KR20050034776A

KR20050034776A - 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형 필름

Info

Publication number: KR20050034776A
Application number: KR1020030069480A
Authority: KR
Inventors: 김상필; 박병식; 문기정; 이규석; 서보수
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-04-15

Abstract

본 발명은 대전방지 특성을 가지는 무기 미립자를 함유하는 수성 실리콘 이형 조성물을 이용하여 라벨, 라벨스티커, 접착성 테이프와 같은 점착성 물체의 일시적 지지체로 사용되는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형 필름에 관한 것으로, 그 기술구성은 대전방지 특성을 지닌 무기미립자인 층상 실리케이트 미네랄 화합물(A)과 알킬비닐폴리실록산, 알킬하이드로젠폴리실록산, 백금착화합물 및 메폭시계 실란 커플링제 및 수성 폴리에스테르 수지로 이루어지는 수분산 실리콘수지

(B)를 각각 10:90∼60:40 범위로 혼용한 수성 실리콘 코팅조성물을 폴리에스테르 기재 필름의 적어도 한 면에 도포함을 특징으로 하는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형필름으로서, 우수한 이형 박리력, 잔류접착력등 이형 물성이 우수할 뿐 아니라, 대전방지성이 크게 향상되는 효과를 갖는다.

Description

대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형 필름{Highly antistatic polyester shaped film}

본 발명은 라벨, 라벨스티커, 접착성 테이프와 같은 점착성 물체의 일시적 지지체로 사용되는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대전방지 특성을 가진 무기입자가 포함된 수성 실리콘 이형 조성물을 폴리에스테르 기재 필름상에 도포함으로써 대전방지성이 우수하고 박리력과 잔류접착력이 우수한 배향 폴리에스테르 이형 필름에 관한 것이다.

일반적으로 이형 실리콘 조성물에는 유기용매를 사용하는 용제형(solvent type) 조성물이 사용되어 왔다. 이러한 용제형 실리콘 조성물의 사용은 실리콘 코팅막의 경화 및 코팅방법에 있어서 아주 유리한 결과를 얻을 수 있다.

그러나, 실리콘 수지는 폴리머 필름과의 결합력이 약하고 자체 경화밀도가 크지 않아 내마모성, 내용제성 등이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해서 유기 실란을 커플링제로 사용하는 방법이 제안되어 왔으며, 여러가지 실란 커플링제를 용제형 부가반응형 실리콘 조성물에 첨가하여 코팅함으로써 의약품용 등 강한 내용제성이 요구되는 용도로 사용되어 왔다.

이러한 용제형 실리콘 조성물을 사용하여 이형 필름을 제조할 경우, 고품질의 코팅막은 얻을 수 있으나, 유기용매를 사용함에 따라 제조원가가 상승하고, 유기용매의 독성 및 화재의 위험성이 따르게 되며, 유기용매의 대기방출로 인한 환경오염 문제가 심각하게 대두되었다.

이의 개선을 위한 이형 실리콘 조성물의 개발 방향은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

그 첫번째 방법은 무용제형 실리콘 조성물을 사용하는 것이며, 이 무용제형 실리콘 조성물은 경화방식에 따라 UV 경화형, 열경화형의 두 가지 형태의 것이 있다. 이러한 무용제형 실리콘을 사용한 이형필름은 실리콘 코팅막 강도가 높다는 장점이 있다. 그러나, 무용제형 실리콘 조성물은 코팅액의 점도가 높아 용제형 실리콘 조성물을 코팅하던 기존의 설비에 적용할 수 없고, 실리콘 코팅을 얇게 할 수 없어 이형 필름의 제조원가를 상승시키는 단점이 있다.

두번째 방법은 에멀젼 형태의 수성 실리콘 조성물을 사용하는 방법이다.

수성 실리콘 조성물을 사용하여 이형필름을 제조하는 기술의 예로는 캐나다 특허 제1,120,176호를 들 수 있는데, 이 특허에서는 (1)분자사슬 말단에 비닐기를

함유하는 디오르가노폴리실록산; (2)디오르가노폴리실록산에 대한 중량비가 20∼

50%의 실리콘 원자에 결합된 수소 원자가 적어도 3개 이상인 오르가노폴리실록산; 및 (3)촉매활성이 가능한 백금촉매로 이루어진 수성 실리콘 조성물이 소개되고 있다.

이후, 수성 실리콘 조성물에 대한 개발이 계속되고 있으며, 수성 실리콘 조성물을 물에 분산시키기 위한 분산제는 분산 안정성, 실리콘 경화성 측면에서 우수한 폴리비닐알코올과 알킬페닐폴리글리콜에테르의 조합이 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 수성 실리콘 조성물을 사용하여 이형 필름을 제조하는 경우에는 내용제성이 약하고, 시간이 경과함에 따라 내마모성이 약해지며 결과적으로 실리콘 코팅막의 강도가 약해지는 문제점이 있었다.

수성 실리콘 조성물을 사용할 경우 발생할 수 있는 내용제성을 개선하기 위해 미합중국특허 제 5,672,428호에서는 수성 실리콘 조성물에 글리시톡시 실란을 첨가하여 실리콘 전이현상을 감소시키고, 내용제성을 증가시키는 방법이 개시되어 있다. 최근에는 이러한 수성 실리콘 조성물로 이루어진 이형필름에 있어, 특히 LCD 제조공정중 편광판을 액정 글래스에 부착시키는 공정에서 주위의 먼지가 혼입되어 발생하는 불량때문에 생산수율이 떨어지는 문제점을 해결하기 위해서 대전 방지성이 우수한 개발이 요구되고 있다. 또 이러한 이형필름에 요구되는 물성으로는 대전방지성 외에 박리력, 밀착성을 들 수 있다. 즉, 점착층에서 잘 떨어져야 함으로 낮은 박리력이 요구되며, 이때 실리콘이 점착층에 전사가 되어서는 안되고 고분자 필름에 잘 밀착되어 있어야 하므로 실리콘과 일반 고분자필름간에 밀착성이 좋아야 한다.

본 발명은 알킬비닐 폴리실록산, 알킬하이드로젠 폴리실록산, 백금착화합물, 에폭시계 실란 커플링제와 대전방지 특성을 가진 무기 미립자, 즉 라포나이트, 몬모릴로나이트, 사포나이트 등의 층상 실리케이트 미네랄 화합물 및 물을 포함하는 수성 실리콘 이형(離形)조성물 및 이를 이용하여 제조되는 폴리에스테르 이형 필름을 제공함을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 대전방지성이 우수하고 박리력과 밀착성이 우수한 특성을 지닌 실리콘 이형필름을 제조함을 그 목적으로 한 것이다.

본 발명에 따른 수성 실리콘 이형 조성물에 의해 제조된 폴리에스테르 이형 필름은 이형 박리력, 잔류접착력 등 이형 물성이 우수할 뿐만 아니라 대전방지성이 우수하다.

본 발명은 라벨, 라벨스티커, 접착성 테이프와 같은 점착성 물체의 일시적 지지체로 사용되는 폴리에스테르 이형필름으로 실리콘 조성물을 도포하여 이형필름 제조시 실리콘 조성물에 대전방지 효과를 나타내는 무기입자를 첨가함으로서 대전방지성과 이형성을 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘 이형필름에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 대전 방지 효과를 나타내는 무기입자는 구조식(I)로 표시되는 대전방지 특성을 가진 무기 미립자로 예를 들면, 중층(layered) 실리케이트 미네랄을 포함할 수 있다. 사용되어지는 중층 실리케이트 미네랄은 천연 및 합성 미네랄을 포함하며, 이들은 실리카 사면체 시트, 알루미나 혹은 마그네슘 팔면체 시트로 이루어진 중층 실리케이트 미네랄 화합물(A)로서, 대표적으로 스멕타이트(Smectite) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite)군 등에서 선택된 1종 이상의 미네랄화합물을 들 수 있다

합성미네랄 또는 합성 필로실리케이트의 비-제한적인 예로는 주식회사 락우드(Rockwood Additives, Ltd.)에서 제조한 "라포나이트"(LAPONITE), "메가다이트" 및 "플루오로헥토라이트" 와 (주) 쿠니민(Kunimine Industries, Ltd.)에서 제조한 "쿠니피아" (KUNIPIA) 및 "수맥톤"(SUMECTON)등을 들 수 있으며, 이들 중 바람직한 것은 라포나이트" 와 "쿠니피아"이다.

이들 1종 이상의 무기입자는 전형적으로, 점토 표면의 알짜 음전하에 끌리는 갤러리 내에 존재하는 최소 하나의 자연발생 양이온 혹은 포타슘, 칼슘, 또는 소디움과 같은 제 1양이온을 가질 수 있고, 소량의 수분을 함유하고 있어 필름의 외부 혹은 마찰에 의해 표면에 축적되는 정전기를 도전시킬 수 있다. 이러한 10 %내외의 자연적 수분 함량과 내부전하에 의해 광범위한 습도레벨에서도 우수한 대전방지성을 유지할 수 있는 특징을 가지고 있다.

구조식 (1)

본 발명에서 알킬비닐폴리실록산, 알킬하이드로젠폴리실록산, 백금착화합물 및 실란 커플링제와 수성 폴리에스테르 수지로 이루어진 수분산 실리콘 수지 조성물(B)은 상기 실리케이트 미네랄화합물(A)과의 혼용비(A):(B)가 10:90∼60:40이 되도록 한다. 또한, 상기 수분산 실리콘 이형 조성물에 있어서, 알킬하이드로젠폴리실록산은 알킬비닐폴리실록산의 투입 중량을 100으로 가정할 때 1.5∼10중량 투입되고, 바람직하게는 2∼5중량 투입되며, 백금착화합물은 알킬비닐폴리실록산의 투입 중량을 100으로 가정할 때 백금원소의 함량이 10∼500ppm이 되도록 투입된다.

본 발명에서 상기 폴리에스테르 기재 필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 그리고 이들의 공중합체로부터 선택된 1종 이상의 필름이 바람직하고, 또 상기 수분산 실리콘수지 조성물은 전체 조성물 중 고형분이 3∼30중량%가 되도록 조절하며, 바람직하게는 5∼15중량%가 되도록 한다. 그리고, 고형분 내의 에폭시계 실란 커플링제의 농도는 0.5∼30중량% 되도록 에폭시계 실란 커플링제를 투입한다. 이 경우, 투입하는 실란 커플링제로는 아미노 실란계, 비닐 실란계, 에폭시 실란계, 메타크릴옥시 실란계, 이소시아네이트 실란계등을 들 수 있으며, 실란의 농도가 0.5중량% 미만인 경우에는 커플링제로서의 효과를 기대할 수 없고, 30중량%를 초과할 경우에는 원가상승의 폭이 크므로 5중량% 내지 15중량% 사이의 범위가 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 실리콘 수지는 물을 연속상으로 한 에멀젼 형태 또는 분산상 형태로 기재에 적용되며, 분산은 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리비닐알콜 등의 수성 고분자와 알킬페닐폴리글리콜에테르와 같은 계면활성제를 배합 교반하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 조성물은 코팅한 후의 실리콘 코팅막의 두께가 50∼500nm가 되도록 연신공정중 폴리에스테르 기재 필름의 적어도 한면에 도포한다. 코팅막의 두께가 50nm 이하인 경우에는 충분한 이형성을 부여하지 못하고, 500nm 이상이 되면 너무 두꺼워 소기의 효과를 거둘 수 없다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

하기의 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 조성물 성분 중에서 알킬비닐폴리실록산, 알킬하이드로젠폴리실록산 및 백금 촉매가 배합된 수성 실리콘 에멀젼은 분산상으로 상업화되어 시판되고 있다. 그 예로는 다우코닝사의 "Syl-Off 7900/7922", 지이 실리콘(GE Silicone)사의 "SM3000/3010" 및 론 파울렌크(Rhone Poulenc)사의 "71822/71823" 등이 있다.

본 발명의 실시예 및 비교예에서는 다우코닝사의 "Syl-Off 7900/7922"을 사용하여 수성 실리콘 이형 조성물을 제조하였다.

본 발명에 따른 수성 실리콘 이형 조성물을 폴리에스테르 베이스 필름층에 코팅하는 방법으로는 본 발명에 속하는 기술분야에 알려진 공지의 방법으로 가능하며, 그 대표적인 예로는 롤코팅, 스프레이 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 그라비아 코팅, 메이어 바 코인, 다이코팅 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 이형 필름은 인라인 코팅방법 또는 오프라인 코팅방법 중 어는 것을 사용하여 제조하여도 무방하며, 바람직하게는 인라인 코팅방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

인라인 코팅방법에 의해 제조할 경우, 폴리에스테르 베이스 필름이 1축 연신 필름인 경우에는 비결정 쉬트를 제조한 후, 연신공정 전 또는 연신공정 후 열고정 공정 전에 상술한 바와 같은 코팅방법을 이용하여 코팅할 수 있으며, 2축연신 필름인 경우에는 비결정 쉬트를 제조한 후 연신공정 전, 종방향 연신 후 횡방향 연신 전 또는 횡방향 연신 후 열고정 공정 전에 코팅할 수 있다. 일반적으로는 종연신 전에 코팅이 행해지는 경우에는 별도의 건조공정이 요구되므로 종방향 연신 후 횡방향 연신 전에 코팅하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수성 실리콘 이형 조성물의 제조방법은 먼저 물에서 대전방지 특성을 가진 라포나이트 또는 몬모릴로나이트를 잘 교반하여 나노졸을 만들고 에폭시계 실란 커플링제를 가수분해시킨다. 다음으로 알킬비닐폴리실록산, 알킬하이드로젠폴리실록산 및 백금착화합물을 균일하게 혼합하여 물에 분산시켜 제조할 수 있다.

이하의 실시예 및 비교예에서 물성의 평가는 다음과 같은 방법을 사용하였다.

[물성 평가방법]

1. 이형 박리력

폭 25㎜의 점착테이프를 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리에스테르 이형필름의 이형층에 2㎏의 힘으로 밀착시켜 측정용 샘플을 만든다. 이 측정용 샘플을 70℃ 오븐내에서 20g/㎠의 압력으로 하중을 가하면서 20시간 동안 유지시킨 다음, 상온에서 15분간 방치한 후, 300㎜/min 속도로 180°각도로 분리시키면서 걸리는 힘을 측정하였다. 점착테이프는 일본 니토사의 " 31B 테이프 "를 사용하였다.

2. 잔류 접착율

이형 박리력을 측정하고 난 점착테이프를 점착면의 오염이 없도록 수거한 후 표면이 매끈한 표준철판에 2㎏의 하중으로 밀착시킨다. 다음 300㎜/min의 속도, 180°각도로 분리시키면서 걸리는 힘을 측정하였다. 또한, 사용한 적이 없는 새 점착테이프를 같은 철판 표면에 동일조건으로 밀착 분리시키면서 걸리는 힘을 측정하여 아래의 식으로 잔류 점착율을 계산하였다.

잔류 점착율(%) = 이형 박리력을 측정한 후의 점착테이프의 점착력 ×100

새 점착 테이프의 점착력

3. 대전 방지성

ASTM-D257에 표준화된 방법으로 초절연 저항계를 이용하여 표면 고유저항 값을 측정한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예의 수성 실리콘 이형 조성물은 "라포나이트"(주식회사 락우드사 제품) 2중량%와 상품명 "KBM-303"(신에츠사 제품)으로 구입가능한 β-(3,4-에폭시헥실)에틸트리메톡시실란 0.5중량%, 비닐트리아세톡시실란 0.5중량%를 순수에 충분히 분산시킨 후 "Syl-Off 7900"(다우코팅사 제품) 20중량%, "Syl-Off 7922"(다우코팅 사 제품) 2중량%를 첨가하여 제조하였다.

[폴리에스테르필름 기재의 제조 및 코팅 방법]

평균 입경이 3.7㎛의 다공성 무정형 구형 실리카 입자가 60ppm 들어있는 극한점도 0.625dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛(pellet)을 진공 드라이어를 이용하여 7시간, 160도에서 충분히 건조 시킨 후, 용융상태에서 압출 다이를 통하여 냉각드럼에 정전인가법으로 밀착시켜 무정형 미연신 시트를 만들고, 이를 다시 가열하여 100℃ 에서 필름 진행방향으로 3.5배 연신을 행한다. 다음으로 필름의 도포되어 질 면에 코로나 방전처리를 한 후, 메이버 바 코팅방식을 이용하여 조성물을 코팅한다. 105∼140℃ 텐터구간에서 필름의 진행방향과 수직방향으로 3.5배 연신시킨 후, 240℃ 에서 4초간 열처리하여 25㎛ 두께의 폴리에스테르 이형필름을 제조한다. 그 평가 결과는 표 1과 같다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서 "라포나이트"(LAPONITE)를 4중량% 첨가하여 수성 실리콘 조성물을 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 폴리에스테르 이형필름을 제조하였다. 그 평가 결과는 표 1과 같다.

[실시예 3]

상기 실시예 1에서 "라포나이트" 대신"쿠니피아"(쿠니민사 제품)를 3중량%로 하여 수성 실리콘 조성물을 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 폴리에스테를 이형필름을 제조하였다. 그 평가 결과는 표 1과 같다.

[비교예 1]

수성 실리콘 이형 조성물을 "Syl-Off 7900"(다우코팅사 제품) 20 중량%와"Syl-Off 7922"(다우코팅사 제품) 2 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테를 이형필름을 제조하였다. 그 평가 결과는 표 1과 같다.

[비교예 2]

수성 실리콘 이형 조성물을 "Syl-Off 7900"(다우코팅사 제품) 20 중량%, "Syl-Off 7922"(다우코팅사 제품) 2 중량%, 상품명 "KBM-303"(신에츠사 제품)으로 구입가능한 β-(3,4-에폭시헥실)에틸트리메톡시실란 0.5중량%, 비닐트리아세톡시실란 0.5중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테를 이형필름을 제조하였다. 그 평가 결과는 표 1과 같다.

표 1

	박리력(g/25㎜)	잔류 접착률(%)	표면 저항(Ω/□)
실시예 1	10	7	2.3*E11
실시예 2	11	6	1.7*E10
실시예 3	14	4	3.4*E10
비교예 1	11	7	5.2*E15
비교예 2	14	5	2.7*E16

상기 실시예 및 비교예의 결과를 볼 때 본 발명에 따른 수성 실리콘 이형 조성물에 의해 제조된 폴리에스테르 이형 필름은 우수한 이형 박리력, 잔류접착력등 이형 물성이 우수할 뿐 아니라 대전방지성이 크게 향상되는 효과를 가진다.

Claims

폴리에스테르 기재 필름의 적어도 한 면에 대전방지 특성을 지닌 무기미립자인 실리카 사면체 시트, 알루미나 혹은 마그네슘 팔면체 시트 중 1종 이상의 층상 실리케이트 미네랄 화합물(A) 과 알킬비닐 폴리실록산, 알킬하이드로젠 폴리실록산, 백금착화합물 및 실란 커플링제와 수성 폴리에스테르 수지로 이루어진 수분산 실리콘 수지 조성물(B)로 이루어진 도포액을 도포하여 이형층을 형성함을 특징으로 하는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형필름.
제1항에 있어서, 상기 층상의 실리케이트 미네랄 화합물(A)과 수분산 실리콘수지 조성물(B)과의 혼용비 (A):(B)가 10:90∼60:40인 것을 특징으로 하는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형필름.
제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 기재 필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 그리고 이들의 공중합체로부터 선택된 1종 이상의 필름이고, 전체 고형분 중량%가 3∼30인 상기 수분산 조성물을 필름의 연신공정중에 도포하는 것을 특징으로 하는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형필름.
제1항에 있어서, 상기 실란 커플링제로는 아미노 실란계, 비닐 실란계, 에폭시 실란계, 메타크릴옥시 실란계, 이소시아네이트 실란계등을 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형필름.
제1항에 있어서, 대전방지 특성을 가진 무기미립자 이외에 유기 또는 무기입자를 첨가하여 코팅된 필름의 이활성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 대전방지성이 우수한 폴리에스테르 이형필름.