KR101091085B1 - 적층공압출 비산방지 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층공압출 비산방지 필름에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 설명을 하면, 폴리에스터 또는 코폴리에스터 고분자수지를 포함하는 강성층;과 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜을 함유한 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 연성층;이 교대로 2층 이상 적층되어 이루어진 적층공압출 비산방지 필름에 관한 것으로서, 본 발명의 적층공압출 비산방지 필름은 내인열강도가 우수하면서도, 가시광선투과율(%) 및 헤이즈(%)가 우수하기 때문에 건축용 또는 자동차용 유리에 사용하기에 적합하다.
비산, 적층공압출, 헤이즈, 인열강도

Description

적층공압출 비산방지 필름{Laminating co-extrusion dispersion-proof film}
본 발명은 폴리에스터 또는 코폴리에스터 고분자수지를 포함하는 강성층과 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜을 함유한 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 연성층이 교대로 2층 이상 적층되어 이루어진 적층공압출 비산방지 필름에 관한 것으로서, 내인열강도가 우수하면서도, 가시광선투과율(%) 및 헤이즈(%)가 우수하기 때문에 건축용 또는 자동차용 유리에 사용하기에 적합한 비산방지 필름에 관한 것이다.
최근 들어 외부충격으로부터 유리의 깨짐이나 비산을 막는 여러 종류의 필름들이 제시되고 있다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 결정성 물질을 압출하여 수백 ㎛ 이상의 필름을 제조하고, 이를 유리면에 부착시켜 외부의 충격으로부터 유리의 깨짐 및 비산을 감소시키는 방안도 제시되고 있다. 그러나, 이렇게 두꺼운 필름의 경우에는 광학적 특성이 매우 약하여(빛투과율 20 ~ 30% 미만) 실제로 건축물의 외부창이나 자동차용으로 사용되기 곤란했었다.
또한, 미국특허 제6040061호, 일본공개특허 평10-76620호에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트층과 상대층으로 비스페놀 A 공중합체와 세바시산을 적층하여 시트를 제작하고, 이를 연신하여 유리에 부착시키는 형태로 유리의 깨짐이나 비산을 방지할 수 있는 것으로 기재되어 있다. 그러나, 이러한 기존의 발명들은 시간이 경과하면 자외선의 영향으로 백탁현상이 발생하여 가시광선 투과율이 현저히 낮아지는 문제를 일으키며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 비스페놀 A 공중합체 또는 세바시산은 상호계면 접착력이 부족하기 때문에 극저온에서는 유리의 깨짐 및 비산 방지효과가 매우 낮아지는 문제점이 있다.
최근에 다층 공압출법을 이용하여 2 층 이상의 서로 다른 물질을 사용하여
필름을 제조하는데, 이는 내인열강도 우수하나, 빛투과율, 헤이즈 등의 광학적 측
면에서 불리한 문제점이 지적되고 있는 바, 이러한 광학적 측면적 단점을 극복한
비산방지 필름에 대한 요구가 나날이 증대되고 있다.
기존 비산방지 필름의 문제점과 개발요구를 해결하기 위하여 본 발명자들이 끊임없이 노력과 연구를 한 결과, 우수한 내인열강도를 확보하기 위하여 기존의 공압출법에 의해 필름을 제조하면서, 이와 동시에 우수한 광학적 특성을 확보하기 위해서 특정 물질을 도입 및 필름 조성물간의 적정 조성비를 갖는 새로운 비산방지 필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적층공압출 비산방지 필름은
폴리에스터 또는 코폴리에스터 고분자 수지를 포함하는 강성층;과 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜을 함유한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체를 포함하는 연성층;이 교대로 2층 이상 적층된 것을 그 특징으로 한다.
앞서 개시한 본 발명의 적층공압출 비산방지 필름은 인열강도가 높으면서도 시간변화에 따른 인열강도 변화가 거의 없을 뿐만 아니라, 특히 가시광선 투과율이 높고, 헤이즈(haze)가 낮은 특성이 있는 바, 건축용 유리, 자동차용 유리 등의 비산방지 필름으로 사용하기에 매우 적합하다.
이와 같이, 폴리에스터 또는 코폴리에스터 고분자 수지를 포함하는 강성층; 과 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜을 함유한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체를 포함하는 연성층;이 교대로 2층 이상 적층된 것을 그 특징으로 하는 본 발명의 적층고압출 비산방지 필름을 이하에서 상세하게 설명을 하겠다.
본 발명의 비산방지 필름에 있어서, 상기 강성층은 폴리에스터 또는 코폴리 에스터 고분자 수지를 포함하는데, 상기 고분자 수지는 폴리알킬렌 테레프탈레이트 수지를 사용하는 것이 좋고, 폴리알킬렌의 알킬렌은 탄소수 1 ~ 6 범위를 유지하며, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 공중합된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상인 것을 그 특징으로 한다. 또한, 상기 고분자 수지는 결정화도가 70% 이상, 더욱 바람직하게는 75% ~ 95%인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 고분자 수지의 결정화도가 70% 미만이면, 내충격 강도와 인장강도가 저하되므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 연성층의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체는 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(polytetra methylene ether glycol, 이하 “PTMEG”로 칭한다.)을 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체 전체 중량에 대하여 90 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량% ~ 60 중량% 함유하고 있는 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 PTMEG가 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체 전체 중량에 대하여 90 중량% 초과시에는 내열성이 감소하여 필름제조 공정이나 후가공부분에 매우 취약한 문제가 발생할 수 있고, 10 중량% 미만시에는 신도%가 감소되므로 내충격강도 및 인열강도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 연성층에 대해서 더욱 구체적으로 설명을 하면, 상기 연성층은 PTMEG를 함유한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체 외에 에스터기를 포함하는 모든 폴리머를 사용할 수 있으며, 폴리부틸렌 테레프탈레이트글리콜 단독 혹은 폴리알킬렌, 폴리우레탄, 폴리아세테이트 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 연성층에 있어서, 상기 폴리알킬렌의 알킬렌은 탄소수 1 ~ 10인 것을 더욱 바람직하게는 2 ~ 4인 것을 사용할 수 있으며, 상기 폴리알킬렌은 1,4-싸이클로헥산디메탄올(cyclohexanedimethanol, CHDM)이 함유된 폴리에틸렌을 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 비산방지 필름에 있어서, 상기 강성층과 연성층의 중량은 5 ~ 40 : 1 중량비(압출량비, kg/hr), 더욱 바람직하게는 10 ~ 30 : 1 중량비를 갖는 것을 그 특징으로 하는데, 여기서, 상기 강성층이 연성층의 중량에 대하여, 5 : 1 중량비 미만이면 빛투과율, 열수축율이 낮아지고, 40 : 1 중량비 초과시 인열강도와 신도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.
본 발명의 비상방지 필름은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 압출법을 사용하여 제조되는 바, 보다 구체적으로 설명을 하면 각 층을 형성할 물질들을 피드블록(Feedblock)을 통하여 교대로 적층이 이루어지게 한 후, 공압출 다이를 통과하여 시트를 압출하여 제조한다. 이때, 강성층과 연성층은 2 ~ 40 : 1 중량비 범위로 층간 비율이 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 이용하여 캐스팅 롤에 밀착시킨다. 이때, 정전인가는 4 ~ 6 kv 조건에서 수행하는 것이 좋으며, 이의 범위는 당 분야에서 일반적으로 수행되는 것으로서 특별히 한정하지는 않는다. 이후에, 상기 시트를 종방향/횡방향으로 연신을 순차적으로 2축 연신시킨다. 이때, 연신배율은 종방향/횡방향 모두 1.5 ~ 5 배의 배율을 유지하는 바, 상기 연신배율이 1.5 배 미만이면 필름 두께의 불균일성 및 인장강도가 낮아지고, 5 배를 초과하면 열수축율 및 생산 공정상의 안정화도가 떨어지는 문제가 발생하므로, 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.
앞서 설명한 바와 같이 강성층과 연성층이 교대로 2층 이상 적층된 본 발명의 적층공압출 비산방지 필름은 50㎛기준으로 가시광선 투과율이 85% 이상, 더욱 구체적으로는 85 ~ 95%이며, 헤이즈(Haze)는 2% 이하, 구체적으로는 0.2 ~ 1.5% 이고, -10℃에서 종방향 또는 횡방향으로 인열강도가 0.1 ~　10　kg, 그리고 40℃에서 종방향 또는 횡방향으로 인열강도가 0.2 ~ 15 kg을 유지한다. 또한, 제조된 본 발명의 적층공압출 비산방지 필름의 두께는 5 ~ 700 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ ~ 400 ㎛인 것에 그 특징이 있으며, 여기서, 상기 필름의 두께가 10 ㎛ 미만이면 필름의 두께가 너무 얇아서 충분한 비산방지 효과를 보기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 700 ㎛를 초과하면 두께의 증가로 인한 비산방지 효과증대효과를 기대할 수 없고 또한, 비경제적이기 때문에 상기 두께 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명을 하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
적층공압출 비산방지 필름의 제조
실시예 1
결정화도가 75%인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 120℃에서 2 시간 동안, 이어서 180℃에서 약 3시간 동안 진공 건조하였다. 이후에 280℃로 용융 후, 압출기를 이용하여 피드블록(feed block)에 투입하였고, 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG) 함량이 40%인 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체를 240℃에서 용융 후, 압출기를 이용하여 피드블록에 투입하였다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체의 각 층간 중량비가 15:1이 되도록 약 270℃ 온도에서 피드블록 공압출법으로 압출을 수행하여 13 층을 갖는 시트를 제조하였다. 이때, 45℃로 유지되는 냉각 롤 위에서 5 kv 정전인가 조건에서 시트를 제조하였다.
상기 제조된 시트를 100℃ 조건에서 종방향으로 약 3.5배로 1차 연신을 실시하고, 이후 필름 표면의 슬립성을 높이기 위하여 코팅을 실시한 후, 약 110℃ 조건에서 횡방향으로 약 3.5배로 연신하여 하기 표 1의 구성을 갖는 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었다.
실시예 2 ~ 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 비산방지 필름을 제조하되, 상기 강성층과 연성층의 중량비가 2 : 1, 5 : 1, 10 : 1, 20 : 1, 및 40 : 1이 되도록 각각 실시예 2 ~ 6를 실시하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 비산방지 필름을 제조하되, 상기 연성층의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체 대신 CHDM기의 함유 밀도가 10 ~ 70%이내인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하여 강성층과 연성층의 중량비가 15 : 1이 되도록 하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었다.
비교예 2 ~ 8
상기 비교예 1과 동일하게 실시하되, 강성층과 연성층의 중량비가 2 : 1, 10 : 1, 20 : 1및 40 : 1가 되도록 비교예 2 ~ 5을 실시하여 50 ㎛ 두께의 필름을 얻었다.
또한, 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체 대신 폴리 메틸메타아크릴레이트(Poly methylmethacrylate, PMMA) 수지를 사용하여 강성층과 연성층의 중량비가 2 : 1,10 : 1, 15 : 1, 20 : 1 및 40 : 1이 되도록 하여 각각 필름을 제조하여 비교예 6 ~ 10을 하기 표 1과 같이 실시하였다. 그리고, 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지만을 사용하여 50 ㎛ 두께를 갖는 단층의 필름을 일반적인 압출방법으로 제조하 여 비교예 11을 하기 표 1과 같이 실시하였다.
구분 강성층 연성층 압출법 강성층과 연성층의 중량비 필름두께
(㎛)
폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리부틸렌
테레프탈레이트 글리콜 공중합체		 CHDM기가 함유된 고밀도 폴리에틸렌 폴리메틸메타아크릴레이트
실시예1






○

○ 		- -




적층
공압출		 15:1





50㎛
실시예2 2:1
실시예3 5:1
실시예4 10:1
실시예5 20:1
실시예6 40:1
비교예1 -
○ 		- 15:1
비교예2 2:1
비교예3 10:1
비교예4 20:1
비교예5 40:1
비교예6 -

○ 		15:1
비교예7 2:1
비교예8 10:1
비교예9 20:1
비교예10 40:1
비교예11 - - 일반압출 1
실험예
물성측정실험
상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 11에서 제조된 비산방지 필름의 물성을 아래와 같은 방법으로 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
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 상온조건 20~25℃에서 측정한다.
2. 가시광선 투과율 : 필름을 폭 21.0 cm, 길이 29.7 cm 사이즈로 절단한 후 필름표면에 뭍은 이물을 제거한 후 가드너(Gardener)사의 XL211 헤이즈 미터기를 사용하여 가시광선 투과율을 측정하였으며, 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 가드너(Gardener)사의 XL211 헤이즈 미터기를 사용하여 측정하며, 이때 단위는 %로 표기한다[ASTM　D 1003 MODE].
구분 압출법 강성층과 연성층의
중량비		 필름두께
(㎛)		 가시광선
투과율(%)		 헤이즈
(%)		 상온
인열강도
(kg, 종방향/횡방향)
실시예1




적층
공압출		 15:1




50㎛		 92 0.5 3.5/3.5
실시예2 2:1 83 2.0 4.3/4.3
실시예3 5:1 85 1.8 4.0/4.0
실시예4 10:1 88 0.8 3.7/3.7
실시예5 20:1 91 0.5 3.0/2.9
실시예6 40:1 90 0.4 2.5/2.5
비교예1 15:1 84 1.9 4.0/4.0
비교예2 2:1 82 2.3 4.5/4.5
비교예3 10:1 83 2.1 4.0/3.8
비교예4 20:1 85 2.0 3.8/3.8
비교예5 40:1 85 2.2 1.0/1.2
비교예6 15:1 88 0.8 0.6/0.5
비교예7 2:1 88 0.8 0.5/0.5
비교예8 10:1 88 0.8 0.5/0.5
비교예9 20:1 88 0.7 0.5/0.5
비교예10 40:1 88 0.7 0.4/0.5
비교예11 일반압출 1 88 0.7 0.1 이하/0.1 이하
실시예 및 비교예에서 제조한 비산방지 필름의 물성결과인 상기 표 2를 살펴보면, 기존의 비산방지 필름인 비교예 1 ~ 11 보다 본 발명인 실시예 1 ~ 6의 비산방지 필름이 가시광선 투과율이 좋을 뿐만 아니라, 낮은 헤이즈(%)를 갖고 있음을 확인할 수 있으며, 특히 비교예 6 ~ 10의 경우, 높은 가시광선 투과율 및 낮은 헤이즈 갖지만, 상온 인열강도가 매우 떨어지는 것을 확인할 수 있고 이를 통하여 인열강도 측정 값이 높은 본 발명의 우수성을 알 수 있다. 특히, 적층공압출법이 아닌 일반압출법으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트만으로 제조된 비교예 11의 경우, 인열강도가 매우 좋지 않은 바, 적층공압출법으로 비산방지 필름을 제조하는 것이 인열강도를 높이는데 효과적인 것을 확인할 수 있었다.
위와 같이 높은 가시광선 투과율 및 낮은 헤이즈(%)를 갖으면서도, 인열강도가 우수한 본 발명의 적층공압출 비산방지 필름은 건축용 또는 자동차용 유리에 매우 적합하다.

Claims (9)

  1. 폴리에스터 또는 코폴리에스터 고분자 수지를 포함하는 강성층;과 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜을 함유한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체를 포함하는 연성층;이 교대로 2층 이상 적층된 것을 그 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 강성층의 고분자 수지는 폴리알킬렌 테레프탈레이트 수지이고, 상기 폴리알킬렌의 알킬렌은 탄소수 1 ~ 6을 갖는 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 결정화도가 75% ~ 95% 범위인 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연성층의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 글리콜 공중합체는 폴리테트라 메틸렌 에테르 글리콜 10 ~ 60 중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 강성층과 상기 연성층이 2 ~ 40 : 1 중량비(압출량비, kg/hr)를 갖는 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 비산방지 필름은 종방향 및 횡방향의 인열강도가 -10 ~ 40℃ 범위에서 동시에 2.0 kg 이상인 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 비산방지 필름은 압출 후 종방향 및 횡방향으로 1.5 ~ 5.0 배 범위로 연신되는 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  8. 제 1 항 또는 제 5 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 비산방지 필름은 필름의 두께가 5 ~ 700 ㎛인 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
  9. 제 1 항 또는 제 5 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 비산방지 필름은 가시광선 투과율이 85 ~ 95%이며, 헤이즈(Haze)는 0.2 ~ 1.5%이고, 인열강도(-10℃)가 0.1 ~ 10 kg이며, 인열강도(40℃)가 0.5 ~ 15 kg인 것을 특징으로 하는 적층공압출 비산방지 필름.
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