KR100801552B1 - 표면특성 및 가공특성이 우수한 통기성 필름용 컴파운드조성물 - Google Patents

표면특성 및 가공특성이 우수한 통기성 필름용 컴파운드조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면특성 및 가공특성이 우수한 통기성 필름용 컴파운드 조성물에 관한 것으로, 무기충전재 100중량부에 대하여 용융지수가 0.9~1.5g/10분이고 밀도가 0.914~0.925g/cm3 인 선형 저밀도폴리에틸렌 수지 30~70중량부, 용융지수가 5.0~14.0g/분이고 밀도가 0.918~0.925g/cm3인 선형 저밀도폴리에틸렌 수지 15~25중량부, 용융지수가 1.5~2.0g/10분이고 밀도가 0.928~0.932g/cm3인 저밀도폴리에틸렌 수지 15~25 중량부 및 기타 첨가제로 상용화제 0.5~2.0 중량부를 포함하며, 본 발명에 의하여 필름의 외관과 가공성, 그리고 내열성과 인장강도 및 수분투과도 등이 현격하게 향상된 통기성 필름을 얻을 수 있다.
통기성 필름, 선형 저밀도폴리에틸렌, 가공성, 표면특성, 상용화제

Description

표면특성 및 가공특성이 우수한 통기성 필름용 컴파운드 조성물{Compound composite of the film containing Calcium Sulfite having good surface characteristics and process ability}
본 발명은 표면특성 및 가공특성이 우수한 통기성 필름용 컴파운드 조성물에 관한 것이다.
통기성 필름은 통상적으로 폴리올레핀 수지와 무기 및 유기충전재를 혼합하여 2축 스크류 타입의 압출기 또는 반버리 믹서(Banbury Mixer)를 통한 컴파운드 조성물을 가지고 1축 스크류 타입의 T-다이 압출기를 통해서 일정한 비율로 연신시켜 성형한 필름이며, 수증기를 선택적으로 투과시켜 기저귀, 생리대와 같은 위생용품과 의류용품 등에 적용되고 있다.
통기성 필름을 성형하는데 있어서는 수지와 무기충전재의 적절한 조합과 이들을 효과적으로 분산시킬 수 있는 분산제의 선택이 중요하다.
종래의 경우 대부분이 저밀도 폴리에틸렌과 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌비닐 아세테이트 또는 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀 수지에 무기충전 재인 탄산칼슘 또는 수산화알루미늄 등을 첨가하여 제조한 컴파운드 조성물을 사용하여 1축 스크류 타입의 T-다이 압출기를 통해서 필름을 성형하여 유아용 기저귀 및 여성용품 등에 적용하여 왔다.
원래 내열성, 인장강도 등 대부분의 물성은 분자량이 큰 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 유리하지만 통기성 필름의 경우에는 통기성을 부여하기 위하여 분자량이 큰(MI는 낮은) 폴리에틸렌과 분자량이 작은 폴리에틸렌을 혼합하여 사용하고 있다(특허공고 10-0197902호).
상기 한국특허공고에는 “용융지수가 1.0 내지 5.0의 상대적으로 낮은 용융지수를 가지는 폴리에틸렌 수지 200중량부, 용융지수가 15 내지 35의 상대적으로 높은 용융지수를 가지는 폴리에틸렌 수지 10 내지 30중량부 및 충전재 120 내지 200중량부”를 포함하는 통기성 필름제조용 컴파운드 조성물이 개시되어 있다.
그러나 최근에 와서 대부분의 메이저 생산업체들의 진보된 디자인과 물성을 가진 다양한 요구로 인하여 종래의 일반적인 컴파운드 조성물로는 이러한 요구에 부응할 수 없게 되었다. 구체적인 요구사항으로는, 다양한 칼라의 인쇄와 생산성 향상 및 원가절감을 위한 필름 두께의 초박막화, 생산속도의 증가에 따른 필름의 초기강도, 얇아진 두께로 인한 부직포와의 접착시 Glue에 의한 내열성과 인쇄핀트 및 피치의 안정성 등이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 필름의 박막화 에 따른 기계적 강도의 저하를 방지하고, 가공성이 우수하고, 강성과 내열성의 균형을 유지하고, 치수안정성이 향상시킬 수 있는 통기성 필름용 컴파운드 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 조성물은 무기충전재 100중량부에 대하여 용융지수가 0.9~1.5g/10분이고 밀도가 0.914~0.925g/cm3 인 선형 저밀도폴리에틸렌 수지 30~70중량부, 용융지수가 5.0~14.0g/분이고 밀도가 0.918~0.925g/cm3인 선형 저밀도폴리에틸렌 수지 15~25중량부, 용융지수가 1.0~2.0g/10분이고 밀도가 0.928~0.932g/cm3인 저밀도폴리에틸렌 수지 15~25 중량부 및 기타 첨가제로 상용화제 0.5~2.0 중량부를 포함한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 선형 저밀도폴리에틸렌 수지는 2종이며, 상대적으로 낮은 용융지수(MI)를 가지는 선형 폴리에틸렌 수지의 MI는 0.9~1.5g/10분이며, 상대적으로 높은 MI를 가지는 선형 폴리에틸렌 수지의 MI는 5.0~14.0g/10분이다.
충전재 100중량부를 기준으로(이하 동일함) 상기 두 선형 저밀도폴리에틸렌 수지의 사용비율은 30~70중량부 : 15~25중량부이다. 상대적으로 낮은 MI를 가지는 선형 저밀도폴리에틸렌 수지의 사용량이 상기 범위 미만의 경우에는 가공성은 좋아지나 필름의 기계적 물성이 현저히 저하되는 문제점이 발생하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 필름의 가공성이 현저하게 저하되어 필름의 형성이 어렵게 되는 문제점이 발생하게 된다.
상대적으로 낮은 MI를 가지는 선형 저밀도폴리에틸렌 수지의 MI가 상기 범위 미만의 경우에는 필름 성형시 과도한 부하 및 불안정으로 필름 형성이 어려운 문제점이 발생하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 가공성이 향상되지만 얻어진 필름의 기계적 강도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
상대적으로 높은 MI를 가지는 선형 저밀도폴리에틸렌 수지의 MI가 상기 범위 미만의 경우에는 압출성형시 믹싱 혼련성이 떨어져서 필름의 물성저하 및 성형시 필름 두께가 불균일하게 되는 문제점이 발생하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 저분자량의 함량이 과다하여 믹싱혼련성 및 기계적 강도의 급격한 저하를 가져오게 된다(고분자량과 저분자량의 차이가 과다함으로 발생하게 됨).
상대적으로 낮은 MI를 가지는 선형 저밀도폴리에틸렌 수지의 경우는 밀도가 0.914~0.925g/cm3의 범위를 가지며, 상대적으로 높은 MI를 가지는 선형 저밀도폴리에틸렌 수지의 경우는 밀도가 0.918~0.926g/cm3의 범위를 가진다.
본 발명에서 사용되는 저밀도폴리에틸렌 수지는 MI가 1.0~2.0g/10분이며, 밀도는 0.928~0.932g/cm3이다. 저밀도폴리에틸렌 수지의 MI가 상기 범위 미만의 경우에는 선형 저밀도폴리에틸렌과의 용융 상용성 저하를 초래하여 필름 두께의 불균일을 초래하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 가공성 면에서는 유리하지만 기계적 강성과 내열성 저하를 초래하게 된다.
저밀도폴리에틸렌 수지의 사용량은 충전재 100중량부에 대하여 15~25중량부이다. 이 범위 미만의 경우에는 가공성 개선과 내열성 향상이 요구수준에서 미달하 게 되며, 이 범위를 초과하는 경우에는 MI가 낮은 관계로 선형 저밀도폴리에틸렌과의 용융혼련성이 전하되어 필름의 두께 불균일 및 과다한 Fish eye 등의 문제점이 발생된다.
본 발명에서 사용되는 무기충전재는 탄산칼슘이 바람직하며, 평균입자크기가 1.0~2.0미크론인 것 좋다.
상기 성분 이외에 통기성 필름용 수지의 제조시 통상적으로 첨가되는 수지성분으로는 저밀도 폴리에틸렌 중 고밀도 그레이드(밀도 0.928~0.935g/cm3), 초저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 필요에 따라 첨가될 수도 있으며, 기타 첨가제로 이산화티탄, 산화방지제, 상용화제, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 아연 등이 첨가될 수 있다.
본 발명에서는 상기 첨가제 외에 상용화제가 필수적으로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 상용화제는 Kenrich Co.의 Nealkoxy Titanate 계통의 Lica Grade이며(상품명 : CAPOW LICA/12H), 일반적으로 사용되는 스테아린산과 비교할 때 내열 안정성 및 무기충전재와 수지간의 분산상용성 효과가 우수하다.
상용화제는 0.5~2.0중량부가 적절하며, 이 범위 미만의 경우에는 무기충전재와 수지간의 상용분산 효율성이 부족하여 원하는 물성을 얻을 수 없으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 압출성형시 점도의 저하 및 백색도 저하를 초래하여 장기간 생산시 수지의 내열성 저하를 초래할 수 있다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
하기 실시예에서 LLDPE-1은 MI=0.9~1.5, 밀도=0.914~0.925인 선형 저밀도폴리에틸렌을 의미하며, HDPE는 고밀도폴리에틸렌, LLDPE-2는 MI=5.0~14.0, 밀도=0.918~0.925인 선형 저밀도폴리에틸렌, LDPE-1은 MI=6~8, 밀도=0.918~0.923인 저밀도 폴리에틸렌, LDPE-2는 MI=1.0~2.0, 밀도=0.928~0.932인 저밀도 폴리에틸렌을 각각 나타낸다.
또한 하기 표1에 기재된 물성의 측정은 아래의 방법에 의하여 측정하였다.
* 인장강도 : ASTM-D882 에 따라 기계방향(이하 MD라 함) 및 기계수직방향(이하 CD라 함)에 따른 3% 신장시 인장강도 및 파단시 인장강도를 측정하였다.
* 인장신율 : ASTM-D882 에 따라 MD 및 CD 방향에 따른 파단시 신율을 측정하였다.
* 필름외관 : 필름 표면을 육안으로 관찰시 필름이 매끄러운 정도와 형광램프 검사기에 관찰시 이물질 및 탄화물의 관찰 여부에 따라 등급별로 분류하였다.
◎ : 가로 및 세로가 각각 1m인 크기의 필름 내에 탄화물 크기가 1.0 X 3.0mm2 이내의 이물질이 1개 이하일 경우
○ : 가로 및 세로가 각각 1cm인 크기의 필름 내에 탄화물 크기가 1.0 X 3.0mm2 이내의 이물질이 5개 미만일 경우
△ : 가로 및 세로가 각각 1cm인 크기의 필름 내에 탄화물 크기가 1.0 X 3.0mm2 이내의 이물질이 5개 이상일 경우
* 연화점 : ASTM-D 1525 에 따라 6mm 쉬트를 제조하여 측정하였다.
* 수분투과도 : P&G Co. Cup 측정방식에 따라 온도 40℃, 상대습도 75%의 항온항습 조건하에서 염화칼슘을 사용하여 측정하였으며, 단위는 g/m2/24hr 이다.
* 필름가공성 : 필름 생산시 필름 외관이 매끄럽고, 두께 불균형이 없는 상태에서의 균일한 압출부하와 압출량 기준으로 한 분류이다.
◎ : 필름이 매끄럽고, 균일한 두께로 성형되며. Fish eye, Hole 등의 결점이 발생하지 않고 양호하게 필름 성형이 이루어지는 경우.
○ : 필름의 두께가 약간 불균일하나 필름 표면이 매끄럽고, Fish eye, Hole 등이 미세하여 필름 성형에는 문제가 없는 경우.
△ : 필름의 두께가 불균일하며, Fish eye, Hole 이 계속적으로 발생하며, 압출부하 및 압출량이 불균일한 경우.
(실시예1)
LLDPE-1 20.7 중량부, LLDPE-2 11.0 중량부, LDPE-2 10.0 중량부, HPDE 5.0 중량부와, 첨가제로 이산화티탄 2.0중량부, 산화방지제 0.3중량부, 상용화제(Kenrich Co.의 Nealkoxy Titanate 계열 상용화제; 상품명 CAPOW LICA/12H) 1.0중량부를 혼합하여 수퍼믹서에서 20분간 혼합하고, 이축 스크류 압출기에서 충전재인 탄산칼슘 50중량부와 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 만든 다음, 제조된 컴파운드 조성물을 T-다이 1축 필름 성형기에서 일축 연신하여 평량이 20g/m2인 통기성 필름을 제조하였다(표1 참조).
그 물성 평가 결과는 아래의 표2와 같았으며, 위에서의 ‘평량’이라 함은 1평방미터 당 필름의 무게를 의미한다.
(실시예2)
하기 표1과 같은 처방으로 실시예1과 동일하게 필름을 제조하였다.
(실시예3)
하기 표1과 같은 처방으로 실시예1과 동일하게 필름을 제조하였다.
(비교예 1, 2)
하기 표1과 같은 처방으로 실시예1과 동일하게 필름을 제조하였다.
[표 1]
구 분 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
LLDPE 1 31.7 20.0 20.7 21.0 31.7
LLDPE 2 - 11.7 11.0 15.7 20.0
LDPE 1 10.0 - - - -
LDPE 2 - 10.0 10.0 10.0 -
HDPE 5.0 5.0 5.0 - 5.0
탄산칼슘 50 50 50 50 50
이산화티타늄 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
산화방지제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
상용화제 - 1.0 1.0 1.0 1.0
스테아린산칼슘 0.5 0.5 - - -
스테아린산아연 0.5 0.5 - - -
[표 2]
구 분 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
인장강도3% strain(g/in) MD 210 240 250 230 240
인장강도 Peak(g/in) MD 1450 1520 1605 1580 1570
CD 240 250 270 260 262
인장신율 at break (%) MD 330 350 350 370 363
CD 550 580 610 630 640
연화점 ℃ 55 57 63 60 61
필름외관 ○ ○ ○ ◎ ◎
필름가공성 ○ △ ○ ◎ ◎
수분투과도 (g/m2/24hr) 3800 3950 3980 4050 4250
이상의 실시예를 통하여 확인되는 바와 같이, 본 발명에 의하여 필름의 외관과 가공성, 그리고 내열성과 인장강도 및 수분투과도 등이 현격하게 향상된 통기성 필름을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 무기충전재 100중량부에 대하여 용융지수가 0.9~1.5g/10분이고 밀도가 0.914~0.925g/cm3 인 선형 저밀도폴리에틸렌 수지 30~70중량부, 용융지수가 5.0~14.0g/분이고 밀도가 0.918~0.925g/cm3인 선형 저밀도폴리에틸렌 수지 15~25중량부, 용융지수가 1.5~2.0g/10분이고 밀도가 0.928~0.932g/cm3인 저밀도폴리에틸렌 수지 15~25 중량부 및 기타 첨가제로 상용화제 0.5~2.0 중량부를 포함하는 통기성 필름용 컴파운드 조성물에 있어서, 상용화제는 네오알콕시 티타네이트(Neoalkoxy Titanate) 계열의 액상 또는 분상의 상용화제인 것을 특징으로 하는 통기성 필름용 컴파운드 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    고밀도 폴리에틸렌이 추가되는 것을 특징으로 하는 통기성 필름용 컴파운드 조성물.
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