KR100646090B1 - 열가소성 수지계 성형 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리프로필렌에 무기물인 탄산칼슘(CaCO3) 및 이산화티타늄(TiO2)만을 40내지 70중량부 첨가하여 얻어진 수지 조성물을 이축연신법으로 압출성형하였을때, 얻어지는 진주빛 폴리프로필렌 필름을 대체하기 위한 열가소성 수지계 성형 조성물에 관한 것으로 폴리프로필렌에 무기물인 탄산칼슘(CaCO3) 및 이산화티타늄(TiO2) 대신 열가소성 수지인 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르 또는 폴리스티렌에서 선택된 각각의 중합체 10 내지 90중량부, 변성 폴리프로필렌 0.01 내지 30 중량부, 무기물 1 내지 20 중량부, 그리고 개질을 위하여 과산화물 0.01 내지 5중량부를 사용하여 얻어진 열가소성 수지계 성형 조성물이다. 본 발명에서 얻어진 열가소성 수지계 성형 조성물은 유기물인 열가소성 수지를 주로 사용하면서도 이축연신법에 의한 압출성형시 진주상의 외관으로서 은폐력을 나타내는 것을 특징으로 하며, 각종 포장 산업 및 광고용, 합성지 등에 사용가능하다.
진주빛 필름, 폴리프로필렌, 변성폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 이축연신, 탄산칼슘, 이산화티타늄
Description
본 발명은 열가소성 수지계 진주빛 필름용 성형 조성물에 관한 것이며, 보다 상세한 설명으로는 합성지와 열전사용 필름, 각종 옥내 및 옥외광고용 등을 포함하여 진주빛을 나타내는 필름으로서 광범위하게 사용되는 이축연신 폴리프로필렌 필름을 제조하기에 적합한 것으로서 열가소성 수지에 의한 성형 조성물에 관한 것이다.
이미 알려진 바와 같이 진주빛을 나타내는 이축연신 폴리프로필렌 필름의 제조를 위해서는 무기물 필러(filler)인 탄산칼슘(CaCO3)이나 이산화티타늄(TiO2)을 각각 또는 혼합된 형태로 30 내지 70 중량부를 폴리프로필렌과 혼합한 성형 조성물을 만들어 이축연신법에 의한 압출성형을 하는 것이 지금까지의 제조 방법이었다.
이와 같이 무기필러를 다량 사용한 성형조성물은 내후성이 떨어지고 재활용이 용이하지않은 단점이외에도 수분에 취약하여 습기찬 대기 등에 노출되면 성형 가공시 발포 등이 일어나 가공안정성이 저하되는 등의 취약점과 압출성형 후 다른 작업을 하기 위하여 압출기를 세정하는 데 많은 시간과 노동력 등을 필요로 하는 등의 비효율성을 가지고 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 폴리프로필렌 중합체에 오로지 무기 필러만을 사용하여 제조되는 진주빛을 나타내는 성형혼합물의 단점과 상술된 문제점들이 제거된 열가소성 수지계에 제한적으로 무기필러를 첨가하여 제조된 성형조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 폴리프로필렌에 무기필러만을 첨가하여 제조되는 진주빛을 나타내는 폴리프로필렌 필름의 수지조성물이 나타내는 성능상의 단점을 획기적으로 개선하는 것으로서, 자외선에 대한 내후성이 좋고, 열가소성 수지에 의하여 진주빛이 발현됨으로서 필름표면의 상태가 향상되고, 비중이 낮으며, 압출기 내에서의 마찰 감소에 따라 토출량이 증가되어 작업 속도를 높일 수 있는 우수한 성형성을 나타내고, 특히 단위 부피 당 비중을 낮춤으로서 부가가치를 높일 수 있다. 특히, 본 발명의 성형조성물은 은폐력, 광택도는 물론 폴리프로필렌과 무기물 필러만을 사용하여 제조된 진주빛 필름에서는 볼 수 없는 금속성의 진주빛 색감을 나타냄으로서 보다 더 고급스러운 재료로서 사용될 수 있는 특징을 나타내는 데 이러한 성형성과 외관 및 물성은 기존의 어떤 수지계 성형조성물 및 제조방법으로도 얻을 수 없는 것으로 본 발명의 큰 이점이라고 할 수 있으며, 이것은 본 발명을 통해서만 얻을 수 있는 결과이다. 본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 진주빛을 나타내는 폴리프로필렌 필름의 압출성형 후 다른 작업을 하기 위하여 압출성형기를 세정하지 않아도 되기 때문에 비용 절감은 물론 생산성을 높이고, 폐기시 재활용도를 높임으로서 환경 보호에도 일조할 수 있는 열가소성 수지계 성형 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 진주빛 폴리프로필렌 필름을 제조하기 위한 기존의 방법인 탄산칼슘과 산화티타늄 등의 무기필러만을 사용하는 방법에서 벗어나 열가소성 수지계 중합체인 폴리에스테르, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌을 사용하여 은폐력 및 진주빛의 외관 물성을 나타내도록 하는 것으로 본 발명에서의 성형조성물을 용융 압출시켜 진주빛 외관을 갖는 필름을 성형할 경우 상기에서 설명한대로 자외선에 대한 내후성이 좋고, 열가소성 수지에 의하여 진주빛이 발현됨으로서 필름표면의 상태가 향상되고, 비중이 낮으며, 압출기 내에서의 마찰 감소에 따라 토출량이 증가되어 작업 속도를 높일 수 있는 우수한 성형성을 나타내고, 특히 단위 부피 당 비중을 낮춤으로서 부가가치를 높일 수 있는 것은 물론 압출성형 후 다른 작업을 하기 위하여 압출성형기를 세정하지 않아도 되기 때문에 비용 절감은 물론 생산성을 높일 수 있고, 폐기시 재활용도를 높임으로서 환경적인 측면에서도 우수한 성형조성물이라고 할 수 있다.
본 발명의 성형조성물에는 윤활제, 안정제, 산화방지제, 자외선흡수제, 대전방지제등을 포함하여 수지계 성형조성물에 혼합되는 종래의 각종 첨가제를 혼합할 수 있다.
본 발명의 성형조성물은 선택적으로 프로필렌 중합체와 위에서 설명한 윤활 제 등과 같은 선택적 첨가제, 선택적으로 과산화물, 변성 폴리프로필렌 , 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트등과 같은 폴리에스테르 또는 폴리스티렌을 반바리 믹서 헨셀 믹서 등의 적당한 혼합기를 사용하여 용융조건에서 단일축 또는 2축혼련 압출기를 이용하여 성형조성물을 제조할 수 있다.
좀 더 구체적으로는 본 발명의 성형조성물을 특별한 제한 없이 종래의 이축연신 폴리프로필렌 제조방법인 압축성형방법에 의해 진주빛을 나타내는 성형품으로 할 수 있으며, 외형 및 역학적 특징을 변화시키기 위해서는 주 사슬의 변성을 쉽게 하기 위하여 무수말레산의 그라프트 폴리프로필렌의 첨가량과 함께 조성물의 조성비를 변화시켜 혼합하는 것으로 가능하며, 특히 조성물의 혼합비를 적당하게 조정하여 은폐력 및 색상 등을 변화시킬 수 있다.
본 발명에서는 과산화물과 산무수물이 그라프트된 폴리프로필렌인 변성 폴리프로필렌을 은폐력 및 진주빛을 높이기 위한 개질 촉진제로서 사용한다. 그리고, 과산화물은 100～10,000ppm, 바람직하게는 200ppm～7,000ppm을 사용하며, 100ppm 이하에서는 충분한 개질 효과가 나타나지 않고 10,000ppm 이상에서는 필름 성형시 겔 반점 등이 발생되기 때문이다. 이 때 과산화물은 디세틸 퍼옥시디카보네이트, 디미리스틸 퍼옥시디카보네이트,디라우릴 퍼옥사이드, 디데카노일 퍼옥사이드, 디-(2-tert-부틸 퍼옥시이소프로필)-벤젠, 2,5-디메틸-2,5-야-(tert-부틸퍼옥시)-헥산, 2,3-디메틸-2,3-디페닐부탄 등 상업화되어 있는 어떠한 것을 사용하여도 상관 없으나 일반적으로 수지의 용융 압출시 겔 형성 등을 방지하기 위하여 상대적으로 분자량이 높은 것을 사용하는 것이 바람하다. 또한, 변성 폴리프로필렌은 0.01～5중량부 바람직하게는 0.05～3중량부이며, 0.01중량부 이하에서는 분산이 원활하지 않고, 5 중량부 이상에서는 오히려 압출 성형에 문제를 일으키게 된다. 변성 폴리프로필렌의 그라프트율은 0.01～5％의 범위의 것을 사용하는 것이 분산성을 높이는 데 바람직한 결과를 나타낸다.
본 발명의 성형조성물은 앞에서 나타낸 바와 같이 주성분으로서 폴리프로필렌 20 내지 80 중량부에 변성기재로서 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 또는 폴리스티렌에서 선택된 각각의 중합체 10 내지 90 중량부, 변성 폴리프로필렌 0.01 내지 10 중량부, 이산화티타늄 0.1 내지 20 중량부, 탄산칼슘 1 내지 10중량부 그리고, 개질을 위하여 과산화물 0.01 내지 5중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 성형 과정에서 발생하는 열과 압력에 의하여 발생할 수 있는 수지의 산화를 억제하기 위하여 페놀계 산화방지제로서 펜타에리트리틸 테트라키스-3-(3,5-di-tert.-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트와 포스파이트계 산화방지제인 트리스(2,4-di-tert.부틸페닐) 포스파이트를 0.01 내지 0.6 중량부를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 각각 같은 양을 혼합하여 사용하는 것이 상승작용을 하여 좋은 결과를 나타내게 된다. 여기서 특히, 상용성이 좋지 않은 폴리프로필렌과 폴리에스테르 및 폴리스티렌 수지계의 원활한 혼합 및 친화도를 높이는 방법으로 무수말레산과 같은 산무수물이 그라프트된 폴리프로필렌인 변성 폴리프로필렌을 수지계에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 앞에서 열거한 과산화물로서 0.01 내지 5중량부 등을 사용하는 것이 중요하다. 이 가운데 폴리프로필렌 수지에 대한 폴리에스테르 수지 또는 폴리스티렌 수지와의 좀더 구체적인 배합비는 폴리프로필렌 수지에 대한 폴리에스테르 수지 또는 폴리스티렌 수지는 폴리프로필렌 40 내지 60 중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 또는 폴리스티렌 수지를 40 내지 60중량부를 사용하는 것이 바람직한데 사용되는 폴리프로필렌에 대하여 폴리에스테르 수지 또는 폴리스티렌의 사용 비율이 이 범위에서 벗어나면 진주 빛의 효과가 현저히 저하되거나 나타낼 수 없다. 특히 산무수물이 그라프트된 변성 폴리프로필렌의 사용은 비상용성 물질인 폴리프로필렌과 폴리에스테르 또는 폴리스티렌의 분산에 많은 영향을 주며, 이것은 비상용성 물질 간의 상용성 차이에 따라 발생되는 연신시 굴절율 변화에 의하여 난반사가 일어나 진주빛 효과가 발현되는 데에 영향을 미친다. 즉, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 일반용폴리스티렌을 연신할 경우 흰색의 필름상이 만들어지는 데 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 범용폴리스티렌과 폴리프로필렌을 과산화물과 그라프트 변성 폴리프로필렌으로 분자구조를 개질하여 얻어진 성형조성물을 연신하게 되면 굴절률의 변화에 의한 진주빛의 은폐력 있는 물성을 나타내게 된다".
폴리프로필렌 진주빛 불투명 필름을 제조하기 위한 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 압출성형 방법은 연신 배율 및 가공 온도 등 공지의 방법에서 특별한 제한 없이 종래의 이축연신 폴리프로필렌 제조 방법인 압출성형방법에 의하여 진주빛을 나타내는 필름상 성형물로 만들 수 있으며, 연신 후에 가열롤을 이용한 열처리를 통하여 열안정화를 시키는 것도 가능하다.
이상의 어떠한 방법으로 제조된 진주빛 불투명 필름도 다음의 청구항 1에 기재하는 조건을 충족시키는 것인 경우 본 발명의 범위에 해당된다.
본 발명의 성형조성물은 압출성형시 우수한 성형성과 가공안정성을 나타내며, 성형품의 적용분야는 각종 산업용 포장지, 합성지, 가구용품, 가정용품 등을 포함하여 산업상의 응용 범위가 광범위하여 그 활용도가 매우 높다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 하기 실시예로 인해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리프로필렌(대한유화제품, 5014L) 50중량부와 폴리부틸렌테프탈레이트(LG화학, LUPOX SV 1080) 40 중량부, 이산화티타늄(TiO2) 7중량부, 탄산칼슘(CaCO3) 3중량부로된 기재수지조성물 100중량부를 500L 용량의 헨셀 믹서에서 믹서 온도를 130～140℃, 1,000rpm의 조건에서 5분간 운전시켜 혼합한 후 여기에 산화방지제(시바가이기, IG-1010, IF-168) 각각 1,500ppm, 그라프트 변성폴리프로필렌(켐코정밀, CHEMS MP600PP) 1중량부, 10％ 마스터배치로서 과산화물(PERGAN사, BIB-10) 4,000ppm을 혼합한 혼합물을 90Ø 2축 스크류압출기에서 압출속도 300kg/hr, 온도 180～265℃의 조건에서 부분적으로 그라프트화를 통하여 개질시키고, 혼합하여 용융지수가 22.3g/10분인 수지조성물 펠렛을 제조하였다.
이 펠렛을 용융지수가 3.0g/10분인 폴리프로필렌(대한유화제품, 5014L)에 5％를 첨가하고 압출 후 이축연신을 통한 공지의 방법으로 성형하여 진주빛을 나타내는 폴리프로필렌 필름을 제조하였다.
실시예 2
폴리부틸렌테레프탈레이트 대신 폴리에틸렌테레프탈레이트(SK케미칼, SKYPET) 40중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 용융지수가 23.5g/10분인 수지조성물 펠렛 및 필름을 제조하였다.
실시예 3
폴리부틸렌테레프탈레이트 대신 일반용폴리스티렌(제일모직, STAREX) 40 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 용융지수가 21.6g/10분인 수지조성물 펠렛 및 필름을 제조하였다.
비교예 1
폴리프로필렌(대한유화제품, 5014L) 30중량부와 탄산칼슘(CaCO3) 70 중량부로된 기재수지조성물 100중량부와 활제로서 칼슘스테아레이트 1중량부를 500L 용량의 헨셀 믹서에서 상온, 1,000rpm의 조건에서 5분간 운전시켜 혼합한 혼합물을 90Ø 2축 스크류압출기에서 압출속도 300kg/hr, 온도 200℃의 조건에서 혼합하여 용융지수가 22.9g/10분인 탄산칼슘과 폴리프로필렌 수지조성물의 펠렛을 제조하였다.
이 펠렛을 용융지수가 3.0g/10분인 폴리프로필렌(대한유화제품, 5014L)에 5％를 첨가하고 압출 후 이축연신을 통한 공지의 방법으로 성형하여 진주빛을 나타내는 폴리프로필렌 필름을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 수지조성물과 수지조성물을 첨가하여 얻어진 필름에 대한 물성을 알려져 있는 시험 방법에 따라 측정하였으며 그 결과를 표 1과 표2에 나타내었으며, 다음 방법에 의하여 측정하였다.
1) 외관 : 펠렛 및 필름의 외관을 육안으로 관찰
2) 용융지수(Melt Index) : ASTM D1238에 의하여 측정
3) 흐림도(Haze) : ASTM D 1003에 의하여 측정
4) 광택도(Gloss) : ASTM D 2475에 의하여 측정
5) 겉보기 비중(Bulk Density) : ASTM D 1505에 의하여 측정
6) 내후성(Weatherability) : ASTM G 154에 의하여 측정
7) 수분(moisture) : ASTM D 6869에 의하여 측정(ppm)
8) 작업성 : 폴리프로필렌의 이축연신 필름 성형 조건과 동일(m/min)
상기 표 1과 표2의 결과를 토대로 본 발명에 따른 진주빛 폴리프로필렌 필름용 열가소성 수지조성물과 이것을 첨가하여 제조된 필름의 외관, 표면상태, 흐림도, 광택도, 비중, 내후성 등을 비교하여 본 결과 기존의 무기물 필러만을 사용하여 제조된 진주빛 폴리프로필렌 필름용 수지조성물보다 성능이 우수함을 알 수 있으며, 압출성형 후 다른 작업을 하기 위하여 압출성형기를 세정하지 않아도 되기 때문에 비용절감은 물론 생산성을 높일 수 있고, 폐기시 재활용도를 높일 수 있기 때문에 환경적인 측면에서도 우수한 성형조성물이라고 할 수 있다.
Claims (3)
- 폴리프로필렌 20 내지 80중량부, 폴리부틸렌테레프탈레이트 70 내지 10 중량부, 이산화티타늄 1내지 20 중량부, 탄산칼슘 1내지 10 중량부로 된 수지조성물 100중량부에 대하여 과산화물을 0.01 내지 5중량부, 산화방지제 0.01 내지 0.6중량부, 변성 폴리프로필렌 0.01～10중량부를 첨가하여 제조된 진주빛 폴리프로필렌 필름용 열가소성 수지계 성형 조성물
- 제1항에 있어서 폴리부틸렌테레프탈레이트 70 내지 10 중량부 대신 폴리에틸렌테레프탈레이트 70내지 10 중량부를 사용하여 제조된 진주빛 폴리프로필렌 필름용 열가소성 수지계 성형 조성물
- 제1항에 있어서 폴리부틸렌테레프탈레이트 70 내지 10 중량부 대신 일반용폴리스티렌 70내지 10 중량부를 사용하여 제조된 진주빛 폴리프로필렌 필름용 열가소성 수지계 성형 조성물
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