KR20170090921A - 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법 - Google Patents

Abstract

동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법에 있어서, 종, 횡 양방향 연신비를 3.5-4.0배, 이완율을 5-10%로 하고, 텐터 내 연신구간의 온도 범위를 80-110℃, 열처리구간 온도범위를 190-240℃로 하는 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법을 제공한다.
상기의 제조방법으로, 동시 연신공정에서 텐터 내 연신구간 및 열처리 구간의 온도, 연신공정의 연신비 및 이완율을 최적화하여, 보잉현상을 억제하여 폭방향 물성이 균일한 이축 연신 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.

Description

동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법{Preparing biaxially oriented polyester film}

동시 연신공정을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법에 있어서, 텐터 내 연신구간 및 열처리 구간의 온도, 연신공정의 연신비 및 이완율을 최적화하여 보잉율을 감소시킬 수 있는 폴리에스테르 필름 제조방법을 제공한다.

일반적으로 폴리에스테르 필름은 우수한 기계적 성질, 치수안정성, 내화학성 및 투명성이 우수하여 자기기록 매체, 콘덴서, 전기절연 재료, 포장용 등의 분야뿐만 아니라, 최근에는 디스플레이 분야의 광학용도 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.

상기 폴리에스테르 필름을 연신하는 방법에는 축차연신법과 동시연신법이 있는데, 축차연신법을 이용하는 경우, 횡연신기 내에서 필름의 양쪽 단부를 클립이 잡고 있는 바, 종방향 연신시 발생된 종방향 잔류응력과 횡방향 연신시 발생되는 횡방향 잔류응력, 열고정시 야기되는 수축 응력에 대해서 필름 단부는 그 변형이 구속되는 반면, 필름의 중앙부는 클립의 영향이 적어 변형에 대한 구속력이 상대적으로 약하다. 따라서, 횡연신기 내에서 양쪽 단부와 중앙부 사이의 구속력의 차이로 중앙부가 필름의 진행 방향의 반대 방향으로 밀려서 발생하는 필름의 활모양 휘어짐(bowing) 현상은 이축연신과 열고정의 과정에서 수반되는 필름 제조 공정상 피할 수 없는 문제인데, 이러한 필름의 보잉 현상으로 필름의 폭방향 물성의 균일화가 극히 곤란하였다.

(특허문허1) 대한민국 공개특허공보 10-2010-0082428

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동시 연신공정을 이용하여 폴리에스테르 필름을 제조하되, 텐터 내 연신구간 및 열처리 구간의 온도, 연신공정의 연신비 및 이완율을 최적화하여 폴리에스테르 필름의 보잉율을 낮출 수 있는 폴리에스테르 제조방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법에 있어서, 종, 횡 양방향 연신비를 3.5-4.0배, 이완율을 5-10%로 하고, 텐터 내 연신구간의 온도 범위를 80-110℃, 열처리구간 온도범위를 190-240℃로 조절하는 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법을 제공한다.

상기 제조방법에 있어서 텐터 내 연신구간의 온도 범위를 80-100℃로 하는 것이 보잉율 감소를 위해 더욱 바람직하다.

상기 제조방법에 있어서 텐터 내 열처리구간 온도범위를 190-220℃로 하는 것이 보잉율 감소를 위해 더욱 바람직하다.

상기 제조방법에 있어서 종, 횡 양방향 연신비가 4.0배로 하는 것이 보잉율 감소를 위해 더욱 바람직하다.

상기 제조방법에 있어서 이완율을 10%로 하는 것이 보잉율 감소를 위해 더욱 바람직하다.

상기 제조방법에 의해 제조된 폴리에스테르 필름은 보잉율이 5%이하인 것을 특징으로 한다.

동시 연신공정에서 텐터 내 연신구간 및 열처리 구간의 온도, 연신공정의 연신비 및 이완율을 상기와 같이 최적화하여, 보잉현상을 억제하여 폭방향 물성이 균일한 이축 연신 폴리에스테르 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 보잉율을 측정하는 방법을 설명한다.
도 2는 텐터 내의 예열구간, 연신구간, 열처리구간, 냉각구간과, 연신구간 및 열처리 구간의 세분화된 구역을 설명한다.

본 발명은 동시 연신공정을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법에 있어서, 텐터 내 연신구간 및 열처리 구간의 온도, 연신공정의 연신비 및 이완율을 조절하여, 보잉율을 최소화할 수 있는 조건에 관한 것이다.

동시연신공정에 의한 폴리에스테르 필름 제조방법은 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 예열단계를 거친 후, 연신구간에서 종연신과 횡연신이 동시에 이루어지게 된다. 다음 열처리구간을 통해 수축응력이 제거된 후 냉각구간을 거쳐 폴리에스테르 필름이 제조되게 된다.

동시 연신공정을 이용한 폴리에스테르 필름의 제조방법에 있어, 연신율을 최소화하기 위하여 아래와 같이 공정 온도, 연신비 및 이완율이 조절되었다.

-온도조절방법-

도2를 참고하면, 동시연신공정이 이루어지는 텐터는 크게 예열구간(100), 연신구간(200), 열처리구간(300), 냉각구간(400)으로 이루어진다. 이중 연신구간은 연신1구간(1), 연신2구간(2), 연신3구간(3)으로 세분화되며, 열처리구간은 열처리1구간(4), 열처리2구간(5), 열처리3구간(6), 열처리4구간(7)으로 세분화된다.

상기 연신구간에서의 온도는 80-110℃의 온도 범위에서 상기의 각 세부구역별로 조절된다. 상기 범위를 벗어나면 연신에 적합하지 않다.

상기 열처리구간에서의 온도는 190℃-240℃의 온도 범위에서 각 세부구역별로 세분화 조절되어 보잉율을 측정한다. 190℃ 보다 낮으면 잔류응력의 제거가 충분하지 못하며, 240℃보다 높으면 과열로 인한 필름 파단 등 공정 문제가 발생한다.

- 연신비 및 이완율 조절방법-

연신구간에서 종, 횡 양방향 연신비를 3.0-4.0배, 이완율을 5-10%의 범위내에서 조절하여 보잉율을 측정한다.

상기와 같은 조절을 통해, 종, 횡 양방향 연신비를 3.5-4.0배, 이완율을 5-10%로 하고, 텐터 내 연신구간의 온도 범위를 80-110℃, 열처리구간 온도범위를 190-240℃로 하는 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법을 제공한다.

또한 상기의 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 필름은 보잉율이 5%미만인 것을 특징으로 한다.

실시예

실시예1

고유점도가 0.62dl/g 폴리에스테르 수지를 트윈 스크류타입의 압출기에서 265-285℃ 조건으로 T-다이 285℃에서 3-layer(1:8:1) 공압출하고, 동시연신 방식으로 표1에서 표시한 조건과 같이 연신온도 90-110℃, 열처리온도 190-240℃, MD-TD 3.5 연신하여, 이완율 5%로 폴리에스테르 필름(평균두께 100μm)를 제조하였다. 상기와 같이 만들어진 필름을 격자무늬 먹줄로 보잉율 측정하여 그 결과를 표1에 표시하였다.

보잉율은 횡연신기 입구에서 먹줄을 이용하여 필름의 표면에 횡방향으로 그려진 일직선이 횡연신기를 빠져나온 다음 활모양으로 휘어진 모양에 대해서 기준직선으로부터 활모양의 정점까지의 거리(mm)를 bow height라 하고, 필름의 폭을 film width(mm)라 할 때 다음과 같은 수식에 의해 계산하여 구해졌다. 구체적인 측정 방법은 도1을 통해 나타내었다.

보잉율 ( % )=( bow height / film width )X100

실시예2

표1에서 표시한 조건과 같이 연신구간 온도를 10℃씩 낮춘 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 수행하였다.

실시예3

표1에서 표시한 조건과 같이 열처리구간 온도를 20℃씩 낮춘 것을 제외하고는 실시예2와 동일한 방법으로 수행하였다.

실시예4

표1에서 표시한 조건과 같이 연신구간 온도를 10℃씩 높인 것을 제외하고는 실시예3과 동일한 방법으로 수행하였다.

실시예5

표1에서 표시한 조건과 같이 열처리 구간 온도를 20℃씩 높이고, 연신비를 4배로 한것 외에는 실시예4와 동일한 방법으로 수행하였다.

실시예6

표1에서 표시한 조건과 같이 이완율을 10%로 높인것 외에는 실시예5와 동일한 방법으로 수행하였다.

실시예7

표1에서 표시한 조건과 같이 연신구간 온도를 10℃, 열처리구간 온도를 20℃씩 낮춘 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 수행하였다.

비교예

비교예는 축차연신으로 아래 표1의 조건으로 수행하였다.

실시예1 내지 7 및 비교예의 결과를 하기 표1에 표시하였다.

구분	온도조건							연신조건				결과
	ST(연신구간)			HS(열처리구간)				연신비		이완율(%)		보잉
	1구간	2구간	3구간	1구간	2구간	3구간	4구간	MD	TD	MD	TD	%
비교예	90	100	110	220	230	240	190	3.5	3.5	-	5%	8.9
실시예1	90	100	110	220	230	240	190	3.5	3.5	5%	5%	4.9
실시예2	80	90	100	상동	상동	상동	상동	상동	상동	상동	상동	4.8
실시예3	상동	상동	상동	200	210	220	상동	상동	상동	상동	상동	4.7
실시예4	90	100	110	상동	상동	상동	상동	상동	상동	상동	상동	4.5
실시예5	상동	상동	상동	220	230	240	상동	4.0	4.0	상동	상동	3.9
실시예6	상동	상동	상동	상동	상동	상동	상동	4.0	4.0	10%	10%	3.6
실시예7	80	90	100	200	210	220	상동	상동	상동	상동	상동	3.3

실험결과, 연신구간 온도를 80-100℃으로 낮춘 경우, 열처리구간 온도를 190-220℃으로 낮춘경우, 연신비를 4배, 이완율을 10%로 각각 높일수록 보잉율이 감소되는 것을 알 수 있었다.

100: 예열구간
200: 연신구간
300: 열처리구간
400: 냉각구간
1: 연신1구간
2: 연신2구간
3: 연신3구간
4: 열처리1구간
5: 열처리2구간
6: 열처리3구간
7: 열처리4구간

Claims (6)

1. 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법에 있어서, 종, 횡 양방향 연신비를 3.5-4.0배, 이완율을 5-10%로 하고, 텐터 내 연신구간의 온도 범위를 80-110℃, 열처리구간 온도범위를 190-240℃로 하는 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 텐터 내 연신구간의 온도 범위를 80-100℃로 하는 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 텐터 내 열처리구간 온도범위를 190-220℃로 하는 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서, 종, 횡 양방향 연신비가 4.0배인 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 이완율이 10%인 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름의 보잉율의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 동시이축연신방법을 이용한 폴리에스테르 필름 제조방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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