KR20170003092A - 폴리에스테르 적층필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 적층필름에 관한 발명으로, 보다 구체적으로 공정성, 접착성 및 블로킹성이 우수하여 식품 포장용으로 적합한 박리 가능한 밀봉필름(Heat sealable peelable film)인 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 적층필름{POLYESTER LAMINATED FILM}

본 발명은 폴리에스테르 적층필름에 관한 발명으로, 보다 구체적으로 공정성, 접착성 및 블로킹성이 우수하여 식품 포장용으로 적합한 박리 가능한 밀봉필름(Heat sealable peelable film)인 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다.

현대는 기능성 포장의 시대라고 해도 과언이 아닐 만큼 소비자의 편의성이 부합된 제품들이 시중에서 인기를 끌고 있다. 피자, 냉동식품, 베이컨 등 오븐 또는 전자렌지를 이용하여 간단히 데워 먹는 간편 조리식품이 급성장하고 있다.

이들 제품들을 포장하는 방법 중의 하나로 각광 받는 분야가 박리 가능한 밀봉필름(Heat sealable peelable film)을 이용한 포장방법이다. 즉, 기존에는 단순히 포장의 실링성(sealing)을 강화하여 생산 중이나 유통 중에 포장이 개봉되지 않도록 하는데 초점이 맞추어져 있었으나, 최근에는 소비자 입장에서 최종적으로 구입된 제품이 개봉 시 매우 쉽게 개봉되는데 초점이 맞추어진 상태로 개발 방향이 추구되고 있다.

이러한 박리 가능한 밀봉필름(Heat sealable peelable film)의 일 예로, 대한민국 공개특허 제 10-2004-0037095(2004.05.04)(특허문헌 1)는 오븐용 음식을 포장하기 위한 다층 고분자 필름에 관한 것으로, 한쪽 면 위에 고분자 열-밀봉 가능한 박리성 층을 갖고 그의 반대쪽 면 위에 고분자 수축성 층을 갖는 고분자 기판 층을 포함하는 고분자 필름이 기재되어 있다.

폴리에스테르계 박리 가능한 밀봉필름의 접근 방향 및 형태를 보면, 필름에 Heat sealable peelable 기능을 부여하여 용기에 열접착을 하는 방법, 용기에 Heat sealable peelable 기능을 부여하는 방법, 필름 상호간에 Heat sealable peelable 기능을 부여하는 방법 등이 있다.

상기와 같은 필름의 경우 코팅되는 도막의 특성으로 인해 압력, tension, 건조온도, aging 등과 같은 제조 공정 조건에 따라 눌림 자국 및 블로킹 발생과 같은 문제들이 발생할 가능성이 있어 이를 방지할 수 있는 기술이 필요하고 이를 개선하기 위한 다양한 연구개발이 이루어지고 있다.

Heat sealable peelable film의 접착력에 관계되는 인자로는 필름 제조시 도포하는 접착층의 두께와 접착 고분자의 종류, 그리고 내부에 혼입되는 필러의 양에 따라 달라진다. 접착 고분자는 원료의 제조 단가가 너무 높아 도포량은 낮추고 접착력은 증가할 수 있는 방향으로 연구가 진행되고 있다.

본 발명자들은 상술한 공정성, 접착성, 블로킹성, 전사 등의 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과, 기재 필름의 단면에 접착력이 우수하며 접착력 및 블로킹성이 우수한 접착층이 코팅된 폴리에스테르 필름을 제조함으로써, 본 발명을 완성하였다.

대한민국 공개특허 제10-2004-0037095호(2004.05.04)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 특정 구성 및 공정조건으로 제조함으로써, 최적의 공정성을 확보하여 제품의 안정성을 확보할 수 있으며, 접착층의 접착성능, 블로킹성을 향상시킴으로써, 접착성능, 블로킹성 및 공정성이 우수한 폴리에스테르 적층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 식품포장용으로 적합한 폴리에스테르 적층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 적층필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은

a) 기재필름의 어느 일면에 폴리우레탄계 프라이머층을 형성하는 단계; 및

b) 상기 프라이머층 상부에 접착층을 형성하는 단계를 포함하며,

상기 접착층 형성시 라인스피드(line speed)가 하기 식 1을 만족하고, 텐션(tension)이 하기 식 2를 만족하며, 건조온도는 60 내지 130℃ 내에서 적어도 2단계 이상 단계적으로 승온 및 감온하는 폴리에스테르 적층필름의 제조방법에 관한 것이다.

20 mpm ≤ line speed ≤ 80 mpm [식 1]

5 kgf≤ tension ≤ 15 kgf [식 2]

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 건조는 1단계부터 5단계로 진행될 수 있으며, 건조온도는 1단계 60 내지 100℃, 2단계 70 내지 110℃, 3단계 90 내지 130℃, 4단계 70 내지 110℃ 및 5단계 60 내지 80℃에서 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 a)단계에서 우레탄계 프라이머층은 건조두께가 0.03 내지 0.1㎛이며, 상기 b)단계에서 접착층은 건조두께가 1 내지 5㎛로 형성될 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 적층필름은 폴리에스테르 기재필름, 상기 기재필름의 어느 일면에 형성된 폴리우레탄계 프라이머층, 및 상기 프라이머층 상부에 형성된 접착층을 포함하며, 하기 식 3 및 식 4를 만족할 수 있다.

700 ≤ A ≤ 1500 [식 3]

(상기 A는 접착층의 접착력으로 단위는 gf/inch이다.)

B ≤ 20 [식 4]

(상기 B는 블로킹성으로 단위는 gf/inch이다.)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층은 폴리에스테르계 바인더 수지 89 내지 98중량%, 폴리에스테르계 첨가제 1 내지 10중량% 및 충전제 0.1 내지 2중량%를 포함하는 접착층 조성물로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 수지는 탄소수가 4 내지 15개인 지방족 디카르복실산 화합물을 50 내지 80몰% 함유하는 디카르복실산 화합물과 프로필렌글리콜을 5 내지 60몰% 함유하는 폴리올 화합물의 반응으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르계 첨가제는 유리전이온도(Tg)가 30 내지 100℃이며, 평균입경이 상이한 필러를 적어도 2종 이상 포함하며, 상기 폴리에스테르계 첨가제의 밀도가 0.60 내지 1.00g/ml일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르계 바인더의 중량평균분자량은 20,000 내지 200,000g/mol이며, 상기 폴리에스테르계 첨가제의 중량평균분자량은 10,000 내지 200,000g/mol일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 충전제는 평균입경이 0.5 내지 3㎛인 제1충전제와 평균입경이 4 내지 7㎛인 제2충전제를 포함하며, 상기 제1충전제와 제2충전제는 접착코팅조성물 총 함량에 대하여 각각 독립적으로 0.1 내지 1중량% 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 적층필름은 투명성 및 투과도가 높고, 최적의 후가공 공정성을 확보하여 제품의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 접착층의 접착성능, 블로킹성 및 공정성이 우수한 장점이 있다.

따라서, 식품포장용 뿐 만 아니라 포장 산업 전반에 걸쳐 다양하게 응용 및 적용될 가능성이 높을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 적층필름의 단면도이다.

보다 구체적으로 도면을 참조하여 본 발명의 일 구체예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 구체예를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 적층필름은 폴리에스테르 기재필름(10), 상기 기재필름의 어느 일면에 형성된 폴리우레탄계 프라이머층(20) 및 상기 프라이머층 상부에 형성된 접착층(30)이 순차적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 기재필름(10)은 폴리에스테르 필름, 보다 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 기재필름의 평균두께는 제한되지 않으나 예를 들면 12 내지 50㎛일 수 있다. 상기 기재필름의 두께가 상기 범위일 때, 기계적 물성 및 내열성이 우수하고, 후가공 공정을 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리우레탄계 프라이머층(20)은 기재필름과 접착층 간의 접착성을 향상시키고, 제품의 최종 평가 시 피착제에 남게 되는 접착 바인더를 제거하기 위하여 형성하는 것으로, 통상적으로 폴리에스테르 필름 제조 시 프라이머층을 형성하기 위해 사용되는 조성이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에서 목적으로 하는 접착성을 발현하기 위한 접착층과의 밀착성을 향상시키고, 투명성 및 투과도가 우수하도록 하기 위해서는 폴리에스테르 기재필름과의 굴절율 차이가 적은 폴리우레탄계 바인더수지를 사용하는 것이 바람직하다. 식품용 포장에 사용되는 제품으로 필름을 제거 했을 때 접착 바인더가 피착제에 남게 되면 식품 섭취시 외관 및 최종 사용자의 선호에 부정적인 영향을 미치므로 폴리우레탄계수지로 프라이머층을 형성하여 이 부분을 방지하고자 한다.

상기 폴리우레탄계 프라이머층(20)을 형성하기 위한 프라이머 조성물은 폴리우레탄계 바인더수지의 고형분 함량은 제한되지 않으나 4 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 범위일 때, 폴리우레탄계 프라이머층의 외관 및 블로킹성이 유리하고 투명성 및 투과도가 향상되는 장점이 있다.

상기 폴리우레탄계 프라이머층(20)의 건조도포두께는 제한되지 않으나 0.03 내지 0.1㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게 0.03 내지 0.05㎛일 수 있다. 상술한 범위일 때, 외관 및 블로킹성이 현저히 향상될 수 있으며, 프라이머층의 강도가 향상되는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층(30)은 피착제에 열고정하여 피착제 안의 음식물을 보호하고 최종 소비자가 사용할 때 손쉽게 필름을 제거할 수 있는 기능을 부여하기 위한 것으로, 폴리에스테르계 바인더 수지, 폴리에스테르계 첨가제 및 충전제를 포함하는 접착층 조성물로부터 얻어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르계 바인더 수지는 당해 기술 분야에 자명하게 공지된 디카르복실산 화합물과 폴리올 화합물을 반응시켜 얻어지는 에스테르 수지를 사용할 수 있다. 상기 디카르복실산 화합물은 지방족 디카르복실산 화합물 및 방향족 디카르복실산 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 폴리올 화합물 또한 지방족 폴리올 화합물 및 방향족 폴리올 화합물을 포함할 수 있다.

바람직하게 탄소수가 4 내지 15개인 지방족 디카르복실산 화합물을 50 내지 80몰% 함유하는 디카르복실산 화합물과 프로필렌글리콜을 5 내지 60몰% 함유하는 폴리올 화합물의 반응으로 형성된 폴리에스테르 수지를 본 발명의 폴리에스테르계 바인더 수지로 적용하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게 상기 디카르복실산 화합물은 아디프산, 세바신산, 숙신산, 글루타르산, 라우릭산 및 도데칸산 중에서 선택되는 1종 이상의 지방족 디카르복실산 화합물과 테레프탈산, 이소프탈산 및 나프탈렌디카르복실산 중에서 선택되는 1종 이상의 방향족 디카르복실산 화합물의 혼합물일 수 있다.

보다 바람직하게 상기 폴리올 화합물은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 트리메틸올 프로판, 트리메틸렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디올, 비스페놀 및 네오펜틸 글리콜 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르계 바인더 수지가 탄소수가 4 내지 15개인 지방족 디카르복실산 화합물을 50 내지 80몰% 함유하는 디카르복실산 화합물과 프로필렌글리콜을 5 내지 60몰% 함유하는 폴리올 화합물의 반응으로 형성될 경우, 유기용매에 대한 분산성 및 용해성이 향상되어 균일한 접착층을 형성시킬 수 있으며, 코팅접착제 조성물의 응집을 방지하여 저장안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 적절한 결정성을 가져 상온에서 접착성을 억제할 수 있는 장점이 있다.

보다 바람직하게 지방족 카르복실산 화합물을 60 내지 70몰% 함유하고, 프로필렌글리콜을 20 내지 50몰% 함유하는 것이 효과적이다. 상술한 범위일 때, 상온에서의 수지의 결정성을 제어하여 상온에서의 접착력을 억제할 수 있으며, 유기용매에 대한 분산성 및 용해성을 향상시킬 수 있으므로 효과적이다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르계 바인더 수지의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 일관능성 화합물 또는 삼관능성 화합물을 더 혼합할 수 있다.

상기 폴리에스테르계 바인더 수지의 중량평균분자량은 제한되지 않으나 20,000 내지 200,000g/mol 범위일 수 있으며, 보다 바람직하게 70,000 내지 150,000g/mol 범위일 수 있다. 상기 범위일 때 최종 제품의 접착력이 우수하고, 유기용매에 대한 분산 및 용해성을 향상시킬 수 있어 효과적이다.

상기 중량평균분자량은 GPC-MALS(Multi Angle Light Scattering) 시스템(Wyatt社)을 이용하여 측정할 수 있으며, MALS 시스템의 구성은 아래와 같다.

MALS 시스템 구성

- GPC; Water 1525 Binary HPLC Pump

- RI 검출기; Optilab rex

- MALS; Wyatt Dawn 8+

- Column; PLgel 5㎛ Mixed-C (7.5mmΦ×300mm)×2 (Polymer Laboratories)

- 이동상 : DMF(50mM LiCl)

- 유속 : 0.5mL/min

- 온도 : 50℃

- 인젝션 볼륨 : 0.5%, 500㎕

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르계 바인더 수지의 함량은 전체 접착층 조성물의 89 내지 98중량% 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게 90 내지 96중량% 포함할 수 있다. 상술한 범위로 포함됨으로써 최종 제품의 접착력을 증가시킬 수 있으며, 블로킹성 및 기계적 물성이 우수한 장점이 있다.

상기 폴리에스테르계 바인더 수지의 함량이 89중량% 미만일 경우에는 최종 제품의 접착력이 저하되어 필름이 박리되는 문제가 발생할 우려가 있으며, 98중량% 초과일 경우에는 경화시간이 증가되어 공정 중에 블로킹 현상이 발생할 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 코팅접착층 조성물에 유기용매를 더 포함할 수 있다. 상기 유기용매는 폴리에스테르계 바인더 수지 및 폴리에스테르계 첨가제를 용해할 수 있는 유기용매라면 제한되지 않으며, 구체적으로 예를 들면, 메틸에틸케톤, 톨루엔 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르계 첨가제는 폴리에스테르계 바인더 수지와의 조합으로 상온에서의 접착성을 억제하고 최종 제품에서의 접착력을 향상시키며, 유기용매에 대한 분산성을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.

상기 폴리에스테르계 첨가제는 당해 기술분야에 자명하게 공지된 유리전이온도(Tg)가 30℃인 폴리에스테르계 수지이면 제한되지 않으며, 보다 바람직하게 유리전이온도(Tg)가 30 내지 100℃일 수 있다. 또한, 평균입경이 상이한 필러를 적어도 2종 이상 포함할 수 있다.

상술한 유기용매에 폴리에스테르계 첨가제가 고형분 20 내지 40중량%의 비율로 용해 및 분산되어 있는 것이 폴리에스테르계 바인더 수지와 충전제와의 상용성 향상을 위하여 바람직하다. 상기 유기용매는 제한되지 않지만, 메틸에틸케톤과 톨루엔의 혼합 용매인 것이 효과적이다.

상기 폴리에스테르계 첨가제의 밀도는 0.60 내지 1.00g/ml일 수 있으며, 보다 바람직하게 0.70 내지 0.90g/ml일 수 있다. 상술한 밀도 범위를 가짐으로써, 보다 효과적으로 폴리에스테르계 바인더 수지와 충전제의 상용성을 향상시켜 균일한 접착층 조성물의 저장안정성을 향상시킬 수 있어 효과적이다.

상기 폴리에스테르계 첨가제의 중량평균분자량은 제한되지 않으나 10,000내지 200,000g/mol 범위일 수 있으며, 보다 바람직하게 30,000 내지 100,000g/mol 범위일 수 있다. 상기 범위일 때 최종 제품의 결정화 속도를 높여 공정성에 유리하고 접착력이 우수하며, 유기용매에 대한 분산 및 용해성을 향상시킬 수 있어 효과적이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르계 첨가제의 함량은 전체 접착층 조성물의 1 내지 10중량% 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게 3 내지 6중량% 포함할 수 있다. 상술한 범위로 포함됨으로써 최종 제품의 접착력을 증가시킬 수 있으며, 블로킹성 및 기계적 물성이 우수한 장점이 있다.

상기 폴리에스테르계 첨가제의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 공정중 경화가 늦어지는 문제가 발생하여 최종 제품에서 블로킹 현상이 발생할 우려가 있으며, 10중량% 초과일 경우에는 최종 제품의 접착력이 낮아져 최종 제품에 열고정시 내용물의 유동에 의해 필름에 박리되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 충전제는 접착층의 경도를 향상시켜 기계적 물성 및 내구성을 유지할 수 있으며, 필름 표면의 슬립성을 높여 블로킹성을 향상시키기 위하여 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 충전제는 평균입경이 상이한 제1충전제와 제2충전제를 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 제1충전제는 평균입경이 0.5 내지 3㎛일 수 있으며, 제2충전제는 4 내지 7㎛ 일 수 있다. 상술한 평균입경 범위를 가지는 유기 또는 무기입자이면 제한되지 않으나, 폴리에스테르계 바인더 수지 및 폴리에스테르계 첨가제와의 상용성 향상을 위하여 유기입자인 것이 바람직하며, 특히 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)인 것이 효과적이다.

상기 충전제는 전체 접착층 조성물의 0.1 내지 2중량% 포함할 수 있으며, 상기 제1충전제와 제2충전제는 접착코팅조성물 총 함량에 대하여 각각 독립적으로 0.1 내지 1중량% 포함할 수 있다.

상기 제1충전제의 평균입경이 0.5㎛ 미만일 경우에는 충전제의 대부분은 접착층 내부에 묻혀 블로킹 현상을 해결하기 어려우며, 제2충전제의 평균입경이 7㎛ 초과일 경우에는 접착층의 두께보다 과도하게 커 충전제가 탈락하는 현상이 발생할 가능성이 높아진다.

또한, 전체 충전제의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 최종 제품에서 접착력은 향상되나 블로킹 현상이 발생할 우려가 있으며, 2.0중량% 초과일 경우에는 최종 제품의 접착력이 낮아지고 헤이즈가 증가되어 제품으로 적용하기 어려운 문제가 발생할 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접착층 조성물의 고형분 함량은 10 내지 40중량%일 수 있다. 상기 범위일 때, 코팅성, 블로킹성 및 작업성이 우수하여 코팅외관이 균일하게 형성될 수 있다. 상기 접착층 조성물의 고형분 함량이 10 중량% 미만인 경우는 코팅성 및 블로킹성은 양호하나, 접착력 구현이 어려울 수 있으며, 40 중량% 초과인 경우에는 접착력은 우수하나 코팅 외관 및 블로킹성 문제가 발생할 수 있고, 코팅액의 점도가 상승하여 코팅 외관이 불량해질 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층(30)은 건조도포두께가 1 내지 5㎛인 것이 바람직하다. 상기 접착층(30)의 건조도포두께가 1㎛ 미만인 경우는 최종 제품의 접착력이 저하되어 필름이 박리될 우려가 있으며, 5㎛를 초과하는 경우는 최종 제품의 접착력이 과도하게 증가하여 손쉽게 필름을 제거할 수 없는 문제가 발생할 우려가 있다.

이하, 본 발명의 폴리에스테르 적층필름의 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하나 이것에 한정되지는 않는다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 적층필름의 제조방법은

a) 기재필름의 어느 일면에 폴리우레탄계 프라이머층을 형성하는 단계; 및

b) 상기 프라이머층 상부에 접착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 적층필름은 폴리에스테르의 원료 수지를 용융 압출하여 무정형의 폴리에스테르 시트(Sheet)를 제조한 후 시트의 이동방향과 동일한 종방향으로 일축 연신한 후 일축 연신된 폴리에스테르 시트를 기재필름으로 할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.

상기 a)단계는 기재필름에 폴리우레탄계 프라이머층 조성물을 도포한 후 코팅액을 건조시키고 동시에 시트를 예열시킨 후 횡방향으로 연신하고 열처리하는 단계를 포함하여 제조된다.

상기 b)단계는 상기 a)단계 이후에 오프라인 이중 코팅으로 폴리에스테르계 접착층 조성물을 도포한 후 열풍 건조시켜 제조될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 적층필름의 제조방법은 폴리에스테르의 원료 수지를 충분히 진공, 건조 후 압출기를 통해 용융, 압출되고, 용융된 고온의 폴리에스테르 수지가 다이를 통해 회전 냉각 롤에서 시트로 제조된다. 이때 정전인가법에 의해 폴리머를 냉각 롤에 밀착시켜 줌으로써 미연신 폴리에스테르 시트를 얻게 된다. 이때 폴리에스테르 원료 수지에 실리카 입자를 혼합하거나 폴리에스테르 중합단계에서 투입하여 마스터 배치를 중합하고 실리카 입자가 첨가되지 않은 기재와 혼합하여 사용할 수 있다. 이렇게 얻어진 미연신 폴리에스테르 시트를 80 내지 110℃로 가열한 롤 위를 통과시키면서 종방향으로 2.5 내지 4.0배 연신하여 일축 연신 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있으며, 이를 기재필름으로 사용할 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이 제조된 기재필름의 어느 일면에 폴리우레탄계 프라이머층 조성물을 도포한 후 100 내지 140℃에서 예열, 건조를 거쳐 횡방향으로 2.5 내지 4.0배 더 연신하고, 텐터 열처리존에서 200 내지 235℃로 열처리를 행한다. 이어 냉각존에서 필름을 190℃ 이하의 온도에서 종방향 또는 횡방향으로 0.01 내지 10% 이완시켜 열고정하여 폴리우레탄계 프라이머층을 갖는 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 필름을 이중 코팅방법으로 접착층 조성물을 코팅하고, 60 내지 130℃ 온도 범위 내에서 적어도 2단계 이상 단계적으로 승온 및 감온하여 폴리에스테르 적층필름을 제조할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 건조는 1단계부터 5단계로 진행될 수 있으며, 건조온도는 1단계 60 내지 100℃, 2단계 70 내지 110℃, 3단계 90 내지 130℃, 4단계 70 내지 110℃ 및 5단계 60 내지 80℃에서 수행될 수 있다.

특히, 1 내지 4 단계의 건조온도가 기준보다 낮을 경우 미건조로 인한 코팅 외관 불량 등의 문제가 발생할 수 있으며, 기준보다 높을 경우 폭발의 위험 및 기재필름의 열주름이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 5단계의 건조온도가 60℃ 미만일 경우에는 4단계와의 건조온도 편차로 인하여 필름의 열변화가 발생할 우려가 있으며, 80℃ 초과일 경우에는 필름 내부 잠열로 인한 경화지연으로 블로킹 현상이 발생할 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층 형성시 라인스피드(line speed)가 하기 식 1을 만족하고, 텐션(tension)이 하기 식 2를 만족할 수 있다.

20 mpm ≤ line speed ≤ 80 mpm [식 1]

5 kgf≤ tension ≤ 15 kgf [식 2]

상기 라인스피드가 상기 범위일 때 공정 수율 및 코팅외관이 우수하며, 블로킹성이 우수한 장점이 있으며, 상기 텐션이 상기 범위일 때, 공정 불량이 발생하지 않는 장점이 있다. 텐션이 5kgf 미만일 경우에는 폴리에스테르 적층필름이 사이드로 빠져나가는 폼빠짐 현상이 발생할 우려가 있으며, 15kgf 초과일 경우에는 소프트한 접착층과 압력발생으로 인해 블로킹 현상이 발생할 우려가 있다.

또한, 와인딩롤에 닿는 nip롤을 제거함으로써, 롤에 가해는 압력을 텐션으로 제어함으로써 블로킹 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

기재필름에 상기 프라이머층 조성물 및 접착층 조성물을 도포하는 방법으로는 그라비아 코팅법, 키스코팅법, 와이어 바 코팅법, 스프레이 코팅법, 에어 나이프 코팅법 등의 공지의 코팅법을 이용함에 있어 이들 방법 중 한 가지 혹은 둘 이상의 방법을 조합하여 실시할 수도 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따라 상술한 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 적층필름은 접착력이 하기 식 3을 만족하고 블로킹성이 하기 식 4를 만족할 수 있다.

700 ≤ A ≤ 1500 [식 3]

(상기 A는 폴리에스테르 적층필름을 CPET(결정성 폴리에스테르 필름, 코오롱인더스트리 社)에 겹친 후에 Heat Gradient(일본 도요세이키)를 사용하여 100 내지 200℃ 구간에서 0.4M Pa압력 하에 1초 동안 눌러 상온에서 1시간 동안 방치한 다음 Peel Tester(Chem instrument社 AR-1000)를 이용하여 300mm/min의 속도로 25mm의 폭으로 접착한 필름의180°Peeling Test를 진행하여 측정한 접착층의 접착력으로 단위는 gf/inch이다.)

B ≤ 20 [식 4]

(상기 B는 폴리에스테르 적층필름을 CPET(결정성 폴리에스테르 필름)에 겹친 후에 Heat Gradient(일본 도요세이키)를 사용하여 100 내지 200℃ 구간에서 0.4MPa압력 하에 1분 동안 눌러 상온에서 1분간 방치한 다음 Peel Tester(Chem instrument社 AR-1000)를 이용하여 300mm/min의 속도로 25mm의 폭으로 접착한 필름의 180°Peeling Test를 진행하여 측정한 블로킹성으로 단위는 gf/inch이다.)

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 적층필름은 상술한 바와 같이 공정성이 우수하고 최종 제품의 접착력이 우수하며, 블로킹성이 우수한 장점이 있다.

이하, 하기의 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 요구 물성 및 이를 측정하기 위한 구체적인 내용은 다음과 같다.

(1) 접착성

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름을 CPET(결정성 폴리에스테르 필름, 코오롱인더스트리 社)에 겹친 후에 Heat Gradient(일본 도요세이키)를 사용하여 100 ~ 200℃에서 0.4MPa압력 하에 1초 동안 눌러 상온에서 1시간 동안 방치한다. Peel Tester(Cheminstrument社 AR-1000)를 이용하여 300mm/min의 속도로 25mm의 폭으로 접착한 필름을 90° Peeling한다. CPET기준 700gf/inch 이상이 되고 접착성이 우수한 것이다.

우수 (O) : CPET기준 700gf/inch 이상

불량 (X) : CPET기준 700gf/inch 이하

(2) 블로킹성 (Blocking)

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름과 CPET(결정성 폴리에스테르 필름, 코오롱인더스트리 社) 2장을 겹친 후 상온, 40℃에서 0.4MPa 압력을 가하여 1분간 Pressing하고 Peel Tester(Cheminstrument社 AR-1000)를 이용하여 180°Peel Test를 진행하였다. 필름 간의 블로킹성이 있는지를 육안으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였다.

우수 (O) : 20gf/25mm 이하

불량 (X) : 20gf/25mm 이상

(3) Self Vent성

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름을 CPET(결정성 폴리에스테르 필름, 코오롱인더스트리 社)에 겹친 후에 Heat Gradient(일본 도요세이키)를 사용하여 140℃에서, 0.4MPa압력 하에 1초 동안 눌러 상온에서 1시간 동안 방치한다. 300mm/min의 속도로 25mm의 폭으로 접착한 필름을 상온~100℃의 열을 가하면서 Peel Tester(Cheminstrument社 AR-1000)를 이용하여 90° Peeling한다.

우수 (O) : 40~80℃ 구간에서 접착력이 200gf/25mm 이하

불량 (X) : 40~80℃ 구간에서 접착력이 200gf/25mm 초과

(4) 코팅공정성

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 필름을 롤 상태로 1일, 15일, 30일 상온 상습에 보관하여 필름의 언와인딩시 발생하는 롤 상태의 블로킹 및 코팅 도막의 전사 여부를 육안으로 관찰하여 평가한다.

우수(O) : 롤 블로킹 및 코팅도막 전사 미발생

불량(X) : 롤 블로킹 및 코팅도막 전사 발생

[제조예 1] 폴리우레탄계 프라이머층 조성물의 제조

중량평균분자량이 2100g/mol인 폴리에스테르계 폴리올 23중량%, 헥사메틸렌이소시아네이트 58중량%, 디메틸프로피온산 9.5중량% 및 트리에틸아민 9.5중량%를 반응시킨 폴리우레탄 바인더 4.5중량%, 실리콘계 웨팅제(Methyl(Propylhydroxide, ethoxylated)bis(trimethylsiloxy)Silane) 0.5중량%를 물에 첨가한 후 1시간동안 교반하여 폴리우레탄계 프라이머층 조성물을 제조하였다.

[제조예 2] 폴리에스테르계 바인더 수지의 제조

에스테르 교환 반응기 내에 세바신산 49몰%, 도데칸산 10몰% 및 테레프탈산 41몰%를 포함하는 디카르복실산 화합물과 프로필렌글리콜 41몰%, 1,4-부탄디올 55몰% 및 트리메틸올프로판 4몰%를 포함하는 폴리올 화합물을 투입하고, 옥살산 타탄 칼륨을 화합물의 총량에 대비하여 0.1중량%로 첨가하였다. 이를 250℃까지 승온하여 에스테르 교환반응을 진행시키는 동시에 부산물인 물을 증류했다. 온도를 250℃까지 승온시키면서 압력을 1mmHg까지 감압하여 중축합 반응을 진행시켰으며 동시에 부산물인 디올을 회수하여 폴리에스테르 바인더 수지를 얻었다. 얻어진 수지의 연화점은 96℃였으며, 중량평균분자량은 96,000g/mol이었다.

[실시예 1]

1) 접착층 조성물의 제조

상기 제조예 2에서 제조된 폴리에스테르 바인더 수지 95중량%, 폴리에스테르 첨가제 4.4중량%, 평균입경 3㎛의 콜로이드 PMMA 입자 0.3 중량%, 평균입경 5㎛의 콜로이드 PMMA 입자 0.3중량%에 해당하는 조성물을 용매 MEK:톨루엔=1:1로 희석하여 고형분 23 중량%인 접착층 조성물(1)을 준비하였다.

2) 폴리에스테르 필름의 제조

수분이 제거된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 압출기에 넣고 용융압출한 후 표면온도 20℃인 캐스팅 드럼으로 급냉, 고화시켜 두께가 2000㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트를 제조하였다. 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트를 80℃에서 기계방향(MD)으로 3.5배 연신한 후 상온으로 냉각하였다. 이후, 상기 제조예 1에서 제조된 폴리우레탄계 프라이머층 조성물을 Gravure coating 방법으로 코팅하고 110 ~ 150℃까지 초당 1℃씩 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 연신하였다. 이후, 5단 텐터에서 230℃로 열처리를 행하고, 200℃에서 종방향 및 횡방향으로 10% 이완시켜 열고정하여 코팅된 2축연신 필름을 제조하였다. 기재필름의 두께는 23㎛이고, 폴리우레탄 프라이머층의 건조도포두께는 45nm 이었다.

폴리우레탄 프라이머층에 후가공 코팅 방법으로 상기 접착층 조성물(1)을 그라비아 방법으로 코팅하고 5단 텐터에서 70, 80, 100, 90, 60℃로 열건조를 진행하였다. Line speed는 50mpm으로 진행하였고 tension은 10Kgf를 유지하였으며 nip롤은 제거하였다. 건조도포두께는 접착층 3㎛이었다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 1]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 폴리우레탄 프라이머층에 후가공 코팅 방법으로 상기 접착층 조성물(1)을 그라비아 방법으로 코팅하고 5단 텐터에서 70, 80, 100, 90, 90℃로 열건조를 진행한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 2]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 접착층 형성시 라인스피드를 90mpm으로 진행한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 3]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 접착층 형성시 텐션을 16kgf로 설정하고, nip롤을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 4]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 접착층 조성물에서 폴리에스테르계 바인더 수지를 85중량%, 폴리에스테르계 첨가제 14.4중량%를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 5]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 접착층 조성물에서 폴리에스테르계 바인더 수지를 99.4중량%를 포함하고, 폴리에스테르계 첨가제를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 6]

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 접착층 조성물에서 폴리에스테르계 바인더 수지 95중량%, 폴리에스테르계 첨가제 4.4중량% 및 평균입경 3㎛인 콜로이드 PMMA 입자를 0.6중량% 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 적층필름의 물성을 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 2의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 후가공 코팅시 동일한 조성을 사용하더라도 라인스피드, 건조 온도, 텐션과 같은 코팅 공정을 변경함에 따라 코팅의 외관, 공정성에 문제가 발생되는 것이 확인되었다. 그리고, 접착층 조성물에서 폴리에스테르계 바인더 수지의 함량이 높을수록 접착력에 대한 물성은 쉽게 확보가 가능하지만 단독으로 사용하였을 경우 건조 후 경화 지연 문제로 리와인딩시 블록킹이 발생하는 것이 확인되었고, 바인더 수지의 함량이 일정 함유량 미만일 경우에는 접착력이 저하되는 것을 알 수 있었다. 또한, 평균입경이 동일한 1종의 입자를 사용하였을 때 평균입경이 상이한 2종 이상의 입자를 사용했을 때보다 공정성이 저하되고 블로킹 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다.

따라서, 상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 폴리에스테르 적층필름은 공정 조건에 따라 생산 안정성이 달라지는 것을 확인하여 최적 공정 조건을 확립하였고 접착력이 CPET기준 700gf/inch 이상으로 우수하였으며, 블로킹성 및 가열 조리시 내용물이 터지는 것을 방지하는 Self Vent성도 40~80℃ 구간에서 접착력이 200gf/25mm이하로 떨어지는 결과로 모두 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 폴리에스테르 기재필름
20 : 폴리우레탄계 프라이머층
30 : 접착층

Claims (10)

1. a) 기재필름의 어느 일면에 폴리우레탄계 프라이머층을 형성하는 단계; 및
   b) 상기 프라이머층 상부에 접착층을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 접착층 형성시 라인스피드(line speed)가 하기 식 1을 만족하고, 텐션(tension)이 하기 식 2를 만족하며, 건조온도는 60 내지 130℃ 내에서 적어도 2단계 이상 단계적으로 승온 및 감온하는 폴리에스테르 적층필름의 제조방법.
   20 mpm ≤ line speed ≤ 80 mpm [식 1]
   5 kgf≤ tension ≤ 15 kgf [식 2]
2. 제 1항에 있어서,
   상기 건조는 1단계부터 5단계로 진행될 수 있으며, 건조온도는 1단계 60 내지 100℃, 2단계 70 내지 110℃, 3단계 90 내지 130℃, 4단계 70 내지 110℃ 및 5단계 60 내지 80℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 적층필름의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 a)단계에서 우레탄계 프라이머층은 건조두께가 0.03 내지 0.1㎛이며, 상기 b)단계에서 접착층은 건조두께가 1 내지 5㎛로 형성되는 폴리에스테르 적층필름의 제조방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 적층필름.
5. 제 4항에 있어서, 상기 폴리에스테르 적층필름은
   폴리에스테르 기재필름,
   상기 기재필름의 어느 일면에 형성된 폴리우레탄계 프라이머층, 및
   상기 프라이머층 상부에 형성된 접착층을 포함하며,
   하기 식 3 및 식 4를 만족하는 폴리에스테르 적층필름.
   700 ≤ A ≤ 1500 [식 3]
   (상기 A는 접착층의 접착력으로 단위는 gf/inch이다.)
   B ≤ 20 [식 4]
   (상기 B는 블로킹성으로 단위는 gf/inch이다.)
6. 제 4항에 있어서,
   상기 접착층은 폴리에스테르계 바인더 수지 89 내지 98중량%, 폴리에스테르계 첨가제 1 내지 10중량% 및 충전제 0.1 내지 2중량%를 포함하는 접착층 조성물로 형성되는 폴리에스테르 적층필름.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 바인더 수지는 탄소수가 4 내지 15개인 지방족 디카르복실산 화합물을 50 내지 80몰% 함유하는 디카르복실산 화합물과 프로필렌글리콜을 5 내지 60몰% 함유하는 폴리올 화합물의 반응으로 형성된 폴리에스테르 적층필름.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 폴리에스테르계 첨가제는 유리전이온도(Tg)가 30 내지 100℃이며, 평균입경이 상이한 필러를 적어도 2종 이상 포함하며,
   상기 폴리에스테르계 첨가제의 밀도가 0.60 내지 1.00g/ml인 폴리에스테르 적층필름.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 폴리에스테르계 바인더의 중량평균분자량은 20,000 내지 200,000g/mol이며, 상기 폴리에스테르계 첨가제의 중량평균분자량은 10,000 내지 200,000g/mol인 폴리에스테르 적층필름.
10. 제 6항에 있어서,
    상기 충전제는 평균입경이 0.5 내지 3㎛인 제1충전제와 평균입경이 4 내지 7㎛인 제2충전제를 포함하며,
    상기 제1충전제와 제2충전제는 접착코팅조성물 총 함량에 대하여 각각 독립적으로 0.1 내지 1중량% 포함하는 것인 폴리에스테르 적층필름.

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