KR20030064446A - 이축연신 폴리에스테르 매트필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린팅, 이미징, 광고, 전시용 등으로 광범위하게 적용할 수 있는 고기능성 이축연신 폴리에스테르 매트 필름에 관한 것으로서, 특히 기존의 제품에 비해 소광성이 우수함은 물론 난연성이 향상된 필름을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 표면의 60도 광택도가 55%이하이고 탁도가 65%이하인 매트층(A층)과 폴리에틸렌테레프탈리이트로 된 기본층(B층) 및 접착층(C층)으로 된 3층 구조를 지니고, 상기 층들 중 적어도 한개 층에 난연제를 함유시킨 것을 특징으로 한 고기능성 이축연신 폴리에스테르 매트 필름을 개시한다.

Description

이축연신 폴리에스테르 매트필름{Biaxially stretching polyester matte film}

본 발명은 매트(무광택) 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 좀더 상세히는, 소광성이 우수한 고기능성 필름으로 프린팅, 이미징, 광고, 전시 용도 등으로 광범위하게 적용 가능한 이축연신 폴리에스테르 매트 필름에 관한 것이다.

폴리에스테르(주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트)는 우수한 물리적, 화학적 성질을 갖고 있어 고분자 가공제품으로 광범위하게 사용되고 있으며, 필름 용도 개발적 측면에 있어서 매트필름은 기존의 라벨용도, 전사용도, 포장용도에서 사진 용지, 이미지 용지 등의 대체물로 용도 개발이 이루어지고 있다.

일반적으로 적당 양의 무기입자를 고분자 매트릭스에 충전시켜 매트필름을 만드는 방법은 널리 알려져 있으며, 매트 무기입자로 사용되는 무기 재료로는 실리카, 실리케이트 등이 있다. 예를들면, GBP 951,768 및 USP 3,154,461에는 입자크기가 0.3∼20㎛의 무기입자를 1∼25 중량% 분산시킨 후 이축연신으로 표면에 매트특성을 부여하는 방법이 게시되어 있다. 또 GBP 1,096,064 및 USP 3,515,626에는 적어도 하나의 무기입자를 함유하는 연신 결정성 열가소성 적층 매트필름이 개시되어있는데, 이때 무기입자로는 입자크기가 2㎛ 이상 20㎛ 이하인 실리카, 실리케이트, 알루미늄 실리케이트가 제시되어 있다. 그리고 USP 4,399,179 및 JP 1982-123050에는 투명층에 소광층을 부여한 복합필름에 있어서 투명층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하고 소광층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체에 불활성 무기입자를 첨가시킨 폴리에스테르 복합필름이 개시되어 있다. 또한 JP1997-267445에는 이온도전성을 부여한 중합체 및 매트제를 함유하고 대전방지 처리한 매트층으로 구성된 것을 특징으로 하는 매트필름이 개시되어 있으며, EP 0976548 및 JP2000-52523에는 80 중량% 이상의 열가소성 폴리에스테르로 구성된 베이스층과 폴리머와 다수의 모노머의 혼합물로 된 외층이 적층된 폴리에스테르 필름이 제시되어 있다.

본 발명의 목적은 프린팅, 이미징, 광고, 전시 용도 등에 사용될 특히 소광성이 우수한 매트필름을 제공하는데 있다. 광택도 조절에 의해 필름의 물성이나 기재의 표면특성의 제어가 가능하며 기재의 조도 등을 인위적으로 제어할 수 있다. 또한 기재의 광택도는 인쇄와 같은 후공정에 영향을 줄뿐아니라 제품의 고급화에도 영향을 미친다. 본 발명은 이러한 광택도를 조절하여 고기능화 된 매트필름을 개발하여 전기전자 재료 등 다양한 제품들에 적용하는 것을 그 목적으로 한 것이다.

또한 폴리에스테르를 비롯한 열가소성 수지가 광범위하게 사용되고 있으나 구조적으로 열가소성 수지는 열에 대한 저항성은 취약하다. 수지는 열이 가해짐에 따라 열분해가 일어나며 동시에 유독 가스를 방출한다. 본 발명의 또 다른 목적은이러한 폴리에스테르 필름에 난연성을 부여하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 표면의 60도 광택도가 55% 이하이고 탁도(헤이즈)가 65% 이하인 매트층(A층), 폴리에틸렌테레프탈레이트로 된 기본층(B층), 접착성을 필름 연신공정에서 부여한 코팅층(C층)의 3층(A층/B층/C층) 구조를 갖고, 상기 3개층 중 적어도 1개층에 난연제가 0.01∼5%중량 함유된 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름을 개시한다.

매트(무광택) 폴리에스테르 필름에 다량 사용되는 이산화 실리콘 무기입자는 캐스팅 공정시 고분자 용융물의 핵제로 작용하므로 결정화제어기술이 요구된다. 아울러 이들 입자는 매트릭스의 연신성을 제한하므로 통상의 폴리에스테르 필름 연신조건과는 다른 연신메카니즘의 이해와 제조조건이 요구된다. 뿐만아니라, 매트 폴리에스테르 필름의 연신공정시 다량의 비교적 큰 무기입자는 폴리에스테르 매트릭스와 입자간에 기공생성을 유발하여 파단을 발생시키므로 파단제어기술이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 특성을 지닌 이산화 실리콘 무기입자를 폴리에틸렌테레프탈레이트에 첨가해 매트층(A층)을 형성시키는데, 이때 사용되는 이산화 실리콘의 평균 입자크기는 0.5∼20㎛(더욱 좋게는 2∼10㎛)범위가 좋다. 입자 크기가 0.5㎛ 미만이면 요구되는 소광성을 얻기 어렵고, 입자크기가 20㎛ 초과하면 입자-매트릭스 간의 상호작용력이 약해서 연신공정시 기포 생성이 너무 많아 공정 불안정의 또 다른 원인이 된다. 또한 이산화 실리콘의 충전량은 0.5∼10 중량%(보다좋게는 1∼5 중량%)범위가 좋다. 충전량이 0.5중량% 미만이면 소광성이 낮아 평균입자크기의 재설계가 요구되고, 충전량이 10중량% 초과이면 고분자의 유동적 특성이 변하고 연신성이 저하되어 제막공정의 어려움이 야기된다.

그리고 필름에 접착성을 부여하는 코팅층(C층)에 사용가능한 접착제로는 폴리에스테르계, 아크릴계, 폴리우레탄계 등이 있다.

한편, 본 발명에서 인화성을 지연시키기 위해 사용되는 난연제로는 알루미나 트리하이드레이트계, 할로겐계, 인계, 할로게이티드 인계의 첨가형 난연제 또는 반응형 난연제등이 있다. 이 중에서 알루미나 트리하이드레이트계 난연제는 가연성을 충분히 억제하기 위해서는 다량 첨가가 필요한 반면에 가격이 저렴하고, 불완전 연소를 일으키지 않으므로 연기나 유독성 가스를 상당히 증가시키지 않거나 감소시키는 효과가 있다. 할로겐 화합물의 경우 난연성을 부여하는 데 효과적이라는 사실은 잘 알려져 있고, 그 효과의 순서는 I > Br > Cl > F 이다. 요오드 화합물은 가장 효과적인 지연제이지만, 가격이 비싸고 수지에 적용하기에는 열안정성이 부족하므로 브롬 화합물과 염소 화합물이 주로 사용된다. 예를 들면 첨가형 난연제는 염소화 파라핀계, 염소화 사이크로 지방족계, 브롬화 방향족계, 브롬화 방향족 고분자계 등이며, 반응형 난연제는 크로렌딕 애시드, 크로렌딕 안하이드라이드, 테트라브로모비스페놀, 테트라브로모프테릭 안하이드라이드 등이다. 인계 난연제로는 인산, 인산염 등이 있으며, 구체적인 예를 들면 암모늄 포스페이트계, 암모늄 포스페이트 고분자계, 알킬 포스포네이트계, 알킬 포스페네이트계, 트리아릴 포스페이트계, 할로게네이티드 알킬 포스포네이트계, 할로게네이티드 알킬 포스페이트계, 포스포늄염계, 포스페젠계 등이 있다. 이외에도 사용되는 난연제로는 안티모니 트리옥사이드, 안티모니 펜톡사이드와 같은 안티모니 옥사이드 화합물과 보론 산, 보론 염과 같은 보론 화합물 등 여러 화합물이 입자 충진 필름의 인화성을 제어하기 위하여 적용될 수 있다.

상기와 같은 난연제의 사용량은 난연제 종류에 따라 달라질 수 있으나, 대략 수지 총 중량의 0.01∼5%중량 범위가 바람직하다. 이때 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 난연 효과가 미흡하고 5%중량 이상 사용시는 제조가격의 상승과 함께 다른 물성에 나쁜 영향을 미칠 수 있는 우려가 있다.

이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하며, 이때 물성 측정은 60도 광택도는 ASTM D 523의 방법으로, 탁도 (헤이즈)는 ASTM D 1003의 방법으로, 접착성은 ASTM D 3359의 방법으로 측정하였고, 필름의 난연성은 LOI 값으로 평가하였다. 난연성 평가시 LOI는 인화 연소에 필요한 산소의 최소 농도를 부피%로 나타낸 수치로서, 높은 LOI 값은 낮은 인화성을 나타낸다. 구체적인 난연성 평가 방법으로 14cmx6cmx25㎛의 시료를 LOI Flammability Unit를 사용하여 LOI 값을 측정하는데, 산소와 질소의 플로우 레이트를 조정하여 토탈 플로우 레이트는 항상 18 Liter/min이나, 산소/질소 비는 변화시키며, 초기 산소 농도는 25%로 정하고, 부탄 연소기를 사용하여 시료의 윗부분을 발화시키며, 시료가 타지 않으면 산소의 농도를 증가시키는 한편 시료의 연소가 일어나면 산소의 농도를 감소시키는 조작을 행하여 측정한다.

[실시예 1]

입자를 함유하지 않은 고유점도 0.65dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(원료 PM1)과 평균 입자크기 4㎛인 이산화실리콘을 5 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(원료 PM2) 및 인계 난연제를 0.7 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(원료 PM3)를 표 1에 나타낸 중량% 비율로 건조 후 피이드 블록을 사용하여 적층하고, 공압출 다이를 통해 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 쉬트를 제조하였다. 이 쉬트를 종방향으로 75∼130℃의 온도 범위에서 3.0배 연신 후 수용성 아크릴에멀젼이 2.0 중량% 함유된 수분산체를 인 라인 코터로 코팅 후 횡방향으로 90∼145℃의 온도 범위에서 3.3배 연신하여 215∼235℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 평균 두께 25㎛의 필름을 얻었다. 제조된 각 층 (A/B/C)의 두께는 3㎛/21.95㎛/0.05㎛이었다.

[실시예 2∼실시예 6]

표 1 및 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 25㎛의 필름을 각각 얻었으며 제조된 각층의 두께를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

입자를 함유하지 않은 고유점도 0.65dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(원료 PM1)과 평균 입자크기 4㎛인 이산화실리콘을 5 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(원료 PM2)를 표 1에 나타낸 중량% 비율로 혼합 건조 후 단층으로 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 쉬트를 제조하였다. 이 쉬트를 종방향으로 75∼130℃의 온도 범위에서 3.0배 연신 후 횡방향으로 90∼145℃의 온도 범위에서 3.3배 연신하여 215∼235℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 평균 두께 25㎛의 필름을 얻었다.

[비교예 2∼비교예4]

표 1 및 비교예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 25㎛의 필름을 각각 얻었으며, 제조된 각층의 두께를 표1에 나타내었다.

[표 1]

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 필름들의 각각의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 실시예 및 비교예에서도 확인되듯이 본 발명에 따라 얻어진 이축연신 폴리에스테르 매트 필름은 소광성이 우수할 뿐만 아니라 난연성이 우수하여 프린팅, 이미징, 광고, 전시용 등에 유용하게 사용될 수 있는 고기능성 제품이다.

Claims (4)

1. 표면의 60도 광택도가 55% 이하이고 탁도가(헤이즈)가 65% 이하인 매트층(A층)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로만 구성된 기본층(B층) 및 접착성을 부여하기 위해 접착제로 코팅된 코팅층 (C층)의 3층 구조를 갖고, 상기 3개층 중 적어도 1개 층에 난연제가 0.01∼5중량% 함유된 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
2. 제 1항에 있어서, 난연제는 알루미나 트리하이드레이트계, 할로겐계, 인계, 할로게이티트 인계 난연제 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
3. 제 1항에 있어서, 매트층(A층)은 평균입자가 크기 0.5∼20㎛인 실리카 입자를 0.5∼10중량% 함유한 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.
4. 제 1항에 있어서, 코팅층(C층)에 사용되는 접착제는 폴리에스테르계, 아크릴계, 폴리우레탄계접착제 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 매트필름.