KR100311850B1 - 인쇄성이우수한백색수지필름 - Google Patents

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Abstract

(a) 폴리프로필렌 수지 40 내지 65중량%, (b) 입자크기가 1 내지 6㎛이고 비표면적이 10,000 내지 34,800㎠/g인 미분 탄산칼슘 1 내지 20중량%, 및 (c) 입자크기가 0.5㎛ 이상이고 비표면적이 35,000 내지 50,000㎠/g인 침강 탄산칼슘 30 내지 50중량%를 포함하는 열가소성 수지 필름을 기공 용적이 20 내지 70%가 되도록 연신시켜 수득한 미세기공을 갖는 백색 수지 필름에 관한 것이다. 이러한 필름은 백색도 및 잉크 건조 특성면에서 만족스런 인쇄성을 보인다.

Description

[발명의 명칭]
인쇄성이 우수한 백색 수지 필름
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 인쇄성(printavility)이 우수한 미세기공(microvoid) 함유 백색수지 필름에 관한 것이다. 본 발명의 수지 필름은 옥외용 포스터지 또는 스틱커지. 내수성 라벨지, 내수성 서적지 등으로서 유용하다.
JP-B 제60-36173호(여기서, "JP-B"는 심사되어 공고된 일본 특허원을 의미한다), JP-B 제1-56091호, 미국 특허 제4,341,880호 및 제5,204,188호, 및 JP-A 제62-227933호(여기서, "JP-A"는 미심사 공고된 일본 특허원을 의미한다)에 기술된 바와 같이, 탄산칼슘 분말을 함유하는 열가소성 수지 시트를 연신시킴으로써 수득되는, 내부에 미세기공을 갖는 합성지는 내수성 및 강도가 펄프지보다 우수하여 옥외용 포스터, 자동판매기용 스틱커, 세제 용기 라벨 또는 냉동식품용 라벨 및, 최근에는 목욕하는 동안에도 읽을 수 있는 서적지로서 유용하다.
펄프지와 비교하면, 연신시에 기공을 형성하기 위해 탄산칼슘을 사용하는, 기공이 백화된 합성지는, 이의 매트릭스가 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같이 극성 그룹이 없는 폴리올레핀을 함유하기 때문에, 여기에 적용되는 인쇄 잉크의 건조 특성이 불량하다는 단점을 지닌다.
또한, 탄산칼슘 입자가 옵셋 인쇄(offset printing)중에 떨어져서 고무 블랭킷(blanket)을 통해 인쇄 잉크로 들어가게 된다. 그 결과, JP-A 제56-137960호에서 지적한 바와 같이, 잉크 유동성이 감소되어 잉크가 인쇄기로부터 인쇄지로 용이하게 이동하지 못하여 인쇄의 질이 불량하게 된다. 이러한 현상을 이후에는 지분문제(paper dust trouble)로 언급한다.
이러한 문제점들을 극복하기 위해, 일반적으로 충전제(예: 점토 또는 실리카) 및 결합제(예: 폴리비닐 알콜 또는 스티렌-부타디엔 라텍스)를 포함하는 안료피복 물질로 폴리올레핀계 합성지를 피복시킴으로써 제조된 피복지가 공급되어왔다. 그러나, 잉크 건조 특서응ㄹ 개선시키기 위한 안료 피복 적용법은 추가의 단계를 포함함을 의미하므로 경제적이지 않다.
본 발명의 목적은 고백색도 뿐만 아니라 만족스런 잉크 건조 특성을 보이는 합성지를 경제적으로 제공하는 것이다.
본 발명은,
(a) 폴리프로필렌 수지 40 내지 65중량%
(b) 입자 크기가 1 내지 6㎛이니 중질(ground) 탄산칼슘 1 내지 20중량%,
(c) 입자 크기가 0.5㎛ 이상인 침강 탄산칼슘 30 내지 50중량%를 포함하는 열가소성 수지 필름을 연신시킴으로써 수득되는 미세기공을 갖는 백색 수지 필름을 제공한다.
성분(a)로서 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체 및 프로필렌과 α-올레핀(예: 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐 또는 4-메틸-1-펜텐)의 공중합체를 포함한다. 프로필렌 공중합체는 랜덤 공중합체(random copolymer) 또는 블럭 공중합체(block copolymer)일 수 있다. α-올레핀의 비율은 프로필렌 공중합체의 양을 기준으로 하여 0.5 내지 25중량%이다.
특히, 용융 유량(JIS K-7210에 따라 2.16Kg의 하중하에 230℃에서 측정하며, 이후부터는 MFR로 약칭한다)이 0.5 내지 50g/10분이고, 결정화도(X-선법으로 측정)가 20% 이상, 바람직하게는 40 내지 75%이고, 융점이 140 내지 190℃인 폴리프로필렌 수지가 바람직하다.
성분(b)는 석회석을 해머 밀(hammer mill) 등으로 미세하게 분쇄하고, 입자 크기를 1 내지 6㎛, 바람직하게는 3 내지 4㎛로 분류함으로써 수득되는 중질 탄산칼슘이다. 본원에서 사용되는 용어 "입자 크기"는 레이저 회절 입자 크기 측정장치[마이크로트랙(MICROTRACK), 제조원: Nikkiso K.K.]를 사용하여 측정한 누적 50중량% 직경(cumulative 50wt% diameter)을 의미한다.
입자 크기가 1㎛ 미만인 중질 탄산칼슘은 비경제적이며 비실용적이다. 입자 크기가 6㎛를 초과하는 것은 표면이 조악한 합서지만을 제공하는데, 이는 옵셋 인쇄시에 광택이 적어서 포스터지로서 적합하지 않다.
중질 탄산칼슘은, 정압 통기 비표면적(constant pressure aeration specifec surface area) 측정 장치(SS-100, 제조원: Shimadzu Corp.)로 측정한 비표면적이 바림직하게는 10,000 내지 34,800㎠/g이다.
침강 탄산칼슘은, 예를 들어 탄산가스를 생석회(guick lime)의 수성 현탁액인 석회 밀크 속에 취입시켜 결정성 탄산칼슘을 침강시킴을 포함하는 방법, 탄산가스가 취입된 석회 밀크중에서 핵으로서 결정성 탄산칼슘을 성장시킴을 포함하는 방법, 또는 염화칼슘과 소다회를 반응시키는 방법으로 제조할 수 있다. 성분(c)로서 침강 탄산칼슘은 마이크로트랙(MICROTRACK) 장치로 측정한 입자 크기가, 바람직하게는 0.5 내지 3㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 2㎛이다. 성분(c)의 입자 크기가 0.5㎛ 미만인 경우, 기공이 거의 형성되지 않아 백색도가 불충분해지며 소위 색상 저하가 두드러진다. 색상 저하는 인쇄기로부터 종이로의 잉크 이동이 부족하거나, 또는 잉크 건조중에 발생하는 인쇄된 잉크 필름의 불균일로 인하여 인쇄된 잉크의 공학 밀도가 낮아지는 현상이며, 그 결과 인쇄 마무리가 흐려지고 덜 인상적으로 된다. 침강 탄산칼슘의 비표면적은 바람직하게는 35,000 내지 50,000㎠/g이다.
성분(a), (b) 및 (c)를 포함하는 열가소성 수지 시트는 열안정화제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 윤활제 및 분산제와 같은 다른 성분을 추가로 함유할 수 있다. 경우에 따라, 성분(a)로서 폴리프로필렌 수지 30중량% 이하를 고밀도 폴리프로필렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 측쇄 저밀도 폴리프로필렌 등으로 대체할 수 있다.
성분(b)에 대한 성분(c)의 중량비, 즉(c)/(b)는 잉크 건조 특성면에서 바람직하게는 2 이상이며, 색상 저하 방지 관점에서 30 이하이다.
총 탄산칼슘 함량, 즉, 성분(b) 및 (c)의 총량이 31중량% 미만인 경우, 연신된 필름의 기공 용적이 너무 적어서 충분한 백색도를 보장할 수 없다. 총량이 60중량%를 초과하는 경우에는 지분 문제가 발생한다. 즉, 인쇄 도중에 떨어지는 탄산칼슘 입자가 옵셋 인쇄 잉크로 들어가 잉크를 농후하게 만들어서 잉크가 종이 위로 이동하기 어렵게 만들거나, 또는 탄산칼슘 입자가 인쇄기로부터 떨어져서 백색 반점을 만든다.
성분(b)의 비율이 1중량% 미만인 경우, 색상 저하가 발생한다. 당해 비율이 20중량%를 초과하는 경우에는 지분 문제가 발생한다.
성분(c)의 비율이 30중량% 미만인 경우, 잉크 건조 특성의 향상 효과가 생성되지 않는다. 당해 비율이 50중량%를 초과하는 경우, 색상이 저하된다.
성분(a), (b) 및 (c)와, 경우에 따라 첨가제를 포함하는 조성물을 압출기 속에서 용융 혼련(melt-knead)시킨 후, 취입 필름(blown film) 압출법 또는 T-다이압출법을 사용하여 시트로 성형한다. 생성된 열가소성 시트를 폴리프로필렌 수지의 융점보다 낮은 온도에서 일축 이상 연신시켜 본 발명의 백색 수지 필름을 수득한다.
열가소성 수지 시트는 텐터(tenter), 만드렐(mandrel), 다수의 롤 등을 사용하여 종방향 또는 횡방향으로 일축 연신키키거나, 또는 횡방향 및 종방향으로 이축연신시킬 수 있다.
연신비는 요구되는 품질, 연신 방법 및 시트 재료에 좌우된다. 일반적으로 텐터를 사용할 경우, 이는 4 내지 12이고, 만드렐을 사용할 경우에는 1.3 내지 4이고, 롤을 사용할 경우에는 2.5 내지 7이다.
연신 온도는 성분(a)로서 폴리프로필렌 수지의 융점보다 3 내지 20℃ 더 낮다. 예를 들어, 프로필렌 단독 중합체를 성분(a)로서 사용하는 경우, 연신 온도는 140 내지 162℃, 바람직하게는 150 내지 160℃이다.
필요한 경우, 이렇게 연신시킨 필름 표면은 사이징(sizing) 처리 및 코로나 방전(corona discharge) 처리 등을 할 수 있다.
본 발명의 백색 수지 필름은, 하기식에 따라 계산하는 경우, 기공 용적이 바람직하게는 20 내지 70%, 보다 바람직하게는 25 내지 50%이다.
또한, 본 발명의 백색 수지 필름은 JIS L-1015에 따라 측정한 백색도가 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90 내지 100%이다.
옵셋 인쇄를 수행하는 경우, 본 발명에 따른 백색 수지 필름은 잉크 건조 특성이 우수하고, 지분 문제나 색상 저하 문제를 수반하지 않는다.
본 발명은 하기 실싱예를 참조로하여 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명이 이로 제한되는 것으로 간주해서는 안된다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 부는 중량에 대한 것이다.
[실시예 1]
MFR이 4g/10분인 프로필렌 단독 중합체(MITSUBISHI POLYPRO MA-4, 제조원; Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.) 55중량%, 마이크로트랙 장치로 측정한 누적 50중량% 직경이 3.5㎛이고 비표면적이 16,000㎠/g인 중질 탄산칼슘(SOFTON 1800, 제조원; Bihoku Funka K.K.) 5중량%, 및 입자 크기가 1.5㎛이고 비표면적이 39,000㎠/g인 침강 탄산칼슘(BRILLIANT 15, 제조원; Shiraishi Kogyo K.K.) 40중량%로 이루어진 조성물을 240℃로 설정된 쌍축 스크류 압출기(twin-screw extruder, 제조원; Tosoku Seimitsu) 속에서 용융 혼련시키고, 다이를 통해 스트랜드(strand)로 압출시키고, 냉각시키고 펠릿(pellet)으로 절단한다. 생성된 펠릿을 용융시키고, 230℃로 설정된 압축기 속에서 압축시키고 냉각시켜 길이가 120㎜이고 너비가 120㎜이고 두께가 1.5㎜인 압축 시트를 수득한다.
입축 시트를 160℃로 가열하고, 종방향으로 연신비 5로 그리고 횡방향으로 연신비 5로 초소형 이축 연신기(제조원; Iwamoto Seisakusho)를 사용하여 동시에 연신시킨 후, 163℃에서 30초 동안 어닐링(annealing)한다.
이로써 수득한 연신된 필름은 기공 용적이 39%이고 백색도가 92%이다.
생성된 필름을 하기 방법에 따라 잉크 건조 특성 및 색상 저하도를 평가한다. 수득된 결과는 하기 표 1에 기재되어 있다.
1)잉크 건조 특성
절단된 수지 피름의 전체 표면을, 이동되는 잉크의 양을 1.5g/㎡로 하여 합성지용을 시판중인 옵셋 잉크(BEST SP PROCESS BLACK, 제조원: T ＆ K Toka)를 사용하여 옵셋 인쇄 프레스에서 인쇄한다. 인쇄되지 않은 합성지(YUPO FPG 80, 제조원; Oji Yuka Goseishi Co., Ltd.; 두께 80㎛)를 수지 필름의 인쇄된 표면위에 겹쳐놓고, 5분마다 볼펜으로 합성지 표면위에 줄을 긋는다. 수지 필름상에 인쇄된 잉크가 합성지의 뒷면에 드러나지 않을때까지 소요되는 시간을 잉크 건조 시간으로 간주한다. 잉크 건조 시간이 30분 이하인 필름을 실용적인 것으로 간주한다.
2)색상 저하도
절단된 수지 필름의 전체 표면을, 이동되는 잉크의 양을 2g/㎡로 하여 합성지용으로 시판중인 옵셋 잉크(BEST SP PROCESS BLACK. 제조원; T ＆ K Tlka)를 사용하여 옵셋 인쇄 프레스에서 인쇄한다. 잉크가 건조된 후, 인쇄된 표면의 광학 반사 밀도(optical reflective density)를 농도게(MACBETH, 제조원; Sakata Inks K.K.)로 측정한다. 밀도가 1.50 이상인 필름을 실용적인 것으로 간주한다.
[실시예 2 내지 4 및 비교 실시예 1 내지 5]
표 1에 기재된 조성을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 연신 필름을 제조한다. 잉크 건조 특성 및 색상 저하도를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 평가한다. 수득한 결과를 표 1에 나타내었다.
비교 실시예 5의 필름은 기공 용적이 18% 정도로 낮으며 백색이 아니다. 인쇄 용지로서 부적합한 필름은 시험하지 않았다.
[실시예 5 내지 7 및 비교 실시예 6]
표 1에 기재된 바와 같이 성분(b) 또는 (c)로서 탄산칼슘의 입자 크기를 변화시키는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 연신 필름을 제조하고, 잉크 건조 특성 및 색상 저하도를 평가한다. 수득한 결과는 표 1에 나타내었다.
비교 실시예 6의 필름은 기공 용적이 17% 정도로 낮으며 백색이 아니다. 인쇄용지로서 부적합한 필름은 시험하지 않았다.
[표 1]
[실시예 8]
MFR이 0.8g/10분이고 융점이 167℃인 폴리프로필렌 70중량%, 입자 크기가 3.5㎛인 중질 탄산칼슘 20중량% 및 용융 지수가 11g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 10중량%로 이루어진 조성물을 260℃에서 압출기 속에서 용융 혼련시키고, 250℃로 설정된 다이를 통해 필름으로 압출시키고, 냉각 롤을 사용하여 약 60℃로 냉각한다. 필름을 145℃로 가열하고, 롤의 주변 속도 차이를 이용함으로써 종방향으로 연신비 5로 연신한다.
MFR이 10g/10분이고 융점이 167℃인 폴리프로필렌 50중량%, 입자 크기가 2㎛이고 비표면적이 26,000㎠/g인 중질 탄산칼슘 5중량%, 입자 크기가 1.5㎛이고 비표면적이 38,000㎠/g인 침강 탄산칼슘 40중량% 및 용융 지수가 11g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 5중량%로 이루어진 조성물을 270℃에서 압출기 속에서 용융 혼련시키고, 상기에서 제조한 연신 필름의 양면상에 T-형 다이를 통해 압출물을 적층시킨다.
생성된 적층물을 155℃로 가열하고, 텐터를 사용하여 횡방향으로 연시비8.5로 연신시킨 후 158℃에서 어닐링한다. 적층물을 60℃로 냉각시킨 후, 트리밍(trimming)하여 3층 구조(25㎛/ 50㎛/25㎛)의 백색 연신 수지 필름을 수득한다.
생성된 수지 필름은 기공 용적이 28%이고, 백색도가 93%이며, 잉크 건조 시간이 20분이다. 색상 저하도의 지수인 광학 반사 밀도는 1.72로 만족스럽다.
피름은 길이가 788㎜이고 너비가 545㎜이도록 절단하고, 절단된 필름을 TSP-400 계열(제조원: Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.)의 옵셋 잉크를 사용하여 옵셋 2색 인쇄 프레스(DIA INSATSUKI, 제조원; Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.)에서 2색으로 인쇄하여 2000개의 복사본을 수득한다. 2000개 까지의 인쇄물에서는 지분문제의 표시가 전혀 관찰되지 않는다.
[비교실시예 7]
MFR이 0.8g/10분이고 융점이 167℃인 폴리프로필렌 70중량%, 입자 크기가 3.5㎛인 중질 탄산칼슘 20중량% 및 용융 지수가 11g/10분인 고밀도 폴리프로필렌 10중량%로 이루어진 조성물을 260℃에서 압출기 속에서 용융 혼련시키고, 250℃로 설정된 다이를 통해 시트로 압출시키고, 냉각 롤을 사용하여 약 60℃로 냉각시킨다. 시트를 145℃로 가열하고, 롤의 주변 속도 차이를 이용함으로써 종방향으료 연신비 5로 연신한다.
MFR이 10g/10분이고 융점이 167℃인 폴리프로필렌 32중량%, 입자 크기가 2㎛이고 비표면적이 25,000㎠/g인 중질 탄산칼슘 25중량%, 입자 크기가 1.5㎛이고 비표면적이 38,000㎠/g인 침강 탄산칼슘 40중량% 및 용융 지수가 11g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 3중량%로 이루어진 조성물을 270℃에서 압출기 속에서 용융 혼련시키고, 상기에서 제조한 연신 필름의 양면에 T-형 다이를 통해 압출물을 적층시킨다.
생성된 적층물을 155℃로 가열하고, 텐터를 사용하여 횡방향으로 연신비 8.5로 연신시킨 후, 158℃에서 어닐링한다. 적층물을 60℃로 냉각시킨 후, 트리밍하여 3층 구조(25㎛ /50㎛/25㎛)의 백색 연신 수지 필름을 수득한다.
생성된 수지 필름은 기공 용적이 38%이고 백색도가 945이고 잉크 건조 시간이 45분이다. 인쇄물의 광학 반사 밀도는 1.80이다.
필름을 실시예 8에서와 동일한 방법으로 인쇄하는 경우, 600개의 인쇄물이 수득될 때, 지분에 근거하여 인쇄 질이 실용적이 수준 이하로 저하도는 것이 관찰 되었다.
본 발명을 특정 실시예를 참조로 상세히 기술하였지만, 본 발명의 요지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 변형이 가능함은 당해 분야의 숙련에게 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. (a) 폴리프로필렌 수지 40 내지 65중량%, (b) 입자 크기가 1 내지 6㎛인 중질 탄산칼슘 1 내지 20중량%, (c) 입자 크기가 0.5㎛ 이상인 침강 탄산칼슘 30 내지 50중량%를 포함하는 열가소성 수지 필름을 연신시킴으로써 수득되는 미세기공을 갖는 백색 수지 필름.
  2. 제1항에 있어서, 중질 탄산칼슘의 비표면적이 10,000 내지 34,800㎠/g이고, 침강 탄산칼슘의 비표면적이 35,000 내지 50,000㎠/g인 백색 수지 필름.
  3. 제1항에 있어서, 중질 탄산칼슘(b)에 대한 침강 탄산칼슘(c)의 중량비(c)/(b)가 2 내지 30인 백색 수지 필름.
  4. 제1항에 있어서, 중질 탄산칼슘(b)와 침강 탄산칼슘(c)의 총량이 60중량% 이하인 백색 수지 필름.
  5. 제1항에 있어서, 백색도가 80% 이상인 백색 수지 필름.
  6. 제1항에 있어서, 백색도가 90 내지 100%인 백색 수지 필름.
  7. 제1항에 있어서, 중질 탄산칼슘(b)의 입자 크기가 3 내지 4㎛인 백색 수지 필름.
  8. 제1항에 있어서, 침강 탄산칼슘(c)의 입자 크기가 0.5 내지 3㎛인 백색 수지 필름.
  9. 제8항에 있어서, 침강 탄산칼슘(c)의 입자 크기가 1 내지 2㎛인 백색 수지 필름.
  10. 제1항에 있어서, 기공 용적이 20 내지 70%인 백색 수지 필름.
  11. 제10항에 있어서, 기공 용적이 25 내지 50%인 백색 수지 필름.
  12. 제1항에 있어서, 일축 연신되는 백색 수지 필름.
  13. 제1항에 있어서, 이축 연신되는 백색 수지 필름.
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