KR100977331B1

KR100977331B1 - 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름 및 그제조방법

Info

Publication number: KR100977331B1
Application number: KR1020070140106A
Authority: KR
Inventors: 김상필; 홍성희; 강봉진; 송진목
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-08-20
Also published as: KR20090072107A

Abstract

본 발명은 이형성을 가진 고기능성 매트 필름으로 슬립성을 강화하고 무광택를 향상시켜 다양한 용도로 광범위하게 적용가능한 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 폴리에스테르 매트필름은 표면의 60도 광택도가 50% 이하이고 탁도가 90% 이하인 매트층(B층)과, 상기 매트층 상에 필름 연신 공정에서 슬립성을 부여하고 무광택도를 향상시키기 위해 양면에 도포되는 양면 코팅층(A층 및 C층)의 3층 구조로 구성된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름은 무광택도를 더욱더 향상시켰을 뿐 아니라 슬립성이 부여되어 우수한 특성을 갖는 매트필름으로 고급스러움을 더해 포장, 전사용과 프린팅, 이미징, 광고, 전시, 라미네이트 등의 고기능성 용도로 적용될 수 있고, 또한 상기 본 발명에 따른 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름의 제조 방법은 상기한 특성을 갖는 매트필름을 보다 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 유용한 발명이다.

슬립성, 무광택, 폴리에스테르, 실리카, 이축연신.

Description

슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름 및 그 제조방법{Biaxially stretched polyester film and manufacturing method thereof}

본 발명은 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 이형성을 가진 고기능성 매트 필름으로 슬립성을 강화하고 무광택를 향상시켜 포장, 전사용과 프린팅, 이미징, 광고, 전시 라미네이트 용도뿐만 아니라 전기전자재료 용도 등으로 광범위하게 적용가능한 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

폴리에스테르는 일반적으로 우수한 물리·화학적 특성을 가지고 있기 때문에 고분자 가공제품으로 광범위하게 사용되어 오고 있다. 한편, 상기한 특성을 갖는 폴리에스테르 등을 주재로 사용하여 다양한 목적을 위하여 다양한 형태의 필름으로 제조되고 있는데, 이러한 다양한 필름은 사회의 발달 상에 부응하여 그 새로운 용도의 개발이 점진적으로 진행되고 있으며, 특히 무광택 매트 필름은 기존의 라벨용도, 전사용도, 포장용도에서부터 사진용지, 이미지용지 등의 대체물로도 용도가 확 장되어 지고 있다.

상기한 무광택 매트 필름은 일반적으로 필름 제조 원료에 적당량의 실리카 입자를 이용하는 매트필름의 제조 방법이 널리 알려져 있다.

그런데, 상기한 종래의 방법에 따른 매트 필름은 그 특성인 무광택의 필름을 만들기 위해 첨가되는 실리카 입자의 크기가 비교적 크기 때문에 상기한 종래의 공지된 방법에 따라 제조된 필름은 슬립성을 전혀 가지지 않는다는 단점이 있다.

따라서, 상기한 단점을 해결하여 슬립성을 제공하기 위해 제안된 것으로는, 예를 들어 대한민국 특허출원 제2004-0027561호의 "폴리에스테르 필름 및 그 제조방법"을 들 수 있다. 상기 특허출원 발명은 "(A) 폴리에스테르 50∼100중량%를 포함하는 수지 조성물을 4∼6롤의 캘린더 롤(CALENDER ROLL)을 이용하여 140∼260℃의 온도에서 캘린더 가공하는 단계; (B) 상기 캘린더 가공된 폴리에스테르 필름을 텐터(TENTER)에서 80∼150℃의 온도 및 50∼120M/분의 속도로 텐터링 가공하는 단계; 및 (C) 상기 텐터링 가공된 폴리에스테르 필름을 0∼50℃의 온도에서 대기와의 열교환을 통해 냉각시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름의 제조방법"을 개시하고 있으며, 상기와 같이 냉각방법으로서 기존의 냉각 롤 방식 대신 텐터를 이용하여 롤과 롤 사이에서 필름에 발생하는 장력을 제거하여 5% 이하의 종방향 수축율을 갖는 연신, 인쇄 또는 합판용 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있고, 또한 사용되는 각각의 캘린더 롤의 온도 및 속도비 구배를 통해서 필름 조성물에 슬립제 등을 첨가하지 않고 필름 표면에 슬립성을 부여할 수 있다고 기술하고 있다.

그러나 상기한 종래의 발명은 단지 캘린더 롤의 온도 및 속도비 구배를 통해서 필름 조성물에 슬립제 등을 첨가하지 않고 필름 표면에 슬립성을 부여한다는 것으로, 무광택을 위해 첨가되는 실리카 입자에 의해 발생하는 표면 거칠기를 적절하게 제어하는 방법으로서는 적당하지 않을 뿐 아니라 이 방법에 의해 원하는 정도의 슬립성을 부여할 수는 없다는 단점이 여전히 존재하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 무광택 필름으로 슬립성을 갖는 폴리에스테르 매트 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 슬립성을 가짐과 동시에 매트의 기존 특성인 무광택도를 더욱더 향상시켜 고급스러움을 더해 포장, 전사용과 프린팅, 이미징, 광고, 전시, 라미네이트 등의 고기능성 용도로 적용 가능한 폴리에스테르 매트 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 향상된 무광택도와 슬립성을 가지는 폴리에스테르 매트 필름을 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름은;

표면의 60도 광택도가 50% 이하이고 탁도가 90% 이하인 매트층(B층)과,

상기 매트층 상에 필름 연신 공정에서 슬립성을 부여하고 무광택도를 향상시키기 위해 양면에 도포되는 양면 코팅층(A층 및 C층)의 3층 구조로 구성된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 매트층(B층)은 평균입자크기가 0.5 내지 20㎛인 실리카 입자를 0.5 내지 10중량% 함유함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 슬립성 부여를 위해 도포되는 양면 코팅층(A층 및 B층)은 실리콘계 고분자와 Pt 또는 Rh 촉매가 포함된 조액을 사용하여 형성된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 양면 코팅층은 마찰계수(Us, Uk)가 0.05~0.40인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 양면 코팅층은 광택도가 10 내지 20%인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 실리콘계 고분자를 코팅한 폴리에스테르 매트필름은 제조 공정시 양면 인라인 코터로 양면 코팅하며 이축연신한 것임을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름의 제조방법은;

실리카 입자를 0.5 ~ 10중량% 함유하는 폴리에스테르를 건조하는 단계;

상기 건조된 폴리에스테르를 다이를 통해 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 시트를 제조하는 단계;

상기 단계에서 제조된 시트를 종방향으로 75 ~ 130℃의 온도 범위에서 2.0 내지 4.0배 연신하는 단계;

상기 연시된 시트 상에 수용성 실리콘계 고분자가 5 내지 20중량% 함유된 조액을 양면 인라인 코터로 코팅한 후, 횡방향으로 90 내지 145℃의 온도 범위에서 3.0 내지 4.0배 연신하는 단계; 및

상기 단계에서 연신된 필름을 200 내지 250℃의 온도 범위에서 열처리를 행하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 실리카 입자는 평균입자크기가 0.5 ~ 20μm인 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 필름의 제조시에 다량 사용되는 실리카 입자는 캐스팅 공정시 고분자 용융물의 핵제로 작용하므로, 폴리에스테르 필름의 제조시 상기한 결정화 제어기술이 요구되며, 아울러 이들 입자는 매트 필름의 연신성을 제한하므로 통상의 폴리에스테르 필름 연신조건과는 다른 연신 메카니즘의 이해와 제조조건이 요구된다. 뿐만 아니라 매트 폴리에스테르 필름의 연신 공정시 다량의 비교적 큰 무기입자는 폴리에스테르 매트릭스와 입자 간에 기공 생성을 유발하여 파단을 발생시키므로 파단제어기술이 요구된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 요구조건에 적절하게 대응하기 위하여 상기한 발명의 제조 조건을 제시하였다.

상기 본 발명의 구성에 따라 사용되는 실리카 입자의 평균입자크기는 0.5∼20㎛, 보다 바람직하기로는 2∼10㎛ 범위가 선호된다. 평균 입자크기가 0.5㎛ 미만이면 요구되는 무광택성을 얻기 어렵고, 평균입자크기가 20㎛를 초과하면 입자-매트릭스 간의 상호작용력이 약해서 연신공정시 기포생성이 너무 많아 공정 불안정의 또 다른 원인이 될 수 있다.

한편, 실리카 입자의 첨가량은 0.5∼10중량%, 보다 바람직하기로는 1∼5중량%의 범위가 선호된다. 첨가량이 0.5중량% 미만이면 요구되는 무광택성을 얻기 어 렵고, 첨가량이 10중량% 초과되면 고분자의 유동적 특성이 변하고 연신성이 저하되어 제막공정의 어려움이 야기되어 바람직하지 않다.

그리고, 슬립성 부여와 무광택도 향상을 위해 상기 양면 코팅층(A층 및 C층)에 사용되는 조액은 실리콘계 고분자와 Pt 또는 Rh 촉매가 사용되며, 박리력 조절제와 소포제가 소량 첨가될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름은 일정량의 이상의 실리카 입자를 함유할 수 있게 함으로 무광택도를 더욱더 향상시켰을 뿐 아니라 특정한 코팅층을 양면에 형성하여 슬립성이 부여되어 우수한 특성을 갖는 매트필름으로 고급스러움을 더해 포장, 전사용과 프린팅, 이미징, 광고, 전시, 라미네이트 등의 고기능성 용도로 적용될 수 있고, 또한 상기 본 발명에 따른 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름의 제조 방법은 상기한 특성을 갖는 매트필름을 결정화 제어기술, 특정한 연신 메카니즘의 이해 및 그에 따른 제조조건의 확립 및 파단제어기술을 이용하여 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 유용한 발명이다.

이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

다음 실시예 및 비교예에 따라 얻어진 필름의 물성평가에 있어서 60도 광택도는 ASTM D 523, 탁도(Haze)는 ASTM D 1003, 마찰계수(Us, Uk)는 ASTM D 1894의 방법에 의해 측정하였다.

실시예 1

평균입자크기가 약 10μm인 실리카 입자를 2.25중량% 함유하는 폴리에스테르를 건조 후 다이를 통해 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 시트를 제조하였다. 이 시트를 종방향으로 100℃의 온도 범위에서 3.0배 연신한 후, 수용성 실리콘계 고분자가 15중량% 함유된 조액을 양면 인라인 코터로 코팅한 후, 횡방향으로 약 90~145℃의 온도 범위에서 3.3배 연신하여 215~245℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 각층의 두께는 다음 표 1에 나타난 바와 같고, 평균 총 두께는 23μm인 필름을 얻었다.

실시예 2 내지 3

실리카 함량을 다음 표 1에 나타난 바와 같이 하는 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 평균 두께 23μm의 필름을 각각 얻었으며 제조된 각층의 두께를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

평균입자크기가 10μm인 실리카 입자를 3.25중량% 함유하는 폴리에스테르를 건조 후 다이를 통해 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 시트를 제조하였다. 이 시트를 종방향으로 100℃의 온도 범위에서 3.0배 연신한 후, 횡방향으로 약 90~145℃의 온도 범위에서 3.3배 연신하여 215~245℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 각층의 두께는 다음 표 1에 나타난 바와 같고, 평균 총 두께가 23μm인 필름을 얻었다.

비교예 2 내지 3

실리카 함량을 다음 표 1에 나타난 바와 같이 하는 외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 23μm의 필름을 각각 얻었으며 제조된 각층의 두께를 다음 표 1에 나타내었다.

	층 종류	층두께 (μm)	실리카함량 (중량%)	탁도 (Haze, %)	마찰계수( FRONT / BACK )		광택도(60°,%)
					Us	Uk	FRONT	BACK
실시예1	A	3		81	0.21/0.21	0.13/0.13	14	14
	B	17	2.25
	C	3
실시예2	A	2.5		89	0.20/0.20	0.12/0.12	15	14
	B	17	3.25
	C	3.5
실시예3	A	2.5		84	0.21/21	0.12/0.12	15	15
	B	18	2.25
	C	2.5
비교예1	-	23	3.25	88	0.41/0.41	0.29/0.29	22	22
비교예2	-	23	2.25	84	0.39/0.39	0.28/0.28	21	21
비교예3	-	23	1.25	81	0.38/0.38	0.26/0.26	20	20

도 1은 본 발명에 따른 슬립성이 향상된 이축연신 폴리에스테르 매트필름의 단면도이다.

Claims

표면의 60도 광택도가 0%보다 크고 50% 이하이고 탁도가 0%보다 크고 90% 이하인 매트층(B층)과,

상기 매트층 상에 필름 연신 공정에서 슬립성을 부여하고 무광택도를 향상시키기 위해 양면에 도포되는 양면 코팅층(A층 및 C층)의 3층 구조로 구성되고,

상기 슬립성 부여를 위해 도포되는 양면 코팅층(A층 및 B층)은 실리콘계 고분자와 Pt 또는 Rh 촉매가 포함된 조액을 사용하여 형성된 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
제 1항에 있어서, 상기 매트층(B층)은 평균입자크기가 0.5 내지 20㎛인 실리카 입자를 0.5 내지 10중량% 함유함을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 양면 코팅층은 마찰계수(Us, Uk)가 0.05~0.40인 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
제 1항에 있어서, 상기 양면 코팅층은 광택도가 10 내지 20%인 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
제 1항에 있어서, 상기 실리콘계 고분자가 포함된 조액을 사용하여 코팅한 폴리에스테르 매트필름은 제조 공정시 양면 인라인 코터로 양면 코팅하며 이축연신한 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
실리카 입자를 0.5 ~ 10중량% 함유하는 폴리에스테르를 건조하는 단계;

건조된 폴리에스테르를 다이를 통해 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 시트를 제조하는 단계;

제조된 시트를 종방향으로 75 ~ 130℃의 온도 범위에서 2.0 내지 4.0배 연신하는 단계;

종방향으로 연시된 시트 상에 수용성 실리콘계 고분자가 5 내지 20중량% 함유된 조액을 양면 인라인 코터로 코팅한 후, 횡방향으로 90 내지 145℃의 온도 범위에서 3.0 내지 4.0배 연신하는 단계; 및

횡방향으로 연신된 시트를 200 내지 250℃의 온도 범위에서 열처리를 행하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 실리카 입자는 평균입자크기가 0.5 ~ 20μm인 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름의 제조방법.