KR100285375B1 - 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름에 관한 것으로서, 폴리프로필렌 수지층을 중심층으로 하고, 그 양쪽면에 표면층을 공압출하여 이루어진 필름으로서, 적어도 하나의 표면층은 용융지수 1∼15g/10분인 폴리에틸렌 수지 20∼80중량부와 녹는점 145∼165℃인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부로 이루어진 수지 혼합물 100중량부, 분자량 10,000이하인 열접착조제 1∼5중량부 및 가공조제 0.5∼1중량부로 이루어지고, 코로나 방전처리된 열접착층으로 구성된다.
이와같은 구성의 필름은 종이류, 금속류 또는 필름류와 같은 기재의 표면에 열적층되어 사용되어 질 수 있으며, 광학적 성질이나 접착강도 등에 있어서도 우수할 뿐만 아니라 폴리프로필렌 수지를 사용함으로써 저렴하다.
Description
본 발명은 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종이, 금속 또는 필름등의 기재에 필름류를 적층시 열접착이 가능하도록 구성한 폴리올레핀계 공압출 필름에 관한 것이다.
일반적으로 종이류, 금속류, 필름류 등의 기재에 필름류를 적층(lamination)하는 방법으로는 융점이 낮은 열접착면에 열을 가하여 융착시키는 열적층(thermal lamination) 방법과, 적층시 요구되는 접착강도별로 접착제를 선택하여 이를 기재에 도포시키는 건조 적층(dry lamination) 방식이 있다.
상기와 같은 적층 방법 중 지금까지의 열적층 방법은 일반 필름에 열접착성을 갖는 수지를 기재에 압출시키는 압출코팅 과정을 거쳐야만 열적층에 필요한 열접착성을 가지게 된다. 그러나, 이러한 압출코팅에 의한 열적층용 필름은 압출코팅에 소요되는 고가의 부대설비가 뒤따라야 하고 최종 적층체를 얻기 위해서는 한 단계의 공정이 더 필요하다.
한편, 접착제를 기재에 도포하여 접착시키는 건조 적층 방식의 경우 별도의 접착제가 소요되며, 별도의 접착제 도포시설과 접착제를 건조시키는 건조 설비가 필요하다. 또한, 대부분의 접착제는 환경친화적이지 못한 단점을 가지고 있다.
따라서, 상기와 같이 비경제적이고 복잡한 적층 방법을 대체할 수 있는, 즉 압출코팅 과정없이 열에 의한 적층이 가능한 공압출 필름의 개발이 절실히 요구되었다.
이와 같은 요구에 부응하기 위하여, 적층시 접착층으로 사용되는 면에 열접착성을 갖는 성분을 공압출 필름의 형태로 형성하여 단순히 열을 가하여 기재에 적층함으로써 압출코팅 또는 접착제도포/건조의 공정을 배제시킬 수 있는 필름을 개발하기에 이르렀다.
그러나, 대부분 열적층 필름의 접착층으로는 에틸렌-비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA), 에틸렌-아크릴산(ethylene-acrylic acid, EAA), 말레익 언하이드라이드 공중합체 등과 같이 비교적 고가인 물질이 사용되고 있다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 비교적 저가이고, 제조가 용이한 폴리올레핀계 공압출 필름의 개발이 요구되었는 바, 본 발명자들은 이와같은 요구에 부응하고자 폴리올레핀계 필름으로서 열적층이 가능한 필름을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 열적층에 필요한 접착력을 가지면서, 폴리올레핀계 수지 고유의 기계적 성질, 광학적 성질을 동시에 갖는 열적층이 가능한 공압출 필름을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름은 폴리프로필렌 수지층을 중심층으로 하고, 그 양쪽면에 표면층을 공압출하여 이루어진 필름으로서, 적어도 하나의 표면층은 용융지수 1∼15g/10분인 폴리에틸렌 수지 20∼80중량부와 녹는점 145∼165℃인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부로 이루어진 수지 혼합물 100중량부, 분자량 10,000이하인 열접착조제 1∼5중량부 및 가공조제 0.5∼1중량부로 이루어지고, 코로나 방전처리된 열접착층인 것임을 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 열접착이 가능하도록 한 폴리올레핀계 공압출 필름에 관한 것으로서, 필름의 중심층은 폴리프로필렌 수지층으로서 그 양쪽면에 표면층을 공압출한 3층 구조의 필름이다.
본 발명에서는 열접착이 가능하도록 하기 위하여 표면층 중 적어도 하나를 열접착층으로 조성하는 바, 열접착층의 주성분 수지는 용융지수가 1∼15g/10분인 폴리에틸렌 수지 20∼80중량부와 녹는점 145∼165℃인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부로 이루어진다.
이때, 폴리에틸렌 수지의 용융지수가 상기 범위를 벗어나는 경우 높은 흐름름성으로 인해 필름 성형이 어렵거나 낮은 흐름성으로 인해 과도한 압출부하의 문제가 발생될 수 있다.
그리고, 폴리에틸렌 수지의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 열적층 후 박리시 열접착면과 중심층에서 층간 박리 현상이 발생될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 폴리에틸렌 수지와 혼합되는 폴리프로필렌 수지의 녹는점이 상기 범위를 벗어나는 것이면, 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있으며, 그 함량이 상기 범위를 벗어나면 폴리에틸렌의 함량 범위를 벗어나는 경우와 마찬가지로 열적층 후 박리시 중심층과 열접착면의 층간 박리가 일어나는 문제가 있다.
상기와 같은 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 열접착조제를 1∼5중량부, 가공조제를 0.5∼1중량부 혼합하는 바, 이때 열접착조제로는 분자량 10,000 이하인 탄화수소계 수지 또는 수첨 탄화수소계 수지와 같은 것을 사용할 수 있다.
그리고, 열접착조제의 함량이 수지 혼합물 100중량부에 대하여 1 중량부 미만이면 열접착 조제로서의 효과가 미미하고, 5중량부 초과면 열적층시 온도설정의 범위가 좁아진다. 이같은 점을 고려할 때 바람직한 열접착조제의 함량은 1.5∼3중량부이다.
가공조제는 필름표면 성질을 위해 첨가되는 것으로서, 구체적인 화합물로는 합성 실리카계, 유기 PMMA계 또는 실리콘계를 들 수 있다. 이의 함량은 수지 혼합물 100중량부에 대하여 0.5∼1중량부인 바, 만일 가공조제의 함량이 0.5중량부 미만이면 가공조제로서의 효과가 미미하고 1 중량부 초과면 전체 필름의 광학적 성질에 악영향을 끼치게 되므로 바람직하지 못하다.
상기와 같은 조성을 갖는 열접착층의 두께는 전체 필름 두께의 5∼40%, 바람직하게는 10∼30%인 것이다.
이때, 열접착층의 두께가 전체 필름 두께의 5% 미만이면 열접착 강도가 약하고 열적층시 접착강도의 조절이 어렵다. 반면, 그 두께가 전체 필름 두께의 40% 초과면 열적층시 열접착강도는 강하지만 전체 필름의 기계적 물성을 저하시키고 광학적 성질, 즉 투명도나 광택도에 악영향을 끼친다.
이와같은 특징을 갖는 열접착층을 코로나 방전처리하여 2차적으로 열접착강도를 조절한다.
한편, 본 발명 폴리올레핀계 공압출 필름의 중심층으로는 후가공, 예를들어 성형, 가공성을 위해 녹는점이 145∼165℃인 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 중심층을 기준으로 하여 열접착층의 반대면에 위치하는 표면층은 가공성과 기계적 성질을 위해 녹는점이 145∼165℃인 폴리프로필렌 95∼98중량부에 표면성질을 고려한 첨가제를 2∼5중량부 첨가하여 이루어진 것을 사용한다.
이때, 폴리프로필렌의 녹는점이 상기 범위를 벗어나면 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있으며, 첨가제로는 합성 실리카계, 유기 PMMA계 또는 실리콘계 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 폴리프로필렌 수지층을 중심으로 하여, 그 양쪽면에 표면층과 열접착층을 공압출한 3층 구조의 필름을 이용하여, 여러가지 기재에 열적층 할 경우 각 기재별로 요구되는 열접착강도가 각기 다른 바, 상술한 열접착층의 조성비를 조절하여 종이류, 알루미늄 호일류, 철판류, 필름류 등에 가장 적당한 접착력을 부여할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 열적층이 가능한 필름을 제조함에 있어서 통상 필름 제조에 있어서 첨가하는 것으로 알려져 있는 첨가제, 구체적으로 산화방지제, 대전방지제, 안정제 등을 본 발명 필름의 물성을 떨어뜨리지 않는 범위 내에서 첨가하여도 무방하다.
본 발명 필름은 폴리올레핀계 수지를 사용하여 무연신 필름으로 공압출하며, 상기 제조방법에 따라 제조된 열적층용 필름의 열접착 강도도 적층기재(종이류, 필름류, 알루미늄 호일류, 철판류)의 종류에 따라 상이하며 이의 조절은 열접착층에 사용되는 수지의 조성에 의해 구별된다.
공압출시 열접착 가능 온도는 100℃ 이상이다.
적층기재의 종류에 따른 사용용도는 종이의 경우 주사기 포장용, 북 커버(book cover) 등 각종 포장재 및 의료용 포장재 등에 적용 가능하고 필름 및 알루미늄 호일의 경우 지지체로 쓰이는 필름으로 적층이 가능하며 철판의 경우 각종 산업용 철재류의 표면보호용으로 사용된다.
본 발명에 따른 필름의 가장 큰 특징은 열접착층이 순수 폴리올레핀으로 이루어져, 종래 EVA, EAA 등과 같은 열적층용 공압출 필름에 비하여 경제적이면서도, 폴리올레핀계 수지 자체의 고유 특성을 발휘한다는 점이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
중심층은 녹는점이 145∼165℃이고, 용융지수가 1∼15g/10분인 폴리프로필렌 수지를 사용하였다.
열접착층의 조성은 녹는점이 145∼165℃인 폴리프로필렌 30중량부, 용융지수 1∼12g/10분인 폴리에틸렌 수지를 70중량부로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 분자량 10,000 이하인 열접착조제(탄화수소계 수지, 코오롱유화 제품) 2중량부, 가공조제(합성 실리카계, 대한유화 제품, 유기 PMMA계, 도셀로 제품) 1중량부를 혼합한 것을 사용하였으며, 코로나 방전 처리하여 무연신 필름으로 제조하였다. 그리고, 표면층은 녹는점이 145∼165℃이고, 용융지수가 1∼15g/10분 인 폴리프로필렌 97 중량부와 가공조제(합성 실리카계, 유기 PMMA계) 3 중량부로 이루어진 것을 사용하여, 각 층을 공압출하여 필름을 제조하였다.
상기 필름에서 열접착층의 두께는 전체 필름 두께의 15% 되도록 하였으며, 결과적으로 두께 90μ의 무연신 공압출 필름으로 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층 조성을 녹는점이 160∼165℃인 폴리프로필렌 수지를 30 중량부, 용융지수 1.0∼3.0g/10분인 폴리에틸렌 수지 70 중량부로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 가공조제와 열접착조제는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층 조성을 녹는점이 152∼157℃인 폴리프로필렌 수지를 30 중량부, 용융지수 12∼15g/10분인 폴리에틸렌 수지 70 중량부로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 가공조제와 열접착조제는 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 중심층 폴리프로필렌의 구성을 녹는점이 160∼165℃인 폴리프로필렌으로 사용하였다.
실시예 5
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 중심층 폴리프로필렌의 구성을 녹는점이 160∼165℃인 폴리프로필렌을 50중량부와 녹는점이 152∼157℃인 폴리프로필렌을 50중량부 혼합하여 사용하였다.
실시예 6
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 중심층 폴리프로필렌의 구성을 녹는점이 152∼157℃인 폴리프로필렌을 50중량부와 녹는점이 145∼150℃인 폴리프로필렌을 50중량부 혼합하여 사용하였다.
실시예 7
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 중심층 폴리프로필렌의 구성을 녹는점이 152∼157℃인 폴리프로필렌을 50중량부와 녹는점이 145∼150℃인 폴리프로필렌을 50중량부 혼합하여 사용하였다.
실시예 8
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 중심층 폴리프로필렌의 구성을 녹는점이 145∼150℃인 폴리프로필렌을 단독으로 사용하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층 조성에 있어서 폴리프로필렌 수지를 90중량부 사용하여 무연신 필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층 조성에 있어서 폴리프로필렌 수지를 10중량부 사용하여 무연신 필름을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층 조성에 있어서 열접착조제 및 가공조제를 각각 0.05중량부 첨가하여 무연신 필름을 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층 조성에 있어서 열접착조제 및 가공조제를 각각 5중량부 첨가하여 무연신 필름을 제조하였다.
비교예 5
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층의 두께를 전체 필름 두께의 3%로 하여 무연신 필름을 제조하였다.
비교예 6
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층의 두께를 전체 필름 두께의 45%로 하여 무연신 필름을 제조하였다.
비교예 7
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 열접착층에 있어서 코로나 방전처리를 생략하였다.
비교예 8
상기 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하되, 다만 표면층 폴리프로필렌의 구성을 녹는점이 152∼157℃인 폴리프로필렌을 단독으로 사용하였다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 필름에 대하여 열접착강도와 열적층 후 중심층과 접착층의 층간 박리 유무를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
이와같은 열접착성은 전기 히터에 의해 온도를 조절할 수 있는 고무 롤을 이용하여 실시하였으며, 시험법은 정해진 속도에서 온도를 변화시키며 두 롤 사이에 기재와 필름을 밀착시켜 통과시키는 것이다(기기명: laminator기).
여기서, 필름의 열접착강도 측정은 종이, 알루미늄 호일, 철판 또는 필름과 같은 기재와의 열접착 후 박리시 기재에 열접착층의 전이가 없는 경우를 △, 부분적인 접착층 전이(접착면적의 1/5 이내)가 일어난 경우를 ▲, 부분적인 접착층 전이(접착면적의 1/5∼4/5)가 일어난 경우를 ○, 부분적인 접착층 전이(접착면적의 4/5∼4.5/5)가 일어난 경우를 ◎, 그리고 접착층의 전이가 100% 일어난 경우를 ●로 표시하였다.
그리고, 열적층 후 중심층과 접착층의 층간 박리는 박리시 층간 박리가 없는 경우를 N, 층간 박리가 일어난 경우를 Y로 표시하였다.
| 접착강도 | 열적층후 중심층과 접착층의 박리 | |||||
| 온도(℃) | 종이류 | 알루미늄 호일 | 철판류 | 필름류 | ||
| 실시예 1 | 100 | ▲ | △ | △ | ▲ | N |
| 110 | ◎ | ▲ | ▲ | ○ | N | |
| 120 | ● | ◎ | ◎ | ◎ | N | |
| 130 | ● | ● | ◎ | ● | N | |
| 비교예 1 | 100 | △ | △ | △ | △ | N |
| 110 | △ | △ | △ | ○ | Y | |
| 120 | ○ | ○ | ▲ | ◎ | Y | |
| 130 | ◎ | ◎ | ○ | ● | Y | |
| 비교예 2 | 100 | △ | △ | △ | ◎ | N |
| 110 | ○ | ○ | ▲ | ● | Y | |
| 120 | ● | ● | ● | ● | Y | |
| 130 | ● | ● | ◎ | ● | Y | |
| 비교예 3 | 100 | △ | △ | △ | △ | N |
| 110 | ▲ | △ | △ | ▲ | N | |
| 120 | ◎ | ◎ | ▲ | ◎ | N | |
| 130 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | N | |
| 비교예 4 | 100 | ▲ | ▲ | △ | ○ | N |
| 110 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | N | |
| 120 | ● | ● | ◎ | ● | N | |
| 130 | ● | ● | ● | ● | N | |
| 비교예 5 | 100 | △ | △ | △ | △ | N |
| 110 | ▲ | ▲ | △ | ▲ | N | |
| 120 | ▲ | ▲ | ▲ | ▲ | N | |
| 130 | ○ | ○ | ▲ | ○ | Y | |
| 비교예 6 | 100 | ▲ | ▲ | ▲ | ▲ | N |
| 110 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | N | |
| 120 | ● | ● | ◎ | ● | N | |
| 130 | ● | ● | ● | ● | N | |
| 비교예 7 | 100 | △ | △ | △ | △ | N |
| 110 | △ | △ | △ | △ | N | |
| 120 | ▲ | △ | △ | ▲ | N | |
| 130 | ○ | △ | △ | ○ | N |
상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따라 열접착층을 구성하여 제조된 필름은 접착강도가 우수하고 열적층 후 박리의 발생도 없음을 알 수 있다.
실험예 2
상기 실시예 1∼8에 따라 제조된 필름에 대하여 투명도 및 광택도를 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
여기서, 투명도는 ASTM D1003 방법에 따라 측정하였고, 광택도는 ASTM D2457 방법에 따라 측정하였다.
| 투명도(HAZE), % | 광택도(GLOSS), % | |
| 실시예 1 | 9.0 이하 | 65 이상 |
| 실시예 2 | 13.0 이하 | 50 이하 |
| 실시예 3 | 11.0 이하 | 55 이하 |
| 실시예 4 | 12 이상 | 50 이하 |
| 실시예 5 | 11 이상 | 55 이하 |
| 실시예 6 | 10.5 이하 | 55 이하 |
| 실시예 7 | 8.5 이하 | 70 이하 |
| 실시예 8 | 8.0 이하 | 75 이하 |
상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 필름은 광학적 성질, 즉 투명도나 광택도에 있어서도 다른 실시예와 비교하여 비교적 우수한 광학적 성질을 가지는 것을 알 수 있으며, 또한 본 발명의 범위 내에서 즉, 열적층에 필요한 열접착력을 가지는 것을 전제로 하고 기타 중심층과 표면층의 폴리프로필렌 구성에 따라 기계적 강도와 광학적 성질은 다양하므로 본 발명품의 최종 용도에 따라 선택적으로 사용될 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 중심층을 폴리프로필렌 수지로 하고, 그 양면에 각각 특정 조성의 열접착층 및 표면층을 공압출하여 제조된 필름은 통상적으로 기재의 표면에 열적층되어 사용되어 질 수 있으며, 광학적 성질이나 접착강도 등에 있어서도 우수할 뿐만 아니라 폴리프로필렌 수지를 사용함으로써 저렴한 효과 등이 있다.
Claims (5)
- 폴리프로필렌 수지층을 중심층으로 하고, 그 양쪽면에 표면층을 공압출하여 이루어진 필름으로서,적어도 하나의 표면층은 용융지수 1∼15g/10분인 폴리에틸렌 수지 20∼80중량부와 녹는점 145∼165℃인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부로 이루어진 수지 혼합물 100중량부, 분자량 10,000이하인 열접착조제 1∼5중량부 및 가공조제 0.5∼1중량부로 이루어지고, 코로나 방전처리된 열접착층인 것임을 특징으로 하는 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름.
- 제 1 항에 있어서, 열접착층의 두께는 전체 필름 두께의 5∼40%인 것임을 특징으로 하는 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름.
- 제 1 항에 있어서, 중심층은 녹는점 145∼165℃인 폴리프로필렌 수지로 이루어진 것임을 특징으로 하는 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름.
- 제 1 항에 있어서, 표면층은 녹는점 145∼165℃인 폴리프로필렌 수지 95∼98중량부와 첨가제 2∼5중량부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름.
- 제 1 항에 있어서, 중심층, 열접착층 및 표면층의 열접착가능 온도는 100℃ 이상인 것임을 특징으로 하는 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990013281A KR100285375B1 (ko) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990013281A KR100285375B1 (ko) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20000066288A KR20000066288A (ko) | 2000-11-15 |
| KR100285375B1 true KR100285375B1 (ko) | 2001-03-15 |
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ID=19580123
Family Applications (1)
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| KR1019990013281A KR100285375B1 (ko) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 열적층이 가능한 폴리올레핀계 공압출 필름 |
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1999
- 1999-04-15 KR KR1019990013281A patent/KR100285375B1/ko not_active IP Right Cessation
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