KR101610822B1 - 저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트 - Google Patents

저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름의 표면 조도를 높여 난반사를 유도함으로써 필름의 광택도를 낮출 수 있고, 하나의 필름을 분리하여 두 개의 필름으로 만들 수 있으며, 표면 광택도를 조절할 수 있어 이를 통해 원하는 광택도를 용이하게 얻을 수 있고, 또한 은폐력과 반사율이 우수한 광학특성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하여 면광원의 밝기를 균일하게 맞출 수 있는 저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트에 관한 것이다.

Description

저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트{LOW GLOSS WHITE POLYESTER FILM, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFLECTIVE SHEET THEREOF}
본 발명은 저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름의 표면 조도를 높여 난반사를 유도함으로써 필름의 광택도를 낮출 수 있고, 하나의 필름을 분리하여 두 개의 필름으로 만들 수 있으며, 표면 광택도를 조절할 수 있어 이를 통해 원하는 광택도를 용이하게 얻을 수 있고, 또한 은폐력과 반사율이 우수한 광학특성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하여 면광원의 밝기를 균일하게 맞출 수 있는 저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트에 관한 것이다.
일반적으로, 정보 표시 기기 등에 사용되는 액정 디스플레이는 높은 휘도를 확보하기 위해서 디스플레이 후면에 백라이트라는 면광원을 설치하여 광을 조사하는 방식을 채용하고 있다.
이러한 백라이트는 단지 광을 조사할 뿐만 아니라 화면 전체를 균일하게 밝힐 필요가 있다. 이를 충족시키는 방법으로서 엣지형 또는 직하형의 면광원 구조를 사용한다. 엣지형은 광원이 디스플레이 모서리 부위에 위치하여 도광판을 이용해 빛을 전면부로 향하게 하는 반면 직하형의 경우 디스플레이 후면부에 위치해 전면부로 빛을 바로 조사한다.
종래 반사판 용도로 사용되는 백색 폴리에스테르 필름은 한국 공개특허공보 제2004-0021274호 및 제2009-0071425호에 개시된 바와 같이, 폴리올레핀 수지를 폴리에스테르 수지에 혼합하고, 백색 안료가 첨가된 폴리에스테르 수지와 함께 압출하여 필름 내부에 공동을 형성한 형태가 일반적이다.
그러나, 종래기술로 공지된 필름 내부에 기공이 형성되고 백색 안료가 첨가된 백색 폴리에스테르 필름의 경우는 그 필름의 표면조도가 낮기 때문에, 조도를 높이기 해서 입경이 큰 입자를 첨가하거나 별도의 코팅공정을 실시 하여야 한다. 따라서 종래기술의 경우, 큰 입자를 많이 넣음에 따라 립소제(폴리머가 압출기를 거쳐 T다이에서 토출될 때, 시간이 지남에 따라 T다이 출구에 이물들이 축척 되고 필름에 줄무늬가 발생하게 되는데, 이러한 줄무늬 유발물질을 정기적으로 제거해 주는 작업) 주기가 줄어들어 생산성 효율이 감소하는 문제가 있고 공정 추가에 따른 파단 위험이 높아지는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 종래의 반사판 용도로 사용되는 백색 폴리에스테르 필름의 문제점을 해소하기 위하여 종래 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법이 아닌 3층 공압출로 적층된 폴리에스테르 수지의 표층부를 박리하여 광택도를 낮추는 방법을 고안하였고, 안정적인 제막성과 생산성, 그리고 필름의 양호한 제반 물성을 부여한 저광택 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 방법을 발명하였다.
또한, 2층 혹은 3층 공압출로 제작된 필름의 표층을 벗겨내어 광택도를 조절하게 되면 박리된 표층을 버리거나 재활용하기 위한 추가 공정이 필요하게 되는 단점이 발생하는데, 본 발명자들은 이러한 문제를 해결하고자 필름 구조를 변경하여 박리되는 표층도 백색필름으로 사용할 수 있고, 광택도 또한 조절할 수 있도록 고안하였다.
한국 공개특허공보 제2004-0021274호 한국 공개특허공보 제2009-0071425호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 필름의 표면 조도를 높여 난반사를 유도함으로써 필름의 광택도를 낮출 수 있고, 하나의 필름을 분리하여 두 개의 필름으로 만들 수 있으며, 표면 광택도를 조절할 수 있어 이를 통해 원하는 광택도를 용이하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 은폐력과 반사율이 우수한 광학특성을 구현할 수 있고 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하여 면광원의 밝기를 균일하게 맞출 수 있는 저광택 백색 폴리에스테르 필름과 이의 제조방법 및 이를 이용한 반사시트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 공압출법을 통해 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층으로 형성된 3층 구조의 필름에서, 상기 기재층 중 하나의 층이 상기 지지층으로부터 박리된 것을 특징으로 하는, 저광택 백색 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.
여기서, 상기 기재층의 원료조성물은 폴리에스테르 수지와 상기 폴리에스테르에 대한 비상용성 수지인 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 혼합물로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 백색 무기입자 1 내지 50 중량부를 포함하고, 상기 지지층의 원료조성물은 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수지 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 65 내지 95중량% 및 비결정성 환상 올레핀 공중합체 5 내지35중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 유리전이온도는 120 내지 200℃인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 평균 입경은 0.5~5.0㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 백색 무기입자는 황산바륨 입자 또는 이산화티탄 입자에서 선택되는 단독 또는 이들의 조합이고, 평균 입경이 0.1 내지 3.0㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 3층 구조의 필름의 상기 기재층과 지지층의 전체 두께는 60 ~ 500 ㎛이고, 상기 지지층의 두께는 전체 두께의 5% 내지 20%의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기재층의 두께는 30㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 지지층은 2cm/s 내지 45cm/s의 박리속도로 박리된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 박리된 기재층 면 또는 상기 기재층이 박리된 지지층 면의 광택도는 30% 이하인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은 공압출법을 통해 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층으로 형성된 3층 구조의 필름에서, 상기 지지층으로부터 박리된 상기 기재층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저광택 백색 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.
여기서, 상기 박리된 기재층 면의 광택도는 30% 이하인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기재층으로 이루어진 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 중심면 평균조도(Ra)는 1~50㎛인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출한 3층의 구조로서, 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층이 형성된 시트상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 제1단계와, 상기 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 제2단계와, 상기 냉각된 시트를 1축 연신하는 제3단계와, 상기 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와, 상기 2축 연신된 백색 폴리에스테르 필름의 기재층 중 하나의 기재층을 상기 지지층으로부터 박리하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제5단계에서 상기 하나의 기재층은 2cm/s 내지 45cm/s의 박리속도로 박리되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제5단계는 상기 하나의 기재층을 롤투롤 방식으로 박리하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은 상술한 저광택 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 것을 특징으로 하는 반사시트에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 용융 압출된 백색 폴리에스테르 시트를 이축연신 공정을 통해 필름 내부에 기공을 갖는 구조의 백색 폴리에스테르 반사 필름을 제조하되, 3층 구조로 제조된 백색 폴리에스테르 반사 필름의 한 층을 박리함으로써 두 장의 필름을 만들 수 있는 장점이 있고, 계면 박리를 통해 제조된 필름의 표면 조도를 높여 난반사를 유도함으로써 필름의 광택도를 낮출 수 있는 등의 효과를 가진다.
또한, 기재층의 박리 속도를 제어함으로써 표면 광택도를 조절할 수 있으며 이를 통해 원하는 광택도를 용이하게 얻을 수 있다는 장점이 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름은 높은 표면조도로 인하여 표면의 광택도를 30% 이하로 낮춤으로써, 은폐력과 반사율이 우수한 광학특성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하여 면광원의 밝기를 균일하게 맞출 수 있는 등의 효과를 가진다.
또한 본 발명의 일 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 반사시트는 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하며, 도광판과의 밀착성 결점(Wet Out) 현상 또는 마찰에 의한 도광판 또는 반사시트의 갈림 현상을 방지할 수 있는 등의 효과를 가진다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including) ", "함유하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.
본 발명의 일 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 단면 모식도인 도 1을 참조하면, 기재층 A, C(10, 30)를 지지층 B(20)의 양면에 형성한 다음 기재층 A(10)를 박리한 후 기재층 A(10)와 지지층 B(20)의 표면에 표면조도가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
저광택 백색 폴리에스테르 필름은 공압출법을 통해 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층으로 형성된 3층 구조의 필름에서, 상기 기재층 중 하나의 층이 상기 지지층으로부터 박리된다.
2층 혹은 3층 공압출로 제작된 필름의 표층을 벗겨내어 광택도를 조절하게 되면 박리된 표층을 버리거나 재활용하기 위한 추가 공정이 필요하게 되는 단점이 발생하는데, 본 발명에 따르면 기재층 A(10)를 박리한 후 기재층 C(30)와 지지층 B(20)로 이루어진 백색필름뿐만 아니라 박리되는 표층인 기재층 A(10)도 백색필름으로 사용할 수 있고, 광택도 또한 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법을 통해 본 발명의 일 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 구성에 대해 상세히 살펴본다.
본 발명의 다른 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법은 다음의 단계를 포함한다.
(1) 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출한 3층의 구조로서, 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층이 형성된 시트상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 제1단계와,
(2) 상기 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 제2단계와,
(3) 상기 냉각된 시트를 1축 연신하는 제3단계와,
(4) 상기 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와,
(5) 상기 2축 연신된 백색 폴리에스테르 필름의 기재층 중 하나의 기재층을 지지층으로부터 박리하는 제5단계를 포함한다.
이로부터 제조된 저광택 백색 폴리에스테르 필름은 가운데 공동을 함유한 기재층으로 이루어진 필름과 상기 기재층의 한 면에 지지층이 형성된 필름의 두 개의 필름으로 제작되며, 반사율이 높고 광택도가 30% 이하로 낮다는 특징이 있다.
이하, 단계별로 필름의 제조방법을 상세히 설명한다.
제1단계는 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출하여 3층의 구조로서, 가운데 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층이 형성된 시트상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 단계로서, 폴리에스테르 수지를 수지 주성분으로 함유한 원료 조성물을 용융 공압출하여 3층의 구조(기재층/지지층/기재층)를 가진 시트상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 단계이다.
기재층을 이루는 원료 조성물은 폴리에스테르 수지와 폴리에스테르에 대한 비상용성 수지인 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 혼합물로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 백색 무기입자 1~50 중량부를 함유하는 것이다.
이때, 폴리에스테르 필름의 기본 수지로 사용되는 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 성분과 디올 성분으로 이루어지며, 제막 안정성이 높고 저렴한 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기본 구성으로 하는 것이 바람직하다.
디카르복실산 성분으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 아디프산, 세바신산을 사용하는 것이 바람직하고, 디올 성분으로는, 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올 등에서 선택 사용할 수 있다.
기재층을 이루는 원료 조성물에서, 폴리에스테르 수지는 65~95중량%로 함유하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70~90중량%을 사용하는 것이다. 이때, 폴리에스테르 수지함량이 상기 범위를 벗어나면, 다수의 공동을 함유하는 필름으로 제막할 수 없다.
또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기본 수지로서 사용할 경우, 제막 안정성의 관점에서 바람직하게는 전체 디카르복실산 성분 당 1~15몰%, 더욱 바람직하게는 3~14몰%, 가장 바람직하게는 5~13몰%의 공중합 성분을 함유하는 공중합 폴리에스테르 또는 전체 디올 성분 당 1~15몰%, 더욱 바람직하게는 3~14몰%, 가장 바람직하게는5~13몰%의 공중합 성분을 함유하는 공중합 폴리에스테르를 사용하면 좋다. 이때, 1몰% 미만이면, 다수의 공동을 함유하는 필름 제막이 어렵고, 반면에 15몰%를 초과할 때 역시 제막에 어려움이 있다.
이때, 상기 공중합 성분으로서 디카르복실산 성분은 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 아디프산 및 세바신산으로 이루어진 군에서 선택사용할 수 있다. 디올 성분은 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올 등에서 선택 사용할 수 있다. 또한, 상기 공중합 성분 중에서도 양호한 제막성을 얻기 위해서 이소프탈산 또는 2,6-나프탈렌디카르복실산을 사용하는 것이 바람직하고, 비상용성 수지의 분산 상태를 안정시키는 효과가 있는 1,4-시클로헥산디메탄올을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 제1단계의 기재층을 이루는 원료 조성물 중 수지 조성물에는 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성 수지로서, 비결정성 환상 올레핀 공중합체를 사용한다. 이때, 본 발명에 사용하는 비결정성 환상 올레핀 공중합체로는 바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 5,6-디메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 1-메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-에틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-n-부틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 6-i-부틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 7-메틸바이시클로[2,2,1]헵토-2-엔, 트리 시클로[4,3,0,12.5]-3-데센, 2-메틸-트리시클로[4,3,0,12.5]-3-데센, 5-메틸-트리시클로[4,3,0,12.5]-3-데센, 트리시클로[4,4,0,12.5]-3-데센, 10-메틸-트리시클로 [4,4,0,12.5]-데센 등의 비결정성 환상 올레핀 수지 또는 상기 비결정성 환상 올레핀 수지와 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 메틸펜텐 등의 결정성 폴리올레핀 수지가 공중합된 것을 사용할 수 있다.
상기 나열된 폴리에스테르 수지에 비상용성 수지는 단일성분으로 이루어진 중합체 또는 이 성분 이상으로 이루어진 공중합체 또는 이들간 2종 이상의 혼합형태를 병용할 수도 있다. 특히, 폴리에스테르 수지와의 임계 표면장력 차가 크고, 연신 후의 열처리에 의해 변형되기 어려운 수지가 바람직하고, 그 중에서도 에틸렌과 바이시클로알켄의 공중합체가 가장 바람직하다.
수지 조성물 중 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 함유량은 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 5~35중량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10~30중량%를 사용하는 것이다. 이때, 5중량% 미만으로 함유되면, 백색화의 효과가 미약하고, 높은 반사성을 구현할 수 없다. 반면에, 35중량%를 초과하면, 필름 자체의 강도 등의 기계 특성이 저하되고, 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 응집이 일어나기 쉽다.
이때, 사용되는 비결정성 환상 올레핀 공중합체는 폴리에스테르 조성물로부터 분리해서 시차주사형 열량계를 이용하고 JIS K7121-1987 측정법에 준하여 전이온도를 측정했을 때, 결정화 및 융해의 피크가 보여지지 않는 것을 비결정성의 조건으로 설정한다.
본 발명의 실시예에서는 가장 바람직한 일례로 폴리에스테르 수지에 대한 비상용성 수지인 비결정성 환상 올레핀 공중합체로서, 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지를 사용한다. 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지는 공지의 일본 특허공개 소61-271308호 공보에 예시되어 있는 액상중합법에 의해 제조될 수 있다.
이 방법에 의해 얻어지는 비결정성 환상 올레핀 공중합체는 유리전이온도 120 내지200℃ 이내를 충족하는 것이 바람직하다. 이때, 유리전이온도가 120℃ 미만이면, 필름을 연신할 때, 환상 올레핀 공중합체가 소성 변형되어 공동의 생성이 저해된다. 반면에, 유리전이온도가 200℃를 초과하면, 폴리에스테르 수지와 비결정성 환상 올레핀 공중합체를 압출기 등을 이용하여 용융 혼련하여 시트상으로 토출할 때, 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 분산이 불충분해져서 공동의 형상과 그 수를 원하는 수준만큼 달성할 수 없다.
이에, 본 발명의 제1단계의 기재층 원료 조성물에 사용되는 비결정성 환상 올레핀 공중합체의 유리전이온도는 더욱 바람직하게는 135~185℃, 가장 바람직하게는 140~150℃이다. 이때, 유리전이온도는 비결정성 환상 올레핀 공중합체에 있어서의 환상 올레핀과 비환상 올레핀의 공중합 비율을 변경함으로써 조정할 수 있는데, 유리전이온도는 시차주사형 열량계를 사용하여 20℃/분의 승온 속도로 승온시켰을 때의 JIS K7121-1987의 중간점으로 결정된다.
또한, 비결정성 환상 올레핀 공중합체는 그 평균 입경이 0.5~5.0㎛ 이내인 것을 선택 사용하는 것이 바람직하다. 입경크기가 0.5㎛ 미만이면, 연신 시 공극을 형성하기가 어렵고, 5.0㎛를 초과하면, 연신 시 필름이 찢어질 우려가 있어 제막성이 저해되므로 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 제1단계의 기재층의 원료 조성물에 사용되는 백색 무기입자는 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 1~50 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.
이때, 무기입자의 평균 입경(입자지름)은 양호한 분산성과 제막 안정성을 얻기 위하여, 0.1~3.0㎛, 더욱 바람직하게는 0.2~2.0㎛, 가장 바람직하게는 0.3~1.0㎛ 이내의 입자를 사용한다.
또한, 사용되는 바람직한 무기입자로는 황산바륨 입자 또는 이산화티탄 입자에서 선택되는 단독 또는 그들의 조합하여 사용하며, 상기 함량범위 이내로 함유되도록 한다.
본 발명에서, 평균 입경(입자지름)이란 수 평균 입자지름을 말하고, 주사전자현미경으로 배율 10,000배에서 수지(필름)에 첨가하기 전의 각 입자에 대해서, 100개씩 임의로 입자 지름을 측정하여 평균 입자지름 크기를 결정한다. 이때, 입자가 구상이 아닐 경우에는 가장 형상이 가까운 타원에 근사하고, 그 타원의 (장경+단경)/2로 결정하며, 여기에서, 입자지름 0.01㎛ 미만의 입자와 입자지름 10㎛ 이상은 제외한다.
백색의 무기 입자의 함유량은 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 1~50 중량부, 더욱 바람직하게는 2~30 중량부, 가장 바람직하게는 3~20 중량부를 함유하는 것이다. 1 중량부 미만이면, 무기 입자에 의한 산란광이 부족해서 충분한 광반사성을 얻을 수 없고, 50 중량부를 초과하면, 제막 안정성이 현저하게 저하된다.
또한 3층 구조의 필름에서 기재층과 지지층의 전체 두께는 60 ~ 500 ㎛이고, 지지층의 두께는 전체 두께의 5% 내지 20%의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
또한 기재층의 두께가 얇으면 박리 시 기재층의 파단이 일어나기 쉽기 때문에 기재층의 두께는 30㎛ 이상인 것이 좋다.
무기 입자인 황산바륨 입자나 이산화티탄 입자를 폴리에스테르 조성물에 배합하는 방법은 하기 (가) 내지 (라)의 공지 방법을 이용하여 수행할 수 있다.
구체적으로는, (가)의 방법은 폴리에스테르 합성시의 에스테르 교환 반응 또는 에스테르화 반응 종료 전에 입자를 첨가하는 방법 또는 중축합 반응 개시 전에 입자를 첨가하는 것이고, 상기 (가)의 방법으로 폴리에스테르 합성 시에 첨가될 경우에는 이산화티탄 입자는 글리콜에 분산된 슬러리로 준비한 후 반응계에 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, (나)의 방법은 폴리에스테르에 입자를 첨가하여 용융 혼련하는 방법이고, (다)의 방법은 상기 (가) 또는 (나)의 방법에 있어서, 입자를 다량 첨가한 마스터 펠릿을 제조한 후, 이들과 첨가제를 함유하지 않는 폴리에스테르를 혼련하여 소정량의 첨가물을 함유시키는 방법이다. 이외, (라)의 방법은 상기 (다)의 마스터 펠릿을 그대로 사용하는 방법으로 수행될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 황산바륨 입자 또는 이산화티탄 입자의 혼합 방법으로는 입자의 분산성을 고려하여, 상기 (다) 또는 (라)의 방법으로 수행하는 것이 바람직다.
기재층 원료 조성물에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 각종 첨가물, 예를 들면, 형광증백제, 가교제, 내열안정제, 내산화 안정제, 자외선 흡수제, 유기의 활제, 무기의 미립자, 충전제, 내광제, 대전방지제, 핵제, 염료, 분산제, 커플링제 등이 첨가될 수 있다.
다음으로 제1단계의 지지층 원료 조성물은 기재층과 같은 폴리에스테르수지가 될 수 있으며, 무기입자 및 유기입자는 함유하거나 하지 않아도 좋다.
상술한 원료 조성물을 다이로부터 압출하고, 시트상으로 성형된 미연신 시트를 제조하면 제1단계가 완료된다.
본 발명의 제조방법에서, 제2단계는 제1단계에서 제조된 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 것이다.
본 발명의 제조방법에서, 제3단계는 냉각된 시트를 1축 연신하여 1축 연신 필름을 준비하는 것이다. 상기 미연신 시트를 롤 가열, 적외선 가열(Heater)이라는 가열 수단에 의해 가열하고, 우선 길이 방향으로 연신하여 1축 연신 필름을 얻는다. 이러한 연신은 2개 이상의 롤의 주속차를 이용해서 수행하는 것이 바람직하며, 연신 온도는 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 설정하고, 연신 배율은 2.5~4.0배로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에서, 제4단계는 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 단계로서, 제3단계에서 길이방향으로 1축 연신된 필름을 연속적으로 길이 방향과 수직인 방향(이하, "폭 방향"이라고도 한다)으로 2축 연신한다. 이때, 폭 방향 연신은 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도부터 시작하여, 유리전이온도(Tg)보다 5~70℃ 높은 온도까지 승온시키면서 수행한다. 폭 방향 연신 과정에서의 승온은 연속적이어도 좋고, 단계적(순차적)이어도 좋지만 통상 순차적으로 승온시킨다. 예를 들면 텐터의 폭 방향 연신 존을 필름 주행 방향을 따라 복수로 나누고, 존마다 소정 온도의 가열 매체를 흘림으로써 승온시킨다. 이때, 폭 방향 연신의 배율은 2.5~4.5배로 한다. 이후, 상기 필름을 주행시키면서 열고정 또는 열이완 등의 열처리를 순차적으로 실시해서 2축 배향된 백색 폴리에스테르 필름으로 제조한다.
또한 얻어진 2축 연신 필름의 결정 배향을 완료시켜서 평면성과 치수 안정성을 부여하기 위해서, 계속해서 텐터 내에서 120~240℃의 온도로 1~30초간의 열처리를 행하고, 균일하게 서냉한 후에 실온까지 냉각시키고, 권취함으로써 본 발명의 공동 함유 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다. 이때, 열처리 공정 중에서는 필요에 따라서 폭 방향 또는 길이 방향으로 3~12%의 이완 처리를 실시해도 좋다.
본 발명의 제조방법에서, 제5단계는 제조된 백색 폴리에스테르 필름의 기재층 중 하나의 기재층을 지지층으로부터 박리하는 공정으로 기재층 하나의 두께만큼 칼집을 내고 롤투롤 방식으로 벗겨 내는 것이 바람직하다. 기재층을 용이하게 벗겨내기 위해서는 롤에 접착 테이프를 붙이거나 백색 폴리에스테르 필름 표면에 접착제를 도포하여 초기 박리 시에 용이하게 하는 것이 바람직하다.
따라서, 2층 혹은 3층 공압출로 제작된 필름의 표층을 벗겨내어 광택도를 조절하게 되면 박리된 표층을 버리거나 재활용하기 위한 추가 공정이 필요하게 되는 단점이 발생하는데, 본 발명에 따르면 박리되는 기재층도 백색필름으로 사용할 수 있고, 광택도 또한 조절할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기계적 박리에 의해 기재층과 지지층의 표면 조도가 크게 증가하는 것을 볼 수 있고, 이러한 표면 조도를 높여 난반사를 유도함으로써 필름의 광택도를 크게 낮출 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한 본 발명의 제5단계에서 광택도 조절이 가능한데, 이는 박리 속도를 조절하여 이룰 수 있다. 기재층과 지지층의 원료조합에 따라서도 광택도가 다르게 나타나지만, 조성을 고정하였을 경우 박리속도만으로 광택도 조절이 가능하다. 기재층의 박리속도는 2cm/s 내지 45cm/s인 것이 바람직하다. 박리속도가 2 cm/s미만인 경우 제막성에 문제는 없지만 공정 속도가 너무 느리다는 단점이 있고 박리속도가 45cm/s를 초과하는 경우 박리속도가 너무 빨라 파단이 발생하여 제막 안정성이 떨어지기 때문이다.
또한 본 발명의 제 5단계에서 제막 안정성을 높이기 위해선 기재층의 두께가 박리력을 견딜 수 있을 만큼 두꺼울 필요가 있다. 기재층이 두꺼울수록 박리 시 안정성이 높아지고 바람직하게는 30㎛ 이상, 보다 바람직하게는 50㎛ 이상이 좋으며, 그때의 가운데 지지층의 두께는 전체 두께의 5~20% 보다 바람직하게는 10~15%가 좋다.
나아가, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 위 저광택 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 반사시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 중심면 평균조도(Ra)는 1㎛ 이상을 충족하고, 더욱 바람직하게는 1~50㎛를 충족한다. 또한, 필름 표면의 광택도(%)를 30% 이하로 낮춰짐으로써, 은폐력과 반사율의 우수한 광학특성을 구현할 수 있다.
이에, 본 발명의 또 다른 양상에 따른 저광택 백색 폴리에스테르 필름을 이용한 반사시트는 결점 시인성을 낮추고 램프 무라를 억제하며, 도광판과의 밀착성 결점(Wet Out) 현상 또는 마찰에 의한 도광판 또는 반사시트의 갈림 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 화상 표시용의 백라이트 장치 및 램프 리플렉터의 반사시트, 조명용 기구의 반사시트, 조명 간판용 반사시트, 태양 전지용 배면 반사시트 등에 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
기재층 구성으로 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 폴리에스테르 수지에 대한 비상용 수지로서, 비결정성 환상 올레핀 공중합체인 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지 10 중량부와 평균 입자지름 1㎛인 무기 입자 20 중량부를 첨가하고, 지지층 구성으로 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 직경이 4.5 ㎛인 실리카 입자 5 중량부를 첨가하였다.
이 후, 280℃로 공압출하여 기재층/지지층/기재층의 A/B/C 3층 구조로 제조하였고, 2축 연신 후 기재층 두께가 30㎛씩 되도록 로드를 설정하고(본 실시예 및 비교예에서 기재층A와 기재층 C의 두께는 동일하게 고정하였음), 지지층의 두께는 10㎛가 되도록 로드를 설정하여 전체 두께가 70㎛가 되도록 하였다. 이때, 상기 수지 조성물은 폴리에스테르 수지 90중량%와 에틸렌과 노르보넨간의 공중합 수지 10중량%로 이루어지며, 상기 비상용 폴리올레핀계 수지나 무기 입자와 같은 첨가물은 미리 폴리에스테르 수지와 혼합(Compounding)시킨 마스터 펠릿의 형상으로 사용하였다. 상기 마스터 펠릿에 있어서의 비상용 폴리올레핀계 수지의 입경은 1~3㎛이었다.
이렇게 투입된 원료는 압출기 T-다이에서 토출되어 시트상으로 하였고, 성형된 시트를 표면 온도 20℃의 캐스팅 드럼에서 냉각 고화하여 미연신 필름을 얻고, 이를 가열하여 길이 방향으로 3.7배 연신 후 냉각하였다. 계속해서 길이 방향으로 1축 연신한 필름의 양 끝을 클립으로 유지하면서 텐터로 인도하여 가열된 분위기 중에서 길이에 수직인 방향(폭 방향)으로 3.7배율로 연신하였다.
이후, 텐터 내에서 열고정을 수행하고, 실온까지 냉각하여 2축 연신 필름을 얻었고, 기재층 A를 지지층B로부터 10 cm/s의 속도로 박리하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서2축 연신 후 기재층 두께가 50㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서2축 연신 후 기재층 두께가 80㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 2에서2축 연신 후 지지층 두께가 15㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 2에서2축 연신 후 지지층 두께 20 ㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 2에서2축 연신 후 기재층을 지지층으로부터 박리하는 속도가 5cm/s 가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 2에서2축 연신 후 기재층을 지지층으로부터 박리하는 속도가 20 cm/s가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 2축 연신 후 기재층의 두께가 10㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 2축 연신 후 기재층의 두께가 15㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 2축 연신 후 기재층의 두께가 20㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서2축 연신 후 기재층 두께가 200㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 5]
상기 실시예 2에서 2축 연신 후 지지층의 두께가 5㎛가 되도록 로드를 설정하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 6]
상기 실시예 2에서 지지층의 박리 속도를 1 cm/s로 하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
[비교예 7]
상기 실시예 2에서 지지층의 박리 속도를 50 cm/s로 하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에 따른 폴리에스테르 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
[실험예]
1. 광택도(60˚ 측정)
상기 실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 2축 연신 폴리에스테르 필름에 대하여, 스가 시켄키제 디지털 변각 광택계(UGV-4D)를 이용해서 JI로 S K7105(1981년판)에 기초해서 입사각 및 수광각을 60°에 맞춰서 지지층으로부터 박리된 기재층 면의 광택도와 기재층이 박리된 지지층 면의 광택도를 측정하였다. 이때, 각 반사시트에 대해서, 3장의 샘플을 측정하고, 그 평균값을 반사 필름의 광택도(60°)로 산출하였다.
2. 제막안정성 평가
상기 실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 2축 연신 폴리에스테르 필름에 대하여, 30분 이상 안정되게 제막이 가능하면 "○"로 판정하고, 30분 이내에 파단이 발생하고, 안정된 제막이 불가하면, "×"로 판정하였다.
A 두께 (㎛) B 두께 (㎛) C 두께 (㎛) 박리속도
(cm/s)		 제막성 광택도
(기재층 면)		 광택도
(지지층 면)
실시예 1 30 10 30 10 ○ 8.1 13.1
실시예 2 50 10 50 10 ○ 7.8 12.8
실시예 3 80 10 80 10 ○ 7.8 12.8
실시예 4 50 15 50 10 ○ 8.1 13.1
실시예 5 50 20 50 10 ○ 8 13
실시예 6 50 10 50 5 ○ 19 24
실시예 7 50 10 50 20 ○ 5 10
비교예 1 10 10 10 10 × 8.2 13.2
비교예 2 15 10 15 10 × 7.8 12.8
비교예 3 20 10 20 10 × 7.9 12.9
비교예 4 200 10 200 10 × 8.1 13.1
비교예 5 50 5 50 10 × 8 13
비교예 6 50 10 50 1 ○ 27 32
비교예 7 50 10 50 50 × - -
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~7에서 제조된 폴리에스테르 필름의 경우 광택도, 신뢰성, 제막 안정성 측면에서 양호한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
먼저, 제막 안정성 면에서, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3은 실시예 1과 비교해 기재층 두께가 얇아 박리 시 파단이 발생하여 제막 안정성에 문제가 있었고, 비교예 4의 경우 실시예 1에 비교해 지지층의 두께는 같으나 기재층과 지지층과의 두께 차가 커서 박리 시에 지지층 B와 기재층 C가 박리되는 현상이 발생하였다. 비교예 5는 실시예 2와 비교해 기재층의 두께는 같으나 지지층이 5㎛로 얇아 박리시 지지층이 기재층 C와 박리되거나 찢어지는 현상이 발생하였다. 비교예 6은 실시예 2와 비교해 박리속도가 1 cm/s로 낮아 제막 안정성에 문제는 없지만 공정 속도가 너무 느리다는 단점이 있었다. 또한, 비교예 7은 실시예 2와 비교해 박리속도가 50 cm/s로 너무 빨라 파단이 발생하여 제막 안정성에 불리하였다.
다음으로, 필름의 광택도에 지지층 두께가 미치는 영향을 보면, 실시예 4, 실시예 5는 기재층의 두께와 박리 속도가 실시예 2와 같으나 지지층의 두께가 각각 15, 20 ㎛로 더 두껍다. 하지만, 박리 후 기재층의 광택도는 변화가 없었고 지지층의 두께는 광택도에 영향을 미치지 않았다. 필름의 광택도에 기재층의 두께가 미치는 영향을 보기 위해 실시예 1,2,3를 비교하면, 각각은 지지층의 두께와 박리속도는 일정하나 기재층의 두께만 달라지고 있다. 하지만, 기재층의 두께 변화에 따른 광택도의 변화는 없거나 적었고 기재층의 두께는 기재층의 광택도에 미치는 영향이 없거나 적다는 것을 알 수 있다.
마지막으로, 광택도에 기재층의 박리속도가 미치는 영향을 보면, 비교예 6, 실시예 6, 실시예 7은 실시예 2에 비해 박리속도가 각각 1, 5, 20 cm/s로 느리거나 빠르다. 박리 후의 광택도는 박리속도가 느릴수록 광택도가 높아졌고 박리속도가 빠를수록 광택도가 낮아지는 결과가 나왔는데, 이러한 결과를 이용하면 박리후의 광택도를 기재층의 박리속도로 조절할 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
10: 기재층 A
20: 지지층 B
30: 기재층 C

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  14. 폴리에스테르 수지를 함유한 원료 조성물을 용융 공압출한 3층의 구조로서, 지지층과 상기 지지층의 양면에 공동을 함유한 기재층이 형성된 시트상으로 성형하여 미연신 시트를 제조하는 제1단계와,
    상기 미연신 시트를 캐스팅 드럼에서 냉각하는 제2단계와,
    상기 냉각된 시트를 1축 연신하는 제3단계와,
    상기 1축 연신 필름을 2축 연신한 후 열처리하여 백색 폴리에스테르 필름을 제조하는 제4단계와,
    상기 2축 연신된 백색 폴리에스테르 필름의 기재층 중 하나의 기재층을 상기 지지층으로부터 박리하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제5단계에서 상기 하나의 기재층은 2cm/s 내지 45cm/s의 박리속도로 박리되는 것을 특징으로 하는, 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제5단계는 상기 하나의 기재층을 롤투롤 방식으로 박리하는 것을 특징으로 하는, 저광택 백색 폴리에스테르 필름의 제조방법.
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