KR100332722B1 - 포장재에적합한폴리프로필렌필름 - Google Patents
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Abstract
(A) 1800 MPa 이상의 굽힘 탄성율을 갖는 하나 이상의 결정성 프로필렌 단일 중합체 및/또는 공중합체를 30 % 이상 함유하는 폴리올레핀 매트리스 70 % 내지 40 % 와
(B) 하나 이상의 무기물 충전재 10 % 내지 30 % 를 함유하는 (중량 % 기준으로) 조성물로부터 얻어진, 종방향과 횡방향의 두 방향에서 0.8 N 보다 낮은 엘멘도르프값을 갖는 포장재에 적합한 폴리올레핀이 기재되어 있다.
Description
본 발명은 종방향(M.D.)와 횡방향(T.D.)의 양 방향에서 특별한 엘멘도르프값 (Elmendorf values) 을 갖는 포장재에 적합한 폴리올레핀 필름에 관한 것이다.
상기의 필름은 포장분야 특히 식품분야에서 이용되도록 개발되었으며, 이 분야에서의 포장은 모든 방향에서 쉽게 찢어져야 하며 또 주어진 방향으로 찢어져야 한다. 예로써, 위에서 언급한 성질은 사탕, 아이스크림 및 유가공제품같은 즉석식품들의 식품포장재에 필요하며, 지금까지는 종이, 판지 및 금속박을 이용하여 달성되어 왔다.
이러한 본 발명의 필름은 상기의 재료들을 대체할수 있으며, 따라서 위에서 언급한 포장분야에서 조차도 올레핀 중합체의 우수한 특징등으로부터 파생되는 많은 장점들, 예컨대 높은 화학적 불활성, 경량, 값싼 필름의 생산 및 필름의 값싼 포장재로의 전환, 그리고 무엇보다도 필름을 쉽게 재활용할 수 있다는 장점들을 도입할 수 있다. 특히 본 발명의 필름은 상당한 재활용 문제점을 수반하는 종이와 금속의 다겹층 박판을 대체할 수 있다.
그러므로 본 발명은 (A) 1800 MPa 이상, 바람직하게는 1900 MPa 이상, 좀더 바람직하게는 2000 MPa 이상의 굽힘탄성율 (23℃에서 ASTM D 790 에 따라 측정됨) 을 갖는 하나 이상의 결정성 프로필렌 단일 중합체 및/또는 공중합체를 30 % 이상, 바람직하게는 50 % 이상, 좀더 바람직하게는 70 % 이상 포함하는 폴리올레핀 매트릭스 70 % 내지 90 %, 바람직하게는 75 % 내지 90 %, 좀더 바람직하게는 75 % 내지 85 % 와,
(B) 하나 이상의 무기물 충전재 10 % 내지 30 %, 바람직하게는 10 % 내지 25 %, 좀더 바람직하게는 15 % 내지 25 % 를 함유하는 (중량 % 기준) 조성물로부터 필수적으로 만들어지는 필름을 제공한다.
상기의 필름은 종방향과 횡방향 모두에서 0.8 N 범위보다 낮은, 특히 0.3 내지 0.8 N 범위의, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 N 범위의 엘멘도르프 값 (ASTM D 1922 에 따라 측정됨) 을 갖는다.
그래서 이 필름은 어떠한 방향으로도 쉽게 찢어진다. 사실, 필름을 쉽게 찢을 수 있기 위해서는 인열 전달 (tear propagation) 에 대한 필름에 의해 주어지는 인열강도 (tear strength) 로 나타내는 엘멘도르프 값은 상당히 낮아야 한다. 상기 특성이 어떤 방향 (등방성) 에서도 대략적으로 동일하게 하기 위해서는 종방향과 횡방향에서의 엘멘도르프값은 매우 좁은 격차안에 있어야 하며, 그렇게 해서 인열전달이 선택적인 방향에서 (즉, 더 낮은 엘멘도르프값으로 특징지워지는 방향에서) 발생할 가능성을 피할수 있다.
본 발명의 필름은 무방향성을 갖는것이, 즉 캐스트 필름 (cast film) 이 되는것이 바람직하다. 필름의 두께는 일반적으로 50 내지 150 ㎛, 바람직하게는 90 내지 120 ㎛ 이다.
매트릭스 A 에 존재하는 바람직한 결정성 프로필렌 단일 중합체 및 공중합체는 25℃ 의 크실렌에서 측정하였을때 94 % 이상, 좀더 바람직하게는 96 % 이상의 이소탁틱 (isotactic) 지수를 갖는다. 사실, 매우 입체특이적인 지글러 - 나타 촉매로 하나 이상의 단계에서 중합하여, 위에서 언급한 이소탁틱 지수값에 상응하는 2000 MPa 보다도 더높은 굽힘탄성율값을 갖는 결정성 프로필렌 단일 중합체와 공중합체를 수득할 수 있다. 더우기, 위에서 언급한 높은 굽힘 탄성율의 프로필렌 중합체의 분자량 분포는 일반적으로 광범위하며, 바람직하게는 7 내지 30 의 Mw/Mn 값을 갖는다 (상기에서 Mw 와 Mn 은 각각 중량 평균 분자량과 수평균 분자량을 나타낸다).
위에서 언급한 결정성 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및/또는 C4- C8α - 올레핀으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 공단량체를 포함할 수 있다.
C4- C8α- 올레핀의 예는 1 - 부텐, 1 - 펜텐, 1 - 헥센, 3 - 메틸- 1 - 펜텐, 4 - 메틸 - 1 - 펜텐, 1 - 옥텐이다. 높은 굽힘탄성율을 유지하기 위해서는 공중합체에서의 공단량체의 함유량이 일반적으로 10 중량 % 이하, 특히 5 중량 % 이하로 낮은 것이 바람직하다.
또한 매트릭스 A 는 특히 에틸렌, 프로필렌 및 C4- C8α- 올레핀의 중합체 및 공중합체에서 선택된 1800 MPa 보다 낮은 굽힘 탄성율을 갖는 하나 이상의 통상적인 올레핀 중합체를 70 중량 % 까지 포함할 수 있다. 바람직한 예는 이소탁틱 폴리프로필렌과, 에틸렌 및/또는 C4- C8α- 올레핀을 15 중량 % 까지 함유하는 프로필렌의 결정성 공중합체이다. C4- C8a - 올레핀의 구체적인 예들은 이미 높은 굽힘탄성율의 프로필렌 중합체와 관련하여 보여주었다. 분명히, 본 발명의 필름을 필수적으로 구성하는 조성물의 용융 유동속도 (MFR) 는 필름 생산에 적합하여야 한다. 일반적으로 말해서, 위에서 언급한 조성물의 MFR L (ASTM 1238 조건 L 에 따라 측정됨) 의 범위는 3 내지 15 g/10 분이다.
무기물 충전재 B) 의 구체적인 예는 활석, 탄산 칼슘, 실리카, 점토, 규조토, 산화티타늄 및 제오라이트이다. 적절한 예는 활석이다.
무기물 충전재의 입자 크기는 특별히 중요하지는 않다 ; 예로써 특별히 활석에 관해서는 평균직경이 약 0.5 내지 40 μm인 입자를 사용할수 있다.
무기물 충전재 이외에 본 발명의 필름을 필수적으로 구성하고 있는 조성물은 폴리올레핀을 위해서 일반적으로 사용되는 안정제 및 안료와 같은 부가물을 포함할 수 있다.
상기의 조성물은 바람직하게는 고체 상태에서 (예로써 반베리, 헨셀 또는 토리 혼합기로) 충전재 (B) 와 예비 혼합한, 중합과정에서 수득되는 중합체 입자 또는 펠릿, 또는 분말로부터 출발하는 공지된 방법으로 건조 혼합물을 수득하고, 공지의 기술을 이용하여 압출기로 펠릿화할 수 있는 건조 혼합물을 수득하여 제조할 수 있다. 또한 건조 혼합물을 직접 필름 가공 시스템에 공급하는 것도 가능하다.
본 발명의 필름은 잘 알려진 폴리올레핀 필름 제조 방법을 이용하여 위에서 언급한 조성물로부터 수득된다.
특히 캐스트 필름은 예로써 200℃ 내지 280℃ 의 온도 범위에서 작동시키는 평형 다이 압출기를 이용하여 제조할 수 있다.
상기의 용도를 위해서, 본 발명의 필름은 한 예로써 알맞게 코로나 방전으로 적당히 처리한 하나 이상의 필름표면들상에 진공상태에서 한 예로써 알루미늄같은 금속분말을 부착시키는 금속화 과정같은 마무리 가공을 거칠 수 있다. 이렇게 얻은 금속층의 일반적인 두께는 1 내지 5 ㎛이다.
이 필름으로부터 포장재를 쉽게 수득할 수 있으며, 적당한 크기로 절단하여 선택적으로 열봉합 물질층을 첨가한 후 접착시키거나 열접합 시킨다.
하기의 예는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니며 예시하기 위해서 주어진 것이다.
실시예
1) 98.5 % 의 이소탁틱지수, 2300 MPa의 굽힘 탄성율 및 3.7g/10 분의 MFRL 를 갖는 프로필렌 단일 중합체 66.6 중량 % 와
2) 96.5 % 의 이소탁틱지수, 1600 MPa 의 굽힘 탄성율 및 400 g/10 분의 MFRL 을 갖는 프로필렌 단일 중합체 30 중량 %, 이산화티타늄 5 중량 %, 활석 65 중량 % 를 함유하는 농축물을 33.4 중량 % 로 구성된 건조 혼합물을 헬셀혼합기를 이용하여 압출된 펠릿 형태로 제조한다.
이렇게 얻어진 건조 혼합물을 스크류 길이 / 직경 비율이 30 인 단일 스크류압출기에 공급하여, 1 mm 의 슬릿을 가진 평면 다이에 의하여 필름으로 압출시킨다.
압출기 실린더의 온도는 240℃ 내지 250℃ 이며 압출기 다이의 온도는 250℃ 이다. 필름의 감김속도는 46 m/분이다.
종이 형상의 100 ㎛ 의 두께인 필름이 얻어지며, 이것은 불투명하며 찢어진 곳이 없다.
상기 필름에 엘멘도르프 시험을 행하여 종방향에서 0.4 N 과 횡방향에서 0.5 N 이라는 결과를 얻었다.
Claims (8)
- (A) 1800 MPa 이상의 굽힘탄성율을 갖는 하나 이상의 결정성 프로필렌 단일 중합체 및/또는 공중합체를 30 % 이상 함유하는 폴리올레핀 매트릭스 70 % 내지 90 % 와(B) 하나 이상의 무기물 충전재 10 % 내지 30 % 를 함유하는 (중량 % 기준으로) 조성물로 필수적으로 구성된 폴리올레핀 필름.
- 제 1 항에 있어서, 캐스트필름 형태인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 필름.
- 제 1 항에 있어서, 1800 MPa 이상의 굽힘탄성율을 갖는 프로필렌 결정성 공중합체가 에틸렌 및/또는 C4- C8α- 올레핀에서 선택된 하나 이상의 공단량체를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 필름.
- 제 1 항에 있어서, 1800 MPa 이상의 굽힘탄성율을 갖는 매트릭스 (A) 에 존재하는 프로필렌 결정성 단일중합체 및 공중합체가 94% 초과의 이소탁틱 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 필름.
- 제 1 항에 있어서, 매트릭스 (A) 가 1800 MPa 미만의 굽힘 탄성율을 가지며,에틸렌, 프로필렌 및 C4- C8α- 올레핀의 하나 이상의 단일 중합체 또는 공중합체를 70 중량 % 까지 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 필름.
- 제 5 항에 있어서, 1800 MPa 미만의 굽힘 탄성율을 갖는 단일 중합체 또는 공중합체가 에틸렌 및/또는 C4- C8α- 올레핀을 15 중량 % 까지 함유하는 프로필렌 결정성 공중합체 및 이소탁틱 폴리프로필렌에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 필름.
- 제 1 항에 있어서, 무기물 충전재 (B) 가 활석, 탄산칼슘, 실리카, 점토, 규조토, 산화티타늄 및 제오라이트로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 필름.
- 제 1 항의 필름에서 수득되면서, 적어도 한면에 1 내지 5 ㎛ 두께의 금속층을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속화 필름.
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