KR20160056532A

KR20160056532A - 자외선 차단 코팅 조성물 및 이를 이용한 자외선 차단 필름

Info

Publication number: KR20160056532A
Application number: KR1020140156849A
Authority: KR
Inventors: 임현빈; 신국승; 조진주
Original assignee: 롯데케미칼 주식회사
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-05-20

Abstract

광학필름용으로 사용되는 폴리에스테르 등의 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 기재 필름에 적층되는 광학필름과의 자외선 차단성 및 광학특성이 우수하고, 나아가 잉크 접착성이 우수함은 물론, 필름 표면에 얼룩 발생을 방지하고, 표면 평활성이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 열가소성 수지 필름이 개시된다. 본 발명은 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 수분산 바인더 수지 1~40중량%; 자외선 차단제 0.1~30중량%; 무기산화물 0.1~10중량%; 경화제 0.25~15중량%; 습윤제 0.01~5중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 40~97.5중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물 및 이를 이용한 자외선 차단 필름을 제공한다.

Description

자외선 차단 코팅 조성물 및 이를 이용한 자외선 차단 필름{UV-CUT COATING COMPOSTION AND UV-CUT FILM USING SAME}

본 발명은 자외선 차단 코팅 조성물 및 이를 이용한 자외선 차단 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프라이머 코팅층으로 적층된 광학필름의 자외선 차단성을 향상시키는 자외선 차단 코팅 조성물 및 이를 이용한 자외선 차단 필름에 관한 것이다.

일반적으로 폴리에스테르 필름은 안정한 화학구조를 가지고 있어 기계적 강도가 높으며, 내열성, 치수안정성, 내화학성, 투명성 등의 물성 측면에서 우수하여 LCD, LED, OLED 등의 디스플레이 분야의 광학용 기재 필름으로 사용되고 있고, 자기기록 매체, 콘덴서, 절기절연 재료, 포장용, 윈도우용, 태양광 백시트용 등의 산업용으로도 폭 넓게 사용되고 있다.

그 중 윈도우용, 태양광 백시트용 필름 등은 자외선 차단 기능이 크게 요구된다. 태양에서 지구에 도달하는 자외선은 파장에 따라, 자외선A(UVA, 파장 320~390㎚), 자외선B(UVB, 280~320㎚), 자외선C(UVC, 200~280㎚)로 분류할 수 있다. 이들 중, UVC는 대부분 지구 표면에 도달하기 전, 공기층에 존재하는 오존 등에 의해 흡수된다. 피부에 해로운 UVB는 태양 빛이 강한 경우에 상당량이 지구 표면에 도달하며, 건물 유리판도 일부분이 투과할 수 있다. UVA는 파장이 길어 투과도가 높기 때문에 지구 표면에 도달하는 양이 많으며, UVB, UVC에 비해 물질에 대한 파괴강도는 약하나, 워낙 양이 많아 장기적으로는 물질의 물성 변화에 큰 영향을 미친다. 따라서 윈도우용 필름, 태양광 백시트용 등과 같은 산업용 필름에서는 자외선 차단 효과가 필수적으로 요구된다.

윈도우용 필름의 경우 차량 및 건물 외부의 유리를 통해서 내부로 들어오는 자외선을 차단하는 목적으로 가정이나 사무실 또는 차량의 유리창에 부착하여 사용하고 있으며, 자외선을 차단하는 동시에 상대적으로 높아진 가시광선 투과율에 의한 시각적인 안정성 및 시야 확보의 용이성을 가지도록 하고 있다. 태양광 백시트의 경우 모듈 내부의 태양전지 및 EVA 충진재 등과 같은 모듈 내부의 구성 요소들이 온습도 및 자외선과 같은 외부 환경에 매우 취약하기 때문에 내후성, 내광성, 자외선 차단성 등의 외부 환경에 대한 내구성을 가지도록 하고 있다. 추가적으로, 디스플레이 분야의 BLU(back light unit)에서도 자외선에 의해 발생할 수 있는 확산 시트 등의 황변 현상 등을 방지하여 황변 현상에 의한 BLU 휘도의 저감, 수명 단축 등의 문제를 방지할 수 있다. 이렇듯 폴리에스테르 필름에 자외선 차단성을 부가하여 광학용 및 산업용 전반으로 적용 및 사용이 가능하다.

자외선 차단에 관한 종래의 기술로서 한국 등록특허공보 제1137970호에서는 자외선 차단제를 수지와 블렌딩하여 마스터배치칩을 제조 적용하는 방식으로 자외선 차단 효과를 부여하였다. 그러나 이 기술에서는 공정상 마스터배치칩을 만들어 적용해야 하므로 공정상 생산 효율이 낮고, 수지 자체의 물성이 떨어지는 단점이 있다.

자외선 차단제 적용 필름을 개발하는데 있어서 필름의 고유 물성은 유지하면서 공정상 생산 효율을 높일 수 있는 방법으로 인라인 코팅법이나 오프라인 코팅법을 적용할 수 있다. 이하 종래 자외선 차단 필름에 관한 기술에 대해 살펴본다.

한국 등록특허공보 제0439121호는 표면의 60도 광택도가 55% 이하이고 탁도가 65% 이하인 매트층과, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기본층과, 그리고 접착성을 필름 연신공정에서 부여한 코팅층의 3층 구조를 가지고, 상기 층들 중 적어도 한개 층에 자외선 안정제를 0.01~5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 필름을 개시하고 있으나, 이 특허는 3층 구조로 공압출되는 폴리에스테르 필름 내에 자외선 안정제가 포함된 것으로 자외선 안정제 함량이 증가함에 따라 필름의 물성이 저하되는 문제가 있다.

일본 등록특허공보 제4014446호는 폴리올레핀 수지에 산화아연 초미립자 수성 분산체가 폴리올레핀 수지 100질량부에 대해서 1~400질량부 함유되고, 불휘발성 수성화조제를 실질적으로 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 수성 분산체로서, 이를 각종 기재, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 나일론 6 등의 열가소성 수지 필름 위에 도포해 자외선 차단 필름을 제공하는 기술을 개시하고 있으나, 이 특허는 수분산 무기산화아연 분산체를 폴리올레핀 수지와 혼합한 수분산 코팅제로 코팅을 하는 것인데, 무기산화물만이 포함된 것으로 UV 차단성과 광학특성이 상대적으로 반비례 관계에 있으므로 그 적정 수치를 맞추기가 쉽지 않은 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제2011-0025405호는 진공스퍼터링챔버에 기지로서 PET 필름을 적용하여, 필름의 일 표면에 진공스퍼터링에 의한 증착공정을 수행하여 자외선 차단층을 형성하고, 자외선 차단층이 증착된 필름의 다른 면에 점착층을 형성하는 필름으로, 자외선의 차단율을 높이면서 얇은 두께의 필름을 제공하고 변색과 산화를 방지하여 수명을 길게 하면서 미관을 우수하게 할 수 있는 목적 달성이 가능한 기술을 개시하고 있으나, 이 특허는 진공스퍼터링을 이용한 증착기술로 자외선 차단층을 형성하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제2011-0135767호는 무기산화물을 이용한 자외선 및 적외선 차단필름으로서, 투명한 폴리에스테르(PET) 필름 또는 이와 유사한 특성을 갖는 투명한 필름으로 구성된 필름층과 자외선과 적외선이 둘 다 효율적으로 차단될 수 있도록, 자외선 흡수 기능을 갖는 무기산화물이 분산된 자외선 차단 코팅제를 상기 필름층의 일면에 코팅하고, 반대면에 적외선을 차단할 수 있는 무기산화물이 분산된 적외선 차단 코팅제를, 적외선 차단제 위에 무기산화물이 포함된 점착제 층을 형성하여 자외선 및 적외선을 차단하는 필름을 제공한다. 또한, 상기 자외선 차단 무기산화물은 자외선 흡수 기능을 가진 수 나노미터 내지 200나노미터 크기의 산화 티타늄 입자가 인산칼슘 또는 실리콘으로 코팅된 구조로 된 것을 사용하는 기술을 개시하고 있으나, UV 차단성과 광학특성이 상대적으로 반비례 관계에 있으므로 그 적정 수치를 맞추기가 쉽지 않고, 바인더를 사용하지 않고 적층으로 필름을 형성함으로써 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

한국 등록특허공보 제1406964호는 자외선 안정제가 25~50중량% 포함된 액상 자외선 안정제 혼합액을 PET 수지의 축중합 공정 시에 첨가하는 것을 특징으로 하는 PET 수지 제조방법을 개시하고 있으나, 폴리에스테르 필름 내에 자외선 안정제가 포함된 것으로 자외선 안정제 함량이 증가함에 따라 필름의 물성이 저하되는 문제가 있다.

한국 등록특허공보 제1297990호는 진공유리구슬을 포함한 자외선 및 적외선 흡수차단 필름에 관한 것으로, 자외선 차단층으로 무기 산화물을 사용하고, 적외선 차단층에 진공유리구슬을 포함하여 열차단율을 현저히 높인 기술로, UV 차단을 위해 무기산화물 및 진공유리구슬 입자를 사용하고 있으나, UV 차단성과 광학특성이 상대적으로 반비례 관계에 있으므로 그 적정 수치를 맞추기가 쉽지 않고, 바인더를 사용하지 않고 적층으로 필름을 형성함으로써 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 광학필름용으로 사용되는 폴리에스테르 등의 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 기재 필름에 적층되는 광학필름과의 자외선 차단성 및 광학특성이 우수하고, 나아가 잉크 접착성이 우수함은 물론, 필름 표면에 얼룩 발생을 방지하고, 표면 평활성이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 열가소성 수지 필름을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 수분산 바인더 수지 1~40중량%; 자외선 차단제 0.1~30중량%; 무기산화물 0.1~10중량%; 경화제 0.25~15중량%; 습윤제 0.01~5중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 40~97.5중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 열가소성 수지는 폴리에스터계 수지, 셀룰로스계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리에터설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 아크릴계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 수분산 바인더 수지는 카보닐기, 수산기, 아크릴기, 우레탄기, 카복실기, 아미드기 및 이미드기로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 갖는 수지인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 자외선 차단제는 힌더드 아민계, 살리실산계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계 및 시아노아크릴레이트계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 자외선 차단제인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 무기산화물은 자외선 흡수 기능을 가진 1~1,000㎚ 크기의 산화 지르코니움(ZrO₂) 입자인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 경화제는 수용성 열경화형 멜라민(melamine) 수지, 수용성 열경화형 멜라민 포름알데히드 수지, 에폭시계 경화수지, 실란 커플링제, 아지리딘(aziridine)계 경화제, 옥사졸린(oxazoline)계 경화제, 카보디이미드(carbodiimide)계 경화제 및 블록 이소시아네이트(blocked isocyanate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 습윤제는 비이온성 계면활성제 또는 음이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

또한 상기 유기용제는 이소프로필알코올 또는 에탄올인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.

상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층이 형성된 열가소성 수지 필름으로서, 상기 코팅층은 상기 코팅 조성물로 형성된 프라이머 코팅층인 열가소성 수지 필름을 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 폴리에스테르 등의 열가소성 수지 기재 필름 면에 최적 함량의 특정 수분산 바인더 수지, 자외선 차단제, 무기산화물, 경화제, 습윤제, 유기용제 및 물을 포함하는 수분산 코팅 조성물로 프라이머 코팅층을 형성시켜, 적층되는 광학필름과의 자외선 차단성 및 광학특성, 잉크 접착성이 우수함은 물론, 필름 표면에 얼룩 발생을 방지하고, 표면 평활성이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 열가소성 수지 필름을 제공할 수 있다.

또한 기존 폴리에스테르 필름 수지상에 자외선 차단제를 첨가하거나, 적층 필름으로서 무기산화물 및 염료를 코팅하는 것과는 다르게 자외선 차단제가 포함된 수분산 코팅 조액은 오프라인 코팅 뿐만 아니라 인라인 코팅으로서 적용이 용이하기 때문에 공정성 및 생산성을 높이는 동시에 자외선 차단효과 및 내구성, 접착 성능 등이 향상된 열가소성 수지 필름을 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 발명자들은 광학필름용으로 사용되는 폴리에스테르 등의 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 기재 필름에 적층되는 광학필름과의 자외선 차단성 및 광학특성이 우수한 코팅 조성물 개발을 위해 연구한 결과, 특정 수분산 바인더 수지, 자외선 차단제, 무기산화물, 경화제, 습윤제, 유기용제 및 물을 포함하는 수분산 코팅 조성물로 프라이머 코팅층을 형성시켜, 적층되는 광학필름과의 자외선 차단성 및 광학특성이 우수할 뿐 아니라, 잉크 접착성, 필름 표면에 얼룩 발생을 방지 성능 및 표면 평활성도 우수한 코팅 조성물을 제공할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.

따라서 본 발명은 열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서,수분산 바인더 수지 1~40중량%; 자외선 차단제 0.1~30중량%; 무기산화물 0.1~10중량%; 경화제 0.25~15중량%; 습윤제 0.01~5중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 40~97.5중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물 및 이를 프라이머 코팅층으로 형성한 열가소성 수지 필름을 개시한다. 이하 본 발명에서 적용 가능한 열가소성 수지와, 본 발명에 따른 코팅 조성물을 구성하는 성분에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서 적용 가능한 상기 열가소성 수지로는 예컨대, 폴리에스터계 수지, 셀룰로스계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리에터설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지와 같은 투명한 폴리머를 들 수 있다. 이 중에서도 폴리에스터계 수지가 바람직하다. 폴리에스터계 수지로는 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있고, 후술하는 바와 같이 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하다. 필름 기재는 1종 또는 2종 이상의 필름 재료의 라미네이트체로서 이용할 수도 있고, 또한 상기 필름의 1축 또는 2축 연신물을 이용할 수도 있다. 본 발명에서 열가소성 수지 필름의 두께는 5~500㎛ 이하, 바람직하게는 10~250㎛일 수 있다. 상기 필름 두께가 5㎛ 미만일 경우에는 강성 내지 기계적 강도가 미흡할 수 있고, 500㎛를 초과할 경우에는 투명성이 저하될 수 있고 비용 대비 효율 면에서 불리할 수 있다. 또한 열가소성 수지 필름에는 코로나 처리 등의 각종 표면 처리를 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅 조성물에 의해 코팅층이 형성되는 기재 필름이 폴리에스테르 수지로 이루어질 경우, 상기 폴리에스테르 수지는 방향족 디카르복실산과 지방족 글리콜을 중축합하여 얻을 수 있으며, 상기 방향족 디카르복실산은 비제한적으로 디메틸테레프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산, 디페닐디카르복실산 등이 사용될 수 있고, 상기 지방족 글리콜은 비제한적으로 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등이 사용될 수 있다. 이러한 폴리에스테르 수지로 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 물성 및 비용 균형 측면에서 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 것이 바람직하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 기재 필름은 1축 연신 또는 2축 연신함으로써 내약품성, 내열성, 기계적 강도 등을 현저하게 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따라 상기 열가소성 수지 기재 필름에 프라이머 코팅층 형성을 위해 사용되는 코팅 조성물은 기본적으로 코팅 조성물의 이접착성을 부여하기 위한 바인더 역할을 하는 수분산 바인더 수지를 주성분으로 한다. 여기서, 주성분은 수분산 혼합액으로 형성되는 코팅 조성물에서, 물 및 용제를 제외한 성분 중 첨가제를 제외한 베이스 수지를 의미한다.

상기 수분산 바인더 수지는 카보닐기, 수산기, 아크릴기, 우레탄기, 카복실기, 아미드기, 이미드기 등의 작용기를 갖는 수분산 내지 수용해성 바인더 수지로서, 바람직하게는 폴리우레탄 바인더 수지 또는 폴리아크릴 바인더 수지일 수 있고, 특히 UV 차단성 향상을 고려할 때 폴리우레탄 바인더 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 수분산 바인더 수지는 코팅 조성물에서 1~40중량%, 바람직하게는 5~30중량%, 더욱 바람직하게는 15~25중량% 함량으로 포함된다. 상기 수분산 바인더 수지 함량이 1중량% 미만일 경우에는 바인더 수지 함량이 너무 낮아 필름 코팅 시 균일하지 않고 얇은 코팅층이 형성되어 외관에 얼룩이 많아질 수 있고 코팅 필름에 충분한 이접착성이 부여되지 않을 수 있으며, 40중량%를 초과할 경우에는 바인더 수지의 과도한 함량으로 코팅층이 지나치게 두껍게 형성되고, 코팅액의 점도 상승으로 불균일한 코팅으로 인해 코팅층에 얼룩이 발생할 수 있다.

본 발명에서 자외선 차단제는 상기 수분산 바인더 수지에 균일하게 분산되어 자외선을 흡수하고, 자외선에 대해 안정한 화합물이면 특별히 한정되지 않지만, 힌더드 아민계, 살리실산계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 시아노아크릴레이트계 등의 자외선 차단제가 바람직하게 사용될 수 있다.

이러한 자외선 차단제는 전체 코팅 조성물에서 0.1~30중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 5~25중량%, 더욱 바람직하게는 10~20중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 자외선 차단제 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 자외선 차단 효과가 미흡할 수 있고, 30중량%를 초과할 경우에는 혼합되는 바인더 수지와의 불안정한 반응으로 응집물을 형성시키거나 코팅 표면의 강도 및 내구성, 광학 특성 등이 저하될 수 있다.

한편 상기 벤조페논계 자외선 차단제는 수지에 대한 상용성이 우수하여 다양하게 사용되고 있지만, 340nm 이상의 자외선 흡수 능력은 벤조트라이졸계 자외선 차단제에 비하여 떨어진다. 벤조트라이졸계 자외선 차단제는 넓은 영역에 걸쳐서 흡수 능력이 있으며, 무색제품과 고급제품에 주로 사용된다. 상기한 자외선 차단제 이외에도 레솔시놀 모노벤조에이트계, 하이드록시 벤조에이트계, 포름아미딘계 등의 자외선 차단제가 있다. 힌더드 아민계 자외선 차단제는 자외선 흡수제와는 달리 표면 보호작용이 우수하고 얇은 단면을 갖는 제품에도 적용 가능해서 특수 그레이드 개발과 함께 점차 수요가 증가하고 있다. 미국특허공보 제4,446,262호에 개시된 방향족 핵과 이미노 에스테르 환의 일부를 이루는 두 탄소 원자를 갖는 사이클릭 이미노 에스테르계 화합물이 자외선 차단제로 사용될 수도 있다. 이미노 에스테르계 자외선 차단제의 경우 우수한 열안정성과 산화안정성이 보고되어 있다.

본 발명에서 무기산화물은 자외선 흡수 기능을 가진 1㎚~1,000㎚, 바람직하게는 1~200㎚ 크기의 산화 지르코니움(ZrO₂) 입자로서 자외선 차단제와 함께 수분산 바인더 수지에 분산 혼합하여 사용된다. 산화 지르코니움(ZrO₂)은 파장 280~390㎚의 자외선을 고효율로 흡수하여 자외선 차단 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 화학적 내구성을 향상시키는 효과가 있기 때문에 자외선 차단 성능과 더불어 내구성이 향상된 필름을 제공할 수 있다. 또한 폴리에스테르 필름 기재를 사용할 경우, 산화 지르코니움 입자에 의한 코팅층의 굴절률을 상승시켜 폴리에스테르 기재와의 굴절률 차이를 줄이는 역할을 할 수 있기 때문에 빛에 의한 간섭무늬(레인보우)를 줄이는 효과를 나타낼 수 있다.

이러한 무기산화물은 전체 코팅 조성물에서 0.1~10중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 0.5~5중량%, 더욱 바람직하게는 1~2.5중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 무기산화물 함량이 0.1중량% 미만일 경우 자외선 차단 효과 및 내구성 향상에 큰 영향을 미치지 못하고 굴절률 조절에도 큰 역할을 하기 어려울 수 있고, 10중량%를 초과할 경우에는 입자간 뭉침 현상이 나타나거나, 코팅 필름 자체의 헤이즈(haze)가 높아질 수 있다.

본 발명에서 경화제는 수분산 바인더 수지와 필름 간의 경화를 위해 코팅 조성물에서 0.25~15중량% 함량으로 포함되며, 바람직하게는 0.5~10중량%, 더욱 바람직하게는 0.5~2중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 경화제 함량이 0.25중량% 미만일 경우에는 충분한 경화반응이 나타나지 않아 백화현상이 발생할 수 있고, 15중량%를 초과할 경우에는 코팅층이 단단해져 접착력이 감소될 수 있다.

상기 경화제로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 수용성 열경화형 멜라민(melamine) 수지, 수용성 열경화형 멜라민 포름알데히드 수지, 에폭시계 경화수지, 실란 커플링제, 아지리딘(aziridine)계 경화제, 옥사졸린(oxazoline)계 경화제, 카보디이미드(carbodiimide)계 경화제, 블록 이소시아네이트(blocked isocyanate) 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서는 코팅액의 표면장력을 변화시켜 두 상의 젖음(wetting) 특성을 개선하여 표면 평활성을 부여하고, 폴리에스테르 필름면에 코팅액의 균일한 도포를 위해 습윤제를 코팅 조성물에 대하여 0.01~5중량% 함량으로 포함하며, 바람직하게는 0.05~2중량%, 더욱 바람직하게는 0.1~0.5중량% 함량으로 포함할 수 있다. 상기 습윤제 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 젖음성이 감소하여 코팅이 불균일할 수 있으며, 5중량%를 초과할 경우에는 코팅액 점도의 상승으로 코팅층에 얼룩이 발생할 수 있다.

상기 습윤제로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 공지의 반응형 타입의 비이온성 계면활성제 또는 음이온성 계면활성제가 사용될 수 있다.

또한 본 발명에서는 습윤제 함량을 가급적 최소화하고 균일한 도포 및 기포 발생 최소화를 위해 유기용제를 코팅 조성물에 대하여 1~20중량% 함량으로 포함하며, 바람직하게는 2~15중량%, 더욱 바람직하게는 3~10중량% 함량으로 포함할 수 있다. 상기 유기용제 함량이 1중량% 미만일 경우에는 젖음성이 감소하여 코팅이 불균일할 수 있고 기포 억제 효과가 크게 나타나지 않을 수 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 환경 오염의 문제를 일으킬 수 있다.

상기 유기용제로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이소프로필알코올 또는 에탄올 등의 알코올계 유기용제가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 코팅 조성물은 이상의 성분들과 물 40~97.5중량% 포함하며, 바람직하게는 45~80중량%, 더욱 바람직하게는 50~70중량%의 수분산 혼합액으로 제조된다. 그 밖에, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 그 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 각각의 용도에 따라 또 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 추가 첨가제로는 경화 촉매, 형광염료, 가소제, 자외선 흡수제, 안료 분산제, 소포제, 대전방지제 등이 일반적으로 사용되는 범위에서 단독 또는 2종 이상 혼합되어 추가로 첨가될 수 있으며, 상기 코팅 조성물 100중량부에 대하여 0.1~10중량부로 첨가될 수 있다.

상기 코팅 조성물은 폴리에스테르 기재 필름 일면 또는 양면에 1~20㎛, 바람직하게는 5~10㎛ 두께로 도포되도록 할 수 있고, 건조 후 10~1,000㎚, 바람직하게는 50~500㎚, 더욱 바람직하게는 100~300㎚ 두께로 코팅층이 형성되도록 할 경우 폴리에스테르 필름의 UV 차단성 및 광학 특성을 유지하면서 충분한 접착성을 발휘하도록 할 수 있다. 상기 건조 후 두께가 10㎚ 미만일 경우에는 UV 차단성 및 접착성이 저하될 수 있고, 1,000㎚를 초과할 경우에는 필름의 광학 특성이 저하될 수 있고, 필름 권취 시 블로킹이 발생할 수 있다.

상기 코팅층을 형성시키는 방법으로는 당 업계에 알려진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 그라비아 롤(gravure roll), 리버스 롤(reverse roll), 리버스 그라비아 롤(reverse gravure roll) 등의 롤을 이용한 코팅법, 메이어 바(meyer bar) 등의 바를 이용한 코팅법, 에어나이프 방식 등의 코팅법 등 공지의 다양한 방법이 사용될 수 있다.

이러한 본 발명에서의 코팅층 형성은 필름 도막 후, 예를 들어, 종연신 실시 후 인라인으로 코팅을 실시하거나, 이축연신 필름 제작 후 오프라인 코팅을 실시하는 방법으로 수행될 수 있다.

한편 폴리에스테르 기재 필름 제조는 특별히 제한되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 알려진 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 15~25℃로 유지된 회전 냉각드럼 상으로 용융압출하여 미연신 필름(시트)을 제작하고, 100~130℃에서 2~5배 종연신을 실시하고, 130~150℃에서 2~5배 횡연신을 실시한 후, 200~260℃에서 열고정시켜 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.

실시예 1

(ⅰ) 습윤제로 비이온성 계면활성제 0.15중량% 및 경화제로 수용성 열경화형 메틸레이션 멜라민(methylation melamine) 포름알데히드 수지(고형분 농도 약 98중량%) 1중량%가 되도록 정량된 용액을 준비하고, (ⅱ) 63.85중량% 함량으로 정량된 증류수에 벤조트라이졸계 자외선 차단제 10중량%와 10~200㎚ 크기의 산화 지르코니움(ZrO₂) 입자를 0.1중량%가 되도록 정량하여 충분 분산시킨다. (ⅲ) 자외선 차단제와 산화 지르코니움(ZrO₂) 입자가 분산된 (ⅱ) 용액에 폴리우레탄 수지를 20중량%가 되도록 정량하여 첨가하고 300rpm 속도로 20분 이상 교반시킨다. (ⅳ) (ⅲ) 용액에 (ⅰ) 용액과 함께 이소프로필알코올을 5중량% 함량으로 정량하여 첨가하고 300rpm 속도로 20분 이상 교반시켜 수분산 혼합액으로 코팅 조성물을 제조하였다.

실시예 2

실시예 1에서 자외선 차단제 20중량%, 산화 지르코니움 입자 0.5중량% 및 증류수 53.85중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

실시예 3

실시예 1에서 자외선 차단제 20중량%, 산화 지르코니움 입자 1중량% 및 증류수 52.85중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

실시예 4

실시예 1에서 자외선 차단제 20중량%, 산화 지르코니움 입자 2.5중량% 및 증류수 51.35중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

비교예 1

실시예 1에서 자외선 차단제 및 산화 지르코니움 입자를 혼합하지 않고, 증류수 73.85중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

비교예 2

실시예 1에서 자외선 차단제 30중량%, 산화 지르코니움 입자 대신 실리카 졸 2.5중량% 및 증류수 41.35중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

비교예 3

실시예 1에서 자외선 차단제 20중량%, 산화 지르코니움 입자 대신 실리카 졸 5중량% 및 증류수 48.85중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

비교예 4

실시예 1에서 자외선 차단제 30중량%, 산화 지르코니움 입자 대신 실리카 졸 5중량% 및 증류수 38.85중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

비교예 5

실시예 1에서 폴리우레탄 수지를 혼합하지 않고, 자외선 차단제 20중량%, 산화 지르코니움 입자 2.5중량% 및 증류수 71.35중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅 조성물의 성분 조성(단위: 중량%)을 하기 표 1에 나타내었다.

시험예

본 발명에 따른 코팅 조성물로 형성된 프라이머 코팅층을 구비한 폴리에스테르 필름의 광학 특성, 외관, 잉크 밀착성 등을 평가하기 위해, 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅 조성물을 이용하여 하기 방법으로 프라이머 코팅층이 형성된 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 제조된 필름에 대하여 하기 측정방법에 따라 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 필름에 대한 물성 평가와 함께 코팅 조성물의 조액 안정성도 함께 평가하였다.

[필름 제조 및 프라이머 코팅]

폴리에틸렌테레프탈레이트를 약 20℃로 유지된 회전 냉각드럼 상으로 용융압출하여 미연신 필름을 제작하였다. 미연신 필름에 대해 가열된 롤들과 적외선 히터로 가열하여 100~130℃에서 종방향으로 약 2~5배 연신한 후, 인라인으로 종연신된 폴리에스테르 필름의 일면에 코팅 조성물을 도포하고, 100~250℃에서 열건조하여 경화한 후, 130~150℃에서 횡방향으로 약 2~5배 연신한 후 200~260℃에서 열고정시켜 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

[측정 및 평가 방법]

(1) 조액 안정성

코팅 조성물을 혼합한 후 200~500rpm 조건에서 1시간 정도 교반 후 조액 상태를 확인하여, 조액상 이물이 없을 경우 "○", 조액상 응집물이 발생한 경우 "X"로 평가하였다.

(2) 외관

필름의 코팅면을 형광등, 할로겐, 백열등 등의 다양한 광원을 이용하여 육안으로 관찰했을 때 미코팅된 부분의 크기, 개수 등을 비교하여 다음의 기준으로 평가하였다. 미코팅부의 면적이 1mm×3mm를 초과하는 것을 검사하였으며 검사면적은 1㎡이었다. 초과한 개수가 0~1개일 경우 "◎", 2~3개일 경우"○", 4~10개일 경우 "△"로 평가하였다.

(3) 잉크 밀착성

샤치하타사제 잉크로 코팅 처리 면에 도장을 가볍게 찍고 1분 건조한 후 니치판제 셀로테이프 CT-24을 점착시킨다. 2kg 롤러로 1회 왕복시키고 압착한 후 2분간 방치 후에 박리력 시험기를 이용하여 박리속도 0.5MPM으로 180도 박리한다. 코팅 처리 면에 인쇄된 잉크가 벗겨지지 않고 셀로테이프로 전사가 없는 경우 "○", 코팅 처리 면에 인쇄된 잉크가 벗겨지거나 셀로테이프로 전사가 있는 경우 "X"로 평가하였다.

(4) 투과율

시험법 JIS K 7361에 따라 헤이즈 미터(Haze meter)(NDH5000, 일본전색사)를 사용하여 각 폴리에스테르 필름의 전광선 투과율을 측정하였다.

(5) 헤이즈(Haze)

시험법 JIS K 7361에 따라 헤이즈 미터(Haze meter)(NDH5000, 일본전색사)를 사용하여 각 폴리에스테르 필름의 헤이즈를 측정하였다.

(6) 투과율(@365nm 파장)

시험법 JIS K 7361에 따라 UV-Vis스펙트로 포토미터(Spectrophotometer)(UV-2450, 시마츠사)를 사용하여 각 폴리에스테르 필름의 365nm 파장 영역에서의 투과율을 측정하였다.

표 2를 참조하면, 자외선 차단제와 무기산화물이 첨가되지 않은 코팅 조성물을 이용하여 제조된 필름의 경우(비교예 1) 365nm 파장에서의 자외선 흡수 성능이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다.

또한 자외선 차단제를 사용하더라도 무기산화물로 산화 지르코니움 입자 대신 실리카 졸을 2.5~5중량% 함량으로 사용할 경우(비교예 2 내지 4) 365nm 파장에서의 투과율이 소폭 감소하나 여전히 자외선 흡수 성능이 좋지 않으며 조액 안정성, 외관, 잉크 밀착성 또는 헤이즈 특성이 저하되는 것을 알 수 있다.

또한 폴리우레탄계 수지를 사용하지 않을 경우(비교예 5)에는 외관 및 잉크 밀착성 특성이 저하되는 것을 알 수 있다.

반면, 본 발명에 따른 성분 조성 범위의 코팅 조성물로 프라이머 코팅된 필름의 경우(실시예 1 내지 4) 자외선 차단성 및 광학특성이 우수함은 물론, 조액 안정성, 외관 및 잉크 밀착성이 우수한 것을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서,
수분산 바인더 수지 1~40중량%; 자외선 차단제 0.1~30중량%; 무기산화물 0.1~10중량%; 경화제 0.25~15중량%; 습윤제 0.01~5중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 40~97.5중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서
상기 열가소성 수지는 폴리에스터계 수지, 셀룰로스계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리에터설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 아크릴계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수분산 바인더 수지는 카보닐기, 수산기, 아크릴기, 우레탄기, 카복실기, 아미드기 및 이미드기로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 갖는 수지인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 자외선 차단제는 힌더드 아민계, 살리실산계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계 및 시아노아크릴레이트계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 자외선 차단제인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기산화물은 자외선 흡수 기능을 가진 1~1,000㎚ 크기의 산화 지르코니움(ZrO₂) 입자인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 경화제는 수용성 열경화형 멜라민(melamine) 수지, 수용성 열경화형 멜라민 포름알데히드 수지, 에폭시계 경화수지, 실란 커플링제, 아지리딘(aziridine)계 경화제, 옥사졸린(oxazoline)계 경화제, 카보디이미드(carbodiimide)계 경화제 및 블록 이소시아네이트(blocked isocyanate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 습윤제는 비이온성 계면활성제 또는 음이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 유기용제는 이소프로필알코올 또는 에탄올인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
열가소성 수지 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층이 형성된 열가소성 수지 필름으로서, 상기 코팅층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 코팅 조성물로 형성된 프라이머 코팅층인 열가소성 수지 필름.