KR19990024578A - 투명성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카르본산과 글리콜을 에스테르 반응시킨후 축중합 반응전에 평균입경이 0.01 내지 0.2㎛인 구형 실리카 입자를 0.04 내지 0.25중량% 첨가하고, 평균입경이 0.3 내지 1.5㎛인 구형 유기 고분자 입자를 0.008 내지 0.08 중량% 첨가하여 축중합 시킨 폴리에스테르 수지를 2축연신함으로써 필름표면의 거칠기가 평활하게 되어 빛의 표면산란을 최소화하여 투명도가 우수하고, 폴리에스테르 수지와 친화력을 갖는 유기고분자 입자의 사용으로 투명도 저하의 원인이 되는 보이드를 제거하므로 투명성과 광택성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다.

Description

투명성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름

본 발명은 투명성과 광택성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1종 이상이 카르본산 및 1종 이상의 글리콜을 에스테르 반응후 축중합 반응 전에 평균입경이 서로 다른 대, 소 두 가지의 불활성 구형입자를 첨가하여 폴리에스테르 수지를 얻고, 이로부터 포장용, 라미네이트용, 그래픽 아트분야 등에 사용되는 권취성이 우수한 고투명성, 고광택의 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

폴리에스테르 필름은 물리적, 화학적 특성이 우수하고 산업상 기초 소재로 폭넓게 이용되고 있다. 특히 기계적 강도, 열적특성, 전기적 성질, 내약품성, 내습성, 내수성 등이 우수하여 포장용, 산업용 등 폭넓게 사용되고 있다. 특히 필름의 투명성을 개선하기 위하여 폴리에스테르 필름 제조시 첨가하는 무기 불활성 입자의 사용량을 최소화하여 일정수준의 투명성을 확보하는 방법이 시도되고 있으나, 이에 따른 반대 급부현상으로 폴리에스테르 필름의 공정통과성이 나빠져 생산성 저하를 야기 시키게 되었다.

즉 폴리에스테르 필름 권취시 폴리에스테르 필름 상호간의 밀착에 의해 돌기가 형성되어 폴리에스테르 필름 롤의 외관 불량을 발생시키며, 폴리에스테르 필름 위에 감광성 물질을 코팅한 후 노광에 의해 제품을 가공하는 경우 폴리에스테르 필름에 있는 돌기로 말미암아 노광의 이상 굴절이 발생하여 정상제품의 제조가 불가능 하였다.

특히 폴리에스테르 필름을 일정한 크기로 자르고 권취하는 과정에서 돌기 발생을 방지하기 위하여 폴리에스테르 필름 상호간에 공기를 혼입시키고 형성된 공기층에 의해 폴리에스테르 필름 상호간의 밀착을 억제하면서 권취하기 때문에 권취속도가 늦어져 단위 시간당 생산성이 저하된다. 또한 이와같이 권취된 롤은 느슨하게 권취되어 제품 출하이후 후가공까지의 이동과정에서 롤의 중심 부위에서 단면 빠짐 현상이 발생하여 후가공에서의 사용이 어렵게 되는 등의 문제점이 있다.

이와같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 폴리에스테르 중합시 카올린, 이산화규소, 탄산칼슘등의 단일 무기화합물을 첨가하는 외부입자법을 적용하고 있으나 이경우 폴리에스테르 필름의 이활성 및 투명성의 동시 확보가 어렵다.

즉 이활성을 향상시키기 위해 불활성 무기화합물을 사용하면, 반대급부 현상으로 폴리에스테르 필름의 투명성을 평가하는 탁도(haze)가 상승함으로 고투명성이 요구되는 폴리에스테르 필름의 사용분야에서는 무기화합물의 사용량을 제한하지 않을 수 없다.

따라서 미세입자와 조대입자를 사용하여 폴리에스테르 필름의 활성을 향상시키는 방법이 시도되고 있으나 사용되는 미세입자로 0.1~0.5㎛의 실리카제를 사용(EP-0486225A3)하는 경우 폴리에스테르 필름을 롤로 권취하면 외관의 색상이 우유빛을 띠어 제품의 이미지가 좋지 않았다.

따라서 본 발명의 목적은 권취성이 우수하고 고투명성, 고광택성이며, 권취후 롤의 외관의 우유빛을 띠지 않는 폴리에스테르 필름을 제공함에 있다.

본 발명을 자세하게 설명하면 폴리에스테르는 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산등과 같은 방향족 디카르본산 또는 이의 에스테르화와 에틸렌글리콜을 출발원료로 하여 만들어 지지만 또 다른 제3성분을 포함할 수 있다. 이때 본 발명의 출발원료인 디카르본산 성분은 예를 들면 이소프탈산, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 프탈산, 아디프산, 세바신산을 포함한다. 이러한 산성분은 1종 또는 2종 이상으로 사용될 수 있다.

또다른 출발원료인 글리콜 성분은 예를 들면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 네오펜틸글리콜 등을 포함하며, 이중 1종 또는 2종 이상으로 사용될 수 있다.

본 발명에서는 반복되는 구조단위의 80% 또는 그 이상이 에틸렌테레프탈레이트 또는 에틸렌 2,6-나프탈렌 구조로 구성된 폴리에스테르를 사용하는 것이 더 좋은 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다.

본 발명에서의 폴리에스테르는 열안정제, 브로킹 방지제, 산화방지제, 대전방지제, 자외선흡수제등과 같은 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명의 가장 큰 특징은 평균입경이 서로 다른 두 가지 구형입자를 혼합 사용하여 생산성과 권취성이 우수할 뿐 아니라 투명성이 매우 우수한 폴리에스테르 필름을 제공함에 있다.

본 발명은 카르본산과 글리콜을 에스테르 반응시킨 후 축중합 반응 이전에 평균 입경이 0.01 내지 0.2㎛인 구형 실리카 입자를 0.04 내지 0.25중량% 첨가하고 평균입경이 0.3 내지 1.5㎛인 구형 유기 고분자 입자를 0.008 내지 0.08 중량% 첨가한 후 축중합 반응을 일으켜 폴리에스테르 수지를 얻고 이로부터 투명성이 매우 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름을 얻는다.

본 발명에서 평균입경이 서로 다른 대, 소 두 가지의 불활성 입자중 구형실리카 입자는 보다 좋기로는 평균입경이 0.03 내지 0.1㎛이고 첨가량은 0.08 내지 0.20중량%가 바람직하고, 구형 유기 고분자 입자는 평균입경이 0/5 내지 1.0㎛이고, 첨가량은 0.01 내지 0.04중량%가 바람직하다.

구형실리카 입자의 평균입경이 0.01㎛ 보다 작으면 입자 응집이 심하여 필름 표면이 매우 거칠어지고, 0.2㎛ 보다 크면 필름의 투명도가 저하된다. 또 구형실리카 입자의 함량이 0.04중량% 보다 적게 사용하면 마찰계수가 상승하여 필름 권취성이 나빠지며 0.25중량% 보다 많이 사용하면 투명도가 저하된다.

또한 구형 유기 고분자입자의 평균입경이 0.3㎛보다 작으면 필름의 권취 특성이 저하되고 1.5㎛보다 크면 필름의 투명도가 저하된다. 또 구형 유기 고분자입자의 함량이 0.008중량% 보다 적게 사용하면 필름 권취성이 나빠지며, 0.08중량%보다 많이 사용하면 투명도가 저하된다.

필름 제조과정을 설명하면 반응시 에스테르 교환의 말기 공정에서 대소 입자를 첨가하고 축중합하여 폴리에스테르 수지를 얻는다. 이 폴리에스테르 수지를 건조기에서 충분히 건조후 압출기를 통해 시트를 형성하고 이를 다시 2축연신하므로서 권취성 및 투명성이 우수한 폴리에스테르 필름을 얻는다.

본 발명의 가장 큰 특징을 대, 소입자가 공히 구형으로 단분산 된것을 사용하기 때문에 필름표면 거칠기가 평활하여 표면이 거칠음으로 인한 빛의 표면산란을 최소화하여 투명도가 우수하게 된다. 또한 폴리에스테르 수지와 친화력이 우수한 유기고분자입자를 사용하므로써 투명도 저하에 원인이 되는 보이드를 제거한 것이 또 하나의 특징이다. 또 백색광의 평균파장 보다 훨씬 작은 미세입자를 사용하여 헤이즈 상승에 영향을 주지 않으면서 권취 롤에 돌기를 효과적으로 억제할 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 필름의 두께는 9~188㎛이고 589nm의 파장에서 탁도(Haze)가 1.0% 이하이며, 동마찰계수의 값이 0.48 미만이며 롤로 권취한 후의 외관이 우유빛을 띠지 않으며 슬리팅 작업시 권취성이 우수하여 돌기의 발생없이 단단하게 권취할 수 있다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 것이지만 본 발명을 한정하지는 않는다.

[실시예 1]

100부의 디메틸 테레프탈레이트, 70부의 에틸렌글리콜, 0.09부의 망간 아세테이트 사수화물과 0.04부의 아티몬 트리옥시드를 반응기에서 가열하여 메탄올로 유출시키며 에스테르 교환반응을 실시하였다. 반응 혼합물을 4시간에 걸쳐 에스테르 교환반응을 끝내고 그 반응 혼합물에 0.06부의 인산을 첨가한 후 평균입경이 0.05㎛인 구형실리카 소입자 1.0부와 평균입경이 0.5㎛인 폴리스타이렌 유기입자 0.2부를 에틸렌 글리콜 슬러리형으로 반응 생성물에 첨가하여 4시간 동안 증축합을 실행하여 극한 점도가 0.62의 폴리에스테르(A)를 얻었다.

입자를 첨가하지 않는 것 이외에는 폴리에스테르(A)의 생성시와 동일한 에스테르 교환반응과 중축합 반응을 실행하여 극한 점도 0.61의 폴리에스테르(B)를 얻었다. 위에서 합성한 폴리에스테르(A)(B)를 중량비 15 : 85비율로 혼합한 후 290℃로 용융 압출 및 냉각 고화하여 무정형의 미연신 필름을 만들었으며 이것을 85℃에서 종방향으로 3.2배, 125℃에서 횡방향으로 4.0배 연신하고 220℃에서 약 3초간 열처리를 하여 두께가 25㎛인 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

이후 여기서 얻은 폴리에스테르 필름의 제반물성을 평가하였다.

[실시예 2]

100부의 디메틸 테레프탈레이트, 70부의 에틸렌글리콜, 0.09부의 망간 아세테이트 사수화물과 0.04부의 아티몬 트리옥시드를 반응기에서 가열하여 메탄올을 유출시키며 에스테르 교환반응을 실시하였다. 반응 혼합물을 4시간에 걸쳐 에스테르 교환반응을 완료 하였다. 그 반응 혼합무레 0.06부의 인산을 첨가한 후 평균입경이 0.05㎛인 구형실리카 소입자 1.0부와 평균입경이 1.0㎛인 폴리스타이렌 유기입자 0.1부를 에틸렌 글리콜 슬러리형으로 반응 생성물에 첨가하여 4시간 동안 증축합을 실행하여 극한 점도가 0.62의 폴리에스테르(C)를 얻었다.

폴리에스테르(C)와 폴리에스테르(B)를 15 : 85 비율로 혼합한 후 실시예 1과 같은 방법으로 25㎛ 두께의 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

미세입자로 평균입경이 0.3㎛ 인 실리카 및 대입자로 평균입경이 2㎛인 침강실리카를 대입자로 사용하여 실시예 1의 방법으로 폴리에스테르를 조제하여 폴리에스테르(B)와 15 : 85 비율로 혼합한 후 실시예 1과 같은 방법으로 25㎛ 두께의 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

[비교예 2]

평균 입경이 2㎛인 침강형 실리카 입자를 단독으로 0.1부를 에틸렌 글리콜 슬러리형으로 반응 생성물에 첨가하여 폴리에스테르를 조제한 후 폴리에스테르(B)와 15 : 85 비율로 혼합한 후 실시예 1과 같은 방법으로 25㎛ 두께의 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

아래의 표 1에 각 실시예, 비교예에 대해 사용입자의 종류, 함량, 크기 및 헤이즈, 동마찰계수등의 물성치를 표시하였다. 또한 이축배향 필름의 물성측정은 다음방법에 따라 실시하였다.

(1) 입자의 평균입경

입자 슬러리의 평균입경은 입도 분포 측정기(프랑스 실라스제 그라뉼로미터 HR-850)을 이용하였고, 필름상의 입자 크기는 전자현미경을 이용하여 측정하였으며, 이때 입자를 구형으로 환산한 체적분을 50%인 점을 입자의 평균입경으로 하였다.

(2) 주행성

강신상업에서 제조한 마찰계수측정기를 이용해 ASTM-B1894 측정법으로 정/동마찰계수를 측정하였다.

(3) 헤이즈

이축연신한 필름을 헤이즈 미터(일본 니혼 덴쇼크사 제품 300A)로 측정하여 필름의 탁도를 측정하였다. 측정방법은 JIS-Z8722을 기준으로 삼았다.

(4) 필름색상

육안 판별하여 우유빛 정도를 판단함

A : 우유빛이 없음.

B : 우유빛이 조금 있음.

C : 우유빛이 많이 존재함.

(5) 필름 권취성

슬리팅후 필름롤을 육안 판별하여 등급을 정함.

A : 정상권취

B : 사용 가능하나 돌기가 존재함.

C : 사용 불가능으로 돌기가 많이 존재함.

[표 1]

본 발명은 에스테르 교환의 말기 공정에서 평균입경이 다른 2종의 대소구형 불활성 입자를 첨가하고 축중합을 한 폴리에스테르 수지를 2축연신함으로서 필름표면의 거칠기가 평활하여 광선의 표면산란을 최소화하여 투명도가 우수하고, 폴리에스테르 수지와 친화력이 우수한 유기고분자 입자를 사용함으로서 투명도 저하에 원인이 되는 보이트를 제거하므로 광택성을 증진시키는 효과를 가진다.

Claims (2)

1. 에스테르 교환 말기공정에서 평균입경이 0.01 내지 0.2㎛인 구형 실리카 입자를 0.04 내지 0.25중량%, 평균입경이 0.3 내지 1.5㎛인 구형유기 고분자 입자를 0.008 내지 0.08 중량% 첨가하고 축중합 반응을 행하여 얻은 폴리에스테르 수지로부터 얻어짐을 특징으로 하는 투명성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름.
2. 청구항 1에 있어서,

   유기고분자 입자로서 폴리스타이렌 입자를 사용함을 특징으로 하는 투명성이 우수한 이축배향 폴리에스테르 필름.