KR20010075437A - 적층체 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기재와의 접착강도가 매우 높은 폴리에틸렌계 수지조성물층을 갖는 적층체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 저온 영역으로부터 고온 영역에 있어서 이종기재와의 접착강도가 높고, 압출라미네이트 성형시의 수지온도를 낮게 억제할 수 있어 작업환경 및 주변환경에의 영향을 최대한 억제할 수 있으며, 저온고속성형성이 뛰어난 적층체의 제조방법 및 적층체이다. 본 발명은, 특정 구조를 갖는 화합물을 폴리에틸렌계 수지조성물층에 배합한 것이다. 본 발명은 포장자재 등의 라미네이트제품에 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
Description
종래로부터, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 에틸렌-초산비닐 공중합체 비누화물 등의 각종 플라스틱필름, 알루미늄호일, 셀로판, 종이 등의 기재에 폴리에틸렌, 에틸렌-초산비닐 공중합체 등의 폴리에틸렌계 중합체를 압출라미네이트하여 히트실링성, 방습성 등을 부여하는 것이 행해지고 있다. 이들 라미네이트제품은 주로 포장자재로서 다량으로 사용되고 있다.
압출라미네이트 성형에서는 당연히 폴리에틸렌계 중합체에 각종 기재와의 높은 접착성이 요구된다. 그러나 에틸렌계 중합체는 비극성 수지이므로 상기와 같은 극성기재에의 접착성능은 본질적으로 떨어진다. 따라서, 기재에 고압라디칼 저밀도 폴리에틸렌(이하 「LDPE」라 약칭한다)을 압출라미네이트성형하는 경우에 있어서는 일반적으로 수지습도를 310℃이상의 고온으로 설정하고, 압출기로부터 압출된 용융수지박막의 표면을 산화시킴으로서 기재와의 접착성능을 향상시키고 있다. 그러나 상술한 바와 같이 수지온도를 310℃이상의 고온으로 하는 것은 LDPE의 산화열화를 발생시킨다. 그 결과 다량의 발연에 의한 작업환경의 오염 및 주변환경의 악화 등의 영향이 크다. 또한 고온산화에 의한 라미네이트제품의 품질의 저하, 냄새 등, 히트실링층의 비용상승 등을 가져온다는 문제점을 가지고 있다. 또한 생산성을 향상시키기 위해 보다 고속으로 성형을 행하면 접착강도가 저하된다.
한편 에틸렌-초산비닐 공중합체의 경우에 있어서는 압출수지온도를 280℃이상으로 하면 압출기 또는 다이내에서 분해를 일으켜 초산냄새가 강해지거나, 기포를 발생하거나 하므로 수지온도를 260℃이하에서 압출할 필요가 있다.
그러나 이와 같은 낮은 온도에서는 기재와의 접착강도가 실용될 수 있을 정도로는 되지 않는다. 따라서 기재에 미리 LDPE를 310℃이상의 높은 온도에서 한번 압출라미네이트해 두고, 상기 LDPE면에 에틸렌-초산비닐 공중합체를 상술한 온도에서 다시 압출라미네이트한다는 방법으로 대처하고 있다. 그로 인해 공정의 복잡함, 경제적인 불리함 등의 문제를 가지고 있다.
또한 일본공개특허공보(A) 소57-157724호에는 에틸렌계 수지를 150∼290℃의저온에서 압출하여 오존처리하고, 피처리면을 앵커코팅처리된 기재에 압착라미네이트하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 이와 같은 성형온도를 낮추면 발연이나 냄새는 경감되어 발연이나 냄새의 문제는 해결되지만, 성형온도가 내려가기 때문에 접착강도가 저하하고, 대체로 성형속도를 빨리 할 수 없으며, 또한 두께를 얇게 할 수 없는 등 생산성 및 경제성의 면에서 큰 문제를 남기고 있다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 수지온도를 높이면, 역시 상술한 바와 같은 발연의 발생 등에 의한 작업환경 및 주변환경에의 영향의 증대, 고온에서의 산화열화에 의한 제품의 냄새의 악화 등의 문제가 발생한다.
또한, 요즘에는 고속 성형성이 요망되고 있으므로, 높은 접착성을 확보하면서 성형속도를 높이기 위해 수지온도를 보다 높게 하여야 하므로, 상기 문제가 심각해지고 있다. 또한 고속 성형을 위해 오존처리를 병용하여도 충분한 접착성을 확보하는 것은 곤란하였다.
본 발명은 기재와의 접착강도가 매우 높은 폴리에틸렌계 수지조성물층을 갖는 적층체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 접착성 등이 뛰어난 물성과 가공성을 갖는 특정 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용함으로써, 앵커 코팅제를 사용하지 않고 높은 접착강도를 갖는 적층체를 제공할 수 있다. 특히 압출라미네이트에 의한 성형방법에 있어서는, 이와 같은 특정 폴리에틸렌과, 오존처리 및/또는 콜로나방전처리를 병용함으로써 처리표면의 극성을 현저하게 높일 수 있으므로, 저온에서 고속 성형 가능해지는 적층체의 제조방법에 관한 것이다.
본 출원은 일본국에의 특허출원(일본특허출원 평 10-279200호 공보)에 기초한 것으로서, 상기 일본출원의 기재내용은 본 명세서의 일부로서 반영되는 것으로 한다.
도 1은 본 발명의 적층체의 일례를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 적층체는, 적어도 특정 폴리에틸렌계 수지조성물층과 기재를 갖는 적층체이다.
폴리에틸렌계 수지조성물층은, 하기 (A)성분과 (B)성분으로 이루어지는 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어진다.
(A)성분은, 폴리에틸렌계 수지로서, 보다 구체적으로는, 고압라디칼중합에 의한 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 에틸렌·비닐에스테르공중합체, 에틸렌·α,β-불포화카르복실산 또는 그 유도체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 다른 폴리에틸렌계 수지로는, 지글러계 촉매, 필립스계 촉매, 메탈로센계 촉매 등에 의한 저·중·고압중합에 의해 얻어지는 밀도 0.86∼0.98g/cm3의 에틸렌 단독중합체 또는 에틸렌과 탄소수 3∼20의 α-올레핀과의 공중합체를 들 수 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로는, 밀도는 0.91∼0.94g/cm3, 바람직하기로는 0.912∼0.935g/cm3, 더욱 바람직하기로는 0.912∼0.930g/cm3이다. 멜트플로우레이트(MFR)는 0.001∼1000g/10분, 바람직하기로는 0.1∼100g/10분이고, 더욱 바람직하기로는 1.0∼70g/10분이다.
용융장력은 바람직하기로는 1.5∼25g, 보다 바람직하기로는 3∼20g이다.
또한, Mw/Mn은 3.0∼10, 바람직하기로는 4.0∼8.0의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 에틸렌·비닐에스테르 공중합체란, 주성분인 에틸렌과, 프로피온산비닐, 초산비닐, 카플론산비닐, 카프릴산비닐, 라우릴산비닐, 스테아린산비닐, 트리플루오루초산비닐 등의 비닐에스테르 단량체와의 공중합체이다. 이들 중에서도 특히 바람직한 것으로는, 초산비닐(EVA)을 들 수 있다. 즉, 에틸렌 50∼99.5중량%, 비닐에스테르 0.5∼50중량%, 다른 공중합가능한 불포화단량체 0∼49.5중량%로 이루어지는 공중합체가 바람직하다. 비닐에스테르함유량은 3∼20중량%가 바람직하며, 5∼15중량%가 보다 바람직하다.
본 발명의 에틸렌·α,β-불포화 카르복실산 또는 그 유도체와의 공중합체의 대표적인 공중합체로는, 에틸렌-(메타)아크릴산 또는 그 알킬에스테르공중합체, 그 금속염 등을 들 수 있고, 이들의 코모노머로는, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산메틸, 메타크릴산 메틸, 아크릴산에틸, 메타크릴산에틸, 아크릴산프로필, 메타크릴산프로필, 아크릴산이소프로필, 메타크릴산이소프로필, 아크릴산-n-부틸, 메타크릴산-n-부틸, 아크릴산시클로헥실, 메타크릴산시클로헥실, 아크릴산라우릴, 메타크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴, 메타크릴산스테아릴, 아크릴산글리시딜, 메타크릴산글리시딜 등을 들 수 있다. 이 중에서도 특히 바람직한 것으로서 (메타)아크릴산의 메틸, 에틸(EEA) 등의 알킬에스테르를 들 수 있다. 특히 (메타)아크릴산에스테르 함유량은 3∼20중량%, 보다 바람직하기로는 5∼15중량%의 범위이다.
이들 에틸렌과 극성기 함유 모노머와의 공중합체는 비교적 저융점이기 때문에, 종래에서는 한번 미리 기재에 LDPE를 코팅한 라미네이트재가 사용되고 있는데, 본 발명에 있어서는 직접 기재와 라미네이트하는 것이 가능해진다.
상기 고압라디칼중합법이란, 압력 500∼3500kg/cm2G의 범위, 중합온도는 100∼400℃의 범위, 튜브상 리액터, 오토크레이브 리액터를 사용하여, 유기 또는 무기의 퍼옥사이드 등의 유리기 발생제의 존재하에서 중합하는 방법이다.
또한, 다른 폴리에틸렌계 수지로는, 지글러계 촉매, 필립스계 촉매, 메탈로센계 촉매 등에 의한 저·중·고압중합에 의해 얻어지는 밀도 0.86∼0.98g/cm3의 에틸렌 단독중합체 또는 에틸렌과 탄소수 3∼20의 α·올레핀과의 공중합체를 들 수 있다. 상기 에틸렌-α·올레핀공중합체로는, 밀도 0.86g/cm3이상 0.91g/cm3미만의 초저밀도 폴리에틸렌, 밀도 0.91g/cm3이상 0.94g/cm3미만의 선상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 밀도 0.94g/cm3이상의 중·고밀도 폴리에틸렌 등의 에틸렌계 중합체 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 3∼20의 α-올레핀으로는, 구체적으로는 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 등을 들 수 있다.
본 발명의 (A)성분은, 목적에 따라, 비극성의 폴리에틸렌계 수지와, 예컨대에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에틸공중합체 등의 극성기를 갖는 에틸렌공중합체 등을 50중량% 미만, 보다 바람직하기로는 30중량% 미만을 병용할 수 있다.
또한, 본 발명의 (A)성분의 하중 2.16kg에서의 멜트플로우레이트는 0.001∼1000g/10분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.1∼100g/10분이며, 더욱 바람직하기로는 1.0∼70g/10분이다.
상기 멜트플로우레이트가 너무 낮거나 너무 높아도 성형성이 떨어진다. 또한, 멜트플로우레이트가 너무 높을 경우에는 제품의 강도가 떨어진다.
본 발명의 폴리에틸렌계 수지조성물중의 (B)성분은, 분자내 불포화결합을 갖는 화합물이다.
상기 분자내 불포화결합의 수는, 폴리에틸렌계 수지조성물 전체중에 있어서, 103탄소당 0.5개 이상인 것이 필요하다. 분자내 불포화결합의 수가 0.5개 미만이면 접착성의 향상효과가 작다.
(B)성분의 화합물로서, 구체적으로는, 분자내에 복수의 불포화결합을 갖는 화합물, 폴리부타디엔, 바람직하기로는 1,2-폴리부타디엔, 폴리이소플렌, 천연고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원공중합체, 에틸렌-(메타)아크릴산아릴, 에틸렌-(메타)아크릴산 비닐 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물, 올리고머 또는 중합체를 들 수 있다.
이들 중에서도, 1,2-폴리부타디엔, 에틸렌-프로필렌-디엔공중합체(EPDM), 폴리이소플렌, 특히 1,2-폴리부타디엔의 중합체가, 접착강도의 향상, 취급, 작업성등으로부터 바람직하다. 이들은 1종 뿐만 아니라 2종 이상을 병용할 수 있다.
(B)성분의 화합물은, 하중 2.16kg에서의 멜트플로우레이트가 0.001∼1000g/10분인 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 0.1∼100g/10분이며, 더욱 바람직하기로는 1.0∼70g/10분이다. 멜트플로우레이트가 너무 낮거나 너무 높아도 성형성이 떨어진다. 또한, 멜트플로우레이트가 너무 높은 경우에는 제품의 강도가 떨어지게 된다.
분자내 불포화결합의 수는, (B)성분의 화합물중에 있어서도, 상기 103탄소당 0.5∼250개인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 103탄소중 5∼250개, 더욱 바람직하기로는 103탄소중 50∼250개이다. 분자내 불포화결합의 수가 과소하면 접착성의 개량효과가 적고, 과다하면 열안정성이 악화될 수 있다.
본 발명의 폴리에틸렌계 수지조성물은, 상기한 (A)성분이 99.5∼50중량% 및 (B)성분이 0.1∼50중량%의 범위에서 배합되는 것이 요구된다. 보다 바람직하기로는, (A)성분이 99.5∼60중량%, 더욱 바람직하기로는 99.0∼70중량%이고, (B)성분이 0.5∼40중량%, 더욱 바람직하기로는 10∼30중량%이다. (B)성분이 과소((A)성분이 과다)하면 접착성능을 발현할 수 없고, (B)성분이 과다((A)성분이 과소)하면 혼련시, 성형시의 내열성이 저하될 우려가 있다.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌계 수지조성물은, 그 하중 2.16kg에서의 멜트플로우레이트가 0.001∼1000g/10분인 것이 바람직하다. 보다 바람직하기로는 0.1∼100g/10분이고, 더욱 바람직하기로는 1.0∼70g/10분이다. 멜트플로우레이트가너무 낮거나 너무 높아도 성형성이 떨어진다. 또한 멜트플로우레이트가 너무 높을 경우에는 제품의 강도가 떨어진다.
폴리에틸렌계 수지조성물을 얻기 위한 블렌드방법으로는, 통상의 혼합조작, 예컨대 텀블러믹서법, 헨쉘믹서법, 벤베리믹서법, 또는 압출조립법 등에 의해 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다른 수지, 고무 등, 안료, 염료, 산화방지제, 자외선흡수제, 대전방지제, 활제, 지방산금속염, 산흡수제, 가교제, 발표제 등의 통상의 첨가제를 배합할 수 있다.
본 발명의 폴리에틸렌계 수지조성물에는, 폴리에틸렌계 수지조성물 100중량부에 대하여, 무기 및/또는 유기충전제를 100중량부이하, 바람직하기로는 5∼100중량부의 범위에서 첨가될 수 있다.
상기 충전제로는, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 등의 금속의 탄산염, 수산화물, 산화티탄, 산화아연 등의 금속산화물, 실리카, 탈크 등의 무기충전제, 유기충전제를 사용할 수 있다. 또한, 안료로는 코발트블루, 군청, 세룰리안블루, 프탈로시아닌블루 등의 블루계의 안료, 코발트바이올렛, 패스트바이올렛, 망간바이올렛 등의 마젠타계의 안료 등을 들 수 있다.
본 발명의 적층체란, 기재의 적어도 한쪽면에 상기 폴리에틸렌계 수지조성물층(LDPE조성물층)을 적층접착한 적층체이다. 즉, 예컨대, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(14)의 한쪽면상에 폴리에틸렌계 수지조성물층(12)을 성형한 적층체(10)이다.
본 발명에 있어서 사용되는 기재란, 필름 또는 시트(이하 시트라 한다) 판상체 등을 포함한다. 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 에틸렌-초산비닐 공중합체 비누화물, 폴리염화비닐리덴 등의 수지필름 또는 시트(이들의 연신물, 인쇄물, 금속 등의 증착물 등의 2차가공한 필름, 시트를 포함한다), 알루미늄, 철, 구리, 이들을 주성분으로 하는 합금 등의 금속호일 또는 금속판, 셀로판, 종이, 직포, 부직포 등이 사용된다.
적층체의 구체예로는 LDPE조성물층/종이층, LDPE조성물층/종이층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/OPP층, LDPE조성물층/OPP층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/PA층, LDPE조성물층/PA층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/ONY층, LDPE조성물층/ONY층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/PEs층, LDPE조성물층/PEs층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/OPEs층, LDPE조성물층/OPEs층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/EVOH층, LDPE조성물층/EVOH층/LDPE조성물층, LDPE조성물층/부직포층, LDPE조성물층/Al호일층, 등을 들 수 있다.
(단, OPP:2축연신폴리프로필렌, PA:폴리아미드, ONY:2축연신폴리아미드, PEs:폴리에스테르, OPEs:2축연신폴리에스테르, EVOH:에틸렌-초산비닐공중합체 비누화물, Al호일:알루미늄호일, HDPE:고밀도 폴리에틸렌)
본 발명의 라미네이트성형에 있어서의 적층체의 제조방법은, 기재의 적어도 한쪽면에 상기 본 발명의 수지조성물을 압출라미네이트법에 의해 적층접착하거나, 접착시, 기재 및/또는 상기 수지조성물막을 표면처리한 다음, 상기 처리면을 통해 접착함으로써, 저온 고속 성형을 행하여도, 접착강도가 저하되지 않고 적층체를 얻는 것이 가능하며, 본질적으로 앵커코팅제없이 적층접착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 저온 고속 성형이란, 성형온도 300℃이하, 성형속도 200m/분 이상을 말한다. 본 발명에 의하면, 성형온도 200∼300℃, 특히 230∼270℃의 범위에서 성형속도 200m/분 이상의 저온 고속 성형에 있어서도 접착강도가 저하하지 않는다는 현저한 효과를 발휘할 수 있다.
표면처리로는, 콜로나처리, 오존처리, 프레임처리 등의 일반적인 표면처리가 사용가능한데, 바람직하기로는 오존처리를 채용함으로써, 보다 효과적인 결과를 얻는 것이 가능하다. 오존처리를 실시한 폴리에틸렌계 수지조성물막과, 콜로나방전처리를 실시한 기재를 상기 표면처리면을 통해 적층접착하는 것이 바람직하다. 특히 상기 폴리에틸렌계 수지조성물의 용융막에 대하여 오존처리를 실시하는 것이 바람직하다.
오존처리량은, 기재의 종류, 조건 등에 따라 다르지만, 5g∼1000g/hr의 범위, 바람직하기로는 100g∼500g/hr의 범위에서 선택된다. 또한 콜로나방전처리에 있어서는 1∼300w분/m2의범위, 바람직하기로는 10∼100w분/m2의 범위에서 선택된다.
특히 오존처리와 콜로나방전처리를 병용하면, 즉 오존처리를 실시한 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 막과, 콜로나방전처리를 실시한 기재를 상기 표면처리면을 통해 적층접착함으로써, 저온, 고속에서 접착강도를 유지할 수 있다.
구체적으로는, 압출라미네이트될 때의 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 용융수지막의 온도를 융점∼300℃의 범위로 유지하면서, 상기 용융수지막의 적어도 한쪽면을 오존처리하고, 한편, 기재를 콜로나방전처리를 실시한 직후에, 상기용융막과 기재와의 표면처리면을 통해 적층접착한다. 이와 같이 모두를 단일공정내에서 행함으로써, 접착강도, 작업성, 경제성 등을 효과적으로 만족할 수 있으므로 특히 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서 단일공정내란 인라인으로 행하는 것을 의미하고, 콜로나방전처리를 실시한 직후란, 상기 단일공정내에서의 연속공정과, 뱃치 처리 직후의 기재를 포함한다.
본 발명의 압출라미네이트성형에 의한 적층체의 제조방법에 있어서는, 기재의 적어도 한쪽면에 1층의 폴리에틸렌계 수지조성물을 압출라미네이트하는 경우뿐만 아니라, 예컨대 2종 이상의 폴리에틸렌계 수지조성물을 압출라미네이트하거나, 또는 폴리에틸렌계 수지조성물의 바깥쪽에 다른 수지를 이용하여, 기재 한쪽면에 2층 이상을 압출라미네이트하는 경우, 및 기재 양면에 폴리에틸렌계 수지조성물을 압출라미네이트하는 경우 등에도 효과적이다.
또한, 본 발명의 압출라미네이트 성형방법에 있어서는, 기재와 폴리에틸렌계 수지조성물의 사이에는 본질적으로는 앵커 코팅제를 필요로 하지 않는데, 이들 접착제, 앵커 코팅제 등을 특히 배제하는 것이 아니다.
압출 라미네이트성형할 때의 장치로는, 통상 T다이방식의 장치를 이용할 수 있다. 라미네이트층의 두께는 특별히 제한은 없으며, 적당히 선택된다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 특정 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용함으로써 저온 영역으로부터 고온 영역에 있어서 이종기재와의 접착강도를 충분히 만족시킬 수 있는 수준으로 유지하고, 특히 상기 특정 폴리에틸렌계 수지조성물과 오존처리방법을 조합함으로써 압출라미네이트 성형시의 수지온도를 낮게 억제하며, 작업환경 및 주변환경에의 영향을 최대한 억제할 수 있고, 성형온도가 200∼300℃의 범위(저온 영역으로부터 고온 영역의 광범위)에서 성형이 가능하나, 특히 수지온도를 높게 하지 않고 보다 고속 성형성을 향상시키는 것이 가능한 적층체의 제조방법 및 적층체를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의연구를 진행한 결과, 일반적인 폴리에틸렌계 수지에 특정 구조를 갖는 화합물을 특정량 배합함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉 본 발명의 적층체는, 기재의 적어도 한쪽면에 (A)폴리에틸렌계 수지와 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물을 포함하는 폴리에틸렌계 수지조성물로서, 폴리에틸렌계 수지조성물중에 있어서의 분자내 불포화결합의 수가 103탄소당 0.5개 이상인 폴리에틸렌계 수지조성물층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 적층체이다.
상기 폴리에틸렌계 수지조성물은, 상기 (A)폴리에틸렌계 수지를 99.9∼50중량%, 및 상기 (B)의 분자내 불포화결합을 갖는 화합물을 0.1∼50중량% 포함하는 것이 바람직하다. 또한 (B)의 분자내 불포화결합을 갖는 화합물중에 있어서, 상기 분자내 불포화 결합의 수가 103탄소당 0.5∼250개인 것이 바람직하다.
또한 (B)의 분자내 불포화결합을 갖는 화합물로는, 폴리부타디엔, 에틸렌-프로필렌-디엔공중합체(EPDM), 폴리이소플렌으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 특히, 1,2-폴리부타디엔이 바람직하다.
본 발명의 적층체의 제조방법은, 기재의 적어도 한쪽면에 이들 폴리에틸렌계 수지조성물을 압출라미네이트법에 의해 적층접착하는 것이다.
이 경우 오존처리한 상기 폴리에틸렌계 수지조성물막과 콜로나방전처리한 기재를 상기 표면처리면을 통해 적층접착하는 것이 바람직하다.
성형온도는 300℃이하, 바람직하기로는 200∼300℃의 저온 영역으로부터 고온 영역의 넓은 범위에서 가능한데, 특히 저온 영역(230∼270℃)에 있어서도 고속성형하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예에 따라 설명하는데, 본 발명은 이들에 의해 한정되지 않는다.
실시예 1
190℃에서의 멜트플로우레이트가 20g/10분, 밀도 0.918g/cm3의 저밀도 폴리에틸렌수지(LD(I))가 97.5중량%, 230℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 에틸렌-프로필렌-디엔 3원공중합체(EPDM)가 2.5중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물중의 103탄소당 분자내 불포화결합의 수를 적외분석법(IR)으로 측정하였다.
또한, 이 폴리에틸렌계 수지조성물을 이용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건으로 크래프트지상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새 평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)가 97.5중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 2.5중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건으로 크래프트지상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)가 99.0중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 1.0중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건으로 크래프트지상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새 평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 4
저밀도 폴리에틸렌수지(I) 40중량%와 멜트플로우레이트 20g/10분, 밀도 0.963g/cm3의 고밀도 폴리에틸렌 60중량%로 이루어지는 혼합수지(혼합PE) 93중량%에 실시예 2와 동일한 1,2-폴리부타디엔수지 7중량%를 배합하고, 실시예 2와 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 5
실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌(I) 87.429중량%와, 이산화티탄 10중량%, 군청 0.07중량%, 형광증백제 0.001중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 2.5중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건으로 크래프트지상에 라미네이트하여 적층체를 제조하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 6
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)가 95중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 5.0중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 2에 나타낸 조건으로 알루미늄호일상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 7
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)가 99.0중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 1.0중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 이용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 2에 나타낸 조건에서 알루미늄상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 8
상기 실시예 1의 저밀도폴리에틸렌수지(I)가 95중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 5.0중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 3에 나타낸 조건으로 나일론필름상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 3에 나타내었다.
실시예 9
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)가 99.0중량%, 150℃에서의 MFR이 3.0g/10분인 1,2-폴리부타디엔수지가 1.0중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 3에 나타낸 조건에서 나일론필름상에 라미네이트하여 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 3에 나타내었다.
실시예 10
멜트플로우레이트 6g/10분, 밀도 0.918g/cm3의 저밀도 폴리에틸렌수지 30중량%와 멜트플로우레이트 13g/10분, 밀도 0.910g/cm3의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 70중량%로 이루어지는 혼합수지(혼합PE)95중량%에 1,2-폴리부타디엔수지 5중량%를 배합하고, 실시예 8과 동일하게 평가한 결과를 표 3에 나타내었다.
비교예 1, 4, 7
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)만을, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건에서 크래프트지상에(비교예 1), 표2에 나타낸 조건에서 알루미늄호일상에(비교예 4), 표 3에 나타낸 조건에서 나일론필름상에(비교예 7) 라미네이트하여 각 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 1, 2, 3에 나타내었다.
비교예 2, 5, 8
상기 실시예 1의 저밀도 폴리에틸렌수지(I)가 99.95중량%, 상기 실시예 2의 1,2-폴리부타디엔수지가 0.05중량%가 되는 폴리에틸렌계 수지조성물을 제조하였다.
얻어진 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용하여, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여, 표 1에 나타낸 조건에서 크래프트지상에(비교예 2), 또는 표 2에 나타낸 조건에서 알루미늄호일상에(비교예 5) 또는 표 3에 나타낸 조건에서 나일론필름상에(비교예 8) 라미네이트하여 각 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 1, 2, 3에 나타내었다.
비교예 3, 6, 9
190℃에서의 멜트플로우레이트가 8.2g/10분인 저밀도 폴리에틸렌수지 (LD(II))만을, 90mm압출기를 구비한 폭 1100mm의 라미네이트성형기를 사용하여 표 1에 나타낸 조건에서 크래프트지상에(비교예 3), 표 2에 나타낸 조건에서 알루미늄호일상에(비교예 6) 또는 표 3에 나타낸 조건에서 나일론필름상에(비교예 9) 라미네이트하여 각 적층체를 제조하였다.
제조시의 발연의 상황 및 얻어진 적층체에 대하여 층간의 접착강도와 냄새평가를 행하였다. 평가한 결과를 표 1, 2, 3에 나타내었다.
평가방법
[종이와의 접착강도]
크래프트지제 기재와의 접착강도는, 층간박리작업을 행하였을 때의 상황으로부터 이하의 3단계의 평가기준으로 평가하였다.
◎ : 종이와 폴리에틸렌이 견고하게 일체화하고, 수지의 그물상 형성(絲引き)도 없음
△ : 과도하게 박리하고자 하면 박리 가능
× : 용이하게 박리됨
[알루미늄호일, 나일론필름과의 접착강도]
알루미늄호일(또는 나일론필름)제 기재와의 접착강도는, 압출라미네이트 성형품을 15mm폭으로 잘라내고, 기재와 라미네이트막과의 박리력을 만능인장시험기(오리엔텍(주) 제)를 사용하여 인장속도 300mm/분, 180도 박리로 행하여, 측정하였다.
[냄새]
패널을 사용하여 관능테스트로 3단계로 평가하였다.
A : 거의 냄새를 느끼지 않음
B : 조금 냄새를 느낌
C : 강하게 냄새를 느낌
[발연]
a : 전혀 연기가 보이지 않음
b : 조금 연기가 보임
c : 매우 많음
실시예 | 비교예 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | |
(A)성분명 | LD(Ⅰ) | LD/HD | LD(Ⅰ) | LD(Ⅰ) | LD(Ⅱ) | |||
(A)성분MFR(190℃)(g/10분) | 20 | 10 | 20 | 20 | 8.2 | |||
(B)성분명 | EPDM | 1,2-폴리부타디엔 | - | 1,2-폴리부타디엔 | - | |||
(B)성분MFR(g/10분) | 3.0(230℃) | 3.0(150℃) | - | 3.0(150℃) | - | |||
(B)성분중의 분자내불포화결합수(1000탄소당) | 70 | 250 | - | 250 | - | |||
(B)성분량(%) | 2.5 | 2.5 | 1.0 | 7.0 | 2.5 | 0 | 0.05 | 0 |
조성물중의 분자내 불포화결합수(1000탄소당) | 1.9 | 6.3 | 2.6 | 17.5 | 6.3 | 0 | 0.13 | 0 |
기재 | 크래프트지 | 크래프트지 | ||||||
성형온도(℃) | 250 | 270 | 250 | 250 | 320 | |||
성형속도(m/min) | 300 | 350 | 300 | 300 | 300 | |||
에어갭(mm) | 160 | 140 | 160 | 160 | 160 | |||
필름두께(㎛) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |||
콜로나처리 | 6KW | 7KW | 6KW | 6KW | 6KW | |||
오존처리* | 있음 | 있음 | 없음 | |||||
접착강도 | ◎ | ◎ | △ | ◎ | ◎ | × | × | △ |
냄새 | A | A | A | A | A | A | A | C |
발연 | a | a | a | a | a | a | a | c |
비고 | 충전제 있음* |
* 오존처리조건 : 50g/m3-4.5m3/hr
* 충전제 : 이산화티탄, 군청, 형광증백제
항목 | 실시예 | 비교예 | |||
6 | 7 | 4 | 5 | 6 | |
(A)성분명 | LD(Ⅰ) | LD(Ⅰ) | LD(Ⅱ) | ||
(A)성분MFR(190℃)(g/10분) | 20 | 20 | 8.2 | ||
(B)성분명 | 1,2-폴리부타디엔 | - | 1,2-폴리부타디엔 | - | |
(B)성분MFR(g/10분) | 3.0(150℃) | - | 3.0(150℃) | - | |
(B)성분중의 분자내불포화결합수(1000탄소당) | 250 | - | 250 | - | |
(B)성분량(%) | 5.0 | 1.0 | 0 | 0.05 | 0 |
조성물중의 분자내 불포화결합수(1000탄소당) | 12.5 | 2.6 | 0 | 0.13 | 0 |
기재 | 알루미늄호일 | 알루미늄호일 | |||
성형온도(℃) | 250 | 250 | 320 | ||
성형속도(m/min) | 150 | 150 | 150 | ||
에어갭(mm) | 120 | 120 | 120 | ||
필름두께(㎛) | 20 | 20 | 20 | ||
오존처리* | 있음 | 있음 | 없음 | ||
접착강도(g/15mm) | 360 | 220 | 50 | 50 | 290 |
냄새 | A | A | A | A | C |
발연 | a | a | a | a | c |
*오존처리조건 : 50g/m3-4.5m3/hr
실시예 | 비교예 | |||||
8 | 9 | 10 | 7 | 8 | 9 | |
(A)성분명 | LD(Ⅰ) | LL/LD | LD(Ⅰ) | LD(Ⅱ) | ||
(A)성분MFR(190℃)(g/10분.) | 20 | 10 | 20 | 8.2 | ||
(B)성분명 | 1,2-폴리부타디엔 | - | 1,2-폴리부타디엔 | - | ||
(B)성분MFR(g/10분) | 3.0(150℃) | - | 3.0(150℃) | - | ||
(B)성분중의 분자내불포화결합수(1000탄소당) | 250 | - | 250 | - | ||
(B)성분량(%) | 5.0 | 1.0 | 5.0 | 0 | 0.05 | 0 |
조성물중의 분자내 불포화결합수(1000탄소당) | 12.5 | 2.6 | 12.5 | 0 | 0.13 | 0 |
기재 | 나일론필름 | 나일론필름 | ||||
성형온도(℃) | 270 | 270 | 320 | |||
성형속도(m/min) | 150 | 150 | 150 | |||
에어갭(mm) | 120 | 120 | 120 | |||
필름두께(㎛) | 20 | 20 | 20 | |||
콜로나처리 | 6KW | 6KW | 6KW | |||
오존처리* | 있음 | 있음 | 없음 | |||
접착강도(g/15mm) | 850 | 490 | 800 | 210 | 200 | 220 |
냄새 | A | A | A | A | A | C |
발연 | a | a | a | a | a | c |
*오존처리조건 : 50g/m3-4.5m3/hr
[평가결과]
이상의 결과로부터 다음의 사실을 알 수 있다.
1) 본 발명의 실시예에 대하여, 성형온도 250℃에 있어서의, (B)성분을 뺀 비교예 1, 4, 7은 냄새, 연기는 없지만, 접착강도가 떨어진 것이 된다.
2) 또한, 비교예 2, 5, 8과 같이, (B)성분의 배합량이 과소한 경우에 있어서는, 상기와 마찬가지로 냄새, 연기는 없지만, 접착강도가 떨어진 것이 된다.
3) 한편, 종래와 같이 성형온도를 320℃로 높인 비교예 3, 6, 9에서는, 접착강도는 실용정도로 유지되지만, 냄새, 연기가 현저한 것이 된다.
본 발명에서의 폴리에틸렌계 수지조성물은 분자내 불포화결합을 다중으로 포함하는 화합물을 첨가한 것으로서, 상기 폴리에틸렌계 수지조성물을 사용한 적층체는, 특히 오존처리를 병용함으로써, 용이하게 이종물질과의 높은 층간강도를 유지할 수 있다.
압출라미네이트성형에 있어서는, 높은 접착강도를 유지하면서 저온고속성형을 가능한 것으로 할 수 있다. 따라서, 성형속도를 높일 수 있으므로, 산업성을 현저하게 향상시킬 수 있고, 저온에서 성형할 수 있으므로, 발연에 의한 작업환경 및 주변에의 영향을 최대한 억제할 수 있다.
Claims (14)
- (A)폴리에틸렌계 수지와 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물을 함유하는 폴리에틸렌계 수지조성물로서, 상기 폴리에틸렌계 수지조성물중에 있어서의 분자내 불포화결합을 103탄소당 0.5개 이상 갖는 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 층이, 기재의 적어도 한쪽면에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 적층체.
- 제 1항에 있어서, 상기 에틸렌계 수지조성물은, 상기 (A)폴리에틸렌계 수지를 99.9∼50중량%, 상기 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물을 0.1∼50중량% 포함하고, 상기 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물중에 있어서의 분자내 불포화결합의 수가 103탄소중 0.5∼250개인 것을 특징으로 하는 적층체.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌계 수지조성물에, 무기 및/또는 유기충전제가 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 적층체.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌계 수지가, 고압라디칼법 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌·비닐에스테르공중합체, 에틸렌·α,β-불포화 카르복실산 또는 그 유도체와의 공중합체, 초저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌의 적어도 1종, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 적층체.
- 제 1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌계 수지가, 밀도 0.91∼0.94g/cm3, 멜트플로우레이트 0.1∼100g/10분의 고압라디칼법 저밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 적층체.
- 제 1항에 있어서, 상기 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물이, 폴리부타디엔, 에틸렌-α올레핀-디엔공중합체, 폴리이소플렌으로부터 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 적층체.
- 제 1항에 있어서, 상기 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물이, 1,2-폴리부타디엔인 것을 특징으로 하는 적층체.
- (A) 폴리에틸렌계 수지와 (B) 분자내 불포화결합을 갖는 화합물을 함유하는 폴리에틸렌계 수지조성물에 있어서, 상기 폴리에틸렌계 수지조성물중에 있어서의 분자내 불포화결합을 103탄소당 0.5개 이상 갖는 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 층을 기재의 적어도 한쪽면에 적층접착하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 기재 및/또는 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 막을표면처리한 후, 앵커 코팅제를 사용하지 않고, 상기 표면처리면을 통해 압출라미네이트법에 의해 적층접착하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
- 제 9항에 있어서, 오존처리를 실시한 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 막과, 콜로나방전처리를 실시한 기재를 상기 표면처리면을 통해 적층접착하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
- 제 10항에 있어서, 상기 압출라미네이트시에, 폴리에틸렌계 수지조성물로 이루어지는 용융막의 온도를 융점∼300℃의 온도로 유지하면서, 상기 용융막의 적어도 한쪽면을 오존처리하고, 한편, 기재를 콜로나방전처리를 실시한 직후에, 상기 용융막과 기재와의 표면처리면을 통해 적층접착하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
- 제 10항에 있어서, 상기 오존처리량이 5g∼1000g/hr인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
- 제 10항에 있어서, 콜로나방전처리량이 1∼300W분/m2인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 압출라미네이트에 있어서의 성형온도를 200℃∼300℃의 범위로 하여 적층하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
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