KR100244028B1 - 2축배향 폴리에스테르 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2축배향 폴리에스테르 필름에 관한 것이다. 폴리에스테르 수지와, 평균입경이 0.1㎛ 이하이고 등축정계인 산화마그네슘 및 상기 폴리에스테르 수지에 대하여 용해되지 않는 불용성입자를 포함하는 본 발명에 따른 2축배향 폴리에스테르 필름은 전자특성은 물론, 내마모성 및 내스크래치성이 우수한 장점을 가지고 있으므로 자기기록 매체용으로 적합하다.

Description

2축배향 폴리에스테르 필름

본 발명은 2축배향 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자특성, 주행성, 내마모성 및 내스크래치성 등이 우수한 자기기록 매체용 2축배향 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 대표되는 폴리에스테르는 안정한 화학구조및 기계적 강도가 크며, 내열성, 내구성, 내약품성 등이 우수하여, 콘덴서용, 의료용, 산업용, 포장용, 사진필름용, 라벨용은 물론 자기기록 매체의 기재필름등과 같이 다양한 용도로 사용되고 있다.

그러나, 폴리에스테르 필름은 포장용 인쇄공정, 자기기록매체용의 자성체 도포공정, 캘린더링공정, 슬리팅공정 등과 같은 공정이 고속화됨에 따라 롤 등에 의하여 그 표면이 마모되어 후가공 공정상 또는 제품특성상의 문제가 발생한다. 특히, 자기기록 매체용의 경우, 주행성, 가공성을 개선시키기 위하여 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 알루미나 등의 무기물을 첨가하여 폴리에스테르 표면에 요철을 형성시키고 있으나 필름표면의 조면화에 따라 전자특성이 저하되는 문제점이 발생한다.

최근 자기기록매체의 고성능화 추세에 따른 전자변환특성의 향상은 보다 평탄한 표면의 필름을 요구하고 있다. 그러나, 필름의 표면을 평탄하게 하면 마찰계수가 증가하여 주행성이 불량해지고, 이와 반대로 주행성을 개선시키기 위하여 필름의 표면을 조면화하면 전자특성과 내마모성이 저하되는 상반된 결과가 발생한다.

따라서, 주행성, 전자특성, 및 내마모성이 모두 우수한 필름의 개발이 요구되고 있다. 더욱이 필름의 생산속도증가 및 원가절감을 위한 저가자재의 사용 등은 필름의 내스크래치성의 증가를 요구하고 있다.

그간 고경도의 활제를 첨가하여 필름의 내스크래치성 또는 내마모성을 개선한 방법이 다수 공지되어 있으나 고경도 미립자의 분산성저하에 따른 조대입자의 증가등의 이유로 내스크래치성 또는 내마모성의 증가효과가 충분하지 않았다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주행성, 전자특성, 및 내마모성 뿐만 아니라 내스크래치성도 우수한 자기기록 매체용 2축배향 폴리에스테르 필름을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 폴리에스테르 수지; 평균입경이 0.01 ~ 0.1㎛ 이고, 등축정계인 산화마그네슘 초미립자; 및 상기 산화마그네슘 초미립자보다 큰 평균입경을 가지며 상기 폴리에스테르 수지에 용해되지 않는 불용성입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 2축배향 폴리에스테르 필름을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 산화마그네슘의 함량은, 상기 폴리에스테르 필름의 중량 대비 0.05 ~ 2.0중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 산화마그네슘의 경도는, 모스경도 6 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 불용성입자는 평균입경이 0.1 ~ 3㎛이고, 그 함량은 상기 폴리에스테르 필름의 중량 대비 0.1 ~ 3.0중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 불용성입자는 탄산칼슘, 돌로마이트, 유리섬유, 활석, 운모, 실리카, 황산바륨, 알루미늄 실리케이트, 알루미나, 분자구조중에 하나의 지방족 불포화결합을 가지는 모노비닐화합물과 분자구조중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 가지는 화합물과의 공중합체, 열경화성 페놀수지, 열경화성 에폭시수지, 열경화성 요소수지, 벤조구아나민수지, 및 불소계수지로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 자기기록 매체용 2축배향 폴리에스테르 필름을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 폴리에스테르 제조에 사용되는 중합원료는 디카르복실산 성분으로서 테레프탈산(또는 디메틸테레프탈레이트), 이소프탈산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 4,4'-디카르복실디페닐, 4,4'-디카르복실벤조페논, 비스(4-카르복실디페닐)에탄, 아디프산, 세바신산 및 5-소디움 술포이소프탈산 그리고 디올 성분으로서 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등이 있다. 또한, 파라하이드록시벤조산, 파라-메타하이드록시에톡시벤조산 등과 같은 하이드록시카르복실산도 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 폴리에스테르는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주원료로 하여 이들을 각각 폴리에스테르 기준으로 80몰% 이상 사용한 것이다. 그리고 기타 공중합성분으로서 상기의 디카르복실산 성분, 디올 성분, 및 하이드록시카르복실산 중에서 임의로 선택하여 단독으로 또는 둘 이상을 결합하여 사용가능하다.

본 발명에 의한 폴리에스테르는 에스테르교환법 및 직접중합법 중 어느 방법에 의해서도 제조가 가능하며, 공정구성에 있어 회분식 및 연속식 공정 중 어느 것이나 채용 가능하다.

에스테르교환법을 이용하는 경우에는 에스테르 교환촉매에 대한 특별한 제한은 없으며, 종래의 공지된 것이면 어느 것이나 사용가능하다. 예를 들면, 마그네슘 화합물, 지르코늄 화합물, 나트륨 화합물, 칼륨 화합물, 칼슘 화합물, 바륨 화합물 등의 알칼리 토금속 화합물 및 코발트 화합물, 아연 화합물, 망간 화합물 중 반응계 내에서 가용성인 것을 사용하면 무방하다.

중합촉매 또한 제한을 받지 않으나, 안티몬 화합물, 게르마늄 화합물, 티타늄 화합물 중에서 적당히 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 따른 폴리에스테르 필름은 필름의 경도를 높혀 주행성, 전자특성, 및 내마모성 뿐만 아니라 내스크래치성도 향상시키기 위하여 산화마그네슘 초미립자(입자 A)와 불용성입자(입자 B)를 함유시킨 2축배향 폴리에스테르 필름이다.

본 발명에 사용된 산화마그네슘 초미립자는 폴리에스테르 수지에 대하여 불활성인 입자로 모스경도가 6이상이며, 결정형태가 등축정계인 초미립자로 평균입경은 0.01 ~ 0.1㎛인데, 0.01 ~ 0.06㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 산화마그네슘 입자는 0.01 ~ 2중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 ~ 1중량% 첨가된다.

본 발명에 사용되는 불용성입자(입자 B)는 특별히 제한되지는 않지만 폴리에스테르 수지에 불용성인 무기 또는 유기입자중 적당한 것을 선택하여 첨가한다. 예를 들면, 탄산칼슘, 돌로마이트, 유리섬유, 활석, 운모, 실리카, 황산바륨, 알루미늄 실리케이트, 및 알루미나 등의 무기입자 또는 분자구조중에 하나의 지방족불포화결합을 가지는 모노비닐화합물과 분자구조중에 2개 이상의 지방족불포화결합을 가지는 화합물과의 공중합체, 열경화성페놀수지, 열경화성에폭시수지, 열경화성요소수지, 벤조구아나민수지, 및 불소계수지 등의 유기입자가 모두 사용될 수 있다. 그러나, 상기 불용성입자의 입경은 0.1 ~ 3.0㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 2.0㎛이어야 한다. 또한, 상기 불용성입자의 함유량은 상기 폴리에스테르 필름의 중량 대비 0.1 ~ 3.0중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 2.0중량%이다. 한편, 상기 입자들을 2종류 이상 혼합하여 사용하면 더욱 효과적이다.

산화마그네슘 입자는 수지와의 친화성이 다른 무기입자보다 나쁘기 때문에 평균입경이 0.2㎛ 이상이면 산화마그네슘 입자에 의한 돌기가 탈락하기 쉬워진다. 따라서, 산화마그네슘의 입경은 될 수 있으면 0.1㎛ 이하의 초미립자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 함유랑이 폴리에스테르 필름 대비 0.05중량% 이하인 경우에는 내스크래치성의 개선효과가 미미하며, 2중량% 이상이면 응집에 따른 조대입자가 형성되는 문제가 발생한다.

불용성입자의 종류는 특별히 제한되지 않으나 평균입경이 0.1㎛ 이하이거나 함유량이 0.1중량% 이하이면 필름의 표면조도가 낮아져 마찰계수가 증대되므로 주행성이 떨어지며, 평균입경이 3.0㎛ 이상이면 전자특성이 저하되어 바람직하지 않다. 또한, 불용성입자의 함유량이 3중량% 이상이면 입자들의 응집현상으로 인해 조대입자가 생성되므로 이를 이용하여 제조된 자기테이프의 경우 데이터가 소실되는 이른바, 드롭-아웃(Drop-out)현상이 나타나므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서의 폴리에스테르 필름의 제조방법은 특별히 한정된 것은 아니지만, 상기의 첨가제들을 포함하여 분자량이 2만 내외인 폴리에스테르를 티-다이법 등에 의해 용융압출된 미연신쉬트로 제조한 다음, 이를 2축연신하는 것이 바람직하다.

연신법은 통상의 폴리에스테르 필름 제조법의 경우와 동일하며, 상기의 첨가물에 의해서 특별히 공정상 변화가 요구되지 않는다. 연신온도는 유리전이온도 ~ 냉결정화 온도의 범위가 바람직하며, 연신배율은 종방향으로 2.5 ~ 5배, 횡방향으로 3.0 ~ 5.0배로 하는 것이 바람직하다. 열처리온도는 180 ~ 230℃, 바람직하게는 190 ~ 220℃로 한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하고자 하는데, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서, 제조된 폴리에스테르 필름의 각종 성능평가는 다음 방법에 의하여 실시하였다.

(1) 입자의 평균입경

시마즈사(일본)의 원심침강식 입도측정기(SACP-Ⅱ)를 이용하여, 에틸렌글리콜 용매에 입자를 분산시킨 후, 체적평균입경을 측정하였다.

(2) 표면조도

코사카연구소(일본)의 접촉식 표면조도계(SURFCORDER SE-30D)를 사용하여 표면조도를 측정하였다. 측정조건은 촉침경 2㎛, 컷오프 0.08mm, 측정길이 5mm 로 하였으며 7점측정후 최대치와 최소치를 제외한 5점을 평균하였다.

(3) 내마모성

필름을 1/2인치 폭으로 슬리팅한 후, 요코하마 시스템 연구소(일본)의 테이프주행성 시험기(TBT-300H)를 이용하여 주행속도 3.3cm/sec로 테이프 가이드 핀에 마찰주행시켜서 테이프 가이드 핀의 표면에 백분이 발생하는 정도를 육안 또는 사진관찰하여 내마모성을 평가하였다.

A 등급 : 가이드 핀에 백분이 전혀 발생하지 않는 경우

B 등급 : 가이드 핀에 백분이 가이드 핀 면적 대비 1/5 정도 발생한 경우

C 등급 : 가이드 핀에 백분이 가이드 핀 면적 대비 1/2 정도 발생한 경우

D 등급 : 가이드 핀 전체에 백분이 발생한 경우

(4) 내스크래치성

필름을 1/2인치 폭으로 슬리팅한 후, 요코하마 시스템 연구소(일본)의 테이프 주행성시험기(TBT-300H)를 이용하여 주행속도 2,300m/min로 테이프 가이드 핀에 마찰주행시켜서 필름표면의 스크래치 발생정도를 육안 또는 사진으로 관찰하여 평가하였다.

A 등급 : 필름에 스크래치가 전혀 없는 경우

B 등급 : 필름에 스크래치가 약 1/5 정도 발생한 경우

C 등급 : 필름에 스크래치가 약 1/2 정도 발생한 경우

D 등급 : 필름 전체에 스크래치가 발생한 경우

(5) 전자특성

폴리에스테르 필름을 이용하여 비데오 테이프를 제조한 다음, 니혼빅타제 BR6400U형 VTR 데크를 사용하여 측정 주파수 4MHz의 신호 출력 대비 노이즈 신호의 크기(S/N 비)를 측정(단위; dB)하였다.

실시예 1

평균입경 0.02㎛의 산화마그네슘 0.3중량%, 및 0.5㎛의 탄산칼슘 각각 0.2중량%, 에스테르교환반응의 촉매인 아연아세테이트 0.0224중량%, 및 칼슘아세테이트 0.0404중량%의 존재하에서 디메틸테레프탈레이트 7500g과 에틸렌글리콜 4780g을 회분식 반응기내에서 에스테르 교환반응시켰다.

상기 에스테르 교환반응의 생성물을 중합촉매인 삼산화안티몬 0.0444중량%의 존재하에서 중축합반응시켜 분자량 2만 내외의 폴리에스테르 중합체를 제조하였다. 이어서, 이를 180℃에서 8시간동안 건조한 후, 티이-다이법에 의하여 용융압출시켜 통상의 방법으로 미연신 쉬트를 제조하였다. 계속하여, 상기 미연신쉬트를 90℃에서 종방향으로 3.1배, 횡방향으로 3.7배 연신시킨 후 210℃에서 열처리함으로써 두께 14㎛의 2축배향 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이렇게 하여 제조된 필름의 내스크래치성과 내마모성은 모두 B 등급으로서 양호하였다.

실시예 2 ~ 4

첨가제의 종류, 평균입경, 및 투입량을 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 폴리에스테르 필름에 대하여 물성을 측정한 후, 이를 표 1에 나타내었다. 이렇게 하여 제조된 필름의 내스크래치성과 내마모성은 모두 A등급 또는 B등급으로 우수 또는 양호하였다.

비교예 1 ~ 4

첨가제의 종류, 평균입경, 및 첨가량을 표 1과 같이 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 필름에 대하여 물성을 측정, 표 1에 나타내었다. 이렇게 하여 제조된 필름은 내스크래치성 또는 내마모성중의 어느 하나는 C등급 또는 D등급으로 불량하였다.

구분	입 자 A	입 자 B	표면 조도	내스 크래 치성	내마 모성	전자 특성(dB)
	종류	결정 형					입경(㎛)	투입량(중량%)	종류	입경(㎛)	투입량(중량%)
실시예	1	산화마그네슘	등축정계	0.02	0.3	탄산 칼슘	0.5	0.2	0.014	B	B	2.6
	2	산화마그네슘	등축정계	0.02	0.3	탄산 칼슘	0.8	0.2	0.018	A	A	1.7
	3	산화마그네슘	등축정계	0.01	0.3	탄산 칼슘	0.8	0.2	0.018	A	A	1.8
	4	산화마그네슘	등축정계	0.02	0.07	탄산 칼슘	0.5	0.3	0.016	B	B	2.3
비교예	1												산화마그네슘	등축정계	0.02	0.03	탄산 칼슘	0.5	0.3	0.016	D	B	2.3
		2	산화마그네슘	등축정계	0.3	0.1	탄산 칼슘	0.5	0.2	0.015	D	C												2.2
	산화마그네슘		입방정계	0.02	0.2	탄산 칼슘	0.5	0.2	0.014	C	C	2.7
													3	알루미나	δ형	0.02	0.2	탄산 칼슘	0.5	0.2	0.014	B	C	2.7
	4

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 2축배향 폴리에스테르 필름은 주행성, 전자특성, 및 내마모성 뿐만 아니라 내스크래치성도 우수하여 자기기록 매체용 필름으로 적합하다.

Claims (5)

1. 폴리에스테르 수지;

   평균입경이 0.01 ~ 0.1㎛ 이고, 등축정계인 산화마그네슘 초미립자; 및

   상기 산화마그네슘 초미립자보다 큰 평균입경을 가지며, 상기 폴리에스테르 수지에 용해되지 않는 불용성입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 2축배향 폴리에스테르 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 산화마그네슘의 함량은,

   상기 폴리에스테르 필름의 중량 대비 0.05 ~ 2.0중량%인 것을 특징으로 하는 2축배향 폴리에스테르 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 산화마그네슘의 경도는,

   모스경도 6 이상인 것을 특징으로 하는 2축배향 폴리에스테르 필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 불용성입자는

   평균입경이 0.1 ~ 3.0㎛이고, 그 함량은 상기 폴리에스테르 필름의 중량 대비 0.1 ~ 3.0중량%인 것을 특징으로 하는 2축배향 폴리에스테르 필름.
5. 제1항에 있어서, 상기 불용성입자는,

   탄산칼슘, 돌로마이트, 유리섬유, 활석, 운모, 실리카, 황산바륨, 알루미늄 실리케이트, 알루미나, 분자구조중에 하나의 지방족 불포화결합을 가지는 모노비닐화합물과 분자구조중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 가지는 화합물과의 공중합체, 열경화성 페놀수지, 열경화성 에폭시수지, 열경화성 요소수지, 벤조구아나민수지, 및 불소계수지로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 2축배향 폴리에스테르 필름.