KR20000062663A - 올레핀계 수지 조성물 및 그 성형체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정 범위의 밀도, 멜트플로우레이트(MFR), 동적 점탄성 특성 및 용융 장력을 갖는 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 (A) 폴리에틸렌, (B) MFR이 0.1~10(g/10분)인 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 및 (C) MFR이 20~200(g/10분)인 에틸렌/α-올레핀 공중합체 또는 프로필렌/α-올레핀 공중합체로 되어 있다. 이 조성물을 캘린더 성형을 하는 경우, 롤으로의 피딩 및 롤부터의 인취성이 양호하며, 두께 정밀도가 양호하게 고속 성형이 가능하다. 이 조성물에 난연제와 발포제를 배합하면 볼륨감 있고 촉감이 좋은 난연 발포 시트를 얻을 수 있다. 이 시트를 종이 기재 위에 적층한 것은 벽지로 사용하기에 적합하다.

Description

올레핀계 수지 조성물 및 그 성형체{AN OLEFINIC RESIN COMPOSITION AND THEIR MOLDINGS}
본 발명은 연질 시트의 성형에 적합한 폴리올레핀계 수지 조성물, 이로부터 제조한 발포 수지 시트 및 이 시트를 사용한 벽지에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 롤 가공성이 우수하고 유연성을 갖는 수지 조성물, 이로부터 제조한 발포 수지 시트 및 이를 사용한 벽지에 관한 것이다.
벽지는 종이 기재의 일면상에 합성 수지 발포 시트가 적층된 구조를 갖는다. 지금까지는 상기 합성 수지 발포 시트로서 염화비닐 수지제의 시트가 주로 사용되어 왔다. 염화비닐수지 시트는 성형 가공성이 좋고, 난연성을 지니며, 또한 작업성이 우수하기 때문에 높게 평가되어 널리 사용되어 왔다. 그러나, 염화비닐수지 시트는 연소 가스에 의한 환경 오염 및 그 수지에 함유된 가소제에 의한 건강상의 영향이 염려되어, 대체 재료로 서서히 대체되는 경향이 나타나고 있다.
환경면 및 건강면에서의 배려를 고려하면, 폴리올레핀계 수지는 이러한 염려가 적어, 안심할 수 있는 재료이다. 반면에, 이 폴리올레핀 수지는 캘린더 롤에 의한 시트 성형성이 만족스럽지 못하며, 발포 성형했을 때의 발포 배율이 낮고, 표면 감촉이 종래의 염화비닐수지 시트와는 다르고, 또 종이와의 적층체가 컬링되기 쉬운 것 등이 지적되고 있다.
이러한 관점에서, 폴리올레핀계 수지 중에서 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 선택하면, 유연성과 발포성이 우수한 발포 시트가 얻어진다. 그러나, 캘린더링 롤사이로의 수지 피딩이 양호하지 않기 때문에, 이 수지는 고속 성형성이 떨어지며, 또 성형 시트의 두께 정밀도 불량을 일으킨다.
한편, 특개평10-17724호 공보에는 특수한 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 사용한 캘린더링 롤 가공성 및 발포성이 우수한 벽지가 기재되어 있다. 그러나, 이 시트는 고무 탄성을 갖기 때문에 반발 탄성이 강하여 재단하기 어렵고, 따라서 작업성이 반드시 만족하다고는 할 수 없다. 그러므로 현재로는 어떤 종류의 폴레올레핀 수지를 선택하더라도 성형성과 물리적 특성이 우수한 시트를 얻을 수 없다.
그래서 본 발명의 목적은 롤에의 점착성이 작아 고속 시트 성형이 가능하고, 또한 두께 정밀도가 좋고 작업성이 우수한 고발포 배율의 시트를 성형할 수 있는 올레핀계 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 이 올레핀계 수지 조성물로부터 얻어지는 발포 수지 시트 및 이 발포 수지 시트를 사용한 벽지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적, 특성 및 장점은 다음의 설명으로 확실할 것이다.
본 발명은 올레핀계 수지로 된, 하기의 물리적 특성(a)~(e)을 갖는 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다.
(a) 밀도가 0.870~0.890(g/cm3)
(b) 190℃, 하중 2.16kg 하에서 측정한 멜트플로우레이트가 2~10(g/10분)
(c) 120℃의 △tanδ가 0.5~1.35 (△tanδ는 1(rad/sec)에서의 ln(tanδ)와 100(rad/sec)에서의 ln(tanδ)의 차이의 절대값 임)
(d) 120℃, 10(rad/sec)에서 측정한 tanδ가 0.3~2.0
(e) 150℃에서의 용융 장력이 25~200mN
또 본 발명은 성분(A), (B) 및 (C)로 된 상기의 특성(a)~(e)을 만족하는 올레핀계 수지 조성물에 관한 것이다. 여기서, 성분(A)은 밀도가 0.900~0.925(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 0.5~30(g/10분)이고, 에틸렌 단위 함유량이 95몰% 이상인 폴리에틸렌이고; 성분(B)은 밀도가 0.855~0.880(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 0.1~10(g/10분)이고, X선 회절법으로 측정한 결정화도가 30% 이하이고, 에틸렌 함유량이 70~95몰%인 에틸렌/α-올레핀 공중합체이고; 성분(C)은 밀도가 0.855~0.880(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 20~200(g/10분)이고, X선 회절법으로 측정한 결정화도가 30% 이하이고, 에틸렌 단위 함유량이 70~95몰%인 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 또는 프로필렌 단위 함유량이 50~90몰%인 프로필렌/α-올레핀 공중합체이다.
특히 본 발명의 올레핀계 수지 조성물은 상기 성분(A) 5~40 중량%, 성분(B) 10~90 중량%, 및 성분(C) 5~60 중량%(여기서 (A), (B) 및 (C)의 합계량은 100 중량%임)로 구성되는 것이 바람직하다. 상기의 올레핀계 수지 조성물 100 중량부에 대해서, 난연제 50~200 중량부를 배합하여 난연성 시트를 얻을 수 있다.
또 본 발명은 상기의 수지 조성물로 형성된 발포 수지 시트에 관한 것이다. 이 발포 수지 시트를 종이 기재에 적층하면 벽지로서 적합하게 사용할 수 있다.
다음에 본 발명의 상세한 설명을 차례로 설명한다.
올레핀계 수지 조성물의 물리적 특성
본 발명의 올레핀계 수지 조성물은 올레핀계 수지를 주체로 하여 구성되어 있다. 이 수지 조성물은 밀도, 멜트플로우레이트, △tanδ및 tanδ로 표시되는 점탄성 및 용융 장력의 각각의 값이 후술하는 특정의 범위에 있도록 조정되어 있을 경우에, 성형성이 우수하여, 캘린더 가공성, 압출 가공성, 발포 성형성, 작업성이 우수하며, 두께 정밀도와 촉감이 우수한 시트를 제공할 수 있다.
(a) ASTM D-1505에 준거하여 측정한 밀도가 0.870~0890(g/cm3)의 범위에 있을 때, 성형 시트와 롤의 점착성이 약화되며, 또 종이 기재와 적층해도 거의 컬링되지 않는다.
(b) ASTM D-1238에 준거하여, 190℃, 하중 2.16kg 하에서 측정한 멜트플로우레이트가 2~10(g/10분)의 범위에 있을 때, 캘린더 성형시에서 양 롤 사이의 수지의 피딩이 양호하고, 압출 성형시에 압출기내에서 전단력에 의한 발열을 낮은 수준으로 감소할 수 있으므로, 수지 온도의 급상승을 억제할 수 있다. 이 결과, 압출기로 발포 압출시에 발포제의 분해를 동반시키지 않고서 시트를 성형할 수 있다.
(c) △tanδ은 동적 점탄성 측정 장치(레오메터) 및 두께 2mm, 직경 25mm의 시료를 사용하고, 스트레인 2%, 온도 120℃의 조건하에서, 1(rad/sec)에서의 tanδ와 100(rad/sec)에서의 tanδ의 차이의 절대값이며, 다음식에 의해 산출된다.
△tanδ=ln(tanδ1rad/sec)-ln(tanδ100rad/sec)
이 값이 0.5~1.35의 범위에 있을 때, 캘린더 롤 사이로의 수지의 피딩이 양호하게 된다. 이 경우, tanδ값은 손실 탄젠트로 불리는 물리적 특성값이며, 동적 탄성 특성을 나타내는 지수이다. 구체적으로 tanδ는 저장 탄성율 G'에 대한 손실 탄성율 G"의 비로 표시될 수 있다. 즉,
G"/G'=tanδ
(d) 120℃, 10(rad/sec)의 조건하에서 측정한 tanδ가 0.3~2.0의 범위에 있을 때, 캘린더 롤 위에 시트가 감겨 부착되는 것을 피할 수 있다.
(e) 용융 장력이 25~200mN의 범위에 있을 때, 캘린더 롤부터 시트를 부드럽게 인취할 수 있고, 또 발포 배율을 높게 할 수 있다.
또한, 용융 장력은 용융 상태의 수지를 일정한 속도로 연신하였을 경우의 응력을 측정함으로써 구해지는 값이다. 실제로 용융 장력의 측정은 도요세이키세이사쿠쇼제의 용융 측정기를 사용하여, 수지 온도 150℃, 압출 속도 15mm/분, 인취 속도 15m/분, 노즐 직경 3.8mm, 노즐 길이 8mm의 조건에서 행하였다.
올레핀계 수지 조성물
상기의 물리적 특성을 만족하는 수지 조성물은 올레핀계 수지로 주로 구성된다. 특히 바람직한 올레핀계 수지 조성물은 다음의 3성분 (A), (B), 및 (C)로 되어 있다.
성분(A)은 밀도가 0.900~0.925, 바람직하게는 0.910~0.925(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 0.5~30, 바람직하게는 1~25(g/10분)이고, 에틸렌 함유량이 95몰% 이상인 폴리에틸렌이다. 밀도 및 멜트플로우레이트가 이 범위내에 있으면, 성분(A),(B) 및 (C)로 된 이 수지 조성물의 용융 장력이 높아지고, 그 결과 수지 조성물의 시트 성형성이 향상되어, 두께가 균일하고 외관이 양호한 시트를 얻을 수 있다. 또한, 폴리에틸렌의 멜트플로우레이트(MFR)는 ASTM D1238에 준거하여, 190℃, 하중 2.16kg 하에서 측정한 값이다.
이러한 저밀도 폴리에틸렌은 상기의 특성을 만족하는 한, 라디칼 촉매을 사용하여 고압하에서 제조된 소위 고압법 저밀도 폴리에틸렌이어도 좋고, 혹은 지글러 촉매 또는 메탈로센 촉매를 사용하여, 에틸렌과 5몰% 이하의 α-올레핀 등의 공단량체 존재하에서 중저압하에서 제조된 소위 중저압 폴리에틸렌이어도 좋다. 고압법 폴리에틸렌의 경우에는 에틸렌의 중합 과정에서 폴리에틸렌 주쇄를 따라 분기가 생기며, 중저압 폴리에틸렌의 경우에는 공존하는 공단량체에 의한 분기가 생기며, 이러한 적당한 분기 구조는 수지 조성물 전체의 용융 장력을 높여서, 가공성의 향상에 기여하고 있는 것으로 생각된다. 본 발명에서는 특히 고압법 폴리에틸렌의 적당한 분기 구조가 가공성 면에서 높은 효과를 발휘하기 때문에, 고압법 폴리에틸렌이 본 발명의 목적에 적합하다.
성분(B)은 밀도가 0.855~0.880, 바람직하게는 0.860~0.870(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 0.1~10, 바람직하게는 0.1~6(g/10분)이고, X선 회절법으로 측정한 결정화도가 30% 이하이고, 에틸렌 단위 함유량이 70~95, 바람직하게는 75~90몰%인 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다.
여기서 사용할 수 있는 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 에틸렌과 탄소수 3~20의 α-올레핀의 공중합체이다. α-올레핀의 예로는 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센을 들 수 있다. 이들 올레핀은 단독으로 또는 이종 이상 조합하여 에틸렌과 공중합하여도 좋다. 구체적으로는 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/1-부텐 공중합체, 에틸렌/1-헥센 공중합체, 에틸렌/1-옥텐 공중합체 등을 바람직하게 예시할 수 있다.
이 α-올레핀의 종류 및 함량과 중합 방법 및 조건을 선택함으로써, 공중합 체내의 분기의 정도 및 분기의 길이를 조정할 수 있다. 본 발명에서는 상기의 물리적 특성을 만족하는 한, 어느 분기를 가진 공중합체도 사용할 수 있다.
공중합체의 분기 구조를 평가하는 데 사용하는 지수인 gη *의 측정값이 0.95〈gη *≤1.0 범위에 있을 경우, 이 공중합체는 단쇄 분기 또는, 상대적으로 적은 수의 장쇄 분기를 가져서, 거의 직쇄 구조에 가까움을 나타낸다. 상기 공중합체로 된 수지 조성물은 발포 공정 전에 저수축성을 나타내는 1차 성형품을 제공하며, 후술한 바와 같이 종이 기재와 적층할 때에 컬링이 거의 없는 적층체를 얻을 수 있는 장점을 갖는다.
한편 gη *값이 0.2≤gη *≤0.95 범위에 있을 경우, 이 공중합체는 장쇄 분기를 가지며, 이 공중합체를 함유하는 수지 조성물은 성형성 및 발포성이 우수하여 필름 또는 발포 시트의 제조용으로 사용하기에 적합함을 나타낸다. 그러므로 최종품의 제조 방법 및 그것의 특성과 용도를 정하고, 상기 요구를 만족하는 gη *값을 갖는 공중합체를 선택하는 것이 바람직하다.
여기서, gη *값은 135℃ 데카린 용매에서 측정한 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 고유 점도[η](dl/g)와, 광산란법으로 측정하였을 경우 상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 중량 평균 분자량과 같고 에틸렌 함량이 70몰%인 직쇄 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 고유 점도[η]blank(dl/g) 의 비로 표현되는 값이다.
gη *= [η]/[η]blank
또 이 gη *값은 특공평4-14045에 기술된 측정 방법으로 계산할 수 있다.
이 공중합체는 저결정성 내지는 비결정성의 중합체이다. 이것의 밀도가 상기 범위에 있으면, 이 중합체는 유연성과 내열성을 갖추며, 달라붙지 않고, 특히 부드러운 감촉의 성형품을 제공한다. 또한 이것의 멜트플로우레이트가 상기의 범위에 있으면, 이 공중합체는 롤과 압출기 가공성이 좋고, 발포 공정시에 부드러운 표면 뿐만 아니라 균일한 발포 상태와 기계적 특성이 우수한 시트를 얻을 수 있다. 여기서 멜트플로우레이트(MFR)는 ASTM D-1238에 준거하여, 190℃, 하중 2.16kg 하에서 측정한 값이다.
상기 특성을 가진 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 에틸렌과 α-올레핀을, 천이 금속 화합물, 유기 알루미늄 화합물 및/또는 유기 알루미늄 옥시 화합물 및 필요에 따라서 이온화 이온성 화합물을 조합한 촉매 성분의 존재하에서, 통상의 중합 조건의 하에서 공중합하여 제조할 수 있다. 이 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 예를 들면, 바나듐이나 티탄의 할로겐화물이나 알콕사이드 화합물과 유기 알루미늄 화합물을 조합한 지글러 촉매를 사용하거나, 또는 시클로펜타디에닐환을 갖는 화합물에 의하여 배위된 지르코늄 화합물(메탈로센)과 알루미녹산의 조합으로 대표되는 메탈로센 촉매를 사용함으로써 제조할 수 있다.
성분(C)은 하기의 물리적 특성을 갖는 중합체이다: 밀도가 0.855~0.880, 바람직하게는 0.860~0.870(g/cm3)이고; 멜트플로우레이트(ASTM D-1238:190℃, 하중 2.16kg)가 20~200, 바람직하게는 25~150(g/10분)이고; X선 회절법으로 측정한 결정화도가 30% 이하임.
이 중합체의 1종류는 에틸렌 함유량이 70~95몰%, 바람직하게는 75~90몰%을 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. 이 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 상술한 성분(B)의 에틸렌/α-올레핀 공중합체에 비해 비록 실제적으로 동일한 특성을 지니고 있으나 멜트플로우레이트가 높다는 면에서 다르다.
또한, 성분(C) 중합체의 다른 종류는 프로필렌 함유량이 50~90몰%, 바람직하게는 60~80몰%을 갖는 프로필렌/α-올레핀 공중합체이다. 상기 α-올레핀은 프로필렌 이외의 탄소수 2~20을 갖는 α-올레핀이며, 상기의 중합체의 예로서 저결정성 또는 비결정성 프로필렌/에틸렌 공중합체와 프로필렌/1-부텐 공중합체 등을 예시할 수 있다.
이 성분(C)은 상술한 (B) 성분과 동일한 방법으로 제조할 수 있다.
수지 조성물은 상기의 물리적 특성(a)~(e)을 만족하는 한, 상기한 성분(A), (B) 및 (C)를 임의의 비율로 형성해도 좋다. 구체적으로, 상기 물리적 특성(a)~(e)을 만족하는 특히 바람직한 수지 조성물은 성분(A)이 5~40, 바람직하게는 20~35 중량%, 성분(B)이 10~90, 바람직하게는 15~60 중량%, 성분(C)이 5~60, 바람직하게는 10~55 중량%의 비율로 배합한 조성물이다. 여기서, (A), (B) 및 (C)의 합계량은 100 중량%이다.
이 수지 성분이 각각 상기 조성 범위이면, 상기한 물리적 특성(a)~(e)을 만족하는 동시에, 캘린더 롤과 압출기 가공성 및 발포성이 우수하고, 유연성과 작업성이 우수한 시트를 제공할 수 있다. 특히, 넓은 가공 온도에서 혼련이 가능해지고, 롤부터 시트를 인취하기가 용이하기 때문에 고속으로 시트를 성형할 수 있고, 또, 발포 성형에서, 고발포 배율이 가능하다.
이 수지 조성물에는 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서, 다른 합성 수지나 고무, 혹은 첨가제를 배합할 수 있다. 첨가제의 예로는 산화 방지제, 내열 안정제, 내후 안정제, 대전 방지제, 난연제, 안료, 염산 흡수제, 충전제 및 발포제를 들 수 있다.
상기 첨가제를 함유한 수지는 반바리 믹서, 니더 믹서, 롤 및 압출기 등의 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하고, 혼련하여 소망하는 조성물을 얻고, 그 후 소망하는 형상의 성형체로 한다.
여기서 얻어진 수지 조성물은 후술하는 발포 시트 외에도, 일반의 필름과 시트로 성형할 수 있고, 벽지나 포장재 등 각종 용도로 사용할 수 있다.
난연성 시트
상기한 수지 조성물에 난연제를 배합함으로써, 상술한 특성 (a)~(e)을 만족하는 롤 가공성 등이 우수한 난연성 시트를 얻을 수 있다. 이 때, 올레핀계 수지 100 중량부 당 난연제를 50~200, 바람직하게는 60~180 중량부 배합할 수 있다.
상기 목적에 사용되는 난연제는 합성 수지에 통상 배합되는 유기 또는 무기의 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로 예시하면, 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄 같은 금속 수산화물, 알루미나 및 하이드로탈사이트 같은 무기 수화물, 산화안티몬 및 산화니켈 같은 금속 산화물, 붕산마그네슘 및 붕산아연 같은 붕산염, 유기인산에스테르 및 제1인산암모늄과 같은 인계 화합물, 유기 브롬 또는 염소 화합물 같은 할로겐 화합물, 카오린 클레이, 페로센, 실리콘 화합물 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
이들 난연제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다. 이들 중에서도 금속 수산화물, 무기 화합물의 수화물 및 산화 안티몬 같은 무기 화합물이 바람직하고, 금속 수산화물 또는 금속 수산화물과 다른 무기 화합물의 혼합물이 특히 바람직하다. 또, 수지 성분과의 상용성을 높이고, 수지 성분 중에 균일하게 분산시키기 위해서, 난연제를 고급 지방산, 지방산아미드, 지방산에스테르, 파라핀, 왁스, 실란 커플링제, 고급 알콜 등의 분산제와 함께 수지 조성물에 직접 첨가하여도 좋고, 혹은 난연제의 표면을 상기 분산제로 처리한 후 수지 조성물에 배합하여도 좋다.
발포 수지 시트
본 발명의 발포 수지 시트는 상기의 수지 조성물에 발포제를 첨가하고 필요에 따라서 난연제 등의 첨가제를 배합하고, 발포 온도 및 압력 조건하에 둠으로써 용이하게 제조할 수 있다. 이 때, 미리 발포제를 첨가한 수지 조성물로부터 일단 미발포 수지 시트를 성형하고, 그 후 온도를 올려서 발포 수지 시트로 하는 방법을 채용해도 좋고, 또는 발포제를 첨가한 수지 조성물로부터 직접 발포 수지 시트를 얻는 방법이라도 좋다.
사용할 수 있는 발포제는 상술한 발포 수지 시트의 성형 방법 및 성형 온도를 고려하여, 화학형 발포제 및 물리형 발포제 중에서 적당히 선택한다. 화학형 발포제로는 아조디카본아미드 및 α,α'-아조비스이소브티로니트릴 등의 아조 화합물, 벤젠설포닐하이드라지드, p-톨루엔설포닐하이드라지드 및 p, p'-옥시 비스(벤젠설포닐하이드라지드) 등의 하이드라지드 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민 등의 니트로소 화합물 등을 예시할 수 있다. 이들은 성형 조건하에서 분해하여 발포 성형용의 가스를 발생시킨다.
물리형 발포제로는 탄산 가스, 디플루오로디클로로메탄 같은 할로겐화 탄화수소, 부탄, 펜탄, 헥산, 시클로부탄, 시클로헥산 등의 탄화수소를 예시할 수 있다. 이들은 성형 조건하에서 가스화 되어, 발포 성형에 기여하는 것이다. 발포제는 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다.
발포 시트의 성형시에, 발포제를 첨가한 수지 조성물로부터 일단 미발포 수지 시트를 롤 또는 압출기를 사용하여 성형하고, 그 후 그 수지 시트를 발포 성형 조건하에 둠으로써 발포 수지 시트를 제조하는 방법의 경우에는, 물리형 발포제보다도 화학형 발포제의 사용이 바람직하다. 그 중에서도 아조디카본아미드 등이 안정된 성형을 할 수 있기 때문에 적합하다. 압출기를 사용하여 우선 미발포 시트를 성형하는 경우에는 압출기의 온도를 발포제의 분해 온도 이하로 한다. 그러나 본 발명의 수지 조성물은 전단력에 의한 발열에 의한 수지 온도의 상승을 최소화하도록 조정할 수 있기 때문에, 양호하게 미발포 시트로 할 수 있다. 특히, 배리어형 혼합 스크류를 사용하면, 생산성의 향상을 기대할 수 있다. 미발포 시트는 그 후, 에어 오븐이나 가열 롤을 사용하여 이를 가열함으로써, 발포 시트로 할 수 있다. 본 발명의 수지 조성물은 특히 이 방법에 의한 발포 시트의 제조에 적합하다.
한편, 수지 조성물을 압출기로 공급하면서, 발포제를 압출기의 다른 공급구를 통하여 가압하에 공급하고, 이어서 다이로부터 직접 발포 수지 시트를 인취하여 발포 수지 시트를 제조하는 경우에는, 일반적으로 물리형 발포제가 사용되며, 특히 탄산 가스, 프론 가스 등이 적절하다. 또, 발포제를 미리 첨가한 수지 조성물을 압출기에 공급하고,다이로부터 직접 발포 수지 시트를 인취할 수도 있다. 이 경우에는 화학형 발포제 또는 물리형 발포제 어느 것을 사용해도 좋다.
이렇게 얻어진 발포 수지 시트의 발포 배율은 2.5~10, 바람직하게는 3~8배 이며, 이 시트에는 동일한 직경의 기포가 균일하게 분산되어 있다. 이 시트의 표면은 평활하면서, 시트가 전반적으로 유연성이 있다. 이 때문에, 이 시트는 후술하는 벽지 재료에 적합하며, 또한 일반 포장재, 완충재 등 각종 제품에 사용할 수 있다.
벽지
본 발명의 벽지는 상기한 발포 수지 시트를 종이 기재에 적층하여 일체화한 구조로 되어 있다. 통상, 종이 기재층은 치수 및 형태 안정성을 고려하여 0.1~0.2mm의 두께를 갖는다. 발포 수지 시트층은 발포 배율을 2.5~10, 바람직하게는 3~8배로 조정한 결과, 두께 0.5~1.5mm의 층으로 되어 있다. 이 결과 발포 수지 시트층은 볼륨감 있고 감촉이 양호하다. 이 발포 시트의 표면은 인쇄, 엠보싱, 그레이닝(graining)등에 의해서 벽지로서의 디자인이 행하여진다. 또한 그 전면은 필요에 따라서 표면 보호층을 마련해도 좋으며, 이 종이 기재의 배면은 필요에 따라서 벽표면에 부착하기 위한 접착층을 마련해도 좋다.
사용할 수 있는 종이 기재로는 천연 펄프나 합성 펄프로부터 제조한 종이, 및 이 펄프에 무기물을 혼합하여 제조한 종이 등으로 부터 벽지의 사용 목적에 따라 선택한다. 난연제가 배합된 상기 발포 수지 시트층은 그 자체가 난연성을 가지고 있기 때문에, 종이 기재가 난연성을 갖지 않아도 일반 용도로 사용할 수 있다. 그러나 무기물을 함유하는 난연 종이 예를 들면 수산화 알루미늄 종이를 사용하면, 벽지의 난연성이 일층 향상되고, 이러한 난연 종이의 사용은 벽지의 재해 방지를 위하여 바람직하다.
벽지의 제조는 종이 기재의 위에 미리 발포 성형시킨 수지 시트를 중첩하고, 양층간에 접착제를 사용하여 적층하거나, 또는 용융 폴리에틸렌 수지 등을 사이에에 압출함으로서 양층을 압착하여 적층함으로서 행할 수도 있다. 이 적층시에, 발포 수지 시트의 접착면을 미리 코로나 방전 처리 등의 산화 처리를 실시하면, 강고한 접착력을 얻을 수 있기 때문에, 이러한 산화 처리는 발포 수지 시트를 적층하는 데 바람직하다.
또 다른 벽지의 제조 방법으로서, 종이 기재의 위에 이미 형성된 미발포의 수지 시트를 적층하거나 또는 종이 기재 위에 미발포 수지 시트를 직접 적층하고, 그 후 이 적층체를 가열로나 가열 롤에 통과시키는 등의 발포 조건하에 둠으로써 발포하여, 종이 기재 위에 발포 수지 시트가 적층된 벽지를 얻을 수 있다. 종이 기재 위에, 발포제가 첨가되거나 혹은 압입된 수지 조성물을 압출기 또는 캘린더 롤로부터 직접 적층함으로서, 적층과 발포를 동시에 하는 방법으로 제조할 수도 있다.
[실시예]
본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 등의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
우선, 폴리에틸렌(A-1~A-2), 에틸렌/α-올레핀 공중합체(B-1~B-6) 및 에틸렌/α-올레핀 공중합체(C-1)의 특성을 표1에 나타낸다.
수지의 종류 에틸렌 함량(몰%) α-올레핀 종류 밀도(g/㎤) MFR(g/10분) gη*값
A-1 고압법 LDPE - 0.917 7.2 -
A-2 고압법 LDPE - 0.916 23 -
B-1 81 C4 0.860 0.2 1.00
B-2 81 C4 0.860 0.5 1.00
B-3 81 C4 0.860 0.5 0.85
B-4 81 C4 0.860 3.6 1.00
B-5 81 C4 0.860 6.2 1.00
B-6 92 C8 0.870 5.0 0.88
C-1 81 C4 0.860 35.0 1.00
※ 상기 표에서, C4은 1-부텐, C8은 1-옥텐을 나타낸다.
※ 고압법 LDPE은 고압법으로 제조된 저밀도 폴리에틸렌을 나타낸다.
※gη *값은 135℃, 데카린 용매 중에서 측정한 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 고유점도[η](dl/g)와, 광산란법에 의해 측정하였을 경우 상기의 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 중량 평균 분자량과 같고, 에틸렌 함량 70몰%인 직쇄 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 고유점도[η]blank와의 비.
즉 gη *= [η]/[η]blank.
또한 이 gη *값은 특공평4-14045에 기술된 측정 방법으로 계산된다.
(실시예1~5)(비교예 1~4)
다음에 상기의 폴리에틸렌 수지(A-1~A-2), 에틸렌/α-올레핀 공중합체(B-1~B-6) 및 에틸렌/α-올레핀 공중합체(C-1)을 표2 기재의 비율(중량%)로 혼합하고, 40mmφ의 단축 압출기를 사용하여, 설정 온도 170℃에서 혼련하여, 조성물을제조했다. 이 조성물의 물리적 특성을 측정하고, 표2에 기재했다. 이 물리적 특성은 상기와 동일한 방법으로 측정하였다.
다음에 표2 기재의 수지 조성물 100 중량부에 대해서 난연제로서 수산화마그네슘 100 중량부, 및 발포제로서 아조디카본아미드(분해 온도: 165℃ ) 6중량부를 첨가하고, 반바리 믹서를 사용하여 설정 온도 120℃에서 그들을 혼련하여 화합물을 얻었다. 그 후, 캘린더 성형기를 사용하여 상기 화합물로부터 두께 150㎛의 시트를 제조하였다. 사용한 성형기는 4개의 롤(C1~C4)이 역 L 형상으로 배열되어 있다.롤 직경 6인치, 롤 온도는 Cl/C2/C3/C4=120~121℃/121~122℃/122℃/123℃로 했다.
캘린더 성형기 상의 캘린더링 시트의 속도를 표2에 나타냈다. 실시예 1~5에서는, 고속으로 안정적인 시트 성형이 가능하였으며, 비교예 1~4의 경우에는 캘린더링 속도를 증가시켜서는 안정적으로 시트를 성형할 수 없었다.
성형 시트는 종이 기재와 함께 닙 롤에 보내져서 밀링되어 종이 기재 위에 적층된다. 이 적층체의 컬링 상태를 관찰하고, 표2에 나타낸다. 각 실시예 및 비교예에서도 컬링은 발생하지 않았다.
다음에, 이렇게 얻어진 시트를 220℃의 전기 오븐 중에 2분간 넣고, 발포제를 분해시켜 발포 시트로 했다. 얻어진 발포 시트의 발포 배율은 거의 4배이며 표2에 또한 나타낸다.
수지 조성물과 특성 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4
수지성분A-1A-2B-1B-2B-3B-4B-5B-6C-1 30--25----45 30--20----50 -3030-----40 -3020-----50 30---25---45 -----100--- 30----70-- -------100- 30----35--35
수지조성물의 특성밀도MFR△tanδtanδ용융장력 0.8804.41.151.3864 0.8806.01.081.5152 0.8802.71.251.1378 0.8806.11.091.4245 0.8804.51.041.3572 0.8603.62.062.0210 0.8806.01.781.8650 0.8705.01.381.5916 0.8808.01.331.8450
캘린더링 속도(m/분) 5.5 6.5 5.0 7.0 6.5 2.5 3.0 3.0 3.5
발포 배율 (배) 4.3 4.1 4.5 4.0 4.4 3.6 4.5 4.2 4.1
컬링 상태
*: 표시은 시트가 컬링되지 않음을 나타냄.
본 발명의 수지 조성물은 밀도, 멜트플로우레이트, 점탄성 특성 및 용융 장력을 특정 범위로 함으로써, 캘린더 롤으로의 피딩, 및 롤로부터의 인취성이 향상되고, 또 뱅크의 안정성이 얻어지기 때문에, 시트 성형 속도를 향상시킬 수 있다. 그 결과 시트는 유연하고, 두께 정밀도가 높고, 평활한 표면을 갖으며, 촉감이 우수하다.
본 발명에 의한 수지 조성물은 압출에 의한 시트의 제조에도 적합하며 또한한 화학형 발포제의 분해 온도 이하의 온도에서 시트 성형하여도 전단력에 의한 발열이 낮은 수준 또는 최소화 수준으로 감소하기 때문에 수지 온도의 상승을 피할 수 있고, 그 결과 발포제의 분해를 억제하면서 미발포 시트를 성형할 수 있었다. 상술한 바와 같이 이 미발포 시트로부터 동일한 물리적 특성을 갖는 발포 시트를 얻을 수 있다.
또 이 수지 조성물은 적어도 3개의 중합체 성분과 필요에 따라서 난연제 등으로 되어 있으므로, 롤 가공성 및 압출 가공성이 우수하고, 유연하고, 양호한 치수 안정성과 외관을 갖는 시트를 얻을 수 있고, 또 난연성을 갖는 성형품을 얻을 수도 있다.
한편, 이 수지 조성물은 용융 장력이 높기 때문에 발포 성형성이 좋고, 기포가 균일한 형상을 갖으며 또한 균일하게 분포된 발포체를 성형할 수 있다. 이 때문에 이 수지 조성물은 유연하고, 외관 상태가 좋은 발포 수지 시트를 제공한다. 특히, 이 수지 조성물은 발포 배율이 높은 시트 성형이 가능하다. 이 발포 수지 시트를 종이 기재에 적층하였을 때에, 생기는 적층체는 볼륨감이 있고 또한 촉감이 좋은 표면층이 되므로, 벽지로서의 사용에 적합하다.
상술한 설명은 개시된 수지 조성물 및 그 성형체의 바람직한 태양이며, 본 발명에서는 발명의 목적과 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 개질이 가능하다.

Claims (10)

  1. 올레핀계 수지로 제조된 하기의 물리적 특성을 갖는 올레핀계 수지 조성물:
    (a) 밀도가 0.870~0.890(g/cm3)
    (b) 190℃, 하중 2.16kg 하에서 측정한 멜트플로우레이트가 2~10(g/10분)
    (c) 120℃의 △tanδ가 0.5~1.35 (여기서 △tanδ는 1(rad/sec)에서의 ln(tanδ)와 100(rasd/sec)에서의 ln(tanδ)의 차이의 절대값 임)
    (d) 120℃, 10(rad/sec)에서 측정한 tanδ가 0.3~2.0
    (e) 150℃에서의 용융 장력이 25~200mN.
  2. 제1항에 있어서,
    올레핀계 수지가
    (A) 밀도가 0.900~0.925(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 0.5~30(g/10분)이고, 에틸렌 단위 함유량이 95몰% 이상을 갖는 폴리에틸렌,
    (B) 밀도가 0.855~0.880(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 0. 1~10(g/10분)이고, X선 회절법으로 측정한 결정화도가 30% 이하이고, 에틸렌 단위 함유량이 70~95몰%을 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체,
    (C) 밀도가 0.855~0.880(g/cm3)이고, 멜트플로우레이트가 20~200(g/10분)이고, X선 회절법으로 측정한 결정화도가 30% 이하이고, 에틸렌 단위 함유량이 70~95몰%을 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 또는 프로필렌 함유량이 50~90몰%을 갖는 프로필렌/α-올레핀 공중합체,
    로 되는 것을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    올레핀계 수지가 성분(A) 5~40 중량%, 성분(B) 10~90 중량% 및 성분(C) 5~60 중량%(여기서 (A), (B) 및 (C)의 합계량은 100 중량%임)로 되는 것을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    성분(B) 및 (C)의 에틸렌/α-올레핀 공중합체가 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/1-부텐 공중합체, 에틸렌/1-헥센 공중합체 및 에틸렌/1-옥텐 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택한 공중합체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 올레핀 수지 조성물.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    성분(C)의 프로필렌/α-올레핀 공중합체가 프로필렌/에틸렌 공중합체 또는 프로필렌/1-부텐 공중합체인 것을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,
    올레핀계 수지 100 중량부에 대해서 난연제 50~200 중량부를 배합한 것을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항에 있어서,
    올레핀계 수지에 발포제가 배합된 것을 특징으로 하는 올레핀계 수지 조성물.
  8. 제6항의 올레핀계 수지 조성물을 시트상으로 성형하여 되는 것을 특징으로 하는 난연 시트.
  9. 제7항의 올레핀계 수지 조성물을 발포 배율 2.5~10배로 시트상으로 성형하여어 되는 것을 특징으로 하는 발포 수지 시트.
  10. 제9항의 발포 수지 시트를 종이 기재 위에 적층하여 되는 것을 특징으로 하는 벽지.
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