KR0151807B1 - 플라스틱 필름용 수지 조성물, 이로부터 제조된 기능성 플라스틱 필름 및 금속화 플라스틱 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가소성 플라스틱 필름의 대전방지성, 슬립성, 잉크/코팅제 접착성 및 금속 접착력을 개선시키기 위한 수지 조성물, 이로부터 제조된 기능성 플라스틱 필름 및 금속화 플라스틱 필름에 관한 것으로, 디카복실산 성분중 방향족 디카복실산이 85 몰% 이상이고 설폰산 알칼리 금속염 함유 디카복실산이 15 몰% 이하이며 80 ℃ 이하의 유리전이 온도를 갖는 수용성 폴리에스테르 수지, 친수성기를 같는 열경화성 반응형 우레탄 프리폴리머, 및 500 내지 3000 범위의 수평균 분자량을 갖는 수분산성 고급 지방산 왁스를 포함하는 플라스틱 필름 도포용 수지 조성물이 필름의 적어도 한면에 도포된 것을 특징으로 하는 이축 배향 플라스틱 필름은 대전방지성, 슬립성, 잉크 접착성 및 금속 접착력 등이 우수하며, 상기 필름의 도포층에 금속을 증착시켜 제조된 금속화 필름은 산소 및 수분 차단성, 가시광선 및 자외선 차단성 등이 개선되어 포장재, 라벨용품, 자기기록 매체, 그래픽용품, 산업용품 등 각종 용도에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

플라스틱 필름용 수지 조성물, 이로부터 제조된 기능성 플라스틱 필름 및 금속화 플라스틱 필름

본 발명은 열가소성 플라스틱 필름용 수지 조성물, 이로부터 제조된 플라스틱 필름 및 금속화 플라스틱 필름에 관한 것으로 , 보다 상세하게는 폴리에스테르 공중합 수지, 반응형 우레탁 프리폴리머 및 수분산성 고급 지방산 왁스로 이루어진 수계 수지 조성물을 필름의 적어도 한면에 도포함으로써 대전방지성, 슬립성, 잉크/코팅제 접착성 및 금속 접착력이 개선되어 포장, 자기, 그래픽 및 산업적 용도에 유용한 열가소성 플라스틱 필름, 및 상기 필름의 도포층에 금속을 증착시켜 가시광선 및 자외선 차단성 및 산소 및 수분 차단성이 개선된 금속화 플라스틱 필름에 관한 것이다.

열가소성 플라스틱 필름, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 이축 연신 필름은 물리화학적으로 안정하고, 기계적 강도가 높으며, 내열성, 내구성 등의 물성이 우수하여 각종 산업용품, 자기기록 매체, 콘덴서, 포장재, 사진 필름 등의 제조에 널리 사용된다.

포장재 및 라벨용품 등에 사용하는 필름의 경우에는 일반적인 프랙소 또는 그라비야 잉크의 사용이 용이하여야 하나, 연신된 PET 필름은 표면이 소수성이기 때문에 각종 코팅 및 인쇄 공정이 수월하지 않다. 이러한 결점을 해결하기 위해 특수 잉크를 PET 필름 표면에 사용하는 방법을 고안하였으나, 이 특수 잉크들은 대부분 유기 용매, 각종 수지 결합물 및 고가의 배합물을 기재로 사용하기 때문에 실제 생산 라인에 사용하기에는 부적절하고 위험하다는 문제가 있다.

PET 필름의 인쇄성을 개선시키기 위한 또 다른 방법으로는 필름에 적용되는 잉크를 잘 받아들이도록 필름 표면을 코팅하는 방법이 있다. 그 한 예로, 미국 특허 제 4,486,483 호 및 제 4,544,200 호에서는 무독성 피복물로서 불포화 지방산의 알칼리 금속염 및 알킬 설페이트의 알칼리 금속염을 포함하는 조성물을 필름 표면에 코팅시켜 필름에 잉크 접착성을 부여하였다.

한편, 열가소성 필름은 후가공할 경우 주행 등의 공정에서 발생되는 정전기로 인해 공기중의 먹지가 필름 표면에 부착되거나 인쇄시 잉크의 번짐(수염 현상), 블록킹, 종주름 발생과 같은 외관 불량화가 초래되어 제품의 품질이 저하되고, 공정중 안전 사고 유발의 위험까지 있기 때문에 잉크 접착성 이외에도 대전 방지 처리가 필요하다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 필름에 대전방지 특성 및 이접착 특성을 동시에 부여하는 기술로서 계면활성제 등을 포함한 조성물로 필름 표면을 피복하는 방법이 있다. 그 예로, 미국 특허 제 4,642,263 호에서는 폴리머 바인더와 4급 암모늄염으로 이루어진 조성물로 필름 표면을 피복하였고, 미국 특허 제 4,214,035 호에서는 경화성 아크릴계 터폴리머와 질산 암모늄을 함유하는 조성물로 필름 표면을 피복하였다. 또한, 일본국 공개특허공보 제 93-271523 호에는 수용성 폴리에스테르 폴리머와 도전성 폴리며, 및 균일 도포를 위한 계면활성제를 포함하는 조성물로 피복된 필름이 개시되어 있는데, 계면활성제를 포함한 조성물은 공정중에 발생하는 거품으로 인해 도포층이 불균일하게 되고 피복된 필름위에 적용되는 잉크나 도포 물질의 특성에 따라 접착력이 부족하여 사용에 제한을 받는다.

뿐만 아니라, 배향 플라스틱 필름, 특히 PET 이축 배향 필름은 얇은 금속층으로 피복할 경우 금속박 포장용에서 통상적인 가시광선 및 자외선 차단효과를 가지며 PET 포장용에서 통상적인 바람직한 산소 및 수분 차단성을 갖는 강력하고 유연한 포장재로서 유용하게 사용될수 있는 장점이 있으나, 플라스틱 필름 기재층의 유연성으로 인해 필름에 대한 금속의 결합이 용이하지 않으며, 금속층이 필름에서 박리된다는 문제가 있다.

따라서, 이러한 PET 필름에 대한 금속의 접착력을 증진시키기 위한 방법으로, 미국 특허 제 4,493,872 호에서는 특정 코폴리에스테르 조성물로 플라스틱 필름을 피복하였으나, 이 방법은 조성물이 필름에 대한 퍼짐성이 부족하여 바람직하지 못한 피복 패턴을 나타내고 또한 슬립성이 불량하여 필름을 권취할 경우 외관이 불량하고 증착 등의 제조공정에서 발생하는 정전기 문제는 여전히 남아 있는 단점을 갖는다.

이에, 본 발명자들은 필름에 대전방지 특성 및 슬립성을 부여함과 동시에 잉크/코팅제 접착성 및 금속 접착력을 향상시키기 위해 연구를 진행하던 중, 플라스틱 필름의 적어도 한쪽 표면에 폴리에스테르 공중합 수지와 수용성 반응형 우레탄 프리폴리머 및 수분산성 고급 지방산 왁스로 이루어진 수계 수지 조성물을 도포함으로써 조성물 도포시 퍼짐성이 양호하여 피복 패턴이 우수하고, 대전방지성, 슬립성, 잉크/코팅제 접착성 및 금속 접착력이 개선된 필름을 제조할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 플라스틱 필름의 잉크/코팅제 접착성, 금속 접착력, 대전방지성 및 슬립성을 개선시킬 수 있는 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 수지 조성물이 도포되어 잉크/코팅제 접착성, 금속 접착력, 대전방지성 및 슬립성이 개선된 플라스틱 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 플라스틱 필름으로부터 제조되어 가시광선 및 자외선 차단성, 및 산소 및 수분 차단성이 개선된 금속화 플라스틱 필름을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 디키복실산 성분중 방향족 디카복실산이 85 내지 97 몰%이고 설폰산 알칼리 금속염함유 디카복실산이 3 내지 15 몰%이며 25 내지 80℃의 유리전이 온도를 갖는 수용성 폴리에스테르 수지, 친수성기를 갖는 열경화성 반응형 우레탄 프리폴리머, 및 500 내지 3000 범위의 수평균 분자량을 갖는 수분산성 고급 지방산 왁스를 포함하는 플라스틱 필름 도포용 수지 조성물이 제공된다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 이축 배향 플라스틱 필름의 적어도 어느 한 면에 상기 수지 조성물이 도포된 것을 특징으로 하는 이축 배향 플라스틱 필름이 제공된다.

본 발명의 상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상기 플라스틱 필름에 아연, 니켈, 은, 동, 금, 인듐, 주성, 스테인레스스틸, 크롬, 티타늄, 실리콘, 알루미늄 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 금속 산화물이 증착된 금속화 플라스틱 필름을 제공한다.

본 발명에서는 용제 타입의 코팅물질을 도포함으로써 발생되는 문제를 개선하여 용제 타입은 물론 수분산 타입의 잉크나 에멀젼형 PVDC(폴리비닐리덴클로라이드)등의 도포액을 코로나 처리 공정없이도 적용할 수 있도록 표면의 소수성을 개선한 플라스틱 필름을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 수계 수지 조성물에 사용되는 폴리에스테르 공중합 수지는 디카복실산과 디올을 에스테르교환 및 중축합시켜 얻어진 에스테르 결합을 분자 주쇄에 갖는 수용성 또는 수분산성 고분자 화합물로서, 상기 디카복실산 성분의 85 내지 97 몰%가 방향족 디카복실산이고 3 내지 15 몰%의 설폰산 알칼리 금속염 함유 디카복실산을 포함하고, 수평균 분자량은 5,000 내지 50,000, 바람직하게는 10,000 내지 25,000이며, 유리전이 온도는 25 내지 80℃, 바람직하게는 35 내지 75℃이다.

상기 폴리에스테르에 사용되는 디카복실산 성분으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 아디프산, 5-나트륨 설포이소프탈산, 트리멜리트산, 무수 프탈산, 세바크산, 숙신산 등이 포함되며, 디올 성분으로는 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글릴콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 사이클로헥산 디메탄올 등이 포함된다.

상기와 같이 고분자 화합물을 수성화시키기 위해 방향족 핵에 결합된 금속 설포네이트 그룹을 함유하는 설포모노머 성분을 사용한 예는 미국 특허 제 3,563,942 및 3,779,993 호에 기술되어 있는데, 상기 모노머 성분의 구체적인 예로는 나트륨 설포프탈산, 5-나트륨 설포이소프탈산, 5-설포프로폭시 이소프탈산 등이 포함되며, 일반적으로 방향족 또는 이염기산 유도체에 대해 2 내지 20 몰%의 양으로 첨가한다.

설포이소프탈산으로부터 유도된 폴리에스테르 또는 코폴리에스테르 피복물(미국 특허 제 4,252,885 호 참조); 또는 이소프탈산, 설포이소프탈산 및 테레프탈산으로 구성된 피복물(유럽 공개특허공보 제 0,029,620 호 참조)을 사용하여 이접착성을 개선시킨 사진 필름을 제조한 기술은 공지되어 있으며, 또한 테레프탈산 및/또는 이소프탈산, 포화 지방족 디카복실산 및 설포모노머로 구성된 중합체의 수성분산액(미국 특허 제 3,563,942 호) 및 유사한 물질(미국 특허 제 3,779,993 호)은 고온 용융접착제로 유용한 것으로 공지되어 있다.

본 발명의 수계 수지 조성물은 상기와 같이 설폰산염 성분을 포함하는 폴리에스테르 공중합 수지에 우레탄 수지 및 고급 지방산 왁스를 혼합하여 사용한다. 본 발명에 사용되는 우레탄 수지는 활성수소 화합물인 폴리올과 폴리이소시아네이트를 중축합시켜 얻어진 에테르 결합을 분자 주쇄에 포함하고 분자 말단에 친수성 블록 그룹을 갖는, 하기 일반식의 반응형 우레탄 프리폴리머로서, 유화제가 없이도 물에 잘 용해된다.

상기에서, 주쇄인 R은 고분자 폴리올 화합물의 히드록시기가 연결된 본체를 나타내고, 라디칼 B는 SO₃X(여기서, X는 H, Na또는 K이다), NaNO₂, NaNO₃또는 NaHCO₃와 같은 친수성 블록 그룹이다.

상기 우레탄 프리폴리머의 폴리올 성분은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카복실산 등의 방향족 디카복실산이 포함된 폴리에스테르 폴리올; 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 오사이드의 블록 공중합체 또는 알킬렌 옥사이드와 활성수소 화합물(예: 알콜, 지방산, 아민 등)이 중합된 폴리에테르 폴리올; 및 기타 공지된 폴리올로부터 얻을 수 있다.

상기 우레탄 프리폴리머의 폴리이소시아네이트 성분으로는 5-이소시아네이트-1-이소시아네이트메틸-1,3,3-트리메틸 사이클로헥산과 같은 디이소시아네이트가 포함된다. 일반적으로, 이소시이네이트기는 활성수소 원자를 갖는 알콜, 물 등의 화합물과 신속하게 반응하는 성질을 가지므로, 말단기로 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리플리머를 물과 접촉시킬 경우 탈탄산 반응을 수반하여 발포 및 겔화를 유발한다. 따라서, 반응성이 높은 이소시아네이트 화합물을 물중에서 안정화시키기 위해서는 물과 이소시아네이트의 반응을 차단하도록 블록제를 사용하여 이소시아네이트기를 보호할 필요가 있다. 본 발명에서는 블록 그룹 B 성분을 사용하여 우레탄 프리폴리머 분자 말단에 강력한 친수성기인 카바모일기 (-NHCO-B)가 형성되도록 함으로써, 유화제를 사용하지 않고도 상기 프리폴리머가 물에 잘 용해되도록 하였다. 상기 블록 그룹은 일정 조건에서 다시 유리시킨다.

본 발명에 사용하기에 바람직한 우레탄 프리폴리머는 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체 또는 알킬렌 옥사이드로 중합된 폴리에테르 폴리올과 폴리이소시아네이트를 중합시킨 것으로, 분자 주쇄에 에테르 결합을 갖고 분자 말단에 카바모일 설포네이트기가 포함된 음이온 타입의 열경화성 우레탄 프리폴리머이다.

본 발명의 수계 수지 조성물중의 상기 반응형 우레탄 프리폴리머의 첨가량은 폴리에스테르 공중합 수지 고형분 함량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%이다. 상기 첨가량이 0.1 중량% 미만이면 그 효과가 떨어지고, 20 중량% 보다 많으면 필름의 표면층이 백탁화되며 금속 접착력 등의 물성이 저하된다.

본 발명의 수계 수지 조성물중에 필름의 슬립성 향상을 위해 혼합사용되는 또 다른 성분인 수분산성 고급 지방산 왁스는 분자량 500 내지 3000, 바람직하게는 1500 내지 3000의 폴리올레핀계 왁스, 바람직하게는 폴리에틸렌계 왁스 및 폴리프로필렌계 왁스이다. 수계 수지 조성 물증의 상기 수분산성 고급 지방산 왁스의 첨가량은 폴리에스테르 공중합 수지 고형분 함량을 기준으로 0.01 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 10 중량% 범위이다. 수분산성 왁스가 20 중량% 보다 많이 첨가되면 필름의 마찰계수는 향상되나 도막의 투명성 및 증착 강도가 저하되는 문제가 발생한다.

상기 수계 수지 조성물중의 총 고형분 농도는 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량% 인 것이 좋으며, 점도는 0.1 내지 100 cps인 것이 바람직하나, 도포 공정에 적용시에는 0.3 내지 20 cps의 점도를 갖는 것이 좋다.

경우에 따라, 반응을 촉진하기 위해 상기 수계 수지 조성물에 당해분야에 공지된 촉매를 상기 수계 수지 조성물의 고형분 중량을 기준으로 2 내지 3 중량% 첨가할 수 있는데, 이는 건조중 반응에 필요한 열량이 부족하거나 이축연신된 필름에 수계 조성물을 도포할 경우에 효과를 좋게 한다. 또한, 도포물질의 특성을 추가로 개질시키기 위해 경질화제, 예를 들면 수계의 멜라민 또는 우레아/포름알데히드 축합 생성물을 약 1 내지 20 중량% 첨가할 수도 있다. 상기 촉매 또는 경질화제 이외에도, 본 발명의 수계 수지 조성물에는 공지되어 있는 기타 첨가제, 예를 들면 pH 조절제, 산화방지제, 왁스, 염료, 안료, 슬립제(예: 콜로이드성 실리카) 등을 본 발명의 효과에 불리한 영향을 미치지 않는 범위내에서 효과량으로 첨가할 수 있다.

본 발명에서 상기 수계 수지 조성물을 적용할 수 있는 플라스틱 필름 기재에는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀(예: 결정화가능한 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌), 폴리카보네이트 및 폴리설폰 등으로부터 제조된 공지의 배향 필름이 포함되는데, 특히 디카복실산의 혼합물 또는 이들의 폴리에스테르 형성 등가물과 디올 성분을 통상적인 방법에 의해 에스테르교환 및 중축합시켜 제조된 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체로 된 필름이 바람직하다.

상기 폴리에스테르 기재 필름의 제조방법은 특별히 한정되어 있지 않으며, 공지된 장치를 사용하여 당해 분야에 공지된 기술에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 에스테르교환 및 중축합 반응에 의해 얻어진 폴리에스테르 중합체를 용융시키고, 광택이 있는 회전 캐스팅(casting) 드럼상에서 무정형 시이트로 압출시켜 상기 중합체의 캐스트 시이트를 제조한다. 이어서, 상기 시이트를 압출 방향(종방향) 또는 압출 방향에 수직인 방향 (횡방향)중 한 방향으로 일축 연신시키거나 또는 두 방향 모두로 이축 연신시켜 일축 또는 이축 연신 필름을 제조한다. 필름에 강도 및 인성을 부여하기에 적합한 연신 배수는 횡방향 및 종방향 각각 약 3.0 내지 5.0 배, 바람직하게는 약 3.2 내지 4.2 배이다. 상기 연신 공정은 이차 전이 온도 부근 내지 중합체가 연화되고 용융되는 온도 이하의 온도에서 수행한다.

경우에 따라, 필름을 연신시킨후 필름에 안정성 및 우수한 인장 특성을 부여하기 위해 필름에 일정 시간동안, 예를 들면 필름의 결정화에 필요한 시간동안 열처리 공정을 수행하여 폴리에스테르 필름을 결정화시킨다. 상기 열처리 공정을 수행하는 온도는 약 190 내지 250℃, 바람직하게는 약 215 내지 245℃의 범위이다.

상기와 같이 제조된 폴리에스테르 기재 필름상에 본 발명의 수계 수지 조성물을 도포하는 공정은, 폴리에스테르 필름 제조 공정중, 무정형 시이트의 캐스팅 공정과 첫번째 연신 공정 사이의 예비-연신 단계(pre-draw stage)(영국 특허 제 1,411,564 호), 또는 일축 연신 후와 이축 연신 전의 중간 연신 단계(inter-draw stage)(미국 특허 제 3,214,035 호)에서 필름의 한쪽 또는 양쪽 표면에 다이렉트롤, 리버스롤, 리버스 그라비야롤, 분무, 로드바, 에어나이프 등을 이용하는 공지된 도포 방법에 의해 수행한다. 상기와 같이 필름 표면에 적용된 도포물은 통상적으로 필름의 연신 단계 또는 최종 조절 단계 동안 필름에 적용되는 열에 의해 건조되나, 연신 공정후 가공된 이축 배향 필름에 공정외로 도포물을 적용할 경우에는 별도의 건조 단계가 필요하다.

본 발명의 수계 수지 조성물은 고형분 함량 기준으로 약 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 10 중량%의 수성분산액 형태로 기재 필름에 적용된다. 최종 건조된 수지 조성물 도포층의 두께는 0.001 내지 0.5 ㎛ 바람직하게는 0.005 내지 0.2㎛ 의 범위이다.

본 발명에 따른 수계 수지 조성물은 필름에 우수한 열안정성을 부여하므로 상기 조성물을 도포한 임의의 필름 조각을 폴리에스테르 중합체와 같은 새로운 중합체와 혼합하여 재용융시키고 필름-형성 압출기에 재공급하여 배향 필름을 제조할 수도 있다. 이러한 방법으로 제조되어 상기 피복 필름 조각 재생재를 5 내지 50 중량%로 함유하는 필름은 품질, 착색도 및 외관이 우수하여 상업적으로 유리하다.

상기 수계 수지 조성물은 전술한 바와 같이 필름의 한쪽 또는 양쪽 표면에 적용할 수 있으며, 또는 필름의 한면에만 도포한 후 반대면에는 열경화성 아크릴 또는 메타크릴 피복물과 같은 공지된 필름 도포물을 적용할 수도 있다.

상기와 같이 본 발명에 따라 수계 수지 조성물로 표면 처리된 이축 연신 필름은 개선된 대전방지성 및 슬립성을 가지면서 각종 잉크 및 코팅제와의 접착성 및 금속과의 접착력이 우수하므로 라벨용품, 장식재, 자기기록 매체, 인쇄용품, 오버헤드프로젝트, 이미지 필름, 사진, 라미네이션용품, 증착재, 포장용 필름 등의 기재로 특히 유용하다.

상기 본 발명에 따라 제조된 수계 수지 도포층을 갖는 플라스틱 필름은 당해분야에 공지되어 있는 진공 증착 기술에 의해, 예를 들면 도포층을 갖는 필름의 표면상에 금속 중기 또는 금속 원자의 스트림(stream)을 흐르게 하여 필름 표면상에 금속의 피복물을 형성시키는 등의 방법에 따라 금속 증착을 수행함으로써 금속 증착된 필름으로 제조 할 수 있다.

상기 공정에 사용가능한 금속으로는 알루미늄, 아연, 니켈, 은, 동, 금, 인듐, 주석, 스테인레스 스틸, 크롬, 티타늄 및 실리콘, 및 이들 금속의 산화물이 포함되며, 이들 중 알루미늄이 특히 바람직하다. 적용되는 금속 피복물의 두께는 금속화 필름의 최종 용도에 따라 달라지나, 일반적으로 포장용 알루미늄 피복물의 두께는 약 300 내지 600 Å인 반면, 광선 적용용 피복물의 두께는 통상적으로 100 Å 미만이다.

상기와 같이 금속 증착된 필름은 주로 포장재 또는 라벨용품의 기재로 사용되며, 금속증착된 면에는 인쇄된 포장지 또는 라벨을 제조하기 위해 특정 잉크로 인쇄할 수도 있다. 또한, 본 발명에 의해 제조된 수계 수지 도포층을 갖는 플라스틱 필름은 열밀봉성 물질, 또는 수분산성이거나 유성 타입인 비닐리덴 클로라이드 공중합체, 에틸렌 폴리비닐 알콜-기본 수지, 가스 차단 수지 등으로 도포시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서, 제조된 필름의 각종 성능 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 잉크/코팅제 접착성

본 발명의 수계 수지 조성물이 도포된 필름의 표면에 각종 잉크를 도포한 후 100℃에서 1 분간 건조시킨다. 그런 다음, 도포된 잉크층에 셀로판 테이프(대일사 제품)를 잘 부착한 후 순간적으로 박리하고, 이어서 다시 같은 부분에 셀로판 테이프를 부착하였다가 순간적으로 박리하는 과정을 3회 반복 실시한다. 잉크 접착성은 도포된 유색 잉크층이 기재 필름에 남아 있는 정도로 다음과 같은 기준에 따라 평가한다.

○ (우수): 3회 박리후 도포된 유색 잉크층이 기재 필름에 어느 정도 남아 있는 경우

△ (보통): 2회 또는 3회 박리후 도포된 유색 잉크층이 기재 필름에 남아있지 않는 경우

Ｘ (불량): 1회 박리후 도포된 유색 잉크층이 기재 필름에 남아 있지 않는 경우

(2) 금속 증착 필름의 증착층과 기재 필름간의 접착력 평가

본 발명의 수계 수지 조성물이 도포된 필름에 실험실 진공중착기로 약 500 Å 의 알루미늄을 증착시킨 필름의 증착층에 두께 60㎛의 미연신 폴리에틸렌 시이트 또는 폴리프로필렌 시이트를 통상의 드라이 라미네이트법에 의해 적층시킨 후 50℃ 에서 24 시간 방치하여 에이징 (aging)처리 한다. 상기 처리가 완료되면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 적층체를 폭 1 인치의 단편으로 절단하여, 금속 증착된 필름과 그 위에 적충된 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 시이트의 한쪽 끝의 일부를 박리한 후 인스트롱(Instron)을 이용하여 일정한 속도로 T형 박리하면서 두 충간의 박리력을 측정하였다.

(3) 대전방지성

필름의 대전방지성은 23℃ 및 60 %의 상대습도에서 미국 휴렛 팩커드사의 절연저항 측정기를 사용하여 필름의 표면저항(Ω)을 측정하여 평가하였다. 사용된 인가 전압은 500 V였으며, 상기 표면저항이 작을수록 필름의 대전방지성은 증가된다.

(4) 마찰계수 측정

200 g의 하중에서 ASTM D 1894의 방법에 따라 靜/動 마찰 계수를 측정하였다.

(5) 표면 외관

필름 표면의 외관은 피시 아이(fish eye)의 발생 빈도수를 육안으로 측정하여 다음과 같은 기준으로 평가하였다.

○: 피시 아이가 전혀 발생하지 않은 경우

△: 단위 면적당 2 내지 4개의 피시 아이가 발생한 경우

Х: 단위 면적당 5개 이상의 피시 아이가 발생한 경우

[실시예 1]

디카복실산 성분으로서 디메틸테레프탈레이트 49.5 몰%, 디메틸이소프탈레이트 42 몰% 및 5-설포이소프탈산 나트륨 8.5 몰%의 혼합물을 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜과 에스테르교환 및 중축합 반응시켜 70℃의 유리전이 온도를 갖는 폴리에스테르 공중합 수지를 제조 하였다. 상기 폴리에스테르 수지 100 g을 격렬히 교반하면서 2스테인레스 스틸 용기중에서 약 95℃로 유지시킨 1의 이온수에 가하여 수용화시켰다. 그런 다음, 수용화된 폴리에스테르 공중합 수지를 실온으로 냉각시키고 여과하여 고형분 함량을 5 중량%로 조정한 다음, 분자 주쇄에 에테르 결합을 포함하는 수용화된 반응형 우레탄 프리폴리머를 폴리에스테르 공중합 수지 성분의 1 중량% 및 수평균 분자량 500 내지 3000의 폴리에틸렌계 수분산성 고급 지방산 왁스 0.1 g을 첨가 혼합하여 최종 고형분 농도를 5 중량%로 조정하여 수지 조성물을 제조하였다.

이어서, 디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜로부터 통상적인 방법에 의해 에스테르교환 반응 및 중축합 반응을 거쳐 수득된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체를 용융시키고 약 20℃의 온도로 유지시킨 캐스팅 드럼상에 슬로트 다이 (slot die)를 통해서 압출시킨 후 냉각하여 캐스트 시이트를 제조하였다. 상기 시이트를 약 80℃로 유지시키면서 약 3.5:1의 연신비율로 종방향으로 연신시킨 후, 연신된 필름의 한면에 코로나 방전 처리없이 리버스 그라비야 인쇄술 방법에 의해 상기에서 제조한 수지 조성물을, 피복물의 건조 중량이 약 0.05 g/㎠ 이 되고 건조후 피복 두께가 약 0.05 ㎛가 되도록 도포하였다. 이어서, 약 100℃의 온도에서 건조시킨 후 3.5:1의 연신비율로 횡방향으로 연신시켜 약 25 ㎛의 두께를 갖는 이축연신 필름을 제조하고, 210℃의 온도에서 열처리하였다.

다음으로, 상기와 같이 제조된 피복 필름의 샘플을 실험실 진공 증착기에 넣어 진공실을 10⁴torr 이상의 진공으로 유지하면서 알루미늄을 텅스텐 필라멘트로부터 피복된 샘플위로 증발시켜 약 500 Å 두께로 금속 증착된 필름을 얻었다.

한편으로, 본 발명의 수지 조성물로 피복된 필름의 잉크/코팅제 접착성을 평가하기 위해 상기에서 제조한 이축연신된 피복 필름위에 니트로 셀룰로스계 유색 잉크와 필름에 차단성을 부여하는 폴리비닐리덴 클로라이드 수지를 고형분 두께가 1 ㎛가 되도록 도포한 후 건조 숙성시켜 잉크 및 코팅제가 도포된 필름을 얻었다.

상기에서 제조된 수지 조성물로 피복된 이축연신 필름, 금속 증착 필름 및 잉크 및 코팅제 도포된 필름을 사용하여 각종 성능평가를 실시하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[실시예 2]

수지 조성물에 반응형 우레탄 프리폴리머의 첨가량을 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 10 중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 3]

수지 조성물에 반응형 우레탄 프리폴리머의 첨가량을 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 15 중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 4]

수지 조성물에 반응형 우레탄 프리폴리머의 첨가량을 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 20 중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 5]

수지 조성물에 고급 지방산 왁스를 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 0.01 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 6]

수지 조성물에 고급 지방산 왁스를 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 0.5 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2 와 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 7]

수지 조성물에 고급 지방산 왁스의 첨가량을 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 1 중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 8]

수지 조성물에 고급 지방산 왁스의 첨가량을 폴리에스테르 공중합 수지 고형분의 5 중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[비교예 1]

수지 조성물에 반응형 우레탄 프리폴리머 및 고급 지방산 왁스를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[비교예 2]

수지 조성물에 수용성 코폴리에스테르 수지 대신 일본 합성사의 WR961 폴리에스테르 수지를 사용하고 반응형 우레탄 프리폴리머 및 고급 지방산 왁스를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하였다. 제조된 필름의 성능평가 결과는 표 1 에 나타내었다.

[실시예 9 내지 12]

실시예 1 내지 4 와 각각 동일한 조성을 갖는 수지 조성물 각각을 이축 배향 나일론 필름, 이축 배향 폴리프로필렌 필름, 저밀도 폴리에틸렌 캐스트 시이트, 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 사출 성형된 폴리아세탈 시이트 및 이축 배향 폴리카보네이트 필름상에 공정외로 도포하여 수지 조성물이 도포된 필름들을 제조하여 각 성능평가를 수행하고, 수지 조성물을 도포하지 않은 필름의 결과와 비교하였다. 그 결과, 미도포 필름에 비해 본 발명의 조성물이 도포된 필름은 대전방지성, 잉크 및 코팅제 접착성 및 알루미늄 증착성이 개선되었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라서 폴리에스테르 공중합 수지에 수용성 반응형 우레탄 프리폴리머 및 수분산성 고급 지방산 왁스를 혼합한 수계 수지 조성물을 플라스틱 필름의 적어도 한면에 도포함으로써, 대전방지성, 슬립성, 잉크/코팅제 접착성 및 금속 접착력이 향상된 필름을 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 디카복실산 성분중 방향족 디카복실산이 85 내지 97 몰%이고 설폰산 알칼리 금속염 함유 디카복실산이 3 내지 15 몰%이며 25 내지 80℃의 유리전이 온도를 갖는 수용성 폴리에스테르 수지의 수분산액, 및 상기 수분산액중의 폴리에스테르 고형분의 0.1 내지 20 중량% 및 0.01 내지 20 중량%의 친수성기를 갖는 열경화성 반응형 우레탄 프리폴리머 및 500 내지 3000 범위의 수평균 분자량을 갖는 수분산성 고급 지방산 왁스를 포함하는 플라스틱 필름 도포용 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머가 하기 일반식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 수지 조성물:

   상기식에서, R 은 고분자 폴리올 화합물의 히드록시기가 연결된 본체 부분을 나타내고, B는 SO₃X(여기서, X 는 H, Na또는 K이다), NaNO₂, NaNO₃또는 NaHCO₃이다.
3. 제 1 항에 있어서, 총고형분 농도가 0.1 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
4. 디카복실산 성분중 방향족 디카복실산이 85 내지 97 몰%이고 설폰산 알칼리 금속염 함유 디카복실산이 3 내지 15 몰%이며 25 내지 80℃의 유리전이 온도를 갖는 수용성 폴리에스테르 수지의 수분산액, 및 상기 수분산액중의 폴리에스테르 고형분의 0.1 내지 20 중량% 및 0.01 내지 20 중량%의 친수성기를 갖는 열경화성 반응형 우레탄 프리폴리머 및 500 내지 3000 범위의 수평균 분자량을 갖는 수분산성 고급 지방산 왁스를 포함하는 수지 조성물이 적어도 한 면에 도포된 이축 배향 플라스틱 필름.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 도포층의 두께가 0.001 내지 0.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 필름.
6. 제 4 항에 따른 필름에 아연, 니켈, 은, 동, 금, 인듐, 주석, 스테테인레스 스틸, 크롬, 티타늄, 실리콘 및 알루미늄 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹중에서 선택된 적어도 하나의 금속이 증착된 금속화 플라스틱 필름.