KR20150037126A

KR20150037126A - 폴리에스테르 다층필름

Info

Publication number: KR20150037126A
Application number: KR20130116416A
Authority: KR
Inventors: 조현; 송기상; 김시민
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-08

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 다층필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 필름 내의 올리고머 함량을 감소시켜 가열시 올리고머가 마이그레이션(migration)되는 것을 방지하고, 이축 연신 후에 이완 열처리단계를 거침으로써 열수축률을 감소시킬 수 있으며, 헤이즈의 변화율이 적으면서도 투명성 및 우수한 표면 평활성을 갖는 광학필름에 적합한 폴리에스테르 다층필름에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 다층필름{POLYESTER MULTI LAYER FILM}

광학필름은 디스플레이용 광학부재로 사용되는 필름으로 LCD BLU의 광학 소재로 사용되거나, LCD, PDP, 터치 패널(Touch Panel) 등 각종 Display의 표면 보호용 광학 부재로 사용되고 있다. 이러한 광학필름은 우수한 투명성과 시인성이 요구되며, 기계적 특성 및 전기적 특성이 우수한 2축 연신 폴리에스테르 필름을 기재 필름으로 사용한다.

터치스크린이나 디스플레이 백라이트유닛(BLU)은 UV 경화방식이나 열경화방식의 건조법을 사용하는데 이러한 후가공 공정에서 프리즘 코팅, 확산 코팅 또는 하드코팅 후 경화 공정에서 80 ~ 130℃의 고온을 가하게 됨에 따라, 이 공정에서 폴리에스테르 필름의 내부에서 올리고머가 마이그레이션 되어 프리즘 코팅, 확산 코팅 또는 하드코팅 반대면에 표면이 하얗게 변하는 백화현상이 발생하거나 열변형이 되어 컬이 발생하는 등의 문제가 발생하였다.

이러한 폴리에스테르 필름의 올리고머가 마이그레이션 되는 것을 방지하기 위해서 폴리에스테르 필름 중합 시 올리고머 함량을 낮추기 위한 시도가 되고 있으나, 완벽하게 올리고머를 차단하기에는 부족하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 폴리에스테르 필름을 고온 숙성시켜 사용하거나, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리이미드(PI)와 같은 고내열성고분자를 사용하기도 하였다. 그러나, 폴리에스테르 필름을 고온 숙성시켜서 사용할 경우 필름의 제작 수율이 충분하지 않고, 수분 등에 의한 변형이 일어나는 문제가 발생하였으며, 고내열성 고분자를 사용할 경우 내열성은 상당히 우수하고, 올리고머 마이그레이션은 없었으나, 폴리에스테르 대비 제조원가가 상당히 비싸고, 후가공하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 폴리에스테르 필름 상에 적층막을 형성하여 올리고머의 유출을 제어하고자 하는 일본공개특허 제2007-253511호(2007.10.04)(특허문헌 1)에는 적어도 편면에 적층막을 가지는 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 이 필름을 150℃로 60분간 가열한 때에 적층막에 석출하는 올리고머 입자의 평균 사이즈가 면적 환산으로 10㎛²이하, 개수가 100㎛ㅧ 100㎛ 시야 내에서 100개 이하인 적층 폴리에스테르 필름이 기재되어 있다. 이 발명은 올리고머의 유출을 제어하고자 하는 것이나 완전히 차단을 하지는 못하였으며, 열수축률을 제어하지 못하는 문제가 여전히 남아 있었다.

일본공개특허 제2007-253511호(2007.10.04)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 저올리고머 특성을 지니며 높은 투명성 및 높은 치수안정성으로 코팅특성이 양호하고 내열성을 가진 터치스크린이나, ITO용 베이스필름이나 ITO공정용 필름으로 제조시 공정성이 우수하고, 광학특성이 우수한 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 구체적으로, 폴리에스테르 수지로 이루어진 기재층의 일면 또는 양면에 올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고, 고유점도가 0.65~0.80인 스킨층이 적어도 2층 이상 공압출되어 형성됨으로써, 올리고머 마이그레이션을 현저히 감소시키고 헤이즈 변화율이 낮아지며, 우수한 투과율을 갖는 폴리에스테르 다층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이러한 폴리에스테르 다층필름을 이축연신한 다음 일정 온도에서 길이방향 및 폭방향으로 이완시키는 열처리 단계를 거침으로써, 고온에서의 길이방향 및 폭방향의 열수축률이 현저히 감소된 폴리에스테르 다층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 폴리에스테르 다층필름 스킨층에 평균입경이 0.5 내지 3.0㎛인 무기입자를 50ppm 미만으로 포함함으로써, 표면조도(Ra)가 0.1 내지 10nm 범위로 형성되어 필름 제조시 슬립성 및 권취성이 향상된 폴리에스테르 다층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 상술한 폴리에스테르 다층필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리에스테르 수지로 이루어진 기재층; 상기 기재층의 일면 또는 양면에 적어도 2층 이상이 공압출된 스킨층;을 포함하는 3층 이상의 폴리에스테르 다층필름으로써, 상기 스킨층의 올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 폴리에스테르를 포함하며, 상기 폴리에스테르 다층필름은 표면조도(Ra)가 0.1 내지 10nm이고, 130℃ 온도 및 140N의 텐션 하에서 5분간 열처리한 상기 폴리에스테르 다층필름을 외력을 제거하고 150℃에서 60분 체류 후 길이방향 열수축률(C_L)이 0.1~0.5%이며, 폭방향 열수축률(CW)이 -0.1~0.3%인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 다층필름에 관한 것이다.

상기 폴리에스테르 다층필름은 면배향계수가 0.1590 이상이며, 하기 식 1 및 식 2를 만족할 수 있다.

0.5 ≤ HAZE⁰⁰, HAZE³⁰ ≤ 3.0 [식 1]

HAZE³⁰ ≤ 2.5HAZE⁰⁰ [식 2]

(상기 식 1 및 식 2에서, HAZE⁰⁰은 열처리 없이 측정한 초기 헤이즈 값(%)이며, HAZE³⁰은 150℃에서 30분간 열처리 후 측정한 헤이즈 값(%)이다.)

상기 폴리에스테르 다층필름은 하기 식 3을 만족할 수 있다.

O_s/O_c ≤ 0.5 [식 3]

(상기 식 2에서 O_s는 스킨층의 올리고머 함량(중량%)이고, O_c는 기재층의 올리고머 함량(중량%)이다.)

상기 폴리에스테르 다층필름의 두께는 25 내지 150㎛이며, 기재층의 함량이 전체필름의 70 내지 90중량%이고, 스킨층의 함량이 10 내지 30중량%일 수 있다.

상기 스킨층은 평균입경이 0.5 내지 3.0㎛인 무기입자를 50ppm 미만으로 포함할 수 있다.

상기 폴리에스테르 다층필름은 이축연신 후 200~250℃ 온도에서 길이방향 및 폭방향으로 이완시켜 제조될 수 있다.

상기 이완은 길이방향으로 1.0 내지 2.0%이며, 폭방향으로 1.5 내지 7.0% 이완시킬 수 있다.

상기 폴리에스테르 다층필름은 터치스크린용, ITO공정용, ITO용 광학필름으로 적용될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 제1폴리에스테르 수지가 스킨층을 형성하고, 올리고머 함량이 1.0 내지 1.4중량%이고, 고유점도가 0.6~0.8인 제2폴리에스테르 수지가 코어층을 형성하도록 폴리에스테르 다층필름 미연신 시트를 공압출 하는 단계; 상기 미연신 시트를 길이방향 및 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 다층필름을 형성하는 단계; 및 상기 폴리에스테르 다층필름을 길이방향 및 폭방향으로 이완시키는 열처리 단계;를 포함하여 제조되는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법에 관한 것이다.

상기 열처리 단계는 200 내지 250℃ 온도에서 수행할 수 있다.

상기 열처리단계에서 길이방향의 이완율은 1.0 내지 2.0%이며, 폭방향의 이완율은 1.5 내지 7.0%일 수 있다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 터치스크린용, ITO공정용, ITO용 광학필름으로 적합한 투과율 및 헤이즈 변화율을 가지며, 고온 조건에서 다층필름의 표면에서 올리고머 마이그레이션을 방지하고 헤이즈 변화율을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 폴리에스테르 다층필름 제조공정에서 이축 연신 후 이완 열처리 단계를 수행함으로써, 고온의 후가공 공정에서 길이방향 및 폭방향의 열수축률을 현저히 감소시켜 높은 치수안정성을 가질 수 있다.

또한, 폴리에스테르 다층 필름의 스킨층에 평균입경이 0.5 내지 3.0㎛인 무기입자를 50ppm 미만으로 포함함으로써, 표면조도(Ra)가 0.1 내지 10nm 범위로 형성되어 필름 제조시 슬립성 및 권취성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스테르 필름을 단면을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 폴리에스테르 다층필름에 대하여 바람직한 실시형태 및 물성측정 방법을 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리에스테르 수지로 이루어진 기재층; 상기 기재층의 일면 또는 양면에 적어도 2층 이상이 공압출된 스킨층;을 포함하는 3층 이상의 폴리에스테르 다층필름으로써, 상기 스킨층의 올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 폴리에스테르를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르는 폴리에스테르 다층필름의 두께는 25 내지 150㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 38 내지 125㎛인 것이 효과적이다. 두께가 25㎛ 미만일 경우에는 광학필름에 적합한 기계적 물성이 구현되지 않으며, 150㎛ 초과일 경우에는 광학필름의 두께가 너무 두꺼워져서 디스플레이 장치의 박형화에 적합하지 않은 문제가 발생할 수 있다.

또한, 기재층의 함량이 전체필름의 70 내지 90중량%이고, 스킨층의 함량이 10 내지 30중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 기재층의 함량이 70 내지 80 중량%이며, 스킨층의 함량이 20 내지 30중량%인 것이 공압출시 계면안정화가 우수하고 올리고머의 차단성이 우수하므로 효과적이다.

본 발명의 기재층은 투명한 폴리에스테르 수지이면 제한되지 않는다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)일 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 단독인 것이 효과적이다. 기재층에 함유된 올리고머의 함량은 1.0 내지 1.4 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 스킨층은 폴리에스테르 기재층의 일면 또는 양면에 적어도 2층 이상 공압출되어 형성되는 것으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단독인 것이 바람직하며, 스킨층에 함유된 올리고머의 함량은 0.3 내지 0.6 중량%인 것이 효과적이다.

본 발명에서 "올리고머"란 가열시 마이그레이션(migration)되어 표면으로 용출되어 백탁 현상 및 열변형을 일으키는 저분자 화합물로서 분자량이 210 내지 7000 g/mol이며, 폴리에스테르 중합시 중합도가 낮게 형성된 생성물로서 linear type, dimer, trimer, 고리형 타입의 화합물을 의미한다. 특히 trimer와 고리형 타입의 화합물이 백탁현상을 많이 일으킨다고 알려져 있다.

스킨층의 폴리에스테르 수지의 올리고머의 함량이 상기 범위 초과일 경우에는 초기 필름의 헤이즈값이 상승하고, 열처리 가공했을 때 헤이즈 변화율이 급격이 높아짐으로써, 광학필름으로 적용 가능한 광학특성을 달성할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 고온에서 진행되는 후가공시 폴리에스테르 다층필름이 열변형되어 컬이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름은 하기 식 3을 만족하는 것이 바람직하다.

O_s/O_c ≤ 0.5 [식 3]

스킨층과 기재층의 올리고머 함량비가 0.5 초과일 경우는 스킨층과 기재층의 올리고머 함량 차이가 미미하여, 저올리고머 특성을 효과적으로 발휘하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 스킨층의 폴리에스테르 수지는 고유점도가 0.65 내지 0.80인 것이 바람직하다. 상기 고유점도가 0.65 미만일 경우에는 폴리에스테르 다층필름의 내열성이 감소될 수 있으며, 0.80 초과일 경우에는 수지의 점도가 너무 높아 원료가공이 용이하지 않으므로 작업성이 감소될 수 있다.

또한, 스킨층의 폴리에스테르 수지가 상기 범위의 올리고머 함량을 갖기 위해서 당해 기술분 야에서 자명한 합성방법으로 제조할 수 있으나, 특히, 고상중합으로 제조되는 것이 올리고머의 함량을 줄이는데 효과적이다.

또한, 스킨층을 형성하는 폴리에스테르 수지에는 무기입자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 무기입자는 평균입경이 0.5 내지 3.0㎛인 무기입자를 50ppm 미만으로 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 50ppm함량으로 포함하는 것이 효과적이다.

상기 무기입자의 종류로는 당해 기술분야에 자명하게 사용되는 무기입자면 제한되지 않으며, 예를 들면, 실리카, 제올라이트, 카올린 등이 사용될 수 있다. 이러한 무기입자를 첨가함으로써 본 발명의 폴리에스테르 다층필름은 표면조도(Ra)가 0.1 내지 10nm로 형성됨으로써 필름 제조 공정시 슬립성 및 권취성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.

무기입자의 평균입경이 0.5㎛ 미만일 경우에는 충분한 표면조도 형성이 어려워 필름 제조시 필름간의 블로킹현상이 발생할 수 있으며, 무기입자의 평균입경이 3.0㎛초과이거나, 함량이 50ppm 초과일 경우에는 투명도가 급격히 감소하고, 표면조도(Ra)가 10nm 이상으로 표면평활성이 감소되어 광학용 특히 터치스크린이나 ITO공정용으로 적합하지 않을 수 있다. 또한, 평균입경이 3.0㎛ 초과일 경우에는 함량이 50ppm 미만으로 포함되더라도 표면평활성이 감소할 우려가 있으며, 무기입자 함량이 50ppm 초과일 경우에는 평균입경이 0.5㎛인 무기입자를 사용하더라도 다층필름의 투명도가 감소되어 광학용으로 적합하지 않을 수 있다.

이하는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스테르 다층필름의 제조방법에 관하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름은

올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 제1폴리에스테르 수지가 스킨층을 형성하고, 올리고머 함량이 1.0 내지 1.4중량%이고, 고유점도가 0.6~0.8인 제2폴리에스테르 수지가 기재층을 형성하도록 폴리에스테르 다층필름 미연신 시트를 공압출 하는 단계;

상기 미연신 시트를 길이방향 및 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 다층필름을 형성하는 단계; 및

상기 폴리에스테르 다층필름을 길이방향 및 폭방향으로 이완시키는 열처리 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 공압출 단계는 당해 기술분야에 자명하게 공지된 압출방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 적어도 두 개 이상의 일축 용융압출기 또는 이축용융압출기에서 압출용융 하여 캐스팅할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1압출기에서 올리고머 함량이 1.0 내지 1.4중량%이고, 고유점도가 0.6~0.8인 제2폴리에스테르 수지를 압출시키고, 제2압출기에서 올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 제1폴리에스테르 수지 및 무기입자 등의 첨가제를 동시에 용융 압출시킨 후 각각의 용융물이 피드 블럭에서 만나 공압출되고 캐스팅하고 냉각시켜 폴리에스테르 다층필름 미연신 시트를 제조할 수 있다.

상기 폴리에스테르 다층필름 형성단계는 상기 미연신 시트를 이축연신시켜 제조할 수 있다. 먼저 길이방향으로 연신시킨 후 폭방향으로 연신시킨 다음 권취할 수 있다. 연신비율은 길이방향 및 폭방향 각각 2.0 내지 4.0배 연신시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 길이방향 및 폭방향 각각 3.0 내지 3.5배 연신시키는 것이 효과적이다.

본 발명의 열처리 단계는 200 내지 250℃의 온도에서 길이방향 및 폭방향으로 각각 이완시키는 단계이다. 이러한 열처리 단계는 하드코팅이나 ITO 스퍼터링 가공 등의 후가공시 고온에서 열수축을 감소시켜 폴리에스테르 다층필름의 내구성을 향상시키고, 필름 표면의 외관 및 광학특성을 초기와 같이 유지하기 위하여 수행되는 필수적인 단계이다.

열처리 온도가 200℃ 미만일 경우에는 충분한 이완이 되지 않아 고온에서의 열수축률 감소가 미미해질 우려가 있으며, 열처리 온도가 150℃ 초과일 경우에는 필름 자체가 열분해되어 손상될 문제가 있다. 따라서, 상술한 범위에서 이완 열처리하는 것이 고온의 후가공 공정에서 열수축 발생을 방지할 수 있다.

상기 열처리 방법은 제한되지 않으나 열풍오븐인 것이 필름 표면에 손상을 최소화 할 수 있어 효과적이다.

상기 열처리단계에서 이완율은 길이방향으로 1.0 내지 2.0%이며, 폭방향으로 1.5 내지 7.0%인 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리단계에서 이완율이 상기 범위를 벗어날 경우, 충분히 이완되지 않아, 고온의 후공정에서 열수축률이 증가할 우려가 있으며, 열수축률이 증가하면, 컬이나 열주름이 발생하여 다층필름의 외관이 떨이지고, 광학특성이 현저히 감소하여 광학필름으로 적합하지 않은 문제가 발생할 수 있다.

또한, 폴리에스테르 다층필름에 컬이나 열주름이 발생할 경우, 별도의 오프라인 숙성처리를 통하여 필름의 표면을 회복시키는 부가적인 과정을 거쳐야 한다. 이때 공정비용 및 시간이 과도하게 소비될 우려가 있으며, 이같은 부가공정 상에서 스크래치 또는 이물이 증가될 우려가 있다.

상술한 방법으로 제조된 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스테르 다층필름은 면배향계수가 0.1590 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에서 면배향계수는 필름의 표면구조의 치밀성을 의미하는 것으로 하기 식 4와 같이 길이방향, 폭방향 및 두께방향의 굴절를 측정하여 계산한다.

[식 4]

(상기 식 4에서 R(Length)는 길이방향의 굴절률이고, R(Width)는 폭방향의 굴절률이며, R(Depth)는 두께방향의 굴절률이다.)

본 발명의 면배향계수가 0.1590 미만일 경우에는 본 발명의 폴리에스테르 다층필름 표면구조가 치밀하지 못하여 스킨층의 표면 마이그레이션이 쉽게 발생하며, 이는 백탁현상 및 열변형을 야기할 우려가 있다.

또한, 상술한 방법으로 제조된 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스테르 다층필름은 하기 식 1 및 식 2를 만족할 수 있다.

0.5 ≤ HAZE⁰⁰, HAZE³⁰ ≤ 3.0 [식 1]

HAZE³⁰ ≤ 2.5HAZE⁰⁰ [식 2]

헤이즈 값이 3.0 초과일 경우에는 ITO 공정용 및 터치스크린용에 사용했을 때 후가공을 거치면서 전광선 투과율이 급격하게 감소할 수 있으며, 백라이트유닛(BLU) 평가시 육안으로 결점판단이 어려워져 터치스크린 또는 ITO공정용으로 사용하기 어려울 수 있다.

또한, 150℃에서 30분간 열처리 한 다음 헤이즈 값이 헤이즈 초기값의 2.5배보다 작게 나타나는 것이, 표면 마이그레이션이 적고, 초기의 광학특성을 유지할 수 있어 바람직하다.

또한, 상술한 방법으로 제조된 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스테르 다층필름은 130℃ 온도 및 140N의 텐션 하에서 5분간 열처리한 상기 폴리에스테르 다층필름을 외력을 제거하고 150℃에서 60분 체류 후 길이방향 열수축률(C_L)이 0.1~0.5%이며, 폭방향 열수축률(C_W)이 -0.1~0.3%일 수 있다.

열수축률이 상기 범위일 경우 고온에서 진행되는 하드코팅이나 ITO스퍼터링 처리시 컬이나 열주름이 발생하지 않으며, 터치스크린, ITO공정용 필름 또는 ITO 베이스필름으로 적합하게 사용될 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

물성측정

1. 고유점도

페놀과 1,1,2,2-테트라클로로 에탄올을 6:4의 무게비로 혼합한 시약 100ml에 PET 펠렛 (샘플) 0.4g을 넣고 90분간 용해시킨 후, 우베로데 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인 장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식 1 및 2에 의해 R.V 값 및 I.V값을 계산하였다.

하기 수학식에서 C는 시료의 농도를 나타낸다.

[수학식 1]

[수학식 2]

2. 필름 내 올리고머 함량

올리고머 정량적인 방법으로 시료용매인 HFIP(1,1,1,3,3,3-헥사플루오르-2-프로판올)에 클로로포름을 첨가하여 실온에서 용해를 한 후 아세토니트릴을 폴리머로 석출한다. 그런 후 LC분석장비를 이용하여 표준물질(고리형 올리고머)의 검량선을 작성한 후, 시료분석을 통해 고리형 올리고머 순도 결정을 하게 된다. 분석장비는 LC(liquid chromatography)와 Agilent사 1100series를 이용하였다.

3. 필름 내 올리고머 표면 마이그레이션 측정

본 발명의 일실시예에 따라 제조된 필름의 초기 Haze를 먼저 측정한 다음 c측정한 각각의 필름들을 상부가 열려있는 높이 3cm, 가로 21cm, 세로 27cm인 상자에 넣고 150℃*10, 20, 30min 열처리하여 올리고머를 필름표면으로 마이그레이션 시켰다. 온도별로 각각 5min간 방치하고 시간별로 Haze값을 측정한 후 하기의 식을 이용해서 △H를 계산하여 올리고머의 표면 마이그레이션을 측정하였다.

측정방법 : JIS K 715

측정장비 : HAZE METER (Nipon denshoku, Model NDH 5000)

< △H 측정법 >

△H = 열풍처리 후 필름의 Haze - 열풍처리 전 필름의 Haze

*△H가 높을수록 올리고머의 표면 마이그레이션이 많이 된 것임.

4. 표면조도 (Ra)

3차원 비접촉 표면조도측정기(NT 2000, WYCO사)를 이용하여 Ra (중심선 평균거칠기)를 측정하였다.

5. 헤이즈(HAZE)

상기의 방식으로 제막된 필름의 시편을 HAZE METER(모델명: Nipon denshoku, Model NDH 5000)를 이용하여 측정하였다.

6. 면배향계수

아베굴절계를 활용하여 길이방향,폭방향과 두께방향의 굴절률을 측정하여 하기 식 4로 계산한다.

[식 4]

7. DEG(Diethylene glycol) 함량

디에틸렌글리콜(DEG, Diethylene Glycol)의 함량은 시료 1g을 50 mL 용기에 넣은 후, 모노에탄올아민 3 mL를 가하고 핫 플레이트를 이용하여 가열하여 시료를 완전히 용해시킨 다음, 100 ℃로 냉각시켜 1,6-헥산디올 0.005g을 메탄올 20 mL에 용해시킨 용액을 가하고, 테레프탈산 10 g을 가하여 중화시켰다. 얻어진 중화액을 깔대기 및 여과지를 사용하여 여과한 후 여액을 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography)하여 DEG 함량(중량%)을 측정하였다. GC 분석은 시마주(Shimadzu) GC 분석기를 사용하고 시마주 GC 매뉴얼에 따라 측정하였다.

8. 열처리 후 수축률 측정

필름을 길이방향으로 200mm,폭방향으로 10mm, 폭방향으로 200, 길이방향으로 10mm 자른 후 각각의 길이를 측정 후 140N의 텐션하에서 140℃, 5min 열처리를 한 후 150℃,60min동안 열풍오븐에서 열처리후 변한 길이와 폭의 길이를 측정하여 다음과 같은 식으로 계산하였다.

열처리후 수축률(%) = (150℃ 열처리전 측정 길이 - 150℃ 열처리 후 측정 길이)/150℃ 열처리 전 측정길이 X100

[실시예 1]

표 1에 기재한 바와 같이, 기재층으로 고유점도가 0.65, DEG함량이 1.3이고 올리고머 함량이 1.3%인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 압출기에 투입하여 용융 압출하였으며, 스킨층에는 고유점도가 0.67이며 DEG함량이 0.9이고 올리고머함량이 0.6%인 고상중합 한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 사용하고, 평균입경이 1.6㎛인 무기입자(실리카)를 50ppm 사용하여 공압출하여 캐스팅하여 미연신 시트를 제조하였다. 상기 미연신 시트를 세로와 가로방향으로 각각 3.2배*3.2배씩 순차적으로 연신하고 230℃에서 폭방향으로 이완률을 3% 부여하고 길이방향으로 이완률을 1.5%부여하여 열처리함으로써 125㎛의 다층필름을 제조하였다.

이완률은 하기와 같은 식으로 계산하였다.

이완률(%)= (폭방향 연신공정의 최대폭 - 폭방향 연신공정의 최소폭) / 폭방향 연신공정의 최대폭X100

상기의 폴리에스테르 다층필름의 기재층은 전체 필름중량의 80%이고, 스킨층은 전체필름중량의 20%로였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 2~3]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 스킨층의 고유점도만 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 4~5]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 스킨층의 올리고머 함량만 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 6~7]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 스킨층의 중량만 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 8~9]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 스킨층의 입자함량만 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 10~11]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 이완율 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 12~13]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 무기입자의 크기만 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 1, 4]

[비교예 2~3]

[비교예 5~6]

[비교예 7~8]

[비교예 9~10]

[비교예 11]

[비교예 12]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 이완열처리를 전혀 하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하여 125㎛의 폴리에스테르 다층필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

(스킨층/기재층/스킨층으로 공압출하였으며, 스킨층의 함량은 양쪽 스킨층의 총량을 의미하는 것이다.)

[표 2]

상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 열처리 후 길이방향 열수축률이 0.1~0.5% 이내이고, 폭방향 열수축률이 -0.1~0.3% 이내로 치수안정성이 비교예에 비하여 현저히 우수한 것을 알 수 있으며, 표면조도가 10nm이하로 슬립성 및 권취성이 우수함을 알 수 있었다. 또한, 30분 후의 헤이즈값이 초기 헤이즈값의 2.5배를 넘지 않음으로써, 광학특성의 변화율도 제어할 수 있음을 알 수 있었다.

반면, 비교예 1 및 4는 스킨층의 올리고머 함량이 많음에 따라, 헤이즈 변화율이 커지는 것을 알 수 있으며, 비교예 3은 스킨층의 고유점도가 너무 높아 공압출시 계면이 불안정하여 지속적으로 파단이 발생함을 알 수 있었다.

비교예 5는 스킨층이 과하게 두껍게 형성됨에 따라, 초기 헤이즈 값이 높게 나타남으로써, 광학필름에 적합하지 않은 것을 알 수 있으며, 비교예 6은 스킨층이 너무 얇게 형성되어 초기 헤이즈는 양호하나 기계적 물성이 떨어짐으로써 쉽게 스크래치가 발생하였다.

또한, 비교예 7은 무기입자가 적게 함유되고, 비교예 9는 무기입자의 평균입경이 작음으로써, 헤이즈 변화율은 상대적으로 양호하였으나, 필름끼리 유착됨으로써 가공성이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있었다.

비교예 8은 무기입자가 과량 함유되고, 비교예 10은 평균입경이 큰 무기입자를 사용함에 따라, 초기 헤이즈 값이 높게 나타남으로써, 광학필름에 적합하지 않은 것을 알 수 있었다.

또한, 비교예 11은 길이방향 이완율을 초과했을 때, 초기 헤이즈값은 양호하나 30분 열처리 후의 헤이즈가 급격히 높아지는 것을 알 수 있었으며, 비교예 12는 이완열처리를 전혀 하지 않았을 경우, 초기 헤이즈값은 양호하나 30분 열처리 후의 헤이즈가 급격히 높아지는 것을 알 수 있었으며, 열처리 후의 수축률이 급격히 증가함으로써 ITO 공정용 보호필름 또는 ITO용 베이스 필름으로 적합하지 않음을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 최적화된 스킨층의 올리고머 함량, 고유점도 범위, 스킨층과 기재층의 중량범위 및 열처리 후 이완율에 따라, 초기헤이즈, 열처리 후의 헤이즈 및 열처리 후의 수축률이 목적하는 바를 달성할 수 있으며, 이러한 폴리에스테르 다층필름은 특히 ITO 공정용 보호필름 또는 ITO용 베이스 필름으로 적합함을 알 수 있었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10 : 폴리에스테르 기재층
20 : 폴리에스테르 스킨층

Claims

폴리에스테르 수지로 이루어진 기재층; 상기 기재층의 일면 또는 양면에 적어도 2층 이상이 공압출된 스킨층;을 포함하는 3층 이상의 폴리에스테르 다층필름으로써,
상기 스킨층의 올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 폴리에스테르를 포함하며,
상기 폴리에스테르 다층필름은 표면조도(Ra)가 0.1 내지 10nm이고,
130℃ 온도 및 140N의 텐션 하에서 5분간 열처리한 상기 폴리에스테르 다층필름을 외력을 제거하고 150℃에서 60분 체류 후 길이방향 열수축률(C_L)이 0.1~0.5%이며, 폭방향 열수축률(CW)이 -0.1~0.3%인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 다층필름.
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 면배향계수가 0.1590 이상이며, 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 폴리에스테르 다층필름.
0.5 ≤ HAZE⁰⁰, HAZE³⁰ ≤ 3.0 [식 1]
HAZE³⁰ ≤ 2.5HAZE⁰⁰ [식 2]
(상기 식 1 및 식 2에서, HAZE⁰⁰은 열처리 없이 측정한 초기 헤이즈 값(%)이며, HAZE³⁰은 150℃에서 30분간 열처리 후 측정한 헤이즈 값(%)이다.)
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 하기 식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 다층필름.
O_s/O_c ≤ 0.5 [식 3]
(상기 식 2에서 O_s는 스킨층의 올리고머 함량(중량%)이고, O_c는 기재층의 올리고머 함량(중량%)이다.)
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름의 두께는 25 내지 150㎛이며, 기재층의 함량이 전체필름의 70 내지 90중량%이고, 스킨층의 함량이 10 내지 30중량%인 폴리에스테르 다층필름.
제 1항에 있어서,
상기 스킨층은 평균입경이 0.5 내지 3.0㎛인 무기입자를 50ppm 미만으로 포함하는 폴리에스테르 다층필름.
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 이축연신 후 200~250℃ 온도에서 길이방향 및 폭방향으로 이완시켜 제조되는 폴리에스테르 다층필름.
제 6항에 있어서,
상기 이완은 길이방향으로 1.0 내지 2.0%이며, 폭방향으로 1.5 내지 7.0% 이완시키는 것인 폴리에스테르 다층필름
제 1항 내지 제 7항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 터치스크린용, ITO공정용, ITO용 광학필름인 폴리에스테르 다층필름.
올리고머 함량이 0.3 내지 0.6중량%이고 고유점도가 0.65~0.8인 제1폴리에스테르 수지가 스킨층을 형성하고, 올리고머 함량이 1.0 내지 1.4중량%이고, 고유점도가 0.6~0.8인 제2폴리에스테르 수지가 코어층을 형성하도록 폴리에스테르 다층필름 미연신 시트를 공압출 하는 단계;
상기 미연신 시트를 길이방향 및 폭방향으로 이축연신하여 폴리에스테르 다층필름을 형성하는 단계; 및
상기 폴리에스테르 다층필름을 길이방향 및 폭방향으로 이완시키는 열처리 단계;를 포함하여 제조되는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법
제 9항에 있어서,
상기 열처리 단계는 200 내지 250℃ 온도에서 수행하는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.
제 9항에 있어서,
상기 열처리단계에서 길이방향의 이완율은 1.0 내지 2.0%이며, 폭방향의 이완율은 1.5 내지 7.0%인 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.