KR100882808B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리프로필렌 열접착 필름 - Google Patents

폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리프로필렌 열접착 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 향상된 저온 열접착성을 나타내면서도 우수한 품질을 가진 폴리프로필렌 열접착 필름의 제공을 가능케 하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리프로필렌 열접착 필름에 관한 것이다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌계 수지의 88~97 중량%; 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 1~8 중량%; 폴리부텐 수지의 1~3 중량%; 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%; 및 실리카계 블로킹제의 블로킹제의 0.1~0.5 중량%를 포함한다.
폴리프로필렌 수지 조성물, 폴리프로필렌 열접착 필름, 저온 열접착성, 젖음성, 인쇄성, 성형성

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리프로필렌 열접착 필름 {POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND POLYPROPYLENE THERMAL ADHESION FILM}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리프로필렌 열접착 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 향상된 저온 열접착성을 나타내면서도 우수한 품질을 가진 폴리프로필렌 열접착 필름의 제공을 가능케 하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리프로필렌 열접착 필름에 관한 것이다.
폴리프로필렌 열접착 필름은 식품 또는 의약 포장의 내면에 도포되는 열접착 보호 필름으로서 널리 적용되고 있다. 보다 구체적으로, 이러한 열접착 보호 필름은 식품 또는 의약 포장의 내표면에 도포되어 식품 또는 의약을 보호하는 동시에 서로 마주보는 내면의 필름이 열에 의해 접착되어 식품 또는 의약을 밀봉하는 역할을 한다.
한편, 종래에 상기 열접착 보호 필름으로 적용되는 폴리프로필렌 열접착 필름은 프로필렌-에틸렌 공중합체 또는 프로필렌-부텐 공중합체를 포함한 수지 조성물로부터 제조되었으며, 이러한 수지 조성물에 올레핀계 고무 성분을 첨가해 상기 열접착 필름의 열접착 온도를 보다 감소시키는 방법을 적용하였다.
그러나, 이러한 수지 조성물로 제조된 폴리프로필렌 열접착 필름은 다량의 가용분 또는 저분자 물질을 포함함에 따라, 젖음지수의 경시변화가 커서 필름을 지관에 보관할 때 내면에 저분자 물질이 표면에 묻어 나는 경우가 많고, 이로 인해 상기 열접착 필름의 인쇄성 또는 라미네이트성 등의 품질이 낮고 인쇄 불량을 일으키는 경우가 많다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국 등록특허공보 제 10-05503123 호에서는 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체와, 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용해 얻어진 식품 포장용 열접착 필름을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 열접착 필름 역시 충분히 낮은 온도에서 열접착이 가능한 것은 아니며, 상당량의 가용분 또는 저분자 물질을 여전히 포함함에 따라, 그 인쇄성, 라미네이트성 또는 성형성 등의 품질이 충분히 못하다.
이로 인해, 보다 낮은 온도에서 열접착이 가능하고 보다 향상된 저온 열접착성을 나타내면서도, 인쇄성, 라미네이트성 또는 성형성 등의 품질이 우수한 열접착 필름이 계속적으로 요청되고 있다.
이에 본 발명은 보다 향상된 저온 열접착성을 나타내면서도 우수한 품질을 가진 열접착 필름의 제공을 가능케 하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기 수지 조성물로 형성된 폴리프로필렌 열접착 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌계 수지의 88~97 중량%; 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 1~8 중량%; 폴리부텐 수지의 1~3 중량%; 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%; 및 실리카계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌계 수지와, 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지와, 폴리부텐 수지가 균일하게 블랜딩 되어 있는 기초 수지 필름; 상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제; 및 상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 실리카계 블로킹제를 포함하는 폴리프로필렌 열접착 필름을 제공한다.
이하, 발명의 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물 및 폴리 프로필렌 열접착 필름에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따라, 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌계 수지의 88~97 중량%; 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 1~8 중량%; 폴리부텐 수지의 1~3 중량%; 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%; 및 실리카계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물이 제공된다.
이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌계 수지로서 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함하며, 이와 함께, 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지 및 폴리부텐 수지를 포함한다. 이로서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성된 열접착 필름이 보다 낮은 온도에서도 열접착될 수 있도록 하고 보다 향상된 저온 열접착성을 나타내도록 할 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제 및 실리카계 블로킹제를 더 포함한다. 이러한 두 가지 블로킹제는 상기 수지 조성물로 형성된 열접착 필름 내에서 저분자 물질 등의 가용분을 다공성 구조 내에 포집하여 이러한 저분자 물질 등의 가용분이 표면으로 이행되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 젖음지수의 경시변화가 작고 인쇄성, 라미네이트성 또는 성형성 등의 품질이 우수한 열접착 필름의 제공을 가능케 한다.
따라서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용해 보다 향상된 저온 열접착 성을 나타내면서도 우수한 품질을 가진 열접착 필름을 제공할 수 있다.
이러한 폴리프로필렌 수지 조성물을 각 구성 성분 별로 구체적으로 살피면 다음과 같다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함한 폴리프로필렌계 수지를 포함한다. 상기 폴리프로필렌계 수지로서 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함함에 따라, 상기 수지 조성물로 형성된 열접착 필름이 낮은 온도에서 열접착될 수 있고 우수한 저온 열접착성을 나타낼 수 있다.
상기 삼원 공중합체는 프로필렌에 1~10 몰%의 에틸렌 및 1~10 몰%의 1-부텐이 공중합된 랜덤 공중합체로 될 수 있고, 보다 바람직하게는, 프로필렌에 1~8 몰%의 에틸렌 및 1~8 몰%의 1-부텐이 공중합된 랜덤 공중합체로 될 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지로서 이러한 삼원 공중합체를 사용함에 따라, 상기 조성물로 형성된 열접착 필름의 저온 열접착성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 삼원 공중합체를 포함한 폴리프로필렌계 수지는 평균 입경이 5mm 이하, 바람직하게는 2mm 이하의 파우더 형태를 띌 수 있고, 용융지수가 1~15g/10min로 될 수 있다. 그리고, 상기 폴리프로필렌계 수지는 가용분을 2~8중량%, 바람직하게는 4~6 중량% 이하의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지가 이러한 특성을 가짐에 따라, 상기 수지 조성물로 형성된 열접착 필름이 더욱 낮은 온도에서 열접착될 수 있고 보다 향상된 열접착 강도를 나타내 우수한 저온 열접착성을 가질 수 있고, 젖음지수의 경시변화 역시 작아질 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 상기 수지 조성물의 총 중량에 대해 88~97 중량%의 함량 범위로 포함된다. 상기 폴리프로필렌계 수지의 함량이 88 중량% 미만이면 폴리프로필렌 열접착 필름의 기계적 물성, 예를 들어, Stiffness 또는 충격강도 등이 저하될 수 있고, 97 중량%를 초과하면 열접착 필름의 열접착 온도가 충분히 낮아지기 어렵고 저온 열접착성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지를 포함한다. 상기 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지는 다른 폴리에틸렌 수지, 예를 들어, 지글러-나타 촉매 하에 중합된 다른 폴리에틸렌 수지에 비해 낮은 융점(예를 들어, 120℃ 이하)을 가질 수 있다. 따라서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물이 이러한 폴리에틸렌 수지를 포함함에 따라, 열접착 필름이 보다 낮은 온도에서 열접착 가능하게 할 수 있고 더욱 향상된 저온 열접착성을 나타내도록 할 수 있다.
또한, 상기 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지는 다른 폴리에틸렌 수지에 비해, 이로부터 유래한 저분자 폴리에틸렌 수지의 발생량이 작다. 따라서, 상기 수지 조성물이 이러한 폴리에틸렌 수지를 포함함에 따라, 열접착 필름 내에 포함되는 저분자 물질 등의 가용분의 양을 줄일 수 있으므로, 상기 열접착 필름의 젖음지수의 경시변화를 줄이고 그 인쇄성 또는 라미네이트성 등의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지는 밀도가 0.940 g/mℓ 이상, 보다 구체적으로, 0.940~0.965 g/mℓ인 고밀도 폴리에틸렌 수지로 될 수 있고, 평균 입경이 5mm 이하, 바람직하게는 2.5mm 이하인 파우더 형태로 될 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌 수지는 용융지수 30g/10min 이하로 될 수 있다. 상기 폴리에틸렌 수지가 이러한 특성을 가짐에 따라, 저분자 물질 등의 가용분이 열접착 필름 표면으로 이행되는 것을 억제하여 상기 열접착 필름을 연속적으로 권취하였을 때 서로 달라붙는 것을 줄일 수 있고(안티블로킹성), 상기 열접착 필름의 저온 열접착성, 특히, 저온 열접착 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지는 상기 수지 조성물의 총 중량에 대해 1~8 중량%의 함량 범위로 포함된다. 상기 폴리에틸렌 수지의 함량이 1 중량% 미만이면 폴리프로필렌 열접착 필름의 저온 열접착성 또는 안티블로킹성, 슬립성이 충분치 못하며, 열접착 필름에 주름이 발생할 수 있고, 8 중량%를 초과하면 열접착 필름의 기계적 강도 및 젖음지수 경시변화가 저하될 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 또한 폴리부텐 수지를 포함한다. 이러한 폴리부텐 수지는 상술한 폴리에틸렌 수지와 함께 포함되어 상기 수지 조성물로 형성된 열접착 필름이 낮은 온도에서 열접착 가능하게 하고 우수한 저온 열접착성을 나타내게 하는 역할을 한다.
상기 폴리부텐 수지는 폴리부텐-1 수지를 포함할 수 있고, 대략 50% 내외의 결정화도를 갖는 반결정성 수지로 될 수 있다. 또한, 상기 폴리부텐 수지는 190℃ 및 2.16 kg의 하중에서 용융지수가 0.4~5 g/10min으로 될 수 있고, 용융 온도가 90 ~ 130℃인 펠렛 형태로 될 수 있다. 또한, C2를 1~6 중량%, 바람직하게는 1~3 중량%로 포함할 수 있고, 0.89~0.92 g/mℓ의 밀도를 가질 수 있다.
이러한 폴리부텐 수지는 폴리프로필렌계 수지와의 상용성이 좋아 혼련 후 도메인 사이즈가 2 ㎛ 이하의 값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 폴리부텐 수지는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 바람직하게 포함되어 이로부터 형성된 열접착 필름의 저온 열접착성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 폴리부텐 수지는 상기 수지 조성물의 총 중량에 대해 1~3 중량%의 함량 범위로 포함된다. 상기 폴리부텐 수지의 함량이 1 중량% 미만이면 폴리프로필렌 열접착 필름의 저온 열접착성이 충분치 못할 수 있고, 3 중량%를 초과하면 열접착 필름의 기계적 강도가 충분치 못할 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제를 포함한다. 이러한 제올라이트계 블로킹제는 후술하는 실리카계 블로킹제와 함께 폴리프로필렌 열접착 필름 내에서 저분자 물질 등의 가용분을 다공성 구조 내에 포집하여, 이러한 가용분이 열접착 필름 표면으로 이행되는 것을 억제하는 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 제올라이트계 블로킹제는 실리카계 블로킹제에 비해서도 효과적으로 상기 가용분을 포집할 수 있으므로, 상기 수지 조성물이 이러한 제올라이트계 블로킹제를 포함함에 따라 이로부터 형성되는 열접착 필름의 젖음지수의 경시변화를 보다 줄일 수 있고 인쇄성, 라미네이트성 또는 성형성 등과 같은 열접착 필름의 품질도 보다 향상시킬 수 있다.
상기 제올라이트계 블로킹제로는 높은 다공성을 가지며 기공의 면적 또한 넓은 아연으로 치환된 단사정계 제올라이트를 바람직하게 사용할 수 있다. 이로서, 상기 열접착 필름 내에서 가용분을 보다 효과적으로 포집하여 상기 열접착 필름의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제올라이트계 블로킹제로는 소달라이트를 이용하여 합성한 제올라이트에 아연을 치환시킨 것을 사용할 수 있고, 이러한 제올라이트계 블로킹제의 구체적인 예로는, Zn-Synthetic Zeolite(APZB20)가 있다. 다만, 상기 제올라이트계 블로킹제가 이에 한정되어 사용되는 것은 아니고, 당업자에게 자명한 임의의 제올라이트를 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
그리고, 상기 제올라이트계 블로킹제는 평균 입자 크기가 2~5㎛로 될 수 있고, 입자의 겉보기 밀도(bulk density)가 0.4~0.5 g/㎖로 될 수 있으며, 평균 기공 크기(average pore interconnected channel)가 5~15Å, 바람직하게는 7~12Å인 파우더 형태로 될 수 있다. 이로서, 상기 제올라이트계 블로킹제가 폴리프로필렌 열접착 필름의 투명성(흐림도)을 낮추지 않는 범위 내에서 상기 저분자 물질 등의 가용분을 효과적으로 포집할 수 있다.
또한, 상기 제올라이트계 블로킹제는 80~200m3/g의 비표면적을 가질 수 있고, 8~9의 pH를 가질 수 있으며, 95 이상의 백화도(whiteness)를 나타낼 수 있다. 이러한 특성을 가진 제올라이트계 블로킹제를 사용해 상기 저분자 물질 등의 가용분을 보다 효과적으로 포집하여 이러한 가용분이 열접착 필름의 표면으로 이행되는 것을 더욱 줄일 수 있다.
그리고, 상기 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제는 상기 수지 조성물의 총 중량에 대해 0.1~0.5 중량%의 함량 범위로 포함된다. 상기 제올라이트계 블로킹 제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 열접착 필름 내에서 가용분을 효과적으로 포집하기 어렵고, 0.5 중량%를 초과하면 열접착 필름의 투명성(흐림도)가 저하될 수 있다.
상술한 폴리프로필렌 수지 조성물은 또한 실리카계 블로킹제를 포함한다. 상기 실리카계 블로킹제는 상술한 제올라이트계 블로킹제와 함께 폴리프로필렌 열접착 필름 내에서 저분자 물질 등의 가용분을 다공성 구조 내에 포집하여, 이러한 가용분이 열접착 필름 표면으로 이행되는 것을 억제하는 역할을 한다. 즉, 상기 수지 조성물이 이러한 실리카계 블로킹제는 포함함에 따라, 폴리프로필렌 열접착 필름의 젖음지수의 경시변화를 더욱 줄일 수 있고 인쇄성, 라미네이트성 또는 성형성 등과 같은 열접착 필름의 품질도 더더욱 향상시킬 수 있다.
상기 실리카계 블로킹제로는 다공성 실리카, 보다 구체적으로 다공성 흰색 비결정형 실리카를 사용할 수 있는데, 이러한 실리카계 블로킹제의 구체적인 예로는, Flat Type ??Silica(SYLOBLOCK)가 있다. 다만, 상기 실리카계 블로킹제가 이에 한정되어 사용되는 것은 아니고, 당업자에게 자명한 임의의 다공성 실리카를 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
또한, 상기 실리카계 블로킹제는 평균 입자 크기가 4.5~5.3㎛로 될 수 있고, 단위 중량당 기공 부피가 0.6~0.8㎖/g로 될 수 있으며, SiO2의 함량은 99% 이상으로 될 수 있다. 또한, 160℃에서 건조시에 수분 함유량이 2% 미만으로 될 수 있다. 이로서, 상기 실리카계 블로킹제가 폴리프로필렌 열접착 필름의 투명성(흐림도)을 낮 추지 않는 범위 내에서 상기 저분자 물질 등의 가용분을 효과적으로 포집하여, 상기 열접착 필름의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 실리카계 블로킹제는 상기 수지 조성물의 총 중량에 대해 0.1~0.5 중량%의 함량 범위로 포함된다. 상기 실리카계 블로킹제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 열접착 필름 내에서 가용분을 효과적으로 포집하기 어렵고, 0.5 중량%를 초과하면 열접착 필름의 투명성(흐림도)가 저하될 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 상술한 각 구성 성분 외에 제올라이트계 다공성 중화제의 0.01~0.5 중량%를 더 포함할 수도 있다. 이러한 제올라이트계 다공성 중화제는 상술한 두 가지 블로킹제와 함께 폴리프로필렌 열접착 필름 내에서 저분자 물질 등의 가용분이 상기 열접착 필름의 표면으로 이행되는 것을 더욱 억제하는 역할을 한다.
상기 제올라이트계 다공성 중화제로는 다공성 제올라이트를 사용할 수 있는데, 이러한 제올라이트계 다공성 중화제의 구체적인 예로는, AL-Synthetic Zeolite(APNB20)가 있다. 다만, 상기 제올라이트계 다공성 중화제가 이에 한정되어 사용되는 것은 아니고, 당업자에게 자명한 임의의 다공성 제올라이트를 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
또한, 상기 제올라이트계 다공성 중화제는 수분을 함유하고 열접착 필름의 투명성을 저하시키지 않는 범위에서, 평균 입자 크기가 0.2~5㎛, 바람직하게는 1~3㎛로 될 수 있고, 입자의 겉보기 밀도가 0.4~0.5g/㎖로 될 수 있으며, 평균 기공 크기가 3~10Å, 바람직하게는 4~7Å인 파우더 형태로 될 수 있다. 이로서, 폴리프 로필렌 열접착 필름 내에서 저분자 물질 등의 가용분이 표면으로 이행되는 것을 최소화하면서, 상기 열접착 필름의 투명성(흐림도)이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 상기 제올라이트계 다공성 중화제는 상기 수지 조성물의 총 중량에 대해 0.01~0.5 중량%의 함량 범위로 포함되는데, 이의 함량이 0.01 중량% 미만이면 이의 첨가에 따른 가용분 이행 억제 효과를 거두기 어렵고, 0.5 중량%를 초과하면 열접착 필름의 투명성(흐림도)가 저하될 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 상술한 각 구성 성분 외에 일반적인 첨가제, 예를 들어, 산화방지제 또는 대전방지제 등을 더 포함할 수도 있다.
상술한 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하여, 다음과 같은 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성할 수 있다. 먼저, 상술한 각 구성 성분을 헨셀 믹서에서 500rpm조건으로 1분, 1,500rpm 조건에서 0.5분 등 총 2~8분 동안 충분히 혼합하여, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한다. 이어서, 이러한 수지 조성물을 가공온도 160~230℃, 바람직하게는 180~220℃에서, L/D가 25 이상인 단축 압출기, 다축 압출기, 니더 또는 벤버리 믹서 등으로 압출한다. 이때, 압출기 성형 온도 160~230℃, 압출기 성형 속도 400rpm의 가공조건에서 L/D 40인 40mm 동방향 이축 압출기와 사이드 피더를 이용할 수 있다. 계속하여, 이렇게 압출된 결과물을 압출기 성형 온도 160~230℃, 압출기 성형 속도 200rpm의 가공조건에서 L/D 30인 40mm 일축 압출기로 압출하여 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다. 상기 성형 조건을 적용하면, 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지 및 폴리부텐 수지의 분산성을 높일 수 있다. 이에 비해, 압출기 성형 속도가 400rpm을 초과하면, 분산이 미흡하게 될 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따라 상술한 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성된 폴리프로필렌 열접착 필름이 제공된다. 이러한 폴리프로필렌 열접착 필름은 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌계 수지와, 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지와, 폴리부텐 수지가 균일하게 블랜딩 되어 있는 기초 수지 필름; 상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제; 및 상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 실리카계 블로킹제를 포함하는 형태를 띌 수 있다.
이러한 폴리프로필렌 열접착 필름은 상기 삼원 공중합체를 폴리프로필렌계 수지로서 포함하고, 이와 함께, 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지 및 폴리부텐 수지가 블랜딩 되어 있는 기초 수지 필름을 포함함에 따라, 보다 낮은 온도에서 열접착이 가능해 지고 더욱 높은 열접착 강도를 나타내어 크게 향상된 저온 열접착성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 열접착 필름은 상기 기초 수지 필름 내에 제올라이트계 블로킹제 및 실리카계 블로킹제가 균일하게 분산되어, 이들 블로킹제가 저분자 물질 등의 가용분을 효과적으로 포집해 이러한 가용분이 열접착 필름의 표면으로 이행되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 열접착 필름은 성형성, 인쇄성 및 라미네이트성 등의 품질이 우수하다.
한편, 상기 폴리프로필렌 열접착 필름은 상기 기초 수지 필름 내에 분산된 제올라이트계 다공성 중화제를 더 포함할 수 있고, 이로서 상기 가용분이 열접착 필름의 표면으로 이행되는 것을 최소화할 수 있다. 이로 인해, 상기 열접착 필름의 성형성, 인쇄성 및 라미네이트성 등의 품질이 보다 우수하게 될 수 있다.
상기 폴리프로필렌 열접착 필름에 포함되는 각 구성 성분은 이미 상술한 수지 조성물의 각 구성 성분에 대응하는 것으로, 이들 수지 조성물의 각 구성 성분과 마찬가지 특성 및 종류의 물질을 사용할 수 있고, 그 함량 역시 수지 조성물의 각 구성 성분의 함량 범위와 동일하게 될 수 있다.
상술한 폴리프로필렌 열접착 필름은 보다 향상된 저온 열접착성을 나타내면서도 우수한 품질, 예를 들어, 우수한 인쇄성, 성형성, 라미네이트성 및 투명성을 나타냄에 따라, 식품 또는 의약 포장에 열접착 보호 필름으로서 바람직하게 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 사용하여 보다 향상된 저온 열접착성을 나타내면서도 인쇄성, 성형성, 라미네이트성 및 투명성 등의 품질 또한 우수한 폴리프로필렌 열접착 필름을 제공할 수 있다.
이러한 폴리프로필렌 열접착 필름은 식품 또는 의약 포장에 열접착 보호 필름으로서 바람직하게 적용될 수 있다.
이하, 발명의 바람직한 실시예를 통해 발명의 작용 및 효과를 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
용융지수 8g/10min인 프로필렌-에틸렌 3.5몰%-부텐-1 3.5몰%의 삼원 랜덤 공중합체의 91.66 중량%, 용융지수가 30이하이고 입경이 2.5mm 이하인 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 5 중량%(EXXON MOBIL제품), 폴리부텐-1 수지의 3 중량%(MITSUI제품), 제올라이트 다공성 중화제의 0.04 중량%, 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1 중량% 및 실리카계 블로킹제의 0.2중량%를 준비하였다.
이들 각 구성 성분을 헨셀 믹서에서 500rpm조건으로 1분, 1,500rpm 조건에서 0.5분 등 총 2~8분 동안 충분히 혼합하여, 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 이어서, 이러한 수지 조성물을 압출기 성형 온도 160~230℃, 압출기 성형 속도 400rpm의 가공조건에서 L/D 40인 40mm 동방향 이축 압출기와 사이드 피더를 이용하여 압출하여 펠렛 형태로 형성하였다. 이후, 이러한 압출 결과물을 압출기 성형 온도 160~230℃, 압출기 성형 속도 200rpm의 가공조건에서 L/D 30인 40mm 일축 압출기로 압출하여 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
실시예 2
용융지수 8g/10min인 프로필렌-에틸렌 3.5몰%-부텐-1 3.5몰%의 삼원 랜덤 공중합체 대신 용융지수 8g/10min인 프로필렌-에틸렌 2.5몰%-부텐-1 4.5몰%의 삼원 랜덤 공중합체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필 렌 열접착 필름을 형성하였다.
실시예 3
용융지수 8g/10min인 프로필렌-에틸렌 3.5몰%-부텐-1 3.5몰%의 삼원 랜덤 공중합체 대신 용융지수 8g/10min인 프로필렌-에틸렌 6.0몰%-부텐-1 1.0몰%의 삼원 랜덤 공중합체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 1
용융지수 8g/10min인 프로필렌-에틸렌 3.5몰%-부텐-1 3.5몰%의 삼원 랜덤 공중합체 대신 용융지수 8g/10min인 프로필렌과 에틸렌 7 몰%의 프로필렌-에틸렌 이원 공중합체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 2
용융지수가 30이하이고 입경이 2.5mm 이하인 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 5 중량%를 사용하지 않고, 지글러-나타 촉매 하에 중합된 일반 폴리에틸렌 수지의 5 중량%을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 3
용융지수가 30이하이고 입경이 2.5mm 이하인 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 5 중량%를 사용하지 않고, 지글러-나타 촉매 하에 중합된 일반 폴리에틸렌 수지의 5 중량%을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 4
용융지수가 30이하이고 입경이 2.5mm 이하인 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지의 5 중량%를 사용하지 않고, 지글러-나타 촉매 하에 중합된 일반 폴리에틸렌 수지의 5 중량%을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 5
실리카계 블로킹제의 0.2 중량%를 사용하지 않고, 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 함량을 0.3 중량%로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 6
실리카계 블로킹제의 0.2 중량%를 사용하지 않고, 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 함량을 0.3 중량%로 한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법 으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 7
실리카계 블로킹제의 0.2 중량%를 사용하지 않고, 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 함량을 0.3 중량%로 한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 8
아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1 중량%를 사용하지 않고, 실리카계 블로킹제의 함량을 0.3 중량%로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 9
아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1 중량%를 사용하지 않고, 실리카계 블로킹제의 함량을 0.3 중량%로 한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
비교예 10
아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1 중량%를 사용하지 않고, 실리카계 블로킹제의 함량을 0.3 중량%로 한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방 법으로 폴리프로필렌 열접착 필름을 형성하였다.
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~10에서 얻은 폴리프로필렌 열접착 필름의 각 물성을 다음의 방법으로 평가하였다.
1) SIT: 초기 열접착이 시작되는 온도를 나타내며, 조건은 2kg 및 0.5 sec에서 100g/25mm 이상의 힘이 작용하기 시작하는 온도로 측정함.
2) 열접착 강도: 20㎛ 이축연신 필름을 온도 23ㅁ1℃, 습도 50ㅁ5%의 항온 항습실에 48시간 동안 방치한 후, 열봉합 온도 측정기를 이용하여 두 개의 필름을 압력 2Kg/㎠, 시간 0.5초에서 온도가 경사진 5개의 금속 막대로 표면을 접착시키고 나서 인장 시험기로 인장실험을 실시하여 최대 강도가 걸리는 온도를 열봉합 후 Universal Material Tester(Instron type)를 사용하여 층간의 접착강도를 측정함.
3) 젖음지수: 인쇄성과 라미네이트성을 나타내는 지표로 JIS K6768에 의거하여 측정하였고, 20일 경과 후 36 dyne/cm 이상은 "○", 36 dyne/cm 이하는 " X "로 표시함.
4) Haze: 필름의 투명도를 나타내는 지표로서 ASTM D-1003방법에 의거하여 측정하였고, 2.0 이하이면 "○", 2.0 이상이면 "X"로 표시함.
5) Blocking: 필름을 연속적으로 권취시 필름과 필름이 서로 달라붙는 성질을 말하며, 2.16Kg의 하중으로 48시간 압축 후 필름의 떨어질 때 강도가 30g 이하면 "○", 30g 이상의 힘이 들어가면 "X"로 표시함.
실시예 1~3 및 비교예 1~10에서 얻은 폴리프로필렌 열접착 필름의 각 물성을 이상의 방법으로 평사하여, 하기 표 1에 표시하였다.
[표 1]
번호 SIT 열접착강도 (at 120 o C) 젖음지수 Haze Blocking
실시예 1 109 230g ○ ○ ○
실시예 2 108 215g ○ ○ ○
실시예 3 111 258g ○ ○ ○
비교예 1 123 96 X ○ ○
비교예 2 116 198 ○ ○ ○
비교예 3 113 182 ○ ○ ○
비교예 4 115 221 ○ ○ ○
비교예 5 110 227 ○ X X
비교예 6 109 212 ○ X X
비교예 7 112 264 ○ X X
비교예 8 111 234 ○ ○ X
비교예 9 110 215 ○ ○ X
비교예 10 112 255 ○ ○ X
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 폴리프로필렌 열접착 필름은 보다 낮은 온도에서 열접착이 가능하고 높은 열접착 강도를 나타냄에 따라, 보다 향상된 저온 열접착성을 나타냄이 확인된다. 또한, 실시예 1~3의 열접착 필름은 투명성(흐림도; Haze), 젖음지수 경시변화 및 Blocking 역시 우수하여, 투명성, 인쇄성, 라미네이트성 및 성형성 등의 품질 또한 우수함이 확인된다.
이에 비해, 비교예 1 내지 4의 폴리프로필렌 열접착 필름은 비교적 높은 온도에 이르러야 열접착이 가능하거나 낮은 열접착 강도를 나타내어 저온 열접착성이 충분치 않음이 확인된다. 또한, 비교예 5 내지 10의 폴리프로필렌 열접착 필름은 투명성 또는 Blocking 등이 부족하여 낮은 품질을 나타냄이 확인된다.

Claims (17)

  1. 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체로 이루어진 폴리프로필렌계 수지의 88~97 중량%;
    메탈로센 촉매 하에 중합된 밀도가 0.940g/ml 내지 0.965g/ml인 폴리에틸렌 수지의 1~8 중량%;
    폴리부텐 수지의 1~3 중량%;
    아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%; 및
    실리카계 블로킹제의 0.1~0.5 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌에 1~10 몰%의 에틸렌 및 1~10 몰%의 1-부텐이 공중합된 삼원 공중합체로 이루어진 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 용융지수가 1~15g/10min인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 가용분의 함량이 2~8 중량%인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 수지는 용융지수가 30g/10min 이하인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제는 5~15Å의 평균 기공 크기를 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제는 2~5㎛의 평균 입자 크기를 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 실리카계 블로킹제는 0.6~0.8ml/g의 단위 중량당 기공 부피를 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 실리카계 블로킹제는 4.5~5.3㎛의 평균 입자 크기를 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서, 제올라이트계 다공성 중화제의 0.01~0.5 중량%를 더 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제올라이트계 다공성 중화제는 3~10Å의 평균 기공 크기를 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제올라이트계 다공성 중화제는 0.2~5㎛의 평균 입자 크기를 가지는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성된 폴리프로필렌 열접착 필름.
  15. 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌계 수지와, 메탈로센 촉매 하에 중합된 폴리에틸렌 수지와, 폴리부텐 수지가 균일하게 블랜딩 되어 있는 기초 수지 필름;
    상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 아연으로 치환된 제올라이트계 블로킹제; 및
    상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 실리카계 블로킹제를 포함하는 제 1항 내지 제 4항 및 제6항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성된 폴리프로필렌 열접착 필름.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 기초 수지 필름 내에 분산되어 있는 제올라이트계 다공성 중화제를 더 포함하는 폴리프로필렌 열접착 필름.
  17. 제 15 항에 있어서, 식품 또는 의약 포장에 열접착 보호 필름으로서 적용되는 폴리프로필렌 열접착 필름.
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