KR100450385B1

KR100450385B1 - 폴리프로필렌 필름용 조성물

Info

Publication number: KR100450385B1
Application number: KR1019970053933A
Authority: KR
Inventors: 전은진
Original assignee: 삼성아토피나주식회사
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2005-01-17
Also published as: KR19990032785A

Abstract

본 발명은 아이소탁틱 펜타드 지수가 95%이상이고 분자량 분포가 8이하인 프로필렌 단독중합체로 된 폴리프로필렌 수지와 염소불활성제로서 칼슘스테아레이트 또는 징크스테아레이트 및 하이드로탈시트를 함께 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 필름용 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 필름은 강성, 열수축성, 내휨성, 첨가제 표면전이 특성이 우수하다.

Description

폴리프로필렌 필름용 조성물

본 발명은 강도, 내열수축성, 내휨(curling)성이 우수하며 첨가제의 표면전이가 적어 알루미늄 증착에 적합한 이축연신 폴리프로필렌 필름의 제조에 사용되는 결정화 온도가 낮은 고결정성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

이축연신 폴리프로필렌 필름은 기계적 특성이 우수하고 투명성이 양호하여 식품포장, 잡화포장, 공업용도 등 여러분야에 사용되고 있다. 그러나 최근 인쇄, 라미네이트, 잡화포장 등의 이차 가공공정의 고속화로 종래의 이축연신 필름의 강성, 내열수축성으로는 만족할 수 없게 되었다.

폴리프로필렌의 강성을 높이는 방법으로 종래에는 분자량 분포가 넓은 고입체 규칙성 폴리프로필렌을 적용하였다 (일본특허 공개 2307/1981, 172507/1984, 195007/1987). 분자량 분포가 넓은 폴리프로필렌은 투명성이 열세하고, 결정화온도 및 결정화속도가 높은 까닭으로 연신필름으로 제조시 결정화도와 배향이 매우 높아 강성, 내열수축성은 크게 개선되지만 연신 가공이 어렵고 필름양면의 결정화도의 편차가 심하여 사용시 휨(CURLING) 등의 단점이 발생한다. 또한 고입체규칙성 폴리프로필렌을 사용하여 연신필름을 제조하면 첨가제의 표면전이가 발생하여 알루미늄 증착 등의 후가공 특성이 열세하다. 투명성을 개선하기 위해서는 래디컬 발생제를 사용하여 고입체규칙성 폴리프로필렌의 분자량을 감소시켜 분자량 분포를 좁히는 방법이 사용되기도 한다 (미국특허 5,231,144). 그러나 래디컬 발생제를 사용하는 경우 비용이 추가되며, 연신필름에 적용되는 폴리프로필렌은 분자량이 커서 제조에 어려움이 있다. 알루미늄 증착용 폴리프로필렌 수지에 사용되는 첨가제는 산화방지제, 염소불활성제 등이 있는데, 가장 널리 사용되는 염소불활성제인 칼슘 스테아레이트, 징크 스테아레이트는 표면전이가 심하게 발생하여 함량이 제한적이다. 이외에 사용되는 하이드로탈시트(미국특허 4284762)등은 표면전이는 적으나 폴리프로필렌 수지의 결정화온도를 높여 필름으로 가공시 휨이 발생하여 역시 사용이 제한적이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 개선하여, 강도, 내열수축성 등이 우수하고 결정화온도가 낮아 내휨성, 연신가공성등이 우수하며, 첨가제의 표면전이가 적어 알루미늄 증착특성이 우수한 이축연신 필름제조용 고결정성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 아이소탁틱 펜타드 지수가 95%이상이고 분자량 분포가 8.0이하인 프로필렌 단독중합체에 특정의 염소불활성제 2종을 혼합하여 제조된다.

본 발명에 있어서 사용되는 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌 단독중합체로서 용융지수는 1∼10g/10분(ASTM D 1238에 따라 230℃, 2.16kg하에서 측정) 범위의 것이며, 2∼5g/10분 범위의 것이 더 바람직하다. 용융지수가 1g/10분 이하에서는 필름제조시 유동성이 떨어져 원하는 생산성을 얻기가 어렵고, 10g/10분을 초과하게 되면 필름의 두께 균일성이 약화된다.

또한 본 발명의 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독중합체로서 아이소탁틱 펜타드 지수가 95%이상이고 분자량분포가 8.0이하인 제품이며, 분자량 분포가 5∼8범위의 것을 사용하는 것이 더 바람직하다. 아이소탁틱 펜타드 지수가 낮은 폴리프로필렌을 사용하면 필름의 강도, 내열수축성이 떨어져 원하는 물성을 얻지 못하며, 분자량 분포가 8.0이상인 폴리프로필렌을 사용하면 결정화온도가 높아 필름 내외면의 결정화도의 차이가 심화되어 사용시 휨(CURLING)이 발생하고 투명성이 저하한다.

본 발명에서 염소불활성제로 사용되는 화합물 A로는 칼슘 스테아레이트, 징크 스테아레이트 등이 사용되며, 화합물 B로는 하이드로탈시트가 사용된다. 본 발명에서는 이 두 화합물을 상기한 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 화합물 A는 0.01∼0.04 중량부, 화합물 B는 0.01∼0.03 중량부 범위로 혼합하여 첨가물의 표면전이가 적어 알루미늄 증착특성이 우수하고, 결정화 온도가 115℃이하이어서 휨이 발생하지 않는 필름용 고입체 규칙성 폴리프로필렌 조성물을 얻을 수 있다.

일반적으로 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 적절한 염소불활성 효과를 얻기 위하여는 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 화합물 A 단독으로는 0.05중량부 이상, 화합물 B 단독으로는 0.04중량부 이상 사용하는 것이 적당하나, 화합물 A가 0.05중량부 이상 사용되면 표면으로 전이되어 알루미늄 증착특성이 저하하고, 화합물 B가 0.04중량부 이상 사용되면 수지의 결정화온도가 높아 휨이 발생하는 단점이 있다.

본 발명에서는 상기한 특정의 폴리프로필렌 수지에 염소불활성제로서 상기한 화합물 A와 화합물 B의 2종을 적정량 조합하여 함께 사용하므로써, 이들 화합물을 각각 단독으로 사용할 경우의 문제점, 즉 알루미늄 증착특성의 저하 또는 휨 발생등의 문제점을 해결할 수 있었다.

본 발명에 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물에는 필요에 따라 상기와 같은 염소불활성제 이외에도, 통상의 첨가제로서 산화방지제, 안티 블록킹제 등이 함께 사용될 수 있다.

(실시예)

하기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수지 및 이축연신 필름의 결정화온도, 영률, 내휨성, 첨가제 표면전이 특성 등을 다음과 같이 측정하였다.

아이소탁틱 펜타드 지수

핵자기공명분광기를 이용하여 측정하였다.

분자량 분포

GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 중량평균 분자량과 수평균 분자량의 비로 계산하였다.

결정화온도

준비된 수지에 대하여 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 결정화 온도를 측정하였다. 우선 준비된 시료를 200℃에서 5분간 유지하여 열이력을 제거한 후 10℃/분의 속도로 강온하여 발생하는 발열곡선에서 최고점을 나타내는 온도를 결정화온도로 결정하였다.

필름 영률

ASTM D882에 의거하여 주행방향과 폭방향에 대해 각각 측정하였다 (시료크기 : 100mm 길이×15mm 폭, 인장속도 300mm/min, 측정온도 23±1℃).

열수축률

100mm×10mm의 샘플을 취하여 150℃의 열풍오븐에 준비된 시료를 넣고 5분간 방치한 후 길이를 측정하였다.

내휨성

100mm×100mm의 샘플에 대하여 대각선을 따라 길이 50mm의 X모양으로 절단하여 휘는 정도를 육안으로 관찰하였다.

첨가제 표면전이성

첨가제의 표면전이성을 파악하기 위하여 100mm×100mm의 샘플을 취하여 12μ의 증착된 폴리에스터 필름의 증착면에 밀착시킨다. 80℃의 열풍오븐에 준비된 시료를 넣고 1kg의 하중을 부여하여 48시간 방치한 후 필름을 분리하여 접촉된 면을 육안으로 관찰하여 첨가제의 전이가 적을수록 표면전이 특성이 우수한 것으로 평가하였다.

(실시예 1)

용융지수 3.0g/10분 (230℃, 2.16kg)인 폴리프로필렌 수지 분말(삼성종합화학(주)) 100중량부에 대하여 1차 산화방지제로 옥타데실(3,5-디-터시어리-부틸-4-하이드록시)프로피오네이트, 2차 산화방지제로서 디스(2,4-디-터시어리-부틸페닐) 펜타에리스리톨 디포스파이트, 염소불활성제로서 칼슘 스테아레이트, 하이드로탈시트 등을 표 1의 비율로 배합하고, 헨셀 믹서에서 혼합해서 그 혼합물을 2축 혼련기로 혼련한 뒤 펠릿으로 제조하였다. 이 수지조성물을 호퍼에 투입하고 220℃에서 용융압출하여 이 용융물을 티-다이를 통해 원판시이트로 제조하였다.

다음으로 압출 성형법에 의해 성형된 시이트를 155℃에서 주행방향으로 6배, 폭방향으로 6배 연신하여 두께 15μ의 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하였다. 제조한 수지조성물에 대하여 결정화온도를 측정하고, 이축연신 폴리프로필렌 필름에 대하여 인장강도, 열수축률, 첨가제의 표면 전이성 등을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 2)

표 1에 나타낸 바와 같이 용융지수 및 분자량 분포가 다른 폴리프로필렌 수지를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 3-4)

표 1에 나타낸 바와 같이 염소불활성제의 종류와 조성을 달리한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 1)

아이소탁틱 펜타드 지수가 낮은(90%) 폴리프로필렌 수지에 대하여 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 실시예 1에 비해 강성 및 열수축률이 취약한 결과를 보인다.

(비교예 2)

분자량 분포가 넓은(10.1) 폴리프로필렌 수지에 대하여 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 실시예 1에 비해 결정화 온도가 높고 내휨성이 취약한 결과를 보인다.

(비교예 3)

염소 불화성제로 칼슘스테아레이트를 단독으로 사용하며 그 함량을 달리한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 실시예 1에 비해 첨가제 표면 전이 특성이 취약한 결과를 보인다.

(비교예 4)

염소 불활성제로 하이드로탈시트를 단독으로 사용하며 그 함량을 달리한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 실시예 1에 비해 결정화온도가 높고 내휨성이 취약한 결과를 보인다.

이상의 실시예 및 비교예에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 의하여 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물은 이축연신 필름으로 제조시 강성, 열수축성, 내휨성, 첨가제 표면 전이특성이 우수한 결과를 얻었다.

표 1. 실시예 및 비교예 필름의 조성 및 물성

실험번호	폴리프로필렌수지	염소불활성제 종류 및 함량	수지특성	이축연신 필름 특성
	용융 지수	아이소탁틱펜타드 지수	분자량분포	화합물A	화합물B	결정화온도	강성	열수축률(MD/TD)	내휨성	첨가제표면전이특성
	(g/10분)	(%)	분자량분포	종 류	중량부	중량부	℃	kg/cm²	내휨성	첨가제표면전이특성	(%)
실시예1	3.0	96.0	5.0	칼슘스테아레이트	0.025	0.02	112	320/330	2.2/3.0	우수	우수
실시예2	3.2	96.0	7.2	칼슘스테아레이트	0.025	0.02	114	330/335	2.5/3.4	우수	우수
실시예3	3.0	96.0	5.0	징크스테아레이트	0.020	0.02	112	320/330	2.3/3.0	우수	우수
실시예4	3.0	96.0	5.0	징크스테아레이트	0.015	0.03	114	320/330	2.1/3.0	우수	우수
비교예1	3.0	90.0	6.3	칼슘스테아레이트	0.025	0.02	110	280/290	9.0/12.1	우수	우수
비교예2	3.0	96.0	10.1	칼슘스테아레이트	0.025	0.02	117	330/340	2.3/3.0	불량	우수
비교예3	3.0	96.0	7.2	칼슘스테아레이트	0.05	-	109	330/335	2.2/3.0	우수	불량
비교예4	3.0	96.0	7.2	-	-	0.04	119	330/335	2.0/2.8	불량	우수

Claims

아이소탁틱 펜타드 지수가 95%이상이고, 분자량 분포가 8이하인 프로필렌 단독중합체로 된 폴리프로필렌수지 100중량부에 대하여 염소불활성제로서 칼슘 스테아레이트 또는 징크 스테아레이트 0.01∼0.04중량부 및 하이드로탈시트 0.01∼0.03중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 필름용 수지 조성물.