KR102501654B1 - Hydrophilic polyester film and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인라인공정으로 제조하여도 폴리에스테르 필름과 친수 물질과의 강한 화학결합을 가능하며, 이로 인해 다양한 사용조건에서도 친수성을 오랫동안 유지할 수 있는 우수한 내구성을 갖는 친수성 폴리에스테르 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 이를 위해 폴리에스테르 필름과 이의 적어도 한 면에 친수성층을 포함하되, 친수성층은 수접촉각이 30도 이하인 친수성 폴리에스테르 필름을 제공한다.The present invention relates to a hydrophilic polyester film having excellent durability capable of maintaining hydrophilicity for a long time under various conditions of use and a method for manufacturing the same, which enables strong chemical bonding between the polyester film and the hydrophilic material even when manufactured in an in-line process. To this end, a polyester film and a hydrophilic layer on at least one surface thereof, but the hydrophilic layer provides a hydrophilic polyester film having a water contact angle of 30 degrees or less.
Description
본 발명은 인라인공정으로 친수성 필름을 제조할 때 폴리에스테르 필름과 친수 물질과의 강한 화학결합을 가능하게 하여 다양한 사용조건에서도 친수성을 오랫동안 유지하는 내구성이 있는 친수성 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.The present invention relates to a durable hydrophilic polyester film that maintains hydrophilicity for a long time under various conditions of use by enabling strong chemical bonding between the polyester film and a hydrophilic material when the hydrophilic film is manufactured in an in-line process.
일반적으로, 의료용 진단스트립이나 페이스실드, 안면 보호구, 고글 또는 안경 등의 안경류, 자동차 윈도실드나 창문, 건물의 유리창, 온실에 사용되는 고분자 필름, 욕실 거울, 투명성이 요구되는 식품용 포장재 등에 있어서는 김서림 방지 처리가 필요하게 된다. In general, medical diagnostic strips or face shields, face shields, eyewear such as goggles or glasses, car window shields or windows, glass windows of buildings, polymer films used in greenhouses, bathroom mirrors, food packaging materials that require transparency, etc. Anti-fogging treatment is required.
이와 관련하여 한국 공개특허공보 제10-2019-0006182호 및 한국 등록특허공보 제10-0989411호에서는 이온기를 가지는 친수성 고분자 물질을 도포하거나 친수성 작용기를 가지는 단량체의 조합을 이용하여 자외선 및 열 조건하에서 중합반응시킴으로써 친수성 특성을 나타내는 방안들이 주로 사용되고 있다. In this regard, Korean Patent Publication No. 10-2019-0006182 and Korean Patent Registration No. 10-0989411 apply a hydrophilic polymer material having an ionic group or polymerize under ultraviolet and heat conditions by using a combination of monomers having a hydrophilic functional group. Methods that exhibit hydrophilic properties by reacting are mainly used.
그러나 상술한 방안은 특히 필름을 사용할 경우 이미 제조된 필름을 기재로 사용하여 별도의 코팅 공정을 통하여 제조되므로 친수성 기능이나 내구성 등에서는 상대적으로 유리하지만 비용 상승 등의 문제가 있어서 바람직하지 않다.However, the above-described method is relatively advantageous in terms of hydrophilic function and durability because it is manufactured through a separate coating process using an already manufactured film as a substrate, especially when using a film, but it is not preferable because of problems such as cost increase.
이러한 경제성 문제를 해결하기 위해 코팅 공정을 인라인을 통해 수행하는 것이 요구되고 있다. 이와 관련하여 한국 공개특허공보 제10-2020-0031040호 및 제10-2019-0030619호 및 미국 등록특허 US7,700,187에서는 인라인으로 친수성 특성을 가지는 층을 제조하기에는 여러 제약 조건이 있으며, 예컨대 제조 조건의 한계로 인해 폴리머 필름과의 충분한 결합력을 확보하기 어려워 수분막이 형성된 후 건조하거나 제거하는 과정에서 친수성 피막층의 박리가 함께 일어나서 장기간 여러 번 사용이 어렵거나, 특히 의료용에 사용할 경우에는 혈액과 같은 시료액과 함께 용해되어 시료의 변성을 야기할 수 있는 문제가 있다. In order to solve this economic problem, it is required to perform the coating process in-line. In this regard, Korean Patent Publication Nos. 10-2020-0031040 and 10-2019-0030619 and US Patent Registration US 7,700,187 have several constraints for in-line manufacturing of a layer having hydrophilic properties. Due to limitations, it is difficult to secure sufficient binding force with the polymer film. After the water film is formed, the hydrophilic film layer is peeled off in the process of drying or removing it, making it difficult to use it several times for a long period of time. There is a problem that can dissolve together and cause denaturation of the sample.
따라서 인라인공정으로 친수성 필름을 제조할 때 폴리에스테르 필름과 친수 물질과의 강한 화학결합을 가능하게 하여 다양한 사용조건에서도 친수성을 오랫동안 유지하는 내구성이 있는 친수성 폴리에스테르 필름의 개발이 절실한 실정이다.Therefore, there is an urgent need to develop a durable hydrophilic polyester film that maintains hydrophilicity for a long time under various conditions of use by enabling strong chemical bonding between the polyester film and the hydrophilic material when producing the hydrophilic film in an in-line process.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인라인공정으로 친수성 필름을 제조할 때 폴리에스테르 필름과 친수 물질과의 강한 화학결합을 가능하게 하여 다양한 사용조건에서도 친수성을 오랫동안 유지하는 내구성이 있는 친수성 폴리에스테르 필름과 이의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to enable strong chemical bonding between the polyester film and the hydrophilic material when manufacturing the hydrophilic film in an in-line process, even under various conditions of use. It is intended to provide a durable hydrophilic polyester film that maintains hydrophilicity for a long time and a manufacturing method thereof.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.The above and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments.
상기 목적은, 폴리에스테르 필름과 이의 적어도 한 면에 친수성층을 포함하되, 친수성층은 수접촉각이 30도 이하이고, The above object includes a polyester film and a hydrophilic layer on at least one surface thereof, wherein the hydrophilic layer has a water contact angle of 30 degrees or less,
친수성층은 하기 수학식 1을 만족하되,The hydrophilic layer satisfies
(수학식 1)(Equation 1)
0.50< I1340cm-1/I1409cm-1<1.300.50< I 1340 cm-1 /I 1409 cm-1 <1.30
여기서, I는 ATR 방법으로 측정한 FTIR 스펙트럼에서 각 wave number 에서의 흡광도 피크의 높이인, 친수성 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.Here, I is the height of the absorbance peak at each wave number in the FTIR spectrum measured by the ATR method, and is achieved by the hydrophilic polyester film.
여기서, 친수성층은 에폭시폴리올 및 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나의 유기계 친수물질, 실리카, 알루미나 및 티타늄옥사이드 중 적어도 하나의 무기계 친수물질, 유기실록산 화합물, 다가아민계 가교제 및 계면활성제를 포함하는 친수성 코팅액으로 코팅된 것일 수 있다.Here, the hydrophilic layer is coated with a hydrophilic coating solution comprising at least one organic hydrophilic material selected from epoxy polyol and polyethylene oxide, at least one inorganic hydrophilic material selected from silica, alumina and titanium oxide, an organic siloxane compound, a polyamine-based crosslinking agent, and a surfactant. may have been
바람직하게는, 유기실록산 화합물은 에폭시기, 아미노기, 에틸렌기 중어도 하나의 반응기를 갖는 실록산 화합물일 수 있다.Preferably, the organosiloxane compound may be a siloxane compound having a reactive group of at least one of an epoxy group, an amino group, and an ethylene group.
바람직하게는, 유기실록산 화합물은 3-글리시독시프로필아미노트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필아미노트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(메타)아크릴로일트리메톡시실란 또는 3-(메타)아크릴로일트리에톡시실란일 수 있다.Preferably, the organosiloxane compound is 3-glycidoxypropylaminotrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylaminotriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-(meth)acryloyltrimethoxysilane or 3-(meth)acryloyltriethoxysilane.
바람직하게는, 친수성 코팅액 전체 100중량부 당 유기계 친수물질 0.5 내지 5 중량부, 무기계 친수물질 0.5 내지 10 중량부, 유기실록산 화합물 0.5 내지 5 중량부 및 계면활성제 0.15 내지 1.0중량부를 포함하는 것일 수 있다.Preferably, it may include 0.5 to 5 parts by weight of an organic hydrophilic material, 0.5 to 10 parts by weight of an inorganic hydrophilic material, 0.5 to 5 parts by weight of an organosiloxane compound, and 0.15 to 1.0 parts by weight of a surfactant per 100 parts by weight of the hydrophilic coating solution. .
바람직하게는, 다가아민계 가교제는 유기계 친수물질 100중량부 당 10 내지 30 중량부를 포함하는 것일 수 있다.Preferably, the polyvalent amine-based crosslinking agent may include 10 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the organic hydrophilic material.
바람직하게는, 계면활성제는 이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제일 수 있다.Preferably, the surfactant may be an ionic surfactant or a nonionic surfactant.
바람직하게는, 친수성층의 두께는 10nm 내지 200nm 일 수 있다.Preferably, the thickness of the hydrophilic layer may be 10 nm to 200 nm.
바람직하게는, 친수층과 폴리에스테르 필름 사이에 실리콘 에테르 결합, 아미드 결합 및 에테르 결합 중 적어도 하나의 화학결합을 갖는 것일 수 있다.Preferably, it may have a chemical bond of at least one of a silicon ether bond, an amide bond, and an ether bond between the hydrophilic layer and the polyester film.
바람직하게는, 친수성층은 80℃의 온수배스위에 1분간 노출시켰을 때 표면에 생성된 수막층을 5회 이상 닦아낸 다음 수접촉각의 변화가 5도 이내인 것일 수 있다.Preferably, the hydrophilic layer may have a change in water contact angle of less than 5 degrees after wiping the water film layer formed on the surface 5 times or more when exposed to a hot water bath at 80 ° C. for 1 minute.
바람직하게는, 친수성층은 47℃의 오븐에 넣어서 30일간 정치한 후 수접촉각의 변화가 5도 이내인 것일 수 있다.Preferably, the hydrophilic layer may have a change in water contact angle of less than 5 degrees after being placed in an oven at 47° C. and allowed to stand for 30 days.
또한, 상기 목적은, 수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩으로부터 폴리에스테르 시트를 제조하는 제1단계와, 폴리에스테르 시트를 기계방향(MD)으로 3~5배 연신하여 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제2단계와, 1축 연신된 폴리에스테르 필름 상에 친수성 코팅액을 도포하는 제3단계와, 친수성 코팅액이 도포된 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 횡방향(TD)으로 3~5배 연신하여 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와, 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 230~250℃로 열처리하는 제5단계와, 열처리된 폴리에스테르 필름을 200~220℃에서 열고정하는 제6단계를 포함하는 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, the above object, the first step of producing a polyester sheet from a polyethylene terephthalate chip from which moisture is removed, and a polyester film uniaxially stretched by stretching the polyester sheet 3 to 5 times in the machine direction (MD) The second step of manufacturing, the third step of applying a hydrophilic coating solution on the uniaxially stretched polyester film, and the uniaxially stretched polyester film coated with the hydrophilic coating solution are stretched 3 to 5 times in the transverse direction (TD) A fourth step of preparing a biaxially stretched polyester film, a fifth step of heat-treating the biaxially stretched polyester film at 230 to 250 ° C, and heat-setting the heat-treated polyester film at 200 to 220 ° C. It is achieved by a method for producing a hydrophilic polyester film comprising 6 steps.
또한, 상기 목적은, 수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩으로부터 폴리에스테르 시트를 제조하는 제1단계와, 폴리에스테르 시트 상에 친수성 코팅액을 도포하는 제2단계와, 친수성 코팅액이 도포된 폴리에스테르 시트를 기계방향(MD)으로 3~5배 연신하여 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제3단계와, 친수성 코팅액이 도포된 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 횡방향(TD)으로 3~5배 연신하여 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와, 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 230~250℃로 열처리하는 제5단계와, 열처리된 폴리에스테르 필름을 200~220℃에서 열고정하는 제6단계를 포함하는 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, the above object is a first step of manufacturing a polyester sheet from a polyethylene terephthalate chip from which moisture has been removed, a second step of applying a hydrophilic coating solution on the polyester sheet, and a polyester sheet coated with a hydrophilic coating solution. The third step of preparing a uniaxially stretched polyester film by stretching 3 to 5 times in the machine direction (MD), and the uniaxially stretched polyester film coated with a hydrophilic coating solution is stretched 3 to 5 times in the transverse direction (TD) A fourth step of preparing a biaxially stretched polyester film by stretching, a fifth step of heat-treating the biaxially stretched polyester film at 230 to 250 ° C, and heat-setting the heat-treated polyester film at 200 to 220 ° C. It is achieved by a method for producing a hydrophilic polyester film comprising the sixth step.
바람직하게는, 친수성 코팅액은 계면활성제, 유기실록산, 유기계 친수물질, 무기계 친수물질 및 다가아민계 가교제의 순서대로 혼합한 것일 수 있다.Preferably, the hydrophilic coating solution may be a mixture of a surfactant, an organosiloxane, an organic hydrophilic material, an inorganic hydrophilic material, and a polyvalent amine-based crosslinking agent in order.
바람직하게는, 친수성 코팅액은 계면활성제와 유기실록산을 첨가하여 pH 2~5에서 가수분해시킨 후 유기계 친수물질, 무기계 친수물질 및 디가아민계 가교제를 추가 혼합하여 pH를 8~10으로 조정한 것일 수 있다.Preferably, the hydrophilic coating solution is hydrolyzed at
바람직하게는, 유기계 친수물질은 에폭시폴리올 및 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나일 수 있다.Preferably, the organic hydrophilic material may be at least one of epoxy polyol and polyethylene oxide.
바람직하게는, 무기계 친수물질은 실리카, 알루미나 및 티타늄옥사이드 중 적어도 하나일 수 있다.Preferably, the inorganic hydrophilic material may be at least one of silica, alumina and titanium oxide.
본 발명에 따른 친수성 폴리에스테르 필름에 따르면, 인라인공정으로 제조하여도 폴리에스테르 필름과 친수 물질과의 강한 화학결합을 가능하며, 이로 인해 다양한 사용조건에서도 친수성을 오랫동안 유지할 수 있는 우수한 내구성을 갖는 등의 효과가 있다.According to the hydrophilic polyester film according to the present invention, even when manufactured in an in-line process, a strong chemical bond between the polyester film and the hydrophilic material is possible, and as a result, it has excellent durability capable of maintaining hydrophilicity for a long time under various conditions of use. It works.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 ATR-FTIR 스펙트럼이다.1 is an ATR-FTIR spectrum of a hydrophilic polyester film according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.With reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
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.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. Also, although methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 양상에 따른 친수성 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 필름과 이의 적어도 한 면에 친수성층을 포함하되, 친수성층은 수접촉각이 30도 이하이다. 이때, 친수성층은 수접촉각이 30도 이하이고, 보다 바람직하게는 20도 이하인 것이 더욱 좋다. 수접촉각이 30도 보다 높은 경우에는 각종 제품에의 적용 시에 충분한 충분한 친수성이 나타나지 않는다.A hydrophilic polyester film according to one aspect of the present invention includes a polyester film and a hydrophilic layer on at least one surface thereof, but the hydrophilic layer has a water contact angle of 30 degrees or less. At this time, the hydrophilic layer has a water contact angle of 30 degrees or less, more preferably 20 degrees or less. When the water contact angle is higher than 30 degrees, sufficient hydrophilicity is not exhibited at the time of application to various products.
본 발명은 친수성 폴리에스테르 필름을 인라인공정으로 제조할 때 결합력 부족에 의한 내구성 부족 문제를 해결하고자 노력한 결과 폴리에스테르 필름과 친수 물질과의 선택적 화학결합에 의해서 해결될 수 있음을 확인하여 발명을 완성하게 되었다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 필름과 친수성층을 이루는 친수 물질과의 특정 결합에 의한 강력한 친수성이 하기 수학식 1의 조건을 만족할 때 발현되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. The present invention has tried to solve the problem of lack of durability due to lack of binding force when manufacturing a hydrophilic polyester film in an in-line process, and as a result, it was confirmed that it can be solved by selective chemical bonding between the polyester film and a hydrophilic material, thereby completing the invention. It became. That is, it was confirmed that the hydrophilic polyester film according to an embodiment of the present invention is expressed when the condition of
일 실시예에서, 친수성층은 하기 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the hydrophilic layer preferably satisfies
(수학식 1)(Equation 1)
0.50< I1340cm-1/I1409cm-1<1.300.50< I 1340 cm-1 /I 1409 cm-1 <1.30
여기서, I는 ATR 방법으로 측정한 FTIR 스펙트럼에서 각 wave number 에서의 흡광도 피크의 높이이다.Here, I is the height of the absorbance peak at each wave number in the FTIR spectrum measured by the ATR method.
따라서 수학식 1은 FTIR-ATR 분석스펙트럼에서 wave number 1340cm-1과 1409cm-1에서의 흡광도 피크의 비를 나타낸다.Therefore,
보다 구체적으로, 폴리에스테르 필름은 동시 또는 시간차에 의한 이축 연신을 통하여 제조되며 이 과정에서 필름내 고분자 사슬은 결정화가 일정 정도 진행되어 우수한 투명성 및 강도 등의 특성을 나타내는데, 이러한 폴리에스테르 필름은 안정한 에스테르 결합으로 이루어져 있기 때문에 내화학성이 우수한 특성을 보이지만, 이는 반대로 다른 물질과의 결합을 이루기 어렵다는 것을 의미한다. 일반적으로 폴리에스테 필름은 도면 1에서 보여지는 것처럼 ATR-FTIR 스펙트럼에서 특징적인 피크를 가지고 있으며 특히 벤젠 고리의 out-of plane 모드에 기인하는 흡광도 피크가 1409cm-1에서 보이는데, 흡광도 피크는 필름의 결정화도와는 무관하고, 필름의 결정화도에 따라 직접적으로 변하는 흡광도 피크는 1340cm-1 또는 이 근처에서 나오는데 결정화도가 클수록 커지는 특징을 보이므로, 1340cm-1 또는 이 근처에서의 흡광도 피크는 필름의 결정화도를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 또한 폴리에스테르 필름이 화학결합을 진행하기 위해서는 고분자 사슬이 먼저 분해되어 다른 물질과 반응을 하거나 동시 치환반응이 진행되어야 한다. 이때 고분자 사슬이 깨지거나 다른 물질로 치환되면 필름의 결정화도는 감소하게 되어 1340cm-1의 흡광도는 감소한다. More specifically, the polyester film is manufactured through simultaneous or timed biaxial stretching, and in this process, the polymer chains in the film undergo crystallization to a certain extent, exhibiting properties such as excellent transparency and strength. Such a polyester film is a stable ester Since it is made up of bonds, it shows excellent chemical resistance, but this means that it is difficult to form bonds with other materials. In general, the polyester film has a characteristic peak in the ATR-FTIR spectrum as shown in Figure 1, and in particular, the absorbance peak due to the out-of-plane mode of the benzene ring is seen at 1409 cm -1 , and the absorbance peak is the crystallinity of the film. The absorbance peak, which is independent of and directly changes depending on the crystallinity of the film, comes from or near 1340 cm -1 , and since the crystallinity increases, the absorbance peak at or near 1340 cm -1 is an indicator of the crystallinity of the film. can be used as In addition, in order for the polyester film to undergo chemical bonding, the polymer chain must first be decomposed and reacted with another material or a simultaneous substitution reaction must be performed. At this time, when the polymer chain is broken or substituted with another material, the crystallinity of the film decreases, and thus the absorbance at 1340 cm -1 decreases.
본 발명에 따르면 폴리에스테르 필름과 친수 물질을 포함하는 친수성층 간에 일정량 이상의 화학결합이 진행되어 ATR-FTIR 스펙트럼에서 1340cm-1과 1409cm-1에서의 흡광도 피크의 (높이)비가 0.5 보다 크고 1.3보다 작은 범위에 있을 때 충분한 내구성을 가지는 친수성 폴리에스테르 필름을 구현할 수 있다. 이때, 흡광도 피크의 비가 0.5 이하일 경우에는 폴리에스테르 필름의 고분자 사슬이 너무 많이 분해되어 필름 고유의 우수한 특성을 잃게 되며 1.3 이상일 경우에는 충분한 화학결합이 진행되지 않아서 내구성이 만족스럽지 못하게 된다.According to the present invention, a certain amount or more of chemical bonding proceeds between the polyester film and the hydrophilic layer including the hydrophilic material, so that the (height) ratio of the absorbance peaks at 1340 cm -1 and 1409 cm -1 in the ATR-FTIR spectrum is greater than 0.5 and less than 1.3. When in the range, it is possible to implement a hydrophilic polyester film having sufficient durability. At this time, when the absorbance peak ratio is 0.5 or less, the polymer chain of the polyester film is decomposed too much to lose excellent properties inherent in the film, and when it is 1.3 or more, sufficient chemical bonding does not proceed, resulting in unsatisfactory durability.
일 실시예에서, 친수성층은 에폭시폴리올 및 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나의 유기계 친수물질, 실리카, 알루미나 및 티타늄옥사이드 중 적어도 하나의 무기계 친수물질, 유기실록산 화합물, 다가아민계 가교제 및 계면활성제를 포함하는 친수성 코팅액으로 코팅된 것일 수 있다.In one embodiment, the hydrophilic layer includes at least one organic hydrophilic material selected from epoxy polyol and polyethylene oxide, at least one inorganic hydrophilic material selected from silica, alumina, and titanium oxide, an organic siloxane compound, a polyamine-based crosslinking agent, and a surfactant. It may be coated with a coating liquid.
일반적으로, 친수성 코팅 조성물은 오프라인에서의 공정에 비해서 인라인에서 구현하는 데는 많은 제약이 있다. 예를 들면 인라인 공정의 경우 폴리에스테르 필름을 제조하는 과정에 코팅이 동시에 진행되므로 친수성 물질이나 용매의 선택에 있어서 많은 제약이 있고 이로 인해 폴리에스테르 필름과 친수성 물질 사이에 충분히 강한 결합이 생성되기 어렵다. 기존에 인라인 코팅이 적용된 제품이 있으나 주로 코팅층과 폴리에스테르 필름 간에는 수소결합이나 반데르발스(Van der Waals) 결합 같은 강하지 않은 화학결합 통하여 적층되기 때문에 친수성 필름이 사용되는 조건, 예를 들면 고온고습이나 액체 속, 또는 추운 날씨에 발생하는 김서림 같이 필름 표면에 수막이 형성되어 이를 제거하는 과정에서 코팅층이 함께 씻겨 나가는 문제가 발생하고 있는데, 그 이유는 필름과 친수 물질 사이 또는 친수 물질 간에 공유결합같은 강한 화학결합이 부족하기 때문이다.In general, there are many limitations in implementing a hydrophilic coating composition in an in-line process compared to an offline process. For example, in the case of an in-line process, since coating is performed simultaneously in the process of manufacturing a polyester film, there are many limitations in selecting a hydrophilic material or solvent, and it is difficult to create a sufficiently strong bond between the polyester film and the hydrophilic material. There are existing products with in-line coating applied, but since they are mainly laminated through weak chemical bonds such as hydrogen bonding or Van der Waals bonding between the coating layer and the polyester film, the conditions in which the hydrophilic film is used, such as high temperature and high humidity, A water film is formed on the surface of a film, such as fogging that occurs in a liquid or in cold weather, and in the process of removing it, the coating layer is washed together. This is because of the lack of chemical bonds.
이에 본 발명자들은 인라인 공정에서도 충분히 강한 화학결합을 형성할 수 있는 친수성 폴리에스테르 필름을 개발하게 되었고 상술한 친수성 코팅액의 성분을 포함하고 단계별로 pH가 조절된 코팅액을 인라인 공정에서 코팅함으로써 내구성이 개선된 친수성 폴리에스테르 필름을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have developed a hydrophilic polyester film capable of forming sufficiently strong chemical bonds even in an in-line process, and durability is improved by coating a coating solution containing the components of the above-described hydrophilic coating solution and having the pH adjusted in an in-line process. A hydrophilic polyester film was completed.
일 실시예에서, 친수성 코팅액 중 에폭시폴리올 및 폴리에틸렌옥사이드와 같은 반응성이 있는 적어도 하나의 유기계 친수물질과 실리카, 알루미나 및 티타늄옥사이드와 같은 반응성이 있는 적어도 하나의 무기계 친수물질을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 친수성 코팅액 전체 100중량부 당 유기계 친수물질 0.5 내지 5 중량부와 무기계 친수물질 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 바람직한 범위의 양보다 적게 사용하면 원하는 친수 특성을 얻기가 어려우며 범위보다 많이 사용하면 코팅액의 제조가 불안정하며 경제성에서 바람직하지 않다.In one embodiment, in the hydrophilic coating solution, at least one reactive organic hydrophilic material such as epoxy polyol and polyethylene oxide and at least one reactive inorganic hydrophilic material such as silica, alumina, and titanium oxide may be used alone or in combination. . It is preferable to include 0.5 to 5 parts by weight of an organic hydrophilic material and 0.5 to 10 parts by weight of an inorganic hydrophilic material per 100 parts by weight of the entire hydrophilic coating solution. At this time, when the amount is less than the preferred range, it is difficult to obtain the desired hydrophilic properties, and when the amount is used more than the range, the preparation of the coating solution is unstable and is not preferable in terms of economy.
일 실시예에서, 친수성 코팅액 중 유기실록산 화합물은 에폭시기, 아미노기, 에틸렌기 중어도 하나의 반응기를 갖는 실록산 화합물인 것이 바람직하다. 유기실록산은 폴리에스테르 필름과 친수 물질 간에 가교역할을 하여 강한 화학결합을 유도하는 물질로서, 구체적으로는 3-글리시독시프로필아미노트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필아미노트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(메타)아크릴로일트리메톡시실란, 3-(메타)아크릴로일트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다. 이러한 유기실록산 화합물은 친수성 코팅액 전체 100중량부 당 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 0.5중량부 미만으로 사용하면 충분한 화학결합이 생성되지 못하고 5 중량부를 초과하면 유기실록산의 소수성 특성으로 인하여 본 발명에서 요구되는 친수성 필름에는 바람직하지 못하다.In one embodiment, the organic siloxane compound in the hydrophilic coating solution is preferably a siloxane compound having at least one reactive group among an epoxy group, an amino group, and an ethylene group. Organosiloxane is a material that induces strong chemical bonding by acting as a bridge between a polyester film and a hydrophilic material, specifically, 3-glycidoxypropylaminotrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylaminotriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-(meth)acryloyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloyltriethoxysilane and the like can be used. It is preferable to include 0.5 to 5 parts by weight of the organic siloxane compound per 100 parts by weight of the total hydrophilic coating solution. At this time, when used in less than 0.5 parts by weight, sufficient chemical bonding is not generated, and if it exceeds 5 parts by weight, it is not preferable for the hydrophilic film required in the present invention due to the hydrophobic nature of organosiloxane.
일 실시예에서, 친수성 코팅액 중 아민기를 두개 이상 포함하는 다가아민계 가교제는 우수한 내구성을 위하여 첨가한다. 특히 친수 물질로 에폭시폴리올을 사용할 때는 에폭시폴리올 100중량부 당 10 내지 30중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 10중량부 미만일 경우 충분한 내구성을 얻기 어려우며 30중량부를 초과하면 친수 특성 구현에 바람직하지 못하다.In one embodiment, a polyamine-based crosslinking agent containing two or more amine groups in the hydrophilic coating solution is added for excellent durability. In particular, when using epoxy polyol as a hydrophilic material, it is preferable to use 10 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of epoxy polyol. At this time, if it is less than 10 parts by weight, it is difficult to obtain sufficient durability, and if it exceeds 30 parts by weight, it is not preferable to implement hydrophilic properties.
일 실시예에서, 친수성 코팅액 중 계면활성제는 코팅액의 안정성과 웨팅성을 향상시키기 위하여 첨가하는 물질이다. 이러한 계면활성제로는 이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있으며 친수성 코팅액 전체 100중량부 당 0.15 내지 1.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the surfactant in the hydrophilic coating solution is a material added to improve stability and wetting properties of the coating solution. As such a surfactant, an ionic surfactant or a nonionic surfactant may be used, and it is preferable to use 0.15 to 1.0 parts by weight per 100 parts by weight of the hydrophilic coating solution.
일 실시예에서, 친수성 코팅액은 계면활성제, 유기실록산, 유기계 친수물질, 무기계 친수물질 및 다가아민계 가교제의 순서대로 혼합한 것이 바람직하다. 또한 친수성 코팅액은 계면활성제와 유기실록산을 첨가하여 pH 2~5에서 가수분해시킨 후 유기계 친수물질, 무기계 친수물질 및 디가아민계 가교제를 추가 혼합하여 pH를 8~10으로 조정한 것이 바람직하다. 이와 같이 단계별로 pH를 조정하지 않고 진행하여도 화학결합은 어느 정도 형성되나 충분한 내구성을 확보하기는 부족하기 때문에 단계별로 pH를 조정하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the hydrophilic coating solution is preferably a mixture of a surfactant, an organic siloxane, an organic hydrophilic material, an inorganic hydrophilic material, and a polyvalent amine-based crosslinking agent in order. In addition, the hydrophilic coating solution is preferably adjusted to a pH of 8 to 10 by adding a surfactant and an organosiloxane to hydrolyze at
일 실시예에서, 친수층과 폴리에스테르 필름 사이에는 강한 화학결합으로 형성되는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 실리콘 에테르 결합, 아미드 결합 및 에테르 결합 중 적어도 하나의 화학결합을 갖는 것일 수 있다. 이러한 화학결합의 유무는 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석으로 확인할 수 있다.In one embodiment, it is characterized in that a strong chemical bond is formed between the hydrophilic layer and the polyester film, and specifically, it may have at least one chemical bond among a silicone ether bond, an amide bond, and an ether bond. The presence or absence of such a chemical bond can be confirmed by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis.
일 실시예에서, 친수성층의 두께는 10nm 내지 200nm인 것이 바람직하다. 친수성층의 두께가 10nm 미만인 경우 충분한 친수성을 나타내지 못하는 단점이 있고 200nm를 초과하는 경우 두께로 인하여 인라인에서 제조하는데 어려움이 있고 경제적으로 불리한 단점이 있기 때문이다.In one embodiment, the thickness of the hydrophilic layer is preferably 10 nm to 200 nm. This is because when the thickness of the hydrophilic layer is less than 10 nm, there is a disadvantage in not exhibiting sufficient hydrophilicity, and when it exceeds 200 nm, it is difficult to manufacture in-line due to the thickness and economically disadvantageous.
일 실시예에서, 친수성층은 80℃ 온수배스위에 1분간 노출시켰을 때 표면에 생성된 수막층을 5회 이상 닦아낸 다음 수접촉각의 변화가 5도 이내인 것일 수 있다. 이로써 내구성이 우수한 친수성 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.In one embodiment, the hydrophilic layer may have a change in water contact angle within 5 degrees after wiping the water film layer generated on the surface 5 times or more when exposed to a hot water bath at 80 ° C for 1 minute. This makes it possible to provide a hydrophilic polyester film with excellent durability.
일 실시예에서, 친수성층은 47℃ 오븐에 넣어서 30일간 정치한 후 수접촉각의 변화가 5도 이내일 수 있다. 이로써 고온에서의 내구성이 우수한 친수성 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.In one embodiment, the hydrophilic layer may have a change in water contact angle within 5 degrees after being placed in an oven at 47° C. and left standing for 30 days. This makes it possible to provide a hydrophilic polyester film having excellent durability at high temperatures.
본 발명의 다른 양상과 또 다른 양상에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법은 상술한 친수성 코팅액을 인라인 코팅하여 제조하는 것을 특징으로 하며 코팅의 순서는 폴리에스테르 필름을 종방향으로 일축 연신한 후에 친수성 코팅액을 코팅한 다음 횡방향으로 연신하여 이축 연신하거나, 친수성 코팅액을 비배향된(unoriented) 폴리에스테르 시트에 코팅한 후 필름을 종방향 및 횡방향으로 이축 연신한 것일 수 있다.A method for producing a hydrophilic polyester film according to another aspect and another aspect of the present invention is characterized in that the above-described hydrophilic coating liquid is prepared by in-line coating, and the order of coating is uniaxially stretching the polyester film in the longitudinal direction and then the hydrophilic coating liquid It may be biaxially stretched by coating and then stretched in the transverse direction, or biaxially stretched in the longitudinal and transverse directions after coating a hydrophilic coating solution on an unoriented polyester sheet.
보다 구체적으로, 본 발명의 다른 양상에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법은 수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩으로부터 폴리에스테르 시트를 제조하는 제1단계와, 폴리에스테르 시트를 기계방향(MD)으로 3~5배 연신하여 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제2단계와, 1축 연신된 폴리에스테르 필름 상에 상술한 친수성 코팅액을 도포하는 제3단계와, 친수성 코팅액이 도포된 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 횡방향(TD)으로 3~5배 연신하여 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와, 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 230~250℃로 열처리하는 제5단계와, 열처리된 폴리에스테르 필름을 200~220℃에서 열고정하는 제6단계를 포함할 수 있다. More specifically, the method for producing a hydrophilic polyester film according to another aspect of the present invention includes the first step of preparing a polyester sheet from a polyethylene terephthalate chip from which moisture is removed, and the polyester sheet in a machine direction (MD) in three The second step of preparing a uniaxially stretched polyester film by stretching ~5 times, the third step of applying the above-described hydrophilic coating solution on the uniaxially stretched polyester film, and the uniaxially stretched polyester film coated with the hydrophilic coating solution. A fourth step of preparing a biaxially stretched polyester film by stretching the polyester film 3 to 5 times in the transverse direction (TD), and a fifth step of heat-treating the biaxially stretched polyester film at 230 to 250 ° C. , a sixth step of heat-setting the heat-treated polyester film at 200 to 220 ° C.
또한, 본 발명의 또 다른 양상에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법은 수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩으로부터 폴리에스테르 시트를 제조하는 제1단계와, 폴리에스테르 시트 상에 상술한 친수성 코팅액을 도포하는 제2단계와, 친수성 코팅액이 도포된 폴리에스테르 시트를 기계방향(MD)으로 3~5배 연신하여 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제3단계와, 친수성 코팅액이 도포된 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 횡방향(TD)으로 3~5배 연신하여 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와, 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 230~250℃로 열처리하는 제5단계와, 열처리된 폴리에스테르 필름을 200~220℃에서 열고정하는 제6단계를 포함할 수 있다.In addition, a method for producing a hydrophilic polyester film according to another aspect of the present invention includes the first step of preparing a polyester sheet from a polyethylene terephthalate chip from which moisture is removed, and applying the above-described hydrophilic coating solution on the polyester sheet. The second step, the third step of preparing a uniaxially stretched polyester film by stretching the polyester sheet coated with the hydrophilic coating liquid 3 to 5 times in the machine direction (MD), and the uniaxially stretched polyester sheet coated with the hydrophilic coating liquid A fourth step of preparing a biaxially stretched polyester film by stretching the polyester film 3 to 5 times in the transverse direction (TD), and a fifth step of heat-treating the biaxially stretched polyester film at 230 to 250 ° C. , a sixth step of heat-setting the heat-treated polyester film at 200 to 220 ° C.
상술한 본 발명에 따른 친수성 폴리에스테르 필름은, 의료용, 건축용 및 생활용품 등에 다양하게 적용될 수 있고, 구체적으로 의료용 진단스트립이나 페이스실드, 안면 보호구, 고글 또는 안경 등의 안경류, 자동차 윈도실드나 창문, 건물의 유리창, 온실에 사용되는 고분자 필름, 욕실 거울, 투명성이 요구되는 식품용 포장재 등 김서림 방지 처리가 필요한 분야에서 사용될 수 있으나, 그 용도는 제한되지 않는다.The hydrophilic polyester film according to the present invention described above can be variously applied to medical, architectural, and household goods, and specifically, medical diagnostic strips or face shields, face protectors, eyewear such as goggles or glasses, car window shields or windows , glass windows of buildings, polymer films used in greenhouses, mirrors in bathrooms, food packaging materials requiring transparency, etc., but can be used in fields requiring anti-fog treatment, but their uses are not limited.
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. Hereinafter, the configuration of the present invention and its effects will be described in more detail through Examples and Comparative Examples. However, these examples are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예][Example]
[실시예 1][Example 1]
친수성층 코팅액의 제조Preparation of hydrophilic layer coating solution
94.05 중량부의 물을 교반하면서 계면활성제 (에보닉사제 Dynol 607) 0.1중량부 및 유기실록산 (신에츠사제 KBM-503) 1.5중량부를 첨가하고 질산수용액을 이용하여 pH를 3으로 조정하여 1시간 가량 교반하였다. 상기 용액에 에폭시폴리올 (다이니폰잉크사제 EPICLON CR5L) 1.2 중량부 및 실리카 (에이스나노켐사제 SF30) 3.0중량부, 다가아민계 가교제 (일본촉매사제 EPOMIN SP-012) 0.15중량부를 순서대로 첨가하였다. 상기 용액의 pH를 암모니아수를 이용하여 10으로 조정한 후 30분간 교반하여 친수성층 코팅액을 제조하였다.While stirring 94.05 parts by weight of water, 0.1 parts by weight of surfactant (Dynol 607 manufactured by Evonik) and 1.5 parts by weight of organosiloxane (KBM-503 manufactured by Shin-Etsu) were added, the pH was adjusted to 3 using an aqueous nitric acid solution, and the mixture was stirred for about 1 hour. . To the solution, 1.2 parts by weight of epoxy polyol (EPICLON CR5L manufactured by Dainippon Ink), 3.0 parts by weight of silica (SF30 manufactured by Ace Nanochem), and 0.15 parts by weight of a polyamine-based crosslinking agent (EPOMIN SP-012 manufactured by Nippon Catalyst) were sequentially added. The pH of the solution was adjusted to 10 using aqueous ammonia and stirred for 30 minutes to prepare a hydrophilic layer coating solution.
친수성 폴리에스테르 필름 제조Manufacture of hydrophilic polyester film
수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 압출기에 넣고 용융압출한 후 표면온도 20℃인 캐스팅 드럼으로 급냉, 고화시켜 두께가 8000㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트를 제조하였다. 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트를 80℃에서 기계방향(MD)으로 3~5배 연신한 후 상온으로 냉각하여 일축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이후, 제조된 친수성 코팅액을 그라비아 코터를 이용하여 그라비아 코팅방법으로 일축 연신된 폴리에스테르 필름의 일면에 코팅하고 텐터 내에서 순차적으로 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3~5배 연신한 다음, 텐터에서 230~250℃로 열처리를 하고, 200~220℃에서 열고정하여 이축 연신된 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 이때 친수성층 코팅액으로 형성된 친수성층의 건조 후 코팅 두께는 40nm이다. Polyethylene terephthalate chips from which moisture was removed were put into an extruder, melt-extruded, and rapidly cooled and solidified with a casting drum having a surface temperature of 20° C. to prepare a polyethylene terephthalate sheet having a thickness of 8000 μm. After stretching the prepared polyethylene terephthalate sheet 3 to 5 times in the machine direction (MD) at 80 ° C., it was cooled to room temperature to prepare a uniaxially stretched polyester film. Thereafter, the prepared hydrophilic coating solution is coated on one side of the polyester film uniaxially stretched by the gravure coating method using a gravure coater, and the temperature is raised sequentially in a tenter to preheat, dry, and stretch 3 to 5 times in the transverse direction (TD) Then, heat treatment was performed in a tenter at 230 to 250° C., and heat-set at 200 to 220° C. to prepare a biaxially stretched hydrophilic polyester film. At this time, the coating thickness of the hydrophilic layer formed with the hydrophilic layer coating solution after drying is 40 nm.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1 대비 폴리에스테르 필름의 전체 제조 속도를 10% 느리게 하고 텐터 내 온도를 10% 높게 하여 친수물질과 필름의 반응을 활성화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the overall production speed of the polyester film compared to Example 1 was slowed by 10% and the temperature in the tenter was increased by 10% to activate the reaction between the hydrophilic material and the film. did
[실시예 3][Example 3]
유기실록산을 0.6 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.6 parts by weight of organosiloxane was used.
[실시예 4][Example 4]
유기실록산을 4.5 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4.5 parts by weight of organosiloxane was used.
[실시예 5][Example 5]
에폭시폴리올을 0.6 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.6 parts by weight of epoxy polyol was used.
[실시예 6][Example 6]
실리카를 0.9중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.9 parts by weight of silica was used.
[비교예][Comparative example]
[비교예 1][Comparative Example 1]
유기실록산을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that organosiloxane was not used.
[비교예 2][Comparative Example 2]
유기실록산을 0.3 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.3 parts by weight of organosiloxane was used.
[비교예 3][Comparative Example 3]
유기실록산을 5.5 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5.5 parts by weight of organosiloxane was used.
[비교예 4][Comparative Example 4]
에폭시폴리올을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that epoxy polyol was not used.
[비교예 5][Comparative Example 5]
에폭시폴리올을 6중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 6 parts by weight of epoxy polyol was used.
[비교예 6][Comparative Example 6]
실리카를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that silica was not used.
[비교예 7][Comparative Example 7]
실리카를 15 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 15 parts by weight of silica was used.
[비교예 8][Comparative Example 8]
다가아민계 가교제를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polyamine-based crosslinking agent was not used.
[비교예 9][Comparative Example 9]
다가아민계 가교제를 0.45중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.45 parts by weight of the polyamine-based crosslinking agent was used.
[비교예 10][Comparative Example 10]
친수성 코팅액을 코팅하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A polyester film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the hydrophilic coating solution was not coated.
[비교예 11][Comparative Example 11]
94.05 중량부의 물을 교반하면서 계면활성제(에보닉사제 Dynol 607) 0.1중량부 및 유기실록산 (신에츠사제 KBM-503) 1.5중량부를 첨가하고 질산수용액을 이용하여 pH를 3으로 조정하여 1시간 가량 교반하였다. 상기 용액에 에폭시폴리올 (다이니폰잉크사제 EPICLON CR5L) 1.2 중량부 및 실리카(에이스나노켐사제 SF30) 3.0중량부, 다가아민계 가교제 (일본촉매사제 EPOMIN SP-012) 0.15중량부를 순서대로 첨가하고 30분간 교반하여 코팅액을 제조하였다. While stirring 94.05 parts by weight of water, 0.1 part by weight of a surfactant (Dynol 607 manufactured by Evonik) and 1.5 parts by weight of an organosiloxane (KBM-503 manufactured by Shin-Etsu) were added, the pH was adjusted to 3 using an aqueous nitric acid solution, and the mixture was stirred for about 1 hour. . To the solution, 1.2 parts by weight of epoxy polyol (EPICLON CR5L manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), 3.0 parts by weight of silica (SF30 manufactured by Ace Nanochem Co., Ltd.), and 0.15 parts by weight of a polyamine-based crosslinking agent (EPOMIN SP-012 manufactured by Nippon Catalyst) were sequentially added, followed by 30 A coating solution was prepared by stirring for a minute.
이후 실시예 1과 동일하게 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.After that, a hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Example 1.
[비교예 12][Comparative Example 12]
유기실록산을 사용하지 않은 것을 제외하고 비교예 11과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Comparative Example 11, except that organosiloxane was not used.
[비교예 13][Comparative Example 13]
다가아민계 가교제를 사용하지 않은 것을 제외하고 비교예 11과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Comparative Example 11, except that the polyamine-based crosslinking agent was not used.
[비교예 14][Comparative Example 14]
실리카를 사용하지 않은 것을 제외하고 비교예 11과 동일한 방법으로 친수성 폴리에스테르 필름을 제조하였다.A hydrophilic polyester film was prepared in the same manner as in Comparative Example 11, except that silica was not used.
상기 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 5에 따른 친수성 폴리에스테르 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물리적 특성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.Physical properties were measured through the following experimental examples using the hydrophilic polyester films according to Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 5, and the results are shown in Table 1 below.
[실험예][Experimental example]
1. 수접촉각 측정1. Measurement of water contact angle
동적 접촉각 측정기(KRUSS社 DSA100)를 사용하여 3㎕의 물방울을 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름에 떨어뜨려 10초 이내 측정되는 물방울의 접촉각을 샘플당 5회 측정하여 평균을 구하였다.Using a dynamic contact angle meter (KRUSS DSA100), 3 μl of water droplets were dropped on the polyester films prepared in Examples and Comparative Examples, and the contact angles of the water droplets measured within 10 seconds were measured 5 times per sample and averaged.
2. ATR-FTIR 분석2. ATR-FTIR analysis
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름의 시료를 FT-UV-VIS-IR Spectroscopic Imaging Microscope (Vertex 80)을 사용하여 600-4000cm-1에서 ATR 및 DLaTGS디텍터를 사용하여 128scan, Resolution 4cm-1,샘플 당 3 spot씩 측정하였다. 이 중 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 ATR-FTIR 스펙트럼을 도 1에 나타내었다. 도 1에서 식별번호 "1"은 비교예 1에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 ATR-FTIR 스펙트럼이고, "2"는 실시예 1에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 ATR-FTIR 스펙트럼이다. Samples of the polyester films prepared in Examples and Comparative Examples were measured using an FT-UV-VIS-IR Spectroscopic Imaging Microscope (Vertex 80) at 600-4000 cm -1 using an ATR and DLaTGS detector at 128scan, Resolution 4cm -1 , 3 spots per sample were measured. Among them, the ATR-FTIR spectrum of the hydrophilic polyester film according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention is shown in FIG. In Figure 1, identification number "1" is the ATR-FTIR spectrum of the hydrophilic polyester film according to Comparative Example 1, "2" is the ATR-FTIR spectrum of the hydrophilic polyester film according to Example 1.
3. 내구성 평가 13.
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름을 80℃의 온수배스 3cm 위에 코팅면이 수면측으로 향하도록 정치시키면 수막이 형성된다. 이때 1분간 노출 후에 표면에 생성된 수막층을 킴와이프스로 닦아내는 것을 5회 이상 반복한 후 수접촉각을 측정하여 코팅층의 변화 정도를 측정하였다. A water film is formed when the polyester film prepared in Examples and Comparative Examples is left on 3 cm of a hot water bath at 80 ° C with the coated surface facing the water surface. At this time, after exposure for 1 minute, wiping the water film layer formed on the surface with Kimwipes was repeated 5 or more times, and then the degree of change in the coating layer was measured by measuring the water contact angle.
4. 내구성 평가 24.
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름을 47℃의 오븐에 넣어서 30일간 정치한 후 수접촉각을 측정하여 변화를 관찰하였다.The polyester films prepared in Examples and Comparative Examples were placed in an oven at 47° C. and allowed to stand for 30 days, and then the water contact angle was measured to observe changes.
수접촉각 (°)
Water contact angle (°)
수접촉각 (°)
Water contact angle (°)
위 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성분과 함량을 갖는 친수성 폴리에스테르 필름은 ATR-FTIR 스펙트럼의 비인 I1340cm-1/I1409cm-1값이 모두 0.5 초과 1.3 미만의 범위를 가짐으로써 우수한 친수성을 갖고 다양한 조건에서 수접촉각의 변화가 5도 이내를 가짐으로써 우수한 내구성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다. As can be seen in Table 1 above, the hydrophilic polyester film having the components and contents according to an embodiment of the present invention has an ATR-FTIR spectrum ratio of I 1340cm-1 /I 1409cm-1 values greater than 0.5 and less than 1.3. It can be confirmed that it has excellent hydrophilicity by having a range of and excellent durability by having a change in water contact angle within 5 degrees under various conditions.
그러나, 비교예 1과 같이 유기실록산을 사용하지 않은 경우 충분한 화학결합이 생성되지 못하거나 비교예 3과 같이 유기실록산을 과량 사용할 경우 유기실록산의 소수성 특성으로 인해 ATR-FTIR 스펙트럼의 비인 I1340cm-1/I1409cm-1값이 모두 0.5 초과 1.3 미만의 범위를 벗어남으로써 수접촉각의 변화가 크게 나타나므로 내구성이 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 또한 비교예 2와 같이 유기실록산을 소량 사용할 경우 ATR-FTIR 스펙트럼의 비인 I1340cm-1/I1409cm-1값은 유사한 값을 가지나 내구성이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.However, when organosiloxane is not used as in Comparative Example 1, sufficient chemical bonding is not generated, or when organosiloxane is used in excess as in Comparative Example 3, due to the hydrophobic nature of organosiloxane, the ratio of the ATR-FTIR spectrum, I 1340cm-1 /I 1409cm-1 values are all out of the range of more than 0.5 and less than 1.3, so the change in the water contact angle is large, so it can be seen that the durability is poor. In addition, when a small amount of organosiloxane is used as in Comparative Example 2, it can be seen that the ratio of the ATR-FTIR spectrum, I 1340 cm-1 /I 1409 cm-1, has a similar value, but the durability is poor.
또한 비교예 4, 5와 같이 에폭시폴리올을 사용하지 않거나 과량 사용할 경우 친수성을 확보할 수 없고 또한 내구성도 확보할 수 없는 것을 확인할 수 있다. In addition, as in Comparative Examples 4 and 5, when epoxy polyol is not used or excessively used, it can be confirmed that neither hydrophilicity nor durability can be secured.
또한, 비교예 6과 같이 실리카를 사용하지 않을 경우 친수성 및 내구성은 어느 정도 확보할 수 있으나, 본 발명이 목표로 하는 수준의 친수성을 얻지는 못하고, 비교예 7과 같이 실리카를 과량 사용할 경우 내구성을 확보하기가 어렵다는 것을 확인할 수 있다.In addition, when silica is not used as in Comparative Example 6, hydrophilicity and durability can be secured to some extent, but hydrophilicity at the level targeted by the present invention is not obtained, and when silica is used in excess as in Comparative Example 7, durability is It can be seen that it is difficult to obtain.
또한, 비교예 8과 같이 다가아민계 가교제를 사용하지 않을 경우 내구성을 확보할 수 없거나 비교예 9와 같이 다가아민계 가교제를 과량 사용할 경우 친수성 및 내구성을 확보하기가 어렵다는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that durability cannot be secured when the polyvalent amine-based crosslinking agent is not used, as in Comparative Example 8, or hydrophilicity and durability are difficult to be secured when an excessive amount of the multivalent amine-based crosslinking agent is used, as in Comparative Example 9.
또한, 비교예 10과 같이 본 발명에 따른 친수성 코팅액을 도포하지 않거나 비교예 11 내지 14와 같이 친수성 코팅액을 사용하더라도 코팅액을 가수분해 후 pH를 8~10으로 조정하지 않을 경우에는 폴리에스테르 필름과 충분한 화학결합을 이루지 못해 친수성 및 내구성을 확보하기 어렵다는 것을 확인할 수 있다.In addition, even if the hydrophilic coating solution according to the present invention is not applied as in Comparative Example 10 or the hydrophilic coating solution is used as in Comparative Examples 11 to 14, when the pH is not adjusted to 8-10 after hydrolysis of the coating solution, the polyester film and sufficient It can be seen that it is difficult to secure hydrophilicity and durability because chemical bonding is not achieved.
상술한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 I1340cm-1/I1409cm-1비는 사용하는 물질의 다양한 조성과 이들의 함량 비율 및 제막 조건 등에 의하여도 달성될 수 있음은 물론이다.Although the above description has described a preferred embodiment of the present invention, the ratio of I 1340cm-1 /I 1409cm-1 of the hydrophilic polyester film according to an embodiment of the present invention is various compositions of materials used and their content ratio and It goes without saying that this can also be achieved according to film forming conditions and the like.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of
1: 비교예 1에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 ATR-FTIR 스펙트럼
2: 실시예 1에 따른 친수성 폴리에스테르 필름의 ATR-FTIR 스펙트럼1: ATR-FTIR spectrum of hydrophilic polyester film according to Comparative Example 1
2: ATR-FTIR spectrum of the hydrophilic polyester film according to Example 1
Claims (17)
상기 친수성층은 수접촉각이 30도 이하이고,
상기 친수성층은 하기 수학식 1을 만족하되,
(수학식 1)
0.50< I1340cm-1/I1409cm-1<1.30
여기서, I는 ATR 방법으로 측정한 FTIR 스펙트럼에서 각 wave number 에서의 흡광도 피크의 높이이고,
상기 친수성층은 47℃의 오븐에 넣어서 30일간 정치한 후 수접촉각의 변화가 5도 이내인, 친수성 폴리에스테르 필름.Including a polyester film and a hydrophilic layer on at least one side thereof,
The hydrophilic layer has a water contact angle of 30 degrees or less,
The hydrophilic layer satisfies Equation 1 below,
(Equation 1)
0.50< I 1340 cm-1 / I 1409 cm-1 <1.30
Here, I is the height of the absorbance peak at each wave number in the FTIR spectrum measured by the ATR method,
The hydrophilic layer is placed in an oven at 47 ° C. and left for 30 days, and then the change in water contact angle is within 5 degrees, a hydrophilic polyester film.
상기 친수성층은 에폭시폴리올 및 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나의 유기계 친수물질, 실리카, 알루미나 및 티타늄옥사이드 중 적어도 하나의 무기계 친수물질, 유기실록산 화합물, 다가아민계 가교제 및 계면활성제를 포함하는 친수성 코팅액으로 코팅된, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 1,
The hydrophilic layer is coated with a hydrophilic coating solution comprising at least one organic hydrophilic material selected from epoxy polyol and polyethylene oxide, at least one inorganic hydrophilic material selected from silica, alumina and titanium oxide, an organic siloxane compound, a polyamine-based crosslinking agent, and a surfactant. , hydrophilic polyester film.
상기 유기실록산 화합물은 에폭시기, 아미노기, 에틸렌기 중어도 하나의 반응기를 갖는 실록산 화합물인, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 2,
The organic siloxane compound is a siloxane compound having at least one reactive group among an epoxy group, an amino group, and an ethylene group, a hydrophilic polyester film.
상기 유기실록산 화합물은 3-글리시독시프로필아미노트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필아미노트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(메타)아크릴로일트리메톡시실란 또는 3-(메타)아크릴로일트리에톡시실란인, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 2,
The organosiloxane compound is 3-glycidoxypropylaminotrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylaminotriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-( Meta) acryloyltrimethoxysilane or 3-(meth)acryloyltriethoxysilane, a hydrophilic polyester film.
상기 친수성 코팅액 전체 100중량부 당 상기 유기계 친수물질 0.5 내지 5 중량부, 상기 무기계 친수물질 0.5 내지 10 중량부, 상기 유기실록산 화합물 0.5 내지 5 중량부 및 상기 계면활성제 0.15 내지 1.0중량부를 포함하는, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 2,
0.5 to 5 parts by weight of the organic hydrophilic material, 0.5 to 10 parts by weight of the inorganic hydrophilic material, 0.5 to 5 parts by weight of the organosiloxane compound, and 0.15 to 1.0 parts by weight of the surfactant per 100 parts by weight of the hydrophilic coating solution. polyester film.
상기 다가아민계 가교제는 상기 유기계 친수물질 100중량부 당 10 내지 30 중량부를 포함하는, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 2,
The polyvalent amine-based crosslinking agent comprising 10 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the organic hydrophilic material, a hydrophilic polyester film.
상기 계면활성제는 이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제인, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 2,
The surfactant is an ionic surfactant or a nonionic surfactant, a hydrophilic polyester film.
상기 친수성층의 두께는 10nm 내지 200nm인, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 2,
The thickness of the hydrophilic layer is 10nm to 200nm, a hydrophilic polyester film.
상기 친수성층과 상기 폴리에스테르 필름 사이에 실리콘 에테르 결합, 아미드 결합 및 에테르 결합 중 적어도 하나의 화학결합을 갖는, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 1,
A hydrophilic polyester film having at least one chemical bond of a silicone ether bond, an amide bond, and an ether bond between the hydrophilic layer and the polyester film.
상기 친수성층은 80℃의 온수배스위에 1분간 노출시켰을 때 표면에 생성된 수막층을 5회 이상 닦아낸 다음 수접촉각의 변화가 5도 이내인, 친수성 폴리에스테르 필름.According to claim 1,
The hydrophilic layer is a hydrophilic polyester film in which the change in the water contact angle is within 5 degrees after wiping the water film layer generated on the surface at least 5 times when exposed to a hot water bath at 80 ° C. for 1 minute.
수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩으로부터 폴리에스테르 시트를 제조하는 제1단계와,
상기 폴리에스테르 시트를 기계방향(MD)으로 3~5배 연신하여 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제2단계와,
상기 1축 연신된 폴리에스테르 필름 상에 친수성 코팅액을 도포하는 제3단계와,
상기 친수성 코팅액이 도포된 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 횡방향(TD)으로 3~5배 연신하여 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와,
상기 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 230~250℃로 열처리하는 제5단계와,
상기 열처리된 폴리에스테르 필름을 200~220℃에서 열고정하는 제6단계를 포함하는, 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법.In the method for producing a hydrophilic polyester film according to claim 1,
A first step of manufacturing a polyester sheet from polyethylene terephthalate chips from which moisture has been removed;
A second step of preparing a uniaxially stretched polyester film by stretching the polyester sheet 3 to 5 times in a machine direction (MD);
A third step of applying a hydrophilic coating solution on the uniaxially stretched polyester film;
A fourth step of preparing a biaxially stretched polyester film by stretching the uniaxially stretched polyester film coated with the hydrophilic coating liquid 3 to 5 times in the transverse direction (TD);
A fifth step of heat-treating the biaxially stretched polyester film at 230 to 250 ° C;
A method for producing a hydrophilic polyester film comprising a sixth step of heat-setting the heat-treated polyester film at 200 to 220 ° C.
수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩으로부터 폴리에스테르 시트를 제조하는 제1단계와,
상기 폴리에스테르 시트 상에 친수성 코팅액을 도포하는 제2단계와,
상기 친수성 코팅액이 도포된 폴리에스테르 시트를 기계방향(MD)으로 3~5배 연신하여 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제3단계와,
상기 친수성 코팅액이 도포된 1축 연신된 폴리에스테르 필름을 횡방향(TD)으로 3~5배 연신하여 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와,
상기 2축 연신된 폴리에스테르 필름을 230~250℃로 열처리하는 제5단계와,
상기 열처리된 폴리에스테르 필름을 200~220℃에서 열고정하는 제6단계를 포함하는, 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법.In the method for producing a hydrophilic polyester film according to claim 1,
A first step of manufacturing a polyester sheet from polyethylene terephthalate chips from which moisture has been removed;
A second step of applying a hydrophilic coating solution on the polyester sheet;
A third step of preparing a uniaxially stretched polyester film by stretching the polyester sheet coated with the hydrophilic coating solution 3 to 5 times in a machine direction (MD);
A fourth step of preparing a biaxially stretched polyester film by stretching the uniaxially stretched polyester film coated with the hydrophilic coating liquid 3 to 5 times in the transverse direction (TD);
A fifth step of heat-treating the biaxially stretched polyester film at 230 to 250 ° C;
A method for producing a hydrophilic polyester film comprising a sixth step of heat-setting the heat-treated polyester film at 200 to 220 ° C.
상기 친수성 코팅액은 계면활성제, 유기실록산, 유기계 친수물질, 무기계 친수물질 및 다가아민계 가교제의 순서대로 혼합한 것인, 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법.According to claim 12 or 13,
The hydrophilic coating solution is a method for producing a hydrophilic polyester film, which is a mixture of a surfactant, an organosiloxane, an organic hydrophilic material, an inorganic hydrophilic material, and a polyvalent amine-based crosslinking agent in order.
상기 친수성 코팅액은 계면활성제와 유기실록산을 첨가하여 pH 2~5에서 가수분해시킨 후 유기계 친수물질, 무기계 친수물질 및 디가아민계 가교제를 추가 혼합하여 pH를 8~10으로 조정한 것인, 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법.According to claim 12 or 13,
The hydrophilic coating solution is hydrolyzed at pH 2-5 by adding a surfactant and organosiloxane, and then the pH is adjusted to 8-10 by adding an organic hydrophilic material, an inorganic hydrophilic material, and a digamine-based crosslinking agent. Manufacturing method of polyester film.
상기 유기계 친수물질은 에폭시폴리올 및 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나인, 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법.According to claim 14,
The organic hydrophilic material is at least one of epoxy polyol and polyethylene oxide, a method for producing a hydrophilic polyester film.
상기 무기계 친수물질은 실리카, 알루미나 및 티타늄옥사이드 중 적어도 하나인, 친수성 폴리에스테르 필름의 제조방법.According to claim 14,
The inorganic hydrophilic material is at least one of silica, alumina and titanium oxide, a method for producing a hydrophilic polyester film.
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