KR100244027B1

KR100244027B1 - 열접착성 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100244027B1
Application number: KR1019970052028A
Authority: KR
Inventors: 김상일; 윤숭; 채훈
Original assignee: 장용균; 에스케이씨주식회사
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 2000-02-01
Also published as: KR19990031351A

Abstract

본 발명은 백색 열접착성 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 반복단위 중의 산성분이 80~90중량%의 테레프탈산과 10~20중량%의 이소프탈산으로 되어 있는 제1 공중합 폴리에스테르로 이루어진 제1 고분자수지와, 반복단위 중의 산성분이 90중량% 이상의 테레프탈산과 10중량% 이하의 이소프탈산으로 되어 있는 제2 공중합 폴리에스테르로 이루어져 있으며 이산화티탄, 이산화규소, 및 형광안료를 포함하는 제2 고분자수지를 공압출하여 제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층으로 된 미연신 쉬트를 제조한 다음 이 미연신 쉬트를 축차 2축연신함으로써 제조되는 본 발명에 따른 열접착성 폴리에스테르 필름은, 종래의 폴리에스테르 필름이 가지고 있는 고유 특성 이외에 피착체가 백색을 띨 수 있게 하고 우수한 열접착성을 가지고 있다.

Description

열접착성 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법{Thermo-adhesive polyester film and method for manufacturing the same}

본 발명은 백색 열접착성 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리에스테르 필름 자체가 열접착성을 보유하고 있어서 접착제나 기타의 수지를 코팅하거나 적층하지 않고도 금속, 종이, 플라스틱, 섬유, 부직포등의 부재에 가열ㆍ가압에 의하여 연속적으로 접착됨으로써 피착체가 백색을 띠게 할 수 있는 열접착성 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

산업구조가 복잡해지면서 다양한 용도를 만족시킬 수 있는 소재의 필요성이 증대됨에 따라 성형성이 우수하고 가벼운 고분자수지에 대한 관심이 높아짐에 따라, 최근에는 최적의 물성을 갖춘 고분자수지필름을 제조하기 위하여 여러 가지 단량체를 공중합하여 얻은 고분자수지를 필름화하거나 여러 가지 고분자수지들을 공압출 등의 가공방법을 통하여 적층하여 필름화하는 연구 및 개발이 활발하다.

특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthyleneTerephthalate, 이하 PET라 칭함)는 물리화학적으로 안정하고 기계적 강도가 높으며 내열성, 내구성, 내약품성, 치수안정성 등이 우수하여 각종 산업용품으로 광범위하게 사용되고 있다. 스틸 또는 알루미늄판에 적층(lamination)하여 사용할 경우 도장처리 없이도 백색을 띨 수 있으므로 백색이 요구되는 많은 응용분야에 사용되고 있다. 특히, PET필름은 음료용 캔의 내부 뿐만 아니라 인쇄가 되는 외부에도 적층되어 사용된다. 또한, PET필름은 식품포장에 요구되는 위생성을 갖추고 있고, 환경보호를 위한 재생처리시에도 안정성이 높은 장점 때문에 포장용 필름으로서 PVC와 같은 종래의 다른 합성수지들을 대체하여 사용되고 있다.

그러나, 기존의 PET 필름은 열접착성을 가지고 있지 않기 때문에 열접착성을 부여하기 위해서는 접착제나 기타의 수지를 PET 필름에 코팅하거나 적층시키는 공정을 거쳐야 하였다.

그러나, 접착제나 기타의 수지의 코팅만으로는 최종 필름의 접착성 향상 효과를 바람직한 수준으로 유지하기가 곤란하며, 접착제나 기타의 수지를 적층시키는 경우에는 열접착성 측면에서는 우수하나 복잡한 단계로 이루어진 적층공정을 거쳐야 하므로 최종 필름의 단가가 높아져 경제적 측면에서 바람직하지 않으며, 또한 열접착성은 부여되지만 기재필름인 PET 수지의 고유 특성이 약화된다는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위하여 기계적 강도, 치수안정성, 및 미려함 등의 폴리에스테르 필름의 고유 특성을 유지하면서도 백색에 의한 광차단효과와 열접착성이 우수한 백색 폴리에스테르 필름을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 특성을 갖는 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층이 적층되어 있는 폴리에스테르 필름으로서, 상기 제1 고분자수지층은 반복단위 중의 산성분이 80~90중량%의 테레프탈산과 10~20중량%의 이소프탈산으로 되어 있는 제1 공중합 폴리에스테르로 되어 있고, 상기 제2 고분자수지층은 반복단위 중의 산성분이 90중량% 이상의 테레프탈산과 10중량% 이하의 이소프탈산으로 되어 있는 제2 공중합 폴리에스테르로 이루어져 있으며 이산화티탄, 이산화규소, 및 형광안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름을 제공한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 또한 (a) 반복단위 중의 산성분이 80~90중량%의 테레프탈산과 10~20중량%의 이소프탈산으로 되어 있는 제1 공중합 폴리에스테르인 제1 고분자수지와, 반복단위 중의 산성분이 90중량% 이상의 테레프탈산과 10중량%이하의 이소프탈산으로 되어 있는 제2 공중합 폴리에스테르로 이루어져 있고 이산화티탄, 이산화규소, 및 형광안료를 포함하는 제2 고분자수지를 각각 형성하는 단계; (b) 상기 제1 고분자수지와 제2 고분자수지를 공압출하여 제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층으로 된 미연신 쉬트(sheet)를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 미연신 쉬트를 축차 2축연신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 공중합 폴리에스테르의 극한 점도는 0.55~0.75㎗/g 이고, 융점은 150~250℃인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 열접착성 폴리에스테르 필름의 두께는 12~38㎛ 이고, 상기 제1 고분자수지층과 상기 제2 고분자수지층의 두께비는 1:4~1:8인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 공중합 폴리에스테르의 반복단위중 알콜성분은 에틸렌글리콜과 부틸렌글리콜로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하고 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 고분자수지층은 인산계 화합물을 포함하는 것이 바람직한데, 이때 상기 인산계 화합물의 함량은 상기 각각의 고분자수지층 중량에 대해 0.005~0.2 중량%인 것이 바람직하다. 이러한 인산계 화합물로는 트리페닐포스페이트, 트리크실렌포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 크실렌포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스페이트, 비스-2,4-디-t-부틸페닐펜타에리트리톨디포스페이트, 또는 트리스-2,4-디-t-부틸페닐포스페이트등을 들 수 있는데, 이들을 단독으로 첨가할 수도 있고 이들중 2종류이상을 혼합하여 첨가할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 고분자수지층의 일성분인 이산화티탄은 그 평균입경이 0.1~5㎛이고, 그 함량은 상기 제2 고분자수지층 중량에 대해 5~25 중량%인데, 아나타제 타잎 또는 루타일 타잎중의 어느 하나를 단독으로 첨가하거나 이들을 혼합하여 첨가할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 이산화규소는 그 평균입경이 1~5㎛이고, 그 첨가량은 0.1~3 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 형광안료는 400~500nm 파장의 가시광선을 방출하며, 그 첨가량은 0.02~1 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 열접착성 폴리에스테르 필름은 이축연신된 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 2축연신은 90~100℃의 연신온도에서 길이방향으로 2-5배 연신하는 단계; 및 120~140℃의 연신온도에서 폭방향으로 3-5배연신하는 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계의 2축연신 이후에 150~250℃의 온도에서 5~10초 동안 상기 열접착성 폴리에스테르 필름을 열고정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계중의 상기 제2 고분자수지에 상기 이산화티탄, 이산화규소 및 형광안료를 첨가하는 방법은 상기 제2 고분자수지를 합성하는 반응중에 상기 제2 고분자수지를 합성하는 반응조에 이산화티탄, 이산화규소 및 형광안료를 투입하는 방법으로 이루어질 수 있다. 다른 방법으로는, 상기 이산화티탄, 이산화규소 및 형광안료로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 최소한 하나 이상 포함하고 있는 제2 고분자수지를 상기 이산화티탄, 이산화규소 및 형광안료로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 최소한 하나 이상 포함하거나 이들을 전혀 포함하지 않는 제2 고분자수지를 혼합함으로써 이루어질 수도 있다. 다만, 후자의 경우에는 상기 2개의 제2 고분자수지를 혼합한 후에는 상기 이산화티탄, 이산화규소 및 형광안료가 상기 제2 고분자수지에 모두 포함될 수 있야 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 폴리에스테르 필름에 열접착성을 부여하기 위해, 반복단위 중의 산성분이 80~90중량%의 테레프탈산과 10~20중량%의 이소프탈산으로 되어 있는 제1 공중합 폴리에스테르인 제1고분자수지와 반복단위 중의 산성분이 90중량% 이상의 테레프탈산과 10중량%이하의 이소프탈산으로 되어 있는 제2 공중합 폴리에스테르로 되어 있으며 이산화티탄, 이산화규소, 및 형광안료를 포함하는 제2고분자수지를 각각 형성한 다음 이들을 각각 융점 +30℃의 온도에서 용융시킨후, 피이드 블록에서 2층으로 적층하여 압출다이를 통해 토출해 낸다. 이어서, 냉각 드럼에서 제1 고분자수지층을 드럼면으로 하여 정전인가하면서 냉각시킨다. 이렇게 만들어진 쉬트(sheet)를 용도에 따라 제품에 요구되는 연신비에 맞추어 축차로 2축연신을 한다. 또한, 경우에 따라 열고정하는 단계를 더 실시하여, 제2 고분자수지층은 기존 PET 필름의 물성을 유지하는 한편 제1 고분자수지층은 적당한 온도와 압력에서 우수한 접착성을 가지고 있는 폴리에스테르 필름을 얻게 된다.

본 발명의 폴리에스테르 필름에 있어서, 언급한 바와 같이 상기 제1 및 제2 공중합 폴리에스테르의 융점은 150~250℃인 것이 바람직한 데, 더욱 바람직한 것은 상기 제1 공중합 폴리에스테르의 융점은 150~230℃이고 상기 제2 공중합 폴리에스테르의 융점은 220~250℃인 경우이다.

상기 제1 공중합 폴리에스테르는, 산성분으로서 테레프탈산 80~90중량%와 이소프탈산 10~20 중량%를 사용하고 2가 알콜성분으로서 에틸렌글리콜 또는 부틸렌글리콜을 사용하여 에스테르화 또는 에스테르 교환반응시킨 후, 이때 얻어진 중간생성물을 고온ㆍ고압하에서 중축합시킴으로써 제조된다. 이소프탈산의 함량이 상기 범위에서 유지될 때, 금속, 종이, 플라스틱, 섬유 및 부직포 등의 기재에 대한 열접착이 용이하게 이루어질 뿐만 아니라 열접착 후 피착체와 상기 제2 고분자수지층이 견고하게 접착될 수 있다. 이때, 공중합 폴리에스테르의 극한 점도는 0.55~0.75㎗/g인 것이 바람직한데, 그 이유는 극한 점도가 0.55㎗/g 보다 낮으면 고분자의 결정화가 지나치게 빨리 진행되고 분자량이 작아 열접착후 후가공시 필름이 찢어지거나 부스러지는 등 후가공성이 나빠지고, 극한 점도가 0.75㎗/g 보다 높으면 고분자의 분자량이 너무 커져서 수지 제조 자체가 어렵게 되고 필름성형시 고점도로 인해 균일한 쉬트를 얻기가 곤란하게 되기 때문이다.

상기 제2 공중합 폴리에스테르 역시 상기 방법에 의해 제조되는데, 백색도와 광택도를 조절하기 위하여 부가적으로 이산화티탄, 이산화규소 및 형광안료를 첨가한다. 특히, 제2 공중합 폴리에스테르에 과량의 이산화티탄이 첨가되므로 극한점도의 조절이 대단히 중요한데, 만일 극한점도가 작으면 본 발명에 따른 필름을 제조하는데 있어서 연신중 파단이 대단히 많이 발생하므로 생산성과 최종필름의 물성이 저하되어 바람직하지 못하다.

본 발명에 있어서 상기 제2 공중합 폴리에스테르에 첨가되는 이산화티탄은 결정형이 아나타제(anatase) 타잎 또는 루타일(rutile) 타잎 어떤 것이나 가능하지만 평균입경이 0.1~5㎛ 수준인 것이 주로 사용되며, 이 이산화티탄의 종류와 양이 최종필름의 백색도와 광투과율을 결정한다. 필름의 백색도는 80~110% 정도가 바람직한데, 더욱 바람직한 것은 85~105% 수준이다. 백색도가 80% 미만이면 필름이 황색을 띠고, 백색도가 110%를 넘으면 필름표면이 청색을 띠어 품격이 떨어진다.

필름의 광투과율은 0.5~2.0%가 바람직한데, 더욱 바람직한 것은 0.8~1.5%이다. 광투과율이 2%이상이면 필름의 은폐성이 떨어져 피착제의 색상이나 무늬가 나타나게 되고, 광투과율이 0.5%미만인 경우에는 미세기포가 증가되어 필름의 강도가 저하되는 문제가 있다. 이산화티탄의 첨가량은 폴리에스테르 필름의 두께 및 용도에 따라 달라질 수 있으나 5~25중량%가 바람직하다. 만일 이산화티탄의 첨가량이 25중량% 이상이 되면 필름의 강도 및 유연성 등의 기계적 물성이 떨어지고, 첨가량 증가에 따른 백색도와 광투과율이 거의 일정하므로 다량첨가의 효과를 볼 수 없다.

본 발명에 있어서, 제2 고분자수지층의 광택도를 조절하기 위하여 첨가하는 이산화규소는 이산화티탄과 마찬가지로 필름의 두께와 용도에 따라 그 투입량과 평균입경이 달라질 수 있는데, 평균입경은 1~5㎛ 이고 첨가량은 0.1~3 중량%가 바람직하다. 필름표면의 광택도는 10~60%가 바람직한데, 더욱 바람직한 것은 20~55% 수준이다. 광택도가 60%이상이면 필름이 너무 반짝거려 사람의 눈을 쉽게 피로하게 하고, 광택도가 10% 미만이면 미관상 좋지 않고 필요이상의 무기물이 포함되어 필름의 기계적 물성이 저하된다.

본 발명에 있어서, 형광안료는 비스벤조아졸계통의 유기화합물로서 자외선영역의 빛을 흡수한 후 가시광선중의 단파장영역의 빛을 방출함으로써, 무기물만을 첨가할 때 나타나는 가시광선중의 단파장영역의 빛의 반사율이 낮은 현상을 개선시킨다.

가시광선중의 단파장영역인 440nm 파장의 빛의 반사율이 75% 이상인 경우가 적당한데, 이때 형광안료의 적정 첨가량은 0.02~1.0 중량%가 바람직하다. 첨가량이 0.02 중량% 이하이면 440nm 파장에서의 반사율증가가 거의 나타나지 낳으며, 첨가량이 1.0중량% 이상이면 440nm 파장에서의 반사율이 너무 높아 필름이 푸른색을 띠어 역효과를 초래한다.

본 발명에 있어서, 첨가제의 첨가방식으로는 다음과 같은 두가지 방법이 모두 가능하다. 첫째, 각각의 첨가제를 최종필름에서의 필요농도만큼을 취한 후, 에틸렌글리콜로 슬러리화하여 에스테르화, 에스테르 교환반응 또는 중축합하는 반응에서 직접 첨가하는 방법으로서 대량생산에 유리하다. 둘째, 전체 또는 일부의 첨가제가 고농도로 첨가된 폴리에스테르 중축합물을 제조한 후, 압출성형공정에서 첨가제가 첨가되지 않은 혹은 일부의 첨가제가 고농도로 첨가된 폴리에스테르 중축합물과 혼합하는 마스터배치칩(master batch chip) 제조방식으로서 중합반응기의 오염을 줄일 수 있으며, 첨가제 농도조절이 용이하여 필름의 소량ㆍ다품종화에 적합한 이점이 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 고분자수지층을 형성하는 공중합 폴리에스테르를 제조하는 단계에서 인산계화합물을 첨가한다.

상기 인산계화합물로는 인산염 또는 아인산염계 화합물이 사용되는데, 상기 인산계화합물은 금속촉매에 의하여 착체가 형성되거나 열분해가 일어나는 것을 방지하고 2차 열산화반응에서 생성되는 과산화물을 분해하는 작용을 한다. 이러한 인산계화합물은 각각의 수지층 형성용 조성물 중량의 0.005~0.2중량% 첨가되는 것이 바람직하다. 첨가량이 0.005중량% 미만이면 내열성효과가 거의 나타나지 않으며, 첨가량이 0.2중량%를 초과하면 열안정성의 증대가 뚜렷하지 않고 오히려 수지의 강도가 저하되며 화합물자체의 색상에 의하여 원하지 않는 색상을 띤 필름을 얻게 된다.

상기 인산계 화합물로서 바람직하게 사용되는 것으로는 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리크실렌포스페이트, 크실렌포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스페이트, 비스-2,4-디-t-부틸페틸펜타에리트리톨디포스페이트, 트리스-2,4-디-t-부틸페닐포스페이트를 들 수 있다.

상기 인산계화합물을 사용하면, 폴리에스테르의 전체 제조과정을 통하여 고분자수지의 고유점도의 저하, 열화에 의한 고분자수지의 색상변화 및 열가공시 열을 받은 부분의 변형, 탈색 등의 열화현상이 방지될 수 있다.

인산계화합물 이외에도 통상의 첨가제들, 예를 들면 중축합 촉매, 분산제, 정전인가제, 블록킹방지제 등이 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위내에서 첨가될 수 있다.

상기 폴리에스테르 필름의 두께는 특별히 한정되지는 않으나, 피착체의 종류, 열접착온도, 열접착압력 및 필링(peeling) 조건 등에 따라 달라질 수 있으며, 12~38㎛인 것이 바람직하며, 상기 제1 및 제2고분자수지층도 그 두께비가 특별히 한정되지는 않으나 접착성 및 PET 필름이 본래 가져야 할 물성의 측면에서 볼 때 1:4~1:8인 것이 바람직하다.

본 발명의 열접착성 폴리에스테르 필름을 제조하는데 있어서, 상기 연신단계는 최종적으로 얻어지는 폴리에스테르 필름의 접착성 및 물성을 좌우하며, 특히 필름의 표면구조와 표면구조를 이루는 분자의 배향으로 인해 나타나는 양쪽표면의 밀도를 결정하게 되는 중요한 단계이다. 따라서, 길이 및 폭방향의 연신비 뿐만 아니라 연신속도를 포함하는 연신조건을 적절하게 조절하는 것이 필요하며, 아울러 열고정온도, 열고정시간 및 냉각조건 등도 중요하다.

연신비는 필름의 배향도, 강도, 탄성율 등에 따라 결정되는데, 통상 2~5배가 적당하다. 축차연신에 따라 길이방향 연신후 폭방향 연신을 하는 경우 길이방향 의 연신온도는 통상 90~100℃가 바람직한데, 연신온도가 이보다 낮으면 제2 고분자수지층의 연신이 불균일하게 이루어지거나 배향이 과도하게 이루어지며, 연신온도가 이보다 높으면 제1 고분자수지층의 연신이 불균일하고 열접착력이 현저히 떨어진다.

길이방향의 연신 후 폭방향의 연신을 실시함에 있어서, 연신온도는 길이방향 의 연신온도와 적절히 조화를 이루어야 하는데, 120~140℃ 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 열고정단계는 폴리에스테르 필름의 열안정성과 결정화도를 바람직한 수준으로 유지하기 위하여 실시되는데, 180~250℃의 온도에서 5~10초 정도 실시하는 것이 적당하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예에서는 편의상 2가알콜로서 에틸렌글리콜을 이용하였다.

실시예 1

테레프탈산과 이소프탈산을 84:16의 중량비로 혼합하여 산성분으로 하고 에틸렌글리콜을 디올성분으로 하여 산성분과 디올성분을 1:2 당량비로 혼합한 다음, 이 혼합물에 대하여 통상의 중축합촉매와 평균입경 1.5㎛의 실리카를 0.07중량%, 및 비스-2,4-디-t-부틸페닐펜타에리트리톨디포스페이트와 트리페닐포스페이트를 각각 0.02중량% 첨가하고 중축합하여 고유점도가 0.620㎗/gr인 제1 공중합 폴리에스테르로 된 제1 고분자수지를 제조하였다.

테레프탈산과 이소프탈산을 95:5의 중량비로 혼합하여 산성분으로 하고 에틸렌글리콜을 디올성분으로 하여 산성분과 디올성분을 1:2 당량비로 혼합한 다음, 이 혼합물에 대하여 아나타제 타잎 및/또는 루타일 타잎의 이산화티탄을 각각 총 수지량 대비 8중량%, 이산화규소 0.8중량%, 비스벤조아졸 계통의 형광안료 0.2중량%, 비스-2,4-디-t-부틸페닐펜타에리트리톨디포스페이트와 트리페닐포스페이트 각각 0.02중량%, 및 통상의 중축합촉매를 첨가하고 중축합하여 고유점도가 0.543㎗/gr인 제2 공중합 폴리에스테르로 된 제2 고분자수지를 제조하였다.

상기 제1 및 제2 고분자수지들을 두 개의 압출기를 통하여 용융ㆍ압출시킨 다음 피이드 블록에서 2층으로 적층하여 통상의 티다이 및 이축연신 장치를 이용하여 길이방향으로 연신비가 3.4배, 폭방향으로 연신비가 3.6배가 되도록 연신한 후, 220℃에서 열고정하여 2축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.

이 폴리에스테르 필름에 대하여 필름의 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었는데, 이때 필름의 특성측정은 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 용융 온도

시차 열분석기(퍼킨엘머사 제품, DSC-7)를 이용하여 질소분위기에서 20℃/분의 승온속도로 측정하였다.

(2) 공중합 폴리에스테르의 공중합비

핵자기공명분광기(JEOL사 제품, JNM-LA300)를 이용하여¹³C-NMR 스펙트럼을 얻음으로써 구하였다.

(3) PET의 고유점도

ο-클로로페놀에 공중합체를 용해하여 30℃에서 상대점도를 측정함으로써 구하였다.

(4) 표면밀도(표면결정화도)

적외선분광기(DIGILAB사 제품, FTS-60)를 이용하여 973cm^-1와 1504cm^-1를 비교하여 표면의 결정화도를 측정하였다.

(5) TD(Transverse Direction)파단강도

ASTM D882에 의하여 필름의 인장강도를 측정하였다.

(6) 광택도

필름의 표면 광택도는 측정각도 60°에서 흑색경을 기준경으로 사용하여 ASTM D523의 방법에 따라 측정하였다.

(7) 광투과율

필름의 광투과율은 2.5°의 산란각도에서 25mm의 직경을 갖는 샘플을 이용하여 ASTM D1003에 따라 측정하였다.

(8) 백색도

JIS-L-1-15에 따라서 파장 450nm의 반사율(B%)와 550nm의 반사율(G%)를 측정한 후, 백색도 = 4B - 3G의 식에 의하여 구했다.

(9) 색 b, 440nm 반사율

광원색차계(일본 전색공업주식회사, Model: SZS - ∑80)을 사용하여, 색 b는 C 광원을 측정광원으로하여 2°의 측정각도에서 측정하였고, 440nm 반사율은 가시광선 파장중 440nm에서의 반사율을 측정하였다.

(10) 열접착력 특성(적층특성; 박리력 및 박리현상)

열접착력을 갖는 제1 공중합 폴리에스테르인 제1고분자수지층을 서로 접하게 하고 적당한 온도로 가열한 후, 두 개의 실리콘 재질로 된 고무틀 사이에서 5㎏f/㎠의 압력을 가한 상태로 120m/min의 속도로 적층시킨 후에 급냉시키고 180°박리실험을 실시하여 양호, 불량의 2등급으로 평가하였다.

(11) 열가공 특성

열접착 특성 실험시, 열을 받은 부분이 변형, 변색 및/또는 열화되는 등의 현상을 육안으로 관찰하여 양호, 불량의 2등급으로 평가하였다.

실시예 2

테레프탈산과 이소프탈산을 82:18의 중량비로 혼합하여 산성분으로 하고 에틸렌글리콜을 디올성분으로 하여 산성분과 디올성분을 1:2 당량비로 혼합한 다음, 이 혼합물에 대하여 통상의 중축합촉매와 평균입경 1.5㎛의 실리카를 0.07중량%, 및 비스-2,4-디-t-부틸페닐펜타에리트리톨디포스페이트와 트리페닐포스페이트를 각각 0.02중량% 첨가하고 중축합하여 고유점도가 0.620㎗/gr인 제1 공중합 폴리에스테르로 된 제1 고분자수지를 제조하였다.

테레프탈산과 이소프탈산을 95:5의 중량비로 혼합하여 산성분으로 하고 에틸렌글리콜을 디올성분으로 하여 산성분과 디올성분을 1:2 당량비로 혼합한 다음, 이 혼합물에 대하여 비스-2,4-디-t-부틸페닐펜타에리트리톨디포스페이트와 트리페닐포스페이트 각각 0.02중량%, 및 통상의 중축합촉매를 첨가하고 중축합하여 고유점도가 0.665㎗/gr인 제2 공중합 폴리에스테르로 된 제2 고분자수지를 제조하였다.

이렇게 하여 제조된 무첨가 제2 고분자수지 칩에 아나타제 타잎의 이산화티탄을 총 수지량 대비 30중량%, 이산화규소 5 중량%, 비스벤조아졸 계통의 형광안료 0.3중량%를 연속식 혼련기에 투입하여 최종필름에서의 각종 첨가제 농도의 2배인 고농도 제2 고분자수지 칩을 제조한다.

이렇게 하여 제조한 고농도 제2 고분자수지 칩과 무첨가 제2 고분자수지 칩을 각각 1:1로 혼합하여 얻은 제2 고분자수지와 제1 고분자수지를 상기 실시예 1에서와 같이 두 대의 압출기를 통하여 용융ㆍ압출시킨 다음 피이드 블록에서 2층으로 적층하여 통상의 티다이 및 이축연신 장치를 이용하여 길이방향으로 연신비가 3.4배, 폭방향으로 연신비가 3.4배가 되도록 연신한 후, 200℃에서 열고정하여 2축연신 폴리에스테르 필름을 얻었다.

실시예 3~7

제1 공중합 폴리에스테르에서의 이소프탈산의 비율, 제2 고분자수지층의 이산화티탄의 종류와 양 및 이산화규소의 양 그리고 연신조건 등을 표 1과 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이렇게 제조된 폴리에스테르 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이렇게 제조된 필름은 표 1에 나타낸 것과 같이 백색도 뿐만 아니라 제막공정특성, 적층특성, 및 열가공특성이 양호하였다.

비교예 1~8

제1 공중합 폴리에스테르에서의 이소프탈산의 농도, 제2 고분자수지층의 이산화티탄의 종류와 양 및 이산화규소의 양 그리고 연신조건 등을 표 1과 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법에 따라 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이렇게 제조된 폴리에스테르 필름에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이렇게 제조된 필름은 표 1에 나타낸 것과 같이 백색도, 제막공정특성, 적층특성, 및 열가공특성 등의 면에서 1가지 이상은 불량한 결과를 나타내었다.

실시예 및 비교예에 의하여 제조된 필름(두께; 30 ㎛)의 특성

I : 이소프탈산 A : 아나타제 타잎의 이산화규소(TiO₂)

B : 루타일 타잎의 이산화규소(TiO₂)

C : 비스벤조아졸 형광안료

상기한 표 1을 살펴보면, 백색 열접착 폴리에스테르 필름을 제조하기 위해서는 일차적으로 제1 고분자수지층의 산성분의 종류, 함량 및 제2 고분자수지층의 첨가제의 종류, 함량, 입경 및 이들의 분산성이 대단히 중요함을 알 수 있다. 또한, 상기 수지층의 백색도와 광택도를 조절하기 위해서는 형광안료와 이산화규소의 첨가가 반드시 필요하다. 이와 함께, 종래의 폴리에스테르 필름이 갖는 고유특성을 유지하면서 열접착력을 부여하기 위해서는 접착면의 표면 결정화도를 조절하여야 하는데, 이는 연신비, 연신온도, 열고정 및 냉각온도를 모두 고려한 최적의 연신조건에 의해서 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기계적 강도, 치수안정성 등 종래의 폴리에스테르 필름의 우수한 고유특성을 유지하면서도 열접착성, 백색에 의한 차단성, 및 미려함이 우수한 열접착성 백색 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다. 이에 의하여 다양한 용도에 대응할 수 있는 적층용 공압출 필름을 제조할 수 있다.

Claims

제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층이 적층되어 있는 폴리에스테르 필름으로서,

상기 제1 고분자수지층은 반복단위 중의 산성분이 80~90중량%의 테레프탈산과 10~20중량%의 이소프탈산으로 되어 있는 제1 공중합 폴리에스테르로 되어 있고, 상기 제2 고분자수지층은 반복단위 중의 산성분이 90중량% 이상의 테레프탈산과 10중량% 이하의 이소프탈산으로 되어 있는 제2 공중합 폴리에스테르로 이루어져 있으며, 평균입경이 0.1-0.5㎛인 이산화티탄을 상기 제2 고분자수지층의 중량에 대해 5-25중량%, 평균입경이 1-5㎛인 이산화규소를 상기 제2 고분자수지층의 중량에 대해 0.01-3중량%, 및 400-500nm의 파장의 가시광선을 방출하는 형광안료를 상기 제2 고분자수지층의 중량에 대해 0.02-1중량% 포함하고, 상기 제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층이 공압출되어 2축 연신된 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 공중합 폴리에스테르의 극한 점도는 0.55~0.75㎗/g 이고, 융점은 150~250℃인 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
제1항에 있어서, 상기 제1 고분자수지층과 상기 제2 고분자수지층의 두께비는 1:4~1:8인 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 공중합 폴리에스테르의 반복단위중 알콜성분은 에틸렌글리콜과 부틸렌글리콜으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 고분자수지층은 상기 각각의 고분자수지층 중량에 대해 0.005~0.2 중량%의 인산계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
제5항에 있어서, 상기 인산계 화합물은 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리크실렌포스페이트, 크실렌포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스페이트, 비스-2,4-디-t-부틸페닐펜타에리트리톨디포스페이트, 및 트리스-2,4-디-t-부틸페닐포스페이트로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
제1항에 있어서, 상기 이산화티탄은,

아나타제 타잎 또는 루타일 타잎중의 어느 하나이거나 이들이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름.
(a) 반복단위 중의 산성분이 80~90중량%의 테레프탈산과 10~20중량%의 이소프탈산으로 되어 있는 제1 공중합 폴리에스테르인 제1 고분자수지와, 반복단위 중의 산성분이 90중량% 이상의 테레프탈산과 10중량%이하의 이소프탈산으로 되어 있는 제2 공중합 폴리에스테르로 이루어져 있고 이산화티탄, 이산화규소, 및 형광안료를 포함하는 제2 고분자수지를 각각 형성하는 단계;

(b) 상기 제1 고분자수지와 제2 고분자수지를 공압출하여 제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층으로 된 미연신 쉬트(sheet)를 제조하는 단계; 및

(c) 상기 미연신 쉬트를 축차 2축연신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 2축연신은,

90~100℃의 연신온도에서 길이방향으로 2-5배 연신하는 단계; 및

120~140℃의 연신온도에서 폭방향으로 3-5배 연신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 (c) 단계의 이후에 150~250℃의 온도에서 5~10초 동안 상기 열접착성 폴리에스테르 필름을 열고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 공중합 폴리에스테르의 반복단위 중 알콜성분은 에틸렌글리콜과 부틸렌글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 고분자수지층과 제2 고분자수지층의 두께비는 1:4~1:8인 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 고분자수지와 제2 고분자수지를 형성하는 단계에 있어서 각각 상기 제1 및 제2고분자수지 중량에 대해 0.005~0.2중량%의 인산계 화합물을 각각 상기 제1 및 제2고분자수지에 첨가하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 인산계 화합물은 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리크실렌포스페이트, 크실렌포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스페이트, 비스-2,4-디-t-부틸페틸펜타에리트리톨디포스페이트, 및 트리스-2,4-디-t-부틸페닐포스페이트로로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 폴리에스테르 필름의 제조방법.