KR100189264B1

KR100189264B1 - 통기성 필름

Info

Publication number: KR100189264B1
Application number: KR1019960010467A
Authority: KR
Inventors: 전승호
Original assignee: 유현식; 삼성종합화학주식회사
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR970070063A

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌계 수지 40∼80체적%와 무기충진제 60∼체적%로 구성되는 조성물 100중량부에 대해 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마를 3∼30중량부 함유한 조성물을 용융성형한 원판 시이트를 면적연신배율 1.5배∼36배 범위로 연신하는 것을 특징으로 하는 통기성 필름에 관한 것이다.

본 발명의 통기성 필름은 부드러운 촉감을 가지면서도 강도가 우수하며 적정 투습도를 가지므로 기저귀 백시이트, 방수의류 등에 사용하기에 적합하다.

Description

통기성 필름

본 발명은 통기성 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마를 적용하므로써 부드러운 촉감을 가지면서도 강도가 우수하고 적정 투습도를 가지는 신규의 폴리에틸렌계 통기성 필름에 관한 것이다.

통기성 필름은 일회용 기저귀, 방수의류, 포장재료, 위생재료 등 여러용도로 사용되고 있다. 그 중에서도 특히 최근 다량 사용되고 있는 일회용 기저귀에는 장시간 착용시 피부 호흡의 방해로 피부가 짓물리는 등 소위 다이어퍼래쉬라는 현상을 방지하기 위해 적정 투습성을 가진 통기성 필름이 백시어트로서 널리 사용되고 있다.

종래 통기성 필름은 일본 특허공개 소58-149303호, 소60-185803호, 소59-69906호 등에 개시된 바와 같이 주로 폴리에틸렌계 수지인 폴리올레핀 수지에 무기충진제를 특정 배율로 첨가한 후 공지의 방법으로 용융제막하여 얻어진 시이트를 1축 또는 2축으로 연신하여 수지와 무기충진제 사이 계면에서 미세한 기공을 연속적으로 형성케 함으로써 통기성 필름을 얻는 방법이 다수 제안되어 왔다.

그런데 통기성 필름은 감촉에 예민한 유아용 기저귀에 사용되고 있다는 점에서 부드러운 감촉이 요구되고 있으며 또한 미세한 다공성을 가지고 있는 까닭으로 기존 사용하던 비통기성 필름 대비 기계적 물성, 특히 1축연신시 폭방향으로의 인장강도, 연신방향으로의 인열강도 등 강도가 매우 열악해지는 큰 문제점이 있어 그 개선이 시급히 요청되어 왔다.

상기한 문제점들을 해결하고자 하는 수단으로서 폴리에틸렌계 수지와 무기충진제외에 저융점 고분자, 가소제, 계면활성제 등을 제3성분으로 추가하는 방법들이 다수 제안되었다. 가령 유럽 특허 제66672호에서는 액상 또는 왁스상 탄화수소 고분자를, 일본특허공개 소57-47334호에서는 액상 폴리부타디엔 또는 폴리부텐을, 일본 특허공개 소58-15538호에서는 폴리히드록시 포화 탄화수소를, 일본특허공개 소61-144331호에서는 폴리에스테르계 또는 에폭시계 가소제를, 일본특허공개 소62-129321호에서는 실리콘오일을, 일본특허공개 소61-235439호, 소62-18435호, 소92-27438호, 소62-280233호, 소62-280234호, 소62-280235호, 소62-288640호, 소63-22844호, 평1-56744호, 평1-96229호, 평1-249840호, 평5-5253호 등에서는 가령 디펜타에리트리톨 에스테르와 같은 에스테르류를 제3성분으로 첨가하여 강도가 우수하면서 동시에 부드러운 촉감을 가지는 통기성 필름을 제조하는 방법이 기술되어 있다.

그러나 종래기술에서 채택한 상기의 제3성분은 대부분 매우 고가이어서 원가가 크게 상승함은 물론 수백 내지 수천 정도밖에 되지 않는 저분자량인 관계로 이러한 성분의 용출에 의한 연신 롤 오염, 용융 압출 가공시 이상유동에 의한 두께 불안정 등 필름 가공 공정상 제 부작용이 나타남으로써 이에 대한 개선이 절실히 필요하게 되었다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점들을 개선하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 신규의 폴리에틸렌계 수지 조성물을 적용하므로써 필름성형시 연신롤 오염, 두께 불안정 등의 공정상 문제점이 제거됨과 동시에 부드러운 촉감을 가지면서도 강도가 우수하고 적정 투습성을 가지는, 기저귀 백쉬이트 등에 적합하게 이용되는 통기성 필름을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 부드러운 촉감을 가지면서도 강도가 우수하며 적정 투습도를 가지는 신규의 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명에서는 폴리에틸렌계 수지 40∼80체적%와 무기충진제 60∼20체척%로 구성되는 조성물 100중량부에 대해 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마를 3∼30중량부 함유한 조성물을 용융성형한 원판 시이트를 면적연신배율 1.5∼36배로 연신하는 것을 특징으로 하는 통기성 필름을 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서 무기충진제는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 탈크, 카올린, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화아연, 알루미나, 산화티탄, 마이카, 제오라이트, 규조토, 탄산마그네슘, 크레이 또는 이들의 혼합물이 사용된다. 무기충진제의 형태로서는 판상, 침상, 구상 등이 있으나, 구상이 가장 바람직하며, 그 평균 입경은 0.1∼5㎛, 바람직하기로는 0.5∼3㎛ 범위의 것이다. 평균입경이 0.1㎛ 미만일 경우는 수지에 의한 무기충진제의 분산이 어려워 기계적 물성이 나빠지는 결점이 있고, 5㎛를 초과하는 경우에는 연신 성형된 통기성 필름의 표면 외관이 불량해지는 결점이 있다.

본 발명에 있어서 폴리에틸렌계 수지는 통상의 지글러-나타계 촉매를 사용하여 중합된 폴리에틸렌계 단독중합체 또는 공중합체이며, 대표적인 예로서 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌 등을 들 수 있는데, 공중합체는 가령 프로필렌, 부텐, 헥센, 옥텐 등과의 공중합체를 들 수 있다.

본 발명에 적합한 폴리에틸렌계 수지의 용융지수는 0.02∼20g/10분 (ASTM D 1238-70에 따라 190℃, 2.16㎏하에서 측정) 범위의 것이 적당하다. 용융지수가 0.02g/10분 미만일 경우에는 압출용융하여 원판 사이트를 제조할 때 이상유동이 발생하여 균일한 필름을 얻기가 어렵고, 20g/10분을 초과하게 되면 균일연신성이 악화된다.

본 발명에 있어서 폴리에틸렌계 수지와 무기충진제와의 조성비는, 상기 폴리에틸렌계수지가 40∼80체적%, 바람직하기로는 55∼70체적%, 무기충진제가 60∼20체적%, 바람직하기로는 45∼30체적%의 범위이다. 무기충진제가 20체적% 미만시에는 폴리에틸렌계 수지와 무기충진제와의 계면이 박리되어 발현되는 구멍이 연속적으로 관통하지 못해 통기성이 나빠지는 결점이 있고, 60체적%를 초과할 시에는 필름의 연신후 신율 등 물성이 나빠질 우려가 있다.

본 발명에 있어서 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마는 대표적으로 지르코센화합물과 메틸알미녹산으로 구성된 촉매, 소위 메타로센계 촉매를 사용하여 중합된 에틸렌, C₃∼C₁₅α-올레핀, 비공유 디엔 모노머와의 중합체 에라스토마로서, 그 제조방법이 미국특허 제4,871,705호, 제5,001,205호, 제5,229,478호, 유럽특허출원 제347,129호, 제624,604호 등에 보다 상세히 기술되어 있다.

본 발명에 사용되는 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마는 ASTM D 1646에 의한 무니점도가 10 이상인 것이 적합하다. 무니점도가 10 미만일 경우에는 무기충진제에 대한 분산력은 우수하고 브드러운 촉감 발현에 좋으나 너무 강도가 열악해지고, 롤오염, 압출가공시 두께 불안정 등 단점이 나타날 우려가 있다.

본 발명에 있어서 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마는 폴리에틸렌계 수지 40∼80체적%와 무기충진제 60∼20체적%로 구성되는 조성물 100중량부에 대하여 3∼30중량부를 첨가하는 것이 좋고, 더욱 바람직하기로는 5∼20중량부가 가장 적당하다. 3중량부 미만시에는 부드러운 촉감이 현저히 떨어지는 경향이 있으며 30중량부를 초과할 시에는 수지 양의 과다로 통기성이 나빠질 우려가 있다.

본 발명에 있어서의 수지조성물에는 통상의 첨가제 예를들면, 활제, 산화방지제, 대전방지제, 가공조제 등을 첨가하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마의 자체의 탄성에 기인한 부드러운 촉감 발현은 물론 기존의 에라스토마 대비 무기충진제에 대한 강한 접착력 및 분산력에 기인하여 종래 사용하던 분산제 등 첨가제의 역할을 동시에 하고, 더불어 고분자로 되어 있는 관계로 종래 저분자량으로 되어 있는 첨가제의 용출에 의한 연신 롤 오염, 압출 가공시 이상 유동에 의한 두께 불안정 등 가공상 제 문제점이 나타남이 없이 부드러운 촉감을 가지면서도 강도가 우수하고 적정 투습성을 가지는 통기성 필름을 제조할 수 있다는 것이다.

이하, 본 발명의 통기성 필름의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

폴리에틸렌계 수지, 무기충진제, 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마 및 통상의 첨가제를 적정량 조절하여 통상의 블랜더나 혼합기에 투입하여 혼합한다. 혼합기로는 드럼, 덤블러형 혼합기, 리본블랜더, 헨셀믹서, 수퍼믹서 등이 사용될 수 있는데 특히 헨셀믹서 등의 고속교반형의 혼합기가 바람직하다. 다음으로 혼합물을 혼련하는데, 종래 공지의 장치 가령 통상의 단축 스크류 압출기, 2축 스크류 압출기, 믹싱롤, 밤바리믹서, 2축형 혼련기 등에 의해 적절히 실시된다. 이어서 혼련된 수지 조성물을 펠렛화한다. 수지 조성물 펠렛을 호퍼에 투입하여 압출가공에 의한 통상의 필름 성형장치 및 성형방법에 준하여 필름을 성형하게 되는데, 원형 다이에 의한 일플레이숀 성형, 티-다이에 의한 티-다이 압출성형 등을 적절히 채용하여 실시하면 좋다. 다음으로 압출법에 의거 성형된 시이트를 유리전이점 이상, 용융점 이하 사이의 온도에서 1.2∼6.0배, 바람직하기로는 1.5∼5.0배의 범위로 주행방향(MD)으로 연신한다. 이 경우 온도가 유리점 미만의 경우에는 신도가 항복점을 넘기 이전에 필름에 파열이 발생하여 연신을 행할 수 없으며, 용융점을 넘게 되는 경우에는 분자사슬의 유동에 의해 주행방향연신시 만족할 만한 통기량을 얻는 것이 불가능하다. 또한 연신배율이 1.2배 미만인 경우는 충분한 통기량이 얻어지지 않게 되며, 연신배율이 6배를 초과하는 경우는 연신중 절단 현상이 자주 발생하여 안정하게 필름을 얻을 수 없다. 이어서 주행방향으로 연신된 필름을 상기 온도 범위의 조건 및 연신배율로 폭방향(TD) 연신하여 이축연신 통기성 필름을 얻는다.

또한, 상기와 같이 이축연신을 하지 않고 일축 연신만 하는 것도 가능하다. 즉 본 발명에 의한 통기성 필름의 제조방법은 일축 또는 이축연신 어느 방식으로도 가능하며, 총 면적연신배율이 1.5∼36배의 범위로 연신하는 것이 바람직하다. 면적연신배율이 1.5배 미만에서는 충분한 통기성을 얻을 수 없고, 36배를 초과하는 경우는 통기성은 얻어지지만, 강도가 현저히 나빠진다. 연신 후의 필름은 그 치수 안정성을 향상시키기 위해 열고정을 행해도 좋다.

본 발명에 따라 제조된 풀리에틸렌계 통기성 필름의 물성은, 사용되는 폴리에틸렌계 수지의 종류 및 물성, 무기충진제의 종류 및 입경, 상기 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마의 종류 및 물성, 배합비율, 연신온도, 연신배율, 연신방식 등 연신조건 등에 따라 자유롭게 조절 가능하다.

상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 통기성 필름은 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마의 뛰어난 물성 및 무기충진제에 대한 강한 접착력 등에 기인하여 부드러운 촉감을 가지면서도 강도가 우수하고 적정한 투습도를 가지게 된다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것은 아니다.

(실시예 및 비교예)

(실시예 1∼5)

용융지수 2.5g/10분 (190℃, 2.16㎏)인 선형저밀도폴리에틸렌(에틸렌-헥센계 공중합체, 헥센함량 13%, 밀도 0.919, 삼성중합화학사제 LL6040) 60체적%, 탄산칼슘(평균입경 2.0㎛) 40체적%로 구성된 조성물 100중량부에 대하여, 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마인 에틸렌-옥텐 공중합체 에라스토마(옥텐 함량 24%, 밀도 0.870, 무니점도 23, 미국 다우케미칼사제 ENGAGE EG 8,100)를 하기 표1의 조성에 따라 첨가하고 헨셀믹서에서 혼합해서 그 혼합물을 2축 혼련기로 혼련한 뒤 펠렛화하였다. 얻어진 수지조성물 펠렛을 호퍼를 통해 필름성형압출기에 투입하고 220℃에서 용융압출하여 이 용융물을 티다이를 통해 원판시이트를 제조하였다.

얻어진 원판시이트를 60℃의 연신 온도에서 주행방향(MD)으로 1.7배 연신하고 텐더온도를 120℃로 유지한 채 폭 방향(TD)으로 1.5배 연신하며 110℃에서 1일간 열처리하여 최종적으로 면적연신배율 2.6으로 가공된 두께 38㎛인 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제조하였다.

(실시예 6∼7)

면적연신배율을 3.2(1.9×1.7), 4.0(2.1×1.9)으로 변화시킨 것외에는 실시예 3과 동일하게 실시하여 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제조하였다.

(실시예 8)

실시예 3과 동일한 면적연신배율 2.6으로 실시하되 동일한 온도조건에서 일측연신한 것 외에는 실시예 3과 동일하게 실시하여 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제조하였다.

(실시예 9∼10)

폴리에틸렌계 수지와 탄산칼슘의 체적 조성비를 변경한 것외에는 실시예 3과 동일하게 실시하여 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제조하였다.

(비교예 1)

메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마를 전혀 첨가하지 않고 단지 선형저밀도폴리에틸렌(에틸렌-헥센계 공중합체, 헥센 함량 13%, 밀도 0.919, 삼성중합화학사제 LL6040) 60체적%, 탄산칼슘(평균입경 2.0㎛) 40체적%로 구성된 조성물만 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제조하였다.

(비교예 2∼4)

용융지수 2.4g/10분(190℃, 2.16㎏)인 선형저밀도폴리에틸렌(에틸렌-헥센계 공중합체, 헥센 함량 13%, 밀도 0.919, 삼성종합화학사제 LL6040) 60체적%, 탄산칼슘(평균입경 2.0㎛) 40체적%로 구성된 조성물 100중량부에 대하여 디펜타에리트리톨 에스테르(수산기 7몰% 함유)를 하기 표1의 조성에 따라 첨가하여 수지 조성물을 제조한 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 폴리에틸렌계 통기성 필름을 제조하였다.

성분배합표

[표 1]

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 통기성 필름의 인장강도, 인열강도, 투습도, 유연성(부드러운 감촉) 및 가공성(롤오염 정도 및 두께 균일성)을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

(인장강도)

JIS P 8113에 준해 시료가 파단시의 강도(㎏/㎠)를 주행방향(MD), 주행방향에 수직인 폭방향(TD)에 대해 각각 측정하였다(시료크기 : 100㎜ 길이×25㎜ 폭, 인장속도 500㎜/min, 측정온도 : 23±1℃)

(인열강도)

JIS K6772에 준하여 인열강도(g)를 측정하였다(측정온도 : 23±1℃, 인장속도 : 300㎜/min).

(투습도)

통기성의 평가방법의 하나로 ASTM E 96-93에 준하여 투습도(g/㎡·24hr)를 측정하였다(온도 : 37.8℃, 습도 90% R.H.).

(유연성(부드러운 감촉))

손으로 만져서 부드러운 감촉 정도를 평가하였다(◎ : 매우 유연하고 좋은 감촉, ○ : 유연함, △ : 약간 딱딱함, × : 딱딱하고 나쁜 감촉).

(가공성)

연신가공시 롤오염 상태 및 두께 균일성을 육안으로 측정하였다(◎ : 매우 양호, ○ : 양호, △ : 보통, × 불량).

[표 2]

Claims

폴리에틸렌계 수지 40∼80체적%와 무기충진제 60∼20체적%로 구성되는 조성물 100중량부에 대해 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마를 3∼30중량부 함유한 조성물을 용융성형한 원판 시이트를 면적연신배율 1.5∼36배로 연신하는 것을 특징으로 하는 통기성 필름.
제1항에 있어서, 무기충진제는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 탈크, 카올린, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화아연, 알루미나, 산화티탄, 마이카, 제오라이트, 규조토, 탄산마그네슘, 크레이 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 통기성 필름.
제1항에 있어서, 폴리에틸렌계 수지는 지글러-나타계 촉매를 사용하여 중합된 폴리에틸렌계 단독중합체 또는 공중합체이며 용융지수가 0.02∼20g/10분인 것임을 특징으로 하는 통기성 필름.
제1항에 있어서, 메타로센 촉매계 폴리올레핀 에라스토마는 메타로센계 촉매를 사용하여 중합된 에틸렌, C₃∼C₁₅α-올레핀, 비공유 디엔 모노머와의 중합체 에라스토마로서 ASTM D 1646에 의한 무늬점도가 10 이상인 것임을 특징으로 하는 통기성 필름.