KR20040063222A

KR20040063222A - 컬러 폴리에스테르 필름

Info

Publication number: KR20040063222A
Application number: KR1020030000560A
Authority: KR
Inventors: 김상필; 서기봉; 서창호
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2004-07-14
Also published as: KR100498056B1

Abstract

본 발명은 자동차 및 건축물의 유리창에 광범위하게 적용 가능한 폴리에스테르 착색 필름으로서, 본 발명 착색 필름은 특히, 자외선 차단 기능이 우수한 솔라컨트롤(solar control) 필름이며, 복수층의 적층 구조를 갖는 공압출(共押出) 폴리에스테르 필름에 있어, 평균 입경 1∼10㎛인 무기입자 0.2∼4.0 중량%를 함유하는 폴리에스테르 수지의 입자층(A층)과 염료 0.01∼10중량%와 자외선 차단제 0.01∼5중량%를 함유하는 폴리에스테르 수지로 된 기본층(B층)을 가지며, 상기 입자층(A층)과 기본층(B층)의 다른 한쪽면에 감압성 접착제층(C층)과 투명 필름층(D층)을 적층시킨 것을 특징으로 하는 컬러필름으로서, 우수한 차광성을 가지며 접착제 또는 점착제등 호재(糊材)에 대한 도포성이 우수하여 자동차 또는 건물의 유리창에 사용시 태양광의 자외선 과 열선을 차단할 뿐 아니라, 착색으로 인하여 외부로의 노출을 방지함과 동시에 충격에 의해 유리창이 깨어지는 경우에도 유리 파편의 비산을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

Description

컬러 폴리에스테르 필름{Color polyester film for molding vessel}

본 발명은 자동차 및 건축물의 유리에 부착시켜 태양광의 자외선과 열선을 차단하는 동시에 외부충격에 의해 유리창이 갑작스럽게 파손될 경우, 유리파편의비산을 방지함으로서 안전사고를 방지할 수 있는 착색 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

폴리에스테르수지는 우수한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있어, 고분자 가공제품으로 광범위하게 사용되고 있으며, 필름용도 개발에 있어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 광범위한 용도와 공업용 소재로 사용되고 있다. 특히, 라벨용, 전사용, 포장용, 사진용 및 이미지용 등 대체물의 용도 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 고분자물 소재(素材) 특히, 폴리에스테르 필름을 이용한 윈도우필름에 대한 종래의 기술은 한국특허 등록 제252022호에 의하면, 수성 호료 용액중에 최소한 1종의 분산염료를 분산시킨 분산액으로 구성되는 염료 혼합물을 제조하는 공정과 이 염료 혼합물을 폴리에스테르 필름의 일면에 피복하여 피막층을 형성하고, 최소한 1종의 염료가 이 피막층에서 필름 속으로 이염되도록 필름을 가열하는 공정으로 이루어지는 착색 필름에 관한 것으로, 염료 혼합물의 점도가 실온에서 100센티포이스 이하의 점도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 착색 폴리에스테르 필름의 제조방법이 소개되고 있는 것입니다. 또한 공개특허인 공개번호 제1999-67877호 특허공보에는 투명필름의 적어도 한쪽 면에 착색제에 의해 착색된 적어도 한층의 착색 접착제층을 갖는 착색필름이 소개되고 있으며, 이 착색 접착제층은 접착제로서 폴리에스테르수지를 포함하며, 착색제는 안료와 폴리에스테르계 분산제로 이루어짐을 특징으로 하고 있는 것입니다. 또 공개특허 공개번호 제1999-82060호 공보에는 염료가 첨가된 중간층을 포함하는 3개층 이상으로 구성된 자동차의 유리창 접착용 이축배향 적층 폴리에스테르필름이 소개되고 있고, 공개특허 공개번호 제2002-13726호 공보에는 중간층에 염료를 함유하는 적어도 3개층의 폴리에스테르 층을 갖는 공압출 적층 폴리에스테르 필름에 있어서, 필름의 적어도 일측에 대전방지 코팅층을 갖고있으며, 상기 대전방지 코팅이 10×10¹⁴Ω 이하의 고유 표면저항을 갖는 것을 특징으로 하는 창문용 이축 배향 폴리에스테르 필름이 소개되고 있다.

공개특허 공개번호 제1998-145057호에는 마그네슘화합물을 0.1∼0.01중량%첨가하고, 통상의 방법으로 축중합시킨 폴리에스테르 수지에 안트라퀴논계 염료를 착색제로 하여 전체 폴리에스테르 수지에 대해 100∼1000ppm 첨가한 폴리에스테르 수지와 착색제를 첨가하지 않은 폴리에스테르 수지를 일정비율로 혼합하고 이를 제막, 연신, 열처리함을 특징으로 하는 이축연신 착색 폴리에스테르 필름의 제조방법이 소개되고 있다. 또 공개특허 공개번호 제1998-68300호에는 하드코트층이 부여된 폴리에스테르 필름의 편면에 아크릴계, 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지 중에서 선택된 1 또는 2 이상의 혼합수지로 된 도포 수지와 용제로 희석된 염료 0.5∼5중량% 및 벤조트리아졸계 또는 트리아진계 자외선 흡수제 1∼5중량%로 구성된 도포액을 도포하여 제조하는 것을 특징으로 하는 솔라 컨트롤 착색 필름의 제조방법이소개되고 있다. 또 공개특허 공개번호 제1999-18537호에는 지지필름에 이형 박리층, 점착층 및 안티포그층을 형성시킨 솔라 컨트롤 착색 필름의 제조방법이 소개되고 있다.

이상과 같은 솔라 컨트롤 필름은 주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 이루어지며, 태양광을 차단할 뿐만 아니라 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 강한물성 때문에 창유리에 대한 안전 강화용으로 이용되어지고 있다. 이와같은 필름은 주로 태양광선 투과율을 감소시켜 차내의 냉방 및 난방효율 증대와 눈부심 방지를 도모할 수 있게 되고, 자외선 차단에 의한 피부의 노화방지를 도모하게 된다. 또한, 사고나 강한 충격으로 인하여 파손되는 창유리의 파편이 비산됨을 방지할 수 있게 된다. 즉, 이것은 지지체로 사용되는 폴리에틸렌 테레프타레이트 필름의 강한 물성 및 접착력에 의하여 수행되어 진다.

일반적으로, 윈도우필름을 기능상 분류하면, 솔라 컨트롤 필름, 비산방지 필름, 단열용 필름등으로 분류할 수 있으며, 단열용 필름은 증착필름을 창유리에 부착하여 햇볕을 차단하는 것으로, 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 건축물의 창문용 필름으로 그 수요가 증가하고 있다. 또한 단열용 필름은 25 또는 100㎛두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 알루미늄 보호층을 도포하고, 반대면에는 감압성 점착제를 도포한다. 이와 같은 구조를 갖는 필름은 창유리의 내측에 부착하여 태양광의 반사 또는 흡수에 의해 실내환경을 개선하는 기능을 가지게 된다.

유리의 비산방지용 필름은 투명한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 감압형 점착제를 도포하고, 오버코트필름을 벗겨 창유리의 내측 전면에 시공함으로써 유리가 파괴되어도 그 파편의 비산을 방지하는 것을 목적으로 하는 필름이다. 비산방지용 필름은 대부분의 경우, 단열필름과 기능을 겸하는 것이 많다. 즉, 태양광의 차단효과가 크고 냉방 및 온방 효율을 높이며, 유리가 파손될 때 2차 재해를 방지할 수 있다. 아울러 반 거울 효과가 있고, 건물의 외관이 향상된다. 솔라컨트롤 필름은 자동차용 썬팅필름이 주류를 이루고 있는데, 광선차단이 원래의 목적이었으나, 주 사용목적이 차량장식용으로 전이되고 있다. 현재의 솔라 컨트롤 필름은 기존의 단열필름, 유리 비산방지용 필름등의 기능을 종합한 기능을 가진 것이 대부분이다.

따라서 본 발명은 자동차 및 건축물의 유리에 접합시켜 태양광의 자외선과 열선을 차단하는 동시에 외부로부터 프라이버시를 보호함과 동시에 외력에 의한 유리창 파손시 파편의 비산을 효율적으로 방지할 수 있는 윈도우 필름을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명 착색 폴리에스테르 필름의 단면 예시도(1)

도 2는 본 발명 착색 폴리에스테르 필름의 단면 예시도(2)

도 3은 본 발명 착색 폴리에스테르 필름의 단면 예시도(3)

도 4는 본명 착색 폴리에스테르 필름의 단면 예시도(4)

도 5는 본명 착색 폴리에스테르 필름의 단면 예시도(5)

도 6은 본 발명 착색 폴리에스테르 필름의 단면 예시도(6)

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1 : 입자층 2 : 기본층

3 : 접착제층 4 : 투명필름층

상기 목적을 제공하기 위해서 본 발명에서는 평균입자의 크기가 1∼10㎛인 무기입자를 0.2∼4중량% 함유하는 폴리에스테르 입자층 (A층) 과 기본층 (B층) 으로 구성되고, 상기 입자층(A)과 기본층(B)중 적어도 한 개의 층에 염료 0.01∼10 중량%, 자외선 안정제 0.01∼5중량%를 함유케 한 이축연신 폴리에스테르 컬러필름(1)과 상기 칼러필름(1)에 있어서, 입자층(A층)의 타의 일면에 형성된 감압성 접착제층(C층)을 포함하는 컬러필름(2) 와 상기 기본층(B층)의 다른 한면에 형성된 감압성 접착제층(C층)을 포함하는 컬러필름(3) 및 상기 컬러필름(2)에 있어서, 접착제층(C층)의 바깥쪽에 투명필름층(D층)을 적층시킨 컬러필름(4) 및 상기 컬러필름(4)에 있어서, 기본층(B)과 투명필름층(D층) 중 어느 한쪽의 바깥면에 감압성 접착제층(C층)을 적층시킨 것을 특징으로 하는 컬러필름(5) 및 칼러필름(6)을 제조함으로서 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 상기한 본 발명 칼러필름에 대하여 보다 상세히 설명을 하고자 도1 ∼ 도6에서 본발명 착색필름의 구조를 도시적으로 나타내었다.

폴리에스테르를 비롯한 열가소성 수지가 광범위하게 사용되고 있으나, 소재의 구조상 열가소성 수지는 자외선에 대하여 안정적이지 못하다. 자외선은 200∼400㎛의 높은 파장을 가지고 있어, 고분자 물질과 접촉에 의하여 고분자 물질의 분해에 직접적인 영향을 미치게 된다. 자외선에 의한 고분자 물질의 분해를 최소화하기 위해서는 일반적으로 광 안정제를 고분자 소재에 첨가한다. 광 안정제는 대부분 방향족 구조를 갖는 화합물이고, 이들 구조에 의하여 자외선에 의한 고분자 물질의 광분해가 차단된다. 보다 상세하게는 플라스틱이나 필름제품을 옥외에서 사용시 노화를 일으키는 주원인은 태양광선의 자외선에 의한 것인데, 파장영역이 200∼400nm의 자외선 에너지는 고분자의 화학결합을 파괴하여 연쇄절단, 가교결합등을 발생시키는 자유 라디칼을 생성하고 궁극적으로 변색, 표면의 갈라짐, 기계적 물성의 저하등을 유발시킨다. 이러한 고분자 물질의 성질 저하는 자외선 안정제를 고분자 가공품 또는 고분자 필름에 첨가함으로 저지할 수 있다. 즉, 자외선 안정제는 빛에 의해 야기되는 물성 저하의 물리적, 화학적 과정을 방해하거나 금지시키는 화합물이므로, 자외선에 의한 물성 저하반응은 공기중의 산소 존재 하에서 행하여지는 반응이며, 내용적으로는 자외선에 의해 가속화되는 산화반응인 것이다. 자외선 안정제의 작용은 자외선 흡수에 의한 방법, 자외선을 차단해서 내부분해를 방지하는 방법, 반응 라디칼 흡수에 의한 방법 등이 있다. 일반적으로 산화방지제와 자외선 안정제의 적절한 조합이 가장 이상적이다. 자외선 안정제의 안정화 메카니즘은 아래 두 가지 방법으로 나타난다. 첫째, 자외선 에너지를 차단하거나 자외선 에너지를 선택적으로 흡수하여 고분자 물질에 해가 되지 않는 다른 형태의 에너지로 방출시키거나 활성화된 고분자 물질의 크로모포르를 진압하여 광 분해 개시반응을 저해시키는 방법으로 광 차단제, 자외선 흡수제 등이 여기에 속하게 된다. 둘째, 광분해시 자유 라디칼 또는 과산화수소물과 반응하여 자유 라디칼 생성을 정지시키고, 과산화물을 분해시켜서 광분해 성장반응을 저해시키는 방법으로 라디칼 스케빈저, 과산화물 분해제, 힌들드 아민 안정제 등이 이에 속한다. 자외선 흡수의 기본적인 작용 원리는 수지에 유해한 자외선 파장을 흡수시켜 열이나 그 외의 안정한 형태로 방출시키는 것이다.

자외선 흡수가 높은 흡수력을 가지기 위해서는 매우 안정한 분자구조를 갖는 화합물이어야 한다. 그 이유는 흡수한 빛에너지를 다른 형태로 방출시킬 때 높은 에너지 순위로 스스로가 반응을 일으키기 때문이다.

또한 본 발명은 필름의 표면특성을 조절하기 위해서 공압출 기술과 무기입자설계기술을 이용하여 필름표면 조도를 입력하고, 요구되는 광택도를 얻게 하였다.

본 발명에서 무기입자로 사용하는 이산화 실리콘의 평균 입자크기는 1∼10㎛이며, 바람직하게는 2∼5㎛이 좋다. 또 첨가량은 0.2∼4중량% 바람직하게는 0.5∼1중량%이다. 첨가량이 많더라도(4중량% 초과) 평균 입자크기가 1㎛ 미만이거나 또는 평균 입자크기가 크더라도(10㎛ 초과) 첨가량이 0.2중량% 미만이면 충분한 소광성 및 인쇄성을 얻기 힘들다. 반대로 비교적 큰 입자(10㎛ 초과)를 다량 (4중량% 초과) 함유하면, 제막성이 떨어진다.

가장 일반적으로 사용되는 자외선 차단제로는 하이드록시 벤조페논계와 하이드록시페닐 벤조트리아졸계를 들 수 있다. 벤조페논계 자외선 안정제는 수지에 대한 상용성이 우수하며, 다양하게 사용되고 있지만 340nm이상의 자외선 흡수능력은 벤조트리아졸계 자외선안정제에 비하여 떨어진다. 벤조트리아졸계는 넓은 영역에 걸쳐서 흡수능력이 크며 무색제품과 고급제품에 주로 사용된다. 이외에도 레솔시놀 모노벤조에이트계, 살리실레이트계, 하이드록시 벤조에이트계, 포름아미딘계 등의 자외선 차단제를 사용한다. 그리고 자유 라디칼 포착은 앞에서 기술했던 방식 즉 에너지원의 제거와는 달리 산화반응의 매개체인 자유 라디칼을 잡아 주는 것이다. 자유 라디칼 포착에 의해서 수지가 자외선에 대한 안전성을 갖게 하는 방법은 비교적 뒤늦게 개발되었는데, 아마도 자유 라디칼의 활성 억제제인 페논계 산화방지제가 자외선 산화반응에는 별 효과가 없다는 것이 밝혀진 후에야 검토되어 왔다. 자유 라디칼 포착에 의한 대표적 자외선 차단제로는 힌들드아민계 (HALS)가 있는데, 이는 쉽게 산화되어 니트록시라디칼로 전환되고, 고분자 라디칼과 반응하여 하이드록시아민 에테르를 생성한다. 힌들드아민계는 자외선 차단제와는 달리 표면 보호작용이 우수하고, 얇은 단면을 갖는 제품에도 적용 가능하므로 특수 그레이드 개발과 함께 점차 수요가 증가하고 있다. 아울러 USP 4,446,262호에 기재된 방향족 핵과 이미노 에스테르환의 일부를 이루는 두 탄소원자를 갖는 사이클릭 이미노에스테르계 화합물이 자외선 차단제로 사용될 수 있다. 이미노 에스테르계 자외선 차단제는우수한 열 안정성과 산화에 대한 안정성이 있다.

이하, 본 발명을 실시예와 비교예에 의하여 상세하게 설명한다.

본 발명에서 주요 물성의 측정으로, 60도 광택도는 ASTM D 523의 방법으로 구하고, 탁도(헤이즈)는 ASTM D 1003의 방법으로 측정하였으며, 필름의 자외선 안정성은 자외선 스펙트로미터를 사용하여 310∼380nm의 파장 범위에서 자외선 차단율을 평균한 값으로 평가하고 아래 식에 의해서 구했다.

자외선 차단율(평균) = 100-{(T₁+T₂)x0.36+(T₃+T₄)x0.14}

상기 식에서 T₁은 310∼360nm 파장영역에서의 최대 투과율,

T₂는 310∼360nm 파장영역에서의 최소 투과율.

T₃는 파장 360nm에서의 투과율.

T₄는 파장 380nm에서의 투과율이다.

실시예 1

입자를 함유하지 않은 고유점도 0.65 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제1원료(PM₁)로 하고, 평균 입자크기 4㎛인 이산화실리콘을 5중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제2원료(PM₂)로 하여, 클라리언트사제 염료 "Red GFP", "Blue RBL" 및 "Yellow GG"를 각각 5.5중량%, 3.5중량% 및 1.0중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제3원료(PM₃)로 하고, 인계 자외선 안정제를 7중량% 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제4원료(PM₄)로 하였다.

상기 원료 (PM₁), (PM₂), (PM₃) 및 (PM₄)을 표 1에 나타낸 중량% 비율로 조합시키고 건조시킨 다음, 피이드 블럭에서 2층으로 적층 및 공압출 다이를 통해 압출하여 캐스팅드럼에서 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. 제조된 각 층 (A/B)의 두께는 2㎛/23㎛ 이었다.

표 1

실시예 2

표 1 및 실시예 1과 동일한 방법으로 평균두께 25㎛의 필름을 얻었다.

제조된 각층(A/B)의 두께는 2㎛/23㎛ 이었다.

비교예 1

입자를 함유하지 않은 고유점도 0.65dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제1원료(PM₁)로 하고, 평균 입자크기 4㎛인 이산화실리콘을 5중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제2원료(PM₂)로 하고, 클라리언트사제품 염료 "Red GFP", "Blue RBL" 및 "Yellow GG"를 각각 5.5 중량%, 3.5 중량% 및 1.0 중량% 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제3원료 (PM₃)로 한다. 상기의 원료 (PM₁), (PM₂) 및 (PM₃)을 표 1에 나타낸 중량% 비율로 건조 시킨후 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 평균두께 25㎛의 필름을 얻었다.

비교예 2

표 1 및 비교예 1과 동일한 방법으로 평균 두께 25㎛의 필름을 얻었다.

하기의 표 2에 실시예 및 비교예의 입자량, 광택도, 탁도를 나타낸다.

실시예와 비교예를 비교해 보면, 실시예에서는 적절한 광택도와 낮은 탁도를 나타내나, 비교예는 낮은 광택도와 높은 탁도를 보이고 있다.

표 2

본 발명 컬러 폴리에스테르 필름은 이상에서와 같이 우수한 차광성을 가지며, 접착제 또는 점착제등 호재(糊材)에 대한 도포성이 우수하며, 자동차 또는 건물의 유리창에 사용하면 태양광의 자외선 과 열선을 차단할 뿐 아니라, 착색으로 인하여 외부로의 노출을 방지함과 동시에 충격에 의해 유리창이 깨어지더라도 유리 파편의 비산을 방지할 수 있고, 창 점착용 필름으로 가공한 후에도 비교적 장기간에 걸쳐 사용할 수 있는 효과를 가지게 되어 공업적 가치가 높은 효과를 가진다.

Claims

복수층의 적층 구조를 갖는 공압출(共押出) 폴리에스테르 필름에 있어서,

평균 입경 1∼10㎛인 무기입자 0.2∼4.0 중량%를 함유하는 폴리에스테르 수지로 된 입자층(A층)과 염료 0.01∼10중량%와 자외선 차단제 0.01∼5중량%를 함유하는 폴리에스테르 수지로 된 기본층(B층)을 가지며, 상기 입자층(A층)과 기본층(B층)의 다른 면에 감압성 접착제층(C층)과 투명 필름층(D층)을 적층시킴을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 컬러 필름.
제1항에 있어서,

입자층(A층)의 무기입자가 실리카 입자임을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 컬러 필름.
제1항에 있어서,

자외선 차단제는 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 레솔시놀 모노벤조에이트계, 살리실레이트계, 하이드록시 벤조에이트계, 포름아미딘계 등의 자외선 흡수제, 힌들드 아민계, 이미노 에스테르계 등의 자외선안정제중 1종이상 사용함을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 컬러 필름.
제1항에 있어서,

입자층(A층)의 두께가 1∼10 ㎛인 것을 특징으로 하는 이축연신 폴리에스테르 컬러 필름.