KR100762610B1 - 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌계 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1)용융온도가 130℃~145℃이고, 용융지수가 5~20g/10분(230℃, 2.16㎏)인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지 77~92중량%, (2)밀도가 0.920g/㎤ 이하이고, 용융지수가 5∼10g/10분(190℃, 2.16kg)인 저밀도 폴리에틸렌 수지 3~13중량%, 및 (3)중량평균분자량이 400~1000인 폴리부텐 수지 5~10중량%를 포함하는 혼합물에 상기 혼합물 100 중량부 대비 가교분해제 0.01~0.04중량부를 첨가하여 제조된 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 20~35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 고속가공성과 네크인성, 강성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제공할 수 있다.
폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리부텐, 가교분해제, 압출코팅, OPP 필름

Description

압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물{Polypropylene-based resinous composition for extrusion coating}
본 발명은 폴리프로필렌계 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌 수지, 폴리부텐 수지 및 가교분해제를 포함하는 고속가공성과 네크인성, 강성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 OPP 필름을 식품포장용으로 적용시 열접착강도 및 필름의 강성을 향상시키기 위해 폴리올레핀계 수지로 압출코팅하여 사용한다. 이러한 압출코팅에 사용되는 폴리올레핀계 수지로는 밀도 0.920g/㎤ 이하의 가지상 저밀도 폴리에틸렌이 많이 사용된다. 그러나 저밀도 폴리에틸렌은 강도가 약하여 높은 강도를 요구하는 경우에는 적용이 어렵다. 이러한 단점을 해결하기 위해서는 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지를 압출코팅용으로 사용하면 좋으나 폴리프로필렌 수지는 네크인성 및 열접착성이 열세하다는 단점이 있다. 특히 단독중합된 폴리프로필렌은 강성은 우수하나, 용융점이 높기 때문에 열접착 등의 후가공성이 떨어지는 단점이 있 다.
폴리프로필렌 수지의 열접착성을 개선하기 위한 방법의 예로는 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌을 혼합한 다음, 가교분해제를 이용하여 사슬 분해반응을 일으켜 분자량 및 분자량 분포를 조절하여 압출코팅용 제품으로 사용한 예가 있다(참조: 대한민국 특허공개 제 1998-73854호). 그러나 이러한 경우 열접착력의 개선이 충분하지 못하고 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체의 낮은 결정화도 및 저밀도 폴리에틸렌의 낮은 강성으로 인하여 강성이 열세한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고속가공성과 네크인성, 강성 및 열접착성이 모두 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 (1)용융온도가 130℃~145℃이고, 용융지수가 5~20g/10분(230℃, 2.16㎏)인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지 77~92중량%, (2)밀도가 0.920g/㎤ 이하이고, 용융지수가 5∼10g/10분(190℃, 2.16kg)인 저밀도 폴리에틸렌 수지 3~13중량%, 및 (3)중량평균분자량이 400~1000인 폴리부텐 수지 5~10중량%를 포함하는 혼합물에 상기 혼합물 100 중량부 대비 가교분해제 0.01~0.04중량부를 첨가하여 제조된 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 20~35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 특정한 폴리프로필렌계 수지와 저밀도 폴리에틸렌 수지 및 폴리부텐 수지를 블렌드하여 폴리프로필렌계 수지의 열접착성, 네크인성 및 고속가공성을 보완하고 별도의 가교분해제를 첨가하여 최종 수지 조성물의 용융흐름성을 적절히 조절해 주었다.
본 발명에 사용된 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지로 용융온도가 130℃~145℃이고, ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 5~20g/10분(230℃, 2.16㎏)인 것이 특징이다. 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지의 용융온도가 130℃ 이하이면 압출코팅 제품의 강성이 열세하고, 용융온도가 145℃ 이상이면 열접착성이 열세하므로 바람직하지 않다.
상기 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지의 함량은 본 발명의 수지 조성물 중의 수지 총량 대비 77~92중량%인 것이 바람직하다. 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지의 함량이 전체 수지 성분 중에 77중량% 미만이면 압출코팅 가공시 서징, 위빙이 발생하는 등 가공성이 열세하고, 92중량%를 초과하면 강성이 저하되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 사용된 폴리에틸렌 수지는 저밀도 폴리에틸렌으로 밀도가 0.920g/㎤ 이하이고, ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 5∼10g/10분(190℃, 2.16kg)인 것이 특징이며, 본 발명의 수지 조성물의 용융탄성력을 향상시키는 효과가 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 본 발명의 수지 조성물 중의 수지 총량 대비 3∼13중량%인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 수지의 함량이 전체 수지 성분 중에 3중량% 미만이면 네크인성을 보완하는 효과가 적고 압출코팅 가공중 서징, 위빙 등의 가공불량이 발생하고, 13중량%를 초과하면 강성이 저하되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 사용된 폴리부텐 수지는 중량평균분자량이 400~1000인 것이 특징이며, 본 발명의 수지 조성물의 열접착성을 향상시키는 효과가 있다. 만일 폴리부텐 수지의 중량평균분자량이 400 미만이면 가공중 서징 등이 일어나 가공성이 열세하고, 분자량이 1000을 초과하면 혼련성이 저하되어 원하는 정도의 열접착성 향상 효과를 얻지 못하므로 바람직하지 않다.
상기 폴리부텐 수지의 함량은 본 발명의 수지 조성물 중의 수지 총량 대비 5~10중량%인 것이 바람직하다. 폴리부텐 수지의 함량이 전체 수지 성분 중에 5중량% 미만이면 열접착성이 저하되고, 10중량%를 초과하면 압출코팅시 서징이 발생하는 등 가공성이 저하되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 사용된 가교분해제는 압출코팅 가공에 적합한 용융흐름성을 얻기 위해 첨가되며, 당업계에서 사용되는 통상의 가교분해제로서 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 메틸이소부틸케톤퍼옥사이드 등의 케톤퍼옥사이드류; 2,4,4-트리메틸펜틸-2-하이드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드류; 이소부틸퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이 드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필렌)벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산 등의 디아실퍼옥사이드류; 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 2,2-디-(t-부틸퍼옥시)부탄 등의 퍼옥시케탈류; 2,2,4-트리메틸펜틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트 등의 알킬퍼에스테르류; 및 디-3-메톡시부틸퍼옥시디카보네이트, t-퍼옥시부틸퍼옥시이소프로필카보네이트 등의 퍼카보네이트류가 있다.
상기 가교분해제는 본 발명의 수지 조성물 중의 전체 수지 성분 100중량부 대비 0.01~0.04중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 가교분해제의 첨가량이 0.01중량부 미만이면 수지 조성물의 용융흐름성이 열세하고, 0.04중량부를 초과하면 상기 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체가 과다하게 분해되어 분자량 분포가 좁아져 네크인이 심하고 위빙 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 폴리프로필렌계 수지 조성물의 용융지수는 ASTM D1238 규격에 따른 230℃, 2.16kg의 조건에서 20~35g/10분의 범위에 드는 것이 바람직하다. 수지 조성물의 용융지수가 20g/10분 미만이면 압출량이 적고 연신성이 열세하여 고속 가공이 불가하고, 용융지수가 35g/10분을 초과하면 네크인이 심하고 위빙 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 수지 조성물에는 상기 성분들 이외에도 압출코팅용 수지 조성물 제조시 통상적으로 사용되는 내열안정제, 슬립제, 중화제 등과 같은 각종 첨가제를 본 발명의 특징에 어긋나지 않는 범위내에서 첨가할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고, 당 업계에 공지된 통상의 폴리프로필렌계 수지 조성물 제조방법을 따를 수 있다. 즉, 각종 수지 및 첨가제 성분들을 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여, 필요한 양만큼 니더, 롤, 밴버리 믹서 등의 혼련기와 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 혼련함으로써 본 발명의 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 압출코팅용 재료로 사용된다. 본 발명의 수지 조성물을 이용하는 압출코팅은 통상의 T-다이법에 의해 성형되며 고속가공성, 네크인성이 우수하고 강도가 뛰어나며, 가공성을 사용자의 필요에 맞게 용이하게 조절할 수 있어 BOPP 열접착용, BOPP/CPP 합지용 및 컨테이너 코팅용 등으로 응용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 각 실시예 및 비교예에 있어서 제반물성의 측정방법은 다음과 같다:
[물성 측정 방법]
- 분자량: 겔 투과 크로마토그래피
- 용융지수: ASTM D1238(230℃, 2.16kg)
- 필름폭: T-다이(Die)로부터 나오는 용융수지를 OPP 필름에 코팅하여 코팅폭을 측정하여 T-다이폭에 대한 %로 결정하였다. 이때 가공온도는 290℃, T-다이폭은 30cm이었다.
- 고속가공성: 압출기를 100rpm으로 일정하게 유지하고 코팅속도를 점차 증가시킬 때 파단이 일어나는 속도로 평가하였다.
- 서징, 위빙 : 압출코팅시 일어나는 필름폭 변화의 정도로 평가하였다.
- 열접착온도: 두장의 필름을 코팅된 면이 마주보게 위치시키고 2kgf의 하중하에 1.5초간 접착시킨 후, 접착된 필름을 폭 15mm로 재단하여 필름의 계면 박리강도를 측정하였다. 박리강도가 600g일 때의 접착온도를 열접착온도로 하였다.
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 바와 같이 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체[용융지수(230℃, 2.16㎏) 15g/10분; 삼성종합화학(주)] 85중량부, 저밀도 폴리에틸렌 수지[밀도 0.918g/㎤, 용융지수(190℃, 2.16㎏) 7g/10분; 한화석유화학(주)] 10중량부, 폴리부텐 수지[분자량 455; Amoco사] 5중량부, 및 가교분해제[PERKADOX14; AKZO NOVEL사] 0.01중량부를 혼련하여 용융지수가 28g/10분인 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 분자량이 750인 폴리부텐 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 각종 성분을 혼련하여 용융지수가 27g/10분인 폴리프로필 렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 3
실시예 2에서 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체를 80중량부, 폴리부텐 수지를 10중량부, 가교분해제를 0.02중량부 만큼 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방식으로 각종 성분을 혼련하여 용융지수가 27g/10분인 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 1
실시예 1에서 폴리부텐 수지를 사용하지 않고 대신 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체의 함량을 85중량부에서 90중량부로 증가시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 각종 성분을 혼련하여 용융지수가 27g/10분인 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2로부터 알 수 있듯이, 수지 조성물의 가공성은 양호하나 필름의 열접착성이 열세하였다.
비교예 2
실시예 2에서 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체의 함량을 85중량부에서 75중 량부로 감소시키고 대신 폴리부텐 수지의 함량을 5중량부에서 15중량부로 증가시킨 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방식으로 각종 성분을 혼련하여 용융지수가 27g/10분인 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2로부터 알 수 있듯이, 압출코팅 가공시 서징 및 위빙이 발생하였다.
비교예 3
실시예 1에서 분자량이 300인 폴리부텐 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 각종 성분을 혼련하여 용융지수가 28g/10분인 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2로부터 알 수 있듯이, 압출코팅 가공시 서징 및 위빙이 발생하였다.
비교예 4
실시예 1에서 분자량이 1200인 폴리부텐 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 각종 성분을 혼련하여 용융지수가 27g/10분인 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물의 가공성 및 그 수지 조성물로 코팅된 필름의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2로부터 알 수 있듯이, 수지 조성물의 가공성은 양호하나 필름의 열접착성이 열세하였 다.
수지 조성물
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 저밀도 폴리에틸렌 수지 폴리부텐 수지 가교분해제 용융지수
함량(중량부) 함량(중량부) 분자량 함량(중량부) 함량(중량부) g/10분
실시예 1 85 10 455 5 0.01 28
실시예 2 85 10 750 5 0.01 27
실시예 3 80 10 750 10 0.02 27
비교예 1 90 10 - 0 0.01 27
비교예 2 75 10 750 15 0.01 27
비교예 3 85 10 300 5 0.01 28
비교예 4 85 10 1200 5 0.01 27

가공성 및 필름물성
가공성 필름물성
필름폭(%) 고속가공성(m/분) 서징, 위빙 열접착 온도(℃)
실시예 1 80 300 이상 양호(발생X) 130
실시예 2 80 300 이상 양호(발생X) 130
실시예 3 80 300 이상 양호(발생X) 130
비교예 1 80 300 이상 양호(발생X) 140
비교예 2 - - 발생 -
비교예 3 - - 발생 -
비교예 4 80 300 이상 양호(발생X) 140

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 고속가공성과 네크인성, 강성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (1)

  1. (1)용융온도가 135℃를 초과하고 145℃ 미만이며, 용융지수가 5~20g/10분(230℃, 2.16㎏)인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지 77~92중량%, (2)밀도가 0.920g/㎤ 이하이고, 용융지수가 5∼10g/10분(190℃, 2.16kg)인 저밀도 폴리에틸렌 수지 3~13중량%, 및 (3)중량평균분자량이 400~1000인 폴리부텐 수지 5~10중량%를 포함하는 혼합물에 상기 혼합물 100 중량부 대비 가교분해제 0.01~0.04중량부를 첨가하여 제조된 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 20~35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌계 수지 조성물.
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