KR102194517B1 - 폴리카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리카보네이트 수지의 양면에 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지를 적층하여 다층 필름을 형성함으로써, 내열성, 전기절연성, 인장강도, 내약품성 등이 기존의 폴리카보네이트에 비하여 향상되고, 투명성이 우수한 다층 필름을 제공할 수 있다. 또한, 폴리카보네이트 수지와 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지가 적층된 다층 필름을 공압출함에 있어 각기 상이한 유동성, 작업온도 등의 차이를 극복한 다층 필름의 제조방법을 제공 할 수 있다.

Description

폴리카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그 제조방법{Multi-layer film comprising polycarbonate and preparation method thereof}
본 발명은 폴리카보네이트를 포함하는 다층 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
플라스틱 소재는 기계적·열적 성능으로 구분을 하는데, 일반적으로 사용 가능한 온도에 따라 100 ℃ 미만의 낮은 온도에서 사용하는 것을 범용성 플라스틱, 100 ℃ 이상에서 사용하는 플라스틱을 엔지니어링 플라스틱(EP)라 하고 있으며, 더 나아가 150 ℃ 이상에서 장시간 사용할 수 있는 내열성을 갖는 열가소성 수지를 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(Super EP)로 정의하고 있다.
상기 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 상기한 바와 같이 연속사용온도(Continuous Service Temperature)가 150 ℃ 이상인 열적으로 안정성이 매우 높은 소재로 금속의 강도 및 내열성을 충족하면서 금속보다 가벼운 성질을 장점으로 가지는 소재로써 대표적으로 Polyphthalamide(PPA), Polyketone, Polyphenylene sulfide(PPS)의 결정성 소재, 그리고 Sulfone polymer, Thermoplastic Polyimide의 비결정 소재 등으로 구분된다.
상기 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 중 비결정성 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 우수한 내열성, 투명성, 정밀 사출성 등의 특성을 바탕으로 외관용 시트소재, 자기소화성을 요구하는 내열 보호장구류, 멤브레인소재, 정밀화학소재 및 광학용 소재를 포함하는 산업 전반에서 큰 수요를 보이고 있으나, 엔지니어링 플라스틱에 비하여 가격이 아주 비싸다는 단점이 있다.
한편, 폴리카보네이트는 대표적인 엔지니어링 플라스틱의 일종으로 비스페놀과 호스겐을 합성하여 제조된다. 폴리카보네이트는 투명성과 충격 강도가 뛰어나고, 치수 안정성과 크리프(creep) 저항성이 우수하여 음식물 접촉용 용기, 의료용 물품, 창문 및 광학 등의 다양한 용도로 사용되고 있다. 다만 다른 엔지니어링 플라스틱에 비하여 온도의 상한이 낮고, 할로겐화 탄화수소, 방향족 탄화수소, 에스테르, 케톤, 에테르 등의 유기용제에 닿으면 크래킹(cracking)이 발생하거나 표면이 녹기도 하는 문제점이 있다.
한편, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 수지와 범용 엔지니어링 플라스틱 수지 간의 물성은 현저한 차이를 보인다. 따라서 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 수지의 물성 수준까지는 요구되지 않으나, 범용 엔지니어링 플라스틱의 물성으로는 요구하는 성능에 미치지 못하게는 경우에도, 대안으로 활용될 수 있는 소재가 전무하여, 고가의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 채택해야만 하는 문제가 있다. 따라서, 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지의 물성 수준까지는 아니더라도, 범용 엔지니어링 플라스틱 수지에 비해 개선된 물성을 가지며, 슈퍼엔지니어링 플라스틱에 비해 저렴한 소재의 개발이 필요하다.
반면, 새로운 특성을 갖는 신규 고분자 재료의 개발은 고분자의 구조 설계에서 부터 상용화에 이르기까지 많은 시간과 돈이 소요되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 많은 산업현장에서는 기존의 고분자 수지에 다양한 목적의 첨가제를 첨가하거나 2종 이상의 수지를 혼합하거나 공압출하여 새로운 목적의 요구 특성을 만족하는 응용제품을 개발하여 산업의 각 분야에 적용하고 있다. 그러나 투명성이 요구되는 응용 제품의 경우 내열성, 전기절연성, 인장강도 등을 증가시키기 위해 첨가되는 첨가제 또는 수지 혼합에 따라 투명성이 저해되는 문제점을 가지게 된다.
한국등록특허공보 제10-1646437호
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폴리카보네이트와 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 적층하여, 높은 전광선 투과율을 유지하면도, 내열성, 전기절연성, 인장강도 등이 우수하며, 가격 경쟁력을 갖는 다층 필름 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리카보네이트 수지를 포함하는 코어층; 및 상기 코어층 양면에 형성된 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 포함하는 스킨층;을 포함하는 다층 필름을 제공한다.
상기 다층 필름의 두께는 100 내지 500 ㎛이고, 상기 스킨층의 두께는 상기 다층 필름의 두께의 36% 내지 70%일 수 있다.
상기 스킨층은 폴리에테르설폰 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 인장강도는 65 내지 75 MPa일 수 있다.
상기 스킨층은 폴리에테르설폰 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 전광선 투과율은 89.5% 이상이고, 흐림도는 1 이하일 수 있다.
상기 스킨층은 폴리에테르이미드 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 인장강도는 67 내지 99 MPa일 수 있다.
상기 스킨층은 폴리에테르이미드 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 전광선 투과율은 87.5% 이상이고, 흐림도는 1.9 이하일 수 있다.
상기 폴리카보네이트는 용융지수(melt index, MI)가 9 내지 11인 고내열 폴리카보네이트일 수 있다.
또한 본 발명은 제1 압출기에서 폴리카보네이트 수지 및 제2 압출기에서 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 각각 용융 압출하여 피드블럭(Feed block)에 공급하는 단계; 상기 피드블럭 내에서 폴리카보네이트 수지를 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 양면에 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 포함하는 스킨층을 갖는 3층 용융체로 적층하는 단계; 상기 3층 용융체를 티다이(T-Die)에 공급하여 용융 상태의 3층 필름을 형성하는 단계; 및 상기 용융 상태의 3층 필름을 캐스팅 롤을 통과시킴으로써 3층 필름으로 냉각시키는 단계;를 포함하는 다층 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 제2 압출기에서는 폴리에테르설폰 수지를 용융 압출하며, 상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이는 50 ℃이하이고, 상기 제1 압출기의 온도는 250 내지 290 ℃이고, 상기 제2 압출기의 온도는 300 내지 340 ℃일 수 있다.
상기 제2 압출기에서는 폴리에테르이미드 수지를 용융 압출하며, 상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이는 90 ℃이하이고, 상기 제1 압출기의 온도는 250 내지 290 ℃이고, 상기 제2 압출기의 온도는 340 내지 380 ℃일 수 있다.
상기 피드블럭의 온도는 300 내지 350 ℃이고, 상기 티다이의 온도는 290 내지 330 ℃이고, 상기 캐스팅 롤의 온도는 180 내지 200 ℃일 수 있다.
상기 다층 필름의 두께는 100 내지 500 ㎛이고, 상기 스킨층의 두께는 상기 다층 필름의 두께의 36% 내지 65%일 수 있다.
상기 폴리카보네이트는 용융지수(melt index, MI)가 9 내지 11인 고내열 폴리카보네이트이고, 상기 제1 압출기의 온도는 300 내지 350 ℃일 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리카보네이트 수지의 양면에 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지를 적층하여 다층 필름을 형성함으로써, 내열성, 전기절연성, 인장강도, 내약품성 등이 기존의 폴리카보네이트에 비하여 향상되고, 투명성이 우수한 다층 필름을 제공할 수 있다. 또한, 폴리카보네이트 수지와 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지가 적층된 다층 필름을 공압출함에 있어 각기 상이한 유동성, 작업온도 등의 차이를 극복한 다층 필름의 제조방법을 제공 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1-3으로부터 제조된 다층 필름의 절단면을 관찰한 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명은 폴리카보네이트 수지를 포함하는 코어층; 및 상기 코어층 양면에 형성된 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 포함하는 스킨층;을 포함하는 다층 필름을 제공한다.
폴리에테르설폰은 슈퍼엔지니어링 플라스틱의 일종으로 디클로로디페닐설폰의 축중합으로 얻어지는 열가소성, 비결정성 고분자이다. 폴리에테르설폰은 벤젠고리와 설폰기의 결합으로 높은 내열성이나 강인한 기계적 특성을 가지며, 에테르 결합에 의한 우수한 유동특성과 가공성을 가지고 있다. 폴리에테르설폰은 내열수성과 내약품성도 비결정성 수지로 우수하다. 또한 자기 소화성이 있으며, 발열량, 가스 발생도 적다. 1차 가공으로는 사출성형, 압출성형, 용액 캐스트, 압축성형, 소결 등 모두 가능하며, 2차 가공으로는 전기도금, 진공증착, 절삭가공, 진공성형, 초음파 접착 등이 가능하다. 폴리에테르설폰은 전기, 전자부품, 기계부품 등을 비롯하여 내가수분해성을 이용하여 온수기 부품, 열수관 등에 이용되며 식품공업용 밸브, 파이프, 의료기구 등으로 이용할 수 있다.
폴리에테르이미드 역시 슈퍼엔지니어링 플라스틱의 일종으로 사출 성형 및 압출과 같은 재래식 기술에 의한 용융 가공성을 부여하기 위해 에테르는 물론 다른 유연한 구조 단위를 충분히 가지고 있는 폴리이미드이다. 폴리에테르이미드는 유리 전이 온도가 215 ℃이고, 연속 사용 온도가 170 - 180 ℃인 무정형 고분자로 전기 전자, 수송, 의료, 사용자 및 사무용 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
본 발명의 다층 필름은 폴리카보네이트 수지를 포함하는 코어층과 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 포함하는 스킨층이 적층된 3 층 필름을 제공하여, 기존의 폴리카보네이트 수지에 비해 내열성, 인장강도 등을 비롯한 여러 기계적 물성을 현저하게 향상시키면서도, 가격경쟁력을 갖는 다층 필름을 제공할 수 있다.
상기 다층 필름의 두께는 100 내지 500 ㎛이고, 상기 스킨층의 두께는 상기 다층 필름의 두께의 36% 내지 70%일 수 있다. 후술하는 실시예에서 확인할 수 있듯이, 상기 스킨층 두께가 다층 필름의 두께의 36% 미만일 경우, 플로우 마크(flow mark)가 발생하여 표면 외관이 불량할 수 있으며, 70%를 초과할 경우, 가격경쟁력을 확보할 수 없어 바람직하지 않다.
상기 스킨층은 폴리에테르설폰 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 인장강도는 65 내지 75 MPa일 수 있다. 또한, 상기 스킨층은 폴리에테르설폰 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 전광선 투과율은 89.5% 이상이고, 흐림도는 1 이하일 수 있다.
상기 스킨층은 폴리에테르이미드 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 인장강도는 67 내지 99 MPa일 수 있다. 또한, 상기 스킨층은 폴리에테르이미드 수지를 포함하고, 상기 다층 필름의 전광선 투과율은 87.5% 이상이고, 흐림도는 1.9 이하일 수 있다.
후술하는 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다층 필름은 폴리카보네이트에 비해 인장강도가 크게 향상되며, 전광선 투과율 및 흐림도는 유사한 수준으로 유지할 수 있으며, 순수한 슈퍼엔지니어링 플라스틱을 사용한 경우에 비해 비용을 약 50% 수준으로 절감할 수 있어 우수한 물성의 필름을 저렴한 가격에 사용할 수 있다는 장점을 가진다.
상기 폴리카보네이트는 용융지수(melt index, MI)가 9 내지 11인 고내열 폴리카보네이트일 수 있다. 공압출에 의해 이종의 플라스틱 수지를 적층한 필름을 제조함에 있어서, 적층되는 플라스틱 간의 온도와 유동성이 큰 차이를 보일 경우, 제조되는 필름의 외관이 불량해지고, 층간 접착력이 약화될 수 있는 가능성이 있다. 폴리에테르설폰의 경우 70, 폴리에테르이미드의 경우 9 의 용융지수를 갖는다. 일반적으로 사용되는 폴리카보네이트 수지의 용융지수는 2 내지 7이다. 따라서 용융지수가 9 내지 11로 알려진 고내열 폴리카보네이트를 사용하여 조금이나마 유동성 차이를 줄일 수 있다. 또한 일반적인 폴리카보네이트와 폴리에테르설폰은 작업온도 차이가 50 내지 90 ℃로 큰 차이를 보이는 반면, 고내열 폴리카보네이트를 사용할 경우 그 차이를 30 내지 40 ℃로 줄일 수 있어 제조되는 필름의 불량률을 줄일 수 있다.
본 발명은 제1 압출기에서 폴리카보네이트 수지 및 제2 압출기에서 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 각각 용융 압출하여 피드블럭(Feed block)에 공급하는 단계; 상기 피드블럭 내에서 폴리카보네이트 수지를 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 양면에 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 포함하는 스킨층을 갖는 3층 용융체로 적층하는 단계; 상기 3층 용융체를 티다이(T-Die)에 공급하여 용융 상태의 3층 필름을 형성하는 단계; 및 상기 용융 상태의 3층 필름을 캐스팅 롤을 통과시킴으로써 3층 필름으로 냉각시키는 단계;를 포함하는 다층 필름의 제조방법을 제공한다.
상기한 본 발명의 제조방법은 폴리카보네이트 수지와 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지의 유동성 및 작업온도 등의 차이를 극복하고, 우수한 성능을 가지면서도 가격경쟁력을 확보한 다층 필름을 제조할 수 있다.
상기 제2 압출기에서는 폴리에테르설폰 수지를 용융 압출하며, 상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이는 50 ℃이하이고, 상기 제1 압출기의 온도는 250 내지 290 ℃이고, 상기 제2 압출기의 온도는 300 내지 340 ℃일 수 있다.
상기 제2 압출기에서는 폴리에테르이미드 수지를 용융 압출하며, 상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이는 90 ℃이하이고, 상기 제1 압출기의 온도는 250 내지 290 ℃이고, 상기 제2 압출기의 온도는 340 내지 380 ℃일 수 있다.
상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도는 투입되는 수지를 충분히 용융하여 일정 수준 이상의 속도로 압출할 수 있으면서도, 적층 과정에서 발생하는 여러 문제를 해결하기 위하여 설정될 수 있다. 상기 압출기의 온도 범위 미만의 경우 용융 압출이 될 수 없고, 상기 범위를 초과할 경우, 수분을 흡수하거나 잔류 모노머 등에 의해 제조되는 필름에 기포가 발생할 수 있다. 또한 상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이가 각각의 상기 범위를 초과하는 경우, 적층과정에서 발포현상이 발생하여 외관이 불량할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 피드블럭의 온도는 300 내지 350 ℃이고, 상기 티다이의 온도는 290 내지 330 ℃이고, 상기 캐스팅 롤의 온도는 180 내지 200 ℃인 것이 바람직하다. 상기 피드블럭, 티다이, 캐스팅 롤의 온도의 범위를 벗어나는 경우, 토출되는 스킨층의 결정화가 발생하고 티다이의 립 부위에 결정화된 가루가 달라붙어 투명성이 우수한 필름을 제막하기 어려울 수 있고, 필름 전체에 발포 현상이 발생하거나, 티다이에서 토출된 수지와 캐스팅 롤 간의 밀착성이 부족하여 필름 외관이 불량해지거나, 캐스팅 롤에 필름이 달라붙는 등의 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
또한 상기 다층 필름의 두께는 100 내지 500 ㎛이고, 상기 스킨층의 두께는 상기 다층 필름의 두께의 36% 내지 70%일 수 있다. 후술하는 실시예에서 확인할 수 있듯이, 상기 스킨층 두께가 다층 필름의 두께의 36% 미만일 경우, 플로우 마크(flow mark)가 발생하여 표면 외관이 불량할 수 있으며, 70%를 초과할 경우, 고가의 폴리에테르설폰의 사용량이 증가하여 경제적이지 못하다.
상기 폴리카보네이트는 용융지수(melt index, MI)가 9 내지 11인 고내열 폴리카보네이트일 수 있다. 공압출에 의해 이종의 플라스틱 수지를 적층한 필름을 제조함에 있어서, 적층되는 플라스틱 간의 온도와 유동성이 큰 차이를 보일 경우, 제조되는 필름의 외관이 불량해질 가능성이 있다. 폴리에테르설폰의 경우 70, 폴리에테르이미드의 경우 9 의 용융지수를 갖는다. 일반적으로 사용되는 폴리카보네이트 수지의 용융지수는 2 내지 7이다. 따라서 용융지수가 9 내지 11로 알려진 고내열 폴리카보네이트를 사용하여 조금이나마 유동성 차이를 줄일 수 있다. 또한 일반적인 폴리카보네이트와 폴리에테르설폰은 작업온도 차이가 50 내지 90 ℃로 큰 차이를 보이는 반면, 고내열 폴리카보네이트를 사용할 경우 그 차이를 30 내지 40 ℃로 줄일 수 있어 제조되는 필름의 불량률을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
실시예 1-1. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 60%)
제1 압출기에 폴리카보네이트 수지를 투입하고, 제2 압출기에 폴리에테르설폰 수지를 투입하여 스크류 실린더를 통해 압출하였다. 상기 폴리카보네이트 수지와 폴리에테르설폰 수지는 필름의 불량을 방지하기 위하여 건조한 후에 투입하였다. 상기 제1 압출기의 온도는 270 ℃, 제2 압출기의 온도는 330 ℃로 조절하였다.
피드블럭에 상기 각각 압출된 폴리카보네이트 수지 및 폴리에테르설폰 수지를 투입하고, 폴리에테르설폰 수지/폴리카보네이트 수지/폴리에테르설폰 수지의 형상을 갖는 3층 용융체로 적층하였다. 여기서 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 160 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 120 ㎛로 적층하였다.
상기 3층 용융체를 티다이(T-Die)에 공급하여 용융 상태의 3층 필름을 형성하였다. 상기 티다이의 토출부를 3 등분하여, 중심부의 온도는 330 ℃로, 양 측부의 온도는 310 ℃로 조절하였다.
상기 용융 상태의 3층 필름을 캐스팅 롤을 통화시켜 3층 필름으로 냉각시켜 다층 필름을 제조하였다. 상기 캐스팅 롤의 온도는 180 ℃로 조절하였다.
실시예 1-2. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 55%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 180 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 110 ㎛로 적층하였다.
실시예 1-3. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 50%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 200 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 100 ㎛로 적층하였다.
실시예 1-4. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 45%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 220 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 90 ㎛로 적층하였다.
실시예 1-5. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 40%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 240 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 80 ㎛로 적층하였다.
실시예 2-1. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 60%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제2 압출기에 폴리에테르설폰 수지 대신 폴리에테르이미드 수지를 투입하였으며, 제2 압출기의 온도를 360 ℃, 티다이의 중심부 온도는 340 ℃, 양 측부의 온도는 325 ℃로 조절하여 다층 필름을 제조하였다.
실시예 2-2. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 55%)
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 180 ㎛로, 폴리에테르이미드 수지 스킨층의 두께를 각각 110 ㎛로 적층하였다.
실시예 2-3. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 50%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 200 ㎛로, 폴리에테르이미드 수지 스킨층의 두께를 각각 100 ㎛로 적층하였다.
실시예 2-4. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 45%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 220 ㎛로, 폴리에테르이미드 수지 스킨층의 두께를 각각 90 ㎛로 적층하였다.
실시예 2-5. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 40%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 240 ㎛로, 폴리에테르이미드 수지 스킨층의 두께를 각각 80 ㎛로 적층하였다.
비교예 1-1. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 35%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 260 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 70 ㎛로 적층하였다.
비교예 1-2. 폴리에테르설폰 다층 필름의 제조(스킨층 비율 30%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 280 ㎛로, 폴리에테르설폰 수지 스킨층의 두께를 각각 60 ㎛로 적층하였다.
비교예 2-1. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 35%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 260 ㎛로, 폴리에테르이미드 수지 스킨층의 두께를 각각 70 ㎛로 적층하였다.
비교예 2-2. 폴리에테르이미드 다층 필름의 제조(스킨층 비율 30%)
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 폴리카보네이트 수지 코어층의 두께는 280 ㎛로, 폴리에테르이미드 수지 스킨층의 두께를 각각 60 ㎛로 적층하였다.
시험예 1. 플로우 마크 발생 여부 확인
실시예 1-1 내지 1-5, 실시예 2-1 내지 2-5, 비교예 1-1 내지 1-2 및 비교예 2-1 내지 2-2에 의하여 제조된 다층 필름의 표면 플로우 마크 외관 불량 여부를 육안으로 확인하였다. 실시예 1-1 내지 1-5 및 비교예 1-1 내지 1-2의 결과는 하기 표 1, 실시예 2-1 내지 2-5 및 비교예 2-1 내지 2-2의 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
실시예 비교예
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-1 1-2
플로우 마크 발생 정도 ⓞ ⓞ ⓞ ⓞ ⓞ △ ×
실시예 비교예
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-1 1-2
플로우 마크 발생 정도 ⓞ ⓞ ⓞ ⓞ ○ △ ×
플로우 마크 발생 정도
ⓞ: 플로우 마크가 거의 눈에 띄지 않음.
○: 플로우 마크가 희미하게 보임.
△: 플로우 마크가 보임.
×: 플로우 마크가 선명하게 보임.
실시예 1-1 내지 1-5 및 실시예 2-1 내지 2-5의 필름의 경우 투명하고 미려한 표면 외관을 관찰할 수 있었으나, 비교예 1-1 내지 1-2 및 비교예 2-1 내지 2-2의 경우, 모두 플로우 마크가 발생하여 표면이 불량하였다. 따라서 두 스킨층 두께의 합이 다층 필름 두께의 35%를 초과하는 것이 요구됨을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 주사전자현미경 관찰
상기 실시예 1-3에 의해 제조된 다층 필름의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 도 1은 본 발명의 실시예 1-3에 의해 제조된 다층 필름의 단면을 관찰한 주사전자현미경 이미지이다.
상기 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1-3에 따른 다층 필름은 폴리카보네이트 수지 및 폴리에테르설폰 수지 계면 간의 특이사항 없이 잘 적층된 것을 확인할 수 있었다.
시험예 3. 인장강도 측정
실시예 1-1 내지 1-5 및 실시예 2-1 내지 2-5에 의하여 제조된 다층 필름의 인장강도를 측정하였다. 인장강도는 ASTM D638-14 규정에 따라 측정하였다. 또한 다층 필름 제조에 따른 물성 하락비율과 비용의 절감 비율을 계산하였다. 비용은 2018년 3월 각 소재의 가격을 기준으로 계산하였다. 실시예 1-1 내지 1-5의 측정 결과를 하기 표 3, 실시예 2-1 내지 2-5의 측정 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
소재 PES 100% 실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 1-4 실시예 1-5 PC 100%
인장강도(MPa) 76.63 65.39 65.40 64.36 64.45 69.54 61.82
상대
비교		 물성 100 85.3 85.3 84 84.1 90.8 -
평균: 85.9 -
비용 100 66.0 61.8 57.5 53.3 49.1 -
평균: 57.5 -
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5에서 측정된 인장강도는 상대적으로 거의 유사한 값을 나타내어, 스킨층의 비율 변화에 따른 인장강도 변화가 크지 않음을 알 수 있었다. 또한 같은 두께의 순수한 폴리에테르설폰 필름(인장강도 76.63 MPa)의 인장 강도를 100으로 하였을 때, 본 발명의 실시예는 평균적으로 86% 수준을 나타냄을 확인하였다. 실시예의 소재 단가는 순수한 폴리에테르설폰 필름의 소재 단가에 비해 약 35 내지 50% 저렴하여, 물성치 감소 대비 비용 보전이 훨씬 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 순수한 폴리카보네이트 필름의 인장강도(약 60 MPa)보다 향상된 인장강도를 보임을 확인할 수 있었다.
소재 PEI 100% 실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 2-3 실시예 2-4 실시예 2-5 PC 100%
인장강도(MPa) 103.24 77.84 76.39 75.89 73.45 68.92 61.82
상대
비교		 물성 100 75.4 74.0 73.5 71.1 66.8 -
평균: 72.2 -
비용 100 64.6 60.2 55.8 51.4 47.0 -
평균: 55.8 -
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 폴리에테르이미드와 폴리카보네이트 다층 필름의 경우, 상기 폴리에테르설폰과 폴리카보네이트 다층 필름의 경우와 전반적으로 유사한 결과를 나타내었으며, 마찬가지로 물성치 감소 대비 비용 보전이 더욱 큰 것을 확인할 수 있었다.
시험예 4. 투과율, 흐림도 측정
실시예 1-1 내지 1-5 및 실시예 2-1 내지 2-5에 의하여 제조된 다층 필름의 투과율 및 흐림도를 측정하였다. 또한, 폴리카보네이트(PC 100%), 폴리에테르설폰(PES 100%), 폴리에테르이미드(PEI 100%) 단독 소재에 대한 투과율 및 흐름도의 측정도 병행하였다. 흐림도는 ASTM D1003 규정에 따라 측정하였으며, 각 물성의 측정 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
소재 PES 100% 실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 1-4 실시예 1-5 PC 100%
투과율 89.46 89.74 89.59 89.71 89.67 89.72 91.80
흐림도 1.51 0.84 0.85 0.83 0.69 0.99 0.44
소재 PEI 100% 실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 2-3 실시예 2-4 실시예 2-5 PC 100%
투과율 86.20 87.44 87.66 87.81 87.90 88.14 91.80
흐림도 0.75 1.85 0.91 1.22 1.34 1.29 0.44
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 측정한 전광선 투과율 및 흐림도 역시 스킨층의 비율 변화에 따른 물성치의 변화가 거의 없음을 알 수 있었고, 투명성이 우수한 순수 폴리카보네이트 필름과도 비교적 유사한 값은 가짐을 확인할 수 있었다. 즉, 다층 필름을 형성함에 있어서, 투명한 필름을 제조할 수 있음을 확인하였다.
그러므로 본 발명에 따르면, 폴리카보네이트 수지의 양면에 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지를 적층하여 다층 필름을 형성함으로써, 내열성, 전기절연성, 인장강도, 내약품성 등이 기존의 폴리카보네이트에 비하여 향상되고, 투명성이 우수한 다층 필름을 제공할 수 있다. 또한, 폴리카보네이트 수지와 슈퍼엔지니어링 플라스틱 수지가 적층된 다층 필름을 공압출함에 있어 각기 상이한 유동성, 작업온도 등의 차이를 극복한 다층 필름의 제조방법을 제공 할 수 있다.
전술한 실시예 및 비교예는 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 압출기에서 폴리카보네이트 수지 및 제2 압출기에서 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 각각 용융 압출하여 피드블럭(Feed block)에 공급하는 단계;
    상기 피드블럭 내에서 폴리카보네이트 수지를 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 양면에 폴리에테르설폰 수지 또는 폴리에테르이미드 수지를 포함하는 스킨층을 갖는 3층 용융체로 적층하는 단계;
    상기 3층 용융체를 티다이(T-Die)에 공급하여 용융 상태의 3층 필름을 형성하는 단계; 및
    상기 용융 상태의 3층 필름을 캐스팅 롤을 통과시킴으로써 3층 필름으로 냉각시키는 단계;를 포함하는 다층 필름의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 압출기에서는 폴리에테르설폰 수지를 용융 압출하며,
    상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이는 50 ℃이하이고,
    상기 제1 압출기의 온도는 250 내지 290 ℃이고,
    상기 제2 압출기의 온도는 300 내지 340 ℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 압출기에서는 폴리에테르이미드 수지를 용융 압출하며,
    상기 제1 압출기 및 제2 압출기의 온도 차이는 90 ℃이하이고,
    상기 제1 압출기의 온도는 250 내지 290 ℃이고,
    상기 제2 압출기의 온도는 340 내지 380 ℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 피드블럭의 온도는 300 내지 350 ℃이고,
    상기 티다이의 온도는 290 내지 330 ℃이고,
    상기 캐스팅 롤의 온도는 180 내지 200 ℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 다층 필름의 두께는 100 내지 500 ㎛이고,
    상기 스킨층의 두께는 상기 다층 필름의 두께의 36% 내지 70%인 것을 특징으로 하는 다층 필름의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트는 용융지수(melt index, MI)가 9 내지 11인 고내열 폴리카보네이트이고, 상기 제1 압출기의 온도는 300 내지 350 ℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름의 제조방법.
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