KR100718920B1 - 접착성이 우수한 폴리에스테르 필름의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주반복 단위가 에틸렌테레프탈레이트로 구성되는 폴리에스테르 수지를 이용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융압출하여 무정형 시트를 얻는 단계; 상기 무정형 시트를 적어도 일축배향하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 얻는 단계; 및 상기 필름의 적어도 일면에 수분산 폴리우레탄계 수지를 고형분 함량 12∼20wt% 되도록 도포한 다음 기계방향과 수직방향으로 연신하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻는 단계를 거쳐 폴리에스테르 필름을 제조하는 방법으로서, 이와같은 수분산 폴리우레탄계 수지를 도포하여 이접착층을 구비하는 경우 자기접착성이 우수하고, 용융압출 폴리에틸렌과의 접착성이 우수하면서 서로 간에는 붙지 않는 블록킹성이 우수한 폴리에스테르 필름을 보다 단순화된 공정으로 비용을 절감하여 생산할 수 있다.
Description
본 발명은 접착성이 우수한 폴리에스테르 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포장용 필름으로 적용되기 위해 용융압출 폴리에틸렌과 라미네이션하는 데 있어서 접착성을 향상시키기 위한 이접착층을 도포하여 폴리에스테르 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르 필름은 안정한 화학구조를 가지고 있어 기계적 강도가 높으며, 내열성, 내구성, 내약품성 등의 물성측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그런데, 이들 폴리에스테르 중 폴리에틸렌테레프탈레이트는 저온부터 고온에 이르기까지 넓은 온도범위에 걸쳐 물성의 안정성이 뛰어나고 내화학 특성이 우수하며 기계적 강도, 표면특성, 두께의 균일성이 양호하고 다양한 용도의 공정조건에 우수한 적응력을 가지고 있어 산업용, 의료용, 포장용 등의 용도로 폭넓게 사용되고 있으며 최근 제기되고 있는 환경오염 문제에 있어서도 재활용율이 높아 산업분야에서 차지하는 중요도는 점점 커지고 있다.
그러나, 일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 고도로 결정배향되어 있기 때문에 접착성이 부족하다.
따라서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 기재필름으로 적용하기 위해서는 접착성을 향상시키기 위한 이접착층을 구비하고 있다. 흔히, 이접착층은 필름 표면에 물리적·화학적 처리를 하는 방법으로 이루어진다.
일예로서, 국내공개특허 제2000-70141호에는 승화형 감열전사기록 매체용의 기재필름으로서 사용되기 위하여 폴리에스테르 필름의 일면에 비닐계 수지로 변성된 폴리에스테르로 이루어진 수용성 또는 수분산성 수지 및 수용성 또는 수분산성 아크릴계 수지, 수용성 도는 수분산성 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지 가교제의 혼합물이 가교된 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지로 이루어진 이접착성층을 구비한 폴리에스테르 필름을 개시하고 있다.
그리고, 국내공개특허 제2001-28819호에는 폴리에스터 필름층의 일면에 수분산 아크릴계 수지를 함유하는 이접착층을 도포하고, 다른 한 면에는 아크릴계 수계 수지를 함유하는 활성층이 도포되어 잉크, 수지, 알루미늄 등에 접착성이 뛰어난 폴리에스터 필름에 대해 개시되어 있다.
한편, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이 포장용 필름으로 사용되기 위해서는 폴리에틸렌 라미네이션이 필수적이다.
일반적으로 폴리에틸렌 라미네이션 방법으로는 폴리에틸렌 드라이 라미법과 용융압출 폴리에틸렌 라미법을 사용하고 있는데, 두 가지 모두 폴리에틸렌 테레프탈레이트 표면과 접착성이 떨어져 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 표면에 앵커 코팅(anchor coating), 즉 접착제를 도포하여 폴리에틸렌과의 접착성을 발현시키고 있다. 이와같이 앵커 코팅을 통해 접착성을 향상시킬 경우 접착제 도포층의 두께가 불균일해지고 작업 단계가 여러 단계로 이루어져야 한다.
최근에는 용융압출 폴리에틸렌 라미법을 많이 사용하고 있는데, 이 방법에서도 앵커 코팅을 거쳐야 하기 때문에 공정상의 번거로움이 있으며, 제조 비용도 많이 상승하는 실정이다.
따라서, 본 발명에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 용융압출 폴리에틸렌을 라미네이션하는 공정에서 접착성능 향상을 위해 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 표면에 접착제를 도포하여 라미네이션하므로 공정이 번거로우며 제조비용이 상승되는 문제점을 해결하기 위해 연구노력하던 중, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 표면에 접착제를 도포하여 이접착층을 갖도록 하는 것이 아니라 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 제조시에 직접적으로, 즉 인라인(in-line) 공정으로, 폴리에틸렌과의 접착성이 우수한 이접착층 물질을 도포하는 방법으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조한 결과, 공정이 단순해지며 제조비용도 절감할 수 있고 폴리에틸렌과의 접착성이 우수해짐을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 제조시에 폴리에틸렌과의 접착성을 향상시킬 수 있는 이접착 물질을 도포하여 공정을 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조방법을 제공하 는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 접착성이 우수한 폴리에스테르 필름의 제조방법은 주반복 단위가 에틸렌테레프탈레이트로 구성되는 폴리에스테르 수지를 이용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융압출하여 무정형 시트를 얻는 단계; 상기 무정형 시트를 적어도 일축배향하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 얻는 단계; 상기 필름의 적어도 일면에 수분산 폴리우레탄계 수지를 도포한 다음 기계방향과 수직방향으로 연신하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻는 단계를 거침을 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 필름은 이접착층이 구비된 것으로서, 그 제조방법은 통상의 조성으로 폴리에스테르 수지를 용융압출하여 무정형 시트를 제조한다.
본 발명에 있어서 폴리에스테르는 방향족 디카르복실산을 주성분으로 하는 산성분과 알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 글리콜 성분을 중합한 것이다. 방향족 디카르복실산의 구체적인 예로는 디메틸테레프탈레이트, 테레프탈레이트산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 사이클로헥산디카르복실산, 디페닐디카르복실산 등을 들 수 있고, 이들 중 디메틸테레프탈레이트나 테레프탈산이 특히 바람직하다. 알킬렌글리콜의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리 콜, 헥사메틸렌글리콜 등을 들 수 있으나, 이들 중 특히 에틸렌글리콜이 바람직하다. 본 발명의 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 된 호모 폴리에스테르이다.
이같은 폴리에스테르 필름은 포장재로서 널리 사용되는 것인데, 용융 압출 폴리에틸렌 라미네이션에 접착성을 부여하기 위해 본 발명에서는 상기와 같이 얻어진 무정형 시트를 적어도 일축 배향한 다음, 여기에 수분산 도포액을 도포하여 이접착층을 형성한 다음, 이축연신한다.
이때, 이접착층을 조성하는 수분산 도포액으로는 수분산 폴리우레탄 수지를 사용하는데, 이는 폴리올과 폴리이소시아네이트를 중합하여 얻어진 우레탄 결합을 분자주쇄에 갖고 있으며 분자말단에는 친수성기를 갖고 물에 잘 분산되는 고분자이다. 주쇄는 고분자 폴리올로서, 디카르본산으로 방향족의 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르본산 등이 포함된 폴리에스테르 폴리올, 프로필렌옥사이드에 에틸렌옥사이드의 블록 공중합물이나 알킬렌 옥사이드와 활성 수소 화합물로 중합된 폴리에테르 폴리올, 기타 공지된 폴리올이다.
이러한 수지의 고형분 함량 범위는 12.0 내지 20.0wt% 되도록 첨가하는 것이 바람직하며, 고형분 함량범위가 12.0wt% 미만이면 접착성이 불량해지며 20.0wt% 초과면 도포후 도포면끼리 블록킹성이 생긴다.
수분산 도포액에는 필름과의 웨팅성을 좋게 하기 위해서 미량의 첨가제를 넣을 수 있고, 또한 막 강도를 좋게 하기 위하여 미량의 첨가제를 넣어서 수분산 도포액을 조성할 수 있다.
얻어진, 접착성이 우수한 폴리에스테르 필름의 두께는 11∼185㎛인 것이 바람직하고, 수분산 폴리우레탄 수지로 이루어진 이접착층의 두께는 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 따라 얻어진 폴리에스테르 필름은 자기접착성이 온도 120∼150℃에서 우수하며 내열증착,코팅,인쇄 등의 작업시 접착력이 우수한 점에서 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼3 및 비교예 1∼4
고유점도 0.6dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 용융압출하여 정전인가냉각법으로 40℃의 드럼위에서 급냉시켜 무정형 시트를 제조하고, 100℃ 정도로 가열된 금속 롤에서 기계방향으로 4배 연신한 후 메이어바(#3)를 이용하여 다음 표 1과 같은 고형분 함량을 갖도록 수분산성 폴리우레탄 수지를 폴리에스터 필름의 일면에 도포한 후, 110∼120℃에서 기계방향과 수직방향으로 4배 연신한 다음, 220∼235℃에서 결정화, 릴렉스의 공정을 거쳐 두께 12㎛인 필름을 제조하였다. 폴리우레탄 수지를 도포하여 얻어진 이접착층의 두께는 0.1㎛ 이하이었다.
얻어진 이접착성 폴리에스테르 필름에 대하여 자기접착성, 용융압출 폴리에틸렌 라미 접착성 및 블록킹성을 평가하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
여기서, 자기접착성은 라미네이트를 사용하고, 온도는 120∼150℃에서 측정하며, 시료는 도포면끼리 합지하여 열융착시켰다. 열융착된 도포면을 손으로 박리 하여 보면서 육안으로 관찰하였다.
○: 열융착 우수 - 도포면끼리 박리가 되지 않고 찢어짐
△: 열융착 보통 - 도포면끼리 부분 박리됨
×: 열융착 불량 - 도포면끼리 박리됨
용융압출 폴리에틸렌 라미 접착성은 용융압출기를 사용하고, T-다이로 용융된 폴리에틸렌이 나오면서 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 합지한 후 상기 자기접착성과 같은 방법으로 평가하였다.
○: 우수 - 폴리에틸렌층과 PET 층이 박리가 되지 않고 찢어짐
△: 보통 - 폴리에틸렌층과 PET층이 부분 박리됨
×: 불량 - 폴리에틸렌층과 PET층이 박리됨
블록킹성은 프레스를 사용하여 압력 50kgf/㎡, 20∼25℃에서 필름 20 내지 30장을 적층하여 필름간의 블록킹성이 있는지를 육안으로 관찰하였다.
| 도포한 수분산 폴리우레탄 수지고형분 함량(wt%) | 자기접착성 | 용융 압출 폴리에틸렌 접착성 | 블록킹성 (상온) | 비고 | |
| 실시예 1 | 12.0 | ○ | ○ | ○ | ○: 우수 △: 보통 ×: 불량 |
| 실시예 2 | 16.0 | ○ | ○ | ○ | |
| 실시예 3 | 20.0 | ○ | ○ | ○ | |
| 비교예 1 | 0.0 | × | × | ○ | |
| 비교예 2 | 4.0 | × | × | ○ | |
| 비교예 3 | 8.0 | △ | × | ○ | |
| 비교예 4 | 24.0 | ○ | ○ | × |
상기 표 1의 결과로부터, 고형분 함량이 12.0∼20.0wt% 범위내에서 수분산성 폴리우레탄 수지를 도포하여 이접착층을 형성한 폴리에스테르 필름은 120∼150℃ 온도 범위 내에서 자기접착성이 우수하고, 용융압출 폴리에틸렌 접착성이 우수할 뿐만 아니라, 서로간에는 접착이 잘 안되는 특성을 나타냄을 알 수 있다.
그러나, 수분산 폴리우레탄 수지를 도포하지 않을 경우에는 자기접착성이나 용융압출 폴리에틸렌과의 접착성이 현격히 떨어지며, 그 함량이 극히 적을 경우도 마찬가지의 결과를 보임을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 수분산 폴리우레탄계 수지를 인라인 코팅과정으로 도포하여 이접착층을 형성할 경우 통상 용융압출 폴리에틸렌 라미 공정에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 표면에 앵커 코팅 즉, 접착제를 도포하여 폴리에틸렌 라미를 하는 공정을 수행할 필요가 없으며, 이에 따라 후가공시 제조비용도 낮출 수 있다.
Claims (2)
- 주반복 단위가 에틸렌테레프탈레이트로 구성되는 폴리에스테르 수지를 이용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융압출하여 무정형 시트를 얻는 단계;상기 무정형 시트를 적어도 일축배향하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 얻는 단계; 및상기 필름의 적어도 일면에 수분산 폴리우레탄계 수지를 고형분 함량 12∼20wt% 되도록 도포한 다음 기계방향과 수직방향으로 연신하여 이축연신 폴리에스테르 필름을 얻는 단계를 포함하는 접착성이 우수한 폴리에스테르 필름의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 수분산 폴리우레탄 수지는 디카르본산으로 테레프탈산, 이소프탈산 또는 나프탈렌 디카르본산이 포함된 폴리에스테르 폴리올, 프로필렌옥사이드에 에틸렌옥사이드의 블록 공중합물이나 알킬렌 옥사이드와 활성 수소 화합물로 중합된 폴리에테르 폴리올로부터 선택된 폴리올과 폴리이소시아네이트를 중합하여 얻어진 우레탄 결합을 분자주쇄에 갖고 있으며 분자말단에는 친수성기를 갖는 것을 사용함을 특징으로 하는 접착성이 우수한 폴리에스테르 필름의 제조방법.
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