KR101798745B1 - 광학용 폴리에스테르 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 광학물성 뿐만 아니라 프라이머층을 갖는 광학용 폴리에스테르 필름과 후가공 수지인 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 기능성 광학 코팅의 가공 후에 균일한 상온 및 내습 부착력을 가질 뿐만 아니라 우수한 코팅성을 가지며, 폴리에스테르 기재필름으로부터 후가공 코팅층의 탈락 현상을 방지하며, 제품의 불량률 감소를 통해 필름의 생산성 확보, 수명 향상 및 고품질화를 달성할 수 있는 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

Description

광학용 폴리에스테르 필름{POLYESTER FILM FOR OPTICAL USE}

본 발명은 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치패널, LCD, PDP 등의 내부에 장착되는 필름들에 적용되는 적층 광학용 폴리에스테르 필름으로서 후가공층과의 이접착성을 향상시킬 수 있도록 프라이머층을 갖는 구조로서, 기재 및 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 후가공 후에 균일한 이접착성을 갖기 용이한 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

폴리에스테르 필름은 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 디스플레이 기기뿐만 아니라 여러 산업용 재료로 그 이용 범위가 매우 넓다. 그 중에서도 광학용 폴리에스테르 필름은 광학용으로 사용되는 플라스틱 필름류로서, 보다 상세하게는 디스플레이 장치의 부품, 예를 들면 PDP(플라즈마 디스플레이), LCD(액정디스플레이)의 구성 부품으로 플라스틱 필름이 많이 사용되고 있으며, 이 중 광학적인 투명성이 요구되는 경우에는 폴리에스테르 필름을 사용하고, 내구성 및 내열성이 요구되는 경우에는 폴리이미드 필름이 주로 사용되고 있다. 특히, 2축 연신된 폴리에스테르 필름의 경우, 치수안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 기재필름으로서 여러 산업 분야에서 이용되고 있다.

또한 광학용 폴리에스테르 필름은 기재필름으로서 후가공 처리를 통한 다양한 수지가 도포되어 여러 용도로 이용되는데, 후가공 시 사용되는 수지는 통상 UV 경화형 수지가 사용된다. 따라서 후가공를 통해 도포되는 UV경화형 수지 코팅층과 광학용 폴리에스테르 필름과의 균일한 부착력을 위해 일반적으로 폴리에스테르 필름의 표면에 프라이머 코팅층을 도포하는 방법이 공업적으로 가장 널리 쓰이고 있는 방법이다.

일반적으로 프라이머 가공처리가 된 광학용 폴리에스테르 필름의 경우에는 프라이머층으로 흔히 폴리에스테르계 기재와 접착성이 우수한 공중합 폴리에스테르계 수지(바인더)를 많이 사용해 왔지만, 이러한 공중합 폴리에스테르계 수지만 가지고는 폴리에스테르계 기재인 필름과의 접착성은 충분하지만, 내열, 내습 부착력이 떨어지며, 다른 기재인 프리즘 가공층, 렌즈가공층, 반사방지층 또는 하드 코팅층과 같은 후가공을 할 때에는 이접착성 매우 부족한 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에 아크릴 또는 폴리우레탄계열의 바인더를 추가로 도입하여 내열, 내습성이 뛰어나며 후가공 시 사용하는 각종 기능성 UV 경화수지와 이접착력이 우수하며, 굴절율을 높여 휘도 측면에서 우수한 아크릴 또는 폴리우레탄 계열의 바인더의 개발이 많이 진행되고 있다. 특히 폴리우레탄계열의 바인더의 경우 관능기가 일반적으로는 디올(OH-R-OH)이기 때문에, 다른 고분자로 치환을 하게 되면 물성 변화 및 제어가 용이하여 산업적으로 다양한 응용이 가능한 물질로 알려져 있다.

그러나 아크릴 또는 폴리우레탄 계열 바인더의 경우, 내열성과 후가공 시 UV 경화수지와의 이접착력이 우수한 성질을 가지고 있다 하더라도, 부착력 검사를 진행하였을 때 기재층인 각종 폴리에스테르 적층 필름과의 부착력이 부족하여 프라이머층이 폴리에스테르 기재층에서 떨어져 나가는 문제점이 발견되고 있다. 따라서 기재필름으로서 사용되는 광학용 폴리에스테르 필름은 후가공 작업특성, 특히 후가공에 사용되는 수자와의 균일한 부착력이 요구되고 있고, 이에 균일한 부착력을 유지하는 기술은 제품의 불량률 감소, 수명 향상 및 고품질화를 이루는데 필수적이라 할 수 있다.

한국 공개특허정보 제2014-0038990호 한국 공개특허정보 제2014-0032442호 한국 공개특허정보 제2010-0125302호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 광학물성 뿐만 아니라 프라이머층을 갖는 광학용 폴리에스테르 필름과 후가공 수지인 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 기능성 광학 코팅의 가공 후에 균일한 상온 및 내습 부착력을 가질 뿐만 아니라 우수한 코팅성을 가지며, 폴리에스테르 기재필름으로부터 후가공 코팅층의 탈락 현상을 방지하며, 제품의 불량률 감소를 통해 필름의 생산성 확보, 수명 향상 및 고품질화를 달성할 수 있는 광학용 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

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

상기 목적은, 폴리에스테르 기재필름과, 상기 기재필름의 일면 또는 양면에 형성된 프라이머층을 포함하되, 상기 프라이머층은 우레탄기를 갖는 제1 바인더 수지와 아크릴로일(Acryloyl) 반응기를 갖는 분자량 5,000~50,000의 제2 바인더 수지로 이루어진 혼합수지와 1종 이상의 가교제를 포함하는 프라이머 조성물로 도포되어 형성된 것을 특징으로 하는 광학용 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1 바인더 수지는 수분산 폴리우레탄 계열의 수지이고, 상기 제2 바인더 수지의 기본 골격은 폴리에스테르계 고분자, 폴리우레탄계 고분자 및 폴리아크릴계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가교제는 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계, 아지리딘계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 적어도 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프라이머층은 상기 제1 바인더 수지 20 내지 60중량부, 상기 제2 바인더 수지 30 내지 60중량부 및 상기 가교제 1 내지 35중량부를 포함하는 도포액으로 도포된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프라이머층은 상기 제1 바인더 수지 20중량부, 상기 제2 바인더 수지 60중량부 및 상기 카보디이미드계 가교제 20 내지 30중량부를 포함하는 도포액으로 도포된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프라이머층의 두께는 0.02~0.3㎛인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프라이머층 상에 형성되는 아크릴계 수지로 구성된 코팅층과 상기 프라이머층 사이의 접착력은 65℃, 95%습도 하에서 360시간 내습성 테스트 후 95% 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 프라이머층을 갖는 광학용 폴리에스테르 필름과 후가공 수지인 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 기능성 광학 코팅의 가공 후에 균일한 상온 및 내습 부착력을 가질 뿐만 아니라 우수한 코팅성 및 우수한 광학물성을 갖는 등의 효과가 있다.

나아가 본 발명은 폴리에스테르 기재필름으로 사용하는데 있어 후가공 코팅층의 탈락 현상을 방지하며, 제품의 불량률 감소를 통해 필름의 생산성 확보, 수명 향상 및 고품질화를 달성할 수 있는 등의 효과를 가진다.

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 발명에 따른 1차 가공 후, 프라이머층을 포함하는 광학용 폴리에스테르 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 2차 가공 후, 광학용 폴리에스테르 필름에 기능성 코팅층을 포함하는 단면도이다.

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 갖는 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 양상에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 기재필름과, 기재필름의 일면 또는 양면에 형성된 프라이머층을 포함하되, 프라이머층은 우레탄기를 갖는 제1 바인더 수지(UV경화형 수지)와 아크릴로일(Acryloyl) 반응기를 갖는 분자량 5,000~50,000의 제2 바인더 수지(UV반응형 수지)로 이루어진 혼합수지와 1종 이상의 가교제를 포함하는 프라이머 조성물로 도포되어 형성된 것이다.

여기서, 제2 바인더 수지의 아크릴로일(Acryloyl) 반응기는 하기 화학식 1과 같다.

[화학식 1]

여기서, R은 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 또는 폴리아크릴계 수지이다, 즉 제2 바인더 수지의 기본 골격은 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 또는 폴리아크릴계 수지 중에서 선택되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 종래의 광학용 폴리에스테르 필름과는 달리, 프라이머층에 제1 바인더 수지와 제2 바인더 수지의 2종의 바인더 수지를 적용하며, 제2 바인더 수지는 UV반응성 작용기인 아크릴로일을 적어도 하나 이상은 포함되도록 개질되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉 폴리에스테르 기재필름과 2차 후가공처리가 이루어지는 자외선 경화형 코팅층간의 접착력을 향상하기 위해서, 본 발명은 화학식 1과 같은 아크릴로일(Acryloyl) 반응기를 갖는 고분자 수지를 추가 블렌딩하여 제조된 도포액을 사용해 프라이머 코팅층을 구성한다. 이는 기재와의 자외선 경화형 코팅층간의 충분한 이접착성을 유지하는 것뿐만 아니라, 고온고습의 내습성 평가 시에도 균일하고 우수한 접착력이 갖도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 1축으로 연신된 폴리에스테르 기재필름 상에 프라이머층이 위치하게 되며, 프라이머층를 형성하는 프라이머 조성물(도포액)은 2종의 바인더 수지를 혼합한 혼합수지를 기본으로 구성한다.

2종의 바인더 수지 중 하나는 우레탄기를 갖는 제1 바인더 수지로서 수분산 우레탄 계열의 고분자 수지이다,

2종의 바인더 수지 중 다른 하나의 바인더 수지는 아크릴로일(Acryloyl) 반응기를 갖는 분자량 5,000~50,000의 제2 바인더 수지로서, 폴리에스테르계 고분자, 폴리우레탄계 고분자, 폴리아크릴계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 이들 간의 조합된 고분자를 기본골격으로 가진다.

즉 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 프라이머층 구성성분으로 제2 바인더 수지와 같은 경우, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계, 폴리아크릴계 수지 중에 1종 이상 선택된 고분자 바인더가 기본골격으로 포함된다.

폴리우레탄계 바인더를 사용하여 코팅층을 형성하기 위해서는 통상적으로 2관능 이상의 폴리올로서 에스테르나 카보네이트 타입을 사용하고, 이소시아네이트로서는 지방족 이소시아네이트를 사용하여, 사슬연장제로서 디올이나 디아민계를 함유하는 조성물을 코팅액을 사용한다.

폴리에스테르계 바인더를 사용하여 코팅층으로 형성하기 위해서는 통상적으로 디카르볼실산 성분과 분지된 글리콜 성분을 구성성분으로 하는 코팅액을 사용한다.

폴리아크릴계 바인더를 사용하여 코팅층을 형성하기 위해서는 통상적으로 메틸테트라아크릴레이트, 메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 아크릴산등의 혼합물을 함유하는 코팅액을 사용한다. 상기 코팅액에 사용되는 바인더 성분은 Tg가 20℃ ~ 100℃인 것이 바람직하다.

또한 아크릴로일계의 반응기를 갖는 제2 바인더 수지는 반응기 구조를 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이는 1차 열경화 시스템을 거치고 2차 후가공으로 프라이머층 상의 위치하는 UV경화형 수지와 200nm~400m의 자외선 경화시스템을 거쳐 같이 경화될 수 있다. 여기서, 후가공시 사용되는 기능성 UV반응형 수지로는 일반적으로 아크릴계 수지를 선택하는 것이 바람직하다.

제2 바인더 수지의 말단기에 특정 작용기인 UV반응형 작용기 구조를 포함함으로써 후가공 시 기재필름 상에 위치하게 되는 UV경화형 수지와 같이 UV경화반응에 참여해 기존의 UV경화형 수지와의 부착력을 보다 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있게 된다.

더욱 상세하게는, 본 발명에서 프라이머층을 이루게 되는 도포액은 물을 용매로 사용하며 수분산 바인더계열인 제1 바인더 수지와는 달리, 제2 바인더 수지는 친수성을 부여하는 특정한 처리를 거치지 않아 일반적으로 소수성을 나타나게 되는데, 제1 바인더 수지와 제2 바인더 수지의 혼합은 친수성과 소수성의 물성에 따라 용매 내에서 분자가 규칙적으로 배열되는 안정적인 분자배향이 일어나게 된다. 그로 인해 2종의 바인더 수지를 분자배향으로 아크릴로일과 같은 특정 작용기 부분이 방향성을 가지게 되는 특성을 보인다.

본 발명은 방향성을 가진 특정 작용기에 UV반응성 작용기 구조를 포함하는 것을 특징으로 하여 후가공시 기재필름 상에 위치하게 되는 UV경화형 수지와 같이 UV경화반응에 참여해 기존의 UV경화형 수지와의 부착력을 보다 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에서 프라이머 조성물의 가교제는 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 적어도 2 이상의 혼합물이며, 열경화 시스템에 의한 경화반응이 진행되는 것을 특징으로 한다. 적절하게는 2종의 경화제를 적용하는 것이 좋다.

옥사졸린 가교제는 옥사졸린기 함유 단량체 또는 상기 단량체를 1종 이상 포함하고, 또한 1종 이상의 다른 단량체가 공중합되어 있는 고분자 화합물과 같은 옥사졸린기를 관능기로서 갖는 화합물이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 옥사졸린 가교제로는, 예를 들면, 2-비닐-2-옥사졸린, 2-비닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-비닐-5-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-4-메틸-2-옥사졸린 또는 2-이소프로페닐-5-에틸-2-옥사졸린 등의 화합물이나, 상기 중 1종 또는 2종 이상이 중합되어 형성되는 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다. 고분자 화합물에는 다른 공단량체가 공중합되어 있을 수 있는데, 이러한 단량체로는, 알킬 (메타)아크릴레이트, 아미드기 함유 단량체, 불포화 니트릴계 단량체, 비닐 에스테르계 단량체, 비닐 에테르계 단량체, 할로겐 함유 α,β-불포화 단량체 또는 α,β-불포화 방향족 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 예시로 들 수 있다.

카보디이미드 가교제는, 카보디이미드 화합물 또는 폴리카보디이미드 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 카보디이미드 화합물이라는 것은, 분자 중에 2개 이상의 카보디이미드기(-N=C=N-)를 갖는 것을 지칭하고, 예컨대, 특개평10-316930호 공보나 특개평11-140164호 공보에 개시된 바와 같이, 유기 폴리이소시아네이트, 특히 바람직하게는 유기 디이소시아네이트를 주된 합성 원료로 하여 제조된다. 디이소시아네이트류는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 수소첨가 크실릴렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-디이소시아네이트 도데칸, 노르보르난 디이소시아네이트 및 2,4-비스-(8-이소시아네이트옥틸)-1,3-디옥틸시클로부탄, 4,4`-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트,및 이소포론 디이소시아네이트로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 디이소시아네이트를 들 수 있다.

에폭시계 가교제는, 에폭시 화합물로서 폴리에폭시 화합물, 디에폭시 화합물, 글리시딜아민 화합물 등을 들 수 있고, 폴리에폴시화합물로서는, 예컨대, 소르비톨폴리글리시딜에테르, 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 펜타에리트리톨폴리글리시딜 에테르, 디슬리세롤 폴리글리시딜 에테르, 트리글리시딜 트리스(2-히드록시에틸)이소시아네이트, 글리세롤 폴리 글리시딜에테르, 트리메틸올 프로판폴리글리시딜에테르, 디에폭시 화합물로서는, 예컨대, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 레조르신디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로플린글리콜 디글리시딜에테르, 폴리테트라메틸렌글리콜디글리시딜에테르, 모노에폭시 화합물로서는 예컨대, 알릴글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 페닐글리시딜 에테르, 글리시딜아민화합물로서는 N,N,N`,N`-테트라글리시딜- m-크실릴렌 디아민, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노)시클로헥산 등을 들 수 있다.

아지리딘 가교제는, N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사이드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사이드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 및 트리-1-아지리디닐포스핀옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 예시로 들 수 있다.

멜라민 가교제는, 특히 한정되지 않지만, 멜라민, 멜라민과 포름알데히드를 축합하여 얻을 수 있는 메틸올화 멜라민 유도체, 메틸올화 멜라민에 저급 알코올로서는, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, n-부탄올, 및 이소부탄올 등을 사용할 수 있다. 관능기라는 것은, 이미노기, 메틸올기, 또는 메톡시메틸기나 부톡시메틸기 등의 알콕시메틸기를 1분자 중에 갖는 것이고, 이미노기형 메틸화 멜라민 수지, 메틸올기형 멜라민 수지, 메틸올기형 메틸화 멜라민 수지, 및 완전 알킬형 메틸화 멜라민 수지 등이다.

또한 필름의 주행성이나 내후성 및 내열성 등의 기능을 갖도록, 필름 원료에 입자를 첨가해도 괜찮지만, 필름의 투명성을 해지지 않게 첨가량이나 재질에 충분한 주의가 필요하다. 첨가량에 대해서는 바람직하게는 극히 소량, 더 바람직하게는 첨가하지 않는 것이다. 필름의 주행성에 관해서는 적층막의 입자 첨가로 보조하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이머층은 제1 바인더 수지 20 내지 60중량부와, 화학식 1의 아크릴로일(Acryloyl) 반응기를 갖는 분자량 5,000~50,000의 제2 바인더 수지 20 내지 60중량부로 구성되는 것이 바람직하다. 여기에 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계, 아지리딘계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 적어도 2 이상의 혼합물을 경화제로 선정하되, 1 내지 35중량부를 첨가한 도포액을 도포하여 형성하고, 이렇게 형성된 프라이머층의 두께는 0.02~0.3㎛인 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 도포액은 제1 바인더 수지 20중량부, 제2 바인더 수지 60중량부 및 카보디이미드계 가교제 20 내지 30중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 이 경우 부착력과 코팅성이 다른 조성과 성분에 비해 매우 우수함을 확인할 수 있다.

또한 본 발명은 프라이머층이 형성된 기재 필름의 면은 전 광선투과율이 80% 이상, 헤이즈 값이, 0.4 내지 2.4%인 것이 바람직하다.

또한 프라이머층과 UV반응형 수지인 아크릴계 수지로 구성된 코팅층 사이의 부착력은 65℃, 95%습도 하에서 360시간 내습성 테스트 후 95% 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 프리즘, 렌즈 또는 하드코팅과 같은 가공처리 후에도 코팅층과의 부착력이 기존 대비 향상되는 효과를 볼 수 있도록 프라이머층의 설계를 제시하였으며, 65℃, 95%습도 하에서 360시간 내습성 테스트 후 95% 이상인 것을 특징으로 한다.

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 1 내지 18]

하기 표 1의 도포액의 구성을 가지되, 본 발명에서의 프라이머층으로 구성될 도포액은 제1바인더 수지로 수분산 폴리우레탄 수지 30중량%와 70중량%의 물로 이루어진 제1 바인더 수지 수분산액과 화학식 1의 반응기를 갖는 분자량 10,000의 제2 바인더 수지로서 아크릴계 바인더 수지 30중량%와 70중량%의 물로 이루어진 제2 바인더 수지 수분산액 및 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계의 선택군에서 1종을 경화제로 선정하고 10중량부 내지 30중량부로 이루어져 있으며, 도포된 프라이머층의 두께는 0.02㎛이다.

본 실시예에서 제1바인더 수지로 수분산 폴리우레탄 수지는 톨릴렌 디이소시아네이트, 에틸렌 글리콜, 에틸렌디아민을 각각 20 : 17 : 14 의 몰비율로 형성하였으며, 제2 바인더 수지로서 아크릴계 바인더 수지는 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 메틸올 아크릴아마이드를 70 : 15 : 5 의 몰비율로 형성하였으며, 전체에 대한 아크릴로일의 비율이 10중량%으로 구성된 폴리아크릴계 바인더 수지이다.

본 실시예에서 옥사졸린계 경화제는 옥사졸린기 및 폴리알킬렌 옥시드 사슬을 갖는 아크릴 폴리머를 사용하였으며, 약식으로 "옥사졸린계" 라고 명명하였다. 또한 카보디이미드계 경화제는 유기 디이소시아네이트인 헥사메틸렌디이소시아네이트를 원료로 제조된 경화제를 사용하였으며 약식으로 "카보디이미드계" 라고 명명하였고, 에폭시계 경화제는 폴리하이드록시알칸-폴리글리세틸에터를 사용하였으며 약식으로 "에폭시계" 라고 명명하였다.

추가적으로 모든 실시예의 도포액은 필름코팅성을 높여주기 위한 불소계면활성제 수분산액 0.1중량부를 투입하고, 필름주행성을 높이기 위해 평균입경 300nm의 실리카 입자 0.05중량부를 추가하였다.

본 실시예에서 프라이머 코팅액을 도포하기 전에 기재필름으로 사용된 폴리에스테르필름의 공업적 제조 방법은 다음과 같다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 펠렛을 135℃에서 6시간 감압건조(1.3hPa)한 후, 이를 압출기로 공급한 다음, 약 280℃에서 시트 상으로 용융압출하고, 표면온도 20℃로 유지한 금속롤 상에서 급냉고화하여 두께 1024㎛의 캐스팅필름을 얻었다. 다음으로 캐스팅필름을 가열된 롤 군(roll group) 및 적외선 히터 100℃로 가열하고, 그 후 주속차가 있는 롤 군으로 종방향으로 3.2배 연신비로 연신하여 일축배향 PET 필름을 얻어 이를 기재로 사용하였다. 계속해서 필름을 클립으로 단부에 파지하고, 열풍영역으로 도입하고, 건조하였다. 그 후 130℃에서 횡방향으로 3.2배 연신비로 연신하고, 240℃에서 열고정한 다음, 200℃에서 3%의 횡완화하였다. 이렇게 하여 두께 100㎛인 광학용 이축배향 폴리에스테르 기재필름을 얻었다.

본 실시예 1 내지 27에서는 폴리에스테르 기재필름의 제조 공정 중에 프라이머층을 형성하는 도포액을 종방향으로 3.2배 연신비로 연신하는 제조공정 후에 리버스 롤법으로 일축배향 PET 필름의 한 면에 고형분 중량이 0.08g/㎡되도록 도포하는 공정을 추가 삽입하였다.

다음 표 1과 같이 각각 고분자 바인더 수지에 대한 성분비와 경화제의 종류와 비율을 조절하였으며, 상술한 약식명칭으로 요약하였으며, 모든 실시예는 총 분자량은 10,000g/mol 이하가 되도록 조절하였다.

구분	제1 바인더 수지	제2 바인더 수지	경화제
	중량부	중량부	종류	중량부
실시예 1	60	20	옥사졸린계	10
실시예 2	60	20	옥사졸린계	20
실시예 3	60	20	옥사졸린계	30
실시예 4	60	20	카보디이미드계	10
실시예 5	60	20	카보디이미드계	20
실시예 6	60	20	카보디이미드계	30
실시예 7	60	20	에폭시계	10
실시예 8	60	20	에폭시계	20
실시예 9	60	20	에폭시계	30
실시예 10	40	40	옥사졸린계	10
실시예 11	40	40	옥사졸린계	20
실시예 12	40	40	옥사졸린계	30
실시예 13	40	40	카보디이미드계	10
실시예 14	40	40	카보디이미드계	20
실시예 15	40	40	카보디이미드계	30
실시예 16	40	40	에폭시계	10
실시예 17	40	40	에폭시계	20
실시예 18	40	40	에폭시계	30
실시예 19	20	60	옥사졸린계	10
실시예 20	20	60	옥사졸린계	20
실시예 21	20	60	옥사졸린계	30
실시예 22	20	60	카보디이미드계	10
실시예 23	20	60	카보디이미드계	20
실시예 24	20	60	카보디이미드계	30
실시예 25	20	60	에폭시계	10
실시예 26	20	60	에폭시계	20
실시예 27	20	60	에폭시계	30

[ 비교예 1]

프라이머 코팅가공을 실시하지 않은 폴리에스테르 필름을 비교예 1로 하였다.

[비교예 2 내지 17]

하기 표 2의 도포액 구성을 가지되, 실시예와 같이 폴리에스테르 기재필름의 일면에 프라이머층을 구성하고, 비교예 2 내지 10의 프라이머층은 수분산 폴리우레탄 수지 30중량%와 70중량%의 물로 이루어진 제1 바인더 수지 수분산액을 도포액으로 사용하고, 비교예 11 내지 19의 프라이머층은 화학식 1의 반응기를 갖는 분자량 10,000의 제2 바인더 수지로서 아크릴계 바인더 수지 30중량%와 70중량%의 물로 이루어진 제2 바인더 수지 수분산액을 도포액으로 사용하여 형성하였다. 이때 도포액에는 실시예와 같이 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계의 선택군에서 1종을 경화제로 선정하고 10중량부 내지 30중량부로 조합된다. 그 외는 실시예 1과 같다.

다음 표 2와 같이 각각 고분자 바인더 수지에 대한 성분비와 경화제의 종류와 비율을 조절하였으며, 상술한 약식명칭으로 요약하였으며, 모든 비교예는 총 분자량은 10,000g/mol 이하가 되도록 조절하였다.

구분	제1 바인더 수지	제2 바인더 수지	경화제
	중량부	중량부	종류	중량부
비교예 1	0	0	-	0
비교예 2	80	0	옥사졸린계	10
비교예 3	80	0	옥사졸린계	20
비교예 4	80	0	옥사졸린계	30
비교예 5	80	0	카보디이미드계	10
비교예 6	80	0	카보디이미드계	20
비교예 7	80	0	카보디이미드계	30
비교예 8	80	0	에폭시계	10
비교예 9	80	0	에폭시계	20
비교예 10	80	0	에폭시계	30
비교예 11	0	80	옥사졸린계	10
비교예 12	0	80	옥사졸린계	20
비교예 13	0	80	옥사졸린계	30
비교예 14	0	80	카보디이미드계	10
비교예 15	0	80	카보디이미드계	20
비교예 16	0	80	카보디이미드계	30
비교예 17	0	80	에폭시계	10
비교예 18	0	80	에폭시계	20
비교예 19	0	80	에폭시계	30

상기 실시예 1 내지 27 및 비교예 1 내지 19에 따른 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 3, 4에 나타내었다.

[실험예]

1. Haze/광투과율 확인

실시예와 비교예에서 제조된 도포액으로 100㎛의 PET 필름에 도포하여 열경화시킨 후 NIPPON DENSHOKU사에서 제조된 HAZE 측정기를 이용하여 헤이즈와 투과율을 측정하였다.

2. 코팅층의 두께 측정

실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 폴리에스테르 필름의 코팅층 두께는 마이크로메터를 이용한 침압식 측정기[미쯔토요사, 모델명: ID-Ff125]를 사용하여 측정하였으며, 총 10장의 시트의 두께 측정값에서 투명한 기재필름의 두께를 뺀 나머지 값의 평균으로 산출하였다.

3. 부착력 확인

상온 및 내습 분위기에서 실시예 및 비교예에서 제조된 필름의 기재와 프라이머층 사이의 접착력을 측정하였다. #20 와이어바를 사용하여 프라이머층이 접착되어 있는 표면에 아크릴계 UV 경화수지를 도포시키고, 그리고 나서, 절단기로 프라이머층이 코팅된 필름에 절단선을 만들어서, 10 x 10의 매트릭스에 1㎜ x 1㎜ 정사각형들을 배치하였다. 절단선이 있는 필름에 셀로판 테잎(No. 405, NICHIBAN제; 넓이: 24㎜)을 붙이고, 벨벳을 이용하여, 테잎을 문질러서 필름에 강력하게 부착시킨 후, 수직으로 테잎을 떼어 내었다. 코팅층에 남아있는 프라이머층의 면적을 시각적으로 관찰하고, 다음 수학식 1에 의해 접착력을 계산하였다.

<수학식 1 >

또한, 65℃, 95%습도 하에서 360시간 후의 내습성 평가를 위한 접착력 테스트도 상기와 동일한 방법으로 실시하였다.

4. 코팅성 확인

실시예 및 비교예에서 프라이머층인 코팅액과 기재 사이의 코팅성을 측정하였다. #0~#6 와이어바를 사용하여 프라이머층을 기재에 도포하여 기재의 전 표면에 프라이머층이 코팅되어졌는지를 확인하였다. 육안으로 섬처럼 코팅액이 묻지 않은 부분들이 100개의 작은 사각형 기준(정사각형 : 1 x 1mm)에서 2개 이하로 존재할 때 코팅성이 우수한 것으로 평가하였다.

구분	광학 물성		부착력		코팅성
	전투과도 (%)	Haze (%)	상온(%)	고온내습 (%)	코팅성 (O/Δ/X)	코팅층 두께 (㎛)
실시예 1	93.2	0.97	70	60	Δ	0.2
실시예 2	92.8	0.94	80	60	Δ	0.2
실시예 3	92.9	1.02	80	70	Δ	0.2
실시예 4	91.9	1.10	90	70	Δ	0.2
실시예 5	92.4	1.08	85	60	O	0.2
실시예 6	92.2	0.99	90	75	Δ	0.2
실시예 7	92.4	0.94	70	60	Δ	0.2
실시예 8	93.0	0.94	60	50	Δ	0.2
실시예 9	93.1	0.94	60	50	O	0.2
실시예 10	92.9	0.95	90	80	O	0.2
실시예 11	92.6	0.99	95	85	Δ	0.2
실시예 12	92.5	0.97	95	80	O	0.2
실시예 13	92.4	0.94	100	95	O	0.2
실시예 14	93.0	0.94	100	90	O	0.2
실시예 15	92.4	0.94	100	90	O	0.2
실시예 16	91.1	1.10	90	60	O	0.2
실시예 17	92.2	1.08	90	60	O	0.2
실시예 18	92.7	0.99	80	50	O	0.2
실시예 19	92.4	0.94	90	80	O	0.2
실시예 20	92.9	0.95	100	90	O	0.2
실시예 21	92.6	0.99	100	90	O	0.2
실시예 22	92.5	0.97	100	95	O	0.2
실시예 23	92.9	0.95	100	100	O	0.2
실시예 24	93.1	0.94	100	100	O	0.2
실시예 25	92.9	0.95	95	80	O	0.2
실시예 26	92.5	0.97	90	80	O	0.2
실시예 27	92.4	0.94	95	80	O	0.2

표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 ~ 27에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 프라이머 구성 물질로 수분산 우레탄기를 갖는 제1 바인더 수지와 아크릴로일계 관능기를 갖는 제2 바인더 수지의 중량비율에 따라 코팅성 및 부착력이 차이를 나타남을 알 수 있다.

구분	광학 물성		부착력		코팅성
	전투과도 (%)	Haze (%)	상온(%)	고온내습 (%)	코팅성 (O/Δ/X)	코팅층 두께 (㎛)
비교예 1	88.4	1.72	0	0	X	0.2
비교예 2	91.9	0.99	0	0	X	0.2
비교예 3	92.2	0.97	0	0	Δ	0.2
비교예 4	92.4	0.94	10	5	O	0.2
비교예 5	92.8	0.94	0	0	Δ	0.2
비교예 6	93.0	0.95	20	5	O	0.2
비교예 7	93.0	1.00	20	5	O	0.2
비교예 8	92.2	0.97	0	0	Δ	0.2
비교예 9	92.4	0.94	0	0	O	0.2
비교예 10	93.0	0.95	5	0	O	0.2
비교예 11	93.0	1.00	80	15	O	0.2
비교예 12	92.2	0.97	70	30	Δ	0.2
비교예 13	92.4	0.94	10	5	Δ	0.2
비교예 14	92.8	0.94	85	25	Δ	0.2
비교예 15	93.0	0.95	75	25	Δ	0.2
비교예 16	93.0	1.00	80	15	O	0.2
비교예 17	92.2	0.97	50	30	Δ	0.2
비교예 18	92.4	0.94	20	10	Δ	0.2
비교예 19	93.0	0.95	20	10	Δ	0.2

표 4에서 알 수 있듯이, 비교예에 따른 광학용 폴리에스테르 필름의 경우 각각의 바인더를 사용하였을 때에는 실시예 대비 상대적으로 부착력의 약화되었으며, 코팅성 또한 낮아지는 경향을 보였다.

또한 본 발명의 실시예 1 ~ 27에 따른 광학용 폴리에스테르 필름과 비교예 1 ~ 19에 따른 광학용 폴리에스테르 필름을 비교해 보면, 광학적인 물성은 큰 차이는 없었지만 바인더의 조합, 경화제 종류 및 비율에 따라서는 효과 차이가 있었다.

특히 본 발명의 실시예 23 내지 24에 따른 광학용 폴리에스테르 필름은 제1 바인더 수지와 제2 바인더 수지의 중량비율을 1 : 3으로 하고 카보디이미드계 경화제를 적용한 것으로서, 부착력과 코팅성이 매우 우수함을 확인하였다. 즉 다른 실시예와 비교예와 달리 상온부착력, 내습부착력, 광학물성, 코팅성 등의 목표물성에 가장 양호한 결과로 나타났으며, 적정경화제 함량조절을 통한 코팅성 및 부착력 물성이 미세하게 달라지는 것을 알 수 있다. 또한 고온 내습환경에서는 부착력 물성이 감소하는 경우가 많았으며, 제1 바인더 수지의 함량이 지나치게 많으면 이 또한 오히려 부착력 및 코팅성을 저하시키는 결과가 나타났으며 이는 적절한 양을 최적화 하여 적용해야 한다는 것을 확인할 수 있다.

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.

1 : 폴리에스테르 기재 필름
2 : 프라이머층
3 : 기능성 코팅층(2차 UV 후가공)

Claims (7)

1. 폴리에스테르 기재필름과, 상기 기재필름의 일면 또는 양면에 형성된 프라이머층을 포함하되,
   상기 프라이머층은 우레탄기를 갖는 제1 바인더 수지와 아크릴로일(Acryloyl) 반응기를 갖는 분자량 5,000~50,000 g/mol 의 제2 바인더 수지로 이루어진 혼합수지와 1종 이상의 가교제를 포함하는 프라이머 조성물로 도포되어 형성되고,
   상기 제1 바인더 수지는 수분산 폴리우레탄 계열의 수지이고,
   상기 제2 바인더 수지의 기본 골격은 폴리에스테르계 고분자 또는 폴리우레탄계 고분자인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가교제는 옥사졸린계, 카보디이미드계, 에폭시계, 아지리딘계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 적어도 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
4. 제3항에 있어서,
   상기 프라이머층은 상기 제1 바인더 수지 20 내지 60중량부, 상기 제2 바인더 수지 30 내지 60중량부 및 상기 가교제 1 내지 35중량부를 포함하는 도포액으로 도포된 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
5. 제4항에 있어서,
   상기 프라이머층은 상기 제1 바인더 수지 20중량부, 상기 제2 바인더 수지 60중량부 및 상기 카보디이미드계 가교제 20 내지 30중량부를 포함하는 도포액으로 도포된 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
6. 제1항에 있어서,
   상기 프라이머층의 두께는 0.02~0.3㎛인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.
7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프라이머층 상에 형성되는 아크릴계 수지로 구성된 코팅층과 상기 프라이머층 사이의 접착력은 65℃, 95%습도 하에서 360시간 내습성 테스트 후 95% 이상인 것을 특징으로 하는, 광학용 폴리에스테르 필름.

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