KR0140309B1 - 이축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두께균일성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 폴리에스테르 수지를 용융 압출하고 미연신 쉬트를 종방향 및 횡방향으로 연신하는 단계를 포함하는 이축 배향 폴리에스테르필름의 제조방법에 있어서, 상기 종방향 연신 단계에서 총 종연신비 3.5배 이상의 2단 종연신을 행하되, 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g 이상이 되도록 2단 종연신을 행하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.

Description

이축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법

제1도는 본 발명에 따르는 폴리에스테르 필름의 2단 종연신 장치의 개략도이다.

본 발명은 두께 균일성이 우수한 이축 배향 폴리에스테르 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 필름은 기계적 강도 및 내열성, 전기절연성, 내약품성이 우수하여 자기기록매체, 식품포장, 전기절연체 등의 용도로 그 사용량이 증대되어 왔다. 특히 폴리에스테르 필름은 기계적 강도와 내열성이 우수하여 비디오 테이프, 오디오 테이프, 컴퓨터 테이프 제조에 있어서 기재필름으로 그 활용가치가 매우 높다. 따라서 고도의 자기기록밀도와 고도의 평활성이 요구되는 현재의 자기기록 재생장치의 기술적 수준에서 폴리에스테르 필름의 두께 균일성은 매우 중요한 위치를 차지하고 있다.

종래의 폴리에스테르 필름의 제조방법으로서는, 폴리에스테르 단량체들을 일정한 압력과 온도, 촉매 등 소정의 반응 조건으로 종합하여 폴리에스테르 종합체 중간 생성물(칩 또는 그래뉼)을 얻어 수분의 함량이 일정한 수준 이하로 될 때까지 건조시킨 다음, 압출기에서 용융압출시키고 다이를 통과시켜 미연신 쉬트를 얻은 후 이를 종방향으로 연신하고 횡방향으로 연신하는 2축 연신 폴리에스테르 필름의 제조방법이 일본 특공소 30-5639에 개시되어 있으며, 또한 2축 연신 공정 후에 다시 1축 또는 2축 재연신하여 필름의 강도 및 두께 균일성을 향상시키는 방법이 일본 특개소 54-8672에 개시되어 있다.

한편, 미연신 쉬트를 1차 연신하는 종연신공정이 최종 이축배향 필름의 두께 균일성에 중요한 영향을 미친다는 점은 공지의 사실이다. 종래에는 종연신공정에서 종연신쉬트의 두께가 균일하도록 충분하게 고배율로 종연신할 수 없었으며, 고배율 종연신이 이루어지더라도 과도한 배향결정화에 의해 폭 수축이 증가되어 종연신 쉬트의 양단부의 두께가 불량해질 뿐만 아니라 횡연신공정에서 파단 및 불균일 연신이 일어나게 되어 양호한 두께의 폴리에스테르 필름을 제조하는데 한계가 있었다. 따라서, 2축 배향 필름의 두께 균일성 뿐만 아니라 횡연신공정의 안정성을 감안할 때, 최대한도로 배향결정을 억제하면서 가능한 한 고배율로 종연신하는 방법이 요망되어 왔다.

따라서, 최근들어 종래의 연신방법에 비하여 필름의 두께 균일성을 향상시키기 위해서 종방향의 다단계 연신방법이 대두되었다. 예를 들면 일본 특개소 48-43772, 50-75, 50-139872, 49-42277, 54-56674, 58-78729, 58-160123, 60-61233과 일본 특공소 57-48377, 57-49377, 59-36851 등에 종방향 다단계 연신방법이 기재되어 있다. 그러나, 이들 방법은 단계별 연신 중간에 냉각과 승온과정을 반복하는 것으로 인해 두께 균일성의 저하뿐만 아니라 종연신장치의 비효율성을 초래한다. 또한, USP 4,370,291, 4,497,865 및 일본 특개소 58-118220에 기재된 종방향의 다단계 연신 방법은 각 단계의 복굴절률의 특정화 또는 연신온도 및 연신비의 한정을 그 발명의 구성 요소로 하고 있으므로 종방향 다단계 연신의 핵심 기술이라 할 수 있는 비결정질의 고배율 종연신을 실현하기에는 애매한 점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래기술의 단점을 해소하여 두께균일성을 향상시킨 2축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리에스테르 수지를 용융 압출하고 미연신 쉬트를 종방향 및 횡방향으로 연신하는 단계를 포함하는 이축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법에 있어서, 상기 종방향 연신 단계에서 총 종연신비 3.5배 이상의 2단 종연신을 행하되 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g 이상이 되도록 종연신을 행하는 것을 특징으로 하는 이축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 의하면, 총 종연신비 3.5배 이상의 고배율 연신에 의해 종연신 쉬트의 두께 균일성이 향상되고, 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g 이상이 되도록 제2단 종연신을 수행함으로써 종연신 쉬트의 폭 수축이 감소되고 배향 결정이 덜 진행되어 후속 횡연신 공정에서의 파단 및 불균일 연신이 감소하게 되므로, 궁극적으로 폴리에스테르 필름의 두께가 폭방향 및 길이방향으로 균일하게 된다.

본 원에서, 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g 이상이라 함은 결정화의 과정에서 발열되는 에너지가 일정수준 이상임을 의미하는 것으로 종연신 쉬트의 배향결정이 일정수준 이하라는 의미를 내포하고 있다.

본 발명에서 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g이상이 되도록 하는 2단 종연신은 각 단계별 연신온도와 각 단계별 연신비의 조합에 의해 행하여지며 어느 특정 연신온도 및 연신비의 조합으로 한정되지 않는다.

종연신공정에서 각 연신 단계별 롤의 주속비가 각 단계별 종연신비이며, 각 단계별 종연신비의 곱이 총 종연신비로 정의 되는데, 총종연신비가 3.5배보다 작으면 종연신 쉬트의 두께 균일성이 충분하지 못하다. 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g 미만이면 배향 결정이 많이 일어난 것이므로, 종연신 쉬트의 폭 수축이 커지게 되며 횡연신 공정에서 파단 및 불균일 연신이 수반된다. 또한, 종연신 쉬트의 비중은 1.35 이하가 되도록 하는데, 이보다 클 경우는 횡연신 공정에서 불균일 연신 및 파단이 발생한는 문제가 있다. 한편, 2단 종연신 조건이 만족되지 못하는 경우에는 종연신공정에서 총 종연신비를 3.5배 이상으로 하는 것과 결정화 에너지를 15J/g 이상으로 할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 한 태양에 따르는 폴리에스테르 필름의 2단 종연신장치에 대한 개략도이다. 제1도의 1-7번 롤은 예열롤, 8번 롤은 제1단 연신롤, 9번 롤은 제2단 연신롤, 10-11번 롤은 냉각롤이며, 8′,9′,10′는 닢롤이다. 폴리에스테르 미연신 쉬트(F)를 1내지 7번 롤을 통과시켜 예열한 후 8번과 9번 롤 사이에 롤의 주속차에 의해 제1단 연신을 행하고, 9번과 10번 롤 사이에서 제2단 연신을 행하여 종연신 쉬트(F′)를 제조한다.

이상과 같이 종연신된 쉬트(F′)를 통상적인 방법에 따라 횡연신 및 열고정시켜 본 발명의 이축 배향된 폴리에스테르 필름을 제조한다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠지만, 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다.

[실시예1]

고유점도가 0.63dl/g인 폴리에스테르 칩을 다이를 통해 280℃에서 70m/분의 쉬트 성형 속도로 용융압출시켜 미연신 쉬트를 얻었다. 제1도의 종연신 장치에서 1-3번 롤 온도를 100℃, 4-7번 롤 온도를 120℃, 8-9번 롤 온도를 125℃, 10-11번 롤 온도를 20℃로 하고 상기 미연신 쉬트를 8번과 9번 롤 사이에서 2.0배로 제1단 종연신하고 9번과 10번 롤 사이에서 1.8배로 제2단 종연신시킨 후, 종연신 쉬트를 통상적인 방법으로 횡연신 및 열고정시켜 두께 14㎛인 2축 배향 폴리에스테르 필름을 얻었다.

[실시예2]

실시예1에서, 쉬트 성형 속도를 66.7m/분으로 하고, 제1도의 종연신 장치에서 8번 롤 온도를 120℃로 하며, 제1단 종연신비를 1.8배, 제2단 종연신비를 2.1배로 하는 것을 제외하고는 실시에1과 동일하게 행하였다.

[실시예3]

실시예1에, 쉬트 성형 속도를 52.5m/분으로 하고, 제1도의 종연신 장치에서 8번 롤 온도를 125℃, 9번 롤 온도를 130℃로 하고, 제1단 종연신비를 2.0배, 제2단 종연신비를 2.4배로 하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하였다.

[비교실시예1]

실시예1에서, 제1도의 종연신 장치에서의 1-7번 롤 온를 90℃, 8번 롤 온도를 110℃, 9-11번 롤 온도를 20℃로 하고, 8번과 9번 롤 사이에서 종연신비 4.0배로 1단 종연신하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하였다.

[비교실시예2]

실시예1에서, 쉬트 성형속도 77.8m/분과 제1도의 종연신 장치에서 4-7번 롤 온도를 100℃, 8번 롤 온도를 105℃, 9번 롤 온도를 110℃로 하고, 제1단 종연신비를 1.8배, 제2단 종연신비를 1.8배로 하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하다.

[비교실시예3]

실시예1에서, 제1도의 종연신 장치에서 1-7번 롤 온도를 90℃, 8번 롤 온도를 100℃, 9번 롤 온도를 110℃로 하고, 제1단 종연신비를 2.0배, 제2단 종연신비를 2.0배로 하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하였다.

[비교실시예4]

실시예1에서, 쉬트 성형 속도 50.4m/분, 제1도의 종연신 장치에ㅣ서 4-7번 롤 온도를 110℃, 8번 롤 온도를 120℃, 9번 롤 온도를 125℃로 하고, 제1단 종연신비를 2.0배, 제2단 종연신비를 2.4배로 하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하였다.

이상의 실시예 및 비교실시예의 실시조건과, 종연신 쉬트의 결정화 에너지 및 비중, 횡연신 공정에서의 파단 횟수, 최종 얻어진 필름의 두께 균일성을 하기 방법으로 측정하여 표1에 나타내었다.

1. 결정화에너지

종연신 쉬트의 결정화에너지는 차등열량계측기(DSC, Perkin-Elmer사 제품)를 사용하여 20℃/분의 승온속도에서 측정하였다.

2. 비중

종연신 쉬트의 비중은 밀도구배관을 사용하여 ASTM D1505에 따라 측정하였다.

3. 파단횟수

폴리에스테르 필름의 횡연신 공정 72시간 동안 발생한 파단의 횟수를 측정하였다.

4. 두께 균일성

필름의 두께 균일성은 두께측정기(안니츠(安立)사 제품)를 사용하여 횡방향 20㎜ 간격으로 두께를 측정하여 최대값과 최소값의 차이인 두께편차로 나타내었다.

상기 표에서 보듯이 총 종연신비를 3.5배 이상으로 하고 종연신 쉬트의 결정화 에너지가 15J/g 이상이 되도록 제2단 종연신시키는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 실시예1 내지 3의 폴리에스테르 필름은, 본 발명의 제조방법에 의하지 아니한 비교실시예1 내지 6의 폴리에스테르 필름보다 두께 균일성이 우수하며, 또한 횡연신공정 중 파단횟수가 적어 생산성이 양호함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 제조방법은 고도의 자기기록밀도와 고도의 평활성 및 고속의 주행안정성이 요구되는 비디오 및 오디오, 컴퓨터용 자기기록매체의 기재 필름으로서 적합한 폴리에스테르 필름의 제조에 이용될 수 있다.

Claims (2)

1. 폴리에스테르 수지를 용융 압출하고 미연신 쉬트를 종방향 및 횡방향으로 연신하는 단계를 포함하는 이축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법에 있어서, 상기 종방향 연신 단계에서 총 종연신비 3.5배 이상의 2단 종연신을 행하되, 종연신 쉬트의 결정화에너지가 15J/g 이상이 되도록 2단 종연신을 행하는 것을 특징으로 하는 이축 배향 폴리에스테르 필름의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 종연신 쉬트의 비중이 1.35이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 제조방법.