KR19990051234A - 포장재용 백색 다층 폴리올레핀 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 융점 160 내지 170℃ 및 용융흐름지수 1 내지 15g/10분의 폴리프로필렌계 수지 및 상기 폴리프로필렌계 수지에 대해 5 내지 20 중량%의 실란 커플링제로 전처리된 0.01 내지 10㎛ 입경의 백색 무기입자를 포함하는 중심층, 및 상기 중심층의 한 면 또는 양면에 위치한, 융점 100 내지 160℃ 및 용융흐름지수 1 내지 15g/10분의 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 표면층을 포함하며, 상기 표면층의 두께가 필름 전체 두께에 대하여 1/40 내지 1/3 범위인, 2층 또는 3층 구조의 백색 폴리올레핀 필름에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 필름은 백색도가 우수하고, 열접착력이 뛰어나며 연신성이 우수하여 각종 포장재 등으로 널리 사용할 수 있다.

Description

포장재용 백색 다층 폴리올레핀 필름

본 발명은 다층 폴리올레핀 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌계 수지 및 전처리된 백색 무기입자를 포함하는 중심층, 및 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 표면층을 포함하는 2층 또는 3층 구조의 백색 폴리올레핀 필름에 관한 것이다.

점차 사회가 현대화되면서 단순한 의식주 해결 위주의 생활방식에서 벗어나 편의성과 효율성 위주의 생활을 요구하게 되었고, 그 결과, 취급이 편리하고 장기간 내용물 보관이 가능한 포장용기, 문구류, 사무용품, 전기제품, 공구류, 완구류에 걸친 범용 플라스틱 필름의 시장 수요가 점차 증가하고 있으며, 특히 최근에는 내용물을 내용물을 바깥에서 볼 수 없도록 은폐할 수 있는 불투명 플라스틱 필름 제품의 수요가 늘어나는 추세이다. 이러한 용도로 사용할 수 있는 대표적인 불투명 플라스틱 필름으로는 백색 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 있으나, 이는 백색도는 우수하나 가격이 고가이고 뻣뻣하며, 가공조건이 매우 까다로운 단점이 있다.

이러한 문제점이 없으면서, 불투명 필름으로서의 요구조건을 만족할 수 있는 대체수지로서 백색 폴리올레핀계 수지는 가격이 저렴하여 각광받고 있으며, 사용범위와 용도는 급속도로 다양해지고 있는 추세이다.

그러나, 백색 폴리올레핀계 수지는 일반 폴리올레핀계 수지에 비해 연신 등의 가공성이 떨어지고, 일반 포장용과 같이 필름과 필름을 라미네이트 가공하는 경우 열접착 강도가 떨어지며 백색 무기입자가 충분히 혼련되지 못한 경우에는 부위별 백색도가 차이나는 문제점이 있다.

종래의 백색 폴리올레핀 필름을 제조하기 위한 기술문헌을 살펴보면 다음과 같다. 미합중국 특허 제 4,931,327 호에서는 폴리올레핀 수지내에 무기입자를 첨가하여 백색 필름을 제조하는 방법에 대하여 기술하였으나, 수지내에 부기입자를 첨가할 경우 연신성이 떨어져 연신과정에서 파단이 자주 일어나는 문제가 있다. 한편, 미합중국 특허 제 5,134,173 호에서는 열가소성 수지에 가교된 폴리스티렌 고체 입자를 첨가하여 연신과정에서 기공을 형성함으로써 필름을 백화시키는 방법이 기술되어 있으나 폴리스티렌 고체입자의 열가소성 수지에 대한 분산이 어렵다. 또한, 미합중국 특허 제 4,615,942 호에서는 폴리프로필렌계 수지에 연신 후 기공을 형성할 수 있는 고체물질로 나일론을 첨가하고 나일론의 폴리프로필렌에 대한 분산성을 향상시키기 위하여 상용화제를 함께 첨가하는 방법이 기술되어 있다. 이 방법을 사용하면, 무기입자의 분산성이 향상되고, 필름에 무기입자를 첨가시키는 방법보다 연신성이 우수하여 연신 공정에서의 파단 등의 문제가 발생하지 않지만 일반 포장용과 같이 필름과 필름을 라미네이트 가공할 필요가 있을 때 그 접착강도가 매우 낮은 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 단점을 해소하여 연신성 및 열접착성이 향상되고, 무기입자를 수지내에 원활히 분산시킴으로써 필름 부위별 백색도의 편차를 없앤 다층 폴리올레핀 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 융점 160 내지 170℃ 및 용융흐름지수 1 내지 15g/10분의 폴리프로필렌계 수지 및 상기 폴리프로필렌계 수지에 대해 5 내지 20 중량%의 실란 커플링제로 전처리된 0.01 내지 10㎛ 입경의 백색 무기입자를 포함하는 중심층, 및 상기 중심층의 한 면 또는 양면에 위치한, 융점 100 내지 160℃ 및 용융흐름지수 1 내지 15g/10분의 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 표면층을 포함하며, 상기 표면층의 두께가 필름 전체 두께에 대하여 1/40 내지 1/3 범위인, 2층 또는 3층 구조의 백색 폴리올레핀 필름을 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 2층 또는 3층 구조의 폴리올레핀 필름의 중심층을 이루는 폴리프로필렌계 수지의 예로는 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌 수지 및 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지가 있고, 바람직하게는 아이소택틱 폴리프로필렌 수지가 사용된다. 이들은 융점이 160 내지 170℃이고, 용융흐름지수(Melting Flow Index)가 1 내지 15 g/10분, 밀도가 0.9 내지 0.91g/㎤이며, 아이소택틱 지수(isotactic index)가 95% 이상인 것이 바람직하다.

상기 폴리프로필렌계 수지에 첨가되는 백색 무기입자는 본 발명의 필름에 백색을 부여하기 위한 용도로 사용되며, 황산바륨, 이산화티탄, 티탄 화합물, 이산화규소, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 실리카, 카올린, 제올라이트 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용된다.

상기 백색무기입자의 입경은 0.01 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 입경이 0.01㎛ 미만인 경우에는 필름의 백화 효과가 미미하며, 10㎛를 초과하는 경우에는 중심층의 표면이 지나치게 거칠어져 표면층과 라미네이트되는 면이 분리되기 쉽고, 연신성 또한 저하된다.

본 발명에서 백색 무기입자의 함유량은 상기 폴리프로필렌계 수지의 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%가 바람직하다. 5중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 백색 무기입자의 첨가 효과가 미미하고, 20 중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 필름 제조 공정 중 압출기의 필터가 무기입자에 의하여 막히거나, 최종 필름의 연신성이 저하되어 파단이 발생하고, 표면층과의 접착력이 떨어져서 층분리가 일어나기 쉽다.

본 발명의 백색 무기입자는 폴리프로필렌계 수지에서의 분산성을 향상시키기 위하여 전처리되는 것이 바람직하다. 전처리 공정은 에틸렌 글리콜과 같은 글리콜에 백색 무기입자를 분산시킨 후, 백색 무기입자의 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%의 실란 커플링제를 첨가함으로써 수행된다. 상기 실란 커플링제는 모노-실란 성분이 90% 이상인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 2층 또는 3층 구조의 폴리올레핀 필름의 표면층을 이루는 에틸렌-프로필렌 공중합체는 융점이 100 내지 160℃이고, 용융흐름지수가 1 내지 15 g/10분, 바람직하게는 1 내지 5 g/10분인 것이 좋다. 에틸렌-프로필렌 공중합체의 용융흐름지수가 15 g/10분을 초과하는 경우에는 수지의 분자량이 너무 작아 기계적 물성이 떨어지며 용융흐름지수가 1 g/10분 미만인 경우에는 수지의 분자량이 너무 높고, 필름 성형시 균일한 표면층의 두께를 얻기 어렵다. 또한, 용융 온도가 100℃ 미만인 경우에는 역시 기계적 강도가 떨어지고 용융온도가 160℃를 초과하는 경우에는 역시 필름 성형시 균일한 표면층의 두께를 얻기 어렵다.

상기 에틸렌-프로필렌 공중합체 중의 에틸렌 함량은 0.5 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 에틸렌 함량이 0.5 중량% 미만이면, 열접착성 및 증착강도가 떨어지고, 에틸렌 함량이 50 중량%를 초과하면, 필름의 슬립성이 불량해 진다.

상기 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 표면층 전체의 두께는 필름 전체 두께에 대하여 1/40 내지 1/3, 더욱 바람직하게는 1/40 내지 1/7이다. 이때, 표면층 전체의 두께가 1/40 이하일 경우에는 본 발명의 효과를 얻기 어렵고, 1/3 이상인 경우에는 기계적 강도가 현저히 떨어진다.

본 발명의 3층구조의 필름은 다음과 같이 제조할 수 있다.

먼저, 전처리된 백색 무기입자가 첨가된 폴리프로필렌계 수지를 중심층으로 하고, 미세한 실리카가 첨가된 에틸렌-프로필렌 공중합체를 표면층으로 하여 공압출기를 사용하여 250 내지 300℃의 온도에서 공압출시켜 2층 또는 3층 구조의 시이트를 제조한후 수득한 시이트를 냉각드럼에서 성형하면서 10 내지 50℃로 급냉시키고, 이축연신기를 사용하여 140 내지 190℃에서 세로방향으로 2 내지 5배 연신하고, 140 내지 200℃에서 가로방향으로 3 내지 8 배 연신한 후, 150 내지 200 ℃에서 열고정시켜 3층 구조의 이축배향 필름을 얻는다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 필름의 각종 성능 평가는 다음 방법으로 실시하였다:

(1) 백색도의 R차

필름의 폭방향으로 10개의 부위를 선정하여 백색도를 측정하고 최고값과 최소값의 차이를 "백색도의 R차"로 정의하였다.

백색도는, JIS-L-1015에 의해 450nm에서의 반사율(B%)과 550nm에서의 반사율(G%)을 측정한 후, 이로부터 다음 식에 의해 계산하였다: 백색도 = 4B-3G

(2) 열접착강도

도요세키(toyokeiki) 사(일본)의 열구배 시험기(Model: HG-100)를 이용하여 150℃에서 3kg/㎠의 압력으로 2초 동안 눌러 폴리에틸렌 필름과 본 발명의 폴리올레핀 필름의 코로나처리되지 않은 표면층을 봉합한 후 헤이돈(Heidon)사의 박리시험기(Peeling Tester)를 사용하여 25㎜폭의 봉합 필름을 100㎜/분의 속도로 당기면서 그 열접착 강도를 측정하였다.

(3) 연신성

제막의 연신상태로부터 다음과 같이 판단하였다.

○ : 파단이 전혀발생하지 않고 연신 얼룩이 없는 균질한 필름을 얻는 경우

△ : 약간의 파단이 있고 연신 얼룩이 없는 균질한 필름을 얻는 경우

× : 파단이 많이 발생하고 연신한 경우에도 연신 얼룩이 있는 경우

실시예 1

입경 2㎛의 이산화티탄을 에틸렌 글리콜에 슬러리화 시킨 후, 티탄의 중량을 기준으로 2중량%의 실란 커플링제를 투입하여 티탄을 에틸렌 글리콜 중에서 상기 실란커플링제와 반응시켜 전처리된 티탄을 수득하였다. 용융흐름지수 4.0 g/분, 용융온도 155 ℃, 밀도 0.901 g/㎤, 아이소택틱 지수 96 %인 폴리프로필렌 수지에 전처리된 티탄을 상기 폴리프로필렌 수지의 중량을 기준으로 20 중량%의 양으로 첨가하여 혼합한다. 상기 혼합수지를 중심층으로 하고, 에틸렌-프로필렌 공중합체(에틸렌 함량 1.2 몰%)를 표면층으로 하여 250℃의 온도에서 다이를 통해 공압출시키고, 상기 수득한 시이트를 냉각드럼에서 성형하면서 30℃로 급냉시켜 850 ㎛ 두께의 시이트를 수득하였다.

상기 시이트를 140℃의 온도로 재가열하면서 종연신 장치에서 5배 연신하고, 140℃에서 횡방향으로 8배 연신하고, 160℃에서 열고정시켜 20㎛ 두께의 필름을 얻었다.

상기 제조한 3층 구조의 폴리올레핀 필름의 성능평가를 실시하여 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타낸 바와 같이 실시예 1에 의해 제조된 필름은 백색도의 R차, 열접착성, 연신성이 모두 우수하였다.

실시예 2 내지 10

필름의 제조 조건을 표 1에서와 같이 변화시킴을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 본 발명의 3층 구조의 필름을 제조하였다.

상기 제조한 3층 구조의 폴리올레핀 필름의 성능평가를 실시하여 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타낸 바와 같이 실시예 1에 의해 제조된 필름은 슬립성, 인장강도, 열접착강도, 증착강도가 우수하였다.

비교예 1 내지 5

필름의 제조 조건을 표 1에서와 같이 변화시킴을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 3층 구조의 필름을 제조하였다.

상기 제조한 3층 구조의 열가소성 필름의 성능평가를 실시하여 표 1에 나타내었다.

	백색무기입자	표면층과 필름의 두께비	에틸렌-프로필렌 공중합체의 용융온도	특성평가
	종류			입경	농도	전처리	백색도의 R차	연신성	열접착강도
	-	㎛	중량%	-	-	℃	-	-	g/25㎜
실시예 1	티탄	3	20	○	1/20	110	1	○	1000 이상
실시예 2	티탄화합물	3	25	○	1/15	110	3	○	1000 이상
실시예 3	탄산칼슘	3	10	○	1/15	120	2	○	1000 이상
실시예 4	황산바륨	3	15	○	1/15	120	2	○	1000 이상
실시예 5	실리카	3	5	○	1/15	130	1	○	1000 이상
실시예 6	카올린	3	30	○	1/30	130	1	○	1000 이상
실시예 7	탈크	3	20	○	1/5	140	2	○	1000 이상
실시예 8	제올라이트	3	20	○	1/10	140	2	○	1000 이상
실시예 9	티탄	0.05	20	○	1/20	150	2	○	1000 이상
실시예 10	티탄	7	20	○	1/20	150	3	○	1000 이상
비교예 1	티탄	3	15	×	1/30	130	15	×	1000 이상
비교예 2	실리카	3	30	○	1/30	130	5	△	1000 이상
비교예 3	탈크	15	15	○	1/30	130	10	×	1000 이상
비교예 4	카올린	3	15	○	1/50	130	2	△	250
비교예 5	티탄	0.005	15	○	1/30	130	1	○	1000 이상
비교예 6	티탄	3	15	○	1/30	90	2	△	100

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 2층 또는 3층 구조의 폴리올레핀 필름은 슬립성, 인장강도, 열접착강도, 증착강도가 우수하여 포장재 등으로 널리 사용할 수 있다.

Claims (6)

1. 폴리프로필렌계 수지에 대해 5 내지 20 중량%의 실란 커플링제로 전처리된 0.01 내지 10㎛ 입경의 백색 무기입자를 포함하는 중심층, 및 상기 중심층의 한 면 또는 양면에 위치한, 융점 100 내지 160℃ 및 용융흐름지수 1 내지 15g/10분의 에틸렌-프로필렌 공중합체로 이루어진 표면층을 포함하며, 상기 표면층의 두께가 필름 전체 두께에 대하여 1/40 내지 1/3 범위인, 2층 또는 3층 구조의 백색 폴리올레핀 필름.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리프로필렌계 수지가, 밀도가 0.9 내지 0.91g/㎤, 아이소택틱 지수가 95% 이상인 아이소택틱 폴리프로필렌계 수지인 것을 특징으로 하는 필름.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 에틸렌-프로필렌 공중합체의 에틸렌 함량이 0.5 내지 50%인 것을 특징으로 하는 필름.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 백색 무기 입자가 황산바륨, 이산화티탄, 티탄 화합물, 이산화규소, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 실리카, 카올린, 제올라이트 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 필름.
5. 상기 백색 무기입자가, 무기 입자의 에틸렌 글리콜 분산액에 무기입자의 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%의 실란 커플링제를 첨가함으로써 전처리된 것을 특징으로 하는 필름.
6. 상기 실란 커플링제가 모노 실란 성분이 90 %이상인 것을 특징으로 하는 필름.