JP2014530947A - 高透明および高光沢シート用の環境にやさしいポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物 - Google Patents

高透明および高光沢シート用の環境にやさしいポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、シート用の環境にやさしいポリ(プロピレンカボンネート)樹脂組成物に関し、より詳細には、地球温暖化の主な原因である二酸化炭素を効率よく活用して開発されたポリ(アルキレンカボンネート)樹脂を主な材料とし、これに適合する強度調節剤、軟化剤、滑剤の添加剤を含み、既存のポリ塩化ビニル樹脂製品類の環境有害論争の問題を完璧に解決するとともに、これらの製品類に対して優れた機械的物性、熱的物性、加工性、後加工性(印刷適性、エンボスおよび表面処理、ラミネート特性、など)および優れた防炎特性(低い煤煙濃度)と延伸率特性を有することを特徴とし、特に、ポリ塩化ビニル樹脂製品類の代替材として登場した熱可塑性プラスチック類の最大の欠点である小規模生産方式の押出生産方式を克服して、大量生産方式のカレンダー加工法を適用することができるという利点がある。【選択図】なし

Description

本発明は、高透明および高光沢シート用の樹脂組成物に関し、より詳細には、地球温暖化の主な原因である二酸化炭素を効率よく活用することができるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂を主な材料とし、燃焼の際に有毒ガスを放出するポリ塩化ビニル素材を代替し、且つ人体に有害な加工添加剤を使用しなくても優れた機械的物性を示し、押出加工方式だけでなく、カレンダー加工に適用することができ、後処理工程を必要とせず、経済的な高透明および高光沢シート用の環境にやさしいポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物に関する。
ポリビニル塩化(PVC)製品類でフィルムを含むシート類が占める割合は約30%程度であり、このうち約8%はペーストポリ塩化ビニル樹脂を可塑剤と安定剤などの添加剤に分散させた形態のプラスチックゾルを、シート状を維持する紙、織物のような基材に塗布してから加熱した後、冷却してシートを製造するか、カレンダー工法を適用する。
かかるPVCシート類としては、主に、飾り用シート、ターポリン、床材、壁紙類、包装用ラップなどが挙げられ、飾り用シートは、製品の表面装飾および仕上げのために用いられる合成樹脂材質のデコシート(Decoration Sheet)と、内装シート(Interior Sheet)とを含む。デコシートは、主に、内装用建築資材、家具、電子製品などの表面仕上げ材として用いられ、粘着剤層のない合成樹脂材質のシートを意味する。すなわち、主に、一般の木材にポリ塩化ビニルまたはポリプロピレン素材に、印刷層と耐磨耗性および耐スクラッチ性の透明フィルムを合紙した製品を意味し、区分と用途は次の通りである。
Figure 2014530947
内装シートは、主に、建築の内装仕上げ材として用いられ、製品の片面に粘着剤が塗布されている合成樹脂材質の粘着シートを意味し、主な用途は、公共建物用内部仕上げ材を始め、航空機、鉄道、船舶などの内部仕上げ材としても用いられる。
ターポリンは、広範囲に各種車両用カバー、レジャー用テント、産業用天幕、大型建物用屋根カバー、広告用だけでなく、各種食品類/製品類の移送用ベルトと各種ゴムボート用にも適用される。
床材は、家庭用に用いられる住宅用床材と、公共建物と事務用に用いられる業務用床材とに分けられ、壁紙は、多重利用施設用と家庭用とに分けられ、包装用ラップは、家庭用、商用および食品包装用に分けられる。
現在、シート類のほとんどは、ポリ塩化ビニル材質が主に用いられているが、これらの製品類に加えられる多様で広範囲な規制により、オレフィン素材とポリ乳酸およびポリエチレンテレフタレートなどの素材への代替が進められている。ポリ塩化ビニル製品類に加えられる環境有害性論争と規制動向をみると、論争の核心は、ポリ塩化ビニル素材自体が燃焼する際に環境ホルモン物質であるダイオキシンが多量発生するという点と、添加剤として用いられる可塑剤と安定剤が全世界的規制(WEEE/RoHS/REACH(SVCH))の中心にあるという点である。また、ポリ塩化ビニル製品類が火事またはリサイクルの困難性によって廃棄物に焼却される際に人体に致命的な多量の塩化水素(HCl)などの有毒ガス類とダイオキシンが生じるという点も論争となっている。さらに、近年、ポリ塩化ビニル自体をEU ROHS使用制限物質として登録しようとする主張の声もあがっており、より重要な事実は、消費者市民団体でポリ塩化ビニル製品類の使用制限を具体的に要求しているということである。例えば、グリーンピース消費者団体が、電子製品におけるポリ塩化ビニル樹脂の使用禁止を主導し、全世界の電子業界かこれにしたがっている。特に、環境汚染に敏感な子供と主婦層にポリ塩化ビニル製品類に対する抵抗感が強化/拡散しており、政府規制に誘導されている。
かかるポリ塩化ビニル製品類の問題点を解決するために、環境にやさしい汎用プラスチックを適用した代替材が開発されている。しかし、前記代替材は、冬に軟性が不足して割れる特性などの物性上の問題および後工程の際に印刷適性、裁断性および接着性に劣り、加工添加剤を追加使用する必要があって費用面において負担となり、押出工法の生産および素材自体の高い価格によるコスト問題で経済性に劣る。
米国特許出願公開第2004/950100号明細書(2005.05.12) 特開2006‐265395号(2005.03.24)
本発明は、ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂を主な材料とし、人体および自然生態系に害のない最小限の加工添加剤を添加して、環境有害性論争の中心にあるポリ塩化ビニル製品類を始め、これらの代替材として出現した環境にやさしい汎用プラスチックである変性ポリエチレン類、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、熱可塑性オレフィン系樹脂、アクリル樹脂などの物性の劣化および印刷適性、裁断性、接着性などの後加工性を克服することを目的とする。
また、本発明によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物からなる製品は、優れた防炎特性を有し、非常に優れた煤煙濃度特性を有することで、内装材に不都合な火事の際に発生する多量の致命的な有毒ガスが生じないようにすることを目的とする。
また、本発明は、ペレット(pellet)状の高分子素材のカレンダー加工の際に生じる困難性を解消して、押出工法に対する生産コストを著しく下げることができ、ポリビニル塩化樹脂に比べて低い温度で加工することで、作業性が高まり、比重および粘度を下げることができ、加工会社の製造コストダウンを可能にすることを目的とする。
本発明は、ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂に対して、強度調節剤、軟化剤および滑剤を組み合わせた構成を有する高透明および高光沢シート用の環境にやさしいポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物を提供することができる。
本発明は、ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂100重量部に対して、強度調節剤0.1〜100重量部、軟化剤0.1〜50重量部および滑剤0.1〜5重量部を含む高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物を提供することができる。
この際、前記樹脂組成物は、煤煙濃度(ASTM E662)が10〜50m2/gであることができる。
また、本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物は、下記式1および2を満たすことができる。
10≦TDS≦50 [式1]
60≦THRR≦65 [式2]
(前記式1中、TDSは、煤煙濃度(ASTM E662、m2/g)を示すものであり、式2中、THRRは、熱放出(MJ/m2)を示す値である。)
前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、構造的特殊性と加工添加剤の優れた相溶性により、引張強度および引裂強度に優れており、特に、伸率(延伸率)と印刷適性に非常に優れており、煤煙濃度を始め防炎特性(特に、煤煙濃度)は、汎用プラスチックと比較して1/600水準と非常に優れる。
本発明における前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、SKイノベーションが既に出願した(韓国公開特許第2009‐0090154号公報、同第2010‐0067593号公報および同第2010‐0013255号公報)ものを使用することができる。
前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、二酸化炭素と、ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシで置換または非置換の(C2‐C20)アルキレンオキシド;ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラキル)オキシで置換または非置換の(C4‐C20)シクロアルキレンオキシド;およびハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシ、(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシまたは(C1‐C20)アルキルで置換または非置換の(C8‐C20)スチレンオキシドからなる群から選択される1種以上のエポキシド化合物との共重合により製造されることができる。
この際、前記エポキシド化合物は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブテンオキシド、ペンテンオキシド、ヘキセンオキシド、オクテンオキシド、デセンオキシド、ドデセンオキシド、テトラデセンオキシド、ヘキサデセンオキシド、オクタデセンオキシド、ブタジエンモノキシド、1,2‐エポキシド‐7‐オクテン、エピフルオロヒドリン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、グリシジルメチルエーテル、グリシジルエチルエーテル、グリシジルノルマルプロピルエーテル、グリシジルsec‐ブチルエーテル、グリシジルノルマルまたはイソペンチルエーテル、グリシジルノルマルヘキシルエーテル、グリシジルノルマルヘプチルエーテル、グリシジルノルマルオクチルまたは2‐エチル‐ヘキシルエーテル、グリシジルノルマルまたはイソノニルエーテル、グリシジルノルマルデシルエーテル、グリシジルノルマルドデシルエーテル、グリシジルノルマルテトラデシルエーテル、グリシジルノルマルヘキサデシルエーテル、グリシジルノルマルオクタデシルエーテル、グリシジルノルマルエイコシルエーテル、イソプロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、t‐ブチルグリシジルエーテル、2‐エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、シクロオクテンオキシド、シクロドデセンオキシド、α‐ピネンオキシド、2,3‐エポキシドノルボルネン、リモネンオキシド、ジエルドリン、2,3‐エポキシドプロピルベンゼン、スチレンオキシド、フェニルプロピレンオキシド、スチルベンオキシド、クロロスチルベンオキシド、ジクロロスチルベンオキシド、1,2‐エポキシ‐3‐フェノキシプロパン、ベンジルオキシメチルオキシラン、グリシジル‐メチルフェニルエーテル、クロロフェニル‐2,3‐エポキシドプロピルエーテル、エポキシプロピルメトキシフェニルエーテルビフェニルグリシジルエーテル、グリシジルナフチルエーテル、グリシジル酢酸エステル、グリシジルプロピオネート、グリシジルブタノエート、グリシジルノルマルペンタノエート、グリシジルノルマルヘキサノエート、グリシジルヘプタノエート、グリシジルノルマルオクタノエート、グリシジル2‐エチルヘキサノエート、グリシジルノルマルノナノエート、グリシジルノルマルデカノエート、グリシジルノルマルドデカノエート、グリシジルノルマルテトラデカノエート、グリシジルノルマルヘキサデカノエート、グリシジルノルマルオクタデカノエート、グリシジルエイコサノエートからなる群から選択される1種または2種以上のものであることができる。
また、前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、下記化学式1で表されることができる。
[化学式1]
Figure 2014530947
(前記化学式1中、wは2〜10の整数であり、xは5〜100の整数であり、yは0〜100の整数であり、nは1〜3の整数であり、Rは水素、(C1‐C4)アルキルまたは‐CH2‐O‐R´(R´は(C1‐C8)アルキル)である。)
この際、前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂においてアルキレンは、エチレンオキシド、プロピレン、1‐ブチレン、シクロヘキセンオキシド、アルキルグリシジルエーテル、n‐ブチル、n‐オクチルなどを含むものであり、必ずしもこれに限定されない。
前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、下記化学式2の錯化合物を触媒として用いて、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で、ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシで置換または非置換の(C2‐C20)アルキレンオキシド;ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシで置換または非置換の(C4‐C20)シクロアルキレンオキシド;およびハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシ、(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシまたは(C1‐C20)アルキルで置換または非置換の(C8‐C20)スチレンオキシドからなる群から選択される一つ以上のエポキシド化合物および二酸化炭素を交互共重合して製造される。
[化学式2]
Figure 2014530947
[前記化学式2中、
Mは、3価コバルトまたは3価クロムであり;
Aは、酸素または硫黄原子であり;
Qは、二つの窒素原子を連結するジラジカルであり;
1〜R10は、それぞれ独立して、水素;ハロゲン;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;(C1‐C20)アルコキシ;(C6‐C30)アリールオキシ;ホルミル;(C1‐C20)アルキルカルボニル;(C6‐C20)アリールカルボニル;またはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドラジカルであり;
前記R1〜R10のうち二つが互いに連結されて環を形成していてもよく;
前記R1〜R10およびQが含む水素のうち少なくとも一つ以上は、下記化学式a、化学式bおよび化学式cからなる群から選択されるカチオン基で置換され;
Figure 2014530947

-は、それぞれ独立して、ハロゲンアニオン;HCO3 -;BF4 -;ClO4 -;NO3 -;PF6 -;(C6‐C20)アリールオキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールオキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;(C1‐C20)アルコキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルコキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;(C1‐C20)アルキルスルホネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルスルホネートアニオン;(C1‐C20)アルキルアミドアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルアミドアニオン;(C6‐C20)アリールアミドアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールアミドアニオン;(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;(C6‐C20)アリールカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、珪素原子、硫黄原子およびリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルバメートアニオンであり;
Zは、窒素またはリン原子であり;
21、R22、R23、R31、R32、R33、R34およびR35は、それぞれ独立して、(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;またはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドラジカルであり;R21、R22およびR23のうち二つまたはR31、R32、R33、R34およびR35のうち二つが互いに連結されて環を形成していてもよく;
41、R42およびR43は、それぞれ独立して、水素;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、珪素、硫黄およびリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;またはヒドロカルビルで置換された第14族金属のメタロイドラジカルであり;R41、R42およびR43のうち二つは、互いに連結されて環を形成していてもよく;
X´は、酸素原子、硫黄原子またはN‐R(ここで、Rは、(C1‐C20)アルキル)であり;
nは、R1〜R10およびQが含むカチオン基の総数に1を加えた整数であり;
-は、Mに配位していてもよく;
イミンの窒素原子は、Mから脱配位していてもよい。]
本発明において、ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、ポリプロピレンオキシドと二酸化炭素とが共重合されたものであることが好ましい。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、重量平均分子量が50,000〜1,000,000であってもよく、より好ましくは、150,000〜200,000が好適である。この際、前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂のガラス転移温度(Tg)は32〜35℃であり、MI(メルト インデックス、150℃/5kg)1以下、YI(色相)30〜40を使用することが好ましく、これに限定されない。前記範囲を有するポリ(アルキレンカーボネート)樹脂を使用して、燃焼の際に有害ガスを発生することなく防炎特性を高めることができ、人体に有害な加工添加剤であるフタレート系可塑剤や安定剤類を使用しなくても機械的物性を著しく向上させるだけでなく、製品の透明性および光沢性を著しく高めることができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、比重が1.1〜1.2g/cm3であることができる。前記範囲から逸脱すると上述のような効果を奏することが困難になる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、煤煙濃度(ASTM E662に準じて測定)が10〜20m2/g、好ましくは、2〜10m2/g、より好ましくは、1〜2m2/gであることができる。
通常、汎用樹脂の煤煙濃度は900〜1300m2/gであり、様々な添加剤を含み、最大30m2/gまで煤煙濃度数値が改善するが、本発明によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、煤煙濃度を最小化したものであり、有害添加剤を必要とせず、他の成分との組み合わせにより製品の透明性、光沢性および安定性を向上させることができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、熱放出率が60〜65MJ/m2であることができる。前記範囲から逸脱すると自己消火特性が低下して難燃特性に劣ることもある。この際、熱放出率は、試片の燃焼に伴い単位面積および時間当たり放出される熱エネルギーの大きさを意味する。
本発明による高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂に適用されることができる強度調節剤、軟化剤および滑剤の組み合わせの構成を含むことで、引張強度、伸率などの機械的物性を向上させることができ、印刷適性、裁断性、接着性などの後加工性を高めることができ、優れた防炎特性、煤煙濃度特性を発現することができる。これらの含量は、それぞれの組み合わせに応じたものであり、必ずすべてを含んでいる時に、シナジー効果を発現して物性向上を期待することができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、強度調節剤は、ポリメチルメタクリレート系樹脂、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ランダムポリプロピレン、ランダムターポリプロピレン、インパクトポリプロピレン、アクリロニトリルゴム、ポリエステル、エチレンプロピレンジエン共重合体、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリ(ラクチド‐co‐グリコリド)、ポリエチレンアジペート、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリアクリロニトリルから選択されるいずれか一つ以上であることができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、ポリメチルメタクリレート系樹脂は、ポリメチルメタクリレート単独またはポリメタクリレート50〜85重量%、ポリエチルアクリレート15〜5重量%およびポリブチルアクリレート35〜5重量%の混合物であることができ、ガラス転移温度(Tg)が85〜165℃であることが好ましい。
本発明において、ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂に、前記のような強度調節剤を使用すると、従来のポリ塩化ビニルまたはポリオレフィン系樹脂と比較して、伸率、引張強度、引裂強度などの機械的物性だけでなく、寸法安定性が大幅に向上し、透明度および光沢度を著しく高めることができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、線状低密度ポリエチレンは、0.91g/cm2以下の密度を有することができる。密度が前記範囲を超えると含量が制限され、透明性および光沢度が低下する恐れがある。しかし、軟化剤との組み合わせに応じて含量を調節して、それ以上の密度を有するものを使用することができ、0.91〜0.925g/cm2の密度を有する低密度ポリエチレンを使用することができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、強度調節剤として、ホモプロピレンの透明性と柔軟性を改善したプロピレンとエチレンを共重合したランダムポリプロピレン、ランダムポリプロピレンの一種であるプロピレン、エチレンおよびブテン‐1の三つの単量体を重合したランダムターポリプロピレンおよびホモポリプロピレンの低温衝撃特性を改善したプロピレンとエチレンを共重合したインパクトポリプロピレンを使用することができる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、強度調節剤として、熱可塑性ポリエステルタイプのホモポリマーであるポリ乳酸樹脂(PLA、Ring‐opening polymerization of lactide)、ポリグリコール酸樹脂(PGA、Poly glycolic acid、Polycondensation of glycolic acid)、ポリカプロラクトン樹脂(PCL、Polycaprolactone、Ring‐opening polymerization of caprolactone)、ポリ乳酸樹脂とポリグリコール酸樹脂の共重合体であるPLGA[Poly(lactic‐co‐glycolic acid)]、ポリエチレンアジペート樹脂(PEA、Polyethylene adipate)またはポリヒドロキシアルカノエート樹脂(PHA、Polyhydroxyalkanoate)を使用することができる。
また、本発明の一実施例による高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、強度調節剤として、ポリアクリロニトリルを使用することができる。前記ポリアクリロニトリルは、アクリロニトリルの含量が20〜50重量%であることができ、ムーニー粘度((ML1+4,100℃)が40〜100であり、比重が0.96〜1.00であることが好ましい。
また、本発明の一実施例による高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、強度調節剤として、下記化学式3の構造を有するポリエステルを使用することができる。
[化学式3]
Figure 2014530947
ここで、‐[R‐O]z‐は、ポリオールであって、(a)分子量200〜10,000のポリエステルポリオールトリオール、(b)分子量200〜10,000のポリエーテルグリコール、および(c)分子量10,000以下のポリエステルポリオールジオールからなる群から選択されるポリオールであり、mは、2〜10の整数であり;nは、0〜18の整数であり;pは、2〜10の整数であり;v、w、xおよびyは、それぞれ0〜100の整数である。
また、本発明の一実施例による高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、強度調節剤として、エチレンプロピレンジエン共重合体を使用することができる。前記エチレンプロピレンジエン共重合体は、エチレンの含量が50〜75重量%であり、ムーニー粘度(ML1+4、125℃)が20〜110であることが好ましい。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、軟化剤は、アクリレート系化合物またはグルタル酸化合物から選択されるいずれか一つ以上を含み、含量は、樹脂100重量部に対して0.1〜50重量部を使用する。この際、含量が高いほど透明度および光沢度は増加するが、前記範囲から逸脱すると、軟化剤を使用して、樹脂が硬化して割れやすくなる特性を緩和する効果を奏することができず、機械的強度および寸法安定性が著しく低下しうる。前記軟化剤の含量は、ポリ塩化ビニル樹脂に用いられるフタレート可塑剤類に対して1/3の水準で所望の物性を発現することができ、非常に経済的である。かかる軟化剤の一例としては、SKflex、DAIFATTY‐101、アクリレート製品が挙げられる。
本発明の一実施例によるポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物において、滑剤は、ステアリン酸またはジオクチルテレフタレートから選択されるいずれか一つ以上を含むことができる。
また、前記滑剤は、有機変性または変性シリコーンオイルを使用することができる。
前記有機変性または変性シリコーンオイルは、アルキル変性、フッ素変性、ポリエーテル変性、アミノ変性、エポキシ変性、フェノール変性、カルボキシル変性、メタクリレート変性、アルコキシ変性であることができる。
本発明による高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物は、ポリエチレンおよび無水マレイン酸を含有するポリエチレン系化合物;エチレンビニルアセテート、ポリスチレンおよび無水マレイン酸を含有するエチレンビニルアセテート系化合物;低低密度ポリエチレンおよび無水マレイン酸を含有する低低密度ポリエチレン系化合物;からなる群から選択されるいずれか一つ以上の相溶化剤0.1〜5重量部をさらに含むことができる。
本発明は、前記の組成物を用いて製造される物品を提供することができ、かかる物品としては、鉄板、木材、石材、プラスチック塗布類;包装ラップフィルム類;内装シート類;床材用シート類;ペイント類;または表面保護シート類を含み、これに限定されない。
上述したように、本発明による高透明および高光沢の環境にやさしいポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物は、製品におけるポリ塩化ビニル素材の最大の欠点である燃焼時の有毒ガス類とダイオキシンを全く発生せず、特に、煤煙濃度がポリ塩化ビニル樹脂の約1/600水準で、加工中または製品使用過程においていかなる有害ガス類を発生せず、防炎特性に非常に優れる。また、地球温暖化の主な原因である二酸化炭素を活用しており、人体に有害な加工添加剤であるフタレート系可塑剤と安定剤類を使用しなくても軟性、強度および延伸性などを、既存のポリ塩化ビニル樹脂水準以上の物性を具現できるほどに著しく向上させることができ、特に、製品の透明性および光沢性を著しく高めることができるという利点がある。
また、本発明による樹脂組成物は、既存のポリ塩化ビニル代替材の最大欠点である押出加工方式から逸脱して、大量生産可能なカレンダー加工方式を適用することができ、冬に割れる現象が生じず、印刷、表面処理等の後加工処理を必要とせず、経済性に非常に優れる。
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明する。
ただし、下記実施例は本発明を例示するものにすぎず、本発明の内容は下記実施例によって限定されるものではない。
(物性評価)
1.引張強度/伸率:ASTM D638に準じて測定した。
2.引裂強度:ASTM D1004に準じて測定した。
3.寸法安定性:シート試片(200×20mm)を乾燥器(Dry Oven)内で80℃で1週間維持した後、長さ変化率が±4%以内であるか測定した。
4.耐寒性:シート試片(150×20mm)5個を−30℃のチャンバー内で4時間維持した後、折りたたみテスト(Folding Test)(吹き口に設けられた試片を折り曲げてから開いてひびが入るか割れる程度を確認)により評価した。
(評価:2個以上割れる(Broken)と失敗(Fail))
5.透明度:ヘーズメーター(Haze Meter)を用いて測定した。
6.カレンダー加工性および作業性:配合/混練容易性、加工温度、ロール(Roll)作業容易性および溶融物がロール(Roll)に付いてくる程度を測定した。
(評価:1.非常に劣る、2.劣る、3.良好、4.優秀、5.非常に優秀)
7.後加工作業性:印刷、エンボス、ラミネートまたは表面処理作業性がどれくらい簡単であるか測定した。
(評価:1.非常に劣る、2.劣る、3.良好、4.優秀、5.非常に優秀)
8.煤煙濃度:ASTM E662に準じて測定した。
[実施例1]
ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂(SKイノベーション社製)100重量部に対して、線状低密度ポリエチレン(FT400、SKイノベーション社製)20重量部、軟化剤(DAIFATTY‐101、DAIHACHI社製)5重量部、ポリプロピレン系相溶化剤(BP401、湖南石油化学社製)0.1重量部、滑剤(ステアリン酸、OCI社製)1重量部をヘンシェルミキサーに投入して20分間ウェット(Wet)ブレンドした混合物を150℃のコンパウンディング用押出機に投入してペレット化する。これを混練工程(ミキシングロールとウォーミングロール)とカレンダー工程を経てシート半製品を製造した後、印刷、プライマーおよび表面処理を行い、ラミネート工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。ただし、軟化剤の含量が20重量部以上の場合にはニーダタイプのミキサーを使用し、シート状で混練とカレンダー工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。
[比較例1]
ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂の代わりにポリ塩化ビニル樹脂(LS100S、LG化学社製)100重量部を使用し、線状低密度ポリエチレンの含量を0重量部にしたこと以外は、実施例1と同様な方法でシートを製造した後、物性を測定した。
[実施例1‐1〜7]
実施例1の組成中に線状低密度ポリエチレンの含量をそれぞれ0、5、10、20、50、75、100重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表1に示す。
Figure 2014530947
本発明によるポリ(プロピレンカーボネート)樹脂に前記線状低密度ポリエチレンの強度調節剤を使用すると、引張強度および引裂強度のような機械的物性と寸法安定性が著しく向上し、ポリ塩化ビニル樹脂またはポリオレフィン樹脂に比べ優れた伸率を示す。前記線状低密度ポリエチレンの量は、ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂100重量部に対して100重量部以下を使用すると高透明度を発現することができ、100重量部を超えると不透明度が増加し、耐寒性に劣る。また、煤煙濃度は、強度調節剤を100重量部使用しても優れた特性を示す。
[実施例1‐8〜28]
実施例1の組成中に軟化剤をSKイノベーション社製のSKflex、日本のDAIHACHI社製のDAIFATTY‐101、LG化学社製のアクリレートを使用しており、その含量を0、1、2.5、5、10、20、50重量部に調節して製造したシートの物性測定結果を表2〜4に示す。
Figure 2014530947
Figure 2014530947
Figure 2014530947
ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂の硬くて割れやすい特性を緩和するために用いられる軟化剤は、50重量部まではシートの物性に影響を与えず、50重量部を超えると機械的強度と、特に、寸法安定性が低下するものの、透明度が向上する傾向を示した。前記軟化剤は、ポリ塩化ビニル樹脂に用いられるフタレート可塑剤類に対して1/3の水準に使用しても所望の物性を発現することができ、煤煙濃度特性は、軟化剤の含量に関係なく非常に優れた特性を示す。
[実施例1‐29〜33]
実施例1の組成中に相溶化剤の含量を強度調節剤に対してそれぞれ0、0.1、0.5、1、5重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表5に示す。
Figure 2014530947
相溶化剤は、ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂とポリオレフィン系強度調節剤との相溶性(溶融性向上)を極大化して全般的な物性を向上させるために用いられたものであり、特に、相溶化剤を使用しなかった場合には透明度が非常に劣り、0.1〜5重量部を使用することが、全般的な物性向上のために好ましい。前記範囲から逸脱すると機械的強度向上が鈍化し、カレンダー加工性および作業性が低下する。煤煙濃度特性は、相溶化剤の含量に関係なく非常に優れた特性を示す。
[実施例1‐34〜39]
実施例1の組成中に滑剤の含量をそれぞれ0、0.1、0.5、1、2、5重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表6に示す。
Figure 2014530947
滑剤は、カレンダー加工性と作業性を向上させるためのものであり、0.1〜5重量部を使用すると所望の効果を奏することができ、前記範囲から逸脱すると樹脂の溶融性に非常に劣り、透明度が急激に劣るため、使用することができない。
[実施例2]
ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂(SKイノベーション社製)100重量部に対して、ランダムポリプロピレン(R380Y、SKイノベーション社製)20重量部、軟化剤(DAIFATTY‐101、DAIHACHI社製)5重量部、ポリプロピレン系相溶化剤(BP401、湖南石油化学社製)0.1重量部、滑剤(ステアリン酸、OCI社製)1重量部をヘンシェルミキサーに投入して20分間ウェット(Wet)ブレンドした混合物を150℃のコンパウンディング用押出機に投入してペレット化する。これを混練工程(ミキシングロールとウォーミングロール)とカレンダー工程を経てシート半製品を製造した後、印刷、プライマーおよび表面処理を行い、ラミネート工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。ただし、軟化剤の含量が20重量部以上の場合にはニーダタイプのミキサーを使用し、シート状で混練とカレンダー工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。
[実施例2‐1〜7]
実施例2の組成中にランダムポリプロピレンの含量をそれぞれ0、5、10、20、50、75、100重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表7に示す。
Figure 2014530947
[実施例2‐8〜28]
実施例2の組成中に軟化剤をSKイノベーション社製のSKflex、日本のDAIHACHI社製のDAIFATTY‐101、LG化学社製のアクリレートを使用しており、その含量を0、1、2.5、5、10、20、50重量部に調節して製造したシートの物性測定結果を表8〜10に示す。
Figure 2014530947
Figure 2014530947
Figure 2014530947
[実施例2‐29〜33]
実施例2の組成中に相溶化剤の含量を強度調節剤に対してそれぞれ0、0.1、0.5、1、5重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表11に示す。
Figure 2014530947
[実施例2‐34〜39]
実施例2の組成中に滑剤の含量をそれぞれ0、0.1、0.5、1、2、5重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表12に示す。
Figure 2014530947
[実施例3]
ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂(SKイノベーション社製)100重量部に対して、ポリ乳酸樹脂(4060D、ネイチャーワークス社製)20重量部、軟化剤(DAIFATTY‐101、DAIHACHI社製)5重量部、滑剤(ジオクチルテレフタレート、LG化学社製)1重量部をヘンシェルミキサーに投入して20分間ウェット(Wet)ブレンドした混合物を150℃のコンパウンディング用押出機に投入してペレット化する。これを混練工程(ミキシングロールとウォーミングロール)とカレンダー工程を経てシート半製品を製造した後、印刷、プライマーおよび表面処理を行い、ラミネート工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。ただし、軟化剤の含量が20重量部以上の場合にはニーダタイプのミキサーを使用し、シート状で混練とカレンダー工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。
[実施例3‐1〜7]
実施例3の組成中にポリ乳酸樹脂の含量をそれぞれ0、5、10、20、50、75、100重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表13に示す。
Figure 2014530947
[実施例3‐8〜28]
実施例3の組成中に軟化剤をSKイノベーション社製のSKflex、日本のDAIHACHI社製のDAIFATTY‐101、LG化学社製のアクリレートを使用しており、その含量を0、1、2.5、5、10、20、50重量部に調節して製造したシートの物性測定結果を表14〜16に示す。
Figure 2014530947
Figure 2014530947
Figure 2014530947
[実施例3‐29〜34]
実施例3の組成中に滑剤の含量をそれぞれ0、0.1、0.5、1、2、5重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表17に示す。
Figure 2014530947
[実施例4]
ポリ(プロピレンカーボネート)樹脂(SKイノベーション社製)100重量部に対して、ポリメチルメタクリレート樹脂(HP210、LG MMA社製)20重量部、軟化剤(DAIFATTY‐101、DAIHACHI社製)5重量部、滑剤(ジオクチルテレフタレート、LG化学社製)1重量部をヘンシェルミキサーに投入して20分間ウェット(Wet)ブレンドした混合物を140℃のコンパウンディング用押出機に投入してペレット化する。これを混練工程(ミキシングロールとウォーミングロール)とカレンダー工程を経てシート半製品を製造した後、印刷、プライマーおよび表面処理を行い、ラミネート工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。ただし、軟化剤の含量が20重量部以上の場合には、ニーダタイプのミキサーを使用し、シート状で混練とカレンダー工程を経た後、シート(フィルムを含む)を製造する。
[実施例4‐1〜7]
実施例4の組成中にポリメチルメタクリレート樹脂の含量をそれぞれ0、5、10、20、50、75、100重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表18に示す。
Figure 2014530947
[実施例4‐8〜28]
実施例4の組成中に軟化剤をSKイノベーション社製のSKflex、日本のDAIHACHI社製のDAIFATTY‐101、LG化学社製のアクリレートを使用しており、その含量を0、1、2.5、5、10、20、50重量部に調節して製造したシートの物性測定結果を表19〜21に示す。
Figure 2014530947
Figure 2014530947
Figure 2014530947
[実施例4‐29〜34]
実施例4の組成中に滑剤の含量をそれぞれ0、0.1、0.5、1、2、5重量部使用して製造したシートの物性測定結果を表22に示す。
Figure 2014530947

Claims (18)

  1. ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂100重量部に対して、強度調節剤0.1〜100重量部、軟化剤0.1〜50重量部および滑剤0.1〜5重量部を含み、煤煙濃度(ASTM E662)が10〜50m2/gである、高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  2. 下記式1および2を満たす、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
    10≦TDS≦50 [式1]
    60≦THRR≦65 [式2]
    (前記式1中、TDSは、煤煙濃度(ASTM E662、m2/g)を示すものであり、式2中、THRRは、熱放出(MJ/m2)を示す値である。)
  3. ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、二酸化炭素と、ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシで置換または非置換の(C2‐C20)アルキレンオキシド;ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシで置換または非置換の(C4‐C20)シクロアルキレンオキシド;およびハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシ、(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(アラルキル)オキシまたは(C1‐C20)アルキルで置換または非置換の(C8‐C20)スチレンオキシドからなる群から選択される1種以上のエポキシド化合物とが共重合されたものである、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  4. 前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、下記化学式1で表される、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
    [化学式1]
    Figure 2014530947
    (前記化学式1中、wは2〜10の整数であり、xは5〜100の整数であり、yは0〜100の整数であり、nは1〜3の整数であり、Rは水素、(C1‐C4)アルキルまたは‐CH2‐O‐R´(R´は(C1‐C8)アルキル)である。)
  5. 前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、重量平均分子量が50,000〜1,000,000である、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  6. 前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、比重が1.1〜1.2g/cm3である、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  7. 前記ポリ(アルキレンカーボネート)樹脂は、ポリプロピレンオキシドと二酸化炭素とが共重合されたものである、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  8. 前記強度調節剤は、ポリメチルメタクリレート系樹脂、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ランダムポリプロピレン、ランダムターポリプロピレン、インパクトポリプロピレン、アクリロニトリルゴム、ポリエステル、エチレンプロピレンジエン共重合体、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリ(ラクチド‐co‐グリコリド)、ポリエチレンアジペート、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリアクリロニトリルから選択されるいずれか一つ以上である、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  9. 前記ポリメチルメタクリレート系樹脂は、ポリメチルメタクリレート単独またはポリメタクリレート50〜85重量%、ポリエチルアクリレート15〜5重量%およびポリブチルアクリレート35〜5重量%の混合物であり、ガラス転移温度(Tg)が85〜165℃である、請求項8に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  10. 前記ポリアクリロニトリルは、アクリロニトリルの含量が20〜50重量%であり、ムーニー粘度((ML1+4,100℃)が40〜100であり、比重が0.96〜1.00である、請求項8に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  11. 前記ポリエステルは、下記化学式3の構造を有する、請求項8に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
    [化学式3]
    Figure 2014530947
    (前記化学式3中、mは2〜10の整数であり;nは、0〜18の整数であり;pは2〜10の整数であり;v、w、xおよびyはそれぞれ0〜100の整数である。)
  12. 前記エチレンプロピレンジエン共重合体は、エチレンの含量が50〜75重量%であり、ムーニー粘度(ML1+4、125℃)が20〜110である、請求項8に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  13. 前記線状低密度ポリエチレンは、0.91g/cm2以下の密度を有する、請求項8に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  14. 前記低密度ポリエチレンは、0.91〜0.925g/cm2の密度を有する、請求項8に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  15. 前記軟化剤は、アクリレート系化合物またはグルタル酸化合物から選択されるいずれか一つ以上である、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  16. 前記滑剤は、ステアリン酸またはジオクチルテレフタレートおよびシリコーンオイルから選択されるいずれか一つ以上である、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  17. ポリエチレンおよび無水マレイン酸を含有するポリエチレン系化合物;エチレンビニルアセテート、ポリスチレンおよび無水マレイン酸を含有するエチレンビニルアセテート系化合物;低低密度ポリエチレンおよび無水マレイン酸を含有する低低密度ポリエチレン系化合物;からなる群から選択されるいずれか一つ以上の相溶化剤0.1〜5重量部をさらに含む、請求項1に記載の高透明および高光沢シート用のポリ(アルキレンカーボネート)樹脂組成物。
  18. 請求項1から17のいずれか一項に記載の組成物を用いて製造される、物品。
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