KR101574190B1 - 백색 폴리에스테르 반사필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 A/B/A층으로 이루어진 백색 폴리에스테르 필름에서 A층의 표면에 조도를 부여함과 동시에 A층과 B층의 각 계면에 입경이 큰 백색의 조대 무기입자를 배치하여 이축 연신 시 계면 박리를 통해 에어 포켓을 형성함으로써 이축 연신 공정 중에 파단 빈도를 최소화하고 표면 조도를 높일 수 있으며 광확산성과 광은폐성을 향상시킬 수 있는 백색 폴리에스테르 반사필름 및 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조 방법과 직하형 광원의 백라이트 유닛에서 광원에 의한 램프 무라 등의 외관 결점의 개선이 가능하고 휘도를 향상시킬 수 있는 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사시트를 제공하고자 하는 것이다.

Description

백색 폴리에스테르 반사필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트{WHITE POLYESTER REFLECTIVE FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND REFLECTIVE SHEET USING THE SAME}

본 발명은 백색 폴리에스테르 반사필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 A/B/A층으로 이루어진 백색 폴리에스테르 필름에서 A층의 표면에 조도를 부여함과 동시에 A층과 B층의 각 계면에 입경이 큰 백색의 조대 무기입자를 배치하여 이축 연신 시 계면 박리를 통해 에어 포켓을 형성함으로써 이축 연신 공정 중에 파단 빈도를 최소화하고 표면 조도를 높일 수 있으며 광확산성과 광은폐성을 향상시킬 수 있는 백색 폴리에스테르 반사필름 및 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조 방법과 직하형 광원의 백라이트 유닛에서 광원에 의한 램프 무라 등의 외관 결점의 개선이 가능하고 휘도를 향상시킬 수 있는 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사시트에 관한 것이다.

종래 반사판 용도로 사용되는 백색 폴리에스테르 필름은 대한민국 공개 특허 제1992-0015155호 및 제2006-0101247호에 개시된 바와 같이, 폴리에스테르 수지에 비상용성인 구형의 유기 입자를 폴리에스테르 수지에 혼합하고, 백색 무기입자가 첨가된 폴리에스테르 수지와 함께 압출하여 필름 표면에 조도를 형성하거나 필름 내부에 기공을 형성하거나 발포제가 함유된 코팅을 통해 발포 기공층을 형성하거나 반사 필름 위에 투명 필름을 점착체 패턴 인쇄 후 라미네이션 공정을 거쳐 에어 포켓을 형성하는 형태가 일반적이다.

종래 기술 공지대로 필름 내부에 기공이 형성되고 백색 안료가 첨가된 백색 폴리에스테르 필름의 경우는 필름 내부의 높은 입자 부피 밀도 때문에 연신성의 저하로 제막 중 연신 공정 시 파단 위험이 높아지면서 생산성이 저하되며 발포 코팅이나 점착제 라미네이션 공정의 경우 공정의 추가로 인한 제조 원가 상승이 발생하므로 이를 개선할 필요가 있다.

이에, 본 발명자들은 종래의 반사판 용도로 사용되는 백색 폴리에스테르 필름의 문제점을 해소하기 위하여 노력한 결과, 종래 백색 폴리에스테르 필름의 제조 방법에서 백색 조대 무기입자가 용융 압출 공정에서 미세 상분리를 통해 이축 연신 시 A/B/A층의 계면에 에어 포켓을 형성함으로서 이축 연신 시 파단 위험성을 낮추고 필름의 표면 조도를 높임으로서 광확산성과 광은폐성을 항상시키는 본 발명을 완성하였다.

대한민국 공개특허공보 제1992-0015155호 대한민국 공개특허공보 제2006-0101247호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 A/B/A층으로 이루어진 백색 폴리에스테르 필름에서 A층과 B층의 각 계면에 입경이 큰 백색의 조대 무기입자를 배치하여 이축 연신 시 계면 박리를 통해 에어 포켓을 형성함으로써 이축 연신 공정 중에 파단 빈도를 최소화하고 표면 조도를 높일 수 있으며 광확산성과 광은폐성을 향상시킬 수 있는 백색 폴리에스테르 반사필름 및 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 직하형 광원의 백라이트 유닛에서 광원에 의한 램프 무라 등의 외관 결점의 개선이 가능하고 휘도를 향상시킬 수 있는 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사시트를 제공하고자 하는 것이다.

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

상기 목적은, 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 포함하는 A층 원료 조성물과 폴리에스테르 수지, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지와 백색의 조대 무기입자를 포함하는 B층 원료 조성물을 사용하여 용융 공압출된 A층/B층/A층의 3층 구조로 이루어지되, 상기 A층과 상기 B층의 각 계면은 부분 박리에 의해 에어 포켓이 형성된 것을 특징으로 하는 백색 폴리에스테르 반사필름에 의해 달성된다.

여기서, 상기 에어 포켓은 B층의 계면에 형성되는 에어포켓이 계면 이외에 형성된 에어포켓의 5배 이상 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 A층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 입경이 1 내지 5㎛인 백색 무기입자 0.5 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 B층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지 5 내지 35중량부와 입경이 7 내지 30㎛인 상기 백색의 조대 무기입자 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 폴리에스테르에 비상용성인 고분자 수지는 비결정성 환상 올레핀 공중합체, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 백색 무기입자 또는 상기 백색의 조대 무기입자는 황산바륨 입자, 이산화티탄 입자, 이산화규소 입자, 탄산칼슘 입자 또는 알루미나로부터 선택되는 단독 또는 그들의 조합인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 A층과 상기 B층의 각 계면은 상기 에어 포켓에 의해 조도가 형성되고, 상기 A층은 상기 백색 무기입자에 의해 그 표면에 조도가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은, 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 포함하는 A층 원료 조성물과 폴리에스테르 수지, 상기 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성인 고분자 수지와 백색의 조대 무기입자를 포함하는 B층 원료 조성물을 사용하되, A층/B층/A층의 형태로 용융 공압출하여 시트상으로 성형된 미연신 시트를 준비하는 제1단계와, 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 미연신 필름을 제조하는 제2단계와, 냉각된 미연신 시트를 1축 연신하는 제3단계와, 1축 연신된 시트를 2축 연신하는 제4단계와, 2축 연신된 시트를 열처리하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 백색의 조대 무기입자는 입경과 비중이 큰 백색의 조대 무기입자로서, 상기 제1단계의 용융 공압출하는 과정에서 유체의 흐름에 저항하여 배관의 벽면부로 이동하는 미세 상분리에 의해 공압출 시 상기 A층과 상기 B층의 계면에 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제3단계와 상기 제4단계의 연신 공정을 거치는 과정에서 상기 A층과 상기 B층의 각 계면에서 상기 폴리에스테르 수지와 상기 백색의 조대 무기입자 간의 계면 박리에 의해 에어포켓이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 에어 포켓은 B층의 계면에 형성되는 에어포켓이 계면 이외에 형성된 에어포켓의 5배 이상 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 A층은 상기 백색 무기입자에 의해 반사 필름 표면에 조도가 형성되고, 상기 A층과 상기 B층의 각 계면은 상기 에어포켓에 의해 조도가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 A층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 입경이 1 내지 5㎛인 백색 무기입자 0.5 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 B층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지 5 내지 35중량부와 입경이 7 내지 30㎛인 상기 백색의 조대 무기입자 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 폴리에스테르에 비상용성인 고분자 수지는 비결정성 환상 올레핀 공중합체, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 백색 무기입자 또는 상기 백색의 조대 무기입자는 황산바륨 입자, 이산화티탄 입자, 이산화규소 입자, 탄산칼슘 입자 또는 알루미나로부터 선택되는 단독 또는 그들의 조합인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은, 상술한 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사시트에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 광확산성 향상으로 백라이트 유닛에서의 광원에 의한 램프 무라, 시트 움 및 주름 등의 외관 결점 시인을 방지하고 반사 필름 배면의 프레임이 시인되는 것을 방지하는 광은폐성 등의 효과를 가진다.

또한, 필름의 층간 계면에 조대 무기입자가 위치하도록 설계해서 이축 연신 공정 시 파단을 방지하여 공정 안정성을 상승시킬 수 있는 등의 효과를 가진다.

또한 표면 조도가 높은 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사 시트는 직하형 광원의 백라이트 유닛에서 광원으로부터의 램프 무라 등의 외관 결점의 개선이 가능하고 이로 인해 휘도를 향상시킬 수 있고 외관 결점의 시인성을 낮출 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 종래의 A/B/A 3층 구조로 형성된 반사필름을 나타낸 단면 모식도.
도 2는 본 발명의 일 양상에 따른 A/B/A 3층 구조로 형성된 백색 폴리에스테르 반사필름을 나타낸 단면 모식도.

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 양상에 따른 A/B/A 3층 구조로 형성된 백색 폴리에스테르 반사필름을 나타낸 단면 모식도인 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 양상에 따르면, 백색 폴리에스테르 반사필름은 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 포함하는 A층 원료 조성물과 폴리에스테르 수지, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지와 백색의 조대 무기입자를 포함하는 B층 원료 조성물을 사용하여 용융 공압출된 A층/B층/A층의 3층 구조로 이루어지되, A층과 B층의 각 계면은 부분 박리에 의해 에어 포켓(70)이 형성된다.

에어포켓(70)은 공압출 공정 중 A/B/A의 3층 형태로 용융 압출하는 과정에서 입경과 비중이 큰 백색의 조대 무기입자가 압출 후 유체의 흐름에 저항하여 배관의 벽면부로 이동하는 미세 상분리에 의해 용융 수지의 토출 후 A층과 B층의 계면에 위치하게 된 다음 2축 연신 공정을 거치는 과정에서 A층과 B층의 계면에서 폴리에스테르 수지와 조대 무기입자 간의 계면 박리에 의해 형성된다. 따라서 백색 폴리에스테르 반사필름은 백색 무기입자에 의한 A층 표면의 조도 형성에 더하여 A층과 B층 각 계면에서의 에어 포켓 형성으로 인해 추가적인 표면 조도를 형성하게 된다.

이러한 에어 포켓은 B층의 계면(즉 A층과 B층의 계면)에 형성되는 에어포켓이 계면 이외(즉 B층 내부)에 형성된 에어포켓의 5배 이상의 크기로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 위 범위로 하는 것이 광확산성과 광은폐성을 향상시키는데 유리하기 때문이다.

또한 A층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 평균입경이 1 내지 5㎛인 백색 무기입자 0.5 내지 10 중량부를 포함하고, B층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지 5 내지 35중량부와 평균입경이 7 내지 30㎛인 상기 백색의 조대 무기입자 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

폴리에스테르 필름의 기본 수지로 사용되는 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분과 디올 성분으로 이루어지며, 제막 안정성이 높고 저렴한 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기본 구성으로 하는 것이 바람직하다.

디카르복실산 성분으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 아디프산, 세바신산을 사용하는 것이 바람직하고, 디올 성분으로는, 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올 등에서 선택 사용할 수 있다.

폴리에틸렌테레프탈레이트를 기본 수지로서 사용할 경우, 제막 안정성의 관점에서 바람직하게는 전체 디카르복실산 성분 당 1∼15몰%, 더욱 바람직하게는 3∼14몰%, 가장 바람직하게는 5∼13몰%의 공중합 성분을 함유하는 공중합 폴리에스테르 또는 전체 디올 성분 당 1∼15몰%, 더욱 바람직하게는 3∼14몰%, 가장 바람직하게는 5∼13몰%의 공중합 성분을 함유하는 공중합 폴리에스테르를 사용하면 좋다. 이때, 1몰% 미만이면, 다수의 공동을 함유하는 필름 제막이 어렵고, 반면에 15몰%를 초과할 때에도 역시 제막에 어려움이 있기 때문이다.

이때, 공중합 성분으로서 디카르복실산 성분은 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 아디프산 및 세바신산으로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 디올 성분은 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올 등에서 선택 사용할 수 있다. 바람직하게는, 공중합 성분 중에서도 양호한 제막성을 얻기 위해서 이소프탈산 또는 2,6-나프탈렌디카르복실산을 사용하는 것이 바람직하고, 비상용성 수지의 분산 상태를 안정시키는 효과가 있는 1,4-시클로헥산디메탄올을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성 수지로는 비결정성 환상 올레핀 공중합체, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 이 중에서 비결정성 환상 올레핀 공중합체가 가장 바람직하다. 이때, 본 발명에 사용하는 비결정성 환상 올레핀 공중합체로는 바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 5,6-디메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 1-메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-에틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-n-부틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-i-부틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 7-메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 트리 시클로[4,3,0,12.5]-3-데센, 2-메틸-트리시클로[4,3,0,12.5]-3-데센, 5-메틸-트리시클로[4,3,0,12.5]-3-데센, 트리시클로[4,4,0,12.5]-3-데센, 10-메틸-트리시클로 [4,4,0,12.5]-데센 등의 비결정성 환상 올레핀 수지 또는 비결정성 환상 올레핀 수지와 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 메틸펜텐 등의 결정성 폴리올레핀 수지가 공중합된 것을 사용할 수 있다.

위에서 나열된 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성 고분자 수지는 단일 성분으로 이루어진 중합체 또는 2 성분 이상으로 이루어진 공중합체 또는 이들간 2종 이상의 혼합형태를 병용할 수도 있다. 특히, 폴리에스테르 수지와의 임계 표면장력 차가 크고, 연신 후의 열처리에 의해 변형되기 어려운 수지가 바람직하고, 그 중에서도 에틸렌과 바이시클로알켄의 공중합체가 가장 바람직하다.

비결정성 환상 올레핀 공중합체의 함유량은 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 35중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 30중량부이다. 이때, 5중량부 미만으로 함유되면, 백색화의 효과가 미약하고, 높은 반사성을 구현할 수 없다. 반면에, 35중량부를 초과하면, 필름 자체의 강도 등의 기계 특성이 저하되고 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 응집이 일어나기 쉽기 때문이다.

이때, 사용되는 비결정성 환상 올레핀 공중합체는 폴리에스테르 조성물로부터 분리해서 시차주사형 열량계를 이용하고 JIS K7121-1987 측정법에 준하여 전이온도를 측정했을 때, 결정화 및 융해의 피크가 보여지지 않는 것을 비결정성의 조건으로 설정한다.

본 발명의 일 실시예에서 가장 바람직한 일례로 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성 수지인 비결정성 환상 올레핀 공중합체로서, 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지를 사용한다. 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지는 공지의 일본 특허공개 소61-271308호 공보에 예시되어 있는 액상중합법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 사용되는 비결정성 환상 올레핀 공중합체는 유리전이온도가 120℃ 내지 200℃ 이내를 충족하는 것이 바람직하다. 이때, 유리전이온도가 120℃ 미만이면, 필름을 연신할 때, 환상 올레핀 공중합체가 소성 변형되어 공동의 생성이 저해된다. 반면에, 유리전이온도가 200℃를 초과하면, 폴리에스테르 수지와 비결정성 환상 올레핀 공중합체를 압출기 등을 이용하여 용융 혼련하여 시트상으로 토출할 때, 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 분산이 불충분해져서 공동의 형상과 그 수를 원하는 수준만큼 달성할 수 없기 때문이다. 더욱 바람직하게는 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 유리전이온도가 135 내지 185℃이고, 가장 바람직하게는 140 내지 150℃이다. 이때, 유리전이온도는 비결정성 환상 올레핀 공중합체에 있어서의 환상 올레핀과 비환상 올레핀의 공중합 비율을 변경함으로써 조정할 수 있는데, 유리전이온도는 시차주사형 열량계를 사용하여 20℃/분의 승온 속도로 승온시켰을 때의 JIS K7121-1987의 중간점으로 결정된다.

비결정성 환상 올레핀 공중합체는 그 평균입경이 0.5 내지 5.0㎛ 이내인 것을 사용할 수 있다. 평균입경 크기가 0.5㎛ 미만이면, 연신 시 공극을 형성하기가 어렵고, 5.0㎛를 초과하면, 연신 시 필름이 찢어질 우려가 있어 제막성이 저해되므로 바람직하지 않기 때문이다.

다음으로, 백색 무기입자 또는 백색의 조대 무기입자의 종류로는, 특별하게 한정되는 것은 아니고, 무기계 중 어느 것이라도 괜찮다. 무기계로는 탄산칼슘 입자, 이산화티탄 입자, 이산화규소 입자, 황산바륨 입자 또는 알루미나 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 백색 무기입자의 함유량은 A층에서는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부가 바람직하다. 이때, 0.5 중량부 미만으로 함유되면, 표면 조도 형성이 저해되어 광확산 효과가 희미해지고 10 중량부를 초과하면 이축 연신 시 파단에 의해 제막 안정성이 낮아진다. 또한, A층에서의 백색 무기입자의 평균 입경은 1 내지 5㎛인 것이 바람직한데, 이는 1㎛ 미만일 경우 표면 조도 형성이 저해되어 광확산 효과가 희미해지고 5㎛를 초과할 경우 연신 시 입자 탈락이나 파단에 의한 제막 안정성이 낮아진다. B층에서 백색의 조대 무기입자의 함유량은 B층의 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부가 바람직하다. 이때, 0.5 중량부 미만으로 함유되면, 표면 조도 형성이 저해되어 광확산 효과가 희미해지고 2중량부를 초과하면 이축 연신 시 파단에 의해 제막 안정성이 낮아진다. 또한, B층에서 백색의 조대 무기입자의 평균 입경은 7 내지 30㎛인 것이 바람직한데, 이는 7㎛ 미만일 경우 표면 조도 형성이 저해되어 광확산 효과가 희미해지고 30㎛를 초과할 경우 파단에 의한 제막 안정성이 낮아진다.

본 발명의 일 양상에 따른 백색 폴리에스테르 반사필름은 A층과 B층의 각 계면에서 에어 포켓에 의한 조도가 형성되고, A층은 백색 무기입자에 의해 그 표면에 조도가 형성됨으로써, 이러한 높은 표면 조도로 인해 광원으로부터 나온 빛의 광확산을 유발하고 이를 통해 광원으로부터의 램프 무라를 낮춰 휘도를 향상시키고 외관 결점의 시인성을 낮출 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법은 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 포함하는 A층 원료 조성물과 폴리에스테르 수지, 상기 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성인 고분자 수지와 백색의 조대 무기입자를 포함하는 B층 원료 조성물을 사용하되, A층/B층/A층의 형태로 용융 공압출하여 시트상으로 성형된 미연신 시트를 준비하는 제1단계와, 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 미연신 필름을 제조하는 제2단계와, 냉각된 미연신 시트를 1축 연신하는 제3단계와, 1축 연신된 시트를 2축 연신하는 제4단계와, 2축 연신된 시트를 열처리하는 제5단계를 포함한다.

이하, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법에 대해 단계별로 상세히 설명한다.

제1단계는 원료 조성물로서 A층은 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 함유하고 B층은 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성 수지인 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 혼합물로 이루어진 수지와 백색의 조대 무기입자를 함유한다.

여기서 A층의 원료 조성물은 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 입경이 1 내지 5㎛인 백색 무기입자 0.5 내지 10 중량부를 포함하고, B층의 원료 조성물은 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지 5 내지 35중량부와 입경이 7 내지 30㎛인 백색의 조대 무기입자 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제1단계의 원료조성물 중 수지 조성물에서, 폴리에스테르 수지는 65 내지 95중량%로 함유하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70 내지 90중량%이다. 이는 폴리에스테르 수지 함량이 상기 범위를 벗어나면, 다수의 공동을 함유하는 필름으로 제막할 수 없기 때문이다.

제1단계의 공압출 공정에서 A/B/A의 3층 형태로 용융 압출하는 과정에서 입경과 비중이 큰 백색의 조대 무기입자는 압출 후 유체의 흐름에 저항하여 배관의 벽면부로 이동하는 미세 상분리에 의해 용융 수지의 토출 후 A층과 B층의 계면에 배치된다. 또한 제3단계와 제4단계의 연신 공정을 거치는 과정에서 A층과 B층의 계면에서 폴리에스테르 수지와 조대 무기입자 간의 계면 박리에 의해 에어포켓을 형성하여 A층의 백색 무기입자에 의한 반사 필름 표면에서의 조도 형성에 더하여 A층과 B층의 각 계면에서의 에어 포켓 형성으로 인해 추가적인 표면 조도를 형성하게 된다.

또한 백색 무기입자와 비결정성 환상 올레핀 공중합체 입자를 폴리에스테르 조성물에 배합하는 방법은 하기 (가) 내지 (다)의 공지 방법을 이용하여 수행할 수 있다.

구체적으로는, (가)의 방법은 폴리에스테르에 입자를 첨가하여 용융 혼련하는 방법이고, (나)의 방법은 상기 (가)의 방법에 있어서, 입자를 다량 첨가한 마스터 펠릿을 제조한 후, 이들과 첨가제를 함유하지 않는 폴리에스테르를 혼련하여 소정량의 첨가물을 함유시키는 방법이다. 이외, (다)의 방법은 상기 (나)의 마스터 펠릿을 그대로 사용하는 방법으로 수행될 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에서는 입자의 혼합 방법으로는 입자의 분산성을 고려하여, 상기 (나) 또는 (다)의 방법으로 수행한다.

또한 제1단계의 원료 조성물에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 각종 첨가물, 예를 들면, 형광 증백제, 가교제, 내열 안정제, 내산화 안정제, 자외선 흡수제, 유기의 활제, 무기의 미립자, 충전제, 내광제, 대전방지제, 핵제, 염료, 분산제, 커플링제 등이 첨가될 수 있다.

다음으로, 제2단계는 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각 고화하여 미연신 필름을 얻는 단계이다.

다음으로, 제3단계는 제2단계의 냉각된 미연신 시트를 1축 연신하여 1축 연신된 필름을 제조하는 단계로서 냉각된 미연신 시트를 롤 가열, 적외선 가열(Heater)이라는 가열 수단에 의해 가열하고, 우선 길이 방향으로 연신하여 1축 연신 필름을 얻는 단계이다. 이러한 연신은 2개 이상의 롤의 주속차를 이용하여 수행하는 것이 바람직하며, 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 설정하고, 연신 배율은 2.5∼4.0배로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 제4단계는 1축 연신된 필름을 2축 연신하여 2축 연신된 필름을 제조하는 단계로서, 제3단계의 길이 방향으로의 1축 연신된 필름을 연속적으로 길이 방향과 수직인 방향(이하, "폭 방향"이라고도 한다)으로 2축 연신하는 단계이다. 이때, 폭 방향 연신은 폴리에스테르 수지의 유리전이점(Tg)보다 높은 온도부터 시작하여, 유리전이점(Tg)보다 5∼70℃ 높은 온도까지 승온시키면서 수행한다. 폭 방향 연신 과정에서의 승온은 연속적이어도 좋고, 단계적(순차적)이어도 좋지만 통상 순차적으로 승온시킨다. 예를 들면 텐터의 폭 방향 연신 존을 필름 주행 방향을 따라 복수로 나누고, 존마다 소정 온도의 가열 매체를 흘림으로써 승온시킨다. 이때, 폭 방향 연신의 배율은 2.5∼4.5배로 한다.

다음으로, 제5단계는 2축 연신된 필름을 열처리하는 단계로서, 2축 연신된 필름을 주행시키면서 열고정 또는 열이완 등의 열처리를 순차적으로 실시해서 2축 배향 필름으로 제조하는 것이다. 이에, 얻어진 2축 연신 필름의 결정 배향을 완료시켜 평면성과 치수 안정성을 부여하기 위해서, 계속해서 텐터 내에서 120∼240℃의 온도로 1∼30초간의 열처리를 행하고, 균일하게 서서히 냉각한 후에 실온까지 냉각시키고, 권취함으로써 본 발명에 따른 백색 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다. 이때, 열처리 공정 중에서는 필요에 따라서 폭 방향 또는 길이 방향으로 3∼12%의 이완 처리를 실시해도 좋다.

나아가, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사 시트를 제공할 수 있다. 백색 폴리에스테르 반사필름의 표면 조도를 높임으로써 광확산성을 증대시키고 이를 통해 광원으로 나온 빛에 의해 형성되는 램프 무라를 낮춤으로써 휘도 향상에 유리한 광학 특성을 구현할 수 있고, 이러한 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사 시트는 A/B/A층으로 구성되는 필름의 층간 계면으로 백색의 조대 무기입자를 미세 상분리를 통해 이동시켜서 이축 연신 시 계면 박리에 의해 형성되는 에어 포켓의 크기와 수의 제어하는 효과를 얻을 수 있다.

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]

폴리에스테르 수지(도레이첨단소재㈜, A9093) 100 중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 수지에 대한 비상용 수지로서, 비결정성 환상 올레핀 공중합체인 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지 10 중량부와 평균입경이 20㎛인 이산화규소 무기입자 1 중량부를 첨가한 B층과 폴리에스테르 수지(도레이첨단소재㈜, A9093) 100 중량부에 대하여, 평균입경이 3㎛인 이산화규소 무기입자 3 중량부를 첨가한 A층을 공압출 방식으로 280℃로 가열된 압출기에 공급하여 다이에서 시트상으로 A/B/A층의 구조로 성형하였다.

이때, 상기 B층의 수지 조성물은 폴리에스테르 수지 89중량%와 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지 10중량%, 이산화규소 무기입자 1 중량%로 이루어지며, 상기 A층의 수지 조성물은 폴리에스테르 수지 97중량%와 이산화규소 무기입자 3 중량%로 이루어지며, 상기 비상용 폴리올레핀계 수지나 무기입자와 같은 첨가물은 미리 폴리에스테르 수지와 혼합(Compounding)시킨 마스터 펠릿의 형상으로 사용하였다. 상기 마스터 펠릿에 있어서의 비상용 폴리올레핀계 수지의 입경은 1∼3㎛이었다.

상기 성형된 시트를 표면 온도 20℃의 캐스팅 드럼에서 냉각 고화하여 미연신 필름을 얻고, 이를 가열하여 길이 방향으로 3.7배 연신 후 냉각하였다. 계속해서 길이 방향으로 1축 연신된 필름의 양 끝을 클립으로 유지하면서 텐터로 인도하여 가열된 분위기 중에서 길이에 수직인 방향(폭 방향)으로 3.7배율로 연신하였다.

이후, 텐터 내에서 열고정을 수행하고, 실온까지 냉각하여 2축 연신 필름을 얻었다. 상기 얻어진 필름의 물성을 하기 표 1에 기재하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 이산화규소를 포함하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

[비교예 2]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 5㎛인 이산화규소를 1중량부 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

[비교예 3]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 45㎛인 이산화규소를 1중량부 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

[비교예 4]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 5㎛인 이산화규소를 0.3중량부 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

[비교예 5]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 45㎛인 이산화규소를 0.3중량부 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

[비교예 6]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 5㎛인 이산화규소를 2.5중량부 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

[비교예 7]

상기 실시예 1에서 폴리머를 압출기에 공급 시, B층의 수지 조성물을 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 45㎛인 이산화규소를 2.5중량부 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.

상기 실시예 및 비교예 1 내지 7에 따른 백색 폴리에스테르 반사필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물리적 특성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[실험예]

1. 휘도 측정

직하형 LED 광원 백라이트 유닛을 준비하고 확산판 아래에 반사 시트를 장착하고 반사판 위에 일반 확산 필름 1매, 프리즘 2매, 상확산 1매를 장착한 후 CS2000(미놀타 사)을 사용하여 휘도를 측정하였다.

2. 광택도 측정

일본, 니뽄 덴쇼쿠 사의 VGP-500 광택도 측정기를 사용하여 60ㅀ 입사각에서의 광택도를 측정하였다.

3. 램프 무라(Lamp mura) 평가

32인치 직하형 발광다이오드 광원 백라이트 유닛을 준비하고 반사 시트를 장착한 후, 육안으로 광원에 의한 무라가 보이는지 관측하였다. 무라가 없으면 "○", 무라가 일부분 있으면 "△" 그리고 전면에 무라가 있으면 "X"로 표시하였다.

4. 표면조도 측정

상기 실시예 및 비교예 1∼7에서 제조된 이축연신 폴리에스테르 필름에 대하여, 코사카 켄슈코사의 촉침식 표면 조도계(SE-3FA)를 이용하여, 촉침 끝 반경을 0.5㎛하고, 촉침 하중 5㎎, 측정 길이 0.8㎜ 및 컷오프값을 0.08㎜로 설정하여 표면 평균조도(Ra)를 측정하였다. 5회 반복 측정하여 평균치를 하기 표 1에 기재하였다.

5. 제막 안정성 평가

상기 실시예 및 비교예 1∼7에서 제조된 이축연신 폴리에스테르 필름에 대하여, 1시간 이상 안정되게 제막이 가능하면 "○"로 판정하고, 1시간 이내에 파단이 발생하고, 안정된 제막이 불가하면, "X"로 판정하였다.

6. 층분리비 평가

반사 필름의 B층 내에 이산화규소에 의해 형성된 에어 포켓을 단면 토밍 후 주사전자현미경으로 배율 1,000배에서 A층과 B층의 계면에서 형성된 에어 포켓에 대한 B층 내에 형성된 에어 포켓의 개수 비를 구하며 이 비율이 5 이상일 경우 양호하다고 판정하였다.

구분	B층 무기입자		광특성				공정
	중량부	평균입경 (㎛)	휘도 (%)	광택도 (60°)	램프 무라	표면 조도(Ra)	제막성	층분리비
실시예	1	20	103.1	30	○	3.1	○	8
비교예1	0	0	100.0	40	X	2.0	○	-
비교예2	1	5	100.2	38	△	2.2	○	1
비교예3	1	45	103.3	25	○	2.9	X	9
비교예4	0.3	5	100.0	40	X	2.1	○	1
비교예5	0.3	45	101.4	34	△	2.7	○	13
비교예6	2.5	5	101.1	35	△	2.5	X	3
비교예7	2.5	45	103.7	20	○	4.3	X	12

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 실시예에서 제조된 폴리에스테르 필름의 경우, 높은 표면 조도와 낮은 광택도로 인한 광확산 효과에 의해 램프 무라 개선에 의한 휘도 향상과 반사판 계면에서의 에어포켓 집중형성으로 인한 층분리 비 상승으로 안정적인 제막성을 갖는 양호한 결과를 확인하였다. 또한, 이산화규소의 함량이 낮은 비교예 1, 4, 5에서 양호한 제막성을 보이나 램프 무라가 시인되고, 이산화규소의 함량이 높은 비교예 6, 7에서는 제막이 불리한 문제를 초래하였다. 이산화규소의 평균입경이 작은 비교예 2에서는 층분리비가 낮아 계면에서의 에어 포켓 형성이 충분치 못하고, 평균입경이 큰 비교예 3에서는 층분리비가 높아 계면에서의 에어 포켓 형성이 충분하나 제막이 불리한 결과를 초래하였다.

상술한 바와 같은, 표면 조도가 높은 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사 시트는 직하형 광원의 백라이트 유닛에서 광원에 의한 램프 무라 등의 외관 결점의 개선이 가능하고 휘도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 명세서에 기재된 높은 표면 조도를 갖는 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사 시트는 화상 표시용의 백라이트 장치와 램프 리플렉터의 반사시트, 조명용 기구의 반사 시트, 조명 간판용 반사 시트 및 태양 전지용 배면 반사 시트 등에 유용하게 사용할 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.

10: A층
20: B층
30: A층 내의 백색 무기입자
40: 반사 필름의 구형 내부 기공 유발입자
50: 반사 필름의 구형 내부 기공 유발입자에 의해 형성된 미세 기공
60: B층 내의 백색의 조대 무기입자
70: B층 내의 백색의 조대 무기입자에 의해 층간 계면에 형성된 에어 포켓

Claims (15)

1. 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 포함하는 A층 원료 조성물과 폴리에스테르 수지, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지와 백색의 조대 무기입자를 포함하는 B층 원료 조성물을 사용하여 용융 공압출된 A층/B층/A층의 3층 구조로 이루어지되,
   상기 A층과 상기 B층의 각 계면은 부분 박리에 의해 에어 포켓이 형성된 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에어 포켓은 B층의 계면에 형성되는 에어포켓 크기가 계면 이외에 형성된 에어포켓 크기의 5배 이상인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름.
3. 제1항에 있어서,
   상기 A층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 입경이 1 내지 5㎛인 백색 무기입자 0.5 내지 10 중량부를 포함하고,
   상기 B층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지 5 내지 35중량부와 입경이 7 내지 30㎛인 상기 백색의 조대 무기입자 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름.
4. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르에 비상용성인 고분자 수지는 비결정성 환상 올레핀 공중합체, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름.
5. 제1항에 있어서,
   상기 백색 무기입자 또는 상기 백색의 조대 무기입자는 황산바륨 입자, 이산화티탄 입자, 이산화규소 입자, 탄산칼슘 입자 또는 알루미나로부터 선택되는 단독 또는 그들의 조합인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름.
6. 제1항에 있어서,
   상기 A층과 상기 B층의 각 계면은 상기 에어 포켓에 의해 조도가 형성되고,
   상기 A층은 상기 백색 무기입자에 의해 그 표면에 조도가 형성된 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름.
7. 폴리에스테르 수지와 백색 무기입자를 포함하는 A층 원료 조성물과 폴리에스테르 수지, 상기 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성인 고분자 수지와 백색의 조대 무기입자를 포함하는 B층 원료 조성물을 사용하되, A층/B층/A층의 형태로 용융 공압출하여 시트상으로 성형된 미연신 시트를 준비하는 제1단계와,
   미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 미연신 필름을 제조하는 제2단계와,
   냉각된 미연신 시트를 1축 연신하는 제3단계와,
   1축 연신된 시트를 2축 연신하는 제4단계와,
   2축 연신된 시트를 열처리하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 백색의 조대 무기입자는, 상기 제1단계의 용융 공압출하는 과정에서 유체의 흐름에 저항하여 배관의 벽면부로 이동하는 미세 상분리에 의해 공압출 시 상기 A층과 상기 B층의 계면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제3단계와 상기 제4단계의 연신 공정을 거치는 과정에서 상기 A층과 상기 B층의 각 계면에서 상기 폴리에스테르 수지와 상기 백색의 조대 무기입자 간의 계면 박리에 의해 에어포켓이 형성되는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 에어 포켓은 B층의 계면에 형성되는 에어포켓 크기가 계면 이외에 형성된 에어포켓 크기의 5배 이상인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 A층은 상기 백색 무기입자에 의해 반사 필름 표면에 조도가 형성되고, 상기 A층과 상기 B층의 각 계면은 상기 에어포켓에 의해 조도가 형성된 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
12. 제7항에 있어서,
    상기 A층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 입경이 1 내지 5㎛인 백색 무기입자 0.5 내지 10 중량부를 포함하고,
    상기 B층의 원료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르 수지에 비상용성인 고분자 수지 5 내지 35중량부와 입경이 7 내지 30㎛인 상기 백색의 조대 무기입자 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
13. 제7항에 있어서,
    상기 폴리에스테르에 비상용성인 고분자 수지는 비결정성 환상 올레핀 공중합체, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
14. 제7항에 있어서,
    상기 백색 무기입자 또는 상기 백색의 조대 무기입자는 황산바륨 입자, 이산화티탄 입자, 이산화규소 입자, 탄산칼슘 입자 또는 알루미나로부터 선택되는 단독 또는 그들의 조합인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 백색 폴리에스테르 반사필름을 이용한 반사시트.

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