KR101763823B1 - 이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

밀도가 낮을 뿐만 아니라, 불투명성 및 후가공성이 우수한 이축연신 백색필름 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 이축연신 백색필름은, 필름 형태를 유지하는 지지층의 역할을 하며, 프로필렌 중합체 수지 및 상기 프로필렌 중합체 수지에 분산되어 있으며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 가공할 때, 입자 형태를 유지하는 이종(異種) 중합체를 포함하는 중심층; 및 상기 중심층의 하나 이상의 면에 위치하여 외부로 노출되는 표면층을 포함한다.

Description

이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법{Biaxially oriented white film and method for producing the same}
본 발명은 이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밀도가 낮을 뿐만 아니라, 불투명성 및 후가공성이 우수한 이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이축연신 백색 필름은 합성 수지로 이루어진 필름으로서, 10 ~ 50 ㎛의 두께를 가지는 포장, 인쇄 또는 라벨용 백색 불투명 필름(white opaque film)과 50 ~ 160 ㎛의 두께를 가지는 합성지(synthetic paper)를 포함한다. 이축연신 백색 필름은 통상적으로 백색 불투명 필름의 형태를 가지며, 이축 연신 폴리프로필렌(Biaxially Oriented Polypropylene: BOPP) 필름으로 이루어진다. 이축 연신 백색 필름은 종이에 비하여 얇고 강하며, 물에 젖어도 찢어지지 않으므로, 명함, 인쇄물, 라벨, 티켓 등, 일상 생활에서 종이 대체용의 다양한 용도로 사용되고 있다. 이축연신 백색 필름이 종이의 특성을 나타내기 위해서는, 인쇄 적성, 백색도, 은폐력 등을 가져야 하며, 미세기공(Micro void) 형성 등을 통하여 밀도와 질감을 적절히 조절하여야 한다. 통상적으로, 필름 내부에 기공을 형성시키기는 첨가물, 즉, 스페이서(spacer)로 무기물을 첨가하여, 필름을 연신할 때 기공이 형성되도록 함으로써, 필름의 밀도를 저하시키고, 백색 무기 안료를 첨가하여, 은폐력을 조절한다.
대한민국 특허 등록 10-0304330호에는, 무기 미세 분말을 5 내지 40 중량% 함유하고, 올레핀 중합체로 구성된 이축 연신 필름을 기저 물질층(A)으로 포함하며, 무기 미세 분말을 8 내지 65 중량% 함유하고 융점이 기저 물질층(A)의 융점보다 5℃ 이상 낮은 프로필렌계 중합체 또는 고밀도 폴리에틸렌을 포함하고, 표면 조도(roughness)가 0.3 내지 1.5 ㎛인 일축 연신층(B)이 기저 물질층(A)에 접착되어 있는 다층 구조 합성지가 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 2000-0001264호에는, 평균 입경 0.05~10 ㎛의 무기 충전재를 5~40 중량% 함유하는 올레핀계 수지(1)를 압출하여 기재층으로 하고, 평균 입경이 0.05~3 ㎛이며 8 ㎛에서 톱 커팅된 무기 충전재를 8~65 중량% 함유하고, 상기 올레핀계 수지(1) 보다 융점이 10 ℃ 이상 낮은 올레핀계 수지(2)를 압출한 지상층을 기재층에 적층되도록 공압출한 후, 시트화하고 2축 연신한 합성지가 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 2005-0049998호에는, 각각 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 항점착제, 이산화 티타늄 복합입자, 탄산칼슘 복합입자, 광흡수제, 항산화제를 포함하는 제 1층의 수지층(A)과 제 5층의 수지층(E)과; 각각 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 이산화 티타늄 복합입자 등을 포함하는 제 2층의 수지층(B)과 제 4층의 수지층(D); 및 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 탄산칼슘 복합입자, 이산화 티타늄 복합입자 등을 포함하는 제 3층의 발포층(C)이 30 ~ 300 ㎛ 두께의 5층 중첩 구조를 가지는 이축배향 폴리프로필렌 합성종이가 개시되어 있다.
이러한 종래의 합성지에 있어서는, 밀도를 낮추기 위하여 CaCO3 등의 무기물 마스터배치(M/B)가 사용된다. 즉, 무기물 입자는 필름 내부에서 스페이서(Spacer)의 역할을 하고, 필름의 연신 공정에서, 무기물에 의해 필름 내부가 찢어져, 기공 또는 공극이 형성되므로, 필름의 밀도가 저하된다. 또한, 인쇄시 선명성을 확보하고, 포장시 내부 포장물이 보이지 않도록, 필름에 불투명성 또는 은폐력을 부여하기 위해서, 이산화 티타늄(TiO2) 등의 백색 무기 안료가 사용되고 있다. 그러나, 이러한 무기물이나 이산화 티타늄은 밀도가 높아(약 4.2 g/㎤), 필름의 밀도 감소에 한계가 있다. 또한, 불투명성을 확보하기 위해서, 백색 무기 안료를 과량 처방하면, 필름에 형성된 기공 외부에 백색 안료가 위치하게 되고, TiO2에 의해 필름의 밀도가 상승하는 역효과가 발생하기도 한다. 이를 방지하기 위해서, 발포 무기물을 과량 처방하면, 무기물이 균일 분산되지 못하고, 필름 연신 과정에서 시트 중간이 처지게 되어, 필름이 TDO(transverse direction orientation) 연신기 하부에 걸려 파단되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 단점은, 필름의 전체 두께가 얇거나, 밀도가 낮은 필름 중심층의 두께가 얇아질수록, 더욱 문제가 된다.
본 발명의 목적은, 밀도가 낮고, 불투명성이 우수한 이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 후가공성이 우수하고, 특히 칼날 마모도가 작을 뿐만 아니라, 필름의 층간 박리 및 필름 처짐이 적으며, 굳음도가 우수한 이축연신 백색 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 필름 형태를 유지하는 지지층의 역할을 하며, 프로필렌 중합체 수지 및 상기 프로필렌 중합체 수지에 분산되어 있으며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 가공할 때, 입자 형태를 유지하는 이종(異種) 중합체를 포함하는 중심층; 및 상기 중심층의 하나 이상의 면에 위치하여 외부로 노출되는 표면층을 포함하는 이축연신 백색 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은, (a) 프로필렌 중합체 수지 및 상기 프로필렌 중합체 수지에 분산되어 있으며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 가공할 때, 입자 형태를 유지하는 이종(異種) 중합체를 포함하는 중심층 형성 수지; 및 (b) 표면층 형성 수지를 필름 형태로 공압출하여, 중심층 및 표면층이 순차적으로 적층된 필름 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 포함하는, 이축연신 백색필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이축연신 백색필름은, 밀도가 낮고, 불투명성 및 후가공성이 우수하며, 특히 칼날 마모도가 작을 뿐만 아니라, 필름의 층간 박리 및 필름 처짐이 적고, 굳음도가 높은 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이축연신 백색필름의 단면 구조를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이축연신 백색필름의 단면 구조를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성 요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이축연신 백색필름의 단면 구조를 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축연신 백색필름은, 중심층(30) 및 상기 중심층(30)의 하나 이상의 면, 바람직하게는 양면에 위치하는 표면층(10)을 포함한다. 상기 중심층(30)은, 이축연신 백색필름의 필름 형태를 유지하는 지지층의 역할을 하며, 프로필렌 중합체 수지(32) 및 상기 프로필렌 중합체 수지(32)에 분산되어 있으며, 상기 프로필렌 중합체 수지(32)를 연신하여 가공할 때, 입자 형태를 유지하는 이종(異種) 중합체(34)를 포함한다. 상기 프로필렌 중합체 수지(32)는 프로필렌이 중합되어 형성된 수지로서, 프로필렌 함량이 50 중량% 이상인 프로필렌 중합체이고, 예를 들면, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌과 α-올레핀과의 공중합체(프로필렌 함량 50 내지 99 중량%) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 프로필렌 단독 중합체이다. 여기서, 프로필렌 함량은 전체 중합체 중량에 대한 프로필렌 단위의 중량을 나타낸다. 상기 프로필렌과 공중합되는 α-올레핀은, 예를 들면, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 이들의 혼합물 등일 수 있고, 이들은 프로필렌 공중합체에 열접착성, 점착성 등의 기능을 부여한다.
상기 중심층(30)에 분산되는 이종 중합체(34)는, 상기 프로필렌 중합체 수지(32)가 연신될 때, 내부 스페이서로 작용하여, 프로필렌 중합체 수지(32)에 기공(36, void) 또는 공극을 형성하는 역할을 한다. 즉, 상용성이 낮은 이종 중합체(34)와 프로필렌 중합체 수지(32)를 사용하여, 연신시 기공(36)이 형성되도록 함으로써, 이종 중합체(34)의 크기, 물성 등에 따라, 기공(36) 크기 및 중심층(30)의 밀도를 조절할 수 있고, 중심층(30) 성분들의 굴절율 차이에 따라, 중심층(30)의 은폐력을 조절할 수 있다. 상기 프로필렌 중합체 수지(32) 100 중량부에 대하여, 상기 이종 중합체(34)의 사용량은 1 내지 50 중량부, 바람직하게는 2 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량부이다. 상기 이종 중합체(34)의 사용량이 너무 작으면, 상기 중심층(30)에 기공이 불충분하게 형성되어, 이축연신 백색필름의 밀도가 충분히 저하되지 못하며, 상기 이종 중합체의 사용량이 너무 많으면, 중심층(30)의 강도가 불충분하게 될 우려가 있다. 상기 이종 중합체(34)의 입자 크기는 통상 0.1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 ㎛이다. 상기 이종 중합체(34)의 입자 크기가 너무 작으면, 충분한 크기의 기공(36)이 형성되지 못할 우려가 있고, 너무 크면, 기공(36)의 크기가 과도하게 커져, 중심층(30)의 강도가 저하될 우려가 있다.
상기 이종 중합체(34)로는, 사용되는 프로필렌 중합체와 상용성이 낮은 비폴리프로필렌계 유기 중합체를 사용할 수 있고, 바람직하게는 프로필렌 중합체의 융점(약 157 ℃) 보다 높은, 바람직하게는 5 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 10 ℃ 이상 높은 융점(Tm)를 가지거나, 프로필렌 중합체와의 표면 저항(Surface tension, 폴리프로필렌의 표면 저항: 약 30 내지 31 mN/m) 차이가 2 mN/m 이상, 바람직하게는 3 mN/m 이상, 더욱 바람직하게는 5 mN/m 이상인 합성 수지를 사용할 수 있다. 상기 이종 중합체(34)로 사용될 수 있는 합성 수지로는, 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이드(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(Nylon, 4/6, 6/6, 6/10, 6), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)-엘라스토머, 폴리에스테르 공중합체(PET-G), 폴리페닐렌설파이트(PPS), 폴리메틸펜탄(PMP), 폴리이미드(PI), 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 이종 중합체(34)는 프로필렌 중합체의 마스터배치(M/B) 형태로 프로필렌 중합체 수지(32)에 혼합될 수 있다.
필요에 따라, 상기 중심층(30)에 유기 개질제를 첨가하여, 상기 이종 중합체(34)와 프로필렌 중합체 수지(32)의 상용성 및 기공(36) 크기를 더욱 조절할 수 있다. 상기 이종 중합체(34)와 프로필렌 중합체 수지(32)의 상용성 증가시키는 유기 개질제로는 에틸렌-에틸아크릴레이트(EEA), 폴리에틸렌 그래프트무수말레익산(PE-g-MA), 폴리프로필렌 그래프트무수말레익산(PP-g-MA), 에틸렌-프로필렌 고무 그래프트무수말레익산(EPR-g-MA), 에틸렌-옥텐 고무 그래프트무수말레익산(EOR-g-MA), 에틸렌-프로필렌-디엔모노머 고무 그래프트무수말레익산(EPDM-g-MA), 폴리에틸렌 그래프트아크릴산(PE-g-AA), 에틸렌-프로필렌 고무 그래프트아크릴산(EPR-g-AA), 에틸렌-옥텐 고무 그래프트무수말레익산(EOR-g-MA), 에틸렌-프로필렌-디엔모노머 고무 그래프트아크릴산(EPDM-g-AA), 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 유기 개질제의 사용량은, 프로필렌 중합체 수지(32) 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 5 중량부이다. 여기서, 상기 유기 개질제의 사용량이 너무 작으면, 상용성 개선 효과가 미미하고, 너무 많으면, 특별한 이익이 없이, 중심층(30)의 물성이 오히려 저하될 우려가 있다.
상기 표면층(10)은 중심층(30)의 일면 또는 양면에 위치하여 외부로 노출되는 층으로서, 이축연신 백색필름의 용도에 따라, 인쇄 적성, 평활성, 내마모성 등의 특성을 가질 수 있다. 상기 표면층(10)은 프로필렌 함량이 50 중량% 이상인 프로필렌 중합체로 이루어지고, 예를 들면, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌과 α-올레핀과의 공중합체(프로필렌 함량 50 내지 99 중량%) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 수지로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 프로필렌 단독 중합체로 이루어진다. 상기 프로필렌과 공중합되는 α-올레핀은 예를 들면, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 표면층(10)의 어느 하나 또는 모두는, 표면층(10)이 필요로 하는 특성에 따라, 산화방지제, 대전방지제, 활제, 안티블로킹제, 충진제, 방담제, 가소제, 이들의 혼합물 등의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 사용량은 표면층(10)을 구성하는 수지 100 중량부에 대하여, 0 내지 30 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부이다. 여기서, 상기 첨가제의 사용량이 너무 작으면, 첨가제의 사용 효과를 얻을 수 없고, 너무 많으면, 표면층(10)의 물성이 오히려 저하될 우려가 있다. 이축연신 백색필름의 양측 모두에 인쇄성 등이 필요한 경우에는, 양측 표면층(10) 모두에 첨가제를 포함시키고, 일측에만 필요한 경우에는, 일측에만 첨가제를 포함시키고, 타측은 접착력이 있는 수지 또는 마테 화합물(Matte Compound) 등으로 다양하게 구성할 수 있다. 상기 표면층(10)은 인쇄 적성 확보를 위하여 30 내지 60 dyne/cm 의 표면장력을 가지는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이축연신 백색필름의 단면 구조를 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이축연신 백색필름은, 중심층(30)과 표면층(10)의 사이 중 적어도 한 곳에 중간층(20)이 더욱 형성된 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 이축연신 백색필름과 동일한 구조를 가진다. 상기 중간층(20)은 중심층(10)과 표면층(30)의 박리를 방지하거나, 접착 강도를 향상시키는 기능을 한다. 상기 중간층(20)도 프로필렌 함량이 50 중량% 이상인 프로필렌 중합체로 이루어지고, 예를 들면, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌과 α-올레핀과의 공중합체(프로필렌 함량 50 내지 99.9 중량%) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 수지로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 프로필렌 단독 중합체로 이루어진다. 상기 프로필렌과 공중합되는 α-올레핀은 예를 들면, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 중간층(20)을 이루는 수지의 용융 온도는 상기 중심층(30)을 이루는 수지의 용융 온도보다 낮거나, 같거나, 높을 수 있으나, 내열성 향상을 위해서는 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 중간층(20)에도 중심층(30)에 처방된 것과 동일한 종류의 성분 및 함량의 이종 중합체(34)를 첨가할 수 있다. 상기 중간층(20)에, 입자 형태를 유지하는 이종 중합체(34)를 첨가시키면, 중간층(20)의 연신 과정에서, 기공이 형성되므로, 중간층(20)의 밀도를 감소시킬 수 있다.
또한, 필요에 따라, 본 발명의 효과를 훼손하지 않는 한도 내에서, 상기 중간층(20) 및/또는 중심층(30)은, 백색도, 은폐력, 질감, 접착성 등의 필요한 물성 확보하기 위하여, 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로는, 이산화 티타늄(Titanium Dioxide) 등의 무기계 백색 안료, 유기계 백색 안료, 산화방지제, 대전방지제, 활제, 안티블로킹제, 충진제, 방담제, 가소제 등을 예시할 수 있다. 상기 충진제의 구체적인 예로는 탄산칼슘(CaCO3), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kalinite), 마이카(mica), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite), 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 상기 첨가제의 사용량은 중간층(20) 및/또는 중심층(30)을 구성하는 수지 100 중량부에 대하여, 0 내지 30 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부이다. 여기서, 상기 첨가제의 사용량이 너무 작으면, 첨가제의 사용 효과를 얻을 수 없고, 너무 많으면, 중간층(20) 및/또는 중심층(30)의 물성이 오히려 저하되거나, 이축연신 백색필름 성형이 곤란하게 될 우려가 있다. 예를 들어, 이산화 티타늄 등의 백색 안료를 과량 사용하면, 은폐력은 향상되지만, 필름 연신 과정에서 필름이 파단되기 쉬우므로, 생산성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 따른 이축연신 백색필름의 전체 두께는, 제품의 용도 및 설계에 따라 달라질 수 있으나, 생산성, 가격 경쟁력, 물성 등을 고려하면, 통상 10 내지 300 ㎛이다. 본 발명에 있어서, 상기 중심층(30)의 두께는, 통상 전체 이축연신 백색필름 두께의 50 % 이상, 바람직하게는 65 % 이상, 더욱 바람직하게는 80 % 이상이다. 상기 중심층(30)의 두께가 너무 작으면, 압출 및 연신 과정에서 이축연신 백색필름의 형성이 곤란할 우려가 있다. 상기 표면층(10) 및 중간층(20)의 두께도, 제품의 용도 및 설계에 따라 자유롭게 조절할 수 있으나, 은폐력 조절, 인쇄 적성, 내열성 등을 고려하면, 상기 표면층(10)은 중심층(30)의 두께 대비 0.01 내지 20 %, 바람직하게는 0.1 내지 10 %의 두께를 가지며, 상기 중간층(20)은 중심층(30)의 두께 대비 0.01 내지 15 %, 바람직하게는 0.1 내지 10 %의 두께를 가진다. 상기 표면층(10), 중간층(20) 및 중심층(30)은 기능 및 용도에 따라, 단층뿐 만 아니라, 2층, 3층 등의 다층 구조로 형성될 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이축연신 백색필름은 최소 3층의 다층 구조를 가지며, 설계에 따라 5층 이상의 다층 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 이축연신 백색필름은, 각 수지 성분들을 적층된 폴리프로필렌 필름 형태로 공압출한 후, 공압출된 필름을 연신시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 중심층(30) 형성 수지, 상기 표면층(10) 형성 수지, 및 필요에 따라, 상기 중간층(20) 형성 수지를 필름 형태로 공압출하여, 상기 중심층(30), 중간층(20) 및 표면층(10)이 순차적으로 적층된 필름 적층체를 형성하고, 이를 연신하여 본 발명에 따른 이축연신 백색필름을 제조할 수 있다. 상기 필름 적층체는 기계 방향 및 횡방향으로 이축연신되어 BOPP(Biaxially Oriented Polypropylene) 필름을 형성할 수 있다. 상기 중심층(30)의 연신 과정에서, 상기 중심층(30)에 포함된 이종 중합체(34)는 내부 스페이서로 작용하여, 중심층(30)에 기공(36, void) 또는 공극을 형성하여, 중심층(30)의 밀도를 저하시킨다. 본 발명에 따른 이축연신 백색필름은 공압출에 의해 제조될 수 있으므로, 접착제의 코팅 공정 혹은 라이네이션 공정이 불필요하고, 경제적으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 이축연신 백색필름은 중심층(30)에 유기 마스터배치(M/B)를 사용하므로, 종래의 무기물 마스터 배치를 사용하는 필름과 비교하여 밀도가 작고, 은폐력(불투명성)이 우수하므로, TiO2 등 무기계 백색 안료의 사용량을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따른 이축연신 백색필름은 무기물 함량이 낮으므로, TDO 연신시 필름 무게를 감소시켜서, 필름의 처짐 현상을 방지하여, 필름의 굳음도를 개선하고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 고경도 무기물 함량이 작으므로, 이축연신 백색필름의 후가공 공정에서, 이축연신 백색필름을 칼날 컷팅(재단)할 때 발생하는 연속 칼날 컷팅 작업에 의한 칼날 마모도를 감소시킬 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~3] 이축연신 백색필름의 제조
하기 표 1과 같은 조성의 수지를 각기 다른 압출기에 투입하여 용융한 후, 용융된 수지를 T-다이로 공압출하여 시트를 형성한 다음, 형성된 시트를 냉각하고, 기계 방향으로 5배, 폭 방향으로 8배 연신하여 이축 연신된 백색 불투명 필름(White Opaque Film) 형태의 5층 구조 이축연신 백색필름을 제조하였다.
구분 층 사용수지 및 조성 두께
(㎛)


실시예
1		 표면층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 100 wt% 2
중간층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 75 wt%
(2) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 25 wt%		 1.5
중심층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157℃) 86 wt%
(2) 나일론 6/10 (Nylon 6/10) 50 wt% 함유 Master Batch 14 wt%		 23
중간층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 75wt%
(2) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 25 wt%		 1.5
표면층 (1) 프로필렌과 α-올레핀 공중합체 (용융온도: 125 ℃) 100 wt% 2


실시예
2		 표면층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 100 wt% 2
중간층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 75 wt%
(2) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 25 wt%		 1.5
중심층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 86 wt%
(2) 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 50 wt% 함유 Master Batch 14 wt%		 23
중간층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 75 wt%
(2) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 25 wt%		 1.5
표면층 (1) 프로필렌과 α-올레핀 공중합체 (용융온도: 125℃) 100 wt% 2


실시예
3
 표면층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 100 wt% 2
중간층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 75 wt%
(2) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 25 wt%		 1.5
중심층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 86 wt%
(2) 폴리카보네이트(PC) 50 wt% 함유 Master Batch 14 wt%		 23
중간층 (1) 프로필렌수지(용융온도 : 157℃) 75wt%
(2) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 25 wt%		 1.5
표면층 (1) 프로필렌과 α-올레핀 공중합체 (용융온도: 125℃) 100 wt% 2
[비교예 1] 이축연신 백색필름의 제조
하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 이종 중합체 대신 무기물 첨가제를 중심층에 포함시키고, 실시예와 동일한 방법으로 3층 구조 이축연신 백색필름을 제조하였다. 전체 필름의 두께는 실시예의 필름과 동일하게 30 ㎛로 하였다.
구 분 층 사용수지 및 조성 두께(㎛)

비교예
1		 표면층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 100 wt% 3
중심층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 80 wt%
(2) 탄산칼슘(CaCO3) 70 wt% 함유 Master Batch 10 wt%
(3) 이산화티타늄(TiO2) 50 wt% 함유 Master Batch 10 wt%		 24
표면층 (1) 프로필렌 수지(용융온도: 157 ℃) 100 wt% 3
1. 밀도 평가: 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 이축연신 백색필름의 밀도를 ASTM D 1505에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 이종 중합체를 사용하는 경우, 이축연신 백색필름의 밀도가 개선(저하)된다.
구 분 밀도 (g/cm3)
실시예 1 0.603
실시예 2 0.614
실시예 3 0.620
비교예 1 0.724
2. 은폐력 평가: 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 이축연신 백색필름의 은폐력을 ASTM D 1003에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 하기 표 4에 나타낸 바와 같이, 이종 중합체를 사용하는 경우, 공극(void)이 형성되어, 공극면과 수지면의 굴절율 차를 증가시키고, 이에 따라 은폐력(투광도)이 향상된다.
구 분 은폐력, 투광도 (%)
실시예 1 20
실시예 2 21
실시예 3 22
비교예 1 28
3. 굳음도(Film Stiffness) 평가: 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 이축연신 백색필름의 굳음도(박리 특성)를 ASTM D 882에 규정된 박막 필름(Thin film)의 Roof 형태의 강도 측정 방법에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 하기 표 5에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 비중이 작은 이종 중합체를 사용하면, 종래의 무기물을 사용하는 경우에 비해 필름 처짐 현상을 개선할 수 있으므로, 필름의 굳음도(Stiffness)가 증가된 결과를 얻을 수 있다.
구 분 굳음도 평가결과 (g/25mm)
실시예 1 기계 방향 0.76
폭 방향 1.39
실시예 2 기계 방향 0.77
폭 방향 1.12
실시예 3 기계 방향 0.72
폭 방향 1.08
비교예 1 기계 방향 0.44
폭 방향 0.85
4. 내열성 평가: 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 이축연신 백색필름의 내열성을 ASTM D 1204에 규정된 수축율 시험 방법으로 평가하였다. 즉, 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 이축연신 백색필름을 135 ℃로 유지되는 챔버에 투입하여 5분간 에이징(Aging)한 후, 투입 전과 투입후의 수축율을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 하기 표 6에 나타낸 바와 같이, 실시예의 이축연신 백색필름은 비교예의 이축연신 백색필름과 유사한 내열성을 가진다.
구 분 수축율 (%)
실시예 1 기계 방향 2.8
폭 방향 0.7
실시예 2 기계 방향 2.6
폭 방향 0.5
실시예 3 기계 방향 3.0
폭 방향 0.5
비교예 1 기계 방향 2.9
폭 방향 0.4
5. 인쇄 적성 평가: 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 이축연신 백색필름의 인쇄 적성을 평가하기 위하여, ASTM D 2578에 규정된 방법으로 표면 장력을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다. 하기 표 7에 나타낸 바와 같이, 제품 후가공 등에 필요한 표면장력은 실시예의 이축연신 백색필름과 비교예의 이축연신 백색필름이 유사한 수준이었다.
구 분 표면장력(dyn/㎝)
실시예 1 42
실시예 2 41
실시예 3 42
비교예 1 42

Claims (8)

  1. 필름 형태를 유지하는 지지층의 역할을 하며, 프로필렌 중합체 수지 및 상기 프로필렌 중합체 수지에 분산되어 있으며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 가공할 때, 입자 형태를 유지하는 이종(異種) 중합체를 포함하는 중심층; 및
    상기 중심층의 하나 이상의 면에 위치하여 외부로 노출되는 표면층을 포함하며,
    상기 이종 중합체는 프로필렌 중합체의 융점 보다 높은 융점(Tm)을 가지는 합성수지이며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 필름의 형태로 가공할 때, 상기 이종 중합체가 입자 형태를 유지하여, 프로필렌 중합체 수지에 기공을 형성하는 것인, 이축연신 백색필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로필렌 중합체 수지 100 중량부에 대하여, 상기 이종 중합체의 사용량은 1 내지 50 중량부이고, 상기 이종 중합체의 입자 크기는 0.1 내지 10 ㎛인 것인, 이축연신 백색필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 이종 중합체는, 프로필렌 중합체와의 표면 저항 차이가 2 mN/m 이상인 합성 수지인 것인, 이축연신 백색필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이종 중합체는, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트-엘라스토머, 폴리에스테르 공중합체, 폴리페닐렌설파이트, 폴리메틸펜탄, 폴리이미드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 이축연신 백색필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중심층에는 상기 이종 중합체와 프로필렌 중합체 수지의 상용성을 조절할 수 있는 유기 개질제가 첨가되며, 상기 유기 개질제는 에틸렌-에틸아크릴레이트, 폴리에틸렌 그래프트무수말레익산, 폴리프로필렌 그래프트무수말레익산, 에틸렌-프로필렌 고무 그래프트무수말레익산, 에틸렌-옥텐 고무 그래프트무수말레익산, 에틸렌-프로필렌-디엔모노머 고무 그래프트무수말레익산, 폴리에틸렌 그래프트아크릴산, 에틸렌-프로필렌 고무 그래프트아크릴산, 에틸렌-옥텐 고무 그래프트무수말레익산, 에틸렌-프로필렌-디엔모노머 고무 그래프트아크릴산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 이축연신 백색필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중심층은 프로필렌 단독 중합체로 이루어지고, 상기 표면층은 프로필렌 함량이 50 중량% 이상인 프로필렌 중합체로 이루어진 것인 이축연신 백색필름.
  8. (a) 프로필렌 중합체 수지 및 상기 프로필렌 중합체 수지에 분산되어 있으며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 가공할 때, 입자 형태를 유지하는 이종(異種) 중합체를 포함하는 중심층 형성 수지; 및 (b) 표면층 형성 수지를 필름 형태로 공압출하여, 중심층 및 표면층이 순차적으로 적층된 필름 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 필름 적층체를 연신하는 단계를 포함하며,
    상기 이종 중합체는 프로필렌 중합체의 융점 보다 높은 융점(Tm)을 가지는 합성수지이며, 상기 프로필렌 중합체 수지를 연신하여 필름의 형태로 가공할 때, 상기 이종 중합체가 입자 형태를 유지하여, 프로필렌 중합체 수지에 기공을 형성하는 것인, 이축연신 백색필름의 제조 방법.
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