KR19980016611A - 고투명성 폴리에스테르 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계적 강도, 열적 특성, 전기적 성질, 내약품성, 투명성 등의 물성이 우수하여 포장용, 건자재용 등 산업용으로 널리 사용되는 폴리에스테르 필름의 제조방법에 대한 것으로서, 기존의 제품에 비해 특히 권취성이 우수하고 고투명성을 지닌 폴리에스테르 필름을 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 방법으로 1종 이상의 카르본산 및 1종 이상의 글리콜 성분을 에스테르 교환반응 후 중축합 폴리에스테르 수지를 제조시 에스테르 교환반응 말기 또는 중축합 반응 초기에 평균입경이 0.5∼5.0㎛인 칼숨포스페이트 입자를 첨가하여 제조한 후 이를 칼슘포스페이트를 첨가하지 않은 범용의 폴리에스테르 수지와 혼합한 후, 용융압출, 연신 등의 공정을 거쳐 제조하는 폴리에스테르 필름 제조법을 제공한다.

Description

고투명성 폴리에스테르 필름의 제조방법

본 발명은 권취성이 우수한 고투명성 폴리에스터 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는, 1종 이상의 카르본산 및 1종 이상의 글리콜을 에스테르 반응 시킨 후 축중합 반응 전에 불활성 무기입자를 첨가하여 폴리에스테르 수지를 제조한 후에 통상의 방법으로 필름을 제조하므로서 공정통과성, 투명성 및 광택성이 우수하고 권취성이 우수한 성능을 지닌 고투명성 폴리에스테르 필름을제조하는 방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 필름은 특히 기계적 강도, 열적특성, 전기적성질, 내약품성, 내습성, 내수성 및 투명성이 우수하여 포장용, 건자재용 등 산업용으로 널리 사용되어 왔으며, 필름의 투명성을 더욱 확보하기 위하여 폴리에스테르 필름내에 첨가되는 무기 불활성 입자의 사용량을 최소화하여 일정수준의 투명성을 확보하는 방법이 시도되었으나, 폴리에스테르 필름의 공정통과성 불량으로 생산성 저하를 야기하는 문제가 발생되었다.

즉, 폴리에스테르 필름의 권취시 폴리에스테르 필름 상호간의 밀착에 의해 돌기가 형성되어 폴리에스테르 필름 롤의 외관 불량을 발생시키며, 폴리에스테르 필름 위에 감광성 물질을 코팅한 후 노광에 의해 제품을 가공하는 공정중에 폴리에스테르 필름에 있는 돌기에 의한 노광의 이상 굴절이 발생되어 정상제품의 제조가 어렵다. 특히, 폴리에스테르 필름 제조후 일정한 크기로 자르고 권취하는 과정에서 돌기의 발생을 방지하기 위하여 폴리에스테르 필름 상호간에 공기를 혼입시켜 형성된 공기층에 의해 폴리에스테르 필름 상호간의 밀착을 억제하면서 권취하기 때문에 권취속도가 늦어 단위시간당 생산성의 저하를 초래한다. 또한, 이 방법에 의해 권취된 롤은 느슨하게 권취되어 제품 출하에서 후가공까지 이동과정에서 롤의 중심 부위에서 단면 빠짐현상이 발생하여 후가공에서의 사용이 불가능하게 되는 등의 문제점을 초래한다.

이와같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 폴리에스테르 중합시 티타늄디옥사이드, 이산화규소, 탄산칼슘 등의 무기화합물을 첨가하는 외부입자법을 적용하여 폴리에스테르 필름의 활성을 향상시키는 방법이 사용되었으나 투명성 확보가 어려운 문제가 있다. 즉, 활성을 향상시키기 위해 불활성 무기화합물을 사용하엿으나, 이를 사용시 폴리에스테르 필름의 투명성을 평가하는 탁도(haze)가 상승하기 때문에 고투명성이 요구되는 폴리에스테르 필름의 사용분야에서는 무기화합물의 사용이 제한된다.

따라서, 미세입자와 조대입자를 사용하여 폴리에스테르 필름의 활성을 향상시키는 방법이 시도되었다. 즉, 유럽 특허 0486225 A3에서는 사용되는 미세입자로 0.1∼0.5㎛의 실리카제를 사용하는 방안을 제시하고 있는데, 폴리에스테르 필름을 롤로 권취한 후 외관의 색상이 우유빛을 띠어 제품의 이미지가 나쁘게 되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 1종 이상의 카르본산 및 1종 이상의 글리콜 성분을 에스테르 반응시키고 평균입경이 0.5∼5.0㎛인 칼슘 포스페이트 입자를 첨가한후 축중합시켜 얻어지는 폴리에스테르를 용융, 압출, 연신하여 제조하는 것을 특징으로 한 고투명성 폴리에스테르 필름의 제조법을 제공한다.

이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 폴리에스테르는 테레프탈산 2, 6-나프탈렌디카르본산 등과 같은 방향족 디카르본산 또는 이의 에스테르화와 에틸렌글리콜을 주로 출발원료로 하여 만들어지지만, 또 다른 제3성분이 사용될 수 있다. 이때, 본 발명의 출발원료인 디카르본산 성분으로, 예를들면, 이소프탈산, 테레프탈산, 2, 6-나프탈렌디카르본산, 프탈산, 아디프산, 세바신산 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 또다른 출발원료인 글리콜 성분으로, 예를들면, 예틸렌글리콜, 플로필렌글리콜, 부탄디올, 1, 4-사이클로헥산디메탄올, 네오펜틸글리콜 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 반복되는 구조단위의 80% 또는 그 이상이 에틸렌테레프탈레이트 또는 에틸렌 2, 6-나프탈렌 구조로 구성된 폴리에스테르를 사용하는 것이 물성면에서 보다 더 우수한 특성을 보여준다.

본 발명에 의해 제조되는 폴리에스테르는 열안정제, 브로킹방지제, 산화방지제, 대전방지제, 자외선흡수제 등과 같은 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명의 가장 큰 특징은 폴리에스테르 수지와 굴절율이 유사한 무기입자인 칼슘포스페이트를 사용하여 생산성이 좋을 뿐 아니라, 투명성이 매우 우수한 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.

중합반응시 에스테르 교환반응 말기 또는 중축합반응 초기에 칼슘포스페이트 입자를 첨가하고 축중합하여 폴리에스테르 수지를 얻으며, 이렇게 제조된 폴리에스테르 수지는 건조기에서 충분히 건조 후 일반의 범용 폴리에스테르 수지와 혼합된 후 용융, 압출하여 시트를 형성하고 이를 다시 2축연신하므로써 권취성 및 투명성이 우수한 폴리에스테르 필름을 얻는다.

본 발명에서 사용되는 칼슘포스페이트는 평균입자 직경이 0.5∼5.0㎛, 바람직하기로는 1.2∼4.0㎛, 더 바람직하기로는 1.5∼2.5㎛이며, 필름내 함유량은 0.005∼0.3wt%, 바람직하기로는 0.008∼0.2wt%, 더 바람직하기로는 0.015∼0.1wt%가 효과적이다. 만일, 칼슘포스페이트 입자의 평균입경이 5.0㎛를 초과하거나, 입자함유량이 0.3wt%를 초과하면 필름의 활성은 양호하나, 투명성이 현저하게 저하된다. 또, 칼슘포스페이트 입자의 평균입경이 0.5㎛ 미만이거나 ,입자함유량이 0.005wt% 미만이면 활성이 부족하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 필름은 589nm의 파장에서 탁도(HAZE)가 1.5% 이하로 투명성이 우수하며,롤로 권취한 후의 외관이 우유빛을 띠지 않고 슬리팅 작업시 권취성이 우수하여 돌기의 발생없이 단단하게 권취할 수 있는 장점을 지닌다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명을 한정 하지는 않는다.

실시예 1

100중량부의 디메틸 테레프탈레이트, 70중량부의 에틸렌 글리콜, 0.09중량부의 망간 아세테이트 사수화물과 0.04중량부의 안티몬 트리옥시드를 반응기에서 가열하여 메탄올을 유출시키며 에스테르 교환반응을 실시하였다. 반응 혼합물을 4시간에 걸쳐 에스테르 교환반응을 완료하였다. 그 반응 혼합물에 0.06중량부의 인산과 평균입경이 1.7㎛인 칼슘포스페이트 입자 0.1중량부를 에틸렌 글리콜 슬러리형으로 반응 생성물에 첨가하여 4시간 동안 중축합을 실시하여 극한 점도가 0.62의 폴리에스테르(A)를 얻었다.

무기입자를 첨가하지 않는 것 이외에는 폴리에스테르(A)의 생성시와 동일한 에스테르 교환반응과 중축합 반응을 실행하여 극한 점도 0.61의 폴리에스테르(B)를 얻었다.

위에서 합성한 폴리에스테르(A), (B)를 중량비 5:95 비율로 혼합한 후, 290℃로 용융합출 및 냉각 고화하여 무정형의 미연신 필름을 만들었으며, 이것을 120℃에서 종방향으로 4배, 135℃에서 횡방향으로 4.5배 연신하고 220℃에서 약 3초간 열처리 하여 두께가 50㎛인 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 필름의 제반물성을평가하여 표 1에 나타내었다.

실시예 2

폴리에스테르(A)와 폴리에스테르(B)를 3:97 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하여 100㎛ 두께의 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였으며, 그 제반물성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

비교예 1

평균입경이 1.7㎛인 침강형 실리카 입자를 사용하여 폴리에스테르(A)와 같은 방법으로 중합하여 폴리에스테르(C)를 얻은 후 폴리에스테르(C)와 폴리에스테르(B)를 5:95 비율로 혼합한 후 실시예 1과 같은, 방법으로 50㎛ 두께의 이축연신 폴리에스테르 필름을 제조하였으며, 그 제반물성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

비교예 2

평균입경이 2.5㎛인 실리카 입자를 0.05wt%, 평균입경이 0.08㎛인 콜로이달실리카 입자를 0.1wt% 사용한 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 필름두께 100㎛의 폴리에스테르 필름을 제조하였으며, 그 제반 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[표 1]

상시 실시예 및 비교예에서 행해진 물성평가는 다음과 같은 방법으로 하였다.

(1) 입자의 평균입경

입자 슬러시의 평균입경은 입도 분포 측정기(Granulometer HR-850)을 이용하였고, 필름상의 입자 크기는 전자현미경을 이용하여 측정하였으며, 이때 입자를 구형으로 환산한 체적분율 50%인 점을 입자의 평균입경으로 하였다.

(2) 탁도(HAZE)

폴리에스테르 필름을 3.5인치×3.5인치 크기로 절단하여 헤이즈 측정기(AUTOMATIC DIGITAL HAZEMETER, 일본 덴쇼쿠사 제작)에 1매를 수직으로 놓고, 시료의 수직방향에 대하여 589NM의 파장을 갖는 빛을 투과 시킨다.

이때 헤이즈 값은 아래의 식으로 계산되어 헤이즈 측정기에 계산된다.

탁도(HAZE)=전체산란광/전체투과광×100%

(3) 정마찰계수/동마찰계수(Us/Uk)

폴리에스테르 필름 1매를 3인치×6인치의 크기로 절단하여 측정기 위에 놓다. 측정기위에 놓은 폴리에스테르 필름 표면 위에 하중체에 밀착된 폴리에스테르 필름을 놓고 하중체를 150mm/sec의 속도로 당긴다. 이때, 폴리에스테르필름 사이의 접촉된 두면이 미끄러지는 순간의 값을 정마찰계수(Us)라 하고, 계속 미끄러지면서 측정되는 값을 동마찰계수(Uk)라 한다.

(4) 권취후의 색상

폴리에스테르 필름을 3.5인치×3.5인치 크기로 절단하여 10매를 겹쳐서 평평한 유리 테이블 위에 놓고 육안으로 관찰하여 우유빛을 띠는 정도를 판정한다.

(판정기준) ○ : 우유빛을 띠지 않음

△ : 우유빛을 약간 띰.

× : 우유빛을 많이 띰.

(5) 귄취성

폴리에스테르 필름을 1000mm폭으로 절단하여 150MPM(Meter Per Minute)의 속도로 1000meter를 권취했을 때 발생되는 돌기의 수로써 권취성 등급을 판정한다.

(판정기준)◎ : 돌기발생 없음.(사용)

○ : 돌기발생 2개 이하. (사용가능)

× : 돌기발생 3개 이상.(사용불가)

Claims (4)

1종 이상의 카르본산 및 1종 이상의 글리콜 성분을 에스테르 교환반응 후 중축합하여 폴리에스테르 수지를 제조시 에스테르 교환반응 말기 또는 중축합 반응 초기에 평균입경이 0.5∼5.0㎛인 칼슘포스페이트 입자를 첨가하여 제조된 폴리에스테르 수지와 상기의 칼슘포스페이트를 첨가하지 않은 범용의 폴리에스테르 수지를 혼합 후 용융, 압출, 연신하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고투명성 폴리에스테르 필름의 제조방법.

제1항에 있어서, 칼슘포스페이트 입자는 최종 형성된 필름내 입자 함유량이 0.005∼0.3중량% 되도록 사용하는 것을 특징으로 하는 고투명성 폴리에스테르 필름의 제조방법.

제1항에 있어서, 제조된 필름은 탁도(HAZE)가 589mm의 파장에서 0.5%보다 크지 않음을 특징으로 하는 고투명성 폴리에스테르 필름의 제조방법.

제1항에 있어서, 폴리에스테르 수지는 폴리머 내 주 반복구조가 에틸렌테레프탈레이트 또는 에틸렌 2, 6-나프탈렌 구조임을 특징으로 하는 고투명성 폴리에스테르 필름의 제조방법.