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KR100728661B1 - 대전방지용 수분산 코팅액 및 이를 이용하여 제조된대전방지성 폴리에스테르 필름 - Google Patents

대전방지용 수분산 코팅액 및 이를 이용하여 제조된대전방지성 폴리에스테르 필름 Download PDF

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KR100728661B1
KR100728661B1 KR1020050059050A KR20050059050A KR100728661B1 KR 100728661 B1 KR100728661 B1 KR 100728661B1 KR 1020050059050 A KR1020050059050 A KR 1020050059050A KR 20050059050 A KR20050059050 A KR 20050059050A KR 100728661 B1 KR100728661 B1 KR 100728661B1
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antistatic
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polyester film
dispersion coating
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김상필
황창익
서보수
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도레이새한 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에, 하기 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20 ∼ 500 중량부 및 무기 미립자 10 ∼ 200 중량부를 혼합하여 대전방지용 조성물을 제조하고, 상기 대전방지용 조성물과 물을 혼합하여 제조된 대전방지용 수분산 코팅액 및 이를 이용하여 제조된 대전방지성 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
본 발명의 대전방지용 수분산 코팅액은 우레아 공중합체형의 양이온 고분자형 대전방지제 및 층상 실리케이트 미네랄 화합물의 무기 미립자를 동시에 함유함으로써, 대기중의 수분을 함유하여 대전방지 특성을 부여하고, 이를 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포하여 제조된 대전방지성 폴리에스테르 필름은 초기의 우수한 대전방지성이 장시간 유지되어, 폴리에스테르 필름의 다양한 응용 분야에 적용하기에 적합하다.
Figure 112005035744406-pat00001
(상기에서, R1, R2 및 R3는 명세서에서 정의한 바와 같다.)
대전방지성, 폴리에스테르필름, 우레아 공중합체형, 층상 실리케이트 미네랄화합물

Description

대전방지용 수분산 코팅액 및 이를 이용하여 제조된 대전방지성 폴리에스테르 필름{ANTISTATIC WATER-DISPERSIBLE COATING SOLUTION AND ANTISTATIC POLYESTER FILM USING THE SAME}
본 발명은 대전방지용 수분산 코팅액 및 이를 이용하여 제조된 대전방지성 폴리에스테르 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우레아 공중합체형의 양이온 고분자형 대전방지제 및 층상 실리케이트 미네랄 화합물의 무기 미립자를 동시에 함유하는 대전방지용 수분산 코팅액 및 이를 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포하여 제조된 대전방지성 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르 필름은 고기계적 특성, 고내열성, 고투명성, 내약품성의 우수한 특성으로 인하여 사진용, 제도용, OHP(over head projector)용, 전기전자 부품용, 일반산업용, 포장용 등의 많은 응용 분야에 사용되고 있다.
그러나 이러한 폴리에스테르 필름은 표면저항이 크고, 마찰에 의해 쉽게 대전된다는 문제가 있다. 폴리에스테르 필름이 대전되면, 필름 표면에 불순물 또는 먼지가 부착되기 쉽고, 필름의 제조 공정 또는 필름의 가공 공정에서 방전이 일어나기 때문에 유기 용제를 사용하는 상기 공정 수행 시, 인화 위험성에 노출된다. 특히, 상기 폴리에스테르 필름이 전기 및 전자 부품의 재료로 사용될 경우 정전기는 파손을 일으키는 주요 원인이 되므로 이 분야에 적용하기 위해서는 대전방지 성능의 부여가 필수요건이다.
상기에서와 같이 폴리에스테르 필름의 문제점을 방지하는 위하여, 유기 술포네이트 및 유기 포스페이트와 같은 음이온 화합물을 이용한 내부첨가법, 금속화합물을 증착하는 방법, 도전성 무기입자를 도포하는 방법 및 저분자형 음이온성 또는 양이온성 화합물을 도포하는 방법이 공지되어 있다.
그러나, 상기 방법 중, 내부첨가법은 비용이 저렴하고, 경시변화나 안정성이 우수한 장점이 있지만 필름 지지체 고유의 특성을 저해하는 단점과 대전방지효과의 한계, 블루밍(blooming)으로 인한 필름과 적층제 사이의 접착성 저하와 같은 문제가 있고, 금속 화합물을 표면에 증착하는 방법은 대전방지성이 우수하여 최근에는 도전성 필름 용도로 많이 이용되고 있지만, 제조단가가 너무 높아 특정의 용도에만 사용되고 있다. 그리고 저분자형 음이온성 또는 양이온성 화합물을 이용한 도포법은 대전방지효과가 비교적 양호하고 제조비용 측면에서 유리하므로 매우 광범위하게 적용되고 있지만, 대전방지 한계가 있어 대략 109Ω/sq(Ω/square) 이하의 표면저항을 얻을 수 없고, 대기 중의 수분과 결합하여 대전방지성을 나타내는 특성으로 인해 대기 중의 수분 함량이 낮은 경우에는 대전방지성이 크게 저하되며, 용매 저항성이 매우 나쁘고 또한 다른 면으로의 전사 가능성이 있다는 단점 때문에 적용이 크게 제한된다. 특히, 시간 경과 후 대전방지제 일부가 계면으로 이동 및 집적하여 대부분 초기성능은 우수하나 지속성이 나빠서 시간의 흐름에 따라 대전방지효과가 저하되는 단점이 있다.
이에 대전방지 효과를 부여한 공지 기술의 일례로서, 대한민국 특허 제2000-14744호에서 플라스틱 기재필름(PET필름)과, 이 필름의 한면에 형성된 제4급암모늄염 특히 바람직하게는 고분자형 제4급암모늄염 대전방지층과, 대전방지층 상에 형성된 점착제층(아크릴기 점착층)과 플라스틱 기재필름의 점착제층의 반대측에 형성된 인쇄용 이층과 내긁힘성 도포층으로 구성된 대전방지성 점착시트를 기술하고 있다.
또한, 일본국 미스비시 화학 폴리에스테르 필름 사는 대한민국 특허 제2002-54251호에서 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드를 대전방지제로 사용하여 기재와의 접착력을 높이기 위해 아크릴 수지 및 폴리비닐알코올을 바인더로 사용하고 멜라민수지를 경화제로 사용하여, 대전방지성 폴리에스테르 필름을 개시한 바 있다.
이외에도 대한민국 특허 제2002-7013227호에서는 다관능 아크릴레이트 100 중량부에 입경 10 ∼ 30㎚의 전도성 미립자 50 ∼ 400중량부 및 실리콘 화합물 10 ∼ 80 중량부를 배합한 대전방지 코팅조성물을 제시한 바 있으며, 대한민국 특허 제2001-46198호에서는 4급 암모늄 염으로 구성된 양이온 변성규소 화합물을 함유한 규소화합물을 투명 기재에 도포하고 경화시켜 저반사층이 설치된 반사방지 필름을 공지하 고 있다.
일반적으로, 대전방지성을 부여하기 위한 수단으로서,폴리비닐벤질형, 폴리(메타)아크릴레이트형 스티렌-(메타)아크릴레이트 공중합체형, 스티렌-말레이미드 공중합체형, 메타크릴레이트 메타크릴이미드 공중합체형 등과 같은 양이온성 또는 음이온성의 고분자형 대전방지제를 사용하나, 이러한 고분자형 대전방지제를 이용하여 제조된 폴리에스테르 필름은 대전방지성, 내열성, 내구성 등에 있어서 여전히 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있다.
이에, 본 발명자들은 폴리에스테르 필름에 대전방지성을 제공하기 위하여 노력한 결과, 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지, 우레아 공중합체형의 대전방지제 및 층상 실리케이트 미네랄 화합물의 무기 미립자로 이루어진 대전방지용 조성물을 물과 혼합하여 대전방지용 수분산 코팅액을 제공하고, 상기 코팅액을 폴리에스테르 필름의 일면 또는 양면에 도포하여 대전방지제층을 형성함으로써, 우수한 대전방지성을 제공하고 나아가 장시간이 경과한 후에도 초기의 대전방지 특성이 유지됨을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 대전방지용 수분산 코팅액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 대전방지용 수분산 코팅액을 폴리에스테르 필름의 일 면 또는 양면에 도포하여 제조된 대전방지성 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에, 하기 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20 ∼ 500 중량부 및 무기 미립자 10 ∼ 200 중량부를 혼합하여 대전방지용 조성물을 제조하고, 상기 대전방지용 조성물과 물을 혼합하여 제조된 대전방지용 수분산 코팅액을 제공한다.
화학식 1
Figure 112005035744406-pat00002
(상기에서, R1은 C1∼C4의 알킬 그룹이고, R2 또는 R3는 C1∼C8의 알킬 그룹이고, X는 할로겐 원자, 디알킬할라이드에테르 또는 알킬설포네이트에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 알킬은 C1∼C4의 알킬 그룹이다.)
상기에서 대전방지용 수분산 코팅액은 대전방지용 조성물 0.2 ∼ 30중량%를 함유한다.
또한, 대전방지용 수분산 코팅액은 양이온 고분자형 대전방지제 100 중량부에 대하 여, 비이온성 계면활성제 또는 양이온성 계면활성제 0.2 ∼ 25 중량부를 추가로 함유할 수 있다.
상기에서 양이온 고분자형 대전방지제의 중량평균 분자량은 1,000 내지 500,000이며, 보다 바람직한 양이온 고분자형 대전방지제는 비스(2-클로로에틸)에테르-1,3-비스[3-(디메틸아미노) 프로필]우레아 공중합체를 사용하는 것이다.
상기 대전방지용 수분산 코팅액에서 무기 미립자는 층상 실리케이트 미네랄 화합물로서, 실리카 사면체 시트 및 알루미나 또는 마그네슘 팔면체 시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용한다.
본 발명은 플라스틱기재 필름의 일면 또는 양면에 상기 대전방지용 조성물 0.2 ∼ 30중량%를 물과 혼합하여 제조된 대전방지용 수분산 코팅액을 도포하여, 대전방지성 폴리에스테르 필름을 제공한다.
상기에서 폴리에스테르 필름은 폴리에스테르 필름의 연신 공정 또는 연신 후 열처리 공정 이후에 상기 대전방지용 수분산 코팅액을 도포하여 제조된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에, 하기 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20 ∼ 500 중량부 및 무기 미립자 10 ∼ 200 중량부를 혼합하여 대전방지용 조성물을 제조하고, 상기 대전방지용 조성물과 물을 혼합하여 제조된 대전방지용 수분산 코팅액을 제공한다.
화학식 1
Figure 112005035744406-pat00003
(상기에서, R1, R2 및 R3는 상기에서 정의한 바와 같다.)
상기 대전방지용 수분산 코팅액은 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에, 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20 ∼ 500 중량부 및 무기 미립자 10 ∼ 200 중량부를 혼합하여 대전방지용 조성물을 제조하고, 상기 대전방지용 조성물 0.2 ∼ 30중량%를 물과 혼합하여 제조된다. 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 20중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 15중량%, 가장 바람직하게는 1 ∼ 10중량%를 함유하는 것이다. 이때, 대전방지용 수분산 코팅액에서 상기 고형분 농도가 0.2중량% 미만이면, 도포 반발이 생겨 코팅면 상의 균일성에 문제가 있고, 상기 고형분 농도가 30중량%를 초과하면, 코팅액의 점도가 높아져 코팅 외관이 악화된다.
본 발명의 양이온 고분자형 대전방지제는 우레아 공중합체형으로서, 아미노 알킬 우레아 공중합체에 혼입된 아민 단위가 대기 중에 함유된 수분을 유지하고, X가 이온화되어 전기전도도를 부여함으로써, 전기 저항을 낮추는 역할을 수행하여 대전방지성을 부여한다. 보다 바람직하게는 본 발명의 양이온 고분자형 대전방지제로서 비스(2-클로로에틸)에테르-1,3-비스[3-(디메틸아미노) 프로필]우레아 공중합체를 사용한다.
또한 본 발명의 양이온 고분자형 대전방지제는 1,000 내지 500,000의 중량 평균 분자량을 가지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 100,000, 특히 3,000 내지 30,000의 중량 평균 분자량을 가지는 것을 사용한다.
이때, 양이온 고분자형 대전방지제의 중량 평균 분자량이 1,000 미만이면, 그의 분자량이 너무 작으므로, 피막 형성능에 떨어지고, 폴리에스테르 필름의 연신 공정 시 가해지는 고온으로부터 중합체가 분해될 수 있다. 반면에, 상기 중량 평균 분자량이 500,000을 초과하면, 대전방지제 공중합체의 자체 점도가 너무 높아 공중합체의 분산액, 유제 또는 용액의 제조 중에 점도의 과도한 상승으로 인하여 작동성, 코팅성 등이 불량해진다.
본 발명의 대전방지용 수분산 코팅액 제조 시, 양이온 고분자형 대전방지제는 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 20 ∼ 500 중량부를 사용한다. 이때, 상기 함량이 20 중량부 미만으로 지나치게 낮으면, 충분한 표면 저항을 달성하기 어렵고, 양이온 고분자형 대전방지제의 함량이 500 중량부를 초과하여 지나치게 높아지면, 수분산 액의 점도가 높아져 코팅성의 저하를 초래하여 내구성, 내용제성 측면에서 충분한 효과를 얻을 수 없다.
또한 본 발명의 무기 미립자는 점토 표면의 알짜 음(陰)전하에 끌리는 갤러리 내에 존재하는 것으로서, 최소 하나의 자연발생 양이온 또는 포타슘, 칼슘, 소듐과 같은 알칼리 금속의 양이온을 가지고, 소량의 수분을 함유할 수 있어, 외부 또는 마찰에 의해 표면에 축적되는 정전기를 도전시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 무기 미립자는 10% 내외의 자연적 수분함량과 내부 전하로 인하여, 형성된 대전방지층이 시간 경과 후에도 충분한 표면저항을 유지하도록 하여 우수한 대전방지성을 유지할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 무기 미립자는 하기 화학식 2로 표시되는 층상(layered) 실리케이트 미네랄 화합물이다.
Figure 112005035744406-pat00004
(상기에서, A는 교환가능한 양이온으로서 물층(nH2O)이고,
Figure 112005035744406-pat00005
는 산소이고,
Figure 112005035744406-pat00006
는 하이드록시,
Figure 112005035744406-pat00007
는 알루미늄이고,
Figure 112005035744406-pat00008
는 실리콘이고,
Figure 112005035744406-pat00009
은 마그네슘 또는 철이다.)
보다 구체적으로 상기 무기 미립자는 실리카 사면체 시트 및 알루미늄 또는 마그네슘 팔면체 시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용한다.
상기 층상(layered) 실리케이트 미네랄은 상용되는 제품을 구입하여 사용할 수 있으며 그의 일례로는 캐롯데(Charlotte), 노스 캐롤리나의 락포테 사(Laporte Industries, Ltd.)의 라포나이트(LAPONITE), 메가다이트 및 플루오로헥토라이트, 쿠니민 사(Kunimine Industries, Ltd)로부터 제조되는 쿠니피아(KUNIPIA) 및 스멕톤(SUMECTON) 등이 있다.
본 발명의 대전방지용 수분산 코팅액 제조 시, 상기 무기 미립자는 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 10 ∼ 200 중량부를 사용한다. 이때, 상기 무기 미립자의 함량이 10 중량부 미만으로, 그 사용량이 지니치게 낮으면, 시간이 지난 후에도 충분한 표면저항을 유지하기가 어렵고, 반면에 상기 무기 미립자의 함량이 200 중량부를 초과하여, 그 사용량이 지니치게 높으면, 수분산 코팅액의 점도가 높아져 코팅성이 저하되고 필름의 투명성에도 손상을 줄 수 있다.
또한 본 발명의 대전방지용 수분산 코팅액과 폴리에스테르 필름과의 밀착성을 향상시키기 위하여, 바인더를 사용한다.
이때, 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지는 유화 중합시 단량체로서 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 이소부틸 메타아크릴레이트, 2-히드록시 에틸메타아크릴레이트, 히드록시 프로필아크릴레이트, 아크릴 아마이드, 글리시딜 메타 아크릴레이트, 스티렌 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용한다. 그외에도, 통상의 기술에 따라, 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산 그밖에 개시제, 유화제 등이 첨가될 수 있다.
상기 대전방지용 수분산 코팅액은 플라스틱기재 필름의 도포특성을 향상시키기 위하여, 비이온성 계면활성제 또는 양이온성 계면활성제를 추가로 첨가할 수 있다. 이때, 사용되는 계면활성제의 양은 양이온 고분자형 대전방지제 100 중량부에 대하여, 0.2 ∼ 25 중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 20 중량부를 사용한다.
본 발명의 대전방지용 수분산 코팅액은 도포된 대전방지층의 내용제성을 향상시키기 위하여, 메틸올화 또는 알콕시메틸화한 멜라민계 화합물, 요소계 화합물, 에폭시계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 카르보디이미드 화합물, 옥사졸린계 화합물 및 실란 커플링제계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 가교제를 추가로 함유할 수 있다.
또한, 상기 대전방지용 수분산 코팅액은 물을 매체로 하는 수용성 수지 또는 수분산성 수지로 이루어진 수성 도액이 바람직하나, 소량의 유기 용제를 함유한 수성 도액을 이용할 수 있다. 상기 유기 용제를 적절히 선택하여 함유시킴으로써 코팅액의 안정성, 도포성 또는 도막 특성을 향상시킬 수 있다. 이때, 유기 용제는 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 에틸셀로솔브, t-부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노머메틸에테르, 테트라히드로푸란 등의 에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 아세트산 에틸 등의 에스테르류; 및 디메틸에탄올아민 등의 아민류 단독 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 플라스틱기재 필름의 일면 또는 양면에, 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부, 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20 ∼ 500 중량부 및 무기 미립자 10 ∼ 200 중량부로 이루어진 대전방지용 조성물 0.2 ∼ 30중량%를 물과 혼합하여 제조된 대전방지용 수분산 코팅액을 도포하여, 대전방지성 폴리에스테르 필름을 제공한다.
보다 구체적으로, 상기 대전방지용 수분산 코팅액을 연신 공정 중 플라스틱기재 필름의 일면 또는 양면 상에 도포하거나 연신 후 열처리 공정 이후에 도포하여 대전방지성 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다.
상기 제조된 폴리에스테르 필름의 두께는 5 ∼ 250㎛이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 188㎛이다.
상기 플라스틱기재 필름은 종래에 대전방지 코팅 시, 기재필름으로 사용되는 공지의 것에서 사용할 수 있으며, 그의 대표적인 일례로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)로 이루어진 폴리에스테르계 수지를 사용한다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 중심으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 대전방지성 폴리에스테르 필름은 대전방지용 수분산 코팅액을 폴리에스테르 필름의 연신 공정 또는 연신 후 열처리 공정 이후에 도포하여 제조된다.
이때, 도포방법은 그라비아 롤(gravure roll) 또는 리버스 그라비아(reverse gravure roll)과 같은 롤을 이용하는 도포법, 메이어 바(mayer bar)를 이용하는 도포법, 에어 나이프(air knife)를 이용하는 도포법을 이용할 수 있으며, 도포하기 전 코로나 방전처리를 실시하여 필름 표면에 극성기 도입 및 표면 장력을 높여 조성물의 코팅성에 유리하도록 하고, 조성물과 폴리에스테르 수지와의 접착력을 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 폴리에스테르 필름의 제조 시, 그 취급성을 고려한 경우, 투명성을 손상하지 않는 조건 하에서 실리카, 탈크, 칼슘 카보네이트, 알루미나, 실리카 알루미나, 티타늄 옥사이드, 제올라이트, 폴리스티렌, 이산화규소, 탄산칼슘, 이산화티탄, 불화리튬, 황산바륨 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 2 종 이상의 무기 또는 유기 입자를 첨가할 수 있다. 이때, 상기 무기 또는 유기 입자는 폴리에스테르 제조공정의 임의의 단계에서 공지의 방법으로 첨가할 수 있다. 특히, 에스테르화의 단계 또는 에스테르 교환반응 종료 후 중축합반응 개시 전 단계에서 에틸렌글리콜 등에 분산시킨 슬러리로 첨가하여 중축합반응을 진행시키는 것이 바람직하다.
투명성 측면에서 상기 무기 또는 유기 입자의 양은 작을수록 바람직하며, 그 양은 입자크기에 따라 달라진다. 즉, 상기 무기 또는 유기 입자의 평균 입경은 0.02 ∼ 2㎛이고, 더욱 바람직하게는 0.05 ∼ 1.5㎛이고, 가장 바람직하게는 0.05 ∼ 1㎛이다. 이때, 첨가되는 양은 5,000ppm 이하의 비율이 바람직하며, 3,000ppm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이외에도 폴리머의 고유 성질이 영향을 받지 않는 한도 내에서 첨가제, UV 흡수제, 안정제 또는 색소를 첨가할 수 있다.
폴리에스테르 필름은 폴리에스테르를 압출구로부터 용융압출하고, 냉각 롤로 냉각 고화하여 미연신 시트를 얻는 압출법에 따라 제조되며, 이후 압출구로부터 용융압출된 시트를 세로 및 가로 방향의 2축 방향으로 연신하여 배향시킬 수 있다.
상기 압출법은 얻어진 미연신 시트의 평면성을 향상시키기 위하여, 시트와 회전 냉각드럼과의 밀착성을 높여 줄 필요가 있다. 따라서, 정전인가밀착법 또는 액체도포밀착법이 바람직하며, 보다 바람직하게는 정전인가밀착법으로 수행한다.
상기 정전인가밀착법은 시트의 상면 측에 시트의 흐름과 직행하는 방향으로 선상 전극을 설치하고, 상기 전극에 약 5 ∼ 10㎸의 직류전압을 인가함으로써 시트에 정전하를 부여하여 시트와 드럼과의 밀착성을 향상시키는 방법이다. 또한, 액체도포밀착법은 회전냉각드럼 표면의 전체 또는 일부(즉, 시트 양 단부와 접촉하는 부분)에만 액체를 균일하게 도포함으로써, 드럼과 시트와의 밀착성을 향상시키는 방법이다.
이후, 폴리에스테르 필름의 2축 방향 연신 배향방법은 특별히 한정되지 않으나, 동시 2축 연신법 또는 순차 2축 연신법으로 수행한다. 동시 2축 연신법은 상기 미연신 시트를 통상 70 ∼ 120℃, 바람직하게는 80 ∼ 110℃의 제어된 온도 조건에서 기계 방향 및 폭 방향으로 동시에 연신하여 배향시키는 방법이며, 연신 배율로서는 면적 배율로 통상 4 ∼ 50 배, 바람직하게는 7 ∼ 35 배, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 20 배이다. 이후, 연속적으로 170 ∼ 250℃의 온도에서 긴장 조건하에서 또는 30% 이내의 이완 조건하에서 열처리하여, 연신 배향 필름을 얻을 수 있다.
또한 순차 2축 연신법은 상기 미연신 시트를 1 방향으로 롤 또는 텐터 방식의 연신기에 의해서 연신하는 것으로, 연신 온도는 70 ∼ 120℃이며, 더욱 바람직하게는 80 ∼ 110℃이고, 연신 배율은 통상 2.5 ∼ 7배, 보다 바람직하게는 3.0 ∼ 6배이다. 이후, 1 단계의 연신 방향과 직교하는 방향으로 연신하며 이때, 연신 온도는 70 ∼ 120℃이고, 보다 바람직하게는 80 ∼ 115℃이고, 연신 배율은 3.0 ∼ 7배, 보다 바람직하기로는 3.5 ∼ 6배이다. 이후 연속적으로 170 ∼ 250℃의 온도에서 긴장 조건하에서 또는 30% 이내의 이완 조건하에서 열처리하여, 연신 배향 필름을 얻을 수 있다.
또한 상기 연신공정에 있어서, 1 방향의 연신을 2 단계 이상으로 하는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우, 최종적으로 2 방향의 연신 배율이 각각 상기 범위가 되도록 하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 열처리를 하기 전 또는 후에 다시 세로 및/또는 가로 방향으로 연신하여도 좋다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1. 대전방지용 수분산 코팅액의 제조
이온교환 수지를 통과한 순수에 계면활성제 및 대전방지 특성을 지닌 무기미립자인 라포나이트(Laporte Industries 제품)를 투입하고, 균일하게 교반하여 나노졸을 만든 다음, 비스(2-클로로에틸)에테르-1,3-비스[3-(디메틸아미노)프로필]우레아 공중합체의 양이온 고분자형 대전방지제를 투입하여 잘 교반한 후, 아크릴계 수분산 에멀션 수지(롬엔드 하스 제품, 헥사메톡시메틸멜라민 가교제가 들어 있는 일액형 제품)를 투입한 후 균일하게 혼합하여 대전방지용 수분산 코팅액을 제조하였다.
이때, 상기 조성물은 아크릴계 수분산 에멀션 수지 100 중량부, 양이온 고분자형 대전방지제 100 중량부, 무기미립자로서 라포나이트 100 중량부 및 계면활성제로서 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르(닛본유지㈜제품) 2.5 중량부로 이루어지며, 이온교환 수지를 통과한 순수에 상기 조성물이 전체 고형분 함량으로서 3.025중량% 함유하였다.
2. 폴리에스테르 필름 기재의 제조 및 코팅
평균 입경 3.7㎛의 다공성 무정형 구형 실리카 입자가 60ppm 들어있는 극한 점도 0.62㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛을 진공 드라이어를 이용하여 7 시간, 160℃에서 충분히 건조시킨 후, 용융하여 압출 다이를 통해 냉각드럼에 정전인가법으로 밀착시켜 무정형 미연신 시트를 만들고, 이를 다시 가열하여 100℃에서 필름 진행 방향으로 3.5배 연신을 수행하였다. 이후, 필름의 도포 되어질 면에 코로나 방전처리를 한 후, 메이어바 코팅방식을 이용하여 상기 단계 1에서 제조된 대전방지용 수분산 코팅액을 도포하였다. 이후 105∼140℃ 텐터구간에서 필름의 진행방 향과 수직방향으로 3.5배 연신한 후, 240℃에서 4초간 열처리하여 25㎛ 두께의 필름을 얻었다.
<실시예 2>
상기 대전방지용 조성물에서, 양이온 고분자형 대전방지제를 200 중량부로 실시하고 이온교환 수지를 통과한 순수에 상기 조성물이 전체 고형분 함량으로서 4.025중량% 함유한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 1>
상기 대전방지용 조성물에서, 양이온 고분자형 대전방지제를 사용하지 않고, 이온교환 수지를 통과한 순수에 상기 조성물이 전체 고형분 함량으로서 2.025중량% 함유한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 2>
상기 대전방지용 조성물에서, 무기미립자로서 라포나이트를 사용하지 않고, 이온교환 수지를 통과한 순수에 상기 조성물이 전체 고형분 함량 2.025중량%를 함유한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 3>
상기 대전방지용 조성물에서, 양이온 고분자형 대전방지제 및 무기미립자로서 라포나이트를 사용하지 않고, 이온교환 수지를 통과한 순수에 상기 조성물이 전체 고형분 함량 1.025중량%를 함유한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 4>
상기 대전방지용 조성물에서, 양이온 고분자형 대전방지제로서 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드(로디아사제) 100 중량부를 사용하고, 무기미립자로서 라포나이트를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 5>
상기 대전방지용 조성물에서, 양이온 고분자형 대전방지제로서 설포네이트 폴리스티렌(내셔날스타치사제) 100 중량부를 사용하고, 무기미립자로서 라포나이트를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 6>
상기 대전방지용 조성물에서, 양이온 고분자형 대전방지제로서 4급 암모늄염(닛폰가야구사제) 200 중량부를 사용하고, 무기미립자로서 라포나이트를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예>
상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 6에서 제조된 폴리에스테르 필름에 대한 특성 평가를 하기와 같은 기준으로 수행하였다.
1. 표면저항
상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 6에서 제조된 폴리에스테르 필름을 25℃×55 RH% 조건하에서 8 시간 방치한 후, 표면저항 측정기(ADVANTEST, 일본 어드반테스트사 제작)로 대전방지성을 평가하였다. 단위는 Ω/square이다.
2. 시간 경과 후 표면저항 유지성
최초 도포된 상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 6의 폴리에스테르 필름을 90 일간 상온 방치하여 시간 경과한 후, 필름의 표면저항을 측정하여 시간 경과 전의 표면저항과의 차이의 정도를 판정하였다.
○ : 1 × 101 이하 (우수)
△ : 1 × 101 초과 내지 1 × 102이하 (보통)
× : 1 × 102 초과 (불량)
3. 내열성
상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 6에서 제조된 폴리에스테르 필름을 열풍 건조기 내에서 230℃에서 10 분간 열처리한 후, 필름의 표면저항을 측정하여 열처리 전의 표면저항과의 차이의 정도를 판정하였다.
○ : 1 × 101 이하 (우수)
△ : 1 × 101 초과 내지 1 × 102 이하 (보통)
× : 1 × 102 초과 (불량)
4. 코팅 균일성
도포된 필름의 외관 상태를 육안으로 관찰하여 균일하게 도포된 정도를 판정하였다.
○ : 코팅 상태가 균일
× : 코팅 상태가 불균일
5. 락카 접착력
n-부탄올 10 중량부, 메틸셀로솔브 250 중량부, 메틸에틸케톤 10 중량부, 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트 25 중량부, 로다민비(염료) 3 중량부로 이루어진 유성타입의 평가용 락카를 상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 6에서 제조된 폴리에스테르 필름 시료상에 와이어바 #18로 도포하여, 건조기 내에서 105℃에서 1 분간 충분히 건조한 후, 크로스커터를 사용하여 표면에 100 개의 눈금을 그은 후, 접착 테이프를 붙여 박리시켰다. 이때, 100 개의 눈금 중 박리되지 않은 잔여 눈금의 개수를 기준으로 평가하였다.
100 : 전혀 박리되지 않음 (우수)
0 : 전부 박리됨 (불량)
Figure 112005035744406-pat00010
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 6에서 제조된 본 발명의 폴리에스테르 필름은 109Ω/sq(Ω/square) 이하의 표면저항을 확인하였으며, 상기 낮은 표면저항 값으로부터 우수한 대전방지성을 확인하였다. 또한, 상기 표면저항 값은 상온에서 90 일 경과후에도 1 × 101 이하의 차이를 보임으로써, 초기의 대전방지성이 유지되는 것을 확인하였다. 또한 본 발명의 폴리에스테르 필름은 내열성, 코팅균일성 및 락카 접착력의 특성을 만족하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 양이온 공중합체형 대전방지제 및 대전방지 특성을 지닌 무기 미립자를 동시에 함유하는 대전방지용 조성물을 물과 혼합하여 제조된 대전방지용 수분산 코팅액을 제공하였고,
둘째, 폴리에스테르 필름 상에 상기 대전방지용 수분산 코팅액을 도포함으로써, 장시간 경과 후에도 우수한 대전방지성이 유지되고, 이로 인해 이물 또는 먼지의 부착이 없어 접착성 및 내열성이 우수한 폴리에스테르 필름을 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (9)

  1. 아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에, 하기 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20∼500 중량부 및 무기 미립자 10∼200 중량부를 혼합하여 대전방지용 조성물을 제조하고, 상기 대전방지용 조성물과 물을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 대전방지용 수분산 코팅액.
    화학식 1
    Figure 112005035744406-pat00011
    (상기에서, R1은 C1∼C4의 알킬 그룹이고, R2 또는 R3는 C1∼C8의 알킬 그룹이고, X는 할로겐 원자, 디알킬할라이드에테르 또는 알킬설포네이트에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 알킬은 C1∼C4의 알킬 그룹이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 대전방지용 수분산 코팅액이 대전방지용 조성물 0.2 ∼ 30중량%를 함유하여 제조된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지용 수분산 코팅액.
  3. 제1항에 있어서, 상기 대전방지용 수분산 코팅액이 양이온 고분자형 대전방지제 100 중량부에 대하여, 비이온성 계면활성제 또는 양이온성 계면활성제 0.2 ∼ 25 중량부를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 대전방지용 수분산 코팅액.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양이온 고분자형 대전방지제가 비스(2-클로로에틸)에테르-1,3-비스[3-(디메틸아미노) 프로필]우레아 공중합체인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지용 수분산 코팅액.
  5. 제1항에 있어서, 상기 양이온 고분자형 대전방지제가 1,000 ∼ 500,000의 중량평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 대전방지용 수분산 코팅액.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무기 미립자가 층상 실리케이트 미네랄 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지용 수분산 코팅액.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기 미립자가 실리카 사면체 시트 및 알루미나 또는 마그네슘 팔면체 시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대전방지용 수분산 코팅액.
  8. 플라스틱기재 필름의 일면 또는 양면에
    아크릴계 수분산 에멀젼 바인더 수지 100 중량부에, 화학식 1로 표시되는 양이온 고분자형 대전방지제 20 ∼ 500 중량부 및 무기 미립자 10 ∼ 200 중량부로 이루어진 제1항의 대전방지용 조성물 0.2 ∼ 30중량%를 물과 혼합하여 대전방지용 수분산 코팅액을 제조하고, 상기 대전방지용 수분산 코팅액을 도포하여 제조된 것을 특징으로 하는 대전방지성 폴리에스테르 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 대전방지성 폴리에스테르 필름이 폴리에스테르 필름의 연신 공정 또는 연신 후 열처리 공정 이후에 상기 대전방지용 수분산 코팅액을 도포하여 제조된 것을 특징으로 하는 상기 대전방지성 폴리에스테르 필름.
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