KR101612082B1 - 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프라이머 적층막에 수지가 잘 웨팅되어 퍼질 수 있어 외관이 균일하고, 부착력이 우수하며, 끓는 물에 침전시켜 2 시간 동안 처리된 뒤에도 무용제 UV경화형 수지와 폴리에스테르 필름 간에 밀착력이 90% 이상 유지되도록 내탕 부착력을 향상시킬 수 있는 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

Description

광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름{STACKED AND BIAXIALLY STRETCHED POLYESTER FILM FOR OPTICAL USE}

본 발명은 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우레아 결합과 우레탄 결합을 특정 비율로 가지는 프라이머 적층막을 제조함으로써 수소 결합력을 극도로 향상시켜 무용제형 UV경화 수지의 퍼짐성을 개선시킬 수 있고, 가공 후의 폴리에스테르 기재와의 접착력 또한 확보할 수 있는 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리에스테르(PET, PEN 등), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 비정성 폴리올레핀(비정 PO)등의 투명 플라스틱 필름은, 유리와 비교하면 경량이면서 잘 깨지지 않는 성질을 가지기 때문에, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 플레이 등의 플랫 패널 디스플레이용 부재나, 터치패널용 필름 또는 윈도우용 필름의 기재로서 이용되고 있다. 그 중에서도, 이축연신 폴리에스테르 필름은 기계적 성질, 전기적 성질, 치수 안정성, 내열성, 투명성 및 내약품성 등에 뛰어난 성질을 가질 뿐만 아니라, 다른 투명 플라스틱 필름에 비해 범용성이 높고, 코스트 메리트에 큰 우위성을 갖기 때문에 여러 용도에 매우 적합하게 이용되고 있다.

특히 플랫패널 디스플레이에는 여러 가지 특성의 필름이 형성되는데, 대표적으로 광학산 필름, 프리즘 필름 등이 있다. 이 필름들은 폴리에스터 필름에 다른 계열을 물질을 사용하여 코팅하는 방식으로 제조되는데, 폴리에스터 필름 기재에 부착력과 wetting성이 부족한 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 UV수지에 wetting이 잘 될 수 있는 첨가제 또는 저분자량 올리고머의 비율을 늘리는 방법 또는 가공 기술 등을 통해 이 문제를 극복해 왔다.

그러나 종래의 이축연신 폴리에스테르 필름에서 용매계의 코팅제의 경우 표면장력 자체가 낮기 때문에 일반적인 폴리에스테르 필름에 코로나 처리 또는 이접착 적층막을 형성하여 부착력과 Wetting성을 확보할 수 있었다.

한편, 패턴 등의 모양을 만들기 위하여 무용매형 UV경화 타입에 사용되는 수지의 경우는 점도가 높고 표면장력이 낮지 않아 폴리에스터 필름 기재에 부착력 부족 및 wetting성이 부족하여 외관이 좋지 않는 문제가 있었다.

이에 무용매형 UV경화 타입 수지의 표면장력을 낮추는 방법과 반대로 폴리에스터 필름 기재의 표면장력을 높이는 방법이 요구되었다. 따라서 무용매형 UV경화 타입 수지의 표면장력을 낮추는 것에는 한계가 있기 때문에 폴리에스터의 표면장력을 극도로 올릴 수 있는 적층막에 대한 필요성이 요구되고 있는 실정이다.

한국 공개특허공보 제2011-0007325호 한국 공개특허공보 제2014-0038990호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 프라이머 적층막에 수지가 잘 웨팅(wetting)되어 퍼질 수 있어 외관이 균일하고, 부착력이 우수하며, 끓는 물에 침전시켜 2 시간 동안 처리된 뒤에도 무용제 UV경화형 수지와 폴리에스테르 필름 간에 밀착력이 90% 이상 유지되도록 내탕 부착력을 향상시킬 수 있는 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, 기재필름과, 상기 기재필름의 적어도 어느 한 면에 프라이머 적층막의 전체 중량 대비 10중량% 내지 80중량%의 우레아 결합을 포함하고, 표면장력이 50dyne/cm이상인 프라이머 적층막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.

여기서, 상기 프라이머 적층막은 말단기가 블록처리되어 있고, 탄소수가 3 내지 15개인 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 수분산 도포액으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 수분산 도포액은 사슬연장제 및 입자를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 이소시아네이트계 화합물은 지방족 디이소시아네이트 또는 지환족 디이소시아네이트와 이온성 쇄연장제가 포함된 글리콜로 구성되되, 말단의 이소시아네이트 반응기를 블록제로 블록 처리한 디이소시아네이트 수분산 화합물일 수 있다.

바람직하게는, 상기 지방족 디이소시아네이트는 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리진 디이소시아네이트, 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트, 3-메틸펜탄-1,5- 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 2,4,4- 트리메틸 헥사메틸렌- 1,6-디이소시아네이트 중 적어도 하나이고, 상기 지환족 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥실 디이소시아네이트, 수소첨가 크실릴렌 디이소시아네이트, 수소첨가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수소첨가 트리메틸크실릴렌 디이소시아네이트 중 적어도 하나일 수 있다.

바람직하게는, 상기 이온성 쇄연장제는 2,2-디메틸올프로피온산, 2,2-디메틸올부탄온산, 나트륨 설포네이트기가 달린 폴리프로필렌글리콜류, 2,4-디아미노-5-메틸벤젠술폰산 중 적어도 하나로서, 전체 폴리우레탄에 대해 0.5 내지 25중량%를 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 상기 글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틴글리콜 등의 지방족 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리 옥시 알킬렌 글리콜, 사이클로 헥산 디메탄올 등의 지환족 글리콜, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 글리콜, 네오펜틸 글리콜 히드록시 피발레이트 등의 에스테르 글리콜 중 적어도 하나일 수 있다.

바람직하게는, 상기 글리콜은 공중합 폴리테트라메틸렌글리콜일 수 있다.

바람직하게는, 상기 블록제는 옥심계 화합물로서 아세톤 옥심일 수 있다.

바람직하게는, 상기 사슬연장제는 톨릴렌 디아민, 크실릴렌 디아민, 디페닐 메탄 디아민 등의 방향족 디아민, 에틸렌 디아민, 프로필렌 디아민, 헥산디아민, 2,2-디메틸-1,3-프로판디아민, 2-페틸-1,5-펜탄디아민, 트리메틸헥산디아민, 2-부틸-2-에틸-1,5-펜탄디아민, 1,8-옥탄디아민, 1,9-노난디아민, 1,10-데칸디아민 등의 지방족 디아민, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5- 트리메틸시클로헥산, 디시클로헥실메탄디아민, 이소프로비리틴시클로헥실-4,4'-디아민, 1,4-디아미노 시클로헥산, 1,3-비스아미노 메틸시클로헥산 등의 지환족 디아민 중의 적어도 하나일 수 있다.

바람직하게는, 상기 입자는 평균입경 100 ~ 350nm의 실리카 입자로서 상기 수분산 도포액 전체 중량 대비 2 내지 15중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 우레아 결합과 우레탄 결합을 특정 비율로 가지는 프라이머 적층막을 제조함으로써 수소 결합력을 극도로 향상시켜 무용제형 UV경화 수지의 퍼짐성을 개선시킬 수 있고, 가공 후의 폴리에스테르 기재와의 접착력 또한 확보할 수 있는 등의 효과를 가진다.

이로 인해 본 발명에 따르면, 깨끗한 외관과 가공 스피드, 부착력을 향상시킬 수 있어, BLU의 프리즘 시트용 또는 패터닝용 수지 코팅의 기재로서 사용 가능한 등의 효과가 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름의 단면도.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

본 발명을 설명하고/하거나 청구함에 있어서, 용어 "공중합체"는 둘 이상의 단량체의 공중합에 의해 형성된 중합체를 언급하기 위해 사용된다. 그러한 공중합체는 이원공중합체, 삼원공중합체 또는 더 고차의 공중합체를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름은 기재필름(11)과 기재필름의 적어도 어느 한 면에 프라이머 적층막의 전체 중량 대비 10중량% 내지 80중량%의 우레아 결합을 포함하고, 표면장력이 50dyne/cm이상인 프라이머 적층막(12 및/또는 12′)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름은 수소 결합력을 극도로 상승시키기 위하여 우레아 결합과 우레탄 결합을 포함하는 것을 특징으로 한다. 수소 결합을 잘하는 우레아 결합을 포함시킴으로써 표면 에너지를 상승시킬 수 있기 때문에 높은 표면장력을 가지는 프라이머 적층막의 형성이 가능하다. 이러한 처리가 된 기재필름의 표면에 무용제 UV경화형 수지를 코팅하게 되면, 기재필름의 표면장력이 무용매형 UV경화 수지보다 높기 때문에 퍼짐성이 좋아지고, 부착력 또한 향상된다.

플랫 패널 디스플레이에 사용되는 반사방지 필름, 확산시트, 프리즘 시트 등의 광학필름은 폴리에스테르 필름 위에 2차 가공을 할 경우 접착력이 떨어지는 경우가 많다. 특히 무용매형 UV경화 타입의 도료를 사용할 경우, 용매계의 코팅제에 대비하여 기재 표면의 프라이머층에 침투가 어려워 부착력이 부족한 현상이 발생한다. 뿐만 아니라 용매가 없는 타입의 UV수지는 점도가 높아 폴리에스테르 필름 기재에 균일하게 코팅할 수 있도록 Wetting성 향상이 요구되고 있다. 이에 본 명세서에서는 무용매형 UV경화 타입의 점도 높은 수지를 사용하더라도 적층막의 표면장력을 50dyne/cm이상으로 하여 표면에너지를 상승시켜 부착력 및 Wetting이 우수한 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.

기재 필름(11)은 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서, 디카르복실산의 종류와 글리콜 종류를 중합해 얻을 수 있는 폴리에스테르를 필요에 따라서 건조해 공지의 익스트루더로 용융 및 공급하여 슬릿 상태의 다이로부터 단층 또는 복합층의 시트 상태에 밀어내어, 정전 인가 등의 방식에 의해 캐스팅 드럼에 밀착, 냉각 고체화해 미연신 시트로 제조한 다음 이축 연신 후 열처리한 필름인 것이 바람직하다.

폴리에스테르 수지에 이용되는 디카르복실산 종류로서는 테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 이소프탈산, 디페닐 카르복실산, 디페닐 술폰 디카르복실산, 디페녹시에탄 디카르복실산, 5-나트륨술폰 디카르복실산, 프탈산 등의 방향족 디카르복실산이나, 숙신산, 아디핀산, 세바신산, 다이마산, 말레인산, 푸말산 등의 지방족 디카르복실산, 사이클로 헥산 디카르복실산 등의 지환족 디카르복실산, 파라옥시 안식향산 등의 옥시카르본산 등을 사용할 수 있다. 또 필름의 폴리에스테르 수지에 이용되는 글리콜 종류로서는 에틸렌 글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틴글리콜 등의 지방족 글리콜이나, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리 옥시 알킬렌 글리콜, 사이클로 헥산 디메탄올 등의 지환족 글리콜, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 글리콜 등을 사용할 수 있다. 기계적 강도, 내후성이나 내화학 약품성, 투명성 등을 고려하면 전자에 테레프탈산 혹은 나프탈렌 디카르복신산을 후자에게 에틸렌 글리콜을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 중합시의 촉매로서 알칼리토 종류 금속 화합물, 망간 화합물, 코발트 화합물, 알루미늄 화합물, 안티몬 화합물, 티탄 화합물 또는 게르마늄 화합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또 이러한 디카르복실산의 종류, 글리콜의 종류 또는 촉매는 각각 2종 이상을 병용해도 상관없다.

또한 필름에 주행성이나 내후성, 내열성 등의 기능을 갖기 위해, 필름 원료에 입자를 첨가해도 괜찮지만, 필름의 투명성을 해치지 않게 첨가량이나 재질에 충분한 주의가 필요하다. 첨가량에 대해서는 바람직하게는 극히 소량, 더 바람직하게는 무첨가이다. 필름의 주행성에 관해서는 전술과 같이 적층막의 입자 첨가로 보조하는 것이 바람직하다.

연신 방법으로는 종방향으로 연신한 후, 횡방향으로 연신하는 순서대로 이축 연신하는 방법이나, 종방향 및 횡방향을 거의 동시에 연신하는 동시 이축 연신 방법 등의 공지 기술이 이용된다. 연신 전 예열 온도 및 연신 온도는 60 ~ 170℃이며, 연신 배율은 2.0~5.0배이다. 필요하면 연신 후에 170℃에서 240℃의 열처리를 실시한다.

본 발명의 일 실시예에서는 종방향 연신 후에 횡방향으로 연신하는 순차 이축연신 방법이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서 프라이머 적층막(12 및/또는 12′)은 공지의 도포방법에 의해 형성하여도 되지만, 필름의 제막 중에 도포층을 형성하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 본 발명의 일 실시예에서는 표면장력이 높은 프라이머 적층막(A)의 형성 방법으로서 이축연신 제막 프로세스 중에서 종방향으로 연신한 후, 횡방향으로 연신하기 전 단계에서 실시하는 것이 바람직하다. 코팅 방법으로는 메이어 바를 사용하는 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 콤마 코팅법 등 공지의 여러 가지 코팅법 중 어느 것을 사용해도 상관없으나, 수분산된 도포액를 사용하므로 점도가 낮은 상태에서 뛰어난 외관을 얻기 위해서는 바 코팅법이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서는 종방향으로 연신된 시트에 수분산된 도포액을 코팅하고, 횡방향으로 연신 공정 중에 화학 반응에 의하여 우레아 결합과 우레탄 결합을 생성하여 수소 결합력을 향상시킬 수 있는 프라이머 적층막을 형성시킬 수 있다. 즉, 폴리에스테르 필름의 제막 중에 블로킹되어 있는 이소시아네이트 말단기를 가지는 우레탄 수지와 글리콜을 일정 비율로 물에 분산시킨 도포액을 인라인 코팅을 통하여 제막 중에 코팅을 행하고, 도포액이 건조되면서 경화되는 과정에서 우레아 결합과 우레탄 결합이 특정 비율로 만들어 짐으로써 수소 결합력을 극도로 상승시킬 수 있어, 경화 후의 프라이머 적층막의 표면장력은 50dyne/cm이상이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프라이머 적층막은 말단기가 블록처리되어 있고, 탄소수가 3 내지 15개인 이소시아네이트 화합물, 사슬연장제 및 입자를 포함할 수 있고, 주석계 촉매를 더 사용할 수도 있다. 이로 인해 높은 표면장력을 갖는 프라이머 적층막을 형성할 수 있다.

이소시아네이트계 화합물은 수분산된 것이 바람직하며, 수분산을 시키기 위해서는 수산기와 반응하지 않는 구조를 이소시아네이트 말단기에 반응시키는 것이 필요하다. 소위 블록제를 사용한 블록 이소시아네이트라 할 수 있다. 이는 액 안정성 면에서 블록제로 이소시아네이트기의 반응기를 보호한 블록 이소시아네이트를 사용하며, 이 블록제가 100℃ 이상에서 해리되며 이소시아네이트기가 활성에너지를 가져 반응할 수 있고, 물과 다른 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합을 형성시키고, 첨가된 글리콜 류와 우레탄 결합을 형성시키게 되어 표면에너지를 향상시키는 것이 특징이다.

이소시아네이트계 화합물은 지방족 디이소시아네이트 또는 지환족 디이소시아네이트와 이온성 쇄연장제가 포함된 글리콜로 구성되되, 말단의 이소시아네이트 반응기를 블록제로 블록 처리한 디이소시아네이트 수분산 화합물인 것이 바람직하다.

블록제를 처리하기 전의 이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트 및 지방족 또는 지환족 디이소시아네이트 모두 사용 가능하지만, 표면장력을 높이고, 폴리에스테르와의 부착력을 위하여 위해서는 지방족 또는 지환족 디이소시아네이트가 바람직하다. 구체적 예로서는 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리진 디이소시아네이트, 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트, 3-메틸펜탄-1,5- 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 2,4,4- 트리메틸 헥사메틸렌- 1,6-디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트가 예시되며, 이소포론 디 이소시아네이트, 시클로헥실 디이소시아네이트, 수소첨가 크실릴렌 디이소시아네이트, 수소첨가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수소첨가 트리메틸크실릴렌 디이소시아네이트 등의 지환족 디이소시아네이트가 있다. 한편, 방향족 디이소시아네이트로서는, 2,4-트릴렌 디이소시아네이트, 2,6-트릴렌 디이소시아네이트, 크실렌-1,4-디이소시아네이트, 크실렌-1,3-디이소시아네이트, 4,4`-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4`-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4`-디페닐에테르 디이소시아네이트, 2,2`-디페닐프로판-4,4`디이소시아네이트, 3,3`-디메틸디페닐메탄-4,4`디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 나프탈렌-`,4-디이소시아네이트 등이 예시된다.

글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틴글리콜 등의 지방족 글리콜이나, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리 옥시 알킬렌 글리콜, 사이클로 헥산 디메탄올 등의 지환족 글리콜, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 글리콜, 네오펜틸 글리콜 히드록시 피발레이트 등의 에스테르 글리콜 등을 사용할 수 있다. 글리콜은 공중합 폴리테트라메틸렌글리콜인 것이 바람직하다.

블록제로서는 페놀계, 알코올계, 활성 메틸렌계, 산아미드계, 락탐계, 산아미드계, 산이미드계, 이미다졸계, 요소계, 옥심계, 아민계 화합물 등을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 페놀, 크레졸, 에틸페놀 등의 페놀계 화합물, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜, 벤질알코올, 메탄올, 에탄올 등의 알코올계 화합물, 말론산디메틸, 아세틸아세톤 등의 활성 메틸렌계 화합물, 부틸머캅단, 도데실머캅탄 등의 머캅탄계 화합물, 아세토아닐리드, 아세트산아미드 등의 산 아미드계 화합물, 카프로락탐, 발레로락탐 등의 락탐계 화합물, 숙신산이미드, 말레인산이미드 등의 산이미드계 화합물, 아세토알독심, 아세톤옥심, 메틸에틸케토옥심 등의 옥심계 화합물, 디페닐아닐린, 아닐린, 에틸렌이민 등의 아민계 화합물, 아황산나트륨 등을 들 수 있으며, 블록제 중 어느 것이나 상관없으나 옥심계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 수분산화를 위한 이온성 쇄연장제로는 음이온성 쇄연장제와 양이온성 쇄연장제가 사용될 수 있는데, 음이온성 쇄 연장제로는, 카르복실기 또는 설포네이트기를 포함하는 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들면, 2,2-디메틸올프로피온산, 2,2-디메틸올부탄온산, 나트륨 설포네이트기가 달린 폴리프로필렌글리콜류, 2,4-디아미노-5-메틸벤젠술폰산 등이 사용될 수 있다. 또한, 양이온성 쇄연장제로는 3급 아민 디올 및 디아민 화합물로 예를 들면 메틸디에탄올아민 등을 사용할 수 있다. 본 발명에는 음이온성 쇄 연장제가 보다 바람직하며, 디메틸올프로피온산이 보다 바람직하다. 이온성 쇄연장제는 전체 폴리우레탄에 대하여 0.5 내지 25중량%, 바람직하게는 2내지 7중량%가 포함될 수 있다.

또한 아미노 기를 2개 갖는 사슬연장제도 첨가할 수 있으며, 톨릴렌 디아민, 크실릴렌 디아민, 디페닐 메탄 디아민 등의 방향족 디아민, 에틸렌 디아민, 프로필렌 디아민, 헥산디아민, 2,2-디메틸-1,3-프로판디아민, 2-페틸-1,5-펜탄디아민, 트리메틸헥산디아민, 2-부틸-2-에틸-1,5-펜탄디아민, 1,8-옥탄디아민, 1,9-노난디아민, 1,10-데칸디아민 등의 지방족 디아민, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5- 트리메틸시클로헥산, 디시클로헥실메탄디아민, 이소프로비리틴시클로헥실-4,4'-디아민,1,4-디아미노 시클로헥산, 1,3-비스아미노 메틸시클로헥산 등의 지환족 디아민 등을 들 수 있다.

또한 프라이머 적층막(A)은 우레아 결합이 10중량% 내지 80중량%를 함유하는 것이 바람직한데, 우레아 결합이 10중량% 미만인 경우에는 표면장력이 40dyne/cm 를 넘지 못하여 무용매형 UV경화 수지 도포 시 퍼짐성을 확보할 수 없고, 적층막과 무용매형 UV경화 수지 사이에 부착력이 나오지 않으며, 80중량% 를 초과할 경우, 표면장력은 50dyne/cm 이상으로 높은 표면 에너지를 가질 수는 있으나, 우레아 결합과 우레탄 결합 반응 시에 필요한 열량이 늘어나서 생산성이 좋지 않고, 도막이 브리틀하여 횡방향으로 연신 시에 적층막에 크랙이 생기는 문제가 발생하게 된다.

또한 블록킹을 방지하기 위하여, 적층막을 형성하는 수분산 도포액 전체 중량 대비 2 내지 15중량%의 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 2중량% 미만의 입자를 함유할 경우에는 수분에 의한 블로킹이 발생하게 되고, 15중량% 를 초과하는 입자를 함유할 경우에는 투과도 및 휘도에 영향을 줄 수 있다. 또한 사용하는 입자의 사이즈로는 100 ~ 350nm 사이의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 100nm 미만의 경우에는 입자량이 많아도 블로킹에 효과가 크게 나타나지 않으며 투과율 및 휘도만 저하시키게 되며 350nm 를 초과하는 입자를 사용 시에는 입자 탈락이 발생하게 된다.

입자 종류로서는 실리카나 알루미나, 산화 금속 등의 무기입자, 또는 가교 고분자 입자 등의 유기입자 등을 사용할 수 있다. 투과도를 향상시키고, 주행성에 좋은 효과를 보기 위해서는 실리카 입자가 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름은 기재필름의 적어도 어느 한 면에 수소 결합력을 향상시킬 수 있는 우레아 결합을 10중량% 내지 80중량% 포함하고 표면장력이 50dyne/cm이상인 프라이머 적층막를 구비함으로써, 무용제 UV경화수지의 퍼짐성을 개선하여 깨끗한 외관과 가공 스피드, 부착력을 향상시킬 수 있어, BLU의 프리즘 시트용 또는 패터닝용 수지 코팅의 기재로서 사용 가능하다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

본 실시예와 비교예에 사용된 물질은 아래와 같다.

블록 이소시아네이트(B1)

헥사 메틸렌 디이소시아네이트 55중량%와 2,2-디메틸올프로피온산이 포함된 공중합 폴리테트라메틸렌글리콜 45중량%로 구성되고, 말단의 이소시아네이트 반응기를 아세톤 옥심으로 블록 처리한 수분산 이소시아네이트 화합물

블록 이소시아네이트(B2)

테트라 메틸렌 디이소시아네이트 70중량%와 2,2-디메틸올프로피온산이 포함된 공중합 폴리테트라메틸렌글리콜 30중량%로 구성되고 말단의 이소시아네이트 반응기를 아세톤 옥심으로 블록 처리한 수분산 이소시아네이트 화합물

수분산 우레탄 수지(B3)

아디픽산과 1,4부탄디올, 2,2-디메틸올프로피온산으로부터 유도된 폴리에스터 폴리올 55중량%와 톨루일렌디이소시아네이트 45중량%로 구성된 폴리우레탄 수지를 트리에틸아민으로 중화한 수분산 우레탄 수지 화합물

수분산 우레탄 수지(B4)

아디픽산과 1,4부탄디올, 2,2-디메틸올프로피온산으로부터 유도된 폴리에스터 폴리올 55중량%와 크실렌-1,4-디이소시아네이트 45중량%로 구성된 폴리우레탄 수지를 트리에틸아민으로 중화한 수분산 우레탄 수지 화합물

사슬연장제(C1)

사이클로 헥산 디메탄올

사슬연장제(C2)

1,3-비스아미노 메틸시클로헥산

입자(P1)

평균입경 150nm의 실리카졸 수분산체

[실시예 1-4]

필러를 포함하지 않는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 280℃로 용융 압출하여, 정전 인가된 20℃의 냉각 드럼 위에 캐스트하여 무연신 시트로 제조한 후, 이를 100℃로 예열한 다음 이 온도에서 롤 연신으로 종 방향 3.0배 연신하여 1축 연신 필름을 제조하였다. 이후 적층막(A) 제조용 수분산액(B)을 1축 연신된 필름 양면에 도포한 다음, 120℃로 2분 예열한 후 150℃에서 횡방향으로 3.5배 연신한 다음 240℃로 열처리하여 적층막(A)이 형성된 광학용 적층 폴리에스테르 필름을 얻었다.

적층막(A) 제조용 수분산액(B)은 하기 표 1에 있는 성분과 함량을 각각 사용하였다.

[비교예 1-4]

하기 표 1에 있는 성분과 함량을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 광학용 적층 폴리에스테르 필름을 얻었다.

구분	도포제 조성(B)	조성비(중량%)
실시예1	B1/C1/P1	70/25/5
실시예2	B1/C2/P1	80/15/5
실시예3	B2/C1/P1	60/35/5
실시예4	B2/C2/P1	85/10/5
비교예1	B3/C1/P1	80/15/5
비교예2	B3/C2/P1	85/10/5
비교예3	B4/C1/P1	80/15/5
비교예4	B4/C2/P1	60/35/5

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 따른 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

[실험예]

(1) 상온 부착력 평가

적층 이축연신 폴리에스테르 필름의 적층막(A) 위에 우레탄 아크릴레이트 수지 95중량%와 UV개시제 5중량%를 포함하는 무용제 UV경화수지를 #8번 바로 코팅한 후 UV메탈램프 300mJ 강도로 경화시킨다. UV수지가 적층된 이축연신 폴리에스테르 필름을 100mm X 100mm 크기로 100개 자른 후 닛또 31B 테이프를 사용하여 고무 롤러로 압착하여 테이프를 붙인 후 떼어낼 때의 개수로 부착력을 평가하였다. 부착력에 대한 평가는 아래 기준으로 하였다.

부착력 5 : 95% 이상 부착, 5%이내 탈락

부착력 4 : 90% 이상 부착, 10%이내 탈락

부착력 3 : 80% 이상 부착, 20%이내 탈락

부착력 2 : 70% 이상 부착, 30%이내 탈락

부착력 1 : 30% 이상 탈락.

(2) 내탕 부착력 평가

적층 이축연신 폴리에스테르 필름의 적층막(A) 위에 우레탄 아크릴레이트 수지 95중량%와 UV개시제 5중량%를 포함하는 무용제 UV경화수제를 #8번 바로 코팅한 후 UV메탈램프 300mJ 강도로 경화시킨다. UV수지가 적층된 이축연신 폴리에스테르 필름을 100mm X 100mm 크기로 100개 자른 후 뜨거운 물(100℃) 안에 해당 필름을 2시간 넣은 후 필름 편을 꺼내 건조시킨 다음, 닛또 31B 테이프를 사용하여 고무 롤러로 압착하여 테이프를 붙인 후 떼어낼 때의 개수로 부착력을 평가하였다. 부착력에 대한 평가는 아래 기준으로 하였다.

부착력 5 : 95% 이상 부착, 5%이내 탈락

부착력 4 : 90% 이상 부착, 10%이내 탈락

부착력 3 : 80% 이상 부착, 20%이내 탈락

부착력 2 : 70% 이상 부착, 30%이내 탈락

부착력 1 : 30% 이상 탈락.

(3) 접촉각 측정

적층 이축연신 폴리에스테르 필름의 적층막(A) 위에 우레탄 아크릴레이트 수지 95중량%와 UV개시제 5중량%를 포함하는 무용제 UV경화수지를 1g 떨어 뜨린 후 적층막(A)과 수지와의 경계에서 발생하는 접촉각을 측정하였다. 접촉각이 낮을수록 퍼짐성이 좋은 것으로 하여 비교하였다.

(4) 우레아 결합의 함량

적층막(A)을 구성하는 도포액을 80℃에서 감압 건조한 후, 240℃ 오븐에 10분 열처리한 다음 NMR(Bruker Biospin사제, AVANCEIII600)을 사용하고, Shimadzu사제 FTIR 8400-S 스펙트로미터를 사용하여 urea-C=O피크와 urethane-C=O피크 및 -NCO피크를 사용하여 분석하였다.

(5) 고체 표면장력

적층막(A)에 수접촉각 기계(KYOWA INTERFACE SCIENCE사제, Dropmaster 300)물과 diiodomethane을 사용하여 접촉각을 측정하여 OWRK/Fowkes 방정식

를 사용하여 측정하였다. 단위는 "dyne/cm"이다.

구분	반응기 측정(*)	고체 표면장력	접촉각 측정	상온 부착력	내탕 부착력
실시예1	35	55	9	5	5
실시예2	45	58	8	5	5
실시예3	20	52	10	5	5
실시예4	40	58	8	5	5
비교예1	0	37	40	2	1
비교예2	0	37	39	2	2
비교예3	0	38	42	2	2
비교예4	0	36	39	2	1

* 반응기 측정(*): 프라이머 적층막의 전체 구성 성분 대비 urea-C=O의 중량%

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 블록 처리된 수분산 이소시아네이트와 사슬연장제를 같이 사용한 실시예 1 내지 4에서는 고체 표면장력이50dyne/cm 이상으로 무용매형 UV경화수지와의 접촉각이 10도 내외로 낮고, 상온 부착력 및 내탕 부착력이 확보됨을 알 수 있다. 한편, 블록 처리된 수분산 이소시아네이트에 사슬연장제가 많이 들어갈수록 우레아 결합보다 우레탄 결합이 많이 생성되기 때문에 실시예 1과 실시예 3의 경우와 같이 우레아 결합의 중량%가 줄어 드는 것을 알 수 있다.

이에 대해, 비교예 1 내지 4에서는 수분산 우레탄 수지로서 우레탄 결합으로 이루어져 있기 때문에 표면장력이 40dyne/cm이하이고 접촉각이 상대적으로 높은 것으로 보아 퍼짐성이 상대적으로 좋지 않음을 알 수 있다. 이로 인해 외관 결함이 있을 수 있으며, 부착력 또한 상대적으로 낮은 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 광학용도 중에서도 무용제 타입의 UV경화 수지와의 부착력과 도포 시 퍼짐성을 개선하여 기존 제품 대비 뛰어난 외관과 부착력을 향상시킬 수 있으므로 BLU에 사용하는 프리즘시트의 프리즘 성형용 기재로써 매우 적합하게 이용될 수 있다. 또한 부착력이 향상될 뿐만 아니라, 퍼짐성이 매우 좋아 프리즘시트의 가공 속도를 향상시키는 것도 가능하고 물론 프리즘 성형 용도 뿐만 아니라 표면에 패터닝을 형성할 수 있기 때문에 고투명 및 저헤이즈를 요구하는 모든 부재에 대해서 적합하게 사용 가능함은 물론이다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

11: 기재필름
12, 12′: 적층막

Claims (11)

1. 기재필름과,
   상기 기재필름의 적어도 어느 한 면에, 탄소수가 3 내지 15개인 이소시아네이트계 화합물로서, 지방족 디이소시아네이트 또는 지환족 디이소시아네이트와 이온성 쇄연장제가 포함된 글리콜로 구성되되, 말단의 이소시아네이트 반응기를 블록제로 블록 처리한 디이소시아네이트 수분산 화합물을 포함하는 수분산 도포액으로 형성된 프라이머 적층막을 포함하고,
   상기 프라이머 적층막의 전체 중량 대비 10중량% 내지 80중량%의 우레아 결합을 포함하고, 표면장력이 50dyne/cm이상인 프라이머 적층막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 수분산 도포액은 사슬연장제 및 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 지방족 디이소시아네이트는 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리진 디이소시아네이트, 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트, 3-메틸펜탄-1,5- 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 2,4,4- 트리메틸 헥사메틸렌- 1,6-디이소시아네이트 중 적어도 하나이고,
   상기 지환족 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥실 디이소시아네이트, 수소첨가 크실릴렌 디이소시아네이트, 수소첨가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수소첨가 트리메틸크실릴렌 디이소시아네이트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
6. 제1항에 있어서,
   상기 이온성 쇄연장제는 2,2-디메틸올프로피온산, 2,2-디메틸올부탄온산, 나트륨 설포네이트기가 달린 폴리프로필렌글리콜류, 2,4-디아미노-5-메틸벤젠술폰산 중 적어도 하나로서, 전체 폴리우레탄에 대해 0.5 내지 25중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
7. 제1항에 있어서,
   상기 글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틴글리콜 등의 지방족 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리 옥시 알킬렌 글리콜, 사이클로 헥산 디메탄올 등의 지환족 글리콜, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 글리콜, 네오펜틸 글리콜 히드록시 피발레이트 등의 에스테르 글리콜 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
8. 제1항에 있어서,
   상기 글리콜은 공중합 폴리테트라메틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
9. 제1항에 있어서,
   상기 블록제는 옥심계 화합물로서 아세톤 옥심인 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
10. 제3항에 있어서,
    상기 사슬연장제는 톨릴렌 디아민, 크실릴렌 디아민, 디페닐 메탄 디아민 등의 방향족 디아민, 에틸렌 디아민, 프로필렌 디아민, 헥산디아민, 2,2-디메틸-1,3-프로판디아민, 2-페틸-1,5-펜탄디아민, 트리메틸헥산디아민, 2-부틸-2-에틸-1,5-펜탄디아민, 1,8-옥탄디아민, 1,9-노난디아민, 1,10-데칸디아민 등의 지방족 디아민, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5- 트리메틸시클로헥산, 디시클로헥실메탄디아민, 이소프로비리틴시클로헥실-4,4'-디아민, 1,4-디아미노 시클로헥산, 1,3-비스아미노 메틸시클로헥산 등의 지환족 디아민 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.
11. 제3항에 있어서,
    상기 입자는 평균입경 100 ~ 350nm의 실리카 입자로서 상기 수분산 도포액 전체 중량 대비 2 내지 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학용 적층 이축 연신 폴리에스테르 필름.

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