KR20040046073A - 폴리올레핀계 공압출 연신 폴리프로필렌(ｏｐｐ) 필름 - Google Patents

폴리올레핀계 공압출 연신 폴리프로필렌(ｏｐｐ) 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프라이머 처리 없이 압출코팅 가능한 폴리올레핀계 공압출 이축연신 폴리프로필렌 필름에 관한 것으로, 폴리프로필렌 수지(Ⅱ)를 중심층으로 하고, 공압출 되어 적층 되는 표면층(Ⅰ)은 폴리프로필렌 수지 또는 무광 필름용 복합수지를 사용하고, 열적층 수지(Ⅳ)와 닿는 접착층(Ⅲ)은 폴리에틸렌 수지(A) 10 내지 100중량%, 폴리프로필렌 수지(B) 0 내지 90중량%와 (A)와 (B)의 혼합수지 100중량부에 대하여 가공조제(C) 0.05 내지 2.O중량부를 첨가하여 구성되며, 종이류, 금속류 또는 필름류와 같은 기재의 표면에 열적층되어 Book Cover, 캘린더, 쇼핑백, 포스터 등의 표면 보호용은 물론 각종 포장용으로 사용되며, 프라이머 처리 없이 직접 열적층 함으로써 공정 손실을 최소화하고 원가를 절감할 수 있으며 유기용제 사용에 따른 위해성 및 환경오염 방지 측면에 있어 효과적이다.

Description

폴리올레핀계 공압출 연신 폴리프로필렌(ＯＰＰ) 필름{A oriented polypropylene film by coextrusion}
본 발명은 프라이머 처리 없이 압출코팅 가능한 폴리올레핀계 공압출 연신 폴리프로필렌 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종이류, 금속류, 필름류 등의 기재에 필름류를 적층함에 있어 프라이머 처리 없이 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 등 저온수지를 압출 코팅 및 적층 할 수 있는 연신 폴리프로필렌 필름을 제공하는 것이다.
일반적으로 종이류, 금속류, 필름류 등의 기재에 필름류를 적층(lamination)하는 방법으로 연신폴리프로필렌(oriented polypropylene) 필름에 수성 아크릴계 또는 유성 접착제를 도포한 후 건조장치를 통과시켜 접합하는 건조 적층 방법(dry lamination)외에 저온 열접착 수지를 용융 시켜 접합하는 열적층(thermal lamination) 방식이 있다.
열적층 방법은 다시 연신폴리프로필렌 필름에 프라이머(primer)를 처리하거나 또는 처리 하지 않고 융점이 낮은 열접착수지를 300℃ 정도의 고온으로 압출, 산화시켜 극성을 부여한 후 다른 필름류와 압동롤로 눌러 인라인으로 직접 적층 시키는 압출적층(extrusion lamination)방법과 우레탄계 또는 이민계 프라이머제를 처리한 후 EVA(VA 함량 20%)등 저온 열접착 수지를 압출기를 이용하여 220℃로 용융압출 후 T-die를 통해 13㎛ 정도로 얇게 코팅, 성형, 숙성 후 적당한 크기로 절단하여 오프라인(offline)으로 적층할 수 있도록 별도의 합지기(Laminator)를 이용하여 95 ∼ 100℃ 정도로 가열된 스팀롤에 압출코팅 된 적층 필름을 통과시켜 저온 열접착 수지층만 용융 시켜 종이와 융착, 적층 시키는 열적층(thermal lamination)방법이 있다.
특히, Book Cover류, 신발, 구두, 화장품 케이스류, 캘린더, 쇼핑백, 포스터와 같은 합지류는 접착제에 의한 적층방법과 오프라인으로 열적층 하는 방법으로 만들어지는데 접착제에 의한 건조 적층 방법은 대량생산에 적합하여 접착제 도포시설과 접착제를 건조시키는 건조설비가 필요하며 대부분의 접착제는 환경친화적이지 못하고 잔류용제에 의한 인쇄면 침해로 품질 불량 가능성이 있고, 또한 수성 접착제의 경우 추운지방에서는 얼어 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다.
이에 비해 열적층방법은 오프라인(offline)으로 열적층할 수 있어 설비 설치 공간이 1/2배로도 가능하고 고속작업이 가능하여 작업로스가 거의 없으며 점차 사용량이 증가되고 있는 추세이다. 그러나, OPP 필름에 압출코팅 되는 폴리에틸렌, EVA 수지와의 접착력이 약하면 박리 될 우려가 높고 특히 여러 번 접는 케이스류의 경우 들떠서 상품가치를 떨어뜨릴 수 있으므로 이를 방지하고 접착력을 향상시키기 위해 접착제를 도포 후 압출 코팅하여 왔으나 이에 따른 공정 로스 및 원료비 부담으로 생산성 저하를 초래하여 왔으며 유기용제 사용에 따른 위해성 및 환경오염 문제를 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구체적으로 종이류, 금속류, 필름류 등의 기재에 필름류를 적층함에 있어 프라이머 처리 없이 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 등 저온수지를 압출 코팅 및 적층 할 수 있는 연신 폴리프로필렌 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 공압출 필름의 접착층으로 사용될 수 있는 부랜딩물 또는 마스터뱃치를 제공하는 것이다.
본 발명의 구성은 폴리프로필렌 수지(Ⅱ)를 중심층으로 하고, 표면층(Ⅰ)은 폴리프로필렌 수지 또는 무광 필름용 복합수지를 사용하고, 열적층 수지(Ⅳ)와 닿는 접착층(Ⅲ)은 하기 (A) 내지 (C)성분을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공압출 OPP 필름을 제공하는 것이다.
(A) : 폴리에틸렌 수지
10 내지 100중량%
(B) : 폴리프로피렌 수지
0 내지 90중량%
(C) : 가공제
(A)와 (B)혼합수지 100중량부에 대해 0.05 내지 2.0중량부
본 발명에서 표면층(Ⅰ)은 열가소성 수지 중에서, 융점이 비교적 높은 폴리프로필렌이 바람직하고 폴리프로필렌 수지는 프로필렌과 1개 이상의 공단량체와의 공중합체를 포함하는 투명타입과 무광효과를 주기 위해 통상 상용되고 있는 무광 적층필름용 복합수지 조성물로 이루어진 무광 타입을 포함하며 총 두께는 전체 필름 두께의 5 내지 25%로 공압출된다.
본 발명에서 중심층(Ⅱ)은 폴리프로필렌이 바람직하고, 배면에 열적층되는 수지와 닿는 접착층(Ⅲ)은 성분 (A) 내지 (C)를 포함한다.
본 발명에서 폴리에틸렌 수지는 에틸렌의 단독중합체의 수지뿐만 아니라 에틸렌과 에틸렌계 불포화 단량체와의 공중합체의 수지를 포함한다.
성분 (A)로서의 폴리에틸렌 수지로는 융점이 50 내지 130℃인 것으로, 예를 들어 밀도가 0.900 내지 0.935g/㎤인 저밀도 내지 중밀도 고압 폴리에틸렌, 밀도가 0.880 내지 0.940g/㎤인 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체, 메탈로센 촉매를 사용하여 공중합시켜 수득한 선형 폴리에틸렌이 있으며, 내 블로킹성을 위하여 융점이 비교적 높은 선형 저밀도 폴리에틸렌이 바람직하다.
이들 폴리에틸렌 수지는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 또한 성분(A)와 성분(B)의 혼합범위내에서 사용할 수 있으나 비 상용성으로 인한 광학적인 문제로 성분(A) 단독으로 사용할 수 있다.
본 발명에서 접착층(Ⅲ) 중의 성분(A)의 함량은 10 내지 100중량%, 바람직하게는 50 내지 100중량%이다. 이때, 성분(A)의 함량이 10중량% 미만인 경우에는 열적층되는 수지(Ⅳ)와의 접착력이 약하여 층분리 될 수 있어 바람직하지 못하고, 가공조제를 사용하지 않고 (A) 성분 단독 사용시 블로킹 등 문제점이 있어 바람직하지 못하다.
즉, 접착층(Ⅲ)에 사용되는 수지는 폴리프로필렌에 비해 용융점이 낮아 연신과정 중 뜨거운 롤에 달라붙어 블로킹 또는 층전이 현상을 초래할 수 있고 폴리프로필렌과 혼합 사용시 투명도가 떨어져 광학적 성질이 나빠지므로 용융점이 높고 내열성이 우수한 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 단독에 가공조제를 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 가공조제는 블로킹 방지, 정전기 방지, 슬립성 보강을 목적으로 필름 표면 개질을 위해 첨가되는 것으로서 1종 단독 또는 2종 이상 선택될 수 있으며, 구체적인 화합물로는 블로킹 방지제로 합성 실리카계, 유기 PMMA계 또는 실리콘계 수지를 들 수 있고, 정전기 방지제로는 4차 암모늄염, 알킬 아민, 글리세롤 화합물 등이 사용될 수 있다. 또한, 마찰계수를 감소시켜 표면 윤활효과를 위해 사용되는 슬립제는 지방산 아마이드가 사용될 수 있으며 예로는 Eruamide, Oleamide, Steamide 가 주로 사용된다.
이때, 가공조제의 함량이 (A)성분의 수지와 (B)성분의 수지의 혼합물 100중량부에 대하여 0.05중량부 내지 2.0중량부 범위내에서 사용하는 것이 바람직한데, 함량이 0.05중량부 (10% 마스터배치 0.5%=500ppm) 미만인 경우에는 가공조제로서의 효과가 미미하고, 2중량부(20,000ppm)를 초과하면 전체 필름의 광학적 성질에 악영향을 끼치게 되어 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량부이다.
본 발명에 따른 조성을 갖는 접착층의 두께는 전체 필름 두께의 5 내지 25%, 바람직하게는 10 내지 20%이다. 접착층의 두께가 전체 필름 두께의 5% 미만이면 써징 등의 발생으로 외관상태가 좋지 않고 25% 이상이면 필름이 너무 부드러워지고 블로킹이 발생하기 쉽다.
상기와 같은 구성으로 각각의 압출기를 통하여 공압출되어 20 ∼ 45℃의 냉각롤 또는 수중 냉각 후 무연신 쉬트를 제조한다. 이 쉬트를 약 100 ∼ 140℃의 종연신 영역에서 약 4.5배 연신시킨 후 150 ∼ 180℃의 횡연신 영역에서 7배 연신하여 10 내지 50㎛의 공압출 필름을 제조하였다.
또한, 본 발명에 따른 필름에 있어 접착층(Ⅲ)을 구성하는 데 사용되는 브랜딩물 또는 마스터뱃치는, 융점이 50 내지 130℃, 밀도가 0.900 내지 0.935g/㎤인 저밀도 내지 중밀도 고압 폴리에틸렌, 밀도가 0.880 내지 0.940g/㎤인 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체, 메탈로센촉매를 사용하여 공중합시켜 수득한 선형 폴리에틸렌으로부터 선택된 1종 (A)10 내지 100중량%; 폴리프로필렌 수지(B) 0 내지 90중량%와 (A)와 (B)의 혼합물 100중량부에 대하여 가공조제(C) 0.05 내지 2.0중량부로 구성된다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
용융지수(MI) 2.0g/10min인 호모 폴리프로필렌(효성 E Grade)을 중심층(Ⅱ)으로 하고, 용융지수가 4.0g/10min 인 호모 폴리프로필렌(LG 석유화학 H Grade)을 표면층(Ⅰ), 접착층(Ⅲ)에 용융지수가 5.0g/10min 인 선형 저밀도 폴리에틸렌(현대석유화학 S Grade)과 가공조제로 유기 PMMA계 0.2중량%(10% 마스터배치=2000ppm)를 혼합하여 각각의 압출기를 이용하여 표면층과 접착층이 각각 10%되게 240℃로 공압출하여 30℃물에서 수중 냉각 후 무연신 쉬트를 제조하였다. 이 쉬트를 약 112 ∼ 125℃ 종연신 영역에서 약 4.5배 연신시킨 후 158 ∼ 175℃의 횡연신 영역에서 7배 연신하여 약 15㎛의 투명 OPP 필름을 제조하였다.
상기 필름의 접착층에 EVA(VA 함량 20%)를 압출기를 이용하여 220℃로 용융 압출한 후 T-die를 통해 13㎛정도로 얇게 코팅, 성형, 숙성 후 적당한 크기로 절단하여 오프라인으로 별도의 합지기를 이용하여 100℃로 가열된 스팀롤에 압출코팅된 적층 필름을 통과시켜 저온 열접착수지층만 용융시키고 종이와 융착, 적층시켜 적층체를 제조하였다.
적층된 종이를 5번 접었다 폈다를 반복 실시한 후 종이와의 박리 정도를 측정하였다.
실시예 2
표면층(Ⅰ) 조성을 무광 복합수지 마스터배치(대한유화 L Grade)로 하고 두께를 18㎛로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 3
표면층(Ⅰ) 조성을 (주) 서통에서 제작한 무광 복합수지 마스터배치(서통 Grade)로 하고 두께를 18㎛로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
비교예 1
접착층(Ⅲ)수지 조성 중 가공조제(C)를 사용하지 아니한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예1과 동일한 방법으로 하되, 다만 접착층(Ⅲ)수지를 종래와 같이 실시예 1에서와 같은 표면층(Ⅰ)수지를 사용하였다.
비교예 3
접착층(Ⅲ)수지층에 종래 이민계 프라이머를 0.1㎛ 두께로 처리한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 실시하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 의해 제조된 필름의 물성을 표 1로 나타내었다.
실시예1(15㎛) 실시예2(18㎛) 실시예3(18㎛) 비교예1(15㎛) 비교예2(15㎛) 비교예3(15㎛)
OPP원단 Haze(%)(표면층) 1.6 70 70 1.5 1.5 1.5
Gloss(%)(접착층) 100 70 70 100 100 100
Gloss(%)(표면층) 98 70 70 100 100 100
마찰계수(표면층) 0.4 0.25 0.25 0.4 0.4 0.4
마찰계수(접착층) 0.6 0.6 0.6 1.2 0.4 0.4
OPP/EVA EVA 필(peel)강도(g/15mm) 분리안됨 분리안됨 분리안됨 분리안됨 20 110
OPP/EVA/종이 종이와의 합지 강도 양호 양호 양호 양호 불량 양호
물성측정방법
1) 용융지수(g/10min)
ASTM D1238에 의해서 폴리프로필렌은 230℃에서 2.16kg 하중하에서 10분간 노즐을 통하여 나오는 수지의 양을 측정한 것이고, 폴리에틸렌은 190℃에서 2.16kg에서 동일하게 측정한 것이다.
2) 흐림도(%)
ASTM D1003으로 측정한 것이다.
3) 광택도
ASTM D2457에 의해서 광의 입사각과 측정하는 각을 45°로 측정한 것이다.
4) 무광택층의 두께(㎛)
SEM(Scanning Electron Microscope)에 의해 무광택층의 두께를 측정한 것이다.
5) EVA층 박리도
인장 시험기를 이용하여 시편을 15mm폭으로 채취하여 300mm/min 속도로 90°필(peel) 테스트 실시하였다.
6) 종이와의 합지 강도
종이와 합지후 접었다 폈다를 5회 반복한 후 종이와의 박리정도를 측정하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 무광 또는 투명타입 OPP 필름에 폴리에틸렌, EVA등 열적층 수지를 압출 적층할 때 프라이머 처리 없이 직접 열적층 함으로써 공정 손실을 최소화하고 원가를 절감할 수 있으며 유기용제 사용에 따른 위해성 및 환경오염 방지 측면에 있어 효과적이다.

Claims (4)

  1. 폴리프로필렌 수지를 중심층(Ⅱ)으로 하고, 표면층(Ⅰ)과 접착층(Ⅲ)을 공압출하여 구성되는 필름에 있어서, 상기 접착층(Ⅲ)이 융점이 50 내지 130℃, 밀도가 0.900 내지 0.935g/㎤인 저밀도 내지 중밀도 고압 폴리에틸렌, 밀도가 0.880 내지 0.940g/㎤인 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체, 메탈로센촉매를 사용하여 공중합시켜 수득한 선형 폴리에틸렌으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 (A)10 내지 100중량%; 폴리프로필렌 수지(B) 0 내지 90중량%와 (A)와 (B)의 혼합물 100중량부에 대하여 가공조제(C) 0.05 내지 2.0중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 공압출 연신 폴리프로필렌(OPP) 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면층(Ⅰ)에 사용되는 폴리프로필렌 수지는 호모폴리프로필렌, 프로필렌과 1개 이상의 공단량체와의 공중합체를 포함하는 투명 타입 또는 무광적층필름용 복합 수지를 사용한 무광타입을 특징으로 하는, 공압출 연신 폴리프로필렌(OPP) 필름.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가공조제는 블로킹 방지제, 정전기 방지제, 슬립성 보강제중에서 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물임을 특징으로 하는, 공압출 연신 폴리프로필렌(OPP) 필름.
  4. 융점이 50 내지 130℃, 밀도가 0.900 내지 0.935g/㎤인 저밀도 내지 중밀도 고압 폴리에틸렌, 밀도가 0.880 내지 0.940g/㎤인 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체, 메탈로센촉매를 사용하여 공중합시켜 수득한 선형 폴리에틸렌으로부터 선택된 1종 (A)10 내지 100중량%; 폴리프로필렌 수지(B) 0 내지 90중량%와 (A)와 (B)의 혼합물 100중량부에 대하여 가공조제(C) 0.05 내지 2.0중량부로 구성되는, 접착층(Ⅲ) 제조용 마스터뱃치.
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