KR20220138703A - 광반사 수지 필름 - Google Patents

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KR20220138703A KR1020210044712A KR20210044712A KR20220138703A KR 20220138703 A KR20220138703 A KR 20220138703A KR 1020210044712 A KR1020210044712 A KR 1020210044712A KR 20210044712 A KR20210044712 A KR 20210044712A KR 20220138703 A KR20220138703 A KR 20220138703A
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Abstract

광반사 수지 필름은 제1 폴리머를 포함하는 제1 수지층들 및 제2 폴리머를 포함하는 제2 수지층들이 교대로, 반복적으로 적층된 반사 스택을 포함한다. 제2 수지층은 제1 수지층보다 굴절률이 작고, 제2 폴리머는 소정의 중량 평균 분자량 및 용융 흐름 지수 사이의 관계를 만족한다. 상기 반사 스택은 향상된 연신 안정성 및 가공성을 가지며, 원하는 광학적 특성을 고신뢰성으로 구현할 수 있다.

Description

광반사 수지 필름{LIGHT REFLECTIVE RESIN FILM}
본 발명은 광반사 수지 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 수지층들을 포함하는 광반사 수지 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
고분자 필름은 전자, 화학, 식품, 의학, 건축, 포장자재 등의 용도로 폭넓게 이용되고 있다, 예를 들면, 특정 색을 갖는 장식용 고분자 필름의 경우, 착색제를 활용하거나 특정 파장의 광을 반사 또는 차단 하는 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 굴절률이 상이한 수지층들을 반복적으로 교대로 적층하여 적외선 반사 필름, 가시광선 반사 필름, 편광 반사 필름 등 특정 영역의 파장을 갖는 빛을 선택적으로 반사할 수 있는 광반사 필름이 제조될 수 있다.
그러나, 복수의 수지층들을 함께 적층하는 경우 각 수지층들의 밀착 불량이 발생할 수 있으며, 예를 들면 공 압출, 캐스팅 공정 등 통해 상기 수지층들이 접합되면서 광학적 특성 변동에 의해 무라 무늬, 띠 무늬와 같은 광학적 결함이 초래될 수 있다.
또한, 서로 다른 수지층들이 반복 적층되는 경우, 물성 차이에 따라 가공성이 저하되며 연신 특성, 외관 혹은 심미적 특성 역시 저하될 수도 있다.
따라서, 굴절률 차이를 통한 원하는 파장의 광반사 특성을 유지하면서, 광학적, 공정적 신뢰성을 향상시키기 위한 광반사 수지 필름의 조성 또는 공정 개발이 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2003-0012874호는 다층 구조의 적외선 반사 필름을 개시하고 있다.
한국공개특허공보 제2003-0012874호
예시적인 실시예들에 따른 향상된 광학적 특성을 가지며 공정 안정성을 갖는 광반사 수지 필름을 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따르면, 광반사 수지 필름은 제1 폴리머를 포함하는 제1 수지층들 및 제2 폴리머를 포함하는 제2 수지층들이 교대로, 반복적으로 적층된 반사 스택을 포함한다. 상기 제2 수지층은 상기 제1 수지층보다 굴절률이 작고, 상기 제2 폴리머는 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
중량 평균 분자량(Mw) = α× 용융 흐름 지수(MFI) 수치+β
(식 1에서 α는 -8,800 내지 -8,100 범위이고, β는 260,000이고, MFI 수치는 측정된 MFI로부터 g/10min으로 표시되는 단위를 제거한 값임).
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 폴리머 및 상기 제1 폴리머의 유리 전이 온도(Tg) 차이는 15℃ 이하일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 폴리머의 유리 전이 온도는 상기 제1 폴리머의 유리 전이 온도보다 크고, 제2 폴리머의 유리 전이 온도는 80 내지 100oC일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 100,000 이상일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 30,000 내지 100,000 범위인, 광반사 수지 필름.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하고, 상기 제2 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층은 하기 식 1에 의해 정의되며 0.35 내지 0.65 범위의 에프-비율(F-ratio)을 만족할 수 있다.
[식 2]
F-ratio = n1d1/(n1d1+n2d2)
(식 2에서 n1 및 n2는 각각 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층의 굴절률이고, d1 및 d2는 각각 제1 수지층 및 제2 수지층의 두께임).
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 폴리머 대비 상기 제1 폴리머의 중량비는 1.7 내지 3일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광반사 수지 필름은 상기 반사 스택의 상면 및 저면 상에 각각 적층된 제1 보호층 및 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 반사 스택의 종방향 연신비는 3.3배 이상일 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 광반사 수지 필름은 제1 폴리머를 포함하는 제1 수지층 및 제2 폴리머를 포함하는 제2 수지층을 포함할 수 있다. 상기 제2 폴리머의 중량 평균 분자량 및 용융 흐름 지수는 상기 제1 수지층과의 정합성을 고려하여 소정의 관계를 만족하도록 조절될 수 있다.
따라서, 상기 광반사 수지 필름의 연신 공정 안정성, 제품 형성 안정성이 향상되며, 층간 정합성이 향상되어 스크래치, 띠 무늬와 같은 광학적, 기계적 불량이 억제 또는 감소될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 폴리머 및 상기 제2 폴리머의 유리 전이 온도 차이는 소정의 범위 내로 유지되어 제막 안정성, 연신 안정성이 보다 향상될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 광반사 수지 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 광반사 수지 필름의 제조 방법을 나타내는 개략도들이다.
예시적인 실시예들에 따르면, 향상된 연신 안정성, 적층 안정성 및 광학적 신뢰성이 갖도록 물성이 조절된 수지층들을 포함하는 광 반사 수지 필름 및 이의 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 광반사 수지 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 광반사 수지 필름(100)은 반사 스택(110) 및 보호층(150a, 150b)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 반사 스택(110)은 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)을 포함할 수 있다.
제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)은 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 굴절률 차이에 의한 계면 반사에 의해 반사 스택(110)으로부터 광반사 또는 광차단 성능이 구현될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 굴절률 차이는 0.01 이상, 바람직하게는 0.05 이상, 보다 바람직하게는 0.1 이상일 수 있다.
제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)은 상술한 굴절률 차이를 유지하는 범위에서 적절한 고분자를 포함할 수 있다.
제1 수지층(120)은 제2 수지층(130) 보다 높은 굴절률을 갖는 제1 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 폴리머는 폴리에스테르계 고분자, 폴리에스테르계 공중합체, 폴리나프탈렌 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 수지층(120)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등을 포함할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 제1 수지층(120) 또는 상기 제1 폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 수지층(120)의 굴절률은 1.6 내지 1.7 범위이며, 제1 수지층(120)이 PET를 포함하는 경우 1.64 내지 1.66 범위의 굴절률을 가질 수 있다.
제1 수지층(120)은 복굴절 특성을 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 수지층(120)은 PET를 포함할 수 있으며, 연신에 따라 굴절률이 증가하는 양의 복굴절 특성을 가질 수 있다.
제1 수지층(120)의 용융 온도는 예를 들면, 270oC 이상일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 수지층(120)의 용융 온도는 270 내지 290 oC 범위일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 폴리머의 유리 전이 온도는 용융, 압출 공정의 용이성을 고려하여 75 내지 85 oC 범위일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 약 30,000 내지 100,000 범위일 수 있다. 상기 범위 내에서 제막 안정성 및 연신 안정성이 증진될 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제1 폴리머의 중량 평균 분자량은 약 40,000 내지 80,000 범위일 수 있다.
제2 수지층(130)은 제1 수지층(120)의 제1 폴리머보다 낮은 굴절률을 갖는 제2 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 아크릴계 고분자, 폴리스티렌(PS), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리락타이드(PLA) 등을 포함할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 제2 수지층(130)은 PMMA를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제2 수지층(130)의 굴절률은 1.4 내지 1.5 범위이며, 제2 수지층(130)이 PMMA를 포함하는 경우 1.485 내지 1.495 범위의 굴절률을 가질 수 있다.
제2 수지층(130)은 등방성 고분자를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 수지층(130)은 연신에 의해 굴절률이 변하지 않는 PMMA를 포함할 수 있다. 이 경우, 연신에 의해 제1 수지층(120)의 굴절률이 증가하며, 제2 수지층(130)과의 굴절률 차이가 증가할 수 있다.
제2 수지층(130)의 용융 온도는 예를 들면, 210oC 이상일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 수지층(130)의 용융 온도는 210 내지 240 oC 범위일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 수지층(130)에 포함된 상기 제2 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw) 및 용융 흐름 지수(Melt Flow Index: MFI)는 제1 수지층(120)과의 적층 정합성, 연신 안정성을 고려하여 결정될 수 있다.
예를 들면, 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 적층 정합성이 떨어지는 경우, 반사 스택(110) 내 계면 박리가 발생할 수 있으며, 연신 공정에서 층간 물성 차이로 인해 파단, 터짐 등이 발생할 수 있다.
또한, 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 압출 공정시 계면에서의 흐름성 부정합으로 인해 띠 무늬가 발생할 수 있으며, 롤 공정에서의 스크래치, 얼룩 등이 초래될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제2 폴리머는 하기의 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
중량 평균 분자량(Mw) = α× 용융 흐름 지수(MFI) 수치+β
식 1에서 α는 -8,800 내지 -8,100 범위이고, β는 260,000이다. 식 1에 포함된 MFI 수치는 측정된 MFI로부터 단위를 제거한 값을 의미한다.
식 1에 포함된 용융 흐름 지수(MFI)는 230oC, 3.80 kg 조건에서 측정되며 g/min 단위로 표시된다.
예를 들면, 상기 제2 폴리머는 식 1에서 기울기로 제공되는 α의 범위 내에서 중량 평균 분자량(Mw) 및 용융 흐름 지수(MFI) 수치가 실질적으로 선형 관계를 가질 수 있다.
상기 식 1로 정의된 관계를 만족하는 경우, 상술한 층간 정합 부족에 기인하는 광학적 불량, 기계적 불량 등이 효과적으로 억제 또는 현저히 감소될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 폴리머의 중량 평균 분자량은 약 100,000 이상일 수 있으며 바람직하게는 약 100,000 내지 200,000 범위일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 수지층(130)에 포함된 상기 제2 폴리머의 유리 전이 온도(Tg)는 예를 들면, PET를 포함하는 상기 제1 폴리머와의 공압출 용이성, 흐름 안정성을 고려하여 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 폴리머 및 상기 제1 폴리머의 유리 전이 온도(Tg) 차이는 15oC 이하일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 폴리머의 유리 전이 온도(Tg)는 상기의 유리 전이 온도 차이 범위를 유지하며 80 내지 100oC일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반사 스택(110)은 교대로, 반복적으로 적층된 제1 수지층들(120) 및 제2 수지층들(130)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반사 스택(110)의 적층 수는 100 내지 200 범위일 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 반사 스택(110)의 적층 수는 140 내지 160 범위일 수 있다
일부 실시예들에 있어서, 반사 스택(110)의 하기 식 1로 정의되는 에프-비율(F-ratio)은 0.35 내지 0.65 범위로 조절될 수 있다.
[식 2]
F-ratio = n1d1/(n1d1+n2d2)
식 1에서 n1 및 n2는 각각 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 굴절률이고, d1 및 d2는 각각 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 두께이다.
광반사 수지 필름(100)에 조사된 광은 해당 파장(λ)에서 1차 반사 파장을 형성하며, 예를 들면 λ/2 파장에서 2차 반사 파장을 형성할 수 있다. 상기 2차 반사 파장에서의 반사율이 높으면 원치 않는 대역의 파장에서 지나치게 광반사가 증가될 수 있다.
상술한 범위로 에프-비율을 조절하는 경우 상기 반사 파장에서의 지나친 광반사를 억제하면서, 1차 반사 파장과 함께 선택적으로 2차 반사 파장을 활용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 에프-비율은 0.45 내지 0.55 범위로 조절될 수 있다. 이 경우, 실질적으로 2차 반사 파장은 제거되며 1차 반사 파장 만을 활용할 수 있다.
제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130) 각각의 굴절률 및 두께는 상술한 에프-비율을 유지하면서 원하는 반사광의 파장에 따라 적절히 설계될 수 있다.
예를 들면, 하기 식 2에 따라 원하는 차단광의 파장(λ)(적외선, 가시광선 또는 자외선)에 따라 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130) 각각의 굴절률 및 두께를 결정할 수 있다.
[식 3]
λ = 2(n1d1+n2d2)
식 2에서 n1 및 n2는 각각 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 굴절률이고, d1 및 d2는 각각 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(130)의 두께이다.
다시 도 1을 참조하면, 반사 스택(110)의 상면 및 저면 상에는 각각 제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b)이 적층될 수 있다. 예를 들면, 제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b)은 PET 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 반사 스택(110)의 두께는 광반사 수지 필름(100)의 총 두께의 약 50 내지 70%, 바람직하게는 약 50 내지 60%일 수 있다. 상기 범위에서 보호층(150a, 150b)을 통한 필름 보호 및 광반사 수지 필름(100)의 광투과도를 지나치게 저해하지 않으면서, 원하는 파장 대역의 반사/차단을 효과적으로 구현할 수 있다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 광반사 수지 필름의 제조 방법을 나타내는 개략도들이다.
도 2를 참조하면, 수지 원료(50)가 압출기(60)를 통해 용융 및 압출될 수 있다. 수지 원료(50)는 상술한 제1 폴리머를 포함하는 제1 수지 원료, 및 상술한 제2 폴리머를 포함하는 제2 수지 원료를 각각 별도로 포함할 수 있다.
상기 제1 수지 원료 및 상기 제2 수지 원료는 각각 펠렛(pellet) 또는 칩(chip) 형태로 제조되어 압출기(60) 내부로 공급될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제2 수지원료 대비 상기 제1 수지원료의 중량비 또는 압출량 비는 1.7 내지 3일 수 있다. 상기 범위 내에서, 상기 제1 폴리머 및 상기 제2 폴리머의 점도 차이에 기인한 계면 흐름에 의해 물결 무늬, 필름 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 중량비 또는 압출량 비는 2 내지 2.7 범위일 수 있다.
수지 원료(50)는 압출기(60)를 통해 용융 및 압출되어 이송 라인(70)을 통해 이동될 수 있다. 이후, 수지 원료(50)는 압출 다이(80)를 통해 용융 필름 형태로 배출될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 수지 원료 및 상기 제2 수지 원료는 각각 제1 이송 라인(72) 및 제2 이송 라인(74)을 통해 이동/공급될 수 있다. 이후, 제1 이송 라인(72) 및 제2 이송 라인(74)과 각각 연결되는 제1 압출 다이(82) 및 제2 압출 다이(84)로부터 상기 제1 수지 원료로부터 생성된 제1 용융 필름 및 상기 제2 수지 원료로부터 생성된 제2 용융 필름이 배출될 수 있다.
제1 압출 다이(82) 및 제2 압출 다이(84)는 교대로, 반복적으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 용융 필름 및 상기 제2 용융 필름이 교대로 반복적으로 배출되어 예비 용융 적층체가 수득될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 압출 다이(80)로부터 배출된 상기 예비 용융 적층체는 캐스팅 롤(90)로 공급될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 캐스팅 롤(90)과 인접하여 정전 인가부(85)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 정전 인가부(85)는 상기 예비 용융 적층체를 사이에 두고 캐스팅 롤(90)과 마주보도록 배치될 수 있다. 정전 인가부(85)는 전원과 연결된 구리 도선 혹은 구리 플레이트와 같은 금속 도선 또는 금속 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 전원을 통해 정전 인가부(85)로 전압이 인가되는 경우 캐스팅 롤(90)에는 음전하가 유도될 수 있으며, 상기 제1 용융 필름 및 상기 제2 용융 필름에 함유된 저항 조절제에 의해 상기 예비 용융 적층체는 캐스팅 롤(90)에 밀착될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 캐스팅 롤(90)의 온도는 상온 이하의 온도로 유지될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 용융 적층체가 캐스팅 롤러(90)에 상술한 통전에 의해 밀착하면서 고화되어 예비 반사 스택이 형성될 수 있다.
상기 예비 반사 스택은 텐셔너(tensioner)(95)를 통해 인장되어 이동될 수 있다.
이후, 상기 예비 반사 스택은 연신 롤러를 통한 연신 공정 등이 수행된 후 반사 스택(110)이 수득될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 반사 스택(110)의 상면 및 저면 상에 각각 제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b)을 적층하여 광반사 수지 필름(100)이 제조될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b) 적층 후, 연신 공정이 수행될 수 있다.
상기 연신 공정은 MD 방향 연신(예를 들면, 종방향 연신) 및 TD 방향 연신(예를 들면, 횡방향 연신)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 종방향 연신비는 3.3배 이상일 수 있다. 이 경우에도 종방향 연신 이후 횡방향 연신에서 필름 터짐, 파단이 억제되며 안정적인 인장 강도를 유지할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면 상기 제1 수지 원료는 예를 들면, PET를 포함하고, 상기 제2 수지 원료는 상술한 바와 같이 중량 평균 분자량 및 용융 흐름 지수가 조절되며, 상기 제1 수지 원료와 유리 전이 온도 차이가 소정 온도 이하로 조절된 제2 폴리머로부터 수득될 수 있다.
따라서, 상기 예비 용융 적층체 형성시 흐름 불균일로 인한 원하지 않는 무늬 발생이 억제될 수 있다. 또한, 캐스팅 롤(90) 상에서 밀착 안정성이 보다 증진되며, 캐스팅 롤(90), 텐셔너(95) 등으로부터 초래되는 스크래치, 롤 자국 등을 방지할 수 있다.
또한, 반사 스택(110)의 적층 안정성이 향상되어 안정적으로 연신 공정이 수행되며, 이에 따라 연신비를 추가적으로 증가시킬 수 있다.
이하에서는, 구체적인 실험예들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 추가적으로 설명한다. 실험예에 포함된 실시예 및 비교예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
(1) 제1 폴리머(PET) 제조
질소 분위기하 274.5℃, 상압 조건으로 유지된 반응기 내에 단위 시간 당 358 질량부의 고순도 테레프탈산과 단위 시간 당 190 질량부의 에틸렌글리콜을 혼합하여 조제된 슬러리를 연속적으로 공급하였다. 에스테르화 반응에서 발생하는 물과 에틸렌글리콜을 반응기 외로 증류 제거하면서, 반응기 내의 이론 체류 시간 4 시간에서 에스테르화 반응을 완결시켰다.
상기 에스테르화 반응에서 형성된 에틸렌테레프탈레이트 올리고머 450 질량부를 순차적으로 중축합 반응조로 옮겼다. 상기 중축합 반응조 내의 반응 온도를 276.5℃, 반응 압력을 60Pa로 유지하고, 중축합 반응에서 발생하는 물 및 에틸렌글리콜을 중축합 반응조 밖으로 제거하면서 용융 상태에서 체류 시간 180분 동안 중축합 반응을 실시하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 얻었다.
(2) 제2 폴리머의(PMMA) 제조
단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 메틸메타크릴레이트 96 중량부, 메틸아크릴레이트 4 중량부, 개시제로 2,2'-아 조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴 [(2,2'-Azobis(2,4-dimethyl-valeronitrile))] 0.1 중량부, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시 2-에틸헥사노에이트(1,1,3,3-tetramethylbutyl peroxy 2-ethyl hexanoate) 0.03 중량부, 물 133 중량부, 현탁제로 메틸메타크릴레이트-메타크릴산의 공중합체가 NaOH로 비누화된 수용액 0.82 중량부, 완충염으로 소듐 디하이드로겐 포스페이트 0.098 중량부, 디소듐 히드로겐 포스페이트 0.053 중량부 및 사슬 전이 이동제로 노르말-옥틸메르캡탄(normal-octylmercatpan) 0.33 중량부를 초기 반응온도를 60℃로 하여 120분간 중합하였다.
이 후, 50분간 105℃까지 승온시켜서 40분간 추가로 중합하여 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 얻었다.
(3) 광반사 수지 필름 제조
펠렛 형태의 상기 제1 폴리머를 포함하는 제1 수지 원료 및 상기 제2 폴리머를 포함하는 제2 수지 원료를 각각 압출기를 통해 용융 및 압출시키고, 압출 다이들을 포함하는 피드 블록 다이를 통해 제1 용융 필름 및 제2 융융 필름을 교대로 반복적으로 공급하여 총 143층의 예비 용융 적층체를 형성하였다.
상기 제1 수지 원료의 용융 및 압출 온도는 280oC로 유지되었고, 상기 제2 수지 원료의 용융 및 압출 온도는 240oC로 유지되었다. 상기 제1 수지 원료 및 상기 제2 수지 원료의 중량비는 2:1로 유지되었다.
이후, 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 20oC로 조절된 캐스팅 롤러 및 구리 도선 사이에 상기 예비 용융 적층체를 공급하고 상기 구리 도선에 전압을 인가하여 캐스팅 공정을 수행하였다.
이후, 캐스팅 롤러에 의해 밀착 및 고화된 상기 예비 용융 적층체를 텐션 롤러를 이용하여 인장시켜 교대로, 반복적으로 적층된 제1 수지층들 및 제2 수지층들을 포함하는 반사 스택을 형성하였다. 상기 제1 수지층의 두께는 140nm, 상기 제2 수지층의 두께는 155nm로 형성되었다.
실시예 2
제2 폴리머(PMMA) 제조 공정 중 사슬 전이 이동제의 함량을 0.25중량부로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
실시예 3
제2 폴리머(PMMA) 제조 공정 중 추가 중합시간을 30분으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
실시예 4
제2 폴리머(PMMA) 제조 공정 중 추가 중합시간을 30분으로 조절하고, 추가 중합 온도를 95℃로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
실시예 5
제1 폴리머(PET) 제조 공정 중 중축합 시간을 300분으로 증가시킨 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
실시예 6
제1 폴리머(PET) 제조 공정 중 중축합 시간을 150분으로 감소시킨 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
비교예 1
제2 폴리머(PMMA) 제조 공정 중 사슬 전이 이동제의 함량을 0.25중량부로 조절하고 추가 중합시간을 30분으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
비교예 2
제2 폴리머(PMMA) 제조 공정 중 추가 중합시간을 20분으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광반사 수지 필름을 제조하였다.
실시예 및 비교예의 제1 폴리머(PET) 및 제 2 폴리머(PMMA)의 물성을 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.
구체적으로, 유리 전이 온도는 TA Instruments 사의 DSC Q-2000을 사용하여 측정하였으며, 중량 평균 분자량(Mw)은 겔투과크로마토그래피(GPC) (PL-GPC220(Agilent)) 및 폴리스티렌 표준물을 사용하여 측정되었다.
용융흐름지수(MFI)는 ASTM D1238에 따라 측정하였다(측정온도: 230oC, 하중: 3.80kg).
또한, 상술한 식 1에 따라 제2 폴리머의 α값들을 각각 계산하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
제1 폴리머
(PET)		 Tg(℃) 78.1 78.1 78.1 78.1
Mw 48,650 48,650 48,650 48,650
제2 폴리머
(PMMA)		 Tg(℃) 76.3 75.1 84.8 91.3
Mw 186,000 195,000 120,000 101,000
MFI(g/min) 8.8 7.6 17.1 18.4
α -8,409.1 -8,553.6 -8,187.1 -8,641.3
구분 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2
제1 폴리머
(PET)		 Tg(℃) 80.8 76.6 78.1 78.1
Mw 61,500 45,000 48,650 48,650
제2 폴리머
(PMMA)		 Tg(℃) 91.3 91.3 95.7 99.6
Mw 101,000 101,000 87,000 95,000
MFI(g/min) 18.4 18.4 23.3 12.3
α -8,641.3 -8,641.3 -7,424.9 -13,414.6
실험예
(1) 파단성 평가
상술한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 반사 스택의 상면 및 저면 상에 PET 수지를 도포하며 보호층을 형성하고, 종방향으로 3.5배, 횡방향 5.5배 연신을 수행하여 광반사 수지 필름을 제조하였다. 상기 이축 연신 공정중 파단 발생 여부를 관찰하여 아래와 같이 평가하였다.
<파단성 평가 기준>
○: 파단 발생
×: 적어도 1층에서 파단 발생
(2) 필름 인장 강도 측정
상술한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 반사 스택의 인장 강도를 JIS B 7721 인장시험기를 사용하여 측정하였다.
(3) MD 연신 성능 평가
상술한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 반사 스택을 MD 방향으로 연신하여 초기 MD 길이 대비 파단지점까지 연신한 MD 길이의 비를 측정하였다.
<MD 연신 성능 평가 기준>
○: 초기 길이 대비 3.3배 초과하여 연신 가능
△: 초기 길이 대비 3.1배 내지 3.3배 연신 가능
×: 초기 길이 대비 3.1배 미만 연신 가능.
(4) 후가공성 평가
상술한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 반사스택을 직경 0.254mm이상의 실(Yarn) 형태로 마이크로 슬리팅 장비를 사용하여 직조(후가공)하여 아래 기준으로 가공성을 평가하였다.
<후가공성 평가 기준>
○: 직조 시 실/필름 터짐, 파단 현상 미관측됨
×: 직조 시 실/필름 터짐 또는 파단 현상 관측됨
(5) 무늬 발생
상술한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 반사스택을 육안으로 관찰하여 띠 무늬 혹은 물결 무늬가 관찰되는지 여부를 판단하였다(무늬 미관찰: ○, 무늬 관찰: ×)
평가 결과는 하기의 표 3에 나타낸다.
　구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2
유리 전이 온도 차이
βTg(℃)
{Tg(PMMA) - Tg(PET)}		 1.8 3.0 6.7 13.2 13.2 14.7 17.6 21.5
파단성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ×
필름 인장 강도(kgf/mm2) 18.8 19.2 18.3 18.2 18.5 17.9 14.7 16.5
MD 연신 성능 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × △
후가공성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ×
무늬 발생 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ×
표 1 내지 3을 참조하면, △Tg가 15℃를 초과하며, PMMA의 Mw가 100,000 미만이고, 식 1에서 정의된 α범위를 벗어나는 비교예 1, 2에 비하여, 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 반사 스택 또는 광반사 수지 필름은 개선된 파단성, 높은 필름 인장 강도, 우수한 MD 연신 성능 및 후가공성을 제공하였다.
또한, 비교예들의 경우 제1 수지층 및 제2 수지층 사이의 계면 흐름성이 저하되어 띠 무늬 또는 물결무늬가 육안으로 관찰되었다.
50: 수지 원료 60: 압출기
70: 이송 라인 80: 압출 다이
85: 정전 인가부 90: 캐스팅 롤
100: 광반사 수지 필름 110: 반사 스택
120: 제1 수지층 130: 제2 수지층
150a: 제1 보호층 150b: 제2 보호층

Claims (10)

  1. 제1 폴리머를 포함하는 제1 수지층들 및 제2 폴리머를 포함하는 제2 수지층들이 교대로, 반복적으로 적층된 반사 스택을 포함하며,
    상기 제2 수지층은 상기 제1 수지층보다 굴절률이 작고, 상기 제2 폴리머는 하기 식 1을 만족하는, 광반사 수지 필름:
    [식 1]
    중량 평균 분자량(Mw) = α× 용융 흐름 지수(MFI) 수치+β
    (식 1에서 α는 -8,800 내지 -8,100 범위이고, β는 260,000이고, MFI 수치는 측정된 MFI로부터 g/min으로 표시되는 단위를 제거한 값임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 폴리머 및 상기 제1 폴리머의 유리 전이 온도(Tg) 차이는 15℃ 이하인, 광반사 수지 필름.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 폴리머의 유리 전이 온도는 상기 제1 폴리머의 유리 전이 온도보다 크고,
    제2 폴리머의 유리 전이 온도는 80 내지 100oC인, 광반사 수지 필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 100,000 이상인, 광반사 수지 필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 30,000 내지 100,000 범위인, 광반사 수지 필름.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하고, 상기 제2 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는, 광반사 수지 필름.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층은 하기 식 1에 의해 정의되며 0.35 내지 0.65 범위의 에프-비율(F-ratio)을 만족하는, 광반사 수지 필름:
    [식 2]
    F-ratio = n1d1/(n1d1+n2d2)
    (식 2에서 n1 및 n2는 각각 상기 제1 수지층 및 상기 제2 수지층의 굴절률이고, d1 및 d2는 각각 제1 수지층 및 제2 수지층의 두께임).
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 폴리머 대비 상기 제1 폴리머의 중량비는 1.7 내지 3인, 광반사 수지 필름.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 반사 스택의 상면 및 저면 상에 각각 적층된 제1 보호층 및 제2 보호층을 더 포함하는, 광반사 수지 필름.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 반사 스택의 종방향 연신비는 3.3배 이상인, 광반사 수지 필름.
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