KR100921784B1 - 장기 인열강도가 우수한 다층 안전필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과, 저온 접착능이 우수한 특정의 고분자층이 교대로 2층 이상 적층되어 시간, 광 및 온도에 따라 물성 변화가 없어 특히 유리에 적용하는 경우 유리의 깨짐이나 비산방지 및 방범의 효과 발현이 가능한 다층 안전필름에 관한 것이다.

안전필름, 인열강도, 유리

Description

장기 인열강도가 우수한 다층 안전필름{Multilayer Type Safety Film}

본 발명은 인열강도, 투명성 등의 물성이 사용온도와 기간에 따라 변화가 없어 유리에 시공하여 자연재해, 방범에 효과적인 다층 안전필름에 관한 것이다.

최근 들어 충격으로부터 유리의 깨짐이나 비산을 막는 여러 종류의 필름들이 제시되고 있다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 결정성 물질을 압출하여 수백 ㎛ 이상의 필름을 제조하고, 이를 유리면에 부착시켜 외부의 충격을 감소시키는 방안도 제시되어지고 있다. 그러나, 이렇게 두꺼운 필름의 경우 광학적인 특성이 매우 약하여(빛투과율 20 ∼ 30% 미만) 실제로 건축물의 외부창이나 자동차용으로 사용될 수 없었다.

또한, 미국특허 제6040061호, 일본특허공개 평10-76620호에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트레진과 상대층으로 비스페놀 A의 공중합체와 세바시산을 적층하여 시트를 제작하고, 이를 연신하여 유리에 부착시키는 형태로 유리의 깨짐이나 비산 을 방지할 수 있는 것으로 기재되어 있다.

그러나, 이러한 물질은 시간이 경과하면 자외선의 영향으로 백탁 현상이 발생하여 가시광선 투과율이 현저히 낮아지는 문제를 일으키며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과 비스페놀 A의 공중합체 또는 세바시산은 상호계면 접착력이 부족하기 때문에 극 저온에서는 유리의 깨짐이나 비산 방지 효과가 매우 낮아지는 단점이 있다.

본 발명은 시간, 광 및 온도에 따라 물성 변화가 없는 신규의 안전필름을 제시하고자 한다.

본 발명은 두께방향으로 적어도 2층 이상 적층되어 있는 필름으로 종방향 및 횡방향의 인열강도가 -10 ∼ 40 ℃ 범위에서 동시에 0.5 kg 이상인 다층 안전필름에 그 특징이 있다.

본 발명에 따라 제조된 안전필름은 인열강도, 투명성 등의 물성이 사용온도, 광 및 사용기간에 따라 변화가 없어 특히, 유리에 적용하는 경우 유리의 깨짐이나 비산방지 및 방범의 효과 발현이 가능하다.

본 발명은 두께방향으로 고분자층이 적어도 2층 이상 교대로 적층되어 있는 필름으로 종방향 및 횡방향의 인열강도가 -10 ∼ 40 ℃ 범위에서 동시에 0.5 kg 이상, 바람직하기로는 1.0 ∼ 100 kg 범위를 유지하는 필름에 그 특징이 있다. 이러한 인열강도가 0.5 kg 미만이면 외부충격 흡수량이 급격히 낮아지고 작은 충격에도 쉽게 구멍이 생길 수 있어 비산방지 및 방범의 효과를 나타내기 힘들며, 100 kg을 초과하는 경우에는 비산 방지 및 방범기능에는 탁월한 성능을 보이나 두께가 두꺼워져야 하므로 광학적물성이 현저하게 낮아지는 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 필름은 구체적으로 결정화도가 70 ∼ 100 % 범위인 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과, 디메틸사이클로헥산디메타가 10 ∼ 70 중량% 함유된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체, 폴리알킬렌, 폴리우레탄, 폴리아세테이트가 함유된 고분자층이 교대로 2층 이상 적층되어 이루어진다.

상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트층은 결정화도가 70 ∼ 100 % 범위인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 함유하여 이루어지는 바, 상기 결정화도가 70 % 미만이면 내충격 강도와 인장강도가 저하 하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고분자층은 저온 구체적으로 0 ∼ 200 ℃ 범위에서 접착력이 우수한 것으로, 구체적으로 디메틸사이클로헥산디메타가 10 ∼ 70 중량% 함유된 폴리 알킬렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체, 폴리알킬렌, 폴리우레탄, 폴리아세테이트 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 폴리알킬렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체, 폴리알킬렌의 알킬렌은 탄소수 1 ∼ 6 범위를 유지하며, 바람직하기로는 에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리알킬렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체에 디메틸사이클로헥산디메타의 함유량이 10 중량% 미만이면 인열강도 및 인장강도가 낮아지고, 70 중량%를 초과하는 경우에는 작은 충격에도 쉽게 크랙(Crack)이 발생하는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이러한 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과 고분자층은 1 : 1 ∼ 100 : 1 중량비(압출량비, kg/hr) 범위를 유지하는 바, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트층이 1 중량비 미만이면 인장강도, 빛투과율, 열수축율이 높아지고 100 중량비를 초과하는 경우에는 인열강도, 신도가 낮아지는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 2층 이상인 경우에도 상기와 같이 각 층의 비율을 상기와 같은 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 안전필름은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 압출법을 사용하여 제조되어 지는 바, 보다 구체적으로 각각의 고분자를 피드블록(FeedBlock)을 통하여 교대로 적층이 이루어지게 한 후 공압출 다이를 통과하여 시트를 압출하여 제조한다. 이때, 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과 고분자층은 1 : 1 ∼ 100 : 1 중량비 범위로 층간 비율을 이루어지도록 압출기의 용량을 적절히 조절한다. 다음으로 상기와 같은 방법으로 압출된 시트는 캐스팅 롤을 이용하여 급냉하면 고화된 시트가 얻어지는데, 시트의 균일한 두께 및 표면 개선을 위하여 정전인가를 이 용하여 캐스팅 롤에 밀착시킨다. 이때, 정전인가는 5 kv 조건에서 수행되는 바, 이의 범위는 당 분야에서 일반적으로 수행되는 것으로 특별히 한정하지는 않는다. 이후에. 상기 시트를 종방향/횡방향으로 연신을 순차적으로 2축 연신시킨다. 이때, 연신배율은 종방향/횡방향 모두 2.5 ∼ 5배의 배율을 유지하는 바, 상기 2.5 배 미만이면 두께 불균일성 및 인장 강도가 낮아지고, 5 배를 초과하는 경우에는 열수축율 및 생산 공정상의 안정화도가 떨어지는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 방법으로 제조된 다층 안전필름은 두께가 10 ∼ 600 ㎛ 범위를 유지하고, 가시광선 투과율이 80% 이상, 구체적으로 80 ∼ 95 %이고, 헤이즈(Haze)가 1.5% 이하, 구체적으로 0.3 ∼ 1.5 %이고, 인열강도(-10 ℃) 0.5 ∼ 5 ㎏이며, 인열강도(40 ℃) 1 ∼ 10 ㎏를 유지한다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

결정화도가 75 %인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 120 ℃에서 2시간 동안, 이어서 180 ℃에서 약 3시간 진공 건조하였다. 이후에 280 ℃로 용융 후 압출기를 이용하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(A)와 고밀도 폴리에틸렌(B)(10 ∼ 70 중량%로 1,4-싸이클로헥산디메탄올(Cyclohexanedimethanol, CHDM)이 함유된 폴리에틸렌)을 압출기를 이용하여 각각의 피드블록(Feed Block)으로 투입하였다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 고(저)밀도 폴리에틸렌의 층간비율은 5:1 중량비, 10:1 중량비, 15:1 중량비를 유지하고, 약 270 ℃ 온도에서 피드블록(Feed Block) 공압출법으로 압출을 수행한 후, 약 45 ℃로 유지되는 냉각 롤 위에서 정전인가 하면서 시트를 제조하였다. 이때, 상기 정전인가는 일반적으로 사용되어지는 5 kv의 조건에서 수행하였다.

상기 제조된 시트를 100 ℃ 조건에서 종방향으로 약 3.5 배로 1차 연신을 실시하고 이후 필름의 표면의 슬립성을 높이기 위해 코팅을 실시한 후 약 110 ℃ 조건에서 횡방향으로 약 3.5 배로 연신하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 고밀도 폴리에틸렌 대신에 폴리우레탄 수지을 사용하여 시트를 제조하고, 연신과정을 수행하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 고밀도 폴리에틸렌 대신에 폴리아세테이트를 사용하여 시트를 제조하고, 연신과정을 수행하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 고밀도 폴리에틸렌 대신에 디메틸사이클로헥산디메타가 50 중량% 함유된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체를 사용하여 시트를 제조하고, 연신과정을 수행하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 고밀도 폴리에틸렌이 교대로 4층이 적층된 시트를 제조하고, 연신과정을 수행하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 결정화도가 75 %인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 대신에 결정화도가 40 %인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용하여 시트를 제조하고, 연신과정을 수행하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 2

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 고밀도 폴리에틸렌 대신에 비스페놀 A 공중합체를 사용하여 시트를 제조하고, 연신과정을 수행하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었으며, 이 필름으로부터 인열강도를 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실험예

상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 2에서 제조된 필름의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[물성측정방법]

1. 인열강도 : 필름을 폭 16 cm, 길이 17 cm로 절단하고 중앙부 상단을 2 cm 절단한 후 노치를 이용하여 필름이 찢어지는 정도를 kg 단위로 측정하고, 이를 인열강도라 표현한다. 상기 온도조건을 -10 ℃ 및 40 ℃의 두 가지 조건으로 설정하여 각 온도에서의 인열강도를 측정한다.

2. 가시관성 투과율 : 필름을 폭 21.0 cm, 길이 29.7 cm 사이즈로 절단한 후 필름표면에 뭍은 이물을 제거한 후 빛 투과율 측정기에 넣어 측정하며 이때 단위는 %로 표기한다[ASTM　D 1003 MODE].

3. 헤이즈(Haze) : 필름을 폭 21.0 cm, 길이 29.7 cm 사이즈로 절단한 후 필름표면에 뭍은 이물을 제거한 후 Haze 측정기에 넣어 측정하며 이때 단위는 %로 표기한다[ASTM　D 1003 MODE].

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 ∼ 5 필름은 비교예 1 ∼ 2에 비하여 온도변화에 따라 인열강도의 변화량이 극히 적다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 상대 접착성이 높은 고분자를 선택 사용함으로서 얻어지는 물성이라 사료된다.

Claims (7)

1. 두께방향으로 적층되어 있는 필름으로 종방향 및 횡방향의 인열강도가 -10 ∼ 40 ℃ 범위에서 동시에 0.5 ∼ 10 kg 범위인 것을 특징으로 하는 다층 안전필름.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 필름은

   결정화도가 70 ∼ 100 % 범위인 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과,

   디메틸사이클로헥산디메타가 10 ∼ 70 중량% 함유된 폴리알킬렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체, 폴리알킬렌, 폴리우레탄, 및 폴리아세테이트로부터 선택된 고분자가 함유된 고분자층이

   교대로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 안전필름.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 필름은 압출 후 종방향 및 횡방향으로 2.5 ∼ 5.0 배 범위로 연신되는 것을 특징으로 하는 다층 안전필름.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 안전필름은 두께가 10 ∼ 600 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 다층 안전필름.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과 상기 고분자층의 층간 압출량(kg/hr) 비율이 1 : 1 ∼ 100 : 1 범위를 유지하는 것을 특징으로 하는 다층 안전필름.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 필름은 가시광선 투과율이 80 ∼ 95% 이고, 헤이즈(Haze)가 0.3 ∼ 1.5% 이고, 인열강도(-10 ℃) 0.5 ∼ 5.0 ㎏이며, 인열강도(40 ℃) 1.0 ∼ 10 ㎏인 것을 특징으로 하는 다층 안전필름.