KR20170019622A

KR20170019622A - 폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170019622A
Application number: KR1020150113666A
Authority: KR
Inventors: 송주동
Original assignee: 알파비젼(주)
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2017-02-22

Abstract

본 발명은 광학 원재료를 배합하여 마스터 배치를 제조하고 압출 공정으로 제조된 원단을 이용하여 연신을 통해 외관이 미려하면서도 제품의 균일성과 경제성을 확보한 폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리올레핀 계열의 주재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 중 하나를 선택하고, 무기물첨가제는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 이산화타타늄 중 어느 하나를 선택하며, 상기 무기물첨가제는 5wt%~30wt%, UV흡수제는 0.1wt%~5wt%, 산화방지제는 0.1wt%~5wt%로 하며, 상기 기재필름의 두께를 100~2000 마이크로의 두께로 구성하며, 상기 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형함에 있어서, 횡 방향으로 연신배율 1.5~8배가 연신하도록 연신속도 1M/min~20M/min으로 연신하며, 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리함에 있어서, 100℃~140℃의 챔버에서 30초~10분간 열처리고, 반사필름의 표면을 코로나(corona) 처리 완성함에 있어서, 표면장력이 29dyne/cm~50dyne/cm가 되도록 코로나(corona) 처리하여, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물 첨가제 5wt%~30wt%, UV흡수제 0.1wt%~5wt%, 산화방지제 0.1wt%~5wt% 정도를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 이루어진 기재시트를 횡 방향으로 연신하여 이루어지는 반사필름을 얻는다. 폴리올레핀 계열의 주재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 중 하나를 선택하고, 무기물첨가제는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 이산화타타늄 중 어느 하나를 선택하며, 상기 무기물첨가제는 5wt%~30wt%, UV흡수제는 0.1wt%~5wt%, 산화방지제는 0.1wt%~5wt%로 하며, 상기 기재필름의 두께를 100~2000 마이크로의 두께로 구성하며, 상기 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형함에 있어서, 횡 방향으로 연신배율 1.5~8배가 연신하도록 연신속도 1M/min~20M/min으로 연신하며, 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리함에 있어서, 100℃~140℃의 챔버에서 30초~10분간 열처리고, 반사필름의 표면을 코로나(corona)처리 완성함에 있어서, 표면장력이 29dyne/cm~50dyne/cm가 되도록 코로나(corona)처리하여, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물 첨가제 5wt%~30wt%, UV흡수제 0.1wt%~5wt%, 산화방지제 0.1wt%~5wt% 정도를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 이루어진 기재시트를 횡방향으로 연신하여 이루어지는 반사필름을 얻는다.폴리올레핀 계열의 주재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 중 하나를 선택하고, 무기물첨가제는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 이산화타타늄 중 어느 하나를 선택하며, 상기 무기물첨가제는 5wt%~30wt%, UV흡수제는 0.1wt%~5wt%, 산화방지제는 0.1wt%~5wt%로 하며, 상기 기재필름의 두께를 100~2000 마이크로의 두께로 구성하며, 상기 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형함에 있어서, 횡 방향으로 연신배율 1.5~8배가 연신 하도록 연신속도 1M/min~20M/min으로 연신하며, 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리함에 있어서, 100℃~140℃의 챔버에서 30초~10분간 열처리고, 반사필름의 표면을 코로나(corona)처리 완성함에 있어서, 표면장력이 29dyne/cm~50dyne/cm가 되도록 코로나(corona)처리하여, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물 첨가제 5wt%~30wt%, UV흡수제 0.1wt%~5wt%, 산화방지제 0.1wt%~5wt% 정도를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 이루어진 기재시트를 횡방향으로 연신하여 이루어지는 반사필름을 얻는다.

Description

폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법{Polyolefin reflector film and the manufactured}

본 발명은 폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 원재료를 배합하여 마스터 배치를 제조하고 압출 공정으로 제조된 원단을 이용하여 연신을 통해 외관이 미려하면서도 제품의 균일성과 경제성을 확보한 폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 많은 대중에게 정보를 전달하는 매체로 TV와 컴퓨터와 같은 가전제품이 발명되어 보급되었으며, 이와 같은 가전제품들은 빛을 활용한 영상물을 디스플레이하는 방법으로 보다 맑고 깨끗한 영상화면을 디스플레이하기 위한 진화가 계속되고 있으며, 이에 따라 빛을 보다 효과적으로 반사시키기 위한 반사필름이 개발되고 이러한 반사필름을 활용하는 범위도 확대되어 이제는 가전제품뿐만 아니라 조명등의 반사판도 반사필름으로 대체하기 위한 연구가 이루어지고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 고분자를 이루고 있는 고분자 주쇄(polymer main chain)의 배향성(Orientation)에 기인한다.

즉, 고분자의 기계적 결정화(Mechanical Crystallization)를 통해 상기 기술된 디스플레이나 조명 분야에 적용할 수 있는 폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법을 제공한다.

고분자는 결정성 영역(Crystalline area)과 비정질 영역(Amorphous area)으로 이루어져 있으며, 여기서 광학적으로 비정질 영역(Amorphous area)은 파장대가 350nm~750nm 범위에서의 가시광선(Visible light) 투과율이 높은 편으로 반사필름의 소재로써 불리하며, 반대로 결정성 영역은 (Crystalline area)은 비정질 영역(Amorphous area)보다 비중이 높아 가시광선(Visible Light)이 투과하지 못한다.

따라서 비정질 영역(Amorphous area)을 줄이는 방법으로 크게 두 가지가 있는바, 첫번째로는 고분자가 경화(Cross-Link)되거나 고화(Consolidation)되면서 결정화가 되게 하는 것으로, 이때, 충분한 결정화가 일어날 수 있도록 적절한 열과 시간 그리고 화학적 첨가제(Chemical agent)를 넣어 결정화도(Crystallinity)를 높이게 한다.

두 번째로는 일정 방향으로 성형(Forming) 또는 연신(Stretching)을 통해 비정질 영역(Amorphous area)의 고분자 사슬(Polymer Chain)들을 배향(Orentation)시켜 결정화도(Crystalinity)를 높일 수 있다.

반사 필름의 반사원리는 반사 필름을 형성하는 기재(Base material)의 굴절률에 따라서 그 반사율이 결정되게 되는데 공기 중 입사하는 입사광에 부딪히는 반사판 재질의 굴절률에 따라서 그 반사율 정도가 달라진다.

따라서 반사율(Reflectance)을 높이기 위해서는 다음과 같은 원리로 설명된다.

즉, 입사광이 두 개의 서로 다른 매질을 지나갈 때, 두 매질의 굴절률 차이로 인해서 그 반사율이 결정되게 된다.

상기 내용에 관한 식은 다음의 식 1과 같이 표현된다.

R: 반사율 (등방체 매질에서 등방체 매질로 수직으로 투사할 때의 반사율)

N₀: 입사하는 매질의 굴절률

N : 투사되는 매질의 굴절률

k : 흡수계수

상기 식의 내용을 미루어 보아 반사율을 높이기 위해서는 N₀ 는 공기(Air)로 이루어 진 것이 유리하다.

공기(Air)는 메타물질(Meta material)을 제외하고 일반적으로 가장 낮은 굴절률을 가지고 있기 때문에 반사 필름의 기재(Base material)에 공극층(pore layer)을 형성하는 것이 유리하다.

또한 플라스틱 필름은, 다른 소재로부터는 얻을 수 없는 넓은 면적의 필름을 연속생산하는 것이 가능하고, 강도, 내구성, 투명성, 유연성, 표리격리성, 광학적특성 등의 특징을 활용하여 농업용, 포장용, 건재용, 디스플레이용, 조명용 등의 대량의 수요가 있는 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 중에서도 연신 필름은 배향에 따라 달라지는 성질로 인해 기계적 특성, 열적 특성, 전기적 특성, 내약품성, 물리적 투과성을 변화시켜 여러가지 분야에서 이용되고 있고 최근에는 기재의 경량화, 소형화 추세에 따라 필름 또한 박막화가 요구됨에 따라 그 생산 방법이 선호되고 있다.

특허 출원 제10-2003-0073126호(2003.10.20)는 은폐력이 우수하고, 내열성 및 유연성이 좋으며, 코팅적성이 양호하고 난연성이 우수하여 전선 피복용, 인쇄재료, 라벨, 실내 장식 및 목재 라미(lamination)용 등으로 유용한 폴리에스테르 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 총 연신비 9배 이상으로 이축 배향을 시킨 것이다. 특허 출원 제10-2006-0116649호(2006.11.24)는 결정성 플라스틱의 비결정화 상태의 재료를 결정화 온도(crystallization temperature, Tc) 이하에서 1축 종 연신하여 플라스틱의 비결정영역이 연신에 의해 배향하여 입사광을 반사시키도록 함으로써 반사율을 향상시켜 반사판을 제조하는 것에 관한 것이다. 특허 출원 제10-2013-0168286호(2013.12.31)는 대전 방지용 코팅 조성물, 이를 이용한 폴리에스테르 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상사하게는 마찰계수가 낮고, 표면 저항이 우수하고, 대전방지 성능이 우수한 대전방지용 코팅 조성물 및 이를 이용하여 제조 되는 폴리에스테르 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 폴리에스테르계 수지를 용융 압출하여 기재 필름을 제조하는 단계; 상기 기재필름을 기계방향(Machinery direction)으로 1차 연신하는 단계; 상기 1차 연신된 기재필름의 일면 또는 양면에, 아크릴계 수분산체 또는 폴리에스테르계 수지와 아크릴계 수지가 혼합된 수분산체에서 선택되는 고분자 수분산체와, 분자량이 100~5000이며, 양이온과 음이온을 동시에 가지는 대전 방지제 및 물을 포함하는 대전방지 조성물을 도포하여 대전방지층을 형성한 후, 횡방향(Transversus direction)으로 2차 연신하는 단계; 상기 2차 연신된 기재 필름을 열고정하는 단계;로 이루어져 있다.

지금까지의 디스플레이, 조명 분야에서 사용되는 반사필름은 플라스틱으로써 보편적인 소재 계열 중 하나로 가격 경쟁력이나 수급적인 측면에서 적합한 소재인 반사시트를 일정 방향으로 성형(Forming) 또는 연신(Stretching)을 통해 비정질 영역(Amorphous area)의 고분자 사슬(Polymer Chain)들을 배향(Orentation)시켜 결정화도(Crystalinity)를 높인 것이다.

그러나 지금까지는 종방향 연신(Merchinery direction stretching)방법을 실시함으로써, 필름을 연신할 경우, 연신되면서 필름 폭이 줄어드는 넥킹(necking) 현상이 발생하게 되는데, 이로 인해 생산되는 반사필름은 필름의 폭을 컨트롤하기가 어렵게 되면서 결과적으로 폭의 산포(distribution)가 커지게 되며 이는 생산 관리가 난해하고 비용 상승의 문제를 야기시킨다.

이러한 문제는 제품상으로 보았을 때, 두께 편차를 가져오게 되어서 필름의 중앙부와 엣지부 두께 차이로 인해 적정 수준까지 엣지 부위를 절단하는 트리밍(triming) 공정에서 발생하는 손실(loss)이 커지게 되어 비용 상승에 실질적인 요인으로 작용하므로 실제 제품으로의 판매 수준까지 제조하기가 힘든 실정이다.

이에 본 발명에서는 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 필름을 보다 경제적이고 기계적 강도(mechanical strength)가 충족된 물성의 반사필름을 안정적으로 생산하도록 하여 반사도가 뛰어난 반사필름을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물첨가제와 UV흡수제, 산화방지제를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 연속반복적으로 제조하고, 이를 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리하여 표면을 코로나(corona) 처리하여 반사필름을 제조한다.

여기서, 상기 폴리올레핀 계열의 주재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 중 하나를 선택하고, 무기물첨가제는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 이산화타타늄 중 어느 하나를 선택하며, 상기 무기물첨가제는 5wt%~30wt%, UV흡수제는 0.1wt%~5wt%, 산화방지제는 0.1wt%~5wt%로 하며, 상기 기재필름의 두께를 100~2000 마이크로의 두께로 구성하며, 상기 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형함에 있어서, 횡 방향으로 연신배율 1.5~8배가 연신하도록 연신속도 1M/min~20M/min으로 연신하며, 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리함에 있어서, 100℃~140℃의 챔버에서 30초~10분간 열처리하고, 반사필름의 표면을 코로나(corona) 처리 완성함에 있어서, 표면장력이 29dyne/cm~50dyne/cm가 되도록 코로나(corona) 처리하여, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물 첨가제 5wt%~30wt%, UV흡수제 0.1wt%~5wt%, 산화방지제 0.1wt%~5wt% 정도를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 이루어진 기재시트를 횡 방향으로 연신하여 이루어지는 반사필름을 얻는다.

상기한 본 발명은 두께 편차가 없어 필름의 중앙부와 엣지부 두께 차이가 발생하지않아 엣지부위를 절단하는 트리밍(triming) 공정에서 손실(loss)이 작아 원가가 절감되고, 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 필름을 보다 경제적이고 기계적 강도(mechanical strength)가 충족된 물성의 반사필름을 안정적으로 생산하도록 하여 반사도가 뛰어난 반사필름을 제공하여 우수한 기계적 강도를 가진 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 필름을 반사시트로 제조하는 신규한 발명이다.

본 발명을 실시함에 있어서는, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물첨가제와 UV흡수제, 산화방지제를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 연속반복적으로 제조하고, 이를 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리하여 표면을 코로나(corona) 처리하여 반사필름을 제조한다.

여기서, 상기 폴리올레핀 계열의 주재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 중 하나를 선택하고, 무기물첨가제는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 이산화타타늄 중 어느 하나를 선택하며, 상기 무기물첨가제는 5wt%~30wt%, UV흡수제는 0.1wt%~5wt%, 산화방지제는 0.1wt%~5wt%로 하며, 상기 기재필름의 두께를 100~2000 마이크로의 두께로 구성하며, 상기 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형함에 있어서, 횡 방향으로 연신배율 1.5~8배가 연신하도록 연신 속도 1M/min~20M/min으로 연신하며, 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리함에 있어서, 100℃~140℃의 챔버에서 30초~10분간 열처리고, 반사필름의 표면을 코로나(corona) 처리 완성함에 있어서, 표면장력이 29dyne/cm~50dyne/cm가 되도록 코로나(corona) 처리하여, 폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물 첨가제 5wt%~30wt%, UV흡수제 0.1wt%~5wt%, 산화방지제 0.1wt%~5wt% 정도를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 이루어진 기재시트를 횡방향으로 연신하여 이루어지는 반사필름을 얻는다.

상기한 본 발명을 완성하는데 따른 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.

<실시예 1> 원재료를 투입 블렌딩(blending)하여 압출 성형 공정으로 기재 필름을 제조

(1) 폴리올레핀 계열인 폴리에틸렌(polyethylene) 84.6wt%, 무기물 첨가제로 황산 바륨 15wt%, UV흡수제 0.2wt%, 산화방지제 0.2wt%의 무게 비율로 원재료 배합을 하였다.

(2) 상기 (1) 단계에서 블렌딩(blending) 된 원재료를 압출 성형기에 투입하고 압출 성형시, 성형 온도는 섭씨 210℃에서 기재 필름을 제조하였다.

<실시예 2>

압출 성형된 기재 필름을 횡 연신 공정으로 공극(pore space)을 형성하여 반사판 제조

(1) 상기 <실시예 1>에서 제조된 기재 필름을 횡 연신기에 투입하여 연신 방향은 횡 방향으로 하고 연신 배율 4배, 연신 속도 5M/min, 열처리 온도 섭씨 140℃, 열처리 시간을 5분으로 하여 반사필름을 제조하였다.

(2) 상기 단계 (1)에서 제조된 반사 필름을 코로나(corona) 처리를 하여 표면 장력을 40 dyne/cm로 조절하였다.

(3) 상기 단계 (2)에서 코로나(corona) 처리한 반사 필름을 제단기로 컷팅하였다.

<비교예 1>

(1) 상기 <실시예 1>에서 제조된 기재 필름을 종 연신기에 투입하여 연신 방향은 종 방향으로 하고 연신 배율 4배, 연신 속도 5M/min, 열처리 온도 섭씨 140℃, 열처리 시간을 5분으로 하여 반사필름을 제조하였다.

(2) 상기 단계 (1)에서 제조된 반사 필름을 코로나(corona)처리를 하여 표면 장력을 40 dyne/cm로 조절하였다.

<비교예 2>

(1) 상기 <실시예 1>에서 제조된 기재 필름을 2축 연신기에 투입하여 연신 방향은 종 방향으로 연신 후 횡 방향으로 재연신하였으며 연신배율은 종연신 배율 2배, 횡 연신 배율 2배로 총 연신 배율 4배, 연신 속도 5M/min, 열처리 온도 섭씨 140℃, 열처리 시간을 5분으로 하여 반사필름을 제조하였다.

상기한 실시예와 비교예는 아래 표에서와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 본 발명에 따른 여러 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위한 목적으로써 제공되어지는 것에 불과하므로, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 됨은 자명하다 할 것이다.

상기한 본 발명은 TV나 모니터, 테블릿 PC, 조명기구의 반사필름에 있어서 적용이 가능할 뿐만 아니라 경제적인 연신 방법을 통해 적용되는 다양한 소재의 필름 활용에 있어서도 산업상 이용가치가 대단하다 할 것이다.

Claims

폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물첨가제와 UV흡수제, 산화방지제를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 연속반복적으로 제조하고, 이를 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리하여 표면을 코로나(corona) 처리 완성함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 계열의 주재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소뷰틸렌 중 하나를 선택하고, 무기물첨가제는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 이산화타타늄 중 어느 하나를 선택함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 무기물첨가제는 5wt%~30wt%, UV흡수제는 0.1wt%~5wt%, 산화방지제는 0.1wt%~5wt%로 함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 기재필름의 두께를 100~2000 마이크로의 두께로 구성함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재필름을 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜서 반사필름으로 변형함에 있어서, 횡 방향으로 연신배율 1.5~8배가 연신하도록 연신속도 1M/min~20M/min으로 연신함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
제1항에 있어서,
반사필름으로 변형된 상태를 유지하도록 열처리함에 있어서, 100℃~140℃의 챔버에서 30초~10분간 열처리함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
제1항에 있어서,
반사필름의 표면을 코로나(corona) 처리 완성함에 있어서, 표면장력이 29dyne/cm~50dyne/cm가 되도록 코로나(corona) 처리함을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름 제조방법.
폴리올레핀 계열의 주재료에, 무기물 첨가제 5wt%~30wt%, UV흡수제 0.1wt%~5wt%, 산화방지제 0.1wt%~5wt% 정도를 첨가하여 폴리올레핀 계열을 주재료로 이루어진 기재시트를 횡 방향으로 연신하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리올레핀계 반사필름.