 다를 수 있으나 대체로 0.1~10㎛이다.
본 발명의 저위상차 폴리에스테르 필름에 있어, 헤이즈(Haze) 값은 1.0~5.0%가 바람직하다. 헤이즈가 1.0% 미만의 경우에는 슬립성이 떨어져 고온하에서 장기보관시 느슨한 부위가 발생하거나 필름간에 블록킹이 발생하는 문제가 있고, 헤이즈가 5.0%를 초과할 경우에는 광학용도로 적용하기에 바람직하지 않다.
<대전방지 폴리에스테르 필름>
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 상기 저위상차 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에, 인라인 코팅방식에 의해 전도성 고분자 수지가 함유된 대전방지 코팅 조성물이 코팅된 대전방지층이 형성된 것이다.
구체적으로, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 표면저항치는 1010Ω/sq 이하의 우수한 대전방지성을 구현하는 것을 특징으로 한다.
상기 저위상치 폴리에스테르 필름에 코팅되는 대전방지 코팅 조성물은 바람직하게는 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 하이드록실기, 아민기, 알킬기 및 카르복실기로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체로 이루어진 수분산성 폴리우레탄 수지 100∼1000 중량부, 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 가교제 수지 100∼1000 중량부, 불소 수지 10∼100 중량부 및 아세틸렌 디올계 계면활성제 0.001∼1 중량부가 함유된 수용액이다.
이하, 본 발명의 대전방지 코팅 조성물의 각 조성을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 대전방지 코팅 조성물에 함유된 전도성 고분자 수지는 우수한 대전방지 성능을 부여하기 위하여 바람직하게는 폴리음이온과 폴리티오펜이 함유된 수분산체 또는 폴리음이온과 폴리티오펜 유도체가 함유된 수분산체를 사용한다.
상기에서 폴리음이온은 산성 폴리머이며, 고분자 카르복실산 또는 고분자 술폰산, 폴리비닐술폰산 등이다. 상기 고분자 카르복실산의 일례로는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레인산 등이 있으며, 상기 고분자 술폰산으로는 폴리스티렌술폰산 등이 있다.
상기 전도성 고분자 수지에 있어서, 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체에 대하여, 폴리음이온의 고형분 중량비가 과잉으로 존재하게 하는 편이 도전성을 부여하는 측면에서 바람직하다. 일례로 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체 1중량% 사용시, 폴리음이온은 1중량%보다는 많고, 5중량% 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1 내지 3중량% 범위 내로 사용된다. 이에, 본 발명의 실시예에서는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 0.5중량%와 폴리스티렌설폰산(분자량 Mn=150,000) 0.8중량%을 함유하는 수분산체를 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 상기 대전방지 코팅 조성물에 함유된 폴리우레탄 수지를 설명하면, 본 발명에 사용되는 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 필름에 도포되어 상기 필름 면과 테이프와의 박리력을 높이기 위해 첨가된다.
이에, 본 발명에 사용되는 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 분산체를 포함한다.
한편, 첨가되는 폴리우레탄 수지의 양은 전도성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100∼1000중량부를 첨가할 수 있다. 이때, 폴리우레탄 수지의 첨가량이 100중량부 미만이면, 테이프와의 박리력이 저하되어 기능을 발현할 수 없게 되고, 1000중량부를 초과하면, 테이프 박리력은 충분히 확보되나 방오기능과 대전방지 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.
상기 코팅 조성물 중에 함유된 가교제를 설명하면, 본 발명에 사용되는 가교제는 가교밀도를 조절하여 대전방지 층과 폴리에스테르 필름과의 내용제성 및 도막성능을 향상하기 위하여 사용된다. 이때, 바람직한 가교제 성분으로는 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 수지를 사용할 수 있다.
한편, 첨가되는 가교제의 양은 전도성 고분자 수지 100중량부에 대하여, 가교제 수지 100∼1000중량부를 첨가할 수 있다. 이때, 가교제 수지의 첨가량이 100중량부 미만이면, 대전방지성이 발현되기 어려운 경우가 있고, 내용제성이 약하여 백화현상이 발생될 수가 있다. 반면에, 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 첨가된다.
바람직한 불소 수지로는 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체(Fluorinated ethylene copolymer propylene), 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체(Ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체(Polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리비닐플로라이드, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있다.
이때, 첨가되는 불소 수지의 양은 전도성 고분자 수지 100 중량부에대하여, 불소 수지 10∼100중량부를 첨가할 수 있다. 만일, 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 조성물의 안정성, 젖음성(wetting) 및 도포 레벨링(leveling)의 향상을 위해 계면활성제를 첨가한다.
따라서 본 발명의 대전방지 코팅 조성물에 계면활성제로서 아세틸렌 디올계 계면활성제를 함유함으로써, 우수한 젖음성, 도포 레벨링성을 구현하면서도 점착 테이프와의 박리력, 방오성 등의 주요 코팅 물성을 유지하여 품질이 우수하고 양품률이 높은 광학용 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
상기 대전방지 코팅 조성물에서 사용되는 아세틸렌 디올계 계면활성제는 예를 들어, 트리플루오로메틸기, 메틸기, 비닐기, 알릴기, 에티닐기, 페닐기, 아릴기, 할로겐기, 알콕시기, 시아노기, 아미노기, 수산기, 카르보닐기, 에스테르기 및 카르복실기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 개의 관능기를 포함하는 아세틸렌 디올계 계면활성제를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 아세틸렌 디올계 계면활성제의 바람직한 화합물로서, 2,5,8,11-테트라메틸 6도데신-5,8 디올 에톡시실레이트(2,5,8,11-Tetramethyl 6 dodecyn-5,8 diol ethoxylate)를 사용하나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 아세틸렌 디올계 계면활성제의 바람직한 함량은 전체 대전방지 코팅 조성물 100 중량부에 대하여, 0.001∼1중량부를 첨가하는 것이다. 만일 계면활성제 첨가량이 0.001중량부 미만이면, 도막의 웨팅성이 저하되고, 1중량부를 초과하면 코팅 조성물 내의 미세 기포로 인해 코팅외관 결점이 유발된다.
상술한 본 발명의 대전방지 코팅 조성물은 전체 코팅 조성물 100중량%에 대하여, 고형분의 함량이 0.5∼10.0중량%가 되도록 제조되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 고형분의 함량이 1.0∼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 실질적으로 물을 주 매체로 하는 수성 코팅액이다.
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, 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 조성물의 특정 조성에 따라, 원하는 물성을 최적화할 수 있다.
즉, 개질된 전도성 고분자를 함유하여 안정적인 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 함유하여 점착테이프와의 박리력을 향상시키는 동시에 적절한 가교제를 함유하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시키고, 불소 수지를 함유하여 방오 성능을 향상시키며, 아세틸렌 디올계 계면활성제의 첨가로 인하여, 상기 코팅 조성물의 웨팅성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 투명성과 대전방지성이 우수하며, 특히 위상차 300nm 이하의 대전방지 폴리에스테르 필름특성으로 인하여 빛의 간섭 불균일 현상이 최소화되어 자동검수가 가능하다.
더욱 구체적으로는, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 투명하면서도 코팅 면의 특성에 있어서 표면저항이 1010Ω/sq 이하 범위이고, 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 유기용매로 세정한 전ㆍ후의 대전방지성의 변화가 101Ω 범위 이내로서, 초기 표면저항치를 유지하므로, 대전방지층의 대전방지제가 탈락하거나 용해되지 않는 우수한 내용제성을 가진다.
또한, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 수접촉각이 85도 이상을 나타내므로 우수한 방오성능을 가지고, 아크릴레이트계 점착테이프(NITTO #31B)와의 박리력 900g/in 이상 및 종이재질의 점착테이프(3M #244)와의 박리력 150g/18mm 이상을 충족한다.
그리고, 빛의 간섭 불균일 현상을 개선하여 검사 시인성을 높이는 중요한 원단 특성인 면 내 위상차도 300nm 이하를 만족한다.
이상의 물성을 충족하는 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 향후에도 LCD 화면의 고휘도화, 대형화 등에서 요구되는 까다로운 수준의 물성을 충족시킬 수 있다. 이외에도 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 개인용 휴대정보 단말기 및 네비게이션으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 광학용 표시장치에 유용하게 적용할 수 있다.
<대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법>
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은
1) 폴리에스테르 필름을 1축 연신하는 단계;
2) 상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 전도성 고분자 수지가 함유된 대전방지 코팅 조성물로 인라인 코팅방식에 의해 상기 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계;
3) 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법을 통하여 제조될 수 있다.
먼저, 폴리에스테르 필름을 1축 연신하는 1단계를 설명한다. 제1단계에서 사용되는 폴리에스테르 필름의 재질에 관하여는 상술된 바와 같다. 첫 번째 단계에서는 이를 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 의해 연신한다,
바람직한 연신비는 2.0∼7.0배이며, 더욱 바람직한 연신비는 3.0∼6.0배이다. 이러한 연신비로 1축 연신을 행하여 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조한다. 연신비가 2.0배 보다 적으면 목표하는 면 내 위상차를 구현하기 어렵고, 7.0배 보다 크면 치수안정성에 불리하다.
대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법 중, 2단계는 1단계에서 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 본 발명의 대전방지 코팅 조성물을 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계이다. 더욱 구체적으로, 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.
이때, 본 발명의 대전방지 코팅 조성물은 상기 대전방지 폴리에스테르 필름에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 2단계의 대전방지 코팅 조성물에 있어서, 각 조성 및 함량에 따라, 코팅 물성의 제어가 용이하다. 특히, 전도성 고분자 수지가 함유된 대전방지 코팅 조성물로 인라인 코팅방식에 의해 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 대전방지층을 형성함으로써, 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법 중, 3단계는 2단계에서 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계이다.
이때, 3단계에서의 연신은 1축 연신의 방향과 수직방향으로 연신하며, 바람직한 연신비는 3.0∼7.0배이며, 더욱 바람직한 연신비는 4.0∼6.0배이다. 연신비가 3.0배보다 적으면 목표하는 면 내 위상차를 구현하기 어렵고, 7.0배보다 크면 치수안정성에 불리하다.
연신공정 이후, 열고정, 경화 및 건조 등을 통해 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있는데, 이때 요구하는 물성 구현을 위해 바람직한 열고정 온도는 180∼220℃ 이다.
본 발명의 제조방법으로부터 제조된 2축 연신 폴리에스테르 필름의 두께는 5∼300㎛, 바람직하게는 10∼250㎛, 더욱 바람직하게는 30~75㎛ 이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
단계 1: 1축 연신 폴리에스테르 필름의 제조
방향족 디카르복실산 성분으로서 테레프탈산 단위 100 몰%, 디올 성분으로서 에틸렌글리콜 단위 70 몰% 및 1,4-시클로헥산디메탄올 단위 30몰%를 구성 성분으로 하는, 고유점도가 0.69 dl/g인 공중합 폴리에스테르의 칩(A)와 고유점도가 0.625 dl/g이고, 또한 평균입경(SEM법)이 2.5 ㎛인 무정형 구형 실리카 입자 20ppm을 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 칩(B)를 각각 건조시켰다. 또한, 칩(A)와 칩(B)를 15:85의 질량비가 되도록 혼합하였다. 이어서 이들의 칩 혼합물을 용융하여 압출 티-다이를 통하여 냉각드럼에 정전인가법으로 밀착시켜 무정형 미연신 시트를 만들고, 이를 다시 가열하여 95℃에서 필름 진행 방향으로 5.2배 연신을 행하여 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
단계 2: 2축 연신 폴리에스테르 필름의 제조
코팅할 필름 면에 고형분으로써, 전도성 고분자 수지(폴리3,4-에틸렌디옥시티오펜 0.5중량%와 폴리스티렌술폰산(분자량 Mn=150,000) 0.8중량%를 함유하는 수분산체) 100 중량부, 폴리우레탄 수지(하이드록시기를 함유하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체) 200 중량부, 에폭시 가교제(에스프릭스테크놀로지사, CK-7B) 200 중량부, 불소 수지(D사, AM-30) 100 중량부 및 아세틸렌 디올계 계면활성제로서, 2,5,8,11-테트라메틸 6도데신-5,8 디올 에톡시실레이트 0.1 중량부를 물에 혼합하여 대전방지 코팅액을 제조하였다. 이때, 고형분의 함량은 전체 대전방지 코팅액에 대하여 1.5중량%를 함유하도록 하였다. 상기 대전방지 코팅액을 그라비어롤을 이용하여 상기 단계 1에서 제조된 1축 폴리에스테르 필름에 도포하였다. 도포 후, 105∼140℃ 텐터 구간에서 도포된 코팅액을 건조시키고, 필름의 진행방향과 수직 방향으로 4.8배 연신하고, 200℃에서 4초간 열처리하여 38㎛ 두께의 2축 연신 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서 칩(A)와 칩(B)를 30:70의 질량비가 되도록 혼합한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[실시예 3]
실시예 1에 있어서 칩(A)와 칩(B)를 50:50의 질량비가 되도록 혼합한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[실시예 4]
실시예 1에 있어서 칩(A)만 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[실시예 5]
실시예 4에 있어서 필름 진행 방향(종방향)으로 2.5배 연신한 것 이외에는, 실시예 4와 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서 필름 진행 방향(종방향)으로 1.5배 연신한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[비교예 2]
실시예 2에 있어서 필름 진행 방향(종방향)으로 1.5배 연신한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[비교예 3]
실시예 3에 있어서 필름 진행 방향(종방향)으로 1.5배 연신한 것 이외에는, 실시예 3와 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[비교예 4]
실시예 5에 있어서 칩(B)만 사용하고, 필름 진행 방향(종방향)으로 1.5배 연신한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[비교예 5]
실시예 1에 있어서 칩(B)만 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.
[실험예]
실시예 1∼5 및 비교예 1∼5에서 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름에 대하여, 하기와 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타냈다.
1. 헤이즈(Haze)
헤이즈 측정기(AUTOMATIC DIGITAL HAZEMETER, 일본 니폰덴소쿠사 제작)에 10cm X 10cm 크기로 샘플링한 폴리에스테르 필름 1매를 수직으로 놓고, 수직으로 놓여진 시료의 직각 방향으로 400 ~ 700nm의 파장을 갖는 빛을 투과시켜 나타난 값을 측정하였다.
이때 헤이즈(HAZE) 값은 아래 식으로 계산되어 헤이즈 측정기에 표시된다.
Haze(%) = (1- DF / TT) * 100
DF: 산란광의 량 TT: 광의 총 투과량
2. 면 내 위상차
필름의 위상차는 Axometrics사의 AxoScan TM 를 이용하여 연장 방향과 그 수직 방향으로 -50도에서 +50도까지 10도간 간격으로 측정하였다. 면 내 위상차는 상기 수학식 1의 Re (면 내 위상차) 로 정의된다.
3. 열수축율
필름을 15cm x 15cm로 절단하여 샘플링하고 그 샘플을 150 ℃로 유지되는 열풍 오븐에 30분간 열처리 한 후 길이를 측정하여 하기 식에 따라서 열수축율을 측정하였다.
열수축율(%) = 100 x (수축 전의 길이-수축 후의 길이)/(수축 전의 길이)
4. 대전방지성
대전방지 측정기(미쯔비시㈜; 모델명 MCP-T600)를 이용하여 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경 하에 시료를 설치한 후 JIS K7194에 의거하여 필름의 엣지부(edge) 및 중앙부(center) 각각에 대한 표면저항을 측정하였다.
5. 수접촉각
접촉각 측정기(Kyowa Interface Science Co., Ltd.; 모델명 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.
6. 자동검사성
제조된 필름을 편광 필름 위에 올려놓고, 그 위에 편광 배향축이 직교하도록 중첩시킨다. 그 상태에서 휘도 3000cd 이상의 백라이트 유닛(Back light unit) 위에 올려놓고 하기 기준으로 휘도를 평가하였다.
◎: 300 cd이하
○: 300 ~ 400cd
△: 400 ~ 500cd
Ｘ: 500cd 이상
7. 내에탄올성
천(아사이 카세이 섬유사의 벰코트(BEMCOT))에 에탄올을 적신 후, 상기 코팅 처리된 필름 면을 0.5kg 하중으로 10회 왕복시킨 후 코팅 면의 상태를 아래의 기준으로 평가하였다.
○: 대전방지성의 변화가 101Ω 범위 내에 경우
△: 대전방지성의 변화가 101 이상 상승되고 1011Ω 미만인 경우
×: 대전방지성의 변화가 1011Ω 을 초과하는 경우
8. 테이프와의 박리력
23°±3, 상대습도 50±5% 분위기 하에서 박리력 측정기(화학기기사의 AR1000) 장비를 이용하여 상기에서 얻어진 필름의 코팅면에 종이 점착테이프(3M제 테이프 NO. 244, 폭: 18mm)를 붙인 후 2kg하중의 고무 롤러로 1회 왕복해서 압착하고 1시간 방치 후에 박리속도 0.3MPM으로 180°로 박리시켰다. 이때, 얻어진 박리력 값을 측정하였다.
　 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
원료의 질량비 공중합 PEs 15 30 50 100 100
PET 85 70 50 0 0
제막조건 종방향 연신배율 5.2 5.2 5.2 5.2 2.5
횡방향 연신배율 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
전체 열고정 온도(℃) 200 200 200 200 200
실험결과 헤이즈(%) 2.7 2.3 1.8 0.3 0.3
위상차(nm) 228 155 103 34 215
열수축율
(150℃/30분)		 종방향% 1.9 4.1 7.8 28.4 11.4
횡방향% 1.8 3.8 7.1 27.1 27.2
표면저항(Ω/sq) 2x10^8 3x10^8 3x10^8 2x10^8 2x10^8
수접촉각(° ) 91 91 91 91 91
자동검사성(cd) ○ ○ ◎ ◎ ○
내에탄올성 ○ ○ ○ ○ ○
종이 점착테이프와의 박리력(g/18mm) 245 245 247 248 248
　 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
원료의 질량비 공중합 PEs 15 30 50 0 0
PET 85 70 50 100 100
제막조건 종방향 연신배율 1.5 1.5 1.5 1.5 5.2
횡방향 연신배율 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
전체 열고정 온도(℃) 200 200 200 200 200
실험결과 헤이즈(%) 2.7 2.3 1.8 3.5 3.5
위상차(nm) 549 433 331 3793 1225
열수축율
(150℃/30분)		 종방향% 0.8 1.8 3.1 0.7 1.4
횡방향% 1.8 3.7 7.3 1.3 1.3
표면저항(Ω/sq) 2x10^8 3x10^8 3x10^8 4x10^8 4x10^8
수접촉각(° ) 91 91 91 91 91
자동검사성(cd) △ ○ ○ Ｘ Ｘ
내에탄올성 ○ ○ ○ ○ ○
종이 점착테이프와의 박리력(g/18mm) 245 245 247 245 245
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 5에서 제조된 폴리에스테르 필름은 등방성이 유지되어 면 내 위상차 값이 300nm 이하로 구현되어 자동검사에 적합한 것으로 확인되었다. 또한 투명하면서도 코팅면의 표면저항이 전폭 1×108∼9×108Ω/sq 범위로 구현되었으며, 자동검사성, 내에탄올성 등이 우수함을 확인할 수 있다.
반면, 표 2에서 알 수 있듯이 종연신 배율이 횡연신 배율 대비 더 낮을 경우, 면 내 위상차 값이 상대적으로 불량한 것을 확인할 수 있다. 특히 종연신 배율이 횡연신 배율 대비 더 낮은 비교예의 경우는 등방성이 유지되지 않아서 비등방성 구조를 가지게 된다.

Claims (5)

  1. 폴리에스테르 기재필름의 일면 또는 양면에, 전도성 고분자 수지가 함유된 대전방지 코팅 조성물이 도포된 대전방지층을 구비한 대전방지 폴리에스테르 필름에 있어서,
    상기 기재필름이 디카르복시산과 디올의 공중합체인 폴리에스테르로서, 디카르복시산 성분으로서 테레프탈산 또는 디알킬테레프탈레이트와, 디올 성분으로서 60~95중량%의 에틸렌글리콜 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 5~40몰% 함유하는 혼합물의 공중합체인 비정성 폴리에스테르로부터 얻어지는 연신필름이고,
    상기 기재필름의 면 내 위상차 값이 300nm 이하인 대전방지 폴리에스테르 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재필름의 연신비는 종방향(MD)이 2~7배, 횡방향(TD) 2~7배인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재필름의 두께는 5∼300㎛인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기재필름의 헤이즈 값이 1.0~5.0%인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
  5. 제1항에 있어서, 표면저항치가 1010Ω/sq 이하이고; 표면을 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔 및 아세트산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 유기용매로 세정한 전ㆍ후의 대전방지성의 변화가 101Ω 범위 이내인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
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