KR100370265B1

KR100370265B1 - 무광 적층필름 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100370265B1
Application number: KR10-1999-0027643A
Authority: KR
Inventors: 오진숙; 신승식
Original assignee: 대림산업 주식회사
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2003-01-29
Also published as: KR20010009327A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 다층 필름에 관한 것으로, 특히 호모 폴리프로필렌 30∼70중량%, 고밀도 폴리에틸렌 70∼30중량%로 된 기재수지조성물 100중량부에 대하여, 퍼옥사이드 0.001∼0.1중량부를 직접 또는 마스터배치 형태로 혼합하고, 산화방지제 0.001∼0.5중량부와 활제 0.001∼0.2중량부를 첨가하여 제조된 무광 적층필름용 복합수지조성물과 상기 무광 적층필름용 복합수지조성물을 용융 압출시켜 폴리프로필렌 필름 면에 일정두께로 적층시킨 필름의 흐림도 75%이상, 표면 광택도 5.5이하인 무광 적층필름에 관한 것이다.

Description

무광 적층필름 및 그의 제조방법{A lusterless multi-layered film and the process thereof}

본 발명은 폴리프로필렌 다층 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최소한 외부의 한쪽층은 2종 이상의 혼합물로 이루어지고, 그 적층필름의 흐림도가 75%이상, 표면 광택도가 5.5이하인 무광 적층필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

필름의 종류는 상당히 다양하나 크게 무연신(Blown 혹은 Cast) 필름과 이축연신 필름으로 나눌 수 있다. 일반적으로 이축연신 필름은 3층으로 구성되어 있는데 외부의 두층은 필름의 기능을 부여하는 역할을 한다. 즉 A/B제 등을 사용하여 필름과 필름간의 블록킹(blocking)을 방지하는 기능을 부여하거나 열접착력을 지닌 수지를 사용함으로써 열접착 기능을 부여해 열접착 이축연신 필름을 만들기도 한다.

무광필름은 이러한 외부의 한층 혹은 두층에 무광 화합물을 사용하여 무광 기능을 할 수 있도록 제조된 필름으로 유광필름과 구분될 수 있다. 무광필름은 외부의 빛을 난반사시킴으로써 유광필름에서 보이는 눈의 피로함 및 포장된 내용물의 공개를 방지하고 제품의 우아함을 줄 수 있다. 따라서 최근에는 식품포장, 책 표지, 쇼핑백 등에 직접 혹은 합지되어 사용되어지고 있다. 사용 용도도 점차 증가하고 있고 유광필름 대비 시장점유율도 일본과 같은 선진국에서는 이미 50%를 넘어 사용되어지고 있다.

그러나 기존에 사용된 무광필름은 광반사 및 투명성이 높고 무광면의 조밀도가 낮아 필름 외관이 깨끗하지 못했다. 이에 사용자의 욕구를 충족시키기 위해 광반사성과 투명성을 낮추고 필름 외관의 우아함을 높이기 위해 무광면의 조밀도를 크게 개선한 화합물 개발이 필요하게 되었다.

한국특허 공고 제93-8453호는 기재수지로 에틸렌-프로필렌 공중합체를 사용하는 무광택 적층필름을 제안하였으나, 필름의 열접착시 필름접착기의 열접착바(Heat Seal Bar)에 무광택층이 녹아 묻어나며 필름의 흐림도가 65% 이상으로 낮은 단점이 있다.

미국특허 제5,501,905호는 기재수지로 에틸렌-프로필렌 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌, 변성수지(MAH-g-저밀도 폴리에틸렌)를 사용하여 무광필름을 제조하는 것을 제안하였으나 광택도가 7이상으로 무광효과가 떨어지는 단점이 있다.

또한 상기의 기존의 수지혼합물을 장기간 사용하여 무광필름 생산시 공압출기의 T-다이 립(Die Lip)에 다이 빌드-업(Die Build-Up)이 발생하여, 필름의 두께가 불균일해지고 필름의 파단이 발생하고 이를 제거하기 위해 생산 라인을 정지시키고 다이 빌드-업(Die Build-Up)을 제거시켜야 하는 등 생산성이 떨어지고 작업성이 나빴다.

따라서 본 발명자들은 상기의 기존의 수지혼합물을 장기간 사용하여 무광필름 생산시 공압출기의 T-다이 립(Die Lip)에 다이 빌드-업(Die Build-Up)의 발생을 최소화하고, 필름의 두께가 불균일해지고 필름의 파단이 발생하는 단점을 개선시킨 무광효과가 탁월한 새로운 무광 적층필름용 수지 조성물을 개발하게 된 것이다.

본 발명은 호모 폴리프로필렌 30∼70중량%, 고밀도 폴리에틸렌 70∼30중량%로 된 기재수지조성물 100중량부에 대하여, 퍼옥사이드 0.001∼0.1중량부를 직접 또는 마스터배치 형태로 혼합하고, 산화방지제 0.001∼0.5중량부와 활제 0.001∼0.2중량부를 첨가하여 제조된 무광 적층필름용 복합수지조성물 및 상기 무광 적층필름용 복합수지조성물을 용융 압출시켜 폴리프로필렌 필름 면에 일정두께로 적층시킨 필름의 흐림도 75%이상, 표면 광택도 5.5이하인 무광 적층필름을 제공하는 것이다.

특히 본 발명에서 기재수지조성물은 용융지수가 5∼30g/10분인 호모 폴리프로필렌 30∼70중량%, 용융지수가 0.01∼1g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 70∼30중량%로 된 기재수지조성물임을 특징으로 한다.

한편 상기 무광 적층필름은 압출 연신시 수중냉각의 물온도가 20∼45℃이고, 종연신시 연신온도가 102∼130℃이고, 횡연신시 연신온도가 156∼178℃인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 이러한 문제점 개선을 위해 용융지수가 5∼30g/10분인 호모 폴리프로필렌 30∼70중량%, 용융지수가 0.01∼1g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 70∼30중량%로 된 기재수지조성물 100중량부에 대하여, 퍼옥사이드 0.001∼0.1중량부를 직접 또는 마스터배치 형태로 혼합하고, 수지혼합물의 가공 중 산화반응을 방지하기 위하여 산화방지제 0.001∼0.5중량부와 공압출기에 의해 무광필름 생산시 다이 립에서 발생하는 다이 빌드-업 발생을 방지하여 작업성 향상시키기 위해 활제 0.001∼0.2중량부를 첨가한 복합수지조성물을 얻고 이 복합수지조성물을 공압출기를 사용하여 용융압출된 폴리프로필렌 필름 면에 일정두께로 입혀 그 적층필름의 흐림도가 75%이상이고, 표면 광택도가 5.5이하인 필름을 제조하여 본 발명을 완성한 것이다.

본 발명에 있어서 기재수지조성물의 호모 폴리프로필렌은 기존의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 사용한 것에 비해 용융온도가 높아 무광층 반대쪽을 열접착할 경우 무광층이 용융되거나 열접착바(Heat Seal Bar)에 묻어나는 것을 막을 수 있다. 또한 호모 폴리프로필렌을 사용함으로써 기존에 에틸렌-프로필렌 공중합체를 사용한 제품보다 흐림도(Haze)를 높일 수 있다.

호모 폴리프로필렌의 함량은 30∼70중량%, 바람직하기로는 40∼60중량%이며, 그 이외의 함량에서는 무광효과를 충분히 나타낼 수 없다. 용융지수는 5∼30g/10분, 바람직하기로는 10∼20g/10분이며, 5g/10분 미만에서는 기재수지조성물의 용융지수가 낮아져 필름 성형이 어려워지고 30g/10분 초과에서는 고밀도 폴리에틸렌과의 혼합성이 떨어져 필름외관이 불량해진다.

고밀도 폴리에틸렌의 함량은 70∼30중량%, 바람직하기로는 40∼60중량%이며, 그 이외의 함량에서는 무광효과를 충분히 나타낼 수 없다. 용융지수는 0.01∼1g/10분, 바람직하기로는 0.1∼0.5g/10분이며, 0.01g/10분 미만에서는 기재수지조성물에서 미분산수지가 발생하여 필름 외관이 불량하고 1g/10분 초과에서는 충분한 무광효과를 나타낼 수 없다.

본 발명에 있어서 복합수지조성물의 무광택성을 높이기 위해 퍼옥사이드를 사용해야 한다. 퍼옥사이드는 약 10∼1000ppm, 바람직하게는 20∼400ppm이며, 10ppm 미만에서는 무광효과가 떨어지고 1000ppm 초과에서는 고밀도 폴리에틸렌의 가교에 의한 겔 발생을 유발시켜 필름 외관에 흰 반점(White Spot)등의 발생을 유발시킨다.

퍼옥사이드는 직접 또는 마스터배치 형태로 투입하는게 가능하나, 직접투입시 함량이 적어 기재수지조성물에 고루 분산시키기 어려운 경우에는 마스터배치의 형태로 투입하는 것이 바람직하다. 따라서 이를 수지에 함침시켜 제조된 마스터 배치를 사용하면 기재수지조성물에 고르게 퍼옥사이드를 투입시킬 수 있다. 퍼옥사이드로는 통상의 어떤 것을 사용해도 상관없으나 주로 분자량이 높은 것을 사용하는데 각각의 수지를 용융압출시킬 때 복합수지조성물의 겔 형성을 방지하기 위함이다.

산화방지제는 복합수지조성물의 가공중 산화를 방지하기 위하여 첨가하는데 바람직하게는 인 또는 아민계 2차 산화방지제를 사용하며, 10∼5000ppm, 바람직하게는 500∼2000ppm 첨가한다.

활제로는 특히 불소화 일래스토머 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 복합수지조성물을 장기간 공압출시킬 때 티-다이 립에 발생하는 다이 빌드-업의 발생을 방지해 작업성과 생산성을 향상시키기 위해 첨가하는데, 10∼2000ppm, 바람직하게는 200∼1000ppm 첨가한다.

본 발명에 있어서 복합수지조성물의 용융지수는 1.5∼7.0g/10분이며, 바람직하게는 2.0∼4.0g/10분인 것이 좋다. 1.5g/10분 미만에서는 수지압이 상승하여 필름 성형시 라인 스피드가 감소하거나 무광층을 일정 두께 이상 입히기 어렵고 7.0초과에서는 수지가 다른 공압출기의 압력에 민감해져 무광층의 두께를 일정하게 유지하기 어렵다.

본 발명은 상기의 복합수지조성물을 호모 또는 코폴리프로필렌과 공압출시켜 이 무연신 쉬트를 수중냉각방식으로 급냉시키고 이것을 종축방향(MD)으로 연신후 횡축방향(TD)으로 연신시켜 이축연신 폴리프로필렌 무광필름의 제조가 가능하다. 이때 무연신 쉬트의 냉각 온도는 20∼45℃이며 45℃ 초과에서는 복합수지조성물의 결정화 속도가 느려져 필름 외관에 얼룩 무늬가 발생하게 된다. 또한 횡축방향 연신시 연신 온도는 파단이 나지 않는한 높이는 것이 좋은데 이것은 횡축방향 연신시 온도가 낮아 연신이 부드럽게 되지 않을 경우 필름 외관에 얼룩무늬가 발생하기 때문이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 다음 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 하기 실시예에 언급된 물성치들은 다음 방법에 의해서 측정되었다.

1) 용융지수 (g/10분)

ASTM D1238에 의해서 폴리프로필렌은 230℃에서 2.16kg 하중하에서 10분간 노즐을 통하여 나오는 수지의 양을 측정하는 것이고 폴리에틸렌은 190℃, 2.16kg에서 동일하게 측정한 것이다.

2) 흐림도 (%)

JIS-K 6714로 측정한 것이다.

3) 광택도

ASTM D2457에 의해서 광의 입사각과 측정하는 각을 45°로 측정한 것이다.

4) 필름의 외관

필름의 외관을 육안으로 관찰한 것이다.

5) 무광택층의 두께 (㎛)

SEM(Scanning Electron Microscope)에 의해 무광택층의 두께를 측정한 것이다.

(실시예 1)

용융지수가 16.5g/10분인 호모 폴리프로필렌(대림산업 제품, PP-171) 50중량%와 용융지수가 0.11g/10분인 고밀도 폴리에틸렌(대림산업 제품, TR-402) 50중량%로 된 기재수지조성물 100중량부에 대하여 퍼옥사이드 10% 마스터배치(PMC 테그 제품, POWER-PO10) 1000ppm과 산화방지제(송원산업 제품, SONGNOX-1200) 1000ppm, 활제(3M 제품, FX-5911X) 500ppm을 이축혼련압출기를 이용하여 혼합, 용융지수가 2.8g/10분인 복합수지조성물을 제조하였다.

용융지수가 3.0g/10분인 폴리프로필렌(대림산업 제품, PP-124)을 2대의 압출기로 250℃에서 용융압출하고 다른 1대의 압출기로 복합수지조성물을 240℃에서 약 3.5㎛로 공압출하여 30℃의 물에서 수중냉각후 무연신 쉬트를 제조하였다. 이 쉬트를 약 112∼125℃의 종연신 영역에서 약 4.65배 연신시킨후 158∼175℃의 횡연신 영역에서 9배 연신하여 약 18㎛의 적층 무광필름을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(실시예 2)

호모 폴리프로필렌 60중량%와 고밀도 폴리에틸렌 40중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(실시예 3)

호모 폴리프로필렌 40중량%와 고밀도 폴리에틸렌 60중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(실시예 4)

퍼옥사이드가 200ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(실시예 5)

호모 폴리프로필렌의 용융지수가 12g/10분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(비교 실시예 1)

기재수지조성물중 호모 폴리프로필렌의 용융지수가 35g/10분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(비교 실시예 2)

기재수지조성물중 호모 폴리프로필렌 80중량부, 고밀도 폴리에틸렌 20중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(비교 실시예 3)

기재수지조성물중 고밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 7g/10분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(비교 실시예 4)

복합수지조성물중 퍼옥사이드가 첨가되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

(비교 실시예 5)

복합수지조성물중 퍼옥사이드 500ppm 또는 동등 함량의 마스터배치가 첨가된퍼옥사이드를 함유한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합수지조성물을 제조하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다.

실시예 및 비교 실시예의 복합수지조성물로 제조된 필름의 물성

구분	흐림도(%)	광택도	필름 외관	용융지수(230℃)
실시예 1	78	3.8	양호	2.8
실시예 2	75	4.4	양호	3.3
실시예 3	80	3.6	양호	2.4
실시예 4	81	3.5	양호	2.5
실시예 5	78	3.8	양호	2.3
비교 실시예 1	78	3.8	Spot 다수발생	4.5
비교 실시예 2	53	9.5	양호	8.1
비교 실시예 3	25	20	양호	8.5
비교 실시예 4	68	5.6	양호	3.2
비교 실시예 5	85	3.2	Spot 다수발생	1.8

본 발명의 효과는 폴리프로필렌 다층 필름을 제공하는 것으로, 최소한 외부의 한쪽층은 2종 이상의 혼합물로 이루어지고, 무광필름 생산시 공압출기의 T-다이 립(Die Lip)에 다이 빌드-업(Die Build-Up)의 발생을 최소화하고, 필름의 두께가 불균일해지고 필름의 파단이 발생하는 단점을 개선시킨 무광효과가 우수한 새로운 무광 적층필름용 수지 조성물을 제공하는 것이다.

Claims

호모 폴리프로필렌 30∼70중량%, 고밀도 폴리에틸렌 70∼30중량%로 된 기재수지조성물 100중량부에 대하여, 퍼옥사이드 0.001∼0.1중량부를 직접 또는 마스터배치 형태로 혼합하고, 산화방지제 0.001∼0.5중량부와 활제 0.001∼0.2중량부를 첨가하여 제조된 무광 적층필름용 복합수지조성물
제 1항에 있어서, 기재수지조성물은 용융지수가 5∼30g/10분인 호모 폴리프로필렌 30∼70중량%, 용융지수가 0.01∼1g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 70∼30중량%로 된 기재수지조성물임을 특징으로 하는 무광 적층필름용 복합수지조성물
제 1항에 있어서, 퍼옥사이드의 함량은 0.002∼0.04중량부이고, 산화방지제의 함량은 0.05∼0.2중량부, 활제 0.02∼0.1중량부임을 특징으로 하는 무광 적층필름용 복합수지조성물
제 1항의 무광 적층필름용 복합수지조성물을 용융 압출시켜 폴리프로필렌 필름 면에 일정두께로 적층시킨 필름의 흐림도 75%이상, 표면 광택도 5.5이하인 무광적층필름