KR20040050931A - 이축연신 폴리에스테르 백색필름 - Google Patents

이축연신 폴리에스테르 백색필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면특성이 향상되고 이접착성, 대전방지성 또는 이형성이 더욱 개선되어 프린팅, 이미징, 광고, 전시 용도 등으로 광범위하게 적용 가능한 이축연신 폴리에스테르필름을 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.
본 발명은 표면 60도 광택도가 100% 이상이고, 폴리에스테르 수지층으로 되어 있는 유광층 (A층), 무기입자를 5~30 중량% 및 형광증백제를 0.5 중량% 이하 함유하는 층 (B층), 표면의 60도 광택도가 50% 이하이고, 폴리에스테르 수지층으로 되어 있는 무광층 (C층)의 3층 (A층/B층/C층) 구조를 갖고, 동시에 적어도 일 표면에 이접착성, 대전방지성, 이형성 등을 부여하는 기능을 지닌 도포액을 도포하는 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름에 관한 것이다.

Description

이축연신 폴리에스테르 백색필름{Biaxially stretched polyester white film}
본 발명은 백색 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 좀더 상세히는 백색도가 높고 은폐력이 우수하며 표면 및 이면의 상이한 표면특성을 부여함으로서, 프린팅, 이미징, 광고, 전시 용도 등으로 광범위하게 적용 가능한 이축연신 적층백색 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
폴리에스테르 (주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트)는 우수한 물리적, 화학적 성질을 갖고 있어 고분자 가공제품으로 광범위하게 사용되고 있으며, 그중에서 백색필름은 라벨, 카드, 백색 판, 사진 용지, 이미지 용지 등의 대체물로 용도개발이 이루어지고 있다. 일반적으로 적당 양의 무기입자를 고분자 매트릭스에 충전시켜 백색필름을 만드는 방법은 널리 알려져 있으며, 백색 무기입자로 사용되는 무기 재료로는 이산화티타늄, 탄산칼슘, 황산바륨 등이 있다. 예를들면, GBP 1563591, GBP 1563592 및 JP 85-30930에서는 황산바륨을 폴리에스테르에 충전시키거나 또는 황산바륨과 폴리올레핀을 동시에 충전시킨 백색 필름이 개시되어 있으며, JP 68-12013,JP 87-207337, JP 88-137927 및 JP 88-161029에서는 탄산칼슘을 함유하는 백색 폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, JP 69-26752와 JP 86-118746에는 이산화티타늄을 함유하는 백색 폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, JP 87-241928에는 이산화티타늄과 실리카를 함유하는 백색필름이 개시되어 있다. 그리고 JP 88-193934에는 아연화합물을 함유하는 이산화티타늄를 배합한 이축연신 폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, JP 88-196632에는 이산화티타늄, 실리카 및 알루미늄화합물을 함유하는 이축연신 폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, JP 90-185532에는 폴리올레핀을 무기입자에 피복시킨 입자를 배합한 백색 폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, JP 91-50241에는 탄산칼슘, 황산바륨 및 스트론튬을 함유하는 백색 폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, USP 5403879에는 제전특성을 부여한 백색필름이 개시되어 있고, KR 1998-0055562에는 난연특성을 부여한 백색필름이 개시되어 있다.
그러나, 위에서 서술한 백색필름은 모두 단층필름으로 보다 나은 기능 및 특성을 부여하는데는 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 최근에는 공압출 기술을 이용한 적층 백색필름이 광범위하게 개발되고 있다. 예를들면, JP8-252857에는 폴리에스테르에 폴리올레핀 수지를 첨가한 적층백색 폴리에스테르필름의 제조법이 개시되어 있고, JP9-52335에는 아연화합물, 알루미늄화합물, 및 아나타제형 이산화티타늄을 첨가한 공압출 적층 이축연신 폴리에스테르필름이 개시되어 있으며, JP9-85918에는 아나타제형 이산화티타늄과 루타일형 이산화티타늄을 첨가한 것을 특징으로 하는 백색적층 폴리에스테르필름이 개시되어 있으며, JP9-187904에는 극한점도차이가 0.001~0.20인 것을 특징으로 하는 백색적층 폴리에스테르필름이 개시되어 있다. 또한 JP11-123801에는 투과농도가 0.2이상, 색상 b 값이 2 미만, 표면의 60도 광택도가 60% 이상인 것을 특징으로 하는 적층백색폴리에스테르 필름이 개시되어 있으며, JP11-157038에는 산화티타늄입자, 황산바륨입자, 형광증백제를 함유하는 적층백색 폴리에스테르필름이 개시되어 있으며, JP11-170462에는 산화티타늄 입자, 황산바륨입자, 및 형광증백제를 함유하고, 겉보기밀도가 0.5~1.3g/㎤인 것을 특징으로 하는 적층백색 폴리에스테르필름이 개시되어 있으며, JP11-254622에는 아나타제형 이산화티타늄과 연원자 (鉛原子) 농도가 50ppm 이하인 백색안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 적층백색 폴리에스테르필름이 개시되어 있으며, USP 6143408에는 투과농도가 0.2 이상, 색상 b 값이 2 미만이고 프라이머층을 갖는 적층백색 폴리에스테르 필름이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 표면특성이 우수하고 프린팅, 이미징, 광고, 전시 용도 등의 그래픽 용도에 보다 적합한 고기능성 백색필름을 제공하는데 있다. 이와 같은 그래픽 용도에서는 백색필름의 표면특성이 중요한 요구물성으로 취급되고 있는데, 즉, 표면의 색상, 광택도 등에 따라 제품의 선호도와 고급화에 많은 차이를 보인다. 제품의 광택도는 필름의 물성이나 기재의 표면설계에 따라 다르게 나타나며 표면특성은 기재의 표면조도를 인위적으로 제어함으로서 완성된다. 기재의 광택도는 인쇄 등 후공정에 영향을 줄뿐아니라 제품의 고급화에도 영향을 미친다. 본 발명의 목적은 백색필름의 다기능화 및 고기능화된 것으로서 향후 전기전자 재료 등 다양한 제품 용도로도 전개가 가능한 백색필름을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 제공하기 위하여 본 발명에서는 표면의 60도 광택도가 100%이상이고, 폴리에스테르 수지층으로 되어 있는 유광층(A층), 무기입자를 5∼30 중량% 및 형광증백제를 0.5 중량% 이하 함유하는 층(B층), 표면의 60도 광택도가 50% 이하인, 폴리에스테르 수지층으로 하는 무광층(C층)의 3층 (A층/B층/C층)구조를 갖고, 동시에 적어도 한 표면에 도포액을 도포하는 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 필름을 개시하며, 이때 도포액은 필름에 이접착성, 대전방지성, 또는 이형성 등을 선택적으로 부여하는 것이 바람직하다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 이축연신 폴리에스테르 필름의 제조는 단층 백색 폴리에스테르 필름 공정기술을 기조로 하여 공압출 기술을 접목시킴으로서 가능하며, 그중에서 특히 백색필름 공정기술은 일반의 폴리에스테르 필름 제조기술에 부가하여 고도의 공정기술이 요구된다. 특히 최근에는 광폭 폴리에스테르 생산라인이 일반화되고 있으므로 다량의 무기입자를 충전한 백색 폴리에스테르 필름을 제조하기 위해서는 공정기술개발이 선행되어야 한다. 다량의 충전된 이산화티타늄은 매트릭스의 고유점도를 저하시키므로 폴리에스테르 매트릭스의 고유점도를 적정 수준 유지하여야만 한다. 점도가 너무 낮으면 필름 제조시 파단이 발생할 가능성이 높다. 다량 함유된 무기입자는 캐스팅 공정시 고분자 용융물의 핵제로 작용하므로 결정화제어기술이 요구된다. 아울러 이들 입자는 매트릭스의 연신성을 제한하므로 통상의 폴리에스테르 필름과는 다른 연신 메카니즘이 요구된다. 본 발명에서 사용되는 무기입자로는 이산화티타늄, 탄산칼슘, 실리카, 카올린, 마이카, 탈크 및 황산 바륨 등이 있으며, 특히 사용되는 이산화티타늄의 평균 입자크기는 0.05∼5㎛ (더욱 좋게는 0.1∼0.5㎛)범위가 바람직히다. 입자 크기가 0.05㎛ 미만이면 입자 응집으로 필름 내의 입자 분산성 저하를 가져 오고, 입자크기가 5㎛ 초과하면 입자-입자 및 입자-매트릭스 간의 상호작용력이 약해서 연신공정시 기포 생성이 많아 공정 불안정의 원인이 된다. 한편 이산화티타늄의 충전량은 5∼30 중량% (더욱좋게는 10∼20 중량%)이다. 충전량이 5 중량% 미만이면 백색도가 낮고 은페력이 적정 요구치에 이르지 않으며, 충전량이 30 중량% 초과하면 고분자의 유동특성이 변하고 (예를 들면 용융물의 스웰링 현상의저하, 용융물의 새깅 현상의 증가) 연신성이 저하되어 제막공정의 어려움이 야기된다. 아울러 본 발명에서 사용되는 형광증백제로는 비스벤족사졸계가 바람직하며, 특히 바람직하게는 2,2′-(1,2-에테네디일디-4,1-페닐렌)비스벤족사졸이며, 첨가량은 0.005∼0.5 중량% (더욱 좋게는 0.05∼0.2 중량%)범위가 바람직히다. 첨가량이 0.005 중량% 미만인 경우는 증백효과가 미미하고 첨가량이 0.5 중량% 초과시에는 과다한 반사율에 의해 백색도가 감소한다.
한편, 본 발명에서 사용되는 도포액은 이접착성, 대전방지성, 또는 이형성등을 선택적으로 부여하기 위한 것으로서, 이때 도포액은 상기 특성들을 부여할 수 있는 것은 모두 적용 가능하며, 코팅 두께는 특별히 한정되지는 않으나 대략 0.01∼1㎛ 범위가 좋다. 이접착성을 부여하는 도포액으로는 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄계 수지를 바인더로 하는 수용성 도포액이 바람직하다.
필름의 표면특성을 조절하기 위하여 본 발명에서는 공압출 기술과 무기입자설계 기술을 이용하여 필름표면 조도를 입력함으로서 요구되는 광택도를 얻을 수 있다.
본 발명에서 사용되는 이산화 실리콘의 평균 입자크기는 1∼10㎛ (더욱 좋게는 2∼5㎛)범위가 좋다. 또한 첨가량은 0.1∼5 중량% (더욱 바람직하게는 0.5∼1 중량%)범위가 좋다. 첨가량이 많더라도 평균 입자크기가 1㎛ 미만이거나 또는 평균 입자크기가 크더라도 첨가량이 0.1 중량% 미만이면 충분한 소광성 및 인쇄성을 얻기 힘들다. 반대로 비교적 큰 입자 (10㎛ 초과)를 다량 (5 중량% 초과) 함유하면 제막성이 떨어진다.
이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하나, 이들에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에서 얻어진 필름의 주요물성으로서 ASTM D 523의 방법으로 60도 광택도를 측정하였고, 접착성은 ASTM D 3359의 방법으로 측정하였고, 잉크에 대한 접착성의 평가는 ASTM D 3359에서 보이는 엑스-컷 테이프 테스트와 크로스-컷 테이프 테스트 중에서 크로스-컷 테이프 테스트의 평가 기준으로 나타내었는 바, 즉, 5B, 4B, 3B, 2B, 1B, 0B의 6 등급으로 아래와 같이 특정 지워진다.
5B: 절단부분의 가장자리가 완전히 매끄럽고, 격자의 사각이 떨어지지 않은 상태.
4B: 격자의 교차점에서 도포의 작은 조각이 떨어지고, 영향을 받은 면적이 5% 이하인 상태.
3B: 가장자리와 절단부분의 교차점에서 작은 조각이 떨어지고, 영향을 받은면적이 격자의 5%에서 15%인 상태.
2B: 도포된 가장자리 및 사각의 일부가 조각으로 떨어지고, 영향을 받은 면적이 격자의 15%에서 35%인 상태.
1B: 도포가 절단부분의 가장자리를 따라 큰 띠 형태로 벗겨져 떨어지고 모든 사각이 떨어지며, 영향을 받은 면적이 격자의 35%에서 65%인 상태.
0B: 벗겨져 떨어지고 분리된 상태가 1B 등급보다 나쁘고, 영향을 받은 면적이 65% 이상인 경우.
[실시예 1]
입자를 함유하지 않은 고유점도 0.65dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 원료 PM1로 하고, 평균 입자크기 0.3㎛인 이산화티타늄을 50 중량% 및 형광증백제 (OB-1)을 0.15 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 원료 PM2로 하고, 평균 입자크기 4㎛인 이산화실리콘을 5 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 원료 PM3으로 하고 평균 입자크기 2㎛인 이산화실리콘을 5 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 원료 PM4로 한다. 상기의 원료 PM1, PM2, PM3, PM4를 중량%로 하기 표 1에 나타낸 중량% 비율로 건조후 피이드 블록에서 3층으로 적층 및 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 양면에 각각 0.05㎛ 두께로 코팅 후 횡방향으로 90∼145℃의 온도 범위에서 3.3배 연신하여 215∼235℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 평균 두께 50㎛의 필름을 얻었다. 제조된 각 층의 두께는 0.05㎛/3㎛/43.9㎛/3㎛/0.05㎛이었다.
[실시예 2]
하기 표 1 에 나타낸 조성 및 구조로 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 50㎛의 필름을 얻었다. 제조된 각 층의 두께는 0.05㎛/5㎛/39.9㎛/5㎛/0.05㎛이었다.
[실시예 3]
하기 표 1에 나타낸 조성 및 구조로 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 50㎛의 필름을 얻었다. 제조된 각 층의 두께는 0.05㎛/3㎛/43.9㎛/3㎛/0.05㎛이었다.
[실시예 4]
하기 표 1에 나타낸 조성 및 구조로 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 50㎛의 필름을 얻었다. 제조된 각 층의 두께는 0.05㎛/5㎛/39.9㎛/5㎛/0.05㎛이었다.
[비교예 1]
입자를 함유하지 않은 고유점도 0.65dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 원료 PM1로 하고, 평균 입자크기 0.3㎛인 이산화티타늄을 50 중량% 및 형광증백제 (OB-1)을 0.15 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 원료 PM2로 한다. 상기의 원료 PM1, PM2를 중량%로 하기 표 1에 나타낸 중량% 비율로 건조후 단층으로 압출하여 캐스팅 드럼에서 냉각시켜 쉬트를 제조하였다. 이 쉬트를 종방향으로 75∼130℃의 온도 범위에서 3.0배 연신 후 횡방향으로 90∼145℃의 온도 범위에서3.3배 연신하여 215∼235℃의 온도 범위에서 열처리를 행하여 평균 두께 50㎛의 단층필름을 얻었다.
[비교예 2]
하기 표 1에 나타낸 조성 및 구조로 비교예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 50㎛의 단층필름을 얻었다.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 필름의 조성 및 구조(표1), 실시예 및 비교예의 입자종류, 입자량 및 광택도(표 2), 잉크에 대한 접착성(표 3)을 하기 표1, 표2, 표3에 나타내었다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
AC: 아크릴EA: 에틸 아세테이트 NC: 니트로 셀루로즈
TOL: 톨루엔MEK: 메틸 에틸 케톤 EVA: 에틸렌 비닐 아세테이트
IPA: 이소프로필 알콜VC-VA: 비닐 크로라이드-비닐 아세테이트
CAB: 셀루로즈 아세테이트 부틸레이트
상기 실시예 및 비교예에서도 확인되듯이 본 발명에 따라 얻어지는 이축연신 폴리에스테르 백색필름은 필름의 표면 특성이 우수하고 또한 선택적으로 필름 표면에 이접착성, 대전방지성, 이형성 등의 물성을 향상시킴에 의해 필름의 다기능화 및 고기능화를 이룰수 있는 유용한 제품이다.

Claims (7)

  1. 표면의 60도 광택도가 100% 이상이고 폴리에스테르 수지층으로 되어 있는 유광층 (A층), 무기입자 5~30 중량% 및 형광증백제 0.005∼0.5 중량% 함유하는 층 (B층), 표면의 60도 광택도가 50% 이하이고 폴리에스테르 수지층으로 되어 있는 무광층 (C층)의 3층 (A층/B층/C층) 구조를 갖고, 동시에 적어도 일 표면에 이접착성, 대전방지성 또는 이형성을 선택적으로 부여하는 도포액이 도포된 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
  2. 제1항에 있어서, 이접착성을 부여하기 위한 도포액은 아크릴계, 폴리에스테르계 또는 폴리우레탄계를 바인더로 하는 수용성 도포액임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기입자의 평균입자크기는 0.1∼10㎛인 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
  4. 제1항에 있어서, 유광층(A층)은 평균입자크기 0.05~5㎛인 실리카입자를 0.5 중량% 이하 함유한 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
  5. 제1항에 있어서, 무광층(C층)은 평균입자크기 0.5~20㎛인 실리카입자를0.5~10 중량% 함유한 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
  6. 제1항에 있어서, 형광증백제는 비스벤족사졸계인 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
  7. 제1항에 있어서, 도포액은 0.01~1㎛ 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 백색필름.
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