KR20060015038A

KR20060015038A - 실리콘 이형 폴리에스테르 필름

Info

Publication number: KR20060015038A
Application number: KR1020040063852A
Authority: KR
Inventors: 김상필; 박병식; 서창호; 이정우
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2006-02-16
Also published as: KR100620956B1

Abstract

본 발명은 경시안정성이 매우 우수하고, 실리콘 피막층에 비닐기를 함유한 올가노레진의 영향에 의해 폴리에스테르 층과 실리콘 층의 접착특성을 향상시켜 열숙성 후 러브오프 물성이 매우 우수한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트와 상기 필름 또는 시트의 적어도 한 면에 실리콘 이형액을 코팅하고, 실리콘 코팅처리할 면의 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트 최외각 층이 IV 0.65~0.90 , Tg 65 ℃~80 ℃ 정도의 비결정성 폴리에스테르의 공중합물이 포함된 것을 특징으로 하고, 상기 실리콘 이형액이 코팅된 면의 표면 거칠기(BRa)는 낮고, 상기 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 폴리에스테르 필름의 표면 거칠기(FRa)는 거칠게 된 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 상기 실리콘 이형액이 코팅된 면의 표면 거칠기(BRa)는 0.005㎛ ~ 0.6㎛이고, 상기 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 폴리에스테르 필름의 표면 거칠기(FRa)는 0.0055㎛ ~ 6.6㎛인 것을 특징으로 한다.

실리콘 이형 폴리에스테르 필름, PET-I, PET-G, 공중합물, 헥세닐 폴리실록산, 하이드로젠 폴리실록산, 백금촉매, 비닐기를 함유한 올가노레진

Description

실리콘 이형 폴리에스테르 필름{SILICONE RELEASE POLYESTER FILM}

도 1은 일반적인 점착라벨의 단면도.

본 발명은 실리콘 이형 폴리에스터 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경시안정성과 열숙성 후 러브오프 물성이 매우 우수한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘화학은 도료, 고무, 실란트, 점착제 등과 같이 경화시스템이 필요한 부분에서 시작되었고 낮은 표면에너지로 인해 점착제층과 이형층을 분리시키는 용도에 사용되어 왔다. 이형층은 이형제를 플라스틱 필름이나 시트 또는 종이, 부직포 등의 기재에 도포하여 얻을 수 있으며, 그 예로 EP 0527080, JP 64-005838, US 5672428에서 플라스틱필름이나 시트 성형 중에 이형층을 도포하는 기술이 기재되어 있다. 폴리에스테르와 실리콘간의 계면 접착력을 향상시키기 위하여 기재로 사용하는 플라스틱 필름의 경우 코로나처리, 플라즈마처리 등에 의하여 표면을 화학적 처리함으로써 표면장력을 높여 이형액의 웨팅성을 향상시키거나 폴리 에스테르 필름의 경우 친화성이 큰 변성 폴리에스테르, 부분 가수분해된 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 특수 아크릴계 공중합체 및 폴리비닐부티랄 등 극성이 높은 고분자를 처리하여 사용하고 있다.

또 다른 기술의 분류로써 종래의 실리콘에 밀착력 향상제 및 경화시스템의 안정성을 확보하기 위해 US 4087585, US 4677160, JP 64-005838과 같은 검토가 이루어졌으며 이는 EP 0527080, US 5672428, US 5728339와 같이 폴리에스테르 제조공정시에도 적용되어 실리콘이 필름과의 밀착, 접착능을 향상시키는데 효과가 있음이 발표되었고, 그 사용 기술로서는 수분산에스테르, 수분산아크릴, 알콕시 실란과 같은 접착력향상제의 혼용에 관한 것으로 폴리에스테르와 실리콘과의 접착향상 유용성을 언급하고 있다. 하지만 본 연구자의 실험과 연구결과, 배스라이프(Bath-Life) 측면에서 문제가 발생하게 됨을 알게 되었으며, 알렌(K.W.Allen et.al)이 발표한 것과 같이 전단력(shear)과 산, 염기(pH) 의존성에 의해 급격한 액의 팽윤(Swelling)과 겔화(gellation)의 문제가 발생되어 코팅공정에 있어서 필터링문제와 코팅된 필름면의 외관물성이 좋지 않게 되는 결과를 보여 주었다. 또한 필름 제조 공정시 코팅하는 것은 연신이라는 변형 공정을 거치기 때문에 추가적으로 이형제와 기재와의 접착성 및 평활성에 크게 주의해야 하는 문제가 발생한다. 인라인 이형제 코팅에 있어서 이형층의 평활도가 나빠지는 이유는 실리콘 주쇄의 유연성에 기인한 것으로 이형제 코팅 후 연신과정이나 아닐링 공정 중에 팽창이나 수축이 일어날 때에도 이형층의 불균일 팽창 및 수축 또는 열전달의 불균일성으로 인한 가교속도의 차이, 부분 가교 및 제조후의 가교화된 이형막의 유연성 결여 등 때문에 일어 나는 현상, 그리고 폴리에스테르와 경화제(Cross-Linker)간의 미세한 반응으로 인한 러브오프 (Rub-off 혹은 Delayed Rub-off) 현상이 일어난다고 볼 수 있다.

또한 도 1의 구성으로 된 일반적인 점착라벨의 공정에서 실리콘전사시 실리콘 층과 합지된 점착제 층의 점착력 약화와 점착제 층 반대면의 인쇄불량을 야기하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리에스테르필름 제조공정 중 필름 또는 시트의 적어도 한 면에 실리콘 이형액을 도포 및 건조함으로써 오프라인(OFF-LINE)의 제비용을 줄여 업체 친화적인 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 공압출 폴리에스테르 각각의 층을 무기필러의 함유량과 크기를 조절하여 필름의 경시안정성과 박리 이형특성이 균일한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 전기전자용도 및 기타 균일한 이형성을 요구하는 용도에 적합하고, 공정에서의 실리콘전사에 의한 문제점인 실리콘층과 합지된 점착제 층의 점착력 약화와 점착제 층 반대면의 인쇄불량을 야기하는 등의 문제점을 해결할 수 있는 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름은 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트와 필름 또는 시트의 한 면에 실리콘 이 형액을 코팅한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름으로서, 실리콘 코팅처리할 면의 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트 최외각 층이 IV 0.65~0.90 , Tg 65 ℃~80 ℃ 정도의 비결정성 폴리에스테르의 공중합물이 포함된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 실리콘 이형액이 코팅된 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(BRa)는 낮고, 상기 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(FRa)는 거칠게 된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 실리콘 이형액이 코팅된 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(BRa)는 0.005㎛ ~ 0.6㎛이고, 상기 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(FRa)는 0.0055㎛ ~ 6.6㎛이다.

또한 상기 실리콘 이형액 코팅층은 건조 후 유기 솔벤트에 추출되는 실리콘 미반응물이 10% 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 실리콘 이형액 코팅층은 건조 후 두께가 0.06 ~ 2.4㎛인 것이 바람직하다.

상기 실리콘 이형액은 헥세닐폴리실록산 4 ~ 30중량%, 하이드로젠 폴리실록산 0.02 ~ 1중량%, 비닐기를 함유한 올가노레진 0.005 ~ 2중량%, 킬레이트 백금촉매 0.0005 ~ 0.005중량% 및 잔량의 물과 폴리비닐 알콜로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 실리콘 이형 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 필름제조 공정시 코팅 하는 인라인 이형 폴리에스터 공법인 연신공정과 동시에 솔벤트를 휘발하며 실리콘을 경화하는 공정에서 제조된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

본 발명에 사용되는 실리콘은 화학구조 특성상 디메틸기의 낮은 표면에너지, 규소원자와 산소원자간의 넓은 각도와 회전력 등으로 이형특성을 발현케 되는데 이러한 실리콘구조의 기본적인 특성과 더불어 특정위치에 알케닐기를 포함한 관능기를 도입함으로써 경화제와 반응케 하여 사슬구조를 형성하게 된다. 이때 도입되는 알케닐기는 일반적으로 비닐기를 사용하고 있으나, 높은 박리 이형속도가 요구되는 용도에 있어서는 박리력 변화의 문제점이 있다. 이에 박리속도에 영향을 적게 받는 실리콘구조에 대하여 연구결과 본연구자가 선택한 헥세닐 폴리실록산을 사용하였을 경우 균일한 박리력 획득에 이르게 되었고, 또한 헥세닐 폴리실록산을 사용하였을 경우에 빠른 경화와 경시변화가 적고 안정적인 이형력을 확보할 수 있다는 사실도 발견하였다.

또한, US 4,765,999에는 포장용 폴리에스터 필름에서 사용된 히트실(heatseal) 가공용으로 폴리에스터에 페트지(PET-G)를 공중합처리하여 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 본 발명자는 실리콘 코팅처리할 면에 실리콘 이접착성(silicone adherable) 특성이 있는 공중합물을 적용한 결과, 실리콘과 폴리에스터 면의 밀착력(anchorage)이 향상된다는 사실을 발견하여 본 발명을 하게 된 것이며 본 발명의 핵심을 이루는 내용이다.

본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름은 실리콘 코팅처리할 면의 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트 최외각 층이 IV 0.65~0.90 , Tg 65 ℃~80 ℃ 정도의 비결정성 폴리에스테르의 공중합물인 것을 특징으로 하는데, 바람직하게는 PET-I, PET-G 또는 이들의 공중합물이다. 여기서 PET-I는 에틸렌글리콜(ethyleneglycol, EG)과 이소프탈릭에시드 (isophthalic acid, IPA)의 반응생성 폴리머 또는 에틸렌글리콜(ethyleneglycol, EG)과 디메틸렌이소프탈레이트(dimethyleneisophthalate, DMI)의 반응 생성 폴리머이고, PET-G는 사이클로헥실렌디메탄올(cyclohexylenedimethanol, CHDM)과 테레프탈릭에시드(terephthalicacid, TPA)의 반응 생성 폴리머 또는 사이클로헥실렌디메탄올(cyclohexylenedimethanol, CHDM)과 디메틸테레프탈레이트(dimethylterephthal -ate, DMT)의 반응 생성 폴리머이다.

또한 한쪽 면과 다른 한쪽 면의 거칠기를 서로 상이하게 고안하여 폴리에스테르 표면에 이형액을 코팅함으로써 권취된 필름 롤(Roll)의 경시안정성을 확보할 수 있었고 실리콘 에멀션 이형액에 비닐기를 함유한 올가노레진을 첨가하여 폴리에스테르 표면에 이형 코팅함으로써 건조후 실리콘 피막의 안정성을 확보하였고 경화특성이 우수하여 미반응 실리콘 함유량이 10% 미만으로 제조할 수 있었다. 실리콘 구조적 특성상 규소와 산소의 분자각이 넓고 회전이 유리함으로 인해 가스투과성이나 수분투과성은 좋지만, 내산성, 내알칼리성이 나쁜 구조적인 문제를 극복하기 위 해 비닐기를 함유한 올가노레진을 사용함으로써 실리콘 피막의 유연성을 제어 가능하게 된 것이다. 여기서 본 발명자가 사용한 비닐기를 함유한 올가노레진은 이형코팅의 평활성, 내용매성 및 열숙성 후의 러브오프 물성을 향상시키는 효과를 보여주게 되었다. 또한 실리콘코팅 반대 면에는 폴리에스테르 기재의 정전기발생 및 열악한 주행성을 개선할 목적으로 표, 이면 이조도 폴리에스테르 시트를 적용함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수가 있었다.

또한 박리속도에 영향을 적게 받는 실리콘구조인 헥세닐폴리실록산을 사용하여 균일한 박리력을 얻을 수 있었다. 또한 헥세닐폴리실록산을 사용하였을 경우에 빠른 경화와 경시변화가 적고 안정적인 이형력을 확보할 수 있다는 사실도 발견할 수 있었다.

본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름은 각종 이형용도를 필요로 하는 업계에서 고급화 및 차별화될 수 있는 용도로 점착라벨, 편광판용 이형필름, 엠엘시시[MLCC (Multi-Layer-Ceramic Capacitor)]제조시 사용되는 이형 캐리(Carrier), 솔라콘트롤(Solar control)용 이형필름, 엘시디(LCD) 보호이형 필름, 오버라이네이션 용도, 의료용 파스(pathy), 점착테이프 등 다양한 분야에 이용할 수 있다. 특히 엠엘시시의 경우, 세라믹 성형시 우수한 공정 주행특성 및 특정 점도를 갖는 액상 세라믹을 건조후 고화시켜 세라믹시트를 박리시키는 공정에 있어서 우수한 박리특성을 가져야 한다. 이는 폴리에스테르 표층 양면이 서로 상이한 거칠기를 갖게 고안함으로써 상대적으로 높은 표면조도를 갖는 층은 주행특성 및 가공특성을 개선토록 하였으며 낮은 표면조도를 갖는 층에 실리콘 코팅하여 세라믹 도 포층이 보다 균일하고, 박막화가 가능토록 하여 우수한 유전특성(Dielectrics)의 물성발현과 더불어 세라믹 층을 이형필름에서 박리시 일정한 힘에 의해 균일하게 박리시킬 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이는 공압출된 이형폴리에스테르 필름 위에 각종 캐리어(Carrier)용으로도 우수한 품질을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름은 공압출 미연신 시트나 코로나 처리된 공압출 일축연신필름 또는 공압출 축차 이축연신필름, 동시 이축연신 직전에 코로나 처리 및 미처리 공압출 폴리에스테르시트, 폴리에틸렌 혹은 폴리프로필렌 기재 등에 적용된다.

공압출 폴리에스테르 시트에 실리콘 코팅하여 경화 및 연신된 필름의 표면 거칠기는 다음과 같을 때 본 발명에 따른 효과가 나타나는 것을 알 수 있었다. 즉 실리콘 이형액 코팅면의 표면거칠기(BRa)가 0.005㎛ 내지 0.6㎛ 일 때이다. 실리콘 코팅면의 표면거칠기가 0.005㎛이하인 경우에는 필름제조 공정 중 ,핫멜트 상의 폴리에스테르를 급냉시키는 캐스팅 공정과 기계적인 방향으로 연신 공정 중 불안요인이 되며, 0.6㎛ 이상일 경우에는 실리콘코팅 공정 중에 불균일한 물성, 특히 균일코팅에 문제가 발생하기 때문에 상기의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 폴리에스테르필름의 표면거칠기(FRa)는 0.0055㎛ 내지 6.6㎛인 것이 바람직하다. 실리콘 코팅되지 않은 면의 표면거칠기가 실리콘 코팅면 대비 1.1배(0.0055㎛) 이하일 경우에는 필름을 제조한 후 권취된 롤의 경시변화에 좋지 않은 결과를 보였으며 11배(6.6㎛) 이상일 경우에는 필름 권취된 롤 상태에서, 실리콘 코팅되지 않은 면의 거친 표면거칠기와 비교적 약한 피막층을 형성하는 실 리콘층에 압력과 마찰로 영향을 주어 이형물성의 문제를 야기시키기 때문에 상기의 범위로 하는 것이 바람직하다.

공압출된 폴리에스테르에 사용될 수 있는 무기필러로서는 실리카, 칼슘카보네이트, 알루미나, 탈크, 티탄산입자 등이 있으며, 폴리에스테르 중합시 분산처리하여 사용할 수 있다. 이 때 사용된 입자의 표면처리 유무는 특별히 한정하지 않는다.

본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름의 실리콘 에멀션 이형액은, 헥세닐폴리실록산 4 ~ 30중량%, 하이드로젠 폴리실록산 0.02 ~ 1중량%, 비닐기를 함유한 올가노레진 0.005 ~ 2중량%, 킬레이트 백금촉매 0.0005 ~ 0.005중량% 및 잔량의 물과 폴리비닐 알콜을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 헥세닐 폴리실록산 수분산 에멀션 이형제의 평균 입자 크기는0.01 내지 2㎛이며 상기 조성으로 구성된 이형액의 점도는 1.1 내지 5.6 센티포아즈, 바람직하게는 1.2 내지 3.5 센티포아즈이다. 점도가 높을수록 액을 공급시키는 데 있어서 더 높은 압력이 필요하며 웨팅상태의 안정성 확보가 어려운 문제점이 있다. 본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름의 실리콘 에멀션 이형액은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 나일론, 상기 플라스틱의 적층소재의 필름 크라프트지 부직포, 천등의 위에 직접 도포될 수 있으며, 전체 고형분 함량이 4내지 30중량%, 보다 바람직하게는 6 내지 20중량%이다. 4중량% 미만은 이형액의 점도가 낮아서 피막형성 및 경화 불충분 등으로 이형박리물성에 문제가 있으며 30중량% 이상이면 점도상승으로 인한 불균일 도포 문제가 발생한다.

본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름의 실리콘 에멀션 이형액 중 헥세닐 폴리실록산과 하이드로젠 폴리실록산의 분자구조는 하기와 같다

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비닐기를 함유한 올가노레진은 실리콘 폴리머 피막의 유연성을 제어함으로써 실리콘피막 물성상의 안정성을 확보할 수 있었다. 이는 규소와 산소 원자가 삼차원적인 연결고리를 갖는 구형구조이며 이러한 구조 말단에 비닐기를 포함하는 것이다. 사용량에 있어서는 0.005중량% 미만의 양을 사용했을 경우, 폴리에스테르와 실리콘피막의 유연성이 좋아 내용매성이 나쁘고, 러브오프(Rub-off)가 발생하였으며 경시안정성이 떨어짐을 확인할 수 있었고 2중량% 이상 사용하였을 경우에는 헥세닐 폴리실록산과 하이드로젠 폴리실록산의 반응사이트 방해 및 실리콘피막 유연성을 지나치게 억제함으로써 박리력 상승으로 바람직하지 않은 결과를 보였다. 상기 기재는 공압출 기재와 이형층 사이에 강한 화학결합을 위하여 이형액과 폴리에스테르와 같은 기재에 코로나 등 처리가 수행된 후, 상기 이형제를 도포하며 기재의 두께 는 2㎜ 이하, 바람직하게는 5 내지 1500㎛가 될 수 있다.

상기의 이형액 조성을 폴리에스테르필름 연신전 젖은 상태의 이형액의 두께로는 7.6㎛ 내지 25.4㎛, 건조 공정 후 두께는 0.06 내지 2.4㎛가 바람직하며, 실리콘을 코팅한 폴리에스테르 필름의 표면 수평균 거칠기는 0.003 내지 1㎛가 적합하며 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.6㎛ 이다. 건조후 실리콘 피막두께가 2.4㎛ 이상일 경우 실리콘 코팅면과 코팅하지 않은 면이 일정압력으로 와인딩되면서 블로킹(Blocking)이 발생하였으며, 에이징(24시간, 50℃, 95% RH)후 때밀림 현상(Rub-off)을 확인할 수 있었다. 또한 이형액을 코팅하여 열경화 건조와 동시에 연신하는 공정조건으로는 연신은 2.5~12배, 건조 및 경화 온도조건은 60℃ ~ 250℃, 풍속은 8~40m/s 그리고 건조기 내 체류시간은 8초 내지 20분이며 더욱 바람직하게는 10초 내지 5분 정도가 적합하다.

또한 상기 실리콘 이형액을 사용하여 제조된 공압출 폴리에스테르 이형필름의 열적 안정성 평가항목 중 열수축율 물성은 필름을 150℃의 오븐기에서 30분동안 열처리한 후 길이방향의 열수축율은 0.5 % 내지 2.5 %, 횡방향 열수축율은 -0.03 % 내지 1.5 %가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 길이방향의 경우 열수축은 0.5 % 내지 2 %, 횡방향 열수축은 -0.01% 내지 1.0 % 이다. 150℃의 오븐기에서 30분 하에 횡방향 열수축율이 1.5% 이상일 때는 핫멜트(Hot- melt) 점착제를 사용한 이형용도에는 적합치 않음을 확인할 수 있었고.이는 횡방향으로 핫멜트(Hot-melt) 점착제가 수직방향으로 이형필름에 합지시킴과 동시에 이형필름의 실리콘층과 폴리에스테르층이 순간 수축 또는 팽창시 열전도도의 차이에 의해 불균일 이형력이 발생할 수 있다.

[실시예]

실시예 1-1에서 실시예 1-4는 표 1에 나타낸 조성을 가진, 특히 비닐기를 함유한 올가노레진의 함량을 달리하는 조성을 가진 실리콘 이형액을 코로나 처리된 폴리에스테르 표면에 코팅하여 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

실시예 2-1 내지 실시예 2-2는 실시예 1-1의 조성을 가진 실리콘 이형액을 사용한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름으로서 표면 거칠기를 달리하는 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

실시예 3-1 내지 실시예 3-3은 실시예 1-2의 조성을 사용하고 실시예 2-1의 표면거칠기를 가진 실리콘 이형 폴리에스테르 필름으로서, 다만 실리콘 코팅처리할 면의 공압출 최외곽층 한 층에 실시예3-1은 PET-I를 함유한 필름이고, 실시예 3-2는 PET-G를 함유한 필름이며, 실시예3-3은 PET-I와 PET-G가 공중합된 것(cyclohexane dimethylene terephthalate-co-isophthalate)을 함유한 필름이다.

[비교예]

비교예 1-1 내지 비교예 1-3은 표 1에 나타낸 조성을 가진, 특히 비닐기를 함유한 올가노레진의 함량을 달리하는 조성을 가진 실리콘 이형액을 코로나 처리된 폴리에스테르 표면에 코팅하여 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

비교예 2-1 내지 비교예 2-3은 실시예 1-1의 조성을 가진 실리콘 이형액을 사용한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름으로서 표면 거칠기를 달리하는 실리콘 이형 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

비교예 3-1은 실시예 1-2의 조성을 사용하고 실시예 2-1의 표면거칠기를 가진 실리콘 이형 폴리에스테르 필름으로서, 다만, 호모 페트(HOMO-PET)면에 실리콘 코팅처리한 것이다.

[표 1] 이형액 조성에 따른 이형물성

항목	이형액 조성(중량 %)					박리력(평균)	미반응 실리콘 함량(%)	내용매성	건조후 코팅 두께	열숙성 후 러브오프
항목	A	B	C	D	E	박리력(평균)	미반응 실리콘 함량(%)	내용매성	건조후 코팅 두께	열숙성 후 러브오프
실시예 1-1	8	0.02	0.03	0.002	91.948	17	2.5	◎	0.24	◎
실시예 1-2	8	0.02	0.05	0.002	91.928	16	4.0	◎	0.3	○
실시예 1-3	8	0.02	0.02	0.002	91.958	17	3.7	◎	0.24	◎
실시예 1-4	8	0.02	0.01	0.002	91.968	25	5.6	○	0.1	○
비교예 1-1	8	0.02	0.003	0.002	91.975	24	8.9	△	0.24	△
비교예 1-2	8	0.02	0.001	0.002	91.977	23	11.8	▽	0.3	▽
비교예 1-3	8	0.02	0	0.002	91.978	30	22.5	▽	0.1	▽
비고	A;헥세닐 폴리실록산, B; 하이드로젠 폴리실록산, C; 비닐기를 함유한 올가노레진, D; 킬레이트 백금촉매, E; 잔량 ◎ 우수; ○ 양호; △ 보통; ▽ 미달

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-1 내지 1-4는 비닐기를 함유한 올가노레진을 포함한 실리콘 이형액이 코로나처리된 폴레에스테르 표면에 코팅됨으로써 비교예 1-1 내지 1-3에 비해 계면 접착력이 우수하고 이형물성이 우수함을 확인할 수 있다. 다시 말해 본 발명에 따른 실리콘 이형층이 폴리에스테르 필름과의 화학결합으로 계면접착력을 향상시킴으로써 박리 이형 측정시 표준점착테이프와 합지 후 벗겨짐이 용이하고 내용매성 및 열숙성 조건 후 손가락으로 강하게 문질렀을 때에도 실리콘 층이 안정한 성능을 보였다. 또한 유기 솔벤트인 메틸이서케톤(MEK)에 침지시켜 미반응된 실리콘 함유량을 측정하여 경화정도를 파악하였다. 상기 미반응 실리콘 함량이 10% 이하일 때 내용매 특성과 열숙성 후의 러브오프 물성이 우수함을 확인할 수 있었다. 그러나 비닐기를 함유한 올가노레진을 일정 함량 미만으로 포함하는 실리콘 이형액을 사용하는 비교예 1-1 내지 비교예 1-3에서는 박리력과 열숙성 후의 러브오프에 바람직하지 않은 물성을 보였다.

한편, 실시예 1-1의 이형액을 사용하여 공압출 이형필름을 제조하였고, 이렇게 제조된 필름의 마찰계수, 벨로이드 롤경도 및 경시안정성 등을 평가하였다.

표 2는 표 1에 명시된 실시예 1-1의 이형액 조성을 사용하였고, 폴리에스테르 실리콘 이형필름을 두께 23㎛ ,폭 1555mm, 길이 7000m의 기본스펙(SPEC')으로 제조한 다음, 각각의 물성에 따라 25℃ ± 10℃, 50% ± 10% 조건하에 30주 동안 방치하였을 때의 경시안정성을 평가한 데이터이다.

[표 2] 롤제품의 경시안정성평가

	표면조도						마찰계수		벨로이드	경시 안정성
항목	실리콘 코팅하지 않은 면			실리콘 코팅면			마찰계수
항목	FRa	FRz	FRmax	BRa	BRz	BRmax	μs	μk
실시예 2-1	0.214	1.198	2.983	0.030	0.124	0.673	0.15	0.06	63	◎
실시예 2-2	0.201	1.406	2.461	0.021	0.122	0.474	0.13	0.08	53	◎
비교예 2-1	0.037	0.478	0.853	0.032	0.335	0.754	0.27	0.18	77	○
비교예 2-2	0.029	0.307	0.844	0.022	0.122	0.480	0.22	0.15	85	△
비교예 2-3	0.013	0.215	0.545	0.012	0.224	0.464	0.6	0.4	95	△
비고	◎ 매우 우수; ○ 우수; △ 보통

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2-1과 실시예 2-2와 같이 낮은 표면 거칠기를 갖는 실리콘 코팅면과 상대적으로 높은 표면 거칠기를 갖는 코팅하지 않은 면으로 구성된 공압출 이형필름의 경우, 경시 안정성이 매우 우수함을 확인할 수 있으며, 내부주름과 표층주름이 모두 발생하지 않았다.

실리콘 코팅면과 코팅하지 않은 면을 공히 낮은 표면 거칠기를 갖는 비교예 2-1 내지 비교예 2-3은 공압출되지 않은 필름이며, 경시 안정성이 실시예에 비해 낮아짐을 확인할 수 있고, 다소 높은 표면거칠기를 갖는 이형필름의 경우는 표층주름과 내부주름이 동시에 일정시간이 지난 후 발생함을 확인할 수 있었지만 비교예 2-3의 경우는 다소 낮은 표면거칠기 물성을 갖고 있어 비교적 짧은 시간 내에 표층주름과 내부주름이 동시에 발생하였다. 이는 실리콘 이형필름 설계 제조시 필름의 표면거칠기, 롤 경도와 경시안정성관련부분을 검토할 수 있었다.

[표 3] 코 익스트루젼층(Co-Extrusion Layer) 최외각층의 호모 페트(HOMO-PET)와 공중합 PET I 내지 PET G 물질을 함유한 층의 실리콘과의 밀착력(Anchorage) 특성

	에이징 러브오프	극악조건 러브오프
실시예 3-1	◎	◎
실시예 3-2	◎	○
실시예 3-3	○	○
비교예 3-1	○	△
비고	◎ 매우 우수; ○ 우수; △ 보통

표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 3-1 내지 3-3의 공압출된 필름 최외각층 한 면 혹은 다른 한 면에 PET-I, PET-G 또는 이들의 공중합물을 포함하고 여기에 실리콘 코팅처리할 경우 극악조건의 러브오프 물성이 상당히 개선되는 효과, 즉 실리콘 이형층과 PET층의 밀착력이 아주 우수함을 확인할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 실시예들과 비교예들에 적용한 실험예를 설명한다.

[실험예]

이형박리력 분석

피넷테스트방법 [Finat Test Method 1]에 준하여 분석하였다. 표준점착테이프는 TESA7475를 실리콘 이형필름표면에 2kf의 하중으로 붙이고 합지시켜 하루동안 방치한 후 벗김각도 180도, 벗김속도 0.3m/분, 측정크기는 길이 100㎜, 폭 25.4mm, 박리력 단위는 g/in 이며, 측정값은 5회 측정하여 평균값을 산출하였다.

미반응 실리콘 함량 측정

상기의 이형액을 도포하여 연신 및 건조공정을 거친 직후 필름의 코팅두께 ③를 엑스레이 형광분석기를 사용하여 측정하고, 실리콘 경화된 필름을 유기솔벤트인 메틸이서케톤에 침지시켜 24시간 경과 후 필름을 꺼내고 필름표층부의 MEK를 공기중에 휘발시킨 후 엑스레이 형광분석기 (XRF)을 이용하여 실리콘 코팅두께 ④를 측정하여 코팅두께의 변화를 관측한다. 미반을 실리콘 함량을 다음 식으로 구하였다.

미반응 실리콘 함량 = [(③ - ④)/ ③] * 100

내용매성 시험

메틸이서케톤을 면봉에 묻혀 공압출 이형폴리에스테르 필름층 중 실리콘 층을 문질렀을 때 벗겨진 경우는 미달, 벗겨지지 않은 경우는 양호로 판단하였다.

실리콘 코팅두께 측정

엑스레이 형광분석기(XRF), 옥스포드사 랩엑스 3000모델을 사용하여 측정하였다.

열숙성 후 러브오프(Rub-off) 시험

순환오븐기를 사용하여 실리콘 코팅된 필름을 24시간동안 50℃, 상대습도 95% 조건하에 방치한 뒤 손가락으로 강하게 수회 밀어 러브오프 테스트를 실시하여 경화된 실리콘피막과 폴리에스테르필름과의 접착특성을 확인하였다.

극악조건 후의 러브오프(Rub-off) 시험

순환오븐기를 사용하여 실리콘 코팅된 필름을 24일 동안 70℃,상대습도 95% 조건하에 방치한 뒤 손가락으로 강하게 수회 밀어 러브오프 테스트를 실시하여 경화된 실리콘피막과 폴리에스테르필름과의 접착특성을 확인하였다.

표면거칠기 평가 실험

JIS B0601 규격에 준하여 실리콘이형 폴리에스테르필름의 표면거칠기를 측정하였다. FRa는 실리콘 코팅하지 않은 면의 10점 평균 표면거칠기, BRa는 실리콘 코팅한 면의 10점 평균 표면거칠기이다.

마찰계수 측정

ASTM D1894에 준해 실리콘 도포면과 도포되지 않은 면을 포개어 정마찰계수(μs)와 동마찰계수(μk)를 측정하였다.

벨로이드 롤 경도측정

필름 두께 23㎛,폭 1555mm,길이 7000m로 권취된 롤을 100mm 간격으로 밀어시스트서비스(Mill Assist Service)사의 벨-2000모델을 사용하여 필름 롤의 충격파장을 측정하여 디지털 신호화 처리를 하면 롤의 경도의 균일성을 파악할 수 있었다.

경시안정성평가

필름을 7,000M 권취 롤상태로 만든 뒤 25℃ ± 10℃, 50% ± 15% 조건하에 30주 동안 방치하였을 때의 경시안정성을 평가하였다. 경시안정성평가는 필름 롤의 표층부와 내층부의 주름 발생정도에 따른 것이다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 본 발명에 따른 제조방법에 따라 수행한 다양한 제조와 실험 가운데 몇 개를 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 이형 폴리에스테르 필름에 의하면, 경시안정성이 매우 우수하고, 실리콘 피막층에 비닐기를 함유한 올가노레진의 영향에 의해 폴리에스테르층과 실리콘층의 접착특성을 향상시켜 열숙성 후 러브오프 물성이 매우 우수한 등의 효과를 가진다.

또한 비닐기를 함유한 올가노레진을 헥시닐 폴리실록산에 포함시켜 이형용도에 사용되는 점착제와의 이형파괴 거동의 용이성을 향상시킴으로써 전기전자용도 및 그 밖의 균일한 이형성을 요구하는 용도에 제공할 수 있는 등의 효과와 우수한 실리콘 경화특성을 가져 실리콘 미반응물(residue)이 10% 미만인 실리콘전사 최소화 물성을 가능케 함으로써 공정에서의 실리콘전사에 의한 문제점인 실리콘 층과 합지된 점착제 층의 점착력을 약화시키고 점착제 층 반대면의 인쇄불량을 야기하는 등의 문제점을 해결할 수 있는 등의 효과를 가진다.

Claims

공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트와 필름 또는 시트의 한 면에 실리콘 이형액을 코팅한 실리콘 이형 폴리에스테르 필름으로서, 실리콘 코팅처리할 면의 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트 최외각 층이 IV 0.65~0.90 , Tg 65 ℃~80 ℃ 정도의 비결정성 폴리에스테르의 공중합물이 포함된 것을 특징으로 하는, 실리콘 이형 폴리에스테르 필름.
제 1항에 있어서,

상기 실리콘 이형액이 코팅된 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(BRa)는 낮고, 상기 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(FRa)는 거칠게 된 것을 특징으로 하는, 실리콘 이형 폴리에스테르 필름.
제 2항에 있어서, 상기 실리콘 이형액이 코팅된 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(BRa)는 0.005㎛ ~ 0.6㎛이고, 상기 실리콘 이형액이 코팅되지 않은 상기 공압출된 폴리에스테르 필름 또는 시트면의 표면 거칠기(FRa)는 0.0055㎛ ~ 6.6㎛인 것을 특징으로 하는, 실리콘 이형 폴리에스테르 필름.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 이형액 코팅층은 건조 후 유기 솔벤트에 추출되는 실리콘 미반응물이 10% 이하인 것을 특징으로 하는, 실리콘 이형 폴리에스테르 필름.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 이형액 코팅층은 건조 후 두께는 0.06 ~ 2.4㎛인 것을 특징으로 하는, 실리콘 이형 폴리에스테르 필름
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 이형액은 헥세닐폴리실록산 4 ~ 30중량%, 하이드로젠 폴리실록산 0.02 ~ 1중량%, 비닐기를 함유한 올가노레진 0.005 ~ 2중량%, 킬레이트 백금촉매 0.0005 ~ 0.005중량% 및 잔량의 물과 폴리비닐 알콜로 이루어진 것을 특징으로 하는, 실리콘 이형 폴리에스테르 필름.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 이형 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 필름제조 공정시 코팅하는 인라인 이형 폴리에스터 공법인 연신공정과 동시에 솔벤트를 휘발하며 실리콘을 경화하는 공정에서 제조된 것을 특징으로 하는 실리콘 이형 폴리에스테르 필름.