KR100422321B1 - 투명성 대전방지 폴리에스터 필름 - Google Patents

투명성 대전방지 폴리에스터 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가시광선 영역에서 최대 90% 이상의 투명성을 보이는 대전방지 폴리에스터(polyester) 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전도성 고분자 단량체, 산화제, 도판트 등을 혼합한 혼합용액을 폴리에스터 표면위에 도포하여 폴리에스터 필름 위에 전도성 고분자 막을 직접 합성하여 투명 대전방지 폴리에스터 필름을 제조함에 있어서 코팅된 전도성 막의 접착성 및 표면경도를 증진시키는 방법과 이를 이용하여 제조된 폴리에스터 필름의 발명에 관한 것이다.
본 발명의 기술을 이용하면 표면저항은 1010오움/□ (ohms/square)부터 102오움/□까지 조절이 가능하고, 550 nm에서의 투과도가 최대 90% 이상이면서, ASTM D3359법에 의한 접착력이 5B이고 ASTM D3363-92a법에 의한 표면 연필경도가 2H 이상인 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조할 수 있다.

Description

투명성 대전방지 폴리에스터 필름 {Transparent Anti-static Polyester Films}
본 발명은 투명성 대전방지 폴리에스터 필름의 코팅기술 및 이를 이용한 투명성 대전방지 풀리에스터 필름에 관한 것이다.
본 발명에서 폴리에스터 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate :PET), 폴리 부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate : PBT) 필름 등의 에스터 관능기를 갖는 고분자 필름을 말한다.
최근 산업화의 발달과 더불어 각종 전자 및 전기기기, 정보통신 분야, 의료 분야 및 일반 생활용품에 이르기까지 많은 분야에서 정전기 발생으로 인한 피해가 증가하여 이들 기기 및 산업현장에서의 대전방지는 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 대전방지라 함은 절연체 표면에 축적되어 있는 전하 (charge)를 적절한 방법으로 방전시키는 것을 말하는데, 대전방지를 위해서는 제품 표면에 축적되는 전하를 방전시킬 수 있는 도전막을 형성하면 된다.
고분자 제품의 대전방지 기술은 대략 (1) 도금법, (2) 도전성 분말 혼합법, (3) 전도성 고분자 이용법 등이 있다. 도금법은 금속이 포함된 도금액 속에 제품을 담궈 제품 표면에 금속층이 입혀지도록 하는 방법으로서 이 방법은 도금액이 인체에 유해하고 도금 후 잔류 도금액을 완전히 제거하기가 어려워 제품의 물리적, 화학적 성질을 저하시키는 단점이 있다. 도전성 분말 혼합법은 제품의 원재료 에 미세한 전도성 분말을 혼합하여 혼합물을 만든 후 이를 이용하여 제품을 만드는 방법이다. 그러나 제품이 전도성을 갖게 하기 위해서는 금속분말의 함량이 임계치 이상으로 높아야 하는데, 이때 고분자의 기계적 성질이 크게 저하되고 유동성이 나빠 제품의 성형에 큰 문제가 발생한다. 특히, 투명성을 요구하는 제품에는 적용할 수 없다. 이에 비하여 전도성 고분자를 이용하는 방법은 전도성 고분자의 함량에 따라 투명성과 전도성을 동시에 부여할 수 있다.
반도체 칩 등의 정밀부품의 포장 및 각종 산업에 응용되는 폴리에스터 필름에 대전방지성을 부여하는 문제는 반도체, 정보통신 분야 및 의료분야를 비롯하여 산업 전반에 걸쳐 시급히 해결되어야 할 중요한 과제이다.
투명성이 보장되는 대전방지 폴리에스터 필름의 개발은 위에서 언급한 도금방법이나 도전성 분말 혼합법으로는 해결할 수 없다. 일부에서는 계면활성제를 적당한 용매에 용해시킨 후 이를 폴리에스터 표면에 코팅하거나 계면활성제를 고분자와 혼한한 혼합물을 이용하는 방법을 사용하고 있다.
계면활성제가 전도성을 갖는 이유는 대기 중에 있는 수분과 결합하여 전도성을 보이기 때문이다. 그러나 계면활성제가 보이는 전도도는 한도가 있어 대략 109Ω/□ 이하의 표면저항을 얻을 수 없고, 계면활성제의 특성상 대기 중 수분함량이 낮은 경우에는 대전방지성이 크게 저하되며, 용매 저항성이 매우 나쁘고 계면활성제 분말이 필름 표면에 있어 불순물 입자가 제품의 품질에 악영향을 미치거나 분진발생의 위험이 있다는 단점 때문에 적용이 크게 제한된다.
또한, 전도성 카본블랙을 고분자 수지와 혼합한 혼합물을 사용하거나 카본블랙을 고분자 표면에 코팅하는 방법을 이용하기도 한다. 반도체 칩 운반용 캐리어 테이프 (carrier tape) 또는 대전방지성 트레이 (tray) 등의 제품에서 사용하는데, 이 방법 또한 색깔이 검으며 특히 전도성 카본블랙이 묻어 나오거나 전도성 분진발생의 가능성이 있기 때문에 불편한 방법이다. 따라서 이러한 단점을 보완할 수 있는 비카본블랙 및 비계면활성제 타입의 새로운 투명성 대전방지 폴리에스터 필름의 개발이 시급히 요청되고 있다.
물 유기 용매에 용해되는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole) 또는 폴리티오펜(polythiophene) 등의 전도성 고분자가 개발되면서 이를 대전방지 폴리에스터 필름 또는 다른 고분자 표면에 전도성을 부여하기 위한 응용 연구가 많이 이루어지고 있다. 일반적인 방법은 도핑이 완료된 전도성 고분자를 만든 후 이를 적당한 용매에 폴리에스터를 비롯한 고분자 표면에 코팅하는 방법이다. 이때 적당한 바인더를 함께 용해시켜 코팅층의 접착력 또는 표면경도 등의 기계적 성질을 증진시키기도 한다.
그러나, 합성이 완료된 전도성 고분자의 경우, 용해도와 전도도를 높이기 위해서는 메타 크레졸, 클로로포름 등의 유독성 유기용매에 녹인 후 폴리에스터를 비롯한 고분자 표면에 코팅하고 건조해야 한다. 이 과정 중 유기용매가 휘발하면서 작업환경이 열악해져 밀폐된 공간이 아닌 경우에는 사용이 제한될 수 밖에 없다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 폴링아닐린의 경우 알콜류 용매에 녹일 수 있는 아닐린 유도체 (예를 들어 에톡시 아닐린)를 이용하여 전도성 고분자를 합성하기도 한다.
이러한 아닐린 유도체를 사용할 경우에는 합성된 전도성 고분자는 용해성은 증가시키지만 반면에 합성된 전도성 고분자의 전기전도도는 저하시키므로 저저항을 가지면서 투명성이 좋은 전도성 고분자로서는 한계가 있다.
종래에 바이엘사에서는 전도성 고분자 단량체(monomer)의 일종인 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene)과 산화제인 페릭톨루엔 술포네이트 (Iron(III) p-toluenesulfonate) 및 이들로부터 합성된 전도성 고분자인 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜(3,4-polyethylenedioxythiophene)을 개발 (미합중국특허 제4,959,430호)하였는데, 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트를 상온에서 혼합한 후 가열하여 푸른색의 전도성 고분자인 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 제조하였다.
합성된 3,4-폴리 에틸렌디옥시티오펜이 물에 분산되어 있는 형태로 시판되기도 하는데 3,4- 에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트를 혼합하여 상온에서 오랜 시간 방치하면 중합반응이 일어날 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 반응억제제인 이미다졸(imidazole)을 소량 혼합하기도 한다. 3,4-에틸렌디옥시티오펜 등의 전도성 고분자용 단량체, 페릭톨루엔술포네이트 등의 산화제는 에틸알콜 (ethanol), 부틸알콜 (butanol), 이소프로필알콜(isopropanol), 아세톤 (acetone) 등의 알콜류 용매에 녹으므로 코팅 작업시 냄새 또는 독성에 의한 작업 환경의 문제점이 적다.
3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트를 이용한 고분자 표면에의 전도성 부여에 관한 바이엘 사의 특허(미합중국 특허 제4,987,042호, 미합중국 특허 제5,035,926호)에는 이 두 화합물을 직접 또는 폴리비닐아세테이트 (polyvinyl acetate) 또는 폴리비닐알콜 (polyvinyl alcohol) 등의 바인더와 적당량 혼합한 후 이 혼합물을 폴리카보네이트 (polycarbonate) 필름, 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride) 필름, 폴리에스터 (polyester) 필름, 폴리아미드 (polyamide) 필름 등의 고분자 표면에 코팅한 후 가열하면 표면저항이 최저 수 백 오움/□ 까지도 가능하다고 하였다.
이와 유사한 방법(미합중국 특허 제5,447,824와 제5,705,888)에도 소개되어 있으나 이들 문헌에 나오는 방법은 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트를 이미다졸과 혼합하여 고분자 표면에 코팅한 후 이를 가열건조하여 폴리에스터 필름 위에서 전도성 고분자 막을 직접 합성하는 방법이다.
그러나 이러한 방법으로 만들어진 전도성 고분자 막은 기저 고분자와의 접착성이 나빠 심한 경우 손으로 밀거나 손톱으로 긁으면 코팅된 전도성 고분자 막이 완전히 벗겨지는 단점이 있다.
상기 특허에는 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜 등의 바인더와 혼합하여 기저 고분자 필름에 코팅한다고 하였다. 그러나 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 이용하여 폴리에스터 필름 표면에서 전도성 고분자 막을 직접 합성하는 경우, 바인더를 전도성 모노머와 산화제와 함께 동시에 사용하면 바인더가 전도성 고분자의 합성을 방해하여 균일한 전도성 고분자 막의 형성을 방해하여 안정적인 전도성 고분자 층을 형성할 수 없다. 또한 바인더와 함께 합성하는 경우 바인더는 전도성 모노머와 산화제를 용해시킬 수 있는 용매를 사용해야 한다.
이러한 경우 코팅 및 합성이 완료된 후 미반응 모노머와 과량의 산화제를 세척하는 공정 중에 바인더가 용해되어 합성된 코팅층이 벗겨지는 문제점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 바인더를 사용하지 않을 경우에는 폴리에스터 표면위에 합성된 전도성 고분자 층이 손으로 밀면 전도성 고분자가 모두 벗겨지는 문제점이 있다.
따라서, 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 이용하여 폴리에스터 표면위에 3,4-폴리 에틸렌디옥시티오펜 막을 직접 합성하는 경우에는 기존의 방법이 아닌 새로운 방법을 사용해야 한다. 전도성 고분자막과 기저 고분자 사이의 접착성을 향상시키고 표면 연필경도를 증가시키기만 하면 상기 방법으로 제조된 전도성 고분자막을 입힌 폴리에스터 등의 고분자 제품은 상업적으로 매우 유용할 것으로 기대 된다.
본 발명은 상기의 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트의 혼합물용액을 폴리에스터 등의 기질에 코팅하여 폴리에스터 필름 표면 위에서 직접 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막을 합성함에 있어, 합성된 전도성 고분자 막과 기저 고분자간의 접착성 및 표면 연필경도를 증가시킬 수 있는 코팅액 및 코팅 방법과 이를 이용한 투명 대전방지 폴리에스터 필름을 제공함을 목적으로 한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
전도성 고분자 합성의 일반적인 방법은 전도성 고분자의 종류에 따라 다르다. 본 발명에서 주로 사용한 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔 술포네이트의 경우, 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 용매에 녹인 후 여기에 산화제인 페릭톨루엔술포네이트을 첨가하면 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜이 합성된다. 이때 온도를 가열하면 합성반응이 빨라져 100℃ 이상에서는 1, 2분 내로 합성이 완료된다. 바이엘사는 이 제품을 물에 분산시킨 3,4-폴리에틸렌디옥시 티오펜을 판매[제품명: 바이트론 P, 바이트론 PH]하고 있다. 이 제품은 유리 등의 기판에 코팅한 후 가열건조하면 유리 기판위에 전도성 막을 입힐 수 있다.
그러나, 이들 제품은 수분산 전도성 고분자이므로 이를 직접 폴리에스터 필름에 코팅하면 용매계가 맞지 않아 기저 고분자와의 접착성 및 표면 연필경도가 좋은 전도성 고분자 막을 얻을 수 없다.
본 발명에서 사용한 전도성 고분자 합성방법은 종래의 특허에 소개된 바와 같이, 단량체인 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 산화제인 페릭톨루엔술포네이트를 일정비율로 에틸알콜, 부틸알콜, 이소프로필알콜, 아세톤 등의 용매에 녹여 용액을 만든다.
이 용액을 폴리에스터 등의 기질 표면에 코팅한 후 이를 다시 열순환 또는 진공 오븐에서 가열하면 기질 표면에 전도성 고분자인 3,4-폴리 에틸렌디옥시티오펜 막을 직접 합성하는 방법을 사용하였다.
상기 방법을 이용한 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하기 위해서는 여러 가지 난제들을 극복해야 하는데, 주요 난제들은 폴리에스터 표면에 형성된 전도성 고분자 막의 접착력과 표면 연필경도를 증진시키는 것이 중요하다.
접착성 증진을 위한 일반적인 방법은 폴리에스터 등의 기질 표면을 코로나 또는 이온빔으로 처리하여 기질 표면에 극성기를 도입하거나, 또는 폴리에스터 필름 표면에 아크릴계 수지 등을 코팅하는 방법 등이 있다. 여기에서 코로나 또는 이온빔 처리기술은 폴리에스터 표면의 접착성을 증가시키기는 하나, 주변의 수분과의 복합작용에 의하여 시간이 지날수록 접착력이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 아크릴계 수지가 코팅된 폴리에스터 수지를 사용하거나 또는 원하는 수지를 폴리에스터에 코팅하여 사용해야 한다. 또한 3,4-에틸렌 디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트 혼합물은 합성반응이 빨라 섭씨 100℃ 이상의 고온에서는 1-2분 이내에 반응이 거의 종료되기 때문에 수지가 코팅된 폴리에스터 수지의 경우 이 시간 내에 접착력 증진 반응이 이루어져야 한다. 이를 위해서 결합보조제를 사용할 수도 있으나 이때 사용하는 용매계와 상용성이 좋아야 하고 용매 제거후 결정화가 이루어지지 않아야 한다.
합성이 완료된 후 코팅된 전도성 고분자 막의 경도는 투명 대전방지 폴리 에스터 필름의 사용에 있어서 매우 중요한 문제이다. 표면경도를 측정하기 위해서는 폴리에스터 표면을 연필로 긁어보거나(연필경도 시험: ASTM D3363-92a) 철섬유 (steel wool)로 긁어보는 방법을 이용한다. 일반적으로 표면경도를 증진시키는 방법은 폴리에스터 등의 피접착물 표면에 하드 코팅하는 방법이 주로 이용된다. 고분자 표면에 알콕시 실리케이트(alkoxy silicate)로 이루어진 화합물을 도포한 후 자외선 또는 열경화하면 실리카(silica) 층이 생기면서 고분자 표면에 연필경도가 높은 층을 코팅할 수 있다.
이때 아세테이트 계통의 경화제를 함께 사용하는데, 경화제와 알콕시 실리 케이트와의 함량비에 따라 경화온도와 경화시간이 결정된다. 일반적으로 경화 제 함량이 증가할수록 경화시간이 단축되는 반면 표면 연필경도가 저하되는 단점있다.
또한 하드코팅을 빠른 시간내에 완료하기 위해서는 경화온도가 높아야 하는데, 이때 경화온도가 높으면 그 온도에서 변형이 일어나는 고분자 의 경우에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.
상기 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 방법을 사용하였다.
먼저, 합성된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜과 기저 고분자인 폴리에스터 필름간의 접착성을 향상시키기 위하여 (1)아크릴계 수지가 코팅된 폴리에스터 필름을 사용하거나, (2)무코팅 폴리에스터 필름의 경우에는 폴리에스터 표면에 접착성을 부여할 수 있는 프라이머로 1차 처리하였다.
아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 수지는 일반적으로 사용되고 있는 방법으로서 시중에서 구입하여 그대로 사용하였다 (예: (주) 새한, XG532, 아크릴 코팅된 폴리에스터 필름). 아울러, 무코팅 일반 폴리에스터 수지 표면에 에폭시 수지를 코팅한 후 이를 경화시켜 무코팅 폴리에스터 필름에 접착성을 부여하였다. 이와 같이 처리된 폴리에스터 필름 표면에 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트 혼합 용액을 코팅한 후 이를 다시 가열하여 폴리에스터 필름 표면에 3,4-폴리에틸렌 디옥시티오펜 막을 형성하였다.
본 발명에서 주로 사용한 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시와 아민계 경화제로서 에폭시 수지의 중량을 100으로 할 때 아민계 경화제를 20-80 중량부로 혼합할 수 있다. 그러나 본 발명에 사용할 수 있는 애폭시 수지, 경화제 및 용매는 본 발명에서 사용한 계에 국한되지 않고 폴리에스터 표면에 코팅될 수 있는 에폭시는 모두 사용할 수 있고, 에폭시와 경화제의 혼합비, 그리고 용매에 혼합한 에폭시와 경화제 함량, 즉 고형분의 함량 등은 어느 일정 함량에 국한되지 않는다.
또한, 용매도 아세톤에 국한되지 않고 에폭시와 경화제를 혼합할 때 고체 침전물이 생기지 않는 용매는 모두 사용할 수 있다. 다만 용매의 종류 및 에폭시와 경화제 비율, 그리고 용매내에 들어 있는 고형분 함량에 따라 경화온도 및 경화시간 등을 조절하면 된다. 에폭시와 경화제가 혼합되어 있는 코팅액 제조시 필요한 경우 공동용매 (co-solvent)를 사용해도 동일한 효과가 있다.
폴리에스터 필름 위에 코팅된 에폭시 수지의 두께는 0.1-5.0 미크론 두께가 적당하다. 코팅된 에폭시 수지 두께가 너무 얇으면 코팅작업이 어렵고 에폭시 수지층의 두께가 너무 두께우면 사용한 폴리에스터 필름이 뒤틀리는 단점이 있다.
또한, 경화제를 포함하는 에폭시 수지를 폴리에스터 필름위에 코팅한 후 전도성 고분자를 합성한 경우에는 에폭시 층의 경화도가 최소한 50% 이상 되어야 한다. 만일 에폭시 수지가 미경화되면 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭 톨루엔술포네이트로부터 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막의 형성을 방해하여 전도성을 갖지 않는다.
아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 필름 위에 3,4-에틸렌 디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트 혼합 용액을 코팅한 후 섭씨 50-150℃에서 30초-5분간 가열하여 폴리에스터 필름 위에 3,4-폴리에틸렌 디옥시티오펜 막을 합성한다. 이와 같이 제조된 대전방지 폴리에스터 필름의 표면저항은 2×103오움/□로 측정되었다.
그러나, 코팅된 전도성 고분자 층은 손으로 쉽게 밀릴 수 있을 정도로 접착력이 약하고 따라서 표면경도도 매우 나쁘다. 이는 별도의 처방이 없으면 폴리에스터 표면에 코팅된 아크릴 층과 합성된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 사이의 접착력이 없어 사용할 수 없음을 의미한다.
폴리에스터 표면에 코팅된 아크릴층과 합성된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막과의 접착성 증가는 기존의 접착력 증진제로 사용되는 알킬 트리알콕시실리 케이트를 일정량 첨가하면 접착력 및 표면경도를 크게 개선할 수 있다. 여기에 서 대표적인 알킬기는 트리메타크릴옥시프로필, 비닐 등이고, 유기-무기계 계면결합제 (coupling agent)로 사용되는 실리케이트, 아크릴계 실리케이트, 에폭시계 실리케이트 등 대부분의 실리케이트가 동일한 성능을 보인다.
또한, 본 발명에서 사용한 실리케이트 함량은 1-30 중량부를 평가하여 이들 중량부 에서 접착력 증가를 확인하였으나 이 외의 함량에서도 동일한 효과를 기대할 수 있다.
그러나, 함량이 너무 작을 경우 그 효과가 미미하고 함량이 너무 높을 경우에는 접착력 증진에 사용된 함량 이외의 실리케이트가 오히려 표면경도에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 실리케이트의 종류에 따라 약간 다르기는 하지만 실리케이트 함량이 5-10 중량부일 때 최대 접착력을 보였다. 이때 접착력은 5B를 보인다.
상기 기술을 적용하는데 있어서 알킬 트리알콕시실리케이트가 첨가되어 있는 아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 필름을 사용하거나 알킬 트리알콕시 실리케이트를 3,4-에틸렌다이옥시티오펜, 페릭톨루엔설포네이트, 이미다졸, 용매 등의 혼합물에 첨가하여 사용할 수 있는데, 두 경우 모두 동일한 효과를 줄 수 있다. 상기 에폭시 수지 코팅방법은 에폭시 수지의 경화가 비교적 고온에서 이루어져야 하기 때문에 고온에서 변형되는 폴리에스터 필름의 경우에는 적용할 수 없다.
예를 들어, 무정형 폴리에스터 (amorphous polyester film: A-PET film)는 섭씨 120℃ 정도의 온도에서 결정화가 일어나 불투명해지며 엔,엔-디메틸포름아미드 (N,N-Dimethylformamide)와 엔-메틸-2-피롤리디논(N-Methyl-2- pyrrolidinone) 등의 유기용매와 접촉되면 불투명해지는 특징이 있는 폴리에스터 필름이다. 이러한 폴리에스터 필름은 상기 언급한 에폭시 수지 코팅처리가 불가능하다. 이러한 경우에는 아크릴릭 폴리올계 고분자를 코팅하여 문제점을 해결할 수 있다. 무정형 폴리에스터 필름의 경우 필름 표면에 아크릴릭 폴리올을 코팅한 후 섭씨 40℃ 정도의 공기로 용매를 제거한 후 이 위에 3,4-에틸렌디옥시티오펜, 페릴톨루엔술포네이트, 이미다졸 혼합액을 코팅한 후 섭씨 50-80℃ 정도의 온도에서 수 분간 방치하면 전도성 고분자인 3,4-에틸렌디옥시티오펜 층이 형성된다.
이와 같은 방법으로 제조된 전도성 고분자 층은 5B의 접착력과 2H 이상의 표면연필경도를 갖는다. 이때 아크릴릭 폴리올 이외에도 폴리에스터 폴리올, 아크릴릭 폴리올과 이소시아네이트 혼합물로 경화된 우레탄계 고분자 등도 동일한 효과를 보인다.
상기 방법에 의하여 제조된 대전방지 폴리에스터 필름은 표면저항이 최고 102오움/□까지도 가능하고 스카치테이프 접착력 시험에서 5B의 접착력을 보이며 또한 표면경도 측정 결과 2H 이상의 연필경도를 보인다.
상기 방법에 의해서 제조된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막이 있는 폴리에스터 필름 표면의 기능성 강화 및 코팅작업의 효율성을 위하여 산화방지제, 자외선 안정제 및 차단제, 계면 활성제, 점도조절제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
산화방지제는 인, 황을 포함하거나 포함하지 않는 알킬, 아릴기로 치환된 힌더드 (hinderded) 페놀계 화합물로서 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막 형성을 위하여 열처리하는 동안, 그리고 제품 사용 도중에 발생할 가능성이 있는 열산화 (thermal degradation)를 억제하기 위한 목적으로 사용된다. 자외선 안정제는 알킬 또는 아릴기로 치환된 힌더드 (hinderded) 아민계 화합물이며 자외선 차단제는 알킬 또는 아릴기로 치환된 벤조트리아졸계 화합물로서 제품 사용 도중 주위 환경의 자외선에 의해 전도성 변화 가능성을 억제하기 위하여 사용될 수 있다. 계면활성제로는 아크릴계, 불소계, 실리콘계 양, 음 또는 비이온계 화합물이며 원활한 코팅작업을 위하여 코팅액의 점도를 조절할 필요가 있는데 희석제로는 아세톤, 메탄올, 에탄올, 아이소프로필 알콜, 노르말 부탄올, 시클로헥산, 메틸 에틸 케톤, 메틸 아이소프로필 케톤, 자일렌, 톨루엔 등의 혼합 유기용제이며 증점제는 셀룰로오즈 에테르, 스타치, 실리카 드의 유·무기 화합물, 폴리 아크릴레이트, 폴리 우레탄계 고분자 수지등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
상기 기술로 투명 대전방지 폴리에스터 필름을 제조할 수 있는 고분자 필름 은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate: PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (polybutylene terephthalate: PBT) 필름 등의 에스터 관능기를 갖는 폴리에스터계 고분자 및 접착력 증진을 위하여 공중합물로 만든 변성 폴리에스터로 만들어진 필름 등이다. 상기 기술은 필름 뿐만 아니라 판상, 성형품 등 대전방지를 필요로 하는 모든 제품에 적용 가능하다.
본 발명은 전도성 고분자의 단량체로서 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 산화제 로서 페릭톨루엔술포네이트를 사용하는 폴리티오펜을 주로 사용하였으나 동일한 방법이 다른 티오펜 유도체를 이용한 폴리티오펜의 합성에 응용될 수 있다. 또한 폴리아닐린 또는 폴리피롤 등의 전도성 고분자도 동일한 방법에 의하여 폴리에스터 필름 위에서 직접 합성법에 의해 전도성 막을 형성할 수 있다. 폴리아닐린의 경우 아닐린과 산화제간의 반응이 빠르므로 반응지연제의 함량을 높여야 한다. 마찬가지로폴리피롤의 경우 반응지연제의 함량을 조절하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.
일반적으로 대전방지 필름의 용매저항성은 필름 위에 이소프로필알콜 또는 아세톤을 한 방울 떨어뜨린 후 용매가 증발한 후 전도도 변화 또는 얼룩의 유무로 판정한다.
상기 기술에 의해서 제조된 투명 대전방지 폴리에스터 필름위에 이소프로필알콜 한 방울을 떨어뜨린 후 증발시키면 옅은 흔적이 남는다. 그러나 이 흔적을 부드러운 헝겁으로 제거하면 깨끗하게 닦이고 이 부분의 표면저항은 초기값과 별 차이 없다. 따라서 상기 기술에 의해서 제조된 투명 대전방지 폴리에스터 필름의 용매저항성이 좋은 것으로 판단할 수 있다.
그러나, 경우에 따라 투명 대전방지 필름의 표면을 알콜 또는 아세톤 등의 용매로 닦는 경우가 있을 수 있는데, 이때는 상기 기술에 의해 제조된 대전 방지 필름에서도 전도성 고분자 층이 제거되는 문제점이 있을 수 있다. 이러한 문제점은 바인더를 사용하는 다른 전도성 고분자에서도 발견되는 현상이다.
이러한 문제점을 보완하기 위하여 본 발명에서는 폴리에스터 필름 표면에 형성된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 층 위에 보호코팅하는 방법을 사용하였다. 전도성 고분자 층위에 보호층이 형성되면 필름의 표면저항은 증가할 수 밖에 없는데, 이 표면저항의 증가를 최소한으로 하면서 전도성 고분자 층을 용매로부터 보호할 수 있어야 한다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위해서는 열경화성 보호층 재료를 사용해야 한다. 열가소성 보호층 재료를 사용하면 결국 용매저항성이 낮을 수 밖에 없다.
본 발명은 아크릴릭 폴리올과 이소 시아네이트를 당량비로 혼합하여 일정 온도에서 열경화시켜 우레탄계의 열경화성 보호층을 만드는 방법을 이용하였다. 이 보호층의 두께는 표면저항의 증가를 결정하는 중요한 요인인데, 보호층의 두께는 용매에 녹아 있는 아크릴릭 폴리올과 디이소시아네이트의 농도로서 조절할 수 있다. 즉, 높은 아크릴릭 폴리올과 디이소시아네이트의 함량이 높으면 코팅두께의 두꺼울 가능성이 높으므로 코팅두께를 얇게 하거나 아니면 아크릴릭 폴리올과 디이소시아네이트 함량이 낮아야 한다. 용매에 녹아 있는 아크릴릭 폴리올과 이소시아네이트 함량이 2-30 중량부일 때 가장 좋은 특성을 보인다.
아크릴릭 폴리올과 이소시아네이트 함량이 2 중량부 이하로 낮으면 보호층의 두께가 너무 얇아 보호층으로서의 역할을 하지 못하고 아크릴릭 폴리올과 이소시아네이트 함량이 30 중량부 이상으로 높으면 보호층 두께가 너무 두꺼워져 표면저항이 너무 높게 증가하여 대전 방지성이 저하될 가능성이 있으므로 사용할 수 없다.
아크릴릭 폴리올과 이소시아네이트 혼합물 이외에도 각 종 실리케이트 화합물도 보호층으로 사용할 수 있다. 실리케이트는 경화제가 혼합하여 사용하면 보호층의 표면경도가 매우 높고 용매 저항성이 매우 뛰어나 에틸알콜, 이소피로필알콜 또는 이세톤 류의 용매로 닦아도 표면 보호층이 벗겨지지 않는 장점이 있다. 상기 보호층을 코팅하는 기술은 크게 열경화 방법과 자외선 경화방법이 있는데, 이 두가지 모두 표면보호층을 형성하는데 유용하게 사용된다. 열경화 방법을 선택할 때는 열경화시 기저 고분자인 폴리에스터 필름의 치수가 변형되지 않을 정도의 온도에서 경화시켜야 한다.
특히, 비정질 폴리에스터 필름의 경우 열안정성이 일반 폴리에스터 필름에 비하여 떨어지므로 열경화 온도를 높이지 말아야 한다. 자외선 경화방법을 선택할 경우에는 자외선 경화시간을 되도록 짧게 해야 한다. 전도성 고분자는 구조상 공핵이중결합 (conjugated double bond) 으로 되어 있기 때문에 자외선에 장시간 노출되면 공핵이중결합이 붕괴되면서 전도도가 감소하는 경향이 강하다. 따라서 자외선 경화방법을 사용하여 보호층을 입힐 경우에는 자외선에 노출되는 시간을 되도록 짧게 해서 공핵이중결합의 붕괴를 가능한 한 억제해야 한다. 이때 전도성 고분자 모노머, 산화제의 혼합물에 자외선 안정제를 혼합하거나 또는 보호층용 코팅액에 자외선 안정제를 혼합하면 자외선 경화 시 전도성 고분자의 붕괴를 억제할 수 있다.
상기 기술에 의해 보호코팅층이 입혀진 투명 대전방지 폴리에스터 필름의 경우 용매 저항성이 뛰어나 알콜 또는 아세톤 류의 용매로 힘주어 씻어도 전도 층이 벗겨지지 않는 특성을 보인다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이들 실시예 및 비교예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
＜실시예 1＞
비스페놀계 에폭시 100 중량부와 아민계 경화제 40 중량부를 아세톤에 용해 시켜 에폭시와 경화제 함량을 20%로 맞춘 후 이 용액을 1 미크론의 두께로 무 코팅 폴리에스터 필름 위에 코팅하였다.
이 필름을 섭씨 120도의 열순환 오븐에서 20분간 경화시켜 에폭시가 코팅된 폴리에스터 필름을 제조하였다. 이때의 경화도는 약 70% 정도이다. 이 필름에 3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭 톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 혼합한 용액을 1.5 미크론 두께로 코팅한 후 섭씨 100도의 열순환 오븐에서 2분간 두어 반응을 유도하였다. 반응이 완료된 후 필름을 꺼내어 에틸알콜로 표면을 세척한 후 건조시켜 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
이와 같이 제조된 대전방지 필름의 표면저항은 2×103오움/□, 접착성은 5B, 연필경도는 3H, 투명도는 75%의 특성을 갖는다. 이러한 특성은 상기 비교예 1의 무코팅 폴리에스터 필름을 아무런 처리없이 3,4-폴리에틸렌디옥시 티오펜 막을 형성하는 방법이나 비교예 2-4에 있듯이 고분자를 바인더로 사용한 방법에 의해서 제조된 대전방지 폴리에스터 필름의 접착성과 표면 연필경도 등의 표면물성보다 월등히 우수하였다.
또한, 비교예 5의 아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 필름 위에 아무런 처리없이 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막을 합성하는 방법에 의해서 제조된 대전방지 폴리에스터 필름의 표면물성 보다 월등히 우수함을 알 수 있다.
＜실시예 2＞
3,4-에틸렌다이옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔설포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 혼합할 때 계면활성제 3종을 고형분 함량에 대하여 0.1-20 중량부 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 기술로 제조된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막이 형성된 대전방지 폴리에스터 필름의 표면특성이 표 1에 정리되어 있다. 표 1에 있듯이, 계면활성 제를 첨가한 경우 표면저항과 접착성은 실시예 1의 특성과 비슷한 반면, 표면 윤활성은 크게 증가한다. 계면활성제 함량의 영향을 보면 계면활성제의 종류에 상관없이 함량이 5-10 중량부인 경우가 가장 좋은 특성을 보이는 반면, 계면 활성제 함량이 너무 높으면 (예를 들어 20 중량부인 경우) 표면 미끄러움이 너무 심하고 계면활성제가 손에 묻는 현상이 발견되었다.
표 1. 계면활성제 종류 및 함량에 따른 표면물성
함량(중량부) 표면저항(Ω/□) 투명도 (%)1 접착력2 표면경도3 표면윤활성4
FC43050.10.51.05.01020 103 75-80 5B 1 H1 H1 H2 H2 H2 H 불량불량불량양호양호불량
KP32260.10.51.05.01020 103 75-80 5B 1 H1 H2 H3 H3 H3 H 불량불량양호양호양호불량
BYK35870.10.51.05.01020 103 75-80 5B 1 H1 H1 H2 H2 H2 H 불량불량불량양호양호양호
1: 550 nm에서의 투과도,2: ASTM D3359 시험법,
3: ASTM D3363-92a 시험법,4: 양호: 손으로 긁을 때 표면이 매끄러움, 불량: 손으로 긁을 때 걸리거나 계면활성제가 묻어 나옴,
5: 3M사 제품,6: 신에츠사 제품,7: BYK사 제품
＜실시예 3＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 혼합할 때 메타크릴옥시프로필 트리알콕시실리케이트를 고형분에 대하여 1-30 중량부를 혼합하는 방법을 제외하고는 비교예 5와 동일하게 실시하여 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 기술에 의해서 제조된 대전방지 폴리에스터 필름은 표면저항과 투명도는 전도성 고분자 합성용 용액에 첨가한 메타크릴옥시프로필트리알콕시실리 케이트 함량에 관계없이 표면저항 1.0×103오움/□, 투명도 75%를 보였다.
그러나, 접착력과 표면경도는 실리케이트 함량에 따라 약간 차이가 나는데, 본 실시예에서 사용한 범위내에서 접착력은 2-5B, 표면경도는 HB-4H를 보인다. 실리케이트 함량이 10 중량부 이상이면 표면경도가 오히려 저하되는 경향을 보였다.
따라서, 전도성 고분자 합성용 혼합액에 알콕시실리케이트가 일정량 혼합되면 대전방지 폴리에스터 필름의 접착성 및 표면 연필경도가 크게 향상되었다.
표 2. 메타크릴옥시프로필트리알콕시실리케이트 함량에 따른 표면물성
실리케이트 함량 (중량부)
1.0 2.0 5.0 10 20 30
표면저항(Ω/□) 103 103 103 103 103 103
투명도(550 nm, %) 75-80 75-80 75-80 75-80 75-80 75-80
접착력(ASTM D3359) 2B 3B 5B 5B 5B 4B
표면경도(ASTM D3363-92a) HB 2H 3-4H 4H 3H 2H
＜실시예 4＞
전도성 고분자 합성용 용액에 계면활성제 (신에츠사, KP322)를 첨가하는 방법을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하여 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 기술에 의해서 제조된 대전방지 폴리에스터 필름의 표면저항은 1×103오움/□, 투명도는 75%이고, 접착성은 5B, 표면 연필경도는 4H이고 특히 제조 된 대전방지 폴리에스터 필름의 표면이 매우 매끄러웠다.
＜실시예 5＞
알킬 트리알콕시실리케이트를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하여 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 기술에 의해서 제조된 대전방지 폴리에스터 필름은 표면저항과 투명도 는 실시예 4와 동일하나 접착성과 표면경도는 비교예 5와 동일한 물성, 즉 접착성 B, 표면 연필경도 2B의 특성을 보였다. 따라서 아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터필름을 기질로 사용할 경우, 계면활성제만으로는 표면 물성의 개선 효과를 기대할 수 없다.
＜실시예 6＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 혼합한 용액을 폴리에스터 필름 표면에 코팅함에 있어 코팅막 두께를 0.5 미크론 및 1 미크론으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
이와 같이 제조된 대전방지 필름의 접착성과 표면 연필경도는 코팅막의 두께와 상관없이 5B와 4H로서 실시예 1의 결과와 동일하였다. 그러나, 코팅막 두께가 1.0 미크론인 투명 대전방지 폴리에스터 필름의 표면저항은 104오움/□로 증가하였고 투명도가 81%이었다. 코팅막 두께가 0.5 미크론인 투명 대전방지 폴리에스터 필름의 표면저항은 106오움/□로 증가하였고 투명도는 95% 이었다.
＜실시예 7＞
실시예 6에 의거하여 만든 코팅액을 아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 필름에 적용하는 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 실시하여 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 방법에 의하여 제조된 대전방지 폴리에스터 필름은 실시예 6에 의거 하여 제조된 대전방지 폴리에스터 필름과 동일한 특성을 보였다.
＜실시예 8＞
아크릴릭 폴리올을 에틸알콜에 녹여 10% 용액을 만든 후 이를 1 미크론 두께로 무정형 폴리에스터 필름 위에 코팅한 후 섭씨 40도 정도의 열풍으로 건조시켰다.
이 필름위에 3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔 술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 녹인 용액에 메타크릴옥시프로필트리알콕시실리케이트를 고형분에 대하여 5 중량부, 그리고 계면활성제(신에츠 사, KP322)를 고형분에 대하여 5 중량부 혼합한 용액을 1 미크론 두께로 코팅한 후 섭씨 70도에서 5분간 건조시켜 합성반응을 유도하였다. 반응이 완료된 후 필름을 꺼내어 에틸알콜로 세척한 후 다시 건조시켜 무정형 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 기술에 의해서 제조된 무정형 폴리에스터 필름의 표면저항은 104오움/□, 투명도는 85%, 접착력은 5B, 표면경도는 3H를 보였다.
＜실시예 9＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 150 그램에 녹인 후 이 용액에 메타크릴옥시프로 필트리알콕시실리케이트를 고형분에 대하여 5 중량부, 그리고 계면활성제 (신에츠 사, KP322)를 고형분에 대하여 5 중량부를 혼합하여 코팅액을 만들었다.
이 용액을 아크릴 처리된 폴리에스터 필름 표면에 코팅후 섭씨 120℃에서 2분간 가열하여 반응을 유도한 결과 대전방지 폴리에스터 필름을 얻을 수 있었다.
상기 기술에 의하여 제조된 대전방지 폴리에스터 필름의 표면저항은 104-105오움/□, 투명도는 92%, 접착력은 5B, 표면경도는 4H를 보였다. 이 결과는 본 발명에 사용된 전도성 고분자 모노머 및 산화제의 농도를 [실시예 4] 대비 10배 희석시켜도 표면경도와 접착성은 동일하면서 투명성은 크게 향상됨을 보여 준다. 이때 표면저항은 1-2 차수 정도 증가하였다.
＜실시예 10＞
실시예 9에 의해 만들어진 폴리에스터 필름 위에 아크릴릭 폴리올 100 중량부에 대하여 디이소시아네이트 7.5 중량부를 혼합한 후 이를 에틸아세테이트에 녹여 10% 용액을 제조한 후 이를 0.5 미크론 두께로 코팅하여 보호층을 형성하였다.
상기 기술에 의해 제조된 대전방지 폴리에스터 필름은 에틸알콜, 이소프로필 알콜 또는 아세톤 등의 용매를 적신 안경닦는 헝겊으로 힘주어 씻어도 전도성 고분자 막이 손상되지 않으며 따라서 표면저항의 변화가 없었다.
상기 실시예 1-4의 결과를 보면 계면활성제가 혼합된 전도성 고분자 합성용 용액 을 이용하여 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막을 폴리에스터 필름에 형성하면 표면저항, 투명도, 접착성 등은 동일하게 유지하면서 대전방지 폴리에스터 필름의 표면 연필경도가 약간 증가함을 알 수 있다.
＜비교예 1＞
시중에서 판매되는 무코팅 폴리에스터 필름 위에 3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15그램에혼합한 혼합 용액을 1.5 미크론 두께로 코팅한 후 이를 섭씨 100도의 열순환 오븐에서 2분간 가열하여 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 폴리에스터 표면 위에 합성하였다. 이 필름을 열순환 오븐에서 꺼내어 에틸알콜로 세척한 후 다시 건조하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 폴리에스터 필름의 표면저항은 2.5×103오움/□, 투명도는 70%가 측정되었고 접착성 및 표면경도는 측정불능일 정도로 낮아 스카치 테이프 테스트 결과 0B이고 표면 연필경도는 B 이하이었다.
＜비교예 2＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol, 폴리비닐알콜 5.0 mmol을 탈이온증류수 15그램에 혼합한 후 이를 1.5 미크론 두께로 무코팅 폴리에스터 필름 위에 코팅한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 폴리에스터 필름의 표면저항은 1.0×103오움/□, 투명도는 74%, 연필경도는 HB 이나 접착성은 2B 이었다.
＜비교예 3＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol, 아크릴 폴리올 (acryl polyol) 0.5 mmol을 에틸 알콜 15 그램에 혼합한 용액을 제외하고는 비교예 2와 동일하게 실시하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 폴리에스터 필름은 열순환 오븐에서 꺼낸 후 에틸 알콜로 세척하는 동안 코팅된 전도성 고분자막이 씻긴다.
＜비교예 4＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤과 혼합한 용액을 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 0.5 mmol을 엔,엔-디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide)와 엔-메틸-2-피롤리디논(N-Methyl-2-pyrrolodinone)을 중량비 1:1 혼합한 용액에 중량비 1:1로 혼합하여 코팅액을 만든 것을 제외하고는 비교예 2와 동일하게 실시하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 폴리에스터 필름의 표면저항은 1.0×103오움/□, 투명도는 73%이고 접착성은 B이며 표면 연필경도는 2B 이었다.
＜비교예 5＞
기질 고분자 필름으로서 아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 필름을 사용한 것을 제외한 모든 방법은 비교예 1과 동일하게 실시하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 폴리에스터 필름의 표면저항은 1.0×103오움/□, 투명도는 73%이고 접착성은 B이고 표면 연필경도는 2B 이었다.
＜비교예 6＞
3,4-에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 녹인 후 이 용액에 메타크릴옥시 프로필트리알콕시실리케이트를 고형분에 대하여 5 중량부, 그리고 계면활성제 (신에츠사, KP322)를 고형분에 대하여 5 중량부를 혼합하여 코팅액을 만들었다. 이 용액을 아크릴 처리된 폴리에스터 필름위에 코팅후 섭씨 120℃ 에서 2분간 가열하여 반응을 유도하여 대전 방지 폴리에스터 필름을 제조하였다.
상기 기술에 의하여 제조된 대전 방지 폴리에스터 필름 표면을 이소프로필 알콜을 적신 안경닦는 헝겁으로 문지르면 폴리에스터 표면에 형성된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막이 벗겨져 헝겁에 묻어 나왔다. 이와 같이 손상된 부위는 표면저항이 높아 절연성을 보였다.
상기 비교예 1-5에서 나타난 결과와 같이, 무코팅 폴리에스터 필름 위에 3,4-에틸렌디옥시티오펜, 페릭톨루엔술포네이트, 이미다졸을 혼합한 용액을 이용하여 폴리에스터 표면에서 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막을 형성하면, 표면저항은 1×103- 3×103오움/□의 표면저항을 보이고 투명성도 70% 이상의 특성을 보이는 반면 접착성과 표면 연필경도는 매우 나쁜 성질을 보임을 알 수 있고 이러한 현상은 아크릴 수지가 코팅된 폴리에스터 수지를 기질 고분자로 사용하거나 또는 무코팅 폴리에스터 필름 위에 바인더를 이용하여 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 막을 형성하는 경우에도 동일하게 발생됨을 알 수 있다.
위 비교예 1-5에서 모두 표면저항과 투명성은 서로 비슷하게 나오는 이유는 표면저항은 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트의 함량비 및 이들 혼합물이 용매에 녹아 있는 농도비와 코팅두께로서 결정되기 때문이다. 이들의 농도와 코팅두께를 고정시키면 표면저항과 투명도는 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 기술을 이용하면 표면저항은 1010오움/□ (ohms/square)부터 102오움/□까지 조절이 가능하고, 550 nm에서의 투과도가 최대 90% 이상이면서, ASTM D3359법에 의한 접착력이 5B이고 ASTM D3363-92a법에 의한 표면 연필경도가 2H 이상인 투명성 대전방지 폴리에스터 필름을 제조할 수 있다.

Claims (8)

  1. 전도성 고분자 단량체, 산화제 및 도판트를 혼합한 용액 (기본수지 분산액)을 기질의 폴리에스터 표면위에 도포하여 폴리에스터 필름 위에 전도성 고분자 막을 직접 합성함에 있어, 전도성 막 합성 전 전처리 (프라이머 코팅)를 통하여 기질 필름과의 접착력이 향상되고 보호 코팅막을 형성하여 내구성이 증가된 것을 특징으로 하는 투명 영구 대전방지 폴리에스터 필름.
  2. 제 1항에 있어서, 전도성 고분자는, 전도성 고분자로 합성될 수 있는 단량체인 티오펜, 아닐린, 피롤 및 에틸렌디옥시기가 치환된 티오펜, 탄소수 4-10인 알킬가 치환된 티오펜, 술포닐 아닐린, 핵실 피롤 또는 이들 단량체로부터 변성된 단량체임을 특징으로 하는 투명 영구 대전방지 폴리에스터 필름.
  3. 제 1항에 있어서, 합성된 전도성 고분자와 폴리에스터 필름과의 접착성 증진을 위하여 폴리에스터 필름 표면에 0.01-5 미크론 두께로 에폭시계, 아크릴계 또는 우레탄계 등의 바인더 또는 이들과 다른 수지와의 혼합물 또는 이들로부터 변성된 접착력 강화 수지로 코팅한 후, 전도성 층을 입힌 후 70-150oC에서 1-20분간 건조하여 프라이머 층을 형성된 폴리에스터 고분자 필름을 기질로 사용하는 것을 특징으로 하는 투명 영구 대전방지 폴리에스터 필름.
  4. 제 1항에 있어서, 전도성 코팅막 경도의 증가를 위하여 전도성 고분자 혼합액 100부에 대하여 1-30 중량부의 알킬 트리알콕시실리케이트, 즉 알킬기는 메타크릴옥시프로필, 비닐의 관능기를 포함하는 실리케이트, 유기-무기계 계면결합제(coupling agent)로 사용되는 실리케이트, 아민계 실리케이트 또는 아크릴계 실리케이트를 포함하는 코팅액으로부터 제조됨을 특징으로 하는 투명 영구 대전방지 폴리에스터 필름.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 폴리에스터 필름 표면에 형성된 전도성 고분자 막을 보호하고 내구성을 증가시키기 위하여 아크릴릭 폴리올과 이소시아네이트 혼합물, 실리케이트 화합물 또는 아크릴계 고분자, 우레탄 고분자 등을 이용하여 2 미크론 이하의 두께로 전도성 고분자 막위에 코팅하여 보호층을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명성 대전방지 폴리에스터 필름.
  8. 삭제
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