KR102514967B1 - 이축 연신 폴리에스테르 필름 및 이를 포함하는 이차전지 분리막 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 무기입자 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서, 이축 연신 폴리에스테르 필름이 권취된 마스터 롤을 슬리팅한 후 권취 장력 6.5 내지 8.5 kg/m, 권취 면압 35 내지 50kg/m, 권취 속도 300 내지 350m/min으로 재권취된 롤의 경도는 90 내지 95 포인트로서, 롤 권취 상태에서 경시성 주름이 발생하는 것을 방지하여 이차전지 분리막의 간지로 사용 시 분리막으로 주름이 전사되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 이축 연신 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로 표면 특성을 재설계하고 권취 조건을 최적화하여 이차전지 분리막 간지로 사용 시 경시성 주름이 이차전지 분리막에 전사되는 것을 방지할 수 있는 이축 연신 폴리에스테르 필름 및 이를 포함하는 이차전지 분리막에 관한 것이다.
최근, 친환경 정책과 이산화탄소 저감 정책의 일환으로 가솔린 또는 디젤을 연료로 사용하는 내연기관 자동차를 대신하여 전기차로 변경되고 있음에 따라 전기차에 대한 수요가 점차 확대되어 보급율이 증가되고 있다. 이와 같은 전기차 보급율의 증가에 따라 전기차에 필수적으로 들어가는 이차전지에 관한 수요가 급격히 증가하여 이차전지 시장 또한 급성장하고 있다.
이러한 이차전지는 충전 및 방전이 가능한 하나 이상의 전기화학 셀로 구성된 배터리로서, 재충전을 통해 여러 번 사용이 가능하여 사용이 편리하고 전지 폐기물이 발생하지 않아 친환경적인 특징을 가진다. 일반적으로 이차전지는 전지의 용량과 전압을 결정하고 전류를 흐르게 하는 양극 및 음극, 이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체인 전해액 그리고 양극과 음극의 접촉을 차단하는 분리막으로 구성된다.
또한 이차전지를 제조하는 과정 중 하나로 이차전지에 들어가는 분리막(PE 소재, 연질)에 안전성을 강화하기 위한 코팅(Safety Reinfored Separator, SRS)을 하는데, 코팅 후 재권취하는 과정에서 분리막끼리 서로 달라붙는 현상이 있기 때문에 분리막 사이에 폴리에스테르 필름을 간지로 삽입하고 합지하여 재권취시 분리막끼리 붙는 현상을 막게 된다.
그러나 간지로 사용되는 폴리에스테르 필름의 주름이 심하면 연질 소재인 분리막에 주름이 전사되고 이로 인해 분리막의 품질이 떨어지는 문제가 생긴다. 특히, 종래의 폴리에스테르 필름은 생산 직후 롤 상태에서는 주름이 없지만 경시성이 좋지 못하여 필름 내부의 공기가 충분히 빠지지 않고 내부에 갇혀 주름을 발생시키며, 이러한 폴리에스테르 필름의 주름은 분리막에 전사되어 분리막의 품질에 크게 영향을 끼친다.
이에, 이차전지 분리막 간지용으로 사용되는 폴리에스테르 필름의 경시성 주름 문제를 개선하여 분리막에 전사되는 것을 방지하는 것이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴리에스테르 필름 생산 후 롤 권취 상태에서 경시성 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이축 연신 폴리에스테르 필름 및 이를 포함하는 이차전지 분리막을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 무기입자 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서, 이축 연신 폴리에스테르 필름이 권취된 마스터 롤을 슬리팅한 후 권취 장력 6.5 내지 8.5 kg/m, 권취 면압 35 내지 50kg/m, 권취 속도 300 내지 350m/min으로 재권취된 롤의 경도는 90 내지 95 포인트인 이축 연신 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.
바람직하게는, 무기입자의 평균입경은 3.0 내지 5.0㎛인 것일 수 있다.
바람직하게는, 무기입자는 0.0008 내지 0.0015wt% 포함된 것일 수 있다.
바람직하게는, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 중심선 평균 거칠기(SRa)가 40 내지 80nm이고, 10점 평균 거칠기(SRz)가 800 내지 1300nm인 것일 수 있다.
바람직하게는, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 최대 거칠기(SRmax)가 1100 내지 1800nm인 것일 수 있다.
바람직하게는, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 헤이즈가 4% 이상인 것일 수 있다.
바람직하게는, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 표면 피크 카운트(SPC)에서 면적 0.1㎟ 내 높이 0.15 ㎛ 이상의 돌기 개수가 100개 이상인 것일 수 있다.
바람직하게는, 무기입자는 실리카 입자일 수 있다.
바람직하게는, 이축 연신 폴리에스테르 필름의 두께는 10 내지 16㎛일 수 있다.
또한, 상기 목적은 상술한 이축 연신 폴리에스테르 필름은 이차전지 분리막의 간지로 사용되는, 이축 연신 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은 상술한 이축 연신 폴리에스테르 필름을 포함하는 이차전지 분리막 및 이를 포함하는 이차전지에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 권취된 필름 롤 내부의 공기가 원활히 빠질 수 있도록 폴리에스테르 필름의 표면 특성 재설계 및 권취 조건을 최적화함으로써, 필름 생산 직후 경시성 주름이 발생하지 않으며, 권취 시 내부 공기에 의한 주름이 발생되지 않는 등의 효과를 가진다.
또한 본 발명에 따르면 경시성 주름이 발생되지 않으므로 이차전지 분리막의 간지용으로 사용 시 주름이 분리막으로 전사되지 않아, 분리막 합지 가공 시 주름에 의한 품질 문제 발생을 방지함으로써 이차전지 분리막의 품질을 향상시키고 안정적으로 제품을 공급할 수 있는 등의 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 이차전지 분리막의 간지용으로 사용 시 주름이 분리막으로 전사되지 않으므로 고효율의 이차전지 분리막을 포함하는 이차전지를 제공할 수 있는 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 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름의 개략 단면도다.
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.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
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 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 필름 제조시 사용되는 무기입자의 크기를 조절하고 롤 권취 공정조건 변경을 통해 경시성 주름 발생을 개선한 필름을 제공하는 것이다. 이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름의 개략 단면도다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 무기입자(100) 및 폴리에스테르 수지(200)를 포함하여, 폴리에스테르 수지(200)에 무기입자(100)가 분산된 구조를 가진다.
본 발명에서 사용되는 무기입자(100)는 실리카(SiO2),보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 및 알루미나를 포함하는 것이 바람직하며, 실리카 입자를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
일 실시예에서, 무기입자(100)의 평균입경은 3.0 내지 5.0㎛인 것이 바람직하다. 3.0㎛ 미만의 무기입자(100)를 사용할 경우 권취 중 주름 발생이 심해지며 권취된 롤 상태에서 공기 빠짐이 어려워 경시성 주름을 발생시킨다. 이와는 반대로 무기입자(100)가 5.0㎛를 초과할 경우 큰 입자에 의한 필름 층간 눌림이 발생하며 필름 제조 시 필터(Filter)의 압력 상승이 단시간 내에 커져 생산 손실(Loss)이 증가된다.
일 실시예에서, 무기입자(100)는 이축 연신 폴리에스테르 필름 전체 100 wt%에 대해 0.0008 내지 0.0015 wt%를 포함하는 것이 바람직하다. 무기입자(100)의 함량이 0.0008 wt% 미만일 경우에는 필름 층간 공기층이 부족해져 필름의 특정부분 표면 돌기가 발생하고 이와 같은 표면 돌기가 누적되어 권취된 롤상에서 돌기가 심해져 가공 불량을 일으키게 되며, 또한 권취성이 나빠져 권취 중 MD방향 주름이 더 발생할 수 있다. 반대로 무기입자(100)의 함량이 0.0015 wt%를 초과할 경우에는 입자의 응집에 의한 이물 증가로 불량이 발생하고, 필름 연신 시 입자에 의한 필름 파단이 발생하게 된다.
일 실시예에서, 이축 연신 폴리에스테르 필름을 구성하는 폴리에스테르 수지(100)는 디카르복실산과 디올을 중합하여 형성된 것일 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
여기서, 디카르복실산은 테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 이소프탈산, 디페닐 카르복실산, 디페닐 술폰 디카르복실산, 디페녹시에탄디카본산, 5-나트륨술폰 디카르복실산, 프탈산 등의 방향족 디카르복실산이나, 수산, 숙신산, 아디핀산, 세바신산, 다이마산, 말레인산, 푸말산 등의 지방족 디카르복실산 및 사이클로 헥산 디카르복시산 등의 지환족 디카르복실산, 파라옥시 안식향산 등의 옥시카르본산 등을 포함할 수 있으며, 또한 디올은 에틸렌 글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틴글리콜 등의 지방족 글리콜이나, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리 옥시 알킬렌 글리콜, 사이클로 헥산 디메탄올 등의 지환족 글리콜, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 글리콜 등을 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 중심선 평균 거칠기(SRa)가 40 내지 80nm인 것이 바람직하다. 이때, 중심선 평균 거칠기(SRa)가 40nm 미만인 경우 필름 적층 시 각 층간 공기가 빠져나갈 공간이 적어져 경시성 주름이 발생하며, 80nm 초과인 경우 입자가 너무 많이 투입되어 생산 시 필터 압력이 높아져 생산성이 저하된다.
일 실시예에서, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 10점 평균 거칠기(SRz)가 800 내지 1300nm인 것이 바람직하다. 이때, 10점 평균 거칠기(SRz)가 800nm 미만인 경우 필름 적층 시 각 층간 공기가 빠져나갈 공간이 적어져 경시성 주름이 발생하며, 1300nm 초과인 경우 입자가 너무 많이 투입되어 생산 시 필터 압력이 높아져 생산성이 저하된다.
일 실시예에서, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 최대 거칠기(SRmax)가 1100 내지 1800nm인 것이 바람직하다. 이때, 최대 거칠기(SRmax)가 1100nm 미만인 경우 필름 적층 시 각 층간 공기가 빠져나갈 공간이 적어져 경시성 주름이 발생하며, 1800nm 초과인 경우 입자가 너무 많이 투입되어 생산 시 필터 압력이 높아져 생산성이 저하된다.
일 실시예에서, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 헤이즈가 4% 이상인 것이 바람직하다. 이때, 헤이즈가 4% 미만인 경우 그만큼 입자 함량이 적기 때문에 공기 빠짐성이 불리해져 경시성 주름을 발생시킨다.
일 실시예에서, 이축 연신 폴리에스테르 필름은 표면 피크 카운트(SPC)에서 면적 0.1㎟ 내 높이 0.15㎛ 이상의 돌기 개수가 100개 이상인 것이 바람직하다. 이때, 돌기 개수가 100개 미만인 경우 필름 적층 시 각 층간 공기가 빠져나갈 공간이 적어져 경시성 주름이 발생한다.
일 실시예에서, 이축 연신 폴리에스테르 필름의 두께는 10 내지 16㎛인 것이 바람직하다. 이때, 두께가 10㎛ 미만인 경우 롤 권취 시 주름이 발생하며 공기 빠짐에 불리하여 경시성 주름이 발생한다. 다만, 이축 연신 폴리에스테르 필름의 두께가 두꺼울수록 경시성 주름은 덜 발생하는 경향이 있기 때문에 위 상한값을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름의 제조방법은 무기입자 및 폴리에스테르 수지를 혼합하고 압출 및 2축 연신하여 마스터 롤을 제조하는 제1 단계, 소정의 폭을 가지도록 슬리팅하는 제2 단계 및 소정의 권취 장력, 권취 면압 및 권취 속도로 재권취하여 재권취된 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하는 제3 단계를 포함한다.
먼저, 무기입자 및 폴리에스테르 수지를 혼합하고 압출 및 2축 연신하여 마스터 롤을 제조하는 제1 단계에서는 폴리에스테르 수지에 무기입자를 투입하여 혼합한 후 이를 압출하고 MD방향 및 TD방향으로 2축 연신하여 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제조한다. 이때, 무기입자의 평균입경은 3.0 내지 5.0㎛인 것이 바람직하고, 무기입자의 함량은 이축 연신 폴리에스테르 필름 전체 100 wt%에 대해 0.0008 내지 0.0015 wt%인 것이 바람직하다. 또한 제1 단계에서 제조된 폴리에스테르 필름은 이후 공정의 편의를 위해 마스터 롤 형태로 권취되는 것이 바람직하다.
다음으로, 소정의 폭을 가지도록 슬리팅하는 제2 단계에서는 마스터 롤 형태로 권취된 폴리에스테르 필름을 요구되는 폭, 즉 사용자가 요구하는 폭으로 슬리팅한다. 이 때 슬리팅하여 달성되는 폴리에스테르 필름의 폭은 특별한 제한은 없으며 폴리에스테르 필름이 사용되는 용도 및 이를 필요로 하는 기업의 요구에 따라 자유롭게 조절이 가능하다.
다음으로, 소정의 권취 장력, 권취 면압 및 권취 속도로 재권취하여 재권취된 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하는 제3 단계에서는 슬리팅을 통해 소정의 폭을 가진 폴리에스테르 필름을 권취 장력 6.5 내지 8.5kg/m, 권취 면압 35 내지 50kg/m, 권취 속도 300 내지 350m/min으로 재권취하는 단계이다. 이를 통해, 이축 연신 폴리에스테르 필름이 상기 조건에서 재권취 된 상태에서 경시성 주름이 발생하는 것을 방지한다.
한편, 제2 단계 및 제3 단계는 각각 별도의 공정으로 수행될 수 있으며, 공정의 편의를 위하여 제2 단계의 슬리팅 과정에서 제3 단계가 동시에 수행되는 하나의 공정 형태를 가질 수 있다.
상술한 이축 연신 폴리에스테르 필름의 제조방법에서 도 1의 이축 연신 폴리에스테르 필름의 내용과 동일하게 반복되는 내용은 생략하였다.
일 실시예에서, 상술한 이축 연신 폴리에스테르 필름이 권취된 마스터 롤(Master Roll)을 슬리팅(Slitting)하여 사용자에게 제공하기 위해 재권취할 때, 권취 장력 6.5 내지 8.5kg/m, 권취 면압 35 내지 50kg/m 및 권취 속도 300 내지 350m/min으로 최종 권취된 롤의 경도가 90 내지 95포인트를 만족하는 것이 바람직하다. 이때, 롤의 경도가 90 포인트 미만인 경우 롤 처짐이 발생하고 필름의 폭방향으로 횡주름이 발생하며, 95 포인트 초과인 경우 경시성 주름이 발생한다.
위와 같이 재권취할 때, 권취 장력이 6.5kg/m 미만이고 권취 면압이 35kg/m 미만인 경우 장력 및 면압 때문에 마스터 롤 권취 시 횡주름 및 권취 단면 빠짐 발생으로 권취가 제대로 되지 않아 제품을 생산할 수 없으며, 반면에 권취 장력이 8.5kg/m를 초과하고 권취 면압이 50kg/m를 초과하는 경우 서로 다른 필름의 층과 층 사이에 공기가 들어가는 양이 많아져 주름 발생을 가속화시킨다.
또한, 권취 속도가 300m/min 미만인 경우 롤의 경도가 높아지고 이에 따라 경시성 주름이 발생하고, 반면에 권취 속도가 350m/min 초과인 경우 권취 속도가 지나치게 빨라져 서로 다른 필름의 층과 층 사이에 공기가 들어가는 양이 많아져 주름 발생을 가속화시킨다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 권취하여 마스터 롤로 제조되는데, 이후 사용자에게 제공하기 위해 슬리팅한 후 재권취할 때, 권취 장력 6.5 내지 8.5 kg/m, 권취 면압 35 내지 50kg/m, 권취 속도 300 내지 350m/min의 설정 조건으로 권취함으로써 필름 내에 공기(Air)가 원활히 빠질 수 있도록 함으로써 시간이 지나도 주름 발생을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 상술한 물성을 통해 경시성 주름 발생을 억제하여 분리막 합지 가공 시 주름이 분리막에 전사되는 문제를 방지할 수 있어, 이차전지 분리막 간지로 사용될 수 있다.
따라서 본 발명은 이차전지 분리막의 간지로 사용되는 이축 연신 폴리에스테르 필름, 이를 포함하는 이차전지 분리막 및 이러한 이차전지 분리막을 포함하는 이차전지에도 권리범위가 미친다는 것을 당업자는 쉽게 알 수 있을 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 설명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
평균 입경이 3.75㎛인 무기입자(SiO2)0.00087wt%와 폴리에스테르 수지(PET A9039, 도레이첨단소재) 99.99913wt%를 혼합한다. 다음으로 혼합된 폴리에스테르 수지를 진공 건조 후에 압출기로 275~285℃ 온도 하에서 용융하고 피드블럭을 거쳐 티다이(T-DIE)를 통해 압출하고, 냉각롤에 정전인가법(Pinning)으로 캐스팅 드럼에 밀착시켜 냉각, 고화시킨 미연신 시트를 얻고, 이를 시트의 유리전이온도 이상으로 가열된 롤에서 롤과 롤 사이의 주속비 차에 의해 1축 연신(종방향)을 실시한다. 이때 종방향의 연신비는 4.5배이다. 다음으로, 1축 연신 후 종방향과 수직방향인 횡방향으로 4.1배 2축 연신을 진행한다. 이때, 연신 온도는 텐터를 기준으로 연신존 초기에는 100~120℃, 연신존 중기는 120~140℃, 연신 열고정존 온도는 200~240℃로 설정한다.
이와 같이 제조된 폴리에스테르 필름 마스터 롤(Master Roll)을 제조하고, 이때 이축 연신 폴리에스테르 필름의 두께는 12㎛이다.
다음으로 제조된 폴리에스테르 필름 마스터 롤을 1,120mm의 폭으로 슬리팅(Slitting)하고 권취 장력 7.6kg/m, 권취 면압 48kg/m, 권취 속도 340m/min으로 재권취하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 2]
무기입자 함량을 0.0008 wt%으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 3]
무기입자 함량을 0.0015 wt%으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 4]
무기입자의 크기를 3㎛으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 5]
무기입자의 크기를 5㎛으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 6]
권취 장력을 6.5kg/m으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 7]
권취 장력을 8.5kg/m으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 8]
권취 면압을 35kg/m으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[실시예 9]
권취 면압을 50kg/m으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예]
[비교예 1]
무기입자의 크기가 2.9㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예 2]
무기입자 함량을 0.0016wt%로 한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예 3]
무기입자의 크기가 5.1㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예 4]
무기입자 함량을 0.0007 wt%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예 5]
무기입자 함량을 0.0016 wt%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.
[비교예 6]
권취 장력을 8.6kg/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예 7]
권취 장력을 6.4kg/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.
[비교예 8]
권취 면압을 51kg/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
[비교예 9]
권취 면압을 34kg/m로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.
[비교예 10]
권취 속도를 290m/min로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤을 제조하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 이축 연신 폴리에스테르 필름 롤에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실험예]
(1) 경시성 주름 평가
실시예 및 비교예에 따라 제조된 이축 연신 폴리에스테르 필름을 권취한 필름 롤을 포장 후 보관한 다음 2일 경과 후 포장 해체하여 권취된 롤의 표면 상태를 육안으로 확인하여 주름 발생여부를 확인하였다. 이 때 권취된 필름의 길이는 8,200m이며 다음과 같이 평가하였다.
양호: 필름 전폭에 경시성 주름이 발생하지 않음
불량: 필름 전폭에 경시성 주름이 발생
(2) 권취된 롤(Roll)의 경도
JIS K 7312 규격에 준하여, ASKER사에서 제작된 정밀형 경도계(모델: Type C형)를 이용하여 권취된 필름 롤의 표면에 올려 놓고 눌러 롤의 좌, 우 끝부분의 경도를 각각 1회씩 측정하여 경도 값을 확인하였다.
(3) SRa, SRz, SRmax 측정(필름표면조도)
KOSAKA사에서 제작된 3차원표면조도 측정기(모델: SE3500K)을 이용하여 필름 낱장 표면의 SRa, SRz, SRmax 값을 측정하였다.
(4) SPC 돌기개수
KOSAKA사에서 제작된 3차원표면조도 측정기(모델: SE3500K)을 이용하여 필름 낱장 표면의 SPC(Peak Count)를 측정하고, 측정면적 0.1㎟ 내 높이 0.15㎛ 이상의 돌기 개수를 산출하였다.
(5) Haze 측정
필름 1장을 니뽄덴쇼쿠사의 Hazemeter(모델명: COH-300A)로 측정하였다.
| 구 분 | 경시성 주름 |
롤 경도 | SRa | SRz | SRmax | SPC 돌기개수 |
Haze |
| 실시예1 | 양호 | 92 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 실시예2 | 양호 | 91 | 51㎚ | 812㎚ | 1433㎚ | 143 | 4.10% |
| 실시예3 | 양호 | 90 | 67㎚ | 1239㎚ | 1580㎚ | 250 | 5.50% |
| 실시예4 | 양호 | 94 | 48㎚ | 807㎚ | 1175㎚ | 128 | 4.20% |
| 실시예5 | 양호 | 90 | 75㎚ | 1222㎚ | 1753㎚ | 200 | 6.10% |
| 실시예6 | 양호 | 91 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 실시예7 | 양호 | 94 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 실시예8 | 양호 | 91 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 실시예9 | 양호 | 93 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 비교예1 | 불량 | 97 | 41㎚ | 802㎚ | 1027㎚ | 90 | 3.90% |
| 비교예2 | 불량 | 96 | 45㎚ | 825㎚ | 1099nm | 160 | 5.20% |
| 비교예3 | 양호 | 88 | 81㎚ | 1312㎚ | 1826㎚ | 263 | 5.90% |
| 비교예4 | 불량 | 96 | 39㎚ | 799㎚ | 1065㎚ | 92 | 3.90% |
| 비교예5 | 양호 | 88 | 62㎚ | 1236㎚ | 1335㎚ | 123 | 5.30% |
| 비교예6 | 불량 | 96 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 비교예8 | 불량 | 97 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
| 비교예10 | 불량 | 96 | 53㎚ | 825㎚ | 1218㎚ | 160 | 4.40% |
표 1에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 9의 경우, 평균 입경이 3.0~5.0㎛인 무기입자 0.0008wt~0.0015wt%를 폴리에스테르 수지에 투입하고 압출 및 2축 연신하여 폴리에스테르 필름의 마스터 롤을 만든 후 슬리팅 후 재권취 시 장력 6.5~8.5kg/m, 면압 35~50kg/m 및 권취 속도 300 내지 350m/min으로 설정하여 재권취된 롤을 제조함으로써 경시성 주름을 개선한 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
반면에, 비교예 1의 경우, 무기입자 크기가 작고 롤 경도가 높아 경시성 주름이 발생함을 알 수 있고, SRmax가 최소범위 미만이며 돌기 개수가 100개 미만이고 헤이즈가 4% 미만인 것을 알 수 있다.
또한 비교예 2는 크기가 작은 무기입자를 더 투입함에도 불구하고 롤의 경도가 높아 경시성 주름이 발생하고, SRmax가 최소범위 미만인 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 3은 무기입자 크기가 너무 커 SRa, SRz, SRmax가 모두 최대값을 초과하는 것을 알 수 있으며, 롤의 경도가 낮아 제조된 필름의 물성이 물렁물렁해지고 바닥쪽으로 롤이 쳐져 권취 불량이 발생함을 알 수 있다.
또한, 비교예 4는 무기입자의 크기는 실시예 1과 동일하지만 함량을 기준 미만인 0.0007 wt% 밖에 투입하지 않아 SRa, SRz, SRmax가 모두 최소값 미만이고, 돌기의 개수가 100개 미만이며 헤이즈가 4% 미만이며, 롤 경도가 높아 경시성 주름이 발생한 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 5는 롤의 경도가 너무 낮아져 필름이 물렁물렁해지고 바닥쪽으로 롤이 처져 권취 불량이 발생되며, 생산 시 필터의 압력이 과도하게 증가하여 생산성이 저하된다.
또한, 비교예 6은 슬리팅 후 권취 장력을 8.6kg/m으로 높게 설정하여 롤의 경도가 높아지고 이에 따라 경시성 주름이 발생한다.
또한, 비교예 8은 권취 장력은 실시예 1과 동일하지만 권취 면압을 높게 설정한 결과 롤의 경도가 높아지고 경시성 주름이 발생한다.
또한, 비교예 10은 권취 속도를 낮게 설정하여 권취한 결과 롤의 경도가 높아지고 이에 따라 경시성 주름이 발생한다.
특히, 표 1에 기재된 것과 별개로, 권취 장력 또는 권취 면압이 낮은 비교예 7 및 9는 필름을 제조하여 권취 시 권취단면 불량, 눌림 및 접힘 등과 같은 권취 불량이 발생함을 확인할 수 있었다.
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.
100: 무기입자
200: 폴리에스테르 수지
200: 폴리에스테르 수지
Claims (12)
- 무기입자 및 폴리에스테르 수지를 포함하는 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서,
상기 이축 연신 폴리에스테르 필름이 권취된 마스터 롤을 슬리팅한 후 권취 장력 6.5 내지 8.5 kg/m, 권취 면압 35 내지 50kg/m, 권취 속도 300 내지 350m/min으로 재권취된 롤의 경도는 90 내지 95 포인트이고,
상기 무기입자는 평균입경이 3.0 내지 5.0㎛이고, 이축 연신 폴리에스테르 필름 전체 100 wt%에 대해 0.0008 내지 0.0015wt% 를 포함하는, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 이축 연신 폴리에스테르 필름은 중심선 평균 거칠기(SRa)가 40 내지 80nm이고, 10점 평균 거칠기(SRz)가 800 내지 1300nm인, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 제4항에 있어서,
상기 이축 연신 폴리에스테르 필름은 최대 거칠기(SRmax)가 1100 내지 1800nm인, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 제1항에 있어서,
상기 이축 연신 폴리에스테르 필름은 헤이즈가 4% 이상인, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 제1항에 있어서,
상기 이축 연신 폴리에스테르 필름은 표면 피크 카운트(SPC)에서 면적 0.1㎟ 내 높이 0.15 ㎛ 이상의 돌기 개수가 100개 이상인, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 제1항에 있어서,
상기 무기입자는 실리카 입자인, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 제1항에 있어서,
상기 이축 연신 폴리에스테르 필름의 두께는 10 내지 16㎛인, 이축 연신 폴리에스테르 필름. - 제1항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름은 이차전지 분리막의 간지로 사용되는, 이축 연신 폴리에스테르 필름.
- 제1항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이축 연신 폴리에스테르 필름을 포함하는, 이차전지 분리막.
- 제11항에 따른 이차전지 분리막을 포함하는, 이차전지.
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