KR100591070B1 - 열수축성 폴리에스터 수지조성물 및 이로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명의 디카르복실산 및 디올 성분을 포함하는 공중합 폴리에스터 수지조성물에 있어서, 디올 성분으로 다음 화학식 1로 표시되는 가지 달린 디올 성분을 3 내지 30몰%로 포함하는 공중합 폴리에스터 수지조성물로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름은 상기 지방족 디올 성분의 첨가로 분자 사슬의 규칙성을 파괴하여 결정화도를 떨어뜨리고, 수축에 영향을 미치는 치수안정성을 떨어뜨려 우수한 열수축성을 가지므로 열수축성 폴리에스터 필름의 제조에 적합하다.

화학식 1

상기 식에서, m, n, o는 각각 1~4이고, R₁ 내지 R₄는 각각 C₁~C₄의 알킬기이다.

열수축필름*폴리에스터*디올

Description

열수축성 폴리에스터 수지조성물 및 이로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름{The heat shrinkable polyester resin composition and heat shrinkable polyester film}

본 발명은 공중합 폴리에스터 수지조성물 및 이로부터 제조된 열수축 특성이 우수한 폴리에스터 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산 성분과 디올 성분으로부터 공중합 폴리에스터 제조시 디올 성분으로 가지 달린 지방족 디올 성분을 포함한 공중합 폴리에스터 수지조성물을 이용하여 제조된 열수축성이 우수한 열수축성 폴리에스터 필름에 관한 것이다.

열수축성 필름은 유리를 비롯한 각종 플라스틱 용기의 라벨 및 피복 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 이러한 열수축성 필름으로는 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등의 필름이 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 열수축 필름 소재로서 많이 사용되는 폴리염화비닐이나 폴리스티렌의 경우, 내열성, 내약품성, 내후성 등이 충분하지 못한 문제점이 있으며, 특히 폴리염화비닐의 경우 소각시 많은 연기가 발생할 뿐만 아니라 유독 가스를 배 출하기 때문에 환경적으로 매우 유해하다. 또한 음료용 PET병의 라벨로 사용시 재활용하기 위해서는 라벨을 용기와 분리하여야 하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 기존의 소재에서 폴리에스터계 소재로의 변경이 지속적으로 진행되어 왔다.

폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스터계 소재는 앞서 말한 폴리염화비닐이나 폴리스티렌과는 달리 내열성, 내약품성, 내후성이 우수한 장점이 있으나, 분자 사슬의 규칙성에 의한 결정화도와 열고정 후의 치수안정성이 우수하여 원하는 열수축성을 얻을 수 없는 단점을 가지고 있다. 또한 열수축시 발생되는 수축응력과 수축속도가 매우 크기 때문에 직접 용기에 라벨링하거나 전체 피복할 경우 여러가지 문제점이 발생된다. 또한 수축 불균일 문제가 발생하는 것도 배제할 수 없다. 따라서 이러한 문제를 해결할 수 있는 열수축성 필름의 개발이 시급한 실정이다.

이에 본 발명자들은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 열수축성 필름으로 사용시 종래 발생되던 문제들을 해결하기 위하여 연구노력하던 중, 산 성분과 디올 성분으로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트의 제조시, 디올 성분으로 가지가 달린 지방족 디올을 첨가함으로써 PET 주사슬의 결정 구조를 파괴하여 결정화도를 떨어뜨리고, 수축을 곤란하게 하는 치수안정성을 제거하는 동시에 낮은 수축응력과 높은 수축율을 부여할 수 있어 열수축성이 우수한 폴리에스터계 필름 제조에 적합하다는 것을 알 게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 폴리에틸렌테레프탈레이트가 가진 내열성, 내약품성, 내후성과 같은 우수한 물성을 동등 수준으로 유지하면서 동시에 만족할 만한 열수축 특성을 부여할 수 있는 공중합 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공중합 폴리에스터 수지 조성물은 산 성분 및 디올 성분을 포함하는 공중합 폴리에스터 수지조성물에 있어서, 상기 디올 성분은 다음 화학식 1로 표시되는 화합물을 전체 디올 성분 중 3 내지 30몰%로 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

화학식 1

상기 식에서, m, n, o는 각각 1~4이고, R₁ 내지 R₄는 각각 C₁~C₄의 알킬기이다.

또한, 본 발명의 열수축성 폴리에스터 필름은 상기와 같은 공중합 폴리에스터 수지조성물로부터 제조된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 제조되는 공중합 폴리에스터 조성물은 산 성분으로 테레프탈산을, 디올 성분으로 에틸렌글리콜을 주된 성분으로 하고, 여기에 디올 성분으로서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전체 디올 성분 중 3 내지 30몰% 함유한다.

상기 화학식 1로 표시된 가지 구조를 가지는 지방족 디올을 일정량 함유하는 공중합 폴리에스터 조성물은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 결정 구조를 파괴하여 결정화도를 떨어뜨리고, 수축을 곤란케 하는 치수안정성을 떨어뜨려 원하는 열수축성을 가진 폴리에스터계 필름 제조에 적합하다.

상기 화학식 1로 표시된 디올 단량체의 함량은 전체 디올 성분 중 3 내지 30몰%가 적합한 바, 3몰% 미만에서는 필름 분자의 규칙성을 효과적으로 파괴하기 어려워 열수축 특성을 얻기가 곤란하고, 30몰%를 초과할 경우 정상적인 폴리에스터 중합 반응이 곤란하며 설령 제조하였더라도 비정상의 과도한 진행 및 내열 특성과 같은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 우수한 물성을 기대할 수 없게 된다.

또한, 상기 화학식 1에서, m, n, 및 o는 1 내지 4의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 만일 4를 초과할 경우, 지방족 사슬의 증가로 인한 고분자의 유리전이온도 및 용융온도가 현저히 낮아지게 되며 결정성도 효과적으로 떨어뜨리지 못하게 되는 단점이 있다.

또한, 상기 화학식 1의 R₁, R₂, R₃, R₄는 각각 탄소수 1 내지 4의 포화 지방족인 것이 바람직한 바, 탄소수가 5 이상인 경우 중합 반응에 어려움이 있으며 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 물성을 유지하기 어렵다. 또한, 불포화 지방족인 경우, 폴리에스터 중합 반응에서 부반응이 발생할 가능성이 있으므로 조성물의 특성 저하를 야기시키게 된다. 이러한 포화 지방족 중에서, 본 발명에서 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 바람직하다.

본 발명의 열수축성 폴리에스터 수지조성물은 산 성분으로서 테레프탈산을 주성분으로 하나, 본 발명의 목적을 저해시키지 않는 범위내에서 다른 산 성분을 공중합시킬 수 있는 바, 예를 들어, 아디핀산, 세바틴산, 아제라인산과 같은 지방족의 2염기산; 이소프탈산, 디페닐디카르복실산, 5-제3급부틸이소프탈산, 2,2,6,6-테트라메틸비페닐-4,4-디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,1,3-트리메틸-3-페닐인덴-4,5-디카르복실산과 같은 방향족 2염기산이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 디올 성분으로는 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 상기 화학식 1로 표시되는 지방족 디올을 공중합 성분으로 포함하나, 본 발명의 목적을 저해시키지 않는 범위내에서 다른 디올 성분을 공중합하여도 무방하다. 예컨대 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올과 같은 지방족계의 디올; 혹은 1,4-시클로헥산메탄올, 크실렌글리콜 등의 지환족계 또는 방향족계의 디올 등이 있다.

또, 필요에 따라 이산화티탄, 실리카 미립자, 카오린, 탄산칼슘 등의 활제를 첨가하여도 좋고, 열안정제, UV안정제, 산화방지제, 염료, 대전방지제, 형광증백제, 항균제 등을 적당량 첨가해도 무방하다.

한편, 상기와 같이 제조된 공중합 폴리에스터 수지조성물을 단독으로 사용하거나 또는 요구되는 특성에 따라 기타 조성물을 혼합 사용하여 열수축성 폴리에스 터 필름을 제조하는 것도 가능하다.

통상 열수축성 필름은 사용하고자 하는 용도에 따라 필름의 길이 방향과 폭방향의 연신을 상이하게 하여 제조되는 것이 일반적인 바, 연신율이 높게 일어난 방향을 주 수축 방향이라고 일컫는다. 본 발명의 열수축성 폴리에스터 수지조성물로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름은 100℃의 열풍에서 1분간 방치시의 열수축율이 주 수축 방향에 대하여 30% 이상인 것이다.

한편, 열수축성 필름의 제조 방법에는 제한이 없으나, 조성물을 용융시킨 뒤, T-다이를 거쳐서 캐스팅 드럼에 정전기 인가 냉각법을 사용하여 밀착시킨 뒤 미연신 시트를 얻고, 이를 길이 방향 또는 폭 방향 중 적어도 어느 한 방향에 대해 3배 이상으로 연신시킨 후 100 ℃ 이하의 온도에서 열고정을 하는 방법을 사용하는 것이 가장 효과적이다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

2염기 산 성분으로서 테레프탈산 100몰%, 디올 성분으로서 에틸렌글리콜 90몰%와 상기 화학식 1에서 m, n, o=1이고, R₁ 내지 R₄가 각각 메틸기(CH₃)인 지방족 디올 10몰%를 사용하여 촉매로서 3산화안티몬 0.05몰(산성분에 대하여) 존재하에서 직접 에스터화법에 의하여 중축합하였다.

이 중합체를 300 ℃에서 용융시킨 뒤 정전기 인가 냉각법을 사용하여 미연신 시트를 얻었다. 이 시트를 길이 방향으로 1.4배 연신하고, 폭 방향으로 4.5배 연신하여, 75 ℃에서 열고정시켜 두께 15㎛인 열수축성 폴리에스터 필름을 얻었다.

실시예 2

2염기 산 성분으로서 테레프탈산 100몰%, 디올 성분으로서 에틸렌글리콜 85몰%와 상기 화학식 1에서 m, n, o=1이고, R₁ 내지 R₄가 각각 메틸기(CH₃)인 지방족 디올을 15몰%를 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 두께 15.1㎛인 열수축성 폴리에스터 필름을 얻었다.

실시예 3

2염기 산 성분으로서 테레프탈산 100몰%, 디올 성분으로서 에틸렌글리콜 80몰%와 상기 화학식 1에서 m, n, o=1이고, R₁ 내지 R₄가 각각 메틸기(CH₃)인 지방족 디올을 20몰%를 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 두께 15㎛인 열수축성 폴리에스터 필름을 얻었다.

비교예 1

2염기 산 성분으로서 테레프탈산 100몰%와 디올 성분으로서 에틸렌글리콜 100몰% 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 두께 15.2㎛인 열수축성 폴리에스터 필 름을 얻었다.

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 열수축성 폴리에스터 필름을 10㎝ㅧ 10㎝의 크기로 하여, 100℃의 열풍에서 1분간 방치시킨 후 폭 방향의 수축율을 평가하였으며, 수축율이 30% 이상인 것을 양호, 미만인 것은 불량 판정하였다. 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

	수축율(100℃, 열풍)	판정
실시예 1	37%	양호
실시예 2	49%	양호
실시예 3	54%	양호
비교예 1	5%	불량

상기 표 1의 결과에서 보는 바와 같이, 공중합 폴리에스터 수지의 제조시 디올 성분으로 상기 화학식 1로 표시되는 지방족 디올 성분을 더 포함하는 조성으로부터 제조된 실시예 1 내지 3의 열수축성 폴리에스터 필름은 분자 사슬의 규칙성을 파괴하고, 치수안정성을 떨어뜨려 우수한 열수축성을 가지므로, 열수축성 필름의 제조에 적합함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 종래 산 성분과 디올 성분으로부터 공중합 폴리에스터 수지의 제조시 디올 성분으로서 가지 달린 지방족 디올을 첨가한 열수축성 폴리에스터 수지조성물로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름은 고분자 사슬의 결정 구조를 파괴하여 우수한 열수축 특성을 부여할 수 있다.

Claims (3)

1. 디카르복실산 및 디올 성분을 포함하는 공중합 폴리에스터 수지조성물에 있어서,

   상기 디올 성분은 다음 화학식 1로 표시되는 화합물을 전체 디올 성분 중 3 내지 30몰%로 포함하는 것을 특징으로 하는 공중합 폴리에스터 수지조성물.

   화학식 1

   

   상기 식에서, m, n, o는 1~4이고, R₁ 내지 R₄는 C₁~C₄의 알킬기이다.
2. 제 1항의 공중합 폴리에스터 수지조성물로부터 제조된 열수축성 폴리에스터 필름.
3. 제 2항에 있어서, 상기 열수축성 폴리에스터 필름을 100℃의 열풍에서 1분간 방치시의 열수축율은 주 수축 방향에 대하여 30% 이상인 것을 특징으로 하는 열수축성 폴리에스터 필름.