KR101291560B1 - 증착필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착필름에 관한 것으로 고온, 고열수 공정을 거치고도 기준치 이상의 증착강도를 갖는 증착필름에 관한 것이다.
증착필름, 베이스필름, 알루미늄증착, 인라인코팅, 폴리우레탄, 수분산, 열수

Description

증착필름{Al Deposit Film}
본 발명은 폴리우레탄계 수지를 이용해 ILC층을 형성하고, 그 위에 알루미늄 증착층을 형성한 필름이 고온, 고열수의 공정을 거치고도 기준치 이상의 증착강도를 갖는 증착필름에 관한 것이다.
기존의 증착필름은 가공 과정 중 인쇄, 라미네이션(Lamination) 등의 고열처리를 거치는 과정에서 알루미늄 증착층의 접착력이 파괴되어 박리가 발생하는 문제가 있다.
따라서 고열 및 고열수 처리 과정에서 증착파괴, 변색 등이 발생하지 않는 증착필름의 수요가 증가하고 있다.
본 발명의 목적은 증착필름의 수분산 폴리우레탄계 코팅조성물을 이용해 ILC 코팅방법에 의해 코팅층을 형성하고, 그 위에 알루미늄을 증착하여 고열의 후 가공 공정을 거치고도 양호한 증착강도를 유지하는 증착필름을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스필름(10)의 일면에, 폴리우레탄 코팅층(20), 알루미늄 증착층(30)이 순서대로 적층되며, 상기 폴리우레탄 코팅층(20)은 폴리우레탄 수지의 고형분 함량이 0.5 ~ 1.0 중량%, 실리콘계 웨팅제 0.01 ~ 0.5 중량% 및 나머지는 물을 포함하는 수분산 폴리우레탄 코팅조성물을 이용하여 건조도포두께 35 ~ 50nm로 도포한 증착필름에 관한 것이다.
상기 폴리우레탄 수지는 중량평균분자량이 1000 ~ 2000g/mol인 폴리에스테르계 폴리올 10 ~ 30 중량%, 알리파틱계 이소시아네이트 50 ~ 70 중량%, 카르복실계 계면활성제 5 ~ 15 중량% 및 트리에틸아민 5 ~ 15 중량%로 이루어진다.
본 발명에서 상기 베이스필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 알루미늄 증착층은 광학밀도(optical density, OD)가 2.0 ~ 2.2인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 증착필름은 기계방향으로 연신된 베이스필름의 일면에 수 분산 폴리우레탄 코팅조성물 인라인코팅(ILC)방법으로 코팅시킨 후, 횡방향으로 2차 연신시키고, 알루미늄을 증착시켜 제조한다.
본 발명에 따른 증착필름은 상기 폴리우레탄 코팅층과 알루미늄 증착층 간의 박리강도가 상온 및 열수처리(95℃에서 30분)에서 100g/cm 이상, 보다 구체적으로 100 ~ 150 g/cm으로 매우 우수하다.
본 발명은 인라인코팅(ILC)에 의하여 폴리우레탄 코팅층을 형성함으로써, 종래 베이스필름상에 알루미늄증착층의 증착강도를 향상시키기 위하여 코로나 처리를 하던 것에 비하여 증착강도가 매우 우수하며, 특히, 폴리우레탄 코팅층의 건조도포두께를 35 ~ 50nm로 제조함으로써 열수처리 후 증착강도와 내열성이 매우 향상된다. 수계의 ILC층은 열수에 노출 시 ILC층이 파괴되기 쉬운 단점을 가지고 있으나, 본 발명은 코팅층의 두께를 조정함으로써 내열성을 향상시킬 수 있었다.
또한, 본 발명에 사용된 수분산 폴리우레탄 코팅조성물은 기존에 일반적으로 사용되는 ILC 무처리 후 알루미늄 증착하거나, 아크릴계 수지, 폴리에스터계 수지 등을 이용하여 코팅한 후 알루미늄 증착을 하는 경우 가지는 단점인 고열처리 후 알루미늄 증착층의 증착강도가 감소하는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명에서 사용된 수분산 폴리우레탄 코팅조성물은 폴리우레탄 수지의 고형분 함량이 0.5 ~ 1.0 중량%, 실리콘계 웨팅제 0.01 ~ 0.5 중량% 및 나머지는 물을 포함한다.
상기 폴리우레탄 수지는 중량평균분자량이 5000g/mol이하, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000g/mol인 폴리에스테르계 폴리올 10 ~ 30 중량%와 알리파틱계 이소시 아네이트 50 ~ 70 중량%, 카르복실계 계면활성제 5 ~ 15 중량% 및 트리에틸아민 5 ~ 15 중량%를 혼합하여 우레탄 반응시킨 것을 사용한다. 상기 알리파틱계 이소시아네이트로는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등이 사용 가능하다. 상기 카르복실계 계면활성제로는 디메틸프로피온산 또는 디에틸부티오닉산 등이 사용가능하며, 산가(acid vale)가 40 ~ 45mgKOH/g인 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 수지가 0.5 중량% 미만이면 알루미늄 증착층의 증착 강도가 기준치(100g/cm) 이하의 값을 가지므로 0.5 ~ 1.0 중량% 범위를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실리콘계 웨팅제는 베이스필름인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 도포성을 양호하게 하기 위하여 사용되는 것으로, 구체적으로 예를 들면, Methyl(Propylhydroxide, ethoxylated)bis(trimethylsiloxy)Silane, Polyethylene oxide monoallyl ether의 조성을 지닌 실란(Silane) 등이 사용 가능하다. 그 함량은 0.01 ~ 0.5 중량%를 사용하는 것이 요구되는 도포성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.
상기 수분산 폴리우레탄 코팅조성물의 도포는 그라비아 코팅 방식으로 인라인 코팅하며, 그라비아롤의 메쉬는 100 ~ 120 메쉬인 것이 건조도포두께 35 ~ 50nm를 형성할 수 있다.
본 발명에서 인라인코팅방법으로 증착필름을 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하면, 베이스필름으로 사용될 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 기계방향으로 일축연신 후, 연신되어 나오는 필름의 일면에 상기 수분산 폴리우레탄 코팅조성물을 그라이아 코팅 방식으로 인라인 코팅한 후, 기계방향에 대해 수직인 횡방향 으로 2축 연신을 하고, 연신된 필름의 폴리우레탄 코팅층 상부에 알루미늄 증착층을 형성한다.
상기 알루미늄 증착층은 광학밀도(optical density, OD)가 2.0 ~ 2.2인 것이 포장용 필름의 배리어성 즉, 산소투과도 1.0~1.5 cc/㎡·day을 만족하므로 바람직하다.
본 발명은 폴리우레탄 코팅층 위에 알루미늄 증착층을 형성하여, 고온, 고열수의 공정을 거친 후에도 기준치 이상의 증착강도를 갖는 증착필름을 제공할 수 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(1)박리강도 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 증착필름의 알루미늄 증착층에 나일론 필름을 합지한다. 합지에 사용되는 접착제 조성은 열경화형 폴리우레탄계 접착제(강남화성주식회사, Neoforce KUB-338S) 50 중량%와 용제로써 에틸아세테이트 50 중량%를 사용하며, 폴리우레탄계 경화제(강남화성주식회사, Neoforce CL-100)를 접착제 100 중량부에 대하여, 11 중량부를 사용한다. 합지 시 5kg의 Roll을 사용하여 합지구간을 두 번 왕복하여 1차 합지를 하고, 1차 합지된 샘플을 라미네이터에 무열, Speed level 3으로 2차 합지를 실시한다. 이 샘플을 16g/㎠의 압력 하에 60℃ 열풍오븐에서 15시간 동안 경화시킨다. 이렇게 합지된 샘플을 폭 1cm 간격으로 커팅한 후, 마찰계수 측정기를 이용해 180˚ peel 방식으로 알루미늄 증착층과 폴리우레탄 코팅층 간의 박리강도를 측정한다. [단위 g/cm]
(2)내열수성 평가
상기 증착강도 평가에서 제조된 2차 합지된 샘플을 95℃의 열수에 30분간 담근 후 꺼내어 상온에서 10분간 식히면서 표면의 수분을 제거한 뒤, 폭 1cm 간격으로 커팅한 후, 마찰계수 측정기를 이용해 180˚ peel 방식으로 알루미늄 증착층과 폴리우레탄 코팅층 간의 박리강도를 측정한다. [단위 g/cm]
(3)내열성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 증착필름의 알루미늄 증착층이 형성된 반대면을 100℃ 열수에 의한 증기에 6시간동안 노출하여 증착파괴 여부를 판정한다.
- 증착층 30% 이상 파괴 : 나쁨
- 증착층 5~30% 파괴 : 보통
- 증착층 5% 이하 파괴 : 우수
(4) 광학밀도 측정방법
실시예 및 비교예에서 제조된 증착필름을 5cm 간격으로 10 point 선정하여, Optical Density meter(Gretag Macbeth, iC Film)으로 측정하고 평균값을 계산한다.
(5) 건조도포두께 측정방법
상기 인라인 코팅법으로 제조된 ILC 필름을 전폭을 기계방향의 수직방향(TD)으로 5 Point 샘플링하여 ILC 필름의 단면을 SEM(Hitachi, S-4300)으로 측정한다.
[실시예 1]
수분산 폴리우레탄 코팅조성물(1) 제조
중량평균분자량이 2000g/mol인 폴리에스테르계 폴리올 22.5 중량%, 헥사메틸렌디이소시아네이트 58.4 중량%, 디메틸프로피온산 9.0 중량% 및 트리에틸아민 10.1 중량%를 반응시킨 폴리우레탄 수지를 사용하였다.
상기 폴리우레탄 수지의 고형분 함량 0.5 중량%, 실리콘계 웨팅제 0.1 중량% 및 나머지는 물을 포함하는 수분산 폴리우레탄 코팅조성물(1)을 제조하였다.
증착필름의 제조
수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 압출기에 넣고 용융압출한 후 표면온도 20℃인 캐스팅드럼으로 급냉, 고화시켜 2000㎛의 두께를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트를 얻었다.
얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트를 Tg이상의 온도, 즉 110 ℃의 온도 에서 종방향(MD)으로 3.5배 연신한 후 상온으로 냉각하여 준비된 수분산 폴리우레탄 코팅조성물(1)을 그라비아 코팅방법으로 건조도포두께 35nm로 일면에 폴리우레탄 코팅층을 형성한 후, 종방향연신보다 높은 온도인 140 ℃에서 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 더 연신하고 5단 이상의 텐터의 열처리존에서 235 ℃로 열처리를 행하고 이어 냉각존에서 필름을 200 ℃이하의 온도에서 종방향 및 횡방향으로 10%이완시켜 열고정하여 양면에 코팅된 12㎛의 2축연신 필름을 제조하였다. 이후, 폴리우레탄 코팅층의 상부에 광학밀도(optical density, OD)가 2.2가 되도록 알루미늄 증착층을 형성하였다.
제조된 증착필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 수분산 폴리우레탄 코팅조성물(1)의 건조도포두께 50nm로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 증착필름을 제조하였다.
제조된 증착필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
폴리우레탄 코팅층을 형성하지 않고, 코로나 처리 후 알루미늄 증착층을 형성하였다. 즉, 12㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 2축연신 필름상에 표면장력 52dyne 수준으로 코로나 처리를 한 후, 광학밀도(optical density, OD)가 2.2가 되도록 알루미늄 증착층을 형성하였다.
제조된 증착필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 수분산 폴리우레탄 코팅조성물(1)의 건조도포두께 70nm로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 증착필름을 제조하였다.
제조된 증착필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 수분산 폴리우레탄 코팅조성물(1)의 건조도포두께 20nm로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 증착필름을 제조하였다.
제조된 증착필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112009053420456-pat00001
상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 증착필름은 열수처리 후의 증착강도가 100g/cm 이상으로 매우 우수하며, 내열성도 우수한 것을 알 수 있었다.
도 1은 본 발명의 증착필름의 단면을 나타낸 것이다.
-도면의 주요 부분에 대한 설명-
10 : 베이스필름
20 : 폴리우레탄 코팅층
30 : 알루미늄 증착층

Claims (6)

  1. 베이스필름의 일면에, 폴리우레탄 코팅층, 알루미늄 증착층이 순서대로 적층되며, 상기 폴리우레탄 코팅층은 폴리우레탄 수지의 고형분 함량 0.5 ~ 1.0 중량%, 실리콘계 웨팅제 0.01 ~ 0.5 중량% 및 나머지는 물을 포함하는 수분산 폴리우레탄 코팅조성물을 이용하여 건조도포두께 35 ~ 50nm로 도포한 것이고,
    상기 폴리우레탄 수지는 중량평균분자량이 1000 ~ 2000g/mol인 폴리에스테르계 폴리올 10 ~ 30 중량%와 알리파틱계 이소시아네이트 50 ~ 70 중량%, 카르복실계 계면활성제 5 ~ 15 중량% 및 트리에틸아민 5 ~ 15 중량%를 함유하는 것인 증착필름.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 증착필름.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 알루미늄 증착층은 광학밀도(optical density, OD)가 2.0 ~ 2.2인 증착필름.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 증착필름은 기계방향으로 일축 연신된 베이스필름의 일면에 수분산 폴리우레탄 코팅조성물을 인라인코팅(ILC)방법으로 코팅시킨 후, 기계방향에 대해 수직인 횡방향으로 2축 연신시키고, 알루미늄을 증착시켜 제조되는 것인 증착필름.
  6. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 코팅층과 알루미늄 증착층 간의 박리강도가 상온 및 95℃에서 30분간 열수처리한 후 100g/cm 이상인 증착필름.
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