KR940004800B1 - 이방성이 적고 횡방향으로 배향된 폴리에스테르 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이방성이 적고 횡방향으로 배향된 폴리에스테르 필름의 제조방법

본 발명은 이방성이 적고 배향 방향이 횡방향으로 되어 있을 뿐만 아니라 필름 전폭에 관하여 배향이 균일한 필름에 관한 것이다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르 필름은 자알려진 바와 같이 물리적, 화학적 성질 및 전기적 성질이 우수하여 각종 포장재료나 피복 보호, 전사용 필름, 인쇄 예술 차트 및 비디오, 오디오 필름으로 널리 이용되고 있다.

폴리에스테르 필름은 통상 압출기에서 용융 압출시킨후 종, 횡방향으로 이축 연신시켜 얻는데 필름의 후도 균일성을 개선하기 위하여 압출구금에서 용융 압출된 시트를 냉각 드럼에서 급냉각시킬 때 압출구금과 회전 드럼 사이에 와이어를 통하여 고전압을 방출시킴으로서 시트에 정전하를 부여하여 시트와 냉각 드럼의 밀착성을 증가시키는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이렇게 만들어진 시트를 가열된 롤상에 주속차를 이용하여서 종방향으로 연신한 다음 크립프에 파지시켜 레일을 따라 횡연신한 후 열처리를 한다.

자기 기록용 배이스 필름은 베이스 필름의 표면에 자성 입자를 바인더와 함께 도포하던가 자성 금속을 진공 증착, 스파터링, 멕기등의 방법으로 고착하여 적층하고 있다. 이러한 자기 기록 재료는 기록 재생시 순간적으로 인장력을 가해도 비틀림이 생기지 않고 증착시나 자성층 도포시 치수변화가 일어나지 않도록 치수 안정성이 요구된다. 또 특히 고밀도화 요구에 따라 기록 재료의 물성은 면내에서의 등방성이 중시되고 있다. 면내 이방성이 강한 필름은 트위스트 되기 쉽거나 열에 의한 비틀림이 일어나기 쉬워 고밀도 기록 재생시에 부적합하다. 이러한 이방성은 필름의 전폭에 따라 차이가 난다. 중앙 부분이 등방성이라도 양끝은 이방성이 강한 필름이 생성된다. 이러한 이방성의 차이로 인하여 권취시나 자성층을 적층할 때 양끝부분이 중앙부분보다 수율이 좋지 않게 된다. 더우기, 텐터를 이용하여 횡연신할 때는 완전한 등방성 필름을 얻기는 매우 어려우며 이방성을 어느 정도 가지게 된다. 이때 이방성은 어떤 방향으로 발달되어 있다. 이 방향 을 배향 방향이라고 한다면 통상 횡방향으로 강화된 필름인 경우 배향 방향은 횡방향으로 되어 있고 양끝 부분보다 중앙부분이 더 횡방향으로 발달되어 있다.

통상 횡방향으로 강화된 이유는 비디오용 베이스 필름의 경우 비디오 레코드의 헤드부분은 오디오 레코드의 헤드부분과 구조상의 차이가 난다. 즉, 헤드가 필름의 진행 방향에 대하여 어떤 각도로 경사져서 원운동을 하게 된다. 방송용에서는 약5°, 가정용 비디오에서는 약6°로 경사 원운동을 한다. 따라서 비디오 테이프는 헤드자체와 헤드의 회전운동을 지지하는 구멍에서 상호 접촉하기 때문에 폭방향이 약한 비디오 테이프에서는 구멍 부분으로 빠져 폭방향으로 닮음으로서 화상의 왜곡 및 색의 변성이 일어난다. 또 비디오테이프의 폭은 오디오 테이프의 폭 보다 크고 방송용인 경우는 2인치, 가정용인 경우는 0. 5인치로서 테이프를 박막화하여 콤팩트화하는 경향이기 때문에 점점 종방향 뿐만 아니라 폭방향의 강도가 높은 것이 요구되고 있다.

그와 같이 폭방향으로 배향되는 폴리에스터 필름은 38-24, 733에서 나타나 있는 바와 같은 공지의 수단으로 물론 가능하지만 많은 결점을 가지고 있다. 예를 들면 단순히 폭방향의 연신 비율을 높이면 제조 공정에서 파단이 많이 일어날뿐만 아니라 이방성이 큰 필름을 얻게 된다. 파단을 방지하기 위하여 종방향의 연신 비율을 줄이면 폭방향 및 종방향의 두께 불균일이 일어나기 쉽고 종방향의 강도가 저하한다.

본 발명의 목적은 상기 결점을 해소하기 위해 이방성이 적고 배향 방향이 횡방향으로 되어 있을 뿐만 아니라 필름 전폭에 대해서 그 배향 방향이 균일한 필름을 제공코저 하는 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위해 다음의 성질을 갖는 폴리에스테르 필름을 제조해야 되는데 이렇게 하기 위해서는 폴리에텔렌 테레프탈레이트 수지를 용융 압출시켜서 필름을 제조함에 있어서, 용융압출된 미연신 필름을 케스팅 후 종연신한 다음 횡방향으로 연신시킬 때 텐터 각도를 11∼15°내외로 하여 약 100∼120°C의 연신 온도로 연신시켜서 아래 조건에 맞는 폴리에스테르 필름을 제조한다.

전 폭에 대하여

(1)-20°≤b≤20°

(2)N≤0. 02

의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 이축 배향 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

여기에서, b는 횡방향에 대한 굴절율이 최대가 되는 각도이고,N은 복굴절율이다.

본 발명에 사용되는 폴리에스테르는 산 주성분으로서 방향족 디카르복실산 나프타렌 디카르복실산과 글리콜 주성분으로서 지방족 글리콜의 축합으로부터 유도되는 방향족 폴리에스테르이다.

방향족 디카르복실산의 예로서는 테레프탈산, 나프탈렌 디카르복실산, 디페닐 디카르복실산,이소프탈산, 디페닐에탄 디카르복실산, 디페닐에테르 디카르복실산, 디페닐 설폰 디카르복실산, 디페닐케톤 디카르복실산 및 안트라센 디카르복실산이 있다.

지방족 글리콜의 예로는 에틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌글리콜 및 데카메틸렌 글리콜과 같은 2∼10탄소 원자를 갖는 알킬렌 글리콜 등이 있다.

바람직하게는, 본 발명에 사용되는 방향족 폴리에스테르는 알킬렌 테레프탈레이트 및/또는 알킬렌 나프탈레이트를 주성분으로 함유한다.

상기한 방향족 폴리에스테르 중에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트, 또는 80몰%이상이 테레프탈산 및/또는 2,6-나프탈렌 카르복실산으로 구성된 카르복실산 성분과 80몰%이상이 에틸렌 글리콜로 구성된 글리콜 성분과의 공중합체가 특히 바랍직하다. 이들 바람직한 폴리에스테르에서, 산성분의 20몰%이하는 테레프탈산 및/또는 2,6-나프탈렌 카르복실산을 제외한 상기 방향족 디카르복실산, 또는 아디프산 및 세바스산과 같은 지방족 디카르복실산, 또는 시클로헥산-1,4-디카르복실산과 같은 치환식 디카르복실산으로 구성된다. 또한, 글리콜 성분의 20몰%이하는 에틸렌 글리콜을 제외한 상기한 글리콜 또는 히드로 퀴논, 레소르시롤 또는 2,2-비스(4-히드록시-페닐)프로판과 같은 방향족 디올, 또는 1,4-디히드록시메틸 벤젠과 같은 방향족 고리를 함유한 지방족 디올, 또는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜과 같은 폴리알킬렌 글리콜로 구성된다.

본 발명에 사용되는 방향족 폴리에스테르는 또한 히드록시 벤조산과 같은 방향족 히드록시 카르복실산 또는 Ω-히드록시 카르복실산과 같은 히드록시 카르복실산으로부터 유도되는 성분을 디카르복실 성분과 히드록시 카르복실산성분의 총량에 대하여 20몰%이하 만큼 공중합 또는 결합하여 사용할 수 있다.

상기 폴리에스테르는 그 자체가 공지이고 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 또한 필름 표면에 활성을 부여하기 위하여 중합시에 무기물을 부가해 주는 외부 입자법이나 내부 입자법에 의한 석출입자 또는 이들의 혼합법을 이용할 수가 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면, 배향 각도가 20°보다 크게되면 횡방향으로 배향이 작게 되어서 비디오 테이프인 경우 기록 재생시 좋지 않다. 일반적으로 횡방향으로 강화된 필름인 경우 중앙 부분이 양끝부분보다 횡방향으로 더 배향되어 있어서 중앙 부분이 배향각도가 20°내에 들더라도 양끝부분은 20°가 넘는 배향각도를 가지게 되어 양 끝부분이 좋지 않게 된다. 그리고 20°내에 들더라도 N이 0. 02보다 크게되면 이방성이 강한 필름이 생성되므로 비디오 재생시 트위스트 되거나 비틀림이 일어난다.

실시예 중의 배향 각도 및 복굴절율은 다음의 측정법으로 구하였다.

굴절율(N) : 나트륨디선(파장589nm)을 광원으로 하여서 아베굴절계를 사용하여 25℃, 65%RH에서 측정하였다. 마운트액은 메틸렌 요우다이드를 사용하였다.

배향각도(b) : 시료를 종방향과 횡방향으로 고정시킨 후 그림1과 같이 a를 5°간격으로 돌려가며 굴절율을 측정하였을 때 최대가 되는 각도를 배향 각도b로 나타내었다. 이때 시계방향을 +로, 반시계방향을 -로 나타내었다.

복굴절율(△N) : 편광 현미경에 베렉콤펜세이트를 사용하여서 온도25°C, 상대습도65%에서 측정하였다.

텐터각도 : 그림 2와 같이하여 측정하였다.

파단횟수 : 48시간 가동하여 파단이 일어나는 횟수를 측정하였다.

고유점도(Ⅰ. Ⅴ) : 올소클로로페놀을 용매로 하여 25°C에서 측정하였다.

[실시예 1, 2]

Ⅰ. Ⅴ 0. 63인 풀리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 290°C의 온도에서 용융 압출시켜서 미연신 필름을 케스팅 한 후 95°C에서 3, 5배 종연신하고 이를 다시 횡방향으로 3. 2배 연산시킬 때 텐터 각도를 13°로 하여 연신시키고 이때의 온도를 표 1에서와 같이하여 연신한 다음 200°C에서 5초간 열처리한 후 13μ인 베이스 필름을 얻었다.

[비교예 1∼4]

실시예와 같은 조건으로 연신하고 이때의 텐터각도와 연신 온도는 표1에서와 같이 하였다.

표1에서 나타난 것과 같이 텐터 각도를 13°로 하였을 때 양 끝부분의 배향 각도가 20°이내이고 끝부분의 복굴절율이 0. 02보다 작게되어서 전폭에 대하여 균일하고 이방성이 적은 필름을 얻었다.

그러나 텐터 각도를 10°로 하였을 때 끝부분의 복굴절율이 0. 02보다 작게되어서 이방성이 적은 필름이 얻어지나 양 끝부분의 배향각도가 20°이상이 되어서 횡방향으로 덜 배향된 필름이 얻어진다.

그리고 텐터 각도를 16°로 하였을때는 배향각도는 15°로서 횡방향으로 잘 발달되어 있으나 복굴절율이 0. 02보다 크게 되어서 이방성이 강한 필름이 얻어지게 된다.

즉, 텐터각도를 크게할수록 횡방향으로 더욱더 배향이 잘됨을 알 수 있다.

즉, 같은 연신 배율로 연신하더라도 텐터각도가 클수록 연신 속도가 크게 되어서 횡방향 연신이 더욱 더 잘 되게 된다. 그러나 텐터 각도가 너무 크게 되면 횡방향으로 연신이 너무 발달되어서 배향각도는 횡방향으로 잘 발달되나 횡방향으로 이방성이 큰 필름을 얻고 공정상에도 파단이 많이 일어나서 좋지 않게 된다.

온도에 대한 효과는 100℃와 120℃를 비교했을 때 배향각도와 복굴절율은 큰 차이는 없으나 100℃에서 연신했을때가 120℃에서 연신한 것보다 횡방향으로 연신이 잘되고 이방성이 큼을 알 수 있다.

이는 온도가 낮을수록 같은 연신배율로 연신하더라도 배향이 더욱 잘되기 때문이라고 생각된다.

Claims (2)

1. 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주재로한 이축연신 폴리에스테르 필름의 제조에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 용융 압출시켜 미연신된 필름을 캐스팅후 종연신 한 다음 횡 방향으로 연산시킬 때 텐터 각도를 11∼15°내외로 하고 연신 온도를 약100°C∼120°C내외로 하여 연신시킴을 특징으로 하는 이방성이 적고 횡방향으로 배향된 폴리에스테르 필름의 제조방법.
2. 이축연신 필름이 하기식을 만족하는 폴리에스테르 필름

   (단, b는 시료를 종,횡 방향으로 고정시킨 후 방사선 방향으로 시료를 돌려가며 굴절율을 측정하였을 때 횡방향을 기준으로 하여 굴절율이 최대가 되는 각도를 나타내고 이 각도를 배향각도로 하였다. △N은 복굴절율이다. )