KR20130097108A - 태양광모듈용 백시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20130097108A
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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 백색필름 및 이를 이용한 태양광모듈 백시트에 관한 것으로, 광반사율이 향상된 향상된 폴리에스테르 백색필름에 관한 것이다.

Description

태양광모듈용 백시트 및 이의 제조방법{Solar Cell Module and manufacturing method thereof}
본 발명은 폴리에스테르 백색필름 및 이를 이용한 태양광모듈 백시트에 관한 것으로, 광반사율이 향상된 향상된 폴리에스테르 백색필름에 관한 것이다.
태양광 발전을 위한 태양전지는 실리콘이나 각종 화합물에서 출발, 솔라셀(Solar cell) 형태가 되면 전기를 낼 수 있게 된다. 그러나 하나의 셀로는 충분한 출력을 얻지 못하므로 각각의 셀을 직렬 혹은 병렬 상태로 연결해야 하는데 이렇게 연결된 상태를 '태양광 모듈'이라 부른다.
태양광 모듈은 유리, 에바(에틸렌비닐아세테이트, EVA), 솔라셀, 에바(에틸렌비닐아세테이트, EVA), 백 시트(back sheet)로 적층되어 구성된다. 백 시트는 모듈 맨 아래에 적층되어 먼지, 충격, 습기를 차단하여 솔라셀을 보호하는 역할을 하는 것으로, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입이 많이 사용되고 있으며, 리본은 전류를 흘려보내는 통로로 사용되므로 구리에 은이나 주석납으로 코팅된 소재가 이용된다.
태양광모듈용 백시트는 태양전지 모듈의 가장 뒷면에 붙여 셀을 보호하는 핵심 소재다. 내구·내후·절연·투습방지성 등의 특성이 필요해 일반적으로 불소필름과 PET필름을 적층하여 제조한다.
불소필름은 내후성과 내구성이 우수한 불소필름이 사용된다. 현재 듀폰이 1961년 개발한 PVF수지로 제조된 테들러(Tedlar) 필름이 주로 사용되고 있으나, 가격이 높고, 공급 부족 현상으로 일부 업체들은 PET 등 다른 필름으로 대체해 사용하기도 한다.
에바(EVA)는 1970년 나사(NASA)와 듀폰이 인공위성에 사용되는 태양전지용 재료로 공동 개발했다. 현재 태양전지용 봉지재(封止材:Sealing)의 표준으로 사용된다. 일본 업체 (Mitsui 화학, Bridgestone)가 세계 시장의 70% 이상을 장악하고 있다. 태양전지 내부에서 셀(Cell)의 봉합 및 충진 역할을 한다. 강도, 투명성, 절연성이 우수하다.
폴리에스터(Polyethylene Telephthalate:PET) 필름은 일정한 두께와 물성을 가진 면상의 플리스틱 필름을 사용하며, 강도가 우수하여 백시트의 기본 골격을 이룬다. 물리적, 화학적, 기계적, 광학적으로 우수한 특성을 갖고 있어 식품포장재 및 사무용품에서 반도체, 디스플레이 등 첨단 전기 전자 제품에 이르기까지 널리 사용된다. 최근에는 내구성과 내후성이 뛰어나 태양전지용 백시트에 사용이 늘고 있다.
유리는 빛의 반사를 방지하는 역할을 하도록 철분이 적게 들어간 것을 활용한다.
종래, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입의 백시트는 Tedlar필름과 PET필름을 적층하기 위하여 각각 접착제를 통하여 적층하는 공정이 필요하며, 또한 백시트와 봉지재인 에바(EVA) 필름을 접착을 하기 위해서 폴리우레탄 접착제 등을 이용하여 접착시키는 단계가 추가로 필요하였다. 기존 백시트에 사용되는 Tedlar필름은 가격이 고가이므로 현재 백시트의 제조공정 비용의 80% 이상을 차지하고 있어 백시트의 비용을 상승시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 제조단가를 낮추기 위하여 상기 Tedlar필름을 대체하는 폴리에스테르 필름에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
우리나라 공개특허 제10-2011-0118953호(2011.11.02)는 상기 Tedlar필름을 대체하기 위하여 폴리에스테르필름에 인라인 코팅을 통하여 에틸렌비닐아세테이트 접착제층을 형성한 것이 기재되어 있으며, 우리나라 공개특허 제10-2011-0119134호(2011.11.02)는 Tedlar필름을 대체하기 위하여 폴리에스테르필름에 인라인 코팅을 통하여 핫멜트 접착제층을 형성한 것이 기재되어 있으며, 우리나라 공개특허 제10-2011-0118271호(2011.10.31)는 폴리에스테르필름에 기존의 Tedlar필름층을 대체하는 불소코팅조성물을 오프라인으로 도포하여 불소코팅층을 형성함으로써 공정 및 비용을 감소하는 것이 기재되어 있다.
이와 같이, 종래의 연구는 Tedlar필름을 대체하기 위하여 다른 기능성 층을 형성하는 것에 관한 것이었다.
현재 태양광 발전에 있어서 백시트에 요구되는 특성은 접착력, 장기내구성, 발전효율 향상을 위한 광반사율 등을 들 수 있다.
태양광 모듈의 경우, 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 떨어지는 특성을 지니고 있으므로 광반사율이 높은 특성을 가지는 필름을 적용시 광반사에 의한 온도상승 차단 및 태양광의 리사이클링(Recycling)을 통해 발전 효율을 높일 수 있다.
따라서, 이와 같이 광반사율이 높으면서도 장기내구성이 우수한 태양광모듈 용 백시트에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
우리나라 공개특허 제10-2011-0118953호(2011.11.02) 우리나라 공개특허 제10-2011-0119134호(2011.11.02) 우리나라 공개특허 제10-2011-0118271호(2011.10.31)
본 발명은 종래 Tedlar필름을 대체하기 위한 기능성 층을 형성하는 것이 아니라, 폴리에스테르 필름 자체의 물성을 개선하여 Tedlar필름 없이도 내가수분해성이 우수하며, 광반사율이 높은 필름을 제공하고자 하며, 이러한 폴리에스테르 백색필름을 포함하는 태양광 모듈용 백시트를 제공하고자 하는데 목적이 있다.
구체적으로 본 발명은 기존 불소수지를 이용하는 경우 가격상승 및 수급이 원활하지 못한 문제점을 해결하며, 광반사율을 향상시켜 태양광모듈의 발전효율을 향상시키기 위한 것으로, 폴리에스테르수지로 이루어진 태양광모듈 백시트용 백색필름을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 태양광모듈 백시트로 사용하기 위해 내후성이 우수하며, 반사율이 우수하여 솔라셀로 광을 돌려보내 광 효율이 증가되며, 내가수분해성이 우수한 백색필름을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 반사율이 550nm 가시광선영역에서 90% 이상인 광학특성을 만족하기 위해 특정한 무기입자 및 형광증백제의 조합을 사용한 백색필름을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다.
본 발명은 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름에 관한 것이다.
상기 폴리에스테르 백색필름은 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스수지와, 루타일형 이산화티탄 및 벤족사졸계 형광증백제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 백색필름은 필름의 전체 중량을 기준으로 루타일형 이산화티탄 10 ~ 20 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 100 ~ 900ppm을 포함하는 것일 수 있다.
상기 루타일형 이산화티탄의 평균입경은 0.1 ~ 0.5㎛인 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 백색필름은 옥사졸린계 증점제, 올레인산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 옥사졸린계 증점제는 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm으로 포함하고, 상기 올레인산은 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 백색필름은 태양광모듈용 백시트에 사용되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 백색필름으로 이루어지거나, 상기 폴리에스테르 백색필름을 한층 이상 포함하는 태양광모듈용 백시트에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 폴리에스테르 백색필름의 제조방법에 관한 것으로,
a) 제 1 폴리에스테르수지 칩을 분쇄시킨 폴리에스테르수지 파우더, 루타일형 이산화티탄 및 벤족사졸계 형광증백제를 혼합하여, 압출기 온도 240 ~ 265℃에서 용융압출하여 제 1 마스터배치 칩을 제조하는 단계;
b) 상기 제 1 마스터배치 칩과, 제 2 폴리에스테르수지 칩을 압출기에 투입한 후, 온도 280 ~ 320℃에서 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 및
c) 상기 미연신 시트를 일축 또는 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계;
를 포함한다.
상기 b)단계에서, 제 1 마스터배치 칩의 함량은 필름의 전체 중량을 기준으로 루타일형 이산화티탄 10 ~ 20 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 100 ~ 900ppm이 포함되도록 첨가하는 것일 수 있다.
상기 a)단계에서 제 1 마스터배치 칩 제조 시, 옥사졸린계 증점제, 올레인산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 옥사졸린계 증점제는 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm이 되는 함량으로 첨가하고, 상기 올레인산은 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm이 되는 함량으로 첨가하는 것일 수 있다.
상기 a)단계에서 제 1 마스터배치 칩 제조 시, 진공 벤트(Vent) 장치를 포함하는 이축 스크류 압출기를 사용하며, 압출기 온도 240 ~ 265℃, 압출기내 폴리머의 체류시간이 1분 이하가 되도록 하고, 상기 이축 스크류 압출기 선단부에 300 ~ 500메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용하여 균일하게 혼합시키는 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 백색필름은 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 백색필름은 광반사율이 높고, 내후성, 내구성 및 기계적인 강도가 우수한 효과가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 백색필름은 광반사율이 높아 외부 환경에서 태양광모듈의 온도 상승을 차단하여 주며, 광반사 특성에 의한 광리사이클링(Recycling)으로 태양광 발전효율이 우수하여, 태양광모듈 백시트로 사용하기에 적합하다.
또한, 내후성 및 장기내구성이 우수하여 백시트의 최외층에 적용가능함으로 인해 기존의 불소필름을 대체할 수 있어 제조원가를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열적 형태안정성이 높기 때문에 백시트 제조공정성이 우수하고, UV안정성이 우수하여 미려한 외관을 유지할 수 있다.
이하 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 폴리에스테르 백색필름에 관한 것으로, 종래 Tedlar필름/PET필름/Tedlar필름으로 적층되던 구조에서 폴리에스테르필름으로만 이루어진 필름으로 대체하기 위한 발명으로, 본 발명의 백색필름으로 이루어지거나, 본 발명의 백색필름을 한층 이상 포함하는 태양광모듈 백시트용 백색필름에 관한 것이다.
본 발명자들은 종래 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)필름의 양면에 불소필름을 접착하여 사용하던 백시트를 전체 폴리에스테르수지로 이루어진 필름으로 대체하기 위하여 연구한 결과, 빛을 차단하여 솔라셀로 되돌려 줌으로써 광효율을 높이기 위한 고반사성, 내후성 및 내가수분해성을 모두 만족해야 하며, 이러한 물성을 만족하기 위해서는 무기입자를 포함해야 하며, 무기입자로 루타일형(Rutile) 이산화티탄을 사용하고, 이의 함량을 조절함과 동시에, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제를 혼합하여 사용함으로써 목적으로 하는 광반사율을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 제 1 양태는 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스수지와, 루타일형 이산화티탄 및 벤족사졸계 형광증백제를 포함하며, 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름이다.
본 발명의 제 2 양태는 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스수지와, 루타일형 이산화티탄, 벤족사졸계 형광증백제 및 옥사졸린계 증점제를 포함하며, 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름이다.
본 발명의 제 3 양태는 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스수지와, 루타일형 이산화티탄, 벤족사졸계 형광증백제 및 올레인산을 포함하며, 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름이다.
본 발명의 제 4 양태는 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스수지와, 루타일형 이산화티탄, 벤족사졸계 형광증백제, 옥사졸린계 증점제 및 올레인산을 포함하며, 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름이다.
본 발명의 상기 양태는 일 실시예로 설명되는 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 폴리에스테르 백색필름은 태양광모듈용 백시트에 사용되는 것일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 백색필름으로 이루어지거나, 상기 폴리에스테르 백색필름을 한층 이상 포함하는 태양광모듈용 백시트도 본 발명의 범위에 포함된다.
이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
상기 폴리에스테르수지는 주쇄 중의 주요한 결합인 모노머 잔기와 모노머 잔기를 결합하는 공유결합이 에스테르 결합으로 이루어지는 고분자의 총칭으로서, 통상, 디카르본산 화합물과 디하이드록시 화합물 또는 디카르본산에스테르 유도체와 디히드록시 화합물을 축합 중합시킴에 의해서 얻을 수 있다.
여기서, 디카르본산 화합물로는, 예를 들어, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 이소프탈산, 디페닐디카르본산, 디페닐설폰디카르본산, 디페녹시에탄디카르본산, 5-나트륨설포이소프탈산, 프탈산 등의 방향족 디카르본산, 수산, 호박산, 아디핀산, 세바신산, 다이머산, 말레인산, 푸마르산 등의 지방족 디카르본산, 시클로헥산디카르본산 등의 지환족 디카르본산, 파라옥시안식향산 등의 옥시카르본산 등을 들 수가 있다.
또한, 디카르본산에스테르 유도체로는, 상기 디카르본산 화합물의 에스테르화물, 예를 들어 테레프탈산디메틸, 테레프탈산디에틸, 테레프탈산2-하이드록시에틸메틸에스테르, 2,6-나프탈렌디카르본산디메틸, 이소프탈산디메틸, 아디핀산디메틸, 말레인산디메틸, 다이머산디메틸 등을 들 수가 있다.
상기 하이드록시 화합물로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜 등의 지방족 하이드록시 화합물, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리옥시알킬렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등의 지환족 디하이드록시 화합물, 비스페놀 A, 비스페놀 S 등의 방향족 디하이드록시 화합물 등을 들 수가 있다.
이들 중에서도, 디카르본산 화합물로서는 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 이소프탈산 등을 바람직하게 사용할 수 있고, 디하이드록시 화합물로서는 네오펜틸글리콜, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등을 바람직하게 사용할 수가 있다.
그 중에서도 특히, 테레프탈산 또는 테레프탈산디메틸과 에틸렌글리콜로 이루어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 루타일형(Rutile) 이산화티탄은 솔라셀을 통과한 빛을 반사하여 셀로 돌려보내 광 효율을 증가시키고, 백시트를 이루는 PET필름에 투과되는 UV를 차단하여 PET의 광분해를 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서는 루타일형(Rutile) 이산화티탄을 사용하는데 특징이 있으며, 루타일형(Rutile)의 이산화티탄을 사용하는 것이 광흡수 영역이 장파장 쪽으로 쉬프트하여 광촉매 활성이 떨어져 UV에 의한 광분해를 억제 하여 내구성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다. 그 함량은 상기 전체 백색필름 중량 중 10 ~ 20 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 10 중량% 미만으로 사용하는 경우 백색도 및 반사율이 낮아 단층필름으로 태양광 모듈의 백시트에 적용하기 곤란할 수 있으며, 20 중량%를 초과하여 사용하는 경우 캐스팅 시트의 높은 결정화 진행으로 시트가 브리틀하고 잘 깨져 연신하기가 매우 곤란하여 제막 안정성이 크게 떨어질 수 있다. 또한 충분한 반사율을 갖는 필름이 된다 하더라도 태양광모듈 백시트용으로 쓰일 때 요구되는 특성인 장기내구성인PCT(Pressure Cooker Test; 121℃×RH100%×50시간)특성이 저하되어 백시트로 사용이 곤란하다.
상기 PCT특성은 시료 (MD×TD길이; 300mm×200mm)에 대해 하나의 모서리를 기준으로 하여 TD방향으로 연속하여 15mm의 간격으로 MD방향에 대해 200mm길이가 되게 칼로 시료를 10회 잘라서 시료 크기(MD×TD)가 200mm×15mm인 잘라진 필름이 하나의 시료에 매달려 있는 형상이 되게 한 후, TD방향의 절단 시작점으로 부터 270mm위치에 펀칭을 하여 구멍을 내고, 이를 오토클레이브 내의 시료걸이에 매달아 물에 잠기지 않도록 하여 오토클레이브(Autoclave)에서 넣은 후, 121℃×100% RH× 2bar 압력의 고온ㆍ고습 조건으로 50시간 동안 시료를 에이징(Aging) 시킨다. 에이징(Aging)이 완료되면 이를 오토클레이브(Autoclave)에서 꺼내 상온에서 24시간 방치한 후 측정되는 물성을 의미한다.
또한 상기 무기입자는 평균입경이 0.1 ~ 0.5㎛, 특히 바람직한 것은 0.2 ~ 0.40㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 0.1㎛ 미만인 경우 미세 입자들의 재 응집 현상으로 인한 분산성 불량을 초래하여 필름 제막 공정의 필터가 자주 막혀 조업성이 크게 떨어지며, 0.5㎛이상인 경우 입도가 너무 커져 연신 공정 시 입자간 간격이 커지기 때문에 연신성이 떨어져 파단 등 조업성이 불량하고, 동일한 함량을 적용하더라도 반사율이 낮아 요구되는 반사율을 달성하기 위해 입자함량을 증가시킬 경우 제조원가 상승, 공정성 저하 등으로 경제성이 떨어질 수 있다.
또한 필름의 반사율 및 백색도를 향상시키기 위해 형광 증백제를 포함하며, 바람직하게는 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제를 필름 전체 함량 중 100 ~ 900ppm으로 함유한다. 100ppm 미만인 경우는 백색도가 떨어져 광반사 효율이 떨어지며, 900 ppm을 초과하는 경우는 백색도 및 반사율은 증가하나 UV안정성이 떨어져 외부에 장기 노출시 황변현상이 나타나 백색도 및 반사율 저하될 수 있다.
상기 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제의 구체적인 예로는 2,5-티오펜디일비스(5-tert-부틸-1,3-벤조옥사졸), 4,4'-비스(2-메톡시스티릴)-1,1'-비페닐, 2,2'-(1,2-에텐디일디-4,1-페닐렌)비스벤조옥사졸 등이 사용될 수 있다. 이들의 상업화된 예로는 이스트먼사(Eastman)의 OB-1 등을 사용할 수 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 매트릭스 수지 내 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 바람직하게는 1종 이상의 무기입자 및 UV 안정제, 산화 방지제, 내열 안정제 등을 함유하는 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 폴리에스테르 백색필름은 옥사졸린계 증점제, 올레인산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 옥사졸린계 증점제는 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm으로 포함하고, 상기 올레인산은 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 옥사졸린계 증점제는 제 1 마스터배치 칩 제조 시, 폴리머의 열분해에 의해 점도가 낮아지는 경우가 발생할 수 있으므로, 점도를 높여 필름 제조공정성을 향상시키고, 물성 저하를 방지하기 위하여 사용되는 것으로 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm, 보다 바람직하게는 400 ~ 600ppm을 포함하는 것이 바람직하다. 50ppm미만으로 포함하는 경우는 증점제에 의한 분자량 상승 효과가 충분하지 못하여 필름 제조 공정성 및 물성저하에 효과가 없으며, 700ppm을 초과하여 사용하는 경우는 필터 압력이 지나치게 높아 필름제조 공정성이 저하되어 사용이 곤란할 수 있다.
상기 올레인산은 형광증백제의 분산성을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm, 보다 바람직하게는 200 ~ 300ppm을 포함하는 것이 바람직하다. 40ppm 미만으로 사용되면 그 효과가 미미하며, 400ppm을 초과하여 사용하는 경우 필름 표면에 오염이 발생하여 백색도 및 반사율이 저하될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 폴리에스테르 백색필름을 제조하는 방법은
a) 제 1 폴리에스테르수지 칩을 분쇄시킨 폴리에스테르수지 파우더, 루타일형 이산화티탄 및 벤족사졸계 형광증백제를 혼합하여, 압출기 온도 240 ~ 265℃에서 용융압출하여 제 1 마스터배치 칩을 제조하는 단계;
b) 상기 제 1 마스터배치 칩과, 제 2 폴리에스테르수지 칩을 압출기에 투입한 후, 온도 280 ~ 320℃에서 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 및
c) 상기 미연신 시트를 일축 또는 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계;
를 포함한다.
상기 a)단계는 루타일형(Rutile) 이산화티탄과 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제가 폴리에스테르수지 칩과 균일하게 혼합되도록 하기 위하여 제 1 마스터배치를 제조하는 과정으로, 서로 다른 형태의 2종류 물질에 대해 혼용성을 높이기 위해 폴리에스테르수지 칩을 상온에서 분쇄하여 파우더 형태로 제조한 후, 각각의 물질을 정량 피더를 사용하여 일정량의 비율이 되게끔 혼합한 후, 압출기에 투입하는 것이 바람직하며, 사용되는 압출기는 진공 벤트(Vent) 장치가 부착된 이축 스크류 압출기가 바람직하다.
상기 이축 스크류 압출기의 온도는 240 ~ 265℃인 것이 바람직하고, 압출기내 폴리머의 체류시간을 1분 이하로 하여 용융압출함으로써 용융점도(Melt Viscosity; @ Shear-rate 500sec-1, 280℃)가 200 ~ 1200 poise 범위인 제 1 마스터배치를 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이축 스크류 압출기 선단부에 폴리에스테르 수지, 무기입자 및 형광증백제의 응집체를 걸러 주고, 전단응력을 증가시키기 위해 300 ~ 500메쉬(Mesh : 스텐망의 망눈을 표시하는 단위로서 1인치(24.5mm) 사이에 있는 망눈의 수를 의미하며, Filter size로 환산하면 46 ~ 28 micron에 해당됨)의 스크린 체인저(Screen-changer Filter)를 사용하여 상기 무기입자 및 형광증백제의 분산성이 균일한 마스터배치를 제조할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 a)단계에서, 제 1 마스터배치 칩은 폴리에스테르수지 파우더 40 ~ 60 중량%, 루타일형(Rutile) 이산화티탄 40 ~ 60 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 300 ~ 3000ppm을 혼합하여, 진공 벤트(Vent) 장치 및 상기 이축 스크류 압출기 선단부에 300 ~ 500메쉬의 스크린 체인저 필터를 포함하는 이축 스크류 압출기에 투입하고, 압출기 온도 240 ~ 265℃에서 용융압출하여 제조되는 것일 수 있다.
또한, 상기 a)단계에서 제 1 마스터배치 칩 제조 시, 옥사졸린계 증점제, 올레인산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 옥사졸린계 증점제는 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm이 되는 함량으로 첨가하고, 상기 올레인산은 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm이 되는 함량으로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 b)단계에서 제 1 마스터배치 칩의 함량은 필름 전체 함량 중 루타일형(Rutile) 이산화티탄 10 ~ 20 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 100 ~ 900ppm로 포함되도록 제 2 폴리에스테르수지 칩과 혼합하여 사용되는 것이 바람직하다. 제 1 마스터배치 칩과 제 2 폴리에스테르수지 칩을 압출기에 공급함에 있어 비중차이에 의한 칩간의 혼용성 저하를 방지하고자, 압출기 상단의 호퍼 내부에 격리판을 설치하고 격리판을 기준으로 압출기의 진행방향 시점측에 위치되는 일측의 호퍼 측면에는 마스터배치칩을 공급하기 위한 정량공급장치(회전수 조절에 의해 칩의 첨가량을 제어할 수 있도록 한 사이드피더(side feeder))를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 격리판을 기준으로 일측의 호퍼 상부로 부터는 폴리에스테르수지 칩을 공급하고, 루타일형(Rutile) 이산화티탄 및 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 함유 제 1 마스터배치칩은 일정한 회전수로 칩을 공급할 수 있는 사이드피더(Side-Feeder)장치를 이용하여 격리판의 다른 한쪽에 공급하여 압출기의 회전에 의해 압출기 내부 스크류에서 폴리에스테르수지 칩과 마스터배치 칩이 혼용압출 되도록 하여 칩의 크기 및 비중차이에 의한 혼용성을 향상시키는 것이 바람직하다.
또한, 폴리에스테르수지와 마스터배치칩의 혼화성을 향상시키기 위하여 상기 b)단계의 용융압출 온도는 280 ~ 320℃에서 실시하는 것이 바람직하다.
상기 c)단계는 연신하여 필름을 제조하는 단계로, 미연신된 시트를 80 ~ 100℃의 예열 롤을 통과하면서 500 ~ 900℃ 사이의 IR 히터 비접촉 조사에 의하여 기계방향(MD)으로 2.0 ~ 4.0배 연신하여 20 ~ 35℃로 냉각하고, 100 ~ 125℃에서 다시 예열 후 125 ~ 140℃ 연신 온도로 폭방향(TD) 으로 3.0 ~ 4.0배 2축 연신하는 것이 바람직하다.
상기 연신된 시트는 5 ~ 10단의 텐터에서 200 ~ 240℃ 범위에서 열처리 및 이완(Relax)을 할 수 있다. 이완(Relax)은 폭 방향 길이에 대하여 보통 1 ~ 10%를 부여하는데 이렇게 함으로써 필름의 열수축율 및 형태 안정성을 부여하게 된다.
본 발명에서 전체 필름 두께가 50 ~ 300㎛인 것이 바람직하다. 50㎛ 미만인 경우는 충분한 반사율과 내구성ㆍ내후성을 가질 수 없고, 300㎛ 초과인 경우는 반사율의 큰 상승 없이 연신응력이 지나치게 높아져 필름 제조 공정성이 크게 떨어지며 표층에서 디라미네이션이 발생할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 폴리에스테르 백색필름은 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 물성을 만족할 수 있다. 상기 물성을 모두 만족하는 범위에서 태양광모듈 백시트로 사용하기에 적합하며, 이중 어느 하나의 물성이라도 만족하지 못하는 경우는 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
상기 백색도 100이상, 바람직하게는 100 ~ 110, 보다 바람직하게는 104 ~ 108인 것이 좋으며, 100 미만인 경우는 목적으로 하는 광반사효율이 상승되는 효과가 적으며, 광반사효율이 상승함에 따라 태양광모듈에서의 광전환에 의한 발전 효율을 0.2 ~ 0.5% 까지 상승시킬 수 있다.
또한, 550nm에서의 반사율 90%이상, 바람직하게는 92 ~ 99%, 보다 바람직하게는 95 ~ 99%, 더욱 좋게는 97 ~ 99%인 것이 좋으며, 90% 미만인 경우는 광의 리사이클링 효과가 낮아 태양광모듈의 광전환에 의한 발전효율 상승에 큰 효과가 없다.
또한, MD방향 열수축율 2.0%이하(150℃×30분, @Oven), 바람직하게는 0.5~1.8%, 보다 바람직하게는 1.0~1.6%인 것이 좋으며, 2.0%를 초과하는 경우에는 내열특성이 저하되어 열에 의한 물성변화가 크게 나타나 바람직하지 못하다.
또한, QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 바람직하게는 색차(ΔE) 0 ~ 1.6, 보다 바람직하게는 색차(ΔE) 0 ~ 0.5인 것이 좋으며, 색차(ΔE) 2.0을 초과하는 경우에는 UV안정성이 떨어져 장기내구성이 낮다.
또한, PCT(121℃×RH100%×50시간)후, MD신도 유지율이 50%이상, 바람직하게는 50% ~ 100%, 보다 바람직하게는 70 ~ 100%인 것이 좋으며, 50% 미만인 경우는 시간에 따른 물성저하가 급속하게 일어나 장기 내구성이 떨어져 적용이 곤란하다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하 본 발명의 물성은 다음과 같이 측정하였다.
1) 백색도 (Whiteness Index)
필름 Roll 전폭에서 길이방향(MD)으로 1m이내에서 측정 시료 10장을 채취한 뒤, 분광측색기(Datacolor社, Datacolor 600)을 이용하여 필름 시료 낱장의 백색도(Whiteness Index)를 각각 측정한 후, 최대값 및 최소값을 제외한 8개 시료의 평균값을 구하여, 이를 백색도(Whiteness Index)로 하였다.
2) 반사율(%)
필름 Roll 전폭에서 길이방향(MD)으로 1m이내에서 측정 시료 10장을 채취한 뒤, 분광 광도계 (Varian社 UV Spectrophotometers Cary 5000)를 이용하여 필름 시료 낱장을 각각에 대해 550nm에서의 반사율을 측정한 후, 최대값 및 최소값을 제외한 8개 시료의 평균값을 구하여, 이를 반사율로 하였다.
여기에서 필름의 반사율은 상기 측정기기에서 황산바륨 표준백색판을 100%라고 할 때의 상대 반사율로써, 550nm의 가시광선에서 측정한 값이다. 이때 측정각은 3°20"이고 검출기에서 시그널을 검출하는 평균 시간은 0.1s, 분석 데이터의 간격은 1nm, scan 속도는 600nm/min 이다.
3) 열수축율 (150℃×30분)
필름을 MD 및 TD방향에 대해 200mm × 200mm의 정방향으로 재단하여 필름의 기계방향(MD) 및 폭방향(TD)의 길이를 측정한 후, 이를 150℃의 오븐(Oven)중에 무하중 상태에서 30분간 열수축 시킨 후, 열수축된 필름의 기계방향(MD) 및 폭방향(TD)의 길이를 측정하여 기계방향(MD) 및 폭방향(TD)의 열수축율을 하기 계산식 1에 따라 구하였다.
[계산식 1]
Figure pat00001
4) QUV(1.23W/m2×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE)
필름 Roll 전폭에서 길이방향(MD)으로 2m이내에서 측정 시료 20장을 채취한 뒤, 분광측색기(Datacolor社, Datacolor 600)을 이용하여 필름 시료 10장에 대해 낱장의 L, a, b*값을 측정하여 10개 시료의 대한 L, a, b*의 평균값을 구하여 이를 L0, a0, b*0로 하였다.
채취된 나머지 10장의 시료를 가속화 기상 시험기(Accelerated Weathering Tester, Q-Lab社 모델명 QUV/SPRAY)를 이용하여 UV-Lamp의 조사 강도 1.23W/m2, UV 조사 파장 340nm, 온도 60℃, 조사 시간 99시간 조건으로 하여 UV를 조사시킨 후, UV조사 장치에서 시료를 꺼내 상온에서 24시간 방치한 후, 이를 다시 분광측색기(Datacolor社, Datacolor 600)을 이용하여 UV를 조사시킨 필름 시료 10장에 대해 낱장의 L, a, b*값을 측정하여 10개 시료의 대한 L, a, b*의 평균값을 구하여 이를 L1, a1, b*1로 하였다.
상기 UV 조사 전 및 UV조사 후의 L, a, b*치 평균값을 가지고 하기 계산식2에 따라 QUV조사후의 색차(ΔE)를 구하였다.
[계산식 2]
Figure pat00002
(단, 여기서 SQRT는 제곱근(Square root)값을 의미함)
5) PCT(Pressure Cooker Test; 121℃×RH100%×50시간)후, MD신도 유지율(%)
필름 Roll의 길이 방향으로 5m이내의 길이 범위내에서 세로 방향은 필름의 MD방향으로 하고 가로 방향은 TD방향으로 하여 300mm × 200mm 크기로 측정시료를 2매 채취한다. 우선 채취된 1매의 시료에 대해 MD방향과 TD방향의 길이를 300mm×15mm 크기로 하여 물성 측정용 시료를 만든 후, 측정 시료폭을 15mm, 시료장 (Gauge Length) 50mm, 인장속도(Cross head-up speed) 500mm/min로 하여 만능인장 시험기(Instron社 Tensile Test Machine)을 이용하여 PCT 처리 전 필름의 기계방향(MD)에 대한 절단 신도를 10회 측정한 후, 최대값 및 최소값을 제외하고 평균값을 구하였다.
채취된 다른 1매의 시료 (MD×TD길이; 300mm×200mm)에 대해 하나의 모서리를 기준으로 하여 TD방향으로 연속하여 15mm의 간격으로 MD방향에 대해 200mm길이가 되게 칼로 시료를 잘라 10회를 잘라 시료크기(MD×TD)가 200mm×15mm인 잘라진 필름이 하나의 시료에 매달려 있는 형상이 되게 한 후, TD방향의 절단 시작점으로 부터 270mm위치에 펀칭을 하여 구멍을 내고, 이를 오토클레이브 내의 시료걸이에 매달아 물에 잠기지 않도록 하여 오토클레이브(Autoclave)에서 넣은 후, 121℃×100% RH× 2bar 압력의 고온ㆍ고습 조건으로 50시간 동안 시료를 에이징(Aging) 시킨다. 에이징(Aging)이 완료되면 이를 오토클레이브(Autoclave)에서 꺼내 상온에서 24시간 방치한 후, 시료에서 에이징 전에 칼로 미리 잘라놓은 200mm×15mm 크기의 작은 시료를 채취하여 상기와 동일하게 측정 시료폭을 15mm, 시료장 (Gauge Length) 50mm, 인장속도(Cross head-up speed) 500mm/min로 하여 만능인장 시험기(Instron社 Tensile Test Machine)을 이용하여 PCT 처리후 필름의 기계방향(MD)에 대한 절단 신도를 10회 측정한 후, 최대값 및 최소값을 제외하고 평균값을 구하였다.
상기 PCT 처리전 및 PCT 처리후 MD방향의 신도값을 이용하여 PCT후 MD방향 신도유지율을 하기 계산식 3에 따라 구하였다.
[계산식 3]
Figure pat00003

6) 고유점도(I.V.; dl/g)
160± 2℃에서 OCP (Ortho Chloro Phenol)로 녹인 후, 25℃의 조건에서 자동점도 측정기(Skyvis-4000)를 이용하여 점도관에서의 시료 점도를 측정하여 하기 계산식 4로 시료의 고유 점성도(intrinsic viscosity, IV)를 구하였다.
[계산식 4]
고유점성도(IV) = {(0.0242× Rel)+0.2634}× F
Figure pat00004
7) 용융점도(M.V.; poise)
마스터배치칩을 160℃의 진공건조기에서 10시간 건조시킨 후, 용융점도 측정장치(Gottfert社 Rheo-Tester)를 이용하여 280℃에서 전단속도 500sec-1조건에서 마스터배치칩의 용융점도(poise)를 구하였다.
[실시예 1]
제 1 마스터배치 칩의 제조
고유점도가 0.85 dl/g인 제 1 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 그라인드를 이용하여 상온에서 파우더(Powder) 형태로 가공하였다. 정량 피더를 사용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 파우더 200Kg (50 중량%)와 평균입경이 0.22㎛인 루타일형(Rutile) 이산화티탄 199.52Kg (49.88 중량%) 및 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 (Eastman社 OB-1) 0.48Kg(1200ppm, 0.12 중량%)로 하여 블렌딩한 후, 이를 진공 벤트(Vent) 장치가 설치된 이축 스크류 압출기에 넣고, 245℃에서 압출기내 체류시간을 25초로 하고, 압출기 선단부에 400메쉬의 스크린 체인저 필터를 통과시켜 용융압출하여 제 1 마스터배치 칩(A)을 제조하였다.
제조된 제 1 마스터배치 칩(A)의 물성을 측정한 결과 용융점도가 315poise(@280℃, Shear-rate 500sec-1)이었다.
필름의 제조
상기 제조된 제 1 마스터배치 칩(A)과 고유점도가 0.85 dl/g인 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 압출기에 공급하였다. 이때, 비중차이에 의한 칩간의 혼용성 저하를 방지하고자, 호퍼 내부에 격리판을 설치하고 격리판을 기준으로 압출기의 진행방향 시작점측(격리판의 한쪽 끝단)에 위치되는 일측의 호퍼 측면에는 마스터배치칩을 공급하기 위한 정량공급장치(side feeder)를 구비하였다. 격리판을 기준으로 일측의 호퍼 상부로 부터는 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 공급하고, 상기 마스터배치칩은 일정한 회전수로 칩을 공급할 수 있는 사이드피더(Side-Feeder)장치를 이용하여 격리판의 다른 한쪽에 공급하여 압출기의 회전에 의해 압출기 내부 스크류에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩과 상기 마스터배치 칩이 혼용압출 되도록 하여 칩의 크기 및 비중차이에 의한 혼용성 문제를 제거하였다.
상기 제 1 마스터배치 칩(A)과 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 함량은 제 1 마스터배치칩 40 중량%(전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 19.95 중량%, 형광증백제 480 ppm), 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 60 중량%로 사용하였으며, 이를 압출기에 공급하고, 285℃에서 용융한 후, 티다이를 통하여 압출하면서 21℃의 캐스팅롤(냉각롤)에서 미연신 시트를 제조하였다. 이때 캐스팅롤 내 체류시간은 22.5초이었으며, 캐스팅 속도는 12.5m/min, 에어 챔버의 온도는 20℃이었다. 이를 92℃의 예열 롤을 거쳐 IR 히터 온도 860℃에서 기계(MD)방향으로 3.0배 연신하고, 22℃ 냉각 롤을 거쳐 냉각 시킨후, 연속하여 120℃의 예열 구간을 거쳐 130℃에서 폭방향(TD)으로 3.85배 연신하여 225℃에서 열처리 한 후, 200℃에서 5.0%의 이완공정을 거쳐 전체 두께가 188㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
제 1 마스터배치 칩의 제조
상기 실시예 1의 방법으로 제 1 마스터배치 칩(B)을 제조하였으며, 마스터배치 칩의 조성은 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 파우더 180Kg (45 중량%), 평균입경이 0.4㎛인 루타일형(Rutile) 이산화티탄 218.2Kg (54.55 중량%), 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 (Eastman社 OB-1) 1.0Kg (2500ppm, 0.25 중량%), 옥사졸린계 증점제(Chain-Extender) 0.8Kg (2000ppm, 0.20 중량%)로 하고, 압출기 온도 260℃, 압출기내 체류시간 55초, 압출기 선단부에 350메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용하여 제 1 마스터배치 칩(B)을 제조하였다.
제조된 제 1 마스터배치 칩(B)의 물성을 측정한 결과 용융점도가 850poise(@280℃, Shear-rate 500sec-1)이었다.
필름의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 압출기에 제 1 마스터배치 칩(B) 30 중량% (전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 16.37 중량%, 형광증백제 750 ppm, 옥사졸린계 증점제 600ppm)과 고유점도가 0.85 dl/g인 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩70 중량%를 공급하고, 압출기 온도를 295℃로 하여 미연신 시트를 제조하였으며, 캐스팅롤 내 체류시간 18.8초, 캐스팅 속도 15.0m/min, 기계(MD)방향 연신비 3.2배, 폭방향(TD) 연신비 3.1배로 적용한 점을 제외하고 동일하게 전체두께가 188㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
제 1 마스터배치 칩의 제조
마스터배치 칩(C)을 제조함에 있어서 마스터배치 칩의 조성은 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 파우더 200Kg (50 중량%), 평균입경이 0.22㎛인 루타일형(Rutile) 이산화티탄 198.2Kg (49.55 중량%), 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 (Eastman社 OB-1) 0.6Kg (1500ppm, 0.15 중량%), 옥사졸린계 증점제(Chain-Extender) 0.8Kg (2000ppm, 0.20 중량%), 올레인산 0.4Kg (1000ppm, 0.10 중량%)로 하고, 압출기 온도 240℃, 압출기내 체류시간 10초, 압출기 선단부에 400메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용한 것을 제외하고 동일하게 마스터배치 칩(C)을 제조하였다.
제조된 마스터배치 칩(C)의 물성을 측정한 결과 용융점도가 1100poise(@280℃, Shear-rate 500sec-1)이었다.
필름의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 압출기에 마스터배치 칩(C) 21중량%(전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 10.41 중량%, 형광증백제 315 ppm, 옥사졸린계 증점제 420ppm, 올레인산 210ppm)와 고유점도가 0.85 dl/g인 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 79 중량%를 공급하고, 압출기 온도를 295℃로 하여 미연신 시트를 제조하였으며, 캐스팅롤 내 체류시간 25.5초, 캐스팅 속도 11.3m/min, 기계(MD)방향 연신비 3.1배, 폭방향(TD) 연신비 3.1배로 적용한 점을 제외하고 동일하게 전체두께가 250㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1의 방법으로 마스터배치 칩(D)을 제조함에 있어서 무기입자를 평균입경이 0.85㎛인 황산바륨(BaSO4)를 사용한 것을 제외하고 동일한 조성과 방법으로 전체두께가 188㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
제 1 마스터배치 칩(E)을 제조함에 있어서, 형광증백제를 사용하지 않았다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 파우더 180Kg (45 중량%), 평균입경이 0.4㎛인 루타일형(Rutile) 이산화티탄 219.2Kg (54.8 중량%), 옥사졸린계 증점제(Chain-Extender) 0.8Kg (2000ppm, 0.20 중량%)로 하고, 압출기 온도 260℃, 압출기내 체류시간 55초, 압출기 선단부에 350메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용하여 제 1 마스터배치 칩(E)을 제조하였다.
제조된 제 1 마스터배치 칩(E)의 물성을 측정한 결과 용융점도가 850poise(@280℃, Shear-rate 500sec-1)이었다.
필름의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 압출기에 제 1 마스터배치 칩(E) 30 중량% (전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 16.44 중량%, 옥사졸린계 증점제 600ppm)과 고유점도가 0.85 dl/g인 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩70 중량%를 공급하고, 압출기 온도를 295℃로 하여 미연신 시트를 제조하였으며, 캐스팅롤 내 체류시간 18.8초, 캐스팅 속도 15.0m/min, 기계(MD)방향 연신비 3.2배, 폭방향(TD) 연신비 3.1배로 적용한 점을 제외하고 동일하게 전체두께가 188㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
필름 제조 시, 실시예 1의 제 1 마스터배치 칩(A) 15 중량%(전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 7.48중량%, 형광증백제 180 ppm), 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 85 중량%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
필름 제조 시, 실시예 1의 제 1 마스터배치 칩(A) 60 중량%(전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 29.93중량%, 형광증백제 720 ppm), 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 40 중량%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 5]
제 1 마스터배치 칩의 제조
마스터배치 칩(F)을 제조함에 있어서 마스터배치 칩의 조성은 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 파우더 200Kg (50.25 중량%), 평균입경이 0.22㎛인 루타일형(Rutile) 이산화티탄 197.9Kg (49.72 중량%), 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 (Eastman社 OB-1) 0.1Kg (251ppm, 0.025 중량%)로 하고, 압출기 온도 240℃, 압출기내 체류시간 10초, 압출기 선단부에 400메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용한 것을 제외하고 동일하게 마스터배치 칩(F)을 제조하였다.
필름의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 압출기에 마스터배치 칩(F) 30 중량% (전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 14.92 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 75ppm)과 고유점도가 0.85 dl/g인 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 70 중량%를 공급하고, 압출기 온도를 295℃로 하여 미연신 시트를 제조하였으며, 캐스팅롤 내 체류시간 18.8초, 캐스팅 속도 15.0m/min, 기계(MD)방향 연신비 3.2배, 폭방향(TD) 연신비 3.1배로 적용한 점을 제외하고 동일하게 전체두께가 188㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 6]
제 1 마스터배치 칩의 제조
마스터배치 칩(G)을 제조함에 있어서 마스터배치 칩의 조성은 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩의 파우더 200Kg (50 중량%), 평균입경이 0.22㎛인 루타일형(Rutile) 이산화티탄 199Kg (49.75 중량%), 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 (Eastman社 OB-1) 1.0Kg (2500ppm, 0.25 중량%)로 하고, 압출기 온도 240℃, 압출기내 체류시간 10초, 압출기 선단부에 400메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용한 것을 제외하고 동일하게 마스터배치 칩(G)을 제조하였다.
필름의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 압출기에 마스터배치 칩(G) 40 중량% (전체 필름 기준 루타일형(Rutile) 이산화티탄 19.9 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol)형광증백제 1000ppm)과 고유점도가 0.85 dl/g인 제 2 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 60 중량%를 공급하고, 압출기 온도를 295℃로 하여 미연신 시트를 제조하였으며, 캐스팅롤 내 체류시간 18.8초, 캐스팅 속도 15.0m/min, 기계(MD)방향 연신비 3.2배, 폭방향(TD) 연신비 3.1배로 적용한 점을 제외하고 동일하게 전체두께가 188㎛인 필름을 제조하였다.
제조된 백색필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00005
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 물성을 모두 만족하므로 태양광 모듈 백시트로 사용하기에 적합한 것을 알 수 있었다.
비교예 1은 루타일형 이산화티탄 대신 황산바륨을 사용한 경우로, 실시예 1과 동일한 함량을 사용했음에도 반사율이 더욱 낮은 것을 알 수 있었으며, 백색도가 높으며, 열수축율, 색차 및 MD방향 신도유지율이 나쁜 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 2는 벤족사졸계 형광증백제를 사용하지 않은 경우로, 동일한 조건에서 실험한 실시예 2에 비하여 백색도 및 반사율이 낮아지는 것을 알 수 있었으며, 광반사효율이 낮아짐을 알 수 있었다.
또한, 비교예 3 및 4에서 보이는 바와 같이, 루타일형(Rutile)의 이산화티탄의 함량이 본 발명의 범위 미만으로 사용되는 경우는 백색도 및 반사율이 낮아 단층필름으로 백시트에 적용하기 곤란하고, 초과하여 사용하는 경우 캐스팅 시트의 높은 결정화 진행으로 시트가 브리틀하고 잘 깨져 연신하기가 매우 곤란하여 제막 안정성이 크게 떨어짐을 알 수 있었다.
또한, 비교예 5 및 6에서 보이는 바와 같이, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제의 함량이 본 발명의 범위 미만으로 사용되는 경우는 백색도가 떨어져 광반사 효율이 떨어지는 것을 알 수 있으며, 초과하여 사용하는 경우 백색도 및 반사율은 증가하나 UV안정성이 떨어져 외부에 장기 노출시 황변현상이 나타나 백색도 및 반사율 저하되는 것을 알 수 있었다.

Claims (15)

  1. 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 백색필름은 폴리에스테르수지로 이루어진 매트릭스수지와, 루타일형 이산화티탄 및 벤족사졸계 형광증백제를 포함하는 것인 폴리에스테르 백색필름.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 백색필름은 필름의 전체 중량을 기준으로 루타일형 이산화티탄 10 ~ 20 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 100 ~ 900ppm을 포함하는 것인 폴리에스테르 백색필름.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 루타일형 이산화티탄의 평균입경은 0.1 ~ 0.5㎛인 폴리에스테르 백색필름.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 백색필름은 옥사졸린계 증점제, 올레인산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것인 폴리에스테르 백색필름.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 옥사졸린계 증점제는 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm으로 포함하고, 상기 올레인산은 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm으로 포함하는 것인 폴리에스테르 백색필름.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리에스테르수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 폴리에스테르 백색필름.
  8. 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 백색필름은 태양광모듈용 백시트에 사용되는 것인 폴리에스테르 백색필름.
  9. 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 백색필름으로 이루어지거나, 상기 폴리에스테르 백색필름을 한층 이상 포함하는 태양광모듈용 백시트.
  10. a) 제 1 폴리에스테르수지 칩을 분쇄시킨 폴리에스테르수지 파우더, 루타일형 이산화티탄 및 벤족사졸계 형광증백제를 혼합하여, 압출기 온도 240 ~ 265℃에서 용융압출하여 제 1 마스터배치 칩을 제조하는 단계;
    b) 상기 제 1 마스터배치 칩과, 제 2 폴리에스테르수지 칩을 압출기에 투입한 후, 온도 280 ~ 320℃에서 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 및
    c) 상기 미연신 시트를 일축 또는 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계;
    를 포함하는 폴리에스테르 백색필름의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 b)단계에서, 제 1 마스터배치 칩의 함량은 필름의 전체 중량을 기준으로 루타일형 이산화티탄 10 ~ 20 중량%, 벤족사졸계(Benzoxazol) 형광증백제 100 ~ 900ppm이 포함되도록 첨가하는 것인 폴리에스테르 백색필름의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 a)단계에서 제 1 마스터배치 칩 제조 시, 옥사졸린계 증점제, 올레인산 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것인 폴리에스테르 백색필름의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 옥사졸린계 증점제는 필름의 전체 중량을 기준으로 50 ~ 700ppm이 되는 함량으로 첨가하고, 상기 올레인산은 필름의 전체 중량을 기준으로 40 ~ 400ppm이 되는 함량으로 첨가하는 것인 폴리에스테르 백색필름의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 a)단계에서 제 1 마스터배치 칩 제조 시, 진공 벤트(Vent) 장치를 포함하는 이축 스크류 압출기를 사용하며, 압출기 온도 240 ~ 265℃, 압출기내 폴리머의 체류시간이 1분 이하가 되도록 하고, 상기 이축 스크류 압출기 선단부에 300 ~ 500메쉬의 스크린 체인저 필터를 사용하여 균일하게 혼합시키는 것인 폴리에스테르 백색필름의 제조방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 백색필름은 백색도 100이상, 550nm에서의 반사율 90%이상, 150℃에서 30분 후, MD방향 열수축율 2.0%이하, QUV(1.23W/㎡×340nm×60℃×99시간) 조사 후, 색차(ΔE) 2.0이하, 121℃, RH100%에서 50시간 후, MD방향 신도 유지율 50%이상인 폴리에스테르 백색필름의 제조방법.
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