KR100803619B1 - 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엠보싱 처리가 가능하도록 열가소성 폴리에스테르 내층(B층)의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)이 적층된 3층(A/B/A) 구조의 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
본 발명의 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름은 인체에 해로운 PVC를 전혀 사용하지 않아 친환경적일 뿐 아니라, 폴리에스테르 필름에 열가소성을 부여하여 낮은 온도에서도 엠보싱 가공처리가 가능하도록 하였다.
3층구조, 윈도우 엠보싱, 폴리에스테르 필름
Description
도 1은 본 발명에 따른 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 엠보싱 처리된 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 일 구현예이다.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
10 : 폴리에스테르 필름 11 : 열가소성 폴리에스테르 내층(B층)
12, 13 : 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)
21 : 접합층 31 : 이형필름
본 발명은 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엠보싱 처리가 가능하도록 열가소성 폴리에스테르 내층(B)의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)이 적층된 3층(A/B/A) 구조의 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
통상적으로 엠보싱 무늬가 있는 필름이 윈도우에 붙어 있을 경우에는 윈도우에 은폐성과 미려성을 부여할 수 있다. 이를 위해 종래의 윈도우 엠보싱 가공용 필름은 염화 비닐(PVC) 필름이 사용되어 왔다. 구제적인 제조방법은 염화비닐 필름 표면에 엠보싱 무늬를 넣고, 그 배면에는 접착제를 코팅한 다음, 이형필름과 합지를 시킨다. 이렇게 제조된 염화비닐 윈도우 엠보싱 가공용 필름을 윈도우에 붙일 때 하지인 이형필름을 제거하고 윈도우에 붙인다.
한편, 폴리에스테르 필름은 포장용, 전자재용, 라미네이트용, 그래픽 아트용, 윈도우용, 이형용, 캐리어용 등으로 사용되고 있으나, 폴리에스테르 필름 자체가 염화 비닐 필름과 같이 엠보싱 가공용으로 사용하는 경우는 많지 않다.
한국공개특허 제 2003-0070830호는 엠보싱 가공된 장식용 시트의 일례로서 상기 시트는 폴리에스테르 필름, 접착체층, 염화 비닐 필름, 경화형 도포층, 및 요철 패턴층이 차례로 형성되어 이루어진다. 여기서, 폴리에스테르 필름은 염화 비닐 필름의 강인성을 높여 시트를 구부렸을 때, 요철 패턴층의 균열을 방지하는 역할로 사용된다.
그러나, 종래의 엠보싱 가공에 통상 사용되어 왔던 염화비닐 필름은 환경오염에 대한 문제가 있어 그 사용이 점차적으로 축소되고 있는 실정이다.
한편 상술한 염화비닐 필름을 기재필름으로 사용할 때 발생하는 문제점을 극복하기 위해 일반 폴리에스테르 필름, 즉 가소성을 부여하지 않은 폴리에스테르 필름을 사용하는 경우 기존의 엠보싱 가공 장치에서는 엠보싱 처리가 되지 않는다. 구체적으로 통상의 폴리에스테르 필름을 엠보싱 가공처리 하기 위해서는 200 ~ 250 ℃의 열을 가하여야 한다. 이 경우 엠보싱 공정 중에 설치되어 있는 드럼이나 엠보스롤에 붙어 버리는 현상이 발생할 수 있다. 즉 통상 폴리에스테르 필름의 융점은 250℃이지만 용융이 시작하는 온도는 220℃이고, 사슬의 분자량이 적은 사슬들은 이보다 훨씬 낮은 200℃에서도 용융이 될 수 있다. 이렇게 폴리에스테르 필름이 용융이 시작하는 온도에서는 먼저 표면부터 일부 용융이 일어나서 드럼이나 엠보롤에 대해서 붙어려는 성질, 즉 융착성이 나타날 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기존에 사용하던 엠보싱 설비가 아닌 새로운 설비를 연구 및 개선을 해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인체에 해로운 PVC를 전혀 사용하지 않고 층간 재질이 상이한 폴리에스테르 3층 필름을 통해 환경오염을 방지하고, 엠보싱 처리가 용이한 윈도우 엠보싱 가공용 폴리 에스테르 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름은, 열가소성 폴리에스테르 내층(B층)의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)이 적층된 3층(A/B/A) 구조의 폴리에스테르 필름을 제조하되, 상기 폴리에스테르 필름의 일면은 엠보싱 처리하고, 이면은 접합층 및 이형필름이 차례로 적층된다.
상기 엠보싱 처리된 층은 바람직하게는 이형필름과 적층되는 면의 A층을 제외한 반대면의 A층과 B층의 2개층이다.
상기 접합층은 바람직하게는 점착제 또는 상기 이형필름에 대해 용이하게 탈부착이 가능한 정도의 접착력이 있는 접착제를 사용한다.
상기 엠보싱 처리는 바람직하게는 100 ~ 150 ℃에서 수행한다.
상기 열가소성 폴리에스테르 내층(B)은 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트의 단독 또는 혼합물을 부성분으로 하여, 상기 주성분과 부성분을 혼합한다.
상기 열가소성 폴리에스테르 내층(B)은 바람직하게는 디카르본산 성분과 디올 성분으로 이루어지되, 상기 디카르본산 성분은 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트의 단독 또는 혼합물을 주성분으로 하고, 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 세바스산, 아디프산, 디페닐디카르복실산, 5-제3급 부틸이소프탈산, 2,2,6,6-테트라메틸디페닐-4,4-디카르본산, 1,1,3-트리메틸-3-페닐인단-4,5-디카르본산, 5-나트륨설포이소프탈산, 트리메리트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 피메르산, 아젤라인산, 피로메리트산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산 또는 1,3-사이클로헥산디카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 부성분으로 하여 이루어지고,
상기 디올 성분은 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥산디올, 펜탄디올, 2,2-(4-옥시페놀)프로판 유도체의 디올, 키실렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-사이클로헥산디 메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이 드록시페닐)설폰, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올 또는 2,2-디메틸-1,3-프로판디올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 부성분으로 하여 이루어진다.
상기 융착방지성 폴리에스테르 외층(A)은 바람직하게는 폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌테레프탈레이트의 단독 또는 혼합이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 제조방법은 열가소성 폴리에스테르 내층(B층)을 제조하는 단계; 상기 내층의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)을 공압출하여 3층(A/B/A) 구조의 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계; 상기 폴리에스테르 필름의 A층과 B층의 2개층을 엠보싱 처리하는 단계; 상기 엠보싱 처리층의 이면에 점착제 또는 상기 이형필름에 대한 접착력이 없는 접착제로 이루어지는 접합층을 형성하는 단계; 및 상기 접합층에 이형필름을 적층하는 단계로 이루어진다.
상기 열가소성 폴리에스테르 내층은 바람직하게는 혼합법 또는 공중합법으로 제조될 수 있다.
상기 엠보싱 처리단계는 바람직하게는 100 ~ 150 ℃에서 수행한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 단면도로서, 보다 구체적으로, 본 발명의 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름은, 열가소성 폴리에스테르 내층(11)의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(12, 13)을 적층하여 3층(A/B/A) 구조의 폴리에스테르 필름(10)을 형성한다. 상기 폴리에스테르 필름의 일면(12)은 엠보싱 처리하고(도 2참조), 이면(13)은 접합층(21) 및 이형필 름(31)이 차례로 적층된다.
먼저 열가소성 폴리에스테르 내층(11)을 설명한다.
본 발명의 열가소성 폴리에스테르 내층(11)은, 본 발명의 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름이 PVC를 전혀 사용하지 않고서도 엠보싱 가공처리를 가능하게 하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 통상의 폴리에스테르 필름에 엠보싱 처리를 하는 경우 200 ~ 250 ℃로 열처리를 해야하며, 이 경우 엠보싱 공정 중에 설치되어 있는 드럼이나 엠보스롤에 붙어 버리는 현상이 발생할 수 있다. 즉 통상 폴리에스테르 필름의 융점은 250℃이지만 용융이 시작하는 온도는 220℃이고, 사슬의 분자량이 적은 사슬들은 이보다 훨씬 낮은 200℃에서도 용융이 될 수 있다. 이렇게 폴리에스테르 필름이 용융이 시작하는 온도에서는 먼저 표면부터 일부 용융이 일어나서 드럼이나 엠보롤에 대해서 붙어버리는 성질, 즉 융착성이 나타날 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기존에 사용하던 엠보싱 설비가 아닌 새로운 설비를 연구 및 개선을 해야되는 문제가 발생한다. 이에 반하여 본 발명의 폴리에스테르 내층은 열 가소성을 부여하여 열처리 온도를 100 ~ 150℃에서 엠보싱 공정을 진행할 수 있다. 이에 따라, 생산비용의 절감, 폴리에스테르 필름의 취급의 용이성 및 엠보싱 공정의 간편성 등의 효과를 얻을 수 있다.
이를 위한 상기 열가소성 폴리에스테르 내층(11)은 바람직하게는 통상의 혼합법 또는 공중합법을 통해 제조될 수 있으며, 상기 제조방법에 따라 상기 열가소 성 폴리에스테르 내층(11)의 조성이 달라지게 된다.
먼저 혼합법은, 주성분과 부성분을 적절하게 혼합하여 제조하는 방법으로서, 이하에서 주성분은 여러가지 구성 성분들 중 함량이 비율적으로 가장 많은 성분을 의미하고, 부성분은 주성분을 제외한 나머지 성분들을 의미한다.
상기 혼합법에서의 주성분은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, 부성분으로는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트를 단독 또는 혼합하여 상기 주성분과 부성분을 적절히 혼합하여 열 가소성을 부여할 수 있으며, 바람직하게는 상기 주성분 100중량부에 대하여 부성분을 1 ~ 99중량부를 혼합하는 것도 가능하다.
공중합법의 경우 통상의 폴리에스테르 필름의 공중합 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디카르본산 성분과 디올 성분으로 이루어지되, 상기 디카르본산 성분은 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트의 단독 또는 혼합물을 주성분으로 하고, 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 세바스산, 아디프산, 디페닐디카르복실산, 5-제3급 부틸이소프탈산, 2,2,6,6-테트라메틸디페닐-4,4-디카르본산, 1,1,3-트리메틸-3-페닐인단-4,5-디카르본산, 5-나트륨설포이소프탈산, 트리메리트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 피메르산, 아젤라인산, 피로메리트산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산 또는 1,3-사이클로헥산디카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 부성분으로 하 여 이루어진다.
상기 디올 성분은 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥산디올, 펜탄디올, 2,2-(4-옥시페놀)프로판 유도체의 디올, 키실렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-사이클로헥산디 메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이 드록시페닐)설폰, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올 또는 2,2-디메틸-1,3-프로판디올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 부성분으로 하여 이루어진다.
디카르본산과 디올의 성분비는 통상의 열가소성 폴리에스테르 필름의 혼합비와 동일하나 바람직하게는 디카르본산 100몰%에 대해서 디올 50 ~ 150몰%로 구성된다.
또한, 상기 디카르본산 100몰%에 대하여 바람직하게는 디카르본산의 주성분은 50 ~ 99몰%이며 부성분은 1 ~ 49중량%이고, 상기 디올 100몰%에 대하여 디올의 주성분은 50 ~ 99몰%이며 부성분은 1 ~ 49중량이다.
한편 본 발명의 열가소성 폴리에스테르 내층(11)의 두께는 3 ~ 400um의 범위이다. 만일 두께가 3um 미만이면 필름의 취급성이 문제가 되고, 400um를 초과하면 원가 상승의 문제가 있다.
다음으로 열가소성 폴리에스테르 내층(11)의 양면에 적층되는 융착방지성 폴리에스테르 외층(12, 13)을 설명한다.
본 발명에서 열가소성 폴리에스테르 내층(11)의 양면에 융착방지를 위한 폴리에스테르 외층(12, 13)이 적층되며 상기와 같이 층 구성을 설계한 이유는 엠보싱 가공 조건에서 기인한다. 일반적인 엠보싱 가공 공정은 언와인더(UNWINDER), 안내 롤(Guide Roll)들, 드럼, 엠보스 롤, 안내 롤, 리와인더(REWINDER) 등이 순서대로 배치되어 있다. 여기서, 드럼은 엠보스 롤 바로 전 단계에 위치하는 데, 상기 드럼은 필름이 엠보스 롤에 들어갔을 때 엠보싱이 보다 더 잘 되도록 예비 가열한다. 그런데, 통상적으로 드럼의 재질이 스틸(STEEL)로 되어 있기 때문에, 열안정성이 낮은 필름이 도입되는 경우, 필름이 드럼에 융착되는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 외층에 융착방지성이 우수한 폴리에스테르를 사용하였으며, 보다 구체적으로 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT)의 단독 또는 혼합물을 외층에 사용하였다. 이를 통해 고온의 엠보싱 가공 공정에서 융착이 발생하지 않도록 한다.
본 발명의 열가소성 폴리에스테르 내층(11)의 양면에 적층되는 융착방지성 폴리에스테르 외층(12, 13)들은 융착방지성을 갖는 폴리에스테르층이기만 하면 동일한 구성성분을 가질 수도 있고, 성분조성이 상이할 수도 있다.
한편 본 발명의 3층 열가소성 폴리에스테르 외층(12, 13)의 두께는 0.05 ~ 50um의 범위이다. 바람직하게는 0.1 ~ 40um가 좋다. 더욱 바람직하게는 1 ~ 30um로 하는 것이 좋다. 만일 두께가 0.05um 미만이면 융착방지를 충분히 시킬 수 없는 문제가 있고, 50um를 초과하면 엠보싱성이 나빠지는 문제가 있다.
한편, 도 2는 본 발명에 따라 엠보싱 처리된 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 일 구현예로서, 보다 구체적으로 본 발명에서 상기 엠보싱 처리된 층은 바람직하게는 A층(12)과 B층(11)의 2개층을 처리한다. 한편 A층 중 이면 필름(31)과 접합되는 A층(13)은 엠보싱 처리를 하지 않는다.
본 발명의 폴리에스테르 필름은 필름간의 블로킹성의 방지 또는 주행성을 개선하기 위한 다양한 종류의 첨가제를 포함할 수 있다.
이러한 첨가제들은 예를 들면 실리카, 탄산칼슘, 카올린, 알루미나, 지르코니아, 제올라이트, 탄산마그네슘, 산화칼슘, 산화아연, 산화마그네슘, 산화규소, 규산소다, 수산화알루미늄, 산화철, 산화지르코늄, 황산바륨, 산화티탄, 산화주석, 삼산화안티몬, 카본블랙, 이황화몰리브덴 등의 무기 미립자, 아크릴계 가교중합체, 스티렌계 가교중합체, 가교실리콘수지, 불소수지, 벤조구아나민수지, 페놀수지, 나일론수지 등의 유기 미립자에서 선택하여 사용한다.
본 발명의 폴리에스테르 필름에 투입될 수 있는 기타 첨가제로는 열안정제, 산화방지제, 피닝성(Pinning) 향상제, 자외선 차단제, 항균제, 대전방지제, 난연제, 착색제 등을 포함한다. 이러한 첨가제들은 그 사용 목적에 따라 통용되는 범위 내에서 선택하여 사용될 수 있다.
본 발명의 융착방지성 폴리에스테르 외층(13)에 형성되는 접합층(21)은 접합할 수 있는 것이면 어떠한 관용수단을 사용하는 것도 가능하나 바람직하게는 점착제 또는 상기 이형필름에 대해 용이하게 탈부착이 가능한 접착력을 가지는 접착제를 사용하거나 가열압축을 통해 접합할 수 있다. 상기 접착제는 바람직하게는 에폭시계, 에스테르계, 올레핀계, 아크릴계, 아크릴에폭시계, 에스테르에폭시계, 페놀계, 이미드계 등의 접착제 또는 점착제를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 이형필름을 벗겨내어 사용하기 위해서는 상기 이형필름에 대한 접착력이 적고 부드럽게 떼어낼 수 있어야 하기 때문이다. 한편 접합층의 두께는 통상의 두께면 족하고 특별한 제한이 없다.
본 발명에서 사용가능한 이형필름은 통상의 이형필름이면 모두 사용가능하나 바람직하게는 실리콘계 이형필름을 사용할 수 있고 그 두께는 통상의 두께면 족하고 특별한 제한이 없다.
본 발명의 윈도우 엠보스 폴리에스테르계 필름을 제조하는 방법은 도 1과 같이 융착방지성이 있는 외층과 엠보싱성이 있는 내층을 형성하여 3층의 폴리에스테르 필름을 제조하는 것이다. 이 3층 폴리에스테르 필름을 엠보싱 처리 공정을 통과시켜서 그 표면에 엠보싱 무늬(형상)을 넣는다. 엠보싱 처리공정의 엠보싱 롤은 일측에 위치하여 상기 폴리에스테르 필름의 일면에만 엠보싱을 가할 수 있다.
외층(12)과 내층(11)을 동시에 엠보싱 처리를 하며 이때 100 ~ 150℃에서 엠보싱 처리공정이 수행된다. 그 뒤 3층 폴리에스테르계 필름의 이면의 외층(13)에는 접착제(21)를 도포한다. 여기에 이형필름(31)을 합지하여 최종 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름을 제조한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 제조
2000kg의 디메틸테레프탈레이트와 1278kg의 에틸렌글리콜을 반응관에 투입한 후, 디메틸테레프탈레이트에 대하여 0.08 중량%의 초산망간을 투입하였다. 반응관을 240℃까지 서서히 승온시키면서 발생되는 메탄올을 제거하고, 에스테르 교환반응이 종료된 후, 열안정제로 트리메틸포스페이트를 디메틸테레프탈레이트에 대하여 0.03 중량% 투입하였다. 5분후 초산나트륨수화물(Na(0Ac)ㆍ3H2O)을 디메틸테레프탈레이트에 대하여 0.125 중량% 투입하였다. 5분 후 안티몬트리옥사이드를 디메틸테레프탈레이트에 대하여 0.03중량% 투입하였다. 5분 후 실리카 입자(평균입경 10㎛)를 디메틸테레프탈레이트에 대하여 4 중량% 투입하고 5분 동안 계속 교반하여 올리고머 상태의 혼합물을 수득하였다.
그 뒤, 수득된 올리고머 상태의 반응혼합물을 진공 설비가 부착된 다른 반 응기로 이송한 후, 250℃ 내지 280℃까지 승온시키면서 반응시켜, 고유점도가 0.6 dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트(입자 PET)를 수득하였다.
<제조예 2> 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)의 제조
2000kg의 디메틸테레프탈레이트와 1856kg의 1,4-부탄디올을 반응관에 투입한 후, 750g의 테트라부틸티타네이트와 150g의 하이드레이트 모노부틸틴 옥사이드, 2500g의 소듐 2,2'-메틸렌 비스-(4,6-디-터트(tert)-부틸페닐)포스페이트와 내열제로서 이가녹스 1010(시바가이기사 제품)을 1250g 투입한 후, 반응 관을 240℃까지 서서히 승온시키면서 발생하는 메탄올을 제거하였다. 그 뒤, 에스테르 교환반응이 종료된 후, 225g의 리튬아세테이트와 750g의 테트라부틸티타네이트를 투입한 후, 진공 설비가 부착된 다른 반응기로 이송한 후, 250℃까지 승온시키면서 반응시켜, 고유점도가 0.83 dl/g의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 수득하였다.
<제조예 3> 공중합 폴리에스테르 1의 제조
디메틸테레프탈레이트 1000kg과 에틸렌글리콜(EG) 509kg, 네오펜틸글리콜(NPG) 93kg, 1,3-프로판디올 54kg를 반응관에 투입하고 디메틸테레프탈레이ㅊ트대비 0.08중량%의 초산망간과 0.01중량%의 초산나트륨을 투입하였다. 240℃까지 서서히 승온시키면서 유출되는 메탄올을 제거하고, 에스테르 교환반응이 종료된 후에는 열안정제로 트리메틸포스페이트를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.03중량%를 투입하고, 5분 후 안티몬트리옥사이드를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.04중량% 투입하 고, 다시 5분 후 실리카 입자(평균입경 10um)를 디메틸테레프탈레이트대비 0.05중량% 투입하고 다시 5분 동안 계속 교반하였다. 이 올리고머 상태의 혼합물을 진공 설비가 부착된 다른 반응기로 이송한 후, 250℃에서 280℃까지 승온시키면서 공중합 폴리에스테르 1을 제조하였다. 이 공중합 폴리에스테르의 고유점도는 0.68 dl/g이다.
<제조예 4> 공중합 폴리에스테르 2의 제조
디메틸테레프탈레이트 1000kg과 에틸렌글리콜 600kg, 1,4-시클로헥산디메탄올 165kg를 반응관에 투입하고 디메틸테레프탈레이트 대비 0.08중량%의 초산망간과 0.01중량%의 초산나트륨을 투입하였다. 240℃까지 서서히 승온시키면서 유출되는 메탄올을 제거하고, 에스테르 교환반응이 종료된 후에는 열안정제로 트리메틸포스페이트를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.03중량%를 투입하고, 5분 후 안티몬트리옥사이드를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.04중량% 투입하고, 다시 5분 후 실리카 입자(평균입경 10um)를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.05중량% 투입하고 다시 5분 동안 계속 교반하였다. 이 올리고머 상태의 혼합물을 진공 설비가 부착된 다른 반응기로 이송한 후, 250℃에서 280℃까지 승온시키면서 공중합 폴리에스테르 2를 제조하였다. 이 공중합 폴리에스테르의 고유점도는 0.65 dl/g이다.
<제조예 5> 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT)의 제조
2000kg의 디메틸테레프탈레이트와 1568kg의 1,3-프로판디올을 반응기에 넣 고 디메틸테레프탈레이트 대비 0.08 중량%의 초산망간을 투입하였다. 240℃까지 서서히 승온시키면서 유출되는 메탄올을 제거하였다. 에스테르 교환반응이 종료된 후에는 열안정제로 트리메틸포스페이트를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.03 중량 %를 투입하고, 5분 후 안티몬트리옥사이드를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.04 중량 % 투입하였다. 10분 후 다시 테트라부틸티타네이트를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.005 중량 % 투입하여 5분 동안 계속 교반하였다. 이 올리고머 상태의 혼합물을 진공 설비가 부착된 다른 반응기로 이송한 후, 250℃까지 승온시키면서 폴리프로필렌테레프탈레이트 (PPT)를 제조하였다. 이 폴리프로필렌테레프탈레이트의 고유점도는 1.0 dl/g이었다.
<제조예 6> 공중합 폴리에스테르 3의 제조
1000kg의 디메틸테레프탈레이트와 447kg 의 에틸렌글리콜 및 322kg 의 네오펜틸글리콜을 반응관에 투입하고 디메틸테레프탈레이트 대비 0.08 중량 %의 초산망간을 투입하였다. 240℃까지 서서히 승온시키면서 유출되는 메탄올을 제거하고, 에스테르 교환반응이 종료된 후에는 열안정제로 트리메틸포스페이트를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.03 중량 %를 투입하였다. 5분 후 안티몬트리옥사이드를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.04중량% 투입하였다. 다시 5분 후 실리카 입자(평균입경 10um)를 디메틸테레프탈레이트 대비 0.05중량% 투입하고 다시 5분 동안 계속 교반하였다. 이 올리고머 상태의 혼합물을 진공 설비가 부착된 다른 반응기로 이송한 후, 250℃에서 280℃까지 승온시키면서 네오펜틸글리콜 공중합 폴리에스테르 3을 제조하였다. 이 네오펜틸글리콜 공중합 폴리에스테르(P(EG/NPG40)T)의 고유점도는 0.7 dl/g이고, 전체 디올 중에서 네오펜틸글리콜이 40 몰% 이었다. (Tg=79℃)
<제조예 7> 공중합 폴리에스테르 4의 제조
디메틸테레프탈레이트 1000kg과 에틸렌글리콜 472kg, 네오펜틸글리콜 168kg, 1,4-부탄디올 52.9kg를 반응관에 투입하고 디메틸테레프탈레이트대비 0.08중량%의 초산망간과 0.01중량%의 초산나트륨을 투입하였다. 240℃까지 서서히 승온시키면서 유출되는 메탄올을 제거하고, 에스테르 교환반응이 종료된 후에는 열안정제로 트리메틸포스페이트를 디메틸테레프탈레이트대비 0.03중량%를 투입하고, 5분 후 안티몬트리옥사이드를 디메틸테레프탈레이트대비 0.04중량% 투입하였다. 다시 5분 후 실리카 입자(평균입경 10㎛)를 디메틸테레프탈레이트대비 0.05중량% 투입하고 다시 5분 동안 계속 교반하였다. 이 올리고머 상태의 혼합물을 진공 설비가 부착된 다른 반응기로 이송한 후, 250℃에서 280℃까지 승온시키면서 공중합 폴리에스테르 4를 제조하였다. 이 공중합 폴리에스테르의 고유점도는 0.70dl/g이다.
<실시예 1>
3 층(A/B/A)으로 이루어진 폴리에스테르 적층 필름을 아래와 같이 제조하였다. 융착방지성을 부여하기 위한 A층(외층)의 원료로서 상기 제조예 2의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 사용하고, 엠보싱 가공성을 부여하기 위한 B층(내층)의 원료로서 상기 제조예 1에서 수득된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 95중량%, 제 조예 2에서 수득된 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 5중량%를 사용하였다. 상기 A층 원료와 B층의 원료를 각각 별도의 2축 스크류 압출기에 투입하여, 혼합 용융하고 피드 블록으로 접합한 다음, T-다이로부터 285℃로 용융 압출하고, 정전기적으로 냉각 회전 롤에 밀착, 냉각시켜서 두께 125㎛(층비는 1/10.5/1(A/B/A)로 하였다)의 무연신 적층 필름을 제조하였으며 구체적으로 A층은 각각 10㎛이며 B층은 105㎛였다.
이렇게 수득된 3층의 폴리에스테르필름을 120℃의 엠보싱 처리 공정에서 필름의 표면 중 A/B 층을 엠보싱 처리하였다(이형필름과 접착되는 A층은 엠보싱처리를 하지 않았다). 이렇게 수득된 엠보싱 처리된 3층 폴리에스테르 필름(이면)과 도레이새한의 실리콘 이형필름(XG5SR-23㎛)을 아크릴산 에스테르계 점착제(삼원의 AT-3001)를 이용하여 드라이 라미네이션(합지)시켜서 엠보싱 처리된 3층 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다
<실시예 2>
하기 표1에 기재된 바와 같이 외층에는 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT)를 사용하고, 내층에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 95중량%, 제조예 5에서 수득된 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT)는 5중량%를 사용하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 3층 폴리에스테르 필름을 제조한 후 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<실시예 3>
하기 표1의 실시예 3과 같이 외층(A층)에는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 사용하고, 내층(B층)에는 제조예 6의 공중합폴리에스테르 3을 사용하고, 층의 두께를 외층(A층)은 5um로 하고, 내층(B층)은 150um(3층 필름 두께 160um, A/B/A=1/30/1) 하는 것을 제외하고 실시예1과 동일하게 실시하여 3층 폴리에스테르 필름을 제조한 후 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<실시예 4>
하기 표1의 실시예 4와 같이 외층(A층)에는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 사용하고, 내층(B층)에는 제조예 3의 공중합폴리에스테르 1을 사용하고, 층의 두께를 외층(A층)은 1um로 하고, 내층(B층)은 200um로 하는 것을 제외하고 실시예1과 동일하게 실시하여 3층 폴리에스테르 필름을 제조한 후 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<실시예 5>
융착방지성을 부여하기 위한 A층(외층)의 원료로서 제조예2의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 사용하고, 엠보싱 가공성을 부여하기 위한 B층(내층)의 원료로서 제조예 4에서 수득된 공중합폴리에스테르 2를 사용하였다. 상기 A층 원료와 B층의 원료를 각각 별도의 2축 스크류 압출기에 투입하여, 혼합 용융하고 피드 블 록으로 접합한 다음, T-다이로부터 285℃로 용융 압출하고, 정전기적으로 냉각 회전 롤에 밀착, 냉각시켜서 두께 180㎛(외층(A층)은 1um로 하고, 내층은 178um로 하였다)의 무연신 적층 필름을 제조하였다.
이렇게 수득된 3층의 폴리에스테르필름을 120℃의 엠보싱 처리 공정에서 필름의 표면에 엠보싱을 처리하였다(A/B층에 엠보싱 처리).
이렇게 수득된 엠보싱 처리된 3층 폴리에스테르 필름(이면)과 도레이새한의 실리콘 이형필름(XG5SR-23㎛)을 아크릴산 에스테르계 점착제(삼원의 AT-3001)를 용하여 드라이 라미네이션(합지)시켜서 엠보싱 처리된 3층 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<실시예 6>
융착방지성을 부여하기 위한 A층(외층)의 원료로서 제조예 2의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 사용하고, 엠보싱 가공성을 부여하기 위한 B층(내층)의 원료로서 제조예 7에서 수득된 공중합폴리에스테르 4를 사용하였다. 상기 A층 원료와 B층의 원료를 각각 별도의 2축 스크류 압출기에 투입하여, 혼합 용융하고 피드 블록으로 접합한 다음, T-다이로부터 285℃로 용융 압출하고, 정전기적으로 냉각 회전 롤에 밀착, 냉각시켜서 두께 60㎛(외층(A층)은 4.8um로 하고, 내층은 50.4um로 함(층비는 1/10.5/1(A/B/A)로 하였다))의 무연신 적층 필름을 제조하였다.
이렇게 수득된 3층의 폴리에스테르필름을 120℃의 엠보싱 처리 공정에서 필름의 표면에 엠보싱을 처리하였다(A/B층에 엠보싱 처리).
이렇게 수득된 엠보싱 처리된 3층 폴리에스테르 필름(이면)과 도레이새한의 실리콘 이형필름(XG5SR-23㎛)을 아크릴산 에스테르계 점착제(삼원의 AT-3001)를 이용하여 드라이 라미네이션(합지)시켜서 엠보싱 처리 3층 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<실시예 7>
실시예 3과 같은 조성과 조건으로 T-Die에서 압출한 뒤, 종방향으로 72℃에서 2.5배 횡방향으로 100℃에서 3.2배 연신하고 210℃에서 5초간의 열고정을 행하여 최종적으로 20um의 3층 폴리에스테르 필름을 제조(층구조 A/B/A=1/30/1)한 후 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<비교예 1>
제조예 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 2축 스크류 압출기에 투입하여, 용융하고 피드 블록으로 접합한 다음, T-다이로부터 285℃로 용융 압출하고, 정전기적으로 냉각 회전 롤에 밀착, 냉각시켜서 두께 125㎛의 무연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
이렇게 수득된 폴리에스테르필름을 120℃의 엠보싱 처리 공정에서 필름의 표면에 엠보싱을 처리한 후 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<비교예 2>
제조예 1에서 수득된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 95중량%, 제조예 2에서 수득된 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 5중량%를 2축 스크류 압출기에 투입하여, 혼합 용융하고 피드 블록으로 접합한 다음, T-다이로부터 285℃로 용융 압출하고, 정전기적으로 냉각 회전 롤에 밀착, 냉각시켜서 두께 125㎛의 무연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
이렇게 수득된 폴리에스테르필름을 120℃의 엠보싱 처리 공정에서 필름의 표면에 엠보싱으로 처리한 후 폴리에스테르 필름/접착제/이형필름의 구조를 가지는 필름을 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 2에서 제조된 폴리에스테르 필름에 대하여 하기와 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 엠보싱 가공성
상기 제조된 폴리에스테르 필름을 A4 크기로 절단하고, 폴리에스테르 필름 면과 연마포(Sand paper)의 거친 면을 서로 겹친친 후, 온도는 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃ 중 어느 한 온도로 설정하고, 속도는 5로 설정하여 라미네이터(GMP의 LAMIART-470LSI Q1)를 통과시킨다. 다음 연마포를 떼어내고 공중합 폴리에스테르 샘플 표면의 엠보싱 상태를 아래와 같이 판단하였다. 사용한 연마포 는 고려연마 공업사의 KA161(입도 40)로 하였다. 라미네이트의 속도 5라는 값은 라미네이트 자체 속도 설정 값이다.
여기서, ○는 여러 각도에서 관찰할 때 엠보싱 이미지가 잘 되어 있었고, △는 엠보싱이 충분히 되지 않았고, X이 엠보싱이 되지 않음을 표시한다. 엠보싱 평가중 융착 현상으로 평가 자체가 어려운 경우도 있었다. 그 때는 XX로 표시하였다.
2. 융착 방지성
증착필름(도레이새한 VM1510)의 증착면과 샘플의 융착 평가할 면을 서로 닿게 겹쳐서 열경사처리기(Heat Gradient)에 넣는다. 열경사처리기의 열처리 조건에 대해서는 압력과 시간을 1.2kgf/cm2, 5초로 설정하고, 온도의 경우 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃의 6가지 조건에서 융착 방지성을 평가하였다. 이 온도는 실제 엠보스 공정의 드럼에 가하는 온도이기 때문에 필름의 재질에 따라서 온도 조건을 조정할 수 있다.
열경사처리기로 열처리를 한 후 필름과 증착 필름을 양손으로 잡고 벗길 경우 융착 정도를 아래 기준으로 평가하였다. 상기 표현중에서 융착 평가할 면이란 엠보싱 공정을 통과할 때 드럼에 닿는 면을 의미한다.
여기서, ○는 증착층이 필름으로 전사가 되지 않고 깨끗함(융착방지성이 우수함), △는 증착층이 필름으로 약간 전사가 됨 (융착방지성이 보통임), 그리고, X 는 증착층이 필름으로 많이 전사가 됨 (융착방지성이 나쁨)을 표시한다.
본 측정 방법에서, 폴리에스테르 필름과 증착면을 서로 닿게 겹쳐서 투입하여 필름과 증착면의 융착 특성을 파악하였다. 즉 폴리에스테르 필름의 융착성이 클 경우에는 증착층이 폴리에스테르 필름쪽으로 전사되므로 육안 확인이 보다 용이하였다.
[표 1]
| 구분 | 외층(A층) | 내층(B층) | 엠보싱성 | 융착방지성 |
| 실시예1 | PBT | PET 95중량% +PBT 5중량% | ○ | ○ |
| 실시예2 | PPT | PET 95중량% +PPT 5중량% | ○ | ○ |
| 실시예3 | PBT | 공중합폴리에스테르 3 | ○ | ○ |
| 실시예4 | PBT | 공중합폴리에스테르 1 | ○ | ○ |
| 실시예5 | PBT | 공중합폴리에스테르 2 | ○ | ○ |
| 실시예6 | PBT | 공중합폴리에스테르 4 | ○ | ○ |
| 실시예7 | PBT | 공중합폴리에스테르 3 | ○ | ○ |
| 비교예1 | PET(단층) | X | ○ | |
| 비교예2 | PET 95중량% +PBT 5중량%(단층) | X | X | |
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 3층 구조의 실시예 1 ~ 6의 폴리에스테르 필름은 엠보싱성 및 융착방지성이 우수하였으나, 본 발명의 구조를 채택하지 않은 비교예 1 ~ 2의 폴리에스테르 필름은 엠보싱성 및 융착방지성이 적절하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름은 인체에 해로운 PVC를 전혀 사용하지 않아 친환경적일 뿐 아니라, 폴리에스테르 필름에 열가소성을 부여하여 낮은 온도에서도 엠보싱 가공처리가 가능하도록 하였다.
나아가 융착방지성 폴리에스테르층을 적층하여 엠보싱 가공처리시 폴리에스테르 필름이 롤상에 융착되는 것을 방지하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (10)
- 열가소성 폴리에스테르 내층(B층)의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)이 적층된 3층(A/B/A) 구조의 폴리에스테르 필름을 제조하되, 상기 폴리에스테르 필름의 일면을 엠보싱 처리하고, 이면을 접합층 및 이형필름이 순차적으로 적층하는 것을 특징으로 하는 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 제1항에 있어서,상기 엠보싱 처리가 A층과 B층의 2개층에서 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 제1항에 있어서,상기 접합층은 점착제 또는 상기 이형필름에 대한 용이하게 탈부착이 가능할 정도로 접착력이 있는 접착제인 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 제1항에 있어서,상기 엠보싱 처리가 100 ~ 150 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 제1항에 있어서,상기 열가소성 폴리에스테르 내층은 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트의 단독 또는 혼합물과 폴리에틸렌테레프탈레이트를 혼합하는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 제1항에 있어서,상기 열가소성 폴리에스테르 내층은 디카르본산 성분과 디올 성분으로 이루어지되,상기 디카르본산 성분은 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트의 단독 또는 혼합물과, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 세바스산, 아디프산, 디페닐디카르복실산, 5-제3급 부틸이소프탈산, 2,2,6,6-테트라메틸디페닐-4,4-디카르본산, 1,1,3-트리메틸-3-페닐인단-4,5-디카르본산, 5-나트륨설포이소프탈산, 트리메리트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 피메르산, 아젤라인산, 피로메리트산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산 또는 1,3-사이클로헥산디카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물이 혼합되어 이루어지고,상기 디올 성분은 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥산디올, 펜탄디올, 2,2-(4-옥시페놀)프로판 유도체의 디올, 키실렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-사이클로헥산디 메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이 드록시페닐)설폰, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올 또는 2,2-디메틸-1,3-프로판디올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 제1항에 있어서,상기 융착방지성 폴리에스테르 외층은 폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌테레프탈레이트의 단독 또는 혼합하는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름.
- 열가소성 폴리에스테르 내층(B층)을 제조하는 단계;상기 내층의 양면에 융착방지성 폴리에스테르 외층(A층)을 공압출하여 3층(A/B/A) 구조의 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계;상기 폴리에스테르 필름 A층과 B층의 2개층을 엠보싱 처리하는 단계;상기 엠보싱 처리층의 이면에 점착제 또는 상기 이형필름에 대해 용이하게 탈부착이 가능할 정도로 접착력이 있는 접착제로 이루어지는 접합층을 형성하는 단계; 및상기 접합층에 이형필름을 적층하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 열가소성 폴리에스테르 내층은 혼합법 또는 공중합법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 엠보싱 처리단계는 100 ~ 150 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 윈도우 엠보싱 가공용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
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