KR101962771B1 - 열가소성 수지 블렌드 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 블렌드 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리올레핀계 수지와 분자 구조 내 일부가 C1 내지 C18 알킬기를 갖는 석유수지를 포함하는 열가소성 수지 블렌드 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물은 폴리올레핀계 수지와 석유수지간의 상용성을 높이고, 이렇게 높아진 상용성은 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 이용한 가열 공정, 특히 마스터 배치 공정 및 필름 성형 공정에서 흄(fume)의 발생을 최소화한다.

Description

열가소성 수지 블렌드 조성물{THERMOPLASTIC RESIN BLEND COMPOSITION}
본 발명은 마스터 배치 공정 및 필름 성형 공정에서 흄(fume)의 발생을 최소화할 수 있는 열가소성 수지 블렌드 조성물에 관한 것이다.
필름 성형을 위해 사용하는 재료로는 종이류, 천연 고분자 재료, 알루미늄 호일 등의 금속박의 천연 재료와 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 대표되는 합성 고분자 재료로 크게 나뉜다. 그 중에서도 폴리프로필렌은 투명성, 가공성, 내충격성, 방습성 및 기계적 강도가 뛰어나 가장 각광받고 있다.
폴리프로필렌 필름의 종류로는 연신 여부에 따라 무연신 필름과 연신 필름으로 나뉜다.
무연신 필름은 CPP 필름(Cast PP film)과 IPP 필름(Inflation PP film)이 있으며, 이들은 투명성 및 표면광택이 우수하고 열 접착강도, 치수안정성이 우수한 필름으로 스낵 포장, 레토르트 식품 포장의 밀봉 필름 등으로 이용된다.
연신 필름(Oriented Film)은 압출 및 냉각 공정에서 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 연신시킨 필름을 의미하며, 연신에 따라 일축 연신 필름과 이축 연신 필름으로 나뉘고, 상기 이축 연신 필름은 다시 BOPP 필름(Bi-Axially Oriented PP Film)과 IOPP 필름(Inflated oriented PP film)으로 나뉜다. 이러한 연신 필름은 무연신 필름에 비해 인장강도, 인장 탄성율, 충격강도, 인장파열강도, 굴곡수명 등의 기계적 강도 및 내열성, 내한성, 투명성, 가스 차단성 등의 특성을 갖는다.
특히, BOPP 필름은 필름의 기계적 강도, 광택과 투명성, 우수한 내약품성, 내열성, 내방수성, 내구성 등이 우수하여 호평받고 있으며, 전 세계적으로 수요가 증가하여 포장 공업에서 비약적인 성장을 하고 있는 필름이다. 상기 BOPP 필름은 크게 일반용과 증착용으로 나누며, 일반용은 인쇄용, 합지용, 화이트펄용, 매트용, 섬유포장용, 담배포장용 등으로 용도별로 세분하여 생산하고 있고, 증착용은 일반적으로 알루미늄 진공 증착법을 사용하여 가스 차단성, 수증기 차단성이 필요한 분야에 사용되고 있다.
BOPP 필름은 PP 분말을 T-다이를 통하여 압출 캐스팅하여 일차 미연신 시트를 제작한 후, 이 시트를 기계 방향(MD)과 폭 방향(TD)으로 각각 연신하여 이축 연신된 PP 필름을 제작한다.
최초 BOPP 필름은 폴리프로필렌을 단독 사용하였으나, 용도에 따른 여러 물성 확보를 위해 다양한 수지 또는 첨가제와 혼합사용하고 있다.
대한민국 공개특허 제2006-0071687호는 라미네이션 BOPP 필름에 관한 것으로, 상기 필름의 강성을 높이고, 라미네이션 코팅 공정 중 접착강도와 내열성을 높이기 위해 C5 유분, C9 유분 또는 폴리테르펜계 고분자와 같은 석유수지를 폴리프로필렌 100 중량부 대비 3 내지 30 중량부를 사용하는 기술을 개시하고 있다.
상기 특허의 제조방법을 보면, 압출기에 폴리프로필렌과 석유수지를 혼합 후 압출 공정을 거치는 방식으로 이뤄지고 있는데, 이 경우 폴리프로필렌과 석유수지와의 혼련성이 낮아 최종 얻어진 필름의 물성이 불균일하거나 필름의 투명도가 저하되는 등의 문제가 발생하였다. 또한, 200 내지 250℃의 압출 공정에서 인가되는 열로 인해 석유수지로부터 흄(fume)이 발생하였다. 흄은 증기 또는 가스 상의 연소생성물이 응축하여 생성된 고체 입자의 에어로졸을 의미하며, 유해 가스로 분류되며 악취를 발생한다. 상기 흄으로 인해 작업 환경이 불량해지며 인체 유해성이 증가할 뿐만 아니라 대기 중으로 분산된 흄으로 인해 환경 및 생태계 오염이라는 추가적인 문제가 발생하였다.
이에 흄 제거를 위해 집진기 또는 흄을 강제 배출시키는 배출 장치가 제안되었다. 이러한 방법을 통해 당장의 작업 환경은 개선되었으나 공정 비용의 증가를 함께 환경 및 생태계 오염에 대한 근본적인 문제는 여전히 남아 있다.
한편, 폴리머의 가공과 관련하여 압출공정 또는 사출 공정 등 다양한 성형 공정이 사용되고 있으며, 이러한 성형 공정을 통해 다양한 플라스틱 제품을 생산하고 있다. 상기 성형 공정에서 만들고자 하는 제품에 색상이나 어떠한 특수한 기능을 부여하고자 할때 원하는 기능의 첨가제를 기본 원료 펠렛에 혼입하여야 한다.
그러나 상기 기능을 갖는 첨가제들은 대부분 분말 또는 액체 상태이므로, 펠렛과 혼합하여 사용하기가 어려우며, 혼련성이 불량하여 첨가제의 분산 불량으로 인해 원하는 색상이나 특수한 기능을 갖는 제품의 제조가 어렵다.
이에 마스터 배치(Masterbatch)를 이용한 방식이 제시되었다. 마스터 배치란 원료로서 폴리머 펠렛과 분말 또는 액체 상태의 첨가제와의 혼련성을 높이기 위해, 1차적으로 기본 베이스 폴리머 펠렛과 투입하고자 하는 첨가제를 고농도로 농축하여 분산시켜 놓은 펠렛을 의미하고, 이후 마스터 배치와 폴리머 펠렛을 혼합하여 본 가공을 수행한다.
마스터 배치의 제조는 재료를 혼합하기 위한 혼합 공정, 압출 공정, 냉각 공정, 및 절단 공정 순으로 진행되며, 이때 압출 공정은 폴리머의 Tg에 따라 달라지며, 통상 폴리프로필렌의 경우 200 내지 250℃에서 수행한다.
이에, 마스터 배치를 이용하여 폴리프로필렌과 석유수지를 이용하여 BOPP 필름을 제조한다고 하더라도, 200℃ 이상에서 수행하는 압출 공정이 필수적으로 수행됨에 따라, 상기 언급한 압출 공정에서의 흄 발생을 피할 수 없다.
대한민국 공개특허 제2006-0071687호, 2006.06.27, 내열성 및 고강성을 갖는 이축연신 폴리프로필렌 필름제조용 수지 조성물, 그로부터 제조된 필름 및 코팅물
상기한 문제를 해결하고자, 본 출원인은 흄 발생의 원인이 되는 석유수지의 낮은 열 안정성을 개선할 경우 압출 공정에서의 흄 발생을 억제할 수 있다는 아이디어에 착안하여 지속적인 연구를 수행한 결과, 일측 말단에 선형의 알킬기를 도입한 석유수지를 제조하였고, 이를 이용하여 폴리올레핀과 성형을 통해 필름을 제조한 결과, 마스터 배치 공정 및 성형 공정 모두에서 흄 발생이 저감됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 폴리올레핀계 수지 및 석유수지를 포함하는 열가소성 수지 블렌드 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 블렌드 조성물을 포함하며, 폴리머 성형품 제조를 위한 마스터 배치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 수지 블렌드를 포함하며, 폴리머 성형품 제조를 위한 열가소성 성형 조성물을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물을 제공한다.
이때 상기 석유수지는 수소첨가 디올레핀 유래 반복 단위(A); 및 적어도 하나의 탄소가 C1 내지 C18 알킬기를 갖는 수소첨가 디올레핀 유래 반복 단위(B)를 포함하는 석유수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리올레핀계 수지와 석유수지는 1:0.5 내지 9.5:0.5의 중량비로 블렌드된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 블렌드 조성물을 포함하되, 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 포함하는 마스터 배치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 블렌드 조성물을 포함하되, 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 포함하는 이축 연신 폴리올레핀계 필름 성형용 조성물을 제공한다.
이때 상기 이축 연신 폴리올레핀계 필름은 BOPP(Biaxially oriented polypropylene) 필름인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 블렌드 조성물은 알킬기를 포함한 석유수지를 사용함으로써, 열적 안정성을 크게 높이고 폴리올레핀계의 반복 단위와 구조적 유사성을 부여하여 상용성을 높일 수 있다.
이렇게 높아진 열적 안정성 및 상용성은 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 이용한 가열 공정, 특히 마스터 배치 공정 및 필름 성형 공정에서 흄(fume)의 발생을 최소화한다.
도 1은 본 발명에서 제시하는 마스터 배치 공정을 거치는 폴리올레핀계 성형품의 제조시 첨가하는 조성을 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 BOPP 필름 성형을 보여주는 순서도이다.
도 3은 실시예 및 비교예에서 제조한 마스터 배치의 열중량분석(TGA)그래프이다.
도 4는 (a) 실시예 1 및 (b) 비교예 1에서 제조한 마스터 배치의 표면 주사현미경 이미지이다.
본 발명에서 제시하는 열가소성 수지 블렌드 조성물은 압출 공정에서의 흄 발생을 저감하는 효과를 갖는 것으로, 폴리올레핀계 수지와 접착성 및 내열성 등을 높이기 위한 석유수지를 포함한다.
이하 각 조성을 상세히 설명한다.
폴리올레핀계 수지는 올레핀계 단량체를 사용하여 중합한 것으로, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 포함한다. 상기 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, high density PE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE, middle density PE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low density PE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, linear low density PE) 일 수 있으며, 폴리프로필렌은 신디오택틱 폴리프로필렌(sPP, syndiotactic PP), 아이소택틱 폴리프로필렌(iPP, isotactic PP), 어택틱 폴리프로필렌(aPP, atactic PP), 레지오일레귤러 폴리프로필렌(rir PP, regioirregular PP) 일 수 있다.
이들은 단일 중합체, 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체일 수 있으며, 필요한 경우 에틸렌 및 프로필렌 중 어느 하나 이상의 단량체와 C3∼C20의 알파 올레핀, 아세트산 또는 아크릴레이트 등의 공단량체와 공중합하여 사용할 수 있다.
상기 알파 올레핀은 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센 및 1-옥타데센 등의 선형 알파 올레핀, 이소부틸렌, 3-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-펜텐, 3,4-디메틸-1-펜텐, 4,4-디메틸-1-펜텐 등의 가지형 알파 올레핀, 이들의 혼합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하기로 선형 알파 올레핀을 사용할 수 있다. 일례로, 에틸렌-부틸렌 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체 등이 가능하고, 아세트산 및 아크릴레이트의 공단량체의 경우 에틸렌-아세트산비닐(ethylene-vinyl acetate, EVA) 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등이 가능하다.
가장 바람직하기로, 본 발명에서 제시하는 폴리올레핀은 폴리프로필렌이다.
폴리올레핀계 수지의 압출 공정은 통상 150 내지 300℃, 보다 구체적으로 폴리프로필렌의 경우 200 내지 250℃에서 수행하며, 이 온도에서 상기 폴리올레핀계 수지와 함께 사용하는 석유수지의 낮은 열 안정성으로 인해, 탄화수소의 일부 체인이 열화되거나 고리 화합물의 경우 고리 열림 및 열분해가 발생하여, 흄이라는 형태의 고체 입자(에어로졸 상태)가 공기 중에 부유한다. 이러한 흄은 대기 중으로 쉽게 휘발되어 작업 환경을 악화시키거나 사람의 건강 및 생태계에 영향을 준다. 따라서, 석유수지의 열안정성을 높일 경우 상기 흄 발생을 저감할 수 있다.
열안정성의 증가는 다양한 방식으로 진행될 수 있으며, 본 발명에서는 석유수지를 수첨화된 형태로 사용하되, 분자량 및 분자 크기를 늘려 열역학적으로 안정하도록 다른 코모노머, 즉 올레핀과 공중합하여 제조한다.
구체적으로, 대표적인 석유수지의 디사이클로펜타디엔(dicyclopentadiene, 이하 ‘DCPD’라 한다)을 이용하여 설명한다. 하기 반응식 1을 보면, DCPD는 2개의 이중 결합을 가지며, 올레핀 중 하나인 1-헥센과의 공중합을 통해 폴리디사이클로펜타디엔으로 전환되며, 수소 첨가에 의해 이중 결합이 모두 제거된 형태로 존재한다.
[반응식 1]
Figure 112017053717511-pat00001
이때 DCPD는 사이클로펜틸기라는 고리 구조를 가지며, 이러한 고리 구조는 결합각의 증가와 축소로 인해 생기는 스트레인인 결합각 스트레인(angle strain), 이웃하는 원자들의 결합의 겹침으로 인해 생기는 스트레인인 뒤틀림 스트레인(tortioanl strain), 원자들이 서로 가깝게 붙으면서 생기는 반발력에 의한 스트레인인 입체 스트레인(steric strain)으로 인해 열 안정성이 낮아, 압출 공정시 인가되는 열에 의해 고리가 깨진다. 이에 본 발명에서는 상기 사이클로펜틸기를 상대적으로 스트레인이 적은 알킬기를 갖도록 하되 알킬기의 수를 조절함으로써 석유수지의 분자량을 높이고 구조적인 안정성을 동시에 높임으로써, 압출 공정에서의 열 안정성을 높여 흄 발생을 저감한다.
구체적으로, 본 발명에서 제시하는 석유수지는 알킬기를 포함하는 수소 첨가 석유수지로서, 바람직하기로 수소첨가 디올레핀 유래 반복 단위(A); 및 적어도 하나의 탄소가 C1 내지 C18 알킬기를 갖는 수소첨가 디올레핀 유래 반복 단위(B)를 갖는 석유수지이다.
상기 반복 단위(A)는 디사이클로펜타디엔, 피페릴렌, 부타디엔 및 프로파디엔으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디올레핀으로부터 유래된 것이다.
상기 반복단위(B) 내 알킬기는 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 올레핀으로부터 유래된 것이다.
이때 상기 석유수지는 반복단위(A) 60 내지 90 몰%, 및 반복단위(B) 10 내지 40몰%를 포함한다.
바람직하기로, 상기 석유수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위와, 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
Figure 112017053717511-pat00002
Figure 112017053717511-pat00003
(상기 화학식 1 및 2에서, R1은 H 또는 메틸기이고, R2는 C1∼C18의 알킬기이고, 0≤m≤10, 및 0≤n≤10 이다)
상기 석유수지는 중량평균분자량이 500∼5,000g/mol, 바람직하기로 500∼3,000g/mol이며, 연화점이 70∼150℃이고, 색상(APHA color)이 1∼100인 것을 특징으로 한다. 중량평균분자량이 500g/mol 미만이면 석유 수지 사용에 따른 효과를 확보할 수 없고, 5000g/mol를 초과하면 상용성이 부족할 수도 있다. 연화점은 70℃ 미만이면 접착력이 떨어질 수 있고, 150℃ 를 초과하는 경우에는 제조공정 적용이 어렵다는 측면에서 바람직하지 않다.
또한, 색상(APHA color)은 100을 초과하면 색상이 악화되어 접착제 제조시 단점으로 작용할 수 있다.
또, 본 발명의 석유수지는 올레핀으로부터 유래된 성분이 10∼40몰%로 함유되어 있을 수 있다. 상기 올레핀의 함량이 10몰% 미만이면 올레핀 공중합으로 인한 접착 성능 개선 효과 및 내열성 효과 발현이 어려울 수 있고, 40몰%를 초과하면 접착 성능이 떨어질 수 있다.
본 발명에 따른 석유수지의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지의 방법이 사용될 수 있다. 바람직하기로는 열중합 후 수첨 단계를 거쳐 제조한다. 코모노머를 열중합함으로써, 종래의 석유수지에서 주원료로 사용되었던 C5계 올레핀의 원료 수급이 힘든 문제를 해결할 수도 있고, 종래의 석유수지에서 해결하지 못했던 취기의 문제를 해결할 수 있는 것이다. 또, 이렇게 열중합으로 석유수지를 제조할 경우, 종래의 석유수지 제조방법인 양이온 촉매법에서 필수 공정이었던 촉매제거 공정을 필요로 하지 않을 수 있고, 특히 수율을 90% 이상으로 크게 향상시킬 수 있어 바람직하다.
구체적으로, 용매에 혼합된 디올레핀과 탄소수 2 내지 20인 올레핀의 열중합 반응을 통하여 중합물을 제조하는 S1 단계; 및 상기 S1 단계에서 제조된 중합물이 수소화 촉매에 의해 수소첨가 반응을 거치도록 하는 S2 단계를 거쳐 제조한다.
이하 각 단계별로 상세히 설명한다.
(S1 단계)
먼저, 디올레핀은 올레핀과 중합 반응 전에 용매에 용해시킨 다음, 올레핀과 열중합 반응을 거쳐 석유수지로 제조된다.
상기 S1 단계에서 상기 올레핀은 이중결합이 1개 또는 2개 이상 포함할 수 있으나, 1개인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 알파 올레핀을 사용한다.
상기 알파 올레핀은 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센 및 1-옥타데센 등의 선형 알파 올레핀, 이소부틸렌, 3-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센 등의 가지형 알파 올레핀, 이들의 혼합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하기로 선형 알파 올레핀을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하기로는 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 및 1-도데센인 것이 가격이나 수급측면에서 좋다.
이때, 상기 용매는 디올레핀을 용해시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 톨루엔, 메틸렌 클로라이드, 헥산, 자일렌, 트리클로로 벤젠, 알킬벤젠(alkyl benzene) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 용매는 함량은 디올레핀과 올레핀을 충분히 용해시킬 수 있는 함량이면 특별히 제한 없이 사용 가능하고, 대체적으로, 디올레핀 1몰에 대하여 2∼10몰일 수 있다.
상기 열중합 반응은 200∼320℃의 온도에서 0.5∼4시간 동안 수행하는 것으로, 200℃ 또는 0.5 시간 미만으로 열중합을 수행할 경우에는 수율이 낮을 수 있고, 320℃ 또는 4시간을 초과하여 열중합을 수행할 경우에는 겔이 형성될 수 있다.
(S2 단계)
다음으로, 상기 S1 단계에서 제조된 중합물이 수소화 촉매에 의해 수소첨가 반응을 거치도록 하는 S2 단계를 수행한다.
본 S2 단계에서 수소화 촉매는 니켈, 팔라듐, 코발트, 백금 및 로듐계 금속 촉매로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다. 팔라듐(Pd)을 사용하는 것이 수소 첨가 반응의 반응성을 향상시키는 측면에서 더욱 바람직하다.
상기 수소화 촉매는 디올레핀 1몰에 대하여 0.001∼0.5몰을 사용하는 것이 바람직하다. 만약 디올레핀 1몰에 대하여 0.001몰 미만으로 사용할 경우, 반응성이 부족 할 수 있고, 0.5몰을 초과하는 경우에는 다량의 촉매 사용으로 경제적이지 못한 단점이 있다.
상기 S2 단계는 50∼150bar의 압력으로 150∼300℃의 온도에서 수소화 반응시킬 수 있다. 만약, 150bar를 초과하거나, 300℃를 초과하여 반응를 수행할 경우, 가혹한 반응조건에 의해 분자구조가 파괴될 수 있고, 50bar 미만 또는 150℃ 미만으로 반응을 수행하는 경우에는 수소첨가 반응이 충분하게 수행되지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 S2 단계의 수소첨가 반응으로부터 얻어진 반응 생성물은 후속의 정제 공정을 수행할 수 있다.
상기 정제 공정은 전술한 단계에서 얻어진 반응 생성물 중에 존재하는 미반응 원료, 반응 부산물, 용매 등을 제거하고 농축하기 위한 것으로, 석유수지의 제조 공정에서 통상적으로 사용되는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일례로, 증류, 재결정, 추출, 승화 또는 크로마토그래피 중 어느 하나의 공정으로 수행하며, 바람직하기로 증류 방식을 사용한다.
상기 정제 공정에서 이용하는 증류 방식의 예로는 단순 증류, 분별 증류, 공비 증류, 진공 증류 등 공지의 여러 방법이 사용될 수 있으며, 바람직하기로 진공 증류일 수 있다.
이때, 본 발명에서 제시하는 석유수지의 경우 열 안정성을 향상을 위해 정제 공정에서 통상의 진공 증류를 수행한 이후에 추가적으로 단증류 장치(Short path distillation)를 이용하여 진공 증류를 더욱 수행할 수 있다.
이때 단증류 장치는 열에 매우 취약한 물질 또는 분자량이 크고 끓는점이 높아 분리가 어려운 물질 등의 정제, 농축에 사용되는 장비를 의미하며, 전통적인 증류 장비와 달리 증발기(evaporator) 내부에 콘덴서(condenser)가 있어 증발 영역과 응축 영역 사이가 짧기 때문에 열안정성이 낮은 물질을 빠른 시간 내에 제거할 수 있어 증류 효율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 석유수지는 상기 단증류 장치를 이용하여 열에 불안정하여 흄을 유발하는 분자량이 작은 물질을 효과적으로 분리함으로써 열 안정성이 보다 개선된 석유수지를 제조할 수 있다.
상기 단증류 장치는 마이어스-베큠(MYERS-VACUUM), 인콘(INCON), 켐텍-서비스(CHEMTECH SERVICE), 아사히(ASAHI), 울박(ULVAC), 또는 브이티에이(VTA), 유아이씨(UIC)제품이 사용가능하며, 이에 한정되지는 않는다.
일례로, 상기 단증류 장치를 이용한 증류시 콘덴서의 온도는 25 내지 200℃이며, 증류 온도는 150 내지 300℃이고, 진공도는 0.05 내지 25torr인 조건 하에서 수행될 수 있다.
전술한 바의 폴리올레핀계 수지와 석유수지는 다양한 분야에 응용이 가능하며, 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대해 석유수지를 1 내지 50 중량부까지 사용할 수 있으며, 이러한 혼합비는 응용 분야가 달라지면 이들 간의 혼합비 또한 변경가능하다.
특히, 본 발명에서 제시하는 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 포함하는 열가소성 수지 블렌드 조성물은 폴리올레핀계의 다양한 제품으로 성형이 가능하다. 이때 상기 폴리올레핀계 성형품은 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 일정 비로 혼합한 마스터 배치를 제조한 후, 다시 원료인 폴리올레핀계 수지와 혼합하여 성형하는 단계를 거쳐 제조한다.
폴리올레핀계 성형품 제작시 마스터 배치의 사용은 성형품의 품질을 더욱 높이고 생산성을 증가시키는 효과를 얻을 수 있고, 마스터 배치 내 첨가제를 미리 첨가함으로써 성형 가공 공정에서의 흐름성을 개선하는 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명에서 제시하는 마스터 배치 공정을 거치는 폴리올레핀계 성형품의 제조시 첨가하는 조성을 보여주는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 폴리올레핀계 수지와 석유수지를 혼합하여 압출 공정을 수행하고, 냉각을 거쳐 마스터 배치를 제조한다.
마스터 배치 제조를 위한 폴리올레핀계 수지와 석유수지의 함량은 1:0.5 내지 1:1.5의 중량비, 바람직하기로 1:1의 중량비가 되도록 한다. 만약, 석유수지의 함량이 상기 범위보다 과량일 경우 폴리올레핀계 수지와의 혼합이 용이하지 않고, 이와 반대로 상기 범위보다 소량일 경우 석유수지 사용에 따른 효과를 기대할 수 없다.
마스터 배치용 폴리올레핀계 수지는 습식 또는 건식 볼밀 분쇄기를 이용해서 미분쇄된 분말형, 펠렛형, 판형, 또는 플레이크형일 수 있으며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않는다.
상기 혼합은 압출 공정시 압출기를 통해 수행하거나, 압출 공정 전 통상의 교반기를 통해 수행할 수 있다. 이때 혼합은 교반기가 장착된 믹서, 플라스티코더(Brabender Plasticorder), 반바리 믹서(Banbury Mixer), 니더(Kneader), 롤밀(Roll Mill), 헨셀 믹서, V 블렌더, 텀블러 블렌더, 리본 블렌더 등이 사용될 수 있다.
압출 공정은 이축압출기(twin-screw extruder), 일축압출기(single-screw extruder)를 이용하여 170 내지 200℃에서 수행하며, 용융 압출된 후 얻어진 용융물을 상온에서 냉각한 후 펠렛타이저(pelletizer)로 정단하여 마스터 배치를 얻는다.
특히, 본 발명의 마스터 배치는 전술한 바의 석유수지를 사용함에 따라 종래 석유수지 사용시 발생하던 흄이 거의 발생하지 않는다.
상기 마스터 배치는 펠렛 형태 또는 판, 후레이크 형태일 수 있으며, 이외에도 다양한 형상이 가능하다.
상기 혼합 또는 압출 공정은 필름 분야에서 알려진 첨가제, 일례로 안료, 충진제, 산화방지제, 겔생성 방지제, 자외선 흡수제, 대전방지제, 활제, 안티블로킹제, 충격보강제, 분산제, 가소제 등의 첨가제를 더욱 첨가할 수 있다. 이때 상기 첨가제의 선정 및 함량은 이 분야의 통상의 기술을 가진 자에 의해 선택될 수 있으며, 바람직하기로, 최종 수지 조성물 내에서 10 중량% 이하의 함량이 되도록 조절한다.
일례로, 충진제로는 티타늄 옥사이드, 바륨 술페이트, 바륨 티타네이트, 탄산칼슘, 실리카, 탈크, 점토 및 마이카 분말 등이 가능하고, 바람직하기로는 실리카일 수 있다. 또한, 징크 스테아레이트 또는 칼슘 스테아레이트 등의 금속 사테아레이트와 같은 활제를 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 제조된 마스터 배치는 다시 폴리프로필렌 수지와 일정비로 혼합하여 열가소성 성형용 조성물을 제조하고, 이를 다양한 제품 제조를 위한 성형 공정을 수행한다.
특히, 본 발명의 석유수지를 포함하는 성형용 조성물은 성형 공정에서 종래 석유수지 사용시 발생하던 흄이 거의 발생하지 않고, 마스터 배치 사용에 따른 여러 가지 잇점, 즉 가공의 용이성, 제품 품질 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.
상기 성형 공정은 열 성형 공정이면 어느 것이든 가능하며, 폴리올레핀계 수지의 응용 분야에 따라 달라질 수 있으며, 일례로 압출 성형, 블로우 성형, 사출 성형, 압축 성형, 진공 성형, 몰드 성형 등 다양한 성형 공정이 적용될 수 있다. 이때 성형 공정에 따라 최종 얻어지는 열가소성 수지 블렌드 조성물의 제품 형태를 달리할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 마스터 배치를 이용하여, 일례로 텐터(tenter) 방법에 의해 이축 연신 폴리올페핀계 필름, 그 중에서도 특히 이축 연신 폴리프로필렌(Biaxially oriented polypropylene, BOPP) 필름을 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 석유수지를 이용하여 BOPP 필름의 제조 공정을 보여주는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 분말 상태의 폴리프로필렌 수지와 석유수지를 용융 압출 공정을 거친 후 냉각하여 마스터 배치를 제조한다. 이때 폴리프로필렌 수지와 석유수지는 1:0.5 내지 1:1.5의 중량비, 바람직하기로 1:1의 중량비가 되도록 혼합한다.
다음으로, 상기 마스터 배치와 폴리프로필렌 수지를 혼합하여 BOPP 필름 성형용 조성물을 제조한다.
이때 BOPP 필름 성형용 조성물은 BOPP 필름을 제조하기 위해, 상기 조성물 내 폴리프로필렌 수지와 석유수지가 1:0.01 내지 1:0.5, 바람직하기로 1:0.05 내지 1:0.2의 중량비가 되도록 배합한다. 상기 혼합은 상기 마스터 배치와 마찬가지로 별도의 혼합기를 통한 혼합 공정을 용융 압출 성형 공정 전에 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 BOPP 필름 성형용 조성물을 T-다이 압출기를 사용하여 용융 압출 성형 공정을 수행 후 냉각 드럼 상에서 냉각하여 미연신 시트를 제작한다.
상기 미연신 시트는 이후 연신 공정을 거쳐 연신 후 냉각 공정을 거쳐 고정하고, 권취 및 절단을 통해 제조한다.
연신 공정은 연신 필름 제조시 수행하는 것으로, 무연신 필름 제조시에는 제외할 수 있다.
일례로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이축 연신 필름인 BOPP 필름을 제작할 경우, MD(기계방향) 연신 공정과 TD(폭방향) 연신 공정을 순차적으로 수행한다. 만약, 일축 연신 필름일 경우에는 이들 공정 중 하나의 연신 공정만을 수행한다.
이러한 연신 공정은 사용하는 원료인 폴리프로필렌의 Tg 및 Tm을 고려하여 수행한다.
바람직하기로, BOPP 필름은 4.0배 이상, 바람직하기로 5.0배 이상의 MD 연신(기계 방향 연신)비와, 4.0배 이상, 바람직하기로 5.0배 이상, 보다 바람직하기로 8.0 배 이상의 TD 연신(횡 방향 연신)비를 갖는다. 상기 연신비는 최초 무연신 시트의 폭과 연신 후 얻어진 연신 시트의 폭의 비로서, 필름의 파열없이 적절이 신장될 수 있는 수준의 연신비에 해당하며, BOPP의 통상적인 상업적 이용에 사용하는 범위이다.
이어서 수행하는 냉각 공정은 필름의 연신 상태를 고정하기 위한 것으로, 통상 상온으로 온도를 낮추는 공정을 의미한다.
연신된 필름은 와인딩기(widing roll)을 위용하여 권취 후, 제품 형태에 따라 적절한 크기로 절단하여 제품화한다.
상기한 단계를 거쳐 제조된 BOPP 필름은 사용 원료 및 제조 공정에 따라 다양한 변형이 가능하며, 통상 그 두께는 50㎛ 이하, 바람직하기로 40㎛ 이하일 수 있다.
또한, BOPP 필름은 공정 변화에 따라 상기 BOPP 필름 이외에, CPP 필름, IPP 필름, IOPP 필름 등 다양한 형태의 필름 제작이 가능하다. 이렇게 제조된 폴리올레핀계 필름은 다양한 산업 분야에 응용이 가능한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: DCPD / 1- 헥센 공중합 석유수지 A 제조
1L 오토클레이브에 디사이클로펜타디엔(DCPD) 30 중량%를 용매인 톨루엔에 용해시켜 50% 농도의 혼합물을 만들고, 여기에 1-헥센 20 중량%를 첨가하고, 반응기 체결 후, 반응 온도를 270℃로 유지하며 2시간 동안 열중합 반응시킨 후 반응을 종결하였다. 반응 완료 후, 생성된 중합물을 240℃에서 5분 동안 증류하여 미반응 유분을 회수하고 남은 중합물 55g을 수득하였다. 상기 수득된 중합물 55g에 수첨용매로 톨루엔을 1.5배로 투입하여 완전히 용해시키고, 1L 오토클레이브 투입하였다.
여기에 팔라듐 촉매 0.2mol을 투입하고, 반응기 체결한 후에 수소압력 80bar 및 온도 230℃에서 90분 동안 수소첨가 반응을 수행하였다. 반응이 종료된 후, 반응 생성액을 10torr의 진공상태에서 260℃로 10분간 증류시켜 수소첨가 석유수지 A 50g을 제조하였다.
위에 제조된 수첨 전의 중합물과 수첨 후의 석유수지가 중합되었는지 여부는 핵자기공명 분광기기(Bruke社의 500 NMR, 14.1 telsa)을 이용하여 측정함으로써 확인하였다. 즉, 수첨 전의 중합물의 구조를 확인한 1H-NMR 스펙트럼 결과는 1H-NMR 측정시 0.85∼0.95ppm 사이의 1-헥센으로부터 유래한 메틸기(-CH3)를 표시하는 피크(Peak)가 증가함을 확인할 수 있고, 동시에 1.20∼1.30ppm 사이의 1-헥센의 -CH2- 사슬을 표시하는 피크가 증가하는 것으로 보아 DCPD와 1-헥센이 공중합 되었음을 알 수 있다.
또, 수첨 후의 석유수지의 구조를 확인한 1H-NMR 스펙트럼 결과는 1H-NMR 측정시 0.85∼0.95ppm 사이의 1-헥센의 메틸기(-CH3)를 표시하는 피크(Peak)가 증가하고, 동시에 1.20∼1.30ppm 사이의 1-헥센의 -CH2- 사슬을 표시하는 피크가 증가하므로 DCPD와 1-헥센이 공중합된 수지임을 알 수 있고, 동시에 4.9∼6.5ppm 사이의 이중결합 피크가 완전히 제거되었음을 확인함으로써 수첨이 완벽히 이루어짐을 알 수 있다.
이때, 1H-NMR 스펙트럼의 측정 방법은 0.85∼0.95ppm사이의 피크는 올레핀의 메틸기이고, 1.20∼1.30ppm 사이의 피크는 올레핀의 -CH2- 사슬의 피크이며 4.9∼6.5 ppm 사이의 피크는 디올레핀의 이중결합의 피크로서, 각 피크의 값을 비교함으로써 DCPD와 올레핀(Olefin)이 공중합됨과 수첨 반응이 진행되었는지 여부를 확인할 수 있다.
제조예 2: DCPD /1- 헥센 공중합 석유수지 B 제조
DCPD를 35 중량%, 1-헥센의 함량을 15 중량%로 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 수소첨가 석유수지 B를 제조하였다.
제조예 3: DCPD / 1- 헥센 공중합 석유수지 C의 제조
DCPD를 25 중량%, 1-헥센의 함량을 25 중량%로 사용하였으며, 상기 증류 이후에 추가로 단증류장치(SPD)를 이용하여 10torr의 진공 하에서 260℃로 증류한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 수소첨가 석유수지 C를 제조하였다.
제조예 4: DCPD / 1- 옥텐 공중합 석유수지 D의 제조
1-헥센 대신 1-옥텐을 15 중량% 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 수소첨가 석유수지 D를 제조하였다.
제조예 5: DCPD 단독 석유수지 E의 제조
DCPD를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 수소첨가 석유수지 E를 제조하였다.
실험예 1: 석유수지 물성 분석
상기 제조예 1 내지 5에서 제조한 석유수지의 물성을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 연화점
연화점은 Ring and ball softening method(ASTM E 28)을 이용하여 측정하였다. 환 모양의 틀에 수지를 녹여 투입하고, 글리세린이 담긴 비커에 거치한 다음, 수지가 담긴 환에 볼을 올려놓고 온도를 분당 2.5℃씩 승온시켜 수지가 녹아 볼이 떨어질 때의 온도(연화점)를 측정하였다.
(2) 분자량
겔 투과 크로마토그래피(GPC)(PL GPC-220)에 의해 폴리스티렌 환산 중량평균분자량, 수평균분자량 및 z-평균분자량을 측정하였다. 측정하는 수소첨가 석유수지는 0.34 중량%의 농도가 되도록 1,2,4-트리클로로벤젠에 용해시켜 GPC 에 288㎕를 주입하였다. GPC의 이동상은 1,2,4-트리클로로벤젠을 사용하고, 1mL/분의 유속으로 유입하였으며, 분석은 130℃에서 수행하였다. 컬럼은 가드 컬럼(Guard column) 2개와 PL 5㎕ mixed-D 1개를 직렬로 연결하였다. 검출기로는 시차 주사 열량측정기를 이용하여 10/min로 250℃까지 승온하여 측정하였고, N2 분위기 하에서 분석을 진행하여 2nd scan까지 분석하여 표 1에 기재하였다.
하기 표 1에 기재된 Mn은 수평균분자량을, Mw는 중량평균분자량을 의미하며, PDI는 Mw/Mn을 의미한다.
연화점() 분자량(g/mol) PDI
Mn Mw Mz
제조예 1 125 489 658 982 1.35
제조예 2 125 573 757 1137 1.37
제조예 3 125 561 760 1046 1.35
제조예 4 125 560 781 1160 1.39
제조예 5 125 254 489 952 1.93
실시예 1 내지 3 및 비교예 1: 마스터 배치 및 BOPP 필름 제조
제조예 1 내지 5의 석유수지를 이용하여 마스터 배치를 제작하고, 공정 평가를 수행하였다. 구체적인 방법은 하기와 같다.
(1) 마스터 배치 제조
PP 분말 수지 50g, 실리카 2g(로디아코리아), 징크 스테아레이트 3g(신원화학), 제조예 1 내지 4의 석유수지 50g을 차례로 수퍼 믹서에 투입하였다. 상기 투입물을 360rpm으로 10분간 교반하고 이후 200rpm 으로 5분간 교반하였다. 교반 온도는 35℃였다. 상기 교반으로 얻어진 배합물을 플라스틱 압출기에 투입하여 220℃에서 용융 압출시킨 후 상온에서 냉각시켰다. 다음으로 평균 직경 5mm의 펠렛으로 정단하여 마스터 배치를 얻었다.
(2) 흄 육안 평가
상기 (1)에서 제조한 마스터 배치의 용융 압출 공정에서 발생하는 VOC를 육안으로 관찰하였다. VOC(olatile Organic Compounds)란 탄소와 수소로 구성된 탄화수소류로 대기 중에서는 가스 형태로 배출되는 모든 유기화합물로서, 석유수지의 열분해로 인해 발생하는 흄은 VOC에 포함될 수 있다. 육안으로 관찰한 VOC 발생 정도는 0 내지 5의 등급으로 표시하고, 이때 0은 VOC의 발생 없음을 의미하고, 숫자가 높을수록 발생량이 많음을 의미하고, 3명의 관찰자가 각각 5회씩 관찰 후 평균치를 기재하였다.
사용된 석유수지 흄 육안 평가
실시예 1 제조예 1의 석유수지 A 0
실시예 2 제조예 2의 석유수지 B 1
실시예 3 제조예 3의 석유수지 C 0
실시예 4 제조예 4의 석유수지 D 1
비교예 1 제조예 5의 석유수지 E 5
상기 표 2를 보면, 본 발명에 따른 수소첨가 석유수지를 사용한 실시예 1 내지 4의 마스터 배치 제조 공정의 경우 흄 발생이 없거나 거의 발생하지 않음을 알 수 있다. 이와 비교하여, DCPD를 중합한 석유수지를 사용한 비교예 1의 마스터 배치는 흄 발생이 심각함을 확인하였다.
(3) TGA 평가
상기 (2)에서 평가한 육안 결과를 실험적으로 뒷받침하기 위해, 열중량분석기를 이용하여 1시간 동안 240℃에서 가열한 후, 시간에 따른 시료 저감량을 측정하여, 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다. 이때 하기 표 3에서 Loss의 함량이 높을수록 마스터 배치의 열분해가 많이 일어남을 의미하고, 결과적으로 VOC의 발생량이 높음을 시사한다.
사용된 석유수지 Loss (%), TGA 분석
실시예 1 제조예 1의 석유수지 A 2.2
실시예 2 제조예 2의 석유수지 B 4.30
실시예 3 제조예 3의 석유수지 C 2.0
실시예 4 제조예 4의 석유수지 D 4.10
비교예 1 제조예 5의 석유수지 E 14.60
상기 표 3 및 도 3을 참조하면, 비교예 1의 DCPD를 중합한 석유수지를 사용한 마스터 배치의 경우 열 인가 후 10분 이후 급격한 열분해가 발생함을 알 수 있다.
이와 비교하여, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 마스터 배치의 경우 5 중량% 이내의 열분해 특성을 보였으며, 이러한 결과로부터 본 발명에서 제시하는 석유수지가 열 안정성이 우수함을 알 수 있다.
(4) 상용성 평가
폴리프로필렌과 석유수지와의 상용성을 확인하기 위해, 상기 (1)에서 제조한 마스터 배치를 톨루엔에 침지시킨 후 마스터 배치의 표면 주사전자현미경((Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지를 측정하여 그 결과를 하기 도 4에 나타내었다.
폴리프로필렌과 석유수지와의 상용성이 불량할 경우 마스터 배치 내 각 조성으로만 이루어진 도메인(domain)의 다량 생성된다. 이때 도메인은 표면 주사현미경 이미지에서 기공(pore) 상태로 관찰되며, 그 크기가 클수록, 숫자가 많을수록 상용성이 나쁨을 의미한다.
도 4는 (a) 실시예 1 및 (b) 비교예 1에서 제조한 마스터 배치의 표면 주사현미경 이미지이다. 도 4를 보면, 석유수지를 사용한 실시예 1의 마스터 배치의 경우 표면이 매끈하여 폴리프로필렌과 석유수지와의 상용성이 우수함을 알 수 있다. 이와 비교하여, 비교예 1의 마스터 배치의 경우 다수의 기공이 전체적으로 분산됨에 따라 다량의 도메인이 발생함을 알 수 있고, 이 결과로부터 폴리프로필렌과 단순 석유수지와의 상용성이 좋지 않음을 알 수 있다.
실험예 2: BOPP 필름 제작 및 평가
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 마스터 배치를 이용하여 BOPP 필름을 제작하고, 이때 용융 압출 성형 공정에서의 흄 발생 여부를 확인하였다.
이때 BOPP 필름 제작은 T-die가 장착된 압출기에 PP 분말과, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 마스터 배치를 각각 8:2의 중량비로 혼합한 후, 270℃에서 압출한 후 냉각롤에 통과시켜 미연신 필름을 제작하였다. 상기 미연신 필름을 MD 연신(연신비 3.0), TD 연신(연신비 3.0)을 수행한 후, 권취하여 BOPP 필름을 제작하였다.
사용된 마스터 배치 흄 육안 평가
실시예 5 실시예 1의 마스터 배치 0
실시예 6 실시예 2의 마스터 배치 1
실시예 7 실시예 3의 마스터 배치 0
실시예 8 실시예 4의 마스터 배치 1
비교예 2 비교예 1의 마스터 배치 5
상기 표 4를 참조하면, BOPP 필름의 제조 공정시 수행하는 압출 성형 공정에서 비교예 2와 같이 통상의 석유수지를 사용할 경우 흄이 발생함을 알 수 있다.
그러나 본 발명에서 제시하는 석유수지를 포함하는 마스터 배치를 사용한 실시예 5 내지 8 모두에서는 용융 압출 성형 공정에서 흄이 발생하지 않거나 거의 발생하지 않음을 확인하였다.
이러한 결과로부터, 알킬기를 갖는 석유수지의 열 안정성을 높일 수 있었으며, 그 결과 흄 발생을 크게 억제함에 따라 작업 환경이 개선되고, 신체 및 생태계 오염을 저감할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 석유수지를 포함하는 열가소성 성형 조성물은 산업 전반에 걸쳐 다양한 응용이 가능하다.

Claims (15)

  1. 폴리올레핀계 수지, 및
    하기 화학식 1로 표시되는 수소첨가 디올레핀 유래 반복 단위(A); 및 하기 화학식 2로 표시되는 적어도 하나의 탄소가 C1 내지 C18 알킬기를 갖는 수소첨가 디올레핀 유래 반복 단위(B)를 포함하는 석유수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112018127590524-pat00008

    [화학식 2]
    Figure 112018127590524-pat00009

    (상기 화학식 1 및 2에서, R1은 H 또는 메틸기이고, R2는 C1∼C18의 알킬기이고, 0≤m≤10, 및 0≤n≤10이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 에틸렌 및 프로필렌 중 어느 하나 이상의 단량체와 알파 올레핀 코모노머와의 공중합체인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알파 올레핀은 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 이소부틸렌, 3-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-펜텐, 3,4-디메틸-1-펜텐, 4,4-디메틸-1-펜텐 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디올레핀은 디사이클로펜타디엔, 피페릴렌, 부타디엔, 프로파디엔 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 석유수지는 연화점이 70 내지 150℃이고, 중량평균분자량(Mw)이 500 내지 5000 g/mol인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 석유수지는 촉매 존재 하에 석유수지계 단량체와 올레핀계 단량체를 공중합하여 공중합체를 제조한 후, 수소화 촉매를 첨가하여 수소첨가 반응을 수행하여 제조된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 석유수지계 단량체는 나프타 크래킹으로부터 얻어진 혼합 C5 유분, 혼합 C9 유분, 디올레핀 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 올레핀계 단량체는 알파 올레핀인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 알파 올레핀은 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 이소부틸렌, 3-메틸-1-부텐, 2-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 수소화 촉매는 니켈, 팔라듐, 코발트, 백금 및 로듐계 금속 촉매 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 블렌드 조성물은 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 대하여 석유수지 1 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 블렌드 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 블렌드 조성물을 포함하되,
    폴리올레핀계 수지와 석유수지가 1:0.5 내지 1:1.5의 중량비로 블렌드된 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 블렌드 조성물을 포함하되,
    폴리올레핀계 수지와 석유수지가 1:0.01 내지 1:0.5의 중량비로 블렌드된 것을 특징으로 하는 이축 연신 폴리올레핀계 필름 성형용 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이축 연신 폴리올레핀계 필름은 이축 연신 폴리프로필렌(Biaxially oriented polypropylene, BOPP) 필름인 것을 특징으로 하는 이축 연신 폴리올레핀계 필름 성형용 조성물.
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US5331047A (en) * 1993-02-17 1994-07-19 Himont Incorporated Olefin polymer films
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