KR20160056533A - 대전방지용 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전방지 폴리에스테르 필름 - Google Patents

대전방지용 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전방지 폴리에스테르 필름 Download PDF

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Abstract

폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 연신에 따른 표면저항 변화가 적고, 기재에 대한 부착력이 좋고, 대전방지성의 폭간 편차를 방지하며, 외관이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 폴리에스테르 필름이 개시된다. 본 발명은 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되어 상기 기재 필름에 대전방지성 및 이접착성을 부여하기 위한 코팅 조성물로서, 폴리우레탄계 바인더 수지 5~30중량%; 전도성 고분자 수지 5~20중량%; 슬립제 0.1~5중량%; 불소 수지 0.05~5중량%; 자발배향 첨가제 0.1~2중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 18~88.75중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물 및 이를 이용한 폴리에스테르 필름을 제공한다.

Description

대전방지용 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전방지 폴리에스테르 필름{ANTISTATIC COATING COMPOSITION AND ANTISTATIC POLYESTER FILM USING THE SAME}
본 발명은 대전방지용 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전방지 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프라이머 코팅층으로 적층된 필름의 대전방지성 및 이접착성을 부여하는 코팅 조성물 및 이를 이용한 대전방지 필름에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르 필름은 안정한 화학구조를 가지고 있어 기계적 강도가 높으며, 내열성, 치수안정성, 내화학성, 투명성 등의 물성 측면에서 우수하여 자기기록 매체, 콘덴서, 전기절연 재료, 포장용 등의 산업용도로 폭 넓게 사용되고 있다.
그러나 산업분야에서 정전기 발생으로 인한 문제점으로서, 제품에 정전기가 발생하면서 불순물이나 먼지가 부착되고, 필름의 제조공정이나 필름의 가공공정에서 방전을 일으키기 때문에 이러한 공정에 유기용제를 사용하는 경우 인화의 위험이 높아진다. 그 뿐만 아니라 전기, 전자부품 등의 재료에 정전기가 발생하면, 단락이 발생하여 제품 파손을 일으키는 주요 원인이 되기 때문에 전기, 전자분야에서 대전방지 성능을 부여하는 것은 필수 요건이 되고 있다.
대전방지라 함은 절연체 표면에 축적되어 있는 전하를 적절한 방법으로 방전시키는 것을 의미하는 것으로, 대전방지를 구현하기 위해서는 제품 표면에 대전방지층을 형성하여 표면에 축적된 전하를 방전시키도록 해야 한다. 대전방지층 형성을 포함한 공지의 대전방지 기술로는 유기 술포네이트 및 유기 포스페이트와 같은 음이온 화합물을 이용한 내부첨가법, 금속화합물을 표면에 증착하는 방법, 도전성 무기입자를 도포하는 방법, 저분자형 음이온성 또는 양이온성 화합물을 도포하는 방법, 전도성 고분자를 도포하는 방법 등이 있다.
위 방법 중 내부첨가법은 비용이 저렴하고, 경시변화나 안정성이 우수한 장점이 있지만 필름 지지체 고유의 특성을 저해하는 단점과 대전방지 효과의 한계, 브리드 아웃(bleed out)으로 인한 필름과 적층제 사이의 접착성 저하와 같은 문제가 있고, 금속 화합물을 표면에 증착하는 방법은 대전방지성이 우수하여 최근에는 도전성 필름 용도로 많이 이용되고 있지만, 제조단가가 높고 투명 필름에의 적용이 불가하여 특정의 용도에만 사용되고 있다.
또한 저분자형 음이온성 또는 양이온성 화합물을 이용한 도포법은 대전방지효과가 비교적 양호하고 제조비용 측면에서 유리하므로 매우 광범위하게 적용되고 있지만, 대기 중의 수분과 결합하여 대전방지성을 나타내는 특성으로 인해 대기 중의 수분 함량이 낮은 경우에는 대전방지성이 크게 저하되며, 반대면으로의 전사 가능성이 있다는 단점 때문에 적용이 제한된다. 또한 표면저항 108Ω/sq 이하의 저저항대 성능 구현이 어려워 용도의 제한이 따른다.
상기 문제점들을 극복하기 위하여, 최근에는 물과 유기용매에 용해되는 폴리아닐린, 폴리피롤 또는 폴리티오펜 전도성 고분자가 개발되면서, 이를 이용하여 대전방지 폴리에스테르 필름 또는 다른 고분자 표면에 전도성을 부여하기 위한 응용 연구가 많이 진행되고 있다. 대전방지에 대한 공지 방법 중에서 일반적으로 사용되는 방법은 도핑이 완료된 전도성 고분자를 제조한 후, 이를 적당한 용매에 용해시켜 폴리에스테르를 비롯한 각종 고분자 표면에 코팅하는 방법이다. 이때 적당한 바인더를 함께 용해시켜 코팅층의 접착력 또는 표면경도 등의 기계적 성질을 증진시킬 수 있다.
이와 같이 전도성 고분자를 이용한 대전방지 폴리에스테르 필름의 장점에도 불구하고, 필름 연신에 따른 표면저항 변화가 크고 대전방지성의 폭간 편차가 현저한 문제가 있으나 아직까지 이를 해결하기 위한 기술적 수단은 제시되지 않고 있다.
한국 공개특허공보 제2012-0131982호는 대전방지제로 양이온성 공중합 고분자 수지, 바인더로 저분자 아크릴 수지를 사용하며, 멜라민 가교제 및 불소 수지, 아세틸렌 디올계 계면활성제를 혼합하여 형성된 대전방지 폴리에스테르 필름을 개시하고 있으나, 용액 제조 시 바인더와의 응집 발생 가능성이 높아 품질에 문제를 야기시킬 수 있으며, 불소 수지 및 아세틸렌 디올계 계면활성제의 과도한 습윤제 사용은 방오 역할을 하여 탑 코팅(top coating)층과의 밀착성을 저해하여 충분한 밀착성을 발현시키지 못하는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제1997-0010842호는 4급 암모늄염, 아크릴계 수지, 변성 실리콘 및 상용화제를 용매(물과 알코올 혼합액)에 첨가하고 교반하여 얻은 도포액을 제조하는 방법에 관해 개시하고 있으나, 저분자형 음이온성 화합물인 4급 암모늄염은 대기 중 수분에 의한 의존도가 커 대전방지성의 안정성 문제가 있으며, 코팅층 내 4급 암모늄염의 브리드 아웃으로 인해 반대면으로의 전사 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되기 위한 코팅 조성물로서, 연신에 따른 표면저항 변화가 적고, 기재에 대한 부착력이 좋고, 대전방지성의 폭간 편차를 방지하며, 외관이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 폴리에스테르 필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되어 상기 기재 필름에 대전방지성 및 이접착성을 부여하기 위한 코팅 조성물로서, 폴리우레탄계 바인더 수지 5~30중량%; 전도성 고분자 수지 5~20중량%; 슬립제 0.1~5중량%; 불소 수지 0.05~5중량%; 자발배향 첨가제 0.1~2중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 18~88.75중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또한 상기 폴리우레탄계 바인더 수지는 하이드록실기, 아민기, 알킬기 및 카르복실기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르계 우레탄 분산체로서, 평균 입경 10~200㎚의 입자가 상기 물을 분산매로 하여 콜로이드 상태로 분산된 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또한 상기 전도성 고분자 수지는 평균 입경 30~80㎚의 입자 크기로 개질된 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜), 폴리아닐린, 폴리싸이오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또한 상기 슬립제는 올레핀계 왁스인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또한 상기 불소 수지는 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체(fluorinated ethylene copolymer propylene), 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체(ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체(polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또한 상기 자발배향 첨가제는 폴리-파라-페닐렌테레프탈레이트, 폴리-파라-페닐렌테레프탈아미드, 폴리-2,6-나프탈렌테레프탈레이트 및 폴리-2,6-나프탈렌테레프탈아미드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 물질을 1~30몰% 포함하는 직선형 공중합체 물질인 용해성 자발배향 물질이고,수평균 분자량이 1,000~100,000인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또한 상기 유기용제는 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 알코올류, 에틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 에테르류에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층이 형성된 폴리에스테르 필름으로서, 상기 코팅층은 상기 코팅 조성물로 형성된 프라이머 코팅층인 폴리에스테르 필름을 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 폴리에스테르 기재 필름 면에 최적 함량의 특정 폴리우레탄계 바인더 수지, 전도성 고분자 수지, 슬립제, 불소 수지, 자발배향 첨가제, 유기용제 및 물을 포함하는 수분산 코팅 조성물로 프라이머 코팅층을 형성시켜, 적층되는 필름의 연신에 따른 표면저항 변화가 적어 대전방지 코팅 조성물로 프라이머 코팅층을 형성시켜 인-라인(in-line) 공정 적용 시에도 연신에 따른 대전방지성이 우수함은 물론, 우레탄 바인더의 첨가에 따라 기재에 대한 부착력 저하가 없으며, 구성 성분이 작은 입자로 구성되어 균일한 코팅용액을 얻음에 따라 대전방지성의 폭간 편차를 방지하며 외관이 우수한 코팅 조성물 및 이를 이용한 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 코팅 조성물을 이용한 필름의 대전방지성 평가에 적용된 표면저항 측정값을 나타낸 그래프,
도 2는 비교예 4 내지 11에 따라 제조된 코팅 조성물을 이용한 필름의 대전방지성 평가에 적용된 표면저항 측정값을 나타낸 그래프.
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 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되어 상기 기재 필름에 대전방지성 및 이접착성을 부여하기 위한 코팅 조성물로서, 종래 전도성 고분자를 이용한 대전방지 폴리에스테르 필름의 장점에도 불구하고, 필름 연신에 따른 표면저항 변화가 크고 대전방지성의 폭간 편차가 현저한 문제를 해결하고자 연구한 결과, 최적 함량의 특정 폴리우레탄계 바인더 수지, 전도성 고분자 수지, 슬립제, 불소 수지, 자발배향 첨가제, 유기용제 및 물을 포함하는 수분산 코팅 조성물로 프라이머 코팅층을 형성시킬 경우, 자발배향 첨가제가 전도성 고분자 체인을 직선 형태로 배향하는데 도움을 줌으로써 전도도가 증가하여, 연신에 따른 표면저항 변화가 적고, 대전방지성의 폭간 편차를 방지할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되어 상기 기재 필름에 대전방지성 및 이접착성을 부여하기 위한 코팅 조성물로서, 폴리우레탄계 바인더 수지 5~30중량%; 전도성 고분자 수지 5~20중량%; 슬립제 0.1~5중량%; 불소 수지 0.05~5중량%; 자발배향 첨가제 0.1~2중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 18~92.75중량%;를 포함하는 코팅 조성물을 개시한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에 의해 코팅층이 형성되는 기재 필름은 본질적으로 폴리에스테르 수지로 이루어진 것으로, 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, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등으로 구성될 수 있으나, 물성 및 비용 균형 측면에서 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 것이 바람직하며, 폴리에스테르 기재 필름은 미연신, 1축 연신 또는 2축 연신 어느 것이나 사용할 수 있으며, 2축연신함으로써 내약품성, 내열성, 기계적 강도 등을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 적용되는 상기 폴리에스테르 필름 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나, 수㎛ 내지 수백㎛, 구체적으로는 5~500㎛ 범위에서 사용하는 규격에 따라 임의로 결정할 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 폴리에스테르 필름에는 코로나 처리 등의 각종 표면 처리를 실시할 수 있다.
본 발명에 따라 상기 폴리에스테르 기재 필름에 프라이머 코팅층 형성을 위해 사용되는 코팅 조성물은 기본적으로 코팅 조성물의 이접착성을 부여하기 위한 바인더 역할을 하는 폴리우레탄계 수지를 주성분으로 한다. 여기서, 주성분은 수분산 혼합액으로 형성되는 코팅 조성물에서, 용제 및 물을 제외한 성분 중 첨가제를 제외한 베이스 수지를 의미한다.
본 발명에서 상기 폴리우레탄계 바인더 수지로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 우수한 내습성 및 필름 접착성 향상을 위해 하이드록실기, 아민기, 알킬기 및 카르복실기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르계 우레탄 분산체인 것이 바람직하다. 이때 상기 분산체는 평균 입경 10~200㎚의 입자가 상기 물을 분산매로 하여 콜로이드 상태로 분산된 것일 수 있다.
상기 폴리우레탄계 바인더 수지는 코팅 조성물에서 5~30중량%, 바람직하게는 10~30중량%, 더욱 바람직하게는 15~25중량% 함량으로 포함된다. 상기 폴리우레탄계 바인더 수지 함량이 5중량% 미만일 경우에는 바인더 수지 함량이 너무 낮아 필름 코팅 시 균일하지 않고 얇은 코팅층이 형성되어 외관에 얼룩이 많아질 수 있고 코팅 필름의 대전방지성이 저하될 수 있으며, 30중량%를 초과할 경우에는 바인더 수지의 과도한 함량으로 코팅층이 지나치게 두껍게 형성되고, 코팅액의 점도 상승으로 불균일한 코팅으로 인해 코팅층에 얼룩이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 전도성 고분자 수지는 코팅 필름의 표면에 대전방지 효과를 부여하면서 방오 성능을 부여하기 위해 사용되는 것으로, 공지의 전도성 고분자 수지가 제한 없이 사용될 수 있으나, 후술하는 자발배향 첨가제에 의한 전도성 고분자 체인의 직선 형태로의 배향을 고려할 때 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜), 폴리아닐린, 폴리싸이오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 최종 제조되는 고분자 코팅 조성물을 프라이머 코팅층으로 하여 제조되는 폴리에스테르 필름의 이축연신 시 대전방지성의 폭간 편차를 최소화하기 위해서는 평균 입경 30~80nm의 입자 크기로 개질된 전도성 고분자 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 전도성 고분자 수지는 코팅 조성물에서 5~20중량%, 바람직하게는 5~15중량%, 더욱 바람직하게는 5~10중량% 함량으로 포함된다. 상기 전도성 고분자 수지 함량이 5중량% 미만일 경우에는 대전방지성이 낮아질 수 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 첨가량 대비 대전방지 성능 향상에 한계가 있고 물성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 슬립제는 필름 표면에서 끈끈한 현상을 감소시키고 표면의 미끄러움을 향상시키면서, 잉크 밀착성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 수용성 수용성 폴리올레핀계 왁스가 사용될 수 있으며, 예컨대 에틸렌계 왁스 또는 프로필렌계 왁스가 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 슬립제는 코팅 조성물에서 0.1~5중량%, 바람직하게는 0.2~3중량%, 더욱 바람직하게는 0.5~2중량% 함량으로 포함된다. 상기 슬립제 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 블로킹(blicking)이 발생하여 필름 제조가 어려울 수 있고, 5중량%를 초과할 경우에는 대전방지 기능이 저하되고 코팅액의 안정성도 떨어져 겔화될 수 있다.
본 발명에서 상기 불소 수지는 폴리에스테르 필름에 도포되어 필름의 습윤성(wetting) 및 내용제성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 예컨대 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체(fluorinated ethylene copolymer propylene), 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체(ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체(polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 불소 수지는 코팅 조성물에서 0.05~5중량%, 바람직하게는 0.1~4중량%, 더욱 바람직하게는 1~3중량% 포함된다. 상기 불소 수지 함량이 0.05중량% 미만일 경우에는 습윤성 부족으로 비젖음(dewetting) 현상이 발생하여 코팅 균일성이 저하될 수 있고, 5중량%를 초과할 경우에는 방오성으로 인해 잉크 밀착성이 감소하고 필름의 투명성 및 대전방지 성능이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 수분산형 코팅액으로서 용매로는 물을 주로 사용하나, 코팅액의 도포성 향상, 투명성 향상 등의 목적으로 적당한 유기용제가 1~20중량%, 바람직하게는 5~20중량%, 더욱 바람직하게는 5~15중량% 함량으로 사용된다. 이러한 유기용제로는 상기 목적을 저해하지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 알코올류, 에틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 에테르류에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 한편 디메틸설폭사이드(DMSO)와 같은 극성 용매를 사용할 경우 연신 후 표면저항 물성 저하폭이 작아 표면저항 측면에서는 유리할 수 있으나, 용액안정성이 떨어져 코팅 후 외관을 해치며 필름 표면저항 편차가 발생할 수 있다.
상기 유기용제 함량이 5중량% 미만일 경우에는 코팅액의 도포성이나 투명성 향상 효과가 미미할 수 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 인-라인 코팅법에 적용할 경우 건조, 연신 및 열처리 공정에서 폭발 위험이 우려될 수 있다.
본 발명에서 상기 자발배향 첨가제는 전도성 고분자 수지에 첨가되어 전기전도도를 향상시키기 위해 사용되나, 본 발명에 따르면 수분산 코팅 조성물에서 전도성 고분자 수지의 체인을 직선 형태로 배향하는데 도움을 줌으로써 전도도가 증가할 뿐 아니라, 연신에 따른 표면저항 변화를 극적으로 감소시켜, 인-라인 공정 적용에서도 연신에 따른 대전방지성이 향상되도록 하고, 대전방지성의 폭간 편차를 방지하는데 있어서도 유의적인 역할을 하게 된다.
이러한 자발배향 첨가제는 하기 일반식 1로 표시되는 단위체 형태의 용해성 자발배향 물질이거나, 하기 일반식 2로 표시되는 금속염 형태의 용해성 자발배향 물질이거나, 하기 일반식 3으로 표시되는 전방향족 고분자 형태의 용해성 자발배향 물질일 수 있다.
[일반식 1]
Figure pat00001
(p는 1 이상의 정수, A1 은 방향족 고리, X1 , X2는 각각 -CO2, -S03 중 어느 하나로 이루어진 작용기이고, Z1, Z2는 각각 친수성기(hydrophilic group) 그룹, 소수성기(hydrophobic group) 그룹, 양친성(amphiphilicity) 그룹 중 어느 하나로 이루어진 작용기이다.)
[일반식 2]
Figure pat00002
(q는 1 이상의 정수, A1 은 방향족 고리, X1 , X2는 각각 -CO2, -S03 중 어느 하나로 이루어진 작용기이고, Z1, Z2는 각각 친수성기(hydrophilic group) 그룹, 소수성기(hydrophobic group) 그룹, 양친성(amphiphilicity) 그룹 중 어느 하나로 이루어진 작용기이고, M은 Li+, Na+, K+, Cu2 +, Zn2 +, Cd2 +, Mg2 +, Pb2 +, Mn2 +, Fe2 +, Ca2+, Fe3+, Ti4 +, Zr4 +, Mn7 + 중 어느 하나이다.)
[일반식 3]
Figure pat00003
(r은 1 이상의 정수, A1, A2는 각각 방향족 고리, X1', X2'은 각각 -SO2, -CO 중 어느 하나이고, X3, X4는 각각 -O-, -NR 중 어느 하나로 이루어진 작용기이고, 상기 R은 -H, -SO3H, -CO2H, -(CH2)nSO3H, -(CH2)nCO2H, -t-부틸옥시카르보닐 중 어느 하나로 이루어진 곁가지이고, Z1 내지 Z4는 친수성기(hydrophilic group) 그룹, 소수성기(hydrophobic group) 그룹, 양친성(amphiphilicity) 그룹 중 어느 하나로 이루어진 작용기이고, 상기 방향족 고리 A1은 페닐, 나프틸, 비페닐(ψ-ψ; ψ=C6H5), 벤조페논(ψ-CO-ψ), 벤즈아닐리드(ψ-CONH-ψ), 페닐에테르(ψ-O-ψ), 페닐설파이드(ψ-S-ψ), 페닐설폰(ψ-SO2-ψ), 페닐설폰아미드(ψ-SO2NH-ψ) 중 어느 하나이고, 상기 방향족 고리 A2는 페닐, 나프틸, 비페닐 중 어느 하나이고, Z1 내지 Z4는 -H를 포함하고, 이 중 적어도 어느 하나는 탄소, 질소(N), 황(S), 산소(0)를 포함하는 곁사슬의 길이가 2~30의 물질이고, 상기 곁사슬은 -(CH2)nCH3, -O(CH2)nCH3, -O(CH2)nOCH3, -(OCH2CH2)nOCH3(n은 1~24의 정수) 중 어느 하나를 이루는 알킬, 알켄일, 알킨일, 지환족유도체(alicyclic derivatives) 중 어느 하나이고, 상기 곁사슬의 말단에 술폰산(-SO3H), 카르복시산(-CO2H), 벤젠술폰산(-OC6H4SO3H), 벤젠카르복시산(-OC6H4CO2H), 아자크라운에테르(-azacrownether), 카바졸(-carbazol), 티올(-SH) 중 어느 한 물질을 포함한다.)
이러한 용해성 자발배향 물질은 예컨대, 폴리-파라-페닐렌테레프탈레이트, 폴리-파라-페닐렌테레프탈아미드, 폴리-2,6-나프탈렌테레프탈레이트, 폴리-2,6-나프탈렌테레프탈아미드 중 어느 한 물질을 1~30몰%로 포함하는 직선형 공중합체 물질인 용해성 자발배향 물질이고, 상기 용해성 자발배열 물질의 수평균 분자량은 1,000~100,000인 것이 바람직하다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 용해성 자발배향 첨가제의 예상되는 배열은 하기 구조식과 같이 나타낼 수 있다.
[구조식]
Figure pat00004
본 발명에 따른 코팅 조성물은 이상의 성분들과 물 18~88.75중량%를 포함하며, 바람직하게는 26~79.4중량%, 더욱 바람직하게는 43.5~73중량%의 수분산 혼합액으로 제조될 수 있다. 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 광학 특성을 유지하면서 충분한 대전방지성을 발휘하도록 할 수 있다. 상기 건조 후 두께가 10㎚ 미만일 경우에는 대전방지성이 저하될 수 있고, 1,000㎚를 초과할 경우에는 필름의 광학 특성이 저하될 수 있고, 필름 권취 시 블로킹이 발생할 수 있다. 한편 상기 코팅층은 이접착 코팅층이거나 코로나층으로 필름에 우수한 접착성을 부여하는 프라이머층으로 코팅하여 접착력을 향상시켜 고품질의 후가공 처리 작업이 가능하다.
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
유기용제로 이소프로필알코올(isoprophyl acohol, 삼전순약)을 10중량%와 증류수 56중량%가 되도록 정량된 용액을 준비하고, 전도성 고분자 수지(폴리3,4-에틸렌디옥시티오펜 0.5중량%와 폴리스티렌술폰산(분자량 Mn=150,000) 0.8중량%를 함유하는 수분산체) 10중량%와 폴리우레탄계 수지(DSM, NEOREZ R-961) 20중량%, 슬립제로 올레핀계 왁스(최대 입경 1㎛ 이내) 1중량%, 불소 수지(Dupont사, ZONYL) 2중량%, 자발배향 첨가제(폴리알킬카바졸아미드, PCA) 1중량%을 순서대로 투입하여, 용액 혼합시 300rpm 속도로 20분 이상 교반시켜 균일한 수분산 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 자발배향 첨가제 0.5중량% 및 증류수 56.5중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 전도성 고분자 수지 8중량%, 자발배향 첨가제 0.8중량% 및 증류수 58.2중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 슬립제 0.7중량% 및 증류수 56.3중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 폴리우레탄계 수지 대신 폴리아크릴계 수지(ROHM&HASS P-3208)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서 폴리우레탄계 수지 대신 폴리에스터계 수지(TOYOBO, MD-1245)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서 전도성 고분자 수지 3중량% 및 증류수 63중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 4
실시예 1에서 자발배향 첨가제를 사용하지 않고, 증류수 57중량% 함량으로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 5
실시예 1에서 전도성 고분자 수지 30중량% 및 증류수 36중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 6
실시예 1에서 자발배향 첨가제 0.05중량% 및 증류수 56.95중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 7
실시예 1에서 자발배향 첨가제 10중량% 및 증류수 47중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 8
실시예 1에서 폴리우레탄계 수지 3중량% 및 증류수 73중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 9
실시예 1에서 폴리우레탄계 수지 50중량% 및 증류수 26중량%로 정량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 10
실시예 1에서 전도성 고분자 수지로 소듐 술폰화 폴리스티렌(sodium sulfonated polystyrene)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
비교예 11
실시예 1에서 전도성 고분자 수지로 폴리피롤(polypyrrol)을 사용한 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.
Figure pat00005
시험예
본 발명에 따른 코팅 조성물로 형성된 프라이머 코팅층을 구비한 폴리에스테르 필름의 대전방지성, 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 나타내었고, 대전방지성 평가에 적용된 표면저항 측정값에 대해서는 도 1 및 도 2에 나타내었다. 도 2에서 비교예 11의 경우에는 폴리스티렌의 낮은 연신비로 인해 시트의 연신이 불가하여 표면저항 측정이 불가하였다.
[필름 제조 및 프라이머 코팅]
대전방지 폴리에스테르 필름의 제조를 위해 필름 진행 방향으로 1축 연신하여 폴리에스테르 필름을 준비하고, 상기 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에, 대전방지 코팅 조성물로 인-라인 코팅 방식에 의해 도포하여 대전방지층을 형성하고, 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 상기 필름 진행 방향 대비 수직 방향으로 3~5배 연신비로 재연신하고, 200~260℃에서 열처리하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
[측정 및 평가 방법]
(1) 마찰계수
ASTM D-1894의 표준 측정법에 따라 TOSEI사, TR-2의 마찰계수 측정장치를 이용하여 200g의 하중하에서 코팅면의 마찰계수를 측정하였다.
(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 "△", 10개를 초과할 경우 "X"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) 대전방지성
Mitsubishi Chemical사제 저항측정기를 이용하여 연속적으로 전압을 마스킹필름에 가하여 측정하였다. 이때 가해진 전압은 10V, 100V, 250V, 500V 및 1000V로 전압에 변화를 주면서 측정하였다. 또한 저항을 측정하기 위하여 측정 시 환경은 25℃, 상대습도 20%, 50%, 60% 조건에서 12시간 방치 후 기판(substrate) 위에 시료를 설치하고, 매 시료당 10~30초의 간격으로 측정하였으며, 이때 고리(ring) 형태의 프로브(탐침, probe)를 사용하였다. 연신 비율에 따라 대전방지성을 측정하여, 연신 후 표면저항이 109Ω/sq 미만일 경우 "○", 1010Ω/sq 이상일 경우 "X"로 평가하였다.
Figure pat00006
표 2, 도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 바인더 수지로 폴리우레탄계 수지 대신 폴리아크릴계 수지나 폴리에스터계 수지를 사용할 경우(비교예 1 및 2)나, 그 함량이 일정 범위를 벗어날 경우(비교예 8 및 9) 외관, 잉크 밀착성 또는 대전방지성이 좋지 않은 것을 알 수 있다.
또한 전도성 고분자 수지 함량이 일정 수준에 미치지 못할 경우(비교예 3)에는 대전방지성이 현저히 떨어지고, 반대로 일정 수준을 초과할 경우(비교예 5)에는 대전방지성을 우수하나 외관 및 잉크 밀착성이 좋지 못한 것을 알 수 있다.
또한 자발배향 첨가제가 일정 수준에 미치지 못할 경우(비교예 4 및 6) 대전방지성이 좋지 않고, 과도한 함량의 경우(비교예 7)에는 대전방지성 뿐 아니라 외관 및 잉크 밀착성까지 저하되는 것을 알 수 있다.
또한 전도성 고분자 수지로서 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜) 등이 아닌 일반적인 물질을 사용할 경우(비교예 10 및 11)에도 외관, 잉크 밀착성 또는 대전방지성이 좋지 않은 것을 알 수 있다.
반면, 본 발명에 따른 성분 조성 범위의 코팅 조성물로 프라이머 코팅된 필름의 경우(실시예 1 내지 4) 대전방지성이 우수함은 물론, 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 (8)

  1. 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층으로 형성되어 상기 기재 필름에 대전방지성 및 이접착성을 부여하기 위한 코팅 조성물로서,
    폴리우레탄계 바인더 수지 5~30중량%; 전도성 고분자 수지 5~20중량%; 슬립제 0.1~5중량%; 불소 수지 0.05~5중량%; 자발배향 첨가제 0.1~2중량%; 유기용제 1~20중량%; 및 물 18~88.75중량%;를 포함하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄계 바인더 수지는 하이드록실기, 아민기, 알킬기 및 카르복실기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 관능기를 포함하는 음이온의 폴리에테르계 우레탄 분산체로서, 평균 입경 10~200㎚의 입자가 상기 물을 분산매로 하여 콜로이드 상태로 분산된 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 수지는 평균 입경 30~80㎚의 입자 크기로 개질된 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜), 폴리아닐린, 폴리싸이오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬립제는 올레핀계 왁스인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불소 수지는 테트라플로로에틸렌, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체(fluorinated ethylene copolymer propylene), 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체(ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체(polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자발배향 첨가제는 폴리-파라-페닐렌테레프탈레이트, 폴리-파라-페닐렌테레프탈아미드, 폴리-2,6-나프탈렌테레프탈레이트 및 폴리-2,6-나프탈렌테레프탈아미드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 물질을 1~30몰% 포함하는 직선형 공중합체 물질인 용해성 자발배향 물질이고,수평균 분자량이 1,000~100,000인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기용제는 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 알코올류, 에틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 에테르류에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수분산형 고분자 코팅 조성물.
  8. 폴리에스테르 기재 필름의 일면 또는 양면에 코팅층이 형성된 폴리에스테르 필름으로서, 상기 코팅층은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 코팅 조성물로 형성된 프라이머 코팅층인 폴리에스테르 필름.
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KR (1) KR20160056533A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018056713A1 (ko) * 2016-09-21 2018-03-29 주식회사 엘지화학 대전방지성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판
KR20180119264A (ko) * 2017-04-25 2018-11-02 도레이첨단소재 주식회사 대전방지 폴리에스테르 필름
JP2019532323A (ja) * 2016-09-21 2019-11-07 エルジー・ケム・リミテッド 帯電防止性に優れた光学フィルムおよびこれを含む偏光板
KR102613426B1 (ko) 2023-09-19 2023-12-13 전상남 대전 방지 및 적외선 차단용 표면 보호 필름

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