KR102003019B1 - 배리어 특성이 우수한 폴리프로필렌계 필름 및 이를 포함하는 셀 파우치 - Google Patents

배리어 특성이 우수한 폴리프로필렌계 필름 및 이를 포함하는 셀 파우치 Download PDF

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Abstract

신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어층; 코어층 하부에 형성되며 이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하는 제1 스킨층; 및 코어층 상부에 형성되는 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하는 제2 스킨층; 을 포함하는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름이 제공된다.

Description

배리어 특성이 우수한 폴리프로필렌계 필름 및 이를 포함하는 셀 파우치{POLYPROPYLENE BASED FILM HAVING IMPROVED BARRIER PROPERTY AND CELL POUCH COMPRISING THE SAME}
본 발명은 배리어 특성이 우수한 폴리프로필렌계 필름 및 이를 포함하는 셀 파우치에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지 등의 전지(cell)는 금속 캔(metal can)에 내장되고 있다.　금속 캔은 주로 알루미늄(Al)이 사용되며, 프레스 가공을 통하여 파우치의의 형상으로 제조된다. 일반적으로 셀 파우치는 가스 배리어성, 내전해액성 및 열접착성 등을 고려하여 다층 구조로 제조되고 있다.　도 1은 종래 기술에 따른 셀 파우치의 단면 구성도(적층 구조)를 보인 것이다.
도 1을 참조하면, 셀 파우치는 일반적으로 실란트층(sealant layer, sealant)과, 가스 배리어를 위한 배리어층(예를 들어, 알루미늄 금속층, AL)과, 최외각층으로서 외층(예를 들어, 나일론 수지층, NY)을 포함한다. 그 중 실란트층은 셀 파우치의 가장 내부에 위치하여 내용물, 즉 셀과 접촉된다. 실란트층은 주로 전지의 내열성 및 내한성을 안정화하기 위해 폴리프로필렌계 수지를 포함한다.
실란트층에 사용되는 폴리프로필렌의 종류는 셀 파우치의 성능에 영향을 크게 미치는데 폴리프로필렌의 결정성 등의 제어를 통해 시일 정도, 크랙 발생 정도를 조절할 수 있어 절연저항성에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
또한, 실란트층의 배리어성도 셀 파우치의 성능에 영향을 미치는데, 실란트층의 배리어성이 낮은 경우 셀 파우치에 크랙 등이 발생하여 전지용 포장재료인 셀 파우치의 절연저항성이 저하되기 때문이다. 실란트층의 두께 역시 셀 파우치의 성능의 영향을 미치는데, 실란트층의 두께가 얇아지면 크랙이 발생하여 전지용 포장 재료의 절연저항성이 저하될 수 있기 때문이다.
따라서, 셀 파우치에 사용시 크랙의 발생이 저하되고, 절연저항성이 저하되지 않도록 도모할 수 있는 폴리프로필렌계 필름의 개발이 절실히 요구되고 있다.
KR 10-2016-0052612 A
본 발명의 구현예들에서는 셀 파우치의 실란트층에 사용시 우수한 절연저항성을 보일 수 있는 폴리프로필렌계 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 구현예들에서는 상기 폴리프로필렌계 필름을 포함하는 셀파우치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어층; 상기 코어층 하부에 형성되며 이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하는 제1 스킨층; 및 상기 코어층 상부에 형성되며 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하는 제2 스킨층; 을 포함하는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름이 제공된다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌수지는 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체, 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 및 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지의 신디오택틱 분율(mm)은 95 내지 100%일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 130 내지 160 ℃범위의 융점(Tm)을 갖고 ASTM D1238에 따라 측정되었을 때 4 내지 9(g/10min) 의 융융지수(MI)를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 코어층은 상기 코어층 100 중량부에 대하여, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지 40 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 제1스킨층은 상기 제1 스킨층 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부의 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하고, 상기 제2 스킨층은 상기 제2 스킨층 100 중량부에 대하여 80 내지 90 중량부의 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 제1 및 제2 스킨층은 각각 4 내지 8μm의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 코어층은 24 내지 82 μm의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 코어층은 블로킹 방지제, 슬립제 및 엘라스토머로 이루어진 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름은 8g/m2·day 이하의 투습도를 보일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 폴리프로필렌계 필름을 포함하는 셀 파우치가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌계 필름은 스킨층 및 코어층에 특정 폴리프로필렌 수지를 각각 포함하고, 이들로 인해 일정 범위의 결정성을 가져 우수한 배리어 특성을 보일 수 있다.
이에 따라, 상기 폴리프로필렌계 필름을 포함하는 실란트층을 이용하여 셀 파우치를 제작하는 경우, 크랙 등이 생기지 않고 수분 등의 침투가 어려워 셀파우치의 절연저항성이 저하되지 않을 수 있으며, 우수한 실링성을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 셀 파우치는 얇은 두께를 가져도 우수한 성능을 갖도록 제조될 수 있다.
도 1은 일반적인 셀 파우치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 폴리프로필렌계 필름의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들은 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 '이소택틱(isotactic, 동일배열) 폴리프로필렌'이라 함은 폴리프로필렌의 주 사슬에 입체 이성질체 자리가 있는 경우, 이웃하는 2개의 반복 단위 입체 배치가 폴리프로필렌 주 사슬을 따라 모두 같은 폴리프로필렌을 의미하며, 본원 명세서에서는 이와 같이 규칙적으로 동일 방향으로 배열된 이소택틱 입체화학의 비율을 ' 이소택틱 분율'로 표기한다. 예컨대, 이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체(혹은 이소택틱 호모 폴리프로필렌 수지)는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다
[화학식 1]
Figure 112017127903048-pat00001
본 명세서에서 신디오택틱(syndiotactic, 규칙성 교대배열) 폴리프로필렌'이라 함은 폴리프로필렌의 주사슬에 입체 이성질체 자리가 있는 경우, 이웃하는 2개의 반복 단위 입체 배치가 서로 거울상 이성질체의 관계에 있는 폴리프로필렌을 의미하며, 본원 명세서에서는 이와 같이 규칙적으로 교대배열된 신디오택틱(입체화학의 비율을 ' 신디오택틱 분율'로 표기한다. 예컨대, 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체(혹은 신디오택틱 호모 폴리프로필렌 수지)는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다
[화학식 2]
Figure 112017127903048-pat00002
폴리프로필렌계 필름
도 2는 상기 폴리프로필렌계 필름의 단면을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌계 필름은 순차적으로 적층된 제1 스킨층(10), 코어층(20) 및 제2 스킨층(30)을 포함한다. 이처럼, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌계 필름은 코어층(20)을 사이에 두고 양측에 제1 스킨층(10)과 제2 스킨층(30)이 적층된 구조를 갖는다.
여기서, 상기 폴리프로필렌계 필름이 셀파우치의 실란트층에 사용되는 경우 제1 스킨층(10)은 셀과 접할 수 있고, 제2 스킨층(30)은 셀 파우치의 배리어층(혹은 금속층)과 접할 수 있다.
제1 스킨층(10)은 코어층 하부에 형성되며 이소택틱 (isotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하도록 제조된다. 제1 스킨층(10)이 결정 부분이 많은 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하도록 제조되는 경우, 배리어성이 향상되며 기계적 물성, 내열성이 향상되는 효과를 보일 수 있다.이소택틱 폴리프로필렌은 10g/m2 ·day 이하의 투습도를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지의 이소택틱 분율(mm)은 95 내지 100%일 수 있으며, 보다 구체적으로는 99 내지 100%일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지의 이소택틱 분율(mm)은 100%일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체, 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 및 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체는 프로필렌 단량체들을 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 조건하에서 반응시켜 제조된 폴리프로필렌 단독 중합체를 의미한다. 상기 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체는 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 혼합한 후 지글러-나타 촉매 조건 하에서 반응시켜 형성된 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체이며, 상기 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 혼합한 후 지글러-나타 촉매 조건 하에서 반응시켜 형성된 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 의미한다.
일 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 이소택틱 폴리(프로필렌-에틸렌) 랜덤 공중중합체일 수 있으며, 이 경우 기계적 물성 등이 향상될 수 있으며 가공 안정성이 우수할 수 있다.
예컨대, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 100 내지 100,000(Mw) 의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1505에 따라 측정되었을 때 0.8 내지 1.0 g/cm3 범위의 밀도를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D638 에 따라 측정되었을 때 300~500 kg/cm2의 인장강도를 보일 수 있으며, 500 %이상의 신율(파단점)을 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D790 에 따라 측정되었을 때 9,000 내지 10,000 kg/cm2의 굴곡탄성율을 보일 수 있다. 또한, ASTM D256 에 따라 측정되었을 때 23℃에서 5.0 내지 7.0 kgcm/cm의 Izod 충격강도를 보일 수 있다. 또한, ASTM D648 측정시 90 내지 100℃의 열변형온도를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 130 내지 160 ℃범위의 융점(Tm)을 가질 수 있다. 130℃ 미만인 경우 내열성에 문제가 발생할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238 에따라 측정되었을 때 4 내지 9 (g/10min) 의 융융지수(MI)을 가질 수 있다.
제1 스킨층(10)은 상기 제1 스킨층(10) 100중량부에 대하여 60 내지 90 중량부의 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다. 60 중량부 미만인 경우 금속층과의 접착력이 저하될 수 있다.
한편, 제1 스킨층(10)에는 블로킹방지제, 슬립제, 엘라스토머 등과 같은 첨가제가 더 포함될 수 있다.
블로킹방지제(Anti-blocking agent)는 각 층이 밀착되어 떨어지지 않는 것을 방지하는 역할을 하며, 슬립(Slip)성 향상에 도움을 줄 수 있다. 상기 블로킹방지제로 실리카(Silica), 탈크(Talc), 제올라이트 (Zeolite), 멜라민, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 또는 탄산칼슘(CaCO3)을 사용할 수 있다. 이러한 블로킹방지제를 사용하는 경우, 층간의 표면을 거칠게 하여 인접한 층 사이에 공간을 형성함으로써 필름들이 서로 접착되는 것을 방지할 수 있다.
슬립제(Slip agent)는 필름이나 시트 사이의 마찰계수를 줄여줌으로써, 필름이나 시트가 잘 미끄러지도록 하기 위한 첨가제이다. 상기 슬립제로서 일예로 에루카미드(Erucamide) 또는 올레인산 아미드(Oleicamide) 실록실기 함유 아크릴레이트 모노머, N-비닐락탐 모노머 및 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 알킬(메타)아크릴레이트 모노머의 공중합물 등이 사용될 수 있다.
엘라스토머는 열가소성 엘라스토머일 수 있으며, 열가소성 엘라스토머는 예를 들어, 에틸렌-α올레핀계 엘라스토머, 프로필렌-α올레핀계 엘라스토머 및 스틸렌계 엘라스토머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상 일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 제1 스킨층(10) 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부의 첨가제를 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 스킨층(10) 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부의 블로킹방지제와 5 내지 10 중량부의 슬립제가 포함할 수 있다.
제1 스킨층(10)의 두께는 전체 폴리프로필렌계 필름의 총 두께의 10 내지 20%일 수 있으며, 예를 들어 상기 제1 스킨층(10)은 4 내지 8μm의 두께를 가질 수 있다. 4μm 미만인 경우 금속층과의 접착력이 저하될 수 있으며, 8μm를 초과하는 경우 배리어성의 향상 효과가 미비할 수 있다.
코어층(20)은 제1 스킨층(10) 및 제2 스킨층(20) 사이에 형성되며, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하도록 제조된다.코어층(20)이 결정 부분이 적은 신디오택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하도록 제조되는 경우, 폴리프로필렌계 필름의 가공성이 향상되고, 신디오택틱 폴리프로필렌의 투습도는 7g/m2·day 이므로, 이를 포함하는 폴리프로필렌계 필름의 배리어성이 향상되는 효과를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌은 메탈로센(metallocene)촉매로 제조된 것일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌의 신디오택틱 분율(mm)은 95 내지 100%일 수 있으며 보다 구체적으로는 99 내지 100%일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌의 신디오택틱 분율(mm)은 100%일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체, 신디오택틱 폴리프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 및 신디오택틱 폴리프로필렌-에틸렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체는 프로필렌 단량체를 메탈로센 촉매 조건하에서 반응시켜 제조된 폴리프로필렌 단독 중합체를 의미한다. 상기 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체는 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 혼합한 후 메탈로센 촉매 조건 하에서 반응시켜 형성된 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 의미하며, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 혼합한 후 메탈로센 촉매 조건 하에서 반응시켜 형성된 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 의미한다.
일 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌은 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체일 수 있으며, 이 경우 배리어성 향상효과가 가장 우수할 수 있다.
예컨대, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 100 내지 100,000(Mw) 의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 130 내지 160℃ 범위의 융점(Tm)을 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 4 내지 9 ℃범위의 융융지수(MI)을 가질 수 있다.
한편, 코어층(20)은 코어층(20) 100 중량부에 대하여 40 내지 50 중량부의 신디오택틱 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다. 40 중량부 미만으로 포함되는 경우 배리어성 향상 효과가 미비할 수 있으며, 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우 내열성등의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 코어층(20) 100 중량부에 대하여 50 내지 60 중량부의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로서는 예컨대, 블로킹방지제, 내열성 슬립제, 엘라스토머 등이 있을 수 있으며, 구체적인 사항은 제1 스킨층(10)에 추가되는 첨가제와 동일하므로 설명을 생략한다.
예시적인 구현예에서, 코어층(20) 100 중량부에 대하여 49 내지 59.9 중량부의 엘라스토머와 0.01 내지 1 중량부의 슬립제가 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 코어층(20)의 두께는 전체 폴리프로필렌계 필름의 60 내지 80%일 수 있으며, 예를 들어 코어층(20)은 24 내지 32μm의 두께를 가질 수 있다.
한편, 제2 스킨층(30)은 코어층(20) 하부에 형성되며 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하도록 제조된다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지의 이소택틱 분율(mm)은 95 내지 100%일 수 있으며, 보다 구체적으로는 99 내지 100%일 수 있다. 구체적으로, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지의 이소택틱 분율(mm)은 100%일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체, 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 및 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 이소택틱 폴리프로필렌 단독 중합체는 프로필렌 단량체를 혼합 후 지글러-나타 촉매 조건하에서 반응시켜 제조된 폴리 프로필렌 단독 중합체를 의미한다. 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체는 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 혼합한 후 지글러-나타 촉매 조건 하에서 형성된 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 의미하며 상기 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 블록 공중합체는 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 혼합한 후 지글러-나타 촉매 조건 하에서 형성된 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 의미한다.
일 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체일 수 있으며. 이 경우 금속층과의 접착강도가 가장 향상될 수 있다.
예컨대, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 100 내지 100,000(Mw) 의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 130 내지 160 ℃범위의 융점(Tm)을 가질 수 있다. 130℃ 미만인 경우 내열성에 문제가 발생할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238 하에서 측정시 4 내지 9 의 융융지수(MI)을 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1505에 따라 측정되었을 때 0.8 내지 1.0 g/cm3 범위의 밀도를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D638 에 따라 측정되었을 때 300~500 kg/cm2의 인장강도를 보일 수 있으며, 500 %이상의 신율(파단점)을 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D790 에 따라 측정되었을 때 9,000 내지 10,000 kg/cm2의 굴곡탄성율을 보일 수 있다. 또한, ASTM D256 에 따라 측정되었을 때 23℃에서 5.0 내지 7.0 kgcm/cm의 Izod 충격강도를 보일 수 있다. 또한, ASTM D648 에 따라 측정되었을 때 90 내지 100℃의 열변형온도를 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 130 내지 160 ℃범위의 융점(Tm)을 가질 수 있다. 130℃ 미만인 경우 내열성에 문제가 발생할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238 에따라 측정되었을 때 4 내지 9 (g/10min) 의 융융지수(MI)을 가질 수 있다.
한편, 제2 스킨층(30)은 상기 제2 스킨층(30) 100중량부에 대하여 80 내지 90 중량부의 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다. 상기 중량범위를 벗어나는 경우 폴리프로필렌계 필름의 내열성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 제2 스킨층(30)에는 블로킹방지제, 내열성 슬립제 등과 같은 첨가제가 더 포함될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 제2 스킨층(30) 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부의 첨가제를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 스킨층(10) 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부의 블로킹방지제와 5 내지 10 중량부의 슬립제가 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 제2 스킨층(30)의 두께는 전체 폴리프로필렌계 필름의 10 내지 20%일 수 있으며, 예를 들어 상기 제2 스킨층(30)은 4 내지 8μm의 두께를 가질 수 있다. 4μm 미만인 경우 슬립성이 저하될 수 있으며, 8μm를 초과하는 경우 슬립성이 과하여 접착강도를 저하할 수 있다.
본 발명의 따른 폴리프로필렌계 필름은 코어층(20)에 신디오택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하고, 제1 및 제2 스킨층(10, 30)에 결정성이 높은 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하므로 기존의 폴리프로필렌계 필름과 비교하여 현저히 향상된 배리어성(투습도)을 보일 수 있다. 예컨대, 상기 폴리프로필렌계 필름은 8g/m2 ·day 이하의 투습도를 보일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 폴리프로필렌계 필름은 7 g/m2 ·day 이하의 투습도를 보일 수 있다
또한, 상기 폴리프로필렌게 필름이 셀 파우치의 실란트층에 포함되도록 제조되는 경우, 셀 파우치의 크랙 성성이 저하될 수 있어 셀 파우치가 우수한 절연저항성을 보일 수 있다.
이상과 같은 폴리프로필렌게 필름의 제조 방법은 다음과 같다.
본 발명에서는 수지를 공압출하여 중간층(20)과 그 양측에 제1 스킨층 (10) 및 제2 스킨층(30)을 형성하여 3층의 적층필름인 폴리프로필렌게 필름을 제조할 수 있다. 여기서 공압출 시, 압출온도는 200~300℃로 조절하는 것이 바람직하다. 한편 공압출시 T-die(티-다이) 공압출기를 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 공압출시 중간층(20), 제1 스킨층 (10) 및 제2 스킨층(30)의 각층을 2축 연신하여 2축 연신된 폴리프로필렌게 필름을 제조하는 것이 필름의 차단특성 향상을 위하여 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
[실시예 1]
T-die(티-다이)공압출기를 이용하여 제1 스킨층/코어층/제2 스킨층 구조의 폴리프로필렌계 필름을 제조하였다. 상기 필름의 총 두께는 40 μm 였다.
코어층은 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체 50 중량부, 엘라스토머 49 중량부 및 슬립제 1 중량부 포함하도록 제조되었다.
제1 스킨층은 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 80 중량부 및 블로킹 방지제 10 중량부, 슬립제 10 중량부를 포함하도록 제조되었다.
제2 스킨층은 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 80 중량부 및 블로킹 방지제 10 중량부, 슬립제 10 중량부를 포함하도록 제조되었다.
[실시예 2]
코어층 상에 T-die(티-다이)공압출기를 이용하여 제1 스킨층/코어층/제2 스킨층 구조의 폴리프로필렌계 필름을 제조하였다. 상기 필름의 총 두께는 40 μm 였다.
코어층은 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 50 중량부, 엘라스토머 49 중량부 및 슬립제 1 중량부 포함하도록 제조되었다.
제1 스킨층은 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 80 중량부 및 블로킹 방지제 10 중량부, 슬립제 10 중량부를 포함하도록 제조되었다.
제2 스킨층은 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 80 중량부 및 블로킹 방지제 10 중량부, 슬립제 10 중량부를 포함하도록 제조되었다.
[비교예 1]
실시예 2에서 코어층에 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 대신 이소택틱 폴리프로필렌-에틸렌 블록 공중합체를 사용한 점을 제외하는 동일한 공정을 수행하여 폴리프로필렌계 필름을 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름의 투습도(한국건설생활환경시험연구원)를 측정하여 표 1에 나타내었다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2
Barrier 특성
(투습도 측정)		 10 g/m2·day 7 g/m2·day 8 g/m2·day
표 1을 살펴보면, 실시예 1 및 2에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름이 비교예 1에 따른 폴리프로필렌계 필름에 비해 현저히 향상된 투습도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도, 실시예 1에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름은 실시예 2에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름과 비교하여 투습도가 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 코어층에 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체를 사용하는 경우 투습도가 보다 향상됨을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름을 포함하는 셀파우치를 제조하였다.
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름을 T-Die공정을 통해 제조한 후, 용매 건조 라미네이션 공정(Solvent Dry Lamination)을 통해 알루미늄층/나일론층을 합지시켜 실링층/알루미늄층/나일론층 구조를 갖는 셀 파우치를 제조하였다.
이후, 상기 셀 파우치의 절연저항성을 측정하여 표 2에 나타내었다. 표 2에서 △는 보통의 경우이고, ◎는 매우 우수한 경우이다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2
절연저항성 △ ◎ ◎
상기 표 2을 살펴보면, 실시예 1 및 2에 따라 제조된 폴리프로필렌계 필름을 이용하여 셀파우치를 제조하는 경우, 이 비교예 1에 따른 폴리프로필렌계 필름을 이용하여 셀 파우치를 제조하는 경우에 비해 향상된 절연저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실링층의 폴리프로필렌계 필름의 성형성이 우수하고, 투습도가 우수하여 셀 파우치의 크랙의 생성이 저하되기 때문인 것으로 판단된다.
앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10: 제1 스킨층
20: 코어층
30: 제2 스킨층

Claims (13)

  1. 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어층;
    상기 코어층 하부에 형성되며 이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하는 제1 스킨층; 및
    상기 코어층 상부에 형성되며 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하는 제2 스킨층; 을 포함하고,
    상기 코어층은 상기 코어층 100 중량부에 대하여, 상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지 40 내지 50 중량부를 포함하는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체, 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 및 신디오택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지는 신디오택틱 폴리프로필렌 단독 중합체인 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신디오택틱 폴리프로필렌 수지의 신디오택틱 분율(mm)은 95 내지 100%인 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 이소택틱 폴리 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체인 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이소택틱 폴리프로필렌 수지는 130 내지 160 ℃범위의 융점(Tm)을 갖고 ASTM D1238에 따라 측정되었을 때 4 내지 9 (g/10min)의 융융지수(MI)를 보이는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스킨층은 상기 제1 스킨층 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부의 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하고,
    상기 제2 스킨층은 상기 제2 스킨층 100 중량부에 대하여 80 내지 90 중량부의 이소택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨층은 각각 4 내지 8μm의 두께를 갖는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코어층은 24 내지 82 μm의 두께를 갖는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 코어층은 블로킹 방지제, 슬립제 및 엘라스토머로 이루어진 첨가제를 더 포함하는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름은 8g/m2·day 이하의 투습도를 보이는 셀 파우치용 폴리프로필렌계 필름.
  13. 제1 항 내지 제6항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌계 필름을 포함하는 셀 파우치.
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