KR20150105764A

KR20150105764A - 비산방지 필름

Info

Publication number: KR20150105764A
Application number: KR1020140027714A
Authority: KR
Inventors: 이용훈; 엄상열; 김성진; 전해상
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-18
Also published as: KR101577650B1

Abstract

본 발명에서는 투명기재와 상기 투명기재의 일면에 코팅된 프라이머층을 포함하는 터치스크린용 강화유리의 데코필름으로서, 상기 프라이머층이 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 및 옥사졸린 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것임을 특징으로하는 터치스크린용 강화유리의 비산방지 필름을 제공한다. 본 발명에 따르는 비산방지 필름은 기재필름 및/또는 프라이머 층상에 형성되는 경화수지층과의 접착력이 우수하고, 고온/고습 조건에서 밀착력의 저하가 적다.

Description

비산방지 필름{Anti-Scattering Film}

본 발명의 목적은 비산방지 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명기재와 상기 투명기재의 타면에 코팅된 프라이머층을 포함하는 터치스크린용 강화유리의 데코필름으로서, 상기 프라이머층이 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 및 옥사졸린 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되어, 기재필름 및/또는 프라이머 층상에 형성되는 경화수지 층과의 접착력이 우수하고, 고온/고습 조건에서 밀착력의 저하가 적은 비산방지 필름을 제공하는 것이다.

비산방지 필름은 강화유리에 표현하기 어려운 인쇄기술을 필름에 적용해 강화유리 특유의 광택, 질감과 높은 표면경도를 유지하면서 다양한 장식 효과와 충격으로부터 유리파편의 비산방지효과를 겸한 접착필름이다. 국내에서는 비산방지 필름(Anti-Scattering Film, ASF)이라고도 한다. 최근 스마트 기기 확대로 비산방지 필름에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.

최근 들어, 휴대용단말기는 다이얼패드가 없이 손가락을 이용한 터치스크린으로 작동하도록 하고 있으며, 최근에는, 애플사에서 태블릿PC(Tablet Personal Computer)인 아이패드 및 아이폰과 삼성사의 캘럭시 탭, 갤럭시노트,갤럭시 S시리즈 등의 스마트 기기 등이 계속 출시되고 있다.

상기와 같은 휴대용단말기는 터치 방식의 적용에 따라 터치스크린이 외부로 노출되어 외부의 충격이나 마찰에 의해 터치스크린의 파손이 빈번하게 발생하게 되며 특히 화면을 직접 터치함으로써 손가락 또는 터치 펜 등에 묻은 이물질에 의해 터치스크린 액정디스플레이장치의 표면에 스크래치(scratch) 등이 빈번히 발생하게 되는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 필름을 휴대용단말기 본체의 터치스크린에 점착제을 이용하여 부착하게 되는데, 상기 필름도 물성에 의해 필름의 표면에 스크래치가 발생되어 일정시간 사용 후 교체해야 되는 문제점이 있다.

이보다 더 진보된 기술로는 강화유리를 휴대용단말기 본체의 터치스크린에 부착하여 휴대용 단말기의 충격을 방지하면서 터치감은 동일하게 사용하게 되는데, 강화유리의 표면에 로그 등의 인쇄 및 제품의 고급화 및 슬림화를 위해 유리표면에 직접 인쇄하는 방식을 채택하려고 하나 인쇄수율 등이 확보되지 않았다. 이에 따라 강화유리에 표현하기 어려운 인쇄기술을 필름에 적용하여 강화유리 특유의 광택, 질감과 높은 표면경도를 유지하면서 다양한 데코레이션 효과와 만일에 발생할 수 있는 충격으로부터 유리파편의 비산방지 효과를 겸한 비산방지 필름 수요가 증대 되고 있다.

최근문제는 비산방지 필름 위에 UV코팅액을 이용하여 헤어라인 인쇄 등의 방법으로 회사로고 등의 디자인 인쇄을 마친 후 신뢰성평가에서 내탕성과 고온고습 테스트시 비산방지 필름 프라이머층, UV-코팅층과 층간 부착성 저하되는 문제점이 대두되었다.

본 발명의 목적은 기재필름 및/또는 프라이머 층상에 형성되는 경화수지 층과의 접착력이 우수하고, 고온/고습 조건에서 밀착력의 저하가 적은 비산방지 필름을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 투명기재와 상기 투명기재의 타면에 코팅된 프라이머층을 포함하는 터치스크린용 강화유리의 데코필름으로서, 상기 프라이머층이 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 및 옥사졸린 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것임을 특징으로하는 터치스크린용 강화유리의 비산방지 필름을 제공한다.

상기 조성물은 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 100중량부에 대하여, 옥사졸린 경화제 10~200중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머는 폴리올/폴리이소시아네이트의 당량비 1.01 내지 2의 범위로 제조된 것이 바람직하다.

상기 옥사졸린 경화제는 2,2'-비스(2-옥사졸린), 비스(2-옥사졸리닐)메탄, 1,2-비스(2-옥사졸리닐)에탄, 1,3-비스(2-옥사졸리닐)프로판 또는 1,4-비스(2-옥사졸리닐)부탄, 특히 1,4-비스(2-옥사졸리닐)벤젠, 1,2-비스(2-옥사졸리닐)벤젠 또는 1,3-비스(2-옥사졸리닐)벤젠 및 옥사졸린 치환체로 관능화된 고분자로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 조성물은 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 100중량부에 대하여 50중량부 이하의 이소시이네이트 경화제를 추가로 포함할 수 있다.

상기 프라이머층의 두께는 0.1 내지 3㎛인 것이 바람직하다.

상기 비산방지 필름은 프라이머층이 형성되는 기재필름의 반대 면에 점착제층이 추가로 형성된 것일 수 있다.

상기 점착제층은 강화유리와의 점착력이 10 내지 30N/inch인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 비산방지 필름은 종래의 폴리우레탄으로 형성되는 프라이머층에 비하여 기재필름 및/또는 프라이머 층상에 형성되는 경화수지 층과의 접착력이 우수하다.

본 발명에 따라 형성되는 프라이머층의 다른 장점은 고온/고습 조건에서 밀착력의 저하가 종래의 우레탄 프라이머 코팅층에 비하여 적다는 점이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따르는 비산방지 필름의 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따르는 비산방지 필름의 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 비산방지 필름의 예시적인 사용상태에 대한 모식적 단면도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따르는 비산방지 필름의 모식적 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따르는 비산방지 필름(10)은 투명기재(11)와; 상기 투명기재(11)의 일면 코팅된 프라이머층(12);을 포함한다.

1. 기재필름

상기 기재필름은 기계적 강도, 치수 안정성, 평탄성, 내열성, 내약품성, 광학 특성 등이 우수하고, 비용성능 면에서도 우수한 플렉시블한 필름 형태일 수 있다. 충분한 기계적 및 열적 안정성 및 추가로 높은 가시광선 투과율을 갖는 고분자 중합체 필름이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 기재필름은 예를 들면, 파장 400 내지 800nm에서 광선투과율이 바람직하게는 40% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상인 것을 사용한다.. 상기 조건을 만족시키지 않는 경우에는, 표시부재로서 사용했을 때에 화상의 선명성이 결여되는 경향이 있다.

상기 기재필름은 통상적으로 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리비닐 수지, 또는 폴리에스테르와 같은 고분자 중합체 필름일 수 있다.

바람직하게는, 합성 직쇄형 폴리에스테르 필름, 그 중에서도, 광투과성과 열안정성을 동시에 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름 등과 같은 투과율이 높은 고분자 필름을 사용한다.

상기 기재필름의 두께에는 특별한 제한이 없으며, 바람직한 두께는 25~100㎛ 인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 50㎛ 두께를 사용한다. 25㎛ 이하에서는 눌림 및 찍힘불량등 사용상에 애로사항이 많아 관리가 쉽지않고, 100㎛ 이상을 사용할 경우 스마트폰의 슬림화 경향에 따라 강화유리의 두께를 얇게 가게 되기 때문에 강화유리의 성능이 저하되는 문제가 있다.

상기 기재필름에 사용되는 고분자 중합체 필름은 다른 구성, 구체적으로, 프라이머 층과의 밀착성 향상 등을 목적으로 코로나처리, 플라즈마처리 등에 의하여 표면을 화학적 처리함으로써 표면장력을 높이거나, 친화성이 큰 변성 폴리머, 부분 가수분해된 공중합체, 극성이 높은 프라이머 처리 등, 또는, 조도(거칠기)처리되거나, 열안정성을 위하여 연신 또는 열처리, 발수처리 되거나 또는 빛의 투과성을 조절하기 위하여 소량의 미립자 또는 충전재를 함유한 것일 수 있다.

2. 프라이머층

상기 프라이머층은 우레탄 프리폴리머, 경화제 및 습기경화성 경화촉매를 포함하는 프라이머 코팅용 조성물을 기재필름상에 도포한 다음 경화하는 방법으로 형성한다.

2.1. 우레탄 프리폴리머

상기 조성물에서, 우레탄 프리폴리머는, 폴리이소시아네이트와 폴리올을 공지의 방법에 따라 반응시켜 얻어지는 것이다.

우레탄 프리폴리머를 형성하는 폴리올은 분자 중에 수산기를 2개 이상 갖는 임의의 폴리올을 채용할 수 있다. 상기 폴리올은 저분자량 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 또는 폴리아크릴 폴리올일 수 있다.

상기 저분자량 폴리올은 C2~C20의 지방족 디올, 지환식 디올 또는 3가 이상의 폴리올일 수 있다. C2~C20의 지방족 디올은 예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 헵탄디올, 옥탄디올, 노난디올, 데칸디올 등의 지방족 디올일 수 있다. C2~C20의 지환식 디올은 예를 들어, 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올 이다. 3가 이상의 폴리올은 예를 들어, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 헥시톨류, 펜티톨류, 글리세린, 폴리글리세린, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 테트라메틸올프로판 등이 있다.

상기 폴리에스테르폴리올로서는, 예를 들면 상기 저분자량 폴리올 등의 폴리올과, 다가 카르복시산 또는 다가 카르복시산의 유도체와의 에스테르화물이다. 상기 다가 카르복시산은 예를 들어, C2~C12의 지방족, 지환식 또는 방향족 디카르복시산이나 트리 또는 테트라카르복시산 등이 있다. 다가 카르복시산의 유도체는 예를 들면, 에스테르화물, 무수물, 할로겐화물 또는 락톤 등이 있다.

상기 폴리에테르폴리올로서는, 예를 들면, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 에틸렌옥사이드 부가물, 프로필렌옥사이드 부가물, 에틸렌옥사이드 및 프로필렌옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.

상기 폴리카보네이트폴리올은 예를 들면 탄산에스테르 및／또는 포스겐과, 폴리올을 반응시켜 얻어지는 것을 사용할 수 있다. 상기 탄산에스테르나 포스겐과 반응할 수 있는 폴리올은 예를 들면, 상술한 저분자량 폴리올이다.

본 발명에서, 상기 폴리올의 분자량에 관하여는 특별한 제한이 없다. 저분자량 폴리올을 제외하고는 통상, 수평균 분자량 500 내지 5,000의 것을 사용한다.

한편, 폴리이소시아네이트는 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 4,6-자일렌디이소시아네이트, 파라-페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-톨리덴-4,4'-디이소시아네이트, 3,3-디메틸-디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 등의 방향족 이소시어네이트이거나, 또는 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'- 디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산, 테트라메틸자이렌 디이소시아네이트 등의 지방족 이소시아네이트일 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상의 혼합으로 사용될 수 있다.

상기 우레탄 프리폴리머는 분자 말단에 이소시아네이트기를 가지는 것이거나 또는 수산기를 가지는 것일 수 있다. 분자 말단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머는 폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시킴에 있어 폴리이소시아네이트/폴리올의 당량비가 1을 초과하는 조건에서 반응시켜 얻을 수 있고, 분자 말단에 수산기를 가지는 우레탄 프리폴리머는 상기 당량비가 1 미만인 조건에서 반응시켜 얻을 수 있다.

본 발명의 비산방지 필름에서, 프라이머층을 형성하는 바람직한 우레탄 프리폴리머는 분자 말단에 수산기를 가지는 우레탄 프리폴리머이다. 말단이 이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머의 경우는 고온고습이나 내탕성평가에서 물과 반응하기 때문에 내습밀착력이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명에서처럼 말단에 수산기를 가지는 경우는 물과 반응하지않고 경화제로 넣어주는 폴리이소시안네이트의 NCO기와 반응하여 경화하기 때문에 내습밀착력에 유리한 측면이 있다.

상기 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머에서, 폴리올/폴리이소시아네이트의 당량비는 바람직하게는 1.01 내지 2.5 보다 바람직하게는 1.08 내지 1.8, 더욱 바람직하게는 1.1 내지 1.2의 것을 사용한다. 당량비가 1에 이르지 못하면 내습밀착력이 떨어지는 문제점이 있고, 2.5를 초과하면 표면이 끈적끈적하거나 웨팅(Wetting)성이 떨어져 외관불량이 되는 문제점이 있다.

2.2. 옥사졸린 경화제

상기 경화제는 상술한 우레탄 프리폴리어의 수산기와 반응할 수 있는 화합물이다. 바람직하게는 옥사졸린 경화제를 사용한다. 이 목적으로 사용되는 옥사졸린 경화제는 예를 들어, 2,2'-비스(2-옥사졸린), 비스(2-옥사졸리닐)메탄, 1,2-비스(2-옥사졸리닐)에탄, 1,3-비스(2-옥사졸리닐)프로판 또는 1,4-비스(2-옥사졸리닐)부탄, 특히 1,4-비스(2-옥사졸리닐)벤젠, 1,2-비스(2-옥사졸리닐)벤젠 또는 1,3-비스(2-옥사졸리닐)벤젠과 같은 비스옥사졸린류일 수 있다.

한편, 본 발명에 따르는 실시형태에서 상기 옥사졸린 화합물은 아크릴과 같은 고분자 사슬에 옥사졸린 관능기 다수가 치환된 형태의 화합물, 즉 옥사졸린 치환체로 관능화된 고분자일 수 있다. 상기 옥사졸린 관능화된 고분자로서 상업적으로 입수 가능한 예로서는 일본덴소꾸社 EPOCROS K-시리즈, WS-시리즈 제품이 있다.

상기 옥사졸린 경화제는 습기 경화성 경화제이다. 본 발명에 따라 프라이머층을 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머와 옥사졸린 경화제를 사용하는 경우의 장점은 이소시아네이트 말단의 우레탄 프리폴리머를 폴리올이나 디아민류의 경화제 또는 사슬연장제를 사용하여 경화시켜 얻어지는 프라이머층보다, 기재필름 및/또는 프라이머 층상에 형성되는 경화수지 층과의 접착력이 좋다는 점이다.

또한, 신뢰성평가 중 고온고습 조건인 85℃/85%와 내탕성평가는 습기가 높은 나라에서 사용할 경우 인쇄업체에서 UV-헤어라인 인쇄가공 후 기재층과 UV층과의 박리가 되는 문제가 있기 때문에, 사전평가시 기본적으로 고온고습과 내탕성에서 밀착력이 나와야 한다. 고온고습의 경우는 85℃/85%, 72hr를 만족해야하며, 내탕성의 경우는 100도/30min를 만족해야 제품이 출하가 되도록 하고 있다.

옥사졸린 화합물을 사용하는 경우 추가적인 장점은 실온에서 포트라이프가 길다는 점 외에 열에 의하여 속경화가 가능하다는 점이다.

상기 옥사졸린 경화제의 함량은 우레탄 프리폴리머 100중량부에 대하여 10 내지 200중량부인 것이 바람직하다. 옥사졸린 경화제의 함량이 10중량부 미만이면 부착력 및 내탕성의 개선이 되지 않고, 200중량부를 초과하는 경우에는 제조되는 코팅층의 태키성이 높아짐은 물론, 작업성의 관점에서 조액의 코팅이 불량하게 되는 문제가 있다.

2.3. 이소시아네이트 경화제

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 경화제는 옥사졸린 경화제와 함께 이소시아네이트 경화제를 추가로 사용할 수 있다.

이 목적으로 사용되는 이소시아네이트는 상술한 우레탄 프리폴리머를 제조하는데 사용되는 폴리이소시아네이트류가 그대로 사용될 수 있다.

한편, 상술한 폴리이소시아네이트 외에도 3개 이상의 이소시아네이트 관능기를 가지는 올리고머성 폴리이소시아네이트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 올리고머성 폴리이소시아네이트로서는 예를 들어, 이소시아누레이트, 뷰렛, 알로파네이트 및/또는 이미노옥사디아진디온 기를 갖는 폴리이소시아네이트 등이 있다.

한편, 상기 이소시아네이트 경화제의 사용량으로서는, 상기 프리폴리머 100중량부에 대하여, 50중량부 이하의 범위이며, 보다 바람직하게는 30중량부 이하의 범위이다. 50중량부를 초과하면 표면 태키(tacky)성이 높아져 블록킹 현상이 발생한다.

발명자들의 반복실험에 따르면, 이소시아네이트 경화제를 함께 사용하는 경우에는 기재필름과의 밀착력 및 고온/고습조건에서의 밀착력 저하가 줄어드는 것이 추가적으로 확인되었다. 비제한적인 의도로 설명하자면, 옥사졸린 경화촉매에 의한 밀착력 저하 방지는, 상기 옥사졸린 관능기가 이소시아네이트 관능기보다 -OH 또는 -NH 등의 관능기와 보다 빠른 속도로 반응하기 때문으로 이해된다. 이에 따르면, 수분과 옥사졸린기가 반응하여 형성된 중간체가 다시 디이소시아네이트와 반응하게 되므로, 결과적으로 수분에 의하여 경화제의 일부인 이소시아네이트 관능기의 소모를 막을 수 있다. 한편, 이소시아네이트 중 극히 일부라도 미반응 잔류물로 남는 경우, 고온 고습의 내탕성 조건 하에서 이소시아네이트와 물과 반응하는 것을 옥사졸린 화합물이 방지하여, 결과적으로 이소시아네이트와 물과의 반응에 의하여 프라이머층과 타층의 밀착력이 저하되는 것을 방지하는 것으로도 이해될 수 있다.

R의 전자공여성이 높을수록 안정

<옥사졸린의 물과의 반응에 대한 반응 메커니즘>

2.4. 프라이머층의 형성

상술한 프라이머 코팅용 조성물은 적당한 용매에 희석되어 코팅액으로 준비된 다음, 지지필름상에 도포 및 경화되어 프라이머층으로 형성된다.

상기 코팅액을 준비하기 위한 용매로는 사이클로헥사논, 메틸에틸케톤, 벤질알코올, 디에틸렌글라이콜알킬에테르, 페녹시프로판올, 프로필렌글라이콜 메틸에테르아세테이트, 테트라하이드로퓨란, N-메틸피롤리돈 등을 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 필요에 따라서 코팅 불량 및 기재 필름과의 접착력을 높이기 위해 톨루엔, 자일렌, 헥산과 같은 방향족 또는 지방족 탄화수소류 용매를 희석제로 첨가할 수 있다. 희석제의 양은 용매 대비하여 40%를 넘지 않도록 한다.

상기 코팅액에서 고형분 함량은 바람직하게는 1 내지 50중량%이다. 고형분 함량이 1중량%에 이르지 못하면 코팅이 외관이 불량이 나는 문제점이 있고, 50중량%를 초과하면 수지 도포성 및 부착안정성이 낮아지는 현상이 발생한다.

상기 코팅액에는 안티블록킹성 부여의 목적으로 표면 처리가 된 실리카 입자 등이 추가로 포함될 수 있다. 또한, 코팅액에는 산화방지제, 안정제, 타 층과의 접착성 등을 조절하기 위한 첨가제 등이 임의적으로 추가될 수 있다.

상기 코팅액은 예를 들어, 그라비어 코팅, 마이크로 그라비어 코잉, 나이프 코팅, 바코팅, 롤코팅, 닙 코팅, 스핀코팅 등 공지의 방법에 따라 지지필름상에 도포된다. 한편, 상기 도포는 시기에 따라 오프라인 코팅 또는 인라인 코팅의 방법으로 형성될 수 있다. 건조온도는 건조설비 및 풍향 조건 그리고 라인 속도에 따라 전후 조절이 가능하다. 통상 130℃/30s의 조건이면 충분히 건조된다.

상술한 방법으로 열경화하여 형성되는 도포층의 건조 후 프라이머층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 3㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2㎛로 형성한다. 두께가 0.1㎛ 미만이 경우에는 내습밀착력이 저하되는 문제점이 있고, 3㎛를 초과할 경우는 외관에 레인보우현상이 심해져 외관불량과 부착력 저하문제를 야기할 수 있다.

3. 점착제층

도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따르는 비산방지 필름의 모식적 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 비산방지 필름(110)은 투명기재(11); 상기 투명기재(11)의 일면에 코팅된 프라이머층(12); 및 상기 투명기재(11) 타면에 코팅된 점착제층(13);을 포함한다.

상기 점착제층(30)에 이용되는 점착제로는 이에 점착되는 유리 또는 강화유리에 바닥면에 풀(糊)이 잔류하거나 오염이 없고, 재박리 가능하게 점착할 수 있는 특성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다.

예를 들어, 상기 점착제, 예를 들어, 아크릴계, 천연 고무계, 합성 고무계, 에틸렌-아세트산비닐 공중 합체계, 에틸렌-아크릴산에스테르계, 스티렌-이소프렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 각종 점착제일 수 있다.

바람직하게는 투명성이 높고, 광학 시트와의 양호한 밀착 특성을 발현하는 아크릴계 점착제를 사용하는 것이다. 이때, 바람직한 아크릴 점착제로는 단량체 성분으로서 탄소수 1 내지 14의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트 50 내지 100중량%를 함유하는 (메트)아크릴계 중합체를 주요 중합체 성분으로 사용한다.

이때, (메트)아크릴계 중합체는 점착성을 갖는 (메트)아크릴계 중합체라면 사용가능하고, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 14의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, (메트)아크릴계 중합체는 전체 단량체 성분 중에서 50 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 60 내지 99.5 중량%를 사용하는 것이다.

더욱 구체적인 일례로는 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, s-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, n-노닐(메트)아크릴레이트, 이소노닐(메트)아크릴레이트, n-데실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, n-도데실(메트)아크릴레이트, n-트리데실(메트)아크릴레이트, n-테트라데실(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상술한 탄소수 1 내지 14의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트 이외에, 가교제와 반응할 수 있는 관능기 함유 단량체나 (메트)아크릴계 중합체의 유리 전이점이나 박리성을 조정하기 위한 기타 중합성 단량체 성분을 사용할 수 있다.

상기 관능기 함유 단량체의 일례로는 카르복실기 함유 단량체, 산 무수물기 함유 단량체, 히드록실기 함유단량체, 아미노기 함유 단량체, 에폭시기 함유 단량체, 이소시아네이트기 함유 단량체, 아지리딘기 함유 단량체 등의 가교화 기점으로서 기능하는 관능기를 갖는 성분을 적절하게 사용하는 것이다.

또한, 주요 중합체 성분으로서, 상기 (메트)아크릴계 중합체의 유리 전이 온도(Tg)가 통상 -100℃ 내지 0℃인 것이 바람직하고 -80℃ 내지 -10℃인 것이 보다 바람직하다. 또한, (메트)아크릴계 중합체의 유리 전이 온도(Tg)는 사용하는 단량체 성분이나 이들의 조성비를 적절하게 변경함으로써 상기 범위 내로 조정할 수 있다.

바람직하게는 상기 점착제층의 강화유리와의 점착력은 10 내지 30N/inch이어야 한다. 점착제는 기본적으로 강화유리에 점착후 박리시 재작업이 가능해야하며, CNC가공이나 재단시 점착제층에 버(Burr)나 찐이 없어야 한다. 한편, 강화유리가 파손되는 때 비산을 방지해야하므로 유리와의 박리력(Peel Strength)은 10N/inch 이상은 나와야 한다. 한편 박리력이 30N/inch를 초과하는 경우는 재작업이 어려워, 강화유리와 합지가 실패하는 경우 세정이 안되기 때문에 강화유리를 버려야 하는 문제가 있다.

상기 점착제층의 두께는 10 내지 50㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 30㎛, 가장 바람직하게는 20㎛두께로 사용한다. 10㎛ 미만으로 사용할 경우는 유리 재질과의 박리력이 떨어지는 문제가 있고 50㎛를 초과할 경우는 역시 스마트폰의 슬림화 경향에 부정적인 영향을 주게 된다.

4. 사용상태

본 발명에 따르는 보호필름은 보관상태에서는 경우에 따라 점착제층 상에 이형필름이 합지되거나 및/또는 프라이머층 상에 보호필름이 합지된 상태일 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명에 따르는 비산방지 필름의 예시적인 사용상태도에 대한 모식적 단면도이다. 도 2에서 예시된 바와 같이 본 발명에 따르는 비산방지 필름(110)의 사용상태에서는 프라이머층(12) 상에 금속 증착층(120)이 적층되고, 그 위에 순차적으로 UV-헤어라닝 코팅 방법 등에 의한 공지의 UV-경화성 수지층(130), 인쇄층(140)이 형성된다. 한편, 점착층(13) 상에는 강화유리(130)가 적층된다. 도면부호 100으로 표시된 부분은 데코필름(Deco Film) 이라고 하며, 터치패널의 강화유리 아래에 부착되는 것으로서, 전면 베젤(Bezel) 부에 헤어라인(Hair-line) 코팅으로 다이아몬드 패턴 등이 들어갈 수 있으며, 외부 충격으로부터 유리파손시 유리 파면의 비산방지 효과를 가질 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에틸렌테레프탈레이트 재질의 투명 기재필름(도레이첨단소재㈜ XU42, 75㎛)에 하기조성을 가진 코팅액을 이용하여 바코터를 이용하여 한쪽 면에 코팅한 다음, 100℃ 90초간 건조하면서 열경화를 하여, 두께 0.5㎛의 프라이머층을 형성하였다.

* 프라이머 코팅액 조성

- 용매 : MEK 38.5중량% + 톨루엔 38.5중량%

- 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머(JR-150G, 해동산업), 12.8중량% (고형분% 35.5%)

- 이소시아네이트 경화제(BHS8515, 도요잉크) 2.6중량%(고형분% 15.7%)

- 옥사졸린 경화제(WS-500, 니폰덴쇼꾸) 7.7중량% (고형분% 48.9%)

프라이머층이 형성된 기재필름을 한시간 동안 공기 중에 방치한 다음, 아래와 같이 UV-헤어라인(UV-hair-line) 코팅을 진행하여 점착제층을 형성하는 방법으로 비산방지 필름을 제조하였다.

*UV-Hair-line 가공

- 무용제타입의 ND-5204MJ (NP케미칼) 사용

- 코팅두께 13~17㎛

- UV Lamp Hg Lamp

- UV 광량세기 500mJ~800mJ

실시예 2

실시예 1과 동일하되, 경화제 이소시아네이트를 사용하지 않고 코팅한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 프라이머코팅과 코팅을 하여 비산방지 필름을 제조하였다.

* 프라이머 코팅액 조성

- 용매: MEK 38.1중량% + 톨루엔 38.1 중량%

- 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머(JR-150G, 해동산업) 13.3중량% (고형분% 35.7%)

- 옥사졸린 경화제(WS-500, 니폰덴쇼꾸) 10.5중량% (고형분% 64.3%)

비교예 1

별도의 프라이머층을 형성하지 않고서, 기재필름의 일면에 실시예 1의 UV-헤어라인 코팅을 행하여 점착제층만을 형성한 필름을 대조군으로 평가하였다.

비교예 2

실시예 1과 동일하되, 프라이머층 두께를 5㎛로 하여 건조 및 열경화하여 프라이머층을 제조하고, 다시 UV-헤어라인 코팅을 진행하여 비산방지 필름을 제조하였다.

비교예 3

우레탄 프레폴리머의 함량을 줄여 다음의 조성으로 코팅액을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비산방지 필름을 제조하였다.

* 프라이머 코팅액 조성

- 용매 : MEK 40중량% + 톨루엔 40중량%

- 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머(JR-150G. 해동산업) 9.3중량% (고형분% 27.8%)

- 이소시아네이트 경화제(BHS8515, 도요잉크) 3.0중량%(고형분%19.7%)

- 옥사졸린 경화제(WS-500, 니폰덴쇼꾸) 7.7중량% (고형분% 52.4%)

비교예 4

실시예 1과 동일하되, 옥사졸린 경화촉매를 사용하지 않고 코팅한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 프라이머코팅과 UV-헤어라인 코팅을 진행하여 비산방지 필름을 제조하였다.

* 프라이머 코팅액 조성

- 용매: MEK 37.9중량% + 톨루엔 37.9 중량%

- 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머(JR-150G, 해동산업) 13.3중량% (고형분% 35.6%)

- 이소시아네이트 경화제(BHS8515, 도요잉크) 10.9중량%(고형분%64.4%)

비교예 5

실시예 1과 동일하되, 경화제 이소시아네이트를 사용하지 않고 코팅한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 프라이머코팅과 UV-헤어라인 코팅을 수행하여 비산방지 필름을 제조하였다.

* 프라이머 코팅액 조성

- 용매: MEK 37.4중량% + 톨루엔 37.4 중량%

- 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머(JR-150G, 해동산업) 13.1중량% (고형분% 31.9%)

- 옥사졸린 경화제(WS-500, 니폰덴쇼꾸) 12.1중량% (고형분% 68.1%)

평가

1. 밀착력 평가방법 (Cross-cut)

상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 비산방지 필름에 대하여, 크로스 컷터(Cross cutter)를 커팅 가이드나 적당한 자 등에 대고 시험할 샘플에 가로 세로로 격자 모양으로 형성한 다음, 브러쉬를 대각선 방향으로 5회 정도 문지르고 테이프를 시험 면에 붙였다 떼여, 떨어진 면을 현미경 아래에서 관찰하였다. 테이프는 닛토 테이프)를 사용하였다. 평가 결과에 대한 ASTM D3002, D3359의 평가기준은 아래와 같다.

- 5B : 떨어지는 면이 없는 상태

- 4B : 떨어지는 면이 5%이내

- 3B : 떨어지는 면이 5~15%이내

- 2B : 떨어지는 면이 15~35%이내

- 1B : 떨어지는 면이 35~65%이내

- 0B : 거의 대부분 면이 떨어져 나간 상태

2. 내탕성평가

끊는 물 100 ℃에 실시예 및 비교예들에서 제조된 비산방지 필름을 넣고, 30min 부터 2hr까지 넣고 샘플을 꺼내 공기 중에 4hr 방치한 다음, 크로스-컷(Cross-cut) 평가를 진행하여, 상술한 평가 기준에 따른 박리정도를 평가하여 표 1에 나타내었다.

3. 고온고습 평가 (85℃/85%)

시험편을 85℃/85%RH 조건의 쳄버에 72, 144, 216hr 방치한 다음 다시 상온에서 4hr 방치하고, 크로스-컷 후에, 테이프를 접착시키고 수직방향으로 강하게 1회 당겨서 박리정도를 평가하여 표1에 나타내었다.

4. 외관평가

상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 비산방지 필름을 삼파장 램프를 이용하여 반사 및 투과로 코팅면의 외관을 육안으로 검사하여 코팅결점이나 레인보우현상 등을 관찰하여 정도가 심하면 "불량", 정도가 심하지 않으면 "양호"로 판단하여 표 1에 나타내었다.

5. 태키(Tacky)성 테스트

기재필름에 프라이머 코팅을 한 후, 80℃의 드라이 오븐에서 30분간 건조한 다음, 프라이머층의 끈적임 유무를 측정하였다. "양호"는 건조 후 끈적임이 있음을 나타내고, "불량"은 끈적임이 없음을 나타낸다.

이상의 평가결과를 아래의 표 1에 정리하였다.

	내탕성			고온고습			외관	태키성
	30min	60min	120min	72hr	144hr	216hr	외관	태키성
실시예1	5B	5B	5B	5B	5B	5B	양호	양호
실시예2	5B	4B	4B	5B	5B	4B	양호	양호
비교예1	3B	1B	0B	3B	0B	0B	양호	양호
비교예2	4B	3B	1B	3B	2B	0B	불량	양호
비교예3	4B	2B	1B	3B	2B	1B	불량	양호
비교예4	4B	3B	2B	4B	2B	1B	양호	불량
비교예5	4B	3B	3B	4B	3B	2B	불량	불량

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 2에서 제조된 비산방지 필름의 경우, 내탕성과 고온고습 등 내습부착력이 개선된 것뿐만 아니라 외관 및 태키성도 양호함을 알 수 있다.

실시예 1과 비교예 2를 비교하면, 프라이머층 두께에 따라 내습밀착력에 차이가 발생하였다. 이로부터, 프라이머층 두께가 특정의 두께부터는 동일한 조건으로 열경화시켰을 경우 완전경화가 안되어 있다가 내탕성 및 고온고습테스트 처럼 습기가 프라이머층 침투하여 경화되면서 내습밀착력이 떨어지는 것을 알 수 있다.

실시예 1과 비교예 3을 비교하면 우레탄 프리폴리머의 함량이 떨어지는 경우, 코팅시 외관이 탁하지고, 내습부착력도 떨어지는 것을 알 수 있다.

비교예 4의 경우처럼 옥사졸린 경화제를 사용하지 않고 이소시아네이트 경화제만을 사용할 경우 그 함량이 20%를 넘을 경우, 태키성이 높아 롤-투-롤(Roll to Roll) 공정에서 권취시 블록킹(Blocking) 문제가 될 수 있고, 내습부착력도 떨어지는 결과를 알 수 있다.

마지막으로 실시예 2와 비교예 5를 비교하면, 옥사졸린 경화제 자체가 일정함량 이상일 경우 조액 용해성에 영향을 미쳐 코팅시 외관불량 및 태키성에도 영향을 미치며, 결과적으로는 내습밀착력도 떨어뜨리는 결과를 확인할 수 있다.

10, 110.. 비산방지 필름
11.. 투명기재
12.. 프라이머층
13.. 점착제층

Claims

투명기재와 상기 투명기재의 일면에 코팅된 프라이머층을 포함하는 터치스크린용 강화유리의 데코필름으로서,
상기 프라이머층이 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 및 옥사졸린 경화제를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것임을 특징으로하는 터치스크린용 강화유리의 비산방지 필름.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 100중량부에 대하여, 옥사졸린 경화제 10~200중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제1항에 있어서, 상기 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머는 폴리올/폴리이소시아네이트의 당량비 1.01 내지 2의 범위로 제조된 것임을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제1항에 있어서, 상기 옥사졸린 경화제는 2,2'-비스(2-옥사졸린), 비스(2-옥사졸리닐)메탄, 1,2-비스(2-옥사졸리닐)에탄, 1,3-비스(2-옥사졸리닐)프로판 또는 1,4-비스(2-옥사졸리닐)부탄, 특히 1,4-비스(2-옥사졸리닐)벤젠, 1,2-비스(2-옥사졸리닐)벤젠 또는 1,3-비스(2-옥사졸리닐)벤젠 및 옥사졸린 치환체로 관능화된 고분자로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 수산기 말단의 우레탄 프리폴리머 100중량부에 대하여 50중량부 이하의 이소시이네이트 경화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제1항에 있어서, 상기 프라이머층의 두께는 0.1 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제1항에 있어서, 프라이머층이 형성되는 기재필름의 반대 면에 점착제층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제7항에 있어서, 상기 점착제층은 강화유리와의 점착력이 10 내지 30N/inch인 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.
제7항에 있어서, 상기 점착층의 두께는 10 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 비산방지 필름.