KR102078451B1 - 백색 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 반사 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연신 공정 전 공압출된 미연신 시트 내에 폴리스티렌을 미분산 시킬 수 있고 탄산칼슘 입자도 우수하게 분산시킬 수 있으며, 기공 형성 핵제로 환상올레핀계 수지를 사용하는 것 보다 가격이 훨씬 저렴하고 더 높은 반사율을 갖는 백색 폴리에스테르 필름 및 이의 제조방법과 이를 이용한 반사 시트를 제공하고자 하는 것이다. 이를 위해 본 발명은 A/B/A의 3층 구조를 가지는 백색 폴리에스테르 필름에 있어서, B층은 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지이고, A층은 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지인 백색 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.

Description

백색 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 반사 시트{WHITE POLYESTER FILM AND REFLECTIVE SHEET USING THE SAME}

본 발명은 백색 폴리에스테르 필름 및 이의 제조방법과 이를 이용한 반사 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연신 공정 전 공압출된 미연신 시트 내에 폴리스티렌을 미분산 시킬 수 있고 탄산칼슘 입자도 우수하게 분산시킬 수 있으며, 기공 형성 핵제로 환상올레핀계 수지를 사용하는 것 보다 가격이 훨씬 저렴하고 더 높은 반사율을 갖는 백색 폴리에스테르 필름 및 이의 제조방법과 이를 이용한 반사 시트에 관한 것이다.

일반적으로, 정보 표시기기 등에 사용되는 액정 디스플레이는 높은 휘도를 확보하기 위해서 디스플레이 후면에 백라이트라는 면광원을 설치하여 광을 조사하는 방식을 채용하고 있다.

이러한 백라이트는 단지 광을 조사할 뿐만 아니라 화면 전체를 균일하게 밝힐 필요가 있다. 이를 충족시키는 방법으로서 엣지형 또는 직하형의 면광원 구조를 사용한다. 엣지형은 광원이 디스플레이 모서리 부위에 위치하여 도광판을 이용해 빛을 전면부로 향하게 하는 반면, 직하형의 경우 디스플레이 후면부에 위치해 전면부로 빛을 바로 조사한다.

종래 반사판 용도로 사용되는 백색 폴리에스테르 필름은 한국 공개특허공보 제2004-0021274호 및 제2009-0071425호에 개시된 바와 같이, 폴리올레핀 수지를 폴리에스테르 수지에 혼합하고, 백색 안료가 첨가된 폴리에스테르 수지와 함께 압출하여 필름 내부에 공동을 형성한 형태가 일반적이나, 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP)과 같은 범용 폴리올레핀 재료를 사용하는 경우, 재료의 열 안정성이 낮아 필름 제조 과정 중 연신 공정에서 변형이 되어 기공이 잘 형성되지 않는 문제가 있다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 내열성이 강화된 특수 올레핀계 수지를 사용하는데, 많이 사용되는 재료로 폴리메틸펜텐(PMP)과 시클로올레핀코폴리머(COC)와 같은 환상올레핀계 수지가 있다. 이러한 특수 올레핀 재료의 경우 열 안정성이 높아 필름 연신 시 변형이 되지 않고 기공을 형성하며 열처리를 하여도 기공이 유지되는 장점이 있는 반면 가격이 비싸다는 단점이 있다.

또한 한국 공개특보 제 2004-008056호에는 폴리에스테르에 폴리스티렌을 혼합하였으나, 이와 같이 폴리에스테르와 폴리스티렌만을 혼련 하였을 경우 폴리스티렌의 입경이 커지고 불균일해지는 문제가 발생하여 반사성능이 떨어지게 되고, 그 결과 백라이트용 반사필름으로 사용하기에는 부족함이 있었다. 또한 폴리스티렌을 기공 형성 핵제로 사용할 경우, 폴리스티렌의 유리전이온도가 약 90℃이고, 필름의 열처리 온도가 190℃ 이상이므로, 열처리 시 폴리스티렌이 변형되어 기공이 사라지는 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 한국 등록특허 제10-1117125호에는 결정성 폴리스티렌을 사용하였는데, 결정성 폴리스티렌을 사용할 경우 일반 폴리스티렌에 비해 내열성이 좋아 필름 연신 공정 및 열처리 공정에서 기공의 변형이 줄어들긴 하지만, 범용 폴리스티렌에 비해 가격이 5배 정도 비싸고 폴리에스테르 필름 내 결정성 폴리스티렌을 3㎛ 이하의 크기로 미분산 시키기 어려워 기존에 사용되는 환상 올레핀계 폴리머에 비해 성능이 매우 좋지 않은 문제점이 있었다.

상술한 바와 같이, 폴리에스테르 필름 내 기공 형성 핵제로 환상 올레핀계 수지 외에도 폴리에스테르와 비상용성을 가지는 수지는 모두 사용될 수 있으나, 폴리에스테르 내 비상용 수지의 입경을 작게 만들어 균일하게 분산시키기가 어렵고, 분산이 잘 되더라도 일반적으로 내열성이 낮아 필름 연신공정 및 열처리 공정에서 핵제가 변형되어 기공이 사라지게 되는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제2004-0021274호 한국 공개특허공보 제2009-0071425호 한국 공개특허공보 제2004-0080556호 한국 등록특허공보 제10-1117125호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 연신 공정 전 공압출된 미연신 시트 내에 폴리스티렌을 미분산 시킬 수 있고 탄산칼슘 입자도 우수하게 분산시킬 수 있으며, 기공 형성 핵제로 환상올레핀계 수지를 사용하는 것 보다 가격이 훨씬 저렴하고 더 높은 반사율을 갖는 백색 폴리에스테르 필름 및 이의 제조방법과 이를 이용한 반사 시트를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, A/B/A의 3층 구조를 가지는 백색 폴리에스테르 필름에 있어서, 상기 B층은 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지이고, 상기 A층은 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 백색 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.

여기서, 상기 폴리스티렌 입자의 평균 입경은 0.5~5.0㎛이고, 용융지수(MI)는 1 내지 3 g/min인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탄산칼슘 입자의 평균 입경은 0.6 내지 1.0㎛이고 B층 총 조성물에 대해 5 내지 25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 엘라스토머의 용융온도는 190℃ 이상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 B층의 원료 조성물은 폴리에스테르 수지 60 내지 88중량%, 폴리스티렌과 엘라스토머 각각 0.5 내지 10중량%, 탄산칼슘 입자 5 내지 25중량%을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 무기입자는 이산화규소, 탄산칼슘 중 하나 이상이고, A층 종 조성물에 대해 0.1 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 필름은 반사율이 100% 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은, 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출한 3층 구조로서, 구형의 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 B층과 상기 B층의 양면에 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 A층이 형성된 시트 상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 제1단계와, 상기 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 제2단계와, 상기 냉각된 시트를 1축 연신하는 제3단계와, 상기 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1단계는 상기 폴리에스테르 수지 내에 엘라스토머를 첨가한 폴리스티렌 마스터배치를 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제3단계와 제4단계에서의 연신 온도는 폴리에스테르 유리전이온도와 B층에 분산된 폴리스티렌의 유리전이온도의 사이인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은, 상술한 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 것을 특징으로 하는, 반사시트에 의해 달성된다.

여기서, 상기 백색 폴리에스테르 필름의 표면에서의 10점 평균조도(Rz)는 0.1~10㎛일 수 있다.

본 발명에 따르면, 연신 공정 전 공압출된 미연신 시트 내에 폴리스티렌을 미분산 시킬 수 있고 탄산칼슘 입자도 우수하게 분산시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 기공 형성 핵제로 환상올레핀계 수지를 사용하는 것 보다 가격이 훨씬 저렴하고 더 높은 반사율을 갖는 등의 효과를 가진다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 백색 폴리에스테르 필름의 단면 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including)", "포함하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.

본 발명자들은 환상올레핀계 수지를 대체하는 수지로 범용 폴리스티렌을 선택함에 있어, 종래에는 폴리스티렌이 폴리에스테르 수지 내에 미분산이 어렵고, 열처리 시 기공이 없어지는 문제를 해결하기 위해 예의 주시한 결과, 폴리스티렌을 폴리에스테르 수지 내에 미분산 시킬 수 있고, 열처리 시 기공이 사라지는 문제도 해결할 수 있어 기존에 사용되던 환상 올레핀계 수지를 대체할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 일 양상에 따른 백색 폴리에스테르 필름은 A/B/A의 3층 구조를 가지는 백색 폴리에스테르 필름에 있어서, B층은 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지이고, A층은 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지이다.

즉 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 백색 폴리에스테르 필름의 단면 모식도인 도 1을 참조하면, 공압출한 A층(10)/B층(20)/A층(10)의 3층 구조로 되어 있고, B층(20) 내부에는 폴리스티렌 입자(30)와 탄산칼슘 입자(40)가 있고, 기공이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 일반적으로는 폴리스티렌을 기공 형성 핵제로 사용하게 되면 필름 열처리 시 폴리스티렌이 변형되어 기공이 사라지게 되나, 본 발명에서는 B층 내부에 존재하는 미세 탄산칼슘이 이미 형성된 기공이 줄어드는 것을 억제하게 되고, 그 결과 같은 두께 내에 더 많은 기공층을 형성할 수 있으므로 종래 기공 형성 핵제로 내열성이 높은 환상 올레핀계 수지를 사용한 것보다 더 높은 반사율을 가지게 된다.

본 발명의 다른 양상에 따른 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법을 통해 본 발명의 일 양상에 따른 백색 폴리에스테르 필름의 구성에 대해 상세히 살펴본다.

본 발명의 다른 양상에 따른 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법은 다음 단계를 포함한다.

(1) 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출한 3층 구조로서, 구형의 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 B층과 B층의 양면에 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 A층이 형성된 시트 상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 제1단계와,

(2) 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 제2단계와,

(3) 냉각된 시트를 1축 연신하는 제3단계와,

(4) 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계를 포함한다.

이로부터 제조된 백색 폴리에스테르 필름은 공동을 포함한 B층으로 이루어진 필름과 B층의 양면에 A층이 형성된 필름의 구조를 갖는다.

이하, 단계별로 필름의 제조방법을 상세히 설명한다.

제1단계는 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출한 3층 구조로서, 구형의 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 B층과 상기 B층의 양면에 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 A층이 형성된 시트 상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 단계이다.

이 단계를 통해 미세 기공을 함유한 B층(20)과 이의 양면에 표면조도를 갖는 A층(10)으로 형성된 미연신 시트를 얻는다.

일 실시예에서 B층의 원료조성물은 열가소성 폴리에스테르 수지 60 내지 88중량%, 폴리스티렌과 엘라스토머 각각 0.5 내지 10중량%, 평균입경 0.6 내지 1.0㎛의 탄산칼슘 입자 5 내지 25중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, B층의 원료조성물은 열가소성 폴리에스테르 수지 70 내지 85중량%, 폴리스티렌과 엘라스토머 각각 5 내지 10중량%, 탄산칼슘 10 내지 20중량%를 포함한다.

이때, 폴리에스테르 필름의 기본 수지로 사용되는 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분과 디올 성분으로 이루어지며, 제막 안정성이 높고 저렴한 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기본 구성으로 하는 것이 바람직하다.

디카르복실산 성분으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 아디프산, 세바신산을 사용하는 것이 바람직하고, 디올 성분으로는, 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올 등에서 선택 사용할 수 있다.

B층을 이루는 원료 조성물에서, 폴리에스테르 수지는 60~88중량% 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70~85중량%을 포함한다. 이때, 폴리에스테르 수지의 함량이 위 범위를 벗어나면, 다수의 공동을 포함하는 필름으로 제막할 수 없다.

또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기본 수지로서 사용할 경우, 제막 안정성의 관점에서 바람직하게는 전체 디카르복실산 성분 당 1~15몰%, 더욱 바람직하게는 3~14몰%, 가장 바람직하게는 5~13몰%의 공중합 성분을 포함하는 공중합 폴리에스테르 또는 전체 디올 성분 당 1~15몰%, 더욱 바람직하게는 3~14몰%, 가장 바람직하게는 5~13몰%의 공중합 성분을 포함하는 공중합 폴리에스테르를 사용하면 좋다. 이때, 1몰% 미만이면, 다수의 공동을 포함하는 필름 제막이 어렵고, 반면에 15몰%를 초과할 때 역시 제막에 어려움이 있다.

이때, 공중합 성분으로서 디카르복실산 성분은 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 아디프산 및 세바신산으로 이루어진 군에서 선택사용할 수 있다. 또한 디올 성분은 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올 등에서 선택 사용할 수 있다. 또한, 공중합 성분 중에서도 양호한 제막성을 얻기 위해서 이소프탈산 또는 2,6-나프탈렌디카르복실산을 사용하는 것이 바람직하고, 비상용성 수지 폴리스티렌의 분산 상태를 안정시키는 효과가 있는 엘라스토머를 섞어주는 것이 좋다.

일 실시예에서, 제1단계는 폴리에스테르 수지 내에 엘라스토머를 첨가한 폴리스티렌 마스터배치를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 B층을 이루는 원료 중에 폴리스티렌을 폴리에스테르 내에 미분산 시키는 것을 용이하게 할 수 있기 때문이다. 본 발명의 실시예에서는 엘라스토머로 LG화학의 1072D 제품을 사용하였다.

또한 마스터배치에 엘라스토머를 첨가하는 것은 폴리스티렌 입자의 분산 안정성을 높여 주기 위한 것이다. 즉 폴리스티렌 마스터배치를 제조할 때 엘라스토머를 첨가하면 폴리스티렌을 작고 균일하게 분산시킬 수 있다. 이러한 엘라스토머는 용융온도가 높을수록 폴리스티렌을 미분산 시키고 안정화하는데 유리한데, 190℃ 이상의 것을 사용하는 것이 좋고, 바람직하게는 195℃ 이상의 것을 사용하는 것이 좋다.

또한 폴리스티렌 마스터배치를 제조할 때에 사용되는 폴리에스테르 수지의 극한점도(IV)는 0.8 내지 1.0인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 IV가 0.8 미만일 경우 폴리스티렌의 입경이 커지는 문제가 있고, IV가 1.0을 초과할 경우에는 마스터배치 제조 시 점도가 너무 높아 마스터배치를 제조하기가 어렵기 때문이다.

또한 폴리스티렌 수지는 용융지수(MI)가 높을수록 입자 크기를 줄이고 미분산 시키는데 유리하다. 본 발명에서는 폴리스티렌 수지의 용융지수(MI)가 1 내지 3 g/min인 것이 바람직한데, 폴리스티렌 수지의 용융지수가 1g/min 미만인 경우 폴리에스테르 내에 폴리스티렌의 분산 입경이 커지는 단점이 있고 3 g/min을 초과하는 경우는 입경이 너무 작아져 필름 연신 공정에서 기공이 형성되지 않는 단점이 있기 때문이다.

또한, B층에 존재하는 폴리스티렌 입자는 그 평균 입경이 0.5~5.0 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경 크기가 0.5㎛ 미만이면, 연신 시 기공을 형성하기가 어렵고, 5.0㎛를 초과하면 연신 시 필름이 찢어질 우려가 있어 제막성이 저하되므로 바람직하지 않기 때문이다. 더욱 바람직하게는 폴리스티렌 입자의 평균 입경이 1.0 내지 3.0㎛인 것이 반사율 상승 및 제막안정성에서 더 좋다.

또한 B층 원료 조성물에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 각종 첨가물, 예를 들면, 형광증백제, 가교제, 내열안정제, 내산화 안정제, 자외선 흡수제, 유기의 활제, 무기의 미립자, 충전제, 내광제, 대전방지제, 핵제, 염료, 분산제, 커플링제 등이 첨가될 수 있다.

일 실시예에서 A층에 포함되는 무기입자는 이산화규소, 탄산칼슘 중 하나 이상이고, 이러한 무기입자를 폴리에스테르 조성물에 배합하는 방법은 하기 (가) 내지 (라)의 공지 방법을 이용하여 수행할 수 있다.

구체적으로는, (가)의 방법은 폴리에스테르 합성시의 에스테르 교환 반응 또는 에스테르화 반응 종료 전에 입자를 첨가하는 방법 또는 중축합 반응 개시 전에 입자를 첨가하는 것이고, (가)의 방법으로 폴리에스테르 합성 시에 첨가될 경우에는 이산화규소, 탄산칼슘 중 하나 이상의 입자는 글리콜에 분산된 슬러리로 준비한 후 반응계에 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, (나)의 방법은 폴리에스테르에 입자를 첨가하여 용융 혼련하는 방법이고, (다)의 방법은 (가) 또는 (나)의 방법에 있어서, 입자를 다량 첨가한 마스터 펠릿을 제조한 후, 이들과 첨가제를 포함하지 않는 폴리에스테르를 혼련하여 소정량의 첨가물을 포함시키는 방법이다. 이외, (라)의 방법은 (다)의 마스터 펠릿을 그대로 사용하는 방법으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는 이산화규소, 탄산칼슘 중 하나 이상의 입자의 혼합 방법으로는 입자의 분산성을 고려하여, (다) 또는 (라)의 방법으로 수행하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 A층 원료 조성물은 B층과 같은 폴리에스테르 수지 85 내지 99.9중량%와 이산화규소, 탄산칼슘 중 1종 이상의 무기입자 0.1 내지 15중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 원료 조성물을 이용하여 다이로부터 압출하고, 시트 상으로 성형된 미연신 시트를 제조하면 제1단계가 완료된다.

본 발명의 제조방법에서, 제2단계는 제1단계에서 제조된 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 것이다. 제2단계는 종래 잘 알려진 단계이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제조방법에서, 제3단계는 냉각된 시트를 1축 연신하여 1축 연신 필름을 준비하는 것이다. 냉각된 미연신 시트를 롤 가열, 적외선 가열(Heater)이라는 가열 수단에 의해 가열하고, 우선 길이 방향으로 연신하여 1축 연신 필름을 얻는다. 이러한 연신은 2개 이상의 롤의 주속차를 이용해서 수행하는 것이 바람직하며, 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)와 B층에 분산된 폴리스티렌의 유리전이온도 사이의 온도로 설정하고, 연신 배율은 2.5~4.0배로 하는 것이 바람직하다. 이때 연신 온도를 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)와 B층에 분산된 폴리스티렌의 유리전이온도 사이의 온도로 설정함으로써 폴리스티렌에 의해 미세 기공이 생기고 또한 탄산칼슘에 의해서도 작고 균일한 기공을 형성할 수 있다. 예컨대, 폴리에스테르의 유리전이온도는 약 78℃이고 폴리스티렌의 유리전이온도는 약 90℃이므로 이 사이의 온도를 연신 온도로 설정하는 것이 바람직하다.

일반적으로 폴리에스테르 내에 폴리스티렌 입자만 분산시켜 연신 공정을 하게 되면, 연신 시 기공이 형성되나, 열처리 공정을 거치게 되면 폴리스티렌이 변형되어 기공이 없어지는 문제가 발생하지만, 본 발명에 따르면 열처리 시 폴리스티렌 입자가 변형되어도 탄산칼슘에 의해 기공이 사라지지 않고 옆으로 얇게 퍼져 결과적으로 같은 두께의 다른 반사 필름과 비교했을 때 반사율이 더 높아지는 효과를 가지게 되고, 이에 따라 본 발명에 따른 백색 폴리에스테르 필름은 기공 형성 핵제로 환상올레핀계 수지를 사용하는 것 보다 가격이 훨씬 저렴하고 더 높은 반사율을 갖게 된다.

본 발명의 제조방법에서, 제4단계는 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계로서, 제3단계에서 길이방향으로 1축 연신된 필름을 연속적으로 길이 방향과 수직인 방향(이하, "폭 방향"이라고도 한다)으로 2축 연신한다. 이때, 폭 방향 연신은 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)와 B층 내 분산된 폴리스티렌의 유리전이온도 사이의 온도에서 이루어지고 차츰 폴리에스테르수지의 유리전이온도(Tg)보다 5~70℃ 높은 온도까지 승온시키면서 수행한다. 폭 방향 연신 과정에서의 승온은 연속적이어도 좋고, 단계적(순차적)이어도 좋지만 통상 순차적으로 승온시킨다. 예를 들면 텐터의 폭 방향 연신 존을 필름 주행 방향을 따라 복수로 나누고, 존마다 소정 온도의 가열 매체를 흘림으로써 승온시킨다. 이때, 폭 방향 연신의 배율은 2.5~4.5배로 한다. 이후, 필름을 주행시키면서 열고정 또는 열이완 등의 열처리를 순차적으로 실시해서 2축 배향된 백색 폴리에스테르 필름으로 제조한다.

또한 얻어진 2축 연신 필름의 결정 배향을 완료시켜서 평면성과 치수 안정성을 부여하기 위해서, 계속해서 텐터 내에서 120~240℃의 온도로 1~30초간의 열처리를 행하고, 균일하게 서냉한 후에 실온까지 냉각시키고, 권취함으로써 본 발명의 공동 포함 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다. 이때, 열처리 공정 중에서는 필요에 따라서 폭 방향 또는 길이 방향으로 3~12%의 이완 처리를 실시해도 좋다.

나아가, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 반사시트를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 백색 폴리에스테르 필름 표면(A층 표면)의 10점 평균조도(Rz)는 0.1~10㎛인 것이 바람직하다. 표면조도는 A층 내에 분산된 무기입자를 중심으로 2축 연신 시에 형성되는데, 사용한 무기입자의 함량이 증가할수록 표면조도가 높아지게 되고 광택도는 낮아지게 된다.

이에, 본 발명의 또 다른 양상에 따른 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 반사시트는 표면 조도를 조절해 광택도가 60 이하가 되게 할 경우, 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하며, 도광판과의 밀착성 결점(Wet Out) 현상 또는 마찰에 의한 도광판 또는 반사시트의 갈림 현상을 방지할 수 있다.

따라서, 화상 표시용의 백라이트 장치 및 램프 리플렉터의 반사시트, 조명용 기구의 반사시트, 조명 간판용 반사시트, 태양 전지용 배면 반사시트 등에 유용하게 사용할 수 있다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

B층의 구성은 전체 100중량부에 대하여, 폴리에스테르 수지에 대한 비상용 수지로서 폴리스티렌 수지 5중량부와 녹는점이 200℃인 엘라스토머 0.5 중량부와 0.6㎛의 평균 입경을 가지는 탄산칼슘 10중량부를 첨가하였다. 폴리스티렌 수지와 엘라스토머는 미리 폴리에스테르 수지와 혼합시킨 마스터배치 형상으로 사용하였고, 이때 사용된 마스터배치는 극한점도(IV)가 0.8인 폴리에스테르 수지를 사용하였다. 탄산칼슘의 경우는 폴리에스테르 수지와 탄산칼슘을 혼합한 마스터배치를 따로 제작하여 사용하였다. 폴리스티렌의 MI(용융지수)는 ASTM D1238(I)에 의거하여 측정된 데이터로 230℃/3.8Kg 기준 2.7g/min인 제품을 사용하였다.

A층의 구성은 전체 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 입자를 15 중량부 첨가하였다. 탄산칼슘은 미리 폴리에스테르 수지와 혼합시킨 마스터배치의 형상으로 사용하였고, 탄산칼슘의 평균입경은 0.6 ㎛이었다.

이렇게 투입된 원료는 압출기 T-다이에서 토출되어 시트 상으로 성형하고, 성형된 시트를 표면 온도 20℃의 캐스팅 드럼에서 냉각 고화시켜 미연신 필름을 얻고, 이를 85℃로 가열하여 길이 방향으로 3.5배 연신 후 냉각하였다. 계속해서 길이 방향으로 1축 연신한 필름의 양 끝을 클립으로 유지하면서 텐터로 인도하여 85℃로 가열된 분위기 중에서 길이에 수직인 방향(폭 방향)으로 3.5배율로 연신하였다.

이후, 텐터 내에서 190℃로 열고정을 수행하고, 실온까지 냉각하여 두께 188㎛인 2축 연신 필름을 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1에서 B층에 탄산칼슘 함량을 15 중량부로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 3]

실시예 2에서 B층에 엘라스토머를 용융온도 190℃ 제품으로 변경한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 4]

실시예 2에서 B층에 탄산칼슘 함량을 20 중량부로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 5]

실시예 1에서 B층에 폴리스티렌 수지의 함량을 10 중량부로 변경하고, 엘라스토머 함량을 1 중량부로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 6]

실시예 5에서 B층에 탄산칼슘 함량을 15 중량부로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 2에서 B층에 엘라스토머 함량을 0 중량부로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 2]

실시예 2에서 B층에 엘라스토머 용융온도를 180℃ 제품으로 변경한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 3]

실시예 1에서 B층에 폴리스티렌 농도를 15중량부로 변경하고, 엘라스토머 농도를 1.5중량부로 변경하고, 탄산칼슘 함량을 0중량부로 변경한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 4]

실시예 2에서 B층에 폴리스티렌 농도를 0 중량부로 변경하고, 엘라스토머 농도를 0 중량부로 변경한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 5]

비교예 3에서 B층에 폴리스티렌을 결정성 폴리스티렌으로 변경하고, 엘라스토머 농도를 0 중량부로 변경한 것을 제외하고, 비교예 3과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 6]

실시예 1에서 B층에 폴리스티렌 MI가 230℃/3.8 Kg기준 0.9 g/min인 것으로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에 따른 백색 폴리에스테르 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[실험예]

1. 제막안정성 평가

상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 6에서 제조된 2축 연신 폴리에스테르 필름에 대하여, 20분 이상 안정되게 제막이 가능하면 "○"로 판정하고, 20분 이내에 파단이 발생하고, 안정된 제막이 불가하면, "×"로 판정하였다.

2. 반사율 측정

상기 실시예 1~6 및 비교예 1~6에서 제조된 필름에 대하여, 일본 시마즈(SHIMAZU)사의 분광광도계(UV-3600)에 적분구를 부착하고, 550nm 파장에서 표준 백색판(BaSO4)을 100%으로 했을 때의 반사율을 측정하였다.

3. 비상용 수지 입경 측정

필름을 열처리 할 경우, 비상용 수지가 열에 의해 변형되어 초기 입경을 측정할 수 없기 때문에, 열처리 하지 않은 필름의 단면을 잘라 SEM으로 2,000배의 배율로 사진을 3장 찍고, 비상용 수지의 입경을 측정한 후에 D50 평균 입경을 사용하였다.

	비상용수지 농도(wt.%)	CaCO3농도(wt.%)	엘라스토머 녹는점(℃)	제막 안정성	반사율	비상용수지 입경(㎛)
실시예 1	5	10	200	O	100%	1.9
실시예 2	5	15	200	O	102%	1.8
실시예 3	5	15	190	O	101%	2.3
실시예 4	5	20	200	O	103%	1.7
실시예 5	10	10	200	O	101%	1.9
실시예 6	10	15	200	O	103%	1.8
비교예1	5	15	X	X	96%	6
비교예2	5	15	180	O	97%	3.4
비교예3	15	0	200	O	18%	2.3
비교예4	0	15	X	O	95%	-
비교예5	15	0	X	X	80%	6.3
비교예6	5	10	200	O	98%	3.9

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1~6에서 제조된 폴리에스테르 필름의 경우 반사율이 100% 이상인 것이 확인되며, 제막안정성(공정성) 또한 양호한 것이 확인되는 반면, 비교예 1~6에서는 반사율이 낮거나 공정성이 좋지 않은 것이 확인된다.

먼저, 실시예 1 ~ 4은 B층에 폴리스티렌 5 중량부와 엘라스토머 0.5 중량부를 넣고, 탄산칼슘 10 내지 20 중량부까지 변경하였고, 실시예 3의 경우 엘라스토머의 용융온도에 따른 폴리스티렌 입경 및 반사율 변화를 확인하기 위해 실시하였다. 비상용수지로 폴리스티렌을 사용했음에도 불구하고 반사율이 높게 나타나는 것이 확인되며, 탄산칼슘 농도가 높아질수록 반사율이 증가하는 것도 확인된다.

또한 실시예 5 ~ 6 은 B층에 폴리스티렌 함량을 10 중량%로 늘리고, 탄산칼슘 함량을 10 내지 15으로 변경한 것으로, 폴리스티렌 수지와 탄산칼슘의 함량이 증가할수록 반사율이 증가하는 것이 확인된다.

비교예 1은 폴리스티렌을 미분산 시킴에 있어 엘라스토머의 중요성을 확인할 수 있는 데이터로, 엘라스토머가 없을 경우 폴리스티렌의 입경이 커지고 반사율도 낮아지며, 공정성 또한 나빠지는 것이 확인된다.

비교예 2는 엘라스토머 용융온도의 중요성을 확인할 수 있는 데이터로, 엘라스토머의 온도가 190℃보다 낮을 경우, 폴리스티렌의 입경이 커지고, 반사율이 감소하는 것이 확인된다.

비교예 3은 폴리스티렌을 기공 형성 핵제로 사용했을 때, 탄산칼슘의 중요성을 확인할 수 있는 데이터로, 탄산칼슘이 없을 경우 필름을 열처리 할 때, 기공이 사라져 반사율이 현저히 낮아지는 것이 확인된다.

비교예 4는 탄산칼슘 단독으로 반사필름을 제조했을 때의 데이터로, 탄산칼슘 단독으로 사용했을 경우, 반사율이 크게 증가하지 않는 것이 확인되고, 이때 실시예 2와 비교했을 때에, 실시예 2는 폴리스티렌과 탄산칼슘을 함께 사용할 경우 반사율이 크게 향상되는 것을 알 수 있다.

비교예 5는 폴리스티렌을 결정성 폴리스티렌으로 변경한 것으로, 결정성 폴리스티렌을 단독으로 사용했을 경우, 입경 제어가 어렵고 반사성능이 제대로 나타나지 않으며 공정성 또한 나빠지는 것을 확인 할 수 있다.

비교예 6은 폴리스티렌 MI가 폴리스티렌 입경에 미치는 영향에 대한 데이터로 MI가 낮을 경우 입경이 커지게 되어 반사율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

10: A층
20: B층
30: 비상용 수지 (기공 형성 핵제)
40: 탄산칼슘

Claims (9)

1. A/B/A의 3층 구조를 가지는 백색 폴리에스테르 필름에 있어서,
   상기 B층은 폴리스티렌 입자, 탄산칼슘 입자 및 엘라스토머를 포함하는 폴리에스테르 수지이고,
   상기 A층은 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 수지이며,
   상기 폴리스티렌 입자의 용융지수(MI)는 1 내지 3 g/min이고,
   상기 엘라스토머의 용융온도는 190℃ 이상인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폴리스티렌 입자의 평균 입경은 0.5~5.0㎛인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄산칼슘 입자의 평균 입경은 0.6 내지 1.0㎛이고 B층 총 조성물에 대해 5 내지 25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 B층의 원료 조성물은 폴리에스테르 수지 60 내지 88중량%, 폴리스티렌과 엘라스토머 각각 0.5 내지 10중량%, 탄산칼슘 입자 5 내지 25중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름.
6. 제1항에 있어서,
   상기 무기입자는 이산화규소, 탄산칼슘 중 하나 이상이고, A층 종 조성물에 대해 0.1 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름.
7. 제1항에 있어서,
   상기 필름은, 550nm 파장에서 표준 백색판(BaSO4)의 반사율을 100%로 했을 때, 반사율이 100% 이상인 것을 특징으로 하는, 백색 폴리에스테르 필름.
8. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 것을 특징으로 하는, 반사시트.
9. 제8항에 있어서,
   상기 백색 폴리에스테르 필름의 표면에서의 10점 평균조도(Rz)는 0.1~10㎛인 것을 특징으로 하는, 반사시트.

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