KR100580005B1 - 난연성 폴리에스터 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난연성이 우수한 폴리에스터 필름에 관한 것으로, 본 발명에 따라 주반복 단위의 60 중량% 이상이 에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 극한 점도 0.4 내지 0.9 ㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 75 내지 90 중량％, 알킬렌비스테트라브로모프탈이미드 또는 데카브로모다이페닐알칸 5 내지 20 중량％, 오산화안티몬 1 내지 5 중량％ 및 형광증백제 0.04 내지 0.2 중량％를 포함하는 난연성 폴리에스터 필름은, 난연성 뿐 아니라 은폐력, 내열성, 유연성 등의 기계적 물성이 우수하여 전력 케이블 또는 통신 케이블의 피복용, 인쇄회로기판, 면상 발열체 등의 전기 전자 용도 또는 실내 장식 용도 등 난연성이 요구되는 여러 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 난연성이 우수한 폴리에스터 필름에 관한 것이다.
일반적으로 전선 피복용, 인쇄재료, 라벨, 실내 장식 및 목재 라미용으로 사용되는 백색 필름에는 폴리염화비닐계, 폴리에스터계 및 폴리프로필렌계 필름이 사용된다. 그러나, 폴리염화비닐의 경우 난연성을 부여하기 위해 첨가된 각종 난연제로 인해 연소시 유독가스가 발생하여 그 사용에 제한이 있고, 폴리에스터 및 폴리프로필렌 필름은 은폐력 및 유연성을 부여하기 위해 첨가된 올레핀계 및 스티렌계 수지 등으로 인해 내열성이 떨어지며 난연제를 첨가해도 충분한 난연성이 부여되지 않는 단점이 있어, 전력 케이블 또는 통신 케이블의 피복용, 인쇄회로기판, 면상 발열체 등의 전기 전자 용도 또는 실내 장식 용도 등 난연성이 요구되는 분야에 활용되기 힘든 문제점이 있다.
또한, 일반적으로 폴리에스터 수지에 첨가되는 브롬계 난연제는 과량으로 첨가해야 충분한 난연성이 부여되기 때문에 제막성의 저하 등 여러 문제가 발생하며, 이를 해결하기 위해 난연 보조제로서 삼산화안티몬을 투입하면 브롬계 난연제의 첨 가량을 낮추어 소량으로도 우수한 난연성을 부여하지만 용융 압출시 폴리에스터의 분해 반응을 촉진하는 경향이 있어 분자량 감소에 따른 제막 공정성 및 필름의 기계적 특성이 저하되는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 은폐력, 유연성 및 기계적 물성이 유지되면서도 난연성이 우수한 폴리에스터 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명에서는 주반복 단위의 60 중량％이상이 에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 극한 점도 0.4 내지 0.9 ㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 75 내지 90 중량％ 알킬렌비스테트라브로모프탈이미드 또는 데카브로모다이페닐알칸 5 내지 20 중량％, 오산화안티몬 1 내지 5 중량％ 및 형광증백제 0.04 내지 0.2 중량％를 포함하는 난연성 폴리에스터 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 사용가능한 폴리에스터 수지로는 주반복 단위의 60 중량％ 이상이 에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 바람직하며, 이때 오소-클로로페놀 25 ㎖ 당 0.3 g의 농도로 35℃에서 측정한 극한점도가 0.4 내지 0.9 ㎗/g인 것이 적당하고, 0.5 내지 0.8 ㎗/g인 것이 바람직하다. 이는 극한점도가 0.4 ㎗/g 미만인 폴리에스터 수지로 필름을 제작하면 연신공정에서 파단이 발생할 수 있어 생산성이 크게 저하될 뿐 아니라 최종 필름의 물성이 저하될 수 있고, 극한점도가 0.9 ㎗/g을 초과할 경우에는 용융점도가 매우 상승하여 전단 응력의 증가로 인한 압출 불안정 등 제조 공정상 어려움이 발생하여 후 공정에서의 생산성이 크게 저하되므로 역시 바람직하지 않기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 폴리에스터 수지에 난연제로서 알킬렌비스테트라브로모프탈이미드 또는 데카브로모다이페닐알칸을 폴리에스터 필름 중량을 기준으로 5 내지 20 중량％ 첨가함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 난연보조제로 포함되는 오산화안티몬의 평균입경은 0.2 내지 1 ㎛인 것이 바람직하며 폴리에스터 필름 중량을 기준으로 1 내지 5 중량％ 첨가함을 특징으로 한다.
상기의 난연제 및 난연보조제는 상기 기재된 범위 미만으로 첨가할 경우 목표하는 난연성 및 은폐성을 확보할 수 없으며, 상기 기재된 범위를 초과하여 사용할 경우 제막 공정 중 파단을 유발하여 공정성이 극도로 나빠질 뿐 아니라, 또한 더 이상의 난연성 개선 효과도 기대할 수 없다.
자외선 영역의 빛을 흡수한 후 에너지를 전위시켜 가시광선의 단파장 영역의 빛으로 방출함으로써 가시광선의 단파장 반사율이 저하되는 현상을 개선시키기 위해 본 발명에서는 형광증백제를 폴리에스터 필름 중량을 기준으로 0.04 내지 0.2 중량％ 첨가하며, 이때 형광증백제는 자외선 영역의 빛을 흡수하여 400 내지 500 ㎚의 가시광선으로 방출하는 것이 바람직하며, 440 ㎚에서의 반사율이 75％ 이상인 비스벤조아졸계 화합물이 더욱 바람직하다. 형광증백제의 첨가량이 0.04％ 미만이면 440 nm에서의 반사율 증가가 거의 일어나지 않으며, 첨가량이 0.2％를 초과하면 필름의 내열성을 저하시킨다.
본 발명의 난연성 폴리에스터 필름의 제조방법은 특별히 한정되지는 않으나, 폴리에스터 수지와 상기 첨가제들은 일반적으로 다음의 두 방법 중 하나의 공정으로 혼합될 수 있다:
1) 각 첨가제를 최종 필름에서 요구되는 농도로 에틸렌글리콜에 슬러리화 시킨 후, 폴리에스터를 제조하기 위한 에스터화 또는 에스터 교환 반응이나 중축합 반응 공정중에 직접 투입시키는 방법; 또는
2) 폴리에스터에 전체 또는 일부 첨가제를 고농도(60 내지 80 중량％)로 투입시켜 폴리에스터 마스터배치(masterbatch) 칩을 제조한 후, 압출 성형공정 시 폴리에스터 원액 또는 나머지 첨가제를 투입시켜 제조한 폴리에스터 중축합물(일반 칩)과 혼합시키는 마스터배치 칩 방법.
상기 공정 1)은 대량생산을 필요로 하는 경우에 유리하나, 폴리에스터 필름 내 첨가제들의 분산 효과 및 희석 정도에 따라 첨가제 투입농도 조절의 용이성을 고려하면 공정 2)가 더 바람직하며, 이때 마스터배치 칩을 제조하는 컴파운딩의 조건이 무엇보다 중요하다.
첨가제와 혼합된 폴리에스터는 통상적인 티이-다이법 또는 인플레이션법 등에 따라 용융 압출하여 극한점도 0.4 내지 0.9 ㎗/g의 미연신 시트로 제조한 후, 연신하고 열고정하여 최종 필름으로 제조할 수 있으며, 이때, 연신공정은 횡과 종 이축배향으로 수행되고, 종연신비는 2배 이상, 횡연신비는 2.5배 이상으로 하되, 총 연신비는 9배 이상인 것이 바람직하다. 총연신비가 9배 이하인 경우 필름 내부의 보이드(void) 형성이 줄어들어 비중이 증가하고 은폐력이 감소하는 문제가 있다. 본 발명에 따른 최종 필름은 밀도가 1.00 내지 1.25이고 표면장력이 43 dyne/㎝ 이상인 것이 바람직하며, 용도에 따라 적절한 두께로 설계할 수 있고, 필요에 따라 코로나 방전처리, 다른 수지의 코팅, 라미네이션 및 공압출 등의 각종 표면처리를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 난연성 폴리에스터 필름은 난연성 뿐 아니라, 유연성, 내열성 및 은폐력 등의 물성도 우수하여 가공 및 활용성이 뛰어나다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 1:2의 당량비로 혼합한 후 에스테르 교환반응 촉매로서 칼슘아세테이트 일수화물을 0.05 중량％ 첨가하고 180℃에서 2시간 동안 반응시켜 비스-2-하이드록시에틸테레프탈레이트를 합성하였으며, 여기에 열안정제로서 트리메틸렌포스페이트 0.05 중량％ 및 축중합 촉매로서 삼산화안티몬 0.04 중량％ 첨가하여 280℃에서 3시간 동안 중합 반응을 수행하여 폴리에스터 수지를 제조하였다(극한점도: 0.640 ㎗/g). 이렇게 해서 제조한 폴리에스터 수지 60.8 중량％, 에틸렌비스테트라브로모프탈이미드 30 중량％, 오산화안티몬 9 중량％ 및 형광증백제를 0.2 중량％를 혼합한 후 스크류 회전수(screw rpm) 300 및 온도 285℃ 조건에서 컴파운더를 사용하여 고농도의 마스터배치 칩을 얻었으며, 얻어진 마스터배치 칩과 첨가제를 넣지 않고 제조한 일반 폴리에스터 칩을 중량비 3:7로 혼합하여 통상적인 폴리에스터 필름 제조방법을 통해 건조, 용융 및 압출을 수행하였다. 그 후, 쉬트를 성형하고 종과 횡으로 각각 3배씩 연신하였으며, 이를 220℃에서 열고정하여 두께가 100 ㎛인 난연성 폴리에스터 필름을 제조하였다.
실시예 2
오산화안티몬이 최종 필름의 중량 대비 1 중량％ 첨가되도록 고농도 마스터배치칩을 제조하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 과정을 반복하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
실시예 3
종과 횡으로 각각 3.5배씩 연신하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 과정을 반복하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
비교예 1
오산화안티몬 대신 삼산화안티몬을 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 과정을 반복하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
비교예 2
오산화 안티몬을 첨가하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 과정을 반복하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
비교예 3
에틸렌비스테트라브로모프탈이미드를 마스터배치 칩 중량의 50중량％로 첨가하고 오산화 안티몬을 첨가하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 과정을 반복하여 폴리에스터 필름을 제조하였다.
본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 폴리에스터 필름을 대상으로 하기 표 1에 기재된 여러가지 성능을 확인하였으며, 각 성능은 다음의 방법에 따라 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다:
1) 산소지수(L.O.I)-산소지수 측정기(FTT 사)를 사용하여 ASTM D2863법으로 측정;
2) 난연 등급: UL 94법의 얇은 소재에 대한 수직 평가법으로 측정;
3) 내열강도: 170℃ㅧ48시간 에이징 후 ASTM D882 법으로 측정;
4) 빛 투과율: ASTM D1003 법(직경: 25mm, 산란 각도: 2.5ㅀ)법으로 측정;
5) 밀도: 밀도 구배관 법으로 측정; 및
6) 표면장력: 표면장력 측정용 표준 시약을 이용하여 측정.
상기 표에서,
A는 에틸렌비스테트라브로모프탈이미드;
B는 오산화안티몬;
C는 삼산화안티몬;
V-0는 C.I.(cotton ignition, 연소되는 시편에서 떨어진 불똥이 약 30cm 아래 놓여 있는 솜에 발화되는 현상) 허용 안되며 30초 이내 소화;
V-1은 C.I. 허용 안되며 60초 이내 소화;
V-2는 C.I. 허용하며 60초 이내 소화; 및
중량％는 필름 총 중량을 기준으로한 첨가제의 중량％를 의미한다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스터 필름은 각종 물성이 우수하면서도 난연성이 우수함을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 난연성 폴리에스터 필름은 난연성 뿐 아니라 은폐력, 내열성, 유연성 등의 기계적 물성이 우수하여 전력 케이블 또는 통신 케이블의 피복용, 인쇄회로기판, 면상 발열체 등의 전기 전자 용도 또는 실내 장식 용도 등 난연성이 요구되는 여러 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
Claims (5)
- 주반복 단위의 60 중량％이상이 에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 극한 점도 0.4 내지 0.9 ㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 75 내지 90 중량％ 알킬렌비스테트라브로모프탈이미드 또는 데카브로모다이페닐알칸 5 내지 20 중량％, 오산화안티몬 1 내지 5 중량％ 및 형광증백제 0.04 내지 0.2중량％를 포함하는 난연성 폴리에스터 필름.
- 제 1 항에 있어서,오산화안티몬의 평균 입경이 0.2 내지 1.0 ㎛임을 특징으로 하는 난연성 폴리에스터 필름.
- 제 1 항에 있어서,형광증백제가 비스벤조아졸계 화합물임을 특징으로 하는 난연성 폴리에스터 필름.
- 제 1 항에 있어서,밀도가 1.00 내지 1.25이고, 표면장력이 43 dyne/㎝이상인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스터 필름.
- 최종 필름 중량을 기준으로, 주반복 단위의 60 중량％이상이 에틸렌테레프탈레이트 로 이루어진 극한 점도 0.4 내지 0.9 ㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 75 내지 90 중량％, 알킬렌비스테트라브로모프탈이미드 또는 데카브로모다이페닐알칸 5 내지 20 중량％, 오산화안티몬 1 내지 5 중량％ 및 형광증백제 0.04 내지 0.2중량％를 포함하는 폴리에스터 수지 조성물을 용융 및 압출하여 폴리에스터 시트를 얻은 후 이를 종방향으로 2배 이상, 횡방향으로 2.5배 이상 연신하되, 총 연신비가 9배 이상이 되도록 연신하고 열고정하는 것을 포함하는, 제 1 항의 난연성 폴리에스터 필름의 제조방법.
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