KR20040021274A

KR20040021274A - 면광원 반사판용 백색 다공성 폴리에스테르 필름

Info

Publication number: KR20040021274A
Application number: KR1020020052877A
Authority: KR
Inventors: 류승호; 주재석; 이관형
Original assignee: 에스케이씨 주식회사
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-10

Abstract

본 발명은 면광원 반사판으로 사용할 수 있는 백색 다공성 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 본 발명에서는, 폴리에스테르 수지; 폴리프로필렌 수지; 상용화제; 무기미립자; 및 증백제를 포함하며, 400 내지 700nm 파장범위에서 평균 90% 이상의 반사율을 보이며 CIELAB 시스템의 L^*가 95.00 이상이고, b^*가 -3.00 이하인 면광원 반사판용 폴리에스테르 필름을 제공한다.

Description

면광원 반사판용 백색 다공성 폴리에스테르 필름{WHITE-COLORED POROUS POLYESTER FILM FOR REFLECTING PLATE OF SURFACE LIGHT SOURCE}

본 발명은 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 상세하게는 은폐력, 반사율 등 광학특성이 우수하여 면광원 반사판으로 사용될 수 있는 백색 다공성 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

지금까지는 면광원 반사판으로 일본특허출원공개공보 소62-169105호에 개시된 것과 같은 피막층으로 피복된 금속판 또는 일본특허출원공개공보 평2-269382호에 개시된 것과 같은 백색안료가 첨가된 백색 폴리에스테르필름이 사용되었다.

그러나, 피막층을 사용한 금속의 경우에는 제조비용이 많이 드는 문제가 있고, 백색안료가 첨가된 백색 폴리에스테르 필름의 경우에는 백색안료 자체의 흡광으로 인해 높은 반사율을 지닌 반사판을 얻을 수 없었다. 따라서, 최근에는 일본특허출원공개공보 평3-20328호에 개시된 바와 같이, 폴리메틸펜텐과 같은 폴리올레핀수지를 폴리에스테르 수지에 혼합하고 압출하여 필름 내부에 기공을 형성시키고, 백색안료가 들어간 폴리에스테르 수지층을 공압출하여 다층으로 구성된 백색 폴리에스테르 필름을 사용하고 있다. 그러나, 전술한 다층 폴리에스테르 필름은 리클레임드 칩 사용이 불가능하고 공압출로 인한 공정상의 어려움, 고가의 원료 사용으로 인한 제조원가의 상승 등의 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 폴리에스테르 수지에 폴리프로필렌 수지를 혼합·압출 연신하여 단층으로 이루어진 필름을 제조하여 리클레임드 칩을 사용할 수 있게 하며, 범용 수지를 사용하여 면광원 반사판의 제조비용을 획기적으로 절감하며, CIELAB 시스템의 L^*가 95.00 이상이고, b^*가 -3.00 이하인 면광원 반사판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 400 내지 700nm 파장범위에서의 실시예 1 내지 5의 백색 다공성 폴리에스테르 필름의 반사율 및 비교예 1 내지 3의 폴리에스테르 필름의 반사율을 나타내는 그래프이고,

도 2는 도 1의 420 내지 550 nm 파장범위 부분을 확대한 그래프이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 폴리에스테르계 수지80 내지 95중량%; 폴리프로필렌 수지 5 내지 20중량%; 상기 수지의 총량에 대해 0.2 내지 1.0중량%의 상용화제; 입경 0.01 내지 1㎛의 무기미립자 1 내지 10중량%; 및 증백제 0.01 내지 0.2중량%를 포함하며, 400 내지 700nm 파장범위에서 평균 90% 이상의 반사율을 가지며, CIELAB 시스템의 L^*가 95.00 이상이고, b^*가 -3.00 이하인 면광원 반사판용 백색 다공성 폴리에스테르 필름이 제공된다. 이하에서 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 백색 다공성 폴리에스테르 필름의 밀도는 경량성 면에서 0.8 내지 1.3g/㎤ 범위가 바람직하다.

상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)이거나 둘 모두인 것이 바람직하다. 본 발명의 폴리에스테르계 수지는 상기 PET, PEN 또는 이들의 혼합물로서, 이들은 방향족 디카르복시산 단량체와 알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 글리콜 성분을 중축합시켜 제조된다. 상기 방향족 디카르복시산은 디메틸테레프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸-2,5-나프탈렌디카르복시산, 나프탈렌디카르복시산, 사이클로헥산디카르복시산, 디페녹시에탄디카르복시산, 디페닐디카르복시산, 디페닐에테르디카르복시산, 안트라센디카르복시산 및 α,β-비스(2-클로로페녹시)에탄-4,4-디카르복시산으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.

본 발명의 필름 시이트를 구성하는 폴리프로필렌 수지는 평균직경이 5㎛이하, 바람직하게는 0.1 내지 5㎛이다. 폴리프로필렌 함량은 본 발명의 수지 총량에 대해 5 내지 20중량%인 것이 바람직한데, 함량이 5중량% 미만인 경우에는 균일한기공 형성이 어렵고 필름 중 기공이 차지하는 비율이 적어서 필름이 뻣뻣해지며, 20중량%를 초과하는 경우에는 기공의 형성은 충분하나 내열성과 기계적 성질이 떨어지고 공정성이 불량하기 때문이다. 또한, 용융지수가 1 내지 10g/분인 것이 효율적인 기공형성을 위해 바람직하다. 상기 프로필렌 수지는 단일중합체는 물론 공중합체라도 무방하다.

상기 폴리에스테르 수지와 폴리프로필렌 수지를 혼합한 후 이들간의 상용성을 개선하기 위해 상용화제가 첨가된다. 상용화제는 폴리프로필렌 수지가 폴리에스테르 수지 내에서 작고 균일하게 분포되도록 하여, 결과적으로 전체 기공율을 높이고 기공을 균일하게 분포시키는 역할을 한다. 따라서, 최종적으로 수득되는 필름의 밀도가 낮아져서 경량화가 가능하며 필름의 유연성이 증대되고 필름표면이 엠보싱된 것과 같은 구조를 갖게 한다. 상용화제의 첨가량은 수지 총량에 대해 0.2 내지 1.0중량% 수준이 바람직하다. 상용화제를 0.2중량% 이하로 사용하는 경우에는 상용성의 개선효과가 미미하여 기공의 형성에 문제가 있고, 기공 자체의 불균일, 표면물성 불량 등의 문제가 있으며, 1.0중량% 이상으로 사용하게되면 엘라스토머 성분에 의해 용융점도가 저하되어 컴파운딩 및 제막공정상에 문제가 발생하게 된다. 상용화제는 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌(SEBS) 블록 공중합체의 엘라스토머에 무수말레산 그라프트 공중합체가 바람직하다.

상기 백색 다공성 폴리에스테르 필름은 직경이 0.01 내지 1㎛인 무기미립자를 0.01 내지 10중량% 포함한다. 이러한 무기미립자는 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크, 제올라이트 중에서 선택되는 적어도 1종 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 무기미립자는 빛의 투과율, 반사율이나 색상과 같은 광학적 특성의 조절 및 마찰계수, 표면조도 및 미세한 촉감의 조절을 목적으로 컴파운딩 방식으로 첨가되는데 그 입경은 0.01내지 1㎛ 범위의 것이 바람직하며, 첨가량은 전체 필름에 대해 1 내지 10중량%로 한다. 입자의 크기가 0.01㎛미만인 경우에는 광학특성과 표면특성에 미치는 영향이 미미하게 되며, 1㎛를 초과하는 경우에는 필름의 표면조도가 지나치게 증가되어 거친 느낌을 주게 된다. 또한, 첨가량이 1중량% 미만인 경우에는 첨가효과가 미미하고, 10중량%를 초과하는 경우에는 광학특성이나 표면특성이 떨어지고, 그 외에도 필름 제조공정 중 필터의 막힘에 의해 압력증대가 가속화되어 필터의 수명이 떨어지고 생산효율이 저하되며 분산성이 나빠지고 파단이 증가하는 한편 경량화에도 문제가 생긴다. 상기 백색 다공성 폴리에스테르 필름은 필름의 백색도 및 반사율 향상을 위해 증백제를 포함하며, 증백제의 함량은 수지총량에 대해 0.01 내지 0.2중량%인 것이 바람직하다. 상기 증백제는 2,2'-(1,2-에텐디일디-4,1-페닐렌)비스벤즈옥사졸 또는 2,2(4,4-디페놀 비닐)디벤즈옥사졸 등 옥사졸계 증백제를 사용하는 것이 바람직하다. 증백제의 첨가는 가시광선 영역중 420 ~ 470nm부근의 반사율을 올려 필름의 백색도 증가 및 가시광선 영역의 반사율을 향상시켜 주는 역할을 한다. 증백제는 전체 필름중량에 대해 0.01 ~ 0.2중량%를 첨가하게 되는데 바람직하게는 0.05 ~ 0.15중량%이다. 0.01중량%이하 첨가시에는 증백제 첨가효과가 미미하며, 0.2중량%이상 첨가시에는 백색도 및 반사율의 증가에 대한 역할에 비해 비용의 증가를 초래한다.

본 발명의 폴리에스테르계 수지 제조시 중축합촉매, 분산제, 정전인가제, 결정화촉진제, 블로킹방지제 및 무기활제 등의 첨가제가 첨가될 수 있음은 당업계에서 잘 알려진 사실이며, 이들 첨가제는 통상 이러한 용도로 사용되는 물질들이 사용된다.

상기 폴리에스테르 수지와 폴리올레핀 수지, 무기미립자, 증백제 및 상용화제를 혼합하여 혼합수지가 얻어지며, 상기 혼합수지에 대해 통상의 폴리에스테르 제조방법과 마찬가지의 방법으로 건조, 용융, 압출공정을 실시하여 필름 시이트를 얻은 다음, 이 시이트를 종방향과 횡방향으로 각각 2배 내지 5배, 바람직하기로는 2.5배 내지 4.5배 연신한다. 연신배율이 이보다 작으면, 기공의 형성이 불량하여 밀도가 높아지며 기계적인 특성과 백색도도 떨어지는 반면, 연신배율이 이보다 크면 필름의 파단이 증가한다.본 발명의 필름은 400 ∼ 700nm 파장 범위에서 평균반사율이 90%이상이고, CIELAB 시스템의 L^*가 95 이상이고, b^*가 -3.00 이하이다. 만일, L^*가 95 미만이면 필름이 높은 반사율을 얻을 수 있을 만큼 충분히 밝게되지 못하고, b^*가 -3.00을 초과하게 되면 필름의 황색도가 증가하여 반사율을 비롯한 필름의 물성에 영향을 끼치게 된다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 단, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 제조된 필름에 대한 성능평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 무기미립자의 평균입경

일본 시마쥬(Shimadzu)사의 원심분리 입도측정기를 이용하여 에틸렌글리콜에 분산된 무기미립자의 슬러리를 측정하여 체적평균 입경으로서 나타냄.

(2) 겉보기 밀도

사염화탄소와 n-헵탄으로 이루어진 밀도구배관을 25로 유지하여 부침법에 의해 측정함.

(3) 파단강도

미국 인스트론(Instron)사의 만능시험기(UTM)을 이용하여 ASTM D 882에 따라 필름의 인장강도를 측정함.

(4) 반사율, CIELAB 시스템의 L^*, b^*

일본 미놀타(Minolta)사의 분광광도계를 이용하여 측정하였고, 반사율은 BaSO₄를 기준으로 하여 측정함.

(5) 공정안정성

필름의 제조과정 중 컴파운딩시의 동일 공정/냉각 조건에서 토출상태와 칩 컷팅성 및 제막공정시 12시간 동안의 필름의 파단 발생빈도를 측정함으로써 다음과 같이 상대적으로 평가함.

컴파운딩 공정성:

A: 토출/칩 컷팅 상태 모두 양호, B: 토출/칩 컷팅 상태 중 한 가지 불량,

C: 토출/칩 컷팅 상태 모두 불량.

제막 공정성:

A: 파단 1회 발생, B: 파단 2회 내지 3회 발생, C: 파단 4회 이상 발생.

(6) 질감 및 외관

표면의 외관, 색상, 광택도, 함몰 기공의 상태, 크기, 균일도 등을 종합적으로 평가하여 양호 또는 불량으로 나타냄.

실시예 1

디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 1:2 당량비로 혼합한 뒤, 이 혼합물에 에스테르 교환반응 촉매를 첨가하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 단량체로서 비스-2-하이드록시에틸테레프탈레이트를 형성하였다. 테트라키스-3,5-디-t-부틸하이드록시페닐프로파노일옥시메틸메탄 0.2중량%와 중축합촉매 미량을 첨가하고 중축합을 완결시켜 극한점도가 0.61dl/gr인 폴리에스테르 수지를 제조하였다. 이 폴리에스테르 수지 90중량부와 용융지수가 3.5(g/분)인 호모 폴리프로필렌중합체 10중량부를 혼합한 다음, 상기 혼합수지의 전체중량 기준으로 평균입경이 0.25㎛인 입방결정구조의 이산화티탄을 5중량%, 여기에 상용화제로서 SEBS-MA를 1.0중량%, 증백제로서 2,2(4,4-디페놀 비닐)디벤즈옥사졸 0.1중량%를 첨가하여 컴파운딩 방식에 의해 혼합수지로 만들고, 이를 통상의 폴리에스테르 필름 제조방식에 따라 건조, 용융, 압출하여 시이트 형태로 형성한 후, 종연신비, 횡연신비 각각 4배로 연신시켜 이축연신 고분자 필름을 제조하였다. 이 필름에 대해 전술한 바와 같은 방법에 따라 필름의 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

하기 표1에 나타나 있는 바와 같이 본 실시예에서 제조된 필름은 공정성이 우수하고 질감과 외관이 모두 양호하였으며 파단강도도 양호한 수준이었다. 또한, CIELAB 시스템의 L^*가 97.98, b^*가 -4.74로 측정되었다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시예에서 제조된 필름은 400 ~ 700nm 파장에서의 반사율도 평균 90 %를 넘는 높은 수준이었다.

실시예 2

실시예 1의 디메틸테레프탈레이트 대신 디메틸-2,5-나프탈렌디카르복실레이트를 사용하여 극한점도 0.57dl/g의 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 수지를 수득한 것 및 상용화제를 0.5중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 벙법으로 필름을 제조하였다. 이 필름에 대해 실시예 1과 마찬가지 방법으로 여러 가지 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 3 - 5

폴리올레핀 및 각종 첨가제의 첨가량을 하기 표 1에 나타나 있는 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 필름을 얻은 다음, 실시예 1에서와 마찬가지로 그 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타나 있는 바와 같이, 각종 첨가제의 첨가량이 본 발명에서 한정된범위를 유지하는 한, 기공의 분포가 바람직한 수준으로 유지되어 필름의 질감과 외관이 모두 양호하고, 또한 경량화도 어느 정도 이루어지며, 공정성도 우수하다는 것을 알 수 있다.

비교예 1 - 3

폴리올레핀 및 각종 첨가제의 첨가량을 하기 표 1에 나타나 있는 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고분자 필름을 얻은 다음, 이 필름에 대해 실시예 1에서와 마찬가지로 그 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었으며 첨가제 변화에 의한 반사율은 도 1에 나타내었다.

하기 표 1로부터 알 수 있듯이, 실시예의 경우와는 달리 각종 첨가제의 첨가량이 본 발명에서 한정된 바람직한 범위를 벗어나는 경우에는 얻어지는 필름이 평가된 여러 가지 특성 중 적어도 하나 이상의 항목에서 불량한 것으로 나타났다.

또한 도 1에서 알 수 있듯이 증백제 및 무기미립자, 폴리올레핀의 첨가함량별에 따라 반사율이 다르게 나타났다.

본 발명에 따라 제공된 면광원 반사판용 폴리에스테르 필름은 CIELAB 시스템의 L^*가 95.00 이상이고, b^*가 -3.00 이하이고, 백색도가 우수할 뿐 아니라 면광원 반사판의 제조비용을 획기적으로 절감하며, 리클레임드칩 사용이 가능한 단층의 면광원 반사판을 제공할 수 있다.

Claims

폴리에스테르계 수지 80 내지 95중량%; 폴리프로필렌 수지 5 내지 20중량%; 상기 수지의 총량에 대해, 0.2 내지 1.0중량%의 상용화제; 입경 0.01 내지 1㎛의 무기미립자 1 내지 10중량%; 및 증백제 0.01 내지 0.2중량%를 포함하며, 400 내지 700nm 파장범위에서 평균 90% 이상의 반사율을 가지며, CIELAB 시스템의 L^*가 95.00 이상이고, b^*가 -3.00 이하인 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서,

필름의 밀도가 0.8 내지 1.3g/cm³인 것을 특징으로 하는 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 폴리프로필렌수지의 평균입경이 5㎛ 이하이고 용융지수가 1 내지 10g/분임을 특징으로 하는 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 폴리에스테르계 수지가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 백색 다공성폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 상용화제가 무수 숙신산 또는 무수 말레인산이 엘라스토머에 그라프트 공중합된 그라프트 공중합체인 것을 특징으로 하는 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 무기미립자가 이산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 탈크 및 제올라이트 중에서 선택되는 적어도 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 증백제가 2,2'-(1,2-에텐디일디-4,1-페닐렌)비스벤즈옥사졸 또는 2,2(4,4-디페놀 비닐)디벤즈옥사졸인 것을 특징으로 하는 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 5 항에 있어서,

상기 상용화제의 엘라스토머가 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 백색 다공성 폴리에스테르 필름.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 백색 다공성 폴리에스테르 필름을 포함하는면광원 반사판.
제 9 항에 있어서,

반사판이 단층의 백색 다공성 폴리에스테르 필름으로 이루어짐을 특징으로 하는 면광원 반사판.