KR20100018676A - 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법, 그로부터 제조된대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법, 그로부터 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법은 1축 연신 폴리에스테르 필름상에 대전방지층을 형성하고 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 것으로, 폴리에스테르 필름 제조공정상에서 대전방지층을 인라인 방식으로 형성하여 필름에 안정한 대전방지 성능이 부여하고 상기 대전방지층이 전도성 고분자 수지에 폴리우레탄 바인더 수지, 불소계 방오제 수지 및 가교제 수지를 함유한 대전방지 코팅액을 도포하여 형성됨으로써, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능을 향상시켜 광학용으로 우수한 기능의 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
대전방지, 폴리에스테르 필름, 2축 연신

Description

대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법, 그로부터 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 용도{MANUFACTURING METHOD OF ANTISTATIC POLYESTER FILM, ANTISTATIC POLYESTER FILM MANUFACTURED THEREBY AND ITS USE}
본 발명은 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법, 그로부터 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 형성되는 대전방지층에 불소 수지 및 폴리우레탄 수지를 첨가하여 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능을 향상시켜 우수한 기능의 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하는 방법, 그로부터 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그 용도에 관한 것이다.
산업화의 발달과 더불어 각종 전자 및 전기기기, 정보통신 분야 및 일반 생활용품에 이르기까지 많은 분야에서 정전기 발생으로 인한 피해가 증가함에 따라, 상기 관련분야에서 대전방지에 대한 필요성이 날로 높아지고 있다.
산업분야에서 정전기 발생으로 인한 문제점으로는 제품에 정전기가 발생하면서 불순물이나 먼지가 부착되고, 필름의 제조공정이나 필름의 가공공정에서 방전을 일으키기 때문에 이러한 공정에 유기용제를 사용하는 경우 인화의 위험이 높아진다.
그뿐만 아니라 전기, 전자부품 등의 재료에 정전기가 발생하면, 제품 파손을 일으키는 주요원인이 되기 때문에 전기, 전자분야에서 대전방지 성능을 부여하는 것은 필수 요건이 되고 있다.
대전방지라 함은 절연체 표면에 축적되어 있는 전하를 적절한 방법으로 방전시키는 것을 의미하는 것으로, 대전방지를 구현하기 위해서는 제품 표면에 대전방지층을 형성하여 표면에 축적된 전하를 방전시키도록 한다.
상기 대전방지층 형성을 포함한 공지의 대전방지 기술로는 유기 술포네이트 및 유기 포스페이트와 같은 음이온 화합물을 이용한 내부첨가법, 금속화합물을 표면에 증착하는 방법, 도전성 무기입자를 도포하는 방법, 저분자형 음이온성 또는 양이온성 화합물을 도포하는 방법 및 전도성 고분자를 도포하는 방법 등이 있다.
상기 방법 중, 내부첨가법은 비용이 저렴하고, 경시변화나 안정성이 우수한 장점이 있지만 필름 지지체 고유의 특성을 저해하는 단점과 대전방지효과의 한계, 블루밍(blooming)으로 인한 필름과 적층제 사이의 접착성 저하와 같은 문제가 있고, 금속 화합물을 표면에 증착하는 방법은 대전방지성이 우수하여 최근에는 도전성 필름 용도로 많이 이용되고 있지만, 제조단가가 너무 높아 특정의 용도에만 사용되고 있다.
또한, 저분자형 음이온성 또는 양이온성 화합물을 이용한 도포법은 대전방지효과가 비교적 양호하고 제조비용 측면에서 유리하므로 매우 광범위하게 적용되고 있지만, 대기 중의 수분과 결합하여 대전방지성을 나타내는 특성으로 인해 대기 중의 수분 함량이 낮은 경우에는 대전방지성이 크게 저하되며, 용매 저항성이 나쁘고, 다른 면으로의 전사 가능성이 있다는 단점 때문에 적용이 크게 제한된다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 극복하기 위하여, 최근에는 물과 유기용매에 용해되는 폴리아닐린, 폴리피롤 또는 폴리티오펜 전도성 고분자가 개발되면서, 이를 이용하여 대전방지 폴리에스테르 필름 또는 다른 고분자 표면에 전도성을 부여하기 위한 응용 연구가 많이 진행되고 있다.
대전방지에 대한 공지방법 중에서 일반적으로 사용되는 방법은 도핑이 완료된 전도성 고분자를 제조한 후, 이를 적당한 용매에 용해시켜 폴리에스테르를 비롯한 각종 고분자 표면에 코팅하는 방법이다. 이때, 적당한 바인더를 함께 용해시켜 코팅층의 접착력 또는 표면경도 등의 기계적 성질을 증진한다.
그 일례로, 미국 특허 제4,959,430호에서는 전도성 고분자 단량체의 일종인 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene)과 산화제인 페릭톨루엔 술포네이트(Iron(Ⅲ) p-toluenesulfonate)를 상온에서 혼합하여 합성된, 전도성이 우수한 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 고분자를 개시하고 있다. 상기 합성된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 고분자는 물에 분산되어 있는 형태로 시판되기도 하는데, 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 페릭톨루엔술포네이트를 혼합하여 상온에서 오랜 시간 동안 방치하면, 중합반응이 일어날 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 반응 억제제인 이미다졸(imidazole)을 소량 혼합하기도 한다.
또한, 일본국 공개특허공보 평1-313521호에는 폴리(3,4-디알콕시티오펜)과 폴리 음이온으로 이루어진 전기전도성 중합체를 개시하고 있으며, 높은 전기전도성, 높은 화학적 안정성 및 막 형성시의 도막의 높은 투명성을 갖는 것으로 주목받고 있다. 그러나 상기 전기전도성 중합체를 함유하는 코팅액을 플라스틱 기재에 도포하는 경우, 기재에 대한 밀착성, 투명성, 내수성, 내용제성 및 전기전도성의 모든 성능을 동시에 만족시키는 도막을 얻는 것은 쉬운 일이 아니다.
이에, 도막의 내수성을 향상시키기 위하여, 수지를 가교제로 가교 결합시키는 방법 이 시도되고 있는바, 일본국 공개특허공보 평6-73271호에서는 폴리(3,4-디알콜시티오펜)과 폴리 음이온으로 이루어진 전기전도성 중합체 층과 이에 인접하는 층의 밀착성을 향상시킬 목적으로 에폭시 그룹을 갖는 알콕시실란 화합물이 사용되고 있지만 도막에 내수성을 부여하는 데 에는 여전히 미흡하다.
최근 액정 디스플레이(이하, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP) 시장을 포함한 IT사업의 성장과 함께 대전방지 필름의 수요가 급증하고 있는 상황에 있어서, 상기에서 기술한 다양한 대전방지 기술 중에서도 상기 전기, 전자분야의 용도에 적용하는 대전방지 기술로는 양이온 대전방지 기술을 이용하는 것이 일반적이며, 전도성 폴리머를 이용한 대전방지 기술은 고급 필름시장에 진입하고 있다.
결론적으로, 대전방지 성능이 요구되는 산업분야는 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능이 향상된 대전방지 필름이 절실히 요구된다.
즉, 제품의 용도에 따라 달라질 수 있으나, 대전방지 필름이 보호필름으로서 사용되고, 마지막 공정에서 떼어낼 때, 테이프와 대전방지 면과의 접착력이 낮으면 보호필름이 떨어지지 않게 되거나 떨어지는 과정에서 제품에 영향을 미치게 되므로 점착 테이프와의 높은 밀착력이 요구된다. 또한 공정상에 있어서 제품의 합부 판 정 등의 목적으로 보호필름 면에 잉크 도장을 사용하게 되는데 잉크와 보호필름 면과의 밀착력이 떨어지면 벗겨지는 문제가 발생하므로, 높은 잉크 밀착력이 요구된다.
본 발명의 목적은 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 형성된 대전방지층에 불소수지 및 폴리우레탄 수지를 첨가하여 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능이 향상된 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로부터 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하고,
상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 대전방지 코팅액을 도포하여 대전방지층을 형성하고, 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 것으로 이루어진 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 대전방지 코팅액은 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 폴리우레 탄 수지 100∼1000 중량부, 가교제 100∼1000 중량부 및 불소계 수지 30∼300 중량부가 함유된 것이다.
상기 코팅액 중, 전도성 고분자 수지는 폴리음이온과 폴리티오펜간의 수분산체 또는 폴리음이온과 폴리티오펜 유도체간의 수분산체에서 선택된다.
상기 코팅액 중, 폴리우레탄 수지는 하이드록실기, 아민기 및 카르복실기로 이루어진 관능기에서 선택되는 적어도 1종 이상을 함유하는 수분산 타입의 수지를 사용한다.
또한, 상기 코팅액 중, 가교제는 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 사용하는 것이다.
상기 코팅액 중, 불소계 수지가 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체, 테트라플로로에틸렌, 퍼플로로 알킬비닐에테르 공중합체, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체, 에틸렌, 테트라플로로에틸렌, 공중합체 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체, 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체, 폴리 비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이며, 더욱 바람직하게는 테트라플로로에틸렌계 수지를 사용하는 것이다.
본 발명의 대전방지 코팅액은 0.5∼10 중량%의 고형분을 함유하는 것이 바람직하고, 나아가, 대전방지 코팅액 100 중량부에 대하여, 에멀젼 타입의 불소계 계면활성제 0.01 내지 1 중량부를 추가로 함유한다.
또한, 본 발명은 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법으로부터 제조되되, 표면저항치가 1010 Ω/sq 이하의 대전방지성이 확보된 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공한다.
또한 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 최적의 대전방지 코팅액을 사용함으로써, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력, 방오성능 및 내용제성이 향상된 대전방지 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다.
이때, 테이프와의 밀착력은 150 내지 2000 g/in 및 수접촉각이 90°이상이며, 우수한 잉크 밀착력이 확보된다.
나아가, 본 발명은 상기 대전방지 폴리에스테르 필름을 LCD, PDP, 개인용 휴대정보 단말기(이하, PDA) 및 네비게이션으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 디스플레이 표시장치에 적용 가능한 디스플레이 표시장치용 표면보호필름을 제공한다.
본 발명에 따라, 본 발명은 1축 연신 폴리에스테르 필름 상에 대전방지층을 형성하고 재연신함으로써, 안정한 대전방지 성능이 부여하는 동시에 공정단축으로 인한 제조비용의 절감효과가 있고, 상기 대전방지층에 전도성 고분자 수지, 폴리우레탄 바인더 수지, 가교제 수지, 불소계 방오제 수지 및 불소계 계면활성제 수지를 함유하는 대전방지 코팅액을 도포함으로써, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력, 방오성능 및 내용제성이 향상된 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 상기 제조방법으로부터 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름을 LCD, PDP, PDA 및 네비게이션으로 이루어진 디스플레이 표시장치에 적용하여, 디스플레이 표시장치용 표면보호필름으로서 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 1) 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하고,
2) 상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 대전방지 코팅액을 도포하여 대전방지층을 형성하고,
3) 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 2축 연신하는 것으로 이루어진 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법에 있어서, 제1특징은 1축 연신 폴리에스테르 필름상에 대전방지층을 형성하고 상기 폴리에스테르 필름을 재연신하는 것으로서, 폴리에스테르 필름 제조공정상에서 대전방지층을 인라인 방식으로 형성하여 공정을 단축하면서도 필름에 안정한 대전방지 성능을 부여함으로써, 원하는 물성의 제품을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 폴리에스테르 필름 제조공정상 단계 1)은 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 것이다.
본 발명에 사용되는 폴리에스테르 필름은 종래 대전방지 코팅 시, 사용된 필름 중에서 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있으나, 바람직하게는 폴리에스테르계 수지를 사용한다.
이때, 상기 필름을 구성하는 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르복실산과 지방족 글리콜을 중축합시켜 제조되는 것으로서, 방향족 디카르복실산으로서, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복시산 등을 사용하고, 지방족 글리콜로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등을 사용한다. 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)의 폴리에스테르 수지를 사용한다.
상기 폴리에스테르 수지는 제3성분을 함유한 공중합체도 가능하다. 상기 공중합 폴리에스테르에서 디카르복실산 성분은 이소프탈산, 프탈산, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복시산, 아디프산, 세바스산 및 p-옥시벤조산으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있고, 글리콜 성분으로서 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 및 네오펜틸글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
상기 조성에서 선택된 폴리에스테르 수지용 원료 조성물을 진공 건조 후에 압출기로 용융하여 티다이(T-DIE)를 통해 시트 상으로 압출하고 냉각 롤에 정전인가법(pinning)으로 캐스팅 드럼에 밀착시켜 냉각 고화시켜 미연신 폴리에스테르 시트를 얻을 수 있다.
상기 미연신 폴리에스테르 시트를 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 이상으로 가열된 롤에서 연신하되, 롤과 롤 사이의 주행속도비의 차에 의해 2.5∼4.5배로 1축 연신을 수행하여 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조한다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법에 있어서, 제2특징은 대전방지층에 대전방지 성능과 더불어 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능의 향상을 위하여, 전도성 고분자 수지에 폴리우레탄 바인더 수지, 불소계 방오제 수지 및 가교제 수지를 함유한 대전방지 코팅액을 도포하여, 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하는 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 제조방법에 사용되는 대전방지 코팅액은 1차 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포되어 대전방지층을 형성하는 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100∼1000 중량부, 가교제 100∼1000 중량부 및 불소계 수지 30∼300 중량부를 함유하는 것이다.
이에, 조성별로 상세히 설명하면, 상기 대전방지 코팅액에 포함되는 전도성 고분자 수지는 대전방지성을 부여하는 조성으로서, 바람직하게는 폴리음이온과 폴리티오펜간의 수분산체 또는 폴리음이온과 폴리티오펜 유도체간의 수분산체에서 선택 사용한다.
이때, 폴리음이온은 고분자 카르복실산, 고분자 술폰산, 폴리비닐술폰산 등을 포함하는 산성 폴리머이며, 상기 고분자 카르복실산의 일례로는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산 등이 있으며, 상기 고분자 술폰산의 일례로는 폴리스티렌술폰산 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 전도성 고분자 수지에서 폴리음이온은 상기 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체에 대하여, 고형분 중량비로 과량 존재하는 것이 도전성 부여측면에서 바람 직하다.
이에, 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체 1중량% 사용시, 폴리 음이온은 적어도 1중량% 이상, 바람직하게는 1 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3중량%로 함유하는 것이다.
본 발명의 실시예에서는 전도성 고분자 수지로서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 0.5중량% 및 폴리스티렌설폰산(분자량 Mn=150,000) 0.8중량%로 이루어진 중합체의 수분산체를 사용한다.
본 발명의 대전방지 코팅액의 조성 중, 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 필름에 도포되어 상기 필름 면과 테이프와의 밀착력을 증대시키고 잉크와의 밀착력을 높이기 위해 첨가된다.
이에, 상기 폴리우레탄 수지는 하이드록실기, 아민기 및 카르복실기로 이루어진 관능기에서 선택되는 적어도 1종 이상을 함유하는 수분산 타입의 수지를 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 바람직한 일례로서, 하이드록시기를 함유하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체를 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 상기 폴리우레탄 수지는 100∼1000 중량부를 첨가하며, 폴리우레탄 수지의 함량이 100 중량부 미만이면, 테이프 밀착력이 저하되거나 잉크 밀착력 향상 기능을 발현할 수 없고, 1000 중량부를 초과하면, 테이프 밀착력과 잉크 밀착력은 충분히 확보되나, 방오 기능과 대전방지 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명의 대전방지 코팅액의 조성 중, 가교제는 대전방지층과 폴리에스테르 필름 과의 내용제성 및 도막성능을 향상시키기 위하여 사용된다.
본 발명의 가교제는 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 사용하며, 바람직한 함량은 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 가교제 수지는 100∼1000 중량부를 함유한다.
이때, 가교제 수지의 함량이 100 중량부 미만이면, 대전방지성이 발현되기 어려운 경우가 있고, 내용제성이 약하여 백화현상이 발생될 수가 있다. 반면에, 함량이 1000 중량부를 초과하면, 투명성은 양호하지만 대전방지성이 발현되는데 어려움이 있다.
본 발명의 대전방지 코팅액의 조성 중, 불소계 수지는 폴리에스테르 필름에 도포되어 필름의 방오성, 내용제성을 향상시키기 위해 첨가된다. 바람직한 불소계 수지로는 폴리테트라플로로에틸렌(Polytetrafluoroethylene)공중합체, 테트라플로로에틸렌, 퍼플로로 알킬비닐에테르 공중합체, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체(Fluorinated ethylene copolymer propylene), 에틸렌, 테트라플로로에틸렌, 공중합체 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체(Ethylenetetrafuoroethylene copolymer), 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체(Polytetrafluoroethylene copolymer), 폴리 비닐 플로라이드, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리테트라플로로에틸렌 또는 그의 공중합체를 사용한다.
본 발명의 코팅액에서, 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 불소계 수지는 30 ∼ 300 중량부를 첨가하며, 불소계 수지의 함량이 30 중량부 미만이면, 방오성이 저하되고, 300 중량부를 초과하면, 필름의 투명성이 저하되고 대전방지 성능이 저하된다.
본 발명의 대전방지 코팅액은 코팅액의 안정성, 젖음성(wetting) 및 도포 레벨링(leveling) 향상을 위하여, 계면활성제를 추가로 함유할 수 있다.
통상 계면활성제로는 에탄올, 이소프로판올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 에틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브 등의 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤 등의 케톤류, 디메틸에탄올아민 등의 아민류의 계면활성제를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 분자량 5000 이하의 에멀젼 타입의 불소계 계면활성제를 사용한다.
또한, 본 발명은 상기 불소계 계면활성제와 통상 사용되는 계면활성제 1종 이상과 병용할 수 있다.
이때, 보다 높은 방오 성능과 웨팅성 향상을 위한 불소계 계면활성제의 바람직한 함량은 전체 대전방지 코팅액 100 중량부에 대하여, 0.01∼1 중량부를 첨가한다. 상기 계면활성제의 함량이 0.01 중량부 미만이면, 도막의 웨팅성이 저하되는 등의 물성향상을 기대할 수 없고, 반면에, 1 중량부를 초과하면, 테이프 밀착력이 저하되고 코팅액 내의 미세 기포로 인해 코팅 외관 결점 등이 유발될 수 있다.
본 발명의 대전방지 코팅액은 전체 코팅액에 대하여, 고형분의 함량이 0.5∼10.0 중량%가 되도록 제조되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.0∼5.0중량%가 되도록 제조된다. 이때, 상기 고형분의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 코팅층의 피막형성 및 대전방지 기능을 충분히 발현하지 못하고, 10.0 중량%를 초과하면, 필름의 투명성에 영향을 주어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 대전방지 코팅액은 수성 코팅액으로서, 용매로는 물을 주로 사용하며, 코팅액의 도포성의 향상, 투명성의 향상 등의 목적으로, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 적당한 유기용매를 함유할 수 있다.
상기 유기용매의 일례로는 이소프로필알콜, 부틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 아세톤, 에탄올, 메탄올 등을 바람직하다. 이때, 코팅액에 지나치게 과량의 유기용매가 함유되면, 인라인 코팅법에 적용할 경우, 건조, 연신 및 열처리 공정에서 폭발 위험성이 높아지므로, 유기용매의 함량은 전체 대전방지 코팅액에 10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 5중량% 이하를 함유하는 것이다.
본 발명의 제조방법에서, 단계 2)는 상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 대전방지 코팅액을 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계로서, 대전방지 코팅액을 1축 연신 폴리에스테르 필름의 적어도 일면에 도포하는 방법은 특별한 한정되지 않으나, 메이어바(meyer bar)방식, 그라비아 방식 등이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 도포하기 전에 필름 표면에 극성기를 도입하여, 코팅층과 필름과의 접착성이나 도포성을 향상시킬 수 있도록 코로나(corona) 방전 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법 중, 단계 3)은 상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하는 것이다.
구체적으로, 1축 연신의 방향과 수직방향으로 연신하되, 바람직한 연신비는 3.0∼7.0배이다.
본 단계 이후, 통상의 방법인 열고정 등을 통한 열처리과정을 거쳐 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다. 이때, 제조된 폴리에스테르 필름의 두께는 5∼300㎛, 더욱 바람직하게는 10∼250㎛이다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법 특징은 1축 연신 폴리에스테르 필름에 대전방지층 형성 이후에 재연신함으로써, 통상의 오프라인 코팅 공정을 거치지 않고 원하는 물성을 구현할 수 있어 공정 프로세스 단축으로 인해 보다 경쟁력 있는 제품을 제조하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로부터 제조되되, 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에, 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100∼1000 중량부, 가교제 수지 100∼1000 중량부 및 불소계 수지 30∼300 중량부로 이루어진 대전방지 코팅액이 도포되어 대전방지층이 형성된 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공한다.
이에, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 필름 제조공정상에서 대전방지층이 인라인 방식으로 형성됨으로써, 제조공정 단축으로 인한 가격경쟁력을 갖출 수 있으며, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능을 향상시켜 광학용으로 우수한 기능의 대전방지 폴리에스테르 필름으로 제공된다.
이에, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 표면저항치가 1010 Ω/sq 이하의 우 수한 대전방지성이 확보된다.
또한, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 투명성과 대전방지성이 우수하면서도 150 내지 2000 g/in 범위를 충족하는 테이프 밀착력이 확보된다.
본 발명의 실시예를 근거하면, 니또덴코사의 점착 테이프에 대하여, 1000 내지 1500 g/in 범위의 테이프 밀착력을 보이며, 3M사의 점착 테이프에 대하여, 200 내지 300 g/18mm 범위의 우수한 테이프 밀착력을 뒷받침한다.
또한, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 수접촉각이 90°이상으로 우수한 잉크 밀착력 및 방오성능이 부여된다.
본 발명의 폴리에스테르 필름에 있어서, 대전방지성은 최적 조성 및 함량으로 이루어진 대전방지 코팅액을 사용함으로써 구현되며, 본 발명의 대전방지 코팅액은 전도성 고분자 수지를 이용하여 우수한 대전방지 성능을 구현하고, 폴리우레탄 수지를 이용하여 점착 테이프와의 밀착력 및 잉크와의 밀착력을 향상시키는 동시에 적절한 가교제를 사용하여 가교밀도 조절로 내용제성과 도막성능을 향상시킨다. 또한, 불소 수지를 첨가하여 방오 성능을 향상시키고 낮은 박리력을 갖는 테이프와의 밀착력을 개선시킴으로써 우수한 광학용 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공한다.
더욱 구체적으로는 상기 대전방지 코팅액이 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100∼1000 중량부, 가교제 100∼1000 중량부 및 불소계 수지 30∼300 중량부가 함유되는 것이며, 보다 높은 방오 성능과 웨팅성 향상을 위하여, 전체 대전방지 코팅액 100 중량부에 대하여, 불소계 계면활성제 0.01∼1 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 상기 제조방법에 의해 제조되는 것이고, 상기 대전방지 코팅액의 조성 및 함량은 상기 제조방법에서 설명한 바와 동일할 것이므로, 대전방지 코팅액의 조성 및 함량에 대한 구체적인 기술을 생략한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능을 향상시켜 광학용으로 우수한 기능의 대전방지 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있으며, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름을 LCD, PDP, PDA 및 네비게이션으로 이루어진 디스플레이 표시장치에 적용함으로써, 본 발명의 대전방지 폴리에스테르 필름은 디스플레이 표시장치용 표면보호필름으로서 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
단계 1 : 1축 연신 폴리에스테르 필름의 제조
평균 입경이 2.5㎛의 무정형 구형 실리카 입자가 20ppm이 들어있는 극한 점도 0.625㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛(pellet)을 진공 드라이어를 이용하여 7시간 동안 160℃에서 충분히 건조시킨 후 용융하여 압출 티-다이를 통하여 냉각드럼에 정전인가법으로 밀착시켜 무정형 미연신 시트를 만들고, 이를 다시 가열하여 95℃에서 필름 진행 방향으로 3.5배 연신을 행하여 1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이후, 코팅될 필름 면에 코로나 방전처리를 실시하여 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
단계 2 : 2축 연신 폴리에스테르 필름의 제조
코로나 처리된 면에 고형분으로서, 전도성고분자 수지(나가세컴텍사, DENATRON #5002SZ; 폴리3,4-에틸렌디옥시티오펜 0.5중량%와 폴리스티렌술폰산 0.8중량%를 함유하는 수분산체) 100 중량부, 폴리우레탄 수지(헵스켐사, HWU-1123A: 하이드록시기를 함유하는 음이온의 폴리에테르 폴리우레탄 분산체) 200 중량부, 멜라민 가교제(사이텍사, CYMEL385) 200 중량부, 불소계 수지로서, 테트라플로로에틸렌 (듀퐁사, SLA-NEW) 100 중량부를 물에 혼합하여 대전방지 코팅액을 제조하며, 상기 제조된 코팅액 100 중량부에 대하여, 분자량 3000 내지 5000의 에멀젼 타입의 불소계 계면활성제(듀퐁사, Dryfilm Ra/W) 15 중량부를 혼합하여 대전방지 코팅액을 제조하였다. 이때, 고형분의 함량은 전체 대전방지 코팅액에 대하여 1.5중량%를 함유하도록 하였다. 상기 대전방지 코팅액을 메이어 바를 이용하여 상기 단계 1에서 제조된 1축 폴리에스테르 필름에 도포하였다. 도포 후, 105∼140℃ 텐더 구간에서 도포된 코팅액을 건조시키고 필름의 진행방향과 수직 방향으로 3.5배 연신을 하고 240℃에서 4초간 열처리하여 38㎛ 두께의 2축 연신 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
< 실시예 2>
전도성고분자 수지(나가세켐텍사)를 100 중량부, 폴리우레탄 수지(헵스켐사) 400 중량부, 에폭시 가교제(나가세켐텍사, DENACOL EX-614) 300 중량부, 불소계 수지로 서, 테트라플로로에틸렌(듀퐁사) 150 중량부를 물에 혼합하여 대전방지 코팅액을 제조하였고, 상기 코팅액 100 중량부에 대하여, 분자량 3000 내지 5000의 에멀젼 타입의 불소계 계면활성제(듀퐁사)를 15 중량부를 사용하여, 전체 고형분 함량이 2.0 중량%가 되도록 대전방지 코팅액을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
< 비교예 1>
대전방지 코팅액의 제조 시, 불소계 수지를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
< 비교예 2>
대전방지 코팅액의 제조 시, 폴리우레탄 수지를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
< 비교예 3>
대전방지 코팅액의 제조 시, 불소계 계면활성제 대신에 올레핀계 계면활성제를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 2축 연신 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
< 실험예 >
상기 실시예 1∼2 및 비교예 1∼2에서 제조된 대전방지 폴리에스테르 필름에 대하여 하기와 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 수접촉각
접촉각 측정기(Kyowa Interface Science Co., Ltd.; 모델명 Dropmaster 300)를 사용하여 이온 교환수를 증류하여 얻은 정제수로 액적법(sessile drop method)에 의하여 수접촉각을 측정하였으며, 서로 다른 위치에서 5회 측정한 후, 평균값을 취하였다.
2. 대전방지성
대전방지 측정기(미쯔비시㈜; 모델명 MCP-T600)를 이용하여 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경 하에 시료를 설치한 후 JIS K7194에 의거하여 표면저항을 측정하였다.
3. 잉크 밀착력
샤치하타사제 잉크를 상기 코팅 처리 면에 도장을 가볍게 찍고 1분 건조한 후 니치판제 셀로테이프 CRCT-18을 점착시킨다. 2kg롤러로 1회 왕복시키고 압착한 후 2분 방치 후에 박리력 시험기를 이용하여 박리속도 0.5MPM으로 180도 박리한다.
○: 코팅 처리 면에 인쇄된 잉크가 벗겨지지 않고 셀로테이프로 전사가 없는 경우
×: 코팅 처리 면에 인쇄된 잉크가 벗겨지거나 셀로테이프로 전사가 있는 경우
4. 내에탄올성
천(아사이 카세이 섬유사의 벰코트(BEMCOT))에 에탄올을 적신 후, 상기 코팅 처리된 필름 면을 0.5kg 하중으로 10회 왕복시킨 후 코팅 면의 상태를 아래의 기준으로 평가하였다.
○: 대전방지성의 변화가 101 범위 내에 경우
△: 대전방지성의 변화가 101 이상 상승되고 1011 미만인 경우
×: 대전방지성이 1011을 초과하는 경우
5. 테이프 밀착력-1
23°±3, 상대습도 50±5% 분위기 하에서, 박리력 측정기(화학기기사의 AR1000) 장비를 이용하여 상기에서 얻어진 필름의 코팅면에 점착테이프(니또덴코제 테이프 NO. 31B, 폭: 25mm)를 붙인 후 2kg 하중의 고무 롤러로 1회 왕복해서 압착하고 1시간 방치 후에 박리속도 0.3MPM으로 180도 박리하였다. 이때, 얻어진 박리력 값을 측정하였다.
6. 테이프 밀착력-2
23°±3, 상대습도 50±5% 분위기 하에서 박리력 측정기(화학기기사의 AR1000) 장비를 이용하여 상기에서 얻어진 필름의 코팅면에 점착테이프(3M제 테이프 NO. 244, 폭: 18mm)를 붙인 후 2kg하중의 고무 롤러로 1회 왕복해서 압착하고 1시간 방치 후에 박리속도 0.3MPM으로 180도 박리한다. 이때, 얻어진 박리력 값을 측정하였다.
물성 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
표면저항(Ω/sq) 6×106 2×107 3×106 2×106 5×106
수접촉각(°) 100 107 68 110 97
잉크 밀착력 ○ ○ ○ × ○
내에탄올성 ○ ○ ○ ○ ○
테이프밀착력-1 (g/in) 1120 1315 1432 87 736
테이프밀착력-2 (g/18mm) 228 213 239 32 55
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 불소 수지를 함유하지 않은 비교예 1의 경우는 수접촉각이 현저히 낮았으며, 폴리우레탄 수지를 함유하지 않은 비교예 2의 경우는 테이프 밀착력 수치가 낮아 원하는 물성을 얻을 수 없고, 불소계 계면활성제를 함유하지 않은 비교예 3의 경우는 상용되는 3M 테이프 박리력 수치가 낮아 현장 적용성이 저하되므로 원하는 물성을 얻을 수 없음을 확인하였다.
반면에, 본 발명의 전도성 고분자 수지에, 폴리우레탄 수지, 가교제, 불소 수지 및 불소 계면활성제를 함유한 대전방지 코팅액을 이용하여 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조함으로써, 실시예 1 내지 2에서 제조된 폴리에스테르 필름은 내수성 및 내용제성이 우수하고, 표면저항이 1×109 Ω/square 이하의 물성을 유지하면서도 95°이상의 높은 수접촉값과 니또덴콘사의 점착테이프와의 밀착력이 1000g/in 이상이고, 3M사의 점착테이프와의 박리력이 200g/18mm이상의 수치를 가지므로, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력, 방오성능 및 내용제성 등의 물성이 향상된 대전방지 폴리에스테르 필름을 얻었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 1축 연신 폴리에스테르 필름 상에 대전방지층을 형성하고 재연신함으로써, 제조비용 절감의 효과가 있고, 상기 대전방지층에 전도성 고분자 수지, 폴리우레탄 바인더 수지, 불소계 방오제 수지를 혼합한 대전방지 코팅액을 도포함으로써, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능이 향상된 대전방지 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
둘째, 상기 제조방법으로부터 제조되어, 우수한 대전방지 성능을 가지면서도 점착 테이프와의 밀착력, 잉크와의 밀착력 및 방오성능이 향상된 대전방지 폴리에스테르 필름을 디스플레이 표시장치에 적용함으로써, 기능이 우수한 표면보호필름으로 활용할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (12)

1축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하고,
상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 대전방지 코팅액을 도포하여 대전방지층을 형성하고,
상기 대전방지층이 형성된 폴리에스테르 필름을 재연신하여 2축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하되, 상기 대전방지 코팅액이 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100∼1000 중량부, 가교제 수지 100∼1000 중량부 및 불소계 수지 30∼300 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 고분자 수지가 폴리음이온과 폴리티오펜간의 수분산체 또는 폴리음이온과 폴리티오펜 유도체간의 수분산체에서 선택된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지가 하이드록실기, 아민기 및 카르복실기로 이루어진 관능기에서 선택되는 적어도 1종 이상을 함유하는 수분산 타입의 수지인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 가교제 수지가 이소시아네이트계, 카보닐이미드계, 옥사졸린 계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 불소계 수지가 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체, 테트라플로로에틸렌, 퍼플로로 알킬비닐에테르 공중합체, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로프로필렌 공중합체, 에틸렌, 테트라플로로에틸렌, 공중합체 클로로 트리플로로에틸렌, 테트라플로로에틸렌 공중합체, 클로로 트리플로로에틸렌, 폴리테트라플로로에틸렌 공중합체, 폴리 비닐플로라이드 및 폴리비닐리덴 플로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 대전방지 코팅액이 0.5∼10 중량%의 고형분을 함유한 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 대전방지 코팅액 100 중량부에 대하여, 에멀젼 타입의 불소계 계면활성제 0.01 내지 1 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제1항의 대전방지 폴리에스테르 필름의 제조방법으로부터 제조되되, 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에, 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 100∼1000 중량부, 가교제 수지 100∼1000 중량부 및 불소계 수지 30∼300 중량부로 이루어진 대전방지 코팅액이 도포되어 대전방지층이 형성된 것을 특징으로 하는 대전방지 폴리에스테르 필름.
제8항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름이 표면저항치가 1010Ω/sq 이하의 대전방지성이 확보된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
제8항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름이 150 내지 2000g/in의 테이프 밀착력이 확보된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지 폴리에스테르 필름.
제8항에 있어서, 상기 대전방지 폴리에스테르 필름이 수접촉각이 90°이상으로 우수한 잉크 밀착력이 확보된 것을 특징으로 하는 대전방지 폴리에스테르 필름.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 대전방지 폴리에스테르 필름을 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 개인용 휴대정보 단말기 및 네비게이션으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 디스플레이 표시장치에 적용한 것을 특징으로 하는 디스플레이 표시장치용 표면보호필름.
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