KR102466413B1

KR102466413B1 - 폴리에스테르 다층필름 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102466413B1
Application number: KR1020160125265A
Authority: KR
Inventors: 조현
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2022-11-11
Also published as: CN109789683B; TWI707763B; WO2018062816A1; KR20180035341A; CN109789683A; KR102466413B9; TW201813802A

Abstract

본 발명은 투명도가 높고, 우수한 표면특성을 갖는 광학용 폴리에스테르 다층필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 수축율이 낮으며, 필름의 전체 폭이 5000mm이상인 광폭의 필름에서 중앙부와 변부의 수축율 차이가 적어 보잉현상 및 후처리 공정에서 발생하는 배기(baggy)현상을 감소시킨 폴리에스테르 다층필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 다층필름 및 이의 제조방법{POLYESTER MULTI-LAYER FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 투명도가 높고, 우수한 표면특성을 갖는 광학용 폴리에스테르 다층필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 수축율이 낮으며, 필름의 전체 폭이 5000mm이상인 광폭의 필름에서 중앙부와 변부의 수축율 차이가 적어 보잉현상을 개선하고, 프리즘 코팅 및 확산 코팅 등의 후처리 공정에서 발생하는 배기(baggy)현상을 감소시킨 폴리에스테르 다층필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

광학필름은 디스플레이용 광학부재로 사용되는 필름으로 LCD BLU의 광학 소재로 사용되거나, LCD, PDP, 터치 패널(Touch Panel) 등 각종 디스플레이의 표면 보호용 광학 부재로 사용되고 있다.

이러한 광학필름, 특히 터치패널이나 휴대폰 등의 용도에 적합하기 위해서는 적절한 투명성, 낮은 수축율, 우수한 표면특성을 나타내게 하는 것이 필름의 품질을 높이는 중요한 요소이다.

또한, 프리즘 코팅 및 확산 코팅 등의 후처리 공정을 거쳐 디스플레이 제품에 적용을 하며, 최근 디스플레이 제품이 대면적화됨에 따라 내열성을 개선하기 위해서 250um의 필름을 1장 사용하는 것보다 125㎛이하의 필름을 2장 또는 3장을 합지하여 사용하게 되면 내열성이 우수하다. 하지만 이러한 합지용 필름은 수축률, 배향특성 및 두께 등의 물성이 서로 다른 필름을 합지하는 경우 필름에 컬이 발생하거나 합지가 잘 되지 않는 문제가 있다.

이에 따라 필름의 전체 폭이 5000mm이상인 필름 마스터롤의 경우, 연신 및 이완 과정에서 발생하는 폭방향의 보잉현상에 의해 필름의 변부와 중앙부의 수축률에 차이가 발생한다. 이러한 보잉현상을 개선하기 위하여 열고정존에서 미세하게 연신하는 방법이 제안되어 있지만 열고정존에서 연신을 하는 경우, 연신이 불균일하여 폭방향 물성의 균일성이 떨어지거나 고온에서 연신이 되므로 결정화가 발생하여 파단이 발생하는 등 조업성이 떨어지는 문제가 있다. 또한 통상 폭방향으로 이완을 할 때 2개의 존 또는 1개의 존에서 이완을 주어서 수축률을 제어하는데 이러한 이완법은 보잉을 더 발생하게 하는 문제를 일으키게 된다.

또한, 상기와 같이 광폭의 필름을 디스플레이에 적용하기 위해서 합지하는 경우, 동일한 물성을 갖는 필름끼리 적층하기 위해서 중앙부만을 사용하거나 변부끼리 합지하여 사용하고 있다.

중앙부만을 사용하는 경우는 변부를 잘라서 버려야하므로 제품의 수율이 저하되는 문제가 있으며, 변부끼리 합지하여 사용하는 경우는 각각 변부의 물성이 서로 달라 배향각을 측정하여 합지해야 하는 등의 별도의 검사공정이 필요하므로 관리 및 생산성에 어려움이 있으며, 생산수율 또한 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 필름 전체 폭을 기준으로 중앙부와 변부의 수축율 차이가 적어 수축율이 균일하고, 두께가 균일하여 합지 시 필름에 컬이 발생하지 않으며, 프리즘 코팅 및 확산 코팅 등의 후공정 코팅과정에서 배기(baggy)현상이 발생하지 않는 폴리에스테르 다층필름을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 투명도가 높아 후 공정에서 코팅 공정 시 이물 등의 품질 검사가 용이하며, 우수한 표면특성을 갖고 있어 코팅공정성이 양호하고, 또한 수축율이 낮아 후공정 과정에서 수축이 발생하지 않는 폴리에스테르 다층필름을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 이완 시 길이방향으로 3 ~ 5개의 구역(zone)으로 다단이완을 하며, 이완율 구배를 주어 이완을 하며 특정 조건으로 이완 및 열고정을 수행함으로써 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 코어층과, 상기 코어층의 양면에 각각 적어도 1층 이상이 적층된 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도가 0.6 내지 0.7이고,

필름의 전폭을 기준으로 양 끝단으로부터 1/3인 지점까지를 변부로 하고, 변부를 제외한 부분을 중앙부로 할 때, 95℃에서 60분 유지 후, 변부 및 중앙부의 수축률이 하기 식 1을 만족하고, 하기 식 2에 따른 수축율 차이가 0.1 이하이며,

하기 식 3에 따른 변부의 보잉률이 0.3% 이하인 폴리에스테르 다층필름에 관한 것이다.

[식 1]

|S₄₅ - S₁₃₅| ≤ 0.15

상기 식 1에서, S₄₅는 필름 기계방향에 대해 45도 방향의 수축율이고, S₁₃₅는 필름 기계방향에 대해 135도 방향의 수축율이다.

[식 2]

|변부의 폭방향 수축률 - 중앙부의 폭방향 수축률| ≤ 0.10

[식 3]

보잉률 =

× 100

또한, 본 발명은 a) 폴리에스테르수지를 포함하는 코어층용 제 1 폴리에스테르 수지 조성물과, 고유점도가 0.6 ~ 0.7㎗/g인 폴리에스테르수지와 무기입자를 포함하는 스킨층용 제 2 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출하여 3층 이상 적층되도록 공압출하는 단계;

b) 공압출된 시트를 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계; 및

c) 연신된 필름을 이완시키면서 열처리하는 단계로, 기계방향에 대해 3 ~ 5개의 구역(zone)으로 나누어 폭방향의 이완율 구배를 부여하고, 이완률을 주는 첫 번째 구역과 마지막 구역의 이완율 차이가 0.1 ~ 0.5%가 되도록 하면서 210℃ 이하의 온도에서 이완시키면서 열처리 하는 단계;

를 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 전체 필름 폭이 5000mm이상인 마스터롤의 필름으로 제조되고 1500mm이상의 광폭으로 슬리팅되어 제품화되어도 폭방향에 대해 중앙부와 변부의 수축율 차이가 적어 후공정에서 필름 합지 시 중앙부와 변부를 모두 사용할 수 있으므로 생산 수율이 향상되며, 합지 후에 필름의 컬이 발생하지 않고, 배기 현상을 현저히 줄일 수 있다.

또한, 투명도가 높아 후 공정에서 코팅 공정 시 이물 등의 품질 검사가 용이하며, 우수한 표면특성을 갖고 있어 코팅공정성이 양호하고, 또한 수축율이 낮아 후공정 과정에서 수축이 발생하지 않아 변형이 적은 폴리에스테르 다층필름을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 다층필름은 타블렛이나 휴대폰 등 광학용 필름으로 사용하기에 적합하며, 후공정 시 열변형이 적어 후 공정이 필요한 분야 및 박형 디스플레이 등에 적합하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 필름에서 변부와 중앙부를 나타내는 일 양태이다.
도 2는 본 발명의 보잉률을 측정하는 방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 수축율 측정 시 방향을 나타낸 것이다.

이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

본 발명의 일 양태는 코어층과, 상기 코어층의 양면에 각각 적어도 1층 이상이 적층된 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도가 0.6 내지 0.7이고,

하기 식 3에 따른 변부의 보잉률이 0.3% 이하인 폴리에스테르 다층필름이다.

[식 1]

|S₄₅ - S₁₃₅| ≤ 0.15

[식 2]

|변부의 폭방향 수축률 - 중앙부의 폭방향 수축률| ≤ 0.10

[식 3]

보잉률 =

× 100

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 다층필름은 열기계분석기(TMA)에서 측정된 95℃에서의 변형 길이가 하기 식 4를 만족하는 것일 수 있다.

[식 4]

기계방향의 길이변화/폭방향의 길이변화 ≤ 1.5

상기 식 4에서, 길이변화 = 95℃ 지점에서의 길이 - 초기길이를 의미하며, 기계방향의 길이변화 및 폭방향의 길이변화는 각각 40 ㎛이하이다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 다층필름은 변부 및 중앙부의 보잉률 차이가 하기 식 5를 만족하는 것일 수 있다.

[식 5]

변부의 보잉률 - 중앙부의 보잉률 ≤ 0.2

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 다층필름은 상기 폴리에스테르수지의 고유점도가 하기 식 6을 만족하는 것일 수 있다.

[식 6]

0≤ |Ns - Nc| < 0.1

상기 식 6에서 Ns는 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도이고, Nc는 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지의 고유점도다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 다층필름은 중심선 평균 거칠기 Ra가 10 ~ 25nm이고, 10점 평균 거칠기 Rz가 100 ~ 400nm인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 다층필름의 총 두께가 25 ~ 125 ㎛이고, 코어층이 전체 필름의 70 ~ 90 중량%이고, 스킨층이 10 ~ 30 중량%인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 스킨층은 무기입자를 10 ~ 100 ppm으로 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리에스테르 다층필름의 헤이즈가 0.5 ~ 2.5%인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 무기입자는 평균입경이 0.5 ~ 5 ㎛인 것일 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법의 일 양태는

a) 폴리에스테르수지를 포함하는 코어층용 제 1 폴리에스테르 수지 조성물과, 고유점도가 0.6 ~ 0.7㎗/g인 폴리에스테르수지와 무기입자를 포함하는 스킨층용 제 2 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출하여 3층 이상 적층되도록 공압출하는 단계;

를 포함한다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법의 일 양태에서, 상기 c)단계에서, 총 이완율이 2 ~ 7%이고, 첫 번째 구역의 이완율이 1.0 ~ 1.5%인 것일 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법의 일 양태에서, 상기 b)단계에서, 이축연신 시 기계방향 및 폭방향의 연신율은 2 ~ 6배인 것일 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법의 일 양태에서, 상기 a)단계에서, 폴리에스테르수지의 고유점도가 하기 식 6을 만족하는 것일 수 있다.

[식 6]

0≤ |Ns - Nc| < 0.1

본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법의 일 양태에서, 상기 a)단계에서, 코어층이 전체 필름의 70 ~ 90 중량%이고, 스킨층이 10 ~ 30 중량%인 것일 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법의 일 양태에서, 상기 a)단계에서, 상기 무기입자는 평균입경이 0.5 ~ 5 ㎛이고, 10 ~ 100 ppm으로 포함되는 것일 수 있다.

이하는 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

구체적으로 본 발명은 코어층과, 상기 코어층의 일면 또는 양면에 적어도 1층 이상이 적층된 스킨층을 포함하여 3층 이상으로 이루어진 폴리에스테르 다층필름이다. 더욱 구체적으로 본 발명의 일 양태는 코어층과 상기 코어층의 양면에 1층 이상의 스킨층이 적층된 것일 수 있다.

상기 폴리에스테르 다층필름의 총 두께는 25 ~ 125 ㎛, 보다 바람직하게는 38 ~ 100 ㎛인 것일 수 있으며, 상기 범위에서 박막으로 제조되는 추세인 디스플레이용으로 적합하게 사용될 수 있다.

또한, 코어층이 전체필름의 70 ~ 90 중량%이고, 스킨층이 10 ~ 30 중량%인 것이 공압출 시 계면안정화가 우수하여 제막이 용이하고, 헤이즈가 낮으며, 표면조도 및 수축이 적은 필름을 제조할 수 있으므로 바람직하다.

상기 코어층은 폴리에스테르 수지, 보다 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 단독으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 고유점도가 고유점도가 0.6 ~ 0.7㎗/g인 것을 사용하는 것이 내열성이 우수하고, 공압출 시 계면불안정이 발생하지 않으므로 바람직하다.

상기 코어층의 일면 또는 양면에 적층되는 스킨층은 1층 또는 2층 이상으로 적층될 수 있으며, 공압출에 의해 적층되는 것일 수 있다.

상기 스킨층은 고유점도가 0.6 ~ 0.7㎗/g인 폴리에스테르수지와 무기입자를 포함하며, 고유점도가 상기 범위를 만족하는 범위에서 계면불안정이 발생하지 않고 코어층과 안정하게 적층되어 다층필름을 제조할 수 있으며, 가공성이 용이하다.

더욱 좋게는 상기 코어층과 스킨층에 사용되는 폴리에스테르수지의 고유점도가 하기 식 6을 만족하는 것이 좋다.

[식 6]

0≤ |Ns - Nc| < 0.1

상기 식 6에서, 0.1 이상인 경우는 계면이 불안정하고 파단이 발생하므로 피드블럭에 의한 공압출에 의해 필름으로 제막이 어렵다.

상기 스킨층은 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 무기입자라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 실리카, 제올라이트, 카올린, 이산화티탄 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 입자는 연신공정을 통해 필름의 표면으로 나와서 필름의 슬립성 및 권취성을 향상시킨다. 상기 무기입자의 크기 및 함량은 중심선 평균 거칠기 Ra가 10 ~ 25nm이고, 10점 평균 거칠기 Rz가 100 ~ 400nm인 범위를 만족하는 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 범위를 만족하기 위한 일 예로 상기 무기입자는 평균입경이 0.5 ~ 5 ㎛이고, 스킨층 내 입자의 함량이 10 ~ 100 ppm인 것일 수 있다.

중심선평균 거칠기 Ra 및 10점 평균 거칠기 Rz가 상기 범위를 만족하는 범위에서 후공정 시 코팅성이 우수하여 사용자가 요구하는 코팅안정성을 만족할 수 있으며, 전체 필름의 투명도가 우수하여 광학용 및 터치패널 등의 디스플레이용으로 사용이 적합하다.

입자 평균입경이 5㎛ 초과이면 입자함량이 10ppm 미만으로 함유되어도 필름의 투명성이 많이 떨어지며, 코팅 공정 시 스크래치가 발생할 수 있다. 중심선평균 거칠기 Ra가 25 nm 초과, 10점 평균거칠기 Rz가 400 nm를 초과인 경우 표면의 돌기가 전사되는 등 최종 제품의 광학특성에 영향을 줄 수 있으며, 평균입경이 0.5 ㎛ 미만인 경우는 입자 함량이 100 ppm을 초과하여 사용하여도 투명도가 낮아 코팅 공정 시 품질검사가 용이하지 않으며, 중심선평균 거칠기 Ra가 6nm미만, 10점 평균거칠기 Rz가 80nm미만인 경우 평활성은 우수하나 코팅공정성 및 제품 취급성이 악화되어서 코팅공정 시 스크래치가 발생하거나 블로킹이 발생되어서 코팅의 불균일을 초래할 수 있다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리에스테르 다층필름은 필름의 전폭(A)을 기준으로 양 끝단으로부터 1/3인 지점까지를 변부(a₁, a₂)로 하고, 변부를 제외한 부분을 중앙부(b)로 할 때, 95℃에서 60분 유지 후, 변부 및 중앙부의 수축률이 하기 식 1을 만족하고, 하기 식 2에 따른 수축율 차이가 0.1 이하이며,

하기 식 3에 따른 변부의 보잉률이 0.3% 이하인 물성을 동시에 만족하는데 특징이 있다.

[식 1]

|S₄₅ - S₁₃₅| ≤ 0.15

[식 2]

|변부의 폭방향 수축률 - 중앙부의 폭방향 수축률| ≤ 0.10

[식 3]

보잉률 =

× 100

본 발명의 일 양태에서, 필름 전폭(A)이 6000mm인 경우, 양쪽으로 100mm씩 엣지 트리밍하여 슬리팅하면 제품의 변부(a₁)은 1800mm, 중앙부(b)는 1800mm, 변부(a₂)은 1800mm인 것일 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 중앙부와 변부의 보잉률은 도 1과 같은 필름의 마스터롤을 필름의 폭방향(A)에 대하여, 변부(a₁, a₂) 및 중앙부(b)로 3등분 하여 자른 후, 자른 롤을 도 2와 같이 필름의 좌측과 우측에 동일한 하중을 가한 상태에서, 필름을 일정 길이로 풀어 좌측의 길이와 우측의 길이를 재어 식 3을 계산하였다.

상기 식 2에서 좌측과 우측의 평균길이는 좌측의 길이와 우측의 길이의 합을 2로 나눈 값을 의미한다.

본 발명은 상기 물성을 동시에 만족함으로써 변부와 중앙부 간의 물성 차가 적어 광학용 필름으로 합지 시 컬이나 배기(baggy) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 상기 배기 현상이란 프리즘 코팅 등의 코팅공정 시 필름의 한쪽방향이 쳐지게 되어 마치 백팩의 모양처럼 볼록하게 되는 현상을 의미한다.

상기 식 1에서, 필름 기계방향에 대해 45도 방향 및 135도 방향의 수축율의 차이가 0.15 이하, 더욱 구체적으로 0.01 ~ 0.15인 것이 바람직하며, 0.15를 초과하는 경우는 후공정 시 고온의 공정을 거치는 과정에서 수축이 발생하여 45도와 135도 방향으로 트위스트 컬이 발생할 수 있다. 또한, 변부의 보잉이 심하게 발생하여 중앙부와 변부 간의 물성 차이가 심하게 발생할 수 있다.

상기 식 2에서, 변부의 폭방향 수축률과 중앙부의 폭방향 수축률 차이가 0.1이하, 더욱 구체적으로 0 ~ 0.1인 것일 수 있으며, 0.1을 초과하는 경우는 변부의 보잉이 심하게 발생하여 합지 시 컬이 발생하고, 배기 현상이 나타날 수 있다. 또한, 변부의 보잉이 심하게 발생하여 중앙부와 변부 간의 물성 차이가 심하게 발생할 수 있다.

상기 식 3에 따른 보잉률이 0.3%이하, 보다 구체적으로 0 ~ 0.3%인 것이 바람직하며, 특히, 변부의 보잉률이 0.3%이하인 물성을 만족하는 범위에서 합지 시 컬 및 배기현상을 방지할 수 있으며, 더욱 좋게는 변부 및 중앙부의 보잉률이 0.3%이하를 만족하는 범위에서 합지 시 컬이 발생하는 현상 및 배기현상을 더욱 감소시킬 수 있다. 더욱 좋게는 변부 및 중앙부의 보잉률 차이가 하기 식 5를 만족하는 범위, 더욱 좋게는 0 ~ 0.2인 범위에서 보잉률 편차가 적은 필름이 제조되므로 바람직하다.

[식 5]

변부의 보잉률 - 중앙부의 보잉률 ≤ 0.2

또한, 열기계분석기(TMA)를 이용하여 측정 시 40 ℃에서 3분간 유지 후, 5℃/min으로 180 ℃까지 승온 시, 95℃ 지점에서의 변형 길이(dimension change)가 하기 식 4를 만족하는 것일 수 있다.

[식 4]

기계방향의 길이변화/폭방향의 길이변화 ≤ 1.5

상기 식 4에서, 더욱 구체적으로 0.01 ~ 1.5인 것일 수 있으며, 상기 범위에서 보잉 현상이 개선되는 것을 확인하였고, 1.5를 초과하는 경우는 후가공 공정에서의 필름의 변형이 커서 제품의 물성을 달성하기가 어렵다.

본 발명은 상기 물성들을 모두 만족하는 범위에서 프리즘 필름 등의 광학필름으로 사용하기에 적합하다.

발명의 코어층과 스킨층을 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조는 제한되지 않지만 적어도 두 개 이상의 용융압출기에서 압출 용융 후 캐스팅하고, 이축연신에 의하여 얻어질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 한 압출기에서 폴리에스테르를 압출시키고, 또 다른 압출기에서 폴리에스테르와 실리카, 카올린, 제올라이트, 이산화티탄과 같은 무기입자 등의 첨가제를 동시에 용융 압출시킨 후 각각의 용융물이 피드블럭에서 만나 공압출되고 캐스팅하고, 냉각한 다음 순차적으로 이축연신하고 열처리와 이완을 하는데 이러한 필름의 연신, 열처리, 이완을 조절하여 필름의 물성을 제어할 수 있게 된다.

보다 구체적으로 본 발명의 폴리에스테르 다층필름의 제조방법은

를 포함한다.

구체적으로, 상기 a)단계는 코어층과 스킨층을 이루는 폴리에스테르 수지를 공압출한 후, 캐스팅 드럼으로 급냉, 고화시켜 폴리에스테르 시트를 제조하는 단계로, 상기 스킨층은 무기입자를 포함하며, 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 무기입자라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 실리카, 제올라이트, 카올린, 이산화티탄 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 코어층에 사용된 폴리에스테르 수지의 고유점도는 0.6 ~ 0.7㎗/g이고, 스킨층에 사용되는 폴리에스테르 수지의 고유점도는 0.6 ~ 0.7㎗/g인 것이 바람직하며, 더욱 좋게는 하기 식 6을 만족하는 것이 파단 등의 발생이 없이 공압출이 가능하다.

[식 6]

0≤ |Ns - Nc| < 0.1

상기 무기입자의 크기 및 함량은 중심선평균 거칠기 Ra가 10 ~ 25 nm, 10점 평균거칠기 Rz가 100 ~ 400 nm인 범위를 만족하는 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 범위를 만족하기 위한 일 예로 상기 무기입자는 평균입경이 0.5 ~ 5 ㎛이고, 스킨층 내 입자의 함량이 10 ~ 100 ppm인 것일 수 있다. 중심선평균 거칠기 Ra 및 10점 평균거칠기 Rz가 상기 범위를 만족하는 범위에서 후공정 시 코팅성이 우수하여 사용자가 요구하는 코팅안정성을 만족할 수 있으며, 전체 필름의 투명도가 우수하여 광학용 및 터치패널 등의 디스플레이용으로 사용이 적합하다.

다음으로 b)단계는 공압출된 시트를 연신하여 필름으로 제조하는 단계로, 일축 또는 이축연신한 것일 수 있으며, 이축연신을 실시하는 것이 바람직하다.

더욱 구체적으로 공압출하여 3층 이상의 층을 구성하고 캐스팅롤에서 냉각하고 이를 기계방향으로 연신 시 2 ~ 6배, 더욱 좋게는 2 ~ 3.7배. 더욱 좋게는 2.8 ~ 3.7배 연신하고, 그리고 폭방향으로 연신 시 2 ~ 6배, 더욱 좋게는 3 ~ 5.5배, 더욱 좋게는 3.4 ~ 4.3배를 연신하는 것일 수 있다. 기계방향의 연신비율이 2배 ~ 4배인 범위에서, 필름의 기계적 강도를 저하시키지 않으며, 폭방향의 연신을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한 폭방향으로는 2 ~ 6배인 범위에서 필름의 기계적 강도를 저하시키지 않으며, 필름의 파단이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기 c)단계는 열고정 및 이완을 수행하는 과정으로, 열고정 온도는 210℃ 이하, 더욱 구체적으로 200 ~ 210℃에서 수행되는 것일 수 있으며, 상기와 같이 이완 시 폭방향의 이완율 구배를 부여하고, 첫 번째 구역과 마지막 구역의 이완율 차이가 0.1 ~ 0.5%가 되도록 하며, 210℃ 이하의 온도에서 이완시키면서 열처리함으로써 목적으로 하는 물성을 모두 만족하는 필름을 제조하는데 특징이 있다.

상기 이완율은 다음과 같이 계산될 수 있다.

이완율(%) = (이완처리 구간 전 필름의 최대폭 길이 - 이완처리 구간 내 필름의 최소폭 길이)/이완처리 구간 전 필름의 최대폭 길이 × 100

또한, 본 발명의 일 양태에서 총 이완율이 2 ~ 7%이고, 첫 번째 구역의 이완율이 1.0 ~ 1.5%인 것일 수 있다.

상기 이완 및 열공정 시, 온도 및 이완율을 상기 범위로 조절하는데 특징이 있으며, 온도가 210℃ 초과인 경우는 기계방향의 수축률은 낮아지나 폭방향의 수축를이 높아지는 문제가 있으며 또한 보잉이 심해지는 문제가 있다.

또한, 이완률을 주는 첫 번째 구역과 마지막 구역의 이완율 차이가 0.1 미만인 경우는 폭방향의 수축률을 제어하기 어렵고 수축률을 제어하기 위해서 이완률을 높이는 경우 필름이 텐터내부에서 쳐지게 되는 문제가 생긴다. 또한 0.5를 초과하는 경우는 보잉 현상이 더 심하게 발생하며, 변부와 중앙부의 수축률 차이가 커질 수 있다.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.

1) 고유점도

페놀과 1,1,2,2-테트라클로로 에탄올을 6:4의 무게비로 혼합한 시약 100ml에 PET 펠렛 (샘플) 0.4g을 넣고 90분간 용해시킨 후, 우베로데 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인 장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식 1 및 2에 의해 R.V 값 및 I.V값을 계산하였다.

하기 수학식에서 C는 시료의 농도를 나타낸다.

[수학식 1]

[수학식 2]

2) 헤이즈

제막된 필름의 시편을 HAZE METER(모델명: Nipon denshoku, Model NDH 5000)를 이용하여 JIS K 715에 따라 측정하였다.

3) 표면조도

2차원 접촉식 표면조도측정기(Kosaka사, SE3300)를 사용하여 중심선평균 거칠기 Ra와 10점 평균거칠기 Rz를 측정하였다.

4) 수축률

필름을 200 × 200mm 크기로 자른 후 길이와 폭의 길이를 측정 후 95℃의 열풍오븐에서 60분 동안 열처리 후 변한 길이와 폭의 길이를 측정하여 다음과 같은 식으로 계산하였다. 이때 기계방향과 기계방향에서 45도 방향, 135도 방향 및 폭방향의 길이변화를 같이 측정하였다. 상기 기계방향에서 45도 방향, 135도 방향은 도 3에 도시한 바와 같다.

수축률(%)= (열처리 전 측정 길이 - 열처리후 측정 길이)/열처리 전 측정길이 × 100

5) 열기계분석기(TMA) 측정

필름의 시편을 기계방향으로 16mm, 폭방향으로 4.5mm으로 자른 후 TMA(TA사, TMA Q400)를 이용하여 열변형 길이(Dimension change)를 측정하였다.

측정방법은 40 ℃에서 isothermal로 3분간 유지 후, 5℃/min으로 180 ℃까지 승온 한 후, 95℃ 지점에서의 길이변화를 측정하였다. 길이변화 = 95℃ 지점에서의 길이 - 초기길이를 의미한다.

6) 보잉율(%)

필름의 총 폭이 6000mm인 마스터롤의 양 끝단으로부터 각각 2000mm폭의 롤을 슬리팅하여 3등분 하였으며, 변부 및 중앙부의 롤을 도 2에 도시한 바와 같이 필름의 좌, 우에 동일한 하중을 가한 상태에서 좌측의 길이와 우측의 길이를 측정하여 하기 식에 따라 보잉율을 계산하였다.

보잉률 =

× 100

[실시예 1]

코어층에는 고유점도가 0.65㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하고, 스킨층에는 고유점도가 0.64㎗/g인 PET와, 평균입경이 2.5㎛인 실리카 입자를 70ppm 사용하여 각각 공압출하여 스킨층/코어층/스킨층이 적층된 3층 필름으로 공압출하고, 냉각롤에 캐스팅하여 미연신 시트를 제조하였다. 이때, 상기의 코어층은 전체필름중량의 80 중량%, 스킨층은 전체 필름중량의 20 중량%로 하였다. 기계방향으로 3배, 폭방향으로 3.4배로 순차적으로 연신하고, 210℃에서 열처리 하면서, 표 1과 같이 4개의 구역에서 총 3.5% 이완을 하였으며, 첫 번째 구역에서 1.2%, 두 번째 구역에서 1.0%, 세 번째 구역에서 0.9%, 네 번째 구역에서 0.8%로 이완율 구배를 부여하여, 전체두께 75㎛의 필름을 제조하였다.

제조된 필름의 물성을 측정하여 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.

[실시예 2, 3]

하기 표 1과 같이 폭방향의 이완율을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

[실시예 4, 5]

하기 표 1과 같이 스킨층 원료의 고유점도를 달리하고, 폭방향의 이완율을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

[실시예 6, 7]

하기 표 1과 같이 스킨층의 중량을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

[실시예 8 ~ 11]

하기 표 1과 같이 스킨층의 입자함량 및 입자크기를 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

[실시예 12 ~ 16]

하기 표 1과 같이 조건을 달리하여 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일하게 실시하되 200℃에서 열처리 및 폭방향을 하기의 표1과 같이 1존에서만 이완을 한 후 75㎛의 필름을 얻었다.

[비교예 2,3]

실시예 1과 같이 실시하되 표1과 같이 폭방향의 이완률만 달리하여 필름을 제조하였다.

[비교예 4,5]

실시예 1과 동일하게 실시하되 스킨층의 고유점도를 달리하고, 이완율을 달리하여 표1과 같이 하여 실시하였다.

[비교예 6]

실시예 1과 동일하게 실시하되 하기 표1과 같이 스킨층의 중량 및 이완율을 달리하여 실시하였다.

[비교예 7]

실시예 1과 동일하게 실시하되 하기 표1과 같이 열처리 온도를 220℃에서 수행하여 실시하였다.

구분	층조성		원료조성			제막조건
	층조성		Skin층 조성			폭방향 이완률(%)
	Core층 중량	Skin층 중량	고유 점도	입자 크기 (㎛)	입자량 (ppm)	열처리온도 (℃,1zone)	1 zone	2 zone	3 zone	4 zone	5 zone	total
실시예1	80%	20%	0.64	2.5	70	210	1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예2							1.5	1.4	1.3	1.2	1.1	6.5
실시예3							1.0	0.5	0.5	0	0	2.0
실시예4			0.70				1.0	1.0	0.8	0.7	0	3.5
실시예5			0.60				1.0	0.9	0.8	0.8	0	3.5
실시예6	70%	30%	0.64				1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예7	90%	10%	0.64				1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예8	80%	20%	0.64		20		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예9					90		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예10				5	10		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예11				0.5	100		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예12	60%	40%		2.5	70		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예13	80%	20%		2.5	10		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예14				2.5	110		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예15				5	15		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
실시예16				0.4	120		1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5
비교예1	80%	20%	0.64	2.5	70		3.5	0	0	0	0	3.5
비교예2							1.8	1.7	0	0	0	3.5
비교예3							1.5	2.0	0	0	0	3.5
비교예4			0.55				1.5	1.0	0.5	0.5	0	3.5
비교예5			0.85				1.5	1.0	0.5	0.5	0	3.5
비교예6	5%	95%	0.64				1.5	1.0	0.5	0.5	0	3.5
비교예7	80%	20%	0.64	2.5	70	220	1.2	1.0	0.9	0.8	0	3.5

*A/B/A로 공압출함. (Skin층 두께는 양 A층의 총량)

구분	표면조도		헤이즈	중앙부의 95℃열수축률(%)				식(1)값	변부의 95℃열수축률(%)				식(1)값	식(2)값
구분	Ra (nm)	Rz (nm)	헤이즈	기계 방향	폭방향	45도	135도	식(1)값	기계 방향	폭방향	45도	135도	식(1)값	식(2)값
실시예1	13	350	1	0.35	0.15	0.25	0.15	0.1	0.3	0.2	0.22	0.18	0.04	0.05
실시예2	12	335	1.1	0.3	0.1	0.2	0.1	0.1	0.28	0.12	0.2	0.14	0.06	0.02
실시예3	14	345	1.1	0.38	0.2	0.28	0.16	0.12	0.32	0.22	0.24	0.15	0.09	0.02
실시예4	12	330	1.1	0.36	0.14	0.25	0.15	0.1	0.31	0.2	0.23	0.14	0.09	0.06
실시예5	16	390	1.1	0.34	0.14	0.24	0.14	0.1	0.33	0.22	0.22	0.13	0.09	0.08
실시예6	12	340	1.8	0.35	0.15	0.25	0.15	0.1	0.31	0.2	0.22	0.18	0.04	0.05
실시예7	14	345	0.8	0.33	0.14	0.24	0.15	0.09	0.32	0.14	0.23	0.14	0.09	0
실시예8	10	308	0.6	0.35	0.15	0.25	0.15	0.1	0.3	0.2	0.22	0.18	0.04	0.05
실시예9	16	390	1.4	0.35	0.15	0.25	0.15	0.1	0.3	0.2	0.22	0.18	0.04	0.05
실시예10	13	330	1.8	0.35	0.16	0.24	0.14	0.1	0.33	0.21	0.22	0.16	0.06	0.05
실시예11	10	300	1.7	0.33	0.15	0.25	0.14	0.11	0.33	0.13	0.22	0.14	0.08	0.02
실시예12	12	340	3	0.35	0.13	0.25	0.15	0.1	0.3	0.2	0.22	0.18	0.04	0.07
실시예13	5	98	0.4	0.32	0.11	0.21	0.14	0.07	0.3	0.18	0.22	0.17	0.05	0.07
실시예14	28	440	3.6	0.34	0.14	0.24	0.16	0.08	0.3	0.2	0.22	0.18	0.04	0.06
실시예15	30	495	3.5	0.34	0.1	0.23	0.15	0.08	0.3	0.19	0.22	0.18	0.04	0.09
실시예16	12	420	3	0.33	0.1	0.21	0.14	0.07	0.31	0.19	0.22	0.17	0.05	0.09
비교예1	13	340	1	0.35	0.08	0.27	0.1	0.17	0.35	0.14	0.24	0.09	0.15	0.06
비교예2	12	340	1.1	0.35	0.25	0.3	0.12	0.18	0.3	0.14	0.28	0.1	0.18	0.11
비교예3	13	335	1.1	0.35	0.28	0.3	0.1	0.2	0.3	0.15	0.25	0.07	0.18	0.13
비교예4	계면 불안정 및 파단으로 조업불가
비교예5	계면 불안정 및 파단으로 조업불가
비교예6	지속 파단으로 조업불가
비교예7	13	350	1	0.3	0.2	0.35	0.1	0.25	0.32	0.2	0.34	0.08	0.26	0

	TMA측정법			변부 제품의 길이(m)			중앙부 제품의 길이(m)			식(5) 값
	기계방향 변형길이 (㎛)	폭방향 변형길이 (㎛)	식(4)값	좌	우	보잉율(%)	좌	우	보잉율(%)	식(5) 값
실시예1	14	12	1.17	10.10	10.08	0.20%	10.10	10.08	0.20%	0.00%
실시예2	13	11	1.18	10.10	10.07	0.30%	10.09	10.07	0.20%	0.10%
실시예3	13	11	1.18	10.10	10.08	0.20%	10.09	10.07	0.20%	0.00%
실시예4	14	12	1.17	10.09	10.07	0.20%	10.09	10.07	0.20%	0.00%
실시예5	13	12	1.08	10.00	9.98	0.20%	10.02	10.00	0.20%	0.00%
실시예6	14	11	1.27	10.05	10.03	0.20%	10.02	10.01	0.10%	0.10%
실시예7	13	12	1.08	10.06	10.03	0.30%	10.06	10.05	0.10%	0.20%
실시예8	12	11	1.09	10.10	10.07	0.30%	10.10	10.08	0.20%	0.10%
실시예9	12	11	1.09	10.10	10.08	0.20%	10.10	10.08	0.20%	0.00%
실시예10	13	11	1.18	10.10	10.08	0.20%	10.10	10.08	0.20%	0.00%
실시예11	14	12	1.17	10.09	10.07	0.20%	10.09	10.07	0.20%	0.00%
실시예12	14	12	1.17	10.06	10.03	0.30%	10.05	10.03	0.20%	0.10%
실시예13	14	11	1.27	10.01	9.98	0.30%	10.10	10.09	0.10%	0.20%
실시예14	16	12	1.33	10.02	10.00	0.20%	10.10	10.08	0.20%	0.00%
실시예15	15	11	1.36	10.10	10.07	0.30%	10.10	10.08	0.20%	0.10%
실시예16	15	11	1.36	10.08	10.05	0.30%	10.09	10.07	0.20%	0.10%
비교예1	14	8	1.75	10.10	10.05	0.50%	10.10	10.08	0.20%	0.30%
비교예2	14	16	0.88	10.09	10.03	0.60%	10.10	10.08	0.20%	0.40%
비교예3	14	17	0.82	10.10	10.04	0.60%	10.10	10.08	0.20%	0.40%
비교예4	계면 불안정 및 파단으로 조업불가
비교예5	계면 불안정 및 파단으로 조업불가
비교예6	지속 파단으로 조업불가
비교예7	12	15	0.8	10.01	9.95	0.60%	10.10	10.06	0.40%	0.30%

A : 필름의 전폭
a₁, a_{2 :}변부
b : 중앙부

Claims

코어층과, 상기 코어층의 양면에 각각 적어도 1층 이상이 적층된 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도가 0.6 내지 0.7이고,
필름의 전폭을 기준으로 양 끝단으로부터 1/3인 지점까지를 변부로 하고, 변부를 제외한 부분을 중앙부로 할 때, 95℃에서 60분 유지 후, 변부 및 중앙부의 수축률이 하기 식 1을 만족하고, 하기 식 2에 따른 수축율 차이가 0.1 이하이며,
하기 식 3에 따른 변부의 보잉률이 0.3% 이하이고,
변부 및 중앙부의 보잉률 차이가 하기 식 5를 만족하는 것인 폴리에스테르 다층필름.
[식 1]
|S₄₅ - S₁₃₅| ≤ 0.15
상기 식 1에서, S₄₅는 필름 기계방향에 대해 45도 방향의 수축율이고, S₁₃₅는 필름 기계방향에 대해 135도 방향의 수축율이다.
[식 2]
|변부의 폭방향 수축률 - 중앙부의 폭방향 수축률| ≤ 0.10
[식 3]
보잉률 =
× 100
[식 5]
변부의 보잉률 - 중앙부의 보잉률 ≤ 0.2
제 1항에 있어서,
열기계분석기(TMA)에서 측정된 95℃에서의 변형 길이가 하기 식 4를 만족하는 것인 폴리에스테르 다층필름.
[식 4]
기계방향의 길이변화/폭방향의 길이변화 ≤ 1.5
상기 식 4에서, 길이변화 = 95℃ 지점에서의 길이 - 초기길이를 의미하며, 기계방향의 길이변화 및 폭방향의 길이변화는 각각 40 ㎛이하이다.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르수지의 고유점도가 하기 식 6을 만족하는 폴리에스테르 다층필름.
[식 6]
0 ≤ |Ns - Nc| < 0.1
상기 식 6에서 Ns는 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도이고, Nc는 코어층을 이루는 폴리에스테르 수지의 고유점도다.
제 1항에 있어서,
중심선 평균 거칠기 Ra가 10 ~ 25nm이고, 10점 평균 거칠기 Rz가 100 ~ 400nm인 폴리에스테르 다층필름.
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름의 총 두께가 25 ~ 125 ㎛이고,
코어층이 전체 필름의 70 ~ 90 중량%이고, 스킨층이 10 ~ 30 중량%인 폴리에스테르 다층필름.
제 1항에 있어서,
상기 스킨층은 무기입자를 10 ~ 100 ppm으로 포함하는 것인 폴리에스테르 다층필름.
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 다층필름은 헤이즈가 0.5 ~ 2.5%인 폴리에스테르 다층필름.
제 7항에 있어서,
상기 무기입자는 평균입경이 0.5 ~ 5 ㎛인 폴리에스테르 다층필름.
a) 폴리에스테르수지를 포함하는 코어층용 제 1 폴리에스테르 수지 조성물과, 고유점도가 0.6 ~ 0.7㎗/g인 폴리에스테르수지와 무기입자를 포함하는 스킨층용 제 2 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출하여 3층 이상 적층되도록 공압출하는 단계;
b) 공압출된 시트를 이축 연신하여 필름을 제조하는 단계; 및
c) 연신된 필름을 이완시키면서 열처리하는 단계로, 기계방향에 대해 3 ~ 5개의 구역(zone)으로 나누어 폭방향의 이완율 구배를 부여하고, 첫 번째 구역과 마지막 구역의 이완율 차이가 0.1 ~ 0.5%가 되도록 하면서 200 내지 210 ℃ 의 온도에서 이완시키면서 열처리 하는 단계;
를 포함하는 폴리에스테르 다층필름의 제조방법이고,
상기 폴리에스테르 다층 필름은,
코어층과, 상기 코어층의 양면에 각각 적어도 1층 이상이 적층된 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층을 이루는 폴리에스테르수지의 고유점도가 0.6 내지 0.7이고,
필름의 전폭을 기준으로 양 끝단으로부터 1/3인 지점까지를 변부로 하고, 변부를 제외한 부분을 중앙부로 할 때, 95℃에서 60분 유지 후, 변부 및 중앙부의 수축률이 하기 식 1을 만족하고, 하기 식 2에 따른 수축율 차이가 0.1 이하이며,
하기 식 3에 따른 변부의 보잉률이 0.3% 이하이고,
변부 및 중앙부의 보잉률 차이가 하기 식 5를 만족하는 폴리에스테르 다층필름인,
폴리에스테르 다층필름의 제조방법:
[식 1]
|S₄₅ - S₁₃₅| ≤ 0.15
상기 식 1에서, S₄₅는 필름 기계방향에 대해 45도 방향의 수축율이고, S₁₃₅는 필름 기계방향에 대해 135도 방향의 수축율이다.
[식 2]
|변부의 폭방향 수축률 - 중앙부의 폭방향 수축률| ≤ 0.10
[식 3]
보잉률 =
× 100
[식 5]
변부의 보잉률 - 중앙부의 보잉률 ≤ 0.2
제 10항에 있어서,
상기 c)단계에서, 총 이완율이 2 ~ 7%이고, 첫 번째 구역의 이완율이 1.0 ~ 1.5%인 것인 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.
제 10항에 있어서,
상기 b)단계에서, 이축연신 시 기계방향 및 폭방향의 연신율은 2 ~ 6배인 것인 폴리에스테르 다층필름의 제조방법.