KR0130625B1 - 폴리에스테르 필름 - Google Patents

Abstract

첨가제로서 활제를 포함하는 이축배향 폴리에스테르 필름에 었어서, 상기 활제로서 구상실리카 및 평균입경이 0.01∼㎛인 경질탄산칼슘, 평균입경이 0.1∼1㎛인 구상실리카 및 평균입경이 0.005∼3㎛이고, 모스(Mohs) 경도가 6 이상인 알루미늄 하이드록사이드 화합물을 폴리에스테르 중합체 총량을 기준으로 하여 각각 0.01∼4 중량% 포함하는 본 발명의 폴리에스테르 필름은 저렴한 가격으로 용이하게 제조할 수 있는 것이며, 제조된 필름은 표면특성이 개선되고, 주행시 내마모성, 내스크래치성 등이 향상된 것으로서, 특히 자기기록매채용 필름으로 적합하게 사용될 수 있는 것이다.

Description

폴리에스테르 필름

본 발명은 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 상세하게는 폴리에스테르 필름에 첨가하는 활제로서 특징 무기활제를 사용하는 것에 의해 표면특성이 향상되고, 고속주행후에도 내마모성 및 내스크래치성이 개선된 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;이하 ''PET''라 약정놘다)로 대표되는 폴리에스테르 필름은 안정한 화학구조를 가지고 있어서 기계적 강도가 높으며, 내열성, 내구성, 내약품성 둥이 우수하여, 콘덴서, 의료용, 산업용, 포장용, 사진필름용, 라벨용은 물론 자기기록매체의 기재등에와 같아 여러가지 용도로 사용되고 있다.

이러한 폴리에스테르는 자기기록매채용으로 사용하기 적합하도록 주행성, 가공성 및 표면특성을 부여하기 위해 필름 표면을 코팅하거나 폴리머에 실리카, 탄산칼슘, 카올린 등과 같은 불활성 무기입자를 활제로서 투입하여 필름의 표면에 요철을 형성시키고 있다. 그러나 필름 표면에 코팅을 하는 것은 기술적인 문제도 있고, 생산성이 저하된다는 문제가 발생하기 때문에 주로 불활성 무기입자를 첨가하여 필름 표면에 요철을 형성하는 방법이 많이 사용되고 있다.

그런데 상기한 무기활제 중에서 탄산칼슘, 그 중에서도 경질 탄산칼슘은 폴리에스테르 필름의 표면특성 조절 효과는 뛰어나지만 경도가 낮아서 주행중 마모에 의해 입자가 탈락되고 필름 표면에 스크래치(∞ratch)가 발생되어 자기테이프로 제조할 경우 드롭 아읏(drop-out)이 유발된다는 등의 문제점을 갖고 있다.

폴리에스테르 필름의 내스크래치성을 개선하기 위한 종래의 필름제조 기술로는 활제로서 경도가 낮은 경질 탄산칼슘에 알루미나(α, β, γ-형)를 혼합 사용하는 것(일본국 공개 특허 공보 평2-214734호)과 콜로이달실리카를 혼합사용하는 것(일본국 공개 특허 공보 평4-15131호)에 필름의 표면특성을 향상시키고 내마모성 및 내스크래치성을 개선시키는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 상기와 같이 알루미나 활제를 폴리에스테르 필름 제조용으로 사용하려면 고순도로 정제해야하고, 소성을 위한 추가적인 공정이 요구되어 전체적인 필름 제조공정이 복잡해지며, 원료의 가격이 비싸서 원가부담이 높아진다는 문제점이 제기되었다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 감안하여 가격이 저렴하면서도 이를 사용시 활제로서 알루미나를 사용했을 때와 같이 필름의 제조공정이 복잡해지지 않으며, 제조된 폴리에스테르 필름의 표면특성이 향상되고, 주행시 내마모성 및 내스크래치성이 뛰어난 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 첨가제로서 활제를 포함하는 이축배양 폴리에스테르 필름에 있어서, 상기 활제로서 평균입경이 0.01∼31㎛인 경질탄산칼슘, 평균입경이 0.1∼1㎛인 구상실리카 및 평균입경이 0.005∼3㎛이고, 모스(Mohs) 경도가 6 이상인 알루미늄 하이드록사이드 화합물을 폴리에스테르 중합체 총량을 기준으로 하여 각각 0.01∼4중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 이축배향 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.

특히 상기 알루미늄 하이드록사이드 화합물로는 알파-알루미나트리하이드레이트, 베타-알루미나트리하이드레이트, 알파-알루미나노하이드레이트 및 베타-알루미나노하이드레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 바람직하게 사용될 수 있다.

폴리에스테르 필름의 제조시에 활제로서 알루미늄 하이드록사이드 화합물만을 첨가하면 내스크래치성은 우수하지만 베이스 필름의 표면이 너무 평활해서 마찰계수가 높아지기 때문에, 경질탄산칼슘 및 구상실리카를 동시에 첨가하는 것에 의해 큰 돌기를 형성하여 주행성을 향상시키도록 된 것인테, 경질탄산칼슘만 더 가하여도 주행성은 향상되지만 구상실리카를 더욱 첨가하는 것에 의해 더욱 우수한 개선효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 평균입경이 0.01∼3㎛인 경질탄산칼슘, 평균입경이 0.1∼1㎛인 구상실리카 및 평균입경 이 0.005∼3㎛이면서 모스(Mohs) 경도가 6 이상인 알루미륨 하이드록사이드 화합물을 첨가하는 것에 의해 폴리에스테르 필름의 표면특성, 내스크래치성, 내마모성을 향상시킨 것이다.

본 발명에서 첨가하게 되는 활제중 첫번째 성분인 경질탄산칼슘은 입경이 0.01∼3㎛인 것을 사용하는데, 이는 입경이 0.01㎛보다 작으면 제조되는 필름에서의 표면조도가 낮아져서 마찰계수가 증대되어 주행성이 떨어지게 되며, 입경이 3㎛ 보다 크게 되면 필름을 자기테이프로 제조시 전자특성이 저하되기 때문이다. 바람직하게는 입경이 0.2∼2.0㎛ 범위인 것을 사용하도록 한다.

상기 경질타산칼슘 활제의 첨가량은 폴리에스테르 중합용 조성물 총량을 기준으로 하여 0.01∼4중량%가 되도록 하는데, 이는 0.01중량% 보다 적게 첨가하면 주행마찰계수가 높아서 가공성이 불량해지고 4중량%보다 많이 투입하게 되면 활제의 응집현상으로 인하여 조대입자가 생성되어 자기테이프로 제조시 드롭아읏 현상이 나타나기 때문이다. 바람직하게는 0.05∼2중량%가 되도록 한다.

본 발명에서 첨가하게 되는 활제중 두번째 성분인 구상실리카는 입경이 0.1∼1㎛인 것을 사용하는테, 이는 입경이 0.1㎛보다 작은 것을 사용하게 되면 제조되는 필름에서의 표면조도가 낮아져서 마찰계수가 증대되어 주행성이 불량하게 되며, 입경이 1㎛보다 큰 것을 사용하게 되면 필름을 자기테이프로 제조시 전자특성이 저하되기 때문이다. 바람직하게는 입경이 0.15∼0.7㎛ 범위인 것을 사용하도록한다.

상기 구상실리카 활제의 첨가량은 폴리에스테르 중합용 조성물 총량을 기준으로 하여 0.01∼4중량%가 되도록 하는데, 이는 0.01중량%보다 적게 첨가하면 주행마찰계수가 높아서 가공성이 불량해지고 4중량%보다 많이 투입하게 되면 분산성이 불량해지므로 필름의 물리적 특성이 저하되기 때문이다. 바람직하게는 0.05∼2중량%가 되도록 한다.

또한 활제의 세번째 성분인 알루미늄 하이드록사이드는 입경이 0.005∼3㎛인 것을 사용하도록 하는데, 이는 입경이 0.005㎛보다 작은 경우에는 형성된 필름에서의 표면조도가 낮아져서 마찰계수가 증대되어 주행성이 불량해지며 입경이 3㎛보다 큰 경우에는 얻어지는 필름을 자기테이프로 제조시 표면성이 불량해지기 때문이다. 바람직하게는 상기 입경이 0.01∼1.5㎛인 활제를 사용한다.

또한 상기 알루미늄 하이드록사이드 화합물 활제의 첨가량은 폴리에스테르 중합용 조성물 총량을 기준으로 하여 0.01∼4중량%가 되도록 하는데, 이는 0.01중량%보다 적게 첨가하면 주행마찰계수가 높아서 가공성이 불량해지고 4중량%보다 많이 투입하게 되면 분산성이 나빠지고 필름의 물리적 특성이 저하되기 때문이다. 바람직하게는 0.05∼2중량%가 되도록 한다.

본 발명에서 사용되는 폴리에스테르로는 반복단위의 80몰% 이상이 에틸렌 테레프탈레이트로 된 것이 바람직하며, 다른 공중합 성분으로서는 이소프탄산, 파라-베타옥시에톡시안식향산, 2, 6-나프탈렌디카르복실산, 4, 4' -디카르복실디페닐, 4.4' -디카르복실벤조페논, 비스(4-카르복실디페닐)에탄, 아디프산, 세바신산, 5-소디움 설포이소프탄산 등의 디카르복실산 성분과 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 시클로헥산 디메탄올, 파타옥시안식향산 등의 디올 성분 중에서 임의로 선택하여 제조된 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 필름을 제조하기 위한 폴리에스테르는 에스테르 교환법 및 직접 중합법의 어느 것으로도 제조할 수 있으며, 또한 회분식 및 연속식의 어느 것이라도 채용할 수 있다.

에스테르 교환법으로 실시하는 경우에는 에스테르 교환 촉매에 대한 특별한 제한은 없으며, 종래 공지된 것이면 예외없이 사용 가능하다. 예를들면, 마그네슘, 화합물, 칼슘 화합물, 바륨 화합물 등의 알칼리토류금속 화합물, 지르코늄 화합물, 나트륨 화합물, 칼륨 화합물 및 코발트 화합물, 아연 화합물, 망간화합물 등 반응계 내에서 가용성인 것을 사용할 수 있는 것이다.

중합 촉매 또한 그 선택에 제한을 받지 않으나, 안티몬 화합물, 게르마늄 화합물, 티타늄 화합물 중에서 적당히 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따라 첨가하게 되는 활제인 경질탄산칼슘, 구상실리카 및 알루미늄 하이드록사이드화합물은 에틸렌글리콜 슬러리에 투입하여 포함시킬 수 있는데, 이 때 분산제를 함께 첨가하여도 무방하다. 분산제의 예로서는 아크릴계 화합물(소디움 폴리아크릴레이트, 메타아크릴산나트륨, 아크릴산 암모늄), 벤젠술포네이트게 화합물 등의 화합물 중에서 에틸렌 글리콜에 가용성인 것을 적당히 선택하여 사용하면 된다.

본 발명에 있어서의 폴리에스테르 필름 제조방법은 특별히 한정적인 것은 아니지만 바람직하게는, 상기 첨가제들을 포함하고 분자량이 2만 내외인 폴리에스테르를 티이-다이법 등에 의해 용융압출하여 미연신시트로 성형한 후 이를 종-횡 방향으로 연신하고 냉각시키는 공정을 통해 이축배향된 필름을 제조하도록 한다.

연신법은 통상의 폴리에스테르 연신 방법과 동일하고, 상기 첨가제들애 의한 공정의 변화는 없으므로, 통상의 방법에 따라 연신온도는 60∼150℃, 연신배율은 종방향이 2.5∼6.0배, 횡방향이 2.5∼6.0배가 되도록 한다.

본 발명에 따라 제조된 폴리에스테르 필름은 용도에 따라 적절한 두께로 설계할 수 있으나, 통상적으로는 두께 2.0∼2.00㎛가 되도록 한다.

이하, 본 발명은 실시예에 의거 상세히 설명하기로 하는데, 본 발명이 하기의 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

1) 활제 입자의 평균입경

시마쥬사(일본)의 원심분리 입도 측정기를 이용하었으머, 에틸렌글리콜 슬러리를 측정하여 계산한 체적 평균 입경이다.

2) 플리머의 분자량

워터스사의 분자량 측정장치를 이용하였으며, 이동상으로는 메타-크레졸을 사용하고 유속은 1mo/분으로 하고, 컬럼 온도는 100℃로 하여 폴리머의 분자량을 측정하였다.

3) 표면 평활성

먼저, 코사카 연구소(일본)의 표면조도계를 사용하여 길이가 30mm, 폭이 20mm, 두께가 50㎛인 필름을 접족식으로 표면조도를 측정하였다.

중집선 평균조도(Ra) : 조도곡선의 평균선에 평행인 직선을 그었을 때 그 직선의 양쪽 면적이 동일해지는 직선의 높이를 말한다.

중심선 최대높이(Rt) : 측정 구간 중에서 최대 높이와 최저 깊이의 거리 값을 말한다.

평균조도 및 최대높이는 그 값이 작을수록 평활성이 우수하며 응집성이 양호한 것이다.

4) 내마모성

요코하마 스스템 연구소(일본)의 테이프 주행성 시험기를 이용하여, 필름을 1/2인치 폭으로 슬리팅한 테이프를 주행속도 3.3cm/초, 주행횟수 2회로 주행시켜 가이드핀 표면에 묻어 있는 면을 현미경으로 관찰시 가이드핀 주위에 백분이 발생한 정도를 육안으로 관찰하여 내마모성을 평가한다.

◎ : 가이드핀에 백분이 전허 없는 경우

○ : 가이드핀에 백분이 가이드핀 면적의 1/5 발생한 경우

△ : 가이드핀에 백분이 가이드핀 면적의 1/2 발생한 경우

× : 가이드핀에 백분이 전반적으로 발생한 경우

5) 내스크래치성

요코하마 시스템 연구소(일본)의 테이프 고속주행성 시험기를 이용하여 필름을 1/2인치 폭으로 슬리팅한 테이프를 주행속도 3.3cm/초, 주행횟수 2회로 주행시켜 필름 표면에 손상된 면을 현미경으로 관찰시 테이프폭 주위에 스크래치선의 유, 무를 육안으로 관찰하여 내스크래치성을 평가한다.

◎ : 스크래치성 우수(손상된 스크래치선이 2선 이하)

○ : 스크래치성 양호(손상된 스크래치선이 3선∼4선)

△ : 스크래치성 보통(손상된 스크래치선이 5선∼6선)

O : 스크래치성 불량(손상된 스크래치선이 7선 이상)

(실시예 1∼4)

디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 원료로 사용하여 통상의 방법에 따라 PET를 중축합 반응함에 있어서, 경질탄산칼슘, 구상실리카 및 알루미늄 하이드록사이드 화합물을 투입하여 분자량 2만 내외의 폴리머를 제조하였다.

상기 활제의 종류 및 첨가량은 실시예에 따라 [표 1]에 나타낸 것과 같이 달리하여 폴리머를 제제하고, 제조된 폴리머는 통상의 방법으로 용융압출하여 미연신 시트를 만들고 90℃에서 종방향 3.0배, 횡방향 3.0배 연신하여 0㎛ 두께의 본 발명에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 상기 필름의 각 특성을 평가하여 (표 1)에 나타내었다.

(비교예 1∼9)

실시예에서와 동일한 방법으로 실시하되 (표 1)에 나타난 바와 같은 종래의 무기활제를 투입하여 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 필름의 특성을 평가한 결과가 (표 1)에 나타나 있다.

(표 1)의 결과로부터 본 발명에 따라 필름의 제조시 활제로서 알루미늄 하이드록사이드 화합물을 첨가하여 제조한 폴리에스테르 필름이 종래의 활제를 첨가하여 제조 폴리에스테르 필름에 비하여 월등하게 우수한 표면특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.

[표 1]

Claims (1)

1. 첨자제로서 활제를 포함하는 이축배향 폴리에스테르 필름에 었어서, 상기 활제로서 평균입경이 0.01∼3㎛인 경질탄산탈슘, 평균입경이 0.1∼1㎛인 구상실리카 및 평균입경이 0.005∼3㎛이고 모스경도가 6 이상인 β-알루미나 모노하이드레이트(β-aluminamonohydrate)를 폴리에스테르 중합체 총량을 기준으로 하여 각각 0.01∼4중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 이축배향 폴리에스테르 필름.