KR20020040224A - 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압출코팅용 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 70~89 중량%, 저밀도 폴리에틸렌 3-13 중량%, 중밀도 에틸렌-알파올레핀 공중합체 7~17 중량% 및 가교분해제 0.0001∼0.04 중량% 포함하며, 230℃, 2.16kg조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 20∼35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의해 고속가공성, 네크인성, 열접착성 및 필름강도가 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Description

압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물 {Polypropylene resine composition for extrusion coating}
본 발명은 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속가공성, 네크인성, 강성 및 열접착성이 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 OPP 필름을 식품포장용으로 적용시 열접착강도 및 필름의 강성을 향상시키기 위해 폴리올레핀계 수지로 압출코팅하여 사용한다. 이러한 압출코팅용 제품으로 사용되는 폴리올레핀계 수지로는 밀도 0.920g/㎤이하의 가지상 저밀도 폴리에틸렌이 많이 사용된다. 그러나 저밀도 폴리에틸렌은 강도가 약하여 높은 강도를 요구하는 경우에는 적용이 어렵다. 이러한 단점을 해결하기 위해서는 강성이 우수한 폴리프로필렌 수지를 압출코팅용으로 사용할 수 있으나 폴리프로필렌 수지는 네크인성 및 열접착성이 열세하다는 단점이 있다. 특히 단독 중합된 폴리프로필렌은 강성이 우수하나, 용융점이 높기 때문에 열접착 등의 후가공성이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 기존의 폴리프로필렌 압출코팅 제품으로 열접착성을 개선하기 위하여프로필렌-에틸렌-부텐-1의 이원 혹은 삼원 공중합체와 저밀도 폴리에틸렌을 혼합한 다음 가교분해제를 이용하여 사슬 분해반응을 일으켜 분자량 및 분자량 분포를 조절하여 압출코팅 제품으로 사용한 예도 있다(특1997-009423). 그러나 이 경우 열접착력의 개선이 충분하지 못하고 프로필렌-에틸렌-부텐-1의 낮은 결정화도 및 저밀도 폴리에틸렌의 낮은 강성으로 인하여 강성이 열세한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고속가공성, 네크인성, 강성 및 열접착성이 모두 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
즉 본 발명은 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 70~89중량%, 저밀도 폴리에틸렌 3-13중량%, 중밀도 에틸렌-알파올레핀 공중합체 7~17중량% 및 가교분해제 0.0001∼0.04중량% 포함하며, 230℃, 2.16kg조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 20∼35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 프로필렌-에틸렌-부텐-1 수지에 저밀도 폴리에틸렌 수지와 에틸렌과 알파올레핀 모노머로 구성된 중밀도 폴리에틸렌 공중합체를 블렌드하고 가교분해제를 첨가하여 폴리프로필렌 수지의 열접착성, 강성, 네크인성, 고속가공성을 보완하고 있다.
본 발명에서 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 수지로는 용융온도가 130℃-145℃이며, 230℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238규격에 따른 용융지수가 5-20g/10분인 것을 70~89 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 용융온도가 130℃ 미만이면 압출코팅 제품의 강성이 열세하고, 용융온도가 145℃를 초과하면 열접착성이 열세하다.
본 발명의 폴리에틸렌계 수지조성물에는 저밀도 폴리에틸렌과 중밀도 폴리에틸렌 공중합체를 함께 블렌딩하여 폴리프로필렌의 네크인성 및 열접착성, 강성을 향상시키고 있다.
보다 상세하게는 저밀도 폴리에틸렌으로는 밀도가 0.92g/㎤이하, 190℃, 2.16kg 조건에서 ASTM D1238에 규격에 따른 용융지수가 5∼10g/10min인 것을 이를 3∼13 중량% 사용함이 바람직하다. 상기 저밀도 폴리에틸렌이 3 중량% 미만인 경우 네크인성을 보완하는 효과가 적으며, 서징, 위빙 등의 가공불량이 발생하기 쉽고, 13 중량%를 초과하는 경우에는 강성을 저하시키므로 바람직하지 않다. 저밀도 폴리에틸렌을 블랜드함으로써 조성물의 용융탄성력을 향상시키는 효과가 있다.
중밀도 에틸렌-알파올레핀 공중합체로는 밀도가 0.93~0.94g/㎤, 190℃, 2.16kg인 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10∼20g/10min인 것을 7-17 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 상기 저밀도 폴리에틸렌을 블랜드하여 용융장력의 향상과 함께 열접착성을 향상시키는 효과가 있다. 상기 중밀도 폴리에틸렌 제조에 사용되는 코모노머는 부텐-1, 헥센, 옥텐 등 제한을 두지 않는다.
가교분해제는 폴리프로필렌 수지조성물에 용융흐름성을 부여하기 위한 것으로, 와 같은 물질을 사용할 수 있다. 그 함량은 0.0001∼0.04 중량% 이내로 함이 바람직하다. 상기 가교분해제의 첨가량이 0.04 중량%를 초과하여 첨가되면 프로필렌 수지가 과다하게 분해되어 분자량분포가 좁아져 네크인이 심하고 위빙 현상이 발생한다.
상기와 같이 본 발명의 수지 조성물에는 가교분해제를 첨가되어 그 용융지수를 20-35g/10분으로 조절되었다. 용융지수가 20g/10분 미만이면 압출량이 적고 연신성이 열세하여 고속 가공이 불가능하고, 용융지수가 35g/10분을 초과하면 네크인이 불량하고 위빙 현상이 발생하는 문제가 있다. 본 발명에 사용되는 가교분해제는 특별히 한정되지는 않지만 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 메틸이소부틸케톤퍼옥사이드와 같은 케톤 퍼옥사이드류, 2,4,4-트리메틸펜틴-2-하이드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠하이드로퍼록사이드와 같은 하이드로퍼옥사이드류, 및 이소부틸퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 1,3-비스(tert-부틸퍼옥시이소프로필렌)벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산과 같은 디아실퍼옥사이드류 등이 있다.
본 발명의 수지 조성물에는 이외에도 내열안정제, 슬립제, 중화제 등과 같은 통상의 압출코팅 수지 조성물용 각종 첨가제를 본 발명의 특징이 어긋나지 않는 범위내에서 첨가할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법을 이용할 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지 및 각 첨가제 성분들을 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여 혼합할 수 있다. 통상 공중합체 수지와 각 성분들을 필요한 양으로 첨가하여 니더, 롤, 반바리 믹서 등의 혼련기와 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 혼련하는 방법이 이용될 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 압출 코팅용 재료로 사용된다. 본 발명의 수지 조성물을 이용하는 압출 코팅은 통상의 T-다이법에 의해 성형되며 고속가공성, 네크인성이 우수하고 강도가 뛰어나며, 가공성을 사용자에 맞게 용이하게 조절할 수 있어 BOPP 열접착용, BOPP/CPP 합지용 및 컨테이너 코팅용으로 응용될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
각 실시예 및 비교예에 있어서의 제반물성의 측정방법은 다음과 같다.
- 용융지수 : ASTM D1238 (230℃, 2.16kg)
- 필름폭 : T-다이(Die)로부터 나오는 용융수지를 오피피 필름에 코팅하여 코팅폭을 측정하여 T-다이폭에 대한 %로 결정하였다. 이때 가공온도는 290℃, T-다이폭은 30cm였다.
- 위빙 : 압출코팅시 폭변화의 정도를 평가하였다.
- 고속가공성 : 압출기를 100RPM으로 일정하게 유지하고 코팅속도를 점차 증가시켜 파단이 일어나는 속도를 고속가공성으로 평가하였다.
- 열접착온도 : 두장의 필름을 코팅된 면이 마주보게 위치하여 2kgf의 하중 하에, 1.5초간 접착한후, 접착된 필름을 폭 15mm로 재단하여 필름의 계면 박리강도를 측정하였다. 박리강도가 600g일때의 접착온도를 열접착온도로 한다.
- 필름강성 : 코팅된 필름의 강성(Loop Stiffness)을 Loop Stiffness Tester(Toyoseiki社)를 이용하여 측정하였다.(시료크기 : 100mm 길이 * 15mm 폭)
실시예 1
용융지수가 15인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체(삼성종합화학社 제품) 84.98 중량%, 밀도가 0.918이고 용융지수가 7인 저밀도 폴리에틸렌(한화석유화학社 제품 960) 5 중량%, 코모노머가 부텐-1이며, 밀도가 0.935이고 용융지수가 12인 중밀도 폴리에틸렌(삼성종합화학社 제품 R905U) 10 중량%, 가교분해제(PERKADOX14, AKZO NOVEL社) 0.02 중량%를 혼합, 혼련하여 용융지수 28g/10분의 수지조성물을 제조하였다. 이를 사용하여 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하고 이를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 27g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
실시예 3
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 28g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
비교예 1
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 18g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 가공시 위빙 현상이 발생하여 가공성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 2
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 35g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 고속가공성은 양호하나 가공시 필름폭이 좁고 열접착성 및 필름 강성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 3
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 35g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 갗이 가공시 필름폭 및 위빙현상은 양호하나 고속가공성이 열세하고, 열접착성 및 필름 강성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 4
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 30g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 가공시 고속가공성이 열세하고 위빙현상이 발생하며, 열접착성이 열세함을 알 수 있다.
비교예 5
프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 가교분해제의 함량을 표 1과 같이 변화시켜 용융지수 28g/10분인 수지조성물을 제조하고 필름폭, 고속가공성, 위빙, 열접착온도, 강성을 측정하여 이를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이 고속가공성과 필름 강성이 열세함을 알 수 있다.
프로필렌-에틸렌-부텐공중합체(중량%) 저밀도폴리에틸렌(중량%) 중밀도폴리에틸렌(중량%) 가교분해제(중량%) 조성물의용융지수(g/10분)
실시예 1 84.98 5 10 0.02 28
실시예 2 79.97 5 15 0.03 27
실시예 3 79.97 10 10 0.03 27
비교예 1 84.99 5 10 0.01 18
비교예 2 89.98 5 5 0.02 35
비교예 3 74.98 5 20 0.02 25
비교예 4 84.98 0 15 0.02 30
비교예 5 74.98 15 10 0.02 28
가공성 필름물성
필름폭(%) 고속가공성(m/min) 위빙 열접착온도(℃) 필름강성g
실시예 1 80 300이상 양호 130 0.25
실시예 2 82 300이상 양호 130 0.25
실시예 3 84 300이상 양호 130 0.23
비교예 1 80 150 불량 130 0.25
비교예 2 76 300이상 양호 140 0.15
비교예 3 84 280 양호 140 0.25
비교예 4 80 150 불량 140 0.25
비교예 5 84 200 양호 130 0.15
상기와 같은 본 발명에 의해 고속가공성, 네크인성, 열접착성 및 필름강도가 우수한 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체 70~89중량%, 저밀도 폴리에틸렌 3-13중량%, 중밀도 에틸렌-알파올레핀 공중합체 7~17중량% 및 가교분해제 0.0001∼0.04중량% 포함하며, 230℃, 2.16kg조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 20∼35g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌-부텐-1 공중합체는 용융온도가 130∼145℃이고, 230℃, 2.16kg조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 5∼20g/10분인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 저밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.92g/㎠ 이하이고, 190℃, 2,16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 5∼10g/10min인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중밀도 에틸렌-알파올레핀 공중합체의 밀도가 0.93∼0.94g/㎠이고, 190℃, 2,16kg 조건에서 ASTM D1238 규격에 따른 용융지수가 10∼20g/10min인 압출코팅용 폴리프로필렌 수지 조성물.
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