KR101256410B1 - 자동차 보호용 통기성 필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름 - Google Patents

자동차 보호용 통기성 필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a)저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌, a-올레핀계폴리머, 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌, 임팩트 폴리프로필렌, 또는 그들의 공중합체 중 하나 또는 두 가지 이상의 수지, (b)이산화 티탄과 (c) 난연성C8~C20의 알킬에스테르염 또는 알킬산으로 표면 처리한 칼슘카보네이트나 또는 황산바륨에서 선택되는 하나 이상의 성분 및 (d) 활제, 자외선안정제, 산화방지제에서 선택되는 하나 이상의 성분을 함께 사용함으로써, 통기 성능을 가지면서 내후성도 우수하고 필름 변색이 일어나지 않는 저렴한 자동차 도막 보호용 통기성 필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름에 관한 것이다.

Description

자동차 보호용 통기성 필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름{Permeable Film Composition for Protecting Vehicle and the Permeable Film Using Thereof}
본 발명은 자동차 도막 보호용 통기성 필름의 조성물 및 그로부터 제조되는 필름에 관한 것이다.
현재 완성된 자동차의 도막을 보호하기 위한 기술로는 두 가지로 대별된다. 첫 번째는 왁스를 코팅하는 방법이다. 아직도 일부 자동차 제조회사에서 적용하고 있으나 소비자에게 전달된 후, 왁스를 제거하는 공정이 필요하고 이때 세제를 사용하여 제거하기 때문에 환경 오염 문제를 안고 있다. 두 번째는 도막 보호용 필름을 사용하는 방법이다. 자동차 도막 보호용 필름으로 상업화 되어 사용되는 것은 DuPont사의 Tyvek제품과 일본 간사이 페인트 사의 랩가드 제품이 대표적인 것이다. 그러나 DuPont사의 Tyvek제품은 특수 부직포로 그 제조 공법이 까다로워 고가로 판매되고 있어 고급차종을 제외한 중저가의 차종으로 보편화하여 적용하는 데는 경제성이 나오지 않는다. 또한, 일본 간사이 페인트 사의 랩가드 제품은 가격은 저렴한 편이나 통기 성능이 없어 도막면과 보호 필름 사이에 트랩된 물 방울들에 의해 자동차 도막면을 손상시키는 경우가 발생된다.
따라서 본 발명에서는 통기 성능을 가지면서 내후성도 우수하고 필름 변색이 일어나지 않는 저렴한 자동차 도막 보호용 통기성 필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름에 관한 것이다.
통기성 필름에 대하여 종래기술로는, 유럽특허등록공보 0066672, 0307116, 0459142 및 779325 등과 같이 폴리올레핀과 무기충진제에 지방산류의 제3의 물질을 첨가하여 필름의 부드러움을 증가시키거나, 필름의 종적 방향과 횡적 방향의 물성상의 불균형을 해소하는 것을 해결 방법으로 제시하고 있다. 또한, 유럽특허등록공보 0232060나 미국특허공보 4777073에는 필름의 후가공상에서 엠보 처리와 같은 특정 기술을 사용하여 통기성 필름의 기계적 강도를 조절하거나, 투습도를 증가시키고 인열강도를 향상시키는 기술 들이다.
그러나 상기의 기술들은 필름이 통기 성능을 갖도록 만드는 기술로 현재 기저귀나 생리대 등에 적용되고 있지만 자동차 도막 보호용 필름이 반드시 가져야 할 필수 조건인 내후성능을 충족시키지 못해 적용할 수 없다.
상기 필름으로 자동차용 보호 필름 규격 테스트 시 6개월간 옥외 폭로 테스트를 실시하면 필름이 열화 및 산화가 진행되고 필름 물성이 급격히 저하되어 필름이 바스러지는 현상이 일어나 적용이 불가능하다. 즉, 내후성능을 획기적으로 개선하지 않으면 6개월 이상을 품질 보증 해야 하는 자동차용 도막 보호 필름으로 사용될 수 없다.
본 발명에서는 내후성능을 획기적으로 개선함으로써 자동차 도막 보호용 통기성 필름을 제조하기에 이르렀다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (a)저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌, a-올레핀계폴리머, 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌, 임팩트 폴리프로필렌, 또는 그들의 공중합체 중 하나 또는 두 가지 이상의 수지, (b)이산화 티탄과 (c) 난연성 C8~C20의 알킬에스테르염 또는 알킬산으로 표면 처리한 칼슘카보네이트나 또는 황산바륨에서 선택되는 하나 이상의 성분 및 (d) 활제, 자외선안정제, 산화방지제에서 선택되는 하나 이상의 성분을 함께 사용함으로써, 내후성이 비약적으로 증가하여 본 발명에서 목적으로 하는 현저한 내수성을 가지는 필름을 제공할 수 있었다.
그러나 상기 본 발명의 구성요소에서 (a),(b) 및 (c) 성분이 모두 결합되지 않는 경우에는 원인을 정확히 알 수 없지만 내수성이 현저히 열세여서 본 발명의 용도로 사용할 수 없었다.
구체적으로는 본 발명에서 상기 (b)성분은 수지성분 100중량부에 대하여 1 ~ 20중량부이고, (c) 성분은 수지 성분에 대하여 101 ~ 200중량부, (d) 성분은 0.01~10중량부를 사용하는 경우, 본 발명에서 목적으로 하는 특성을 가지는 통기성 필름이 제조된다. 상기 (d)성분에서 각각의 성분에서 채택할 수 있는 함량은 활제는 0.05 ~ 5중량부, 산화방지제는 0.01 ~ 5중량부 및 UV안정제는 0.01 ~ 5중량부의 범위 내에서 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서 사용한 제1성분은 폴리올레핀계 수지로 최종 제품의 요구 물성에 따라 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌, a-올레핀계폴리머, 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌, 임팩트 폴리프로필렌, 또는 그들의 공중합체 중 하나 또는 두 가지 이상의 수지를 사용한다.
또한, 본 발명의 중요 구성요소로서 난연성 C8~C20의 알킬에스테르염 또는 알킬산으로 표면 처리한 탄산 칼슘이나 황산 바륨을 사용했으며 평균 입도가 0.7 ~ 5㎛인 범위의 것을 사용한다. 평균 입도가 0.7㎛보다 작으면 통기성 컴파운드 제조 시 혼련성이 떨어져 원하는 물성을 나타낼 수 없는 문제점이 있고, 평균입도가 5㎛보다 크면 통기성 필름 제조 시 구멍 발생 빈도가 증가하여 불량 발생이 많아지게 된다. 또한 상기 성분은, 상기 코팅하지 않을 경우에는, 내후성이 본 발명의 사용하는 경우보다 현저히 떨어지므로, 바람직하지 않다.
본 발명에서 이산화티타늄은 루타일이나 아나타제 형태를 모두 사용할 수 있고, 1 ~ 20중량부로 이루어진다. 바람직하게는 2에서 10중량부가 가장 좋은 성능을 발휘한다. 본 발명은 특히 이산화티타늄이 상기 난연성 표면코팅물질로 코팅된 탄산칼슘이나 황산바륨과 결합되어 폴리에틸렌에 적용될 시에 예상하지 못한 현저한 내후성을 발휘하는 놀라운 효과를 가짐을 알게 되었다.
본 발명에서 활제의 예로는 특별히 한정하지 않지만, 스테아린산 칼슘이나 스테아린산 아연 또는 불소 수지를 단독 또는 두 가지 이상을 동시에 사용하는 경우에는 내후성이 더욱 현저히 증가되어 본 발명이 목적으로 하는 내후성 정도를 달성할 수 있다. 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량부를 사용하는 것이 더욱 좋다.
본 발명에서 산화방지제는 페놀계 산화방지제나 인산계 산화방지제를 단독 또는 두 가지를 동시에 사용할 수 있으며, 0.01 ~ 5중량부로 사용하며, 0.01보다 작으면 산화방지 효과를 바라는 만큼 나타낼 수 없고 5보다 크면 산화방지 효과의 증가를 더 이상 기대할 수 없다.
본 발명의 자외선 안정제는 Benzophenone계나 Benzotriazole계, 또는 HALS계를 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것이 본 발명의 목적하는 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 상기 (d) 성분은 각각 단독으로 사용하여도 이들이 상기 (b) 성분 및 (c) 성분과의 결합에 의해 내후성 향상을 현저히 제고시키지만, 2이상의 성분을 조합하여 사용하는 경우 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있다.
상기의 조성물로 이루어진 컴파운드 수지를 필름 성형 압출기를 사용하여 압출한 후 일축 또는 이축 방향으로 연신시켜 자동차 도막 보호용 통기성 필름을 제조한다.
본 발명에서는 통기 성능을 가지면서 내후성도 우수하고 필름 변색이 일어나지 않는 저렴한 자동차 도막 보호용 통기성 필름 조성물 및 그로부터 제조되는 필름을 제공할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
< 실시예1>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 상기 저밀도 폴리에틸렌과 이산화티타늄 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 200중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다.
제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
< 실시예2>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B(인산계와 페놀계 산화방지제가 2:1로 배합된 제품) 1중량부, 상기 저밀도 폴리에틸렌과 이산화티타늄의 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 200중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
<실시예3>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부, 상기 저밀도 폴리에틸렌과 이산화티타늄의 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 200중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융 혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
<실시예4>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부, 상기 저밀도 폴리에틸렌과 이산화티타늄의 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고, 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 200중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
<실시예5>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부, 중량평균분자량 5000의 TPFE 1.5중량부, 상기 저밀도 폴리에틸렌과 이산화티타늄의 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고, 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 2 00중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융 혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
< 비교예1>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 2중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
< 비교예2 >
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 2중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융혼합하여 압출시켜 펠렛형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
< 비교예3>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5이고 스테아린산 아연으로 코팅된 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융 혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
< 비교예4>
압출 온도가 평균 190℃로 유지되는 이축압출기를 사용하여 선형저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 3.0, 밀도 = 0.919, 분자량 분포도 = 5) 80중량부와 용융지수가 높은 저밀도 폴리에틸렌(M.I. = 13, 밀도 = 0.919) 20중량부, 상기 저밀도 폴리에틸렌과 이산화티타늄의 마스터배치(60% 이산화티타늄 함유) 10중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고, 송원산업의 산화방지제 21B 1중량부, 사이텍(Cytec)사의 자외선안정제인 Cyasorb UV 3346 1중량부를 수퍼믹서로 혼합한 것을 주 주입구로 투입하고 평균입자 크기가 1.5인 탄산칼슘 100중량부를 측면 주입구로 투입하면서 용융 혼합하여 압출시켜 펠렛 형태로 제조하였다. 제조된 컴파운드를 필름 성형기를 사용해 압출 성형한 후 기계방향으로 2배 일축 연신하여 평량이 100g/ m2 인 통기성 필름을 제조하였으며, 내후성능 평가 결과를 하기 표1에 나타내었다.
Figure 112011032079366-pat00001

주) 인장강도 70kg/cm2 인장신율 30%이상 유지되는 시간으로 표시함.
상기 표1에 나타난 내후성능 평가 결과는 하기의 방법으로 측정하였다.
Q-Lab사의 UV 내후성 테스트 장비인 QUV/se를 사용하여 가속 테스트를 실시하는데, UV램프는 UVB-313 EL을 사용했고, 빛세기는 0.70w/m2/nm, 판넬 온도는 60℃로 하여 측정하였다. 테스트 방법은 4시간 UV를 조사하고 4시간 냉각시키고 다시 4시간 UV 조사, 4시간 냉각시키는 사이클 테스트를 하였고 총 1000시간 까지 테스트 후의 필름 물성으로 적용 가능 여부를 판단하였다.
상기 실험결과 비교예에서 볼 수 있듯이 산화방지제나 자외선 안정제의 조합으로는 통기성 필름의 내후성이 개선되지 않는다는 것을 알 수 있고, 탄산칼슘을 알킬 에스테르염으로 코팅하지 않은 채로 사용하는 경우에도 내후성도 다소 부족하고 인장 강도가 현저히 저하되어 자동차용 보호 필름으로 적용할 수가 없게 된다.
본 발명에 따른 실시예에서 보이는 바와 같이, 알킬 에스테르염으로 코팅된 탄산칼슘을 사용하고 이산화티타늄과 산화방지제, 자외선 안정제, 활제의 조합이 이루어졌을 경우 시너지 효과가 나타나 내후성도 획기적으로 개선되고 필름의 인장 강도도 높게 유지되어 자동차용 보호 필름으로 적용 가능함을 알 수 있었다.

Claims (5)

  1. 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 평균입경이 0.7 ~ 5㎛이고 C8~C20의 알킬에스테르염 또는 알킬산이 표면 코팅된 탄산칼슘 및 황산바륨에서 선택되는 하나 이상의 성분 101~200중량부; 루타일 또는 아나타제 형태의 이산화티타늄 1~20 중량부; 및 불소수지 활제 0.05~5 중량부, 폐놀계 또는 인산계 산화방지제 0.01~5중량부, 및 벤조페논계, 벤조트리아졸계 및 HALS계 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 자외선안정제 0.01~5중량부 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 기능성 첨가제 0.01~10중량부;를 함유하는 일축 또는 이축 연신하여 제조하는 자동차 도막 보호용 통기성 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, a-올레핀계수지, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 임팩트폴리프로필렌 중 하나 또는 두 가지 이상의 수지를 혼합한 것인 일축 또는 이축 연신하여 제조하는 자동차 도막 보호용 통기성 필름.
  4. 삭제
  5. 삭제
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