KR100338362B1 - 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 분자량 분포도가 7∼20인 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 30∼100중량부, 폴리프로필렌 수지 1∼100중량부, 에틸렌 프로필렌 코폴리머 1∼30중량부, 용융지수가 20이상인 폴리올레핀 수지 5∼30중량부, 및 상기 수지들의 합 100중량부에 대해 무기충전제가 50∼200중량부로 이루어지는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 통기성 필름용 조성물은 저연신비에서도 고투습도를 낼 수 있어 연신 필름의 종적방향과 횡적방향의 물성상의 불균형을 최소화하며 인장강도를 향상시킬 수 있고, 저함량의 무기충전제로 이루어진 필름에서도 고투습도를 낼 수 있어 무기충전제로 인한 필름 물성 저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 필름 성형시 우수한 가공성, 인장강도 및 고투습도를 유지할 수 있는 통기성 필름용 조성물에 관한 것이다.
통기성 또는 다공성 필름을 제조하는 방법으로 여러 가지가 있으나 그 중에서도 경제성이 가장 높고 현재 상업화되어 있는 방법이 폴리올레핀 수지에 무기충전제를 혼합하여 필름 성형후 일축 또는 이축 연신에 의해 수지와 충전제와의 계면 분리를 이용하여 미세한 구멍을 형성시키는 것이다.
이와 같이, 무기충전제를 첨가하여 통기성 필름을 제조하는 선행 기술들을 보면, 제1군으로 유럽 공개특허 제66,672호, 유럽 공개특허 제307,116호, 유럽 공개특허 제459,142호, 유럽 공개특허 제779,325호 등과 같이 폴리올레핀과 무기충전제에 지방산류의 제3의 물질을 첨가하여 필름의 부드러움을 증가시키거나, 필름의 종적 방향과 횡적 방향의 물성상의 불균형을 해소시킬 수 있는 조성물을 제시하고 있다. 이러한 제3의 첨가제는 압출 과정에서 고함량의 무기충전제의 혼합과 분산을 가능하게 하며, 필름 가공시 균일한 연신물을 생산할 수 있는 등의 중요한 역할을 함으로써, 상기 특허들의 핵심내용을 이루고 있다. 또한, 제2군으로는 필름의 후가공상에서 엠보 처리와 같은 특정 기술을 사용하여 통기성 필름의 기계적 강도를 조절하거나(유럽 공개특허 제232,060호), 투습도를 증가시키고 인열강도를 향상시키는 기술(미국특허 제4,777,073호) 등이 있다.
상기 제1군에 속하는 기술은 고가의 제3의 물질을 사용해야 하므로 경제성 측면에서 불리하며, 폴리올레핀과의 상용성도 떨어져 필름의 인장강도 저하가 생기고, 필름 성형후 보관중에 첨가제가 필름표면으로 유출되는 문제점을 갖고 있다. 또한, 제2군에 속하는 기술은 후가공상에서 필름 물성을 조절하는 것으로 폴리올레핀수지의 조성을 변화시켜 부여할 수 있는 필름 물성의 변화의 폭에 비해 제한적인 변화폭을 갖고 있는 단점이 있다. 아울러, 최근의 추세는 생산성 향상을 위해 필름의 고속 생산이 강조되고 있으나, 현재 상업화된 조성물은 폴리올레핀에 50% 이상의 탄산칼슘이 혼입되어 있어 가공성 불량으로 생산속도를 증가시키는데 한계를 보이고 있다. 그리고, 원하는 투습도를 얻기 위해 55% 이상의 탄산칼슘을 혼입하여야 하거나 과도하게 연신비를 가져가야 하므로 필름 물성상의 불균형을 극복하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 보완하기 위해 분자량 분포가 넓은 특정의 폴리에틸렌 수지를 사용하여 필름 성형시 우수한 가공성을 갖도록 했고, 필름 연신시 무기충전제와의 계면분리가 용이하도록 용융지수(Melt Index; MI)가 높은 특정의 수지를 사용함으로써 저연신비에서도 고투습도를 낼 수 있어 연신 필름의 종적방향과 횡적방향의 물성상의 불균형을 최소화하며 인장강도를 향상시킬 수 있고, 저함량의 무기충전제로 이루어진 필름에서도 고투습도를 낼 수 있어 무기충전제로 인한 필름 물성 저하를 최소화할 수 있는 획기적인 기술의 통기성 필름용 컴파운드 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은 분자량 분포도가 7∼20인 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 30∼100중량부, 폴리프로필렌 수지 1∼100중량부, 에틸렌 프로필렌 코폴리머 1∼30중량부, 20이상의 용융지수를 갖는 폴리올레핀 수지 5∼30중량부로 이루어지며, 상기 수지의 합 100중량부에 대해 무기충전제가 50∼200중량부로 이루어진다.
이하 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서 사용한 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 두 개의 연속 교반 반응기를 사용하여 제조한 용융지수(MI: ASTM D 1238로 측정)가 0.5∼5g/10min이고, 밀도가 0.915∼0.935인 범위를 갖는 분자량이 넓은 수지로 분자량 분포도가 7∼20인 것을 특징으로 하는데, 분자량 분포도가 7 미만이면 고속으로 필름 생산시 압출불균일(Surging) 현상이 발생하여 필름의 두께 균일도가 떨어지고, 20을 초과하면 필름의 물성 저하가 생기게 된다. 아울러, 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 수지의 사용량이 30중량부 미만이면 필름의 인장강도 및 신율이 저하되고, 100중량부를 초과하면 고속 생산시 압출불균일이 발생한다.
본 발명에 따르면, 필름의 부드러운 물성과 인장강도를 조절할 목적으로 하거나 폴리프로필렌 부직포와의 열접착성을 향상시키기 위해 폴리프로필렌 수지를 1∼100중량부로 사용한다. 이 경우의 폴리프로필렌 수지는 용융지수가 1∼10인 범위를 갖는 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 및 임팩트 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지의 사용량이 1중량부 미만이면 첨가효과 미비하고, 100중량부를 초과하면 필름 촉감의 부드러움이 저하되는 경향이 있다.
필름의 충격강도 및 횡방향 강도와 신율을 보완하기 위해 에틸렌 프로필렌 코폴리머를 1∼30중량부를 사용하는데, 에틸렌 프로필렌 코폴리머의 에틸렌 함량이 60∼80%이고, 100℃에서 무늬(Mooney) 점도가 수지의 흐름도를 고려하여 15∼30인 것을 사용한다. 상기 에틸렌 프로필렌 코폴리머의 사용량이 1중량부 미만이면 첨가효과가 미약하고, 30중량부를 초과하면 내열성이 저하되는 경향이 있다.
또한, 필름의 고투습도를 내기 위해 용융지수(ASTM D 1238로 측정)가 20 g/10min 이상, 바람직하게는 20∼60의 폴리올레핀 수지를 5∼30중량부로 사용하는데, 이 경우 폴리올레핀 수지의 양이 5중량부 미만이면 연신시 수지와 무기충전제와의 계면분리성이 저하되어 원하는 투습도를 얻기 어렵고, 30중량부를 초과하면 필름의 물성이 저하되는 경향이 있다. 상기 폴리올레핀 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 및 임팩트 폴리프로필렌로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 무기충전제로는 코팅 또는 비코팅된 탄산칼슘, 황산바륨 또는 이들의 혼합물이 바람직하며, 그 사용량은 상기 수지들의 합 100중량부에 대하여 50∼200중량부이고, 바람직하게는 80∼150중량부이다. 무기충전제의 양이 50중량부 미만이면 투습도가 저하되고, 200중량부를 초과하면 필름의 물성 및 가공성이 저하되는 단점을 갖는다.
이러한 조성을 갖는 본 발명의 조성물은 비교적 적은 연신비인 1.5∼3배의 일축연신 조건내에서, 특정 모양의 엠보처리가 없어도, 우수한 인장강도 및 충분한 투습도를 나타낸다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
본 비교예에서는 일반 캐스팅용 선형저밀도 폴리에틸렌(MI = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5)에 무기충전제로 탄산칼슘만을 배합하여 통기성 컴파운드를 제조하였다.
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 100중량부를 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 약 1.5㎛이고, 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 T-다이 필름 성형기를 사용해 기계방향으로 2배 일축연신하여 평량이 35g/m2인 통기성 필름을 제조하였으며,그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 2
본 실시예에서는 용융지수가 높은 특정의 수지를 사용하여 고투습도를 낼 수 있는 통기성 컴파운드를 제조하였다.
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 90중량부와 용융지수가 높은 고밀도 폴리에틸렌(MI = 20, 밀도 = 0.961) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 약 1.5㎛이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 T-다이 필름 성형기를 사용해 기계방향으로 2배 일축연신하여 평량이 35g/m2인 통기성 필름을 제조하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 내지 3
두 개의 연속 교반 반응기를 사용하여 분자량 분포를 넓게 하여 제조한 선형 저밀도 폴리에틸렌(MI = 3, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 13)을 사용하고, 랜덤 폴리프로필렌(MI = 5.5, C2함량 = 2%), 에틸렌 프로필렌 코폴리머(100℃의 무늬점도 = 24, C2함량 = 74%, 230℃ MI = 3.2), 고밀도 폴리에틸렌(MI = 20, 밀도 = 0.961), 및 임팩트 폴리프로필렌(MI = 40)을 하기 표 1에 기재된 조성과 양으로 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 약 1.5㎛이고, 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 T-다이 필름 성형기를 사용해 기계방향으로 2배 일축연신하여 평량이 35g/m2인 통기성 필름을 제조하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예(중량부) | 실시예(중량부) | ||||
항목 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 |
선형저밀도 폴리에틸렌(MI=3, d=0.919, MWD=5) | 100 | 90 | |||
선형저밀도 폴리에틸렌(MI=3, d=0.919, MWD=13) | 60 | 60 | 45 | ||
랜덤 폴리프로필렌(MI=5.5, C2함량=2%) | 20 | 20 | 40 | ||
고밀도 폴리에틸렌(MI=20, d=0.961) | 10 | 10 | 10 | ||
임팩트 폴리프로필렌(MI=40, C2함량=6%) | 10 | ||||
에틸렌 프로필렌 코폴리머(100℃ 무늬도=24, C2함량=74%, 230℃ MI=3.2) | 5 | 5 | 5 | ||
탄산칼슘 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
황산바륨 | 100 | ||||
연신비 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
필름 특성 | |||||
최대 필름 생산 속도 (m/min) | 35 | 50 | 75 | 70 | 80 |
투습도 (WVTR, g/m2 ·24hrs) | 5300 | 9200 | 9900 | 9500 | 9700 |
인장 강도(g)MD(종적방향)TD(횡적방향) | 1450600 | 1530570 | 1720580 | 1750560 | 1850570 |
인장 신율(%)MD(종적방향)TD(횡적방향) | 170490 | 160460 | 160470 | 170500 | 150420 |
상기 표1에 나타난 물리적 특성은 하기의 방법으로 측정하였다.
*최대 필름 생산 속도: 실제 생산에 사용되고 있는 필름 장비를 활용하여, 육안으로 관찰되는 압출불균일에 의한 두께 편차가 발생하기 전의 최대 생산 선속도를 5m/min단위로 관찰하였다.
*투습도: ASTM E96-92에 준하여, 항온항습 조건하에 일정시간 보관후 무게증가에 따른 투습도를 측정하였다.
*인장강도 및 인장 신율: KS M3016에 따라 종적방향(기계방향) 및 횡적방향(기계수직방향)에 따른 파단시 인장강도 및 신율을 측정하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 통기성 필름용 조성물은 필름제조시 생산속도를 향상시킬 뿐만 아니라 저연신비에서도 고투습도를 낼 수 있어 연신 필름의 종적방향과 횡적방향의 물성상의 불균형을 최소화하며 인장강도를 향상시킬 수 있고, 저함량의 무기충전제로 이루어진 필름에서도 고투습도를 낼 수 있어 무기충전제로 인한 필름 물성 저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 분자량 분포도가 7∼20인 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 30∼100중량부, 폴리프로필렌 수지 1∼100중량부, 에틸렌 프로필렌 코폴리머 1∼30중량부, 용융지수가 20이상인 폴리올레핀 수지 5∼30중량부, 및 상기 수지들의 합 100중량부에 대해 무기충전제가 50∼200중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 0.5∼5 g/10min이고, 밀도는 0.915∼0.935인 것을 특징으로 하는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수가 1∼10인 범위를 갖는 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 및 임팩트 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에틸렌 프로필렌 코폴리머는 에틸렌 함량이 60∼80%이고, 100℃의 무늬점도가 15∼30인 것을 특징으로 하는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 용융지수가 20이상인 폴리올레핀 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 및 임팩트 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 무기충전제는 코팅 또는 비코팅된 탄산칼슘, 황산바륨, 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 우수한 가공성 및 투습도를 갖는 통기성 필름용 조성물.
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