KR20000057594A - 폴리프로필렌계 이축연신필름 - Google Patents
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Abstract
MD 방향의 스트레이트 커트성, TD 방향의 강도 및 투명성이 우수하면서 경제적으로 유리한 폴리프로필렌계 이축연신필름은 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지는 필름성형재료를 이축연신하여 제조할 수 있고, 상기 공중합체는 상기 결정성 폴리프로필렌중에 입자로서, 공중합체의 분산된 입자가 TD 방향에서 0.1㎛ 이하의 평균입경을 갖는 연신 필름을 수득할 수 있도록 분산되어있다.
Description
폴리프로필렌계 수지재료로 형성되는 연신필름은 각종 포장용필름으로 사용되고 있다. 예컨대 폴리프로필렌계 일축연신필름은 필름제조시에 필름이 흐르는 방향, 즉 기계방향인 종방향 (MD 방향) 에 있어서 찢기쉬운 성질을 가지고, 그 방향에서는 직선적인 커트성 (스트레이트 커트성) 이 우수하여 주로 식품의 포장분야에서 널리 이용되고 있다.
그러나, 폴리프로필렌계 수지재료로 이루어지는 일축연신필름은 MD 방향의 스트레이트 커트성이 우수한 반면, MD 방향에 직각인 횡방향 (TD 방향) 의 강도가 약하기 때문에 중량이 있는 내용물인 경우에는 필름이 파손될 우려가 있다.
TD 방향의 강도를 개량한 스트레이트 커트성을 갖는 중대포장용 필름으로는 폴리부텐이 배합된 폴리프로필렌을 사용하는 방법으로 제조된 공지의 필름이 있다 (일본 공개특허공보 평7-156264) 이 있다. 그러나, 이 방법에 있어서는 TD 방향의 강도는 향상되지만 MD 방향의 스트레이트 커트성은 충분히 만족할 수 있는 수준이 아니며, 또한 고가인 폴리부텐을 다량으로 사용한다는 점에서 비용면의 문제가 남아 있다.
발명의 개시
본 발명은 MD 방향의 스트레이트 커트성 및 TD 방향의 강도가 우수하면서 경제적으로 유리한 폴리프로필렌계 이축연신필름을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 결정성 폴리프로필렌중에 프로필렌과 다른 α-올레핀의 공중합체가 입자로서 분산하고 있는 폴리프로필렌계 수지의 이축연신필름에 있어서, 그 TD 방향에서의 상기 공중합체의 평균분산입자경이 0.1 ㎛ 이하로 되도록 필름형태를 제어한 경우, 폴리프로필렌계 수지의 이축연신필름은 MD 방향에서의 스트레이트 커트성이 우수하는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀 공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지고, 상기 공중합체가 상기 결정성 폴리프로필렌중에 입자로서 분산하고 있는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 이축연신필름에 있어서, 상기 공중합체입자의 TD 방향에서의 평균분산입자경이 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌계 이축연신필름을 제공한다.
또한 본 발명은 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 폴리프로필렌계 이축연신필름에 있어서, 상기 필름의 MD 방향 및 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD 방향의 복굴절률 / TD 방향의 복굴절률) 와, MD 방향 및 TD 방향의 연신배율의 비 (MD 방향의 연신배율 / TD 방향의 연신배율) 가 하기 수학식 Ⅰ 을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌계 이축연신필름을 제공한다.
(상기 수학식중, X 는 연신배율의 비이고, Y 는 복굴절률의 비이다.)
또한 본 발명은 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 이축연신필름에 있어서, 상기 필름의 MD 방향 및 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD 방향의 복굴절률 / TD 방향의 복굴절률) 가 0.6 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌계 이축연신필름을 제공한다.
또한 본 발명은 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지고, 결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 비 (결정성 폴리프로필렌의 MFR / 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR) 가 10 이하인 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되며, MD 방향 및 TD 방향의 연신배율의 비 (MD 방향의 연신배율 / TD 방향의 연신배율) 가 0.3 내지 1.6 으로 되도록 이축연신된 폴리프로필렌계 이축연신필름을 제공한다.
본 발명의 이축연신필름은 공중합체입자가 결정성 폴리프로필렌의 매트릭스중에 미세하게 분산한 것으로서, 이와 같은 분산형태를 갖는 폴리올레핀계 수지재료로 이루어지는 연신필름은 본 발명에 의해 처음으로 제조되었다. 또한 본 발명의 이축연신필름은 MD 방향 및 TD 방향의 복굴절률의 비가 일정조건을 만족하는 것이다.
본 발명에서는 이와 같은 특성을 구비함으로써 MD 방향의 스트레이트 커트성이 우수하고, 동시에 TD 방향의 강도도 우수하며 또한 투명성이 높고 경제성도 양호한 연신필름을 얻을 수 있음을 발견한 것이다. 이와 같은 특성을 갖는 연신필름이라면 그 제조방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만 결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 비가 10 이하인 폴리프로필렌계 수지재료로 이루어지며 일정조건으로 연신된 폴리프로필렌계 이축연신필름은 상기 특성을 구비할 수 있다.
본 발명의 이축연신필름은 포장용필름으로 유용하며 특히 중대포장용필름으로 적합하다.
이하에 본 발명의 실시형태를 설명한다.
(1) 본 발명의 폴리프로필렌계 수지재료
본 발명의 이축연신필름을 형성하는 필름성형재료는 결정성 폴리프로필렌과, 프로필렌-α-올레핀공중합체로 이루어지고, 상기 공중합체가 상기 결정성 폴리프로필렌중에 입자로서 (상기 결정성 폴리프로필렌의 매트릭스중에 상기 공중합체가 도메인으로서 분산되어 있다) 분산하고 있는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유한다.
(ⅰ) 결정성 폴리프로필렌
본 발명에 사용하는 결정성 폴리프로필렌은 주로 프로필렌 중합단위로 이루어지는 결정성 중합체이고, 바람직하게는 프로필렌 중합단위가 전 중합체의 90 중량% 이상인 폴리프로필렌이다. 구체적으로는 프로필렌의 단독중합체일 수 있고, 또한 프로필렌 중합단위 90 중량% 이상과 α-올레핀 10 중량% 미만의 랜덤공중합체일 수도 있다. 공중합체의 경우, α-올레핀으로는 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다. 그중 프로필렌 단독중합체 또는 프로필렌 중합단위의 함량이 90 중량% 이상의 프로필렌-에틸렌공중합체를 사용하는 것이 제조비용면에서 바람직하다.
또한 결정성 폴리프로필렌의 멜트플로레이트 (이하「MFR」이라 함) 는 제막의 안정성에서 0.1 내지 50 g / 10 분의 범위인 것이 바람직하다.
(ⅱ) 프로필렌-α-올레핀공중합체
본 발명의 프로필렌-α-올레핀공중합체는 프로필렌과 프로필렌 이외의 α-올레핀과의 랜덤공중합체이다. 프로필렌 중합단위의 함량은 공중합체 전체에 대해 중량기준으로 20 내지 80 중량% 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 75 중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 70 중량% 이다. 프로필렌 중합단위의 함량이 80 % 를 초과하면 결정성 폴리프로필렌의 매트릭스중에 목적으로 하는 상기 공중합체의 입자 (이하「공중합체 도메인」이라 함) 의 분산형태를 얻을 수 없으며, 본 발명이 목적으로 하는 MD 방향의 스트레이트 커트성 향상 및 TD 방향의 강도향상 등의 효과가 발휘되지 않는 경우가 있다. 한편, 20 중량% 미만에서는 투명성이 열등하여 바람직하지 않다.
프로필렌 이외의 α-올레핀으로는 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다. 그중 α-올레핀으로서 에틸렌을 사용한 프로필렌-에틸렌공중합체가 제조비용면에서 바람직하게 사용된다.
본 발명의 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 은 특별히 한정되지 않지만 0.1 내지 20 g / 10 분의 범위인 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는 결정성 폴리프로필렌과의 MFR 비 (결정성 폴리프로필렌의 MFR / 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR : 이하 단지「MFR 비」라 함) 가 10 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 의 범위로 되도록 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR을 선택하는 것이 바람직하다.
(ⅲ) 폴리프로필렌계 수지재료
본 발명의 폴리프로필렌계 수지재료중의 결정성 폴리프로필렌의 함량은 이 폴리프로필렌계 수지재료 전량에 대해 40 내지 88 중량%, 바람직하게는 50 내지 85 중량% 이고, 프로필렌-α-올레핀공중합체의 함량은 60 내지 12 중량%, 바람직하게는 50 내지 15 중량% 이다. 상기 공중합체의 비율이 12 중량% 미만에서는 종방향의 양호한 스트레이트 커트성을 얻을 수 없고, 60 % 를 초과하면 필름의 강성의 저하가 현저하여 실용상 바람직하지 않다.
폴리프로필렌계 수지재료의 제조방법은 특별히 한정되지 않고, 어떠한 방법으로도 얻을 수 있다. 예컨대 각각 별개로 중합하여 얻어진 결정성 폴리프로필렌과 프로필렌-α-올레핀공중합체를 용융혼련 등에 의해 혼합함으로써 취득해도 된다. 또한 결정성 폴리프로필렌과 프로필렌-α-올레핀공중합체를 다단중합에 의해 연속적으로 제조함으로써 취득해도 된다.
구체적으로는 티탄 담지 촉매 등의 지글러 나타 촉매 (Ziegler-Natta catalyst) 를 사용하여 중합한 프로필렌-α-올레핀공중합체 및 시판되는 에틸렌-프로필렌고무와 결정성 폴리프로필렌을 용융혼합하는 방법을 예시할 수 있다. 또한 결정성 폴리프로필렌과 프로필렌-α-올레핀 공중합체를 다단중합에 의해 연속적으로 중합하는 방법으로는 복수의 중합기를 사용하여 예컨대 1 단째에서 결정성 폴리프로필렌을 제조하고, 2 단째에서 프로필렌-α-올레핀공중합체를 제조하는 방법을 예시할 수 있다. 이 연속중합법은 상기한 용융혼합법에 비해 제조비용이 낮고, 또한 결정성 폴리프로필렌중에 프로필렌-α-올레핀공중합체가 균일하게 분산된 폴리프로필렌계 수지재료를 얻을 수 있고, 또한 품질 (스트레이트 커트성) 의 안정성을 도모하는 점에서 바람직하다.
본 발명의 폴리프로필렌계 수지재료로 특히 바람직한 것은 상기 연속중합법에 의해 제조하고, 결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 비 (결정성 폴리프로필렌의 MFR / 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR) 를 10 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 의 범위가 되도록 조정한 것이다. MFR 비를 상기 범위로 함으로써 결정성 폴리프로필렌중에 프로필렌-α-올레핀공중합체가 균일하면서 미세하게 분산되고, 스트레이트 커트성 및 강도가 더욱 향상된 폴리프로필렌계 연신필름을 부여하는 성형재료를 얻을 수 있다.
이와 같은 MFR 비를 갖는 폴리프로필렌계 수지재료는 구체적으로는 일본 공개특허공보 평6-239918 호, 일본 공개특허공보 평8-27238 호 등에 기재되어 있는 방법으로 제조할 수 있다.
또한 상기 MFR 비는 통상적으로는 결정성 폴리프로필렌의 MFR 및 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 을 각각 측정함으로써 구할 수 있지만, 폴리프로필렌계 수지재료를 다단중합에 의해 연속적으로 제조하였을 경우 (먼저 결정성 폴리프로필렌을 중합하고, 그 다음에 프로필렌-α-올레핀공중합체를 중합하는 경우) 에는 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 을 직접 측정할 수 없기 때문에 직접 측정할 수 있는 결정성 폴리프로필렌의 MFR, 얻어지는 폴리프로필렌계 수지재료의 MFR 및 이 폴리프로필렌계 수지재료중의 프로필렌-α-올레핀공중합체의 함유량으로부터 하기식으로 구할 수 있다.
log(MFRRC)=[log(MFRwhole)-(1-WRC/100)log(MFRPP)]/[WRC/100]
MFRRC: 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR
MFRwhole: 폴리프로필렌계 수지재료의 MFR
MFRPP: 결정성 폴리프로필렌의 MFR
WRC: 폴리프로필렌계 수지재료중의 프로필렌-α-올레핀공중합체의 함유량
(2) 본 발명의 필름성형재료
본 발명의 필름성형재료는 상기 폴리프로필렌계 수지재료를 주체로 하지만, 통상의 폴리올레핀계 필름재료에 사용되는 산화방지제, 중화제, 내후제, 무기충전제, 활제, 블로킹 방지제, 대전방지제 등과 같은 첨가제가 더 배합될 수도 있다.
산화방지제로는 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, n-옥타데실-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트, 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트 등과 같은 페놀계 산화방지제, 또는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 디스테아릴펜타에리스리톨디포스파이트, 테트라키스(2,4-디-t-부틸페닐)-4,4'-비페닐렌디포스포나이트 등과 같은 인계 산화방지제 등을 예시할 수 있다.
또한 중화제로서 스테아린산 칼슘 등과 같은 고급지방산염류나 하이드로탈사이트 등을 예시할 수 있고; 무기충전제 및 블로킹 방지제로는 탄산칼슘, 실리카, 하이드로탈사이트, 제올라이트, 규산알루미늄, 규산마그네슘 등을 예시할 수 있으며; 활제로는 스테아린산아마이드 등과 같은 고급지방산아마이드류를 예시할 수 있으며; 대전방지제로는 글리세린모노스테아레이트 등과 같은 지방산에스테르류를 예시할 수 있다.
이들 첨가제의 배합량은 필름의 사용목적 등에 따라 적절히 선택할 수 있지만 통상 필름성형재료 전량에 대해 0.001 내지 5 % 정도로 하는 것이 바람직하다.
폴리프로필렌계 수지재료와 상기 첨가제를 배합하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 헨쉘믹서 (상품명) 등과 같은 고속 교반기가 있는 혼합기 및 리본 블렌더 그리고 텀블러 믹서 등과 같은 통상의 배합장치에 의해 배합하는 방법 (드라이 블렌드) 을 예시할 수 있고, 또한 통상의 단축압출기 또는 이축압출기 등을 사용하여 펠릿화하는 방법을 예시할 수 있다.
(3) 이축연신
본 발명의 이축연신필름은 상기한 필름성형재료를 이축연신함으로써 얻을 수 있다. 연신방법으로는 공지된 T 다이 캐스트법 등에 의해 미연신시트를 성형한 후, 공지된 이축연신법에 의해 제조할 수 있다. 스트레이트 커트성 면에서 축차 이축연신이 바람직하며, 구체적으로는 텐터방식에 의해 먼저 MD 방향으로 연신하고, 이어서 TD 방향으로 연신하는 축차 이축연신법을 예시할 수 있다.
본 발명의 이축연신필름의 MD 방향의 연신배율 (종연신배율) 은 3 내지 10 배, 바람직하게는 5 내지 8 배이고, 한편 TD 방향의 연신배율 (횡연신배율) 은 5 내지 14 배, 바람직하게는 6 내지 10 배의 범위를 예시할 수 있다. 또한 MD 방향의 연신배율과 TD 방향의 연신배율의 비 (MD 방향의 연신배율 / TD 방향의 연신배율) 는 0.3 내지 1.6 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.2 이다. 연신배율의 비가 이 범위내이면 MD 방향의 폴리머분자를 배향시키면서 평균분산입자경을 미세하게 할 수 있으므로, MD 방향의 스트레이트 커트성이 양호하면서 TD 방향의 강도도 우수한 필름을 얻을 수 있다.
(4) 폴리프로필렌계 이축연신필름
본 발명의 폴리프로필렌계 이축연신필름에 있어서는 결정성 폴리프로필렌중에 입자로서 분산하고 있는 프로필렌-α-올레핀공중합체 도메인의 TD 방향에서의 평균분산입자경이 0.1 ㎛ 이하이다. 평균분산입자경이 0.1 ㎛ 보다 크면 MD 방향의 스트레이트 커트성이 떨어지고 투명성도 저하된다.
한편, 평균분산입자경의 하한에 대해서는 확인할 수 있는 범위이면 어떤 소립자라도 무관하지만 바람직하게는 0.005 ㎛, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이다.
본 발명에 있어서는 이와 같은 미세한 평균분산입자경을 갖는 공중합체 도메인을 함유하는 필름이 MD 방향의 스트레이트 커트성이 우수하고, 또한 TD 방향의 강도도 우수하다는 것을 처음으로 발견한 것이다. 따라서 이와 같은 평균분산입자경의 조건을 만족하는 것이라면 어떤 방법으로 얻어진 필름이라도 무관하지만 구체적으로는 상기한 연속중합법으로 제조한 폴리프로필렌계 수지재료를 연신함으로써 달성할 수 있다.
특히 바람직하게는 연속중합법으로 제조한 결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀 공중합체의 MFR 비가 10 이하인 폴리프로필렌계 수지재료를 사용하고, MD 방향의 연신배율과 TD 방향의 연신배율의 비가 0.3 내지 1.6 으로 되도록 이축연신함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌계 이축연신필름은 다른 관점에서 보면 상기 필름의 MD 방향 및 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD 방향의 복굴절률 / TD 방향의 복굴절률) 와, MD 방향 및 TD 방향의 연신배율의 비 (MD 방향의 연신배율 / TD 방향의 연신배율) 가 하기 수학식 Ⅰ 을 만족하고, 바람직하게는 하기 수학식 Ⅱ 를 만족한다.
[수학식 I]
Y ≥ X － 0.1
(상기 수학식중, X 는 연신배율의 비이고, Y 는 복굴절률의 비이다)
즉, 본 발명의 이축연신필름은 MD 방향 및 TD 방향의 연신배율의 비에 비해 폴리머 분자가 보다 MD 방향으로 강하게 배향되어 있다. 상기 수학식 (Ⅰ) 을 만족하는 폴리머 분자배향을 나타내는 필름은 MD 방향의 스트레이트 커트성이 우수하면서 TD 방향의 강도가 우수하며 투명성도 양호하다.
또한, MD 방향과 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD/TD) 가 0.6 이상, 보다 바람직하게는 0.7 이상이면 MD 방향의 스트레이트 커트성이 더욱 양호해진다. 이 복굴절률의 비의 하한은 특별히 한정되지 않지만 횡방향 (TD 방향) 의 강도 면에서 10 이하 정도가 바람직하다.
이 폴리프로필렌계 이축연신필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 필름의 성형성 면에서 10 내지 100 ㎛ 가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 70 ㎛ 이다.
본 발명의 폴리프로필렌계 이축연신필름은 MD 방향의 스트레이트 커트성이 우수하면서 TD 방향의 강도도 우수한 점에서 중대용재료, 샌드위치 및 주먹밥 등의 식품포장재료로 바람직하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 폴리프로필렌계 이축연신필름은 그 한쪽면 또는 양면에 다른 수지로 이루어지는 필름을 겹쳐 2 층 이상의 구조를 갖는 다층필름으로 이용할 수 있다. 이 때 사용하는 다른 수지로는 특별히 한정되지 않으며 목적에 따라 각종 수지를 사용할 수 있다. 예컨대 본 발명의 이축연신필름 위에 저융점의 프로필렌-α-올레핀공중합체 등의 열접착성 수지로 이루어지는 층을 형성함으로써 각종 포장용재료로 사용할 수 있다. 이와 같은 다층필름의 제조법으로는 필름의 제조단계에서의 인라인 라미네이트법, 공압출법 등 및 필름제조후에 적층을 실시하는 드라이 라미네이트법 등을 적용할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠지만 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 이축연신필름에 관한 것으로서, 상세하게는 종방향으로 직선적으로 찢기는 성질을 갖는 폴리프로필렌계 이축연신필름에 관한 것이다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3
(1) 필름성형재료의 제조
표 1 에 나타내는 폴리프로필렌계 수지재료에, 페놀계 산화방지제로서 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄을 필름성형재료 전량에 대해 0.1 중량%, 인계 산화방지제로서 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트를 0.1 중량%, 중화제로서 스테아린산 칼슘을 0.1 중량% 배합하고, 헨쉘믹서 (상품명) 로 혼합한 후, 단축압출기 (구경 40 ㎜) 를 사용하여 용융혼련하여 펠릿화하고 필름성형재료를 얻는다.
또한 여기에서 사용한 폴리프로필렌계 수지재료는 연속중합법에 의해 1 단째에서 결정성 폴리프로필렌 (프로필렌 단독중합체) 을 중합하고, 2 단째에서 프로필렌-α-올레핀공중합체 (프로필렌-에틸렌공중합체) 를 중합함으로써 얻은 것이다.
(2) 이축연신필름의 제조
얻어진 펠릿형상의 필름성형재료를 T 다이를 장비한 압출기를 사용하여 260 ℃ 에서 용융압출하고, 30 ℃ 의 냉각롤로 냉각고화시켜 미연신시트로 한다. 이 시트를 예열 롤을 사용하여 예열하고, 롤 사이에서 종방향 (MD 방향) 으로 연신하여 일축연신필름으로 한다. 이어서, 가열된 횡연신기내에서 횡방향 (TD 방향) 으로 연신하여 두께 30 ㎛ 의 이축연신필름을 얻는다. 이 때의 종연신온도, 연신배율 및 횡연신온도, 연신배율을 표 1 에 나타낸다.
(3) 평가
얻어진 이축연신필름의 각종 물성값 등, 즉 필름중의 공중합체 도메인의 TD 방향에 있어서의 평균분산경, 복굴절률의 비, 투명성 (헤이즈), 강도 (영률) 및 스트레이트 커트성을 표 1 에 나타낸다. 또한 이들 물성값 등의 평가방법은 이하에 나타낸다.
(a) 스트레이트 커트성의 평가
필름이 종방향 (MD 방향) 으로 평행하게 폭 10 ㎜ 로 되도록 길이 10 ㎜ 의 노치를 넣고, 노치 사이를 쥐고 필름면과 수직인 방향으로 잡아당겨 20 ㎝ 잘랐을 때의 필름폭 (W) 을 측정한다. 평가는 다음의 기준으로 실시한다.
W ≥ 9 ㎜ 의 경우 : 5 점
9 ㎜ ＞ W ≥ 6 ㎜ 의 경우 : 4 점
6 ㎜ ＞ W ≥ 3 ㎜ 의 경우 : 3 점
3 ㎜ ＞ W ≥ 0.1 ㎜ 의 경우 : 2 점
20 ㎝ 에 도달하기 전에 파단된 경우 : 1 점
(b) 공중합체 도메인의 평균분산입자경
이축연신필름을 MD 방향으로 수직인 면에서 절단하고, 루테늄화합물 (RuO4) 로 48 시간 증기염색한 후, 울트라 마이크로톰을 사용하여 다이아몬드 나이프로 두께 약 100 ㎚ 의 두께로 절삭하고, 초박절편을 작성한다. 얻어진 초박절편에 대해 투과형 전자현미경 (상품명 : JEOLEM 100 CX) 을 사용하여 1 만배의 배율로 관찰하고, 전자현미경 사진을 통계처리함으로써 공중합체 도메인의 평균분산입자경을 구한다.
(c) 복굴절률의 비
벤질알코올을 사용하여 아베굴절계 (abbe refractometer) 에 의해 필름의 MD 방향의 굴절률 (nx), TD 방향의 굴절률 (ny), 및 두께방향의 굴절률 (nz) 을 측정하여 다음의 수학식으로 MD 방향의 복굴절률과 TD 방향의 복굴절률을 구하고, MD 방향의 복굴절률과 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD/TD) 을 구한다.
MD 방향의 복굴절률 ＝ nx － nz
TD 방향의 복굴절률 ＝ ny － nz
(d) 헤이즈
ASTM-D-1003 에 준거하여 이축연신필름의 헤이즈 (단위 : %) 를 측정하여 투명성의 기준으로 한다. 값이 작을수록 투명성이 양호하다.
(e) 영률
ASTM-D-523 에 준거하여 이축연신필름의 MD 방향의 영률을 측정하여 강성의 기준으로 한다. 값이 클수록 높은 강성을 구비한 필름이다.
＊1) 결정성 폴리프로필렌 : 프로필렌 단독중합체
＊2) 공중합체 : 프로필렌-에틸렌공중합체
＊3) MFR 비 ＝ 결정성 PP 의 MFR / 공중합체의 MFR
표 1 로 알 수 있는 바와 같이 실시예 1 내지 6 은 MD 방향의 스트레이트 커트성이 양호함과 동시에 강성 (영률) 및 투명성 (헤이즈) 이 우수하다. 이에 비해 비교예 1 에서는 폴리프로필렌계 수지재료중의 프로필렌-α-올레핀공중합체의 비율이 적고, 복굴절률의 비가 낮고, 양호한 스트레이트 커트성을 얻을 수 없다. 또한 비교예 2 에서는 프로필렌-α-올레핀공중합체의 평균분산입자경이 너무 커서 스트레이트 커트성 및 투명성이 떨어지는 필름만 얻어진다. 비교예 3 에서는 결정성 폴리프로필렌만으로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지재료를 사용하고 있으며, 복굴절률의 비가 낮고, 양호한 스트레이트 커트성을 얻을 수 없다.
본 발명의 이축연신필름은 MD 방향의 스트레이트 커트성, TD 방향의 강도 및 투명성이 우수하면서 경제성도 우수하다.
Claims (6)
- 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀 공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지고, 상기 공중합체가 상기 결정성 폴리프로필렌중에 입자로서 분산하고 있는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 폴리프로필렌계 이축연신필름에 있어서, 상기 공중합체입자의 TD 방향에서의 평균분산입자경이 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌계 이축연신필름.
- 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 이축연신필름에 있어서, 상기 필름의 MD 방향 및 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD 방향의 복굴절률 / TD 방향의 복굴절률) 와, MD 방향 및 TD 방향의 연신배율의 비 (MD 방향의 연신배율 / TD 방향의 연신배율) 가 하기 수학식 Ⅰ 을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌계 이축연신필름.[수학식 I]Y ≥ X － 0.1(상기 수학식중, X 는 연신배율의 비이고, Y 는 복굴절률의 비이다.)
- 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되는 폴리프로필렌계 이축연신필름에 있어서, 상기 필름의 MD 방향 및 TD 방향의 복굴절률의 비 (MD 방향의 복굴절률 / TD 방향의 복굴절률) 가 0.6 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌계 이축연신필름.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지재료에서, 결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 비 (결정성 폴리프로필렌의 MFR / 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR) 가 10 이하인 폴리프로필렌계 이축연신필름.
- 결정성 폴리프로필렌 40 내지 88 중량% 와, 프로필렌-α-올레핀공중합체 60 내지 12 중량% 로 이루어지고, 결정성 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR 비 (결정성 폴리프로필렌의 MFR / 프로필렌-α-올레핀공중합체의 MFR) 가 10 이하인 폴리프로필렌계 수지재료를 함유하는 필름성형재료로 형성되며, MD 방향 및 TD 방향의 연신배율의 비 (MD 방향의 연신배율 / TD 방향의 연신배율) 가 0.3 내지 1.6 으로 되도록 이축연신된 폴리프로필렌계 이축연신필름.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로필렌-α-올레핀공중합체가 중량기준으로 20 내지 80 중량% 의 프로필렌 중합단위를 함유하는 폴리프로필렌계 이축연신필름.
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