KR100873387B1

KR100873387B1 - 꼬임성을 갖는 폴리에스테르 필름의 제조방법

Info

Publication number: KR100873387B1
Application number: KR1020050121440A
Authority: KR
Inventors: 김도현; 백상현; 송기상
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2008-12-10
Also published as: KR20070061930A

Abstract

본 발명은 사탕, 초콜릿, 카라멜 등의 개별포장 및 꽃이나 기타 선물 포장 등에 사용 가능한 우수한 트위스트 포장용 폴리에스테르 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 수한 기계적특성, 인쇄적성, 투명성, 두께균일성, 컷팅성 및 무해성 등을 가지면서, 꼬임성 및 꼬임유지율이 우수하여 사탕, 카라멜 또는 쵸콜렛 포장재와 같은 포장재로서 유용한 폴리에스테르 필름의 제조방법에 관한 것이다.

Description

꼬임성을 갖는 폴리에스테르 필름의 제조방법{Processing method for Twistable Polyester Films}

도 1은 접힘유지각도의 계산방법을 보이기 위한 모식도이다.

<도면 주요 부호의 설명>

W- 필름의 폭, L- 반으로 접은 필름의 길이

F- 반으로 접힌 필름의 양끝점간을 이은 가상 선의 길이

θ- 반으로 접힌 부분의 각

본 발명은 사탕, 초콜릿, 카라멜 등의 개별포장 및 꽃이나 기타 선물 포장 등에 사용 가능한 우수한 꼬임성 및 꼬임유지성능을 갖는 트위스트 포장용 폴리에스테르 필름의 제조방법에 관한 것이다.

현재 공업적으로 제조되고 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 성형품은 섬유, 필름 및 기타 성형품에 광범위하게 사용되고 있다. 특히 방향족 디카르복실산 과 글리콜로부터 얻어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 우수한 내열성, 항장력(抗張力), 신도(伸度), 영율(young率), 탄성회복(彈性回復), 내충격성(耐衝擊性) 등의 기계적성질, 치수안정성, 전기절연성으로 자기기록 테이프, 사진필름, 절연재료, 피증착 필름 등의 산업자재용 및 농업재료용으로 널리 사용되고 있다. 또한 내약품성(耐藥品性), 내후성(耐候性), 내수성(耐水性) 등의 화학적 성질, 투명성, 보향성(保香性), 내수성, 가스 차단성 등이 우수하여 식품이나 기타 물품의 포장재료로도 그 사용량이 크게 증가하고 있다.

통상 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 공업적 제조 방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체를 용융 압출하고 냉각드럼에서 냉각하여 비결정 시트를 제조한 후 연신, 열고정하여 2축연신 필름을 얻는다. 이때 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 제조에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체의 공업적 제조 방법으로는 보통 테레프탈산과 같은 디카르본산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하여 상압 또는 가압 하에서 반응온도 200~280℃로 가열시키는 직접 에스테르화 반응, 혹은 디메틸테레프탈레이트와 같은 디메틸카르복실레이트와 에틸렌글리콜과 같은 글리콜을 주성분으로 하여 촉매 존재 하에서 반응온도 140~240℃로 가열시키는 에스테르 교환반응에 의해 얻어지는 주성분이 비스(베타-하이드록시에틸)테레프탈레이트 및 이들의 저분자량 축합물(에스테르화물)을 얻고, 이를 연속해서 고진공하에서 중축합 촉매와 함께 반응온도 260~300℃로 가열하여 중축합시키는 방법으로 제조하고 있다.

폴리에틸렌테레프탈레이트는 상기와 같은 우수한 물성으로 공업적으로 큰 가치를 지니고 있는 것으로 잘 알려져 있다. 하지만 일부용도에서는 사용의 제한을 받고 있는 분야도 있다.

특히 필름을 꼬아서 포장하는 사탕, 카라멜, 쵸콜렛 등의 포장필름(트위스트 필름)의 경우 우수한 꼬임성 및 꼬임유지성, 높은 강성, 인쇄적성, 인체 무해성, 컷팅성 등의 특성을 가져야 한다. 하지만 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우 기존 필름제막 기술로는 높은 결정화도와 복원력을 가짐으로 인해 꼬임성이 거의 없는 특성을 가진다.

종래의 트위스트 필름으로는 셀로판, OPS, PVC필름 등이 우수한 꼬임특성으로 인해 주로 사용되어 왔다.

그러나 이러한 종래의 트위스트 필름은 각 폴리머의 종류별로 각각의 단점이 있다.

일예로, PVC 필름의 경우 가소제에 의한 환경호르몬 문제와 소각 시 다이옥신 발생 문제 등으로 인해 국가별/지역별로 환경규제의 대상이 되고 있는 상황이며, 국내에서는 일부 식품포장 용도에서는 사용 규제 품목으로 지정되고 있는 상황이다. OPS필름의 경우에는 균일한 두께의 제품생산이 어려우며, 열적 안정성(치수안정성), 기계적 강인성, 가공적성의 문제로 인해 트위스트 포장에 있어서의 불량률이 크며 그 사용이 제한적이다.

셀로판의 경우 꼬임성은 우수하지만 흡습성이 강해 주변환경에 의한 물성에 큰 차이가 생기며 국내에서는 생산하는 업체가 없기 때문에 수입에 의존하고 있다. 또 셀로판 폴리머를 제조하는 공정이 공해산업으로 문제가 많이 발생되고 있다. 특히 그 가격이 높기 때문에 사용에 제한적이다.

최근 기술적으로는 공압출한 폴리프로필렌 필름이 일부 개발되어 사용되고 있으나 인쇄적성, 공압출층의 층분리로 인한 식품 내용물의 오염문제, 열적 안정성 등의 문제로 인해 일부 포장업체에서는 그 사용을 중지하고 있는 상태이다.

따라서 폴리에스테르 필름에 꼬임성을 부여할 수 있다면 기타 기계적 특성, 인쇄적성, 투명성, 두께 균일성, 컷팅성, 식품위생 안정성 등 다양한 포장용도에서 요구되는 물성을 만족시키면서 트위스트 방식의 포장 용도로도 사용할 수 있는 장점을 가질 수 있다.

하지만 기존의 폴리에스테르 필름 제조방식의 특성상 필름 제조공정 중 높은 온도에서의 연신 및 열처리 과정, 치수 안정화를 위한 릴렉스율 적용 등으로 인해 배향 및 열에 의한 결정구조 성장이 불가피하고 따라서 높은 결정화도로 인한 변형 후 회복특성으로 인해 현재까지 꼬임성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 개발이 어렵다.

이에, 본 발명은 꼬임특성이 없는 기존의 폴리에스테르계 필름에 트위스트 포장에 적합한 꼬임성(Twistability)과 꼬임 유지성을 갖도록 하기 위한 것으로서, 공중합 성분이 첨가된 폴리에스테르 수지를 원료로 사용하고, 필름 제조 조건을 조절하여 필름의 제막공정상 진행되는 배향 및 열에 의한 결정화를 억제하여 꼬임성을 부여하고 또한 장기간 꼬임 유지성을 나타내는 폴리에스테르 필름을 제조하게 된 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 꼬임성이 부여되고 또한 장기간 꼬임을 유지할 수 있는 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스테르 필름 제조방법은 지방족 디카르본산 성분을 공중합 성분으로서 포함하는 공중합 조성물로부터 얻어진 중합체를 이축연신하여 얻어지며,
이축연신시 종방향의 연신온도가 중합체의 압출시트상 유리전이온도(Tg)를 기준하였을 때 다음 수학식 3을 만족하며, 횡방향 연신온도는 다음 수학식 4를 만족하고, 열처리 온도는 다음 수학식 5를 만족하는 조건하에서 수행되며,
필름의 종방향(MD) 신도값이 횡방향(TD) 신도값 보다 작고 그 값의 차이가 10~30% 이내이며; Heat Gradient를 사용하여, 필름을 상온에서 압력 0.2Mpa, 가압시간 1초 조건으로 가압하여 반으로 접은 다음 30분 후의 접힌 부분의 각(θ)을 다음 수학식 1을 통해 계산하여 얻어진 접힘유지각도가 종방향 및 횡방향에 대해 모두 60° 이하이고; 꼬임수 측정기를 사용하여 필름의 양 끝단으로 하중 270g으로 일정장력을 걸리게 한 다음 그립에서 20바퀴를 꼬아주고 그립에서 풀어 24시간 상온 방치한 후 꼬임이 남아있는 바퀴수(X)로부터 다음 수학식 2에 의해 도출된 꼬임유지율이 65% 이상; 및 밀도구배관법에 의해 측정된 밀도가 1.30~1.37g/㎤인 것을 그 특징으로 한다.
수학식 1
θ=2sin^-1(F/2L)
상기 식에서, F는 반으로 접혀진 필름 양끝 점 간을 이은 가상 선의 길이이고, 2L은 접혀진 필름의 총 길이이다.
수학식 2
꼬임유지율(%)=(X/20)× 100
수학식 3
Tg≤ 종방향연신온도(Tsm)≤Tg+30℃
상기 식에서, Tg는 유리전이온도이다.
수학식 4
Tsm≤ 횡방향연신온도(Tst)≤Tsm+30℃
상기 식에서, Tsm은 종방향연신온도이다.
수학식 5
Tg≤ 열처리온도≤Tst+30℃
상기 식에서 Tg는 유리전이온도이고, Tst는 횡방향연신온도이다.

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이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 필름은 필름의 신도값에 있어서 종방향 신도값이 횡방향 신도값에 비해 작으며 그 값의 차이는 10~30% 이내인 것이다.

사탕 포장과 같은 트위스트 포장 머신의 경우 필름의 롤 주행방향에 수직한 방향(횡방향, TD)으로 컷팅과 동시에 트위스팅이 횡방향(TD)의 양 끝에서 이루어지게 되는데, 이때 그립간 거리는 고정된 상태에서 트위스팅 시 필름의 횡방향으로 강한 신장력이 걸리는 동시에 필름의 접힘선이 횡방향으로 생성된다. 따라서 이 횡방향 생성된 필름접힘부의 유지성과 종방향 대비 횡방향의 신도(%)가 적당히 크면서 발란스를 이루어야 사탕 등의 트위스트 포장에 효과적인 꼬임특성을 발현함을 발견하였다. 신도는 종방향(기계방향, MD)의 값보다 횡방향(TD)의 값이 커야 횡방향에서의 트위스팅에 효과적이며 신도차이(E_TD-E_MD)는 5~50%, 바람직하게는 10~30%일인 것이다. 또한 사탕포장처럼 횡방향(TD)에서의 우수한 꼬임성 부여 외에 특수용도로 횡방향 또는 모든 방향에 있어 균일한 꼬임성을 부여하기 위해서는 필름제막시 종방향, 횡방향 상대연신비 조절을 통하여 쉽게 조절 가능하다.

또한 필름의 접힘성능을 나타내는 접힘유지각도(θ)를 측정하여 평가할 때 60°이상 벌어지지 않는 것이 꼬임성이 우수한 것이다. 꼬임유지각도가 60°를 넘게되면 꼬임성이 충분하지 않아 내용물이 노출되는 등의 불량이 생기며 상온에서 장시간 운송 보관 및 카라멜류의 가열 숙성 공정에서의 꼬임이 풀리는 문제도 발생 한다.

꼬임성의 또 다른 평가로서 꼬임유지율은 65% 이상을 유지하는 것이 필요하다. 그로인해 장기적인 꼬임유지성의 보장이 가능하다.

꼬임유지율은 상온에서 폴리에스테르 필름의 시편을 종방향, 횡방향 각각 일정 크기(폭10mm×길이80mm)로 취하고 꼬임수측정기(Twist Machine, Maker : United States Testing Co, Inc. , Model : 8000 )를 사용하여 하중 270g 조건으로 일정한 장력을 가한 상태에서 그립에서 20바퀴를 일정 rpm으로 꼬아주고 그립에서 풀어 24시간 상온방치 후 꼬임이 남아있는 각도(바퀴수, X)를 측정하여 계산하였다.

한편, 필름의 배향성은 종방향을 기준으로 제조필름 전체폭의 모든 부위에 대해 15° 이하가 되는 것이 횡방향에서의 꼬임성이 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 즉 횡방향으로의 고분자 사슬의 배향을 최소화하여 종방향으로의 주배향이 유지되어야 횡방향(TD방향) 양말단에서의 필름의 꼬임시 접힘에 의한 변형을 쉽게 유도할 수 있다.

이같은 폴리에스테르 필름은 공중합 성분을 포함하는 공중합 조성물로부터 얻어지는 것이 바람직한 바, 공중합 조성물을 사용할 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독으로부터 얻어진 것에 비하여 일반적으로 시트 연신과정을 거쳐 필름으로 제막될 때 폴리에스테르의 기본 결정구조 형성을 방해함으로써 연신된 필름의 결정화도를 낮출 수 있다. 특히 공중합 조성물의 성분으로 사용될 수 있는 산성분 또는 글리콜 성분으로서 구조적으로는 선형의 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 아디픽엑시드류와 환형구조의 이소프탈릭엑시드나 사이클로헥산디메 탄올, 나프탈렌디카복실레이트 등의 종류를 사용할 수 있다. 특히 이들 공중합 성분을 사용할 경우 필름제막시 연신과정 및 해당 연신온도, 열처리 공정 등을 거치면서 결정화가 억제되지만 최종필름의 트위스트 성능을 효과적으로 높이기 위해서는 상온에서의 필름에 변형(꼬임)을 가했을 때 생기는 접힘 및 꼬임시 받게되는 응력에 의한 결정화를 유도하여야 필름의 변형 회복력이 낮아지게 된다. 따라서 환형 구조의 공중합 성분을 사용하는 경우 필름 제조공정시 결정화는 억제되지만 트위스팅 변형시에는 변형부의 결정화가 잘 이루어지지 않아 영구변형이 힘들고 따라서 우수한 꼬임유지성을 나타내지는 못한다. 반면 선형 구조의 공중합 성분을 사용할 경우 환형구조 성분에 비해 유리전이온도(Tg)를 크게 떨어뜨릴 수 있어 상대적으로 더 저온에서 연신이 가능하게 되고 따라서 저온연신에 의해 필름전체의 결정화를 억제할 수 있게 된다. 또한 필름의 꼬임변형시 고분자 사슬의 선형구조로 인해 환형구조에 비해 상대적으로 쉽게 변형에 의한 결정화가 가능해져 필름의 꼬임유지성이 크게 향상됨을 발견하였다.

이러한 점에 착안하여 본 발명에서는 공중합 성분으로서 지방족 디카르본산으로 선형구조의 HOOC-(CH₂)_n-COOH(n = 4~12)의 구조를 가지는 디카르본산을 사용 한다.

공중합 조성물의 사용에 있어서 그 방법은, 1종 이상의 공중합 성분을 첨가하여 공중합하는 방법 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 1종 이상의 폴리에스테르 공중합체를 블렌드하는 방법 어느 것을 이용하여도 무방하다.

또한 이러한 성분을 첨가하여 폴리에스테르 필름을 제조할 때 필름에 존재하는 공중합 성분의 함량은 필름을 제조하기 위한 압출 미연신 시트의 유리전이온도(Tg)를 변화시킨다. 그러므로 필름에 잔류하는 공중합 성분의 함량은 미연신 시트의 유리전이온도를 60℃ 이상으로 유지할 수 있는 한도에서 첨가한다. 유리전이온도 60℃ 미만은 상온에서 필름의 물성 변화를 일으킬 염려가 높으며 장기적인 꼬임성 유지에 바람직하지 않다. 이와같은 점을 고려하였을 때 바람직한 공중합 성분의 함량은 전체 공중합 조성물 중 3 내지 20몰%인 것이 바람직하다.

결정화가 억제되는 정도는 압출된 미연신 시트 및 연신공정중의 필름을 열특성을 측정하여 판단할 수 있다. 압출 시트 급냉 및 연신, 열처리시의 결정화 진행 가능성을 알 수 있는 냉각결정화온도(Tc) 및 가열결정화온도(Tcc)를 시차주사열분석기(DSC)로 측정한다.

190℃ 정도의 냉각결정화온도(Tc)를 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 제조 공정 중 결정화가 촉진되는데 우수한 꼬임성을 가지는 필름 제조를 위해서는 Tc가 170℃이하가 바람직하며 좋기로는 160℃이하가 가장 적당하다. 이는 필름 제조 공정중 결정화가 상대적으로 느리게 지연되는 효과를 나타낸다. 또한 가열결정화온도(Tcc)에 있어서도 일반 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 약 130℃ 정도의 온도를 나타내어 필름 제조 공정중 결정화가 촉진되는데, 우수한 꼬임성이 있는 필름 제조를 위해 Tcc가 140℃이상이 되어 필름 연신 공정 중 열에 의한 결정화가 느리게 지연되는 특성이 요구된다

본 발명의 트위스트 포장용 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에스 테르계 공중합 조성물을 통상적인 방법에 따라서 압출, 캐스팅성형, 냉각, 예열, 일축 또는 이축 연신하는 단계를 차례로 거쳐 제조하는데 각 단계를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 폴리에스테르계 수지 혼합물을 잘 혼련시킨 후 이를 융점이상 온도에서 용융 압출시킨 후 케스팅롤에서 Tg 이하의 온도에서 급냉시킨 후 무정형 시트를 먼저 제조한다. 이때 수지의 고유점도(IV)는 0.60에서 0.75이하가 바람직하다. 수지의 고유점도가 이보다 낮거나 높게 되면 필름제막시 파단문제나 물성저하가 초래되며 필터압에도 영향을 미쳐 균일한 시트성형이 곤란하며 제막 속도의 저하가 불가피하게 된다.

일반 폴리에틸렌테레프탈레이트를 이용한 필름제조시 제조된 시트를 종방향 및 횡방향 연신을 하게 되는데 일반적으로 종방향, 횡방향 각각 3~5배의 연신을 하게 되며 200℃ 이상의 고온에서 열처리하게 된다. 그런데, 본 발명에 있어서 종방향 및 횡방향의 상대적 연신비에 따라 종방향 및 횡방향 각각에 대한 꼬임특성이 다르게 나타날 수 있는 바, 바람직하게는 사탕 포장지와 같은 경우에는 접힘유지각도의 경우 종방향, 꼬임유지율의 경우 횡방향의 값이 우수해야 하므로 종방향의 연신비를 횡방향보다 크게 하는 것이 바람직하다. 만일, 접힘유지각도나 꼬임유지율이 이와 상반되는 특성이 요구된다면 횡방향 연신비를 종방향 연신비에 비해 크게 유지하면 된다. 다시말해, 종방향 연신비와 횡방향 연신비의 상대연신비를 조절함에 따라서 접힘유지각도나 꼬임유지율을 용이하게 조절할 수 있다는 것이다.

한편, 종방향 연신온도는 해당 조성물 시트의 Tg 이상에서 Tg+30℃ 사이에서 연신하는 것이 바람직하며, 좋기로는 Tg에 가까운 저온 연신을 통해 배향 결정화 진행을 억제하는 것이 바람직하다.

횡방향 연신 또한 종방향 연신온도(Tsm)이상에서 종방향 연신온도(Tsm)+30℃사이에서 연신하는 것이 바람직하다.

또한 열처리공정에서 열처리온도는 Tg이상 횡방향 연신온도(Tst)+30℃ 이하가 적당하며, 좋기로는 Tg 이상에서 연신온도 이하가 가장 적당하다. 필름을 제조한 후 후공정에서 인쇄 등의 공정에서 열을 받았을 경우 수축율이 최소화되기 위해서는 최소한 Tg 이상의 온도에서 열처리가 되어야 한다.

한편, 이완(Relax)구간에서 이완율은 3% 이하가 적당하며, 바람직하기로는 이완율이 0%가 바람직하다. 오히려 열고정구간에서 연신(Relax율 -3%)을 하였을 경우도 가능하다. 하지만 연신을 하였을 경우에 외관상 주름발생이 다소 발생하는 경우가 있다.

이렇게 제조된 폴리에스테르 필름의 밀도는 1.30 ~ 1.37g/㎤인 것이 바람직한 바, 밀도는 필름의 접힘유지각도와 트위스트 특성에 큰 영향을 미치는 요소로서, 밀도가 1.30 미만이면 트위스트 성능이 크게 향상되나 열에 의한 수축율이 매우 커지며 치수변화, 주름발생 등 경시변화가 크며 제품의 보관안정성도 떨어져 상품으로서의 가치가 떨어진다. 밀도가 1.37 초과면 제조한 필름의 결정화도가 큼을 의미하고 이로 인해 트위스트 성능이 나빠지는 문제가 있게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(물성측정방법)

1)접힘유지각도

외력에 의해 변형이 생긴 물체가 다시 회복하지 못하는 정도가 높을수록 접힘성 또는 꼬임성은 좋다고 할 수 있다. 때문에 꼬임성의 평가방법은 동일한 온도, 압력으로 동일한 시간동안 필름을 접은 후 압력을 제거하고 나서 필름의 접힘유지각도로 접힘성(Deadfold성)을 비교하였다. 여기서 접힘성의 방향은 필름을 종방향, 횡방향 각각을 취하여 측정하였다.

① 사용 기기 : Heat Gradient(Toyoseiki)

② 기기 조건 : 압력 - 0.2MPa, 가압시간 - 1sec, 온도 - 상온(25℃)

③ Sample 방법 : Size (폭 W = 10mm , 길이 2L = 20mm )

※샘플을 MD방향으로 취하여 측정시 MD D/F로 명기함 - TD방향으로 접힘선이 생김

④ 접힘 유지 각도 평가 방법

상기의 방법으로 필름에 일정한 압력을 가하고 난 후 일정시간(30분) 경과 후 접힌 부분의 각을 계산하여 비교하였다. 그 계산 방법은 도 1을 참조한다.

접힘 유지 각도: θ = 2 sin^-1 ( F / 2L ) , L = 10mm

여기서, W는 필름의 폭이고, L은 반으로 접은 필름의 길이이며, F는 반으로 접힌 필름의 양끝점간을 이은 가상 선의 길이이다.

2)꼬임유지율

꼬임유지율은 상온에서 폴리에스테르 필름의 시편을 일정 크기(폭10mm× 길이80mm)로 하고 꼬임수측정기(Twist Machine, Maker : United States Testing Co, Inc., Model : 8000)를 사용하여 필름의 양 끝단으로 하중(Weight) 270g으로 일정장력이 걸리게 한 다음 그립에서 20바퀴를 꼬아주고 그립에서 풀어 24시간 상온 방치 후 꼬임이 남아있는 바퀴수(X)를 측정하여 계산하였다.

꼬임유지율(%) = (X/20) x 100

3)배향성

① 측정 방법 : Mill Roll 기준에서 폭방향으로 50cm 간격으로 측정

MD 방향 기준에서 폴리머 사슬의 주 배향각

│배향각│ ≥ 0

② 사용 기기 : MOA-20001A (KS-System, Japan)

3)신도

① 측정 방법 : 필름의 MD, TD 각각의 방향에 대해 폭 10mm, 길이 100mm에

대해 300mm/min 의 속도로 UTM(Universal Instrument Machine)을 이용하여

측정하였다.

② 사용 기기 : Instron 1123(England)

4)필름의 밀도

① 측정 방법 : 밀도구배관에 시료를 띄워 측정(25℃ 항온조)

② 사용 기기 : Densito Meter(SIBAYAMA, Japan)

실시예 및 비교예

원료 수지를 압출 후 급냉하여 무정형의 sheet를 제조하고 이를 다시 각 조건별로 축차 이축연신하여 20㎛ 필름을 제조하였다. 구체적인 원료 수지 조성물 및 연신 방법 등은 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.

시트의 유리전이온도(Tg), 냉각결정화온도(Tc), 가열결정화온도(Tcc)를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었고, 얻어진 필름의 접힘유지각도, 꼬임유지율 및 횡방향과 종방향의 신도차이, 배향각 및 밀도를 상기한 바와 같이 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에서와 같이 공중합 성분으로서 지방족 디카르본산을 사용하고, 종방향 연신온도, 횡방향연신온도 및 열처리온도 등을 조절한 결과 신도값의 차이가 10~30% 범주이면서 접힘유지각도가 종방향 및 횡방향 모두 60° 이하이며, 꼬임유지율도 65% 이상이며, 밀도가 1.37g/㎤ 이하인 필름을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 특히, 실시예 1의 경우 종방향 연신비를 횡방향 연신비보다 크게 조절함으로써 종방향의 접힘유지각도, 그리고 꼬임유지율에 있어서는 횡방향의 꼬임유지율이 실시예 2에 비해서 사탕 싸개지 등의 공정에 적합한 값을 나타냄을 알 수 있다.

반면 비교예 1과 2의 경우는 공중합 성분을 포함하지 않는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독의 조성으로 얻어진 필름으로서 이 경우는 접힘유지각도나 꼬임유지율, 그리고 신도차이에 있어서 그 값이 만족스럽지 못하며, 비교예 3의 경우는 공중합 성분으로서 지방족 디카르본산을 사용하기는 하지만 그 제조조건이 벗어남으로 인해 접힘유지각도나 꼬임유지율에 있어서 만족스럽지 못한 결과를 나타내었다. 비교예 4의 경우는 방향족 디카르본산을 공중합 성분으로 사용함에 따라서 접힘유지각도, 꼬임유지율 및 신도값에서 모두 만족스럽지 못한 결과를 나타내었다.

또한, 비교예에 따른 필름들은 모두 밀도에 있어서 1.37g/㎤이상의 값을 나타내어, 꼬임성에 있어서 바람직하지 않음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 필름은 고유하게는 우수한 기계적특성, 인쇄적성, 투명성, 두께균일성, 컷팅성 및 무해성 등을 가지면서, 꼬임성 및 꼬임유지율이 우수하여 사탕, 카라멜 또는 쵸콜렛 포장재와 같은 포장재로서 유용하다.

Claims

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지방족 디카르본산 성분을 공중합 성분으로서 포함하는 공중합 조성물로부터 얻어진 중합체를 이축연신하여 얻어지며,

이축연신시 종방향의 연신온도가 중합체의 압출시트상 유리전이온도(Tg)를 기준하였을 때 다음 수학식 3을 만족하며, 횡방향 연신온도는 다음 수학식 4를 만족하고, 열처리 온도는 다음 수학식 5를 만족하는 조건하에서 수행되며,

필름의 종방향(MD) 신도값이 횡방향(TD) 신도값 보다 작고 그 값의 차이가 10~30% 이내이며; Heat Gradient를 사용하여, 필름을 상온에서 압력 0.2Mpa, 가압시간 1초 조건으로 가압하여 반으로 접은 다음 30분 후의 접힌 부분의 각(θ)을 다 음 수학식 1을 통해 계산하여 얻어진 접힘유지각도가 종방향 및 횡방향에 대해 모두 60° 이하이고; 꼬임수 측정기를 사용하여 필름의 양 끝단으로 하중 270g으로 일정장력을 걸리게 한 다음 그립에서 20바퀴를 꼬아주고 그립에서 풀어 24시간 상온 방치한 후 꼬임이 남아있는 바퀴수(X)로부터 다음 수학식 2에 의해 도출된 꼬임유지율이 65% 이상; 및 밀도구배관법에 의해 측정된 밀도가 1.30~1.37g/㎤인 것을 특징으로 하는 꼬임성을 갖는 폴리에스테르 필름의 제조방법.

수학식 1

θ=2sin^-1(F/2L)

상기 식에서, F는 반으로 접혀진 필름 양끝 점 간을 이은 가상 선의 길이이고, 2L은 접혀진 필름의 총 길이이다.

수학식 2

꼬임유지율(%)=(X/20)× 100

수학식 3

Tg≤ 종방향연신온도(Tsm)≤Tg+30℃

상기 식에서, Tg는 유리전이온도이다.

수학식 4

Tsm≤ 횡방향연신온도(Tst)≤Tsm+30℃

상기 식에서, Tsm은 종방향연신온도이다.

수학식 5

Tg≤ 열처리온도≤Tst+30℃

상기 식에서 Tg는 유리전이온도이고, Tst는 횡방향연신온도이다.
제 4 항에 있어서, 공중합 성분을 중합방법이나 블렌드방법으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 꼬임성을 갖는 폴리에스테르 필름의 제조방법.