KR20180037182A - 폴리에스테르 필름 - Google Patents

Abstract

필름의 주배향 축방향을 X방향, X방향과 직교하는 방향을 Y방향이라고 하고, X방향의 150℃ 열수축률을 SX150, Y방향의 150℃ 열수축률을 SY150, Y방향의 90℃ 열수축률을 SY90이라고 해서, 식 (SY150) > (SX150) : (I), (SY150) ≥ 15% : (II), (SY90) < 15% : (III)을 만족하는 폴리에스테르 필름. 저온 영역에서는 열수축률이 낮고, 고온 영역에 있어서 균일한 열수축성을 나타낼 수 있기 때문에, 포장 용도, 가식 용도, 광학 용도 등에 적합한 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.

Description

폴리에스테르 필름

본 발명은 특수한 열특성을 갖는 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

열수축성 필름은 라벨 포장 용도를 중심으로 널리 사용되고 있지만, 최근 라벨 인쇄시의 건조 공정에서는 열수축하지 않는 내열성을 갖고, 고온 가열시에 소정의 일방향으로 균일하게 열수축 가능한 열수축성 필름의 니즈가 높아지고 있다. 또한, 가식 용도로서 필름의 수축을 이용해서 복잡 형상의 부재로 고 의장한 필름 가식을 행하는 니즈도 높아져 오고 있다. 또한, 위상차 형성층 등의 광학층을 형성하는 광학용 이형 필름으로서도 열수축성 필름의 요망이 높아지고 있다.

균일한 열수축성을 갖는 열수축 필름으로서는 80℃, 90℃라고 하는 저온에서 열수축성을 갖는 폴리에스테르 필름이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

일본 특허공개 2003-320630호 공보 국제공개 제2014/021120호

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 필름은 열수축성은 양호하지만, 인쇄, 도포시의 건조 공정에 있어서의 내열성이 불충분하여, 건조 온도를 높게 할 필요가 있는 용도에의 적용은 곤란했다.

그래서, 본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해소하는 것에 있고, 인쇄, 도포 후의 건조 공정에 있어서는 실질적으로 열수축하지 않는 내열성을 갖고, 고온 가열 시에는 소망의 일방향으로 균일하게 열수축 가능한 폴리에스테르 필름을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 수단을 채용하는 것이다.

(1) 필름의 주배향 축방향을 X방향, X방향과 직교하는 방향을 Y방향이라고 하고, X방향의 150℃ 열수축률을 SX150, Y방향의 150℃ 열수축률을 SY150, Y방향의 90℃ 열수축률을 SY90이라고 해서, 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름.

(SY150) > (SX150) ···(I)

(SY150) ≥ 15% ···(II)

(SY90) < 15% ···(III)

(2) 상기 SX150이 하기 식을 만족하는, (1)에 기재된 폴리에스테르 필름.

(SX150) < 5% ···(IV)

(3) X방향의 파단 신도가 100% 이상인, (1) 또는 (2)에 기재된 폴리에스테르 필름.

(4) Y방향의 파단 신도가 150% 이상이고, 또한 X방향의 파단 신도보다 높은, (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 필름.

(5) Y방향에 있어서, 23℃, 100시간에서의 치수 변화율이 -0.1% 이상 0.1% 이하인, (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 필름.

(6) Y방향에 있어서, 50℃, 100시간에서의 치수 변화율이 -0.3% 이상 0.3% 이하인, (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 필름.

본 발명에 관한 폴리에스테르 필름에 의하면, 저온 영역에서는 열수축률이 낮고, 고온 영역에 있어서 균일한 열수축성을 나타낼 수 있기 때문에, 포장 용도, 가식 용도, 광학 용도 등에 적합한 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.

이하에, 본 발명에 따른 폴리에스테르 필름에 대해서 실시형태와 함께 상세하게 설명한다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 필름의 주배향 축방향을 X방향, X방향과 직교하는 방향을 Y방향이라고 하고, X방향의 150℃ 열수축률을 SX150, Y방향의 150℃ 열수축률을 SY150, Y방향의 90℃ 열수축률을 SY90이라고 해서, 하기 식을 만족하는 것이 필요하다.

(SY150) > (SX150) ···(I)

(SY150) ≥ 15% ···(II)

(SY90) < 15% ···(III)

여기에서, 필름의 주배향 축방향이란, 필름 면내에 있어서 분자가 가장 분극하여 있는 방위의 것이고, 굴절률 타원체에 있어서는 가장 굴절률이 높은 방위의 것을 가리킨다. 상기 (I)식은 150℃의 환경하에 있어서, 필름의 주배향 축방향보다 주배향 축방향과 직교하는 방향의 열수축률이 높은 것을 나타낸다. 본 발명에서는 150℃라고 하는 고온 환경하에서 주배향 축방향과 직교하는 방향의 열수축률을 높게 제어하고 주배향 축방향의 열수축률을 낮게 제어함으로써, 열수축 특성을 이용하여 소망의 일방향으로 균일하게 열수축하는 것을 발견했다. 열수축 특성의 균일성은 후술하는 바와 같이 열수축시켰을 때의 주름 등의 발생을 관찰함으로써 판단할 수 있다. 보다 일방향의 균일 열수축성을 달성하기 위해서는 (I')식을 만족하는 것이 바람직하고, (I")식을 만족하는 것이 가장 바람직하다.

(SY150)-10 > (SX150) ···(I')

(SY150)-15 > (SX150) ···(I")

또한, 상술한 (II)식은 150℃에 있어서의 주배향 축방향과 직교하는 방향의 열수축률이 15% 이상으로 높은 것을 나타내어, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 포장 용도, 가식 용도, 광학 용도로서 우수한 건조 내열성과 고온 열수축성을 양립할 수 있다. 또한, 보다 높은 수축성으로 함으로써, 각 용도에서의 성능이 향상되기 때문에, (II')식을 만족하는 것이 보다 바람직하고, (II")식을 만족하는 것이 가장 바람직하다.

(SY150) ≥ 20% ···(II')

(SY150) ≥ 25% ···(II")

또한, 상술한 (III)식은 90℃에 있어서의 주배향 축방향과 직교하는 방향의 열수축률이 15% 미만인 것을 나타내고, 각종 기능층 도포 후의 건조 공정에 있어서는 열수축하지 않거나, 작은 열수축률이 되는 내열성을 갖는다. 건조시의 내열성의 관점으로부터는 (III')식을 만족하는 것이 바람직하고, (III")식을 만족하는 것이 가장 바람직하다.

(SY90) ≤ 10% ···(III')

(SY90) ≤ 5% ···(III")

본 발명에 있어서, (I), (II), (III)식을 달성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 연신에 의해 X방향의 배향 결정화를 높이고, Y방향에 대해서는 결정화가 진행하지 않을 정도로 배향을 진행시키는 구조로 하고, 연신 후에 열처리에 의해 비결정부의 일부를 완화시키는 것이 바람직하다. X방향의 배향 결정화를 높임으로써 X방향의 열수축률은 낮아지는 경향을 나타내고, Y방향에 대해서는 결정화되지 않을 정도로 배향을 진행시킴으로써 열수축률을 높게 제어하는 것이 가능해 지고, 또한 연신 후의 열처리에 의해 비결정부의 일부를 완화시킴으로써 (I), (II), (III)식을 만족하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서, X방향은 필름 폭방향, Y방향은 필름 길이방향인 것이 바람직하다. 즉, 필름 길이방향으로 높은 수축성을 나타냄으로써, 특히 광학 용도에 있어서, 롤 투 롤에서의 위상차층 등의 형성이 가능해지기 때문에 바람직하다.

본 발명에 있어서, (I), (II), (III)식은 제막시의 연신 방식, 연신 배율, 연신 및 열처리의 온도를 조정함으로써 달성할 수 있다.

또한, (I), (II), (III)식을 만족하기 위한 폴리에스테르 필름의 조성으로서는 글리콜 단위의 80몰% 이상이 에틸렌글리콜 유래의 구조 단위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 85몰% 이상이며, 90몰% 이상이면 가장 바람직하다.

또한, 디카르복실산 단위의 80몰% 이상이 테레프탈산 유래의 구조 단위인 것이 바람직하고, 85몰% 이상이면 더욱 바람직하고, 90몰% 이상이면 가장 바람직하다.

본 발명에 사용하는 폴리에스테르를 부여하는 글리콜 또는 그 유도체로서는 에틸렌글리콜 이외에, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜 등의 지방족 디히드록시 화합물, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리옥시알킬렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등의 지환족 디히드록시 화합물, 비스페놀A, 비스페놀S 등의 방향족 디히드록시 화합물 및 그들의 유도체를 들 수 있다.

또한, 본 발명에 사용하는 폴리에스테르를 부여하는 디카르복실산 또는 그 유도체로서는 테레프탈산 이외에는, 이소프탈산, 프탈산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 디페닐 디카르복실산, 디페닐술폰 디카르복실산, 디페녹시에탄 디카르복실산, 5-나트륨술폰 디카르복실산등의 방향족 디카르복실산, 옥살산, 숙신산, 아디프산, 세바신산, 다이머산, 말레산, 푸마르산 등의 지방족 디카르복실산, 1,4-시클로헥산 디카르복실산 등의 지환족 디카르복실산, 파라옥시벤조산 등의 옥시카르복실산 및 그들의 유도체를 들 수 있다. 디카르복실산의 유도체로서는, 예를 들면 테레프탈산 디메틸, 테레프탈산 디에틸, 테레프탈산 2-히드록시에틸메틸에스테르, 2,6-나프탈렌 디카르복실산 디메틸, 이소프탈산 디메틸, 아디프산 디메틸, 말레산 디에틸, 다이머산 디메틸 등의 에스테르화물을 들 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 일 방향의 균일 열수축성의 관점으로부터 (IV)식을 만족하는 것이 바람직하다.

(SX150) < 5% ···(IV)

상기 (IV)식을 만족한다고 하는 것은 150℃에 있어서의 주배향 축방향의 열수축률이 5% 미만인 것을 나타내고, 주배향 축방향으로는 열수축하기 어려운 특성을 갖는다. 즉, 주배향 축방향과 직교하는 방향으로는 높은 열수축성을 나타내면서, 주배향 축방향으로는 열수축하지 않는다고 하는 일방향으로 선택적으로 수축하는 특성을 갖는다. 일방향 수축성의 관점으로부터 (IV')식을 만족하는 것이 바람직하고, (IV")식을 만족하는 것이 가장 바람직하다.

(SX150) ≤ 4% ···(IV')

(SX150) ≤ 3% ···(IV")

본 발명에 있어서, (IV)식을 달성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 제막시의 연신 방식, 연신 배율, 연신 및 열처리의 온도를 조정함으로써 달성할 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 높은 인성의 관점으로부터, X방향의 파단 신도가 100% 이상인 것이 바람직하다. X방향의 파단 신도를 100% 이상으로 함으로써 필름의 인성이 높아져서, 가공시의 필름 파손을 억제하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. X방향의 파단 신도는 120% 이상이면 더욱 바람직하고, 150% 이상이면 가장 바람직하다. 본 발명의 폴리에스테르 필름에 있어서, X방향의 파단 신도를 100% 이상으로 하는 방법으로서는 X방향의 연신 온도를 90℃ 이상으로 하는 방법이 바람직하게 사용된다. X방향으로 복수회 연신하는 경우에는, 가장 연신 온도가 높은 X방향의 연신 공정에 있어서 연신 온도를 90℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. X방향의 연신 온도를 90℃ 이상으로 높게 설정함으로써 X방향의 배향이 진행되지 않아서 파단 신도를 높이는 것이 가능해진다. 보다 바람직하게는, X방향의 연신 온도는 95℃ 이상이다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 더욱 인성을 높이기 위해서 Y방향의 파단 신도가 150% 이상이며, 또한 X방향의 파단 신도보다 높은 것이 바람직하다. Y방향의 파단 신도를 150% 이상으로 해서 X방향의 파단 신도보다 높게 제어함으로써, 필름의 인성이 더욱 높아져서 가공시의 필름 파손을 대폭 저감할 수 있다. 본 발명의 폴리에스테르 필름의 Y방향의 파단 신도는 170% 이상이면 더욱 바람직하고, 200% 이상이면 가장 바람직하다. 본 발명의 폴리에스테르 필름에 있어서, Y방향의 파단 신도를 150% 이상으로 하고, 또한 X방향의 파단 신도보다 높게 하는 방법으로서는 Y방향으로 연신 온도를 90℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Y방향으로 복수회 연신하는 경우에는, 가장 연신 온도가 높은 Y방향의 연신 공정에 있어서 연신 온도를 90℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Y방향의 연신 온도는 105℃ 이상이면 보다 바람직하고, 120℃ 이상이면 가장 바람직하다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 경시 안정성의 관점으로부터, Y방향에 있어서 23℃, 100시간에서의 치수 변화율이 -0.1% 이상 0.1% 이하인 것이 바람직하다. 23℃, 100시간에서의 치수 변화율을 -0.1% 이상 0.1% 이하로 매우 낮게 억제함으로써 경시에서의 필름 변형을 억제할 수 있다. Y방향에 있어서의 23℃, 100시간에서의 치수 변화율은 -0.08% 이상 0.08% 이하이면 보다 바람직하고, -0.05% 이상 0.05% 이하이면 가장 바람직하다. 본 발명의 폴리에스테르 필름의 Y방향에 있어서의 23℃, 100시간에서의 치수 변화율을 -0.1% 이상 0.1% 이하로 하는 방법으로서는, 예를 들면 Y방향이 길이방향일 경우, 폭방향으로 연신하기 전에 적어도 1.03배 이상 길이방향으로 연신하는 방법을 들 수 있다. 폭방향으로 연신하기 전에 적어도 1.03배 이상 길이방향으로 연신함으로써, 길이방향의 비결정부의 일부가 강직하게 되어 경시 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연신 후의 열처리 온도는 115℃보다 고온으로 함으로써 강직하게 된 비결정 구조가 안정화되기 때문에, 경시 안정성의 점으로부터는 보다 바람직한 방법이다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 고온에서의 경시 안정성의 관점으로부터, Y방향에 있어서 50℃, 100시간에서의 치수 변화율이 -0.3% 이상 0.3% 이하인 것이 바람직하다. 50℃, 100시간에서의 치수 변화율을 -0.3% 이상 0.3% 이하로 매우 낮게 억제함으로써, 고온 환경하에서의 경시에서의 필름 변형을 억제할 수 있다. Y방향에 있어서의 50℃, 100시간에서의 치수 변화율은 -0.25% 이상 0.25% 이하이면 보다 바람직하고, -0.2% 이상 0.2% 이하이면 가장 바람직하다. 본 발명의 폴리에스테르 필름의 Y방향에 있어서의 50℃, 100시간에서의 치수 변화율을 -0.3% 이상 0.3% 이하로 하는 방법으로서는, 예를 들면 Y방향이 길이방향일 경우, 폭방향으로 연신하기 전에 적어도 1.1배 이상 길이방향으로 연신하는 방법을 들 수 있다. 폭방향으로 연신하기 전에 적어도 1.1배 이상 길이방향으로 연신함으로써 길이방향의 비결정부의 강직성이 높아지고, 고온 환경하에 있어서도 경시 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연신 후의 열처리 온도는 115℃보다 고온으로 함으로써 강직된 비결정 구조가 안정화되기 때문에, 경시 안정성의 점으로부터는 보다 바람직한 방법이다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 핸들링성, 내열성, 수축성의 관점으로부터 필름 두께는 20㎛보다 두껍고 200㎛ 이하인 것이 바람직하고, 25㎛ 이상 150㎛ 이하이면 더욱 바람직하고, 30㎛ 이상 120㎛ 이하이면 가장 바람직하다. 또한, 인성의 관점으로부터는, 필름 두께는 30㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 매우 바람직하다.

다음에, 본 발명의 폴리에스테르 필름의 구체적인 제조 방법의 예에 대해서 기재하지만, 본 발명은 이러한 예에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

우선, 폴리에스테르 필름에 사용되는 폴리에스테르 수지로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 건조, 예비 결정화시킨 후, 단축 압출기에 공급하여 용융 압출한다. 이 때, 수지 온도는 265∼295℃로 제어하는 것이 바람직하다. 이어서, 필터나 기어 펌프를 통해서 이물의 제거, 압출량의 균정화를 각각 행하고, T다이로부터 냉각 드럼 상에 시트 형상으로 토출한다. 그때, 고전압을 건 전극을 사용해서 정전기에 의해 냉각 드럼과 수지를 밀착시키는 정전인가법, 캐스팅 드럼과 압출한 폴리머 시트 사이에 수막을 형성하는 캐스트법, 캐스팅 드럼 온도를 폴리에스테르 수지의 유리전이점∼(유리전이점-20℃)로 해서 압출한 폴리머를 점착시키는 방법, 또는 이들 방법을 복수 조합시킨 방법에 의해 시트 형상 폴리머를 캐스팅 드럼에 밀착시키고 냉각 고착화하여 미연신 필름을 얻는다. 이들 캐스트법 중에서도 폴리에스테르를 사용하는 경우에는, 생산성이나 평면성의 관점으로부터 정전인가하는 방법이 바람직하게 사용된다.

상기한 바와 같이 해서 얻어진 미연신 시트를 (I), (II), (III)식을 충족시키도록 연신 방식, 연신 배율, 연신 및 열처리의 온도를 조정한다. (I), (II), (III)식을 충족시키는 연신 방법으로서는, 예를 들면 상기 캐스트법에 의해 얻어진 시트를 필름 길이방향-폭방향-길이방향, 필름 폭방향-길이방향으로 축차 2축 연신한 후에 101℃ 이상 160℃ 이하로 열처리하는 방법, 필름 폭방향 단부를 파지하고, 길이방향과 폭방향을 연신하고, 전체 연신 공정의 최종점으로부터 5%의 구간의 길이방향 연신 배율을 폭방향 연신 배율 이상으로 하고, 101℃ 이상 160℃ 이하의 열처리를 행하는 방법 등이 바람직하게 사용된다.

본 발명에 있어서, 특히 Y방향의 고수축성을 중시하는 용도에 적용할 경우, 시트의 연신 방법으로서는 길이방향-폭방향-길이방향으로 축차 2축 연신한 후에 101℃ 이상 160℃ 이하에서 열처리하는 방법에 있어서, 최초의 길이방향의 연신 배율을 후의 길이방향의 연신 배율 이하로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 최초의 길이방향의 연신 배율을 1.01배 이상 3배 이하로 하고, 후의 길이방향의 연신 배율을 1.1배 이상 4배 이하로 하고, 또한 최초의 길이방향의 연신 배율을 후의 길이방향의 연신 배율 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 시트의 연신 방법을 필름 폭방향-길이방향으로 축차 2축 연신한 후에 101℃ 이상 160℃ 이하에서 열처리하는 방법으로 하는 것도 바람직하다. 이 경우, 폭방향으로 1.5배 이상 6배 이하로 연신하고, 그 후에 길이방향으로 1.1배 이상 4배 이하 연신하고, 길이방향 연신 후에 100℃ 이하의 냉각 공정, 101℃ 이상 160℃ 이하의 열처리 공정을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 시트의 연신 방법을 필름의 폭방향 단부를 파지하고, 길이방향과 폭방향으로 연신하고, 전체 연신 공정의 최종점으로부터 5%의 구간의 길이방향 연신 배율을 폭방향 연신 배율 이상으로 해서, 토탈 길이방향 연신 배율을 토탈 폭방향 연신 배율보다 낮게 하고, 연신 후에 101℃ 이상 160℃ 이하의 열처리를 행하는 방법으로 하는 것도 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서, Y방향의 고수축성과, 기계강도, 핸들링성의 양립이 중요한 용도에 적용할 경우에는, 연신 방법을 길이방향-폭방향-길이방향으로 축차 2축 연신한 후에 101℃ 이상 160℃ 이하에서 열처리하는 방법으로 하고, 최초의 길이방향의 연신 배율을 후의 길이방향의 연신 배율보다 높게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 최초의 길이방향의 연신 배율을 1.1배 이상 4배 이하로 하고, 후의 길이방향의 연신 배율을 1.01배 이상 3배 이하로 하고, 또한 최초의 길이방향의 연신 배율을 후의 길이방향의 연신 배율보다 높게 하는 것이 바람직하다. 또한, 다른 연신 방법으로서 필름의 폭방향 단부를 파지하고, 필름 길이방향과 폭방향을 연신하고, 전체 연신 공정의 최종점으로부터 5%의 구간의 길이방향 연신 배율을 폭방향 연신 배율 이상으로 해서, 토탈 길이방향 연신 배율을 토탈 폭방향 연신 배율보다 높게 하고, 연신 후에 101℃ 이상 160℃ 이하의 열처리를 행하는 방법으로 하는 것도 바람직하다. 여기에서, 바람직한 열처리 온도란, 2축 연신 후에 행하는 열처리 온도 중에서 가장 고온이 되는 온도를 나타낸다. 또한, 열처리 시간은 특성을 악화시키지 않는 범위에 있어서 임의의 시간으로 할 수 있고, 바람직하게는 5초 이상 60초 이하, 보다 바람직하게는 10초 이상 40초 이하, 가장 바람직하게는 15초 이상 30초 이하에서 행할 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 저온 영역에서는 열수축률이 낮고, 고온 영역에 있어서 균일한 열수축성을 나타내기 때문에, 포장 용도로서 바람직하게 사용된다. 인쇄층, 내후층, 점착층, 접착층, 증착층 등등의 각종 기능층의 도포 공정이나 건조 공정에 있어서는 열수축하지 않는 내열성을 갖기 때문에, 예를 들면 수계 용매의 코팅제로의 대응도 가능하다. 또한, 고온 가열함으로써 높은 열수축성을 나타내기 때문에, 보틀 등의 용기에의 장착성이 우수하므로, 라벨용을 중심으로 한 각종 포장 용도에 바람직하게 사용된다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 가식 용도에도 바람직하게 사용하는 것이 가능하다. 인쇄층, 내후층, 점착층, 접착층, 증착층, 내스크레치층, 내지문층 등등의 각종 기능층 도포 후의 건조 공정에 있어서는 열수축하지 않는 내열성을 갖기 때문에, 예를 들면 수계 용매의 코팅제로의 대응도 가능하고, 각종 기능층의 도포 공정이나 건조 공정에서의 내열성이 우수하고, 고온 가열 시에는 높은 열수축성을 나타내기 때문에, 복잡한 형상의 부재에의 고 의장의 가식에의 적용이 가능하다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 광학 용도에도 바람직하게 사용된다. 위상차 형성층 등의 각종 기능층의 도포 공정이나 건조 공정에서의 내열성이 우수한 것 이외에, 고온 가열시의 수축 특성을 이용해서 위상차층을 형성하는 것이 가능하다.

실시예

이하, 실시예에 따라 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 각종 특성은 이하의 방법에 의해 측정했다.

(1) 필름 두께

필름의 전체 두께를 측정할 때에는 다이얼 게이지를 이용하여 필름으로부터 잘라낸 시료의 임의의 장소 5개소의 두께를 측정하고, 평균치를 구했다.

(2) 주배향축

필름의 임의의 점에 있어서 100mm×100mm의 치수로 샘플을 잘라내고, KS SYSTEM CO., LTD. 제(현 Oji Scientific Instruments)의 마이크로파 분자 배향계 MOA-2001A(주파수 4GHz)를 사용하여, 폴리에스테르 필름의 면내의 주배향축을 구하여 X방향이라고 하고, X방향과 직교하는 방향을 Y방향이라고 했다.

(3) 열수축률(90℃, 150℃)

필름의 X방향 및 Y방향에 대해서 측정을 행했다. 길이 150mm(측정방향)×폭 10mm(측정방향에 직교하는 방향)의 직사각형으로 잘라내어 샘플로 했다. 샘플에 100mm의 간격(중앙부로부터 양단에 50mm의 위치)으로 표선을 그리고, 3g의 추를 매달고 소정 온도(90℃, 150℃)로 가열한 열풍 오븐 내에 30분간 설치해서 가열 처리를 행했다. 열처리 후의 표선 간 거리를 측정하고, 가열 전후의 표선 간 거리의 변화로부터 하기 식에 의해 열수축률을 산출했다.

열수축률(%) = {(가열 처리 전의 표선 간 거리) - (가열 처리 후의 표선 간 거리)}/(가열 처리 전의 표선 간 거리)×100.

(4) 파단 신도

필름의 X방향 및 Y방향에 대해서 측정을 행했다. 길이 150mm(측정방향)×폭 10mm(측정방향에 직교하는 방향)의 직사각형으로 잘라내어 샘플로 했다. 25℃, 63% Rh의 조건하에서 인장 시험기(Orientec Co., Ltd. 제, Tensilon UCT-100)를 사용해서 크로스 헤드 스피드 300mm/분, 폭 10mm, 시료 길이 50mm으로 해서 필름의 Y방향, X방향에 대해서 인장 시험을 행하고, 파단했을 때의 신도를 파단 신도라고 했다. 각 측정은 각각 5회씩 행하고, 그 평균치를 사용했다.

(5) 23℃, 100시간, 50℃, 100시간의 치수 변화율

필름의 Y방향에 대해서 측정을 행했다. 길이 100mm(측정방향)×폭 10mm(측정방향에 직교하는 방향)의 직사각형으로 잘라내어 샘플로 했다. 샘플에 60g의 추를 매달고 소정 온도(23℃, 50℃)의 항온층 내 설치하고, 100시간 유지 후의 Y방향의 길이를 측정하고, 하기 식에 의해 치수 변화율을 산출했다.

치수 변화율(%) = {(유지 전의 Y방향 길이) - (100시간 유지 후의 Y방향 길이)} / (유지 전의 Y방향 길이) ×100.

(6) 포장 용도 적성

(i) 건조 내열성

필름 표면에 스크린 인쇄를 행했다. 인쇄는 Mino Group Co.,Ltd.제 잉크 U-PET(517), 스크린 SX270T를 이용하여, 스퀴지 스피드 300mm/sec, 스퀴지 각도 45°의 조건에서 행하고, 이어서 90℃ 조건 하의 열풍 오븐 중에서 5분간 건조하여, 인쇄층 적층 필름을 얻었다. 얻어진 인쇄층 적층 필름에 대한 외관에 대해서 하기 기준으로 평가를 행했다.

A: 건조 후에도 주름의 발생은 확인되지 않고, 양호한 외관이었다.

B: 건조 후에 약간의 주름이 확인되었지만, 양호한 외관이었다.

C: 건조 후에 주름이 확인되었지만, 실용상 문제없는 레벨이었다.

D: 건조 후에 주름이 확인되고, 실용 레벨은 아니었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(ii) 열수축성

(i)에서 작성한 인쇄층 적층 필름에 대해서 필름 양단부를 용단(溶斷) 밀봉으로 접착하여 원통 형상의 라벨을 작성했다. 상기 라벨을 원통형의 알루미늄 보틀의 몸통부(저면 직경 150mm)에 씌우고, 150℃ 분위기 하의 터널 오븐에 통과 시간 3초로 통과시켜서, 보틀에 장착하고, 수축 외관을 하기 기준으로 평가했다.

A: 주름, 뒤틀림, 수축 부족이 발생하지 않고, 의장성이 우수한 외관이었다.

B: 주름, 뒤틀림, 수축 부족 중 적어도 어느 하나를 확인할 수 있지만, 의장성이 우수한 외관이었다.

C: 주름, 뒤틀림, 수축 부족 중 적어도 어느 하나를 확인할 수 있지만, 실용상 문제없었다.

D: 주름, 뒤틀림, 수축 부족 중 적어도 어느 하나를 확인할 수 있고, 실용 레벨은 아니었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(7) 가식 용도 적성

(i) 건조 내열성

필름 표면에 어플리케이터를 이용하여 Nihon Chemcal Co., Ltd.제 892L을 도포하고, 90℃에서 5분간 건조를 행하여 접착층을 형성했다. 접착층 적층 필름에 대한 외관에 대해서 하기의 기준으로 평가를 행했다.

A: 건조 후에도 주름의 발생은 확인되지 않고, 양호한 외관이었다.

B: 건조 후에 약간의 주름이 확인되었지만, 양호한 외관이었다.

C: 건조 후에 주름이 확인되었지만, 실용상 문제없는 레벨이었다.

D: 건조 후에 주름이 확인되고, 실용 레벨은 아니었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(ii) 형상 추종성

(i)에서 작성한 접착층 적층 필름에 대해서 접착층 적층 필름을 80℃로 가열한 마그네슘 케이싱체(저면 200mm×100mm×높이 30mm의 직육면체))에 씌우고, 150℃ 분위기하의 터널 오븐에 통과 시간 10초로 통과시켜서, 형상 추종시키고, 수축 외관에 대해서 하기의 기준으로 평가했다.

A: 높이 30mm까지 추종할 수 있었다.

B: 높이 25mm 이상 30mm 미만까지 추종할 수 있었다.

C: 높이 20mm 이상 25mm 미만까지 추종할 수 있었다.

D: 추종성이 낮아서 높이 20mm까지 추종할 수 없었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(8) 광학 용도 적성

(i) 핸들링성

실시예 및 비교예에서 얻은 열수축성 필름의 단부를 잘라낸 필름롤에 대해서, 권출 장력을 100N/m으로 하고, 권취 장력을 100N/m, 200N/m, 250N/m, 300N/m으로 해서 반송하고, 핸들링성에 대해서 하기의 기준으로 평가를 행했다.

A: 권취 장력 300N/m에서 1000m 권취가 가능했다.

B: 권취 장력 250N/m에서는 1000m 권취가 가능했지만, 300N/m에서는 1000m 권취하기 전에 필름 파단이 발생했다.

C: 권취 장력 200N/m에서는 1000m 권취가 가능했지만, 250N/m에서는 1000m 권취하기 전에 필름 파단이 발생했다.

D: 권취 장력 100N/m에서도 1000m 권취하기 전에 필름 파단이 발생했다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(ii) 건조 내열성

필름 표면에 폴리카보네이트/톨루엔 분산체를 다이 코터로 도포·건조를 행했다(건조 온도: 90℃, 건조 시간: 1분, 권출 장력: 200N/m, 권취 장력: 100N/m). 얻어진 폴리카보네이트 적층 필름의 외관에 대해서 하기 기준으로 평가를 행했다.

A: 건조 후에도 주름의 발생은 확인되지 않고, 양호한 외관이었다.

B: 건조 후에 약간의 주름이 확인되었지만, 양호한 외관이었다.

C: 건조 후에 주름이 확인되었지만, 실용상 문제없는 레벨이었다.

D: 건조 후에 주름이 확인되고, 실용 레벨은 아니었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(iii) 인성

(ii)에서 작성한 폴리카보네이트 적층 필름에 대해서, 150℃의 오븐 중에서 Y방향으로 수축시키면서, X방향으로 미연신해서 위상차층을 형성했다. 그 때, 인성에 대해서 하기의 기준으로 평가를 행했다.

A: X방향으로 1.2배 이상 연신할 수 있었다.

B: X방향으로 1.1배 이상 1.2배 미만 연신할 수 있었다.

C: X방향으로 1.05배 이상 1.1배 미만 연신할 수 있었다.

D: X방향으로 1.05배 연신을 할 수 없었다.

소정의 배율까지 연신해도 필름이 파단되지 않을 경우에 연신할 수 있었다고 평가했다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(iv) 열수축성

(iii)과 같은 방법으로, 150℃의 오븐 중에서 Y방향으로 수축시킨 필름의 열수축성에 대해서 하기의 기준으로 평가했다.

A: Y방향의 열수축률이 25% 이상이며, 수축 후의 필름 외관에 주름이 보여지지 않았다.

B: Y방향의 열수축률이 20% 이상 25% 미만이며, 수축 후의 필름 외관에 주름이 보여지지 않았다.

C: Y방향의 열수축률이 15% 이상 20% 미만이며, 수축 후의 필름 외관에 주름이 보여지지 않았다.

D: Y방향의 열수축률이 15% 미만이거나 또는 필름 외관에 주름이 보였다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(v) 경시 안정성-I

실시예 및 비교예에서 얻은 열수축성 필름을 권출 장력을 100N/m, 권취 장력 100N/m에서 1000m 권취하고, 23℃ 조건하에서 100시간 보관 후의 롤 외관에 대해서 하기의 기준으로 평가를 행했다.

A: 주름의 발생은 확인되지 않고, 양호한 외관이었다.

B: 약간의 주름이 확인되었지만, 양호한 외관이었다.

C: 주름이 확인되었지만, 실용상 문제없는 레벨이었다.

D: 주름이 확인되고, 실용 레벨은 아니었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(vi) 경시 안정성-II

(v)와 같은 방법으로 얻어진 필름 롤에 대해서, 50℃ 조건하에서 100시간 보관 후의 롤 외관에 대해서 하기의 기준으로 평가를 행했다.

A: 주름의 발생은 확인되지 않고, 양호한 외관이었다.

B: 약간의 주름이 확인되었지만, 양호한 외관이었다.

C: 주름이 확인되었지만, 실용상 문제없는 레벨이었다.

D: 주름이 확인되고, 실용 레벨은 아니었다.

A, B, C가 합격 레벨이다.

(폴리에스테르의 제조)

제막에 제공한 폴리에스테르 수지는 이하와 같이 준비했다.

(폴리에스테르 A)

디카르복실산 성분으로서 테레프탈산 성분이 100몰%, 글리콜 성분으로서 에틸렌글리콜 성분이 100몰%인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(고유점도 0.65).

(폴리에스테르 B)

디카르복실산 성분으로서 테레프탈산 성분이 90몰%, 이소프탈산 성분이 10몰%, 글리콜 성분으로서 에틸렌글리콜 성분이 100몰%인 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(고유점도 0.7).

(입자 마스터)

폴리에스테르 A 중에 평균 입자지름 1.2㎛의 탄산칼슘 입자를 입자 농도 1질량%로 함유한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 입자 마스터(고유점도 0.65).

(실시예 1)

폴리에스테르 A와 입자 마스터를 질량비 95:5로 혼합해서 압출기에 투입한 후, 280℃에서 용융시키고, T다이로부터 25℃로 온도 제어한 냉각 드럼 상에 시트 형상으로 토출했다. 그때, 직경 0.1mm의 와이어 형상 전극을 사용해서 정전 인가하고, 냉각 드럼에 밀착시켜 미연신 시트를 얻었다. 이어서, 연신 온도 90℃에서 길이방향으로 3배 연신하고, 이어서 텐터식 연신기로 연신 온도 90℃에서 폭방향으로 4배 연신했다. 그 후, 재차 길이방향으로 연신 온도 120℃에서 2배 연신한 후, 텐터 내에서 110℃에서 열처리를 행하여, 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 각종 특성을 후술의 실시예, 비교예에 있어서의 각종 특성과 함께 후술의 표 1∼4에 나타낸다.

(실시예 2)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 2배로 하고, 2회째의 길이방향의 연신 배율을 1.5배로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 40㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 3)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 2배로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 4)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 1.5배로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 5)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 1.1배로 하고, 열처리 온도를 125℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 6)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 1.03배로 하고, 열처리 온도를 125℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 7)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 1.1배로 하고, 폭방향의 연신 온도를 97℃로 하고, 열처리 온도를 125℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 50㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 8)

2회째의 길이방향의 연신 온도를 125℃로 하고, 열처리 온도를 122℃로 한 것 이외에는, 실시예 4와 같은 방법으로 필름 두께 50㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 9)

실시예 1과 같은 방법으로, 필름 두께 28㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 10)

폭방향의 연신 온도를 92℃로 하고, 열처리 온도를 125℃로 한 것 이외에는, 실시예 7과 같은 방법으로 필름 두께 20㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 11)

원료 조성을 폴리에스테르 A와 폴리에스테르 B와 입자 마스터를 질량비 45:50:5로 한 것 이외에는, 실시예 4와 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 12)

폴리에스테르 A와 입자 마스터를 질량비 95:5로 혼합해서 압출기에 투입한 후, 280℃에서 용융시키고, T다이로부터 25℃로 온도 제어한 냉각 드럼 상에 시트 형상으로 토출했다. 그때, 직경 0.1mm의 와이어 형상 전극을 사용해서 정전 인가하고, 냉각 드럼에 밀착시켜서 미연신 시트를 얻었다. 이어서, 텐터식 연신기로 연신 온도 90℃에서 폭방향으로 4배 연신했다. 그 후, 길이방향으로 연신 온도 120℃에서 2배 연신한 후, 텐터 내에서 125℃에서 열처리를 행하여, 필름 두께 40㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 13)

폭방향의 연신 온도를 95℃로 한 것 이외에는, 실시예 12와 같은 방법으로 필름 두께 45㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 14)

길이방향의 연신 배율을 1.5배로 한 것 이외에는, 실시예 13과 같은 방법으로 필름 두께 45㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 15)

폴리에스테르 A와 입자 마스터를 질량비 95:5로 혼합해서 압출기에 투입한 후, 280℃에서 용융시키고, T다이로부터 25℃로 온도 제어한 냉각 드럼 상에 시트 형상으로 토출했다. 그때, 직경 0.1mm의 와이어 형상 전극을 사용해서 정전 인가하고, 냉각 드럼에 밀착시켜 미연신 시트를 얻었다. 이어서, 텐터식 연신기로 필름의 폭방향 단부를 파지하고, 필름 길이방향으로 토탈 배율 2배, 폭방향으로 토탈 배율 4배 연신하고(전체 연신 공정의 최종점으로부터 5%의 구간의 길이방향 연신 배율을 1.1배, 폭방향 연신 배율 1배), 연신 후에 125℃에서 열처리를 행하여, 필름 두께 40㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(실시예 16)

필름 길이방향의 토탈 배율을 3배로 한 것 이외에는, 실시예 15와 같은 방법으로 필름 두께 45㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(비교예 1)

폴리에스테르 A와 입자 마스터를 질량비 95:5로 혼합해서 압출기에 투입한 후, 280℃에서 용융시키고, T다이로부터 25℃로 온도 제어한 냉각 드럼 상에 시트 형상으로 토출했다. 그때, 직경 0.1mm의 와이어 형상 전극을 사용해서 정전 인가하고, 냉각 드럼에 밀착시켜 미연신 시트를 얻었다. 이어서, 연신 온도 90℃에서 길이방향으로 3배 연신하고, 이어서 텐터식 연신기로 연신 온도 100℃에서 폭방향으로 4배 연신했다. 그 후, 재차 길이방향으로 연신 온도 90℃에서 2배 연신한 후, 텐터 내에서 95℃에서 열처리를 행하여, 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(비교예 2)

1회째의 길이방향의 연신 배율을 3.2배로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(비교예 3)

2회째의 길이방향으로 연신 후의 열처리 온도를 165℃로 한 것 이외에는, 비교예 1과 같은 방법으로 필름 두께 35㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(비교예 4)

연신 후의 열처리 온도를 95℃로 한 것 이외에는, 실시예 12와 같은 방법으로 필름 두께 40㎛의 폴리에스테르 필름을 얻었다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 폴리에스테르 필름은 인쇄, 도포 후의 건조 공정에 있어서는 열수축하지 않는 내열성을 갖고, 고온 가열시에 균일하게 열수축 가능한 열수축성을 나타내기 때문에, 예를 들면 각종 잉크, 도막에의 대응이 가능해서 열수축성 필름으로서 폭넓게 적용이 가능하다.

Claims (6)

1. 필름의 주배향 축방향을 X방향, X방향과 직교하는 방향을 Y방향이라고 하고, X방향의 150℃ 열수축률을 SX150, Y방향의 150℃ 열수축률을 SY150, Y방향의 90℃ 열수축률을 SY90이라고 해서, 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름.
   (SY150) > (SX150) ···(I)
   (SY150) ≥ 15% ···(II)
   (SY90) < 15% ···(III)
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 SX150이 하기 식을 만족하는 폴리에스테르 필름.
   (SX150) < 5% ···(IV)
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   X방향의 파단 신도가 100% 이상인 폴리에스테르 필름.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   Y방향의 파단 신도가 150% 이상이고, 또한 X방향의 파단 신도보다 높은 폴리에스테르 필름.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   Y방향에 있어서, 23℃, 100시간에서의 치수 변화율이 -0.1% 이상 0.1% 이하인 폴리에스테르 필름.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   Y방향에 있어서, 50℃, 100시간에서의 치수 변화율이 -0.3% 이상 0.3% 이하인 폴리에스테르 필름.