KR19990015196A - 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야

본 발명은 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

잉크젯 프린터용 필름 등과 같은 특수 기능성 필름이나 복합 필름의 기재 필름(Base Film)으로 사용할 때 잉크 흡수 능력이 우수하여 수용층의 두께를 얇게할 수 있고, 고화질의 상을 프린터 하기 위해 많은 잉크를 사용하여도 색상 번짐 현상이 없고, 표면적의 증가로 잉크의 접착성이 향상되는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

폴리에스터칩과 상용화제가 첨가된 폴리에스터칩/폴리올레핀칩의 혼합물을 각각의 압출기를 통해 공압출하여 폴리에스터로 제조된 필름시트와 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 제조된 필름시트로 구성된 2층의 필름시트를 제조한 다음, 다단계 롤 방식으로 종연신(MD연신) 및 텐터로 횡연신(TD연신)하고 열처리 및 냉각한다.

4. 본 발명의 중요한 용도

본 발명의 폴리에스터계 필름은 주로 잉크젯 프린터용 필름과 같은 특수 기능성 필름이나 복합 필름 제조시 베이스(Base) 필름으로 사용한다.

Description

표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법

본 발명은 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

폴리에스터 필름은 물성이 우수하며 가공이 용이하여 흑백 또는 칼러 오버 헤드 프로젝트 필름 및 스탬핑 필름 등과 같은 특수 기능성 필름이나 복합 필름의 베이스 필름으로 많이 사용되고 있다.

기존의 폴리에스터 필름은 표면에 기공이 없으므로 잉크젯 프린터용 필름(ink-jet film)의 베이스필름 등으로 사용하는데 한계가 있다. 예를 들어 잉크젯 프린터(ink-jet printer)에 사용하는 잉크젯 프린터용 필름은 폴리에스터 필름 위에 잉크를 수용할 수 있는 수용층(ink receptive layer 또는 base coat)과 잉크 수용층 위에 보호층(protective layer 또는 top coat)으로 구성되며, 각 층을 구성하는 물질의 특성을 조합하여 잉크의 특징적인 색을 발현하도록 한 것이다.

그러나 베이스 필름으로 사용하는 기존의 폴리에스터 필름의 표면에는 기공이 없기 때문에 베이스 필름 자체는 잉크 수용 능력을 구비하지 못한다. 그 결과 상기 수용층에서만 잉크를 수용해야 하기 때문에 수용층의 두께를 두껍게 할 수 밖에 없는 문제가 있다.

아울러 고화질의 색상을 인쇄하는 경우에는 많은 잉크를 사용하기 때문에 기존의 폴리에스터 필름에서는 색상이 번지게 되는 문제도 있다.

또한 기존의 폴리에스터 필름은 표면에 기공이 없기 때문에 표면에 기공이 있는 필름과 비교시 표면적이 작아 잉크의 접착성도 바람직하지 못하다.

본 발명은 이상에서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 잉크젯 프린터용 필름 등과 같은 특수 기능성 필름이나 복합 필름의 기재 필름(Base Film)으로 사용할 때 잉크 흡수 능력이 우수하여 수용층의 두께를 얇게할 수 있고, 고화질의 상을 프린터 하기 위해 많은 잉크를 사용하여도 색상 번짐 현상이 없고, 표면적의 증가로 잉크의 접착성이 향상되는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.

제 1 도는 상용화제가 첨가되지 않은 폴리에스터/폴리올레핀의 필름시트 단면을 주사 전자 현미경으로 600배 확대 관찰한 사진이다.

제 2 도는 상용화제가 1중량% 첨가된 폴리에스터/폴리올레핀의 필름시트 단면을 주사 전자 현미경으로 600배 확대 관찰한 사진이다.

제 3 도는 2층 구조를 갖는 본 발명의 폴리에스터계 필름의 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.

본 발명은 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 두 개의 필름시트로 구성된 2층 구조를 갖고, 그중 한층은 상용화제가 첨가되어 최대 직경이 7㎛ 이하인 구형의 도메인을 갖는 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 제조된 필름 시트이고, 다른 한층은 일반 폴리에스터로 제조된 필름 시트인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름에 관한 것이다.

또한 본 발명은 폴리에스터 칩과 상용화제가 첨가된 폴리에스터 칩/폴리올레핀 칩의 혼합물을 각각의 압출기를 통해 공압출하여 폴리에스터로 제조된 필름 시트와 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 제조된 필름 시트로 구성된 2층의 필름 시트를 제조한 다음, 다단계 롤 방식으로 종연신(MD연신) 및 텐터로 횡연신(TD연신)하고, 열처리 및 냉각함을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 폴리에스터와 상용성이 없는 올리핀계 폴리머를 혼합하여 연신하면 폴리에스터와 폴리올레핀이 상분리되어 필름이 기공이 형성되는 원리를 응용하여 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름을 제조하는 것이다.

일반적으로 상용성이 없는 폴리머를 혼합하면 물성이 나빠지므로 혼합하는 경우가 거의 없다. 즉, 상용성이 없는 두 폴리머를 혼합하면 폴리머의 계면이 결점으로 작용하여 충격 강도 등의 물성이 저하되며, 연신하면 계면에서 상분리가 되어 기공이 형성되므로 인장 강도가 저하된다.

그러나 본 발명에서는 물성 저하에도 불구하고 상용성이 없는 폴리에스터와 폴리올레핀을 혼합하여 표면에 많은 기공이 형성된 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 필름 시트를 제조하므로서 필름에 잉크 수용성 및 잉크 접착성을 부여하고, 저하된 물성은 폴리에스터 필름 시트를 상기 폴리에스터/폴리올레핀의 필름 시트와 공압출하므로서 보완한다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 본 발명은 두개의 압출기를 사용하여 폴리에스터 칩 및 상용화제가 첨가된 폴리에스터 칩/폴리올레핀 칩의 혼합물을 각각 용융/혼합한 후 한쪽은 폴리에스터 다른 한쪽은 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물을 공압출하여 폴리에스터의 필름 시트와 폴리에스터/폴리올레핀의 필름 시트로 구성된 2층 구조의 필름을 제조한다.

본 발명에 있어서 폴리에스터 칩은 고유 점도가 (IV)가 0.60~0.63인 것을 사용한다.

폴리올레핀 칩은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 칩, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 칩, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 칩, 또는 폴리프로필렌(PP) 칩을 사용하며, 이들의 멜트 인덱스(Melt Index : 이하 MI라고 한다.)가 1.0~30.0인 것이 바람직하다.

폴리올레핀의 멜트 인덱스가 1.0보다 작으면 폴리올레핀의 용융 점도가 폴리에스터의 용융 점도에 비해 너무 높아지고, 멜트 인덱스가 30.0보다 크면 폴리올레핀의 용융 점도가 폴리에스터의 용융 점도에 비해 너무 낮아진다. 폴리올레핀의 용융 점도가 폴리에스터의 용융 점도보다 너무 높거나 낮아지면 폴리올레핀의 분산상태가 나빠져서 도메인(domain)의 크기가 커지게 된다.

상기 폴리에스터/폴리올레핀의 필름 시트는 폴리에스터, 폴리올레핀 및 소량의 상용화제 성분을 압출기내에서 혼합시킨 후 공압출하여 제조한다.

폴리올레핀의 함량은 폴리에스터 대비 10~35 중량%가 적당하다.

일반적으로 서로 상용성이 없는 두 종류의 폴리머를 혼합하면 두 종류중 양이 많은 폴리머가 전체(매트릭스)를 이루며, 양이 작은 폴리머가 일정한 모양(원, 타원등)으로 매트릭스에 분산되어 있는 도메인 형태를 이룬다.

본 발명에서도 제 1도와 같이 양이 많은 폴리에스터가 매트릭스를 이루며, 폴리올레핀이 원의 형태로 매트릭스에 분산되어 도메인을 형성하게 된다.

본 발명에 있어서 상기 도메인의 형태와 크기는 매우 중요하다.

도메인의 형태는 타원 보다는 원의 형태가 바람직하며, 크기는 작을수록 좋으며 7㎛ 이하가 바람직하다. 도메인의 크기가 7㎛ 보다 커지면 횡연신(TD연신)배율이 줄어들게 된다. 도메인의 크기를 조절하는 요인에는 폴리에스터 대비 폴리올레핀의 용융 점도, 가공 조건 및 상용화제 등 여러가지가 있다. 모든 요인이 중요하지만 특히 중요한 것은 상용화제이다. 본 발명에서 사용한 상용화제는 에틸비닐아세테이트 (Ethyl Vinyl Acetate Copoymer : 이하 EVA 라고 한다.) 에틸렌 글리시딜 메타아크릴레이트 (Ethylene Glycidyl Methacrylate Copolymer : 이하 EGMA 라고 한다.) 및 폴리에스터 일레스토머 (Polyester Elastomer)인 폴리에스터이써(Polyesterether)이다. 도메인의 크기는 상용화제로 조절한다. 상용화제의 사용량은 100중량ppm ~ 15중량%가 바람직하다.

상용화제의 사용량이 상기 범위보다 적으면 도메인의 크기가 너무 커지고, 상기 범위보다 많으면 경제적으로 불리하다.

제 1 도 및 제 2 도는 상용화제의 효과를 나타낸다.

제 1 도 및 제 2 도는 주사전자 현미경(Scanning Electro Microscope)을 이용하여 폴리에스터/폴리올레핀 혼합물로 제조된 필름 시트 단면을 600배 확대 관찰한 사진이다. 상용화제를 첨가한 제 2 도가 상용화제를 첨가하지 않은 제 1 도에 비해 사진 전체 부분에 걸쳐 도메인의 크기가 균일하게 감소된 것을 알 수 있다.

본 발명의 폴리에스터계 필름을 구성하는 또 한층의 폴리에스터 필름 시트는 인장 강도 등의 물성을 보완하는 역할을 한다. 서로 상용성이 없는 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 제조된 필름 시트는 필름내에 형성된 기공으로 인하여 인장 강도가 저하되기 때문에 연신이 가능한 가공 범위가 감소한다.

이와 같은 물성 저하에 따른 여러 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 일반 폴리에스터 필름 시트와 폴리에스터/폴리올레핀의 필름 시트를 공압출시켜 물성을 보완한다.

예를 들면 폴리에스터/폴리올레핀만의 필름 시트는 약 3×3배까지 연신이 가능하였지만 폴리에스터 필름 시트로 보완된 두층 필름은 3×4배 이상까지 연신이 가능하였으며 필름의 인장 강도도 더 높았다.

필름의 두께는 두층을 포함하여 미연신 상태의 두께가 600㎛~1,300㎛이며, 종연신(Machine Direction Drawng : 이하 MD 연신이라고 한다.) 및 횡연신(Transverse Direction Drawing : 이하 TD 연신이라고 한다.) 을 한 후 필름의 두께가 60㎛~200㎛이다.

이상에서 설명한 바와 같이 두개의 압출기를 사용하여 한쪽은 폴리에스터/폴리올레핀 혼합물, 다른쪽은 폴리에스터를 공압출하여 제조한 2층 구조의 폴리에스터계 필름을 연속적으로 종연신(MD연신) 및 횡연신(TD연신)하고, 열처리 및 냉각하여 폴리에스터계 필름을 제조한다. 이때 MD 연신은 75℃~90℃의 온도에서 다단계 롤(roll) 방식으로 2.6배~3.2배 연신하며, TD 연신은 텐터(Tenter)에서 105℃~140℃의 온도로 3.5배~4.3배 연신한다. 열처리는 200℃~245℃의 온도에서 릴렉스(relaxation)하면서 하는 것이 바람직하다. 냉각처리는 100℃ 이하의 온도에서 실시하는 것이 적당하다. 이와 같은 방법으로 제조된 폴리에스터계 필름의 단면 구조는 제 3도와 같다. 좌측에는 기공이 많은 폴리에스터/폴리올레핀의 필름 층이 위치하고 우측에는 폴리에스터 필름층이 위치하고 있다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

그러나 본 발명이 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

고유 점도가 0.61인 폴리에스터 칩을 한개의 압출기에 용융한다. 한편 멜트 인덱스가 12.0인 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 칩 25 중량부, 상기 폴리에스터 칩 75 중량부 및 상용화제인 에틸비닐아세테이트 100 중량 ppm을 별도의 다른 한개의 압출기에서 혼합/용융한다.

상기 두대의 압출기를 사용하여 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물과 폴리에스터를 공압출하여 2층 구조의 폴리에스터계 필름을 제조한다. 이때 폴리에스터 단독 필름층의 두께는 2층 구조의 폴리에스터계 필름 전체 두께의 20%가 되도록 한다.

이와같이 공압출된 2층 구조의 폴리에스터계 필름을 80℃의 온도에서 3.0배 MD 연신하고, 120℃의 온도에서 3.5배 TD 연신한 다음 215℃의 온도에서 릴렉스 하면서 열처리하고 90℃의 온도에서 냉각하여 폴리에스터계 필름을 제조한다. 제조한 폴리에스터계 필름중 폴리에스터/폴리올레핀의 필름층 내의 도메인 직경 및 형태를 주사 전자 현미경으로 측정한 결과 최대 직경이 7㎛ 이하이고 형태는 구형이다.

[실시예 2~실시예 14 및 비교실시예 1~비교실시예 12]

폴리올레핀 수지의 종류 및 멜트 인덱스, 상용화제의 종류 및 함량, TD 연신 배율을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 공정으로 폴리에스터계 필름을 제조한다. 제조한 폴리에스터계 필름 중 폴리에스터/폴리올레핀의 필름층 내의 도메인 직경을 주사 전자 현미경으로 측정한 결과는 표 1과 같다.

[표 1] 제조 조건 및 도메인 최대 직경 측정 결과

표 1 에서 LLDPE : 선형저밀도 폴리에틸렌,

LDPE : 저밀도 폴리에틸렌,

HDPE : 고밀도 폴리에틸렌,

PP : 폴리프로필렌,

EVA : 에틸비닐아세테이트,

EGMA : 에틸렌글리시딜메타아크릴레이트를 나타낸다.

본 발명의 폴리에스터계 필름은 표면에 많은 기공이 형성된 폴리에스터/폴리올레핀의 필름시트층과 일반 폴리에스터 필름 시트층으로 구성된 2층 구조를 갖는다. 폴리에스터/폴리올레핀의 필름 시트 표면에 많이 형성된 기공에 기인하여 폴리에스터계 필름의 잉크 흡수 능력이 향상됨에 따라 수용층의 두께를 얇게할 수 있고, 고화질의 상을 프린터하기 위해 많은 잉크를 사용하여도 색상 번짐 현상이 방지할 수 있다.

또한, 표면에 많이 형성된 기공에 기인하여 폴리에스터계 필름의 표면적이 증가하기 때문에 잉크의 접착성도 향상된다.

본 발명의 폴리에스터계 필름을 구성하는 일반 폴리에스터 필름 시트가 서로 상용성이 없는 폴리에스터 수지와 폴리올레핀 수지를 혼합 사용할 때 발생되는 인장 강도 등의 물성 저하 현상을 보완해 주기 때문에 본 발명의 폴리에스터계 필름은 우수한 물성을 갖는다.

Claims (12)

1. 두개의 필름 시트로 구성된 2층 구조를 갖고, 그중 한층은 상용화제가 첨가되어 최대 직경이 7㎛ 이하인 구형의 도메인을 갖는 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 제조된 필름 시트이고, 다른 한층은 순수 폴리에스터로 제조된 필름 시트인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름.
2. 1 항에 있어서, 폴리올레핀이 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 폴리프로필렌(PP) 인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름.
3. 1 항에 있어서, 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물내 폴리올레핀의 함량이 폴리에스터 대비 10~35 중량%인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름.
4. 1 항에 있어서, 상용화제가 에틸비닐아세테이트(EVA), 에틸렌글리시딜메타아크릴레이트(EGMA) 또는 폴리에스토머인 폴리에스터이서(Polyesterether)인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름.
5. 1 항에 있어서, 상용화제가 100 중량ppm ~ 15 중량% 첨가된 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름.
6. 폴리에스터칩과 상용화제가 첨가된 폴리에스터칩/폴리올레핀칩의 혼합물을 각각의 압출기를 통해 공압출하여 폴리에스터로 제조된 필름시트와 폴리에스터/폴리올레핀의 혼합물로 제조된 필름시트로 구성된 2층의 필름시트를 제조한 다음, 다단계 롤 방식으로 종연신(MD연신) 및 텐터로 횡연신(TD연신)하고 열처리 및 냉각함을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.
7. 6 항에 있어서, 폴리에스터 칩의 고유점도(IV)가 0.60~0.63인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.
8. 6 항에 있어서, 폴리올레핀 칩의 멜트 인덱스(MI)가 1.0~30.0인 것을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.
9. 6 항에 있어서, 횡연신(MD연신)은 75℃~90℃의 온도에서 2.6~3.2배의 연신 비율로 연신함을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.
10. 6 항에 있어서, 종연신(TD연신)은 105℃~140℃의 온도에서 3.5배~4.3배의 연신 비율로 연신함을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.
11. 6 항에 있어서, 열처리는 200℃~245℃의 온도하에서 릴렉스 하면서 실시함을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.
12. 6 항에 있어서, 냉각은 100℃ 이하의 온도에서 실시함을 특징으로 하는 표면에 기공이 많은 폴리에스터계 필름의 제조 방법.