KR20170035715A

KR20170035715A - 광학용 폴리에스테르 필름

Info

Publication number: KR20170035715A
Application number: KR1020150134962A
Authority: KR
Inventors: 조현
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-03-31
Also published as: CN107031160A; CN107031160B; KR102267596B1

Abstract

본 발명은 코어층 및 이의 양면에 스킨층을 포함하는 폴리에스테르 필름으로, 높은 투명도 및 휘도를 구현하며, 우수한 치수안정성을 가진 광학용 폴리에스테르 다층필름에 관한 것이다.

Description

광학용 폴리에스테르 필름{Polyester Film For Optical Film}

본 발명은 광학용 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는 코어층 및 이의 양면에 스킨층을 포함하는 폴리에스테르 필름으로, 높은 투명도 및 휘도를 구현하며, 우수한 치수안정성을 가진 광학용 폴리에스테르 다층필름에 관한 것이다.

광학용 필름은 디스플레이용 광학소재로 사용되는 필름이다. 이는 LCD BLU(Back Light Unit) 또는 터치 패널(Touch Panel) 등의 각종 디스플레이의 표면 보호용 광학 소재로 사용된다.

이러한 광학용 필름은 최근 태블릿(Tablet)이나 스마트폰과 같은 터치 용도에 적합하도록 높은 투명도를 가지며, 우수한 표면 특성 및 낮은 수축률 등의 물성이 요구된다. 만약, 투명도가 낮으면 휘도가 떨어지고, 표면 특성이 좋지 않거나 필름의 수축률이 높을 경우 코팅 후 컬(curl)이 발생하거나 최종 제품의 형태가 변형이 되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

이러한 물성을 고려하여, 광학용 필름은 폴리에스테르 필름을 고온 숙성시키거나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)이나 폴리이미드(PI)와 같은 고내열성 고분자를 이용하여 제조된다. 하지만, 폴리에스테르 필름을 고온 숙성시키는 공정은 생산성을 떨어뜨리거나 수분 등에 의한 변형이 일어날 수 있는 문제가 있다. 또한, PEN이나 PI를 사용하는 것은 내열성 및 치수안정성 측면에서 유리하나 제조원가 상승을 초래하며 폴리에스테르 대비 후가공이 어려운 문제점이 있다. 한편, 일본공개특허 제2009-279923호(특허문헌 1)에는 습도변화에 대한 치수안정성과 내열성이 우수하며 컬을 억제할 수 있는 다층 폴리에스테르 필름이 개시되어 있다. 이는 공중합 성분을 이용하여 목적을 달성하고자 하나, 후가공 공정에서 수축률이 심해 컬(curl)이 발생하고, 제조원가가 상당히 비싼 문제가 있다.

일본공개특허 제2009-279923호(2009.12.03)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 낮은 열수축 특성을 가지고 있으며, 높은 투명도 및 휘도를 구현할 수 있는 광학용 폴리에스테르 다층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 우수한 표면특성 및 치수안정성을 가지며, 코팅 가공성이 탁월하고 열변형이 적어 공정성이 탁월한 광학용 폴리에스테르 다층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 디스플레이용, 특히 터치 패널 또는 BLU 용도에 적용 시 우수한 물성 및 제조 공정성을 구현할 수 있는 광학용 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에스테르 수지를 공압출 및 연신하여 3층 이상으로 이루어진 다층필름으로, 필름 총 중량을 기준으로 코어층 70~90중량%와, 상기 코어층의 양면에 적어도 2층 이상이 적층된 스킨층 10~30중량%를 함유하고, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지는 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지와의 고유점도 차가 0.15미만이며, 평균입경이 0.5~5㎛인 입자를 20~100ppm 포함하는 폴리에스테르 다층필름을 제공한다.

이때, 상기 폴리에스테르 다층필름은 코어층 및 이의 양면에 형성된 스킨층으로 이루어지는 3층 필름일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 코어층의 양면에 2층 이상의 스킨층으로 이루어진 다층필름일 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 폴리에스테르 다층필름은 두 개 이상의 용융압출기에서 압출용융한 후 캐스팅 및 이축연신 후 열처리되어 제조될 수 있다. 또한, 열처리 시 길이방향 및 폭방향으로 이완시켜 수축률을 조절할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 상기의 폴리에스테르 다층필름의 상부에 하드코팅층, 점착제층, 광확산층, ITO층 및 인쇄층 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 기능성 코팅층을 포함하는 광학필름을 제공한다.

또한, 본 발명은

a) 코어층 및 스킨층을 이루는 각 폴리에스테르 수지 조성물을 용융압출하여 공압출하는 단계;

b) 공압출된 시트를 일축 또는 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계; 및

c) 연신된 필름을 열처리하는 단계;를 포함하되,

상기 코어층 및 스킨층은 필름 총 중량을 기준으로 코어층 70~90중량% 및 스킨층 10~30중량%로 이루어지며,

스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지 조성물은 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지와의 고유점도 차가 0.15 미만인 폴리에스테르 수지 및 평균입경이 0.5~5㎛인 입자를 20~100ppm 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 광학용 폴리에스테르 다층필름은 높은 투명도 및 휘도를 구현할 수 있으며, 낮은 열수축 특성을 가지고 있어 치수안정성이 탁월한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 표면 특성 및 코팅 가공성이 우수하고, 열변형이 적어 공정성이 매우 뛰어난 광학용 필름을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광학 필름용 폴리에스테르 다층필름은 터치 패널 또는 BLU 등의 디스플레이용으로 적용 시 우수한 물성 및 생산성 향상을 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 열기계분석기(TMA)를 이용하여 열팽창계수 및 변곡점을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 광학용 폴리에스테르 필름에 대하여 바람직한 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 다만, 이는 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 설명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.

본 발명에서 “%”는 특별한 언급이 없는 한, “중량%”를 의미한다.

또한, 본 발명에서 “길이방향”은 특별한 언급이 없는 한, “기계방향”을 의미한다.

본 발명의 발명자는 폴리에스테르 수지를 공압출 및 연신하여 3층 이상으로 이루어진 다층필름으로, 코어층과 상기 코어층의 양면에 형성된 스킨층을 포함하되, 필름 전체 중량을 기준으로 코어층 및 스킨층의 중량범위와, 상기 스킨층 및 코어층에 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도 차이 및 스킨층에 함유되는 입자의 평균입경 및 함량을 조합하는 구성을 포함함으로써 높은 투명도 및 휘도를 구한혀나는 것은 물론이고 낮은 열수축 특성으로 치수안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 관하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 폴리에스테르 수지를 공압출 및 연신하여 3층 이상으로 이루어진 다층필름으로,

필름 총 중량을 기준으로 코어층 70~90중량%와, 상기 코어층의 양면에 적어도 2층 이상이 적층된 스킨층 10~30중량%를 함유하고,

상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지는 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지와의 고유점도 차가 0.15미만이며, 평균입경이 0.5~5㎛인 입자를 20~100ppm 포함한다.

즉, 본 발명은 코어층 및 스킨층으로 이루어진 폴리에스테르 다층필름으로, 각 층을 이루는 특정의 폴리에스테르 수지를 사용하는 것과 동시에 코어층 및 스킨층의 중량비와, 스킨층에 함유되는 입자의 평균입경 및 함량을 조절하는 구성의 조합을 통하여 목적하는 효과를 구현할 수 있다. 특정의 수지, 각 층의 중량비 및 스킨층 내 입자 크기 및 함량 중 어느 하나라도 범위를 충족하지 못하는 경우 본 발명이 목적하는 낮은 수축률을 통한 치수안정성 향상과 동시에 높은 투명도 및 휘도 그리고 표면 특성 및 코팅 가공성의 상승 효과를 구현하기 어렵다.

구체적으로 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 코어층과 이의 양면에 스킨층으로 이루어지는 3층 필름일 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 코어층의 양면에 2층 이상의 스킨층으로 이루어진 다층필름일 수 있다.

상기 코어층 및 스킨층은 폴리에스테르 수지로 이루어진다. 상기 폴리에스테르 수지는 크게 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단독일 수 있다. 이때, 상기 폴리에스테르 수지는 코어층 및 스킨층 각 층에 사용되는 경우 특정 물성을 갖는 것으로, 바람직하게는 스킨층에 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도는 코어층에 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도와의 차이가 0.15 미만인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 코어층과 스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지의 고유점도 차이는 0.09 미만, 보다 바람직하게는 0.05미만인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 코어층 및 스킨층의 중량비와, 스킨층 내 입자를 조절하는 구성의 조합으로 낮은 수축률을 통한 치수안정성 상승효과를 구현할 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 지속적으로 파단이 발생하며, 계면이 불안정하여 공정 상 가공이 어려울 수 있다.

일 양태로, 상기 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지의 고유점도는 0.6 내지 0.8, 바람직하게는 0.62 내지 0.78, 보다 바람직하게는 0.65 내지 0.72일 수 있다. 상기 코어층의 폴리에스테르 수지의 고유점도가 0.6 미만인 경우에는 내열성이 감소되고 공압출시 계면불안정이 발생할 수 있으며, 0.8 초과인 경우에는 압출 가공이 용이하지 않아 작업성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 코어층의 양면에 2층 이상 공압출되어 형성되는 스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지는 고유점도가 0.6 내지 0.8, 바람직하게는 0.64 내지 0.75인 것이 더욱 좋다. 상기 스킨층의 폴리에스테르 수지의 고유점도가 0.6 미만인 경우에는 공압출 시 계면불안정이 발생할 수 있으며, 점도가 너무 낮아 압출 공정에 어려움이 있을 수 있고, 0.8 초과인 경우에는 통상의 압출기에서 압출가공이 어려워 고가의 설비가 요구되며 고온 압출 시 필름 물성이 현저히 저하될 수 있다.

본 발명에서 스킨층은 입자를 포함한다. 상기 입자는 크게 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 무기입자인 것일 수 있다. 이때, 상기 입자는 다른 구성성분과의 조합으로 그 평균입경 및 함량 조절이 중요하다.

본 발명에 따른 입자는 평균입경이 0.5~5㎛인 것을 특징으로 한다. 입자의 평균입경이 상기 범위를 벗어나는 경우 빛 투과도가 많이 떨어져 BLU 평가 시 육안으로 결점 판단이 어려워지므로 광학용으로 사용하기 어렵고, 특히 열수축률 특성이 좋지 않아 치수안정성이 현저히 저하될 수 있다.

또한, 상기 입자는 스킨층에서의 함량이 20~100ppm인 것을 특징으로 한다. 상기 함량범위를 만족하는 경우 광학 성능을 향상시키는 데 효과적이며, 이는 입자의 평균입경과의 조합으로 조절되어 상승효과를 구현할 수 있다. 나아가 입자의 함량 범위 및 평균입경을 조절하는 구성은 코어층 및 스킨층을 이루는 특정 수지와 중량비에 따른 조합으로 우수한 열수축 특성으로 치수안정성을 놀라울 정도로 향상시킬 수 있다. 반면, 상기 함량 범위를 벗어나는 경우 투명성이 저하되거나 평활성이 떨어져 터치 패널 용도 등에 적용 시 사용이 어려울 수 있다. 또한, 일예로, 입자 함량이 100ppm을 초과하는 경우, 0.5㎛의 입자를 사용하더라도 필름의 투명도가 떨어지게 되어 코팅 공정 시 품질검사가 용이하지 않아 보호용으로 사용하기 어렵고, 입자 함량이 10ppm미만의 경우는 5㎛의 사용하더라도 쓰더라도 제막공정시 점착, 스크래치가 발생하거나 후가공 공정에서 스크래치가 발생할 수가 있다.

본 발명에서 입자는 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 실리카, 제올라이트 및 카올린으로 이루어진 무기입자 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 무기입자는 연신 공정을 통해 필름의 슬립성 및 귄취성을 향상시킬 수 있다.

또한, 폴리에스테르 다층필름은 전체 필름에 대하여 코어층의 함량이 70 내지 90중량%, 스킨층의 함량은 10 내지 30중량%인 것이며, 바람직하게는 코어층의 함량이 70 내지 80 중량%이며, 스킨층의 함량이 20 내지 30중량%인 것이 공압출 시 계면안정화에 유리하는 것과 동시에 다른 구성성분과의 조합으로 우수한 열수축 특성 및 치수안정성의 상승효과를 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 크게 제한되는 것은 아니만, 필름 총 두께가 50 내지 300㎛인 것이 좋고, 바람직하게는 75 내지 250㎛인 것이 우수하다.

구체적인 일 양태로, 상기 폴리에스테르 다층필름은 한 압출기에서 폴리에스테르를 압출시키고 다른 압출기에서 폴리에스테르와 입자를 동시에 용융압출시킨 후 각각의 용융물이 피드 블록에서 만나 공압출되어 제조된다. 이후, 캐스팅에서 냉각된 다음 순차적으로 이축연신된 후 권취된다. 이때, 상기 이축연신은 먼저 길이방향으로 실시한 다음 폭방향으로 연신시킬 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이후, 상기 연신된 폴리에스테르 다층필름은 열처리공정을 거치게 된다. 이때, 수축률을 제어하기 위해 열처리온도를 올리거나 길이방향 및 폭방향으로 이완을 실시하며, 바람직하게는 열처리온도를 제어하는 것보다 길이방향 및 폭방향의 이완시켜 제조된 것이 더욱 좋다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 중심선 평균거칠기(Ra)가 6~20㎚, 10점 평균거칠기(Rz)가 80~400㎚이며, 3일 동안 85℃에서 열처리 한 후의 열수축률이 0.3% 이하인 것일 수 있다.

상기 중심선 평균거칠기(Ra)가 20nm 초과이면서 10점 평균거칠기(Rz)가 400nm 초과인 경우 점착층에 기재필름의 표면이 전사될 수 있어 최종제품의 품질이 저하될 수 있다. 또한, Ra가 6nm 미만, Rz가 80nm 미만인 경우 평활성은 우수하나 코팅 공정성 및 제품 취급성이 떨어져 코팅 공정시 스크래치가 발생하거나 블로킹이 발생될 수 있으며, 코팅 불균일을 초래할 수 있다. 이에 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 중심선 평균거칠기(Ra)가 6 내지 20nm 이면서 동시에 10점 평균거칠기가 80 내지 400nm 인 것을 특징으로 한다. 상기 Ra 및 Rz 중 어느 하나가 상기 범위를 만족하지 않은 경우에도 코팅 공정성 및 코팅 불균일로 인하여 최종 제품의 품질 저하를 야기할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 3일 동안 85℃에서 열처리 한 후의 열수축률이 0.3% 이하인 것을 특징으로 한다. 이때, 열수축률은 필름의 길이방향 및 폭방향 모두 만족해야 하는 것으로, 상기 범위를 벗어나는 경우 열변형으로 인하여 프리즘용 필름 등에 사용이 곤란하다.

또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 필름의 길이방향으로 열기계분석기(TMA)를 이용하여 측정 시 변곡점이 70 내지 100℃, 바람직하게는 80 내지 90℃다. 또한, 40℃에서 변곡점 사이에서의 열팽창계수가 0.1~0.4㎛/℃이고, 열처리 후 90℃에서의 열변형 길이 변화는 10 내지 30㎛인 것을 특징으로 한다. 이때, 열처리는 샘플(폭 1cm, 길이 10cm)을 200g 하중 하 120℃에서 3분간 열처리한 후 상온에서 5분 동안 냉각한 다음, 다시 200g 하중 하 140℃에서 3분간 열처리한 후 상온에서 5분 동안 냉각하여 실시한다.

이때, 변곡점은 필름을 길이방향으로 샘플링한 후 TMA 측정 시 온도 상승에 따라 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 팽창하다가 수축하게 되는데, 팽창에서 수축으로 변하는 지점에서의 온도를 의미한다. 또한, 열팽창계수는 40℃에서 변곡점까지의 온도의 변화에 따른 길이변화를 의미한다.

또한, 열처리 후 TMA측정시 90℃에서길이변화율(%)은 (길이 변화/초기 길이 16㎜) × 100을 의미한다.

상기 열팽창계수 및 열처리 후 길이방향의 변화율의 범위가 상기 범위를 초과하는 경우 고온 후가공 공정에서 열변형이 심하게 일어나 후가공 공정 후 제품화가 어렵고, 하드코팅이나 ITO 스퍼터링 처리 시 컬이나 열주름이 발생하는여 별도의 오프라인 숙성처리가 필요하여 비용, 시간이 추가 발생하며, 한 번의 공정을 더 거쳐야 되므로 공정상에서 스크래치나 이물질 등의 문제가 있다. 또한, 열팽창계수 및 열처리 후 길이방향의 변화율의 범위가 상기 범위 미만인 경우 열변형은 없으나 물성 저하로 인한 효과 구현이 어렵다.

본 발명의 코어층과 스킨층을 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조는 크게 제한되는 것은 아니지만 적어도 두 개 이상의 용융압출기에서 압출 용융 후 캐스팅하고, 이축연신에 의하여 얻어질 수 있다. 일예로, 한 압출기에서 폴리에스테르를 압출시키고, 또 다른 압출기에서 폴리에스테르와 실리카나 카올린, 제올라이트와 같은 무기입자 등의 첨가제를 동시에 용융 압출시킨 후 각각의 용융물이 피드블럭에서 만나 공압출 캐스팅하고, 냉각한 다음 순차적으로 이축연신하고 열처리와 이완을 한다. 이때, 필름의 연신, 열처리, 이완을 조절하여 필름의 굴절률 및 수축률, 필름의 열변화를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 다층필름의 제조방법은

c) 연신된 필름을 열처리하는 단계;를 포함하되,

스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지 조성물은 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지와의 고유점도 차가 0.15 미만인 폴리에스테르 수지 및 평균입경이 0.5~5㎛인 입자를 20~100ppm 포함한다.

상기 연신된 필름을 열처리하는 단계는 열처리 온도를 조절하거나 길이방향 및 폭방향으로 동시에 이완을 실시하여 수축률을 제어할 수 있다.

이때, 이완은 기계방향 및 폭방향으로 동시에 이완시키는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 보다 바람직하게는 열처리 공정은 폭방향 및 길이방향으로 이완을 실시함으로써 제조되는 필름의 수축률을 낮출 수 있다. 폭방향 이완률은 열처리 공정 상, 즉 열처리 영역을 2 내지 4개로 나누어 유사한 비율로 이완을 실시할 수 있다. 이완률이 너무 높으면 필름이 쳐지게 되고, 이완률이 너무 낮으면 필름의 폭방향 및 길이방향의 수축률이 높아질 수 있으므로, 바람직하게는 이완 시 열처리 영역을 나누어 각 영역에 따른 이완률을 달리하여 실시하는 것이 좋다. 일 구체예로, 열처리 영역을 2개로 나누어 어느 하나의 영역과 다른 하나의 영역에서의 이완률을 달리할 수 있다. 이때, 보다 바람직하게는 첫 번째 이완시 이완률 및 두 번째 이완시 이완률의 관계식은 하기 식 1을 만족하는 것이 필름의 수축 특성을 향상시키기에 더욱 좋다.

(식 1) 첫 번째 단계 이완률/ 두 번째 단계 이완률 ≥ 1.05

또한, 길이방향의 수축률을 낮추기 위하여 길이방향의 이완장치를 활용하여 열처리 영역에서 이완을 실시하는데, 이때, 열처리 온도는 80 내지 240℃인 것을 특징으로 한다. 상기 열처리 온도가 240℃ 초과하면 필름이 결정화가 되어 파단이 발생할 수 있고 조업이 어려우며, 80℃ 미만이면 길이방향으로 이완이 되지 않아 수축률을 낮출 수 없게 된다.

본 발명은 상술한 폴리에스테르 다층필름을 포함하는 광학용 필름을 제공한다.

이하는 본 발명의 보다 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명을 하는바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 물성은 다음의 측정방법으로 측정을 하였다.

(1) 고유점도

페놀과 1,1,2,2-테트라클로로 에탄올을 6:4의 무게비로 혼합한 시약 100ml에 PET 펠렛 (샘플) 0.4g을 넣고 90분간 용해시킨 후, 우베로데 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인 장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식 1 및 2에 의해 R.V 값 및 I.V값을 계산하였다.

하기 수학식에서 C는 시료의 농도를 나타낸다.

[수학식 1]

[수학식 2]

(2) 투명도(Haze,%)

필름 시편을 HAZE METER(모델명: Nipon denshoku, Model NDH 5000) 를 이용하여 JIS K 7105 규정에 의거 측정하였다. 시편은 가로 6cm, 세로 6cm로 제조하여 사용하였다.

(3) 표면조도(Ra, Rz)

2차원 접촉식 표면조도측정기(Kosaka사 SE3300)를 이용하여 Ra (중심선 평균거칠기) 및 Rz(10점 평균거칠기)를 측정하였다.

(4) 수축률

필름 시편을 가로 20cm, 세로 20cm 크기로 자른 후, 85℃에서 3일 동안 열처리한 후 하기 식 1을 이용하여 수축률을 측정하였다.

(식 1) 수축률(%) = (열처리전 길이- 열처리후 길이)/열처리전 길이 × 100

(5) 열기계분석기(TMA) 측정

필름을 길이방향으로 16mm, 폭방향으로 4.5mm으로 자른 후 TMA(TA사, TMA Q400)을 이용하여 0.05N 초기하중 하에서 온도범위는 30~180℃ 및 승온속도5℃/min 조건으로 승온하여 열변형길이(Dimension change), 변곡점과 열팽창계수를 측정하였다.

[실시예 1]

코어층에는 고유점도가 0.65인 PET를 사용하고, 스킨층에는 고유점도가 0.64인 PET 및 평균입경이 1.6㎛인 실리카 입자를 80ppm 사용하여 각각 공압출하여 캐스팅하였다. 이후, 각각 기계방향으로 3배, 폭방향으로 3.4배로 순차적으로 연신하고 230℃에서 열처리하면서 길이방향의 열수축제어기를 이용하여 길이방향으로 1%이완시키면서 폭방향으로 2.5%이완시켜 188㎛의 다층필름을 제조하였다. 상기 다층필름은 전체 필름 중량을 기준으로 코어층은 80중량%, Skin층은 20중량%로 제조되었다. 제조된 필름의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 2]

스킨층으로 고유점도가 0.64인 PET를, 고유점도가 0.7인 PET로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188um이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 3]

스킨층으로 고유점도가 0.64인 PET를, 고유점도가 0.6인 PET로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 4]

전체 필름 중량을 기준으로 코어층이 70중량%, Skin층이 30중량%로 제조되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 5]

전체 필름 중량을 기준으로 코어층이 90중량%, Skin층이 10중량%로 제조되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 6]

스킨층에서, 실리카 입자를 80ppm 사용한 것을 100ppm 사용한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 7]

스킨층에서, 실리카 입자를 80ppm 사용한 것을 5ppm 사용한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 8]

스킨층에서, 평균입경이 1.6㎛인 실리카 입자를 사용한 것을 평균입경이 5㎛인 실리카 입자를 사용한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 9]

스킨층에서, 평균입경이 1.6㎛인 실리카 입자를 사용한 것을 평균입경이 0.5㎛인 실리카 입자를 사용한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 1]

스킨층으로 고유점도가 0.64인 PET를, 고유점도가 0.55인 PET로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 2]

스킨층으로 고유점도가 0.64인 PET를, 고유점도가 0.85인 PET로 대체하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 3]

전체 필름 중량을 기준으로 코어층이 60중량%, Skin층이 40중량%로 제조되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 4]

전체 필름 중량을 기준으로 코어층이 95중량%, Skin층이 5중량%로 제조되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 5]

스킨층에서, 실리카 입자를 80ppm 사용한 것을 110ppm 사용한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 6]

스킨층에서, 실리카 입자를 80ppm 사용한 것을 10ppm 사용한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 7]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되 제조시 길이방향의 이완을 주지 않고 폭방향으로만 2.5%이완을 시켜서 제조하였다. 제조된 다층필름은 두께가 188㎛이였으며, 이의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예들은 표면조도, 투명도, 열수축률에 따른 치수안정성의 물성을 만족하는 것과 동시에 TMA 측정에 따른 변곡점, 열팽창계수 및 길이변화율의 물성을 모두 만족하는 것으로, 높은 투명도, 낮은 수축률과 동시에 우수한 표면특성을 구현할 수 있음을 확인하였다. 이는 디스플레이용, 특히 터치 패널 또는 BLU 용도에 적용 시 우수한 물성 및 제조 공정성을 구현할 수 있는 광학용 필름에 적용이 용이함을 확인하였다. 반면, 비교예 1, 2 및 4는 파단 및 계면 불안정으로 가공이 어렵고, 비교예 3 및 5는 표면특성 및 투명도가 현저히 떨어졌으며, 열처리 후 길이변화율도 실시예에 비해 떨어졌다. 또한, 비교예 6 및 7은 투명도, 수축률 또는 열팽창계수, 길이변화율이 현저히 떨어졌다.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

폴리에스테르 수지를 공압출 및 연신하여 3층 이상으로 이루어진 다층필름으로, 필름 총 중량을 기준으로 코어층 70~90중량%와, 상기 코어층의 양면에 적어도 2층 이상이 적층된 스킨층 10~30중량%를 함유하고, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지는 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지와의 고유점도 차가 0.15 미만이며, 평균입경이 0.5~5㎛인 입자를 20~100ppm 포함하는 폴리에스테르 다층필름.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 중심선 평균거칠기(Ra)가 6~20㎚, 10점 평균거칠기(Rz)가 80~400㎚이며, 20㎝× 20㎝의 시편을 3일 동안 85℃에서 열처리 한 후의 열수축률이 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 다층필름.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 열기계분석기(TMA)를 이용하여 측정 시 변곡점까지의 길이방향의 열팽창계수가 0.2~0.4㎛/℃이고, 열처리(120℃, 3분(200g 하중) → 상온에서 5분 → 140℃, 3분(200g 하중) → 상온에서 5분) 후 90℃에서 길이방향의 변화가 10~30㎛인 폴리에스테르 다층필름.
제1항에 있어서,
상기 다층필름은 투명도가 0.8~2.5%인 폴리에스테르 다층필름.
제1항에 있어서,
상기 다층필름은 총 두께가 50~300㎛인 폴리에스테르 다층필름.
제1항에 있어서,
상기 입자는 실리카, 제올라이트 및 카올린 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 폴리에스테르 다층필름.
제1항에 있어서,
상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도가 0.6~0.8인 폴리에스테르 다층필름.
제1항 내지 제7항 중에서 선택되는 어느 한 항의 폴리에스테르 다층필름의 상부에 하드코팅층, 점착제층, 광확산층, ITO층 및 인쇄층에서 선택되는 어느 하나 이상의 기능성 코팅층을 형성한 광학필름.
a) 코어층 및 스킨층을 이루는 각 폴리에스테르 수지 조성물을 용융압출하여 공압출하는 단계;
b) 공압출된 시트를 일축 또는 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계; 및
c) 연신된 필름을 열처리하는 단계;를 포함하며,
상기 코어층 및 스킨층은 필름 총 중량을 기준으로 코어층 70~90중량% 및 스킨층 10~30중량%로 이루어지며,
스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지 조성물은 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지와의 고유점도 차가 0.15 미만인 폴리에스테르 수지 및 평균입경이 0.5~5㎛인 입자를 20~100ppm 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 열처리 단계는 기계방향 및 폭방향으로 이완시키는 것을 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 이완은 영역을 나누어 하기 식 1을 만족하도록 이완률을 조절하는 것을 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.
(식 1) 첫 번째 단계 이완률/ 두 번째 단계 이완률 ≥ 1.05