KR102038694B1 - 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조방법 - Google Patents

비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조방법에에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 차광성, 수분 및 산소 차단성을 비롯한 내용물 보호 성능이 우수할 뿐 아니라 내구성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조할 수 있다.

Description

비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF AMORPHOUS POLYETHYLENE TEREPHTHALATE FILM}
본 발명은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 우수한 기계적 특성, 전기적 특성, 내약품성, 치수 안정성 등의 장점으로 인해, 기재 재료, 정보 기록 재료, 콘덴서용, 포장용, 제판용, 또는 절연용 필름 등의 내열 필름 또는 절연 등의 전자 재료 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 특히 필름용으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 광범위한 용도의 소재로 사용되고 있다.
이러한 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 그 투명성에 따라 A-PET(비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 C-PET(결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 나뉠 수 있는데, A-PET는 종래 결정성이었던 PET를 비결정질화하여 투명성을 가지게 한 것이다. A-PET로부터 제조된 필름은 고투명성 특성으로 인해 상품성이 높고, 열성형 포장분야, 식음료 및 화장품 업계 등 다양한 분야에서 수요가 높다. 또한, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 그 용도에 따라 우수한 내구성, 차열성, 난연성, 도전성, 차광성, 생분해성, 방충성, 항균성 및 내충격성 등 다양한 물성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 대한 요구도 증가하고 있다.
대한민국 특허공개 제2012-0088209호
본 발명의 목적은 차광성, 수분 및 산소 차단성을 비롯한 내용물 보호 성능이 우수할 뿐 아니라 내구성도 우수한 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은,
비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(A-PET) 수지 조성물을 제조하는 제1단계;
상기 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 가열한 후 압출하여, 각각 제1필름층 및 제2필름층을 제조하는 제2단계;
제조된 제1필름층의 일면에 알루미늄 증착층을 형성하는 제3단계;
상기 알루미늄 증착층 상에 인쇄층을 형성하는 제4단계;
상기 인쇄층 상면에 제2필름층을 적층하는 제5단계; 및
상기 제1필름층, 상기 알루미늄 증착층, 상기 인쇄층 및 상기 제2필름층을 건조 적층법에 의해 접착함으로써 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조하는 제6단계를 포함하는, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
이때, 상기 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 탈크 및 이산화티탄을 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 차광성, 수분 및 산소 차단성을 비롯한 내용물 보호 성능이 우수할 뿐 아니라 내구성 등 기계적 물성도 우수한 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조할 수 있다.
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 실시예에 따라 제조된 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 단면도이다.
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.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다. 또한, 제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 제조방법에 대해 설명한다. 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 단면도를 도 1과 같이 나타낼 수 있다.
먼저, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(A-PET; Amorphous PET; 비결정성 PET) 수지 조성물을 제조하는 제1단계에 대해 설명한다.
이때, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 탈크 및 이산화티탄을 포함한다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 우수한 기계적 특성, 전기적 특성, 내약품성, 치수 안정성 등의 장점으로 인해, 기재 재료, 정보 기록 재료, 콘덴서용, 포장용, 제판용, 또는 절연용 필름 등의 내열 필름 또는 절연 등의 전자 재료 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 특히 필름용으로 널리 사용된다. 또한, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 환경 호르몬이 존재하지 않는 친환경 플라스틱의 하나이다. 본 발명에서는 상기 특성을 갖는 결정성의 PET를 비결정질화하여 투명성을 가지게 한 A-PET을 사용하였으며, 이는 공지의 다양한 제품을 사용할 수 있다.
탈크는 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물로부터 제조된 필름층의 강도, 내열성 등의 기계적 물성을 향상시키는 것으로서, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 등과의 혼합성을 위하여 150~200 메시(mesh)의 입자 크기를 갖는 탈크 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 탈크는 다른 충전재 성분과 혼합하여 사용하는 것도 가능하고, 바람직하게는, 돌로마이트 분말과 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하여 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물로부터 제조된 필름층의 내구성 향상에 기여할 수도 있다.
이산화티탄은 상기 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물로부터 제조된 필름층 표면에 조사되는 적외선을 반사시켜 필름층을 필요 부분의 피착면에 부착할 때 실질적으로 피착면 내부의 온도 상승을 억제하는 역할을 한다. 일례로, 이산화티탄으로는 상품명 P104 (Dupont 사 제조)를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물에 포함된 탈크 및 이산화티탄은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대하여 각각 30 내지 40 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 탈크 및 이산화티탄이 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대하여 각각 30 중량부 미만으로 포함될 경우 충분한 내구성 및 차열 특성을 확보할 수 없다. 반면, 탈크 및 이산화티탄이 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대하여 각각 40 중량부를 초과하여 포함될 경우, 더 이상의 효과 없이 재료비 상승만을 초래할 수 있고, 가공온도가 상승하는 등 가공성이 오히려 저하되는 현상이 발생된다.
한편, 상술한 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 그 용도에 따라 기계적 물성(예컨대, 인장 강도), 생분해성, 방충성, 혼합성, 성형성, 항균성 등을 향상시키기 위하여 여러 가지 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 게르마늄을 더 포함할 수 있다.
게르마늄은 은백색의 준금속으로, 인체에 유익한 원적외선과 음이온 등을 다량 방사하여 신진 대사를 촉진하는 효과를 가진다. 또한, 게르마늄은 반도체적 성질로 인해 피부에 접촉하면 게르마늄 이온(외곽전자)이 체내에 들어가 생명력을 높이는 작용을 한다. 체내에 들어가면 각종 유해물질과 함께 20~30시간 안에 몸 밖으로 배출되므로 중독이나 부작용이 전혀 없다. 특히, 무기게르마늄의 입자가 사람의 피부와 접하게 되면 외곽전자의 침투압 활동으로 피부조직 속으로 반도체 성질이 들어간다. 피하조직 속의 모세혈관까지 침투한 게르마늄은 혈관벽을 통해서 혈관 속에 있는 전자를 이동시키며, 혈액정화작용을 하여 혈액을 정상화시키고 과잉 전자 흐름을 방전시켜 통증을 면하게 한다는 사실이 밝혀졌다. 게르마늄은 분말 형태로 사용할 수 있고, 게르마늄 원석을 3cm 이하로 잘게 절단한 후, 절단된 게르마늄 원석을 80~100 메쉬의 입도 크기로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물에 게르마늄이 포함됨으로써, 이로부터 제조되는 최종 생산물을 포장 용도 등으로 사용 시 원적외선을 방사하여 인체의 신진 대사를 촉진하는 효과를 가질 수 있다. 한편, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대해서 게르마늄 분말이 1 중량부 미만이면, 게르마늄으로 인한 원적외선 방출 효과 등이 발현되기 힘들고, 10 중량부를 초과하면, 다른 성분과의 혼합성이 저해되어 성형성이 불량해질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 천연 해충 기피제를 더 포함할 수 있다. 상기 천연 해충 기피제는 레몬유칼립투스, 시트로넬라, 디레몬, 제라니올, 시트랄, 네롤 및 유칼립투스 중에서 선택되는 1종 이상의 에탄올 추출물일 수 있고, 바람직하게는 레몬유칼립투스의 에탄올 추출물이다.
레몬유칼립투스는 도금양과 상록관목의 식물로서, 호주가 원산지이다. 미국 질병통제예방센터에 따르면 레몬유칼립투스 오일은 해충 퇴치제인 DEET의 유일한 대체제이다. 본 발명의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물에 레몬유칼립투스 등 친환경적인 천연 해충 기피제의 추출물이 포함됨으로써, 이로부터 제조되는 최종 생산물을 식품 및 화장품용 포장재 등으로 사용 시 간편하고 안전하게 방충 효과를 달성할 수 있는 효과가 있다. 한편, 상기 천연 해충 기피제는 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대해서 5 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대해서, 상기 천연 해충 기피제가 5 중량부 미만이면, 목적하는 방충효과를 달성하기 어려우며, 10 중량부를 초과하면, 다른 성분과의 혼합성이 저해되어 성형성 및 내구성이 불량해질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 필러를 더 포함할 수 있다. 상기 필러는 광물성 필러 및 식물성 필러로부터 선택되는 1종 이상인 것이 생분해성 측면에서 바람직하다.
본 발명의 광물성 필러는 활석, 탄산칼슘 및 실리카 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 상기 광물성 필러는 전체 조성물의 원가를 낮추거나, 경도나 강도를 조절하는 목적으로 사용하며, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부를 기준으로 300 중량부 미만이면 성형 제품의 형태안정성, 생분해성 및 내구성이 떨어지고, 400 중량부를 초과하면 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름층의 가공성, 물성이 떨어진다. 상기 광물성 필러 중에서 활석을 포함하는 것이 바람직한데, 상기 활석은 분말화하면 흡수성 및 고착성이 강하고 내화성 등의 특성으로 인해 다방면에 걸쳐 사용되기 때문이다. 특히, 뛰어난 열저항성과 다른 수지와 잘 섞이는 특성 및 고착 후 강한 치수 고정력을 나타내므로 경직성 및 강도를 보완하기에 더더욱 바람직하다. 상기 광물성 필러의 입경은 5 내지 40㎛으로 할 수 있다. 광물성 필러의 입경이 5㎛미만이면 분산하기 어려워 강도가 저하되고, 광물성 필러의 입경이 40㎛를 초과하면 입자 크기가 너무 커지게 되어 표면이 거칠어지는 문제가 있다.
본 발명의 식물성 필러는 옥수수전분, 감자전분, 고구마전분, 밀전분, 타피오카전분, 쌀전분, 천연셀룰로오스 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 키토산 및 셀룰로오스아세테이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 상기 식물성 필러는 구하기 쉽고, 저렴하며, 친환경적인 재료이다. 그러나, 함량이 일정수준을 초과하면 급격하게 조성물의 가공성과 물성이 저하된다. 상기 전분의 함량이 일정수준 미만인 경우에는 상대적으로 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 사용량이 증가되어 경제성이 떨어지므로 장점을 잃게 된다. 전분의 종류는 곡류에서 얻어지는 일반 전분이면 가능하나, 쉽게 얻을 수 있다는 점에서 옥수수전분, 감자전분, 고구마전분이 보다 바람직하다. 본 발명의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물이 포함하는 상기 식물성 필러는 상기 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100중량부에 대해서 50 내지 70중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 식물성 필러의 함량이 50 중량부 미만이면 가공성 및 생분해성 등의 물성을 달성할 수 없으며, 상기 식물성 필러의 함량이 70 중량부를 초과하면 기계적 강도가 현저히 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물이 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 100중량부에 대해서 광물성 필러 300 내지 400 중량부 및 식물성 필러 50 내지 70 중량부를 함께 포함하는 경우, 이로부터 제조되는 최종 생산물이 생분해성을 나타내면서도 내구성 등 기계적 강도가 저하되지 않는 우수한 물성을 나타낼 수 있다. 또한, 저렴한 가격으로 인해 상용화될 수 있는 장점도 있다.
일 실시예에 있어서, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 백토(Kaolin) 분말을 더 포함할 수도 있다. 백토는 카올리나이트와 할로이사이트를 주원료로 하는 백색의 점토로, 마모 및 열충격에 대한 저항성 및 차광성이 우수하다. 백토는 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대해서 5 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 백토가 5 중량부 미만이면, 외부 환경에 대한 저항성 및 차광성이 약한 문제가 있고, 10 중량부를 초과하면 압축강도가 떨어지는 등 기계적 물성의 상승 효과가 발현되지 않을 수 있고, 또한 충분한 차광성을 달성하지 못할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 수산화알루미늄을 더 포함할 수도 있다. 수산화알루미늄은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물의 항균성을 향상시킬 수 있는 항균제로 기능할 수 있다. 수산화알루미늄은 보헤마이트(Boehmite, AlO(OH))를 사용하는 것이 바람직하다. 보헤마이트는 γ-보헤마이트, α-보헤마이트 및 유사 보헤마이트(Pseudo-Boehmite)를 모두 사용할 수 있다. 그 중에서도, 결정성이 뛰어나서 열 안정성 및 화학적 안정성이 뛰어나고, 구조적으로 중성이며, 항균 특성이 뛰어난 γ-보헤마이트를 사용하는 것이 바람직하다. γ-보헤마이트는 물(순수)과 알루미늄(Al)만의 초임계 합성법으로 제조할 수 있다. 수산화 알루미늄은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 수지 100 중량부에 대해서 2 내지 7 중량부로 포함될 수 있다. 수산화알루미늄의 함량이 2 중량부 미만이면 달성하고자 하는 항균 효과를 발현시키기 힘들고, 7 중량부를 초과하면 타 성분과의 혼합성이 저해될 우려가 있다.
일 실시예에 있어서, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 연근 추출액을 더 포함할 수 있다. 연근 추출액은 천연 접착 성분으로, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 다른 구성 성분과의 혼합성을 향상시키는 바인더로 기능한다. 연근 추출액은 연근의 껍질을 벗기고 분쇄한 후, 연근 1 중량부 당 약 5 중량부의 물을 첨가하고, 80~100℃에서 6시간 이상 가열한 후, 액체성분을 추출하여 여과하며, 이어서 여과된 액체성분을 55~60℃에서 농축하여 제조할 수 있다. 연근 추출액은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부에 대해서 10 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 연근 추출액의 함량이 10 중량부 미만인 경우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 탈크 등을 적절하게 엉겨 붙게 하지 못해 필름층 제조시 표면이 고르게 형성되지 않을 수 있고, 20 중량부를 초과하는 경우, 각 성분의 분산성 및 혼합성이 오히려 저하될 우려가 있다.
또한, 본 발명에서 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 필름층 용도로 적용하기 위하여, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 가소제, 핵제, 블로킹방지제, 가교제 등을 첨가할 수 있다. 또한, 제조되는 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름층의 다양한 색상을 구현하기 위하여 색소 성분을 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 제1단계에서 제조된 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 가열한 후 압출하여, 각각 제1필름층(10) 및 제2필름층(60)을 제조하는 제2단계에 대해 설명한다.
제2단계는, 준비된 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 가열한 후, 용융 압출하여 각각 제1필름층(10) 및 제2필름층(60)을 제조하는 단계로, 상기 단계는 약 200℃ 내지 약 350℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 용융 압출을 위하여 T-다이 압출법 또는 튜블러 압출법 등의 공지의 어떠한 방법이든 사용할 수 있다.
압출된 생성물을 예컨대, 정전하 접촉법과 같은 방법으로 냉각롤에 균일하게 부착시킴으로 인해 급속 냉각시켜 미연신 필름을 수득하여 제1 및 제2필름층으로 한다. 성형된 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 건조 및 냉각하는 단계를 추가로 거칠 수 있다.
제3단계는, 제2단계에서 제조된 제1필름층(10)의 일면에 알루미늄 증착층(30)을 형성하는 단계이다.
비결정성 테레프탈레이트 필름을 음식료품, 액체 세제 등의 각종 고형물이나 액상 제품을 내용물로 하는 포장재로 사용할 경우 내용물이 산소 투과에 의해 열화되거나 광열화되는 것을 방지하고 보존성을 향상시키기 위해 필름층에 알루미늄 증착층(30)을 형성한다. 이때 알루미늄 증착층(30)을 형성하는 방법은 공지의 방법을 사용할 수 있다. 증착되는 알루미늄의 두께는 300 내지 700Å 범위 내에 있는 것이 바람직한데, 증착되는 알루미늄의 두께가 300Å 미만이면 산소 투과에 의한 열화나 광열화를 방지할 수 없고, 700Å을 초과하면 비용상승 및 과도한 증착 열의 발생으로 인한 필름층의 수축현상이 발생할 수 있다. 그리고 증착되는 알루미늄의 광학 밀도는 바람직하게는 2.0 내지 3.0으로 하는데, 만일 광학 밀도가 2.0 미만이면 알루미늄 증착층(30)이 얇아져 산소 투과에 의한 열화나 광열화를 방지할 수 없고, 3.0을 초과하면 알루미늄 증착층(30)에 갈라짐 현상 및 접착강도가 저하되는 문제가 생긴다. 추가로, 증착되는 알루미늄의 순도는 99.0% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 알루미늄의 순도가 낮으면 증발 효율이 저하되고, 핀홀의 발생 및 증발용기의 오염이 발생할 수 있기 때문이다.
제4단계는 상기 제3단계에서 형성된 알루미늄 증착층(30) 상에 인쇄층(40)을 형성하는 단계이다.
인쇄층(40)은 잉크를 이용하여 그라비아 인쇄 또는 플렉소 인쇄 방식에 의해 형성될 수 있다. 그라비아 인쇄 및 플렉소 인쇄에 대한 공정 및 효과 등은 당업자라면 누구나 쉽게 이해할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이렇게 형성된 인쇄층(40) 상면에 상기 제1단계에서 제조된 제2필름층(60)을 적층하여 적층체를 구성하는 것이 제5단계이다.
다음으로, 상기 적층체, 즉 상기 제1필름층(10), 상기 알루미늄 증착층(30), 상기 인쇄층(40) 및 상기 제2필름층(60)을 건조 적층법에 의해 접착함으로써 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조하는 제6단계를 거쳐 본 발명에 따른 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조할 수 있다.
상기 제6단계에서 건조 적층법(드라이 라미네이션)은 상기 제1필름층(10)과 상기 알루미늄 증착층(30), 그리고 상기 인쇄층(40)과 상기 제2필름층(60) 사이에 각각 용제형 접착제를 도포하여 접착제층(20, 50)을 만들고 열풍에 의해 용제를 증발 건조 시키고, 접착제 표면이 미경화 상태로 점착성을 가진 상태에서 적층체를 가압하여 접착한 후 이것을 와인딩함으로써 접착제의 경화를 완결시켜 적층하는 공정을 의미한다.
용제형 접착제를 도포한 후 열풍은 30 내지 50℃의 온도로 가하는 것이 바람직하고, 증발 건조 후 적층체를 가압하여 접착한 후 30 내지 50℃의 온도로 하루 내지 이틀 정도 에이징 처리를 함으로써 경화를 완켤시켜 롤이 만들어 진다.
본 발명에서의 용제형 접착제는 아크릴계, 폴리아마이드계, 비닐 클로라이드+비닐 아세테이트 코폴리머, 비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 고무계, 우레탄계, 에폭시계 등이 있으며, 접착력, 작업성 등에 뛰어난 2액 경화형 폴리 우레탄계 접착제가 바람직하고, 재질 및 가공 조건에 따라 선택 가능하다. 상기 본 발명에서의 용제형 접착제는 1 내지 10g/m2 정도로 도포할 수 있으나, 4 내지 5g/m2 정도로 도포하는 것이 바람직하다. 상기 도포량이 4g/m2 이하의 적은 양의 접착제를 사용하는 경우 균일한 도포가 어려워 접착력이 떨어지고 박리 현상이 발생하며, 상기 5g/m2 이상의 양을 사용하여도 역시 균일한 도포가 어려워 접착력이 불균일하여 접착면이 들뜨고 지저분하여지고 경화속도가 늦어지며 기포가 발생하여 생산성 및 접착 품질이 나빠진다.
이하, 구체적인 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]
제조예 1 내지 5. 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물 및 이로부터 필름층의 제조
하기 표 1의 조성에 따라 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 제조하였다.
각 재료는 시중에서 구할 수 있는 재료를 사용하였다. 레몬유칼립투스 에탄올 추출액의 경우, 레몬유칼립투스의 잎을 모아 60℃의 건조 오븐에서 2일간 건조하고, 분쇄한 후, 상기 분쇄물 100g에 90% 에탄올 500g을 가하고, 33℃에서 하루 간 추출하고, 여과한 후, 증발기를 이용하여 60℃에서 감압농축하고, 건조하여 제조하였다. 그리고 이를 분쇄하여 500mesh의 입도가 되도록 하였다. 수산화알루미늄은 γ-보헤마이트를 사용하였다. 연근 추출액은 연근의 껍질을 벗기고 분쇄한 후, 연근 1 중량부 당 5 중량부의 물을 첨가하고, 100℃에서 6시간 가열한 후, 액체성분을 추출하여 여과하며, 이어서 여과된 액체성분을 60℃에서 농축하여 제조하였다.
구성(중량부) 제조예１ 제조예２ 제조예３ 제조예４ 제조예５
비결정성 폴리에틸렌테레프탈레이트
(A-PET) 수지		 100 100 100 100 100
탈크 30 32 34 36 38
이산화티탄
상품명 P104 (Dupont 사)		 40 38 36 34 32
게르마늄 5 5 5 5 5
레몬유칼립투스
에탄올 추출물		 - - 7 - -
광물성 필러(활석) - 350 350 - -
식물성 필러(키토산) - - 60 60 -
백토 - - 7 - -
수산화알루미늄 - - 5 - -
연근 추출액 - - 15 - -
제조예 1 내지 5의 조성물을 가열한 후, 300℃의 온도에서 T-다이로부터 용융 압출하였다. 압출된 생성물을 정전하 접촉법으로 냉각롤에 균일하게 부착시켜 급속 냉각시킴으로써 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름층을 제조하였다. 각각의 제조예마다 2개 이상씩 필름층을 제조하여 이하에서 설명하는 실시예에서 제1필름층(10) 및 제2필름층(60)으로 사용하였다.
실시예 1. 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조
순도 99.5%의 알루미늄을 가열함으로써 증발시켜 상기 제조예 1에서 제조된 제1필름층(10)의 일면에 알루미늄 증착층(30)을 형성하였다. 이때 증착되는 알루미늄의 두께는 500Å였으며, 증착되는 알루미늄의 광학 밀도는 2.5였다. 이후 인쇄용 잉크를 사용하여 알루미늄 증착층(30) 상에 인쇄층(40)을 형성한 후 상기 인쇄층(40) 상면에 상기 제조예 1에서 제조된 제2필름층(60)을 적층하였다. 이후 건조 적층법에 의해 접착함으로써 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조하였다. 건조 적층법에 있어서, 상기 제1필름층(10)과 상기 알루미늄 증착층(30), 그리고 상기 인쇄층(40)과 상기 제2필름층(60) 사이에 용제형 접착제를 도포하여 접착제층(20, 50)을 만든 후 40℃의 온도로 열풍을 가하였고, 증발 건조 후 적층체를 가압하여 접착한 후 40℃의 온도로 하루 동안 에이징 처리를 하였다. 한편, 용제형 접착제로서는 시판 중인 2액 경화형 폴리우레탄계 접착제(성도케미칼(주), D-6500)를 사용하였으며, 이를 4g/m2을 도포하였다.
실시예 2 내지 5. 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 제조
제조예 2 내지 5에서 제조된 제1필름층(10) 및 제2필름층(60)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 실시예 2 내지 5의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조하였다.
시험예 1. 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 물성 평가
실시예 1 내지 5의 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 산소 투과도(Oxygen transmission rate: OTR), 수분 투과도(water vapor transmittance rate: WVTR) 및 광투과율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
산소 투과도는 온도 23℃, 산소 농도 100%의 조건에서 24시간 동안 필름을 투과하는 산소의 양으로 나타내며, 산소 투과도 시험기(MOCON 사, OXTRAN 2/21)를 사용하여 측정하였다.
수분 투과도는 온도 37℃, 습도 100%의 조건에서 24시간 동안 필름을 투과하는 수증기의 양으로 나타내며, 수증기 투과도 시험기(MOCON 사, PERMATRAN-W 3/33)를 사용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
OTR(cc/m2·day) 3.2 3.0 0.10 3.1 3.3
WVTR(g/m2·day) 1.50 1.48 1.38 1.42 1.48
상기 표 2에서 보듯이, 실시예 3의 필름은 산소 및 수분 차단 능력이 우수하였다.
시험예 2. 인장강도 시험
ASTM D882-10 방법에 따라 측정하였다. 두께 1mm, 폭 10 mm, 길이 50 mm의 필름을 크로스헤드 스피드 50mm/min로 당긴 후, 시편이 절단되는 지점을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
구분 인장 강도(MPa)
실시예 1 6.6
실시예 2 20.1
실시예 3 32.3
실시예 4 9.4
실시예 5 6.7
상기 표 3의 결과로부터 실시예 3의 필름의 경우 인장강도가 우수함을 알 수 있었다.
시험예 3. 생분해도 시험
퇴비화 조건에서의 플라스틱의 호기성 생분해도 측정 방법인 ISO 14855-1(2005)에 따라, 상기 실시예 2 내지 4의 필름의 시편을 생분해도 측정기(성진 E&I)를 이용하여 58℃에서 20일 동안 배양하였다. 총 20일간 진행된 누적 생분해도 값을 하기 수학식 1에 의해 계산하였으며, 20일째 되는 날의 결과를 표 3에 나타내었다. 이 때, 최종 생분해 산물인 이산화탄소의 발생량은 기체 크로마토그래피(6100 GC)를 이용하여 측정하였다.
[수학식 1]
생분해도(%)={[CO2]sf*100/[CO2]st}*100/{[CO2]cf*100/[CO2]ct}
[CO2]sf: 20일간 시료가 생분해되면서 발생한 CO2 누적량
[CO2]st: 시료가 100% 생분해되었을 때 발생할 수 있는 총 CO2 량
[CO2]cf: 표준시료인 셀룰로오스가 20일간 생분해되면서 발생한 CO2 누적량
[CO2]ct: 표준시료인 셀룰로오스가 100% 생분해되었을 때 발생할 수 있는 총 CO2 량
구분 생분해도(%)
실시예 2 34%
실시예 3 62%
실시예 4 57%
상기 표 4의 결과로부터 실시예 3의 필름의 경우 생분해도가 우수함을 알 수 있었다.
시험예 4. 방충 시험
방충 시험은 두개의 상자사이를 일정두께의 관으로 연결하여 두 개의 상자 중 한 개의 상자에 일정 마리수의 모기를 투입하고 이어서 실시예 1 내지 5의 필름의 시편을 투입하여 이에 대한 모기의 기피 반응을 유도하여 모기가 다른상자로의 이동하는 기피상태를 관찰하여 아래와 같이 모기기피율을 구했다(표 5 참조).
Figure 112019082490614-pat00001
구분 기피율(%)
실시예 1 13
실시예 2 16
실시예 3 97
실시예 4 14
실시예 5 15
상기 표 5와 같이, 실시예 3의 필름이 모기기피율이 가장 우수하였다.
시험예 5. 항균성 시험
실시예 2 내지 5의 필름에 대해 항균력 테스트(JIS Z 2801)를 실시하였다. 항균성 평가 방법은 시험편의 표면에 시험균(대장균 및 포도구균)을 적하하고, 필름에 밀착시켜 35℃에서 6시간 보존 후에, 시험편상의 시험균수를 측정하였다(표 6 참조). 적하 항균수는 대장균 및 포도구균 각각 1,000,000개 및 500,000개였다.
생존균수(감균율)
구분 대장균 포도구균
실시예 2 995,000개(0.5%) 490,000개(2.0%)
실시예 3 < 100개(99.9%) < 60개(99.9%)
실시예 4 994,034개(0.6%) 472,568개(5.5%)
실시예 5 996,015개(0.4%) 485,002개(3.0%)
상기 표 6에서 보듯이, 실시예 3의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 항균 효과가 우수하였다.시험예 6. 차광률 비교
실시예 1 내지 5의 필름에 대해 X-rite 341C 측정기기를 이용하여 차광률을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구분 차광율(%)
실시예 1 0.69
실시예 2 0.82
실시예 3 0.99
실시예 4 0.75
실시예 5 0.73
상기 표 7에서 보듯이, 실시예 3의 필름의 차광효과가 우수하였다.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: 제1필름층
20: 접착제층
30: 알루미늄 증착층
40: 인쇄층
50: 접착제층
60: 제2필름층

Claims (5)

  1. 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(A-PET) 수지 조성물을 제조하는 제1단계;
    상기 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물을 가열한 후 압출하여, 각각 제1필름층 및 제2필름층을 제조하는 제2단계;
    제조된 제1필름층의 일면에 알루미늄 증착층을 형성하는 제3단계;
    상기 알루미늄 증착층 상에 인쇄층을 형성하는 제4단계;
    상기 인쇄층 상면에 제2필름층을 적층하는 제5단계; 및
    상기 제1필름층, 상기 알루미늄 증착층, 상기 인쇄층 및 상기 제2필름층을 건조 적층법에 의해 접착함으로써 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 제조하는 제6단계;
    를 포함하는 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 제조방법으로서,
    상기 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 조성물은 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 100 중량부, 탈크 34 중량부, 이산화티탄 36 중량부, 게르마늄 5 중량부, 레몬유칼립투스의 에탄올 추출물 7 중량부, 5μm 내지 40μm의 입경을 갖는 활석 350 중량부, 키토산 60 중량부, 백토 7 중량부, 수산화알루미늄 5 중량부 및 연근 1 중량부 당 5 중량부의 물을 첨가하고, 100℃에서 6시간 가열한 후, 액체성분을 추출하여 여과하며, 이어서 여과된 액체성분을 60℃에서 농축함으로써 제조된 연근 추출액 15 중량부를 혼합하여 제조하는 것이고,
    상기 제2단계는 300℃의 온도에서 수행되고,
    상기 제3단계에서, 알루미늄 증착층은 500Å의 두께로 증착되는,
    비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 제조방법.
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