KR20060085990A

KR20060085990A - 초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지

Info

Publication number: KR20060085990A
Application number: KR1020050006709A
Authority: KR
Inventors: 왕기현; 이구형; 박지용
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-07-31
Also published as: KR100750946B1

Abstract

본 발명은 초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜블러 공법으로 제조되며, 용융지수가 15.0~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 15~30중량%이며, 전단 담화 지수가 2~7이고, 용융장력이 30~100mN인 초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지에 관한 것이다.

에틸렌비닐아세테이트 수지, 초고속 압출코팅, 전단 담화 지수, 용융장력

Description

초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지{ETHYLENE VINYL ACETATE RESIN FOR HIGH SPEED EXTRUSION COATING}

본 발명은 초고속 압출코팅을 위해 튜블러 공정으로 제조되는 에틸렌비닐아세테이트 수지(EVA)에 관한 것이다.

압출코팅법이란, 코팅대상이 되는 OPP(Oriented PolyPropylene), PET(PolyEthylene Terephthalate), 종이 등과 같은 기재위에 코팅하고자 하는 수지를 압출하여 코팅하므로써, 기재를 보호할 뿐만 아니라 새로운 기능성을 부여하는 방법이다.

상기 압출코팅을 위한 우수한 수지의 조건은, 기재와의 우수한 접착력 이외에 압출코팅 속도가 매우 중요하다. 일반적으로 압출코팅은 100m/분 이상의 매우 빠른 속도로 작업되므로 수지가 고속가공에 적합하지 않으면, 압출기 T-다이(die)에서 필름의 폭이 줄어드는 현상(네크인:Neck-in)이 발생하거나, 또한 T-다이 출구에서 필름이 절단되는 문제점이 있다. 이러한 네크인 현상은 기재의 폭이나 T-다이의 사이즈 등을 고려하여 조절이 가능하지만, T-다이 출구에서 필름이 절단되는 현상은 고속가공을 위해 꼭 해결해야 하는 어려운 문제이다.

종래의 기술로서, 대한민국 특허공개 제2003-0052547호, 특허공개 제2002-0046388호, 특허공개 제2003-0055478호 등에서는, LDPE(Low Density Polyethylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), EVA 등을 포함하는 혼합물을 이용하여 코팅 수지와 기재와의 접착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술에서는 코팅 수지와 기재와의 접착성은 향상되었으나, 압출코팅 속도를 250m/분 이상 유지하기 힘들다는 단점이 있었다.

또한, 대한민국 특허공개 제2002-0052017호에서는 우수한 네크인 특성을 유지하기 위해 기존에 오토클레이브 공정에서 제조된 EVA를 사용하는 대신, 튜블러 공정시 2종 이상의 퍼옥사이드 개시제를 사용하여 가공성을 향상시킨 기술이 공개되어 있으나, 이것 역시 250m/분 이상의 고속가공을 하기에는 적합하지 않았다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 튜블러 공정에서 EVA의 제조조건을 조절하여, 350m/분 이상의 고속 압출코팅이 가능한 에틸렌비닐아세테이트 수지의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지는 용융지수(MI)가 15.0~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 15~30중량%인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지는 용융지수가 15.0~30g/10분인 것이 바람직한데, 15g/10분 미만이면 압출 흐름성에 문제가 있고, 30g/10분을 초과하면 네크인성이 심해지는 문제가 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지는 비닐아세테이트의 함량이 15~30중량%인 것이 바람직한데, 15중량% 미만이면 에틸렌비닐아세테이트, PET 또는 OPP 등의 기재와의 접착성 문제가 있어 사용이 불가능하고, 30중량%를 초과하면 최종적으로 블로킹 문제로 인하여 실제 사용이 불가능하기 때문이다.

또한, 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지는 전단 담화 지수(Shear thinning Index)가 2~7인 것이 바람직한데, 2 미만이면 압출 흐름성이 적어 고속가공에 부적합하고, 7을 초과하면 수지의 네크인성이 너무 심하여 상업적 생산에 적용할 수 없는 문제가 있기 때문이다.

에틸렌비닐아세테이트 수지의 일반적인 물성은 용융지수와 비닐아세테이트 함량에 의해 결정되는데, 비록 용융지수와 비닐아세테이트 함량이 같은 에틸렌비닐아세테이트 수지라고 하더라도, 실제 압출코팅 작업성에는 큰 차이를 보이는 경우가 많다. 예로서, 오토클레이브 공정에서 제조한 에틸렌비닐아세테이트 수지는 동일한 용융지수와 비닐아세테이트 함량을 갖는 튜블러 공법에서 제조한 에틸렌비닐아세테이트 수지보다 압출가공속도는 느리고 네크인성이 적은 특성을 나타낸다. 반면, 튜블러 공정에서 제조한 에틸렌비닐아세테이트 수지는 상대적으로 빠른 압출가공속도를 보이는 장점이 있으나, 압출가공속도를 350m/분 이상의 초고속으로 하기 위해서는 수지의 흐름성 조건을 만족해야 한다.

압출가공특성중 상기 수지의 흐름성을 비교할 수 있는 객관적인 방법으로는 전단 속도(Shear rate)에 따른 점도변화를 비교하는 것이다. 가장 범용적으로 활용하는 방법은 레오메트릭 다이나믹 스펙트로미터(Rheometric Dynamic Spectrometer) 에서 프리퀀시(Frequency)에 따른 컴플렉스 점도(Complex Viscosity) 변화로부터 전단 담화(Shear thinning) 현상을 관찰하는 것이다.

또한, 전단 담화의 상대적 정도를 나타내는 전단 담화 지수를 전단 속도 0.1rad/s와 100rad/s에서의 컴플렉스 점도의 비로 정의하여 값을 비교하면, 상대적인 수지의 흐름성을 비교하여 알 수 있다. 상기 전단 담화 현상은 수지의 용융지수값에 따라 많이 변할 수 있기 때문에, 수지의 용융지수가 15~30g/10분의 범위내인 경우에는 2~7의 전단 담화 지수를 갖는 것이 고속가공에 적합함을 발견하게 되었다.

또한, 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지는 용융장력(melt tension)이 30~100mN인 것이 바람직한데, 30mN 미만이면 네크인성이 심해져서 압출가공이 어려워 상업생산이 곤란한 문제가 있고, 100mN을 초과하면 고속가공성이 감소하는 문제가 있기 때문이다.

상기의 용융장력이란 용융된 수지의 강도를 나타내는 값으로, 모세관 레오미터(Capillary rheometer)에서 다이(L32/D2) 온도를 170℃로 설정한 후, 피스톤 속도를 10mm/분의 조건으로 하여 수지를 압출하면서, 테이크업(Take-up) 장비를 통해 1mm/초의 가속으로 압출물을 와인딩(winding)할때, 용융된 압출물에 걸리는 힘을 의미한다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1~3

고압법 에틸렌비닐아세테이트 수지 제조공정중에서 튜블러 공정을 이용하여, 각각 하기의 표 1에 나타낸 물성을 갖는 실시예 1~3의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 제조하였다.

비교예 1~3

고압법 에틸렌비닐아세테이트 수지 제조공정중에서 오토클레이브 공정을 이용하여, 각각 하기의 표 1에 나타낸 물성을 갖는 비교예 1~3의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 제조하였다.

물성 측정

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~3에서 제조되는 에틸렌비닐아세테이트 수지의 물성의 측정은 하기의 방법 및 기준으로 행하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

* 용융지수 : ASTM D1238에 의거하여 230℃, 2.16kg에서 측정

* 전단 담화 지수 : 전단 속도 0.1rad/s와 100rad/s에서의 컴플렉스 점도의 비의 값을 비교하여 측정

* 용융장력 : 모세관 레오미터(Capillary rheometer)에서 다이(L32/D2) 온도를 170℃로 설정한 후, 피스톤 속도를 10mm/분의 조건으로 하여 수지를 압출하면 서, 테이크업(Take-up) 장비를 통해 1mm/초의 가속으로 압출물을 와인딩(winding)할 때, 용융된 압출물에 걸리는 힘을 측정

최대 압출코팅 속도 측정

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~3의 에틸렌비닐아세테이트 수지를, 스크류 직경이 4.5인치이며, T-다이 폭이 2300mm인 압출기에서 가공온도 120~220℃의 조건으로 압출하여, 기재 OPP 필름위에 두께 15㎛로 코팅하였다.

이때, 코팅 두께를 일정하게 유지하면서 T-다이에서 필름의 절단이 일어나기 직전까지의 코팅 속도로 정의되는 최대 압출코팅 속도를 각각 측정하여, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

[표 1]

	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
용융지수(g/10분)	16	20	15	16	20	15
비닐아세테이트 함량(%)	18	16	20	18	16	20
전단 담화 지수	5	3	6	8	5	10
용융장력(mN)	60	40	80	150	120	160
최대 압출코팅 속도 (선속도)(m/분)	370	400	360	260	310	210

상기의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 및 3의 에틸렌비닐아세테이트 수지는 각각 실시예 1 및 3의 에틸렌비닐아세테이트 수지와 그 용융지수 및 비닐아세테이트 함량이 동일한 경우라도, 전단 담화 지수가 7을 초과하고, 용융장력이 100을 초과하는 바, 최대 압출코팅 속도가 300m/분을 상회하기 어려운 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 2를 실시예 2와 비교해 보면, 용융지수와 비닐아세테이트 함량이 각각 동일하고, 전단 담화 지수가 2~7의 범위내에 포함되어, 최대 압출코팅 속도가 310m/분으로서 비교예 1 및 3의 에틸렌비닐아세테이트 수지에 비하여 상기 속도가 향상되었으나, 용융장력이 100을 초과하여 고속가공성이 감소하는 바, 최대 압출코팅 속도가 350m/분을 상회하기 어려운 것을 알 수 있다.

본 발명의 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지에 의하면, 350m/분 이상의 초고속 압출코팅이 가능한 에틸렌비닐아세테이트 수지의 제공이 가능하다.

Claims

튜블러 공법으로 제조되며, 용융지수가 15.0~30g/10분이고, 비닐아세테이트의 함량이 15~30중량%이며, 전단 담화 지수가 2~7이고, 용융장력이 30~100mN인 초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지.
제1항에 있어서, 상기 에틸렌비닐아세테이트 수지는 최대 압출코팅 속도가 350m/분 이상인 것을 특징으로 하는 초고속 압출코팅용 에틸렌비닐아세테이트 수지.