수분산 폴리우레탄 및 비정질 폴리올레핀을 이용한 표면코팅제 제조 및 물성에 대한 연구

Abstract

LCD의 용도가 내구성과 신뢰성이 중요한 자동차, 비행기 등과 같은 교통수단에의 적용도 넓어지고 있다. 따라서 광학 특성과 내구성이 함께 우수한 편광필름 연구개발이 계속 되고 있다. 최근 편광자 보호막 또는 광학보상판에 사용되는 필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC)계 필름 이외에 광탄성계수가 낮은 사이클로올레핀(COP)계, 아크릴계 필름이 이용된다. 폴리비닐알콜(PVA) 접착제의 수분 증발을 위해 한쪽은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 유지하고, 다른 한쪽의 보호필름은 사이클로올레핀(COP) 필름을 사용하고 있다. 그러나, TAC 및 COP 보호필름 등은 소수성 성질을 지님으로 친수성 접착제와의 접착력이 부족한 문제가 있어 이를 개선하기 위한 필요성이 있다. 보호필름의 접착력을 올리기 위해 소수성인 TAC 필름을 알칼리 용액(KOH 혹은 NaOH 용액)에 함침시켜 필름 표면에 -OH 그룹을 도입하여 필름 표면을 친수성으로 개질하는 것이 일반적인 방법이다. 그러나, COP 보호필름은 화학적으로 결합할 수 있는 사이트를 표면에 개질 할 수 있는 방법이 개발되어 있지 않아 COP 보호필름과 PVA 편광필름의 접착력 확보가 쉽지 않다는 단점이 있다. 본 연구는 일반적으로 표면을 개질하는 방법 중 하나인 Corona 처리와, 수분산 폴리우레탄과 비정질 폴리올레핀 수지 복합체를 활용해 표면코팅제를 제조하여 COP 필름 표면에 코팅하였다. 표면 개질된 시료들의 접착력 변화를 관측하였고, 시차주사열량계(DSC), 푸리에-변환 적외선분광기(FT-IR)과 Contact angle(SEO, Phoenix), 주사전자현미경(SEM, IT200, JEOL), 원자힘현미경(AFM, NanoWizard Ultra Speed, JPK Instruments) 등의 분석을 통해 그 처리효과를 평가하였다. 이 연구 결과를 토대로 친수성을 지닌 접착제와 소수성을 가지는 올레핀 계열의 필름의 계면 접착력을 증가시킬 필요가 있을 때, 수분산 폴리우레탄과 비정질 폴리올레핀 수지 복합체를 활용해 표면코팅제를 제조하여 표면에 코팅함으로써 표면을 개질한다면 코로나와 같은 단순한 표면개질보다 효과적으로 접착력을 상승시킬 수 있다.|The use of LCDs (Liquid Crystal Displays) in transportation means such as automobiles and airplanes, where durability and reliability are essential, is increasing. As a result, research and development on polarization films with excellent optical properties and durability are continuously being pursued. Recently, films based on triacetylcellulose (TAC) have been utilized for polarizer protection or optical compensation plates, along with films based on low birefringence cycloolefin polymer (COP) and acrylic. To facilitate the evaporation of moisture in polyvinyl alcohol (PVA) adhesive, one side is maintained with a TAC film, while the protective film on the other side uses a COP film. However, TAC and COP protective films exhibit hydrophobic properties, resulting in insufficient adhesive strength with hydrophilic adhesives. Therefore, there is a need to improve this issue. A common method to enhance the adhesive strength of the protective film is to immerse the hydrophobic TAC film in an alkaline solution (such as KOH or NaOH) to introduce -OH groups onto the film surface, thereby modifying it to become hydrophilic. However, there is currently no developed method to modify the COP protective film surface with chemically bondable sites, making it challenging to achieve sufficient adhesion between the COP protective film and PVA polarizer film. In this study, the surface of COP films was coated with a surface coating agent manufactured using corona treatment, a commonly used surface modification method, and a waterborne polyurethane and amorphous polyolefin resin composite. The changes in adhesive strength of the surface-modified samples were observed, and the effects of the treatment were evaluated through analyses such as differential scanning calorimetry (DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), contact angle measurements (SEO, Phoenix), scanning electron microscopy (SEM, IT200, JEOL), and atomic force microscopy (AFM, NanoWizard Ultra Speed, JPK Instruments). Based on the results of this study, when there is a need to increase the interfacial adhesive strength between an adhesive with hydrophilic properties and an olefin-based film with hydrophobic properties, surface modification by manufacturing a surface coating agent using waterborne polyurethane and an amorphous polyolefin resin composite and coating it onto the surface can significantly enhance the adhesive strength compared to simple surface modification techniques like corona treatment.